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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit mindestens zwei
Manipulatoren mit parallelen Mittellinien, die mittels eines Kopplungsglieds gleichzeitig um die
Mittellinien drehbar sind, wobei jeder Manipulator mit einem mit dem Kopplungsglied
schwenkbar verbundenen Arm versehen ist, während die sich parallel zueinander
erstreckenden Arme der Manipulatoren die selbe Länge haben.
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Die Erfindung betrifft weiter eine Ausrichtvorrichtung zum Anbringen
elektrischer Bauteile auf einem Träger mit mindestens zwei Aufnehmern mit parallelen
Mittellinien, die mittels einer Kopplungsstange gleichzeitig um die Mittellinien drehbar
sind, wobei jeder Aufnehmer mit einem mit der Kopplungsstange schwenkbar
verbundenen Arm versehen ist, während die sich parallel zueinander erstreckenden Arme
der Aufnehmer die selbe Länge haben.
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Die Erfindung betrifft ferner einen Aufnehmer zur Verwendung in einer
derartigen Ausrichtvorrichtung.
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Eine Vorrichtung und eine Ausrichtvorrichtung der eingangs erwähnten
Art sind aus US-PS 4.664.591 bekannt.
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In den bekannten Vorrichtungen werden die Manipulatoren mittels eines
Kopplungsglieds gemeinsam angetrieben. Hierzu ist jeder Manipulator mit einem Arm
mit einem Radius eines drehbaren Flansches und mit einem mit dem Flansch
verbundenen Stift versehen. Das Kopplungsglied ist schwenkbar mit dem Stift jedes
Manipulators verbunden. Die Länge des Arms ist dem Abstand des Stifts von der
Mittellinie des Manipulators gleich, und sie ist bei allen Manipulatoren gleich lang.
Senkrecht zu den Mittellinien der Manipulatoren verlaufende Verbindungslinien
zwischen den Mittellinien und den Stiften der Manipulatoren verlaufen bei allen
Manipulatoren parallel. Alle Manipulatoren werden über das Kopplungsglied
gleichzeitig so angetrieben, daß identische Drehbewegungen ausgeführt werden.
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Die bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß der Teilkreisabstand
zwischen zwei nebeneinander angeordneten Manipulatoren von den Abmessungen der
Flanschen und der Länge der Arme bestimmt wird.
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Die Erfindung hat unter anderem zur Aufgabe, eine Vorrichtung zu
verschaffen, in der ein hoher Freiheitsgrad in der Wahl des Abstands zwischen zwei
nebeneinander angeordneten Manipulatoren erzielt wird.
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Hierzu ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Arm mit der Mittellinie des zugeordneten Manipulators einen stumpfen
Winkel und mit einer zur Mittellinie des Manipulators senkrechten Projektionsebene
einen spitzen Winkel bildet, der ein Teil des stumpfen Winkels ist, wobei einander
entsprechende Punkte der Arme zweier nebeneinander angeordneter Manipulatoren im
Betrieb Bahnen beschreiben, die sich - in Projektion gesehen - in vorgenannter
Projektionsebene überschneiden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet die Verringerung des
Abstands zwischen zwei nebeneinander angeordneten Manipulatoren auf einen nur von
anderen Maßen der Manipulatoren bestimmten Teilkreisabstand. Der Teilkreisabstand
wird so nicht länger von der Länge des Arms eines Manipulators beeinflußt.
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Bei einem vorgegebenen Abstand zwischen zwei Aufnehmern wird die
Armlänge in der Vorrichtung nach US-PS 4.664.591 vom Abstand zwischen zwei
Aufnehmern bestimmt. Die Erfindung hat weiter zur Aufgabe, eine Ausrichtvorrichtung
zum Anbringen elektrischer Bauteile auf einem Träger zu verschaffen, in der die Länge
eines Arms nicht länger in so starkem Maße wie bisher vom Abstand zwischen zwei
nebeneinander angeordneten Aufnehmern abhängig ist.
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Hierzu ist die erfindungsgemäße Ausrichtvorrichtung dadurch
gekennzeichnet, daß jeder Arm mit der Mittellinie des zugeordneten Aufnehmers einen
stumpfen Winkel bildet und mit einer zur Mittellinie des Aufnehmers senkrechten
Projektionsebene einen spitzen Winkel bildet, der einen Teil des stumpfen Winkels
bildet, wobei einander entsprechende Punkte der Arme zweier nebeneinander
angeordneter Manipulatoren im Betrieb Bahnen beschreiben, die sich - in Projektion
gesehen -in dieser Projektionsebene überschneiden.
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Die erfindungsgemäße Ausrichtvorrichtung bietet wesentliche Vorteile, da
die Genauigkeit, mit der ein von einem Aufnehmer aufgenommenes Bauteil einer
bestimmten Winkeldrehung unterliegt, möglichst hoch sein sollte. Auch ist die Länge des
Arms für die Genauigkeit maßgebend, mit der eine bestimmte Winkeldrehung erzielt
werden kann: je länger der Arm, umso höher die Genauigkeit. Die Aufnehmer können
in einem vergleichsweise geringen Teilkreisabstand angeordnet werden, während die
Länge der Arme so gewählt werden kann, daß die erwünschte Genauigkeit erzielt wird.
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Die Erfindung betrifft ferner einen für die Verwendung in einer
Vorrichtung dieser Art geeigneten Aufnehmer. Die Aufnehmer können einzeln oder
zusammen mit anderen Aufnehmern benutzt werden, wobei sich durch eine
verhältnismäßig große Armlänge bei der Ausführung einer Winkeldrehung eine hohe Genauigkeit
erzielen läßt.
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Die Erfindung wird in der Folge unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung näher beschrieben. Darin sind:
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Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Anbringen elektrischer Bauteile auf einem Träger,
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Fig. 2 eine Draufsicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung und
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Fig. 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Aufnehmers.
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Eine Vorrichtung 1 nach Darstellung in Fig. 1 weist eine Reihe von
Aufnehmern 3 auf. Jeder zylindrische Aufnehmer 3 ist um eine Mittellinie 9 drehbar
und in einem mit einem Rahmen 5 verbundenen Halter 7 koaxial gelagert. Jeder
Aufnehmer 3 ist mit einem koaxial angeordneten Kanal 11 versehen, in dem ein
Unterdruck erzeugt werden kann, so daß der Aufnehmer 3 ein Bauteil (nicht dargestellt)
ansaugen kann. An jedem Aufnehmer 3 ist eine über einen Zapfen 15 schwenkbar mit
einer Kopplungsstange 17 (Kopplungsglied) verbundene Kurbel 13 (Arm) befestigt. Die
parallel angeordneten Kurbeln haben die selbe Länge. Beim Antrieb der
Kopplungsstangen 17 auf eine in der Folge näher beschriebene Weise führen die Kurbeln 13 und
demnach auch die Aufnehmer 11 eine Drehbewegung um die Mittellinien 9 aus. Ein
dem Zapfen 15 entsprechender Punkt einer Kurbel 13 beschreibt dann einen Weg, der
teilweise mit dem von einem entsprechenden Punkt einer Kurbel 13 eines daneben
angeordneten Aufnehmers beschriebenen Weg übereinstimmt (siehe auch Fig. 2). Die
Kopplungsstange 17 ist Teil eines Parallelführungsmechanismus 19, so daß die
Kopplungsstange 17 immer in einer der vorigen Lage parallelen Lage verbleibt. Der
Parallelführungsmechanismus 19 besteht aus der Kopplungsstange 17, zwei Hilfslenkern 21,
einer Nebenkopplungsstange 27 und zwei Hauptlenkern 29. Die beiden Hilfslenker 21
sind jeweils an einem Ende um eine Achse 23 schwenkbar mit der Kopplungsstange 17
verbunden und am anderen Ende um eine Achse 25 schwenkbar mit der
Nebenkopplungsstange 27 verbunden. Die beiden Hauptlenker 29 sind jeweils an einem Ende um
die Achse 25 schwenkbar mit der Nebenkopplungsstange verbunden und am anderen
Ende um eine Achse 31 schwenkbar mit dem Rahmen 5 verbunden. Die
Kopplungsstange 17 und die Nebenkopplungsstange 27 sind parallel zueinander angeordnet. Dies
gilt auch für die Hauptlenker 29 und die Hilfslenker 21. Der Abstand zwischen den
Achsen 23 der Kopplungsstange 17 ist dem Abstand zwischen den Achsen 25 der
Nebenkopplungsstange 27 gleich; der Abstand zwischen den Achsen 25 und 31 ist bei
beiden Hauptlenkern gleich und der Abstand zwischen den Achsen 23 und 25 ist bei
beiden Hilfslenkern 21 gleich.
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Im Betrieb dient die Nebenkopplungsstange 27 zur Überwindung eines
Totpunkts der Kopplungsstange 17 und zum Ausgleich von Kurbelmaßtoleranzen.
Dieser Totpunkt ist eine Lage der Kopplungsstange 17, in der die Kurbel 13 und die
Kopplungsstange 17 parallel zueinander ausgerichtet sind.
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Fig. 2 ist eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Unter
Bezugnahme auf diese Figur werden die Arbeitsweise des
Parallelführungsmechanismus 19, der Antrieb der Kopplungsstange 17 und die von der Kurbel 13 beschriebenen
Wege näher erläutert.
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Die Kopplungsstange 17 wird von einem über ein Zahnradgetriebe 35 mit
einem Motor 36 gekoppeltes Zahnrad 33 angetrieben. Die Mittellinie 37 des
Zahnrads 33 ist in der selben Ebene 39 wie die Mittellinien 9 der Aufnehmer 3 angeordnet.
Das Zahnrad 33 ist über einen Bolzen 41 mit der Kopplungsstange 17 gekoppelt, wobei
ein Abstand L1 zwischen der Mittellinie 37 des Zahnrads 33 und dem Bolzen 41 einem
Abstand L2 zwischen der Mittellinie 9 eines Aufnehmers 3 und dem zugeordneten
Stift 15 gleich ist. Eine Linie senkrecht zur Mittellinie 37 vom Zahnrad 33 zum
Bolzen 41 und eine Linie senkrecht zur Mittellinie 9 von einem Aufnehmer 3 zu einem
Stift 15 verlaufen parallel zueinander. Aufgrund der Drehung des Zahnrads 33 mittels
des Motors 36 beschreibt der Bolzen 41 eine Kreisbahn 43. Mittels des Bolzens 41
beschreibt die Kopplungsstange 17 eine Kreisbahn, so daß auch die Kurbeln 13 aller
Aufnehmer 3 gleiche Kreisbahnen 43 beschreiben. Die Bahnen 43 nebeneinander
angeordneter Aufnehmer 3 überschneiden sich an den Punkten A und B (siehe Fig. 2).
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Die Aufnehmer 3 sind in verhältnismäßig kurzem Abstand voneinander
angeordnet, wodurch eine kompakte Bauweise der Vorrichtung erzielt wird.
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In Fig. 3 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufnehmers
dargestellt. Der zylindrische Aufnehmer 3 ist um eine Mittellinie 9 drehbar, in einem
mit einem runden Halter 7 koaxial gelagert und mit einem koaxial angeordneten
Kanal 11 versehen. Im Kanal 11 des Aufnehmers 3 wird über die Anschlüsse 45 des
Halters 7 ein Unterdruck erzeugt. Die Kurbel 13 bildet zur Mittellinie 9 des
Aufnehmers 3 einen stumpfen Winkel β und zu einer senkrecht zur Mittellinie 9 des
Aufnehmers 3 verlaufenden Projektionsebene 47 einen spitzen Winkel α. (Die
Projektionsebene 47 steht senkrecht zur Zeichnungsebene von Fig. 3). Der Winkel α bildet
einen Teil des Winkels β; dabei gilt β = α + 900.
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Mittels des Aufnehmers 3 können Bauteile aufgenommen werden, indem
im Kanal 11 des Aufnehmers 3 ein Unterdruck erzeugt wird. Beim Aufgreifvorgang
wird der Aufnehmer 3 in einer vom Pfeil 49 bezeichneten Richtung teilweise aus dem
Halter 7 ausgeschoben. Nachdem der Aufnehmer 3 ein Bauteil aufgenommen hat, wird
der Aufnehmer 3 größtenteils wieder in den Halter 7 eingezogen. Zum Anbringen des
Bauteils auf einem Bauteileträger wird der Aufnehmer 3 zuerst aus dem Halter 7
ausgeschoben, wodurch das Bauteil auf dem Träger angebracht wird.
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Zum Aufnehmen oder Anbringen eines Bauteils kann jeder Aufnehmer
einzeln angetrieben werden. Der Aufnehmer muß dann beim Aufnehmen und Anbringen
von Bauteilen aus dem Halter ausgeschoben werden. Auf diese Weise wird zum Beispiel
beim Anbringen vermieden, daß ein daneben angeordneter Aufnehmer an bereits auf
dem Träger angebrachte Bauteile an stößt.
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Zum Aufnehmen von Bauteilen sollte die Vorrichtung 1 in eine
Aufgreiflage gebracht werden. Zum Anbringen von Bauteilen wird die Vorrichtung 1 in
eine Absetzlage über einem Bauteileträger gebracht. Dies kann beispielsweise mittels
einer in US-PS 4.644.642 beschriebenen Vorrichtung erfolgen.
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Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die von den
Aufnehmern aufgenommenen Bauteile gedreht und sehr sorgfältig ausgerichtet werden,
während die Aufnehmer in verhältnismäßig geringem Abstand voneinander angeordnet
sind. Wenn eine höhere Präzision erforderlich ist, läßt sich diese auf einfache Weise
dadurch erzielen, daß die Länge der Kurbeln 13 erhöht wird. Selbstverständlich muß
dann auch das Zahnrad mit einem größeren Abstand in die Kopplungsstange eingreifen
(L1 = L2).
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In der obigen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
werden die Manipulatoren von Aufnehmern gebildet. Die Manipulatoren können jedoch
auch Werkzeuge, Sensoren, Stiftträger usw. sein, die genaue Winkeldrehungen
ausführen müssen. Hierzu können bekannte Manipulatoren verwendet werden, die,
nachdem sie mit einem geeigneten Arm versehen wurden, für die Verwendung in einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung geeignet sind.
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Die Mittellinien der Manipulatoren brauchen nicht unbedingt, wie in der
dargestellten Ausführungsform, in der selben Ebene angeordnet zu sein. Die parallelen
Mittellinien können zum Beispiel in einem Dreick angeordnet werden. Statt aus einer
Kopplungsstange kann das Kopplungsglied dann aus einer schwenkbar mit den Armen
des Manipulators verbundenen Kopplungsplatte bestehen.
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In der dargestellten Ausführungsform nimmt der Aufnehmer Bauteile
mittels im Kanal erzeugten Unterdrucks auf. Der Aufnehmer könnte Bauteile jedoch
auch mittels Greifern aufgreifen.
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Die Bewegung des Aufnehmers im Halter in Richtung des Pfeils 49 kann
unterbleiben, wenn die Aufnehmer die Bauteile gleichzeitig aufnehmen oder anbringen
und kein Anschlagrisiko besteht.
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In der dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung hilft die Nebenkopplungsstange der Kopplungsstange, einen Totpunkt der
Kopplungsstange zu überwinden. Dies kann jedoch auch mit bekannten Mitteln bewirkt
werden. Wenn die Drehung der Manipulatoren auf einen Teil einer vollen Drehung
begrenzt bleibt und kein Totpunkt der Kopplungsstange erreicht wird, können
Mechanismen zur Ü[berwindung des Totpunkts zum Wegfall kommen. Auf diese Weise wird die
Vorrichtung vereinfacht.