CN101155507B - 具有磁偏置的线性轴的定位系统 - Google Patents

Abstract

一种定位系统，用于沿x轴线性移动自动装配设备的装配头(207)，使元器件载体与电子元器件装配(221)。定位系统具有：支承臂(204)；线性导向装置，安装在支承臂(204)上并沿x轴走向；固定部件(206)，沿x轴移动地设置在线性导向装置上且其这样设计，即装配头(207)可安装在固定部件(206)上；以及线性电动机(260)，其与支承臂(104、204)和固定部件(206)这样耦合，即在线性电动机(260)的相应控制中，固定部件(106、206、306)可沿x轴运行。固定部件(206)的至少一个部分相对于支承臂(204)设置在第一侧面上，该部分可安装装配头(207)。线性电动机(260)相对于支承臂(204)设置在第二侧面上，该第二侧面不同于所述第一侧面。

Description

具有磁偏置的线性轴的定位系统

技术领域

本发明涉及一种定位系统，用于使自动装配设备的装配头沿着x轴线性移动，以使元器件载体与电子元器件装配。

本发明还涉及一种平面定位系统，用于使自动装配设备的装配头平行于由x轴和y轴限定的装配平面地二维移动，以使元器件载体与电子元器件装配。

此外，本发明涉及一种装置，用于自动地将元器件载体与电子元器件装配，其中所述定位系统和所述平面定位系统都用于移动装配头。

背景技术

基于电子组件的日趋小型化，在现有的装配装置或自动装配设备的装配准确度上有很高的要求。电子元器件通过自动装配设备安装到电子元器件载体上，例如印刷电路板、基板或其他的电路载体。在此，典型地使用到一种可定位的装配头，元器件可以通过该装配头从元器件输送装置的提取位置运送到装配位置并可以放到元器件载体上的预定安装位置上。所以对于定位系统需要高装配准确度，通过该定位系统可以准确地定位装配头。

由DE 103 02 103 A1公开了一种用于电子元器件的装配装置，在该装置中(如附图3B所示)，机头安装架(Kopfmontagestuetze)7a借助于双线性导向装置在梁7f上可移动地安置。双线性导向装置具有两个滑动导向装置7b。机头安装架7a可以借助于主轴驱动装置7d相对于梁7f来移动。

由DE 103 09 880 A1公开了一种用于线性电动机的线圈部分的承载板。该承载板可以将磁力传递至侧向的线性导向装置上，该磁力由磁性的驱动件产生。承载板由例如两个相互粘合的材料层构成，该材料层具有不同热膨胀系数，远离于驱动部件的上层与下层相比具有明显高的热膨胀性。连接栓将工作热量的一部分从驱动部件传递到上层。在热量输入中，该上层的膨胀要相应地大于下层，从而反向于磁力而弯曲。

由EP 1 600 046 B1公开了一种装配装置，在该装配装置中可以借助于在工作面中运行的装配头将元器件安装在基板上。装配头可以借助于定位系统来运行，该定位系统具有在稳定的纵向导向部中运行的定位臂以及横向于纵向导向部的线性的横向导向部。装配头可以通过线性电动机沿着横向导向部运行。线性电动机的定子由固定在载体上的磁轨构成。线性电动机的可移动的(mobil)线圈部件固定地对应于装配头。载体的支承磁轨的侧壁具有放大件，该放大件设置用于直接获取在磁轨和线圈部件之间作用的磁力。

由WO 2005/112232 A1公开了一种装置，用于在线性导向装置上连接线性电动机转子，该装置特别应用于一种装配装置中，该装配装置用于将基板与元器件装配。该装置包括线性电动机转子和可移动的装配部件，在该装配部件上设置有至少一个导向部件，利用该导向部件，可移动的装配部件可以与线性导向装置进行啮合。此外，设置有至少一个间隔件，线性电动机通过该间隔件与可移动的装配部件连接，从而在线性电动机转子和可移动的装配部件之间形成一个间隙，在该间隙中线性电动机转子可以变形。因此，由线性电动机转子和线性电动机定子之间的磁力带来的热偏压或变形不会传递到线性导向装置的位置上。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种定位系统，该定位系统与公开的具有线性电动机的定位系统相比得到了改善，也就是对于装配头实现了更好的定位准确度。

本发明描述了一种定位系统，用于使自动装配设备的装配头沿着x轴线性移动，以使元器件载体与电子元器件装配。定位系统具有：(a)支承臂；(b)线性导向装置，其安装在支承臂上并沿着x轴走向；(c)固定部件，其可沿着x轴移动地设置在线性导向装置上，并且其这样设计，即装配头可以安装在固定部件上；以及(d)线性电动机，其与支承臂和固定部件这样耦合，即在线性电动机的相应控制中，固定部件可以沿着x轴运行。根据本发明，一方面固定部件的至少一个部分相对于支承臂设置在第一侧面上，该部分可以安装装配头，另一方面线性电动机相对于支承臂设置在第二侧面上，该第二侧面不同于第一侧面。

所描述的定位系统应当这样来理解，即线性电动机没有设置在间隙中，该间隙在支承臂和安装在支承部件上的装配头之间延伸。因为通常装配头在侧向上安装在支承部件上，这意味着，线性电动机相对于支承臂优选要么安装在其上方、其下方或者安装在远离于装配头或支承部件的侧面上。通过这种方式，线性电动机与支承部件或装配头产生间隔，从而减少了热源线性电动机和装配头之间的热耦合并且由此而实现了更好的散热。

如果线性电动机设置在支承臂的上方或下方，由线性电动机产生的热流导致了优选仅仅在垂直的z方向上支承部件的扭曲。其优点在于，在装配过程中仅在z方向上的扭曲可以仅仅极少地影响到可实现的装配准确度。该装配准确度即通过装配平面中的真实的实际装配位置与额定装配位置的偏差来决定，该装配平面垂直于z轴。

在此值得注意的是，定义“在第一侧面上”或定义“在第二侧面上”并未表示，固定部件-部分或线性电动机必须直接位于支承臂上。从而由这些定义确定出，从支承臂上来看，固定部件-部分和线性电动机设置在不同的空间方向上。

装配头以已知的方式设置用于接收、传送及安装元器件。装配头可以是一种所谓的单件装配头，其具有单一的元器件固定装置，或者也可以是多件装配头，其具有多元器件固定装置。在多件装配头中，在使用所谓的收集及安置原理(collect&Place Prinzips)时首先由一个或多个元器件-输送装置提取多个元器件并且一同传送到在待装配的元器件载体之上的与元器件对应的安置位置附近。在那里，这些元器件顺次地装配到元器件载体的预定的安装位置上。

使用线性电动机可以以有利的方式实现固定部件的线性移动。因此，例如在主轴驱动时，而不需要由旋转运动变换到线性的滑动运动。线性电动机具有的优点是，直到六倍重力加速度时也可以实现稳定的定位运动。

根据本发明的实施例，线性电动机至少沿着垂直于x轴的y轴与固定部件隔开，从而在固定部件和线性电动机之间具有第一间隙。

通过线性电动机与固定部件之间所安排的间隔可以额外地减少从线性电动机至安装在支承件上的装配头的热输入。由此，装配头可以尽可能地与线性电动机的工作热量分离，该工作热量会根据线性电动机的各种工作条件而明显不同。因此，装配头可以在定位系统的不同的工作条件中在相对恒定的工作温度下工作，从而达到改善的、也就是更高的装配准确度。当然，由线性电动机产生的到装配头上的热传递可以额外地通过线性电动机的冷却或热隔离来减少。

通过线性电动机和固定部件之间的热分离，安装在支承臂上的线性导向装置也割断了少许的废热，从而在线性导向装置内部出现极少的热偏压，进而可以对此实现了定位准确度的改善。

根据本发明的实施例，支承臂沿着y轴与固定部件隔开，从而固定部件和支承臂之间具有第二间隙。通过这种方式，可以在一个侧面上的固定部件或在其之上安装的装配头与在另一侧面上的支承臂或与支承臂耦合的线性电动机之间实现额外的热分离。由此，装配头的装配度也进一步地不会关系到支承臂的有可能存在的发热。

存在第二间隙的优点在于，在固定部件和支承臂之间形成可靠间距，从而在固定部件和/或支承臂可能发生热扭曲时也不会形成直接的机械接触，并且由此而不会在固定部件和支承臂之间形成额外的摩擦。

根据本发明的另一实施例，线性电动机具有：定子，其安装在支承臂上；以及转子，其安装在固定部件上。

在此，定子典型地具有可选地多个设置在支承臂上的磁铁。这些磁铁可以是电磁铁或永磁铁。也可以使用电磁铁和永磁铁的混合体。使用永磁铁的优点在于，定子可以作为电被动元件实现，从而对于定子而言不需要电力供应，以使定位系统驱动。此外，使用永磁铁的优点在于，不需要电流来产生定子-磁场，从而由线性电动机运行而产生的热输入可以相对地减少。

转子典型地具有至少一个电磁场生成单元，特别是电磁线圈。因此，转子是线性电动机的电主动式元件。

根据本发明的另一实施例，线性导向装置具有第一轴承结构。第一轴承结构包括导轨和至少一个线性导向器，其这样安装在导轨上，即第一轴承结构横向于x轴是固定轴承且平行于x轴是浮动轴承。

优选地设置两个线性导向器，从而可以以简单的方式实现一种封闭的第一轴承结构，该轴承结构沿着y轴或沿着垂直于x轴和y轴的z轴是固定轴承且沿着x轴是浮动轴承。因此，第一轴承结构已经是一种全功能性的线性导向装置，因为在垂直于x轴定位的平面内部，固定部件既不能移动，固定部件也不能相对于支承臂倾斜。但是，特别是通过较大的加速度和减速度来高动力地运行框架系统(Portalsystem)时将出现短暂的扭曲，该扭曲会不利地影响装配准确度。这也适合于运行在固定部件上安装的装配头，在该装配头中，元器件将通过元器件固定装置(例如吸移管)的有针对性的运动而沿着垂直于x轴和y轴的z轴被接收和放下。

根据本发明的另一实施例，线性导向装置具有第二轴承结构，其是浮动轴承并且相对于第一轴承结构这样设置，即线性电动机在定子和转子之间产生的磁引力起到至少沿着y轴来固定浮动轴承的作用。

在此，沿着y轴固定浮动轴承这样理解，即线性电动机的磁力引起了平行于x轴的转矩。该转矩有可能会不利地影响到第二轴承结构，即固定部件有可能以x轴倾斜，从而固定部件有可能固定地向支承臂挤压。然而，这种通过线性电动机的磁力产生的转矩或倾斜力矩会促使，在y-z平面中准确地确定固定部件和支承臂之间的相对位置，因为第二轴承结构由此而被负载，进而固定部件相对于支承臂的定位和定向都能在y-z平面中被准确地确定。

当然，固定部件相对于支承臂沿着x轴的可移动性也可以在使用两个轴承结构的组合时获得。

上面的轴承结构可以以多种方式例如借助于滑动轴承来实现。相关材料在此可以这样选择，即确保了在固定部件和支承臂或连接于支承臂的工作面部件(laufflaechenelement)之间较少的滑动摩擦。

根据本发明的另一实施例，第二轴承结构具有至少一个滚轮(rolle)，其可以在支承臂或固定部件的滚动面上滚动。这具有的优点是，第二轴承结构可以以简单的方式实现，其中当在转轴中相应的无摩擦(reibungsarm)地支承滚轮时可以实现定位系统的较小的摩擦阻力。

优选地，滚轮在固定部件上可转动地设置，从而当固定部件沿着x轴在支承臂上移动时，在支承臂上仅仅只要设置一个工作面，滚轮支承在该工作面上，并且该滚轮沿着该工作面滚动。在此，工作面可以直接在支承臂上形成。可选地，工作面可以例如由准确固定的成型件来提供，该成型件沿着x轴在支承臂上延伸。在最简单的情况下，成型件是一个板条，该板条在横截面中是一个简单的角。

为了相对于在yz平面中不希望的倾斜而确保固定部件的高的倾斜稳定性，可以沿着x轴错置多个滚轮。高的倾斜稳定性特别是在所述定位系统的高动力运行时有助于提高装配准确度。

定位系统可以这样设计，即一个或多个滚轮基本上仅仅用于接收动力负载并且不通过线性电动机的全部磁力来加载。线性电动机的磁力尤其可以由第一轴承结构接收。滚轮的偏压例如可以根据固定部件的机械的刚性或者通过固定部件的变形通过线性电动机的磁力来调节。在此，滚轮的较高的偏压可以通过降低固定部件的刚性或固定部件自身适当的弹性来实现。当然在较高的弹性变形时确保了，线性电动机的磁隙不会如此大幅度地降低，即不超过用于磁隙的下限公差值。

此外，滚轮的偏压可以通过线性电动机的设置来保证。通过从0°到90°之间来扩大滚动轴和线性电动机牵引方向之间的角度可以提高滚动偏压。

滚动偏压的可调整性也可以在运行时通过可变的加固件的动力控制进行调节。不依赖于可能存在的动力调节，滚动偏压的可调整性具有的优点是，可以为滚轮保证最佳化的运转条件。然后，在高动力的运动中也不会使滚轮从预设的工作面上脱离。

通过由第一和第二轴承结构构成的所述组合，加速不仅沿着x轴而且沿着y轴都可以最佳地进行。此外所述定位系统还可以产生所有主动的系统属性(例如高振荡-固有频率和高缓冲)，该高缓冲又在发生不希望的振荡时导致定位系统的特别短的振动衰减时间。

根据本发明的另一实施例，第一轴承结构设置在第二轴承结构的下方。其优点是，这样的横向于x轴的作为固定轴承的轴承结构比在所有方向上都作为浮动轴承的轴承结构要更接近于装配平面。因此，固定轴承要更接近于用于元器件的安装位置，该元器件由安置在固定部件上的装配头安装到位于装配平面中的元器件载体上。与相反的情况进行相比，在这种情况中固定轴承相比于浮动轴承更远离于装配平面，这尤其在高动力运行定位系统时导致更高的装配准确度。

根据本发明的另一实施例，固定部件是装配头固定板。这表示，固定部件的至少一个朝向支承臂的侧面是尽可能平滑的平面，装配头在该平面上可以在使用相对大的支承面的情况下来可靠地固定。

本发明还描述了一种平面定位系统，该平面定位系统用于平行于由x轴和y轴限定的装配平面来移动自动装配设备的装配头，以使元器件载体与电子元器件装配。该平面定位系统具有：(a)固定的线性导向装置，其沿着y方向走向；以及(b)根据上述实施例的任一个所述的定位系统。

因此，上述线性定位系统也可以以有利的方式用于二维的平面定位系统。联系上下文由此而证明，在上文中通过定位系统描述的线性导向装置和用于平面定位系统的固定的线性导向装置是不同的导向装置。

本发明还描述了一种装置，用于自动地将元器件载体与电子元器件装配。该装置具有上述的线性的定位系统和/或上述的平面定位系统。

用于自动化装配的装置(也可以称为自动装配设备)典型地具有装配头，利用该装配头，该装置将电子元器件从提取位置中提取，输送至元器件载体之上的装配位置并且预定的位置处安装到元器件载体上。在此，这些元器件分别在准确设定的位置中被安装到元器件载体上。该装配位置由相应的元器件连接面确定，该元器件连接面用于元器件的电触点接通。

根据本发明的一个实施例，该装置还具有一种元器件输送装置，该元器件输送装置用于连续地将元器件提供到至少一个提取位置上，元器件可以从该提取位置处由装配头接收。

在此，所使用的定位系统或所使用的平面定位系统这样确定尺寸，即装配头不仅仅定位于实际的装配区域之上，而是也可以定位在元器件输送装置之上，从而所供应的元器件不仅仅可以被流畅地装配，也可以被流畅地提取。因此，由于通过上述定位系统可实现的高机械稳定性，不仅可以实现高准确度的装配，也可以实现所供应的元器件的高准确的提取。

根据本发明的另一实施例，该装置还具有摄像机，该摄像机相对于固定部件设置在固定的空间位置中并且设置用于检测安置在装配区域中的元器件载体。

在此，摄像头逐一检测在元器件载体上形成的记号，根据该记号通过附加连接于摄像机的评估单元可以确定出元器件载体安置到自动装配设备的装配区域中的精确位置。特别是鉴于电子组件的日趋小型化，准确识别元器件载体的位置是必要的，因此，元器件实际上在正确位置处安装在元器件载体上。

因为所使用的摄像机(也称为印刷电路板摄像机)的可视范围典型地明显小于待装配的元器件载体，所以利用摄像采集不能同时检测所有在元器件载体上存在的记号。基于这种原因，在将待装配元器件载体引入到装配区域中之后需要摄像机适当的运行，以便连续地检测至少唯一一个记号，并且以便于由此而在装配区域中确定出待装配的元器件载体的精确的空间位置。通过在固定部件上安置摄像机，可以由此而以有利的方式放弃为摄像头提供独立定位系统。

附图说明

本发明其他的优点及特征由下面对目前的优选实施例的示例性描述给出。

图1是装配装置的透视图，该装配装置具有根据本发明的实施例的平面定位系统，

图2是根据第一实施例的线性定位系统的横截面视图，在该实施例中线性电动机与用于自动装配设备的固定部件隔开，并且在该实施例中设置两个相互间隔的轴承结构，其中一个轴承是固定轴承，另一个轴承是通过线性电动机的磁力来负载的浮动轴承，以及

图3是根据第二实施例的线性定位系统的横截面视图，在该实施例中浮动轴承的支承面对准固定轴承的空间设置。

在这里需要补充说明的是，在附图中相同的或彼此对应的构件的参考标识仅以其第一编号来区分。

具体实施方式

图1示出了自动装配设备100，其具有机架102，在该机架上安置有两个平行对准的固定的线性导向装置103。这两个导向装置103承接一个横向放置的支承臂104。横向放置的支承臂104自身仅具有一个仅示意性示出的线性导向装置105，在该导向装置上设置有可移动的固定部件106。两个线性导向装置103沿着y方向运行，线性导向装置105沿着x方向运行。

在固定部件106上固定装配头107，该装配头具有至少一个元器件-固定装置120。根据在这里示出的实施例，固定装置是吸移管120，该吸移管借助于驱动装置(未示出)可以沿着垂直于x-及y方向的z方向移动。

此外，为了校正所接收的元器件的角度位置以及能够将元器件装配在正确的方位，还设置有旋转驱动装置(未示出)。借助该旋转驱动装置，吸移管120可以绕其纵轴转动。

自动装配设备100还具有元器件输送装置110，元器件(在图1中未示出)可以通过该元器件输送装置输送给在元器件提取位置112处的装配工序。此外，自动装配设备100具有传送带131，元器件载体或印刷电路板130可以通过该传送带被装入装配区域中。吸移管107可以通过装配头107的平行于x-y平面的相应运动在所有的装配区域的内部定位。

此外，自动装配设备100具有处理器或数据处理装置101。在数据处理装置101上可以设计用于自动装配设备100的工作程序，该自动装配设备用于印刷电路板130和元器件的装配，从而自动装配设备100的所有的组件以同步的方式工作，进而有助于无错误且流畅地装配印刷电路板130和元器件。

在固定部件106上额外地固定所谓的印刷电路板摄像机140，该印刷电路板摄像机设置用于检测至少一个在印刷电路板130上显示的记号132。通过这种方式，可以通过印刷电路板摄像机140的可视区域之内的记号132的位置测量确定出进入到装配区域中的印刷电路板130的准确位置。

为了测量位置并且为了控制所接收的元器件，设置有摄像机150，该摄像机根据在这里示出的实施例设置在自动装配设备100处的固定位置中。视觉的元器件测量优选直接在元器件从元器件输送装置110上接收后通过元器件摄像机150上方的装配头107的相应的定位来实现。由摄像机150接收的图像将在评估单元151中评估，并且在此确定出所接收的元器件相对于吸移管120的位置。

评估单元151也可以集成在数据处理装置101中。在此，评估装置151借助于自身的硬件或也可以借助于固有的软件来实现。

要注意，本发明并不限于用于在这里示出的自动装配设备100。本发明例如也可以通过元器件摄像机来实现，该元器件摄像机与装配头一同运行，并且设置该元器件摄像机用于，当从提取位置112直到装配位置时检测所接收的元器件。

联系上下文，本发明也可以使用多件装配头，该多件装配头具有多个固定装置，并且该多件装配头可以同时输送多个元器件。在此，固定装置可以行列-或矩阵式地设置。同样，固定装置也可以围绕旋转轴径向竖立地安置，从而多个元器件可以通过固定装置的转动被连续地被接收并且也可以被释放。当然本发明也可以通过单件-或多件-装配头的其他任意形式实现。

图2示出了线性的定位系统的横截面图，在该定位系统中，固定部件206沿着垂直于y轴且垂直于z轴(也就是垂直于标记平面)的x轴可移动地设置在支承臂204上。在固定部件206上固定装配头。固定部件206具有尽可能平滑的表面，该表面可以例如通过螺纹连接件稳定地固定装配头。因此，该固定部件也称为装配头固定板206。

装配头207具有设计为吸移管的固定装置220。固定装置220可以在提供相应的负压时以已知的方式接收电子元器件221。

在固定部件206上还设置有所谓的印刷电路板摄像机240，该印刷电路板摄像机可以沿着光学轴线241监测印刷电路板(未示出)的记号。因此，通过附加连接于摄像机240的评估单元可以根据所检测的记号位置确定出待装配的印刷电路板的精确的空间位置。摄像机240在固定部件206上的固定具有的优点是，不必为了定位摄像机240而提供单独的摄像机定位系统。

固定部件206的移动通过线性电动机260来实现。线性电动机具有与支承臂204耦合的定子261和与固定部件206耦合的转子262。定子261通过磁性板来实现，在该磁性板中垂直于标记面连续地设置具有交替极性的多个永磁铁。转子262具有电磁线圈单元，该电磁线圈单元可以通过供电线路(未示出)加载电流。

由图2可以看出，电磁线圈单元262沿着y轴这样与固定部件206隔开，即在电磁线圈单元262和固定部件206之间形成间隙265。该间隙有助于在线性电动机260和固定部件206之间更大程度地实现热分离。联系上下文值得注意的是，由于电被动的定子261，电主动的转子262完全为线性电动机260的放热提供了重大的贡献。

因此，通过在固定部件206和转子262之间所述的间隔，通过固定部件206间接传递到装配头207上的热量被明显地减少。因此在定位系统的高动力运行时，装配头207也可以在尽可能热稳定的条件下工作。由此，所述的热分离不仅仅改善了定位准确度，而且也有助于通过尽可能解除热变形的装配头207而实现精准的装配。

此外，由图2可以看出，所示的定位系统或平面定位系统的x轴的轴承系统由两个轴承的组合构成，即第一轴承270和第二轴承280。

下方的轴承结构270根据这里示出的实施例由两个沿着x轴移动的导向器270形成，对于这两个导向器在示出的横截面图上仅能看到一个导向器270。当然也可以使用两个以上的导向器270。

导向器270借助球轴承273可移动地固定在导轨271上，该导轨固定在支承臂204上。导向器270和导轨271这样共同作用，即横向于x轴的第一或下方轴承结构270是固定轴承，且沿着x轴的轴承结构是浮动轴承。因此，第一轴承结构271也是一个全功能性的线性导向装置，由于在转子262和定子261之间的磁性吸引力，该线性导向装置在顺时针方向承受固定部件206的倾斜力矩(kippmoment)。

要注意，下方的轴承结构270与固定部件206的刚性可以这样设置，即在通过转子262和定子261之间的磁力产生的倾斜力矩由轴承结构270接收。固定部件206的刚性可以通过加固件206a的尺寸来配合每一种要求。

第二轴承结构280具有至少一个滚轮281，该滚轮以转轴282可旋转地设置。该转轴相对于固定部件206处于一个固定的空间位置中，从而在固定部件206沿着x轴的移动时，滚轮281在成型件283的工作面284上滚动。成型件283与支承臂204固定连接。通过校准成型件283在支承臂204上的位置可以调节定子261和转子262之间的磁隙的大小。可选地，工作面当然也可以直接在支承臂204上形成。

通过定子261和转子262之间的磁力产生了固定部件206的倾斜力矩，该倾斜力矩导致了，即滚轮(laufrolle)281向工作面284挤压。因此，固定部件206的空间位置也可以当装配头207的高动力移动时准确地确定，从而未依赖于装配头207的运动状态可以始终保证高的位置准确度，进而也可以保证高的装配准确度。

所示的位置系统这样设置，即滚轮281基本上仅仅用于接收动力的负载。这表示，滚轮281没有利用通过由线性电动机260的磁力产生的全部倾斜力矩来加载。即该倾斜力矩较大部分被第一轴承结构270接收。滚轮281的偏压能够例如通过固定部件206的机械刚性或通过固定部件206的变形根据线性电动机260的磁力来调节。

在此要说明的是，线性电动机260也可以以其他的方位固定在支承臂204或固定部件206上。因此，线性电动机260的磁隙可以以0°到90°之间的任意角度相对于x-y平面定位。通过合适地选择该角度，也就是通过线性电动机260合适的倾斜位置，滑轮281的由磁力产生的挤压力可以在工作面284上进行调节。在此，当磁隙平行于xz平面定位时，该挤压力是最大的。另一种定义是，当上限角度为90°时，该挤压力也是最大的。

此外，在此要说明的是，线性电动机也可以设置在背面(也就是在图2中示出的支承臂204的左边)。

特别是用于自动装配设备的线性电动机的所述的构想具有的优点是，完整的线性轴承系统与直线发动机可以一起在紧凑及结构空间技术上合理的结构之内实现。此外，轴承-及滚轮布置防止了由于热量而偏压系统，从而在高轴承负荷条件下不会产生热量。所述的轴承结构原理可以根据简单的机械组件成本合理地实现用于自动装配设备的x轴。

图3示出了根据本发明的第二实施例的线性定位系统的横截面图。相对于通过图2所述的实施例，第二轴承结构380未处于固定部件306的朝向装配头307的部分上，而是位于固定部件306的背离于装配头307的部分上。这意味着，参照支承臂304，第二轴承结构380(浮动轴承)的支承面对准第一轴承结构370(固定轴承)的空间设置。

第二轴承结构380的滚轮381围绕转轴382可转动地设置。该滚轮381位于成型件383的工作面384上。工作面例如是硬化的板，该板具有极小的摩擦。工作面384关于y方向和z方向倾斜地指向，从而在线性电动机360的转子362和线性电动机360的定子或磁性板361之间的磁性的吸引力中，使得滑轮381垂直地向工作面384按压。

磁性板361的唯一优选的永磁铁安置在磁轭板361a上。在固定部件306和支承臂304之间具有间隙365，该间隙有助于装配头307和线性电动机360之间额外的热分离。

具有导轨371和导向器372的第一轴承结构370相对于yz平面是固定轴承370。由此，在转子362和定子361之间磁性吸引力中产生转矩，其中固定轴承370为虚拟的转动点。这个转矩的虚拟的杠杆臂由此而以倾斜的方向横向通过支承臂304。

在此要说明的是，在此描述的多个实施例仅仅是本发明的可行性实施例变体中有限的选择。因此，单个实施例的特征可以以合适方式相互组合，从而对于本领域技术人员来说通过这里阐述的实施例变体可以显而易见地发现多个不同的实施例。

参考标识

100自动装配设备

101数据处理装置/处理器

102机架

103固定的线性导向装置

104横向的支承臂

105线性导向装置

106固定部件

107装配头

110元器件-输送装置

112元器件-提取位置

120固定装置/吸夹头(sauggreifer)/吸移管

130元器件载体/印刷电路板/参照面

131传送带

132记号

140印刷电路板-摄像机

150元器件-摄像机

151评估单元

204支承臂

206固定部件/装配头固定板

206a加固件

207装配头

220固定装置/吸移管

221元器件

240印刷电路板-摄像机

241光学轴线

260线性电动机

261定子/磁性板

262转子/电磁线圈单元

265间隙

270第一轴承结构

271导轨

272导向器/滑板

273球轴承

280第二轴承结构

281滚轮

282转轴

283成型件

284工作面

304支承臂

306固定部件/装配头固定板

307装配头

320固定装置/吸移管

321元器件

360线性电动机

361定子/磁性板

361a磁轭板

362转子/电磁线圈单元

365间隙

370第一轴承结构

371导轨

372导向器/滑板

380第二轴承结构/浮动轴承

381滚轮

382转轴

383成型件

384工作面

Claims (17)

1.一种定位系统，用于使自动装配设备(100)的装配头(107、207、307)沿着x轴移动，以使元器件载体(130)与电子元器件(221、321)装配，所述定位系统具有：

支承臂(104、204、304)；

线性导向装置(105)，安装在所述支承臂(104、204、304)上并沿着x轴行进；

固定部件(106、206、306)，沿着x轴可移动地设置在所述线性导向装置(105)上，并且所述固定部件这样设计，即所述装配头(107、207、307)可以安装在所述固定部件(106、206、306)上；以及

线性电动机(260、360)，所述线性电动机与所述支承臂(104、204、304)和所述固定部件(106、206、306)这样耦合，即在所述线性电动机(260、360)的相应控制中，所述固定部件(106、206、306)可以沿着x轴运行，

其中，

所述固定部件(106、206、306)的至少一个部分相对于所述支承臂(104、204、304)设置在所述支承臂的第一侧面的外部上，所述装配头(107、207、307)可以安装在所述部分上，

所述线性电动机(260、360)相对于所述支承臂(104、204、304)设置在所述支承臂的第二侧面的外部上，所述第二侧面不同于所述第一侧面。

2.根据权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述线性电动机(260)至少沿着垂直于x轴的y轴与所述固定部件(106、206)隔开，从而在所述固定部件(106、206)和所述线性电动机(260)之间具有第一间隙(265)。

3.根据权利要求2所述的定位系统，其特征在于，所述支承臂(104、204)沿着y轴与所述固定部件(106、206)隔开，从而所述固定部件(106、206)和所述支承臂(104、204)之间具有第二间隙。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的定位系统，其特征在于，所述线性电动机(260、360)具有：

定子(261、361)，安装在所述支承臂(104、204、304)上；以及

转子(262、362)，安装在所述固定部件(106、206、306)上。

5.根据权利要求4所述的定位系统，其特征在于，所述线性导向装置具有第一轴承结构(270、370)，所述第一轴承结构包括导轨(271、371)和至少一个线性导向器(272、273)，所述线性导向器这样安装在所述导轨(271、371)上，即所述第一轴承结构(270、370)横向于x轴是固定轴承且平行于x轴是浮动轴承。

6.根据权利要求5所述的定位系统，其特征在于，所述线性导向装置具有第二轴承结构(280、380)，所述第二轴承结构是浮动轴承并且相对于所述第一轴承结构(270、370)这样设置，即所述线性电动机(260)在所述定子(261、361)和所述转子(262、362)之间产生的磁性吸引力起到至少沿着y轴来固定所述浮动轴承(280、380)的作用。

7.根据权利要求6所述的定位系统，其特征在于，所述第二轴承结构(280、380)具有至少一个滚轮(281、381)，所述滚轮可以在所述支承臂(204、304)或所述固定部件的滚动面(284、384)上滚动。

8.根据权利要求6所述的定位系统，其特征在于，所述第一轴承结构(270、370)设置在所述第二轴承结构(280、380)的下方。

9.根据权利要求7所述的定位系统，其特征在于，所述第一轴承结构(270、370)设置在所述第二轴承结构(280、380)的下方。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的定位系统，其特征在于，所述固定部件(106、206、306)是装配头固定板。

11.根据权利要求4所述的定位系统，其特征在于，所述固定部件(106、206、306)是装配头固定板。

12.根据权利要求7所述的定位系统，其特征在于，所述固定部件(106、206、306)是装配头固定板。

13.根据权利要求9所述的定位系统，其特征在于，所述固定部件(106、206、306)是装配头固定板。

14.一种平面定位系统，用于使所述自动装配设备(100)的所述装配头(107、207、307)平行于由x轴和y轴限定的装配平面移动，以使所述元器件载体(130)与所述电子元器件(221、321)装配，所述平面定位系统具有：

固定的线性导向装置(103)，所述线性导向装置沿着所述y轴的方向行进；以及

根据权利要求1到13中任一项所述的定位系统。

15.一种自动化装配装置，用于自动地将所述元器件载体(130)与所述电子元器件(221、321)装配，所述装置具有：

根据权利要求1到13中任一项所述的定位系统或根据权利要求14所述的平面定位系统。

16.根据权利要求15所述的自动化装配装置，其特征在于，所述装置还具有一种元器件输送装置(110)，用于连续地将所述元器件(221、321)提供到至少一个提取位置(112)上，所述元器件(221、321)可以从所述提取位置处由所述装配头(107、207、307)接收。

17.根据权利要求15或16所述的自动化装配装置，其特征在于，所述装置还具有摄像机(140、240)，所述摄像机相对于所述固定部件(106、206)设置在固定的空间位置中并且设置用于检测安置在装配区域中的所述元器件载体(130)。

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