DE10125399A1 - Bestückautomat mit hoher Bestückgenauigkeit - Google Patents
Bestückautomat mit hoher BestückgenauigkeitInfo
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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- H05K13/04—Mounting of components, e.g. of leadless components
- H05K13/0404—Pick-and-place heads or apparatus, e.g. with jaws
- H05K13/0406—Drive mechanisms for pick-and-place heads, e.g. details relating to power transmission, motors or vibration damping
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Bestückautomaten zum Bestücken von Platinen mit elektrischen Bauelementen, der einen Bestückkopf (4) und einen Träger (1) mit einem Trägerschaft (2) aufweist, an dessen freiem Ende eine Stirnfläche (9) gebildet ist, die an einer Reibfläche (10) anliegt, um die Bewegung des Trägerendes zu dämpfen. Zur Verbesserung der Positioniergenauigkeit wird vorgeschlagen, eine Einrichtung vorzusehen, mit der die Andruckkraft der Stirnfläche (9) gegen die Reibfläche (10) variiert werden kann. Alternativ wird vorgeschlagen, eine Einrichtung zur Erzeugung hochfrequenter Mikrobewegungen der Stirnfläche (9) des Trägers gegenüber der Reibfläche (10) vorzusehen.
Description
Die Erfindung betrifft einen Bestückautomaten zum Bestücken
von Platinen mit elektrischen Bauelementen gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Mit zunehmender Strukturdichte von Leiterplatten steigen auch
die Anforderungen an die Bestückgenauigkeit von
Bestückautomaten, die die Platinen mit elektrischen
Bauelementen, wie z. B. Transistoren, Widerständen oder
Kondensatoren, bestücken.
Zum Bestücken der Bauelemente ist ein Bestückkopf vorgesehen,
welcher entlang eines Trägers bewegbar geführt ist. Um
sämtliche Positionen eines zu bestückenden Feldes mit dem
Bestückkopf erreichen zu können wird beispielsweise der
Bestückkopf relativ zu dem Träger bewegt, um eine erste
Bewegungsrichtung des Bestückkopfes zu ermöglichen. Eine
zweite, bevorzugt zu der ersten Bewegungsrichtung senkrechte,
Bewegungsrichtung des Bestückkopfes wird durch Bewegen des
Trägers erreicht.
Der Träger ist dabei häufig nur an einem Ende angetrieben und
gelagert. Das andere Ende des Trägers ragt beispielsweise
frei in den Raum, wodurch es zu starken Schwingungen an dem
Träger, insbesondere an dem freien Ende des Trägers kommt.
Ein hochgenaues Bestücken kann jedoch nur erfolgen, wenn der
Träger in einer definierten und wiederholbaren Position zum
Stillstand gebracht werden kann. Außerdem ist es
erforderlich, den Träger in ausreichend geringer Zeit an
einer vorbestimmten Position zum Stillstand zu bringen, um
ein schnelles Bestücken zu ermöglichen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Bestückautomaten zum Bestücken von Platinen mit elektrischen
Bauelementen zu schaffen, der eine wesentlich höhere
Bestückgenauigkeit aufweist, und mit welchem hohe
Bestückgeschwindigkeiten möglich sind.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die in den
Patentansprüchen 1 und 8 angegebenen Merkmale. Weitere
Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand von
Unteransprüchen.
Der wesentliche erfinderische Gedanke besteht darin, das
freie Ende des Trägers, an welchem ein Reibklotz angebracht
ist, der auf eine Reibfläche gedrückt wird, im Zustand der
Gleitreibung zu halten, bis sich der Träger in die Normallage
bewegt hat. Hierdurch wird erreicht, daß der Träger schnell
in eine hysteresefreie Ruhelage gebracht werden kann.
Es wird ein Bestückautomat zum Bestücken von Platinen mit
elektrischen Bauelementen vorgeschlagen, der einen
Bestückkopf und einen Träger mit einem Trägerschaft umfaßt,
an dessen freiem Ende eine Stirnfläche gebildet ist, die an
einer Reibfläche anliegt, um die Bewegung des Trägerendes zu
dämpfen. Der erfindungsgemäße Bestückautomat hat ferner eine
Einrichtung, mit der die Andruckkraft der Stirnfläche gegen
die Reibfläche variiert, und insbesondere verringert werden
kann.
Wahlweise hat der erfindungsgemäße Bestückautomat eine
Einrichtung, mit der hochfrequente Mikrobewegungen quer zur
Andruckkraft erzeugt werden können.
Eine mögliche Realisierung der erstgenannten Einrichtung wäre
z. B. ein einstellbares Druckelement, wie etwa eine
einstellbare Feder, die vorzugsweise im Trägerschaft
angeordnet ist.
Eine andere Möglichkeit zur Realisierung dieser Einrichtung
wäre z. B. ein elektronischer, elektromechanischer oder
pneumatischer Antrieb.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind ein
oder mehrere Piezoelemente vorgesehen, die vorzugsweise im
Trägerschaft angeordnet sind. Die Piezoelemente können z. B.
stapelweise übereinander angeordnet sein.
Die Einrichtung zur Regelung der Andruckkraft wird
vorzugsweise so gesteuert, dass die Andruckkraft reduziert
wird, wenn sich der Träger nahe seiner Endposition befindet,
so dass der Träger in eine entspannte Ruhelage kommen kann.
Danach wird die Andruckkraft vorzugsweise wieder auf ein
normales Maß erhöht.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird die
Andruckkraft in mehreren aufeinanderfolgenden Pulsen
kurzfristig verringert bzw. ausgesetzt.
Die Reduzierung der Andruckkraft erfolgt vorzugsweise in dem
Moment, in dem der Träger aus einer Bewegung zum Stillstand
kommt bzw. kurz davor.
Ferner wird ein Bestückautomat vorgeschlagen, der eine
Einrichtung zur Erzeugung hochfrequenter Mikrobewegungen
zwischen der Stirnfläche des Trägers und der Reibfläche
aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfaßt
die Einrichtung zur Erzeugung von Mikrobewegungen einen oder
mehrere Piezoelemente, die vorzugsweise im Trägerschaft
angeordnet sind.
Die genannte Einrichtung erzeugt vorzugsweise linear oder
kreisförmig oszillierende Mikrobewegungen.
Die Mikrobewegungen werden vorzugsweise dann erzeugt, wenn
sich der Träger nahe seiner Sollposition befindet,
vorzugsweise noch bevor das Trägerende in einen Zustand der
Haftreibung übergegangen ist.
Die am freien Ende des Trägers befindliche Stirnfläche bzw.
der Reibklotz wird vorzugsweise ständig im Zustand der
Gleitreibung gehalten.
Zur Verringerung des Abriebes der Stirnfläche und/oder der
Reibfläche kann die Stirn- und/oder Reibfläche aus einem
besonders abriebfesten Material bestehen oder mit einer
abriebfesten Schicht beschichtet sein.
Selbstverständlich kann auch eine Einrichtung vorgesehen
sein, die sowohl eine Reduzierung der Andruckkraft bewirkt
als auch Mikrobewegungen quer zur Andruckkraft erzeugt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten
Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a, b das freie Ende eines Trägers mit einer Einrichtung
zur Reduzierung der Andruckkraft gemäß einer Ausgestaltung
der Erfindung; und den Verlauf der Andruckkraft bei dieser
Einrichtung;
Fig. 2a, b das freie Ende eines Trägers; und eine graphische
Darstellung von Mikrobewegungen in Richtung der Andruckkraft;
Fig. 3a, b das freie Ende eines Trägers; und eine graphische
Darstellung von Mikrobewegungen quer zur Andruckkraft;
Fig. 4a, b Piezoelemente zur Reduzierung der Andruckkraft;
und Piezoelemente zur Erzeugung hochfrequenter
Mikrobewegungen quer zur Andruckkraft; und
Fig. 5a, b einen Positioniermechanismus eines
Bestückautomaten; und den Bewegungsablauf des freien
Trägerendes und der Trägerwurzel.
Der Positioniermechanismus eines Bestückautomaten, wie er mit
der Erfindung verwendet wird, wird im Folgenden anhand von
Fig. 5a erläutert. Fig. 5a zeigt eine Draufsicht auf einen
bekannten Positioniermechanismus mit einem Träger 1 und einem
Bestückkopf 4, wobei die mittlere Abbildung einen Träger in
normaler Ruhelage, und die linke und rechte Abbildung einen
schräg geneigten Träger darstellen.
Der Träger besteht aus einem Trägerschaft 2 und einer
Trägerwurzel 3. Der Bestückkopf 4 umfaßt mehrere Pipetten 13
zum Ansaugen und Halten von Bauelementen und ist entlang des
Trägerschafts 2 bewegbar (Pfeil A). Die Trägerwurzel 3 wird
von einem Antrieb (nicht gezeigt) in Richtung des Pfeiles B
angetrieben. Der Antrieb hat einen Encoder 8 zur Bestimmung
der Trägerposition.
Der Trägerschaft 2 umfaßt ferner ein Federelement 7 und einen
Reibklotz 5, dessen Stirnfläche 9 an einer Reibfläche 10
anliegt und mit einer Kraft F gegen die Reibfläche 10
gedrückt wird.
Der Träger 1 wird mit sehr hoher Geschwindigkeit angetrieben
und unterliegt Beschleunigungen von mehreren g. Der am freien
Ende des Trägers 1 angeordnete Reibklotz 5 hat die Funktion,
die Bewegung und insbesondere die Schwingungen des freien
Trägerendes zu dämpfen. Dabei ist das Schwingungsverhalten
von der Position des Bestückkopfes 4 an dem Trägerschaft 2
abhängig.
Fig. 5b zeigt typische Bewegungsabläufe der Trägerwurzel 3
und des Bestückkopfes 4 am freien Ende des Trägerschafts 2 im
Vergleich zu einer idealisierten Sollbewegung.
Die idealisierte Sollbewegung des Trägers ist in Kurve a
dargestellt, die zum Zeitpunkt t1 eine nahezu sprungartige
Positionsänderung zeigt. Dagegen bewegt sich die Trägerwurzel
3 ab dem Zeitpunkt t1 verzögert von einer Position x1 zu
einer Position x2 und schwingt an der Position x2 mit
abklingender Amplitude nach (Kurve b). Der Reibklotz 5
befindet sich anfangs noch in Gleitreibung und dämpft diese
Schwingung.
Der Nachteil dieses Reibklotzes 5 liegt allerdings darin,
dass der Reibklotz ab einem bestimmten Zeitpunkt in
Haftreibung übergeht und an einem zufälligen Punkt x
stehenbleibt, der nicht der Sollposition x2 entspricht.
Dadurch tritt ein Positionsfehler auf, der bei modernen
Bestückautomaten nicht mehr tolerierbar ist.
Die mittlere Abbildung von Fig. 5 zeigt einen Träger 1 in
Normalposition. In der linken und rechten Abbildung von Fig.
1a ist ein Positionsfehler x, entsprechend dem Abstand der
gekippten Trägerachse von der Trägerachse im Normalzustand,
zu erkennen. Der Positionsfehler ist um so geringer, je näher
sich der Bestückkopf 4 an der Trägerwurzel 3 befindet.
Fig. 1 zeigt das freie Ende eines Trägers 1 mit einem
Trägerschaft 2. Der Trägerschaft 2 umfasst ein Federelement 7
und einen Reibklotz 5, der von der Druckfeder 7 gegen einen
stationären Anschlag 6 gedrückt wird.
Der Reibklotz 5 hat eine Stirnfläche 9, die an einer
Reibfläche 10 anliegt und an dieser Fläche reibt, wenn der
Träger bewegt wird. Dadurch wird die Schwingneigung des
Trägerendes bedämpft.
Die Druckkraft des Reibklotzes gegen die Reibfläche ist z. B.
mittels eines elektromechanischen oder pneumatischen
Antriebes (nicht gezeigt) einstellbar.
Die Andruckkraft F wird mittel des Antriebs, wie in Fig. 1b
dargestellt ist, verringert, um zu verhindern, dass das
Trägerende außerhalb seiner Sollposition stehen bleibt. Die
Andruckkraft wird insbesondere kurz soweit reduziert, dass
der Träger in die entspannte Ruhelage kommen kann.
Anschließend wird, um eine ruhige, schwingungsfreie
Lageregelung zu erhalten, die Andruckkraft wieder erhöht.
Fig. 2a zeigt die Kraftwirkung auf den Reibklotz 5 am
Trägerende. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden
Mikrobewegungen in Richtung des Pfeils c, also wechselseitig
in Richtung der Andruckkraft F, erzeugt.
Fig. 2b zeigt den Verlauf der Andruckkraft in einer
Betriebsart, bei der hochfrequente Mikrobewegungen in
Richtung der Andruckkraft F erzeugt werden. Dadurch wird der
Reibklotz kurze Zeit entlastet und dabei ggf. von der
Reibfläche abgehoben und wieder belastet bzw. auf die
Reibfläche 10 aufgesetzt. Dieses Verfahren, ebenso wie das
bezüglich Fig. 1 erläuterte Verfahren, wird vorzugsweise
unmittelbar nach dem Trägerstillstand durchgeführt.
Fig. 3a zeigt die Bewegungsrichtung von Mikrobewegungen
(Pfeil d) am Trägerende bei einem anderen Ausführungsbei
spiel. Durch kleine hochfrequente Mikrobewegungen senkrecht
zur Andruckkraft F, wie sie in Fig. 3b dargestellt sind,
wird der Reibklotz im Zustand der Gleitreibung bzw. viskosen
Reibung gehalten. Dieser Betriebszustand kann zu beliebigen
Zeitpunkten ein- und ausgeschaltet werden.
Fig. 4a zeigt eine mögliche Realisierung einer Einrichtung
zur Reduzierung der Andruckkraft F nach Fig. 2 mit mehreren
Piezoelementen, die zwischen dem Reibklotz 5 und dem
Trägerschaft 2 angeordnet sind. Mit dieser Anordnung kann
z. B. der in Fig. 2b gezeigte Verlauf der Andruckkraft
erzeugt werden.
Fig. 4b zeigt eine ebenfalls aus Piezoelementen 12
bestehende Einrichtung zur Erzeugung von Mikrobewegungen nach
Fig. 3, wobei die Mikrobewegungen jedoch quer zur
Andruckkraft erzeugt werden. Die Piezoelemente sind wie in
Fig. 4a angeordnet, haben jedoch eine unterschiedliche
Zellausrichtung. Mit dieser Ausrichtung lassen sich
Mikrobewegungen quer zur Richtung der Andruckkraft erzeugen.
1
Träger
2
Trägerschaft
3
Trägerwurzel
4
Bestückkopf
5
Reibklotz
6
Stationärer Anschlag
7
Feder
8
Antrieb
9
Stirnfläche
10
Reibfläche
11
,
12
Piezoelemente
F Andruckkraft
t Zeit
c Bewegungsrichtung
d Bewegungsrichtung
A Bewegungsrichtung des Kopfes
B Antriebsrichtung
F Andruckkraft
t Zeit
c Bewegungsrichtung
d Bewegungsrichtung
A Bewegungsrichtung des Kopfes
B Antriebsrichtung
Claims (14)
1. Bestückautomat zum Bestücken von Platinen mit elektrischen
Bauelementen, umfassend:
einen Bestückkopf (4); und
einen Träger (1) mit einem Trägerschaft (2), an dessen freiem Ende eine Stirnfläche (9) vorgesehen ist, die an einer Reibfläche (10) anliegt und an dieser reibt, um die Bewegung des Trägerendes zu dämpfen, wobei
eine Einrichtung (11) vorgesehen ist, mittels der die Andruckkraft der Stirnfläche (9) gegen die Reibfläche (10) reduzierbar ist.
einen Bestückkopf (4); und
einen Träger (1) mit einem Trägerschaft (2), an dessen freiem Ende eine Stirnfläche (9) vorgesehen ist, die an einer Reibfläche (10) anliegt und an dieser reibt, um die Bewegung des Trägerendes zu dämpfen, wobei
eine Einrichtung (11) vorgesehen ist, mittels der die Andruckkraft der Stirnfläche (9) gegen die Reibfläche (10) reduzierbar ist.
2. Bestückautomat nach Anspruch 1 wobei die Einrichtung zur
Reduzierung der Andruckkraft ein einstellbares Druckelement,
insbesondere eine einstellbare Feder (7) aufweist.
3. Bestückautomat nach Anspruch 1 oder 2 wobei die
Einrichtung zur Reduzierung der Andruckkraft einen
elektromechanischen oder pneumatischen Antrieb aufweist.
4. Bestückautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche
wobei die Einrichtung zur Reduzierung der Andruckkraft ein
oder mehrere Piezoelemente (11) aufweist.
5. Bestückautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche
wobei die Andruckkraft der Stirnfläche (9) gegen die
Reibfläche (10) zumindest nahe einer Sollposition des Trägers
(1) zum Erreichen einer entspannten Ruhelage des Trägers (1)
sukzessiv verringerbar und erhöhbar ist wird.
6. Bestückautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 4 wobei die
Andruckkraft in mehreren aufeinanderfolgenden Pulsen
variierbar ist.
7. Bestückautomat nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei
die Reduzierung der Andruckkraft im wesentlichen in dem
Moment erfolgt, wenn der Träger (1) zum Stillstand kommt.
8. Bestückautomat zum Bestücken von Platinen mit elektrischen
Bauelementen, umfassend:
einen Bestückkopf (4); und
einen Träger (1) mit einem Trägerschaft (2), an dessen freiem Ende eine Stirnfläche (9) vorgesehen ist, die an einer Reibfläche (10) anliegt und an dieser reibt, um die Bewegung des Trägerendes zu dämpfen, wobei
eine Einrichtung (12) zur Erzeugung hochfrequenter, quer zur Andruckkraft gerichteter Mikrobewegungen zwischen der Stirnfläche (9) des Trägers (1) und der Reibfläche (10) vorgesehen ist.
einen Bestückkopf (4); und
einen Träger (1) mit einem Trägerschaft (2), an dessen freiem Ende eine Stirnfläche (9) vorgesehen ist, die an einer Reibfläche (10) anliegt und an dieser reibt, um die Bewegung des Trägerendes zu dämpfen, wobei
eine Einrichtung (12) zur Erzeugung hochfrequenter, quer zur Andruckkraft gerichteter Mikrobewegungen zwischen der Stirnfläche (9) des Trägers (1) und der Reibfläche (10) vorgesehen ist.
9. Bestückautomat nach Anspruch 8 wobei die Einrichtung ein
oder mehrere Piezoelemente (12) aufweist.
10. Bestückautomat nach Anspruch 8 oder 9 wobei linear oder
kreisförmig oszillierende Mikrobewegungen erzeugbar sind.
11. Bestückautomat nach einem der Ansprüche 8 bis 10 wobei
die Mikrobewegungen nahe einer Sollposition des Trägers (1)
erzeugbar sind, so dass der Träger (1) in eine entspannte
Ruhelage bringbar ist.
12. Bestückautomat nach einem der Ansprüche 8 bis 10 wobei
die Einrichtung zur Erzeugung hochfrequenter Mikrobewegungen
derart betreibbar ist, dass die Stirnfläche (9) gegenüber der
Reibfläche (10) immer den Zustand der Gleitreibung aufweist.
13. Bestückautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche
wobei die Oberfläche der Stirnfläche (9) und/oder der
Reibfläche (10) besonders abriebfest gebildet ist.
14. Bestückautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche
wobei die Stirnfläche (9) und/oder die Reibfläche (10) mit
einer abriebfesten Schicht beschichtet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10125399A DE10125399B4 (de) | 2001-05-23 | 2001-05-23 | Bestückautomat mit hoher Bestückgenauigkeit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10125399A DE10125399B4 (de) | 2001-05-23 | 2001-05-23 | Bestückautomat mit hoher Bestückgenauigkeit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10125399A1 true DE10125399A1 (de) | 2002-12-19 |
DE10125399B4 DE10125399B4 (de) | 2004-11-25 |
Family
ID=7686028
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10125399A Expired - Fee Related DE10125399B4 (de) | 2001-05-23 | 2001-05-23 | Bestückautomat mit hoher Bestückgenauigkeit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10125399B4 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1845767A1 (de) * | 2006-04-11 | 2007-10-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Bestückautomat zum Bestücken von Substraten mit elektrischen Bauelementen |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11214887A (ja) * | 1998-01-27 | 1999-08-06 | Fuji Mach Mfg Co Ltd | 電気部品装着機支持装置 |
JP3367464B2 (ja) * | 1999-05-12 | 2003-01-14 | 株式会社村田製作所 | 部品搬送装置 |
-
2001
- 2001-05-23 DE DE10125399A patent/DE10125399B4/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1845767A1 (de) * | 2006-04-11 | 2007-10-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Bestückautomat zum Bestücken von Substraten mit elektrischen Bauelementen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE10125399B4 (de) | 2004-11-25 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SIEMENS AG, 80333 MUENCHEN, DE |
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