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Die
Erfindung betrifft eine Fertigungslinie zum Bestücken von
Substraten mit Bauelementen sowie ein Fertigungsverfahren zur Herstellung
elektronischer Baugruppen.
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Bei
der Herstellung elektronischer Baugruppen werden Substrate, beispielsweise
Leiterplatten, mit diversen Bauelementen bestückt. Im Bereich
der Fertigung werden hierfür so genannte Bestückautomaten
eingesetzt, welche die Bauelemente mittels einer geeigneten Positionier-
und Bestückvorrichtung an vordefinierten Positionen auf
den Substraten platzieren. Derartige Bestückautomaten können
als „stand-alone”-Geräte betrieben werden,
werden aber oftmals mit einem Transportsystem für die Substrate verbunden
und zu Fertigungslinien zusammengefasst, wobei eine Fertigungslinie
neben den Bestückautomaten auch weitere Einrichtungen,
wie beispielsweise Leiterplattendrucker, Lötofen oder Inspektionsautomaten,
umfassen kann. Derartige Fertigungslinien sind im Allgemeinen durch
eine starre Verkettung der einzelnen, die Linie bildenden Komponenten
mit vergleichsweise hohem Automatisierungsgrad gekennzeichnet.
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Aus
der Patentschrift
US
5692292 A ist eine Fertigungslinie bekannt, bei der die
einzelnen Komponenten mit Hilfe eines integrierten Transportsystems
für die Substrate starr miteinander verkettet sind. Hieraus
ergibt sich jedoch der Nachteil, dass bei einem Ausfall einer Komponente – beispielsweise aufgrund
eines Produktwechsels oder wegen eines technischen Defekts – der
Bestückprozess auf der gesamten Fertigungslinie unterbrochen
ist. Dies liegt in erster Linie daran, dass ein Eingriff in den
Bestückautomaten eine Unterbrechung des Schutzkreises nach
sich zieht, wovon auch das in den Bestückautomaten integrierte
Transportsystem betroffen ist. Hierdurch wird der Fertigungsfluss
unterbrochen, die Versorgung der übrigen Komponenten der
Linie mit Substraten ist nicht mehr gewährleistet. Der
Leistungsabfall der Fertigungslinie richtet sich somit nicht nur nach
der Stillstandszeit der ausgefallenen Komponente, sondern wird durch
die Anzahl der weiteren Komponenten im Linienverbund, welche zwangsweise
unproduktiv sind, noch verstärkt.
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Es
ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fertigungslinie
sowie ein Fertigungsverfahren bereitzustellen, mit deren Hilfe die
Flexibilität sowie die Bestückleistung einer Fertigungslinie erhöht
werden können.
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Diese
Aufgabe wird durch die Fertigungslinie sowie das Fertigungsverfahren
gemäß den unabhängigen Ansprüchen
gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der
abhängigen Ansprüche.
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Die
erfindungsgemäße Fertigungslinie umfasst ein Transportsystem,
welches zum Transport von Substraten eines zu fertigenden Produktsortiments
innerhalb der Fertigungslinie ausgebildet ist, sowie Robotermodule,
welche zum Bestücken der Substrate ausgebildet sind. Dabei
sind die Robotermodule fest aber lösbar mit dem Transportsystem
zur Bestückung gekoppelt, wobei die Funktionalität
der Bestückung eines ersten Produktsortiments durch eine
Anzahl an ersten Robotermodulen gewährleistet ist. Weiterhin
ist die Funktionalität der Bestückung eines zweiten
Produktsortiments durch eine Anzahl an zweiten Robotermodulen gewährleistet.
Die Robotermodule sind dabei mit einer Steuereinrichtung verbunden,
so dass bei einem kontinuierlich laufenden Betrieb der Fertigungslinie
bei einem Wechsel des ersten Produktsortiments auf das zweite Produktsortiment
jeweils benötigte Robotermodule fest aber lösbar
mit dem Transportsystem zu einer Produktsortimentspezifischen Fertigung
gekoppelt sind.
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Dies
hat den Vorteil, dass bei einer Konfigurationsänderung
der Fertigungslinie, beispielsweise aufgrund eines zu verändernden
Produktspektrums oder Produktsortiments, die von dem Wechsel des ersten
Produktsortiments auf das zweite Produkt sortiment nicht betroffenen
Robotermodule weiterhin produktiv einsetzbar sind. Dies betrifft
beispielsweise Robotermodule, welche mit Bauelementen gerüstet sind,
die sowohl zur Fertigung des ersten als auch des zweiten Produktspektrums
benötigt werden. Durch den modularen Aufbau der Fertigungslinie kann
das Transportsystem auch bei Ausfall eines der Robotermodule weiter
betrieben werden und so die weiteren Robotermodule mit Substraten
versorgen. Eine Unterbrechung des Bestückprozesses – beispielsweise
aufgrund eines Produktwechsels – kann damit vermieden werden.
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Ein
Produktsortiment kann dabei mehrere, unterschiedliche Produkte beinhalten.
Sinnvoller Weise werden ähnliche Produkte, welche beispielsweise
gleiche oder ähnliche Substrate aufweisen und/oder sich
nur durch einige wenige Bauelemente unterscheiden, zu einem Produktsortiment
zusammengefasst.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Fertigungslinie ist die Funktionalität
der Bestückung des ersten Produktsortiments auf zumindest
zwei der ersten Robotermodule redundant verteilt.
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Durch
die Aufteilung der Funktionalität der Bestückung
eines bestimmten Produkts oder Produktspektrums auf mehrere, d.
h. zumindest zwei, Robotermodule kann der Ausfall eines der Robotermodule
durch die übrigen Robotermodule kompensiert werden. Dies
ist ebenso möglich, wenn die Funktionalität eines
Robotermoduls in mehrere Unterfunktionalitäten aufgeteilt
wird, welche wiederum jeweils für sich redundant auf mehrere
Robotermodule der Fertigungslinie verteilt sind. Auf diese Weise
ist auch bei einem Ausfall eines der Robotermodule ein kontinuierlicher,
unterbrechungsfreier Betrieb des Transportsystems und damit der
Fertigungslinie gewährleistet. Das Robotermodul kann im
Servicefall von der bestückenden Linie entfernt werden,
um den Service oder Austausch durchzuführen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Fertigungslinie
zur gleichzeitigen Bearbeitung des ersten Produktsortiments sowie
des zweiten Produktsortiments ausgebildet.
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Damit
wird ein sogenannter „verzahnter” Produktionsumstieg,
d. h. ein Wechsel von Produkt A auf Produkt B möglich,
ohne dass dabei die Fertigungslinie zunächst leer gefahren
werden muss. Ein auf der Fertigungslinie hergestelltes Produkt A
des ersten Produktsortiments muss folglich nicht vollständig
und abschließend bearbeitet werden, bevor mit der Bearbeitung
eines nachfolgenden Produkts B des zweiten Produktsortiments begonnen
werden kann. Vielmehr ist es möglich, dass beide Produkte, beispielsweise
in einer Übergangsphase von Produkt A auf Produkt B, gleichzeitig
von verschiedenen Robotermodulen der Fertigungslinie bearbeitet
werden. Dadurch wird verhindert, dass Robotermodule, welche bereits über
eine für das Produkt B geeignete Rüstung verfügen,
mit unproduktiver Wartezeit belegt sind, während auf anderen
Robotermodulen der Fertigungslinie noch das Produkt A gefertigt
wird. Durch einen derartigen, hinsichtlich der Produktsequenz A-B überlappenden
Fertigungsprozess wird die reale Bestückleistung der Fertigungslinie
deutlich erhöht.
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In
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Fertigungslinie ist
ein Rüstzustand der Fertigungslinie während des
laufenden Betriebs der Fertigungslinie an das zweite Produktsortiment
anpassbar.
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Durch
die Anpassung des Rüstzustands bzw. der Rüstung
während des laufenden Betriebs werden ebenfalls unproduktive
Wartezeiten vermieden. Beispielsweise ist es möglich, diejenigen
Zuführeinrichtungen für die Bauelemente, welche
aktuell nicht mehr benötigt werden, von den Robotermodulen
zu entfernen und durch künftig benötigte Zuführeinrichtungen
zu ersetzen, ohne dass hierfür der Fertigungsprozess der
Linie unterbrochen wird. Weiterhin ist es möglich, Software – beispielsweise
Bestückprogramme, Inspektionsprogramme oder Kennwerte – auf
diejenigen Robotermodule aufzuspielen, die für die Bestückung des
aktuellen Produkts aufgrund der bestehenden Redundanz nicht essentiell benötigt
werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Fertigungslinie ist
zumindest eines der Robotermodule während des laufenden
Betriebs der Fertigungslinie an das Transportsystem ankoppelbar und/oder
von dem Transportsystem abkoppelbar.
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In
Fällen, in denen eine Änderung der Rüstung
des Robotermoduls zu aufwändig ist – beispielsweise
bei einem Wechsel des Bestückkopfs, des Portals oder einer
Vielzahl von Zuführmodulen – ist es vorteilhaft,
das gesamte Robotermodul zu wechseln. Dies ist meist darauf zurückzuführen,
dass ein Eingriff in eine der Bestückmaschinen einer Fertigungslinie
aus Sicherheitsgründen zu einer Unterbrechung des Schutzkreises
der Maschine führt. Bei Fertigungslinien mit in die Bestückmaschine
integriertem Transportsystem ist damit auch der Substrattransport inaktiv,
was eine Unterbrechung des Fertigungsflusses der gesamten Fertigungslinie
zur Folge hat.
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Indem
das Transportsystem derart ausgebildet ist, dass es unabhängig
von den Robotermodulen betrieben werden kann, ist ein An- oder Abkoppeln eines
Robotermoduls an das Transportsystem während des laufenden
Betriebs des Transportsystems bzw. der Fertigungslinie realisierbar.
Ein Stillstand eines Robotermoduls, beispielsweise aufgrund eines Rüstwechsels
oder einer Störung, führt somit nicht zu einem
Ausfall bzw. Stillstand der gesamten Fertigungslinie, da die übrigen
Robotermodule der Fertigungslinie durch das unabhängige
Transportsystem weiterhin mit Substraten versorgt werden und unabhängig
vom Stillstand des einen Robotermoduls weiter betrieben werden können.
Die elektrische sowie topologische Trennung der Leiterplattenlogistik – d. h.
des An- und Abtransports der Substrate – von den Robotermodulen
erlaubt es, Reparaturen sowie Konfigurationsänderungen
an einem der Robotermodule ohne eine Störung der übrigen
Robotermodule der Fertigungslinie vorzunehmen. Wird ein Robotermodul
vollständig vom Transportsystem abgekoppelt, so kann der
verbleibende Zugang zum Transportsystem entweder mechanisch oder
durch einen optischen Vorhang gesichert werden oder durch ein weiteres Robotermodul,
welches an das Transportsystem angekoppelt wird, wieder belegt werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Fertigungslinie weisen
die Robotermodule jeweils einen eigenen Zellrechner auf, mit dem
zumindest eine Funktion des jeweiligen Robotermoduls steuerbar ist,
wobei die Zellrechner zum Datenaustausch mit der Steuereinrichtung
gekoppelt sind.
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Der
Datenaustausch zwischen der Steuereinrichtung einerseits und den
Zellrechnern der an die Fertigungslinie angekoppelten Robotermodule andererseits
erlaubt eine dezentrale Steuerungsarchitektur, bei der übergeordnete
Funktionen, beispielsweise die Planung der Auftragsreihenfolge,
von der zentralen Steuereinrichtung übernommen und ausgeführt
werden, wohingegen lokale Funktionen eines jeden Robotermoduls,
beispielsweise die Berechnung und Steuerung von Bewegungsabläufen, von
dem dem jeweiligen Robotermodul zugeordneten Zellrechner ausgeführt
werden können. Soll ein Robotermodul vom Transportsystem
abgekoppelt werden, so wird es zunächst an der Steuereinrichtung
abgemeldet. Der dem Robotermodul ggf. zugeordnete Fertigungsauftrag
wird auf die übrigen Robotermodule der Fertigungslinie
in Abhängigkeit von deren Rüstzustand verteilt.
Diese Umplanung kann dann optimal durchgeführt werden,
wenn innerhalb der Fertigungslinie Redundanzen bei Roboterzellen mit
gleichem Arbeitsauftrag vorliegen.
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Ferner
ist es durch die dezentrale Steuerungsarchitektur möglich,
das Robotermodul auch in einem vom Transportsystem abgekoppelten
Zustand autark zu betreiben, beispielsweise im Rahmen von Funktionstests
beim Rüsten oder bei Wartungs- oder Reparaturarbeiten.
Durch diesen autarken Aufbau können die Robotermodule außerhalb
der Fertigungslinie auf die Fertigung des neuen Produktspektrums
vorbereitet werden. Dies betrifft beispielsweise die mechanische
Rüstung, aber auch den Bestückprozess oder auch
die Geometriedaten der verschiedenen Bauelemente für die
Bilderkennung und Bildauswertung. Damit ist ein Einfahren des neuen
Produktspektrums in Teilen oder als Gesamtes offline, d. h. außerhalb
der Fertigungslinie, möglich. Auf diese Weise kann die
Fertigungslinie sukzessive auf ein weiteres oder neues Produktspektrum
umgestellt werden, ohne für den Einfahrprozess die gesamte Bestücklinie
zu blockieren.
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In
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Fertigungslinie ist/sind
von der Bestückung der Substrate auch das Aufbringen von
Lotpaste und/oder das Setzen von Klebepunkten und/oder die Kontrolle
bestückter Substrate oder deren Teilbereiche umfasst.
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Unter
dem Begriff „Bestücken” ist nicht ausschließlich
das Positionieren von Bauelementen auf den Substraten zu verstehen.
Vielmehr ist dieser Begriff dahingehend auszulegen, dass zum Vorgang
der Bestückung auch die dem Prozessschritt der Positionierung
der Bauelemente unmittelbar vor- und nachgelagerten Prozessschritte
zuzurechnen sind. Hierzu zählen beispielsweise das Aufbringen
der Lotpaste, das Setzen von Klebepunkten oder die Inspektion bestückter
Substrate oder deren Teilbereiche zur Bestimmung der Bestückgenauigkeit
und/oder der Bestückqualität.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Fertigungsverfahren zur
Bestückung von Substraten einer Fertigungslinie werden
die Substrate eines zu fertigenden Produktsortiments mit Hilfe eines
Transportsystems innerhalb der Fertigungslinie transportiert und
mit Hilfe von Robotermodulen bestückt. Dabei sind die Robotermodule
fest aber lösbar mit dem Transportsystem zur Bestückung
gekoppelt, wobei die Funktionalität der Bestückung
eines ersten Produktsortiments durch eine Anzahl an ersten Robotermodulen
gewährleistet wird. Weiterhin wird die Funktionalität
der Bestückung eines zweiten Produktsortiments durch eine
Anzahl an zweiten Robotermodulen gewährleistet. Die Robotermodule
werden dabei mit Hilfe einer Steuereinrichtung gesteuert, so dass
bei einem kontinuierlich laufenden Betrieb der Fertigungslinie bei einem
Wechsel des ersten Produktsortiments auf das zweite Produktsortiment
jeweils benötigte Robotermodule fest aber lösbar
mit dem Transportsystem zu einer Produktsortiment-spezifischen Fertigung
gekoppelt werden.
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Bei
einer Konfigurationsänderung der Fertigungslinie, beispielsweise
aufgrund eines geänderten Produktspektrums oder Produktsortiments,
werden die vom Wechsel des ersten Produktsortiments auf das zweite
Produktsortiment nicht betroffenen Robotermodule weiterhin produktiv
eingesetzt. Dies ist beispielsweise bei Robotermodulen der Fall,
die mit Bauelementen gerüstet sind, welche zur Fertigung
sowohl des ersten als auch des zweiten Produktspektrums benötigt
werden. Eine Unterbrechung des Bestückprozesses aufgrund
eines Produktwechsels auf der Fertigungslinie ist hiermit nicht
mehr erforderlich.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung des Fertigungsverfahrens wird
zum Umrüsten vom ersten Produktsortiment auf das zweite
Produktsortiment zumindest eines der Robotermodule während
des kontinuierlich laufenden Betriebs der Fertigungslinie an das
Transportsystem angekoppelt und/oder von dem Transportsystem abgekoppelt.
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Da
der Abkoppelvorgang des Robotermoduls vom Transportsystem während
des laufenden Betriebes des Transportsystems durchgeführt
werden kann, ist die Versorgung mit Substraten der weiterhin an
das Transportsystem angekoppelten Robotermodule sichergestellt.
Das Transportsystem muss für den Abkoppelvorgang des Robotermoduls
weder ausgeschaltet noch vollständig angehalten werden. Damit
können zumindest diejenigen Transportabschnitte, welche
nicht direkt an das abzukoppelnde Robotermodul angrenzen, unterbrechungsfrei
weiter betrieben werden. Zu bearbeitende Substrate können
somit zu den übrigen angekoppelten Robotermodule transportiert,
bearbeitete Substrate weiterhin von den angekoppelten Robotermodulen
abgeholt und weitertransportiert werden. Hierdurch wird beispielsweise
ermöglicht, Funktionstests oder Wartungs- und In standhaltungsarbeiten
am Robotermodul offline, also im abgekoppelten Zustand vom Transportsystem,
durchzuführen, so dass die Fertigungslinie hierdurch zwar
ggf. hinsichtlich ihrer Bestückleistung, nicht aber hinsichtlich
der Gesamtfunktionalität beeinträchtigt wird.
Der laufende Betrieb der Fertigungslinie kann – bei ggf.
reduzierter Bestückleistung – weiter aufrechterhalten
werden.
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Sinnvoller
Weise wird vor dem Abkoppeln eines Robotermoduls vom Transportsystem
dieses von einem Maschinenbediener an der Steuerungseinrichtung
der Fertigungslinie abgemeldet. Ebenso ist ein anzukoppelndes Robotermodul
vor dem eigentlichen Ankoppelvorgang an der Steuerungseinrichtung
der Fertigungslinie anzumelden.
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ferner
besteht die Möglichkeit, ein neues Produkt oder Produktspektrum
außerhalb der Fertigungslinie auf einem entsprechend gerüsteten
Robotermodul einzufahren. Hierzu ist es erforderlich, dass die die
Robotermodule weitestgehend autark sind und mit einem eigenen Zellrechner,
einer eigenen Bildverarbeitung sowie einer eigenen Stromversorgung
ausgestattet sind. Bei ausreichender Funktionsfähigkeit
kann ein derartiges Robotermodul mit seinem entsprechend eingefahrenen
Bestückprozess anschließend an die Fertigungslinie
angekoppelt und über die Steuerungseinrichtung aktiviert werden.
Damit ist es möglich, ein erstes Substrat, beispielsweise
eine erste Leiterplatte, für einen neuen Fertigungsauftrag
in einer Fertigungslinie zu bearbeiten, während die übrigen
Module der Fertigungslinie noch das andere, vorhergehende Produktspektrum
fertigen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Fertigungsverfahrens
umfasst die Bestückung von Substraten auch das Aufbringen
von Lotpaste und/oder das Setzen von Klebepunkten und/oder die Kontrolle
bestückter Substrate oder deren Teilbereiche.
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Wie
bereits erwähnt ist der Begriff der Bestückung
im Rahmen der Anmeldung weit auszulegen, d. h. hierunter ist nicht
ausschließlich das Positionieren der Bauelemente auf den
Substraten zu verstehen, sondern ebenso die diesem Prozessschritt
unmittelbar vor- und nachgelagerten Prozessschritte, beispielsweise
das Aufbringen der Lotpaste, das Setzen von Klebepunkten oder Inspektionsschritte
zur Beurteilung der Bestückgenauigkeit und/oder der Bestückqualität.
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Im
Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Fertigungslinie
unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher
erläutert. Die Figuren zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Fertigungslinie im Grundriss
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2a bis 2e schematische
Darstellungen der Fertigungslinie beim Wechsel vom ersten zum zweiten
Produktsortiment zu verschiedenen Zeitpunkten
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In
den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets
mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Die Beschreibung gilt für
alle Zeichnungsfiguren, in denen das entsprechende Teil ebenfalls
zu erkennen ist.
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In 1 ist
die erfindungsgemäße Fertigungslinie 1 zum
Bestücken von Substraten 2 mit Bauelementen 3,
insbesondere zur Herstellung elektronischer Baugruppen, im Grundriss
schematisch dargestellt. Die Fertigungslinie 1 ist modular
aufgebaut und weist ein Transportsystem 4 auf, welches zum
Transport der Substrate 2 in einer Transportrichtung T
ausgebildet ist. Ferner weist die Fertigungslinie 1 mehrere
Robotermodule 10 auf, welche zum Bearbeiten bzw. zum Handhaben
der Substrate 2 vorgesehen und in Transportrichtung T zu
beiden Seiten an das Transportsystem 4 angekoppelt sind. Es
ist jedoch ebenso möglich, die Robotermodule 10 in
Transportrichtung T nur an einer Seite an das Transportsystem 4 anzukoppeln.
Vor- oder nachgelagerte Bereiche der Fertigungslinie, beispielsweise ein
Leiterplattendrucker oder ein Lötofen, sind in den Figuren
nicht dargestellt.
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Zur
Steuerung des Fertigungssystems ist eine Steuereinrichtung 7 vorgesehen,
welche beispielsweise die Bestimmung der Auftragsreihenfolge oder
die Belegungsplanung der einzelnen Robotermodule 10 übernimmt
und hierzu vorzugsweise an das Transportsystem 4 angeschlossen
ist. Es ist jedoch ebenfalls möglich, die Steuereinrichtung 7 direkt
mit den Robotermodulen 10 sowie dem Transportsystem 4 zu
verbinden.
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Das
Transportsystem 4 kann dabei sowohl einspurig oder auch
mehrspurig ausgebildet sein. Im Fall eines mehrspurig ausgebildeten
Transportsystems werden die Robotermodule 10 beiderseitig
an das Transportsystem 4 angekoppelt. Die Kopplung zwischen
dem Transportsystem 4 und einem jeweiligen Robotermodul 10 erfolgt über
eine dem jeweiligen Robotermodul 10 zugeordnete Transportschnittstelle 8,
welche jeweils zwischen dem Robotermodul 10 und dem Transportsystem 4 angeordnet
ist. Mit Hilfe der Transportschnittstelle 8 wird die Übergabe eines
zu bearbeitenden Substrats 2 vom Transportsystem 4 an
das betreffende Robotermodul 10 bzw. eines bearbeiteten
Substrats 2 vom Robotermodul 10 an das Transportsystem 4 realisiert.
Für den Fall, dass am Transportsystem ein möglicher
Stellplatz für ein Robotermodul 10 nicht belegt
ist die betreffende Transportschnittstelle 8 aus Sicherheitsgründen
mit einer Absicherung 6 versehen.
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Jedes
der Robotermodule 10 weist einen ihm zugeordneten, lokalen
Zellrechner 12 auf, mit dem zumindest eine Funktion des
Robotermoduls autark gesteuert werden kann. Diese Zellrechner 12 sind entweder
direkt oder indirekt über das Transportsystem 4 mit
der Steuereinrichtung 7 verbunden, so dass Daten bidirektional
zwischen der Steuereinrichtung 7 und den verbundenen Zellrechnern 12 ausgetauscht werden
können.
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Weiterhin
verfügt jedes Robotermodul 10 über eine
eigene Substrat-Transporteinrichtung 9 zum Transport der
Substrate 2 innerhalb des jeweiligen Robotermoduls 10.
Sofern ein Robotermodul nicht ausschließlich für
das Aufbringen von Lotpaste und/oder das Setzen von Klebepunkten
und/oder die Kontrolle bestückter Substrate sondern zumindest teilweise
zum Bestücken der Substrate 2 mit Bauelementen 3 vorgesehen
ist, verfügt es ferner über eine Mehrzahl an Zuführeinrichtungen 5,
mit deren Hilfe die Bauelemente 3 für die Bestückung
der Substrate 2 bereitgestellt werden. Dabei können
die Zuführeinrichtungen 5 eines Robotermoduls 10 auch
mit Bauelementen 3 gerüstet sein, die für
unterschiedliche Substrate 2 unterschiedlicher Produktsortimente
benötigt werden. Mit Hilfe einer verfahrbaren Positioniervorrichtung
(nicht dargestellt) des Robotermoduls werden die Bauelemente 3 von
den Zuführeinrichtungen abgeholt und auf dem zu bestückenden
Substrat 2 platziert.
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Die 2a bis 2e zeigen
schematische Darstellungen der Fertigungslinie 1 beim Wechsel von
einem ersten Produktsortiment A zu einem zweiten Produktsortiment
B. Anhand der 2a bis 2e, die
eine zeitliche Abfolge während dieses Wechselvorgangs darstellen,
wird auch das erfindungsgemäße Verfahren näher
erläutert.
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2a zeigt
eine Fertigungslinie 1, welche hinsichtlich ihrer Topologie
der in 1 dargestellten und oben beschriebenen Fertigungslinie 1 entspricht. Auf
der Fertigungslinie 1 werden Substrate 2A produziert,
welche einem ersten Produktsortiment A zugeordnet sind. An das Transportsystem 4 der
Fertigungslinie 1 sind hierzu mehrere Robotermodule 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 und 10-5 angekoppelt
und für die Bearbeitung der Substrate 2A gerüstet.
Die Rüstung beinhaltet die den jeweiligen Robotermodulen 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 und 10-5 zugeordneten
Zuführeinrichtungen 5A ,
welche mit denjenigen Bauelementen 3 befüllt sind,
welche zur Herstellung des ersten Produktsortiments A benötigt
werden. Die zwei Robotermodule 10-3 und 10-4 sind
bereits zusätzlich mit Zuführeinrichtungen 5B gerüstet, welche zur Herstellung
eines auf das Produktsortiment A nachfolgenden zweiten Produktsortiments
B vorgesehen sind. Ferner weist die Fertigungslinie noch freie Stellplätze
für weitere Robotermodule auf, wobei die diesen Stellplätzen
zugeordneten Transportschnittstellen 8 aus Sicherheitsgründen
jeweils mit einer Absicherung 6 gesichert sind.
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In 2b wird
nun der Wechsel vom ersten Produktsortiment A auf das zweite Produktsortiment B
eingeleitet. Dies wird durch ein erstes auf dem Transportsystem 4 befindliches
Substrat 2B , welches dem zweiten
Produktsortiment B zugeordnet ist, deutlich. Zur Bearbeitung der
Substrate 2B des zweiten Produktsortiments
B wird während des laufenden Betriebs der Fertigungslinie 1 ein
weiteres Robotermodul 10-6 an der Steuereinrichtung 7 angemeldet und
an einem der freien Stellplätze an das Transportsystem 4 angekoppelt.
Die Zuführeinrichtungen 5B des
Robotermoduls 10-6 sind zur Bearbeitung der Substrate 2B mit Bauelementen 3 gerüstet,
welche zur Herstellung von Substraten 2B des
zweiten Produktsortiments B benötigt werden. Die dem Stellplatz des
Robotermoduls 10-6 zugeordnete Absicherung 6 wurde
zu diesem Zweck bereits entfernt. Während des gesamten
Ankoppelvorgangs bleibt das Transportsystem 4 produktiv
und kann somit die bereits angekoppelten Robotermodule 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 und 10-5 weiterhin
mit Substraten 2A versorgen.
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2c zeigt
die Fertigungslinie 1 zu einem Zeitpunkt, zu dem der in 2b begonnene
Ankoppelvorgang des Robotermoduls 10-6 bereits abgeschlossen
ist. Das Robotermodul 10-6 ist bereits produktiv und bearbeitet
ein Substrat 2B . Mit Hilfe des Transportsystems 4 werden
in dieser Phase des Wechsels vom ersten Produktsortiment A auf das zweite
Produktsortiment B sowohl Substrate 2A des ersten
Produktsortiments A als auch Substrate 2B des
zweiten Produktsortiments B transportiert. Ferner wird ein weiteres
Robotermodul 10-7 an der Steuereinrichtung 7 angemeldet
und an einem weiteren freien Stellplatz an das Transportsystem 4 angekoppelt.
Dieses ist ebenso wie das Robotermodul 10-6 zur Herstellung
von Substraten 2B des zweiten Produktsortiments
B vorgesehen und weist eine entsprechende Rüstung auf.
Auch hier wurde die dem weiteren Stellplatz zugeordnete Absicherung 6 bereits
entfernt.
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2d zeigt
die Fertigungslinie 1 zu einem Zeitpunkt, zu dem auch der
Abkoppelvorgang des Robotermoduls 10-7 bereits abgeschlossen
ist. Auch das Robotermodul 10-7 ist bereits produktiv,
so dass ein erstes Substrat 2B vom
Transportsystem 4 an das Robotermodul 10-7 übergeben
werden kann. Mit Hilfe der dem Robotermodul 10-7 zugeordneten
Substrat-Transporteinrichtung 9 wird das Substrat 2B zu einer Bearbeitungsposition bewegt.
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Weiterhin
zeigt 2d den Abkoppelvorgang des Robotermoduls 10-1,
welches zur Bearbeitung von Substraten 2A des
ersten Produktsortiments A vorgesehen war und nun nicht mehr erforderlich
ist. Hierzu wird das Robotermodul 10-1 während
des laufenden Betriebs der Fertigungslinie 1 von der Steuereinrichtung 7 abgemeldet,
so dass keine weiteren Arbeitsaufträge mehr an dieses Robotermodul 10-1 vergeben
werden. Anschließend wird das Robotermodul 10-1 von
dem Transportsystem 4 abgekoppelt. Substrate 2A des Produktsortiments A können
jedoch weiterhin durch die Robotermodule 10-2, 10-3, 10-4 und 10-5 bearbeitet
werden. Die Kapazität der Fertigungslinie 1 zur
Bearbeitung von Substraten 2A des Produktsortiments
A ist jedoch um die Teilkapazität des Robotermoduls 10-1 reduziert.
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2e zeigt
die Fertigungslinie 1 zu einem etwas späteren
Zeitpunkt, zu dem der Abkoppelvorgang des Robotermoduls 10-1 vollständig
abgeschlossen ist. Das Robotermodul 10-1 wurde vollständig
entfernt, die zurückbleibende Transportsystemseitige Transportschnittstelle 8 wurde
mit Hilfe einer Absicherung 6 gesichert. An den freigewordenen Stellplatz
kann nun ein anderes Robotermodul angekoppelt werden.
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In 2f ist
die Fertigungslinie 1 zu einem Zeitpunkt dargestellt, zu
dem auch das Robotermodul 10-2 von der Steuer einrichtung 7 abgemeldet
und von dem Transportsystem 4 abgekoppelt wird. Auch dieser
Abmelde- und Abkoppelvorgang erfolgt während des laufenden
Betriebs der Fertigungslinie 1.
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Die
Fertigungslinie ist nun überwiegend auf die Produktion
von Substraten 2B des zweiten Produktsortiments B ausgerichtet.
Einige der Robotermodule weisen jedoch noch eine Rüstung
auf, der zur Bearbeitung von Substraten 2A des ersten Produktsortiments
A geeignet ist. Ferner sind am Transportsystem 4 zwei freie
gewordene Stellplätze zum Ankoppeln weiterer Robotermodule
vorhanden, so dass die Fertigungslinie 1 bei Bedarf schnell
für die Produktion eines weiteren Produktsortiments umgerüstet
werden kann, ohne dass hierfür die Produktion des aktuellen
Produktsortiments unterbrochen werden müsste.
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Das
Auswechseln einzelner Zuführeinrichtungen 5 ist
während des laufenden Betriebs der Fertigungslinie 1 ebenso
möglich. In diesem Fall ist jedoch davon auszugehen, dass
das betreffende Robotermodul 10 für die Zeit des
Wechsels der einzelnen Zuführeinrichtungen 5 zumindest überwiegend unproduktiv
ist, was zu einer verminderten Leistung des betreffenden Robotermoduls 10 und
damit der Fertigungslinie führen würde. Indem
die Rüstung des Robotermoduls 10 im abgekoppelten
Zustand von der Fertigungslinie durchgeführt und ggf. auch
gleich getestet wird, können die Rüstwechsel-bedingten Stillstandszeiten
an der Fertigungslinie 1 deutlich reduziert werden.
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- 1
- Fertigungslinie
- 2
- Substrat
- 2A
- Substrat
aus dem Produktsortiment A
- 2B
- Substrat
aus dem Produktsortiment B
- 3
- Bauelement
- 4
- Transportsystem
- 5
- Zuführeinrichtung
- 5A
- Zuführeinrichtung,
welche mit Bauelementen zur Bearbeitung des Produktsortiments A
gerüstet
- 5B
- Zuführeinrichtung,
welche mit Bauelementen zur Bearbeitung des Produktsortiments B
gerüstet
- 6
- Absicherung
- 7
- Steuereinrichtung
- 8
- Transportschnittstelle
- 9
- Substrat-Transporteinrichtung
- 10
- Robotermodul
- 12
- Zellrechner
- A
- erstes
Produktsortiment
- B
- zweites
Produktsortiment
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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