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Die
Erfindung betrifft einen Bestückautomaten
zum Bestücken
von Substraten mit elektrischen Bauteilen, mit einem von einem Linearmotor
angetriebenen Mobilteil und einer Gebläseeinrichtung zur Kühlung des
Linearmotors.
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Aus
der Offenlegungsschrift DE-198 42 384-A1 ist eine Linearführung bekannt,
mit einem Führungsgehäuse, an
welchem ein Führungswagen längsverschieblich
abgestützt
ist. Als Antrieb für
den Führungswagen
dient ein Elektromotor mit einem am Führungswagen angeordneten Motorprimärteil und einem
im Führungsgehäuse angeordneten
Motorsekundärteil.
In dem Führungswagen
sind Lüftungsschlitze
ausgebildet, über
welche die Verlustwärme des
Motors abgeführt
werden soll. Diese Vorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, dass
die Abfuhr der Verlustwärme
stark begrenzt ist, sodass es bei Verwendung stärkerer Motoren und engem Bauraum
zu einem Hitzestau und einem unerwünschten Wärmeeintrag in den Führungswagen
kommen kann.
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Aus
der DE-100 19 230-B4 ist ein Linearantrieb mit einem Linearmotor
bekannt, welcher eine lang gestreckte, das Sekundärteil des
Linearmotors umfassende Längsführung und
einen innerhalb der Längsführung beweglichen,
das Primärteil
des Linearmotors aufweisenden Läufer
umfasst. Der Läufer und
die Längsführung sind
derart ausgestaltet, dass zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil Luftspalte
ausgebildet sind. Ein außerhalb
des Linearmotors befindliches Gebläse ist über ein sich entlang der Längsführung erstreckendes
Luftzuführrohr und
eine Anzahl von steuerbaren Ventilen mit dem Luftspalt verbunden.
Eine Steuereinrichtung öffnet mit
Hilfe eines Positionsdetektors für
den Läufer
nur die Ventile entlang der Längsführung, an
denen sich der Läufer
befindet. Der so ausgebildete Linearmotor weist jedoch einen sehr
aufwändigen
Aufbau sowie einen erhöhten
Regelungsaufwand auf. Ferner kommt es aufgrund der langen Transportwege
der Kühlluft
durch das Zuführrohr
zu Strömungsverlusten.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Bestückautomaten
zu liefern, welcher sich durch einen einfachen Aufbau und eine effiziente Kühlung des
Linearmotors auszeichnet.
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Diese
Aufgabe wird durch den Bestückautomaten
gemäß dem unabhängigen Anspruch
1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Der
Bestückautomat
gemäß dem unabhängigen Anspruch
1 weist ein Chassis, einen Linearmotor und ein Mobilteil auf, welches
mittels des Linearmotors relativ zum Chassis verfahrbar ist. Das
Mobilteil weist eine Montagefläche
auf, an welchem ein Primärteil
des Linearmotors befestigt ist, wobei zwischen der Montagefläche und
dem Primärteil
ein Strömungskanal
ausgebildet ist. Ferner umfasst der Bestückautomat eine Gebläseeinrichtung,
welche derart am Mobilteil angeordnet ist, dass sie bei Betrieb
Luft durch den Strömungskanal
fördert.
Durch die Anordnung der Gebläseeinrichtung
am Mobilteil, fährt
diese immer mit dem Mobilteil mit, so dass das Primärteil des
Linearmotors unabhängig
von der Bewegung des Mobilteils durch einen im Wesentlichen konstanten
Kühlluftstrom
der Gebläseeinrichtung
gekühlt
wird. Diese Anordnung bringt weiter den Vorteil mit sich, dass die
durch die Gebläseeinrichtung
erzeugte Kühlluft
unmittelbar und ohne lange Zuführkanäle in den
Strömungskanal
eingeleitet wird. Dadurch werden Strömungsverluste so weit wie möglich reduziert,
wodurch die Förderleistung
der Gebläseeinrichtung
optimal ausgenutzt wird. Ferner kann auf eine aufwändige Regelung
der Gebläseeinrichtung verzichtet
werden. Da der Strömungskanal
durch das Primärteil
begrenzt wird, kommt die von der Gebläseeinrichtung erzeugte Kühlluft unmittelbar
in Kontakt mit dem Primärteil,
wodurch die Kühleffizienz
weiter gesteigert wird. Der Aufbau erweist sich als kostengünstig und
die Wärme
kann effizient unmittelbar an der Wärmequelle bzw. dem Primärteil des
Linearmotors abgeführt werden.
Der Wärmeeintrag
des Primärteils
auf das Mobilteil wird erheblich reduziert, wodurch Wärmeschwankungen
im Mobilteil verhindert und die Bestückgenauigkeit erhöht werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung des Bestückautomaten nach Anspruch 2
handelt es sich bei der Gebläseeinrichtung
um einen Radiallüfter.
Derartige handelsübliche
Radiallüfter
sind kostengünstig
und ermöglichen
hohe Luftdurchsätze
im Strömungskanal.
Radiallüfter
sind häufig
aus Kunststoff gefertigt und weisen dadurch durch ein sehr niedriges
Gewicht auf, was sich positiv auf die Bestückleistung des Bestückautomaten
auswirkt.
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In
einer weiteren Ausgestaltung des Bestückautomaten nach Anspruch 3
sind in dem Strömungskanal
Unterbrechungselemente angeordnet, welche den Strömungskanal
unterbrechen, um die durch den Strömungskanal strömende Luft
zu verwirbeln. Die dadurch verursachten Turbulenzen steigern den
Kühleffekt.
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Der
Kühleffekt
kann gemäß einer
Ausgestaltung nach den Ansprüchen
4 und 5 noch weiter verstärkt
werden, indem eine dem Strömungskanal
zugewandte Fläche
des Primärteils
und/oder des Primärteils
Kühlrippen
aufweist.
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Im
Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines
Bestückautomaten
anhand der Figuren näher erläutert. In
den Figuren sind:
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1 eine
schematische Darstellung eines Bestückautomaten in der Draufsicht;
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2A, 2B und 2C schematische Ansichten
des Details A aus 1, wobei das Mobilteil ein Bestückkopf ist;
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3 eine
schematische Ansicht des Details B aus 1, wobei das
Mobilteil ein Positionierarm des Bestückautomaten ist.
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In 1 ist
ein Ausführungsbeispiel
eines Bestückautomaten 1 in
der Draufsicht schematisch dargestellt. Zu bestückende Substrate 2 werden
mittels eines Transportbandes 3 zu einer Bestückposition
transportiert, dort mit elektrischen Bauteilen 4 (siehe 2A)
bestückt
und anschließend
abtransportiert. Das Transportband 3 ist auf einem Chassis 5 des
Bestückautomaten 1 angeordnet.
Das Chassis 5 umfasst, unter anderem, einen Träger 6,
welcher das Transportband 3 brückenartig überspannt.
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Der
Bestückvorgang
wird mittels eines Bestückkopfes 7 durchgeführt, welcher
mittels eines Linearmotors 8 (in 1 nicht dargestellt)
entlang einem Positionierarm 9 in einer Verschieberichtung
X verfahren werden kann. Der Positionierarm 9 selbst ist
an dem brückenartigen
Träger 6 in
einer Verschieberichtung Y verschieblich gelagert und kann ebenfalls
mittels eines Linearmotors 8 (in 1 nicht dargestellt)
verfahren werden. Somit können
sowohl der Bestückkopf 7 als
auch der Positionierarm 9 als Mobilteile angesehen werden,
welche gegenüber
dem Chassis 5 mittels Linearmotoren verfahren werden können.
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Die
elektrischen Bauteile 4 werden durch seitlich des Transportbandes 3 angeordnete
Zuführeinrichtungen 10 bereitgestellt.
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In
den 2A, 2B und 2C ist
das Detail A aus 1 vergrößert dargestellt. Anhand der 2A, 2B und 2C wird
die Anbindung des Bestückkopfes 7 an
den Positionierarm 9, der zum Antrieb des Bestückkopfes 7 verwendete
Linearmotor 8 und die Kühlung
des Linearmotors 8 näher erläutert werden.
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Bei
dem in 2A dargestellten Bestückkopf 7 handelt
es sich um einen so genannten Revolverbestückkopf. Der Bestückkopf 7 weist
Sauggreifer 11 auf, mit welchen die elektrischen Bauteile 4 gehandhabt
werden. Der Bestückkopf 7 weist
ferner einen Anbauflansch 12 auf, über welchen er mit einer Linearführung 13 am
Positionierarm 9 gekoppelt ist. Der zum Antrieb des Bestückkopfes 7 entlang
des Positionierarmes verwendete Linearmotor 8 umfasst ein
Primärteil 14 und
ein Sekundärteil 15.
Das Sekundärteil 15 weist
eine Vielzahl von entlang des Positionierarmes angeordneten Permanentmagneten 15 auf.
Das Primärteil 14 des
Linearmotors 8 umfasst ein stromdurchflossenes Spulenteil 14,
welches an einer dafür
ausgebildeten Montagefläche 16 des
Anbauflansches 12 derart am Bestückkopf 7 befestigt ist,
dass es dem Sekundärteil 15 gegenüber steht. Wie
in Verbindung mit den 2B und 2C deutlich
wird, ist das Primärteil 14 mittels
Schrauben 17 an der Montagefläche 16 befestigt,
wobei zwischen dem Primärteil 14 und
der Montagefläche 16 Distanzhülsen 18 vorgesehen
sind, so dass zwischen dem Primärteil 14 und
der Montagefläche 16 ein
Spalt ausgebildet ist. Der Spalt bildet zusammen mit entsprechend
angeordneten, seitlichen Öffnungen 19 im Anbauflansch 12 des
Bestückkopfes 7 einen
durchgehenden Strömungskanal 20.
Der Strömungskanal 20 kann
sowohl parallel als auch quer zur Verschieberichtung X gerichtet
sein.
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Wie
aus den 2B und 2C hervorgeht, ist
am Bestückkopf 7 eine
Gebläseeinrichtung 21 in Form
zweier Radiallüfter 21 derart
angeordnet, dass sie Kühlluft
durch den Strömungskanal 20 fördern. Die
Radiallüfter 21 können dabei
so ausgebildet sein, dass sie Kühlluft
durch den Strömungskanal 20 saugen
oder blasen. Die Kühlluft
tritt dabei über
eine der seitlichen Öffnungen 19 des
Ansaugflansches in den Strömungskanal 20 ein
und tritt über
die gegenüberliegende Öffnung 19 wieder
aus. Da die Radiallüfter 21 am
Bestückkopf 7 angebracht
sind, werden diese zusammen mit dem Bestückkopf 7 verfahren.
Die durch den Strömungskanal 20 strömende Kühlluft bewirkt
eine Zwangsbelüftung
des Primärteiles
des Linearmotors 8 und damit eine effiziente Abfuhr der durch
das Primärteil 14 erzeugten
Wärme.
Dadurch, dass die Radiallüfter 21 unmittelbar
an dem Strömungskanal 20 angeordnet
sind, wird die Belüftungsleistung
der Radiallüfter 21 effektiv
genutzt, da die Kühlluft
unmittelbar dem Primärteil 14 zugeführt wird.
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Die
Distanzhülsen 18,
welche den Strömungskanal 20 unterbrechen,
wirken als Unterbrechungselemente 18, was die Turbulenz
der Kühlluft erhöht und somit
die Wärmeabfuhr
weiter steigert.
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Eine
dem Strömungskanal 20 zugewandte Fläche des
Primärteiles
und/oder des Mobilteils bzw. der Montagefläche kann ferner Kühlrippen 22 aufweisen,
wodurch die Wärmeabfuhr
noch weiter gesteigert werden kann.
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Wie
oben erwähnt,
kann auch der Positionierarm 9 als Mobilteil betrachtet
werden. 3 ist eine schematische Detailansicht,
welche die Lagerung des Positionierarmes am Chassis 5 bzw.
an dem Träger 6 sowie
die Konstruktion des zur Bewegung des Positionierarmes dienenden
Linearmotors 8 vergrößert darstellt.
Anhand dieser Darstellung soll gezeigt werden, dass die Erfindung
nicht auf den Bestückkopf 7 als
Mobilteil beschränkt
ist, sondern auf andere bewegte Mobilteile, wie beispielsweise dem Positionierarm 9, übertragbar
ist.
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Auch
der Positionierarm 9 weist einen Anbauflansch 12 mit
einer Montagefläche 16 für das Primärteil 14 des
Linearmotors 8 auf. Das aus einer Vielzahl von Permanentmagneten 15 bestehende
Sekundärteil 15 steht
dem stromdurchflossenen Primärteil 14 unmittelbar
gegenüber.
Analog zum Ausführungsbeispiel
der 2A, 2B und 2C ist zwischen
der Montagefläche 16 und
dem Primärteil 14 ein
durchgehender Strömungskanal 20 ausgebildet.
Am Positionierarm 9 eine Gebläseeinrichtung 21 in
Form zweier Radiallüfter 21 befestigt,
um Luft zur Kühlung
des Primärteiles 14 durch
den Strömungskanal 20 zu
fördern.
Der weitere Aufbau, insbesondere die Anordnung der Radiallüf ter ergibt
sich für
den Fachmann analog aus der Beschreibung der 2A bis 2C.