DE10034690C2 - Vorrichtung zum linearen Positionieren einer Leiterplatte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum linearen Positio­ nieren einer Leiterplatte, vorzugsweise innerhalb eines Be­ stückautomaten für elektronische Bauelemente.

Zum Bestücken von Leiterplatten oder anderen Trägerelementen kommen Bestückautomaten zur Anwendung, die mittels eines an einem Portalachsensystem angeordneten Bestückkopfes elektro­ nische Bauelemente - wie Widerstände, Transistoren oder inte­ grierte Schaltkreise - von mehreren Bauelementespeicherein­ heiten aus auf die Leiterplatte montieren. Hierbei ist eine exakte Lagebestimmung der miteinander zusammenwirkenden Ele­ mente erforderlich.

Aus der JP 11-163595 A ist beispielsweise bekannt, mittels einer Vorrichtung eine auf einem Transportband bewegte Leiterplatte nach dem Passieren eines ersten Sensors abzubremsen und mit niedrigerer Geschwindigkeit gegen einen Stopper zu fahren. Das Anstoßen an dem Stopper wird mittels eines weiteren Sensors erfaßt.

Ein gattungsgemäßer Bestückautomat ist aus der WO 99/62314 bekannt. Auf einem Montagetisch ist eine förderbandartige Leiterplattentransporteinheit angeordnet, die zum Transpor­ tieren und Positionieren der zu bestückenden Leiterplatten dient. Zur Montage ist eine Bauelementebestückeinheit mit Bestückkopf vorgesehen, in deren Reichweite mehrere Bauele­ mentespeichereinheiten zum Bereitstellen der zu bestückenden Bauelemente liegen.

Durch einen am Bestückkopf befestigten optischen Sensor mit einem Sensorfeld, das im wesentlichen das Bestückfeld des Be­ stückautomaten umfaßt, läßt sich die Position einer Leiter­ platte im gesamten Bestückfeld bestimmen. Der Sensor ist so angeordnet, daß eine in das Bestückfeld transportierte Lei­ terplatte an einer Bremsposition vom Sensor erkannt wird. Zum Erkennen dient hierbei ein optisches Merkmal der Leiter­ platte, beispielsweise deren Vorderkante. Nachdem der Sensor die Leiterplatte erkannt hat, erfolgt vor Erreichen der Mon­ tageposition ein definiertes Abbremsender Leiterplatten­ transporteinheit, so daß nach einer kurzen Schleichfahrt die Leiterplatte schließlich zur Ruhe kommt. Der Sensor detek­ tiert nun die Ruhelage des optischen Merkmals der Leiter­ platte, um die endgültige Montageposition der Leiterplatte als Eingangswert für die exakte Ansteuerung des Bestückkopfes zu ermitteln.

Zum linearen Positionieren der Leiterplatte innerhalb des Bestückautomaten ist durch das komplizierte Sensorsystem hier ein hoher Aufwand an Meß- und Rechentechnik erforderlich. Weiterhin verursacht der Schleichfahrt-Zeitanteil beim Trans­ portieren der Leiterplatte in die Montageposition eine uner­ wünschte Erhöhung der Gesamtdurchlaufzeit durch den Bestück­ automaten.

Aus der GB 2 150 098 A geht ein weiterer Bestückautomat her­ vor, der demgegenüber mit einem geringeren Aufwand an Meß- und Rechentechnik zum linearen Positionieren einer Leiter­ platte innerhalb des Bestückautomaten auskommt. Die Leiter­ platte wird hierbei durch in die Leiterplattentransportein­ heit integrierte mechanische Stopper angehalten, gegen welche die Leiterplatte fährt. Eine exakte Positionierung erfolgt nachfolgend durch teleskopartig ausfahrbare Stifte, die in Durchbrüche der Leiterplatte eingreifen, wobei die Leiter­ platte anschließend durch Klemmittel fest fixiert wird.

Durch das von den mechanischen Stoppern verursachte abrupte Abbremsen der Leiterplatte kann jedoch eine unerwünschte La­ geveränderung der Leiterplatte selbst sowie bereits bestück­ ter Bauelemente erfolgen, was zu einer Störung im Bestück­ automaten führt. Darüber hinaus ist bei der Verwendung von mechanischen Stoppern zum linearen Positionieren einer Leiterplatte von Nachteil, daß aufgrund deren unverstellbarer Position in Richtung des Transportweges verschiedene Leiter­ platten unterschiedlicher Länge immer an derselben Position angehalten werden. Dies verursacht teilweise längere Trans­ portwege für den Bestückkopf bei der Montage der Bauelemente, was wiederum in nachteiliger Weise zu durchlaufzeiterhöhend längeren Bestückzeiten führt.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Positionierung einer Leiterplatte dahingehend weiter zu ver­ bessern, daß durch einfach wirkende technische Mittel die Leiterplatte schnell und zuverlässig in ihre optimale Monta­ geposition gebracht werden kann.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum linearen Positionieren einer Leiterplatte gelöst, bei der die Leiterplatte während des Transports im Bereich einer Bauele­ mentebestückeinheit mit mindestens einem Reibmeßrad derart zusammenwirkt, daß über den Transportweg die aktuelle Posi­ tion der Leiterplatte durch ein Reibmeßrad ermittelbar ist, wobei eine mit dem Reibmeßrad in Verbindung stehende Steue­ rungseinheit eine Leiterplattentransporteinheit bei Erreichen der definierten Montageposition zum Stillstand bringt.

Die Vorrichtung zum linearen Positionieren einer Leiterplatte ist vorzugsweise innerhalb eines Bestückautomaten angeordnet, der im wesentlichen aus einem Montagetisch mit mindestens ei­ ner darauf befestigten Bauelementebestückeinheit, mindestens einer in Reichweite der Bauelementebestückeinheit angeordne­ ten Bauelementespeichereinheit zum Bereitstellen von zu be­ stückenden Bauelementen sowie mindestens einer Leiterplatten­ transporteinheit zum Transportieren und Positionieren einer zu bestückenden Leiterplatte relativ zur Bauelementebestück­ einheit besteht.

Die nachfolgenden abhängigen Unteransprüche geben vorteil­ hafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, daß die Lei­ terplatte während des Transports im Bereich der Bauelemente­ bestückeinheit mit mindestens einem Reibmeßrad derart zusam­ menwirkt, daß über den Transportweg die aktuelle Position der Leiterplatte durch das Reibmeßrad ermittelbar ist. Dabei bringt eine mit dem Reibmeßrad in Verbindung stehende Steue­ rungseinheit die Leiterplattentransporteinheit bei Erreichen der definierten Montageposition schließlich zum Stillstand.

Die erfindungsgemäße Lösung schafft den Vorteil, daß zum Po­ sitionieren der Leiterplatte keine aufwendige Meß- und Re­ chentechnik erforderlich ist, sondern anstelle eines kompli­ zierten Sensorsystems ein einfaches mechanisch wirkendes Reibmeßrad zum Einsatz kommt. Es hat sich gezeigt, daß sich der durch die Reibpaarung zwischen dem Reibmeßrad und der Leiterplatte auftretende Schlupf in vertretbaren minimalen Grenzen hält, so daß sich die Lage der Leiterplatte innerhalb des Bestückautomaten hinreichend exakt messen läßt. Der Schlupf der Leiterplatte zur förderbandartigen Leiterplatten­ transporteinheit spielt bei dem erfindungsgemäßen Meßprinzip keine Rolle mehr, weil die Messung hier im direkten Zusammen­ wirken mit der Leiterplatte erfolgt. Da ein Schleichfahrt- Zeitanteil zur Positionierung der Leiterplatte bei der Erfin­ dung nicht erforderlich ist und eine auf die Abmessungen der Leiterplatte optimal anpaßbare Positionierung innerhalb des Bestückautomaten erfolgen kann, ist eine minimale Durchlauf­ zeit zur Bestückung der Leiterplatte erzielbar.

Vorzugsweise sollte das Reibmeßrad zumindest außenradial, also entlang seiner Kontaktbahn, mit einem elastomeren Mate­ rial versehen sein, um den Schlupf zwischen dem Reibmeßrad und der Leiterplatte minimal zu halten. Es ist jedoch auch denkbar, ein gänzlich aus einem elastomeren Material herge­ stelltes Reibmeßrad zu verwenden.

Das Reibmeßrad kann mit der Oberfläche oder der Unterfläche der Leiterplatte in Kontakt stehen, wobei die Achse des Reib­ meßrades im wesentlichen parallel zur Ebene der Leiterplatte steht. Hierdurch wird ein optimales Zusammenwirken zwischen beiden Reibpartnern erzielt. Das Reibmeßrad kann insbeson­ dere auch mit dem in Transportrichtung der Leiterplatte liegenden Leiterplattenrandbereich zusammenwirken, um eine kon­ tinuierliche, nicht von Durchbrüchen in der Leiterplatte un­ terbrochene Laufbahn sicherzustellen. Alternativ dazu ist es auch möglich, daß das Reibmeßrad mit mindestens einer der beiden Längskanten der Leiterplatte in Kontakt steht, wobei die Achse des Reibmeßrades hierbei im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Leiterplatte steht. Die Anordnung des Reibmeß­ rades innerhalb des Bestückautomaten ist also je nach den baulichen Randbedingungen anpaßbar.

Vorzugsweise ist die Leiterplattentransporteinheit förder­ bandartig ausgebildet, wobei die Leiterplatte auf einem Transportriemen aufliegt.

Die Bauelementebestückeinheit kann als Collect, als Pick, als Chipshooter oder in anderer be­ kannter Weise ausgebildet sein. Als Bauelementespeicherein­ heit kann ein Gurt, Tray, Wafer, Stangenmagazin oder derglei­ chen Verwendung finden.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachste­ hend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungs­ formen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zum linearen Positionieren einer Leiterplatte und

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung einer weiteren Ausführungs­ form einer solchen Vorrichtung.

Ein Bestückautomat besteht gemäß Fig. 1 im wesentlichen aus einem Montagetisch 1 mit einer über ein nicht dargestelltes Portalachsensystem in X- und Y-Richtung bewegbaren Bauele­ mentebestückeinheit 2. Die Bauelementebestückeinheit 2 ist nach Art eines Revolverbestückkopfes ausgebildet und weist dementsprechend mehrere außenradiale Saugpipettenelemente 3 zur Aufnahme und dem Transport von elektronischen Bauelemen­ ten 4 auf. Eine Bauelementespeichereinheit 5 dient dabei dem Bereitstellen der zu bestückenden Bauelemente 4 und ist inso­ weit in Reichweite der Bauelementebestückeinheit 2 angeord­ net. Die Bauelementebestückeinheit 2 nimmt nacheinander meh­ rere zu bestückende Bauelemente 4 aus der Bauelementespei­ chereinheit 5 auf und bestückt damit anschließend eine Lei­ terplatte 6.

Die Leiterplatte 6 liegt auf einer förderbandartigen Leiter­ plattentransporteinheit 7 mit einem Transportriemen 8. Mit der Leiterplattentransporteinheit 7 wird die zu bestückende Leiterplatte 6 relativ zur Bauelementebestückeinheit 2 posi­ tioniert. Während des Transports im Bereich der Bauelemente­ bestückeinheit 3 treibt die Leiterplatte 6 ein Reibmeßrad 9 an. Eine Steuerungseinheit 10 ermittelt über den Drehwinkel des Reibmeßrads 9 die aktuelle Position der Leiterplatte 6 entlang des Transportweges.

Bei Erreichen einer innerhalb der Steuerungseinheit 10 ge­ speicherten Montageposition, die über einen IST/SOLL-Ver­ gleich ermittelt wird, bringt die Leiterplattentransport­ einheit 7 die Leiterplatte 6 zum Stillstand, so daß diese an­ schließend durch die Bauelementebestückeinheit 2 mit elektro­ nischen Bauelementen 4 bestückt werden kann.

Gemäß Fig. 2 steht im Unterschied zu dem vorstehend beschrie­ benen Ausführungsbeispiel das Reibmeßrad 9 nicht mit der Oberfläche der Leiterplatte 6 in einer Weise in Kontakt, daß die Achse des Reibmeßrades 9 im wesentlichen parallel zur Ebene der Leiterplatte 9 steht. Vielmehr wirkt das Reibmeßrad 9a des zweiten Ausführungsbeispiels mit einer der beiden Längskanten der Leiterplatte 6 zusammen. Dabei steht die Achse des Reibmeßrades 9a im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Leiterplatte 6.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht allein auf die beiden vorstehend angegebenen bevorzugten Aus­ führungsbeispiele. Vielmehr ist auch eine Vielzahl von Ab­ wandlungen denkbar, die von der beanspruchten Erfindung Ge­ brauch machen.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum linearen Positionieren einer Leiterplatte (6), dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (6) während des Transports im Bereich einer Bauelementebestückeinheit (2) mit mindestens einem Reibmeßrad (9) derart zusammenwirkt, daß über den Trans­ portweg die aktuelle Position der Leiterplatte (6) durch ein Reibmeßrad (9) ermittelt wird, wobei eine mit dem Reibmeßrad (9) in Verbindung stehende Steuerungseinheit (10) eine Leiterplattentransporteinheit (7) bei Erreichen der definierten Montageposition zum Stillstand bringt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibmeßrad (9) gänzlich aus einem elastomeren Ma­ terial besteht, um bei der Transportbewegung den Schlupf zwischen dem Reibmeßrad (9) und der Leiterplatte (6) zu minimieren.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibmeßrad (9) zumindest außenradial mit einem schlupfminimierenden elastomeren Material versehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibmeßrad (9) mit der Oberfläche oder der Unter­ fläche der Leiterplatte (6) in Kontakt steht, wobei die Achse des Reibmeßrades (9) im wesentlichen parallel zur Ebene der Leiterplatte (6) verläuft.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibmeßrad (9) mit dem in Transportrichtung der Leiterplatte (6) liegenden Leiterplattenrandbereich zusam­ menwirkt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibmeßrad (9) mit mindestens einer der beiden Längskanten der Leiterplatte (6) in Kontakt steht, wobei die Achse des Reibmeßrades (9) im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Leiterplatte (6) verläuft.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplattentransporteinheit (7) förderbandartig ausgebildet ist, wobei die Leiterplatte (6) auf einem Transportriemen (8) aufliegt.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelementebestückeinheit (2) als CollectGerät oder als Pick oder als Chipshooter ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelementespeichereinheit (5) als Gurt, Tray, Wafer oder Stangenmagazin ausgebildet ist.