Die
Erfindung betrifft einen Bestückkopf
zum Bestücken
von Substraten mit elektrischen Bauteilen mit einem Dreh-Hub-MotorThe
The invention relates to a placement head
for loading
of substrates with electrical components with a rotary hub motor
In
der Technik gibt es zahlreiche Beispiele, in der Bauteile gehandhabt
werden müssen,
beispielsweise in der Bestücktechnik.
In der Bestücktechnik werden
Substrate mit elektrischen Bauteilen bestückt. Der Bestückvorgang
wird durch einen Bestückkopf
durchgeführt,
welcher mittels eines zweidimensionalen Positioniersystems über dem
zu bestückenden
Substrat verfahrbar ist. Der Bestückkopf weist dabei eine oder
mehrere Halteeinrichtungen auf, welche in einer Richtung senkrecht
zur Substratoberfläche
zwischen einer Ruheposition und einer Arbeitsposition bewegbar sind.
Zur Durchführung
eines Arbeitsvorgangs, d.h. zum Aufnehmen bzw. Absetzen der Bauteile,
wird die Haltevorrichtung mittels eines geeigneten elektrischen
Antriebs in die Arbeitsposition bewegt. Darüber hinaus müssen die
Halteeinrichtungen gedreht werden können, um eine Lagekorrektur
der aufgenommenen Bauteile durchführen zu können. Dabei werden für die Bewegungen der
Halteeinrichtungen oftmals separate Antriebe für die Drehbewegung sowie die
Hubbewegung verwendet. Sind mehrere Halteeinrichtungen vorgesehen, so
wird zum Teil auch ein gemeinsamer Antrieb für alle Halteeinrichtungen eingesetzt,
was jedoch Kopplungseinrichtungen oder Zwischengetriebe erforderlich
macht. Beide Möglichkeiten
sind jedoch technisch aufwändig
und damit teuer in der Realisierung. Darüber hinaus bedeutet ein Mehr
an Mechanik meist auch ein Mehr an Gewicht, was sich negativ auf das
Beschleunigungsverhalten des Bestückautomaten auswirkt. Daher
ist man bei Neuentwicklungen bestrebt, die Baugruppen möglichst
leicht und kompakt zu halten.In
In technology, there are numerous examples in which components are handled
Need to become,
for example, in placement technology.
Be in the placement technique
Substrates equipped with electrical components. The placement process
gets through a placement head
carried out,
which by means of a two-dimensional positioning system above the
to be equipped
Substrate is movable. The placement head has one or
a plurality of holding devices, which in a direction perpendicular
to the substrate surface
between a rest position and a working position are movable.
To carry out
a work operation, i. for picking up or settling the components,
the holding device by means of a suitable electrical
Drive moved to the working position. In addition, the
Holding devices can be rotated to a position correction
to perform the recorded components. It will be for the movements of the
Holding devices often separate drives for the rotational movement and the
Used lifting movement. If several holding devices are provided, then
partly also a common drive is used for all holding devices,
However, what is required coupling devices or intermediate gear
power. Both possibilities
However, they are technically complex
and thus expensive in the realization. In addition, more means
In mechanics usually also more weight, which adversely affects the
Acceleration behavior of the placement machine affects. Therefore
one is anxious for new developments, the assemblies as possible
to keep it light and compact.
Aus
der Patentschrift US2002/0178578A1 ist eine
Halteeinrichtung mit einer Saugpipette für den Einsatz an einem Bestückkopf bekannt,
welche zum Ansaugen und Festhalten elektrischer Bauteile sowie zum
anschließenden
Bestücken
eines Substrats, beispielsweise einer Leiterplatte, in einem Bestückautomaten
eingesetzt wird. Vor dem Bestückvorgang
wird die Lage des an der Pipette gehaltenen Bauelements vermessen
und anschließend
eine Lagekorrektur durchgeführt.
Daher verfügt
die Halteeinrichtung neben der Saugpipette über einen Drehantrieb zum Drehen
der Pipette und des gehaltenen Bauteils sowie einen oberhalb des
Drehantriebs angeordneten, separaten z-Antrieb zum Anheben und Absenken
der Pipette in axialer Richtung. Dieser aus zwei Einzelantrieben
bestehende Linear-Dreh-Antrieb
benötigt
jedoch aufgrund seiner konstruktiven Gestaltung bzw. der Anordnung
der einzelnen Antriebskomponenten einen vergleichsweise großen Bauraum,
was bei einem Einsatz in der Bestücktechnik, insbesondere bei Verwendung
von Matrix- oder
Revolver-Bestückköpfen, problematisch
ist.From the patent US2002 / 0178578A1 is a holding device with a suction pipette for use on a placement known, which is used for sucking and holding electrical components and for subsequent loading of a substrate, such as a printed circuit board in a placement. Before the placement process, the position of the component held on the pipette is measured and then a position correction is performed. Therefore, in addition to the suction pipette, the holding device has a rotary drive for rotating the pipette and the held component and a separate z-drive arranged above the rotary drive for lifting and lowering the pipette in the axial direction. However, this consisting of two individual drives linear rotary drive requires due to its structural design and the arrangement of the individual drive components a comparatively large amount of space, which is problematic when used in the placement technique, especially when using matrix or turret placement heads.
Es
ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Bestückkopf zu
entwickeln, welcher sich durch seine kompakte Bauweise für einen
Einsatz in einem Bestückautomaten
auszeichnet.It
is therefore the object of the present invention to a placement
develop, which is characterized by its compact design for a
Use in a placement machine
distinguished.
Diese
Aufgabe wird durch den Bestückkopf gemäß Anspruch
1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These
Task is by the placement according to claim
1 solved.
Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Der
Bestückkopf
zum Bestücken
von Substraten mit elektrischen Bauelementen gemäß Anspruch 1 umfasst ein Gehäuse, eine
Halteeinrichtung zum Halten der Bauteile, sowie einen Dreh-Hub-Motor. Die Halteeinrichtung
ist relativ zum Gehäuse
in einer Verschieberichtung um eine Hubstrecke Δz verschiebbar sowie um eine
zur Verschieberichtung parallele Drehachse drehbar gelagert. Der Dreh-Hub-Motor
umfasst ein Primärteil
mit min destens einem mehrphasigen Spulenpaket in der Form eines
zylindrischen Hohlkörpers,
ein Sekundärteil
mit einem Permanentmagneten, welcher zumindest abschnittsweise innerhalb
des zylindrischen Hohlkörpers
des zumindest einen Spulenpakets angeordnet ist, relativ zum Primärteil um
eine Drehachse drehbar und in einer Verschieberichtung um eine Hubstrecke Δz verschiebbar
gelagert ist und quer zur Drehachse magnetisiert ist. Weiterhin
weist der Dreh-Hub-Motor eine mit dem Primärteil gekoppelte Steuereinrichtung auf,
mittels der der Strom durch das Spulenpaket hinsichtlich Amplitude
und Phasenrichtung derart steuerbar ist, dass das durch den Strom
verursachte Magnetfeld des Primärteils
mit dem Magnetfeld des Permanentmagneten wechselwirkt und sowohl
eine Verschiebung als auch eine Rotation des Sekundärteils relativ
zum Primärteil
bewirkt.Of the
placement
for loading
of substrates with electrical components according to claim 1 comprises a housing, a
Holding device for holding the components, as well as a rotary hub motor. The holding device
is relative to the housing
displaceable in a direction of displacement by a stroke distance .DELTA.z and by one
rotatably mounted to the displacement direction parallel axis of rotation. The rotary hub motor
includes a primary part
with at least one multiphase coil package in the form of a
cylindrical hollow body,
a secondary part
with a permanent magnet, which at least partially within
of the cylindrical hollow body
the at least one coil package is arranged relative to the primary part
a rotation axis rotatable and displaceable in a direction of displacement by a stroke distance .DELTA.z
is mounted and magnetized transversely to the axis of rotation. Farther
the rotary hub motor has a control device coupled to the primary part,
by means of the current through the coil package in terms of amplitude
and phase direction is controllable such that by the current
caused magnetic field of the primary part
interacts with the magnetic field of the permanent magnet and both
a displacement as well as a rotation of the secondary part relative
to the primary part
causes.
Mittels
dieser konstruktiven Gestaltung ist es möglich, den Antrieb sehr einfach
und kostengünstig herzustellen
bzw. zu montieren. Da sowohl für
die Drehbewegung als auch für
die Hubbewegung nur ein gemeinsamer Antrieb benötigt wird, können die Komplexität des Gesamtsystems,
aber auch das Gewicht des Antriebsmoduls deutlich reduziert werden. Steht
beim Einsatz eines derartigen Dreh-Hub-Motors das Gewicht im Vordergrund,
beispielsweise um in Fällen,
in denen das Dreh-Hub-Motor-Modul
selbst verfahren wird, die beschleunigte Masse zu reduzieren, so
kann die Steuereinrichtung auch außerhalb des Dreh-Hub-Motor-Moduls
platziert werden. Weiterhin kann durch dieses Antriebskonzept das Dreh-Hub-Motor-Modul
sehr kompakt gehalten werden, was den Einsatz in einer räumlich begrenzten Arbeitsumgebung,
beispielsweise in einem Matrix- oder Revolver-Bestückkopf,
erleichtert bzw. überhaupt
erst ermöglicht.through
This constructive design makes it possible to drive very easily
and inexpensive to manufacture
or to assemble. Because both for
the rotational movement as well
the stroke movement requires only one common drive, the complexity of the overall system,
but also the weight of the drive module can be significantly reduced. Stands
when using such a rotary hub motor, the emphasis in the foreground,
for example, in cases
in which the rotary hub motor module
itself will proceed to reduce the accelerated mass, so
the control device can also outside the rotary hub motor module
to be placed. Furthermore, by this drive concept, the rotary hub motor module
be kept very compact, allowing use in a confined working environment,
for example in a matrix or turret placement head,
relieved or at all
only possible.
In
einer Ausgestaltung des Bestückkopfes nach
Anspruch 2 weist der Dreh-Hub-Motor mindestens ein mehrphasiges
Spulenpaket in Form eines zylinderförmigen Hohlkörpers auf,
wobei der Permanentmagnet zumindest abschnittsweise innerhalb des
zylinderförmigen
Hohlkörpers
angeordnet ist. Der Permanent magnet des Sekundärteils wird vom Spulenpaket
des Primärteils
zumindest teilweise umschlossen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn
die Wicklung eines jeden derartigen Spulenpakets sowohl Windungsanteile
in Längsrichtung
(parallel zur Drehachse) als auch orthogonal dazu in Umfangsrichtung
aufweist, um damit sowohl die Drehbewegung als auch die Hubbewegung
realisieren zu können.
Mittels dieser konstruktiven Gestaltung ist es möglich, den Antrieb sehr einfach
und kostengünstig
herzustellen bzw. zu montieren.In one embodiment of the placement according to claim 2, the rotary-hub motor has at least one multi-phase coil package in the form of a cylindrical hollow body, wherein the permanent magnet is at least partially disposed within the cylindrical hollow body. The permanent magnet of the secondary part is at least partially enclosed by the coil pack of the primary part. It is advantageous if the winding of each such package coil has both Windungsanteile in the longitudinal direction (parallel to the axis of rotation) and orthogonal thereto in the circumferential direction in order to realize both the rotational movement and the lifting movement can. By means of this structural design, it is possible to produce the drive very easily and inexpensively or to assemble.
In
einer Ausgestaltung des Bestückkopfes gemäß Anspruch
3 weist das Spulenpaket eine Schrägwicklung auf, deren Windungen
schräg
zu den Mantellinien des zylinderförmigen Hohlkörpers verlaufen.In
An embodiment of the placement according to claim
3, the coil package on a skew winding whose turns
aslant
extend to the generatrices of the cylindrical hollow body.
Als
Mantellinien werden dabei die Linien bezeichnet, die auf dem Mantel
eines Rotationskörpers, z.
B. eines Zylinders, parallel zu seiner Rotationsachse verlaufen.
Die Schrägwicklung
weist sowohl Windungsanteile in Längsrichtung (parallel zur Drehachse)
als auch senkrecht dazu in Umfangsrichtung auf und ist derart gestaltet,
dass die Steigung ∂z/∂U über die
einzelnen Windungsgänge
entlang des Umfangs U des zylinderförmigen Hohlkörpers erfolgt.
Diese Wicklungsgeometrie erlaubt einerseits eine sehr kompakte Bauweise,
andererseits ist durch den schrägen
Verlauf der Windungen relativ zur Drehachse eine hohe Axialkraft
zwischen Primärteil
und Sekundärteil
in Richtung der Drehachse erzielbar.When
The generators are called the lines on the mantle
a rotating body, z.
B. a cylinder, parallel to its axis of rotation.
The skew winding
has both turns in the longitudinal direction (parallel to the axis of rotation)
as well as perpendicular thereto in the circumferential direction and is designed in such a way
that the slope ∂z / ∂U over the
individual winding turns
takes place along the circumference U of the cylindrical hollow body.
This winding geometry allows on the one hand a very compact design,
on the other hand is by the oblique
Course of the turns relative to the axis of rotation a high axial force
between primary section
and abutment
achievable in the direction of the axis of rotation.
In
einer weiteren Ausgestaltung des Bestückkopfes gemäß Anspruch
4 weist das Spulenpaket eine Wicklung mit rautenförmigen Windungen auf.In
a further embodiment of the placement according to claim
4, the coil package has a winding with diamond-shaped windings.
Dazu
wird der den zylinderförmigen
Hohlkörper
bildende Leiter rautenförmig
Windung neben Windung liegend annähernd um einen Leiterdurchmesser
versetzt gewickelt, zu einem Zylinder gebogen und zu einer Einheit
verbunden. Diese Wicklungsart ist auch als Rautenwicklung oder Rhombuswicklung
bekannt. Auch diese Wicklungsgeometrie ermöglicht durch den schrägen Verlauf
der Windungen relativ zur Drehachse eine hohe Axialkraft bei vergleichsweise
kompakter Bauweise.To
becomes the cylindrical one
hollow body
forming ladder diamond-shaped
Winding next to winding lying approximately to a conductor diameter
staggered, bent into a cylinder and made into a single unit
connected. This type of winding is also called rhombic winding or rhombic winding
known. This winding geometry also allows the oblique course
the turns relative to the axis of rotation a high axial force at comparatively
compact design.
Nach
einer Ausgestaltung des Bestückkopfes
nach Anspruch 5 ist die Verschiebung des Sekundärteils relativ zum Primärteil über die
Hubstrecke Δz in
ihren beiden Endstellungen durch Anschläge derart begrenzt, dass der
Permanentmagnet bei einer Verschiebung zwischen den beiden Endstellungen
in jeder Position zumindest eines der Spulenpakete nur teilweise überlappt.To
an embodiment of the placement
according to claim 5, the displacement of the secondary part relative to the primary part over the
Stroke distance Δz in
their two end positions by stops so limited that the
Permanent magnet with a displacement between the two end positions
in each position at least one of the coil packets only partially overlapped.
Falls
der Permanentmagnet über
seine gesamte Länge
gleichzeitig mit allen Spulen vollständig überlappen würde, würden sich die Axialkräfte vollständig aufheben,
so dass keine Kraft in axialer Richtung mehr erzeugt werden könnte. Um
dies zu gewährleisten,
begrenzen Anschläge
die Hubstrecke des Permanentmagneten.If
the permanent magnet over
his entire length
would completely overlap with all coils at the same time, the axial forces would cancel completely,
so that no force could be generated in the axial direction more. Around
to ensure this
limit stops
the stroke distance of the permanent magnet.
Nach
einer Ausgestaltung gemäß Anspruch 6
weist der Bestückkopf
eine Rückschlusseinrichtung auf,
welche in Verschieberichtung mindestens zwei Abschnitte (A, B) mit
unterschiedlichem magnetischem Widerstand bzw. magnetischem Fluss
aufweist und derart mit dem Permanentmagneten zusammenwirkt, dass
sich ein magnetischer Rückschluss
bildet. Dabei ist die Rückschlusseinrichtung derart
ausgebildet, dass der Permanentmagnet beim Verschieben über die
Hubstrecke Δz
mit zumindest zwei Abschnitten (A, B) der Rückschlusseinrichtung gleichzeitig überlappt.To
An embodiment according to claim 6
has the placement head
a feedback device,
which in the direction of displacement at least two sections (A, B) with
different magnetic resistance or magnetic flux
and cooperates with the permanent magnet such that
a magnetic inference
forms. In this case, the return device is such
formed that the permanent magnet when moving over the
Stroke distance Δz
with at least two sections (A, B) of the return means overlaps simultaneously.
Aufgrund
der Überlappung
des Permanentmagneten mit den Abschnitten wirkt auf den Permanentmagneten
eine definierte Kraft, welche parallel zur Drehachse gerichtet ist
und ihn in eine Vorzugslage entlang der Hubstrecke drängt. Der
Permanentmagnet ist nämlich
immer bestrebt, entlang der Hubstrecke eine Vorzugslage relativ
zum Rückschlusselement
einzunehmen, in der der magnetische Widerstand minimal bzw. der
magneti sche Fluss maximal ist. Wird der Permanentmagnet zwangsweise
aus dieser Lage wegbewegt, so bewegt er sich im freien Zustand selbsttätig zurück in diese
Vorzugslage. Je nach Ausbildung der Rückschlusseinrichtung wirkt dabei
auf den Permanentmagneten eine definierte Kraft, welche ihn in die
Vorzugslage drängt.
Diese Kraft ist auf einen mit dem Dreh-Hub-Motor gekoppelten Körper übertragbar. Die Krafterzeugung
ist berührungslos,
verschleißfrei,
langzeitstabil und hysteresefrei. Eine Hilfsenergie, wie sie beispielsweise
bei Pneumatikzylindern notwendig ist, ist nicht erforderlich. Durch
eine entsprechende Ausgestaltung der Abschnitte können beliebige
Kraftkennlinien dargestellt werden.by virtue of
the overlap
of the permanent magnet with the sections acts on the permanent magnet
a defined force, which is directed parallel to the axis of rotation
and push him into a preferred position along the stroke. Of the
Namely permanent magnet is
always anxious, along the stroke distance a preferred position relative
to the inference element
in which the magnetic resistance is minimal or the
Magneti cal flow is maximum. If the permanent magnet forcibly
moved away from this position, he moves in the free state automatically back into this
Preferred position. Depending on the design of the return device acts
on the permanent magnets a defined force, which puts him in the
Preferential situation urges.
This force is transferable to a coupled with the rotary hub motor body. The power generation
is non-contact,
wear-free,
long-term stable and hysteresis-free. An auxiliary energy, as for example
is necessary for pneumatic cylinders is not required. By
a corresponding configuration of the sections can be arbitrary
Force characteristics are displayed.
In
einer Ausgestaltung des Bestückkopfes nach
Anspruch 7 weisen die Abschnitte (A, B) Materialien mit unterschiedlichem
magnetischem Widerstand auf.In
an embodiment of the placement after
Claim 7, the sections (A, B) materials with different
magnetic resistance.
Beispielsweise
kann einer der Abschnitte Edelstahl und der andere Abschnitt Weicheisen
aufweisen. Dabei weist Edelstahl einen erheblich größeren magnetischen
Widerstand bzw. einen geringeren magnetischen Fluss auf als Weicheisen,
sodass sich der Permanentmagnet im freien Zustand immer in Richtung
des aus Weicheisen gefertigten Abschnitts bewegen würde.For example, one of the sections may have stainless steel and the other section may have soft iron. In this case, stainless steel has a significantly greater magnetic resistance or a lower magnetic flux than soft iron, so that the permanent magnet in the free state always in the direction of the section made of soft iron would move.
In
einer weiteren Ausgestaltung des Bestückkopfes nach Anspruch 8 weist
der Dreh-Hub-Motor Abschnitte auf, welche von dem Permanentmagneten
unterschiedlich weit beabstandet sind.In
a further embodiment of the placement head according to claim 8
the rotary hub motor sections on which of the permanent magnet
spaced differently.
Durch
die unterschiedlichen Abstände
der Abschnitte von dem Permanentmagneten sind die Luftspalte zwischen
dem Permanentmagnet und den Abschnitten der Rückschlusseinrichtung unterschiedlich
weit, so dass sich bereits dadurch die unterschiedlichen magnetischen
Widerstände
ergeben. Zusätzlich
dazu können
bei dieser Ausgestaltung die Abschnitte aus dem gleichen oder aus
unterschiedlichen Materialien hergestellt sein.By
the different distances
the portions of the permanent magnet are the air gaps between
the permanent magnet and the portions of the return device different
far, so that already by the different magnetic
resistors
result. additionally
can do this
in this embodiment, the sections of the same or from
be made of different materials.
In
den Ausgestaltungen des Bestückkopfes gemäß der Ansprüche 9 und
10 können
die Abschnitte derart ausgebildet sein, dass auf den Permanentmagneten
bei Verschieben über
die Hubstrecke Δz entweder
eine konstante oder eine über
die Hubstrecke Δz
variable Kraft wirkt, welche parallel zur Verschieberichtung gerichtet
ist.In
the embodiments of the placement according to the claims 9 and
10 can
the sections may be formed such that on the permanent magnet
when moving over
the stroke distance Δz either
a constant or an over
the stroke distance Δz
variable force acts, which is directed parallel to the direction of displacement
is.
Anhand
dieser Ausgestaltungen wird deutlich, dass die von der Vorrichtung
auf einen mit ihr gekoppelten Körper
wirkende Kraft je nach den Erfordernissen der jeweiligen Anwendung
individuell darstellbar ist. Damit ist die Rückstellkraft eindeutig vorhersagbar,
was die Regelungsgenauigkeit und das dynamische Verhalten sowohl
bei einer Kraft- als auch bei einer Positionsregelung deutlich erhöht. Dies
ist beispielsweise von Vorteil, um beim Bestücken von Leiterplatten mit
elektrischen Bauelementen die Aufsetzkraft der Pipette auf das Substrat
möglichst
präzise
einstellen zu können.Based
These embodiments will clearly show that the device
on a body coupled with her
acting force according to the requirements of the particular application
individually representable. Thus, the restoring force is clearly predictable,
what is the control accuracy and the dynamic behavior both
significantly increased in a force as well as a position control. This
For example, it is advantageous to use with the assembly of printed circuit boards
electrical components the placement force of the pipette on the substrate
preferably
precise
to be able to adjust.
Gemäß einer
Ausgestaltung des Bestückkopfes
nach Anspruch 11 besteht die Rückschlusseinrichtung
aus zwei zylinderförmigen
Hülsen,
welche lösbar
miteinander verbindbar sind und jeweils einen der Abschnitte (A,
B) des Rückschlusses
aufweisen.According to one
Design of the placement
according to claim 11, the return means
from two cylindrical ones
sleeves,
which solvable
connectable to each other and each one of the sections (A,
B) the inference
exhibit.
Im
einfachsten Fall wird der Innendurchmesser der ersten Hülse mit
dem Außendurchmesser
der zweiten Hülse
auf Passung gearbeitet, so dass die beiden Hülsen von Hand ineinander gesteckt
werden können.
Die Fixierung kann durch Reibschluss erfolgen, prinzipiell sind
hierfür
jedoch auch andere Verbindungselemente, beispielsweise Schrauben
oder Stifte, einsetzbar. Hierdurch können sowohl die Montage des
Antriebsmoduls als auch Wartungsarbeiten deutlich vereinfacht werden.in the
The simplest case is the inner diameter of the first sleeve
the outer diameter
the second sleeve
worked on fit, so that the two sleeves are inserted by hand
can be.
The fixation can be done by friction, are in principle
therefor
but also other fasteners, such as screws
or pins, can be used. This allows both the assembly of the
Drive module and maintenance are significantly simplified.
In
einer Ausgestaltung des Bestückkopfes nach
Anspruch 12 weist das Primärteil
mehrere Spulenpakete auf, welche in Verschieberichtung nebeneinander
angeordnet sind.In
an embodiment of the placement after
Claim 12 has the primary part
several coil packages, which in the direction of displacement next to each other
are arranged.
Das
Sekundärteil
wird dabei so eingebaut, dass es zwischen den Spulenpaketen hin
und her laufen kann. Hierdurch lässt
sich sowohl die Axialkraft als auch der maximale Hub erhöhen.The
secondary part
It is installed so that it is between coil packages
and can walk. This leaves
increase both the axial force and the maximum stroke.
In
einer Ausgestaltung des Bestückkopfes gemäß Anspruch
13 ist die Halteeinrichtung in eine Arbeitsposition sowie in eine
Ruheposition verfahrbar, wobei sich in der Ruheposition ein von
der Halteeinrichtung gehaltenes Bauteil näher am Gehäuse befindet als in der Arbeitsposition.
Die Abschnitte (A, B) des Rückschlusses
sind dabei derart angeordnet, dass auf die Halteeinrichtung beim
Verschieben über die
Hubstrecke eine Kraft wirkt, welche die Halteeinrichtung in die
Ruheposition drängt.
Dies hat den Vorteil, dass im freien oder auch im unbestomten Zustand
die Halteeinrichtung zum Gehäuse
des Bestückkopfes
hingezogen wird, so dass beim Verfahren der des Bestückkopfes
mögliche
Kollisionen der Halteeinrichtung oder des aufgenommenen Bauteils mit
anderen sich im Bestückbereich
befindlichen Elementen vermieden werden. Die Ruheposition wird daher
insbesondere dann eingenommen, wenn der Bestückkopf 4 verfahren
wird bzw. wenn die Halteeinrichtung 10 keinen Arbeitsvorgang
wie beispielsweise das Bestücken
oder das Abholen von Bauteilen 11 vornimmt.In one embodiment of the placement head according to claim 13, the holding device is movable in a working position and in a rest position, wherein in the rest position held by the holding member is closer to the housing than in the working position. The sections (A, B) of the return path are arranged such that acts on the holding device when moving over the stroke a force that urges the holding device in the rest position. This has the advantage that the holding device is attracted to the housing of the placement head in the free or even in the non-saturated state, so that possible collisions of the holding device or the recorded component with other located in the Bestückbereich elements in the process of the placement of possible collisions. The rest position is therefore taken in particular when the placement 4 is moved or if the holding device 10 no work such as loading or picking up components 11 performs.
Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele des
Bestückkopfes
unter Bezug auf die beigefügten Figuren
näher erläutert. In
den Figuren sind:in the
Following are embodiments of the
assembly head
with reference to the attached figures
explained in more detail. In
the figures are:
1 eine
schematische Ansicht eines Bestückautomaten, 1 a schematic view of a placement machine,
2A und 2B schematische
Darstellungen eines Bestückkopfes, 2A and 2 B schematic representations of a placement head,
3A und 3B schematische
Darstellungen einer ersten Ausgestaltung der Rückstelleinrichtung, 3A and 3B schematic representations of a first embodiment of the return device,
4A und 4B schematische
Darstellungen einer zweiten Ausgestaltung der Rückstelleinrichtung, 4A and 4B schematic representations of a second embodiment of the return device,
5A bis 5C schematische
Darstellungen einer dritten Ausgestaltung der Rückstelleinrichtung, 5A to 5C schematic representations of a third embodiment of the return device,
6A und 6B schematische
Querschnittsansichten der Rückstelleinrichtung, 6A and 6B schematic cross-sectional views of the return device,
7 eine
schematische Darstellung einer vierten Ausgestaltung der Rückschlusseinrichtung. 7 a schematic representation of a fourth embodiment of the return device.
8A und 8B ein
schematisches Wirkprinzip des Dreh-Hub-Motors 8A and 8B a schematic operating principle of the rotary hub motor
9A und 9B schematische
Darstellungen einer Schrägwicklung 9A and 9B schematic representations of a skew winding
10A bis 10C schematische
Darstellungen einer Rhombuswicklung 10A to 10C schematic representations of a rhombic winding
In 1 ist
ein Bestückautomat 1 zum
Bestücken
von Substraten mit elektrischen Bauteilen 11 schematisch
dargestellt. Zu bestückende
Substrate 2 werden über
eine Transportstrecke 3, beispielsweise ein Transportband,
zu einem Bestückplatz
transportiert, dort mit elektrischen Bauteilen 11 bestückt und anschließend abtransportiert.
Der Bestückvorgang wird
durch einen Bestückkopf 4 durchgeführt. Der Bestückkopf 4 ist
in einer zur Transportrichtung (Pfeil x) der Substrate 2 parallelen
Richtung (Pfeil x) verschiebbar an einem Positionierarm 5 angebracht. Der
Positionierarm 5 wiederum ist quer zur Transportrichtung
(Pfeil y) verschiebbar an einem Träger 6 angebracht,
welcher die Transportstrecke 3 brückenartig überspannt. Der Bestückautomat 1 umfasst
ferner eine Steuereinrichtung 7, welche mit dem Positionierarm 5 und
dem Bestückkopf 4 gekoppelt
ist und die Bewegungsabläufe
steuert. Seitlich der Transportstrecke 3 ist in einem Zuführbereich
eine Zuführeinrichtung 8 vorgesehen,
welche die elektrischen Bauteile für den Bestückkopf 4 bereitstellen.
Vor dem Bestücken
wird der Bestückkopf 4 mittels
des Positionierarmes 5 zu der Zuführeinrichtung 8 gefahren,
wo er Bauteile 11 aufnimmt, und wird anschließend über das
Substrat 2 verfahren, wo er die Bauteile 11 auf dem
Substrat 2 absetzt.In 1 is a placement machine 1 for equipping substrates with electrical components 11 shown schematically. To be loaded substrates 2 be over a transport route 3 , For example, a conveyor belt, transported to a placement place, there with electrical components 11 equipped and then transported away. The placement process is performed by a placement head 4 carried out. The placement head 4 is in a direction of transport (arrow x) of the substrates 2 parallel direction (arrow x) displaceable on a positioning 5 appropriate. The positioning arm 5 in turn, transversely to the transport direction (arrow y) is displaceable on a support 6 attached, which the transport route 3 bridged like a bridge. The placement machine 1 further comprises a control device 7 , which with the positioning arm 5 and the placement head 4 coupled and controls the movements. Side of the transport route 3 is in a feed area a feeder 8th provided, which are the electrical components for the placement 4 provide. Before loading, the placement head 4 by means of the positioning arm 5 to the feeder 8th driven, where he components 11 and then over the substrate 2 procedure where he gets the components 11 on the substrate 2 settles.
In
den 2A und 2B ist
der Bestückkopf 4 schematisch
dargestellt. Der Bestückkopf 4 umfasst
ein Gehäuse 9 sowie
eine Halteeinrichtung 10 zum Halten der Bauteile 11,
welche um eine Hubstrecke Δz
in einer Verschieberichtung (Pfeil z) senkrecht zur Substratoberfläche verschiebbar
am Gehäuse 9 gelagert
ist. Dabei kann die Halteeinrichtung 10 zwischen einer
Ruheposition (in 2A dargestellt) und einer Arbeitsposition
(in 2B dargestellt) hin und her bewegt werden. Die
Ruheposition und die Arbeitsposition sind in Verschieberichtung um
eine Hubstrecke (Δz)
beabstandet.In the 2A and 2 B is the placement head 4 shown schematically. The placement head 4 includes a housing 9 and a holding device 10 for holding the components 11 , Which by a stroke distance .DELTA.z in a direction of displacement (arrow z) perpendicular to the substrate surface slidably on the housing 9 is stored. In this case, the holding device 10 between a rest position (in 2A shown) and a working position (in 2 B shown) are moved back and forth. The rest position and the working position are spaced in the direction of displacement by a stroke distance (.DELTA.z).
Der
Bestückkopf 4 umfasst
ferner eine Rückstelleinrichtung 12,
welche derart mit dem Gehäuse 9 und
der Halteeinrichtung 10 gekoppelt ist, dass die Rückstelleinrichtung 12 auf
die Halteeinrichtung 10 über die Hubstrecke eine Rückstellkraft
F ausübt, welche
parallel zur Verschieberichtung gerichtet ist und die Halteeinrichtung 10 in
die Ruheposition (2A) drängt. Auf den genauen Aufbau
der Rückstelleinrichtung 12 wird
später
noch eingegangen.The placement head 4 further comprises a reset device 12 which are so with the housing 9 and the holding device 10 coupled, that the restoring device 12 on the holding device 10 via the stroke a restoring force F exerts, which is directed parallel to the direction of displacement and the holding device 10 in the rest position ( 2A ) urges. On the exact structure of the reset device 12 will be discussed later.
Ferner
weist der Bestückkopf 4 einen
Antrieb 13 auf, welcher als Hubantrieb ausgebildet sein
kann und die Halteeinrichtung 10 von der Ruheposition in die
Arbeitsposition bewegt. Dieser Antrieb 13 kann auch als
integrierter Dreh-Hub-Motor ausgestaltet sein, der zusätzlich zur
Hubbewegung die Halteeinrichtung 10 auch um eine Drehachse
D rotieren lässt. Dies
dient dazu, ein an der Halteeinrichtung 10 gehaltenes Bauteil 11 in
eine vorgeschriebene Winkelposition zu bringen. Wie aus den 2A und 2B ferner
hervorgeht, ist ein von der Halteeinrichtung 10 gehaltenes
Bauteil 11 in der Ruheposition ( 2A) näher am Gehäuse 9 angeordnet,
als in der Arbeitsposition (2B). Die
Ruheposition wird daher insbesondere dann eingenommen, wenn der
Bestückkopf 4 verfahren
wird bzw. wenn die Halteeinrichtung 10 keinen Arbeitsvorgang
wie beispielsweise das Bestücken
oder das Abholen von Bauteilen 11 vornimmt. Dies dient
zum Schutz der Halteeinrichtung 10 und des Bauelements 11.Furthermore, the placement head 4 a drive 13 on, which can be designed as a lifting drive and the holding device 10 moved from the rest position to the working position. This drive 13 can also be configured as an integrated rotary hub motor, in addition to the lifting movement, the holding device 10 also rotate about a rotation axis D. This serves to one on the holding device 10 held component 11 to bring into a prescribed angular position. Like from the 2A and 2 B Further, it is apparent from the holding device 10 held component 11 in the resting position ( 2A ) closer to the housing 9 arranged as in the working position ( 2 B ). The rest position is therefore taken in particular when the placement 4 is moved or if the holding device 10 no work such as loading or picking up components 11 performs. This serves to protect the holding device 10 and the component 11 ,
Es
ist möglich,
den Bestückkopf 4 sowohl
mit einer Rückstelleinrichtung 12 als
auch mit einem Antrieb 13, welcher als kombinierter Dreh-Hub-Motor oder
auch als reiner Hubantrieb ausgestaltet sein kann, auszustatten.
Sowohl der Antrieb 13 als auch die Rückstelleinrichtung 12 können dabei
jeweils als ein separates Modul konzipiert sein, oder auch in ein gemeinsames
Modul integriert werden. Es ist jedoch auch möglich, den Dreh-Hub-Motor ohne
die Rückstelleinrichtung 12 an
einem Bestückkopf
zu betreiben. Ist eine Drehbewegung nicht notwendig, so kann der
Antrieb 13 auch als reiner Hubantrieb ausgebildet sein,
wahlweise in Kombination mit der magnetischen Rückstellung 12, wobei
dies wiederum in zwei separaten Modulen als auch in einem integrierten
Modul erfolgen kann. Diese Alternativen werden in den nachfolgenden
Figuren näher
erläutert.It is possible the placement head 4 both with a reset device 12 as well as with a drive 13 , which can be configured as a combined rotary-stroke engine or as a pure linear actuator to equip. Both the drive 13 as well as the reset device 12 can each be designed as a separate module, or integrated into a common module. However, it is also possible, the rotary hub motor without the return device 12 to operate on a placement head. If a rotary motion is not necessary, then the drive 13 also be designed as a pure linear actuator, optionally in combination with the magnetic return 12 Again, this can be done in two separate modules as well as in an integrated module. These alternatives are explained in more detail in the following figures.
In
den 3A und 3B ist
eine erste Ausgestaltung der Erfindung, bei der der Antrieb 13 und
die Rückstelleinrichtung 12 als
separate Module ausgebildet sind, schematisch dargestellt. Die Rückstelleinrichtung 12 ist
mit dem Gehäuse 9 und
der Halteeinrichtung 10 gekoppelt. Dabei ist in 3A die Halteeinrichtung 10 in
der Ruheposition und in 3B in
der Arbeitsposition dargestellt. Die Rückstelleinrichtung 12 umfasst
einen Permanentmagneten 14, sowie eine magnetische Rückschlusseinrichtung 15,
welche mit dem Permanentmagneten 14 derart zusammenwirkt,
dass sich ein magnetischer Rückschluss
bildet. Der Permanentmagnet 14 ist relativ zur Rückschlusseinrichtung 15 in
der Verschieberichtung (Pfeil z) um die gleiche Hubstrecke Δz, wie die
Halteeinrichtung 10, verschiebbar. Der Permanentmagnet 14 weist
ferner einen Nordpol (N) und einen Südpol (S) auf, welche quer zur
Verschieberichtung (Pfeil z) orientiert sind. Die Rückschlusseinrichtung 15 weist
in Verschieberichtung zumindest zwei Abschnitte A, B mit unterschiedlichem
magnetischem Widerstand bzw. magnetischen Fluss auf. Die Abschnitte
A, B sind derart ausgebildet bzw. angeordnet, dass der Permanentmagnet 14 beim
Verschieben über
die Hubstrecke Δz
gleichzeitig zumindest zwei Abschnitte A, B der Rückschlusseinrichtung 15 überlappt.In the 3A and 3B is a first embodiment of the invention, wherein the drive 13 and the reset device 12 are formed as separate modules, shown schematically. The reset device 12 is with the case 9 and the holding device 10 coupled. It is in 3A the holding device 10 in the resting position and in 3B shown in the working position. The reset device 12 includes a permanent magnet 14 , as well as a magnetic return device 15 , which with the permanent magnet 14 cooperates in such a way that forms a magnetic conclusion. The permanent magnet 14 is relative to the return device 15 in the direction of displacement (arrow z) by the same stroke distance .DELTA.z, as the holding device 10 , movable. The permanent magnet 14 also has a north pole (N) and a south pole (S), which are oriented transversely to the direction of displacement (arrow z). The return device 15 has in the direction of displacement at least two sections A, B with different magnetic resistance or magnetic flux. The sections A, B are formed or arranged such that the permanent magnet 14 when moving over the stroke distance .DELTA.z at the same time at least two sections A, B of the return device 15 overlaps.
Der
Permanentmagnet 14 ist bestrebt, sich in Richtung desjenigen
Abschnittes A, B mit dem geringeren magnetischen Widerstand bzw.
dem höheren magnetischen
Fluss zu bewegen. Dadurch, dass der Permanentmagnet 14 über die
gesamte Hubstrecke Δz
beide Abschnitte A, B überlappt,
wirkt die Rückstellkraft
F über
die gesamte Hubstrecke Δz.The permanent magnet 14 is anxious to move in the direction of that portion A, B with the lower magnetic resistance or the higher magnetic flux. Because of the permanent magnet 14 overlaps both sections A, B over the entire stroke Δz, the restoring force F acts over the entire stroke length .DELTA.z.
In
der ersten Ausgestaltung gemäß den 3A und 3B sind
die Rückschlusseinrichtung 15 fest
mit dem Gehäuse 9 und
der Permanentmagnet 14 fest mit der Halteeinrichtung 10 verbunden. Somit
bewegt sich der Permanentmagnet 14 zusammen mit der Halteeinrichtung 10 in
Verschieberichtung relativ zum Gehäuse 9 bzw. zur Rückschlusseinrichtung 15.
Der Permanentmagnet 14 stellt daher in dieser Ausgestaltung
den mobilen Teil der Rückstelleinrichtung 12 dar.
Wie bezüglich
der 2A und 2B schon
erwähnt
wurde, zeichnet sich die Ruheposition gegenüber der Arbeitsposition der
Halteeinrichtung 10 dadurch aus, dass die Halteeinrichtung 10 in
der Ruheposition weniger weit vom Gehäuse 9 wegragt bzw.
sich ein von der Halteein richtung 10 gehaltenes Bauteil 11 näher am Gehäuse 9 befindet
als in der Arbeitsposition. Aufgrund des oben beschriebenen physikalischen
Effekts sind die Abschnitte A, B der Rückschlusseinrichtung 15 deshalb derart
ausgebildet und angeordnet, dass der magnetische Widerstand des
Abschnitts A kleiner ist als der magnetische Widerstand des Abschnitts
B. Auf die mit dem Permanentmagneten 14 gekoppelte Halteeinrichtung 10 wirkt
daher die Rückstellkraft
F, welche die Halteeinrichtung 10 im freien Zustand in
die Ruheposition drängt
(in 3A dargestellt). Dieser Zustand wird auch eingenommen,
wenn der gesamte Bestückkopf 4 stromfrei
geschaltet ist, so dass sich die Halteeinrichtung 10 auch
in stromfreien bzw. antriebslosen Zustand des Bestückkopfes 4 in
der Ruheposition befindet und dadurch vor Beschädigung gesichert ist. Ist mit
der Halteeinrichtung 10 ein Arbeitsvorgang durchzuführen, so
muss die Halteeinrichtung 10 mittels des Antriebs 13 gegen
die Rückstellkraft
F in die Arbeitsposition bewegt werden (in 3B dargestellt).In the first embodiment according to the 3A and 3B are the feedback device 15 firmly with the housing 9 and the permanent magnet 14 firmly with the holding device 10 connected. Thus, the permanent magnet moves 14 together with the holding device 10 in the direction of displacement relative to the housing 9 or to the return device 15 , The permanent magnet 14 Therefore, in this embodiment, the mobile part of the restoring device 12 As with the 2A and 2 B has already been mentioned, the rest position is opposite to the working position of the holding device 10 characterized in that the holding device 10 in the resting position less far from the housing 9 protrudes or one of the Halteein direction 10 held component 11 closer to the housing 9 is as in the working position. Due to the physical effect described above, sections A, B are the feedback device 15 Therefore, formed and arranged such that the magnetic resistance of the portion A is smaller than the magnetic resistance of the portion B. On the with the permanent magnet 14 coupled holding device 10 Therefore, the restoring force F, which the holding device 10 in the free state in the rest position urges (in 3A shown). This condition is also taken when the entire placement head 4 is switched off, so that the holding device 10 also in power-free or unpowered condition of the placement 4 is in the rest position and thereby secured against damage. Is with the holding device 10 perform a work, so the holding device 10 by means of the drive 13 be moved against the restoring force F in the working position (in 3B shown).
Bei
dem in den 3A und 3B dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist der bewegliche Permanentmagnet 14 an seinen freien
Enden mit Führungsstäben 16 ausgestattet,
welche in entsprechende am Gehäuse 9 bzw.
an einer Verschlussplatte der Rückstelleinrichtung 12 ausgebildete
Führungskanäle 17 eintauchen.
Neben der Führung
des Permanentmagneten 14 in Verschieberichtung dient einer der
Führungsstäbe 16 auch
als Verbindungsmittel zwischen dem Permanentmagneten 14 und
der Halteeinrichtung 10. Der zweite Führungsstab 16 kann dazu
genutzt werden, den Antrieb 13 an die Rückstelleinrichtung 12 anzukoppeln.In the in the 3A and 3B illustrated embodiment is the movable permanent magnet 14 at its free ends with guide bars 16 equipped, which in corresponding on the housing 9 or on a closure plate of the return device 12 trained leadership channels 17 plunge. In addition to the leadership of the permanent magnet 14 one of the guide rods serves in the direction of displacement 16 also as a connecting means between the permanent magnet 14 and the holding device 10 , The second management staff 16 can be used to drive 13 to the return device 12 to dock.
Der
Antrieb 13 kann dabei als reiner Hubantrieb oder auch als
Dreh-Hub-Motor ausgestaltet sein, wie sie im weiteren Verlauf mit
Bezug auf 7 näher erläutert werden. Im Falle eines
reinen Hubantriebs sind als Querschnittsformen für die Rückstelleinrichtung 12 sowohl
ein rechteckiger oder nichtrotationssymmetrischer Querschnitt als
auch ein Kreisquer schnitt möglich
(siehe 6A und 6B). Im Falle
eines externen Dreh-Hub-Motors handelt es sich vorzugsweise um einen
integrierten Dreh-Hub-Motor wie in 7 dargestellt.
Es ist jedoch auch möglich,
einen Dreh-Hub-Motor mit zwei separaten Antrieben – einen
Ersten für
die Hubbewegung und einen Zweiten für die Drehbewegung – zu verwenden.The drive 13 can be configured as a pure lifting drive or as a rotary hub motor, as in the further course with respect to 7 be explained in more detail. In the case of a pure linear actuator are as cross-sectional shapes for the return device 12 both a rectangular or non-rotationally symmetric cross section and a circular cross section possible (see 6A and 6B ). In the case of an external rotary hub motor is preferably an integrated rotary hub motor as in 7 shown. However, it is also possible to use a rotary hub motor with two separate drives - a first for the lifting movement and a second for the rotary movement.
Eine
zweite Ausgestaltung der Rückstelleinrichtung 12 ist
in den 4A und 4B dargestellt. Bezüglich des
prinzipiellen Aufbaus und des wirkenden physikalischen Effekts entspricht
die zweite Ausgestaltung der in 3A und 3B dargestellten ersten
Ausgestaltung. Jedoch unterscheidet sich die zweite Ausgestaltung
von der ersten Ausgestaltung dadurch, dass hier der Permanentmagnet 14 über ein Befestigungselement 27 fest
mit dem Gehäuse 9 und die
Rückschlusseinrichtung 15 fest
mit der Halteeinrichtung 10 verbunden sind. In diesem Fall
bewegt sich daher die Rückschlusseinrichtung 15 zusammen mit
der Halteeinrichtung 10 in Verschieberichtung relativ zum
Permanentmagneten 14 bzw. zum Gehäuse 9. Somit stellt
in dieser Ausgestaltung der Permanentmagnet 14 den stationären Teil
und die Rückschlusseinrichtung 15 den
mobilen Teil der Rückstelleinrichtung 12 dar.
Die Rückschlusseinrichtung 15 kann
zur Stabilisierung der Bewegung mit einer am Gehäuse 9 ausgebildeten
Führungseinrichtung 18, wie
beispielsweise einer Führungsschiene,
verbunden sein.A second embodiment of the return device 12 is in the 4A and 4B shown. With regard to the basic structure and the effective physical effect, the second embodiment corresponds to the in 3A and 3B illustrated first embodiment. However, the second embodiment differs from the first embodiment in that here the permanent magnet 14 via a fastening element 27 firmly with the housing 9 and the return device 15 firmly with the holding device 10 are connected. In this case, therefore, the return device moves 15 together with the holding device 10 in the displacement direction relative to the permanent magnet 14 or to the housing 9 , Thus, in this embodiment, the permanent magnet 14 the stationary part and the return device 15 the mobile part of the reset device 12 dar. The return device 15 can stabilize the movement with one on the housing 9 trained leadership facility 18 , such as a guide rail, be connected.
In 4A befindet
sich die Halteinrichtung in der Ruheposition und in 4B in
der Arbeitsposition. Im Unterschied zu der in 3A und 3B dargestellten
Ausgestaltung ist die Rückstelleinrichtung 12 hier
derart ausgebildet, dass der magnetische Widerstand des Abschnitts
B der Rückschlusseinrichtung 15 geringer
ist als der magnetische Widerstand des Abschnitts A. Dadurch wirkt
auf die Halteeinrichtung 10 die Rückstellkraft F, welche die
Halteeinrichtung 10 in die in 4A dargestellte
Ruheposition drängt.
Dies ist damit zu begründen,
dass sich die Rückschlusseinrichtung 15 aufgrund
des oben erläuterten
physikalischen Effekts relativ zum Per manentmagneten 14 im
freien Zustand derart bewegt, dass der Permanentmagnet 14 möglichst
weit in den Abschnitt B mit dem geringeren magnetischen Widerstand
bzw. dem größeren magnetischen
Fluss eintaucht. Auch in dieser Ausgestaltung wird daher eine Sicherung
der Halteeinrichtung 10 in der Ruheposition im stromlosen
Zustand des Bestückkopfes 4 gewährleistet.In 4A the holding device is in the rest position and in 4B in the working position. Unlike the in 3A and 3B The embodiment shown is the restoring device 12 here designed such that the magnetic resistance of the portion B of the return device 15 is less than the magnetic resistance of the section A. This acts on the holding device 10 the restoring force F, which the holding device 10 in the in 4A illustrated rest position urges. This can be explained by the fact that the feedback device 15 due to the above-explained physical effect relative to the permanent magnet 14 moved in the free state such that the permanent magnet 14 immersed as far as possible in the section B with the lower magnetic resistance or the larger magnetic flux. In this embodiment, therefore, a backup of the holding device 10 in the resting position tion in de-energized state of the placement 4 guaranteed.
Anhand
der 5A, 5B und 5C soll erläutert werden,
wie die unterschiedlichen magnetischen Widerstände der Abschnitte A, B der
Rückstelleinrichtung 12 realisierbar
sind.Based on 5A . 5B and 5C should be explained how the different magnetic resistances of the sections A, B of the return device 12 are feasible.
Eine
erste Möglichkeit
ist in 5B dargestellt. Dort sind die
Abschnitte A, B vom Permanentmagneten 14 unterschiedlich
weit beabstandet. Konkret ist der Abschnitt A weniger weit vom Permanentmagneten 14 beabstandet
ist als der Abschnitt B. Dadurch ist der Luftspalt D1 zwischen dem
Abschnitt A und dem Permanentmagneten 14 weniger breit
als der Luftspalt D2 zwischen dem Abschnitt B und dem Permanentmagneten 14.
Unter der Voraussetzung, dass die beiden Abschnitte A, B aus Material
mit identischem magnetischen Widerstand bestehen, ist der magnetische
Widerstand aufgrund des schmäleren
Luftspalts D1 in Abschnitt A kleiner als der magnetische Widersand
in Abschnitt B. Dadurch, dass innerhalb der Abschnitte A, B der
Abstand zum Permanentmagneten konstant ist, ist die Rückstellkraft
F über
die gesamte Hubstrecke Δz
konstant, was insbesondere beim Bestücken mit unterschiedlich hohen
Bauteilen vorteilhaft ist.A first option is in 5B shown. There are the sections A, B of the permanent magnet 14 spaced at different distances. Specifically, the section A is less far from the permanent magnet 14 is spaced as the portion B. Thereby, the air gap D1 between the portion A and the permanent magnet 14 less wide than the air gap D2 between the section B and the permanent magnet 14 , Assuming that the two sections A, B consist of material with identical magnetic resistance, the magnetic resistance due to the narrower air gap D1 in section A is less than the magnetic resistance in section B. As a result of the fact that within the sections A, B the Distance to the permanent magnet is constant, the restoring force F over the entire stroke distance .DELTA.z is constant, which is particularly advantageous when equipping with different high components.
Eine
zweite Möglichkeit
ist in 5A dargestellt. Dabei ist der
Abstand zwischen den Abschnitten A, B und dem Permanentmagneten 14 gleich.
Jedoch sind die Abschnitte A, B aus Materialien mit unterschiedlichem
magnetischem Widerstand hergestellt. In der Ausgestaltung nach 5A ist
beispielsweise Abschnitt A aus Weicheisen, Abschnitt B aus Edelstahl
hergestellt. Weicheisen weist gegenüber Edelstahl einen deutlich
geringeren magnetischen Widerstand und einen höheren magnetischen Fluss auf.
Somit ist der Permanentmagnet 14 im mer bestrebt sich in
Richtung des Abschnitt A zu bewegen. Auch hier ist die Rückstellkraft
F über
die gesamte Hubstrecke konstant.A second option is in 5A shown. Here, the distance between the sections A, B and the permanent magnet 14 equal. However, the sections A, B are made of materials having different magnetic resistance. In the embodiment according to 5A For example, section A is made of soft iron, section B is made of stainless steel. Soft iron has a significantly lower magnetic resistance and a higher magnetic flux compared to stainless steel. Thus, the permanent magnet 14 always strives to move in the direction of section A. Again, the restoring force F is constant over the entire stroke.
Prinzipiell
ist es aber auch möglich,
beide Möglichkeiten
zu verbinden, d.h. Abschnitte A, B aus Materialen mit unterschiedlichem
magnetischem Widerstand zu verwenden und diese in unterschiedlichem
Abstand zum Permanentmagneten 14 anzuordnen.In principle, it is also possible to connect both possibilities, ie to use sections A, B of materials with different magnetic resistance and this at different distances from the permanent magnet 14 to arrange.
Eine
dritte Möglichkeit
zeigt 5C. Dabei können die beiden Abschnitte
A, B aus dem gleichen Material bestehen, jedoch weist Abschnitt
B einen konstanten Abstand zum Permanentmagneten 14 auf,
wohingegen im Abschnitt A der Abstand zum Permanentmagneten 14 von
oben her zur Mitte der Rückschlusseinrichtung 15 hin
linear abnimmt. Dies führt
dazu, dass auf den Permanentmagneten in der unteren Stellung (gezeichnet)
eine hohe Rückstellkraft
F wirkt, die bei Verschiebung des Permanentmagneten 14 zum
oberen Ende der Hubstrecke Δz hin
abnimmt. Dies ist dadurch zu erklären, dass im Abschnitt A mit
zunehmendem Abstand der magnetische Fluss abnimmt und entsprechend
der magnetische Widerstand zunimmt.A third possibility shows 5C , In this case, the two sections A, B may consist of the same material, however, section B has a constant distance from the permanent magnet 14 whereas in section A the distance to the permanent magnet 14 from the top to the center of the return device 15 decreases linearly. As a result, a high restoring force F acts on the permanent magnet in the lower position (drawn), which is the result of displacement of the permanent magnet 14 decreases toward the upper end of the stroke distance .DELTA.z. This can be explained by the fact that in section A the magnetic flux decreases with increasing distance and the magnetic resistance increases correspondingly.
In
den 6A und 6B sind
zwei mögliche
Querschnittsformen der Rückstelleinrichtung 12 entlang
der Querschnittslinie C-C in 5A dargestellt.
In der Ausgestaltung nach 6A weist
die Rückschlusseinrichtung 15 eine
Form eins Hohlquaders auf, welcher den quaderförmig ausgebildeten Permanentmagneten 14 einschließt. Bei
dieser Ausgestaltung ist lediglich eine Verschiebung des Permanentmagneten 14 relativ
zur Rückschlusseinrichtung 15 in
Verschieberichtung möglich.
Es ist auch möglich,
für die
Gestaltung des Permanentmagneten jeden anderen geraden Körper, beispielsweise
ein Prisma, zu verwenden, wobei die Rückschlusseinrichtung dann entsprechend
dazu als Hohlprisma auszugestalten wäre.In the 6A and 6B are two possible cross-sectional shapes of the return device 12 along the cross-section line CC in 5A shown. In the embodiment according to 6A has the return device 15 a form of a hollow cuboid on which the cuboid permanent magnet 14 includes. In this embodiment, only a displacement of the permanent magnet 14 relative to the return device 15 possible in the direction of displacement. It is also possible to use any other straight body, for example a prism, for the design of the permanent magnet, the return means then being designed accordingly as a hollow prism.
Bei
dem in 6B dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Rückschlusseinrichtung 15 als Hohlzylinder
und der Permanentmagnet 14 als lang gestrecktem Zylinder
ausgebildet. Die Rückschlusseinrichtung 15 umgibt
den Permanentmagneten 14 dabei radial. Bei dieser Ausgestaltung
ist sowohl eine lineare Verschiebung des Permanentmagneten 14 als
auch eine Rotation des Permanentmagneten 14 relativ zur
Rückschlusseinrichtung 15 möglich. Dadurch
kann beispielsweise auf die Halteeinrichtung 10 sowohl
ein Drehmoment als auch eine lineare Verschiebekraft ausgeübt werden.
Durch die Rotation wäre
es beispielsweise möglich,
ein von der Halteeinrichtung 10 gehaltenes Bauteil 11 in
eine bestimmte Winkelposition zu drehen.At the in 6B illustrated embodiment, the return device 15 as a hollow cylinder and the permanent magnet 14 designed as a long cylinder. The return device 15 surrounds the permanent magnet 14 while radial. In this embodiment, both a linear displacement of the permanent magnet 14 as well as a rotation of the permanent magnet 14 relative to the return device 15 possible. As a result, for example, on the holding device 10 both torque and linear displacement force are exerted. By the rotation, it would be possible, for example, one of the holding device 10 held component 11 to turn in a certain angular position.
In 7 ist
eine weitere Ausgestaltung des Bestückkopfes 4 schematisch
dargestellt. Zunächst wird
angenommen, dass es sich bei dem Antrieb 13 um einen kombinierten
Dreh-Hub-Motor mit integrierter Rückstelleinrichtung handelt.
Demnach ist der Antrieb 13 für die Halteeinrichtung 10 als
elektromagnetischer Antrieb 13 ausgestaltet. Der Antrieb 13 umfasst
ein mit dem Gehäuse 9 fest
verbundenes Stationärteil,
welches zwei in Verschieberichtung hintereinander angeordnete Spulenpakete 19 mit
entsprechenden Spulenwicklungen aufweist. Vorteilhafterweise weist
dabei die Wicklung eines jeden Spulenpakets sowohl ausreichend Windungsanteile
in Längsrichtung
(parallel zur Drehachse) als auch orthogonal dazu in Umfangsrichtung
auf, um damit sowohl die Drehbewegung als auch die Hubbewegung adäquat realisieren
zu können.In 7 is another embodiment of the placement 4 shown schematically. First, it is assumed that it is the drive 13 is a combined rotary-stroke engine with integrated reset device. Accordingly, the drive 13 for the holding device 10 as an electromagnetic drive 13 designed. The drive 13 includes one with the housing 9 firmly connected stationary part, which two in the direction of displacement arranged one behind the other coil packages 19 Having corresponding coil windings. Advantageously, in this case, the winding of each coil package both sufficient Windungsanteile in the longitudinal direction (parallel to the axis of rotation) and orthogonal thereto in the circumferential direction, so as to be able to adequately realize both the rotational movement and the lifting movement.
Im
Ausführungsbeispiel
wird das Stationärteil
durch die Rückschlusseinrichtung 15 gebildet,
an deren dem Permanentmagneten 14 zugewandten Innenseite
die Spulenpakete 19 angeordnet sind. Dem Bestückkopf 4 ist
ferner eine Antriebssteuerung 20 zum Steuern des Antriebs 13 zugeordnet,
welche mit den Spulenpaketen 19 elektrisch gekoppelt ist.
Die Antriebssteuerung 20 kann dabei sowohl am Bestückkopf 4 selbst
als auch am Trägerarm 5 oder
an einem Chassis (nicht dargestellt) des Bestückautomaten 1 angebracht
sein. Dadurch kann die verfahrba re Masse reduziert werden, was sich
insbesondere bei hohen Beschleunigungen vorteilhaft auswirkt. Die Spulenpakete 19 werden
von einer externen Stromquelle (nicht dargestellt) über die
Antriebssteuerung 20 mit Strom versorgt.In the exemplary embodiment, the stationary part is formed by the return device 15 formed, at whose the permanent magnet 14 facing inside the coil packages 19 are arranged. the placement 4 is also a drive control 20 for controlling the drive 13 associated with which with the coil packages 19 is electrically coupled. The drive control 20 can both the placement head 4 itself as well as on the support arm 5 or on a chassis (not shown) of the placement machine 1 to be appropriate. As a result, the verfahrba re mass can be reduced, which has an advantageous effect especially at high accelerations. The coil packages 19 are from an external power source (not shown) via the drive control 20 powered.
Diese
Ausgestaltung des Bestückkopfes zeichnet
sich insbesondere dadurch aus, dass der Permanentmagnet 14 der
Rückstelleinrichtung 12 auch
gleichzeitig das Mobilteil des Antriebs 13 darstellt. Der
Permanentmagnet 14 wirkt dabei mit den bestromten Spulenpaketen 19 derart
zusammen, dass sich bei entsprechender Ansteuerung durch die Antriebssteuerung 20 die
Halteeinrichtung 10 in der Verschieberichtung bewegt. Hierzu
ist jedoch notwendig, dass der Permanentmagnet 14 mit zumindest
einem der Spulenpakete 19 nur teilweise überlappt.
Bei dieser Ausgestaltung sind also Elemente der Rückstelleinrichtung 12 und
des Antriebs 13 zusammengefasst. Dadurch, dass der Permanentmagnet 14 sowohl
Bestandteil der Rückstelleinrichtung 12 als
auch des Antriebs 13 ist, können Bauelemente eingespart
und der Bestückkopf 1 kostengünstiger und
kompakter konstruiert werden. Gleichzeitig stellt die Rückschlusseinrichtung 15 auch
Teil des Stationärteiles
des Antriebs 13 dar.This embodiment of the placement is characterized in particular by the fact that the permanent magnet 14 the return device 12 at the same time the handset of the drive 13 represents. The permanent magnet 14 acts with the energized coil packages 19 together so that, with appropriate control by the drive control 20 the holding device 10 moved in the direction of displacement. For this purpose, however, it is necessary that the permanent magnet 14 with at least one of the coil packages 19 only partially overlapped. In this embodiment, therefore, elements of the reset device 12 and the drive 13 summarized. Because of the permanent magnet 14 both part of the restoring device 12 as well as the drive 13 is, components can be saved and the placement head 1 be constructed more cost effective and compact. At the same time provides the feedback device 15 also part of the stationary part of the drive 13 represents.
Obwohl
in den Ausgestaltungen gemäß der 5A, 5B und 7 die
Halteeinrichtung 10 mit dem Permanentmagneten 14 gekoppelt
ist und dadurch der Permanentmagnet 14 sich zusammen mit
der Halteeinrichtung 10 relativ zur Rückschlusseinrichtung 15 bzw.
zum Gehäuse 9 bewegt,
ist es jedoch auch möglich,
dass die Halteeinrichtung 10 mit der Rückschlusseinrichtung 15 gekoppelt
ist und sich zusammen mit dieser in Verschieberichtung relativ zum
am Gehäuse 9 befestigten
Permanentmagneten 14 bewegt, wie es im Ausführungsbeispiel
gemäß der 4A und 4B dargestellt
ist.Although in the embodiments according to the 5A . 5B and 7 the holding device 10 with the permanent magnet 14 is coupled and thereby the permanent magnet 14 itself together with the holding device 10 relative to the return device 15 or to the housing 9 However, it is also possible that the holding device 10 with the return device 15 is coupled and together with this in the direction of displacement relative to the housing 9 attached permanent magnets 14 moves, as in the embodiment according to the 4A and 4B is shown.
Wird
als Antrieb ein kombinierter Dreh-Hub-Motor mit integrierter Rückstelleinrichtung 12 verwendet,
so ist vorzugsweise der Permanentmagnet 14 bzw. das Mobilteil
als Rotor ausge bildet und relativ zum Stationärteil um die zur Verschieberichtung
parallele Drehachse D drehbar gelagert. Dabei bietet sich die Ausgestaltung
gemäß der 6B an,
bei der der Permanentmagnet 14 zylinderförmig und
die Rückschlusseinrichtung 15 als
Hohlzylinder ausgebildet ist. Die Spulenpakete 19 des Stationärteiles,
ebenfalls in Form zylinderförmiger
Hohlkörper, sind
jeweils mehrphasig ausgebildet und die Antriebssteuerung 20 steuert
den Strom durch die Spulenpakete 19 hinsichtlich Amplitude
und Phasenwinkel derart, dass das durch den Strom verursachte Magnetfeld
des Stationärteiles
mit dem Magnetfeld des Permanentmagneten 14 wechselwirkt
und sowohl eine lineare Verschiebung als auch eine Rotation des
Rotors bewirkt. Eine detaillierte Beschreibung dieses Wirkprinzips
findet sich in den Erläuterungen zu
den 8A und 8B. Durch
die Vorsehung dieses Dreh-Hub-Motors ergibt sich eine noch kompaktere
Bauweise, da auf einen separaten Drehantrieb verzichtet werden kann.Is used as a drive a combined rotary hub motor with integrated reset device 12 used, so is preferably the permanent magnet 14 or the handset forms out as a rotor and rotatably mounted relative to the stationary part about the axis parallel to the axis of rotation D. In this case, the embodiment according to the 6B on, at which the permanent magnet 14 cylindrical and the return device 15 is designed as a hollow cylinder. The coil packages 19 the stationary part, also in the form of cylindrical hollow body, are each formed multi-phase and the drive control 20 controls the current through the coil packages 19 in terms of amplitude and phase angle such that the magnetic field caused by the magnetic field of the stationary part with the magnetic field of the permanent magnet 14 interacts and causes both a linear displacement and a rotation of the rotor. A detailed description of this mode of action can be found in the notes to the 8A and 8B , The provision of this rotary hub motor results in a more compact design, since it can be dispensed with a separate rotary drive.
Obwohl
in 7 ein kombinierter Dreh-Hub-Motor mit integrierter
Rückstelleinrichtung 12 dargestellt
ist, ist es ist jedoch auch möglich,
die Rückstelleinrichtung 12 und
den Dreh-Hub-Motor getrennt voneinander aufzubauen, wie schematisch
bereits in 3 dargestellt. Bei einem
derartigen Dreh-Hub-Motor ohne integrierter Rückstelleinrichtung 12 sind
die Abschnitte A, B der Rückstelleinrichtung 12 ersetzt
durch ein entsprechendes Motorgehäuse, welches aus zwei lösbar miteinander
verbundenen Gehäuseteilen,
beispielsweise aus zwei zylinderförmigen Hülsen 26, besteht.
Ebenso können
die beiden Abschnitte A, B der Rückstelleinrichtung 12 in einem
einteiligen Motorgehäuse,
beispielsweise als Drehteil mit einer entsprechenden Stufe, ausgebildet sein.
Das Motorgehäuse
des Dreh-Hub-Antriebs dient dann lediglich noch als magnetischer
Rückschluss
für die
Spulenpakete 19, mit einem konstanten magnetischen Widerstand.Although in 7 a combined rotary-stroke motor with integrated reset device 12 is shown, but it is also possible, the restoring device 12 and to construct the rotary hub motor separately, as shown schematically in 3 shown. In such a rotary-stroke engine without integrated return device 12 are the sections A, B of the return device 12 replaced by a corresponding motor housing, which consists of two detachably interconnected housing parts, for example, two cylindrical sleeves 26 , consists. Likewise, the two sections A, B of the return device 12 in a one-piece motor housing, for example, as a rotating part with a corresponding step, be formed. The motor housing of the rotary hub drive then serves only as a magnetic conclusion for the coil packages 19 , with a constant magnetic resistance.
Ebenso
ist es möglich,
mittels des in 7 dargestellten Ausführungsbeispiels
einen reinen Hubantrieb mit integrierter Rückstellung zu realisieren, falls
eine zusätzliche
Drehbewegung nicht erforderlich sein sollte. In diesem Fall ist
der Antrieb derart ausgestaltet, dass lediglich eine lineare Verschiebung
in der Verschieberichtung z führt.
Als mögliche Querschnittsformen
für einen
derartigen Hubantrieb können
beispielsweise die in den 6A und 6B dargestellten
Alternativen verwendet werden.It is also possible, by means of in 7 illustrated embodiment to realize a pure lifting drive with integrated reset, if additional rotational movement should not be required. In this case, the drive is designed such that only a linear displacement in the displacement direction z leads. As possible cross-sectional shapes for such a linear actuator, for example, in the 6A and 6B illustrated alternatives are used.
In
den 8A und 8B ist
das Wirkprinzip des Dreh-Hub-Motors
schematisch dargestellt. Da zur Beschreibung dieses Wirkprinzips
die magnetische Rückstellung
nicht erforderlich ist, wurde im Rahmen der Darstellungen in den 8A und 8B darauf
verzichtet. In beiden Figuren ist im oberen Teil die Stellung des
Permanentmagneten 14 zum zylindrischen Spulenpaket 19 des Dreh-Hub-Motors
dargestellt. 8A zeigt dabei die Lage des
Permanentmagneten 14 relativ zum Gehäuse 9 in Richtung
der Drehachse D. Die in 8B dargestellte
Drehlage des Permanentmagneten 14 relativ zum Gehäuse 9 wird
dabei durch die punktförmige
Markierung am oberen Ende des Permanentmagneten 14 verdeutlicht.
Im unteren Teil der Darstellungen der 8A und 8B ist
der jeweils dazugehörige
Stromvektor des Spulenstroms als Zeigerdiagramm angegeben. Die Diagramme
sollen verdeutlichen, wie sich allein durch die Änderung der Amplitude sowie
des Phasenwinkels φ des
Stroms durch das Spulenpaket 19 sowohl eine rotatorische Bewegung
als auch eine translatorische Bewegung des als Rotor ausgebildeten
Permanentmagneten 14 innerhalb des Gehäuses realisieren lässt. Dabei
ist jedoch notwendig, dass die Windungen des Spulenpakets 19 sowohl
Richtungsanteile in Orientierungsrichtung der Drehachse D als auch
senkrecht dazu in Richtung des Umfangs des zylindrischen Spulenpakets 19 aufweisen.
Als mögliche
Ausgestaltungsformen der Windungsgeometrie wären eine Schrägwicklung
oder auch eine Rhombuswicklung zu nennen (siehe 9A, 9B bzw. 10A, 10B, 10C).In the 8A and 8B is the principle of action of the rotary hub motor shown schematically. As for the description of this principle of action, the magnetic return is not required, was in the representations in the 8A and 8B waived. In both figures, the position of the permanent magnet is in the upper part 14 to the cylindrical coil package 19 of the rotary hub motor shown. 8A shows the position of the permanent magnet 14 relative to the housing 9 in the direction of the axis of rotation D. The in 8B shown rotational position of the permanent magnet 14 relative to the housing 9 is characterized by the punctiform marking at the upper end of the permanent magnet 14 clarified. In the lower part of the illustrations of the 8A and 8B is each there associated current vector of the coil current indicated as a phasor diagram. The diagrams are intended to illustrate how the change in the amplitude and in the phase angle φ of the current through the coil package alone 19 both a rotational movement and a translational movement of the rotor formed as a permanent magnet 14 can be realized within the housing. However, it is necessary that the turns of the coil package 19 both directional components in the direction of orientation of the axis of rotation D and perpendicular thereto in the direction of the circumference of the cylindrical coil package 19 exhibit. Possible embodiments of the winding geometry would be an oblique winding or a diamond winding (cf. 9A . 9B respectively. 10A . 10B . 10C ).
8A zeigt,
wie sich der Permanentmagnet 14 bei Variation der Amplitude
des Spulenstroms verhält:
Wird die Amplitude erhöht,
so wird der Permanentmagnet 14 des Rotors in das Spulenpaket 19 hineingezogen.
Hierfür
sind diejenigen Richtungsanteile des Spulenstroms verantwortlich,
die in Umfangsrichtung, senkrecht zur Drehachse D, verlaufen. Wird
die Amplitude des Spulenstroms hingegen reduziert, so wandert der
Permanentmagnet 14 aufgrund der von der Rückstelleinrichtung 12 aufgebrachten
Rückstellkraft
F wieder aus der Spule 19 hinaus. Dabei ist jedoch zu beachten,
dass der Permanentmagnet 14 niemals vollständig in
das Spulenpaket eintaucht bzw. vollständig aus dem Spulenpaket heraustritt,
sondern über
die gesamte Hubstrecke mit zumindest einem Spulenpaket nur teilweise überlappt.
Falls der Permanentmagnet über
seine gesamte Länge
gleichzeitig mit allen Spulen vollständig überlappen würde, würden sich die Axialkräfte vollständig aufheben,
so dass die Variation des Spulenstroms keinerlei Auswirkung mehr
auf eine translatorische Lageveränderung
in Richtung der Drehachse D hätte.
Um dies zu gewährleisten
weist der Antrieb 13 Vorteilhafterweise Anschläge 21 an
den Führungsstäben 16 oder
am Gehäuse
auf, welche die Hubbewegung des Permanentmagneten 14 entsprechend
begrenzen. Vorzugsweise beträgt
der Anteil, mit dem der Permanentmagnet 14 in das Spulenpaket 19 eintaucht,
25 bis 75 Prozent der Gesamtlänge des
Spulenpakets 19. 8A shows how the permanent magnet 14 When the amplitude of the coil current varies: If the amplitude is increased, the permanent magnet becomes 14 of the rotor in the coil package 19 drawn. For this purpose, those directional components of the coil current are responsible, in the circumferential direction, perpendicular to the axis of rotation D, run. If, however, the amplitude of the coil current is reduced, the permanent magnet moves 14 due to the reset device 12 applied restoring force F back from the coil 19 out. However, it should be noted that the permanent magnet 14 never completely immersed in the coil package or completely out of the coil package, but only partially overlaps over the entire stroke with at least one coil package. If the permanent magnet over its entire length at the same time completely overlap with all coils, the axial forces would cancel completely, so that the variation of the coil current would have no effect on a translational position change in the direction of the rotation axis D. To ensure this, the drive points 13 Advantageously, stops 21 on the guide bars 16 or on the housing, which the lifting movement of the permanent magnet 14 limit accordingly. Preferably, the proportion with which the permanent magnet 14 in the coil package 19 dips, 25 to 75 percent of the total length of the coil package 19 ,
Die
Darstellungen der 8B verdeutlichen, wie sich der
Permanentmagnet 14 bei Variation der Stromrichtung bzw.
des Phasenwinkels φ des
Spulenstroms verhält:
Wird der Phasenwinkel φ vergrößert (linke
Darstellung in 8B), so hat dies eine rotatorische
Bewegung des Permanentmagneten nach links zur Folge, abzulesen an
der punktförmigen
Markierung am oberen Rand des Permanentmagneten 14. Wird
jedoch der Phasenwinkel φ verkleinert (rechte
Darstellung in 8B), so hat dies eine rotatorische
Bewegung des Permanentmagneten nach rechts zur Folge (vgl. Stellung
der Markierung in der rechten Darstellung in 8B). Verantwortlich
für die Drehbewegung
sind diejenigen Richtungsanteile des Spulenstroms, die parallel
zur Drehachse D verlaufen.The representations of the 8B illustrate how the permanent magnet 14 When the current direction or the phase angle φ of the coil current varies, the phase angle φ is increased (left illustration in FIG 8B ), so this has a rotational movement of the permanent magnet to the left result, read on the punctiform marking at the upper edge of the permanent magnet 14 , However, if the phase angle φ is reduced (right-hand illustration in FIG 8B ), this results in a rotational movement of the permanent magnet to the right (see position of the marking in the right-hand illustration in FIG 8B ). Responsible for the rotational movement are those directional components of the coil current, which run parallel to the axis of rotation D.
In
den 9A und 9B sind
schematische Darstellungen einer Schrägwicklung gezeigt. Dabei handelt
es sich um eine hohlzylindrische Luftspaltwicklung mit schräg zu den
Mantellinien 25 verlaufenden Windungen 22, wobei
die Wicklung Vorteilhafterweise aus einem einzigen Draht zickzackförmig am
Umfang hin- und herlaufend und sich Windung neben Windung legend
zwei- oder mehrlagig gewickelt ist. Die Schrägwicklung zeichnet sich dadurch
aus, dass die Steigung ∂z/∂U über die
einzelnen Windungsgänge 22 entlang
des Umfangs U des zylinderförmigen
Hohlkörpers
erfolgt. Unter Windung ist dabei ein Umlauf oder eine Schlaufe einer elektrischen
Spule oder Wicklung zu verstehen. Vorteilhafterweise ist dabei das
Spulenpaket 19 nicht aus einer Mehrzahl von Einzelwicklungen
aufgebaut, sondern besteht aus nur einer, durchgängigen Wicklung 23,
welche vorzugsweise aus einem Leiter gewickelt ist.In the 9A and 9B schematic representations of a skew winding are shown. It is a hollow cylindrical air gap winding with an angle to the generatrices 25 running turns 22 , Wherein the winding advantageously from a single wire zigzag on the circumference back and forth and winding turn next to winding legend wound two or more layers. The skew winding is characterized by the fact that the pitch ∂z / ∂U over the individual winding turns 22 takes place along the circumference U of the cylindrical hollow body. Under winding is a circulation or a loop of an electrical coil or winding to understand. Advantageously, is the coil package 19 not constructed from a plurality of individual windings, but consists of only one, continuous winding 23 , which is preferably wound from a conductor.
9A zeigt
eine einzige Windung 22 einer solchen Schrägwicklung.
Dabei wird sichtbar, dass innerhalb einer derartigen Windung 22 durch
die schräge
Anordnung der Spulenstrom sowohl Anteile in axialer Richtung als
auch in Umfangsrichtung aufweist. Zur Herstellung einer Wicklung 23 werden mehrere
derartiger Windungen 22 nebeneinander gelegt, wobei die
Steigung ∂z/∂U über die
einzelnen Windungsgänge
entlang des Umfangs U des zylinderförmigen Hohlkörpers erfolgt.
In 9B ist eine derartige vollständige Wicklung 23 schematisch
dargestellt. Die für
einen Elektromotor notwendigen, einzelnen Phasen können durch
eigene Wicklungen oder auch durch Anzapfungen 24 an ein
und derselben Wicklung realisiert werden. Wird die Spule nun bestomt,
so ergeben sich durch die Wechselwirkung des Permanentmagneten 14 mit
dem Dreh-Magnetfeld der Spule sowohl Kraftkomponenten in Umfangsrichtung
(durch die axialen Windungsanteile) als auch Kraftkomponenten in
Axialrichtung (durch die Windungsanteile in Umfangsrichtung), zumindest so
lange, wie der Permanentmagnet 14 des Rotors nicht vollständig in
die Spulenwicklung 23 eintaucht. Vorteilhafterweise taucht
der Rotor mit einer Länge von
25 bis 75 Prozent der Spulenlänge
in die Wicklung ein. Aus dieser Forderung ergibt sich letztendlich
der maximale realisierbare Hub des Dreh-Hub-Motors. 9A shows a single turn 22 such a skew winding. It becomes visible that within such a turn 22 has both shares in the axial direction and in the circumferential direction by the oblique arrangement of the coil current. For producing a winding 23 become several such turns 22 placed side by side, wherein the slope ∂z / ∂U on the individual Windungsgänge along the circumference U of the cylindrical hollow body takes place. In 9B is such a complete winding 23 shown schematically. The necessary for an electric motor, individual phases can be through their own windings or taps 24 be realized on one and the same winding. If the coil is now bombarded, the result is the interaction of the permanent magnet 14 with the rotational magnetic field of the coil both force components in the circumferential direction (by the axial turns shares) and force components in the axial direction (by the turns portions in the circumferential direction), at least as long as the permanent magnet 14 of the rotor is not completely in the coil winding 23 dips. Advantageously, the rotor immersed in the winding with a length of 25 to 75 percent of the coil length. From this requirement ultimately results in the maximum realizable stroke of the rotary hub motor.
Die 10A bis 10C zeigen
schematische Darstellungen einer Rhombuswicklung. Die 10A sowie 10B zeigen
eine einzige Windung 22 einer derartigen Rhombuswicklung.
Dabei wird sichtbar, dass innerhalb einer derartigen Windung 22 durch
die schräge
Anordnung der Spulenstrom sowohl Anteile in axialer Richtung als
auch in Umfangsrichtung aufweist. Um die maximal mögliche Wirkungsdichte
zu erreichen, werden die Kupferleiter rhombenförmig angeordnet. Zur Herstellung
einer solchen Wicklung wird der Draht Windung für Windung auf einen Vierkant
gewickelt und anschließend zu
einem flachen Band gedrückt,
wie in 10C dargestellt. Dadurch rücken die
Drähte
an die beiden Bandkanten bis zur gegenseitigen Berührung. Anschließend wird
das Band zu einem Zylinder gerollt und verklebt, wobei die Steigung ∂z/∂U über die
einzelnen Windungsgänge 22 entlang
des Umfangs U des zylinderförmigen
Hohlkörpers
erfolgt. Die in 10C dargestellten Wicklungsanzapfungen 24 werden
mit den zugehörigen
Anschlüssen
des Servoverstärkers
(nicht dargestellt) verbunden. Das Wirkprinzip der bestromten Spule
mit Rautenwicklung ähnelt
dem der Schrägwicklung:
Durch die Wechselwirkung des Permanentmagneten 14 mit dem
Dreh-Magnetfeld der Spulenwicklung 23 entstehen sowohl
Kraftkomponenten in Umfangsrichtung (durch die axialen Windungsanteile)
als auch Kraftkomponenten in Axialrichtung (durch die Windungsanteile
in Umfangsrichtung). Auch hier bestimmt die Forderung, dass der
Permanentmagnet 14 nicht vollständig in die Spulenwicklung
eintaucht, sondern optimaler Weise mit einem Anteil von 25 bis 75
Prozent der Spulenlänge,
den maximal realisierbaren Hub des Dreh-Hub-Motors.The 10A to 10C show schematic representations of a rhombic winding. The 10A such as 10B show a single turn 22 such a rhombic winding. It becomes visible that within such a win dung 22 has both shares in the axial direction and in the circumferential direction by the oblique arrangement of the coil current. In order to achieve the maximum possible effect density, the copper conductors are arranged rhombic. To make such a winding, the wire is wound turn by turn on a square and then pressed to a flat band, as in 10C shown. As a result, the wires move to the two band edges to mutual contact. Subsequently, the tape is rolled into a cylinder and glued, with the slope ∂z / ∂U on the individual Windungsgänge 22 takes place along the circumference U of the cylindrical hollow body. In the 10C shown winding taps 24 are connected to the associated terminals of the servo amplifier (not shown). The active principle of the energized coil with diamond winding is similar to that of the helical winding: Due to the interaction of the permanent magnet 14 with the rotating magnetic field of the coil winding 23 arise both force components in the circumferential direction (by the axial Windungsanteile) and force components in the axial direction (by the Windungsanteile in the circumferential direction). Again, determines the requirement that the permanent magnet 14 not fully immersed in the coil winding, but optimally with a share of 25 to 75 percent of the coil length, the maximum achievable stroke of the rotary hub motor.
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11
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Bestückautomatautomatic placement
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22
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Substratsubstratum
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33
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Transportstrecketransport distance
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44
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Bestückkopfplacement
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55
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Positionierarmpositioning
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66
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Trägercarrier
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77
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Steuereinrichtungcontrol device
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88th
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Zuführeinrichtungfeeding
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99
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Gehäusecasing
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1010
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Halteeinrichtungholder
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1111
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Bauteilecomponents
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1212
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RückstelleinrichtungReset device
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1313
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Dreh-Hub-Motor/HubantriebRotary Lift motor / linear actuator
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1414
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Permanentmagnetpermanent magnet
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1515
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Rückschlusseinrichtung/magnetischer
RückschlussReturn device / magnetic
conclusion
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1616
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FührungsstabCorporate Office
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1717
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Führungskanalguide channel
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1818
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Führungseinrichtungguide means
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1919
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Spulenpaketecoil packs
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2020
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Antriebssteuerungdrive control
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2121
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Anschlägeattacks
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2222
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Windungconvolution
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2323
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Spulenwicklungcoil winding
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2424
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Phasen-AnzapfungPhase tap
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2525
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Mantelliniegenerating line
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2626
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zylindrische
Hülse/Hohlzylindercylindrical
Sleeve / hollow cylinder
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2727
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Befestigungselementfastener