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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Transportsystem zum temporären Bereitstellen
von Leiterplatten in zumindest einem Bestückbereich eines Bestückautomaten
zum Zwecke der automatischen Bestückung der Leiterplatten mit
elektronischen Bauelementen. Die vorliegende Erfindung betrifft
ferner einen Bestückautomaten
sowie eine Bestücklinie,
welche zumindest ein Transportsystem der oben genannten Art aufweisen.
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Bei
der Herstellung von elektronischen Baugruppen ist es üblich, mehrere
Bestückautomaten bzw.
Bestückvorrichtungen
mit jeweils einem Bestückplatz
mittels einer geradlinig verlaufenden Transportstrecke für zu bestückende Leiterplatten
zu verketten. Dadurch ist es möglich,
ein großes
Spektrum unterschiedlicher Bauelemente bereitzuhalten, die auf verschiedene
Bestückautomaten
verteilt sind. Baugruppen, die eine große Vielfalt unterschiedlicher Bauelemente
benötigen,
können
somit vollständig bestückt werden,
ohne dass dazu Zuführmodule
für die
Bauelemente ausgewechselt werden müssen.
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Insbesondere
für schmale
Leiterplatten bzw. Bauelementeträger
kann der Bestückautomat
zwei eng nebeneinander liegende Transportstrecken mit entsprechend
zwei nebeneinander liegenden Bestückplätzen aufweisen. Durch einen
derartigen Doppeltransport können
Leiterplatten auf besonders effektive Weise den einzelnen Bestückautomaten
zugeführt
werden. Auf den unterschiedlichen Bestückplätzen eines Bestückautomaten
können
die verschiedenen Leiterplatten dann beispielsweise wechselweise
unter Verwendung von zwei Bestückköpfen bestückt werden.
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Manchmal
ist es jedoch erforderlich eine Vielzahl von unterschiedlichen Baugruppen
mit geringer Losgröße herzustellen.
Dabei kann es allerdings vorkommen, dass die entsprechenden Leiterplatten mit
einer geringen Anzahl von Bauelementen nur einen oder wenige Bestückautomaten
durchlaufen müssen
um trotzdem komplett bestückt
zu werden. Da auch diese Leiterplatten die nicht benötigten Bestückplätze in annähernder
Taktung durchlaufen, kann deren Kapazität nicht in vollem Umfange genutzt
werden.
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Aus
der
US 2004/0128827
A1 ist eine Bestückvorrichtung
bekannt, welche ein Leiterplatten-Transportsystem mit zwei nebeneinander
angeordneten Transportspuren aufweist. In Anspruch 25 ist abgegeben,
dass die Bestückvorrichtung
in einem Betriebsmodus betrieben werden kann, bei dem ein Bestückkopf lediglich
einer Transportspur zugeordnet ist und die andere Transportspur
als Bypass-Transportspur dient. Damit können Leiterplatten an einer
Leiterplatte vorbeigeschleust werden, die gerade von dem Bestückkopf mit
elektronischen Bauelementen bestückt
wird.
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Aus
der
US 6,836,960 B2 ist
eine Bestückvorrichtung
bekannt, welche ebenfalls ein Leiterplatten-Transportsystem mit
zwei nebeneinander angeordneten Transportspuren aufweist, mit denen
Leiterplatten verschiedenen Bestückbereichen
zugeführt werden
können.
Zusätzlich
sind weitere Transportspuren vorgesehen, welche als Bypass-Transportspuren
verwendet werden.
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Aus
der
EP 1 084 600 B1 ist
eine Transportsystem für
eine Bestücklinie
bekannt, welche mehrere Bestückvorrichtungen
aufweist, die entlang des Transportsystems hintereinander angeordnet
sind. Das Transportsystem weist zwei lineare Transportspuren, eine
Transportstrecke und eine Förderstrecke
auf, die übereinander
angeordnet sind. Mittels der Transportstrecke können Leiterplatten den Bestückbereichen
der einzelnen Bestückvorrichtungen zugeführt und
von diesen wieder abgeführt
werden. Mittels der Förderstrecke
können Leiterplatten
unterhalb der Bestückbereiche
an einer Leiterplatte vorbeigeschleust werden, welche sich gerade
beispielsweise zum Zwecke der Bestückung in einem Bestückbereich
befindet. Sowohl die Transport- als auch die Förderstrecke ist in einzelne
Teilstrecken unterteilt, von denen einige in vertikaler Richtung
verschoben werden können.
Auf diese Weise können Leiterplatten
von der Förderstrecke
an die Transportstrecke und umgekehrt übergeben werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leiterplatten-Transportsystem zu
schaffen, welches auf einfache Weise eine hohe Flexibilität bei der Zuführung und
bei der Abführung
von Leiterplatten ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch die Gegenstände
der unabhängigen
Patentansprüche.
Vorteilhafte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Mit
dem unabhängigen
Patentanspruch 1 wird ein Transportsystem zum temporären Bereitstellen
von Leiterplatten in zumindest einem Bestückbereich eines Bestückautomaten
zum Zwecke der automatischen Bestückung der Leiterplatten mit
elektronischen Bauelementen beschrieben. Das beschriebene Transportsystem
weist auf (a) eine Transportstrecke zum Transportieren der Leiterplatten
innerhalb einer Transportebene entlang einer horizontalen x-Richtung,
und (b) eine an der Transportstrecke angeordnete Hubeinrichtung
zum Anheben einer von der Transportstrecke zugeführten Leiterplatte von der Transportebene
in eine Bestückebene
und zum Absenken der Leiterplatte von der Bestückebene in die Transportebene.
Die Hubeinrichtung ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass
(a) die Leiterplatte ausgehend von der Transportebene durch eine
vertikale Bewegung, insbesondere ausschließlich durch eine vertikale
Bewegung (221a), entlang einer z-Richtung dem Bestückbereich
zuführbar
ist und (b) dass mittels der Transportstrecke weitere Leiterplatten
entlang der x-Richtung an der Hubeinrichtung vorbei transportierbar
sind, wenn sich eine von der Hubeinrichtung aufgenommene Leiterplatte
in der Bestückebene
befindet.
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Dem
beschriebenen Transportsystem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass
durch eine feste Zuordnung der Hubeinrichtung zu genau einem Bestückbereich
des Bestückautomaten
die Leiterplatten auf einfache Weise zwischen der Transportebene und
der Bestückebene
transferierbar sind. Im Unterschied zu der aus der
EP 1 084 600 B1 bekannten Lösung erfolgt
das Anheben bzw. das Absenken der zu bestückenden bzw. der bestückten Leiterplatten unmittelbar
in dem jeweiligen Bestückbereich.
Ein horizontales Verschieben der Leiterplatten innerhalb der Bestückebene
ist somit nicht erforderlich.
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Dabei
weist die genannte Anhebe- und Absenk-Bewegung eine vertikale Komponente
auf. Insbesondere kann die Anhebe- und Absenk-Bewegung ausschließlich vertikal
erfolgen.
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Da
innerhalb der Bestückebene
keine Horizontalverschiebung der zu bestückenden Leiterplatte erfolgt,
kann im Vergleich zu der aus der
EP 1 084 600 B1 bekannten Lösung auf
ein oberes Transportband verzichtet werden. Damit ist bereits eine
vergleichsweise kurze Hubbewegung ausreichend, um eine Leiterplatte
so weit anzuheben, dass zwischen der Transportebene und der Unterseite
eines angehobenen Hubelements der Hubeinrichtung ein genügend hoher
Raum vorhanden ist, in dem weitere Leiterplatten unter der angehobenen
Leiterplatte hindurch auf der Transportstrecke transportiert werden. Dabei
reicht bereits ein Abstand zwischen der Transportebene und der Bestückebene
von ungefähr
30 mm aus, um die weiteren Leiterplatte an einer gerade angehobenen
Leiterplatte vorbei zu schleusen.
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Die
Hubeinrichtung ist derart ausgebildet, dass weitere Leiterplatten
an einer in die Bestückebene
angehobenen Leiterplatte vorbei geschleust werden können.
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Die
an einer angehobenen Leiterplatte vorbei geschleusten weiteren Leiterplatten
können
somit ohne Behinderung zu anderen Bestückbereichen transportiert werden,
während
die eine Leiterplatte gerade mit elektronischen Bauelementen bestückt wird.
Insbesondere im Falle einer Leiterplattenbestückung, welche im Vergleich
zu der Bestückung
von anderen Leiterplatten deutlich länger dauert, kann somit ein
Rückstau
von zu bestückenden
Leiterplatten auf der Transportstrecke vermieden werden. Auf diese
Weise kann sichergestellt werden, dass auch im Falle von deutlich
unterschiedlich langen Bestückvorgängen in
verschiedenen Bestückbereichen
einer Bestücklinie
eine gleichmäßig hohe
Auslastung auch der stromabwärts
angeordneten Bestückbereiche
erreicht werden kann.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung nach Anspruch 2 weist die Hubeinrichtung auf (a) ein
Chassis, (b) ein Hubelement, welches relativ zu dem Chassis entlang
der z-Richtung verschiebbar gelagert ist, und (c) einen Vertikalantrieb zum
Verschieben des Hubelements entlang der z-Richtung.
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Die
Ausgestaltung des Hubelements kann bevorzugt an die Geometrie der
anzuhebenden bzw. der abzusenkenden Leiterplatte angepasst werden. Damit
kann bei einem Anheben des Hubelements eine von der Transportstrecke
unterhalb des Bestückbereiches
bereit gestellte Leiterplatte aufgenommen und zuverlässig in
die Bestückebene
angehoben werden.
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Der
Vertikalantrieb, das Chassis sowie evtl. eine vorgesehene Linearführung zwischen
dem Chassis und dem Hubeelement können dabei außerhalb
der Transportstrecke abgeordnet sein. Bevorzugt sind diese Komponenten
des Transportsystems in Transportrichtung bzw. x-Richtung gesehen
links und rechts von der Transportstrecke angeordnet. Auf diese
Weise wird sichergestellt, dass der Transportbereich unterhalb einer
in die Bestückebene
angehobenen Leiterplatte zum Durchschleusen von weiteren Leiterplatten
frei bleibt.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung nach Anspruch 3 weist das Hubelement zumindest einen Hebebalken
auf, der sich quer zur Transportrichtung erstreckt. Der Hebebalken kann
dabei durch eine Aussparung bzw. durch eine Unterbrechung der Transportstrecke
durch die Transportebene hindurch bewegt werden. Bei einem Anheben
bzw. einem Absenken einer Leiterplatte durchkreuzt der Hebebalken
somit die Transportstrecke in vertikaler Richtung.
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Abhängig von
der Länge
der in dem Bestückbereich
zu bestückenden
Leiterplatte können
mehrere Hebebalken verwendet werden. Unter dem Begriff Länge ist
dabei diejenige Abmessung der zu bestückenden Leiterplatte zu verstehen,
die sich entlang der Transportrichtung, d.h. entlang der x-Richtung
erstreckt.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung nach Anspruch 4 weist das Hubelement einen Heberahmen
auf. Der Heberahmen kann dabei zwei quer zur Transportrichtung verlaufenden Hebebalken
sowie Längsverstrebungen
umfassen, welche die verschiedenen Hebebalken auf beiden Seiten
der Transportstrecke miteinander verbinden. Der Heberahmen kann
derart stabil bzw. starr ausgebildet sein, dass eine Verwindung
bzw. eine Verbiegung von einzelnen Rahmenleisten des Heberahmens
nicht zu besorgen ist. Dies gilt auch dann, wenn gerade ein Bauelement
mit einer vergleichsweise großen
Aufsetzkraft auf die Leiterplatte bestückt wird oder wenn die Hubbewegung
durch einen Antrieb erzeugt wird, welcher lediglich an einer Seite des
Heberahmens angreift.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung nach Anspruch 5 weist das Hubelement zusätzlich Leiterplatten-Unterstützungselemente
auf, welche zum Abstützen
einer von der Hubeinrichtung aufgenommenen Leiterplatte vorgesehen sind.
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Die
Leiterplatten-Unterstützungselemente können herkömmliche
Stützstifte
sein, die bei der automatischen Bestückung von Leiterplatten verwendet werden,
um ein versehentliches Durchbiegen der zu bestückenden Leiterplatte und damit
eine uneinheitliche Bestückebene
zu verhindern.
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Die
Verwendung von Leiterplatten-Unterstützungselementen hat den Vorteil,
dass auch größere Leiterplatten
bestückt
werden können,
ohne dass eine starke Durchbiegung der Leiterplatte und damit eine
uneinheitliche Bestückebene
zu besorgen ist.
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Da
die Gefahr des Durchbiegens einer zu bestückenden Leiterplatte insbesondere
in der Mitte der Leiterplatte am größten ist, können die Leiterplatten-Unterstützungselemente über die
gesamte Fläche
der Leiterplatte in geeigneter Weise verteilt sein. Zur Aufnahme
der Unterstützungselemente
kann eine Platte verwendet werden, die an zwei quer zur Transportrichtung
verlaufenden Hebebalken befestigt ist. Die Leiterplatten-Unterstützungselemente können dann
nahezu beliebig auf dieser Platte verteilt sein. Dabei kann selbstverständlich eine
ggf. vorhandene Topographie auf der Unterseite der zu bestückenden
Leiterplatte berücksichtigt
werden, so dass die Unterstützungselemente
an geeigneten Stellen an der Leiterplatten-Unterseite angreifen.
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Die
Leiterplatten-Unterstützungselemente können gleichmäßig oder
ungleichmäßig verteilt
angeordnet sein. Bevorzugt sind die Unterstützungselemente abhängig von
den bei der Bestückung
auftretenden Aufsetzkräften
derart angeordnet, dass bei dem Aufsetzen von elektronischen Bauelementen
lediglich eine minimale Durchbiegung der Leiterplatte zu besorgen
ist.
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Die
Unterstützungselemente
können
jedoch auch direkt an den Hebebalken angebracht werden. Diese Art
der Unterstützung
eignet sich insbesondere für
kurze Leiterplatten, bei denen eine Durchbiegung entlang der Transportrichtung
deshalb zu vernachlässigen
ist, weil zwei in kurzem Abstand voneinander angeordnete Hebebalken
die kurze Leiterplatte unterstützen.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die Leiterplatten-Unterstützungselemente eine Länge aufweisen
sollten, die deutlich kürzer
ist als die Höhendifferenz
zwischen der Transportebene und der Bestückebene. Damit kann sichergestellt
werden, dass sich der Hebebalken in einem genügend hohen Abstand über der
Transportebene befindet, wenn gerade eine Leiterplatte in die Bestückebene
angehoben ist. Eine Kollision zwischen durchgeschleusten Leiterplatten
und dem oder den Hebebalken ist dann nicht zu besorgen. Die Durchschleushöhe zwischen Transportebene
und der Unterseite des Hebebalkens sollte auf jeden Fall so hoch
sein, dass auch elektronische Bauelemente von bereits zumindest
teilweise bestückten
Leiterplatten nicht mit dem Hebebalken kollidieren können.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung nach Anspruch 6 weist das Chassis einen oberen Anschlag
auf, welcher derart angeordnet und ausgebildet ist, dass am Ende
einer nach oben gerichteten Hubbewegung die Oberseite der Leiterplatte
an einer Unterseite des oberen Anschlags anliegt.
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Der
obere Anschlag kann beispielsweise einstückig mit zumindest einem Teil
des Chassis ausgeformt sein. Der Anschlag kann jedoch auch ein separates
Anschlagelement sein, welches unmittelbar oder mittelbar an dem
Chassis angebracht ist.
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Die
Verwendung eines oberen Anschlags hat den Vorteil, dass die Höhenlage
einer in die Bestückebene
angehobenen Leiterplatte genau festgelegt ist. Die Bestückebene
ist nämlich
in diesem Fall durch die untere Seite des Anschlags bzw. durch die Oberseite
einer angehobenen Leiterplatte definiert.
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Ein
festes Andrücken
der Leiterplatte an den oberen Anschlag und damit eine stabile Fixierung
der Leiterplatte in der Bestückposition
kann in bekannter Weise durch die Verwendung von sog. Hubblechen erreicht
werden. Diese drücken
von unten gegen die beiden seitlichen Ränder der Leiterplatte, so dass
die Leiterplatte in der Bestückposition
bzw. in der Bestückebene
zwischen jeweils einem Hubblech und einem oberen Anschlag fest eingeklemmt
werden kann.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung nach Anspruch 7 weist das Transportsystem zusätzlich eine
weitere Hubeinrichtung auf, welche ebenfalls an der Transportstrecke
in Bezug auf die Transportrichtung stromaufwärts oder stromabwärts von
der Hubeinrichtung angeordnet ist und welche derart eingerichtet
ist, dass gemeinsam mit der Hubeinrichtung die Leiterplatte dem
Bestückbereich
zuführbar
ist. Ferner ist die weitere Hubeinrichtung derart ausgebildet, dass
die weiteren Leiterplatten an der weiteren Hubeinrichtung vorbei
transportierbar sind, wenn sich die von der Hubeinrichtung und der
weiteren Hubeinrichtung aufgenommene Leiterplatte in der Bestückebene
befindet.
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Die
beiden Hubeinrichtungen können
vorzugsweise einander unmittelbar benachbart innerhalb des Bestückbereichs
einer Bestückvorrichtung angeordnet
sein. Die Anordnung der weiteren Hubeinrichtung ermöglicht es,
die Wechselzeiten zwischen der Bestückung zweier aufeinanderfolgender Leiterplatten
weitgehend zu vermeiden, indem eine Leiterplatte einem der beiden
Bestückplätze auf
einer der Hubeinrichtungen zugeführt
wird, während
die andere Leiterplatte auf der anderen Hubeinrichtung bestückt wird.
Auf diese Weise kann die Bestückleistung
einer Bestückvorrichtung
erheblich gesteigert werden.
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Außerdem hat
die Verwendung der weiteren Hubeinrichtung den Vorteil, dass mit
dem beschriebenen Transportsystem unterschiedlich große Leiterplatten
ausgehend von der Transport ebene in die Bestückebene bzw. in den über der
Transportebene befindlichen Bestückbereich
transferiert werden können.
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Im
Falle der Bestückung
von kleineren Leiterplatten kann dann lediglich eine Hubeinrichtung verwendet
werden, um eine kleine Leiterplatte anzuheben. Im Falle der Bestückung von
größeren Leiterplatten,
kann sowohl die Hubeinrichtung als auch die weitere Hubeinrichtung
verwendet werden, um die große
Leiterplatte in den Bestückbereich
zu transferieren.
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Die
weitere Hubeinrichtung kann in Bezug auf vorteilhafte Ausgestaltungen
genauso aufgebaut sein wie die oben mit mehreren Ausführungsformen beschriebene
Hubeinrichtung.
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Durch
eine synchronisierte Verfahrbewegung der beiden Hubeinrichtungen
kann gewährleistet
werden, dass auch größere Leiterplatten
ohne eine ungewollte Verkippung angehoben werden. Eine perfekt synchronisierte
Hubbewegung der beiden Hubeinrichtungen kann beispielsweise dadurch realisiert
werden, dass ein gemeinsamer Vertikalantrieb verwendet wird. Sollte
lediglich eine Hubeinrichtung verwendet werden, dann kann durch
eine gezielte Entkopplung einer der beiden Hubeinrichtungen von
dem Vertikalantrieb erreicht werden, dass lediglich die andere Hubeinrichtung
bewegt wird.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung nach Anspruch 8 weist das Transportsystem zusätzlich auf
(a) zumindest eine weitere Transportstrecke zum Transportieren von
Leiterplatten innerhalb der Transportebene entlang der x-Richtung und (b)
eine an der weiteren Transportstrecke angeordnete Hubeinrichtung
zum Anheben einer von der weiteren Transportstrecke zugeführten Leiterplatte
von der Transportebene in die Bestückebene und zum Absenken dieser
Leiterplatte von der Bestückebene
in die Transportebene. Diese an der weiteren Transportstrecke angeordnete
bzw. der weiteren Transportstrecke zugeordnete Hubeinrichtung ist derart
ausgebildet ist, dass die von der weiteren Transportstrecke zuge führte Leiterplatte
ausgehend von der Transportebene ausschließlich durch eine vertikale
Bewegung entlang der z-Richtung
einem weiteren Bestückbereich
zuführbar
ist und dass mittels der weiteren Transportstrecke weitere Leiterplatten
entlang der x-Richtung an der Hubeinrichtung vorbei transportierbar
sind, wenn sich eine von der der weiteren Transportstrecke zugeordneten
Hubeinrichtung aufgenommene Leiterplatte in der Bestückebene
befindet.
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Das
beschriebene Transportsystem kann somit auch als sog. Doppel- oder
auch als Mehrfachtransportsystem ausgebildet sein, bei dem zumindest zwei
Transportstrecken parallel zueinander ausgerichtet sind und Leiterplatten
zwei unterschiedlichen Bestückbereichen
eines Bestückautomaten
zum Zwecke der Bestückung
mit elektronischen Bauelementen zugeführt werden. Dabei ist jeweils
ein Bestückbereich
einer der beiden Transportstrecken zugeordnet.
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Die
Bestückvorgänge in den
verschiedenen Bestückbereichen
können
auf bekannte Weise beispielsweise mit zwei verschiedenen Bestückköpfen durchgeführt werden,
wobei die beiden Bestückköpfe wechselseitig
betrieben werden. Dies bedeutet, dass gerade dann, wenn ein Bestückkopf Bauelemente auf
einer Leiterplatte aufsetzt, der andere Bestückkopf Bauelemente von einer
so genannten Bauelement-Zuführvorrichtung
abholt. Auf diese Weise kann zum einen eine Kollision zwischen den
beiden Bestückköpfen vermieden
werden und zum anderen eine hoch effiziente Bestückung mit einer hohen Bestückleistung
realisiert werden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung nach Anspruch 9 ist an der weiteren Transportstrecke ebenfalls
eine weitere Hubeinrichtung angeordnet, welche an der weiteren Transportstrecke
in Bezug auf die Transportrichtung der weiteren Transportstrecke
stromaufwärts
oder stromabwärts
von der an der weiteren Transportstrecke angeordneten Hubeinrichtung
angeordnet ist. Somit ist auch diese weitere Hubeinrich tung der
weiteren Transportstrecke zugeordnet. Diese weitere Hubeinrichtung
ist derart eingerichtet, dass gemeinsam mit der an der weiteren
Transportstrecke angeordneten Hubeinrichtung die Leiterplatte dem
weiteren Bestückbereich
zuführbar
ist. Ferner ist diese weitere Hubeinrichtung derart ausgebildet,
dass die weiteren Leiterplatten an der der weiteren Transportstrecke zugeordneten
weiteren Hubeinrichtung vorbei transportierbar sind, wenn sich die
von den beiden der weiteren Transportstrecke zugeordneten Hubeinrichtungen
aufgenommene Leiterplatte in der Bestückebene befindet.
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Die
der weiteren Transportstrecke zugeordnete weitere Hubeinrichtung
kann in analoger Weise wie die der Transportstrecke zugeordnete
weitere Hubeinrichtung ausgebildet und aufgebaut sein. Die beiden
der weiteren Transportstrecke zugeordneten Hubeinrichtungen können somit
in geeigneter Weise zusammen bewegt werden, so dass auch größere Leiterplatten,
die sich über
beide Hubeinrichtungen erstrecken, zwischen der Transportebene und
der Bestückebene
transferiert werden können.
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Mit
dem Anspruch 10 wird ein Bestückautomat
zum Bestücken
von Leiterplatten mit elektronischen Bauelementen beschrieben. Dieser
Bestückautomat
weist ein Transportsystem gemäß einem
der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele
auf.
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Dem
beschriebenen Bestückautomaten
liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine das oben beschriebene
Transportsystem auf einfache Weise in Topologien von bereits bekannten
Bestückautomaten integriert
werden kann. Wie oben bereits dargelegt, erlaubt das oben beschriebene
Transportsystem ein Vorbeischleusen von Leiterplatten bereits bei
einer vergleichsweise geringen Höhendifferenz
zwischen der Transportebene und der Bestückebene. Damit sind zur Implementierung
der oben beschriebenen Transportsystems in einem herkömmlichen
Bestückautomaten
lediglich geringe Umbauten erforderlich. Ein Hersteller von Bestückautomaten
kann somit beispielsweise einen bestimmten Typ von Bestückautomat
in zwei Versionen anbieten. Eine Version weist dabei ein herkömmliches
Leiterplatten-Transportsystem auf und eine andere Version ist mit
dem oben beschriebenen Transportsystem für Leiterplatten ausgestattet.
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Mit
dem Anspruch 11 wird eine Bestücklinie zum
Bestücken
von Leiterplatten mit Bauelementen beschrieben. Die Bestücklinie
weist zumindest einen Bestückautomaten
des oben beschrieben Typs auf.
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Der
beschriebenen Bestücklinie
liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich das oben beschriebene Transportsystem
auch über
mehrere Bestückautomaten
erstrecken kann. Damit kann der Fertigungsablauf in einer gesamten
Bestücklinie
dahingehend optimiert werden, dass ein Stau von Leiterplatten durch
ein Vorbeischleusen der Leiterplatten an einer angehobenen Leiterplatte,
die gerade bestückt
wird, vermieden wird.
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Die
Bestücklinie
kann neben einem, zwei oder mehreren Bestückautomaten auch weitere Maschinenkomponenten
einer ganzen Fertigungslinie aufweisen. So kann die Bestück- bzw.
Fertigungslinie beispielsweise (a) einen Siebdrucker zum Auftragen von
Lotpaste auf die später
zu bestückenden
Leiterplatten, (b) ein optisches Inspektionssystem zur Vermessung
und zur Durchführung
einer Qualitätskontrolle
der hergestellten elektronischen Baugruppen und/oder (c) einen sog.
Reflow-Ofen aufweisen, in dem die durch Bestückung hergestellten elektronischen
Baugruppen verlötet
werden.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen.
Die einzelnen Figuren der Zeichnung dieser Anmeldung sind lediglich
als schematisch und als nicht maßstabsgetreu anzusehen.
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1 zeigt
ein Transportsystem, welche entlang einer Transportrichtung zwei
Hubeinrichtungen aufweist, mit denen eine oder mehrere Leiterplatten von
einer Transportebene in eine Bestückebene angehoben werden können.
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2a zeigt
in einer Querschnittsansicht senkrecht zur Transportrichtung ein
Transportsystem mit zwei Hubeinrichtungen zum Anheben einer Leiterplatte
in eine Bestückebene.
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2b zeigt
in einer Seitenansicht parallel zur Transportrichtung das in 2a dargestellte Transportsystem.
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3 zeigt
eine Bestücklinie,
welche zwei Bestückautomaten
aufweist, die mittels eines Doppeltransportsystems für Leiterplatten
miteinander verbunden sind.
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4 zeigt
ein Transportsystem mit einer abgewandelten Hubeinrichtung.
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An
dieser Stelle bleibt anzumerken, dass sich in der Zeichnung die
Bezugszeichen von gleichen oder von einander entsprechenden Komponenten
lediglich in ihrer ersten Ziffer unterscheiden.
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1 zeigt
ein Transportsystem 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Das Transportsystem 100 weist eine Transportstrecke 110 auf,
mittel welcher Leiterplatten 111, 112 entlang
einer Transportrichtung 110a einem Bestückbereich 131 eines
nicht dargestellten Bestückautomaten
zum Zwecke der Bestückung
der Leiterplatten 111, 112 mit elektronischen
Bauelementen zugeführt werden
können.
Auch der Abtransport von zumindest teilweise bestückten Leiterplatten 111, 112 aus
dem Bestückbereich 131 erfolgt
mittels des Leiterplatten-Transportsystems 100.
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Das
Leiterplatten-Transportsystems 100 weist zwei Hubeinrichtungen,
eine erste Hubeinrichtung 121 und eine zweite Hubeinrichtung 122 auf,
die entlang der Transportrichtung 110a unmittelbar hintereinander
angeordnet sind. Beide Hubeinrichtungen 121, 122 sind
dem Bestückbereich 131 zugeordnet.
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Die
Hubeinrichtungen 121 und 122 weisen jeweils ein
Hubelement 125 auf, welches relativ zu der Transportstrecke 110 entlang
einer vertikalen Hubbewegung 121a bzw. 122a verschiebbar
ist. Auf diese Weise kann die erste Leiterplatte 111 bzw.
die zweite Leiterplatte 112 von einer Transportebene 135 in
eine Bestückebene 136 angehoben
werden. Die vertikale Beabstandung zwischen der Transportebene 135 und
der Bestückebene 136 ist
dabei so groß, dass
nicht dargestellte weitere Leiterplatten unter der angehobenen Leiterplatte 111 bzw. 112 hindurch
geschleust werden. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Rückstau von
weiteren Leiterplatten auf der Transportstrecke 110 vermieden
und so ein zügiger Leiterplattentransport
hin zu stromabwärts
befindlichen weiteren Bestückungsbereichen
gewährleistet werden.
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Die 2a und 2b zeigen
in verschiedenen Ansichten ein Transportsystem 200, welches eine
Transportstrecke 210 aufweist, entlang der zwei Hubeinrichtungen,
eine erste Hubeinrichtung 221 und eine zweite Hubeinrichtung 222,
angeordnet ist. Die Transportrichtung der Transportstrecke 210 ist mit
dem Bezugszeichen 210a gekennzeichnet. 2a zeigt
das Transportsystem 200 in einer Querschnittsansicht senkrecht
zur Transportrichtung, 2b zeigt das Transportsystem 200 in
einer Seitenansicht parallel zur Transportrichtung.
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Die
Transportstrecke 210 weist mehrere Abschnitte auf, von
denen in 2b zwei dargestellt sind. Jeder
der Abschnitte weist zumindest zwei Transportrollen 215 auf,
welche ein Transport- bzw. Förderband 216 antreiben.
Das Transportband 216 umfasst in bekannter Weise zwei Riemen,
die in Transportrichtung gesehen auf der linken bzw. auf der rechten
Seite der Transportstrecke 210 verlaufen. Auf den Transportriemen
liegen die zu transportierenden Leiterplatten 211 auf.
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Das
Transportsystem 200 weist zwei unterschiedliche Referenzebenen,
eine Transportebene 235 und eine Bestückebene 236, auf.
Mittels der beiden Hubeinrichtungen 221 und 222 können von
der Transportstrecke 210 bereit gestellte Leiterplatten 211 von
der Transportebene 235 in die Bestückebene 236 angehoben
werden. Die Hubeinrichtungen 221 und 222 sind
dabei derart an der Transportstrecke 210 angeordnet, dass
die Leiterplatten 211 durch entsprechende Hubbewegungen 221a bzw. 222a in einen
Bestückbereich 231 angehoben
werden können.
Abhängig
von der Größe der in
dem Bestückbereich 231 zu
bestückenden
Leiterplatte 211 erfolgt das Anheben in die Bestückebene 236 mittels
einer Hubeinrichtung 221 oder mittels beider Hubeinrichtungen 221 und 222.
Bei der Bestückung
einer kleinen Leiterplatte 211, welche zumindest nicht
länger ist
als eine Hubeinrichtung, genügt
die Aktivierung von einer Hubeinrichtung. Im Falle der Bestückung einer
größeren Leiterplatte,
welche länger
ist als eine Hubeinrichtung aber zumindest nicht länger ist
als beide Hubeinrichtungen 221 und 222 zusammen,
erfolgt das Anheben der Leiterplatte durch eine synchronisierte
Hubbewegung beider Hubeinrichtungen 221 und 222.
In diesem Fall wird die Leiterplatte in der Bestückebene 236 von beiden
Hubeinrichtungen unterstützt.
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Unabhängig von
der Größe der zu
bestückenden
Leiterplatte sind die beiden Hubeinrichtungen derart ausgebildet,
dass weitere Leiterplatten auf der Transportstrecke 210 an
einer angehobenen Leiterplatte vorbei geschleust bzw. unter einer
angehobenen Leiterplatte hindurch transportiert werden können. Auf
diese Weise kann ein Rückstau
von Leiterplatten verhindert werden, wenn der Bestückprozess für eine angehobene
Leiterplatte länger
dauert als typische Bestückprozesse
für andere
Leiterplatten, die in anderen nicht dargestellten Bestückbereichen
bestückt
werden, welche sich in Transportrichtung 210a gesehen vor
oder hinter dem Bestückbereich 231 befinden.
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Im
Gegensatz zu bekannten Lösungen
zum Transport von Leiterplatten auf zwei unterschiedlichen Ebenen
erfolgt bei der der hier beschriebenen Lösung ein Leiterplattentransport
entlang der Transportrichtung 210 lediglich auf der unteren
Transportebene 235. Eine horizontale Bewegung von Leiterplatten
in der Bestückebene
ist weder möglich
noch vorgesehen. Die zu bestückenden
Leiterplatten werden somit ausschließlich mittels der Transportstrecke 210 in
den Bestückbereich 231 transferiert
und dort auf die entsprechenden Arbeitshöhe bzw. in die Bestückebene 236 angehoben.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass das Transportsystem auch mit lediglich
einer Hubeinrichtung realisiert werden kann. In diesem Fall können dann nur
Leiterplatten angehoben bzw. bestückt werden, welche zumindest
nicht wesentlich größer sind
als die eine verwendete Hubeinrichtung.
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Die
Hubeinrichtungen 221 bzw. 222 weisen jeweils ein
als Hebebalken ausgebildetes Hubelement 225 auf, welche
an einer nicht dargestellten Führung
relativ zu einem Chassis 226 in vertikaler Richtung verschiebbar
ist. Zur Erzeugung der durch einen Doppelpfeil 221a bzw. 222a bezeichneten Hubbewegung
ist ein Vertikalantrieb 227 vorgesehen. Der Vertikalantrieb 227 ist
außerhalb
des Transportbereiches der Transportstrecke 210 angeordnet, um
die Transport von Leiterplatten auch dann nicht zu behindern, wenn
sich eine Leiterplatte in der Bestückebene 235 befindet.
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Die
Hebebalken 225 sind mittels nicht dargestellter Längsverstrebungen
zu einem starren Rahmen verbunden. An dem Rahmen befinden sich Leiterplatten-Unterstützungselemente 229 und
zwei Hubbleche 228, welche von unten an die anzuhebende
Leiterplatte 211 angreifen. Die Hubbleche 228 greifen
dabei an zwei seitlichen Rändern
der Leiterplatte 211 an, so dass die in der Bestückebenen 236 befindliche
Leiterplatte 211 zwischen den beiden Hubblechen 228 auf
der einen Seite und zwei oberen Anschlägen 226a auf der anderen
Seite fest eingeklemmt werden kann. Da die Hubbleche 228 und
die oberen Anschläge 226a auf
einander unmittelbar gegenüber
liegenden Seiten der Leiterplatte 211 angeordnet sind,
wird die Leiter platte 211 auch bei einer sehr festen Klemmung
nicht verbogen.
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Um
auch ein unbeabsichtigtes Durchbiegen insbesondere einer größeren Leiterplatte
in der Bestückposition
zu verhindern, sind die Leiterplatten-Unterstützungselemente 229 vorgesehen,
welche jeweils einen Sockel 229b und einen Stützstift 229a aufweisen.
Die Leiterplatten-Unterstützungselemente 229 können dabei über die
gesamte Fläche der
Leiterplatte in geeigneter Weise verteilt sein. Die Unterstützungselemente 229 können auf
einer nicht dargestellten Platte angeordnet sein, welche beispielsweise
an den beiden quer zur Transportrichtung verlaufenden Hebebalken 225 befestigt
ist. Die Leiterplatten-Unterstützungselemente 229 können dann
nahezu beliebig auf dieser Platte verteilt sein, so dass insbesondere
eine Abstützung
in der Mitte der Leiterplatte 211 möglich ist, wo die Gefahr des Durchbiegens
am größten ist.
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3 zeigt
in einer schematischen Darstellung eine Bestücklinie 350 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Die Bestücklinie 350 weist
zwei Bestückautomaten,
einen ersten Bestückautomaten 361 und
einen zweiten Bestückautomaten 362,
auf, welche mittels eines sog. Doppeltransportsystems für Leiterplatten
miteinander verbunden sind. Das Doppeltransportsystem weist eine
erste Transportstrecke 313 und eine zweite Transportstrecke 314 auf,
auf der nicht dargestellte Leiterplatten entlang einer Transportrichtung 313a bzw. 314a transportiert
werden können.
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In
dem Bestückautomaten 362 sind
vier Hubeinrichtungen vorgesehen. Eine erste Hubeinrichtung 321 und
eine zweite Hubeinrichtung 322 sind der ersten Transportstrecke 313 zugeordnet,
eine dritte Hubeinrichtung 323 und eine vierte Hubeinrichtung 324 sind
der zweiten Transportstrecke 314 zugeordnet. Die Hubeinrichtungen
sind genauso aufgebaut wie die in 2 dargestellten
Hubeinrichtungen 221 und 222, die oben bereits
ausführlich
beschrieben wurden.
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Neben
dem Bestückautomat 361,
der gemäß dem hier
dargestellten Ausführungsbeispiel
genauso aufgebaut ist wie der Bestückautomat 362, kann
die Bestücklinie 350 noch
weitere Maschinen bzw. Komponenten umfassen, welche in 3 nicht
dargestellt sind. Eine mögliche
weitere Komponente der Bestücklinie
ist beispielsweise ein Siebdrucker zum Auftragen von Lotpaste auf
die später
zu bestückenden
Leiterplatten, ein automatisches optisches Inspektionssystem zur
Vermessung und zur Durchführung
einer Qualitätskontrolle
der hergestellten elektronischen Baugruppen und/oder ein Ofen zum
Verlöten
der hergestellten elektronischen Baugruppen.
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Die
mit dem beschriebenen Doppeltransportsystem ausgestattete Bestücklinie
kann in bekannter Weise in verschiedenen Betriebsarten betrieben
werden. Beispielsweise können
die beiden Transportstrecken 313 und 314 vollständig unabhängig voneinander
betrieben werden(asynchroner Betrieb), so das die beiden Bestückautomaten
eigentlich als zwei getrennte Bestückplattformen aufgefasst werden können.
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Ebenso
können
die beiden Transportstrecken 313 und 314 jedoch
auch in synchronisierter Weise betrieben werden. Dabei ist jeder
Transportspur 313 und 314 ein in 3 nicht
dargestellter Bestückkopf
zugeordnet, wobei die beiden Bestückköpfe bevorzugt wechselseitig
betrieben werden. Dies bedeutet, dass gerade dann, wenn ein Bestückkopf Bauelemente
auf einer Leiterplatte aufsetzt, der andere Bestückkopf Bauelemente von einer
so genannten Bauelement-Zuführvorrichtung
abholt. Auf diese Weise kann zum einen eine Kollision zwischen den beiden
Bestückköpfen vermieden
und zum anderen eine besonders effiziente Bestückung realisiert werden.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen
lediglich eine 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.
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Zusammenfassend
bleibt festzustellen: Diese Anmeldung beschreibt ein Transportsystem 200 mit
dem Leiterplatten 211 vereinzelt und hintereinander in
zumindest einen Bestückbereich 231 gefahren werden
können.
Die Transportebene 235 und die Bestückebene 236 sind voneinander
getrennt und befinden sich in verschiedenen Höhenlagen. Jede Leiterplatte 211 wird
separat mit zumindest einer eigenen Hubeinrichtung bzw. einem eigenen
Hubtisch 221, 222 in die Bestückebene 236 gehoben,
wobei der Hubtisch 221, 222 genau einem Bestückbereich 231 eines
Bestückautomaten
zugeordnet ist. Eine horizontale Verschiebung der Leiterplatte 211 in
der Bestückebene 236 zum
Zwecke des Einbringens der Leiterplatte 211 in den Bestückbereich 231 ist
weder erforderlich noch möglich.
An einer von der Transportebene 235 auf die Bestückebene 236 angehobenen Leiterplatte 211 können weiter
Leiterplatten vorbei geschleust werden, ohne dass der Transport
durch die angehobene Leiterplatte 211 bzw. durch den Hubtisch 221, 222 behindert
wird. Nach dem Bestückvorgang
wird die zumindest teilweise bestückte Leiterplatte 211 auf
die Transportebene 235 abgesenkt und kann, ohne andere
in anderen Bestückbereichen
in Bearbeitung befindlichen Leiterplatten zu beeinträchtigen,
aus dem Bestückautomaten
transportiert werden. Der Transportvorgang der einen Leiterplatten
ist somit vom Bestückvorgang
der anderen Leiterplatten unabhängig.
Das Transportsystem kann eine oder mehrere Transportstrecken 313, 314 aufweisen,
denen jeweils zumindest ein Hubtisch 321, 322, 323, 324 zugeordnet
ist. Der Hubtisch kann somit sowohl in Verbindung mit einem Einfach- als auch in Verbindung
mit einem Mehrfach-Transportsystem für Leiterplatten 211 verwendet
werden.
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Nach 4 besteht
eine abgewandelte andere Hubeinrichtung 421 aus zwei übereinander
angeordneten Teiltransporten 425 der abgewandelten Transportstrecke 410,
wobei der Höhenabstand
zwischen den Teiltransporten 425 dem Abstand zwischen einer
weiteren Transportebene 435 und einer weiteren Bestückebene 436 entspricht.
Zwei der anderen Hubeinrichtungen 421 sind in der Transportrichtung
x unmittelbar hinteinanderliegend angeordnet. Bei angehobener Hubeinrichtung 421 wird
die Transportstrecke 410 durch den unteren Teiltransport 425 geschlossen,
so dass weitere der Leiterplatten 411 an der in die Bestückebene 436 angehobenen Leiterplatte 411 in
der Transportrichtung x vorbei geschleust werden können.
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- 100
- Transportsystem
- 110
- Transportstrecke
- 110a
- Transportrichtung
- 111
- erste
Leiterplatte
- 112
- zweite
Leiterplatte
- 121
- erste
Hubeinrichtung
- 121a
- Hubbewegung
- 122
- zweite
Hubeinrichtung
- 122a
- Hubbewegung
- 125
- Hubelement/Hebebalken/Heberahmen
- 131
- Bestückbereich
- 135
- Transportebene
- 136
- Bestückebene
- 200
- Transportsystem
- 210
- Transportstrecke
- 210a
- Transportrichtung
- 211
- Leiterplatte
- 215
- Transportrollen
- 216
- Transportband
- 221
- erste
Hubeinrichtung
- 221a
- Hubbewegung
- 222
- zweite
Hubeinrichtung
- 222a
- Hubbewegung
- 225
- Hubelement/Hebebalken/Heberahmen
- 226
- Chassis
- 226a
- oberer
Anschlag
- 227
- Vertikalantrieb
- 228
- Hubblech
- 229
- Leiterplatten-Unterstützungselement
- 229a
- Stützstift
- 229b
- Sockel
- 231
- Bestückbereich
- 235
- Transportebene
- 236
- Bestückebene
- 313
- erste
Transportstrecke
- 313a
- Transportrichtung
- 314
- zweite
Transportstrecke
- 314a
- Transportrichtung
- 321
- erste
Hubeinrichtung
- 322
- zweite
Hubeinrichtung
- 323
- dritte
Hubeinrichtung
- 324
- vierte
Hubeinrichtung
- 350
- Bestücklinie
- 361
- erster
Bestückautomat
- 362
- zweiter
Bestückautomat
- 410
- abgewandelte
Transportstrecke
- 411
- weitere
Leiterplatte
- 421
- andere
Hubeinrichtung
- 425
- Teiltransport
- 435
- Transportebene
- 436
- Bestückebene