DE102004010918A1 - Vorrichtung zum Handhaben von Substraten in einer Bestückvorrichtung - Google Patents

Abstract

In einer Einrichtung zum Bestücken von Substraten (1) mit elektrischen Bauelementen werden die Substrate (1) mittels einer Handhabungseinrichtung auf einem umlaufenden Riemenpaar (3) transportiert. An einer Bestückstation (4) und an einer Wartestation (5) sind Hebemittel zum Abheben der Substrate (1) von den Riemen (3) vorgesehen. DOLLAR A Dadurch können die Substrate (1) in enger zeitlicher Folge transportiert werden.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Handhaben von Substraten in einer Einrichtung zum Bestücken der Substrate mit elektrischen Bauelementen, wobei die Vorrichtung zumindest ein Paar zueinander paralleler länglicher Schienenteile mit umlaufenden Riemen aufweist, mittels derer die aufliegenden Substrate in einer Längsrichtung transportierbar sind, wobei sich die Riemen durchgehend über eine Bestückstation und zumindest eine in der Längsrichtung benachbarte Wartestation für die Substrate erstrecken und wobei die Vorrichtung an der Bestückstation eine Hubeinrichtung zum Abheben des Substrates von den Riemen aufweist.
• Ein derartige Vorrichtung ist z.B. durch die JP 03213220 bekannt geworden. Danach ist die Handhabungsvorrichtung für Substrate in eine Bestückvorrichtung eingesetzt, in der sie mit elektrischen Bauelementen bestückt werden können. Die Vorrichtung weist drei Stationen auf. Eine erste Station A dient als eine durch einen Stopper markierte Wartestation für ankommende Substrate. In einer mittleren Bestückstation B werden die Substrate in eine Arbeitsebene angehoben und mittels eines Bestückkopfes der Bestückvorrichtung mit elektrischen Bauelementen bestückt. Das Anheben des Substrats erfolgt mittels dünner Hubbleche, die unmittelbar neben den Riemen angeordnet sind und die das Substrat in eine Bestückebene anheben. Die Hubbleche sind über die Bestückstation B hinaus bis in eine Ausgabestation C verlängert, in die das bestückte Substrat in der angehobenen Stellung mittels eines Schiebers der Bestückvorrichtung verschoben werden. Danach werden die Hubbleche unter das Riemenniveau abgesenkt, so dass das Substrat auf den Riemen abgelegt und von diesen abtransportiert werden kann. Danach wird das in der Eingabestation A bereitliegende Substrat in die Bestückstation hinein gefahren und dann durch die Hubbleche angehoben. Erst dann kann eine neue Leiterplatte in die Eingabestation hineintransportiert werden. Durch diese Zwangsfolge von Vorgängen ergeben sich relativ lange Wechselzeiten bei den Leiterplatten.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Handhabung der Substrate zu beschleunigen.
• Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß Anspruch 1 gelöst. Durch die Hubelemente ist es möglich, das Substrat in der Wartestation von den Riemen abzuheben. Die Wartestation und die Bestückstation sind nun im Hinblick auf den Transport des Substrats voneinander entkoppelt. Die Substrate können somit in beliebiger Reihenfolge und in engem zeitlichen Abstand transportiert werden, so dass stets eines der Substrate unabhängig von den anderen durch die Riemen transportiert werden kann und sich die Wechselzeiten entsprechend verringern. Durch die Beschränkung der Hubeinrichtung auf die Bestückstation ist es möglich, eine weitere unabhängige Wartestation ausgabeseitig anzuordnen. Somit wird auch das Verschieben der Substrate von der Bestückstation in die Ausgabestation mittels eines Schiebers überflüssig. Ein solcher Schieber hat den Nachteil, dass er der jeweiligen Leiterplattenlänge angepasst werden muss, wohingegen die Länge der Hubelemente der Wartestation unabhängig von der Substratlänge ist. Das Substrat kann vielmehr mittels der Riemen von der Bestückstation in die Ausgabestation reibungsfrei transportiert werden.
• Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 10 gekennzeichnet.
• Durch die Weiterbildung nach Anspruch 2 ist es in einfacher Weise möglich, die Oberseite des Substrats in einer definierten Höhe zu fixieren, so dass selbst bei unterschiedlichen Substratdicken ein gleichbleibendes Bestückniveau eingehalten werden kann.
• Die Hubbleche nach Anspruch 3 sind an den Schienenteilen höhenverschiebbar fixiert. Da die Schienenteile in ihrem Abstand unterschiedlichen Substratbreiten angepasst werden müssen, werden damit gleichzeitig auch die Hubbleche den unterschiedlichen Substrattypen angepasst.
• Die Hubelemente nach den Ansprüchen 4 und 5 werden in ähnlicher Weise an unterschiedliche Substratgrößen angepasst.
• Durch die Weiterbildung nach Anspruch 6 werden die kinematischen Anforderungen an die Hubelemente mit geringem konstruktiven Aufwand erfüllt. Während des Anhebens oder Absenkens kann es zwar zu geringfügigem Verkippen der Hubelemente kommen, jedoch werden sie in ihren Endstellungen an den Führungsstiften waagerecht ausgerichtet, so dass der Hubantrieb in einfacher Weise nach Anspruch 7 kippbar an den Hubelementen ansetzen kann.
• Der Hubantrieb nach Anspruch 8 wird z. B. durch einfache halbe Drehungen eines Motors betätigt.
• Durch die Weiterbildungen nach den Ansprüchen 9 und 10 wird für eine Vielzahl von Stationen ein einziges Riemenpaar mit einem einzigen Antrieb benötigt, wobei die Substrate in den einzelnen Abschnitten unabhängig voneinander transportiert werden können.
• Im Folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
• 1 einen seitlichen Schnitt durch eine Vorrichtung zum Handhaben von Substraten entlang der Linie I-I in 2,
• 2 eine Stirnansicht der Vorrichtung gemäß dem Pfeil II in 1
• 3 einen Querschnitt durch die Vorrichtung entlang der Linie II-II in 1,
• 4 einen seitlichen Schnitt durch ein abgewandelte Vorrichtung nach 1
• Nach den 1 bis 3 weist eine Vorrichtung zum Handhaben von Substraten 1 zwei längliche parallele Schienenteile 2 auf, an deren einander zugewandten Innenseiten über ihre gesamte Länge je ein umlaufender Riemen 3 in einer Längsrichtung x geführt ist. Die Schienenteile 2 sind einander so beabstandet, dass die Substrate 1 mit ihren seitlichen Rändern auf den Riemen 3 aufliegen können. Im Mittelteil der Vorrichtung ist eine Bestückstation 4 sowie seitlich davon je eine Wartestation 5 vorgesehen. In diesen Stationen sind Hebemittel zum Abheben der Substrate 1 von den Riemen 3 vorgesehen. Diese können mittels eines Antriebsmotors 6 permanent oder intermittierend derart angetrieben werden, dass die Substrate einer der Wartestationen 5 zugeführt, von dort zur Bestückstation weiter transportiert, von dieser zur anderen Wartestation 5 und von dieser zu einer nächsten Transporteinrichtung weiter transportiert werden können. Dabei können die Hebemittel so betätigt werden, dass die nicht zu transportierenden Substrate 1 von den Riemen 3 durch Anheben entkoppelt sind.
• Eine derartige Handhabungsvorrichtung kann in eine nicht näher dargestellte Bestückeinrichtung eingesetzt werden, dass die Bestückstation 4 im Zugriffsbereich eines Bestückkopfes 7 zum Handhaben von elektrischen Bauelementen 8 liegt. Zu diesem Zwecke sind die Hebemittel der Bestückstation als Hubeinrichtung 9 ausgebildet, die das Substrat 1 von den Riemen 3 abhebt und gegen übergreifende feste Anschläge 10 drückt, die an den Schienenteilen 2 befestigt sind. Die Hubeinrichtung 9 wird durch einen Druckluftzylinder 12 betätigt, der eine geführte Grundplatte 13 mit darauf gestellten Stützstiften 14 in Richtung der Anschläge 10 drückt. An den Schienenteilen 2 sind ferner höhenverschiebbare Hubbleche 15 fixiert, die beim Hochfahren der Grundplatte 13 aus der strichpunktiert dargestellten Stellung erfasst und mitgenommen werden. Dabei fluchtet die Oberseite der Hubbleche 15 mit den Spitzen der Stützstifte 14, wodurch eine Stützebene für das Substrat 1 gebildet ist.
• In ähnlicher Weise sind an den Wartestationen 5 als streifenartige Bleche ausgebildete Hubelemente 11 vorgesehen, die unmittelbar neben den Riemen 3 auf das Substrat aufsetzbar sind und die flach an den Schienenteilen 2 anliegend höhenverschiebbar gelagert sind. Die Hubelemente 11 sind jeweils mit zwei sich in der Hubrichtung erstreckenden Langlöchern 16 versehen, die in der Längsrichtung x mit großem Abstand voneinander angeordnet sind. An den Schienenteilen 2 befestigte Führungsstifte 17 greifen in die Langlöcher 16 ein und bilden mit ihren Stirnseiten Anschläge für die Führungsstifte 17.
• Unterhalb der Hubelemente 11 verläuft in der Mitte zwischen den beiden Langlöchern 16 quer zur Transportrichtung eine Exzenterwelle 18 eines Hubantriebs für die Hubelemente 11. Die durch einen Motor 19 um 180° verdrehbare Exzenterwelle 18 weist den Schienenteilen 2 zugeordnete Exzenter 20 auf, die an den unteren Rändern der federbelasteten Hubelemente 11 anliegen und diese durch Verdrehen der Exzenter 20 soweit nach oben schieben, dass das auf den oberen Rändern aufliegende Substrat 1 von den Riemen 3 abgehoben wird. Dabei nähern sich die unteren Stirnseiten der Langlöcher 16 soweit den Führungsstiften 17, dass eine nahezu waagerechte Ausrichtung der Hubelemente 11 erreicht wird, wie dies in der linken, als Eingabestation dienenden Wartestation 5 gezeigt ist. In der gleichartigen, als Ausgabestation dienenden rechten Wartestation 5 sind die Exzenter 20 aus der strichpunktiert angedeuteten Stellung nach unten verdreht, und die Hubelemente 11 durch Zugfedern 21 soweit nach unten gezogen, dass das Sub strat 1 auf den Riemen 3 abgelegt ist und durch diese in der Längsrichtung x abtransportiert werden kann.
• Nach 4 weist eine abgewandelte Vorrichtung drei Wartestationen 5 und zwei Bestückstationen 4 auf, wobei eine der Wartestationen 5 zwischen den beiden Bestückstationen 4 und die beiden anderen Wartestationen 5 seitlich von diesen angeordnet sind. Auch bei dieser Vorrichtung sind sämtliche Stationen über ein einziges umlaufendes Paar der Riemen 3 funktional miteinander verbunden. Eine solche Vorrichtung eignet sich zum Einsatz in einer Bestückvorrichtung, an der in der Transportrichtung der Substrate 1 zwei Bestückplätze hintereinander liegend angeordnet sind, wobei die mittlere Wartestation 5 zugleich als Ausgabestation für die erste Bestückstation 4 und als Eingabestation für die zweite Bestückstation 4 dient.

1

Substrat

2

Schienenteil

3

Riemen

4

Bestückstation

5

Wartestation

6

Antriebsmotor

7

Bestückkopf

8

Bauelement

9

Hubeinrichtung

10

Anschlag

11

Hubelement

12

Druckluftzylinder

13

Grundplatte

14

Stützstift

15

Hubblech

16

Langloch

17

Führungsstift

18

Exzenterwelle

19

Motor

20

Exzenter

21

Zugfeder

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Handhaben von Substraten (1) in einer Einrichtung zum Bestücken der Substrate (1) mit elektrischen Bauelementen (8), wobei die Vorrichtung zumindest ein Paar zueinander paralleler länglicher Schienenteile (2) mit umlaufenden Riemen (3) aufweist, mittels derer die aufliegenden Substrate (1) in einer Längsrichtung (x) transportierbar sind, wobei sich die Riemen (3) durchgehend über eine Bestückstation (4) und zumindest eine in der Längsrichtung (x) benachbarte Wartestation (5) für die Substrate (1) erstrecken und wobei die Vorrichtung an der Bestückstation (4) eine Hubeinrichtung (9) zum Abheben des Substrates (1) von den Riemen (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wartestation (5) mit Hubelementen (11) zum Abheben des Substrates (1) von den Riemen (3) versehen ist und dass die Hubeinrichtung (9) innerhalb der Bestückstation (4) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienenteile (2) in der Bestückstation (4) mit über die Riemen (3) ragenden festen Anschlägen (10) versehen sind und dass die Hubeinrichtung (9) die Oberseite des Substrats (1) gegen die Anschläge (10) drücken kann.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubeinrichtung (9) mit seitlichen Hubblechen (15) versehen ist, die längsseitig an den Schienenteilen (2) verschiebbar gelagert sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubelemente (11) der Wartestation (5) an den Schienenteilen (2) verschiebbar gelagert sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubelemente (11) als flach an den Schienenteilen (2) anliegende Bleche ausgebildet sind, die unmittelbar neben den Riemen (3) auf das Substrat (1) aufsetzbar sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubelemente (11) mit jeweils zwei sich in der Hubrichtung erstreckenden Langlöchern (16) versehen sind, die in der Längsrichtung mit Abstand voneinander angeordnet sind und in die an den Schienenteilen (2) befestigte Führungsstifte (17) eingreifen, dass die Stirnseiten der Langlöcher (16) als Anschläge für die Führungsstifte (17) dienen und dass ein Hubantrieb für die Hubelemente (11) in der Mitte zwischen den Langlöchern (16) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubantrieb kippbar an der dem Substrat (1) abgewandten Unterseite der Hubelemente (11) ansetzt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubantrieb eine sich quer zur Transportrichtung erstreckende Exzenterwelle (18) mit zwei den Schienenteilen (2) zugeordnete Exzentern (20) aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Längsrichtung zu beiden Seiten der Bestückstation (4) je eine der mit den Hubelementen (11) versehenen Wartestationen (5) vorgesehen ist und das sich der Riemen (3) durchgehend über alle Stationen erstreckt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Bestückstationen (4) und zumindest zwei Wartestationen (5) vorgesehen sind, von denen sich eine in der Längsrichtung zwischen den Bestückstationen (4) befindet und dass sich die Riemen (3) durchgehend über alle Stationen der Vorrichtung erstrecken.