CN103391709B - 用于将基板与电性元件装配在一起的设备 - Google Patents

Abstract

一种用于将基板（2）与电性元件装配在一起的设备包括用于搬运电性元件的至少一个装配头部（11）。所述装配头部（11）能够在引导臂（9）的线性的纵向引导部（10）中移动，引导臂（9）能够沿横向在设备的基体（3）上移动。引导臂（9）能够移动到限定的停止位置。当引导臂（9）在其停止位置时，至少一个基本上不动的引导部件（13）处于所述引导臂（9）的纵向引导部（10）的延长线上的位置。装配头部（11）能够移动超过引导臂（9）的端部而移动到引导部件（13）上。在装配头部（11）的附加的移动范围中，例如能够配置用于电性元件的附加的收集部位（16）并且增加了同时提供的电性元件的数量。

Description

用于将基板与电性元件装配在一起的设备

技术领域

本发明涉及一种用于将基板与电性元件装配在一起的设备，其包括用于搬运电性元件的至少一个装配头部，其中基板能够被固定在设备的装配区域中的位置，装配头部能够在引导臂的线性的纵向引导部上移动，引导臂能够沿横向在设备的基体上移动。

背景技术

通过US6568069B1已经了解这种设备。在这种传统的结构中，装配头部的纵向最大移动长度被限制为引导臂的线性引导部的长度减去装配头部的引导长度。设备的纵向延伸由引导臂的脚部、基体上的引导臂的支撑部以及基体的框架部件附加地限定，结果是，设备的工作长度因此而相对于设备的总长度缩短了。

将基板沿着通常为线性的输送部输送通过设备，并且在装配作业期间，将基板固定在设备的例如设备的中央装配区域的位置。沿着输送部的至少一个纵向侧并排布置各种类型的元件用的不动（stationary）的收集部位，其中可在每个收集部位供给相同类型的元件。引导臂沿基板的输送方向延伸并且能够以使得装配头部能够在元件收集部位和基板的装配位置之间来回移动的方式沿横向移动。因此，布置在装配头部的访问区域（accessarea）中的收集部位的最大数量是由引导臂上的装配头部的移动长度来限定的。

发明内容

本发明的目的是，在设备的基本结构保持不变的前提下，增加设备的工作范围，更特别地，增加能够同时提供的元件类型的数量。

通过如下特征来达到该目的。引导臂能够移动到限定的停止位置，当引导臂在其停止位置时，至少一个基本上不动的引导部件能够处于引导臂的纵向引导部的延长线上的位置，装配头部能够移动超过引导臂的端部而移动到引导部件上。

能够附加地安装的不动的引导部件，使得只通过小的努力就能调整设备以适应不同的需求。不言而喻地，相应地，延长行进到装配头部的连接线缆。例如，附加的功能部件（例如，用于将不同元件吸取到装配头部的可替换吸移管（pipette））能够配置在装配头部的附加地获得的移动范围中。

特别地，使附加的元件能够在附加的收集部位处保持可获得，结果是，因此增加了同时提供的元件的数量。不言而喻地，不会经常地需要在附加的收集区域中配置的元件。如果所需的元件类型的数量足够地少，所涉及的收集部位能够被配置在引导臂的装配头部的移动范围中。在这种情况中，还能够以不用引导部件的方式来操作该设备，例如能够使用在另一个设备。

例如引导部件能够至少是直接安装到设备的基体的标准化的线性引导部的线性的不动导轨。然而，引导部件还能够被构造为安装到基体上的负载承载部件（load-carryingpart）并且上述导轨安装到该负载承载部件。

方案2至方案20限定的特征对本发明进行有利的改进。

方案2：设备的至少一个不动的承载器设置有用于以可拆装的方式安装引导部件的支撑部件，例如承载器形成为框架部件。

方案3：在引导部件的面对引导臂的端部处，引导部件能够抵抗预张力沿横向远离装配区域摆出，并且相互作用的止动部被安装到引导臂和引导部件，使得当引导臂在其收集位置时，相互作用的止动部在预张力的作用下彼此抵靠，并且，在该处，引导臂的引导路径和引导部件的引导路径彼此对准。

方案4：基板能够被固定在设备的装配区域中的位置，元件收集部位沿着装配区域的纵向侧在纵向上并排布置，装配头部能够在装配区域和元件收集部位之间来回移动，并且在布置在引导部件上的装配头部的访问区域中配置另外的元件收集部位。

方案5：装配头部能够借助于线性电机在引导臂上移动，线性电机的有效线圈部连接到装配头部，并且线性电机的磁体部以对齐的方式安装到引导臂和引导部件。

方案6：承载器是与基体一体的部分，引导部件直接安装到基体，承载器例如形成为框架部件。

方案7：另外的元件收集部位和在纵向上并排布置的元件收集部位配置在对应长的提供装置上。

方案8：元件收集部位和另外的元件收集部位配置在多个短的提供装置上，其中，多个短的提供装置能够间接地或者直接地并排固定在承载器或者基体上的位置。

方案9：元件收集部位配置在多个窄的供给模块上，多个窄的供给模块沿纵向并排布置并且能够被固定在提供装置上的位置。

方案10：当引导臂在其收集位置时，引导部件处于引导臂的两前侧面处，并且引导臂在其前侧面上包括位于引导臂的两端之间的连续的线性的纵向引导部。

方案11：元件收集部位配置在引导部件的远离装配区域的外侧面上，并且引导臂的面对元件收集部位中的一个元件收集部位的外侧面以直线的形式连续地延伸。

方案12：附加的收集部位配置在装配区域的与上述元件收集部位所在侧相反的一侧。

方案13：设备包括附加的引导臂，附加的引导臂能够沿横向在基体上移动，并且附加的装配头部能够在附加的引导臂上沿纵向来回移动，附加的装配头部配置在附加的引导臂的面对附加的收集部位的一侧。

方案14：至少一个另外的附加引导部件配置在装配区域的面对附加的收集部位的一侧。

方案15：安装的承载器部件以可拆装的方式安装到基体，对应地延伸的引导部件安装到承载器部件。

方案16：装配头部设置有用于抓取电性元件中的一个电性元件的至少一个抓取器，并且抓取器以能够沿横向移动的方式安装到装配头部。

方案17：引导臂包括保持在其上的装配头部，引导臂能够在即将抵达引导部件上的停止位置时停止。

方案18：借助于气体静压轴承，在引导部件或引导臂上引导装配头部。

方案19：电性元件中的至少一部分电性元件能够设置在至少一个区域库中并且能够沿横向移动到装配头部的访问区域。

方案20：同一类型的另一设备能够在纵向上以对齐的方式安装在第一设备的旁边，并且提供装置的收集部位能够连续地延伸过两个设备，使得两个设备的装配头部能够访问配置在中央延伸区域中的收集部位。

根据方案2的支撑部件，例如与引导部件的对应的对向支撑部件（counter-supportelement）配合，因此能够不用费力的调整就能够将其安装到设备的限定位置。

由于诸如摩擦和温度等多种因素导致引导臂的保持位置不能够完全精确地重复。根据方案3的改进方案允许精确地调整引导部件并且使上述引导部件与引导臂的特定保持位置对准。例如，在引导臂上的线性轨型纵向引导部和引导部件上的纵向引导件用作引导路径，上述纵向引导件与上述纵向引导部对准并且是同一类型的。结果，能够在两部分之间平滑地移动装配头部。归因于在基体上的引导部的点支撑，即使引导部位于相对于纵向轴线倾斜的位置，引导部也能够精确地装配到引导臂。

根据方案4的另外的收集部位配置在设备的边缘区域中，优选地与其它收集部位对齐，结果是能够利用拥有多个元件保持器的装配头部在一次行进中实现收集操作。惯例是，在窄供给模块上形成用于带状连接（belt-linked）的元件的收集部位，并且在例如位于基体中央的台状（table-like）提供装置上包括上述带状连接的元件。

根据方案5的改进方案允许将不动的磁体部以连续系列的方式配置在引导臂和引导部件上，结果是在引导臂和引导部件上形成连续的驱动部分。因为将磁体部分配到线圈部不需要任何高精度，也可以与线性引导部或者引导部件无关地独立配置磁体部。

支撑在基体上的根据方案6的引导部件将装配头部的移动区一路延伸到设备的最外侧边缘区域，这仅需要小的变型努力即可。

根据方案7至方案9的改进方案使得（例如）将形成在供给模块处的所有收集部位包含在提供装置上，该提供装置延伸过引导臂和引导部件。然而，还能够将收集部位分布在间接地或者直接地并排固定在基体上或者承载器部件上的位置的多个提供装置中。

根据方案10的改进方案使得将装配头部的移动区延伸到设备的两个角区。

根据方案11的改进方案使得装配头部以不受任意结构部件（例如，基体）阻碍的方式在其收集位置来回移动。

根据方案12的附加的收集部位便于提供根据方案13的其它装配头部可访问的附加的元件，其中，其它装配头部能够在附加的收集部位和基板之间来回移动。

根据方案14的改进方案使得附加的装配头部的移动区延伸到设备的各角区。

根据方案15的所安装的第一承载器部件使得还能将延伸了装配头部的移动区的长度的对应长的引导部件进一步安装到设备，其中将支承部件分布到基体和承载器部件。

例如根据元件的尺寸，形成在供给模块处的收集部位的中央位置可以改变。根据方案16的能在装配头部上沿横向移动的抓取器能够调整收集部位的横向偏离。

根据方案17的改进方案防止引导臂停在引导部件处，并且无论何时首先使用所需的元件是配置在引导臂上的装配头部的移动范围内的元件。装配头部从收集部位的相应的延长的距离可由能沿横向移动的抓取器来补偿。

根据方案18的气体静压轴承能够补偿引导路径的窄间隙和小的不平坦性。

根据方案19的区域库（areamagazine）能够（例如）被安装到上述设备，以替代其中的一个台状提供装置。

根据方案20的设备获得了特别高的装配容量。由于两个设备的装备头部能够访问相同的收集部位的事实，即使在一个装配头部故障的情况下，也能通过能装配适当的元件的另一个装配头部增大该处理的可靠性。

附图说明

附图中示出了本发明的示例性实施方式，下文将对其进行更加详细的说明。在附图中：

图1是用于将基板与电性元件装配在一起的设备的立体图；

图2是图1中细节部A的放大俯视图；

图3是根据图1的设备的变形例的俯视图；

图4示出根据图3的设备的另一变形例的设备；

图5示出根据图3的设备的另一变形例的设备；

图6示出根据图3的设备的另一变形例的设备。

具体实施方式

根据图1，用于将基板2与电性元件装配在一起的设备包括基体3，基板2用水平线性输送部4安装到基体3，其中，上述基板2能够沿方向箭头X的方向移动通过该设备，并且基板2能够被固定在设备的装配区域中的输送部4上的示出位置处。基板的输送方向表示为设备的纵向x。提供装置5收集元件，提供装置5以可更换的方式对接（dock）到基体，图中未具体示出该对接结构。

在输送部上方，基体包括位于上述输送部4的端部的长框架部件6，上述框架部件6以与纵向x横切地的方式延伸。在框架部件6彼此相对的内侧面上，彼此平行的框架部件6设置有引导臂9用驱动部件7和引导部件8，引导臂9大体上在纵向x上延伸，上述引导臂9可在与纵向x垂直的水平横向y上移动。在引导臂9的远离输送部4的平坦的外侧面上，引导臂9包括装配头部11用轨型（rail-type）线性的纵向引导部10，装配头部11用于搬运元件，上述装配头部11可在纵向上移动。引导臂9的横向y上的移动路径长到使得装配头部11能够在装配区域和提供装置5中的一个提供装置5之间来回移动，提供装置5配置在该移动路径的端部区域的附近。

装配头部能够借助于线性电机而移动，线性电机的磁体部12沿纵向x并排布置在引导臂9上，线性电机的线圈部被分配到装配头部11。装配头部11设置有用于拾取和放置元件的多个保持器，上述保持器以图中未具体示出的方式彼此平行、呈筒状地分布并且自己可转动。保持器以使得其可沿上下方向移动的方式安装在转子中，上述转子可绕着上下方向的中心轴线转动。

不动的板型引导部件13安装到框架部件6的前侧面。引导臂9可移动到停止位置，在该位置处，引导臂9的平坦的外侧面与引导部件13的外侧面对齐。在这些外侧面中，纵向引导件14安装成在与纵向引导部10的延长线一致。磁体部12的系列也持续延伸到引导部件13。结果，装配头部不仅能够在引导臂上移动而且还能够在引导部件上移动，由此，延长了装配头部的移动路径。

提供装置5设置有平坦的沿上下方向配置的供给模块15，供给模块15沿纵向x并排放置。供给模块可设置有元件，该元件存储在带状线圈中并且可输送到供给模块的上侧上的收集部位16，在收集部位16处，元件可被装配头部移取。在纵向上并排设置的收集部位16被布置在位于装配头部11的保持器的访问区域中的供给模块15的端部处，上述端部面对引导臂9。提供装置5长到使得供给模块15的列可延伸到引导部件13的区域，结果是，最外侧的收集部位16也被布置在移动到特定的引导部件的自由端的装配头部11的访问区域中。因此，能够根据引导部件13的长度而增加收集部位的数量。

由于装配头部11的转子是可转动的，保持器能够与在收集部位处可用的每一个元件精确地对准。由于保持器可绕着其自身的轴线转动，因此收集后的元件能够精确地转动到预设在基板上的角位置。

两个同样构造的引导臂9绕竖直轴线（verticalaxis）转动对称地配置，结果是，引导臂9的两个平坦外侧面远离输送部4。框架部件6在两端中的每一端均设置有引导部件13，其中两个引导臂的装配头部11能够移动到上述引导部件13。两个提供装置以两者彼此远离的方式被布置在设备的横向侧上，结果，增加了数量的收集部位可在两侧配置。

图2是引导臂9的端部附近与引导部件13的放大俯视图。引导臂9设置有从后方与引导部件13接合的突起17，并且通过精确设定引导部件13的基部板18的厚度使突起17卡靠（strikeagainst）引导部件13的内侧面，引导部件13的内侧面面对框架部件6且借助拉伸弹簧19将引导部件13拉向框架部件6。在基部板18的远离引导臂9的端部，基部板18借助于支撑部件20以可枢转的方式被安装到框架部件6。从框架部件6突出的销21以小游隙的方式与引导部件13的相应的横向孔接合并且确保框架部件6的水平定向。

一旦突起17抵接（land）引导部件13，引导臂9能够移动最小距离以进一步移动到点划线的位置处，其中，引导部件13从框架部件6升高，且将引导部件13自身在其整个高度范围上精确地倚靠突起17。结果，引导臂的外侧面和基部板的外侧面被精确地装配以彼此匹配，由此，安装到引导臂的纵向引导部10和纵向引导件14也被精确地装配以彼此匹配。装配头部11现在能够以无阻碍的方式在引导臂9和引导部件13之间移动。

图3示出了没有引导部件的设备，该设备仅具有一个引导臂9，提供装置5a的长度缩短了与引导部件的长度对应的长度，提供装置5a所包含的提供模块15的数量也减少了相应的数量。现将提供装置5a装配到框架部件6之间并且将其靠近装配区域布置，由此，收集路径也相应地缩短了。引导臂9能以使得装配头部11能够够到（reach）两个提供装置5a的收集部位16的方式沿横向移动。

图4示出了设备的具有承载器部件22a的另一个变形例，承载器部件22a被安装到基体2和/或框架部件6，基体2和/或框架部件6在横向上延伸，延伸的引导部件13a安装到承载器部件22a。在横向同一侧，短引导部件13中的一个被安装到相对的框架部件6。现在，装配头部在收集位置处的移动长度使得：装配头部能够够到在该侧并排配置的两个短的提供装置5a的所有的收集部位16。

在横向相反侧不安装引导部件，结果是，在此处仅配置一个可以被第二引导臂9够到的短的提供装置5a。如图4所示，在省略第二引导臂9的情况下，可以推进该提供装置5a以更靠近装配区域。

在根据图5的另一个变形例中，沿纵向扩大的承载器部件22b在设备的两横向侧被安装到设备上，进一步延长的引导部件13b在两纵向侧安装到上述承载器部件22b。结果，可利用两个装配头部11够到设备的各横向侧上的三个短的提供装置5a。

根据图6，不设置承载器部件的两个设备在纵向x上、以限定的、可拆装的方式牢固地彼此连接且彼此对齐地直接并排布置。所有的框架部件6的所有前侧面都设置有短的引导部件13。在设备的各横向侧上均配置有三个短提供装置5a。两个设备的装配头部11可够到三个短提供装置5a中的中央处的短提供装置5a。在配置在左侧的提供装置5a中，其中的一个装配头部11甚至移动到了另一个设备的区域中，例如在另一装配头部11故障的情况下，在另一设备中的基板2上装配在该侧缺失的元件。

Claims (22)

1.一种用于将基板(2)与电性元件装配在一起的设备，其包括用于搬运所述电性元件的至少一个装配头部(11)，其中，所述基板(2)能够被固定在所述设备的装配区域中的位置，

其中，所述装配头部(11)能够沿引导臂(9)的线性的纵向引导部(10)移动，所述引导臂(9)能沿横向(y)在所述设备的基体(3)上移动，

其特征在于，

所述引导臂(9)能够移动到限定的停止位置，

当所述引导臂(9)在其停止位置时，至少一个基本上不动的引导部件能够处于所述引导臂(9)的纵向引导部(10)的延长线上的位置，

所述装配头部(11)能够移动超过所述引导臂(9)的端部而移动到所述引导部件上。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备的至少一个不动的承载器设置有用于以可拆装的方式安装所述引导部件的支撑部件(20)。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述承载器形成为框架部件(6)。

4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，在所述引导部件的面对所述引导臂(9)的端部处，所述引导部件能够抵抗预张力沿横向(y)远离所述装配区域摆出，并且相互作用的止动部被安装到所述引导臂(9)和所述引导部件，使得当所述引导臂(9)在其收集位置时，相互作用的所述止动部在所述预张力的作用下彼此抵靠，并且，在该处，所述引导臂(9)的引导路径和所述引导部件的引导路径彼此对准。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述基板(2)能够被固定在所述设备的装配区域中的位置，元件收集部位沿着所述装配区域的纵向侧在纵向(x)上并排布置，所述装配头部(11)能够在所述装配区域和所述元件收集部位之间来回移动，并且在布置在所述引导部件上的所述装配头部(11)的访问区域中配置另外的元件收集部位。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述装配头部(11)能够借助于线性电机在所述引导臂(9)上移动，所述线性电机的有效线圈部连接到所述装配头部(11)，并且所述线性电机的磁体部(12)以对齐的方式安装到所述引导臂(9)和引导部件。

7.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述承载器是与所述基体(3)一体的部分，所述引导部件直接安装到所述基体(3)。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述承载器形成为框架部件(6)。

9.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述另外的元件收集部位和在纵向(x)上并排布置的所述元件收集部位配置在对应长的提供装置上。

10.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述元件收集部位和所述另外的元件收集部位配置在多个短的提供装置上，其中，多个短的提供装置能够间接地或者直接地并排固定在承载器部件或者所述基体(3)上的位置。

11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述元件收集部位配置在多个窄的供给模块(15)上，多个窄的供给模块(15)沿纵向(x)并排布置并且能够被固定在所述提供装置上的位置。

12.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，当所述引导臂(9)在其收集位置时，所述引导部件处于所述引导臂(9)的两前侧面处，并且所述引导臂(9)在其前侧面上包括位于所述引导臂(9)的两端之间的连续的线性的纵向引导部(10)。

13.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述元件收集部位配置在所述引导部件的远离所述装配区域的外侧面上，并且所述引导臂(9)的面对所述元件收集部位中的一个元件收集部位的外侧面以直线的形式连续地延伸。

14.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，附加的收集部位配置在所述装配区域的与上述元件收集部位所在侧相反的一侧。

15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述设备包括附加的引导臂(9)，所述附加的引导臂(9)能够沿横向(y)在所述基体(3)上移动，并且附加的装配头部(11)能够在所述附加的引导臂(9)上沿纵向(x)来回移动，所述附加的装配头部(11)配置在所述附加的引导臂(9)的面对所述附加的收集部位的一侧。

16.根据权利要求14或15所述的设备，其特征在于，至少一个另外的附加引导部件配置在所述装配区域的面对所述附加的收集部位的一侧。

17.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，安装的承载器部件(22a、22b)以可拆装的方式安装到所述基体(3)，对应地延伸的引导部件(13a、13b)安装到所述承载器部件(22a、22b)。

18.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述装配头部(11)设置有用于抓取所述电性元件中的一个电性元件的至少一个抓取器，并且所述抓取器以能够沿横向(y)移动的方式安装到所述装配头部(11)。

19.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，所述引导臂(9)包括保持在其上的所述装配头部(11)，所述引导臂(9)能够在即将抵达所述引导部件上的停止位置时停止。

20.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，借助于气体静压轴承，在所述引导部件或所述引导臂(9)上引导所述装配头部(11)。

21.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述电性元件中的至少一部分电性元件能够设置在至少一个区域库中并且能够沿横向(y)移动到所述装配头部(11)的访问区域。

22.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，同一类型的另一设备能够在纵向(x)上以对齐的方式安装在所述设备的旁边，并且所述提供装置的所述收集部位能够连续地延伸过两个设备，使得两个设备的所述装配头部(11)能够访问配置在中央延伸区域中的所述收集部位。