生产线上的传送的制作方法

1.本发明涉及一种工件加工机、生产线以及在工件加工机内传送物品的方法。


背景技术：

2.本发明总体上涉及对工件进行加工从而使其装配有电子元件的技术领域。这些元件可以是已封装的电子元件或未封装的设计为芯片的电子元件，可以直接从加工好的晶圆上取下这些元件并供应至贴装程序。
3.加工的初始阶段包括利用焊膏等导电介质通过印刷机或“打印机”来印刷工件。在印刷之后，通常利用所谓的贴装机来制备电子子组件，即可以通过该贴装机以自动化方式将电子元件从“送料机”等元件供应装置移除并随后贴装在印刷电路板等工件上。可以通过所谓的贴装头等元件处理装置将元件从元件供应装置传送到各自的贴装位置处。为实现本发明之目的，印刷机和贴装机都称为“工件加工机”。
4.当下，对工件加工机操作灵活性的需求越来越多。例如，鉴于可能会贴装各种各样的元件，这也就要求具有相应多样的处理工具以被贴附或可贴附至贴装头，例如可以是具有不同尺寸的吸嘴或元件夹持器。此外，目标工件的类型和尺寸不同，所需要的支撑销等支撑物的类型或数量也会不同。为了尽可能地提升操作灵活性，贴装机通常设置有存储装置，用于临时存放支撑销、喷嘴、夹持器等设备。例如，可以将此类可替换的、可交换的或供消耗的物品暂时储存于贴装机的一个或多个工具库内，而且，可以自动访问和部署这些物品，而无需人工干预。例如，该工具库还可以存放备用物品，这样，就可以自动“换掉”有缺陷的物品，从而避免过度降低贴装机的产量。
5.然而，我们所求的不仅仅是在经济角度提升灵活性并减少故障，还想最小化工件加工机的尺寸或占地面积，并能够提高产量。例如，如果在贴装机上配备大型工具库以容纳许多物品，这样，不仅会增加机器的尺寸，还会降低产量，因为若将一个或多个工具库设置在贴装区附近，则通常必须增加贴装头在进料机和工件之间的移动距离。印刷机也有类似的问题，即，如果能提供大量工件支撑销、不同配置的刮板刀片等物品，那将是很有利的，但机器内的可用空间显然是有限的。
6.图1示意性地示出已知贴装机1内部的俯视图。如图所示，待装配元件的工件w通过工件传送机3沿工件路径2从左到右经过贴装机1。第一吊架4和第二吊架5位于工件路径2的上方，用于将各自的贴装头6定位在元件进料机7之间以拾取元件，其中，元件进料机7位于贴装机1的相对侧，以便可以很容易地交换它们，从而将所拾取的元件贴装在工件w上。在工件传送机3的一侧设置有固定相机8，用于检查元件，并且在固定相机8和工件传送机3之间设置有元件废料仓9，以便将固定相机8识别的瑕疵元件丢弃于其中。元件进料机7和工件传送机3之间还设置有支撑销库10和喷嘴库11，此外，在喷嘴库11和固定相机8附近设有废喷嘴库12，用于接收瑕疵喷嘴，这在本领域中通常是公知的。可以看出，库10和11相当大，它们会延长贴装头6在元件进料机7和工件w之间穿行的移动路径，这不利于降低贴装机1的必要占地面积，还会降低产量。此外，无论是喷嘴还是支撑销都不能自动送入或从贴装机1中取
出。相反，贴装机1必须停止，并且必须由人力操作员替代或移除它们的库10、11或单个喷嘴/支撑销，这会进一步降低产量。
7.虽然为了简单起见，图1中所示的贴装机1只显示了一个工件传送机3，因此，每次只能给一个工件w贴装元件，现代贴装机通常包括一对平行并相邻设置的工件传送机，因此，可以在任意一个工件传送机上单独并独立地传送工件w。通常，可以为每个工件传送机提供专用的贴装头单元。此外，贴装机可以包括用于每个工件传送机的多个贴装头单元，这样，可以为每个工件传送机上的多个工件同时贴装元件。
8.本发明旨使工件加工机的物品供应变得更为灵活，同时最大限度地减少其占地面积并避免产量的下降。此外，本发明还提供了一种机制，其用于以方便地将不需要的物品从工件加工机上移走，同时，其具有最小的占地面积。
9.根据本发明，可以通过为物品提供一个专门的传送路径来实现这一目的。这些物品可以包括可拾取物或不可拾取物，其中，可拾取物是可以由工件加工机的头部单元拾取或放置的物品。适用于通过传送路径传送的物品可以包括可替代或供消耗的物品，如工具，在下文中，该术语是指包括工件加工机器正常运行所需的所有可消耗或可替代的物品，其包括支撑销、校准工具、刮刀、测量工具、喷嘴、夹钳等类似物，或电子元件，特别是识别为有瑕疵因而要被丢弃的电子元件。对于测力工具等此类工具，它们可能无法被拾取，因此，在其测量使用期间可能会留在传送路径中，并在测量使用后被传送到诸如另一台机器等生产线的其他地方。传送路径可以在工件加工机器和存储器或垃圾场等外部位置之间传送这些物品。


技术实现要素：

10.根据本发明的第一方面，提供了一种工件加工机，包括：
11.作业区，其位于工件加工机内部；工件传送机，其用于在工件加工机中传送工件；
12.交换区，其位于工件加工机外侧；以及
13.滑块传送机，其至少部分与所述工件传送机平行设置，并用于在所述作业区和所述交换区之间传送位于所述滑块传送机上的滑块，其中，所述滑块被配置为其上运载至少一个物品。
14.根据本发明的第二方面，提供了一种生产线，包括：
15.根据第一方面所述的工件加工机；以及
16.滑块，其能够沿滑块传送机移动。
17.根据本发明的第三个方面，提供了一种在工件加工机内传送物品的方法，包括以下步骤：
18.i)传送位于滑块传送机上的滑块内的物品；以及
19.ii)将所述滑块置于位于所述工件加工机作业区内的滑块传送机上。
20.本发明的其他具体方面和特征将在所附权利要求中具体阐述。
附图说明
21.现将参照附图(未按比例绘制)对本发明进行描述，其中：
22.图1示意性示出已知贴装机内部的俯视图；
23.图2示意性示出根据本发明一个实施例的生产线的一部分的俯视图，其包括五台贴装机；
24.图3示意性示出安装有滑块的滑块传送机的一部分的透视图；
25.图4示意性示出与主滑块传送机合作的分支传送机的透视图；
26.图5示意性示出滑块传送机的垂直环路部分的透视图；
27.图6示意性示出根据本发明的另一实施例的滑块传送机的水平环路部分的透视图；
28.图7示意性示出根据本发明的另一实施例的滑块传送机的垂直环路部分的透视图；
29.图8示意性示出根据本发明的另一实施例的滑块传送机的水平环路部分的透视图；以及
30.图9示意性示出根据本发明另一实施例的生产线的一部分的俯视图，其包括四台贴装机和一台印刷机。
31.附图标记说明：
32.1-已知贴装机
33.2-工件路径
34.3-工件传送机
35.4-第一吊架
36.5-第二吊架
37.6-贴装头
38.7-元件进料机
39.8-固定相机
40.9-元件废料仓
41.10-支撑销库
42.11-喷嘴库
43.12-废喷嘴库
44.20a-20e-贴装机
45.21-第一工件传送机
46.22-第二工件传送机
47.23a、23a'-23e、23e'-头部单元
48.24a-24e-头部单元作业区
49.25-滑块传送机
50.26-交换区
51.27、28-固定导轨
52.29、30-活动导轨
53.31-主滑块传送机
54.32、32a-32e-分支传送机
55.33-工具更换单元
56.34-工具运送器
57.35、35a、35b-滑块
58.36、36a、36b-线性传送机模块
59.37-导轨
60.38-连杆
61.39-底座
62.40a、40b-托盘
63.41-凹槽
64.42-接受器
65.43-环路传送机
66.44-立柱
67.45-升降传送机
68.46-梭式支架
69.47-梭式传送机
70.48、49-带式传送机模块
71.50a、50b-分支穿梭机
72.51-印刷机
73.52-印刷机机头部单元作业区
74.53-印刷机交换区
75.54-印刷机分支传送机
76.55-废料单元
77.56-废料运送器
78.w-工件
79.t-滑块的移动方向
80.b-分支传送机的移动方向。
具体实施方式
81.为了简单起见，下文将特别参照贴装机作为晶圆加工机来描述本发明，但是应该理解，本发明的原理可以很容易地应用于印刷机作为晶圆加工机的情况。
82.图2示意性示出了本发明的一个实施例。该图示出了生产线的一部分，其包括五台按顺序相邻设置的贴装机20a-20e。如图所示，彼此平行并相邻设置的第一工件传送机21和第二工件传送机22被配置为沿着从左到右的方向传送工件w(图2中未示出)，使其经过五个贴装机20a-20e，这样每个贴装机都可以执行一个作业操作，该操作特别地是指在每个工件w上贴装一个或多个电子元件(图2中未示出)。由工件传送机21、22运载并接收作业操作的工件w可以有不同的宽度，为了适应这种宽度，可以分别由固定导轨27、28和活动导轨29、30来限定工件传送机21、22。为了实现作业操作，20a-20e中的每个贴装机包括两个头部单元，分别为：23a、23a'-23e、23e'。这些头部单元23a、23a'-23e、23e'可以例如由各自的吊架(为清晰起见未示出)承载，这在本领域本身是公知的。在使用中，23a、23a'-23e、23e'中的每个头部单元操作性地在其各自贴装机20a-20e的头部单元作业区24a-24e内拾取或放置可拾取物。更详细地说，24a-24e示出了各贴装机20a-20e的头部单元作业区，是上述各个贴装机
20a-20e的至少一个头部单元23a、23a'可以够到的区域。在实践中，每个贴装机的各个头部单元，例如贴装机20a的各个头部单元23a、23a'，都拥有各自的作业区，其大小约为头部单元作业区24a等的一半。但为了清楚起见，图2中只示出整个头部单元作业区24a-24e。
83.滑块传送机25在所有贴装机20a-20e的内部和之间运行，并被配置为在生产线上传送滑块35。如图2所示，滑块传送机25由几个长度不同的传送机形成，其包括平行于第一工件传送机21和第二工件传送机22移动的主滑块传送机31，以及多个分支传送机32a-32e，分支传送机32a-32e是主滑块传送机31在各个贴装机20a-20e内的分支，并与之可操作地连接，以便将滑块从主滑块传送机31传送到分支传送机32a-32e。应该注意的是，大部分主滑块传送机31和分支传送机32a-32e位于头部单元作业区24a-24e内，因此头部单元23a、23a'-23e、23e'可以够到滑块35，以便根据需要从其中拾取可拾取物，或将可拾取物放入其中。主滑块传送机31可以例如简单地通过螺钉连接至导轨，例如连接至活动导轨29或30，这有利于适应工件的不同宽度。滑块传送机25的尾端位于贴装机外侧的交换区26，此处的贴装机是上游贴装机20a。在交换区附近设置有工具更换单元33，并通过工具运送器34与主滑块传送机31相连，这样，可以通过工具运送器34将滑块35从工具更换单元33驱动至滑块传送机25，进而在头部单元作业区和交换区之间传送该滑块35。工具更换单元33包括存储至少一个滑块35的空间，其可以是空的，也可以预先装有可拾取物。在优选实施例中，工具更换单元33能够在下文所述的控制装置的控制下，自动将可拾取物装入滑块35，以便随后根据需要传送至滑块传送机25。可选地或另外地，也可以手动操作工具更换单元33，这样人力操作员就可以将物品设置或直接放入滑块35中。每个滑块35被配置为在其上运载至少一个可拾取物，下文将对其进行详细描述。得益于活动导轨29、30的移动，可以通过多种方式来管理主滑块传送机31和工具更换单元33间的相对运动，例如，可以使用类似于图4所示和下文所述的穿梭装置，或使用一段可转动的传送机(类似于铁轨的“轨尖”)，或者甚至是一段能至少部分弯曲的传送机(例如，可以通过使用由若干能部分相对转动的小型传送机形成的复合传送机)。
84.应该理解的是，本发明并不限于提供可拾取物，也可用于传送不可拾取物。具体地，这种不可拾取物可以例如是测力工具，用于测量贴装头施加的力。此类测力工具例如可以用电池供电，并具有存储器来保存测量值。能够传送的不可拾取物还可以是喷嘴废料仓，用于接收来自头部单元的废弃喷嘴。
85.虽然图2未示出，该系统还包括一个控制装置，用于控制滑块传送机25上滑块35的移动，以及工具更换单元33。有利的是，该控制系统与主生产线控制系统操作性地结合在一起，因此，可以根据生产线上每台贴装机20a-20e的需求和操作无缝地协调滑块的移动。例如，如果控制装置确定贴装机20c需要一个新的喷嘴，则其可以控制工具更换单元33，使其通过工具运送器34将一个含喷嘴的滑块35装载至滑块传送机25，接着，该滑块35会移动到贴装机20c的头部单元作业区24c，以便贴装机20c的贴装头6拾取该喷嘴。此外，可能还需将其他滑块35移开，以便含喷嘴的滑块能够到达头部单元作业区24c。正如下文将详细描述的那样，可以将干扰的滑块35移到回程环路，以便清理工具运送器34与头部单元作业区24c间的路径。该控制装置可以包括处理器等处理装置，或装载合适控制软件或硬件的计算机，其可以位于生产线上，也可以远离生产线，这在本领域中是公知的。
86.图3示意性示出滑块传送机25的一个示例性部分，其上安装有两个滑块35a、35b。
例如，这部分滑块传送机可以包括主滑块传送机31(参见图2)的至少一部分、分支传送机32a-32e(参见图2)的至少一部分、或环路的至少一部分，这将在下文详细描述。所示的这部分滑块传送机25包括两个线性传送机模块36a、36b，它们彼此链接形成具有复合长度的线性传送机。在本文中，术语线性传送机，不同于带式传送机，是指通过线性驱动器，通常通过电磁线性驱动器来直接影响滑块35沿线性传送机移动的传送机。可以在传送机的两个方向上设置驱动器，并且可以在线性传送机的任何一点上准确地止动滑块。
87.每个线性传送模块36a、36b包括细长状导轨37，限定了滑块35在方向t上的移动路径，并且，导轨37的每一端包括连杆38，用于确认相邻线性传送模块36a、36b间的对齐。当设置正确时，传送路径中相邻线性传送模块的导轨37之间的间隙会小于滑块35a、35b的长度，因此，滑块35a、35b可以穿过线性传送模块36a、36b之间，而不会受到干扰或阻碍。根据需要，许多线性传送模块36可以链接起来，形成复合滑块传送机25。
88.每个滑块35a、35b都包括底座39，该底座在使用时直接坐在导轨37上，其形状有利于降低从导轨37上脱落的概率。在所示实施例中，每个滑块35a、35b都具有上托盘40a、40b，适用于在传送过程中暂时存放至少一个可拾取物。托盘40a设置有多个凹槽41，其尺寸设置为能够接收单个喷嘴，以便安全可靠地传送这些喷嘴。类似的托盘(未示出)可用于接收支撑销、夹持器等。托盘40b形成为较大的开放容器42，其可以例如适用于接收使用过的、损坏的或废弃的可拾取物，如电子元件、喷嘴、夹持器、支撑销等。如图3所示，托盘40a、40b是模块化的，因此，任何滑块底座39都可以根据需要安装任何类型的托盘40a、40b。在另一实施例中(未示出)，滑块35可以包括一体成型的底座和托盘，在这种情况下，可拾取物在使用中可以由专门的滑块35来传送。
89.图4示意性示出与主滑块传送机31合作的分支传送机32的透视图。如图所示，分支传送机32位于两个相邻且对齐的线性传送机模块36之间，并与之垂直。分支传送机32是线性传送机(其操作与线性传送机模块36相似)，其上运载有两个分支穿梭机50a、50b，在控制装置(未示出)的控制下，每个穿梭机可沿分支传送机32的方向b移动。每个分支穿梭机50a、50b包括相对较短的线性传送机，但其长度足以支撑其上的滑块35，并在与穿梭机行进方向b正交、与滑块行进方向t平行的方向上传送该滑块35。当分支穿梭机，即如图所示的分支穿梭机50a与相邻的线性传送模块36对齐时，滑块(如图所示的滑块35a)可以沿方向t在线性传送模块36之间自由移动。此外，也可以将滑块35带到分支穿梭机(例如如图所示的分支穿梭机50b)的顶部停下，然后沿方向b顺着分支传送机32传送滑块35。根据这种设置，可以允许滑块35沿主滑块传送机31具有“超越”的能力。例如，如图所示，通过将滑块35b移动到分支穿梭机50b上，并将其移出不再与线性传送模块36对齐，滑块35a即可通过对齐的分支穿梭机50a顺着线性传送模块36的范围自由移动，而不会受到滑块35b阻碍或没有与之碰撞的危险。
90.如前所述，主滑块传送机31的线性传送模块36有利地安装在活动导轨29、30上。分支传送机32也有利地安装在同一活动导轨上，因而与该导轨一起移动。
91.在图2和图4所示的实施例中，分支传送机32从主滑块传送机31的一个侧边延伸出来。在其他实施例中(未示出)，分支传送机可以从主滑块传送机31的两个侧边延伸出来，然而，此设置下可能需要额外的措施来避免对导轨的阻碍。
92.虽然如上简述，提供分支传送机32为滑块35提供了超越从而改变相对位置的能
力，但还可通过在传送机内包括一个或多个环路来进一步实现灵活性，允许在其上运送的滑块绕环路流通，这样，不仅可以便利滑块35在生产线上移动，还能允许多个滑块35在滑块传送机的相同部分移动而不发生冲突或碰撞。可以替代地或额外地在分支传送机上提供环路。此类环路可以位于主滑块传送机31和/或一个或多个分支传送机32a-32e(“分支环路”)内。图5至图8示出了各种可能的环路实施例，适用于主滑块传送机31。可以以类似方式设置用于分支传送机32的环路。
93.图5示意性示出滑块传送机25的垂直环路部分的透视图。该环路包括与主滑块传送机25平行设置并在竖直方向上间隔开的环路传送机43，图中示出其三个线性排列的传送机模块。提供两个立柱44，分别设置在主传送机25的中央传送模块的两端。每个立柱44上运载有升降传送机45，其中，该传送机是线性传送机，可以承载和驱动滑块35，并且可以相对其支撑立柱44在低位和高位之间垂直移动，在低位中，升降传送机45与主传送机25的传送机模块操作性连接，使滑块35在它们之间移动，而在高位中，升降传送机45与环路传送机43操作性连接，使滑块在升降传送机45和环路传送机43之间移动。有利地，可以由上述控制装置来控制升降传送机45。
94.图6示意性示出滑块传送机25的水平环路部分的透视图。该环路包括与主滑块传送机25平行设置并在横向方向上间隔开的环路传送机43，图中示出其三个传送机模块。提供了两个梭式支架46，分别设置在主传送机25的中央传送模块的两端。每个梭式支架46上运载有梭式传送机47，其中，该梭式传送机是线性传送机，可以承载并驱动滑块35，并可沿其梭式支架46在第一位置和第二位置之间水平移动，在第一位置中，梭式传送机47与主传送机25的传送机模块操作性连接，使滑块35在它们之间移动，而在第二位置中，梭式传送机47与环路传送机43操作性连接，使滑块在梭式传送机47和环路传送机43之间移动。有利地，可以由上述控制装置来控制梭式传送机47。
95.虽然上文所述的实施例仅仅使用了包括线性传送机的传送模块，但本发明并不限于此，带式传送机等其他类型的传送机也是可能的。图7示意性示出根据本发明的另一实施例的滑块传送机的垂直环路部分的透视图。对于该设置，可以类似参照图5所述，但此处的环路包括一个带式传送机模块48。
96.图8示意性示出根据本发明的另一实施例的滑块传送机的水平环路部分的透视图。对于该设置，可以类似参照图6所述，但此处的环路包括一个带式传送机模块49。
97.图9示意性示出根据本发明另一实施例的生产线的一部分的俯视图，其包括四台贴装机20a-20d和一台印刷机51。对于贴装机20a-20d和穿行其中的滑块传送机25，其可类似参照图2所述，因此在此不再进行描述。在本实施例中，滑块传送机25延伸到印刷机50中，正如本领域技术人员所熟知的那样，该印刷机位于生产线中贴装机20a-20d的上游。在印刷机51和贴装机20a-20d之间可能有检查机等一些中间机器或工位，为了清楚起见，图9未示出这些机器或工位，滑块传送机25可以穿过或绕过这些机器。滑块传送机25的主滑块传送机31会延伸至印刷机51内部和印刷机头部单元作业区52内，该作业区是指头部单元(未示出)可以进入的区域，其中，头部单元可以例如包括印刷头或专用头部单元，该头部单元可以操作性地将支撑销、刮板刀片等可拾取物(未示出)从中拾取和/或放下或拾取至和/或放下至位于滑块传送机25上的滑块和印刷机头部单元作业区52。印刷机交换区53位于印刷机51的外侧。主滑块传送机31可以方便地连接至导轨(未示出)，有利的是，连接至印刷机51的
活动导轨(未示出)。还提供有印刷机分支传送机54，其在印刷机51内横向运行至主滑块传送机31，进而可以随着主滑块传送机31和所连接的活动导轨一起移动。得益于印刷机活动导轨的移动，如前文对图2的描述，可以用一些方法来管理印刷机51中主滑块传送机31和系统其他部件间的相对移动。
98.在印刷机51和贴装机20a之间设置有类似图2所示的工具更换单元33，其横向偏离主滑块传送机31。工具更换单元33通过工具运送器34与主滑块传送机31相链接，这样，可以通过工具运送器34将滑块35从工具更换单元33驱动至滑块传送机25，进而在印刷机头部单元作业区52和印刷机交换区53之间传送该滑块35。对于较大的生产线，如用于生产智能手机的生产线，可能会包括许多机器(已知会有超过20台机器的生产线)，可以提供一个或多个附加工具更换单元，可以根据需要或在沿线空间允许的情况下设置其位置。此外，在本实施例中，还设置有废料单元55，其通过废料运送器56与主滑块传送机31相链接，使得可以通过废料运送器56将滑块35从滑块传送机25驱动到废料单元55，其中，该滑块35内包含机器(贴装机20a-20d或印刷机51)头部单元所放的被拒绝或被废弃物品。废料单元55被配置为从滑块35接收被拒绝或被废弃的物品，以便进行后续处理。该处理可能包括对被拒绝的元件进行计数，并将其丢弃到废料单元55中的废料仓(未示出)中。可以通过各种方法将被拒绝或被废弃的物品从滑块35上移走，例如，可以将滑块在漏斗状装置上方翻倒，或使用具有内置弹出机制的滑块。所有上述的操作都可以由前文所述的控制装置(未示出)控制。在替代实施例中，可以取消或由废料仓的存储单元来取代废料单元55。
99.上述实施例仅是示例性的，本发明范围内其他的可能性和替代性对于本领域技术人员而言将是显而易见的。例如，滑块传送机的位置是灵活的，在各种实施例中，滑块传送机可以位于所述工件或每个工件传送机的上方或下方。同样，也可以使用这样的生产线，其中滑块传送机的高度会随着生产线的长度方向相对于工件传送机发生变化。例如，如果生产线包括若干不同种类的机器，根据不同的机器的来改变滑块传送机的高度可能是有利的，例如，可以通过在滑块传送机的不同部分之间设置类似于图5所示的提升/下降设备。