DE102013102046A1

DE102013102046A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Zuführung von Bauelementen zu einem Bestückautomaten sowie Bestückautomat

Info

Publication number: DE102013102046A1
Application number: DE201310102046
Authority: DE
Inventors: Michele Trigiani; Thomas Rossmann
Original assignee: ASM Assembly Systems GmbH and Co KG
Current assignee: ASMPT GmbH and Co KG
Priority date: 2013-03-01
Filing date: 2013-03-01
Publication date: 2014-09-04
Also published as: CN104023481B; CN104023481A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Zuführung von Bauelementen (30), welche als Schüttgut (31) der Vorrichtung (1) zugeführt werden, zu einer Abholeinheit (21) eines Bestückkopfes (20) eines Bestückautomaten, wobei die Vorrichtung (1) eine bewegbar gelagerte Aufnahmeeinheit (2) zur Aufnahme der Bauelemente (30) in zufälliger Orientierung, eine Sensoreinheit (10) zur Erkennung der Position und Orientierung zumindest einer Auswahl der aufgenommenen Bauelemente (30) sowie eine Kommunikationsschnittstelle (11) zur Übertragung der Position und Orientierung eines jeden der durch die Sensoreinheit (10) erkannten Bauelementes (30) zu dem Bestückkopf (20) aufweist. Ferner betrifft die Erfindung einen Bestückautomaten mit einer derartigen Vorrichtung (1) und ein Verfahren zur Zuführung von Bauelementen (30) zu einer Abholeinheit (21) eines Bestückkopfes (20) eines Bestückautomaten (40).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zuführung von Bauelementen, welche als Schüttgut willkürlich angeordnet der Vorrichtung zugeführt werden, zu einer Abholeinheit eines Bestückkopfes eines Bestückautomaten. Ferner betrifft die Erfindung einen Bestückautomaten, der zum Bestücken von Leiterplatten mit Bauelementen ausgebildet ist, aufweisend einen Bestückkopf mit einer Abholeinheit zum Abholen der Bauelemente und eine Vorrichtung zur Zuführung der Bauelemente zu der Abholeinheit des Bestückkopfes, sowie ein Verfahren zur Zuführung von Bauelementen zu einer Abholeinheit eines Bestückkopfes eines Bestückautomaten.
STAND DER TECHNIK
Die Zuführung von Bauelementen zu einer Abholeinheit eines Bestückkopfes eines Bestückautomaten erfolgt in der Regel durch spezielle Zuführvorrichtungen für Bauelemente. Das heißt, bei Bestückautomaten sind seitlich einer Transportstrecke für die Substrate beziehungsweise Leiterplatten Zuführvorrichtungen für die Bauelemente angebracht. Durch eine Bauelemente-Zuführvorrichtung werden während eines Bestückprozesses, das heißt während des Bestückens von Substraten beziehungsweise Leiterplatten mit Bauelementen, die Bauelemente an einer Abholposition bereitgestellt. Ein durch ein Positioniersystem verfahrbarer Bestückkopf holt dann die Bauelemente an der Abholposition ab und verfährt diese zu einem Bestückbereich des Bestückautomaten. Dort werden dann die Bauelemente vom Bestückkopf auf dem Substrat beziehungsweise der Leiterplatte abgesetzt. Für die Bereitstellung der Bauelemente werden beispielsweise so genannte Gurt-Feeder eingesetzt, welche zum Transport von in Bauelementegurten gelagerten Bauelementen geeignet sind. Die Bauelementegurte weisen dabei üblicherweise taschenartige Vertiefungen, in denen die Bauelemente gelagert sind, sowie eine Perforation auf.
Eine zuvor beschriebene Bauelementezuführung für SMD Maschinen (SMD = surfacemounted device) hat den Nachteil der aufwendigen Gurtung, von anfallendem Abfall und begrenzter Anzahl an Bauelementen auf einer Rolle, was wiederum zu erhöhtem Aufwand beim Handling der Bauelemente führt.
Deshalb wird angestrebt die Bauelemente einer SMD Maschine, also einem Bestückautomaten, auch als Schüttgut zuzuführen. Besonders bei kleinen Abmessungen der Bauelemente ist das Handling von Schüttgut bisher aufwendig und nicht prozesssicher. Dabei kommen heute vor allem Vibrationsförderer oder auf Druckluft basierende Systeme zum Einsatz. Probleme bereitet hierbei entweder, dass die Bauelemente durch Schikanen und Schienen sicher und gleichzeitig störungsfrei transportiert und gehalten werden müssen oder die Bauelemente werden nur transportiert, aber nicht fixiert, was jedoch Unsicherheiten durch ungewollte Bewegungen mit sich bringt und damit sowohl bei der Zuführung als auch beim Abholen durch die Bestückköpfe zu Fehlern führt. Derzeitige Systeme lösen das Problem der Prozessunsicherheit daher nicht ausreichend.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei der Zuführung von Bauelementen, welche als Schüttgut zugeführt werden, zu einer Abholeinheit eines Bestückkopfes eines Bestückautomaten zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Zuführung von Bauelementen, welche als Schüttgut der Vorrichtung zugeführt werden, zu einer Abholeinheit eines Bestückkopfes eines Bestückautomaten, einen Bestückautomaten sowie ein Verfahren zur Zuführung von Bauelementen zu einer Abholeinheit eines Bestückkopfes eines Bestückautomaten bereitzustellen, welche in einfacher und kostengünstiger Weise eine hohe Prozesssicherheit der Zuführung der Bauelemente in Form von Schüttgut gewährleisten.
Die voranstehende Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Zuführung von Bauelementen mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, durch einen Bestückautomaten mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 15 sowie durch ein Verfahren zur Zuführung von Bauelementen mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bestückautomaten sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Zuführung von Bauelementen, insbesondere elektronischen Bauelementen, welche als Schüttgut willkürlich angeordnet der Vorrichtung zugeführt werden, zu einer Abholeinheit eines Bestückkopfes eines Bestückautomaten gelöst. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine bewegbar gelagerte Aufnahmeeinheit zur Aufnahme der Bauelemente, eine Sensoreinheit zur Erkennung der Position zumindest einer Auswahl der aufgenommenen Bauelemente sowie eine Kommunikationsschnittstelle zur Übertragung der Position eines jeden der durch die Sensoreinheit erkannten Bauelementes zu dem Bestückkopf aufweist. Eine derartige Vorrichtung zur Zuführung von Bauelementen gewährleistet in kostengünstiger Weise eine hohe Prozesssicherheit der Zuführung der Bauelemente in Form von Schüttgut. D. h., die wahllos als Schüttgut der Vorrichtung zugeführten Bauelemente können durch die bewegbar gelagerte Aufnahmeeinheit aufgenommen werden, wobei die einzelnen aufgenommenen Bauelemente aufgenommen werden können. Die Sensoreinheit der Vorrichtung ermöglicht eine Erkennung der Position der durch die Aufnahmeeinheit aufgenommen Bauelemente an der Aufnahmeeinheit. Position der Bauelemente bedeutet im Sinne der Erfindung, wo an der Aufnahmeeinheit ein aufgenommenes Bauelement angeordnet ist. Die Aufnahmeeinheit ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass nach der Aufnahme eines jeden Bauelementes durch die Aufnahmeeinheit die Bauelemente fest, d. h. unbeweglich, an der Aufnahmeeinheit sitzen. Die Kommunikationsschnittstelle, die insbesondere in der Sensoreinheit der Vorrichtung angeordnet ist, dient zur Übertragung der Position eines jeden der durch die Sensoreinheit erkannten Bauelementes zu dem Bestückkopf, d. h. zu einer Kommunikationsschnittstelle des Bestückkopfes.
Dadurch, dass der Bestückkopf die durch die Sensoreinheit ermittelte Position für jedes Bauelement, welches an der Aufnahmeeinheit angeordnet ist, erhält, kann er die Abholeinheit des Bestückkopfes für jedes einzelne Bauelement gesondert ausrichten, um die Bauelemente abzuholen.
Die Aufnahmeeinheit der Vorrichtung ist beweglich gelagert. Beispielsweise kann die Aufnahmeeinheit ein Förderband aufweisen, welches um zwei drehbar gelagerte Rollen gelagert ist. Bevorzugt ist die Aufnahmeeinheit zur kraftschlüssigen Aufnahme der Bauelemente ausgebildet. Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann bei einer Vorrichtung vorgesehen sein, dass die Aufnahmeeinheit eine drehbar gelagerte Aufnahmetrommel ist. Die als Schüttgut der Aufnahmetrommel zugeführten Bauelemente können durch die Aufnahmetrommel aufgenommen werden, so dass die aufgenommenen Bauelemente an der Sensoreinheit der Vorrichtung vorbeigeführt werden können. Die Aufnahmetrommel kann aus verschiedenartigen Materialien ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Aufnahmetrommel aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet sein. Alternativ dazu kann die Aufnahmetrommel aus einer Keramik, aus einem metallischen Werkstoff oder aus Kunststoff ausgebildet sein.
Damit die als Schüttgut der Vorrichtung zugeführten Bauelemente durch die bewegbar gelagerte Aufnahmeeinheit, insbesondere die drehbar gelagerte Aufnahmetrommel, aufgenommen werden können, kann die Aufnahmetrommel speziell ausgebildet sein. Denkbar ist beispielsweise, dass die Aufnahmeeinheit eine umlaufende Klebefolie aufweist, an der die Bauelemente kleben bleiben, bis sie von der Abholeinheit des Bestückkopfes abgeholt werden. Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Vorrichtung vorgesehen sein, dass die Aufnahmeeinheit, insbesondere die Aufnahmetrommel, eine Wandung mit einer Vielzahl von Löchern, einen Hohlraum, in den die Löcher enden, und eine Anschlussvorrichtung zu dem Hohlraum zum Anlegen eines Unterdrucks in dem Hohlraum aufweist. An die Anschlusseinrichtung kann ein Element angeschlossen werden, das einen Unterdruck, insbesondere einen gleichbleibenden Unterdruck, in dem Hohlraum erzeugen kann. Das Element zum Anlegen eines Unterdrucks in dem Hohlraum kann ein externes Element sein, welches an die Anschlussvorrichtung der Vorrichtung angeschlossen werden kann. Bevorzugt ist das Element zum Anlegen eines Unterdrucks in dem Hohlraum Teil der Vorrichtung. Die Anschlussvorrichtung zum Anschließen des Elementes zum Anlegen eines Unterdrucks weist vorteilhafterweise einen Steckanschluss oder einen Drehanschluss auf, so dass das Element zum Anlegen eines Unterdrucks sicher an der Anschlussvorrichtung befestigt werden kann. Ebenso denkbar ist, dass die Anschlussvorrichtung einen Schraubanschluss, beispielsweise ein Gewinde, zum Aufschrauben eines Elementes zum Anlegen eines Unterdrucks aufweist. Die Aufnahmeeinheit bzw. die Aufnahmetrommel weist vorteilhafterweise eine hohlzylinderförmige Gestalt auf, wobei die Enden der hohlzylinderförmigen Aufnahmeeinheit bzw. Aufnahmetrommel geschlossen sind. Lediglich die Anschlussvorrichtung ist an einem Ende bzw. an einer Stirnseite der Aufnahmeeinheit angeordnet. Besonders bevorzugt ist die Anschlussvorrichtung koaxial zur Längsachse der als Aufnahmetrommel ausgebildeten Aufnahmeeinheit an einer Stirnseite der Aufnahmetrommel angeordnet. In der Aufnahmeeinheit, insbesondere der Aufnahmetrommel, sind Löcher angeordnet, die mit dem Hohlraum verbunden sind. Über das Element zum Anlegen eines Unterdrucks kann ein Unterdruck in dem Hohlraum der Aufnahmeeinheit, insbesondere der Aufnahmetrommel, erzeugt werden. Das anliegende Vakuum bzw. der anliegende Unterdruck sorgt dafür, dass Bauelemente aus dem Schüttgut definiert aufgenommen und gehalten werden können. Jedes einzelne Loch in der Wandung der Aufnahmeeinheit bzw. der Aufnahmetrommel hat durch das anliegende Vakuum in dem Hohlraum die Prinzip Funktion eines Staubsaugers. Das Element zum Anlegen eines Unterdrucks sorgt dafür, dass das Vakuum bzw. der Unterdruck in dem Hohlraum konstant bzw. relativ konstant gehalten wird.
Das Element zum Anlegen des Unterdrucks in dem Hohlraum kann beispielsweise eine Vakkuumpumpe oder ein Venturi-Rohr umfassen.
Die als Schüttgut der Vorrichtung zugeführten Bauelemente werden durch den Unterdruck innerhalb des Hohlraums an die Löcher in der Wandung gesaugt und dort gehalten während sich die Aufnahmeeinheit bewegt bzw. die Aufnahmetrommel dreht. Vorzugsweise bedeckt ein Bauelement ein Loch vollständig. Durch den Unterdruck ist sichergestellt, dass Bauelemente während der Bewegung der Aufnahmeeinheit bzw. der Drehung der Aufnahmetrommel sicher an den Löchern der Wandung der Aufnahmeeinheit gehalten bleiben.
Die Anzahl der Löcher in der Wandung einer Aufnahmeeinheit kann variieren. Bevorzugt weist eine als Aufnahmetrommel ausgebildete Aufnahmeeinheit über ihren gesamten Umfang 50 oder mehr Löcher auf. Besonders bevorzugt kann bei einer Vorrichtung vorgesehen sein, dass benachbarte Löcher in der Wandung der Aufnahmeeinheit gleichweit voneinander beabstandet sind. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Bauelemente definiert aufgenommen werden können. Insbesondere ist der Abstand zwischen zwei benachbarten Löchern derart groß, dass zwei Bauelemente, die durch benachbarte Löcher angesaugt worden sind, sich nicht berühren. Vorteilhafterweise beträgt der Abstand zwischen zwei benachbarten Löchern das 1,5 bis 2-Fache des Durchmessers eines Bauelementes. Vorzugsweise weist eine Aufnahmeeinheit, insbesondere eine Aufnahmetrommel, einer Vorrichtung eine Vielzahl von Löchern auf, die in mehreren Reihen angeordnet sind.
Die Löcher können als Bohrungen in der Wandung der Aufnahmeeinheit ausgebildet sein. Die Löcher schließen dabei plan mit der äußeren Mantelfläche der Wandung der Aufnahmeeinheit ab. Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Vorrichtung vorgesehen sein, dass um die Löcher an der äußeren Mantelfläche der Wandung der Aufnahmeeinheit hervorstehende Vorsprünge, insbesondere vulkanartige oder ringförmige Vorsprünge, angeordnet sind. Durch eine derartige Ausgestaltung der Löcher bzw. der Mantelfläche der Wandung um die Löcher ist sichergestellt, dass an einem Loch nur ein Bauelement angesaugt wird. Die hervorstehenden Vorsprünge sorgen dafür, dass nur ein einziges Bauelement an einem Loch angesaugt wird. Ein hervorstehender Vorsprung um ein Loch bewirkt, dass ein Bauelement vollflächig angesaugt wird bzw. nur ein Bauelement angesaugt wird, welches vollflächig das Loch abdeckt. Deckt ein Bauelement ein Loch nicht vollständig ab, bewirkt der hervorstehende Vorsprung, insbesondere der vulkanartige oder ringförmige Vorsprung, dass das Bauelement nicht plan an dem Loch anliegt, so dass das Bauelement nicht richtig angesaugt werden kann und entsprechend losgelassen wird. D. h., die hervorstehenden Vorsprünge um die Löcher bewirken, dass nur dann ein Bauelement an einem Loch dauerhaft gehalten wird, wenn dieses das Loch vollständig abdeckt. Hierdurch wird insbesondere verhindert beziehungsweise reduziert, dass an einem Loch zwei oder mehr Bauelemente angesaugt und gehalten werden.
Alternativ zu dem Aufnehmen von Bauelementen mittels eines Unterdrucks ist eine Vorrichtung bevorzugt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Aufnahmeeinheit, insbesondere die Aufnahmetrommel, magnetische Bereiche aufweist. Die magnetischen Bereiche sind vorteilhafterweise, ähnlich wie die Löcher, wie zuvor beschrieben, verteilt an oder in der Wandung der Aufnahmeeinheit, insbesondere der Aufnahmetrommel, angeordnet. Bevorzugt sind benachbarte magnetische Bereiche gleichweit voneinander beabstandet. Die magnetischen Bereiche sorgen dafür, dass die Bauelemente definiert aus dem Schüttgut aufgenommen und an der Aufnahmeeinheit, insbesondere der Aufnahmetrommel, gehalten werden. Die Bauelemente bleiben auch bei Vibrationen und/oder Luftströmungen fixiert an den magnetischen Bereichen. Was übrigens auch bei einer vakuumbetrieben Aufnahmeeinheit der Fall ist. Die Aufnahmeeinheit, insbesondere die Aufnahmetrommel, dreht die aufgenommenen Bauelemente an der Sensoreinheit vorbei, welche die Bauelemente prüft bzw. vermisst und optisch vereinzelt.
Bevorzugt kann bei einer zuvor beschriebenen Vorrichtung vorgesehen sein, dass die magnetischen Bereiche Dauermagnete sind. Diese sind vorteilhafterweise an oder in der Wandung der Aufnahmeeinheit, insbesondere der Aufnahmetrommel, angeordnet. Bevorzugt ist ein Dauermagnet derart ausgebildet, dass dieser zur Aufnahme eines Bauelementes ausgebildet ist. Alternativ dazu kann bei einer bevorzugten Vorrichtung vorgesehen sein, dass die Aufnahmeeinheit aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet ist und die magnetischen Bereiche durch Dauermagnete der Vorrichtung magnetisiert sind. So können Dauermagnete derart an der Vorrichtung angeordnet sein, dass magnetische Bereiche bei der Vorbeiführung an den Dauermagneten magnetisiert werden. Dadurch, dass die Aufnahmeeinheit bewegbar gelagert, insbesondere die Aufnahmetrommel, drehbar gelagert ist, kann einfach sichergestellt werden, dass bei einer speziellen Anordnung der Dauermagnete die magnetischen Bereiche an den Dauermagneten vorbeigeführt werden. Hierbei werden die magnetischen Bereiche permanent neu magnetisiert, so dass sie die Bauelemente sicher magnetisch anziehen können. Durch das wiederholte Magnetisieren der magnetischen Bereiche ist sichergestellt, dass die Magnetkraft der magnetischen Bereiche ausreicht, um Bauelemente aus dem Schüttgut aufzunehmen, an der Sensoreinheit vorbeizuführen und einer Abholeinheit eines Bestückkopfes eines Bestückautomaten zuzuführen. Vorteilhafterweise ist zumindest ein Dauermagnet in einem Hohlraum der Aufnahmeeinheit bzw. der Aufnahmetrommel angeordnet und mindestens ein zweiter Dauermagnet außerhalb der Aufnahmeeinheit bzw. der Aufnahmetrommel angeordnet, wobei die Wandung der Aufnahmeeinheit bzw. der Aufnahmetrommel an den Dauermagneten vorbeigeführt werden kann. Die Dauermagnete sind vorteilhafterweise so angeordnet, dass die magnetischen Bereiche magnetisiert werden, kurz bevor sie an dem Schüttgut vorgeführt werden.
Alternativ zu einer Vorrichtung, bei der ein Vakuum angelegt wird und zu einer Vorrichtung mit magnetischen Bereichen, ist eine Vorrichtung bevorzugt, die wenigstens einen elektrostatischen Generator aufweist, durch den die Aufnahmeeinheit, insbesondere die Aufnahmetrommel, elektrostatisch aufladbar ist. Der elektrostatische Generator bewirkt, dass die Oberfläche der Wandung der Aufnahmeeinheit, insbesondere der Aufnahmetrommel, entweder positiv oder negativ geladen wird. Hierdurch wird an der Oberfläche der Wandung ein elektrisches Gleichspannungsfeld erzeugt. Dieses Gleichspannungsfeld bewirkt, dass gleichnamige Ladungen abgestoßen, ungleichnamige Ladungen angezogen werden. D. h., auf diese Art und Weise kann die aufgeladene Oberfläche der Wandung der Aufnahmeeinheit bzw. der Aufnahmetrommel Bauelemente aufnehmen, wenn diese an dem Schüttgut vorbeigeführt bzw. durch das Schüttgut hindurchgeführt wird. Die Bauelemente werden an der elektrostatisch aufgeladenen Oberfläche der Wandung gehalten und an der Sensoreinheit vorbeigeführt und der Abholeinheit des Bestückkopfes des Bestückautomaten zugeführt. Vorzugsweise ist die Wandung der Aufnahmeeinheit bzw. der Aufnahmetrommel aus einem stark aufladbaren Material ausgebildet. Beispielsweise kann die Wandung der Aufnahmeeinheit bzw. der Aufnahmetrommel aus Polyethylen, Polypropylen, Polytetrafluorethylen oder Polyvinylchlorid ausgebildet sein. Der wenigstens eine elektrostatische Generator kann derart an der Vorrichtung angeordnet sein, dass nur Bereiche der Wandung elektrostatisch aufgeladen werden. Hierdurch wird sichergestellt, dass nicht zu viele Bauelemente durch die elektrostatisch aufgeladene Wandung aufgenommen und gehalten werden. Eine derartige Anordnung des wenigstens einen elektrostatischen Generators bewirkt ein definiertes Aufnehmen der Bauelemente aus dem Schüttgut. Beispielsweise können mehrere elektrostatische Generatoren in einer Reihe parallel zur Längsachse der Aufnahmeeinheit bzw. der Aufnahmetrommel angeordnet sein.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Vorrichtung vorgesehen sein, dass die Sensoreinheit wenigstens eine Kamera zur Erfassung der Bauelemente aufweist. Durch die wenigstens eine Kamera kann ein bestimmter Bereich der Aufnahmeeinheit bzw. der Aufnahmetrommel gefilmt werden. Hierbei werden die durch den Bereich hindurchgeführten Bauelemente von der Kamera aufgenommen. Vorzugsweise ist die Kamera der Sensoreinheit derart ausgebildet, dass sie die komplette Breite der Aufnahmeeinheit bzw. der Aufnahmetrommel aufnehmen kann. Die Sensoreinheit kann anhand der Kamerabilder die Position zumindest einer Auswahl der von der Aufnahmeeinheit aufgenommenen Bauelemente erkennen und über die Kommunikationsschnittstelle die Daten für jedes erkannte Bauelement an einen Bestückkopf bzw. an eine Kommunikationsschnittstelle eines Bestückkopfes weiterleiten.
Des Weiteren ist eine Vorrichtung bevorzugt, bei der die Sensoreinheit ferner zur Erkennung der Orientierung der Bauelemente, die durch die Aufnahmeeinheit in willkürlicher Orientierung aufgenommen werden, ausgebildet ist, und bei der die Kommunikationsschnittstelle ferner zur Übertragung der Orientierung eines jeden der durch die Sensoreinheit erkannten Bauelementes zu dem Bestückkopf ausgebildet ist. Orientierung bedeutet im Sinne der Erfindung die spezielle Lage eines Bauelementes relativ zur Aufnahmeeinheit. Das bedeutet, die Sensoreinheit erkennt, wie ein Bauelement an der Aufnahmeeinheit angeordnet ist. D. h., ein Bauelement kann mit seiner Unterseite, mit seiner Oberseite oder mit einer Seite an der Aufnahmeeinheit angeordnet sein. Alternativ dazu können die aufgenommenen Kameradaten direkt an eine Kommunikationsschnittstelle eines Bestückautomaten gesendet werden. Die Erkennung der Position und Orientierung der einzelnen Bauelemente erfolgt dann in einer entsprechenden Erkennungseinheit des Bestückkopfes. D. h., neben der Erkennung der Position eines Bauelementes an der Wandung der Aufnahmeeinheit bzw. der Aufnahmetrommel, ist die Sensoreinheit zur Erkennung der Drehlage beziehungsweise Orientierung eines jeden Bauelementes ausgebildet. Hierdurch kann die Sensoreinheit genau erkennen, wie ein Bauelement an der Aufnahmeeinheit gehalten ist. Aufgrund der Erkennung der Position und Orientierung der Bauelemente ist es möglich, eine Auswahl zu treffen, welches Bauelement durch eine Abholeinheit eines Bestückkopfes eines Bestückautomaten abgeholt werden kann und welches nicht.
Besonders bevorzugt ist daher eine Vorrichtung, bei der die Sensoreinheit eine Vergleichseinrichtung aufweist, durch die eine Ausschlussprüfung eines jeden erkannten Bauelementes durchführbar ist, wobei in der Vergleichseinrichtung Grenzwerte für die Orientierung und gegebenenfalls auch für die Position für ein Bauelement gespeichert sind. Die Vergleichseinrichtung vergleicht die Orientierung eines jeden erkannten Bauelementes mit den gespeicherten Grenzwerten für die Orientierung für ein Bauelement. Wird durch die Vergleichseinrichtung festgestellt, dass die Orientierung eines erkannten Bauelementes innerhalb der Grenzwerte für die Orientierung für ein Bauelement liegt, so kann die Sensoreinheit die Position und Orientierung für dieses Bauelement an die Kommunikationsschnittstelle des Bestückkopfes des Bestückautomaten weitersenden. Liegt die Orientierung eines erkannten Bauelementes außerhalb der Grenzwerte für die Orientierung für ein Bauelement, so sendet die Sensoreinheit entweder keine Daten für dieses Bauelement an den Bestückkopf oder die Sensoreinheit teilt dem Bestückkopf mit, dass dieses Bauelement nicht abholbar ist. Durch die Vergleichseinrichtung wird gewährleist, dass nur diejenigen Bauelemente von einer Abholeinheit eines Bestückkopfes eines Bestückautomaten abgeholt werden, deren Orientierung auch zur Abholung geeignet ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass der Bestückkopf keine Bauelemente abholt, die er nicht aufnehmen kann.
Die Grenzwerte für die Orientierung für ein Bauelement können verschiedenartige Parameter sein. Insbesondere beinhalten die Grenzwerte bestimmte Winkellagen, Kantenlängen und/oder Flächenmaße der Bauelemente.
Bevorzugt kann bei einer Vorrichtung vorgesehen sein, dass eine Schüttgut-Zuführung vorgesehen ist, wobei die Schüttgut-Zuführung unterhalb der Aufnahmeeinheit derart angeordnet ist, dass die Aufnahmeeinheit kontaktbehaftet oder kontaktfrei durch das Schüttgut bewegbar ist. Kontaktbehaftet bedeutet im Sinne der Erfindung, dass die Aufnahmeeinheit durch die als Schüttgut der Vorrichtung zugeführten Bauelemente hindurchgeführt wird. Kontaktfrei bedeutet im Sinne der Erfindung, dass die Aufnahmeeinheit, insbesondere die Aufnahmetrommel, etwas beabstandet an dem Schüttgut vorbeigeführt wird. Der Abstand der Aufnahmeeinheit bzw. der Aufnahmetrommel zu den Bauelementen des Schüttguts hängt dabei von der Lage der Bauelemente ab. Der Abstand beträgt vorzugsweise aber weniger als 1 cm, insbesondere weniger als 0,5 mm. Die Schüttgut-Zuführung kann ein Behältnis sein, in dem die Bauelemente einliegen. Ferner kann die Schüttgut-Zuführung ein Förderband oder eine Förderwalze aufweisen, das derart angeordnet ist, dass die Bauelemente durch das Förderband an der Aufnahmeeinheit der Vorrichtung vorbeigeführt werden. Hierdurch ist sichergestellt, dass ständig Bauelemente der Vorrichtung zugeführt werden. Ebenso kann die Schüttgut-Zuführung eine Vibrationsförderer oder eine Druckluftanlage sein. Des Weiteren können die Bauelemente auch händisch zugeführt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Vorrichtung vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine Trennvorrichtung zum Lösen derjenigen Bauelemente von der Aufnahmeeinheit, die nicht von der Abholeinheit des Bestückkopfes aufgenommen worden sind, aufweist. D. h., Bauelemente deren Position und ggf. Orientierung an der Aufnahmeeinheit außerhalb der Grenzwerte für die Positionierung und ggf. für die Orientierung für ein Bauelement liegen, werden von der Abholeinheit des Bestückkopfes nicht abgeholt, sondern weiter an der Aufnahmeeinheit gehalten, bis sie der Trennvorrichtung zugeführt werden, um von der Aufnahmeeinheit gelöst zu werden. Das Lösen der nicht abgeholten Bauelemente von der Aufnahmeeinheit hat den Vorteil, dass die Aufnahmeeinheit neue Bauelemente mit anderer Positionierung beziehungsweise Orientierung aufnehmen kann. Hierdurch ist sichergestellt, dass ein bestimmter Prozentsatz der aufgenommenen und gehaltenen Bauelemente innerhalb der Grenzwert für die Orientierung eines Bauelementes liegt. Schlecht orientierte Bauelemente werden so von der Aufnahmeeinheit wieder getrennt. Die Trennvorrichtung der Vorrichtung kann verschiedenartig ausgebildet sein. Die Trennvorrichtung ist vorzugsweise derart angeordnet, dass die gelösten Bauelemente in die Schüttgut-Zuführung zurückfallen können. Vorzugsweise ist die Trennvorrichtung direkt oberhalb der Schüttgut-Zuführung angeordnet. Die Trennvorrichtung kann eine Druckluftstation aufweisen. Diese Druckluftstation pustet die nicht von der Abholeinheit des Bestückkopfes abgeholten Bauelemente von der Aufnahmeeinheit zurück in die Schüttgut-Zuführung. Alternativ oder zusätzlich zur Druckluftstation kann die Trennvorrichtung eine Bürste oder einen Rakel aufweisen, die/der zum Lösen der nicht abgeholten Bauelemente ausgebildet ist. Ebenso kann die Trennvorrichtung magnetische Elemente aufweisen, die zum Lösen der nicht abgeholten Bauelemente ausgebildet ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch einen Bestückautomaten, der zum Bestücken von Leiterplatten mit Bauelementen ausgebildet ist, aufweisend einen Bestückkopf mit einer Abholeinheit zum Abholen der Bauelemente und eine Vorrichtung zur Zuführung der Bauelemente zu der Abholeinheit des Bestückkopfes, gelöst. Der Bestückautomat ist erfindungsgemäße dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Zuführung der Bauelemente gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, insbesondere gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, ausgebildet ist und dass der Bestückkopf eine Kommunikationsschnittstelle zum Empfang zumindest der durch die Sensoreinheit erkannten Position, bevorzugt auch die Orientierung eines jeden Bauelementes ausgebildet ist. Das heißt, insbesondere ist ein Verfahren bevorzugt, bei dem auch Orientierungen der Auswahl der durch die Aufnahmeeinheit aufgenommenen Bauelemente durch die Sensoreinheit erkannt werden und die Orientierung eines jeden erkannten Bauelementes über die Kommunikationsschnittstelle der Sensoreinheit zu der Kommunikationsschnittstelle des Bestückkopfes gesendet gesandt wird. Für den Bestückautomaten gelten die gleichen Vorteile, wie sie ausführlich zu der Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Ein derartig ausgebildeter Bestückautomat gewährleistet in einfacher und kostengünstiger Weise eine hohe Prozesssicherheit der Zuführung der Bauelemente in Form von Schüttgut zu der Abholeinheit des Bestückkopfes. Die Vorrichtung zur Zuführung der Bauelemente ermöglicht es, dass kontinuierlich Bauelemente aus Schüttgut aufgenommen werden können. Die Vorrichtung ermöglicht ferner, dass die Sensoreinheit und die Trennvorrichtung am Umfang der Aufnahmeeinheit, insbesondere der Aufnahmetrommel, angeordnet werden können, was zu einer Parallelisierung von Abläufen und damit zu einem größeren Durchsatz von Bauelementen führt. Durch die Anordnung der Sensoreinheit, insbesondere der optischen Sensoreinheit, können eine Vereinzelung, insbesondere optische Vereinzelung, eine Positions- und Drehlageerkennung sowie eine Ausschlussprüfung der Bauelemente stattfinden. Ein Bestückautomat mit einer derartigen Vorrichtung ermöglicht, dass die Abholeinheit des Bestückkopfes nur Bauelemente abholt, die zur Abholung geeignet sind. Bauelemente, die derart verdreht an der Aufnahmeeinheit angeordnet und der Abholeinheit zugeführt werden, dass die Abholeinheit diese nicht aufnehmen kann, werden auch von der Abholeinheit nicht aufgenommen. Dadurch, dass die Aufnahmeeinheit eine Vielzahl von Bauelementen zur gleichen Zeit aufnehmen kann, ist sichergestellt, dass ausreichend viele Bauelemente von der Abholeinheit des Bestückkopfes abgeholt werden können, da statistisch betrachtet eine bestimmte Anzahl der aufgenommenen und gehaltenen Bauelemente in der richtigen Position und Orientierung für die Abholung durch die Abholeinheit des Bestückkopfes an der Aufnahmeeinheit angeordnet sind. Der Bestückkopf des Bestückautomaten kann eine Vergleichseinrichtung aufweisen, durch die eine Ausschlussprüfung eines jeden durch die Sensoreinheit der Vorrichtung erkannten Bauelementes durchgeführt werden kann. Die Vergleichseinrichtung funktioniert genauso, wie die Vergleichseinrichtung, die ausführlich zu der Vorrichtung beschrieben worden ist. Ist die Vergleichseinrichtung in dem Bestückkopf des Bestückautomaten vorgesehen, ist keine Vergleichseinrichtung in der Sensoreinheit der Vorrichtung angeordnet. D. h., die Auswertung der von der Sensoreinheit, insbesondere der Kamera der Sensoreinheit, aufgenommenen Daten erfolgt dann in der Vergleichseinrichtung des Bestückkopfes und nicht in der Vergleichseinrichtung der Vorrichtung. Die Kommunikationsschnittstelle des Bestückkopfes dient zum Empfangen der von der Kommunikationsschnittstelle der Sensoreinheit übertragenen Daten zumindest hinsichtlich der Position und ggf. auch der Orientierung eines jeden Bauelementes. Vorzugsweise sind die Kommunikationsschnittstellen der Sensoreinheit der Vorrichtung und des Bestückkopfes als Funkschnittstellen ausgebildet. Diese können gemäß den gängigen Funkstandards, wie beispielsweise WLAN, ZigBee, ANT+ oder Bluetooth, ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Bestückkopf horizontal in eine x- und/oder y-Richtung verschiebbar gelagert. Ferner ist der Bestückkopf vorzugsweise in einer z-Richtung vertikal bewegbar. Zusätzlich kann der Bestückkopf drehbar und/oder kippbar ausgebildet sein. Hierdurch ist gewährleistet, dass Bauelemente einer bestimmten Position und Orientierung an der Aufnahmeeinheit der Vorrichtung durch die Abholeinheit des Bestückkopfes aufgenommen werden können. Insbesondere weist der Bestückkopf eine Vielzahl von Pipetten auf, die zur Abholung der an der Aufnahmeeinheit gehaltenen Bauelemente ausgebildet sind.
Bevorzugt ist ein Bestückautomat, bei dem die Vorrichtung zur Prüfung der Bauelemente als Modul an den Bestückautomaten, insbesondere an den Bestückkopf, befestigbar ist. Durch die Modularität ist gewährleistet, dass die Vorrichtung leicht ausgetauscht werden kann und durch eine neue oder andere Vorrichtung ersetzt werden kann. Alternativ dazu ist ein Bestückautomat bevorzugt, bei dem die Vorrichtung zur Zuführung der Bauelemente Teil des Bestückautomaten ist.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Zuführung von Bauelementen zu einer Abholeinheit eines Bestückkopfes eines Bestückautomaten mittels einer Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, gelöst, wobei das Verfahren durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:

a) Die bewegbar gelagerte Aufnahmeeinheit der Vorrichtung wird an Bauelementen vorbeigeführt, die als Schüttgut der Vorrichtung zugeführt werden, wobei kontinuierlich Bauelemente durch die Aufnahmeeinheit aufgenommen werden,
b) die aufgenommenen Bauelemente werden durch die Aufnahmeeinheit an der Sensoreinheit der Vorrichtung vorbeigeführt,
c) die Position zumindest einer Auswahl der durch die Aufnahmeeinheit aufgenommenen Bauelemente wird durch die Sensoreinheit erkannt und über die Kommunikationsschnittstelle der Sensoreinheit wird die Position eines jeden erkannten Bauelementes zu der Kommunikationsschnittstelle des Bestückkopfes gesendet.

Ein derartiges Verfahren zur Zuführung von Bauelementen zu einer Abholeinheit eines Bestückkopfes eines Bestückautomaten gewährleistet eine hohe Prozesssicherheit bei der Zuführung der Bauelemente, die als Schüttgut der Vorrichtung zugeführt werden, zu einer Abholeinheit eines Bestückkopfes eines Bestückautomaten. Die Aufnahmeeinheit der Vorrichtung, insbesondere die Aufnahmetrommel der Vorrichtung, wird an Bauelementen vorbeigeführt, die sich willkürlich angeordnet in einer Schüttgut-Zuführvorrichtung befinden. Dabei nimmt die Aufnahmeeinheit bzw. die Aufnahmetrommel kontinuierlich Bauelemente auf. Das Aufnehmen der Bauelemente kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Vorzugsweise werden die Bauelemente durch die Aufnahmeeinheit angesaugt und durch Unterdruck an der Wandung der Aufnahmeeinheit, insbesondere der Aufnahmetrommel, gehalten. Die aufgenommenen und gehaltenen Bauelemente werden durch die Bewegung der Aufnahmeeinheit, insbesondere durch eine Drehung der Aufnahmetrommel, an der Sensoreinheit der Vorrichtung vorbeigeführt. Dabei erkennt die Sensoreinheit zumindest eine Auswahl der von der Aufnahmeeinheit aufgenommenen Bauelemente. D. h., die Position zumindest einer Auswahl der durch die Aufnahmeeinheit gehaltenen Bauelemente wird durch die Sensoreinheit erkannt und über die Kommunikationsschnittstelle der Sensoreinheit wird die Position eines jeden erkannten Bauelementes zu der Kommunikationsschnittstelle des Bestückkopfes gesendet. In einer Vergleichseinrichtung des Bestückkopfes wird anschließend eine Ausschlussprüfung für jedes erkannte Bauteil durchgeführt. Bei der Ausschlussprüfung wird die Orientierung eines jeden erkannten Bauelementes mit spezifischen, in der Vergleichseinrichtung gespeicherten Grenzwerten für die Orientierung für ein Bauelement verglichen. Aufgrund des Vergleichs ist es dem Bestückkopf ermöglicht, dass nur diejenigen Bauelemente von der Abholeinheit des Bestückkopfes abgeholt werden, deren Orientierung innerhalb der Grenzwerte für die Orientierung eines Bauelementes liegen. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Abholeinheit des Bestückkopfes keine Bauelemente greift, die nicht von dem Bestückkopf weiterverarbeitet werden können.
Das Aufnehmen der Bauelemente aus der Schüttgut-Zuführung kann mittels der gemäß Aspekt 1 der Erfindung beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen der Aufnahmeeinheit erfolgen. D.h., das Aufnehmen durch die Aufnahmeeinheit kann mittels Unterdruck, Magnetismus oder elektrostatischer Aufladung erfolgen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Verfahren vorgesehen sein, dass in einer Vergleichseinrichtung der Sensoreinheit eine Ausschlussprüfung eines jeden erkannten Bauelementes durchgeführt wird, wobei zur Ausschlussprüfung die Orientierung eines jeden Bauelementes mit spezifischen, in der Vergleichseinrichtung der Sensoreinheit gespeicherten Grenzwerten für die Orientierung für ein Bauelement vergleichen wird, und dass nach der Ausschlussprüfung nur die Orientierungen derjenigen Bauelemente an die Kommunikationsschnittstelle des Bestückkopfes gesendet werden, deren Orientierung innerhalb der Grenzwerte liegen. D. h., die Ausschlussprüfung findet hierbei nicht in dem Bestückkopf statt, sondern bereits in der Sensoreinheit der Vorrichtung. Diese sendet nur Daten, d. h. die Position und die Orientierung eines erkannten Bauelementes an den Bestückkopf, die innerhalb der Grenzwerte für die Orientierung für ein Bauelement liegen. Hierdurch ist eine hohe Prozesssicherheit sowohl der Aufnahme der Bauelemente aus der Schüttgut-Zuführung als auch eine hohe Prozesssicherheit bei der Abholung der aufgenommenen Bauelemente gegeben.
Sämtliche Vorteile, wie sie ausführlich zu der Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgeführt worden sind, gelten ebenso für das Verfahren.
Weitere Vorteile, Merkmale, und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen jeweils schematisch:
1 eine Vorrichtung zur Zuführung von Bauelementen, welche als Schüttgut der Vorrichtung zugeführt werden, die gemäß dem erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzip ausgebildet ist,
2 eine weitere Vorrichtung zur Zuführung von Bauelementen, welche als Schüttgut der Vorrichtung zugeführt werden sowie einen Bestückautomaten mit einem Bestückkopf, die gemäß dem erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzip ausgebildet sind,
3 eine Aufnahmetrommel einer Vorrichtung zur Zuführung von Bauelementen, die zur Aufnahme der Bauelemente mit Vakuum arbeitet,
4 eine Aufnahmetrommel einer Vorrichtung zur Zuführung von Bauelementen, die magnetische Bereiche zur Aufnahme der Bauelemente aufweist,
5 eine Aufnahmetrommel einer Vorrichtung zur Zuführung von Bauelementen mit aufgenommenen Bauelementen,
6 in einer Schnittdarstellung eine Aufnahmetrommel einer Vorrichtung zur Zuführung von Bauelementen mit Dauermagneten zur Magnetisierung von magnetischen Bereichen der Aufnahmetrommel,
7 eine Schnittdarstellung durch eine Aufnahmetrommel einer Vorrichtung zur Zuführung von Bauelementen, die einen elektrostatischen Generator aufweist,
8 eine Aufnahmetrommel einer Vorrichtung zur Zuführung von Bauelementen, bei der um die Löcher in der Wandung der Aufnahmetrommel hervorstehende Vorsprünge angeordnet sind,
9 eine vergrößerte Darstellung des Abschnitts A der Aufnahmetrommel gemäß 8, und
10 einen Abschnitt einer Aufnahmetrommel mit hervorstehenden Vorsprüngen um die Löcher der Aufnahmetrommel gemäß 8.
Elemente mit gleichen Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 10 mit denselben Bezugszeichen versehen.
1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 1 zur Zuführung von Bauelementen 30, welche willkürlich ausgerichtet als Schüttgut 31 der Vorrichtung 1 zugeführt werden. Die Vorrichtung 1 ist ausgebildet, um Bauelemente 30 zu einer Abholeinheit eines Bestückkopfes eines Bestückautomaten zu führen. Die Vorrichtung 1 weist eine bewegbar gelagerte Aufnahmeeinheit 2, hier in Form einer drehbar gelagerten Aufnahmetrommel 3, auf und die Aufnahmetrommel 3 ist zur Aufnahme der Bauelemente 30 aus der Schüttgut-Zuführung 17 ausgebildet. Die von der Aufnahmetrommel 3 aufgenommenen und gehaltenen Bauelemente 30 werden durch die Drehung der Aufnahmetrommel 3 an der Sensoreinheit 10 der Vorrichtung 1 vorbeigeführt. Die Sensoreinheit 10 ist zur Erkennung der Position und ggf. auch die Orientierung der an ihr vorbeigeführten Bauelemente 30 ausgebildet. Die Sensoreinheit 10 weist eine Kamera 16 auf, durch die die vorbeigeführten Bauelemente 30 aufgenommen werden können. Eine Vergleichseinrichtung 12 der Sensoreinheit ermöglicht die Durchführung einer Ausschlussprüfung eines jeden erkannten Bauelementes 30. In der Vergleichseinrichtung 12 sind Grenzwerte für die Position und ggf. auch für die Orientierung für ein Bauelement 30 gespeichert. Die Vergleichseinrichtung vergleicht die erkannte Position und ggf. auch die erkannte Orientierung eines jeden Bauelementes 30 mit den gespeicherten Grenzwerten. Liegt die erkannte Position beziehungsweise Orientierung eines Bauelementes 30 innerhalb der gespeicherten Grenzwerte, so ist dies ein Indiz dafür, dass das erkannte Bauelement 30 in einer abholbereiten Position an der Aufnahmetrommel 3 der Vorrichtung 1 gehalten ist. D. h., in dieser Position beziehungsweise Orientierung des Bauelementes 30 ist es einer nachgeschalteten Abholeinheit eines Bestückkopfes ermöglicht das Bauelement 30 abzuholen. Die Kommunikationsschnittstelle 11 der Sensoreinheit 10 ermöglicht das Weiterleiten der Position und ggf. auch die Orientierung eines jeden Bauelementes 30 an einen Bestückkopf eines Bestückautomaten.
Die Vorrichtung 1 zur Zuführung von Bauelementen 30 zu einer Abholeinheit eines Bestückkopfes eines Bestückautomaten weist ferner eine Trennvorrichtung 9 auf, die zum Lösen von Bauelementen 30 ausgebildet ist, die nicht von der Abholeinheit eines Bestückkopfes eines Bestückautomaten abgeholt worden sind. Dieser Vorteil des Lösens der Bauelemente 30 von der Aufnahmetrommel 3 liegt darin, dass die fehlerhaft bzw. schlecht gehaltenen Bauelemente 30 nicht erneut der Sensoreinheit 10 zugeführt werden. Die Trennvorrichtung 9 ist dabei derart am Umfang der Aufnahmetrommel 3 angeordnet, dass die gelösten Bauelemente 30 zurück in die Schüttgut-Zuführung 17 fallen. Die Trennvorrichtung 9 kann beispielsweise eine Druckluftstation, eine Magnetstation, eine Bürste oder ein Rakel aufweisen.
Die Schüttgut-Zuführung 17 ist im einfachsten Fall ein Behältnis, in dem Bauelemente 30 einliegen. In dieses Behältnis können händisch Bauelemente nachgefüllt werden. Vorteilhafterweise weist die Schüttgut-Zuführung 17 ein Transportband, eine Rolle oder einen Vibrationsförderer auf, die zur Zuführung der Bauelemente 30 zu der Aufnahmetrommel 3 geeignet sind. Ebenso ist eine Zuführung mittels Druckluft möglich. Die Bewegungsrichtung des Schüttgutes 31 ist durch das Bezugszeichen 32 dargestellt.
2 zeigt schematisch eine ähnliche Vorrichtung 1 zur Zuführung von Bauelementen 30 zu einer Abholeinheit 21 eines Bestückkopfes 20 eines Bestückautomaten 40, wie in 1 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 ist die Trennvorrichtung 9 als Rakel ausgebildet. Der Bestückautomat 40 weist einen Bestückkopf 20 auf, der eine Abholeinheit 21 zum Abholen der durch die Aufnahmetrommel 3 zugeführten elektronischen Bauelemente 30 aufweist. Die Abholeinheit 21 weist mehrere Pipetten 22 auf, die zum Abholen der zugeführten Bauelemente 30 ausgebildet sind. Der Bestückkopf 20 des Bestückautomaten 40 ist vorzugsweise sowohl horizontal als auch vertikal bewegbar. Ferner ist die Abholeinheit drehbar ausgebildet. Zusätzlich kann die Abholeinheit 21 des Bestückkopfes 20 kippbar gelagert sein. Der Bestückkopf 20 weist eine Kommunikationsschnittstelle 23 auf, die zum Empfang von Daten eines durch die Sensoreinheit 10 erkannten Bauelementes 30 ausgebildet ist. D. h., von der Kommunikationsschnittstelle 11 der Sensoreinheit 10 kann die Position und ggf. auch die Orientierung eines von der Sensoreinheit 10 erkannten Bauelementes 30 an die Kommunikationsschnittstelle 23 des Bestückkopfes 20 gesendet werden. Der Bestückkopf 20 ist zur Verarbeitung der empfangenen Daten, d. h. der Position und ggf. auch der Orientierung eines jeden Bauelementes 30, ausgebildet, um das Bauelement 30, von dem er die Daten erhalten hat, zu greifen.
3 zeigt schematisch eine als Aufnahmetrommel 3 ausgebildete Aufnahmeeinheit 2 einer Vorrichtung 1 zur Zuführung von Bauelementen 30 zu einem Bestückkopf 20 eines Bestückautomaten 40. Die Aufnahmetrommel 3 weist eine Wandung 4 mit einer Vielzahl von Löchern 5 auf. Ferner weist die Aufnahmetrommel 3 einen Hohlraum 6 auf, siehe 1 und 2. Die Löcher 5 in der Wandung 4 enden im Hohlraum 6. Ferner weist die Aufnahmetrommel 3 eine Anschlussvorrichtung 7 zu dem Hohlraum 6 auf. An der Anschlussvorrichtung 7 kann ein Element, insbesondere eine Pumpe, angeschlossen werden, über die ein Unterdruck in dem Hohlraum 6 angelegt werden kann. Ein derartiges Element 8 zum Anlegen eines Unterdrucks in dem Hohlraum 6 der Aufnahmetrommel 3 ist schematisch in 5 gezeigt. Die Löcher 5 sind in Reihen angeordnet. Bevorzugt sind benachbarte Löcher 5 gleichweit voneinander beabstandet. Hierdurch ist sichergestellt, dass nicht zu viele Bauelemente 30 von der Aufnahmetrommel 3 aufgenommen werden. Beim Vorbeidrehen der Aufnahmetrommel 3 an dem Schüttgut 31 werden einzelne Bauelemente 30 durch den Unterdruck in dem Hohlraum 6 der Aufnahmetrommel 3 angesaugt und an den Löchern 5 gehalten. Durch eine Drehung der Aufnahmetrommel 3 werden die an den Löchern 5 gehaltenen Bauelemente 30 an der Sensoreinheit 10 vorbeigeführt und anschließend der Abholeinheit 21 eines Bestückkopfes 20 zugeführt.
In 4 ist schematisch eine Aufnahmetrommel 3 dargestellt, die eine Vielzahl von magnetischen Bereichen 13 aufweist. Die magnetischen Bereiche 13 können als Dauermagnete an oder in der Wandung 4 der Aufnahmetrommel 3 ausgebildet sein. Alternativ können die magnetischen Bereiche 13 durch Dauermagnete 14 der Vorrichtung 1 magnetisiert sein, wobei die Aufnahmetrommel aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet ist. Derartige Dauermagnete 14 sind beispielsweise in 6 gezeigt. Beim Vorbeiführen der magnetischen Bereiche 13 an dem Schüttgut 31 werden Bauelemente 30 magnetisch angezogen und an den magnetischen Bereichen 13 gehalten.
Die Position und Orientierung von Bauelementen 30 an einer Aufnahmeeinheit 2 bzw. einer Aufnahmetrommel 3 einer Vorrichtung 1 zur Zuführung von Bauelementen 30 zu einem Bestückkopf 20 eines Bestückautomaten 40 ist schematisch in 5 gezeigt. Die Bauelemente 30 sind an der Wandung 4 der Aufnahmetrommel 3 gehalten. Dabei werden sie an den Löchern 5 in der Wandung 4 gehalten. Dies erfolgt durch den Unterdruck, der in dem Hohlraum 6, hier nicht dargestellt, herrscht. Zum Anlegen eines konstanten Unterdrucks in dem Hohlraum 6 ist schematisch ein Element 8 an der Anschlussvorrichtung 7 angeordnet. Das Element 8 kann beispielsweise eine Pumpe oder ein Venturi-Rohr sein. Je nachdem wie die Bauelemente 30 an der Aufnahmetrommel 3 positioniert und orientiert sind, sind sie geeignet, um nachfolgend von der Abholeinheit 21 eines Bestückkopfes 20 aufgenommen werden zu können.
6 zeigt schematisch in einer Schnittdarstellung eine Aufnahmetrommel 3 einer Vorrichtung 1 zur Zuführung von Bauelementen 30. Die Aufnahmetrommel 3 weist zwei Dauermagnete 14 auf. Einer der Dauermagnete 14 ist im Inneren der Aufnahmetrommel 3, der andere Dauermagnet 14 ist außerhalb der Aufnahmetrommel 3 angeordnet. Die Aufnahmetrommel 3 weist magnetische Bereiche 13 auf, die durch die Dauermagnete 14 magnetisierbar sind. D. h., die zwischen den Dauermagneten 14 vorbeigeführten magnetischen Bereiche 13 der Aufnahmetrommel 3 werden durch die Dauermagnete 14 magnetisiert. Hierdurch können die magnetischen Bereiche 13 anschließend Bauelemente 30 aus der Schüttgut-Zuführung 17 aufnehmen.
In der 7 ist schematisch in einer Schnittdarstellung eine Aufnahmetrommel 3 einer Vorrichtung 1 zur Zuführung von Bauelementen 30 dargestellt, die einen elektrostatischen Generator 15 aufweist, durch den die Aufnahmetrommel 3 elektrostatisch aufladbar ist. D. h. die äußere Mantelfläche der vorzugsweise aus Kunststoff ausgebildeten Aufnahmetrommel 3 wird durch Vorbeiführung an dem elektrostatischen Generator 15 elektrostatisch aufgeladen, so dass die aufgeladene Mantelfläche Bauelemente 30 aus der Schüttgut-Zuführung 17 aufnehmen kann, wenn diese an den Bauelementen 30 vorbeigeführt wird.
8 zeigt schematisch eine Aufnahmetrommel 3 einer Vorrichtung 1 zur Zuführung von Bauelementen 30 zu einem Bestückkopf 20, wobei um die Löcher 5 an der äußeren Mantelfläche der Wandung 4 der Aufnahmetrommel 3 hervorstehende Vorsprünge 9 angeordnet sind. Diese hervorstehenden Vorsprünge 9 sind insbesondere vulkanartig oder ringförmig um jedes Loch 5 angeordnet. 9 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Abschnitts A aus 8. 10 zeigt den oberen Bereich einer Aufnahmetrommel 3 mit hervorstehenden Vorsprüngen 9 an der Mantelfläche der Wandung 4. Durch diese hervorstehenden Vorsprünge 9 ist gewährleistet, dass pro Loch 5 nur ein Bauelement 30 aus dem Schüttgut 31 aufgenommen werden kann. Insbesondere werden nur dann Bauelemente 30 von dem Unterdruck in dem Loch 5 angesaugt, wenn das aufgenommene Bauelement 30 flächig das Loch 5 abdeckt. Schräg aufgenommene Bauelemente 30 fallen sofort ab, da der Unterdruck nicht ausreicht, diese an der Aufnahmetrommel 3 zu halten.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zur Zuführung von Bauelementen
2: Aufnahmeeinheit
3: Aufnahmetrommel
4: Wandung
5: Löcher
6: Hohlraum
7: Anschlussvorrichtung
8: Element zum Anlegen eines Unterdrucks
9: Trennvorrichtung
10: Sensoreinheit
11: Kommunikationsschnittstelle
12: Vergleichseinrichtung
13: magnetische Bereiche
14: Dauermagnete
15: elektrostatischer Generator
16: Kamera
17: Schüttgut-Zuführung
18: Kameraaufnahmebereich
20: Bestückkopf
21: Abholeinheit
22: Pipetten
23: Kommunikationsschnittstelle
30: Bauelemente
31: Schüttgut
32: Bewegungsrichtung des Schüttgutes
40: Bestückautomat

Claims

Vorrichtung (1) zur Zuführung von Bauelementen (30), welche als Schüttgut (31) willkürlich angeordnet der Vorrichtung (1) zugeführt werden, zu einer Abholeinheit (21) eines Bestückkopfes (20) eines Bestückautomaten, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine bewegbar gelagerte Aufnahmeeinheit (2) zur Aufnahme der Bauelemente (30), eine Sensoreinheit (10) zur Erkennung der Position zumindest einer Auswahl der aufgenommenen Bauelemente (30) sowie eine Kommunikationsschnittstelle (11) zur Übertragung der Position eines jeden der durch die Sensoreinheit (10) erkannten Bauelementes (30) zu dem Bestückkopf (20) aufweist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinheit (2) eine drehbar gelagerte Aufnahmetrommel (3) ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinheit (2), insbesondere die Aufnahmetrommel (3), eine Wandung (4) mit einer Vielzahl von Löchern (5), einen Hohlraum (6), in den die Löcher (5) enden, und eine Anschlussvorrichtung (7) zu dem Hohlraum (6) zum Anlegen eines Unterdrucks in dem Hohlraum (6) aufweist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein Element (8) zum Anlegen eines Unterdrucks in dem Hohlraum (6) aufweist.
Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Löcher (5) gleich weit voneinander beanstandet sind.
Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass um die Löcher (5) an der äußeren Mantelfläche der Wandung (4) der Aufnahmeeinheit (2) hervorstehenden Vorsprünge (9), insbesondere vulkanartige oder ringförmige Vorsprünge (9), angeordnet sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinheit (2), insbesondere die Aufnahmetrommel (3), magnetische Bereiche (13) aufweist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Bereiche (13) Dauermagnete sind oder dass die Aufnahmeeinheit (2) aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet ist und die magnetischen Bereiche (13) durch Dauermagnete (14) der Vorrichtung (1) magnetisiert sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) wenigstens einen elektrostatischen Generator (15) aufweist, durch den die Aufnahmeeinheit (2), insbesondere die Aufnahmetrommel (3), elektrostatisch aufladbar ist.
Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (10) wenigstens eine Kamera (16) zur Erfassung der Bauelemente (30) aufweist.
Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (10) ferner zur Erkennung der Orientierung der Bauelemente (30), die durch die Aufnahmeeinheit (2) in willkürlicher Orientierung aufgenommen werden, ausgebildet ist, und dass die Kommunikationsschnittstelle (11) ferner zur Übertragung der Orientierung eines jeden der durch die Sensoreinheit (10) erkannten Bauelementes (30) zu dem Bestückkopf (20) ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (10) eine Vergleichseinrichtung (12) aufweist, durch die eine Ausschlussprüfung eines jeden erkannten Bauelementes (30) durchführbar ist, wobei in der Vergleichseinrichtung (12) Grenzwerte für die Orientierung für ein Bauelement (30) gespeichert sind.
Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Schüttgut-Zuführung (17) aufweist, wobei die Schüttgut-Zuführung (17) unterhalb der Aufnahmeeinheit (2) derart angeordnet ist, dass die Aufnahmeeinheit (2) kontaktbehaftet oder kontaktfrei durch das Schüttgut (31) bewegbar ist.
Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Trennvorrichtung (9) zum Lösen derjenigen Bauelemente (30), die nicht von der Abholeinheit (21) des Bestückkopfes (20) aufgenommen worden sind, von der Aufnahmeeinheit (2) aufweist.
Bestückautomat (40), der zum Bestücken von Leiterplatten mit Bauelementen (30) ausgebildet ist, aufweisend einen Bestückkopf (20) mit einer Abholeinheit (21) zum Abholen der Bauelemente (30) und eine Vorrichtung (1) zur Zuführung der Bauelemente (30) zu der Abholeinheit (21) des Bestückkopfes (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zur Zuführung der Bauelemente (30) gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist und dass der Bestückkopf (20) eine Kommunikationsschnittstelle (23) zum Empfang zumindest der durch die Sensoreinheit (10) erkannten Position eines jeden Bauelementes (30) ausgebildet ist.
Bestückautomat nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zur Zuführung der Bauelemente (30) als Modul an den Bestückautomaten (40) befestigbar ist oder dass die Vorrichtung (1) zur Zuführung der Bauelemente (30) Teil des Bestückautomaten (40) ist.
Verfahren zur Zuführung von Bauelementen (30) zu einer Abholeinheit (21) eines Bestückkopfes (20) eines Bestückautomaten (40) mittels einer Vorrichtung (1) gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 14, wobei das Verfahren durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist: a) die bewegbar gelagerte Aufnahmeeinheit (2) der Vorrichtung (1) wird an Bauelementen (30) vorbeigeführt, die als Schüttgut (31) der Vorrichtung (1) zugeführt werden, wobei kontinuierlich Bauelemente (30) durch die Aufnahmeeinheit (2) aufgenommen werden, b) die aufgenommenen Bauelemente (30) werden durch die Aufnahmeeinheit (2) an der Sensoreinheit (10) der Vorrichtung (1) vorbeigeführt, c) die Position zumindest einer Auswahl der durch die Aufnahmeeinheit (2) aufgenommenen Bauelemente (30) wird durch die Sensoreinheit (10) erkannt und über die Kommunikationsschnittstelle (11) der Sensoreinheit (10) wird die Position eines jeden erkannten Bauelementes (30) zu der Kommunikationsschnittstelle (23) des Bestückkopfes (20) gesendet.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass Orientierungen der Auswahl der durch die Aufnahmeeinheit (2) aufgenommenen Bauelemente (30) durch die Sensoreinheit (10) erkannt werden und die Orientierung eines jeden erkannten Bauelementes (30) über die Kommunikationsschnittstelle (11) der Sensoreinheit (10) zu der Kommunikationsschnittstelle (23) des Bestückkopfes (20) gesendet gesandt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Vergleichseinrichtung (12) der Sensoreinheit (10) eine Ausschlussprüfung eines jeden erkannten Bauelementes (30) durchgeführt wird, wobei zur Ausschlussprüfung die Orientierung eines jeden Bauelementes (30) mit spezifischen, in der Vergleichseinrichtung (12) gespeicherten Grenzwerten für die Orientierung für ein Bauelement (30) verglichen wird, und dass nach der Ausschlussprüfung nur die Orientierungen derjenigen Bauelemente (30) an die Kommunikationsschnittstelle (23) des Bestückkopfes (20) gesendet werden, deren Orientierung innerhalb der Grenzwerte liegen.