DE602004010071T2

DE602004010071T2 - Chip-transfervorrichtung mit zufallsperiode

Info

Publication number: DE602004010071T2
Application number: DE602004010071T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Akashi-shi AOYAMA; Ryoichi Akashi-shi NISHIGAWA
Original assignee: Hallys Corp
Current assignee: Hallys Corp
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2004-02-05
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2024-02-06
Also published as: WO2004070797A1; JP2004265920A; KR100849934B1; EP1595278B1; DE602004010071D1; KR20050100659A; US20080005895A1; EP1595278A1; JP3739752B2; US7643904B2; TWI322647B; TW200421951A; CN100349256C; US7278203B2; US20040154161A1; CN1748286A

Description

Technisches Anwendungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Übergabevorrichtung zur Übergabe von Teilen an Werkstücke durch sich drehende Endeffektoren.
Stand der Technik
Traditionell gibt es eine derartige Montagevorrichtung für elektronische Teile auf dem Gebiet der Halbleiterherstellung zur Aufnahme von Chips, zur Übergabe der aufgenommenen Chips an Werkstücke und zur Anordnung, Anhaftung oder elektrischen Verbindung der übergebenen Chips auf den Werkstücken (z. B. die japanische Offenlegungsschrift H10-145091 ). Diese Vorrichtung ist eine Vorrichtung mit Drehmontage mit mehreren Übergabeköpfen, die sich drehen, um Chips der Reihe nach auf Werkstücken anzubringen. Die Übergabeköpfe sind konzentrisch um eine Hauptwelle angeordnet und drehen sich in einer Kreisbahn um die Welle. An ortsfesten Stellen auf der Kreisbahn sind Arbeitsstationen festgesetzt, wie zum Beispiel eine Ansaugstufe, in der der Übergabekopf einen Chip von einer Chipzuführung ansaugt, und eine Montagestufe, in der der Übergabekopf den angesaugten Chip auf dem Werkstück anbringt. Die Übergabeköpfe halten bei jeder der Arbeitsstufen an, um Chips zu übergeben. Damit sich die Hauptwelle weiterdrehen kann, während die Übergabeköpfe anhalten, ist die Montagevorrichtung mit einem festen Nocken ausgestattet, der eine Rundung aufweist, um die Übergabeköpfe durch Aufhebung der von der Hauptwelle an die Köpfe übertragenen Drehgeschwindigkeit im Wesentlichen anzuhalten. Somit wird eine Vorrichtung realisiert, die Chips anbringen kann, während sich ihre Hauptwelle unaufhörlich dreht.
Eine derartige Vorrichtung zur Anbringung oben erwähnter elektronischer Teile übergibt Chips jedoch mit Hilfe von Übergabeköpfen, und die periodische Bewegung ist starr, da die Bewegung durch mechanische Nocken hervorgerufen wird. Entsprechend sind die Übergabeköpfe darauf beschränkt, sich zusammen mit der Drehung der Hauptwelle zu bewegen.
In letzter Zeit wird die Steuerung von Artikeln auf Grund des Fortschritts der Informationstechnologie und des Bedarfs zur Arbeitseinsparung beim Informationsmanagement in mehreren Bereichen durch wegwerfbare RFID-Tags (RFID = radiofrequenzbasierte Identifizierung) durchgeführt. Dies erfordert die Massenfertigung von preisgünstigen RFID-Tags (HF-Etiketten oder Funkmarkierungen). Die Massenfertigung von HF-Etiketten kann auch folgende Vorgänge oder Verfahrenstechniken erfordern; kontinuierliche Zuführung elektronischer Teile für HF-Sendung/Empfang mit einem konstanten Abstand (engl. "pitch"), ohne diese anzuhalten; Aufnahme der zugeführten Teile, ohne diese anzuhalten; Übergabe der aufgenommenen Teile, ohne diese anzuhalten, an bogenförmige Werkstücke mit einem darauf gebildeten Antennenelement, während sich die Werkstücke kontinuierlich bewegen und nebeneinanderliegend in einem konstanten Abstand zugeführt werden; Anordnung, Anhaftung oder elektrische Verbindung der Teile auf den Werkstücken. Wenn die periodische Bewegung der Übergabeköpfe starr festgelegt ist, können nachfolgend Probleme bei der oben erwähnten Massenfertigung auftreten. Das bedeutet, dass der Nocken für jedes Produkt mit unterschiedlicher Größe bzw. unterschiedlichem Abstand aufwändig ersetzt werden muss. Außerdem können die Köpfe keiner unregelmäßigen Änderung des Abstands von zugeführten Teilen oder einer unregelmäßigen Änderung des Abstands von sich bewegenden Werkstücken folgen, da die Bewegung der Übergabeköpfe beschränkt ist. Diese Übergabeköpfe können nicht auf zufällige Abstandsänderungen oder Feineinstellung in Echtzeit reagieren, und folglich ist die genaue Positionierung von Teilen unmöglich.
Es ist ein weiterer herkömmlicher Übergabemechanismus bekannt, der einen einzelnen Übergabekopf und einen elektronischen Nocken umfasst, der durch einen Einzelmotor angetrieben wird, mit dem die Umlaufzeit geändert werden kann. Der einzelne Übergabekopf eignet sich jedoch nicht zur Hochgeschwindigkeits-Massenfertigung, selbst wenn er die Positionierungsgenauigkeit sicherstellt.
US 4 915 565 beschreibt eine Bedienung und Handhabung eines integrierten Schaltkreis-Halbleiterplättchens (engl. „integrated circuit dice").
US-A-4 619 043 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Montierung von chipartigen elektronischen Teilen.
EP-A-0 749 270 beschreibt eine automatische Montierungsvorrichtung für elektronische Teile.
Offenbarung der Erfindung
Entsprechend ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung gemäß Anspruch 1, eine Chipübergabevorrichtung mit beliebiger Umlaufdauer bereitzustellen, die eine genaue Positionierung und eine Übergabe mit hoher Geschwindigkeit realisieren kann, und die ebenfalls auf Änderungen der Geschwindigkeiten und Abstände, mit denen Chips und Werkstücke zugeführt werden, reagieren kann.
Gemäß obiger Gestaltung sind die Endeffektoren der koaxialen Revolver in einem konzentrischen Kreis um die Revolverachse angeordnet, werden der Reihe nach unabhängig voneinander gedreht, nehmen nacheinander Chips von dem ersten Träger auf und übergeben die aufgenommenen Chips an Werkstücke auf dem zweiten Träger, während sie sich drehen, wobei ihre eigene Umlaufgeschwindigkeit unabhängig geändert und gesteuert wird. Hierdurch kann man eine Übergabe mit hoher Geschwindigkeit realisieren. Wenn die Anzahl der Endeffektoren zum Beispiel sechs beträgt, können sie Chips aufnehmen, die mit dem nahezu Sechsfachen der Drehgeschwindigkeit zugeführt werden. Chips können nacheinander mit einem konstanten Abstand zugeführt werden, ohne anzuhalten. Die Endeffektoren können die zugeführten Chips aufnehmen, ohne sie anzuhalten, und sie können die aufgenommenen Chips an sich mit einem konstanten Abstand bewegende Werkstücke übergeben, ohne anzuhalten.
Man kann Chips genau an vorbestimmte Positionen an Werkstücke übergeben, indem die Endeffektoren als Reaktion auf Abstandsschwankungen von Werkstücken auf dem zweiten Träger beschleunigt oder verlangsamt werden.
Vorzugsweise wird jeder der Endeffektoren in der Übergabevorrichtung mit der Bewegung des ersten Trägers synchronisiert, um einen Chip von dem ersten Träger mit im Wesentlichen Null Geschwindigkeit in Bezug auf den ersten Träger aufzunehmen, und mit der Bewegung des zweiten Trägers synchronisiert, um den aufgenommenen Chip an das Werkstück auf dem zweiten Träger mit im Wesentlichen Null Geschwindigkeit in Bezug auf den zweiten Träger zu übergeben.
Da in diesem Fall ein Chip mit im Wesentlichen Null Geschwindigkeit in Bezug auf die Träger aufgenommen und übergeben wird, können eine hohe Positionsgenauigkeit und eine Übergabe mit hoher Geschwindigkeit als Reaktion auf Änderungen der Geschwindigkeiten und Abstände, mit denen Chips und Werkstücke zugeführt werden, realisiert werden. Somit gestattet die unabhängige Steuerung der Drehung jedes Endeffektors freie Abstandsänderungen und Feineinstellungen der Chips und Werkstücke in Echtzeit, was eine genaue Übergabe mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht. Durch unabhängiges Korrigieren der Position jedes Endeffektors kann man eine Genauigkeit von mehreren zehn Mikrometern und einigen Mikrometern erreichen, wodurch die Produktivität und die Montierungsgualität verbessert werden.
Vorzugsweise enthält jeder der koaxialen Revolver in der Übergabevorrichtung ein Koaxiallager, das geordnet in der Axialrichtung angeordnet ist und einen inneren Laufring aufweist, der an einem äußeren Laufring des koaxial benachbarten Lagers befestigt ist, und bei dem der äußere Laufring an dem inneren Laufring des koaxial benachbarten anderen Lagers befestigt ist; wobei der innere Laufring des Lagers auf einer Stirnseite an dem äußeren Laufring eines zusätzlichen Lagers befestigt ist, an dem der innere Laufring an einer festen Seite befestigt ist und der äußere Laufring des Lagers auf der anderen Stirnseite an der anderen festen Seite befestigt ist; wobei jeder der Endeffektoren untrennbar an dem inneren Laufring des zugehörigen Lagers befestigt ist, und der äußere Laufring des zugehörigen Lagers von einer Rotationsantriebskraft jedes der Stellantriebe aktiviert wird.
In diesem Fall stützen sich die koaxialen Revolver gegenseitig ab. Falls die Anzahl der koaxialen Revolver drei beträgt, können sie durch drei in drei unterschiedlichen Winkeln um die Achse positionierte Universalservosteuerungssystemmotoren angetrieben werden. Dies gestattet es, die auf die Lagerachse wirkenden externen Kräfte zu mitteln und zu verteilen. Da sich die koaxialen Revolver unabhängig voneinander drehen können, können die auf jedem Außenring des zugehörigen Lagers gebildeten Antriebsräder mit Universalservosteuerungssystemmotoren verbunden sein, so dass die Steuerung ihrer Drehgeschwindigkeit/Phasenänderung und die Positionskorrektursteuerung durchgeführt werden können. Da ein Raum um jeden der Außenringe der Lager groß genug ist, kann an Stelle des Universalservosteuerungssystems eine genauere Direktantriebssteuerung untergebracht werden.
Vorzugsweise führt jeder der koaxialen Revolver in der Übergabevorrichtung durch den Betrieb des zugehörigen Stellantriebs die Änderung seiner periodischen Geschwindigkeit und die Phasensteuerung einzeln und unabhängig durch. In diesem Fall gestattet die unabhängige Steuerung der Drehung jedes der Endeffektoren freie Abstandsänderungen und eine Feineinstellung der Position von Chips und Werkstücken in Echtzeit. Hierdurch wird eine genaue Übergabe mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht.
Vorzugsweise umfasst die Übergabevorrichtung ferner eine Messeinheit zur Messung der Geschwindigkeit der auf dem ersten Träger beförderten Chips und/oder der Geschwindigkeit der auf dem zweiten Träger beförderten Werkstücke; wobei die Stellantriebe basierend auf dem Messergebnis der Messeinheit betrieben werden. In diesem Fall ist es möglich, ohne indirekte Informationen, die auf den Bewegungssteuerungsinformationen des ersten Trägers und/oder des zweiten Trägers basieren, direkt erhaltene Geschwindigkeits- und/oder Positionsdaten von Chips und/oder Werkstücken zu verwenden. Somit ist eine genaue Steuerung der Drehung der koaxialen Revolver in Echtzeit möglich. Hierdurch wird eine genaue Übergabe mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht.
Vorzugsweise nimmt jeder der Endeffektoren in der Übergabevorrichtung einen Chip synchronisiert mit der Bewegung des ersten Trägers von dem ersten Träger mit im Wesentlichen Null Geschwindigkeit in Bezug auf den ersten Träger auf, und übergibt den aufgenommenen Chip synchronisiert mit der Bewegung des zweiten Trägers an eine vorbestimmte Position des Werkstücks auf dem zweiten Träger mit im Wesentlichen Null Geschwindigkeit in Bezug auf den zweiten Träger, selbst wenn sich der erste und der zweite Träger mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen. Dies gestattet eine genaue Übergabe mit hoher Geschwindigkeit, selbst wenn die Zuführgeschwindigkeit von Chips, die von der Bewegungsgeschwindigkeit des ersten Trägers abhängt, niedriger ist als die Bewegungsgeschwindigkeit von Werkstücken, die von der Bewegungsgeschwindigkeit des zweiten Trägers abhängt. Dies kann der Fall sein, wenn die Endeffektoren Chips an Werkstücke übergeben, die größer als die Chips sind.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem ersten und dem zweiten Träger in der Übergabevorrichtung je um einen rotierenden Zylinder oder ein Förderband. In diesem Fall können die Endeffektoren Chips aufnehmen, indem sie sich den auf einem rotierenden Zylinder oder einem laufenden Förderband beförderten Chips annähern und die aufgenommenen Chips an Werkstücke übergeben, indem sie sich den auf einem rotierenden Zylinder oder einem laufenden Förderband beförderten Werkstücken annähern.
Vorzugsweise sind die Chips in der Übergabevorrichtung elektronische Teile, und die Werkstücke sind IC-Kartenteile oder HF-Etikettenteile in Bogenform. In diesem Fall ist es möglich, die Produktivität und Qualität von IC-Karten oder HF-Etiketten durch den vorstehenden Betrieb und die Effektoren der Übergabevorrichtung zu verbessern.
Kurze Beschreibung von Zeichnungen
1 ist eine konzeptionelle Ansicht einer Chipübergabevorrichtung, die die vorliegende Erfindung verkörpert.
2A ist eine perspektivische Darstellung von Chips und Werkstücken, die zeigt, wie die Übergabevorrichtung die Chips an die Werkstücke übergibt.
2B ist eine perspektivische Darstellung eines der Chips und eines der Werkstücke.
3 ist ein Diagramm von Änderungen des Drehwinkels im Zeitverlauf, das die Drehung der Endeffektoren der Übergabevorrichtung zeigt.
4A ist ein schematisches Schaubild einer der Endeffektoren, das zeigt, wie sich jeder von ihnen dreht.
4B ist ein Diagramm einer Änderung des Drehwinkels im Zeitverlauf, das die in 4A gezeigte Drehung zeigt.
5 ist eine perspektivische Teildarstellung der Endeffektoren.
6A ist eine Seitenansicht einer Übergabemaschine der Übergabevorrichtung. 6B ist ein entlang der Linie A-B-C-O-D in 6A gemachter Querschnitt.
7 ist eine perspektivische Explosionszeichnung eines koaxialen Revolvers der Übergabemaschine.
8A, 8B und 8C sind Axialschnitte der drei koaxialen Revolver der Übergabemaschinen.
9 ist ein Skelettschaubild das 6B entspricht.
10 ist eine Seitenansicht der beiden Übergabemaschinen der Übergabevorrichtung.
11 ist ein Schaltbild des Stellantriebssystems der Übergabevorrichtung.
Beste Art der Verwirklichung der Erfindung
1 zeigt eine Chipübergabevorrichtung 1, die die vorliegende Erfindung verkörpert. Die Übergabevorrichtung 1 enthält einen ersten Träger 3, der sich darauf befindliche Chips 2 befördert und die beförderten Chips zuführt, einen zweiten Träger 5, der Werkstücke 4 befördert, an die die Chips 2 übergeben werden können, und zwei Übergabemaschinen 6 (später ausführlich beschrieben). Die Maschinen enthalten sechs koaxiale Revolver 10 um eine gemeinsame Drehachse, und jeder von ihnen weist Endeffektoren 71–76 auf. Jeder der Endeffektoren 71–76 nimmt einen Chip 2 von dem ersten Träger 3 auf und übergibt den aufgenommenen Chip 2 an ein Werkstück 4 auf dem zweiten Träger 5.
Die Endeffektoren 71–76 sind in geregelten Abständen in einem um die koaxialen Revolver 10 konzentrischen Kreis angeordnet. Während sich die Endeffektoren 71–76 um die gemeinsame Achse drehen, nehmen sie von dem ersten Träger 3 synchron mit der Drehung dieses Trägers der Reihe nach Chips 2 mit nahezu Null Geschwindigkeit in Bezug auf diesen Träger auf, und sie übergeben die empfangenen Chips 2 synchron mit der Bewegung dieses Trägers der Reihe nach an vorbestimmte Positionen auf Werkstücken 4 auf dem zweiten Träger 5 mit nahezu Null Geschwindigkeit in Bezug auf diesen Träger. Während der Drehung jedes der Endeffektoren 71–76 werden die Zeitpunkteinstellung für die Aufnahme und Übergabe an der sich drehenden Kreisbahn und die Periodenänderungssteuerung für die Geschwindigkeitseinstellung zu diesem Zeitpunkt von jedem Endeffektor unabhängig ausgeführt.
In 1 befindet sich der Endeffektor 71 in der Winkellage Q1, in der er einen Chip 2 von dem ersten Träger 3 aufnimmt, der Endeffektor 72 befindet sich in der Winkellage Q2, in der er sich in Richtung des zweiten Trägers 5 bewegt, der Endeffektor 73 befindet sich in der Winkellage Q3, in der er einen Chip 2 an ein Werkstück 4 übergibt, und die anderen Endeffektoren 74, 75 und 76 befinden sich in den Winkellagen Q4, Q5 bzw. Q6, in denen sie sich in Richtung des ersten Trägers 3 bewegen.
Der erste Träger 3 ist ein zylinderförmiger oder säulenförmiger Rotor und nimmt an einem Punkt PO einen Chip 2 von der benachbarten Chipzuführung 30 auf und übergibt den aufgenommenen Chip 2 an einem Punkt P1 an einen der koaxialen Revolver 10. Normalerweise dreht sich der erste Träger 3 mit einer konstanten Geschwindigkeit und befördert Chips 2 in regelmäßigen Abständen auf seiner zylinderförmigen Wand. Die zylinderförmige Wand kann mit Löchern versehen sein, durch die Luft gesaugt werden kann, um Chips 2 auf der Wand zu halten. Die gehaltenen Chips 2 werden durch Einstellung des Ansaugens oder durch Anwendung von Überdruck an einer vorbestimmten Drehposition freigegeben. Wie in 1 gezeigt, weist die Chipzuführung 30 die Form einer Walze auf, um die herum ein Band vorübergehend Chips 2 halten kann, bis diese zugeführt werden. Alternativ hierzu kann auch ein Endloswerkstoff zugeführt und in Chips zerschnitten werden, die dann der Chipzuführung 30 zugeführt werden könnten.
Der zweite Träger 5 kann einen Riemen enthalten, der durch vier Walzen 51–54 bewegt werden kann. Der Anfang des Riemens wird, wie durch Pfeil 55 gezeigt, von einer Rolle (nicht gezeigt) zugeführt, und das andere Ende wird, wie durch Pfeil 56 gezeigt, von einer anderen Rolle (nicht gezeigt) aufgenommen.
Jeder der beiden Träger 3 und 5 wird durch Antriebe (nicht gezeigt) und ein Antriebssteuerungssystem (nicht gezeigt) so eingestellt, dass er mit einer konstanten Geschwindigkeit arbeiten kann. Bevor die Chips 2 an Werkstücke 4 übergeben werden, werden die Bedingungen der Chips 2 und der Werkstücke 4 durch drei Messeinheiten 103, 106 und 105, die Kameras sein können, fotografiert. Die Bildverarbeitung der Fotos ermöglicht es, unregelmäßige Abstände, abnormale Lagen, fremde Substanzen und andere Abweichungen zu detektieren. Bevor die Chips 2 an die Werkstücke 4 übergeben werden, werden die Bewegungsgeschwindigkeiten der Chips 2 und der Werkstücke 4 durch die Messeinheiten 103, 106 und 105 gemessen, so dass die Drehung der koaxialen Revolver 10 gesteuert werden kann.
Für die Herstellung von HF-Etiketten, wie in 2A und 2B gezeigt, übergibt die Übergabevorrichtung 1 Chips 2, die elektronische Teile für HF-Empfang und -Sendung sind, an Werkstücke 4, die jeweils ein HF-Etikettenteil mit einer Antenne 41 sind. Die Werkstücke 4 können auf dem zweiten Träger 5 in Form eines Riemens befördert werden. Alternativ können die Werkstücke 4 gedruckt, auf fotografische Weise gebildet oder anderweitig ganzheitlich auf einem flexiblen Substrat in der Form eines Bands als der zweite Träger 5 gebildet werden. Beide Anschlüsse 42 der Antenne 41 auf jedem Werkstück 4 können vorher mit einem leitfähigen Harz zur elektrischen Verbindung beschichtet werden. Jeder Chip 2 wird zwischen die Antennenanschlüsse 42 auf einem der Werkstücke 4 angebracht. Die HF-Etiketten sind so klein, dass sie Sesamchips (engl. "sesame chips") genannt werden. Die HF-Etiketten müssen eine Genauigkeit von mehreren zehn Mikrometer oder einigen Mikrometern für die Positionierungsgenauigkeit der Chips 2 aufweisen. Dies kann durch die Übergabevorrichtung 1 realisiert werden. Zur Massenfertigung von preisgünstigen HF-Etiketten können die Chips 2 wie oben aufgeführt angebracht werden, während die Werkstücke 4 der Reihe nach befördert werden, ohne anzuhalten. Die Übergabevorrichtung 1 kann nicht nur zur Herstellung von HF-Etiketten sondern auch zur Übergabe und Anbringung von elektronischen Teilen auf IC-Kartenteilen etc. verwendet werden.
Die vorstehende genaue Übergabe mit hoher Geschwindigkeit kann durch die Drehung der Endeffektoren realisiert werden. Die Drehung der Endeffektoren wird untenstehend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, die Änderungen der Drehwinkel θder Endeffektoren im Zeitverlauf zeigt. Die Kurven C1–C6 stellen die Bewegung der entsprechenden Endeffektoren 71–76 in 1 dar. Die Punkte q1–q6 in den Kurven zu einer Zeit t1 entsprechen den entsprechenden Winkellagen Q1–Q6 (1). Der Anfangspunkt der Drehwinkel θ (θ = 0) ist als der Punkt definiert, an dem sich ein Endeffektor auf einer Linie befindet, die jeden Drehmittelpunkt des ersten Trägers 3 und die koaxialen Revolver 10 verbindet, und die Drehrichtung ist, wie in 1 gezeigt, gegen den Uhrzeigersinn definiert. Unter Bezugnahme auf 3 ist eine Zeitspanne T1 das Zeitintervall (der Chipzuführungsabstand), in dem die Endeffektoren 71–76 die Chips 2 von dem ersten Träger 3 aufnehmen, und T1 wird durch die Drehgeschwindigkeit des ersten Trägers 3 und die Abstände, mit denen die Chips 2 auf diesem Träger befördert werden, bestimmt. Die Zeitspanne T2 ist der Zeitabstand, in dem alle sechs Endeffektoren 71–76 die Chips 2 empfangen und die empfangenen Chips je ein Mal übergeben. Die für eine kleine Anzahl von Zyklen gemessene Zeitspanne T2 ist ungefähr sechs Mal T1 (T2 nahezu gleich 6 × T1). Die Durchschnittszeitspanne T2 für eine große Anzahl von Zyklen ist sechs Mal T1 (T2 = 6 × T1). Die Drehung jedes der sechs Endeffektoren wird unabhängig gesteuert, so dass Chips mit einer Geschwindigkeit von circa sechs Mal der Drehgeschwindigkeit der Endeffektoren zugeführt und übergeben werden können.
Die Drehbewegung eines Endeffektors wird unter Bezugnahme auf 4A und 4B beschrieben, die die Änderung des Drehwinkels im Zeitverlauf für den Endeffektor 71 während dessen Umlauf zeigt. Der Endeffektor 71 nimmt (bei Punkt e in der Kurve gemäß 4B) einen Chip 2 mit Drehwinkel 0 (Null), Zeit t1 und Drehgeschwindigkeit V1 auf und übergibt den aufgenommenen Chip 2 dann (bei Punkt f) mit Drehwinkel θ1, Zeit t2 und Drehgeschwindigkeit V2 an ein Werkstück, und kehrt schließlich (bei Punkt g) zu einer Zeit t3 (= t1 + T2) in die Ausgangslage mit Drehwinkel 2π zurück. Die Zeitspannen a1, a3 bzw. a5 sind die Zeitspannen, in denen die Drehgeschwindigkeiten konstant gehalten werden, um einen Chip2 mit nahezu Null relativer Geschwindigkeit in Bezug auf den Chip auf dem ersten Träger 3 bzw. das Werkstück auf dem zweiten Träger zu übergeben. Die Zeitspannen a2 bzw. a4 sind die Perioden, in denen der Endeffektor 71 beschleunigt oder langsamer wird, während er sich in der Kreisbahn dreht.
Während der Zeitspannen a2 und a4 werden nicht nur die Geschwindigkeitseinstellung sondern auch die Zeiteinstellung vorgenommen. Unter Bezugnahme auf 1 kann es zum Beispiel eine von der Kamera 105 gemessene Abstandsschwankung von Werkstücken 4 auf dem zweiten Träger 5 erfordern, dass der Endeffektor 71 den sich darauf befindlichen Chip 2 eine Zeit Δt früher an ein Werkstück übergibt. In diesem Fall kann der Endeffektor 71 so beschleunigt werden, dass die Kurve gemäß 4B an Stelle eines Punkts f durch einen Punkt f1 geht (d. h. von der durchgezogenen Linie zu der gestrichelten Linie wechselt), und dies ermöglicht es, den Chip 2 genau an die vorbestimmte Position auf dem Werkstück 4 zu übergeben. Somit ist es durch unabhängige Steuerung der Drehung jedes der Endeffektoren 71–76 möglich, die Chips 2 mit hoher Geschwindigkeit genau an die Werkstücke 4 zu übergeben.
Untenstehend wird der Aufbau der koaxialen Revolver 10 und der Übergabemaschinen 6 unter Bezugnahme auf 5–10 beschrieben. 5 zeigt die Endteile der Endeffektoren, 6A und 6B zeigen die Übergabemaschine, 7 und 8 zeigen die koaxialen Revolver, 9 zeigt das Skelett der Maschine, und 10 zeigt die Seitenansicht der Übergabemaschinen. Jeder der Endeffektoren 71–76 ist mit einem Saugfuß 70 nahe einer seiner Seiten (5) ausgestattet, durch den zur pneumatischen Steuerung ein Loch verläuft, und mit dem der Endeffektor einen Chip durch Ansaugen durch das Loch im Saugfuß aufnimmt und den aufgenommenen Chip durch Normal- oder Überdruck übergibt. Der Saugfuß 70 dreht sich zusammen mit dem Endeffektor. Wie in 5 gezeigt, bilden die drei Endeffektoren 71, 73 und 75 einen Satz, und die anderen drei Endeffektoren 72, 74 und 76 bilden einen anderen Satz. Jeder der Sätze wird in jeder Übergabemaschine gebildet. Die drei Endeffektoren eines der Sätze werden abwechselnd mit denen des anderen Satzes in demselben Kreis positioniert. Wie in 10 gezeigt, sind zwei Übergabemaschinen 6 gleichachsig und entgegengesetzt zueinander positioniert.
Unter Bezugnahme auf 6A, 6B, 7 und 8A–8C wird eine der beiden Übergabemaschinen 6 mit drei Endeffektoren 71, 73 und 75 beschrieben. Wie in 6A und 6B gezeigt, enthält die Übergabemaschine 6 drei feste Rahmen 60a, 60b und 60c, vier koaxiale Lager mit großem Durchmesser, die zwischen den festen Rahmen 60a und 60c positioniert sind, eine an dem festen Rahmen 60a angebrachte Hohlwelle 60 und drei koaxiale Lager mit kleinem Durchmesser 61, 63 und 65, die an der Hohlwelle 60 befestigt sind. Die Endeffektoren 71, 73 und 75 weisen die Form von Stangen auf, die sich exzentrisch von und parallel zu der Mittelachse CL erstrecken. Die Endeffektoren 71, 73 und 75 werden von den Lagern mit großem Durchmesser und mit kleinem Durchmesser derart aufgenommen, dass sich jeder Endeffektor um eine gemeinsame Mittelachse CL als ein gemeinschaftlicher, einen koaxialen Revolver 10 bildender Körper drehen kann. Jeder der Endeffektoren ist in einem koaxialen Revolver 10 enthalten, und eine Übergabemaschine 6 hat drei Endeffektoren, so dass eine Übergabemaschine 6 drei koaxiale Revolver 10 hat.
Untenstehend werden die Drehmechanismen der koaxialen Revolver 10 mit dem Endeffektor 71 beschrieben. Der Endeffektor 71 wird an dem einen Endteil (nahe des Saugfußes 70) durch das Lager mit kleinem Durchmesser 61 in der Hohlwelle 60 aufgenommen, und das andere Endteil ist durch einen Verbindungsring 90 an dem inneren Laufring 81 der Lager mit großem Durchmesser befestigt. Der innere Laufring 81 wird von einem äußeren Laufring 80 des an dem festen Rahmen 60c befestigten Lagers mit großem Durchmesser aufgenommen. Der innere Laufring 81 ist durch einen ringförmige Verbinder 91 an dem äußeren Laufring 82 des axial benachbarten Lagers mit großem Durchmesser befestigt. Der äußere Rand des ringförmigen Verbinders 91 ist von einem Antriebsrad 92 umgeben und daran befestigt. Das Antriebsrad 92 hat eine auf seinem äußeren Rand gebildete Verzahnung (ein Präzisionszahnrad o. a.), die durch einen Steuerriemen angetrieben werden kann. Der äußere Laufring 82 wird von einem inneren Laufring 83 des Lagers mit großem Durchmesser aufgenommen (6B und 8B). Ein peripher benachbarter anderer Endeffektor 73 ist durch einen Verbinderring 90 an dem inneren Laufring 83 befestigt (8B).
Die die Endeffektoren 73 und 75 umfassenden koaxialen Revolver 10 sind gleich aufgebaut wie der oben erwähnte, den Endeffektor 71 umfassende koaxiale Revolver 10 (6B, 7 und 8A–8C). Konkret hat der Endeffektor 73 ein Paar bestehend aus einem inneren Laufring 83 und einem äußeren Laufring 84, das von einem Verbinderring 90 und ringförmigen Verbindern 93 aufgenommen wird, und der Endeffektor 75 hat ein Paar bestehend aus einem inneren Laufring 85 und einem äußeren Laufring 86, das von einem Verbinderring 90 und ringförmigen Verbindern 95 aufgenommen wird. Für die Endeffektoren 73 und 75 werden entsprechende Antriebsräder 94 bzw. 96 bereitgestellt. Der innere Laufring 81 und der äußere Laufring 86 werden entsprechend von einem äußeren Laufring 80 bzw. einem inneren Laufring 88 aufgenommen, die an dem festen Rahmen 60c bzw. 60a befestigt sind.
Jeder von drei koaxialen Revolvern 10 enthält einen Endeffektor, ein Lager mit großem Durchmesser, einen ringförmigen Verbinder, ein Antriebsrad. Der ringförmige Verbinder befestigt den inneren Laufring und den äußeren Laufring der beiden axial benachbarten Lager mit großem Durchmesser, die jeweils zu einem der beiden peripher benachbarten Endeffektoren gehören. Der äußere Laufring und der innere Laufring an beiden Seiten der vier verbundenen Lager mit großem Durchmesser sind an festen Rahmen befestigt. Somit sind die vier (drei plus ein zusätzliches) Lager mit großem Durchmesser durch eine so genannte Kaskadenverbindung miteinander verbunden. Die Übergabemaschine 6 ist so aufgebaut, dass sich drei koaxiale Revolver 10 gegenseitig abstützen.
11 zeigt das Stellantriebssystem der Übergabevorrichtung. Dieses Antriebssystem umfasst eine CPU 100 für die Servosteuerung des Antriebs der koaxialen Revolver 10. Die CPU 100 führt eine unabhängige Servosteuerung von sechs Motoren M durch, die jeweils einen der koaxialen Revolver 10 antreiben. Da sich jeder koaxiale Revolver 10 unabhängig von den anderen dreht, ist jedes Antriebsrad 92, 94 bzw. 96 mit einem Universalservosteuerungssystemmotor verbunden, so dass die Steuerung der Drehgeschwindigkeit/Phasenänderung und die Positionskorrektursteuerung durchgeführt werden können. Man kann den auf die Drehachse durch die Antriebsräder 92, 94 und 96 ausgeübten Druck verteilen oder aufheben, indem die drei Motoren M für jedes Antriebsrad in unterschiedlichen Winkeln um diese Achse positioniert werden. Die äußeren Ränder der Antriebsräder 92, 94 und 96 sind von Freifläche umgeben, in die diverse Mechanismen passen. Dies gestattet es, die Universalservosteuerungssystemmotoren zur genaueren Steuerung durch Direktantriebsmechanismen zu ersetzen.
Untenstehend wird unter Bezugnahme auf 6B die Ansaugung und die Freigabe von Chips durch die Endeffektoren 71–76 beschrieben. Die Hohlwelle 60 jeder Übergabemaschine 6 hat drei Löcher 70a, die durch ihre zylinderförmige Wand verlaufen, und ein Mittelloch 70b, das durch ihre Endwand neben dem Rahmen 60a gebildet ist. Durch den aus den Löchern der Saugfüße 70; den Raum in den Endeffektoren; den Löchern und Schlitzen der Lager mit kleinem Durchmesser 61, 63 und 65; und den Wellenlöchern 70a und 70b gebildeten kommunizierenden Pfad wird durch ein pneumatisches Steuergerät (nicht gezeigt), das in die Übergabevorrichtung passt, Unterdruck für die Chipansaugung angelegt. Die Lager mit kleinem Durchmesser 61, 83 und 65 sind mit Drucksteuerungslöchern (nicht gezeigt) versehen. Während sich die Lager mit kleinem Durchmesser 61, 83 und 65 mit den Endeffektoren 71–76 drehen, können die Drucksteuerlöcher mit einer Rohrleitung (nicht gezeigt) zur Freigabe verbunden sein, so dass Chips von den Saugfüßen 70 freigegeben werden können.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die bevorzugte Ausführungsform, die in verschiedene Ausgestaltungen abgeändert werden kann, beschränkt. Ein Endloswerkstoff kann zum Beispiel in Chips zerschnitten werden, die dann mit einem konstanten Abstand auf dem ersten Träger 3 befördert werden könnten. In diesem Fall könnte die Übergabevorrichtung mit Ausrichtungsmitteln zur Abstand stabilisierenden Korrektur und zur Positionskorrektur ausgestattet sein. Die Übergabevorrichtung könnte auch mit einem nicht anhaltenden Phasensynchronisierer ausgestattet sein, um für konstante Abstände der Werkstücke auf dem zweiten Träger 5 zu sorgen, ohne die zugeführten Werkstücke anzuhalten. Dies könnte den Wirkungsgrad der Übergabevorrichtung steigern. Die Übergabevorrichtung kann ebenfalls als eine Druckverarbeitungsmaschine, ein Drucker, eine Etikettiermaschine, eine Halbleiter produzierende Vorrichtung o. a. zum Transferdrucken von Flüssigkeitsbeschichtung auf Endlosbögen oder getrennten Bögen, und als Vorrichtung zur Übergabe, Verschiebung, Laminierung oder Anordnung von kleinen Chips oder Etiketten verwendet werden.
In der oben beschriebenen Ausführungsform hat die Übergabevorrichtung 1 zwei einander gegenüberliegende Übergabemaschinen, und jede Übergabemaschine hat drei koaxiale Revolver und drei Endeffektoren (10), aber der Aufbau der vorliegenden Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Die Anzahl von Endeffektoren wird je nach Größe oder Form der zu übergebenden Chips oder je nach Fertigungsvolumen bestimmt. Zur Etikettierung von Kleidungsstücken kann zum Beispiel eine Übergabemaschine mit zwei Endeffektoren und zwei koaxialen Revolvern eingesetzt werden. Auf diese Weise wird gewissermaßen eine Übergabemaschine mit zumindest mehr als zwei Endeffektoren und zwei koaxialen Revolvern als Übergabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, in der jeder Endeffektor unabhängig angetrieben wird, um seine Drehgeschwindigkeit während einer Umlaufbewegung auf die Aufnahme eines Chips und die Übergabe eines Chips einzustellen.
Die Übergabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Genauigkeit der Übergabeposition von mehreren zehn Mikrometern und einigen Mikrometern erreichen, indem die Bewegung und die Lage jedes Endeffektor unabhängig korrigiert wird, aber die vorliegende Erfindung kann ebenfalls als Übergabevorrichtung verwendet werden, die eher moderate Bedingungen zur Übergabepositionierung bzw. Chipbearbeitung erfordert. Es gibt zum Beispiel Fälle, in denen die benötigte Genauigkeit der Übergabeposition mehrere Millimeter beträgt, oder in denen die relative Geschwindigkeit zwischen einem Werkstück und einem zu übergebenden Chip akzeptabel ist, selbst wenn sie nicht Null beträgt. In diesen Fällen kann die Produktivitätsrate durch Verwendung der Übergabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erhöht werden.
Es können auch mehr als zwei Chips in einem Zyklus an ein Werkstück übergeben werden. In diesem Fall können koaxiale Revolver, die jeweils mit einer Mehrzahl von Endeffektoren oder mit einem Eins-zu-Eins-Endeffektor ausgestattet sind, verwendet werden. Die Mehrzahl von Chips kann in der Bewegungsrichtung oder vertikal zu der Bewegungsrichtung des auf dem zweiten Träger beförderten Werkstücks angeordnet sein.
In der oben beschriebenen Ausführungsform sind die Saugfüße 70 so angebracht, dass Chips in einer Ebene, die senkrecht zu der Radialrichtung der koaxialen Revolver (5) liegt, aufgenommen werden, aber die Aufnahmerichtung der Chips in der vorliegenden Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Chips können zum Beispiel in einer Ebene, die parallel zu der Drehebene von Endeffektoren liegt (eine Ebene, die senkrecht zu der gemeinsamen Achse ist) aufgenommen werden. In diesem Fall wird die gemeinsame Drehachse der Übergabemaschine(n), und entsprechend der koaxialen Revolver und Endeffektoren, in vertikaler Richtung festgesetzt, und Chips werden in einer im Wesentlichen gleichen horizontalen Ebene aufgenommen und übergeben. Somit dreht sich jeder Endeffektor in einer horizontalen Ebene und nimmt an der sich drehenden Kreisbahn in der horizontalen Ebene einen Chip von dem ersten Träger auf, und übergibt den Chip nach Einstellung der Drehgeschwindigkeit und des Zeitpunkts an das sich in der horizontalen Ebene bewegende Werkstück auf dem zweiten Träger.

Claims

Chipübergabevorrichtung zur Übergabe von Chips (2) an Werkstücke (4), wobei die Vorrichtung umfasst: einen ersten Träger (3) zur Beförderung von Chips darauf; einen zweiten Träger (5) zur Beförderung von Werkstücken darauf; eine Mehrzahl von Endeffektoren (71–76), die so gestaltet sind, dass sie Chips von dem ersten Träger aufnehmen und die Chips an die durch den zweiten Träger beförderten Werkstücke übergeben können und ihre Umdrehungsgeschwindigkeit während der periodischen Bewegung, einschließlich der Aufnahme- und Übergabebewegung, ändern können; eine Mehrzahl von koaxialen Revolvern (10), von denen jeder einen der Endeffektoren umfasst und so gestaltet ist, dass er sich unabhängig um eine gemeinsame Achse drehen kann; bei der jeder der Endeffektoren (71–76) untrennbar an jedem der koaxialen Revolver (10) angebracht und in einem gemeinsamen Kreis um die Achse verteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung umfasst: Stellantriebe (100, M), von denen jeder so gestaltet ist, dass er die koaxialen Revolver (10) unabhängig antreiben und die periodische Umdrehungsgeschwindigkeit jedes koaxialen Revolvers willkürlich ändern kann, und bei der jeder Endeffektor (71–76) so gestaltet ist, dass er sich durch die Tätigkeit der Stellantriebe (100, M) unter Beibehaltung der Reihenfolge sequentiell bewegen kann.
Übergabevorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der jeder der Endeffektoren (71–76) mit der Bewegung des ersten Trägers synchronisiert wird, um einen Chip (2) von dem ersten Träger (3) bei im Wesentlichen Null Geschwindigkeit in Bezug auf den ersten Träger (3) aufzunehmen, und mit der Bewegung des zweiten Trägers (5) synchronisiert wird, um den aufgenommenen Chip (2) auf das Werkstück (4) auf dem zweiten Träger (5) mit im Wesentlichen Null Geschwindigkeit in Bezug auf den zweiten Träger (5) zu übergeben.
Übergabevorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der jeder der koaxialen Revolver (10) ein Koaxiallager enthält, das geordnet in der Axialrichtung angeordnet ist und einen inneren Laufring (81, 83, 85) aufweist, der an einem äußeren Laufring (82, 84, 86) des koaxial benachbarten Lagers befestigt ist, und bei dem der äußere Laufring mit dem inneren Laufring des koaxial benachbarten anderen Lagers befestigt ist; wobei der innere Laufring (81, 83, 85) des Lagers auf einer Sirnseite an dem äußeren Laufring (82, 84, 86) eines zusätzlichen Lagers befestigt ist, an dem der innere Laufring an einer festen Seite befestigt ist und der äußere Laufring des Lagers auf der anderen Stirnseite an der anderen festen Seite befestigt ist; wobei jeder der Endeffektoren (71–76) untrennbar an dem inneren Laufring des zugehörigen Lagers befestigt ist, und der äußere Laufring des zugehörigen Lagers von einer Rotationsantriebskraft jedes der Stellantriebe (100, M) aktiviert wird.
Übergabevorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der jeder der koaxialen Revolver (10) einzeln und unabhängig so gestaltet ist, dass er durch den Betrieb des zugehörigen Stellantriebs die Änderung seiner periodischen Geschwindigkeit und die Phasensteuerung durchführen kann.
Übergabevorrichtung gemäß Anspruch 4, ferner umfassend eine Messeinheit (103, 105, 106) zur Messung der Geschwindigkeit des auf dem ersten Träger (3) beförderten Chips (2) und/oder der Geschwindigkeit des auf dem zweiten Träger (5) beförderten Werkstücks (4); wobei die Stellantriebe (100, M) basierend auf dem Messergebnis der Messeinheit (103, 105, 106) betrieben werden.
Übergabevorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der es sich bei dem ersten und dem zweiten Träger (3, 5) je um einen rotierenden Zylinder oder ein Förderband handelt.
Übergabevorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der die Chips (2) elektronische Teile sind, und bei der die Werkstücke (4) IC-Kartenteile oder HF-Etikettenteile in Bogenform sind.