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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Transportvorrichtung für Bestückelemente nach der im Oberbegriff des
Patentanspruches 1 näher
definierten Art und eine Handhabungsvorrichtung zur Bestückung einer solchen
Transportvorrichtung.
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Eine
Transportvorrichtung für
Bestückelemente,
wie z. B. elektronische Bauelemente, mit einem Gurtband zur Aufnahme
der Bestückelemente ist
aus der Praxis hinlänglich
bekannt und z. B. in der
DE
199 02 448 A1 beschrieben.
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Dabei
dient in der Regel ein Gurtband, welches als Rolle bereitgestellt
wird, zur Aufnahme der Bestückungsteile.
Eine entsprechende Zuführeinrichtung,
welche häufig
als „Tape
Feeder" bezeichnet wird,
kann an einer Montagestation befestigt sein und nimmt in typischer
Weise eine Gurtrolle auf, von der sie den Gurt abrollt und ihn jeweils
so weiter taktet, dass eine Handhabungseinheit in der Montagestation
die Zuführteile
einzeln entnehmen kann. Üblicherweise
besitzen solche Gurte Näpfe
zur Aufnahme der Zuführteile,
wobei die Näpfe
eines Gurtbandes jeweils zur formschlüssigen Aufnahme von Bestückelementen
einer bestimmten Geometrie geformt sind.
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Um
verschieden geformte Bestückelemente zuführen zu
können,
sind mehrere verschiedene Gurtbänder
und Zuführeinrichtungen
parallel erforderlich. Bei der Umstellung auf einen anderen Typ von
Bestückelementen
müssen
unter Umständen mehrere
Gurtrollen gewechselt werden, was einen hohen Zusatzaufwand und
lange Rüstzeiten
bedeutet.
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Diese
Nachteile sind insbesondere bei einer hohen Teilezahl gravierend,
da genauso viele Zuführeinrichtungen
wie unterschiedliche Bestückelemente erforderlich
sind. Die bekannten Transportvorrichtungen sind damit insbesondere
bei kleinen Stückzahlvolumina
unwirtschaftlich.
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Weiterhin
nachteilig ist die Umweltbelastung bei bekannten Gurtbändern, welche
in der Regel Einwegartikel darstellen.
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Die
bei Einwegartikeln geforderten niedrigen Produktionskosten bedingen
darüber
hinaus auch eine niedrige Positioniergenauigkeit, da aufwändige Zentrierhilfen
zur passgenauen Positionierung des Bestückelements in dem zugeordneten
Napf aus Kostengründen
nicht realisierbar sind und ein entsprechend großes Spiel zwischen dem Bestückelement
und dem zugeordneten Aufnahmenapf erforderlich ist.
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Aus
der
JP 2002284283A ist
ein Trägerband mit
Näpfen
bekannt, welche zur Aufnahme von ungleich geformten Bestückelementen
vorgesehen sind. Diese flexible Gurtnapfgestaltung ist jedoch aufwändig und
ebenfalls nur für
eine begrenzte Anzahl unterschiedlicher Geometrien der Bestückelemente geeignet.
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Offenbarung der Erfindung
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Technische Aufgabe
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Transportvorrichtung
für Bestückelemente
und eine geeignete Handhabungsvorrichtung zur Bestückung einer
solchen Transportvorrichtung bereitzustellen, mit denen unterschiedlich
geformte Bestückelemente
effizient gefördert
werden können.
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Technische Lösung
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Diese
Aufgabe wird mit einer Transportvorrichtung für Bestückelemente gemäß den kennzeichnenden
Merkmalen des Patentanspruches 1 und einer Handhabungsvorrichtung
zur Bestückung
einer solchen Transportvorrichtung nach den kennzeichnenden Merkmalen
des Patentanspruches 11 gelöst.
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Es
ist somit eine Transportvorrichtung für Bestückelemente vorgesehen, bei
der Näpfe
zur Aufnahme von Bestückelementen
an einem Gurtband angeordnet sind und bei der erfindungsgemäß die Näpfe eine
unterschiedliche Geometrie aufweisen und in Abhängigkeit einer vordefinierten
Zuführung von
Bestückelementen
unterschiedlicher Geometrie an dem Gurtband angeordnet sind.
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Die
Handhabungsvorrichtung nach der Erfindung weist eine Kommissionierstation
mit einer Zuführeinrichtung
zur Zuführung
von Bestückelementen aus
wenigstens einem Vorrat an das Gurtband der Transportvorrichtung
nach einer vorgegebenen Bestückungssequenz
auf.
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Vorteilhafte Wirkungen
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Die
erfindungsgemäße Transportvorrichtung mit
einem Gurtband, welches Näpfe
unterschiedlicher Geometrien aufweist, erlaubt eine flexible Förderung
unterschiedlich geformter Bestückelemente, so
dass z. B. unterschiedlich gestaltete Elemente in der Reihenfolge
erforderlicher Montagevorgänge
an eine Montagestation transportiert werden können. Dabei ist nur eine Zuführeinrichtung
erforderlich, welche zeitlich nacheinander in beliebig langer Folge
alle zur Montage erforderlichen Bestückungsteile dem Gurtband zuführt und
in den passenden Napf setzt, so dass die Bestückungsteile zur Montage an
einem Ort zur rechten Zeit bereitgestellt werden können.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführung
der erfindungsgemäßen Transportvorrichtung
kann das Gurtband in Längsrichtung
mit Einsatzplätzen
ausgebildet sein, in die Napfmodule unterschiedlicher Innenkontur
mit jeweils wenigstens einem Napf in Abhängigkeit der vordefinierten
Zuführung
von Bestückelementen
einsetzbar sind.
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Eine
derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, dass sämtliche vorzugsweise identisch
ausgebildeten Einsatzplätze
an einem Endlosband zum Transport von Bestückungselementen unterschiedlicher Art
genutzt werden können,
da jeweils der zum Bestückungselement
passende Napf in den Einsatzplatz eingesetzt werden kann. Auf diese
Weise müssen
bei dem Gurtband keine Bandabschnitte mit unpassend geformten Näpfen unbelegt
bleiben.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Transportvorrichtung
nach der Erfindung ist das Gurtband in Längsrichtung aus Gurtbandmodulen zusammengesetzt.
Die Gurtbandmodule sind dabei vorzugsweise mit wenigstens einem
an dem jeweiligen Gurtbandmodul ausgebildeten Napf in Abhängigkeit
der vordefinierten Zuführung
von Bestückelementen
zur Bildung des Gurtbandes zusammenfügbar und zur Änderung
der Konfiguration des Gurtbandes trennbar.
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Mit
einer solchen Ausgestaltung der Transportvorrichtung wird ein flexibles
Gurtband geschaffen, das aus schnell verbind- und lösbaren Elementen
zusammengesetzt ist. Jedes Gurtbandmodul ist dabei zwar bestückelementspezifisch
geformt, jedoch können
die Gurtbandmodule entsprechend der vordefinierten Zuführung, beispielsweise
in der Reihenfolge von Montagevorgängen, zusammengesetzt werden,
wodurch Bestückelemente
unterschiedlichster Form in der richtigen Reihenfolge an einer einzigen
Abnahmeposition von nur einem Gurtband bereitgestellt werden können.
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Bei
einem Wechsel von Bestückelementtypen
ist ebenso wie bei einer Skalierung der Transportvorrichtung keine Änderung
an der Hardware der Zuführtechnik
erforderlich, weil alle notwendigen Änderungen allein über die
Gurtbandkonfiguration umgesetzt werden können. Beide Maßnahmen
sind durch Austausch nur eines Gurtbandes pro Montagemodul realisierbar.
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Die
Gurtbandmodule können
in einfacher Weise mittels einer Klemmverbindung miteinander verbunden
sein und beispielsweise angespritzte Schnappverbindungselemente
zur Ausbildung der Klemmverbindung aufweisen.
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Das
Zusammenfügen
und Trennen der Gurtbandmodule kann dabei automatisiert mit einem
geeigneten Fügewerkzeug
erfolgen, wobei die Bestückung
des Gurtbandes und gegebenenfalls die Aneinanderreihung von Gurtbandelementen
von einer zentralen Kommissionierstation einer erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung übernommen
werden kann.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausführungen
des Gegenstandes nach der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung
und den Patentansprüchen
entnehmbar.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Zwei
Ausführungsbeispiele
einer erfindungsgemäßen Transportvorrichtung
für Bestückelemente und
ein Beispiel einer Handhabungsvorrichtung zur Bestückung der
Transportvorrichtung sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
vereinfachte dreidimensionale Draufsicht auf Gurtbandelemente eines
Gurtbandes mit einer schematisch dargestellten Füge-/Trenneinrichtung;
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2 eine
Handhabungsvorrichtung mit einer Zuführeinrichtung, welche ein geeignetes
Gurtbandelement nach 1 greift;
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3 die
Handhabungsvorrichtung der 2 in einem
nachfolgenden Schritt, bei der die Zuführeinrichtung das Gurtbandelement
auf ein Fließband
setzt;
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4 die
Handhabungsvorrichtung der 2 und 3,
wobei die Zuführeinrichtung
ein Bestückelement
greift;
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5 die
Handhabungsvorrichtung der 2 bis 4,
wobei die Zuführeinrichtung
das Bestückelement
in ein Gurtbandelement setzt; und
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6 eine
vereinfachte dreidimensionale Draufsicht auf eine Ausführungsalternative
zu dem in 1 gezeigten Gurtband, wobei
das Gurtband hier mit Napfmodulen, welche eine unterschiedliche
Innengeometrie aufweisen, bestückbar
ist.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die 1 zeigt
einen Bereich eines Gurtbandes 3 einer in den 2 bis 5 näher dargestellten
Transportvorrichtung 2 in Form von drei Gurtbandmodulen 4A, 4B, 4C,
welche zur Bildung des Gurtbandes 3 mittels Klemmverbindungen 5 miteinander
in Längsrichtung
des Gurtbandes 3 verbunden sind.
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Das
Gurtband 3 besteht vorliegend aus Kunststoff und hat eine
Flachbahn-Gestalt, so dass es an einer schematisch in den 2 bis 5 angedeutete
Ausgangsstation 6 und einer Zielstation 7 auf
einer nicht näher
dargestellten Spule, Rolle oder dergleichen aufwickelbar ist oder
S- bzw. Z-artig gefaltet werden kann.
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Zwischen
nahe den Außenkanten
des Gurtbandes 3 in dessen Längsrichtung verlaufenden Transportperforierungen 8, 9 sind
Näpfe 10A, 10B, 10C an
den Gurtbandmodulen 4A, 4B, 4C ausgeformt,
welche nach oben offene Vertiefungen darstellen. Die Näpfe 10A, 10B, 10C,
der Gurtbandmodule 4A, 4B, 4C weisen
jeweils eine unterschiedliche, einem aufzunehmenden Bestückelement
angepasste Geometrie auf, wobei bei dem vereinfachten dargestellten
Ausführungsbeispiel
ein erstes Gurtbandmodul 4A einen im Querschnitt kreisförmigen Napf 10A, ein
zweites Gurtbandmodul 4B einen im Querschnitt rechteckigen
Napf 10B und ein drittes Gurtbandmodul einen im Querschnitt
dreieckigen Napf 10C aufweist. Die Reihenfolge der Gurt bandmodule 4A, 4B, 4C ist
dabei in Abhängigkeit
einer vordefinierten Zuführung
von Bestückelementen
unterschiedlicher Geometrie an das Gurtband 3 gewählt.
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Die 2 bis 5 zeigen
vereinfacht eine Handhabungsvorrichtung 1 zur Bestückung der Transportvorrichtung 2 mit
Bestückelementen 11A, 11B, 11C,
welche formschlüssig
von den entsprechend geformten Näpfen 10A, 10B bzw. 10C aufgenommen
werden können.
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Bei
den Bestückelementen 11A, 11B, 11C kann
es sich beispielsweise um Mechanikkleinbauteile oder Elektronikkleinbauteile
handeln, welche in der Realität
eine wesentlich komplexer Querschnittsgestaltung als die in dem
Ausführungsbeispiel
vereinfacht dargestellten Bestückelemente
aufweisen können.
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Die
Handhabungsvorrichtung 1 weist zur Bestückung der Transportvorrichtung 2 eine
zentrale Kommissionierstation 12 auf, in der eine Zuführeinrichtung 13 in
Form eines Roboters aus einem Speicher 14A erste Gurtbandmodule 4A mit
jeweils einem runden Napf 10A, aus einem zweiten Speicher 14B zweite
Gurtbandmodule 4B mit jeweils einem rechteckigen Napf 10B und
aus einem dritten Speicher 14C dritte Gurtbandmodule 4C mit
jeweils einem dreieckigen Napf 10C in der Reihenfolge einer
gewünschten, vordefinierten
Zuführung
von Bestückelementen 11A, 11B, 11C greift
und zur Bildung des Gurtbandes 3 auf ein dieses förderndes
Fließband 15 setzt,
an dem die Gurtbandmodule 4A, 4B, 4C durch
eine in 1 näher dargestellte Füge-/Trenneinrichtung 16 mit
Klemmverbindungen 5 verbindbar sind. Die Kommissionierstation 12 ist
bei der gezeigten Ausführung mit
der Bildung des Gurtbandes 3 ein Teil der Ausgangsstation 6 des
Gurtbandes 3.
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In
hiervon abweichenden Ausführungen kann
das Gurtband auch als zusammenhängendes Trägerband
bzw. bereits modular zusammengesetztes Trägerband von einer Ausgangsstation
kommend an der Kommissionierstation mit Bestückelementen bestückt werden.
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Nach
einem automatisierten Greifen der Gurtbandelemente 4A, 4B, 4C durch
die Zuführeinrichtung 13 (2)
und einem ebenfalls automatisierten Aufsetzen auf das Fließband 15 (3)
werden die Klemmverbindungen 5 durch Zusammenklipsen angespritzter
Schnappverbindungselemente 17 durch die vorliegend nach
einem Stempel-Amboß-Prinzip
arbeitende Füge-/Trenneinrichtung 16 hergestellt.
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Danach
wird die bereits zur Zuführung
der Gurtbandmodule 4A, 4B, 4C verwendete
Zuführeinrichtung 13 genutzt,
um aus einem ersten Vorrat 18A ein Bestückelement 11A mit
kreisrunder Form oder aus einem zweiten Vorrat 18B ein
Bestückelement 11B mit
rechteckigem Querschnitt oder aus einem dritten Vorrat 18C ein
Bestückelement 11C mit
dreieckigem Querschnitt zu entnehmen (4) und in
den entsprechend geformten Napf 10A, 10B, 10C des
jeweiligen Gurtbandmoduls einzusetzen (5).
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Die
Segmentierung des Gurtbandes 3 bzw. dessen Zusammensetzung
mit einer bestimmten Sequenz von Gurtbandmodulen, wie vorliegend A-B-C-A-B-C
..., erfolgt vorliegend nur einmal für eine an der Zielstation 7 vorgesehene
Montage eines bestimmten Produkts und muss erst bei einer Produktänderung
geändert
werden.
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Wenngleich
die Zusammensetzung bzw. Änderung
der Gurtbandkonfiguration vorliegend vollautomatisiert an der Kommissionierstation 12 erfolgt, können diese
Maßnahmen
in vereinfachten Ausführungen
auch manuell durchgeführt
werden. Je häufiger
ein Produktwechsel und eine geänderte
Konfiguration des Gurtbandes zu erwarten ist, desto eher wird der
Fachmann eine automatisierte Änderung
der Konfiguration des Gurtbandes wählen.
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Das
gesamte Gurtband 3 kann an der Zielstation 7 als
Kassette oder Spule entnommen werden und an der Ausgangsstation 6 wieder
dem Fließband 15 zugeführt werden,
womit die Gurtbandmodule 4A, 4B, 4C vorliegend
wiederverwendbare Elemente darstellen.
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Aufgrund
ihrer Wiederverwendbarkeit können
die Gurtbandmodule 4A, 4B, 4C in wirtschaftlicher
Weise auch mit zusätzlichen
Funktionen wie beispielsweise Klemm- oder Positioniereinrichtungen zum
Halten und Positionieren der Bestückelemente in den Näpfen ausgebildet
sein.
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Die 6 zeigt
eine alternative Ausgestaltung eines Gurtbandes 3 zum Einsatz
bei einer in den 2 bis 5 dargestellten
Transportvorrichtung 2 und Handhabungsvorrichtung 1,
wobei das Gurtband 3 hier in Längsrichtung mit Einsatzplätzen 20A, 20B ausgebildet
ist, in die Napfmodule 21A, 21B unterschiedlicher
Innenkontur mit jeweils wenigstens einem Napf 10A, 10B in
Abhängigkeit
der vordefinierten Zuführung
von Bestückelementen 11A, 11B, 11C einsetzbar
sind.
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Statt
das Gurtband aus Gurtbandmodulen zusammenzusetzen wird nun für das Gurtband 3 ein nicht
trennbarer Endlosstrang gewählt,
der in Längsrichtung
mit gleichförmigen
Einsatzplätzen 20A, 20B, ausgestattet
ist, welche neben der gezeigten Ausbildung als gleichartige Nester
auch einfach Löcher oder
Rastzapfen darstellen können.
In diese Einsatzplätze 20A, 20B können die
Napfmodule 21A, 21B, von denen eines beispielsweise
einen Napf 10A mit runder Querschnittskontur und ein anderes
einen Napf 10B mit rechteckiger Querschnittskontur aufweist,
eingesetzt und ggf. darin arretiert wie z. B. eingeclipst werden.
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Die
Napfmodule 21A, 21B sind somit außen so gestaltet,
dass sie in die Einsatzplätze 20A, 20B passen
und dort fixiert werden können,
während
ihre Innenkontur jeweils dem aufzunehmenden Bestückelement 11A, 11B, 11C angepasst
ist.
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Für ein Gurtband 3 gemäß 6 können bei der
in den 2 bis 5 gezeigten Handhabungsvorrichtung 1 die
Speicher 14A, 14B, 14C zur Aufnahme der
verschiedenen Napfmodule verwendet werden. Das Greifen und Einsetzen
der Napfmodule 21A, 21B kann analog der Zuführung von
Gurtbandmodulen durch die Zuführeinrichtung 13 erfolgen.