專利名稱：元件帶輸送輪、元件帶輸送系統(tǒng)以及元件帶輸送系統(tǒng)的工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種元件帶輸送輪、一個元件帶輸送系統(tǒng)以及一種元件帶輸送系統(tǒng)的工作方法，在這系統(tǒng)中元件帶輸送輪有一個盤形的內(nèi)殼，其上有多個輸送銷分別徑向布置，這些銷可以在運輸元件帶時嚙合在其運輸孔里。
元件帶是目前元件的最重要的包裝形式。元件的帶既適合于大批量的生產(chǎn)也適合小批量，它們經(jīng)常需要改裝。元件帶可以借助于一種裝配裝置的輸入模塊用于裝配例如SMD(表面安裝器件)元件。輸入模塊的任務(wù)是保證由帶組成的元件沒有干擾地提供使用。元件帶從一個滾輪移動到輸入模塊里，其中覆蓋帶從這帶除去，從而使元件能夠在一個拾取位置上被一個裝配頭例如向上取出。
元件帶通常具有固定的帶步距。這就是說，以預(yù)先規(guī)定的距離例如為1mm，2mm，4mm，8mm等等，分別有一個元件裝在元件帶上，例如裝入在元件帶的袋盒里并用覆蓋帶防止脫落。
為了保證快速輸入，由通常的輸入模塊使元件帶在去除覆蓋膜下以高的速度連續(xù)地分別繼續(xù)運輸一個固定的帶步距，以便使拾取位置上的下一個元件提供使用。
此處例如應(yīng)用了機械的順序驅(qū)動，這種驅(qū)動已經(jīng)使銷輪分別繼續(xù)運輸一個帶步距，例如在EP 967851中所述的那樣。
然而，用于固定的機械預(yù)定的帶步距的輸入模塊有以下缺點一方面只能使用唯一一個步距的帶，而另一方面不能對拾取位置進行校正，這是因為帶總是繼續(xù)運輸一個規(guī)定的長度。然而尤其在元件很小時需要能夠改變這拾取位置，以便能夠使帶裝盒里元件的位置偏差得到平衡。另外對于輸入模塊的許許多多使用場合來說需要能夠用一個唯一的帶輸入模塊對具有不同的帶步距的帶進行加工。
因此本發(fā)明的任務(wù)是提供一種元件帶輸送輪、一種元件帶輸送系統(tǒng)以及一種元件帶輸送系統(tǒng)的工作方法，在此系統(tǒng)中，可以對拾取位置進行校正并可以應(yīng)用不同帶步距的元件帶。
該項任務(wù)按照本發(fā)明通過一種具有權(quán)利要求1的特征的元件帶輸送輪、一種具有權(quán)利要求11的特征的元件帶輸送系統(tǒng)以及一種具有按權(quán)利要求14所述特征的元件帶輸送系統(tǒng)的工作方法來解決。
本發(fā)明的優(yōu)選的設(shè)計方案都在從屬權(quán)利要求中提出。
按照本發(fā)明的元件帶輸送輪與背景技術(shù)相比具有許多優(yōu)點。例如一體地在輸送輪上設(shè)有一個編碼器輪，它用于確定輸送輪的位置。編碼器輪例如通過永久磁鐵設(shè)計成，因而給出了在編碼器輪，更確切地說輸送輪的位置以及一種檢測編碼器輪的傳感器之間的一種明確的對應(yīng)關(guān)系。因此也可以在例如可以應(yīng)用在元件的輸入模塊里的元件帶輸送輪停止之后隨時求出元件帶輸送輪的實際位置。這種位置信息例如可以用來精確確定所要裝配元件的拾取位置。
例如這種編碼器輪適合于與傳感器一起構(gòu)成一個增量的行程傳感器。這種傳感器可以有永久磁鐵，它們的極布置在元件帶輸送輪的徑向方向上，而且大多以交替的極性在編碼器輪上形成。因此就可以借助于傳感器從編碼器輪相對于傳感器的位置檢測出正弦信號以及余弦信號并由此來確定輸送輪相對于傳感器的絕對位置。
可以將編碼器輪設(shè)計成薄的可磁化層或使用一種可磁化材料，這種材料例如可以是一種壓注材料，由這材料形成編碼器輪的極的齒狀。但是也可以在編碼器輪上設(shè)有不同于磁性的編碼，例如感應(yīng)式的，光學(xué)的等等。
輸送輪可以具有一個標(biāo)記，借助這標(biāo)記可以確定其零位置。這個標(biāo)記例如可以設(shè)計成光學(xué)的標(biāo)記、感應(yīng)標(biāo)記和/或磁性標(biāo)記并布置在輸送輪的一個任意位置上。當(dāng)標(biāo)記經(jīng)過一個傳感器時，該傳感器也可以是檢測編碼器化的傳感器，那就可以產(chǎn)生一個信號，該信號指出了輸送輪位于其零位置上或者在其起始位置上。
通過按照本發(fā)明的在編碼器輪和輸送輪之間的機械牢固的耦聯(lián)可以使沒有限制的固定的帶步距的元件帶實現(xiàn)任意的定位。由于直接在元件帶驅(qū)動裝置的引出處檢測元件帶的位置，因此可以達到高的精度?？梢栽O(shè)定任意的帶步距。排除了由于傳動誤差如間隙或非線性而引起的某些不準(zhǔn)確性，這種傳動誤差會使定位精度變差。為了達到還要更高的定位精度，輸送銷可以設(shè)置一種塑料涂層。這造成元件帶的運輸孔的較小的變形并因此使精度改善。
在按照本發(fā)明的元件帶輸送系統(tǒng)中，除了一種按本發(fā)明的元件帶輸送輪外也設(shè)有一個導(dǎo)向件，由該導(dǎo)向件使元件帶相對于輸送輪進行引導(dǎo)，設(shè)有一個傳感器用于檢測編碼器輪相對于傳感器的相對位置，以及設(shè)有一個傳動裝置用于使元件帶輸送輪圍繞其旋轉(zhuǎn)軸線運動。同時傳感器在與編碼器輪共同作用下的角度分辨率選得比一種可能由于驅(qū)動裝置和/或一種在驅(qū)動裝置上的傳動裝置而引起的輸送輪的角度間隙更細(xì)。這傳動裝置例如是一個蝸桿-蝸輪傳動裝置，其中蝸輪布置在輸送輪上。所謂更細(xì)的分辨率按照本發(fā)明的意義是指較高的分辨率，因此編碼器輪/傳感器系統(tǒng)的分辨率大于這驅(qū)動裝置的一個可能的角度誤差，以便也在這角度誤差之內(nèi)可以明確地測定這絕對位置。
由于傳感器在與編碼器輪共同作用下的角度分辨率比可能出現(xiàn)的驅(qū)動裝置的角度間隙更細(xì)，因此可以即使在斷開這元件帶輸送系統(tǒng)之后也隨時來確定輸送輪的絕對位置，因為由例如傳感器的正弦信號和余弦信號可以求出在兩個編碼器元件之間的輸送輪的絕對位置。
按照本發(fā)明的元件帶輸送輪的這種性能尤其可以利用來與一種自鎖式傳動裝置相結(jié)合使用。例如一種蝸輪-蝸桿傳動裝置可以用作自鎖式的傳動裝置。只要不提供驅(qū)動能量，這種傳動裝置就是自鎖的。由此得出在斷開元件帶輸送系統(tǒng)期間輸送輪的位置只能在由傳動裝置間隙所規(guī)定的運動范圍內(nèi)發(fā)生變化。如果選擇傳感器的角度分辨率，從而使許多角度增量能夠在一個對應(yīng)于傳動裝置間隙的角度差之內(nèi)進行分辨，那么也可以在斷開之后，明確地測定輸送輪的位置。在兩個編碼器元件，例如磁性極之間的距離也可以稱為一個編碼器周期。該編碼器周期按照本發(fā)明對應(yīng)于傳動裝置間隙或者小于這間隙。由于正弦信號和余弦信號可以作為輸出信號而輸出，編碼器相對于傳感器的位置例如可以通過反正切函數(shù)進行內(nèi)插。因此可以在一個編碼器周期內(nèi)實現(xiàn)一種很高的分辨率。例如可以在一個0.6mm的傳動裝置間隙之內(nèi)，作為一個編碼器周期，內(nèi)插256個角度增量。因此分辨率就達到0.6mm256。因此也可以在斷開之后使輸送輪能明確的定位，只要在斷開時這輸送輪所經(jīng)過的位置差小于±編碼器周期的一半，例如在上述實例中的編碼器輪處小于±0.3mm。
還設(shè)有一個控制裝置，用此裝置與驅(qū)動裝置和傳感器一起形成了一個閉環(huán)的調(diào)整回路。因此就保證了隨時精確地遵守預(yù)先規(guī)定的帶步距或者元件帶拾取位置的位置。
為了能夠即使在斷開元件帶輸送系統(tǒng)之后也使輸送輪的位置實現(xiàn)更好的對應(yīng)關(guān)系，控制裝置可以有一個數(shù)據(jù)存儲器，數(shù)據(jù)就通過輸送輪的輸送銷對編碼器輪的幾何對應(yīng)關(guān)系而存儲在這存儲器里。此處對于每個編碼器元件，例如一個磁性極，與每個或者至少幾個輸送銷確定了準(zhǔn)確的幾何對應(yīng)關(guān)系，其形式例如為直角坐標(biāo)或者極坐標(biāo)。這些值可以用來使可能在制造元件帶輸送輪和/或元件帶輸送系統(tǒng)時出現(xiàn)的對于元件帶輸送系統(tǒng)的運行的偏差補償?shù)搅?，這樣無論在保持所希望的帶步距還是所希望的元件拾取位置時都可以達到極高的精度。
為了測定在一個元件帶系統(tǒng)中的輸送輪的絕對位置，從編碼器元件至所要進行檢測的傳感器的位置求出兩個相鄰的編碼器元件的一個角度間隔的小部分。例如傳感器可以提供正弦信號和余弦信號，由這信號也可以在兩個相鄰編碼器元件，例如象磁性極的間距之內(nèi)例如通過建立反正切而求出絕對位置。另外還需要檢測一個計數(shù)值，它說明了每兩個相鄰編碼器元件的角度間距的整數(shù)。通過這兩種信息的聯(lián)系可以隨時確定輸送輪的絕對位置。若在這之前將角度間距的整數(shù)值的數(shù)存入，那么即使在斷開之后也可以精確地計算出絕對位置。例如可以用在元件帶輸送系統(tǒng)里的剩余能量將這個整數(shù)值存儲在一個非易失的存儲器里，就象例如一個EEPROM里。
另外可以檢測出在輸送輪的各輸送銷與各相鄰的編碼器元件的幾何對應(yīng)關(guān)系中的不規(guī)則性，以便能在運行時將這不規(guī)則性修正到零。所求出的不規(guī)則性例如可以存儲在一個非易失的存儲器里。在這元件帶輸送系統(tǒng)投入運行之前唯一一次求出不規(guī)則性，并將此不規(guī)則性固定存儲在同一系統(tǒng)的一個控制裝置里或者存在一個與此系統(tǒng)相連的控制計算機里，那就足夠了。
以下根據(jù)附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明。附圖所示為

圖1按照本發(fā)明的元件帶輸送輪的一種優(yōu)選實施形式的俯視圖；圖1a通過圖1所示輸送輪1沿著剖面線S的一個剖面；圖2元件帶輸送系統(tǒng)的按照本發(fā)明的工作方法的流程簡圖。
由圖1可見是一種按本發(fā)明的元件帶輸送輪的俯視簡圖。輸送輪1有一個基本為盤形體12，盤形體設(shè)有許多輸送銷13，它們分別都是徑向伸展布置。輸送銷13適合于，在運輸元件帶時嵌入到它們的運輸孔里，以便能夠使元件帶實現(xiàn)傳送，這種傳送是由輸送輪的旋轉(zhuǎn)而引起的。
在盤形體12上例如在一個環(huán)狀凹槽里裝了一個編碼器輪14。編碼器輪14牢固地與物體12耦聯(lián)，因而使輸送銷13與編碼器輪14的編碼器元件可以有一種一一對應(yīng)的關(guān)系。如果按本發(fā)明的元件帶輸送輪1在一個傳感器16處經(jīng)過，這個傳感器可以檢測編碼器輪的編碼器元件，那么與這傳感器16共同作用就可以明確地求得編碼器輪14的位置，并因此求出輸送輪1相對于一個固定參考點，例如傳感器16的位置的位置。
例如可以在物體12里設(shè)有一個標(biāo)記18。作為圖1可見到一個設(shè)計成孔的標(biāo)記18。如果此標(biāo)記在傳感器16的另一個檢測單元處經(jīng)過，那就可以輸出一個信號，該信號表示出已經(jīng)占據(jù)了輸送輪1的一個零位。由這零位出發(fā)通過對在傳感器16處運動經(jīng)過的編碼器輪14的編碼器元件進行計數(shù)就可以確定輸送輪18已經(jīng)運動了什么樣的角度值。
同樣輸送方向也能通過對編碼器輪14的編碼器元件的檢測而讀出。例如當(dāng)應(yīng)用一種磁性工作的編碼器輪14時可以通過對于極，例如極側(cè)面形狀的設(shè)計由傳感器16信號的不同的側(cè)面形狀來求出輸送輪1的旋轉(zhuǎn)方向。
圖1a表示了通過輸送輪1的簡圖沿著剖面線S的一個剖面。如由圖1a可見，編碼器輪14布置在盤狀體12的一個凹槽12a里。編碼器輪14有許多編碼器元件15，它們由圖1a可見為由一種壓注材料制成的一種可磁化的編碼器輪14的基本上為齒狀的極。但也可以將編碼器輪14設(shè)計成一個薄的可磁化的層，在這薄層里設(shè)計了磁性化部位形式的編碼器元件。
也可以應(yīng)用光學(xué)的和/或感應(yīng)的用于編碼器輪14的編碼器元件。
由圖2可見一種元件帶輸送系統(tǒng)的按照本發(fā)明的工作方法的一個流程簡圖。如圖2所示，按照本發(fā)明的方法原則上可以細(xì)分為三個部段A，B和C。此處A和B形成的部段可以在元件帶輸送系統(tǒng)運行之前或之后有選擇地實施。C表示了用步驟S2至S4實際檢測按照本發(fā)明的輸送輪1的絕對位置的部段。
這樣按本發(fā)明的方法就由一個起動步驟開始。接著這起動步驟在步驟S1里檢測輸送輪1的零位。為此借助于一個驅(qū)動裝置(未示出)使輸送輪1一直轉(zhuǎn)動，直到能被傳感器16檢測到標(biāo)記18為止。由這個位置出發(fā)可以通過對在傳感器16處經(jīng)過的編碼器輪14的編碼器元件15進行計數(shù)來檢測輸送輪1相對于傳感器16的轉(zhuǎn)動角度值。但在步驟1里檢測零位并非強制必需的。在步驟2里檢測傳感器16的信號。所檢測的信號在步驟S3里分析處理。這例如可以如下來進行對在傳感器16處運行經(jīng)過的編碼器元件15的數(shù)量進行計數(shù)或者存入在一個計數(shù)裝置里而且/或者通過處理例如以正弦或余弦信號存在的傳感器信號，借助于一種三角函數(shù)例如像反正切函數(shù)得出在兩個相互緊隨著的編碼器輪14的編碼器元件15之間的一個范圍。
在步驟S4里將求出的角度值和求出的轉(zhuǎn)動方向例如輸出給一個用于元件帶輸送系統(tǒng)的控制裝置。若要使工作繼續(xù)進行，那么通過步驟V1里的一個“是”決定它并返回到步驟S2之前，在這步驟S2里這按照本發(fā)明的方法就按照部段C，如由圖2可見的那樣，進行重復(fù)。在判斷步驟V1中為“否”時，或者在步驟S5里將在傳感器16旁運動經(jīng)過的編碼器元件15的數(shù)量存儲起來或者直接結(jié)束按本發(fā)明的方法。
權(quán)利要求
1.具有一個盤狀物體(12)的元件帶輸送輪(1)，盤狀物體有多個輸送銷(13)分別徑向伸出，這些銷在運輸元件帶時能夠嵌入在其運輸孔里，其中·在物體(12)上裝有一個編碼器輪(14)，由該編碼10輪(14)與一個檢測編碼器輪(14)位置的傳感器(16)共同作用就可以明確地求出輸送輪(1)的位置。
2.按權(quán)利要求1所述的元件帶輸送輪，其中編碼器輪(14)與傳感器(16)一起形成一個增量式的角度傳感器。
3.按權(quán)利要求1或2所述的元件帶輸送輪，其中編碼器輪(14)具有永久磁鐵，它們的極(15)在元件帶輸送輪(1)的徑向方向上延伸并大多以交替的極性設(shè)在編碼器輪(14)上。
4.按權(quán)利要求3所述的元件帶輸送輪，其中編碼器輪(14)有一層薄的可磁化的層，所述極設(shè)在這層里。
5.按權(quán)利要求3所述的元件帶輸送輪，其中編碼器輪(14)具有一種可磁化的材料，尤其是一種壓注材料，用該材料使編碼輪(14)的極(15)形成齒狀。
6.按權(quán)利要求1至5中任意一項所述的元件帶輸送輪，其中輸送輪(1)設(shè)有一個標(biāo)記(18)，該標(biāo)記可用于確定零位。
7.按權(quán)利要求6所述的元件帶輸送輪，其中標(biāo)記(18)是一個在輸送輪(1)里的孔，它靠近編碼器輪(14)布置。
8.按權(quán)利要求1至7中任意一項所述的元件帶輸送輪，其中還設(shè)有一個耦聯(lián)元件用于驅(qū)動輸送輪(1)。
9.按權(quán)利要求8所述的元件帶輸送輪，其中耦聯(lián)元件是一個蝸輪。
10.按權(quán)利要求1至9中任意一項所述的元件帶輸送輪，其中至少輸送銷(13)具有一種塑料涂覆層。
11.元件帶輸送系統(tǒng)，具有一個按權(quán)利要求1至10中任意一項所述的一個元件帶輸送輪(1)、一個導(dǎo)向件，該導(dǎo)向件使元件帶相對于輸送輪引導(dǎo)，還有一個用于檢測編碼器輪(16)相對于傳感器(16)的相對位置的傳感器(16)、有一個用于使元件帶輸送輪(1)圍繞其旋轉(zhuǎn)軸線運動的驅(qū)動裝置、一個與該驅(qū)動裝置連接的用于將驅(qū)動力傳送至元件帶輸送輪(1)的傳動裝置，其中傳感器(16)在與編碼器輪(14)共同作用下的角度分辨率比通過驅(qū)動裝置和/或傳動裝置所引起的輸送輪(1)的角度間隙更細(xì)小。
12.按權(quán)利要求11所述的元件帶輸送系統(tǒng)，還有一個控制裝置，由此裝置與驅(qū)動裝置和傳感器(16)一起構(gòu)成了一個閉環(huán)的調(diào)節(jié)回路。
13.按權(quán)利要求12所述的元件帶輸送系統(tǒng)，其中控制裝置有一個數(shù)據(jù)存儲器，在其中存入了有關(guān)輸送銷(13)與編碼器輪(14)幾何對應(yīng)的數(shù)據(jù)。
14.一種按權(quán)利要求11至13中任意一項所述的元件帶輸送系統(tǒng)的工作方法，其中輸送銷的角度位置如下求得·由編碼器元件與傳感器(16)的相對位置確定兩個相鄰編碼器元件(15)的角度間距的一小部分，并·檢測一個計數(shù)值，它是兩個相鄰編碼器元件的角度間距的一個整數(shù)。
15.按權(quán)利要求14所述的方法，其中事先檢測輸送銷(13)與當(dāng)前相鄰的編碼器元件(15)的幾何對應(yīng)關(guān)系，以便求出不規(guī)則性。
16.按權(quán)利要求15所述的方法，其中所述求得的不規(guī)則性被存儲起來。
17.按權(quán)利要求16所述的方法，其中在求取輸送銷(13)的角度位置時考慮求得的不規(guī)則性。
18.按權(quán)利要求14至17中任意一項所述的方法，其中最后求得的兩個相鄰編碼器元件(15)的角度間距的整數(shù)在結(jié)束元件帶-輸送系統(tǒng)的運行之前被存儲起來。
全文摘要
按照本發(fā)明提出了一種元件帶輸送輪、一個元件帶輸送系統(tǒng)以及使元件帶輸送系統(tǒng)運行的方法，在這系統(tǒng)中在一個運輸輪(1)和一個布置在運輸輪上的編碼器輪(14)之間剛性耦聯(lián)起來，編碼器輪的相對于一個傳感器(16)的位置可以求得。通過這種在使元件帶運動的輸送輪和一個由編碼器輪和傳感器組成的用來檢測輸送輪(1)位置的檢測系統(tǒng)之間的剛性耦聯(lián)就可以在任何時候以最高的精度來檢測輸送輪(1)的位置。同樣在斷開一種元件帶輸送系統(tǒng)之后可以來確定輸送輪(1)的絕對位置，因為在編碼器輪(14)的兩個編碼器元件(15)之間的距離小于一個有可能由輸送輪(1)的掠過和/或一種相應(yīng)的傳動裝置所引起的間隙。
文檔編號H05K13/02GK1659945SQ03813100
公開日2005年8月24日 申請日期2003年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月5日
發(fā)明者T·利貝克, H·瓦爾納 申請人:西門子公司