CH659756A5 - MOUNTING HEAD FOR AUTOMATIC HANDLING DEVICES. - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Montagekopf für automatisches Handhaben von Bauteilen, insbesondere zum Bestücken von Leiterplatten mit elektronischen Bauteilen, bei dem in der Aussenwand eines eine zentrale Bohrung für eine längsverschiebbare Saugpipette aufweisenden Blockes zwei parallel zur zentralen Bohrung verlaufende Paare von Längsnuten ausgebildet sind, in denen in Richtung auf die Saugpipette schwenkbare, unter Federwirkung stehende Arme angeordnet sind, deren vordere über das Ende der Saugpipette hinausragende, zangenförmige Enden zum Halten und Justieren des Bauteils dienen und bei dem mit den Armen und der Saugpipette zusammenwirkende Antriebselemente zum Öffnen und Schliessen der Arme bzw. zum Verschieben der Saugpipette vorgesehen sind. The invention relates to an assembly head for automatic handling of components, in particular for assembling printed circuit boards with electronic components, in which two pairs of longitudinal grooves running parallel to the central bore are formed in the outer wall of a block having a central bore for a longitudinally displaceable suction pipette which are arranged in the direction of the suction pipette, spring-loaded arms, the front of which protrudes beyond the end of the suction pipette, pliers-shaped ends are used to hold and adjust the component and in the case of the drive elements interacting with the arms and the suction pipette to open and close the arms or are provided for moving the suction pipette.
Montageköpfe dieser Art werden vornehmlich dazu gebraucht, um elektronische Bauteile von einer vorgegebenen Abnahmestelle aufzunehmen und auf eine vorbestimmte Stelle einer Leiterplatte oder dgl. genau positioniert wiederum abzulegen. Meist ist die für das elektronische Bauteil vorbestimmte Stelle auf der Leiterplatte oder dgl. zuvor mit einer entsprechenden Klebstoffschicht versehen. Assembly heads of this type are primarily used to pick up electronic components from a predetermined removal location and to place them in a precisely positioned position on a predetermined location on a printed circuit board or the like. Usually, the predetermined location on the circuit board or the like for the electronic component is previously provided with a corresponding adhesive layer.
Ein Montagekopf der eingangs beschriebenen Art ist beispielsweise in der DE-OS 2 944 810 beschrieben. Bei diesem bekannten Montagekopf ist der die zentrale Bohrung für die längsverschiebliche Saugdüse aufweisende Block quaderförmig ausgebildet, in dessen Aussenwandflächen die Längsnuten für die drehbeweglich gelagerten Arme vorgesehen sind. Die Programmierung eines solchen Montagekopfes im teach-in-Verfah-ren ist sehr schwierig und erfordert grosse Erfahrung, da als A mounting head of the type described in the introduction is described, for example, in DE-OS 2 944 810. In this known assembly head, the block having the central bore for the longitudinally displaceable suction nozzle is cuboid, in the outer wall surfaces of which the longitudinal grooves for the rotatably mounted arms are provided. The programming of such an assembly head in the teach-in process is very difficult and requires great experience, as
Orientierungshilfe lediglich die aus dem Montagekopf herausragende Saugpipette dient, so dass eine exakte Programmierung einer zu bestückenden Leiterplatte erst nach dem Bestücken festgestellt und im Bedarfsfalle korrigiert werden kann. 5 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Montagekopf der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, Only the suction pipette protruding from the assembly head serves as an orientation aid, so that an exact programming of a printed circuit board to be assembled can only be determined after assembly and corrected if necessary. 5 The invention is based on the object of developing a mounting head of the type described at the outset,
dass das Überprüfen der Programmierung erleichtert wird, d.h. auch ohne vorheriges Bestücken der Leiterplatte vorgenommen werden kann. Diese Aufgabe wird mit dem erfindungsgemässen io Montagekopf dadurch gelöst, dass zum Programmieren oder zum Überprüfen der Programmierung in die Saugpipette ein Taststift oder ein Lichtleiter einsetzbar ist. that it is easier to check the programming, i.e. can also be carried out without prior assembly of the circuit board. This object is achieved with the mounting head according to the invention in that a stylus or a light guide can be used for programming or for checking the programming in the suction pipette.
Vorzugsweise ist der Stift so ausgebildet, dass die jeweilige Drehlage des Montagekopfes erkenntlich ist. Der erfindungsge-is mässe Montagekopf eignet sich ganz besonders zur Teach-in-Programmierung, da die jeweilige Stellung der Lage des Montagekopfes unmittelbar festgestellt und überprüft werden kann. The pin is preferably designed such that the respective rotational position of the mounting head can be seen. The mounting head according to the invention is particularly suitable for teach-in programming since the respective position of the position of the mounting head can be determined and checked immediately.
Die erfindungsgemässe Lösung ist auch geeignet für Montageköpfe, bei denen in der Bohrung der Saugpipette ein längs-20 verschiebbarer Auswerfer geführt ist, der in Abhängigkeit von der Bewegung der Saugpipette gesteuert ist. Ein solcher Montagekopf ist in der älteren Anmeldung entsprechend der DE-OS 3 102 206 näher beschrieben. Bei diesem älteren Montagekopf ist der in der Saugpipette längsverschiebbare Auswerfer rohr-25 förmig ausgebildet, dessen oberes Ende mit einer Unterdruckquelle in Verbindung steht und dessen unteres Ende mit dem Ende der Saugpipette als Schaltelement derart zusammenwirkt, •dass bei ausgefahrenem Auswerfer das Ende der Saugpipette geschlossen ist und bei zurückgezogenem Auswerfer das Ende 30 der Saugpipette mit der Unterdruckquelle in Verbindung steht. Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung wird zum Programmieren oder zum Überprüfen der Programmierung der Auswerfer durch einen vorzugsweise in Längsrichtung gefederten Taststift oder durch einen Lichtleiter ersetzt, welcher die Öffnung 35 der Saugpipette auf der zu bestückenden Leiterplatte abbildet, wenn am oberen Ende des Lichtleiters eine Lichtquelle angelegt wird. Vorzugsweise ist zur Erkennung der Drehlage des Montagekopfes die Öffnung der Saugpipette oval ausgebildet. The solution according to the invention is also suitable for assembly heads in which a longitudinally displaceable ejector is guided in the bore of the suction pipette and is controlled as a function of the movement of the suction pipette. Such a mounting head is described in more detail in the older application in accordance with DE-OS 3 102 206. In this older assembly head, the ejector is longitudinally displaceable in the shape of a tube-25, the upper end of which is connected to a vacuum source and the lower end of which interacts with the end of the suction pipette as a switching element such that • when the ejector is extended, the end of the suction pipette is closed and with the ejector retracted, the end 30 of the suction pipette is connected to the vacuum source. According to a development of the invention, for programming or for checking the programming, the ejector is replaced by a stylus, which is preferably spring-loaded in the longitudinal direction, or by a light guide, which images the opening 35 of the suction pipette on the circuit board to be populated when a light source is applied to the upper end of the light guide becomes. The opening of the suction pipette is preferably oval in shape to detect the rotational position of the mounting head.
Die Erfindung wird anhand eines Montagekopfes näher er-40 läutert, wie er in der älteren Anmeldung P 31 02 206.5 dargestellt und beschrieben ist. Es zeigen: The invention is explained in more detail using a mounting head as it is shown and described in the earlier application P 31 02 206.5. Show it:
Fig. 1 einen Montagekopf in schaubildlicher Darstellung, Fig. 2 eine Schnitteinsicht durch den zylinderförmigen Block des Montagekopfes gemäss Fig. 1 in zwei um 90° versetzte 45 Schnittansichten, 1 a mounting head in a diagrammatic representation, FIG. 2 a sectional view through the cylindrical block of the mounting head according to FIG. 1 in two 45 sectional views offset by 90 °,
Fig. 3 eine vergrösserte Darstellung des unteren Endes der Saugpipette im Schnitt und Fig. 3 is an enlarged view of the lower end of the pipette in section and
Fig. 4 eine Schnittansicht durch einen Taststift gemäss der Erfindung, 4 shows a sectional view through a stylus according to the invention,
so Fig. 5 einen Lichtleiter als Taststift. 5 shows a light guide as a stylus.
Der Montagekopf weist einen zylinderförmigen Block 1 auf, dessen zentrale Achse mit 2 bezeichnet ist. Der zylindrische Mantel des Blockes 1 weist vier gleichmässig am Umfang verteilte, in Achsrichtung verlaufende Längsnuten 3 und 4 auf, 55 wobei die einander gegenüberliegenden Längsnuten 3 bzw. 4 ein Paar bilden. In den Längsnuten 3 und 4 befinden sich Arme 5 und 6, die um Drehpunkte 7 schwenkbar sind und unter der Wirkung von Federn 8 stehen, die in Sacklöchern 9 angeordnet sind und sich am Grund der Nuten 3 und 4 abstützen, wobei 60 sich die hinteren Enden 51 der Arme 5 gegen kurvenförmige Anformungen 101 eines in Längsrichtung der Achse 2 verschiebbaren Ringes 10 legen. Die gegenüberliegenden Arme 6 weisen eine kurvenförmige Anformung 61 auf, welche mit entsprechenden Ausnehmungen 111 eines weiteren axial verschieb-65 baren Ringes 11 ausgebildet sind. Der Ring 11 ist auf dem zylinderförmigen Block 1 verschiebbar angeordnet, welcher mit einem Zahnkranz 12 versehen ist, der beispielsweise über einen Zahnriemen 13 mit einem Motorritzel 14 eines Antriebsmotors The mounting head has a cylindrical block 1, the central axis of which is designated by 2. The cylindrical shell of the block 1 has four longitudinal grooves 3 and 4, 55, which are evenly distributed around the circumference and extend in the axial direction, 55 the opposite longitudinal grooves 3 and 4 forming a pair. In the longitudinal grooves 3 and 4 there are arms 5 and 6 which can be pivoted about pivot points 7 and are under the action of springs 8 which are arranged in blind holes 9 and are supported on the bottom of the grooves 3 and 4, 60 being the rear ones Place the ends 51 of the arms 5 against curved formations 101 of a ring 10 which can be displaced in the longitudinal direction of the axis 2. The opposite arms 6 have a curved projection 61, which are formed with corresponding recesses 111 of a further axially displaceable ring 11. The ring 11 is displaceably arranged on the cylindrical block 1, which is provided with a ring gear 12 which, for example, via a toothed belt 13 with a motor pinion 14 of a drive motor
15 in Verbindung steht. Mit Hilfe dieses Motors kann der Block 1 um die Achse 2 gedreht werden. Aus diesem Grunde sind die Ringe 10 und 11 mit je einer Ringnut 102 bzw. 112 versehen. 15 communicates. With the help of this motor, block 1 can be rotated about axis 2. For this reason, the rings 10 and 11 are each provided with an annular groove 102 and 112, respectively.
Die vorderen unteren Enden 52 und 62 der Arme 5 und 6 umschliessen das vordere Ende 161 einer Saugpipette 16, welche in einer zentralen Bohrung 17 des Blockes 1 axial verschiebbar geführt ist. Auf der Saugpipette 16 ist der Ring 10 axial verschiebbar angeordnet. Innerhalb der Saugpipette 16 befindet sich ein rohrförmiger Auswerfer 18, dessen Spitze 181 dem Ende 161 der Saugpipette so angepasst ist, dass sie diese total ver-schliessen kann. Zu diesem Zweck weist die Spitze 181 des Auswerfers 18 einen hohlzylindrischen Teil 182 auf, welcher mit einer entsprechenden zylindrischen Bohrung 162 der Saugpipette zusammenwirkt, wie Fig. 3 zeigt. Der hohlzylindrische Teil 182 des Auswerfers 18 besitzt Radialbohrungen 183, welche in be-zug auf die zylindrische Bohrung 162 der Saugpipette 16 so angeordnet sind, dass bei ausgefahrenem Auswerfer (linker Teil der Fig. 3) diese Radialbohrungen 183 durch die Wandung der zylindrischen Bohrung der Saugpipette 16 verschlossen und bei zurückgezogenem Auswerfer 18 (siehe rechter Teil der Fig. 3) diese Radialbohrungen 183 freigegeben sind, so dass die Öffnung der Saugpipette 16 mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Unterdruckquelle in Verbindung steht, welche an dem oberen Ende des Auswerfers 18 angeschlossen ist. Zur Betätigung des Auswerfers 18 ist am oberen Ende desselben ein Ring 19 mit einer Ringnut 191 befestigt. In gleicher Weise ist zur Betätigung der Saugpipette 16 am oberen Ende dieser ein weiterer Ring 20 mit einer Ringnut 201 befestigt, wie Fig. 1. zeigt. The front lower ends 52 and 62 of the arms 5 and 6 enclose the front end 161 of a suction pipette 16, which is guided axially displaceably in a central bore 17 of the block 1. The ring 10 is arranged axially displaceably on the suction pipette 16. Inside the suction pipette 16 there is a tubular ejector 18, the tip 181 of which is adapted to the end 161 of the suction pipette in such a way that it can be completely closed. For this purpose, the tip 181 of the ejector 18 has a hollow cylindrical part 182, which cooperates with a corresponding cylindrical bore 162 in the suction pipette, as shown in FIG. 3. The hollow cylindrical part 182 of the ejector 18 has radial bores 183 which are arranged with respect to the cylindrical bore 162 of the suction pipette 16 such that when the ejector is extended (left part of FIG. 3) these radial bores 183 through the wall of the cylindrical bore of the The suction pipette 16 is closed and when the ejector 18 is withdrawn (see the right part of FIG. 3), these radial bores 183 are released, so that the opening of the suction pipette 16 is connected to a vacuum source, not shown in the drawing, which is located at the upper end of the ejector 18 connected. To actuate the ejector 18, a ring 19 with an annular groove 191 is attached to the upper end thereof. In the same way, a further ring 20 with an annular groove 201 is fastened to the upper end of the suction pipette 16, as shown in FIG. 1.
Normalerweise werden die Arme 5 und 6 durch die Federn 8 in die Offenstellung gedrängt. Sollen die zangenförmigen Enden der Arme-Paare 5 und 6 in Richtung auf das Ende 161 der Saugpipette 16 bewegt werden, müssen die Ringe 10 und 11 in Achsrichtung nach unten bewegt werden. Da das Öffnen und Schliessen der Arme nach einem bestimmten Bewegungsprogramm vorgenommen werden soll, sind zur Steuerung dieser Bewegungen Kurvenscheiben 23 und 24 vorgesehen, die über Winkelhebel 21 und 22 mit den Ringen 10 und 11 in Verbindung stehen. Die Winkelhebel 21 und 22 sind um Drehpunkte 211 und 221 schwenkbar und stehen unter der Wirkung von in der Zeichnung nicht dargestellten Federn, die die an den Enden angeordneten Rollen 212 und 222 an den Umfang der Kurvenscheiben 23 und 24 andrücken. Die anderen Enden der Winkelhebel 21 und 22 sind mit in der Zeichnung nicht sichtbaren Gleitsteinen versehen, die in den Ringnuten 102 und 112 zu gleiten vermögen. Normally, the arms 5 and 6 are pushed into the open position by the springs 8. If the pincer-shaped ends of the arm pairs 5 and 6 are to be moved in the direction of the end 161 of the suction pipette 16, the rings 10 and 11 must be moved downwards in the axial direction. Since the opening and closing of the arms is to be carried out according to a specific movement program, cam discs 23 and 24 are provided for controlling these movements, which are connected to the rings 10 and 11 via angle levers 21 and 22. The angle levers 21 and 22 are pivotable about pivot points 211 and 221 and act under the action of springs, not shown in the drawing, which press the rollers 212 and 222 arranged at the ends against the circumference of the cam discs 23 and 24. The other ends of the angle levers 21 and 22 are provided with sliding blocks, not visible in the drawing, which are able to slide in the ring grooves 102 and 112.
Die Axialbewegung der Ringe 19 und 20 für die Saugpipette The axial movement of the rings 19 and 20 for the suction pipette
16 und den Auswerfer 18 wird gemeinsam von einer Kurvenscheibe 25 über Hebel 27 und 28 gesteuert, die über ein Verbindungsstück 29 miteinander in Verbindung stehen. Während der Drehpunkt 271 des Hebels 27 festliegt, bewegt sich der Drehpunkt 281 entsprechend dem Verbindungsstück 29. Zudem 16 and the ejector 18 is controlled jointly by a cam 25 via levers 27 and 28, which are connected to one another via a connecting piece 29. While the pivot point 271 of the lever 27 is fixed, the pivot point 281 moves in accordance with the connecting piece 29
659 756 659 756
steht der Hebel 28 über eine Strebe 30 mit einem Hebel 31 in Verbindung, der um einen Drehpunkt 311 schwenkbar ist und über eine Rolle 312 mit einer Kurvenscheibe 26 in Verbindung steht. Damit kann dem Ring 19 des Auswerfers eine zusätzliche Bewegung überlagert werden. Auch die Hebel 27, 28 und 31 stehen unter der Wirkung von Federn, die die Rollen 272 bzw. 312 gegen die Stirnseite der Kurvenscheiben 25 und 26 drücken. Die Kurvenscheiben 23 und 25 werden von einem Antriebsmotor 32 und die Kurvenscheiben 24 und 26 von einem Antriebsmotor 33 angetrieben. Die Motoren 32 und 33 sind vorzugsweise schnellaufende Gleichstrommotoren, deren Drehmoment über eine Spannungseinstellung einstellbar ist. Durch entsprechende Formgebung der Kurvenscheiben 23 bis 26 sowie durch wechselweise Einschaltung der beiden Motoren 32 und 33 kann ein bestimmter Bewegungsablauf der Arme-Paare 5 und 6 sowie der Saugpipette 16 mit ihrem Auswerfer 18 gesteuert werden, wie in der älteren Anmeldung beschrieben ist. the lever 28 is connected via a strut 30 to a lever 31 which is pivotable about a fulcrum 311 and is connected to a cam 26 via a roller 312. An additional movement can thus be superimposed on the ring 19 of the ejector. The levers 27, 28 and 31 are also under the action of springs which press the rollers 272 and 312 against the end face of the cams 25 and 26. The cams 23 and 25 are driven by a drive motor 32 and the cams 24 and 26 by a drive motor 33. The motors 32 and 33 are preferably high-speed DC motors, the torque of which can be adjusted via a voltage setting. By appropriate shaping of the cams 23 to 26 and by alternately switching on the two motors 32 and 33, a certain movement sequence of the pairs of arms 5 and 6 and the suction pipette 16 with their ejector 18 can be controlled, as described in the earlier application.
Um beim Programmieren oder zum Überprüfen der Programmierung auch die richtige Stellung des Montagekopfes in bezug auf ein Bauelement 44 auf einer Leiterplatte 45 oder dgl. feststellen zu können, wird gemäss der Erfindung der Auswerfer 18 aus der Saugpipette 16 herausgezogen und ein Taststift 34 gemäss Fig. 4 eingesetzt, der insbesondere am vorderen Ende so ausgebildet ist, dass er den Auswerfer ersetzt. Hierbei entspricht dem Konus in der Spitze 181 der Saugpipette 16 gemäss Fig. 3 einem konischen Teil 35 gemäss Fig. 4, während der Durchmesser des eigentlichen Stiftes 36 so bemessen ist, dass er durch die Ansaugöffnung am Ende 161 der Saugpipette 16 geht. Der Taststift 34 ist innerhalb eines zylindrischen Teiles 37 axial beweglich, welcher dem Aussendurchmesser des Auswerfers 18 angepasst ist. Der zylindrische Teil 37 steht über eine Hülse 38 mit einem Ring 39 in Verbindung. Der Taststift 34 ist mit einer Ringnut 40 versehen, in der ein scheibenförmiger Sprengring 41 eingelassen ist, gegen den sich eine Spiralfeder 42 abstützt, die um den Taststift 34 gelegt ist, so dass der Taststift 34 entgegen der Kraft der Feder 42 nach unten bewegt werden kann, um auf die vorprogrammierte oder vorzuprogrammierende Stelle auf einer Leiterplatte 45 oder dgl. aufgesetzt zu werden, wie die linke Seite der Fig. 4 zeigt. In order to be able to determine the correct position of the assembly head with respect to a component 44 on a circuit board 45 or the like when programming or to check the programming, the ejector 18 is pulled out of the suction pipette 16 according to the invention and a stylus 34 according to FIG. 4 used, which is designed in particular at the front end so that it replaces the ejector. The cone in the tip 181 of the suction pipette 16 according to FIG. 3 corresponds to a conical part 35 according to FIG. 4, while the diameter of the actual pin 36 is dimensioned such that it passes through the suction opening at the end 161 of the suction pipette 16. The stylus 34 is axially movable within a cylindrical part 37 which is adapted to the outer diameter of the ejector 18. The cylindrical part 37 is connected to a ring 39 via a sleeve 38. The stylus 34 is provided with an annular groove 40, in which a disc-shaped snap ring 41 is embedded, against which a coil spring 42 is supported, which is placed around the stylus 34, so that the stylus 34 are moved downward against the force of the spring 42 can be placed on the preprogrammed or preprogrammed location on a circuit board 45 or the like, as the left side of FIG. 4 shows.
Anstelle des Taststiftes 34 kann auch ein Lichtleiter 43 Verwendung finden, wie Fig. 4 zeigt, der dann am oberen Ende mit einer Lichtquelle versehen wird. Das untere Ende ist bis nahe an die Ansaugöffnung der Saugpipette 16 geführt, um diese an der Leiterplatte abbilden zu können. Um die genaue Drehlage des Kopfes feststellen zu können, kann das untere Ende der Saugpipette 16 oval ausgebildet sein. Instead of the stylus 34, a light guide 43 can also be used, as shown in FIG. 4, which is then provided with a light source at the upper end. The lower end is guided close to the suction opening of the suction pipette 16 so that it can be imaged on the circuit board. In order to determine the exact rotational position of the head, the lower end of the suction pipette 16 can be oval.
Nach der Programmierung kann der Lichtleiter 43 parallel zur Achse des Montagekopfes an demselben montiert werden, um Fehlerstellen oder markierte Stellen an der Leiterplatte oder dgl. feststellen zu können, damit dort keine Bestückung mit elektronischen Bauteilen erfolgt. After programming, the light guide 43 can be mounted parallel to the axis of the mounting head on the same, in order to be able to determine defects or marked places on the printed circuit board or the like, so that no electronic components are fitted there.
3 3rd
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
2 Blätter Zeichnungen 2 sheets of drawings
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PL | Patent ceased |