NL8602563A

NL8602563A - Inrichting voor het opnemen en plaatsen van componenten.

Info

Publication number: NL8602563A
Application number: NL8602563A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1986-10-13
Filing date: 1986-10-13
Publication date: 1988-05-02
Also published as: JPS63104500A; US4891879A; JP2527203B2; EP0265985A1; DE3775886D1; EP0265985B1

Description

χ «Τ' PHN 11.888 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Inrichting voor het opnemen en plaatsen van componenten"

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het telkens uit een voorraad opnemen van een bepaalde component en het naar een plaatsingspost overbrengen en plaatsen van die component, welke inrichting is voorzien van een gestel en een tussen een vast opneempunt 5 en een vast plaatsingspunt heen en weer beweegbaar overzetmeehanisme.

Een dergelijke inrichting is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift ^.393.579· Deze inrichtingen zijn inzetbaar bij geautomatiseerde produktiestraten van half- of eindprodukten, zoals printpla-ten of dergelijke. Hierbij worden telkens componenten uit een voorraad 10 naar de plaatsingspositie, waar de component op bijvoorbeeld de print-plaat moet worden gemonteerd, overgebracht. Er zijn overzetmechanismen voor het overbrengen van componenten bekend, bijvoorbeeld met een langs een reohtgeleiding met een vaste slag heen en weer beweegbare slede met grijpmiddelen voor de component of met een over een bepaalde hoek 15 zwaaibare arm met eveneens grijpmiddelen voor de component. Om de besturing ervan eenvoudig te houden, dient de transportbaan zich tussen twee vaste punten, dat wil zeggen tussen het opneempunt en het plaatsingspunt uit te strekken. Een dergelijk mechanisme vraag echter een eenvoudige toevoer van de componenten en hiertoe zijn verschillende mo-2Q gelijkheden voorgesteld. Zo bestaat er de triltransporteur, die de componenten in een rij achter elkaar gerangschikt aan het opneempunt aanbiedt ; voor vele componenten echter is een dergelijke transporteur niet geschikt. De componenten kunnen ook aangeboden worden op een plateau dat in x- en y-richting verplaatsbaar is; deze methode vraagt een ge-25 compliceerde mechanische besturing of programmering; bovendien is voor de verplaatsing van het plateau een betrekkelijk groot oppervlak vereist. Bij de uit het bovengenoemde Amerikaanse octrooischrift bekende inrichting worden de onderdelen in band of in buisvormige magazijnen aangevoerd; deze methode is in het bijzonder bedoeld voor het verwerken 30 van componenten in betrekkelijk grote series.

In de gemechaniseerde montage van componenten vormt de voor elk produkt specifiek te ontwikkelen onderdelentoevoer een aanzienlijke 8602563 i- PHN 11.888 2 kostenpost. Deze kosten zijn alleen te rechtvaardigen bij een voldoende seriegrootte van het te monteren onderdeel. Bij de huidige kosten van trilvullers, x-y tafels, robotsystemen e.a.m. ligt de kritische grens rond de 10^ produkten per jaar.

5 De uitvinding beoogt een inrichting van het in de aanhef be schreven type te verschaffen, die relatief weinig en eenvoudige mechanische elementen bevat en waarmede componenten ook in relatief kleine series op efficiënte en rendabele wijze aangevoerd en geplaatst kunnen worden.

10 Dit doel wordt volgens de uitvinding in hoofdzaak bereikt doordat tenminste een ten opzichte van het gestel middels een aandrijfmechanisme roteerbaar en verschuifbaar aangedreven schijfvormige drager is aangebracht, waarop de componenten zijn gerangschikt en de drager aan de van de componenten afgekeerde zijde is voorzien van een vloeiend 15 verlopende geleidingsbaan, waarmee een op het gestel ondersteund gelei-dingsorgaan samenwerkt.

Dankzij de toepassing van een dergelijke drager met vloeiend verlopende geleidingsbaan, kunnen de voorwerpen conform die vloeiend verlopende geleidingsbaan op de drager worden gerangschikt, zodat het 20 opperlvak daarvan optimaal kan worden bezet. Het geleidingsorgaan zorgt ervoor dat bij de juiste positie van de drager telkens een component of voorwerp exact op de opneemplaats voor het overzetmechanisme wordt gericht. De positie van de af te nemen component is derhalve nauwkeurig bepaald, zodat het overzetmechanisme telkens de component exact op de 25 opneemplaats krijgt aangeboden. Dit bevordert het storingsvrije funktioneren daarvan. De inrichting volgens de uitvinding is in het bijzonder geschikt voor het verwerken van componenten in seriegroottes van i05 tot 10^ componenten per jaar, en dit bij betrekkelijk lage investeringskosten. Het oppervlak dat door de schijfvormige drager be-30 streken wordt is met een factor 3.5 kleiner dan het oppervlak dat noodzakelijk is voor de x-y verplaatsingen van een plateau met vergelijkbare capaciteit.

De aandrijving voor de schijfvormige drager kan op velerlei wijzen zijn uitgevoerd, waarbij te denken is aan nauwkeurig bestuurbare 35 stappenmotoren of dergelijke. Echter een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is gekenmerkt door middelen voor het arreteren van het geleidingsorgaan in de geleidingsbaan, waarbij 8602563 PHN 11.888 3 het aandrijfmechanisme het geleidingsorgaan heen en weer beweegt en de schijf vormige drager loodrecht op die heen en weer beweging van het geleidingsorgaan verschuifbaar in het gestel is gelagerd. Deze mechanische uitvoering biedt het voordeel dat het aandrijfmechanisme sterk is 5 vereenvoudigd en wel tot een heen- en weergaande beweging, hetgeen verder bijdraagt in een storingsvrije werking.

De uitvinding stelt verder voor om de geleidingsbaan als een bij voorkeur spiraalvormige groef uit te voeren en het geleidingsorgaan als een in die groef stekend volgelement. Een dergelijke uitvoerings-10 vorm leent zich in het bijzonder voor eenvoudig uit te voeren arreteer-middelen die volgens de uitvinding zijn gevormd door een nokprofiel in de groef en een met het nokprofiel samenwerkende arreteerpen. Met de arreteerpen wordt niet alleen een transportfunktie bereikt, maar tevens een nauwkeurige richtfunktie voor het op de opneemplaats brengen van de 15 component.

Teneinde het rangschikken van de componenten op de schijfvormige drager te vergemakkelijken is deze voorzien van positioneermid-delen voor de daarop te rangschikken componenten. Deze middelen kunnen zijn uitgevoerd als in het schijf oppervlak aangebrachte verdiepte delen 2tl of holtes. De holtes of verdiepte delen dienen als opneemplaatsen voor de onderdelen die op een bepaalde steekafstand gepositioneerd worden.

De holtes zijn produktspecifiek en zijn aan de vorm en de afmetingen van de op te nemen onderdelen aangepast.

Om het rangschikken elders dan bij de onderhavige inrichting 25 mogelijk te maken, heeft de inrichting als kenmerk, dat de schijfvormige drager uit een opzetschijf en een voorraadschijf is samengesteld en dat de positioneermiddelen zijn aangebracht op de van de schijf losmaakbare voorraadschijf, waarbij opzetschijf en voorraadschijf zijn voorzien van richtmiddelen. Met deze richtmiddelen wordt de voorraad-30 schijf in de juiste positie op de opzetschijf gebracht, zodat de componenten ten opzichte van de geleidingsbaan overeenkomstig nauwkeurig zijn gepositioneerd.

Bij voorkeur is de vooraadsehijf uit een goedkoop en makkelijk te verwerken materiaal, bijvoorbeedld een kunststof vervaardigd, 35 terwijl de opzetschijf bij voorkeur in metaal is uitgevoerd. Doordat de voorraadschijf losneembaar is, kan enkel door uitwisseling van een lege voorraadschijf tegen een volle de voorraad van te plaatsen onderdelen 8602563 PHN 11.888 4 op snelle wijze worden aangevuld. De diverse voorraadsohijven kunnen als transportverpakking worden gebruikt. De uitvinding heeft voorts betrekking op een voorraadschijf geschikt voor een inrichting van de hierboven beschreven soort.

5 De uitvinding wordt nader toegelicht in de hieronderstaande figuurbeschrijving van een tweetal uitvoeringsvoorbeelden.

In de tekening toont:

Fig. 1 een perspektivisch bovenaanzicht van de inrichting volgens de uitvinding, toegepast bij een produktiestraat, ^ Fig. 2 een doorsnede van de inrichting over de daarin toege paste schijfvormige drager met ondersteuning en aandrijving,

Fig. 3 oen onderaanzicht volgens III in fig. 2 van de schijfvormige drager,

Fig. 4 een met fig. 3 overeenkomend aanzicht, waarbij de schijf een bepaalde hoekverdraaiing ten opzichte van fig. 3 heeft ondergaan,

Fig. 5 de inrichting gedeeltelijk in doorsnede, gedeeltelijk in aanzicht, volgens de lijn V-V in fig. 2.

Fig. 6 een met fig. 3 overeenkomend onderaanzicht van een 20 tweede uitvoeringsvorm van de schijfvormige drager met afwijkende ge-leidingsbaan.

•De in fig. 1 getoonde opneem-plaatsingsinrichting (pick-and-place mechanisme) bestaat hier uit een vast gestel in de vorm van een zuil 1, waaraan een horizontale arm 2 is bevestigd voor het onder- oc steunen van een overzetmechanisme 3» dat op niet nader getoonde wijze is uitgevoerd met een opneeminrichting voor voorwerpen of componenten. De arm 2 resp. het overzetmechanisme 3 strekt zich uit boven een transportbaan 4, waarop zich produkten, bijvoorbeeld printplaten B bevinden, die stapsgewijs bewerkingen bij verschillende stations onder- on gaan. Bij de getoonde inrichting dient telkens een component op een vaste plaats van de printplaat te worden aangebracht. Dit punt is het plaatsingspunt.

De componenten dienen uit een voorraad te worden afgenomen, hetwelk één voor één of groepsgewijs kan gebeuren. Dit opnemen gebeurt 35 eveneens bij een vast punt nabij het van de zuil 1 afgekeerde einde van het overzetmechanisme 3·

Thans wordt beschreven de volgens de uitvinding voorgestelde 8602563 •r " £ PHN 11.888 5 voorraadbeheersing bij bovenbeschreven inrichting.

Het gestel 1 is voorts uitgevoerd met een kastvormige ondersteuning 6, waarop een eerste sledebaan 7 is aangebracht, waarop een slede 8 in de richting van de pijl P-j heen en weer beweegbaar is.

5 Voorts ondersteunt het kastvormige gestel 6 een tweede sle debaan 9, waarop een opzetslede 10 heen en weer beweegbaar in de richting van de pijl Pg is aangedreven. Hoewel niet strikt noodzakelijk is in de getoonde uitvoeringsvorm de beweging van de eerste slede 8 loodrecht op die van de opzetslede 10.

® De eerste slede 8, zie fig. 2, ondersteunt een lagerbus 11, waarin een lager 12 is opgenomen. In het lager 12 is een astap 13 bevestigd, op het vrije boveneinde waarvan een schijfvormige drager 14 is vastgezet. Doordat de astap 13 vrij draaibaar ten opzichte van de slede 8 is, is derhalve de drager 14 eveneens vrij draaibaar ten opzichte van 15 slede 8. Vanwege de heen en weergaande beweging volgens pijl P-j is de schijfvormige drager tevens ten opzichte van het gestel 6 verschuifbaar.

De sledebaan 9 loodrecht op de sledebaan 7 ondersteunt zoals gezegd de opzetslede 10, waarop een cilindrisch huis 15 vast is aange-2° bracht. Op het cilindrische huis 15 is een volgelement 16 geplaatst dat als rol of als pen is uitgevoerd en dat op hieronder nader toe te lichten wijze mede als geleidingsorgaan dient. In het cilindrische huis 15 is een weekijzer lichaam 17 ondergebracht, dat aan boven- en onderzijde is voorzien van een axiaal gerichte arreteerpen 18, die schuif-25 baar is gelagerd in overeenkomstige gaten in boven- en onderwand van het cilindrische huis 15. Om de weekijzerkern 17 is een solenoide-spoel 19 aangebracht, die op niet nader aangetoonde wijze kan worden bekrachtigd. Onder het weekijzer lichaam 17 is een drukveer 20 geplaatst. De naar boven gerichte naald van het weekijzer lichaam 17 30 strekt zich niet alleen door de bovenwand van het cilindrische huis 15 uit, maar tevens door het volgelement 16, zodanig dat het boveneinde van de arreteerpen 18 boven het volgelement 16 uitsteekt.

De verplaatsing van de opzetslede 10, zie fig. 5 op de sledebaan 9 vindt plaats door middel van een omkeerbare elektromotor 21, 35 welke is bevestigd op een deel van de sledebaan 9. Via een kogelkring-loop lagerbus 22, die in de opzetslede 10 is bevestigd en een door de elektromotor 21 aangedreven schroefspil 23, welke samenwerkt met de ko- 8602563 t*

V

PHN 11.888 6 gelkringloop 22, kan de opzetslede 10 over een bepaalde slaglengte in de richting van de pijl heen en weer bewegen. Met deze beweging wordt het cilindrische huis 15 resp. volgelement 16 en arreteerpen 18 over dezelfde slag heen en weer bewogen, bijvoorbeeld vanuit de met 5 volle lijnen getekende positie in fig. 5 tot de met onderbroken lijn aangegeven stand.

Het volgelement 16 werkt samen met een aan de onderzijde van de schijfvormige drager aangebrachte vloeiend verlopende geleidingsbaan 24 in de vorm van een spiraalvormige groef, zie ook fig. 3. In de bodem 10 van de spiraalvormige groef is een nokprofiel met uitsparingen 25 aangebracht. Deze uitsparingen hebben een bepaalde afstand tot elkaar, welke afstand mede wordt gedicteerd door de hartafstand tussen de voorwerpen of componenten V welke op de schuifvormige drager 14 zijn gerangschikt volgens een spiraalvormige lijn gelijk aan de groef 24, zie ^ fig.3 en 6.

De schijfvormige drager 14 is samengesteld uit een opzet-schijf 26 en een voorraadschijf 27 welke losneembaar op het bovenvlak van de opzetschijf 26 ligt. Teneinde de voorraadschijf 27 ten opzichte van de opzetschijf 26 in de juiste positie te brengen, zijn richtmidde-2° len in de vorm van een pen 28 aangebracht, welke vast in de opzetschijf 14 is opgenomen en in een gat van de voorraadschijf 27 steekt en die de juiste hoekstand van de voorraadschijf 27 bepaalt.

Het verdient de voorkeur om het bovenvlak van de schijfvormige drager 14, respektievleijk de voorraadschijf 27 > waarop de 25 voorwerpen V worden gerangschikt, met verdiepte delen of holtes 29 uit te voeren, teneinde de voorwerpen in de juiste positie op de drager te kunnen rangschikken. Deze holtes 29 zijn volgens dezelfde spiraallijn aangebracht als de uitsparingen 25 van het nokprofiel en komen dankzij de pen 28 in register boven de uitsparingen 25 in de bodem van de groef 30 24 te liggen.

De hierboven beschreven inrichting werkt als volgt.

Nadat elders de componenten of voorwerpen V op de voorraadschijf 27 zijn gerangschikt, hetgeen op niet nader aangetoonde wijze met de hand of machinaal kan plaatsvinden, wordt de voorraadschijf 27 35 zodanig op de opzetschijf 26 geplaatst dat de pen 28 door de voorraadschijf 27 heensteekt. Zodoende is de correcte positie van de voorraadschijf 27 ten opzichte van opzetschijf 26 gewaarborgd.

8602563 2 * ' £ ΡΗΝ Π.888 7

Ervan uitgaande dat de voorwerpen vanaf de buitenrand van de voorraadschijf 27 telkenmale worden afgenomen waarbij de drager 14 een stapsgewijze rotatiebeweging volgens pijl P3 (Fig. 3) uitvoert, wordt de drager 14 in een zodanige positie verschoven, dat het volgelement 16 5 in het begin van de groef 24 steekt, waarbij tevens de terugtrekbare arreteerpen 18 in de bijbehorende uitsparing 25 steekt. De drager 14 heeft daarbij de in fig. 3 getoonde positie ten opzichte van opzetslede 10. In die stand is het eerste voorwerp exact in de opneemplaats gebracht, zodat het voorwerp kan worden afgenomen door het overzetmecha-10 nisme 3> hetwelk vervolgens het voorwerp op een vaste plaats op de printplaat P afzet. Vervolgens wordt de spoel 19 bekrachtigd, die het weekijzeren lichaam omlaag trekt en daarmee de pen 18 uit de bijbehorende uitsparing 25. De motor 21 wordt bekrachtigd zodat de opzetslede 10 een bepaalde terugkeerslag aflegt. De terugkeerslag is gelijk aan de 15 steekafstand tussen de op de voorraadschijf 27 gerangschikte produk-ten. Zodra de overeenkomstige uitsparing 25 is bereikt, wordt de bekrachtiging van de spoel 19 opgeheven, zodat de arreteerpen 18 ten gevolge van de werking van de drukveer 20 in die uitsparing valt en de drager 14 ten opzichte van het volgelement 16 gearreteerd is. Deze po-20 sitie is in Fig. 3 in onderbroken lijn weergegeven. Tijdens deze terugkeerslag van de slede 10 wordt een niet gewenste rotatiebeweging van de drager 14 in een draairichting tegengesteld aan die volgens pijl P3 voorkomen door interne wrijving. De wrijvingsweerstand kan worden verhoogd door een wrijvingselement, dat samenwerkt met de opzetschijf 26, 25 zoals een remblok of een remveer 31.

Bij het omkeren van de rotatiebeweging van de aandrijfmotor 21 voert de opzetslede 10 een opzetslag uit eveneens gelijk aan de steekafstad tussen de onderdelen op de voorraadschijf 27· De slede 10 wordt samen met het huis 15 en het volgelement 16 in de uitgangspositie 30 teruggevoerd onder medeneming van de drager 14 ten gevolge van de ar-retering door middel van de naald 18. Zodoende wordt het volgende onderdeel V op de voorraadschijf 27 in de opneemplaats gebracht. Deze situatie is in Fig. 4 weergegeven. Tijdens de beschreven bewegingen zal de drager 14 ten gevolge van de samenwerking van het volgelement 16 met 35 de spiraalvormige groef 24 in de opzetschijf 26 over een kleine afstand d volgens pijl P-j in de richting van het overzetmechanisme 3 worden verplaatst, hetgeen mogelijk is door de vrije schuifbeweging van de 8602563 ψ ΡΗΝ 11.888 8 slede 8 ten opzichte van de sledebaan 7.

De hierboven beschreven cyclus wordt periodiek herhaald waarbij het volgelement 16 de spiraalgroef 24 stapsgewijs doorloopt en de drager 14 stapsgewijs in rotatiebeweging volgens pijl P3 over de g steekafstand tussen de onderdelen d worden verplaatst. Zodoende wordt de gehele voorraadschijf 27 successievelijk geledigd. Fig. 1 toont de situatie waarbij de onderdelen van de binnenste winding van de spiraal-vorraige baan worden afgenomen.

Het zal duidelijk zijn dat dankzij de arreteringsmiddelen, 10 het telkens terugkeren van het volgelement 16 en de arreteerpen 18 in de opneemplaats een doeltreffende exacte positionering van de af te nemen onderdelen V is gewaarborgd. De terugkeer- en opzetslag van de op-zetslede 10 is instelbaar en kan worden aangepast aan de steekafstand van de onderdelen op de voorraadschijf 27. Hiertoe dient de steekaf-15 stand tussen de onderdelen gelijk te zijn aan of een veelvoud te zijn van de steekafstand tussen de uitsparingen 25 van het nokprofiel in de geleidingsbaan 24.

De in de fig. 1 t/m 4 getoonde geleidingsbaan 24 aan de onderzijde van de schijfvormige drager 14 is spiraalvormig. Fig. 6 20 toont een alternatieve uitvoerignsvorm van die geleidingsbaan waarbij de geleidingsbaan in afwijking van de eerdergetoonde uitvoeringsvorm een hoekige gestalte heeft. Het zal hierbij duidelijk zijn dat de geleidingsbaan elke passende vorm kan hebben afhankelijk van de soort en vorm van de voorwerpen die moeten worden verwerkt.

25 Vanzelfsprekend zijn binnen het kader van de uitvinding andere uitvoeringsvormen dan de hierboven beschreven mogelijk.

Zo behoeft de aandrijving niet met getoonde elektromotor 21 plaats te vinden maar kan elke passende aandrijving worden gebruikt. Voorts is het mogelijk andere geleidingsbanen, bijvoorbeeld een ge-30 leiderug toe te passen, waarbij het geleidingsorgaan vanzelfsprekend een daarbij passend element behoort te zijn.

De arretering van het geleidingsorgaan ten opzichte van de geleidingsbaan kan eveneens op elke passende wijze plaatsvinden, waarbij bijvoorbeeld te denken is aan een uitsparing in de groefwand in 35 plaats van in de groefbodem.

Bij een praktische uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding bevatte de drager met een schijfdiameter van 320 8602563 £ è PHN 11.888 9 hed 200 onderdelen op een onderling afstand van 20 mm.

Door toepassing van twee schijfvormige dragers die samenwerken met een enkel overzetmeehanisme en die synchroon worden aangedreven kunnen ook meerdelige produkten worden samengesteld zoals bij-5 voorbeeld magneten, indien gescheiden aanvoer van de afzonderlijke onderdelen noodzakelijk is.

10 15 20 25 30 35 8602563

Claims

1. Inrichting voor het telkens uit een voorraad opnemen van een bepaalde component en het naar een plaatsingspost overbrengen en plaatsen van die component, welke inrichting is voorzien van een gestel en een tussen een vast opneempunt en een vast plaatsingspunt heen en 5 weer beweegbaar overzetmechanisme, met het kenmerk, dat tenminste een ten opzichte van het gestel middels een aandrijfmechanisme roteerbaar en verschuifbaar aangedreven schijfvormige drager is aangebracht, waarop de componenten zijn gerangschikt, en de drager aan de van de componenten afgekeerde zijde is voorzien van een vloeiend verlopende gelei-10 dingsbaan waarmee een op het gestel ondersteund geleidingsorgaan samenwerkt .

2. Inrichting volgens conclusie 1, gekenmerkt door middelen voor het arreteren van het geleidingsorgaan in de geleidingsbaan, waarbij het aandrijfmechanisme het geleidingsorgaan heen en weer beweegt, 15 en de schijfvormige drager loodrecht op die heen en weergaande beweging van het geleidingsorgaan verschuifbaar in het gestel is gelagerd.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de geleidingsbaan een bij voorkeur spiraalvormige groef is en het geleidingsorgaan een in die groef stekend volgelement.

4. Inrichting volgens conclusie 3» met het kenmerk, dat de ar- reteermiddelen zijn gevormd door een nokprofiel in de groef en een met het nokprofiel samenwerkende arreteerpen.

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de ar reteerpen is gevormd door een in het volgelement verschuifbare naald.

6. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de schijfvormige drager is voorzien van positioneermidde-len voor de daarop te rangschikken componenten.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de po- sitioneermiddelen in het schijfoppervlak aangebrachte holtes zijn.

8. Inrichting volgens conclusie 6 en 7, met het kenmerk, dat de schijfvormige drager uit een opzetschijf en een voorraadschijf is samengesteld en dat de positioneermiddelen zijn aangebracht op de van de opzetschijf losmaakbare voorraadschijf, waarbij opzetschijf en voorraadschijf zijn voorzien van richtmiddelen.

9. Voorraadschijf geschikt voor de inrichting volgens één der voorgaande conclusies. 8602563