DE3340074C2 - Method for positioning components on a workpiece - Google Patents
Method for positioning components on a workpieceInfo
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Abstract
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren werden Bauteile aus einem Magazin entnommen, in den Bereich eines Werkstückes transportiert und in genau positionierter Lage auf diesem abgelegt bzw. in dieses eingesetzt. Das Bauteil, das von einem Transportorgan gehalten ist, wird im Normalfall eine gegenüber einer theoretischen Achse exzentrische Lage einnehmen. Um die effektive Ist-Lage des Bauteiles zu bestimmen, wird dieses im Verlauf der Transportbewegung in eine Lageerfassungs-Einrichtung gebracht. Diese erzeugt in Abhängigkeit vom Grad der Lageverschiebung des Bauteiles ein oder mehrere Korrektursignale. Diese werden ausgewertet, um den Verschiebungsweg des Transportorgans und/oder die Lage des Werkstückes im Sinne einer Korrektur zu beeinflussen.With the proposed method, components are removed from a magazine, transported to the area of a workpiece and placed on or inserted into the workpiece in a precisely positioned position. The component, which is held by a transport element, will normally assume an eccentric position with respect to a theoretical axis. In order to determine the actual actual position of the component, it is brought into a position detection device in the course of the transport movement. This generates one or more correction signals depending on the degree of positional displacement of the component. These are evaluated in order to influence the displacement path of the transport element and / or the position of the workpiece in the sense of a correction.
Description
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Positionierung von Bauteilen auf einem Werkstück, bei welchem ein Bauteil aus einem Magazin bzw. aus einem ausgewählten Magazin einer Magazingruppe entnommen, dessen Lage abgetastet, unter Berücksichtigung der ermittelten Lage mittels eines Bauteile-Transportorganes in den Bereich des Werkstückes transportiert und in einer vorgegebenen Position auf das Werkstück aufgebracht wird. Ein solches Verfahren ist bereits durch die DE-OS 26 37 686 bekannt.The present invention relates to a method for positioning components on a Workpiece in which a component is taken from a magazine or from a selected magazine of a magazine group taken, the position of which is scanned, taking into account the determined position by means of a component transport element transported into the area of the workpiece and in a predetermined position the workpiece is applied. Such a method is already known from DE-OS 26 37 686.
Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist z. B. im Aufbringen elektronischer Bauelemente auf einen Träger zu erblicken. Als Träger kommen Dickschichtschaltungen, Diinnschiehlschaltungen, Leiterplatten oder iihnlichc Werkstücke in Heimeln. Solche Triigcr umfassen eine Leiterträgerplatte, die aus keramischem oder einem anderen geeigneten Material besteht, auf deren Oberfläche einerseits ein vorgegebenes Muster von elektrisch leitfähigen Bahnen und andererseits eine Mehrzahl von Anschlußpunkten zur Aufnahme von diskreten, elektrischen bzw. elektronischen Bauelementen wie z. B. Widerständen, Transistoren, Kondensatoren und dgl. vorgesehen ist. Insbesondere wegen der geringen Abmessungen und der gedrängten Anordnung von Dünnschicht- bzw. Dickschichtschaltungen ist es von ausschlaggebender Bedeutung, daß die auf den Träger aufzusetzenden Elemente mit größtmöglichster Präzision an den vorgesehenen P'atz gebracht werden, bevor sie z. B. durch Löten mit den Leiterbahnen des Trägers verbunden werden.A preferred field of application of the method according to the present invention is e.g. B. in application to see electronic components on a carrier. Thick-film circuits are used as carriers, Sliding circuits, printed circuit boards or similar workpieces in Heimeln. Such triggers include one Conductor support plate, which consists of ceramic or other suitable material, on its surface on the one hand a predetermined pattern of electrically conductive tracks and on the other hand a plurality of Connection points for receiving discrete, electrical or electronic components such. B. resistors, Transistors, capacitors and the like. Is provided. Especially because of the small dimensions and the crowded arrangement of thin-film or thick-film circuits, it is more crucial Meaning that the elements to be placed on the carrier with the greatest possible precision be brought to the designated place before they z. B. be connected by soldering to the conductor tracks of the carrier.
Im Interesse einer rationellen, möglichst weitgehend automatisierten Fertigung solcher Schaltungen werden Bestückungsautomaten verwendet, weiche selbsttätig, durch ein geeignetes Programm gesteuert, Bauelemente aus einem Magazin oder aus einem ausgewählten Magazin einer Magazingruppe einnehmen, diese in den Bereich der Leiterplatte transportieren und schließlich die Bauelemente an einer genau vorbestimmten Position auf der Leiterplatte ablegen. Die Transportvorrichtung zum Verbringen der einzelnen Bauelemente vom ausgewähltem Magazin zur vorgegebenen Position auf der Leiterplatte kann nach bekanntem Stand der Technik mit der erwünschten, hohen Präzision gesteuert werden. Andererseits ist die Lage der einzelnen Bauelemente innerhalb des Magazins nicht mit der erforderlichen Präzision gewährleistet, so daß die Position eines von der Transportvorrichtung aufgenommenen Bauelementes gegenüber einer theoretisch genauen Positionierachse der Transportvorrichtung nicht gewährleistet ist. Mit anderen Worten bedeutet das, daß ein vom Erfassungsorgan der Transportvorrichtung aus dem Magazin aufgenommenes Bauelement mehr oder weniger gegenüber der theoretischen Position'erachse der Transportvorrichtung verschoben und/cder verdreht sein kann.In the interests of a rational, as far as possible automated production of such circuits, placement machines are used, soft automatically, Controlled by a suitable program, components from a magazine or from a selected magazine take a magazine group, transport them to the area of the circuit board and finally the Place components at a precisely predetermined position on the circuit board. The transport device to move the individual components from the selected magazine to the specified position on the According to the known state of the art, the printed circuit board can be controlled with the desired high precision. On the other hand, the position of the individual components within the magazine is not as required Precision guaranteed, so that the position of a component picked up by the transport device compared to a theoretically precise positioning axis of the transport device is not guaranteed. In other words, this means that one of the detection member of the transport device from the magazine Picked up component more or less compared to the theoretical position axis of the transport device shifted and / c that can be twisted.
In der eingangs genannten DE-OS 26 37 686 ist ein Verfahren zur Korrektur dieser nicht voraussehbaren Lageverschiebung bei der automatischen Übertragung von Teilen zwischen einer Aufnahme- und einer Ablagestelle unter Verwendung einer programmgesteuerten Ubertragungsmaschine beschrieben. Es kann dabei ein Bauteil von einer variablen Ausgangsposition in eine feststehende Zielposition gebracht werden. Dies geschieht aber dadurch, daß das Bauteil an einer Zwischenposition abgelegt werden muß, wo dessen Lage abgetastet wird. Anschließend wird das Bauteil, unter Berücksichtigung der ermittelten Ist-Lage, wiederaufgenommen und an seine Zielposition gebracht Dieses Vorgehen erfordert aber nicht nur einen hohen, kostspieligen Apparateaufwand (z. B. einen Video-Scanner zur Lageerfassung), sondern auch einen hohen Zeitaufwand, bedingt durch das Ablegen und Wiederaufnehmen des Bauteiles, was natürlich höchst unerwünscht ist. Außerdem scheint die insbesondere bei sehr kleinen Bauteilen erwünschte, hohe Präzision nicht gewährleistet zu sein.In DE-OS 26 37 686 mentioned at the beginning there is a method for correcting these unforeseeable ones Shift in position during the automatic transfer of parts between a pick-up and a deposit point described using a program-controlled transmission machine. It can be a Component can be brought from a variable starting position to a fixed target position. this happens but in that the component must be placed in an intermediate position where its location is scanned. The component is then picked up again, taking into account the determined actual position and brought to its target position This approach not only requires a high, costly one Equipment (e.g. a video scanner for position detection), but also a high expenditure of time, due to the laying down and picking up of the component, which is of course highly undesirable. In addition, the high precision, which is particularly desirable for very small components, does not seem to be guaranteed to be.
Nach einer anderen Lösung hat man schon vorge^ schlagen, die Erfassüngsorgane der Transportvorrichtung mit Zentriermitteln zu versehen, um ein ungenau aufgenommenes Bauelement in die theoretisch erwünschte Sollposition gegenüber der Positionicrachsc zu bringen, d. h. das Bauelement mechanisch so zu verschieben, daß dessen Symmetrieachse mil der Posilionierachsc der Transportvorrichtung zusammenfällt. Hi- According to another solution, it has already been proposed to provide the detection organs of the transport device with centering means in order to bring an inaccurately picked up component into the theoretically desired target position in relation to the Positionicrachsc, i.e. to move the component mechanically so that its axis of symmetry with the Posilionierachsc the transport device coincides. Hi-
ne solche Vorrichtung ist ζ. B. in der US-Patentschrift 41 35 630 beschrieben, die eine Anordnung zum Zentrieren elektronischer Bauelemente offenbart, die aus einem Magazin entnommen worden sind und auf einer Leiterplatte aufgesetzt werden sollen. Es wird dabei von der Überlegung ausgegangen, daß die zu positionierenden Bauelement während des Entnehmens aus dem Magazin möglicherweise dezentral erfaßt werden und demzufolge nicht in der korrekten Sollposition auf den Leiterträger abgesetzt werden können. Um dies zu vermeiden, schlägt die genannte US-Patentschrift die Verwendung eines Zentrierorganes vor, mit Hilfe dessen die aus dem Magazin entnommenen Bauelemente relativ zur theoretischen Positionierachse der Transportvorrichtung zentriert werden können.ne such device is ζ. B. in U.S. Patent 41 35 630 described, which discloses an arrangement for centering electronic components that consists of have been removed from a magazine and are to be placed on a circuit board. It is thereby of assumed that the component to be positioned during removal from the magazine may be detected decentrally and therefore not in the correct target position on the Ladder supports can be deposited. To avoid this, the said US patent suggests its use a centering element, with the help of which the components removed from the magazine are relative can be centered on the theoretical positioning axis of the transport device.
An sich arbeitet diese Vorrichtung zufriedenstellend, benötigt aber in mechanischer Hinsicht aufwendige Mittel, um die im allgemeinen sehr geringe Abmessungen aufweisenden, aus dem Magazin aufgenommenen Bauelemente zu umgreifen und mechanisch zu verschieben. damit sie die theoretische Sollposition einnehmen. Die Konstruktion einer solchen Zentriervorrichtung, die sehr präzise ausgebildet sein muß, ist demzufolge aufwendig und sehr teuer. Dazu kommt, daß mit einem die Präzision der Zentriervorrichtung beeinträchtigenden Verschleiß gerechnet werden muß, und weiter, daß unter Umständen eine Beschädigung der Bauelemente erfolgen kann. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung ist darin zu sehen, daß die bewegten Massen verhältnismäßig groß sind; im Interesse einer geringen Taktzeit beim Aufbringen der Bauelemente auf die Leiterplatte müssen deshalb die Antriebsmittel für die Transportvorrichtung, die zwangsläufig die Zentriervorrichtung umfassen müssen, überdimensioniert werden. In itself, this device works satisfactorily, but requires complex mechanics Means for the generally very small dimensions, received from the magazine To grip components and to move them mechanically. so that they take the theoretical target position. The construction of such a centering device, which must be designed very precisely, is accordingly complex and very expensive. In addition, with a detrimental to the precision of the centering device Wear must be expected, and furthermore that under certain circumstances damage to the components can be done. Another disadvantage of the known arrangement is that the moving masses are relatively large; in the interest of a short cycle time when applying the components to the circuit board must therefore the drive means for the transport device, which inevitably the centering device must be oversized.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, welches ermögl;cht, Leiterplatten oder auch andere Werkstücke irgendeiner Art in rascher Folge mit höchster Präziion mit aus einem Magazin entnommenen Bauteilen bzw. elektrischen Bauelementen zu bestükkenv wobei auf die Verwendung einer komplizierten, mechanisch aufwendigen und daher teuren Zentriervorrichtung verzichtet und auch vermieden werden, daß das Bauteil während seiner Transportbewegung abgelegt und '-viederatifgenommen werJen muß.It is the object of the present invention to propose a method of the type mentioned at the outset which enables ; right to equip circuit boards or other workpieces of any kind in quick succession with the highest precision with components or electrical components removed from a magazine v with the use of a complicated, mechanically complex and therefore expensive centering device being dispensed with and also avoided that the component must be put down and taken down during its transport movement.
Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art wird die erfmdungsgemäße Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 genannten Merkmale gelöstBased on a method of the type mentioned at the outset, the object according to the invention is carried out the features mentioned in the characterizing part of claim 1 solved
Beim Verfahren gemäß der Erfindung wird also darauf verzichtet, das aufgenommene Bauteil mit der theoretisch optimalen Lage in Übereinstimmung zu bringen, d. h. in eine gegenüber der Positionierachse des Bautei-Ie-Transportorganes konzentrische Position zu verschieben. Vielmehr wird das Ausmaß der Exzentrizität mit der das Bauteil erfaßt wurde, und gegebenenfalls auch das Maß dessen Verdrehung, gemessen und anschließend der Bewegungsablauf der Bauteile-Transportvorrichtung und/oder die Position des Werkstückes so nachgeregelt, daß schließlich das Bauteil an der theoretisch vorgegebenen Sollposition auf das Werkstück abgesetzt in dieses eingesetzt wird. Durch den Verzicht auf Zentriervorrichtungen kann die bewegte Masse der Bauteilc-Transpc-rtvorrichtung wesentlich geringer gehalten werden. Die Nachregelung, sei es der Bewe· gungsbahn der Transportvorrichtung, sei es der Lage des Werkstückes, kann im Rahmen der ohnehin erforderlichen Steuereinrichtung der gesamten Anlage, z. B. durch zweckentsprechende Ergänzung des Steuerprogramms, erfolgen und erfordert somit keinen zusätzlichen apparativen Aufwand. Durch den Verzicht auf das Zwischenablegen und Wiederaufnehmen ist eine kurze Taktzeit und damit eine hohe Arbeitsleistung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Bestückungsanlage gewährleistetIn the method according to the invention, the recorded component with the theoretically to align optimal position, d. H. in one opposite the positioning axis of the component transport element shift concentric position. Rather, it is the extent of the eccentricity with which the component was detected, and possibly also the degree of its rotation, measured and then the sequence of movements of the component transport device and / or the position of the workpiece readjusted so that the component finally hits the workpiece at the theoretically specified target position is used separately in this. By dispensing with centering devices, the moving mass of the Component transpc device kept much lower will. The readjustment, be it the path of movement of the transport device, be it the position of the workpiece, can in the context of the already required control device of the entire system, z. B. by appropriately supplementing the control program and therefore does not require any additional equipment expenditure. By dispensing with intermediate filing and picking up, it is a short one Cycle time and thus a high output of a pick and place system operating according to the method according to the invention guaranteed
Im einfachsten Fall mag es genügen, wenn die Abweichung der Lage des Bauteiles von der theoretischen Sollage in einer einzigen, horizontal verlaufenden Richtung erfaßt wird. Dies ist dann der Fall, wenn die im Magazin bzw. den Magazinen befindlichen Bauteile in der einen horizontalen Richtung sehr genau, in einer zweiten, senkrechten dazu verlaufenden Horizontalrichtung jedoch weniger genau positioniert sind. Im allgemeinen wird es jedoch erforderlich sein, die effektive Lage des Bauteiles nach dem Erfassen durch die Transportvorrichtung in zwei zueinander senkrecht stehenden, horizontalen Richtungen zu messen, nämlich in der ΛΤ-Richtung und in der y-RichtUrfc. Dies geschieht in der Lageerfassungs-Einrichtung, deren konstruktiver Aufbau nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist; diesbezüglich wird auf die gleichzeitig eingereichte Patentanmeldung P 33 40 0845-32 verwiesen.In the simplest case, it may be sufficient if the deviation the position of the component from the theoretical target position in a single, horizontal direction is detected. This is the case when the components in the magazine or magazines are in the one horizontal direction very precisely, in a second, perpendicular horizontal direction however, are less precisely positioned. In general, however, it will be necessary to use the effective Position of the component after being captured by the transport device in two mutually perpendicular, to measure horizontal directions, namely in the ΛΤ-direction and in the y-directionUrfc. This is done in the position detection device, its more constructive Structure is not the subject of the present invention; in this regard, reference is made to the simultaneously submitted Patent application P 33 40 0845-32 referenced.
Gegebenenfalls kann es auch erforderlich sein, neben der Erfassung der Lage des Bauteiles in X- und K-Richtung eine allfällige Verdrehung des Bauteiles um die Positionierachse der Bauteile-Trarsportvorrichtung zu erkennen. Auch dies kann in der Lageerfassungs-Einrichtung geschehen, indem diese ein winkelabhängiges Fehlersignal liefert und eine Drehvorrichtung aktiviert, um das Bauteil in eine winkelgerechte Lage zu bringen.It may also be necessary, in addition to detecting the position of the component in the X and K directions, to detect any rotation of the component about the positioning axis of the component carrying device. This can also be done in the position detection device in that it supplies an angle-dependent error signal and activates a rotating device in order to bring the component into an angularly correct position.
Jedenfalls wird bzw. werden aus der Lageerfassungs-Einrichtung ein Korrektursignal oder mehrere Korrektursignale abgeleitet, die zur korrekten Positionierung des Bauteiles auf dem Werkstück Verwendung finden. Wahlweise ist es möglich, mittels dieses Korrektursignales bzw. dieser Korrektursignale entweder nur die Bewegungsbahn der Bauteile-Transportvorrichtung o^er nur die Positionierung des Werkstückes zu beeinflussen, oder aber im Sinne einer Bewegungsoptimierung beide Beeinflussungen gleichzeitig vorzunehmen.In any case, the position detection device becomes a correction signal or a plurality of correction signals derived, which are used for the correct positioning of the component on the workpiece. Optionally, it is possible to use this correction signal or these correction signals to only use the Movement path of the component transport device or only to influence the positioning of the workpiece, or to carry out both influences at the same time in the sense of a movement optimization.
Schließlich sei noch erwähnt, daß auf ähr.liche Weise die Position des Bauteiles an der Transportvorrichtung bezüglich der Z-Richtung erfaßt bzw. gemessen werden kann. Ein solcher Meßwert, der ebenfalls von der Lageerfassungs-Einrichtung geliefert werden kann, bietet einen Anhaltspunkt, um das Bauteil bezüglich seiner Höhenlage optimal auf das Werkstück absetzen zu können. Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren, unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen, näher erläutert.Finally, it should be mentioned that the position of the component on the transport device can be detected or measured with respect to the Z direction. Such a measured value, which is also from the position detection device can be supplied, provides an indication of the height of the component to be able to set it down optimally on the workpiece. In the following, the method according to the invention is explained in more detail with reference to the schematic drawings.
In den Zeichnungen zeigtIn the drawings shows
F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Positionierung von Bauteilen in finer Seitenansicht, F i g. 1 a schematic representation of an arrangement for positioning components in a finer side view,
F i g. 2 eine Ansicht der Anordnung von oben, und
Fig. 3—5 sch ^mansche Darstellung der Lage eines Bauteiles innerhalb der Lageerfassungs-Einrichtung.F i g. 2 shows a view of the arrangement from above, and
Fig. 3-5 Sch ^ manic representation of the position of a component within the position detection device.
Die Anordnung gemäß F i g. 1 umfaßt eine Konsole 1, auf welcher ein Arbeitstisch 2 beweglich gefagert ist. Nicht näher dargestellte Antriebsorgane, die unter der Wirkung einer ebenfalls nicht dargestellten Steuereinrichtung stehen, ei ijuiben es, den Arbeitstisch 2 horizontal in Richtung der Pfeile X wie auch in Richtung der Pfeile Y(F i g. 2) zu verschieben. Auf dem Arbeitstisch 2 ist ein Werkstück 3, z. B. in Form eines mit LeiterbahnenThe arrangement according to FIG. 1 comprises a console 1 on which a work table 2 is movably supported. Drive elements, not shown, which are under the action of a control device, also not shown, have the ability to move the work table 2 horizontally in the direction of the arrows X and in the direction of the arrows Y (FIG. 2). On the work table 2 is a workpiece 3, for. B. in the form of one with conductor tracks
versehenen Keramiksubstrates, zur Herstellung einer elektronischen Schaltung angeordnet. Positionier- bzw. Halteorgane 4 dienen dazu, das Werkstück 3 gegenüber dem Arbeitstisch 2 in einer vorbestimmten Lage zu fixieren. provided ceramic substrate, arranged for the production of an electronic circuit. Positioning resp. Holding members 4 are used to fix the workpiece 3 in relation to the work table 2 in a predetermined position.
Eine weitere Konsole 5, die benachbart zur Konsole 1 angeordnet ist, trägt eine Anzahl von Bauteilemagazinen 6; diese umfassen einen Vorratsteil 7, aus welchem ein Band 8 herausragt, das mit einer Mehrzahl von z. B. aufgeklebten Bauelementen 9a, 9b usw. versehen ist. Selbstverständlich können die Bauteilemagazine 7 auch anders ausgebildet sein, und es sind eine Reihe von Betätigungsorganen für die Bauteilemagazine erforderlich; auf diese Einzelheiten braucht im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht näher eingegangen zu wer- is den. da sie im Ermessensbereich des mit der Materie vertrauten Fachmannes liegen.Another console 5, which is arranged adjacent to the console 1, carries a number of component magazines 6; these comprise a storage part 7, from which a tape 8 protrudes, which with a plurality of z. B. glued components 9a, 9b , etc. is provided. Of course, the component magazines 7 can also be designed differently, and a number of actuating members are required for the component magazines; these details need not be discussed in more detail within the scope of the present invention. since they are within the discretion of a person skilled in the art.
Oberhalb der beiden Konsolen 1 und 5 ist eine Führung 10 angpnrrlnpi, di? ein Baüieüe-TrsnsportGrgäü ! ί aufnimmt. Dieses umfaßt einen schlittenartigen Teil 12, der entlang der Führung 10 in Richtung des Pfeiles A längsverschiebbar ist. Gegebenenfalls kann die gesamte Führung 10 zusätzlich in einer senkrecht dazu verlaufenden Richtung entlang des Pfeiles B quer verschiebbar sein. Das Transportorgan 11 umfaßt ein Bauteile-Aufnahmeorgan 13, welches mit einer Hohlnadel 14 bestückt ist, um die einzelnen Bauelemente 9a—9b aus den Magazinen zu entnehmen. Das Innere der Hohlnadel ist an eine (nicht dargestellte) Vakuumquelle angeschlossen; beim Auftreffen der Spitze der Nadel 14 auf das aufzunehmende Bauelement 9 wird das Vakuum angelegt, so daß das Bauelement 9 an der Spitze der Nadel 14 haften bleibt. Zu diesem Zweck ist die gesamte Anordnung bzw. das Bauteile-Aufnahmeorgan 13 in Richtung des Pfeiles C höhenverstellbar. Das heißt, daß die Nadel 14 aus der in Fig. 1 gezeigten Position auf ein ausgewähltes Bauelement 9 abgesenkt werden kann, um dieses durch Ansaugen festzuhalten.Above the two consoles 1 and 5 is a guide 10 angpnrrlnpi, di? a Baüieüe-TrsnsportGrgäü! ί records. This comprises a slide-like part 12 which is longitudinally displaceable along the guide 10 in the direction of the arrow A. If necessary, the entire guide 10 can additionally be displaceable transversely in a direction running perpendicular thereto along the arrow B. The transport element 11 comprises a component receiving element 13 which is equipped with a hollow needle 14 in order to remove the individual components 9a- 9b from the magazines. The interior of the hollow needle is connected to a vacuum source (not shown); when the tip of the needle 14 strikes the component 9 to be picked up, the vacuum is applied so that the component 9 remains adhered to the tip of the needle 14. For this purpose, the entire arrangement or the component receiving member 13 is adjustable in height in the direction of arrow C. This means that the needle 14 can be lowered from the position shown in FIG. 1 onto a selected component 9 in order to hold it in place by suction.
Wie schon erwähnt, ist die Anordnung 11 entlang der Führung 10 in Richtung des Pfeiles A verschiebbar, nämlich in eine Position (gestrichelt dargestellt in Fig. 1) oberhalb einer Lageerfassungs-Einrichtung 15. Letztere befindet sich zentral über dem Arbeitstisch 2 und besitzt im wesentlichen rahmenförmige Gestalt, so daß das Bauteile-Aufnahmeorgan 13 mit der das Bauelement 9 tragenden Nadel 14 durch diese hindurchtreten kann.As already mentioned, the arrangement 11 can be displaced along the guide 10 in the direction of arrow A , namely into a position (shown in dashed lines in FIG. 1) above a position detection device 15. The latter is located centrally above the work table 2 and essentially has Frame-like shape, so that the component receiving member 13 with the needle 14 carrying the component 9 can pass through it.
Auf nähere Einzelheiten bezüglich der Lageerfassungs-Einrichtung 15 wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht eingetreten; diesbezüglich wird auf die gleichzeitig eingereichte Patentanmeldung P 33 40 084.9-32 hingewiesen, in welcher ausführlich auf deren Ausbildung eingegangen wird. Jedenfalls ist die Lageerfassungs-Einrichtung im Stande, die effektive Position eines Bauelementes 9 relativ zu einer durch das Zentrum der Nadel 14 verlaufenden, vertikalen Positionierachse zu erkennen und daraus ein Korrektursignal bzw. Korrektursignale abzuleiten.Further details with regard to the position detection device 15 are given in the context of the present Invention did not occur; in this regard, see the patent application filed at the same time P 33 40 084.9-32 pointed out, in which their training is discussed in detail. Anyway, it is Position detection device capable of determining the effective position of a component 9 relative to a through the To recognize the center of the needle 14 running, vertical positioning axis and a correction signal therefrom or derive correction signals.
In den Fig.3—5 sind schematisch verschiedene Lagen eines Bauelementes 9 in bezug auf die Positionierachse F innerhalb der rahmenförmigen Lageerfassungs-Einrichtung 15 dargestellt Während das Bauelement 9 gemäß Fig.3 die theoretisch korrekte Sollposition in X- und V-Richtung einnimmt und auch nicht relativ zum Rahmen der Einrichtung 15 verdreht ist, befindet sich das Bauelement gemäß F i g. 4 und 5 in verdrehter bzw. dezentrierter Lage. Die Lageerfassungs-Einrichtung 15 ist im Stande, im Fall der Situation gemäß F i g. 4 den Drehwinkel des Bauelementes 9 zu erkennen, daraus ein Korrektursignal abzuleiten und die Nadel 14 bzw. das Bauteiletragorgan 13 zu einer Drehung zu veranlassen, bis das Bauelement 9 die in Fig.3 gezeigte Lage einnimmt. Andererseits wird durch die Einrichtung 15 eine laterale Verschiebung in horizontaler Richtung, in der Situation gemäß F i g. 5 um den Betrag χ in A"-Richtung und um den Betrag y in V-Richtung, erkannt. Daraus werden ebenfalls Korrektursignale abgeleitet, die entweder die Bewegungsbahn der Anordnung Il in Richtung der Pfeile A und B oder die Verschiebung des Arbeitstisches 2 in X- und Y-Richtung oder aber eine Kombination davon beeinflussen.In Fig.3-5 are schematically different positions of a device 9 shown in relation to the positioning axis F within the frame-shaped position detection device 15 while the device 9 according to Figure 3 the theoretically correct target position in the X and occupies V-direction, and also is not rotated relative to the frame of the device 15, the component is according to FIG. 4 and 5 in a twisted or decentered position. The position detection device 15 is able, in the case of the situation according to FIG. 4 to recognize the angle of rotation of the component 9, to derive a correction signal therefrom and to cause the needle 14 or the component support member 13 to rotate until the component 9 assumes the position shown in FIG. On the other hand, a lateral displacement in the horizontal direction, in the situation according to FIG. 5 by the amount χ in the A "direction and by the amount y in the V-direction. Correction signals are also derived from this, which either determine the movement path of the arrangement II in the direction of the arrows A and B or the displacement of the work table 2 in X. - and Y- direction or a combination thereof.
Der praktische Ablauf des Verfahrens ist wie folgi: Die Bauteile-Transportvorrichtung 11 befindet sich gemäß Fig. 1 in einer Position oberhalb eines ausgewählten Magazins 6. Die Nadel 14 wird in Richtung des Pfeiles Cabgesenkt, bis deren Spitze auf der OberflächeThe practical course of the procedure is as follows: The component transport device 11 is located according to FIG Fig. 1 in a position above a selected magazine 6. The needle 14 is in the direction of the The arrow's cab is lowered until its tip is on the surface
wird die Vakuumquelle angelegt und die Nadel 14 zurückgezogen, so daß das Bauelement 9c an der Spitze der Nadel 14 haften bleibt. Im Normalfall wird ein so aufgenommenes Bauelement 9c nicht genau zentrisch an der Spitze der Nadel 14 haften, sondern in X- und y-Richtung versetzt sein. Nun bewegt sich die Transportvorrichtung 11 in die in Fig. 1 gestrichelt gezeigte Lage des Arbeitstisches 2 und die Nadel 14 wird soweit abgesenk'. daß sich das Bauelement 9c innerhalb der rahmenförmigen Lageerfassungs-Einrichtung 15 befindet. Dort wird die Exzentrizität der Lage des Bauelementes 9c gegenüber der theoretischen Positionierachse im Zentrum der Nadel 14 erfaßt; ein daraus resultierendes Korrektursignal bewirkt nun entweder eine Lagekorrektur der Transportvorrichtung 11 in Richtung der Pfeile A und/oder B, eine Verschiebung des Arbeitstisches 2 in X- und/oder V-Richtung oder eine Kombination beider Korrekturbewegungen. Nachdem dies geschehen ist, ist sichergestellt, daß sich das an der Spitze der Nadel 14 befindliche Bauelement 9c in korrekter Lage oberhalb des Werkstückes 3 befindet, so daß anschließend die Nadel 14 abgesenkt werden kann, um das Bauelement 9c mit höchster Präzision auf das Werkstücks abzulegen.the vacuum source is applied and the needle 14 is withdrawn so that the component 9c remains adhered to the tip of the needle 14. Normally, a component 9c picked up in this way will not adhere exactly centrally to the tip of the needle 14, but will be offset in the X and Y directions. The transport device 11 now moves into the position of the work table 2 shown in dashed lines in FIG. 1 and the needle 14 is lowered so far. that the component 9c is located within the frame-shaped position detection device 15. There the eccentricity of the position of the component 9c with respect to the theoretical positioning axis in the center of the needle 14 is detected; a correction signal resulting therefrom now causes either a position correction of the transport device 11 in the direction of the arrows A and / or B, a displacement of the work table 2 in the X and / or V direction or a combination of both correction movements. After this has been done, it is ensured that the component 9c located at the tip of the needle 14 is in the correct position above the workpiece 3, so that the needle 14 can then be lowered in order to place the component 9c on the workpiece with the greatest precision .
Wie schon zuvor erwähnt, erkennt die Lageerfassungs-Einrichtung 15 eine Verdrehung des Bauelementes 9c gegenüber der theoretischen Sollage. Das daraus gewonnene Korrektursignal kann dazu benützt werden, die Nadel 14 zu verdrehen, bis die erwünschte, parallele Ausrichtung des Bauelementes 9c erreicht ist. Mit Hilfe der heute zur Verfugung stehenden Steuerorgane kann diese Auswertung und Korrektur so schnell erfoigen, daß kein nennenswert langer Aufenthalt des Bauelementes in der Lageerfassungs-Einrichtung 15 erforderlich istAs already mentioned above, the position detection device 15 detects a rotation of the component 9c compared to the theoretical target position. The correction signal obtained from this can be used to to rotate the needle 14 until the desired, parallel alignment of the component 9c is achieved. With help the tax organs available today can carry out this evaluation and correction so quickly, that no appreciably long stay of the component in the position detection device 15 is required is
Nachdem das Bauelement 9c auf dem Werkstück 3 abgelegt worden ist, wird das Vakuum innerhalb der Nadel 14 aufgehoben und diese zurückgezogen, währenddem sich die Transportvorrichtung 11 in die in F i g. 1 gezeigte Ausgangslage oder in eine in Richtung des Pfeiles A etwas verschobene Lage Ober einem der Magazine 6 zurückbewegt Nun kann die Nadel 14 erneut abgesenkt werden, um ein weiteres Bauelement 9a—96 aufzunehmen, und der vorstehend geschilderte Vorgang wiederholt sich von Neuem.After the component 9c has been placed on the workpiece 3, the vacuum within the needle 14 is released and the latter is withdrawn, while the transport device 11 moves into the position shown in FIG. 1 or moved back into a position slightly displaced in the direction of arrow A above one of the magazines 6. Now the needle 14 can be lowered again to pick up a further component 9a-96, and the process described above is repeated anew.
Es versteht sich von selbst, daß die beispielsweise beschriebenen Vorrichtungen und Anordnungen im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zahlreichen Modifikationen unterworfen sein können. Des wei-It goes without saying that the devices and arrangements described for example in the Numerous modifications can be made within the scope of the method according to the invention. Of the
teren ist es denkbar, das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur zur Positionierung von Bauelementen.auf einer Leiterplatte zu verwenden, sondern bei jeglichem anderen A rbeifc» Vorgang, der die.genauePositionierung eines Bauteiles an einervorgegebenen Lage erfordert.Furthermore, it is conceivable to use the method according to the invention not only for positioning Bauelemente.on a Printed circuit board, but for any other process that requires precise positioning of a component at a given position.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (4)
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|---|---|---|---|
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| DE3340074A1 (en) | 1985-05-23 |
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| D2 | Grant after examination | ||
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