专利名称：自动装配机和为基板装配元件的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于为基々反装配元件的自动装配才几以及一种
对目^的方&。
背景技术：
在为基板，尤其是为印刷电路板装配元件时应用自动装配机，该自动装配才几具有一个或多个装配头，装配头分别带有一个或多个元件保持器，例如是抽吸管，并且借助于该元件保持器从供应单元
中获取元件，借助于X-Y定位系统使装配头平行于基板的平面传送至该基板，并在那里》文置在基板上的预定的位置处。在此采用了不同的装配头。
由EP 1 072 181示例性地^^开了一种用于装配元件载体的装配装置，其中元件保持器星形地沿着转子的圆周设置，该转子围绕平行于基板的平面的轴线旋转，其中，在多个元件保持器上可以获取
板上。此外描述了一种装配头，其中，垂直于基板的平面竖立的枳』械手作为元件保持器环形分布地设置在装配头的一个保持器上，其中保持器的旋转轴垂直于放置面。这样的装配头也被描述成转塔式
装配头。
由US 2006/0112545 Al >开了用于装配电子元^f牛的一种方法和一种装置，其使用两个这样的转塔式装配头，这两个装配头彼此之间以固定的间距设置在支架上，其中这样地选择该间距，即能够同时从以相应的栅距来设置的供应单元中获取多个元件。
在US 5 203 061中描述了一种自动装配才几，其中，具有元件保持器的装配头可以在支架上^皮此独立地移动。
在EP 1 063 875 Bl中描述了 一种用于表面装配的装置，其具有X-Y定位系统以及用于移动装置的附加驱动单元，该附加驱动单元可以实3见X-Y定位系统的独立的移动。
发明内容
本发明的目的是提出用于为基板装配元件的一种自动装配扭j或一种方法，其具有4交高的装配效率。
才艮据本发明，该目的通过具有一又利要求l的特4正的自动装配^/L以及具有权利要求6的特征的、用于为基板装配元件的方法来实现。
在此，自动装配才几具有X-Y定4立系统以及至少两个装配头，其这样地设置在该X-Y定位系统上，即该至少两个装配头可平4亍于基板的平面在第一方向上和在第二方向上冲丸行运动。此夕卜，还设置有用于该至少两个装配头的第一驱动单元，其可以实现至少两个装配头在第一方向上的;f皮此独立的运动。同时，在各个装配头上的至少两个元件保持器设置在平行于基板的平面中，并且每个装配头具有附加的驱动单元，其在第二方向上固定的X-Y定4立系统中可以实iE见各个装配头的元件保持器在第二方向上的运动。
换句话说，才艮据本发明的自动装配才几具有全方位的X-Y定位系统，其例如设计用于大的行程，以从供应单元到达基板。此外还提此独立地移动，即i殳置在各自装配头上的元件保持器到达;f寺装配的基板，例如两个不同的基板上的不同的位置。由此可以进一步并行化装配过程并才是高装配效率。
在根据权利要求2的自动装配机的一个有利的设计方案中，每个元件保持器分别唯一对应于一个单独旋转驱动装置，从而可使元件保持器彼此独立地在平4于于基板的平面中旋转。
借助于单独旋转驱动装置，由元件保持器(104)保持的元件可以;波此独立地在其角度位置上定位。在此，单独的元件〗呆持器的旋转移动可以与X-Y定位系统的、或者装配头的移动运动(Verfahrenbewegung )叠力口 。由jt匕可以进一 步并4亍4匕装配过禾呈并冲是
高装配凌丈率。
根据权利要求3的自动装配机的一个有利的设计方案，每个元件保持器都具有一个可单独控制的另外的驱动单元，用于在基板的方向上移动元件保持器。通过可单独控制的另外的驱动单元可以如
下所述地优化装配过程，即可以为不同的装配头^:此独立地选择在基板上放置元件的时间点。
在根据权利要求4的自动装配机的一个有利的设计方案中，至
少两个装配头分别具有一个定子和一个可围绕垂直于基板平面的轴线旋转的转子，元件保持器设置在转子上，以及附加的驱动单元促使转子旋转。通过转子的旋转，设置在该转子上的元件保持器在
第二方向上移动，由此，在该第二方向上固定的X-Y定^(立系统中可以实现该元件保持器在第二方向上的运动。
在另一个实施例中l是出，至少两个装配头通过分别一个附加的支架i殳置在X-Y定4立系统上，并且附加的马区动单元可以实J见至少两个装配头沿着各自的附加的支架的移动。由此，可以例如采用所谓
7的矩阵头作为装配头。然后，在不同的矩阵头上的元件保持器同样
可以;波此独立地既在第一又在第二方向上移动，当然在固定的X-Y定位系统中在第二方向上移动。
以有利的方式提出了自动装配机的控制装置，其可以实现至少两个装配头中的每个的至少 一个元件保持器在基板的方向上的同时的移动。通过两个装配头在第一和第二方向上的独立的移动可以实现在基板上方的任意的定位，从而可以借助于不同的装配头的两个元件保持器在基板上同时》文置两个元件，由此进一步减少装配时间。
在根据本发明的方法中提出，借助于X-Y定位系统平行于基板的平面在第一方向和第二方向上移动至少两个装配头，其中，至少一个装配头具有至少两个i殳置在平4于于基纟反平面的平面中的元件保持器，将X-Y定位系统固定在第二方向上的第一位置中，在第一方向上^皮此独立地移动至少两个装配头，并且在第二方向上^皮此独立地移动至少两个装配头中的每个的至少每一个元件保持器。通过装配头或者元件保持器的独立的移动，当然在固定的第一位置中在第二方向上，借助于X-Y定位系统可以实现例如从供应单元到基板位置的快速移动，以及装配头或者元件保持器在平行于基板的平面中在该第一方向上的精细、孩i小的移动，^昔此可以同时实现装配定位。
根据该方法的 一个有利的设计方案，元件保持器至少同时在基才反的方向上移动并且同时在那里》文下it/f牛，由此可以进一步减少为基板装配元件的时间。
至少每 一 个元件保持器的独立的移动可以在此例如通过各个装配头围绕垂直于基板的平面的轴线的旋转移动来实现或者通过装配头的平行于基纟反的平面的平移实现。
在附图中，才艮据实施例进一步描述本发明。图中示出 图1是第一实施例的示意性俯视图，以及 图2是第二实施例的示意性俯一见图。
具体实施例方式
在图1中示出了自动装配机IOO的第一实施例，其借助于装配 头102， 103和设置在其上的元件保持器104,例如抽吸管从供应单 元106中获耳又元件(未示出)，并且借助于在其上可移动地i殳置有 装配头102的X-Y定位系统108传送至基才反110, 130，并且在那 里将元件方文置在基外反110， 130的预定位置上。在此，X-Y定位系 统108具有两个在Y方向上延伸的支架120以及两个可在Y方向 上移动i也悬挂在其上的支架122，其中装配头102可4皮此独立i也在 X方向上移动地i殳置在各个可移动的支架122上，并且通过驱动单 元123，例如直线电动才几，单独i也沿着各个可移动的支架122驱动。 在示出的示例中，装配头102一皮i殳计成所谓的转i荅式装配头，其中， 元件保持器104在平行于基板110的平面的平面中i殳置在转子124 的周围。转子124在此设计成可围绕轴线126旋转，其中该旋转通 过示意性示出的附加驱动单元127，例如伺服电机来实现。
通过装配头102, 103在X方向上的独立移动以及转子124围 绕轴线126的旋转可以借助于元件保持器104实现在基板110上方 的任意定位。相应地，这也同样适合于在左侧示出的第二装配头 103,从而4吏两个装配头102, 103的元件保持器可以4皮此独立地， 当然在支架122的固定的Y位置Yl中占用在基板110， 130， 132 上方的任意位置。如果例如在图1中以"+，，标识的元件保持器104达到了各自 的位置(在该位置上应该》文下传送至元件保持器104上的元件(未 示出))，那么例如可以通过自动装配机100的控制装置140促使两 个元件同时》文置在基板110， 132上，为此，单个的元件保持器104 分别具有另一个驱动单元136，例如^:举争4是升电才几，其例如不^f又可 以驱动元件保持器104进4亍旋转移动而且可以进^f于纟是升移动。这样 的另外的驱动单元136出于清晰的目的，在图1和2中<又<又在元件 保持器104中的一个上示出。
通过该另外的马区动单元136，至少两个装配头102， 103在固定 的位置yl也完全彼此独立地将元件放置在基板IIO、 132上，这例 如在基板110, 132的不同的装配内容的情况下是有利的。然后， 例如可以在将元件装配到基々反110上期间爿夸两个元4牛;改置在基氺反 132上的紧邻的位置处。
在乂人供应单元106中捡取元件时，在合适的4册3巨的供应单元 106的情况下，如才艮据示出的两个下侧的另外的装配头150和152, 可同时从供应单元106中获耳又总共四个元件。
通过利用根据本发明的自动装配机的很好的并行化，装配时间 被极大地缩短进而提高了装配效率。
此外，在自动装配机100中装备有光学控制站160,从而对在 从供应单元106至基4反110的传送期间在元件保持器104上的元件
的位置进行控制。
在图2中示出了自动装配机200的第二实施例，其基本上具有 如在第一实施例100中一样的组件。然而，替代转塔式装配头102, 103， 150, 152,现在提出了作为装配头的矩阵头202， 204， 206 和208。在该实施例中，出于更好的可图示'I"生的原因，每个矩阵头202, 204， 206， 208都具有六个元件保持器104,其中原理上在矩 阵头202， 204, 206， 208上通过更大^t量的元件4呆持器104代替 六个元4牛4呆#器104。在it匕，头巨卩车头202， 204， 206， 208 ^另'J在Y 方向上可移动地设置在附加的支架220， 222， 224, 226上，并且
可以借助于独立的附加驱动单元230,例如直线电动枳4皮此独立地 在X和Y方向上移动，即-使当X-Y定4立装置108在第一4立置Yl 上在Y方向上固定时。
通过矩阵头202， 204， 206， 208在X和Y方向上的独立的移 动，同样可以彼此独立地在基板110上方实现不同的位置，并且借 助于控制装置140可以实J见同时方文置元件。
在捡耳又元件时，在正确的4册距的供应单元106的情况下，通过 例如在图2中示出的那样，六个(以"+"标识)元件保持器104 从供应单元106中同时捡取元件可以提高同时捡取的元件的数量。
如果，如已经在图中示出的那才羊，三个印刷电路板110, 130， 132在一个装配区i或中，那么外侧的印刷电絲4反110， 130分别可以 利用两个在X轴线上分开的装配头102， 103或150， 152或202， 204或206， 208 4皮此分开地装配，而中间的印刷电蹈4反130可由两
个装配头达到并因J:匕也可以由两个装配头来装配。
权利要求
1.一种自动装配机(100，200)，用于为基板(110，130，132)装配元件，所述自动装配机具有X-Y定位系统(108)；至少两个装配头(102，103，150，152，202，204，206，208)，所述至少两个装配头这样设置在所述X-Y定位系统(108)上，即所述至少两个装配头(102，103，150，152，202，204，206，208)可平行于所述基板(110，130，132)的平面在第一方向(x)上和在第二方向(y)上执行运动；用于所述至少两个装配头(102，103，150，152，202，204，206，208)的第一驱动单元(123)，所述第一驱动单元可以实现所述至少两个装配头(102，103，150，152，202，204，206，208)在所述第一方向(x)上的彼此独立的运动；在各个所述装配头(102，103，150，152，202，204，206，208)上的至少两个元件保持器(104)，所述至少两个元件保持器设置在平行于所述基板(110，130，132)的平面中，其特征在于，每个所述装配头(102，103，150，152，202，204，206，208)具有附加的驱动单元(127，230)，所述附加的驱动单元在所述第二方向(y)上固定的所述X-Y定位系统(108)中可以实现各个所述装配头(102，103，150，152，202，204，206，208)的所述元件保持器(104)在所述第二方向(y)上的运动。
2. 根据权利要求1所述的自动装配机(100, 200 ),其特征在于，每个所述元件保持器(104)分别唯一对应于一个单独旋转驱动装置，从而可4吏所述元件保持器(104)彼此独立地在平行于所述基才反(IIO, 130， 132)的平面中旋转。
3. 根据权利要求1或2中的一项所述的自动装配机(100， 200 )，其特征在于，每个所述元件保持器(104)都对应于一个可单独控制的另外的驱动单元(136),以在所述基才反(110， 130,132)的方向上移动所述元件保持器(104)。
4. 根据权利要求1至3中的一项所述的自动装配机(100， 200 ),其特4i在于，所述至少两个装配头(102， 103， 150， 152, 202，204, 206， 208 )分别具有一个可围绕垂直于所述基一反(110，130， 132)的平面的轴线(126)》炎转的转子(124)，并且所述元件保持器(104 )设置在所述转子(124 )上；以及所述附加的驱动单元(127)促使所述转子(124)旋转。
5. 根据权利要求1至3中的一项所述的自动装配机(100, 200)，其特征在于，所述至少两个装配头(102， 103, 150, 152， 202,204, 206， 208 )分另寸通过附力口的支架(220， 222, 224， 226)i殳置在所述X-Y定位系统(108)上，并且所述附加的驱动单元(230 )可以实现所述至少两个装配头(102， 103, 150， 152,202, 204, 206, 208)沿着各自的所述支架(220, 222， 224，226)的运动。
6. 根据权利要求1至5中的一项所述的自动装配机(100， 200 ),其特征在于，设置有控制装置(140)，所述控制装置可以实现所述至少两个装配头(102， 103, 150, 152, 202， 204， 206，208 )中的每个的至少一个元件保持器(104)在所述基板(110，130， 132)的方向上的同时的移动。
7. —种为基板(IIO, 130， 132)装配元件的方法，在所述方法中，借助于X-Y定位系统(108 )平4亍于所述基外反(110, 130,132)的平面在第一方向(x)和第二方向(y)上移动至少两个装配头(102， 103， 150， 152， 202, 204, 206, 208),其中，至少一个所述装配头(102， 103， 150， 152， 202， 204,206, 208 )具有至少两个i殳置在平4亍于所述基才反(110， 130,132)的平面的平面中的元件保持器(104)，将所述X-Y定位系统(108)固定在所述第二方向(y)上的第一位置(yl )中，在所述第一方向(x)上4皮此独立地移动所述至少两个装配头(102， 103, 150， 152, 202， 204, 206, 208)，在所述第二方向(y)上;f皮此独立:l也移动所述至少两个装配头(102， 103， 150， 152， 202, 204， 206, 208)中的每个的至少每一个元件保持器(104)。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述基^反(110，130, 132 )的方向上同时移动所述至少每一个元件保持器(104)并在那里同时方文下元件。
9. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述基板(110,130, 132 )的方向上彼此独立地移动所述至少每一个元件保持器(104)并在那里》文下元件。
10. 根据纟又利要求7至9中的一项所述的方法，其特征在于，通过各个所述装配头(102, 103, 150, 152 )的围绕垂直于所述基板(IIO， 130， 132)的平面的轴线(126)的旋转运动来实现所述至少每一个元件保持器(104)的运动。
11. 根据权利要求7至9中的一项所述的方法，其特征在于，通过戶斤述装西己头(202， 204, 206, 208)的平4亍于戶斤述基4反(110,130, 132)的平移来实现所述至少每一个元件保持器(104)
全文摘要
本发明涉及一种自动装配机，具有X-Y定位系统(108)；至少两个装配头(102，103，150，152，202，204，206，208)，装配头这样地设置在X-Y定位系统(108)上，即该至少两个装配头(102，103，150，152，202，204，206，208)可平行于基板(110，130，132)的平面在第一方向(x)上和在第二方向(y)上执行运动；用于该至少两个装配头(102，103，150，152，202，204，206，208)的第一驱动单元(123)，其可以实现至少两个装配头(102，103，150，152，202，204，206，208)在第一方向(x)上的彼此独立的运动；在各个装配头(102，103，150，152，202，204，206，208)上的至少两个元件保持器(104)，其设置在平行于基板(110，130，132)的平面中，其中每个装配头(102，103，150，152，202，204，206，208)具有附加的驱动单元(127，230)，其在第二方向(y)上固定的X-Y定位系统(108)中可以实现各个装配头(102，103，150，152，202，204，206，208)的元件保持器(104)在第二方向(y)上的运动。
文档编号H05K13/04GK101675719SQ200880013883
公开日2010年3月17日 申请日期2008年4月16日 优先权日2007年4月27日
发明者霍斯特·申德勒 申请人:西门子电子集成系统有限责任两合公司