DE19514686A1 - Zentrierapparat für eine Vorrichtung zum Anbringen von Bausteinen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Anbringen von Bausteinen, insbesondere auf einen Apparat zum Zentrieren eines Bausteines, der durch eine Saugvorrichtung in einer relevanten Stellung auf einer Schaltplatine gehalten wird, um den Baustein in der entsprechenden Position präzise anzubringen.

Allgemein wird die Montage eines elektronischen Produktes durch den Vorgang des Anbringens des entsprechenden Bausteines in ei­ ner vorherbestimmten Bausteinanbringungsposition, welche auf einer bedruckten Schaltplatine vorgesehen ist, und durch den Vorgang des Lötens des so angebrachten Bausteines durchgeführt. Bezugnehmend auf Fig. 1, ist in einer automatischen Baustein­ anbringungsvorrichtung, um den gehaltenen Baustein 200 in einer präzisen Position auf der Schaltplatine 11 (das zu bearbeitende Objekt) anzubringen, durch Anheben des Bausteins 200, welcher durch eine Bautsteinbereitstellungsvorrichtung 21 bereitge­ stellt wird, und Verwendung einer Saugdüse 30 der Anbringungs­ vorrichtung 31, die an einem Roboterarm 23 befestigt ist, die Mitte des ergriffenen Bausteines auf der Saugdüse 30 zentriert und der Baustein 200 durch Bewegen der zugehörigen Mitte zur Mitte der Bausteinanbringungsposition auf der Schaltplatine an­ gebracht.

Fig. 2 und 3 zeigen jeweils einen Roboter (insbesondere ei­ nen Roboterarm) zum Anbringen eines Bausteines in einer be­ stimmten Position auf einer gedruckten Schaltplatine. Zuerst mit Bezug auf Fig. 2, wird die Saugdüse 3 in der Mitte eines Robotersarm installiert, der Finger 1 aufweist, die in vier Richtungen weisen. Feder 7 ist zwischen denen sich einander ge­ genüberliegenden Fingern befestigt, so daß die offenen Finger 1 gleiten, um einen Baustein zu ergreifen, sobald die Saugdüse 30 sich absenkt. In der Zwischenzeit schließen die Finger 1, wenn die Saugdüse 3 angehoben wird, und anschließend wird der Bau­ stein 2 der Saugdüse 3 zentriert. Hier ist der Öffnungs- und Schließvorgang des Fingers 1 durch die Zusammenwirkung zwischen Feder 9, dem fingerfestlegenden Stift 1a und der Kompressions­ feder 7 gemäß dem Absenken und Anheben der Saugdüse 3 durchge­ führt.

Jedoch benötigt die zuvor genannte Bausteinergreifeinrichtung, welche solche Finger 1 aufweist, die zugehörige Saugdüse 3 ent­ sprechend der Form und Dicke eines Bausteines.

Daher, da die Saugdüse gemäß der Form und Dicke des Bausteines ausgetauscht werden muß, wird die Produktivität herabgesetzt entsprechend der Zunahme des Zeitaufwandes zum Austausch einer Saugdüse.

In einem anderen konventionellen Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 3A und 3B gezeigt, ist die Saugdüse 3 in der Mitte eines Roboterarms befestigt, und ist in vier Richtungen um den Boden der Saugdüse 3 ein erster Finger 5, ein zweiter Finger 4, wel­ cher sich entsprechend dem Öffnen und Schließen des Fingers 5 hin und herbewegt und ein Führungselement 8 zum Führen des zweiten Fingers 4 zum Hin- und Herbewegen jeweils installiert. Bei Betrieb, wenn die Saugdüse 3 abgesenkt wird und einen Bau­ stein ergreift, wird der erste Finger 5 angehoben und der zwei­ te Finger 4, welcher durch das Führungselement 8 geführt ist, horizontal geöffnet. Auf der anderen Seite, wenn die Saugdüse 3 den Baustein ergreift und anhebt, wird der erste Finger 5 abge­ senkt und der zweite Finger 4, welcher durch das Führungsele­ ment 8 geführt ist, schließt durch die Spannung der Feder 7, so daß der Baustein 2 zentriert werden kann.

Wie oben beschrieben verbessert die Vorrichtung der Fig. 3A und 3B bei weitem das Problem des Benötigens einer großen Menge von Saugdüsen verglichen mit der Vorrichtung wie sie in Fig. 2 gezeigt ist. Jedoch, ist es immer noch nötig den zweiten Finger 4 auszutauschen entsprechend der Arten und Größen der zu hal­ tenden Bausteine 2.

Um die obigen Probleme zu lösen, ist es ein Ziel der vorliegen­ den Erfindung, einen Zentrierapparat für eine Vorrichtung zum Anbringen von Bausteinen zur Verfügung zu stellen, bei welchen die Anzahl und Typen von Saugdüsen entsprechend der Vielfältig­ keit der Dicken der Bausteine minimiert wird, so daß die benö­ tigte Zeit zum Austausch der Saugdüsen reduziert wird.

Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, ist ein Zentrierap­ parat für eine Vorrichtung zum Anbringen von Bausteinen vorge­ sehen mit: einer Saugdüse zum Ergreifen und Halten eines Bau­ steines, die in der Mitte eines Grundrahmens angeordnet ist; einer Einrichtung zum Anheben und Absenken der Saugdüse und die auf dem Grundrahmen befestigt ist; eine Einrichtung zum Zen­ trieren des durch die Saugdüse ergriffenen und gehaltenen Bau­ steines und die auf den Grundrahmen befestigt ist, welcher sich auf der unteren Seite der Saugdüse befindet; und eine Einrich­ tung zum Einstellen eines Befestigungswinkels eines Bausteines, welcher durch Rotieren der Saugdüse ergriffen ist, und welche Einrichtung auf dem Grundrahmen befestigt ist.

Die obigen Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher durch eine detaillierte Beschreibung eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispieles mit Bezug auf die beigefügten Zeich­ nungen, in welchen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht ist, die die Struktur des automatischen Bausteinanbringungssystemes darstellt;

Fig. 2 eine schematische Ansicht ist, die einen konventionellen Zentrierapparat darstellt, der Finger aufweist, deren Bewegung einen kreisförmigen Bogen folgt;

Fig. 3 eine schematische Ansicht ist, die einen konventionellen Zentrierapparat darstellt, der Finger aufweist die sich horizontal zum Öffnen und Schließen bewegen, und

Fig. 3B eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 3A ist;

Fig. 4 ein Flußdiagramm ist, welches den Zentriervorgang gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Ansicht, die einen Zentrierapparat in einer Bausteinanbringungsvor­ richtung gemäß der vorliegenden Erfindung dar­ stellt; und

Fig. 6 eine teilweise geschnittene Ansicht, die einen weiteren Zentrierapparat in einer Bausteinanbring­ ungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

Bezugnehmend auf Fig. 5 ist auf der oberen Seite einer Saugdü­ se 30, die in der Mitte einer Bausteinanbringungsvorrichtung angeordnet ist, eine Seite einer ersten Zuführklammer 280 ange­ bracht und die andere Seite der ersten Zuführklammer ist mit einer zweiten mit einem Gewinde versehenen Stange 260 verbun­ den, die parallel zur Saugdüse 30 installiert ist. Die zweite mit einem Gewinde versehene Stange 260 ist mit einem dritten Motor 220 verbunden, der auf einem Grundrahmen 310 durch zweite Kupplungen 240 angebracht ist. Daher wird die zweite mit einem Gewinde versehene Stange 260 durch den dritten Motor 220 ge­ dreht und die Saugdüse 30 kann dadurch nach oben und unten be­ wegt werden.

In der Mitte der Saugdüse 30, ist eine Unterstützung 230 ange­ ordnet, die die Saugdüse unterstützt, wobei die Unterstützung am Grundrahmen 310 angebracht ist und über eine Keilwelle mit der Saugdüse verbunden ist, und ist eine unterstützende Lage­ rung 130 zwischen der Unterstützung und dem Grundrahmen vorge­ sehen. Entsprechend kann die Saugdüse zusammen mit der Unter­ stützung nach oben und unten beweglich sowie drehbar sein.

Eine Riemenscheibe 270 ist auf der oberen Seite der Unterstüt­ zung 230 befestigt, und durch den Riemen 90 mit der Motorrie­ menscheibe 110 des ersten Motors 120 verbunden, der auf dem Grundrahmen 310 angebracht ist. Somit, wenn die Saugdüse 30 Bausteine 200 auf der Platine anbringt, kann ein Anbringungs­ winkel eines anzubringenden Bausteines durch Zentrieren der Drehung des ersten Motors 120 eingestellt werden.

Auf der unteren Seite des Grundrahmens 310 ist der zweite Motor 140 angebracht, welcher die erste mit einem Gewinde versehene Stange 160 dreht, um die zweite Zuführklammer 170 horizontal zu bewegen. Ein Ende der Schraube 160 ist mit dem zweiten Motor durch eine erste Kupplung 150 verbunden und das andere Ende ist durch eine Schraube 160 mit einem Ende der Zuführklammer 170 vereinigt.

Das andere Ende der zweiten Zuführklammer 170 ist an den Finger 180 gehängt, welcher durch die Fingerrutsche 190 in Richtung einer mittigen Achse der Anbringungsvorrichtung geführt ist. Beide Enden der Zugfeder 210 sind zwischen sich gegenüberlie­ genden Fingern von vier Fingern befestigt, die im rechten Win­ kel zueinander um die mittige Achse angeordnet sind. Somit zieht sich Finger 180 gegenüber der mittigen Achse der Anbrin­ gungsvorrichtung durch die zweite Zuführklammer 170 zurück, die zurückgezogen wird, wenn die Schraube 160 sich dreht, und auf der anderen Seite, durch Vorschieben der Zuführklammer 170 durch Drehen der Schraube 160, schließen die Finger gegenüber der mittigen Achse der Anbringungsvorrichtung, so daß der Bau­ stein 200 durch die Spannung der Feder 210, welche zwischen den sich einander gegenüberliegenden Fingern angeordnet ist, zen­ triert wird.

Der dritte Motor 220 ist mit dem zweiten Motoreinsteller 250 verbunden, der an dem Grundrahmen 210 angebracht ist, und der zweite Motoreinsteller 250 steht mit einer Rechnereinheit (nicht gezeigt) in Verbindung, die über eine Bausteinliste ver­ fügt. Ebenso sind die beiden ersten und zweiten Motoren 120 und 140 mit dem ersten Motoreinsteller 110 verbunden, welcher mit der Rechnereinheit (CPU) in Verbindung steht.

Mit Bezug auf die Fig. 1, 4 und 5 bewegt sich die Baustein­ anbringungsvorrichtung 31 in die Saugposition der Bausteinzu­ führvorrichtung. Wenn die Saugdüse 30 angehoben wird, nachdem sie abgesenkt wurde und den anzubringenden Baustein 200 ergrif­ fen hat, wird die Information eines Bausteines in der Baustein­ liste dem Motoreinsteller 220 durch die Rechnereinheit zuge­ führt und die Höhe des Anhebens der Saugdüse wird entsprechend bestimmt. Wenn die Saugdüse 30 ihr Anheben beendet hat, beginnt der mit dem Finger 180 verbundene zweite Motor 140 damit sich zu drehen und die zweite Zuführklammer 170 bewegt sich vorwärts in Richtung der mittig angeordneten Achse, so daß die Feder 210 zwischen den Fingern den Baustein 200 zentrieren kann.

Nachdem das Bausteinzentrieren ausgeführt ist, wird die Saugdü­ se 30 zu einer Schaltplatine 11 eines Arbeitstisches überführt. Während des Überführens, wird die Saugdüse um den Bausteinan­ bringungswinkel durch den ersten Motor 120 gedreht welcher In­ formation von der Rechnereinheit erhält, die über die Baustein­ liste verfügt, so daß der zentrierte Baustein 200 auf der Schaltplatine 11 angebracht wird.

Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform des Zentrierapparates für eine Vorrichtung zum Anbringen von Bausteinen gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in der Zeichnung dargestellt, ist die Größe und Form eines Bausteines vorherbestimmt gemäß dem Zweck eines Arbeitsplatzes, und ist ein Finger 180a hergestellt und installiert, welcher die verschiedenen Durchmesser oder Dicken gemäß der Form des Bausteines reflektiert. Das heißt ei­ ne Anzahl von Stufen sind in den Finger 180a eingeformt, die den verschiedenen Formen der entsprechenden Bausteine entspre­ chen. Daher ist die Höhe der Aufwärtsbewegung der Saugdüse 30 durch die Rechnereinheit bestimmt, entsprechend dem Durchmesser und der Dicke eines zu ergreifenden Bauteiles, so daß eine ent­ sprechende Stufe unter der Anzahl von Stufen, die in den Finger eingeformt sind, ausgewählt wird und ein Baustein zentriert wird.

In der vorliegenden Erfindung ist ein Motor und eine Schraube als Höheneinstellungseinrichtung zum Einstellen einer Höhe ei­ ner Saugdüse und horizontale Öffnungs- und Schließeinrichtungen für einen Finger beschrieben. Jedoch kann auch ein Betätigung­ selement, welches Flüssigkeit verwendet ebenso verwendet wer­ den.

Wie oben beschrieben hat ein Zentrierapparat für eine Vorrich­ tung zum Anbringen von Bausteinen einen Einfluß auf die Redu­ zierung der Kosten durch minimieren der Anzahl der benötigten Saugdüsen, um den entsprechenden Formen der Bausteine zu ent­ sprechen. Darüberhinaus kann der Zentrierapparat die Produktionszeit eines Produktes durch Zentrieren verschiedener Bauteile mit Fingern reduzieren und die Zeit zum Austausch der Saugdüse und der Finger minimieren.

Claims (8)

1. Zentrierapparat für eine Vorrichtung zum Anbringen von Bau­ steinen mit:
einer Saugdüse zum Ergreifen und Halten eines Bausteines, wel­ che in der Mitte eines Grundrahmens angeordnet ist;
einer Einrichtung zum Anheben und Absenken der Saugdüse, welche auf dem Grundrahmen befestigt ist;
einer Einrichtung zum Zentrieren des durch die Saugdüse ergrif­ fenen und gehaltenen Bausteines, welche auf dem Grundrahmen be­ festigt ist, welcher sich auf der unteren Seite der Saugdüse befindet; und
einer Einrichtung zum Einstellen eines Anbringungsswinkels ei­ nes Bausteines, welcher durch Rotieren der Saugdüse ergriffen ist und welche Einrichtung auf dem Grundrahmen befestigt ist.

2. Zentrierapparat für eine Vorrichtung zum Anbringen von Bau­ steinen nach Anspruch 1, bei dem die Einrichtung zum Anheben und zum Absenken eine mit einem Gewinde versehene Stange, die parallel zur Saugdüse befestigt ist, eine Antriebsquelle zum Unterstützen und Drehen der mit einem Gewinde versehenen Stan­ ge, welche Antriebsquelle auf dem Grundrahmen angebracht ist, und eine Klammer aufweist, die mit der mit einem Gewinde verse­ henen Stange verbunden ist, und von der eine Seite mit der obe­ ren Seite der Saugdüse verbunden ist.

3. Zentrierapparat für eine Vorrichtung zum Anbringen von Bau­ steinen nach Anspruch 1, bei dem die Einrichtung zum Anheben und Absenken ein parallel zur Saugdüse auf dem Grundrahmen be­ festigtes Betätigungselement und eine Klammer aufweist, die mit dem Betätigungselement verbunden ist und von der eine Seite an der oberen Seite der Saugdüse befestigt ist.

4. Zentrierapparat für eine Vorrichtung zum Anbringen von Bau­ steinen nach Anspruch 1, bei dem die Einrichtung zum Zentrieren einen von einer mittigen Achse der Saugdüse vorschiebenden und zurückziehenden Finger aufweist und an der unteren Seite des Grundrahmens befestigt ist, ein elastisches Bauteil zum Ver­ stellen des Fingers zur mittigen Achse aufweist, wobei beide Enden des Bauteiles mit den einander gegenüberliegenden Paaren der Finger verbunden sind, ein Betätigungselement aufweist, welches an dem Grundrahmen in Verstellrichtung des Fingers be­ festigt ist, und eine Klammer aufweist, von der eine Seite an den Finger angehängt ist und von der die andere Seite mit dem Befestigungselement verbunden ist.

5. Zentrierapparat für eine Vorrichtung zum Anbringen von Bau­ steinen nach Anspruch 1, bei dem die Einrichtung zum Einstellen eines Winkels eine Unterstützung aufweist, die drehbar mit dem Grundrahmen verbunden ist und die über eine Keilwellenverbin­ dung mit der Saugdüse verbunden ist, und eine Einrichtung zum Drehen aufweist zum Drehen der Unterstützung und welche Ein­ richtung auf dem Grundrahmen befestigt ist.

6. Zentrierapparat für eine Vorrichtung zum Anbringen von Bau­ steinen nach Anspruch 5, bei dem die Einrichtung zum Drehen mit einer Riemenscheibe, die auf der Unterstützung angebracht ist, mit einem auf dem Grundrahmen angebrachten Motor, mit einer Mo­ torriemenscheibe, welche auf der Motorachse angebracht ist, und mit einem Riemen versehen ist, der die Riemenscheibe mit der Motorriemenscheibe verbindet.

7. Zentrierapparat für eine Vorrichtung zum Anbringen von Bau­ steinen nach Anspruch 1, bei dem die Einrichtung zum Zentrieren einen vorschiebenden und zurückziehenden Finger aufweist, der auf der unteren Seite des Grundrahmens befestigt ist, ein ela­ stisches Bauteil aufweist zum Verstellen des Fingers gegenüber der mittigen Achse, welches an gegenüberliegenden Paaren der Finger befestigt ist, eine Klammer aufweit, von der eine Seite an den Finger gehängt ist und deren andere Seite mit einer Schraube verbunden ist, und eine Antriebsquelle aufweist zum Unterstützen und Drehen der mit einem Gewinde versehenen Stange und welche Antriebsquelle an dem Grundrahmen befestigt ist.

8. Zentrierapparat für eine Vorrichtung zum Anbringen von Bau­ steinen nach Anspruch 7 bei dem eine Anzahl von Stufen in den Finger geformt ist, die den verschiedenen Formen eines Baustei­ nes entspricht.