Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.09.1973 Opis patentowy opublikowano: 31.12.T975 18778 K1.21g, 11/02 MKPH0117/68 Twórcywynalazku: Edward Prusaczyk, Tadeusz Dobkowski Uprawniony z patentu tymczasowego: Przemyslowy Instytut Elektroniki, Warszawa (Polska) Mechanizm do pobierania, przenoszenia i montazu drobnych elementów, zwlaszcza struktur pólprzewodnikowych Przedmiotem wynalazku jest mechanizm do pobierania, przenoszenia oraz montazu lub ladowania do pojemników drobnych elementów o regularnych ksztaltach, zwlaszcza struktur pólprzewodnikowych majacych ksztalt prostokatnych plytek. Mechanizmy spelniajace te funkcje stosowane sa w urzadzeniach technologicznych przeznaczonych do wykonywania róznych takich operacji, jak np.: lutowanie, klejenie lub ukladanie w sposób uporzadkowany drobnych elementów.Dotychczas znane mechanizmy umozliwialy pobieranie, przenoszenie i operacje montazu za pomoca jed¬ nego uchwytu, który wykonywal cykl zabiegów i ruchów nastepujacych kolejno po sobie. Laczny czas cyklu pracy takiego mechanizmu odpowiadal sumie czasów poszczególnych zabiegów i ruchów, to jest sumie pobiera¬ nia elementów, czasu podnoszenia, przemieszczania i opuszczania narzedzia na stanowisko robocze, czasu mon¬ tazu, np. lutowania oraz czasu pelnego cyklu ruchu powrotnego. Suma ta byla dosc znaczna i wynosila od 5 do 10 sekund. Limitowalo to wydajnosc urzadzenia. Istotnym skladnikiem tej sumy jest czas pobierania elementów.Pobieranie elementów bylo najczesciej realizowane przez naprowadzanie pod uchwyt jednego z elementów leza¬ cych na plaskiej podstawce i opuszczanie uchwytu na naprowadzony element.W celu wlasciwego naprowadzenia pod uchwyt pobieranego elementu operator musial wykonywac zlo¬ zone ruchy obrotowe i posuwiste podstawki. Znane sa równiez mechanizmy ulatwiajace pobieranie elementów i skracajace czas pobierania. Dzialanie tych mechanizmów polega na samoczynnym podawaniu uporzadkowanych elementów pod uchwyt, np. za.pomoca pojemnika z uporzadkowanymi elementami lub podajnika wibracyjnego.Pierwszy sposób wymaga wczesniejszego napelniania pojemników. Drugi sposób ma ograniczone zastosowanie ze wzgledu na dodatkowe wymagania co do ksztaltu i wielkosci, stawiane elementom podawanym podajnikiem wibracyjnym.Celem wynalazku jest zwiekszenie wydajnosci urzadzen montujacych lub ukladajacych w sposób uporzad¬ kowany drobne elementy bez stawiania specjalnych wymagan co do ksztaltu i wymiarów tych elementów, jak równiez bez koniecznosci wczesniejszego ich porzadkowania. Cel ten zostal osiagniety dzieki temu, ze me¬ chanizm do pobierania i montazu drobnych elementów z dwoma uchwytami i manipulatorem ma uchwyty zamo-2 78 778 cowane obrotowo i przesuwanie na wahliwych suwakach zaopatrzonych w rolki wspólpracujace z krzywo¬ liniowymi biezniami, przy czym uchwyty posiadaja wience zebate zazebiajace sie z wycinkami zebatymi wypo¬ sazonymi w wystepy wspólpracujace z prowadnicami, osadzonymi obrotowo na czopach i polaczonymi z wo¬ dzikiem, który poprzez lacznik obrotu polaczony jest z ramieniem walka manipulatora. Ponadto uchwyty w polozeniu przednim suwaków sa przesuwane w kierunku poziomym rekojescia manipulatora poprzez uklad dzwigni i ciegla, przy czym rekojesc manipulatora przesuwa sie wzdluz osi, np. po walku manipulatora, który ulozyskowany jest obrotowo iwahliwie w nieruchomej plycie i jest polaczony z przesuwna plyta, zwiazana z podstawka z pobieranymi elementami.Mechanizm wedlug wynalazku posiada nastepujace zalety techniczne. Uzycie uchwytów, które mozna obracac i przesuwac pionowo na stanowisku pobierania elementów, tj. w przednim polozeniu suwaków, w znacz¬ nym stopniu ulatwia operatorowi ustawianie katowe uchwytu wzgledem pobieranego elementu i opuszczani uchwytu w celu pobrania naprowadzonego i zorientowanego katowo elementu. Jednoczesnie zastosowanie dwu uchwytów wykonujacych na przemian te same cykle robocze umozliwia operatorowi ciagle wykorzystywanie uchwytów do pobierania elementów. Praktycznie, natychmiast po pobraniu jednego elementu w miejsce napel¬ nionego pojawia sie uchwyt pusty, podczas gdy napelniony uchwyt przemieszcza sie na stanowisko montazu i tam bez udzialu operatora dokonuje tego zabiegu. Ponadto zastosowanie jednego manipulatora z jedna wspólna rekojescia do obracania i pionowego przesuwania uchwytów oraz do poziomego przesuwania podstawki z elemen¬ tami wzgledem uchwytu, jeszcze bardziej ulatwia pobieranie elementów skracajac tym samym czas pobierania.Wymienione wlasciwosci funkcjonalne mechanizmu wedlug wynalazku umozliwiaja wielokrotne zwie¬ kszenie wydajnosci urzadzenia do montazu drobnych elementów. Wymieniajac koncówki uchwytów mechanizm moze byc latwo przystosowany do montazu elementów o róznych wymiarach. Niezalezny naped przesuwu pionowego uchwytów na stanowisku pobierania i stanowisku montazu pozwala na optymalna regulacje para¬ metrów technologicznych, np. czasu trwania i wielkosci nacisku uchwytu na stanowisku montazu. Niezalezny naped poziomy uchwytów pozwala na latwa regulacje polozenia obu uchwytów w plaszczyznie poziomej na stanowisku pobierania i montazu. Niewielkie masy ruchowe'mechanizmu umozliwiaja uzyskanie znacznych szybkosci ruchów.Zasadniczym zastosowaniem mechanizmu jest pobieranie nieuporzadkowanych elementów i montowanie na kolejno podawanych podstawkach tranzystorowych lub umieszczania elementów w kolejnych komorach po¬ jemnika. Zastosowanie moze byc równiez odwrotne, a mianowicie pobieranie elementów bez udzialu operatora z kolejnych komór pojemnika i montowanie lub umieszczanie w scisle okreslonych miejscach, kontrolowanych optycznie przez operatora. W tym przypadku poprzednie stanowisko pobierania bedzie stanowiskiem montazu.Przedmiot wynalazku wyjasniono dokladniej w przykladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie czesc mechanizmu realizujacego ruchy uchwytów w plaszczyznie poziomej i piono¬ wej, fig. 2 — czesc mechanizmu realizujaca ruch obrotowy uchwytów, fig. 3 — rozwiazanie konstrukcyjne reko¬ jesci o ruchu obrotowym i osiowym, a fig. 4 - odpowiedni uklad kinematyczny manipulatora z jedna rekojescia do przesuwu podstawki z elementami drobnymi oraz do obrotu i pionowego przesuwu uchwytów.Jak uwidoczniono na fig. 1 uchwyty 1 i 2 zamocowane sa obrotowo i przesuwnie na koncach suwaków 3 . i 4. Uchwyty w dolnej czesci posiadaja wymienne koncówki robocze 5 i 6, a w górnej wience zebatej i 8. Suwaki 3 i 4 sa ulozyskowane przesuwnie w prowadnicach 9 i 10 majacych pionowe czopy 11 i 12 pozwalajace na ich obrót w plaszczyznie poziomej. Konce suwaków 3 i 4 zaopatrzone sa w rolki 13 i 14, które stykaja sie z krzywo¬ liniowymi biezniami 15 i 16. Sprezyna 17 zamocowana miedzy prowadnicami 9 i 10 powoduje docisk rolek 13 i 14 do biezni 15 i 16. Zarys i polozenie biezni 15 i 16 sa tak dobrane, aby uchwyty 1 i 2 zajmowaly na przemian to samo polozenie swobodnie mijajac sie. Uchwyty 1 i 2 w polozeniach krancowych suwaków 3 i 4 stykaja sie z popychaczami 18 i 19. Suwaki 3 i 4 oraz popychacz 19 moga byc napedzane samoczynnie przez dowolne elementy napedowe, np. przez silowniki pneumatyczne lub elektromagnetyczne. Popychacz 18 napedzany jest recznie za pomoca ukladu dzwigni lub za posrednictwem dowolnych elementów napedowych sterowanych przez operatora. Do kazdego z suwaków 3 i 4 obok uchwytów 1 i 2 zamocowane sa pionowe osie 20 i 21 (patrz fig. 2), na których ulozyskowane sa wycinki zebate 22 i 23 zazebiajace sie z wiencami zebatymi 7 i 8 na uchwytach 1 i 2. Pionowe trzpienie 38 sztywno osadzone w wycinkach zebatych 22 i 23 prowadzone sa w podluznych wycieciach prowadnic 24 i 25. Prowadnice 24 i 25 posiadaja w tylnej czesci pionowe osie umozliwiajace ich obrót w plaszczyznie poziomej, zas w przedniej czesci sa polaczone przegubowo z wodzikiem 26 i lacznikiem 27. Lacznik 27 polaczony jest przegubowo z ramieniem manipulatora obrotu 28.Fig. 3 przedstawia elementy odmiany mechanizmu, gdzie rekojesc manipulatora wykorzystano do obraca¬ nia i przesuwania pionowego uchwytu. Rekojesc 29 jest ulozyskowana przesuwnie na tulei rekojesci 30, która za78 778 3 posrednictwem ramienia i przegubu napedza lacznik 27 podobnie jak na fig. 2. Rekojesc 29 za posrednictwem ciegla 31 laczy sie z dzwignia 32 poruszajaca pópychacz 18.Fig. 4 przedstawia elementy odmiany mechanizmu, w której rekojesc manipulatora 29 wykorzystano do obracania i przesuwania pionowego uchwytów oraz do przesuwania w plaszczyznie pionowej podstawki z ele¬ mentami. Elementy 29, 30, 31 i 27 sa identyczne jak na fig. 3, z tym, ze tuleja 30 jest ulozyskowana w przegubie kulistym 33, a przez przegub'34 polaczona jest z przesuwna plyta 35 na której spoczywa podstawka z elemen¬ tami. Dla uzyskania jednoznacznego polozenia podstawki plyta 35 prowadzona jest prostowodami 36 i 37.| Dzialanie mechanizmu wedlug wynalazku jest nastepujace. Z chwila wlaczenia napedu suwaków 3 i 4 uchwyty 1 i 2 zajmuja skrajne polozenia, np. uchwyt 1 zajmuje polozenie na stanowisku pobierania, a uchwyt 2 na stanowisku montazu elementów. Na stanowisku pobierania, w celu katowego zorientowania uchwytu 1 wzgledem pobieranego elementu, uchwyt 1 moze byc obracany wokól swojej osi przez operatora za pomoca **'. manipulatora obrotu 28. Ramie manipulatora obrotu 28 obracajac sie przesuwa wodzik 26 dzieki lacznikowi 27.Przesuw wodzika 26 powoduje obrót prowadnic 24 i 25, a wraz z nimi obrót wycinka zebatego 22, napedzajace¬ go wieniec zebaty 7 uchwytu 1. Nastepnie, lub jednoczesnie z obrotem, uchwyt 1 zostaje przesuniety w dól w celu pobrania naprowadzonego pod uchwyt elementu. Przesuw uchwytu nastepuje pod dzialaniem popychacza 18, który napedzany jest przez dowolny element napedowy uruchamiany przez operatora.W odmianie mechanizmu wedlug fig. 3 i fig/4 ruch w dól uchwytu 1 dokonywany jest za pomoca dzwigni 32, która uruchamia operator za posrednictwem przsuwnej rekojesci 29 polaczonej cieglem 31 z dzwignia 32. Po podniesieniu uchwytu 1 w polozenie górne zostaja uruchomione elementy napedowe suwaków 3 i 4, które powoduja przemieszczanie uchwytu 1 na stanowisko montazu a uchwytu 2 na stanowisko pobierania elementów.W czasie tego ruchu uchwyty 1 i 2 mijaja sie dzieki krzywoliniowym biezniom 15 i 16, po których tocza sie rolki 13 i 14 zamocowane na koncach suwaków 3 i 4. Podczas ruchu uchwytu 1 w polozenie «ylne trzpien wycinka zebatego 18 przesuwa sie wzdluz wyciecia prowadnicy 24, co powoduje obrót wycinka 18, a zatem i obrót uchwytu 1 do innego polozenia katowego. Poniewaz punkt obrotu prowadnic 24 znajduje sie w tylnej czesci, polozenie katowe uchwytu 1 w tylnym polozeniu jest praktycznie niezalezne od polozenia manipulatora obiotu 28. Po przejsciu uchwytu 1 w polozenie tylne element napedowy C powoduje samoczynne opuszczenie uchwytu i dokonanie operacji montazowej zgodnie z zalozonym programem. Jednoczesnie na stanowisku pobierania po¬ jawia sie uchwyt 2 w tym samym miejscu i w tym samym polozeniu katowym co poprzedni uchwyt 1 i czynnosc pobierania moze byc powtórzona dla nastepnego elementu. Naprowadzanie elementów pod uchwyt w plasz¬ czyznie poziomej moze byc dokonywane przy pomocy dowolnej metody, na przyklad za pomoca plaskiej podstawki poruszanej recznie.W odmianie mechanizmu wedlug fig. 4 do przesuwania w plaszczyznie poziomej podstawki z elementami wzgledem uchwytu wykorzystano manipulator zjedna wspólna rekojescia do ruchu obrotowego i pionowego; umozliwia tG dokladne i szybkie naprowadzenie pod uchwyt nawet bardzo drobnych elementów.Naprowadzenie kolejnych podstawek do operacji montazowej pod uchwyty w pozycji tylnej moze byc dokonywane w dowolny sposób samoczynnie podczas ruchu uchwytów 1 i 2 w plaszczyznie poziomej. Dla zwiekszenia przejrzystosci opisu na figurach 1, 2, 3 i 4 przyjeto wszystkie lozyskowania typu slizgowego. Dla poprawnego dzialania i odpowiedniej trwalosci mechanizmu wiekszosc prowadnic i przegubów pcwinna byc typu tocznego bezluzowego lub z luzem regulowanym. Dla uproszczenia na rysunku nie pokazano elementów sterujacych praca elementów napedowych, jak równiez ukladu sterowania, które to elementy i uklady moga byc typu elektrycznego lub pneumatycznego, sygnalizujace polozenia popychaczy 18 i 19 oraz suwaków 3 i 4.W zaleznosci od potrzeb dzialanie elementów napedowych C iD moze byc dokonywane za posrednictwem elementów sprezystych dla uzyskania odpowiednich wartosci sil. Pobieranie elementów przez uchwyty 1 i 2 moze odbywac sie jednym ze znanych sposobów stosowanych przy pobieraniu drobnych elementów. Do uchwytów moze byc doprowadzone podcisnienie za posrednictwem suwaków 3 i 4 oraz drazonych walków uchwytów 1 i 2. PL