專利名稱：一種自動(dòng)裝配機(jī)的工作方法、自動(dòng)裝配機(jī)、自動(dòng)裝配機(jī)的可更換部件以及由自動(dòng)裝配機(jī)和 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)裝配機(jī)的工作方法、一種裝配機(jī)、自動(dòng)裝配機(jī)的一個(gè)可更換部件以及由一臺(tái)自動(dòng)裝配機(jī)和該自動(dòng)裝配機(jī)的一個(gè)可更換部件組成的系統(tǒng)。
在自動(dòng)裝配機(jī)中，用一個(gè)裝配頭從供料單元取出元件并把元件放到基板上預(yù)定的位置內(nèi)。為了把元件按正確位置裝到基板上，用傳感器測(cè)出元件在裝配頭上的位置。然后自動(dòng)裝配機(jī)的控制裝置根據(jù)元件的測(cè)出位置控制裝配頭平行于基板的平面，以便裝配到正確的位置內(nèi)。在把不同的元件裝配到極為不同的基板上時(shí)，為了達(dá)到盡可能高的靈活性，自動(dòng)裝配機(jī)的部分部件做成可更換的。這樣例如就提供了可拾取更多元件的裝配頭并把這些元件先后放到基板的預(yù)定位置上，而無須裝配頭在其間重新移到供料單元。從而達(dá)到了高的裝配效率，即每單位時(shí)間達(dá)到了盡可能多的裝配元件。此外，只拾取一個(gè)元件并把它高度精確地放到基板上的裝配頭也是人所熟知的。其次，對(duì)不同大小的元件配置了不同大小的裝配頭，這樣就可根據(jù)不同的裝配過程采用不同的裝配頭。也可根據(jù)要裝配的元件的種類采用不同的供料單元，還可例如使用不同的傳感器來識(shí)別基板的位置。
在更換部件后，不再可能保證部件和自動(dòng)裝配機(jī)的明確的位置對(duì)應(yīng)。所以在自動(dòng)裝配機(jī)的可更換的部件裝上后必須重新進(jìn)行校準(zhǔn)。為此，例如可用US 5 537 204所述的方法進(jìn)行校準(zhǔn)，該方法利用一塊帶有標(biāo)記的玻璃基板代替待裝配的基板，并用玻璃片代替元件定位在玻璃基板上。然后用光學(xué)方法測(cè)量在玻璃基板上的玻璃基板的位置。測(cè)出的玻璃基板位置的偏差輸入自動(dòng)裝配機(jī)的控制裝置中與理論位置進(jìn)行比較，以便控制裝置在稍后的組裝過程中考慮這些偏差。當(dāng)然，這種校準(zhǔn)是很花時(shí)間的，大約需要持續(xù)1至2小時(shí)。
本發(fā)明的目的是提出一種自動(dòng)裝配機(jī)的工作方法、一種自動(dòng)裝配機(jī)、自動(dòng)裝配機(jī)的一個(gè)可更換部件以及由一臺(tái)自動(dòng)裝配機(jī)和一個(gè)可更換部件組成的系統(tǒng)，本發(fā)明可達(dá)到可更換部件的快速而簡便的更換。
根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)目的是通過具有權(quán)利要求1特征的一種方法、具有權(quán)利要求8特征的一種自動(dòng)裝配機(jī)、具有權(quán)利要求9特征的自動(dòng)裝配機(jī)的一個(gè)可更換部件以及權(quán)利要求14所述的一個(gè)由一臺(tái)自動(dòng)裝配機(jī)和該自動(dòng)裝配機(jī)的一個(gè)可更換部件組成的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。
其中，在該可更換的部件中設(shè)置了一個(gè)存儲(chǔ)裝置，以及一個(gè)讀出該存儲(chǔ)裝置的自動(dòng)裝配機(jī)的控制裝置。在可更換的部件的存儲(chǔ)裝置中存入了該可更換部件的特征數(shù)據(jù)，在該部件裝入后，這些數(shù)據(jù)由控制裝置讀出。讀出的數(shù)據(jù)由控制裝置用在隨后的裝配過程中。
根據(jù)權(quán)利要求2，可更換的部件最好在安裝之前測(cè)量它的幾何數(shù)據(jù)并作為特征數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。由于在安裝前測(cè)量了該部件，因而不用在安裝后進(jìn)行費(fèi)時(shí)的校準(zhǔn)過程。因?yàn)樵诳紤]一個(gè)固定參考點(diǎn)的情況下，控制裝置通過識(shí)別幾何數(shù)據(jù)已經(jīng)獲得了全部數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對(duì)裝配頭上元件的以后的位置校正具有重大的意義。
根據(jù)權(quán)利要求3，對(duì)不同的可更換的部件最好對(duì)應(yīng)不同的識(shí)別碼并將它們作為特征數(shù)據(jù)存入和可由控制裝置讀出，以便以后進(jìn)行再檢查。這樣，在基板發(fā)生一系列的錯(cuò)誤裝配時(shí)，一個(gè)有缺陷的裝配頭或另一個(gè)不再可能正常工作的部件便被識(shí)別出來。
根據(jù)權(quán)利要求4所述本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選方案，單個(gè)部件組成一個(gè)所謂的部件類，它們?cè)谝粋€(gè)功能表中的全部功能范圍與屬于相應(yīng)的單獨(dú)功能的控制已經(jīng)存儲(chǔ)在自動(dòng)裝配機(jī)的控制裝置中。如果在一個(gè)可更換的部件的相應(yīng)存儲(chǔ)裝置內(nèi)存儲(chǔ)這個(gè)可更換部件所具有的這個(gè)功能表的功能，則在讀出后，自動(dòng)裝配機(jī)的控制裝置知道如何控制這個(gè)可更換的部件，而不需要進(jìn)行控制軟件的費(fèi)時(shí)的修改。
其中，數(shù)據(jù)交換可按權(quán)利要求5通過電線進(jìn)行，或按權(quán)利要求6通過無線進(jìn)行。無線的數(shù)據(jù)交換具有這樣的優(yōu)點(diǎn)不需要花費(fèi)附加的電插塞連接。
根據(jù)權(quán)利要求7的優(yōu)選方案，在具有多個(gè)吸移管的裝配頭時(shí)，可算出移入和移出狀態(tài)的吸移管的位置差。
在按權(quán)利要求10的可更換部件的優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，存儲(chǔ)裝置作為無接觸的可描述的存儲(chǔ)器構(gòu)成(“應(yīng)答器，TAG”)，它不需要自身的供電。這種存儲(chǔ)裝置可集成在每個(gè)可更換部件中。
其中，可更換部件按權(quán)利要求11可作為裝配頭、按權(quán)利要求12可作為供料單元或按權(quán)利要求13可作為傳感器構(gòu)成。當(dāng)然，在相應(yīng)的存儲(chǔ)裝置中存入了不同的數(shù)據(jù)，視部件類型而定，這樣自動(dòng)裝配機(jī)的控制裝置就可讀出與它相關(guān)的數(shù)據(jù)。
下面結(jié)合附圖所示的一些實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。其中

圖1表示一臺(tái)自動(dòng)裝配機(jī)的示意側(cè)視圖；圖2表示一臺(tái)自動(dòng)裝配機(jī)的示意俯視圖；圖3表示在自動(dòng)裝配機(jī)外面一個(gè)裝配頭的測(cè)量的示意側(cè)視圖；圖4表示本發(fā)明方法的方塊圖。
圖1表示一臺(tái)自動(dòng)裝配機(jī)7的示意側(cè)視圖，而圖2則表示相應(yīng)的示意俯視圖。在自動(dòng)裝配機(jī)7中，基板1用元件2進(jìn)行裝配，即供料單元3供給的元件2被作為裝配頭5的吸持裝置的吸移管4拾起并放到基板1的預(yù)定位置內(nèi)。裝配頭5大致平行于基板1的表面運(yùn)動(dòng)。為此，設(shè)置了第一導(dǎo)軌11，第一滑塊12固定在該導(dǎo)軌上而可運(yùn)動(dòng)。在第一滑塊12上大致垂直于第一導(dǎo)軌11固定第二導(dǎo)軌13，第二滑塊14可在該第二導(dǎo)軌13上滑動(dòng)。第二滑塊14與裝置配頭5連接。控制裝置6使第一滑塊12在第二滑塊14上這樣運(yùn)動(dòng)裝配頭5運(yùn)動(dòng)到供料單元3并在拾起一個(gè)元件2后基本上平行于基板1的表面運(yùn)動(dòng)。在裝配頭5內(nèi)設(shè)置了一臺(tái)元件攝像機(jī)21，該攝像機(jī)攝下掛在吸移管4上的元件2的圖像并傳送到控制裝置6。在控制裝置6中對(duì)該圖像進(jìn)行處理，而裝配頭5則根據(jù)處理的圖像這樣進(jìn)行控制，使元件2按正確位置放到基板1上。一個(gè)運(yùn)輸裝置10用來把基板1運(yùn)入自動(dòng)裝配機(jī)7中直至達(dá)到裝配位置并重新從自動(dòng)裝配機(jī)7中退出來。此外，在裝配頭5上設(shè)置了一臺(tái)基板攝像機(jī)17，用該攝像機(jī)確定基板1的位置。基板1的位置也納入元件2的正確位置定位的計(jì)算中。
裝配頭5具有一個(gè)存儲(chǔ)裝置15，該存儲(chǔ)裝置可被控制裝置6無線或有線讀出。其中存儲(chǔ)裝置15可集成在裝配頭5中，例如以無接觸可讀出和可描述的存儲(chǔ)器(應(yīng)答器，TAG)的形式或作為單獨(dú)的存儲(chǔ)介質(zhì)(磁盤)構(gòu)成，在該磁盤上存儲(chǔ)有一個(gè)裝配頭5的數(shù)據(jù)，且這些數(shù)據(jù)可由控制裝置6的磁盤驅(qū)動(dòng)器讀出。
供料單元3也具有這種存儲(chǔ)裝置16，同樣，基板攝像機(jī)17具有一個(gè)存儲(chǔ)裝置18。其中存儲(chǔ)裝置15、16、18分別具有裝配頭5、供料單元3或基板攝像機(jī)17的特征數(shù)據(jù)，所以在這些可更換的部件更換后，這些數(shù)據(jù)可供控制裝置6支配。然后控制裝置6用這些數(shù)據(jù)來把元件2裝到基板1上。
存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置15中的數(shù)據(jù)的確定例如以圖3中的裝配頭5來進(jìn)行。在此例中，表示一個(gè)共有八根吸移管4的所謂旋轉(zhuǎn)頭，這些吸移管沿裝配頭5的圓周構(gòu)成。裝配頭5在最終裝配后送到一個(gè)試驗(yàn)臺(tái)。然后第一根吸移管4通過一個(gè)固定的攝像機(jī)22移到試驗(yàn)臺(tái)上并在該處在移出的狀態(tài)內(nèi)(相當(dāng)于在裝配時(shí)吸移管的位置)進(jìn)行測(cè)量。隨后這第一根吸移管4以一定節(jié)拍移到裝配頭5的元件攝像機(jī)21并在該處在移入的狀態(tài)中(相當(dāng)于在運(yùn)輸過程中和在裝配過程中元件在運(yùn)輸和光學(xué)測(cè)量時(shí)的吸移管的位置)進(jìn)行測(cè)量。通常從中得出了固定攝像機(jī)22和元件攝像機(jī)21之間的差(平均偏差)，此偏差在控制裝置中進(jìn)行計(jì)算。這個(gè)過程在全部另外七根吸移管4時(shí)進(jìn)行重復(fù)。到第一吸移管的偏差在控制裝置20中計(jì)算，并存入存儲(chǔ)裝置15中。在裝配頭5每次裝入自動(dòng)裝配機(jī)7后，只需用常規(guī)方法確定第一吸移管4的偏差。這個(gè)偏差要么是已知的，因?yàn)檠b配頭5本身通過高度精確的機(jī)械接口連接到自動(dòng)裝配機(jī)7上，而該接口到自動(dòng)與機(jī)7的參考點(diǎn)是已知的。要么這一根吸移管4的偏差在裝入自動(dòng)裝配機(jī)7后通過固定傳感器(通過玻璃基板與一個(gè)玻璃片的裝配)測(cè)出。全部其余吸移管的數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)裝置15傳送到控制裝置6并在該處進(jìn)行處理。然后自動(dòng)裝配機(jī)7本身可算出其余七根吸移管相對(duì)于第一根吸移管4的偏差。也可選擇另的固定參考點(diǎn)來代替第一吸移管4，這些參考點(diǎn)在自動(dòng)裝配機(jī)7中的位置是已知的或者是容易測(cè)出的。在安裝可更換的部件3、5、17之前，測(cè)出它們相對(duì)于這個(gè)固定參考點(diǎn)的幾何數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)到存儲(chǔ)裝置15、1、18中。
在圖4中用方塊圖再次示出了方法步驟。首先確定可更換的部件3、5、17的特征數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)例如是部件3、5、17的幾何數(shù)據(jù)，但也可能是識(shí)別數(shù)據(jù)或一個(gè)與這些部件對(duì)應(yīng)的功能范圍。然后將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)這些可更換部件3、5、17配置的存儲(chǔ)裝置15、16、18中。在部件3、5、17安裝以后，部件3、5、17的存儲(chǔ)裝置15、16、18的內(nèi)容被自動(dòng)裝配機(jī)7的控制裝置6讀出。然后控制裝置6在自動(dòng)裝配機(jī)7的裝配過程中使用這些特征數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.用一個(gè)控制裝置(6)把元件(2)裝配到基板(1)上的自動(dòng)裝配機(jī)(7)的工作方法，其中-在裝入自動(dòng)裝配機(jī)(7)之前，確定自動(dòng)裝配機(jī)(7)的一個(gè)可更換的部件(3、5、17)的特征數(shù)據(jù)并將它們存儲(chǔ)在一個(gè)可更換的部分(3、5、17)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)裝置(15、16、18)中；-在可更換的部分(3、5、17)裝入自動(dòng)裝配機(jī)(7)以后，這些特征數(shù)據(jù)的至少一部分從存儲(chǔ)裝置(15、16、18)輸入自動(dòng)裝配機(jī)(7)的一個(gè)控制裝置(6)中；-在自動(dòng)裝配機(jī)(7)的工作過程中，控制裝置(6)考慮這些特征數(shù)據(jù)。
2.按權(quán)利要求1的自動(dòng)裝配機(jī)(7)的工作方法，其特征為，在安裝之前，測(cè)量這些可更換的部分(3、5、17)的幾何數(shù)據(jù)，并將它們作為特征數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
3.按權(quán)利要求1或2的自動(dòng)裝配機(jī)(7)的工作方法，其特征為，不同的可更換的部件(3、5、17)對(duì)應(yīng)不同的識(shí)別碼，且與相應(yīng)的可更換部件(3、5、17)對(duì)應(yīng)的識(shí)別碼作為特征數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
4.按權(quán)利要求1、2或3的自動(dòng)裝配機(jī)(7)的工作方法，其特征為部件類由執(zhí)行相似功能的可更換的部件(3、5、17)構(gòu)成；至少一個(gè)部件類的全部可更換部件(3、5、17)的功能匯編在一個(gè)功能表中；該功能表與執(zhí)行單個(gè)功能的控制一起存儲(chǔ)在自動(dòng)裝配機(jī)(7)的控制裝置(6)中；可更換的部分(3、5、17)與這些部件(3、5、17)可執(zhí)行的特征功能相對(duì)應(yīng)，這些特征功能作為特征數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置(15、16、18)中。
5.按權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)的自動(dòng)裝配機(jī)(7)的工作方法，其特征為，可更換部件(3、5、17)的存儲(chǔ)裝置(15、16、18)和自動(dòng)裝配機(jī)(7)的控制裝置(6)之間的數(shù)據(jù)交換通過電路進(jìn)行。
6.按權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)的自動(dòng)裝配機(jī)(7)的工作方法，其特征為，可更換部件(3、5、17)的存儲(chǔ)裝置(15、16、18)和自動(dòng)裝配機(jī)(7)的控制裝置(6)之間的數(shù)據(jù)交換通過無線進(jìn)行。
7.按權(quán)利要求2的自動(dòng)裝配機(jī)(7)的工作方法，其特征為在一個(gè)裝配頭(5)具有多個(gè)吸持裝置(4)的情況下，作為可更換的部件在安裝之前通過一臺(tái)固定的攝像機(jī)(22)攝出在某一位置的第一個(gè)吸持裝置(4)的位置，該位置相當(dāng)于裝配到基板(1)上時(shí)的位置；第一個(gè)吸持裝置(4)的這些位置被攝入一臺(tái)在某個(gè)第二位置內(nèi)的裝配頭(5)所配置的元件攝像機(jī)(21)中，該位置相當(dāng)于吸持裝置(4)在元件(2)的運(yùn)輸和光學(xué)測(cè)量時(shí)的位置；這兩個(gè)攝出的位置在一個(gè)位于兩臺(tái)攝像機(jī)(21、22)的測(cè)量裝置(20)中進(jìn)行比較并得出一個(gè)偏差，將該偏差存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置(15)中；同樣用固定攝像機(jī)(22)和元件攝像機(jī)(21)攝出其他吸持裝置(4)的位置，并在測(cè)量裝置(20)中進(jìn)行比較并將得出的偏差存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置(15)中；在測(cè)量裝置(20)中測(cè)出其他的吸持裝置(4)相對(duì)于第一個(gè)吸持裝置(4)的相對(duì)偏差，并將它存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置(15)中；在裝配頭(5)安裝后，確定第一個(gè)吸持裝置(4)到自動(dòng)裝配機(jī)(7)的相對(duì)位置，并把其他吸持裝置(4)的相對(duì)偏差從存儲(chǔ)裝置(15)傳送到控制裝置(6)。
8.用一個(gè)控制裝置(6)控制自動(dòng)裝配機(jī)和用一個(gè)裝配頭(5)拾取元件(2)并隨即將該元件(2)放到一塊基板(1)上的自動(dòng)裝配機(jī)(7)，其特征為控制裝置(6)具有一個(gè)讀出裝置，用該讀出裝置從一個(gè)與可更換部件(3、5、17)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)裝置(15、16、18)中讀出自動(dòng)裝配機(jī)(7)的一個(gè)可更換部件(3、5、17)的特征數(shù)據(jù)；控制裝置(6)是這樣設(shè)計(jì)的，即它可存儲(chǔ)讀出的特征數(shù)據(jù)并用于裝配過程。
9.自動(dòng)裝配機(jī)(7)的可更換部件(3、5、17)具有一個(gè)與可更換部件(3、5、17)的特征數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)裝置(15、16、18)。
10.按權(quán)利要求9的自動(dòng)裝配機(jī)(7)的可更換部件(3、5、17)，其特征為，存儲(chǔ)裝置(15、16、18)作為無接觸的可描述而又可計(jì)出的存儲(chǔ)器(應(yīng)答器，TAG)構(gòu)成，該存儲(chǔ)器直接與可更換部件(3、5、17)連接。
11.按權(quán)利要求9或10的自動(dòng)裝配機(jī)(7)的可更換部件(3、5、17)，其特征為，該可更換部件作為裝配頭(5)構(gòu)成。
12.按權(quán)利要求9或10的自動(dòng)裝配機(jī)(7)的可更換部件(3、5、17)，其特征為，該可更換部件作為供料單元(3)構(gòu)成。
13.按權(quán)利要求9或10的自動(dòng)裝配機(jī)(7)的可更換部件(3、5、17)，其特征為，該可更換部件作為傳感器(17)構(gòu)成。
14.由一臺(tái)自動(dòng)裝配機(jī)(7)和該自動(dòng)機(jī)(7)的一個(gè)可更換部件(3、5、17)組成的系統(tǒng)，其中-該自動(dòng)裝配機(jī)(7)具有一個(gè)控制裝置(6)；-可更換部分(3、5、17)具有一個(gè)與可更換部分(3、5、17)的特征數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)裝置(15、16、18)；-控制裝置(6)是這樣設(shè)計(jì)的，即它可從存儲(chǔ)裝置(15、16、18)中讀出特征數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)用于裝配過程。
全文摘要
在可更換的部件(3、5、17)裝入自動(dòng)裝配機(jī)(7)以后,必須對(duì)可更換的部件(3、5、17)和自動(dòng)裝配機(jī)(7)之間的明確的位置對(duì)應(yīng)進(jìn)行校準(zhǔn)。迄今為止,這種校準(zhǔn)是通過把玻璃片裝到帶有測(cè)量標(biāo)記的玻璃基板上來進(jìn)行的。這種校準(zhǔn)無疑是很花時(shí)間的。而本發(fā)明則是在可更換的部分(3、5、17)裝入之前對(duì)它們進(jìn)行測(cè)量并把可更換部件(3、5、17)的幾何數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在可更換部件(3、5、17)的一個(gè)存儲(chǔ)裝置(15、16、18)中。自動(dòng)裝配機(jī)(7)的控制裝置(6)在可更換的部分(3、5、17)裝入后讀出存儲(chǔ)裝置(15、16、18)并將這些數(shù)據(jù)用于裝配過程。
文檔編號(hào)H05K13/08GK1353920SQ00807000
公開日2002年6月12日 申請(qǐng)日期2000年4月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月30日
發(fā)明者W·胡貝爾, M·梅迪安普爾 申請(qǐng)人:西門子公司