用於裝配具有電子元器件的基片的設備的製作方法

2023-12-06 05:37:56 1

專利名稱：用於裝配具有電子元器件的基片的設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於裝配具有電子元器件的基片的設備，該設備藉助一個可以在一個工作平面內移動的裝配頭工作，其中一個可以在一個靜止的縱嚮導向機構中移動的定位支臂具有用於裝配頭的一個直線橫嚮導向機構。
例如由WO 9837744 A公開了一種這樣的裝配設備。之後自由突起的定位支臂被設計成橫梁形並在一端固定在一個底座上，該底座可以藉助一個直線電機在一個靜止的縱嚮導向機構中移動，其移動件集成在底座中。此外垂直於縱嚮導向機構的突出的定位支臂具有一個橫嚮導向機構，一個轉塔裝配頭可以在該橫嚮導向機構中移動。到現在為止通常一個這樣的裝配頭藉助一個在底座內被驅動的齒形帶移動。所述縱嚮導向機構和橫嚮導向機構構成了一個工作平面，在該平面內所述裝配頭可以在元器件供給模塊和一個在裝配區域固定的印刷電路板之間移動，以能夠將從供給模塊取出的元器件位置準確地放在印刷電路板上。
為了實現高的裝配效率，定位支臂被加速和制動直到4倍重力。特別是當裝配頭在鋼製的定位支臂的外端部上時會被強烈偏轉。在元器件能夠位置準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，這與相應的減慢裝配速度是關聯的。
本發明的任務在於提高裝配效率。
該任務通過根據權利要求1所述的發明解決。所應用的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時間。
通過使用直線電機驅動裝配頭可以使在這個方向的運動顯著更快並且調節地更準確，它導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，它被直線導向機構的側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確性。加強元件這樣加強側壁，使由於磁力造成的變形保持很小。
本發明有利的改進方案在權利要求1至9中描述其特徵。
在定位支臂上引導的直線電機具有這樣的缺點，即由線圈單元產生的工作熱量會加熱定位支臂。在此CFK-材料和直線導向機構的導軌以及磁鐵軌道的伸長不一樣。因此，這個雙金屬效應導致明顯影響定位準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的熱量並且特別明顯地降低直線電機的工作溫度，這樣可以將對定位支臂的影響保持在無損害那麼小。
按權利要求3所述的改進方案具有優點，即裝配頭節約空間地直接安裝在線圈單元上，由磁力產生的預應力使一個設定的無間隙導向成為可能，該預應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。
通過按權利要求4所述的第二直線電機，定位支臂節約空間地設置並且利用磁性預應力間隙很小地在裝配設備的機架上引導。直線電機使最快和最準確的位移成為可能。通過貫通地、筆直地延伸到縱嚮導向機構的側壁，裝配頭可以利用定位支臂的總長度直接移動到縱嚮導向機構的導軌處，由此相應地擴大了工作平面。
按權利要求5所述的橫梁具有一個簡單的、節約重量並且形狀穩定的結構形式。
按權利要求6所述的橫梁可以以較少的設備費用由簡單的元件組合而成。以格子花形式使用的加強元件支撐在承載直線電機的側壁和對置的背板之間並且在這個方向加強裝配支臂。由於加強元件可以安裝在側壁內側的整個寬度上，它們加強所述側壁也抵抗由磁力產生的局部變形。
按權利要求7所述的改進方案使在定位支臂的整個長度上使用的同樣大的加強元件成為可能，例如它與側壁粘在一起。
通過按權利要求8所述的彈性元件來補償導軌和導向元件之間的距離改變並由此避免導向元件和導軌之間的夾緊。
接下來本發明基於一個在附圖中描述的實施例詳細說明。
根據

圖1，一個橫梁形的機架構件1具有一個水平延伸的直線縱嚮導向機構2，它在X坐標方向伸展。機架構件1鄰接一個工作檯3，在該工作檯上固定了一個結構為印刷線路板的基片4。在工作檯的兩側設置有用於電子元器件10的供給模塊5，其抓取位置6垂直於縱嚮導向機構2排列。在縱嚮導向機構2上引導一個在X方向可移動的定位支臂7，它垂直地自由突出於縱嚮導向機構2並且具有一個水平的，與縱嚮導向機構2垂直的橫嚮導向機構8，一個裝配頭9可以在該橫嚮導向機構中在Y方向移動。
在供給模塊5的抓取位置6上已經準備好了不同的電子元器件10用於通過裝配頭9進行抓取。所述抓取位置6和基片4近似處於一個平面內，夾具可以在一個垂直的Z方向向這個平面來回運動。裝配頭9可以在由X和Y軸形成的工作面內在抓取位置6和基片上元器件10的安放位置之間移動，其中準確的工作位置通過定位支臂7在縱嚮導向機構2中以及裝配頭9在橫嚮導向機構8中的相應的定位調整。
在圖2中詳細描述了定位支臂7及其導向機構、驅動機構和裝配頭9。定位支臂7在它的底座處具有導向元件11，它嵌接在靜止的縱嚮導向機構2(圖1)的平行導軌12上。在導向元件11之間設置了一個第二直線電機的移動件13，它的未示出的磁鐵軌道在導軌12之間伸展地固定在機架構件1上。定位支臂7可以通過直線電機快速並準確地沿該導軌12移動。
在定位支臂7上垂直於導軌12設置了橫嚮導向機構8的另外的導軌14，裝配頭9的另外的導向元件15可以在該導軌上移動。在導軌14之間設置了另一個磁鐵軌道16，它與裝配頭9的一個線圈單元17構成了一個驅動裝配頭9的第一直線電機。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、導向元件11並且在一個側壁19上固定了磁鐵軌道16和軌道14。一個與側壁19對置的橫梁18的背面這樣傾斜地向側壁19延伸，它使橫梁18從底端到它的自由端逐漸變細。
根據圖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塑料製成，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的側壁19是加強的並且另外通過設置在側壁19整個長度上的肋形加強元件20加強，它在側壁19的整個寬度上延伸。在裝配頭9和為它設置的線圈單元70之間設有一個中間腔21，它可以以未詳細描述的方式使一種冷卻介質流過，該冷卻介質可以排出線圈單元17的工作熱量的一大部分。配屬於下面的導軌14的導向元件15與裝配頭9固定連接。配屬於另一個導軌14的導向元件15與裝配頭9通過距離補償的彈性元件22連接，該彈性元件可以平衡例如熱量引起的距離波動。
在側壁19和一個與其對置的背板24之間設置了一個上連接板和一個下連接板25。導軌14在側壁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元件23的橫梁18，該加強元件在橫梁18內部在背板24和側壁19之間以格子花形式排列成行並加強它們對抗磁力的作用。
附圖標記列表1 機架構件2 縱嚮導向機構3 工作檯4 基片5 供給模塊6 抓取位置7 定位支臂8 橫嚮導向機構9 裝配頭10 元器件11 導向元件12 導軌13 移動件14 導軌15 導向元件16 磁鐵軌道17 線圈單元18 橫梁19 側壁20 加強元件21 中間腔22 彈性元件23 加強元件24 背板25 連接板
權利要求
1.一種用於裝配具有電子元器件(10)的基片(4)的設備，其藉助一個可以在工作平面內移動的裝配頭(9)來實現，其中一個可以在一個靜止的縱嚮導向機構(2)中移動的定位支臂(7)具有一個用於裝配頭的橫向於縱嚮導向機構(2)的直線橫嚮導向機構(8)，其特徵在於，一個設計成空心體的定位支臂(7)的橫梁(18)由CFK(碳纖維增強塑料)製成，裝配頭(9)可以藉助一個第一直線電機沿橫嚮導向機構(8)移動，一個第一直線電機的定子由一個在橫梁上固定的磁鐵軌道(16)形成，所述第一直線電機的一個移動線圈單元(17)固定地配屬於裝配頭(9)並且一個承載磁鐵軌道(16)的橫梁(18)的側壁(19)具有用於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元件(20，23)。
2.按權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述線圈單元(17)具有一個用於排出工作熱量的冷卻裝置。
3.按權利要求2所述的設備，其特徵在於，裝配頭(9)直接安裝在線圈單元(17)的一個殼體上並且一個在線圈單元(17)和裝配頭(9)之間的中間腔(21)有一種冷卻介質流過。
4.按權利要求1、2或3所述的設備，其特徵在於，縱嚮導向機構設置在自由突起的定位支臂的一個端面上，橫嚮導向機構(8)安裝到貫通地、筆直地延伸到縱嚮導向機構(2)的定位支臂(7)的側壁(19)上。縱嚮導向機構(2)配備一個第二直線電機的定子並且定位支臂(7)具有一個第二直線電機的移動件(13)。
5.按權利要求1至4中任意一項所述的設備，其特徵在於，所述橫梁(18)是到它的自由端逐漸變細的箱狀橫梁。
6.按權利要求4所述的設備，其特徵在於，橫梁(18)由預成型的板形單個零件粘接而成並且加強元件(23)通過以格子花形式放置在側壁(19)上的、傾斜於橫嚮導向機構(8)的中間板構成。
7.按權利要求4所述的設備，其特徵在於，肋形的加強元件(20)沿著側壁(19)設置。
8.按前述權利要求任意一項所述的設備，其特徵在於，所述縱嚮導向機構(2)和/或橫嚮導向機構(8)具有兩個互相平行的導軌(12，14)，定位支臂(7)或裝配頭(9)的導向元件(11，15)在這些導軌上導向，導軌(12，14)中的一個所配有的導向元件(11，15)和定位支臂或裝配頭固定連接並且另一個導軌所配有的導向元件(11，15)通過距離補償的彈性元件(22)和定位支臂(7)或裝配頭(9)連接。
9.按權利要求8所述的設備，其特徵在於，導軌(14)設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嚮導向機構(2)中移動。一個用於電子元器件(10)的裝配頭(9)可以在裝配支臂(7)的一個橫嚮導向機構(8)中藉助一個直線電機移動。一個設計成箱狀空心體的定位支臂(7)的橫梁(18)由CFK製成。所述橫嚮導向機構(8)和直線電機的一個定子設置在橫梁(18)的一個側壁(19)上。側壁(19)藉助加強元件(20，23)加強以對抗由於直線電機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 優先權日2003年3月6日
發明者W·安德施 申請人:西門子公司