CN101444151B - 用于印刷电路板的插入机的给料器装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于印刷电路板的插入机的给料器装置(1)，所述装置包括壳体、驱动马达(3，3’)、齿轮单元(5)和与传输带接合的针轮(6)。驱动马达和齿轮单元被布置在壳体的共同侧壁(2)上使得它们的轴垂直于该侧壁。本发明的目的在于提供一种给料器装置的精密结构设计，其还使得装配容易。为此目的，驱动马达(3)的转子(14，14’)仅被可旋转地安装在固定连接到壳体的侧壁(2)的一个轴(4，4’)上。

Description

用于印刷电路板的插入机的给料器装置

技术领域

本发明涉及一种用于印刷电路板的插入机的给料器装置，其包括壳体、驱动马达、齿轮单元和与传输带接合的针轮，所述驱动马达和所述齿轮单元被布置在壳体的共同侧壁上使得它们的轴垂直于侧壁，定子被直接固定在壳体的侧壁上，并且壳体的所述侧壁同时限定了驱动马达的侧壁。

背景技术

插入机用于将电子元件定位在印刷电路板上。电子元件被布置在由纸板或者塑料材料组成的传输带上，并且被另一带子覆盖。传输带被绕成卷状物并且被插入给料器中。传输带在其至少一侧上具有孔，所述孔由针轮接合，而针轮由驱动马达所驱动因而移动传输带。盖板同时地被剥离以便显露电子元件。电子元件依靠针轮被精确地定位在传送位置(transfer position)，由真空吸管将电子元件移除并且将其放置在印刷电路板上。

由于电子元件在尺寸上变得越来越小，并且由于印刷电路板上的电子元件的数量持续地增加，现代的插入机必须为最大可能数量的带有运送电子元件的传输带的给料器装置提供空间。为了节省空间，单个的给料器装置必须尽可能的精密。

众所周知的是使用轴平行于给料器装置的侧壁延伸的细长马达(slim motor)作为驱动马达。因此，这种常规的圆柱形驱动器必须具有很小的直径，即所述圆柱形驱动器能够产生的转矩将是非常低的，因此，高的齿轮减速是必需的。

同样众所周知的是使用轴垂直于给料器装置的侧壁延伸的平面马达(flat motor)作为驱动马达。这些内转子型或者外转子型的平面马达能够基于小的总高度提供实际上更高的转矩。

这种给料器装置例如从欧洲专利EP0 897 258 B1是已知的。此专利说明书描述了一种给料器装置，其包括被固定在主框架上并且由同样固定在所述主框架上的电动马达所驱动的带给料单元。带给料单元使具有电子元件的传输带前进而盖板同时被移除。在传送位置，电子元件被真空吸管吸起并且被放置在印刷电路板上。驱动马达优选的是脉冲马达，通过脉冲马达传输带上的电子元件可以被精确地定位在传送位置。例如，这可以通过变化脉冲马达的脉冲数或者脉冲持续时间来实现。

德国专利申请DE 101 57 230 A1也描述了一种用于插入机的给料器装置。该给料器装置包括，其上布置有传输带给料单元的主框架、将盖板与传输带分离的分离器以及将盖板卷起的回收单元。给料单元、分离器和回收单元经由固定连接在主框架一侧上并且布置有多个电枢线圈的盘构件来驱动。在该第一盘构件的中间可旋转地支撑有轴。该轴被固定到与圆形永磁体器件连接的第二盘构件上。由于永磁体器件和电枢线圈之间的相互作用，该轴被旋转。该旋转运动被传递到给料单元、分离器和回收单元。

美国专利US6379098B1公开了另一种用于插入机的给料器装置。该给料器装置包括用于使传输带前进的第一驱动马达和驱动用于将盖板从传输带剥离的机构的第二驱动马达。第一驱动马达包括稳定地固定在给料器装置的框架上的圆柱形定子。中空圆柱形转子环绕该定子从而在转子和定子之间形成气隙。转子包括中空的圆柱形永磁体，在所述永磁体背面形成有齿轮。该齿轮与四个附加齿轮啮合，由此将转子保持在适当位置。

由于给料器装置的厚度由驱动马达的长度以及马达和给料器装置的壳体壁的厚度来决定，现有技术中公知的这些给料器装置到目前还是有缺陷的。在美国专利6379098B1描述的给料器装置的情形中，尝试通过设置无轴的驱动马达以及通过由四个齿轮支撑转子来矫正这个缺陷。这使得系统的装配比较复杂。

发明内容

因此本发明的目的在于提供一种给料器装置，其具有能更进一步被减少的厚度以及简单的结构设计，因此其可被易于装配。

为此，本发明被构思为，驱动马达的转子仅被可旋转地安装在固定连接到壳体的侧壁的一个轴上。

由于驱动马达的转子被安装在壳体的侧壁中的轴上的事实，可以无需具有轴承的马达的基板。因此可以更进一步地减少厚度。由于转子仅被安装在一个轴上，所以更容易装配是可能的。因为轴完全地或沿其尽可能长的部分穿进侧壁，因而转子具有倾斜稳定性。可以通过滑动轴承或者减摩轴承将转子安装在轴上。

根据优选的实施例，在壳体的侧壁中设置有套筒，驱动马达的轴被压配合于所述套筒中。以这种方式能够支撑该轴的区域变大。因而更进一步地增加了该轴的倾斜稳定性。在这种连接中，优选地，套筒设置有使所述套筒紧靠在侧壁上的支撑凸缘。

为了使得该套筒被固定地保持在壳体的侧壁中，优选地，将该套筒压配合到壳体的侧壁中。

根据另一实施例，壳体的侧壁可以包括附加孔，齿轮单元轴被布置在所述孔中。以这种方式也能够减少给料器装置的厚度。通过将转子轴和齿轮单元轴支撑在壳体的侧壁中，能够避免当分离元件连接到侧壁时所引起的安装不准确。

根据本发明的另一变形，针轮在其上布置有用于定位传输带的编码器。以这种方式可以实现给料器的非常高的定位精确性。

根据优选的实施例，编码器可以实施为增量式旋转编码器，该增量式旋转编码器的脉冲数与传送位置数相同。

本发明也可以被构思为，在针轮上的编码器是增量式旋转编码器，该增量式旋转编码器的脉冲数足够大，以用于驱动马达的伺服操作和针轮的精确定位。因此，仅需要一个传感器系统。

同样优选地，设置附加编码器系统，其不需要必须基于与该增量式编码器的物理原理相同的物理原理(光学的、感应的、电容的)。该附加编码器系统可以用于生成用于确定绝对位置的参考脉冲。

可选地，编码器也可以是如下的绝对式旋转编码器：其在被接通后在任何时间提供绝对位置且精确性足够满足所需要求。

根据另一个变形，除绝对式旋转编码器之外还设置增量式旋转编码器。此时绝对式旋转编码器可以用于确定针轮的角位置，而增量式旋转编码器可以用于定位针轮。

为此，优选地，增量式旋转编码器的脉冲数等于传送位置数。然而，也可以设置该增量式旋转编码器的脉冲数足够大，以用于驱动马达的伺服操作和针轮的精确定位。

本发明也可以被构思为，设置附加机械传动零件，其将驱动马达连接到布置在传输带上的盖板。

因此，仅需要一个驱动马达用于移动传输带和剥离布置在所述传输带上的盖板。

优选地，编码器能够访问存储有针轮的单个齿的几何偏差的校正表，所述几何偏差在校准处理期间已经被确定。这允许针轮在传送位置处的精确定位。

附图说明

接下来，将参考附图详细地解释本发明的实施例，其中：

图1示出了给料器装置的侧视图，

图2示出了用于给料器装置的驱动马达沿图1的II-II线的剖面图，以及

图3示出了驱动马达的可选实施例沿图1的II-II线的剖面图。

具体实施方式

图1示出了给料器装置1的侧视图。给料器装置1有设置具有侧壁2的壳体。侧壁2将平面马达3固定到其上。为了减少给料器装置1的厚度，以平面马达3的转子轴4垂直于壳体壁2延伸的方式将平面马达3固定到给料器装置1的壳体上。

平面马达3可以用于驱动在其上布置有电子元件的传输带，所述电子元件是由给料器提供的用于放置在印刷电路板上的。然而，平面马达3也能够用于从传输带上剥离盖板以便可以接近电子元件，该盖板被布置在传输带上并且保护电子元件。为了此目的，给料器装置设置有将平面马达的运动传递到盖板的适合的传动零件。由平面马达3实现这两个功能也是可以的。在这种情况中，平面马达实现驱动传输带以及剥离盖板的功能，并且无需附加马达。

接下来，将描述用于传输带驱动的平面马达3。

在这种情况中，平面马达3经由齿轮单元5连接到针轮6上。并且针轮6被支撑在垂直于侧壁2延伸的轴7上。经由针轮6驱动传输带。为此目的，针轮6的圆周设置有齿或者针8。传输带沿其至少一个边缘设置有开口，类似于相机的胶卷。针轮6的针8与传输带的这些开口接合并且拖动传输带。

平面马达3的转子14具有设置在其上的齿轮9。齿轮9与齿轮单元5的齿轮10相啮合。齿轮10安装在同样垂直于侧壁2延伸的齿轮单元轴11上。取决于所需的传动比，齿轮单元5包括安装在垂直于侧壁2延伸的齿轮单元轴上的附加齿轮。同样针轮6的轴7具有连接到其上的齿轮12。齿轮单元5的最后一级与该齿轮12啮合并且将驱动马达3的动力传递到针轮6。

位置检测系统被直接布置在针轮6上，以便布置在传输带上的电子元件可以被精确地定位在用于插入头的传送位置。在所描述的实施例中，为了这个目的在针轮6上设置编码器的编码盘13。该编码器允许针轮6的单个齿的几何偏差将通过校准处理来补偿。在该校准处理中，由高精度参考系统测量针轮6并且将校正值存储在数据表中。

所使用的编码器系统可以基于感应的、电容的、磁性的或者光学功能的原理。编码器可以是增量式旋转编码器。此时该增量式旋转编码器的脉冲数对应于在针轮处的传送位置数。为了使编码器信号与预先建立的包括针轮的几何偏差的校正表同步，该增量式编码器系统使用参考脉冲。该参考脉冲可以选择地由附加传感器生成，该附加传感器基于与增量式编码器的功能原理不同的功能原理。在这方面中，缺点是在不利的情况下，需要针轮的几乎完整的旋转直到用于初始化将位置与校正表关联的信号是可用的。在这种情况下，在该旋转期间准备插入的电子元件将不被使用而丢失。

也可以使用不仅提供增量角位置而且还提供绝对角位置的以一个或多个附加轨道为基础的编码器系统。在绝对式编码器系统的情况下，可用的绝对位置数至少对应于在针轮上的传送位置数。这允许在任何传送位置直接与校正表关联。因此不再需要移动到参考点，因而不再会发生元件丢失。

图2示出了可以被结合到给料器装置上的平面马达3的横截面。马达3包括转子14和固定到基板2上的定子15。转子14被安装在环绕转子轴4的球轴承的外环上。转子14的上侧上设置有用于传递转子的旋转到齿轮单元的小齿轮9。带有绕组的定子15被布置在转子14的外周。这种结构设计具有的优势在于，转子的惯性将大大低于外转子型布置中的转子的惯性，因此，其在需要实现高动态要求时更加有优势。为了允许给料器装置1的扁平结构设计，给料器装置的侧壁2限定马达3的基板。套筒16被压配合在壳体的侧壁2中，并且，接下来使平面马达3的转子轴4压配合在所述套筒16中。为此目的，侧壁2具有一孔，套筒16被压配合到此孔中使得其支撑凸缘紧靠在侧壁2上。转子14被可旋转地支撑在转子轴4上。因而转子14的旋转将导致齿轮9的旋转。

可选地，可以通过焊接特别是通过激光焊接来建立转子轴4、套筒16与侧壁2之间的连接，和/或套筒16与侧壁2之间的连接。

为了确定转子14的位置，使用传感器19。传感器19位于转子14的磁体下方并且感测磁体的磁场。传感器可以是具有数字输出的霍尔IC或者其可以是具有模拟输出的线性霍尔传感器。如果使用线性霍尔传感器，则编码器信号和换向信号可以通过由90度电偏置的两个传感器组成的附加电子装置获得。可以通过由120度电偏置的三个传感器组成的稍微不同赋值(evaluation)的电子装置来实现相同的结果。此外，也可以在转子14上设置光学编码盘或者磁编码盘22。该编码盘可以用布置在印刷电路板20上的光学传感器或者磁传感器21进行感测，从而可以实现更高的角分辨率。当使用磁系统时，霍尔传感器19生成用于马达换向的附加信号。

定子15的绕组出线端与传感器19的连接是通过平的印刷电路板20来实现的，平的印刷电路板20优选地是柔性的以便实现最小可能的整体高度并且其包括连接到侧壁2上作为载体材料的薄片(例如，由Kapton组成)。

图3示出了平面马达3’的可选的实施例。尽管有上述缺陷，但是平面马达3’也可以实施为外转子式马达。平面马达3’同样包括转子14’和定子15’。定子15’被固定在基板2的适当位置上，基板2同时限定了壳体的侧壁2。基板即侧壁2设置有一孔，并且带有支撑凸缘的套筒16’被压配合在该孔中。接下来转子轴4’被压配合到该套筒16’中。可选地，可以通过焊接例如激光焊接，将转子轴4’固定在侧壁2或者套筒的适当位置上。同样可以通过焊接将套筒固定在侧壁的适当位置上。

球轴承18’被安装在转子轴4’上。转子14’被布置在球轴承18’的外环上。

转子14’连接到将转子14’的旋转运动传递到齿轮单元5的小齿轮9’上。

平面马达3’也可以在其上布置附加编码器系统。该系统可以是光学编码器系统，在此情况下，编码载体22’被固定到转子14’上并且传感器21’被固定到基板2上。

然而，也可以使用磁编码器系统。在这种情况下，两个或者三个传感器19’检测转子14’的磁场。特殊的电子装置将所述传感器19’的信号转化为用于定位针轮6的编码器信号和用于平面马达3’换向的信号。

另一可选的是，附加磁编码器系统。在此编码器系统中设置了特殊的传感器21’，其检测固定在转子14’上的单独的磁编码载体22’。另外，在印刷电路板20’上设置用于平面马达3’的霍尔传感器19’，所述霍尔传感器生成用于平面马达3’换向的信号。

当使用的马达是内转子式马达3时并且同样也当其是外转子式马达3’时，布置在转子14、14’上的编码器系统可以用于定位针轮6。由于齿轮单元5的齿轮减速，定位针轮仅需要较低分辨率的编码器，编码器系统的质量所满足的要求是低的。此编码器系统也用于马达3、3’的伺服操作。

然而，也可以使用布置在针轮6上的高分辨率编码器系统来定位针轮6。

也可以经由集成在平面马达中的测量系统生成用于平面马达换向的信号，而不需要使用传感器。此测量系统通过可变感应和/或平面马达的反电动势反应确保高分辨率位置信息。该测量系统可以被集成在现有的马达控制单元中。也可以使用由集成在平面马达中的测量系统确定的位置信息来定位针轮。由于平面马达和针轮之间的齿轮单元的齿轮减速，在针轮处可以实现非常高的分辨率。

侧壁2设置有附加孔，齿轮轴布置在所述孔中。这具有进一步避免装配误差的效果，装配误差对由齿轮单元传递的马达的运动的精度具有负面影响。

Claims (18)

1.一种用于印刷电路板的插入机的给料器装置(1)，包括壳体、驱动马达(3，3’)、齿轮单元(5)和与传输带接合的针轮(6)，所述驱动马达(3，3’)和所述齿轮单元(5)被布置在壳体的共同侧壁(2)上使得它们的轴垂直于侧壁(2)，定子(15，15’)被直接固定在壳体的侧壁(2)上，并且壳体的所述侧壁(2)同时限定了驱动马达(3)的基板(2)，其特征在于，驱动马达(3，3’)的转子(14，14’)仅被可旋转地安装在固定连接到壳体的侧壁(2)的一个轴(4，4’)上。

2.根据权利要求1所述的给料器装置，其特征在于，驱动马达(3)的转子(14)被恒定地激发并且定位在定子(15)中。

3.根据权利要求1或2所述的给料器装置，其特征在于，在轴(4)和壳体的侧壁(2)之间的固定连接由套筒(16)实现。

4.根据权利要求3所述的给料器装置，其特征在于，套筒(16)被压配合于壳体的侧壁(2)中。

5.根据权利要求3所述的给料器装置，其特征在于，轴(4)被压配合于套筒(16)中。

6.根据权利要求3所述的给料器装置，其特征在于，套筒(16)设置有支撑凸缘，所述套筒通过该支撑凸缘紧靠在壳体的侧壁(2)上。

7.根据权利要求1所述的给料器装置，其特征在于，用于传递转矩到齿轮单元的小齿轮(9，9’)被固定在驱动马达(3，3’)的转子(14，14’)的一侧的适当位置上。

8.根据权利要求1所述的给料器装置，其特征在于，侧壁(2)设置有附加孔，齿轮单元轴(11)被固定在所述附加孔中适当位置上。

9.根据权利要求1所述的给料器装置，其特征在于，针轮(6)在其上布置有用于定位传输带的编码器(13)。

10.根据权利要求9所述的给料器装置，其特征在于，针轮(6)上的编码器(13)是增量式旋转编码器，其脉冲数等于传送位置数。

11.根据权利要求9所述的给料器装置，其特征在于，针轮(6)上的编码器(13)是增量式旋转编码器，其脉冲数足够大，以用于驱动马达(3，3’)的伺服操作和针轮(6)的精确定位。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的给料器装置，其特征在于，设置附加编码器系统，用于生成用来确定针轮(6)的绝对位置的参考脉冲。

13.根据权利要求9所述的给料器装置，其特征在于，编码器(13)是绝对式旋转编码器，其在被接通后提供在任何时间的绝对位置。

14.根据权利要求13所述的给料器装置，其特征在于，除了绝对式旋转编码器之外还设置增量式旋转编码器。

15.根据权利要求14所述的给料器装置，其特征在于，增量式旋转编码器的脉冲数等于传送位置数。

16.根据权利要求14所述的给料器装置，其特征在于，增量式旋转编码器的脉冲数足够大，以用于驱动马达(3，3’)的伺服操作和针轮(6)的精确定位。

17.根据权利要求1所述的给料器装置，其特征在于，设置附加机械传动零件，其将驱动马达(3，3’)连接到布置在传输带上的盖板。

18.根据权利要求9所述的给料器装置，其特征在于，编码器能够访问存储有针轮的单个齿的几何偏差的校正表，该几何偏差在校准处理期间已经被确定。

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