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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umladen einer
elektrischen Komponente und insbesondere die Möglichkeit, wie die Herstellungskosten
der Vorrichtung verringert werden können.
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Verwandte
Technik
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Es
ist eine Vorrichtung zum Umladen einer elektrischen Komponente ("EC") bekannt, die einen EC-Halter
zum Halten einer EC, ein Wellenelement zum Tragen des EC-Halters
und eine Bewegungsvorrichtung, die den EC-Halter in einer Richtung,
die eine Achsenlinie des Wellenelements schneidet, bewegt und dadurch
die EC in dieser Richtung umlädt, enthält. Diese
Art der Vorrichtung zum Umladen einer EC ist z.B. in der japanischen
Offenlegungsschrift für Patentanmeldungen
zur öffentlichen
Prüfung
unter der Nr. 8 (1996)-78882 offenbart. Die offenbarte Vorrichtung
enthält
einen EC-Halter, der eine EC hält;
ein Wellenelement, dessen unterer Endabschnitt den EC-Halter trägt; ein
bewegliches Element mit einem Tragloch, das das Wellenelement in
der Weise trägt, dass
das Wellenelement um eine Achsenlinie relativ zu dem beweglichen
Element drehbar und relativ zu dem beweglichen Element in einer
axialen Richtung parallel zu der Achsenlinie beweglich ist; und
eine Bewegungsvorrichtung, die das bewegliche Element in einer Richtung,
die die Achsenlinie des Wellenelements schneidet, bewegt.
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Die
oben angegebene Vorrichtung zum Umladen einer EC wird als eine EC-Montagevorrichtung verwendet,
die eine EC aus einer EC-Zufuhrvorrichtung entnimmt und die EC auf
einer bedruckten Leiterplatte ("PCB") als eine Art des
Schaltungssubstrats anbringt, die ein Objekt darstellt, auf dem
ECs angebracht werden sollen. Die EC-Montagevorrichtung enthält einen
EC-Montagekopf; einen X-Y-Roboter, der den EC-Montagekopf in jede
von zwei Richtungen bewegt, die auf einer horizontalen Ebene senkrecht
zueinander verlaufen; einen Z-Achsen/θ-Achsen-Motor, der an dem X-Y-Roboter
vorgesehen ist und den Kopf in einer vertikalen Richtung (d.h. eine
Z-Achsen-Richtung) senkrecht zu der horizontalen Ebene bewegt und
den Kopf um eine vertikale Achsenlinie dreht; und eine EC- Bildaufnahmevorrichtung,
die zwischen der EC-Zufuhrvorrichtung und der PCB vorgesehen ist.
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Der
Z-Achsen/θ-Achsen-Motor
enthält
einen Z-Achsen-Motorabschnitt und einen θ-Achsen-Motorabschnitt, die
miteinander einteilig ausgebildet sind und wovon jeder einen Wechselstrom-Servomotor
(d.h. einen bürstenlosen
Gleichstrom-Servomotor) enthält.
Der Z-Achsen-Motorabschnitt enthält
ferner eine Mutter, die von einem oberen Abschnitt eines Gehäuses in
der Weise getragen wird, dass die Mutter um eine vertikale Achsenlinie
gedreht werden kann und in einer axialen Richtung parallel zu der Achsenlinie
nicht bewegt werden kann; und eine Kugelrollspindel, die in das
Gehäuse
so eingesetzt ist, dass die Kugelrollspindel in ihrer axialen Richtung bewegt
werden kann und relativ zu dem Gehäuse drehfest ist, wobei sie
in die Mutter geschraubt ist. Ein Permanentmagnet, der an einer äußeren Umfangsoberfläche der
Mutter befestigt ist, stellt einen Rotor des Wechselstrom-Servomotors
des Z-Achsen-Motorabschnitts bereit. Der Rotor liegt einem Statorkern
gegenüber,
der in dem Gehäuse
vorgesehen ist. Der Statorkern enthält mehrere Spulen. Ein elektrischer
Strom, der an die Spulen angelegt wird, wird in der Weise gesteuert,
dass die Mutter in jede der entgegengesetzten Richtungen um einen
beliebigen Winkel gedreht wird und dadurch die Kugelrollspindel
in der Aufwärtsrichtung
bzw. der Abwärtsrichtung über eine
beliebige Strecke bewegt.
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Ein
unterer Abschnitt des Gehäuses
trägt ein Kugel-Keilwellenelement,
dass zu der Kugelrollspindel konzentrisch ist und relativ zu dem
Gehäuse drehbar
ist und in seiner axialen Richtung relativ zu dem Gehäuse nicht
bewegbar ist. Ein Keilwellen-Achsenelement ist in das Kugel-Keilwellenelement
in der Weise eingesetzt, dass das Keilwellen-Achsenelement relativ
zu dem Kugel-Keilwellenelement drehfest ist und in seiner axialen
Richtung relativ zu dem Kugel-Keilwellenelement beweglich ist. Ein
Permanentmagnet, der an dem Kugel-Keilwellenelement befestigt ist,
stellt einen Rotor des Wechselstrom-Servomotors des θ-Achsen-Motorabschnitts
bereit. Der Rotor liegt einem weiteren Statorkern gegenüber, der
in dem Gehäuse
vorgesehen ist. Der zweite Statorkern enthält mehrere zweite Spulen. Ein
elektrischer Strom, der an die zweiten Spulen angelegt wird, wird
so gesteuert, dass das Kugel-Keilwellenelement in jeder der entgegengesetzten
Richtungen um einen beliebigen Winkel gedreht wird und dadurch das
Keilwellen-Achsenelement in einer Entsprechenden der entgegengesetzten
Richtungen um einen beliebigen Winkel bewegt.
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Das
Keilwellen-Achsenelement ist in der Weise mit der Kugelrollspindel
verbunden, dass das Keilwellen-Achsenelement relativ zu der Kugelrollspindel
drehbar ist und sich in seiner axialen Richtung nicht bewegt. Der
EC-Montagekopf ist an einem unteren Endabschnitt des Keilwellen-Achsenelements
befestigt. Das Keilwellen-Achsenelement und die Kugelrollspindel
wirken zusammen, um ein Wellenelement zu schaffen, dessen unterer
Endabschnitt einen EC-Halter trägt,
und entsprechende Innenlöcher
der Mutter und das Kugel-Keilwellenelement wirken zusammen, um ein
Tragloch zu definieren, dass das Wellenelement trägt. Wenn
die Kugelrollspindel nach oben und nach unten bewegt wird, wird das
Keilwellen-Achsenelement
nach oben und nach unten bewegt und der EC-Montagekopf wird nach oben
und nach unten bewegt. Wenn das Keilwellen-Achsenelement gedreht
wird, wird der Kopf um seine Achsenlinie gedreht. Während der
Kopf nach unten und anschließend
nach oben bewegt wird, nimmt der Kopf eine EC von der EC-Zufuhrvorrichtung
auf oder montiert die EC auf der PCB. Wählend der Kopf gedreht wird,
kann ein möglicher
Winkelfehler der EC, die von dem Kopf gehalten wird, von einer Bezugswinkelposition
um eine vertikale Achsenlinie korrigiert werden. Da der EC-Montagekopf
durch den einzelnen Z-Achsen/θ-Achsen-Motor,
der den oberen Z-Achsen-Motorabschnitt und den unteren θ-Achsen-Motorabschnitt
enthält,
die miteinander einteilig ausgebildet sind, nach oben und nach unten
bewegt sowie gedreht wird, besitzt die EC-Montagevorrichtung vorteilhaft
eine einfache Konstruktion im Vergleich zu einer Vorrichtung, bei
der ein Z-Achsen-Motor
und ein θ-Achsen-Motor
als separate Elemente verwendet werden.
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Es
werden jedoch zwei Servomotoren verwendet, wobei einer den EC-Montagekopf
nach oben und nach unten bewegt und der andere den Kopf dreht. Außerdem sind
die Kugelrollspindel und das Keilwellen-Achsenelement in der Weise
miteinander verbunden, dass sie relativ zueinander drehbar sind und
in ihrer axialen Richtung nicht beweglich sind. Somit besitzt die
EC-Montagevorrichtung den Nachteil von hohen Herstellungskosten.
Da die Mutter, das Kugel-Keilwellenelement, die Rotoren und die
Statoren um die Kugelrollspindel und das Keilwellen-Achsenelement angeordnet
sind, weist die EC-Montagevorrichtung darüber hinaus den Nachteil der
großen Abmessung
auf.
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In
der verwandten Technik offenbart das Patent US-A-4.735.354 ein Verfahren
zum Löten
einer Komponente auf eine PCB, das die nachteilige Wärmewirkung
auf die Komponente vermeidet und einen unbeabsichtigten Chipausfall
verhindert. Das Verfahren enthält
die Verwendung von Unterdruckrohren und Haltearmen, um die Komponente
in eine vorgegebene Richtung zu lenken.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist deswegen eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
zum Umladen einer elektrischen Komponente zu schaffen, die einen Komponentenhalter,
der eine elektrische Komponente hält, in seiner axialen Richtung
bewegt und den Halter um seine Achsenlinie dreht und der den Vorteil von
geringen Kosten und einer kompakten Konstruktion besitzt.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum
Umladen einer elektrischen Komponente geschaffen, mit wenigstens
einem Komponentenhalter, der eine elektrische Komponente hält; wenigstens
einem Wellenelement, dessen unterer Endabschnitt den Komponentenhalter
trägt;
einem beweglichen Element, das wenigstens ein Tragloch besitzt,
das das Wellenelement in der Weise trägt, dass das Wellenelement
um eine Achsenlinie relativ zu dem beweglichen Element drehbar und
relativ zu dem beweglichen Element in einer axialen Richtung parallel
zu der Achsenlinie beweglich ist; einer Bewegungsvorrichtung, die
das bewegliche Element in einer Richtung, die die Achsenlinie des
Wellenelements schneidet, bewegt; einem Kolben, der durch das Wellenelement
so getragen wird, dass der Kolben relativ zu dem Wellenelement in
der axialen Richtung des Wellenelements nicht beweglich ist; wobei
das Tragloch einen Abschnitt enthält, der eine Zylinderbohrung
definiert, die mit dem Kolben zusammenwirkt, um eine durch Luftdruck
betätigte
Zylindervorrichtung zu schaffen; einem angetriebenen Rad, das mit
dem Wellenelement im Wesentlichen einteilig ausgebildet ist; einem
Antriebsrad, das durch das bewegliche Element so getragen wird,
dass das Antriebsrad mit einem angetriebenen Rad in Eingriff ist,
um das angetriebene Rad zu drehen; und wobei entweder das Antriebsrad
oder das angetriebene Rad eine Länge
besitzt, die sicherstellt, dass das Antriebsrad und das angetriebene
Rad in gegenseitigem Eingriff gehalten werden, wenn das angetriebene
Rad mit dem Wellenelement in dessen axialer Richtung bewegt wird.
Es ist vorzuziehen, dass das bewegliche Element derart ist, dass
es durch die Bewegungsvorrichtung in einer Richtung senkrecht zu
der Achsenlinie des Wellenelements bewegt wird, z.B. in der Weise,
dass es in jede von zwei Richtungen bewegt wird, die zu einer X-Achse und
einer Y-Achse parallel sind, bzw. in einer horizontalen Ebene zueinander
senkrecht sind, oder in der Weise, dass es um eine vertikale Achsenlinie
gedreht wird. An dem beweglichen Element kann das Wellenelement
nicht nur durch die durch Luftdruck betätigte Zylindervorrichtung (die
nachfolgend als "Luftzylinder" bezeichnet wird),
sondern außerdem
durch eine weitere Vorrichtung, die von dem Luftzylinder unabhängig ist,
in seiner axialen Richtung bewegt werden. Der Komponentenhalter
kann ein nachfolgend beschriebener Komponentenhalter sein, der eine
Saugdüse
enthält,
die eine elektrische Komponente ("EC") durch
Beaufschlagung mit Unterdruck ansaugt und hält; der eine Greifvorrichtung
enthält,
die mehrere Greifelemente enthält
und eine EC ergreift und freigibt, indem die Greifelemente geschlossen
bzw. geöffnet
werden; oder er kann einer der verschiedenen bekannten Halter sein.
Der Komponentenhalter kann derart sein, dass er einteilig mit dem
Wellenelement hergestellt wird; oder derart, dass er als ein Element hergestellt
wird, dass von dem Wellenelement getrennt ist und an dem Wellenelement
lösbar
befestigt ist. Die Achsenlinie des Wellenelements muss nicht vertikal
verlaufen, d.h. das Wellenelement kann sich in einer Richtung erstrecken,
die in Bezug auf eine vertikale Richtung geneigt ist. Der Luftzylinder
kann von einem einfach wirkenden Typ oder von einem doppelwirkenden
Typ sein. Die vorliegende Vorrichtung zum Umladen eines EC lädt eine
EC um, indem das bewegliche Element und demzufolge das Wellenelement
bewegt werden, wodurch der Komponentenhalter zu einer Position über der
EC bewegt wird, und indem der Luftzylinder betätigt wird, um das Wellenelement
abzusenken, so dass der Komponentenhalter die EC hält. Anschließend wird
der Luftzylinder betätigt,
um das Wellenelement anzuheben, so dass der Komponentenhalter das
EC aufnimmt, und das bewegliche Element wird bewegt, um das Wellenelement
zu bewegen und um dadurch die EC umzuladen, so dass die EC durch
ein EC-Aufnahmeelement, wie etwa eine PCB, aufgenommen wird. Wenn
ein Winkelfehler der EC, die durch den Komponentenhalter gehalten
wird, von einer Bezugswinkelposition oder Bezugsdrehposition korrigiert
wird und/oder eine momentane Winkelposition der EC, an der die EC
durch den Halter aufgenommen wird, zu einer vorgeschriebenen Winkelposition
geändert
wird, bei der die EC durch das EC-Aufnahmeelement aufgenommen wird,
wird das angetriebene Rad durch das Antriebsrad gedreht, so dass
das Wellenelement und der Komponentenhalter um ihre Achsenlinie
gedreht werden und dementsprechend die EC gedreht wird. Da entweder
das Antriebsrad oder das angetriebene Rad eine Länge besitzt, die sicherstellt,
dass das Antriebsrad und das angetriebene Rad in gegenseitigem Eingriff
gehalten werden, wenn das angetriebene Rad mit dem Wellenelement
in dessen axialer Richtung bewegt wird, kann das Wellenelement in seiner
axialen Richtung bewegt werden, während es in dem Zustand gehalten
wird, in dem das Wellenelement die Drehung des Antriebsrads aufneh men kann.
Da der Luftzylinder, das angetriebene Rad und das Antriebsrad kostengünstig sind,
besitzt die Vorrichtung zum Umladen einer EC, die das Wellenelement
dreht und in seiner axialen Richtung bewegt, den Vorteil geringer
Herstellungskosten. Die Abmessung der Vorrichtung zum Umladen einer
EC in einer Richtung parallel zu der Achsenlinie des Wellenelements
ist größer als
die einer Vorrichtung zum Umladen einer EC, bei der kein Luftzylinder
verwendet wird, ist jedoch kleiner als die einer herkömmlichen Vorrichtung
zum Umladen einer EC, bei der ein Z-Achsen-Motor und ein θ-Achsen-Motor
nacheinander in einer Richtung parallel zu einer Achsenlinie eines
Wellenelements vorgesehen sind. Deswegen besitzt die vorliegende
Vorrichtung zum Umladen einer EC vorteilhaft eine kompakte Konstruktion.
Da das Antriebsrad in Reihe mit dem Wellenelement vorgesehen ist,
ist die Abmessung der Vorrichtung zum Umladen einer EC in der Richtung
parallel zu der Achsenlinie des Wellenelements größer. Da
jedoch das Antriebsrad und das angetriebene Rad nur dafür erforderlich
sind, eine Drehung an das Wellenelement zu übertragen, können die
jeweiligen Durchmesser der Räder
minimal gemacht werden. Deswegen ist eine Abmessung der Vorrichtung
zum Umladen einer EC in einer Richtung senkrecht zu der Achsenlinie
des Wellenelements nicht erhöht
und die Vorrichtung besitzt vorteilhaft eine kompakte Konstruktion.
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Der
Komponentenhalter kann eine Saugdüse umfassen, die ein an ihrem
unteren Ende ausmündendes
Unterdruckbeaufschlagungsloch besitzt und die elektrische Komponente
durch Beaufschlagung mit Unterdruck ansaugt und hält. Da die
Saugdüse Unterdruck
zum Halten einer EC verwendet, wird die EC nicht beschädigt.
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Die
Saugdüse
kann durch den unteren Endabschnitt des Wellenelements so getragen
werden, dass die Düse
relativ zu dem Wellenelement in dessen axialer Richtung gleiten
kann, und der Komponentenhalter umfasst ferner ein Federelement,
das zwischen dem Wellenelement und der Saugdüse vorgesehen ist und die Düse so vorbelastet,
dass die Düse
von dem unteren Endabschnitt des Wellenelements nach unten vorsteht.
Das Federelement kann eine Zugschraubenfeder oder eine Druckschraubenfeder
sein. In der vorliegenden Vorrichtung zum Umladen einer EC ermöglicht die
elastische Verformung des Federelements die Relativbewegung der
Saugdüse
und des Wellenelements. Der Bewegungshub des Wellenelements durch
den Luftzylinder kann so festgelegt sein, dass er größer als
der Abstand zwischen einem unteren Ende der Saugdüse, die
durch das Wellenelement getragen wird, das an seiner oberen Hubendeposition
positioniert ist, und einer oberen Oberfläche jeder EC ist. Selbst wenn
die vorliegende Vorrichtung unterschiedliche Sorten von ECs mit
unterschiedlichen Dickenwerten umlädt oder wenn eine Differenz
zwischen entsprechenden Höhenwerten
der unterschiedlichen ECs, die von unterschiedlichen EC-Zufuhrvorrichtungen
zugeführt
werden, infolge von Herstellungsfehlern der EC-Zufuhrvorrichtungen
auftritt, kann die Saugdüse
an jeder EC zuverlässig
einen Kontakt herstellen und die EC ansaugen und halten, ohne sie
zu beschädigen. Nachdem
die Düse
mit der EC einen Kontakt hergestellt hat, wird das Wellenelement über eine
kleine Strecke weiter nach unten bewegt. Diese Abwärtsbewegung
wird durch die elastische Verformung des Federelements zugelassen.
Dadurch wird die Differenz zwischen den Dicken- oder Höhenwerten
der ECs vorteilhaft aufgenommen.
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Der
Kolben kann durch einen oberen Endabschnitt des Wellenelements getragen
werden. Da der Kolben durch den oberen Endabschnitt des Wellenelements
getragen wird, kann der Luftzylinder einfach aufgebaut sein. Der
Kolben kann an einem Zwischenabschnitt oder an einem unteren Endabschnitt des
Wellenelements getragen werden. Im letzteren Fall ist es jedoch
schwierig, die Zylinderbohrung zu bilden und/oder ein oder beide
Enden der Hubbewegung des Wellenelements zu definieren. Im zuerst genannten
Fall, bei dem der Kolben durch den oberen Endabschnitt des Wellenelements
getragen wird, kann dagegen eine Hülse in einen Abschnitt eines
in dem beweglichen Element gebildeten Durchgangslochs eingesetzt
sein, so dass ein Abschnitt des Traglochs durch ein Innenloch der
Hülse geschaffen
wird, und die Zylinderbohrung kann durch den verbleibenden Abschnitt
des Durchgangslochs definiert sein. In dem letzteren Fall definiert
die Hülse
das untere Ende des Hubs des Wellenelements. Auf diese Weise ist
der Luftzylinder einfach aufgebaut.
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Der
Kolben kann getrennt von dem Wellenelement hergestellt werden und
dann an dem Wellenelement angebracht werden.
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Der
Kolben kann relativ zu dem Wellenelement drehfest sein. Der Kolben
kann vollständig
an dem Wellenelement befestigt sein, wenn der Kolben bei einer Drehung
des Wellenelements in der Zylinderbohrung gedreht werden kann. In
diesem Fall besitzt der Luftzylinder vorteilhaft einen einfachen
Aufbau. Der Kolben kann jedoch im Wesentlichen luftdicht an dem
Wellenelement angebracht sein, so dass der Kolben relativ zu dem
Wellenelement drehbar ist.
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Der
Kolben kann ohne Dichtungselement vorgesehen sein und kann im Wesentlichen
luftdicht in die Zylinderbohrung eingesetzt sein, so dass zwischen
einer äußeren Umfangsoberfläche des
Kolbens und einer inneren Umfangsoberfläche der Bohrung im Wesentlichen
kein Zwischenraum verbleibt. In diesem Fall ist der Kolben ohne
Dichtungselemente im Wesentlichen luftdicht in die Zylinderbohrung eingesetzt.
Dadurch ist die Gesamtzahl von Teilen, die zum Herstellen der vorliegenden
Vorrichtung benötigt
werden, verringert. Die Dichtungselemente würden verschleißen, wenn
sie bei dem Kolben verwendet werden, der mit dem Wellenelement gedreht und
mit diesem in seine axiale Richtung bewegt wird. Bei der vorliegenden
Vorrichtung treten diese Probleme nicht auf.
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Die
Vorrichtung zum Umladen einer EC kann ferner einen Anschlag umfassen,
der durch das bewegliche Element so getragen wird, dass sich der
Anschlag gegenüber
einem oberen Endabschnitt des Wellenelements befindet und ein oberes
Hubende der Bewegung des Wellenelements relativ zu dem beweglichen
Element definiert, wobei entweder der Anschlag oder das Wellenelement
einen Vorsprung aufweist, der an dem jeweils anderen des Anschlags bzw.
des Wellenelements an einem Punkt auf der Achsenlinie des Wellenelements
anschlagen kann. Der Vorsprung berührt das jeweils andere des
Anschlags bzw. des Wellenelements an einem einzelnen Punkt, der
durch die Spitze des Vorsprungs definiert ist. Deswegen wird dann,
wenn das Wellenelement in dem Zustand gedreht wird, in dem der Vorsprung
in Kontakt zu dem jeweils anderen des Anschlags bzw. des Wellenelements
gehalten wird, auf das Wellenelement lediglich ein geringer Widerstand ausgeübt. Dadurch
wird das Wellenelement gleichmäßig gedreht.
Außerdem
wird die Abnutzung des Wellenelements und des Anschlags minimal
gemacht.
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Die
Vorrichtung zum Umladen einer EC kann ferner einen Anschlag umfassen,
der durch das bewegliche Element so getragen wird, dass sich der
Anschlag gegenüber
einem oberen Endelement des Wellenelements befindet und ein oberes
Hubende der Bewegung des Wellenelements relativ zu dem beweglichen
Element definiert, wobei der Anschlag ein verschiebbares Element,
das relativ zu dem beweglichen Element in einer Richtung parallel
zu der Achsenlinie des Wellenelements verschiebbar ist, und ein
Kissenelement, das zwischen dem beweglichen Element und dem verschiebbaren
Element vorgesehen ist, aufweist. Nachdem das Wellenelement das
verschiebbare Element berührt,
wird das Wellenelement weiter bewegt, um das verschiebbare Element
zu verschieben, während
das Kissenelement komprimiert wird, und wird dann angehalten. Der Stoß, der erzeugt
wird, wenn das Wellenelement an dem Anschlag anstößt, wird
durch das Kissenelement absorbiert, so dass verhindert wird, dass
die EC von dem Wellenelement herabfällt oder relativ zu diesem
verschoben wird. Da das Wellenelement über das verschiebbare Element
an dem Kissenelement anstößt, kann
der Bereich, an dem das Wellenelement das verschiebbare Element
berührt,
minimal gemacht werden. Wenn z.B. das Wellenelement einen Vorsprung
aufweist und der Vorsprung direkt an dem Kissenelement, das durch
ein Gummielement bereitgestellt wird, anstößt, berührt der Vorsprung das Gummielement über einen
Bereich, der durch die elastische Verformung des Gummielements vergrößert ist.
Dadurch kann das Wellenelement nicht gleichmäßig gedreht werden. Da dagegen
das Wellenelement über
das verschiebbare Element an dem Kissenelement anstößt, kann
das Wellenelement das verschiebbare Element an einem einzelnen Punkt berühren, wodurch
sichergestellt ist, dass das Wellenelement gleichmäßig gedreht
wird. Außerdem wird
der Stoß,
der erzeugt wird, wenn das Wellenelement angehalten wird, durch
das Kissenelement absorbiert.
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Das
Kissenelement kann aus einem Schwingungsdämpfungsgummi gebildet sein,
das einen Stoß des
verschiebbaren Elements absorbiert und Schwingungen des verschiebbaren
Elements dämpft.
In diesem Fall werden der Stoß,
der erzeugt wird, wenn das Wellenelement angehalten wird, und die
Schwingungen, die erzeugt werden, nachdem das Wellenelement angehalten
wurde, stark verringert und es wird verhindert, dass die EC wegen
des Stoßes
oder der Schwingungen von dem Komponentenhalter abfällt oder
relativ zu dem Halter verschoben wird.
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Das
bewegliche Element kann ein Hauptelement, das ein Hülsentragloch
besitzt, und eine hohle Hülse,
die in das Hülsentragloch
eingesetzt ist, umfassen, wobei ein Innenloch der hohlen Hülse wenigstens
einen Abschnitt des Traglochs des beweglichen Elements definiert.
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Die
Hülse kann
in einen unteren Abschnitt des Hülsentraglochs
des Hauptelements eingesetzt sein, wobei die Zylinderbohrung einen
oberen Abschnitt des Hülsentraglochs
umfasst.
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Das
Hülsentragloch
des Hauptelements kann ein Durchgangsloch aufweisen, das durch das Hauptelement
gebildet ist, und die Vorrichtung kann ferner ein Verschlusselement
umfassen, das eine obere Öffnung
des Durchgangslochs ver schließt,
wobei die Zylinderbohrung einen oberen Abschnitt des Durchgangslochs
enthält,
der durch das Verschlusselement und eine obere Stirnfläche der
hohlen Hülse definiert
ist und sich zwischen diesen befindet.
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Die
Vorrichtung zum Übertragen
einer EC kann ferner wenigstens einen abfühlbaren Abschnitt, der mit
dem Wellenelement im Wesentlichen einteilig ausgebildet ist, und
einen Detektor, der durch das bewegliche Element getragen wird und
den abfühlbaren Abschnitt
abfühlt,
umfassen, wobei der abfühlbare Abschnitt
und der Detektor zusammenwirken, um einen Hubendedetektor zu schaffen,
der ein oberes Hubende und/oder ein unteres Hubende der Bewegung
des Wellenelements relativ zu dem beweglichen Element abfühlt. In
Reaktion auf das Abfühlen des
oberen Hubendes und/oder des unteren Hubendes der Bewegung des Wellenelements
kann der Komponentenhalter die EC freigeben oder das bewegliche
Element kann eine Bewegung beginnen. Dadurch wird verhindert, dass
der Komponentenhalter die EC freigibt, bevor das Wellenelement sein
unteres Hubende erreicht, und es wird verhindert, dass das bewegliche
Element eine Bewegung beginnt, bevor das Wellenelement sein oberes
Hubende erreicht. Das heißt,
es wird sicher verhindert, dass der Komponentenhalter an anderen
Elementen in einen störenden
Eingriff gelangt.
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Das
bewegliche Element kann wenigstens einen Kanal für die Zufuhr und Entlastung
von mit Druck beaufschlagter Luft besitzen, der mit der durch Druckluft
betätigten
Zylindervorrichtung kommuniziert.
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Das
Wellenelement und das bewegliche Element besitzen jeweils Unterdruckbeaufschlagungskanäle, die
miteinander in Verbindung gehalten werden, wenn das Wellenelement
gedreht und in seiner axialen Richtung relativ zu dem beweglichen
Element bewegt wird, und das Unterdruckbeaufschlagungsloch der Saugdüse kann
mit den jeweiligen Unterdruckbeaufschlagungskanälen des Wellenelements bzw.
des beweglichen Elements verbunden sein. Wenn das Wellenelement
gedreht wird, ändert sich
seine Phase relativ zu dem beweglichen Element; und wenn das Wellenelement
in seiner axialen Richtung bewegt wird, ändert sich außerdem seine Position
relativ zu dem beweglichen Element. Das Unterdruckbeaufschlagungsloch
wird jedoch ständig mit
Unterdruck oder einem geringen Luftdruck beaufschlagt. Dadurch wird
verhindert, dass die EC von der Saugdüse abfällt.
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Die
Vorrichtung zum Umladen einer EC kann mehrere Wellenelemente, wobei
das bewegliche Element mehrere Traglöcher besitzt, die jeweils die mehreren
Wellenelemente auf einem Kreis tragen, dessen Zentrum sich auf einer
Achsenlinie des Antriebsrades befindet, um die das Antriebsrad drehbar ist;
und mehrere angetriebene Räder
umfassen, wovon jedes mit einem entsprechenden der mehreren Wellenelemente
im Wesentlichen einteilig ausgebildet ist, wobei das Antriebsrad
mit den mehreren angetriebenen Rädern
in Eingriff ist, um die angetriebenen Räder gleichzeitig zu drehen.
Da jedes der Wellenelemente in Reihe mit einem Luftzylinder in der axialen
Richtung jedes Wellenelements vorgesehen ist, ist eine Abmessung
von jeweils einem Wellenelement und dem Luftzylinder in ihrer radialen
Richtung klein. Außerdem
können
das Antriebsrad und eine Drehvorrichtung zum Drehen des Antriebsrades
gemeinsam für
die mehreren Wellenelemente verwendet werden. Dadurch kann eine
Abmessung der vorliegenden Vorrichtung insgesamt in einer Richtung senkrecht
zu der axialen Richtung des Wellenelements verringert werden. Dadurch
besitzt die vorliegende Vorrichtung zum Umladen einer EC vorteilhaft geringe
Produktionskosten und einen kompakten Aufbau.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Montagesystem
für elektrische
Komponenten geschaffen, das eine Montagevorrichtung für elektrische
Komponenten, die eine oben erwähnte
Umladevorrichtung für
elektrische Komponenten aufweist; eine Zufuhrvorrichtung für elektrische
Komponenten, die elektrische Komponenten der Montagevorrichtung
für elektrische
Komponenten zuführt;
und eine Plattentragvorrichtung, die eine gedruckte Leiterplatte
trägt,
auf der die elektrischen Komponenten durch die Montagevorrichtung für elektrische
Komponenten montiert werden, umfasst.
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Die
Bewegungsvorrichtung der Umladevorrichtung für elektrische Komponenten kann
das bewegliche Element in einer ersten Richtung, die zu einer X-Achse
parallel ist, und in einer zweiten Richtung, die zu einer Y-Achse
parallel ist, bewegen, wobei die X- und die Y-Achse in einer im
Wesentlichen horizontalen Ebene zueinander senkrecht sind.
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Die
Plattentragvorrichtung kann eine Transportvorrichtung für gedruckte
Leiterplatten umfassen, die die gedruckte Leiterplatte längs einer
geraden Bezugslinie transportiert und die Platte an einer Position
anhält,
die der Umladevorrichtung für
elektrische Komponenten entspricht.
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Die
Montagevorrichtung für
elektrische Komponenten kann mehrere Komponentenmontageeinheiten
umfassen, die längs
einer geraden Linie parallel zu der Bezugslinie angeordnet sind
und jeweils einen Komponentenanbringungsbereich besitzen, in dem
die jeweilige Komponentenmontageeinheit elektrische Komponenten
auf der gedruckten Leiterplatte montieren kann, und die Transportvorrichtung
für gedruckte
Leiterplatten kann die gedruckte Leiterplatte längs der Bezugslinie mit einer
vorgegebenen Transportschrittweite transportieren, die nicht größer als eine
Länge des
Komponentenanbringungsbereichs der jeweiligen Komponentenmontageeinheit
ist.
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Die
Zufuhrvorrichtung für
elektrische Komponenten kann mehrere Einheitengruppen enthalten, wovon
jede mehrere Komponentenzufuhreinheiten umfasst, wobei jede der
mehreren Komponentenzufuhreinheiten elektrische Komponenten einer
entsprechenden von mehreren Sorten lagert und einen Komponentenzufuhrabschnitt
enthält,
von dem jede Komponentenzufuhreinheit die elektrischen Komponenten
einzeln zuführt,
wobei mehrere der Komponentenzufuhreinheiten jeder Einheitengruppe
längs einer
geraden Linie parallel zu der Bezugslinie angeordnet sind, wobei
die mehreren Komponentenmontageeinheiten jeweils den mehreren Einheitengruppen
entsprechen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend
werden bevorzugte Merkmale der vorliegenden Erfindung lediglich
beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben,
in der:
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1 eine
Draufsicht eines Montagesystems für elektrische Komponenten ("EC") ist, das eine EC-Montagevorrichtung
enthält;
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2 eine
Seitenansicht des EC-Montagesystems von 1 ist;
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3 eine
Vorderansicht einer EC-Montageeinheit der EC-Montagevorrichtung
von 1 ist;
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4 eine
geschnittene Vorderansicht eines Wellenelements zum Tragen durch
Ansaugen der EC-Montageeinheit von 3 ist;
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5 eine
geschnittene Vorderansicht des Wellenelements zum Tragen durch Ansaugen
und seiner peripheren Elemente ist;
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6 eine
Draufsicht ist, um zu erläutern, wie
mehrere Traglöcher,
in welche mehrere Wellenelemente zum Tragen durch Ansaugen eingesetzt sind,
relativ zueinander vorgesehen sind;
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7 eine
Ansicht eines photoelektrischen Sensors ist, der eine obere Hubendeposition
von jedem der Wellenelemente zum Tragen durch Ansaugen abfühlt;
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8 ein
Blockschaltplan eines relevanten Abschnitts einer Steuervorrichtung
ist, die das EC-Montagesystem von 1 steuert;
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9 eine
Ansicht ist, die die Weise erläutert,
in welcher ECs durch die EC-Montagevorrichtung
von 1 angesaugt und montiert werden; und
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10 eine
geschnittene Vorderansicht eines Wellenelements zum Tragen durch
Ansaugen und eines Luftzylinders einer EC-Montageeinheit einer EC-Montagevorrichtung
eines weiteren EC-Montagesystems ist.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend
wird ein Montagesystem 8 für elektrische Komponenten ("EC") beschrieben, das eine
EC-Montagevorrichtung 23 enthält, bei der die vorliegende
Erfindung angewendet ist.
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Wie
in 1 gezeigt ist, enthält das vorliegende EC-Montagesystem 8 ein
Bett 10; eine Plattentrag- und Transportvorrichtung 12,
die auf dem Bett 10 vorgesehen ist; eine Plattenzufuhrvorrichtung 16,
die eine gedruckte Leiterplatte ("PCB") 14 als
ein Schaltungssubstrat, auf dem ECs 96 montiert werden,
zuführt
und die PCB 14 zu der Plattentrag- und Transportvorrichtung 12 weiterleitet;
eine Plattenabführvorrichtung 18,
die die PCB 14 von der Plattentrag- und Transportvorrichtung 12 empfängt und
die PCB 14 abführt;
eine EC-Zufuhrvorrichtung 21 mit mehreren Gruppen von EC-Zufuhreinheiten 20 (in der
vorliegenden Ausführungsform
sind 16 Zufuhreinheitengruppen 20 vorhanden);
und die EC-Montagevorrichtung 23, die mehrere EC-Montageeinheiten 22 enthält (in der
vorliegenden Ausführungsform sind 16 Montageeinheiten 22 vorhanden).
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Die
Plattentrag- und Transportvorrichtung 12 enthält mehrere
Plattentragelemente 24, von denen jede eine PCB 14 trägt. Die
Plattentragelemente 24 sind in einer Matrix angeordnet
und jedes Plattentragelement 24 definiert eine horizontale
Schaltungssubstrat-Tragebene, auf der eine PCB 14 getragen wird.
Eine (nicht gezeigte) Plattentragelement-Bewegungsvorrichtung bewegt
schrittweise alle Plattentragelemente mit einer vorgegebenen Schrittweite
längs einer
geraden Linie, in der die Plattentragelemente 24 angeordnet
sind. Dadurch werden die PCBs 14, die auf den Plattentragelementen 24 getragen
werden, längs
der geraden Linie transportiert. Jedes der Plattentragelemente 24 stellt
eine Schaltungssubstrat-Tragvorrichtung dar. Die Plattentrag- und
Transportvorrichtung 12 besitzt eine Konstruktion, die
der Konstruktion einer Plattentrag- und Transportvorrichtung ähnlich ist,
die in der japanischen Patentanmeldung-Offenlegungsschrift zur öffentlichen
Prüfung unter
der Veröffentlichungsnummer
7(1995)-45995 offenbart ist. Da die Plattentrag- und Transportvorrichtung 12 die
vorliegende Erfindung im Wesentlichen nicht betrifft, wird sie nicht
genauer beschrieben.
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Die
16 EC-Montageeinheiten 22 sind so angeordnet, dass zwischen
ihnen in einer horizontalen Richtung, in der die Plattentrag- und
Transportvorrichtung 12 die PCBs 14 transportiert,
kein Zwischenraum verbleibt (nachfolgend wird diese Richtung als die "Plattentransportrichtung" oder die "X-Achsen-Richtung" bezeichnet). Eine
Abmessung jeder EC-Montageeinheit 22 in der Plattentransportrichtung
ist kleiner als die der PCB 14. Jede EC-Montageeinheit 22 kann
ECs 96 auf jeder PCB jedoch nur innerhalb eines EC-Anbringungsbereiches 26 davon montieren.
Eine Abmessung jedes EC-Anbringungsbereichs 26 ist in der
Plattentransportrichtung kleiner als die jeder EC-Montageeinheit 22.
Somit montiert jede EC-Montageeinheit 22 vorgeschriebene
Sorten von ECs 96 lediglich auf einem Abschnitt der PCB 14, der
sich in ihrem EC-Anbringungsbereich 26 befindet. Bei dem
vorliegenden EC-Montagesystem 8 montieren zwei oder mehr
der 16 EC-Montageeinheiten 22 gleichzeitig ECs 96 auf
einer einzelnen PCB 14, was zur Verbesserung des Wirkungsgrads
der Montage von ECs 96 führt.
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Eine
Abmessung jedes EC Anbringungsbereichs 26 in einer Richtung
(die nachfolgend als die "Y-Achsen-Richtung" bezeichnet wird)
senkrecht zu der Plattentransportrichtung auf einer horizontalen Ebene
parallel zu den entsprechenden Schaltungssubstrat-Tragebenen der
Plattentragelemente 24 ist größer als die einer PCB 14 mit
maximalen Abmessungen. Eine Abmessung der PCB 14 in der Plattentransportrichtung
kann größer oder
kleiner sein als die Summe der entsprechenden Abmessungen der 16
EC-Montageeinheiten 22 in dieser Richtung. Wenn die momentane
Sorte der PCBs 14 zu einer anderen Sorte von PCBs 14 geändert wird,
wird die gegenwärtige
Sorte von Plattentragelementen 24, deren Größe der Größe der gegenwärtigen Sorte
von PCBs 14 entspricht, gegen eine andere Sorte von Plattentragelementen 24 ausgetauscht,
deren Größe der Größe der nächsten Sorte
von PCBs 14 entspricht. In der vorliegenden Ausführungsform
ist die Abmessung jeder EC-Montageeinheit 22 in der Plattentransportrichtung
das Achtfache 8P der kleinsten Schrittweite P, mit der die Plattentragelement-Bewegungsvorrichtung
die Plattentragelemente 24 längs der geraden Linie schrittweise
bewegt, und die Abmessung jedes EC-Anbringungsbereichs 26 beträgt 5P. Somit
beträgt
der Abstand zwischen jedem Paar aus benachbarten EC-Anbringungsbereichen 26 3P. In
der vorliegenden Ausführungsform
wird jedoch angenommen, dass die Plattentrag- und Transportvorrichtung 12 die
PCBs 14 mit einer vorgegebenen Schrittweite 4P, die das
Vierfache der kleinsten Schrittweite P ist, schrittweise transportiert.
Somit bewegt die Plattentrag- und Transportvorrichtung 12 jede
PCB 14 über
eine Strecke, die kleiner ist als die Breite jedes EC-Anbringungsbereichs 26,
d.h. die Abmessung des EC-Anbringungsbereichs 26 in der Plattentransportrichtung,
und hält
anschließend
jede PCB 14 an. Dadurch kann ein beliebiger Abschnitt jeder
PCB 14 in jedem der 16 EC-Anbringungsbereiche 26 angeordnet
werden, so dass jede der 16 EC-Montageeinheiten 22 ECs 96 auf
jeder PCB 14 montieren kann. Die Plattentrag- und Transportvorrichtung 12 kann
jedoch PCBs 14 mit einer Schrittweite transportieren, die
größer oder
kleiner als 4P ist.
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Das
vorliegende EC-Montagesystem 8 enthält zusätzlich eine (nicht gezeigte)
Rückgabevorrichtung,
die jedes Plattentragelement 24 an die Plattenzuführvorrichtung 16 zurückgibt,
nachdem alle ECs 96 auf der PCB 14, die auf dem
jeweiligen Plattentragelement 24 getragen wird, montiert
worden sind. Gegenüberliegende
Endabschnitte der Plattentrag- und Transportvorrichtung 12 in
der Plattentransportrichtung erstrecken sich über entsprechende gegenüberliegende
Endabschnitte der EC-Montagevorrichtung 23, d.h. die 16
EC-Montageeinheiten 22. Der in der Plattentransportrichtung
stromaufwärtsliegende
Endabschnitt der Vorrichtung 12 stellt einen Wartebereich
dar und der stromabwärtsliegende
Endabschnitt der Vorrichtung 12 bildet einen Plattenentladebereich,
in dem die PCB 14 von dem Plattentragelement 14 entladen
und zu der Plattenabführvorrichtung 18 umgeladen
wird, wobei das Plattentragelement 24 zu der Rückgabevorrichtung
umgela den wird. Die Rückgabevorrichtung
leitet das Plattentragelement 24 zu einer an den Wartebereich
angrenzenden Position zurück,
in der das Plattentragelement 24 zu der Plattentrag- und
Transportvorrichtung 12 umgeladen wird. Die Plattenzufuhrvorrichtung 16 führt eine
PCB 14 zu und leitet die PCB 14 auf das Plattentragelement 24 weiter.
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Über dem
Wartebereich ist eine Bezugsmarkierungsbild-Aufnahmevorrichtung 28 vorgesehen (8),
die entsprechende Bilder von mehreren Bezugsmarkierungen aufnimmt,
die an jeder PCB 14 angebracht sind. Die Aufnahmevorrichtung 28 enthält eine
CCD-Kamera (ladungsgekoppelte Vorrichtung), und eine Kamerabewegungsvorrichtung,
die die CCD-Kamera zu einer beliebigen Position auf einer horizontalen
Ebene bewegt, so dass die CCD-Kamera ein Bild von jeder Bezugsmarkierung (in
der vorliegenden Ausführungsform
sind zwei Bezugsmarkierungen auf einer diagonalen Linie jeder rechtwinkligen
PCB 14 vorgesehen) aufnimmt. Anhand von Bilddaten, die
eine Darstellung der aufgenommenen Bilder der Bezugsmarkierungen
sind, berechnet eine Steuervorrichtung 200 (8)
entsprechende Positionsfehler von jeder der mehreren EC-Anbringungsstellen
auf jeder PCB 14 in der X-Achsen- und in der Y-Achsen-Richtung.
Diese Positionsfehler von jeder EC-Anbringungsstelle werden dann,
wenn eine EC 96 an der jeweiligen Stelle auf der PCB 14 montiert
wird, in einer Weise korrigiert, die später beschrieben wird.
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Die
16 Zufuhreinheitengruppen 20 entsprechen jeweils den 16
EC-Montageeinheiten 22. Jede Zufuhreinheitengruppe 20 enthält mehrere
EC-Zufuhreinheiten 30, von denen eine in 2 gezeigt
ist. Jede EC-Zufuhreinheit 30 führt ECs 96 in Form
eines EC-Trägerbandes
zu. Genauer beschrieben enthält das
EC-Trägerband
ein Band zum Aufnehmen von ECs mit einer Anzahl von EC-Aufnahmetaschen
mit einer vorgegebenen Schrittweise in ihrer Längsrichtung, eine Anzahl von
ECs, die jeweils in den Taschen aufgenommen sind, und ein Abdeckband,
das an dem Aufnahmeband angeklebt ist, um die entsprechenden Öffnungen
der Taschen zu verschließen.
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Jede
EC-Zufuhreinheit 30 enthält eine Bandhaspel 32,
auf die das EC-Trägerband
gewickelt ist, sowie eine (nicht gezeigte) Bandvorschubeinrichtung,
die das EC-Trägerband
mit einer vorgegebenen Schrittweise vorschiebt, so dass die vorderste
EC von den ECs 96, von der das Abdeckband abgezogen wurde,
zu einer vorgegebenen Komponentenzufuhrposition A bewegt wird. Ein
Abschnitt jeder EC- Zufuhreinheit 30 in
der Umgebung der Komponentenzufuhrposition A ist ein Komponentenzufuhrabschnitt
der jeweiligen Einheit 30. Der Komponentenzufuhrabschnitt
enthält
die Komponentenzufuhrposition A. Die mehreren EC-Zufuhreinheiten 30 jeder
Zufuhreinheitengruppe 20 sind an einem Einheitentragtisch 34 angebracht,
der an dem Bett 10 so befestigt ist, dass die jeweiligen
Komponentenzufuhrabschnitte der EC-Zufuhreinheiten 30 längs einer geraden
Linie parallel zu der Plattentransportrichtung angeordnet sind.
Dadurch kann jede der EC-Montageeinheiten 22 ECs 96 von
den EC-Zufuhreinheiten 30 einer entsprechenden der Zufuhreinheitengruppen 20 empfangen.
Die EC-Zufuhreinheiten 30 können durch Einheiten ersetzt
werden, von denen jede ein Gehäuse
zum Lagern von ECs enthält
und Schwingungen, eine Neigung, einen Luftstrom oder ein oder mehrere
Transportbänder
oder eine Kombination davon verwendet, um die ECs in einer Matrix zu
ihrem Komponentenzufuhrabschnitt vorzuschieben, von dem die ECs
einzeln zugeführt
werden.
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Eine
obere Oberfläche
der PCB 14, die auf der Plattentrag- und Transportvorrichtung 12 getragen
wird, ist mit entsprechenden oberen Oberflächen der ECs 96, die
an der jeweiligen EC-Zufuhreinheit 30 zugeführt werden,
im Wesentlichen bündig.
Es ist vorzuziehen, dass die EC-Zufuhreinheiten 30 der
16 Zufuhreinheitengruppen 20 so angeordnet sind, dass die
16 EC-Montageeinheiten 22 im Wesentlichen die gleiche Menge
von ECs 96 auf der PCB 14 montieren können.
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Da
die 16 EC-Montageeinheiten 22 einen gleichen Aufbau besitzen,
wird nachfolgend eine der Montageeinheiten 22 als ein Beispiel
der Einheiten 22 beschrieben.
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Wie
in den 2 und 3 gezeigt ist, stehen zwei Ständer 40 auf
dem Bett 10, derart, dass die zwei Ständer 40 in der Y-Achsen-Richtung
voneinander beabstandet sind. Ein Träger 42 ist so an den Ständern 40 befestigt,
dass sich der Träger 42 parallel
zu der Y-Achsen-Richtung erstreckt. Ein Paar gerader Führungsschienen 46,
die jeweils als Führungselement
dienen, sind an einer unteren Oberfläche des Trägers 42 befestigt
und eine Kugelrollspindel 44 als ein Vorschubelement ist
unter der unteren Oberfläche
des Trägers 42 vorgesehen,
so dass die Führungsschienen 46 und
die Kugelrollspindel 44 in der Y-Achsen-Richtung verlaufen.
Ein Y-Achsen-Gleiter 48 ist mit einer Mutter 44 versehen,
die an der Kugelrollspindel 44 in einem Gewindeeingriff
ist, und ist außerdem
mit einem Paar Führungsblöcke 52 (die
jeweils als ein geführtes
Element dienen) versehen, die jeweils an dem Paar Führungsschienen 46 gleitend
eingesetzt sind. Wenn die Kugelrollspindel 44 durch einen
Y-Achsen-Servomotor 54 (8) gedreht
wird, wird der Y-Achsen-Gleiter 48 in
der Y-Achsen-Richtung bewegt.
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Der
Y-Achsen-Gleiter 48 ist mit einer (nicht gezeigten) Kugelrollspindel
als ein Vorschubelement und einem Paar gerader Führungsschienen 58 (wobei
in 3 lediglich eine Schiene 58 gezeigt ist),
die jeweils als ein Führungselement
dienen, versehen, so dass sich die Kugelrollspindel und die Führungsschienen 58 in
der X-Achsen-Richtung erstrecken. Wenn die Kugelrollspindel durch
einen X-Achsen-Servomotor 60 (3)
gedreht wird, wird ein X-Achsen-Gleiter 62 in der X-Achsen-Richtung bewegt,
während
er durch das Paar Führungsschienen 58 geführt wird.
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Wie
in 4 gezeigt ist, weist der X-Achsen-Gleiter 62 ein
Loch auf, in das ein Drehwellenelement 66 so eingesetzt
ist, dass das Drehwellenelement 66 um eine vertikale Achsenlinie
drehbar ist und in einer axialen Richtung parallel zu der Achsenlinie nicht
beweglich ist. Eine angetriebene Riemenscheibe 68 ist an
einem oberen Endabschnitt des Drehwellenelements 66 befestigt,
das von dem X-Achsen-Gleiter 62 nach
oben vorsteht. Die angetriebene Riemenscheibe 68 ist mit
einer Taktgeberriemenscheibe versehen und wird durch einen Düsendrehung-Servomotor 70 über eine
Antriebsriemenscheibe 74, die an einer Abtriebswelle 72 des
Servomotors befestigt ist, und einen Takt- oder Zahnriemen 76 gedreht.
Dadurch kann das Drehwellenelement 66 in jeder der entgegengesetzten
Richtungen um einen beliebigen Winkel gedreht werden. Die Antriebsriemenscheibe 74 ist
außerdem
mit einer Taktgeberriemenscheibe versehen. Ein unterer Endabschnitt
des Drehwellenelements 66, das von dem X-Achsen-Gleiter 62 nach
unten vorsteht, trägt
ein Antriebsrad 78, so dass das Antriebsrad mit dem Wellenelement 66 einteilig
und zu diesem konzentrisch ist. In 3 sind das
Drehwellenelement 66, der Düsendrehung-Servomotor 70 und
die anderen Elemente, die durch den X-Achsen-Gleiter 62 getragen werden,
nicht gezeigt. Wenn das Wellenelement 66 durch den Servomotor 70 gedreht
wird, wird das Antriebsrad um die vertikale Achsenlinie gedreht.
Das Drehwellenelement 66 und der Düsendrehung-Servomotor 70 wirken
mit einer Drehübertragungsvorrichtung
zusammen, die die Antriebsriemenscheibe 74 und die angetriebene
Riemenscheibe 68 sowie den Taktriemen 76 enthält, um eine
Drehvorrichtung 82 zu schaffen, die das Antriebsrad 78 dreht.
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Wie
in 6 gezeigt ist, besitzt der X-Achsen-Gleiter 62 mehrere
Traglöcher 80 (wobei
in der vorliegenden Ausführungsform
vier Traglöcher 80 vorhanden
sind) auf einem Kreis C, dessen Zentrum sich auf der Achsenlinie
O des Antriebsrads 78 (oder des Drehwellenelements 66)
befindet. Wie genauer beschrieben wird, sind zwei Traglöcher 80 an
entsprechenden Winkelpositionen ±θ jeweils in Bezug auf zwei
Winkelpositionen α1, α2, die um ±45° von einem
Schnittpunkt I des Kreises C und einer geraden Linie L, die die
Achsenlinien O des Antriebsrades 78 senkrecht schneidet
und parallel zu der Y-Achsen-Richtung verläuft, gebildet. Das erste Paar
Traglöcher 80 die
der ersten Winkelposition α1
zugeordnet sind, befindet sich um 90° beabstandet von dem zweiten
Paar Traglöcher 80,
die der zweiten Winkelposition α2
zugeordnet sind. Wie in 7 gezeigt ist, besitzen eines
der zwei Traglöcher 80 des
ersten Paars und eines der zwei Traglöcher 80 des zweiten Paars
in der Y-Achsen-Richtung eine identische erste Position und das
andere Tragloch 80 des ersten Paars und das andere Tragloch 80 des
zweiten Paars besitzen in der Y-Achsen-Richtung eine identische zweite
Position, die von der ersten Position verschieden ist. Die vier
Traglöcher 80 des
ersten und des zweiten Paars besitzen jeweils unterschiedliche Positionen
in der X-Achsen-Richtung.
Eine gerade Linie, die jeweilige Mittellinien der zwei Traglöcher 80 des
ersten und des zweiten Paars senkrecht schneidet, ist um 45° jeweils
in Bezug auf die X- und die Y-Achse geneigt. In der vorliegenden
Ausführungsform
liegen die jeweiligen Winkelpositionen ±θ bei ±16,43°.
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Nachfolgend
wird eines der vier Traglöcher 80 beispielhaft
unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben.
Ein Tragloch 80, das in den 4 und 5 gezeigt
ist, ist ein Durchgangsloch, das in Dickenrichtung durch den X-Achsen-Gleiter 62 gebildet
ist, so dass das Durchgangsloch parallel zu der vertikalen Achsenlinie
des Antriebsrades 78 verläuft. Eine hohle Hülse 84 ist
in das Durchgangsloch eingesetzt. Die hohle Hülse 64 ist kürzer als
das Durchgangsloch und ist in einem unteren Abschnitt des Durchgangslochs
so eingesetzt, dass ein Vorsprung, der von einem unteren Endabschnitt
der Hülse
radial nach außen
vorsteht, mit einem Bolzen 88 als eine Art Befestigungsvorrichtung
an dem X Achsen-Gleiter 62 befestigt ist. Ein Innenloch
der hohlen Hülse 84 und
der verbleibende obere Abschnitt des Durchgangslochs wirken zusammen,
um das Tragloch 80 zu definieren.
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Ein
Wellenelement 90 zum Tragen durch Ansaugen ist in die hohle
Hülse 84 so
eingesetzt, dass das Wellenelement 90 um eine vertikale
Achsenlinie drehbar ist und in einer axialen Richtung parallel zu der
Achsenlinie relativ zu dem X-Achsen- Gleiter 62 beweglich ist. Die
hohle Hülse 84 und
ein Abschnitt des X-Achsen-Gleiters 62,
der die Hülse 84 trägt, wirken
zusammen, um ein bewegliches Element 86 zu schaffen, wobei
dieser Abschnitt des X-Achsen-Gleiters 62 einen Hauptabschnitt
des beweglichen Elements 86 bildet. Der verbleibende Abschnitt
des X-Achsen-Gleiters 62, der Y-Achsen-Gleiter 48;
eine erste Bewegungsumsetzungsvorrichtung, die die Kugelrollspindel 44 und
die Mutter 50 enthält
und die Drehung des Y-Achsen-Servomotors 54 in die geradlinige
Bewegung des Y-Achsen-Gleiters 48 umsetzt; eine
zweite Bewegungsumsetzungsvorrichtung, die die Kugelrollspindel
und die (nicht gezeigte) Mutter enthält und die Drehung des X-Achsen-Servomotors 60 in
die geradlinige Bewegung des X-Achsen-Gleiters 62 umsetzt;
der Y-Achsen-Servomotor 54 und der X-Achsen-Servomotor 60 wirken
zusammen, um einen X-Y-Roboter 93 als eine Art Bewegungsvorrichtung
zu schaffen, die das bewegliche Element 86 bewegt. In der
vorliegenden Ausführungsform
wirkt der Abschnitt des X-Achsen-Gleiters 62, der die hohle
Hülse 84 trägt, d.h.
das Wellenelement 90, als der Hauptabschnitt des beweglichen
Elements 86.
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Der
X-Achsen-Gleiter 62 besitzt die vier Traglöcher 80,
die jeweils die vier Wellenelemente 90 zum Tragen durch
Ansaugen tragen. Dadurch trägt das
bewegliche Element 86 die vier Wellenelemente 90 an
entsprechenden Positionen auf einem Kreis, dessen Zentrum sich auf
der Achsenlinie des Antriebsrads 78 befindet. Da die vier
Wellenelemente 90 einen identischen Aufbau besitzen, wird
eines der vier Elemente 90 beispielhaft beschrieben. Das
Wellenelement 90 zum Tragen durch Ansaugen besitzt ein
Ansaug-Tragloch 92, das zu dem Wellenelement 90 konzentrisch
ist und in der axialen Richtung des Wellenelements 90 verläuft sowie
in einem unteren Ende des Wellenelements 90 mündet. Eine
EC-Ansaugeinrichtung 94 als eine Art Komponentenhalter ist
in das Ansaug-Tragloch 92 eingesetzt. Die EC-Ansaugeinrichtung 94 saugt
eine EC 96 an und hält
diese durch Unterdruckbeaufschlagung (d.h. negativer Druck) der
EC 96. Da das Tragloch 80 vertikal verläuft, verlaufen
das Wellenelement 90 und die EC-Ansaugeinrichtung 94 ebenfalls
vertikal. Die EC-Ansaugeinrichtung 94 enthält einen
Düsenhalter 98 und
eine Ansaugdüse 100,
die durch den Düsenhalter 98 gehalten
wird. Der Düsenhalter 98 ist
in das Ansaugeinrichtung-Tragloch 92 so eingesetzt, dass der
Halter 98 in der axialen Richtung des Wellenelements 90 relativ
zu diesem gleiten kann. Die EC Ansaugeinrichtung 94 enthält zusätzlich eine
Druckschraubenfeder 102 als ein Federelement und als ein elastisches
Element als eine Art Vorbelastungsvorrichtung. Die Schraubenfeder 102 ist
zwischen dem Düsenhalter 98 und
dem Ansaugeinrichtung-Tragwellenelement 90 (d.h. der unteren
Oberfläche
des Ansaugeinrichtung-Traglochs 92) vorgesehen und belastet
die Saugdüse 100 in
einer Richtung vor, in der die Düse 100 von
dem Wellenelement 90 nach unten vorsteht. Eine lichtemittierende
Platte 104 ist einteilig mit dem Düsenhalter 98 gebildet.
Eine Schicht, die aus einem lumineszierenden Material gebildet ist,
ist an einer unteren Oberfläche
der lichtemittierenden Platte 104 vorgesehen. Die lumineszierende
Schicht absorbiert ultraviolettes Licht und sendet sichtbares Licht
aus. Das Ansaugeinrichtung-Tragwellenelement 90 kann als
ein Düsen-Tragwellenelement
betrachtet werden. Da die Traglöcher 80 parallel
zu der Achsenlinie der Drehung des Antriebsrads 78 verlaufen,
sind die EC-Ansaugeinrichtungen 94, die durch die Tragwellen 90 getragen
werden, die wiederum durch die Traglöcher 80 getragen werden,
um jeweilige Achsenlinien drehbar, die parallel zu der Achsenlinie
der Drehung des Antriebsrads 78 verlaufen.
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Ein
Eingriffstift 106 ist in den Düsenhalter 98 diametral
zum Halter 98 eingesetzt, so dass einer der gegenüberliegenden
Endabschnitte des Stifts 106 von dem Halter 98 radial
nach außen
vorsteht. Dieser eine Endabschnitt des Stifts 106 schafft
einen Eingriffvorsprung als eine Art Eingriffabschnitt. Der Eingriffvorsprung
des Stifts 106 ist an einem Langloch 108 als eine
Eingriffausnehmung als eine Art Eingriffabschnitt in Eingriff, das
in einer inneren Umfangsoberfläche
des Wellenelements 90 gebildet ist, die das Tragloch 92 definiert.
Das Langloch 108 verläuft
parallel zu der axialen Richtung des Wellenelements 90. Wie
genauer beschrieben wird, ist der Vorsprung des Stifts 106 an
dem Langloch 108 in Eingriff, derart, dass der Stift 106 in
einer Längsrichtung
des Lochs 108 beweglich ist. Dadurch kann die EC-Ansaugeinrichtung 94 relativ
zu dem Wellenelement 90 in dessen axialer Richtung bewegt
werden, wobei eine Drehung relativ zu dem Wellenelement 90 blockiert
ist. Die EC-Ansaugeinrichtung 94 wird durch das bewegliche
Element 86 über
das Wellenelement 90 so getragen, dass die Ansaugeinrichtung 94 gemeinsam mit
dem Wellenelement 90 um seine Achsenlinie drehbar ist.
Eine Begrenzung der Bewegung der EC-Ansaugeinrichtung 94 infolge
der Vorbelastungswirkung der Schraubenfeder 102, d.h. eine
Begrenzung des Vorstehens der Ansaugeinrichtung 94 von dem
Wellenelement 90, ist durch das Anstoßen des Vorsprungs des Stifts 106 an
einem unteren Ende des Langlochs 108 definiert. Dadurch
wirken der Eingriffstift 106 und das Langloch 108 zusammen,
um nicht nur eine Relativdrehung-Blockiervorrichtung, die verhindert,
dass die EC Ansaugeinrichtung 94 relativ zu dem Wellenelement 90 gedreht
wird, sondern außerdem
eine die Vorstehbegrenzung definierende Vorrichtung zu schaffen,
die die Begren zung des Vorstehens der EC-Ansaugeinrichtung 94 von
dem Wellenelement 90 definiert. Die Relativdrehung-Blockiervorrichtung
wirkt außerdem
als eine Rotationsübertragungsvorrichtung,
die die Drehung des Wellenelements 90 auf die EC-Ansaugeinrichtung 94 überträgt. Die
EC-Ansaugeinrichtung 94 kann mit einer Eingriffausnehmung
versehen sein und das Wellenelement 90 kann mit einem Eingriffvorsprung
versehen sein. Ein Innenloch der Ansaugdüse 100 bildet ein
Unterdruckzufuhrloch 110, das über einen inneren Kanal 112 des
Düsenhalters 98 mit
dem Ansaugeinrichtung-Tragloch 92 in Verbindung steht.
Ein Ringelement 114 ist von außen an einem Abschnitt des
Wellenelements 90 befestigt, der das Langloch 108 definiert,
so dass das Ringelement 114 das Loch 108 von außen verschließt.
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Auf
diese Weise trägt
der X-Achsen-Gleiter 62 vier EC-Ansaugeinrichtungen 94,
d.h. zwei Paare von EC-Ansaugeinrichtungen 94, die jeweils
durch zwei Paare von Ansaugeinrichtung-Tragwellenelementen 90 getragen
werden, die jeweils durch die zuvor beschriebenen zwei Paare von
Traglöchern 80 getragen
werden, die in 6 gezeigt sind. Die zwei Paare
von EC-Ansaugeinrichtungen 94 sind um 90° um die Achsenlinie
O der Drehung des Antriebsrads 78 voneinander beabstandet.
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Ein
Verschlusselement 120 ist in einen oberen Endabschnitt
des Traglochs 80 über
ein Dichtungselement 121 eingesetzt und daran befestigt. Dadurch
verschließt
das Verschlusselement 120 eine obere Öffnung des Traglochs 80.
Die hohle Hülse 84 ist
in einen unteren Abschnitt des Durchgangslochs eingesetzt und eine
Zylinderbohrung 122 ist durch einen oberen Abschnitt des
Durchgangslochs, das sich zwischen dem Verschlusselement 120 und
einer oberen Stirnfläche
der Hülse 84 befindet,
definiert. Ein zylindrischer Kolben 124 ist in die Zylinderbohrung 122 so
eingesetzt, dass der Kolben 124 in der axialen Richtung
des Ansaugeinrichtung-Tragwellenelements 90 beweglich ist.
Der Kolben 124 und die Zylinderbohrung 122 wirken
zusammen, um eine luftbetätigte
Zylindervorrichtung (die nachfolgend als der "Luftzylinder" bezeichnet wird) 125 zu schaffen.
Der zylindrische Kolben 124 wird getrennt von dem Wellenelement 90 hergestellt
und wird anschließend
an einem Vorsprung 126 befestigt, der von einem oberen
Ende des Wellenelements 90 vorsteht. Der Kolben besitzt
einen mit Innengewinde versehenen Abschnitt 128, der auf
einen mit Außengewinde
versehenen Abschnitt 130 des Vorsprungs 126 geschraubt wird.
Dadurch wird der Kolben 124 an dem Wellenelement 90 befestigt.
Die beiden Gewindeabschnitte 128, 130 wirken zusam men,
um eine Befestigungsvorrichtung zu schaffen, die den Kolben 124 an
dem Wellenelement 90 befestigt. Dadurch wird der Kolben 124,
der getrennt von der Welle 90 als ein Produkt hergestellt
wird, an dem Wellenelement 90 so angebracht, dass der Kolben 124 drehfest
ist oder in der axialen Richtung des Wellenelements 90 relativ
zu diesem beweglich ist. Dadurch wird der Kolben 124 mit
dem Wellenelement 90 gedreht und bewegt. Der Kolben ist
ohne Dichtungselement vorgesehen. Da jedoch im Wesentlichen kein
Zwischenraum zwischen einer äußeren Umfangsoberfläche des
Kolbens 124 und einer inneren Umfangsoberfläche der Zylinderbohrung 122 verbleibt,
ist der Kolben 124 im Wesentlichen luftdicht in die Bohrung 122 eingesetzt. Somit
besteht bei dem Luftzylinder 125 kein Problem des Luftverlustes.
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Zwei
Luftkammern 134, 136 sind jeweils auf beiden Seiten
des Kolbens 124 definiert, der in die Zylinderbohrung 122 eingesetzt
ist. Der X-Achsen-Gleiter 62 besitzt zwei Kanäle 138, 140 für die Zufuhr
und Entlastung von Luft, die mit den zwei Luftkammern 134 bzw. 136 kommunizieren
und jeweils mit einem mittels Elektromagnet betätigten Richtungssteuerventil 142 (4)
verbunden sind. Wenn das Richtungssteuerventil 142 schaltet,
sind die zwei Luftkammern 134, 136 mit der Atmosphäre bzw.
mit einer Zufuhrquelle 144 für mit Druck beaufschlagte Luft
oder umgekehrt verbunden. Wenn die mit Druck beaufschlagte Luft
von der Zufuhrquelle 144 an die zweite Luftkammer 136 geliefert
wird, wird der Kolben 124 nach oben bewegt und dementsprechend wird
das Wellenelement 90 nach oben bewegt. Wenn die mit Druck
beaufschlagte Luft an die erste Luftkammer 134 geliefert
wird, werden der Kolben 124 und das Wellenelement 90 nach
unten bewegt. Der vollständige
Hub der Aufwärts-
und Abwärtsbewegung
des Wellenelements 90 ist größer als eine Strecke zwischen
einem unteren Ende der Ansaugdüse 100 der
EC Ansaugeinrichtung 94, wenn das Wellenelement an seinem
oberen Hubende positioniert ist, und der oberen Oberfläche der
PCB 14, auf der die ECs 96 montiert werden sollen,
oder der jeweiligen unteren Oberflächen der ECs 96, die
an jeder der EC-Zufuhreinheiten 30 zugeführt werden.
Vier Magnetventile 142 sind jeweils für die vier Wellenelemente 90 vorgesehen.
Dadurch können
die vier Wellenelemente 90 unabhängig voneinander aufwärts und abwärts bewegt
werden.
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Ein
unteres Hubende des Wellenelements 90 ist als eine Höhenposition
definiert, wenn der Kolben 124 an die Hülse 84 anstößt, und
ein oberes Hubende des Wellenelements 90 ist als eine Höhenposition
definiert, wenn die Welle 90 an einen Anschlag 150 anstößt, der
von dem Verschlusselement 120 getragen wird. Das Verschlusselement 120 besitzt
ein Aufnahmeloch 152, das in seiner oberen Oberfläche mündet, und
ein verschiebbares Element 154, das den Anschlag 150 bildet,
ist so in das Loch 152 eingesetzt, dass das verschiebbare
Element 154 zu dem Wellenelement 90 konzentrisch
ist und in der axialen Richtung des Wellenelements 90 relativ
zu dem beweglichen Element 86 verschiebbar ist. Das verschiebbare
Element 154 enthält
einen Vorsprung 156, der dazu konzentrisch ist und durch
die Bodenwand des Lochs 152 vorsteht, so dass er in der
ersten Luftkammer 134 frei liegt. Der Vorsprung 156 besitzt
ein halbkugelförmiges
freies Ende und berührt das
Wellenelement 90 an einem einzelnen Punkt an der Achsenlinie
des Wellenelements 90. Da der Kolben 124 an der
oberen Oberfläche
der Hülse 84 anstößt, wird
verhindert, dass sich das Wellenelement 90 aus dem Tragloch 80 löst.
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Das
verschiebbare Element 154 besitzt ein Aufnahmeloch, das
in seiner oberen Oberfläche mündet und
in das ein Kissenelement 160 eingesetzt ist. Ein Stopfen 162,
der mit der oberen Öffnung
des Aufnahmelochs 152 verschraubt ist, drückt das
Kissenelement 160 gegen das verschiebbare Element 154.
Dadurch kann festgestellt werden, dass das Kissenelement 160 zwischen
dem verschiebbaren Element 154 und dem beweglichen Element 86 vorgesehen
ist. Das verschiebbare Element 154 wirkt mit dem Kissenelement 160 zusammen,
um den Anschlag 150 zu schaffen. Das Kissenelement 160 ist aus
einem Schwingungsdämpfungsgummi
gebildet und absorbiert den Stoß des
verschiebbaren Elements 154 und dämpft Vibrationen des verschiebbaren
Elements 154. Das Vibrationsdämpfungsgummi besitzt ausgezeichnete
Stoß-
und Schwingungsdämpfungseigenschaften
und absorbiert wirkungsvoll die Energie einer äußeren Kraft, die darauf ausgeübt wird,
ohne dass ein Rückstoß auf die
Kraft erzeugt wird. Das Schwingungsdämpfungsgummi kann die Produktbezeichnung "Hanenite" besitzen, das von
Naigai Kabushiki Kaisha, Japan verfügbar ist. Dieses Gummi besitzt
physikalische Eigenschaften und eine Lebenserwartung, die mit gewöhnlichen Gummis
vergleichbar sind, und besitzt eine ausgezeichnete Vibrationsdämpfungswirkung
bei Raumtemperaturen (5 bis 35°C)
sowie eine Stoßelastizität von weniger
als 10%. Außerdem
kann dieses Gummi wie gewöhnliche
Gummis geformt werden.
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Ein
unteres Hubende des Wellenelements 90 wird durch einen
Näherungsschalter 166 als
eine Art Hubendedetektor abgefühlt.
Der Näherungsschalter 166 enthält ein Paar
abfühlbare
Abschnitte 168, 169, die mit dem Wellenelement 90 einteilig sind,
und einen Abfühlkopf 170 als
einen Sensor, der in dem X-Achsen-Gleiter 62 vorgesehen
ist und der die abfühlbaren
Abschnitte 168, 169 abfühlt. Das Wellenelement 90 besitzt
eine ringförmige
Ausnehmung 172 und die zwei abfühlbaren Abschnitte 168, 169 sind
an beiden Seiten der ringförmigen
Ausnehmung 172 und angrenzend an diese vorgesehen.
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Das
obere Hubende des Wellenelements 90 wird durch einen photoelektrischen
Sensor 176, der in 7 gezeigt
ist, abgefühlt.
Der Sensor 176 ist von einem Durchlasstyp und enthält eine
Lichtquelle 178 und einen Lichtempfänger 180. Der Sensor 176 wird durch
den X-Achsen-Gleiter 62 getragen. In dem Zustand, in dem
das Wellenelement 90 an seinem unteren Hubende positioniert
ist, kann der Lichtempfänger 180 das
von der Lichtquelle 178 ausgesendete Licht nicht empfangen,
da das Ringelement 114 das Licht unterbricht. In dem Zustand,
in dem das Wellenelement 90 mit dem Anschlag 150 in
Kontakt ist, d.h. an seinem oberen Hubende positioniert ist, kann
der Lichtempfänger 180 das
Licht von der Lichtquelle 178 empfangen, da das Ringelement
das Licht nicht unterbricht. Wenn der Lichtempfänger 180 eine Lichtmenge
empfängt,
die größer als
ein vorgegebener Wert ist, erzeugt der Empfänger 180 ein Erfassungssignal
für eine
Steuervorrichtung 200, die in 8 gezeigt
ist. Der vorgegebene Wert ist geringfügig größer als die Hälfte der
gesamten Lichtmenge, die von der Lichtquelle 178 ausgesendet
wird. Das Ringelement 114 stellt einen abfühlbaren
Abschnitt dar und wirkt mit dem photoelektrischen Sensor 176 zusammen,
um einen Hubendedetektor zu schaffen, der das obere Hubende des
Wellenelements 90 abfühlt.
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Die
zwei Ringelemente 114, die jedem Paar der Ansaugeinrichtung-Tragwellenelemente 90 entsprechen, überlappen
einander in der Y-Achsen-Richtung, jeweilige untere Endabschnitte 182 der
zwei Wellenelemente 90 überlappen
jedoch in der gleichen Richtung überhaupt
nicht. Der photoelektrische Sensor 176 ist, wie in 7 gezeigt
ist, so vorgesehen, dass der Lichtsensor und der Lichtempfänger 178, 180 in
der X-Achsen-Richtung einander gegenüber liegen und dass das von
dem Sender 178 zum Empfänger 180 ausgesendete
Licht durch die überlappenden
Abschnitte der jeweiligen Ringelemente 114 von jedem Paar
aus Wellenelementen 90 unterbrochen wird oder in Abhängigkeit
von der momentanen Höhenposition
der Wellenelemente 90 durch einen kleinen Raum zwischen
den jeweiligen unteren Endabschnitten 182 von jedem Paar
aus Wellenelementen 90 verläuft.
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Wie
genauer beschrieben wird, kann in dem Zustand, in dem alle vier
Wellenelemente 90 in ihren oberen Hubendpositionen positioniert
sind, der Lichtdetektor 180 eine Lichtmenge empfangen,
die größer als
der vorgegebene Wert ist, und er liefert das Erfassungssignal an
die Steuervorrichtung 200. Wenn dagegen wenigstens eines
der vier Wellenelemente 90 sich nach unten bewegt, verhindert
das entsprechende Ringelement 140, dass der Lichtempfänger eine Lichtmenge
empfängt,
die größer als
der vorgegebene Wert ist, und dementsprechend unterbricht der Empfänger 180 die
Bereitstellung des Erfassungssignals an die Steuervorrichtung 200.
Somit kann die Steuervorrichtung 200 lediglich in dem Zustand,
in dem alle vier Wellenelemente 90 in ihren oberen Hubendepositionen
positioniert sind, erkennen, dass jedes der vier Wellenelemente 90 in
seiner oberen Hubendeposition positioniert ist. In der vorliegenden Ausführungsform
bewegt jedoch die Steuervorrichtung 200 zwei oder mehr
der vier Wellenelemente 90 nicht gleichzeitig und weiß, welches
der vier Wellenelemente 90 sich gegenwärtig bewegt. Dadurch kann die
Steuervorrichtung 200 anhand der Tatsache, ob der Lichtempfänger 180 eine
Lichtmenge empfängt, die
größer als
der vorgegebene Wert ist, erkennen, dass das gegenwärtige Wellenelement 90 seine
obere Hubendeposition erreicht hat, wie in dem Fall, wenn vier photoelektrische
Sensoren 176 jeweils für die
vier Wellenelemente 90 vorgesehen wären. Dadurch wird in der vorliegenden
Ausführungsform
der einzelne photoelektrische Sensor 176 gemeinsam verwendet,
um zu entscheiden, ob jedes der vier Wellenelemente 90 in
seiner oberen Hubendeposition positioniert ist.
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Wie
in 5 gezeigt ist, besitzt der X-Achsen-Gleiter 62 einen
Luftkanal 184, der mit zwei durch Elektromagnet betätigten Richtungssteuerventilen 186, 187 kommuniziert,
die an den Gleiter 62 vorgesehen sind. Wenn eines oder
beide Steuerventile 186, 187 geschaltet werden,
wird der Luftkanal wahlweise mit einer Unterdruckpumpe 188 als
eine Unterdruckvorrichtung, mit der Zufuhrquelle 144 für mit Druck
beaufschlagter Luft oder mit der Atmosphäre verbunden, so dass die EC-Ansaugeinrichtung 94 eine
EC 96 ansaugt oder freigibt. Der Luftkanal 184 kommuniziert
mit dem Ansaugeinrichtung-Tragloch 92, dem Luftkanal 112 und
dem Unterdruckzufuhrloch 110 über einen Anschluss 190,
der in Dickenrichtung durch die Hülse 84 gebildet ist,
einen ringförmigen
Luftkanal 192 der Hülse 84 und
mehrere radiale Luftkanäle 194,
die in Dickenrichtung durch einen Abschnitt des Wellenelements 90 gebildet
sind, der das Ansaugeinrichtung-Tragloch 92 definiert.
Der ringförmige
Luftkanal 192 besitzt eine Länge die sicherstellt, dass
selbst dann, wenn sich das Wellenelement 90 aufwärts und
abwärts
bewegt, der ringförmige Luftkanal 192 mit
den radialen Luftkanälen 194 verbunden
bleibt. Außerdem
wird selbst dann, wenn das Wellenelement 90 gedreht wird,
das Unterdruckzufuhrloch 110 mit dem Luftkanal 184 über den
ringförmigen
Luftkanal 192 verbunden. Dadurch wirken der Luftkanal 184,
der ringförmige
Luftkanal 192, die radialen Luftkanäle 194 und das Ansaugeinrichtung-Tragloch 92 zusammen,
um einen Unterdruckzufuhrkanal 96 zu schaffen, durch den
das Unterdruckzufuhrloch 100 der Ansaugdüse 100 mit
dem Luftkanal 184 verbunden bleibt, selbst wenn das Wellenelement 90 gedreht
oder in seiner axialen Richtung relativ zu dem X-Achsen-Gleiter 62 bewegt wird. Vier
Paare aus Magnetventilen 186, 187 sind jeweils für die vier
Wellenelemente 90 vorgesehen und die vier EC-Ansaugeinrichtungen 94 können unabhängig voneinander
eine EC 96 ansaugen oder freigeben.
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Das
Ansaugeinrichtung-Tragwellenelement 90 trägt ein angetriebenes
Rad 198, das als ein einteiliger Abschnitt davon vorgesehen
ist, der von dem X-Achsen-Gleiter 62 nach
unten vorsteht. Das angetriebene Rad 198 ist an dem Antriebsrad 78 in
Eingriff. Wenn das Antriebsrad 78 durch den Düsendrehung-Servomotor 90 gedreht
wird, wird das angetriebene Rad 98 gedreht und das Wellenelement 90 und die
EC-Ansaugeinrichtung 94 werden um ihre gemeinsame Achsenlinie
gedreht. Das Antriebsrad 78 ist länger als die angetriebenen
Räder 198 und
die Länge
des Antriebsrads 78 stellt sicher, dass selbst dann, wenn
das angetriebene Rad 198 mit dem Wellenelement 90 in
dessen axialer Richtung bewegt wird, das Antriebsrad 98 an
dem angetriebenen Rad 98 in Eingriff gehalten wird. Die
oben beschriebene Drehvorrichtung 82 wirkt mit dem Antriebsrad 78 und dem
angetriebenen Rad 198 zusammen, um eine Ansaugeinrichtung-Drehvorrichtung 199 zu
schaffen.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist eine EC-Bildaufnahmevorrichtung 214 an
einer festen Position an dem Bett 10 zwischen jeder der
16 EC-Zufuhreinheitsgruppen 20 und einer entsprechenden
der 16 EC-Montageeinheiten 22 vorgesehen. Jede der 16 EC-Bildaufnahmevorrichtungen 214 enthält eine CCD-Kamera
und nimmt gleichzeitig entsprechende Bilder der zwei ECs 96 auf,
die durch die zwei EC-Ansaugeinrichtungen 94 gehalten werden,
die durch jedes Paar aus Ansaugeinrichtung-Tragwellenelementen 90 getragen
werden. Da jedoch die EC-Bildaufnahmevorrichtungen 214 die
vorliegende Erfindung nicht betreffen, ist deren genaue Beschreibung
nicht vorgesehen.
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Das
vorliegende EC-Montagesystem 8 wird durch die Steuervorrichtung 200 gesteuert,
die in 8 gezeigt ist. Die Steuervorrichtung 200 wird
im Wesentlichen durch einen Computer 210 bereitgestellt,
der eine Verarbeitungseinheit (PU) 202, einen Festwertspeicher
(ROM) 204, einen Arbeitsspeicher (RAM) 206, und
einen Bus 208, der die Elemente 202, 204 und 206 miteinander
verbindet, enthält. Eine
Eingangsschnittstelle 212 und eine Ausgangsschnittstelle 216 sind
mit dem Bus 208 verbunden. Die Bezugsmarkierung-Bildaufnahmevorrichtung 28, die
jeweiligen Abfühlköpfe 170 der
Näherungsschalter 166,
die jeweiligen Lichtempfänger 180 der
photoelektrischen Sensoren 176 und die EC-Bildaufnahmevorrichtungen 214 sind
mit der Eingangsschnittstelle 212 verbunden.
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Die
Y-Achsen-Servomotoren 54, die X-Achsen-Servomotoren 60,
die Düsendrehung-Servomotoren 70,
die Magnetventile 142, 186 und 187 sind über jeweilige
Ansteuerungsschaltungen 218, 220, 222, 224, 226, 228 mit
der Ausgangsschnittstelle 216 verbunden. Ein Ausgangssignal
eines Codierers, das für
jeden der Düsendrehung-Servomotoren 70 bereitgestellt
wird, wird in die Eingangsschnittstelle 212 eingegeben,
so dass die Steuervorrichtung 200 jeden Servomotor 70 anhand
des Ausgangssignals steuert. Somit wird die jeweilige Drehwelle 66 um
einen gewünschten
Winkel in einer gewünschten
Richtung der entgegengesetzten Richtungen exakt gedreht. Der ROM 204 speichert
verschiedene Steuerprogramme, die zum Montieren von ECs 96 auf PCBs 14 benötigt werden.
Jeder der Servomotoren 54, 60, 70 ist
ein elektrischer Drehmotor als eine Art Elektromotor als Antriebsquelle
und kann in Bezug auf seinen Drehwinkel oder Drehbetrag gesteuert werden.
Die Servomotoren 54, 60, 70 können durch Schrittmotoren
ersetzt werden.
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Wenn
die ECs 96 jeweils durch die 16 EC-Montageeinheiten 22 auf
der PCB 14 montiert werden, werden zunächst der X-Achsen-Gleiter 62 und
der Y-Achsen-Gleiter 48 des
entsprechenden X-Y-Roboters 93 so bewegt, dass die vier
EC-Ansaugeinrichtungen 94 nacheinander zu einer Position oder
zu Positionen über
dem EC-Zufuhrabschnitt bzw. über
EC-Zufuhrabschnitten von einer oder mehreren EC-Zufuhreinheiten 30 der
jeweiligen Zufuhreinheitengruppe 20 bewegt werden und jeweils
ECs 96 von der Einheit bzw. den Einheiten 30 ansaugen. Wenn
die vier EC-Ansaugeinrichtungen 94 entsprechende ECs 96 ansaugen,
nehmen die EC-Ansaugeinrichtungen 94 oder die entsprechenden
Wellenelemente 90 ihre Bezugsdrehpositionen oder Phasen ein,
die einem vorgegebenen Wert entsprechen, der durch das Ausgangssignal
des Codierers, der für
den Düsendrehung- Servomotor 70 vorgesehen
ist, angegeben wird. Jedes der vier Wellenelemente 90 nimmt gewöhnlich seine
obere Hubendeposition ein, wie in 5 durch
eine Zweipunkt-Strich-Linie angegeben ist. Nachdem jedes Wellenelement 90 zu
einer Position über
dem EC-Zufuhrabschnitt einer EC-Zufuhreinheit 30 bewegt
wurde, wird das Wellenelement 90 nach unten bewegt. Wie
genauer beschrieben wird, wird das durch Magnet betätigte Richtungssteuerventil 42 umgeschaltet
und die erste Luftkammer 134 wird mit der Luftquelle 144 verbunden
und die zweite Luftkammer 136 wird mit der Atmosphäre verbunden. Dadurch
werden der Kolben 124 und das Wellenelement 90 nach
unten bewegt. Demzufolge wird die EC-Ansaugeinrichtung 94 abgesenkt.
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Wie
oben beschrieben wurde, ist der Hub der Aufwärts- und Abwärtsbewegung
von jedem der Wellenelemente 90 größer als der Abstand zwischen dem
unteren Ende der Ansaugdüse 100 der
EC-Ansaugeinrichtung 194, wenn das jeweilige Wellenelement 90 in
seiner oberen Hubendeposition positioniert ist, und den jeweiligen
oberen Oberflächen
der ECs 96, die auf den jeweiligen EC-Zufuhreinheiten 30 zugeführt werden.
Wie in 9 gezeigt ist, können sich die jeweiligen Höhenpositionen
der jeweiligen oberen Oberflächen
von zwei verschiedenen ECs 96 in Abhängigkeit von ihren Dickenwerten und/oder
den Herstellungsfehlern der zwei EC-Zufuhreinheiten 30,
die jeweils die zwei ECs 96 zuführen, voneinander unterscheiden.
In diesem Fall jedoch kann die Ansaugdüse 100 zuverlässig einen Kontakt
mit jeder der ECs 96 herstellen. Nachdem die Ansaugdüse 100 einen
Kontakt mit der EC 96 hergestellt hat, wird das Wellenelement 90 über eine kleine
Strecke weiter abwärts
bewegt. Diese übermäßige Abwärtsbewegung
des Wellenelements 90 wird durch die Kompression der Schraubenfeder 102 ermöglicht.
Das heißt,
die Differenz zwischen den jeweiligen Höhenpositionen der jeweiligen
oberen Oberflächen
von verschiedenen ECs 96 infolge von unterschiedlichen
Dickenwerten der ECs 96 und/oder der Herstellungsfehler
der EC-Zufuhreinheiten 30 wird durch die Kompression der
Schraubenfeder 102 aufgenommen. Dadurch kann die EC-Ansaugeinrichtung 102 jede
EC 96, ohne diese zu beschädigen, zuverlässig ansaugen.
Da die Kompressionsschraubenfeder 102 lang und ihre Federkonstante
klein ist, hat eine kleine Differenz in dem Betrag der Kompression
der Feder 102 keine große Differenz bei der dadurch
erzeugten Vorbelastungskraft zur Folge. Dadurch übt die Ansaugdüse 100 eine
im Wesentlichen gleiche Kraft auf unterschiedliche ECs 96 aus,
die unterschiedliche Dickenwerte aufweisen können.
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Das
Erreichen seiner unteren Hubendeposition durch das Wellenelement 90 wird
durch den Näherungsschalter 166 abgefühlt. In
dem Zustand, in dem das Wellenelement 90 in seiner oberen
Hubendeposition positioniert ist, die in 5 durch
eine Zweipunkt-Strich-Linie angegeben ist, wird der zweite abfühlbare Abschnitt 169 des
Wellenelements 90 durch den Abfühlkopf 170 abgefühlt, der
ein Ein-Signal an
die Steuervorrichtung 200 erzeugt. Wenn die Abwärtsbewegung
des Wellenelements 90 begonnen wird, wird der zweite abfühlbare Abschnitt 169 durch
den Abfühlkopf 170 nicht
abgefühlt,
wodurch ein Aus-Signal an die Steuervorrichtung 200 erzeugt wird.
Dadurch erkennt die Steuervorrichtung 200, dass sich das
Wellenelement 90 abwärts
bewegt. Wenn der Kolben 124 einen Kontakt mit der Hülse 84 herstellt,
d.h. in seiner unteren Hubendeposition positioniert ist, wird der
erste abfühlbare
Abschnitt 168 durch den Abfühlkopf 170 abgefühlt, der
das Ein-Signal an die Steuervorrichtung 200 erzeugt. Anhand dieser Änderungen
des Ein- und des Aus-Signals erkennt die Steuervorrichtung 200,
dass das Wellenelement 90 seine untere Hubendeposition
erreicht hat.
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Nachdem
die Abwärtsbewegung
des Wellenelements 90 begonnen wurde und bevor die Ansaugdüse 100 einen
Kontakt mit der EC 96 herstellt, wird der Unterdruckbeaufschlagungskanal 196 über das
Magnetventil 186 mit der Unterdruckpumpe 188 verbunden,
so dass ein Unterdruck oder ein negativer Luftdruck an das Unterdruckbeaufschlagungsloch 110 der
Ansaugdüse 100 geliefert
wird. Die Düse 100 stellt
einen Kontakt mit der EC 96 her und saugt die EC 96 an
und hält
diese, indem sie mit Unterdruck beaufschlagt wurde. Nachdem die
Düse 100 die
EC 96 hält,
wird die erste Luftkammer 134 mit der Atmosphäre verbunden
und die zweite Luftkammer 136 wird mit der Luftquelle 144 verbunden,
so dass der Kolben 124 und das Wellenelement 90 aufwärts bewegt
werden und demzufolge die EC-Ansaugeinrichtung 94,
die die EC 96 hält,
aufwärts
bewegt wird. Wenn die Steuervorrichtung 200 erkennt, dass
das Wellenelement 90 seine untere Hubendeposition erreicht
hat, legt die Steuervorrichtung 200 einen Zeitpunkt fest,
bei dem die Aufwärtsbewegung
des Wellenelements 90 begonnen wird. Dadurch wird sichergestellt,
dass das Wellenelement 90 angehoben wird, nachdem die EC-Ansaugeinrichtung 94 die
EC 96 angesaugt hat und hält. Da das Antriebsrad 78 in
der axialen Richtung des Wellenelements 90 lang ist, wird
das angetriebene Rad 198 an dem Antriebsrad 78 in
Eingriff gehalten, selbst wenn das Wellenelement 90 nach
oben bewegt wird. Dadurch wird das angetriebene Rad 198 relativ
zu dem Antriebsrad 78 angehoben, wie in 5 durch
eine Zweipunkt-Strich-Linie angegeben ist.
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Wenn
das Wellenelement 90 angehoben wird, stößt schließlich das Wellenelement 90 gegen den
Vorsprung 156 des verschiebbaren Elements 54, wie
in 5 durch eine Zweipunkt-Strich-Linie angegeben
ist. Aus der Position, in der das Wellenelement 90 an den
Vorsprung 156 anstößt, wird
das Wellenelement 90 um eine kleine Strecke weiter angehoben, während das
verschiebbare Element 154 nach oben verschoben wird und
das Kissenelement 160 komprimiert, wobei das Wellenelement 90 dann
angehalten wird und in seiner oberen Hubendeposition gehalten wird.
Da das Kissenelement 160, das aus dem Schwingungsdämpfungsgummi
gebildet ist, in das verschiebbare Element 154 eingesetzt
ist, wird der Stoß,
der erzeugt wird, wenn das Wellenelement 90 an dem Vorsprung 156 anstößt, durch
das Kissenelement 160 absorbiert und die Schwingungen des
verschiebbaren Elements 154 werden durch das Kissenelement 160 gedämpft. Dadurch
werden der Stoß und
die Schwingungen, die erzeugt werden, wenn das Wellenelement 90 angehalten
wird, stark verringert, was dazu beiträgt, ein Abfallen der EC 96 von der
EC-Ansaugeinrichtung 94 oder eine Änderung ihrer Lage relativ
zu der EC-Ansaugeinrichtung 94 infolge des Stoßes oder
von Schwingungen zu verhindern.
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Während das
Wellenelement 90 nach oben zu seiner oberen Hubendeposition
bewegt wird, unterbricht das Ringelement 114 das Licht,
das von der Lichtquelle 178 des photoelektrischen Sensors 176 ausgesendet
wird, so dass der Lichtempfänger 180 keine
Lichtmenge empfangen kann, die größer als der vorgegebene Betrag
ist. Wenn das Wellenelement 90 jedoch seine obere Hubendeposition
erreicht hat, unterbricht das Ringelement 114 das Licht von
der Lichtquelle 178 nicht, so dass der Lichtempfänger 180 eine
Lichtmenge empfängt,
die größer als der
vorgegebene Betrag ist, und das Abfühlsignal für die Steuervorrichtung 200 erzeugt.
Dadurch erkennt die Steuervorrichtung 200, dass das Wellenelement 90 seine
obere Hubendeposition erreicht hat. Anhand dieser Erkennung bewegt
die Steuervorrichtung 200 den X-Achsen-Gleiter 62 und/oder
den Y-Achsen-Gleiter 48 in der Weise, dass eine weitere EC-Ansaugeinrichtung 94 zu
einer Position über
dem EC-Zufuhrabschnitt einer geeigneten EC-Zufuhreinheit 30 bewegt
wird, wobei anschließend
das jeweilige Wellenelement 90 nach unten bewegt wird,
um eine EC 96 von der EC-Zufuhreinheit 30 aufzunehmen.
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Nachdem
die zwei Paare aus EC-Ansaugeinrichtungen 94 jeweilige
ECs 96 angesaugt haben und halten, wird ein Paar von EC-Ansaugeinrichtungen 94 zu
einer Position über
der EC-Bildaufnahmevorrichtung 214 bewegt und die jeweiligen
Bilder der zwei ECs 96, die durch das eine Paar von EC
Ansaugeinrichtungen 94 gehalten werden, werden durch die
Bildaufnahmevorrichtung 214 gleichzeitig aufgenommen. Nachdem
die jeweiligen Bilder der zwei ECs 96, die durch das eine
Paar aus EC-Ansaugeinrichtungen 94 gehalten werden, durch
die Bildaufnahmevorrichtung 214 aufgenommen wurden, wird der
X-Achsen-Gleiter 62 in der X-Achsen-Richtung bewegt, so
dass das andere Paar aus EC-Ansaugeinrichtungen 94 zu der
Position über
der EC-Bildaufnahmevorrichtung 214 bewegt wird und die
jeweiligen Bilder der zwei ECs 96, die durch das andere Paar
aus EC-Ansaugeinrichtungen 94 gehalten werden, werden durch
die Bildaufnahmevorrichtung 214 gleichzeitig aufgenommen.
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Anhand
eines Satzes von Bilddaten, die die aufgenommenen Bilder von jeder
der vier ECs 96 darstellen, berechnet die Steuervorrichtung 200 oder der
Computer 210 einen Positionsfehler des Zentrums jeder EC 96 von
ihrer Bezugsposition in der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung
und einen Winkelfehler jeder EC 96 von ihrer Bezugswinkelposition
um die Achsenlinie des Wellenelements 96 und speichert
die berechneten Fehler in dem RAM 206.
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Nachdem
die jeweiligen Bilder der vier ECs 96 durch die EC-Bildaufnahmevorrichtung 214 aufgenommen
wurden, werden der X-Achsen-Gleiter 62 und der Y-Achsen-Gleiter 48 so
bewegt, dass die vier Wellenelemente 90 nacheinander zu
jeweiligen Positionen über
vorgeschriebenen EC-Montagestellen auf der PCB 14 bewegt
werden, wo die vier EC-Ansaugeinrichtungen 94 die jeweiligen
ECs 96 auf der PCB 14 montieren. Während dieser
Bewegung der Gleiter 62, 48 wird der Winkelfehler
von jeder der ECs 96 korrigiert und außerdem kann die gegenwärtige Winkelposition
von jeder EC 94 zu einer Winkelposition verändert werden,
die durch das in dem ROM 204 gespeicherten Steuerprogramm
vorgeschrieben ist. Das heißt,
einige ECs 96 werden an ihren vorgeschriebenen Winkelpositionen,
die sich von jeweiligen Winkelpositionen unterscheiden, die zum Zeitpunkt
aufgenommen wurden, wenn sie von der EC-Zufuhreinheit 30 oder
der Vorrichtung 21 zugeführt wurden, auf der PCB 14 montiert.
Der Unterschied zwischen der Winkelposition jeder EC 96 zu dem
Zeitpunkt, wenn die jeweilige EC 96 ohne Winkelfehler von
der EC-Zufuhrvorrichtung 21 zugeführt wird, und der vorgeschriebenen
Winkelposition, in der die jeweilige EC 96 auf der PCB 14 montiert
wird, wird im Voraus anhand der Sorte der jeweiligen EC 96,
der Stelle, an der die jeweilige EC 96 auf der PCB 14 montiert
wird und anderen Faktoren bestimmt und ist durch das in dem ROM 204 gespeicherten
Steuerprogramm vorgeschrieben.
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Die
Korrektur des Winkelfehlers der jeweiligen EC 96 und die Änderung
der gegenwärtigen
Winkelposition der jeweiligen EC 96 auf die vorgeschriebene
Winkelposition, an der die jeweilige EC 96 auf der PCB 14 zu
montieren ist, werden ausgeführt,
indem das Antriebsrad 78 gedreht wird und dadurch das entsprechende
angetriebene Rad 98 und das Ansaugeinrichtung-Tragwellenelement 90 gedreht werden.
Das Wellenelement 90 wird in dem Zustand gedreht, in dem
das Wellenelement 90 an seiner oberen Hubendeposition positioniert
ist und mit dem Vorsprung 156 des entsprechenden Anschlags 50 in Kontakt
gehalten wird. Da der Vorsprung 156 ein einteiliger Abschnitt
des verschiebbaren Elements 154 ist und den halbkugelförmigen freien
Endabschnitt besitzt, berührt
das Wellenelement 90 den Vorsprung 156 an einem
einzigen Punkt. Deswegen übt
das Wellenelement 90, wenn es gedreht wird, lediglich einen
geringen mechanischen Widerstand aus. Dadurch wird das Wellenelement 90 gleichmäßig gedreht
und der Verschleiß des
Wellenelements 90 und des Anschlags 150 ist stark
verringert.
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Die
Korrektur der jeweils möglichen
Winkelfehler von allen ECs 96 und die mögliche Änderung ihrer momentanen Winkelpositionen
auf ihre vorgeschriebenen Winkelpositionen kann ausgeführt werden,
indem die Ansaugeinrichtung-Tragwellenelemente 90 oder
die EC-Ansaugeinrichtungen 94 für alle ECs 96 in nur
einer vorgegebenen einzelnen Richtung gedreht werden. In der vorliegenden
Ausführungsform
wählt die
Steuervorrichtung 200 jedoch für jede der ECs 96 eine
der entgegengesetzten Drehrichtungen des entsprechenden Wellenelements 90 aus,
so dass der Absolutwert des Drehwinkels oder des Drehbetrags, der
für das
Wellenelement 90 erforderlich ist, um die vorgeschriebene
Winkelposition zu erreichen, wenn das Wellenelement 90 in
der einen ausgewählten
Richtung gedreht wird, kleiner ist als dann, wenn das Wellenelement 90 in der
anderen Richtung gedreht wird. In einem Spezialfall können die
Korrektur eines möglichen
Winkelfehlers der EC 96 und eine mögliche Änderung ihrer momentanen Winkelposition
auf ihre vorgeschriebene Winkelposition nicht beendet sein, bevor
diejenige EC 96, die zuerst auf einer PCB 14 montiert
werden soll, eine Position über
ihrer vorgeschriebenen EC-Montagestelle auf der PCB 14 erreicht
hat. In diesem Fall wird das Wellenelement 96, das die
EC 96 transportiert, gedreht, nachdem das Wellenelement 96 oder
die EC 96 die Position über
der vorgeschriebenen EC-Montagestelle
erreicht hat.
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Außerdem korrigiert
die Steuervorrichtung 200 die Positionsfehler von jeder
der vorgeschriebenen EC-Montagestellen auf der PCB 14 in
der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung und die Positionsfehler
des Zentrums der jeweiligen EC 96 in der X-Achsen-Richtung
und der Y-Achsen-Richtung, indem sie die vorgeschriebenen Bewegungsstrecken des
X-Achsen-Gleiters 62 und des Y-Achsen-Gleiters 48, die für das entsprechende
Ansaugeinrichtung-Tragwellenelement 90 erforderlich sind,
um die jeweilige EC 96 zu der jeweiligen vorgeschriebenen EC-Montagestelle auf
der PCB 14 zu transportieren, modifiziert. Wie genauer
beschrieben wird, nimmt die Bezugsmarkierung-Bildaufnahmevorrichtung 28 entsprechende
Bilder der an jeder PCB 14 angebrachten Bezugsmarkierungen
auf, bevor eine EC-Montageoperation begonnen wird, und die Steuervorrichtung 200 berechnet
anhand der aufgenommenen Bilder die Positionsfehler von jeder der
vorgeschriebenen EC-Montagestellen auf der PCB 14 in der
X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung. Die Positionsfehler
des Mittelpunkts von jeder der ECs 96 in der X-Achsen-Richtung
und der Y-Achsen-Richtung sind die Summe aus den Positionsfehlern
des Mittelpunkts von der jeweiligen EC 96 in der X-Achsen-Richtung und
der Y-Achsen-Richtung, die erzeugt werden, wenn die jeweilige EC 96 durch
eine EC-Ansaugeinrichtung 94 angesaugt und gehalten wird,
und aus den Positionsänderungen
des Mittelpunkts der jeweiligen EC 96 in der X-Achsen-Richtung und
der Y-Achsen-Richtung, die erzeugt werden, wenn die eine EC-Ansaugeinrichtung 94 gedreht
wird, um den Winkelfehler der jeweiligen EC 96 zu korrigieren
und die momentane Winkelposition der jeweiligen EC 96 zu
ihrer vorgeschriebenen Winkelposition zu verändern.
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Da
die vorgeschriebenen Bewegungsstrecken des X-Achsen-Gleiters 62 und
des Y-Achsen-Gleiters 48 auf diese Weise modifiziert werden, wird
diejenige EC 96, die zuerst auf der PCB 14 montiert
werden soll, exakt zu der Position über ihrer vorgeschriebenen
EC-Montagestelle auf der PCB 14 bewegt. Anschließend wird
das Ansaugeinrichtung-Tragwellenelement 90, das die EC 96 transportiert,
nach unten bewegt, so dass die EC-Ansaugeinrichtung 94 nach
unten bewegt wird. Wie zuvor beschrieben wurde, ist der gesamte
Hub der Aufwärts- und
Abwärtsbewegung
des Wellenelements 90 größer als der Abstand zwischen
dem unteren Ende der Ansaugdüse 100 des
Wellenelements 90, das in seiner oberen Hubendeposition
positioniert ist, und der oberen Oberfläche der PCB 14, auf
der die EC 96 montiert wird. Dadurch kann die EC 96 zuverlässig auf
der PCB 14 montiert werden, unabhängig von der Dicke (oder Höhe) der
EC 96 und/oder den Herstellungsfehlern der PCB-Trag- und
Transportvorrichtung 12. Nachdem die EC 96 die PCB 14 erreicht
hat, wird das Wellenelement 90 um eine kleine Strecke weiter
abwärts
bewegt, wobei diese Abwärtsbewegung
durch die Kompression der Schraubenfeder 102 möglich ist.
Nachdem die EC 96 die PCB 14 berührt, wird
das Unterdruckbeaufschlagungsloch 110 mit der Luftquelle 114 verbunden,
so dass die EC 96 von der EC-Ansaugeinrichtung 94 rasch
freigegeben wird und auf der PCB 14 angeordnet wird. In
dem Zustand, in dem das Unterdruckbeaufschlagungsloch 110 mit
der Unterdruckpumpe 188 verbunden ist, wird das Richtungssteuerventil 187 in
seine Position geschaltet, in der das Ventil 187 das Loch 110 mit
der Luftquelle 144 verbindet. Deswegen erreicht die mit Druck
beaufschlagte Luft von der Luftquelle 144 das Loch 110,
unmittelbar nachdem das Richtungssteuerventil 186 das Loch 110 von
der Unterdruckpumpe 188 getrennt hat. Nachdem die Luft
an das Loch 110 geliefert wurde und demzufolge die EC 96 von
der Düse 110 freigegeben
wurde, wird das Richtungssteuerventil 187 so geschaltet,
dass es das Loch 110 mit der Atmosphäre verbindet.
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Nachdem
die EC 96 auf der PCB 14 montiert wurde, wird
das Ansaugeinrichtung-Tragwellenelement 90 nach
oben in seine obere Hubendeposition bewegt und der X-Achsen-Gleiter 62 und
der Y-Achsen-Gleiter 48 werden so bewegt, dass die zweite
EC 96 auf der PCB 14 montiert wird. Bei der zweiten
EC 96 dreht die Steuervorrichtung 200 ebenfalls
das Antriebsrad 78 und dementsprechend das Wellenelement 90,
das die zweite EC 96 transportiert, um den Winkelfehler
der zweiten EC 96 zu korrigieren und die momentane Winkelposition
der zweiten EC 96 zu ihrer vorgeschriebenen Winkelposition
zu ändern und
korrigiert außerdem
die jeweiligen Bewegungsbeträge
des X-Achsen-Gleiters 62 und des Y-Achsen-Gleiters 48 in
der X Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung. Da das Antriebsrad 78 an
den jeweiligen angetriebenen Rädern 198 von
allen Wellenelementen 90 in Eingriff ist, werden die Wellenelemente 90,
die von dem Wellenelement 90 verschieden sind, das die
zweite EC 96 transportiert, gleichzeitig mit der Drehung
des Wellenelements 90, das die zweite EC 96 transportiert,
gedreht. Deswegen legt die Steuervorrichtung 200 für das Wellenelement 90,
das die erste EC 96 transportiert, einen Drehwinkel (oder
Drehbetrag) und eine Drehrichtung des Wellenelements 90 fest,
die lediglich auf dem Winkelfehler der ersten EC 96 und
der vorgeschriebenen Winkelposition dieser EC 96 basieren.
Für jedes
der Wellenelemente 90, die die zweite EC 96 und
folgende ECs 96 transportiert, legt die Steuervorrichtung 200 einen
Drehwinkel (oder Drehbetrag) und eine Drehrichtung des jeweiligen
Wellenelements 90 fest, die nicht nur auf dem Winkelfehler
der jeweiligen zweiten EC 96 und folgender ECs 96 und
der vorgeschriebenen Winkelposition der einen EC 96 basieren,
sondern außerdem
auf dem Drehwinkel oder den Drehwinkeln und der Drehrichtung oder
den Drehrichtungen, die für
das Wellenelement oder die Wellenelemente 90 bestimmt wurden,
das bzw. die dem jeweiligen Wellenelement 90 vorhergeht
bzw. vorhergehen. Für
jedes der zweiten und folgenden ECs 96 legt die Steuervorrichtung 200 ebenfalls
eine der entgegengesetzten Drehrichtungen des Wellenelements 90,
das die jeweilige EC 96 transportiert, fest, so dass der
Absolutwert des Drehwinkels, der erforderlich ist, damit das Wellenelement 90 die
vorgeschriebene Winkelposition erreicht, wenn das Wellenelement 90 in
der einen ausgewählten
Richtung gedreht wird, kleiner ist als dann, wenn das Wellenelement 90 in
der anderen Richtung gedreht wird.
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Nachdem
alle vier ECs 96 auf der PCB 14 montiert wurden,
werden die vier Ansaugeinrichtung-Tragwellenelemente 90 zu
der Zufuhreinheitengruppe 20 bewegt und die vier EC-Ansaugeinrichtungen 94 nehmen
jeweilige nächste
ECs 96 von den EC-Zufuhreinheiten 30 der Einheitengruppe 20 auf. Die
Wellenelemente 90 werden zu den jeweiligen Bezugswinkelpositionen
zurückgeführt, bevor
die EC-Ansaugeinrichtungen 94 die
nächsten
ECs 96 von den Einheiten 30 aufnehmen. Die Steuervorrichtung 200 kann
jedoch so beschaffen sein, dass sie die Wellenelemente 90 in
der Weise steuern, dass die EC-Ansaugeinrichtungen 94 die
nächsten
ECs 96 von den Einheiten 30 in dem Zustand aufnehmen,
in dem die Wellenelemente 90 bei jeweiligen Winkelpositionen
gehalten werden, in denen die Wellenelemente 90 die vorhergehenden
ECs 96 auf der PCB 14 montiert haben.
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In
der dargestellten Ausführungsform
ist jedes Ansaugeinrichtung-Tragwellenelement 90 dem daran
befestigten Kolben 124 zugeordnet. 10 zeigt
jedoch einen Kolben 240, der relativ zu einem Ansaugeinrichtung-Tragwellenelement 242 drehbar ist.
Der Kolben 240 ist über
ein Dichtungselement 246 und ein Lager 248 an
einem Vorsprung 244, der von einem oberen Ende des Wellenelements 242 vorsteht,
luftdicht eingesetzt, so dass der Kolben relativ zu dem Wellenelement 242 drehbar
ist und relativ zu dem Wellenelement 242 in einer axialen
Richtung des Wellenelements 242 nicht beweglich ist. Der Kolben 242 ist
so in eine Zylinderbohrung 250 eingesetzt, dass der Kolben 240 relativ
zu der Bohrung 250 in der axialen Richtung des Wellenelements 242 beweglich
ist. Der Kolben 240 und die Zylinderbohrung 250 wirken
zusammen, um einen Luftzylinder 252 zu schalten.
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Zwei
Luftkammern 254, 256 sind an beiden Seiten des
Kolbens 240 in der axialen Richtung des Wellenelements 242 vorgesehen.
Wenn mit Druck beaufschlagte Luft oder komprimierte Luft der unteren
Luftkammer 256 zugeführt
wird, werden der Kolben 240 und demzufolge das Wellenelement 242 nach
oben bewegt; und wenn die komprimierte Luft der oberen Luftkammer 254 zugeführt wird,
werden der Kolben 240 und demzufolge das Wellenelement 242 nach
unten bewegt. Wenn das Wellenelement 242 jedoch gedreht
wird, wird der Kolben 240 nicht gedreht. Das heißt, das
Wellenelement 242 wird relativ zu dem Kolben 240 gedreht.
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In
jeder der dargestellten Ausführungsformen
besitzen zwei der vier Ansaugeinrichtung-Tragwellenelemente 90, 242 eine
erste Position in der Y-Achsen-Richtung und die anderen zwei Wellenelemente 90, 242 besitzen
eine zweite Position, die sich von der ersten Position in der Y-Achsen-Richtung
unterscheidet, und alle vier Wellenelemente 90, 242 besitzen
jeweils unterschiedliche Positionen in der X-Achsen-Richtung und sind längs der
X-Achse angeordnet. Es ist jedoch möglich, dass zwei der vier Wellenelemente 90, 242 eine
erste Position in der X-Achsen-Richtung
besitzen, und dass die anderen zwei Wellenelemente 90, 242 eine
zweite Position, die von der ersten Position verschieden ist, in
der X-Achsen-Richtung
besitzen, und dass alle vier Wellenelemente 90, 242 jeweils
unterschiedliche Positionen in der Y-Achsen-Richtung besitzen und
längs der Y-Achse
angeordnet sind.
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In
jeder der dargestellten Ausführungsformen
besitzt jede der EC-Montageeinheiten 22 die zwei Paare
aus Ansaugeinrichtung-Tragwellenelementen 90, 242,
die um die Achsenlinie O des Antriebsrads 78 um 90° voneinander
beabstandet sind. Jede EC-Montageeinheit 22 kann jedoch
drei oder vier Paare aus Wellenelementen 90, 242 aufweisen, die
um die Achsenlinie O des Antriebsrads 78 um 90° voneinander
beabstandet sind.
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In
jeder der dargestellten Ausführungsformen
wird jedes der Ansaugeinrichtung-Tragwellenelemente 90, 242 zu
einem Zeitpunkt nach oben und nach unten bewegt, der sich von dem
Zeitpunkt unterscheidet, bei dem der X-Achsen-Gleiter 62 und
der Y-Achsen-Gleiter 48 bewegt werden. Die Zeitspanne, in
der jedes Wellenelement 90, 242 nach oben und nach
unten bewegt wird, kann jedoch die Zeitspanne überlappen, in der der X-Achsen-Gleiter 62 und
der Y-Achsen-Gleiter 48 bewegt werden.
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Die
Ansaugeinrichtung-Tragwellenelemente 90, 242 können so
beschalten sein, dass die Wellenelemente nicht nur durch die Luftzylinder 125, 252 nach
oben und nach unten bewegt werden können, sondern außerdem durch
einen Z-Achsen-Gleiter, der
auf dem X-Achsen-Gleiter so vorgesehen ist, dass der Z-Achsen-Gleiter in einer
Z-Achsen-Richtung (z.B. einer vertikalen Richtung) senkrecht zu
der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung bewegt werden kann.
In diesem Fall werden die Wellenelemente 90, 242 durch
den Z-Achsen-Gleiter in der gleichen Weise getragen, wie die Wellenelemente 90, 242 durch
den X-Achsen-Gleiter 62 in
jeder der dargestellten Ausführungsformen
getragen werden. Selbst wenn eine Differenz zwischen den Höhenpositionen
der jeweiligen oberen Oberflächen
der ECs 96, die von der EC-Zufuhrvorrichtung 21 zugeführt werden,
und der Höhenposition
der oberen Oberfläche
der PCB 14, auf der die ECs 94 montiert werden, vorhanden
ist, kann diese Differenz z.B. auf Null gebracht werden, indem der
Z-Achsen-Gleiter bewegt wird und dadurch die Wellenelemente 90, 242 bewegt
werden. Der Z-Achsen-Gleiter kann gleichzeitig mit den Bewegungen
des X-Achsen-Gleiters 62 und des Y-Achsen-Gleiters 48 und/oder
mit der Bewegung jedes Wellenelements 90, 242 durch
den Luftzylinder 125, 252 bewegt werden. Auch
dann, wenn der Z-Achsen-Gleiter verwendet wird, kann jedes Wellenelement 90, 242 durch
den Luftzylinder 125, 252 gleichzeitig mit den
Bewegungen des X-Achsen-Gleiters 62 und des Y-Achsen-Gleiters 48 nach oben
und nach unten bewegt werden. Außerdem kann die Differenz zwischen
der Höhenposition
der EC-Zufuhrvorrichtung 21 und der Höhenposition der PCB 14 zu
Null gemacht werden, indem der jeweilige Luftzylinder 125, 252 betätigt und
dadurch das jeweilige Wellenelement 90, 242 nach
oben und nach unten bewegt wird.
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Das
Prinzip der vorliegenden Erfindung kann auf die EC-Montagevorrichtung
angewendet werden, die in der US-Patentanmeldung Serien-Nr. 08/979.828
offenbart ist, die auf den Anmelder der vorliegenden Anmeldung übertragen
wurde. Die offenbarte EC-Montagevorrichtung enthält mehrere Halter-Tragwellenelemente
und einen Schrittschaltungs-Drehkörper, der um eine Achsenlinie
schrittweise drehbar ist und der die Wellenelemente in der Weise
trägt,
dass die Wellenelemente um die Achsenlinie mit gleichem Winkelabstand
voneinander beabstandet sind und jedes der Wellenelemente in einer
Richtung parallel zu der Achsenlinie beweglich ist. Die Wellenelementhalter
sind mit jeweiligen Nockenfolgern versehen, wovon jeder einer ringförmigen Nockenoberfläche eines
feststehenden Nockens folgt, der an einem Element befestigt ist,
das den Drehkörper
in der Weise trägt,
dass der Körper
um die Achsenlinie drehbar ist. Das Zentrum der ringförmigen Nockenoberfläche befindet
sich auf der Achsenlinie des Drehkörpers und die Nockenoberfläche erstreckt
sich in einer Richtung senkrecht zu der Achsenlinie. Die ringförmige Nockenoberfläche enthält einen
Abschnitt, dessen Höhenposition
sich in einer Umfangsrichtung der Oberfläche ändert. Wenn der Drehkörper gedreht
wird und der Nockenfolger von jedem der Wellenelemente diesem Abschnitt
der ringförmigen
Nockenoberfläche
folgt, wird das jeweilige Wellenelement in einer Richtung parallel
zu der Achsenlinie des Drehkörpers
bewegt. In diesem Fall können
die Halter-Tragwellenelemente so beschaffen sein, dass die Wellenelemente
nicht nur durch jeweilige Luftzylinder, sondern außerdem durch
den feststehenden Nocken und die Nockenfolger nach oben und nach
unten bewegt werden können.
Deswegen kann z.B. eine Differenz zwischen der Höhenposition einer EC-Zufuhrvorrichtung
und der Höhenposition
einer PCB auf Null gebracht werden, da jedes der Wellenelemente
durch die Zusammenwirkung des Nockens und des entsprechenden der
Nockenfolger bewegt wird. Die EC-Montagevorrichtung enthält außerdem eine
Drehvorrichtung, die den Drehkörper
schrittweise dreht, und eine Bewegungsvorrichtung, die den Drehkörper und
die Drehvorrichtung zu einer beliebigen Position auf der EC-Umladeebene
bewegt, die eine PCB-Trag- und Transportvorrichtung und die EC-Zufuhrvorrichtung
verbindet. Diese Bewegungsvorrichtung wirkt mit der Drehvorrichtung
zusammen, um eine Bewegungsvorrichtung zu schaffen, die den Drehkörper in
eine Richtung bewegt, die jeweilige Achsenlinien der Halter-Tragwellenelemente
schneidet.
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Es
sollte klar sein, dass die vorliegende Erfindung mit verschiedenen Änderungen,
Modifikationen und Verbesserungen, die einem Fachmann erscheinen
können,
ausgeführt
werden kann, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der in den beigefügten Ansprüchen definiert
ist.
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Jedes
Merkmal, das in dieser Spezifikation (wobei dieser Ausdruck die
Ansprüche
einschließt) offenbart
ist und/oder in der Zeichnung gezeigt ist, kann in der Erfindung
enthalten sein, unabhängig
von anderen offenbarten und/oder dargestellten Merkmalen.
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Die
Darstellung der "Aufgaben
der Erfindung" in
dieser Spezifikation betrifft bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung,
jedoch nicht notwendigerweise alle Ausführungsformen der Erfindung, die
innerhalb der Ansprüche
liegen.
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Die
Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung ist
lediglich beispielhaft.
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Der
Text der Zusammenfassung, die mit dieser Beschreibung eingereicht
wird, wird an dieser Stelle als Teil der Spezifikation wiederholt.
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Eine
Vorrichtung (24) zum Umladen einer elektrischen Komponente
enthält
einen Komponentenhalter (94), der eine elektrische Komponente
(96) hält,
ein Wellenelement (90; 242), dessen unterer Endabschnitt
den Komponentenhalter trägt,
ein bewegliches Element (86), das ein Tragloch (80)
besitzt, das das Wellenelement in der Weise trägt, dass das Wellenelement
um eine Achsenlinie relativ zu dem beweglichen Element drehbar und
relativ zu dem beweglichen Element in einer axialen Richtung parallel zu
der Achsenlinie beweglich ist, eine Bewegungsvorrichtung (93),
die das bewegliche Element in einer Richtung, die die Achsenlinie
des Wellenelements schneidet, bewegt, einen Kolben (124; 240),
der durch das Wellenelement so getragen wird, dass der Kolben relativ
zu dem Wellenelement in der axialen Richtung des Wellenelements
nicht beweglich ist, wobei das Tragloch einen Abschnitt enthält, der
eine Zylinderbohrung (122; 250) definiert, die
mit dem Kolben zusammenwirkt, um eine durch Luftdruck betätigte Zylindervorrichtung
(125; 252) zu schaffen, ein angetriebenes Rad
(198), das mit dem Wellenelement im Wesentlichen einteilig
ausgebildet ist, und ein Antriebsrad (78), das durch das
bewegliche Element so getragen wird, dass das Antriebsrad mit dem angetriebenen
Rad in Eingriff ist, um das angetriebene Rad zu drehen, wobei entweder
das Antriebsrad oder das angetriebene Rad eine Länge besitzt, die sicherstellt,
dass das Antriebsrad und das angetriebene Rad in gegenseitigem Eingriff
gehalten werden, wenn das angetriebene Rad mit dem Wellenelement in
dessen axialer Richtung bewegt wird.