DE3208044C2 - Handbetätigter Manipulator - Google Patents

Abstract

Der Mikromanipulator zur Aufnahme und positionsgerechten Ablage von Bauteilen enthält eine Hebelmechanik (8, 9, 10, 11), die als sogenannter Storchenschnabel aufgebaut ist. An einem Ende dieses Storchenschnabels ist ein Werkzeugkopf (33) angebracht, der zwei um ihre Längsachse drehbar gelagerte Arbeitswerkzeuge (37, 38) enthält. Der Werkzeugkopf (33) ist über ein Betätigungselement (22), das in unmittelbarer Nähe des Handgriffes (21) für die Betätigung des Mikromanipulators angeordnet ist, schwenkbar, wodurch eines der Arbeitswerkzeuge ausgewählt werden kann. Die Verbindung zwischen dem Betätigungselement (22) und dem Werkzeugkopf (33) erfolgt über rein mechanische Kopplungsglieder (20, 52, 49, 48, 47, 46, 45, 62, 61, 64).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen handbetätigten Manipulator zur Aufnahme und positionsgerechten Ablage von Bauteilen, insbesondere Miniaturbauteilen fur is 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 Parallelogrammgestänge ausgebildet ist, an dessen äußeren Querlenker ein Werkzeugkopf befestigt ist, der ein um seine Längsachse um mindestens 360° drehbar gelagertes Arbeitswerkzeug näh, mit einer eine Bewegung des Werkzeugkopfes in drei Freiheitsgraden ermöglichenden Lagerung und mit einem mit der Hebelmechanik verbundenen Betätigungshebel mit Handgriff.

Ein derartiger handbetätigter Manipulator ist aus der DE-OS 29 23 695 bekannt. Wesentliches Ziel dieses Manipulators 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 360° um seine Längsachse gedreht werden kann. Diese Drehung erfolgt über Seilzüge und ein Drehen des Betau gungshebcls, mit dem der Manipulator 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 weroei.. 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, wahrer : 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.

Aus der DE-AS 13 01 768 ist ein Manipulator bekannt, in dessen Handgriff eines Bedienungshebels ein Schalter eingebaut ist. mit welchem fernbedient Elektromagnete betätigt werden können, die einen Gleittisch arretieren. Aus der DE-OS 14 81 843 ist es ebenfalls bei einem Manipulator bekannt, am Handgriff für die Betätigung des Manipulators einen zusätzlichen elektrischen Schalter anzubringen, mittels dessen ein entfernter vom Handgriff liegendes Magnetventil steuerbar ist. j Aufgabe der Erfindung ist es, den Manipulator der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern daß in effizienter Weise ein Wechsel der Arbeitswerkzeuge möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost daß der Werkzeugkopf mindestens zwei Arbeitswerk

zeuge aufweist und am äußeren Querlenker schwenkbar gelagert ist, 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. Mit der Erfindung wird weiterhin durch eine mechanische und damit robuste sowie auch von angelernten Kräften leicht überschaubare Konstruktion die Möglichkeit für den Werkzeugwechsel geschaffen.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsforni der Erfindung ist das Betätigungselement ein an einer Stange befestigter Hebel, der durch ein quer zur Längsrichtung des als Bohr 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 einer die Schwenkbewegung des Werkzeugkopfes ermöglichenden Welle 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 ist für die Bewegungsübertragung innerhalb des Rohres ein Bowdenzug vorgesehen. 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 Ausführungsbei'piels sind die entsprechenden Hebel jeweils mittig an der Welle 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 re 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 nachfoägend geschilderten Zahnräder erfolgt.

Nach einer weiteren vo/teilhaften Ausgestaltung der Erfindung, die bei beiden oben erwähnten Varianten anwendbar ist, ist das den Werkzeugkopf tragende Teil des Parallelogrammgestänges als Gehäuse ausgebildet, in welchem die Welle für die Schwenkung des Werkzeugkopfes gelagert ist, wobei an dem dem Werkzeugkopf zugewandten Ende der Weile ein Zahnrad befestigt ist. welches mit einem weiteren Zahnrad kämmt und wobei das weitere Zahnrad über eine in einem Lagerbock gelagerte Welle mit dem Werkzeugköpf 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 Xrbeitsbereich nicht durch den Werkzeugkopf behindert wird.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Welle gegenüber dem Parallelogrammgestänge so kippbar gelagert, daß der Werkzeugkopf gegenüber dem Parallelogrammgestänge in

vertikaler Richtung verschwenkbar ist und daß die Welle und der Werkzeugkopf über eine Feder gegen einen Anschlag in Richtung auf die Grundplatte vorgespannt sind. Mittels dieser Schwenkbewegung kann in Zusammenwirken mit Schaltern festgestellt werden, ob die

ίο 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 Gegenständei., wie z. B. dem zu bestückenden Werkstück.

Nach einer weiteren vorteilhafter: Ausgestaltung der Erfindung ist an der Welle 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 Drehsti'lung des Werkzeugkopfes abgetastet wodurch eine Steuerung Preßluft bzw. Unterdruck zu dem jeweiligen in Einsatz befindlichen Arbeitswerkzeug liefert.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Aus-

jo führungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher geschildert. Es zeigt

Fi g. 1 eine perspektivische Ansicht des Manipulators der Erfindung;

F i g. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Gehäuses mit dem schwenkbaren Werkzeugkopf: und
F i g. 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 Grurdplatte 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 diesen) Lager 6 sind zwei parallel zueinander und in Längsrichtung des Lagerbocks 5 verlaufende. Schenkel angebracht. Das obere Ende dieser Schenkel 6 isi 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 Querlenker 10 und einen als Gehäuse 11 ausgebildeten weiteren Querlenker besitzt. Die jeweils gegenüberliegenden Teile 8 und 9 bzw. 10 und 11 liegen stets parallel zueinander, wobei an den Ecken benachbarter Teile jeweils ein

b5 Schwenklager 12, 11, 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 Be-

reich des Paralleogranimgestänges 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 zur V-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 Laberbock 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 V'-Aehse etwa auf Höhe des Längsstabcs 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. Hier/u weist das Rohr 19 ein quer zu seiner Längsrichtung verlaufendes Langloch 23 auf, das ein Verschwenken des Hebels 22 und damit ein Drehen der Stange 20 gegenüber dem Rohr 19 ermöglicht. Aus Festigkeitsgründen sollte sich das Langloch 23 nicht weiter als etwa 180° 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 Seilscheibe 24 zu zwei weiteren Seilscheiben 27 und 28 verläuft, die an senkrechten Auslegerarmen 26 befestigt sind. Diese Auslegerarme 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 Auslcgerarme 26 befestigt sind. Von dort verläuft das Seil parallel zu dem Längsstab 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 l.ängenänderungen des Seiles bei Verschwenkung des Parallelogrammgestänges ausgleicht. Es ist nun zu erkennen, daß ein Drehen des Rohres 19 über das Seil 25 zu einem Drehen der Seilscheibe 30 'ührt. 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 V-Achse von dem Gehäuse ist ein Werkzeugkopf 33 vorgesehen, der an einem Lagerbock 35 befestigt ist. welcher seinerseits an einer Platte 35 angebracht ist. die — wie im Zusammenhang mit Fig. 2 erläutert wird — in das Gehäuse 11 hineinragt. Der Werkzeugkopf 33 enthält in dem dargestellten Ausfühnsngsbeispie! 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 30" (vgl. F i g. 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 39 und 40, welche über endlose Seile, wie z. B. Gummibändern, mil den zugeordneten Seilscheiben 31 bzw. 32 verbunden sind. Letztlich führt somit eine Drehung des Rohres 19 zu einer Drehung der 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 (Fi g. 2) endet, auf welchen Schläuche

ίο 43 bzw. 44 aufsteckbar sind. Über 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 einer Welle 45, die aus dem dem Werkzeugkopf 33 abgewandten Ende des Gehäuses J1 herausragt. An dem Ende dieser Welle 45 ist miliig 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

r. 49 ist mitlig nn einer kurzen Welle 50 befestigt, die in einem Ausleger 51 drehbar gelagert ist. wobei dieser Ausliger 51 rechtwinklig von dein Querlenker 10 in Richtung der X-Achse fort weist. Die kurze Welle 50 ist über ein Universalgelenk 52 mit der Stange 19 verbun-

jo den. 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 die Welle 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

4« 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 F;ill 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.

so Fig. 2 zeigt eine teilweise geschnittene Draufsicht des Gehäuses 11 mit dem Werkzeugkopf 33. 'Vie erwähnt, bildet das Gehäuse 11 einen Querlenker des Parallelogrammgestänges. 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 F i g. 2) aus dem Gehäuse 11 herausragt. Diese Platte ist in einem Schwenklager 65 gehalten, das ein geringfügiges Kippen der Platte 35 in

N) vertikaler Richtung ermöglicht. Zusätzlich ist in dem Schwenklager 65 eine Feder angeordnet, die die Platte 35 gegen den Boden H' des Gehäuses drückt. Parallel zu der Platte 35 verläuft die Welle 45, die in einem von dem Boden 35 aufwärts ragenden Teil gelagert ist. Die

οι Welle ragt auf beiden Seilen über das Gehäuse 11 hinaus. An ihrem dem Arbeitskopl i3 zugewandten Ende trägt sie über einen Flansch 63 ein Zahnrad 62. das in dem Lagerbock 34 gelagert ist. Dieses Zahnrad kämmt

3Δ Uö

mn 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 Werk^eugkopf 33 an diesem herausragenden Ende befestigt ist. im Inneren des Gehäuses ist auf der Welle 45 ein Exzenter 66 geschoben und an dieser mit einer Schraube bcfesiigt. Dieser Ex/enter wirkt auf einem Hikiüschalier 67. der am Gchiiuscbodcn ΙΓ befestigt ist. Die Plane 35 besitzt eine entsprechende mittige Ausnehmung, so daß sie frei gegenüber dem Mikroschalter 67 bewegbar ist. Je nach Drehsteüung der Welle 45 betätigt der Exzenter 66 den Mikroschalter 67, der somit ein elektrisches Signal über die Drehstellung der Welle 45 und damit über die Schwenkstellung des Werkzeugkopfes 33 abgibt.

An dem unmittelbar aus dem Gehäuse 11 herausragenden Teil der Welle 45 ist noch eine Scheibe 46' angebracht, die an ihrer dem Gehäuse It gegenüberliegenden SiiiTmäcnc eine Ringnui 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 Welle 45 bzw. der Platte 35 liegt. Werden die Welle 45 bzw. die Platte 35 in F i g. 2 nach oben 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. 3g 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 Preßluft- bzw. 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 der Welle 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. Unterdruckschlauche, die zu dem Steuergerät führen, angeschlossen sind.

Im folgenden wird kurz ein Arbeitsablauf mit dein beschriebenen Manipulator geschildert. Der zu bestükkendc Träger ist auf 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

ίο liegen. Der entsprechende Halter, auch »Chuck« genannt, wird bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 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 gedruckt. Hierdurch spricht der Mikroschalter 68 an. Es sei nun angenommen, daß das Arbeitswerkzeug 37 ein Diipenser 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-Schaltkiiis abgesetzt.

Dieser Vorgang wird beliebig oft wiederholt, bis die

jo 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,

J5 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 eine Ausneh-

mung, 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 5 gesetzt werden kann.

Abschließend sei noch erwähnt, daß das Universalgelenk 52 der Fig. 1 auch fortgelassen werden kann, wobei dann jedcxrh der Ausleger 5t so gestaltet sein muß, daß er in Verlängerung zu der Stange 20 liegt, welche io dann direkt in ihm gelagert iit. Die kurze Welle 50 kann dann natürlich auch fortgelassen werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

15

25

30

J5

40

45

50

55

60

65

Claims (8)

Patentansprüche: to

1. Handbetätigten Manipulator 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 Parallelogrammgestänge ausgebildet ist, an dessen äußeren Querlenker ein Werkzeugkopf befestigt ist, der ein um seine Längsachse um mindestens 360° drehbar gelagertes Arbeitswerkzeug hält, mit einer eine Bewegung des Werkzeugkopfes in drei Freiheitsgraden ermöglichenden Lagerung und mit einem mit der Hebelmechanik verbundenen Betätigungshebel mit Handgriff, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugkopf (33) mindestens zwei Arbeitswerkzeuge (37, 38) aufweist und am äußeren Querlenker (11) schwenkbar gelagert ist, daß ein Betätigungselement (22) für die Schwenkung des Werkzeugkopfes (33) in unmittelbarer Nähe des Handgriffes (21) angeordnet ist, und daß das Betätigungselement (22) über Kopplungsglieder (20, 52, 49, 48, 47,46,45, 62, 61, 64) mit dem schwenkbaren Werkzeugkopf (33) verbunden ist.

2. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement ein an einer Stange (20) befestigter Hebel (22) ist, der durch ein quer zur Längsrichtung des als Rohr (19) ausgebildeten Betätigungshebels hindurchragt, wobei die Stange (26) in dem «ohr (te/ drehbar gelagert ist, und daß an dem dem Handgriff (21) abgewandten Ende der Stange (20) ein Hebel ·, ;9) befestigt ist. der über Zugorgane (47,48) mit einem entsprechenden Hebel (46) am Ende einer die Schwenkbewegung des Werkzeugkopfes (33) ermöglichenden Welle (45) verbunden ist.

3. Manipulator nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß für die Bewegungsübertragung innerhalb des Rohres (19) ein Bowdenzug vorgesehen ist.

4. Manipulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel (46 und 49) jeweils mittig an der Welle (645) bzw. der Stange (20) befestigt sind und daß die Enden der Hebel (46 und 49) durch Zugseile (48) verbunden sind.

5. Manipulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Hebel (46 und 49) über sich kreuzende Zugseile (47,48) miteinander verbunden sind.

6. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Querlenker (11) als Gehäuse ausgebildet ist, in welchem die Welle (45) für die Schwenkung des Werkzeugkopfes (33) gelagert ist, und daß an dem dem Werkzeugkopf (33) zugewandten Ende der Welle (45) ein Zahnrad (62) befestigt ist, welches mit einem weiteren Zahnrad (61) kämmt, wobei das weitere Zahnrad (61) über eine in einem Lagerbock (34) gelagerte Welle (64) mit dem Werkzeugkopf (33) verbunden ist.

7. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (45) gegenüber dem Parallelogrammgestänge (8- 11) so kippbar gelagert ist, daß der Werkzeugkopf (33) gegenüber dem Parallelogrammgestänge (8-11) in vertikaler Richtung (Z) verschwenkbai' ist und daß die Welle (45) und der Werkzeugkopf (33) über eine Feder gegen einen Anschlag (60) in Richtung auf die Grundplatte (1) vorgespannt sind.

8. Manipulator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Welle (45) ein Exzenter (66) befestigt ist, der je nach ihrer Drehstellung in oder außer Eingriff mit einem am Boden (11') des Gehäuses (11) befestigten elektrischen Schalter (67) ist.