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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Transport
von Bauteilen in einem Bauteilkanal mittels Gasdruck, insbesondere
zur Verwendung in einem Bauteil-Handhabungsautomat.
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Stand der Technik
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Insbesondere
bei Handhabungsautomaten zum automatischen Testen der Funktionstüchtigkeit von
elektronischen Bauteilen (z. B. ICs) unter verschiedensten äußeren Bedingungen,
werden zur Unterstützung
des Transports der Bauteile in einem Bauteilkanal oft Gasdruck-Stöße (Air
Jets) verwendet. Dadurch können
einerseits die Handhabungsgeschwindigkeit und damit die Effizienz
des Automaten vergrößert werden,
und andererseits können
Bauteile, die im Bauteilkanal feststecken, beispielsweise wenn sie
sich verkantet haben, ohne größeren Aufwand
und Zeitverlust befreit werden.
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Aus
Gründen
der leichten Verfügbarkeit
wird hierzu oft Pressluft als Druckgas verwendet. Für die äußeren Bedingungen,
unter denen die Bauteile gehandhabt/getestet werden sollen, ist
aber in der Regel eine spezielle Bauteilatmosphäre mit genau einzuhaltenden
Parametern wie Temperatur, Feuchtigkeit, Ionisierungsgrad, etc.
erforderlich.
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Bei
gewöhnlicher
Pressluft tritt bei tieferen Temperaturen, insbesondere bei Temperaturen
zwischen –60°C bis +20°C, das Problem
auf, dass Luftfeuchtigkeit aus der Pressluft kondensiert und den Betrieb
des Handhabungsautomaten und/oder die Funktion der Bauteile unerwünscht beeinträchtigt. Weitere
Komplikationen treten auf, wenn die Temperatur des auftreffenden
Druckgases von der erwünschten
Handhabungstemperatur abweicht und sich dadurch die Temperatur des
Bauteils ändert. Darüber hinaus
sind in Handhabungsautomaten oftmals ionisierte Atmosphären vorgesehen,
um ein statisches Aufladen der Bauteile zu vermeiden. Wird in eine
derartige Atmosphäre
Pressluft ein geleitet, verändert
sich hierdurch der Ionisierungsgrad der Atmosphäre, was dazu führt, dass
das erwünschte
Aufladen nicht optimal vermieden wird.
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In
herkömmlichen
Versuchen diese Komplikationen zu umgehen, werden die Probleme jeweils einzeln
angegriffen: So werden anstelle von Pressluft feuchtigkeitsfreie,
aber teurere Spezialgase (z. B. Stickstoff) verwendet oder es werden
Gastrockner eingesetzt, um der Pressluft die Feuchtigkeit zu entziehen;
um den Ionisierungsgrad des Druckgases anzupassen, werden Ionisierungsgeräte eingesetzt; um
die Temperatur des Druckgases an die erwünschte Handhabungstemperatur
anzugleichen, wird das Druckgas durch Heiz- bzw. Kühlvorrichtungen
vorgeheizt bzw. vorgekühlt.
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Alle
diese Vorrichtungen sind wartungsaufwendig, kostspielig und fehleranfällig.
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Angesichts
dieser Nachteile ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mit der die
obengenannten Probleme auf einfache Weise umgangen werden können.
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Beschreibung der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Transport von Bauteilen
mittels Gasdruck durch einen Bauteilkanal mit einer vorgegebenen
Bauteilumgebungsatmosphäre
gelöst,
mit der Gas aus der Bauteilumgebungsatmosphäre ansaugbar und das angesaugte
Gas in den Bauteilkanal ausstoßbar
ist.
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Demzufolge
kommt das zu transportierende Bauteil immer nur mit aus der vorgegebenen
Bauteilumgebungsatmosphäre
entnommenen Gas in Berührung,
so dass die obergenannten durch externes Druckgas verursachten Probleme
vermieden werden.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung erfolgt das Ansaugen
und Ausstoßen
des Gases über
eine mit dem Bauteilkanal verbundene Gasleitung. Dadurch ist ein
sehr einfacher Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich.
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Entsprechend
einer alternativen Weiterbildung kann das Ansaugen des Gases über einen
separaten Ansaugkanal erfolgen. Dies ermöglicht vor allem einen vereinfachten
Aufbau der Gasausstoßseite
zwischen der Ansaug-/Ausstoßeinrichtung
und dem Bauteilkanal.
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Vorteilhafterweise
wird in der Einrichtung zum Ansaugen und Ausstoßen von Gas ein gasdichter
Zylinder mit einem bewegbaren Kolben verwendet, wobei durch Bewegen
des Kolbens in eine erste Richtung Gas aus der Bauteilumgebungsatmosphäre angesaugt
wird und durch Bewegen des Kolbens in eine zweite, der ersten Richtung
entgegengesetzte Richtung Gas in den Bauteilkanal ausgestoßen wird. Durch
einen solchen Zylinder wird auf einfache Weise verhindert, dass
das angesaugte und zum Transportieren der Bauteile verwendete Gas
mit der Umgebungsatmosphäre
in Kontakt kommt.
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Wahlweise
kann der Kolben zum Ansaugen/Ausstoßen des Gases mechanisch oder
hydraulisch oder pneumatisch betätigbar
sein, wobei auch Kombinationen möglich
sind, so dass z. B. das Ansaugen durch eine mechanische Betätigung des
Kolbens erfolgt, während
eine pneumatische Betätigung,
z. B. durch Pressluft, für
das Ausstoßen
des Gases sorgt.
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In
einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist im Zylinder eine auf
den Kolben wirkende Rückstellfeder
vorgesehen.
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Bevorzugt
wird eine Dimensionierung gewählt,
bei der das Ansaugvolumen des Zylinders kleiner als das Volumen
der Gasleitung zum Ausstoßen des
angesaugten Gases ist. Selbst wenn sich dann die Eigenschaften des
in den Zylinder eingesaugten Gases geringfügig geändert haben sollten, verursacht
bei der Ausstoßbetätigung des
Kolbens dieses Gas zwar die sich durch die für den Gasausstoß vorgesehene
Leitung ausbreitende und das Bauteil schließlich transportierende Druckwelle,
kommt aber selbst nicht mit dem Bauteil in Berührung.
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Gemäß einer
anderen Weiterbildung der zuvor beschriebenen Vorrichtungen ist
vorgesehen, dass die Vorrichtung oder relevante Teile davon mit einer
thermischen Isolation umgeben sind. Dadurch wird ein Aufwärmen/Abkühlen des
aus der Bauteilatmosphäre angesaugten
Gases vermieden, was insbesondere dann notwendig sein kann, wenn
sich die vorgegebene Temperatur der Bauteilatmosphäre deutlich
von der Umgebungstemperatur unterscheidet.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin einen Bauteil-Handhabungsautomat zur
Handhabung von Bauteilen unter einer vorgegebenen Bauteilumgebungsatmosphäre, mit
einem Bauteilkanal zum Transport der Bauteile im Bauteil-Handhabungsautomat,
und einer Vorrichtung der zuvor beschriebenen Art.
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Die
obenstehende Aufgabe wird außerdem durch
ein Verfahren gelöst,
das folgende Schritte aufweist: Ansaugen von Gas aus der Bauteilumgebungsatmosphäre, und
Ausstoßen
des angesaugten Gases in den Bauteilkanal.
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Im
folgenden werden zwei Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen erläutert.
Dabei zeigen:
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1 eine
erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
unter Einsatz in einem Bauteil-Handhabungsautomaten, und
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2 eine
erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
unter Einsatz in einem Bauteil-Handhabungsautomaten.
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In 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 10 eine Vorrichtung zum Transport von
Bauteilen mittels Gasdruck gemäß der vorliegenden
Erfindung, die einen gasdichten Druckzylinder 14, einen
bewegbaren Kolben 16, und einen Anschluss 11 für eine Gasleitung 110 zum
Ansaugen von Gas aus einem Bauteilkanal 102 bzw. Ausstoßen des
angesaugten Gases in den Bauteilkanal 102 eines Bauteil-Handhabungsautomaten 100 aufweist.
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Im
Inneren des Bauteil-Handhabungsautomaten 100 herrscht eine
vorgegebene Bauteilumgebungsatmosphäre, im Folgenden auch Bauteilatmosphäre, mit
vorbestimmter Temperatur, Gaszusammensetzung, Feuchtigkeitsgehalt,
Ionisierungsgrad, etc.
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Außerhalb
des Bauteil-Handhabungsautomaten 100 liegen dagegen im
allgemeinen gewöhnliche
Umgebungsbedingungen mit variabler Raumtemperatur, variabler Luftfeuchtigkeit,
etc. vor.
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Der
Druckzylinder 14 umfasst eine Feder 17, die auf
den Kolben 16 eine Kraft in eine erste Richtung ausübt. Weiterhin
umfasst der Druckzylinder 14 einen Druckluftanschluss 15.
Durch Beaufschlagen des Druckzylinders 14 mit Druckluft
kann auf den Kolben 16 eine Kraft in eine zweite Richtung
ausgeübt werden.
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In
der dargestellten Ausführungsform
ist in der Ruhestellung des Kolbens die durch die Druckluft ausgeübte Kraft
auf den Kolben größer als
die durch die Feder ausgeübte
Kraft. Ein Ausschalten der Druckluft bewirkt dann, dass die Feder
den Kolben in die erste Richtung bewegt, wodurch durch die Gasleitung 110 Gas
aus der Bauteilatmosphäre
angesaugt wird. Durch ein Einschalten der Druckluft wird der Kolben
schließlich
in die zweite Richtung bewegt. Hierdurch wird das angesaugte Gas
in den Bauteilkanal 102 ausgestoßen und dadurch das im Bauteilkanal 102 durch
eine Bauteilzuführvorrichtung 105 positioniertes
Bauteil 101 in die mit dem Pfeil 103 angegebene
Richtung weitertransportiert.
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Alternativ
kann in der Ruhestellung des Kolbens die Feder den Kolben vorspannen.
In der Ruhestellung wird der Kolben demnach nicht durch Druckluft
beaufschlagt. Durch Einschalten der Druckluft wird der Kolben entgegen
der Vorspannrichtung bewegt, so dass Gas aus der Umgebungsatmosphäre angesaugt
wird. Ein Ausschalten der Druckluft bewirkt schließlich, dass
der Kolben durch die Federkraft bewegt wird und folglich das angesaugte
Gas wieder ausgestoßen
wird und dadurch das im Bauteilkanal 102 durch eine Bauteilzuführvorrichtung 105 positioniertes
Bauteil 101 in die mit dem Pfeil 103 angegebene
Richtung weitertransportiert.
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Bei
beiden Ausführungen
ist sicherzustellen, dass das Gas in dem Zylinder nicht mit der
Druckluft in Berührung
kommt.
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Neben
den dargestellten Ausführungen
sind eine Vielzahl von Abwandlungen möglich. Hierbei ist lediglich
sicherzustellen, dass der Kolben entsprechende Bewegungen zum Ansaugen
und Ausstoßen des
Gases aus der Bauteilumgebungsatmosphäre ausführt und dass, falls zur Steuerung
der Bewegung des Kolbens Druckluft verwendet wird, diese nicht mit dem
Gas aus der Bauteilatmosphäre
in Kontakt kommt.
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In 1 wird
die Vorrichtung zum Transport von Bauteilen zusammen mit einer Zuführeinrichtung eingesetzt,
in der Bauteile von oben in den Bauteilkanal zugeführt werden.
Neben dieser Ausführungsform
kann die Vorrichtung auch mit einer Zuführeinrichtung eingesetzt werden,
in der die Bauteile in Längsrichtung
des Bauteilkanals in denselben eingeführt werden.
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Darüber hinaus
kann die Vorrichtung auch zum Weitertransport der Bauteile in Bauteilkanälen verwendet
werden. Hierzu endet die Gasleitung an beliebiger Stelle in dem
Bauteilkanal.
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Nach
Möglichkeit
verläuft
nur eine kurze Strecke der Gasleitung 110 außerhalb
des Bauteil-Handhabungsautomaten 100, so dass eine Angleichung
des angesaugten Gases an die Umgebungstemperatur vermieden werden
kann. Alternativ oder zusätzlich
können
die Gasleitung 110 und die Vorrichtung 10 zum
Ansaugen/Ausstoßen
von Gas thermisch isoliert sein.
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Alternativ
zur dargestellten Ausführung
kann auch die gesamte Vorrichtung in der Bauteilumgebungsatmosphäre vorgesehen
werden.
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In
der dargestellten Ausführungsform
ist das Volumen des (im Handhabungsautomaten 100) verlaufenden
Teils der Gasleitung 110 größer als das Ansaugvolumen des
Ansaug/Ausstoßvorrichtung 10, so
dass nur durch den Ansaugvorgang angesaugtes Gas und nicht sich
in der Leitung befindliches Gas mit dem Bauteil 101 in
Berührung
kommt.
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2 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Gegenüber 1 wurden
bei funktionell einander entsprechende Merkmalen des Bauteil-Handhabungsautomaten
die Bezugszeichen um einhundert, bei denen der Ansaug/Ausstoßvorrichtung
um zehn erhöht.
Hinsichtlich der Funktion der entsprechenden Merkmale wird auf obige
Beschreibung verwiesen.
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Die
Ansaug/Ausstoßvorrichtung 20 gemäß 2 weist
einen ersten Anschluss 22 mit einem Ventil 22a auf,
an den eine separate Ansaugleitung 220 anschließbar ist,
die mit der Bauteilumgebungsatmosphäre im Bauteilhandhabungsautomaten
verbunden ist, um daraus Gas anzusaugen, und einen zweiten Anschluss 23 mit
einem Ventil 23a, für
eine mit dem Bauteilkanal 202 verbundene Ausstoßleitung 210, über die
das angesaugte Gas in den Bauteilkanal 202 ausstoßbar ist.
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Diese
Anordnung ist vor allem dann vorteilhaft, wenn es nicht praktikabel
ist, Gas aus dem Bauteilkanal 202 anzusaugen, z. B. wenn
das Bauteil den Kanal nahezu abdichtet. Stattdessen kann das Gas bei
geschlossenen Ventil 23a und offenen Ventil 22a aus
einem beliebigen Teil des Handhabungsautomaten gesaugt werden, und
nachfolgend, bei geschlossenen Ventil 22a und offenen Ventil 23a in
den Bauteilkanal ausgestoßen
werden, um das Bauteil zu transportieren.
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Neben
den dargestellten Ausführungsformen
sind eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, welche das Prinzip,
dass ausschließlich
aus der Bauteilumgebungsatmosphäre
angesaugtes Gas zum Transport der Bauteile verwendet wird, verwirklichen. Insbesondere
sind eine Vielzahl verschiedenster hydraulischer, pneumatischer
und/oder mechanischer Steuerungen für den Kolben möglich.
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Weiterhin
lassen sich auch verschiedenste Ansaug/Ausstoßeinrichtungen, beispielsweise
Pumpen, die keine Kolben im oben beschriebenen Sinn aufweisen, einsetzen.