EP0102971A1 - Device for mounting electric and electronic circuit components on an object - Google Patents

Device for mounting electric and electronic circuit components on an object

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Publication number
EP0102971A1
EP0102971A1 EP83900776A EP83900776A EP0102971A1 EP 0102971 A1 EP0102971 A1 EP 0102971A1 EP 83900776 A EP83900776 A EP 83900776A EP 83900776 A EP83900776 A EP 83900776A EP 0102971 A1 EP0102971 A1 EP 0102971A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
centering
magazine
components
tool
component
Prior art date
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Ceased
Application number
EP83900776A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Miroslav Tresky
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of EP0102971A1 publication Critical patent/EP0102971A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/04—Mounting of components, e.g. of leadless components
    • H05K13/043—Feeding one by one by other means than belts
    • H05K13/0434—Feeding one by one by other means than belts with containers

Definitions

  • the invention relates to a device for equipping an object with various components customary in electrical and electronic circuits, with at least one assembly tool.
  • the invention solves the problem of creating a more powerful and precise placement device that is flexible and universal in its use.
  • Four exemplary embodiments of the device according to the invention are shown in the drawing and described in more detail below.
  • Fig. 1 shows a part of a component magazine, a centering device and an ejector in section
  • Fig. 2 is a representation corresponding to Fig. 1 according to a second embodiment
  • Fig. 3 is a schematic representation of a device for loading the component magazine on the one hand and an object on the other
  • Fig. 4 shows another device for loading the object in side view and partially in section
  • Fig. 5 shows the device shown in Fig. 4 in Ansi
  • Fig. 6 an assembly head in view
  • a component magazine 1 has a magazine plate 2, which is provided with a number of through bores 3. Only three bores 3 are shown in FIG. 1. Each bore 3 is provided with a centering surface 4. On the side facing away from the centering surfaces 4, the magazine plate 2 is covered with an adhesive layer 5 (made of adhesive, a self-adhesive layer, a double-sided adhesive film, etc.), on which various components 6, for example chip components or other conventional components stick.
  • the centering surfaces 4 of the magazine plate 2 correspond to centering surfaces 8 of a centering body 9 which is fastened in a carrier 11 and can be adjusted therewith both in the direction perpendicular to the magazine plate 2 and in a plane parallel to the magazine plate, and thus to each individual bore 3 is feedable.
  • the centering device 9, 11 could also be arranged in a stationary manner and the component magazine 1 could accordingly be arranged to be movable.
  • an ejection needle 10 which can be inserted into the respective bore 3 is slidably mounted perpendicular to the magazine plate 2.
  • the centering body 9 with the ejection needle 10 is equipped with an equipping tool 35, relative to which the centering device 9, 11 is movable relative to the component magazine 1, as will be described in more detail later.
  • FIG. 2 shows a variant intended for very small components.
  • the ejection needle 10 has a tip 13. So that those components 6 can be used that are smaller than the holes 3, the holes 3 are bridged with a self-adhesive film 14. Instead of holes 3, openings of a cross-section other than round could also be used.
  • the component magazine 1 is slidably mounted and operatively connected to a controller 16
  • a known component feed unit e.g. a magazine, a tape carrier, a vibration conveyor, etc.
  • the components 6 by a known and not Loader 18 shown in detail can be supplied to the component magazine 1.
  • the centering device 9, 11 shown in FIGS. 1 and 2 is located, in this case arranged in a fixed position with respect to the movable component magazine 1.
  • the object to be loaded for example substrate, can also be positioned on the mounting plate 17 in a manner not shown in detail, and the components 6 can be fed from the component magazine 1 by means of the loader 18 to the object to be loaded.
  • An XY coordinate table 22 is attached to a base plate 21.
  • the object 24 to be loaded is arranged on a carrier 23 connected to the base plate 21 in addition to the component magazine 1.
  • the XY coordinate table 22 carries on the one hand an ejector 7, but on the other hand also a bracket 25 with a placement head 27.
  • the placement head 27 is slidably mounted in a carriage 26 perpendicular to the component magazine. As shown in dashed lines, however, the carrier 23 with the component magazine 1 and the object 24, the XY coordinate table 22 and the console 25 with the placement head 27 could also be reversed the ejector 7 are attached to the base plate 21.
  • the assembly head 27 is shown in detail in FIGS. 6 to 8.
  • a base body 31 of the placement head 27 has guides 32 which are open on one side and in this case prismatic (see FIG. 8) in which tool holder 33 are held by means of a magnet 34 (FIGS. 7 and 8), for example an electromagnet.
  • a magnet 34 for example an electromagnet.
  • Another form of the guides 32 is, however, quite possible.
  • Tool holders 33 possibly three different mounting tools 35a, 35b, 35c, are held in tool holders 33, the shape of which is adapted to the required components 6, optionally to the components 6a, 6b, 6c indicated by dashed lines in FIG. 6.
  • the pick and place tools 35 are formed by vacuum grippers known per se. 7 are the Vacuum channels and connection spaces are indicated and designated 37.
  • the ejector 7 has a number of the ejection needle 10 known from FIGS. 1 and 2, corresponding to the number of assembly units on the assembly head 27, it being possible for this ejection needle 10 to be actuated simultaneously or individually.
  • an ejection needle 10 is assigned to a component 6. For larger components 6, however, two or even more ejection pins 10 can act simultaneously on one component 6.
  • a first step all the components 6 (for example chips, transistors, capacitors and other micro components) that are necessary for equipping the object 24 are removed from the feed units known per se and therefore not shown in detail by conventional loaders and positioned on the component magazine 1.
  • the components 6 adhere to the adhesive layer 5 in the locations corresponding to the bores 3, the position of these components 6 being precisely defined by the centering device 9, 11 (see FIG. 3). If, for example, three different components 6a, 6b, 6c are to be supplied to the object 24 to be loaded, the first, fourth, seventh position, etc. on component magazine 1 are first loaded with component ⁇ a on the device shown schematically in FIG.
  • the feed of the Component magazine 1 carries out three steps and the components 6a are removed from the corresponding feed unit on the mounting plate 17.
  • the centering body 9 is in a position corresponding to the end position of the loader 18 and enables the component position on the component magazine 1 to be positioned precisely without the need for excessive precision requirements on the feed of the component magazine 1.
  • the supply unit for the second component 6b is then mounted on the mounting plate 17 and the second, fifth, eighth position, etc. of the component magazine 1 is occupied.
  • the third component 6c is also fed to the third, sixth, ninth place, etc.
  • a second step the actual loading of the object 24 then takes place with the components 6 precisely positioned on the component magazine 1. All the necessary components 6 are provided regardless of their type and size. For smaller series or for laboratory purposes, this second step can take place on the same device as the first step in a reversible process (FIG. 3). For this purpose, a corresponding program must be activated in the controller 16. The components 6 are lifted from the layer 5 by the ejection needle 10 penetrating the centering body 9, gripped by the loader 18 and brought to the object 24. The exact positioning of the object 24 is carried out manually using a positioning device (not shown in more detail) (for example with reference optics, etc.) An automatic assembly device, as shown in FIGS. 4 to 8, is advantageously used for multiple assembly.
  • the carriage 26 with the placement head 27 is at the top.
  • the placement tools 35 are pushed down by means of the extension units 36.
  • the loading head 27 and also the ejector 7 are adjusted with the XY coordinates fish 22 in accordance with the coordinates given relative to the component magazine 1, after which the carriage 26 is pushed downward.
  • the assembly tools 35 come into contact with the components 6 and are stopped by them as the assembly head 27 moves further downward.
  • the insertion tools 35 move relatively upward in the guides 32.
  • the carriage 26 stops and the vacuum in the insertion tools 35 is switched on.
  • the ejection needles 10 of the ejector 7 lift the components 6 off the component magazine 1.
  • the carriage 6 leads upwards and the components 6 are carried along by the placement head 27.
  • the placement head 27 is brought over the desired location on the object 24 with the XY coordinate table. Then the assembly tools 35 are pushed down again by the extension units 36 in the guides 32, the vacuum in the assembly tools being switched off. The components 6 remain on the object 24 while the carriage 26 is moving up again. The assembly tools 35 are also brought all the way up to the starting position by the extension units 36.
  • the mounting of the tool holder 33 in the guides 32 open on one side with the aid of the magnet 34 enables the actuating tools 35 to be replaced quickly and effortlessly.

Abstract

Pour le montage de composants (6) de circuits électriques et électroniques sur un objet, tous les composants (6) nécessaires sont disposés sur un magasin (1) et positionnés de manière précise à l'aide d'un dispositif de centrage (9, 11), cela indépendamment du type et des dimensions des composants. Les composants (6) peuvent ensuite être transférés à l'objet (24) sur lequel ils doivent être montés, par exemple par un automate de montage à commande numérique, à l'aide d'outils de montage (37) et sous l'effet simultané d'un poussoir (7). Ceci permet d'obtenir, de manière simple, une procédure de montage très précise et efficace.For mounting components (6) of electrical and electronic circuits on an object, all the necessary components (6) are arranged on a magazine (1) and precisely positioned using a centering device (9, 11), regardless of the type and dimensions of the components. The components (6) can then be transferred to the object (24) on which they are to be mounted, for example by a numerical control assembly machine, using assembly tools (37) and under the simultaneous effect of a pusher (7). This makes it possible to obtain, in a simple manner, a very precise and efficient assembly procedure.

Description

Vorrichtung zum Bestücken eines Objektes mit verschiedenen in elektrischen und elektronischen Schaltkreisen üblichen Komponenten Device for equipping an object with various components customary in electrical and electronic circuits
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestücken eines Objektes mit verschiedenen in elektrischen und elektronischen Schaltkreisen üblichen Komponenten, mit mindestens einem Bestückungswerkzeug.The invention relates to a device for equipping an object with various components customary in electrical and electronic circuits, with at least one assembly tool.
Es sind Vorrichtungen dieser Art bekannt, bei welchen die einzelnen Komponenten direkt aus vereinzelten Zuführungseinheiten (Vibrationsförderern, Bandträgern, Magazinen u.s.w.) durch das Bestückungswerkzeug dem zu bestückenden Objekt zugeführt werden. Es ist bei diesen Vorrichtungen die Ungenauigkeit der Komponentenbereitstellung von Nachteil, die eine komplizierte Ausbildung des Bestückungswerkzeuges unumgänglich macht. Das Bestückungswerkzeug muss neben seiner Greiffunktion die genaue Zentrierung und korrekte Winkeleinstellung der Komponenten besorgen. Dies verlangt eine hohe Präzision des Werkzeuges und ist bei einer Vielfalt von Komponenten recht umständlich. Eine gleichzeitige Bestückung mehrerer verschiedener Komponenten ist unmöglieh.Devices of this type are known in which the individual components are fed directly from isolated feed units (vibratory conveyors, belt carriers, magazines, etc.) to the object to be loaded by the loading tool. In these devices, the inaccuracy of the provision of components is a disadvantage, which makes a complicated design of the placement tool unavoidable. In addition to its gripping function, the assembly tool must ensure the exact centering and correct angle adjustment of the components. This requires a high precision of the tool and is quite cumbersome with a variety of components. It is impossible to equip several different components at the same time.
Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, eine leistungsfähigere und präzisere Bestückungsvorrichtung zu schaffen, die flexibel und universal in ihrer Verwendung ist. Vier Ausführungsbei spi ele der erfindungsgemässen Vorrichtung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.The invention, as characterized in the claims, solves the problem of creating a more powerful and precise placement device that is flexible and universal in its use. Four exemplary embodiments of the device according to the invention are shown in the drawing and described in more detail below.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 einen Teil eines Komponentenmagazins, einer Zentriervorrichtung und eines Ausstossers im SchnittFig. 1 shows a part of a component magazine, a centering device and an ejector in section
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung gemäss einem zweiten AusführungsbeispielFig. 2 is a representation corresponding to Fig. 1 according to a second embodiment
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Bestücken des Komponentenmagazins einerseits und eines Objektes anderseitsFig. 3 is a schematic representation of a device for loading the component magazine on the one hand and an object on the other
Fig. 4 eine weitere Vorrichtung zum Bestücken des Objektes in Seitenansicht und teilweise im SchnittFig. 4 shows another device for loading the object in side view and partially in section
Fig. 5 die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung in Ansi chtFig. 5 shows the device shown in Fig. 4 in Ansi
Fig. 6 einen Bestückungskopf in AnsichtFig. 6 an assembly head in view
Fig. 7 einen Schnitt nach Linie VII - VII in Fig. 67 shows a section along line VII - VII in FIG. 6
Fig. 8 einen Schnitt nach Linie VIII - VIII in Fig. 68 shows a section along line VIII-VIII in FIG. 6
Gemäss Fig. 1 weist ein Komponentenmagazin 1 eine Magazinplatte 2 auf, die mit einer Anzahl durchgehender Bohrungen 3 versehen ist. Es sind in Fig. 1 lediglich drei Bohrungen 3 dargestellt. Jede Bohrung 3 ist mit einer Zentrierfläche 4 versehen. Auf der den Zentrierflächen 4 abgewandten Seite ist die Magazinplatte 2 mit einer klebenden Schicht 5 Caus Klebstoff, einer se Ibstklebendert Schicht, einer beidseitig klebenden Folie u.s.w.) bedeckt, auf welcher verschiedene zu bestückende Komponenten 6, beispielsweise Chip-Komponenten oder andere konventionelle Bauelemente haften. Den Zentrierflächen 4 der Magazinplatte 2 entsprechen Zentrierflächen 8 eines Zentrierkörpers 9, der in einem Träger 11 befestigt und mit diesem sowohl in der zur Magazinplatte 2 senkrechten Richtung wie auch in einer zur Magazinplatte parallelen Ebene in nicht näher dargestellter Weise verstellbar und somit jeder einzelnen Bohrung 3 zuführbar ist. Allerdings könnte auch die Zentriervorrichtung 9,11 ortsfest angeordnet sein und der Komponentenmagazin 1 entsprechend beweglich angeordnet werden. Im Zentrierkörper 9 ist senkrecht zur Magazinplatte 2 eine in die jeweilige Bohrung 3 einführbare Ausstossnadel 10 verschiebbar gelagert. Auf der anderen Seite des Komponentenmagazins 1 liegt dem Zentrierkörper 9 mit der Ausstossnadel 10 ein Bestückungswerkzeug 35 gegenüber der analog wie die Zentriervorrichtung 9,11 relativ zum Komponentenmagazin 1 beweglich ist, wie später näher beschrieben wird.1, a component magazine 1 has a magazine plate 2, which is provided with a number of through bores 3. Only three bores 3 are shown in FIG. 1. Each bore 3 is provided with a centering surface 4. On the side facing away from the centering surfaces 4, the magazine plate 2 is covered with an adhesive layer 5 (made of adhesive, a self-adhesive layer, a double-sided adhesive film, etc.), on which various components 6, for example chip components or other conventional components stick. The centering surfaces 4 of the magazine plate 2 correspond to centering surfaces 8 of a centering body 9 which is fastened in a carrier 11 and can be adjusted therewith both in the direction perpendicular to the magazine plate 2 and in a plane parallel to the magazine plate, and thus to each individual bore 3 is feedable. However, the centering device 9, 11 could also be arranged in a stationary manner and the component magazine 1 could accordingly be arranged to be movable. In the centering body 9, an ejection needle 10 which can be inserted into the respective bore 3 is slidably mounted perpendicular to the magazine plate 2. On the other side of the component magazine 1, the centering body 9 with the ejection needle 10 is equipped with an equipping tool 35, relative to which the centering device 9, 11 is movable relative to the component magazine 1, as will be described in more detail later.
Während in Fig. 1 die Ausstossnadel 10 mit einer flachen Stirnseite 12 versehen ist, zeigt Fig. 2 eine für sehr kleine Komponenten bestimmte Variante. In diesem Fall weist die Ausstossnadel 10 eine Spitze 13 auf. Damit auch diejenigen Komponenten 6 verwendet werden können, die kleiner sind als die Bohrungen 3, sind die Bohrungen 3 mit einer selbstklebenden Folie 14 überbrückt. Anstelle Bohrungen 3 könnte auch Oeffnungen eines anderen als runden Querschnitts verwendet werden.While the ejection needle 10 is provided with a flat end face 12 in FIG. 1, FIG. 2 shows a variant intended for very small components. In this case, the ejection needle 10 has a tip 13. So that those components 6 can be used that are smaller than the holes 3, the holes 3 are bridged with a self-adhesive film 14. Instead of holes 3, openings of a cross-section other than round could also be used.
Gemäss Fig. 3 ist das Komponentenmagazin 1 verschiebbar gelagert und mit einer Steuerung 16 wirkverbunden Auf einer Aufnahmeplatte 17 kann eine an sich bekannte Komponentenzuführungseinheit (z.B. ein Magazin, ein Bandträger, ein Vibrationsförderer u.s.w.) angebracht werden, aus welcher gemäss einem Steuerbefehl bzw. einem in der Steuerung 16 aktivierten Programm, die Komponenten 6 durch einen an sich bekannten und nicht näher dargestellten Lader 18 dem Komponentenmagazin 1 zugeführt werden. In der Endstellung des Laders 18 befeindet sich die aus Fig. 1 und 2 ersichtliche Zentriervorrichtung 9,11, in diesem Fall ortsfest gegenüber dem beweglichen Komponentenmagazin 1 angeordnet. Auf der Aufnahmeplatte 17 kann aber auch das zu bestückende Objekt, beispielsweise Substrat in nicht näher dargestellter Weise positioniert und die Komponenten 6 umgekehrt vom Komponentenmapazin 1 mittels des Laders 18 dem zu bestückenden Objekt zugeführt werden.3, the component magazine 1 is slidably mounted and operatively connected to a controller 16 On a mounting plate 17, a known component feed unit (e.g. a magazine, a tape carrier, a vibration conveyor, etc.) can be attached, from which, according to a control command or a program activated in the controller 16, the components 6 by a known and not Loader 18 shown in detail can be supplied to the component magazine 1. In the end position of the loader 18, the centering device 9, 11 shown in FIGS. 1 and 2 is located, in this case arranged in a fixed position with respect to the movable component magazine 1. However, the object to be loaded, for example substrate, can also be positioned on the mounting plate 17 in a manner not shown in detail, and the components 6 can be fed from the component magazine 1 by means of the loader 18 to the object to be loaded.
In Fig. 4 und 5 ist eine nummerisch gesteuerte Bestückungsvorrichtung dargestellt. Auf einer Grundplatte 21 ist ein X-Y-Koordinatentiseh 22 angebracht. Auf einem mit der Grundplatte 21 verbundenen Träger 23 ist neben dem Komponentenmagazin 1 das zu bestückende Objekt 24 angeordnet. Der X-Y-Koordinatentisch 22 trägt einerseits einen Ausstosser 7, anderseits aber auch eine Konsole 25 mit einem Bestückungskopf 27. Der Bestückungskopf 27 ist in einem Schlitten 26 senkrecht zum Komponentenmagazinl verschiebbar gelagert. Wie gestrichelt dargestellt, könnte jedoch auch umgekehrt der Träger 23 mit dem Komponentenmagazin 1 und dem Objekt 24 dem X-Y-Koordinatentisch 22 und die Konsole 25 mit dem Bestückungskopf 27 sowie auch der Ausstosser 7 auf der Grundplatte 21 befestigt werden.4 and 5, a numerically controlled placement device is shown. An XY coordinate table 22 is attached to a base plate 21. The object 24 to be loaded is arranged on a carrier 23 connected to the base plate 21 in addition to the component magazine 1. The XY coordinate table 22 carries on the one hand an ejector 7, but on the other hand also a bracket 25 with a placement head 27. The placement head 27 is slidably mounted in a carriage 26 perpendicular to the component magazine. As shown in dashed lines, however, the carrier 23 with the component magazine 1 and the object 24, the XY coordinate table 22 and the console 25 with the placement head 27 could also be reversed the ejector 7 are attached to the base plate 21.
Der Best ückungs köpf 27 ist im Detail aus Fig. 6 bis 8 ersichtlich. Ein Grundkörper 31 des Bestückungskopfes 27 weist einseitig offene, in diesem Fall prismatische Führungen 32 auf (siehe Fig. 8) in welchen Werkzeughalter 33 mittels je eines Magnets 34 (Fig. 7 und 8), beispielsweise eines Elektromagnets, gehalten werden. Eine andere Form der Führungen 32 ist jedoch durchaus möglich. In Werkzeughaltern 33 sind Bestückungswerkzeuge 35, gegebenenfalls drei verschiedene Bestückungswerkzeuge 35a, 35b, 35c gehalten, die in ihrer Form den benötigten Komponenten 6, gegebenenfalls den in Fig. 6 gestrichelt angedeuteten Komponenten 6a, 6b, 6c angepasst sind.The assembly head 27 is shown in detail in FIGS. 6 to 8. A base body 31 of the placement head 27 has guides 32 which are open on one side and in this case prismatic (see FIG. 8) in which tool holder 33 are held by means of a magnet 34 (FIGS. 7 and 8), for example an electromagnet. Another form of the guides 32 is, however, quite possible. Tool holders 33, possibly three different mounting tools 35a, 35b, 35c, are held in tool holders 33, the shape of which is adapted to the required components 6, optionally to the components 6a, 6b, 6c indicated by dashed lines in FIG. 6.
Prinzipiell ist eine Verwendung eines einfachen Bestückungskopfes 27 mit einem Einzelwerkzeug möglich. Vorzugsweise werden jedoch mehrere Bestückungswerkzeuge 35 einem Bestückungskopf 27 zugeordnet, wobei der Achsabstand einzelner Bestückungswerkzeuge 35 dem Achsabstand einzelner Bohrungen 3 (Fig.1 und 2), im Komponentenmagazin 1 oder dem Mehrfachen dieses Abstandes entspricht.In principle, it is possible to use a simple placement head 27 with a single tool. Preferably, however, several assembly tools 35 are assigned to one assembly head 27, the center distance of individual assembly tools 35 corresponding to the center distance of individual bores 3 (FIGS. 1 and 2) in component magazine 1 or a multiple of this distance.
Am Grundkörper 31 des Bestückungskopfes 27 sind ferner Ausschubeinheiten 36 zum Ausstossen der Werkzeughalter 33 mit den Bestückungswerkzeugen 35 aus den Führungen 32, wobei dieses Ausstossen für alle Bestückungswerkzeuge 35 gleichzeitig oder individuell erfolgen kann.On the base body 31 of the placement head 27 there are also push-out units 36 for ejecting the tool holder 33 with the placement tools 35 from the guides 32, this ejection for all the placement tools 35 being able to take place simultaneously or individually.
Die Bestückungswerkzeuge 35 sind durch an sich be kannte Vakuumgreifer gebildet. In Fig. 7 sind die Vakuumskanäle und Verbi ndungs räume angedeutet und mit 37 bezeichnet.The pick and place tools 35 are formed by vacuum grippers known per se. 7 are the Vacuum channels and connection spaces are indicated and designated 37.
Der Ausstosser 7 weist gemäss Fig. 4 und 5 eine der Anzahl der Bestückungseinheiten am Bestückungskopf 27 entsprechende Anzahl der aus Fig. 1 und 2 bekannter Ausstossnadel 10, wobei die Betätigung dieser Ausstossnadel 10 gleichzeitig oder individuell erfolgen kann. In Fig. 1, 2 und 6 ist jeweils eine Ausstossnadel 10 einer Komponente 6 zugeordnet. Für grössere Komponenten 6 können jedoch an einer Komponente 6 zwei oder gar mehrere Ausstossnade In 10 gleichzeitig angreifen.4 and 5, the ejector 7 has a number of the ejection needle 10 known from FIGS. 1 and 2, corresponding to the number of assembly units on the assembly head 27, it being possible for this ejection needle 10 to be actuated simultaneously or individually. 1, 2 and 6, an ejection needle 10 is assigned to a component 6. For larger components 6, however, two or even more ejection pins 10 can act simultaneously on one component 6.
Aus dem beschriebenen Aufbau ergibt sich folgende Wirkungsweise.The following mode of action results from the structure described.
In einem ersten Schritt werden alle zur Bestückung des Objektes 24 notwendigen Komponenten 6 (beispielsweise Chips, Transistoren, Kondensatoren und andere Mikrobautei le) den an sich bekannten und daher nicht näher dargestellten Zuführungseinheiten durch konventionelle Lader entnommen und auf dem Komponentenmagazin 1 positioniert. Dabei haften die Komponenten 6 auf der klebenden Schicht 5 in den den Bohrungen 3 entsprechenden Stellen, wobei die Lage dieser Komponenten 6 durch die Zentriervorrichtung 9,11 jeweils genau definiert wird (vgl. Fig. 3). Sollen beispielsweise drei verschiedene Komponenten 6a, 6b, 6c dem zu bestückenden Objekt 24 zugeführt werden, so wird zuerst auf der in Fig. 2 schematisch dargestellten Vorrichtung die erste, die vierte, die siebte Stelle u.s.w. auf dem Komponentenmagazin 1 mit der Komponente όa belegt, wobei der Vorschub des Komponentenmagazins 1 dreifache Schritte ausführt und die Komponenten 6a der entsprechenden Zuführungseinheit auf der Aufnahmeplatte 17 entnommen werden. Der Zentrierkörper 9 befindet sich in einer der Endstellung des Laders 18 entsprechenden Stellung und ermöglicht eine genaue Positionierung der Komponentenstellung auf dem Komponentenmagazin 1, ohne dass auf den Vorschub des Komponentenmagazins 1 allzu grosse Präzisionsansprüche gestellt werden müssen. Dan a c h wird die Zuführungseinheit für die zweite Komponente 6b auf der Aufnahmeplatte 17 montiert und die zweite, die fünfte, die achte Stelle u.s.w. des Komponentenmagazins 1 belegt. Zuletzt wird auch die dritte Komponente 6c der dritten, der sechsten, de r neunten Stelle u.s.w. zugeführt.In a first step, all the components 6 (for example chips, transistors, capacitors and other micro components) that are necessary for equipping the object 24 are removed from the feed units known per se and therefore not shown in detail by conventional loaders and positioned on the component magazine 1. The components 6 adhere to the adhesive layer 5 in the locations corresponding to the bores 3, the position of these components 6 being precisely defined by the centering device 9, 11 (see FIG. 3). If, for example, three different components 6a, 6b, 6c are to be supplied to the object 24 to be loaded, the first, fourth, seventh position, etc. on component magazine 1 are first loaded with component όa on the device shown schematically in FIG. 2, the feed of the Component magazine 1 carries out three steps and the components 6a are removed from the corresponding feed unit on the mounting plate 17. The centering body 9 is in a position corresponding to the end position of the loader 18 and enables the component position on the component magazine 1 to be positioned precisely without the need for excessive precision requirements on the feed of the component magazine 1. The supply unit for the second component 6b is then mounted on the mounting plate 17 and the second, fifth, eighth position, etc. of the component magazine 1 is occupied. Finally, the third component 6c is also fed to the third, sixth, ninth place, etc.
In einem zweiten Schritt erfolgt dann die eigentliche Bestückung des Objektes 24 mit den auf dem Komponentenmagazin 1 genau positionierten Komponenten 6. Es sind dabei alle notwendigen Komponenten 6 unabhängig von ihrer Art und Grosse bereit gestellt. Bei kleineren Serien oder zu Laborzwecken kann dieser zweite Schritt auf de r gleichen Vorrichtung wie der erste Schritt in einem reversieblen Vorgang stattfinden (Fig. 3). Zu diesem Zweck muss in der Steuerung 16 ein entsprechendes Programm aktiviert werden. Dabei werden die Komponenten 6 durch die den Zentrierkörper 9 durchdringende Ausstossnadel 10 von der Schicht 5 angehoben, durch den Lader 18 ergriffen und zum Objekt 24 gebracht. Die genaue Positionierung des Objektes 24 erfolgt manuell mit Hilfe einer nicht näher dargestellten Positioniersvorrichtung (beispielsweise mit Referenzoptik u.a.) Zu einer Vielfachbestückung wird mit Vorteil eine automatische Bestückungsvorrichtung, wie in Fig. 4 bis 8 dargestellt, verwendet.In a second step, the actual loading of the object 24 then takes place with the components 6 precisely positioned on the component magazine 1. All the necessary components 6 are provided regardless of their type and size. For smaller series or for laboratory purposes, this second step can take place on the same device as the first step in a reversible process (FIG. 3). For this purpose, a corresponding program must be activated in the controller 16. The components 6 are lifted from the layer 5 by the ejection needle 10 penetrating the centering body 9, gripped by the loader 18 and brought to the object 24. The exact positioning of the object 24 is carried out manually using a positioning device (not shown in more detail) (for example with reference optics, etc.) An automatic assembly device, as shown in FIGS. 4 to 8, is advantageously used for multiple assembly.
In einer Ausgangsposition befindet sich der Schlitten 26 mit dem Bestückungskopf 27 oben. Die Bestückungswerkzeuge 35 werden mittels der Ausschubeinheiten 36 nach unten geschoben. Der Bestückungskopf 27 sowie auch der Ausstosser 7 werden mit dem X-Y-Koordinaten fisch 22 gemäss den angegebenen Koordinaten gegenüber dem Komponentenmagazin 1 verstellt, wonach der Schlitten 26 nach unten geschoben wird. Die Bestückungswerkzeuge 35 kommen in Berührung mit den Komponenten 6 und werden durch diese angehalten, während sich der Bestückungskopf 27 weiter nach unten bewegt. Dadurch verschieben sich die Bestückungswerkzeuge 35 in den Führungen 32 relativ nach oben. In einer bestimmten Lage stoppt der Schlitten 26 und das Vakuum in den Bestückungswerkzeugen 35 wird eingeschaltet. Die Ausstossnadeln 10 des Ausstossers 7 heben die Komponenten 6 vom Komponentenmagazin 1 ab. Der Schlitten 6 führt nach oben und die Komponenten 6 werden durch den Bestückungskopf 27 mitgenommen. Der Bestückungskopf 27 wird mit dem X-Y-Koordinatentiseh über die gewünschte Stelle auf dem Objekt 24 gebracht. Dann werden die Bestückungswerkzeuge 35 durch die Ausschubeinheiten 36 wiederum in den Führungen 32 nach unten geschoben, wobei das Vakuum in den Bestückungswerkzeugen ausgeschaltet wird. Die Komponenten 6 bleiben auf dem Objekt 24, während der Schlitten 26 wieder nach oben fährt. Dabei werden auch die Bestückungswerkzeuge 35 durch die Ausschubeinheiten 36 ganz nach oben in die Ausgangslage gebracht. Die Lagerung der Werkzeughalter 33 in den einseitig offenen Führungen 32 mit Hilfe des Magnets 34 ermöglicht eine rasche und mühelose Auswechslung der Betätigungswerkzeuge 35. In a starting position, the carriage 26 with the placement head 27 is at the top. The placement tools 35 are pushed down by means of the extension units 36. The loading head 27 and also the ejector 7 are adjusted with the XY coordinates fish 22 in accordance with the coordinates given relative to the component magazine 1, after which the carriage 26 is pushed downward. The assembly tools 35 come into contact with the components 6 and are stopped by them as the assembly head 27 moves further downward. As a result, the insertion tools 35 move relatively upward in the guides 32. In a certain position, the carriage 26 stops and the vacuum in the insertion tools 35 is switched on. The ejection needles 10 of the ejector 7 lift the components 6 off the component magazine 1. The carriage 6 leads upwards and the components 6 are carried along by the placement head 27. The placement head 27 is brought over the desired location on the object 24 with the XY coordinate table. Then the assembly tools 35 are pushed down again by the extension units 36 in the guides 32, the vacuum in the assembly tools being switched off. The components 6 remain on the object 24 while the carriage 26 is moving up again. The assembly tools 35 are also brought all the way up to the starting position by the extension units 36. The mounting of the tool holder 33 in the guides 32 open on one side with the aid of the magnet 34 enables the actuating tools 35 to be replaced quickly and effortlessly.

Claims

P A T E N T A N S P R U E C H E PATENT CLAIMS
1. Vorrichtung zum Bestücken eines Objektes (24) mit verschiedenen in elektrischen und elektronischen Schaltkreisen üblichen Komponenten (6), mit mindestens einem Bestückungswerkzeug (35) dadurch gekennzeichnet, dass alle zur Bestückung des Objektes (24) notwendigen Komponenten (6) auf einem Komponentenmagazin (1) angeordnet und durch eine klebende Schicht (5) gehalten sind, dass das Komponentenmagazin (1) mit einer Zentriervorrichtung (9,11) zusammenwirkende Zentriei flächen (4) aufweist, dass dem Bestückungswerkzeug (35) ein Ausstosser (7) zum Anheben der Komponenten (6) von der Schicht (5) gegenüberliegt und dass das Komponentenmagazin (1) einerseits und das Bestückungs werkzeug (35) sowie der Ausstosser (7) anderseits sowohl in der Achsrichtung beider letztgenannten Teile als auch senkrecht dazu relativ zueinander beweglich angeordnet sind.1. Device for equipping an object (24) with various components (6) customary in electrical and electronic circuits, with at least one equipping tool (35), characterized in that all components (6) required for equipping the object (24) are on a component magazine (1) arranged and held by an adhesive layer (5) that the component magazine (1) with a centering device (9, 11) cooperating center surfaces (4), that the insertion tool (35) has an ejector (7) for lifting the components (6) opposite the layer (5) and that the component magazine (1) on the one hand and the pick and place tool (35) and the ejector (7) on the other hand are arranged to be movable relative to each other both in the axial direction of the latter two parts and perpendicular to it .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Komponentenmagazin (1) eine Magazinplatte (2) umfasst, die eine Anzahl mit den Zentrierflachen (4) versehender Bohrungen (3) aufweist.2. Device according to claim 1, characterized in that the component magazine (1) comprises a magazine plate (2) which has a number of bores (3) provided with the centering surfaces (4).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriervorrichtung (9,11) einen mit Zentrierflächen (8) versehenen Zentrierkörper (9) aufweist, in welchem eine Ausstossnadel (10) verschiebbar gelagert und in die Bohrungen (3) einführbar ist, wobei die Zentrierflächen (8) des Zentrierkörpers (9) mit den Zentrierflächen (4) des Komponentenmagazins (1) in Eingriff bringbar sind. 3. Device according to claim 2, characterized in that the centering device (9, 11) has a centering body (9) provided with centering surfaces (8) in which an ejection needle (10) is slidably mounted and can be inserted into the bores (3), wherein the centering surfaces (8) of the centering body (9) can be brought into engagement with the centering surfaces (4) of the component magazine (1).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausstossnadel (10) eine flache Stirnseite (12) aufweist.4. The device according to claim 3, characterized in that the ejection needle (10) has a flat end face (12).
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausstossnadel (10) mit einer Spitze (13) versehen ist.5. The device according to claim 3, characterized in that the ejection needle (10) is provided with a tip (13).
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bestückungswerkzeuge in einem Bestückungskopf (27) angeordnet sind, deren Achsabstände den Achsabständen der Bohrungen (3) oder dem Mehrfachen dieser Achsabstände entsprechen.6. The device according to claim 2, characterized in that several placement tools are arranged in a placement head (27), the center distances of which correspond to the center distances of the bores (3) or the multiple of these center distances.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3 und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Bestückungswerkzeug (35) eine Ausstossnadel (10) zugeordnet ist und dass sowohl die einzelnen Bestückungswerkzeuge (35) als auch die einzelnen AusstossnadeIn (10) gleichzeitig oder individuell betätigbar sind.7. The device according to claim 3 and claim 6, characterized in that each insertion tool (35) is assigned an ejection needle (10) and that both the individual insertion tools (35) and the individual ejection needle (10) can be operated simultaneously or individually.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Komponentenmagazin (1) und das Objekt (24) auf. einem ortsfesten Träger (23) angeordnet sind und dass das Bestückungswerkzeug (35) und der Ausstosser (7) mit einem nummerisch gesteuerten Koordinatentisch (22) verbunden und mit diesem parallel zum Komponentenmagazin 1 beweglich sind.8. The device according to claim 1, characterized in that the component magazine (1) and the object (24). a stationary support (23) is arranged and that the loading tool (35) and the ejector (7) are connected to a numerically controlled coordinate table (22) and are movable with it parallel to the component magazine 1.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestückungswerkzeuge (35) in einseitig offenen Führungen (32) eines Grundkörpers (31) des Bestückungskopfes (27) verschiebbar gelagert und mit Hilfe eines Magnets (34) gehalten sind, und dass im Grundkörper (31) Vakuumkanäle (37) angeordnet und mit Vakuumkanälen (37a) im Bestückungswerkzeug (35) verbindbar sind.9. The device according to claim 6, characterized in that the placement tools (35) in one side open Guides (32) of a base body (31) of the placement head (27) are mounted displaceably and held with the aid of a magnet (34), and that vacuum channels (37) are arranged in the base body (31) and with vacuum channels (37a) in the placement tool (35) are connectable.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten (6) durch einen Lader (18) aus an sich bekannten, auf einer Aufnahmeplatte (17) angebrachten Zuführungseinheiten dem Komponentenmagazin (1) zuführbar sind und dass umgekehrt durch den Lader (18) die Komponenten (6) vom Komponentenmagazin (1) dem auf der Aufnahmeplatte (17) positionierten Objekt (24) zuführbar sind. 10. The device according to claim 1, characterized in that the components (6) can be fed to the component magazine (1) by a loader (18) from known, on a mounting plate (17) attached feed units and that vice versa by the loader (18 ) the components (6) can be fed from the component magazine (1) to the object (24) positioned on the mounting plate (17).
B E Z U G S Z I F F E R NB E Z U G S Z I F F E R N
1 Komponentenmagazin 2 Magazinplatte 3 Bohrung 4 Zentrierfläche 5 klebende Schicht 6 Komponente 7 Ausstosser 8 Zentrierflache 9 Zentrierkörper 10 Ausstossnadel 11 Träger 12 flache Stirnseite 13 Spitze 14 Folie 15 - 16 Ateuerung 17 Aufnahmeplatte 18 Lader 19 - 20 - 21 Grundplatte 22 X-Y-Koordinatentisch 23 Träger 24 zu bestückendes Objekt 25 Konsole 26 Schlitten 27 Bestückungskopf 28 -29 -30 - 31 Grundkörper 32 Führung 33 Werkzeugha Iter 34 Magnet 35 Bestückungswerkzeug 36 Ausschubeinheit 37, 37a Vakuumkanäle u. Verbindungsraume 1 component magazine 2 magazine plate 3 bore 4 centering surface 5 adhesive layer 6 component 7 ejector 8 centering surface 9 centering body 10 ejection needle 11 carrier 12 flat end 13 tip 14 film 15 - 16 control 17 mounting plate 18 loader 19 - 20 - 21 base plate 22 XY coordinate table 23 carrier 24 Object to be assembled 25 Console 26 Carriage 27 Assembly head 28 -29 -30 - 31 base body 32 guide 33 tool holder 34 magnet 35 assembly tool 36 extension unit 37, 37a vacuum channels u. Connecting spaces
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