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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Generieren einer Anweisung
zum manuellen Bestücken von
Bauelementen auf eine Leiterplatte. Insbesondere betrifft die Erfindung
ein Verfahren zum manuellen Bestücken
von THT-Bauelementen auf einen Bauelementeträger an einem THT-Arbeitsplatz.
Die Erfindung betrifft ferner einen Arbeitsplatz zum manuellen Bestücken von
Bauelementen auf eine Leiterplatte, insbesondere einen Arbeitsplatz
zum manuellen Bestücken
von THT-Bauelementen auf einen Bauelementeträger.
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Im
Gegensatz zu der Bestückung
von Surface Mount Technology-Bauelementen
(SMT-Bauelementen) auf Bauelementeträger erfolgt die Bestückung von
Through Hole Technology-Bauelementen (THT-Bauelementen) auch heute noch in der
Regel manuell. Dabei werden die zu bestückenden THT-Bauelemente von
einer Arbeitskraft, welche sich an einem speziell eingerichteten
THT-Arbeitsplatz befindet,
aus einem Bauteilmagazin entnommen, die Anschlüsse der THT-Bauelemente in
Durchgangslöcher
in dem Bauelementeträger
eingeführt
und verlötet.
Der Lötvorgang
kann dabei manuell oder in einem so genannten Ofen erfolgen.
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Im
Gegensatz zu der automatischen Bestückung von SMT-Bauelementen mittels
so genannter Bestückautomaten,
wird der Verbrauch an Bauteilen und Leiterplatten bei der Herstellung
von elektronischen Bauelementen im Rahmen einer manuellen THT-Bestückung lediglich
organisatorisch verwaltet. Eine detaillierte Überwachung und Aufzeichnung
von verarbeiteten Bauelementen und Leiterplatten insbesondere bei
Chargenwechseln ist bei der THT-Bestückung nicht vorgesehen. Damit
ist das manuelle Bestücken
von THT-Bauelementen vergleichsweise unsicher, da eine zuverlässige Bestückung in
erheblichem Maße
von der Aufmerksamkeit einer das manuelle Bestückverfahren ausführenden
Arbeitskraft abhängt.
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Aus
der WO 02/087302 A1 ist eine Einrichtung zum Kennzeichnen von Bauelementeträgern bekannt,
die mit einer Mehrzahl von elektronischen Bauelemente bestückt werden
sollen. Die Einrichtung zum Kennzeichnen wird bei der automatischen Bestückung von
SMT-Bauelementen mittels Bestückautomaten
zu einer Überwachung
des Bestückprozesses
verwendet. Die Einrichtung weist mindestens einen mit den SMT-Bauelementen
gekoppelten Datenträger
auf, in welchem technische Daten der Bauelemente abgelegt sind.
Der Datenträger,
welcher mittels einer Bearbeitungseinheit erfassbar und lesbar ist,
ist ferner dafür
ausgelegt, weitere technische Bauelementedaten, logistische Bauelementedaten
und/oder Betriebsdaten des Bestückautomaten
zu speichern. Hierdurch ist es möglich,
sämtliche Betriebszustände eines
Bestückautomaten,
fehlerhafte Bauelemente, fehlerhafte Bestückvorgänge, etc. während eines Bestückprozesses
zu berücksichtigen
und/oder die entsprechenden Daten auszuwerten und zur Optimierung
und Verbesserung des Bestückprozesses
einzusetzen.
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Aus
der
DE 19804594 A1 ist
ein Bauteilmagazin bekannt, welches eine Vielzahl von Aufnahmefächern zur
Aufnahme von jeweils einem elektronischen Bauelement aufweist. Um
das jeweilige Bauelementmagazin und damit die einzelnen Bauelemente
beispielsweise während
eines Fertigungsprozesses verfolgen, identifizieren und somit logistisch
zuordnen zu können,
ist ein Transponder zur Identifizierung des Bauelementemagazins
vorgesehen. Der Transponder kann in einem der Bauelementefächer aufgenommen
werden.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Generieren
einer Anweisung zum manuellen Bestücken von Bauelementen zu schaffen,
welches Verfahren eine hohe Zuverlässigkeit des manuellen Bestückprozesses
auch dann gewährleistet,
wenn der Bestückprozess
von einer nur mäßig aufmerksamen
Arbeitskraft durchgeführt wird.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum
Generieren einer Anweisung zum manuellen Bestücken von Bauelementen auf eine
Leiterplatte mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Die der
Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch
einen Arbeitsplatz zum manuellen Bestücken von Bauelementen auf eine
Leiterplatte mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 11.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
gemäß Anspruch
1 umfasst folgende Schritte: (a) Bereitstellen einer zu bestückenden
Leiterplatte, (b) Erfassen von leiterplattenbezogenen Daten der
zu bestückenden
Leiterplatte, (c) Bereitstellen der zu bestückenden Bauelemente mittels
mehrerer Bauelementbehälter,
wobei jedem Bauelementbehälter
genau ein Typ von Bauelement zugeordnet ist und jeder Bauelementbehälter mit
einem Datenträger
versehen ist, auf welchem bauelementbezogene Daten der jeweils zugeordneten
Bauelemente gespeichert sind, (d) Erfassen der bauelementbezogenen
Daten, (e) Ermitteln einer Bestückanweisung
für die
Leiterplatte basierend auf den leiterplattenbezogenen Daten und den
bauelementbezogenen Daten und (f) Anzeigen einer Bestückanweisung
für die
Leiterplatte mittels einer Anzeigevorrichtung.
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Dem
genannten Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass auch bei
einer manuellen Bestückung
von Bauelementen durch ein gezieltes Verfolgen bzw. Beobachten der
zu bestückenden
Leiterplatten bzw. der verwendeten Bauelementbehälter während des manuellen Bestückprozesses
die Wahrscheinlichkeit für
Bestückfehler
erheblich reduziert werden kann. Dazu wird der gesamte Materialtransport,
das heißt
sowohl die zu bestückende
Leiterplatte als auch die verwendeten Bauelemente mittels individuellen
Kennzeichnungen verfolgt. Durch eine geeignete Erfassung und Auswertung
dieser Kennzeichnungsdaten wird der Arbeitskraft detailliert mitgeteilt,
welches Bauelement an welcher Stelle der Leiterplatte bestückt werden
muss.
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Das
genannte Verfahren hat den Vorteil, dass im Vergleich zu einer automatischen
SMT-Bestückung,
welche eine äußerst aufwändige und
damit sehr kostspielige Steuerung und Überwachung des Bestückprozesses
erfordert, Chargenwechsel auf vergleichsweise einfache Art und Weise
identifiziert und entsprechende Informationen über den Chargenwechsel abgespeichert
werden können.
Unter einem Chargenwechsel ist in diesem Zusammenhang zu verstehen,
dass nachdem ein bestimmter Typ von Bauelement verbraucht worden
ist, die manuelle Bestückung
mit anderen Bauelementen desselben Typs fortgesetzt wird, welche
Bauelemente gegebenenfalls von einem anderen Hersteller stammen
oder zu einem anderen Zeitpunkt hergestellt worden sind.
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Das
genannte Verfahren hat ferner den Vorteil, dass es auch für bereits
bestehende THT-Handbestückungsplätze verwendet
werden kann, ohne dass größere Umbauten
an den Bestückplätzen vorgenommen
werden müssen.
Somit kann der bekannte THT-Handbestückungsprozess
durch eine relativ kostengünstige
und sichere Lösung
deutlich effizienter und robuster durchgeführt werden, als dies mit herkömmlichen
Handbestückungsplätzen möglich ist.
Dies führt
wiederum sowohl zu einer erheblichen Produktivitätssteigerung und als auch zu
einer entsprechenden Kostenreduzierung im Vergleich zu den bisher
verwendeten THT-Handbestückungsprozessen.
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Die
Bauelementbehälter
können
durch ein so genanntes Bulk-Reading
erfasst werden. Dabei nimmt eine entsprechende Datenaufnahmeeinrichtung
gleichzeitig alle in ihrem Erfassungsbereich befindlichen Bauelementbehälter bzw.
die Daten der in den zugeordneten Datenträgern abgespeicherten Daten
auf. Erfolgt dann ein Wechsel eines Bauelementbehälters, dann
kann dieser Wechsel mit einem entsprechenden Datenverarbeitungssystem
automatisch erkannt werden. Als Datenverarbeitungssystem eignet
sich beispielsweise ein Manufacturing Execution System (MES), welches
in Echtzeit eine Steuerung der Produktion mit einer Online-Datenverwaltung
steuern bzw. überwachen
kann.
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Die
Anzeigeeinrichtung ist typischerweise ein Monitor, so dass eine
entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit zumindest
teilweise bekannten Apparaturen realisiert werden kann. Die Anzeigeeinrichtung
kann jedoch auch ein entsprechendes Lichtleitsystem sein, bei dem
der Arbeitskraft mittels eines Lichtzeigers signalisiert wird, welche
Bauelemente an welche Stelle der Leiterplatte zu bestücken sind.
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Typischerweise
wird für
jede zu bestückende Leiterplatte
ein Datensatz mit leiterplattenbezogenen Daten und mehrere Datensätze mit
bauteilbezogenen Daten verwendet. Dabei hängt die Anzahl der Datensätze mit
bauteilbezogenen Daten davon ab, wie viele verschiedene Bauelementtypen
für die
Bestückung
der Leiterplatte verwendet werden.
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Gemäß Anspruch
2 enthalten die bauelementbezogenen Daten Unikatsinformationen über die
Gruppe der dem jeweiligen Bauelementbehälter zugeordneten Bauelemente.
Die Unikatsinformationen sind typischerweise in einer Nummer enthalten, welche
alle Informationen über
die jeweiligen Bauteile wie beispielsweise Hersteller, Ort der Herstellung, Herstellzeitpunkt,
Bauelementtyp, Lieferscheinnummer, Anliefermenge, etc. enthält. Insbesondere
die Speicherung des Herstelldatums in einem so genannten Date Code
ist wichtig, damit der Hersteller im Falle einer Auslieferung von
fehlerhaften Bauelementen diese Bauelemente durch eine Art Rückrufaktion
sperren kann. Dies bedeutet, dass die Kunden, welche typischerweise
Elektronikhersteller sind, Bauteile mit dem genannten Date Code
nicht weiter verwenden. Damit kann vermieden werden, dass in größerem Maße fehlerhafte
elektronische Baugruppen hergestellt werden.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die Bauelementbehälter jeweils chargenrein mit
einem bestimmten Typ an Bauelementen versehen sind. Um eine fehlerhafte
Zuordnung zwischen Bauelementen und Datenträger zu verhindern, ist es ferner
zweckmäßig, die
Befüllung
der Bauelementbehälter
bereits am Wareneingang des Elektronikherstellers vorzunehmen. Somit
wird mit maximaler Sicherheit gewährleistet, dass stets eine
feste Zuordnung zwischen angelieferten und in dem jeweiligen Bauelementbehälter eingefüllten Bauelemente
gewährleistet
ist.
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Zum
Transport der befüllten
Bauelementbehälter
von dem Wareneingang bzw. einem Zwischenlager hin zu dem THT-Arbeitsplatz
kann in herkömmlicher
Weise ein Bauelementwagen verwendet werden, welcher bevorzugt zur
Aufnahme von mehreren Bauelementbehältern, insbesondere so genannten Bauelementmagazinen
eingerichtet ist.
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Gemäß Anspruch
3 enthalten die leiterplattenbezogenen Daten Unikatsinformationen über die individuelle
zu bestückende
Leiterplatte. Auch die Unikatsinformation bezüglich der Leiterplatte kann
typischerweise alle Informationen wie beispielsweise Hersteller,
Ort der Herstellung, Herstellzeitpunkt, Leiterplattentyp, Lieferscheinnummer,
Anliefermenge, etc. enthalten.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass es vorteilhaft ist, wenn auch der
Zeitpunkt der Erfassung der leiterplattenbezogenen Daten gespeichert
wird. Somit kann das Herstelldatum bzw. die Herstellungszeit der
zu bestückenden
Leiterplatte präzise
erfasst und Bestückfehler
gegebenenfalls einer bestimmten Arbeitskraft zugeordnet werden.
Durch einen derartigen Date Code einer bestückten Leiterplatte kann die Organisation
einer gegebenenfalls erforderlichen Rückrufaktion im Falle einer
Vielzahl von fehlerhaft bestückten
Leiterplatten deutlich erleichtert werden.
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Gemäß Anspruch
4 umfasst das Verfahren zusätzlich
das Bestücken
der Leiterplatte mit Bauelementen entsprechend der Bestückanweisung
und das Speichern der leiterplattenbezogenen Daten und der bauelementbezogenen
Daten in einer Datenbank. Damit wird auf einfache Weise eine vollständige so
genannte Traceability, das heißt
eine Rückverfolgung
der verarbeiteten Rohmaterialien ermöglicht. Unter dem Begriff Rohmaterialien
sind in diesem Zusammenhang insbesondere die zu bestückenden Leiterplatten
und die entsprechenden Bauelemente zu verstehen. Der Begriff Rohmaterialien
umfasst jedoch auch zu verar beitende Halbfertigungserzeugnissen
wie beispielsweise Elektronikmodule oder halbfertige elektronische
Baugruppen.
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Ferner
kann, wie oben bereits dargelegt, ein Date Code bezüglich der
Herstellung der bestückten Leiterplatte
gespeichert werden, so dass bei Auftreten von Fehlern detailliert
auf mögliche
Fehlerursachen zurück
geschlossen werden kann. Eine derartige Rückverfolgung bzw. Traceability
wird derzeit insbesondere von der Automobilindustrie gefordert.
Die beschriebene THT-Handbestückung
erfüllt
jedoch alle diesbezüglichen
Forderungen, so dass sich für den
jeweiligen Elektronikhersteller bei Anwendung des beschriebenen
Verfahrens einen weiterer Absatzmarkt eröffnet.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die Traceability in anderen Bereichen
wie beispielsweise der Medizintechnik durch gesetzliche Bestimmungen
in einigen Ländern
gefordert wird, so dass sämtliche Geräte, die
in den betreffenden Ländern
in den Verkehr gebracht werden sollen, die entsprechenden Anforderungen
bezüglich
der Traceability erfüllen müssen. Auch
aus diesem Grund eröffnet
das beschriebene Verfahren für
Elektronikhersteller weitere Absatzmärkte.
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Gemäß Anspruch
5 erfolgt das Erfassen der leiterplattenbezogenen Daten mittels
eines Strichcode-Lesegerätes.
Dies hat den Vorteil, dass das genannte Verfahren problemlos mit
herkömmlichen
Leiterplatten durchgeführt
werden kann, welche typischerweise einen Barcode zur Kennzeichnung
der betreffenden Leiterplatte enthalten. Es wird jedoch darauf hingewiesen,
dass zur Identifizierung der zu bestückenden Leiterplatten auch
andere Datenträger verwendet
werden können
wie beispielsweise so genannte Transponder bzw. Radio Frequency
Identification-Bauelemente (RFID-Bauelemente).
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Es
wird ferner darauf hingewiesen, dass bei der Verwendung von RFID-Bauelementen
zur Kennzeichnung der Leiterplatten auch beschreibbare RFID-Bauelemente
verwendet werden können,
welche auf besonders vorteilhafte Weise eine Hinterlegung von sämtlichen
mit dem genannten Verfahren erzeugten bzw. verarbeiteten Daten ermöglichen. Dies
hat den Vorteil, dass eine fertig bestückte Leiterplatte einen Datenspeicher
enthält,
der sämtliche
Informationen bezüglich
der Traceability enthält.
Damit wäre
für jedermann
ein Auslesen dieser Daten möglich,
so dass im Falle von nicht verschlüsselten Daten eine vollständige Transparenz
bezüglich
der Produktion der Leiterplatte gegeben werden kann. Selbstverständlich kann
ein Elektronikhersteller auch die Daten entsprechend verschlüsseln, so
dass unbefugte Dritte diese Daten nicht oder nur zum Teil abrufen können.
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Gemäß Anspruch
6 erfolgt das Erfassen der bauelementbezogenen Daten mittels einer
drahtlosen Datenübertragung
von dem Datenträger
zu einer Datenempfangseinrichtung. Dies hat den Vorteil, dass eine
drahtlose Datenerfassung den Anwender bzw. eine Arbeitskraft, welche
an einem entsprechenden THT-Bestückplatz
die Bestückung
der Leiterplatten durchführt,
nicht behindert. Somit wird die Bewegungsfreiheit der Arbeitskraft
in keiner Weise eingeschränkt.
Damit ist es nicht erforderlich, dass bei Einführung des beschriebenen Verfahrens
die Arbeitskräfte
ihren gewohnten Arbeitsablauf ändern müssen. Eine
Einführung
des beschriebenen Verfahrens erfordert somit keinerlei Umgewöhnung bzw. Umschulungsmaßnahmen.
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Gemäß Anspruch
7 ist der Datenträger
ein Transponder. Dies hat den Vorteil, dass gleichzeitig eine Vielzahl
von unterschiedlichen Transpondern erfasst werden können. Ferner
sind Transponder vergleichsweise preiswerte Bauelemente, die, wie
bereits in einer Vielzahl von bekannten Anwendungen gezeigt, eine
zuverlässige
drahtlose Datenübertragung
ermöglichen.
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Gemäß Anspruch
8 wird eine Leiterplatte als fertig bestückt angesehen, wenn weitere
leiterplattenbezogenen Daten einer danach zu bestückenden weiteren
Leiterplatte erfasst werden. Dies hat den Vorteil, dass das genannte
Verfahren ohne einen zusätzlichen
Arbeitsschritt automatisch dann abgeschlossen werden kann, wenn
eine neue zu bestückende
Leiterplatte erfasst wird.
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Gemäß Anspruch
9 ist zumindest ein Bauelementbehälter mit mehreren Datenträgern versehen,
die jeweils individuellen Bauelementen zugeordnet sind. Dies hat
den Vorteil, dass jedes einzelne Bauelement individuell erfasst
werden kann und somit der Bestückprozess
noch detaillierter nachverfolgt werden kann. Dies kann beispielsweise
dadurch realisiert werden, dass typischerweise ein Transponder-Bauelement
in jedem Bauelement-Aufnahmefach des Bauelementbehälters vorgesehen
ist, wobei jedes Bauelementaufnahmefach jeweils zur Aufnahme eines
einzigen zu bestückenden
Bauelements vorgesehen ist.
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Gemäß Anspruch
10 umfasst das Anzeigen einer Bestückanweisung für die Leiterplatte
individuelle Einzelanweisungen für
einzelne Bauelemente. Dabei kann die Anzeige der Einzelanweisungen ebenfalls
auf einem Monitor oder bevorzugt mittels eines so genannten Pick-to-Light
Systems erfolgen, bei dem beispielsweise mittels einer Vielzahl
von Leuchtdioden oder mittels eines über eine Ablenkeinheit geführten Lichtstrahls,
insbesondere ein Laserstrahl, der Arbeitskraft durch einen Lichtzeiger
signalisiert wird, welche Bauelemente an welche Positionen der Leiterplatte
bestückt
werden sollen.
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Dabei
kann die Position des Bauelements und/oder die Position des Bauelementbehälters durch
eine geeignete Auswertung von Empfangssignalen insbesondere von
Transpondern ermittelt werden. Somit kann insbesondere bei der Verwendung von
mehreren Transpondern für
einen Bauelementbehälter
durch eine entsprechende Auswertung der Empfangssignale von zumindest
zwei Transpondern, die an unterschiedlichen Stellen in dem Bauelementbehälter angeordnet
sind, die genaue Position und auch die Orientierung des Bauelementbehälters relativ
zu einem Referenzpunkt des THT-Arbeitsplatzes ermittelt werden.
Somit können
einer Arbeitskraft noch genaueren Angaben über die durchzuführende Bestückung gegeben
werden, so dass die Prozesssicherheit der manuellen THT-Bestückung erheblich erhöht werden
kann.
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Der
erfindungsgemäße Arbeitsplatz
gemäß Anspruch
11 umfasst (a) eine Einrichtung zum Erfassen von leiterplattenbezogenen
Daten der zu bestückenden
Leiterplatte und (b) eine Einrichtung zum Erfassen von bauelementbezogenen
Daten von zu bestückenden
Bauelemente, welche von mehreren Bauelementbehälter aufnehmbar sind. Dabei
ist jedem Bauelementbehälter
genau ein Typ von Bauelement zugeordnet und jeder Bauelementbehälter ist mit
einem Datenträger
versehen, auf welchem die bauelementbezogene Daten gespeichert sind.
Der erfindungsgemäße Arbeitsplatz
umfasst ferner (c) eine Datenverarbeitungseinrichtung, eingerichtet zum
Ermitteln einer Bestückanweisung
für die
Leiterplatte basierend auf den leiterplattenbezogenen Daten und
den bauelementbezogenen Daten, und (d) eine Anzeigeeinrichtung zum
Anzeigen der Bestückanweisung.
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Der
beschriebene manuelle Bestückungsarbeitsplatz
ist somit derart ausgestattet, dass ein gezieltes Verfolgen bzw.
Beobachten der zu bestückenden
Leiterplatten bzw. der verwendeten Bauelementbehälter während des manuellen Bestückprozesses möglich wird.
Damit kann die Wahrscheinlichkeit für Bestückfehler erheblich reduziert
werden. Mit dem erfindungsgemäßen Arbeitsplatz
kann der gesamte Materialtransport durch eine geeignete Erfassung von
Kennzeichnungsdaten erfasst und der betreffenden Arbeitskraft detailliert
mitgeteilt werden, welches Bauelement an welcher Stelle der Leiterplatte
bestückt
werden muss.
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Das
genannte Arbeitsplatz hat den Vorteil, dass er durch einfache Umbaumaßnahmen
von bereits bekannten THT-Handbestückungsplätze realisiert werden kann.
Somit kann der bekannte THT-Handbestückungsprozess durch eine relativ kostengünstige und
sichere Lösung
deutlich effizienter und robuster durchgeführt werden, als dies mit herkömmlichen
THT-Handbestückungsplätzen möglich ist.
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Die
Anzeigeeinrichtung kann ein herkömmlicher
Monitor sein. Die Anzeigeeinrichtung kann jedoch auch ein Lichtleitsystem
sein, bei dem der Arbeitskraft mittels eines Lichtzeigers signalisiert
wird, welche Bauelemente an welche Stelle der Leiterplatte zu bestücken sind.
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Gemäß Anspruch
12 weist der Arbeitsplatz ferner eine Datenbank zum Speichern der
leiterplattenbezogenen Daten und der bauelementbezogenen Daten auf.
Damit wird auf einfache Weise eine vollständige so genannte Traceability,
das heißt
eine Rückverfolgung
der verarbeiteten Rohmaterialien, ermöglicht. Damit können den
Abnehmern der bestückten
Leiterplatten entsprechende Informationen über den manuellen Bestückvorgang für jede einzelne
Leiterplatte bereitgestellt werden. Dabei kann insbesondere auch
ein Date Code bezüglich
der Herstellung der bestückten
Leiterplatte gespeichert werden, so dass bei Auftreten von Fehlern
detailliert auf mögliche
Fehlerursachen zurück
geschlossen werden kann.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen.
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In
der Zeichnung zeigen in schematischen Darstellungen
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1 das
Befüllen
eines Bauelementwagens mit elektronischen Bauelementen,
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2 das Übergeben
von zu bestückenden Bauelementen
von dem in 1 dargestellten Bauelementwagen
an einen THT-Arbeitsplatz,
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3 eine
Fertigungslinie für
die THT-Handbestückung
mit insgesamt sechs THT-Arbeitsplätzen und einem Inspektions-Arbeitsplatz,
und
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4 einen
THT-Arbeitsplatz mit einem Pick-to-Light System, mit dem einer Arbeitskraft
Einzelanweisungen für
zu bestückende
Bauelemente bereitgestellt werden können.
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An
dieser Stelle bleibt anzumerken, dass sich in der Zeichnung die
Bezugszeichen von gleichen oder voneinander entsprechenden Komponenten
lediglich in ihrer ersten Ziffer Buchstaben unterscheiden.
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Nachfolgend
wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben Dieses ermöglicht nicht nur eine genaue Anweisung
zum manuellen Bestücken
von THT-Bauelementen auf einen Bauelementeträger sondern auch eine so genannte Traceability
für sämtliche
Komponenten einer fertig bestückten
Leiterplatte.
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Wie
aus 1 ersichtlich, beginnt das hier beschriebene Verfahren
mit dem Beladen eines Bauelementwagens 119 mit einer Mehrzahl
von Bauelementbehältern 120a, 120b und 120c.
Jedem Bauelementbehälter 120a, 120b, 120c ist
jeweils ein Transponder 125 zugeordnet, welcher zur Aufnahme
von bauelementbezogenen Daten eingerichtet ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit
ist in 1 nur der Transponder 125 dargestellt,
der dem Bauelementbehältern 120a zugeordnet
und an diesem angebracht ist. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass
die Transponder 225 jeweils die entsprechenden bauelementbezogenen
Daten enthalten. Unter den Begriff bauelementbezogenen Daten werden
in diesem Zusammenhang alle Informationen bezüglich der in dem jeweiligen
Bauelementbehälter 120a, 120b, 120c enthaltenen
Bauelemente 122 verstanden wie beispielsweise Hersteller,
Ort der Herstellung, Herstellzeitpunkt, Bauelementtyp, Lieferscheinnummer,
Anliefermenge, etc..
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Die
zu beladenden Bauelemente 122 bzw. Bauelementbehälter 120a, 120b, 120c werden
aus entsprechenden Lagerbehältern,
die sich in einem Hochregallager 130 befinden, von einem
Lagerarbeiter 135 an den Bauelementwagens 119 übergeben. Dabei
ist darauf zu achten, dass die Bauelemente 122 jeweils
chargenrein einem bestimmten Bauelementbehälter 120a, 120b, 120c zugeordnet
sind. Dies bedeutet, dass sich in einem Bauelementbehälter 120a, 120b, 120c jeweils
nur ein Typ von Bauelement von ein und derselben Charge eines bestimmten
Herstellers befindet.
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Die
Bauelementbehälter 120a, 120b und 120c weisen
jeweils eine Mehrzahl von Bauelementefächer 121 auf, in denen
sich jeweils ein Bauelement 122 befindet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit
ist in 1 nur ein Bauelement 122 dargestellt.
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Bei
einem Einlegen der Bauelemente 122 in die Bauelementbehälter 120a, 120b und 120c wird zusätzlich darauf
geachtet, dass eine vorgegebene Unikatsnummer der jeweiligen Bauelemente
fest der Unikatsnummer für
den jeweiligen Bauelementbehälter 120a, 120b, 120c zugeordnet
wird. Auf diese Weise wird für
das gesamte weitere Verfahren sichergestellt, dass stets eine feste
Zuordnung zwischen einem bestimmten Typ von Bauelement 122 und
einem Bauelementbehälter 120a, 120b, 120c erhalten bleibt.
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Wie
aus 2 ersichtlich, wird der Bauelementwagen 119 nach
dem Befüllen
zu einem THT-Arbeitsplatz 200 gebracht. Der Bauelementwagen,
welcher nun mit dem Bezugszeichen 219 gekennzeichnet ist,
wird dabei möglichst
nahe an den THT-Arbeitsplatz 200 herangeführt, so
dass die einzelnen Bauelementbehälter 220a, 220b, 220c von
einer Hilfskraft 228 bzw. einer Bedienperson auf eine Arbeitsplatte 201 des
THT-Arbeitsplatzes
gelegt werden. Dabei ist selbstverständlich sorgfältig darauf
zu achten, dass die Zuordnung zwischen den einzelnen Bauelementen 222 und
dem jeweiligen Bauelementbehälter 220a, 220b, 220c bzw.
dem entsprechenden Transponder 225 erhalten bleibt. Dies
bedeutet, dass typischerweise eine sanfte Handhabung der Bauelementbehälter 220a, 220b, 220c erforderlich ist,
so dass unter keinen Umständen
Bauelemente 222 aus den Bauelementefächern 221 herausfallen oder
in andere Bauelementefächer 221 rutschen.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die Hilfskraft 228 mit dem
Lagerarbeiter 135 identisch sein kann. Ebenso kann die
Hilfskraft 228 jedoch eine Arbeitskraft sein, welche die
manuelle THT-Bestückung an
dem THT-Arbeitsplatz 200 vornimmt.
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Wie
ferner aus 2 ersichtlich, weist der THT-Arbeitsplatz 200 eine
Sitzgelegenheit 202 auf, die für eine nicht dargestellte Arbeitskraft
eine ergonomisch vorteilhafte Sitzposition ermöglicht. Der THT-Arbeitsplatz 200 umfasst
ferner einen Monitor 203, auf dem Bestückanweisungen für eine zu
bestückende
Leiterplatte 210 angezeigt werden können. Die Bestückanweisungen
werden basierend auf den bauelementbezogenen Daten, die in dem Transponder 225 gespeichert
sind und leiterplattenbezogenen Daten, die in einem nicht dargestellten
Barcode auf der Leiterplatte 210 gespeichert sind, ermittelt.
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Um
die leiterplattenbezogenen Daten zu erfassen, ist ein Lesegerät 212 vorgesehen,
welches beispielsweise ein so genannter Barcode-Scanner ist. Damit
kann das Einlesen von leiterplattenbezogenen Daten von einer auf
dem Stuhl 212 befindlichen Arbeitskraft auf einfache Weise
durchgeführt
werden.
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Um
die bauteilbezogenen Daten von dem Transponder 225 auszulesen,
ist an dem THT-Arbeitsplatz 200 außerdem eine drahtlose Kommunikationseinrichtung
vorgesehen, welche eine Datenempfangseinrichtung 214 zum
Aktivieren und Auslesen des Transponders 225 hat. Die Datenempfangseinrichtung 214 weist
wiederum eine entsprechende Antenne 215 zum Senden und
Empfangen von entsprechenden Funksignalen auf.
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Die
Datenempfangseinrichtung 214 ist in geeigneter Weise mit
einer nicht dargestellten Rechnereinheit gekoppelt, welche wiederum
mit dem Monitor 203 bzw. mit einer Datenbank 205 verbunden
ist. Nach einer erfolgreichen Bestückung der Leiterplatte 210 kann
somit auf einfache Weise in der Datenbank 205 eine Zuordnung
zwischen den bestückten
Bauelementen 222, die durch eine gemeinsame Unikatsnummer
charakterisiert sind, und der verwendeten Leiterplatte 210,
die durch eine individuelle Unikatsnummer charakterisiert ist, abgespeichert
werden. Diese Informationen können
dann für
eine so genannte Traceability verwendet werden. Damit können die
verarbeiteten Rohmaterialien (Bauelemente 222 und Leiterplatte 210)
zurückverfolgt
werden. Bei einer geeigneten Daten-Schnittstelle zwischen dem Hersteller
der elektronischen Bauelemente bzw. der Leiterplatte und dem Elektronikhersteller,
welcher das hier beschriebene Verfahren anwendet, können die
Rohmaterialien somit nicht nur bezüglich des Bestückvorgangs
sondern zurück
bis zu ihrer Produktion zurückverfolgt
werden. Somit können
Fehler nicht nur im Bestückablauf
sondern ggf. auch bei der Herstellung der Rohmaterialien zügig erkannt
und durch geeignete Maßnahmen
abgestellt werden.
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Bei
einer Entnahme von Bauelementen 222 aus einem nächsten Bauelementbehälter 220a wird dieser
Bauelementbehälter-Wechsel automatisch
erkannt und in der Datenbank 205 vermerkt. Somit kann auf
einfache Weise die genaue Herkunft und die Zusammensetzung der verwendeten
THT-Bauelemente 222 zurückverfolgt
werden, die für
eine fertig bestückte
Leiterplatte 210 verwendet wurden. Damit werden alle Anforderungen
hinsichtlich der Traceability, wie sie beispielsweise insbesondere
in der Automobilindustrie oder durch gesetzliche Vorgaben beispielsweise
für medizinische
Geräte
gestellt werden, durch die Anwendung des beschriebenen Verfahrens erfüllt. Damit
eröffnet
sich für
den Anwender des beschriebenen Verfahrens neue Absatzmärkte.
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3 zeigt
eine THT-Fertigungslinie, welche insgesamt sechs THT-Arbeitsplätze 300 aufweist. Die
THT-Arbeitsplätze 300 sind
gemäß dem hier
dargestellten Ausführungsbeispiel
genauso aufgebaut wie der in 2 dargestellte
THT-Arbeitsplatz 200. Die THT-Fertigungslinie weist ferner
eine Transportstrecke 350 auf, welche zum Transport von
noch zu bestückenden,
von teilweise zu bestückenden und/oder
von fertig bestückten
Leiterplatten vorgesehen ist.
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Zur
Vorbereitung des manuellen Bestückens werden
Bauelementbehälter 320 von
Hilfskräften bzw.
von Arbeitskräften 328 von
Bauelementewägen 319 entnommen
und an die einzelnen THT-Arbeitsplätze 300 übergeben.
Dabei kann je nach Art der zu bestückenden Leiterplatten eine
gleichmäßige Aufteilung
von Bauelementtypen an die einzelnen THT-Arbeitsplätze 300 erfolgen,
so dass an jedem THT-Arbeitsplatz 300 das gleiche manuelle
Bestückprogramm
durchgeführt
wird. Alternativ können
auch unterschiedliche Bauelementetypen an unterschiedliche THT-Arbeitsplätze 300 übergeben
werden, sodass hinsichtlich der Bestückung der zu bestückenden
Leiterplatten eine Spezialisierung dahingehend erfolgt, dass an
unterschiedlichen THT-Arbeitsplätzen 300 unterschiedliche
Arten von Bauelementen bestückt
werden.
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Sofern
an den einzelnen THT-Arbeitsplätzen 300 identische
Bestückprogramme
durchgeführt
werden, können
die zu bestückenden
Leiterplatten entweder über
die Transport- bzw. Förderstrecke 350 oder
auch über
einen nicht dargestellten Leiterplattenwagen an die einzelnen THT-Arbeitsplätze übergeben
werden. Bei komplementären
Bestückprogrammen
an den unterschiedlichen THT-Arbeitsplätzen 300 bietet sich
eine Zuführung
der Leiterplatten, die je nach Arbeitsplatz 300 noch nicht
bestückt,
teilweise bestückt
oder nahezu vollständig
sind, über
die Transportstrecke 350 an.
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Zur
Rückverfolgung
der einzelnen Bestückvorgänge bzw.
der verwendeten Bauelemente sowie zur Anzeige an einer entsprechenden
Bestückanweisung
wird, wie zuvor anhand von 2 erläutert, die zu
bestückende
Leiterplatte mittels eines nicht dargestellten Barcode-Lesegerätes erfasst.
Auch die Erfassung der bauelementbezogenen Daten erfolgt in gleicher
Weise wie zuvor anhand von 2 beschrieben.
Bei einer Speicherung der leiterplattenbezogenen Daten und der bauteilbezogenen
Daten in einer nicht dargestellten zentralen Datenbank kann somit
eine vollständige
Traceability nicht nur bezüglich
der verwendeten Rohmaterialien, sondern auch bezüglich der einzelnen THT-Arbeitsplätze 300 durchgeführt werden,
an denen die einzelnen Leiterplatten manuell bestückt worden
sind.
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Die
dargestellte THT-Fertigungslinie umfasst ferner einen optischen
Inspektionsapparat 340, welcher zur Kontrolle der in den
einzelnen THT-Arbeitsplätzen 300 manuell
bestückten
Leiterplatten vorgesehen ist. Dabei kann eine manuelle Inspektion
erfolgen, wobei eine weitere nicht dargestellte Arbeitskraft an
einem Inspektions-Arbeitsplatz 341 die bestückten Leiterplatten
auf eine korrekte Bestückung sowohl
hinsichtlich der Art der bestückten
Bauelemente als auch der jeweiligen Bestückposition der bestückten Bauelemente überprüft. Dabei
wird bevorzugt die zu prüfende
Leiterplatte automatisch identifiziert und die Bestückanweisung
auf einem Monitor 343 dargestellt.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die optische Inspektion auch automatisch
erfolgen kann. Dabei wird die bestückte Leiterplatte ebenfalls
automatisch identifiziert und dann mittels einer Software, die eine
detaillierte Bildverarbeitung der zu prüfenden Leiterplatte vornimmt,
hinsichtlich korrekt bestückter Bauelemente überprüft.
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Es
wird ferner darauf hingewiesen, dass auch taktile Inspektionsapparate
bzw. kombinierte optische und taktile Inspektionsapparate zur Prüfung der
bestückten
Leiterplatten verwendet werden können.
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Stromabwärts des
Inspektions-Arbeitsplatzes 341 kann ferner ein nicht dargestellter
Reparatur-Arbeitsplatz vorgesehen sein. An einem derartigen Reparatur-Arbeitsplatz
können
fehlende Bauelemente nachbestückt
oder räumlich
schlecht oder falsch platzierte Bauelemente von der Leiterplatte entfernt
und an der korrekten Bestückposition
aufgesetzt werden.
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4 zeigt
einen THT-Arbeitsplatz 400 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Der THT-Arbeitsplatz 400 umfasst ebenfalls eine
Arbeitsplatte 410 sowie einen Stuhl 402, auf welchen
eine Arbeitskraft (nicht dargestellt) eine ergonomisch günstige Position
einnehmen kann.
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Der
THT-Arbeitsplatz 400 weist ebenso einen Monitor 403 auf,
auf welchem Bestückanweisungen
für eine
zu bestückende
Leiterplatte 410 angezeigt werden können.
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Im
Gegensatz zu dem in 2 dargestellten THT-Arbeitsplatz 200 sind
hier mehrere Datenempfangseinrichtungen bzw. RFID-Lesegeräte 414 vorgesehen.
Diese Lesegeräte 414 ermöglichen
ein Erfassen von bauteilbezogenen Daten von Transpondern, die gemäß dem hier
dargestellten Ausführungsbeispiel
in jedem Bauelementefach 421 des Bauelementbehälters 420 vorgesehen
sind. Aus Gründen
der Übersichtlichkeit
sind diese Transponder in 4 nicht
dargestellt. Gemäß dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist jedoch jedem Bauelement 422, welches sich in einem
Bauelementfach 421 befindet, ein Transponder zugeordnet.
Auf diese Weise können
auch die bauelementbezogenen Daten individuell für jedes einzelne Bauelement 422 und nicht
nur kollektiv für
sämtliche
Bauelemente erfasst werden, die sich in dem jeweiligen Behälter 420 befinden.
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Die
Auswertung mehrerer Transpondersignale, die von einzelnen oder von
allen RFID-Lesegeräten 414 empfangen
werden, ermöglicht
auch eine Bestimmung der relativen Position bzw. der relativen Orientierung
des Bauelementbehälters 420 auf
der Arbeitsplatte 401. Eine genaue Kenntnis der Position des
Bauelementbehälters 420 und
damit auch der in den einzelnen Bauelementfächern 421 befindlichen Bauelemente 422 ermöglicht eine
noch detailliertere Bestückanweisung,
welche gemäß dem hier
dargestellten Ausführungsbeispiel
mittels eines so genannten Pick-to-Light Systems realisiert ist.
Dieses System umfasst eine Mehrzahl von Leuchtdioden 405, welche
an der Arbeitsplatte 401 unmittelbar neben oder vor den
einzelnen Bauelementefächern 421 angeordnet
sind und welche der nicht dargestellten Arbeitskraft durch ein Aufleuchten
anzeigen, welches Bauelement als nächstes von dem Bauelementbehälter 420 zu
entnehmen und zu bestücken
ist.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die Anzeige der als nächstes zu
bestückenden
Bauelemente 422 auch mittels anderer bevorzugt optischer
Einrichtungen, wie beispielsweise einem über eine bewegliche Ablenkeinheit
geführten
Laserstrahl, der auf die Arbeitsplatte 401 projiziert wird,
möglich
ist.
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Eine
derartige noch detailliertere Bestückanweisung für die betreffenden
Arbeitskräfte
hat den Vorteil, dass die Prozesssicherheit der manuellen THT-Bestückung weiter
erhöht
wird. Zudem ist auch eine noch genauere Nachverfolgung der bestückten Bauelemente
möglich,
da nunmehr jedes Bauelement individuell nachverfolgt werden kann.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen
lediglich ein beschränkte
Auswahl an möglichen
Ausführungsvarianten
der Erfindung darstellen. So ist es möglich, die Merkmale einzelner
Ausführungsformen
in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann
mit den hier expliziten Ausführungsvarianten
eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich
offenbart anzusehen sind.