TWI665752B - 重複地測量位於自動裝配機區域中的元件載體 - Google Patents

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Abstract

描述了一種給元件載體載裝配電子元件的方法。該方法具有：(a)將元件載體帶到自動裝配機的裝配區域中；(b)將元件載體固定在裝配區域中，因此該元件載體相對於自動裝配機佔據固定的空間位置；(c)探測設置在元件載體上的標誌；(d)確定探測到的標誌在自動裝配機的坐標系統中的位置；(e)在考慮該確定的位置的情況下給元件載體裝配第一多個元件；(f)重新探測該標誌；(g)重新確定重新探測到的標誌在坐標系統中的位置；以及(h)在考慮該重新確定的位置的情況下給元件載體裝配第二多個元件。還描述了一種自動裝配機以及電腦程式，借助它們能夠實施該用來裝配的方法。

Description

重複地測量位於自動裝配機區域中的元件載體
本發明涉及製造裝配技術這一技術領域。本發明尤其涉及自動裝配機中的傳感技術，並且尤其涉及借助感測器來探測測量資料以及通過資料處理裝置來加工該測量資料，該資料處理裝置接在該至少一個感測器之後，以確保空間上精確地給元件載體裝配電子元件。此外，本發明還涉及一種方法、一種自動裝配機並且一種電腦程式，以便給元件載體裝載配電子元件，其中在考慮至少一個標誌的特定位置資料的情況下來裝配該元件載體，該標誌設置在元件載體上。
元件載體的自動裝配通常在所謂的自動裝配機中進行。電子元件在此由元件-供應裝置傳輸至裝配位置，並且在元件載體上分別安裝在指定的元件-安裝位置上。由於電子元件的微型化趨勢越來越盛，準確安裝過程的基礎是，精確地確定待安裝元件以及待裝配的元件載體的位置。
典型的是，借助設置在元件載體上的以及由照相機光學探測到的標誌，來確定安放在自動裝配機的裝配區域中的以及待裝配的元件載體的位置。接在該照相機之後的資料處理裝置則用來確定元件載體相對於自動裝配機的靜止的坐標系統的期望方位或位置。與其它照相機(其以已知的方式用來確定待安裝的電子元件的位置並因此也稱為元件-照相機)不同，用來確定待裝配的元件載體的位置的照相機稱為電路板照相機。
在待裝配的元件載體上能夠安裝唯一(較大的)電子元件，亦或能夠安裝多個(較小的)相互分開的電子元件。在安裝多個(小的)電子元件時，整個元件載體都典型地劃分為多個所述的子嵌板中。在此，為了高精確地確定位置，每個子嵌板都配備有一個或多個標誌。
在典型地借助輸送系統將待裝配的元件載體帶入自動裝配機的裝配區域之後，借助卡夾在空間上固定該元件載體。在所述在空間上進 行的固定之後，測量安放在元件載體上的標誌並且從中確定元件載體在裝配區域內的準確的空間位置。
原本的裝配過程的持續時間取決於元件的數量，這些元件應該安放在待裝配的元件載體上或安放在多個設置在該元件載體上的子嵌板上。
在自動裝配機的裝配區域中典型地存在著與環境條件略微提高的溫度。這一點例如能夠由馬達的廢熱引起，它們用來定位自動裝配機的裝配頭。但該上升的溫度會使待裝配的元件載體在其裝配過程中緩慢地變熱。在裝配內容較小時，即在元件載體上安放相對較小的電子元件，則該緩慢的溫度上升只會產生無足輕重的影響。在裝配內容較大時待裝配的元件載體需要在裝配區域中停留較長的時間，並且在其裝配過程中會元件載體會出現持續的熱膨脹，對於如今所需的裝配精度來說無法再忽視該熱膨脹。從而扭曲了元件載體的開始時測得的且確定的空間坐標系統，並且相應地降低了裝配精度。
在溫度上升7K時，例如對於500mm長的元件載體來說在考慮銅的熱膨脹係數(16,5 x 10-6K-1)的情況下，裝配位置會出現最大的位移58μm(58 x 10-6m)。尤其對於較小的元件或對於具有多個相互隔開的連接觸點的元件(例如所謂的細間距元件)來說，這種位移可能會導致錯裝。
儘管該問題是已知的，但還是能容忍由待裝配的元件載體的溫度上升引起的裝配精度的下降。只是已知一些能夠將裝配精度的下降保持在一定範圍內的措施。
(A)例如在將所述裝配劃分在多個自動裝配機上時，會導致裝配內容相當小，該裝配內容從屬於自動裝配機的裝配區域。因此，減少了待裝配的元件載體在裝配區域中的停留時間。根據各自的裝配任務和可供使用的自動裝配機的數量，這種劃分並不總是可行的，或者必須容忍裝配效率的明顯下降。在此上下文中，“裝配效率”這一概念是指在預先設定時間單位內可由自動裝配機和裝配頭安放的電子元件數量。
此外還能通過以下方式減少元件載體的溫度上升，即在裝配區域中為元件載體使用冷卻的止動裝置。為了確保這種止動裝置和元件載 體之間的良好的熱接觸，它例如能夠借助低壓吸在止動裝置的表面上。但這種冷卻的或可冷卻的止動裝置在技術上相當昂貴，因此會引起可觀的成本上升。此外，這種止動裝置不能接納所有可能的元件載體類型或給它們調溫。
在給元件載體裝配多個相互獨立的、分別安裝在子嵌板上的電子元件時，可考慮的是，分別在這種子嵌板裝配之前直接測量固定地從屬於各子嵌板的標誌。但只有應該安裝在子嵌板上的電子元件的數量相對較少時，這一點才能成功。即只有在這種情況下，相應的子嵌板的裝配時間也比較少。
此外還已知的是，多個局部標誌設置在待裝配的元件載體上，它們分別從屬於相對較少數量的電子元件。如果儘量在裝配所述相對較少數量的元件之前直接測量這些相應的標誌，則在此也減少了有效的裝配時間(通過相應地減少待裝配的元件的數量)。但這種措施會明顯降低自動裝配機的裝配效率，並使自動裝配機的操作變得麻煩。
本發明的目的是，以簡單的方式在自動裝配機的裝配區域中改善給元件載體載裝配電子元件的精度。
此目的通過獨立請求項的內容得以實現。在從屬請求項中描述了本發明的有利的實施例。
按本發明的第一角度，描述了一種方法，其自動地給元件載體裝配電子元件。該方法具有：(a)將元件載體帶到自動裝配機的裝配區域中；(b)將元件載體固定在裝配區域中，因此該元件載體相對於自動裝配機佔據固定的空間位置；(c)探測設置在元件載體上的標誌；(d)確定探測到的標誌在自動裝配機的坐標系統中的位置；(e)在考慮該確定的位置的情況下給元件載體裝配第一多個元件；(f)重新探測該標誌；(g)重新確定重新探測到的標誌在坐標系統中的位置；以及(h)在考慮該重新確定的位置的情況下給元件載體裝配第二多個元件； 所述方法是以下面的知識為基礎：暫時中斷該給元件載體裝配多個電子元件的過程，並且該引起的無裝配的時間間隔內能夠重新測量設置在元件載體上的標誌的位置。通過重新測量位置，能夠識別到元件載 體上的裝配位置的細微位移，該細微位移尤其是通過元件載體的典型的不期望的熱膨脹引起的，並且通過用於裝配頭的定位系統的適當控制來平衡。因此，儘管存在著元件載體的由熱引起的延遲，無需自動裝配機的額外的儀器部件，也能確保高的裝配精度。
與用來獲知或平衡元件載體的尤其由熱引起的延遲的已知措施(在此只增加所用標誌的數量)相比，借助此處描述的發明實現了完全不同的方案。該按本發明的方案不是提高標誌的數量並因此減少待裝配的、分別配備有標誌的元件的數量。而是通過週期性地測量至少一個安放在元件載體上的標誌，來探測其位移作為時間參數，並且從中推斷出元件載體的隨著時間變化的延伸。元件載體的跟時間有關的延遲則通過定位系統的適當控制來平衡，裝配頭借助該定位系統相對於待裝配的元件載體移動。
“元件載體”這一概念在此文獻中可理解為各種可裝配的物體，尤其是電路板。元件載體能夠或多或少是剛性甚至是撓性的。此外，元件載體還能夠既具有剛性區域，也具有撓性區域。
“元件”這一概念在此文獻中可理解為所有可裝配的元件，它們能夠定位在元件載體上。元件尤其能夠是兩極或多極的SMT-元件或其它高度集成的平面的元件，例如球柵陣列、裸晶片和倒裝焊晶片。此外，“元件”這一概念還可包含機械部件，例如連接銷釘、插頭、插座或類似物體或光電構件，例如發光二極體或光電二極體。此外，“元件”這一概念還可包含用於所謂收發器的所謂的RFID晶片，它用於所謂的應答器。
"裝配範圍“這一概念可尤其指自動裝配機的空間部位，元件載體在其裝配過程中位於該空間部位中。根據相關自動裝配機的結構，該裝配區域能夠位於中央、邊緣區域甚至自動裝配機之外。
優選以可松脫的方式來描述元件載體的所述固定。這意味著，在至少局部地完成裝配之後能夠將元件載體固定在裝配區域中，因此該元件載體能夠從裝配區域中除去並且將新的待裝配的元件載體帶到該裝配區域中。為了帶入和除去該元件載體，能夠使用優選線性的傳送系統，借助它能夠使元件載體連續地穿過裝配區域。在此當然在裝配區域中***“中間停留”，因此這些電子元件能夠安放在靜止的元件載體上在，而不是安放在 運動的元件載體上。
按本發明的實施例，借助照相機來光學地探測該標誌和/或重新探測該標誌。其優點是，為了實施此處所示的方法，能夠應用以已知的方式已在待裝配的元件載體的所謂首次定位時使用的標誌。此外，還能夠借助測量裝置進行光學的探測，該測量裝置存在於許多已知的自動裝配機中。因此所述的方法不需要其它特殊的部件並且能夠由軟體控制，該軟體例如在升級的範疇內安裝在自動裝配機的控制電腦上。因此，已知的自動裝配機能夠以簡單的方式配置用來實施此處描述的方法。
按本發明的另一實施例，該照相機是能夠在自動裝配機的坐標系統中移動的照相機。在應用多個標誌的情況下，該照相機以有利的方式不必探測該唯一的圖像中的這些多個標誌。該照相機必要時能夠在自動裝配機的坐標系統中這樣移動，從而在照相機的位置處探測到各標誌，該照相機直接位於相關標誌的上方。如果在探測相應標誌時準確地知曉照相機在自動裝配機的坐標系統中的位置，則至少能夠改善該光學探測的精度。
該照相機優選借助定位系統來移動，該定位系統也負責裝配頭的移動或定位，元件被元件-供應裝置從該定位系統上取下並且輸送到裝配區域中，並且安放到位於裝配區域中的元件載體上。
在尤其簡單的實施例中，該可移動的照相機直接或間接地設置在裝配頭上。在此上下文中需注意，通過應用從屬於裝配頭的定位系統，照相機的移動不會或至少只會輕微地引起裝配的不期望的附加時間，因為在重新探測該至少一個標誌時反正必須暫時中斷元件載體的裝配。
按本發明的另一實施例，一起探測該標誌與自動裝配機的結構元件，該結構元件在自動裝配機的坐標系統中具有固定的空間位置。直觀地表達是，所述的結構元件起參照結構的作用，它在自動裝配機的坐標系統中具有準確定義的位置。那麼，足以確定該探測到標誌相對於該結構元件的相對位置。在瞭解該結構元件的準確位置時，在確定的、具有高精度的相對位置的基礎上，能夠確定該探測到的標誌在坐標系統中的絕對位置。
按本發明的另一實施例，該方法還具有(i)再次探測該標誌；(j)再次確定該再次探測到的標誌在坐標系統中的位置；以及(k)在考慮 該該再次確定的位置的情況下給元件載體裝配第三多個元件。
對該標誌的位置進行再次確定的優點是，重新獲知待裝配的元件載體的位置變化和/或延伸，並且相對於裝配頭的定位通過適當控制來平衡。如果位於裝配區域中的元件載體應該裝配多個元件，這當然會引起相對長的裝配時間並因此典型地也會引起元件載體的更大的熱延遲或位移，則這一點尤其有利。
在此上下文中需注意，在此檔中描述的方法也能夠具有許多原則上無限多次的迴圈，其中一個迴圈包括：探測標誌；確定該探測到的標誌的位置；以及在考慮最後確定的標誌的情況下給元件載體裝配多個元件。這種迴圈的重複率或持續時間在此優選能夠根據各運轉條件，尤其根據待裝配的元件載體的預期延遲或預期位移的強度或時間梯度來選擇。
按本發明的另一實施例，該方法還具有(a)探測至少另一個設置在元件載體上的標誌；(b)確定該探測到的另外的標誌在坐標系統中的位置，其中在給元件載體裝配第一多個元件時考慮該探測到的另外的標誌的確定的位置；(c)重新探測該另外的標誌；以及(d)重新確定重新探測到的另外的標誌在坐標系統中的位置，其中在給元件載體裝配第二多個元件時考慮該探測到的另外的標誌的重新確定的位置。
通過重複地測量到至少一個同樣設置在元件載體上的另外的標誌，能夠以尤其高的精度識別出元件載體的尤其由熱引起的延遲，並且在給元件載體裝配第二多個元件時以適當的方式加以考慮。
該(第一)標誌優選位於元件載體的第一端部的區域中，而該另外的標位於元件載體的相對而置的第二端部的區域中。通過(第一)標誌的位移和另外的標誌的位移之間的適當內推(Interpolation)，能夠獲知元件載體的單個點的位移。在此，(第一)標誌的位移也能夠是零。如果(第一)標誌至少位於元件載體的局部區域(其位置準確地固定在自動裝配機內)附近，則會出現這種情況。以已知的方式通過將元件載體適當地尤其卡在元件載體-輸送系統上，能夠實現這種位置準確的固定。
在此上下文中能夠很容易地看出，標誌的數量越多，則越能準確地確定元件載體的尤其由熱引起的延遲，所述標誌的位移被探測到並且在考慮第二多個元件的情況下將所述位移加以考慮。
因此，例如在應用三個標誌的情況下，也能探測到元件載體的由剪刀效應引起的延遲。
按本發明的另一實施例，(a)將該標誌配備給元件載體的第一下方區域；(b)將該另外的標誌配備給元件載體的第二下方區域。第一下方區域與第二下方區域是不同的。
不同的下方區域的大小或空間位置以及兩個標誌的位置能夠根據裝配內容以適當的方式選擇。因此，借助相對較少的標誌數量就已經能夠以尤其高的精度來確定元件載體的單個部位的位移，這些位移對於各裝配內容來說是尤其重要的。
在此上下文中，第一多個元件尤其能夠配備給元件載體的第一下方區域，第二多個元件尤其能夠配備給元件載體的第二下方區域。
按本發明的另一實施例，該方法還包括監控測量變數，其表示給元件載體裝配第一多個元件這一工藝的運行條件。如果經監控的測量變數的當前值超過或至少達到了預先設定的閾值，則要重新探測該標誌以及重新確定該重新探測到的標誌在坐標系統中的位置。
該受監控的測量變數能夠指任意的物理觀測點，它與裝配工藝的第一部分結合在一起，該裝配工藝借助此處所述的方法加以說明。該裝配工藝的第一部分包括所有的方法步驟，執行這些方法步驟，直至給元件載體裝配第一多個元件。該監控的測量變數尤其能夠表示該進程或可能隨時間變化的運行條件，在該運行條件下第一多個元件定位在元件載體上。
按本發明的另一實施例，受監控的測量變數是起始時間和當前時間之間的當前時間間隔。該起始時間通過該方法的流程預先給定，直至給元件載體裝配第一多個元件。該預先設定的閾值是預先設定的時間間隔。該預先設定的時間間隔因此確定了對該標誌進行重新探測和對其位置進行重新確定的時間點。
應指出，借助本實施例描述的原理(即考慮預先設定時間間隔)不僅能夠用來重新探測該標誌，也可用來重新確定該重新探測的標誌的位置。在裝配工藝具有超過兩個上述迴圈的情況下，該原理也可用於該裝配工藝的至少一個另外的迴圈。
該預先設定的時間間隔也可理解為衰弱期(Verfallszeit)，在 該失效期內將事先確定的標誌位置視為有效的。自動裝配機的系統時間優選能夠配備有所有所述時間或時間間隔，或者能夠在考慮該系統時間的情況下獲知所有所述時間或時間間隔。
按本發明的實施例，該起始時間通過標誌的探測來確定。
直觀地表達是，該標誌的探測時間點是指時間零點，在此當然還不存在慢慢出現的位移或慢慢出現的元件載體延遲。通過選擇時間零點，能夠達到尤其高的平均裝配精度。在此上下文中，“平均裝配精度”這一概念是指對所有元件的裝配精度取平均值，其中在時間零點之後安裝的元件的裝配精度典型地大於在明顯位於時間零點之後的時間點上安放在元件載體上的元件。
按本發明的另一實施例，該經監控的測量變數是處於該裝配區域中的溫度，因此準確地確定了這樣的物理變數，其直接影響著由熱引起的位移或由熱引起的元件載體的延遲。
該溫度能夠借助合適的、位於裝配區域中的溫度感測器來獲知。該溫度感測器設置得離待裝配的元件載體越近，則越能準確地探測至此所述方法重要的溫度。甚至能夠將這種溫度感測器在熱方面直接與待裝配的元件載體耦合。這種實施例能夠實現此處描述的方法的最高精度，但需要一定的設備費用。
按本發明的另一實施例，該閾值是預先設定的溫度或預先設定的溫度變化，其自該標誌的探測起進行調節。
所述的閾值能夠這樣選擇，即長時間地給元件載體裝配電子元件，直到溫度波動大到不再能確保預先設定的裝配精度。如果達到了該閾值，則按本發明的此處描述的實施例短暫地中斷元件載體的裝配並且進行該標誌的前述的重新的位置確定。只要在隨後裝配該元件載體時考慮了該標誌的由溫度波動引起的位移，則能夠自動地平衡由熱引起的元件載體的延遲。
在此上下文中提出，待裝配的元件載體的溫度波動以及由此引起的元件載體的空間延遲在實踐中都是非常緩慢的過程，這對裝配精度都有不利的、持續增大的影響。通過在裝配多個電子元件時按本發明的“再校準”，其是在裝配第一多個電子元件之後進行的，能夠以類似簡單的方式 為多個電子元件確保持續不斷的高的裝配精度。
應指出，用於這種“再校準”的時間點也可通過以下方式確定，即監控一個或多個裝配特有的測量變數，其中所述的時間點通過對裝配精度來說很關鍵的測量變數來確定，或通過至少兩個與裝配相關的或裝配特有的測量變數來確定。這也適用於下面示例性描述的其它(物理)測量變數。
按本發明的另一實施例，該經監控的測量變數是熱量，它在裝配區域中和/或裝配區域上從自動裝配機的部件以及尤其從自動裝配機的電機部件中排出。
直觀地表達是，在此將自動裝配機且尤其將自動裝配機的裝配區域視為熱系統，它作為排到該系統上的熱量的反應展示了特定的溫度上升。在排出的熱量和由此產生的溫度上升之間的關係能夠事先根據經驗確定，並且例如存儲在參考表中。
該排出的熱量的主要部分是來自電機部件且尤其來自驅動器，它們從屬於定位系統並且是必需的，以便以合適的方式來定位裝配頭。此外，明顯的熱量也可由電機的執行器引起，其從屬於相關的裝配頭。
該排出的熱量能夠在無額外或特製感測器的情況下獲知，其方式是：探測簡單的電子變數如電壓和/或電流並且從中獲知由相關的電機部件產生的熱量，這些電子變數對於電機部件(例如驅動器、執行器)的運行來說是必要的。
按本發明的另一實施例，該經監控的測量變數是元件的數量，它從確定該標誌在元件載體上的位置起就已被安裝。
通過考慮安放在元件載體上的元件的數量，能夠以尤其簡單的方式來確定由上述電機部件產生的大概熱量。在此從中得出，每個機械運動都會平均產生一定的熱量，其會引起待裝配的元件載體的溫度上升，該機械運動對於以下工作來說都是必要的：(a)其從元件-供應裝置接納電子元件；(b)用來將接納的元件輸送到裝配區域中，以及(c)將該元件安放在元件載體上。必要時在此還能事先獲知(i)元件載體的溫度上升和(ii)待安放在元件載體上的電子元件的數量之間的關係，並且存儲在參考表中。
按本發明的另一角度，描述了一種自動裝配機，其用來給元件載體裝配電子元件。描述的自動裝配機具有(a)用來接納元件載體的裝配區域；(b)用來測量至少一個設置在元件載體上的標誌的照相機；(c)裝配頭，其(c1)用來接納至少一個電子元件、(c2)用來通過元件載體輸送至少一個經接納的電子元件，以及(c3)將至少一個輸送來的電子元件安放在元件載體上；以及(d)與照相機耦合的資料處理裝置，其中該資料處理裝置設計得使自動裝配機實施前面描述的方法。
按本發明的另一角度，描述了一種電腦程式，其用來給元件載體裝配電子元件。如果該電腦程式由資料處理裝置來執行，則它設計得用來實施前面描述的方法。
在此文獻的意義中，這種電腦程式的稱呼與程式元件、電腦程式產品和/或電腦可讀的介質(這些概念在意思上是一樣的，該介質包含用來控制電腦程式的指令，以便以適當的方式來協調系統或方法的工作方式，以便達到借助按本發明的方法實現的效果。
該電腦程式能夠作為電腦可讀的指令代碼以各種合適的程式語言例如JAVA、C++等來執行。該電腦程式能夠存儲在電腦可讀的存儲介質(CD-Rom、DVD、藍光光碟、可更換驅動元件、易失性或非易失性記憶體、內置記憶體/處理器等等)上。該指令代碼能夠給電腦或其它可程式設計的設備程式設計，從而執行所需的功能。此外，還能在網路(例如網際網路)中提供電腦程式，使用者在需要時從中下載。
本發明既能借助電腦程式(即軟體)，也能借助一個或多個特製的電路實現，即在硬體中或者任意的混合形式借助軟體組份和硬體組份實現。
應指出，本發明的實施例已參照不同的發明內容進行描述。尤其描述了本發明的具有方法請求項的幾個實施例，並且描述了本發明的具有裝置請求項的其它實施例。對於專業人員來說在閱讀該申請時能夠立即明白，如果沒有另外的詳細說明，則除了這些屬於這類發明內容的特徵組合以外，還可能實現這些特徵的任意組合，這些任意的特徵組合屬於其它類型的發明內容。
本發明的其它優點和特徵從目前優選的實施例的以下示例性 描述中得出。
100‧‧‧自動裝配機
101‧‧‧控制單元
102‧‧‧框架
103‧‧‧引導器
104‧‧‧承載臂
105‧‧‧引導器
106‧‧‧承載元件
107‧‧‧裝配頭
108‧‧‧裝配區域
112‧‧‧元件-供應裝置
114‧‧‧電路板-照相機
116‧‧‧元件-照相機
118‧‧‧資料處理裝置
120‧‧‧吸管
130‧‧‧元件載體
131‧‧‧輸送帶
132‧‧‧標記
235‧‧‧下方區域
232a-d‧‧‧標誌
236‧‧‧用於電子元件的安裝位置
290‧‧‧電子元件
圖1 在透視圖中示出了按本發明的實施例的自動裝配機；圖2 示出了具有多個標誌和下方區域的元件載體，多個安裝位置位於該下方區域中，在此已給元件載體局部地裝配電子元件。
圖3 示出了按本發明的優選實施例的裝配方法的流程圖。
應指出，以下描述的實施例只是從本發明的可能的實施例中選出來的。
圖1示出了自動裝配機100，其具有框架102，兩個平行定向的引導器103設置在該框架上。這兩個引導器103承載著橫向放置的承載臂104。該橫向放置的承載臂104具有引導器105，承載元件106可移動地支承在該線性引導器上。在圖1所用的卡笛爾坐標系統中，這兩個引導器103沿著y-方向延伸，引導器105沿著x-方向延伸。裝配頭107設置在承載元件106上，該裝配頭具有至少一個構成為吸管120的元件-止動裝置，它借助未示出的驅動器沿著與x-方向以及y-方向垂直的z-方向可推移。
為了修正接納的元件的角度位置並因此為了能夠以正確的角度位置來裝配這些元件，還設置有未示出的旋轉驅動裝置。借助該旋轉驅動裝置，能夠使吸管120圍繞著其縱軸線旋轉。
自動裝配機100還具有元件-供應裝置112，圖1未示出的元件能夠通過它傳輸至裝配工藝中。此外，自動裝配機100還具有輸送帶131，待裝配的元件載體或待裝配的電路板130能夠借助該輸送帶帶到自動裝配機100的裝配區域108中。
該吸管能夠通過裝配頭107的相應的x-y運動定位在裝配區域108中。
此外，自動裝配機100還具有處理器或中央控制單元101。在該控制單元101上能夠實施用於自動裝配機100的加工程式，以便給元件載體130裝配元件，因此自動裝配機100的所有元件都能夠以同步的方式工作，因此有助於無錯誤且順利地給元件載體130裝配元件。
此外，所謂的電路板-照相機114固定在承載元件106上， 該照相機用來探測設置在元件載體130上的標記132。以這種方式能夠通過測量該標記130的位置，來確定帶到裝配區域中的元件載體130的準確位置。按本發明的下述實施例，至少兩次在元件載體130的裝配過程中確定標誌132的位置。下面描述了其它細節。
為了測量元件的位置並且為了控制接納的元件，設置有照相機116，它按此處所示的實施例設置在自動裝配機100上的固定位置中。優選直接在元件-供應裝置112接納該元件之後，通過將裝配頭107相應地定位在元件-照相機116之上，來實現元件的光學測量。由該照相機116拍攝的圖像在資料處理裝置118中進行評估。在此，既識別接納的元件類型，也確定接納的元件的位置。在確定位置時，獲知由吸管120接納的元件相對於該吸管120或相對於裝配頭107的偏差。
該資料處理裝置118也可集成在中央控制單元101中。在此，可借助自身的硬體亦或合適的軟體來實現資料處理裝置118。
應指出，本發明絕對不是局限於此處描述的自動裝配機100的應用。本發明尤其還可借助元件-照相機來實現，它與裝配頭108一起移動並且設置得用來在從接納位置輸送到裝配位置期間測量接納的元件。
同樣，本發明還能結合多重裝配頭一起應用，它具有多個止動裝置並因此能夠同時輸送多個元件。這些止動裝置在此能夠呈行或呈矩陣狀設置。但同樣這些止動裝置還能夠設置圍繞著旋轉軸線徑向突出來，因此通過止動裝置的旋轉能夠連續地接納並且還再次放下多個元件。當然，本發明還能借助其它任意類型的單一或多重-裝配頭來實現。
圖2示出了具有多個標誌232a、232b、232c和232d的元件載體130，這些標誌設置在元件載體130的上側上。如同前面已借助圖1描述的一樣，在元件載體130用第一多個電子元件290進行第一局部裝配之前，並且在元件載體130用第二多個電子元件進行第二局部裝配之前(並一在元件載體的第一局部裝配之後)，測量第一這些標誌232a、232b、323c、232d的位置。
這些標誌232a、232b、323c和232d的在空間上不完全規則的佈局應該展示出元件載體130的特定的空間延遲，該時間延遲是在元件載體130用電子元件進行第一局部裝配期間由於圖1所示的裝配區域中的溫 度上升引起的。每個標誌232a、232b、323c、232d都能夠產生沿著x-方向的位移dx以及沿著y-方向的位移dy。這些標誌232a、232b、323c、232d的位移能夠以適當的方式內推，因此能夠在元件載體130的整個表面上為每個可行的裝配位置獲知自身的位移dx以及dy。通過適當修正地定位該裝配頭，在安放相應的電子元件時能夠平衡對於每個裝配位置來說獨有的位移dx、dy。
圖2所示的元件載體130具有下方區域235，許多用於電子元件的安裝位置236位於該下方區域中。如圖2所示，安裝位置236的第一部分已鋪設有第一多個電子元件290。安裝位置236的其餘部位(其用敞開的長方形表示)應該還裝配有第二多個電子元件，必要時還裝配有其它多個電子元件。按此處所示的實施例，在裝配有所述“多個”元件之後並且在裝配下方區域235之前，重新測量標誌232a、232b、323c和232d的位置。
應指出，元件載體130的其它在圖2中未示出的下方區域能夠以相同的方式和方法進行裝配。
圖3示出了按本發明的優選實施例的裝配方法的流程圖。該裝配方法以步驟S1開始，在該步驟中將待裝配的元件載體帶入自動裝配機100的圖1所示的裝配區域108中。為此，應用了具有輸送帶131(見圖1)的傳輸系統，待裝配的元件載體平放在該輸送帶上。元件載體來到裝配區域中並且在步驟S2中機械地固定，因此該元件載體在隨後的裝配過程中不能相對於自動裝配機的固定的空間坐標系統進行移動。
在元件載體固定之後，在步驟S3中圖2所示的標誌232a、232b、323c和232d借助設置在裝配頭上的照相機進行則量。隨後，在步驟S4中確定這些標誌232a、232b、323c和232d在自動裝配機的固定的坐標系統中的位置。
隨後，在步驟S5中給元件載體裝配第一多個元件。在此(局部)裝配過程中，持續地監控物理的測量變數，它們表示相應的(局部)裝配工藝的運行條件。按此處所示的實施例，該運行條件是當前的時間間隔，該時間間隔是指自探測到這些標誌起在步驟3中經過的時間。借助詢問F1實現持續的監控。如果當前的時間間隔短於預先設定的時間間隔SW，則在步驟S5中繼續裝配該元件載體。如果當前的時間間隔大於或至 少等於預先設定的時間間隔，則中斷電子元件載體的裝配。
在此中斷過程中在步驟S6中重新探測這些標誌，並且在步驟S7中重新確定這些標習的位置。那麼在重新確定的位置的基礎上，繼續給該元件載體裝配第二多個電子元件。
在此在重新確定的位置的基礎上，為每個裝配位置確定元件載體的一定的延遲。在安放相應的元件時，該延遲通過適當地修正裝配頭的定位來平衡。
在第二(局部)裝配第二多個元件時，借助詢問F2檢測，元件載體的裝配是否結束了或者是否還應有其它元件安放或定位在該元件載體上。
如果從詢問F2中得出，還必須定位其它元件，則此處描述的裝配方法以前面描述的步驟S5繼續進行。根據還待定位的電子元件的數量，或根據為此所需的時間，來一次或多次地執行包括詢問F1、步驟S6、S7和S8以及詢問F2這一次序。
如果從詢問F2中得出，元件載體的至少相關的下方區域已被完全裝配好，則在步驟S10中鬆開元件載體在裝配區域中的機械固定，並在步驟S11中元件載體借助傳輸系統從裝配區域中駛出來。
通過在此檔中描述的、重複地確定安放在元件載體上的標誌的位置，能夠以簡單的方式提高裝配精度。這尤其適用於包括許多電子元件的裝配內容，其在元件載體上的定位需要相應長的時間，因此可能會出現元件載體的相對較大的空間延遲。
應注意，“具有”這一概念不是排除其它元件，“一個”不是排除多個。其它結合不同實施例描述的元件也能夠組合起來。還應注意，請求項中的參考標記不應該限制請求項的保護範圍。

Claims (10)

  1. 一種用來給元件載體(130)裝配電子元件(290)的方法，該方法具有：將元件載體(130)帶到自動裝配機(100)的裝配區域(108)中；將元件載體(130)固定在裝配區域(108)中，因此該元件載體(130)相對於自動裝配機(100)佔據固定的空間位置；探測設置在元件載體(130)上的標誌(132、232a)；確定探測到的標誌(132、232a)在自動裝配機(100)的坐標系統中的位置；在考慮該確定的位置的情況下給元件載體(130)裝配第一多個元件(290)；重新探測該標誌(132、232a)；重新確定重新探測到的標誌(132、232a)在坐標系統中的位置；在考慮該重新確定的位置的情況下給元件載體(130)裝配第二多個元件；以及監控測量變數，其表示給元件載體(130)裝配第一多個元件(290)這一工藝的運行條件，如果經監控的測量變數的當前值超過預先設定的閾值，則要重新探測該標誌(132、232a)以及重新確定該重新探測到的標誌(132、232a)在坐標系統中的位置，其中該經監控的測量變數是處於該裝配區域(108)中的溫度，和/或該經監控的測量變數是熱量，它在裝配區域(108)中和/或裝配區域上從自動裝配機(100)的部件以及尤其從自動裝配機(100)的電機部件中排出，和/或該經監控的測量變數是元件(290)的數量，元件(290)從確定該標誌(132、232a)在元件載體(130)上的位置起就已被安裝；探測設置在元件載體(130)上的至少一個另外的標誌(232b、232c、232d)；確定探測到的另外的標誌(232b、232c、232d)在坐標系統中的位置，其中在給元件載體(130)裝配第一多個元件(290)時考慮該探測到的另外的標誌(232b、232c、232d)的確定的位置；重新探測該另外的標誌(232b、232c、232d)；並且重新確定重新探測到的另外的標誌(232b、232c、232d)在坐標系統中的位置，其中在給元件載體(130)裝配第二多個元件時考慮該探測到的另外的標誌(232b、232c、232d)的重新確定的位置；其中該標誌(232a)從屬於該元件載體(130)的第一下方區域(235)，並且該另外的標誌(232c)從屬於該元件載體(130)的第二下方區域，其中第一下方區域(235)與第二下方區域是不同的；以及第一多個元件配備給元件載體的第一下方區域，第二多個元件配備給元件載體的第二下方區域。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中借助照相機(114)來光學地探測該標誌(132、232a)和/或重新探測該標誌(132、232a)。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該照相機是能夠在自動裝配機(100)的坐標系統中移動的照相機(114)。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中一起探測該標誌(132、232a)與自動裝配機(100)的結構元件，該結構元件在自動裝配機(100)的坐標系統中具有固定的空間位置。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該方法還具有：再次探測該標誌(132、232a)；再次確定再次探測到的標誌(132、232a)在坐標系統中的位置；在考慮該再次確定的位置的情況下給元件載體(130)裝配第三多個元件。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該方法還具有：監控另一測量變數，其中受監控的該另一測量變數是起始時間和當前時間之間的當前時間間隔，其中該起始時間通過該方法的流程預先給定，直至給元件載體(130)裝配第一多個元件(290)，其中該預先設定的閾值是預先設定的時間間隔。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該起始時間通過標誌的探測來確定。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該閾值是預先設定的溫度或預先設定的溫度變化，其自該標誌(132、232a)的探測開始進行調節。
  9. 一種用來給元件載體(130)裝配電子元件的自動裝配機，該自動裝配機(100)具有：用來容納元件載體(130)的裝配區域(108)；用來測量至少一個設置在元件載體(130)上的標誌(132、232a)的照相機(114)；裝配頭(107)，其(i)用來容納至少一個電子元件(290)、(ii)用來通過元件載體(130)輸送至少一個經接納的電子元件(290)，以及(iii)將至少一個輸送來的電子元件(290)安放在元件載體(130)上；以及與照相機(114)耦合的資料處理裝置，其中該資料處理裝置(101、118)設計得使自動裝配機(100)實施如申請專利範圍第1至8項中任一項所述的方法。
  10. 一種用來給元件載體(130)裝配電子元件(290)的電腦程式，如果該電腦程式由資料處理裝置(101、118)來執行，則它設計得用來實施如申請專利範圍第1至8項中任一項所述的方法。
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