NL193987C - Inrichting voor het oppakken, positioneren en door middel van laserlicht op een drager bevestigen van componenten. - Google Patents

Description

1 193987 • Inrichting voor het oppakken, positioneren en door middel van laserlicht op een drager bevestigen van componenten

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het door middel van toevoer van laserlicht op een 5 drager bevestigen van componenten, waarbij de inrichting omvat: - een laserlichtbron; - een door middel van een optisch element met de laserlichtbron gekoppeld splitsingselement voor het in ten minste twee deelbundels splitsen van de uit de laserlichtbron tredende laserlichtbundel; en - een verzameling spiegels voor het naar de plaatsen, waar de hechting tussen de component en de 10 drager plaatsvindt richten van de deelbundels.

Een dergelijke inrichting is bekend uit de Japanse octrooiaanvrage JP-A-60/172023.

Deze, tot de stand van de techniek behorende inrichting is bedoeld voor het aan een drager lassen van componenten, welke van tevoren, bijvoorbeeld door een ”pick-and-place”-machine op hun plaats zijn gebracht.

15 Bij deze bekende inrichting is in essentie sprake van verscheidene inrichtingen; een inrichting voor het oppakken en positioneren van de componenten, en twee afzonderlijke inrichtingen voor het toevoeren van energie. Deze laatste inrichtingen zijn afzonderlijk uitgevoerd als laserstraalmanipulator, waarbij van elk van deze laserstraalmanipulatoren de richting, waaronder zij laserlicht uitstralen, en de focussering afzonderlijk bestuurbaar zijn. Dit leidt tot een gecompliceerde besturing van een dergelijke gecombineerde inrichting.

20 Bovendien is de kostprijs van een dergelijke inrichting hoog; laserstraalmanipulatoren zijn kostbare bouwstenen, evenals de voor focussering benodigde lenzenstelsels. Tevens vergen deze bouwstenen tijdrovende uitrichtprocedures.

Het doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een dergelijke gecombineerde inrichting, waarvan de kostprijs aanzienlijk lager is, die gemakkelijker kan worden bestuurd, veel compacter is en zich 25 daardoor veel eenvoudiger In een systeem laat integreren. Door het feit dat de oppakinrichting gecombineerd is met de middelen voor het toevoeren van licht behoeft slechts één aandrijforgaan aanwezig te zijn voor het in een horizontaal vlak bewegen van de gecombineerde inrichting.

Dit doel wordt bereikt, doordat: - het splitsingselement aan een basislichaam is bevestigd, 30 - oppakmiddelen voor het oppakken van de op de drager te bevestigen component en het op een voorafbepaalde plaats op de drager plaatsen van de component aan het basislichaam zijn bevestigd; en - aan het basislichaam een CCD-camera is bevestigd.

De uitvinding maakt aldus gebruik van het feit dat in de bewegingsbaan van een ”pick-and-place”-machine, een positie voorkomt, welke door de onderhavige uitvinding met vrucht kan worden gebruikt voor 35 het hechten van de op zijn plaats gebrachte component aan de drager. Hierdoor wordt een besparing aan machineonderdelen verkregen.

Vervolgens zal de uitvinding worden beschreven aan de hand van bijgaande tekeningen, waarin voorstellen: figuur 1: een zijaanzicht van een uitvoeringsvorm van de uitvinding; 40 figuur 2: een schematisch doorsnede-aanzicht van de optische componenten van de in figuur 1 weergegeven inrichting; en figuur 3: een gedeeltelijk weggebroken perspectivisch schematisch aanzicht vein een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

45 De in figuur 1 weergegeven inrichting volgens de uitvinding omvat een basislichaam 1 dat door middel van niet in de tekening weergegeven inrichtingen in het horizontale vlak beweegbaar is op de wijze van zogenaamde "pick and place’’-machines. Aan de onderzijde van het basislichaam 1 is een oppakinrichting 2 aangebracht die gevormd wordt door een aandrijfinrichting 3 die aan het basislichaam 1 bevestigd is en door een zich vanaf de aandrijfinrichting 3 naar beneden toe uitstrekkende stang 4 en een daarop bevestigd 50 opneemelement 5. Mede door een verticale beweging, welke gerealiseerd wordt in de aandrijfinrichting 3 dan wel door de complete inrichting in verticale richting te verplaatsen, is de beschreven inrichting op overeenkomstige wijze als een zogenaamde ’’pick and place’’-inrichting geschikt voor het uit een voorraad-houder opnemen van een te bevestigen component 6 door middel van zijn opneemelement 5 en het op een drager 7 plaatsen van het component.

55 Verder is boven op het basislichaam 1 een cilinder 8 aangebracht, waarin een deel van een nader toe te lichten optische voorzieningen zijn aangebracht. Aan de bovenzijde van de cilinder is een flexibele lichtgeleider 9 aangebracht. Aan de onderzijde van het basislichaam 1 treden twee laseriichtbundels 10,11 193987 2 uit, waarbij het manipuleren daarvan in het vervolg zal worden toegelicht.

Ten slotte bevindt zich aan de zijkant van het basislichaam 1 een videocamera 12. '

De in figuur 2 schematisch weergegeven opto-mechanische voorzieningen zijn opgenomen in de in figuur 1 opgenomen inrichting.

5 Zoals reeds in figuur 1 getoond is, wordt via een lichtgeieider 9 van een uitwendige, in de tekeningen niet weergegeven laserlichtbron licht toegevoerd. Dit treedt aan het einde 13 van de geleider 9 uit in de vorm van een enigszins divergerende bundel 14 die, door middel van een stelsel van optische componenten, zoals bijvoorbeeld de lenzen 15 en 16, opgewijd wordt tot een parallelle bundel van voldoende diameter om door middel van een prismavormig lichaam 20 voldoende nauwkeurig gesplitst te kunnen worden. Het is 10 echter eveneens mogelijk het laserlicht toe te voeren via een reeks vezels, via een reeks spiegels of via een direct op het basislichaam 1 geplaatste bron.

De parallelle lichtbundel passeert een deels doorlatende spiegel 18 en een focusseringslens 19, waarna de nu convergerende lichtbundel op het prismavormig lichaam 20 terechtkomt dat aan zijn schuine zijden 21,22 van spiegels is voorzien. Door de twee spiegels 21, 22 wordt de bundel gesplitst in twee afzonder-15 lijke bundels 23, 24 die gereflecteerd worden door instelbare spiegels 26, 27 en vervolgens in de vorm van bundels 10,11 uit het basislichaam treden en het component 6 op de drager 7 kunnen verwarmen.

Door het roteren van het prismavormige lichaam 20 verplaatsen de punten, waar de bundels de drager 7 treffen in het dragervlak, zich langs rechte lijnen.

De spiegels 26, 27 zijn draaibaar rond de assen 28, 29. Door draaiing van de spiegels rond de assen 28, 20 29 kunnen de lijnen die in het dragervlak beschreven worden in de richting loodrecht op de lijnen verplaatst worden. Hierdoor kan de ligging van de lijnen aangepast worden aan de afmetingen van de component.

De lengte van de lijnen kan gestuurd worden door, gesynchroniseerd met de rotatie van het prismavormige lichaam 20, de toevoer van laserenergie op de juiste momenten aan en uit te schakelen, dan wel door de hoek waarom het prismavormig lichaam roteert te bepalen.

25 Teneinde in het vlak van de drager de focussering langs de eerder beschreven rechte lijnen constant te houden, dient de positie van lens 19 aangepast te worden aan de positie van het punt op de lijn en dus aan de hoekpositie van het prismavormig lichaam.

Hiervoor kan een mechanische constructie worden toegepast die aan de hand van figuur 3 zal worden toegelicht.

30 Bij verplaatsing van de lijnen in het vlak van de drager in de richting loodrecht op de lijn door rotatie van de spiegels 26, 27 rond de assen 28, 29 treedt verandering van focussering op. Een geschikte keuze van de ligging van de assen 28, 29 minimaliseert dit ongewenste effect. Het resterende effect kan worden opgeheven door aanpassing van de positie van lens 19.

Ten slotte is ter hoogte van de deels doorlatende spiegel 18 een lens 30 aangebracht die gedeelten van 35 het dragervlak en/of de component afbeeldt op een ontvangend element 31 van een niet in de tekening weergegeven videocamera, bijvoorbeeld een CCD-element. De door de videocamera opgenomen beelden kunnen bijvoorbeeld gebruikt worden voor het visueel controleren van het plaatsvindende proces, voor het bepalen van onderlinge posities van oppakmiddel en component bij het oppakken, voor het bepalen van de onderlinge posities van component en drager bij het plaatsen en voor visuele inspectie van de component.

40 De positie-informatie kan benut worden om componenten op de gewenste manier op te nemen en te plaatsen.

De inrichting voor het aanpassen van de focussering van de lens 19 aan de hand van de rotatiepositie van het prismavormige lichaam 20 wordt toegelicht aan de hand van figuur 3. Het prismavormige lichaam 20 is bevestigd op een ronde plaat 32 die in zijn geheel, tezamen met het prismavormige lichaam 20 45 roteerbaar is. Op de buitenzijde van de plaat is een cilinder 33 aangebracht die aan zijn bovenzijde van een geprofileerde rand 34 is voorzien. Een mechanisme, zoals 36, 37, zorgt ervoor dat lens 19 conform het profiel bewogen wordt bij rotatie van het prismavormige lichaam. Door correcte profielkeuze wordt bereikt dat de focussering langs de lijnen in het dragervlak constant blijft. Verder zijn tegenover de spiegelvlakken 21, 22 van het prismavormige lichaam 20 in de cilinder 33 twee openingen 35 aangebracht, waarvan er 50 slechts één in de tekening getoond is.

Bij de in figuur 3 weergegeven uitvoeringsvorm is bovendien sprake van extra spiegels 38, 39 die bijvoorbeeld toepassing vinden bij het solderen van een component 6 die aan vier zijden van aansluitdraden is voorzien.

Indien het prismavormig lichaam vervangen wordt door een piramidevormig lichaam en elke spiegel 26, 55 27, 38, 39 voorzien wordt van een corresponderend gat in cilinder 33, dan is het zelfs mogelijk vierkante componenten aan vier zijden gelijktijdig te solderen.

De spiegels kunnen individueel of per paar tegenover elkaar gelegen spiegels worden versteld.

Claims (2)

1. 3 193987 « , Aandrijving kan handmatig en motorisch gerealiseerd worden. De handmatige aandrijving is bijvoorbeeld geschikt voor een uitvoeringsvorm van de uitvinding die geschikt is voor het los solderen van componenten bij herstel van gedrukte bedradingskaarten, en het opnieuw plaatsen van vervangende componenten. Voor het richten kan dan bijvoorbeeld gebruik gemaakt worden van zichtbaar laserlicht 5 De bovenstaande uitvoeringsvorm heeft betrekking op laserlicht; de uitvinding is echter ook toepasbaar op andere soorten licht die via een vezel transporteerbaar zijn. 10
2. 1. Inrichting voor het door middel van toevoer van laserlicht op een drager bevestigen van componenten, waarbij de inrichting omvat: - een laserlichtbron; - een door middel van een optisch element met de laserlichtbron gekoppeld splitsingselement voor het 15 in ten minste twee deelbundels splitsen van de uit de laserlichtbron tredende laserlichtbundel; en - een verzameling spiegels voor het naar de plaatsen, waar de hechting tussen de component en de drager plaatsvindt richten van de deelbundels, met het kenmerk, - dat het splitsingselement aan een basislichaam is bevestigd, - dat oppakmiddelen voor het oppakken van de op de drager te bevestigen component en het op een 20 voorafbepaalde plaats op de drager plaatsen van de component aan het basislichaam zijn bevestigd; en - dat aan het basislichaam een CCD-camera is bevestigd. Hierbij 3 bladen tekening