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Die Erfindung betrifft ein Bestückungssystem zur Bestückung von Leiterplatten mit elektronischen Bauteilen. Die elektronischen Bauteile können anschließend auf der Leiterplatte in einer Lötstation verlötet werden. Denkbar ist auch, die elektronischen Bauteile nach deren Bestückung auf der Leiterplatte durch Verpressen in einer Pressstation festzusetzen. Zur positionsgenauen Bestückung der Leiterplatte mit den elektronischen Bauteilen sind Handhabungseinheiten bekannt, welche die elektronischen Bauteile aufnehmen und an einem vordefinierten Ort auf der Leiterplatte absetzen.
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Dabei ist es bekannt, die elektronischen Bauteile einzeln zur Verfügung zu stellen, damit diese von der Handhabungseinheit gegriffen werden können. Ferner können die elektronischen Bauteile auf sogenannten Trays zur Verfügung zu gestellt werden, wobei die einzelnen Trays insbesondere händisch in den Handhabungsbereich der Handhabungseinheit verbracht werden. Während des Verbringens der Trays in den Bereich der Handhabungseinheit kann die Handhabungseinheit aus sicherheitstechnischen Gründen nicht betätigt werden, wodurch Stillstandzeiten entstehen.
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Ein Bestückungssystem zur Bestückung von Leiterplatten mit elektronischen Bauteilen ist aus der
US 2006/0032902A1 bekannt. Aus der
DE 698 35 697 T2 ist ein Bestückungssystem mit Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genanntes Bestückungssystem derart weiterzubilden, dass das Bereitstellen der elektronischen Bauteile und das Bestücken der Leiterplatte mit den elektronischen Bauteilen auf verbesserte Art und Weise erfolgt.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Bestückungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Eine solches Bestückungssystem kann so betrieben werden, dass die Handhabungseinheit stets mit elektronischen Bauteilen, die auf der Leiterplatte platziert werden sollen, versorgt wird. Während sich ein erstes Tray in der Bereitstellungslage befindet und während von diesem Tray elektronische Bauteile von der Handhabungseinheit aufgenommen werden können, kann zeitgleich über eine andere Transfereinheit ein weiteres Tray mit elektronischen Bauteilen in die oder aus der Bereitstellungslage verlagert werden. Befinden sich folglich auf dem ersten Tray keine elektronischen Bauteile mehr, so kann die Handhabungseinheit elektronische Bauteile von dem weiteren, elektronische Bauteile bereitstellenden Tray, das sich in der Bereitstellungslage einer anderen Transfereinheit befindet, entnehmen und auf der Leiterplatte absetzen. Dies kann erfolgen, während das erste, leere Tray über die Transfereinheit und das Liftsystem in den Magazinwagen verlagert wird. Danach kann ein neues Tray, welches zu verbauende elektronische Bauteile aufweist, aus dem Magazinwagen entnommen und über das Liftsystem und die eine Transfereinheit in die Bereitstellungslage verlagert werden. Insgesamt kann dadurch kann erreicht werden, dass stets Trays mit ausreichenden elektronischen Bauteilen für die Handhabungseinheit in der jeweiligen Bereitstellungslage vorgehalten werden.
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Das Liftsystem ist dabei außerhalb des Magazinwagens vorgesehen. Dabei ist vorteilhaft, wenn zwei oder mehrere austauschbare Magazinwägen vorhanden sind. Für den Fall, dass in einem Magazinwagen lediglich leere Trays vorhanden sind, kann dieser durch einen Magazinwagen mit Trays, welche elektronische Bauteile bereitstellen, ausgetauscht werden. Die Magazinwägen weisen dabei insbesondere Rollen auf, mit welchen die Magazinwägen leicht bewegt werden können.
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Vorteilhafterweise sind die Transfereinheiten derart eingerichtet, dass die Trays jeweils entlang parallel zueinander verlaufenden Achsen vom jeweiligen Transfereingang zur jeweiligen Bereitstellungslage transferiert werden können.
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Eine derartige Anordnung ist bauraumsparend und kann vergleichsweise einfach bereitgestellt werden.
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Ferner ist vorteilhaft, wenn wenigstens zwei Transfereinheiten horizontal nebeneinander oder vertikal übereinander angeordnet sind. Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn in einer ersten Reihe zwei oder mehr Transfereinheiten in einer ersten Ebene nebeneinander angeordnet sind und wenn eine zweite Reihe mit zwei oder mehr Transfereinheiten in einer zweiten Ebene oberhalb der ersten Reihe vorgesehen ist. Die zweite Reihe kann dabei vorzugsweise in Bezug auf die erste Reihe in horizontaler Richtung zurückversetzt angeordnet sein, sodass die Handhabungseinheit elektronische Bauteile, die auf einem Tray der ersten Reihe vorgesehen sind, ungehindert greifen kann. Die zweite Reihe ist dabei vorzugsweise um wenigstens die Tieferstreckung der Trays zurückversetzt, wodurch die Handhabungseinheit auch elektronische Bauteile im hinteren Bereich des jeweiligen Trays in der ersten Reihe greifen kann.
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Gemäß der Erfindung kann ein Maschinenrahmen vorgesehen sein, wobei die Handhabungseinheit und die Transfereinheiten im Maschinenrahmen vorgesehen sind. Der Maschinenrahmen kann dabei eine Umhausung für die Handhabungseinheit bilden oder tragen. Das Liftsystem kann im oder am Maschinenrahmen vorgesehen sein, wobei der wenigstens eine Magazinwagen am Liftsystem oder am Maschinenrahmen lösbar befestigbar ist. Insgesamt führt dies zu einer kompakten und sicheren Bauweise. Gleichzeitig kann sichergestellt werden, dass der jeweilige Magazinwagen an einer definierten Position lösbar befestigt wird, so dass das Liftsystem Trays aus dem jeweiligen Magazinwagen entnehmen kann oder in diesem ablegen kann.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Trays elektronische Bauteile in einer definierten Lage oder Reihenfolge aufweisen und dass die Trays eine die Lage oder Reihenfolge der elektronischen Bauteile repräsentierende Codierung vorsehen. Ferner sind dann Lesegeräte zum Lesen der Codierung vorgesehen, wobei die vom jeweiligen Lesegerät eingelesene Codierung der Steuereinheit mitgeteilt wird. Die Steuereinheit ist dabei weiter so eingerichtet, dass sie die Handhabungseinheit in Abhängigkeit der eingelesenen Codierung ansteuert. Dadurch kann erreicht werden, dass insbesondere dann, wenn auf einem Tray unterschiedliche elektronische Bauteile vorgesehen sind, diese zielgerichtet von der Handhabungseinheit aufgenommen und an einer definierten Lage der Leiterplatte abgesetzt werden können. Die Codierung kann dabei eine magnetische, optische oder elektronische Codierung sein. Insbesondere kommt ein lesbarer Code, beispielsweise ein Strichcode, QR-Code, DataMatrix-Code oder eine RFID-Codierung in Betracht.
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Das jeweilige Lesegerät kann dabei an der Handhabungseinheit oder an der Transfereinheit, insbesondere im Bereich der Bereitstellungslage, vorgesehen sein. Dadurch wird gewährleistet, dass dann, wenn das Tray die Bereitstellungslage erreicht, die Codierung ausgelesen werden kann.
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Ferner ist vorteilhaft, wenn ein Greiffingermagazin mit für unterschiedliche elektronische Bauteile unterschiedlichen Greiffingern vorgesehen ist, wobei die Steuereinheit weiter so eingerichtet ist, dass sie die Handhabungseinheit so ansteuert, dass für entsprechende elektronische Bauteile aus dem Greiffingermagazin entsprechende Greiffinger geholt und zur Handhabung des jeweiligen elektronischen Bauteils verwendet werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass elektronische Bauteile mit hierfür geeigneten Greiffingern gegriffen werden. Insbesondere in Verbindung mit der Codierung können folglich vor dem Greifen des jeweiligen Bauteils, entsprechend der eingelesenen Codierung, entsprechende Greiffinger aus dem Greiffingermagazin geholt und verwendet werden.
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Das Bestückungssystem sieht ferner vorteilhafterweise eine Kamera zur Erkennung der Pins der elektronischen Bauteile vor, wobei die Steuerung weiter so eingerichtet ist, dass sie die Handhabungseinheit so ansteuert, dass die elektronischen Bauteile nach deren Aufnahme in den Erfassungsbereich der Kamera gehalten werden und dass die Steuerung weiter so eingerichtet ist, dass mittels des von der Kamera erfassten Bildes eine Identifizierung des Bauteils oder eine Ausrichtung des Bauteils festgestellt wird,. Ferner kann geprüft werden, ob die Pins des jeweiligen elektronischen Bauteils Beschädigungen aufweisen. Sollten Beschädigungen erkannt werden, so wird das aufgenommene elektronische Bauteil nicht auf der Leiterplatte abgesetzt, sondern wird als Ausschuss oder als Reparaturbauteil auf dem Tray oder an einer anderen entsprechenden Stelle abgelegt. Auch in diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn am Tray eine Codierung vorgesehen ist, und diese eingelesen wird. Aufgrund der Codierung ist folglich bekannt, welches elektronische Bauteil gegriffen wird. Daraus kann rückgeschlossen werden, wie die Pins dieses gegriffenen elektronischen Bauteils im unbeschädigten Zustand aussehen.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch eine Lötanlage mit einer Lötstation und einem der Lötstation vorgelagertem erfindungsgemäßen Bestückungssystem sowie durch eine Pressanlage mit einer Pressstation und einem der Pressstation vorgelagertem erfindungsgemäßen Bestückungssystem gelöst.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben und erläutert ist.
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Es zeigen:
- 1 eine Vorderansicht eines Bestückungssystems;
- 2 das Bestückungssystem nach 1 in vergrößerter Ansicht;
- 3 die Transfereinheiten des Bestückungssystems nach 2 in vergrößerter Ansicht;
- 4 ein Liftsystem und ein Magazinwagen des Bestückungssystems nach 1 und 2;
- 5 einen vergrößerten Ausschnitt des Liftsystems gemäß 4 bei der Übergabe eines Trays aus dem Magazinwagen in das Liftsystem;
- 6 einen vergrößerten Ausschnitt des Liftsystems gemäß 2 bei der Übergabe eines Trays aus dem Liftsystem in eine Transfereinheit;
- 7 die Ansicht gemäß 6, in der ein Tray in einer Bereitstellungslage ist;
- 8 eine der 7 entsprechende Ansicht, bei der zwei Trays in der jeweiligen Bereitstellungslage sind und bei der die Handhabungseinheit ein gegriffenes elektronisches Bauteil verlagert.
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In der 1 ist ein insbesondere einer Lötanlage oder einer Pressanlage vorgelagertes Bestückungssystem 10 gezeigt. Das Bestückungssystem 10 weist einen Bearbeitungsbereich 14 auf, in den Leiterplatten oder eine oder mehrere Leiterplatten tragende Trägerteile eingefahren werden können. Die Anordnung ist dabei derart, dass - wie in 2 gezeigt - die Leiterplatte 11 bzw. das Trägerteile 12 entlang der X-Richtung in den Bearbeitungsbereich 14 eingefahren (Pfeil 13) und nach deren Bearbeitung entlang der X-Richtung (Pfeil 15) aus dem Bearbeitungsbereich 14 herausgefahren werden kann. Ferner ist eine Handhabungseinheit 16 in Form eines frei im Raum beweglich angeordneten Roboterarms 18 vorgesehen, der an seinem freien Ende eine Greifvorrichtung 20 aufweist. Mit der Handhabungseinheit 16 wird die Leiterplatte 11 mit elektronischen Bauteilen 22, die in den 3 ff. gezeigt sind, bestückt.
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Wie insbesondere aus 2 deutlich wird, sind der Bearbeitungsbereich 14 und die Handhabungseinheit 16 innerhalb eines Maschinenrahmens 24 angeordnet. Im Maschinenrahmen 24 sind insgesamt vier Transfereinheiten 26, 27, 28 und 29 vorgesehen. Mit den Transfereinheiten 26, 27, 28 und 29 können Trays 30, auf welchen die elektronischen Bauteile 22 zur Verfügung gestellt werden, von jeweils einem hinteren Transfereingang 32 zu jeweils einer vorderen Bereitstellungslage 34 entlang der Y-Richtung transferiert werden, was auch aus in 3 deutlich wird. Wie in 3 gezeigt ist, verlaufen die Transfereinheiten 26, 27, 28 und 29 entlang parallel zueinander verlaufenden Achsen 31. Die beiden Transfereinheiten 26 und 28 befinden sich in einer ersten Reihe, die in einer ersten unteren Ebene liegt. Oberhalb den Transfereinheiten 26 und 28 sind die Transfereinheiten 27 und 29 entlang einer zweiten Reihe in einer zweiten oberen Ebene angeordnet. Dabei sind die Transfereinheiten 27 und 29 in der zweiten Reihe horizontal gegenüber den Transfereinheiten 26 und 28 der ersten Reihe um das Maß 54 in y-Richtung zurückversetzt angeordnet. Das Maß 54 ist dabei der Abstand von einem vorderen Anschlag 43 einer Transfereinheit 26, 28 in der ersten Reihe hin einem Anschlag 43 einer Transfereinheit 27, 29 in der zweiten Reihe. Wie ferner aus 3 deutlich wird, ist das Maß 54 ist größer als die Tiefenerstreckung 56 der Trays 30 Y-Richtung. Dadurch kann erreicht werden, dass die Greifvorrichtung 20 elektronische Bauteile von Trays 30, die sich in der ersten Reihe befinden, entnehmen kann, ohne dass die Transfereinheiten 27 oder 29 der zweiten Reihe oder auf diesen Transfereinheiten 27 oder 29 vorgesehene Trays 30 störend im Weg sind.
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Durch Vorsehen von insgesamt 4 Transfereinheiten können folglich maximal 4 Trays 30 mit elektronischen Bauteilen 22 für die Bestückung der Leiterplatten 11 in der jeweiligen Bereitstellungslage bereitgestellt werden. Gemäß der Erfindung ist auch denkbar, dass in jeder Reihe nicht nur zwei Transfereinheiten, sondern drei oder mehr Transfereinheiten vorgesehen sind, dass zusätzliche Bereitstellungslagen vorhanden sind.
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In der 4 befindet sich ein Tray 30 auf einem Magazinwagen 36. Ferner ist ein Liftsystem 38 gezeigt, welches einen in horizontaler y-Richtung und in vertikaler z-Richtung verfahrbaren Mitnehmer 40 aufweist. Auf der dem Maschinenrahmen 24 abgewandten, hinteren Seite des Liftsystems 38 ist in 4 der Magazinwagen 36 deutlich zu erkennen. Der Magazinwagen 36 weist zwei Spalten mit jeweils einer Vielzahl von übereinander angeordneten Aufnahmen 42 auf, wobei in der oberen linken Aufnahme 42.1 ein Tray 30 dargestellt ist. Auf dem Tray 30 befinden sich die in 5 deutlich zu erkennenden elektronischen Bauteile 22.
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Auf dem Tray 30 sind in den 4 und 5 lediglich vier elektronische Bauteile 22 gezeigt; im Betrieb ist denkbar, dass auf dem Tray 30 weitere, eine Vielzahl von elektronischen Bauteilen 22 vorgesehen sind. Auf einem Tray 30 können entweder identische elektronische Bauteile 22 vorgesehen sein oder unterschiedliche elektronische Bauteile 22 zum Aufsetzen auf die Leiterplatte 11 vorgesehen sein. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Handhabungseinheit 16 nicht nur einen Roboterarm 18 aufweist, sondern 2 oder mehrere Roboterarme 18. Dadurch können von mehreren Trays 30 zeitgleich Bauteile 22 entnommen und auf der Leiterplatte 11 abgesetzt werden.
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Das Bestückungssystem 10 umfasst ferner eine in 2 gezeigte Steuereinheit 44, mit der insbesondere die Handhabungseinheit 16, die Transfereinheiten 26, 27, 28 und 29 bzw. nicht näher gezeigte Antriebe der Transfereinheiten 26, 27, 28 und 29 zum Verlagern der Leiterplatte in Y-Richtung sowie das Liftsystem 38 ansteuerbar sind.
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Die Steuereinheit 44 ist insgesamt so eingerichtet, dass im Betrieb der Lötanlage 10 das Liftsystem 38 ein Tray 30 aus einer Aufnahme 42 des Magazinwagens 36 entnehmen kann. Dazu wird, wie in 5 gezeigt, der Mitnehmer 40 des Liftsystems 38 an die jeweilige Aufnahme 42 des Magazinwagens 36 herangefahren und über einen nicht näher beschriebenen Mechanismus auf den Mitnehmer 40 transferiert. Das Liftsystem 38 bzw. dessen Mitnehmer 40 verlagert dann das Tray 30 in x-Richtung und z-Richtung, wie in 6 gezeigt, hin zum Transfereingang 32 einer Transfereinheit; hier der Transfereinheit 26. Über einen nicht näher beschriebenen Antrieb der Transfereinheit 26 wird das Tray 30 samt den elektronischen Bauteilen 22 vom Transfereingang 32 in y-Richtung hin zur Bereitstellungslage 34, wie in 7 gezeigt, verfahren. Die Transfereinheit 26, 27, 28 und 29 weisen dazu sich in Y-Richtung erstreckende Führungsleisten 41 auf. In der in der 3, 5, 6 und 7 gezeigten Bereitstellungslage 34 des jeweiligen Trays 30 liegt die Vorderkante des jeweiligen Trays an den Anschlägen 43 der jeweiligen Transfereinheit 26, 28 an.
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Der Übersichtlichkeit halber sind in den 6 und 7 lediglich die unteren Transfereinheiten 26 und 28 gezeigt; die oberen Transfereinheiten 27 und 29 sind dort nicht gezeigt.
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Nachdem das Tray 30 mit den elektronischen Bauteilen 22 die Bereitstellungslage 34 erreicht hat, können die elektronischen Bauteile 22 mit der Handhabungseinheit 16, bzw. mit der Greifvorrichtung 20 vom jeweiligen Tray 30 entnommen werden.
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In der 8, in der sich in den Bereitstellungslagen 34 der beiden Transfereinheiten 26, 28 jeweils ein Tray 30 befindet, hat die Greifvorrichtung 20 ein elektronisches Bauteil 22 gegriffen und bewegt es in den Erfassungsbereich einer Kamera 46. Mit der Kamera 46 können die Pins des jeweiligen elektronischen Bauteils 22 erkannt werden, wodurch überprüft werden kann, um welches Bauteil 22 es sich handelt, ob die Ausrichtung des Bauteils 22 korrekt ist und/oder ob die Pins des jeweiligen Bauteils 22 Beschädigungen aufweisen. Die Kamera 46 ist dabei ebenfalls mit der Steuereinheit 44 verbunden, so dass je nach erfasstem Bild eine entsprechende Ansteuerung der Handhabungseinheit 16 erfolgen kann. Werden keine Beschädigungen festgestellt, so wird das elektronische Bauteil 22 auf die Leiterplatte 11 an der dafür vorgesehenen Stelle aufgesetzt.
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In der 8 befindet sich die Leiterplatte 11 auf dem Trägerteil 12, das entlang der x-Achse durch das Bestückungssystem 10 durchgeführt wird.
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Dadurch, dass vier Transfereinheiten 26, 27, 28 und 29 vorgesehen sind, kann während ein Tray 30 sich beispielsweise in der Transfereinheit 26 in der Bereitstellungslage 34 befindet ein weiteres Tray aus dem Magazinwagen 36 über das Liftsystem 38 und eine andere Transfereinheit 27, 28 oder 29 und in die dortige Bereitstellungslage 34 transferiert werden. Sobald also sämtliche elektronischen Bauteile 22 von einem Tray 30, das sich in der Bereitstellungslage 34 der einen Transfereinheit 26 befindet, entnommen sind, kann die Handhabungseinheit 16 so angesteuert werden, dass elektronische Bauteile 22 von einem anderen Tray 30 entnommen werden, das sich dann in der Bereitstellungslage 34 einer der anderen Transfereinheit befindet.
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In der 8 sind beispielhaft zwei Trays 30 in den beiden Transfereinheiten 26 und 28, und dort in den Bereitstellungslagen 34 gezeigt. Ein leeres, beschädigte oder überzählige Bauteile 20 enthaltendes Tray 30 kann dann, während elektronische Bauteile einem sich in der Bereitstellungslage 34 befindlichen Tray 30 entnommen werden, über die jeweilige Transfereinheit und das Liftsystem 38 in einer entsprechenden Aufnahme 42 des Magazinwagens 36 abgelegt werden. In einem nächsten Schritt kann ein gefülltes Tray 30 aus dem Magazinwagen 36 über das Liftsystem 38 und die jeweils freie Transfereinheit 26 und dort in die Bereitstellungslage 34 bewegt werden.
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Insgesamt können hierdurch ausreichende Mengen von elektronischen Bauteilen 22 im Erfassungsbereich der Handhabungseinheit 16 vorgehalten werden. Bei der in den Figuren gezeigten Ausführungsform können maximal vier Trays 30 in der jeweiligen Transfereinheit eine Bereitstellungslage einnehmen. Die Handhabungseinheit 16 kann folglich ununterbrochen arbeiten; in mindestens einer der vier Bereitstellungslagen 34 der Transfereinheiten 26, 27, 28 und 29 kann stets ein Tray 30 mit elektronischen Bauteilen 22 vorgehalten werden.
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Insbesondere dann, wenn auf einem Tray 30 unterschiedliche elektronische Bauteile 22 vorhanden sind, ist es vorteilhaft, an den Trays 30 eine die Lage und Reihenfolge der elektronischen Bauteile repräsentierende Codierung 50, wie sie in 5 gezeigt ist, vorzusehen. Die Codierung 50 ist hier an der Vorderseite des Trays 30 angebracht. Die Codierung 50 kann insbesondere ein RFID-Chip sein, der von einem Lesegerät 52, das in 6 angedeutet ist, in der jeweiligen Bereitstellungslage 34 ausgelesen werden kann. Die vom Lesegerät 52 eingelesene Codierung wird dann der Steuereinheit 44 zugeführt, wobei die Steuereinheit 44 weiter so eingerichtet ist, dass sie die Handhabungseinheit 16 in Abhängigkeit der eingelesenen Codierung 50 ansteuert. Damit stehen folglich die Informationen zur Verfügung, welche elektronische Bauteil 22 auf dem Tray bereitgestellt werden bzw. an welcher Position auf dem Tray 30 das jeweilige elektronische Bauteil 22 vorgesehen ist. Die Handhabungseinheit 16 kann das jeweilige elektronische Bauteil 22 zielgenau aufnehmen und an der jeweils dafür vorgesehenen Position auf der Leiterplatte 11 absetzen.
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Mit der eingelesenen Codierung 50 können zudem Informationen über die Beschaffenheit der Pins des jeweils gegriffenen Bauteils 22 vorgehalten werden.
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Wie insbesondere aus 7 deutlich wird, weist die Greifvorrichtung 20 Greiffinger 48 auf, mittels welchen die elektronischen Bauteile 22 letztlich gegriffen werden. Insbesondere dann, wenn unterschiedliche elektronische Bauteile 22 auf die Leiterplatte 11 aufgesetzt werden sollen, ist es vorteilhaft, wenn für unterschiedliche elektronische Bauteile 22 unterschiedliche Greiffinger 48 vorgesehen werden. Hierfür ist es vorteilhaft, ein in den Figuren nicht gezeigtes Greiffingermagazin mit unterschiedlichen Greiffingern 48 vorzusehen, wobei die Steuereinheit 44 so eingerichtet ist, dass sie die Handhabungseinheit 16, bzw. die Greifvorrichtung 20, so ansteuert, dass für entsprechende elektronische Bauteile 22 aus dem Greiffingermagazin entsprechende Greiffinger 48 geholt und verwendet werden. Insbesondere über die eingelesene Codierung stehen Informationen zur Verfügung, welches elektronische Bauteil 22 wo auf dem Tray 30 liegt, und auch welche Greiffinger 48 für welches aufzunehmende elektronische Bauteil 20 aus dem Greiffingermagazin zu entnehmen sind.
