(57)【要約】  本発明は、変位可能な機能要素のためのモータユニットに関するものであり、電気式コンポーネント (1) を取扱うためのこのモータユニットは、コンポーネント (1) 用の、回転可能かつその軸に沿って直線的に移動可能なリテーナ (4) を支持するためのボア (3) を備えた1つのハウジング (2) を有し、この場合に、該モータユニットは、該リテーナ (4) のための1つのロータリードライブ (6) と1つのリニアドライブ (5) とを有している。該ロータリードライブ (6)と該リニアドライブとは、該リテーナ (4) から、同一のアクスル装置に関して機械的に連結解除されており、単にそれらの駆動方向においてのみ、動作機構的に、該リテーナ (4) と固定した形で連結されている。これによって、円筒形のリテーナ (4) が、阻害力の影響を受けることなくボア (3) の中で正確にガイドされることが可能である。【選択図】図１
2008532464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータリードライブ (6)とリニアドライブ (5) とが、リテーナ (4) から、同一のアクスル装置に関して機械的に連結解除されており、単にそれらの駆動方向においてのみ、動作機構的に、リテーナ (4) と固定した形で連結されていることを特徴とする、少なくとも1つの固定軸のまわりで回転可能かつ軸に沿って直線的に移動可能な、機能要素のためのリテーナ (4) を備え、この場合に、モータユニットが、リテーナ (4) のためのロータリードライブとリニアドライブとを有している、少なくとも1つの変位可能な機能要素のための、とりわけ、たとえば電気式コンポーネント (1) として形成された要素を取扱うための取付けヘッド用のモータユニット。
【請求項２】
ロータリードライブ (6) とリニアドライブ (5) との定置された部品が、操作装置のハウジング (2) と固定した形で連結されていること、および、ドライブ (5, 6) の可動部品が、リテーナ (4) の回転軸に対して交差するようにして、これと弾性的に連結されていることを特徴とする、請求項1に記載のモータユニット。
【請求項３】
リニアドライブ (5) が、軸方向 (Z) に伸張するフレキシブルなタペット (25) を介して、リテーナ (4) と連結されていること、および、リニアドライブ (5) が、ピボット軸受 (24) を介してタペット (25) と接続されていることを特徴とする、請求項2に記載のモータユニット。
【請求項４】
ロータリードライブ (6) が、カルダン状のカップリング (12) を介してリテーナ (4) と連結されていることを特徴とする、請求項2あるいは3に記載のモータユニット。
【請求項５】
カップリング (12) が、回転軸に関して弾性的に傾斜角を変えられるスライドシュー (14) を有し、該スライドシューが、回転軸に対して並行に伸張する、リテーナ (4) の摺動面 (21) に接しており、また、接続要素を介して、ロータリードライブ (6) に固定されたドライブ・プレート (13) に支持されていることを特徴とする、請求項4に記載のモータユニット。
【請求項６】
スライドシュー (14) が、回転軸に並行でフラットな摺動面 (21) において、気体ベアリングによって支持され、とりわけ空気ベアリングによって支持されて、磁力によって該摺動面に対してテンションをかけられていることを特徴とする、請求項5に記載のモータユニット。
【請求項７】
スライドシュー (14) が、回転軸に対して並行な、フレキシブルかつねじれ変形可能なロッド (18) と、回転軸に対して垂直なピン (19) とによって、ドライブ・プレート (13) に支持されており、該ドライブ・プレートが、ロータリードライブ (6) のドライブシャフト (9) と固定的に結合されていることを特徴とする、請求項6に記載のモータユニット。
【請求項８】
ロータリードライブ (6) が、軸方向 (Z) において、リテーナ (4) とリニアドライブ (5) との間に配置されていること、および、タペット (25) が、ロータリードライブ (6) を貫通してガイドされていることを特徴とする、前記請求項のいずれか1つに記載のモータユニット。
【請求項９】
本質的に円筒形のリテーナ (4) が、ハウジング (2) の中で気体ベアリングによって支持され、とりわけ空気ベアリングによって支持されていることを特徴とする、前記請求項のいずれか1つに記載のモータユニット。
【請求項１０】
タペット (25) が、そのリテーナ (4) とは反対側の端部において、1つのニューマチックラインに接続されていることを特徴とする、前記請求項のいずれか1つに記載のモータユニット。
【請求項１１】
リテーナ (4) が、そのリニアドライブ (5) とは反対側の端部において、軸方向で弾性的に支持され、また、気体ベアリングによって、とりわけ空気ベアリングによって支持されたピストン (28) を有し、該ピストンにコンポーネントが装着可能であること、および、ピストン (28) とタペット (25) 端部との間に、軸方向 (Z) で弾性的なベローズ (29) が配置されていることを特徴とする、請求項10に記載のモータユニット。
【請求項１２】
気体ベアリングによって、とりわけ空気ベアリングによって支持されたピストン (28) が、タペット (25) の中へ入り込んでいるインテークパイプ (30) を通して、該タペットとニューマチックに接続されていることを特徴とする、請求項11に記載のモータユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも1つの変位可能な機能要素のためのモータユニットに関するものであり、とりわけ、固定軸のまわりで回転可能かつ軸に沿って直線的に移動可能な、機能要素のための少なくとも1つのリテーナを備えた、電気式コンポーネントを取扱うための取付けヘッドに関するものであり、この場合に、該モータユニットは、該リテーナのための1つのロータリードライブと1つのリニアドライブとを有している。
【背景技術】
【０００２】
このような、電気式コンポーネント用の取付けヘッドとして形成されたモータユニットは、たとえば、 US 6,240,628 B によって公知となっている。それによれば、スピンドル状のリテーナが、その下端において、電気式コンポーネント用の交換可能な吸入用ピペットを取付けるための取付け金具を有している。さらに、浸漬マグネットコイルの形をしたリニアドライブが配置されており、その永久磁石はリテーナに直接的に固定され、そのコイルはX軸及びY軸方向に移動可能な取付けヘッドのハウジングと一緒に回転するように、このハウジングに固定されている。そのうえ、リテーナの上端には、コッグドベルトドライブの形をしたロータリードライブが配置されており、これは、そのベルトテンションによって、直接的に側面方向からリテーナに対して力を及ぼす。また、永久磁石とコイルとの間でも、側面方向の磁力が働き、これは、リテーナのアクスル装置に対して、少なくともその弾性域において影響を及ぼす。
【特許文献１】米国特許６２４０６２８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の根底にある課題は、モータユニットの製造を容易にし、その機能を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このような課題は、請求項1の特徴に記載された構成要件によって解決される。前記機能要素は、たとえば、直接的にリテーナに装着されたワークピースとして、または、そのようなワークピースのためのグリッパーとして、または、たとえばドリルの形に形成された切削工具として形成されうる。とりわけ、ウエハーから取外された直後のコンポーネントの場合には、コンポーネントの持上げについても、またその回転、および取付けについても、リテーナの位置に対する精度要求が非常に高いことがあり得る。単に駆動方向のみでの、リテーナとドライブとの単純な連結によって、および、アクスル装置に影響を及ぼす力からの連結解除によって、リテーナは、大方の場合に、無負荷かつ低摩擦、低摩耗で、しかも正確に位置決めされて、ハウジングの中でガイドされ得る。さらにまた、該連結解除は比較的精度の低い割当てを要求するので、モータユニットの製造が単純化される。ドライブとリテーナとの間の位置ずれが歪みや傾斜を引起こすことはなく、そのため、ガイドは適切に負荷を解除され、長い耐用年数を約束する。当然のことながら、数多くの隣接した装置は、1つの多重装置へと結合され得る。
【０００５】
本発明の、さらなる有利な形態は、請求項2から10までの中で特徴づけられた構成要件から生じる。
【０００６】
たとえば、請求項2に記載のさらなる形態の場合には、ドライブの、電気的に作動しているコイル部分が定置されて配置されており、残置されたラインに接続されている。
【０００７】
請求項3に記載のタペットは、1つの単純な連結解除エレメントおよびリンクを構成しており、この場合には、ピボット軸受によって、リニアドライブの可動部分が一緒に回転することが避けられ、たとえば、直線的なストローク運動に対して割当てられた測定装置の光学的なセンサが、定置されて設置され得る。
【０００８】
請求項4に記載の、その作用においてカルダンジョイントに似たカップリングは、望ましくは電動機として形成されたロータリードライブの回転運動を、直接的かつ確実に、また遊隙のない仕方で、リテーナに対して伝達することを可能にする。この場合には、シャフトどうしの横方向の変動と角度変動とは、大体において、リテーナシャフトの取付け位置に影響を及ぼすことがない。
【０００９】
請求項5に記載のスライドシューは、1つの単純なリンクを構成し、該リンクは、弾性的に傾斜角を変えられる取付け部によって摺動面上で調整され、その結果、リテーナが回転運動の伝達に関して遊隙がないようにロータリードライブと連結される一方で、その他の自由度に関しては連結解除される。
【００１０】
請求項6に記載の気体静力学プレッシャマウントは、リテーナとドライブ・プレートとの間の、磨耗せずしかも精密な作用接続を可能にし、その場合には、圧力媒体として、空気以外の気体もまた使用され得る。スライドシューとアームとの間の磁力は、ガス圧が反対方向に働く場合に、規定されたエアギャップを備えた、マウント面と摺動面との間の厳密に平行な調整を生み出し、それによって、ドライブシャフトの回転位置が、遊隙のない仕方でリテーナへ伝達され得る。このようなカップリングは、たとえば、組立て部品の回転位置決めの場合、あるいは、たとえばプリント回路基板の穴あけ加工に用いる回転数の高い切削工具の場合のような、小さなトルクの伝達に特に適している。
【００１１】
請求項7に記載のワイヤ状ロッドおよびピンは、スライドシューを弾性的にそのラフ位置で固定する。該ロッドは、ガイドされていない比較的長い部分を有し、そのため、スライドシューが磁力の影響下で摺動面に対して全面的に適合させられ得る。上記の短いピンは、ロータリードライブのトルクをスライドシューに伝達し、摺動面とスライドシューの反対面との間での軸方向のわずかな角度のずれを補正するために、ごくわずかに変形可能である。したがって、そのようなカップリングは、高い製造精度および組立て精度を必要としない。
【００１２】
請求項8に記載の構造は、ドライブを相互に広い範囲で分散することと、モータユニットの単純な構成とを可能にする。
【００１３】
請求項9に記載の気体静力学的な取付け部は、リテーナをモータユニットのハウジングの中で直接的に、摩擦がなく磨耗もない仕方でガイドすることを可能にする。この場合に特に有利であることは、回転位置あるいはストローク位置のあらゆる変化が、ヒステリシスのない仕方で行われることであり、そのことが、リテーナに対する駆動運動の精密な伝達を可能にするのである。そのような、円滑に作動しかつ精密に操作可能なモータユニットは、たとえばウエハーの破片のような、きわめて敏感かつ小さなコンポーネントの取扱いにもまた適している。
【００１４】
請求項10に記載の、中空のタペットは、リテーナのための、1つの単純なニューマチックなジョイントを構成する。
【００１５】
請求項11に記載の、たとえば空気ベアリングによって支持されたピストンは、きわめてコンパクトかつ軽量に形成され得るので、これに応じて、スプリング荷重のかからないその質量は微小であり、その場合に、ベローズは、軸方向で弾性的な、ねじり剛性のあるクラッチエレメントかつスプリングエレメントとして役立つ。この場合には、リテーナと真空グリッパーとの間の空間を、固有のニューマチックなラインに対する取付け力の可変的設定のために、プレッシャコントローラと接続することが可能である。また、コンポーネントを直接的に真空グリッパーによって保持するのではなく、コンポーネントの未接続の端部において、相異なった種類のコンポーネントのためのアダプタピースを交換可能なように装着することも可能である。
【００１６】
請求項12に記載のインテークパイプは、ニューマチックな反応を促進するために、タペット終端部から中空真空グリッパーの未接続の端部近くに到るまで、平均して微小な断面を備えてガイドされ得る。
【実施例】
【００１７】
図1、図2、および図3によれば、電気式コンポーネント1を取扱うための、X軸及びY軸のレベルでスライド可能な取付けヘッドは、1つのモータユニットを備えており、該モータユニットは、コンポーネント1用のリテーナ4を支持するためのボア3を備えた1つのハウジング2と、1つのリニアドライブ5と、1つのロータリードライブ6とを有する。ボア3は、Z軸方向で垂直に、X軸及びY軸のレベルまで伸びており、本質的にシリンダ形の、軸方向でスライド可能でありかつ回転可能なリテーナ4をガイドしており、このリテーナ4は下方のストローク位置で図示されている。当然ながら、軸方向に平行な複数のボア3を備えた複数のコンポーネント1を同時に支持するために、複数のモータユニットを1つあるいは複数のハウジング2の中に一体化することは可能である。
【００１８】
リテーナ4は、電気式リニアモータの形をしたリニアドライブ5と電動機の形をしたロータリードライブ6とによって作動させられ、該ロータリードライブは、ボア3を介して、ハウジング2の上辺で、ほぼボア3と同軸的に固定されている。リニアドライブ5は、ロータリードライブ6の上方に位置し、その固定部分を用いて、プレート状の垂直のサポート7によってハウジング2と固定的に結合されている。
【００１９】
ロータリードライブ6に面した、リニアドライブ5のロータ8は、Z軸の方向でスライド可能であり、ほぼロータリードライブ6と同軸的に配置されている。該ロータリードライブは、回転可能な中空のドライブシャフト9を有し、その上辺には、その回転装置をモニタするために、1つのエンコーダディスク10が取付けられており、該エンコーダディスクは、サポート7に固定された読取ヘッド11を用いて光学的に感知され得る。その反対側にあるロータリードライブ6の側では、ドライブシャフト9が、カップリング12を介して、ハウジング2の中で空気ベアリングによって支持されたリテーナ4と結合されており、該カップリングは、1つのドライブ・プレート13と、1つのスライドシュー14と、リテーナ4の1つの横向きのアーム15とから形作られている。
【００２０】
ドライブ・プレート13は、ディスク状のスリーブ16を備え、ドライブシャフト9上に固定されており、そこから、セグメント状の脚部17を有してリテーナ4の方向へ突き出ている。スライドシュー14は、回転軸に対して並行な、フレキシブルかつねじれ変形可能なロッド18と、回転軸に対して垂直なピン19とによって、ドライブ・プレート13に支持されており、該ドライブ・プレートは、ロータリードライブ6のドライブシャフト9と固定的に結合されている。ワイヤ状のロッド18とピン19とは、スライドシュー14をカルダン状にしなやかに、そのラフ位置で固定する。ロッド18は、比較的長い、ガイドされていない部分を有する。ボルト20によって、調整可能な仕方でスライドシュー14に留められた短いピン19は、リニアドライブ5のトルクをスライドシュー14へ伝達し、わずかに変形可能である。アーム15は、回転軸に並行でフラットな摺動面21を有し、これに対応するスライドシュー14のマウント面32が、限定された狭い空気ベアリングギャップを備えて、該摺動面21に対面した位置にある。スライドシュー14は永久磁石22を備えており、これらの永久磁石が、アーム15の取付けられた鋼板23に対して、および、ギャップの中に行き渡っている空気圧に対して、該スライドシューにテンションをかける。ロッド18とピン19との弾力性によって、スライドシュー14のマウント面32は、摺動面21に対して厳密に平行となるように調整され、その結果、スライドシュー14は、アーム15との関係において、ベアリングクリアランスなしに軸方向でスライド可能となる。このような仕方で、ドライブシャフト9の回転位置が正確にリテーナ4へ伝達され、その際には、必ずしもこれらの両者の回転軸が厳密に一致する必要はない。
【００２１】
リニアドライブ5の、回転可能でないロータ8は、ピボット軸受24を介してタペット25と接続されており、該タペットは細いパイプから成っており、該パイプは、中空のドライブシャフト9とスライドシュー14とを貫通して、リテーナ4に到るまで、遊隙を備えて突き出ており、該リテーナにおいて、タペット25は、アンカーコーンのようなクリンピング26によって固定されている。タペット25の断面は、リテーナ4のストローク加速度から得られる質量力を確実に伝達するのに十分なだけ大きい。この場合に、ロータ8の、Z軸方向で実行されたストローク運動は、遊隙がないようにリテーナ4へ伝達される。リテーナ4に到るまでガイドされない細身のタペット25は、ロータシャフトからのリテーナシャフトの位置ずれを完全に補正する程度に、横方向で弾性的である。
【００２２】
リテーナ4は、その下端において、1つの同軸的なシリンダボア27を有し、コンポーネント1のための真空グリッパーの形をした、軽量な中空品として形成され空気ベアリングによって支持されたピストン28が、該シリンダボアの中へ挿入されており、該コンポーネントは、ピストン28の先細になった下端へ直接的に吸着されている。この下端は、オプションで交換可能であるようにしてアダプタを装着するための円筒形の接続面31を有し、該接続面は、相異なったコンポーネントのタイプに適応するために役立つ。上記真空グリッパーの上辺には、ベローズ29が置かれており、該ベローズは、軽くプリロードがかかっている状態でリテーナ4に支持されており、しかも、該ベローズの中へは、タペット25の下方部分が入り込んでいる。
【００２３】
ピストン28を貫通して、その吸入用下端部の近傍に到るまで、細いインテークパイプ30が挿入されており、該インテークパイプは、その上端部分によって、中空のタペット25の中へ、軸方向で移動可能なように入り込んでいる。タペット25は、その上端において、1つの切り替え可能なニューマチックラインに接続されており、ピストン28の吸入用下端部は、該ニューマチックラインを通して、インテークパイプ30およびタペット25を介して、バキュームエアーと接続されることができ、それは、コンポーネント1を取上げ位置において確実に吸着し、持上げ、X軸及びY軸のレベルで該コンポーネントの取付け位置まで動かし、Z軸方向で1つの基体の上へ下ろすことができるためであり、この場合に、上記真空グリッパーは、リテーナ4の中への取付け後に、荷重を受け得る。シリンダボア27は、プレッシャコントロールが可能な1つのニューマチックラインに接続されており、相異なった取付け力をコンポーネントのために調整し得るようになっている。横方向で偏向可能なベローズ29は、インテークパイプのシーリングに役立つとともに、リテーナ4に対する真空グリッパー28の遊隙のない回り止めのためにも役立つ。
【００２４】
この出願において空気ベアリングとして特徴付けられた気体静力学的ベアリングは、空気の代わりに、その他の適切な圧縮ガスを供給されることもできる。
【００２５】
本発明は、上記の実施例に限定されず、上記の実施例は、単に本発明の中心思想を一般的に説明するために役立つだけである。むしろ、保護範囲の枠内で、本発明に従った装置が上記の説明以外の構成形態を取ることも可能である。この場合には、本装置は、とりわけ、請求項のそれぞれの個別的構成要件を組合せたものであるような構成要件を有し得る。
【００２６】
請求項と説明と図との中にある参照符号は、単に本発明をより良く理解するために役立つだけであり、上記保護範囲を限定するべきものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
図の中では、本発明の1つの実施例が説明されており、以下で詳細に説明される。
【図１】ハウジングを備えたモータユニットの垂直断面図。
【図２】図1に記載のモータユニットの、ハウジングを備えない部分を通った、別の断面図。
【図３】図2に記載の部分の、透視図法で見た拡大図である。
【符号の説明】
【００２８】
1  コンポーネント
2  ハウジング
3  ボア
4  リテーナ
5  リニアドライブ
6  ロータリードライブ
7  サポート
8  ロータ
9  ドライブシャフト
10  エンコーダディスク
11  読取ヘッド
12  カップリング
13  ドライブ・プレート
14  スライドシュー
15  アーム
16  スリーブ
17  脚部
18  ロッド
19  ピン
20  ボルト
21  摺動面
22  永久磁石
23  鋼板
24  ピボット軸受
25  タペット
26  クリンピング
27  シリンダボア
28  ピストン
29  ベローズ
30  インテークパイプ
31  接続面
32  マウント面
【図１】
2008532464.tif 000003
【図２】
2008532464.tif 000004
【図３】
2008532464.tif 000005
【国際調査報告】
2008532464.tif 000006
2008532464.tif 000007
2008532464.tif 000008
2008532464.tif 000009