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Die
Erfindung betrifft eine Handhabungsvorrichtung zum Zuführen von
in einem Bauelementträger
bereitgestellten elektronischen Bauelementen, insbesondere IC's, zu einer Testvorrichtung,
mit einem Bauelementhalter, der eine Positioniereinrichtung zum
seitlichen Positionieren des Bauelementes im Bauelementhalter aufweist.
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Elektronische
Bauelemente wie IC's
werden üblicherweise,
bevor sie auf Leiterplatten montiert oder in Geräte eingebaut werden, auf ihre
elektrischen Eigenschaften getestet. Hierbei werden die elektronischen
Bauelemente in insbesondere aus Aluminiumplatten bestehenden Bauelementträgern, in
denen die Bauelemente in genau vorbestimmten Positionen zentriert
aufgenommen sind, einem Handhabungsautomaten ("Handler") zugeführt. Der Handhabungsautomat
verfügt über eine
Handhabungsvorrichtung, mit der die Bauelemente anschließend aus
dem Bauelementträger
entnommen und einer Testeinrichtung zugeführt werden. Hierbei ist es von
Bedeutung, dass das Bauelement im Bauelementhalter genau positioniert
wird, da ansonsten die vielen Anschlusskontakte des Bauelementes,
die sehr klein ausgeführt
sind und eng nebeneinander liegen, nicht genau an die entsprechenden
Anschlusskontakte der Testvorrichtung angelegt werden können.
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Zur
seitlichen Positionierung des Bauelementes innerhalb des Bauelementhalters
ist es beispielsweise aus der
DE 100 07 434 A1 bekannt, am Bauelementhalter
einen Positionierrahmen vorzusehen, in dem die Bauelemente zu liegen
kommen, wenn der Bauelementhalter auf den Bauelementträger aufgesetzt
wird. Da jedoch die Körper
der Bauelemente bestimmte Maßtoleranzen
aufweisen, muss die Größe des Positionierrahmens
derart ausgebildet sein, dass auch noch das Bauelement mit der größten zulässigen Abmessung
in den Positionierrahmen passt. Die meisten Bauelemente haben daher
ein gewisses seitliches Spiel innerhalb des Positionierrahmens.
Seitlich auf das Bauelement einwirkende Haltehebel haben dort die
Funktion, das Herausfallen des Bauelements aus dem Positionierrahmen
zu verhindern.
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Um
dieses seitliche Spiel beim Zuführen
der Bauelemente zur Testeinrichtung berücksichtigen zu können, ist
es weiterhin bekannt, die Bauelemente innerhalb des Bauelementhalters
unmittelbar nach dem Herausnehmen aus dem Bauelementträger optisch
zu vermessen, so dass, falls erforderlich, eine entsprechende Lagekorrektur
berechnet und durchgeführt
werden kann. Es kommt jedoch vor, dass sich die Bauelemente bei
ihrem nachfolgenden Transport zur Testeinrichtung wieder innerhalb
des Positionierrahmens seitlich verschieben, so dass die bei der
optischen Vermessung berechnete Position des Bauelementes nicht
mehr der tatsächlichen
Position entspricht.
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Aus
der
US 4,604,572 ist
eine Handhabungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 bekannt, bei welcher die Klemmelemente zum Einklemmen
eines elektronischen Bauelements mittels einer von einem Zylinder
betätigten
Hebeleinrichtung in ihre Öffnungsstellung überführt werden. Diese
bekannte technische Lösung
ist jedoch relativ aufwendig.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Handhabungsvorrichtung
der eingangs genannten Art mit einer Positioniereinrichtung zum
seitlichen Zentrieren von elektronischen Bauelementen innerhalb
eines Bauelementhalters zu schaffen, die auf möglichst einfache Weise hergestellt
und betätigt werden
kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Handhabungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
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Bei
der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung
weisen die Klemmelemente jeweils einen Betätigungsvorsprung auf, der,
wenn sich der Bauelementhalter mit Abstand über dem Bauelementträger befindet,
von den Federn in eine in Richtung des Bauelementträgers vorstehende
Position vorgespannt ist, in welcher das Bauelement eingeklemmt ist,
und durch das Aufsetzen des Bauelementhalters auf dem Bauelementträger von
diesem derart bewegbar ist, dass die Klemmelemente in ihre Öffnungsstellung
gebracht werden.
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Mit
Hilfe der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung
wird somit das Bauelement kraftschlüssig im Bauelementhalter eingeklemmt,
so dass das Bauelement spielfrei im Bau elementhalter gehalten und eine
nachträgliche,
seitliche Verschiebung des Bauelementes zuverlässig verhindert wird. Damit
wird sichergestellt, dass die vom Bauelement im Bauelementhalter
eingenommene Position nach dem Aufnehmen des Bauelementes aus dem
Bauelementträger
bis hin zur Testeinrichtung bzw. auch noch nach dem Testvorgang
bis zum Entfernen des Bauelementes aus dem Bauelementhalter exakt
beibehalten wird. Es handelt sich hierbei somit um eine "passive" Klemmung der Bauelemente,
d.h. es muss keine zusätzliche
Energie zugeführt
werden, um die Klemmelemente in der gewünschten Weise zu bewegen. Hierdurch
können
die Bauelemente mit größter Präzision an
die entsprechenden Anschlusskontakte der Testvorrichtung herangeführt werden,
wodurch einwandfreie Messergebnisse sichergestellt werden. Die Zustellbewegung
des Bauelementhalters, d.h. das Absenken des Bauelementhalters auf
den Bauelementträger,
wird erfindungsgemäß verwendet,
um die Klemmelemente zu öffnen,
während
die Hubbewegung des Bauelementhalters nach dem Ansaugen des Bauelementes
verwendet wird, um die Klemmelemente freizugeben, damit die Vorspannkraft
der Federn oder anderer Krafterzeugungselemente die Klemmelemente
in Richtung ihrer klemmenden Schließstellung bewegen kann.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform weist
die Positioniereinrichtung mindestens zwei rechtwinklig zueinander
wirkende Klemmelemente auf, die an zwei benachbarten Seitenrändern des Bauelementes
in Druckanlage bringbar sind. Es ist somit grundsätzlich möglich, zwei
feststehende, in einem Winkel von 90° zueinander angeordnete Seitenanschläge vorzusehen
und an den gegenüberliegenden
Seitenrändern
des Bauelementes zwei Klemmelemente angreifen zu lassen, welche
die erforderliche Druckkraft auf das Bauelement aufbringen. Besonders
vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Positioniereinrichtung zwei
Paare von gegenüberliegenden,
rechtwinklig zueinander wirkenden Klemmelementen aufweist, so dass
die Klemmelemente von allen vier Seiten her auf das Bauelement eine
entsprechende Druckkraft aufbringen. Hierdurch wird ein behinderungsfreies
Einführen
des Bauelements in den Aufnahmeraum des Bauelementhalters sichergestellt, ohne
dass anschließend
eine größere seitliche
Verschiebung des Bauelements notwendig wird.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform bestehen
die Klemmelemente aus schwenkbaren, L-förmigen Schwenkhebeln. Hierdurch
lässt sich
auf sehr einfache Weise eine Anordnung und Kinematik innerhalb des
Bauelementhalters realisieren, bei der einerseits in der Öffnungsstellung
ein genügend
großer
seitlicher Freiraum geschaffen wird, um das Bauelement behinderungsfrei
in den zugeordneten Aufnahmeraum des Bauelementhalters einführen zu können, und
mit der andererseits nach dem Einführvorgang das Bauelement mit
der erforderlichen Kraft festgeklemmt werden kann.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform
weist jedes Paar von gegenüberliegenden
Klemmelementen ein Klemmelement auf, das eine größere Druckkraft als das gegenüberliegende Klemmelement
auf das Bauelement ausübt
und mit einer Anschlagfläche
zusammenwirkt, welche die Bewegung des Klemmelementes in einer vorbestimmten
Position stoppt. Hierdurch wird auf einfache Weise sichergestellt,
dass das Bauelement innerhalb des Bauelementhalters immer eine definierte Soll-Position
einnimmt, da zunächst
die Klemmelemente mit der größeren Druckkraft
immer soweit in ihre Klemmstellung geschwenkt werden, bis sie an der
Anschlagfläche
anliegen, während
die gegenüberliegenden
Klemmelemente mit der geringeren Druckkraft entsprechend weit nachgeben,
ohne jedoch ihre Druckwirkung auf die Bauelemente aufzugeben.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es
zeigen:
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1:
eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung
mit darunter liegendem Bauelementträger nach dem Aufnehmen eines
Bauelementes;
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2:
eine perspektivische Darstellung des Bauelementhalters mit festgeklemmtem
Bauelement in Alleinstellung schräg von unten;
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3:
eine Unteransicht des Bauelementhalters von 2;
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4:
einen perspektivisch gezeichneten Schnitt durch den Bauelementhalter
von 2;
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5:
einen Vertikalschnitt des Bauelementhalters von 2,
wobei die Schnittfläche in
einer um 90° versetzten
Ebene im Vergleich zu 4 liegt;
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6:
einen perspektivisch gezeichneten Schnitt des Bauelementhalters
beim Aufsetzen auf einem Bauelementträger, und
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7:
den Bauelementhalter von 6 nach dem Ansaugen und Festklemmen
eines Bauelementes in Alleinstellung.
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Aus 1 sind
wesentliche Teile einer Handhabungsvorrichtung 1 zum Ergreifen
und Halten von in einem Bauelementträger 2 bereitgestellten
elektronischen Bauelementen 3 in der Form von IC's ersichtlich, um
diese Bauelemente 3 einer nicht dargestellten Testvorrichtung
zuführen
zu können.
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Wie
ersichtlich, weist die Handhabungsvorrichtung 1 einen um
eine horizontale Schwenkachse 4 schwenkbaren Basiskörper 5 sowie
eine Mehrzahl von Bauelementhaltern 6 auf, die jeweils
am Ende einer Schubstange 7 befestigt sind. Die Schubstangen 7 sind
längs verschiebbar
innerhalb des Basiskörpers 5 gelagert,
so dass sie in bekannter Weise zusammen mit den Bauelementhaltern 6 eine
entsprechende Hubbewegung ausführen
können.
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Bei
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind an zwei
Seiten des Basiskörpers 5 jeweils
vier Bauelementhalter 6 angeordnet, die unabhängig voneinander
bewegt werden können.
Der Übersichtlichkeit
halber ist jedoch nur ein einziger Bauelementhalter 6 eingezeichnet.
Weiterhin ist der Bauelementträger 2,
der üblicherweise
aus einer Stahlplatte besteht, nicht vollständig gezeichnet, da nur zwei
Vertiefungen 8 dargestellt sind, die zur Aufnahme der Bauelemente 3 dienen. Üblicherweise sind
längs des
Bauelementträgers 2 eine
Vielzahl derartiger Vertiefungen 8 angeordnet.
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Die
in 1 dargestellte Handhabungsvorrichtung 1 wird
verwendet, um das sich in der rechten Vertiefung 8 befindende
Bauelement 3 (bzw. die sich in einer Mehrzahl von nicht
gezeichneten weiteren Vertiefungen 8 befindenden Bauelemente)
zunächst in
vertikaler Richtung aus dem Bauelementträger 2 zu entnehmen,
anschließend
zusammen mit dem gesamten Basiskörper 5 um
90° zu verschwenken
und dann in horizontaler Richtung einer nicht gezeigten Testvorrichtung
zuzuführen.
Nach Durchführen
der Messung wird der Basisträger 5 derart
geschwenkt, dass die Bauelemente 3 wieder in freien Vertiefungen 8 (in 1 die
linke Vertiefung 8) eingesetzt werden können.
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In 6 ist
das Einsetzen eines Bauelementhalters 6 in eine Vertiefung 8 zum
Aufnehmen eines Bauelementes 3 näher dargestellt. Der Bauelementhalter 6 wird
mittels der Schubstangen 7 soweit nach unten abgesenkt,
bis eine untere Auflagefläche 9 des
Bauelementhalters 6 auf der Oberfläche 10 des Bauelementträgers 2 aufliegt.
Anschließend
wird innerhalb eines Vakuumssaugers 11, der von oben her auf
das Bauelement 3 aufgesetzt wird, ein Unterdruck erzeugt,
so dass das Bauelement 3 nach oben gezogen wird, bis es
an einer unteren Anlagefläche 12 des
Bauelementhalters 6 anliegt. Das Bauelement 3 kann
nunmehr durch Hochziehen des Bauelementhalters 6 aus der
zugeordneten Vertiefung 8 entnommen werden, wie auch aus 7 ersichtlich
ist.
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Um
das Bauelement 3 an der Unterseite des Bauelementhalters 6 in
seitlicher Richtung zu positionieren, weist der Bauelementhalter 6 eine
Positioniereinrichtung mit Klemmelementen 13, 14 auf,
die von einer Öffnungsstellung,
in der sie von den vier Seitenrändern 15, 16 des
Bauelementes 3 beabstandet sind (6), in eine
Klemmstellung bringbar sind, in der sie auf die Seitenränder 15, 16 des
Bauelementes 3 eine eine seitliche Bewegung des Bauelementes 3 verhindernde
Druckkraft aufbringen (2 bis 5, 7).
Die Klemmelemente 13, 14 sind in der Form von
L-förmigen Klemmhebeln
ausgebildet, die mittels Schwenkachsen 17 schwenkbar an
einer Grundplatte 19 des Bauelementhalters 6 gelagert sind.
Die Schwenkachsen 17 verlaufen hierbei parallel zur Hauptebene
der Grundplatte 19.
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Wie
insbesondere aus 2 ersichtlich, sind die Klemmelemente 13, 14 jeweils
zwischen einem Paar von Zentrierkonsolen 18 angeordnet,
welche nach unten über
die Auflagefläche 9 des
Bauelementhalters 6 vorstehen und an ihren Außenseiten Zentrierflächen 27 aufweisen.
Diese Zentrierflächen 27 wirken
mit senkrechten Seitenflächen 28 (6) der
Vertiefungen 8 des Bauelementträgers 2 zusammen, um
den Bauelementhalter 6 beim Aufsetzen auf den Bauelementträger seitlich
zu zentrieren.
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Wie
aus den 2 und 3 ersichtlich, weist
die Positioniereinrichtung zwei Paare von gegenüberliegenden, rechtwinklig
zueinander wirkenden Klemmelementen 13, 14 auf.
Die beiden Klemmelemente 13 greifen dabei von den gegenüberliegenden
Seiten her an den beiden Seitenrändern 15 des
Bauelementes 3 an, während
die beiden Klemmelemente 14 von gegenüberliegenden Seiten her an
den beiden parallelen Seitenrändern 16 des
Bauelementes 3 angreifen. Das Bauelement 3 kann
daher von allen vier Seiten durch die Klemmelemente 13, 14 eingeklemmt
werden.
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Wie
aus den 4 bis 7 ersichtlich,
weisen die Klemmelemente 13, 14, die im Wesentlichen identisch
ausgebildet sind, einen in der gezeichneten Stellung horizontal
angeordneten Betätigungsschenkel 20 sowie
einen vertikal angeordneten Klemmschenkel 21 auf. Die Klemmelemente 13, 14 sind
dabei derart in zugeordneten, nach unten hin offenen Aussparungen 22 (4 und 5)
in der Grundplatte 19 angeordnet, dass in einer angehobenen
Position des Bauelementhalters 6 zumindest ein nach unten
vorstehender Betätigungsvorsprung 23 des Betätigungsschenkel 20 nach
unten über
die Auflagefläche 9 des
Bauelementhalters 6 vorsteht und der Betätigungsvorsprung 23 beim
Aufsetzen des Bauelementhalters 6 auf den Bauelementträger 2 von
diesem vollständig
nach oben in die zugeordnete Aussparung 22 zurück gedrückt werden
kann (6).
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Die
unteren Enden der Klemmschenkel 21, die nach unten über die
Anlagefläche 12 des
Bauelementhalters 6 um ein Maß vorstehen, das zumindest im
Wesentlichen der Dicke des Bauelementes 3 entspricht, werden
somit beim Aufsetzen des Bauelementhalters 6 auf den Bauelementträger 2 seitlich nach
außen
geschwenkt, so dass ein seitlicher Freiraum zu den Seitenrändern 15, 16 des
Bauelementes 3 vorhanden ist und die unteren Enden der
Klemmschenkel 21 neben den Seitenrändern 15, 16 des Bauelementes 3 positioniert
werden können.
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Das Öffnen der
Klemmelemente 13, 14 beim Absenken des Bauelementhalters 6 erfolgt
dabei gegen die Vorspannkraft von Federn 24, welche zwischen
den Betätigungsschenkeln 20 der
Klemmelemente 13, 14 und der Grundplatte 19 des
Bauelementhalters 6 angeordnet sind und die Betätigungsschenkel 20 permanent
nach unten zu drücken
versuchen, so dass sie auf die Klemmelemente 13, 14 eine
permante Vorspannkraft in Schließrichtung aufbringen. Wird
der Bauelementhalter 6 nach dem Aufsetzen auf den Bauelementträger 2 wieder
von diesem abgehoben, so werden die Klemmschenkel 21 der
Klemmelemente 13, 14 durch die Vorspannkraft der
Federn 24 nach innen geschwenkt, so dass sie auf die Seitenränder 15, 16 des
Bauelementes 3 eine Druckkraft ausüben und dieses nach allen vier
Seiten hin positionieren.
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Um
die genaue Platzierung bzw. Zentrierung des Bauelementes 3 im
Bauelementhalter 6 zu gewährleisten, sind an zwei Klemmelementen 3,
die an benachbarten Seiten angeordnet sind, Anschläge 25 vorgesehen.
Diese Anschläge 25 können, wie
dargestellt, aus Madenschrauben oder Schraubbolzen bestehen, die
in entsprechende Gewindebohrungen im Klemmschenkel 21 mehr
oder weniger weit einschraubbar sind und nach innen über den
Klemmschenkel 21 vorstehen, so dass sie an einer senkrechten
Anschlagfläche 26 der
Grundplatte 19 anschlagen können und damit die Schwenkbewegung 21 nach
innen begrenzen. Weiterhin sind diejenigen Federn 24, welche
auf die beiden Klemmelemente 13, 14 mit den Anschlägen 25 einwirken,
stärker
als die beiden auf den gegenüberliegenden
Seiten angeordneten Federn 24 ausgebildet, so dass die
Klemmelemente 13, 14 mit den Anschlägen 25 immer
soweit nach innen geschwenkt werden, bis die Anschläge 25 an
den Anschlagflächen 26 anliegen.
Hierdurch wird das Bauelement 3 definiert bis zu einer vorbestimmten
Position seitlich verschoben, wobei die auf den gegenüberliegenden
Seiten angeordneten Klemmelemente 13, 14 entsprechend
nachgeben können.
Das Bauelement 3 liegt damit in vorbestimmter Soll-Lage
zentriert innerhalb des Bauelementhalters 6, wobei die
Klemmelemente 13, 14 eine permanente seitliche
Kraft auf das Bauelement 3 ausüben und dieses damit seitlich
fixieren, während
die Haltekraft in vertikaler Richtung vor allem über den Vakuumsauger 11 aufgebracht
wird.