WO2005034602A1 - Bestückkopf mit einer greifereinheit zum bestücken von substraten mit elektrischen bauelementen - Google Patents

Bestückkopf mit einer greifereinheit zum bestücken von substraten mit elektrischen bauelementen Download PDF

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WO2005034602A1
WO2005034602A1 PCT/EP2004/051645 EP2004051645W WO2005034602A1 WO 2005034602 A1 WO2005034602 A1 WO 2005034602A1 EP 2004051645 W EP2004051645 W EP 2004051645W WO 2005034602 A1 WO2005034602 A1 WO 2005034602A1
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Stefan Burger
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    • H05K13/0413—Pick-and-place heads or apparatus, e.g. with jaws with orientation of the component while holding it; Drive mechanisms for gripping tools, e.g. lifting, lowering or turning of gripping tools

Definitions

  • the invention relates to an assembly head with a gripper unit for equipping substrates with electrical components, the elongated gripper unit being guided so as to be displaceable perpendicular to the substrate in a linear air bearing of the assembly head.
  • Such a placement head is e.g. through WO 2003001572 A. Then a placement head is provided with a cylindrical suction needle for sucking in components.
  • the suction needle is guided axially in a radial guide bearing, which is designed as a hollow cylindrical air bearing. Since the gap between the suction needle and the bearing must be dimensioned very precisely, this means an increased manufacturing effort in the exact adaptation of the bore and the suction needle. Another disadvantage is that no rotation lock is possible here.
  • the invention is based on the object of designing the air bearing in such a way that precise guidance is achieved without a high production outlay having to be carried out.
  • a magnetically biased angular air bearing is e.g. B. known from P 0418200 A, according to which a cross-sectionally angular carriage is provided with parallel rows of permanent magnets which are arranged over soft iron rails of a stator and are magnetically braced with them.
  • a static air pressure is generated in the angular gap between the stator and the slide.
  • the magnets pull the guided part into the inner corner of the stator.
  • the bearing forms an open angle, it is easily possible to arrange several of the gripper units next to one another in a corresponding housing structure. It is possible to arrange angular air bearings with a small center distance to the axis of the gripper unit.
  • the roof-shaped air bearing is space-saving around the elongated gripper unit, so that the guide axis moves close to the central axis of the gripper unit, whereby tilting effects are largely avoided.
  • the moving slide part can be kept very easily, so that the inertia forces remain correspondingly small.
  • the air is supplied through the stator, so that the moving slide part remains completely passive and can accordingly be made thin-walled.
  • a placement head can be formed, which can accommodate a larger number of components according to the number of gripper units, to increase the placement performance.
  • Such a multiple arrangement is favored in that the gripper units can be easily assembled and replaced in the event of damage.
  • the figure shown shows schematically a placement head with gripper units 1 arranged next to one another in a matrix, one of which is shown for the sake of clarity in the form of an exploded drawing outside of its installed position.
  • the placement head can be moved in two coordinate directions x and y by means of an orthogonal drive and guide system (not shown in more detail) of an automatic placement machine. He is thus able to pick up components 2 provided at feed devices and place them on a substrate 3.
  • a dash-dotted housing 4 of the placement head contains in its upper part a lifting drive 5, by means of which the gripper units 1 can be displaced in a stroke direction z perpendicular to the substrate 3.
  • the gripper units 1 are each guided in a linear angular air bearing, which consists of an angular, mobile slide part 6 and an likewise angular stator 7, which is anchored in the housing 4 of the placement head.
  • the gripper unit 1 is essentially cylindrical and has in its upper part a motor 8 for rotating the components 2 into the correct installation position.
  • the gripper unit is inserted into the inner corner of the slide part 6 in such a way that it lies linearly against its two legs and is centered. You can e.g. B. by means of a Adhesive connection to be fixed to the slide part 6 consisting of soft iron.
  • the stator 7 is provided on its two legs, on the side facing the slide part 6, with a series of permanent magnets 9, through which the slide part 6 is pulled into the inner corner of the stator 7.
  • the permanent magnets 9 are inserted in a non-magnetic, for example ceramic profile part 10, which is provided with openings 11 for introducing compressed air into the air gap 12 to be formed between the slide part 6 and the profile part 10.
  • the air pressure can be set so high that there is no contact between the two guide parts, resulting in a smooth and wear-free guide.

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Abstract

Bestückkopf mit einer Greifereinheit zum Bestücken von Substraten mit elektrischen Bauelementen Ein mobiler Bestückkopf weist eine Greifereinheit (1) zum Bestücken von Substraten (3) mit elektrischen Bauelementen (2) auf. Die längliche Greifereinheit (1) ist in einem linearen Luftlager des Bestückkopfes senkrecht zum Substrat (3) verschiebbar geführt. Das Luftlager ist als magnetisch vorgespanntes Winkelluftlager ausgebildet ist, das sich unmittelbar längsseitig neben der Greifereinheit (1) erstreckt. Dadurch wird die Greifereinheit (1) mit einfachen Mitteln genau und verdrehsicher geführt.

Description

Beschreibung
Bestückkopf mit einer Greifereinheit zum Bestücken von Substraten mit elektrischen Bauelementen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Bestückkopf mit einer Greifereinheit zum Bestücken von Substraten mit elektrischen Bauelementen, wobei die längliche Greifereinheit in einem linearen Luftlager des Bestückkopfes senkrecht zum Substrat verschiebbar geführt ist.
Ein derartiger Bestückkopf ist z.B. durch die WO 2003001572 A bekannt geworden. Danach ist ein Bestückkopf mit einer zylindrischen Saugnadel zum Ansaugen von Bauelementen versehen. Die Saugnadel ist in einem Radialführungslager, das als hohl- zylindrisches Luftlager ausgebildet ist, axial geführt. Da hierbei der Spalt zwischen der Saugnadel und dem Lager sehr genau dimensioniert sein muss, bedeutet dies einen erhöhten Fertigungsaufwand bei der genauen Anpassung der Bohrung un die Saugnadel. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass hier keine Drehsicherung möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Luftlager so auszubilden, dass eine genaue Führung erreicht wird, ohne dass ein hoher Fertigungsaufwand betrieben werden muss.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß Anspruch 1 gelöst .
Ein magnetisch vorgespanntes Winkelluftlager ist z. B. durch die P 0418200 A bekannt, wonach ein im Querschnitt winkelförmiger Schlitten mit parallelen Reihen von Permanentmagneten versehen ist, die über Weicheisenschienen eines Stators angeordnet und mit diesen magnetisch verspannt sind. Um die Gleitreibung zwischen dem Schlitten und dem Stator zu verringern, wird in dem winkelförmigen Spalt zwischen dem Stator und dem Schlitten ein statischer Luftdruck erzeugt. Bei dem leicht zu montierenden Luftlager nach der Erfindung ziehen die Magnete das geführte Teil in die Innenecke des Stators. Es ergibt sich eine präzise Abstützung im Hinblick auf die Position und die Winkellage des mobilen Teils, ohne dass dafür genaue Maßpassungen erforderlich sind. Dadurch, dass die Lagerung einen offenen Winkel bildet, ist es leicht möglich, mehrere der Greifereinheiten in einer entsprechenden Gehäusestruktur nebeneinander anzuordnen. Es ist möglich, dass Winkelluftlager mit geringem Mittenabstand zur Achse der Greifereinheit anzuordnen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 8 gekennzeichnet.
Durch die Weiterbildungen nach den Ansprüchen 2 und 3 legt sich das dachförmige Luftlager raumsparend um die längliche Greifereinheit, so dass die Führungsachse nahe an die Mittelachse der Greifereinheit heranrückt, wodurch Kippeffekte weitgehend vermieden werden.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 4 ist es möglich, die Permanentmagnete glattflächig in das Profilteil einzubetten, so dass der Luftspalt zwischen den beiden Lagerteilen homogen ausgebildet werden kann.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 5 kann das bewegte Schlittenteil sehr leicht gehalten werden, so dass die Massenkräfte entsprechend klein bleiben.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 6 erfolgt die Luftzuführung durch den Stator, so dass das bewegte Schlittenteil vollständig passiv bleibt und entsprechend dünnwandig ausgebildet werden kann.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 7 kann ein Bestückkopf gebildet werden, der entsprechend der Anzahl der Greifereinheiten eine größere Anzahl von Bauelementen aufnehmen kann, um die Bestückleistung zu erhöhen. Eine solche Mehrfachanordnung wird dadurch begünstigt, dass die Greifereinheiten leicht montiert und im Schadensfalle ausgewechselt werden können.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 8 ist es möglich, die Luftlager mit einem Linearantrieb zu kombinieren, der kein zusätzliches eigenes Lager benötigt. Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Die dargestellte Figur zeigt schematisiert einen Bestückkopf mit in einer Matrix nebeneinander angeordneten Greifereinhei- ten 1, von denen eine zur besseren Übersicht in der Art einer Explosionszeichnung außerhalb ihrer Einbaulage dargestellt ist. Der Bestückkopf ist in zwei Koordinatenrichtungen x und y mittels eines nicht näher dargestellten orthogonalen Antriebs- und Führungssystems eines Bestückautomaten verfahr- bar. Er ist damit in der Lage, an Zuführeinrichtungen bereitgestellte Bauelemente 2 abzuholen und auf ein Substrat 3 aufzusetzen. Ein strichpunktiert angedeutetes Gehäuse 4 des Bestückkopfes enthält in seinem oberen Teil einen Hubantrieb 5, durch den die Greifereinheiten 1 in einer zum Substrat 3 senkrechten Hubrichtung z verschoben werden können.
Die Greifereinheiten 1 sind in jeweils einem linearen Winkelluftlager geführt, das aus einem winkelförmigen mobilen Schlittenteil 6 und einem ebenfalls winkelförmigen Stator 7 besteht, der im Gehäuse 4 des Bestückkopfes verankert ist. Die Greifereinheit 1 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und weist in ihrem oberen Teil einen Motor 8 zum Verdrehen der Bauelemente 2 in die richtige Einbaulage auf. Die Greifereinheit ist derart in die Innenecke des Schlittenteils 6 eingesetzt, dass sie an dessen beiden Schenkeln linienför- mig anliegt und zentriert ist. Sie kann z. B. mittels einer Klebeverbmdung am aus Weicheisen bestehenden Schlittenteil 6 fixiert sein.
Der Stator 7 ist an seinen beiden Schenkeln, auf der dem Schlittenteil 6 zugewandten Seite mit einer Reihe von Permanentmagneten 9 versehen, durch die das Schlittenteil 6 in die Innenecke des Stators 7 gezogen wird. Die Permanentmagnete 9 sind in ein nichtmagnetisches, z.B. keramisches Profilteil 10 b ndig eingesetzt, das mit Offnungen 11 zum Einbringen von Druckluft in den zwischen dem Schlittenteil 6 und dem Profilteil 10 auszubildenden Luftspalt 12 versehen ist. Der Luftdruck kann so hoch eingestellt werden, dass es zu keiner Berührung zwischen den beiden Fuhrungsteilen kommt, wodurch eine leichtgangige und verschleißfreie Fuhrung gegeben ist.
Bezugs zeichen
1 Greifereinheit 2 Bauelement 3 Substrat 4 Gehäuse 5 Hubantrieb 6 Schlittenteil 7 Stator 8 Motor 9 Permanentmagnet 10 Profilteil 11 Öffnung 12 Luftspalt

Claims

Patentanprüche
1. Bestückkopf mit einer Greifereinheit (1) zum Bestücken von Substraten (3) mit elektrischen Bauelementen (2) , wobei die längliche Greifereinheit (1) in einem linearen
Luftlager des Bestückkopfes senkrecht zum Substrat (3) verschiebbar geführt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Luftlager als magnetisch vorgespanntes Winkelluftlager ausgebil- det ist, das sich unmittelbar längsseitig neben der Greifereinheit (1) erstreckt.
2. Bestückkopf 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 Grei- fereinheit (1) auf der Innenseite des dachförmigen Luftlagers angeordnet ist.
3. Bestückkopf 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 das Luft- lager einen Stator (7) mit einer Innenecke und ein mobiles
Schlittenteil (6) mit einer daran angepassten Außenecke aufweist, dass ein Luftspalt des Luftlagers zwischen der Innenecke und der Außenecke ausgebildet ist, dass der Stator (7) oder das mobile Schlittenteil (6) mit Permanentmagneten (9) versehen sind, dass das Schlittenteil (6) bzw. der Stator (7) zumindest auf der den Permanentmagneten (9) zugewandten Seite aus magneti- sierbarem Material besteht.
4. Bestückkopf 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 Permanentmagnete (9) in ein nicht magnetisierbares Profilteil
(10) bündig eingebettet sind.
5. Bestückkopf 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 Per- manentmagnete (9) an den beiden Schenkeln des Stators (7) in je einer sich in der Verschieberichtung erstreckenden Reihe angeordnet sind und dass das aus Weicheisen bestehende Schlittenteil (6) als dünnes Winkelteil ausgebildet ist, an dessen Innenecke die Greifereinheit (1) befestigt ist.
6. Bestuckkopf 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 die Betriebsluft durch Offnungen (11) des Stators (7) in den Luft- spalt (12) emblasbar ist
7. Bestuckkopf 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 mehrere der Luftlager für mehrere der Greifereinheiten (1) in einer oder mehreren Reihen nebeneinander angeordnet sind.
8. Bestuckkopf nach einem der vorhergehenden Anspr che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Permanentmagnete Teil eines elektrischen Linearmotors sind.
PCT/EP2004/051645 2003-09-30 2004-07-28 Bestückkopf mit einer greifereinheit zum bestücken von substraten mit elektrischen bauelementen WO2005034602A1 (de)

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