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Die Erfindung betrifft eine Zuführvorrichtung für einen Bestückautomaten zum Transportieren von in einem Bauelementgurt bereitgestellten Bauelementen sowie einen Bestückautomat.
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Bei Bestückautomaten zum Bestücken von Substraten mit Bauelementen sind seitlich an einer Transportstrecke für die Substrate Zuführvorrichtungen für Bauelemente angeordnet. Ein durch ein Positioniersystem verfahrbarer Bestückkopf des Bestückautomaten holt die Bauelemente von den Zuführvorrichtungen ab, verfährt diese zu einem Bestückbereich des Bestückautomaten, in dem das zu bestückende Substrat bereitgestellt ist, und setzt die Bauelemente auf dem Substrat ab. Für die Bereitstellung der Bauelemente werden so genannte Gurt-Feeder eingesetzt, welche zum Transport und Zuführen von in Gurten gelagerten Bauteilen geeignet sind. Die Bauelemente sind dabei in taschenartigen Vertiefungen des Bauelementgurts magaziniert und mittels einer Deckfolie gegen Herausfallen oder Beschädigungen geschützt. Mittels der Gurt-Feeder werden die derart magazinierten Bauteile zu einer Abholposition transportiert, an der die Bauteile nach Abzug der Deckfolie von dem Bestückkopf aus den Gurttaschen abgeholt werden können. Der leere Gurt verlasst die Zuführvorrichtung an einer geeigneten Stelle. Eine derartige Zuführvorrichtung ist beispielsweise aus der
EP 1374657 B1 bekannt.
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Aus der
US 69 66 738 B1 ist eine Zuführvorrichtung für Bauelemente bekannt, die in taschenartigen Vertiefungen eines Bauelementegurts aufgenommen sind. Dieser Bauelementegurt wird entlang eines Transportpfades vor einer Abzugsvorrichtung um seine Langsachse gekippt. Nach Abzug der Deckfolie werden die Bauelemente mittels sogenannten Ausstoßstiften aus den Taschen herausgestoßen und in einer Aufnahme aufgenommen.
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Die
JP 62161663 A beschreibt einen Gurtförderer, bei dem der Gurt um eine Längsachse gekippt wird. Der Gurt ist ein Transportgurt für bedrahtete Bauelemente, deren Anschlussdrähte vom Gurt fixiert werden. Der Gurt weist keine Vertiefungen für Bauelemente auf.
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Um das benötigte Bauteilspektrum abdecken zu können, werden mehrere Zuführvorrichtungen nebeneinander an der Transportstrecke für die Substrate angeordnet. Der Gurt wird dabei auf der der Transportstrecke abgewandten Seite in die Zuführvorrichtung eingefädelt und innerhalb der Zuführvorrichtung zu der Abholposition transportiert. Häufig muss ein möglichst großes Bauteilspektrum bereitgestellt werden, wobei der hierfür zur Verfügung stehende Platz in der Maschine begrenzt ist. Daher sind die einzelnen Zuführmodule möglichst schmal auszuführen. Werden jedoch die seitlichen Gehäuseteile des Zuführmoduls sehr flach ausgeführt, leidet hierunter die Stabilität. Ferner können aufgrund des begrenzt zur Verfügung stehenden Bauraumes keine kostengünstigen Standardbauteile (wie beispielsweise Stecker, Lager, Sensoren oder Antriebe) eingesetzt werden, wodurch teure Sonderbauformen erforderlich werden.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zuführvorrichtung sowie einen Bestückautomat bereitzustellen, welche sich durch eine höhere Flexibilität hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung auszeichnen.
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Diese Aufgabe wird durch die Zuführvorrichtung und den Bestückautomaten gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Zuführvorrichtung zum Zuführen von in einem Bauelementgurt bereitgestellten Bauelementen für einen Bestückautomaten gemäß Anspruch 1 weist einen Transportpfad auf, entlang dessen die Bauelemente in einer Förderrichtung zu einer Abholposition transportierbar sind. Der Bauelementgurt weist dabei taschenartige Vertiefungen zur Aufnahme jeweils eines der Bauelemente auf, welche mit einer auf den Bauelementgurt aufgebrachten Deckfolie abdeckbar sind. Nach Abzug der Deckfolie können die Bauelemente an der Abholposition durch einen Bestückkopf des Bestückautomaten abgeholt werden. Ferner weist die Zuführvorrichtung eine erste Kippeinrichtung auf, welche entlang des Transportpfades der Zuführvorrichtung vor einer Abzugseinrichtung zum Abzug der Deckfolie angeordnet ist und mittels der der Bauelementgurt um seine Längsachse kippbar ist.
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Durch das Kippen des Bauelementgurts um seine Längsachse ergeben sich mehrere Freiheitsgrade für die konstruktive Gestaltung der Zuführvorrichtung. In den Bereichen der Zuführvorrichtung, in denen der Bauelementgurt gekippt geführt ist, nimmt der Gurt, bezogen auf das Breitenmaß der Zuführvorrichtung, weniger Platz in Anspruch. Der somit gewonnene Bauraum kann beispielsweise zur Versteifung der Zuführvorrichtung im Bereich der seitlichen Gehäusewände verwendet werden. Ebenso ist es möglich, durch den Platzgewinn vermehrt standardisierte Materialien oder Baugruppen wie beispielsweise Antriebe, Sensoren oder Stecker einzusetzen, was sich günstig auf die Herstellkosten, vor allem aber auf die Entwicklungskosten auswirkt. Ferner ist es möglich, die Zuführvorrichtung derart zu gestalten, dass das äußere Breitenmaß zumindest in Teilbereichen reduziert werden kann. Hierdurch ließe sich beispielsweise eine bessere Wärmeabfuhr realisieren. Insgesamt kann dadurch eine höhere Flexibilität hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung der Zuführvorrichtung erreicht werden.
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In einer Ausgestaltung der Zuführvorrichtung nach Anspruch 2 kippt die erste Kippeinrichtung den Bauelementgurt in eine erste Kipprichtung. Eine zweite Kippeinrichtung ist in Förderrichtung vor der Abzugseinrichtung angeordnet und derart ausgebildet, dass sie den Bauelementgurt in eine zweite Kipprichtung kippt, welche der ersten Kipprichtung entgegengesetzt ist.
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Durch die erste Kippeinrichtung wird der Bauelementgurt in eine Lage gekippt, die es ermöglicht, den Bauraum innerhalb des Gehäuses der Zuführvorrichtung effizienter auszunutzen. Die zweite Kippeinrichtung dient dazu, den Gurt anschließend in eine Lage zu kippen, in welcher der Bestückkopf Bauelemente aus den taschenartigen Vertiefungen des Bauelementgurtes entnehmen kann. Der Gurt wird demnach nur streckenweise gekippt, was eine höhere Flexibilität hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung erlaubt. Durch die Bemessung der Kippwinkel oder zumindest eines Kippwinkels ist es möglich, den Bauelementgurt in unterschiedlichen Lagen der Zuführvorrichtung zuzuführen bzw. die Abhollage, aus der die Bauelemente durch den Bestückkopf abgeholt werden, den individuellen Gegebenheiten flexibel anzupassen. Beispielsweise kann durch eine waagrechte Gurtzuführung eine ergonomische und bedienerfreundliche Konstruktion ermöglicht werden.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Zuführvorrichtung nach Anspruch 3 ist mindestens eine weitere Kippeinrichtung in Förderrichtung nach der Abholposition angeordnet.
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Dadurch kann auch nach der Abholposition der Bauelementgurt in eine Lage gekippt werden, die einem Konstrukteur in diesem Bereich einen größeren Spielraum bei der Gestaltung der Zuführvorrichtung bzw. bei der Anordnung oder Auswahl der einzelnen Komponenten oder Baugruppen der Zuführvorrichtung ermöglicht.
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In einer Ausgestaltung der Zuführvorrichtung nach Anspruch 4 ist mindestens eine der Kippeinrichtungen als Leitblech ausgebildet.
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Unter einem Leitblech wird ein Element verstanden, welches den Bauelementgurt in seiner Orientierung beeinflusst und in einer Raumrichtung einen dünnen Querschnitt im Vergleich zu den beiden anderen Raumrichtungen aufweist. Es kann aus beliebigem Material hergestellt sein, wobei es sich sowohl um metallische Materialien als auch um jeden anderen geeigneten Werkstoff, beispielsweise Kunststoff handeln kann. Durch die Orientierung des Leitblechs relativ zum Bauelementgurt sind beliebige Kippwinkel realisierbar. Ferner handelt es sich bei Leitblechen um einfache und kostengünstig zu realisierende Lösungen, was sich vorteilhaft auf die Entwicklungs- und Herstellkosten auswirkt.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Zuführvorrichtung nach Anspruch 5 ist mindestens eine der Kippeinrichtungen als verdrillter Gurtkanal ausgebildet.
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Hierdurch kann eine exakte und stabile Führung des Bauelementgurts erreicht werden. Auch bezüglich der Kostenposition entstehen kaum Nachteile, da die Zuführvorrichtungen entweder aus Vollmaterial gefräst oder spritzgegossen werden. In beiden Fällen ist jedoch der Mehraufwand durch die gedrillte Kontur des Gurtkanals vernachlässigbar. Ferner hat ein Gurtkanal noch den zusätzlichen Vorteil, dass der Gurt durch den geschlossenen Kanal zusätzlich geschützt wird.
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Gemäß Anspruch 6 wird ein Bestückautomat zum Bestücken von Substraten mit Bauelementen beansprucht, welcher mindestens eine Zuführvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweist. Zu den sich hieraus ergebenden Vorteilen wird auf die Ausführungen zu den obigen Ansprüchen verwiesen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind
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1 eine schematische Darstellung eines Bestückautomaten,
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2a/2b/2c schematische Schnittdarstellungen verschiedener Ausführungsbeispiele durch die Zuführvorrichtung
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1 zeigt schematisch einen Bestückautomaten 1 zum Bestücken von Substraten 2 mit Bauelementen 3. Der Bestückautomat besteht aus einem Querträger 7, welcher sich in einer Y-Richtung erstreckt und fest mit einem Maschinengestell (nicht dargestellt) verbunden ist. Am Querträger 7 ist ein Portalarm 8 angebracht, welcher sich in x-Richtung erstreckt und in y-Richtung verschiebbar am Querträger 7 befestigt ist. Durch die x-Achse und die y-Achse wird dabei ein orthogonales Bezugssystem gebildet. Am Portalarm 8 ist der Bestückkopf 6 in x-Richtung verschiebbar angebracht. Weiterhin ist eine Transportstrecke 4 zum Transport der Substrate 2 zu einer Bestückposition vorgesehen. Seitlich der Transportstrecke 4 sind in der Nähe der Bestückposition Zuführvorrichtungen 5 angeordnet, welche die elektrischen Bauelemente 3 bereitstellen.
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Zum Bestücken der Substrate 2 werden diese über die Transportstrecke 4 zu ihrer Bestückposition transportiert. Die von der Zuführvorrichtung 5 bereitgestellten elektrischen Bauelemente 3 werden von dem Bestückkopf 6 abgeholt und auf dem Substrat 2 positioniert.
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Die 2a, 2b und 2c stellen Ausführungsbeispiele der Zuführvorrichtung 5 dar, wobei die Zuführvorrichtungen 5 mindestens eine Kippeinrichtung 21, 22, 23 zum Kippen des Bauelementgurts 9 aufweisen. Vorab ist anzumerken, dass die 2a, 2b, und 2c, welche jeweils einen Schnitt in y-Richtung zeigen, sich im Wesentlichen nur durch die Anordnung und Anzahl der Kippeinrichtungen 21, 22, 23 voneinander unterscheiden. Daher werden der allgemeine Aufbau sowie die grundsätzliche Funktionsweise der Zuführvorrichtung 5 anhand von 2a beschrieben. Dies gilt jedoch analog auch für die Ausführungsbeispiele der 2b und 2c.
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2a zeigt eine Zuführvorrichtung 5 mit einem Gehäuse 15, in dem ein Transportpfad 20 zum Transportieren eines Bauelementgurts 9 ausgebildet ist. In dem Gehäuse 15 sind weiterhin eine Zuführöffnung 28 zum Einführen des Bauelementgurts 9 in den Transportpfad 20, sowie eine Ausgangsöffnung 29, aus der der Bauelementgurt 9 wieder aus der Zuführvorrichtung 5 herausgeführt wird, ausgebildet. In dem Gehäuse 15 ist ferner ein Transportrad 11 ausgebildet, welches an seinem Umfang Transportstifte 12 in radialer Richtung aufweist. Der Bauelementgurt 9 weist entlang seiner Förderrichtung F randseitig angeordnete Transportlöcher 16 auf, in die die Transportstifte 12 des Transportrades 11 eingreifen, so dass bei Drehung des Transportrades 11 der Bauelementgurt 9 in Förderrichtung F schrittweise weitergetaktet werden kann. Ferner weist der Bauelementgurt 9 entlang seiner Förderrichtung F taschenartigen Vertiefungen 13 auf, in welchen die Bauelemente 3 magaziniert sind. Auf seiner Oberseite weist der Bauelementgurt 9 eine Deckfolie 17 auf, welche die taschenartigen Vertiefungen 13 abschließt, so dass die magazinierten Bauelemente 3 nicht herausfallen können und während des Transports geschützt sind. Auf diese Weise werden die in den taschenartigen Vertiefungen 13 des Bauelementgurtes 9 liegende Bauelemente 3 zu einer Abholposition 10 transportiert, wo sie nach Abzug der Deckfolie 17 mittels einer Abzugseinrichtung 18 von einer Pipette 14 des Bestückkopfes 6 entnommen werden können. Nach der Entnahme eines Bauelementes 3 wird der Bauelementgurt 9 über die Transportstifte 12 des Transportrades 11 um eine definierte Strecke weitergefördert, so dass sich das nachfolgende Bauelement 3 an der Abholposition 10 befindet und abgeholt werden kann.
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Ferner ist eine Kippeinrichtung 21 in Förderrichtung F gesehen vor der Abzugseinrichtung 18 angeordnet. Die Kippeinrichtung 21 kann beispielsweise als Leitbleich oder als gedrillter Gurtkanal ausgebildet sein. Die Ausführung als gedrillter Gurtkanal, aus Vollmaterial gefräst oder spritzgegossen, hat dabei den Vorteil, dass der Bauelementgurt 9 durch den geschlossenen Kanal zusätzlich geschützt wird. Der Bauelementgurt 9 wird der Zuführvorrichtung 5 in einer aufrechten Position – dargestellt durch die im Aufriss sichtbaren Transportlöcher 16 und -taschen 13 des Bauelementgurts 9 – durch die Zuführöffnung 28 zugeführt und von der Kippeinrichtung 21 um seine Längsachse derart in eine liegende Position gekippt, dass die Bauelemente 3 an der Abholposition 10 aus den taschenartigen Vertiefungen 13 entnommen werden können. Unter Längsachse, welche parallel zur Förderrichtung orientiert ist, wird dabei die Längserstreckungsrichtung des Bauelementgurts verstanden.
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Da zwischen der Zuführöffnung 28 und der ersten Kippeinrichtung 21 der Bauelementgurt 9 in einer im Wesentlichen aufrechten Position durch die Zuführvorrichtung 5 transportiert wird, ist in diesem Bereich ein Platzgewinn aufgrund des geringeren benötigten Bauraums (in x-Richtung) für den Transportpfad realisierbar. Hierfür ist es nicht zwingend erforderlich, dass der Bauelementgurt 9 – wie dargestellt – um 90° gekippt wird. Auch kleinere Kippwinkel können für die oben genannten Zwecke ausreichend sein.
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Dies hat den Effekt, dass die Zuführvorrichtung 5 beispielsweise schmaler ausgeführt werden kann, so dass sich ein Hohlraum zwischen den einzelnen Zuführvorrichtungen ergibt, wodurch eine verbesserte Wärmeabfuhr ermöglicht wird. Alternativ können unter Beibehaltung der ursprünglichen Baubreite durch den erzielten Platzgewinn in diesem Bereich auch Komponenten angeordnet werden, welche aufgrund ihrer Abmessungen so nicht hätten angeordnet werden können oder für die aufgrund ihrer Abmessungen Sonderkonstruktionen erforderlich gewesen wären. Ferner erlaubt die gekippte Führung des Bauelementgurts 9 bei gleichbleibender Baubreite die Verwendung von Versteifungselementen im Bereich der Seitenwände der Zuführvorrichtung 9. Während des Transports sind die Bauelemente 3 durch die Deckfolie 17 dabei gegen Herausfallen geschützt.
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2b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Zuführvorrichtung 5 mit einer ersten Kippeinrichtung 21 und einer zweiten Kippeinrichtung 22, welche beide in Förderrichtung F gesehen vor der Abholposition 10 angeordnet sind. Der Bauelementgurt 9 wird dabei in einer waagerechten Orientierung, bei der die taschenartigen Vertiefungen 13 in negativer z-Richtung nach oben geöffnet sind, in das Gehäuse 15 der Zuführeinrichtung 5 zugeführt. Durch die erste Kippeinrichtung 21, welche im Gehäuse 15 in der Nähe der Zuführöffnung 28 ausgebildet ist, wird der Bauelementgurt 9 um seine Längsachse gekippt, so dass der für die Gurtführung benötigte Bauraum in x-Richtung im Inneren der Zuführvorrichtung 5 reduziert ist. Der dargestellte Kippwinkel beträgt ca. 90°, es sind jedoch auch kleinere Kippwinkel möglich.
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Durch die zweite Kippeinrichtung 22, welche in unmittelbarer Nähe vor der Abzugseinrichtung 18 angeordnet ist, wird der Bauelementgurt 9 um seine Längsachse soweit in Gegenrichtung gekippt, dass die transportierten Bauelemente 3 an der Abholposition 10 vom Bestückkopf 6 des Bestückautomaten 1 aus den taschenartigen Vertiefungen 13 entnommen werden können. Der leere Bauelementgurt 9 wird in Förderrichtung F weitertransportiert und verlässt die Zuführvorrichtung 5 durch die Ausgangsöffnung 29. Diese Anordnung, bei der der Bauelementgurt 9 streckenabschnittsweise gekippt geführt ist, ermöglicht in diesem Bereich eine höhere Flexibilität hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung der Zuführvorrichtung 5 bei waagrechter und somit ergonomischer und bedienerfreundlicher Gurtzuführung.
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2c zeigt eine weitere Ausgestaltung der Zuführvorrichtung 5, bei der eine weitere Kippeinrichtung 23 in Förderrichtung F nach der Abholposition 10 angeordnet ist. Dabei wird der geleerte Bauelementgurt wiederum um seine Längsachse gekippt und aus der Zuführvorrichtung 5 an einer geeigneten Stelle durch die Ausgangsöffnung 29 wieder aus der Zuführvorrichtung 5 herausgeführt. Somit kann der konstruktive Gestaltungsspielraum auch im Bereich nach der Abholposition deutlich erhöht werden.
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Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die Anzahl und die Anordnung der Kippeinrichtungen 21, 22, 23 je nach den individuellen Bedürfnissen variiert werden können. Prinzipiell sind die Kippeinrichtungen an beliebiger Stelle der Zuführvorrichtung 5 platzierbar. Sinnvoller Weise wird der Bauelementgurt aber in den Bereichen gekippt geführt, die bezüglich der Konstruktion der Zuführvorrichtung 5 problematisch sind, sei es hinsichtlich des Platzbedarfs der dort unterzubringenden Komponenten, oder der Entwärmung oder Versteifung der Zuführvorrichtung in diesen Bereichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bestückautomat
- 2
- Substrat
- 3
- Bauelement
- 4
- Transportstrecke
- 5
- Zuführvorrichtung
- 6
- Bestückkopf
- 7
- Querträger
- 8
- Portalarm
- 9
- Bauelementgurt
- 10
- Abholposition
- 11
- Transportrad
- 12
- Transportstift
- 13
- taschenartigen Vertiefungen
- 14
- Pipette
- 15
- Gehäuse
- 16
- Transportlöcher
- 17
- Deckfolie
- 18
- Abzugseinrichtung
- 20
- Transportpfad
- 21
- erste Kippeinrichtung
- 22
- zweite Kippeinrichtung
- 23
- weitere Kippeinrichtung
- 24
- Umlenkstift
- 25
- Rolle
- 26
- Leitblech
- 27
- Gurtkanal
- 28
- Zuführöffnung
- 29
- Ausgangsöffnung
