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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Übergabevorrichtung für Bauteile nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine derartige Übergabevorrichtung ist aus der
US 2002/0116090 A1 bekannt. Die bekannte Übergabevorrichtung dient beispielsweise dem Aufnehmen eines elektronischen Bauteils, beispielsweise eines ICs, mittels eines Saugelements und zum Überführen des Bauteils zum Beispiel auf eine Leiterplatte einer elektronischen Schaltung an einem für das Bauteil vorgesehenen Ort. Dabei kann die Übergabevorrichtung beispielsweise gleichzeitig der Montage des Bauteils auf der Leiterplatte dienen, indem auf der Leiterplatte an dem vorgesehenen Ort zum Beispiel ein Kleber aufgebracht ist, so dass durch Andrücken des Bauteils auf die Leiterplatte das Bauteil mit der Leiterplatte verbunden wird. Wesentlich dabei ist, dass zur Positionierung des Bauteils z. B. auf der Leiterplatte dieses mit der Ebene bzw. der Oberfläche der Leiterplatte ausgerichtet werden kann. Hierzu weist die bekannte Vorrichtung zwischen dem Saugelement und dem Gehäuse der Übergabevorrichtung eine Luftlagerung auf, bei der zwischen den beiden gegenüberliegenden Stirnflächen des Saugelements und des Gehäuses ein Luftpolster durch Ausströmen von Druckluft ausgebildet wird. Dadurch lässt sich das Saugelement bei Niederdrücken des Bauteils z. B. auf die Oberfläche der Leiterplatte mit dieser ausrichten. Das Saugelement ist somit um einen gewissen Winkel zur Längsachse des Gehäuses der Übergabevorrichtung kippbar angeordnet. Nachteilig dabei ist, dass eine derartige kippbare Anordnung durch die zusätzliche Überdruckquelle sowie die dafür erforderlichen Bohrungen relativ aufwändig ausgebildet ist, und dass der Schwenkwinkel dadurch begrenzt ist, dass das Luftpolster nur eine relativ geringe Dicke bzw. Höhe aufweist.
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Offenbarung der Erfindung
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Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Übergabevorrichtung für Bauteile nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass diese mechanisch relativ einfach ausgebildet ist und relativ große Kippwinkel ermöglicht. Diese Aufgabe wird bei einer Übergabevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Saugelement auf der dem Bauteil abgewandten Seite an dem eine erste Führungsfläche ausbildenden Endbereich des Führungselements mit einer zweiten Führungsfläche anliegt, und dass die beiden Führungsflächen eine punkt- oder kreisförmige Anlage ausbilden. Es findet somit, im Gegensatz zum Stand der Technik, eine rein mechanisch wirkende kippbare Anordnung des Saugelements an dem Gehäuse statt, wodurch auf Bohrungen zur Führung von Druckluft oder ähnlichem sowie die zur Erzeugung der Druckluft erforderlichen Einrichtungen verzichtet werden kann.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Übergabevorrichtung für Bauteile sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
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Konstruktiv lässt sich die Kippbarkeit des Saugelements relativ einfach dadurch ausbilden, dass eine der beiden Führungsflächen kegelförmig und die zweite der beiden Führungsflächen trichterförmig ausgebildet ist, wobei die Winkel der beiden Führungsflächen unterschiedlich groß sind. Durch die unterschiedlich großen Winkel wird dabei insbesondere eine Zentrierung des Saugelements um seine Kippachse bzw. den Kipppunkt ermöglicht, wobei gleichzeitig es z. B. durch die Größe der beiden Winkel möglich ist, den Kippwinkel in seiner Größe zu beschränken.
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Um beim Überführen des Bauteils das Saugelement sicher am Gehäuse zu halten und darüber hinaus bei der Übernahme bzw. der Übergabe des Bauteils eine definierte Position des Saugelements zu ermöglichen, ist es in einer weiteren konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Saugelement mittels einer Druckfeder zur Ausbildung der ersten Stellung zumindest mittelbar gegen ein gehäusefestes Anschlagelement (in Form eines Zylinderstifts) kraftbeaufschlagt ist und bei einer Kraftbeaufschlagung des Saugelements entgegen der Federkraft der Druckfeder zur Ausbildung der zweiten Stellung von dem Anschlagelement abhebt.
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In einer ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung der letztgenannten Ausbildung wird vorgeschlagen, dass das Anschlagelement am Gehäuse mit einer Ausnehmung am Saugelement eine form- und winkelschlüssige Positionierung des Saugelements, insbesondere in Form einer Prismenlagerung, am Gehäuse ausbildet. Dadurch wird das Saugelement nicht nur hinsichtlich der Kippachse positioniert bzw. fixiert, sondern darüber hinaus auch in seiner Winkellage, so dass beispielsweise die Unterdruckbeaufschlagung des Bauteils beim Transport bzw. der Übernahme stets an den selben Stellen des Bauteils erfolgen kann.
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Um eine exakte Führung des Saugelements bei einer Kraftbeaufschlagung des Saugelements in seiner Axialrichtung zu ermöglichen, ist es in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Führungselement als ein in einem Lager auf- und abbeweglich angeordnetes, stiftförmiges Element ausgebildet ist.
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Konstruktiv mit besonders geringer Querschnittsfläche lässt sich das Lager dadurch ausbilden, dass das Führungselement mit einem Teilbereich seiner Außenfläche im Bereich des Lagers einen Teil des Lagers ausbildet.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Führung des Unterdrucks von dem Kopfbereich der Übergabevorrichtung bis zu der wenigstens einen Saugöffnung im Saugelement. Um hierbei den Bauaufwand durch die Ausbildung von mehreren Bohrungen zu vermindern wird, in einer weiteren konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass das Führungselement auf der dem Endbereich abgewandten Seite eine in der Längsachse des Führungselements angeordnete Sacklochbohrung aufweist, und dass das Führungselement auf der dem Endbereich abgewandten Seite von einem ersten flexiblen Dichtungselement umgeben ist, dessen beide Stirnseiten zu einer Gehäuseplatte und dem Lager hin abgedichtet sind.
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In analoger Weise wird vorgeschlagen, dass das Führungselement zwischen dem Lager und der Stirnfläche des Saugelements von einem zweiten flexiblen Dichtungselement radial umfasst ist, das zum Lager und zum Saugelement hin abgedichtet ist.
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Um die axiale Baulänge der Übergabevorrichtung möglichst gering zu halten wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass das Führungselement axial bis in das Saugelement hinein ragt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
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Diese zeigt in
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1 die Einzelteile einer erfindungsgemäßen Übergabevorrichtung für Bauteile in einer Explosionsdarstellung,
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2 einen Längsschnitt durch die Übergabevorrichtung gemäß der 1,
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3 eine perspektivische Ansicht des zur Lagerung des Saugelements dienenden stiftförmigen Elements,
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4 eine perspektivische Unteransicht auf ein in der Saugvorrichtung verwendetes Saugelement und
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5 einen Teilschnitt durch die Saugvorrichtung, bei der diese zur Positionierung eines Bauteils aus ihrer abgesenkten Position angehoben ist.
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Gleiche Bauteile bzw. Bauteile mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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In den 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Übergabevorrichtung 10 für Bauteile 1 dargestellt. Bei dem Bauteil 1 kann es sich insbesondere, jedoch nicht einschränkend, um ein elektrisches oder elektronisches Bauteil 1, insbesondere in Form eines Halbleiterchips oder ähnlichem handeln, das aus einer (nicht dargestellten) Übernahmeposition zur Übernahme des Bauteils 1 in eine in der 5 erkennbare Übergabeposition bewegbar ist, um dort das Bauteil 1 z. B. auf die Oberseite einer Leiterplatte 5 oder ähnlichem an der dafür vorgesehenen Position zu positionieren. Hierbei ist es erforderlich, dass das Bauteil 1 insbesondere mit der Oberfläche der Leiterplatte 5 eben ausgerichtet ist.
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Zur Anpassung der Übergabevorrichtung 10 an verschiedene Formate der Bauteile 1 ist die dem Bauteil 1 zugewandte Unterseite eines Saugelements 11 mit einem formatabhängigen Adapterteil 12a, 12b verbindbar.
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Die Übergabevorrichtung 10 ist mittels nicht dargestellter Antriebsmittel in Richtung der X-, Y-, und Z-Achse bewegbar und zusätzlich um die Z-Achse drehbar.
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Die Übergabevorrichtung 10 weist ein in etwa rotationssymmetrisch zu einer Längsachse 13 ausgebildetes Gehäuseführungsteil 14 auf, das aus zwei im wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Teilbereichen 16, 17 besteht, wovon der dem Bauteil 1 zugewandte untere Teilbereich 16 einen geringeren Durchmesser aufweist als der andere Teilbereich 17. Das Gehäuseführungsteil 14 ist mit einer Zwischenplatte 18 an einem Kopfelement 19 der Übergabevorrichtung 10 mittels nicht dargestellter, insbesondere als Stiftschrauben ausgebildeter Verbindungselemente, verbindbar. Das Gehäuseführungsteil 14 bildet zusammen mit der Zwischenplatte 18 und gegebenenfalls mit dem Kopfelement 19 ein Gehäuse 20 der Übergabevorrichtung 10 aus.
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Das Gehäuseführungsteil 14 weist in seinem Inneren eine Ausnehmung 21 auf und ist auf der dem Saugelement 11 zugewandten Seite mit einem flanschartig eingezogenen Bodenbereich 22 ausgestattet, der mittig eine Durchgangsöffnung 23 aufweist, durch die das Saugelement 11 mit einem im Durchmesser gegenüber einem zylindrisch ausgebildeten oberen Bereich 24 verkleinerten unteren Bereich 25 hindurch ragt. Auf der dem oberen Bereich 24 zugewandten Seite sind im Bodenbereich 22 des Gehäuseführungsteils 14 beispielhaft drei, in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnete Zylinderstifte 26 (5) als Teil einer Prismenlagerung angeordnet, die als Anschlagelemente wirken. Die Zylinderstifte 26 wirken mit an dem oberen Bereich 24 des Saugelements 11 auf der den Zylinderstiften 26 zugewandten Seite ausgebildeten Ausnehmungen 27 (siehe 4) als zweiter Bestandteil der Prismenlagerung zusammen. In der in der 1 dargestellten, abgesenkten Position des Saugelements 11 ist das Saugelement 11 durch die Prismenlagerung relativ zum Gehäuseführungsteil 14 form- und winkelschlüssig angeordnet.
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In dem Saugelement 11 sind im Ausführungsbeispiel zwei, in der 2 erkennbare Durchgangsbohrungen 28, 29 ausgebildet, die auf der dem Bauteil 1 zugewandten Seite des Saugelements 11 zwei Saugöffnungen 31, 32 (4) ausbilden. Auf der dem Gehäuseführungsteil 14 zugewandten Seite ist in dem Saugelement 11 eine Sacklochbohrung 34 ausgebildet, deren Bodenbereich eine trichterförmige Führungsfläche 35 mit einem Öffnungswinkel α ausbildet. Die trichterförmige Führungsfläche 35 wirkt mit einer kegelförmigen Führungsfläche 36 mit einem Kegelwinkel β zusammen, wobei der Kegelwinkel β kleiner ist als der Öffnungswinkel α. Die kegelförmige Führungsfläche 36 bildet zusammen mit der trichterförmigen Führungsfläche 35 eine punkt- oder kreisförmige Anlage 37 zwischen dem Saugelement 11 und einem stiftförmigen Führungselement 40 aus.
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Das in der 3 in Einzeldarstellung dargestellte Führungselement 40 weist Bereiche mit unterschiedlichen Außendurchmessern auf, wobei ein Teilbereich 41 der Lagerung bzw. Führung des Führungselements 40 in dem Gehäuseführungsteil 14 dient. Hierzu bildet die Außenseite des Teilbereichs 41 zusammen mit einer (Sferax-) Buchse 42 ein Lager 43 aus, das von einer Hülse 44 radial umgeben ist, die wiederum an der Wandung der Ausnehmung 21 des Gehäuseführungsteils 14 anliegt. Das Führungselement 40 ragt mit seinem Endbereich 45 axial in die Sacklochbohrung 34 hinein, wobei die dem Saugelement 11 zugewandte Spitze 46 die angesprochene Anlage 37 ausbildet. Das lediglich über eine axiale Teillänge des Gehäuseführungsteils 14 verlaufende Führungselement 40 weist auf der dem Saugelement 11 abgewandten Seite eine Sacklochbohrung 47 auf, an deren Grund im Ausführungsbeispiel vier, um jeweils 90° zueinander versetzt angeordnete Querbohrungen 48 münden. Die Querbohrungen 48 sind als Durchgangsbohrungen ausgebildet und reichen von der Mantelfläche des Führungselements 40 bis in den Bereich der Sacklochbohrung 47.
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Der auf der der Zwischenplatte 18 zugewandten Seite des Lagers 43 herausragende Bereich des Führungselements 40 ist von einem ersten, balgartigen Dichtelement 49 radial umfasst, dessen beide gegenüberliegenden Stirnseiten mit der Unterseite der Zwischenplatte 18 und mit der Oberseite des Lagers 43 dichtend verbunden sind. Ebenso ist der Bereich des Führungselements 40 zwischen der dem Saugelement 11 zugewandten Unterseite des Lagers 43 und der Oberseite des oberen Bereichs 24 des Saugelements 11 von einem zweiten, ebenfalls balgartigen Dichtelement 51 radial umgeben, das in analoger Weise in Richtung zum Saugelement 11 und zum Lager 43 abgedichtet ist. Zur Vermeidung von Querkräften auf das Saugelement 11 und somit auf das Bauteil 1 ist die Anordnung der beiden Dichtungselemente 49, 51 konzentrisch zur Längsachse 13 des Führungselements.
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In Ausrichtung mit dem Führungselement 40 weist die Zwischenplatte 18 auf der dem Führungselement 40 zugewandten Seite eine Bohrung 52 auf, die mit einer nicht dargestellten Vakuum- bzw. Unterdruckquelle verbunden ist. Somit wird beim Betrieb der Vakuum- bzw. Unterdruckquelle über die Bohrung 52, die Sacklochbohrung 47, die Querbohrung 48 sowie die beiden Durchgangsbohrungen 28, 29 am Saugelement 11 im Bereich der Saugöffnungen 31, 32 ein Unterdruck erzeugt, der zum Halten des Bauteils 1 dient. Durch die beiden Dichtelemente 49 und 51 wird dabei eine Abdichtung des Strömungswegs für den Unterdruck bewirkt.
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Das Führungselement 40 ist mittels einer Druckfeder 55 in Richtung des Saugelements 11 kraftbeaufschlagt, die sich zwischen der Zwischenplatte 18 und einer am Führungselement 40 ausgebildeten Durchmesserstufe 56 abstützt. Mittels der Druckfeder 55 wird das Führungselement 40 mit seinem Endbereich 45 gegen die Anlage 37 gedrückt, so dass gleichzeitig das Saugelement 11 in unbelastetem Zustand der Druckfeder 55 das Saugelement 11 gegen die Zylinderstifte 26 im Gehäuseführungsteil 14 gedrückt wird.
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Die soweit beschriebene Übergabevorrichtung 10 arbeitet wie folgt: In der in der 2 dargestellten Übernahmeposition eines Bauteils 1 drückt die Druckfeder 55 das Saugelement 11 in seine über die Zylinderstifte 26 und Anschlagflächen 27 definierte Position. In dieser Stellung kann bei geschaltetem Unterdruck ein Bauteil 1 z. B. aus einer Verpackung o.ä. entnommen und in Richtung der Übergabeposition (im dargestellten Ausführungsbeispiel somit in Richtung der Leiterplatte 5) bewegt werden. Zum Absetzen des Bauteils 1 bzw. zur Übergabe des Bauteils 1 von der Übergabevorrichtung 10, insbesondere von dem Saugelement 11, auf die Oberseite der Leiterplatte 5 wird die Übergabevorrichtung 10 gegen die beispielsweise mit einem leitfähigen Kleber ausgestattete Oberseite der Leiterplatte 5 gedrückt, so dass das Saugelement 11 entgegen der Federkraft der Druckfeder 55 aus seiner ersten (abgesenkten) Stellung in eine zweite (angehobene) Stellung bewegt wird, in der die Zylinderstifte 26 und die Anschlagsflächen 27 der Prismenlagerung voneinander beabstandet sind. Dadurch erfolgt die Lagerung des Saugelements 11 in der Übergabeeinrichtung 10 ausschließlich im Bereich der Anlage 37 zwischen dem Führungselement 40 und dem Saugelement 11, wobei infolge der punkt- bzw. ringförmigen Anlage 37 das Saugelement 11 um die Anlage 37 gekippt werden kann, um dadurch das Bauteil 1 zur Oberseite der Leiterplatte 5 auszurichten.
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Die soweit beschriebene Übergabevorrichtung 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2002/0116090 A1 [0002]
