DE3839892A1 - Orientierungsvorrichtung fuer parallelepipedfoermige bauteile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Orientierungsvorrichtung zum Aus­ richten einer Mehrzahl parallelepipedförmiger Bauteile in je­ weils gleicher Orientierung.

Eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung 36 630/1987 bekannt. Eine ähnliche Vorrichtung, wie sie dort beschrieben ist, ist in den hier beigefügten Fig. 12-14 dargestellt. Mit Hilfe dieser Fig. 12-14 und zusätzlich der Fig. 8-11 werden nun eine Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik und die bei ihrer Verwendung auftretenden Probleme beschrieben.

Fig. 8 zeigt zwei elektronische Chip-Bauteile als Beispiel für parallelepipedförmige Bauteile. Jeder Chip 1 ist z. B. ein Kondensator oder ein induktives Bauelement. Jeder Chip weist die Länge L in Längsrichtung, die Breite W in Querrich­ tung und die Tiefe T in derjenigen Richtung, die zu den bei­ den anderen genannten rechtwinklig steht. Die Länge L ist die größte Abmessung. Die Breite W kann größer sein als oder gleich groß sein wie die Tiefe T. An den beiden Längsenden jedes Chips 1 sind Anschlußelektroden 2 und 3 vorhanden. Es wird darauf hingewiesen, daß nicht nur solche mit Elektroden versehene Bauteile ausgerichtet werden müssen, sondern auch Halbfabrikate, die noch keine Elektroden aufweisen.

Mehrere solche parallelepipedförmige Bauteile 1 sollen in gleicher Orientierung ausgerichtet werden, wie z. B. in Fig. 8 für zwei Bauteile 1 dargestellt. In der Darstellung gemäß Fig. 8 sind die Bauteile so ausgerichtet, daß ihre breiten Flächen einander gegenüberstehen. Sie können jedoch auch so angeordnet sein, daß ihre tiefen Flächen einander gegenüber­ stehen, jeweils mit zueinander parallelen Längsachsen.

Das Ausrichten von Bauteilen in eine Orientierung gemäß Fig. 8 ist erforderlich, um weitere Verfahrensschritte auszuführen, von denen einer beispielshaft anhand der Fig. 9-11 erläu­ tert wird.

Fig. 9 zeigt eine Orientierungsvorrichtung 4 und einen Hal­ ter 6, wie sie in den Fertigungsanlagen der Anmelderin ver­ wendet werden, jedoch im Stand der Technik nicht bekannt sind. Die Orientierungsvorrichtung 4 ist eine horizontal angeordne­ te Platte. Sie weist mehrere Orientierungskanäle 5 auf. Der Querschnitt jedes Orientierungskanales 5 ist so gewählt, daß er ein elektronisches Chip-Bauteil 1 in gewünschter Orientie­ rung aufnimmt. Unter der Orientierungsvorrichtung 4 ist ein Chiphalter 6 mit Durchgangslöchern 7 angeordnet, deren jewei­ lige Lage der Lage eines zugehörigen Orientierungskanales 5 entsprechen. Die Innenflächen der Durchgangslöcher 7 sind mit einem Elastikteil 8 aus z. B. Silicongummi ausgekleidet. Die Elastikteile 8 dienen zum klemmenden Halten der Chip-Bautei­ le 1, was aus dem Folgenden hervorgeht. Dadurch, daß der Hal­ ter 6 in jedem Durchgangsloch 7 ein elektronisches Chip-Bau­ teil 1 aufnimmt, ist gleichzeitiges Handhaben vieler Bauteile möglich. Z. B. können gut verschiedene elektrische Eigenschaf­ ten gemessen werden, es können die Anschlußelektroden 2 und 3 angebracht werden, diese können mit einer Lötschicht versehen werden, die Bauteile können in ein Band oder in ein Magazin eingeordnet werden, oder sie können montiert werden.

Auf der plattenförmigen Orientierungsvorrichtung 4 werden zu­ nächst Chips 1 mit Zufallsausrichtung aufgebracht. Ein Rah­ men 9 verhindert das Herabfallen der Chips 1 von der Platte. Dann wird z. B. eine horizontale Schwingung erzeugt, um die Chips 1 so zu bewegen, daß sie in die Orientierungskanäle 5 eintreten. Gleichzeitig wird Vakuum durch die Löcher 7 im Halter 6 an die Orientierungskanäle 5 gelegt, wie dies durch die Pfeile 10 angedeutet ist.

In den Orientierungskanälen 5 werden durch die vorgenannten Maßnahmen nur solche Chips 1 aufgenommen, die in eine entspre­ chende Orientierung bewegt werden, wie dies in Fig. 10 darge­ stellt ist. Nachdem jeweils ein Chip 1 in jeden Orientierungs­ kanal 5 gefüllt ist, werden die überschüssigen Chips auf der Orientierungsvorrichtung 4 entfernt.

Danach wird, wie in Fig. 11 dargestellt, eine Eindrückeinrich­ tung 12 mit Vorsprüngen 11 nach unten, in Richtung eines Pfeiles 13, bewegt. Die Lagen der Vorsprünge 11 entsprechen den Lagen der Orientierungskanäle 5. Dadurch pressen die Vor­ sprünge 11 beim Abwärtsbewegen der Eindrückeinrichtung 12 die Chips 1 aus den Orientierungskanälen 5 in die Elastikteile 8 im Halter 6. Die Elastikteile 8 werden dabei so verformt, daß sie die Chips 1 klemmend halten.

Vom Querschnitt der Orientierungskanäle 5 hängt es ab, wie gut die elektronischen Chip-Bauteile 1 orientiert werden kön­ nen. Für die Ausbildung der Orientierungskanäle 5 wurden da­ her verschiedene Wege vorgeschlagen. Eine Ausbildung, wie sie in der eingangs genannten japanischen Patentveröffentlichung ähnlich beschrieben ist, wird nun anhand der Fig. 12-14 näher erläutert.

Jeder Orientierungskanal 5 a gemäß den Fig. 12-14 weist einen Aufnahmebereich 14 und einen Ausrichtbereich 15 auf. Der Aufnahmebereich 14 verfügt über einen ersten Raum 17, der nach oben geöffnet ist und durch eine konische Innenfläche 16 umschlossen ist. Der Ausrichtbereich 15 weist eine zylinder­ förmige zweite Innenfläche 19 mit rechteckigem Querschnitt auf, die einen zweiten Raum 18 umschließt, der mit dem unte­ ren Ende des ersten Raumes 17 in Verbindung steht. Der Quer­ schnitt der zweiten inneren Umfangsfläche 19 ist so gewählt, daß ein Chip-Bauteil 1 mit seiner Länge L nicht in ihn paßt, damit die Chip-Bauteile mit senkrecht stehenden Längsachsen ausgerichtet werden.

Bei dieser bekannten Orientierungsvorrichtung ist die erste innere Umfangsfläche 16 des Aufnahmebereichs 14 nach oben konisch, um ein elektronisches Chip-Bauteil 1 unabhängig von dessen Ausrichtung einfach aufnehmen zu können. Es bestehen jedoch folgende Probleme.

Ein erster Nachteil geht dahin, daß es ziemlich schwierig ist, die Chip-Bauteile 1 von einem Aufnahmebereich 14 in den zuge­ hörigen Ausrichtbereich 15 zu überführen. Dies kann durch ver­ hältnismäßig scharfe Kanten 20 und 21 bedingt sein, wie sie zwischen der ersten inneren Umfangsfläche 16 mit kreisför­ migem Querschnitt und der zweiten inneren Umfangsfläche 19 mit rechteckigem Querschnitt bestehen. Wenn ein Chip-Bauteil 1 an der Ecke 20 ansteht, wie gestrichelt in Fig. 14 darge­ stellt, ist ein Eintreten in den zweiten Raum 18 des Aus­ richtbereichs 15 nur schwer möglich.

Um das Hängenbleiben eines Chip-Bauteils 1 an einer der Kan­ ten 20 oder 21 zu vermeiden, können die Querschnittsabmessun­ gen der zweiten inneren Umfangsfläche 19 des Ausrichtbereichs 15 erhöht werden. Darunter leidet jedoch die Zentrierung des Bauteils 1 im Ausrichtbereich 15.

Ein weiterer Nachteil geht dahin, daß die Herstellung der beiden inneren Umfangsflächen 16 und 19 kompliziert ist. Die konische erste innere Umfangsfläche 16 wird normalerweise durch Bohren hergestellt, während die rechteckförmige zweite innere Umfangsfläche 19 normalerweise durch Räumen oder Fun­ kenerodieren erzeugt wird. Es sind also zwei unterschiedliche Bearbeitungsverfahren erforderlich. Da diese nacheinander ausgeführt werden müssen, entstehen Grate an den Kanten 20 und 21 zwischen dem Aufnahmebereich 14 und dem Ausrichtbe­ reich 15. Derartige Grate erschweren das Einführen in den Ausrichtbereich 15 noch weiter. Das Entfernen der Grate ist sehr aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Orientierungs­ vorrichtung für parallelepipedförmige Bauteile anzugeben, die so ausgebildet ist, daß die Bauteile leicht in einen Ausricht­ bereich eintreten können.

Die Erfindung ist durch die Merkmale von Anspruch 1 gegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegen­ stand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß der Übergang zwischen der ersten inneren Umfangsfläche des Aufnahmebereichs und der zweiten inneren Umfangsfläche des Ausrichtbereichs gerundet ist. Dadurch gleiten die paral­ lelepipedförmigen Bauteile leicht vom Aufnahmebereich in den Ausrichtbereich. Dadurch, daß sich die ersten Räume der Auf­ nahmebereiche zunehmend nach oben hin öffnen, können die Bau­ teile leicht in die Aufnahmebereich eintreten. Zahlreiche Bauteile können dadurch schnell in alle Orientierungskanäle eingeführt werden. Dies ist möglich, ohne daß große Toleran­ zen zwischen einem Bauteil und der zweiten inneren Umfangs­ fläche bereitzustellen wären. Daher können die Bauteile mit großer Genauigkeit in den Ausrichtbereichen zentriert werden.

Es ist nicht erforderlich, zwei unterschiedliche Umfangsflä­ chen, nämlich eine nach oben geöffnete konische und eine rechteckförmige getrennt herzustellen. Vielmehr ist es ein­ fach möglich, die Orientierungskanäle in einem einzigen Ar­ beitsschritt, insbesondere durch Bohren, herzustellen, wo­ durch gewährleistet ist, daß keine Grate entstehen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren ver­ anschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1 eine Teildraufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Orientierungsvorrichtung;

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 4 eine Vorderansicht eines Bohrers, wie er zum Her­ stellen eines Orientierungskanales verwendet wird, wie er als Teil der Orientierungsvorrichtung gemäß den Fig. 1-3 vorhanden ist;

Fig. 5 eine Teildraufsicht entsprechend der von Fig. 1, zum Veranschaulichen eines zweiten Ausführungsbei­ spiels einer Orientierungsvorrichtung;

Fig. 6 einen Querschnitt entsprechend dem von Fig. 3, zum Erläutern einer weiteren Ausführungsform einer Orientierungsvorrichtung, die aus zwei voneinander trennbaren Teilen besteht;

Fig. 7 einen Querschnitt entsprechend dem von Fig. 6, je­ doch mit getrennten Teilen;

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht zweier elektronischer Chip-Bauteile mit gleicher Orientierung;

Fig. 9-11 Querschnitte durch eine bekannte Orientierungs­ vorrichtung und einen Halter, zum Erläutern von Problemen, wie sie bei verschiedenen Verfahrens­ schritten auftreten;

Fig. 12 eine Teildraufsicht auf eine bekannte Orientierungs­ vorrichtung;

Fig. 13 einen Querschnitt entlang der Linie XIII-XIII in Fig. 12; und

Fig. 14 einen Querschnitt entlang der Linie XIV-XIV in Fig. 12.

Es wird darauf hingewiesen, daß in allen Figuren die darge­ stellten Dimensionen nicht den tatsächlichen Dimensionen ent­ sprechen, sondern daß die Darstellungen der Anschaulichkeit halber vergrößert sind.

Die Orientierungsvorrichtung 30 gemäß Fig. 1 ist als Platte mit vielen Orientierungskanälen 31 ausgebildet, von denen jedoch nur ein einziger dargestellt ist. Entsprechendes gilt für die Fig. 2, 3 und 5-7.

Der Orientierungskanal 31 verfügt über einen Aufnahmebe­ reich 32 und einen Ausrichtbereich 33, entsprechend dem an­ hand der Fig. 12-14 erläuterten Orientierungskanal 5 a. Der Aufnahmebereich 32 nimmt ein (nicht dargestelltes) Bauteil, wie z. B. ein elektronisches Chip-Bauteil, auf, das dann durch den Ausrichtbereich 33 so ausgerichtet wird, daß alle Bau­ teile gleich ausgerichtet sind.

Der Aufnahmebereich 32 verfügt über einen ersten Raum 35, der von einer sich nach oben zunehmend öffnenden ersten inneren Umfangsfläche 34 umschlossen wird.

Der Ausrichtbereich 33 verfügt über einen zweiten Raum 36, der von einer zylindrischen zweiten inneren Umfangsfläche 37 umschlossen wird. Der zweite Raum 36 steht mit dem unteren Ende des ersten Raumes 35 in Verbindung. Der Querschnitt der zweiten inneren Umfangsfläche 37 ist so ausgebildet, daß in ihm ein elektronisches Chip-Bauteil 1 gemäß Fig. 8 mit seiner Länge L keinen Platz hat. Der Querschnitt sorgt also dafür, daß die Bauteile mit senkrecht stehender Längsachse ausge­ richtet werden.

Aus den Fig. 2 und 3 ist erkennbar, daß die erste innere Um­ fangsfläche 34 kontinuierlich in die zweite innere Umfangs­ fläche 37 über eine Rundung 38 übergeht. Es ist auch die er­ ste innere Umfangsfläche 34 gerundet. Darauf kommt es jedoch nicht an.

Die Orientierungsvorrichtung 30 gemäß den Fig. 1-3 wird z. B. in Verfahrensschritten verwendet, wie sie anhand der Fig. 9-11 erläutert wurden. Die Öffnung des ersten Raumes 35 ist langgestreckt, wie aus Fig. 1 erkennbar, wodurch das Bau­ teil 1 bereits vorausgerichtet wird. Nachdem ein Bauteil 1 im ersten Raum 35 aufgenommen ist, wird es unmittelbar in den zweiten Raum 36 entlang der Rundung 38 geführt. Durch diese glatte Führung ist es möglich, das Spiel zwischen dem Bau­ teil 1 und dem zweiten Raum 36 minimal zu wählen. Ein Spiel von maximal 0,05 mm reicht bei einer Tiefe T von 0,55 mm aus. Die Zentriergenauigkeit für den Chip 1 im Ausrichtbereich 33 ist dadurch gegenüber der erzielbaren Genauigkeit beim Stand der Technik erhöht.

Der Orientierungskanal 31 gemäß den Fig. 1-3 kann leicht durch einen Bohrer 39 hergestellt werden, wie er in Fig. 4 dargestellt ist. Sein Außen-Längsschnittverlauf entspricht dem Innen-Längsschnittverlauf eines Orientierungskanales 31.

Er dient dazu, einen Orientierungskanal in eine Platte aus rostfreiem Stahl zu schneiden. Zunächst wird ein Loch ge­ bohrt und dann werden der Bohrer 39 und die Platte gegenein­ ander verschoben, wodurch in einem Arbeitsschritt die beiden inneren Umfangsflächen 34 und 37 und die Rundung 38 herge­ stellt werden. Alle Flächen können mit hoher Oberflächenqua­ lität ohne Grate hergestellt werden.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 ist die Draufsicht auf einen Orientierungskanal nicht elliptisch, sondern rechteckig. Sowohl die erste innere Oberfläche 34 a eines Aufnahmebereichs 32 a wie auch die zweite innere Oberfläche 37 a eines Ausricht­ bereichs 33 a weisen rechteckigen Querschnitt auf. Entsprechen­ des gilt für eine Rundung 38 a zwischen den beiden Flächen. Diese Ausführungsform unterscheidet sich also nur in Drauf­ sicht von der Ausführungsform gemäß den Fig. 1-3, jedoch nicht in den Schnitten, die denen gemäß den Fig. 2 und 3 ent­ sprechen.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 6 und 7 besteht eine Orientierungseinrichtung 30 b aus einem Aufnahmeteil 40 und einem unmittelbar unter diesem angeordneten Ausrichtteil 41. Diese Anordnung ist besonders dann von Vorteil, wenn es wegen entsprechender Ausbildung der auszurichtenden Bauteile erfor­ derlich ist, die vertikale Abmessung der Orientierungskanäle zu erhöhen.

Das Aufnahmeteil 40 und das Ausrichtteil 41 können voneinan­ der getrennt werden. Aufnahmebereiche 32 b sind im Aufnahme­ teil 40 und Ausrichtbereiche 33 b im Ausrichtteil 41 vorhan­ den. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel verfügt jeder Auf­ nahmebereich 32 b über einen ersten Raum 35 b, der durch eine sich zunehmend nach oben öffnende erste innere Umfangsflä­ che 34 b umschlossen ist. Jeder Ausrichtbereich 33 b weist eine zylindrische zweite innere Umfangsfläche 37 b auf, die einen zweiten Raum 36 b umschließt, der mit dem unteren Ende des er­ sten Raumes 35 b verbunden ist. Der Querschnitt der zweiten inneren Umfangsfläche 37 b wird entsprechend den Abmessungen eines auszurichtenden Bauteiles 1 gewählt, entsprechend dem Querschnitt der zweiten inneren Umfangsfläche 37 der Ausfüh­ rungsform gemäß den Fig. 1-3. Die beiden Umfangsflächen 34 b und 37 b gehen über eine Rundung 38 b ineinander über.

In dem in Fig. 6 dargestellten Zustand ist ein elektronisches Chip-Bauteil 1 a bereits im zweiten Raum 36 b des Ausrichtbe­ reiches 33 b vorhanden. Ein weiteres Bauteil 1 b ist im ersten Raum 35 b des Aufnahmebereichs 32 b vorhanden. Dies ist mög­ lich, da die Orientierungskanäle 31 b tiefer sind als diejeni­ gen bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen. Das obere Bauteil 1 b muß entfernt werden, bevor der Eindrückvor­ gang gemäß Fig. 11 ausgeführt werden kann. Es ist jedoch ver­ hältnismäßig schwierig, das tief in den Aufnahmebereich 32 b eingedrungene Bauteil aus diesem zu entfernen. Dieses Bau­ teil kann jedoch leicht dadurch entfernt werden, daß das ge­ samte Aufnahmeteil 40 vom Ausrichtteil 41 getrennt wird, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Nun kann ein Schritt, wie z. B. der gemäß Fig. 11, leicht ausgeführt werden, indem nur das Ausrichtteil 41 verwendet wird.

Von den dargestellten Ausführungsbeispielen sind zahlreiche Abwandlungen möglich. Z. B. ist es nicht erforderlich, daß die Querschnitte des Aufnahmebereichs und des Ausrichtbe­ reichs ihrer allgemeinen Form nach miteinander übereinstim­ men. Weiterhin ist es möglich, Orientierungskanäle beliebig anzuordnen, z. B. nur in einer Richtung oder in Spalten und Zeilen. Es können beliebige parallelepipedförmige Bauteile ausgerichtet werden.

Claims (8)

1. Orientierungsgerät mit mehreren Orientierungskanälen (31) zum gleichsinnigen Ausrichten parallelepipedförmiger Bau­ teile (1 a, 1 b), bei denen die größte Erstreckung in Längs­ richtung vorliegt, wobei jeder Orientierungskanal folgende Bereiche aufweist:

• - einen Aufnahmebereich (32) mit einem ersten Raum (35) mit einer ersten inneren Umfangsfläche, die sich nach oben zunehmend öffnet, und
• - einen Ausrichtbereich (33) mit einer zylindrischen zwei­ ten inneren Umfangsfläche (37), die einen zweiten Raum (36) festlegt, der mit dem unteren Ende des ersten Rau­ mes im Aufnahmebereich in Verbindung steht, wobei der Querschnitt des zweiten Raums so gewählt ist, daß Bau­ teile nur rechtwinklig zu ihrer Längsrichtung in ihn passen,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die erste innere Umfangsfläche (34) und die zweite in­ nere Umfangsfläche (37) über eine Rundung (38) ineinan­ der übergehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dann, wenn der Querschnitt des zweiten Raumes (36) langgestreckt ist, der Querschnitt des ersten Raumes (35) entsprechend langgestreckt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Querschnitte der beiden Räume elliptisch sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Querschnitte der beiden Räume (35, 36) rechteckig sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, gekenn­ zeichnet durch ein Ausrichtbauteil (41) und ein über diesem trennbar angeordnetes Aufnahmebauteil (40), wobei im Aufnahmebauteil die Aufnahmebereiche (32 b) und im Ausrichtteil die Ausrichtbereiche (33 b) vorhanden sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste innere Umfangsflä­ che (34) einen ähnlichen Querschnitt aufweist wie die zweite innere Umfangsfläche (37).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum Ausrichten elektroni­ scher Chip-Bauteile (1 a, 1 b) dient.