沿着用于自动装配机的装配头的定位系统的部件的空间分布温度测量技术方案

本发明专利技术描述了一种用于自动装配机(100)的装配头(125)的定位系统(130)的部件(140)。所述部件(140)具有(a)沿纵向轴线(140a)延伸的基体(242)；和(b)多个温度传感器(250)，其在沿纵向轴线(140a)的预定位置处分散地附接在所述基体(242)上，并且被配置为，分别测量所述基体(242)的局部温度。此外，描述了具有这种部件(140)的定位系统(130)、具有这种定位系统(130)的自动装配机(100)以及用于确定这种部件(140)的热变形的方法。件(140)的热变形的方法。件(140)的热变形的方法。

【技术实现步骤摘要】
沿着用于自动装配机的装配头的定位系统的部件的空间分布温度测量


[0001]本专利技术总体上涉及通过定位系统对自动装配机的装配头进行定位。本专利技术尤其涉及这种定位系统的部件。此外，本专利技术涉及具有这种部件的定位系统和具有这种定位系统的自动装配机。此外，本专利技术涉及一种用于确定这种部件的热变形的方法。

技术介绍

[0002]自动装配机长期以来以已知方式用于在电路或元件载体上生产电子组件。在此，元件由自动装配机的装配头从元件送料设备拾取并放置在要安装的元件载体上，例如印刷电路板上。为此，在元件载体的表面上形成具有合适的元件连接区域的印制导线结构。用于这种表面安装的元件也称为SMD(Surface Mount Device)元件。合适的自动装配机统称为SMD自动装配机或SMD装配机。
[0003]由于电子组件越来越小型化，元件越来越小，除了装配性能(＝单位时间组装的元件数量)之外，装配精度尤其是自动装配机的核心参数。只有足够高的装配精度才能保证元件准确定位在元件载体上，使得元件的连接触点与元件载体上对应的元件连接区正确接触。例如，可以避免由于元件放置不正确或不精确而引起的相邻元件焊盘之间的短路。
[0004]众所周知，装配精度会在自动装配机运行期间发生变化。例如，由于自动装配机的至少一个部件的热膨胀效应，尤其是定位或门式系统的至少一个部件的热膨胀效应，装配头移动，装配精度可能会下降。因此，有必要不时检查自动装配机的装配精度，并准确确定装配元件相对于相应目标位置的实际位置。基于这种确定的结果，然后可以(再次)校准或调整自动装配机，使得装配精度在装配其它元件时再次提高。然而，这样的过程总是需要一定的时间，在此期间实际的装配操作被中断。这又会对装配性能产生负面影响。
[0005]一些(现代)自动装配机使用定位系统，定位臂作为移动部件，由碳纤维增强塑料(CFK)制成。由此，可以在低自重的情况下实现高机械刚度。然而，直线电机和通常具有高强度的两个金属运行轨道必须连接到这样的CFK部件，以便能够例如沿着CFK部件的纵向轴线移动或定位装配头的装配部件。
[0006]由于金属和碳纤维增强塑料的热膨胀系数不同，温度变化(例如线性电机的运行热量)会导致定位系统相关部件的热变形或热畸变。这会导致装配精度降低，并且需要执行耗时的校准程序。如上所述，这降低了所讨论的自动装配机的装配性能。
[0007]DE 11 2011 101138T5公开了一种SMD自动装配机，其具有用于装配头的定位系统，所述装配头具有作为可移动部件的载体，运行轨道附接在所述载体上。为了减少由于载体材料和运行轨道材料之间的不同热膨胀系数而导致的载体的不期望的热变形，载体包含由CFK材料制成的加强构件并且在三个或更多个位置处在载体的另一侧的一个运行轨道上具有紧固构件。很明显，这种用于减少不需要的热变形的机械解决方案通常不足以在没有如上所述的校准过程的情况下永久确保高装配精度。
[0008]本专利技术的目的是为自动装配机的定位系统创造一种部件，其无需定期和冗长的校
准程序，即使在不断变化的热条件下，也能实现长期的高装配精度。

技术实现思路

[0009]所述目的通过独立权利要求的主题得以实现。本专利技术的有利实施方式在从属权利要求中描述。
[0010]根据本专利技术的第一方面，描述了一种用于自动装配机的装配头的定位系统的部件。所述部件具有(a)沿纵向轴线延伸的基体；和(b)多个温度传感器，其在沿纵向轴线的预定位置处分散地附接在所述基体上，并且被配置为，分别测量所述基体的局部温度。
[0011]所描述的部件基于以下认识：多个局部温度测量可以借助基体的合适的热模型来预测基体的热变形或热畸变。在这样的模型中，例如可以考虑基体的至少一种材料的热膨胀系数。此外，还可以考虑附接至基体的所描述的部件的构件的其他材料的热膨胀系数。这样的构件例如可以是金属运行轨道或导轨，其附接在基体上并且用于装配头的装配部件可以沿其移动。可选地或组合地，这样的构件可以是细长的(金属的)支撑结构，交替磁化的永磁体或可磁化的线圈磁体附接或嵌入在所述支撑结构上，其构成线性马达的静止部分。例如，大量局部分布的温度信息使得预测所谓的“双金属”效应成为可能，这种效应是由温度变化时不同材料的不同热膨胀系数引起的。
[0012]还可以通过对基体的初步研究来创建合适的热模型。在这种初步研究的框架中，基体的变形或扭曲可以用不同的时间和空间温度分布来测量，并且作为先前已知的变形或扭曲存储在数据库中。在定位系统的实际操作中，然后可以根据当前测量的沿着基体的空间温度分布来选择合适的、先前已知的变形或合适的扭曲。
[0013]无论建模的类型如何，无论是通过计算实际扭曲和/或通过基于当前测量的温度曲线选择预定扭曲，当定位系统的所述部件被操控时，建模的热扭曲可以考虑至少一个驱动电机：在这种情况下，由所述部件的变形引起的定位误差可以至少近似地通过驱动马达的适配的定位来补偿。
[0014]明确地说，温度传感器测量所描述的部件的空间温度曲线。通过对由不同热膨胀系数引起的部件变形进行建模，可以以补偿热引起的与目标装配位置的偏差的方式来控制定位系统的驱动电机。
[0015]例如，所述部件可以具有60cm的长度，并且可以以两个相邻传感器之间的距离例如为30mm的方式放置温度传感器。在这种情况下，多个温度传感器包括大约20个传感器。然而，需要指出的是，为了增加沿所述部件的局部温度测量的空间分辨率，也可以使用两个相邻传感器之间小于30mm的距离。当然，在部件的长度保持不变的情况下提高分辨率需要更多数量的温度传感器。
[0016]根据本专利技术的一个实施例，所述部件还包括(a)读出单元；和(b)将多个温度传感器连接到读出单元的公共线路系统。
[0017]公共线路系统的优点是，并非每个温度传感器都必须单独导电连接到读出单元。由此可以显著减少接线费用，尤其当多个温度传感器包括大量温度传感器时，这种减少非常明显。
[0018]读出单元可以通信地连接到定位系统或整个自动装配机的中央或分散控制单元。可以由读出单元、控制单元和/或单独的数据处理单元执行基于读出的温度数据的所述部
件的热变形的上述建模。
[0019]公共线路系统可以为至少一些并且优选地为所有温度传感器具有用于公共电源电压的线路和用于的公共“接地电源”的另一线路。为了确保电源的高度安全性，温度传感器可以相对于这两条线彼此并联电连接。
[0020]根据本专利技术的另一个示例性实施例，用于所有温度传感器的公共线路系统能够与读出单元通信并且每个温度传感器被分配了单独的数据地址，其可以用于将本地温度测量值分配给相应的温度传感器(并因此分配给沿纵向轴线的相应预定位置)。
[0021]在该实施例中，公共线路系统因此不仅为单独的温度传感器提供电压供应。它还确保合适的通信链路，通过所述通信链路将分别表示温度测量值的模拟数据和优选数字数据传输到读出单元。由于所描述的可寻址性，与读出大量温度测量值相关的布线工作也可以减少。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一处用于自动装配机(100)的装配头(125)的定位系统(130)的部件(140)，所述部件(140)具有沿纵向轴线(140a)延伸的基体(242)；和多个温度传感器(250)，其在沿纵向轴线(140a)的预定位置处分散地附接在所述基体(242)上，并且被配置为，分别测量所述基体(242)的局部温度。2.根据权利要求1所述的部件(140)，进一步具有：读出单元(564)；和将多个温度传感器(250)连接到读出单元的公共线路系统(460)。3.根据权利要求2所述的部件(140)，其中用于所有温度传感器(250)的公共线路系统(460)能够与读出单元(564)通信，并且其中每个温度传感器(250)都分配有一个单独的数据地址，通过所述数据地址，相应温度传感器(250)能够分配给一个局部温度测量值。4.根据权利要求3所述的部件(140)，其中温度传感器(250；451、452、453)布置在菊花链(461、462、463)中。5.根据权利要求2所述的部件(140)，其中公共线路系统(460)具有第一子线路系统(461)和至少一个第二子线路系统(462)，其中(i)多个温度传感器(250)中的第一数量的第一温度传感器(451)经由第一子线路系统(461)连接到读出单元(564)；并且(ii)多个温度传感器(250)中的第二数量的第二温度传感器(452)经由第二子线路系统(462)连接到读出单元(564)，其中第二子线路系统(462)独立于第一子线路系统(461)。6.根据权利要求5所述的部件(140)，其中第一温度传感器(451)布置在第一菊花链(461)中，并且第二温度传感器(452)布置在第二菊花链(462)中，其中第二菊花链(462)独立于第一菊花链(461)。7.根据权利要求5所述的部件(140)，其中多个温度传感器(250；451、452)以这样的方式附接在基体(242)上，使得从读出单元(564)开始，第一温度传感器(451)和第二温度传感器(452)沿着纵向轴线(140a)分别交替布置。8.根据权利要求1所述的部件(140)，其中基体(242)由碳纤维增强塑料制成。9.根据权利要求1所述的部件(140)，其中基体为中空体(242)，其具有至少一个沿纵向轴线(140a)延伸的中空空间(244a、244c)，并且其中多个温度传感器(250)布置在中空空间(244a，244c)内。10.根据权利要求9所述的部件(140)，进一步具有：功能构件(270)，其沿着纵向轴线(140a)延伸并且附接在中空空间(244a，244c)的外壁
上；以及多个紧固构件(272)，它们与功能构件(270)相对直接或间接附接在中空空间(244a，244c)的内壁上，其中温度传感器(250)以这样的方式附接在紧固构件(272)上，使得它们与所述内壁间隔开。11.根据权利要求10所述的部件(140)，进一步具有：至少一个热耦合构件(374)，其布置在热路径中，所述热路径在多个紧固构件(272)中的一个紧固构件(272)和多个温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普，
申请(专利权)人：先进装配系统有限责任两合公司，
类型：发明
国别省市：