-
-
Mikromanipulator
-
Die Erfindung bezieht sich auf einen Mikromanipulator zur Aufnahme
und positionsgerechten Ablage von Bauteilen, insbesondere Miniaturbauteilen für
die Bestückung von Schaltkreisen, mit einer Grundplatte, mit einer die Grundplatte
teilweise umschließenden, im wesentlichen U-förmigen Hebelmechanik, deren oberhalb
der Grundplatte befindliches Teil als sogenannter Storchenschnabel ausgebildet ist,
mit einem am äußeren Ende des Storchenschnabels befestigten Werkzeugkopf, der mindestens
ein um seine Längsachse um mindestens 3600 drehbar gelagertes Arbeitswerkzeug hält,
mit einer eine Bewegung des Werkzeugkopfes mit drei Freiheitsgraden ermöglichenden
Lagerung und mit einem mit der Hebelmechanik verbundenen Betätigungshebel mit Handgriff.
-
Ein derartiger Mikromanipulator ist aus der DE-OS 29 23 695 bekannt.
Wesentliches Ziel dieses bekannten Mikromanipulators ist es, die von dem Arbeitswerkzeug,
beispielsweise durch Unterdruck gehaltenen Bauteile nicht nur zu einer beliebigen
Stelle transportieren sondern auch noch zusätzlich ausrichten zu können, was dadurch
geschieht, daß das Arbeitswerkzeug um zumindest 3600 um seine Längsachse gedreht
werden kann. Diese Drehung erfolgt über Seilzüge und ein Drehen des Betätigungshebels,
mit dem der Mikromanipulator bedient wird.
-
Oftmals ist es bei der Bestückung von Hybrid-Schaltkreisen erforderlich,
die einzelnen Bauelemente aufzukleben.
-
Hierzu muß dann vor der Montage der Bauelemente an dem entsprechenden
Platz auf dem Träger ein Klebertropfen abgesetzt werden. Hierzu ist es aus einem
Firmenprospekt der Firma ts-Electronic-Vertrieb bekannt, bei einem ähnlichen Manipulator
den Werkzeugkopf mit zwei Arbeitswerkzeugen zu versehen, die durch Verschwenken
des Werkzeugkopfes in die jeweilige Arbeitsposition gebracht werden. Das eine Arbeitswerkzeug
dient dann dem Ergreifen und Positionieren des Bauteiles,während das andere Arbeitswerkzeug
als Dispenserkopf für Klebstoff ausgebildet ist.
-
Hierbei mußte jedoch der Werkzeugkopf direkt von Hand angefaßt und
verschwenkt werden, was ergonomisch ungünstig ist, da eine Arbeitshand umgreifen
mußte, wodurch die Bestückungszeiten verlängert wurden.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, den aus der DE-OS 29 23 695 bekannten
Mikromanipulator dahingehend zu verbessern, daß in effizienter Weise ein Wechsel
der Arbeitswerkzeuge möglich ist.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Werkzeugkopf
- wie an sich bekannt - zwei Arbeitswerkzeuge aufweist und an dem Storchenschnabel
schwenkbar gelagert ist und dadurch, daß ein Betätigungselement
für
die Schwenkung des Werkzeugkopfes in unmittelbarer Nähe des Handgriffes angeordnet
ist und daß das Betätigungselement über Kopplungsglieder mit dem schwenkbaren Werkzeugkopf
verbunden ist.
-
Mit der Erfindung können somit mit ein und derselben Arbeitshand und
ohne daß diese umgreifen muß, die Positionierung und Drehung des Bauelementes sowie
ein Werkzeugwechsel durchgeführt werden.
-
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Betätigungselement
ein an einer Stange befestigter Hebel, der durch ein quer zur Längsrichtung des
als Rohr ausgebildeten Betätigungshebels hindurchragt, wobei die Stange in dem Rohr
drehbar gelagert ist. Hierbei ist an dem dem Handgriff abgewandten Ende der Stange
ein Hebel befestigt, der über Zugorgane mit einem entsprechenden Hebel am Ende eines
die Schwenkbewegung des Werkzeugkopfes ermöglichenden Drehstabes verbunden ist.
Diese, rein mechanisch aufgebaute Zusatzvorrichtung arbeitet exakt und zuverlässig
und kann ohne Umgreifen der Arbeitshand betätigt werden. Die Betätigung des Betätigungshebels
kann hierbei beispielsweise mit dem Zeigefinger erfolgen, während die übrigen Finger
nach wie vor den Handgriff halten.
-
Nach einer anderen Variante der Erfindung sind das Betätigungselement
und die Kopplungsglieder ein in dem als Rohr ausgebildeten Betätigungshebel geführter
Bowdenzug, dessen dem Handgriff fern liegendes Ende über einen Hebel mit einem die
Schwenkbewegung des Werkzeugkopfes ermöglichenden Drehstab verbunden ist. Auch mit
einem solchen Bowdenzug, der im Prinzip einem herkömmlichen mechanischen Fernauslöser
für Photokameras ähnlich ist, ist eine Einhandbedienung möglich, wobei auch hier
der Handgriff bei gleichzeitiger Betätigung des Bowdenzuges festgehalten werden
kann.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung des ersten Åusführungsbeispieles
sind die entsprechenden Hebel jeweils mittig an dem Drehstab bzw. der Stange befestigt,
wobei ihre Enden durch Zugseile entsprechend miteinander verbunden sind.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung dieser Variante sind diese Zugseile
so mit den Enden der Hebel verbunden, daß sie sich kreuzen. Hierdurch wird eine
ergonomisch sinnvolle Kopplung der Bewegungsrichtung erzeugt, da die Bewegung des
Betätigungshebels und des Werkzeugkopfes gleichsinnig erfolgen,wenn die Kopplung
zwischen Drehstab und Werkzeugkopf über die nachfolgend geschilderten Zahnräder
erfolgt.
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, die
bei beiden oben erwähnten Varianten anwendbar ist, ist das den Werkzeugkopf tragende
Teil des Storchenschnabels als Gehäuse ausgebildet, in welchem der Drehstab für
die Schwenkung des Werkzeugkopfes gelagert ist, wobei an dem dem Werkzeugkopf zugewandten
Ende des Drehstabes ein Zahnrad befestigt ist, welches mit einem weiteren Zahnrad
kämmt und wobei das weitere Zahnrad über eine in einem Lagerbock gelagerte Welle
mit dem Werkzeugkopf verbunden ist.
-
Hierdurch wird einerseits eine kompakte Bauweise erhalten und andererseits
kann die Schwenkachse des Werkzeugkopfes höher gelegt werden, was die Verwendung
längerer Arbeitswerkzeuge ermöglicht, wodurch der freie Blick auf den Arbeitsbereich
nicht durch den Werkzeugkopf behindert wird.
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist
der Drehstab gegenüber dem Storchenschnabel so kippbar gelagert, daß der Werkzeugkopf
gegenüber dem Storchenschnabel in vertikaler Richtung verschwenkbar ist und daß
der Drehstab und damit der Werkzeugkopf über eine Feder gegen einen Anschlag in
Richtung auf die Grdundplatte vorgespannt sind. Mittels dieser Schwenkbewegung
kann
in Zusammenwirken mit Schaltern festgestellt werden, ob die Spitze des Arbeitswerkzeugs
auf einem Hindernis aufliegt. Zusätzlich wird, nachdem die Spitze des Arbeitswerkzeugs
einen Gegenstand berührt, eine weitere geringfügige Abwärtsbewegung des Betätigungshebels
ermöglicht, ohne daß ein wesentlicher mechanischer Druck über das Arbeitswerkzeug
ausgeübt wird. Weiterhin ist hierdurch einmal die normale Lage des Werkzeugkopfes
gegenüber dem Gehäuse festgelegt und zum anderen ergibt sich ein definierteres und
weicheres Aufsetzen der Spitze des Arbeitswerkzeuges auf Gegenständen, wie z.B.
dem zu bestückenden Werkstück.
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist
an dem Drehstab ein Exzenter befestigt, der je nach Drehstellung des Drehstabes
in oder außer Eingriff mit einem am Boden des Gehäuses befestigten elektrischen
Schalter steht. Hierdurch wird die jeweilige Drehstellung des Werkzeugkopfes abgetastet,
wodurch eine Steuerung Preßluft bzw. Unterdruck zu dem jeweiligen in Einsatz befindlichen
Arbeitswerkzeug liefert.
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist
mindestens eines der Arbeitswerkzeuge an seinem der der Grundplatte zugewandten
Ende mit einer Form versehen, die der Außenkontur der handzuhabenden Bauelemente
angepaßt ist, wobei im Scheitelpunkt dieser Ausnehmung eine längs durch das Arbeitswerkzeug
verlaufende Bohrung mündet. Hierdurch ist es möglich Bauteile verschiedener Außenkontur
sicher zu ergreifen, da sie durch die Ausnehmung ausgerichtet sind und durch die
im oberen Scheitelpunkt der Ausnehmung angeordnete Bohrung mittels Unterdruck gehalten
werden.
-
Vorzugsweise ist diese Ausnehmung eine im wesentlichen zylindrische
Hohlkehle oder eine V-förmige Hohlkehle.
-
Weiterhin ist die Kontur der Ausnehmung kongruent zu
einem
Teil der Außenseite der Bauelemente, was bedeutet, daß die Anpassung der Ausnehmung
an die Form der Bauelemente nicht identische Maße erfordert. So kann beispielsweise
bei einer zylindrischen Hohlkehle der Krümmungsradius der Hohlkehle größer sein
als der Krümmungsradius eines entsprechenden zylindrischen Bauelementes. Hierdurch
können mit ein und dem selben Arbeitswerkzeug Bauelemente verschiedener Größe jedoch
ähnlicher Konfiguration gehandhabt werden.
-
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher geschildert. Es zeigt: Fig. 1 eine
perspektivische Ansicht des Mikromanipulators der Erfindung; Fig. 2 eine teilweise
geschnittene Seitenansicht des Gehäuses mit dem schwenkbaren Werkzeugkopf; und Fig.
3 eine Stirnansicht des Werkzeugkopfes.
-
Gleiche Bezugszeichen in den einzelnen Figuren bezeichnen gleiche
Teile.
-
An einer ebenen Grundplatte 1, die auf kurzen Füßen 2 steht, ist ein
horizontaler Ausleger 3 über ein Schwenklager 4 befestigt. Der Ausleger 3 kann somit
parallel zur Oberfläche der Grundplatte, d.h. um die Z-Achse verschwenkt werden.
Das Ende des Auslegers 3 ragt seitlich über die Grundplatte 1 heraus. An diesem
Ende ist senkrecht zur Ebene der Grundplatte 1, d.h. parallel zur Z-Achse verlaufend
ein Lagerbock 5 befestigt, in dessen oberem Bereich ein parallel zur Längserstreckung
des Auslegers 3 verlaufendes Schwenklager 7 vorhanden ist. In der dargestellten
Stellung der Fig. 1 liegt die Schwenkachse dieses Lagers
somit
parallel zur X-Achse. An diesem Lager 6 sind zwei parallel zueinander und in Längsrichtung
des Lagerbocks 5 verlaufende Schenkel angebracht. Das obere Ende dieser Schenkel
6 ist an einem Längsstab 8 befestigt, der parallel zu dem Ausleger 3 verläuft. Der
Ausleger 3, der Lagerbock 5 mit den Schenkeln 6 und der Längsstab 8 bilden somit
ein U-förmiges Gestänge, das die Grundplatte umgreift.
-
Der Längsstab 8 ist Teil eines Parallelogrammgestänges nach Art eines
sogenannten Storchenschnabels, das einen weiteren Längsstab 9 sowie einen Querstab
10 und einen als Gehäuse 11 ausgebildeten weiteren Querstab besitzt.
-
Die jeweils gegenüberliegenden Teile 8 und 9 bzw. 10 und 11 liegen
stets parallel zueinander, wobei an den Ecken benachbarter Teile jeweils ein Schwenklager
12, 13, 14 bzw. 15 vorhanden ist, das eine Verstellung des Parallelogrammgestänges
ermöglicht. Im Bereich der Kreuzung zwischen dem Längsstab 8 und dem benachbart
zu den Schenkeln 6 liegenden Bereich des Parallelogrammstänges ist eine nach unten,
d.h. in Richtung der Z-Achse weisende Platte 16 befestigt, an deren unterem Ende
wiederum ein horizontal, d.h. parallel zur X-Achse verlaufender Arm 17 angebracht
ist, der sich in Richtung fort von der Grundplatte 1 erstreckt. An dem äußeren Ende
des kippbaren Armes 17 ist ein Lagerbock 18 befestigt, der ein Schwenklager in Form
einer Bohrung aufweist, die parallel zu Y-Achse verläuft.
-
Durch die Kippbarkeit des Armes 17 kann letztlich der Handgriff 21
in seiner Höhe stufenlos eingestellt werden, um ihn an die individuellen Bedürfnisse
einer Person anzupassen. In diesem Schwenklager ist ein Rohr 19 drehbar gelagert,
welches beidseitig über den Lagerbock 18 herausragt. Dieses Rohr kann um seine Längsachse
gedreht werden.
-
Das von dem Parallelogrammgestänge fort weisende Ende des Rohres ist
mit einem Handgriff 21 versehen, der die Form einer Kugel hat. An dem anderen Ende
des Rohres, das in Richtung der Y-Achse etwa auf Höhe des Längsstabes 8 endet, ist
eine Seilscheibe 24 befestigt.
-
Im Inneren des Rohres ist eine Stange 20 gelagert, die ebenfalls um
ihre Längsachse drehbar ist. Das zu dem Handgriff 21 hin weisende Ende der Stange
20 ist mit einem Betätigungshebel 22 versehen, der in rechtem Winkel zu der Stange
20 verläuft. Hierzu weist das Rohr 19 ein quer zu seiner Längsrichtung verlaufendes
Langloch 23 auf, das ein Verschwenken des Hebels 22 und damit eine Drehen der Stange
20 gegenüber dem Rohr 19 ermöglicht. Aus Festigkeitsgründen sollte sich das Langloch
23 nicht weiter als etwa 1800 um den Umfang des Rohres erstrecken.
-
Die Stange 20 ist über das Rohr hinaus verlängert und ragt somit durch
eine entsprechende zentrale Öffnung der Seilscheibe 24 heraus.
-
Die Seilscheibe 24 führt ein endloses Seil 25, das zunächst von der
Seil scheibe 24 zu zwei weiteren Seilscheiben 27 und 28 verläuft, die an senkrechten
Auslegerarmen 26 befestigt sind. Diese Auslegerarm sind am hinteren Ende des Längsstabes
8 befestigt. Von den Seilscheiben 27 und 28 verläuft das Seil zu zwei weiteren Seilscheiben
27' und 28', die am unteren Ende der Auslegerarme 26 befestigt sind. Von dort verläuft
das Seil parallel zu dem Längs stab 8 zu einer Seilscheibe 30, die an dem Lager
14, welches den Längsstab 8 mit dem Gehäuse 11 verbindet, drehbar gelagert ist.
-
In das endlose Seil ist im Bereich der Mitte des Längsstabes 8 noch
eine Zugfeder 29 eingeschaltet, die Längenänderungen des Seiles bei Verschwenkung
des Storchenschnabel ausgleicht. Es ist nun zu erkennen, daß ein Drehen des Rohres
19 über das Seil 25 zu einem Drehen der Seilscheibe 30 führt. Koaxial zu der Seilscheibe
30 und sich mit dieser drehend sind zwei weitere Seilscheiben 31 und 32 an dem Lager
14 angebracht, die entsprechenden Seilscheiben 39 bzw. 40 zugeordnet sind.
-
Frontseitig, d.h. in Richtung zur Y-Achse von dem Gehäuse ist ein
Werkzeugkopf 33 vorgesehen, der an einem Lagerbock
35 befestigt
ist, welcher seinerseits an einer Platte 55 angebracht ist, die - wie im Zusammenhang
mit Fig. 2 erläutert wird - in das Gehäuse 11 hineinragt. Der Werkzeugkopf 33 enthält
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei im Winkel zueinander angeordnete Arbeitswerkzeuge
37 und 38, die nach unten, d.h. entgegengesetzt zur Richtung der Z-Achse aus dem
Werkzeugkopf 33 herausragen. Die Achsen der beiden Werkzeuge 37 und 38 schneiden
sich etwa unter einem Winkel von 300 (vgl. Fig. 3). Die beiden Arbeitswerkzeuge
37 und 38 sind hierbei so in dem Werkzeugkopf gelagert, daß sie jeweils um ihre
Längsachse gedreht werden können. Diese Drehung erfolgt über die erwähnten Seilscheiben
j9 und 40, welche über endlose Seile, wie z.B.
-
Gummibänder, mit den zugeordneten Seilscheiben 31 bzw. 32 verbunden
sind. Letztlich führt somit eine Drehung des Rohres 19 zu einer Drehung ler beiden
Arbeitswerkzeuge 37 und 38 um ihre Längsachse. Beide Arbeitswerkzeuge 37 und 38
weisen eine in ihrem Inneren längs verlaufende Bohrung auf, die in einen Nippel
55 (Fig. 2) endet, auf welchen Schläuche 43 bzw. 44 aufsteckbar sind. Uber diese
Schläuche kann Preßluft oder Unterdruck zu den Arbeitswerkzeugen geleitet werden.
-
Der Werkzeugkopf 33 kann nun gegenüber seinem Lagerbock 34 und damit
gegenüber dem Gehäuse 11 verschwenkt werden, so daß eines der beiden Arbeitswerkzeuge
37 oder 38 senkrecht steht. Dieses Schwenken erfolgt mittels eines Drehstabes 45,
der aus dem dem Werkzeugkopf 33 abgewandten Ende des Gehäuses 11 herausragt. An
dem Ende dieses Drehstabes 45 ist mittig ein Schwenkhebel 46 angebracht, der über
sich kreuzende Zugseile 47 und 48 mit jeweils diagonal gegenüberliegenden Enden
eines weiteren Schwenkhebels 49 verbunden sind, der im wesentlichen parallel zu
dem Schwenkhebel 46 verläuft.
-
Der weitere Schwenkhebel 49 ist mittig an einer kurzen Welle 50 befestigt,
die in einem Ausleger 51 drehbar gelagert ist, wobei dieser Ausleger 51 rechtwinklig
von dem
Querstab 10 in Richtung der X-Achse fort weist. Die kurze
Welle 50 ist über ein Universalgelenk 52 mit der Stange 19 verbunden. Ein Verschwenken
des Betätigungshebels 22 führt somit zu einer Drehung der Stange 20, wodurch der
Schwenkhebel 49 verschwenkt wird. Diese Bewegung wird über die Zugseile 47 bzw.
48 auf den Schwenkhebel 46 übertragen, welcher dann den Drehstab 45 verdreht, was
zu einem Schwenken des Arbeitskopfes 33 führt.
-
Statt der Stange 20 und der Kraftübertragung über die Hebel 49 und
46 mit den Zugseilen 47 und 48 kann auch ein Bowdenzug verwendet werden, der im
Inneren des Rohres 19 geführt ist und dessen Betätigungsorgan kurz vor dem Handgriff
21 austritt oder sogar durch den Handgriff 21 hindurchgeht und an dessen dem Rohr
19 abgewandten Ende austritt. In einem solchen Fall ist die äußere Hülse des Bowdenzuges
an dem Gehäuse 11 bzw. einem dort angebrachten Ausleger zu befestigen, während die
Seele des Bowdenzuges mit einem Ende des Hebels 46 zu befestigen ist.
-
Gegebenenfalls kann der Werkzeugkopf 33 mittels Federwirkung in eine
Stellung vorgespannt werden, so daß er bei nicht-betätigtem Bowdenzug stets in diese
Stellung gedrückt wird.
-
Figur 2 zeigt eine teilweise geschnittene Draufsicht des Gehäuses
11 mit dem Werkzeugkopf 33. Wie erwähnt, bildet das Gehäuse 11 ein Teil des Parallelogrammgestänges
bzw.
-
des Storchenschnabels. Das Gehäuse 11 enthält einen Boden 11' sowie
eine Abdeckung, die über Befestigungsschrauben 71 gehalten ist. Parallel zum Boden
des Gehäuses verläuft die Platte 35, die durch eine Öffnung an der Vorderseite (rechts
in Fig. 2) aus dem Gehäuse 11 herausragt. Diese Platte ist in einem Schwenklager
65 gehalten, das ein geringfügiges Kippen der Platte 35 in vertikaler Richtung ermöglicht.
Zusätzlich ist in dem Schwenklager 65 eine Feder angeordnet, die die Platte 35 gegen
den Boden 11' des Gehäuses drückt.Parallel zu der Platte 35 verläuft der
Drehstab
45, wobei er in einem von dem Boden 35 aufwärts ragenden Teil gelagert ist. Der
Drehstab ragt auf beiden Seiten über das Gehäuse 11 hinaus. An seinem dem Arbeitskopf
33 zugewandten Ende trägt er über einen Flansch 63 ein Zahnrad 62, das in dem Lagerbock
34 gelagert ist.
-
Dieses Zahnrad kämmt mit einem weiteren Zahnrad 61, das über eine
Welle 64 ebenfalls in dem Lagerbock 34 gelagert ist. Diese Welle 64 ragt auch nach
vorne aus dem Lagerbock 34 heraus, wobei der Werkzeugkopf 33 an diesem herausragenden
Ende befestigt ist. Im Inneren des Gehäuses ist auf den Drehstab 45 ein Exzenter
66 geschoben und an diesem mit einer Schraube befestigt. Dieser Exzenter wirkt auf
einem Mikroschalter 67, der am Gehäuseboden 11' befestigt ist. Die Platte 35 besitzt
eine entsprechende mittige Ausnehmung, so daß sie frei gegenüber dem Mikroschalter
67 bewegbar ist. Je nach Drehstellung der Drehstange 45 betätigt der Exzenter 66
den Mikroschalter 67, der somit ein elektrisches Signal über die Drehstellung der
Drehstange 45 und damit über die Schwenkstellung des Werkzeugkopfes 33 abgibt.
-
An dem unbittelbar aus dem Gehäuse 11 herausragenden Teil der Welle
45 ist noch eine Scheibe 46' angebracht, die an ihrer dem Gehäuse 11 gegenüberliegenden
Stirnfläche eine Ringnut aufweist, die sich um einen bestimmten Winkelbereich erstreckt,
welcher dem Schwenkwinkel des Werkzeugkopfes 33 entspricht. Ein an der hinteren
Stirnwand des Gehäuses 11 befestigter Stift greift in diese Ringnut ein, wodurch
zwei definierte Grenzstellungen bzw. Anschläge für die Schwenkbewegung des Werkzeugkopfes
33 gebildet werden. Hierdurch -kann das Schwenken des Werkzeugkopfes sehr schnell
erfolgen, da der definierte Anschlag die Grenzstellungen festlegt.
-
Weiterhin ist im Inneren des Gehäuses 11 ein zweiter Mikroschalter
68 eingebaut, der im Kipp- bzw. Schwenkbereich der Drehstange 45 bzw. der Platte
35 liegt. Werden
die Drehstange 45 bzw. die Platte 35 in Fig. 2
nach oDen bewegt, was durch entsprechende Schwenkung um das Lager 65 erfolgt, so
wird dieser Mikroschalter 68 betätigt, wodurch letztlich angezeigt wird, ob das
jeweils im Einsatz befindliche Arbeitswerkzeug 37 bzw. 38 mit gewisser Kraft gegen
einen Gegenstand gedrückt ist.
-
Die Ausgangssignale der Mikroschalter 67 und 68 werden über ein mehradriges
Kabel 69 einem Stecker 70 zugeführt, der an ein Steuergerät für Preßluftbzw. Unterdruckzufuhr
zu den entsprechenden Arbeitswerkzeugen angeschlossen ist.
-
Der Kippbereich der Platte 35 wird durch einen über eine Schraube
60' verstellbaren Anschlag 60 begrenzt, der in dem Gehäuseboden vorgesehen ist.
Hierdurch kann der Kippbereich der Platte 35 so eingestellt werden, daß der Mikroschalter
68 sehr feinfühlig, d.h. bei sehr kleinen Kippwinkeln anspricht.
-
Aus Fig. 2 ist deutlich zu erkennen, daß eine Drehung des Drehstabes
45 mittels des Hebels 46 über die Zahnräder 62 und 61 zu einem Verschwenken des
Werkzeugkopfes 33 führt.
-
Fig. 3 zeigt eine Stirnansicht des Werkzeugkopfes. Insbesondere ist
die gegenseitige Anordnung der Arbeitswerkzeuge 37 und 38 zu erkennen. Zusätzlich
ist an der Stirnseite des Werkzeugkopfes 33 eine Fixierschraube 59 dargestellt,
mit welcher der Werkzeugkopf so gegen den Lagerbock 34 verspannt werden kann, daß
er fixiert ist, was für bestimmte Arbeitsvorgänge, bei denen ein Werkzeugwechsel
nicht erforderlich ist, von Vorteil sein kann.
-
Die beiden Arbeitswerkzeuge 37 und 38 sind mittels einer überwurfmutter
57 bzw. 58 an dem Werkzeugkopf befestigt.
-
Die einzelnen Arbeitswerkzeuge sind innen hohl, wobei ihre Bohrung
in montiertem Zustand mit entsprechenden Bohrungen in dem Werkzeugkopf 33 fluchten.
Diese Bohrungen wiederum enden in Nippeln 55 bzw. 56, an die Preßluft-bzw. Unterdruckschläuche,
die zu dem Steuergerät führen, angeschlossen sind. Zum Ergreifen und positionsgerechten
Ablegen von zylindrischen Miniaturbauteilen ist eines der Arbeitswerkzeuge an seiner
Unterseite mit einer zylindrischen Hohlkehle versehen, in deren Scheitelpunkt die
erwähnte Bohrung mündet. Der Krümmungsradius dieser zylindrischen Hohlkehle kann
hierbei deutlich größer sein als der Krümmungsradius des Außendurchmessers des zylindrischen
Bauteiles, so daß mit einem derartigen Arbeitswerkzeug zylindrische Bauteile verschiedener
Größe gehandhabt werden können. Durch die zylindrische Hohlkehle wird das Bauteil
exakt ausgerichtet und trotzdem durch einen über die Bohrung wirkenden Unterdruck
noch sicher gehalten.
-
Andere Formen der Hohlkehle bzw. Ausnehmung wurden eingangs beschrieben
und können in gleicher Weise vorgesehen sein.
-
Im folgenden wird kurz ein Arbeitsablauf mit dem beschriebenen Mikromanipulator
geschildert. Der zu bestückende Träger ist af einem Halter befestigt, der über Rollen
auf der Grundplatte 1 verschiebbar ist. Dieser Halter weist weiterhin einzelne Fächer
auf, in denen die zu bestückenden Bauteile ohne spezielle Ausrichtung liegen.
-
Der entsprechende Halter, auch "Chuck" genannt, wird bei dem Ausführungsbeispiel
der Fig. 1 mit der linken Hand gehalten. Die rechte Hand hält dann den Handgriff
21, z.B.
-
mit Daumen, Mittelfinger und Ringfinger. Durch Bewegung des Handgriffes
21 wird dann das im Einsatz befindliche Arbeitswerkzeug in die gewünschte Position
gegenüber dem Chuck gefahren und beispielsweise auf eine bestimmte Stelle auf einem
Träger gedrückt. Hierdurch spricht der Mikroschalter 68 an. Es sei nun angenommen,
daß das Arbeits-
werkzeug 37 ein Dispenser für Klebstoff ist, was
dem (nicht dargestellten) Steuergerät über den Mikroschalter 67 gemeldet wurde.
Durch das Ansprechen des Mikroschalters 68 wird das Steuergerät so betätigt, daß
es über den Schlauch 43 einen Druckluftimpuls zu dem Arbeitswerkzeug 37 liefert.
-
Hierdurch wird aus einem Klebstoffvorrat, der beispielsweise auch
in dem Werkzeugkopf 33 vorhanden sein kann, ein Klebstofftropfen auf den Hybrid-Schaltkreis
abgesetzt.
-
Dieser Vorgang wird beliebig oft wiederholt, bis die gewünschte Anzahl
von Klebstofftropfen abgesetzt ist.
-
Sodann wird bei hochgefahrenem Arbeitswerkzeug der Hebel 22 in seine
andere Stellung bewegt, was beispielsweise mittels des Zeigefingers der rechten
Hand geschieht, wodurch der Werkzeugkopf verschwenkt wird, so daß nun das Arbeitswerkzeug
38 senkrecht nach unten zeigt und somit in Einsatz ist. Hierbei wird über den Exzenter
66 der Mikroschalter 67 betätigt und meldet an das Steuergerät, daß nun das andere
Werkzeug im Einsatz ist.
-
Darauf wird in bekannter Weise das Arbeitswerkzeug 38 über den Handgriff
21 zu einem in dem entsprechenden Fach abgelegten Bauteil bewegt und dort so abgesenkt,
daß die Spitze des Arbeitswerkzeuges einen gewissen geringfügigen Druck auf das
Bauteil ausübt. Hierdurch wird der Werkzeugkopf und damit die Platte 35 leicht nach
oben gekippt, wodurch der Mikroschalter 68 anspricht. Hierauf liefert das Steuergerät
über den Schlauch 44 Unterdruck zu dem Arbeitswerkzeug 38, wodurch das Bauteil an
der Spitze des Arbeitswerkzeuges 38 gehalten wird. Sodann wird durch Betätigung
des Handgriffes 21 das Bauteil zu der vorbestimmten Stelle auf dem Schaltkreis gebracht
und dort abgesenkt. Hierdurch spricht der Mikroschalter 68 erneut an, wodurch die
Unterdruckzufuhr wieder abgeschaltet wird. Während der Bewegung von dem Bauteil-Ablagefach
zu der vorbestimmten Stelle auf dem Schaltkreis kann durch Drehen des Handgriffes
21
das Arbeitswerkzeug 38 um seine Längsachse gedreht werden, wodurch
eine entsprechende Ausrichtung des Bauteiles erzielt wird.
-
Es sei betont, daß das oben beschriebene Ausführungsbeispiel, bei
dem einen Arbeitswerkzeug zum Absetzen eines Klebstofftropfens verwendet wird, nicht
die einzig mögliche Ausführungsform ist. Es ist genauso denkbar verschiedene Arbeitswerkzeuge
zu verwenden, die jeweils dem Ergreifen, Transportieren und Absetzen von Bauteilen
dienen. Das eine Arbeitswerkzeug kann beispielsweise dann eine ebene Stirnfläche
haben während das andere Arbeitswerkzeug die oben geschilderte Ausnehmung, beispielsweise
eine zylindrische Hohlkehle besitzt. In diesem Falle können die beiden Schläuche
43 und 44 über ein T-Stück miteinander verbunden sein, wobei weiterhin die durch
den Mikroschalter 67 und den Nocken 66 bewirkte Umschaltung außer Betrieb gesetzt
werden kann.
-
Abschließend sei noch erwähnt, daß das Universalgelenk 52 der Fig.
1 auch fortgelassen werden kann, wobei dann jedoch der Ausleger 51 so gestaltet
sein muß, daß er in Verlängerung zu der Stange 20 liegt, welche dann direkt in ihm
gelagert ist. Die kurze Welle 50 kann dann natürlich auch fortgelassen werden.
-
Sämtliche in den Patentansprüchen, der Beschreibung und der Figuren
dargestellten technischen Einzelheiten können sowohl für sich als auch in beliebiger
Kombination erfindungswesentlich sein.
-
Leerseite