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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Montieren von Teilen,
bei der elektronische oder andere Teile auf andere Teile oder Bauelemente,
wie Substrate von Schaltkreisen, durch Montageköpfe, die an einem
rotierenden Mitnehmer vorhanden sind, montiert werden, und sie betrifft
insbesondere eine solche Vorrichtung zum Montieren von Teilen, bei der
jeder der Montageköpfe mit Teil-Ansaug- und -Montagedüsen versehen ist,
die jeweils zwischen einem negativen und einem positiven Druckzustand
geschaltet werden, um das Teil anzusaugen und es freizugeben und es so zu
montieren. Eine solche Vorrichtung ist aus US-A-4706379 bekannt, diese hat
einen intermittierend rotierenden Mitnehmer mit drehbar angeordneten
Montageköpfen. Die Stellung eines Teils, das durch den Kopf gehalten wird,
ist regelbar.
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Die Anmelder haben gemeinsam eine Vorrichtung zum Montieren von
Teilen des oben beschriebenen Typs entwickelt, bei der die Arbeit der
Montage der Teile durch die kontinuierliche Rotation einer rotierenden
Trommel oder eines rotierenden Mitnehmers mit hoher Geschwindigkeit
ausgeführt werden kann, und sie haben am 26. März 1991 in Japan ein Patent
für die Erfindung angemeldet, und diese japanische Anmeldung wurde am
05. Dezember 1991 unter der Publikationsnummer 3-274800 veröffentlicht.
Die entsprechende europäische Patentanmeldung wurde am 02. Oktober 1991
unter der Nummer EP-A-0449134 veröffentlicht. Daher ist dieses Dokument
nur ein Dokument des Standes der Technik im Sinne von Art. 54(3, 4) EPC.
Diese entwickelte Vorrichtung weist einen durch einen Motor angetriebenen
rotierenden Mitnehmer, eine Beschickungsstation, die zur Zuführung der zu
montierenden Teile längs des Umfangs des rotierenden Mitnehmers angeordnet
ist, eine Montagestation, auf der die anderen Teile oder Bauelemente, auf
welche die an der Beschickungsstation zugeführten Teile montiert werden
sollen, angeordnet sind, und eine Vielzahl von Montageköpfen auf, die an
der Umfangseite des rotierenden Mitnehmers vorhanden sind und jeweils eine
Vielzahl von Ansaugdüsen haben. Jeder Montagekopf führt während der
Rotation des rotierenden Mitnehmers abwechselnd und wiederholt das
Aufnehmen oder Ansaugen der Teile an der Beschickungsstation und deren
Anordnung oder Montage auf den Bauelementen an der Montagestation aus. In
diesem Fall führt jeder Montagekopf eine Drehbewegung um eine Achse, die
sich im Verhältnis zum rotierenden Mitnehmer in Radialrichtung erstreckt,
synchron mit diesem aus. Diese Drehbewegung jedes Montagekopfes wird als
"zykloide Bewegung" bezeichnet. Das oben genannte Ansaugen und Montieren
der Teile wird an den unteren Totpunkten der zykloiden Bewegung jedes
Montagekopfes ausgeführt, wobei der Montagekopf an diesen Punkten für etwa
4 ms im wesentlichen stillsteht. Das heißt, jeder der Ansaug- und
Montagevorgänge der Teile muß in der kurzen Zeitspanne von etwa 4 ms
ausgeführt werden, während welcher der Montagekopf am unteren Totpunkt der
zykloiden Bewegung gehalten wird.
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Jede Ansaugdüse ist mit einem Schaltventil versehen, um die Düse
zwischen positiven und negativen Druckzuständen zu schalten, wenn das Teil
angesaugt und montiert wird. Es wird ein Codierelement bereitgestellt, um
die Rotationsstellung des rotierenden Mitnehmers festzustellen. Die
Schalt-Zeitfolge für jedes Schaltventil basiert auf den Ausgängen des
Codierelements.
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Als das oben genannte Schaltventil wird ein elektromagnetisches
Ventil genutzt. Eine Zeit von mehreren Millisekunden oder mehreren zehn
Millisekunden wird als Spanne der Ansprechzeit des Schaltventils
gebraucht, worunter man die Zeitspanne vom Beginn des Schaltvorgangs bis
zu dessen Abschluß versteht. Demzufolge wird der Schaltvorgang des Ventils
nach dem bekannten Stand der Technik auf der Grundlage des Ausgangs des
Codierelements eingeleitet, wenn die Düse des Montagekopfes eine
festgelegte Position vor dem unteren Totpunkt erreicht, und der
Schaltvorgang wird abgeschlossen, wenn die Düse den unteren Totpunkt
erreicht hat.
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Wenn die oben beschriebene Schalt-Zeitfolge des Ventils aus
irgendeinem Grund verschoben wird, wird das Teil aus der Düse ausgestoßen,
bevor oder nachdem der untere Totpunkt erreicht ist. Folglich verringert
die Verschiebung in der Schalt-Zeitfolge des Schaltventils die Genauigkeit
bei der Montage der Teile auf den Substraten. Von den Erfindern
ausgeführte Experimente zeigen, daß die zeitliche Verschiebung der
Montagedüse auf den Bereich von ±2 ms begrenzt werden muß.
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Die Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Mitnehmers der oben
beschriebenen Vorrichtung zum Montieren von Teilen ändert sich jedoch
geringfügig in Abhängigkeit von der Größe der Belastung. Außerdem wird der
Fall in Betracht gezogen, bei dem die Rotationsgeschwindigkeit des
rotierenden Mitnehmers positiv geregelt wird. In einem solchen Fall, wenn
das Schaltventil auf der Grundlage der Rotationsposition des rotierenden
Mitnehmers gesteuert wird, übersteigt die Verschiebung in der Zeitfolge
des Ansaugens und der Montage der Teile manchmal den Bereich von ±2 ms.
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Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
zum Montieren von Teilen zu schaffen, bei der die Arbeit der Montage der
Teile durch den rotierenden Mitnehmer bei hoher Geschwindigkeit ausgeführt
werden kann und das Ansaugen und die Montage der Teile mit einer sehr
präzisen Zeitfolge ausgeführt werden können.
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Montieren von
Teilen bereit, die folgende Komponenten aufweist: einen rotierenden
Mitnehmer, eine Beschickungsstation, die um den rotierenden Mitnehmer
angeordnet ist, um die zu montierenden Teile zuzuführen, eine
Montagestation, die so um den rotierenden Mitnehmer angeordnet ist, daß
sie einen Abstand zur Beschickungsstation aufweist, wobei der
Montagestation die Bauelemente zugeführt werden, auf welche die Teile an
der Beschickungsstation zu montieren sind, einen Montagekopf, der am
rotierenden Mitnehmer vorhanden ist, um synchron mit der Rotation des
rotierenden Mitnehmers eine zykloide Bewegung auszuführen, wobei die
zykloide Bewegung eine Vielzahl von unteren Totpunkten aufweist, und eine
Ansaugdüse, die am Montagekopf vorhanden ist, wobei die Düse zwischen
ersten und zweiten Druckzuständen geschaltet wird, wobei die Düse das Teil
an der Beschickungsstation im ersten Druckzustand ansaugt, wenn einer der
unteren Totpunkte der zykloiden Bewegung des Montagekopfes erreicht ist,
wobei die Düse das Ansaugen des Teils über dem Bauelement an der
Montagestation im zweiten Druckzustand aufhebt, wenn der andere oder ein
anderer der unteren Totpunkte erreicht ist, wodurch das Teil auf dem
Bauelement an der Montagestation montiert wird, Ventilmittel zum Schalten
der Düse zwischen dem ersten und dem zweiten Druckzustand und ein
Position-Feststellmittel zum Feststellen der Rotationsposition des
rotierenden Mitnehmers, gekennzeichnet durch Geschwindigkeit-
Feststellmittel zum Feststellen einer Rotationsgeschwindigkeit des
rotierenden Mitnehmers, Teil-Ansaug- und -Montage-Zeitfolge-
Berechnungsmittel zur Berechnung der Zeitfolgen für das Ansaugen und
Montieren des Teils aus den Daten der Ergebnisse der Feststellung sowohl
der Position- als auch der Geschwindigkeit-Feststellmittel,
und
Ventilsteuermittel zur Steuerung der Ventilmittel, so daß die Ventilmittel
zwischen dem ersten und dem zweiten Druckzustand vor jeder der Teil-
Ansaug- und -Montagezeitfolgen die durch das Teil-Ansaug- und -Montage-
Zeitfolge-Berechnungsmittel berechnet werden, geschaltet wird, auf der
Grundlage der Teil-Ansaug- und -Montagezeitfolgen und einer Zeitspanne,
die für das Schalten der Ventilmittel gebraucht wird.
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Das Teil wird durch die Düse angesaugt und auf dem Bauelement
montiert, wenn der Montagekopf, der die zykloide Bewegung ausführt, die
entsprechenden unteren Totpunkte erreicht. Demzufolge stimmen die Zeiten,
zu denen der Montagekopf die entsprechenden unteren Totpunkte erreicht,
mit den Zeitfolgen für das Ansaugen und die Montage des Teils überein,
d. h., den Zeitfolgen, zu denen bei der Düse zwischen dem ersten und dem
zweiten Druckzustand gewechselt wird. In diesem Fall werden im allgemeinen
mehrere Millisekunden oder mehrere zehn Millisekunden gebraucht, um die
Düse zwischen dem ersten und dem zweiten Druckzustand zu schalten.
Demzufolge können das Ansaugen und die Montage des Teils ohne jede
Verschiebung in der Zeitfolge ausgeführt werden, wenn das Schalten des
Ventilmittels zu dem Zeitpunkt eingeleitet wird, den man erhält durch
Subtraktion der Zeitspanne, die für das Schalten des Ventilmittels
zwischen den Druckzuständen gebraucht wird, von der Zeit, zu welcher der
Montagekopf den festgelegten unteren Totpunkt erreicht.
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Die Zeitfolgen des Ansaugens und der Montage des Teils werden unter
Berücksichtigung nicht nur der Rotationsposition des rotierenden
Mitnehmers, sondern auch von dessen Rotationsgeschwindigkeit bestimmt.
Folglich können selbst dann sehr präzise Zeitfolgen erreicht werden, wenn
Schwankungen in der Rotationsgeschwindigkeit des Mitnehmers und ähnliche
Erscheinungen auftreten.
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Das Ventilsteuermittel ist so konstruiert, daß die Zeitfolgen für
das Schalten des Ventils aus den Zeitfolgen für das Ansaugen und die
Montage des Teils und der Zeitspanne, die für das Schalten des
Ventilmittels gebraucht wird, ermittelt werden. Folglich kann die Düse in
der genauen Zeitfolge zwischen den Druckzuständen geschaltet werden,
wodurch eine hohe Präzision bei der Arbeit der Montage der Teile erreicht
werden kann.
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Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in denen:
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Fig. 1 eine Draufsicht der Vorrichtung zum Montieren von Teilen
eines Ausführungsbeispiels nach der vorliegenden Erfindung ist;
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Fig. 2 eine vergrößerte Seitenansicht des Montagekopfes ist, der in
der Vorrichtung von Fig. 1 eingesetzt wird;
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Fig. 3 ein schematisches Blockdiagramm ist, welches das
Codierelement und den dazugehörigen Abschnitt zeigt;
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Fig. 4 ein Ablaufschema zur Erklärung der Arbeitsweise des
Geschwindigkeit-Feststellmittels ist;
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Fig. 5 ein Ablaufschema zur Erklärung des Steuerinhalts zur
Rückstellung auf den Ursprung ist;
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Fig. 6 ein Ablaufschema zur Erklärung des Verfahrens zum Feststellen
der Rotationsgeschwindigkeil ist;
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Fig. 7 ein Ablaufschema zum Erklären der Verfahren zur Steuerung der
Teil-Ansaug- und -Montagedüse ist und
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Fig. 8 ein Blockdiagramm ist, das den Hauptteil der Vorrichtung zum
Montieren von Teilen nach einem anderen Ausführungsbeispiel zeigt.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 7 wird ein Ausführungsbeispiel
beschrieben, bei dem elektronische Teile auf Substraten von Schaltkreisen
durch eine Vorrichtung zum Montieren von Teilen nach der Erfindung
montiert werden. Zuerst wird die Bauweise der Vorrichtung zum Montieren
von Teilen beschrieben. Es wird auf Fig. 1 verwiesen, die eine
Seitenansicht des Körpers 1 der Vorrichtung zeigt, wobei eine rotierende
Trommel oder ein rotierender Mitnehmer 3 in der Mitte einer Basis 2 zur
Drehbewegung um eine senkrechte Welle 3a befestigt ist. Der rotierende
Mitnehmer 3 wird mittels eines herkömmlichen Untersetzungsmechanismus' 5,
der Riemen und Riemenscheiben aufweist, durch einen Antriebsmotor 4, der
auf der Basis 2 montiert ist, kontinuierlich in der Richtung des Pfeils A
gedreht.
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Auf der Basis 2 ist eine Beschickungsstation 7 vorhanden, um
elektronische Teile (Chips) 6 zuzuführen, und ebenso ist auf der Basis 2
eine Montagestation 9 vorhanden. Substrate 8 von Schaltkreisen (siehe Fig.
2) als die anderen Teile oder Bauelemente sind in der Montagestation 9
angeordnet. Diese Stationen 7, 9 sind um den rotierenden Mitnehmer 3
angeordnet. Genauer formuliert, die Beschickungsstation 7 ist an der
oberen Seite des rotierenden Mitnehmers 3 angeordnet, wie das in Fig. 1
gezeigt wird. Die Beschickungsstation 7 hat einen Beschickungstisch 7a,
der kreisförmig um den äußeren Rand des rotierenden Mitnehmers 3 führt.
Auf dem Beschickungstisch 7a ist eine Vielzahl von Teil-Aufgebern 10
angebracht. In Fig. 1 werden zwei dieser Teil-Aufgeber 10 gezeigt. Jeder
Teil-Aufgeber 10 weist beispielsweise einen herkömmlichen Bandaufgeber
auf. Die Teil-Aufgeber 10 führen den festgelegten Ansaugpunkten P auf dem
Beschickungstisch 7a jeweils ein elektronisches Teil 6 zu. Die
Ansaugpunkte P sind auf einem Umfang a angeordnet, welcher der Platz für
einen Montagekopf ist, der auf einer Ebene bewegt wird, wie später noch
beschrieben wird. Fig. 1 zeigt den Umfang a als Zwei-Punkt-Strichlinie.
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Die Montagestation 9 befindet sich an der unteren Seite des
rotierenden Mitnehmers 3, wie in Fig. 1 gezeigt wird. Wie oben beschrieben
wurde, sind die Substrate 8 auf der Montagestation 9 angeordnet, und für
die Bewegung der Substrate 8 in der Richtung der X- und der Y-Achse auf
einer Ebene in Fig. 1 ist ein beweglicher Tisch 11 vorhanden. Das Substrat
8 wird durch den beweglichen Tisch 11 in der Richtung der X- und der
Y-Achse bewegt, so daß ein festgelegter Montagepunkt zu dem Substrat 8 auf
einen Montagepunkt Q auf dem Umfang a gelangt. Die Substrate 8 werden
durch Zuführ- und Wegführ-Förderer 12 und 13, die an der linken bzw. der
rechten Seite des rotierenden Mitnehmers 3 vorhanden sind, wie das in Fig.
1 gezeigt wird, zu dem beweglichen Tisch 11 hin und von diesem weg
geführt.
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Eine Vielzahl von Montageköpfen 14 ist so auf der Umfangsfläche des
rotierenden Mitnehmers 3 angebracht, daß diese in gleichen Abständen über
dem Umfang angeordnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden
beispielsweise zwölf dieser Montageköpfe 14 eingesetzt, von denen vier in
Fig. 1 gezeigt werden. Wie in Fig. 2 detailliert gezeigt wird, hat jeder
Montagekopf 14 vier Ansaugdüsen 16, die untereinander verschiedene Größen
haben. Die Düsen 16 sind in Intervallen von 90º auf einer Scheibe 15
angebracht. Die Scheibe 15 jedes Montagekopfes 14 wird um 90º drehend um
eine waagerechte Achse bewegt, so daß eine der vier Düsen 16, deren Größe
mit der Art des Teils 6 übereinstimmt, ausgewählt wird. Die Montage des
Teils 6 wird durch die ausgewählte Düse 16 ausgeführt, wie das unten
ausführlicher beschrieben wird.
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Bei der Arbeit der Montage von Teilen wird der Montagekopf 14 durch
einen Lagesteuerungsmechanismus (nicht gezeigt) gesteuert, so daß dieser
in seiner Lage gehalten werden kann, und durch einen Antriebsmechanismus
(nicht gezeigt) kontinuierlich in der Richtung eines Pfeils B in Fig. 2 um
eine Welle gedreht wird, die radial zu dem rotierenden Mitnehmer 3
verläuft. Die Rotation des Montagekopfes 14 wird mit der des rotierenden
Mitnehmers 3 synchronisiert, und der Montagekopf 14 wird beispielsweise um
zehn Drehungen gedreht, während der rotierende Mitnehmer 3 um eine Drehung
gedreht wird. Folglich führt das distale Ende der Dose 16 des
Montagekopfes 14 eine zykloide Bewegung, die eine Vielzahl von unteren
Toffipunkten hat, um den rotierenden Mitnehmer 3 aus. Die zykloide Bewegung
des Montagekopfes 14 in diesem Ausführungsbeispiel weist zehn solcher
unteren Totpunkte auf. Die Zwei-Punkt-Strichlinie b in Fig. 2 zeigt einen
Teil eines Ortes des distalen Endes der Dose 16 auf einer senkrechten
Ebene. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, stimmt der untere Totpunkt des
Bewegungsortes des unteren Endes der Dose 16 mit dem oben genannten
Ansaugpunkt P und dem Montagepunkt Q überein.
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Die Dose 16 wird über ein Ansaugventil 18 (siehe Fig. 3), das ein
elektromagnetisches Ventil umfaßt, mit einer negativen Druckquelle
verbunden, die z. B. eine Unterdruckpumpe umfaßt, und über ein
Montageventil 19 (siehe Fig. 3), das ein elektromagnetisches Ventil
umfaßt, auch mit einer positiven Druckguelle, die beispielsweise einen
Kompressor umfaßt. Das Ansaug- und das Montageventil 18, 19 werden über
ertsprechende Treiber 21 und 22 durch einen Mikrocomputer 20 (siehe Fig.
3) geöffnet und geschlossen, wie später im Detail beschrieben wird.
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Die Dose 16 wird an einem der unteren Totpunkte oder am Ansaugpunkt
P durch das Ansaugventil 18 in den negativen Druckzustand geführt, wodurch
das Teil 6 an der Beschickungsstation 7 angesaugt und mitgeführt wird.
Anschließend wird die Dose 16 die Teil 6 trägt an einem anderen unteren
Totpunkt oder am Montagepunkt Q durch das Montageventil 19 in einen
positiven Druckzustand geführt, wodurch das Ansaugen des Teils 6 über dem
Substrat 8 an der Montagestation 9 aufgehoben und dieses am Montagepunkt
Q auf dem Substrat 8 montiert wird. Diese Montagearbeit wird
kontinuierlich wiederholt.
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An der rechten Seite des Umfangs des rotierenden Mitnehmers 3 in
Fig. 1 ist ein Feststell-Mechanismus (nicht gezeigt) angeordnet, der eine
Kamera aufweist. Dieser Feststell-Mechanismus ist dafür vorgesehen
festzustellen. ob die Düse 16 das Teil 6 an der richtigen Position ansaugt
oder ob die Düse 16 den mittleren Abschnitt des Teils 6 ansaugt. Wenn die
Düse 16 das Teil 6 nicht in geeigneter Weise ansaugt, wird sie um 45º
gedreht, und der Vorgang des Montierens des Teils 6 wird nicht ausgeführt,
wenn die Düse 16 die Montagestation 9 erreicht. Anschließend, wenn die
Düse 16 die Montagestation 9 passiert hat und einen Abgabepunkt erreicht,
wird sie in den positiven Druckzustand gebracht. Das angesaugte Teil 6
wird am Abgabepunkt von der Düse 16 gelöst, so daß die Montage des
gelösten Teils 6 unterbrochen ist. Da der Feststell-Mechanismus und der
Abgabemechanismus nicht im direkten Zusammenhang mit der vorliegenden
Erfindung stehen, entfällt hier die weitere Beschreibung der einzelnen
Mechanismen.
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Der oben erwähnte Mikrocomputer 20 steuert jeden der Mechanismen der
Vorrichtung und dient als Ventilsteuermittel zur Steuerung des Ansaug- und
des Montageventils 18, 19. wie das oben beschrieben wurde. Die Steuerung
der Ventile 18. 19 weist die folgende Anordnung auf. Wie in Fig. 3 gezeigt
wird, ist ein rotierendes Codierelement 23 vorhanden, das eine
Eingangswelle hat. die mit der Zähler-Lastseite des Antriebsmotors 4
verbunden ist, der den rotierenden Mitnehmer 3 antreibt. Dieses
Codierelement 23 erzeugt bei jeder Umdrehung der Eingangswelle einen
Referenzimpuls und bei jedem festgelegten Rotationswinkel der
Eingangswelle einen Rotationsimpuls. Die Rotationsimpulse, die durch das
Codierelement 23 erzeugt werden, werden in zwei Phasen A und B unterteilt,
die denselben Phasenunterschied von 90º zueinander haben. Der
Mikrocomputer 20 ist so aufgebaut, daß er den Ursprung des rotierenden
Mitnehmers 3 aus den Referenzimpulsen, die durch das Codierelement 23
erzeugt werden, und aus Signalen ermittelt, die durch einen Mikroschalter
(neicht gezeigt) erzeugt werden, der auf dem rotierenden Mitnehmer 3
angebracht ist. Der Mikrocomputer 20 führt zum Zeitpunkt der Stromzufuhr
zu der Vorrichtung eine Operation zur Rückstellung auf den Ursprung aus,
so daß bewirkt wird, daß der mechanische Ursprung und der elektrische
Ursprung übereinstimmen.
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Fig. 4 zeigt die Arbeitsweise des Mikrocomputers 20 als Position-
Feststellmittel. Die Rotationsimpulse vom Codierelement 23 werden z. B. in
einen 16-Bit-Aufwärts-Abwärts-Zähler 24 eingegeben. Der Zähler 24 hat eine
Phasenunterscheidungsfunktion, d. h., er empfängt im Falle einer
Vorwärtsdrehung (Richtung des Pfeils A) des rotierenden Mitnehmers 3 die
Rotationsimpulse an der Aufwärts-Zähl-Eingangsseite, und er empfängt die
Rofationsimpulse an der Abwärts-Zähl-Eingangsseite bei einer umgekehrten
Drehung des rotierenden Mitnehmers 3. Der Mikrocomputer 20 ist mit einem
kumulativen Zähler ausgestattet und liest in Abständen von einer
Millisekunde den gezählten Wert des Zählers 24. Der gegenwärtige Zählwert
wird mit dem letzten Wert verglichen, der vor einer Millisekunde gelesen
wurde, so daß man einen Zuwachs Δn erhält. Der Zuwachs Δn wird zum
kumulativen Zähler addiert. Jedesmal, wenn der rotierende Mitnehmer 3 eine
Umdrehung vollendet. subtrahiert der Mikrocomputer 20 einen festgelegten
Wert, der einer Umdrehung des rotierenden Mitnehmers 3 entspricht, vom
summierten Wert des kumulativen Zählers. Folglich entspricht der Wert des
kumulativen Zählers der Rotationsposition des rotierenden Mitnehmers 3 zu
deren Feststellung. Der kumulative Zähler wird zum Zeitpunkt der oben
beschriebenen Operation der Rückstellung auf den Ursprung auf Null
zurückgestellt.
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Fig. 6 zeigt die Arbeitsweise des Mikrocomputers 20 als
Geschwindigkeit-Feststellmittel. Wie gezeigt wird, liest der Mikrocomputer
20 den Wert des kumulativen Zählers in festgelegten Zeitabständen,
beispielsweise in Abständen von 500 ms, und ermittelt die Differenz
zwischen dem gegenwärtig gelesenen Wert C&sub1; und dem zuletzt gelesenen Wert
C&sub0;, wodurch die gegenwärtige Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden
Mitnehmers 3 festgestellt wird.
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Auf der Grundlage der festgelegten Rotationsposition und der
Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Mitnehmers 3 berechnet der
Mikrocomputer 20 die Zeitfolge jeder Düse 16, um den entsprechenden
Ansaugpunkt P und den Montagepunkt Q oder die Ansaug- und Montagezeitfolge
zu erreichen. Folglich dient der Mikrocomputer 20 als Mittel zur
Feststellung der Ansaug- und Montagezeitfolge.
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Außerdem hat der Mikrocomputer 20 einen Speicher zum Speichern der
Daten von früher gemessenen Zeitspannen, die notwendig sind, um die
Ansaug- und Montageventile 18, 19 zwischen dem geschlossenen und dem
offenen Zustand zu schalten In dieser Hinsicht dauert es einige zehn
Millisekunden (beispielsweise 20 ms) vom Beginn des Schaltvorgangs bis zu
dessen Vollendung. Der Mikrocomputer 20 ermittelt eine Schalt-Zeitfolge
aus den Ansaug- und Montagezeitfolgen und den Zeitspannen, die für das
Schalten der Ventile erforderlich sind, wie das aus der folgenden
Beschreibung der Arbeitsweise offensichtlich wird. Auf der Grundlage der
ermittelten Schalt-Zeitfolgen steuert der Mikrocomputer 20 die Ansaug- und
Montageventile 18, 19.
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Es wird nun die Arbeitsweise der Vorrichtung zum Montieren von
Teilen beschrieben. Wenn die Vorrichtung mit einer elektrischen
Energiequelle verbunden wird, wird der Vorgang der Rückstellung auf den
Ursprung ausgeführt, wie das oben beschrieben wurde, und anschließend wird
eine automatische Arbeitsweise eingeleitet. Bei der automatischen
Arbeitsweise wird der Antriebsmotor 4 erregt, um den rotierenden Mitnehmer
3 anzutreiben, und durch das Codierelement 23 werden die Rotationsimpulse
ereugt. Der Zähler 24 arbeitet in Reaktion auf die Rotationsimpulse. Wenn
nun angenommen wird, daß die Anzahl der Impulse. die vom Codierelement 23
erzeugt werden, 2000 Impulse/U beträgt, die Signale der Vorderflanke und
der Rückflanke jedes Impulses in den Phasen A und B gezählt werden und das
Untersetzungsverhältnis des Untersetzungsmechanismus' 5 gleich 1/8 ist,
dann kann die Anzahl P&sub0; der Impulse, die durch das Codierelement 23
während einer Umdrehung des rotierenden Mitnehmers 3 erzeugt werden,
folgendermaßen ermittelt werden:
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P&sub0; = 2000 x 4 x 80 = 640 000 Impulse.
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Wenn am rotierenden Mitnehmer 3 zwölf Montageköpfe 14 vorhanden
sind, dann sind das
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640 000/12 = 53 333 Impulse.
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Da jede Düse 16 die Montagearbeit in Intervallen von 53 333 Impulsen
ausführt, erfolgt die Steuerung der Ansaug- und Montageventile 18, 19
immer dann, wenn der Wert des kumulativen Zählers N x 53 333 Impulse
übersteigt. wobei N = 1, 2, ..., 11. Wenn die 100%ige
Rotationsnenngeschwindigkeit
des rotierenden Mitnehmers 3 gleich 40 U/min beträgt, dann
ergibt das
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60/40/12 = 0,125 s.
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Demzufolge wird die Steuerung der Ventile 18, 19 in zeitlichen
Abständen von 125 ms ausgeführt.
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Der Mikrocomputer 20 liest den Wert des kumulativen Zählers in
Intervallen von 500 ms, um die Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden
Mitnehmers 3 zu ermitteln. Wenn der Wert des kumulativen Zählers 50 000
Impulse/500 ms beträgt, kann die Rotationsgeschwindigkeit R des
rotierenden Mitnehmers 3 folgendermaßen berechnet werden:
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R = 50 000 x 60/0,5/640 000 = 9.375 U/min.
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Das Ansaugen und die Montage des Teils 6 werden von der Düse 16
ausgeführt, wenn der Montagekopf 14 die entsprechenden unteren Totpunkte
der zykloiden Bewegung erreicht, an denen der Montagekopf 14 für etwa vier
Millisekunden im wesentlichen stillsteht. Da für den Schaltvorgang von
seinem Beginn bis zu dessen Vollendung mehrere bis einige zehn
Millisekunden erforderlich sind, muß der Vorgang des Schaltens der Ventile
um die Zeitspanne, die zum Schalten der Ventile notwendig ist, vor der
Zeit eingeleitet werden, zu der die Düse 16 die Ansaug- und Montagepunkte
P, Q oder die Ansaug- und Montagezeitfolgen erreicht. Wenn die zum
Schalten der Ventile 18, 19 notwendige Zeitspanne 20 ms beträgt, wird die
Steuerung der Ansaug- und Montageventile 18, 19 in Intervallen von 125 ms
durchgeführt, wenn sich der rotierende Mitnehmer 3 mit 100% der
Rotationsnenngeschwindigkeit dreht. Demzufolge muß das Schalten der
Ventile 18, 19 bereits 20 ms vor der Ansaug- und Montagezeitfolge
eingeleitet werden. Folglich können die Schaltzeitfolgen der Ventile 18,
19 folgendermaßen ermittelt werden:
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1 x 125 - 20 = 105 ms
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2 x 125 - 20 = 230 ms
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3 x 125 - 20 = 355 ms
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...
12 x 125 - 20 = 1480 ms.
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Umgewandelt in die Werte des kumulativen Zählers lauten die oben
genannten Werte:
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1 x 53 333 - 53 333 x 20/125 = 44 800 Impulse
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2 x 53 333 - 53 333 x 20/125 = 105 301 Impulse
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3 x 53 333 - 53 333 x 20/125 = 151 466 Impulse
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...
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12 x 53 333 - 53 333 x 20/125 = 631 466 Impulse
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Der Mikrocomputer 20 überwacht den Wert des kumulativen Zählers in
Intervallen von einer Millisekunde. Wenn der Wert des kumulativen Zählers
gleich einem der oben genannten Werte ist oder diesen übersteigt wird der
Vorgang des Schaltens der Ventile 18, 19 gestartet. Folglich können die
Ventile 18, 19 mit Toleranzen bis zu 1 ms gesteuert werden.
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Fig. 7 zeigt die Art und Weise der oben beschriebenen Steuerung.
Zuerst werden bei Schritt S1 die Schaltzeitfolgen berechnet, wie das oben
beschrieben wurde. Bei Schritt S4 werden das Ansaugventil 18 geöffnet und
das Montageventil 19 geschlossen, wenn die Ansaug-Zeitfolge bei Schritt S3
ereicht wurde. Bei Schritt S6 werden das Ansaugventil 18 geschlossen und
das Montageventil 19 geöffnet, wenn die Montage-Zeitfolge bei Schritt S5
erreicht wurde. Wenn die Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden
Mitnehmers 3 gleich 40 U/min ist (100% der Rotationsnenngeschwindigkeit),
wird der Wert C des kumulativen Zählers allgemein durch den folgenden
Ausdruck dargestellt:
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C = 100 x 53 333/R x (1 - T&sub0;/125)
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wobei T&sub0; die Zeitspanne ist, die für das Schalten der Ventile 18, 19
gebraucht wird, und R die gegenwärtige Rotationsgeschwindigkeit (100% der
Rotationsnenngeschwindigkeit) des rotierenden Mitnehmers 3 ist.
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Nach dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel basiert das
Feststellen der Zeitfolgen für das Ansaugen und Montieren der Teile auf
der Rotationsposition und der Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden
Mitnehmers 3, während beim bekannten Stand der Technik die Schaltventile
nur auf der Grundlage der Rotationsposition des Mitnehmers gesteuert
werden. Folglich können präzise Ansaug- und Montagezeitfolgen entsprechend
der gegenwärtigen Rotationsgeschwindigkeit des Mitnehmers selbst dann
festgestellt werden, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Mitnehmers 3
schwankt.
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Die Mikrocomputer 20 ermittelt die Schalt-Zeitfolge sowohl aus den
festgestellten Ansaug- und Montagezeitfolgen als auch aus der Zeitspanne,
die zum Schalten der Ventile 18, 19 gebraucht wird. Folglich kann die Düse
16 in einer präzisen Zeitfolge zwischen dem positiven und dem negativen
Druckzustand geschaltet werden, und demzufolge kann die Arbeit der Montage
der Teile mit Toleranzen bis zu ±1 ms ausgeführt werden.
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Fig. 8 veranschaulicht ein anderes Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom
vorangegangenen in der Ausführung des Ventils zum Wechsel des Ventils
zwischen dem positiven und dem negativen Druckzustand. Es wird der
Unterschied zwischen den Ausführungsbeispielen beschrieben. Die
Ansaug- und Montagedüse 16 ist mit Durchflußpassage 31a eines ersten Schaltventils
31 verbunden. Das erste Schaltventil 31 wird so geschaltet, daß die
Durchflußpassage 31a selektiv mit einer von Durchflußpassagen 31b und 31c
verbunden wird. Die Durchflußpassage 31b ist mit einer negativen
Druckquelle 32 verbunden, und die Durchflußpassage 31c ist mit einer
Durchflußpassage 33a eines zweiten Schaltventils 33 verbunden. Das zweite
Schaltventil 33 wird so geschaltet, daß die Durchflußpassage 33a des
zweiten Schaltventils 33 selektiv mit einer von Durchflußpassagen 33b und
33c verbunden wird. Die Durchflußpassage 33h ist mit einer positiven
Druckquelle 43 verbunden, und die Durchflußpassage 33c ist über ein
Niederdruck-Einstellventil 35 mit der positiven Druckquelle 34 verbunden.
Auf diese Weise kann die Düse 16 zwischen drei Zuständen geschaltet
werden, d. h., dem negativen Druckzustand, dem positiven niedrigen
Druckzustand und dem positiven hohen Druckzustand. In diesem Fall wird die
Düse 16 in den negativen Druckzustand geführt, wenn das Teil 6 an der
Beschickungsstation angesaugt und zur Montagestation geleitet wird. Wenn
dagegen die Saugwirkung aufgehoben wird, um das Teil 6 zu montieren, wird
die Düse 16 in den positiven niedrigen Druckzustand geführt, in dem der
Druck durch das Niederdruck-Einstellventil 35 reguliert wird.
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Dieses erste und zweite Schaltventil 31, 33 werden durch den
Mikrocomputer 20 gesteuert. Das zweite Schaltventil 33 wird normalerweise
im positiven niedrigen Druckzustand gehalten, und nur das erste
Schaltventil 31 wird in den oben beschriebenen Zeitfolgen geschaltet, so
daß die Montagearheit ausgeführt werden kann.
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Im Fall, daß die Teile 6 beispielsweise verhältnismäßig klein und
von geringem Gewicht sind, besteht die Möglichkeit, daß die Teile 6 durch
den Druck weggehlasen werden und nicht an der entsprechenden Position
montiert werden können, wenn der positive Druck, welcher der Dose 16
zugeführt wird, zum Zeitpunkt der Montage des Teils 6 auf dem Substrat so
stark erhöht wird. Da jedoch das Niederdruck-Einstellventil 35 vorhanden
ist, kann der positive Druck, der an der Düse 16 zugeführt wird,
entsprechend der Größe und dem Gewicht des Teils 6 eingestellt werden.
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Wenn das Teil 6 nicht in angemessener Weise durch die Düse 16
angesaugt wird, was im Ergebnis der Feststellung durch den Feststell-
Mechanismus erkannt wird, wie das oben im ersten Ausführungsbeispiel
beschrieben wurde, und von der Düse 16 abgenommen werden muß, wird das
erste Schaltventil 31 auf den positiven Druckzustand geschaltet, und das
zweite Schaltventil 33 wird auf den hohen Druckzustand geschaltet, so daß
die Dose 16 in den positiven hohen Druckzustand geführt wird. Mit der oben
beschriebenen Anordnung wird dieselbe Wirkung wie heim vorhergehenden
Ausführungsheispiel erreicht. Zusätzlich gewährleistet die oben
beschriebene Anordnung eine stabile Montagearbeit, bei der die
Schwankungen in der Größe und im Gewicht des Teils 6 ausgeschaltet werden.
Außerdem kann das Teil 6 zuverlässig von der Düse 16 abgenommen werden,
wenn es nicht in angemessener Weise von der Düse 16 angesaugt worden ist.
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Die vorstehende Offenlegung und die Zeichnungen veranschaulichen nur
die Grundsätze der vorliegenden Erfindung und sind nicht im
einschränkenden Sinne zu interpretieren. Die einzige Begrenzung ist aus
dem Rahmen der beigefügten Ansprüche zu bestimmen.