CN1149507C - 放置机及其元件进料器的配置的监视设备及方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种系统，用来监视在带有用来保持元件进料器(16)的一列进料器槽的放置机(10)中的元件进料器的配置。该系统包括：诸槽标记(26)，用来安装在放置机上以对应于进料器槽；诸进料器标记(22)，用来安装在放置机(10)的元件进料器上；及一个标记检测器(例如条码检测器)，当机器处于操作中的同时适于监视机器中槽标记和进料器标记的排列。也公开了使用方法。

Description

放置机及其元件进料器的配置的监视设备及方法

技术领域

本发明涉及在元件放置机上对元件进料器配置的监视。

背景技术

元件放置在电子板装配中是最费力和数据密集的操作之一。当前的高速元件放置设备依据配置每小时能放置高达10,000至30,000个元件，并且能携带高达1,000,000或更多的单独元件。

表面安装元件一般由元件销售商供给，作为必须装到单独进料器，在时叫作元件分配筒，上的元件卷带，进料器然后能安装在机器上的对应进料器槽中。这些元件卷(在某些情况下，每卷高达10,000或更多个元件)可以装到在原料库处或在机器处的进料器上，并且然后把装载的进料器装到进料器槽中。

元件放置机能具有多个进料器槽(例如150个或更多)，每个槽根据编程指令可由从槽中的进料器拾取单独元件并把他们放置在一块印刷电路板上的具体位置中的放置转盘或其他拾取机构接近。为了应用的灵活性，一般把每个进料器和槽建造成与多种不同的元件兼容。

元件、进料器和槽的物理排列必须与在机器中编程的期望排列一致。在排列中的任何错误能引起板上元件放置的对应错误，在大体积、低混合的制造环境中，一次元件装载错误能在短时间段内产生大量有缺陷的印刷电路板。在小体积、高混合的环境中，因为对于产品转换的频繁进料器操作，元件装载错误的机会增大。

为了有助于消除装载错误，提出了把条码标签放置在单独的进料器和槽上，并且然后当把进料器放置在槽中时(即，在机器开始其操作之前)用一个手持扫描器扫描进料器和槽的标签。

发明内容

本发明的特征在于，一种防止即使对于最有责任心的机器操作者也可能发生的典型装载错误的一些、以及提供非常需要的清单和维修数据的系统。

根据本发明的一个方面，提供一种用来监视元件进料器配置的一种设备，以便用在带有用来保持元件进料器的一系列进料器槽的放置机中。该设备包括用来安装在放置机上以对应于进料器槽的槽标记、用来安装在放置机的元件进料器上的进料器标记、及一个当机器在操作中时监视机器中槽标记和进料器标记的排列的标记检测器。

槽标记和进料器标记可以是光可扫描的标签，标记检测器包括一个布置成扫描槽标记和进料器标记的扫描器。

最好，标记检测器布置成基本上同时扫描一个给定槽的槽标记和在该给定槽中(即安装在其中的)的进料器的进料器标记。当机器从与给定槽标记对应的槽中拾取元件时，该设备能由机器启动，以扫描给定槽标记和对应的进料器标记。借助于“基本上同时”，我们指在同一拾取周期的范围内。

标记检测器在一些实施例中，适于当机器正在放置元件的同时把槽标记和进料器标记的排列与存储的数据相比较。设备最好还包括当检测到槽标记和进料器标记的不希望排列时警告操作者的装置(例如，可听或可视警报)。

该设备可以适于与不同类型的放置机一起工作。例如，对于借助于一个包括运动拾取取机构和一个静止进料器平台的放置机的用途，最好把扫描器建造成固定到放置机的运动拾取机构上。对于借助于一个包括一个可旋转拾取机构、一个运动进料器平台和一个静止部分的放置机的用途，最好把扫描器建造成固定到放置机的静止部分上。

该设备在最佳实施例中包括一个适于存储元件进料器配置数据的数据存储装置。数据存储装置可以适于记录在每个元件进料器中剩余的元件数量、和/或跟踪一个给定元件进料器已经由放置机访问的次数。

该设备可以适于与多个放置机一起使用。在这样的配置中，该设备应该包括在多个放置机与数据存储装置之间的数据连接，最好是这样的，从而可以把数据存储装置建造成更新来自多个放置机的元件进料器信息。

该设备可以配置成与带有光可扫描标签的元件卷轴一起使用，还包括一个当卷轴安装到进料器上时适于扫描卷轴标签和进料器标签的装载扫描器，以识别哪种元件装在一个给定进料器上。

该设备特别好地适合于用在用来把电子元件安装在电路板上的放置机中。这样的机器一般带有一系列用来保持元件进料器的进料器槽、和一个建造成从进料器槽拾取元件以便安装到一块电路板上的拾取装置。

根据本发明的另一个方面，一种电子元件包，包括：一个壳体，适于插入到放置机的元件进料器中；多个电子元件，包含在壳体中，并且布置成由放置机从包中顺序拾取；及一个可移动标签，固定到包上。可移动标签带有一个用来把从包上除去之后的标签重新安装在元件进料器上的粘合底层、和印刷在其上用来识别包的元件的光可扫描信息。最好，包带有用于包在不同进料器上的多次重新安装的多个这种可除去标签。

根据本发明的另一个方面，提供一种用来监视元件进料器在放置机中的配置的方法，该放置机带有一系列用来保持元件进料器的进料器槽。该方法包括：在机器处于从给定进料器槽中拾取元件的过程中时，扫描与给定槽相对应的一个槽标记和与给定槽中的元件进料器相对应的一个进料器标记。该方法还包括把通过扫描收集的配置信息与存储的信息相比较，以检查配置错误。

最好，在机器正在放置元件的同时，进行扫描和比较步骤。

在一些实施例中，该方法包括当检测到槽标记和进料器标记的不良排列时警告操作者。

在放置机的操作之前，该方法可以还包括：把元件卷轴安装在进料器中；扫描卷轴标签、和其有关进料器的进料器标签，以识别哪种元件装在哪种进料器上；及把装载的进料器安装在放置机上。

本发明通过连续检查元件进料器在放置机上的布置和在放置错误元件之前警告操作者，能减小元件装载错误的机会。便利的是，该系统在检查元件排列的同时不需要机器闲置。另外，本发明能提供准确的元件清单信息，并且跟踪用于维修目的单独进料器使用。系统的基本元件容易安装在常规放置机上。

附图说明

由如下描述和附图也将明白本发明的其他特征和优点。

图1是第一种类型的元件放置机的示意表示。

图2表示装载一个元件进料器。

图3是根据本发明的进料器配置监视系统的示意表示。

图4是图3系统的基本操作的流程图。

图5表明一种带有几个机器监视器和一个公用数据库的系统。

图6是流程图，部分详细表示在图5系统中的机器监视器之一的存储器管理。

图7是第二种类型的元件放置机的示意表示。

图8是一种进料器条码标签的一个例子。

图9表示带有可移动标签的一种元件卷轴。

具体实施方式

图1表示一种用来把电子元件(例如，表面安装元件)安装在印刷电路板等上的元件放置机10的基本元件。在表明的配置中，一个可旋转转盘12带有几个绕其周缘布置的拾取机构14。每个拾取机构14配置成，从在转盘12一侧的一个可移动进料器平台18上安装的选择进料器16拾取单独的元件，并且把拾取的元件放置在转盘另一侧的一块印刷电路板20上的预定位置中。进料器平台18前后运动(沿进料器平台)以把希望的进料器16呈现给拾取/放置机构14，并且一般能保持在约70与150个进料器之间。

在把进料器16安装在进料器平台18上其相应槽中之前，他们装有图2中表明的元件卷轴20。每个进料器设计成接收几种不同类型的元件，以便装配宽范围的电路和产品。装载的进料器16然后根据由装入在放置机控制器中的放置程序规定的排列安装在槽中。放置程序尤其包含在机器槽号与元器件号之间的规定关系。

按照本发明，每个进料器18带有附着到靠近进料器分配末端的暴露表面上的一个有关的条码标签22。标签22包含识别单独进料器的足够信息。当进料器装有具体的元件卷轴时(这可以借助于在远离机器的库房中的备用进料器进行以避免过多的停机时间)，操作者输出进料器的信息。换句话说，操作者在监视系统的数据库中把装载的元件标识和数量与装载它的具体进料器相联系。输入的这种数据借助于用来读标签22的一个手持条码扫描器、和由元件供应商提供在卷轴20上的可扫描元件标识标签(未表示)便利地实现。电子工业协会(EIA)已经建立了用于诸如卷轴标签之类的条编码的标准格式，其中条码图按顺序表示客户方号、供应方号、及元件数量。最好仅扫描EIA标准卷轴标签一次，并且然后把唯一的卷轴标签指定给每个卷轴，以在其中原始卷轴标识标签不包括卷轴专用标识号的情况下，保持每个单独卷轴上的元件数量的跟踪。当装载卷轴18带到机器10以便装载到进料器平台18(图1)的槽中时，机器控制器提醒操作者根据提供在放置程序中的信息把给定元器件号放置在给定槽中。操作者一般通过观看卷轴20上的卷轴标识标签，确定哪个进料器18包含需要的元件并且把该进料器装载到指示的槽中。

根据图3，本发明的监视系统在该实施例中包括一个进料器条码扫描标签扫描器24a和一个槽条码标签扫描器24b。进料器平台18带有一列附着到其与平台的相应槽28有关的暴露下表面上的槽条码标签26。两个扫描器都安装在放置机的静止部分上，从而进料器平台18相对于他们前后运动，以把专用进料器呈现给拾取/放置机构。因而，扫描器相对于拾取位置不运动。扫描器24a布置成扫描在拾取位置处对准的进料器16′的标签22′，而扫描器24b布置成扫描其中安装对准进料器16′的槽28′的槽标签26′。

还参照图4的流程图，当通过元件的拾取启动时，扫描器24a扫描标签22′以确定进料器16′的标识。拾取的元件通过进料器与元件卷轴之间的关系确认，该关系在装载进料器时预先输入到系统数据库中。同时，扫描器24b扫描槽标签26′，以确定槽号。参照由放置程序提供的信息，监视系统确定假定装载在槽28′处的元件号。把该元件标识与通过由扫描器24a对进料器标签22′的扫描确定的元件标识相比较。如果标识不匹配，则警报发出声音。因而系统连续地监视进料器16的排列，以检测进料器平台装载中的错误。如果标识号相同(即，进料器号和槽号指示相同的元件标识)，那么更新数据库，并且该过程在下次拾取时重复。数据库的更新包括对于清单控制减小元件在进料器16′上的记录数量、和对于进料器维修目的更新已经访问具体进料器(或从其拾取)的记录次数。如果包装限制允许，则可以采用单个条码扫描器来既扫描进料器标签又扫描槽标签。

指示在图4上的计算步骤和警报由一个运行为此目的设计的软件的个人计算机30(图3)实现。计算机可以经RS232或以太网连接连接到放置机控制器上。在单个常规放置机上实现监视系统的其他硬件包括扫描器24a和扫描器24b、及一个当进料器装有元件卷轴时用来输入进料器装载信息的另外手持扫描器(未表示)。

在图5中所示的多机系统中，数据库由一个通过以太网连接连接到单独机器监视系统34上的中央服务器32管理。为了对数据库访问也连接有一个装载站36和一个跟踪站38。装载站36包括一个当为了用在各种机器上把元件卷轴装载到进料器上时用来输入进料器装载信息的手持条码扫描器39。跟踪站38包含用来访问数据库信息的软件，以跟踪进料器和装载清单的状态。具有一个公用数据库简化了工作监督和清单管理。

然而，访问由每个每小时拾取高达30,000个元件的几个机器分享的公用数据库可能需要特别考虑。例如，图6表示在与极快的放置机和一个公用数据库一起使用的每个监视系统处，如何能采用高速缓冲存储器。在运行放置机之前，监视系统对于与列在放置程序中的元件号每一个有关的所有进料器号查询数据库，并且把该进料器列表以及在进料器中剩余的已知元件的数量(卷轴或元件数量)存储在本地存储器中。高速缓冲存储器初始是空的。

在每个拾取周期期间，监视系统扫描在拾取位置处的进料器标签(用于进料器ID)和槽标签(用于槽号)。如果在高速缓冲存储器中找不到扫描进料器ID，则系统寻找在本地存储器中的进料器ID。如果也不在存储器位置中，则产生警报。如果仅在本地存储器中找到进料器ID，则把该进料器ID添加到高速缓冲存储器。能把高速缓冲存储器想象成在机器的进料器平台上呈现的已知进料器的列表。本地存储器是所有进料器的列表，公用数据库把这些进料器与放置程序中的零件号相联系。因此，随着机器运行，每当监视系统识别在机器上的另一个进料器时，就更新高速缓冲存储器。在每次拾取之后，系统增大在高速缓冲存储器中进料器循环计数(初始为零)，及减小在高速缓冲存储器中的卷轴数量。一旦从数据库初始输入进料器列表，就不再改变本地存储器。如果元件数量指示进料器现在是空的(例如，再装满进料器而在更换卷轴时没有适当地扫描)，或者如果在进料器排列中检测到错误(如参照图4在上面解释的那样)，则产生警报。否则，重复该周期。在其中警报响起的每个例子中，监视系统也经在其紧急停止(“e-stop”)电路中的一个开关停止放置机的操作。

在固定数量的机器循环(拾取周期)之后，或在预定时间间隔之后，在以太网连接上更新公用数据库。这种更新任务编程为作为背景任务进行，从而给与警报有关的任务最高优先权。当前的实施在每2,000次拾取或每10分钟之后更新数据库，并且这些间隔是可由用户调节的。在更新期间，在数据库中的进料器循环计数增大了在高速缓冲存储器中的进料器循环计数，并且把高速缓冲存储器进料器循环复位到零。也更新与数据库中的进料器有关的元件数量。与每次数据更新相一致，清除高速缓冲存储器中任何没有被访问的进料器，因为通过从高速缓冲存储器中清除具有还没有从零增大的循环计数的所有进料器，使以前的数据库更新。这可能指示例如还没有更换进料器。

因而，大约每十分钟左右，更新公用数据库以反映关于所有机器中的所有进料器的清单的当前值。在其中在任何给定时刻工厂中大部分元件清单处于进料器上的部分使用卷轴的情况下，监视系统兼作一种重要的清单管理工具之用。

本发明也可用于具有其中进料器平台保持静止而拾取位置运动的元件放置机的用途，如图7中所示。为了安装需要非常精确定位的较大元件，如处理器，一般采用这样配置的机器。在该实施例中，当可移动拾取机构42前后运动时，单个扫描器40连续地扫描槽标签和进料器标签的相关对，把信息流发送到监视系统以检查错误。由于没有向监视系统指示正在从哪个进料器中拾取，所以该具体实施例不监视进料器清单或循环计数。

进料器条码标签22能制得非常小，以装在标准的、可买到的进给器的可用暴露表面上。图8表示为监视系统的第一种实施开发的一种进给器条码标签22的实际例子。进料器标识号在该例子中由三位字母数字序列组成。为了有助于避免在类似字符之间的混淆，字母数字字符的最佳集合包括数字0-9和字母A-Z而没有字母O、Q、D、G、I、J、U或Z。生成的字符集允许超过22,000种唯一组合，足以包容在大多数制造厂使用的单独进料器的号。

最好进料器条码标签22放置在进料器上尽可能靠近进料器安装的位置(即，进料器最可靠和最稳定的部分)，以便避免与由快速进料器平台加速在进料器中引起的振动有关的问题。

参照图9，在另一个实施例中，元件卷轴20′供有EIA标准格式的重复的、可除去元件条码标签44。标签44带有一个粘合底层，从而可以把他们贴到其上安装卷轴20′的进料器上，与进料器条码标签相邻。这种配置消除了对输入进料器装载信息的需要，因为系统能适于直接与进料器标识同时地读元件标识信息。每当一个卷轴安装到一个进料器上时，把另一张标签44除去并且附着到该进料器上，或者附着在以前安装卷轴的标签上或在除去旧标签之后附着。在卷轴20′上提供足够的标签44，以包容适当数量的重新安装。

其他实施例和优点也落入如下权利要求书的范围内。

Claims (19)

1.一种用来监视放置机中的元件进料器的配置的设备，该放置机带有用来保持元件进料器的一系列进料器槽，该设备包括

诸槽标记，用来安装在放置机上以对应于进料器槽；

诸进料器标记，用来安装在放置机的元件进料器上；及

一个标记检测器，当机器处于操作中时监视机器中槽标记和进料器标记的排列。

2.根据权利要求1所述的设备，其中槽标记和进料器标记包括光可扫描的标签，并且标记检测器包括一个布置成扫描槽标记和进料器标记的扫描器。

3.根据权利要求1所述的设备，其中标记检测器布置成基本上同时扫描一个给定槽的槽标记和在该给定槽中的进料器的进料器标记。

4.根据权利要求1所述的设备，其中标记检测器适于当机器正在放置元件时把槽标记和进料器标记的排列与存储的数据相比较。

5.根据权利要求4所述的设备，进一步包括当检测到槽标记和进料器标记的排列不符要求时警告操作者的装置。

6.根据权利要求3所述的设备，当机器从与给定槽标记相对应的槽中拾取元件时，适于由机器启动以扫描一个给定的槽标记和对应的进料器标记。

7.根据权利要求2所述的设备，与包括一个运动拾取机构和一个静止进料器平台的放置机一起使用，其中把扫描器建造成固定到放置机的运动拾取机构上。

8.根据权利要求2所述的设备，与包括一个可旋转拾取机构、一个运动进料器平台和一个静止部分的放置机一起使用；其中把扫描器建造成固定到放置机的静止部分上。

9.根据权利要求1所述的设备，进一步包括一个适于存储元件进料器配置数据的数据存储装置。

10.根据权利要求9所述的设备，其中数据存储装置适于记录在每个元件进料器中剩余的元件数量。

11.根据权利要求9所述的设备，其中数据存储装置适于跟踪一个给定元件进料器已经由放置机访问的次数。

12.根据权利要求9所述的设备，进一步包括在多个放置机与所述数据存储装置之间的数据连接。

13.根据权利要求12所述的设备，其中数据存储装置适于更新来自多个放置机的元件进料器信息。

14.根据权利要求2所述的设备，与带有可光扫描的标签的元件卷轴一起使用，该设备进一步包括一个当卷轴安装到进料器上时适于扫描卷轴标签和进料器标签的装载扫描器，以识别哪个元件被装到一个给定进料器上。

15.在一种用来把电子元件安装在电路板上的放置机中，该机器包括

一系列进料器槽，用来保持元件进料器；和

一个拾取装置，建造成从进料器槽拾取元件以便安装到一块电路板上；改进在于其中放置机进一步包括

一个用来监视进料器槽中的元件进料器的配置的系统，该系统包括

诸槽标记，用来安装在放置机上以对应于进料器槽；

诸进料器标记，用来安装在放置机的元件进料器上；及

当机器处于操作中时用来监视槽标记和进给器标记的排列的装置。

16.一种用来监视元件进料器在放置机中的配置的方法，该放置机带有一系列用来保持元件进料器的进料器槽，该方法包括

在机器处于从给定进料器槽中拾取元件的过程中时，扫描与槽相对应的槽标记和与槽中的元件进料器相对应的进料器标记；及

把通过所述扫描收集的配置信息与存储的信息相比较，以检查配置错误。

17.根据权利要求16所述的方法，其中在机器正在放置元件时，进行扫描和比较步骤。

18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括当检测到槽标记和进料器标记的不良排列时警告操作者。

19.根据权利要求16所述的方法，进一步包括，在放置机的操作之前，

把元件卷轴安装在进料器中；

扫描卷轴标签、其有关进料器的进料器标签，以识别哪些元件被装载到哪些进料器上；及

把装填了的进料器安装在放置机上。

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