CN110366367B - 电子元件安装装置和用于设置电子元件安装装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子元件安装装置，其包括：输送器(110)，用于输送电路板(103)；供给器(104)，用于供给电子元件(101)；拾取装置(102)，用于从供给器(104)拾取电子元件(101)并将电子元件(101)安装到电路板(103)；以及可移动框架(107)，供给器(104)可拆卸地附接至该可移动框架，所述可移动框架(107)能在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置处，所述拾取装置(102)旨在从供给器(104)拾取电子元件(101)，在所述第二位置处，所述供给器(104)旨在附接到可移动框架(107)和从该可移动框架拆卸。本发明还涉及用于设置电子元件安装装置的方法。

Description

电子元件安装装置和用于设置电子元件安装装置的方法

技术领域

本发明涉及电子元件安装装置和用于设置电子元件安装装置的方法。

背景技术

现有技术中已知用于将电子元件安装在电路板上的各种装置。这些装置被称为电子元件安装装置，并且其通常包括多个功能单元，每个功能单元在元件安装过程中具有特定的用途。使用输送器将电路板输送至元件安装位置以及将电路板从元件安装位置输送离开，电子元件将在所述元件安装位置处被安装在电路板上。通过拾取装置将电子元件安装在电路板上，该拾取装置从适当的供给器中以一次一个的方式拾取电子元件，然后将电子元件放置在电路板上。电子元件安装装置通常包括多个供给器，以使不同种类的电子元件可被安装在电路板上。供给器通常是可拆卸的，允许在需要时更换这些供给器。

与已知的电子元件安装装置相关的问题是供给器相对于拾取装置和输送器未处于最佳位置，因此电子元件在电路板上的安装速度可能较慢。与已知的电子元件安装装置相关的另一个问题是供给器难以附接到装置或从装置拆卸，因此供给器的更换是耗时的。与已知的电子元件安装装置相关的又一个问题是难以纠正(rectify，校正)故障(诸如供给器的供给误差)。与已知的电子元件安装装置相关的再一个问题是难以设定拾取装置的拾取位置。

发明内容

本发明的主要目的是减少或甚至消除上述现有技术的问题。

本发明的目的是提供一种电子元件安装装置和一种用于设置(set up，装设)电子元件安装装置的方法，其能够提高电子元件在电路板上的安装速度。本发明的另一个目的是提供一种电子元件安装装置和一种用于设置电子元件安装装置的方法，其能够容易且快速地更换该装置的电子元件供给器。本发明的又一个目的是提供一种电子元件安装装置和一种用于设置电子元件安装装置的方法，其能够容易地纠正诸如电子元件供给器的供给误差的可能的故障。本发明的再一个目的是提供一种电子元件安装装置和一种用于设置电子元件安装装置的方法，其能够容易且精确地设定拾取装置的拾取位置。

为了实现上述目的，根据本发明的装置和方法由以下所给出的内容表征。

根据本发明的电子元件安装装置包括：输送器，用于输送电路板；多个供给器，用于供给电子元件；以及拾取装置，用于从供给器拾取电子元件并将电子元件安装至电路板。根据本发明的电子元件安装装置还包括可移动框架，供给器可拆卸地附接至该可移动框架，所述可移动框架能在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置处，拾取装置旨在从供给器拾取电子元件，在所述第二位置处，供给器旨在附接至可移动框架以及从可移动框架拆卸。

根据本发明的电子元件安装装置能用于将带引线的(leaded)和/或表面安装的电子元件安装在电路板上。输送器将电路板输送至元件安装位置以及将电路板从元件安装位置输送离开，在所述元件安装位置处电子元件可被安装在电路板上。当电路板处于元件安装位置处并且可移动框架处于第一位置处时，拾取装置能从适当的供给器以一次一个的方式拾取电子元件并将电子元件安装在电路板上。对于每个供给器，拾取装置均具有特定的拾取位置，在所述拾取位置处拾取装置必须能够从所述供给器拾取电子元件。拾取装置能优选地在相互垂直且垂直于拾取装置的拾取方向的两个方向上移动。优选地，每个供给器被布置成将特定类型的电子元件供给到拾取装置。

供给器可被布置成供给连续地布置在元件带上的轴向和/或径向电子元件(诸如电阻器、电容器和电感器)。轴向电子元件附接在两个元件带之间，而径向电子元件附接于仅一个元件带。电子元件在其引线处附接于元件带。元件带上的元件间距(pitch)和引线间隔可依据所使用的电子元件而改变。在供给器中，通常以一次一个元件的方式从元件带拆卸电子元件。这是通过使用切割装置切割电子元件的引线来完成的。

供给器可拆卸地附接至能在第一位置与第二位置之间移动的可移动框架。当可移动框架处于第一位置处时，拾取装置能从供给器拾取电子元件。当可移动框架处于第二位置处时，供给器能附接至可移动框架以及从可移动框架拆卸。可移动框架在第一位置与第二位置之间的移动优选地基本上是直线的。优选地，可移动框架的移动方向基本上垂直于输送器的移动方向。优选地，拾取装置能在与可移动框架相同的方向上移动。可移动框架可以布置成例如能沿着轨道移动。能手动地或借助适当的致动器(例如伺服电机)移动可移动框架。供给器可通过快速释放紧固件而被紧固至可移动框架。

当电子元件被安装在电路板上时，可移动框架保持在第一位置处，使得拾取装置能从供给器拾取电子元件，然后将电子元件放置在电路板上。以使得供给器相对于拾取装置和输送器处于最佳位置的方式选择可移动框架的第一位置，从而可以使电子元件的安装速度最大化。当需要更换供给器或者需要纠正供给器的可能的故障时，可移动框架被移动到第二位置。以使得供给器处于使用者可触及范围内的方式选择可移动框架的第二位置，从而能将供给器容易地附接到可移动框架以及从可移动框架拆卸。

根据本发明的电子元件安装装置的优点在于，能容易且快速地更换供给器，并且供给器能被放置在相对于拾取装置和输送器的最佳位置处，从而使得将电子元件安装在电路板上的安装速度较高。根据本发明的电子元件安装装置的另一个优点是能容易地纠正诸如供给器的供给误差的可能的故障。根据本发明的电子元件安装装置的又一个优点是能容易且精确地设定拾取装置的拾取位置。

根据本发明的实施例，可移动框架的第一位置是可调节的。这允许根据具体情况选择可移动框架的第一位置。例如可以基于拾取装置和/或输送器的位置来选择可移动框架的第一位置。例如，在更换供给器或拾取装置中的一个或多个的情况下，可能需要改变可移动框架的第一位置。当由于不同类型的电路板而改变输送器的宽度时，可能也需要改变可移动框架的第一位置。

根据本发明的实施例，电子元件安装装置包括用于将可移动框架锁定在第一位置和/或第二位置处的锁定装置。锁定装置可包括例如柱体(cylinder)，所述柱体能压靠其中一个轨道并因此防止所述可移动框架移动。

根据本发明的实施例，电子元件安装装置包括用于移动拾取装置的移动装置。所述移动装置优选地被构造成使拾取装置在相互垂直且垂直于拾取装置的拾取方向的两个方向上移动。优选地，所述移动装置被配置成使拾取装置沿与可移动框架相同的方向移动。移动装置可包括用于移动拾取装置的适当的致动器。

根据本发明的实施例，电子元件安装装置包括：相机，用于捕捉可移动框架在第一位置和第二位置处的一个或多个图像；以及分析装置，用于使用图形识别技术来分析所述一个或多个图像，以确定第一位置和第二位置的坐标。相机优选地被定位于可移动框架的上方，并且被布置成沿与可移动框架相同的方向移动。相机优选地被布置在拾取装置旁边，并且通过用于移动拾取装置的相同的移动装置使该相机移动。分析装置包括存储器和处理器，存储器和处理器被配置为基于所述图像确定第一位置和第二位置的坐标。

第一位置和第二位置的坐标用于确定拾取装置的拾取位置的坐标。这是通过以下实现的：首先，基于第一位置和第二位置的坐标来计算第一位置与第二位置之间的偏移，然后通过将可移动框架移动到第二位置来确定对于每个供给器的拾取装置的拾取位置的坐标，当可移动框架处于第二位置处时将拾取装置移动到第三位置，在该第三位置处，拾取装置可以从供给器拾取电子元件，确定第三位置的坐标，以及通过将偏移加到第三位置的坐标上而计算当可移动框架处于第一位置处时用于从供给器拾取电子元件的拾取装置的拾取位置的坐标。可以用分析装置计算第一位置与第二位置之间的偏移。可以通过用相机捕捉拾取装置在第三位置处的一个或多个图像，并通过使用图形识别技术而用分析装置分析一个或多个图像来确定第三位置的坐标。

根据本发明的实施例，相机被配置为捕捉拾取装置在第三位置处的一个或多个图像，当可移动框架处于第二位置时，在所述第三位置处拾取装置能从供给器拾取电子元件，并且分析装置被配置为使用图形识别技术分析所述一个或多个图像以确定第三位置的坐标。

根据本发明的实施例，所述分析装置被配置为基于第一位置和第二位置的坐标来计算第一位置与第二位置之间的偏移，并通过将偏移加到第三位置的坐标上来计算对于供给器的拾取装置的拾取位置的坐标。

根据本发明的实施例，相机被配置为捕捉电路板的一个或多个图像，并且分析装置被配置为使用图形识别技术分析所述一个或多个图像以确定电路板中的校准和电子元件安装孔的位置。当电路板处于元件安装位置处时捕捉所述图像。相机优选地位于电路板上方。校准和电子元件安装孔的位置信息是需要的，以使得拾取装置能将电子元件放置在电路板上的正确位置。

本发明还涉及一种用于设置电子元件安装装置的方法，该电子元件安装装置包括：可移动框架，供给器可拆卸地附接至所述可移动框架；以及拾取装置，用于从供给器拾取电子元件并将电子元件安装到由输送器输送的电路板上。根据本发明的方法包括：将可移动框架移动到第一位置，在该第一位置处，拾取装置旨在从供给器拾取电子元件；确定第一位置的坐标；将可移动框架移动到第二位置，在所述第二位置处，供给器旨在附接至可移动框架以及从可移动框架拆卸；确定第二位置的坐标；基于第一位置和第二位置的坐标来计算第一位置与第二位置之间的偏移；以及通过以下步骤确定对于每个供给器的拾取装置的拾取位置的坐标：将可移动框架移动到第二位置；将拾取装置移动到第三位置，在第三位置处，拾取装置能从供给器拾取电子元件；确定第三位置的坐标；以及通过将偏移加到第三位置的坐标上来计算对于供给器的拾取装置的拾取位置的坐标。

根据本发明的方法提供了一种简单而准确的方式来示教电子元件安装装置的拾取装置的拾取位置。在根据本发明的方法中，构思是示教当可移动框架处于第二位置(即，处于拾取装置不旨在拾取电子元件然后将它们安装在电路板上这样的位置)处时从供给器拾取电子元件。当可移动框架处于第二位置处时，可以容易地观察到供给器和被示教以拾取电子元件的拾取装置，并且供给器和拾取装置在用户的触及范围内。在可移动框架处于第二位置时拾取装置能从供给器拾取电子元件的位置(即，第三位置)可以通过偏移的使用而转换为拾取装置的拾取位置。拾取装置的拾取位置是指当可移动框架处于第一位置时拾取装置能从供给器拾取电子元件的位置。

在根据本发明的方法中，通过以下(步骤)来确定对于供给器的拾取装置的拾取位置：首先确定第三位置的坐标，在所述第三位置处，当所述可移动框架处于第二位置处时拾取装置能从供给器拾取电子元件；然后通过将偏移加到第三位置的坐标上来计算拾取位置的坐标。在三维空间中定义位置的坐标，其中，例如可以将可移动框架的第二位置选择为原点。可移动框架的第一位置与第二位置之间的偏移是指从第二位置到第一位置的矢量。因此，通过将第三位置的坐标转换为由矢量限定的点而从第三位置的坐标获得拾取位置的坐标。

根据本发明的方法的优点在于，它能够容易且准确地示教对于电子元件安装装置的供给器的拾取装置的拾取位置。根据本发明的方法的另一个优点是，供给器能相对于拾取装置和输送器放置在最佳位置处，使得电子元件在电路板上的安装速度较高。根据本发明的方法的又一个优点是能容易且快速地更换供给器。根据本发明的方法的再一个优点是能容易地纠正诸如供给器的供给误差的可能的故障。

根据本发明的一个实施例，该方法包括：通过将可移动框架移动到新的第一位置并确定其坐标来改变所述可移动框架的第一位置；以及重复基于第一位置和第二位置的坐标计算第一位置与第二位置之间的偏移和确定对于每个供给器的拾取装置的拾取位置的坐标的步骤。可移动框架的第一位置的改变可例如基于拾取装置和/或输送器的位置。例如，在更换供给器或拾取装置的情况下，可能需要改变可移动框架的第一位置。当由于不同类型的电路板而改变输送机的宽度时，可能也需要改变可移动框架的第一位置。

根据本发明的实施例，确定第一位置的坐标的步骤和确定第二位置的坐标的步骤包括：使用相机捕捉可移动框架的一个或多个图像，以及使用图形识别技术分析所述一个或多个图像。相机被布置成捕捉可移动框架在第一位置处以及在第二位置处的图像。相机优选地位于可移动框架上方，并且被布置成能沿与可移动框架相同的方向移动。相机优选地被布置在拾取装置旁边，并且通过用于使拾取装置移动的相同的移动装置而移动。利用包括存储器和处理器的分析装置来分析图像，所述分析装置被配置为基于所述图像确定第一位置和第二位置的坐标。

根据本发明的实施例，确定第三位置的坐标的步骤包括：使用相机捕捉拾取装置的一个或多个图像，以及使用图形识别技术分析所述一个或多个图像。当拾取装置处于第三位置时捕捉所述图像。相机优选地位于拾取装置上方，并且被布置成能沿与可移动框架相同的方向移动。相机优选地被布置在拾取装置旁边，并且通过用于使拾取装置移动的相同的移动装置而移动。利用包括存储器和处理器的分析装置来分析图像，所述分析装置被配置为基于所述图像来确定第三位置的坐标。

根据本发明的实施例，该方法包括确定电路板中的校准和电子元件安装孔的位置。校准和电子元件安装孔的位置信息是需要的，以使得拾取装置能将电子元件放置在电路板上的正确位置。

根据本发明的实施例，确定电路板中的校准和电子元件安装孔的位置的步骤包括：使用相机捕捉电路板的一个或多个图像，以及使用图形识别技术分析所述一个或多个图像。当电路板处于元件安装位置时捕捉所述图像。相机优选地位于电路板上方。相机优选地被布置在拾取装置旁边，并且通过用于使拾取装置移动的相同的移动装置而移动。利用包括存储器和处理器的分析装置来分析图像，所述分析装置被配置为基于所述图像确定校准和电子元件安装孔的位置。

在本文中给出的本发明的示例性实施例不应被理解为对所附权利要求的适用性构成限制。动词“包括(to comprise)”在本文中用作开放式限定，不排除还存在未提及的特征。除非另有明确说明，否则从属权利要求中列举的特征可相互自由组合。

本文中给出的示例性实施例及其优点按适用部分涉及根据本发明的装置以及方法，尽管这并不总是单独被提及。

附图说明

图1示出了处于元件安装状态的根据本发明实施例的电子元件安装装置，

图2示出了图1的局部视图，

图3示出了处于供给器更换状态的图1的电子元件安装装置，以及

图4示出了处于拾取位置示教状态的图1的电子元件安装装置。

具体实施方式

图1示出了根据本发明实施例的电子元件安装装置，其处于元件安装状态，即，处于电子元件101可以通过拾取装置102安装在电路板103上的状态。图2示出了图1的局部视图。

电子元件安装装置包括多个供给器104，用于将电子元件101供给到拾取装置102。在该示出的实施例中，电子元件101是径向电子元件，它们在其引线处连续地布置于元件带105。在供给器104中，以一次一个元件的方式从元件带105拆卸电子元件101。这是通过使用切割装置106切割电子元件101的引线来完成的。

供给器104可拆卸地附接至可移动框架107，可移动框架可在第一位置(如图1所示)与第二位置(如图3和图4所示)之间移动。可移动框架107被安装在轨道108上，可手动地使得可移动框架沿着轨道在第一位置与第二位置之间移动。可移动框架107可以通过柱体109被锁定在第一位置和第二位置处，所述柱体被布置成压靠轨道108的其中之一，因此可以防止可移动框架107移动。

电子元件安装装置包括用于输送电路板103的输送器110。输送器110将电路板103输送到元件安装位置以及将电路板从元件安装位置输送离开，在所述元件安装位置处，可以通过拾取装置102将电子元件101安装在电路板103上。在图1中，示出了电路板103位于元件安装位置处。

当可移动框架107处于如图1所示的第一位置处时，拾取装置102可以从供给器104拾取电子元件101，然后将电子元件101安装在电路板103上。对于每个供给器104，拾取装置102具有特定拾取位置。这意味着拾取装置102必须定位于特定位置，使得当可移动框架107处于第一位置处时，该拾取装置能从特定供给器104拾取电子元件101。通过使用两个致动器111和112，拾取装置102可在相互垂直且垂直于拾取装置的拾取方向的两个方向上移动。拾取装置102所附接的第一致动器111能使拾取装置102沿与输送机110的移动方向相对应的方向移动。第一致动器111附接至第二致动器112，该第二致动器能使拾取装置102沿与可移动框架107的移动方向相对应的方向移动。

当可移动框架107处于如图3所示的第二位置处时，供给器104可以附接至可移动框架107以及从该可移动框架拆卸。供给器104通过快速释放紧固件113紧固到可移动框架，允许容易且快速地更换供给器104。

电子元件安装装置包括用于捕捉图像的相机114。相机114布置在拾取装置102的旁边并且附接到第一致动器111，使得相机可以随着致动器111和112在相互垂直的两个方向上移动。相机114被配置为捕捉可移动框架107在第一位置和第二位置处的图像，从而可以确定可移动框架107的第一位置和第二位置的坐标。第一位置和第二位置的坐标用于确定拾取装置102的拾取位置的坐标。这通过以下实现：首先，基于第一位置和第二位置的坐标来计算第一位置与第二位置之间的偏移，然后示教对于供给器104的拾取装置102的拾取位置。在图4中示出了拾取位置示教状态。在这种状态下，可移动框架107处于第二位置处，并且拾取装置102处于第三位置处，在该第三位置处，拾取装置102可从供给器104拾取电子元件101。相机114被配置为捕捉拾取装置102的一个或多个图像，使得第三位置的坐标能够被确定。通过将偏移加到第三位置的坐标上来获得对于供给器104的拾取装置102的拾取位置的坐标。

在附图中仅描述了本发明的有利示例性实施例。对于本领域技术人员显而易见的是，本发明不仅限于上面给出的实施例，而是本发明可以在下文提出的权利要求的范围内变化。在从属权利要求中描述了本发明的一些可能的实施例，并且不应认为它们限制本发明本身的保护范围。

Claims (12)

1.一种电子元件安装装置，包括：

-输送机，用于输送电路板，

-供给器，用于供给电子元件，以及

-拾取装置，用于从所述供给器中拾取电子元件并将所述电子元件安装到所述电路板上，

其特征在于，所述电子元件安装装置包括：

-可移动框架，所述供给器能拆卸地附接至所述可移动框架，所述可移动框架能在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置处，所述拾取装置旨在从所述供给器拾取电子元件，在所述第二位置处，所述供给器旨在附接至所述可移动框架以及从所述可移动框架拆卸，

-相机，用于捕捉所述可移动框架在所述第一位置和所述第二位置处的一个或多个图像，以及

-分析装置，用于使用图形识别技术来分析所述一个或多个图像以确定所述第一位置和所述第二位置的坐标，

其中，所述相机被配置为捕捉所述拾取装置在第三位置处的一个或多个图像，当所述可移动框架处于第二位置时，在所述第三位置处，所述拾取装置能从一供给器拾取一电子元件，并且所述分析装置被配置为使用图形识别技术来分析所述一个或多个图像，以确定所述第三位置的坐标。

2.根据权利要求1所述的电子元件安装装置，其特征在于，所述可移动框架的第一位置是能调节的。

3.根据权利要求1或2所述的电子元件安装装置，其特征在于，所述电子元件安装装置包括锁定装置，所述锁定装置用于将所述可移动框架锁定在所述第一位置处和/或所述第二位置处。

4.根据权利要求1所述的电子元件安装装置，其特征在于，所述电子元件安装装置包括移动装置，所述移动装置用于移动所述拾取装置。

5.根据权利要求1所述的电子元件安装装置，其特征在于，所述分析装置被配置为基于所述第一位置和所述第二位置的坐标来计算所述第一位置与所述第二位置之间的偏移，并通过将所述偏移加到所述第三位置的坐标上来计算对于所述供给器的所述拾取装置的拾取位置的坐标。

6.根据权利要求1所述的电子元件安装装置，其特征在于，所述相机被配置为捕捉所述电路板的一个或多个图像，并且所述分析装置被配置为使用图形识别技术来分析所述一个或多个图像，以确定所述电路板中的校准和电子元件安装孔的位置。

7.一种用于设置电子元件安装装置的方法，所述电子元件安装装置包括可移动框架和拾取装置，供给器能拆卸地附接至所述可移动框架，所述拾取装置用于从所述供给器拾取电子元件并将所述电子元件安装到由输送机输送的电路板，所述方法包括：

-将所述可移动框架移动到第一位置，在所述第一位置处，所述拾取装置旨在从所述供给器拾取电子元件，

-确定所述第一位置的坐标，

-将所述可移动框架移动到第二位置，在所述第二位置处，所述供给器旨在附接至所述可移动框架以及从所述可移动框架拆卸，

-确定所述第二位置的坐标，

-基于所述第一位置和所述第二位置的坐标来计算所述第一位置与所述第二位置之间的偏移，以及

-通过如下确定对于每个供给器的拾取装置的拾取位置的坐标：

-将所述可移动框架移动到所述第二位置，

-将所述拾取装置移动到第三位置，在所述第三位置处，所述拾取装置能从一供给器拾取一电子元件，

-确定所述第三位置的坐标，以及

-通过将所述偏移加到所述第三位置的坐标上来计算对于所述供给器的所述拾取装置的拾取位置的坐标。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

-通过将所述可移动框架移动到新的第一位置并确定其坐标来改变所述可移动框架的第一位置，以及

-重复以下步骤

-基于所述第一位置和所述第二位置的坐标来计算所述第一位置与所述第二位置之间的偏移，以及

-确定对于每个供给器的所述拾取装置的拾取位置的坐标。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，确定所述第一位置的坐标的步骤和确定所述第二位置的坐标的步骤包括：

-使用相机捕捉所述可移动框架的一个或多个图像，以及

-使用图形识别技术分析所述一个或多个图像。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，确定所述第三位置的坐标的步骤包括：

-使用相机捕捉所述拾取装置的一个或多个图像，以及

-使用图形识别技术分析所述一个或多个图像。

11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法包括确定所述电路板中的校准和电子元件安装孔的位置。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，确定所述电路板中的校准和电子元件安装孔的位置的步骤包括：

-使用相机捕捉所述电路板的一个或多个图像，以及

-使用图形识别技术分析所述一个或多个图像。

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