DE2923695A1

DE2923695A1 - Vorrichtung zur aufnahme und positionsgerechten ablage von bauteilen

Info

Publication number: DE2923695A1
Application number: DE19792923695
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Ing Kolbe; Benno Zeller
Original assignee: Wilhelm Ruf KG
Current assignee: Wilhelm Ruf KG
Priority date: 1979-06-12
Filing date: 1979-06-12
Publication date: 1980-12-18

Description

VORRICHTUNG ZUR AUFNAHME UND POSITIONSGERECHTEN
ABLAGE VON BAUTEILEN Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme und positionsgerechten Ablage von Bauteilen, insbesondere Miniaturbauteilen für die Bestückung von Schaltkreisen und für die Montage von Miniaturbauelementen, und sie besteht im wesentlichen aus einer Grundplatte, auf die eine Hebelmechanik mit einem vorgegebenen Ubersetzungsverhältnis nach Art des sogenannten Storchenschnabels aufgebaut ist.
Dieser, auch Manipulator genannte, Hebelmechanismus ist mit einem Betätigungshebel ausgerüstet, der in der X-, Y- und Z-Achse gelenkig mit einem Arbeitswerkzeug verbunden ist, durch das die Aufnahme und Ablage von Bauteilen erfolgt. Die Aufnahme und Ablage der Bauteile kann dabei durch das Arbeitswerkzeug sowohl durch eine Greifmechanik als auch durch über Schaltkontakte gesteuerte Saug luft möglich sein.
Diese insoweit bekannten Einrichtungen werden beispielsweise für die Fertigung von Schaltkreisen angewendet, insbesondere wenn es gilt, Bauteile auf einer vorzugsweise ebenen Fläche positionsgerecht abzulegen. Bei diesen sogenannten Manipulatoren sind die Arbeitswerkzeuge jedoch lediglich in der X-, der Y- und in der Z-Achse bewegbar, was bereits ein gewisses Vorsortieren der Bauteile bezüglich ihrer Lage noch vor der Aufnahme erfordert.Soll dieses Vorsortieren nicht vorgenommen werden, so kann statt dessen während der Bauteileablaqe eine entsprechende Positionierung über das Aufnahmewerkzeug für die Schaltkreise durchgeführt werden. Solche bekannten Einrichtungen lassen deshalb eine nur begrenzte handhabung und Einsatzmöglichkeit zu. Der an sich gewünschte Rationalisierungs effekt tritt nicht erst ein.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung der eingangsgeschilderten Art zu schaffen, bei welcher die Einsatzmöglichkeit und damit der Rationalisierungseffekt steigt, und die Qualität und Vielseitigkeit der Vorrichtung ohne einen nennenswerten technischen Aufwand erhöht werden.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erzielt, daß der Betätigungshebel mit dem Arbeitswerkzeug zusätzlich zur Hebelmechanik noch derart verbunden ist, daß das Arbeitswerkzeug außer der X-, Y- und Z-Bewegung noch eine Drehbewegung von zumindest 3600 um die Z-Achse ausführt. Mit dieser erfindungsgemäßen Ausbildung der Vorrichtung zur Aufnahme und positionsgerechten Ablage von Bauteilen wird es erstmals ermöglicht, Bauteile aus einer beliebigen Lage mit dem ArbeitswerkçSug aufzunehmen. Diese Bauteile werden bereits auf dem Weg zum Substrat, beispielsweise eines Schaltkreises, zusätzlich zur X-, Y- und Z-Achse durch Drehung um die Z-Achse in die vorgeschriebene Lage ausgerichtet. Das Bauteil wird sodann lediglich auf dem vorgeschriebenen Platz auf dem Substrat exakt positioniert abgelegt, Mit dieser erfindungogemärjen Einrichtung entfa#llt sowohl die positionsgerechte Vorsortierung der einzelnen Bauteile als auch ein nachträgliches Positionieren der Bauteile um die Z-Achse, wenn das Bauteil auf dem Substrat abgelegt wird, beziehungsweise wenn es abgelegt worden ist. Neben der erzielbaren Qvalitätsstelgervng aufgrund der exakten Positionierung von Einzelelementen wird des weiteren mit dieser Erfindung eine nennenswerte Steigerung der Bestückung von Baueinheiten in der Zeiteinheit erzielt.
Die Hebelmechanik kann in erfindungsgemäßer Ausgestaltung zur Erzielung einer Drehbewegung des Arbeitswerkzeuges um zumindest 3600 durch ein Seilgetriebe ergänzt sein. Sie kann ebenso auch durch einen Bowdenzug ergänzt sein, um die gewünschte Drehbewegung des Arbeitswerkzeuges zu erreichen.
In weiterer Ausführung der Erfindung kann an den um seine Längsachse drehbaren Betätigungshebel eine Seilscheibe drehfest angeschlossen sein, von welcher das Seil zu jeweils zwei paarweise nebeneinanderliegenden und paarweise in der Z-Achse übereinander angeordneten Seilscheiben geführt ist und zu einer um die Z-Achse drehbaren Seilscheibe verläuft, von welcher die Getriebeverbindung zu dem um die Z-Achse drehbar gelagerten Teil des Arbeitswerkzeuges hergestellt ist. Die Getriebeverbindung kann durch ein zweites Seil hergestellt sein, das von einer gleichachsig mit der letzten Seilscheibe vor dem Arbeitswerkzeug verbundenen Seilscheibe zum Drehteil am Arbeitswerkzeug geführt ist.
Um den durch Schwenken des Betötigungshebels notwendigen Längenausgleich des Seilgetriebes zu ermöglichen, kann in eine der beiden parallelen Seilführungen zwischen der letzten Seilscheibe vor dem Arbeitswerkzeug und dem davor angeordneten parallelen Seilscheibenpaar eine Zugfeder eingesetzt sein, die mit ihren Befestigungsbolzen an den Federenden zwischen zwei Festanschlägen mitsamt dem Seil löngsbewegbar ist. Die Strecke zwischen den zwei Festanschlägen kann dabei vorzugsweise etwa der dreieinhalbfachen Umdrehung bzw. dem dreieinhalbfachen Umfang des Drehteils am Arbeitswerkzeug entsprechen, um so zu gewährleisten, daß aus jeder beliebigen Stel~ lung eine Drehbewegung des Arbeitswerkzeuges für eine positionsgerechte Ablage des Bauteils gegeben ist. Zur Erhöhung der Empfindlichkeit, d. h. zur Steigerung der Positionsgenauigkeit und der ruckfreien Bewegungen kann der Betätigungshebel in seiner Längsachse stufenlos verlängerbar sein. Die Erhöhung der Positioniergenauigkeit in der Drehbewegung des Arbeitswerkzeuges um die Z-Achse kann durch eine Griffkugel am freien Ende des Betätigungshebels erfolgen, deren Durchmesser entsprechend vergrößert ist.
Eine zusätzliche Erhöhung des Bedienungskomforts und eine Gewähr für eine optimale Funktionsweise der Vorrichtung kann in weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung von Längen- und Ubersetzungsverhöltnissen dadurch erzielt werden, daß zwischen der Seilscheibe am Betätigungshebel und den weiteren Seilscheiben ein Ubersetzungsverhältnis von etwa 2 : 1besteht, während die Längenverhältnisse zwischen der Seilscheibe am Betätigungshebel, dem ersten oben angeordneten Seilscheibenpaar, dem zweiten darunter angeordneten Seilscheibenpaar, der letzten Seilscheibe vor dem Arbeitswerkzeug und dem Drehteil am Arbeitswerkzeug sich etwa wie 1,3eis2 : 0,3 verhalten.
Um eine optimale Seilführung und Seilmitnahme auch bei den Schwenkbewegungen des Betätigungshebels zu erhalten, besitzen die Seilscheiben V-förmig ausgebildete Seilführungsflanken.
Die Erfindung ist an einem Beispiel, welches die Vorrichtung zur Aufnahme und positionsgerechten Ablage von Bauteilen in schematisch perspektifischer Darstellung zeigt, erläutert.
Mit der Grundplatte 1 ist ein Ausleger 2 um die Z-Achse drehbar verbunden. Auf dem Ausleger 2 befindet sich ein Lagerbock 3 für die Aufnahme der Hebelmechanik, welche über zwei Schenkel 4 und mittels Klemmschrauben derart mit dem Lagerbock 3 befestigt ist, daß sie um die X-Achse begrenzt schwenkbar ist. Durch diese Schwenkbewegung ist die Auf- und Abwörtsbewegung des Werkzeuges möglich. Die Hebelmechanik besteht aus vier gelenkig miteinander verbundenen, in sich ein Parallelogramm bildenden Quer- und Längsstäben 5. Der gesamte Hebelmechanismus stellt im Grunde einen sogenannten Storchenschnabel dar. Stirnseitig an dem vorderen Querstab 6 ist ein Ausleger mit den Armen 7 rechtwinkelig angesetzt, welche in ihrem unteren Bereich und am oberen Ende jeweils ein Seilscheibenpaar mit den Seilscheiben 8, 9 aufnehmen. An dem Querstab 6 unterhalb der Auslegerarme 7 befindet sich der Lagerbock 10 zur Aufnahme des betätigungshebels 11. Der Betätigungshebel 11 ist um seine Längsachse drehbar gelagert, besitzt an seinem freien Ende eine Griffkugel 23 und nimmt an seinem anderen Ende eine Seilscheibe 12 auf. Am entgngengesetzten Ende der Auslegerarme 7 ist auf dem Längsstab 5 eine um die Z-Achse drehbare Seilscheibe 13 angebracht. illit dieser ist eine darüber angeordnete zweite Seilscheibe 14 auf gleicher Achse drehfest verbunden. Stirnseitig am Querstab 6 ist das Arbeitswerkzeug 15 innerhalb eines Lagerbocks 16 drehbar angeschlossen. Die erste Seilführung verläuft nun von der Seilscheibe 12 über eine Seilscheibe 9 am oberen Ende der Auslegerarme 7, hinunter zur Seilscheibe 8 am unteren Ende der Auslegerarme 7, von dort um die Seilscheibe 13 und wieder zurück zur Seilscheibe 12 über den Weg der jeweils paarweise auf einer gleichen Achse angeordneten zweiten Seilscheibe 8, 9 der an den Auslegerarmen 7 angeordneten Seilscheibenpaare. Das zweite Seil 18 verläuft von der Seilscheibe 14 zum Drehteil 19 am Arbeitswerkzeug 15.
Statt des Seilgetriebes kann ebenso ein Bowdenzug eingesetzt werden. Die Übersetzungsverhältnisse verhalten sich von der Seilscheibe 12 am Betätigungshebel 11 zu den übrigen Seilscheiben wie 2 : 1 und von der letzten Seilscheibe 14 zum Drehteil 19 des Arbeitswerkzeuges 15 etwa wie 1,25 : 1. Um einen Längenausgleich des Seiles 17 während der Schwenkbewegung des Betätigungshebels 11 zu ermöglichen, befindet sich in dem einen hinteren Seilstück zwischen der Seilscheibe 13 und der Seilscheibe 8 eine Zugfeder 20, welche über den Befestigungsbolzen 21 an beiden Längsseiten der Zugfeder 20 mit dem besagten Seilstück verbunden ist. Mit den Befestigungsbolzen 21 läuft das Seil während der Drehbewegung des Betätigungshebels 11 jewiels gegen Festanschläge 22. Diese sind nahe den Seilscheiben 8 und der Seilscheibe 13 bzw. 14 angebracht. Die Wegstrecke zwischen den beiden Festanschlägen 22 beträgt ungefähr dem Dreieinhalbfachen des Umfangs des Drehteils 19 am Arbeitswerkzeug 15. Die Längenverhältnisse von der Seilscheibe 12 zu den oberen Seilscheiben 9, zu den unteren Seilscheiben 8, zu den Seilscheiben 13 und 14 bis zum Drehteil 19 verhalten sich ungefähr wie 1,3 : 1 : 2 : 0,3. Durch Drehung des Betätigungshebels 11 erfolgt über das Selgetriebe eine Drehung der Seilscheibe 13 und mit dieser eine gemeinsame Drehbewegung der Seilscheibe 14, welche das Arbeitswerkzeug antreibt. Uber dieses Seilgetriebe ist mithin zusätzlich zu der vorhandenen Bewegung des Arbeitswerkzeuges 15 in der X-, Y- und Z-Achse eine Drehbewegung des Arbeitswerkzeuges 15 um mehr als 3600 um die Z-Achse möglich.
Sämtliche in der Zeichnung dargestellten und in der Beschreibung erläuterten Einzelheiten sind erfindungswesentliche Merkmale.

Claims

WORRICHTUNG ZUR AUFI~UbME UND POSITIONSGERECHTEN ABLAGE VON BAUTEILEN P A T E N T A N S P R L c H E 1. Vorrichtung zur Aufnahme und positionsgerechten Ablage von Bauteilen, insbesondere Miniaturbauteilen für die Bestückung von Schaltkreisen und für die Montage von Miniaturbauelementen, bestehend aus einer Grundplatte, auf die eine Hebelmechanik mit vorgegebenem Ubersetzungsverhältnis nach Art des sogenannten Storchenschnabels aufgebaut ist, und dieser Flanipulator mit einem Betdtigungshebel ausgerüstet ist, der in der X-, Y- und Z-Achse bewegbar gelenkig mit einem Arbeitswerkzeug verhunden ist, durch welches die Aufnahme und Ablage der Bauteile erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungshebel (11) mit dem Arbeitswerkzeug (15) zusätzlich zur Hebelmechanik noch derart verbunden ist, daß das Arbeitswerkzeug (15) außer der X-, Y- und Z-Bewegung noch eine Drehbewegung um mindestens 3600 um die Z-Achse ausführt.
2. Vorrichtung zur Aufnahme und positionsgerechten Ablage von Bauteilen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebelmechanik zur Erzielung der Drehbewegung des Arbeitswerkzeuges (15) um zumindest 3600 durch ein Seilgetriebe ergänzt ist.
3. Vorrichtung zur Aufnahme und positionsgerechten Ablage von Bauteilen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebelmechanik zur Erzielung der Drehbewegung des Arbeitswerkzeuges (15) um zumindest 3600 durch einen Bowdenzug ergänzt ist.
4. Vorrichtung zur Aufnahme und positionsgerechten Ablage von Bauteilen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den um seine Längsachse drehbaren Betätigungshebel (11) eine Seilscheibe (12) drehfest angeschlossen ist, von welcher das Seil (17) zu jeweils zwei paarweise nebeneinander liegenden und paarweise in der Z-Achse übereinander angeordneten Seilscheiben (8, 9) geführt ist und zu einer um die Z-Achse drehbaren Seilscheibe (13) verläuft, von welcher die Getriebeverbindung zu dem um die Z-Achse drehbar gelagerten Teil (19) des Arbeitswerkzeuges (15) hergestellt ist.
5. Vorrichtung zur Aufnahme und positionsgerechten Ablage von Bauteilen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf gleicher Achse mit der Seilscheibe (13) eine zweite Seilscheibe (14) drehfest angeordnet ist, welche über ein zweites Seil (18) mit dem Drehteil (19) des um die Z-Achse drehbaren Arbeitswerkzeuges (15) getriebeverbunden ist.
6. Vorrichtung zur Aufnahme und positionsgerechten Ablage von Bauteilen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in eine der beiden parallelen Seilführungen zwischen der letzten Seilscheibe (13) vor dem Arbeitswerkzeug (15) und dem davor angeordneten parallelen Seilscheibenpaar (8) ein fest mit dem Seil verbundener Körper angebracht ist, welcher wahlweise gegen zwei im Abstand voneinander angeordnete Festanschläge )22) fährt.
7. Vorrichtung zur Aufnahme und positionsgerechten Ablage von Bauteilen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in eine der beiden Seilführungen eine Zugfeder (20) eingesetzt ist, welche mit ihren Befestigungselementen (21) an den Federenden zwischen zwei im Abstand voneinander angeordnete Festanschlöge (22) mitsamt dem Seil (18) löngsbewegbar ist.
8. Vorrichtung zur Aufnahme und positionsgerechten Ablage von Bauteilen nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strecke zwischen den zwei Festanschlägen (22) dem mehrfachen, vorzugsweise dreieinhalbfachen Umfang des Drehteils (19) am Arbeitswerkzeug (15) entspricht.
9. Vorrichtung zur Aufnahme und positionsgerechten Ablage von Bauteilen nach den vorgenannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Empfindlichkeit bzw. Positioniergenauigkeit in der X-, Y- und Z-Achse der Betötigungs hebel (11) stufenlos verlängerbar ist.
10. Vorrichtung zur Aufnahme und positionsgerechten Ablage von Bauteilen nach den vorgenannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungshebel (11) an seinem freien Ende eine Griffkugel aufweist, deren Durchmesser zur Erhöhung der Positioniergenauigkeit in der Drehbewegung des Arbeitswerkzeuges (15) um die Z-Achse vergrößert ist.
11. Vorrichtung zur Aufnahme und positionsgerechten Ablage von Bauteilen nach den vorgenannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Seilscheibe (12) am Betätigungshebel (11) und den weiteren Seilscheiben (8,9,13) ein Ubersetzungsverhaltnis von etwa 2:1 vorgegeben ist, während die Längenverhöltnisse zwischen der Seilscheibe (12) am Betötigungs hebel (11), dem ersten oberen Seilscheibenpaar (9), dem zweiten unteren Seilscheibenpaar (8), der letzten Seilscheibe (13,14) und dem Drehteil (19) am Arbeitswerkzeug (15) sich etwa wie 1,3 : 1 : 2 : 0,3 verhalten.
12. Vorrichtung zur Aufnahme und positionsgerechten Ablage von Bauteilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Seilscheiben (8, 9, 12, 13, 14) V-förmig ausgebildete Seilführungsflonken aufweisen.