DE3809122C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anbringung elektronischer Bauteile an einer Leiterplatte, mit
einem intermittierend verdrehbaren Drehramen;
einer Mehrzahl von Hebeeinrichtungen, die um den Umfang und längs des Umfangs des Drehrahmens in regelmäßigen Abständen so angeordnet sind, daß sie frei auf- und abwärts beweglich sind;
einer Mehrzahl von Haltevorrichtungen für elektronische Bauteile, die jeweils fest an den Hebeeinrichtungen so angeordnet sind, daß jede zu einem gegebenen Zeitpunkt ein elektronisches Bauteil hält;
einer Antriebsvorrichtung, die den Drehrahmen zur intermittierenden Verdrehung steuert, so daß jede der Haltevorrichtungen für ein elektronisches Bauteil wenigstens an einem ersten Ort angehalten werden kann, der zur Zuführung des elektronischen Bauteils geeignet ist, und an einem zweiten Ort angehalten werden kann, der zur Anbringung des elektronsichen Bauteils geeignet ist;
einer Kulissenführung zur Auf- und Abwärtsbewegung der Hebeeinrichtungen während der Verdrehung des Drehrahmens; und
einer an dem genannten zweiten Ort fest angeordneten, an die jeweils dort befindliche Haltevorrichtung ankoppelbaren Betätigungsvorrichtung zur zusätzlichen Auf- und Abwärtsbewegung der Haltevorrichtung.

Eine solche Vorrichtung ist aus der US-PS 47 06 379 (=JP-OS 61-61 492) bekannt. Bei diesen Vorrichtungen handelt es sich um den rotierenden Typ, der sich zur Durchführung des Anbringungsvorganges bei hoher Geschwindigkeit eignet. Bei der bekannten Vorrichtung sind für die großräumige Auf- und Abbewegung der umlaufenden Bestückungsköpfe eine Kulissenführung und für eine kleine zusätzliche Auf- und Abbewegung der Bestückungsköpfe am Übergabeort und am Bestückungsort jeweils noch zusätzlich ein ankoppelbarer Antrieb in Form eines Hebels vorgesehen. Dabei wird der Hebel von einem Nocken in die eine und von einer Feder in die andere Richtung bewegt, und zwar in dem Sinne, daß die Feder den Bestückungskopf zu senken und der Nocken ihn zu heben versucht. Außerdem ist eine Saugdüse gegenüber dem Bestückungskopf mittels einer Feder abgefedert. Auf Grund dieser Ausbildung besitzt die herkömmliche Vorrichtung den Nachteil, daß der Druck auf das Bauelement beim Aufsetzen auf die Platine im wesentlichen nicht eingestellt werden kann, falls verschiedene Arten elektronischer Bauteile unterschiedlicher Höhe auf der Platine angeordnet werden sollen. Eine feinfühige Einstellung der Aufsetzkraft ist jedoch notwendig, um eine exakte Positionierung der elektronischen Bauteile auf der Platine bei hoher Bestückungsgeschwindigkeit zu erzielen und Bruchbeschädigungen und andere Schäden an den elektronischen Bauteilen beim Aufsetzen mit hoher Wahrscheinlichkeit auszuschließen.

Ferner ist in der JP-OS 61-1 19 100 eine Vorrichtung offenbart, in welcher, wie Fig. 1 zeigt, jede der Mehrzahl von Bestückungsköpfen bzw. Haltevorrichtungen 32 nicht mittels eines feststehenden Nockens, sondern unter der Einwirkung eines Linearmotors 33 aufwärts- und abwärts bewegt wird. In Fig. 1 bezeichnen die Bezugszeichen 30, 31, 34 und 35 jeweils elektronische Bauteile, einen Drehrahmen, eine Zuführvorrichtung für elektronische Bauteile und eine Platine, auf welcher eines oder mehrere elektronische Bauteile fest angebracht werden, wobei die Platine 35 auf einem Montagetisch 36 liegt. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird der Linearmotor 33 für die großräumige Auf- und Abbewegung zwischen dem Niveau des Übergbeortes an der Zuführvorrichtung 34 und dem Niveau der Platine 35 verwendet. Somit erfordert diese Art von Vorrichtung Linearmotoren 33 mit einem relativ großen Hub, da die Haltevorrichtungen 32 durch die zugeordneten Linearmotoren 33 über ihre gesamte Bewegungbahn angetrieben werden. Daher braucht jeder Linearmotor 33 unvermeidlich viel Platz an dem Ort, der zur Anbringung des elektronischen Bauteils vorgesehen ist, obwohl dieser Ort für eine Vielzahl anderer Zwecke freigehalten werden müßte. Dies führt zu schlechten Bearbeitungsbedingungen. Da außerdem jede Haltevorrichtung 32 einen eigenen Linearmotor 33 benötigt, ist die Produktion dieser Vorrichtung nachteilig teuer. Zudem benötigt die Vorrichtung ein aufwendiges Stromversorgungssystem, denn die elektrische Energie zur Betätigung einer Vielzahl von Linearmotoren 33 auf dem Rahmen 31 wird von einer bestimmten festgelegten Stelle aus zugeführt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Vorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß der Druck auf das Bauelement beim Aufsetzen auf die Platine fein eingestellt werden kann, so daß die Anbringungen von elektronischen Bauteilen auch unterschiedlicher Höhe auf zugeordneten Positionen einer Platine mit hoher Geschwindigkeit möglich wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art derart gelöst, daß ein Linearmotor für die zusätzliche Auf- und Abbewegung vorgesehen wird.

Durch den obengenannten Aufbau der vorliegenden Er­ findung werden die Hebeeinrichtungen zusammen mit den Haltevorrichtungen für die elektronischen Bau­ teile mittels der Kulissenführung bei der Verdre­ hung des Drehrahmens aufwärts und abwärts bewegt. Dementsprechend nimmt jede Haltevorrichtung ein elektronisches Bauteil zur Zeit am ersten Ort auf und wird dann veranlaßt, sich zum zweiten Ort und gleichzeitig damit abwärts nahe zur Schaltplatte zu bewegen, auf welcher das elektronische Bauteil be­ festigt wird. Am zweiten Ort wird die Haltevorrichtung außerdem durch den Linearmotor aufwärts oder abwärts bewegt, so daß das elektronische Bauteil auf der Schaltplatte angebracht werden kann. Da jede Haltevorrichtung für ein elektronisches Bauteil bei der Anbringung des Bauteils auf der Schaltplatte durch den Linearmotor angetrieben wird, erleiden die elektronischen Bauteile keine Bruchbeschädigungen oder irgendwelche anderen Beschädigungen, auch wenn sie von unterschiedlicher Höhe sind.

Außerdem ist die Vorrichtung der vorliegenden Erfin­ dung zur Aufwärts- und Abwärtsbewegung der Hebeein­ richtungen bei der Verdrehung des Drehrahmens nur mit einer Kulissenführung als Antriebsmittel ausge­ stattet, während der Linearmotor mit einem relativ kurzen Hub am zweiten Ort vorgesehen ist. Deswegen kann die Vorrichtung nicht nur in unaufwendiger Weise mit einfachem Aufbau und bei geringen Kosten hergestellt werden, sondern bietet außerdem relativ viel Platz am zweiten Ort, was die Bearbeitung er­ leichtert.

Die Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher hervorgehen. Gleiche Teile sind durchgehend mit gleichen Bezugszeichen ver­ sehen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Perspektivansicht einer bekannten Vorrichtung zur Anbringung elektro­ nischer Bauteile;

Fig. 2 einen Längsschnitt einer Vorrichtung zur Anbringung elektronischer Bauteile gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 einen Längsschnitt einer Hebeeinrich­ tung, die in der Anbringungsvorrichtung gemäß Fig. 2 verwendet wird;

Fig. 4 einen Querschnitt eines Linearmotors zur Auf- und Abwärtsbewegung der Hebeeinrich­ tung; und

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist ein Drehrahmen 1 auf dem unteren Bereich einer Drehwelle 3 sicher be­ festigt, welche lose in ein zylindrisches Stützteil 6 eingesetzt ist und sich abwärts von einer Schalt­ einheit 2 erstreckt. Sowohl das Stützteil 6 als auch die Schalteinheit 2 sind steif mit einem Ge­ häuse H verbunden. Eine Mehrzahl von Hebeeinrich­ tungen 5 ist um den Umfang und längs des Umfangs des Drehrahmens 1 in regelmäßigen Abständen so ange­ bracht, daß jede an einem fest mit dem Drehrahmen 1 verbundenen Führungsstab 4 frei aufwärts und ab­ wärts bewegbar ist. Der Abstand zwischen benach­ barten Hebeeinrichtungen 5 entspricht einem Dreh­ winkel, mit welchem übereinstimmend der Drehrahmen 1 intermittierend um die Drehwelle 3 und zusammen mit dieser unter der Einwirkung der Schalteinheit 2 (Antriebsvorrichtung) verdreht werden kann. Ein Lager 7 ist zwischen der unteren Innenfläche des Stützteils 6 und der Drehwelle 3 eingesetzt, um die Drehwelle 3 verdrehbar abzustützen. Das Stützteil 6 ist mit einer Nockennut 8 versehen, die in seiner äußeren Umfangsfläche ausgebildet ist. An jeder Hebeeinrichtung 5 ist mittels eines Schaftes eine Nockenrolle 9 drehbar angeordnet und steht im Ein­ griff mit der Nockennut 8.

Wie Fig. 3 zeigt, ist die Hebeeinrichtung 5 mit einem vertikal beweglichen Hebestab 10 versehen, der sich durch sie erstreckt und an seinem unteren Endbereich eine Saugdüse 11 als Haltevorrichtung zum Halten jeweils eines elektronischen Bauteils zur Zeit am unteren Ende aufweist. Die Hebeein­ richtung 5 hat eine Kammer 5a zur Aufnahme eines Be­ tätigungsschaftes 12, der fortdauernd mittels einer Druckfeder 13 aufwärts gedrängt wird. Die Druck­ feder 13 steht mit einem Ende in Berührung mit der unteren Innenfläche der Hebeeinrichtung 5 und ist mit dem anderen Ende in eine Ausnehmung 12a einge­ setzt, die im unteren Bereich des Betätigungs­ schaftes 12 ausgebildet ist. Der Betätigungsschaft 12 kann unter der Wirkung der Druckfeder 13 auf­ wärts von der Hebeeinrichtung 5 durch eine in deren oberen Bereich ausgebildete Öffnung 5b vortreten, bis ein Schulterbereich 12b des Betätigungsschaftes 12 in Berührung mit der oberen Innenfläche der Hebe­ einrichtung 5 gelangt. Der Hebestab 10 und der Be­ tätigungsschaft 12 sind in paralleler Beziehung zu­ einander in der Hebeeinrichtung 5 voneinander beab­ standet angeordnet.

Ein Vorsprung 15 ist einstückig mit einem unteren Bereich des Betätigungsschaftes 12 ausgebildet und steht in Richtung auf den Hebestab 10 so vor, daß er in eine Ausnehmung 16 eintritt, die in einem mittleren Seitenbereich des Hebestabes 10 über eine geeignete Länge ausgebildet ist. Im Normalzustand steht der Vorsprung 15 in Berührung mit dem oberen Ende der Ausnehmung 16 und trägt so den Hebestab 10, wobei er diesen gleichzeitig an einer Drehung hindert. Eine Führungsrolle 17 ist mittels eines Schaftes an einem unteren Bereich des Hebestabes 10 verdrehbar angeordnet.

Ein gemeinsamer Saugkanal 18 verbindet eine Unter­ druckquelle (nicht gezeigt) mittels eines Schlauches oder Rohres (ebenfalls nicht gezeigt) mit der Vorrichtung. Der Saugkanal 18 ist in der Schalteinheit 2, der Drehwelle 3 und dem Drehrahmen 1 ausgebildet und verzweigt sich im Drehrahmen 1 in eine Mehrzahl von Durchgängen, die jeweils über einen Saugschlauch 19 mit einer Saugdüse 11 ver­ bunden sind.

Eine Zuführvorrichtung 20 für elektronische Bau­ teile ist unmittelbar unterhalb einer der Saugdüsen 11 vorgesehen, welche an den Hebestäben 10 vorge­ sehen sind, d.h. an einem der Orte, an denen die Hebeeinrichtungen 5 in Übereinstimmung mit der intermittierenden Verdrehung des Drehrahmens 1 an­ gehalten werden. Ein Montagetisch 21, auf dem die Schaltplatte plaziert wird, ist unmittelbar unter­ halb einer anderen Saugdüse 11 in Förderrichtung fortschreitend hinter der Zuführvorrichtung 20 für elektronische Bauteile bezüglich des Drehrichtung des Drehrahmens 1 vorgesehen. Jedes elektronische Bauteil wird auf der Schaltplatte befestigt, welche auf dem Montagetisch 21 liegt. Wenn eine der Hebe­ einrichtungen 5 an dem Ort angehalten worden ist, an dem das elektronische Bauteil auf der Schalt­ platte angebracht wird, greift die am Hebestab 10 angeordnete Führungsrolle 17 mit ihren oberen und unteren Bereichen in eine Betätigungsvorrichtung 22 ein, die aufwärts und abwärts von einem Linearmotor 23 verfahren werden kann, welcher mittels einer Tragsäule 14 steif am Gehäuse H befestigt ist. Un­ mittelbar oberhalb des Betätigungsschaftes 12 ist eine Druckzuführvorrichtung 24 fest mit dem Gehäuse H verbunden, welche einen abwärtsgerichteten Druck auf den Betätigungsschaft 12 ausüben kann.

Wie in Fig. 4 und 5 gezeigt, umfaßt der Linearmotor 23 ein inneres Joch 25, einen Führungsstab 26, eine bewegliche Spule 27 mit einer Spulenhalterung 27a, welche vertikalbeweglich auf dem Führungsstab 26 ge­ lagert ist, ein Paar äußerer Joche 28 und ein Paar Permanentmagneten 29, welche an den Innenflächen je­ weiliger äußerer Joche 28 befestigt sind, wobei das innere Joch 25 lose in die Spule 27 eingeführt ist. Die inneren und äußeren Joche 25 und 28 sind mitein­ ander an ihren gegenüberliegenden Enden fest verbun­ den und bilden zusammen mit den Permanentmagneten 29 einen Magnetkreis.

Bei der beschriebenen Bauweise greift die Nocken­ rolle 9 jeder Hebeeinrichtung 5 in die Nockennut 8 ein, so daß die Hebeeinrichtungen 5 und damit die Hebestäbe 10 bei der Verdrehung des Drehrahmens 1 aufwärts und abwärts bewegt werden und demzufolge die Saugdüsen 11 an den unteren Enden zugeordneter Hebestäbe 10 aufwärts und abwärts bewegt werden. Am Ort der Zuführung elektronischer Bauteile wird eine der Saugdüsen 11 abwärts auf die Zuführvorrichtung 20 zubewegt, und zwar durch die Abwärtsbewegung der Hebeeinrichtung 5 in Abhängigkeit von der Nockennut 8, um ein elektronisches Bauteil aufzunehmen. Nach­ folgend wird die Saugdüse 11 aufwärtsbewegt und dann zu dem Ort der Anbringung des elektronischen Bauteils auf der Schaltplatte geführt, d.h. dem Ort, an dem der Montagetisch 21 vorgesehen ist. An diesem Ort wird die Saugdüse 11 zusammen mit dem elektronischen Bauteil abwärts in eine Stellung un­ mittelbar oberhalb einer anderen Stellung gebracht, in welcher das elektronische Bauteil in Berührung mit der Schaltplatte gebracht wird. Dadurch wird die Führungsrolle 17 in Eingriff mit der Betäti­ gungsvorrichtung 22 gebracht und der Betätigungs­ schaft 12 wird durch die Druckzuführvorrichtung 24 abwärts bewegt. Im Ergebnis wird die Äbstützung des Hebestabes 10 durch den Vorsprung 15 aufgehoben, wie die gestrichelte Linie in Fig. 3 andeutet, so daß der Linearmotor 23 den Hebestab 10 aufwärts und abwärts verfahren kann.

Bei der Abwärtsbewegung der Saugdüse 11 unter der Einwirkung des Linearmotors 23 wird das von der Saugdüse 11 gehaltene elektronische Bauteil gegen die Schaltplatte gepreßt und zwar unter einem vorbe­ stimmten Druck, so daß es fest auf dieser angeord­ net werden kann. Nach beendigter Anbringung des elektronischen Bauteils wird der Hebestab 10 vom Linearmotor 23 aufwärts bewegt, nachdem das elektro­ nische Bauteil von der Saugdüse 11 freigegeben wor­ den ist, und gleichzeitig wird die Druckzuführvor­ richtung 24 zurückgesetzt, so daß sie den Betäti­ gungsschaft 12 nicht mehr abwärts drängt. Dadurch wird der Hebestab 10 wieder vom Vorsprung 15 des Be­ tätigungsschaftes 12 getragen. Nachfolgend wird bei Verdrehung des Drehrahmens 1 der Eingriff zwischen der Führungsrolle 17 und der Betätigungsvorrichtung 22 aufgehoben, so daß wieder eine Vertikalbewegung der Hebeeinrichtung 5 durch Eingriff der Nocken­ rolle 9 und der Nockennut 8 möglich ist. Jetzt wird das nächste elektronische Bauteil am Zuführort der elektronischen Bauteile von einer Saugdüse 11 aufge­ nommen und der oben beschriebene Vorgang wird wiederholt.

Auf diese Art werden eine Mehrzahl oder auch eine sehr große Anzahl elektronischer Bauteile inter­ mittierend nacheinander von der Zuführvorrichtung 20 zu den Schaltplatten gefördert und fest auf diesen befestigt. Unmittelbar vor der Anbringung des elektronischen Bauteils auf der Schaltplatte wird dessen Abwärtsbewegung zunächst von der Nocken­ nut 8 und dann vom Linearmotor 23 gesteuert. Dieser Übergang erleichtert die Steuerung der Saugdüse 11 hinsichtlich ihrer Hebegeschwindigkeit und hinsicht­ lich ihrer Endstellung in vertikaler Richtung und gestattet es, den Druck des elektronischen Bauteils gegen die Schaltplatte im wesentlichen konstant zu halten. Dementsprechend kann selbst bei verschie­ dener Höhe der elektronischen Bauteile ein konstanter Druck auf diese ausgeübt werden und so wird jede mögliche Beschädigung wie beispielsweise eine Bruchbeschädigung der elektronischen Bauteile oder ähnliches vermieden.

Es ist festzuhalten, daß anstatt der Verwendung einer Saugdüse als Haltevorrichtung zum Halten des elektronischen Bauteils gemäß dem oben beschrie­ benen Ausführungsbeispiel auch eine Halteklaue oder ähnliches als Haltevorrichtung verwendet werden kann.

Es ist außerdem festzuhalten, daß die spezifische Bauweise der aus dem Stützteil 6, der Nockennut 8 und der Nockenrolle 9 bestehenden Kulissenführung oder der Antrieb der Haltevorrichtung mittels des Linearmotors je nach Bedarf ausgebildet werden kann.

Mit der Vorrichtung zur Anbringung elektronischer Bauteile gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedes elektronische Bauteil an entsprechenden Stellen der Schaltplatte ohne irgendeinen Bruch oder eine andere Beschädigung mit Sicherheit be­ festigt werden, auch wenn die Bauteile unterschied­ lich hoch sind, da jede Haltevorrichtung während der Anbringung des elektronischen Bauteils durch den Linearmotor angetrieben wird. Die Anbringungs­ vorrichtung der Erfindung weist als Antriebsvor­ richtung zur Bewegung der Hebeeinrichtungen auf­ wärts und abwärts bei Verdrehung des Drehrahmens nur die Kulissenführung auf und außerdem den Linearmotor mit relativ kurzem Hub, der am Ort der Anbringung der elektronischen Bauteile auf der Schaltplatte vorgesehen ist. Dementsprechend ist die Vorrichtung nicht nur einfach im Aufbau und kann unaufwendig bei niedrigen Kosten hergestellt werden, sondern gewährleistet außerdem auch relativ viel Platz am Anbringungsort der elektronischen Bau­ teile, so daß die Bearbeitung erleichtert wird.

Außerdem gestattet die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Anbringung bei hoher Geschwindigkeit, da die Vorrichtung vom rotierenden Typ ist und sowohl die Kulissenführung verwendet als auch den Linear­ motor mit seiner hohen Startgeschwindigkeit. Da außerdem der Anbringungsvorgang, der eine hohe Genauigkeit bei der Positionierung des elektro­ nischen Bauteils erfordert, durch den Linearmotor vorgenommen wird, benötigt die Vorrichtung keine mit großer Genauigkeit ausgebildeten Nockenvor­ richtungen. Daher kann die erfindungsgemäße Vor­ richtung mit verminderten Kosten hergestellt und leicht justiert werden.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Anbringung elektronischer Bauteile, an einer Leiterplatte, mit:
einem intermittierend verdrehbaren Drehrahmen (1);
einer Mehrzahl von Hebeeinrichtungen (5), die um den Umfang und längs des Umfangs des Drehrahmens (1) in regelmäßigen Abständen so angeordnet sind, daß sie frei auf- und abwärtsbeweglich sind;
einer Mehrzahl von Haltevorrichtungen (11) für elektronische Bauteile, die jeweils fest an den Hebeeinrichtungen (5) so angeordnet sind, daß jede zu einem gegebenen Zeitpunkt ein elektronisches Bauteil hält;
einer Antriebsvorrichtung (2), die den Drehrahmen (1) zur intermittierenden Verdrehung steuert, so daß jede der Haltevorrichtungen (11) für ein elektronisches Bauteil wenigstens an einem ersten Ort angehalten werden kann, der zur Zuführung des elektronischen Bauteils geeignet ist, und an einem zweiten Ort angehalten werden kann, der zur Anbringung des elektronischen Bauteils geeignet ist;
einer Kulissenführung (6, 8, 9) zur Auf- und Abwärtsbewegung der Hebeeinrichtungen (5) während der Verdrehung des Drehrahmens (1); und
einer an dem genannten zweiten Ort fest angeordneten, an die jeweils dort befindliche Haltevorrichtung (11) ankoppelbaren Betätigungsvorrichtung (22) zur zusätzlichen Auf- und Abwärtsbewegung der Haltevorrichtungen (11),
gekennzeichnet durch einen Linearmotor (23) für die zusätzliche Auf- und Abbewegung.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Haltevorrichtungen für ein elektronisches Bauteil eine Saugdüse (11) aufweist.