CN115568200A

CN115568200A - 标签读取器

Info

Publication number: CN115568200A
Application number: CN202210724024.6A
Authority: CN
Inventors: 菲利普·米滕多夫
Original assignee: ASM Assembly Systems GmbH and Co KG
Current assignee: ASMPT GmbH and Co KG
Priority date: 2021-07-02
Filing date: 2022-06-23
Publication date: 2023-01-03
Also published as: DE102021117101B4; DE102021117101A1; DE102021117101A9

Abstract

一种用于从物品阵列读取信息的标签读取器(10、30、50)，阵列的每个物品设置有相应的无线数据标签，该标签读取器包括天线阵列(13、33、55)，该阵列的每个天线(13、33、55)用于在使用中从相应的无线数据标签读取信息，以及具有多个输入端的多路复用器(14、34)，其中，每个输入端连接到相应的天线(13、33、55)。

Description

标签读取器

技术领域

本发明涉及一种标签读取器、一种夹持工具识别单元、一种清洁模块、一种贴片机、一种机器人和一种夹持工具存储单元。

背景技术

电子组件的生产通常使用所谓的贴装机进行，通过贴装机以自动化的方式将电子元件从元件供应装置中取出并贴装在例如印刷电路板的元件载体上。元件从元件供应装置到它们相应的贴装位置的转移通过例如所谓的贴装头的元件处理装置来进行。在大多数情况下，元件的这种转移是通过通常称为贴装头的单个处理装置进行的。然而，也可以使用两个或更多元件处理装置将元件从供应装置转移到其贴装位置。

在电子产品生产领域中，通常具有多个相互连接的电子元件的某些最终产品，即构建在元件载体上的电子组件，需要在尺寸/几何形状、基板材料、表面等方面具有完全不同结构的元件。因此，为了可靠贴装，需要单独适配的处理操作以及因此具有不同设计的处理工具。例如，未封装元件通常设计为具有特别小尺寸的芯片或晶片形元件，并且通常使用与用于封装元件的喷嘴不同的喷嘴来拾取。例如，在MEMS元件的情况中，具有特别敏感的表面结构的晶片形元件需要用专门为这类元件设计的特别是(抽吸)喷嘴等的抓取工具进行单独处理。某些类型的元件可能不适合使用抽吸喷嘴夹持，而是更适合通过“夹具”夹持，即包括夹爪的模块，其中该夹爪被驱动以物理方式抓住元件。因此，需要能够灵活地适应待制造的不同产品的元件处理装置。

为简单起见，在本文中，术语“夹持工具”将用于统称可附接到贴装头以夹持元件的工具，这类工具包括但不限于喷嘴和夹具。

为了提供夹持工具的灵活性，以及在发生故障时提供备用夹持工具以提供备份，贴装机可以设置有能够接收对操作者有用的不论类型的多个夹持工具的工具库。工具库通常包括多个插座(sockets)，每个插座适于在其中接收夹持工具，并且贴装头可以从上方接近所接收的夹持工具，使得所需的夹持工具可以直接与贴装头接合且从工具库移除。如本领域所公知的，这类工具库也可以朝向和远离清洁模块移动，并由机器人运输。

最近，夹持工具配备了无线数据标签以帮助识别和跟踪。最常见的是，尽管此类无线数据标签包括无源RFID标签，但如本领域所知的，存在各种可替代形式的无线数据系统，包括例如：

i)有源RFID；

ii)超宽带(UWB)实时定位系统(RTLS)；

iii)WiFi RTLS；

iv)红外RTLS；

v)低功耗蓝牙(“BLE”)。

图1从上方示意性地示出了这种夹持工具(在这种情况下为喷嘴1)，使得喷嘴的尖端在负Z方向上指向下方或指向纸平面。吸嘴1的中心设有腔体2，腔体在使用中与真空源相通。相对的平坦表面3设置在喷嘴1的外部以限制其在工具库中的旋转方向(如下所述)。无源RFID标签4位于腔体2旁边。在所示的喷嘴1中，RFID标签4位于与每个平面3关于所示的竖直Z轴成90°的位置。

为了识别和跟踪夹持工具，有利的是，在夹持工具位于工具库内时询问它们的无线数据标签。

图2以透视图示意性地示出了已知的工具库5。工具库5包括用于接收例如喷嘴1的相应的夹持工具的十九个插座6的阵列，该阵列排列成三排，每排分别具有六个、七个和六个插座。插座6在工具库5的基本平坦的上表面7敞开，使得喷嘴1可以例如通过贴装头(未示出)下降到插座中或从中升起。每个插座6包括相对的平坦插座表面8，平坦插座表面8在使用中与喷嘴1的平坦表面3接合并将喷嘴1限制到围绕Z轴间隔180°的两个旋转方向，其中平坦表面3与平坦插座表面8相邻。这意味着，如图2中示意性示出的，每个喷嘴1的RFID标签4可以位于两个径向相对的RFID标签位置9其中之一的插座6的侧面。

然而，与下文相关的三个主要问题是：

i)通过将标签读取器顺序移动到每个夹持工具来单独询问工具库中每个夹持工具的无线数据标签非常耗时；

ii)夹持工具可能沿相对于插座的各种旋转方向被定位在插座内(例如，图1和图2的喷嘴1和工具库5允许两个这样的旋转方向)，其影响是无线数据标签的位置可以在位于工具库中的夹持工具之间变化，从而更难以确保询问天线对标签的充分询问；以及

iii)不同的夹持工具可以具有不同的轴向尺寸(即使用中沿Z轴的尺寸)，其影响是夹持工具从工具库的上表面突出的量可能不同，从而更难以将询问天线准确地贴装至足够靠近标签。

本发明旨在解决这些问题并提供一种标签读取器，该标签读取器能够可靠地询问位于工具库中的多个夹持工具。根据本发明，该目的通过提供具有多路复用天线阵列的标签读取器来实现。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于从物品阵列读取信息的标签读取器，阵列的每个物品设置有相应的无线数据标签，该标签读取器包括：

天线阵列，阵列的每个天线配置为在使用中从相应的无线数据标签读取信息，以及

具有多个输入的多路复用器，其中，每个输入连接到相应的天线。

根据本发明的第二方面，提供了一种夹持工具识别单元，用于识别位于工具库中的至少一个夹持工具，该至少一个夹持工具包括无线数据标签，工具库包括用于接收相应的夹持工具的夹持工具接收插座的阵列，

其中，该单元包括根据第一方面的标签读取器。

根据本发明的第三方面，提供了一种清洁模块，包括第二方面的夹持工具识别单元。

根据本发明的第四方面，提供了一种贴装机，包括第二方面的夹持工具识别单元。

根据本发明的第五方面，提供了一种机器人，包括第二方面的夹持工具识别单元。

根据本发明的第六方面，提供了一种夹持工具存储单元，包括第二方面的夹持工具识别单元和工具库，该工具库包括用于接收相应的夹持工具的夹持工具接收插座的阵列。

在所附权利要求中阐述了本发明的其它特定方面和特征。

附图说明

现在将参考附图(未按比例)描述本发明，其中：

图1从上方示意性地示出了已知的喷嘴；

图2以透视图示意性地示出了已知的喷嘴工具库；

图3以透视图示意性地示出了根据本发明的标签读取器；

图4以透视图示意性地示出了本发明第二实施例的标签读取器；以及

图5以分解透视图示意性地示出了本发明第三实施例的标签读取器。

附图标记说明：

1-喷嘴

2-腔体

3-平面

4-RFID标签

5-工具库

6-插座

7-工具库的上表面

8-平面插座表面

9-RFID标签位置

10、30、50-标签读取器

11、31-电路板

12、32-通孔

13、33、55-天线

14、34-多路复用器

15、35、57-电连接部

16-控制装置

20、40、60-夹持工具识别单元

51、52、53-电路板本体

54-指状件

56-接口。

具体实施方式

图3示意性地示出了本发明的第一实施例，其以透视图示出了在工具库5上方包括标签读取器10的夹持工具识别单元20。为清楚起见，所示的工具库5在插座6中没有接收任何夹持工具；当然，应当理解的是，在操作中，至少一个夹持工具将被接收在相应的插座6中。

标签读取器10(在这种情况下为RFID标签读取器)包括平面电路板11，在使用中，该平面电路板11设置在平行于工具库5的上表面7的平面中，两者皆垂直于竖直轴或Z轴。在使用中，标签读取器10可以例如通过贴装头、机器人或其它可竖直致动的机构(未示出)沿所示箭头A朝向或远离工具库5竖直移动。有利的是，标签读取器可在水平面内移动，即正交于竖直Z轴，使得它可以远离工具库5移动以便通过贴装头等接近夹持工具，并且朝向工具库5移动以执行识别或标签读取。电路板11包括多个通孔12，即贯穿电路板11的厚度范围延伸的小孔。每个通孔12定位在电路板11上以覆盖工具库5的相应插座6，使得在使用中，当标签读取器10朝向工具库5下降时，夹持工具的上部(未示出)可以被接收在每个通孔12中并延伸穿过每个通孔12。电路板11包括RFID天线阵列13，天线阵列13的各个天线在使用中被定位成覆盖各个插座6，阵列的每个天线13沿周向盘绕相邻的通孔12。电路板11上还设置有多路复用器14，其通过电连接部15电连接到每个天线13。多路复用器14反过来例如经由USB连接到控制装置16，该控制装置16例如可以包括处理器、适当编程的计算机等，可以位于例如贴装机(未示出)内部、清洁站(未示出)内部等任何合适的位置或位于远程位置，并且可能经由Wi-fi等无线传输装置通信连接。可替代地，控制装置16本身可以位于夹持工具识别单元20上，例如电路板11上。控制装置16可以通过多路复用器14控制每个天线13发射询问信号，也可以通过多路复用器14复用从每个天线13接收的数据信号，可以方便地从夹持工具标签获取标识或其它数据并将它们发送到控制装置16进行进一步的动作，例如存储、盘点或错误检查，这在本领域中是众所周知的。

可以看出，通过这种布置，不管夹持工具相对于工具库5的旋转方向如何，每个天线13均可以询问其相应夹持工具的标签。此外，多路复用的使用允许对工具库5内所有标签的快速询问，而在询问期间不需要标签读取器10的任何移动。

图4示意性地示出了本发明的第二实施例，其以透视图示出了在工具库5上方包括标签读取器30的夹持工具识别单元40。为清楚起见，所示的工具库5在插座6中没有接收任何夹持工具；当然，应当理解的是，在操作中，至少一个夹持工具将被接收在相应的插座6中。

因为夹持识别单元40与图3所示的夹持识别单元20有许多相似之处，所以共同的元素不需要再次详细描述。例如，标签读取器30至少也可以沿箭头A移动，并且也包括具有多个通孔32的平面电路板31，这些通孔32在使用中与插座6对齐以贯穿的方式接收夹持工具的上部(未示出)。然而，此处的每个通孔32与一对天线33相关联，这些天线33在电路板31上形成阵列。可以看出，每个天线33与插座6中的夹持工具的可能的标签位置相邻。因此，该实施例提供了额外的功能，它可以用于确定每个夹持工具相对于工具库5的旋转方向，该功能可以通过例如比较一对天线中的每个天线接收的信号的相对强度，或通过顺序询问一对天线中的每个天线33并将接收的信号与每个天线相关联来实现。与先前描述的实施例一样，来自天线33的信号通过电连接部35传递到多路复用器34，该多路复用器34连接到控制装置16。

图5示意性地示出了本发明的第三实施例，其以分解透视图示出了在工具库5上方包括标签读取器50的夹持工具识别单元60。为清楚起见，所示的工具库5在插座6中没有接收任何夹持工具；当然，应当理解的是，在操作中，至少一个夹持工具将被接收在相应的插座6中。

标签读取器50包括三个平面电路板本体51、52、53，它们设置为平行于且正交于工具库5的上表面。每个电路板本体51-53与工具库5内的一排插座6相关联。显然，在相关实施例中，如果使用不同排数的工具库，则可以相应地提供更多或更少的电路板本体。每个电路板本体51-53包括多个指状件54，每个指状件54从相应的电路板本体51-53以相互间隔的配置向外延伸。优选地，每个电路板本体51-53与其指状件54由单个板材一体地形成，使得电路板本体51-53和其指状件54共面，这种结构的创建十分经济。在可替代实施例(未示出)中，指状件54可以与电路板本体分离或与其电连接。在任何情况下，指状件54均相互隔开，使得当标签读取器50沿箭头A朝向工具库5移动时，每个指状件54可以在使用中插入接收在工具库5的相应插座6中的相应夹持工具的中心腔体中(未示出)。天线55位于每个电路板本体51-53的每个指状件54上，使得多个天线55形成阵列。每个电路板本体51-53还设置有接口56，相应电路板本体的每个天线55通过电连接部57连接到该接口。基座58物理连接到每个电路板本体51-53(为清楚起见，虽然图5以分解图示出的基座58是与电路板本体51-53分离的，但实际上它们是物理连接在一起的)，基座58上设置有与所有接口56电连接的多路复用器59。如同前述实施例，多路复用器59与控制装置16通信连接。利用这种布置，来自每个天线55的信号可以被多路复用并经由接口56传递到控制装置16。可以看出，在该实施例中，每个天线55同样能够询问位于相对于工具库5的任一可能旋转方向的标签。此外，该实施例可以方便地用于夹持工具相对较长的情况，该情况可能妨碍前述实施例的使用。

在可替代实施例(未示出)中，如果工具库5只有一排插座6，则只需要一个电路板本体，且不需要使用基座和接口，多路复用器也可以连接到控制装置16而不是设置在电路板本体上。在另外的实施例中，基座可以可拆卸地连接到该电路板本体或每个电路板本体，这提供了可以使用模块化系统的优点，其中根据所使用的工具库或夹持工具的类型，不同的电路板本体可以连接到通用基座。

本发明的标签读取器和夹持工具识别单元可以在需要的地方使用。例如，对于SMT贴装工艺，它们可以保留在贴装机内，和/或用于SMT生产线的清洁模块内，或由机器人夹持以在需要时进行部署。夹持工具识别单元可以方便地设置有工具库作为夹持工具存储单元。

上述实施例仅仅是示例性的，并且在本发明范围内的其它可能性和可替代方案对于本领域技术人员是显而易见的。

Claims

1.一种用于从物品阵列读取信息的标签读取器(10、30、50)，该阵列的每个物品设置有相应的无线数据标签，所述标签读取器(10、30、50)包括：

天线阵列(13、33、55)，该阵列的每个天线(13、33、55)配置为在使用中从相应的无线数据标签读取信息，以及

具有多个输入端的多路复用器(14、34)，其中，每个输入端连接到相应的天线(13、33、55)。

2.根据权利要求1所述的标签读取器(10、30、50)，其中，每个天线(13、33、55)包括RFID天线，用于从所述物品阵列读取信息，该阵列的每个物品设置有相应的包括RFID标签(4)的无线数据标签。

3.一种夹持工具识别单元(20、40、60)，用于识别位于工具库(5)中的至少一个夹持工具，该至少一个夹持工具包括无线数据标签，所述工具库(5)包括用于接收相应的夹持工具的夹持工具接收插座(6)的阵列，

其中，所述夹持工具识别单元(20、40、60)包括根据权利要求1所述的标签读取器(10、30、50)。

4.根据权利要求3所述的夹持工具识别单元(20、40、60)，其中，所述天线阵列(13、33、55)被设置为使得该阵列内的每个天线(13、33、55)在使用中被定位成在位置上对应于相应的插座(6)。

5.根据权利要求4所述的夹持工具识别单元(20、40、60)，其中，所述天线阵列(13、33、55)位于平面电路板(11、31)上，所述天线阵列(13、33、55)中的相应的天线(13、33、55)在使用中被定位成覆盖相应的插座(6)，所述平面电路板(11、31)设置在平行于所述工具库(5)的上表面(7)的平面中。

6.根据权利要求5所述的夹持工具识别单元(20、40、60)，其中，所述平面电路板(11、31)包括多个通孔(12、32)，并且所述天线阵列(13、33、55)中的每个天线(13、33、55)位于与相应的通孔(12、32)相邻的位置。

7.根据权利要求6所述的夹持工具识别单元(20、40、60)，其中，所述天线阵列(13、33、55)的每个天线(13、33、55)沿周向盘绕相邻的通孔(12、32)。

8.根据权利要求4所述的夹持工具识别单元(20、40、60)，包括电路板本体(51、52、53)和多个指状件(54)，每个指状件从所述电路板本体(51、52、53)以相互间隔的配置向外延伸，并且其中所述天线阵列(13、33、55)的每个天线(13、33、55)位于相应的指状件(54)上。

9.根据权利要求8所述的夹持工具识别单元(20、40、60)，其中，所述电路板本体(51、52、53)与所述指状件(54)一体成型，所述电路板本体(51、52、53)和所述指状件(54)共面，所述指状件(54)所在的平面在使用中正交于所述工具库(5)的上表面(7)，所述指状件(54)相互隔开，使得每个指状件(54)在使用中可以插入接收在所述工具库(5)的相应插座(6)中的相应夹持工具。

10.根据权利要求8所述的夹持工具识别单元(20、40、60)，包括连接到所述电路板本体(51、52、53)的基座，以及至少一个附加电路板本体(51、52、53)，其连接到与所述电路板本体(51、52、53)间隔且平行的所述基座，多个指状件(54)中的每一个从每个所述至少一个附加电路板本体(51、52、53)向外延伸，并且每个指状件(54)具有位于其上的相应的天线(13、33、55)。

11.根据权利要求10所述的夹持工具识别单元(20、40、60)，其中，所述多路复用器(14、34)位于所述基座上。

12.一种清洁模块，包括根据权利要求3至11中任一项所述的夹持工具识别单元(20、40、60)。

13.一种贴装机，包括根据权利要求3至11中任一项所述的夹持工具识别单元(20、40、60)。

14.一种机器人，包括根据权利要求3至11中任一项所述的夹持工具识别单元(20、40、60)。

15.一种夹持工具存储单元，包括根据权利要求3至11中任一项所述的夹持工具识别单元(20、40、60)和工具库(5)，该工具库(5)包括用于接收相应的夹持工具的夹持工具接收插座(6)的阵列。