DE19814159C2 - Stellantrieb für ein pneumatisches Ventil eines Bestückkopfes für elektrische Bauelemente - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stellantrieb für ein pneumatisches Ventil eines revolverartigen verfahrbaren Be­ stückkopfes zum Aufsetzen von elektrischen Bauelementen auf einen Bauelementeträger in einem Bestückautomaten, wobei der Bestückkopf einen Stator und einen daran gelagerten indexiert antreibbaren Rotor aufweist, der mit einer Vielzahl von zirkulär abstehenden Saugpipetten für die Bauelemente versehen ist, die sukzessive in eine Aufsetzstellung für die Bauelemente verdrehbar sind.

Durch die DE 196 04 603 C2 ist ein Revolverkopf bekannt ge­ worden, bei dem jeder der Saugpipetten ein Steuerventil zum Verändern der Druckverhältnisse in der Saugpipette zugeordnet ist. Am Stator des Bestückkopfes ist ein Ventilantrieb veran­ kert, der mit verschiebbaren, als Steuerschiebern ausgebildeten Steuerteilen des gerade in der Aufsetzstellung befindlichen Ventils in Eingriff gelangt. Der Ventilantrieb besteht aus einem Schrittmotor, auf dessen An­ triebswelle ein mit einem Wälzlager versehener Kurbelzapfen angebracht ist, der zwischen zwei radial abstehende Querrip­ pen eines Steuerschiebers des Ventils ragt, wobei die Schie­ berstellung durch Verändern der Drehlage des Kurbelzapfens verstellt werden kann. Der Außendurchmesser des Wälzlagers ist erheblich kleiner als der Abstand zwischen den Querrip­ pen, um einen Leerhub des Kurbelzapfens zu ermöglichen. Beim Einschwenken der Saugpipette in die Aufsetzstellung gelangt der Kurbelzapfen zwischen die beiden Querrippen, wobei es in Folge der großen Rundung des Wälzlagers und des seitlichen Spiels zu den Querrippen keine Probleme bei der wechselseiti­ gen Lageanpassung gibt.

Ferner ist durch die EP 07 27 933 A1 ein Stellabtrieb für ein Steuerventil eines Revolver-Bestückkopfes bekannt, bei dem ein blattfederartiger Aktor z. B. durch einen Stellmotor, einen Druckzylinder oder durch eine Excenterscheibe angetrieben wird und auf ein mechanisches Stellelement des jeweils im Eingriff befindlichen Ventils des Rotors einwirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Stellantrieb zu vereinfachen und dessen Masse und Raumbedarf zu verringern. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß Anspruch 1 ge­ löst.

Der piezokeramische Biegewandler kann als einfaches, kosten­ günstig erwerbbares Kaufteil von geringer Masse und kleinem Umfang ausgebildet sein. Er eignet sich daher besonders für einen koordinatenmäßig verfahrbaren Bestückkopf von möglichst geringer Masse und geringen Abmessungen. Der Biegewandler kann durch bloßes Anlegen einer Betriebsspannung in sehr kur­ zer Schaltzeit seitlich ausgelenkt werden. Er muß lediglich mit einem Ende am Stator fest eingespannt werden, bedarf kei­ ner weiteren Abstützung und Führung und kann den Schieber di­ rekt verstellen. Entsprechend der kürzeren Schaltzeit kann die Bestückleistung des Bestückkopfes gesteigert werden.

Um den Auslenkweg des freien Endes voll ausnutzen zu können, ist es vorteilhaft das Eingriffspiel zwischen dem freien Ende und den Steuerteilen möglichst klein zu halten. Durch die Einlaufschrägen wird der Fangbereich der einschwenkenden Steuerteile soweit vergrößert, daß erhebliche Lageabweichun­ gen ausgeglichen werden können. Nach dem Abheben der Saug­ pipette vom aufgesetzten Bauteil wird die Betriebsspannung des Biegewandlers abgeschaltet, worauf sich dieser aufgrund seiner Federeigenschaften in die Ausgangsstellung zurück­ stellt. Es ist möglich, die Rückstellkraft durch kurzfristi­ ges Anlegen einer umgepolten Spannung zu verstärken und die Rückstellzeit zu verkürzen.

Durch eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung nach An­ spruch 2 wird der Schieber durch den Biegewandler nicht nur aktiviert, sondern auch durch dessen Rückfederung in die Aus­ gangslage zurückgestellt. Für diesen Vorgang muß lediglich die Betriebsspannung abgeschaltet werden, ohne daß es einer weiteren äußeren Einflußnahme bedarf.

Durch eine andere Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 kann der Biegewandler als einfache glatte Blattfeder ausge­ bildet sein, deren Ende zwischen die beiden Schultern mit ge­ ringem Spiel hineinragt.

Bei der radialen Anordnung des Biegewandlers nach Anspruch 4 ragt dessen freie Stirnseite derart zwischen die beiden Schultern, daß der Schieber an der Stirnseite vorbei gleitet. Bei der tangentialen Anordnung ist eine schmale Längsseite des Biegewandlers im Bereich von dessen freiem Ende derart zugewandt, daß dieser in geringem Abstand daran vorbeiglei­ tet. Diese Anordnung ermöglicht ein schräges Einführen der Schultern in den Überlappungsbereich des Biegewandlers.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines revolverartigen Be­ stückkopfes,

Fig. 2 eine andere Seitenansicht eines Bestückkopfes nach Fig. 1,

Fig. 3 eine andere Teilansicht des Bestückkopfes nach Fig. 2 in einer anderen Funktionsstellung.

Nach den Fig. 1 und 2 weist ein revolverartiger Bestück­ kopf 1 einen gemäß den waagerechten Doppelpfeilen in zwei Ko­ ordinatenrichtungen verfahrbaren Stator 2 auf, an dem ein Ro­ tor 3 drehbar gelagert ist. Unterhalb des Bestückkopfes 1 be­ findet sich ein als Leiterplatte 4 ausgebildeter Bauelemen­ teträger. Der Rotor 3 ist mit einer Vielzahl von sternförmig radial abstehenden Saugpipetten 5 für elektrische Bauelemente 6 versehen und gemäß dem Rundpfeil schrittweise derart ver­ drehbar, daß die Bauelemente 6 sukzessive in eine Aufsetz­ stellung über der Leiterplatte 4 verdreht werden können. Je­ der der Saugpipette 5 ist ein eigenes pneumatisches Ventil 7 zugeordnet, das in einer Betriebsstellung die Saugipetten 7 an Vakuum anschließt.

Die in der Aufsetzstellung befindliche Saugpipette 5 wird zur Leiterplatte 4 hin abgesenkt, worauf das in der Saugpipette 5 vorhandene Vakuum mittels des pneumatischen Ventils 7 auf Blasluft umgeschaltet wird. Die Ventile 7 weisen jeweils ein parallel zur Achsrichtung des Rotors 3 bewegliches als Schie­ ber ausgebildetes Steuerteil 8 auf, das in einem Arbeitshub zwischen einer Saug- und Blasluftstellung verstellbar ist. Das Steuerteil 8 ist mit zwei radial tellerartig abstehenden Scheiben 9 versehen, die zu­ einander einen geringen Zwischenabstand aufweisen.

Am Stator 2 ist ein zur Hauptachse des Bestückkopfes radial orientierter piezoelektrischer Biegewandler 10 befestigt, dessen inneres Ende am Stator 2 fest eingespannt ist. Der blattfederartige Biegewandler 10 ragt mit seinem freien Ende mit geringem Spiel zwischen die beiden Scheiben 9 des in der Aufsetzstellung befindlichen Ventiles 7. Die beiden Scheiben 9 weisen auf der dem freien Ende des Biegewandlers 10 zuge­ wandten Seite zueinander V-förmig stehende Einlaufschrägen 11 auf, die den Biegewandler 10 und das Steuerteil 8 beim Ein­ schwenken in die Aufsetzposition gegenseitig zentrieren. Das über der Leiterplatte 4 befindliche Bauelement 6 kann nun ge­ mäß dem senkrechten Pfeil durch Herausschieben der Saug­ pipette 5 aus dem Rotor 3 auf die Leiterplatte 4 aufgesetzt werden.

Nach Fig. 3 ist das Bauelement 6 gerade auf die Leiterplatte 4 aufgesetzt. An den piezoelektrischen Biegewandler 10 ist eine elektrische Betriebsspannung angelegt, die zu einer Durchbiegung des blattfederartigen Biegewandlers 10 führt. Dadurch wird dessen freies Ende unter Mitnahme des Steuerteils 8 zum Ventil 7 hin ausgelenkt, wodurch dieses von Saugluft auf Blasluft umgeschaltet wird. Dadurch wird erreicht, daß das Bauelement 6 beim Zurückziehen der Saugpipette nicht an dieser haften bleibt, sondern sicher in seiner Endlage auf der Leiterplatte 4 gehalten wird.

Die in Fig. 1 strichpunktiert gezeichneten Linien deuten die Halterung und Umrisse eines alternativ angeordneten Biege­ wandlers 12 an, der tangential zur Bewegungsbahn der Ventile 7 derart orientiert ist, daß sein freies Ende mit einer schmalen Längsseite zwischen die Scheiben 9 des Steuerteils 8 von außen her ragt. Das unfreie Ende dieses Biegewandlers 12 befindet sich auf der den ankommenden Ventilen 7 zugewandten Seite des Biegewandlers 12.

Claims (4)

1. Stellantrieb für ein pneumatisches Ventil (7) eines revol­ verartigen verfahrbaren Bestückkopfes (1) zum Aufsetzen von elektrischen Bauelementen (6) auf eine Leiterplatte (4) in einem Bestückautomaten,
wobei der Bestückkopf einen Stator (2) und einen daran gela­ gerten, schrittweise antreibbaren Rotor (3) aufweist, der mit einer Vielzahl von zirkulär angeordneten Saugpipetten (5) versehen ist,
wobei der Rotor derart verdrehbar ist, daß die Saugpipetten sukzessive in einer Aufsetzstellung für die Bauelemente (6) positionierbar sind,
wobei jeder der Saugpipetten (5) ein verstellbares Ventil zum Verändern der Druckverhältnisse in der Saugpipette (5) zuge­ ordnet ist,
wobei am Stator (2) der Stellantrieb verankert ist, der mit verschiebbaren Steuerteilen (8) des gerade in der Auf­ setzstellung befindlichen Ventils in Eingriff gelangt,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stellantrieb als piezoelektrischer blattfederartiger, freiragender Biegewandler ausgebildet ist, der mit einem Ende am Stator (2) fest eingespannt verankert ist und dessen ande­ res Ende in den Eingriffsbereich der Steuerteile ragt,
daß die Hauptebene des Biegewandlers senkrecht zur Betäti­ gungsrichtung des Ventils (7) steht und
daß die Steuerteile (8) mit zumindest einer Einlauf­ schräge (11) für den Biegewandler (10) versehen sind.

2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerteil (8) als Schieber ausgebildet ist, der aus einem Gehäuse des Ventils (7) her­ ausragt und mit quer zur Verschieberichtung stehenden Schultern versehen ist, die die Einlaufschrägen (11) aufweisen und daß sich die Schultern des in der Aufsetzstellung befindli­ chen Ventils (7) und das freie Ende des Biegewandlers (10) wechselseitig mit geringem Spiel umgreifen.

3. Stellantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schultern an zwei vom zylindrischen Schieber tel­ lerartig abstehende Scheiben (9) ausgebildet sind, zwischen die der Biegewandler mit geringem Spiel ragt und
daß die konischen Einlaufschrägen (11) an den einander gegen­ überliegenden Schultern der beiden Scheiben (9) ausgebildet sind.

4. Stellantrieb nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegewandler (10, 12) radial oder tangential zur Bewegungsbahn des Ventils (7) orientiert ist.