CN1757276B - 用于装配具有电子元器件的基片的设备 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于装配具有电子元器件(10)的基片(4)的设备，其中，一个装配支臂(7)可以在一个静止的纵向导向机构(2)中移动。一个用于电子元器件(10)的装配头(9)可以在定位支臂(7)的一个横向导向机构(8)中借助一个直线电机移动。一个设计成箱状空心体的定位支臂(7)的横梁(18)由碳纤维增强塑料制成。所述横向导向机构(8)和直线电机的一个定子设置在横梁(18)的一个侧壁(19)上。侧壁(19)借助加强元件(20，23)加强以对抗由于直线电机的磁力引起的局部变形。

Description

用于装配具有电子元器件的基片的设备
技术领域
本发明涉及一种用于装配具有电子元器件的基片的设备，该设备借助一个可以在一个工作平面内移动的装配头工作，其中一个可以在一个静止的纵向导向机构中移动的定位支臂具有用于装配头的一个直线横向导向机构。
背景技术
例如由WO 9837744 A公开了一种这样的装配设备。之后自由突起的定位支臂被设计成横梁形并在一端固定在一个底座上，该底座可以借助一个直线电机在一个静止的纵向导向机构中移动，其移动件集成在底座中。此外垂直于纵向导向机构的突出的定位支臂具有一个横向导向机构，一个转塔装配头可以在该横向导向机构中移动。到现在为止通常一个这样的装配头借助一个在底座内被驱动的齿形带移动。所述纵向导向机构和横向导向机构构成了一个工作平面，在该平面内所述装配头可以在元器件供给模块和一个在装配区域固定的印刷电路板之间移动，以能够将从供给模块取出的元器件位置准确地放在印刷电路板上。
为了实现高的装配效率，定位支臂被加速和制动直到4倍重力。特别是当装配头在钢制的定位支臂的外端部上时会被强烈偏转。在元器件能够位置准确地装在印刷电路板上之前，必须充分衰减由此造成的振动，这与相应的减慢装配速度是关联的。
发明内容
本发明的任务在于提高装配效率。
该任务通过下述方案来解决。根据本发明提出了一种用于装配具有电子元器件的基片的设备，其借助一个可以在工作平面内移动的装配头来实现。其中，一个可以在一个静止的纵向导向机构中移动的定位支臂具有一个用于装配头的垂直于纵向导向机构的横向导向机构。其特征在于，定位支臂的一个设计成空心体的横梁由碳纤维增强塑料CFK制成。装配头可以借助一个第一直线电机而沿横向导向机构移动。第一直线电机具有定子，该定子由一个磁铁轨道形成，该磁铁轨道固定在所述横梁的一个侧壁上。第一直线电机还具有一个移动线圈单元，该移动线圈单元与装配头固定连接。并且，该侧壁具有用于直接承受在磁铁轨道和线圈单元之间作用的磁力的加强元件。
所应用的CFK-材料具有一个约为钢的单位重量的1/5的单位重量。因为它的弹性模量只比钢的低很少，定位支臂可以以较大的横截面和较小的质量形成很大的抗弯刚度。由此显著减小了振幅和瞬变振荡持续时间。
通过使用直线电机驱动装配头可以使在这个方向的运动显著更快并且调节地更准确，它导致装配效率的另一次提高。然而其中一个问题是在装配支臂和装配头之间作用的磁引力，它被直线导向机构的侧面的立式推力轴承所承受。可是这个相对高的磁力造成横梁的一个局部变形，它能够附加地影响定位准确性。加强元件这样加强侧壁，使由于磁力造成的变形保持很小。
本发明有利的改进方案见下文。
在定位支臂上引导的直线电机具有这样的缺点，即由线圈单元产生的工作热量会加热定位支臂。在此CFK-材料和直线导向机构的导轨以及磁铁轨道的伸长不一样。因此，这个双金属效应导致明显影响定位准确性的定位支臂的弯曲变形。
根据本发明的一个实施例，线圈单元具有一个用于排出工作热量的冷却装置。通过对线圈单元的有效的冷却可以排出大部分相应的热量并且特别明显地降低直线电机的工作温度，这样可以将对定位支臂的影响保持在无损害那么小。
根据本发明的另一个实施例，装配头直接安装在线圈单元的一个壳体上，并且一个在线圈单元和装配头之间的中间腔有一种冷却介质流过。该改进方案具有优点的是，即装配头节约空间地直接安装在线圈单元上，由磁力产生的预应力使一个设定的无间隙导向成为可能，该预应力也直接传递到装配头上。通过对中间腔的冷却可以阻止线圈单元的工作热量传递到装配头上。
根据本发明的另一个实施例，纵向导向机构设置在自由突起的定位支臂的一个端面上，横向导向机构安装到贯通地、笔直地延伸到纵向导向机构的定位支臂的侧壁上，纵向导向机构配备一个第二直线电机的定子，并且定位支臂在其底座上具有一个第二直线电机的移动件。通过该第二直线电机，定位支臂节约空间地设置并且利用磁性预应力间隙很小地在装配设备的机架上引导。直线电机使最快和最准确的位移成为可能。通过贯通地、笔直地延伸到纵向导向机构的侧壁，装配头可以利用定位支臂的总长度直接移动到纵向导向机构的导轨处，由此相应地扩大了工作平面。
根据本发明的另一个实施例，横梁是朝向它的远离纵向导轨的端部逐渐变细的箱状横梁。该横梁具有一个简单的、节约重量并且形状稳定的结构形式。
根据本发明的另一个实施例，横梁由预成型的板形单个零件粘接而成，并且加强元件由中间板构成，该中间板以桁架式结构设置在侧壁上，并且倾斜于横向导向机构。该横梁可以以较少的设备费用由简单的元件组合而成。以格子花形式使用的加强元件支撑在承载直线电机的侧壁和对置的背板之间并且在这个方向加强装配支臂。由于加强元件可以安装在侧壁内侧的整个宽度上，它们加强所述侧壁也抵抗由磁力产生的局部变形。
根据本发明的另一个实施例，肋形的加强元件沿着侧壁设置。该改进方案使在定位支臂的整个长度上使用的同样大的加强元件成为可能，例如它与侧壁粘在一起。
根据本发明的另一个实施例，纵向导向机构和横向导向机构中的至少一个具有两个互相平行的导轨，定位支臂或装配头的导向元件在这些导轨上移动。所述导轨中的一个所配有的导向元件和定位支臂或装配头固定连接，并且所述导轨中的另一个所配有的导向元件通过用于实现距离补偿的弹性元件和定位支臂或装配头连接。通过该弹性元件来补偿导轨和导向元件之间的距离改变并由此避免导向元件和导轨之间的夹紧。
根据本发明的另一个实施例，导轨设置成与上、下连接板邻接，所述上、下连接板在横梁的侧壁和一个与该侧壁相对的背板之间延伸。
附图说明
图1显示了根据本发明的用于装配具有电子元器件的基片的设备；
图2具体地显示了定位支臂及其导向机构、驱动机构和装配头；
图3和图4显示了根据本发明一个实施例的横梁；和
图5和图6显示了根据本发明另一个实施例的横梁。
具体实施方式
接下来本发明基于一个在附图中描述的实施例详细说明。
根据图1，一个横梁形的机架构件1具有一个水平延伸的直线纵向导向机构2，它在X坐标方向伸展。机架构件1邻接一个工作台3，在该工作台上固定了一个结构为印刷线路板的基片4。在工作台的两侧设置有用于电子元器件10的供给模块5，其抓取位置6垂直于纵向导向机构2排列。在纵向导向机构2上引导一个在X方向可移动的定位支臂7，它垂直地自由突出于纵向导向机构2并且具有一个水平的，与纵向导向机构2垂直的横向导向机构8，一个装配头9可以在该横向导向机构中在Y方向移动。
在供给模块5的抓取位置6上已经准备好了不同的电子元器件10用于通过装配头9进行抓取。所述抓取位置6和基片4近似处于一个平面内，夹具可以在一个垂直的Z方向向这个平面来回运动。装配头9可以在由X和Y轴形成的工作面内在抓取位置6和基片上元器件10的安放位置之间移动，其中准确的工作位置通过定位支臂7在纵向导向机构2中以及装配头9在横向导向机构8中的相应的定位调整。
在图2中详细描述了定位支臂7及其导向机构、驱动机构和装配头9。定位支臂7在它的底座处具有导向元件11，它嵌接在静止的纵向导向机构2(图1)的平行导轨12上。在导向元件11之间设置了一个第二直线电机的移动件13，它的未示出的磁铁轨道在导轨12之间伸展地固定在机架构件1上。定位支臂7可以通过直线电机快速并准确地沿该导轨12移动。
在定位支臂7上垂直于导轨12设置了横向导向机构8的另外的导轨14，装配头9的另外的导向元件15可以在该导轨上移动。在导轨14之间设置了另一个磁铁轨道16，它与装配头9的一个线圈单元17构成了一个驱动装配头9的第一直线电机。定位支臂7具有一个箱状的横梁18，在该横梁上固定了移动件13、导向元件11并且在一个侧壁19上固定了磁铁轨道16和轨道14。一个与侧壁19对置的横梁18的背面这样倾斜地向侧壁19延伸，它使横梁18从底端到它的自由端逐渐变细。
根据图3和图4，横梁18由单个的板粘接而成，这些板由碳纤维增强塑料制成，其通常称之为CFK。由图3的横截面描述可以看出，承载磁铁轨道16的侧壁19是加强的并且另外通过设置在侧壁19整个长度上的肋形加强元件20加强，它在侧壁19的整个宽度上延伸。在装配头9和为它设置的线圈单元17之间设有一个中间腔21，它可以以未详细描述的方式使一种冷却介质流过，该冷却介质可以排出线圈单元17的工作热量的一大部分。配属于下面的导轨14的导向元件15与装配头9固定连接。配属于另一个导轨14的导向元件15与装配头9通过距离补偿的弹性元件22连接，该弹性元件可以平衡例如热量引起的距离波动。
在侧壁19和一个与其对置的背板24之间设置了一个上连接板和一个下连接板25。导轨14在侧壁19的上边缘及下边缘直接邻近连接板25固定，它可以支撑导轨14来特别有效地对抗弯曲。
图5和图6示出了带有变型的板形加强元件23的横梁18，该加强元件在横梁18内部在背板24和侧壁19之间以桁架式结构排列成行并加强它们对抗磁力的作用。
附图标记列表：
1   机架构件    2    纵向导向机构
3   工作台      4    基片
5   供给模块    6    抓取位置
7   定位支臂    8    横向导向机构
9   装配头      10   元器件
11  导向元件    12   导轨
13  移动件      14   导轨
15  导向元件    16   磁铁轨道
17  线圈单元    18   横梁
19  侧壁        20   加强元件
21  中间腔      22   弹性元件
23  加强元件    24   背板
25  连接板

Claims (8)

1.一种用于装配具有电子元器件(10)的基片(4)的设备，其借助一个可以在工作平面内移动的装配头(9)来实现，其中，一个可以在一个静止的纵向导向机构(2)中移动的定位支臂(7)具有一个用于装配头的垂直于纵向导向机构(2)的横向导向机构(8)，
其特征在于，
所述定位支臂(7)的一个设计成空心体的横梁(18)由碳纤维增强塑料CFK制成，
所述装配头(9)可以借助一个第一直线电机而沿横向导向机构(8)移动，
所述第一直线电机具有定子，所述定子由一个磁铁轨道(16)形成，并且固定在所述横梁(18)的一个侧壁(19)上，
所述第一直线电机具有一个移动线圈单元(17)，所述移动线圈单元(17)与所述装配头(9)固定连接，并且
所述侧壁(19)具有用于直接承受在磁铁轨道和线圈单元(17)之间作用的磁力的加强元件(20，23)。
2.按权利要求1所述的设备，其特征在于，
装配头(9)直接安装在线圈单元(17)的一个壳体上，并且
在线圈单元(17)和装配头(9)之间设有一个中间腔(21)，一种冷却介质从所述中间腔(21)中流过。
3.按权利要求1或2所述的设备，其特征在于，
纵向导向机构设置在定位支臂的一个端面上，
横向导向机构(8)安装到所述侧壁(19)上，
纵向导向机构(2)配备一个第二直线电机的定子，并且
定位支臂(7)在其所述端面上具有一个第二直线电机的移动件(13)。
4.按权利要求1或2所述的设备，其特征在于，
所述横梁(18)是朝向它的远离纵向导向机构(2)的端部逐渐变细的箱状横梁。
5.按权利要求3所述的设备，其特征在于，
横梁(18)由单个的板粘接而成，并且
加强元件(23)由中间板构成，所述中间板在所述横梁(18)的内部以桁架式结构设置在所述横梁(18)的侧壁(19)和所述横梁(18)的与所述侧壁(19)相对的背板(24)之间，并且倾斜于横向导向机构(8)。
6.按权利要求3所述的设备，其特征在于，
加强元件(20)是肋形的，并且沿着侧壁(19)设置。
7.按权利要求1或2所述的设备，其特征在于，
所述纵向导向机构(2)和横向导向机构(8)各自具有两个互相平行的导轨(12，14)，定位支臂(7)的导向元件(11)在所述纵向导向机构(2)的导轨(12)上移动，而所述装配头(9)的导向元件(15)在所述横向导向机构(8)的导轨上(14)移动，
所述纵向导向机构(2)的导轨(12)所配有的导向元件和所述定位支臂固定连接，并且
所述横向导向机构(8)的导轨(14)所配有的导向元件通过弹性元件(22)和所述装配头(9)连接。
8.按权利要求7所述的设备，其特征在于，
所述横向导向机构(8)的导轨(14)设置成与上、下连接板(25)邻接，所述上、下连接板在横梁(18)的侧壁(19)和一个与该侧壁(19)相对的背板(24)之间延伸。
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