(57)【要約】装着アーム（７）が、定置の長手方向案内部（２）で走行可能になっている。電気的な構成エレメント（１０）のための装着ヘッド（９）が、リニアモータにより装着アーム（７）の横方向案内部（８）で走行可能である。装着アーム（７）の、ボックス状の中空体の形で形成された支持体（１８）がＣＦＫより成っている。横方向案内部（８）及びリニアモータのステータは支持体（１８）の側壁（１９）に配置されている。この側壁（１９）は、補強エレメント（２０，２３）により、リニアモータの磁力に起因する局部的な変形に対して補強されている。
2006514437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業平面で走行可能な装着ヘッド（９）により基板（４）に電気的な構成エレメントを装着するための装置であって、定置の長手方向案内部（２）で走行可能な位置決めアーム（７）が、長手方向案内部（２）に対して横方向に位置する、装着ヘッドのための線状の横方向案内部（８）を有している形式のものにおいて、位置決めアーム（７）の、中空体の形で形成された支持体（１８）が、ＣＦＫ（炭素繊維強化されたプラスチック）より成っており、
装着ヘッド（９）が、第１のリニアモータにより横方向案内部（８）に沿って可動になっており、
第１のリニアモータのステータが、支持体に固定されたマグネットレール（１６）により形成されており、
第１のリニアモータの可動なコイル部分（１７）が、装着ヘッド（９）に堅固に対応配置されており、
支持体（１８）の、マグネットレール（１６）を有する側壁（１９）が、マグネットレールの間でコイル部分（１４）に作用する磁力を直接に受けとめるための補強エレメント（２０，２３）を有している、
ことを特徴とする、基板（４）に電気的な構成エレメント（１０）を装着するための装置。
【請求項２】
コイル部分（１７）が、運転熱を導出するための冷却装置を有している、請求項１記載の装置。
【請求項３】
装着ヘッド（９）が、コイル部分（１７）のためのハウジングに直接に取り付けられており、コイル部分（１７）と装着ヘッド（９）との間の中間室（２１）が、冷却手段により貫流される、請求項２記載の装置。
【請求項４】
長手方向案内部が、片持梁式の位置決めアームの端面に配置されており、
横方向案内部（８）が、位置決めアーム（７）の、長手方向案内部（２）まで通じる直線状の側壁（１９）に取り付けられており、
長手方向案内部（２）に、第２のリニアモータのステータが対応配置されており、
位置決めアーム（７）が、第２のリニアモータの可動部（１３）を有している、
請求項１，２又は３記載の装置。
【請求項５】
支持体（１８）が、該支持体（１８）の自由な端部へ向かって先細りしたボックス支持体の形で形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
支持体（１８）が、あらかじめ成形されたプレート状の個別部材から接合されており、補強エレメント（２３）が、格子状に側壁（１９）に取り付けられた、横方向案内部（８）に対して斜めに位置する中間プレートの形で形成されている、請求項４記載の装置。
【請求項７】
リブ状の補強エレメント（２０）が、側壁（１９）に沿って配置されている、請求項４記載の装置。
【請求項８】
長手方向案内部（２）及び／又は横方向案内部（８）が、互いに平行な２つの案内レール（１２，１４）を有しており、該案内レール（１２，１４）に沿って位置決めアーム（７）若しくは装着ヘッド（９）の案内エレメント（１１，１５）が案内されており、
いずれか一方の案内レール（１２，１４）に対応配置された案内エレメント（１１，１５）が、位置決めアーム若しくは装着ヘッドに堅固に結合されており、
他方の案内レールに対応配置された案内エレメント（１１，１５）が、間隔補償するばねエレメント（２２）を介して位置決めアーム（７）若しくは装着ヘッド（９）に結合されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
案内レール（１４）が、上側及び下側の結合壁（２５）の近傍に配置されており、該結合壁（２５）が、支持体（１８）の側壁（１９）と後壁（２４）との間に延びている、請求項８記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業平面で走行可能な装着ヘッドにより基板に電気的な構成エレメントを装着するための装置であって、この場合に、定置の長手方向案内部で走行可能な位置決めアームが、装着ヘッドのための線状の横方向案内部を有している形式のものに関する。
【０００２】
この形式の装着装置が、例えば国際公開第９８３７７４４号パンフレットにより公知になっている。これによれば、片持梁式の位置決めアームがビーム状に形成されており、一方の端部の脚部で固定されており、この脚部は定置の長手方向案内部でリニアモータにより走行可能になっており、このリニアモータの可動部は前記脚部に組み込まれている。長手方向案内部に対して垂直方向に突出した位置決めアームはさらに横方向案内部を有しており、この横方向案内部では回転式装着ヘッドが走行可能である。これまではこの形式の装着ヘッドを、脚部内で駆動される歯付きベルトにより摺動することが通例であった。長手方向案内部と横方向案内部とは作業平面を形成しており、この作業平面では装着ヘッドが、構成エレメントのための供給モジュールと、装着領域内に固定されたプリント配線板との間で走行可能になっており、これにより、供給モジュールからピックアップされた構成エレメントを正確な位置でプリント配線板に配置することができる。
【０００３】
高い装着能力を達成するためには、位置決めアームが重力の４倍まで加速され、制動される。特に装着ヘッドが鋼鉄の位置決めアームの外側縁部に位置している場合には、装着ヘッドは著しく変位される。このことに起因する揺動は、構成エレメントを正確な位置でプリント配線板に取り付けることができるようにする前に十分に減衰されなければならならず、このことは対応した減速に結びついている。
【０００４】
本発明の課題は、装着能力を高めることである。
【０００５】
この課題は、請求項１に記載の発明により解決される。使用されるＣＦＫ材料は、鋼の比重の約１／５の比重を有している。弾性係数は鋼の弾性係数をわずかにしか下回らないので、比較的大きい横断面と比較的わずかな質量を有する位置決めアームを著しく高められた曲げ剛性を有するように形成することができる。これにより、揺動幅と後揺動継続時間が著しく減じられる。
【０００６】
装着ヘッドの駆動のためにリニアモータを使用することにより、この方向の運動をより一層速く正確に制御することができるようになっており、このことは、装着能力のさらなる向上をもたらす。しかしながら、この場合に問題なのは装着アームと装着ヘッドとの間に作用する磁気的な引力が線状案内部の側方の支持体により受けとめられることである。しかしながら、これらの比較的高い磁力は支持体の局部的な変形を引き起こし、このような変形は、位置決め精度を付加的に妨害しかねない。補強エレメントが、磁力により引き起こされる変形がわずかにとどまるような形で側壁を補強する。
【０００７】
本発明の有利な発展形が請求項２から請求項９までに記載されている。
【０００８】
位置決めアームに沿って案内されるリニアモータは、コイル部分から生じた運転熱が位置決めアームを加熱してしまうという欠点を有している。この場合にＣＦＫ材料と、線状案内部の案内レールとマグネットレールとは異なる形で伸びる。それ故、このバイメタル効果は位置決めアームの曲げ変形につながり、この曲げ変形は、位置決め精度を著しく妨害しかねない。コイル部分の効果的な冷却により、生じた熱の大部分を導出し、特にリニアモータの運転温度を著しく低減するこができるので、位置決めアームへの影響は害のない程度にわずかにとどめることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発展形は、装着ヘッドがスペース節約するように直接にコイル部分に取り付けられ、磁力により生ぜしめられたプレロードが遊びなしの規定された案内を可能にし、このプレロードが装着ヘッドにも直接に伝達されるという利点を有している。中間室の冷却により、コイル部分の運転熱が装着ヘッドに伝達されることが阻止される。
【００１０】
請求項４に記載の第２のリニアモータによれば、位置決めアームがスペース節約的な配置で、かつ磁気的なプレロードを利用してわずかな遊びで装着装置のキャリアに沿って案内される。リニアモータは、最も迅速で正確な調整を可能にする。側壁が長手方向案内部まで通して直線状に延びていることにより、装着ヘッドは位置決めアームの全長を利用して、長手方向案内部の案内レールのすぐ近くまで走行することができるようになっており、これにより、作業平面が対応して拡大される。
【００１１】
請求項５記載の支持体は、簡単な、重量を節約した形状安定的な構成である。
【００１２】
請求項６に記載の支持体は、わずかな装置手間により簡単なエレメントから組み立てることができる。格子状に挿入された補強エレメントが、リニアモータを有する側壁と向かい合った後壁との間で支持され、装着アームをこの方向で補強する。側壁の内側に全幅に補強エレメントを取り付けることができるので、補強エレメントは磁力により生ぜしめられた局部的な変形に抗して側壁を補強する。
【００１３】
請求項７に記載の発展形は、位置決めアームの全長にわたって一様な大きさの補強エレメントを使用することを可能にし、これらの補強エレメントは、例えば側壁に接着される。
【００１４】
請求項８に記載のばねエレメントにより、案内レールと案内エレメントとの間の間隔変化が補償され、これにより、案内エレメントと案内レールとの間の歪みが阻止される。
【００１５】
次に本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。
【００１６】
図１によれば、ビーム状のキャリア部分１が、水平に延びる線状の長手方向案内部２を有しており、この長手方向案内部２は座標方向Ｘに延びている。キャリア部分１にはテーブル３が隣接しており、このテーブル３にはプリント配線板の形で形成された基板４が固定されている。前記テーブル３の両側には電気的な構成エレメント１０のための供給モジュール５が配置されており、これらの供給モジュール５のピックアップ箇所６が、長手方向案内部２に対して垂直方向に互いに整列されている。長手方向案内部２に沿ってＸ方向に摺動可能な位置決めアーム７が案内されており、この位置決めアーム７は、長手方向案内部２に対して垂直に片持梁式に突出しており、長手方向案内部２に対して垂直な、水平な横方向案内部８を有しており、この横方向案内部２では装着ヘッド９がＹ方向に走行可能になっている。
【００１７】
供給モジュール５のピックアップ箇所６には、装着ヘッド９によりピックアップするための種々異なった電気的な構成エレメント１０が提供されている。ピックアップ箇所６と基板４とはほぼ１つの平面に位置しており、この平面に対してグリッパが垂直なＺ方向に昇降運動することができるようになっている。装着ヘッド９は、構成エレメント１０のピックアップ箇所６と取付け箇所との間の、Ｘ及びＹ軸線により形成された作業面の内部で基板４上を走行可能であり、この場合に正確な作業位置を、位置決めアーム７を長手方向案内部２で、かつ装着ヘッド９を横方向案内部８で対応して位置決めすることにより調節することができる。
【００１８】
図２には案内部、駆動装置及び装着ヘッド９を有する位置決めアーム７が詳しく示されている。この位置決めアーム７は脚部に案内エレメント１１を有しており、これらの案内エレメント１１は定置の長手方向案内部２（図１）に設けられた平行な案内レール１２に係合する。案内エレメント１１の間には第２のリニアモータの可動部１３が配置されており、この可動部１３のマグネットレール（図示していない）が、キャリア部分１に設けられた案内レール１２の間に延びるように固定されている。前記リニアモータにより、位置決めアーム７は迅速かつ正確に案内レール１２に沿って走行可能である。
【００１９】
位置決めアーム７には、案内レール１２に対して垂直方向に、横方向案内部８の別の案内レール１４が配置されており、この案内レール１４では装着ヘッド９の別の案内エレメント１５が走行可能になっている。案内レール１４の間にはさらにマグネットレール１６が配置されており、このマグネットレール１６は装着ヘッド９のコイル部分１７と共に第１のリニアモータを形成しており、このリニアモータ９は装着ヘッド９を駆動する。位置決めアーム７はボックス状の支持体１８を有しており、この支持体１８には可動部１３と案内エレメント１１とが固定されており、かつ側壁１９にはマグネットレール１６と案内レール１４とが固定されている。支持体１８の、側壁１９に向かい合った背面は側壁１９に対して、支持体１８が脚部から自由な端部へ向かって先細りするように斜めに延びている。
【００２０】
図３及び図４によれば、支持体１８は個々のプレートから貼り合わされている。これらのプレートは、通常はＣＦＫと呼ばれる炭素繊維強化されたプラスチックより成っている。図３の横断面図から判るように、マグネットレール１６を有する側壁１９が補強されて形成されており、付加的に側壁１９の全長にわたって配置されたリブ状の補強エレメント２０により補強されており、これらの補強エレメント２０は側壁１９の全幅にわたって延びている。装着ヘッド９とこの装着ヘッド９に対応配置されたコイル部分１７との間には中間室２１が設けられており、この中間室２１はさらに説明しない形式で冷却手段により貫流され得るようになっており、これにより、コイル部分１７の運転熱の大部分が導出される。下側の案内レール１４に対応配置された案内エレメント１５は装着ヘッド９に堅固に結合されている。別の案内レール１４に対応配置された案内エレメント１５は装着ヘッド９に、間隔補償するばねエレメント２２を介して結合されており、これらのばねエレメント２２は、例えば熱に基づく間隔変動を補償する。
【００２１】
側壁１９と、この側壁１９に向かい合った後壁２４との間には、上側及び下側の結合壁２５が配置されている。案内レール１４は結合壁２５の直接の近傍で側壁１９の上縁若しくは下縁に固定されており、これらの結合壁２５は案内レール１４を、たわみに抗して特に効果的に支持する。
【００２２】
図５及び図６は、変更されたプレート状の補強エレメント２３を有する支持体１８を示している。これらの補強エレメント２３は、後壁２４と側壁１９との間の支持体１８の内部に格子状に互いに整列されており、後壁２４と側壁１９とを磁力の作用に対して補強している。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】基板に電気的な構成エレメントを装着するための装置の斜視図である。
【図２】案内部と駆動装置と装着ヘッドとを有する位置決めアームの斜視図である。
【図３】個々のプレートから接合された支持体の横断面図である。
【図４】図３による支持体の平面図である。
【図５】変更されたプレート状の補強エレメントを有する支持体の横断面図である。
【図６】図５による支持体の平面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  キャリア部分、  ２  長手方向案内部、  ３  テーブル、  ４  基板、  ５  供給モジュール、  ６  ピックアップ箇所、  ７  供給モジュール、  ８  横方向案内部、  ９  装着ヘッド、  １０  構成エレメント、  １１  案内エレメント、  １２  案内レール、  １３  可動部、  １４  案内レール、  １５  案内エレメント、  １６  マグネットレール、  １７  コイル部分、  １８  支持体、  １９  側壁、  ２０  補強エレメント、  ２１  中間室、  ２２  ばねエレメント、  ２３  補強エレメント、  ２４  後壁、  ２５  結合壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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