NL1043633B1

NL1043633B1 - Inrichting en werkwijze voor het vervaardigen van voortbrengsels

Info

Publication number: NL1043633B1
Application number: NL1043633A
Authority: NL
Inventors: Johannes Bouwhuis Martijn; Johannes Michael Rolff Gijsbert; Hendrik Cornelis Spoorendonk Wouter
Original assignee: Integrated Mech Solutions B V
Priority date: 2020-04-14
Filing date: 2020-04-14
Publication date: 2021-10-26
Also published as: US20230148193A1; EP4135927C0; EP4135927A1; CA3180161A1; WO2021210974A1; EP4135927B1

Abstract

Inrichting voor het vervaardigen van voortbrengsels, elk voortbrengsel omvattende een eerste onderdeel en een tweede onderdeel onderling verbonden in een bepaalde gewenste onderlinge stand, met het kenmerk, dat de inrichting omvat: meerdere samenstellen, elk samenstel omvattende: - een eerste houder voor het houden van een eerste onderdeel; een tweede houder voor het houden van een tweede onderdeel; koppelmiddelen voor het onderling koppelen van de eerste houder en de tweede houder zodanig dat de eerste houder en de tweede houder binnen een bepaald bereik onderling kunnen bewegen naar een onderlinge stand waarin een door de eerste houder gehouden eerste onderdeel en een door de tweede houder gehouden tweede onderdeel zich in de bepaalde gewenste onderlinge stand bevinden en de eerste houder en de tweede houder vervolgens tijdelijk kunnen worden vastgezet en vastgehouden in de onderlinge stand; een eerste actuator voor het binnen het bepaalde bereik onderling bewegen van de eerste houder en de tweede houder naar de onderlinge stand; en verbindmiddelen voor het onderling verbinden van het eerste onderdeel en het tweede onderdeel in de bepaalde gewenste onderlinge stand. Tevens werkwijze voor het vervaardigen van dergelijke voorbrengels.

Description

Inrichting en werkwijze voor het vervaardigen van voortbrengsels Terrein van de uitvinding De uitvinding befreft cen inrichting voor het vervaardigen van voortbrengsels, eik vooribrengsel omvattende een eerste onderdeel en een tweede onderdeel onderling verbonden in een bepaalde gewenste onderlinge stand met een nauwkeurigheid van minder dan 50 micrometer, De uitvinding betreft tevens een werkwijze voor het vervaardigen van dergelijke voortbrengsels.

Achtergrond van de uitvinding Bekend is een product omvattende twee onderdelen die, bijvoorbeeld middels lijmen, lassen, solderen of verbinden middels cen lasertechniek, onderling verbonden zijn in cen bepaalde gewenste onderlinge stand met een grote nauwkeurigheid, Voor het vervaardigen van ven dergelijk product, dienen de twee onderdelen zeer nauwkeurig onderling te worden uitgericht, en vervolgens in de utúgerichte onderlinge stand te worden vastgezet en vastgehouden tijdens het onderling verbinden van de twee onderdelen. In octrootdocumenten met (IPC/CPCY classticatiecode B23P19/10 vinden we vele voorbeelden daarvan, bijvoorbeeld CN108296751A.

In een productielijn voor dergelijke producten geschiedt het onderling uitrichten en het vastzetten en vasthouden in de uitgerichte onderlinge stand, tijdens het onderling verbinden van de twee onderdelen, middels een actuator, Tijdens het onderling verbinden van de twee onderdelen, is de actuator dus niet beschikbaar voor het onderling uitrichten van een volgend tweetal onderdelen van een volgend product, Indien het onderling uitrichten plus onderling verbinden, bijvoorbeeld het drogen van gen lijm, meer tijd neemt dan elk van de overige processtappen, bepaalt die productiestap de productietijd per product. Om de productietijd per product te verlagen, dient die productiestap dan te worden gemultipliceerd.

Daarbij nemen echter de kosten voor aanschaf, opstellen, gebruik en onderhoud van de productielijn toe, vooral in het geval van een relatief dure actuator, zoals cen ‘active alignment actuator’ voor het met een grote nauwkeurigheid onderling uitrichten van de twee onderdelen, en neemt de inrichting tevens meer ruimte in,

De onderhavige uitvinding nu verschaft cen oplossing voor genoemde problemen, en kent daarnaast nog meer voordelen. 19 Samenvatting van de uitvinding De uitvinding verschaft een inrichting van genoemd type, met het kenmerk, dat de inrichting omvat: - meerdere samenstellen, elk samenstel omvattende: - een eerste houder ingericht en geschikt voor het houden van een eerste onderdeel; - gen tweede houder ingericht en geschikt voor het houden van een tweede onderdeel; en - koppelmiddelen ingericht en geschikt voor het onderling koppelen van de eerste houder en de tweede houder zodanig dat de eerste houder en de tweede houder binnen een bepaald bereik onderling kunnen bewegen naar een onderlinge stand waarin een door de eerste houder gehouden eerste onderdeel en een door de tweede houder gehouden tweede onderdeel zich in de bepaalde gewenste onderlinge stand bevinden en de eerste houder en de tweede houder vervolgens tijdelijk kunnen worden vastgezet en vastgehouden in de onderlinge stand; - een eerste actuator voor het binnen het bepaalde bereik onderling bewegen van de eerste houder en de tweede houder naar de onderlinge stand; en - verbindmiddelen ingericht en geschikt voor het onderling verbinden van het eerste onderdeel en het tweede onderdeel in de bepaalde gewenste onderlinge stand.

De uitvinding verschaft tevens cen werkwijze van genoemd type, met het kenmerk, dat de werkwijze omvat: - het middels een daartoe voorziene eerste houder houden van een eerste onderdeel;

- het middels zen daartoe voorziene tweede houder houden van een tweede onderdeel; - het middels daartoe voorziene koppelmiddelen onderling koppelen van de eerste houder en de tweede houder zodanig dat de eerste houder en de tweede houder binnen cen bepaald bereik onderling kunnen bewegen naar zen onderlinge stand waarin het door de eerste houder gehouden eerste onderdeel en het door de tweede houder gehouden tweede onderdeel zich in de bepaalde gewenste onderlinge stand bevinden; - het middels een daartoe voorziene eerste actuator binnen het bepaalde bereik onderling bewegen van de eerste houder en de tweede houder naar de onderlinge stand; - het middels de koppelmiddelen tijdelijk vastzetten en vasthouden van de eerste houder en de tweede houder in de onderlinge stand: en - het middels daartoe voorziene verbindmiddelen onderling verbinden van het eerste onderdeel en het tweede onderdeel in de bepaalde gewenste onderlinge stand.

De eerste actuator wordt zo alleen gebruikt voor het onderling bewegen van de twee houders naar de onderlinge stand. De koppelmiddelen zetten en houden de twee houders in de onderlinge stand vast, tijdens het onderling verbinden van de twee onderdelen, Zo kan de productietijd per voortbrengsel worden verlaagd en tevens de keuze van verbindingstechniek worden verruimd, Met ‘bewegen’ wordt in het kader van de uitvinding bedoeld ‘bewegen met één of meerdere vrijheidspraden van beweging’. Met ‘vastzetten en vasthouden’ wordt in het kader van de uitvinding bedoeld ‘met één of meerdere vrijheidspraden van beweging beperken van de mogelijkheid van bewegen’. De betrokken verrichting kan al dan niet stapsgewijs, per vrijheidsgraad van beweging of per meerdere vrijheidsgraden van beweging, geschieden.

Korte beschrijving van de tekeningen De aivnding wordt in het navolgende nader toegelicht aan de hand van uitvoeringsvoorbeelden. In de tekeningen tonen minder of meer schematisch: - figuur 1 een perspectivisch bovenaanzicht van een samenstel onderdeel uitmakend van een inrichting volgens de uitvinding; en

- figuur 2 een inrichting en werkwijze volgens de uitvinding.

Nadere toelichting en uitvoeringsvoorbeelden

Het in de figuur 2 weergeven uitvoeringsvoorbeeld van een inrichting (1) volgens de uitvinding, is hier cen productielijn, voor het vervaardigen van producten (2), hier microcamera’s, elk omvattende een eerste onderdeel (3) optisch van aard, hier een PCB/beeldsensor, en een tweede onderdeel (4) optisch van aard, hier een lens, onderling verbonden, hier middels lijmen, in een bepaalde gewenste onderlinge stand {A} met een nauwkeurigheid van minder dan 10 micrometer.

De productielijn (1) omvat hier een transportband (14) waarmee eerste houders (6), hier serieel en cyclisch, worden getransporteerd langs een aantal werkstations.

De productielijn (1) omvat hier tevens een lijmdispenser (12) en een werkstation (13) voor het uitharden van de lijm, hier door verwarmen (oven) of middels Uv-licht, voor het onderling verbinden van een PCB/beeldsensor (3) en een lens (4) in de bepaalde gewenste onderlinge stand (A). De productielijn (1) omvat tevens cen aantal samenstellen (5), elk, zie figuur 1, omvattende een eerste houder (6) voor het houden van een PCB/beeldsensor, een tweede houder (7) voor het houden van een lens (4), en koppelmiddelen (8), hier omvattende een viertal koppelorganen (20), voor het onderling koppelen van de eerste houder (6) en de tweede houder (7) zodanig dat de eerste houder (6) en de tweede houder (7) binnen een bepaald bereik onderling kunnen worden uitgericht, d.w‚z. bewegen naar een onderlinge stand (B) waarin een door de eerste houder (6) gehouden PCB/beeldsensor (3) en een door de tweede houder (7) gehouden lens (4) zich in de bepaalde gewenste onderlinge stand (A) bevinden.

In andere uitvoeringsvormen, kunnen de koppelmiddelen bijvoorbeeld ook pneumatisch, hydraulisch (cilinders) of anderszins mechanisch (stangenstelsel) van aard zijn.

De productielijn (1) omvat tevens een eerste actuator (9}, hier een ‘active alignment actuator’ voor het onderling uitrichten van een eerste houder (6) en een tweede houder (7), en daarmee een PCB/beeldsensor (3) en een lens (4). Middels de koppelmiddelen (8) kunnen de eerste houder (6) en de tweede houder (7) tevens in de onderlinge stand (B) worden vastgezet en vastgehouden, Daartoe omvatten de keppelmiddelen (8) hier tevens vier vasthoudorganen {niet getoond) die aan kunnen grijpen op de vier koppelorganen (20) en deze zo vastzetten en vasthouden in cen bepaalde stand, In het gegeven voorbeeld worden alle vier koppelorganen (20) middels de, daartoe onderling mechanisch gekoppelde, vier vasthoudorganen tegelijkertijd vastgezet in de verste houder {6}, In een andere uitvoeringsvorm Kan dat bijvoorbeeld ook per koppelorgaan (20) en/of per vrijheidsgraad van beweging en/of in meerdere opeenvolgende werkslations gebeuren, Zo kunnen een eerste houder (6) en een tweede houder (7), al dan niet stapsgewijs, al dan niet per vrijheidsgraad van beweging, al den niet in meerdere werkstations, onderling worden uitgericht en in de onderlinge stand (B} worden vastgezet en vastgehouden.

De vier koppelorganen (20) zijn hier, elk met een eerste uiteinde, vast verbonden met een tweede houder (7). Een eerste houder {6} is hier voorzien van vier eerste opneemrumtes (21) elk voor het opnemen, hier middels daarin schuiven, van cen tweede uiteinde van een koppelorgaan (20), Aldus kunnen de eerste houder (5) en de tweede houder (7), hier losneembaar, binnen een bepaald bereik onderling beweegbaar, onderling gekoppeld worden.

De cerste houder (6) omvat hier tevens vier tweede opneemruimtes (22) elk weer voor het opnemen, hier weer nuddels daarin schuiven, van cen tweede uitemde van cen koppelorgaan (20). Zo kunnen de eerste houder (6) en de tweede houder (7} in een tijdelijke onderlinge ‘parkeerstand’, hier weer losneembaar, onderling gekoppeld worden.

Het in figuur 2 schematisch weergegeven uitvoerimgsvoorbeeld van een werkwijze volgens de uitvinding omvat de volgende stappen.

Middels een tweede actuator (15) wordt een PCB/beeldsensor {3} op een eerste houder (6) geplaatst, op welke eerste houder (8) een tweede houder (7) is ‘geparkeerd’. Vervolgens wordt middels de lijmdispenser (12) een hoeveelheid lijm aangebracht op de PCB/beeldsensor 13). Vervolgens wordt middels cen derde actuator {16} de tweede houder (7) vanuit de ‘parkeerstand’ op de eerste houder (6) geplaatst, waarbij de tweede uieinden van de vier koppelorganen (20) in de eerste opneemruinies (21) schuiven.

Vervolgens wordt middels een vierde actuator (17) een Jens {4} op de tweede houder (7) geplaatst,

In een volgend werkstation wordt de tweede houder (7) middels de eerste actuator (9) uitgericht {B} ten opzichte van de eerste houder (6), en wordt de lens (4) daarmee ten opzichte van de PCB/beeldsensor (3) uitgencht (A). Vervolgens laat men de vasthoudorganen aangrijpen op de koppelorganen (20) zodanig dat de heuders (6,7) worden vastgezet en vastgehouden in de onderlinge stand (B), en daarmee de lens (4) en de PCB/beeldsensor (3) in de bepaalde gewenste onderlinge stand (A). Het samenstel (8), met de lens (4) en PCB/beeldsensor (3), wordt vervolgens verder getransporteerd naar het werkstation (13) voor bet uitharden van de lijm, De eerste actuator {9} is dan weer beschikbaar voor het onderling uirichten van een volgend stel houders (6,7) cg. lens {3} en PCB/beeldsensor (3).

Na het verlaten van het werkstation (13) voor het uitharden van de lijm, worden de koppelorganen (20) door de vasthoudorganen ‘losgelaten’, en wordt de tweede houder (7) middels een vijfde actuator (18) van de eerste houder (8) afgetild en dasrep ‘geparkeend’, i5 Vervolgens wordt het product (2) middels een zesde actuator (19) van de eerste houder (6) algenomen, waarna de eerste houder (6) met de daarop ‘geparkeerde’ tweede houder {7} middels de transportband (14) naar het werkstation met de tweede actuator (15) wordt getransporteerd voor een volgende productiecyclus.

29 Het uitrichten door de eerste actuator (3) neemt hier 5 seconden, het uitharden van de lijm seconden, en elk van de overige productiestappen minder dan 5 seconden, In een bekende seriële productielijn waarin de eerste actuator {9} ook gebruikt wordt voor het vastzetten en vasthouden van de twee onderdelen (3,4) tijdens uitharden van de lijm, bedraagt de productietijd per product dan 25 seconden (= de tijd voor het uitrichten plus de tijd voor het uitherden van de lim). Om de productietijd per product terug te brengen, kan de productiestap omvattende het uitrichten plus het uitharden van de lijm worden gemultipliceerd, maar dan dienen meerdere (dure) eerste actuators te worden ingezet, hetgeen de productielijn en het gebruik en het onderhoud daarvan, veel duurder maakt, Tevens neemt de inrichting dan meer ruimte in.

Het werkstation (13) voor het uitharden van de lijm is hier nu zo gedimensioneerd dat zich daarin vier samenstellen (5) tegelijk kunnen bevinden, Door, volgens de uitvinding, de cerste actuator (9) alleen te gebruiken voor het onderling bewegen van de twee houders (6,7) naar de onderlinge stand {B}, en de koppelmiddelen (8) e.q. de vasthoudorganen te gebruiken voor het vastzetten en vasthouden van de houders (6.7) in de onderlinge stand (B), tijdens bet uitharden van de lijm, is de productietijd per product hier teruggebracht naar 5 seconden 3 (=de tijd voor het uitrichten), en wel zonder mullipliceren en zonder de inzet van andere {dure} eerste actuators. In een andere uitvoeringsvorm kan het onderling verbinden van de twee onderdelen een andere verbindingstechniek omvatten, bijvoorbeeld lassen, solderen of verbinden muddels 19 een lasertechniek, Omdat het verbinden wordt uitgevoerd ruimtelijk gescheiden van het uitlijnen, zijn er meer mogelijkheden voor het plaatsen van de benodigde apparatuuw voor het verbinden, en wordt daarmee de keuze van verbindingstechniek verruimd. Volgens de uitvinding kan een samenstel {5} tevens cen energicbuffer {niet geloond) omvatien voor het opslaan van energie en leveren van energie aan de koppelmiddelen (8) c.q. de vasthoudorganen, bijvoorbeeld in de vorm van een elektrische accumulator, maar de energiebuffer kan bijvoorbeeld ook magnetisch, pneumatisch (drukvat), hydraulisch of mechanisch (veerkracht) van aard zijn, Zo heeft het samenstel (5) een eigen onafhankelijke energiebron los van ‘de vaste wereld’.

Het moge duidelijk zin dat de uitvinding niet is beperkt tot de gegeven uitvoeringsvoorbeelden, maar dat binnen het kader van de uitvmding allerlei, voor cen deskundige voor de hand Liggende, varianten en combinaties mogelijk zijn.

Claims

Conclusies I. Iorichtmg (1) voor het vervaardigen van voortbrengsels (2), elk voortbrengsel (2) omvattende een cerste onderdeel (3) en een tweede onderdeel (4) onderling verbonden in een bepaalde gewenste onderlinge stand (A) met zen nauwkeurigheid van minder dan 50 micrometer, met het kenmerk, dat de inrichting {1} omvat: - meerdere samenstellen (3), elk samenstel (5) omvattende: - een eerste houder (6} mgericht en geschikt voor het houden van een eerste onderdeel {3}; - een tweede houder (73 ingericht en geschikt voor het houden van een tweede onderdeel {4); en - koppelmiddelen (8) ingericht en geschikt voor het onderling koppelen van de eerste houder (8) en de tweede houder (7) zodanig dat de eerste houder (6) en £5 de tweede houder (7) binnen een bepaald bereik onderling kunnen bewegen naar een onderlinge stand (B) waarin een door de eerste houder {6) gehouden eerste onderdeel (3) en cen door de tweede houder {7} gehouden tweede onderdeel (4) zich in de bepaalde gewenste onderlinge stand (A) bevinden en de eerste houder {6} en de tweede houder (7) vervolgens tijdelijk konnen worden vastgezet en vastgehouden in de onderlinge stand (B): ~ een eerste actuator (9) ingericht en geschikt voor het binnen het bepaalde bereik onderling bewegen van de eerste houder (6) en de tweeds houder (7) naar de onderlinge stand (B); en - verbindmiddelen (11) ingericht en geschikt voor het onderling verbinden van het eerste onderdeel (3) en het tweede onderdeel (4) in de bepaalde gewenste onderlinge stand (A).

2. Inrichting (1) volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat ten minste één van de twee onderdelen (3,4) optisch van aard is.

3. Inrichting (1) volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de eerste houder (6) en de tweede houder (7) middels de koppelmiddelen {8} onderling losneembaar zijn gekoppeld.

4, hrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de koppelmiddelen {8} elektrisch, magnetisch, pneumatisch, hydraulisch of mechanisch van aard zijn, $. lorichting (1) volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de koppelmiddelen (8) ten minste één koppelorgaan (20) omvatten.

6. Inrichting (1) volgens voorgaande conclusie, met het kenmerk, dat de koppelmiddelen (8) tevens ten minste één vaslhoudorgaan omvatten ingericht en geschikt voor het aangrijpen op het ten minste ene koppelorgaan (20) zodanig dat de eerste houder (6) en de tweede houder (7) worden vastgezet en vastgehouden in de onderlinge stand (B).

7. Inrichiing (1) volgens voorgaande conclusie, met het kenmerk, dat het ten minste ene koppelorgaan (26) flexibel is, $, Inrichting volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat de koppelmiddelen (8) meerdere koppelorganen (20) omvatten en het ten minste ene vasthoudorgaan 1s ingericht en geschikt voor het gelijktijdig aangrijpen op de meerdere koppelorganen (20).

9. lurichiing volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat elk samenstel (5) tevens een energiebuffer omvat ingericht en geschikt voor het opslaan van energie en leveren van energie aan de koppelmiddelen.

19. Inrichting volgens voorgaande conclusie, met het kenmerk, dat de energiebufler elektrisch, magnetisch, pneumatisch, hydraulisch of mechanisch van aard is.

il, Werkwijze voor het vervaardigen van voortbrengsels (2), elk voortbrengsel (2) omvallende cen eerste onderdeel (3) on ven tweede onderdeel (4) onderling verbonden in een bepaalde gewenste onderlinge stand (A) met een nauwkeurigheid van minder dan 50 micrometer, met het kenmerk, dat de werkwijze omvat: - het middels een daartoe voorziene eerste houder (6) houden van cen eerste onderdeel (3x ~ het middels een daartoe voorziene tweede houder (7) houden van cen tweede onderdeel (4); - het middels daartoe voorziene koppelmiddelen (8) onderling koppelen van de eerste 36 houder (6) en de tweede houder (7) zodanig dat de eerste houder (8) en de tweede houder (7) binnen cen bepaald bereik onderling kunnen bewegen naar cen onderlinge stand (B) waarin het door de eerste houder (6) gehouden eerste onderdeel

{3} en het door de tweede houder (7) gehouden tweede onderdeel (4) zich in de bepaalde gewenste onderlinge stand (A) bevinden; - het middels een daartoe voorziene eerste actuator {9) binnen het bepaalde bereik. onderling bewegen van de eerste houder (6) en de tweede houder (7) naar de 3 onderlinge stand (B); - het middels de koppelmiddelen (8) tijdelijk vastzetten en vasthouden van de eerste houder {8) en de tweede houder (7) in de onderlinge stand (B); en - het middels daartoe voorziene verbindmiddelen (11) onderling verbinden van het verste onderdeel (3) en het tweede onderdeel {4) in de bepaalde gewenste onderlinge 10 stand {A}.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, waarbij de koppelmiddelen (8) ten minste én koppelorgaan (20) omvatten en tevens ten minste één vasthoudorgaan, met bet kenmerk, dat de werkwijze omvat het middels het ten minste ene vasthondorgaan aangrijpen op het ten minste ene koppelorgaan (20) zodanig dat de eerste houder (6) en de tweede houder (7) in de onderlinge stand (B) worden vastgezet en vastgehouden.

13, Werkwijze volgens conclusie 12, waarbij de koppelmiddelen (8) meerdere koppelorganen (20) omvatten, met het kenmerk, dat de werkwijze omvat het middels het ten minste ene vasthoudorgaan gelijktijdig aangrijpen op de meerdere koppelorganen 20%.

14. Werkwijze volgens een der conclusies 11-13, waarbij de cerste houder (6), de tweede houder (7) en de koppelmiddelen (R) onderdeel! ubmaken van een samenstel {5} welk samenstel {5} tevens gen energichuffer omvat, met het kenmerk, dat de werkwijze tevens omvat het middels de energiebuffer opslaan van energie en leveren van energie aan de koppelmiddelen (8).

15, Werkwijze volgens cen der conclusies 11-14, met het kenmerk, dat het onderling verbinden van het eerste onderdeel (3) en het tweede onderdeel! (4) in de bepaalde gewenste onderlinge stand (A), lijmen, lassen, solderen of verbinden middels cen lasertechniek, omvat.