CN101278609B - 机体和用于为衬底装配电气元件的装配系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机体(1)和一种用于为衬底装配电气元件的装配系统(22)。用于为衬底装配电气元件的装配系统(22)所用的机体(1)具有用金属制成的框架(2)和两个用混凝土制成并通过所述框架(2)彼此相连的间隔侧壁(3)。

Description

机体和用于为衬底装配电气元件的装配系统

技术领域

本发明涉及一种机体和一种用于为衬底装配电气元件且具有这样一种机体的装配系统。

背景技术

在机械制造领域，用混凝土(特别是矿物混凝土)制造机身是已知技术。事实证明，矿物混凝土承载能力突出，浇注过程中的可塑性好，制备成本低，减震性能优良，在机械制造领域中是种用途广泛的材料。但混凝土或矿物混凝土的不足之处在于，其交变弯曲强度远低于钢，杨氏模量也比钢小。为弥补这一缺点，用混凝土制成的机身或机体上的高负荷区域的壁厚必须实施得相应大些。但在装配技术领域，由于机身内部要求实现最小结构空间，因而在停放面积受到限制的同时，壁厚尺寸也会受到很大限制。因为增大壁厚必然会不是导致机器停放面积增大，就是导致机器内部的结构空间受到极大限制。由于机器的面积效率是一个核心的购买标准，因而可能会由于这个边界条件的存在而无法使用混凝土或矿物混凝土。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种机体和一种用于为衬底装配电气元件的装配系统，所述机体和装配系统在使用混凝土的情况下仍具有较高的面积效率。

这个目的通过一种机体和装配系统而达成。同时还公开了其他有利建构方案。

本发明公开了一种机体包括：一个用金属材料制成的框架和两个用混凝土制成的间隔侧壁。两个侧壁通过框架彼此相连。通过为机体采用这样一种建构方式，可形成一个侧面由间隔侧壁界定的功能空间或工作空间。因此，侧壁构成机体的侧面分界壁。由于这种侧面分界壁或侧壁在装配技术中就安装空间技术而言是非关键部件，因而可根据本发明，用混凝土制备侧面分界壁或侧壁。因此，可将装配系统的精度要求很高的功能组件(例如装配头的定位系统)安装或支承在机体的侧壁上。这些功能组件可充分利用混凝土的上述优点。就安装空间技术而言，构成关键部件的机体工作空间或中间区域(位于侧壁之间)通过金属框架而实现。举例而言，框架可实施为远比相应的混凝土体坚固和纤细的铸钢结构或焊接钢结构。在停放面积相同的情况下，借此可在机体的中间区域内产生一个明显更大的安装空间。在采用这种实施方式的机体中，可在保持较高面积效率的情况下充分利用混凝土的优点。此外，本发明的机体还具有高灵活性和低制备成本等特点。通过为框架确定相应尺寸，可使机体尺寸适应不同的要求。这样就无需更改侧壁的铸型，无论机体具有何种尺寸，都可使用相同的铸型。

优选地，侧壁用矿物混凝土制成。由于矿物混凝土具有承载能力突出和耐用(不会出现裂纹)等特点，因而特别适用于装配技术。

优选地，框架和侧壁浇筑在一起。为此需将框架结构插入相应的侧壁铸型内，再浇注混凝土。混凝土硬化后，框架结构便与侧壁稳固地固定在一起。由于混凝土浇注是一种冷加工工艺，在将框架和侧壁浇筑在一起时不会产生热应力，因而在此之后无需对机体进行修整。此外，通过将侧壁和框架浇筑在一起，还可确保机体具有较高的再现性。此外，这是一种简单的制造方法，无需耗费较多的时间来将框架旋接或粘接到侧壁上。

根据本发明公开的一种机体实施方案，每个侧壁均具有导引面，装配系统操作装置的定位装置可由导引面支承，并可在导引面上移动。举例而言，操作装置可以是电气元件的装配头。可通过浇注方法以较高的精度在侧壁上形成这些用于支承定位装置的导引面。因此，当侧壁还在铸型中时，就可将导引面实施为磨光面；当混凝土硬化后，侧壁上的导引面无需修整就已符合极高的质量要求。由于混凝土浇注是一种冷加工工艺，侧壁不会发生热变形或收缩，因此就这一点而言，也无需对机体进行修整。由于定位装置的导引面布置在侧壁上，因而除了导引面的高品质外，还能对混凝土优良的减震性能加以利用。借此可显著减小寄生振荡对定位装置的影响。这两点都能使整个装配系统得到明显改善。

优选地，机体的每个侧壁都可具有第一容置部，第一容置部可容纳用于输送衬底的输送装置。类似地，用于容纳输送装置的第一容置部也可通过对铸型进行相应设计以较高的质量和精度形成在侧壁上。此处同样不需要对容置部进行修整。由于用于容纳输送装置的第一容置部和用于支承定位装置的导引面都设置在侧壁上，因此，这二者之间具有明确而固定的相对位置。这一点对于支承在导引面上的定位装置与布置在第一容置部上的输送装置而言是有利的。由于输送装置可安装在混凝土侧壁上，因而此处也可对混凝土的优良减震性能加以利用。这同样有助于装配系统过程安全性和装配精度的提高。

优选地，机体的至少一个侧壁可具有第二容置部，第二容置部可容纳用于提供电气元件的给料装置。通过将第二容置部设置在混凝土侧壁上所能实现的优点，请参阅上文所述的相关的优点。

根据本发明公开的一种机体建构方案，至少一个侧壁具有用于将机体可拆卸地耦合到装配系统底座上的构件。这些构件所采用的建构方式使得框架在机体与底座耦合的情况下并不与底座相接触。这一点之所以必要的原因在于，只有在这个前提下才能充分利用混凝土良好的减震性能。通过底座(例如)从装配系统的停放面传递到机体上的振动被混凝土吸收，因此，这种振动几乎不会对装配精度产生任何不利影响。如果底座与金属框架相连，这种振动就会在不受到任何实际抑制的情况下被传递到装配系统的功能组件(例如定位系统、用于输送衬底的输送装置和给料装置)上。

优选地，用于可拆卸耦合的构件实施为浇筑在各侧壁中的金属套筒。这种建构方案的特点在于制造方法简单，因为只需在浇筑机体的过程中简单地将金属套筒一并插入铸型中，再在其周围浇注混凝土。由于混凝土浇注是一种冷加工工艺，此处也同样不会产生任何热应力，因而可以较高的精度将金属套筒与侧壁连接起来。

根据本发明公开的一种机体建构方案，机体配有电能和压缩空气接口或接头，这些接口或接头在机体上所采取的布置方式使得它们在机体与底座耦合的情况下与供电装置或压缩空气供应装置相连。通过这种建构方案，可对生产线上的机体进行快速更换。从底座上拆下机体时，机体自动与供电装置及压缩空气供应装置分离；将机体安装到生产线中的底座上时，机体与供电装置及压缩空气供应装置自动相连。这样就无需再采用费时的供电装置及压缩空气供应装置连接方案。

本发明还公开了一种用于为衬底装配电气元件的装配系统，这种装配系统包括：一个机体，用于容纳衬底输送装置的第一容置部建构为各侧壁上的空隙。在此情况下，输送装置可沿输送方向穿过侧壁。其中，输送装置稳定地平放并固定在侧壁的容置部上。此外，装配系统还包括装配头定位装置，定位装置可沿导引面移动地安装在机体上。形成在侧壁之间的空间可供装配头为输送装置输送过来的衬底装配电气元件。在本发明的装配系统中，功能组件(例如定位装置和输送装置)支承或固定在侧壁上。与上述实施方式相同，导引面和第一容置部也可通过浇注方法以较高的精度形成在侧壁上。借此可精确规定支承在导引面上的定位装置与固定在第一容置部上的输送装置之间的固定相对位置。借此可实现很高的装配过程再现性和校准优势。装配系统的机体此外还具有用于将机体可拆卸地耦合到底座上的构件。借此可以简单而快速的方式使整个机体与底座分离，再将其从生产线上拆卸下来。通过这种方式可对包括支承或固定在其上面的功能组件(即定位装置和输送装置)在内的整个机体(作为功能单元)进行快速更换。借此可在生产线外部对机体、定位装置和输送装置所构成的功能单元进行完整的预校准。将在生产线外部经过预校准的机体连同定位装置和输送装置一起安装到生产线中的底座上，用其更换原来的机体。因此，只需经过非常短暂的停车后就可继续实施装配过程，因为此时无需再在生产线内部对定位装置和输送装置进行校准。通过大幅缩短停车时间，可使整个生产过程的效率得到提高。

优选地，装配系统的至少一个侧壁可具有第二容置部，第二容置部上布置有至少一个用于提供电气元件的给料装置，且其所采用的布置方式使得装配头可从给料装置上拣取元件。在这个建构方案中，给料装置也直接安装在侧壁上。因此，上文所述的在生产线外部实施的预校准也可应用于给料装置。在此情况下实施这种预校准时，在定位装置、输送装置和给料装置之间进行相对校准。

根据本发明公开的一种装配系统建构方案，机体配有可存储校准数据的存储装置。这个存储装置例如直接安装在机体上。机体可具有数据接口，数据接口所采取的布置方式使得当机体与装配系统的底座耦合时，从属于装配系统的控制装置可通过数据接口从存储装置中读取数据。如果在生产线外部对机体、定位装置、输送装置和给料装置(可选)所构成的功能单元进行预校准，就可将这些校准数据存储在存储装置中。将机体安装到底座上后，控制装置可通过数据接口对这些数据进行读取和使用。借此可显著简化和缩短带有功能元件的机体的更换过程及其所需时间。

附图说明

下面借助附图对本发明进行详细说明，其中：

图1为本发明的机体的实施例的透视图；

图2为本发明的机体的示意图，机体上安装有定位装置、输送装置和给料装置；

图3为图1所示的机体的底面的图示；以及

图4为本发明的装配系统的示意图。

具体实施方式

图1以示意图形式显示本发明的机体1的实施例，机体1适用于为衬底装配电气元件的装配系统。机体1包括框架2，框架2可实施为(例如)铸钢结构或焊接钢结构。机体1此外还具有两个间隔侧壁3，侧壁3用混凝土制成，通过框架2彼此相连。由于矿物混凝土具有价格低廉、减震性能优良、形状稳定、耐用(不会出现裂纹)和较高的承载能力等突出的特点，因而特别适用于装配技术。但根据具体要求，也可使用其他类型的混凝土，例如聚合物混凝土或纤维增强混凝土等等。在本实施例中，框架2和侧壁3浇筑在一起。为此需将框架2插入侧壁3的铸型内，再在其周围浇注矿物混凝土。矿物混凝土硬化后，框架2和侧壁3之间便产生一种极其坚固的连接。由于混凝土浇注是一种冷加工工艺，用金属制成的框架2不会发生热变形，因而在将框架和侧壁浇筑在一起以及当混凝土硬化时，机体1都不会发生形状变化。作为将框架和侧壁3浇筑在一起这个方案的替代方案，也可通过螺旋连接或粘接将框架2和侧壁3连接在一起。

机体1的每个侧壁3均具有导引面4和用于容纳输送装置9的第一容置部5(参见图2)，操作装置(特别是装配头8)的定位装置7(参见图2)可由导引面4支承，并可在导引面4上移动，输送装置9用于输送待装配衬底11。此外，两个侧壁3还都具有用于固定一个或多个给料装置10(参见图2)的第二容置部6，给料装置10用于提供电气元件。

图2显示的是带有装配头8的定位装置7、输送装置9和给料装置10在机体1上的布置方式。在本实施例中，第一容置部5实现为侧壁3上的矩形贯穿孔，且其所采取的建构方式使得输送装置9可固定在第一容置部5上，但不会与金属框架2相接触。这一点之所以重要的原因在于，经过矿物混凝土的有效减震后，输送装置9上几乎不会再出现任何振动。这对装配过程的精度而言非常有利。但如果布置在两个容置部之间的输送装置9必须由框架2支承，就将这些支承点限制在最小尺寸上，必要时为其配备减震元件。借助输送装置9可使衬底11(虚线)沿输送方向(用箭头A表示)穿过侧壁3之间的空间。

从图2中可以看出，侧壁3的导引面4垂直于输送装置9的输送方向。导引面4上设置有安装辅助件12，例如钻孔，这些安装辅助件用于固定相应的导引元件20(参见图4)或定位系统的驱动装置21(参见图4)。定位装置7的支臂13的两端抵靠在导引面4上，并在平行于衬底11的输送方向的方向上延伸。装配头8安装在支臂13上，且可在平行于衬底11的输送方向的方向上移动。通过采用这种机体建构方案，可在两个侧壁3之间的空间内用装配头8为输送装置9输送过来的衬底11装配电气元件。

装配所需的元件由固定在侧壁3的第二容置部6上的给料装置10提供。第二容置部6所采取的布置方式使得给料装置10只固定在侧壁3的第二容置部6上，并不与框架2相接触。其原因同样在于，借此可避免框架2将振动传递到给料装置10上。

图3显示的是图1所示的机体1的底面。侧壁3的底面上布置有金属套筒14，这些金属套筒在浇筑侧壁3时就与矿物混凝土浇筑在一起。如图4所示，金属套筒14用作将机体1可拆卸地耦合到装配系统底座15上的构件。从图3中可以看出，金属套筒14在侧壁3上所采取的布置方式使得底座15在其上面插有机体1的状态下，既不与框架2相接触，也不与功能组件(输送装置9或给料装置10)相接触。在此情况下，所产生的绝大部分振动被矿物混凝土侧壁3吸收，从而不会通过底座15被传递到框架2或功能组件上。机体1上还设置有电能或压缩空气接口16、17或接头，这些接口或接头所采取的布置方式使得它们在机体1通过金属套筒14与底座15耦合的情况下与供电装置或压缩空气供应装置(未显示)相连。借助于这些电能或压缩空气接头，可通过导线(未显示)为相应的用电设备(例如装配头8或给料装置10)供电。

机体1上还设置有存储装置18，其中可存储有关定位装置7、输送装置9和给料装置10的校准数据。存储装置18与数据接口19相连，数据接口19在机体1上所采取的布置方式使得当机体1与底座15耦合(参见图4)时，从属于装配系统22的控制装置23(参见图4)可通过数据接口19从存储装置18中读取数据。

图4显示的是本发明的装配系统22的实施例。装配系统22包括底座15、上文所述的机体1、带有装配头8且由侧壁3上的导引面4支承的定位装置7、固定在侧壁3的第一容置部5上的输送装置9和复数个布置在侧壁3的第二容置部6上的给料装置10。侧壁3的导引面4上设置有用于定位装置7的导引元件20和驱动装置21，例如直线电动机的固定部件。此外，导引面4上还可布置测量装置，例如线性刻度。

通过将装配系统22的重要功能组件(例如带有装配头8的定位装置、用于输送衬底11的输送装置9和给料装置10)固定在机体1上，可将机体1连同功能组件一起作为功能单元从底座15上拆卸下来。在前后相连地布置有多个本发明的装配系统的生产线(未显示)上，借此可实现单个功能单元的快速更换。从底座上简单地拆下功能单元，用其他功能单元更换之。此外，本发明的装配系统还可在生产线外部对功能单元进行完整的预校准。所获得的校准数据可存储在布置在机体1上且明确从属于功能单元的存储装置18中。将功能单元安装到底座15上时，功能单元同时还与压缩空气供应装置及供电装置相连。控制装置23可通过数据接口19读取存储在存储装置18中的校准数据。这样就无需再进行费时的生产线内部校准。借此可在更换装配系统22时实现极大的时间优势。

参考符号表

1机体

2框架

3侧壁

4导引面

5第一容置部

6第二容置部

7定位装置

8装配头

9输送装置

10给料装置

11衬底

12安装辅助件

13支臂

14金属套筒

15底座

16电能接口

17压缩空气接口

18存储装置

19数据接口

20导引元件

21驱动装置

22装配系统

23控制装置

Claims (12)

1.一种用于装配系统(22)的机体(1)，所述装配系统用于为衬底(11)装配电气元件，所述机体包括：

一个由金属制成的框架(2)，

两个含有混凝土且通过所述框架(2)彼此相连的间隔侧壁(3)，

其中，每个侧壁(3)均具有导引面(4)，一个操作装置(8)的定位装置(7)可移动地由所述导引面支承。

2.根据权利要求1所述的机体(1)，其中，所述侧壁(3)用矿物混凝土制成。

3.根据权利要求1至2中任一项权利要求所述的机体(1)，其中，所述框架(2)和所述侧壁(3)浇筑在一起。

4.根据权利要求1或2所述的机体(1)，其中，每个侧壁(3)均具有第一容置部(5)，所述第一容置部可容纳用于输送所述衬底(11)的输送装置(9)。

5.根据权利要求4所述的机体(1)，其中，至少一个侧壁(3)具有第二容置部(6)，所述第二容置部可容纳用于提供所述电气元件的给料装置(10)。

6.根据权利要求1至2中任一项权利要求所述的机体(1)，其中，至少一个侧壁(3)具有用于将所述机体(1)可拆卸地耦合到所述装配系统(22)的底座(15)上的构件(14)，所述构件所采用的建构方式使得所述框架(2)在所述机体(1)与所述底座(15)耦合的情况下并不与所述底座(15)相接触。

7.根据权利要求6所述的机体(1)，其中，所述用于可拆卸耦合的构件(14)为浇筑在各侧壁(3)中的金属套筒(14)。

8.根据权利要求6所述的机体(1)，其中，具有电能和压缩空气接口(16)、(17)，所述接口在所述机体(1)上所采取的布置方式使得它们在所述机体(1)与所述底座(15)耦合的情况下与供电装置或压缩空气供应装置相连通。

9.一种用于为衬底装配电气元件的装配系统(22)，包括：一个底座(15)，

一个权利要求(4)所述的机体(1)，所述机体与所述底座(15)可拆卸耦合，其中，所述第一容置部(5)建构为所述侧壁(3)上的空隙，至少一个侧壁(3)具有用于将所述机体(1)可拆卸地耦合到所述底座(15)上的构件(14)，

一个用于装配头(8)的定位装置(7)，所述定位装置可沿所述导引面(4)移动地安装在所述机体(1)上，

一个用于输送所述衬底(11)的输送装置(9)，所述输送装置穿过所述侧壁(3)的第一容置部(5)，

其中，在所述侧壁(3)之间形成的空间可供所述装配头(8)为所述输送装置(9)输送过来的衬底(11)装配电气元件。

10.根据权利要求9所述的装配系统(22)，其中，至少一个侧壁(3)具有第二容置部(6)，所述第二容置部上布置有至少一个用于提供电气元件的给料装置(10)，且其所采用的布置方式使得所述装配头(8)可从所述给料装置(10)上拣取那些元件。

11.根据权利要求9至10中任一项权利要求所述的装配系统(22)，其中，所述机体(1)配有一个可存储校准数据的存储装置(18)。

12.根据权利要求11所述的装配系统(22)，其中，所述机体(1)具有一个与所述存储装置(18)相连的数据接口(19)，所述数据接口所采取的布置方式使得当所述机体(1)与所述底座(15)耦合时，一个属于所述装配系统(22)的控制装置可通过所述数据接口(19)从所述存储装置(18)中读取数据。

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