DE69600235T2

DE69600235T2 - Einrichtung und Verfahren zur Montage von Bauteilen

Info

Publication number: DE69600235T2
Application number: DE69600235T
Authority: DE
Inventors: Kanji Hata; Takeshi Takeda; Noriaki Yoshida; Yoshihiro Yoshida
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1995-01-17
Filing date: 1996-01-11
Publication date: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2016-01-12
Also published as: EP0724381A2; JPH08195588A; CN1082334C; US5784778A; EP0724381B1; DE69600235D1; EP0724381A3; JP3282938B2; CN1136760A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ansaugen leiterloser Elektronikbauteile und dgl. sowie zum anschließenden Montieren der angesaugten Bauteile in einer vorbestimmten Position einer Leiterplatte usw. und ein Bauteilmontageverfahren zum Ansaugen des Bauteils sowie zu dessen Montage auf der Leiterplatte unter Verwendung der Vorrichtung.

STAND DER TECHNIK

Da die leiterlosen Elektronikbauteile (Chipbauteile) in den vergangenen Jahren eine weite Verbreitung gefunden haben und hinsichtlich ihrer Form sowie Größe unterschiedlich gestaltet worden sind, ist eine Bauteilmontagevorrichtung erforderlich, die so gestaltet ist, daß die Elektronikbauteile in Kombination miteinander montiert werden können, um eine elektronische Schaltung herzustellen, und die bei hoher Geschwindigkeit mit großer Zuverlässigkeit arbeiten kann. Darüber hinaus sollten Saugdüsen der Bauteilmontagevorrichtung in Übereinstimmung mit den hinsichtlich Form und Größe verschiedenen Arten von Elektronil(bauteilen auswählbar sein.
Die japanische Patentoffenlegungsveröffentlichung Nr.1-107 600(107 600/1989) offenbart eine derartige Bauteilmontagevorrichtung, die die vorstehend erläuterten Anforderungen erfüllt und die einen Bauteilzuführabschnitt zum Zuführen der Bauteile, einen Koordinatentischabschnitt, der ein Substrat halten und in einer vorbestimmten Stellung positionieren kann, einen Drehrahmen, der zwischen dem Bauteilzuführabschnitt und dem Koordinatentischabschnitt hin- und her drehbar ist, und Montageköpfe enthält, welche mehrere Saugdüsen in Übereinstimmung mit den Bauteilarten aufweisen und welche in gleichen Abständen am Umfang des Drehrahmens angeordnet sind. Der Montagekopf 40 besitzt, wie dies in Figur 8 gezeigt ist, einen Nockenzylinderkörper 42, der an einem unteren Ende einer Drehhaltewelle 41 befestigt ist. Die Achse des Nockenzylinderkörpers 42 ist exzentrisch zu der Achse der Haltewelle 41 angeordnet. Ein genuteter bzw. ein mit einer Nut versehener Nocken 43 ist in einer Umfangswand des Nockenzylinderkörpers 42 ausgebildet. Ein Drehkörper 44 ist in dem Nockenzylinderkörper 42 drehbar eingesetzt. Darüber hinaus sind mehrere Arten von Saugdüsen 46 zum Ansaugen von Bauteilen 45 in einem Außenumfangsteil des Drehkörprs 44 in einer Weise, angeordnet, daß sie in Achsrichtung des Drehkörpers 44 ausgefahren und wieder zurückgezogen werden können. Die Achse jeder Saugdüse kann in Übereinstimmung mit der Achse der Drehhaltewelle 41 gelangen. Ein Eingriffselement 47 ist an jeder Saugdüse 46 vorgesehen, um in Eingriff mit dem mit einer Nut versehenen Nocken 43 zu gelangen. Der Drehkörper 44 wird durch eine Dreheinrichtung 48 in Drehung versetzt, wogegen die Drehhaltewelle 41 durch eine Dreheinrichtung 49 in Drehung versetzt wird.
Wenn bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau der Drehkörper 44 durch die Dreheinrichtung 48 gedreht wird, wird die Saugdüse 46, welche zu einer Position bewegt wird, wo sie mit der Drehhaltewelle 41 übereinstimmt, nach unten geschoben und daher ausgewählt, da der mit einer Nut versehene Nocken 43 sich in Eingriff mit dem Eingriffselement 47 befindet.
Eine Längsnut so ist an einem Teil des mit einer Nut versehenen Nockens so ausgebildet, daß die Saugdüse 46 zurückfahren kann, um Schläge oder Erschütterungen zu absorbieren, wenn das Bauteil montiert wird. Eine in die Längsnut 50 eingesetzte Gleiteinrichtung 51 wird elastisch durch eine Feder 52 mit einer Kraft beaufschlagt und gelangt in Eingriff mit dem Eingriffselement 47.
Wenn es bei diesem Stand der Technik notwendig wird, die Saugdüse 46 zu drehen, um eine Drehstellung des angesaugten und durch die Saugdüse gehaltenen Bauteils 45 zu justieren, wird die Drehhaltewelle 41 um die Achse gedreht, so daß der gesamte Montagekopf 40 gedreht wird. Mit anderen Worten hindert eine große Masse infolge der Drehung des gesamten Montagekopfs 40 die Vorrichtung daran, mit hoher Geschwindigkeit zu arbeiten. Weiterhin wird die Gleiteinrichtung 51 gegen die eiastische Beaufschlagungskraft der Feder über das Eingriffselement 47 bewegt, welches seitlich hervorsteht, um die Saugdüse 46 zurückzuziehen, was den Widerstand während der Montage erhöht, d.h., wenn die Saugdüse nach oben bewegt werden sollte, was zu geringen Erschütterungsabsorbierungseigenschaften führt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bauteilmontagevorrichtung zu schaffen, bei der in einer Betriebsposition nur eine Düsenwelle aus mehreren Düsenwellen ausgewählt werden kann und bei der eine Position des angesaugten Bauteils mit hoher Geschwindigkeit korrigiert werden kann.
Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bauteilmontageverfahren unter Verwendung der Montagevorrichtung zu schaffen, bei dem nur eine Düsenwelle aus mehreren Düsenwellen in der Betriebsposition ausgewählt werden kann und bei dem die Position des angesaugten Bauteils mit hoher Geschwindigkeit korrigiert werden kann.
Zur Lösung dieser sowie weiterer Aufgaben ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Bauteilmontagevorrichtung vorgesehen, bei der ein Montagekopf, welcher mehrere Saugdüsen zum Ansaugen von Bauteilen aufweist, an einem Bewegungskörper angebracht ist, der zwischen einer Bauteilzuführstation und einer Bauteilmontagestation bewegbar ist, und die weiterhin aufweist: einen Drehkörper, der in dem Montagekopf um eine Achse drehbar angeordnet ist, einen Nocken, der an dem Montagekopf angebracht ist und der eine ringförmige Nockenoberfläche aufweist, die entlang des Umfangs des Drehkörpers in einer Weise angeordnet ist, daß sie nicht in Verbindung mit dem Drehkörper gedreht wird, Düsenwellen, die entlang des Umfangs des Drehkörpers angeordnet sind, von denen jede eine Ansaugdüse an ihrem unteren Ende aufweist, Außenzylinder, in denen jeweils eine Düsenwelle in einer Auf-/Abrichtung frei bewegbar angeordnet ist und die jeweils entlang des Umfangs des Drehkörpers angeordnet sind und sich in Achsrichtung des Drehkörpers so erstrecken, daß sie um die Achse jedes Außenzylinders drehbar sind, wobei jeder Außenzylinder ein Eingriffsteil an seinem oberen Ende besitzt, das zum Eingriff mit einer Dreheinrichtung zum Drehen jedes Außenzylinders vorgesehen ist, und Eingriffseinrichtungen, die an jeder Düsenwelle drehbar vorgesehen sind und in Kontakt mit der Nockenoberfläche des Nockens stehen, um dadurch jede Düsenwelle in Übereinstimmung mit der Nockenoberfläche zu bewegen, wobei, wenn sich nur eine der Düsenwellen in einer Betriebs- bzw. Arbeitsposition des Drehkörpers entsprechend einer Drehung des Drehkörpers befindet, die Saugdüse dieser einen Düsenwelle zum Ansaugen des Bauteils oder zum Montieren des angesaugten Bauteils auf einer Platine verwendet wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Bauteilmontagevorrichtung vorgeschlagen, bei der die Nockenoberfläche des Nockens so gestaltet ist, daß sie nur eine der Düsenwellen in eine Position absenkt, wo die Saugdüse in der Lage ist, das Bauteil in der Arbeitsposition anzusaugen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Bauteilmontageverfahren zum Montieren eines Bauteils auf einer Platine unter Verwendung einer Bauteilmontagevorrichtung vorgeschlagen,
bei der ein mehrere Saugdüsen zum Ansaugen von Bauteilen aufweisender Montagekopf an einem Bewegungskörper angebracht ist, der zwischen einer Bauteilzuführstation und einer Bauteilmontagestation bewegbar ist, und die weiterhin enthält:
einen Drehkörper, der in dem Montagekopf um eine Achse drehbar angeordnet ist, einen Nocken, der an dem Montagekopf angebracht ist und der eine ringförmige Nockenoberfläche aufweist, die entlang des Umfangs des Drehkörpers in einer Weise angeordnet ist, daß sie nicht in Verbindung mit dem Drehkörper gedreht wird,
Düsenwellen, die entlang des Umfangs des Drehkörpers angeordnet sind, von denen jede eine Ansaugdüse an ihrem unteren Ende aufweist,
Außenzylinder, in denen jeweils eine Düsenwelle in einer Auf-/Abrichtung frei drehbar angeordnet ist und die jeweils entlang des Umfangs des Drehkörpers angeordnet sind und sich in Achsrichtung des Drehkörpers erstrecken, so daß sie um die Achse jedes Außenzylinders drehbar sind, wobei jeder Außenzylinder ein Eingriffsteil an seinem oberen Ende besitzt, das zum Eingriff mit einer Dreheinrichtung zum Drehen jedes Außenzylinders vorgesehen ist, und
Eingriffseinrichtungen, die an jeder Düsenwelle drehbar vorgesehen sind und die in Kontakt mit der Nockenoberfläche des Nockens stehen, um dadurch jede Düsenwelle in Übereinstimmung mit der Nockenoberfläche zu bewegen,
wobei, wenn sich nur eine der Düsenwellen in einer Arbeits- bzw. Betriebsposition des Drehkörpers entsprechend einer Drehung des Drehkörpers befindet, die Saugdüse dieser einen Düsenwelle zum Ansaugen des Bauteils oder zum Montieren des angesaugten Bauteils auf einer Platine verwendet wird und wobei die Nockenoberfläche des Nockens nur eine der Düsenwellen zu einer Position absenkt, wo die Saugdüse zum Ansaugen in der Arbeitsposition der Saugdüse in der Lage ist,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte enthält:
Anordnen der nur einen Düsenwelle in der Arbeitsposition und Absenken der einen Düsenwelle aus dem Drehkörper, wobei die übrigen Düsenwellen nicht abgesenkt werden,
Bewegen des Montagekopfs nach unten in der Bauteilzuführstation, Ansaugen des Bauteils durch die Ansaugdüse der abgesenkten Düsenwelle, Korrigieren einer Position des angesaugten Bauteils durch Drehen der Saugdüse mittels Drehen des Außenzylinders, der die das Bauteil angesaugte Saugdüse aufweist, und
Montieren des im Hinblick auf seine Position korrekt ausgerichteten Bauteils auf der Platine in der Bauteilmontagestation.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGSFIGUREN

Diese sowie weitere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungsfiguren deutlicher zutage treten. Hierbei ist:
Figur 1 eine Längsschnittansicht eines Montagekopfs bei einer Bauteilmontagevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 eine seitliche Schnittansicht des Montagekopfs entlang einer Linie II-II in Figur 1;
Figur 3 eine abgewickelte Darstellung eines bei diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Nockens;
Figur 4 eine Längsschnittansicht, die schematisch den Gesamtaufbau der Bauteilmontagevorrichtung bei diesem Ausführungsbeispiel wiedergibt;
Figur 5 eine Ansicht einer in Figur 1 gezeigten Eingriffseinrichtung bei einem anderen Ausführungsbeispiel
Figur 6 eine Ansicht, die einen Zustand wiedergibt, bei dem eine in Figur 1 gezeigte Düsenauswähleinrichtung in einer ersten Position angeordnet ist
Figur 7 eine Ansicht der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel zum Bewegen einer Düsenwelle nach oben und unten; sowie
Figur 8 eine Längsschnittansicht eines Montagekopfs bei einer bekannten Bauteilmontagevorrichtung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Bevor mit der Beschreibung der vorliegenden Erfindung fortgefahren wird, ist zu bemerken, daß in sämtlichen beigefügten Zeichnungsfiguren gleiche Bauteile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind.
Ausführungsbeispiele von Bauteilmontagevorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 7 beschrieben.
In Figur 4 ist eine Ansicht des Gesamtaufbaus der Bauteilmontagevorrichtung wiedergegeben. Eine sich intermittierend drehende Einrichtung 2 ist auf einer Halterung 1 angeordnet. Sie weist eine Drehhauptwelle 3 auf, die sich von der Halteeinrichtung 1 nach unten erstreckt. Die Drehhauptwelle 3 ist mittels Lagern 5 in einem zylindrischen Haltekörper 4 drehbar angeordnet, der an der unteren Oberfläche der Halteeinrichtung 1 angebracht ist.
Ein Drehrahmen 6 ist an dem unteren Ende der Drehhauptwelle angebracht. Mehrere Montageköpfe 7 sind so angeordnet, daß sie an einem Außenumfangsteil des Drehrahmens 6 mit einer Winkelteilung entsprechend einem Drehwinkel für eine Indexierung der Dreheinrichtung 2 angebracht sowie nach oben und unten bewegbar sind.
Eine Führungsstange 8, die sich von jedem Montagekopf 7 aus linear nach oben erstreckt, wird durch einen Halteblock 9 gehalten, der an dem Drehrahmen 6 angebracht ist. Die Führungsstange 8 ist gegenüber dem Halteblock 9 frei nach oben und unten bewegbar. Wenn die Drehhauptwelle 3 zusammen mit dem Drehrahmen 6 und dem Halteblock 9 in Drehung versetzt wird, werden die Montageköpfe 7 und die Führungsstangen 8 zusammen mit dem Bauteil 9 gedreht. Ein Nockenfolger 10, der am oberen Ende der Führungsstangen S vorgesehen ist, gelangt in Eingriff mit einer genuteten Nocke 11 bzw mit einer mit einer Nut versehenen Nocke 11, die einen Montagekopf 7 entlang der Führungsstange 8 nach oben und unten bewegt und die an der Außenumfangsfläche des zylindrischen Haltekörpers 4 ausgebildet ist.
Eine Bauteilzuführstation 12 und eine Bauteilmontagestation 13 sind an Stopposition angeordnet, wo die Montageköpfe 7 durch die intermittierende Drehung des Drehrahmens 6 gestoppt werden.
In Übereinstimmung mit der intermittierenden Drehung des Drehrahmens 6 durch die Dreheinrichtung 2 wird jeder Montagekopf 7 aufeinanderfolgend zu jeder der vorstehend genannten Stationen bewegt und durch den Eingriff des genuteten Nockens 11 und des Nockenfolgers 10 mittels der Führungsstange 8 in eine für die entsprechende Station passende Höhe gebracht.
Obwohl dies in den Zeichnungsfiguren nicht dargestellt ist, kann jeder der Montageköpfe 7 um einen vorbestimmten Hub abgesenkt werden, um ein Bauteil an der Bauteilzuführstation 12 anzusaugen und an der Bauteilmontagestation 1 3 zu montieren.
Der Aufbau eines der Montage köpfe 7 wird nachstehend mit Bezug auf die Figuren 1 bis 3 näher erläutert. Ein zylindrischer Drehkörper 15 ist im Inneren eines zylindrischen Kopfhauptkörpers 14 in einer Weise angeordnet, daß er um eine Vertikalachse des Drehkörpers 14 mittels Lagern 16a, 16b drehbar ist. Ein Nocken 17, der eine ringförmige Nockenoberfläche 17a an seinem unteren Ende aufweist, ist an dem unteren Ende des Kopfhauptkörpers 14 an dem Umfang eines unteren Teils des Drehkörpers 15 angeordnet. Mehrere äußere Zylinder bzw. Außenzylinder 18 sind an einem Umfangsteil des Körpers 15, diesen in vertikaler Richtung durchsetzenden, angeordnet. Jeder Außenzylinder 1 8 ist im gleichen Abstand an dem gleichen Umfang des Drehkörpers 1 5 angeordnet und wird drehbar mittels Lager 19a, 19b gehalten. Um eine unerwünschte Drehung der Außenzylinder 18 zu verhindern, ist jeweils ein Bremsschuh 19c benachbart zu jedem Lager 19a angeordnet, wobei jeder Bremsschuh 19c in Kontakt mit jedem Außenzylinder 18 gebracht wird. Ein Zahnrad 20 ist an dem Außenumfang des oberen Endes der Drehkörpers 15 angeordnet.
Ein Eingriffsteil 21 einer V-förmigen Nut zum Eingriff einer Dreheinrichtung 50, wie beispielsweise einem Motor, ist an einem oberen Ende jedes Außenzyiinders 15 ausgebildet. Die Dreheinrichtung 50 bewegt sich nach oben und unten zu dem Eingriffsteil 21, um in Eingriff mit diesem oder außer Eingriff von diesem Eingriffsteil 21 zu gelangen. Jeder Außenzylinder 18 wird mittels des Eingriffs der Dreheinrichtung 50 mit dem Eingriffsteil 21 in Drehung versetzt. Jede Düsenwelle 22 durchsetzt jeden Außenzylinder 1 8, um darin nach oben und unten bewegt werden zu können. Eine Saugdüse 23 entsprechend jeder unterschiedlichen Art ist am unteren Ende jeder Düsenwelle 22 angebracht, welche innerhalb eines vorbestimmten Bereiches nach oben und bewegbar ist. Eine Feder 24 dient als ein Beispiel eines Belastungselements und ist an jeder Saugdüse 23 in jeder Düsenwelle 22 angeordnet. Jede Feder 24 belastet jede Saugdüse 23 in der Weise, daß jede Saugdüse 23 von jeder Düsenwelle 22 in einer Weise hervorsteht, daß die Saugdüse rückziehbar ist.
Ein Eingriffsstift 25 am oberen Ende jeder Düsenwelle 22 durchsetzt die Düsenwelle 22 in diametraler Richtung bzw. Querrichtung und weist zwei Endteile auf, die in Eingriff mit einer Eingriffsnut 26 stehen, welche in Achsrichtung des Außenzylinders 18 an einem oberen, einen großen Durchmesser aufweisenden Teil 8a jedes Außenzylinders 18 ausgebildet ist. Eine Feder 27 zum Belasten jeder Düsenwelle 22 in Richtung nach oben ist zwischen einer inneren, gestuften Umfangsoberfläche 18b des Teiles 18a und des Eingriffsstiftes 25 angeordnet.
Ein unteres, einen großen Durchmesser aufweisendes Teil 22a ist am unteren Endteil jeder Düsenwelle 22 ausgebildet und steht von einem unteren Ende jedes der Außenzylinder 18 hervor. Eine Eingriffseinrichtung 28 ist an jeder Düsenwelle 22 vorgesehen. Jede Eingriffseinrichtung 28 für den Nocken 17 ist an einer äußeren, gestuften Umfangsfläche 22b jeder Düsenwelle 22 angebracht. Wie es in Figur 3 wiedergegeben ist, ist die Nockenoberfläche 17a des Nockens 17 so ausgebildet, daß sie die Eingriffseinrichtung 28 um einen vorbestimmten Hub S gegen die Belastungskraft der Feder 27 bei einer einzelnen, vorbestimmten Arbeitsbzw. Betriebsposition 75 zwangsweise absenkt. Nur die Saugdüse 23 der Düsenwelle 22, die sich in der Arbeitsposition 75 befindet, kann das Bauteil ansaugen und das angesaugte Bauteil auf der Platine montieren. Die einzelne Saugdüse 22, die sich in der Arbeitsposition befindet, kann mit einem Ansaugweg 75 einer Ansaugeinrichtung verbunden werden.
Wenn jede Düsenwelle 22 mittels jedes Außenzylinders 18 durch Drehen des Drehkörpers 15 in Drehung versetzt wird, wird jede Düsenwelle 22 durch die Nockenobertläche 17a des Nockens 17 nach oben und unten bewegt. Wenn die einzelne auszuwählende Düsenwelle 22 zu der Arbeitsposition 75 gelangt, wird die ausgewählte Düsenwelle 22 in eine tiefere Position gebracht als die restlichen Düsenwellen 22 in den anderen Drehpositionen, nämlich den Nicht-Betätigungsbzw. Nicht-Arbeitspositionen 76.
Jede der Eingriffseinrichtungen 28 weist einen zylindrischen Körper 29, der an jeder Düsenwelle 22 angeordnet ist, und einen Nockenfolger 30 auf, der an einer Seite des zylindrischen Körpers 29 hervorsteht. Der verbundene, zylindrische Körper 29 ist mit jeder Düsenwelle 22 in einem Eingriffszustand in der Weise versehen, daß er infolge einer Reibkraft nicht relativ drehbar ist, und relativ drehbar ist, wenn eine äußere Kraft eines bestimmten Wertes oder eines darüberliegenden Wertes auf die Düsenwelle 22 einwirkt. Daher kann jede Düsenwelle 22 zwangsweise zu einer optionalen Drehposition mittels des Eingriffsstifts 25, der sich in Eingriff mit der Eingriffsnut 26 befindet, durch die Drehung des Außenzylinders 18 zwangsweise gedreht werden, der wiederum durch die Dreheinrichtung 50 gedreht wird.
Jeder Nockenfolger 30 besitzt eine erste Walze 31, die in Kontakt mit der Nockenoberfläche 17a des Nockens 17 gebracht wird und die sich auf der Nockenoberfläche 17a abwälzt, sowie eine zweite Walze 32, die an der Außenseite der Walze 31 angeordnet ist. Jede der äußeren, zweiten Walzen 32 ist in jede sich längserstreckende Führungsnut 35 eingesetzt und steht mit dieser in Berührung. Jede Führungsnut 35 ist in einer Seitenoberfläche eines zylindrischen Führungskörpers 34 ausgebildet, der an einer Strebe 33 angebracht ist, die sich gerade nach unten von einem unteren Ende des Drehkärpers 1 5 aus erstreckt. Demzufolge wird der zylindrische Führungskörper 34 mit dem Drehkörper 15 gedreht. Jede Führungsnut 35 ist in Übereinstimmung mit jeder Düsenwelle 22 so ausgebildet, daß sie die Abwärts- und Aufwärtsbewegungen jeder Düsenwelle 22 durch Bewegen und Drehen jeder zweiten Walze 32 in jeder Führungsnut 35 führt. Die Nockenfolger 30 drehen sich zusammen mit dem Drehkörper 15 um dessen Achse und sind daran gehindert, sich um die Achse des Außenzylinders 18 zu drehen. Wie in Figur 5 gezeigt ist, die ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wiedergibt, kann jeder Nockenfolger 30 durch eine einzelne Walze 55 anstelle der Verwendung von zwei Walzen, d.h. der ersten Walze 31 und der zweiten Walze 32, ausgebildet sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel dreht sich die einzelne Walze 55 und bewegt sich auf der Nockenoberfläche 17a der Nocke 17, während die einzelne Walze 55 sich in jeder Führungsnut 35 bewegt und darin sich dreht.
Ein Eingriffshaken 36 der in Eincriff mit dem Zahnrad 20 gebracht und aus diesem Eingriff wieder gelöst werden kann, ist an einer geeigneten Stelle an einer Außenumfangsoberfläche des Kopfhauptkörpers 14 angeordnet. Der Eingriffshaken 36 kann um eine sich horizontal erstreckende Achse 37 verschwenken. Eine Feder 38 drängt den Eingriffshaken 36 in eine Eingriffsposition, wo ein Ende des Eingriffshakens 36 in Eingriff mit dem Zahnrad 20 gelangt, um dadurch den Drehkörper 1 5 daran zu hindern, sich zu drehen. Der Eingriffshaken 36 verschwenkt zu einer Außereingriffsposition, wo das Ende des Eingriffshakens 36 außer Eingriff von dem Zahnrad 20 gelangt, wodurch es dem Drehkörper 15 ermöglicht wird, sich zu drehen. Die Drehung des Drehkörpers 15 wird in dieser Weise reguliert, obwohl sie frei sein kann.
Bei dem vorstehend erläuterten Aufbau wird während der intermittierenden Drehung des Drehrahmens 6 mittels der Dreheinrichtung 2 ein optionaler Montagekopf 7 der Montageköpfe 7 an einer Station angehalten, bevor jeder Montagekopf 7 zu der Bauteilzuführstation 1 2 bewegt wird. An der Station wird die Ansaugdüse 23 aus den Ansaugdüsen 23 zum Ansaugen des Bauteils durch eine Düsenauswähleinrichtung 60 ausgewählt. Die Düsenauswähleinrichtung 60 ordnet nur eine Düsenwelle 22, die aus den Düsenwellen ausgewählt worden ist, an der Arbeitsposition durch Drehen des Drehkörpers an. Die Einrichtung 60 ist mit einer Antriebseinrichtung 61 zum Drehen des Drehkörpers 15, um eine gewünschte Saugdüse 23 aus den Saugdüsen 23 des bestimmten Montagekopfs 7 auszuwählen, mit einem U-förmigen Eingriffsfreigabeelement 62, das an der Antriebseinrichtung 61 zum Verschwenken des Eingriffshakens 36 um die Haltewelle 37 angebracht ist, um den Eingriff des Eingriffshakens 36 von dem Drehkörper 15 freizugeben, und mit einer Bewegungseinrichtung 63 zum Bewegen der Antriebseinrichtung 61 und des Eingriffsfreigabeelements 62 zwischen einer zweiten Position der Figur 1 und einer ersten Position der Figur 6 ausgerüstet. Die Antriebseinrichtung 61 besitzt einen Motor 61a und ein Zahnrad 61b, das durch den Motor 61a angetrieben wird. Die Bewegungseinrichtung 63 kann durch einen Kolben angetrieben werden, d.h. durch Druckluft um das Freigabelement 62 vor- und zurückzubewegen. Wenn die Auswähleinrichtung 60 mittels der Bewegungseinrichtung 63 zu der zweiten Position bewegt wird, wie es in Figur 1 wiedergegeben ist, gelangt das Zahnrad 61b nicht in Eingriff mit dem Zahnrad 20 des Drehkörpers 5 und darüber hinaus schlägt das Eingriffsfreigabeelement 62 nicht gegen den Eingriffshaken 36 an. Auf diese Weise kann sich der Drehkörper 15 nicht drehen. Wenn auf der anderen Seite die Auswähleinrichtung 60 zu der ersten Position durch die Bewegungseinrichtung 63 bewegt wird, wie es in Figur 6 dargestellt ist, wird das Zahnrad 61b in Eingriff mit dem Zahnrad 20 des Drehkörpers 15 gebracht. Gleichzeitig drückt das Eingriffsfreigabeelement 62 ein unteres Ende des Eingriffshakens 36, wodurch der Eingriffshaken 36 um die Haltewelle 37 verschwenkt, um dadurch aus dem Eingriff mit dem Zahnrad 20 freigegeben zu werden. Mit anderen Worten kann der Drehkörper 15 durch den Motor 61a über das Zahnrad 61b gedreht werden, wenn sich die Auswähleinrichtung 60 in der ersten Position befindet. Wenn es notwendig ist, die Saugdüse 23 zu diesem Zeitpunkt zu wechseln, wird der Motor 61a durch eine Steuereinrichtung 61c gesteuert bzw. angetrieben, die elektrisch mit diesem verbunden ist, so daß eine gewünschte Saugdüse 23, nämlich die ausgewählte Saugdüse 23 in der Arbeitsposition 75 angeordnet wird. Demzufolge wird jede Düsenwelle 22 um die Achse des Drehkörpers 15 mittels jedes Außenzylinders 18 gedreht und aufeinanderfolgend in der Arbeitsposition 75 abgesenkt infolge des Kontakts zwischen der Eingriffseinrichtung 28 an dem unteren Ende der Düsenwelle 22 und der Nockenoberfläche 17a der Nocke 17. Wenn die Düsenwelle 22 mit der ausgewählten Saugdüse 23 hervorsteht, unterbricht die Antriebseinrichtung 61 die Drehbewegung des Drehkörpers 1 5. Anschließend wird die Auswähleinrichtung 60 zu der zweiten Position durch die Bewegungseinrichtung 63 bewegt. Im Ergebnis wird der Eingriffshaken 36 von der Druckbelastung befreit und gelangt infolge der Belastungskraft der Feder 38 in Eingriff mit dem Zahnrad 20. Daher ist der Drehkörper 1 5 in einer Nicht-Drehstellung fixiert.
In dem vorstehend erwähnten Zustand wird, nachdem der Drehrahmen 6 intermittierend in Drehung versetzt und jeder der Montageköpfe 7 wieder bewegt wurde, um die Bauteilzuführstation 12 aufeinanderfolgend zu erreichen, jede Führungsstange 8 um einen vorbestimmten Betrag nach unten gedrückt, so daß jede Saugdüse 23, die sich in der Arbeitsposition 75 befindet, Bauteile ansaugt. Wenn gleichzeitig ein anderes Ende der Saugdüse 23 in Berührung mit dem Bauteil gelangt, wird die Saugdüse 23 gleichmäßig zurückgezogen, da jede Saugdüse 23 durch die Feder 24 mit einer Kraft beaufschlagt wird, um sich ohne weiteres zurückzuziehen. Demzufolge werden Erschütterungen während des Ansaugens beseitigt und die Bauteile können sicher angesaugt werden.
Jeder Montagekopf 7, der ein Bauteil ansaugt, wird wiederum durch die intermittierende Drehung des Drehrahmens 6 bewegt. Wenn jeder Montagekopf 7 an einer Station angehalten wird, die vor der Bauteilmontagestation 13 vorgesehen ist, wo die Dreheinrichtung 50 angeordnet ist, wird, wenn es notwendig ist, eine Position des angesaugten Bauteils bezüg ich der Achse des Außenzylinders 18 zu korrigieren, die Dreheinrichtung 50 mit dem Eingriffsteil 21 am oberen Ende des Außenzylinders 18 in Eingriff gebracht, um den Außenzylinder 18 um die Achse zu drehen, wodurch die Saugdüse 23 mittels der Eingriffsnut 26. Des Eingriffsstiftes 25 und der Düsenwelle 22 gedreht wird. Die Position des angesaugten Bauteils wird daher um die bzw. an der Achse des Außenzylinders 18 angepaßt. Wenn das Bauteil in die Zieldrehposition gedreht worden ist, wird die Dreheinrichtung 50 angehalten und außer Eingriff mit dem Eingriffsteil 21 gebracht. Die Drehposition des Bauteils wird beibehalten, da die Düsenwelle 22 sich in Eingriff mit dem zylindrischen Körper 29 befindet, so daß die Düsenwelle 22 solange nicht gedreht wird, bis ein Wert kleiner als ein vorbestimmter Wert der äußeren Kraft nicht auf den zylindrischen Körper 29 einwirkt.
Wenn anschließend jeder Montagekopf 7 zu der Bauteilmontagestation 13 mittels der intermittierenden Drehung des Drehrahmens 6 bewegt wird, wird jede Führungsstange 8 um einen vorbestimmten Wert nach unten gedrückt, wodurch das Bauteil auf eine Schaltungsplatine und dgl. gepreßt wird. Da die Ansaugkraft auf das Bauteil freigegeben wird, wird das Bauteil auf der Schaltungsplatine montiert. Die Saugdüse 23 zieht sich zu diesem Zeitpunkt infolge der Belastungskraft der Feder 21 wieder zurück; die Montageerschütterungen werden beseitigt.
Der vorstehend erläuterte Vorgang wird wiederholt aufeinanderfolgend für jeden Montagekopf 7, der an dem Drehrahmen 6 angeordnet ist, ausgeführt. Auf diese Weise wird das Bauteil an der Bauteilzuführstation 1 2 durch die Saugdüse 23 der geeigneten Art angesaugt, die durch die Betätigung der Düsenauswähleinrichtung 60 ausgewählt worden ist. Die Drehposition des Bauteils wird vor dessen Montage an der Bauteilmontagestation 13 eingestellt.
Bei dem vorstehende erläuterten Ausführungsbeispiel werden alle Montageköpfe 7 nach oben und unten um einen vorbestimmten Wert durch die genutete Nocke 11 bewegt. Jedoch kann jeder Montagekopf 7 auf die gleiche Höhe gesetzt werden. Obwohl die erste Walze 31 des Nockenfoigers 30 in Kontakt mit der Nockenoberfläche 17a des Nockens 17 bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel gebracht wird, kann ein Stift oder ein Ring anstelle der ersten Walze 31 in Kontakt mit der Nockenoberfläche 17a des Nockens 17 gebracht werden. Obwohl weiterhin die Montageköpfe 7 bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel an dem Drehrahmen 6 angebracht sind, können die Montageköpfe 7 an einem Montagekopfabschnitt angebracht werden, der entlang einer optionalen Route, wie beispielsweise einem geradlinig hin- und hergehenden Weg usw. bewegbar ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiei wird die erste Walze 31 der Eingriifseinrichtung 28 auf die Nockenoberfläche 17a des Nockens 17 durch das Nachobendrängen der Düsenwelle 22 mittels der Feder 27 gedrückt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann alternativ ohne die Verwendung des Beaufschlagungselements, wie beispielsweise der Feder, ein zylindrisches Nockenelement 71, das eine Nockennut 70 aufweist, welche in Eingriff mit der ersten Walze 31 bringbar ist, in dem oberen oder unteren Teil des Drehkörpers 15 ausgebildet werden, wie es in Figur 7 dargestellt ist. Da die erste Walze 31 immer in der Nockennut 70 bewegbar aufgenommen ist, ist es nicht notwendig, das Belastungselement zu verwenden.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung der Bauteilmontagevorrichtung hervorgeht, wird jede Düsenwelle um die Achse des Drehkörpers gedreht, wenn der Drehkörper in Drehung versetzt wird. Die Eingriffseinrichtung, die am unteren Teil jeder Düsenwelle vorgesehen ist, gelangt in Eingriff mit der Nocke so daß jede Düsenwelle aufeinanderfolgend nach unten in eine vorbestimmte Position gedrückt wird. In dieser vorbestimmten Position wird die optionale Saugdüse, die sich an dem unteren Ende jeder Düsenwelle befindet, weiter nach unten bewegt, als die andere bzw. die anderen Saugdüsen und kann demzufolge durch die Drehung des Drehkörpers ausgewählt werden. Wenn die Position in der Richtung der Drehung des durch die Saugdüse angesaugten Bauteils zu korrigieren ist, wird die Dreheinrichtung mit dem Eingriffsteil an dem oberen Ende des Außenzylinders in Eingriff gebracht, welcher sich wiederum um seine Achse dreht, wodurch die Saugdüse über die Düsenwelle gedreht wird. Demzufolge wird die Position des Bauteils nur durch die Drehung des Außenzylinders, der Düsenwelle und der Saugdüse korrigiert. Mit anderen Worten kann die Position des Bauteils mit hoher Geschwindigkeit korrigiert werden, da das Gewicht des Außenzylinders, der Düsenwelle und der Saugdüse gering ist.
Wenn die Eingriffseinrichtung des Nockenfolgers, welcher an einer Seite des zylindrischen Körpers hervorsteht, der mit den Düsenwellen ausgestattet ist, in dieser Weise ausgestaltet ist, besteht jeder Nockenfolger aus der ersten Walze, die in Eingriff mit der Nocke gelangt, und der zweiten Walze, die in Eingriff mit der Führungsnut gelangt, welche sich zusammen mit dem Drehkörper dreht. Der Eingriff zwischen der zweiten Walze und der Führungsnut kann eine von außen aufgebrachte Kraft daran hindern, die durch Eingriff zwischen der ersten Walze und der Nocke hervorgerufen wird, die Düsenwelle 22 um ihre Achse zu drehen. Auf diese Weise wird die Saugdüse stabil nach oben und unten mit hoher Positionsgenauigkeit in der Drehposition der Düsenwelle um ihre Achse sicher bewegt.
Da weiterhin jede Saugdüse am unteren Ende jeder Düsenwelle in einer Weise angeordnet ist, daß sie nach oben und unten bewegbar ist, und mit einer Kraft beaufschlagbar ist und elastisch durch das Belastungselement hervorstehen kann, wenn die ausgewählte Saugdüse, wie vorstehend erläutert, ausgewählt worden ist, kann die Saugdüse gleichmäßig während der Saugzeit oder Montagezeit des Bauteils zurückgezogen werden, was auf wirksame Weise Erschütterungen absorbiert.
Obwohl die vorliegende Erfindung vollständig in Verbindung mit dem bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungsfiguren beschrieben worden ist, ist zu bemerken, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen für den Fachmann offensichtlich sind. Derartige Änderungen und Modifikationen werden als innerhalb des Geistes der vorliegenden Erfindung liegend betrachtet, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, sofern sie sich nicht davon unterscheiden.

Claims

1. Bauteilmontagevorrichtung, bei der ein Montagekopf (7), welcher mehrere Saugdüsen (23) zum Ansaugen von Bauteilen aufweist, an einem Bewegungskörper (3, 6, 7, 8, 9, 10, 11) angebracht ist, der zwischen einer Bauteilzuführstation (1 2) und einer Bauteilmontagestation bewegbar ist, und die aufweist:

einen Drehkörper (15), der in dem Montagekopf um eine Achse drehbar angeordnet ist,

einen Nocken (17), der an dem Montagekopf angebracht ist und der eine ringförmige Nockenoberfläche aufweist, die entlang des Umfangs des Drehkörpers in einer Weise angeordnet ist, daß sie nicht in Verbindung mit dem Drehkörper in Drehung versetzt wird,

Düsenwellen (22), die entlang des Umfangs des Drehkörpers angeordnet sind, von denen jede eine Ansaugdüse an ihrem unteren Ende aufweist, Außenzylinder (18), in denen jeweils eine Düsenwelle in einer Auf-/Abrichtung frei bewegbar angeordnet ist und die jeweils entlang des Umfangs des Drehkörpers angeordnet sind und sich in einer Achsrichtung des Drehkörpers erstrecken, so daß sie um die Achse jedes Außenzylinders drehbar sind, wobei jeder Außenzylinder ein Eingriffsteil (21) an seinem oberen Ende aufweist, das zum Eingriff mit einer Dreheinrichtung (50) zum Drehen jedes Außenzylinders vorgesehen ist, und

Eingriffseinrichtungen (28), die an jeder Düsenwelle drehbar vorgesehen sind und die in Kontakt mit der Nockenoberfläche des Nockens stehen, um dadurch jede Düsenwelle in Übereinstimmung mit der Nockenoberfläche zu bewegen,

wobei, wenn sich nur eine der Düsenwellen in einer Arbeitsposition des Drehkörpers entsprechend einer Drehung des Drehkörpers befindet, die Saugdüse dieser einen Düsenwelle zum Ansaugen des Bauteils oder zum Montieren des angesaugten Bauteils auf einer Platine verwendet wird.

2. Bauteilmontagevorrichtung nach Anspruch 1, beider der Nocken (17) unterhalb des Drehkörpers angeordnet ist.

3. Bauteilmontagevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin enthaltend eine Kontakteinrichtung (27, 70), die es jeder Eingriffseinrichtung erlaubt, in Kontakt mit der Nockenoberfläche des Nockens zu gelangen.

4. Bauteilmontagevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der jede Eingriffseinrichtung (28) einen Nockenfolger (30) aufweist, der an einer Seite eines zylindrischen Körpers (29) hervorsteht, welcher mit einer Düsenwelle in einer relativ zueinander drehbaren Weise ausgerüstet ist, wobei der Nockenfolger mit einer Walze (31, 32) versehen ist, die in Kontakt mit der Nockenoberfläche des Nockens gelangt und die entlang einer Führungsnut (35) bewegbar ist, welche in einem Führungselement (34) ausgebildet ist, das mit dem Drehkörper verbunden ist, wobei die Nut in Übereinstimmung mit jeder Düsenwelle so ausgebildet ist, daß sie für jede Düsenwelle eine Auf- und Abbewegung hervorruft.

5. Bauteilmontagevorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Walze eine erste, in Kontakt mit der Nocke gelangende Walze (31) und eine zweite, in Kontakt mit der Führungsnut (35) des Führungselementes (34) gelangende Walze (32) aufweist.

6. Bauteilmontagevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der jede Saugdüse (23) in jeder Düsenwelle in Richtung einer Achse einer Düsenwelle bewegbar ist, wobei die Vorrichtung weiterhin ein Beaufschlagungselement (24) aufweist, das an einem unteren Ende jeder Düsenwelle vorgesehen ist, um jede Saugdüse in eine Lage zu drängen, in der sie über die Düsenwelle hervorsteht.

7. Bauteilmontagevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Nockenoberfläche (1 7a) des Nockens so gestaltet ist, daß sie nur eine der Düsenwellen in eine Position absenkt, wo die Saugdüse in der Lage ist, das Bauteil in der Arbeitsposition anzusaugen.

8. Bauteilmontagevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiterhin enthaltend: eine Antriebseinrichtung (61) zum Drehen des Drehkörpers um dessen Achse, und

einen Eingriffshaken (36), der an dem Montagekopf zum Eingriff mit dem Drehkörper angeordnet ist, um den Drehkörper daran zu hindern, durch die Dreheinrichtung gedreht zu werden, und der an dem Montagekopf zum Außereingriffbringen von dem Drehkörper angeordnet ist, um den Drehkörper durch die Dreheinrichtung drehen zu können.

9. Bauteilmontagevorrichtung nach Anspruch 8, bei der der Drehkörper ein Zahnrad (20), das an seinem Außenumfang vorgesehen ist, aufweist und bei der die Antriebseinrichtung (61) zwischen einer ersten Position, wo sich der Haken nicht in Eingriff mit dem Zahnrad befindet, um dadurch den Drehkörper zu drehen, und einer zweiten Position bewegbar ist, wo der Haken sich in Eingriff mit dem Zahnrad befindet, um dadurch den Drehkörper nicht zu drehen,

wobei die Vorrichtung weiterhin eine Düsenauswähleinrichtung (60) aufweist, um nur einer Düsenwelle, die aus den Düsenwellen ausgewählt worden ist, in einer Arbeitsposition mittels Drehen des Drehkörpers anordnen zu können, welcher enthält:

ein Eingriffsfreigabeelement (62), das zwischen der ersten Position und der zweiten Position für ein Außereingriffbringen des Eingriffshakens von dem Zahnrad bewegbar ist, wenn dieses zu der ersten Position bewegt wird, und eine Bewegungseinrichtung (63) zum Bewegen der Antriebseinrichtung und des Eingriffsfreigabeelements zwischen der ersten und der zweiten Position.

10. Bauteilmontageverfahren zum Montieren eines Bauteils auf einer Platine unter Verwendung einer Bautelmontagevorrichtung,

bei der ein Montagekopf (7), welcher mehrere Saugdüsen (23) zum Ansaugen von Bauteilen aufweist, an einem Bewegungskörper (3, 6, 7, 8, 9, 10, 11) angebracht ist, der zwischen einer Bauteilzuführstation (12) und einer Bauteilmontagestation bewegbar ist, und die weiterhin aufweist:

einen Nocken (17), der an dem Montagekopf angebracht ist und der eine ringförmige Nockenoberfläche (17a) aufweist, die entlang des Umfangs des Drehkörpers in einer Weise angeordnet ist, daß sie nicht in Verbindung mit dem Drehkörper in Drehung versetzt wird,

Düsenwellen (22), die entiang des Umfangs des Drehkörpers angeordnet sind, von denen jede eine Ansaugdüse an ihrem unteren Ende aufweist, Außenzylinder (18), in denen jeweils eine Düsenwelle in einer Auf-/Abrichtung frei bewegbar angeordnet ist und sich die entlang des Umfangs des Drehkörpers jeweils angeordnet sind und in einer Achsrichtung des Drehkörpers erstrecken, so daß sie um die Achse jedes Außenzylinders drehbar sind, wobei jeder Außenzylinder ein Eingriffsteil (21) an seinem oberen Ende aufweist, das zum Eingriff mit einer Dreheinrichtung (50) zum Drehen jedes Außenzylinders vorgesehen ist, und

wobei, wenn sich nur eine der Düsenwellen in einer Arbeitsposition des Drehkörpers entsprechend einer Drehung des Drehkörpers befindet, die Saugdüse dieser einen Düsenwelle zum Ansaugen des Bauteils oder zum Montieren des angesaugten Bauteils auf einer Platine verwendet wird, und wobei die Nockenoberfläche (17a) des Nockens nur eine der Düsenwellen zu einer Position absenkt, wo die Saugdüse zum Ansaugen in der Arbeitsposition der Saugdüse in der Lage ist,

wobei das Verfahren die folgenden Schritte enthält

Anordnen der nur einen Düsenwelle in der Arbeitsposition und Absenken der nur einen Düsenwelle aus dem Drehkörper, wobei die übrigen Düsenwellen nicht abgesenkt werden,

Bewegen des Montagekopfs in der Bauteilzuführstation nach unten, Ansaugen des Bauteils durch die Saugdüse der abgesenkten Düsenwelle, und Montieren des angesaugten Bauteils auf der Platine in der Bauteilmontagestation.

11. Bauteilmontageverfahren nach Anspruch 10, welches weiterhin die folgenden Schritte enthält:

Korrigieren einer Position des angesaugten Bauteils durch Drehen der Saugdüse mittels Drehung des Außenzylinders, der die das Bauteil angesaugte Saugdüse trägt,

wobei der Korrekturschritt zwischen dem Saugschritt und dem Montageschritt ausgeführt wird, und wobei in dem Montageschritt die Bauteilmontagevorrichtung das angesaugte und richtige positionierte Bauteil auf der Platine in der Bauteilmontagestation montiert.