WO1996011345A1

WO1996011345A1 - Linearführung

Info

Publication number: WO1996011345A1
Application number: PCT/DE1995/001400
Authority: WO
Inventors: Johann Melf
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 1994-10-10
Filing date: 1995-10-10
Publication date: 1996-04-18
Also published as: DE9416301U1; EP0786055A1

Abstract

Eine Linearführung für spielfreie, gegen Verdrehung gesicherte Hubbewegungen umfaßt mindestens eine Führungsbuchse (FB) mit einer zylindrischen Innen-Lauffläche, eine Führungswelle (FW) mit mindestens drei sich in Längsrichtung erstreckenden, vorzugsweise durch Nuten gebildeten Außen-Laufflächen (AL) und mehrere zwischen der Innen-Lauffläche (IL) der Führungsbuchse (FB) und den Außen-Laufflächen (AL) der Führungswelle (FW) unter Vorspannung angeordnete Kugeln (K). Die Außen-Laufflächen (AL) sind derart geformt, daß sich bei einer versuchten Relativdrehung von Führungsbuchse (FB) und Führungswelle (FW) die Vorspannung erhöht und durch die gleichzeitig erhöhte Reibung die gewünschte Sicherung gegen Verdrehung bewirkt wird. Diese Verdrehsicherung kann dabei mit einem äußerst geringen baulichen Aufwand realisiert werden. Die beschriebenen Linearführungen sind für den Einsatz im Bestückkopf eines SMD-Bestückautomaten geeignet, wobei die Saugpipette auf die Führungsbuchse aufgesetzt wird, und die Führungswelle (FW) zum Anschluß an eine Vakuumquelle als Hohlwelle ausgebildet ist.

Description

Beschreibung

Linearführung

Die bekannten, als Kugelführungen ausgebildeten Linearführun¬ gen, bestehen aus einer Führungsbuchse mit zylindrischer In¬ nen-Lauffläche, einer Führungswelle mit zylindrischer Außen- Lauffläche, sowie einer Vielzahl von Kugeln, die in einem rohrfδrmigen Kugelkäfig leicht beweglich gehalten sind. Die Kugeln rollen unter Vorspannung kraftschlüssig zwischen Füh¬ rungsbuchse und Führungswelle, wobei unter dem Begriff "Vorspannung" die Differenz zwischen dem Maß über zwei gegen¬ überliegende, die Führungswelle berührenden Kugeln und dem Innendurchmesser der Führungsbuchse, verstanden wird. Die Vorspannung gewährleistet dabei insbesondere eine zumindest weitgehende Spielfreiheit der Linearführungen. Die bekannten Linearführungen ermöglichen Hubbewegungen, Drehbewegungen und überlagerte Hub-Drehbewegungen. Diese Linearführungen können daher als Kugellager ohne Axialbegrenzung oder als Längsfüh- rung ohne Verdrehsicherung angesehen werden.

Es sind auch bereits für reine Hubbewegungen vorgesehene Li¬ nearführungen bekannt, die zusätzlich mit einer Verdrehsiche¬ rung ausgerüstet sind. Die Verdrehsicherung soll dabei stets gleichbleibende Drehlagen oder aber gemeinsame Drehungen von Führungsbuchse und Führungswelle um genau definierte Drehwin¬ kel ermöglichen. Die Verdrehsicherung ist dabei durch in Füh¬ rungsbuchse und Führungswelle eingebrachte und paarweise ein¬ ander zugeordnete Längsnuten gebildet, zwischen denen die Kugeln unter Vorspannung kraftschlüssig rollen.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Linearführung für spielfreie, gegen Verdrehung gesicherte Hubbewegungen zu schaffen, bei welcher die Ver- drehsicherung mit geringem Aufwand und ohne merkliche Beein¬ trächtigung der Leichtgängigkeit realisiert werden kann. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß für eine funktionssichere Verdrehsicherung nur drei oder mehrere Au- ßen-Laufflächen auf der Führungswelle erforderliche sind, die zwischen sich und der unverändert zylindrischen Innen-Lauf- fläche der Führungsbuchse, die unter Vorspannung eingebrach¬ ten Kugeln aufnehmen. Voraussetzung ist dabei lediglich, daß die Außen-Laufflächen derart geformt sind, daß sich bei einer Relativdrehung von Führungsbuchse und Führungswelle die Vor¬ spannung erhöht. Diese Voraussetzung ist beispielsweise be- reits durch Außen-Laufflächen in Form von Abflachungen der Führungswelle erfüllt. Bei einer versuchten Verdrehung von Führungsbuchse und Führungswelle, bewirkt der rasche Anstieg der Vorspannung ein Verkeilen und Blockieren der Teile. Durch das Abrollen der Kugeln auf der rein zylindrischen Innen- Lauffläche der Führungsbuchse, ergibt sich ansonsten eine höhere Leichtgängigkeit, als bei den bekannten, gegen Verdre¬ hung gesicherten Linearführungen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den An- Sprüchen 2 bis 5 angegeben.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 2 ermöglicht eine unverlier¬ bare und örtliche genaue definiere Halterung der Kugeln, wo¬ bei jedoch die leichte Beweglichkeit der Kugeln erhalten bleibt.

Die Weiterbildung nach Anspruch 3 betrifft die Bildung der Außen-Laufflächen durch Nuten, die im Hinblick auf die gefor¬ derte Spielfreiheit gegenüber anderen Formen, wie z.B. Ab- flachungen, bevorzugt wird.

Gemäß Anspruch 4 besitzen die Nuten einen Öffnungswinkel von mindestens 120°. Hierdurch wird bei einer Relativdrehung von Führungsbuchse und Führungswelle die Vorspannung und damit die für die Verdrehsicherung erforderliche Reibung weiter erhöht. Optimale Bedingungen für die Verdrehsicherung werden gemäß Anspruch 5 bei Öffnungswinkeln der Nuten zwischen 150° und 170° erreicht.

Der Anspruch 6 betrifft den Einsatz einer nach den Ansprüchen l bis 5 ausgebildeten Linearführung bei der automatischen Bestückung von Leiterplatten oder Keramiksubstraten mit SMD- Bausteinen. Der Bestückkopf eines SMD-Bestückautomaten trägt eine vertikal bewegbare Saugpipette, welche die SMD-Bausteine aus einem Zuführmodul aufnimmt, zu der Leiterplatte oder dem Keramiksubstrat transportiert und dort in einer vorgegebenen Bestückposition absetzt. Die Saugpipette wird nun in der Füh¬ rungsbuchse der Linearführung in vertikaler Richtung ver¬ stellbar aufgenommen, während die Führungswelle als Hohlwelle ausgebildet ist und damit den Anschluß der Saugpipette an eine Vakuumquelle ermöglicht. Beim Positionieren der SMD-Bau¬ steine kann die Saugpipette über die Hohlwelle aber auch kurzfristig an eine Druckluftquelle angeschlossen werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Linearführung,

Figur 2 eine stirnseitige Draufsicht auf die Linearführung gemäß Figur l,

Figur 3 einen Querschnitt durch die Führungswelle der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Linearführung und

Figur 4 die Anordnung einer Saugpipette auf der Führungsbuch¬ se der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Linear¬ führung.

Die in Figur 1 dargestellte Linearführung besteht aus einer Führungsbuchse FB mit zylindrischer Innen-Lauffläche IL, ei- ner hohlzylindrischen Führungswelle FW mit insgesamt vier anhand der Figuren 2 und 3 noch näher zu erläuternden nuten- fδrmigen Außen-Laufflächen AL, sowie insgesamt sechzehn Ku¬ geln K, die in einem rohrförmigen Kugelkäfig KK leicht beweg- lieh gehalten sind. Aus den Figuren 2 und 3 ist ersichtlich, daß die vier, sich in Längsrichtung der Führungswelle FW er¬ streckenden Außen-Laufflächen AL durch in die Außenfläche der Führungswelle FW in gleichmäßiger Umfängsteilung eingebrachte flache Nuten gebildet sind. Die Öffnungswinkel α dieser Nuten betragen jeweils 160°.

Die Kugeln K rollen unter Vorspannung kraftschlüssig zwischen der zylindrischen Innen-Lauffläche IL der Führungsbuchse FB und den durch Nuten gebildeten Außen-Laufflächen AL der Füh- rungswelle FW. Die Vorspannung wird dabei dadurch erzeugt, daß das aus Figur 3 ersichtliche Maß über zwei gegenüberlie¬ gende, die zugeordneten Innen-Laufflächen IL der Führungs- welle FW berührende Kugeln K geringfügig größer ist, als der Innendurchmesser der Führungsbuchse FB. Durch diese Vorspan- nung ist eine zumindest weitgehende Spielfreiheit der Linear¬ führung gewährleistet. Andererseits steigt die Vorspannung bei einer versuchten Relativdrehung von Führungsbuchse FB und Führungswelle FW rasch an und bewirkt durch die damit eben¬ falls rasch ansteigende Reibung eine Sicherung gegen Verdre- hung.

Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Linearführung ist zum Einsatz in dem Bestückkopf eines SMD-Bestückautomaten be¬ stimmt. Hierzu ist gemäß Figur 1 ein Ende der Führungswelle FW mit einem Halteteil HT verbunden, der über eine V-förmige Nut N nach Art einer SchnappVerbindung im Bestückkopf befe¬ stigt ist. Im Bereich des Halteteils HT befindet sich auch eine seitliche Öffnung 0, welche die Verbindung des Innen¬ raums der hohlzylindrischen Führungswelle FW mit einer in Figur 1 lediglich angedeuteten Vakuumquelle VQ ermöglicht.

Die Führungsbuchse FB kann auf der im Bestückkopf befestigten Führungswelle FW eine spielfreie, gegen Verdrehung gesicherte Hubbewegung ausführen, die in Figur 1 durch einen Doppelpfeil H angedeutet ist.

Aus dem in Figur 4 dargestellten halbseitigen Längsschnitt ist ersichtlich, daß auf das vordere Ende der Führungsbuchse FB eine Saugpipette SP aufgesetzt ist. Die Saugpipette SP kann dann bei einem Anschluß der Führungswelle FW an die Va¬ kuumquelle VQ (vergleiche Figur 1) einen in der Zeichnung nicht näher dargestellten SMD-Baustein aufnehmen. Zur Abdich- tung nach außen ist ein elastischer Dichtring DR vorgesehen, der an der Innenwandung der Saugpipette SP und an der Stirn¬ fläche eines Winkelringes WR anliegt. Der in der Führungs¬ welle FW befestigte Winkelring WR dient gleichzeitig auch als Endanschlag für die Führungsbuchse FB. In der anderen Rich- tung kann sich die Führungsbuchse FB gegen die Kraft einer

Druckfeder DF bewegen und die aus Figur 1 ersichtliche Hubbe¬ wegung H ausführen. Die Saugpipette SP kann damit beim Abset¬ zen eines SMD-Bausteins auf eine Leiterplatte oder ein Kera¬ miksubstrat einfedern.

Die richtige Drehlage eines auf eine Leiterplatte oder auf ein Keramiksubstrat abzusetzenden SMD-Bausteins kann durch eine entsprechende Drehung der Führungswelle FW bewirkt wer¬ den. Voraussetzung für die Positionierung des SMD-Bausteins in der richtigen Winkellage ist dabei aber die anhand der

Figuren 1 bis 3 beschriebene Verdrehsicherung der Linearfüh¬ rung.

Claims

Patentansprüche

1. Linearführung für spielfreie, gegen Verdrehung gesicherte Hubbewegungen (H) , mit - mindestens einer Führungsbuchse (FB) mit einer zylindri¬ schen Innen-Lauffläche (IL) ,

- einer Führungswelle (FW) mit mindestens drei sich in Längs¬ richtung erstreckenden Außen-Laufflächen (AL) und mit

- mehreren zwischen der Innen-Lauffläche (IL) der Führungs- buchse (FB) und den Außen-Laufflächen (AL) der Führungs¬ welle (FW) unter Vorspannung angeordneten Kugeln (K) , wobei

- die Außen-Laufflächen (AL) derart geformt sind, daß sich bei einer Relativdrehung von Führungsbuchse (FB) und Füh¬ rungswelle (FW) die Vorspannung erhöht.

2. Linearführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Führungsbuchse (FB) und Führungswelle (FW) ein Kugelkäfig (KK) angerodnet ist, in dessen den Außen-Laufflä- chen (AL) der Führungswelle (FW) reihenweise zugeordneten Kugelkammern die Kugeln (K) beweglich aufgenommen sind.

3. Linearführung nach Anspruch l oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Außen-Laufflächen (AL) durch in die Außenfläche der Führungswelle (FW) eingebrachte Nuten gebildet sind.

4. Linearführung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten einen Öffnungswinkel (α) von mindestens 120° aufweisen.

5. Linearführung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten einen Öffnungswinkel (α) zwischen 150° und 170° aufweisen.

6. Linearführung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbuchse (FB) eine Saugpipette (SP) für SMD- Bausteine trägt, und daß die als Hohlwelle ausgebildete Füh¬ rungswelle (FW) an eine Vakuum-Quelle (VQ) anschließbar ist.