在装配元件时识别振动的元件载体的利记博彩app
【专利摘要】本发明记载了一种用来表征元件载体(190)的振动情况的方法。该方法具有：(a)将多个元件(180)定位在元件载体(190)上；(b)确定每个元件(180)放置在元件载体(190)上的相应的安装高度，以便获得多个装配高度的值；(c)在众多装配高度的基础上表征元件载体(190)的振动情况，以便近似地确定元件载体(190)的至少一个展示了这种振动情况的振动位置。此外，还描述了一种用来表征元件载体(190)的振动情况的相应系统。此外，还记载了一种具有这种系统的自动装配机(100)，并且记载了一种用来在自动装配机(100)中给元件载体装载元件的方法。此外，在该文献中还记载了一种用来实施所述方法的计算机程序。
【专利说明】在装配元件时识别振动的元件载体
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及装配技术的【技术领域】。本发明尤其涉及一种方法和系统，用来在装配元件时表征元件载体的状态。此外，本发明还涉及一种用来在自动装配机中给元件载体装配元件的方法、一种用来表征元件载体的状态的系统、一种具有这种系统的自动装配机以及一种用来实施所述方法的计算机程序。
【背景技术】
[0002]在所谓的表面贴装技术(SMT)中给元件载体装配元件时，元件借助装配头从元件-供应装置的拾取位置中拾取，并且传送到装配区域中并且安放在元件载体上的预先设定的元件-安装位置上。
[0003]“元件载体”这一概念在此文献中可理解为各种可装配的物体，尤其是电路板。元件载体能够或多或少呈刚性，甚至是挠性的。此外，元件载体能够既具有刚性区域，也具有挠性区域。
[0004]“元件”这一概念在此文献中可理解为所有可装配的元件，它们能够定位在元件载体上。元件尤其能够是两极或多极的SMT-元件或其它高度集成的平面的元件，例如球栅阵列、裸芯片和倒装焊芯片。此外，“元件”这一概念还可包含机械元件，例如连接销钉、插头、插座或类似物体或光电元件，例如发光二极管或光电二极管。此外，“元件”这一概念还可包含用于所谓收发器的所谓的RFID芯片。
[0005]由于电子组件越来越微型化，并且由于电子市场上的价格压力，既在装配精度也在装配速度方面对现代自动装配机提出了很高的要求。为了达到高的装配速度，借助装配头实施的拾取、传送和安放过程对于所有元件来说当然必须快速进行。
[0006]但在给元件载体装配元件时，在元件碰到元件载体的瞬间会出现一定的冲力，它由元件施加到元件载体上。典型的是，该冲力在装配速度很高时也尤其高。当装配速度较低时或者当元件缓慢地安放在元件载体上时，该冲力还总是具有一定的值。
[0007]这种冲力(可能还与其它冲撞力结合，所述其它冲撞力是在安装其它元件时出现的)可能给相关元件载体造成不期望的振动。对于已经安放好的元件来说，这种振动会导致惯性力在元件上生效，这种已安装好的元件例如由有粘性的焊膏保持在它们的位置上。根据元件大小和元件载体的设计，尤其在振动较强时可能会超过焊膏的粘附力，从而使相关的元件不期望地从元件载体或至少从期望的安装位置上脱落。因此，通过错误的元件明显地使装配工艺的缺陷率增多。
[0008]为了减轻元件载体的不期望的振动，已知的是，在装配过程中将元件载体支承在适当的位置上。为了实现这样的支承，能够使用手动或自动放置的销钉，它贴靠在相关元件载体的底侧上。此外，为了支承元件载体，已知真空吸附座、所谓的格栅阵列和刷子。只有当相关的支承工具贴靠在元件载体的下方边缘上时，所有已知的支承工具才能生效。尽管已获支承，但朝上拱起的元件载体仍然会激起振动。从而提高了装配工艺的缺陷率。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是,在给元件载体自动装配元件时减少缺陷率。
[0010]此目的通过独立权利要求的内容得以实现。在从属权利要求中描述了本发明的有利的实施例。
[0011]按本发明的第一方面的内容，其描述了一种用来表征兀件载体的振动情况的方法。所述的方法具有:(a)将多个元件定位在元件载体上；(b)确定每个元件放置在元件载体上的相应的安装高度，以便获得多个装配高度的值；以及(C)在众多装配高度的基础上表征元件载体的振动情况，以便近似地确定元件载体的至少一个展示了这种振动情况的振动位置。
[0012]所述方法是基于这样的认识，即在振动的元件载体上实际的装配高度取决于振动状态。实际的装配高度尤其取决于相关装配位置或者元件载体的相关位置与零位的当前偏转量，在零位置时，该元件载体完全处于静止或者不振动。如果各装配高度彼此不同，那么从中可知，元件载体的振动是存在的。装配高度之间的差别越大，则倾向于该振动的振幅也越大。
[0013]“表征元件载体的振动情况”这一表述在此文献中可理解为各种表示元件载体的至少一部分的高度位置的随时间的变化的信息。该高位位置的随时间的变化能够由任意的振动、振荡和/或波动引起，它们能够是协调的或非协调的。在非协调的振动中，元件载体的至少一个局部区域的偏转不是严格地按正弦或余弦形状来实施。
[0014]该振动情况在最简单的情况下只检测，是否存在元件载体的至少一个局部区域的移动。但还可能的是，在进行所述表征时确定振动的振幅。如果该振幅超过了预先设定的参考振幅，则从中可得出，装配的缺陷率不再被接受，必须采取适当的措施来减轻元件载体的振动。
[0015]表征的元件载体的振动能够是元件载体的简单弯曲，该元件载体借助两个相对而置的边缘区域夹持在自动装配机的装配区域中。如果应用于支承销钉，则该振动还可能包含弯曲振动的更高模态(higher modes)。
[0016]“装配高度”这一概念在此文献中尤其理解为一沿着Z方向的位置，元件在装配或安放在元件载体上时沿着该位置移动。该Z方向优选垂直于待装配元件的元件载体的表面。
[0017]特定的装配高度能够标准化地视为任意可能的Z位置。例如，沿着Z方向的零位置可指装配头的所谓的Z轴传动装置的上方端部位置，该Z轴传动装置在相关元件的安放过程中的作用是，使元件-夹持装置(例如虹吸管)相对于装配头的底座移动。该装配高度正好可指这样的高度，即相关元件的下侧在此高度上与元件载体的上侧接触。在确定相关的装配高度时，能够考虑相关元件的高度以及相关元件-夹持装置沿着Z方向的长度。因此，既使对于不同高度的元件和/或不同长度的元件-夹持装置来说，也能确定正确的装配高度或装配的高度位置。
[0018]按本发明的另一实施例，借助自动装配机的装配头将多个元件定位在元件载体上，其方式是:元件-夹持装置相对于装配头的底座沿着Z方向推移。此外，借助路程-测量系统来确定装配高度，该路程-测量系统测量元件-夹持装置相对于底座沿着Z方向的位移。
[0019]该装配高度能够借助测量系统来确定，该测量系统已存在于许多已知的自动装配机中并且通常是设置在装配头上，以便当元件下降到元件载体上时该元件顺畅但仍然轻柔地安放在元件载体上。这能够以已知的方式通过以下方式来实现，即相关的元件在第一路程上相对快速地移动至待装配的元件载体的表面，并且元件的下降速度在即将碰撞到待装配元件的元件载体的表面之前降低。为了在元件的安放过程中及时知道元件将在短时间内抵达待装配元件的元件载体的表面上并且元件的下降速度应该会由此降低，则以已知的方式应用路程-测量系统。当然，如果在元件载体的表面上确定元件的(下侧)高度时，除了整个装配的几何形状(装配头在待装配的元件载体上的高度位置)以外，还要考虑相关元件的高度以及将元件固定的元件-夹持装置的长度。
[0020]该路程-测量系统能够以已知方式具有光学和/或机械的编码器，它能够具有在I微米甚至半微米范围内的位置分辨率。因此，通过路程-测量系统测得的位置或高度的精度在这样的范围内，该精度范围明显比在元件载体装配元件时元件载体的典型的振幅更小。路程-测量系统的测量错误因此几乎可以忽略。
[0021]根据本发明的另一实施例，借助路程-测量系统的感应器来确定装配高度，该感应器在把元件装配到元件载体上时探测到元件-夹持装置的终端位置。
[0022]该感应器能够是光学感应器，例如光栅。此外，该感应器能够是电流感应器，它在元件-夹持装置沿着Z方向(在安放元件时)移动结束时探测到了电传动装置(尤其是线性马达)的线圈部分的电流的变化。
[0023]该感应器也可以是路程-测量系统的力感应器，它探测当把元件安放在元件载体上时出现的力。该力感应器能够是机械的、例如具有弹簧的力感应器。备选地或组合地，如果线性驱动装置的Z-运动在把相关元件安放在元件载体上突然中断，当把元件安放在元件载体上时出现的力也能够电气地借助电流感应器来测量。
[0024]直观地表达是，在元件-夹持装置的向下运动时，该力感应器由驱动装置调节器监控。在谈到感应器时，通过路程-测量系统获知精确的拾取高度(在此尤其是精确的装配高度)。因此，以这种方式获知元件在元件载体上的实际装配高度。
[0025]按本发明的另一实施例，如果将其它元件定位在元件载体上，该元件-夹持装置(其使另一元件在元件载体的方向上移动)在达到装配高度之前直接以降低的速度进行移动，该装配高度与元件载体的至少一个几乎确定的摆动位置相对应。因此，能够以有利的方式降低冲撞力，该冲撞力在把其它7Π件定位在7Π件载体上时施加。
[0026]按本发明的另一实施例，在统计分析至少几个特定装配高度的基础上，来表征元件载体的振动情况。
[0027]为了实现这样的统计分析，能够应用所有装配高度或其中的至少几个，它们是在给元件载体装配安放在预设装配区域内的元件时探测到的。当然在所述探测时(如同上面已描述的一样)还能考虑元件-夹持装置的可能的不同长度和/或安放的元件的可能的不同高度。这一点能够借助适当的标准化来实现。
[0028]在进行这种标准化时，特定装配高度的平均值从属于已装配元件的元件载体的静止(高度)位置。此外，能够探测到(a)最小(最低)的装配高度和(b)最大(最高)的装配高度之间的间距或差异，作为元件载体的最大摆动振幅。
[0029]按本发明的另一实施例，该统计分析包括:借助为不同元件设定的装配高度来计算元件载体的平均的振动幅度。
[0030]直观的表达是，通过元件载体的表面上的不同安放位置，从不同的装配高度与元件载体的静止状态之间的单个偏差中计算出平均的振动振幅。因此，该平均的摆动振幅是元件载体与其静止状态之间的平均的高度偏差。因为平均的摆动振幅相对于单个的例如通过测量错误引起的异常测值(AusreiiBern)是稳固的，所以能把它当作适当的变量来用，以便可靠地确定元件载体的振动的强度或振幅。如果平均的摆动振幅超过了预先设定的阈值，则尤其能够从振动的元件载体中得出。
[0031]平均的摆动振幅MA能够例如借助以下公式⑴来确定:
[0032]
【权利要求】
1.一种用来表征元件载体(190)的振动情况的方法，该方法具有:将多个元件(180)定位在元件载体(190)上；确定每个元件(180)放置在元件载体(190)上的相应的安装高度，以便获得多个装配高度的值；在众多装配高度的基础上表征元件载体(190)的振动情况，以便近似地确定元件载体(190)的至少一个展示了这种振动情况的振动位置。
2.根据上述权利要求1所述的方法，其中借助自动装配机(100)的装配头(110)将多个元件(180)定位在元件载体(190)上，其方式是:元件-夹持装置(134)相对于装配头(110)的底座沿着Z方向推移，并且借助路程-测量系统(120)来确定装配高度，该路程-测量系统测量元件-夹持装置(134)相对于底座沿着Z方向的位移。
3.根据上述权利要求2所述的方法，其中借助路程-测量系统(120)的感应器(132)来确定装配高度，该感应器在把元件(180)装配到元件载体(190)上时探测到元件-夹持装置(134)的终端位置。
4.根据上述权利要求2至3中任一项所述的方法，其中如果将其它元件(180)定位在元件载体(190)上，该元件-夹持装置(134)在达到装配高度之前直接以降低的速度进行移动，该元件-夹持装置使另一元件(180)在元件载体(190)的方向上移动，该装配高度与元件载体(190)的至少一个几乎确定的摆动位置相对应，以便降低冲撞力，该冲撞力在把其它元件(180)定位在元件载体(190)上时施加。
5.根据上述权利要求1至4中任一项所述的方法，其中在统计分析至少几个特定装配高度的基础上，来表征元件载体(190)的振动情况。
6.根据上述权利要求5所述的方法，其中该统计分析包括:借助装配高度来计算元件载体(190)的平均的振动幅度，该装配高度对于不同元件(180)来说是确定的。
7.一种用来在自动装配机(100)中给元件载体(190)装载元件的方法，该方法包含:在第一运行模式中给元件载体(190)装配元件；如果元件载体的振动的振幅超过了允许的预先设定的参考值，则借助根据上述权利要求1至6中任一项所述的方法来表征元件载体(190)的振动情况；在修正的第二运行模式中运行自动装配机(100)，其中元件载体(190)的振动的振幅与第一运行模式相比降低了。
8.根据上述权利要求7所述的方法，其中与第一运行模式相比，在修正的第二运行模式中该元件载体(190)借助至少一个支承装置的已改变的配置来支承。
9.根据上述权利要求7至8中任一项所述的方法，其中与第一运行模式相比，在修正的第二运行模式中该元件载体(190)借助降低的速度来装配元件。
10.一种系统，其尤其借助按上述权利要求1至6中任一项所述的方法来表征元件载体(190)的振动情况，该系统具有:装配头(110)，其用来将多个元件(180)安放在元件载体(190)上；路程-测量系统(120)，其用来确定每个元件(180)放置在元件载体(190)上的相应的安装高度，以便获得多个装配高度的值；以及评估装置(140)，其在众多装配高度的基础上表征元件载体(190)的振动情况。
11.一种自动装配机，其用来自动地给元件载体(190)装配元件(180)，该自动装配机具有按上述权利要求10所述的、用来表征元件载体(190)的振动情况的系统。
12.—种计算机程序，如果该计算机程序由处理器(140)执行，则它用来实施按权利要求1至6中任一项所述的、用来表征元件载体(190)的振动情况的方法，和/或用来实施上述按权利要求7至9中任一项所述的、用来在自动装配机(100)中给元件载体(190)装配元件的方法。
【文档编号】H05K13/04GK104053352SQ201410095574
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2013年3月15日
【发明者】马什·马库斯, 赖克特·蕾芙 申请人:先进装配系统有限责任两合公司