Brand, Jan (Bergstr. 15, München, 81539, DE)
Muth, Michael (Wichernstr. 12, München, 81737, DE)
Slotta, Georg (Hirtenweg 40, Neufahrn, 85375, DE)
Mehdianpour, Mohammad (Heltauer Str. 39, München, 81829, DE)
Brand, Jan (Bergstr. 15, München, 81539, DE)
Muth, Michael (Wichernstr. 12, München, 81737, DE)
Slotta, Georg (Hirtenweg 40, Neufahrn, 85375, DE)
| 1. | Aerostatische Linearführung für einen Positionierarm (3) mit einem Bestückkopf (4) zum Bestücken von Substraten (17) mit elektrischen Bauelementen (14), wobei der Positionierarm (3) an einem Chassis (2) einer Be stückvorrichtung (1) in einer Längsrichtung (x) verschiebbar und der Bestückkopf am Positionierarm (3) in einer Querrich tung (y) verschiebbar gelagert ist und wobei die Linearführung dem Positionierarm (3) zugeordnete Luftlagerelemente (11) und sich in der Längsrichtung (x) erstreckende Führungsbahnen (9a, 9b, 9c) für die Luftlagerelemente (11) aufweist, die dem Chassis (2) zugeordnet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Luft lagerelemente (11) unmittelbar am Positionierarm (3) veran kert sind und dass die Führungsbahnen (9) unmittelbar am Chassis (2) ausgebildet sind. |
| 2. | Linearführung 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 das Chas sis (2) angesetzte Führungsschienen (10) aufweist, deren Au ßenseiten die Führungsbahnen (9) bilden.. |
| 3. | Linearführung 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 der Posi tionierarm (3) und das Chassis (2) im Bereich der Luftlage rung in ihrer Querkontur einander angepasst sind. |
| 4. | Linearführung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Chas sis (2) eine senkrechte Tragwand (5) und einen von dieser seitlich in der Querrichtung (y) abstehenden Träger (6) auf weist, der den Positionierarm (3) überragt und der mit der angrenzenden Seitenwand eine Innenecke bildet an der die zu einander abgewinkelt stehenden Führungsbahnen (9a, 9b, 9c) ausgebildet sind und dass die Luftlagerelemente (11) an einer der Tragwand (5) zu gewandten Stirnseite des Positionierarms (3) sowie an einer dem Träger (6) zugewandten Oberseite des Positionierarms (3) angebracht sind. |
| 5. | Linearführung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Trä ger (6) eine von der Tragwand (5) aus im wesentlichen schräg nach oben geneigte Außenseite (18) aufweist, ist und eine zu geordnete äußere Führungsbahn (9c) entsprechend schräg ge neigt ist, dass eine an des Tragwand angeordnete innere Führungsbahn (9a) senkrecht stehend ausgebildet ist und dass die beiden Führüngsbahnen (9) mit je zwei zueinander in der Längsrichtung (x) beabstandeten Luftlagerelementen (11) belegt sind und dass in der Nähe der senkrechten inneren Führungsbahn (9) an einem waagerechten Abschnitt des Träger (6) eine zusätzliche waagerechte mittlere Führungsbahn (9b) für ein mittleres Luftlagerelement (11) ausgebildet ist, das in der Längsrich tung (x) in der Mitte zwischen den inneren bzw. äußeren Luft lagerelementen (11) angeordnet ist. |
| 6. | Linearführung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Posi tionierarm (3) durch einen Linearmotor antreibbar ist und dass eine an der Außenseite (18) verankerte in der Längsrich tung (x) verlaufende Magnetschiene (7) des Linearmotors schräg zur äußeren Führungsbahn (9c) und zur mittleren Füh rungsbahn (9b) geneigt ist. |
| 7. | Linearführung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Nei gung der Magnetschiene (7) größer ist als die Neigung der äu ßeren Führungsbahn (9c). |
Ein derartige Einrichtung ist z. B. durch die EP 0291119 B be- kannt geworden. Danach weist das Chassis ein oberes Brücken- teil aus Gusseisen auf, das ein aus Granit ausgeführtes schienenartiges Führungsteil trägt, an dem die Führungsbahnen ausgebildet sind, und an dem eine Magnetschiene eines Linear- motors zu den Führungsbahnen schräg geneigt befestigt ist. Am Führungsteil ist ein längsverschiebbarer Schlitten geführt, der sich mit den fußartigen druckbeaufschlagten Luftlagerele- menten an den Führungsbahnen des Führungsteils abstützt. Der Schlitten nimmt ferner ein Spulenteil eines Linearmotors auf, das mit geringem Abstand über der Magnetschiene angeordnet ist. Zwischen den Permanentmagneten der Magnetschiene und dem Eisenkern des Spulenteils wirkt senkrecht zum Trennspalt eine permanente magnetische Anziehungskraft, die von der aerosta- tischen Linearführung aufgenommen wird. Diese weist zwei zu- einander senkrecht stehende Führungsebenen auf, die zum Vek- tor der Magnetkraft schräg geneigt sind. Dadurch wird der Schlitten definiert geführt.
Der balkenartige Positionierarm erstreckt sich quer zum schienenartigen Führungsteil und ist an die Unterseite des Schlittens angesetzt, wobei der Schlitten länger ist als die Breite des Positionierarmes in der Längsrichtung. Beim Abho- len und Bestücken der elektronischen Bauelemente mit hoher Taktfrequenz können am Positioniersystem der Bestückvorrich- tung erhebliche Schwingungsprobleme am Bestückkopf auftreten, die die Taktzeit erhöhen und/oder die Bestückgenauigkeit her- absetzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schwingungs- probleme zu verringern und die Bestückgenauigkeit zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß Anspruch 1 ge- löst. Durch die unmittelbare Zuordnung der Führungselemente der Linearführung zum Chassis und zum Positionierarm entfal- len kostensparend der separate lineare Führungskörper des Führungsteils sowie der zwischengeschaltete Schlitten. Die Massenkräfte und Massenmomente können nun ummittelbar vom Po- sitionierarm auf das formsteife Chassis auf kürzestem Wege übergeleitet werden. Die unmittelbare Verankerung der Luftla- gerelemente am Positionierarm bedingt, dass dieser im Füh- rungsbereich in seiner Breite an die Stützfläche angepasst ist, so dass auch die Kräfte innerhalb des Positionierarmes auf kurzem Wege und ohne schädliche Umlenkung in die Stütz- stellen eingeleitet werden können.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den An- sprüchen 2 bis 7 gekennzeichnet.
Die Führungsschienen nach Anspruch 2 sind im Vergleich zum Chassis relativ dünn ausgebildet und großflächig an diesem abgestützt und leiten die Lagerkräfte unmittelbar auf das Chassis über. Sie weisen auf ihrer Außenseite eine für die Luftlagerung vorteilhafte glatte Oberfläche auf.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 3 schmiegt sich der Po- sitionierarm in seiner Außenkontur an das Chassis mit gerin- gem Abstand an, was den gewünschten engen Stützkontakt ermög- licht. Außerdem wird der zur Verfügung stehende Raum für eine entsprechend steife Ausgestaltung des Positionierarms maximal genutzt.
Die Weiterbildung nach Anspruch 4 ergibt eine besonders form- steife Tragkonstruktion des Chassis im Hinblick auf die an- greifenden Kräfte und Momente, indem der Massenschwerpunkt des Positionierarm in die Nähe des Schwerpunkts der Antriebs- kraft gelangt, so dass sich die Kippmomente entsprechend ver- ringern.
Durch die Weiterbildungen nach Anspruch 5 wird der Positio- nierarm an den Ecken des Lagerbereichs kippsicher abgestützt.
Durch die mittlere Führungsbahn wird eine genaue Zentrierung entlang zweier eng benachbarter Führungsbahnen erreicht.
Durch die Weiterbildungen nach den Ansprüchen 6 und 7 wird die zwischen den Permanentmagneten der Magnetbahn und dem Spulenteil des Linearmotors wirkende permanentmagnetische An- ziehungskraft in optimaler Weise auf die Luftlagerelemente verteilt, so dass der Positionierarm am Chassis kippsicher geführt wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zei- gen : Figur 1 eine Seitenansicht einer Bestückvorrichtung für Sub- strate mit elektrischen Bauelementen, Figur 2 eine entlang der Linie II-II teilweise geschnittene Draufsicht auf die Bestückvorrichtung nach Figur 1, Figur 3 einen vergrößerten Ausschnitt III aus Figur 1, Figur 4 einen vergrößerten Ausschnitt IV aus Figur 2 in Draufsicht nach Figur 3.
Nach den Figuren 1 bis 4 weist eine Bestückvorrichtung 1 ein formsteifes Chassis 2 auf, an dem ein Positionierarm 3 in ei- ner Längsrichtung x linear verschiebbar geführt und angetrie- ben ist. Am Positionierarm 3 ist ein Bestückkopf 4 quer ver- schiebbar geführt und angetrieben. Dadurch können elektroni- sche Bauelemente 14 mittels des Bestückkopfes 4 an Abholstel- len 15 von Zuführmodulen 16 abgeholt und mit hoher Genauig- keit auf ein Substrat 17 aufgesetzt werden.
Das Chassis 2 weist eine senkrechte Tragwand 5 auf, an deren Oberseite ein annähernd waagerechter Träger 6 absteht, der den Positionierarm 3 teilweise überragt. Eine schräg anstei- gende Außenseite 18 des Trägers 6 ist mit einer waagerecht verlaufenden Magnetschiene 7 eines Linearmotors belegt. Am Positionierarm 3 gegenüberliegend ist ein Spulenteil 8 des Linearmotors angebracht. Zwischen Permanentmagneten der Mag- netschiene 7 und einem Eisenkern des Spulenteil 8-wirkt eine Anziehungskraft, die den Positionierarm 3 gegen das Chassis 2 zieht und die durch eine aerostatische Linearführung abgefan- gen wird.
Die Linearführung besteht aus drei sich in der Längsrichtung erstreckenden Führungsbahnen 9a, 9b 9c, die an den Außensei- ten von am Chassis aufliegenden Führungsschienen 10 ausgebil- det sind. Die Linearführung umfasst ferner fußartige Luftla- gerelemente 11, die unmittelbar an Gehäuseteilen des Positio- nierarmes 3 schwenkbar verankert sind und in die Führungsbah- nen 9 eingreifen, wobei die Kontur des Positionierarmes 3 im Bereich der Anbindung an das Chassis 2 an die Querschnitts- kontur der zwischen der Tragwand 5 und dem Träger 6 gebilde- ten Innenecke angepasst ist.
Eine innere senkrecht stehende Führungsbahn 9a ist entlang der Tragwand 5 ausgebildet und stützt die entsprechende Stirnseite des Positionierarmes 3 über zwei beabstandete Luftlagerelemente 11. Eine mittlere waagerecht geneigte Füh- rungsbahn 9b ist im unmittelbaren Anschluss an die innere Führungsbahn 9 an einem waagerechten Abschnitt der Unterseite des Trägers 6 ausgebildet. In diese Führungsbahn 9b greift ein mittleres Luftlagerelement 11 ein, das in der Mitte in der Längsrichtung x zwischen den inneren stirnseitigen Luft- lagerelementen 11 am Positionierarm 3 verankert ist. Die schräg ansteigende Außenseite 18 des Trägers 6 schließt sich mit der Magnetschiene 7 an die waagerechte mittlere Führungs- bahn 9 an.
Am äußeren Ende der schrägen Außenseite befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite der Magnetschiene 7 eine äußere Füh- rungsbahn 9c, die mit zwei weiteren in der Längsrichtung x beabstandeten Luftlagerelementen 11 des Positionierarmes 3 belegt ist.
Der Normalenvektor der Führungsebene 12 dieser äußeren Füh- rungsbahn 9c ist so geneigt, dass er in der y-z-Ebene im we- sentlichen parallel zur Verbindungslinie zwischen Motormit- telpunkt und mittlerem Massenschwerpunkt des Positionierarms 3 verläuft. Dadurch wird die Belastung durch Beschleunigungs- momente der sich auf die Führungsbahn 9a abstützenden Lager- elemente 11 minimal. Die Neigung der Magnetschiene 7 ist schräg zu allen Führungsbahnen 9 orientiert, wobei sie stei- ler angestellt ist, als die Neigung der Führungsebene 12, wo- durch eine bessere Verteilung der Lagerkräfte und eine siche- re Führung erzielt wird.
Bezugszeichen 1 Bestückvorrichtung 2 Chassis 3 Positionierarm 4 Bestückkopf 5 Tragwand 6 Träger 7 Magnetschiene 8 Spulenteil 9 Führungsbahn 10 Führungsschiene 11 Luftlagerelement 12 Führungsebene 14 Bauelement 15 Abholstelle 16 Zuführmodul 17 Substrat.
18 Außenseite x Längsrichtung y Querrichtung