EP1785021A1 - Positioning device - Google Patents

Positioning device

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Publication number
EP1785021A1
EP1785021A1 EP05771946A EP05771946A EP1785021A1 EP 1785021 A1 EP1785021 A1 EP 1785021A1 EP 05771946 A EP05771946 A EP 05771946A EP 05771946 A EP05771946 A EP 05771946A EP 1785021 A1 EP1785021 A1 EP 1785021A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
support
bearing
support arm
movement
positioning device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05771946A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Mohammad Mehdianpour
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ASMPT GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1785021A1 publication Critical patent/EP1785021A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current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

Definitions

  • the present invention relates to processing a Positioniervorrich ⁇ , particularly for a placement head of an Be Glaautoma ⁇ th for populating substrates with electrical Bauelemen ⁇ th.
  • a positioning device known from WO 99/44407 comprises a carrier arm, which is displaceably guided along a linear guide. While the support arm is mounted at one end by a fixed bearing, the rotor of a linear motor is fixed at its opposite end, which is encompassed by a fixed to the chassis of the positioning, U-shaped aus ⁇ formed stator of the linear motor. In addition, a guide rail on Chas ⁇ sis is mounted on the side of the linear motor, which is mounted on the support arm from being ⁇ guide roll up and gripped below.
  • the Positioniervorrich- processing has the disadvantage that it ⁇ accelerate the strong loading and braking in the support arm to elastic Verfor ⁇ provisions of the support arm in the direction of movement is such that ei ⁇ ne exact positioning can be ensured only after sufficient decay of the vibration of the support arm ,
  • the game in the camp also causes inaccuracies in the positioning.
  • the support arm of the positioning device is at one end by a fixed bearing and at the opposite end by a loose support bearing in a direction of movement the carrier arm movably mounted.
  • the support arm On the part of the movable bearing, the support arm is supported on a guide surface, which is formed parallel to the direction of movement and obliquely to a plane defined by the direction of movement and the extension axis of the support arm surface.
  • means for generating a force acting on the support arm force are provided such that the support arm is loaded on the side of the support bearing with an additional bearing force perpendicular to the guide surface of the support bearing.
  • extra support force is to be understood that this bearing force acts in addition to the ⁇ by the weight of the bearing arm her pre-called bearing force on the support arm.
  • the support arm receives a force in the direction of the guide ⁇ surface and thereby Pulled or pressed on this.Thus, there are numerous advantages
  • the oblique embodiment allows the guide surface of the loose support bearing a thermal Ausdeh ⁇ voltage of the carrier arm. Thermal material tension in the support arm or tilting of the support arm in the bearings is thereby avoided. Furthermore, not only a vertical but above all a good lateral support results for the support arm by the slope of the guide surface, wherein the support effect is considerably enhanced by the force generated by the above-mentioned means.
  • Carrier arm occurs, significantly reduced.
  • the desired Po ⁇ can sition with the inventive positioning device so quickly and be approached with precision.
  • the carrier arm is driven by a linear arm motor whose rotor and stator are arranged in such a way. net are that the linear motor at the same time assumes the function of the drive and the means for generating the force acting on the support arm force. This both the high Po sitionier accuracy can a linear motor and the strong be- seen the stator and the rotor magnetic force acting out ⁇ be utilized.
  • the rotor of the linear motor at the end of the support arm on which the loose support bearing is so the arm on the ⁇ poor acting, directed perpendicular to the guide surface force and thereby the lateral support of the support arm is particularly strong ,
  • the positioning device according to the invention can also be designed An ⁇ demanding 4 to the effect that the hard ⁇ spanned surface is oriented shelf parallel to the movement direction and oblique to a direction by the movement of the axis of extension and of the support arm. This ge ⁇ the rigidity and stability are increasing the support arm on.
  • FIG. 1 shows a side view of a first exemplary embodiment of the positioning device according to the invention in the direction of movement of the carrier arm
  • FIG. 2 shows a plan view of the first exemplary embodiment of the positioning device according to the invention shown in FIG.
  • FIG. 3 represent a side view of a second embodiment of the positioning device according to the invention.
  • a first embodiment of the present invention positio ⁇ niervorraum 1 is shown in Figures 1 and 2.
  • FIG. This is a positioning device 1 for a placement head 2 of a placement machine 3, as it is used for the loading of substrates 4 with electrical components.
  • the placement machine 3 has a chassis 5, on the upper side of a working plane is formed.
  • a Transportstre ⁇ bridge 6 is provided, transported on the substrates to be loaded 4 to a placement position and can be transported away again after the placement of die ⁇ these.
  • the working plane is spanned by the positioning device 1 transversely to the transport direction of the substrates 4.
  • the positioning device 1 comprises a support arm 7, which is mounted at one of its ends by a fixed bearing 8 and at its opposite end by a loose support bearing 9 in a direction parallel to the transport direction of the substrates 4 moving direction x relative to the chassis 5 of the placement machine 3 slidably.
  • the support arm 7 thus extends transversely to the direction of movement x.
  • a 9 provided Linearmo on the side of the loose support bearing serves ⁇ gate 10.
  • the rotor 11 of the linear motor 10 on Trä ⁇ gerarm 7 and the stator 12 of the linear motor 10 at a small distance to the chassis 5 of the placement 3 intended.
  • located on the support arm 7 of the placement 2 which by means of its own drive (not shown) in the direction y of the extension axis of the support arm 7, ie transversely to the direction of movement x of the support arm 7, is movable.
  • the loose support bearing 9 of the positioning device 1 consists of at least one provided on the support arm 7 support roller 13 (this embodiment is not shown), which is supported along a trained on the chassis 5 of the placement machine 3 th guide surface 14.
  • the unwinding direction of the support roller 13 is oriented in the direction of movement x of the support arm 7.
  • this is preferably in the neutral phase of Trä- gerarms 7, ie arranged in the direction of movement x centered on the support arm.
  • air bearings or slide bearings can be provided.
  • two support rollers 13 are provided.
  • the support rollers 13 are arranged one behind the other in the direction of movement and their unwinding direction is oriented in the direction of movement x of the support arm 7.
  • the guide surface 14 of the support bearing 9 is parallel to the direction of movement of the support arm 7 and formed obliquely to a plane defined by the direction of movement and the extension axis of the support arm 7 surface.
  • the running surface of the linear motor 10 extends in this embodiment, also obliquely to the plane defined by the direction of movement and the extension axis of the support arm 7 surface.
  • Positioniervor ⁇ device 1 Another advantage of the invention Positioniervor ⁇ device 1 is that the inclined guide surface 14 allows the supporting bearing 9 ⁇ thermal deformations of the support arm 7 in the direction of the axis of extension.
  • the support arm 7, for example when heated can expand in the direction of its extension axis, since the support rollers 13 can move upwards along the guide surface 14 of the support bearing 9. Thermal material stresses or tilting of the bearings thus do not occur.
  • the support arm 7 is biased by the magnetic force in the direction of its extension axis ⁇ , so that the game is taken from the opposite Festla ⁇ ger 8.
  • the fixed bearing 8 is formed in a similar manner as the movable bearing parallel to the direction of movement and obliquely to a by the movement direction and the Motherre ⁇ ckungsachse of the support arm 7 spanned surface.
  • the carrier arm 7 is widened in the region of the bearings. As a result, the rigidity increases, and the tendency to torsion during braking and accelerating is considerably reduced.
  • the present invention is based on the principle that the positioning device 1 via means (in the Ausure ⁇ tion of the linear motor 10) for generating a force acting on the support arm 7 (in the embodiment, the magnetic force F M ), so that a force (in this case the force F L ) acts on the support arm 7 in the direction of the guide surface 14 of the loose support bearing 9 and the support arm is pulled or pushed onto the guide surface 14 of the support bearing 9.
  • this also means that the running surface of the linear motor 10 does not necessarily have to be inclined, but that it is only important that at least one component of the between see the stator 12 and the rotor 11 acting magnetic force F M pulls the support arm 7 on the guide surface 14 of the support bearing 9.
  • the above-described lateral support effect can be achieved.
  • the largest supporting force is achieved when the running surface ⁇ and the guide surface 14 of the support bearing 9 are arranged in parallel. The greater the deviation from the parallelism is ty ⁇ , the smaller is the component of the magnetic force F M which pulls the support arm 7 on the guide surface fourteenth
  • the drive of the positioning device 1 is formed as a linear motor 10, which simultaneously performs the function of the means for generating the force acting on the support arm 7 supporting force F L by the acting magnetic force F M , other embodiments of Invention conceivable.
  • the drive of the positioning device 1 can also be realized by a belt drive or a spindle drive, in which case the means for generating the support force acting on the support arm 7 must be provided separately.
  • This agent can then, for example, a correspondingly provided on the support arm 7 permanent magnets ⁇ th 15 (as shown in Fig. 3) act, which is in gerin ⁇ gem distance with provided on the chassis 5 ferromagnetic plates interact.
  • a further possibility for generating the force acting on the support arm 7 would also be the attachment of a pneumatic suction device (reverse air bearing) on the support arm 7 which pulls the support arm 7 in accordance with the principle of the invention in the direction of the guide surface 14 of the support bearing 9 presses.
  • a pneumatic suction device reverse air bearing
  • the loose support bearing 9 can be realized instead of a roller bearing as an air bearing. The freedom from friction of the air bearing resulting in the positioning device 1 further advantages.
  • the linear motor 10 is on the Side of the support arm 7 is provided on which the loose support bearing 9 is located.
  • This embodiment brings the Vor ⁇ part of a favorable force transmission to the support arm 7 in the direction of the guide surface 14 of the support bearing 9 with it.
  • the linear motor 10, or the means for generating the force acting on the carrier arm can in principle also be provided on the side of the fixed bearing 8.
  • the linear motor 10 is located in the direction of the extension axis of the carrier arm 7 between the fixed bearing 8 and the opposite loose support bearing 9.

Abstract

The invention relates to a positioning device (1) in particular for the assembling head (2) of an assembling machine (3) which makes it possible to fit the substrates (4) with electric componenets. The inventive device comprises a support arm (7) which is displaceable by a driving device in a displacement direction with respect to the chassis (5) of the positioning device, extends in a vertical direction with respect the displacement direction, is movably mounted in the displacement direction by a fixed bearing (8) in the end area and by a support bearing (9) in the opposite end area, wherein said support arm (7) rests on the support bearing (9) guide surface (14) which is parallel to the displacement direction and sloping with respect to a surface fixed by the displacement direction and the longitudinal axis of said support arm (7). A device produces a force acting on the support arm (7) in such a way that it is driven on the support bearing (9) side by the reaction of an additional bearing in a perpendicular direction to the guide surface (14) of the support bearing (9)

Description

Beschreibungdescription
Positioniervorrichtungpositioning
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Positioniervorrich¬ tung, insbesondere für einen Bestückkopf eines Bestückautoma¬ ten zum Bestücken von Substraten mit elektrischen Bauelemen¬ ten.The present invention relates to processing a Positioniervorrich¬, particularly for a placement head of an Bestückautoma ¬ th for populating substrates with electrical Bauelemen¬ th.
Eine aus WO 99/44407 bekannte Positioniervorrichtung umfasst einen Trägerarm, der entlang einer Linearführung verschiebbar geführt ist. Während der Trägerarm an einem Ende durch ein Festlager gelagert ist, ist an seinem gegenüberliegenden Ende der Läufer eines Linearmotors befestigt, welcher von einem am Chassis der Positioniervorrichtung befestigten, U-förmig aus¬ gebildeten Stator des Linearmotors umgriffen wird. Zusätzlich ist auf Seiten des Linearmotors eine Führungsschiene am Chas¬ sis angebracht, die von am Trägerarm angebrachten Führungs¬ rollen oben und unten umgriffen wird. Die Positioniervorrich- tung weist jedoch den Nachteil auf, dass es beim starken Be¬ schleunigen und Abbremsen im Trägerarm zu elastischen Verfor¬ mungen des Trägerarms in Bewegungsrichtung kommt, so dass ei¬ ne exakte Positionierung erst nach hinreichendem Abklingen der Schwingungen des Trägerarm sichergestellt werden kann. Auch das Spiel im Festlager verursacht Ungenauigkeiten in der Positionierung.A positioning device known from WO 99/44407 comprises a carrier arm, which is displaceably guided along a linear guide. While the support arm is mounted at one end by a fixed bearing, the rotor of a linear motor is fixed at its opposite end, which is encompassed by a fixed to the chassis of the positioning, U-shaped aus¬ formed stator of the linear motor. In addition, a guide rail on Chas ¬ sis is mounted on the side of the linear motor, which is mounted on the support arm from being ¬ guide roll up and gripped below. However, the Positioniervorrich- processing has the disadvantage that it ¬ accelerate the strong loading and braking in the support arm to elastic Verfor¬ provisions of the support arm in the direction of movement is such that ei ¬ ne exact positioning can be ensured only after sufficient decay of the vibration of the support arm , The game in the camp also causes inaccuracies in the positioning.
Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, eine Positionier¬ vorrichtung zu liefern, bei der die gewünschte Position schnell und exakt angefahren werden kann.It is therefore an object of the invention to provide a positioning ¬ device in which the desired position can be approached quickly and accurately.
Diese Aufgabe wird durch die Positioniervorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by the positioning device according to independent claim 1.
Erfindungsgemäß ist der Trägerarm der Positioniervorrichtung an einem Ende durch ein Festlager und am gegenüberliegenden Ende durch ein loses Stützlager in einer Bewegungsrichtung des Trägerarms verfahrbar gelagert. Auf Seiten des Loslagers stützt sich der Trägerarm auf einer Führungsfläche ab, die parallel zur Bewegungsrichtung und schräg zu einer durch die Bewegungsrichtung und die Erstreckungsachse des Trägerarms aufgespannte Fläche ausgebildet ist. Des Weiteren sind Mittel zur Erzeugung einer auf den Trägerarm wirkenden Kraft derart vorgesehen, dass der Trägerarm auf Seiten des Stützlagers mit einer zusätzlichen Lagerkraft senkrecht zur Führungsfläche des Stützlagers belastet ist. Der Begriff „zusätzlichen La- gerkraft" ist dabei so zu verstehen, dass diese Lagerkraft zusätzlich zu der durch die Gewichtskraft des Lagerarms her¬ vorgerufene Lagerkraft auf den Trägerarm wirkt. Der Trägerarm erfährt also eine Kraftwirkung in Richtung auf die Führungs¬ fläche und wird dadurch auf diese gezogen bzw. gedrückt. Da- durch ergeben sich zahlreiche Vorteile. Zum einen ist derAccording to the invention, the support arm of the positioning device is at one end by a fixed bearing and at the opposite end by a loose support bearing in a direction of movement the carrier arm movably mounted. On the part of the movable bearing, the support arm is supported on a guide surface, which is formed parallel to the direction of movement and obliquely to a plane defined by the direction of movement and the extension axis of the support arm surface. Furthermore, means for generating a force acting on the support arm force are provided such that the support arm is loaded on the side of the support bearing with an additional bearing force perpendicular to the guide surface of the support bearing. The term "extra support force" is to be understood that this bearing force acts in addition to the ¬ by the weight of the bearing arm her pre-called bearing force on the support arm. Thus, the support arm receives a force in the direction of the guide ¬ surface and thereby Pulled or pressed on this.Thus, there are numerous advantages
Trägerarm in Richtung seiner Erstreckungsachse vorgespannt. Dadurch wird ein eventuell vorhandenes Spiel aus dem gegenü¬ berliegenden Festlager genommen, was die Positioniergenauig¬ keiten erhöht. Zum anderen erlaubt die schräge Ausführung der Führungsfläche des losen Stützlagers eine thermische Ausdeh¬ nung des Trägerarms. Thermische Materialspannung im Trägerarm oder ein Verkanten des Trägerarms in den Lagern wird dadurch vermieden. Des weiteren ergibt sich für den Trägerarm durch die Schräge der Führungsfläche nicht nur eine vertikale son- dern vor allem auch eine gute seitliche Abstützung, wobei die Stützwirkung durch die von dem oben genannten Mittel erzeug¬ ten Kraft erheblich verstärkt wird. Durch diese seitliche Ab¬ stützung werden elastische Verformungen des Trägerarms bzw. ein Verbiegen des Trägerarms in der Bewegungsrichtung, was insbesondere beim starken Beschleunigen oder Abbremsen desCarrier arm biased in the direction of its extension axis. This will put any existing game from the gegenü ¬ berliegenden bearing, which increases the possibilities Positioniergenauig¬. Secondly, the oblique embodiment allows the guide surface of the loose support bearing a thermal Ausdeh ¬ voltage of the carrier arm. Thermal material tension in the support arm or tilting of the support arm in the bearings is thereby avoided. Furthermore, not only a vertical but above all a good lateral support results for the support arm by the slope of the guide surface, wherein the support effect is considerably enhanced by the force generated by the above-mentioned means. By this lateral support from ¬ be elastic deformations of the support arm or bending of the support arm in the direction of movement, which is particularly under heavy acceleration or deceleration of the
Trägerarms auftritt, erheblich reduziert. Die gewünschte Po¬ sition kann mit der erfindungsgemäßen Positioniervorrichtung deshalb schnell und präzise angefahren werden.Carrier arm occurs, significantly reduced. The desired Po ¬ can sition with the inventive positioning device so quickly and be approached with precision.
Bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Positioniervor¬ richtung nach Anspruch 2 wird der Trägerarm durch einen Line¬ armotor angetrieben, dessen Läufer und Stator derart angeord- net sind, dass der Linearmotor gleichzeitig die Funktion des Antriebs und des Mittels zur Erzeugung der auf den Trägerarm wirkenden Kraft übernimmt. Dadurch können sowohl die hohe Po- sitionier-Genauigkeit eines Linearmotors und die starke zwi- sehen dem Stator und dem Läufer wirkende Magnetkraft ausge¬ nützt werden.In one embodiment of the positioning device according to the invention, the carrier arm is driven by a linear arm motor whose rotor and stator are arranged in such a way. net are that the linear motor at the same time assumes the function of the drive and the means for generating the force acting on the support arm force. This both the high Po sitionier accuracy can a linear motor and the strong be- seen the stator and the rotor magnetic force acting out ¬ be utilized.
Wird gemäß der Ausgestaltung nach Anspruch 3 der Läufer des Linearmotors an dem Ende des Trägerarms vorgesehen, an dem sich das lose Stützlager befindet, so ist die auf den Träger¬ arm wirkende, senkrecht zur Führungsfläche gerichtete Kraft und dadurch die seitliche Abstützung des Trägerarms besonders stark.Is provided according to the embodiment of claim 3, the rotor of the linear motor at the end of the support arm on which the loose support bearing is so the arm on the ¬ poor acting, directed perpendicular to the guide surface force and thereby the lateral support of the support arm is particularly strong ,
Die erfindungsgemäße Positioniervorrichtung kann gemäß An¬ spruch 4 auch dahingehend ausgestaltet werden, dass das Fest¬ lager parallel zur Bewegungsrichtung und schräg zu einer durch die Bewegungsrichtung und die Erstreckungsachse des Trägerarms aufgespannte Fläche ausgerichtet ist. Dadurch kann die Steifigkeit und die Stabilität des Trägerarms weiter ge¬ steigert werden.The positioning device according to the invention can also be designed An¬ demanding 4 to the effect that the hard ¬ spanned surface is oriented shelf parallel to the movement direction and oblique to a direction by the movement of the axis of extension and of the support arm. This ge ¬ the rigidity and stability are increasing the support arm on.
Im Folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der erfindungs¬ gemäßen Positioniervorrichtung mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher beschrieben, wobeiIn the following, two embodiments of the inventive ¬ positioning device are described in more detail with reference to the accompanying figures, wherein
Figur 1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Positioniervorrichtung in der Bewe¬ gungsrichtung des Trägerarms,FIG. 1 shows a side view of a first exemplary embodiment of the positioning device according to the invention in the direction of movement of the carrier arm,
Figur 2 eine Draufsicht des in Figur 1 gezeigten ersten Aus¬ führungsbeispiels der erfindungsgemäßen Positioniervorrich¬ tung, undFIG. 2 shows a plan view of the first exemplary embodiment of the positioning device according to the invention shown in FIG
Fig. 3 eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Positioniervorrichtung darstellen. Ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Positio¬ niervorrichtung 1 ist in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Da¬ bei handelt es sich um eine Positioniervorrichtung 1 für ei¬ nen Bestückkopf 2 eines Bestückautomaten 3, wie er zum Bestü- cken von Substraten 4 mit elektrischen Bauelementen einge¬ setzt wird. Der Bestückautomat 3 verfügt über ein Chassis 5, auf dessen Oberseite eine Arbeitsebene ausgebildet ist. In einem zentralen Teil der Arbeitsebene ist eine Transportstre¬ cke 6 vorgesehen, auf der zu bestückende Substrate 4 zu einer Bestückposition transportiert und nach dem Bestücken von die¬ ser wieder weg transportiert werden können. Die Arbeitsebene wird von der Positioniervorrichtung 1 quer zur Transportrich¬ tung der Substrate 4 überspannt. Die Positioniervorrichtung 1 umfasst einen Trägerarm 7, welcher an einem seiner Enden durch ein Festlager 8 und an seinem gegenüberliegenden Ende durch ein loses Stützlager 9 in einer zur Transportrichtung der Substrate 4 parallelen Bewegungsrichtung x gegenüber dem Chassis 5 des Bestückautomaten 3 verschiebbar gelagert ist. Der Trägerarm 7 erstreckt sich also quer zur Bewegungsrich- tung x. Als Antrieb für die Positioniervorrichtung 1 dient ein auf Seiten des losen Stützlagers 9 vorgesehener Linearmo¬ tor 10. Dabei ist der Läufer 11 des Linearmotors 10 am Trä¬ gerarm 7 und der Stator 12 des Linearmotors 10 in geringem Abstand dazu am Chassis 5 des Bestückautomaten 3 vorgesehen. Des Weiteren befindet sich am Trägerarm 7 der Bestückkopf 2, der mittels eines eigenen Antriebs (nicht dargestellt) in Richtung y der Erstreckungsachse des Trägerarms 7, d. h. quer zur Bewegungsrichtung x des Trägerarms 7, verfahrbar ist.Fig. 3 represent a side view of a second embodiment of the positioning device according to the invention. A first embodiment of the present invention positio ¬ niervorrichtung 1 is shown in Figures 1 and 2. FIG. This is a positioning device 1 for a placement head 2 of a placement machine 3, as it is used for the loading of substrates 4 with electrical components. The placement machine 3 has a chassis 5, on the upper side of a working plane is formed. In a central part of the working plane a Transportstre ¬ bridge 6 is provided, transported on the substrates to be loaded 4 to a placement position and can be transported away again after the placement of die¬ these. The working plane is spanned by the positioning device 1 transversely to the transport direction of the substrates 4. The positioning device 1 comprises a support arm 7, which is mounted at one of its ends by a fixed bearing 8 and at its opposite end by a loose support bearing 9 in a direction parallel to the transport direction of the substrates 4 moving direction x relative to the chassis 5 of the placement machine 3 slidably. The support arm 7 thus extends transversely to the direction of movement x. As drive for the positioning device 1, a 9 provided Linearmo on the side of the loose support bearing serves ¬ gate 10. In this case, the rotor 11 of the linear motor 10 on Trä ¬ gerarm 7 and the stator 12 of the linear motor 10 at a small distance to the chassis 5 of the placement 3 intended. Furthermore, located on the support arm 7 of the placement 2, which by means of its own drive (not shown) in the direction y of the extension axis of the support arm 7, ie transversely to the direction of movement x of the support arm 7, is movable.
Das lose Stützlager 9 der Positioniervorrichtung 1 besteht aus mindestens einer am Trägerarm 7 vorgesehenen Stützrolle 13 (diese Ausführungsform ist nicht dargestellt) , die sich entlang einer am Chassis 5 des Bestückautomaten 3 ausgebilde¬ ten Führungsfläche 14 abstützt. Die Abrollrichtung der Stütz- rolle 13 ist in Bewegungsrichtung x des Trägerarms 7 orien¬ tiert. Bei Verwendung von nur einer Stützrolle 13 als Losla¬ ger 9, ist diese vorzugsweise in der neutralen Phase des Trä- gerarms 7, d.h. in Bewegungsrichtung x mittig am Trägerarm angeordnet. Um ein Kippen des Trägerarms 7 in Bewegungsrich¬ tung x zu vermeiden, kann in diesem Fall in Bewegungsrichtung x vor und nach der einzelnen Stützrolle 13 Luftlager oder Gleitlager vorgesehen werden.The loose support bearing 9 of the positioning device 1 consists of at least one provided on the support arm 7 support roller 13 (this embodiment is not shown), which is supported along a trained on the chassis 5 of the placement machine 3 th guide surface 14. The unwinding direction of the support roller 13 is oriented in the direction of movement x of the support arm 7. When using only one support roller 13 as Losla ¬ ger 9, this is preferably in the neutral phase of Trä- gerarms 7, ie arranged in the direction of movement x centered on the support arm. In order to avoid tilting of the support arm 7 in the direction of movement x, in this case, in the movement direction x before and after the individual support roller 13, air bearings or slide bearings can be provided.
Im Ausführungsbeispiel sind zwei Stützrollen 13 vorgesehen. Die Stützrollen 13 sind dabei in Bewegungsrichtung hinterein¬ ander angeordnet und ihre Abrollrichtung ist in der Bewe- gungsrichtung x des Trägerarms 7 orientiert. In diesem Fall kann auf stabilisierende Luftlager oder Gleitlager verzichtet werden. Die Führungsfläche 14 des Stützlagers 9 ist parallel zur Bewegungsrichtung des Trägerarms 7 und schräg zu einer durch die Bewegungsrichtung und die Erstreckungsachse des Trägerarms 7 aufgespannte Fläche ausgebildet. Die Lauffläche des Linearmotors 10 verläuft in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls schräg zu der durch die Bewegungsrichtung und die Erstreckungsachse des Trägerarms 7 aufgespannten Fläche. Die zwischen dem Läufer 11 und dem Stator 12 herrschende magneti- sehe Anziehungskraft FM bewirkt, dass der Trägerarm 7 mit ei¬ ner Kraft FL senkrecht in Richtung zur Führungsfläche 14 des Stützlagers 9 gezogen wird. Mit anderen Worten, der Linearmo¬ tor 10 ist so angeordnet, dass durch die magnetische Anzie¬ hungskraft FM auf den Trägerarm 7 die Kraft FL senkrecht in Richtung zur Führungsfläche 14 des Stützlagers 9 wirkt. Diese durch den Permanentmagneten erzeugte Kraft bewegt sich im Allgemeinen im Bereich mehrerer Kilo-Newton (kN) . Durch diese zusätzliche Stützkraft auf die schräge Führungsfläche 14 des Stützlagers 9 wird eine seitlich zur Bewegungsrichtung x, d. h. in Richtung der Erstreckungsachse des Trägerarms 7, ge¬ richtete Abstützung der Positioniervorrichtung 1 erreicht. Diese Stabilisierung der Positioniervorrichtung 1 bewirkt, dass gerade beim schnellen Beschleunigen oder abrupten Ab¬ bremsen des Linearmotors 10 elastische Verbiegungen bzw. Schwingungen des Trägerarms 7 in Richtung der Bewegungsrich¬ tung x in erheblichem Maße reduziert werden. Somit können während des Bestückvorganges die entsprechenden Bestückungs- Positionen schneller und äußerst präzise eingestellt werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Positioniervor¬ richtung 1 ist, dass die schräge Führungsfläche 14 des Stütz¬ lagers 9 thermische Verformungen des Trägerarms 7 in Richtung der Erstreckungsachse zulässt. So kann sich der Trägerarm 7, z.B. bei einer Erwärmung, in Richtung seiner Erstreckungsach¬ se ausdehnen, da sich die Stützrollen 13 entlang der Füh¬ rungsfläche 14 des Stützlagers 9 nach oben bewegen können. Thermische Materialspannungen oder eine Verkantung der Lager treten somit nicht auf. Weiterhin ist der Trägerarm 7 durch die Magnetkraft in Richtung seiner Erstreckungsachse vorge¬ spannt, so dass das Spiel aus dem gegenüber liegenden Festla¬ ger 8 genommen wird. Dadurch ergibt sich eine weitere Steige¬ rung der Positioniergenauigkeit. Wie aus der Seitenansicht der Fig. 1 hervorgeht, ist auch das Festlager 8 in ähnlicher Weise wie das Loslager parallel zur Bewegungsrichtung und schräg zu einer durch die Bewegungsrichtung und die Erstre¬ ckungsachse des Trägerarms 7 aufgespannte Fläche ausgebildet. Dies bringt zusätzliche Steifigkeit in das System. Wie anhand von Figur 2 zu erkennen ist, ist der Trägerarm 7 im Bereich der Lager verbreitert ausgebildet. Dadurch erhöht sich die Steifigkeit, und die Torsionsneigung beim Abbremsen und Be¬ schleunigen wird erheblich reduziert.In the embodiment, two support rollers 13 are provided. The support rollers 13 are arranged one behind the other in the direction of movement and their unwinding direction is oriented in the direction of movement x of the support arm 7. In this case can be dispensed with stabilizing air bearings or plain bearings. The guide surface 14 of the support bearing 9 is parallel to the direction of movement of the support arm 7 and formed obliquely to a plane defined by the direction of movement and the extension axis of the support arm 7 surface. The running surface of the linear motor 10 extends in this embodiment, also obliquely to the plane defined by the direction of movement and the extension axis of the support arm 7 surface. The prevailing between the rotor 11 and the stator 12 magnetic attraction force F M causes the support arm 7 with egg ¬ ner force F L is pulled perpendicular to the guide surface 14 of the support bearing 9. In other words, the Linearmo ¬ tor 10 is arranged so that by the magnetic Anzie ¬ tion force F M on the support arm 7, the force F L acts perpendicular to the guide surface 14 of the support bearing 9. This force generated by the permanent magnet generally moves in the range of several kilo-Newtons (kN). By this additional support force on the inclined guide surface 14 of the support bearing 9 is a laterally to the movement direction x, ie in the direction of the extension axis of the support arm 7, ge ¬ directed support of the positioning device 1 is achieved. This stabilization of the positioning device 1 has the effect that elastic braking or oscillations of the carrier arm 7 in the direction of the movement direction x are reduced to a considerable extent, especially during rapid acceleration or abrupt braking of the linear motor 10. Thus, during the assembly process, the corresponding assembly Positions are set faster and extremely precise. Another advantage of the invention Positioniervor¬ device 1 is that the inclined guide surface 14 allows the supporting bearing 9 ¬ thermal deformations of the support arm 7 in the direction of the axis of extension. Thus, the support arm 7, for example when heated, can expand in the direction of its extension axis, since the support rollers 13 can move upwards along the guide surface 14 of the support bearing 9. Thermal material stresses or tilting of the bearings thus do not occur. Furthermore, the support arm 7 is biased by the magnetic force in the direction of its extension axis ¬ , so that the game is taken from the opposite Festla ¬ ger 8. This results in a more platforms ¬ tion of positioning accuracy. As is apparent from the side view of Fig. 1, and the fixed bearing 8 is formed in a similar manner as the movable bearing parallel to the direction of movement and obliquely to a by the movement direction and the Erstre¬ ckungsachse of the support arm 7 spanned surface. This adds rigidity to the system. As can be seen with reference to FIG. 2, the carrier arm 7 is widened in the region of the bearings. As a result, the rigidity increases, and the tendency to torsion during braking and accelerating is considerably reduced.
Wie aus dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel hervor¬ geht, liegt der vorliegenden Erfindung das Prinzip zugrunde, dass die Positioniervorrichtung 1 über Mittel (im Ausfüh¬ rungsbeispiel der Linearmotor 10) zur Erzeugung einer auf den Trägerarm 7 wirkenden Kraft (im Ausführungsbeispiel die Mag- netkraft FM) verfügt, so dass auf den Trägerarm 7 eine Kraft (in diesem Fall die Kraft FL) in Richtung auf die Führungs¬ fläche 14 des losen Stützlagers 9 wirkt und der Trägerarm auf die Führungsfläche 14 des Stützlagers 9 gezogen oder gedrückt wird. Im Falle des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels bedeutet dies auch, dass die Lauffläche des Linearmotors 10 nicht unbedingt schräg gestellt werden muss, sondern dass es nur darauf ankommt, dass zumindest eine Komponente der zwi- sehen dem Stator 12 und dem Läufer 11 wirkenden Magnetkraft FM den Trägerarm 7 auf die Führungsfläche 14 des Stützlagers 9 zieht. So kann der oben beschriebene seitliche Stützeffekt erzielt werden. Dabei ist jedoch zu beachten, dass in diesem Fall die größte Stützkraft dann erreicht wird, wenn die Lauf¬ fläche und die Führungsfläche 14 des Stützlagers 9 parallel angeordnet sind. Je größer die Abweichung von der Paralleli¬ tät ist, umso kleiner ist die Komponente der Magnetkraft FM, die den Trägerarm 7 auf die Führungsfläche 14 zieht.As is apparent from the exemplary embodiment described above, the present invention is based on the principle that the positioning device 1 via means (in the Ausfüh¬ tion of the linear motor 10) for generating a force acting on the support arm 7 (in the embodiment, the magnetic force F M ), so that a force (in this case the force F L ) acts on the support arm 7 in the direction of the guide surface 14 of the loose support bearing 9 and the support arm is pulled or pushed onto the guide surface 14 of the support bearing 9. In the case of the embodiment described above, this also means that the running surface of the linear motor 10 does not necessarily have to be inclined, but that it is only important that at least one component of the between see the stator 12 and the rotor 11 acting magnetic force F M pulls the support arm 7 on the guide surface 14 of the support bearing 9. Thus, the above-described lateral support effect can be achieved. It should be noted, however, that in this case the largest supporting force is achieved when the running surface ¬ and the guide surface 14 of the support bearing 9 are arranged in parallel. The greater the deviation from the parallelism is ty ¬, the smaller is the component of the magnetic force F M which pulls the support arm 7 on the guide surface fourteenth
Auch wenn in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Antrieb der Positioniervorrichtung 1 als Linearmotor 10 aus¬ gebildet ist, welcher durch die wirkende Magnetkraft FM gleichzeitig die Funktion des Mittels zur Erzeugung der auf den Trägerarm 7 wirkenden Stützkraft FL übernimmt, sind auch andere Ausführungsformen der Erfindung vorstellbar. So kann der Antrieb der Positioniervorrichtung 1 auch durch einen Riemenantrieb oder einen Spindelantrieb realisiert werden, wobei in diesen Fällen das Mittel zur Erzeugung der auf dem Trägerarm 7 wirkenden Stützkraft separat vorgesehen werden müssen. Bei diesem Mittel kann es sich dann beispielsweise um eine am Trägerarm 7 entsprechend vorgesehenen Permanentmagne¬ ten 15 (wie in Fig. 3 dargestellt) handeln, welcher in gerin¬ gem Abstand mit am Chassis 5 vorgesehenen ferromagnetischen Platten in Wechselwirkung steht. Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung der auf den Trägerarm 7 wirkenden Kraft wäre auch das Anbringen einer pneumatischen Saugvorrichtung (umgekehr¬ tes Luftlager) am Trägerarm 7, welche den Trägerarm 7 ent¬ sprechend dem erfindungsgemäßen Wirkprinzip in Richtung auf die Führungsfläche 14 des Stützlagers 9 zieht bzw. drückt. Zu erwähnen wäre auch noch, dass das lose Stützlager 9 anstatt eines Rollenlagers auch als Luftlager realisiert werden kann. Durch die Reibungsfreiheit des Luftlagers ergeben sich für die Positioniervorrichtung 1 weitere Vorteile.Even if in the embodiment described above, the drive of the positioning device 1 is formed as a linear motor 10, which simultaneously performs the function of the means for generating the force acting on the support arm 7 supporting force F L by the acting magnetic force F M , other embodiments of Invention conceivable. Thus, the drive of the positioning device 1 can also be realized by a belt drive or a spindle drive, in which case the means for generating the support force acting on the support arm 7 must be provided separately. This agent can then, for example, a correspondingly provided on the support arm 7 permanent magnets ¬ th 15 (as shown in Fig. 3) act, which is in gerin¬ gem distance with provided on the chassis 5 ferromagnetic plates interact. A further possibility for generating the force acting on the support arm 7 would also be the attachment of a pneumatic suction device (reverse air bearing) on the support arm 7 which pulls the support arm 7 in accordance with the principle of the invention in the direction of the guide surface 14 of the support bearing 9 presses. It should also be mentioned that the loose support bearing 9 can be realized instead of a roller bearing as an air bearing. The freedom from friction of the air bearing resulting in the positioning device 1 further advantages.
Bei dem in Figur 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Positioniervorrichtung 1 ist der Linearmotor 10 auf der Seite des Trägerarms 7 vorgesehen, an dem sich auch das lose Stützlager 9 befindet. Diese Ausführungsform bringt den Vor¬ teil einer günstigen Kraftübertragung auf den Trägerarm 7 in Richtung der Führungsfläche 14 des Stützlagers 9 mit sich. Wie jedoch anhand eines zweiten Ausführungsbeispiels in Figur 3 zu sehen ist, kann der Linearmotor 10, bzw. das Mittel zur Erzeugung der auf den Trägerarm wirkenden Kraft, prinzipiell auch auf Seiten des Festlagers 8 vorgesehen sein. In diesem Fall befindet sich der Linearmotor 10 in Richtung der Erstre- ckungsachse des Trägerarms 7 zwischen dem Festlager 8 und dem gegenüberliegenden losen Stützlager 9. So wird gewährleistet, dass die durch den Linearmotor 10 vorhandene Magnetkraft FM derart auf den Trägerarm 7 wirkt, dass auf den Trägerarm 7 eine zusätzliche Lagerkraft FL senkrecht in Richtung der Füh- rungsfläche 14 des Stützlagers 9 erfährt, d.h., dass der Trä¬ gerarm mit einer zusätzliche Lagerkraft FL auf Seiten des Stützlagers belastet wird. Zur Verstärkung der dadurch er¬ wirkten seitlichen Stützkraft, können auf Seiten des Stützla¬ gers 9 zusätzlich Permanentmagnete 15 oder entsprechende pneumatische Vorrichtungen vorgesehen werden. In the embodiment of the positioning device 1 shown in Figures 1 and 2, the linear motor 10 is on the Side of the support arm 7 is provided on which the loose support bearing 9 is located. This embodiment brings the Vor¬ part of a favorable force transmission to the support arm 7 in the direction of the guide surface 14 of the support bearing 9 with it. However, as can be seen from a second exemplary embodiment in FIG. 3, the linear motor 10, or the means for generating the force acting on the carrier arm, can in principle also be provided on the side of the fixed bearing 8. In this case, the linear motor 10 is located in the direction of the extension axis of the carrier arm 7 between the fixed bearing 8 and the opposite loose support bearing 9. This ensures that the magnetic force F M present by the linear motor 10 acts on the carrier arm 7 in such a way on the support arm 7 an additional bearing force F L perpendicular in the direction of the guide surface 14 of the support bearing 9 learns, ie, that the Trä ¬ ger arm is loaded with an additional bearing force F L on the part of the support bearing. In order to reinforce the lateral support force which is thereby produced, permanent magnets 15 or corresponding pneumatic devices may additionally be provided on the side of the support bearing 9.
Bezugs Zei chenverzeichni sReference indexes
1 Positioniervorrichtung1 positioning device
2 Bestückkopf2 placement head
3 Bestückautomat3 placement machine
4 Substrat4 substrate
5 Chassis5 chassis
6 Transportstrecke6 transport route
7 Trägerarm7 support arm
8 Festlager8 fixed storage
9 Stützlager9 support bearings
10 Linearmotor10 linear motor
11 Läufer11 runners
12 Stator12 stators
13 Stützrollen13 support rollers
14 Führungsfläche14 guide surface
15 Permanentmagnet 15 permanent magnet

Claims

Patentansprüche claims
1. Positioniervorrichtung (1), insbesondere für einen Be¬ stückkopf (2) eines Bestückautomaten (3) zum Bestücken von Substraten (4) mit elektrischen Bauelementen, mit ei¬ nem Trägerarm (7), der mittels eines Antriebs in einer Bewegungsrichtung gegenüber einem Chassis (5) der Positi¬ oniereinrichtung verfahrbar ist und sich quer zur Bewe¬ gungsrichtung erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerarm (7) im Bereich eines seiner Enden durch ein1. Positioning device (1), in particular for a Be¬ piece head (2) of a placement machine (3) for equipping substrates (4) with electrical components, with ei¬ NEM support arm (7) by means of a drive in a direction of movement relative to a Chassis (5) of the positioning device is movable and extends transversely to the direction of movement, characterized in that the support arm (7) in the region of one of its ends by a
Festlager (8) und im Bereich eines gegenüberliegenden En¬ des durch ein loses Stützlager (9) in der Bewegungsrich¬ tung verfahrbar gelagert ist, wobei sich der Trägerarm (7) auf einer Führungsfläche (14) des Stützlagers (9) ab- stützt, welche sich parallel zur Bewegungsrichtung und schräg zu einer durch die Bewegungsrichtung und die Erstreckungsachse des Trägerarms (7) aufgespannte Fläche erstreckt, und ein Mittel zur Erzeugung einer auf den Trägerarm (7) wirkenden Kraft derart vorgesehen ist, dass der Trägerarm (7) auf Seiten des Stützlagers (9) mit ei¬ ner zusätzlichen Lagerkraft senkrecht zur Führungsfläche (14) des Stützlagers (9) belastet ist.Fixed bearing (8) and in the region of an opposite En¬ by a loose support bearing (9) is movably mounted in the direction of movement, wherein the support arm (7) on a guide surface (14) of the support bearing (9) relies, which extends parallel to the direction of movement and obliquely to a plane defined by the direction of movement and the axis of extension of the support arm (7), and means for generating a force acting on the support arm (7) are provided such that the support arm (7) extends on sides of the support bearing (9) with egg ¬ ner additional bearing force perpendicular to the guide surface (14) of the support bearing (9) is loaded.
2. Positioniervorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass es sich bei dem Antrieb um einen Line¬ armotor (10) handelt, wobei ein am Trägerarm (7) vorgese¬ hener Läufer (11) des Linearmotors (10) und ein am Chas¬ sis (5) vorgesehener Stator (12) des Linearmotors (10) derart angeordnet sind, dass die zwischen dem Läufer (11) und dem Stator (12) herrschende Magnetkraft derart auf den Trägerarm (7) wirkt, dass der Trägerarm (7) auf Sei¬ ten des Stützlagers (9) mit einer zusätzlichen Lagerkraft senkrecht zur Führungsfläche (14) des Stützlagers (9) be¬ lastet ist.2. positioning device (1) according to claim 1, characterized indicates overall that it is in the drive to a line ¬ armotor (10) acts, wherein a vorgese on the support arm (7) ¬ hener rotor (11) of the linear motor (10) and a stator (12) of the linear motor (10) provided on the chassis (5) are arranged in such a way that the magnetic force prevailing between the rotor (11) and the stator (12) acts on the carrier arm (7) such that Carrier arm (7) on Sei¬ th of the support bearing (9) with an additional bearing force perpendicular to the guide surface (14) of the support bearing (9) be ¬ loads.
3. Positioniervorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der Läufer (11) des Linearmotors (10) an dem Ende des Trägerarms (7) vorgesehen ist, an dem sich das lose Stützlager (9) befindet.3. Positioning device (1) according to claim 2, characterized ge indicates that the rotor (11) of the linear motor (10) is provided at the end of the support arm (7) on which the loose support bearing (9) is located.
4. Positioniervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Festlager (8) paral¬ lel zur Bewegungsrichtung und schräg zu einer durch die Bewegungsrichtung und die Erstreckungsachse des Träger¬ arms (7) aufgespannte Fläche ausgebildet ist. 4. Positioning device (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the fixed bearing (8) paral ¬ lel to the direction of movement and obliquely to a plane defined by the movement direction and the extension axis of the carrier ¬ arms (7) surface is formed.
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