用于定位配装系统的定位臂及定位臂的制造方法

文档序号:2326401阅读:210来源:国知局
专利名称:用于定位配装系统的定位臂及定位臂的制造方法
对于定位配装系统,如SMD(表面贴装设备)-电子元件配装自动机,定位单元必需在X和Y方向上移动。在此对于X-和Y-定位轴优选节省空间的龙门架,在这种结构中定位臂本身例如可以在X方向上移动,而设置在定位臂水平部位上的滑动单元可以在Y方向上实现固定在滑动单元上的定位单元的移动。为了使这种也可以设计成龙门架的定位臂以微小的驱动或制动功率实现高的加速度,就得使运动质量尽可能地轻。而另一方面也是必需的,即定位臂结构要抗弯并抗扭。
定位配装系统抗弯并抗扭的定位臂大多数通过焊接结构、优质钢精铸结构或优质钢精铸与焊接部件相结合的结构制造。另外还使用铝挤压型材、铝铸件和陶瓷材料以及纤维复合材料如玻璃纤维层压塑料或碳素纤维强化层压塑料。
在通过精铸制造这种抗弯并抗扭的定位臂时首先要先制造相应的模型,在此这种所谓的“逝去”模型大多由蜡、热塑性材料、尿素或其混合物所制成。
由CH686251已知一种轻型、抗弯并抗扭的龙门架,尤其是电子元件配装自动机上的龙门架的制造方法,在这种方法中由一种可熔化的、可溶解的和/或可燃烧的材料来制造模型,接着用陶瓷底料对模型进行涂覆,然后对陶瓷外层进行干燥。在例如通过熔化去除模型以后龙门架通过烧结加工而成。使用陶瓷材料的缺点在于,一方面缺少陶瓷部件相互间以及陶瓷部件与另一种例如以金属材料为基础的部件之间的适宜的、费用合理的连接技术,另一方面陶瓷材料的极易碎性使得在负荷条件下容易导致龙门架的破碎。
以海绵金属(Metallschumen)为基础的轻型的、抗弯材料同样是公知的。由DE4206303已知一种海绵金属体的制造方法,在这种方法中金属粉末与工作介质粉末混合,混合粉末在容器内被升温并通过模型挤压成型。接着通过加热在工作介质粉末分解的条件下挤压部件生成气孔并冷却成成品海绵体。
由DE19501508公开了一种用于汽车底盘的结构件和制造这种结构件的方法,在此结构件由铝材压铸而成并具有空腔截面,由海绵铝制成的内核放在其空腔里。
由于工件的海绵状结构这个工件与另一个工件之间的可拆卸连接无论如何都是难以实现的。在海绵金属里使用的半成品一般来讲不能承受强烈的拉扭负荷,因为由于海绵金属结构的原因降低了对半成品的接触面是减少的。
本发明的任务在于,提出定位臂以及制造定位臂的灵活方法,其中这个定位臂一方面应该具有尽可能高的抗弯和抗扭强度而另一方面又应该具有尽可能轻的重量。此外制造方法尤其应该适合于制造定位配装系统轻型、抗弯抗扭的定位臂。
这个任务通过按照权利要求1或2特征的定位臂以及按照权利要求9或10的方法而解决。
与精密铸造一样,按照本发明的方法还提供了一种最佳结构的可能性,这种可能性尤其可以考虑到高抗弯抗扭强度的设计需求。
由复合材料海绵金属或海绵陶瓷/金属材料或陶瓷材料制成的定位臂如同由钢材、铝材或陶瓷制成的铸件一样不是作成空心而是实心,因此具有很高的抗扭强度并且在惯性情况下不会再回弹。
在此按照权利要求1或9不仅可以实现由海绵金属或海绵陶瓷制成的内核由非海绵化材料包围,而且按照权利要求2或10可以实现由非海绵化材料制成的内核由海绵金属或海绵陶瓷制成的外层所包围,由此使定位臂的结构具有很好的柔韧性。
优选的实施结构在其它的权利要求中给出。
按照权利要求3和权利要求11的结构,代替一个内核的是有多个内核一起被外层所包围,这使得在保持标准形式内核的情况下允许定位臂有更加柔韧的结构。此外在内核之间出现实体材料的分界壁,由此提高定位臂的刚性。在通常的砂铸工艺中这种分界壁是不能实现的,因为铸造砂芯在铸造后必需被再去除。
按照权利要求4的定位臂和按照权利要求15的制造方法的优选结构允许定位臂的结构通过采用多层结构而更加具有柔韧性,其中海绵金属或海绵陶瓷和非海绵化材料是交替的。
按照权利要求5以及权利要求14半成品至少部分的设置在非海绵化材料里面。由此使半成品在定位臂上实现牢固的连接并因此可以实现定位臂与其它工件的方便连接。例如可以这样围铸螺纹,然后螺纹用于螺栓连接或者也可以以管状半成品实现简便的穿线管,线管用于安装在配装自动机上时为设置在定位臂上的配装头提供电源或数据。
按照权利要求6,7,16或17之一,使用铝或铝合金作为海绵金属和/或非海绵化材料,通过铝材的小比重得到特别轻的定位臂。海绵铝材料的弹性模量为大约5GPa小于铝材(69GPa)、陶瓷(大约300GPa)或钢材(大约210GPa),由于与其它材料的比重(铝2700kg/m3,陶瓷大约4000kg/m3,钢材大约8000kg/m3)相比海绵铝的小比重(300-1000kg/m3)产生很高的特有的抗弯刚度,这一抗弯刚度与其它材料相结合还将得到提高。
优选的是按照权利要求8或13陶瓷材料由于其良好的刚度适合于作为非海绵化材料。
本发明的实施例用图示给出并在下面详细描述。
图示为

图1a为海绵金属或海绵陶瓷的内核带有非海绵化材料制成的外层,图1b和图1c为由非海绵化材料制成的外层包围海绵金属或海绵陶瓷内核的纵向截面图和横向截面图,图2a为定位臂部件,该部件通过围铸多个内核所组成,图2b和2c为从属的纵向截面图和横向截面图,图3为由海绵金属或海绵陶瓷和非海绵化材料制成的层化结构,图4为以层化结构围绕内核的定位臂部件,图5a以海绵金属或海绵陶瓷为基础的定位臂部件上的半成品横向截面图,图5b和图5c为以围铸海绵金属或海绵陶瓷为基础的定位臂上的半成品的两种可能性的横向截面图,图6为带有围铸管状半成品的定位臂部件,图7为带有配装头的定位臂应用于电子元件配装自动机上的俯视图和图8为图7中Ⅱ-Ⅱ的截面图。
在图1中画出了,由海绵金属或海绵陶瓷制成的内核2-该内核由金属或陶瓷材料制成的外层3所围铸-如何构成定位配装系统的定位臂部分1。在此采用低压压铸工艺用于围铸。在优选实施例中内核2由铝或铝合金制成的海绵铝所围铸。通过海绵铝的小比重达到相对于由实心铝材所制成的定位臂减轻重量的目的。相对于通过围铸可溶解的内核而减轻重量的公知方法在按照本发明的方法中在定位臂中保留了内核,这使得制造简单化。作为海绵陶瓷例如通过真空吸收工艺加工硅酸铝纤维或氧化铝纤维或硅酸碱土纤维而得到。
如图2所示,这种方法可以改变,例如多个由海绵铝材料制成的内核2一起被金属或陶瓷材料3所围铸。由此在内核2之间出现由金属或陶瓷材料构成的分界壁3a,分界壁保证定位臂具有更高的刚度。在通常的砂芯铸造工艺中这种分界壁不可能实现,因为砂芯在铸造后必需再通过空心去掉。
通过多次应用围铸工艺和包围海绵金属或海绵陶瓷能够实现层化结构,如图3所示范画出的那样。在这里海绵金属或海绵陶瓷的内核2由金属或陶瓷材料3所围铸,接着由另一例如由其它海绵金属或海绵陶瓷制成的外层4所包围,海绵材料可以特别好地吸收回弹能量。
在图4中画出了非海绵化材料的内核3,例如半成品或金属铸件或金属挤压件如何被海绵金属或海绵陶瓷外层3所包围,而其又被另一金属或陶瓷材料外层4所围铸。作为半成品例如为螺纹部件或带有装配面的物体,这些部件用于定位臂与其它部件的连接。
在图5a,5b和5c中给出了三种半成品设置在定位臂中的可能性。在图5a中画出了半成品5是如何被海绵金属或海绵陶瓷6所包围的。这种实施例存在缺陷,由于在海绵金属或海绵陶瓷6与半成品5之间较少的表面附着使得连接通常不能承受足够的负荷。较大的负荷通过图5b的实施例来实现,其中半成品5不仅由海绵金属或海绵陶瓷的内核2所包围而且由金属或陶瓷材料外层3所包围。而按照图5c的实施例适合于承受高负荷,在此半成品5以公知的方法被金属或陶瓷材料外层3所包围而没有与海绵金属或海绵陶瓷内核2接触。
如图6所示,管状半成品7可以容纳电缆,电缆在管状半成品里可以从定位臂的一端到另一端,不会在定位臂移动时出现电缆弄乱的问题。
在图7中画出了由内核2和外层3构成的定位臂1是如何在电子元件配装自动机上安装的。在此定位臂1可以在导轨10上沿X方向移动。在定位臂1的水平范围里安置可在Y方向上移动的滑动单元11。如图8所示,配装头12与滑动单元11连接,配装头沿着其周边存在多个吸移管13。吸移管13用来从没有画出的供料装置上将元件14输送到线路板15上元件14应有的位置上。在此配装头13是可转动支承的,使得吸移管13在将12个元件13先后配放在线路板15上以前,例如通过十二个吸移管13一起从供料装置先取来十二个元件13。
在图8的截面图中表明了滑动单元11与定位臂1之间的连接,连接通过按照本发明的方法插入的半成品5来保证。
本发明包括所有其它可设想到的海绵金属与金属和/或陶瓷材料的组合,这些组合在这里没有单独画出,但是对于专业人员是容易想象的。因此例如层化结构也可以通过用海绵金属或海绵陶瓷来包围金属或陶瓷内核,接着再围铸金属和/或陶瓷材料来实现。
上述方法特别适合应用于电子元件配装自动机上以特别剧烈的惯性力停止的定位臂。这种方法也适合于那些机器上的高加速度部件,这些部件的衰减特性强烈地影响到定位时间和定位精度。
如同已经提到的,使用铝或铝合金作为海绵金属或海绵陶瓷和/或非海绵化的材料由于铝材特有的轻重量而得到特别轻的定位臂。
权利要求
1.以金属或陶瓷材料为基础的定位配装系统定位臂(1),其特征为,定位臂(1)包括至少一个内核(2)和包围内核(2)的外层(3),其中内核(2)由海绵金属或海绵陶瓷制成而外层(3)由非海绵化材料制成。
2.以金属或陶瓷材料为基础的定位配装系统定位臂(1),其特征为,定位臂(1)包括至少一个内核(2)和包围内核(2)的外层(3),其中内核(2)由非海绵化材料制成而外层(3)由海绵金属或海绵陶瓷制成。
3.如权利要求1或2之一的用于定位配装系统的定位臂(1),其特征为,多个内核(2)一起被外层(3)所包围。
4.如权利要求1,2或3之一的用于定位配装系统的定位臂(1),其特征为,围绕外层(3)交替地设置另一由海绵金属或海绵陶瓷和非海绵化材料组成的外层(4)。
5.如权利要求1至4之一的用于定位配装系统的定位臂(1),其特征为,半成品(5)至少部分地设置在非海绵化材料里。
6.如权利要求1至5之一的用于定位配装系统的定位臂(1),其特征为,海绵金属由海绵铝或海绵铝合金制成。
7.如权利要求1至6之一的用于定位配装系统的定位臂(1),其特征为,非海绵化材料由铝或铝合金制成。
8.如权利要求1至7之一的用于定位配装系统的定位臂(1),其特征为,非海绵化材料由陶瓷材料制成。
9.以金属或陶瓷材料为基础的定位配装系统定位臂(1)的制造方法,其特征为,至少一个内核(2)由海绵金属或海绵陶瓷加工制成,并且至少一个内核(2)由非海绵化材料制成的外层(3)所包围。
10.以金属或陶瓷材料为基础的定位配装系统定位臂(1)的制造方法,其特征为,至少一个内核(2)由非海绵化材料加工制成,并且至少一个内核(2)由海绵金属或海绵陶瓷制成的外层(3)所包围。
11.如权利要求9或10之一的定位配装系统定位臂(1)的制造方法,其特征为,制成多个内核(2),并一起由外层(3)所包围。
12.如权利要求9至11之一的定位配装系统定位臂(1)的制造方法,其特征为,采用金属材料作为非海绵化材料,内核(2)通过金属材料压铸工艺所包围。
13.如权利要求9至12之一的定位配装系统定位臂(1)的制造方法,其特征为,采用陶瓷材料作为非海绵化材料,并且接着烧结陶瓷材料。
14.如权利要求12的定位配装系统定位臂(1)的制造方法,其特征为,半成品(5)与内核(2)一起用金属材料围铸。
15.如权利要求9至14之一的定位配装系统定位臂(1)的制造方法,其特征为,外层(3)交替地由另一海绵金属或海绵陶瓷和非海绵化材料制成的外层(4)所包围。
16.如权利要求9至15之一的定位配装系统定位臂(1)的制造方法,其特征为,采用海绵铝或以铝合金为基础的海绵作为海绵金属。
17.如权利要求9至12或14至16之一的定位配装系统定位臂(1)的制造方法,其特征为,采用铝或铝合金作为非海绵化材料。
全文摘要
定位配装系统定位臂(1)以很高的加速度停止,因此必需轻且抗弯又抗扭地实现。通过将以海绵金属或海绵陶瓷和非海绵化材料为基础的复合材料应用于定位配装系统定位臂(1),使这个定位臂(1)轻而且还具有很好的刚性。半成品(5)设置在非海绵化材料里,因为在那里半成品(5)与材料(1)之间的连接比在海绵金属或海绵陶瓷里面更可靠。
文档编号B25J18/00GK1293715SQ99804062
公开日2001年5月2日 申请日期1999年2月17日 优先权日1998年3月17日
发明者M·梅迪安普尔, P·德雷克瑟尔, B·F·肖尔, H·马赫特 申请人:西门子公司
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