專利名稱：更換裝配頭的裝置和自動裝配機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于為自動裝配機更換裝配頭的裝置，以及一種用于為基板裝配
元件的自動裝配機。
背景技術：
在裝配技術中，借助于自動裝配機為基板，在大多數情況下是印刷電路板裝配元 件。為此，通常應用裝配頭，其可借助于自動裝配機的定位系統在平行于基板平面的平面中 移動并且設計用于容納元件并將元件定位在基板上。借助于這樣設計的裝配頭，元件由所 謂的供給裝置拾取，并傳送到自動裝配機的裝配區域中(在該裝配區域中提供了待裝配的 基板)并且放置在基板上的預先定義的裝配位置上。 同時，自動裝配機可取決于所執行的任務來配置，例如鑒于裝配效率或裝配質量 來配置。對于不同的配置，通常也使用不同的裝配頭。待生產的產品的逐漸增多的變體，也 就是說持續增加的產品多樣性在同時減少的生產批量的情況下要求了總是頻繁地對自動 裝配機進行改造，這還可能包括更換裝配頭。當今應用的裝配頭在大多數情況下與定位系 統的支承板以螺栓連接，以致于在更換這樣的裝配頭時耗費大量的時間。此外，為了松開保 持螺栓，需要機器操作者手動地實施該過程，從而使該整個自動裝配機在這段期間被強迫 停止生產。
發明內容
因此，本發明的目的是提出一種用于更換裝配頭的裝置以及一種自動裝配機，其 能夠實現簡單地更換裝配頭。 該目的通過根據獨立權利要求的用于更換裝配頭的裝置以及自動裝配機來實現。 有利的設計方案在從屬權利要求中得出。 根據本發明的用于更換裝配頭的裝置包括適配板，在其上固定有裝配頭；以及 支承板，其固定在自動裝配機的定位系統上，并且該支承板設計用于借助于適配板來容納 裝配頭。在此，在支承板和適配板之間設置至少一個緊固件，利用該緊固件將適配板固定在 支承板上。為此，緊固件具有永磁體，其將支承板和適配板彼此磁性連接起來，其中緊固件 與壓縮空氣裝置耦合連接，從而通過利用壓縮空氣裝置加載壓縮空氣來解除磁性保持的連 接。 借助于該永磁體在適配板和支承板之間產生吸引力，從而使適配板和支承板彼此 磁性地保持在一起。通過緊固件與壓縮空氣裝置的耦合連接，在加載壓縮空氣時可以在適 配板和支承板之間產生推斥力，從而使得通過永磁體施加的保持力至少部分地被抵消。同 時產生這樣的可能性，即替代單一的永磁體而在適配板和支承板之間分布地布置多個永磁 體。 因此，借助于該裝置可以實現固定在適配板上的裝配頭在第一狀態中保持在支承 板上并進而保持在定位系統上，并且在第二狀態中以簡單的方式和方法從定位系統上取下。借助于永磁體將適配板保持在支承板上具有的優點是，為此不需要電功率。因此，即使 在未通電的狀態中，例如在偶然的供電故障或者在緊急斷電的情況下，適配板和進而是裝 配頭安全地固定在支承板上或者定位系統上。同樣也適用于在壓縮空氣供給發生故障的情 況下。通過對適配板和支承板之間的連接加載壓縮空氣降低了保持力，從而可以無需很大 的力消耗而將適配板從支承板上取下。為了該縮短的時間段，僅僅需要提供壓縮空氣形式 的能量。通過在適配板和支承板之間的借助于空氣支架所施加的壓縮空氣，適配板可以無 需很大的力消耗就能相對于支承板移動和取下。由此，與真空-保持系統或者電磁鐵相比 較，能量消耗被顯著降低。此外，實現了適配板和支承板的無接觸的連接和分離，從而可以 無磨損地實現借助于本發明的裝置實現的裝配頭在定位系統上的耦合連接。同時，適配板 和裝配頭可以一體地設計，也就是說，適配板設計作為裝配頭的部件，尤其是設計作為裝配 頭的殼體的部件。 在該裝置的一個有利的設計方案中，壓縮空氣裝置具有至少一個帶有多個空氣噴 嘴的空氣靜力的支架，壓縮空氣可以通過這些空氣噴嘴逸出。 為此，空氣靜力的支架(aerostatische Lager)可以布置在支承板上或者布置在 適配板上，并且通過氣動管路與壓縮空氣裝置連接。在加載壓縮空氣時，在支承板和適配板 之間形成縫隙，壓縮空氣可以進入到該縫隙中。同時，在適配板和支承板之間形成推斥力， 其至少部分地抵消通過永磁體施加的保持力。由此獲得的優點是，壓縮空氣被有針對性地
施加到適配板和支承板之間的較大面積上。由此，壓力狀況(Druckverhaltnisse )和進
而是在適配板和支承板之間的力狀況能夠以簡單的方式和方法與周圍環境條件-例如與 被保持的裝配頭的重量-相匹配。 如在已經說明的永磁體的布置中，同樣也可以實現在適配板和支承板之間布置多 個空氣靜力的支架并且通過氣動管路與壓縮空氣裝置連接。在此，有利的方式是多個空氣 靜力的支架盡可能分別臨近于多個永磁體布置。 在該裝置的另一有利的設計方案中，支承板具有至少一個側面的止擋部，其設置 用于使適配板相對于支承板對齊。 借助于側面的止擋部，形狀配合地對適配板在支承板上在有關方向上的運動進行 了限制。由此而確保了，適配板在有關的方向上相對于支承板占據一個定義的位置。由此 明顯降低了對重新在定位系統上固定的裝配頭進行校正的費用。 在該裝置的另一有利的設計方案中，側面的止擋部布置在平行于支承板的表面導
向的第一方向上并且具有至少一個另外的永磁體，利用該另外的永磁體將適配板在第一方 向上磁性地保持在止擋上。同時，另外的永磁體也與壓縮空氣裝置耦合連接，從而通過利用 壓縮空氣裝置加載壓縮空氣來解除在適配板和止擋部之間的磁性的連接。 借助于側面的止擋部來形狀配合地對適配板在平行于支承板的表面的方向上的
運動進行限制。同時，為了使適配板相對于支承板安全地布置在預定義的位置中，側面的止 擋部具有至少一個另外的永磁體，通過該永磁體將適配板吸引到側面的止擋部上。由此能 夠以高精度占據預定義的位置。 在該裝置的另一有利的設計方案中，永磁體以及分別配屬的空氣靜力的支架組合
成一個共同的組件。 通過將永磁體以及分別配屬的空氣靜力的支架組合成一個共同的組件可以明顯
4降低裝配費用。同時，整個組件可以布置在支承板上或者布置在適配板上。 在該裝置的另一有利的設計方案中，支承板具有用于形狀配合地鎖定適配板的裝置。 將適配板形狀配合地鎖定在支承板上的裝置例如可以設計成掣子或杠桿。通過形 狀配合的鎖定確保了，適配板在所有情況下，也就是說在定位系統與另一個定位系統或者 自動裝配機的另一個元件相撞的情況下，安全地保持在支承板上。 在該裝置的另一有利的設計方案中，支承板和適配板分別具有接口的一部分，該 接口設計用于在第一狀態中為裝配頭傳輸驅動介質。 通過在支承板和適配板之間形成接口，可以在運行自動裝配機期間為裝配頭提供
為此所必需的驅動介質。在此例如供給能量(電接口 )和信息(數據接口 )，但是也供給真
空或壓縮空氣(氣動管路)，用于元件的拾取和操作。由此獲得的優點是，與在支承板和適
配板之間的機械性的接口的斷開或者連接同步地也實現了用于全部的為驅動裝配頭所必
需的驅動介質的接口的斷開或者連接。這尤其在自動更換裝配頭時是有利的。 根據本發明的用于為基板裝配元件的自動裝配機具有用于更換裝配頭的裝置，該
裝置如前面描述地來設計。 鑒于具有用于更換裝配頭的這樣的裝置的、根據本發明的自動裝配機的各個優 點，首先參考之前描述的裝置的優點。此外，該裝置可以實現一種在自動裝配機中的工具更 換系統，該系統允許工具，例如裝配頭在損害的情況下進行自動更換。
接下來參考附圖對裝置的實施例進一步說明。圖中示出
圖1以俯視圖示出根據本發明的自動裝配機的示意圖，
圖2示出了用于更換裝配頭的根據本發明的裝置的示意圖。
具體實施例方式
在不同的附圖中，相同的部件始終標注以相同的參考標號。描述適用于所有附圖， 在這些附圖中同樣可以識別相應的部件。 圖1示意性地示出了用于為基板2裝配元件3的自動裝配機1的通常的結構，其 具有用于更換工具、例如裝配頭6的裝置。自動裝配機1具有橫臂7，其在y方向上延伸并 且與機架(未示出)固定連接。在橫臂7上安裝有門架臂8，其在x方向上延伸并且在y方 向上可移動地固定在橫臂7上。橫臂7和門架臂8共同形成定位系統9，其中通過x軸和y 軸形成直角坐標系。在門架臂8上布置有滑架18，該滑架可借助于直線型驅動裝置19在x 方向上沿著門架臂8滑動。此外，設置有用于將基板2傳送到自動裝配機1的裝配區域中 的傳送路段4。在傳送路段4的側面，在裝配區域的附近布置有供給裝置5，其將元件3提 供至它們各自的拾取位置22。 為了對基板2進行裝配，該基板通過傳送路段4傳送到裝配區域中。由供給裝置5 提供的電子元件3由裝配頭6拾取并且傳送到裝配區域中，在那里這些電子元件被定位在 基板2上的它們各自的裝配位置上。 為了實現快速和自動化的工具更換，在此是裝配頭6的更換，滑架18具有支承板10 ，該支承板設計用于借助于適配板11來容納裝配頭6 。在此，裝配頭6牢固地固定在適配板11上，該適配板又與支承板10連接。支承板10和適配板11的可快速解除的連接借助于至少一個緊固件實現，其布置在支承板10和適配板11之間。由此可以實現，即固定在適配板11上的裝配頭6在第一狀態中安全地固定在支承板10上并進而固定在自動裝配機1的定位系統9上，并且在第二狀態中以簡單的方式和方法快速和安全地從定位系統9上取下。 在圖2中示意性地示出了用于更換工具、尤其是裝配頭的根據本發明的裝置。該裝置基本上包括支承板10和適配板11。布置在支承板10上的緊固件分別具有永磁體12以及帶有多個空氣噴嘴14的空氣靜力的支架13。適配板11借助于永磁體12磁性地保持在支承板10上。為此，適配板1具有用于永磁體12的磁軛。為此目的，適配板11由鐵磁性的材料制成。然而同樣可以應用這樣的磁軛，該磁軛與適配板ll固定連接，例如粘接。空氣靜力的支架13通過氣動管路與壓縮空氣裝置(未示出)耦合連接。在加載壓縮空氣時，在支承板10和適配板11之間產生氣隙，由此明顯地降低磁性保持力。由此，適配板11能夠以很小的力消耗以簡單的方式和方法從支承板上取下。 支承板10的上方的端部通過止擋部16在第三方向(z)上限定邊界。由此確保適配板11在支承板10上定位時，也就是說在更換裝配頭時使適配板在支承板的側面的止擋部16上對齊并進而在第三方向(z)上占據一個定義的位置。為了在該定義的位置中保持住適配板11，止擋部16同樣具有至少一個緊固件，其包括永磁體12以及對應配屬的空氣靜力的支架13。由此，在第一狀態中，磁力在第三方向(z)上作用到適配板16上，該磁力將適配板16吸引至支承板10的側面的止擋部16。空氣靜力的支架13又通過氣動管路與壓縮空氣裝置耦合連接。在第二狀態中，也就是說在將適配板11從支承板10上取下來時，空氣靜力的支架13(也如布置在兩個板之間的空氣靜力的支架13—樣)由壓縮空氣加載。由此在適配板11和止擋部16之間形成氣隙，由此明顯地降低了永磁體12的磁性保持力，從而可以將適配板11快速并且簡單地從止擋部上取下。 出于簡單裝配的目的，緊固件的永磁體12和空氣靜力的支架13也可以被制造成一模塊，其裝配、例如粘接在支承板10上。在裝配時這是有利的，即突出于支承板10的剩余的表面來裝配空氣靜力的支架13。由此，適配板ll在第一狀態中直接和僅僅處于空氣靜力的支架13上。這具有優點，即僅僅適配板的表面，而不是支承板10的表面必須相應于空氣支撐的要求來精確地加工。 在示出的實施例中，緊固件_也就是說永磁體12以及空氣靜力的支架13-布置在支承板10上。然而同樣可能的是，將永磁體12和/或空氣靜力的支架13布置在適配板11上。磁軛在該種情況中形成在支承板10上。 在第一方向(x)上，支承板IO通過另一個固定的止擋部17在側面限定邊界。該止擋部以有利的方式具有一種鎖定系統(未示出)，利用該鎖定系統形狀配合地將適配板11固定在支承板10上。由此獲得優點，即適配板11即使在滑架21在第一方向(x)上發生很高的加速的情況下也安全地保持在支承板10上。這可能例如在滑架21與位置固定的單元相撞的情況下出現。同時，例如也可以使用杠桿或者掣子來作為鎖定系統。
此外，在支承板IO或適配板11的邊緣區域中布置有多個接口 15。這些接口例如用于能量供應和數據供應(接口 15-1)，以及供應壓縮空氣(接口 15-2)和真空(接口15-3)。在x方向上推動適配板11時，接口 15的插接連接件彼此自動連接，從而使得固定 在適配板11上的裝配頭6具有了所有為裝配過程所必需的驅動介質。在x方向的相反方 向上拉開適配板11時，接口 15的插接連接件又自動分離。 借助于包括支承板10和適配板11的根據本發明的裝置可以實現絕對無間隙的、 磁性的工具更換系統，該系統能夠以簡單和快速的方式和方法實現可重復地將適配板IO 從支承板11上取下并再次固定。由此可以實現自動的工具更換，在該種情況下是更換裝配 頭6。例如在出現損壞的情況下可以自動地快速更換裝配頭，而不需要機器操作者為此進 行手動操作。然而，也可以實現用其它的工具、例如用于涂覆粘接劑的分配器來替換裝配頭 6。在此，在出現電力或者壓縮空氣故障的情況下也確保了安全性。參考標號
1自動裝配機2基板3元件4傳送路段5供給裝置6裝配頭7橫臂8門架臂9定位系統10支承板11適配板12永磁體13空氣靜力的支架14空氣噴嘴15接口16止擋部17另一止擋部18滑架19直線型驅動裝置22拾取位置
權利要求
一種用于更換自動裝配機(1)的裝配頭(6)的裝置，所述裝置具有-適配板(11)，在所述適配板上固定有所述裝配頭(6)，-支承板(10)，所述支承板固定在所述自動裝配機(1)的定位系統(9)上，并且所述支承板設計用于借助于所述適配板(11)來容納所述裝配頭(6)，-其中，在所述支承板(10)和所述適配板(11)之間設置至少一個緊固件，利用所述緊固件將所述適配板(11)固定在所述支承板(10)上，其特征在于，-所述緊固件具有永磁體(12)，所述永磁體將所述支承板(10)和所述適配板(11)彼此磁性連接起來，-所述緊固件與壓縮空氣裝置耦合連接，從而通過利用所述壓縮空氣裝置加載壓縮空氣來解除磁性保持的連接。
2. 根據權利要求l所述的裝置，其特征在于，所述壓縮空氣裝置(10)具有至少一個帶 有多個空氣噴嘴(14)的空氣靜力的支架(13)，所述壓縮空氣可以通過所述空氣噴嘴逸出。
3. 根據權利要求1或2中的一項所述的裝置，其特征在于，所述支承板(10)具有至少 一個側面的止擋部(16)，所述止擋部設置用于使所述適配板(11)相對于所述支承板(10) 對齊。
4. 根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，-所述側面的止擋部(16)布置在第一方向(z)上，所述第一方向平行于所述支承板 (10)的表面導向，-所述側面的止擋部(16)具有至少一個另外的永磁體(12')，利用所述另外的永磁體 將所述適配板(11)在所述z方向(z)上磁性地保持在所述止擋部(16)上，-所述另外的永磁體(12')也與所述壓縮空氣裝置耦合連接，從而通過利用所述壓縮 空氣裝置加載壓縮空氣來解除在所述適配板(11)和所述止擋部(16)之間的磁性的連接。
5. 根據權利要求1至4中的一項所述的裝置，其特征在于，所述永磁體(12， 12')以 及所述分別配屬的空氣靜力的支架(13， 13')組合成一組件。
6. 根據權利要求1至5中的一項所述的裝置，其特征在于，所述支承板(10)具有用于 形狀配合地鎖定所述適配板(11)的裝置。
7. 根據權利要求1至6中的一項所述的裝置，其特征在于，所述支承板(10)和所述適 配板(11)分別具有接口 (15)的一部分，所述接口設計用于在第一狀態中為所述裝配頭(6) 傳輸驅動介質。
8. —種用于為基板(2)裝配元件(3)的自動裝配機，具有根據前述權利要求中的一項 所述的用于更換裝配頭(6)的裝置。
全文摘要
根據本發明的裝置用于更換裝配頭(6)，該裝置包括適配板(11)，在其上固定有裝配頭(6)；以及支承板(10)，其固定在自動裝配機(1)的定位系統(9)上并且該支承板設計用于借助于適配板(11)容納裝配頭(6)。在此，在支承板(11)和適配板(10)之間設置至少一個緊固件，利用該緊固件將適配板(11)固定在支承板(10)上。為此，緊固件具有永磁體(12)，其將支承板(10)和適配板(11)彼此磁性連接起來，其中緊固件與壓縮空氣裝置耦合連接，從而通過利用壓縮空氣裝置加載壓縮空氣來解除磁性保持的連接。通過緊固件與壓縮空氣裝置的耦合連接可以在適配板(11)和支承板(10)之間產生推斥力，該推斥力至少部分地抵消在適配板(11)和支承板(10)之間起吸引作用的力。由此可以實現將適配板(11)連同在其上固定的裝配頭(6)在有需要的情況下不需要很大的力消耗地從支承板(10)上并進而從定位系統(9)上取下。
文檔編號H05K13/04GK101715288SQ200910179808
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月30日 優先權日2008年9月30日
發明者維爾納·普法芬貝格爾, 羅伯特·康拉德 申請人:西門子電子集成系統有限責任兩合公司