WO2005015973A1 - Vorrichtung zum bestücken von flachen substraten mit elektrischen bauelementen - Google Patents

Abstract

Ein stationärer Träger (5) eines Chassis (4) der Vorrichtung ist mit einer äusseren schrägstehenden Längsseite (16) versehen, an der ein Positionierarm (6) in einer Längsrichtung (y) geführt ist. Der Träger (5) überdeckt teilweise den Positionierarm (6) und ist an seiner Innenseite über einen grossen Teil seiner Längserstreckung mit einer durchgehenden Tragwand (8) des Chassis (4) verbunden. Die Tragwand (8) und der Träger (5) sind dabei als sich in der Längsrichtung erstreckendes einstückiges Winkelteil ausgebildet. Beim Bestücken auftretende Massenkräfte werden dadurch auf kürzestem Wege in das formsteife und einfach herzustellende Chassis eingeleitet. Dadurch können die Bestückleistung und insbesondere die Positioniergenauigkeit erheblich gesteigert werden.

Description

Beschreibung

Vorrichtung zum Bestücken von flachen Substraten mit elektrischen Bauelementen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bestücken von flachen Substraten mit elektrischen Bauelementen mittels eines in einer Arbeitsebene verfahrbaren Bestuckkopfes, wobei ein Chassis der Vorrichtung einen stationären Träger auf- weist, an dem ein Positionierarm in einer Längsrichtung verschiebbar gefuhrt ist, wobei der Bestuckkopf am Positionierarm in einer Querrichtung verschiebbar gefuhrt ist, wobei der oberhalb des Positionierarms angeordnete Trager in der Querrichtung zumindest einen Teil des Positionierarms überdeckt und in diesem Bereich Langsfuhrungselemente für den Positionierarm aufweist und wobei sich der Trager in der Querrichtung bis über zumindest eines der Stirnenden des Positionierarms erstreckt und dort über einen Großteil seiner Langserstreckung mit zumindest einer nach unten weisenden Tragwand des Chassis verbunden ist.

Ein derartige Vorrichtung ist z.B. durch die DE 10007900 A bekannt geworden. Das Chassis der darin gezeigten Bestuckvorrichtung ist als einstuckiges Kastenteil (Gussteil) mit einem Trager, einer senkrechten Tragwand und Seitenwanden ausgebildet. Die Herstellung eines derartigen kastenförmigen Chassis als einstuckiges Gussteil ist jedoch herstellungstechnisch äußerst aufwendig. Außerdem ist die Breite der Arbeitsebene bzw. die gesamte Baubreite der Vorrichtung von vornherein festgelegt, was die Flexibilität der Bestuckvorrichtung deutlich einschrankt. Das einstuckige Chassis ist ferner bei der Bedienung und bei Reparatur- oder Umbauarbeiten schwer zuganglich.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Bestuckvorrichtung zu liefern, deren Chassis einfach herzusLel- len, gut zu bearbeiten (Funktionsflächen) , flexibel im Einsatz und gut zugänglich ist und dabei eine hohe Formsteifig- keit aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß Anspruch 1 gelöst. Durch die Ausbildung der Stützteile als massive Tragwand, die sich über die gesamte Länge des Trägers erstreckt und mit diesem verbunden ist, können die vom Bestückkopf und vom Positionierarm ausgelösten Massenkräfte an jeder Stelle auf kurzem Wege unmittelbar in das Chassis eingeleitet werden. Der Träger bildet nun zusammen mit der senkrechten Stützwand ein besonders stabiles Winkelteil, das sich in der Verschieberichtung des Positionierarmes erstreckt. In dieser Richtung addieren sich die Massenkräfte des Bestückkopfes und des Positionierarmes. In dieser Längsrichtung ist das Winkelteil besonders formsteif, so dass die Beschleunigungs- und Bremskräfte des Positionierarmes mit dem Bestückkopf nahezu ohne jede Verformung aufgenommen werden können. Ebenso bleibt die Durchbiegung des Trägers aufgrund seines Eigengewichts vernachlässigbar. Thermisch bedingte Verformungen, die die

Positioniergenauigkeit beeinträchtigen, bleiben ebenfalls gering. Ferner ist die als Winkelteil ausgebildete Stützwand leicht herzustellen. Dies kann entweder dadurch geschehen, dass das Winkelteil als ein Stück gegossen wird, oder dass zwei Teile, vorteilhafterweise die Wand und der Träger, zu einer stoffschlüssigen Einheit verschweißt werden. Dies gewährleistet eine hohe Festigkeit und Steifigkeit des Winkelteils. Die schlanke und schlichte Form des Winkelteils gewährleistet eine hohe Flexibilität und erlaubt eine gute Zu- gänglichkeit und dadurch problemlose Bearbeitung, Montage- und ümbauarbeiten .

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 12 gekennzeichnet: Durch die Weiterbildung nach Anspruch 2 ist es möglich, zu beiden Seiten der Tragwand Bestuckplatze und Positionierarme anzuordnen, die an einem gemeinsamen Träger gef hrt sind, der entsprechend verbreitert ist und die Tragstruktur erheblich verstärkt. Der Trager kann außerdem über die Transportstrecke hinaus soweit verlängert werden, dass auf dieser Seite zusatzliche Zufuhreinrichtungen für die Bauelemente angeordnet werden können, die mittels eines weiteren Positionierarms er- fasst werden, der auf der gleichen Linearfuhrung verfahrt.

Durch die Weiterbildung nach Anspruch 3 wird erreicht, dass das Chassis unmittelbar unter den Stutzteilen abgestutzt wird, an denen die Positionierorgane gelagert sind. Die Verformungen an den Fuhrungen bleiben daher besonders klein.

Durch die Ausbildung des Tragers als gerippter Hohlkörper nach Anspruch 5 wird dieser entsprechend verstärkt.

Der Stutzkorper nach Anspruch 6 verbindet die Tragwand mit seitlichen Stutzwanden der Vorrichtung.

Durch die Erfindung nach Anspruch 7 ergeben sich optimale Verhaltnisse im Hinblick auf die wirksamen Hebel und insbesondere auf den Verlauf der Kraftlinien im Chassis und im Po- sitionierarm, wobei die glatt verlaufenen Kraftlinien eine geringe Umlenkung aufweisen. Die schräge äußere Fuhrungsseite weist einen geringen Mittenabstand zur Mitte des Tragers auf, wodurch dieser entsprechend kompakt ausgebildet werden kann. Das schräg stehende Fuhrungslager nimmt die waagerechten Mas- senkrafte des Bestuckkopfes wie auch die Kippmomente des Positionierarmes optimal auf. Die Lagerstellen sind dem Massenschwerpunkt des Positionierarmes angenähert. Verbindungsteile zwischen diesem und dem Linearlager können als integrale Verstärkungen ausgebildet werden. Die nach außen ansteigende Schräge der äußeren Längsseite des Tr gers verbessert die Zu- ganglichkeit zum Arbeitsraum der Vorrichtung. Durch die Weiterbildung nach den Ansprüchen 8 und 9 werden die Antriebs- und Führungsteile nach der Neigung der Außenseite ausgerichtet und bilden dadurch eine kompakte Einheit.

Durch die Weiterbildung nach Anspruch 10 wird die Zugänglichkeit zu den Arbeitsbereichen der Vorrichtung weiter verbessert.

Durch das Koppelteil nach Anspruch 11 wird der Positionierarm erheblich verstärkt.

Durch die Weiterbildung nach Anspruch 12 verringert sich das Gewicht des Positionierarmes. Der Bestuckkopf kann rau spa- rend an diesen angekoppelt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispieles naher erläutert. Es zeigen :

Figur 1 eine Seitenansicht einer Bestuckvorrichtung gemäß der Erfindung, Figur 2 eine andere Seitenansicht der Vorrichtung nach Figur 1 Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Figur 1 Figur 4 einen Ausschnitt aus einer anderen Bestuckvorrichtung ahnlich Figur 1.

Figur 1, 2 und 3 zeigen eine Vorrichtung zum Bestücken von flachen Substraten 1 mit elektrischen Bauelementen 2 mittels eines in einer Arbeitsebene parallel zum Substrat 1 verfahrbaren Bestückkopfes 3. Ein Chassis 4 der Vorrichtung weist einen stationären Trager 5 auf, an dem ein Positionierarm 6 in einer Längsrichtung Y verschiebbar gefuhrt ist. Der Be- stuckkopf 3 ist am länglichen Positionierarm 6 in einer Querrichtung x verschiebbar gefuhrt. Der Trager ist oberhalb des Positionierarms 6 angeordnet und überdeckt in der Querrichtung einen Teil des Positionierarms 6 und weist in diesem Bereich Längsführungselemente 7 für den Positionierarm 6 auf. Von dort aus erstreckt sich der Träger 5 in der Querrichtung bis über eines der Stirnenden des Positionierarms 6 und ist dort mit einer nach unten weisenden, sich in der Längsrichtung erstreckenden starren Tragwand 8 über seine gesamte Länge fest verbunden, wobei diese Verbindung durch eine einstückige Bauweise, stoffschlüssig (z.B. Schweißen oder Guss) o- der lösbar realisiert sein kann.

Die Tragwand 8 ist in ihrem mittleren Bereich mit einem Durchbruch 9 versehen, durch den eine Transportstrecke 10 für die Substrate 1 senkrecht hindurch geführt ist. Die gesamte Vorrichtung ist zu beiden Seiten der Tragwand 8 spiegelsymmetrisch aufgebaut mit dem nach beiden Seiten auskragenden Träger 5, der Längsführungen 7, den Positionierarmen 6 und Bestϋckköpfen 3. Die Substrate 1 können dementsprechend auf der Transportstrecke an Bestückplätzen zu beiden Seiten der Tragwand 8 temporär fixiert werden.

Die Tragwand 8 ist an ihrer Unterseite mit Stützfüßen 11 versehen und entlastet. Sie ist zusammen mit dem Träger als gerippter Hohlkörper ausgebildet, bei dem Querrippen 12 die ge- samte Tragstruktur verstärken. Das Chassis 4 weist ferner unterhalb der Transportstrecke einen quer zur Tragwand 8 orientierten rohrartigen Stϋtzkörper 12 auf, der sich quer zur Tragwand 8 erstreckt und an dessen Außenseiten seitliche Stützwände 13 angesetzt sind, die mit Auflagestegen 14 für Bauelementezuführungen 15 versehen sind. Diese weisen eine Reihe von Abholplätze 23 auf, an denen die Bauelemente 2 durch den Bestückkopf 3 entnommen werden können, der dann diese Bauelemente zu ihren Montageplätzen auf dem Substrat 1 transportiert . Die Langsfuhrungselemente 7 für den Positionierarm 6 sind an einer äußeren Längsseite 16 des Tragers 5 angeordnet. Diese Längsseite 16 ist schräg zur Arbeitsebene geneigt und die entsprechende Fuhrungsseite des Positionierarms ist in ihrer Neigung der Längsseite 16 angepasst. Die Langsfuhrungselemente 7 sind in zwei Spuren angeordnet und bilden eine Führungsebene, die parallel zur L ngsseite 16 verlauft. Langsfuh- rungsteile 17 des Positionierarmes 6 greifen in die Langsfuhrungselemente 7 ein.

Der Positionierarm 6 ist mittels eines Linearmotors angetrieben, wobei entlang der äußeren Längsseite 16 des Tragers 4 angebrachte Magnetteile 18 die stationäre Antriebsteile bilden. Ein dem Positionierarm zugeordnetes mobilen Spulenteil 19 ist zwischen den Langsfuhrungsteilen 17 des Positionierarms 6 angeordnet und bildet die mobilen Antriebsteile. Eine Trennebene zwischen den stationären und mobilen Teilen des Linearmotors ist der schrägen Längsseite 16 des Tragers 5 angenähert .

Die Längsseite 16 ist an einer freien Vorderseite des Tragers 5 angeordnet und nach hinten und unten schräg stehend ausgebildet, wodurch eine gute Zuganglichkeit zu den Funktionsrau- men der Vorrichtung zum Beispiel f r Wartungszwecke erreicht wird. Der Positionierarm 6 ist über ein integrales dachartiges Koppelteil 20 mit den Langsfuhrungsteilen 17 verbunden. Die schräg stehenden Wände des Koppelteils 20 reichen bis in die Nahe von Stirnenden des Positionierarmes 6, der dadurch entsprechend verst rkt wird. Insbesondere wird durch die Schragstellung ein gunstiger Verlauf der Kraftlinien 21 zwischen dem Positionierarm und der Tragwand 8 erreicht, wobei z.B. die dargestellte Kraftlinie 21 bei einer Mittelstellung des Bestuckkopfes 3 mit einer geringen Umlenkung knickfrei verlauft, so dass die beim Bestucken auftretenden Massenkraf- te besonders wirksam in das Chassis 4 übergeleitet werden können . Ähnlich wie der Trager weist auch der Positionierarm 6 für den Bestückkopf 3 eine schrägstehende Führungsseite auf, die an einer schrägen Längswand 22 ausgebildet ist. Im abgeschrägten Bereich des Bestuckkopfes steht ein Bauraum 24 zur Verfügung, in dem verschiedene Komponenten des Bestückkopfes 3 raumsparend untergebracht sein können, wodurch insbesondere die Baubreite des Positionierarms mit dem Bestuckkopf klein gehalten werden kann.

Figur 4 zeigt eine Variante der Vorrichtung nach Figur 1, bei der die Langsführungsteile 7 an einer waagerechten Unterseite eines abgewandelten Tragers 5a angeordnet sind. Dementsprechend ist ein abgewandeltes Koppelteil 20a für den Positio- nierarm 6 mit einer waagerechten oberen Fuhrungsseite versehen .

Bezugszeichen

X Querrichtung Y Längsrichtung 1 Substrat 2 Bauelement 3 Bestuckkopf 4 Chassis 5,5a Trager 6 Positionierarm 7 Langsfuhrungselement 8 Tragwand 9 Durchbruch 10 Transportstrecke 11 Stutzfuß 12 Stutzkorper 13 Stutzwand 14 Auflagesteg 15 Bauelementezufuhrung 16 Längsseite 17 Langsfuhrungsteil 18 Magnetteil 19 Spulenteil 20,20a Koppelteil 21 Kraftlinie 22 Längswand 23 Abholplatz 24 Bauraum

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Bestücken von flachen Substraten (1) mit elektrischen Bauelementen (2) mittels eines in einer Arbeits- ebene verfahrbaren Bestuckkopfes (3) , wobei ein Chassis (4) der Vorrichtung einen stationären Träger (5) aufweist, an dem ein Positionierarm (6) in einer Längsrichtung (y) verschiebbar gefuhrt ist, wobei der Bestückkopf am Positionierarm (6) in einer Quer- richtung (x) verschiebbar gefuhrt ist, wobei der oberhalb des Positionierarms (6) angeordnete Träger (5) in der Querrichtung (x) zumindest einen Teil des Positionierarms (6) überdeckt und in diesem Bereich Langsfuhrungselemente (7) für den Positionierarm (6) aufweist, und wobei sich der Trager (5) in der Querrichtung (x) bis u- ber zumindest eines der Stirnenden des Positionierarms (6) erstreckt und dort über einen großen Teil seiner Langserstreckung mit zumindest einer nach unten weisenden Tragwand (8) des Chassis (4) verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Tragwand (8) und der Trager (5) als sich in der Längsrichtung erstreckendes einstuckiges Winkelteil ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Tragwand (8) mit einem Durchbruch (9) versehen ist, durch den eine Transportstrecke (]0) für die Substrate hindurchgeführt ist .

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass auf der dem Positionierarm (6) abgewandten Seite der Tragwand (8) zumindest ein weiterer Positionierarm (6) zum Bestucken eines weiteren Substrats (1) angeordnet ist und dass der Träger (5) nach dieser Seite hin verbreitert und mit weiteren Langsfuhrungselementen (7) für den weiteren Positio- nierarm (6) versehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Trag- wand (8) unmittelbar mit Stutzfußen (11) versehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Trager (5) und die Tragwand (8) als quer gerippter Hohlkörper ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Chassis (4) unterhalb der Transportstrecke (19) einen quer zur Tragwand (8) orientierten Stutzkorper (12) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Positionierarm (6) entlang einer äußeren Längsseite (16) des Tra- gers (5) gefuhrt ist, dass die Längsseite (16) schräg zur Arbeitsebene geneigt ist und dass eine der Längsseite (16) zugewandte Fuhrungsseite des

Positionierarms (6) in ihrer Neigung der Längsseite (16) des Tragers (5) angepasst ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die in zwei Spuren angeordneten Langsfuhrungselemente (7) eine Füh- rungsebene bilden die annähernd parallel zur Längsseite (16) verlauft.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Posi- tionierarm (6) mittels eines Linearmotors antreibbar ist, dass stationäre Antriebsteile des Linearmotors dem Trager (5) zugeordnet sind, dass mobile Antriebsteile des Linearmotors dem Positionierarm (6) zugeordnet sind und dass eine Trennebene zwischen den stationären und den mobilen Antriebsteilen der schrägen Längsseite (16) des Tragers (5) angenähert ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Längsseite (16) an einer freien Vorderseite des Tragers (5) angeordnet und nach hinten und unten schragstehend ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die der Längsseite (16) des Tragers (5) zugewandte Fuhrungsseite des Positionierarms (6) mit einem länglichen Hauptteil des Positionierarms (6) über ein integrales Koppelteil (20) verbunden ist, das mit dachartig schräg stehenden Wanden bis in die Na- he von Stirnenden des Positionierarms (6) reicht.

12. Vorrichtung nach Anspruch einem der Ansprüche 7 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Positionierarm (6) in seinem Querschnitt zum Substrat (1) hin verj ngt ausgebildet ist, dass der Bestuckkopf (3) an einer die Verjüngung bildenden, zum Substrat schragstehenden Langswand (22) des Positionierarms (6) gefuhrt und an diese angepasst ist.