DE69116095T2

DE69116095T2 - Vorrichtung zum Ausgeben von kleinen Gegenständen

Info

Publication number: DE69116095T2
Application number: DE1991616095
Authority: DE
Inventors: Frederic Goulard
Original assignee: Thomson Television Angers SA
Current assignee: Thomson Angers SAS
Priority date: 1990-10-30
Filing date: 1991-10-29
Publication date: 1996-08-22
Anticipated expiration: 2011-10-30
Also published as: EP0484224B1; ES2084133T3; FR2668678B1; EP0484224A1; DE69116095D1; FR2668678A1

Description

VORRICHTUNG ZUM AUSGEBEN VON KLEINEN GEGENSTÄNDEN

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausgeben von kleinen Gegenständen, die insbesondere zum Anbringen elektronischer Bauelemente geringer Größe auf Leiterplatten verwendet werden kann.
Eine solche Ausgabevorrichtung ist aus US-A-4438867 bekannt. Bei dieser Ausgabevorrichtung werden die auszugebenden Gegenstände mittels einer mit einem Förderglied versehenen Sperrklinke aus dem in der Ausgabevorrichtung untergebrachten Magazin zum Ausgabekopf befördert.
Es ist bekannt, das Anbringen elektronischer Bauelemente auf Leiterplatten durch ein halbautomatisches Verfahren durchzuführen, das die folgenden Schritte umfaßt:
- manuelles Plazieren der Bauelemente in die Zellen einer Unterlage,
- automatisches Befördern der Bauelemente der Unterlage zu einer mit Klebstoff vorbeschichteten Leiterplatte,
- Polymerisieren des Klebstoffs,
- Löten, beispielsweise Schwall-Löten, der Bauelemente auf die Leiterplatte.
Bei den so angebrachten elektronischen Bauelementen handelt es sich beispielsweise um oberflächenmontierte Bauelemente, und sie liegen in Form eines mit zwei leitenden Ringen versehenen Zylinders vor, die den elektrischen Kontakt mit den Bahnen der gedruckten Schaltungen, auf denen sie montiert sind, gewährleisten. Einige dieser Bauteile, die sogenannten "Melf"-Bauelemente (melf - metal electrode face bonding) weisen eine geringe Größe auf, wobei sie bei einem Durchmesser von 2,2 mm eine Länge von 5,9 mm aufweisen.
Das manuelle Plazieren der Bauelemente ist im allgemeinen relativ langsam und anfällig für Handhabungsfehler (zum Beispiel aufgrund von Durcheinanderbringen von Bauelementen mit unterschiedlichen Bezugszeichen). Darüber hinaus führt der direkte Kontakt der Hand der Bedienperson mit den leitenden Oberflächen des Bauelements zu Problemen bei der Qualität der Leitung, wobei die Verwendung von Handschuhen oder einer Pinzette den eigentlichen Vorgang des Plazierens noch schwieriger macht. Schließlich wird das manuelle Plazieren noch durch die Tendenz zur Miniaturisierung von Bauelementen erschwert. Insbesondere weisen neue "Melf"-Typen bei einem Durchmesser von 1,5 mm eine Länge von 3,4 mm auf.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die obengenannten Nachteile zu überwinden, ohne deswegen komplexe und teure Plaziermaschinen verwenden zu müssen.
Insbesondere sieht die Erfindung eine Vorrichtung zum Ausgeben von kleinen Gegenständen vor, die einen Körper umfaßt, der mit einem Behälter mit Gegenstanden versehen ist und in dem ein bewegliches Organ gleitend befestigt ist, das einen entlang der Längsachse des Körpers beweglichen und in Langsrichtung von einem Zuführungskanal durchsetzten Schlitten umfaßt, wobei der Zuführungskanal einen im Behälter mündenden inneren Abschnitt und einen in Höhe eines Ausgabekopfs außerhalb des Körpers mündenden äußeren Abschnitt aufweist und das bewegliche Organ des weiteren einen Ladeschieber umfaßt, der die gezielte Auswahl der Gegenstände im Zuführungskanal zum Ausgabekopf hin gestattet und sich durch Relativbewegungen des Schlittens gegenüber dem Körper im Schlitten translatorisch bewegen kann.
Somit weist die erfindungsgemäße Ausgabevorrichtung eine einfache, kompakte und leichte Konstruktion mit einer verminderten Anzahl an Bestandteilen auf. Sie kann ohne weiteres manuell verwendet werden.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist der Schieber durch Anlagezusammenwirkung zweier am Schieber und am Körper vorgesehener Gleitflächen im Schlitten beweglich.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung enthält der Schieber einen Hohlraum, der zur Aufnahme eines Gegenstands ausgebildet ist und mit dem inneren Abschnitt des Kanals gezielt in Verbindung steht, wenn sich der Schlitten gegenüber dem Körper in Ruhestellung befindet, und mit dem äußeren Abschnitt des Kanals, wenn sich der Schlitten in Arbeitsstellung befindet. Der innere und äußere Abschnitt des Kanals erstrecken sich vorteilhafterweise parallel und versetzt zueinander und münden in einer quer verlaufenden Vertiefung, in der der Schieber befestigt ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält die Ausgabevorrichtung elastische Rückholmittel, um den Schlitten und den Schieber in ihre Ruhestellung zu drängen. Die Bewegung der Gegenstände im Zuführungskanal erfolgt vorteilhafterweise durch Schwerkraft.
Gemäß einer anderen Ausführung der Erfindung ist das freie Ende des den inneren Abschnitt des Zuführungskanals aufnehmenden Teils des Schlittens als Vorsprung ausgebildet, der ins Innere des Behälters vorsteht, wenn sich der Schlitten in seiner Arbeitsstellung befindet.
Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung ist der Ausgabekopf so ausgelegt, daß er mit einer in der Führung zur Positionierung der Gegenstände ausgebildeten komplementären Öffnung zusammenwirkt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch Lesen der Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich; es zeigen:
- Figur 1 eine Längsschnittansicht einer Ausgabevorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
- und die Figuren 2a, 2b, 2c vergrößerte Teil längsschnittansichten der Vorrichtung nach Figur 1, in denen die relative Stellung ihrer verschiedenen Bestandteile im Verlaufe eines Anbringvorgangs eines elektronischen Bauelements dargestellt ist.
Bezug nehmend auf Figur 1, weist die Ausgabevorrichtung einen Körper 10 allgemein zylindrischer Form auf, der eine mit einem mittleren, an seinem unteren Teil durch einen konischen Ansatz 14 geschlossenen Hohlraum 22 ausgebildete Stützfläche 12 enthält. Die Stützfläche 12 wird an ihrem oberen Teil durch eine zylindrische Hülse 16 aus durchsichtigem Kunststoff verlängert und bildet mit letzterer einen durch einen Stopfen 20 geschlossenen Behälter 18, der zur Aufnahme der zu plazierenden Gegenstände (in diesem Fall elektronische "Melf"-Bauelemente) in loser Form bestimmt ist. Der Außendurchmesser des Körpers 10 ist vorzugsweise so bemessen, daß das Ausgabewerkzeug von einer Bedienperson leicht ergriffen werden kann.
Wie in den Figuren 2a, 2b und 2c ausführlich dargestellt, sind die Stützfläche 12 und der Ansatz 14 von zwei koaxialen Bohrungen 24 und 26 durchsetzt, die parallel zur Längsachse des Körpers 10 verlaufen und so im mittleren Hohlraum 22 münden, daß sie ein aus einem Schlitten 28 und einem Ladeschieber 30 gebildetes bewegliches Organ aufnehmen. Der entlang der Längsachse des Körpers 10 bewegliche Schlitten weist drei Teile auf, und zwar einen oberen Teil 38 mit geringem Durchmesser, der mit der Bohrung 26 zusammenwirkt, einen mittleren Teil 34 mit großem Durchmesser, der mit dem mittleren Hohlraum 22 zusammenwirkt, und einen unteren Teil 42 mit geringem Durchmesser, der mit der Bohrung 24 zusammenwirkt. Der Schieber 30 ist so angebracht, daß er in einer im mittleren Teil 34 mit großem Durchmesser des Schlittens ausgebildeten Quervertiefung 32 gleiten kann. Der Schlitten 28 ist in Längsrichtung von einem Zuführungskanal durchsetzt, dessen innerer Abschnitt 36 im oberen Teil 38 mit geringem Durchmesser des Schlittens ausgebildet ist und dessen äußerer Abschnitt 40 im unteren Teil 42 mit geringem Durchmesser des Schlittens ausgebildet ist. Wie in Figur 2a dargestellt, erstrecken sich die beiden Abschnitte 36 und 40 des Zuführungskanals parallel und versetzt zueinander und münden in der quer verlaufenden Vertiefung 32.
Eine im mittleren Hohlraum 22 untergebrachte Rückholfeder 64 drängt den Schlitten 28 in seine Ruhestellung, wobei der Teil 34 mit großem Durchmesser am Ansatz 14 anliegt, wie in den Figuren 1, 2a und 2c zu sehen. In dieser Ruhestellung ragt der untere Teil 42 mit geringem Durchmesser nach außen aus dem Körper 10 hervor und bildet einen Ausgabekopf 44. Zur Erleichterung des Anbringens des Bauelements weist der Ausgabekopf 44 am Ausgang des äußeren Abschnitts 40 des Zuführungskanals eine vergrößerte Öffnung 46 und einen Querschnitt auf, dessen äußeres Profil (als wahlweise Dreh-Weiterschaltung) zur Zusammenwirkung mit einer komplementären Öffnung ausgeführt ist, die in einer über der zur Aufnahme des elektronischen Bauelements bestimmten Zelle 50 der Unterlage 52 angeordneten Positionierungsführung (hier eine mit Durchbrüchen versehene Platte 48) ausgebildet ist.
Ein Hohlraum 54 zur Aufnahme des zu plazierenden Gegenstands verläuft durch den Ladeschieber 30 und steht mit dem inneren Abschnitt 36 des Zuführungskanals gezielt in Verbindung (wenn der Schieber seine in den Figuren 2a und 2c dargestellte Ruhestellung einnimmt) und mit dem äußeren Abschnitt 40 des Zuführungskanals (wenn der Schieber seine in der Figur 2b dargestellte Arbeitsstellung einnimmt). Die Bewegungen des Schiebers 30 werden durch die Relativbewegungen des Schlittens 28 gegenüber dem Körper 10 durch Anlagezusammenwirkung von zwei Gleitflächen 56 und 58 gesteuert, die am freien Ende des Schiebers bzw. an einer Rampe 60 vorgesehen sind, welche in einer in der Stützfläche 12 senkrecht zum mittleren Hohlraum 22 und zum Teil 34 mit großem Durchmesser des Schlittens 28 ausgebildeten Nut 61 verstellbar angebracht ist. Wie in den Figuren 2a, 2b und 2c dar gestellt, weisen die Gleitflächen 56, 58 jeweils einen schräg zur Längsachse des Körpers 10 (und der Stützfläche 12) ausgerichteten Teil auf, an dem sich ein axialer gerader Teil anschließt. Eine in der Vertiefung 32 angebrachte Rückholfeder 63 drängt den Schieber 30 aus dem Schlitten 28 in seine in Figur 2a dargestellte Ruhestellung. In dieser Ruhestellung wird das erste 62 der im inneren Abschnitt 36 des Kanals befindlichen elektronischen Bauelemente durch Schwerkraft im Hohlraum 54 des Ladeschiebers 30 plaziert, also gegenüber dem inneren Abschnitt 36 des Zuführungskanals. Wenn der Schlitten 28 entgegen der Feder 64 bewegt wird, wird der Schieber 30 durch Wirkung der schrägen Teile der Gleitflächen 56, 58 in Querrichtung zum Inneren der Bohrung 32 bewegt, bis die geraden axialen Teile dieser Flächen in der in Figur 2b dargestellten Stellung zum Anliegen kommen, wobei die relative Position der geraden axialen Teile der Gleitflächen 56, 58 derart ist, daß die Bewegung des Schiebers 30 in der in Figur 2b dargestellten Arbeitsstellung die Anordnung des Hohlraums 54 gegenüber dem äußeren Abschnitt 40 des Zuführungskanals mit sich bringt, damit das Bauelement 62 zum Ausgabekopf 44 hin entweichen kann. Der Schieber 30 enthält darüber hinaus an seinem oberen Teil eine Nut 66, um das Laden des elektronischen Bauelements 62 in den Hohlraum 54 zu erleichtern, und eine einen Stift 71 aufnehmende Nut 67, wobei der Stift 71 den Schieber 30 in seiner Bohrung 32 in Drehrichtung sperrt. Das freie Ende des oberen Teils 38 mit geringem Durchmesser des Schlittens ist als ein Durchbrüche aufweisender spitzer Vorsprung 68 ausgebildet, der ins Innere des Behälters 18 vorsteht, wenn der Schlitten 28 seine in der Figur 2b dargestellte Arbeitsstellung einnimmt. Die Bewegung dieses Vorsprungs 68 soll die Ansammlung elektronischer Bauelemente 70 in Bewegung versetzen und ihre Einführung in den inneren Abschnitt 36 des Zuführungskanals erleichtern. Aus dem gleichen Grunde ist der Boden des Behälters, der durch die Stützfläche 12 gebildet wird, als Zuführungskegel 72 ausgebildet, dessen Gipfel von der mit Durchbrüchen versehenen Spitze des Vorsprungs 68 eingenommen wird, wenn sich der Schlitten 28 in seiner in den Figuren 2a und 2c dargestellten Ruhestellung befindet.
Die Arbeitsweise der gerade beschriebenen Ausgabevorrichtung ist wie folgt: Nach der Plazierung des Gitters 48 auf die zu bestückende Unterlage 52 ergreift die Bedienperson die erfindungsgemäße Vorrichtung, deren Behälter mit dem speziellen für die Zelle 50 bestimmten Bauelementtyp beladen ist (die Bedienperson verfügt über einen Satz verschiedener erfindungsgemäßer Ausgabevorrichtungen, die jeweils mit einem Bauelementtyp beladen sind). Die sich dann in Ruhestellung befindende Ausgabevorrichtung wird derart mit ihrer Stützfläche 12 nach unten senkrecht gehalten, daß der Ausgabekopf 44 in der Öffnung der Platte 48 an der Unterlage 52 zum Anliegen kommt (wobei sich die Unterlage selbst in fester Anlage an einem Gestell befindet) und die in Figur 2a dargestellte Stellung einnimmt. Dann versetzt die Bedienperson den Körper 10 in eine Bewegung nach unten, bis der konische Ansatz 34 an der mit Durchbrüchen ausgebildeten Platte 48 anstößt und die in Figur 2b dargestellte Stellung einnimmt. Das in den Hohlraum 54 des Schiebers 30 geladene Bauelement 62 kann sich dann durch Schwerkraft frei so weit bewegen, bis es in die Zelle 50 der Unterlage fällt, wobei der Schlitten 28 durch die Verminderung des Druckes durch die Bedienperson erneut seine in Figur 2c dargestellte Ruhestellung einnehmen kann, in der das folgende Bauelement 65 aus dem inneren Abschnitt 36 des Zuführungskanals in den Hohlraum 54 des Schiebers 30 geladen wird.
Aus der vorhergehenden Beschreibung wird ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Ausgabevorrichtung besonders kompakt und leicht ist und sehr leicht zum schnellen Plazieren von elektronischen Bauelementen manuell verwendbar ist. Selbstverständlich kann die Erfindung auch zum Anbringen anderer Arten von Gegenständen geringer Größe verwendet werden. Ebenso ist es im Rahmen der Erfindung möglich, die Ausgabevorrichtung an einer ortsfesten Station zu verwenden, wobei die Unterlage manuell oder automatisch bewegt wird, oder sogar eine mit Greifarmen versehene automatische Maschine mit erfindungsgemäßen Ausgabevorrichtungen auszustatten.

Claims

1. Vorrichtung zum Ausgaben von kleinen Gegenständen, die einen Körper (10) umfaßt, der mit einem Behälter (18) mit Gegenständen (70) versehen ist und in dem ein bewegliches Organ (28, 30) gleitend befestigt ist, das einen entlang der Längsachse des Körpers (10) beweglichen und in Längsrichtung von einem Zuführungskanal durchsetzten Schlitten (28) umfaßt, wobei der Zuführungskanal einen im Behälter (18) mündenden inneren Abschnitt (36) und einen in Höhe eines Ausgabekopfs (44) außerhalb des Körpers mündenden äußeren Abschnitt (40) aufweist und das bewegliche Organ (28, 30) des weiteren einen Ladeschieber (30) umfaßt, der die gezielte Auswahl der Gegenstände im Zuführungskanal (36, 40) zum Ausgabekopf (44) hin gestattet und sich durch Relativbewegungen des Schlittens (28) gegenüber dem Körper (10) im Schlitten (28) translatorisch bewegen kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (30) durch Anlagezusammenwirkung zweier am Schieber (30) und am Körper (10) vorgesehener Gleitflächen (56, 58) im Schlitten (28) beweglich ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (30) einen zur Aufnahme eines Gegenstands (62) bestimmten Hohlraum (54) enthält, der mit dem inneren Abschnitt (36) des Kanals gezielt in Verbindung steht, wenn sich der Schlitten (28) gegenüber dem Körper (10) in Ruhestellung befindet, und mit dem äußeren Abschnitt (40) des Kanals, wenn sich der Schlitten in Arbeitsstellung befindet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der innere Abschnitt (36) und der äußere Abschnitt (40) des Kanals parallel und versetzt zueinander erstrecken und in einer quer verlaufenden Vertiefung (32) münden, in der der Schieber befestigt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie elastische Rückholmittel (63, 64) umfaßt, um den Schlitten (28) und den Schieber (30) in ihre Ruhestellung zu drängen.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Gegenstände (70) im Zuführungskanal (36, 40) durch Schwerkraft erreicht wird.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Teils (38) mit geringem Durchmesser, der den inneren Abschnitt (36) des Zuführungskanals aufnimmt, als Vorsprung (68) ausgebildet ist, der ins Innere des Behälters (18) vorsteht, wenn sich der Schlitten (28) in seiner Arbeitsstellung befindet.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgabekopf (44) so ausgelegt ist, daß er mit einer in einer Führung (48) zur Positionierung der Gegenstände ausgebildeten komplementären Öffnung zusammenwirkt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie manuell zum Anbringen von elektronischen Bauteilen auf Leiterplatten verwendet wird.