EP1070151B1 - Bras de positionnement pour systemes de positionnement et d'equipement et procede de production de bras de positionnement - Google Patents

Bras de positionnement pour systemes de positionnement et d'equipement et procede de production de bras de positionnement Download PDF

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EP1070151B1 EP99917748A EP99917748A EP1070151B1 EP 1070151 B1 EP1070151 B1 EP 1070151B1 EP 99917748 A EP99917748 A EP 99917748A EP 99917748 A EP99917748 A EP 99917748A EP 1070151 B1 EP1070151 B1 EP 1070151B1
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ceramic
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positioning arm
outer layer
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    • Y10T428/249956—Void-containing component is inorganic

Definitions

  • positioning and placement systems e.g. SMD (surface mounted device) - placement machine must have the positioning unit can be moved in the X and Y direction.
  • Y positioning axes becomes a space-saving portal construction preferred, in which a positioning arm itself, for example is movable in the X direction, while one in the horizontal Area of the positioning arm arranged slide unit the movement of the positioning unit attached to it in the Y direction.
  • the positioning arms which can also be designed as a portal, high accelerations to achieve with low drive or braking power, the moving mass must be kept as low as possible. on the other hand however, there is a need to move the positioning arms, to be resistant to bending and torsion.
  • Bending and torsion-resistant positioning arms for positioning and Placement systems are mostly used as welded constructions, as a stainless steel investment casting construction or as a composite of stainless steel investment casting and welded parts. Furthermore aluminum extrusions, aluminum castings and Ceramic materials as well as fiber composites such as glass fiber or carbon fiber reinforced laminates are used.
  • Models In the manufacture of the bending and torsion-resistant positioning arms by investment casting are first appropriate Models are provided, these so-called “lost” Models mostly made of waxes, thermoplastic materials, Urea or mixtures thereof exist.
  • CH 686 251 describes a process for producing light, portals resistant to bending and torsion, in particular from Portals in placement machines, known, from which one fusible, releasable and / or burnable material a model is produced, which is then coated with a ceramic slip and then drying is provided with a ceramic shell. After removal of the model, for example by melting it out, becomes the portal finished by burning.
  • Disadvantageous when using ceramic materials are the lack of suitable, inexpensive joining techniques of ceramic workpieces with each other and with workpieces on another for example metallic material base and the other high brittleness of ceramic material under load can easily break a portal.
  • a component for the chassis is one Motor vehicle and a method for producing such Known component, the component made of die-cast aluminum exists and has a cavity profile, in the cavity there is a core made of aluminum foam.
  • the invention has for its object a positioning arm as well as a flexible process for the production of positioning arms specify, these positioning arms on the one hand the highest possible bending and torsional rigidity and on the other hand have the lowest possible weight should.
  • the method is intended in particular for production lighter, bending and torsion-resistant positioning arms be suitable for positioning and placement systems.
  • the task is accomplished by a positioning arm and placement system and their manufacture according to the characteristics of claims 1 to 30 solved.
  • the method according to the invention also offers the possibility of optimal design, in particular the design requirements for high bending and torsional rigidity can be taken into account.
  • Both cores made of metal or ceramic foam are are surrounded with non-foamed material as well as cores made of non-foamed material Core covered with a layer of metal or ceramic foam are surrounded, realizable, resulting in great flexibility in the design of the positioning arms leads.
  • Semi-finished products are at least according to claims 5 and 18 or claims 12 and 27 partially arranged in the non-foamed material. Thereby there is a firm connection of the semi-finished product in the positioning arm and thus are simple connections of the positioning arm can be realized with other workpieces. So you can For example, cast threads, which are then used for screw connections are used or tubular semi-finished products as simple implementation of cable bushings when in use in placement machines for power and data supply of placement heads attached to the positioning arm.
  • the use of aluminum or aluminum alloys as metal foam and / or non-foamed material according to one of claims 29 or 30 leads to particularly light positioning arms due to the low specific weight of aluminum.
  • the elastic modulus of aluminum foam materials is lower with approx. 5 GPa than for aluminum (69 GPa), ceramic (approx. 300 GPa) or steel (approx. 210 GPa), due to its low density (300-1000 kg / m 3 ) compared to the other materials (aluminum: 2700 kg / m 3 , ceramics: approx. 4000 kg / m 3 , steel approx. 8000 kg / m 3 ), there is a high specific bending stiffness, which is further improved by combination with other materials becomes.
  • Figure 1 it is shown as part of a positioning arm a positioning and placement system 1 from a core 2
  • Metal or ceramic foam made with a cladding layer 3 is cast around a metallic or ceramic material, is constructed.
  • a low-pressure casting process is used for casting used.
  • a core 2 made of aluminum foam with aluminum or an aluminum alloy cast around. Due to the lower density of the Aluminum foam is a weight reduction compared to massive Positioning arms made of aluminum.
  • Process the cores in the positioning arm which is the manufacture simplified.
  • are suitable as ceramic foam for example aluminum silicate processed by the vacuum suction process Aluminum oxide fibers or alkaline earth silicate fibers.
  • the method can be varied for example by several cores 2 made of aluminum foam material together with a metallic or ceramic Material 3 are cast. This creates between the cores 2 partitions 3a made of metallic or ceramic Material 3, which has a higher rigidity of the positioning arm to ensure.
  • cores 2 made of aluminum foam material together with a metallic or ceramic Material 3 are cast.
  • This creates between the cores 2 partitions 3a made of metallic or ceramic Material 3, which has a higher rigidity of the positioning arm to ensure.
  • Convention casting processes with Such cores cannot be made from sand cores because the Sand cores can be removed through holes after casting have to.
  • a core 3 from a non-foamed Material such as a semi-finished product or a Metal casting or metal extrusion from a cladding layer 3 is surrounded by metal or ceramic foam, which again with a further layer 4 made of a metallic or cast ceramic material.
  • Suitable as semi-finished products for example threaded inserts or bodies with mounting surfaces, those for connecting the positioning arms to others Serve components.
  • 5a, 5b and 5c three possibilities are shown Arrange semi-finished products in positioning arms.
  • 5a is shown like a semifinished product 5 surrounded by metal or ceramic foam 6 is.
  • This embodiment has the disadvantage that due to the low surface adhesion between metal or Ceramic foam 6 and semi-finished 5 often do not connect is sufficiently resilient.
  • Higher loads are achieved by the embodiment according to FIG. 5b, in which the semi-finished product 5th both of the core 2 made of metal or ceramic foam and the cladding layer 3 made of metallic or ceramic material is surrounded.
  • the embodiment according to FIG. 5c too the semifinished product 5 in a known manner from the cladding layer 3 from metallic or ceramic material is surrounded and none Contact with the core 2 made of metal or ceramic foam is suitable to withstand high loads.
  • tubular semi-finished products 7 Surrounding tubular semi-finished products 7, as shown in FIG. 6 is shown, allows the inclusion of cables in the tubular semi-finished products from one end of the positioning arm can be led to the other without the risk of Confusing cables when moving the positioning arm.
  • the positioning arm 1 is made of cores 2 and a cladding layer 3 shown how it is used in an automatic placement machine Commitment comes.
  • the positioning arm 1 is in the X direction movable on a rail 10.
  • a carriage 11 is attached, which is in the Y direction is proceeded.
  • the carriage 11 is a placement head 12 connected, the plurality of pipettes 13 along of its scope.
  • the suction pipettes 13 are used for Transport of components 14 from feed units, not shown to the desired position of the components 14 a circuit board 15, as shown in Fig. 8.
  • the Placement head 13 is rotatably mounted, so that overall for example, with twelve suction pipettes 13, initially twelve components 13 are removed from the feed units before these twelve components 13 one after the other on the circuit board 15 can be set.
  • the invention includes all other possible combinations of metal foams with metallic and / or ceramic Materials that are not shown in detail here but are obvious to the expert. So you can layered Structures, for example, by surrounding metallic or ceramic cores with metal or ceramic foam and subsequent further casting with metallic and / or ceramic materials.
  • the described methods are particularly suitable for implementation of positioning arms in automatic placement machines that are special are subjected to strong acceleration forces. Also for highly accelerated components on machines, their decay behavior strong influence on positioning time and positioning accuracy the procedure is suitable.

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Abstract

Les bras de positionnement (1) pour systèmes de positionnement et d'équipement sont soumis à des accélérations élevées et doivent par conséquent être conçus de façon à être légers tout en étant résistants à la flexion et à la torsion. L'utilisation de matériaux composites à base de mousses métalliques ou céramiques et de matériaux non expansés pour les bras de positionnement (1) dans des systèmes de positionnement et d'équipement permet d'obtenir des bras de positionnement (1) légers, présentant cependant une grande rigidité. Les produits semi-finis (5) sont placés dans un matériau non expansé où la liaison entre le produit semi-fini (5) et le matériau (1) est meilleure que dans la mousse métallique ou céramique.

Claims (30)

  1. Bras de positionnement (1) pour systèmes de positionnement et d'équipement, sur la base de matériaux céramiques,
    caractérisé en ce que
    le bras de positionnement (1) comprend au moins un noyau (2) et une couche enveloppante (3) entourant le noyau (2), le noyau (2) étant constitué d'une mousse céramique et la couche enveloppante (3) étant constituée d'un matériau non expansé.
  2. Bras de positionnement (1) pour systèmes de positionnement et d'équipement, sur la base de matériaux céramiques,
    caractérisé en ce que
    le bras de positionnement (1) comprend au moins un noyau (2) et une couche enveloppante (3) entourant le noyau (2) , le noyau (2) étant constitué d'un matériau non expansé et la couche enveloppante (3) étant constituée d'une mousse céramique.
  3. Bras de positionnement (1) pour systèmes de positionnement et d'équipement selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2,
    caractérisé en ce que
    plusieurs noyaux (2) sont entourés en commun par la couche enveloppante (3).
  4. Bras de positionnement (1) pour systèmes de positionnement et d'équipement selon l'une des revendications 1, 2 ou 3,
    caractérisé en ce que
    d'autres couches (4) en mousse céramique et en matériaux non expansés sont disposées en alternance autour de la couche enveloppante (3).
  5. Bras de positionnement (1) pour systèmes de positionnement et d'équipement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,
    caractérisé en ce que
    des produits semi-finis (5) sont disposés au moins en partie dans le matériau non expansé.
  6. Bras de positionnement (1) pour systèmes de positionnement et d'équipement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,
    caractérisé en ce que
    le matériau non expansé est constitué d'un matériau céramique.
  7. Procédé de fabrication d'un bras de positionnement (1) pour des systèmes de positionnement et d'équipement, sur la base de matériaux céramiques,
    caractérisé en ce que
    au moins un noyau (2) est fabriqué à partir d'une mousse céramique,
    et en ce que le au moins un noyau (2) est entouré par une couche enveloppante (3) en matériau non expansé.
  8. Procédé de fabrication d'un bras de positionnement (1) pour des systèmes de positionnement et d'équipement, sur la base de matériaux céramiques,
    caractérisé en ce que
    au moins un noyau (2) est fabriqué à partir d'un matériau non expansé,
    et en ce que le au moins un noyau (2) est entouré par une couche enveloppante (3) en mousse céramique.
  9. Procédé de fabrication d'un bras de positionnement (1) pour des systèmes de positionnement et d'équipement selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8,
    caractérisé en ce que
    plusieurs noyaux (2) sont fabriqués,
    et en ce que les noyaux (2) sont entourés en commun par la couche enveloppante (3).
  10. Procédé de fabrication d'un bras de positionnement (1) pour des systèmes de positionnement et d'équipement selon l'une quelconque des revendications 7 à 9,
    caractérisé en ce que
    un matériau métallique est utilisé comme matériau non expansé,
    et en ce que les noyaux (2) sont entourés par le matériau métallique au moyen d'un procédé de coulée sous pression.
  11. Procédé de fabrication d'un bras de positionnement (1) pour des systèmes de positionnement et d'équipement selon l'une quelconque des revendications 7 à 10,
    caractérisé en ce que
    un matériau métallique est utilisé comme matériau non expansé,
    et en ce que le matériau céramique est cuit ultérieurement.
  12. Procédé de fabrication d'un bras de positionnement (1) pour des systèmes de positionnement et d'équipement selon la revendication 10,
    caractérisé en ce que
    des produits semi-finis (5) sont entourés par le matériau métallique, en commun avec les noyaux (2).
  13. Procédé de fabrication d'un bras de positionnement (1) pour des systèmes de positionnement et d'équipement selon l'une quelconque des revendications 7 à 12,
    caractérisé en ce que
    la couche enveloppante (3) est entourée en alternance par d'autres couches (4) en mousse métallique ou céramique et en matériaux non expansés.
  14. Système d'équipement avec un bras de positionnement (1), sur la base de matériaux métalliques ou céramiques,
    caractérisé en ce que
    le bras de positionnement (1) comprend au moins un noyau (2) et une couche enveloppante (3) entourant le noyau (2), le noyau (2) étant constitué d'une mousse métallique ou céramique et la couche enveloppante (3) étant constituée d'un matériau non expansé.
  15. Système d'équipement avec un bras de positionnement (1), sur la base de matériaux métalliques ou céramiques,
    caractérisé en ce que
    le bras de positionnement (1) comprend au moins un noyau (2) et une couche enveloppante (3) entourant le noyau (2), le noyau (2) étant constitué d'un matériau non expansé et la couche enveloppante (3) étant constituée d'une mousse métallique ou céramique.
  16. Système d'équipement selon l'une quelconque des revendications 14 ou 15,
    caractérisé en ce que
    plusieurs noyaux (2) sont entourés en commun par la couche enveloppante (3).
  17. Système d'équipement selon l'une quelconque des revendications 14, 15 ou 16,
    caractérisé en ce que
    d'autres couches (4) en mousse métallique ou céramique et en matériaux non expansés sont disposées en alternance autour de la couche enveloppante (3).
  18. Système d'équipement selon l'une quelconque des revendications 14 à 17,
    caractérisé en ce que
    des produits semi-finis (5) sont disposés au moins en partie dans le matériau non expansé.
  19. Système d'équipement selon l'une quelconque des revendications 14 à 18,
    caractérisé en ce que
    la mousse métallique est constituée de mousse d'aluminium ou de mousse d'un alliage d'aluminium.
  20. Système d'équipement selon l'une quelconque des revendications 14 à 19,
    caractérisé en ce que
    le matériau non expansé est constitué d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium.
  21. Système d'équipement selon l'une quelconque des revendications 14 à 20,
    caractérisé en ce que
    le matériau non expansé est constitué d'un matériau céramique.
  22. Procédé de fabrication d'un système d'équipement avec un bras de positionnement (1), sur la base de matériaux métalliques ou céramiques,
    caractérisé en ce que
    au moins un noyau (2) est fabriqué en mousse métallique ou céramique,
    et en ce que le au moins un noyau (2) du bras de positionnement est entouré par une couche enveloppante (3) en matériau non expansé.
  23. Procédé de fabrication d'un système d'équipement avec un bras de positionnement (1), sur la base de matériaux métalliques ou céramiques,
    caractérisé en ce que
    au moins un noyau (2) du bras de positionnement est fabriqué dans un matériau non expansé,
    et en ce que le au moins un noyau (2) est entouré par une couche enveloppante (3) en mousse métallique ou céramique.
  24. Procédé de fabrication d'un système d'équipement selon l'une quelconque des revendications 22 ou 23,
    caractérisé en ce que
    plusieurs noyaux (2) sont fabriqués,
    et en ce que les noyaux (2) sont entourés en commun par la couche enveloppante (3).
  25. Procédé de fabrication d'un système d'équipement selon l'une quelconque des revendications 22 ou 24,
    caractérisé en ce que
    un matériau métallique est utilisé comme matériau non expansé,
    et en ce que les noyaux (2) sont entourés par le matériau métallique au moyen d'un procédé de coulée sous pression.
  26. Procédé de fabrication d'un système d'équipement selon l'une quelconque des revendications 22 à 25,
    caractérisé en ce que
    un matériau métallique est utilisé comme matériau non expansé,
    et en ce que le matériau céramique est cuit ultérieurement.
  27. Procédé de fabrication d'un système d'équipement selon la revendication 24,
    caractérisé en ce que
    des produits semi-finis (5) sont coulés avec le matériau métallique, en commun avec les noyaux (2).
  28. Procédé de fabrication d'un système d'équipement selon l'une quelconque des revendications 22 à 27,
    caractérisé en ce que
    la couche enveloppante (3) est entourée en alternance par d'autres couches (4) en mousse métallique ou céramique et en matériaux non expansés.
  29. Procédé de fabrication d'un système d'équipement selon l'une quelconque des revendications 22 à 28,
    caractérisé en ce que
    de la mousse d'aluminium ou une mousse sur la base d'un alliage d'aluminium est utilisée comme mousse métallique.
  30. Procédé de fabrication d'un système d'équipement selon l'une quelconque des revendications 22 à 25 ou 27 à 29,
    caractérisé en ce que
    de l'aluminium ou un alliage d'aluminium est utilisé comme matériau non expansé.
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