CN1119670C - 应答器装置以及制造应答器装置的工艺和设备 - Google Patents
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Abstract
用于生产应答器装置(11)的一种工艺和一种设备，这种应答器装置(11)具有一个线圈(13)和至少一个诸如芯片或类似元件的电子元件(23、24)，其中电子元件直接或通过一基片(14)连接于线圈，这种工艺包括多个工序，在这些工序中一卷绕工具(40)装备有基片、在卷绕工具中卷绕线圈和线圈的卷绕线端(21、22)连接于在卷绕工具中的基片的端子表面(17、18)上，这些都以卷绕工具在上述所有的工序中作为加工工作台的方式进行。
Description
本发明涉及一种制造应答器装置的工艺和设备，该应答器装置包括权利要求1和13的一线圈和至少一诸如芯片或类似元件的电子元件。本发明还涉及权利要求21的前序部分的一应答器装置。
美国专利5,281,855公开了一种可插入一玻璃管的应答器装置，这种应答器包括一设置在一卷绕载体上的线圈，它的卷绕线端连接于一芯片的端子表面。该芯片设置在一基片上，基片本身粘连于卷绕载体的端面上。
WO 92/15105A1已公开了一种用来生产一种应答器装置的工艺，这种应答器装置包括一个线圈和一个芯片，其中元件直接连接于线圈，这种工艺具有多个工序，在这些工序中一卷绕工具装备元件、在卷绕工具中卷绕线圈以及把线圈的卷绕线端连接于在卷绕工具中的元件的端子表面。在已知的工艺中，线圈的卷绕发生在所谓的“锭翼”(flyer)加工中，其中一卷绕头围绕一静止线圈旋转。
类似地，US-A-5 025 550公开了一种工艺，其中线圈借助一围绕静止的卷绕载体旋转的“锭翼”卷绕。NL-A-8 503 166也公开了一类似的工艺。还可以从US-A-5 050 292和DE 43 07 080中了解生产应答器的其它工艺。
本发明的目的是提供能简化应答器装置生产的一种工艺和一种设备。本发明的另一个目的是提供一种应答器装置，其结构简化了这种应答器装置的生产。
应答器装置具有一个线圈和至少一个诸如芯片或类似元件的电子元件，其中电子元件直接或通过一基片连接于线圈，用于生产这种应答器装置的本发明工艺包括多个工序，在这些工序中一卷绕工具装备有元件或基片、在卷绕工具中卷绕线圈和线圈的线端连接于在卷绕工具中的元件或基片的端子表面上，这些都以卷绕工具在上述所有的工序中作为加工工作台的方式进行。
这样在本发明的工艺中，线圈的制造和其随后连接到元件或基片的端子表面都发生在卷绕工具中。因此在整个生产过程中，就可维持共同形成应答器装置的各元件的相对位置。所以根据本发明的工艺，把线圈传送到元件或基片以供连接以及由于传送而需要重新定位这些都不需要了。这样显著地简化了应答器装置的生产。
对应答器装置的生产而言，如果卷绕工具以计时方式运动到分配给各个工序的工作位置，这证实尤其有利。这样，就可以将分配给各个工序的功能部件诸如装配设备和连接设备沿卷绕工具的时针轨迹固定地安装。
如果卷绕工具装备元件或基片发生在卷绕线圈之前，在卷绕过程中，卷绕线端可越过元件或基片的端子表面，使后者离开开始的位置而占据连接位置。
另外，如果由于线圈的特定形式而必须的话，线圈的卷绕也可以在卷绕工具装备元件或基片之前进行。
如果卷绕工具沿一圆形轨道运动到各个工位，实现各工序的沿圆形轨道设置并分配给各个工序的功能部件向卷绕工具平移，这特别对效率和加工时节省空间有利。
如果在一装配位置，一装配设备与一送料设备以这样的方式组合，即能从送料设备中抽出一元件或基片，并把该元件或基片放置卷绕工具上，这证实尤其有利。这有助于连续(例如以平移的计时方式)供应条状元件或基片载体。
如果在送料设备中，基片在一连续的基片载体中被送到起装配设备作用的一采放设备中，并例如在一冲切加工中从基片载体中抽出，该基片可直接由基片载体的材料生产出来，使得例如可以使用膜状基片载体，一方面膜状基片载体可被制得特别薄，另一方面当提供送料穿孔时，该基片载体可特别容易地与一牵引设备组合在一起。
为了完成卷绕加工，如果在一卷绕位置一连接于卷绕轴的卷绕载体以卷绕载体与元件或基片之间形成连接的这样一种方式插入卷绕工具，则当卷绕载体插入卷绕工具中时，可自动采用后面工序所需的元件/基片和卷绕载体的相对位置。
如果卷绕载体与基片之间的连接通过一夹紧接合所产生，这尤其有利。在此的夹紧接合既可以形成卷绕载体与基片之间的最终连接，也可以形成预固定。这预固定可以通过粘结来确定。
如果从卷绕轴到卷绕工具的扭矩传递是通过卷绕载体来完成的，就可以用提供卷绕力矩的卷绕轴与卷绕工具之间的力的单独传递来实施。
另外尤其是，万一不具有扭矩传递所需的剪切强度的材料用于卷绕载体，还可以通过与卷绕载体无关的一耦合元件把扭矩从卷绕轴传递到卷绕工具。
应答器装置具有一线圈和至少一个诸如一芯片或类似元件的电子元件，其中电子元件直接或通过一基片连接于线圈，供生产这种应答器装置之用的本发明的设备包括一具有一工作载体的基础部件，工具载体可绕一旋转中心轴旋转，并装有至少一个卷绕工具，该卷绕工具可在一圆形轨道上从一分配给卷绕模块的工作位置(卷绕位置)运动到一分配给连接模块的工作位置(连接位置)，卷绕工具在卷绕位置起一卷绕基体的载体的作用，在连接位置起工作台的作用，以便在由卷绕工具接纳的元件与线圈之间建立起导电连接。
根据本发明，采用既作为卷绕基体载体又作为工作台、以使设置在预定相对位置的元件和线圈相连接的卷绕工具基本上能简化应答器装置的生产。
根据一较佳实施例，该装置包括具有界面以便可拆卸地连接于卷绕模块和连接模块的基础部件。这样就可使同一个基础部件与诸不同的模块组合，或使诸不同的基础部件与诸相同的模块组合。
如果基础部件包括又一个界面以便可拆卸地连接于一装配模块，对于该又一个模块，也具有上述的优点。如果基础部件设置有又一个界面以便可拆卸地连接于一抽出模块，同样如此，其中抽出模块有助于从基础部件中抽出加工好的应答器装置。
该设备的模块化结构的另一个优点在于卷绕模块、连接模块、装配模块和抽出模块的排列次序可以互换。这样就可考虑例如与线圈的特定形状相关的生产工艺的特点。因此，在一种情况下，装配模块在工艺流程中可设置在卷绕模块的上游，而在另一种情况下，装配模块在工艺流程中可设置在卷绕模块的下游。
如果卷绕模块包括一具有一耦合装置以便连接于一卷绕载体的可平移的卷绕轴，就可把卷绕载体插入卷绕轴，并用作卷绕工具的旋转驱动装置。
如果装配模块包括一能与一基片或元件送料设备组合的采放设备，那也是有利的。
如果基础部件设置有多个不同的卷绕工具，就可连续生产具有不同线圈形状的应答器装置。
按照本发明应答器装置包括一线圈和至少一个诸如一芯片或类似元件的电子元件，其中元件设置在一基片上，基片连接于该线圈，这种应答器包括基片与线圈的一卷绕载体之间的连接，以便基片连接于线圈。
在组合各个元件形成应答器装置的情况下，基片与卷绕载体之间的连接有助于基片相对于卷绕载体的准自动定位，所以在后面的卷绕加工中，卷绕线端能在端子表面上对齐，供后续连接之用。
如果例如基片在与卷绕载体联锁连接的一连接部被设计成为叉状，这有助于联锁连接而不会影响基片的高度。结果，可以使用相当薄的膜状基片。
在一装配部，如果基片以这样的方式在两侧装备，在其一侧设置有导体通道的基片的一绝缘载体层具有允许从相对侧在后面接触导体通道(conductor path)的入口，就可特别有效地使用这有效基片表面。
在导体通道的上侧通过接触表面的接触装有一第一电子元件，在其相对侧通过线的接触装有另一个电子元件，这样就可使可利用的基片表面又获得了增加。这样就可在基片两侧的重叠区域设置电子元件。
在下面的内容中，将结合附图，以本发明设备的一实施例和本发明应答器装置的一实施例的形式来详细地说明本发明工艺的一较佳实施例，其中：
图1以侧视图的形式示出了插入一玻璃体的应答器装置；
图2以俯视图的形式示出了图1所示的应答器装置；
图3示出了具有在应答器装置中形成诸基片的膜状基片载体；
图4是一从基片载体中抽出的一基片的放大视图；
图5示出一在卷绕工具中制作时根据图1设计的应答器装置；
图6示出一供生产应答器装置之用的一模块化设备的基础部件；
图7示出由模块化功能部件补充的图6中所示的供生产应答器装置之用的设备；
图8示出由一轴驱动模块补充的、具有分离的轴驱动装置的基础部件；
图9示出具有耦合的轴驱动装置的图8所示的设备。
图1示出一密封在一玻璃体10内的应答器装置11，例如该应答器可用作屠宰动物的编码的发射应答器。
应答器装置11包括一卷绕载体12，在本实施例中，该卷绕载体12为铁氧体磁心，线圈13盘绕在该卷绕载体上。把图1和2结合在一起来看，在该实施例中，一基片14通过一连接部15与卷绕载体12互连。
尤其从图2中可以看到，在接触部16中，基片14的上侧包括金属导体通道17、18，在各种情况下，在卷绕线接触区域19或20中的金属导体通道17、18导电连接于线圈13的卷绕线端21或22。
在该实施例中，基片14装有多个电子元件，即在上侧上装有一电容器元件23，在下侧上装有一芯片24。电容器元件23用它的端子表面25、26通过用焊接或粘结加工与一连接装置27接触的表面导电地连接于导体通道17、18。为了防止在用于接触卷绕线端21、22的可能的不同的连接材料与电容器元件23之间的不利的相互影响，在相应的接触区域之间设置一阻挡磁力线装置77。
为了导电连接芯片24的端子表面28、29，而芯片24通过与导体通道17、18相对设置的基片14的一绝缘载体层31的表面上的一粘结层30而固定，载体层31有两个允许从相对侧进入导体通道17、18后面的进入口32、33。通过进入口32、33，导体通道17或18通过接合线34、35连接于芯片的端子表面28、29。为了覆盖和机械稳定，芯片与接合线34、35一起浇注有封装复合物36。万一只有一个芯片连接于线圈，该芯片的端子表面可直接连接于线圈13的卷绕线端21、22。由此芯片直接设置在卷绕载体12上，即不必另外用基片14。
如图3所示，在此装有电容器元件23和芯片24形式的电子元件的基片14大量地在一膜状基片载体37上制成。基片载体37由各个基片14的载体层31的材料所组成。为了在各种情况下生产应答器装置11所需要的分离各基片14和提取基片14，可沿基片14的外轮廓38(图4)设置一允许各个基片14被压出基片载体37的穿孔。分离各基片14的另一种可能性在于用冲断加工来解除它们对基片载体的连接。上述作为例子的两个分离手段也可组合起来完成。
为有助于把基片载体37送到一分离工位，在图3中所示的实施例中，在基片载体37的纵向边缘中设置一传送孔39。
图5示出一生产应答器装置11用的卷绕工具40，在所示的实施例中，应答器装置的线圈13设置有从卷绕载体轴向伸出的卷绕线端21、22。卷绕工具40包括一基体载体41(matrix carrier)，它在具有两个夹爪43、44的一夹紧装置42中容纳在此作为卷绕基体的卷绕载体12。为了实现卷绕加工，基体载体41与卷绕载体12一起绕一卷绕轴45旋转。
基体载体41的一侧上设置有平的部分46，在此该部分46与卷绕轴平行对齐，并从一卷绕载体的保持件47延伸，在卷绕载体保持件47中设置夹紧装置42，该夹紧装置42在此以一凸缘的形式一直到基体载体41的圆周边缘48。
在平的部分46中设置一基片保持件49，该基片保持件49使基片14以如下方式插入基体载体41中，即当卷绕载体12插入夹紧装置42时，卷绕载体12的连接端50被基片14的连接部15所夹住。至少在卷绕载体12的连接端50与基片14的在此为叉状的连接部15之间进行啮合的过程中，基片14固定在基片保持件49中。例如这可以由在基体载体41中的一真空驱动的抽吸装置来完成。
设置在平的部分46上的是一具有两个转向销(deflecting pin)52的一线转向装置51，在各种情况下，一个转向销分配给一个卷绕线端21、22，它使卷绕线端21、22成直线，而与在此设置有作为固定元件的夹紧件53、54的固定装置55、56的圆周位置无关。
实际上的卷绕工艺是借助一线导向件(在此没有详细示出)来完成的，例如卷绕导向件的形式可以是一种引导线的毛细管，它引导卷绕线通过第一固定装置55，卷绕线被夹紧件53夹在其中。当线导向件基本上沿卷绕轴45运动时，卷绕线被线导向件所退绕，绕过第一转向销52延伸、穿过基片的导体通道17一直到卷绕载体12。然后线导向件的平移运动通过基体载体41绕卷绕轴45的旋转而与卷绕载体12的旋转运动叠加，从而在卷绕载体12上形成在图5中所示的线圈13。当获得所需的圈数时，基体载体41的旋转运动暂停，线导向件平移通过基片14的导体通道18，随后是引导卷绕线围绕第二转向销52偏转，通过第二固定装置56。为了围绕转向销52偏转，线导向件的平移运动与卷绕工具40的轻微旋转叠加。最后卷绕线再一次被夹紧件54夹紧。在卷绕线端21、22与导体通道17、18之间的一重叠区域57中，卷绕载体12的直径d和转向销52之间的距离a为在卷绕线接触区域19和20中的后续接触预定了卷绕线的正确定位。
一设备58用于在图1和2所示的应答器装置11的生产，图6仅仅示出了该设备58在图7中所示的一基础部件60的一工具载体59。
图6示出工具载体59，在实施例中的工具载体59设置有四个工具夹头61。在此实施例中，所有工具夹头61都装有图5所示的卷绕工具40。图6的基本作用是示出为了生产在图1和2中示出的应答器装置而在不同的工位进行的各个工序。
在工位I中，卷绕工具40在装备位置，在该位置，基片14插入卷绕工具40的基片保持件49中。通过工具载体59绕一旋转轴62旋转，卷绕工具40被旋转到工位II，在该位置，卷绕载体12插入卷绕工具40的卷绕载体保持件47中，然后进行制造线圈13的如结合图5所描述的卷绕加工。在卷绕位置，一附加旋转驱动装置使卷绕工具40绕卷绕轴45旋转。
在卷绕加工和在固定装置55、56中固定卷绕线端21、22以及在固定装置中割断卷绕线都完成之后，开始旋转到工位III，在该位置，卷绕线端21、22连接于基片14的导体通道17、18。
卷绕工具40最后旋转到工位IV，在该位置，从卷绕工具40抽出完成的应答器11。
图7特别清晰地示出了设备58的模块结构。具有工作载体59的基础部件60设置有多个界面形式的端侧63、64、65、66，相应数量的设备模块67、68、68和70机械地连接到这些界面上。在此所示的实施例中，设置了总数为四个的设备模块68，即装备模块67、卷绕模块68、连接模块69和抽出模块70。
装备模块67设置有一送料设备(在此没有详细示出)，该送料设备能把图3中所示的基片载体37连续送到一采放设备71，该采放设备71把相应的基片14与基片载体37分离开来，并把该基片14放入卷绕工具40中。
卷绕模块68基本上包括一卷绕轴72，该卷绕轴设置有一旋转驱动装置，并在此所示的实施例中，它同时起到把卷绕载体12插入卷绕工具40中的作用。在这里，象空心轴一样的卷绕轴72在中央供应卷绕载体12或连续供应卷绕载体12。为了把卷绕轴72的旋转驱动传送到卷绕工具40，在卷绕轴72与卷绕工具40之间发生扭矩阻抗耦合。根据卷绕载体12的材料，扭矩耦合能直接通过所述卷绕载体或也可通过一单独设置的耦合件进行。为了使卷绕轴72朝卷绕工具40平移，卷绕轴72设置在一滑动导向件74上。
连接模块69包括一接合头73，使该接合头73朝卷绕线端21、22运动，以便把卷绕线端21、22连接于基片14的导体通道17或18上。
一采放设备(未详细示出)可用于抽出模块70，该采放设备把完成的应答器装置11从卷绕工具40中抽出，并把它送到一存放或又一个工位。
图7中示出的基础部件60包括具有标准模块化尺寸的端侧63至66，使得如果由于要生产的特定应答器装置的设计而需要的话，设备模块67至70可以任意方式重新组合。
图8和9示出其基本结构包括一基本部件60和一卷绕模块68的设备58。在图8和9所示的实施例示出了一基本上是两部分的卷绕工具74，该卷绕工具74包括两个基体部分75、76，它们一起形成卷绕工具74。在此一个基体部分75分配给卷绕轴72，另一个基体部分76分配给工具载体59的工具夹头61。基体部分75包括一啮合进基体部分75以供扭矩传递之用的卷绕芯78(图9)。与图5所示的卷绕工具40的实施例相比较，在这实施例中，卷绕载体12作为连续杆材料也由卷绕轴72送到卷绕工具40，并只有当卷绕加工终止时被切割成图5所示的长度，图8和9中所示的卷绕工具尤其适用于环形空心线圈的生产。
Claims (22)
1.一种用于生产应答器装置(11)的工艺，这种应答器装置(11)具有一个线圈(13)和至少一个诸如芯片或类似元件的电子元件(23、24)，其中电子元件(23、24)直接或通过一基片(14)连接于线圈(13)，这种工艺包括多个工序，在这些工序中一卷绕工具(14)装备元件或基片(14)、在卷绕工具(40)中卷绕线圈(13)和线圈(13)的卷绕线端(21、22)连接于在卷绕工具(40)中的元件或基片的端子表面(17、18)上，这些都以卷绕工具(40)在上述所有的工序中作为加工工作台的方式进行。
2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，卷绕工具(40)以计时形式运动到分配给各个工序的工位。
3.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，卷绕工具(40)装备元件或基片(14)发生在线圈(13)卷绕之前。
4.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，线圈(13)的卷绕发生在卷绕工具(40)装备元件或基片(14)之前。
5.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，卷绕工具(40)沿一圆形轨道运动到各个工位，沿圆形轨道设置并分配给各个工序的功能部件(69，70，71，72)向卷绕工具(40)平移。
6.如前述权利要求中的任何一项所述的工艺，其特征在于，在装备位置，一元件或基片(14)从送料设备抽出，并放置在卷绕工具(40)上。
7.如权利要求6所述的工艺，其特征在于，在送料设备中，元件或基片(14)在一连续的元件或基片载体(37)中被送到采放设备(71)中，分离之后从载体(37)中抽出。
8.如权利要求1至5中的任何一项所述的工艺，其特征在于，在一卷绕位置，一连接于卷绕轴(72)的卷绕载体(12)以在卷绕载体(12)与元件或基片(14)之间形成连接的方式插入卷绕工具(40)中。
9.如权利要求8所述的工艺，其特征在于，卷绕载体(12)与元件或基片(14)之间的连接通过一夹紧接合所形成。
10.如权利要求8所述的工艺，其特征在于，卷绕载体(12)与元件或基片(14)之间的连接是通过粘结来保证的。
11.如权利要求8所述的工艺，其特征在于，扭矩从卷绕轴(72)到卷绕工具(40)的传递是通过卷绕载体(12)来进行的。
12.如权利要求8所述的工艺，其特征在于，扭矩从卷绕轴(72)到卷绕工具(40)的传递是通过一与卷绕载体(12)无关的一耦合件来进行的。
13.一种用于生产应答器装置(11)的设备，所述应答器装置具有一线圈(13)和至少一个诸如一芯片或类似元件的电子元件(23、24)，其中电子元件(23、24)直接或通过一基片(14)连接于线圈(13)，用于生产这种应答器装置的设备包括一具有一工具载体(59)的基础部件(60)，工具载体可绕一旋转中心轴(62)旋转，并装有至少一个可在一圆形轨道上从一分配给一装配模块(67)的工作位置运动到分配给一卷绕模块(68)的工作位置(卷绕位置)再运动到一分配给连接模块(69)的工作位置(连接位置)的卷绕工具(40)，所述装配模块(67)包括一能与一基片送料设备组合的采放设备，所述卷绕模块(68)包括一具有一耦合装置以便连接于一卷绕载体(12)的可平移的卷绕轴(72)，卷绕工具(40)在卷绕位置起一卷绕基体的载体的作用，在连接位置起工作台的作用，以便在由卷绕工具(40)接纳的元件(23、24)与线圈(13)之间建立起导电连接。
14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，基础部件(60)包括供可拆卸地连接于卷绕模块(68)和连接模块(69)之用的界面(63、64、65、66)。
15.如权利要求14所述的设备，其特征在于，基础部件(60)还有一供可拆卸地连接于装配模块(67)之用的界面。
16.如权利要求14或15所述的设备，其特征在于，基础部件(60)还有一供可拆卸地连接于抽出模块(70)之用的界面。
17.如权利要求16所述的设备，其特征在于，卷绕模块(68)、连接模块(69)、装配模块(67)和抽出模块(70)的排列次序可以互换。
18.如权利要求13所述的设备，其特征在于，基础部件(60)包括多个不同的卷绕工具。
19.一种应答器装置(11)包括一线圈(13)和至少一个诸如一芯片或类似元件的电子元件(23、24)，其中元件(23、24)设置在一基片(14)上，基片(14)连接于该线圈(13)，其特征在于，为了基片(14)连接于线圈(13)，在基片(14)与线圈(13)的一卷绕载体(12)之间形成一连接。
20.如权利要求19所述的应答器装置，其特征在于，基片(14)在一连接部分(15)较佳地被设计成用于与卷绕载体(12)联锁连接的叉状。
21.如权利要求19所述的应答器装置，其特征在于，在一装备部分，基片(14)以这样的方式在两侧装备，即在一侧设置有带导体通道(17、18)的基片(14)的一绝缘载体层(31)，该层具有允许从相对侧在后面接触导体通道(17、18)的入口(32、33)。
22.如权利要求19至21中的任何一项所述的应答器装置，其特征在于，导体通道(17、18)的上侧通过接触表面的接触装有一第一电子元件(23)，在其相对侧通过接线的接触(34、35)装有另一个电子元件(24)。
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