DE10054136A1 - Ceramic positioning arm for rapid, accurate positioning of a handling device for components fits together from several hollow sections aligned in a jig, threaded together in a row and firmly interconnected. - Google Patents

Ceramic positioning arm for rapid, accurate positioning of a handling device for components fits together from several hollow sections aligned in a jig, threaded together in a row and firmly interconnected.

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Abstract

A positioning arm (1) fits together from several hollow sections (6) aligned in a jig, threaded together in a row and firmly interconnected. The sections have peripheral bridge-like projecting parts that lock like a telescope with some play into adjacent sections. A gap between the sections is filled with a material that produces a closing or locking material.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen keramischen Positionier­ arm zum schnellen und genauen Positionieren zumindest einer Handhabungseinrichtung für BauteileThe invention relates to a ceramic positioning arm for quick and accurate positioning of at least one Handling device for components

Bei Bestückautomaten können Revolverbestückköpfe elektrische Bauelemente mit einer Taktrate von ca. 10 Bauteilen/sec auf eine Leiterplatte aufsetzen. Der orthogonal geführte Bestück­ kopf ist in einer ersten Koordinatenrichtung an einem Posi­ tionierarm geführt, der in einer zweiten Koordinatenrichtung ruckartig verfahrbar ist. Dabei kommt es insbesondere beim Stoppen des Positionierarms in der Bestück- oder Abholpositi­ on zu elastischen Verformungen (Biegung und Torsion) mit ent­ sprechenden Eigenschwingungen. Die hohe Positioniergenauig­ keit erzwingt so bis zum Anklingen der Schwingungen eine War­ tezeit, die die Bestückleistung entsprechend verringert.With automatic placement machines, turret placement heads can be electrical Components with a clock rate of approx. 10 components / sec put on a circuit board. The orthogonally guided assembly head is at a posi in a first coordinate direction tionierarm guided in a second coordinate direction is jerky. It is particularly important for Stopping the positioning arm in the placement or pick-up position on to elastic deformations (bending and torsion) with ent speaking natural vibrations. The high positioning accuracy This means that a war is forced until the vibrations are heard time that reduces the placement performance accordingly.

Durch die DE 43 10 246 C2 ist ein Positionierarm bekannt gewor­ den, der einstückig schichtweise aus Keramik hergestellt wird. Dabei wird durch ein- oder mehrfaches Eintauchen in ei­ ne Schlickermasse eine Keramikschicht aufgebracht, getrocknet und gebrannt. Aufgrund der günstigen Materialeigenschaften des keramischen Materials erreicht der Positionierarm die dreifache Steifigkeit eines gleichschweren Stahlkörpers. Er hat zudem eine geringeren Wärmedehnung. Aufgrund des relativ großen Armquerschnitts liegt die maximale Biegespannung weit unter der zulässigen Grenze. Nachteilig ist der hohe Ferti­ gungsaufwand und die geringe Formgenauigkeit, die eine zu­ sätzliche Metallführungsschiene für den Bestückkopf erforder­ lich macht.A positioning arm has become known from DE 43 10 246 C2 the one, which is made in one layer from ceramic becomes. It is by single or multiple immersion in egg ne slip mass applied a ceramic layer, dried and burned. Because of the favorable material properties of the ceramic material, the positioning arm reaches the triple stiffness of an equally heavy steel body. He also has less thermal expansion. Because of the relative large arm cross section, the maximum bending stress is far below the allowable limit. The disadvantage is the high ferti effort and the low accuracy of shape, which too additional metal guide rail required for the placement head Lich makes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Herstellungs­ aufwand für den Positionierarm mit hoher Steifigkeit zu ver­ ringern.The invention has for its object the manufacturing ver for the positioning arm with high rigidity wrestlers.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved in the characterizing part of claim 1 specified features solved.

Neue Fertigungsverfahren z. B. der Keramikspritzguß in Verbin­ dung mit Laserschneiden oder Ultraschallbearbeitung ermögli­ chen die Herstellung von sehr genauen Bauteilen zumindest in kleineren Abmessungen, wodurch sich der Aufwand für eine Nachbearbeitung z. B. mit Diamantwerkzeugen verringern lässt. Insbesondere durch das Zusammenfügen mehrerer Formkörper kön­ nen diese im einzelnen so kompakt gehalten werden, daß sie geringe Eigenspannungen aufweisen und mit geringem Verzug hergestellt werden können. Beim Zusammenfügen der Formkörper können diese zueinander so ausgerichtet werden, daß der Ver­ zug an den einzelnen Formkörpern kompensiert wird. Dadurch kann auch ein relativ langer Positionierarm mit hoher Genau­ igkeit hergestellt werden. Die einzelnen Formkörper können kostengünstig in einem Gießverfahren hergestellt und bela­ stungsgerecht ausgeformt werden. Das stoffschlüssige Zusam­ mensetzen bedarf ebenfalls nur eines geringen Aufwands.New manufacturing processes such. B. the ceramic injection molding in verbin with laser cutting or ultrasound processing chen the production of very precise components at least in smaller dimensions, which increases the effort for a Post-processing z. B. can be reduced with diamond tools. In particular, by joining several shaped bodies together NEN these are kept so compact that they have low residual stresses and low warpage can be produced. When assembling the molded body these can be aligned to each other so that the Ver tension on the individual moldings is compensated. Thereby can also be a relatively long positioning arm with high accuracy be manufactured. The individual moldings can manufactured inexpensively in a casting process and bela be shaped according to the requirements. The integral connection Setting up also requires only little effort.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Ansprüchen 2 bis 10 gekennzeichneten Merkmalen.Advantageous developments of the invention result from the features characterized in claims 2 to 10.

Die Weiterbildung nach Anspruch 2 werden die Formteile in ei­ nem annähernd würfelartigen Format kompakt und maßgenau aus­ gebildet.The training according to claim 2, the molded parts in egg almost cube-like format compact and dimensionally accurate educated.

Die Vorsprünge nach Anspruch 3 ermöglichen einen engen groß­ flächigen Stoffschluß zwischen den einzelnen Formkörpern, so daß diese sicher miteinander verbunden werden können.The protrusions according to claim 3 allow a narrow size flat material connection between the individual shaped bodies, so that these can be safely connected to each other.

Die Stirnwand nach den Ansprüchen 4 und 5 versteift die rohr­ förmigen Formkörper insbesondere im Bereich der belasteten Stoßflächen. The end wall according to claims 4 and 5 stiffened the tube shaped moldings, particularly in the area of the loaded Abutting surfaces.  

Der Positionierarm nach Anspruch 6 ist in seinen Abmessungen gewichtsparend an die kinetischen Belastungen des Betriebs angepaßt.The positioning arm according to claim 6 is in its dimensions weight-saving to the kinetic loads of the company customized.

Die Weiterbildungen nach den Ansprüchen 7 und 8 ermöglichen eine genaue Ausrichtung von Funktionsformen der einzelnen Formkörper, insbesondere zwischen dem Basisteil und dem frei­ en Endbereich. So können z. B. die Lagerbohrungen eines Robo­ terschwenkarms in Abstand und Orientierung genau aufeinander abgestimmt werden.The further developments according to claims 7 and 8 enable an exact alignment of functional forms of the individual Shaped body, in particular between the base part and the free end area. So z. B. the bearing holes of a Robo swivel arm precisely spaced apart and oriented be coordinated.

In ähnlicher Weise können nach Anspruch 9 bei einem linearen Positionierarm während des Aushärtens des Bindematerials die Laufflächen der einzelnen Formkörper zueinander fluchtend ausgerichtet werden, was eine minimale Nacharbeit z. B. durch Schleifen erfordert. Derartige geschliffene Keramiklaufflä­ chen lassen sich optimal mit einem Kugelumlauflager kombinie­ ren.Similarly, according to claim 9 in a linear Positioning arm during the hardening of the binding material Treads of the individual moldings in alignment with one another be aligned, which minimal rework z. B. by Grinding requires. Such ground ceramic tread can be optimally combined with a recirculating ball bearing ren.

Das Fußteil mit eingeformten Führungsformen für die Linear­ führung nach Anspruch 10 ist in der gleichen Weise herge­ stellt wie die Formkörper. Die Lehre mit den Richtformen für die Längsführung ist auch mit Spannmitteln für die Führungs­ formen versehen, so daß auch die geometrische Beziehung zwi­ schen diesen beiden Führungen mit geringer Abweichung einge­ stellt werden kann.The foot part with molded guide forms for the linear leadership according to claim 10 is in the same way Herge poses like the molded body. The teaching with the standard forms for the longitudinal guide is also with clamping devices for the guide Form provided, so that the geometric relationship between between these two guides with little deviation can be put.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigenAn embodiment of the invention is in the drawing shown and is explained in more detail below. Show it

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Postionierarms mit einem Bestückkopf und einer stationären Linearführung, Fig. 1 is a side view of a Postionierarms with a mounting head and a stationary linear guide,

Fig. 2 eine andere Seitenansicht des Positionierarms nach Fig. 1, Fig. 2 is another side view of the positioning arm according to Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch den Positionierarm entlang der Linie III-III in Fig. 1, Fig. 3 a section through the positioning arm along the line III-III in Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt durch den Positionierarm entlang der Linie IV-IV in Fig. 2. Fig. 4 is a section through the positioning arm along the line IV-IV in Fig. 2.

Nach den Fig. 1 und 2 ist ein keramischer Positionierarm 1 in einer stationären Linearführung 2 eines Chassis eines Be­ stückautomaten in einer ersten Koordinatenrichtung x geführt. Der Positionierarm 1 erstreckt sich senkrecht zur Linearfüh­ rung 2 und weist eine in dieser zweiten Koordinatenrichtung y weisende Längsführung 3 auf, in der eine als revolverartiger Bestückkopf 4 für elektrische Bauteile 5 ausgebildete Handha­ bungseinrichtung verschiebbar geführt ist.According to FIGS. 1 and 2, a ceramic positioning arm 1 in a stationary linear guide 2 is of a chassis of a piece loading machines in a first coordinate direction x out. The positioning arm 1 extends perpendicularly to the linear guide 2 and has a longitudinal guide 3 pointing in this second coordinate direction y, in which a handling device designed as a turret-type mounting head 4 for electrical components 5 is guided displaceably.

Der Positionierarm 1 ist aus mehreren segmentartigen kerami­ schen hohlen Formkörpern 6 zusammengesetzt, die in einem Gießformverfahren hergestellt sind. Die Länge der Formkörper 6 ist deren Querschnittsabmessungen angenähert, wodurch sich eine fertigungstechnisch günstige kompakte Abmessung mit ge­ ringen Abweichungen von den angestrebten Sollmaßen ergibt. Die Formkörper 6 sind durch ein Bindematerial 7 in Form eines aushärtenden Klebers stoffschlüssig miteinander verbunden. Während des Aushärtens sind sie in mit ihren Längsführungen 3 in einer durchgehenden Lehre eingespannt, die für eine genaue Ausrichtung der einzelnen Segmente sorgt. Dadurch ist es mög­ lich, die Laufflächen der Längsführung 3 mit sehr geringem Übermaß zu fertigen, das eine entsprechend geringe Nacharbeit z. B. durch Diamantschleifen erfordert.The positioning arm 1 is composed of a plurality of segment-like hollow ceramic bodies 6 which are produced in a casting process. The length of the shaped body 6 is approximated to its cross-sectional dimensions, which results in a compact dimension that is favorable in terms of production technology, with slight deviations from the desired dimensions. The molded bodies 6 are integrally connected to one another by a binding material 7 in the form of a hardening adhesive. During curing, they are clamped in with their longitudinal guides 3 in a continuous gauge, which ensures precise alignment of the individual segments. This makes it possible Lich to manufacture the treads of the longitudinal guide 3 with a very small oversize, which requires a correspondingly low rework z. B. required by diamond grinding.

Die Formkörper 6 weisen auf einer einem Nachbarsegment zuge­ wandten Seite einen stegartigen umlaufenden Vorsprung 8 auf, der in den Innenraum des benachbarten Formkörpers 6 telesko­ partig hineinragt. Dadurch wird die Kontaktfläche für das Bindematerial 7 so groß, daß eine hoch belastbare Verbindung entsteht. Im Ansatz des Vorsprungs 8 ist der Formkörper 6 mit einer Stirnwand 11 verstärkt.The moldings 6 have on a side facing a neighboring segment on a web-like circumferential projection 8 which protrudes telescopically into the interior of the adjacent molded body 6 . As a result, the contact area for the binding material 7 is so large that a highly resilient connection is created. In the neck of the projection 8 , the molded body 6 is reinforced with an end wall 11 .

Der Positionierarm 1 ist in seinem Querschnitt zu einem frei­ en Ende hin stark verjüngt und passt sich auf diese Weise ge­ wichtssparend an das Belastungsprofil an. Das gegenüberliegende Ende ist mit einem Fußteil 9 versehen, das in ähnlicher Weise wie die Formkörper 6 als hohles keramisches Formteil mit Führungsformen 10 für die Linearführung 2 ausgebildet ist.The positioning arm 1 is tapered in its cross section towards a free end and in this way adapts to the load profile in a way that saves weight. The opposite end is provided with a foot part 9 , which is designed in a manner similar to the molded body 6 as a hollow ceramic molded part with guide molds 10 for the linear guide 2 .

Claims (10)

1. Aus mineralischem Werkstoff bestehender, insbesondere ke­ ramischer Positionierarm (1) zum schnellen und genauen Po­ stionieren zumindest einer Handhabungseinrichtung (z. B. 4) für Bauteile (5) dadurch gekennzeichnet, daß der Postionierarm (1) aus mehreren in seiner Längsrich­ tung aneinander reihbaren hohlen Formkörpern (6) zusammen­ setzbar ist, die stoffschlüssig miteinander verbindbar sind.1. Made of mineral material, in particular ke ramischer positioning arm ( 1 ) for fast and accurate Po stionieren at least one handling device (z. B. 4) for components ( 5 ), characterized in that the Postionierarm ( 1 ) from several in its longitudinal direction hollow moldings ( 6 ) which can be lined up next to one another can be put together and are integrally connectable to one another. 2. Positionierarm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Formkörper (6) im Größenbereich der Quer­ schnittsabmessungen liegt.2. Positioning arm according to claim 1, characterized in that the length of the shaped body ( 6 ) is in the size range of the cross-sectional dimensions. 3. Positionierarm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkörper (6) zumindest auf einer Seite stegartige umlaufende Vorsprünge (8) aufweisen, die teleskopartig in den angrenzenden Formkörper (6) mit Spiel eingreifen und daß ein Spalt zwischen den Formkörpern (6) mit einem den Stoffschluß herstellenden Material (z. B. 7) ausfüllbar ist.3. Positioning arm according to claim 1 or 2, characterized in that the shaped bodies ( 6 ) have at least on one side web-like circumferential projections ( 8 ) which telescopically engage in the adjacent shaped body ( 6 ) with play and that a gap between the shaped bodies ( 6 ) can be filled with a material producing the material bond (e.g. 7). 4. Positionierarm nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (6) als Hohlkörper ausgebildet ist und an einem seiner Enden eine Stirnwand (11) aufweist.4. Positioning arm according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the shaped body ( 6 ) is designed as a hollow body and has an end wall ( 11 ) at one of its ends. 5. Positionierarm nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwand (11) im Bereich der Vorsprünge (8) ausge­ bildet ist, die in den Innenraum des Folgekörpers mit Spiel hineinragen.5. Positioning arm according to claim 4, characterized in that the end wall ( 11 ) in the region of the projections ( 8 ) is formed, which protrude into the interior of the follower body with play. 6. Positionierarm nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der freiragende Positionierarm (1) mit einem Ende an ei­ nem Fußteil (9) verankert ist und sich in seinem Querschnitt zu seinem freien Ende hin verjüngt.6. Positioning arm according to claim 4 or 5, characterized in that the cantilevered positioning arm ( 1 ) is anchored at one end to egg nem foot part ( 9 ) and tapers in cross-section towards its free end. 7. Positionierarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente mittels eines die Spalten zwischen den Form­ körpern (6) ausfüllenden aushärtenden Bindematerials (7) ver­ bunden sind.7. Positioning arm according to one of the preceding claims, characterized in that the segments by means of a body filling the gaps between the molds ( 6 ) filling hardening binding material ( 7 ) are connected ver. 8. Positionierarm nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkörper (6) beim Aushärten in eine Lehre fixierbar sind, die an Referenzflächen der Formkörper (6) ansetzbar ist.8. Positioning arm according to claim 6, characterized in that the shaped bodies ( 6 ) can be fixed in the course of curing into a teaching which can be attached to reference surfaces of the shaped bodies ( 6 ). 9. Positionierarm für eine orthogonale Positioniereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkörper (6) mit die Referenzflächen bildenden Laufflächen für eine einstückig angeformte linear durchgehen­ de Längsführung (3) versehen sind, die während des Aushärtens des Verbindungsmaterials in die Lehre einsetzbar ist.9. Positioning arm for an orthogonal positioning device according to one of the preceding claims, characterized in that the shaped body ( 6 ) with the reference surfaces forming treads for an integrally formed linear continuous de longitudinal guide ( 3 ) are provided, which during the curing of the connecting material in the teaching can be used. 10. Positionierarm nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Postionierarm (1) an einem Ende in eine stationäre Linearführung (2) eines Chassis einsetzbar ist, die sich senkrecht zur Längsführung (3) erstreckt, daß ein Fußteil (9) des Positionierarms mit in die Linearführung (2) eingreifen­ den Führungsformen (10) versehen ist,
daß das Fußteil (9) ebenfalls aus keramischen Material gebil­ det ist und daß die Lehre mit Spannmitteln für die Führungs­ formen (10) und die Längsführung (3) versehen ist.10. Positioning arm according to claim 9, characterized in
that the positioning arm ( 1 ) can be inserted at one end into a stationary linear guide ( 2 ) of a chassis that extends perpendicular to the longitudinal guide ( 3 ), that a foot part ( 9 ) of the positioning arm engages with the guide forms ( 2 ) in the linear guide ( 2 ) 10 ) is provided,
that the foot part ( 9 ) is also made of ceramic material and that the teaching forms with clamping means for the guide ( 10 ) and the longitudinal guide ( 3 ).
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