DD254703A1 - Bestueckungskopf - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bestueckungskopf fuer Chips und planare Bauelemente an Robotern, ohne Erweiterung der Steuerung fuer weitere Freiheitsgrade. Die Bauelementeaufnahme, lagerichtige Zentrierung und sichere Halterung ist damit zu realisieren. Geloest wird es dadurch, dass zwei ungeregelte Fluidantriebe (2; 5) vorhanden sind. Mit einem wird die senkrechte Linearbewegung des Saugrohres (3) ausgefuehrt, mit dem anderen koaxial angeordneten (5) werden von einer gemeinsamen Druckplatte (7) aus ueber Druckfedern (9) und sich kreuzende Keilschieber (10, 10a) die kreuzweise angeordneten Paare von Greiferfingern (4) nacheinander zur Zentrierung des Bauelementes bewegt. Damit waere auch das Fassen an zwei verschiedenen Durchmessern oder zur Zentrierung zu einem Drehpunkt, zum Heben und Senken z. B. fuer eine Bestueckungseinrichtung mit x-y-Tisch einsetzbar. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung findet Anwendung als Greifermechanismus zum Bestücken von Leiterplatten mit planaren Bauelementen mittels Bestückungseinrichtungen als auch Industrierobotern.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, für die Bestückung von Leiterplatten Bestückungsautomaten einzusetzen. Der Bestückungsautomat für Chips und planare Bauelemente der Fa. Siemens ist mit einem Bestückungskopf ausgerüstet, der freiprogrammierbare elektromotorische Antriebe für die Aufnahme, Positionierung und Zentrierung der Bauelemente aufweist.

Die Aufnahme der Bauelemente erfolgt durch eine in der senkrechten verfahrbaren Saugpipette, an welcher die aufgenommenen Bauelemente durch zwei unabhängige Zangenpaare zentriert werden und durch die Drehung des gesamten Kopfes die Positionierung des Bauelementes erfolgt.

Die DE-OS 3441 643 beschreibt u.a. in Fig. 4 einen Greifermechanismus für getrennt über Schieber und Gelenkparallelogramme bedienbare Greiferpaare mit doppelzylindrischem axial fluchtendem Fluidantrieb.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel, universelle Automatisierungsmittel, wie Industrieroboter oder Manipulatoren zur Leiterplattenbestückung mit Bauelementen einzusetzen, ohne daß eine Erweiterung der Steuerung für weitere Bewegungsachsen erforderlich wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Bestückungskopf für Chips und planare Bauelemente zu schaffen, der unter Ausnutzung der vorhandenen Freiheitsgrade der Industrieroboter die Bauelementeaufnahme, lagerichtige Zentrierung, sichere Halterung und " Ablage in der Bestückungsposition ermöglicht.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß zwei in einer Achse angeordnete nicht regelbare Fluidantriebe vorhanden sind, von denen der eine das zentrisch angeordnete verschiebbare Saugrohr antreibt, während der zweite koaxial um das Saugrohr ausgebildet ist und als Antrieb für die zu betätigenden zentrierenden Paare von Greiferfingern dient. Dafür weist die Kolbenstange die Form eines Hohlkolbens auf, an der eine Druckplatte angeordnet ist. Für das Saugrohr ist darin eine hindurchführende Öffnung vorgesehen. Zentrisch geführte, kreuzweise angeordnete und mit gegeneinandergerichteten Aussparungen versehene Keilschieber stehen über Druckfedern in Verbindung und werden durch Abstandsbolzen gehalten. An den gegenüberliegenden Keilflächen jedes Kreuzschiebers liegen jeweils paarweise die Schwenkhebel der zugehörigen Greiferfinger an. Diese werden durch Federkraft ständig an die Keilflächen der Keilschieber gedrückt.

In Funktion wird zur Aufnahme und Ablage der mittels Vakuum erfaßten Bauelemente das als Kolbenstange dienende Saugrohr in senkrechter Richtung verfahren. Zur Zentrierung und zum sicheren Manipulieren mit dem Roboter werden die Bauelemente von den zwei kreuzweise unabhängig voneinander wirkenden Zangenpaaren gehalten. Die Betätigung der Zangenpaare erfolgt von dem koaxial zum Saugrohr angeordneten Pneumatikzylinder, dessen Kolbenstange eine Druckplatte und die wiederum über Druckfedern die Keilschieber antreibt. Erreicht ein Greiferpaar durch Anlage der Greiferfinger am Bauelement seine Zentrierlage, wird der weitere Vorschub der Druckplatte von dem Federweg der Druckfedern aufgenommen.

Dieser Vorgang vollzieht sich gleichfalls unabhängig für die Zentrierung der Greiferfinger der kreuzenden Achse. Der maximale Weg wird durch die einstellbaren Zuganker begrenzt, so daß im Rücklauf des Kolbens ein sicheres Öffnen der Greiferpaare

erfolgt.

Der dem gesamten Greif- bzw. Zentrierbereich des Bestückungskopfes angepaßte Hub des koaxialen Pneumatikzylinders wird bei jeder Greifbewegung zwischen den beiden Endlagen durchfahren, wobei alle in diesem Bereich liegenden Abmessungen der Bauelemente zentriert und gehalten werden können.

Damit die Anlage der kreuzweise angeordneten zentrierenden Greiferfingerpaare durch die Bewegung der Druckplatte

nacheinander erfolgen kann, sind die Druckfedern von Abstandsbolzen zwischen Schieber und Druckplatte aufgenommen und vorteilhafterweise unterschiedlich einstellbar.

Um die Hebel der Greiferfinger gleich lang und die Keilschieber gedrungener anordnen zu können, sind sie durch entsprechende Aussparungen kreuzweise ineinander geschachtelt. Es ist vorteilhaft, die Kolbenstange des koaxial angeordneten Fluidantriebes zur Durchführung des Saugrohres als Hohlkolben auszubilden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: Längsschnitt durch den Bestückungskopf Fig. 2: Querschnitt von Fig. 1 Fig.3: Keilschieber

Der Bestückungskopf ist aus sich zentrierenden rotationssymmetrischen Teilen als Gehäusekörper aufgebaut, in denen die

Funktionselemente integriert sind.

Der Aufnahmeflansch 1 enthält den Fluidantrieb2fürdie Linearbewegung des Saugrohres 3, mit dem die durch Vakuum

aufzunehmenden Bauelemente zur Zentrierung zwischen den Greiffingern 4 senkrecht bewegt werden.

Zur Antriebsbewegung der Greiffinger 4 ist koaxial zum Saugrohr 3 ein Fluidantrieb 5 mit Hohlkolben 6 angeordnet, an dem eine Druckplatte? befestigt ist. Diese Druckplatte? besitzt vier Aufnahmehülsen 8, in die Druckfedern 9 eingeschoben sind. Je zwei Druckfedern 9 stehen auf je einem der kreuzweise angeordneten zwei Keilschieber 10,10 a, die zentrisch um die

Führungsbuchse 11 gehalten werden und sich in gegenseitigen Aussparungen 17 u. 17a ineinanderfügen. Der maximale

Abstand von Druckplatte 7 und Keilschieber 10,10a wird von den Abstandsbolzen 12 realisiert.

Die Keilschieber 10 stehen mit den zugehörigen Greiffingern 4 in Verbindung, deren Schwenkhebel durch Federn 13 eine Anaige an den Keilflächen 14 der Keilschieber 10 u. 10a sichern.

Die zwei Greiffingerpaare 4 werden in der Aufnahme 18 der Greiferfinger 4 mit Schwenkhebel drehbar gelagert gehalten. Mittels Zuganker 15 wird über ein als Außenmantel ausgebildetes Stützrohr 16 das geschlossene Gehäuse des Bestückungskopfes

verspannt.

Aus der Technologie zur Bestückung mit Chips bzw. planaren Bauelementen ergeben sich die zu realisierenden

Bewegungsabläufe, deren Realisierung von dem Bestückungskopf für einen Industrieroboter übernommen werden muß. So erfolgt die Aufnahme der Bauelemente mittels Vakuum durch ein Saugrohr 3. In diesem Zustand sind die zentrierenden

Greiferfinger 4 maximal geöffnet und das Saugrohr 3 ausgefahren. Nach Aufnahme des Bauelementes wird durch den

Fluidantrieb 2 das Saugrohr 3 in die Zentrierposition vorfahren. Danach wird durch den Hohlkolben 6 des Fluidantriebes 2 die Druckplatte? angetrieben. Die unter Verspannung stehenden Druckfedern 9 drücken auf die Keilschieber 10 u. 10a und schieben diese gegen die Schwenkhebel der Greiferfinger 4. Damit führen die Greiferfinger 4 eine Zangenbewegung aus und deren

Zentrierspitzen schieben das Bauelement zentrisch zum Saugrohr 3. Da das Seitenverhältnis a:b der Bauelemente ungleich ist, erfolgt die Zentrierung der Seiten unabhängig voneinander. Mit Erreichen der zentrischen Lage des Bauelementes in einer Achse erfolgt keine Bewegung des Keilschiebers 10 und die zugehörigen Druckfedern 9 werden in die Blockräume der

Druckfederaufnahme des Drucktellers aufgenommen. Der noch freie Keilschieber 10a fährt gleichfalls bis zur Erreichung der

zentrischen Lage in der zugehörigen Achse weiter.

Vorteilhafterweise sind die Keilschieber mit sich zugewandten Aussparungen 17/17 a versehen, die eine geringere Baugröße als auch gleiche Anschlußbedingungen für die Druckfeder 9 realisieren.

Somit ist es möglich, mit einem einzigen ungeregelten Antrieb Bauelemente über einen vorbestimmten Bereich in allen

auftretenden Abmessungen zu zentrieren, zu greifen und zu positionieren.

Claims (4)

1. Bestückungskopf für vorzugsweise planare Bauelemente und Chips zum Einsatz an Industrierobotern oder Handhabungsmitteln mit zentrischem Saugrohr und zentrierenden Greiferfingern, dadurch gekennzeichnet, daß einer von zwei in einer Achse angeordneten Fluidantrieben (2; 5) mit dem zentrischen Saugrohr (3) verbunden und ein zweiter Fluidantrieb (5) koaxial zum Saugrohr (3) derart angeordnet ist, daß dessen Hohlkolben (6) an einer Druckplatte (7) befestigt ist, welche über Druckfedern (9) mit zwei kreuzweise geführten Keilschiebern (10,10a) in Verbindung steht und die Schwenkhebel der zugehörigen Greiferfinger (4) an den Keilflächen (14) der Keilschieber (10,10a) anliegen.

2. Bestückungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Druckplatte (7) und Keilschiebern (10,10a) mittels Abstandsbolzen (12) einstellbar ist.

3. Bestückungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kreuzweise angeordneten Keilschieber (10,10a) mit zueinander gerichteten Aussparungen (17,17a) versehen sind.

4. Bestückungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange des koaxial angeordneten Fluidantriebes (5) als Hohlkolben (6) ausgebildet ist.