DE102008033551B3

DE102008033551B3 - Schneidvorrichtung zum Kürzen von Bauelementgurten, Zuführeinrichtung und Bestückautomat

Info

Publication number: DE102008033551B3
Application number: DE200810033551
Authority: DE
Inventors: Robert Dr. Conrad
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: ASMPT GmbH and Co KG
Priority date: 2008-07-17
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2009-12-31
Anticipated expiration: 2028-07-18

Abstract

Die erfindungsgemäße Schneidvorrichtung (9) ist zum Kürzen von Bauelementgurten (11) für einen Bestückautomat (1) vorgesehen und umfasst ein Rollenmesserpaar, welches in einer Verfahrrichtung (V) quer zu einer Förderrichtung (F) der Bauelementgurte (11) verfahrbar ist. Das Rollenmesserpaar besteht aus einer Schneideinheit (12), welche ein drehbar gelagertes Schneidelement (20) mit zumindest einer am Umfang ausgebildeten Schneidkante (21) aufweist, sowie einer Kontereinheit (23), welche ein Konterelement (24) aufweist. Schneidelement (20) und Konterelement (24) wirken dabei derart zusammen, dass beim Verfahren des Rollenmesserpaares Bauelementgurte (11), welche sich zwischen Schneideinheit (19) und Kontereinheit (23) befinden, quer zu ihrer Förderrichtung (F) durchtrennt werden. Ferner weist die Schneidvorrichtung (9) ein Stachelrad (30) auf, welches mit der Schneideinheit (19) oder der Kontereinheit (23) derart gekoppelt ist, dass es gemeinsam mit dem Schneidelement (20) oder dem Konterelement (24) drehbar ist. Das Stachelrad (30) weist dabei an seinem Umfang radial abstehende Zähne (31) auf, die in den zu durchtrennenden Bauelementgurt (11) eingreifen, um ihn dem Rollenmesserpaar zuzuführen. Mit Hilfe des Stachelrades (30) kann dem verfahrbaren Rollenmesserpaar ein zu durchtrennender Bauelementgurt (11) sicher zugeführt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schneidvorrichtung zum Kürzen von Bauelementgurten, eine Zuführeinrichtung zum Bereitstellen von in einem Bauelementgurt magazinierten Bauelementen sowie einen Bestückautomaten zum Bestücken von Substraten mit Bauelementen.
Bei einem Bestückautomaten zum Bestücken von Substraten mit Bauelementen werden die Bauelemente durch am Bestückautomaten angeordnete Zuführeinrichtungen bereitgestellt. Die elektrischen Bauelemente sind häufig in taschenartigen Vertiefungen eines entsprechend langen Bauelementgurtes magaziniert. Der Bauelementgurt wird mittels eines Transportmechanismus der Zuführeinrichtung durch die Zuführeinrichtung transportiert, wobei die Bauelemente an einer Abholposition von einem Bestückkopf des Bestückautomaten aus den taschenartigen Vertiefungen entnommen werden. Der leere Gurt verlässt die Zuführeinrichtung an einer geeigneten Stelle. Dabei besteht die Notwendigkeit, die leeren Bauelementgurte nach Austritt aus der Zuführeinrichtung in bestimmten Abständen zu schneiden, um den Restmüll in eine handhabbare Form zu bringen.
Aus der Patentschrift DE 196 04 608 C1 ist eine Schneidvorrichtung zum Kürzen von Bauelementgurten für einen Bestückautomaten bekannt, welche sich über die gesamte Breite der am Bestückautomaten angeordneten Zuführeinrichtungen erstreckt und mittels eines einzigen langen und beweglichen Schneidmessers die Bauelementgurte abschneidet. Das Schneiden der Bauelementgurte erfolgt durch eine scherenartige Bewegung des beweglichen Schneidmessers gegen eine entsprechend lang ausgebildete Schneidkante. Bei dieser Schneideinrichtung kann es zu Störungen wie beispielsweise dem Verklemmen von Bauelementgurten zwischen dem Schneidmesser und der Schneidkante kommen. Dieser Effekt kann auf die Durchbiegung des Schneid- oder Balkenmessers zurückgeführt werden und ist besonders bei langen Schneidmessern problematisch.
Aus der Koreanischen Druckschrift KR 10 2002 00 74 137 A ist zudem ein rotierendes Schneidmesser zum Durchtrennen von Bauelementgurten bekannt, welches mit einem komplexen Zahnradgetriebe gekoppelt ist. Einige der Zahnräder wirken dabei auch am Schneidvorgang mit.
Weiterhin ist aus der Druckschrift JP 2003-273578 A eine Schneidvorrichtung zum Kürzen von Bauelementgurten bekannt. Diese weist zwei rotierende Schneidmesser auf, welche quer zur Förderrichtung der Bauelementgurte am Gehäuse verfahrbar angeordnet sind und im Schnittbereich teilweise überlappen. Durch einen sägenden Schnitt der rotierenden und überlappenden Schneidmesser werden die Bauelementgurte abgetrennt.
Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, dass die zu durchtrennenden Bauelementgurte in die Schneidvorrichtung eingezogen werden, was einen negativen Einfluss auf die Position derjenigen Bauelemente hat, welche in den offenen Gurttaschen des Bauelementgurts zur Abholung durch einen Bestückkopf bereitgestellt werden. Ein Zerren an den Bauelementgurten beim Schneiden kann zu Lageungenauigkeiten der Bauelemente in den offenen Gurttaschen und damit zu Abholfehlern führen und ist deshalb zu vermeiden. Ferner können beim Sägen Mikropartikel entstehen, die sich an anderen Stellen ablagern und dort Störungen, beispielsweise bei mechanisch bewegten Teilen oder elektrischen Schaltungen, erzeugen können.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schneidvorrichtung für Bauelementgurte bereitzustellen, welche eine höhere Betriebssicherheit aufweist und flexibel auf eine beliebige Schneidlänge anpassbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Schneidvorrichtung sowie die zugehörige Zuführeinrichtung und den zugehörigen Bestückautomaten gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Schneidvorrichtung nach Anspruch 1 ist zum Kürzen von Bauelementgurten für einen Bestückautomat vor gesehen und umfasst ein Rollenmesserpaar, welches in einer Verfahrrichtung quer zu einer Förderrichtung der Bauelementgurte verfahrbar ist und eine Schneideinheit und eine Kontereinheit aufweist. Schneideinheit und Kontereinheit wirken dabei derart zusammen, dass beim Verfahren des Rollenmesserpaares Bauelementgurte, welche sich zwischen der Schneideinheit und der Kontereinheit befinden, quer zu ihrer Förderrichtung durchtrennt werden. Ferner weist die Schneidvorrichtung ein Stachelrad auf, welches mit dem Rollenmesserpaar gekoppelt sowie drehbar gelagert ist. Das Stachelrad weist dabei an seinem Umfang radial abstehende Zähne auf, die in den zu durchtrennenden Bauelementgurt eingreifen, um ihn dem Rollenmesserpaar zuzuführen.
Aus der Verwendung des Stachelrades ergibt sich der Vorteil, dass ein zu durchtrennender Bauelementgurt dem verfahrbaren Rollenmesserpaar sicher zugeführt wird. Dadurch wird gewährleistet, dass die Bauelementgurte beim Verfahren des Rollenmesserpaares nicht unkontrolliert vor diesem hergeschoben, sondern definiert zugeführt werden. Dabei werden die Bauelementgurte an der Stelle durchtrennt, an der sie sich auch im frei hängenden Zustand befinden würden. Ein Ziehen an den zu durchtrennenden Bauelementgurten und damit eine Rückwirkung auf die Entnahmestelle der Bauelemente kann hierdurch vermieden werden, was ein störungsfreies Abholen der Bauelemente durch den Bestückkopf ermöglicht. Die Prozesssicherheit des Bestückverfahrens wird hierdurch erhöht.
Das Stachelrad kann beispielsweise als Stanz- oder Frästeil ausgeführt werden. Aufgrund der kompakten und einfachen Gestaltung handelt es sich um einen äußerst robusten und verschleißfesten Zuführmechanismus, welcher gegenüber anderen Lösungen, beispielsweise einem zusätzlichen fixieren der Bauelementgurte, wesentlich kostengünstiger zu realisieren ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Schneidvorrichtung weist die Schneideinheit ein drehbar gelagertes Schneidele ment mit zumindest einer am Umfang ausgebildeten Schneidkante auf. Die Kontereinheit weist ein Konterelement auf, welches mit der Schneideinheit zusammenwirkt, um die Bauelementgurte zu durchtrennen.
Die Verwendung eines drehbar gelagerten Schneidelements sowie eines mit dem Schneidelement zusammenwirkenden Konterelements stellt eine einfache Ausgestaltung des Rollenmesserpaares dar.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Schneidvorrichtung ist die Drehbewegung des Schneidelements beim Verfahren des Rollenmesserpaares gegenläufig zur Drehbewegung des Konterelements. Dabei ist die Umfanggeschwindigkeit des Schneidelements, bzw. der Schneidkante des Schneidelements, betragsmäßig gleich der Umfanggeschwindigkeit des Konterelements. Das Stachelrad ist entweder oder Schneideinheit oder der Kontereinheit zugeordnet und rotiert mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie das der Schneideinheit oder der Kontereinheit zugeordnete Schneidelement bzw. Konterelement. In einem Kontaktbereich des Schneidelements mit dem Konterelement sind deren Umfangsgeschwindigkeiten einer Verfahrgeschwindigkeit des Rollenmesserpaares entgegengesetzt gerichtet, aber betragsmäßig gleich groß, so dass das Durchtrennen der Bauelementgurte im Kontaktbereich im Wesentlichen relativgeschwindigkeitsfrei erfolgt.
Unter der Formulierung „relativgeschwindigkeitsfreies Durchtrennen der Bauelementgurte” ist dabei zu verstehen, dass die Schneidkante, welche den Bauelementgurt durchtrennt, keine Bewegung relativ zum Bauelementgurt in der Verfahrrichtung des Rollenmesserpaares ausführt. Das Rollenmesserpaar führt längs des Verfahrweges eine reine Rollbewegung aus und rollt quasi auf dem Scheidgut ab. Der Bauelementgurt wird somit nicht ”aufgesägt”, wie dies bei schnell rotierenden Schneidmessern der Fall wäre, sondern – je nach Gestaltung des Schneid- bzw. Konterelements – beispielsweise durch einen quetschenden oder scherenden Schnitt abgetrennt. Damit wird die Bildung der Gurtfasern sowie das Entstehen der genannten Mikropartikel vermieden, da diese ja gerade durch die Rotation der Schneidkante mit einer hohen Relativgeschwindigkeit bezogen auf den Bauelementgurt entstehen. Auf diese Weise werden bei der erfindungsgemäßen Schneidvorrichtung die zum Stand der Technik genannten Nachteile vermieden und die Betriebssicherheit erhöht.
Da das Stachelrad entweder der Schneideinheit oder der Kontereinheit zugeordnet werden kann, erfolgt die Rotationsbewegung des Stachelrades entweder gemeinsam mit dem Schneidelement oder gemeinsam mit dem Konterelement. Dabei ist zur Realisierung des relativgeschwindigkeitsfreien Trennens zu beachten, dass das Stachelrad mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie das Schneidelement bzw. das Konterelement rotiert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Schneidvorrichtung sind das Schneidelement und/oder das Konterelement beim Verfahren des Rollenmesserpaares durch einen Zahnriemen, welcher als stehender Riemen ausgebildet ist, antreibbar.
Zum Verfahren des Rollenmesserpaares in der Verschieberichtung kann ein beliebig gestalteter Linearantrieb verwendet werden. Hierunter ist ein Antriebssystem zur Erzeugung einer translatorischen Bewegung zu verstehen. Beispielsweise können hier Gewindestangen, Hydraulik- oder Pneumatikzylinder, oder elektromechanische Linearantriebe eingesetzt werden. Mittels eines Zahnriemens, welcher entlang des Verfahrwegs ortsfest befestigt ist und mit dem Schneidelement und/oder dem Konterelement in Eingriff steht, können das Schneidelement und/oder das Konterelement durch die Verfahrbewegung des Rollenmesserpaares in Rotation versetzt werden. Voraussetzung hierfür ist eine entsprechende Verzahnung an einem Umfang des Schneidelements bzw. des Konterelements, welche in die Verzahnung des Zahnriemens eingreifen. Die Winkelgeschwindigkeit der Rotationsbewegung ist dabei durch eine entsprechende Dimensionierung des Wälzkreisdurchmessers, mit dem sich das Schneidelement bzw. das Konterelement auf dem stehenden Zahnriemen abwälzt, einstellbar. Damit ist die Rotationsbewegung des Schneidelements und/oder des Konterelements auf einfache Weise realisierbar.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Schneidvorrichtung ist das Schneidelement als Stanzmesser in Form einer zylindrischen Scheibe mit zwei am Umfang ausgebildeten Schneidkanten ausgebildet. Das Konterelement ist als Matrizenmesser ausgebildet, welches eine erste sowie eine zweite Schneidkante aufweist, zwischen die das Stanzmesser teilweise eintaucht.
Mittels einer derartigen konstruktiven Gestaltung der Schneidvorrichtung kann ein scherender bzw. stanzender Schnitt ausgeführt werden. Im einfachsten Fall weist das Matrizenmesser eine am Umfang ausgebildete Ringnut auf. Es ist jedoch auch möglich, dass Matrizenmesser zweiteilig in Form zweier zylindrischer, voneinander beabstandeter Scheiben mit jeweils einer Schneidkante auszubilden. Im Zusammenwirken mit dem Matrizenmesser taucht das Stanzmesser teilweise in die Ringnut des Matrizenmessers ein, so dass sich Stanzmesser und Matrizenmesser teilweise überlappen. Die Breite der Ringnut ist dabei so zu wählen, dass sie nur unwesentlich größer dimensioniert ist als die Dicke des Stanzmessers. Stanzmesser und Matrizenmesser wirken beim Verfahren des Rollenmesserpaares dabei derart zusammen, dass die Bauelementgurte durch einen zweifachen Schnitt an den beiden Schneidkanten des Stanzmessers bzw. des Matrizenmessers durchtrennt werden. Durch diesen stanzenden Trennvorgang wird ein Stück aus dem zu durchtrennenden Bauelementgurt herausgestanzt, dessen Breite ungefähr der Breite der Ringnut entspricht. Da die beiden Schneidkanten des Stanzmessers bzw. des Matrizenmessers jeweils einen Winkel von ca. 90 Grad aufweisen, können Verlet zungen, wie sie beispielsweise an einer scharfen Messerscheibe im Rahmen der Wartung auftreten können, vermieden werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Schneidvorrichtung ist das Stachelrad zwischen den beiden Schneiden des Matrizenmessers angeordnet und relativ zum Matrizenmesser exzentrisch gelagert. Dabei weist das Stachelrad einen Umfang auf, der größer als der Umfang des Matrizenmessers ist.
Für diese Ausgestaltung ist das Matrizenmesser zweiteilig in Form zweier zylindrischer, voneinander beabstandeter Scheiben ausgeführt. Jede der Scheiben weist dabei eine am Umfang ausgebildete Schneidkante auf, die zueinander orientiert sind. Dadurch, dass das Stachelrad zwischen den beiden Schneidkanten angeordnet ist und einen größeren Umfang als das Matrizenmesser aufweist, ergibt sich der Vorteil, dass das Stachelrad neben seiner eigentlichen Funktion, die Bauelementgurte dem Rollenmesserpaar sicher zuzuführen, auch die Funktion des Auswurfs des Schneidgutes aus der Stanzmatrize übernimmt. Ein Verheddern von Resten des geschnittenen Bauelementgurts zwischen den beiden Schneidkanten des Matrizenmessers kann dadurch vermieden werden. Die Zuverlässigkeit der Schneidvorrichtung wird dadurch deutlich erhöht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Schneidvorrichtung ist das Stachelrad durch eine mechanische Übersetzung direkt über das Matrizenmesser antreibbar.
Durch eine mechanische Kopplung der Drehbewegung des Stachelrades an die Drehbewegung des Matrizenmessers kann auf einen eigenen Drehantrieb und/oder eine aufwändige Synchronisation der Drehbewegungen zum Erreichen einer einheitlichen Winkelgeschwindigkeit verzichtet werden. Da das Stachelrad und das Matrizenmesser aufgrund ihrer unterschiedlichen Größe nicht dieselbe Drehachse aufweisen, wird zur Realisierung der mechanischen Kopplung bei gleichzeitig einheitlicher Winkelgeschwindigkeit ein spezielles Hypozykloidgetriebe verwendet.
Bei einem Hypozykloid handelt es sich um eine Rollkurve, die ein Punkt auf einer Kreisscheibe beschreibt, wenn die Kreisscheibe auf der Innenseite eines anderen Kreises abrollt. Das Wirkprinzip des darauf aufbauenden Hypozykloidgetriebes wird nachfolgend in der Beschreibung zu den 5a, 5b und 5c näher erläutert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Schneidvorrichtung ist das Rollenmesserpaar im Wesentlichen symmetrisch ausgebildet, so dass die Bauelementgurte bei Verschieben des Rollenmesserpaares sowohl in Verschieberichtung als auch in einer der Verschieberichtung entgegengesetzten Gegenrichtung durchtrennt werden.
Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass eine „Leerfahrt” des Rollenmesserpaares, d. h. eine Bewegung zurück in eine Ausgangsposition, von der aus ein erneuter Scheidvorgang begonnen werden kann, nicht erforderlich ist. Die Prozesssicherheit sowie die Effizienz des Schneidprozesses können dadurch deutlich erhöht werden. Weiterhin können Funktionsstörungen, beispielsweise durch ein Verheddern oder Verklemmen der zu kürzenden Bauelementgurte in der Mechanik der Schneidvorrichtung beim Zurückfahren des Rollenmesserpaares in die Ausgangsposition, vermieden werden, was ebenfalls zu einer Verbesserung der Prozesssicherheit sowie der Standfestigkeit der Schneidvorrichtung beiträgt.
Die erfindungsgemäße Zuführeinrichtung für Bauelemente, welche in Bauelementgurten bereitgestellt und zu einer Abholposition eines Bestückautomaten transportiert werden, ist mit einer erfindungsgemäßen Schneidvorrichtung gemäß den obigen Ausführungen ausgestattet.
Der erfindungsgemäße Bestückautomat zum Bestücken von Substraten mit elektrischen Bauelementen weist eine erfindungsgemäße Schneidvorrichtung gemäß den obigen Ausführungen auf.
Hinsichtlich der Vorteile der erfindungsgemäßen Zuführeinrichtung sowie des erfindungsgemäßen Bestückautomaten wird auf die obigen Ausführungen zu den Vorteilen der erfindungsgemäßen Schneidvorrichtung verwiesen.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Schneidvorrichtung unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:
1 eine schematische Darstellung eines Bestückautomaten,
2 ein schematischer Schnitt durch die Zuführeinrichtung sowie die angrenzende Schneidvorrichtung in Förderrichtung der Bauelementgurte,
3 ein schematischer Schnitt durch die Schneidvorrichtung quer zur Förderrichtung der Bauelementgurte,
4a und 4b schematische Darstellungen der Schneideinrichtung,
5a bis 5c schematische Darstellungen zur Kopplung der Drehbewegungen des Stachelrades und des Matrizenmessers in mehreren Ansichten.
1 zeigt schematisch einen Bestückautomat 1 zum Bestücken von Substraten 2 mit Bauelementen 3. Der Bestückautomat besteht aus einem Querträger 7a, welcher sich in einer y-Richtung erstreckt und fest mit dem Maschinengestell verbunden ist. Am Querträger 7a ist ein Portalarm 7b angebracht, welcher sich in x-Richtung erstreckt und in y-Richtung verschiebbar am Querträger 7a befestigt ist. Querträger 7a und Portalarm 7b bilden zusammen ein Positioniersystem 8, wobei durch die x-Achse und die y-Achse ein orthogonales Bezugssys tem gebildet wird. Am Portalarm 7b ist der Bestückkopf 6 in x-Richtung verschiebbar angebracht. Weiterhin ist eine Transportstrecke 4 zum Transport der Substrate 2 in einen Bestückbereich BB des Bestückautomaten 1 vorgesehen. Neben der Transportstrecke 4 sind in der Nähe des Bestückbereichs BB Zuführeinrichtungen 5 angeordnet, welche die Bauelemente 3 an definierten Abholpositionen 10 bereitstellen. Die Bauelemente sind dabei in auf Gurtspulen 15 gewickelten Bauelementgurten 11 magaziniert. Zwischen den Zuführeinrichtungen 5 und der Transportstrecke 4 ist eine Schneidvorrichtung 9 zum Kürzen der leeren Bauelementgurte 11 angeordnet.
Zum Bestücken der Substrate 2 werden diese über die Transportstrecke 4 in den Bestückbereich BB transportiert. Die von den Zuführeinrichtungen 5 bereitgestellten Bauelemente 3 werden durch dem Bestückkopf 6 von den jeweiligen Abholpositionen 10 abgeholt und auf dem Substrat 2 positioniert. Die geleerten Bauelementgurte 11 werden aus den Zuführeinrichtungen 5 herausgeführt und der Schneidvorrichtung 9 zugeführt.
In 2 ist ein Schnitt (A-A aus 1) durch die Zuführeinrichtung 5 sowie die angrenzende Schneidvorrichtung 9 schematisch dargestellt. Die Zuführeinrichtung 5 besteht aus einem Transportrad 16, welches am Umfang Transportstifte in radialer Richtung aufweist. Über das Transportrad 16 wird der Bauelementgurt 11 geführt, welcher taschenartigen Vertiefungen, sogenannte Gurttaschen 17, aufweist, in denen die Bauelemente 3 magaziniert sind. An den Abholpositionen 10 können die Bauelemente mit Hilfe des Bestückkopfes 6 aus den Gurttaschen 17 entnommen werden. Angrenzend an die Zuführeinrichtung 5 ist die Schneidvorrichtung 9 angeordnet. Diese besteht aus einem Gehäuse 13, in dem ein Gurtkanal 14 ausgebildet ist, sowie einer verfahrbaren Schneideinrichtung 12 zum Kürzen der Bauelementgurte 11.
Durch Drehung des Transportrades 16 transportiert die Zuführeinrichtung 5 die in den taschenartigen Vertiefungen 17 des Bauelementgurts 11 liegenden Bauelemente 3 in einer Förderrichtung F zur Abholposition 10, wo die Bauelemente 3 durch den Bestückkopf 6 entnommen werden. Nach der Entnahme eines Bauelements 3 wird der Bauelementgurt 11 durch das Transportrad 16 um eine definierte Strecke weiterbewegt, so dass das nachfolgende Bauelement 3 an der Abholposition 10 bereitgestellt wird und abgeholt werden kann. Der geleerte Bauelementgurt 11 wird in Förderrichtung F weitertransportiert und in den Gurtkanal 14, eingeleitet. An der gegenüberliegenden Öffnung des Gurtkanals 14 befindet sich die Schneideinrichtung 12, welche quer zur Förderrichtung F in x-Richtung verfahrbar am Gehäuse 13 angeordnet ist. In regelmäßigen zeitlichen Abständen verfährt die Schneideinrichtung 12 quer zur Förderrichtung F und schneidet die aus dem Gurtkanal 14 herausragenden Bauelementgurte 11 ab.
3 zeigt einen schematischen Schnitt (B-B in 1) durch die Schneidvorrichtung 9 quer zur Förderrichtung F der Bauelementgurte 11. Am Gehäuse 13 der Schneidvorrichtung 9 sind zu beiden Seiten des Gurtkanals 14 Linearführungen 18 angebracht, mit deren Hilfe das Rollenmesserpaar 12 sowohl in einer Verschieberichtung V als auch in einer Gegenrichtung G verfahren werden kann. Die aus dem im Gehäuse 13 ausgebildeten Gurtkanal 14 herausragenden Bauelementgurte 11 werden beim Verfahren der Schneideinrichtung 12 durchtrennt. Die abgeschnittenen Bauelementgurte 11 fallen nach unten und werden in einem Sammelbehälter (nicht dargestellt) aufgefangen.
In 4a ist die Kinematik der Schneideinrichtung 12 schematisch dargestellt. Die Schneideinrichtung 12 weist ein Rollenmesserpaar auf, welches wiederum eine Schneideinheit 19 sowie eine Kontereinheit 23 aufweist. Die Schneideinheit 19 weist ein Schneidelement 20 mit einer am Umfang ausgebildeten Schneidkante 21 auf, welches auf einer Welle 22 drehbar gelagert ist und über eine am Gehäuse 13 der Schneidvorrichtung 9 angebrachte Linearführung 18 quer zur Förderrichtung F der Bauelementgurte 11 verschiebbar ist. Die Kontereinheit 23 weist ein Konterelement 24 auf, welches ebenfalls drehbar gelagert und über eine am Gehäuse 13 angebrachte Linearführung 18 quer zur Förderrichtung F (siehe 2) der Bauelementgurte 11 verschiebbar ist. Durch ein Zusammenwirken des Schneidelements 20 mit dem Konterelement 24 beim gleichzeitigen Verschieben der Schneideinrichtung 12 in der Verschieberichtung V oder der Gegenrichtung G werden die Bauelementgurte 11 durchtrennt. Ferner zeigt 4 noch zwei Bauelementgurte 11, von denen einer bereits abgeschnitten ist. Der andere wird erst noch von der Schneideinrichtung 12 durchtrennt und ragt aus dem Gurtkanal 14 heraus.
Eine Möglichkeit zur konstruktiven Gestaltung des Rollenmesserpaares ist in 4b dargestellt. Hierbei sind das Schneidelement 20 als Stanzmesser 120 sowie des Konterelements 24 als Matrizenmesser 124 ausgeführt. Das Stanzmesser 120 weist hierbei einen zylindrischen, scheibenförmigen Grundkörper mit zwei am Umfang ausgebildeten Schneidkanten 121a und 121b auf. Das Matrizenmesser 124 besteht ebenfalls aus einem zylindrischen, scheibenförmigen Grundkörper und weist auf der Mantelfläche zwei über den gesamten Umfang ausgebildete Schneidkanten 125a und 125b auf. Zwischen den beiden Schneidkanten 125a und 125b ist eine Ringnut 126 ausgebildet, in die das Stanzmesser 120 teilweise eintaucht.
Beim Verfahren der Schneideinrichtung 12 entlang am Gehäuse 13 ausgebildeter Linearführungen 18 werden das Stanzmesser 120 sowie das Matrizenmesser 124 über jeweils eine Antriebswelle 22 gegenläufig in Rotation versetzt. Dies kann entweder durch einen eigenen Drehantrieb oder mittels einer mechanischen Kopplung an die Verfahrbewegung der Schneideinrichtung 12 realisiert werden. Die Drehrichtung wird dabei so gewählt, dass die zu kürzenden Bauelementgurte 11 in einen Schneidbereich der Schneideinrichtung 12 hineingezogen würden. Idealerweise wird die Drehgeschwindigkeit dabei so eingestellt, dass die Umfangsgeschwindigkeit des Stanzmessers 120 bzw. des Matrizenmessers 124 exakt entgegengesetzt gleich groß der Li neargeschwindigkeit V der Schneideinrichtung 12 ist. Sind die beiden Geschwindigkeitsvektoren entgegengesetzt gerichtet und betragsmäßig gleich groß, d. h. „gegengleich”, so ergibt sich bei Vektoraddition ein Nullvektor. Unter dieser Bedingung tritt beim Durchtrennen eines Bauelementgurtes 11 zwischen dem Stanzmesser bzw. dem Matrizenmesser und dem durchzutrennenden Bauelementegurt 11 nahezu keine Relativgeschwindigkeit auf. Damit ist ein „relativgeschwindigkeitsfreies” Trennen der Bauelementgurte 11, bei dem die Bauelementgurte 11 nicht in die Schneideinrichtung hineingezogen, sondern von der Schneideinrichtung „überfahren” werden, möglich.
Anstelle der Schneidpaarung Stanzmesser/Matrizenmesser können auch andere Ausführungsformen eingesetzt werden. Beispielsweise ist es ebenso möglich, das Schneidelement 20 als drehbar gelagertes, kreisförmiges Rollenmesser mit einer am Umfang ausgebildeten, scharfen Schneide auszubilden. Entsprechend ist dann das Konterelements 24 als stumpfe Andrückrolle mit einer am Umfang ausgebildeten Andrückfläche auszuführen, welche mit der Schneide des Rollenmessers zusammenwirkt und ebenfalls drehbar gelagert ist, so dass auch hiermit ein relativgeschwindigkeitsfreies Trennen der Bauelementgurte 11 realisierbar ist. Da bei dieser Ausführungsform das Wirkprinzip zwischen Rollenmesser und Andrückrolle zum Durchtrennen der Bauelementgurte 11 nicht auf Formschluss, sondern auf reinem Kraftschluss basiert, ist darauf zu achten, dass die Mantelfläche der Andrückrolle kraftschlüssig gegen die Schneide des Rollenmessers vorgespannt wird.
Im Unterschied zu spanenden Sägeverfahren, bei dem die Werkzeugschneide durch Abtrag dünner Späne in den Schneidgutkörper eindringt und somit eine Nut in den Körper eingearbeitet wird, finden beim stanzenden oder scherenden Schnitt sowie beim quetschenden Schnitt kein Materialabtrag statt. Die Bildung von Staubpartikeln, welche zur Verschmutzung der Maschine führen und daher wieder entfernt werden müssen, wird mini miert. Der Wartungsaufwand kann dadurch deutlich reduziert werden.
Die 5a, 5b und 5c zeigen schematische Darstellungen der mechanischen Kopplung der Drehbewegung des Stachelrades 30 an die Drehbewegung des Matrizenmessers 124 in mehreren Ansichten. Dabei stellen die 4a und 4b eine Vorderansicht bzw. eine Rückansicht des Matrizenmessers 124 im Zusammenspiel mit dem Stachelrad 30 dar, während 4b eine seitliche Ansicht der Anordnung in einer Schnittdarstellung zeigt.
Bei der in den 5a bis 5c dargestellten Ausführungsform des Rollenmesserpaares ist das Matrizenmesser 124 zweiteilig ausgeführt, wobei jedes Teil 124-1 bzw. 124-2 eine zylindrische Scheibe aufweist, welche voneinander beabstandet sind und jeweils eine am Umfang ausgebildete Schneidkante 125a bzw. 125b aufweisen. Das erste Teil des Matrizenmessers 124-1 ist auf einem Grundkörper 29 drehbar angeordnet, das zweite Teil 124-2 ist über vier Schraubverbindungen 127 mit einem definierten Abstand drehfest mit dem ersten Teil 124-1 verbunden, wobei die beiden Schneidkanten 125a und 125b zueinander orientiert sind. Durch den definierten Abstand der beiden Teile 124-1 und 124-2 wird zwischen den beiden Schneidkanten 125a und 125b wieder eine Art Nut gebildet, in die das Stanzmesser 120 teilweise eintaucht.
Das Stachelrad 30 ist dabei zwischen den beiden Schneidkanten 125a und 125b des Matrizenmessers 124 angeordnet und auf dem Grundkörper 29 drehbar gelagert. Es weist an seinem Umfang radial abstehende Zähne 31 auf, die in den zu durchtrennenden Bauelementgurt 11 eingreifen, um ihn dem Rollenmesserpaar sicher zuzuführen. Um auch Bauelementgurte 11 mit tiefen Gurttaschen 17 sicher zuführen zu können, ist der Durchmesser des Stachelrades 30 größer gewählt als der Durchmesser des Matrizenmessers 124 im Bereich der beiden Schneidkanten 125a bzw. 125b. Da Stachelrad 30 und Matrizenrad 124 mit derselben Win kelgeschwindigkeit rotieren, ist die Umfangsgeschwindigkeit des Stachelrades 30 aufgrund des größeren Durchmessers geringfügig größer als die Umfangsgeschwindigkeit des Matrizenmessers 124. Somit können auch tiefe Gurttaschen 17 bereits vor dem ersten Kontakt mit dem Matrizenmesser 124 von den Zähnen 31 sicher erfasst, zusammengedrückt und dem Rollenmesserpaar zugeführt werden.
Aus den oben beschriebenen Anforderungen folgt, dass die Drehachse des Matrizenmessers 124 nicht mit der Drehachse des Stachelrades 30 identisch ist. Für die Kopplung der Drehbewegung des Stachelrades 30 an die Drehbewegung des Matrizenmessers 124, die beide mit derselben Winkelgeschwindigkeit rotieren, wird daher ein Hypozykloidgetriebe verwendet. Bei einem Hypozykloid handelt es sich um eine Rollkurve, die ein Punkt auf einer Kreisscheibe beschreibt, wenn die Kreisscheibe auf der Innenseite eines anderen Kreises abrollt.
Zur Realisierung des Hypozykloidgetriebes weist das Stachelrad 30 in seiner kreisförmigen Grundfläche vier Bohrungen 33 auf, welche jeweils um 90° versetzt angeordnet sind. In jeder der Bohrungen 33 ist jeweils ein kreisförmiger Rollkörper 34 angeordnet, welche auf der inneren Mantelfläche der jeweils zugeordneten Bohrung 33 abrollt. Durch die vier Rollkörper 34 (und damit durch die vier Bohrungen 33) sind die vier Schraubverbindungen 127 geführt, welche die beiden Teile 124-1 und 124-2 des Matrizenmessers 124 miteinander verbinden. Als Antrieb für das Matrizenmessers 124 kann beispielsweise ein eigener, aktiver Drehantrieb oder auch ein passives Antriebselement, beispielsweise ein stehender Zahnriemen, auf dem das Matrizenmesser abrollt, eingesetzt werden.
Bei Drehung des Matrizenmessers 124 um seine Drehachse 128 werden auch die vier Schraubverbindungen 127 in eine Rotation um die Drehachse 128 versetzt. Dabei rollen die vier Rollkörper 34 an den Innenseiten der vier Bohrungen 33 des Stachelrades 30 ab und versetzen das Stachelrad 30 in Rotation um seine eigene Drehachse 35, welche zur Drehachse 128 des Matrizenmessers 124 parallel versetzt angeordnet ist. Relativ zum Grundkörper 29 ist sowohl die Drehachse 128 des Matrizenmessers als auch die Drehachse 35 des Stachelrades 30 ortsfest, so dass die beiden Drehachsen nicht um einander rotieren und somit keinerlei Taumelbewegung ausführen. Somit ist gewährleistet, dass nach einer vollen Umdrehung des Matrizenmessers 124 auch das Stachelrad 30 eine volle Umdrehung ausgeführt hat. Die Winkelgeschwindigkeit des Matrizenmessers 124 und des Stachelrades 30 ist somit gleich.
Auf diese Weise kann die Drehbewegung des Stachelrades 30 mit gleicher Winkelgeschwindigkeit mechanisch an die Drehbewegung des Matrizenmessers 124 gekoppelt werden, obwohl die Drehachse 35 des Stachelrades 30 nicht mit der Drehachse 128 des Matrizenmessers 124 identisch ist. Ein eigener Drehantrieb für das Stachelrad 30, welcher aufwändig mit dem Drehantrieb für das Matrizenmesser 124 synchronisiert werden müsste, ist somit entbehrlich.

1: Bestückautomat
2: Substrat
3: Bauelement
4: Transportstrecke
5: Zuführeinrichtung
6: Bestückkopf
7a: Querträger
7b: Portalarm
8: Positioniersystem
9: Schneidvorrichtung
10: Abholposition
11: Bauelementgurt
12: Schneideinrichtung
13: Gehäuse
14: Gurtkanal
15: Gurtspule
16: Transportrad
17: Gurttasche
18: Linearführung
19: Schneideinheit
20: Schneidelement
21: Schneidkante
22: Welle
23: Kontereinheit
24: Konterelement
29: Grundkörper
30: Stachelrad
31: Zahn
33: Bohrung
34: Rollkörper
35: Drehachse
120: Stanzmesser
121a: erste Schneidkante
121b: zweite Schneidkante
124: Matrizenmesser
124-1: erstes Teil
124-2: zweites Tel
125a: erste Schneidkante
125b: zweite Schneidkante
126: Ringnut
127: Schraubverbindung
128: Drehachse
BB: Bestückbereich
F: Förderrichtung
V: Verfahrrichtung

Claims

Schneidvorrichtung (9) zum Kürzen von Bauelementgurten (11) für einen Bestückautomat (1), mit: einem Rollenmesserpaar, welches in einer Verfahrrichtung (V) quer zu einer Förderrichtung (F) der Bauelementgurte (11) verfahrbar ist und eine Schneideinheit (19) sowie eine Kontereinheit (23) aufweist, wobei die Schneideinheit (19) mit der Kontereinheit (23) derart zusammenwirkt, dass beim Verfahren des Rollenmesserpaares zwischen Schneideinheit (19) und Kontereinheit (23) befindliche Bauelementgurte (11) quer zu ihrer Förderrichtung (F) durchtrennt werden, und wobei die Schneideinheit (19) ein drehbar gelagertes Schneidelement (20) mit zumindest einer am Umfang ausgebildeten Schneidkante aufweist und die Kontereinheit (23) ein Konterelement (24) aufweist, welches mit der Schneideinheit (19) zum Durchtrennen der Bauelementgurte (11) zusammenwirkt dadurch gekennzeichnet, – dass die Schneidvorrichtung (9) ferner ein Stachelrad (30) aufweist, welches mit dem Rollenmesserpaar gekoppelt und drehbar gelagert ist, – dass das Stachelrad (30) am Umfang radial abstehende Zähne (31) aufweist, die in den zu durchtrennenden Bauelementgurt (11) eingreifen, um ihn dem Rollenmesserpaar zuzuführen, – dass beim Verfahren des Rollenmesserpaares die Drehbewegung des Schneidelements (20) gegenläufig zur Drehbewegung des Konterelement (24) ist, – dass die Umfanggeschwindigkeit des Schneidelements (20) betragsmäßig gleich der Umfanggeschwindigkeit des Konterelements (24) ist, und – dass in einem Kontaktbereich des Schneidelements (20) mit dem Konterelement (24) deren Umfangsgeschwindigkeiten einer Verfahrgeschwindigkeit des Rollenmesser paares entgegengesetzt gerichtet, aber betragsmäßig gleich groß sind, so dass das Durchtrennen der Bauelementgurte (11) im Kontaktbereich im Wesentlichen relativgeschwindigkeitsfrei erfolgt.
Schneidvorrichtung (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass das Stachelrad (30) der Schneideinheit (19) oder der Kontereinheit (23) zugeordnet ist und mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie das Schneidelement (20) bzw. das Konterelement (24) rotiert.
Schneidvorrichtung (9) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidelement (20) und/oder das Konterelement (24) beim Verfahren des Rollenmesserpaares mittels eines Zahnriemens, welcher als stehender Riemen ausgebildet ist, antreibbar sind.
Schneidvorrichtung (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, – dass das Schneidelement (20) als Stanzmesser (120) in Form einer zylindrischen Scheibe ausgebildet ist, welches zwei am Umfang ausgebildete Schneidkanten (121a, 121b) aufweist, – dass das Konterelement (24) als Matrizenmesser (124) ausgebildet ist, welche eine erste sowie eine zweite Schneidkante (125a, 125b) aufweist, zwischen die das Stanzmesser (120) teilweise eintaucht.
Schneidvorrichtung (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, – dass das Stachelrad (30) zwischen den beiden Schneiden (125a, 125b) des Matrizenmessers (124) angeordnet ist, – dass das Stachelrad (30) relativ zum Matrizenmesser (124) exzentrisch gelagert ist und einen Umfang auf weist, der größer als der Umfang des Matrizenmessers (124) ist.
Schneidvorrichtung (9) nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stachelrad (30) durch eine mechanische Übersetzung direkt über das Matrizenmesser (124) antreibbar ist.
Schneidvorrichtung (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rollenmesserpaar im Wesentlichen symmetrisch ausgebildet ist, so dass die Bauelementgurte (11) bei Verschieben des Rollenmesserpaares sowohl in Verschieberichtung (V) als auch in einer der Verschieberichtung entgegengesetzten Gegenrichtung (G) durchtrennt werden.
Zuführeinrichtung (5) für Bauelemente (3), welche in Bauelementgurten (11) bereitgestellt und zu einer Abholposition (10) eines Bestückautomaten (1) transportiert werden, wobei die Zuführeinrichtung (5) über eine Schneidvorrichtung (9) nach einem der obigen Ansprüche 1 bis 7 verfügt.
Bestückautomat (1) zum Bestücken von Substraten (2) mit elektrischen Bauelementen (3), mit einer Schneidvorrichtung (9) nach einem der obigen Ansprüche 1 bis 7 aufweist.