DE69703303T2

DE69703303T2 - Verfahren und vorrichtung zur orientierung von miniatur-bauelementen

Info

Publication number: DE69703303T2
Application number: DE69703303T
Authority: DE
Inventors: J. Garcia
Original assignee: Electro Scientific Industries Inc
Current assignee: Electro Scientific Industries Inc
Priority date: 1996-08-23
Filing date: 1997-08-15
Publication date: 2001-02-15
Anticipated expiration: 2017-08-16
Also published as: JP3421351B2; EP0920792B1; JP2001501029A; ATE196970T1; KR20000068122A; US5785484A; DE69703303D1; TW336369B; EP0920792A1; KR100491490B1; WO1998008368A1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Orientieren von Miniaturbauelementen in einer bevorzugten Orientierung als Vorbereitung für anschließende Arbeitsvorgänge. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum anfänglichen Ausrichten von elektronischen Miniaturbauelementen und zum Aufrechterhalten ihrer Orientierung, während sie zum Versehen mit Anschlüssen und zur weiteren anschließenden Verarbeitung gehandhabt werden.

Hintergrund der Erfindung

Verfahren und Systeme zum Laden von elektronischen Miniaturbauelementen, bspw. von Kondensatoren und Widerständen für Chips, auf eine Trägerplatte sind auf diesem Gebiet der Technik bekannt. Bei einem üblicherweise verwendeten Verfahren werden Bauelemente in Ladeöffnungen in einer Ladeplatte geladen und dann Druckstifte mit einer gewissen Kraft gegen die Bauelemente gedrückt, um diese von den Ladeöffnungen in räumlich ausgerichtete Durchgangswege für die Bauelemente in einer benachbarten Trägerplatte zu drücken, wie in dem US-Patent 4,395,184 beschrieben ist.
Wie in Fig. 1A dargestellt ist, haben Ladeöffnungen 10 einer Ladeplatte 12 im allgemeinen abgeschrägte Kanten und sind etwas größer bemessen als die Bauelemente 14, um deren Beladung in Ladeöffnungen 10 durch Schwerkraft oder Unterdruck zu erleichtern. Eine Trägerplatte 16 besteht typischerweise aus einem nachgiebigen Material, und Durchgangswege 18 für die Bauelemente haben im allgemeinen Abmessungen, die geringfügig kleiner sind als die der Bauelemente 14. Die Auskleidung mit elastischem Material und die Größe der Durchgangswege 18 für die Bauelemente wirken so zusammen, daß die Trägerplatte 16 die Bauelemente 14 aufnimmt und festhält, wenn sie durch Druckstifte 19 von der Ladeplatte 12 in die Durchgangswege 18 für die Bauelemente übertragen werden.
Die großen Abmessungen und die abgeschrägten Kanten der Ladeöffnungen 10 haben zusammen mit den reduzierten Abmessungen der Durchgangswege 18 für die Bauelemente zur Folge, daß eine beträchtliche Anzahl, d. h. etwa 50%, der Bauelemente 14 eine schräge Orientierung innerhalb der Ladeöffnungen 10 und/oder oben auf der Trägerplatte 16 vor der Übertragung durch die Druckstifte 19 (Fig. 1 B) annehmen. Die schräge Orientierung führt häufig zu einer Beschädigung der Bauelemente, der Ladeplatte, der Trägerplatte, der Druckstifte und der Verarbeitungsvorrichtungen, wenn die schrägliegenden Bauelemente in die Durchgangswege für die Bauelemente durch die Druckstifte gedrückt werden, wenn die Bauelemente verarbeitet werden.
Daher besteht in diesem Bereich eine Notwendigkeit nach einem Verfahren und einer Vorrichtung, mit dem bzw. der elektronische Miniaturbauelemente in einer bevorzugten Orientierung während der Übertragung von einer Ladeplatte zu einer Trägerplatte ausgerichtet werden, um eine Beschädigung der Bauelemente, der Ladeplatte, der Trägerplatte, der Druckstifte und der Verarbeitungsvorrichtungen zu vermeiden.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum anfänglichen Ausrichten von elektronischen Miniaturbauteilen bereitzustellen, insbesondere von längsseitig abgeschlossenen Bauelementen, und deren Orientierung beizubehalten, wenn sie zur abschließenden Verarbeitung gehandhabt werden.
Die Erfindung stellt ein Verfahren zum kontrollierten Orientieren eines Bauelements bereit, wie es in Anspruch 1 festgelegt ist, und eine Anordnung zum Vorverarbeiten von Bauelementen, wie sie in den Ansprüchen 11 und 21 festgelegt ist.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie die Bauelemente ausrichtet, um eine Beschädigung an Bauelementen, der Ladevorrichtung und an Verarbeitungsvorrichtungen während der Handhabung und anschließenden Verarbeitung zu vermeiden.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie mit bestehenden Techniken und Vorrichtungen kompatibel sind, die bei der Handhabung und Verarbeitung von Bauelementen verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung ist eine Anordnung zur Vorverarbeitung elektronischer Bauelemente, die eine Druckstiftplatte aufweist, die eine Oberfläche hat, von der zumindest ein Druckstift abgeht, eine Ladeplatte, die zumindest eine Ladeöffnung aufweist, die räumlich mit dem Druckstift ausgerichtet ist und so bemessen ist, daß sie den Druckstift aufnimmt, eine Stifthalteplatte mit einer Oberfläche, von der zumindest ein Orientierungsstift abgeht, und eine Trägerplatte mit zumindest einem Durchgangsweg für Bauteile, der räumlich mit den Orientierungsstift ausgerichtet ist und so bemessen ist, daß er diesen aufnimmt. Die Ladeplatte und die Trägerplatte sind räumlich ausgerichtet sind, so daß ein elektronisches Bauelement, das anfänglich in die Ladeöffnung eingesetzt wurde, sich zu dem Durchgangsweg für Bauelemente bewegen kann, während es innerhalb eines vorbestimmten Abstands zwischen dem Druckstift und dem Orientierungsstift gefangen ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung mehrere gegenseitig beabstandete Ladeöffnungen, die räumlich mit entsprechenden mehreren Druckstiften ausgerichtet sind, und mehrere gegenseitig beabstandete Durchgangswege für Bauelemente, die räumlich mit entsprechenden mehreren Orientierungsstiften ausgerichtet sind. In dieser Ausführungsform ist die Ladeplatte und die Trägerplatte räumlich ausgerichtet, so daß jedes der elektronischen Bauelemente, die anfänglich in eine Ladeöffnung eingesetzt worden sind, sich zu einem entsprechenden Durchgangsweg für Bauelemente bewegen kann.
Ein bewegungskoordinierender Mechanismus verbindet wirkungsmäßig die Druckstiftplatte und die Stifthalteplatte und veranlaßt einen Druckstift und seinen entsprechenden Orientierungsstifrdazusich-dichter-zueinander-zu bewegen, bis der Druckstift und der Orientierungsstift durch den vorgegebenen Abstand voneinander getrennt sind. Der vorgegebene Abstand ist vorzugsweise ausreichend, um einen unnötigen Druck auf das dazwischen gehaltene Bauelement zu vermeiden, während das Bauelement während der Überführung in einer bevorzugten Orientierung ist. Der bewegungskoordinierende Mechanismus veranlaßt dann eine Bewegung des Druckstiftes entlang eines Bewegungswegs, um das Bauelement aus der Ladeöffnung und in den Durchgangsweg für das Bauelement zu übertragen, während er eine entsprechende Bewegung des Orientierungsstiftes ermöglicht, um den vorbestimmten Abstand aufrechtzuerhalten.
Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung umfaßt ferner vorzugsweise ein Abstandselement, das wirkungsmäßig mit einem Druckstift und dessen entsprechendem Orientie rungsstift verbunden ist, um den vorbestimmten Abstand dazwischen festzulegen. In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Abstandselement einen ersten Abstandsblock, der mit der Druckstiftplatte verbunden ist, und einen zweiten Abstandsblock, der mit der Stifthalteplatte verbunden ist, wobei der erste und zweite Abstandsblock miteinander in Kontakt stehen, um den vorbestimmten Abstand zwischen jedem Druckstift und seinem entsprechenden Orientierungsstift vor der Übertragung des Bauelements von der Ladeöffnung zu dem Durchgangsweg für das Bauelement festzulegen.
Die Vorrichtung kann ferner ein Vorspannelement umfassen, das den Orientierungsstift in Richtung auf seinen entsprechenden Druckstift vorspannt, wenn das gehaltene Bauelement zu dem Durchgangsweg für das Bauelement übertragen wird, und ein Verriegelungselement, das den Orientierungsstift in einer Tragplatten-Abhebestellung verriegelt, nachdem das Bauelement in den Durchgangsweg für das Bauelement manövriert worden ist. Das Vorspannelement und das Verriegelungselement wirken vorzugsweise zusammen, um eine Bewegung des Druckstiftes und der Trägerplatte weg von dem Orientierungsstift zu ermöglichen, während ein Herausbewegen des Bauteils aus dem Durchgangsweg für das Bauelement durch den Orientierungsstift verhindert wird.
Der Orientierungsstift kann in einer Form hergestellt werden, die an die Form des Bauelements angepaßt ist, um dadurch die Wirksamkeit der Vorrichtung zum Verhindern einer Schrägstellung des Bauelements zu maximieren, während dieses in den Durchgangsweg für das Bauelement überführt wird. In zwei alternativen Ausführungsformen, beide zur Verwendung bei der Orientierung von langsseitig abgeschlossenen Bauelementen, kann der Orientierungsstift einen rechteckförmigen Mitnehmer oder ein Paar zylindrisch geformter Zapfen aufweisen, um ein Bauteil über dessen Länge abzustützen. Praktiker aus der Industrie definieren für ein elektronisches Miniaturbauteil die Länge als den Abstand zwischen den Endkappen, d. h. den beschichteten Enden des Bauteils. Daher braucht die Länge eines solchen Bauteils nicht seine größte Abmessung zu sein.
Die vorstehend genannten und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung und die Art und Weise, wie man diese erhält, werden deutlich, und die Erfindung wird am besten verständlich, durch Bezugnahme auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung, wobei auf eine Zeichnung Bezug genommen ist.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1A zeigt eine bruchstückhafte isometrische Querschnittsansicht einer Ladeplatte und einer Trägerplatte aus dem Stand der Technik, und Fig. 1B ist eine seitliche Querschnittsansicht einer Ladevorrichtung aus dem Stand der Technik, die ein Bauteil in einer schrägen Orientierung zeigt.
Fig. 2 zeigt eine isometrische Darstellung einer Ladevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist eine seitliche Querschnittsansicht einer Ladevorrichtung nach Fig. 2.
Fig. 4 ist eine vergrößerte bruchstückhafte isometrische Ansicht der oberen Stützstruktur der Ladevorrichtung nach Fig. 3.
Fig. 5 ist eine vergrößerte auseinandergezogene isometrische Ansicht, die die Anordnung der Schiebeplatte und die Ausrichtung der Druckstifte und Orientierungsstifte mit den Öffnungen in der Lade- und Trägerplatte der Ladevorrichtung nach Fig. 3 zeigt.
Fig. 6A bis 6D sind seitliche Querschnittsansichten einer Ladevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, wobei die Abfolge der Schritte des Verfahrens zum Orientieren von Bauelementen in einer bevorzugten Orientierung während der Überführung von einer Ladeplatte zu einer Trägerplatte erläutert ist.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Fig. 2, 3 und 4 zeigen eine Ladevorrichtung 20 nach der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 bis 4 beinhaltet eine Ladevorrichtung 20 eine obere bzw. untere Tragstruktur 22 und 24, die starr mit einem Paar beabstandeter Führungsachsen 26 verbunden sind. Die obere Tragstruktur 22 Wägt eine starre Druckstiftplatte 28, von der zahlreiche Druckstifte 30 nach unten abgehen, um zahlreiche Bauteile 32 in eine Ladeplatte 34 zu drücken, die von einer Trägerplatte 38 abgestützt wird. Die Druckstiftplatte 28 weist ein Paar Buchsen 39 auf, durch die die Führungsachsen 26 hindurchgehen, um eine Gleitbewegung der Druckstiftplatte 28 entlang dieser zu ermöglichen. Die untere Tragstruktur 24 trägt eine starre Stifthalteplatte 40, von der zahlreiche Führungs- oder Orientierungsstifte 42 nach oben verlaufen, um die Orientierung der Bauelemente 32 aufrechtzuerhalten, wenn die Druckstifte 30 die Bauteile 32 durch die Ladeplatte 34 und in die Trägerplatte 38 drücken. Die Ladeplatte 34 und die Trägerplatte 38 sind auf einer ortsfesten Platte 44 abgestützt, deren Eckbereiche an den Enden von vier ortsfesten Stützen 46 angebracht sind, von denen drei in Fig. 2 dargestellt sind und die an der Oberseite einer Sockelplatte 48 befestigt sind.
Die obere Tragstruktur 22 beinhaltet eine Zylindertragplatte 50, an der ein Zylindersockel 52 eines Hauptluftzylinders 54 mittels Schrauben 56 befestigt ist. Ein geeigneter Hauptluftzylinder 54 ist ein pneumatischer Zylinder aus der HI-Power Serie, die durch Fabco, Inc., Gainesville, Florida hergestellt wird. Eine Zylinderachse 58 geht durch eine Buchse 60 hindurch, die in eine Bohrung in dem Zylindersockel 62 eingepreßt ist, geht durch eine Bohrung in der Zylindertragplatte 50 und weist ein mit Gewinde versehenes Ende auf, das in der Druckstiftplatte 28 befestigt ist. Der Hauptluftzylinder 54 erhält Druckluft von einer nicht dargestellten Luftversorgungsquelle über einen Lufteinlaß 64 und gibt diese über einen Luftauslaß 66 an die Luftversorgungsquelle zurück, um die in beiden Richtungen erfolgende Bewegung eines Kolbens 68 und dadurch die Bewegung der Druckstifte 30 relativ zu der unteren Tragstruktur 24 zu steuern.
An der Unterseite 80 der Druckstiftplatte 28 ist eine Stifihalteplatte 82 befestigt, die eine Vielzahl von beabstandeten Druckstiften 30 hält, die sich von dieser erstrecken. Die Druckstifte 30 haben vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt, wobei die bevorzugten Abmessungen der Druckstifte 30 von der Größe und Formen der zu ladenden Bauelemente abhängen. Die Druckstifte 30 sind als eine Matrix von Paaren von eng beabstandeten zylindrischen Druckstiften angeordnet, so daß jedes Paar mit einem Bauteil 32 in Kontakt steht. Die beiden dicht beabstandeten Druckstifte 30 haben einen gegenseitigen Abstand von 0,2 cm (0,08 Inch), und benachbarte Paare von Druckstiften 30 sind 0,46 cm (0,18 Inch) voneinander entfernt. In ähnlicher Weise können die Größe und Abmessungen der Druckstiftplatte 28 entsprechend der jeweiligen Verwendung verändert werden, für die die Druckstiftplatte 28 einzusetzen ist. Die Druckstiftplatte 28 besteht vorzugsweise aus einer hochfesten Aluminiumlegierung oder Stahl, und die Druckstifte 30 sind vorzugsweise aus gehärtetem Stahl hergestellt.
Eine Abstreifplatte 86 weist Durchgangsöffnungen auf, durch die die freien Enden der Druckstifte 30 hindurchgehen, um die Druckstifte 30 abzustützen und zu verhindern, daß sich diese durchbiegen, wenn sie gegen Bauteile 32 drücken. Die Abstreifplatte 86 ist an der Druckstiftplatte 28 an den mit Gewinde versehenen Enden eines jeden von vier Kopfbolzen 88 befestigt, von denen zwei in Fig. 2 dargestellt sind und die gegen die Bodenflächen von Gegenbohrungen 90, von denen drei in Fig. 2 dargestellt sind, in der Druckstiftplatte 28 angeordnet sind, wobei die Tiefe der Gegenbohrung 90 die Position der Abstreifplatte 86 an den Enden der Druckstifte 30 festlegt. Eine Spiralfeder 92, die um jeden Kopfbolzen 88 herum angeordnet ist und zwischen einer Bodenfläche 94 der Stifihalteplatte 82 und einer Oberseite 96 der Abstreifplatte 86 angeordnet ist, ermöglicht es dieser, sich entsprechend dem Eindringen der Druckstifte 30 in die Öffnungen der Ladeplatte 34 und der Trägerplatte 38 zurückzuziehen, während die Druckstifte 30 die Bauelemente 32 von der Ladeplatte 34 zu der Trägerplatte 38 übertragen.
Die untere Tragstruktur 24 beinhaltet eine Sockelplatte 48, die eine Aussparung 112 mit einer Bodenfläche 114 aufweist, an der ein Zylindersockel 116 eines Führungsstiftfederzylinders 118 mittels Schrauben 120 befestigt ist. Ein geeigneter Führungsstiftfederzylinder 118 ist ein pneumatischer Zylinder der NCQ1-Serie, hergestellt durch SMC Pneumatics, Incorporated, Indianapolis, Indiana. Eine Zylinderachse 122 geht durch eine Buchse 124 hindurch, die in eine Bohrung in dem Zylindersockel 116 eingepreßt ist, verläuft durch eine Bohrung in der Sockelplatte 48 und weist ein mit Gewinde versehenes Ende auf, das in der Stifihalteplatte 40 befestigt ist. Der Führungsstiftfederzylinder 118 erhält Druckluft von der nicht dargestellten Druckluftquelle und gibt sie an diese zurück, über einen Lufteinlaß 126 bzw. einen Luftauslaß 128, um die in beiden Richtungen erfolgende Bewegung eines Kolbens 130 zu kontrollieren und dadurch als eine Luftfederung mit einem der Bewegung der Druckstifte 30 entgegengerichteten Ansprechen zu wirken, wenn diese die Bauelemente 32 durch die Ladeplatte 34 und in die Trägerplatte 38 drücken. Auf diese Weise wirkt der Führungsstiftfederzylinder 118, der unterhalb der Stifihalteplatte 40 angeordnet ist, als ein Vorspannelement und spannt die Stifthalteplatte 40 in Richtung auf die Druckstiftplatte 28 vor.
Die Ladeplatte 34 weist eine herkömmliche Auslegung auf und ist unterhalb der Druckstiftplatte 28 angeordnet. Eine Vielzahl von beabstandeten Ladeöffnungen 132 erstrecken sich durch die Ladeplatte 34, wobei jede Ladeöffnung 132 räumlich mit zwei dicht beabstandeten Druckstiften 30 ausgerichtet ist und so bemessen ist, daß ein in die Trägerplatte 38 zu ladendes Bauelement 32 aufgenommen werden kann.
Die Trägerplatte 38 ist unmittelbar unterhalb der Ladeplatte 34 angeordnet und weist eine Vielzahl von Durchgangswegen 134 für Bauelemente auf, die sich durch diese erstrecken, wobei jeder Durchgangsweg 134 für Bauelemente räumlich mit einer der Ladeöffnungen 132 ausgerichtet ist. Die Durchgangswege 134 für Bauelemente sind so bemessen, daß sie ein Bauelement 32 aufnehmen und sicher festhalten, und sie sind vorzugsweise rund, obwohl die vorliegende Erfindung auch erfolgreich zusammen mit Trägerplatten verwendet werden kann, die geschlitzte Durchgangswege aufweisen. Die Trägerplatte 38 besteht aus einem nachgiebigen Material 136, bspw. aus Gummi, das um die Ränder und Öffnungen in einem aus Metall und vorzugsweise aus Aluminium bestehenden Rahmenwerk 138 angebracht ist, und weist eine herkömmliche Gestaltung auf, wie sie bspw. in dem US-Patent 5,337,893 dargestellt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Trägerplatte 38 eine Dicke von etwa 0,9 cm (0,350 Inch). Eine von Hand abnehmbare Schiebeplatte 140 ist zwischen der Ladeplatte 34 und der Trägerplatte 38 angeordnet, um Bauelemente 32 an Ort und Stelle zu halten, bevor ein Arbeitsvorgang zum Übertragen der Bauelemente beginnt.
Die Stifihalteplatte 40 ist unterhalb der Trägerplatte 38 angeordnet und mit einer Oberseite 142 versehen, von der sich die Orientierungsstifte 42 erstrecken. Eine Stiftrückhalteplatte 144, die gegen eine Unterseite 146 der Stifihalteplatte 40 angebracht ist, hält die Orientierungsstifte 42 in ihrer Stellung. Jeder Orientierungsstift 42 ist räumlich mit einem der Durchgangswege 134 für Bauelemente ausgerichtet und so bemessen, daß er innerhalb dieser aufgenommen werden kann. In der in Fig. 2 bis 4 dargestellten Ausführungsform ist jeder Orientierungsstift 42 an seinem freien Ende im Querschnitt rechteckig mit einem flachen oberen Ende, was üblicherweise als Dorn bzw. Mitnehmer bezeichnet wird. Vorzugsweise haben die Orientierungsstifte 42 eine Länge von 2,2 cm (0,875 Inch) und an ihren freien Enden eine Breite von 0,254 cm (0,1 Inch) und eine Dicke von 0,063 cm (0,025 Inch). Benachbarte Paare von Orientierungsstiften 42 weisen einen gegenseitigen Abstand von 0,457 cm (0,18 Inch) auf. Die Querschnittsfläche wird durch den Typ des Bauelements 32 vorgegeben. Die Stifthalteplatte 40 besteht vorzugsweise aus einer hochfesten Aluminiumlegierung, und die Orientierungsstifte 42 bestehen vorzugsweise aus gehärtetem Stahl.
Fig. 5 zeigt die räumliche Ausrichtung der Druckstifte 30 und der Orientierungsstifte 42 relativ zueinander und zu den Öffnungen 132 in der Ladeplatte 34 und zu den Durchgangswegen 134 in der Trägerplatte 38.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die starre ortsfeste Platte 44 eine Vielzahl von Durchgangswegen 150 auf, durch die sich die Orientierungsstifte 42 bewegen können, und ist zwischen der Trägerplatte 38 und der Stifihalteplatte 40 angeordnet. Die ortsfeste Platte 44 ist vorzugsweise aus einer hochfesten Aluminiumlegierung oder aus Stahl hergestellt und weist vorzugsweise eine Dicke von etwa 1,27 cm (0,5 Inch) auf. Ein Ausrichtstift 154 hält die Ladeplatte 34 und die Trägerplatte 38 zusammen, und ein Ausrichtestift 156 hält die Trägerplatte 38 und die ortsfeste Platte 44 zusammen, so daß die Platten 34, 38 und 44 während der Überführung von Bauelementen einen einheitlichen Gegenstand bilden.
Die Druckstiftplatte 28 und die Stifihalteplatte 40 sind wirkungsmäßig durch einen bewegungskoordinierenden Mechanismus verbunden, der die Druckstiftplatte 28 zu einer Bewegung in Richtung auf die Stifthalte 40 veranlaßt, wodurch ein Druckstift 30 und sein entsprechender Orientierungsstift 42 dazu veranlaßt werden, sich näher zueinander zu bewegen, bis der Druckstift 30 und der Orientierungsstift 42 durch einen vorgegebenen Abstand voneinander getrennt sind. Der vorgegebene Abstand wird so gewählt, daß ein unnötiger Druck auf das Bauelement 32 vermieden wird und dieses sich während der Überführung von der Ladeöfnung 132 in den Durchgangsweg 134 für das Bauelement geringfügig bewegen kann, so daß das Bauelement 32 die Mitte des Durchgangswegs 134 für das Bauelement finden kann. Vorzugsweise beträgt der vorbestimmte Abstand zwischen etwa 0,005 cm (0,002 Inch) bis etwa 0,25 cm (0,10 Inch).
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindungzüsätzlich zumindest ein Abstandselement das wirkungsmäßig mit einem Druckstift 30 und dessen entsprechendem Orientierungsstift 42 verbunden ist, um den vorgegebenen Abstand dazwischen festzulegen. In der in Fig. 2 bis 4 dargestellten Ausführungsform besteht das Abstandselement aus einem ersten Paar von Abstandsblöcken 162, die auf gegenüberliegenden Seiten der Druckstiftplatte 28 mit der Unterseite 80 verbunden sind, und aus einem zweiten Paar von Abstandsblöcken 164, die auf gegenüberliegenden Seiten der Stifihalteplatte 40 mit der Oberseite 142 verbunden sind.
Die untere Tragstruktur 24 beinhaltet ferner auf jeder Seite der Sockelplatte 48 eine Zylinderhaltestange 166, an der ein Zylindersockel 168 eines Verriegelungsstangenluftzylinders 170 mittels Schrauben I72 befestigt ist. Ein geeigneter Verriegelungsstangenluftzylinder 170 ist ein pneumatischer Zylinder der NCQ1-Serie, hergestellt von SMC Pneumatics, Incorporated, Indianapolis, Indiana. Für jeden Verriegelungsstangenluftzylinder 170 geht eine Zylinderachse 174 durch Buchsen 176 und 178 hindurch, die in Bohrungen in dem Zylindersockel 168 und einer Zylinderkappe 180 eingepreßt sind, und weist ein mit Gewinde versehenes Ende auf, das sich durch die Bohrung in dem Zylindersockel 168 erstreckt und in einer Verriegelungsstange 182 befestigt ist. Jeder Verriegelungsstangenluftzylinder 170 erhält Druckluft aus der nicht dargestellten Luftversorgungsquelle über einen Lufteinlaß 184 und gibt diese über einen Luftauslaß 186 an die Luftversorgungsquelle zurück, um die in beiden Richtungen wirkende Bewegung eines Kolbens 188 und dadurch die seitliche Stellung der Verriegelungsstange 182 relativ zu der Oberseite 142 der Stifihalteplatte 40 zu steuern. Verriegelungsstangen 182 verriegeln die Stifihalteplatte 40, und damit die Orientierungsstifte 42, in ihrer Position nach einer Überführung von Bauelementen 32 in Durchgangswege 143 für Bauelemente.
Die Einlaß- und Auslaßöffnungen eines jeden Luftzylinders 54, 118 und 174 sind durch nicht dargestellte Luftschläuche mit entsprechenden Einlaß- und Auslaßöffnungen von entsprechenden Ventilen 190, 192 und 194 verbunden, die mit einer Luftversorgungssammelleitung 196 verbunden sind, die über einen Luftversorgungsschlauch 198 mit der nicht dargestellten Luftversorgungsquelle verbunden ist.
Die Arbeitsweise der Zylinder 54, 118 und 170 wird durch eine programmierbare logische Steuerung 200 koordiniert, die entsprechend einem vorbestimmten Programm eine Reihe von Ereignissen steuert, die erforderlich sind, um Bauelemente 32 in der nachfolgend beschriebenen Weise zu laden und zu überführen. Eine geeignete programmierbare logische Steuerung 200 ist ein Modell KV-24T, hergestellt von Keyence Corporation, Woodcliff Lake, New Jersey. Ein Ladevorgang wird durch eine Bedienungsperson eingeleitet, die, nachdem sie die mit Bauelementen 32 gefüllte Ladeplatte 34 auf die Trägerplatte 38 aufgesetzt hat und die Schiebeplatte 140 entfernt hat, einen Startschalter drückt und das Programm beginnt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6A bis 6D werden im Gebrauch die Bauelemente 32 zunächst in Ladeöffnungen 132 der Ladeplatte 34 eingelegt, wobei in diesem Bereich bekannte Techniken eingesetzt werden. Die Ladeplatte 34 wird dann oben auf der Trägerplatte 38 positioniert, die Schieberplatte 140 von Hand entfernt, und die Druckstiftplatte 28 und der Druckstift 30 werden in einer im wesentlichen abwärts weisenden Richtung 202 zu der Ladeplatte 34 gedrückt, wie in Fig. 6A dargestellt ist. Der Druckstift 30 drückt auf der Endfläche des Bauelements 32 nach unten, so daß das Bauelement 32 zwischen dem Druckstift 30 und dem Orientierungs stift 32 gefangen ist, wobei das Bauelement 32 in einer im wesentlichen senkrecht zur Abwärtsrichtung 202 liegenden Ebene ausgerichtet ist. Die Druckstiftplatte 28 bewegt sich weiterhin nach unten, bis der erste Abstandsblock 162 den zweiten Abstandsblock 164 berührt, wobei der Druckstift 30 und das Bauelement 32 an diesem Punkt um einen vorbestimmten Abstand voneinander getrennt sind, wie vorstehend erläutert.
Wenn sich der Druckstift 30 weiter nach unten bewegt, zieht sich der Kolben 130 in dem Fitrungsstiftfederzylinder 118 zurück, wodurch es dem Orientierungsstift 42 möglich ist, sich zusammen mit dem Bauteil 32 nach unten zu bewegen, wobei das Bauelement 32 von der Ladeöffnung 132 in den Durchgangsweg 134 für das Bauelement übertragen wird (Fig. 6B). Sobald sich das Bauelement 32 in dem Durchgangsweg 134 des Bauelements befindet, fahren die Verriegelungsstangenluftzylinder 170, von denen einer in Fig. 6C dargestellt ist, die Achsen 174 aus, um die Verriegelungsstangen 182 in einer horizontalen Richtung 204 zu bewegen, bis sie sich auf der Oberfläche 142 der Stifihalteplatte 40 befinden, wodurch der Orientierungsstift 42 in einer niedergedrückten Stellung festgehalten wird (Fig. 6C).
Wie in Fig. 6D dargestellt ist, werden anschließend die Druckstiftplatte 28 und die Druckstifte 30 nach oben in einer Richtung 206 von der Ladeplatte 34 und der Trägerplatte 38 wegbewegt. Eine Bedienungsperson entfernt und trennt die Ladeplatte 34 und die Trägerplatte 38, und die Bauelemente 32 stehen zur abschließenden Bearbeitung oder sonstigen Verarbeitung bereit. Für einen Fachmann ist klar, daß die vorgenannte Abfolge von Schritten leicht durch eine geeignete Programmierung der programmierbaren logischen Steuerung 200 implementiert werden kann.
Während die vorliegende Erfindung anhand von speziellen Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann offensichtlich, daß weitere Ausführungsformen der Erfindung möglich sind und bestimmte, hierin beschriebene Details erheblich verändert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, wie er durch die beigefügten Ansprüche festgelegt ist.

Claims

1. Verfahren zum kontrollierten Ausrichten eines Bauelements, während es von einer Ladeplatte zu einer Trägerplatte übertragen wird, in einem System zum Handhaben von Bauelementen zur Vorbereitung für eine anschließende Verarbeitung, mit den Schritten:

Positionieren einer Ladeplatte (34), die zumindest eine Ladeöffnung (132) aufweist, benachbart zu einer Trägerplatte (38), die zumindest einen Durchgangsweg (134) für Bauelemente aufweist, in räumlicher Ausrichtung, so daß eine Überführung eines Bauelements (32) von der Ladeöffnung (132) zu dem Durchgangsweg (134) für Bauelemente möglich ist;

Anordnen eines Bauelements (32) in der Ladeöffnung (132), wobei das Bauelement (132) eine erste und zweite Stirnfläche aufweist;

Positionieren eines Orientierungsstifts (42) mit einer Ausrichtfläche, so daß sich die Ausrichtfläche nominal im wesentlichen benachbart zu der ersten Stirnfläche des Bauelements (32) befindet, das in der Ladeöffnung (132) angeordnet ist;

Positionieren eines Druckstifts (30) gegen die zweite Stirnfläche des Bauelements (32);

Verursachen einer relativen Bewegung zwischen dem Druckstift (30) und der Ladeplatte (34), so daß das Bauelement (32) entlang eines Bewegungswegs aus der Ladeöffnung (132) in den Durchgangsweg (134) für Bauelemente überführt wird; und

Koordinieren der Positionen des Druckstifts (30) und des Orientierungsstifts (42) während der Überführung des Bauelements (32), so daß die Ausrichtfläche das Bauelement (32) führt, um seine Stirnfläche in einer im wesentlichen zu dem Bewegungsweg senkrechten Ebene kontrolliert auszurichten, während das Bauelement (32) von der Ladeöffnung (132) in den Durchgangsweg (142) für Bauelemente überführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Koordinieren der Positionen des Druckstifts (30) und des Orientierungsstiftes (42) das Beibehalten eines vorbestimmten Abstands zwischen dem Druckstift (30) und dem Orientierungsstift (42) umfaßt, wobei der vorbestimmte Abstand so eingestellt ist, um das Bauelement (32) daran zu hindern, eine schräge Position während der Überführung des Bauelements (32) von der Ladeöffnung (132) zu dem Durchgangsweg (134) für Bauelemente einzunehmen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Abstand zwischen dem Druckstift (30) und dem Orientierungsstift (42) dadurch aufrechterhalten wird, daß ein erster Abstandsblock (162) wirkungsmäßig mit dem Druckstift (30) und ein zweiter Abstandsblock (164) wirkungsmäßig mit dem Orientierungsstift (42) verbunden wird, wobei sich der erste und zweite Abstandsblock (162, 164) gegenseitig berühren, um den vorbestimmten Abstand festzulegen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koordinierung der Positionen des Druckstifts (30) und des Orientierungsstifts (42) ein Vorspannen des Orientierungsstifts (42) in Richtung auf die erste Stirnfläche des Bauelements (32) umfaßt, während das Bauelement (32) von der Ladeöffnung (132) zu dem Durchgangsweg (134) für Bauelemente überführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Orientierungsstift (42) in einer Abhebestellung der Trägerplatte verriegelt wird, nachdem das Bauelement (32) in den Durchgangsweg (134) für Bauelemente überführt worden ist, um eine Bewegung des Druckstifts (30), der Ladeplatte (34) und der Trägerplatte (38) weg von dem Orientierungsstift (42) zu ermöglichen, während ein Herausbewegen des Bauelements (32) aus dem Durchgangsweg (134) für Bauelemente durch den Orientierungsstift (42) verhindert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (32) ein längsseitig abgeschlossenes Bauelement (32) ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladeplatte (34) eine Anzahl von gegenseitig beabstandeten Ladeöffnungen (132) aufweist und die Trägerplatte (38) eine Anzahl von gegenseitig beabstandeten Durchgangswegen (134) für Bauelemente aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstift (30) zylindrisch ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Orientierungsstift (42) ein rechtwinklig geformter Mitnehmer ist.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstift (30) aus einem Paar zylindrisch geformter Stifte besteht

11. Anordnung zum Vorverarbeiten von Bauelementen, mit:

einer Druckstiftplatte (38), die eine Oberfläche (80) aufweist, von der sich mehrere voneinander beabstandete Druckstifte (30) erstrecken;

einer Ladeplatte (34), die mehrere voneinander beabstandete Ladeöffnungen (132) aufweist, die räumlich mit unterschiedlichen Druckstiften (30) ausgerichtet sind und so bemessen sind, daß sie diese aufnehmen;

einer Stifthalteplatte (40), die eine Oberfläche (142) aufweist, von der sich mehrere voneinander beabstandete Orientierungsstifte (42) erstrecken;

einer Trägerplatte (38), die mehrere voneinander beabstandete Durchgangswege (134) für Bauelemente aufweist, die räumlich mit unterschiedlichen Orientierungsstiften (30) ausgerichtet sind und so bemessen sind, daß sie diese aufnehmen, wobei die Ladeplatte (34) und die Trägerplatte (38) räumlich so ausgerichtet sind, daß unterschiedliche der mehreren Ladeöffnungen (132) unterschiedlichen der mehreren Durchgangswege (134) für Bauelemente entsprechen, so daß sich ein anfänglich in einer Ladeöffnung (132) angeordnetes Bauelement (32) zu dem entsprechenden Durchgangsweg (134) für Bauelemente bewegen kann; und

einem bewegungskoordinierenden Mechanismus (200), der wirkungsmäßig mit der Druckstiftplatte (28) und der Stifihalteplatte (40) verbunden ist, wobei der bewegungskoordinierende Mechanismus (200) den Druckstift (30) und den Orientierungsstift (42), der jeder einzelnen Ladeöffnung (132) und ihrem entsprechenden Durchgangsweg (134) für Bauelemente zugeordnet ist, dazu veranlaßt, sich näher zueinander zu bewegen, bis der Druckstift (30) und der Orientierungsstift (42) durch einen vorbestimmten Abstand voneinander getrennt sind, wobei der bewegungskoordinierende Mechanismus (200) dann eine Bewegung des Druckstifts (30) veranlaßt, um das Bauelement (32) entlang eines Bewegungswegs aus der Ladeöffnung (132) und in den Durchgangsweg (134) für Bauelemente zu überführen, während eine entsprechende Bewegung des Orientierungsstifts (42) veranlaßt wird, um den vorbestimmten Abstand zwischen dem Druckstift (30) und dem Orientierungsstift (42) aufrechtzuerhalten, wobei der vorbestimmte Abstand so eingestellt ist, um zu verhindern, daß das Bauelement (32) eine schiefe Stellung während seiner Überführung von der Ladeplatte (34) zu der Trägerplatte (38) einnimmt.

12. Anordnung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen ersten Abstandsblock (162), der wirkungsmäßig mit dem Druckstift (30) verbunden ist, und durch einen zweiten Abstandsblock (164), der wirkungsmäßig mit dem Orientierungsstift (42) verbunden ist, um den vorbestimmten Abstand zwischen dem Druckstift (30) und dem Orientierungsstift (42) festzulegen.

13. Anordnung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch ein Vorspannelement, das den Orientierungsstift 42 nominal in Richtung auf den Druckstift (30) vorspannt, während das Bauelement (32) zu dem Durchgangsweg (134) überführt wird.

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannelement einen Federzylinder (118) umfaßt, der wirkungsmäßig mit der Stifthalteplatte (40) verbunden ist.

15. Anordnung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch ein Verriegelungselement, das den Orientierungsstift (42) in einer Abhebestellung der Trägerplatte (38) verriegelt, nachdem das Bauelement (32) zu dem Durchgangsweg (134) für Bauelemente überführt worden ist, um eine Bewegung des Druckstifts (30), der Ladeplatte (34) und der Trägerplatte (38) weg von dem Orientierungsstift (42) zu ermöglichen, während ein Herausbewegen des Bauelements (32) aus dem Durchgangsweg (134) für Bauelemente durch den Orientierungsstift (42) verhindert wird.

16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement einen Verriegelungsblock umfaßt, der auf der Oberfläche der Stifthalteplatte (40) positionierbar ist, von der sich die Orientierungsstifte (42) erstrecken.

17. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstift (30) zylindrisch ist.

18. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Orientierungsstift (42) ein rechtwinklig geformter Mitnehmer ist.

19. Anordnung nach Anspruch 1 l, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstift (30) aus einem Paar zylindrisch geformter Stifte besteht.

20. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangswege (134) für Bauelemente rund sind.

21. Anordnung zur Vorverarbeitung von Bauelementen, mit:

einer Druckstiftplatte (34), die eine Oberfläche aufweist, von der sich zumindest ein Druckstift (30) ersteckt;

einer Ladeplatte (34), die zumindest eine Ladeöffnung (132) aufweist, die räumlich mit dem Druckstift (30) ausgerichtet ist und so bemessen ist, daß sie diesen aufnimmt;

einer Stifihalteplatte (40), die eine Oberfläche aufweist, von der sich zumindest ein Orientierungsstift (30) erstreckt;

einer Trägerplatte (38), die zumindest einen Durchgangsweg (134) für Bauelemente aufweist, der räumlich mit dem Orientierungsstift (30) ausgerichtet ist und so bemessen ist, daß er diesen aufnimmt, wobei die Ladeplatte (34) und die Trägerplatte (38) räumlich so ausgerichtet sind, daß die Ladeöffnung (134) dem Durchgangsweg (132) für Bauelemente entspricht, so daß sich ein anfänglich in der Ladeöffnung (134) angeordnetes Bauelement (32) zu dem Durchgangsweg (132) für Bauelemente bewegen kann; und

einem bewegungskoordinierenden Mechanismus (200), der wirkungsmäßig mit der Druckstiftplatte (28) und der Stifihalteplatte (40) verbunden ist, wobei der bewegungskoordinierende Mechanismus (200) den Druckstift (30) und den Orientierungsstift (42) dazu veranlaßt, sich näher zueinander zu bewegen, bis der Druckstift (30) und der Orientierungsstift (42) durch einen vorbestimmten Abstand voneinander getrennt sind, wobei der bewegungskoordinierende Mechanismus (200) dann eine Bewegung des Druckstifts (30) veranlaßt, um das Bauelement (32) entlang eines Bewegungswegs von der Ladeöffnung (134) und in den Durchgangsweg (132) für Bauelemente zu überführen, während eine entsprechende Bewegung des Orientierungsstifts (42) veranlaßt wird, um den vorbestimmten Abstand zwischen dem Druckstift (30) und dem Orientierungsstift (42) aufrechtzuerhalten, wobei der vorbestimmte Abstand so eingestellt ist, daß das Bauelement (32) daran gehindert ist, eine schiefe Stellung während seiner Überführung von der Ladeplatte (34) zu der Trägerplatte (38) einzunehmen.

22. Anordnung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch einen ersten Abstandsblock (162), der wirkungsmäßig mit dem Druckstift (30) verbunden ist, und durch einen zweiten Abstandsblock (164), der wirkungsmäßig mit dem Orientierungsstift (42) verbunden ist, um den vorbestimmten Abstand zwischen dem Druckstift (30) und dem Orientierungsstift (42) festzulegen.

23. Anordnung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch ein Vorspannelement, das den Orientierungsstift (42) in Richtung auf den Druckstift (30) nominal vorspannt, während das Bauelement (32) zu dem Durchgangsweg (132) für Bauelemente überführt wird.

24. Anordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannelement einen Federzylinder (118) umfaßt, der wirkungsmäßig mit der Stifthalteplatte (40) verbunden ist.

25. Anordnung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch ein Verriegelungselement, das den Orientierungsstift (42) in einer Abhebestellung der Trägerplatte (38) verriegelt, nachdem das Bauelement (32) zu dem Durchgangsweg (134) für Bauelemente überführt worden ist, um eine Bewegung des Druckstifts (30), der Ladeplatte (34) und der Trägerplatte (38) weg von dem Orientierungsstift (42) zu ermöglichen, während ein Herausbewegen des Bauelements (32) aus dem Durchgangsweg (134) für Bauelemente durch den Orientierungsstift (42) verhindert wird.