Vorrichtung zum Anbinden eines Linearmotorläufers an eine Linearführung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anbinden eines Linearmotorläufers an eine Linearführung, insbesondere in einer Bestückvorrichtung zum Bestücken von Substraten mit Bauelementen.
Eine derartige Vorrichtung wird beispielsweise in DE-19842384 gezeigt. Die Vorrichtung besteht aus einem Laufwagen, an dem zwei Führungswagen vorgesehen sind, die sich an entsprechenden Führungsschienen, die im stationären Führungsgehäuse vorgesehen sind, abstützen, und einem Linearmotorlaufer, der zwischen den Führungswagen direkt an dem Laufwagen befestigt ist. In dem Führungsgehäuse ist ein Linearmotorstator so vorgesehen, dass er dem Linearmotorlaufer in geringem Abstand gegenübersteht. Aufgrund der hohen magnetischen Anziehungskraft zwischen dem Läufer und dem Stator des Linearmotors und der hohen Wärmeentwicklung bei Betrieb des Linearmotors kann es zu nicht unwesentlichen Spannungen und Verformungen des Linearmotorläufers und des direkt mit dem Linearmotorlaufer verbundenen Laufwagen kommen. Diese Verformungen bewirken in den Lagern der Linearführung hohe Spannungen, was zu einem vorzeitigen Verschleiß der Führung führen kann.
Derartige Linear otoranbindungen finden auch in der Bestückungstechnik ihre Anwendung. Dabei stellt der Lauf agen häufig eine Trägerplatte dar, auf der beispielsweise der Bestückkopf montiert wird. Da die Bestückautomaten höchsten Anforderungen hinsichtlich der Positioniergenauigkeit genügen müssen, sind Verformungen der Trägerplatte und Veränderungen in den Führungslagern höchst unerwünscht.
Zwar kann derartigen Verformungen mit einer dicker dimensionierten Trägerplatte begegnet werden, jedoch hätte dies eine Vergrößerung des Einbauraums und der zu bewegenden Masse mit den entsprechenden Nachteilen für den Bestückungsautomaten zur Folge.
In einer durch die Offenlegungsschrift JP-09028074 bekannt gewordenen Vorrichtung ist zwischen dem Linearmotorlaufer und dem Laufwagen eine Platte vorgesehen, die sich unter Einwirkung der zwischen dem Linearmotorlaufer und einem Linearmotorstator wirkenden Magnetkraft in Richtung des Linearmotorstators verformen kann.
In der Offenlegungsschrift JP-2001169529 ist eine Vorrichtung offenbart, bei der zwischen dem Linearmotorlaufer und dem Laufwagen eine wärmeisolierende Schicht vorgesehen ist.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Anbinden eines Linearmotorläufers an eine Linearführung zu liefern, die eine erhöhte Bestückgenauigkeit und eine erhöhte Lebensdauer der Lager der Linearführung aufweist .
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.
Danach ist der Linearmotorlaufer über mindestens ein Distanzelement mit dem mobilen Montageteil verbunden. Durch diese Anordnung entsteht zwischen dem Linearmotorlaufer und dem mobilen Montageteil ein Zwischenraum, in den sich der Linearmotorlaufer frei verformen bzw. verbiegen kann, ohne dabei diese Verformung auf das mobile Montageteil zu übertragen. Durch die weitgehende Entkopplung des Linearmotorläufers von dem
Montageteil bleibt das Montageteil trotz der Verformung des Linearmotorläufers aufgrund hoher Magnetkräfte oder Wärmespannungen in einem nahezu planen Zustand. Spannungen in den Lagern der Linearführung können dadurch weitgehend vermieden werden, was deren Lebensdauer erheblich verlängert . Falls es sich bei dem mobilen Montageteil um eine Trägerplatte mit montiertem Bestückkopf in einem Bestückungsautomaten handelt, wird die Bestückgenauigkeit dadurch deutlich verbessert. Weiterhin kann das Montageteil dünner und leichter ausgelegt werden als bei einer Vorrichtung bei der der Linearmotorlaufer direkt an das Montageteil befestigt ist. Auch müssen in den Lagern der Linearführung keine Ausgleichselemente (z.B. Biegefedern) vorgesehen werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei der Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gemäß Anspruch 2 ist der Linearmotorlaufer auf einer Ausgleichsplatte befestigt, welche über das mindestens eine Distanzelemente mit dem mobilen Montageteil verbunden ist, sodass der Zwischenraum zwischen der Ausgleichsplatte und dem Montageteil ausgebildet ist. Da die Ausgleichplatte fest mit dem Linearmotorlaufer verbunden ist, kann sich der Linearmotorlaufer zusammen mit der Ausgleichplatte in den dafür vorgesehenen Zwischenraum verformen bzw. verbiegen. Die Ausgleichsplatte dient der zusätzlichen Stabilisierung des Linearmotorläufers. Da die Ausgleichsplatte individuell an die Montagevorgaben des Linearmotorlaufers, z.B. vorgegebene Montagebohrungen, angepasst werden kann, übernimmt sie auch die Funktion eines Adapters für die Montage.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gemäß Anspruch 3 können auch mehrere Distanzelemente in Abstand voneinander an dem Linearmotorlaufer oder gegebenenfalls an der Ausgleichsplatte vorgesehen sein. Um zu gewährleisten, dass sich der Linearmotorlaufer bzw. die Ausgleichsplatte frei in den Zwischenraum verformen können, muss der Abstand zwischen den Distanzelementen ausreichend groß sein, vorzugsweise 80% der jeweiligen Kantenlänge des Linearmotorläufers bzw. der Ausgleichsplatte betragen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gemäß Anspruch 4 bestehen die Distanzelemente aus zwei Leisten, die im Wesentlichen parallel zueinander an gegenüberliegenden Kanten des Linearmotorläufers oder gegebenenfalls der Ausgleichsplatte vorgesehen sind. Die Leisten können sich über die gesamte Kantenlänge des Linearmotorläufers bzw. der Ausgleichsplatte erstrecken. Dadurch können sich der Linearmotorlaufer bzw. die Ausgleichsplatte in einer Ebene in den Raum zwischen den Leisten verformen.
Bei der Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gemäß Anspruch 5 sind vier Distanzelemente im Bereich der Ecken des üblicherweise rechteckigen Linearmotorläufers oder gegebenenfalls der Ausgleichsplatte vorgesehen. Die Distanzelemente können dabei sehr dimensioniert werden, da sie den Linearmotorlaufer an seinen Eckpunkten abstützen. Dadurch wird eine Verformung des Linearmotorläufers bzw. der Ausgleichsplatte in einer zusätzlichen Ebene möglich.
Gemäß der vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gemäß Anspruch 6 sind die Distanzelemente aus wärmeisolierendem Material gefertigt, wodurch die Wärmeübertragung vom Linearmotorlaufer auf das mobile Montageteil verschlech-
tert wird. Dadurch kann die Wärmedehnung des Montageteils weiter verringert werden. Als Beispiel für einen geeigneten Werkstoff kann glasfaserverstärkter Kunststoff genannt werden, der sich durch geringe Wärmeleitfähigkeit und gute Formbeständigkeit auch bei hohen Drücken auszeichnet.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gemäß Anspruch 7 sind keine separaten Distanzelemente vorgesehen. Stattdessen sind auf der dem Linearmotorlaufer zugewandten Fläche des mobilen Montageteils entsprechende Erhebungen in das Material des Montageteils eingearbeitet bzw. gefräst .
Im Folgenden werden zwei vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, wobei :
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung darstellt,
Fig. 2 eine schematische Draufsicht der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung darstellt,
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung darstellt, und
Fig. 4 eine schematische Draufsicht der zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung darstellt .
Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird anhand der Figs. 1 und 2 näher beschrieben. Figs . 1 und 2 zeigen schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Anbindung eines Linearmotorläufers 1 an eine Li-
nearführung 2. Die Vorrichtung umfasst den Linearmotorlaufer 1, vier im Wesentlichen zylinderförmige Distanzelemente 3, ein mobiles Montageteil in Form einer Trägerplatte 4 und vier als Führungselemente fungierende Führungswagen 5. Der Linearmotorlaufer 1, die Distanzelemente 3 und die Führungswagen 5 sind auf der der Linearführung 2 zugewandten Seite der Trägerplatte 4 vorgesehen. Dabei sind die vier Führungswagen 5 jeweils im Bereich der Ecken der Trägerplatte 4, beispielsweise mittels Schraubverbindungen, direkt auf der Trägerplatte 4 befestigt. Die Führungswagen 5 sind so konstruiert, dass sie mit auf der Linearführung 2 vorgesehenen Schienen 6 in Eingriff gebracht werden können. Dadurch ist die Vorrichtung in die in Fig. 2 durch Pfeile dargestellten Richtungen verschiebbar. Der Linearmotorlaufer 1 ist im Bereich der Mitte der Trägerplatte 4 über vier Distanzelemente 3 mit der Trägerplatte 4 verbunden. Die im Vergleich zum Linearmotorlaufer 1 klein dimensionierten Distanzelemente 3 befinden sich dabei im Bereich der Ecken des Linearmotorläufers 1. Durch diese Anordnung ist zwischen dem Linearmotorlaufer 1 -und der Trägerplatte 4 ein Zwischenraum vorhanden, in den sich der Linearmotorlaufer 1 verformen bzw. verbiegen kann. Wenn die Vorrichtung über die Führungswagen 5 mit den Schienen 6 der Linearführung 2 in Eingriff gebracht wird, so steht der Linearmotorlaufer 1 einem im Gehäuse der Linearführung 2 integrierten Linearmotorstator 7 in geringem Abstand gegenüber, sodass ein Antrieb möglich wird. Zwischen dem Linearmotorlaufer 1 und Linearmotorstator 7 wirkt eine starke magnetische Anziehungskraft, wodurch es zu Verformungen des Linearmotorläufers 1 kommen kann. Weiterhin kann es innerhalb des Linearmotorläufers 1 durch die hohe Wärmeentwicklung zu thermischen Spannungen und Verformungen kommen. Da der Linearmotorlaufer 1 nicht direkt an der Trägerplatte 4 befestigt ist, sondern aufgrund der Lagerung auf den Distanzelementen durch einen
Zwischenraum von der Trägerplatte 4 getrennt ist, kann sich der Linearmotorlaufer frei verformen ohne dass die Verformungen in vollem Maße auf die Trägerplatte 4 übertragen werden. Dadurch können Spannungen in den Lagern der Linearführung 2 erheblich vermindert werden.
Anhand der Figs. 3 und 4 wird nun ein zweites Ausführungsbei- spiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In den Figs . 3 und 4 sind gleiche Elemente durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden nur die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Ansonsten treffen die Merkmale des ersten Ausführungsbeispiel analog auch auf das zweite Ausführungsbei- spiel zu.
In dem in den Figs. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die separaten Distanzelemente 3 durch leistenförmige Erhebungen 9 ersetzt, die bereits in das Material der Trägerplatte 4 eingearbeitet bzw. gefräst wurden. Zwischen den Erhebungen 9 und dem Linearmotorlaufer 1 ist eine Ausgleichsplatte 8 vorgesehen. Dabei ist der Linearmotorlaufer 1 auf der Ausgleichsplatte 8 beispielsweise mittels Schraubverbindungen befestigt . Die Ausgleichsplatte 8 ist wiederum auf den Erhebungen 9 befestigt, sodass die Ausgleichsplatte 8 und die Trägerplatte 4 durch einen Zwischenraum getrennt sind. Dadurch können sich der Linearmotorlaufer 1 und die Trägerplatte 4 frei in den Zwischenraum verformen, ohne dabei die Spannungen auf die Trägerplatte 4 zu übertragen. Die Ausgleichsplatte 8 dient insbesondere der zusätzlichen Stabilisierung des Linearmotorläufers 1 und kann auch als Adapter zur Befestigung des Linearmotorlaufer 1 verwendet werden, vor allem,
da die Befestigungsbohrungen des Linearmotorlaufer 1 meist schon vorgegeben sind.
Bezugszeichenliste
1 Linearmotorlaufer 2 Linearführung 3 Distanzelemente 4 Trägerplatte 5 Führungswagen 6 Schienen 7 Linearmotorstator 8 Ausgleichsplatte 9 Erhebungen