DD249591A1

DD249591A1 - COUNTER HEAD FOR PLACING ELECTRONIC COMPONENTS

Info

Publication number: DD249591A1
Application number: DD29065986A
Authority: DD
Inventors: Harry Diepold; Karl-Heinz Lorenz; Ekkehard Paliege
Original assignee: Inst Fuer Nachrichtentechnik
Priority date: 1986-05-28
Filing date: 1986-05-28
Publication date: 1987-09-09

Abstract

Der Bestueckungskopf dient zum Aufsetzen von Chip-Bauelementen auf Leitungssubstraten. Der Aufbau, die eingesetzten Antriebe und deren Steuerung sollen vereinfacht werden. An einem Bestueckungskopf mit zylinderfoermigem Grundkoerper, Saugpipette und Justierarmen sollen Bauelemente mit grossem Abmessungsspektrum ohne Weglaengenprogrammierung der Antriebe handhabbar sein. Erfindungsgemaess sind in einem drehbar gelagerten, zylinderfoermigen Grundkoerper zwei U-foermige, durch pneumatische Arbeitszylinder axial verschiebbare Hohlzylindersegmente kreuzartig ineinander geschachtelt angeordnet, dass die kegligen Schenkelenden des einen Hohlzylindersegments und der keglige Steg des anderen Hohlzylindersegments auf den Antriebsenden von zwei Paaren Justierarmen aufsitzen. Die axial verschiebbare Saugpipette ist mit ihrem einen Ende starr am Kolben eines weiteren Arbeitszylinders befestigt und in dem Bodenteil des Grundkoerpers gefuehrt. An ihrem anderen Ende ist kraftschluessig ein Saugwerkzeug mit definierter Laenge gehalten. In einer Winkelteilung sind am Umfang des Grundkoerpers saegezahnfoermige Anschlaege fuer ein Sperrglied vorgesehen. Fig. 1The placement head is used for mounting chip components on line substrates. The structure, the drives used and their control should be simplified. On a Bestückckungskopf with zylinderfoermigem basic body, suction pipette and Justierarmen components with a large range of dimensions without Weglaengenprogrammierung the drives should be handled. According to the invention in a rotatably mounted, cylindrical basic body two U-shaped, axially displaceable by pneumatic cylinder hollow cylinder segments arranged nested crosswise, that the conical leg ends of a hollow cylinder segment and the keglige web of the other hollow cylinder segment sit on the drive ends of two pairs Justierarmen. The axially displaceable suction pipette is fixed at one end rigidly to the piston of another working cylinder and guided in the bottom part of the basic body. At its other end a suction tool is held with a defined length kraftlos. In an angular pitch saegezahnfoermige attacks are provided for a locking member at the periphery of the main body. Fig. 1

Description

- 2 - £<V3 OS I- 2 - £ <V3 OS I

Anwendungsgebietfield of use

Die Erfindung betrifft einen Bestückungskopf für automatische Handhabungsgeräte zum Aufnehmen elektronischer Chip-Bauelemente von einem Magazinfeld und zum lageorientierten Plazieren auf Leitungssubstraten.The invention relates to a placement head for automatic handling devices for receiving electronic chip components from a magazine field and for location-oriented placement on line substrates.

Charakteristik bekannter technischer LösungenCharacteristic of known technical solutions

Bekannt ist ein Bestückungskopf zum Montieren elektronischer Bauelemente, bei dem in der Außenwand eines zylinderförmigen Grundkörpers parallel zu einer zentralen Bohrung für eine längsverschiebbare Saugpipette und einen in der Saugpipette längsverschiebbaren Auswerfer Längsnuten ausgebildet sind. In ihnen sind zwei unter Federwirkung stehende, in Richtung auf die Saugpipette schwenkbare Paare von Justierarien angeordnet, mit denen die von der Saugpipette aufgenommen elektronischen Bauelemente lageorientiert justiert werden. Zum Aufnehmen von Bauelementen unterschiedlicher Größe sind wechselbare Adapter mit verschiedenen Innendurchmessern für die Saugpipette vorgesehen. Zwei mit einem Wegmeßsystem ausgestattete, geregelte Gleichstrommotore steuern über je zwei Kurvenscheiben und über insgesamt vier Hebelsysteme den Ablauf der aufeinanderfolgenden Bewegungen der Justierarmpaare, den programmierten Hub der Saugpipette und die Funktion des Auswerfers. Dazu greifen die freien Enden der Hebel jeweils zwischen zwei paarweise einander zugeordnete, axial verschiebbare Ringe ein. Der zylinderförmige Grundkörper ist um seine Achse drehbar gelagert und steht dazu über ein Zahngetriebe mit einem weiteren geregelten Gleichstrommotor in Verbindung, vgl. DE-OS 3 102 206; H 05 K - 13/02 und Firmenschrift Siemens: Bestückungsautomat für Chip und planare Bauelemente.A mounting head for mounting electronic components is known in which longitudinal grooves are formed in the outer wall of a cylindrical base parallel to a central bore for a longitudinally displaceable suction pipette and an ejector longitudinally displaceable in the suction pipette. In them two standing under spring action, are arranged in the direction of the suction pipette pivotable pairs of Justierarien, with which the absorbed by the suction pipette electronic components are aligned orientation. To accommodate components of different sizes interchangeable adapters are provided with different inner diameters for the suction pipette. Two controlled DC motors equipped with a position measuring system control the sequence of successive movements of the adjusting arm pairs, the programmed stroke of the suction pipette and the function of the ejector via two cams and a total of four lever systems. For this purpose, the free ends of the levers each engage between two paired, axially displaceable rings. The cylindrical base body is rotatably mounted about its axis and is connected via a toothed gear with another regulated DC motor in conjunction, see. DE-OS 3,102,206; H 05 K - 13/02 and company brochure Siemens: Assembly machine for chip and planar components.

Nachteilig ist der hohe für den funktionsgerechten Betrieb erforderliche Aufwand. Insbesondere setzt der Einsatz der Gleichstrommotore als Antrieb für die Justierarme, die Saugpipette und den Auswerfer eine Programmierung jeder einzelnen Wegstrecke voraus, wozu schließlich auch die erwähnten Wegmeßsysteme notwendig sind. Neben dem dazu notwendigen Speicher- und Rechnerumfang wird dadurch der Bestückungsautomat auch unflexibel, da schon geringfügige Änderungen, beispielsweise eine Abmessungsänderung bei einem Bauelement, Softwareänderungen nach sich ziehen. Andere Abweichungen, beispielsweise Leiterplattendurchbiegungen, sind nicht erfaßbar und führen zu Fehlern. Auch der Aufwand an komplizierter und damit störanfälliger Steuermechanik ist hoch. Schließlich tragen die als Antriebe verwendeten Motore auch zu einer Begrenzung der Bestückungsgeschwindigkeit bei, da für jeweils einen Bestückungsvorgang die Motore mehrfach angefahren und stillgesetzt werden müssen. Darüber hinaus ist durch die Anordnung der Justierarme in den Längsnuten des zylinderförmigen Grundkörpers der Abmessungsbereich der Bauelemente begrenzt, die von einem Bestückungskopf lageorientiert justierbar sind. Größere und damit auch schwerere Bauelemente können nach einem Wechsel des Saugpipettenadapter gegen einen mit größerem Innendurchmesser zwar aufgenommen, nicht aber justiert werden. Da die Justierarme beim Verfahren und Drehen des Bestückungskopfes auch eine Lagesicherung des Bauelementes bewirken, können größere Bauelemente nur mit begrenzter Geschwindigkeit gehandhabt werden.A disadvantage is the high effort required for the proper operation. In particular, the use of direct current motors as a drive for the Justierarme, the suction pipette and the ejector requires a programming of each individual path, including ultimately the mentioned Wegmeßsysteme are necessary. In addition to the necessary storage and computing scope of the insertion machine is also inflexible, since even minor changes, such as a dimensional change in a device, software changes. Other deviations, such as printed circuit board bends, are not detectable and lead to errors. The cost of complicated and thus error-prone control mechanism is high. Finally, the motors used as drives also contribute to a limitation of the loading speed, since for each one assembly process, the motors must be approached and stopped several times. In addition, the dimensional range of the components is limited by the arrangement of the adjusting arms in the longitudinal grooves of the cylindrical base body, which are positionally adjustable by a placement head. Larger and therefore heavier components can be added after a change of the suction pipette adapter against a larger inner diameter, but not adjusted. Since the Justierarme cause the process and rotation of the mounting head and a position assurance of the device, larger components can be handled only with limited speed.

Es ist bekannt, die Justierarme mit abgestuften Justierflächen zu versehen, um auch Bauelemente mit größeren Abmessungen, beispielsweise Chip-Carrier, zu umfassen und lageorientiert zu justieren, vgl. Firmenschrift Dynapert, Emhard Corporation, Beverly MA, USA-MPS 109.It is known to provide the Justierarme with graded Justierflächen to include components with larger dimensions, such as chip-carrier, and to adjust position-oriented, see. Logotype Dynapert, Emhard Corporation, Beverly MA, USA-MPS 109.

Diese Vorkehrung verhindert nicht, daß zum Aufnehmen eines größeren Bauelementes jeweils zwei Maßnahmen auszuführen sind, nämlich der Saugpipettenadapter ist gegen einen anderen mit größerem Innendurchmesser zu wechseln und der Hubweg der Saugpipette ist innerhalb einer Abmessungsstufung je nach den konkreten Abmessungen des Bauelementes zu programmieren, da jedem Öffnungswinkel der Juistierarme eine bestimmte Höhe der Bauelementeoberfläche in bezug auf die Justierarme entspricht, sofern gewährleistet sein soll, daß die Justierarme das Bauelement immer an der von Anschlüssen freien Oberkante berühren. Es ist weiter eine Vorrichtung zum Aufsetzen elektronischer Bauelemente auf Leiterplatten bekannt, bei der in einer Hülse zwischen zwei festen Anschlägen eine axial bewegbare Saugpipette und ein pneumatischer Antrieb für die Saugpipette angeordnet sind. Durch den Hülsenmantel und durch zwei konzentrisch in der Hülse angeordnete Hohlzylinder, die jeweils durch Schraubenfedern in eine Vorzugslage gedrückt werden, werden zwei Paare drehbar gelagerter Justierarme derart gesteuert, daß diese sich beim Ausfahren der Saugpipette öffnen und daß nach dem Einfahren der Saugpipette zuerst ein Paar Justierarme und danach das andere Paar Justierarme schließt, um ein durch die Saugpipette aufgenommenes Bauelement lageorientiert zu justieren, vgl. EP 0 092 274; H 05 K-13/04.This provision does not prevent that two measures are to be taken to accommodate a larger component, namely the Saugpipettenadapter is to change to another with a larger inner diameter and the stroke of the suction pipette is within a dimensional graduation depending on the concrete dimensions of the device to program, as each Opening angle of the Juistierarme corresponds to a certain height of the component surface with respect to the Justierarme, if it should be ensured that the adjusting always touch the device at the top free of terminals. It is also known a device for mounting electronic components on printed circuit boards, in which a sleeve axially movable suction pipette and a pneumatic drive for the suction pipette are arranged in a sleeve between two fixed stops. Through the sleeve shell and two concentrically arranged in the sleeve hollow cylinder, which are each pressed by coil springs in a preferred position, two pairs of rotatably mounted Justierarme are controlled so that they open when extending the suction pipette and that after retraction of the suction pipette first a pair Justierarme and then the other pair adjusting arms closes to adjust a recorded by the suction pipet component position-oriented, see. EP 0 092 274; H 05 K-13/04.

Neben dem relativ komplizierten Aufbau der Steuermechanik führt die Integration eines pneumatischen Antriebs in die Hülse dazu, daß der Hubweg der Saugpipette nicht variabel ist. Damit ist diese Vorrichtung in einer konkreten Ausführung nur für Bauelemente mit identischen Abmessungen bzw. für einen relativ kleinen Abmessungsbereich der zu handhabenden Bauelemente geeignet. Größere Bauelemente werden von den Justierarmen nicht erfaßt beziehungsweise es tritt bei einem größeren Abmessungsbereich der Fall ein, daß die Justierarme bei einem größeren Bauelement an den Oberkanten und bei einem kleineren Bauelement an den mit Anschlüssen versehenen Unterkanten auftreffen, wodurch ein genaues Justieren unmöglich wird. Das bedeutet in der Praxis, daß ein Bestückungsautomat jeweils mit einer Mehrzahl derartiger Vorrichtungen ausgerüstet sein muß.In addition to the relatively complicated structure of the control mechanism, the integration of a pneumatic drive in the sleeve causes the stroke of the suction pipette is not variable. Thus, this device is suitable in a specific embodiment only for components with identical dimensions or for a relatively small dimensional range of the components to be handled. Larger components are not detected by the Justierarms or occurs in a larger dimensional range of the case that the Justierarme impinge at a larger component at the upper edges and a smaller component at the lower edges provided with terminals, whereby an accurate adjustment is impossible. This means in practice that a placement machine must be equipped with a plurality of such devices each.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, ohne Einbuße an Bestückungsgeschwindigkeit den Aufbau des Bestückungskopfes, die eingesetzten Antriebe und deren Steuerung zu vereinfachen.The aim of the invention is to simplify the construction of the mounting head, the drives used and their control without loss of assembly speed.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Bestückungskopf mit einem drehbar gelagerten, zylinderförmigenThe invention is based on the object at a placement head with a rotatably mounted, cylindrical

undkörper, an dem symmetrisch zu einer zentrisch geführten Saugpipette zwei Paare von Justierarmen mit abgestuften Justierflächen angeordnet sind und mit einem an seinem Umfang vorgesehenen Zahnkranz, der über ein Getriebe mit einem Antriebsmotor in Verbindung steht, die Greif- und Justiermechanismen sowie die Antriebe derart zu gestalten, daß Bauelemente mitand body, are arranged on the symmetrical to a centrally guided suction pipette two pairs of Justierarmen with stepped Justierflächen and with a provided on its circumference sprocket, which is connected via a gear with a drive motor in connection to make the gripping and adjusting mechanisms and the drives so that components with

einem vergleichsweise großen Abmessungsspektrum.ohne Weglängenprogrammierung der Antriebe handhabbar sind. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in dem in einem Gestell spielfrei drehbar gelagerten zylinderförmigen Grundkörper durch mindestens einen pneumatischen Arbeitszylinder axial verschiebbar zwei U-förmig ausgearbeitete Hohlzylindersegmente kreuzartig ineinander geschachtelt angeordnet sind, so daß die keglig geformten Schenkelenden des einen Hohlzylindersegments und der keglig geformte Steg des anderen Hohlzylindersegments jeweils auf den abgerundeten Antriebsenden eines Paares im Bodenteil des zylinderförmigen Grundkörpers schwenkbar gelagerter, durch Blattfedern in einer Endlage gehaltener Justierarme aufsitzen, daß die zwischen einem oberen und einem unteren Anschlag axial bewegbare Saugpipette mit ihrem einen Ende starr an dem Kolben eines weiteren pneumatischen Arbeitszylinders befestigt ist, in dem Bodenteil des zylinderförmigen Grundkörpers gelagert ist, daß an ihrem anderen Ende kraftschlüssig ein Saugwerkzeug mit definiertem Innendurchmesser und definierter Länge gehalten ist, und daß in einer vorgegebenen Winkelteilung am Umfang des zylinderförmigen Grundkörpers Anschläge für ein Sperrglied vorgesehen sind.a relatively large Abmessungsspektrum.ohne Weglängenprogrammierung the drives are manageable. According to the invention, this object is achieved in that in a frame rotatably rotatably mounted cylindrical base body by at least one pneumatic cylinder axially displaceable two U-shaped hollow cylinder segments are arranged nested crosswise, so that the keglig shaped leg ends of a hollow cylinder segment and keglig shaped Web of the other hollow cylinder segment respectively on the rounded drive ends of a pair in the bottom part of the cylindrical base body pivotally mounted, held by leaf springs in an end position Justierarme that between an upper and a lower stop axially movable suction pipette with its one end rigidly on the piston of another pneumatic working cylinder is mounted in the bottom part of the cylindrical base body is mounted, that at its other end frictionally a suction tool with a defined inner diameter u nd defined length is maintained, and that in a predetermined angular pitch on the circumference of the cylindrical base body stops are provided for a locking member.

In einer Variante der erfindungsgemäßen Lösung sind die beiden Hohlzylindersegmente durch Druckfedern in axialer Richtung auf Abstand gehalten und ein Betätigungsglied, das an dem Kolben des einen in dem Gestell angeordneten pneumatischen Arbeitszylinders befestigt ist, umfaßt einen an dem Steg des einen Hohlzylindersegments ausgeformten Flansch. In einer anderen Variante umfassen zwei Betätigungsglieder, die an den Kolben des einen und eines dritten im Gestell angeordneten pneumatischen Arbejtszylinders befestigt sind, je einen Flansch, die an dem Steg des einen Hohlzylindersegments und an den Schenkelenden des anderen Hohlzylindersegments ausgeformt sind. Zur spielfreien Lagerung ruht das Bodenteil des zylinderförmigen Grundkörpers mit einer über einen Durchbruch in der Auflagefläche des Gestells überstehenden und an ihrem Rand kegelstumpfförmig abgeflachten Ringfläche auf Stahlkugeln, die in einer in die Auflagefläche eingearbeiteten Rille geführt sind. Das Bodenteil des zylinderförmigen Grundkörpers ist durch exzentrisch gelagerte und auf der Kegelstumpfmantelfläche aufsitzende Kugellager, deren Achsen parallel zu der Kegelstumpfmantelfläche gerichtet sind, an der Auflagefläche gehalten. Die in die Auflagefläche eingearbeitete Rille besitzt zweckmäßigerweise einen V-förmigen Querschnitt. Die Betätigungsglieder enthalten jeweils zwei Kugellager, mit denen sie die ausgeformten Flansche beidseitig umfassen. Die Anschläge für das Sperrglied besitzen eine Sägezahnform, deren flache Flanke gegen die Drehrichtung des zylinderförmigen Grundkörpers zeigt. Zweckmäßigerweise ist das Sperrglied der axial· bewegliche Kern eines in dem Gestell angeordneten Elektro-Hubmagnets. Die definierte Länge des Saugwerkzeugs ist in Abhängigkeit vom Öffnungswinkel des Justierarme beim Anliegen an einem von dem Saugwerkzeug gehaltenen Bauelement und beim Anliegen der Saugpipette an ihrem oberen Anschlag jeweils derart, daß die abgestuften Justierflächen die Oberkante des Bauelements knapp oberhalb einer Abstufung berühren. Die Saugpipette ist an ihrem anderen Ende mit einem Ringanschlag und einem flachen Konus versehen, auf dem das Saugwerkzeug mit seinem im oberen Teil geschlitzten Ansatz aufsitzt. Mit der erfindungsgemäßen Lösung steht ein Bestückungskopf mit vergleichsweise einfacher Konstruktion zur Verfügung, der lediglich durch zwei beziehungsweise drei einfache, handelsübliche pneumatische Arbeitszylinder und einen Gleichstrommotor in Verbindung mit einer Sperrklinke angetrieben wird. Die pneumatischen Arbeitszylinder gewährleisten sowohl die erwünschte Funktionsgeschwindigkeit als auch ein sanftes Absetzen der Bauelemente. Die Funktionsgeschwindigkeit der Drehbewegung wird in Verbindung mit dem Sperrglied dadurch erhöht, daß der Gleichstrommotor mit einer Stromregelung versehen und ständig angeschaltet ist. Vereinfacht wird die Steuerung durch den Fortfall der Wegprogrammierung. Die von Druckfedern auf Abstand gehaltenen Hohlzylindersegmente gewährleisten das aufeinanderfolgende Schließen der Justierarmpaare. Die zum Aufnehmen von Bauelementen mit unterschiedlichen Abmessungen sowieso erforderlichen unterschiedlichen Saugwerkzeuge sichern zugleich durch eine jeweils definierte Länge, daß die Justierarme mit ihren abgestuften Justierflächen Bauelemente mit unterschiedlichen Abmessungen immer knapp oberhalb einer Abstufung berühren, so daß die Justierfläche auch bei unterschiedlichen Öffnungswinkeln der Justierarme nicht in den Bereich der Gehäusewandung des Bauelementes gelangen, in dem gegebenenfalls Anschlüsse aus der Gehäusewandung hervortreten.In a variant of the solution according to the invention, the two hollow cylinder segments are held by compression springs in the axial direction at a distance and an actuator which is fixed to the piston of a arranged in the frame pneumatic working cylinder comprises a formed on the web of a hollow cylinder segment flange. In another variant, two actuators attached to the pistons of the one and a third pneumatic arbiter cylinders arranged in the frame each comprise a flange formed on the web of the one hollow cylinder segment and on the leg ends of the other hollow cylinder segment. For play-free storage, the bottom part of the cylindrical base body rests with an over a breakthrough in the support surface of the frame projecting and truncated at its edge flattened annular surface on steel balls, which are guided in a groove incorporated into the support surface. The bottom part of the cylindrical body is held by eccentrically mounted and seated on the truncated cone surface ball bearing whose axes are directed parallel to the truncated cone surface, held on the support surface. The incorporated in the bearing surface groove has expediently has a V-shaped cross-section. The actuators each contain two ball bearings with which they comprise the formed flanges on both sides. The stops for the locking member have a sawtooth shape, shows the flat edge against the direction of rotation of the cylindrical body. Conveniently, the locking member is the axially movable core of an electric lifting magnet arranged in the frame. The defined length of the suction tool is depending on the opening angle of the Justierarme when applied to a held by the suction tool and the concern of the suction pipette at its upper stop each such that the graduated Justierflächen touch the upper edge of the device just above a gradation. The suction pipette is provided at its other end with a ring stop and a flat cone on which the suction tool is seated with its slotted in the upper part approach. With the solution according to the invention, a placement head with a comparatively simple construction is available, which is driven only by two or three simple, commercial pneumatic working cylinder and a DC motor in conjunction with a pawl. The pneumatic cylinders ensure both the desired speed of operation and a smooth settling of the components. The functional speed of the rotary motion is increased in conjunction with the locking member in that the DC motor is provided with a current control and is always turned on. The control is simplified by the omission of the path programming. The held by springs at a distance hollow cylinder segments ensure the successive closing of Justierarmpaare. The required for receiving components with different dimensions different suction tools secure at the same time by a defined length that the adjusting touch with their graded Justierflächen components with different dimensions always just above a gradation, so that the adjustment even at different opening angles of Justierarme not in reach the area of the housing wall of the component in which, if necessary, connections emerge from the housing wall.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Auführungsbeispiels näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigenThe invention will be explained in more detail below with reference to a Auführungsbeispiels. In the accompanying drawing show

Fig. 1: eine Zusammenstellungszeichnung des erfindungsgemäßen Bestückungskopfes, Fig. 2: eine Detailzeichnung der ineinander geschachtelten Hohlzylindersegmente und Fig. 3: eine Detailzeichnung des .Saugwerkzeuges und der Justierarme.Fig. 1: an assembly drawing of the placement head according to the invention, Fig. 2: a detailed drawing of the nested hollow cylinder segments and Fig. 3: a detailed drawing of the .Saugwerkzeuges and Justierarme.

Die Zusammenstellungszeichnung gemäß Fig. 1 zeigt den erfindungsgemäßen Bestückungskopf in einem Gestell 1 mit einem zylinderförmigen Grundkörper 2, zwei U-förmig ausgearbeitete und kreuzweise ineinander geschachtelte Hohlzylindersegmente 3; 4, die von Druckfedern 5 auf Abstand gehalten sind. Das eine Hohlzylindersegment 3 hat keglig geformte Schenkelenden 6, während das andere Hohlzylindersegment 4 einen keglig geformten Steg 7 aufweist. Die Zeichnung zeigt weiter eines von zwei Paaren Justierarme 8; 8', ein abgerundetes Antriebsende 9 des einen der Justierarme 8' und zwei Blattfedern 10. Das andere Paar, das um 90° versetzt zu dem ersten Paar Justierarme 8; 8' angeordnet ist, ist der Übersicht wegen nicht dargestellt. Ein erster pneumatischer Arbeitszylinder 11 besitzt ein Betätigungsglied 12, das mit zwei Kugellagern 13 den Flansch 14 an dem Steg des einen Hohlzylindersegments 3 umfaßt. Ein oberer und ein unterer Anschlag 15; 15' begrenzen die axiale Bewegung der Saugpipette 16, die von einem zweiten pneumatischen Arbeitszylinder 17 bewegt und in dem Bodenteil 18 des zylinderförmigen Grundkörpers 2 geführt wird. Sie trägt ein Saugwerkzeug 19. Am Umfang des zylinderförmigen Grundkörpers 2 sind sägezahnförmige Anschläge 20 für ein Sperrglied 21 in Form des beweglichen Kerns eines Elektro-Hubmagnets 22 vorgesehen. Der zylinderförmige Grundkörper 2 ist auf Stahlkugeln 23 gelagert, die in einer Rille 24 in der Auflagefläche 25 des Gestells 1 eingearbeitet ist. Exzentrisch gelagerte Kugellager 26 an der Kegelstumpfmantelfläche 27 einer Ringfläche 28 des Bodenteils 18 halten den zylinderförmigen Grundkörper 2 an der Auflagefläche 25. Ein Gleichstrommotor 29 treibt über ein Ritzel 30 und einen Zahnkranz 31 den zylinderförmigen Grundkörper 2.The assembly drawing of Figure 1 shows the placement head according to the invention in a frame 1 with a cylindrical base body 2, two U-shaped and cross-nested hollow cylinder segments 3. 4, which are held by compression springs 5 at a distance. The one hollow cylinder segment 3 has conically shaped leg ends 6, while the other hollow cylinder segment 4 has a conically shaped web 7. The drawing also shows one of two pairs of adjusting arms 8; 8 ', a rounded drive end 9 of one of the adjusting arms 8' and two leaf springs 10. The other pair, offset by 90 ° from the first pair of adjusting arms 8; 8 'is arranged is not shown for the sake of clarity. A first pneumatic working cylinder 11 has an actuating member 12 which, with two ball bearings 13, comprises the flange 14 at the web of the one hollow cylinder segment 3. Upper and lower stops 15; 15 'limit the axial movement of the suction pipette 16, which is moved by a second pneumatic working cylinder 17 and guided in the bottom part 18 of the cylindrical base body 2. It carries a suction tool 19. On the circumference of the cylindrical base body 2 sawtooth-shaped stops 20 are provided for a locking member 21 in the form of the movable core of an electric lifting magnet 22. The cylindrical base body 2 is mounted on steel balls 23, which is incorporated in a groove 24 in the support surface 25 of the frame 1. Eccentrically mounted ball bearings 26 on the truncated cone lateral surface 27 of an annular surface 28 of the bottom portion 18 hold the cylindrical base body 2 on the support surface 25. A DC motor 29 drives via a pinion 30 and a ring gear 31, the cylindrical base body second

Fig. 2 zeigt das kreuzweise Ineinanderschachteln der beiden U-förmig ausgearbeiteten Hohlzylindersegmente 3; 4 mit den keglig geformten Schenkelenden 6 und dem Flansch 14 des einen Hohlzylindersegments 3 sowie dem keglig geformten Steg 7 des anderen Hohlzylindersegments 4 sowie eine der Druckfedern 5Fig. 2 shows the crosswise nesting of the two U-shaped hollow cylinder segments 3; 4 with the conically shaped leg ends 6 and the flange 14 of the one hollow cylinder segment 3 and the conically shaped web 7 of the other hollow cylinder segment 4 and one of the compression springs 5

Fig. 3 zeigt das eine Paar Justierarme 8; 8' mit abgestuften Justierflächen 32; 32', die Saugpipette 16 mit einem Konus 33, einem Fig. 3 shows the one pair of adjusting arms 8; 8 'with stepped adjusting surfaces 32; 32 ', the suction pipette 16 with a cone 33, a

- 4 - 4.ΗΌ - 4 - 4.ΗΌ

Ringanschlag 34 und dem Saugwerkzeug 19, das ein Bauelement 35 hält. Eingezeichnet sind der Öffnungswinkel a/2 zwischen dem Justierarm 8 und der Saugpipete 16, der Innendurchmesser d und die Länge I des Saugwerkzeugs 19. Die einander zugeordneten Justierflächen 32; 32' sind von Abstufungen 36 begrenztRing stopper 34 and the suction tool 19, which holds a component 35. Shown are the opening angle a / 2 between the Justierarm 8 and the Saugpipete 16, the inner diameter d and the length I of the suction tool 19. The mutually associated Justierflächen 32; 32 'are limited by gradations 36

Die Funktion des Bestückungskopfes ist folgende. The function of the mounting head is as follows.

Angetrieben durch den zweiten pneumatischen Arbeitszylinder 17 wird die Saugpipette 16 bis zum Anliegen an dem unteren Anschlag 15' ausgefahren. In dieser Stellung befindet sich das freie Ende des Saugwerkzeuges 19 dicht an der Oberfläche des aufzunehmenden Bauelementes 35. Das Bauelement 35 wird durch Unterdruck von der Saugpipette 16 mit dem Saugwerkzeug 19 angesaugt. Die hierfür nötigen Druckleitungsanschlüsse sind der Übersicht wegen nicht dargestellt.Driven by the second pneumatic cylinder 17, the suction pipette 16 is extended to rest against the lower stop 15 '. In this position, the free end of the suction tool 19 is close to the surface of the male component 35. The component 35 is sucked by vacuum from the suction pipette 16 with the suction tool 19. The necessary pressure line connections are not shown for the sake of clarity.

Durch Umsteuern des zweiten pneumatischen Arbeitszylinders 17 wird die Saugpipette 16 mit dem Bauelement 35 eingefahren, bis sie am oberen Anschlag 15 anliegt. Dadurch gelangt das Bauelement 35 zwischen die geöffneten Justierarme 8; 8'. Angetrieben durch den ersten pneumatischen Arbeitszylinder 11 wirkt das Betätigungsglied 12 mit dem einen der beiden Kugellager 13 auf den Flansch 14 des einen Hohlzylindersegments 3. Dieses eine Hohlzylindersegment 3 wird dadurch in Richtung auf die Justierarme 8; 8' bewegt, wobei über die Druckfedern 5 der keglig geformte Steg 7 des anderen Hohlzylindersegments 4 nach Überwindung der Kraftwirkung der Blattfedern 10 das Paar Justierarme 8; 8' zuerst betätigt. Das Bauelement 35 wird durch das sich schließende Paar Justierarme 8; 8' an dem Saugwerkzeug 19 hängend lageorientiert justiert. Durch die Bewegung des einen Hohlzylindersegments 3 werden danach die Druckfedern 5 zusammengepreßt, so daß anschließend die keglig geformten Schenkelenden 6 das nicht dargestellte Paar Justierarme betätigen.By reversing the second pneumatic working cylinder 17, the suction pipette 16 is retracted with the component 35 until it rests against the upper stop 15. As a result, the device 35 passes between the open Justierarme 8; 8th'. Driven by the first pneumatic cylinder 11, the actuator 12 acts with the one of the two ball bearings 13 on the flange 14 of a hollow cylinder segment 3. This one hollow cylinder segment 3 is characterized in the direction of the adjusting arms 8; 8 'moves, via the compression springs 5, the conically shaped web 7 of the other hollow cylinder segment 4 after overcoming the force of the leaf springs 10, the pair of adjusting arms 8; 8 'pressed first. The component 35 is characterized by the closing pair Justierarme 8; 8 'adjusted to the suction tool 19 in a positionally oriented manner. By the movement of a hollow cylinder segment 3, the compression springs 5 are then compressed, so that subsequently actuate the conically shaped leg ends 6, the pair not shown adjusting arms.

Durch das sich schließende, nicht dargestellte Paar Justierarme wird das an dem Saugwerkzeug 19 hängende Bauelement 35 nunmehr auch in der zweiten Achsrichtung lagorientiert justiert. Das ist durch die Wirkung der Druckfedern 5 noch geminderte Schließkraft des anderen Paares Justierarme 8; 8' möglich. Erst danach sind die Druckfedern 5 völlig zusammengepreßt und der Steg des einen Hohlzylindersegments 3 setzt auf den Schenkelenden des anderen Hohlzylindersegments 4 auf. Damit wirken beide Paare Justierarme 8; 8' mit ihrer vollen Schließkraft auf das Bauelement 35, das derart an dem Saugwerkzeug 19 lageorientiert gehalten wird.By closing, not shown pair Justierarme the hanging on the suction tool 19 component 35 is now aligned lagorientiert also in the second axial direction. This is due to the action of the compression springs 5 still reduced closing force of the other pair Justierarme 8; 8 'possible. Only then are the compression springs 5 completely compressed and the web of a hollow cylinder segment 3 sets on the leg ends of the other hollow cylinder segment 4. Thus, both pairs of adjusting arms 8; 8 'with its full closing force on the component 35, which is held in such a position-oriented manner on the suction tool 19.

Das Bauelement 35 ist nun durch Drehen des zylinderförmigen Grundkörpers 2 in die geforderte winkelorientierte Lage zu bringen. Dazu wirkt der ständig eingeschaltete und mit einer Strombegrenzung versehene Gleichstrommotor 29 über das Ritzel 30 auf den Zahnkranz 31, wobei einer der sägezahnförmigen Anschläge 20 an dem Sperrglied 21 spielfrei anliegt und die Drehbewegung des zylinderförmigen Grundkörpers 2 verhindert. Durch ein Betätigen des Elektro-Hubmagnets 22 gibt das Sperrglied 21 die Drehbewegung des zylinderförmigen Grundkörpers 2 für eine von der Steuerung vorgegebenen Zeit frei, während der ein oder mehrere Anschläge 20 das Sperrglied 21 passieren. Die Drehbewegung erreicht aufgrund des ständig eingeschalteten Gleichstrommotors 29 unmittelbar nach dem Freigeben durch das Sperrglied 21 seine maximale Geschwindigkeit. Die Saugpipette .16 ist an der Drehbewegung nicht beteiligt, während das Bauelement 35 mit Hilfe der geschlossenen Justierarme 8; 8' gedreht wird. Die Drehbewegung des zylinderförmigen Grundkörpers 2 mit dem Bauelement 35 wird in der geforderten winkelorientierten Lage durch das Sperrglied 21 gestoppt.The component 35 is now to be brought by turning the cylindrical base body 2 in the required angle-oriented position. For this purpose, the constantly switched on and provided with a current limiting DC motor 29 acts on the sprocket 30 on the sprocket 31, wherein one of the sawtooth-shaped stops 20 rests against the locking member 21 without play and prevents the rotational movement of the cylindrical body 2. By actuating the electric lifting magnet 22, the locking member 21 releases the rotational movement of the cylindrical base body 2 for a predetermined time by the controller, during which one or more stops 20 pass through the blocking member 21. The rotational movement reaches its maximum speed due to the constantly switched DC motor 29 immediately after the release by the locking member 21. The suction pipette .16 is not involved in the rotational movement, while the component 35 by means of the closed Justierarme 8; 8 'is rotated. The rotational movement of the cylindrical base body 2 with the component 35 is stopped by the locking member 21 in the required angle-oriented position.

In einer simultanen Bewegung wird der gesamte Bestückungskopf von dem Magazinfeld mit den aufzunehmenden Bauelementen zu der Aufsetzstelle auf dem Leitungssubstrat gefahren. Durch ein Umsteuern des ersten pneumatischen Arbeitszylinders 11 werden nunmehr die beiden Hohlzylindersegmente 3; 4 in ihre Ausgangslage gebracht, die beiden Paare von Justierarmen 8; 8' öffnen in gegenüber dem Schließvorgang umgekehrter Reihenfolge, und durch ein erneutes Betätigen des zweiten pneumatischen Ärbeitszylinders 17 wird die Saugpipette 16 soweit ausgefahren, bis das Bauelement 35 auf dem Leitungssubstrat aufsitzt. Es ist hierbei in einfacher und an sich bekannter Weise möglich, den zweiten pneumatischen Arbeitszylinder 17 derart zu steuern, daß das Bauelement 35 sanft auf das Leitungssubstrat aufsetzt. Nach Abschalten des Unterdrucks zum Lösen des Bauelementes 35 wird die Saugpipette 16 ohne das Bauelement 35 wieder bis zum oberen Anschlag 15 eingefahren. Damit ist ein Bestückungszyklus beendet.In a simultaneous movement, the entire placement head is moved from the magazine field with the components to be picked up to the placement point on the line substrate. By reversing the first pneumatic working cylinder 11, the two hollow cylinder segments 3; 4 brought into their initial position, the two pairs of Justierarmen 8; 8 'open in reverse order with respect to the closing operation, and by a second actuation of the second pneumatic working cylinder 17, the suction pipette 16 is extended until the component 35 is seated on the line substrate. It is possible in a simple and known manner, to control the second pneumatic cylinder 17 such that the device 35 gently touches the line substrate. After switching off the negative pressure to release the component 35, the suction pipette 16 is retracted without the component 35 again up to the upper stop 15. This completes a loading cycle.

In einer anderen Variante sind die beiden Hohlzylindersegmente 3; 4 unabhängig voneinander steuerbar. Dazu wirkt ein dritter pneumatischer Arbeitszylinder in analoger Weise über ein weiteres Betätigungsglied und einen weiteren Flansch auf die Schenkelenden des anderen Hohlzylindersegments 4 ein. Hierbei wird zuerst der erste Arbeitszylinder 11 und danach der dritte pneumatische Arbeitszylinder betätigt, so daß die beiden Paare von Justierarmen 8; 8' in der gewünschten Weise nacheinander schließen und in der umgekehrten Reihenfolge öffnen.In another variant, the two hollow cylinder segments 3; 4 independently controllable. For this purpose, a third pneumatic working cylinder acts in an analogous manner via a further actuator and a further flange on the leg ends of the other hollow cylinder segment 4 a. Here, first the first working cylinder 11 and then the third pneumatic working cylinder is actuated, so that the two pairs of Justierarmen 8; Close 8 'in the desired way one after the other and open in the reverse order.

Durch die Abstufung 36 der Justierflächen 32; 32' wird in bekannter Weise erreicht, Bauelemente 35 mit einem großen Abmessungsspektrum zu fassen. Dabei werden jeweils von einem Abstufungsbereich Bauelemente 35 in einem bestimmten Abmessungsbereich erfaßt. Entsprechend den jeweiligen Abmessungen des Bauelementes 35 und entsprechend dem damit verbundenen Öffnungswinkel α der Justierarme 8; 8' besitzt erfindungsgemäß das Saugwerkzeug 19 jeweils eine bestimmte, definierte Lange I. Damit wird erreicht, daß die Justierflächen 32; 32' beim Schließen der Justierarme 8; 8' die Oberkante des Bauelementes 32 immer dicht oberhalb einer der Abstufungen 36 berühren. Hierdurch wird vermieden, daß die Justierflächen 32; 32' in den Bereich der Seitenwände des Bauelementes 35 gelangen, in dem möglicherweise Anschlüsse des Bauelementes 35 aus der Gehäusewand hervortreten. Hierdurch wird auch bei sich ändernden Abmessungen eine stets gleichbleibende Genauigkeit beim lageorientierten Justieren erreicht. Die Veränderung der Länge I des Saugwerkzeugs 19 geschieht bei seinem sowieso notwendigen Wechsel, da in an sich bekannter Weise zum Aufnehmen eines beispielsweise größeren Bauelementes 35 ein Saugwerkzeug 19 mit einem größeren Innendurchmesser d an der Saugpipette 16 anzubringen ist. Zu diesem Wechsel wird in einem automatischen Arbeitsschritt das eine Saugwerkzeug 19 von der Saugpipette 16 abgezogen und ein anderes Saugwerkzeug 19 auf den Konus 33 der Saugpipette 16 bis zum Ringanschlag 34 aufgeschoben.Due to the gradation 36 of the Justierflächen 32; 32 'is achieved in a known manner to summarize devices 35 with a large range of dimensions. In each case, components 35 in a certain dimensional range are detected by a grading area. According to the respective dimensions of the component 35 and according to the associated opening angle α of the adjusting arms 8; 8 'according to the invention has the suction tool 19 each have a specific, defined length I. This ensures that the adjusting surfaces 32; 32 'when closing the Justierarme 8; 8 'always touch the upper edge of the component 32 above one of the gradations 36. This avoids that the adjusting surfaces 32; 32 'reach into the region of the side walls of the component 35, in which possibly connections of the component 35 emerge from the housing wall. As a result, even with changing dimensions, an always consistent accuracy is achieved in the position-oriented adjustment. The change in the length I of the suction tool 19 is done at his anyway necessary change, since in a conventional manner for receiving a larger component 35, for example, a suction tool 19 with a larger inner diameter d to be attached to the suction pipette 16. For this change, a suction tool 19 is withdrawn from the suction pipette 16 and another suction tool 19 is pushed onto the cone 33 of the suction pipette 16 to the ring stop 34 in an automatic step.

Claims

claims

1. Placement head for receiving electronic components of a magazine and position-oriented placement on line substrates with a rotatably mounted, cylindrical base body on which symmetrically to a centrally guided suction pipette two pairs of Justierarmen with stepped Justierflächen and at its periphery a sprocket are arranged on a Transmission with a drive motor is in communication, characterized in that in a frame (1) backlash rotatably mounted cylindrical base body (2) by at least one pneumatic cylinder (11) axially displaceable two U-shaped hollow cylinder segments (3; 4) cross-like nested in one another, so that the conically shaped leg ends (6) of a hollow cylinder segment (3) and the conically shaped web (7) of the änderen hollow cylinder segment (4) respectively on the rounded drive ends (9) of a pair in the bottom part (18) of the cylindrical green Body (2) pivotally mounted, by leaf springs

(10) in an end position held Justierarme (8, 8 ') sit, that between an upper and a lower stop (15; 15') axially movable suction pipette (16) with its one end rigidly on the piston of another working cylinder (17 ) is mounted in the bottom part (18) of the cylindrical base body (2) is mounted; that at its other end a suction tool (19) with a defined inner diameter (d) and defined length (1) is held, and in that in a predetermined angular pitch on the circumference of the cylindrical base body (2) stops (20) for a locking member (21) are provided.

2. Loading head according to claim 1, characterized in that the two hollow cylinder segments (3; 4) are held by compression springs (5) in the axial direction at a distance and an actuating member (12) on the piston of the one in the frame (1) arranged pneumatic working cylinder

(11), a flange (14) formed on the web of the one hollow cylinder segment (3).

3. Loading head according to claim 1, characterized in that two actuating members (12) which are fixed to the piston of the one and a third in the frame (1) arranged pneumatic working cylinder (11), each having a flange (14) on the Web of a hollow cylinder segment (3) and at the leg ends of the other hollow cylinder segment (4) are formed, comprise.

4. Loading head according to claim 1 to 3, characterized in that the bottom part (18) of the cylindrical base body (2) with a Druchbruch in the support surface (25) of the frame (1) projecting and frustoconical at its edge flattened annular surface (28 ) rests on steel balls (23) which are guided in a groove (24) incorporated in the bearing surface (25), and in that the bottom part (18) of the cylindrical base body (2) is supported by eccentrically mounted ball bearings seated on the truncated cone surface (27) (26) whose axes are directed parallel to the truncated cone lateral surface (27) is held on the support surface (25).

5. assembly head according to claim 1 to 4, characterized in that in the bearing surface (25) incorporated groove has a V-shaped cross-section.

6. assembly head according to claim 1 to 5, characterized in that the actuating members (12) each comprise two ball bearings (13), with which they comprise the flanges (14) on both sides.

7. mounting head according to claim 1 to 6, characterized in that the stops (20) for the locking member (21) have a sawtooth shape, the flat edge facing against the direction of rotation of the cylindrical base body (2).

8. mounting head according to claim 1 to 7, characterized in that the locking member (21) of the axially movable core in the frame (1) arranged electric lifting magnet (22).

9. Loading head according to claim 1 to 8, characterized in that the defined length (1) of the suction tool (19) in response to the opening angle (α) of the adjusting arms (8; 8 ') when applied to one of the suction tool (19). held component (32) and when applying the suction pipette (16) at its upper stop (15) in each case such that the Justierflächen (32, 32 '), the upper edge of the component (35) just above a gradation (36) touch.

10. Placement head according to claim 1 to 9, characterized in that the suction pipette (16) at its other end with a ring stop (31) and a flat cone (30) is provided on which the suction tool (19) with its in the upper part slotted approach sitting.

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