專利名稱：用于裝配具有電子元器件的基片的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于裝配具有電子元器件的基片的設(shè)備，該設(shè)備借助一個可以在一個工作平面內(nèi)移動的裝配頭工作，其中一個可以在一個靜止的縱向?qū)驒C(jī)構(gòu)中移動的定位支臂具有用于裝配頭的一個直線橫向?qū)驒C(jī)構(gòu)。
例如由WO 9837744 A公開了一種這樣的裝配設(shè)備。之后自由突起的定位支臂被設(shè)計(jì)成橫梁形并在一端固定在一個底座上，該底座可以借助一個直線電機(jī)在一個靜止的縱向?qū)驒C(jī)構(gòu)中移動，其移動件集成在底座中。此外垂直于縱向?qū)驒C(jī)構(gòu)的突出的定位支臂具有一個橫向?qū)驒C(jī)構(gòu)，一個轉(zhuǎn)塔裝配頭可以在該橫向?qū)驒C(jī)構(gòu)中移動。到現(xiàn)在為止通常一個這樣的裝配頭借助一個在底座內(nèi)被驅(qū)動的齒形帶移動。所述縱向?qū)驒C(jī)構(gòu)和橫向?qū)驒C(jī)構(gòu)構(gòu)成了一個工作平面，在該平面內(nèi)所述裝配頭可以在元器件供給模塊和一個在裝配區(qū)域固定的印刷電路板之間移動，以能夠?qū)墓┙o模塊取出的元器件位置準(zhǔn)確地放在印刷電路板上。
為了實(shí)現(xiàn)高的裝配效率，定位支臂被加速和制動直到4倍重力。特別是當(dāng)裝配頭在鋼制的定位支臂的外端部上時(shí)會被強(qiáng)烈偏轉(zhuǎn)。在元器件能夠位置準(zhǔn)確地裝在印刷電路板上之前，必須充分衰減由此造成的振動，這與相應(yīng)的減慢裝配速度是關(guān)聯(lián)的。
本發(fā)明的任務(wù)在于提高裝配效率。
該任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)明解決。所應(yīng)用的CFK-材料具有一個約為鋼的單位重量的1/5的單位重量。固為它的彈性模量只比鋼的低很少，定位支臂可以以較大的橫截面和較小的質(zhì)量形成很大的抗彎剛度。由此顯著減小了振幅和瞬變振蕩持續(xù)時(shí)間。
通過使用直線電機(jī)驅(qū)動裝配頭可以使在這個方向的運(yùn)動顯著更快并且調(diào)節(jié)地更準(zhǔn)確，它導(dǎo)致裝配效率的另一次提高。然而其中一個問題是在裝配支臂和裝配頭之間作用的磁引力，它被直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的側(cè)面的立式推力軸承所承受。可是這個相對高的磁力造成橫梁的一個局部變形，它能夠附加地影響定位準(zhǔn)確性。加強(qiáng)元件這樣加強(qiáng)側(cè)壁，使由于磁力造成的變形保持很小。
本發(fā)明有利的改進(jìn)方案在權(quán)利要求1至9中描述其特征。
在定位支臂上引導(dǎo)的直線電機(jī)具有這樣的缺點(diǎn)，即由線圈單元產(chǎn)生的工作熱量會加熱定位支臂。在此CFK-材料和直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌以及磁鐵軌道的伸長不一樣。因此，這個雙金屬效應(yīng)導(dǎo)致明顯影響定位準(zhǔn)確性的定位支臂的彎曲變形。通過對線圈單元的有效的冷卻可以排出大部分相應(yīng)的熱量并且特別明顯地降低直線電機(jī)的工作溫度，這樣可以將對定位支臂的影響保持在無損害那么小。
按權(quán)利要求3所述的改進(jìn)方案具有優(yōu)點(diǎn)，即裝配頭節(jié)約空間地直接安裝在線圈單元上，由磁力產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力使一個設(shè)定的無間隙導(dǎo)向成為可能，該預(yù)應(yīng)力也直接傳遞到裝配頭上。通過對中間腔的冷卻可以阻止線圈單元的工作熱量傳遞到裝配頭上。
通過按權(quán)利要求4所述的第二直線電機(jī)，定位支臂節(jié)約空間地設(shè)置并且利用磁性預(yù)應(yīng)力間隙很小地在裝配設(shè)備的機(jī)架上引導(dǎo)。直線電機(jī)使最快和最準(zhǔn)確的位移成為可能。通過貫通地、筆直地延伸到縱向?qū)驒C(jī)構(gòu)的側(cè)壁，裝配頭可以利用定位支臂的總長度直接移動到縱向?qū)驒C(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌處，由此相應(yīng)地?cái)U(kuò)大了工作平面。
按權(quán)利要求5所述的橫梁具有一個簡單的、節(jié)約重量并且形狀穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)形式。
按權(quán)利要求6所述的橫梁可以以較少的設(shè)備費(fèi)用由簡單的元件組合而成。以格子花形式使用的加強(qiáng)元件支撐在承載直線電機(jī)的側(cè)壁和對置的背板之間并且在這個方向加強(qiáng)裝配支臂。由于加強(qiáng)元件可以安裝在側(cè)壁內(nèi)側(cè)的整個寬度上，它們加強(qiáng)所述側(cè)壁也抵抗由磁力產(chǎn)生的局部變形。
按權(quán)利要求7所述的改進(jìn)方案使在定位支臂的整個長度上使用的同樣大的加強(qiáng)元件成為可能，例如它與側(cè)壁粘在一起。
通過按權(quán)利要求8所述的彈性元件來補(bǔ)償導(dǎo)軌和導(dǎo)向元件之間的距離改變并由此避免導(dǎo)向元件和導(dǎo)軌之間的夾緊。
接下來本發(fā)明基于一個在附圖中描述的實(shí)施例詳細(xì)說明。
根據(jù)

圖1，一個橫梁形的機(jī)架構(gòu)件1具有一個水平延伸的直線縱向?qū)驒C(jī)構(gòu)2，它在X坐標(biāo)方向伸展。機(jī)架構(gòu)件1鄰接一個工作臺3，在該工作臺上固定了一個結(jié)構(gòu)為印刷線路板的基片4。在工作臺的兩側(cè)設(shè)置有用于電子元器件10的供給模塊5，其抓取位置6垂直于縱向?qū)驒C(jī)構(gòu)2排列。在縱向?qū)驒C(jī)構(gòu)2上引導(dǎo)一個在X方向可移動的定位支臂7，它垂直地自由突出于縱向?qū)驒C(jī)構(gòu)2并且具有一個水平的，與縱向?qū)驒C(jī)構(gòu)2垂直的橫向?qū)驒C(jī)構(gòu)8，一個裝配頭9可以在該橫向?qū)驒C(jī)構(gòu)中在Y方向移動。
在供給模塊5的抓取位置6上已經(jīng)準(zhǔn)備好了不同的電子元器件10用于通過裝配頭9進(jìn)行抓取。所述抓取位置6和基片4近似處于一個平面內(nèi)，夾具可以在一個垂直的Z方向向這個平面來回運(yùn)動。裝配頭9可以在由X和Y軸形成的工作面內(nèi)在抓取位置6和基片上元器件10的安放位置之間移動，其中準(zhǔn)確的工作位置通過定位支臂7在縱向?qū)驒C(jī)構(gòu)2中以及裝配頭9在橫向?qū)驒C(jī)構(gòu)8中的相應(yīng)的定位調(diào)整。
在圖2中詳細(xì)描述了定位支臂7及其導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)和裝配頭9。定位支臂7在它的底座處具有導(dǎo)向元件11，它嵌接在靜止的縱向?qū)驒C(jī)構(gòu)2(圖1)的平行導(dǎo)軌12上。在導(dǎo)向元件11之間設(shè)置了一個第二直線電機(jī)的移動件13，它的未示出的磁鐵軌道在導(dǎo)軌12之間伸展地固定在機(jī)架構(gòu)件1上。定位支臂7可以通過直線電機(jī)快速并準(zhǔn)確地沿該導(dǎo)軌12移動。
在定位支臂7上垂直于導(dǎo)軌12設(shè)置了橫向?qū)驒C(jī)構(gòu)8的另外的導(dǎo)軌14，裝配頭9的另外的導(dǎo)向元件15可以在該導(dǎo)軌上移動。在導(dǎo)軌14之間設(shè)置了另一個磁鐵軌道16，它與裝配頭9的一個線圈單元17構(gòu)成了一個驅(qū)動裝配頭9的第一直線電機(jī)。定位支臂7具有一個箱狀的橫梁18，在該橫梁上固定了移動件13、導(dǎo)向元件11并且在一個側(cè)壁19上固定了磁鐵軌道16和軌道14。一個與側(cè)壁19對置的橫梁18的背面這樣傾斜地向側(cè)壁19延伸，它使橫梁18從底端到它的自由端逐漸變細(xì)。
根據(jù)圖3和圖4，橫梁18由單個的板粘接而成，這些板由碳纖維增強(qiáng)塑料制成，其通常稱之為CFK。由圖3的橫截面描述可以看出，承載磁鐵軌道16的側(cè)壁19是加強(qiáng)的并且另外通過設(shè)置在側(cè)壁19整個長度上的肋形加強(qiáng)元件20加強(qiáng)，它在側(cè)壁19的整個寬度上延伸。在裝配頭9和為它設(shè)置的線圈單元70之間設(shè)有一個中間腔21，它可以以未詳細(xì)描述的方式使一種冷卻介質(zhì)流過，該冷卻介質(zhì)可以排出線圈單元17的工作熱量的一大部分。配屬于下面的導(dǎo)軌14的導(dǎo)向元件15與裝配頭9固定連接。配屬于另一個導(dǎo)軌14的導(dǎo)向元件15與裝配頭9通過距離補(bǔ)償?shù)膹椥栽?2連接，該彈性元件可以平衡例如熱量引起的距離波動。
在側(cè)壁19和一個與其對置的背板24之間設(shè)置了一個上連接板和一個下連接板25。導(dǎo)軌14在側(cè)壁19的上邊緣及下邊緣直接鄰近連接板25固定，它可以支撐導(dǎo)軌14來特別有效地對抗彎曲。
圖5和圖6示出了帶有變型的板形加強(qiáng)元件23的橫梁18，該加強(qiáng)元件在橫梁18內(nèi)部在背板24和側(cè)壁19之間以格子花形式排列成行并加強(qiáng)它們對抗磁力的作用。
附圖標(biāo)記列表1 機(jī)架構(gòu)件2 縱向?qū)驒C(jī)構(gòu)3 工作臺4 基片5 供給模塊6 抓取位置7 定位支臂8 橫向?qū)驒C(jī)構(gòu)9 裝配頭10 元器件11 導(dǎo)向元件12 導(dǎo)軌13 移動件14 導(dǎo)軌15 導(dǎo)向元件16 磁鐵軌道17 線圈單元18 橫梁19 側(cè)壁20 加強(qiáng)元件21 中間腔22 彈性元件23 加強(qiáng)元件24 背板25 連接板
權(quán)利要求
1.一種用于裝配具有電子元器件(10)的基片(4)的設(shè)備，其借助一個可以在工作平面內(nèi)移動的裝配頭(9)來實(shí)現(xiàn)，其中一個可以在一個靜止的縱向?qū)驒C(jī)構(gòu)(2)中移動的定位支臂(7)具有一個用于裝配頭的橫向于縱向?qū)驒C(jī)構(gòu)(2)的直線橫向?qū)驒C(jī)構(gòu)(8)，其特征在于，一個設(shè)計(jì)成空心體的定位支臂(7)的橫梁(18)由CFK(碳纖維增強(qiáng)塑料)制成，裝配頭(9)可以借助一個第一直線電機(jī)沿橫向?qū)驒C(jī)構(gòu)(8)移動，一個第一直線電機(jī)的定子由一個在橫梁上固定的磁鐵軌道(16)形成，所述第一直線電機(jī)的一個移動線圈單元(17)固定地配屬于裝配頭(9)并且一個承載磁鐵軌道(16)的橫梁(18)的側(cè)壁(19)具有用于直接承受在磁鐵軌道和線圈單元(14)之間作用的磁力的加強(qiáng)元件(20，23)。
2.按權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述線圈單元(17)具有一個用于排出工作熱量的冷卻裝置。
3.按權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，裝配頭(9)直接安裝在線圈單元(17)的一個殼體上并且一個在線圈單元(17)和裝配頭(9)之間的中間腔(21)有一種冷卻介質(zhì)流過。
4.按權(quán)利要求1、2或3所述的設(shè)備，其特征在于，縱向?qū)驒C(jī)構(gòu)設(shè)置在自由突起的定位支臂的一個端面上，橫向?qū)驒C(jī)構(gòu)(8)安裝到貫通地、筆直地延伸到縱向?qū)驒C(jī)構(gòu)(2)的定位支臂(7)的側(cè)壁(19)上?？v向?qū)驒C(jī)構(gòu)(2)配備一個第二直線電機(jī)的定子并且定位支臂(7)具有一個第二直線電機(jī)的移動件(13)。
5.按權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述橫梁(18)是到它的自由端逐漸變細(xì)的箱狀橫梁。
6.按權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，橫梁(18)由預(yù)成型的板形單個零件粘接而成并且加強(qiáng)元件(23)通過以格子花形式放置在側(cè)壁(19)上的、傾斜于橫向?qū)驒C(jī)構(gòu)(8)的中間板構(gòu)成。
7.按權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，肋形的加強(qiáng)元件(20)沿著側(cè)壁(19)設(shè)置。
8.按前述權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述縱向?qū)驒C(jī)構(gòu)(2)和/或橫向?qū)驒C(jī)構(gòu)(8)具有兩個互相平行的導(dǎo)軌(12，14)，定位支臂(7)或裝配頭(9)的導(dǎo)向元件(11，15)在這些導(dǎo)軌上導(dǎo)向，導(dǎo)軌(12，14)中的一個所配有的導(dǎo)向元件(11，15)和定位支臂或裝配頭固定連接并且另一個導(dǎo)軌所配有的導(dǎo)向元件(11，15)通過距離補(bǔ)償?shù)膹椥栽?22)和定位支臂(7)或裝配頭(9)連接。
9.按權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，導(dǎo)軌(14)設(shè)置在上連接板和下連接板(25)旁邊，所述連接板在橫梁(18)的側(cè)壁(19)和一個背板(24)之間延伸。
全文摘要
一個裝配支臂(7)可以在一個靜止的縱向?qū)驒C(jī)構(gòu)(2)中移動。一個用于電子元器件(10)的裝配頭(9)可以在裝配支臂(7)的一個橫向?qū)驒C(jī)構(gòu)(8)中借助一個直線電機(jī)移動。一個設(shè)計(jì)成箱狀空心體的定位支臂(7)的橫梁(18)由CFK制成。所述橫向?qū)驒C(jī)構(gòu)(8)和直線電機(jī)的一個定子設(shè)置在橫梁(18)的一個側(cè)壁(19)上。側(cè)壁(19)借助加強(qiáng)元件(20，23)加強(qiáng)以對抗由于直線電機(jī)的磁力引起的局部變形。
文檔編號H05K13/04GK1757276SQ200380110121
公開日2006年4月5日 申請日期2003年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月6日
發(fā)明者W·安德施 申請人:西門子公司