自动装配机的供给装置 【技术领域】
本发明涉及一种用于自动装配机的供给装置，用于将存放在元件传送带上的元件传送到拾取位置，以及涉及一种所属的方法，用于在应用根据本发明的供给装置时进行起始脉冲识别。
背景技术
在由自动装配机进行的装配过程中，供给装置，即所谓的送料器用于提供元件以用于为基板装配元件。自动装配机的、通过定位系统可移动的装配头在拾取位置上从供给装置上拾取元件，该装配头移动至自动装配机的装配区域，在该装配区域中提供有待装配的基板，且该装配头将元件放置在基板上。通常元件存放在元件传送带上。那么，对于元件的提供来说，所谓的传送带进料器用作供给装置，该供给装置适于传送存放在元件传送带上的元件。存储在槽状的凹处中的元件从元件传送带传送至拾取位置，在该拾取位置上，由装配头从传送带槽中取出元件。空的传送带在合适的位置上离开供给装置。
在自动装配机中由供给装置供给元件时，对于由装配头进行的精确的拾取来说重要的是，元件精确地定位在预定的拾取位置上。通过供给装置的配备有针轮齿的针轮来进行元件的定位。在此，针轮齿啮合在元件传送带的穿孔中，元件存储在元件传送带的元件传送带槽中，以便继续传送元件传送带并以这种方式将元件定位在拾取位置上。这就是说，待拾取的元件的位置可通过针轮的针轮齿的位置限定在拾取位置上。
对于由装配头实现的元件的精确的拾取来说，元件在拾取位置上的相应精确的定位是必要的。特别对于极小的元件的装配来说，元件在拾取位置上非常精确的定位对于拾取过程来说是必须的。对于必要的、通常非常高的定位精度来说，特别是在元件极小的情况下，确定针轮的旋转角对于定位来说通常是不够的。此外，针轮的制造过程导致了针轮的各个针轮齿在大小和布置方面具有制造公差。由于定位时的精度特别是在元件极小的情况下受到了这些制造公差的影响，所以必须测得这些制造公差并随后相应地进行补偿。
为了达到高的定位精度，一个可能性就是在供给装置中使用高精度制造的针轮。当然，购买它们是非常昂贵的。由于对例如供给装置和要求的精度要进行多次适应，所以它们的制造通常也是非常耗时的。
所谓的起始脉冲识别显示了补偿制造公差的一个更简单的可能性。例如，在文章EP 1 494 522 B1中指出，为特定的位置或特定的针轮齿配备了在针轮上的标记，例如在针轮中或在与针轮耦合地盘中的孔；针轮齿在针轮上的编号，该编号可通过视窗读出；或磁体。然后，该标记由传感器装置(例如，光学传感器、光电栅栏、摄像机、霍尔传感器等)测出并因此识别出，特定的针轮齿位于事先限定的位置。通过借助于驱动装置促动针轮，使针轮以确定的行程继续转动，并将另一个针轮齿带到位置上。然后，针轮齿的限定的目标位置可以被修正一个修正值，例如在制造例如使用有这种针轮的供给装置时，该修正值已被存储在存储器装置中。
也存在这样的可能性，即针轮与所谓的绝对值发生器连接，由该绝对值发生器提供关于针轮位置的信息。从发生器的信息(例如绝对值)中得出当前待定位的针轮齿的编号，然后针轮齿的目标位置被修正了一个修正值，以便实现更精确的定位。
当然，所有这些用于起始脉冲识别的做法都具有缺点，即例如必须将额外的机械的和/或电的部件安装在供给装置中。因此，与之联系在一起的是用于这些部件的例如制造、购置、安装和维护的额外的成本和费用。
【发明内容】
因此，本发明的目的在于提出一种供给装置，通过这种供给装置可以以简单且价廉的方式且不需要额外的费用地实现具有极高精度的位置确定。
该目的通过开头所述类型的供给装置实现，其中该供给装置包括用于传送和在拾取位置上定位元件传送带的针轮，其中在针轮中这样地实现针轮齿在针轮上的布置和/或设计，即借助于扫描可清晰地识别针轮齿中的至少一个针轮齿。为了识别，针轮齿中的至少一个针轮齿具有可区别的宽度和/或可区别的高度和/或在针轮齿之间的间隙中的至少一个间隙具有可区别的深度。此外，根据本发明的供给装置包括：用于使针轮运动的驱动装置；用于扫描针轮齿的传感器装置；以及用于评估传感器装置的信号和用于识别至少一个可清晰地识别的针轮齿的评估单元。
根据本发明的供给装置的主要方面在于，通过使用经修改的针轮(例如，具有至少一个更宽和/或更高的针轮齿和/或至少一个在深度上可区别的在针轮齿之间的间隙)能以简单且价廉的方式实现元件在拾取位置上的高精度的定位。由于没有应用额外的标记(例如，孔、编号、磁体等)来标记针轮的至少一个针轮齿，所以不会为了将机械的和/或电的部件安装入供给装置以用于所谓的起始脉冲识别而产生额外的费用。例如，不再需要用于起始脉冲识别的额外的传感器的安装和维护。
由于在根据本发明的供给装置中应用了具有至少一个经修改的针轮齿和/或在针轮齿之间的、经修改的至少一个间隙的针轮，所以可以以简单且价廉的方式补偿在供给装置中所使用的针轮通常所具有的制造公差。例如，在扫描中，可以非常简单且清晰地识别该至少一个经修改的针轮齿，或该至少一个经修改的间隙，其中例如该至少一个经修改的针轮齿具有比其它针轮齿更大或更小的宽度或缩短或延长的高度，以及例如该至少一个经修改的间隙具有比其它的间隙更大或更小的深度和一个可区别的深度，并因此例如清晰地识别出紧随该经修改的间隙的针轮齿。通过识别该至少一个经修改的针轮齿或该至少一个经修改的间隙，可以再次以简单的方式得出确定的位置，而例如制造公差不会对定位产生大的影响。
当然，也存在这样的可能性，即针轮的多个针轮齿通过更大或更小的宽度和/或高度与其它的针轮齿区分开。例如，两个、四个或更多的针轮齿的宽度和/或高度被修改，并例如均匀地或不均匀地分布在针轮的圆周上。在此，经修改的针轮齿的宽度或高度应该是不同的，从而确保了各个针轮齿的清晰的识别。同样可能的是，在根据本发明的供给装置中应用这样的针轮，在该针轮中，为了确定位置将具有经修改的宽度的针轮齿与具有经修改的高度的针轮齿组合在一起。
对于在针轮齿之间的经修改的间隙来说也存在这样的可能性，即多个(例如，两个、四个或更多)间隙具有经修改的深度，且随后这些间隙均匀地或不均匀地分布在针轮的圆周上。在此，这些间隙的经修改的深度同样应该互相区分，从而可以根据间隙清晰地识别针轮齿并以这种简单的方式确定位置。
此外，还可以将一种针轮应用在根据本发明的供给装置中，在这种针轮中，将经修改的针轮齿(例如，宽度方面的变型、高度方面的变型)与经修改的间隙组合在一起用于清晰的识别，且通过这种针轮，基于经修改的针轮齿和经修改的间隙沿着针轮的圆周的均匀或不均匀的布置获得高精度的定位。在此，所有组合都是可能的，例如在宽度和高度上经修改的针轮齿的组合、在宽度上经修改的针轮齿与经修改的间隙的组合、在高度上经修改的针轮齿与经修改的间隙的组合，或者针轮具有在宽度和高度上经修改的针轮齿以及经修改的间隙。
在根据本发明的供给装置的一个特殊的实施变体中，步进电机被设置作为驱动装置，这是因为可以以简单的方式在步进电机中确定用于经修改和未经修改的针轮齿的步长数。然后，可以以简单的方式引入该步长数用于找出确定的位置，例如拾取位置。
在根据本发明的供给装置的一个优选的改进方案中，叉状光电栅栏被设置作为传感器装置，这是因为由此以简单的方式实现了对针轮的针轮齿的扫描。借助于叉状光电栅栏可以产生用于针轮齿的前侧面的浸入和用于针轮齿的后齿面的离开(Austauchen)的信号。
理想地，用于为基板装配元件的自动装配机包括至少一个根据本发明的供给装置，由此在装配过程中可以以简单且廉价的方式实现元件在拾取位置上的高精度的定位。由于在拾取位置上的改进的定位，在自动装配机中应用根据本发明的供给装置促成了在装配过程中、尤其是在极小的元件的装配过程中更低的故障率。
上述目的同样通过用于在拾取位置上定位元件的方法实现，其中根据上述描述来应用根据本发明的供给装置，其中驱动装置使具有至少一个在宽度和/或高度上经修改的针轮齿和/或至少一个在针轮齿之间的、在深度上经修改的间隙的针轮运动，同时由传感器装置扫描针轮齿并产生信号，然后由评估单元评估这些信号并检测至少一个可清晰地识别的针轮齿。然后，在此基础上确定并调整例如由针轮传送的元件传送带的位置。
根据本发明所提出的方法的主要方面在于，以简单的方式且在没有额外的费用的情况下实现例如元件传送带槽或位于其中的元件在拾取位置上的精确的定位。
有利的是，在至少一个可清晰地识别的针轮齿的位置基础上，由评估单元求出用于针轮的其它针轮齿的定位的修正值。以这种方式可以相对简单地进行精确的定位，且可以这样地补偿针轮的制造公差，即尽可能少地影响定位。对此的一个前提条件例如是，在供给装置的制造过程中，已经测出并检验了针轮的单个针轮齿的修正值，且之后已经将测得的修正值存入例如供给装置的非易失性存储器单元。例如，该存储器单元可以分配给评估单元，然后由该评估单元在定位过程中使用该修正值。
在本发明的一个优选的改进方案中，使用步进电机作为驱动装置，并且用于针轮的每个针轮齿的步进电机的步长数作为信号被计数和评估。通过应用步进电机，可以以简单的方式确定用于经修改和未经修改的针轮齿的步长数。
【附图说明】
下面示例性地根据附图对本发明进行描述。图中示出：
图1示出了针轮，在该针轮中，至少一个针轮齿具有经修改的宽度；
图2A和2B示出了针轮，在该针轮中，至少一个针轮齿具有经修改的高度；
图2C和2D示出了针轮，在该针轮中，至少一个齿间隙具有经修改的深度；
图3示意性地示出了根据本发明的供给装置，该供给装置包括具有在图1到2D中示出的针轮齿的变型中的至少一个的针轮，以及示出了根据本发明的方法的流程。
【具体实施方式】
图1以示意性和示例性的方式示出了针轮S，该针轮特别可以应用在用于自动装配机的供给装置中。针轮S具有在圆周上均匀分布的针轮齿Z，该针轮齿由间隙ZW隔开。该针轮齿Z具有宽度X和前侧面F，例如在用于自动装配机的供给装置中应用针轮S时，从该前侧面继续传送元件传送带。
针轮S可以围绕旋转中心DP运动。该旋转中心DP例如可能会由于制造过程而偏离几何中心MP，即线A和B的交点。同样地，例如针轮S本身由于制造工艺也可能偏离理想的圆形IK。特别在高精度的位置确定时，这些由于针轮S的制造工艺的偏离(也称作制造公差)会产生消极影响。因此，必须在定位期间对由于针轮S的制造公差的偏离进行补偿。
出于这个原因，针轮S具有至少一个针轮齿Z1，该针轮齿这样地设计和/或布置，即可借助于扫描清晰地识别针轮齿Z1。在图1中示例性地示出的针轮Z1中，该至少一个经修改的针轮齿Z1通过经修改的宽度Y借助于扫描可与其它针轮齿Z清晰地区别开。例如，针轮S的针轮齿Z1具有比其它针轮齿Z更小的宽度Y。当然，对于清晰的区别来说，针轮齿Z1的宽度Y也可以比针轮S的其它齿Z的宽度X更大。
此外也可能的是，即多个针轮齿Z1具有经修改的宽度Y。那么这些针轮齿Z1可以均匀地或不均匀地分布在针轮S的圆周上。在此重要的是，经修改的针轮齿Z1的宽度Y是不同的(例如，经修改的齿Z1的宽度Y的渐变，其中宽度Y区别于其它针轮齿Z的宽度X)，因此确保了各个经修改的针轮齿Z1的清晰的识别。
图2A至2D示出了针轮齿Zx的设计和/或布置的其它可能性，因此可借助于扫描清晰地识别这些针轮齿。
图2A示意性地示出了针轮S的示例性的局部图，该针轮具有在圆周上均匀分布的针轮齿Z。这些针轮齿由间隙ZW隔开。此外，针轮S具有至少一个针轮齿Z2，该针轮齿具有小于其它针轮齿Z的高度且因此可以借助于扫描清晰地识别。
图2B再次示意性地且示例性地示出了针轮S的局部图，该针轮具有针轮齿Z和间隙ZW。在此，针轮S具有至少一个针轮齿Z3，该针轮齿具有大于其它针轮齿Z的高度且因此可以借助于扫描清晰地识别。
当然，在此也存在这样的可能性，即多个针轮齿Z2，Z3相对于其余的针轮齿Z在其高度上被修改，也就是说，经修改的针轮齿Z2，Z3具有更小或更大的高度。在此，这些在高度上经修改的针轮齿Z2，Z3例如可以均匀地或不均匀地分布在针轮S的圆周上。对于清晰的识别来说，经修改的针轮齿Z2，Z3应该具有各自不同的高度(例如，经修改的齿Z2，Z3的高度的渐变，其中该高度区别于其它针轮齿Z的高度)。同样可能的是，在针轮S上为了位置确定而将具有经修改的宽度X的针轮齿Z1与具有经修改的高度的针轮齿Z2，Z3组合在一起。
图2C同样示意性地示出了针轮S的示例性的局部图，该针轮具有在圆周上均匀分布的针轮齿Z和位于针轮齿Z之间的间隙ZW。为了识别至少一个针轮齿Z4，使用至少一个间隙ZW1。在此，该经修改的间隙ZW1具有小于针轮S的其余间隙ZW的深度。
图2D同样示意性地示出了针轮S的示例性的局部图，该针轮也具有在圆周上均匀分布的针轮齿Z和位于针轮齿Z之间的间隙ZW。为了识别至少一个针轮齿Z5，在该针轮齿Z5前面紧贴该针轮齿经修改地设计有间隙ZW2。在此，该间隙ZW2具有大于针轮S的其余间隙的深度。
当然，针轮S也可以具有多个带有经修改的深度的间隙ZW1，ZW2(例如，具有更小的深度的多个间隙ZW1，具有更大的深度的多个间隙ZW2，具有更小和更大的深度的间隙ZW1，ZW2的组合)，其中这些间隙ZW1，ZW2则可以均匀地或不均匀地分布在针轮S的圆周上。为了清晰的识别针轮齿Z4，Z5，针轮S的经修改的间隙ZW1，ZW2应该具有不同的深度(例如经修改的深度的渐变)。
此外，为了在针轮S上清晰的识别，也可以将经修改的针轮齿Z1，Z2，Z3(例如，宽度上的变型，高度上的变型)与经修改的间隙ZW1，ZW2组合在一起。借助于沿着针轮S的圆周均匀地或不均匀地布置经修改的针轮齿Z1，Z2，Z3和经修改的间隙ZW1，ZW2可以实现高精度的定位。在此，所有组合都是可能的，例如在宽度和高度上经修改的针轮齿Z1，Z2，Z3的组合，在宽度上经修改的针轮齿Z1与经修改的间隙ZW1，ZW2的组合，在高度上经修改的针轮齿Z2，Z3与经修改的间隙ZW1，ZW2的组合，或者针轮S具有在宽度和高度上经修改的针轮齿Z1，Z2，Z3以及经修改的间隙ZW1，ZW2。
图3示意性地且示例性地示出了供给装置ZM，该供给装置包括具有在图1到2D中示出的变型中的至少一个的针轮S。例如，该针轮S具有在宽度上经修改的针轮齿Z1。例如，该针轮齿Z1具有比针轮的其它针轮齿Z更小的宽度。但同样可能的是，在供给装置ZM中应用具有至少一个具有更大宽度的针轮齿Z1的针轮S。同样可以在供给装置ZM中应用具有至少一个或多个变型的针轮，这些变型在图2A到2D中示出。也可以应用具有所有变型体(经修改的齿Z1和间隙)或这些变型的组合的针轮S。
在供给装置ZM中，针轮S用于传送和定位元件传送带G，在该元件传送带中，用于装配过程的元件安置在槽状的凹处。为了传送元件传送带G，从针轮S的针轮齿Z，Z1啮合入元件传送带G的打孔处。由此，元件传送带G通过针轮S的旋转运动D在方向R上传送。因此，从针轮S的针轮齿Z1，Z的相应的位置实现元件传送带G的定位，并因此特别实现安置在元件传送带G上的器件在拾取位置AP上的精确定位。
此外，除了其它未示出的部件外，该供给装置ZM示例性地包括驱动装置AT、传感器装置SE和评估单元AW。驱动装置AT设置用于针轮S的旋转运动D。例如，驱动装置AT可以设计为步进电机。传感器装置SE用于扫描针轮S的针轮齿Z1，Z和间隙ZW。由传感器装置SE产生用于评估单元AW的信号。例如，所谓的叉状光电栅栏可以用作传感器装置。评估单元AW负责评估由传感器装置SE提供的信号和因此用于识别经修改的针轮齿Z1。评估单元AW也适于识别针轮齿Z1或间隙ZW的其它已描述的变型。例如，可将集成在供给装置ZM中的处理器用作评估单元AW，该处理器包括例如非易失性存储器。例如，在该存储器中可以存储针轮齿Z1，Z的制造公差和/或修正值，它们在供给装置ZM的制造过程中已经被求得且用于算出针轮S的正确的定位。
在第一方法步骤1中，为了补偿制造公差并因此为了通过供给装置ZM对存放在元件传送带G中的元件在拾取位置AP上进行精确定位，借助于驱动装置AT(例如步进电机)使针轮S在旋转方向D上运动。由此一方面在方向R上传送元件传送带G。另一方面，同时在第二方法步骤2中，由传感器装置SE扫描针轮S的针轮齿Z1，Z以及产生信号。
例如，在将叉状光电栅栏用作传感器装置SE时，对针轮齿Z1，Z的前侧面浸入叉状光电栅栏或针轮齿Z1，Z的后齿面离开叉状光电栅栏进行记录，并因此分别产生一个信号。当将步进电机用作驱动装置AT时，可以以这种方式计算针轮齿Z1，Z的各个齿面的浸入和离开之间的步长。
因此，对于具有至少一个在宽度上经修改的针轮齿Z1的针轮S来说，得出用于未经修改的针轮齿Z的步进电机的步长的第一数量和用于经修改的针轮齿Z1的步进电机的步长的第二数量。当经修改的针轮齿Z1比其它针轮齿Z更宽时，步长的第二数量大于步长的第一数量。当针轮齿Z1的宽度比未经修改的针轮齿Z设计得更窄时，第二数量小。
随后，在第三方法步骤3中，借助于传感器装置SE确定的信号(例如，步进电机的步长数等)传输至评估单元AW。相应地由评估单元AW评估信号，并由此识别经修改的针轮齿Z1。在由此测出的经修改的针轮齿Z1的位置的基础上，则可以得出用于其它针轮齿Z的定位的修正值。存储在评估单元AW中的制造公差和修正值用于针轮齿Z1，Z。
随后，在第四方法步骤4中，可以在经修改的针轮齿Z1的测出的位置以及修正值的基础上，相应地由评估单元AW控制驱动装置AT，从而对元件传送带G或其中安置的元件在拾取位置AP上进行精确地定位。
例如，在将步进电机用作驱动装置AT时，可以为了精确的定位而修正测出的步长数，并将相应修正的值由评估单元AW传输至步进电机。
用于借助于供给装置ZM在拾取位置AP上定位元件的方法同样可以利用针轮S来实施，该针轮S具有其它所述的变型(至少一个针轮齿Z1的经修改的高度、至少一个间隙的经修改的深度等)。在此重要的是，清晰地识别至少一个针轮齿Z1并因此准确了解其位置。