专利名称：具有可线性移动的定位单元的定位装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种特别用于操作电气元件的定位装置，其具有两个 平行的、确定一个导向平面的导轨和在其上可线性移动地导向的轴 承，在这些轴承上固定有定位单元。
EP0962125 Bl公开了一种单侧导向和驱动的长形的定位臂，其中 相对布置的自由伸出的一端可以无阻尼地振动，从而相应的高动力的 定位过程被延迟了衰减周期。这个定位臂需要至少3个轴承元件或者 说支承元件。为了减少这种过渡振荡，这种定位臂必须具有尽可能大 的抗弯刚度，这增大了其自重，在要求加速的情况下提高了驱动功率 或者说制动功率。
US5002448 A公开了 一种双侧导向的定位臂，其中连接轴线在布 置在两侧的导向轴承之间垂直于导轨延伸。已经较小的并由热引起的 导轨之间的距离偏差使相互刚性配属的导向轴承之间引起导致磨损增 大的巨大拉紧。没有被驱动的一端会无阻碍地过渡振荡。
为了减轻这种情况，在根据EP940229 Al的另外一种定位臂中在 轴承元件和定位臂之间设置了弹性的补偿元件，这些补偿元件会影响 定位精度并使得振动特性变差。
发明内容
本发明的任务是提供一种制造费用低、振动少并且没有拉紧的定 位装置。
这项任务通过本发明根据权利要求1完成。连接轴线的倾斜位置 例如这样实现，即连接轴线比铰链轴线的在平行于导轨延伸的滑移轨 道之间的垂直距离长，例如连接轴线可以布置在导轨旁边或者之上。 相应的铰链例如可以设计为折页形式并且考虑角度位置实现轴承与定 位单元的脱耦。由此轴承在其定向上自动准确地对准导轨，从而不需 要导轨和移动部分的准确的相互配合并且可以相应地降低制造费用。
根据本发明的定位装置只需要两个轴承，他们实现定位臂的确定 的2点导向。轴承元件之间的连接轴线的斜度简单地适应于相应的几
何关系，从而在足够大的倾斜角度的情况下可靠地避免在导向元件之 间的拉紧。由于通过这种倾斜的铰接，未被驱动的一端也可以防止在 移动方向上发生偏移，因此在定位臂上的过渡振荡也很大程度上被避 免。这种定位臂由于具有双侧的支承，因此可以设计为细长和轻的， 从而要被加速的质量相对单侧夹紧的定位臂显著减小。本发明的有利的改进方案在权利要求2至17中说明 由于导轨可以以小的位置偏差进行布置，相应的连接轴线和导轨之间的角度改变可以保持非常小，并且通过根据权利要求2的实体铰链进行补偿。根据权利要求3的轴承可以例如设计为布置在定位单元上的导 轮，其支承在根据权利要求4的轨道形式的导轨上并且其旋转轴线形 成铰链轴线。轴承也可以设计为比连接轴线短的、根据权利要求5的线性球循 环元件的形式的导向元件。在抗弯曲地连接到定位单元的情况下，尽 管相对导轨出现微小的倾斜，但这种倾斜可以通过滚轮体的弹性变形 性来补偿，从而这里铰链轴线位于轴承的中心。由于通常的球循环导 向机构以二维的形状配合连接并预紧地顶靠在例如轨道形式的导轨上，尽管导向长度较小却还是避免了定位单元围绕连接轴线发生扭转 或者旋转。通过将根据权利要求6的铰链轴线偏移到相互背向的轴承端，连 接轴线相对于与导轨正交的横向的角度偏差变大，这实现了定位单元 更稳定的支承。根据本发明的2点导向原理可以特别有利地使用在根据权利要求 7和8所述的稍长的支架形式的定位臂上。可以在导轨中移动的根据权利要求9的定位臂形成一个振动少的 第一轴线，并且该导向机构以在其中可移动的功能单元形成一个二维 定位系统的第二轴线。由于双侧的夹紧，定位臂可以设计得比较细长 和轻，从而其可以特别有利地用于高精度和/或高动力的应用中，特别 是在电子装置制造中。根据权利要求10和11的改进方案提供了对角定位系统的相互呈 斜角的坐标方向，其中定位数据可以事先或者在运行期间通过对给定 的目标数据进行简单的变换而计算出。这种带有细长的定位臂的定位 系统可以设计得特别节省空间和节省空间地进行运行。根据权利要求12和13的改进方案使得无需考虑对角导向的定位 臂而对功能单元进行正交驱动。根据权利要求14的移动驱动机构可以例如在外面布置在导轨之一 的一个外侧，而不必压缩定位装置的功能区域。通过根据权利要求15的定位辅助可以准确控制定位臂，由此通过 中心标记可以例如检测和考虑由热膨胀引起的角度改变。由于其微小的导向消耗和制造消耗，这种根据本发明的2点导向 原理还适用于一种根据权利要求16和17所述的紧凑定位单元的导 向，例如一种沿着根据本发明的定位臂或者沿着传统的定位臂的装备 头的导向。
在附图中示出了本发明的一种实施例，并在下面进行更详细地说 明。附图示出图l用于将电气元件装备到基片上的装置的一个示意俯视图，图2根据图1改变的装备装置的一部分，图3另一个装备装置的一个示意侧视图，图4根据图3的装备装置的一个俯视图，图5另一个装备装置的一部分的一个示意俯视图。
具体实施方式
图1示出了一个装备装置的主要功能单元，其具有两个在运送方 向x上依次布置的用于基片4的装备区，并具有布置在其侧面的元件 输送机构7，这些输送机构具有在运送方向x上排成一列的元件14取 出位置8。在两个装备区和取出位置8的上方，各有两个稍长的、在运送方 向x上定向的第一定位臂1可以各自借助直线电动机相应的一个线圏 部分9在相互平行的静止的导轨6中移动。轨道形式的导轨6相对于 运送方向斜向地在第一横向y，延伸。第一定位臂1在两端各用一个轴 承5在其中一个轨道形式的导轨6中无缝隙地导向。例如由球循环元件构成的轴承5具有与导轨6之间的距离相比较 短的导向长度，并由于其自身弹性在其中心并由此在轨道中心上形成 位于轴承5和导轨6之间的垂直铰链轴线16。在两个铰链轴线16之间 的连接轴线13比导轨6之间的垂直距离a长，从而连接轴线13以偏 角w倾斜于导轨6延伸。通过同导轨6倾斜的交叠在铰链上也会出现 横向于连接轴线的分力，从而第一定位臂1也在其横向防止偏转和相 应的振动。在伸直延伸的第一定位臂1具有一个纵向侧面的用于装备头2来 操作元件14的导向机构12的情况下，导轨6倾斜于基片4的运送方 向x这样被定向，即第一定位臂1平行于基片4的运送方向并且装备 头2在第一定位臂1停止时可以在元件输送机构7的取出位置8上移 动。在这种定位系统中，用于元件14的吸持器3的机器坐标可以事先 换算为元件的目标坐标。通过细长的第一定位臂1使得装备装置的宽 度减小。每个装备区通常在一个导向机构上可以布置两个第一定位臂 1 根据图2， 一个不同的第二定位臂31通过铰链同轴承5相连，其 中铰链轴线16不在轴承中心而设置在轴承5的彼此相反的角区域中。 由此对于在运送方向x上定向的第二定位臂31，其连接轴线13倾斜于 运送方向x或者说倾斜于导向机构12延伸。由此在相同的角度w的情 况下导轨6相应稍小地倾斜于运送方向x。根据图3和图4，第三定位臂21设计为z形延伸，其在两个端部具 有短的侧臂、在侧臂的自由端具有短的轴承5并具有中心的铰链轴线 16.这里铰链轴线16之间的距离同样大于导轨6之间的垂直距离a并 相应于连接轴线13的偏角w。导轨6固定在装备装置的底座15上并在 垂直于运送方向x的正交的笫二4黃向y上延伸。相应地元件输送才几构7 的两个区域无侧向偏移地在横向y上依次布置。第三定位臂21可以移 动地在其中沿第二横向y导向。用于装备头2的导向机构12平行于运 送方向x延伸并垂直于导轨6，而导轨6垂直于运送方向x，从而可以 保持通常的正交定位系统。这种定位臂可以在俯视图中例如设计为三角形或者如示出的那样 质量小的z形延伸，并带有在中间臂上的导向机构12。 一个包括移动 的线圏部分9和一个静止的磁轨10的直线电动机布置在第三定位臂21 的两个端部之一上并且将这个定位臂在第二横向y上移动。Z形状形成 具有用于两个线圏部分9的共同磁轨10的抗弯曲的定位臂。在相邻的 导轨6旁边在底座15上固定有一个长度尺17,使用这个长度尺可以确
定定位臂21的y位置。在另一个导轨6旁边标有一个中心标记18，通 过这个标记可以监控例如由于热变形而引起的偏角w的改变。这里导向机构12通过另外两个导轨26形成，这两个导轨沿着中 间臂的垂直的侧壁间隔地相互平行地延伸。装备头2设置有另外两个 轴承25,这两个轴承在x方向上这样相互错开，即使得其连接轴线23 以大约45。倾斜于x方向延伸。布置在轴承25之间的未示出的直线电 动机会在导轨26和轴承25之间导致由于热引起的偏移，这种偏移可 以通过这种倾斜的轴承布置来承受。这种导向机构不但可以在根据本 发明的定位臂中实现，也可以在传统的定位臂中实现。图5示出了如图3的一种类似的正交定位系统，而其中笫四定位 臂11以L形延伸。由此这个第四定位臂11只具有一个加长的侧臂23。 在此用于装备头2的导向机构12位于主臂的朝向侧壁23的一側，从 而装备头2布置在靠近连接轴线13处。
附图标记列表a 距离 x 运送方向 w偏角 y'第一横向y第二横向1第一定位臂2装备头 3吸持器 4基片 5轴承 6导轨7 元件输送才几构8取出位置9线圏部分10磁轨11第四定位臂12导向4几构13连接轴线14元件15底座16铰链轴线17长度尺18中心标记21第三定位臂23连接轴线25轴承26导轨31第二定位臂
权利要求
1. 特别用于操作电气元件(14)的定位装置，其具有两个相互平 行的、确定一个导向平面的导轨(6)和在导轨上可线性移动地导向的 轴承(5)，在这些轴承上固定有定位单元，其特征在于，所述的定位单元在轴承(5)的范围内在两个导轨(6)上围绕相 应的一个垂直于导向平面的铰链轴线(16)可摆动地支承，并且铰链 轴线(16)之间的连接轴线(13)相对导轨(6)倾斜延伸。
2. 根据权利要求1所述的定位装置， 其特征在于，所述的铰链轴线(16)通过弹性可变形的元件、特别是以实体铰链的方式形成。
3. 根据权利要求1或2所述的定位装置， 其特征在于，所述的轴承(5)具有比连接轴线(13)短的导向长度。
4. 根据权利要求l、 2或3所述的定位装置， 其特征在于，所述的导轨(6)设计为轨道形式并且所述的轴承(5)具有在轨 道上双侧贴靠的滚轮体。
5. 根据权利要求4所述的定位装置， 其特征在于，所述的轴承(5)是线性的球循环元件。
6. 根据权利要求4或5所述的定位装置， 其特征在于，所述的铰链轴线(16)通过铰链形成并且布置在轴承中心之外， 特别是布置在滑移方向上相互背向的轴承端。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的定位装置， 其特征在于，所述的定位单元是在轴承(5 )之间延伸的定位臂(1， 11， 21, 31 )。
8. 根据权利要求7所述的定位装置， 其特征在于，所述的连接轴线(13)相对导轨以65°至85°的角度延伸。
9. 根据权利要求6或8所述的定位装置， 其特征在于，所述的定位臂(1， 11, 21， 31 )设置有一个横向于导轨(6 )延伸的 用于功能单元的导向机构(12)，这个功能单元优选用作将电气元件 (14 )装备到基片上的装备头(2 )。
10. 根据权利要求9所述的定位装置， 其特征在于，所述的导向机构(12)近似平行于连接轴线(13)延伸。
11. 根据权利要求10所述的定位装置， 其特征在于，细长的第一和第二定位臂(1,31)基本在连接轴线(13 )的方向 延伸。
12. 根据权利要求9所述的定位装置， 其特征在于，所述的导向机构(12 )基本垂直于导轨(6 )并且倾斜于连接轴线 (13)延伸。
13. 根据权利要求12所述的定位装置， 其特征在于，第三和第四定位臂(11， 21 )在轴承(5 )之间设计为L形或Z形 延伸。
14. 根据前述权利要求中任一项所述的定位装置， 其特征在于，一个特别是由直线电动机(9,10)构成的用于定位单元的移动驱 动机构靠近导轨(6 )之一布置。
15. 根据前述权利要求中任一项所述的定位装置， 其特征在于，所述的定位装置沿着导轨(6)之一具有长度尺(17)并在另一个 导轨(6)上具有另一个长度尺或者中心标记。
16. 根据前述权利要求中任一项所述的定位装置， 其特征在于，另一个导轨(26 )布置在一个移动的支架上，特别是在定位臂(21 ) 上，并且所述的定位单元以在另一个导轨(26)上可移动的对角的轴承(25)用作尤其是装备头(2)形式的定位头。 17.根据权利要求16所述的定位装置， 其特征在于，所述的铰链轴线之间的连接轴线(23)在紧凑的定位头上相对导 轨(26)大约以45°角延伸。
全文摘要
一种特别用于操作电气元件(14)的定位装置，其具有两个相互平行的、确定一个导向平面的导轨(6)和在导轨上可线性移动的轴承(5)，在这些轴承上固定有定位单元，这个定位单元在轴承(5)的范围内在两个导轨(6)上围绕相应的一个垂直于导向平面的铰链轴线(16)可摆动地支承。所述轴线之间的连接轴线(13)相对导轨(6)倾斜延伸。由此结构设计简单的定位单元在两个导轨(6)上以点的形式无缝隙地和无拉紧地导向。
文档编号H05K13/04GK101124864SQ200580023246
公开日2008年2月13日 申请日期2005年12月19日 优先权日2005年2月1日
发明者U·科勒 申请人:西门子公司