NL9300744A - Inrichting voor het oppakken, positioneren en door middel van laserlicht op een drager bevestigen van componenten. - Google Patents

Description

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 oppakken, positioneren en door middel van toevoer van licht op een drager bevestigen van component=n, waarbij de inrichting omvat: een oppakorgaan voor het oppakken en positioneren van componenten en middelen voor het naar de gepositioneerde component toevoeren van licht.

Een dergelijke inrichting is bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage met nummer 8902537.

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 vai energie. Deze laatste inrichtingen zijn afzonderlijk uitgsvoerd als laserstraalmanipulator, waarbij van elk van deze laser-straalmanipulatoren de richting, waaronder zij laserlicht uitstralen, en de focussering afzonderlijk bestuurbaar zijn. Dit leidt tot een gecompliceerde besturing van een dergelijke gecombineerde inrichting. Bovendien is de kostprijs van een dergelijke inrichting hoog; laserstraal-manipulatoren zijn kostbare bouwstenen, evenals ie voor focussering benodigde lenzenstelsels. Tevens verjen 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 gsmakke-lijker kan worden bestuurd, veel compacter is en zich daardoor veel eenvoudiger in een systeem laat integreren. Door het feit dat de oppakinrichting gecombineeri is met de middelen voor het toevoeren van licht behoeft slechts één aandrijforgaan aanwezig te zijn voor het in aen horizontaal vlak bewegen van de gecombineerde inrichting.

Dit doel wordt bereikt, doordat het oppakorgaan en de middelen voor het toevoeren van licht aan eenzelfde beweegbaar basislichaam zijn bevestigd.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm worden de middelen voor het toevoeren van energie gevormd door ten minste een in het lichaam opgenomen element dat ingericht is voor het uitzenden van laserlicht langs een zich onder een veranderende hoek in een vlak uitstrekkende bundel.

Andere aantrekkelijke voorkeursuitvoeringsvormen zullen blijken uit de volgende beschrijving van de uitvinding in samenhang met de bijgaande tekeningen, waarin voorstellen: fig. 1: een zijaanzicht van een uitvoeringsvorm van de uitvinding; fig. 2: een schematisch doorsnede-aanzicht van de optische componenten van de in fig. 1 weergegeven inrichting; en fig. 3: een gedeeltelijk weggebroken perspectivisch schematisch aanzicht van een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

De in fig. 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 opneemelement 5. Mede door een vertikale beweging, welke gerealiseerd wordt in de aandrijf inrichting 3 dan wel door de complete inrichting in vertikale richting te verplaatsen, is de beschreven inrichting op overeenkomstige wijze als een zogenaamde "piek 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.

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 boven- zijde van de cilinder is een flexibele lichtgeleider 9 aangebracht. Aan de onderzijde van het basislichaam 1 treden twee laserlichtbundels 10,11 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 fig. 2 schematisch weergegeven opto-mechani-sche voorzieningen zijn opgenomen in de in fig. 1 opgenomen inrichting.

Zoals reeds in fig. 1 getoond is, wordt via een lichtgeleider 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 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 afzonderlijke 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 28,29 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.

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 fig. 3 zal worden toegelicht.

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

De inrichting voor het aanpassen van de focusse- ring van de lens 19 aan de hand van de rotatiepositie van het prismavormige lichaam 20 wordt toegelicht aan de hand van fig. 3. Het prismavormige lichaam 20 is bevestigd op een ronde plaat 32 die in zijn geheel, tezamen met het prismavormige lichaam 20 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 ope-ningen 35 aangebracht, waarvan er slechts één in de tekening getoond is.

Bij de in fig. 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 26,27, 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. Aandrijving kan handmatig en motorisch gerealiseerd worden. De handmatige aandrijving is bijvoorbeeld geschikt voor een uitvoeringsvorm van de uitvinding die geschikt is voor het lossolderen 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.

De bovenstaande uitvoeringsvorm heeft betrekking op laserlicht; de uitvinding is echter ook toepasbaar op andere soorten licht die via een vezel transporteerbaar zijn.

Claims (15)

1. Inrichting voor het oppakken, positioneren en door middel van toevoer van licht op een drager bevestigen van componenten, waarbij de inrichting omvat: een oppakor-gaan voor het oppakken en positioneren van componenten en middelen voor het naar de gepositioneerde component toevoeren van licht, met het kenmerk, dat het oppakorgaan en de middelen voor het toevoeren van licht aan eenzelfde beweegbaar basislichaam zijn bevestigd.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de middelen voor het toevoeren van licht gevormd worden door ten minste één in het basislichaam opgenomen element, dat ingericht is voor het uitzenden van licht langs een zich onder een veranderende hoek in een vlak uitstrekkende bundel.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat in het basislichaam twee elementen zijn opgenomen, en dat de hoek, waaronder elk van de elementen hun lichtbundel uitzenden, synchroon bestuurbaar is.

4. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat in het basislichaam vier elementen zijn opgenomen, die symmetrisch ten opzichte van elkaar zijn gerangschikt, en dat de hoek, waaronder de elementen hun lichtbundel uitzenden synchroon bestuurbaar is.

5. Inrichting volgens conclusie 2, 3 of 4, met het kenmerk, dat de inrichting met behulp van een optische verbinding met een externe laserlichtbron is verbonden, en dat in het basislichaam een verdeelinrichting voor laserlicht aanwezig is, waarvan de ingangsaansluiting met een laserlichtbron is verbonden, en waarvan de uitgangsaan-sluiting met de elementen is verbonden.

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de verdeelinrichting een van afgeschuinde top-vlakken voorziene lichaam op de topvlakken waarvan spie- gels zijn aangebracht, en een met de ingangsaansluiting gekoppeld lenzenstelsel omvat voor het op het van afgeschuinde topvlakken voorziene lichaam werpen van een laserlichtbundel, en dat de elementen elk een spiegel met een instelbare positie omvatten.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het van afgeschuinde topvlakken voorziene lichaam om zijn centrale as roteerbaar is.

8. Inrichting volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat de as, waarom de spiegels instelbaar zijn, buiten de spiegel is gelegen.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de as, waarom de spiegels instelbaar zijn, zodanig is gelegen, dat bij verandering van de hoekpositie van de spiegels, de hieruit voortvloeiende defocussering van de laserbundel op het component minimaal is.

10. Inrichting volgens een van de conclusies 6-9, met het kenmerk, dat de positie van ten minste één, tot het lenzenstelsel behorende lenzen veranderbaar is.

11. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de lens, waarvan de positie veranderbaar is, wordt aangedreven in afhankelijkheid van de rotatiepositie van het van afgeschuinde topvlakken voorziene element.

12. Inrichting volgens een van de conclusies 6-11,met het kenmerk, dat in het lenzenstelsel een deeldoor-latende spiegel is aangebracht voor het uitkoppelen van een lichtbundel naar een videocamera.

13. Inrichting volgens een van de conclusies 5-12, met het kenmerk, dat tussen de verdeelinrichting en de elementen een sluiter is geplaatst.

14. Inrichting volgens een van de conclusies 5-13, met het kenmerk, dat de verdeelinrichting ingericht is voor het veranderen van de verhouding, waarin de energie van de gesplitste laserlichtbundels verdeeld worden.

15. Inrichting volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de inrichting koppelbaar is met een laserlichtbron die ingericht is voor het uit- zenden van zichtbaar laserlicht, en dat de hoekposities van de spiegels met de hand instelbaar is.