DE102021119314B3

DE102021119314B3 - Placement machine and placement system with a rail system for two-dimensional movement of a robot device for exchanging component feed devices, production line and production plant for manufacturing electronic assemblies, method for fitting component carriers

Info

Publication number: DE102021119314B3
Application number: DE102021119314.1A
Authority: DE
Inventors: Jetulla Avdili
Original assignee: ASM Assembly Systems GmbH and Co KG
Current assignee: ASMPT GmbH and Co KG
Priority date: 2021-07-26
Filing date: 2021-07-26
Publication date: 2022-12-08
Anticipated expiration: 2041-07-27
Also published as: CN115696905A; JP7311687B2; JP2023017728A

Abstract

Beschrieben wird ein Bestückautomat (120) zum automatischen Bestücken von Bauelementeträgern mit elektronischen Bauelementen. Der Bestückautomat weist auf ein Chassis (122); zumindest eine Schnittstelle zum lösbaren Befestigen einer ersten Bauelement-Zuführeinrichtung (124) an einer vorbestimmten Position an dem Chassis; einen Bestückkopf zum Entnehmen von Bauelementen von der befestigten ersten Bauelement-Zuführeinrichtung und zum Platzieren der entnommenen Bauelemente an vorbestimmten Aufsetzpositionen eines in einen Bestückbereich des Bestückautomaten eingebrachten Bauelementeträgers; und ein Schienensystem (150), welches an dem Chassis angebracht ist und welches sich entlang einer horizontalen Richtung und entlang einer vertikalen Richtung erstreckt. Das Schienensystem weist eine Mehrzahl von Schienenelementen (152, 154, 156) auf, entlang welcher eine Robotervorrichtung (170, 270) zum Transportieren und Handhaben einer zweiten Bauelement-Zuführeinrichtung (224a) entlang der horizontalen Richtung und entlang der vertikalen Richtung verfahrbar ist. Ferner wird beschrieben ein Bestücksystem mit einem solchen Bestückautomat, eine Fertigungslinie aufweisend einen solchen Bestückautomaten zum Fertigen von elektronischen Baugruppen, und eine Fertigungsanlage mit zwei solchen Fertigungslinien. Darüber wird ein Verfahren zum automatischen Bestücken von Bauelementeträgern mit elektronischen Bauelementen mittels eines solchen Bestückautomaten beschrieben.An automatic placement machine (120) for the automatic placement of electronic components on component carriers is described. The placement machine has a chassis (122); at least one interface for removably mounting a first component feeder (124) at a predetermined position on the chassis; a placement head for removing components from the attached first component feeder and for placing the removed components at predetermined placement positions of a component carrier introduced into a placement area of the placement machine; and a track system (150) attached to the chassis and extending along a horizontal direction and along a vertical direction. The rail system has a plurality of rail elements (152, 154, 156) along which a robot device (170, 270) for transporting and handling a second component feeder (224a) can be moved along the horizontal direction and along the vertical direction. Also described is an assembly system with such an automatic placement machine, a production line having such an automatic placement machine for manufacturing electronic assemblies, and a production facility with two such production lines. In addition, a method for the automatic placement of component carriers with electronic components by means of such a placement machine is described.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das technische Gebiet der Fertigung von elektronischen Baugruppen. Dabei werden Bauelementeträger mit elektronischen Bauelementen bestückt. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Bereitstellung von elektronischen Bauelementen für einen Bestückautomaten, welcher in einem kontinuierlichen Betrieb eine Vielzahl von elektronischen Bauelementen zu verarbeiten hat. Im Speziellen betrifft die vorliegende Erfindung (a) einen Bestückautomat, welcher einen automatischen Austausch einer ersten Bauelement-Zuführeinrichtung gegen eine zweite Bauelement-Zuführeinrichtung mittels einer Robotervorrichtung ermöglicht. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner (b) ein Bestücksystem mit einem solchen Bestückautomat, (c) eine Fertigungslinie aufweisend einen solchen Bestückautomaten zum Fertigen von elektronischen Baugruppen, und (d) eine Fertigungsanlage mit zumindest zwei solchen Fertigungslinien. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung (e) ein Verfahren zum automatischen Bestücken von Bauelementeträgern mit elektronischen Bauelementen mittels eines solchen Bestückautomaten.The present invention generally relates to the technical field of manufacturing electronic assemblies. In this case, component carriers are fitted with electronic components. The present invention relates in particular to the provision of electronic components for an automatic placement machine which has to process a large number of electronic components in continuous operation. In particular, the present invention relates to (a) an automatic placement machine which enables a first component feed device to be automatically exchanged for a second component feed device by means of a robot device. The present invention also relates to (b) a placement system with such a placement machine, (c) a production line having such a placement machine for manufacturing electronic assemblies, and (d) a production facility with at least two such production lines. In addition, the present invention relates to (e) a method for the automatic loading of component carriers with electronic components by means of such a loading machine.

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Die Bestückung von Leiterplatten bzw. Bauelementeträgern mit elektronischen Bauelementen, insbesondere Surface Mount Device (SMD) Bauelementen, erfolgt üblicherweise mit Bestückautomaten nach dem sogenannten „PICK-AND-PLACE“- oder „COLLECT-AND-PLACE“ Prinzip. Dabei werden mittels einer Bauelement-Zuführeinrichtung bereitgestellte Bauelemente (i) von einem Bestückkopf des Bestückautomaten aufgenommen, (ii) hin zu einem Bestückungsbereich transportiert, in welchem sich ein zu bestückender Bauelementeträger befindet, und (iii) dann an vorbestimmten Bauelement-Einbauplätzen auf dem Bauelementeträger platziert.The assembly of printed circuit boards or component carriers with electronic components, in particular surface mount device (SMD) components, is usually carried out with automatic placement machines according to the so-called "PICK-AND-PLACE" or "COLLECT-AND-PLACE" principle. Components provided by a component feed device are (i) picked up by a placement head of the placement machine, (ii) transported to a placement area in which a component carrier to be placed is located, and (iii) then at predetermined component installation locations on the component carrier placed.

Zur Gewährleistung einer hohen Bestückleistung, d.h. einer hohen Anzahl an Bauelementen, die innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne verarbeitet werden, werden die Bauelemente bevorzugt in Gurten, beispielsweise mit sog. Kunststoff-Blistern oder auch in stabilen Pappstreifen mit Ausnehmungen, konfektioniert und mittels einer geeigneten Bauelement-Zuführeinrichtung dem Bestückprozess zugeführt. Mit solchen Gurten kann ein Bestückautomat über einen gewissen Zeitraum ohne Stillstand betrieben werden.To ensure a high placement performance, i.e. a large number of components that are processed within a specified period of time, the components are preferably assembled in tapes, for example with so-called plastic blisters or also in stable cardboard strips with recesses, and using a suitable component Feeder supplied to the placement process. With such belts, an automatic placement machine can be operated over a certain period of time without downtime.

Die Zuführung der Bauelemente gerät jedoch dann ins Stocken, wenn am Ende eines Gurtes die letzten Bauelemente entnommen worden sind. Um trotzdem einen Bestückprozess möglichst unterbrechungsfrei fortsetzen zu können, wird in bekannter Weise der Anfang eines neuen Gurtes mit dem Ende eines vorherigen und zumindest annähernd verbrauchten Gurtes verbunden. Ein solches Verbinden erfolgt in der Praxis in der Regel noch immer manuell. Demzufolge erfordert eine Elektronikfertigung (i) mit einem größeren Bestückautomaten mit einer Mehrzahl von Bauelement-Zuführeinrichtungen, (ii) mit einer Fertigungslinie mit mehrere Bestückautomaten oder (iii) in einer Fabrik mit mehrere Fertigungslinien eine ständige Bereitschaft von einer oder mehreren Bedienpersonen, um Spulen mit aufgewickelten Bauelement-Gurten zu der betreffenden Bauelement-Zuführeinrichtung zu transportieren und den Anfang eines neuen Bauelement-Gurtes an das Ende eines nahezu verbrauchten Bauelement-Gurtes (mittels einer Spleißverbindung) anzubringen. Eine alternative jedoch auch bedienintensive Variante für eine Versorgung mit Bauelementen besteht darin, eine vorkonfigurierte Bauelement-Zuführeinrichtung zusammen mit einem bereits eingeführten Bauelement-Gurt gegen eine (bis noch vor Kurzem genutzte) Bauelement-Zuführeinrichtung auszutauschen.However, the feeding of the components comes to a standstill when the last components have been removed at the end of a belt. In order to be able to continue an assembly process as uninterrupted as possible, the beginning of a new tape is connected to the end of a previous and at least approximately used tape in a known manner. In practice, such a connection is still usually carried out manually. As a result, electronics production (i) with a larger placement machine with a plurality of component feeders, (ii) with a production line with several placement machines or (iii) in a factory with several production lines requires a constant standby of one or more operators to load coils with to transport wound-up component tapes to the relevant component feeder and to attach the beginning of a new component tape to the end of an almost used-up component tape (by means of a splice connection). An alternative, but also operator-intensive variant for supplying components consists in exchanging a preconfigured component feed device together with a component belt that has already been inserted for a component feed device (which was used until recently).

Um den Bedienaufwand weiter zu reduzieren, ist es darüber hinaus beispielsweise aus US 2018 / 0 242 485 A1 bekannt, an Bestückautomaten einer Fertigungslinie eine Schiene anzubringen, entlang welcher ein Roboter verfahren werden kann, um eine vorkonfigurierte Bauelement-Zuführeinrichtung von einem Anfang oder Ende der Fertigungslinie zu einem Bestückautomaten zu transportieren, dort automatisch eine Bauelement-Zuführeinrichtung gegen die vorkonfigurierte Bauelement-Zuführeinrichtung auszutauschen und die ausgetauschte Bauelement-Zuführeinrichtung zurück zu dem Ende der Fertigungslinie zu transportieren. Ein Nachteil dieses Ansatzes besteht jedoch darin, dass der Roboter an der Seite der Fertigungslinie relativ viel Platz braucht, um im Einsatz ohne die Gefahr von Kollisionen, beispielsweise mit einer Bedienperson, verwendet werden zu können. Dadurch erhöht sich der Platzbedarf für eine Fertigungslinie, so dass innerhalb einer vorgegebenen Fläche einer Fabrik weniger Bestückautomaten bzw. Fertigungslinien aufgestellt werden können. Dies gilt insbesondere (a) für Fertigungslinien mit größeren Bestückautomaten, bei denen von zwei Seiten aus, d.h. links und rechts von der Fertigungslinie, Bauelemente zugeführt werden sowie (b) für Fertigungslinien, welche parallel neben einer anderen Fertigungslinie aufgestellt sind und demzufolge einen erhöhten Zwischenraum zu der jeweils benachbarten Fertigungslinie erfordern. Es ist offensichtlich, dass sich durch einen erhöhten Platz- bzw. Flächenbedarf die Bestückleistung verringert, die innerhalb einer Fabrik bereitgestellt werden kann.In order to further reduce the operating effort, it is also known, for example from US 2018 / 0 242 485 A1, to attach a rail to placement machines of a production line, along which a robot can be moved in order to load a preconfigured component feed device from a beginning or end of the To transport production line to a placement machine, there automatically replace a component feeder against the preconfigured component feeder and to transport the exchanged component feeder back to the end of the production line. A disadvantage of this approach, however, is that the robot needs a relatively large amount of space on the side of the production line to be used in the field without the risk of collisions with, for example, an operator. This increases the space required for a production line, so that fewer placement machines or production lines can be set up within a given area of a factory. This applies in particular to (a) production lines with larger placement machines, where components are fed in from two sides, i.e. to the left and right of the production line, and (b) for production lines that are set up parallel to another production line and therefore have an increased gap to the respective neighboring production line. It is obvious that the placement performance that can be provided within a factory is reduced by an increased space or area requirement.

CN 1 12 849 886 A offenbart ein Warenlager, welches eine Vielzahl von in einem Gitter angeordneten Lagerplätze aufweist. Das Warenlager weist ferner einen Roboter auf, welcher mittels eines horizontalen Spindelantriebs und eines vertikalen Spindelantriebs in zwei Dimensionen verfahren werden kann und welcher Waren in die einzelnen Lagerplätze einlagern und auslagern kann. CN 1 12 849 886 A discloses a warehouse arranging a plurality of in a grid ten storage locations. The warehouse also has a robot which can be moved in two dimensions by means of a horizontal spindle drive and a vertical spindle drive and which can store and retrieve goods in the individual storage locations.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, innerhalb eines vorgegebenen „Flächenangebots“ bei einem hohen Automatisierungsgrad eine hohe Bestückleistung zu ermöglichen.The object of the present invention is to enable a high placement performance within a given “area available” with a high degree of automation.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the Invention

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.This object is solved by the subject matter of the independent patent claims. Advantageous embodiments of the present invention are described in the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird beschrieben ein Bestückautomat zum automatischen Bestücken von Bauelementeträgern mit elektronischen Bauelementen. Der beschriebene Bestückautomat weist auf (a) ein Chassis; (b) zumindest eine Schnittstelle zum lösbaren Befestigen einer ersten Bauelement-Zuführeinrichtung an einer vorbestimmten Position an dem Chassis; (c) einen Bestückkopf zum Entnehmen von Bauelementen von der befestigten ersten Bauelement-Zuführeinrichtung und zum Platzieren der entnommenen Bauelemente an vorbestimmten Aufsetzpositionen eines in einen Bestückbereich des Bestückautomaten eingebrachten Bauelementeträgers; und (d) ein Schienensystem, welches an dem Chassis angebracht ist und welches sich entlang einer horizontalen Richtung und entlang einer vertikalen Richtung erstreckt. Das Schienensystem weist eine Mehrzahl von Schienenelementen auf, entlang welcher Schienenelemente eine Robotervorrichtung zum Transportieren und Handhaben einer zweiten Bauelement-Zuführeinrichtung entlang der horizontalen Richtung und entlang der vertikalen Richtung verfahrbar ist.According to a first aspect of the invention, an automatic placement machine for the automatic placement of component carriers with electronic components is described. The placement machine described has (a) a chassis; (b) at least one interface for releasably securing a first component feeder at a predetermined position on the chassis; (c) a placement head for removing components from the attached first component feeder and for placing the removed components at predetermined placement positions of a component carrier introduced into a placement area of the placement machine; and (d) a track system attached to the chassis and extending along a horizontal direction and along a vertical direction. The rail system has a plurality of rail elements, along which rail elements a robot device for transporting and handling a second component feeder can be moved along the horizontal direction and along the vertical direction.

Dem beschriebenen Bestückautomat liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine zweidimensionale Bewegung einer Robotervorrichtung an dem Chassis des Bestückautomaten die vorbestimmte Position der ersten Bauelement-Zuführeinrichtung auf einfache Weise und über verschiedene Verfahrwege erreicht werden kann. Durch die beschriebene zweidimensionale Bewegung kann die Robotervorrichtung schnell und flexibel von verschiedenen Startpositionen aus die erste Bauelement-Zuführeinrichtung erreichen. Gleiches gilt natürlich auch für eine Bewegung der Robotervorrichtung von der vorbestimmten Position weg hin zu einer beliebigen Parkposition an dem Schienensystem oder ggf. auch außerhalb des Schienensystems.The placement machine described is based on the finding that the predetermined position of the first component feed device can be reached easily and via different travel paths by a two-dimensional movement of a robot device on the chassis of the placement machine. The two-dimensional movement described enables the robot device to reach the first component feed device quickly and flexibly from different starting positions. Of course, the same also applies to a movement of the robot device away from the predetermined position towards any desired parking position on the rail system or possibly also outside of the rail system.

Darüber hinaus kann durch die zweidimensionale Beweg- bzw. Verfahrbarkeit der Robotervorrichtung der Materialtransport von Bauelementen (in der vorkonfigurierten Bauelement-Zuführeinrichtung) besonders flexibel realisiert werden. So kann beispielsweise bei zwei relativ nahe beieinander platzierten Bestückautomaten, die zwei verschiedenen parallel zueinander verlaufenden Fertigungslinien innerhalb einer Fabrikhalle zugeordnet sind, trotz des kleines Abstandes zwischen den beiden Fertigungslinien, eine Kollision zwischen einer ersten Robotervorrichtung eines ersten Bestückautomaten und einer zweiten Robotervorrichtung eines zweiten Bestückautomaten vermieden werden, indem zumindest eine Robotervorrichtung insbesondere entlang der vertikalen Richtung der anderen Robotervorrichtung ausweicht. Ähnliches gilt auch für eine mögliche Kollision der Robotervorrichtung mit einer Bedienperson oder sonstigem Equipment, welches sich (zumindest temporär) zwischen den beiden benachbarten Bestückautomaten befindet.In addition, due to the two-dimensional mobility or traversability of the robot device, the material transport of components (in the preconfigured component feed device) can be implemented in a particularly flexible manner. For example, in the case of two placement machines placed relatively close to one another, which are assigned to two different production lines running parallel to one another within a factory building, a collision between a first robot device of a first placement machine and a second robot device of a second placement machine can be avoided despite the small distance between the two production lines by at least one robot device avoiding the other robot device, in particular along the vertical direction. The same applies to a possible collision of the robotic device with an operator or other equipment that is (at least temporarily) located between the two adjacent placement machines.

Das beschriebene Schienensystem erstreckt sich erfindungsgemäß sowohl entlang einer horizontalen Richtung als auch entlang einer vertikalen Richtung. Dies bedeutet aber nicht zwangsläufig, dass sich ein Teil des Schienensystems genau (und ausschließlich) vertikal und ein anderer Teil des Schienensystems genau horizontal erstrecken muss. Auch „schräg“ verlaufende Schienen können vorgesehen sein, so dass bei einer Bewegung entlang einer solchen Schiene sich die Robotervorrichtung sowohl entlang der vertikalen als auch entlang der horizontalen Richtung bewegt. In manchen Ausführungsformen kann dadurch die von der Robotervorrichtung bis zu der vorbestimmten Position zurückzulegende Strecke reduziert werden. Eine schräg verlaufende Schiene kann darüber hinaus den Vorteil haben, dass ein nach oben Fahren der Robotervorrichtung abhängig von dem Steigungswinkel der betreffenden Schiene leichter bzw. mit einem geringeren Kraftaufwand möglich ist.According to the invention, the rail system described extends both along a horizontal direction and along a vertical direction. However, this does not necessarily mean that part of the rail system must be exactly (and exclusively) vertical and another part of the rail system must be exactly horizontal. Rails that run “obliquely” can also be provided, so that when moving along such a rail, the robot device moves both in the vertical and in the horizontal direction. In some embodiments, this can reduce the distance to be covered by the robotic device to the predetermined position. A sloping rail can also have the advantage that the robotic device can be moved upwards more easily or with less effort, depending on the incline angle of the relevant rail.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Schienensystem auf zumindest ein erstes Schienenelement, welches sich zumindest teilweise in der vertikalen Richtung erstreckt, und zumindest ein zweites Schienenelement, welches sich zumindest teilweise in der horizontalen Richtung erstreckt. Dies hat den Vorteil, dass das Schienensystem auf einfache Weise modular aufgebaut und ggf. durch einen einfachen Umbau strukturell modifiziert werden kann.According to a further exemplary embodiment of the invention, the rail system has at least one first rail element, which extends at least partially in the vertical direction, and at least one second rail element, which extends at least partially in the horizontal direction. This has the advantage that the rail system can be constructed in a modular manner in a simple manner and, if necessary, structurally modified by a simple conversion.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Schienensystem, in Bezug auf ein Transportsystem für Bauelementeträger, welches sich entlang einer Transportrichtung durch das Chassis hindurch erstreckt, ein erstes Schienen-Teilsystem und ein zweites Schienen-Teilsystem auf, wobei das erste Schienen-Teilsystem an einer ersten Seite des Chassis angeordnet ist und das zweite Schienen-Teilsystem an einer gegenüberliegenden zweiten Seite des Chassis angeordnet ist.According to a further exemplary embodiment of the invention, the rail system, in relation to a transport system for component carriers, which extends through the chassis along a transport direction, has a first rail subsystem and a second rail subsystem, wherein the first rail subsystem is located on a first side of the chassis and the second rail subsystem is located on an opposite second side of the chassis.

Das mit dieser Ausführungsform beschriebene beidseitig vorhandene bzw. angeordnete Schienensystem erlaubt es Bauelement-Zuführeinrichtungen auf beiden Seiten des Bestückautomaten auszutauschen. Dies ist insbesondere für größere bzw. für Hochleistung-Bestückautomaten von Vorteil, weil dadurch grundsätzlich eine Vielzahl von Bauelement-Zuführeinrichtungen, die sich an unterschiedlichen vorbestimmten Positionen befinden, auf einfache und effiziente Weise ausgetauscht werden können.The rail system described with this embodiment that is present or arranged on both sides allows component feed devices to be exchanged on both sides of the placement machine. This is advantageous in particular for larger or for high-performance automatic placement machines because, in principle, a large number of component feed devices which are located at different predetermined positions can thereby be exchanged in a simple and efficient manner.

Abhängig von dem zur Verfügung stehenden Platzangebot können auch zwei oder sogar mehr als zwei Robotervorrichtungen zum Einsatz kommen. Dabei kann sich eine erste Robotervorrichtung an dem zumindest einen ersten Schienenelement bewegen und eine zweite Robotervorrichtung kann sich an dem zumindest einen zweiten Schienenelement bewegen.Depending on the space available, two or even more than two robot devices can also be used. A first robotic device can move on the at least one first rail element and a second robotic device can move on the at least one second rail element.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Schienensystem zumindest ein drittes Schienenelement auf welches die beiden Schienen-Teilsysteme miteinander verbindet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass mit lediglich einer einzigen Robotervorrichtung beide Seiten des Chassis bzw. des Bestückautomaten erreicht werden können und damit diese eine Robotervorrichtung für einen Austausch von Bauelement-Zuführeinrichtungen auf bzw. an beiden Seiten des Bestückautomaten verwendet werden kann.According to a further exemplary embodiment of the invention, the rail system has at least one third rail element which connects the two rail subsystems to one another. This results in the advantage that both sides of the chassis or the placement machine can be reached with just a single robot device and this one robot device can therefore be used to exchange component feed devices on or on both sides of the placement machine.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das zumindest eine dritte Schienenelement oberhalb eines Bestückbereiches des Bestückautomaten angeordnet, in welchem die Bauelementeträger bestückt werden.According to a further exemplary embodiment of the invention, the at least one third rail element is arranged above a placement area of the placement machine in which the component carriers are fitted.

Der Bestückbereich ist in diesem Zusammenhang also derjenige räumliche Bereich des Bestückautomaten, in welchen ein zu bestückender Bauelementeträger (mittels eines Transportsystems) eingefahren und ggf. mechanisch mittels einer Klemmung temporär fixiert wird. Nach einer zumindest teilweisen Bestückung wird der betreffende Bauelementeträger (mittels des Transportsystems) wieder aus dem Bestückbereich herausgefahren und einer weiteren Prozessierung zugeführt, beispielsweise (a) einer weiteren Bestückung in einem weiteren Bestückautomaten, (b) einer automatischen optischen Inspektion und/oder (c) einem Lötofen zum dauerhaften Fixieren der bestückten Bauelemente.In this context, the placement area is that spatial area of the placement machine into which a component carrier to be fitted is moved (by means of a transport system) and, if necessary, temporarily fixed mechanically by means of a clamp. After at least partial assembly, the component carrier in question is moved out of the assembly area again (by means of the transport system) and fed to further processing, for example (a) further assembly in another assembly machine, (b) automatic optical inspection and/or (c) a soldering oven to permanently fix the assembled components.

Bevorzugt befindet sich das zumindest eine dritte Schienenelement nicht nur oberhalb des Bestückbereiches sondern an der Oberseite des Chassis. Dabei kann das zumindest eine dritte Schienenelement die (entlang der vertikalen Richtung) höchste Stelle des Bestückautomaten sein. Dies hat den Vorteil, dass der beschriebene Bestückautomat durch einen vergleichsweise einfachen Umbau ausgehend von einem herkömmlichen Bestückautomaten realisiert bzw. hergestellt werden kann. Insbesondere sind keine Umbauten in einem (Höhen)Bereich des Bestückautomaten erforderlich, welcher üblicherweise für eine Bewegung des Bestückkopfes verwendet wird.The at least one third rail element is preferably located not only above the mounting area but also on the upper side of the chassis. In this case, the at least one third rail element can be the highest point (along the vertical direction) of the placement machine. This has the advantage that the automatic placement machine described can be implemented or manufactured by a comparatively simple conversion, starting from a conventional automatic placement machine. In particular, no conversions are required in a (height) range of the placement machine, which is usually used for moving the placement head.

Es wird darauf hingewiesen, dass bei anderen Ausführungsformen das zumindest eine dritte Schienenelement auch unterhalb des Bestückbereiches angeordnet sein kann. Dabei können jedoch ggf. etwas größere Anpassungen der Architektur eines herkömmlichen Bestückautomaten erforderlich sein.It is pointed out that in other embodiments the at least one third rail element can also be arranged below the assembly area. In this case, however, somewhat larger adjustments to the architecture of a conventional pick and place machine may be necessary.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist zumindest eines der Mehrzahl von Schienenelementen einen (unteren) Auffahr-Rampenabschnitt aufweist, welcher derart ausgebildet ist, dass die Robotervorrichtung von einem Fußboden, auf welchem sich der Bestückautomat befindet, auf das Schienensystem auffahren kann.According to a further exemplary embodiment of the invention, at least one of the plurality of rail elements has a (lower) drive-on ramp section which is designed in such a way that the robot device can drive onto the rail system from a floor on which the placement machine is located.

Der Auffahr-Rampenabschnitt kann jede geeignete Form und/oder Struktur haben, welche einen (selbstständigen) Transfer von dem Fußboden auf bzw. an das Schienensystem ermöglicht. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Robotervorrichtung derart ausgebildet ist, dass sie sich selbständig von dem Fußboden auf das Schienensystem bewegen kann. Dazu kann die Robotervorrichtung zwei jeweils „Bewegungsmechanismen“ haben, wobei ein erster Bewegungsmechanismus ein (horizontales) Bewegen der Robotervorrichtung auf dem Fußboden ermöglicht und der zweite Bewegungsmechanismus ein sowohl horizontales als auch vertikales Bewegen der Robotervorrichtung entlang des Schienensystems ermöglicht. Der erste Bewegungsmechanismus kann beispielsweise ein Rad bzw. einen Reifen umfassen. Der zweite Bewegungsmechanismus kann an die Form der Schienenelemente angepasste Führungsstrukturen umfassen, welche derart mit dem jeweiligen Schienenelement in Eingriff gebracht werden können, dass ein „Herunterfallen“ der Robotervorrichtung verunmöglicht ist.The on-ramp section can have any suitable shape and/or structure that enables (autonomous) transfer from the floor to the rail system. This is particularly advantageous when the robotic device is designed in such a way that it can move independently from the floor onto the rail system. For this purpose, the robotic device can each have two "movement mechanisms", with a first movement mechanism enabling (horizontal) movement of the robotic device on the floor and the second movement mechanism enabling both horizontal and vertical movement of the robotic device along the rail system. The first movement mechanism can comprise a wheel or a tire, for example. The second movement mechanism can comprise guide structures which are adapted to the shape of the rail elements and which can be brought into engagement with the respective rail element in such a way that it is impossible for the robot device to “fall down”.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist zumindest ein weiteres der Mehrzahl von Schienenelementen zumindest einen weiteren (unteren) Auffahr-Rampenabschnitt auf, welcher (ebenfalls) derart ausgebildet ist, dass sich die Robotervorrichtung von dem Fußboden auf bzw. an das Schienensystem bewegen kann.According to a further exemplary embodiment of the invention, at least one further of the plurality of rail elements has at least one further (lower) drive-on ramp section which is (likewise) designed in such a way that the robo tervorrichtung can move from the floor on or to the rail system.

Anschaulich ausgedrückt sind also mehrere Stellen vorhanden, an welchen ein (selbstständiger) Transfer der Robotervorrichtung von dem Fußboden an bzw. auf das Schienensystem möglich ist. Durch eine geeignete Wahl eines der zumindest zwei Auffahr-Rampenabschnitte abhängig von der (vorbestimmten) Position der jeweils auszutauschenden Bauelement-Zuführeinrichtung kann dann immer derjenige Auffahr-Rampenabschnitt ausgewählt werden, welcher einen möglichst kurzen Verfahrweg der Robotervorrichtung an dem Schienensystem erfordert. Dadurch kann ein Austausch einer Bauelement-Zuführeinrichtung beschleunigt werden.Expressed clearly, there are therefore several points at which an (independent) transfer of the robot device from the floor to or onto the rail system is possible. By suitably selecting one of the at least two drive-on ramp sections depending on the (predetermined) position of the component feeder to be replaced, that drive-on ramp section can always be selected which requires the shortest possible travel path of the robot device on the rail system. As a result, replacement of a component feeder can be accelerated.

Darüber hinaus kann bei der Verwendung von zwei oder mehr Robotervorrichtungen die Bereitstellung bzw. das Vorhandensein von mehreren Auffahr-Rampenabschnitten dazu beitragen, dass eine Kollision zwischen zwei Robotervorrichtungen auf einfache Weise vermieden werden kann. Insbesondere kann es zur Vermeidung einer solchen Kollision nicht (mehr) erforderlich sein, dass zumindest eine der vorhandenen Robotervorrichtungen einen „Umweg“ machen muss.In addition, when using two or more robotic devices, the provision or presence of a plurality of drive-on ramp sections can contribute to a collision between two robotic devices being able to be avoided in a simple manner. In particular, in order to avoid such a collision, it may not (or no longer) be necessary for at least one of the available robot devices to make a “detour”.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Bestückautomat ferner eine Energieversorgungseinrichtung auf, welche elektrisch mit dem Schienensystem gekoppelt ist. Das Schienensystem ist dabei derart konfiguriert ist, dass der Robotervorrichtung eine elektrische Leistung (zum Betrieb der Robotervorrichtung) zur Verfügung gestellt werden kann.According to a further exemplary embodiment of the invention, the placement machine also has an energy supply device which is electrically coupled to the rail system. The rail system is configured in such a way that the robotic device can be provided with electrical power (for operating the robotic device).

Durch eine elektrische Energieversorgung über das Schienensystem kann die Robotervorrichtung auf einfache und zuverlässige Weise mit der Energie versorgt werden, welche für deren Betrieb notwendig ist. Dazu zählt sowohl die Energie, die für eine Bewegung an dem Schienensystem erforderlich ist, als auch die Energie, welche die Robotervorrichtung für eine Aktuierung von (Greif)Komponenten benötigt, die für den Austausch der ersten Bauelement-Zuführeinrichtung gegen die zweite Bauelement-Zuführeinrichtung erforderlich ist.The robot device can be supplied with the energy required for its operation in a simple and reliable manner by means of an electrical energy supply via the rail system. This includes both the energy required for a movement on the rail system and the energy required by the robot device to actuate (gripping) components required to replace the first component feed device with the second component feed device is.

Durch die beschriebene Energieversorgung kann ein Robotersystem verwendet werden, welches keinen oder lediglich einen sehr kleinen elektrischen Energiespeicher aufweist, welcher beispielsweise lediglich für eine horizontale Bewegung der Robotervorrichtung entlang des Fußbodens verwendet wird.Due to the energy supply described, a robot system can be used which has no or only a very small electrical energy store, which is used, for example, only for a horizontal movement of the robot device along the floor.

Das Schienensystem kann geeignete Stromführungsleitungen aufweisen, an welche die Robotervorrichtung beispielsweise über Schleifkontakte angreifen kann. Dabei kann in einer per se bekannten Weise eine spezielle Stromführungsleitung lediglich für die Bereitstellung der elektrischen Energie und die (metallischen) Schienenelemente können sowohl für die mechanische Kopplung der Robotervorrichtung als auch für die Bereitstellung der elektrischen Energie verwendet werden.The rail system can have suitable current-carrying lines, which the robot device can act on, for example, via sliding contacts. In a manner known per se, a special power line can be used only for providing the electrical energy and the (metallic) rail elements can be used both for the mechanical coupling of the robot device and for providing the electrical energy.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird beschrieben ein Bestücksystem zum automatischen Bestücken von Bauelementeträgern mit elektronischen Bauelementen. Das beschriebene Bestücksystem weist auf einen Bestückautomaten des vorstehend beschriebenen Typs und die Robotervorrichtung. Dabei ist die Robotervorrichtung konfiguriert, (a) sich an dem Schienensystem entlang der horizontalen Richtung und entlang der vertikalen Richtung zu bewegen, (b) die zweite Bauelement-Zuführeinrichtung hin zu der vorbestimmten Position zu transportieren, (c) die zweite Bauelement-Zuführeinrichtung gegen die erste Bauelement-Zuführeinrichtung auszutauschen, und (d) die erste Bauelement-Zuführeinrichtung von der vorbestimmten Position weg zu transportieren.According to a further aspect of the invention, an assembly system for the automatic assembly of component carriers with electronic components is described. The assembly system described has an automatic assembly machine of the type described above and the robot device. Here, the robot device is configured to (a) move along the horizontal direction and along the vertical direction on the rail system, (b) transport the second component feeder toward the predetermined position, (c) counter the second component feeder exchanging the first component feeder, and (d) transporting the first component feeder away from the predetermined position.

Dem beschriebenen Bestücksystem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mittels einer zweidimensionalen Bewegbarkeit bzw. Verfahrbarkeit der Robotervorrichtung Bauelement-Zuführeinrichtungen auf verschiedenen Wegen und damit räumlich flexibel an dem Chassis des Bestückautomaten positioniert bzw. angebracht werden können. Dadurch kann auf einfache und zuverlässige Weise zumindest eine Bauelement-Zuführeinrichtung ohne einen manuellen Bedieneingriff entlang zweier verschiedener Richtungen zu der vorbestimmten Position transportiert und dort gegen eine an dem Chassis befestigte und bisher im Betrieb befindliche Bauelement-Zuführeinrichtung ausgetauscht werden. Somit kann zuverlässig eine quasi kontinuierliche Versorgung des Bestückautomaten bzw. des Bestückkopfes mit Bauelementen gewährleistet werden.The placement system described is based on the finding that by means of a two-dimensional mobility or movability of the robot device, component feed devices can be positioned or attached to the chassis of the placement machine in different ways and thus spatially flexibly. As a result, at least one component feeder can be transported in a simple and reliable manner along two different directions to the predetermined position without manual operator intervention and can be exchanged there for a component feeder attached to the chassis and previously in operation. Thus, a quasi-continuous supply of components to the automatic placement machine or the placement head can be reliably ensured.

Bevorzugt kann die Robotervorrichtung eine mit den entsprechenden Bauelementen vorkonfigurierte Bauelement-Zuführeinrichtung transportieren. Dadurch entfällt bei in Gurten verpackten Bauelementen an der vorbestimmten Stelle ein mühsames und fehleranfälliges Anspleißen eines neuen Bauelement-Gurtes an das Ende eines nahezu verbrauchten Bauelement-Gurtes. Ferner entfällt ein aus anderen Konzepten bekanntes Einfädeln des neues Bauelement-Gurtes in eine während des Gurtwechsels stationäre Bauelement-Zuführeinrichtung. The robotic device can preferably transport a component feed device preconfigured with the corresponding components. In the case of components packaged in tapes, this eliminates a laborious and error-prone splicing of a new component tape at the end of a nearly used-up component tape at the predetermined point. Furthermore, there is no need to thread the new component tape into a component feed device that is stationary during the tape change, as is known from other concepts.

Die beschriebene Robotervorrichtung kann ein beliebiger (kommerziell) erhältlicher Roboter sein, welcher sich durch einen geeigneten mechanischen Eingriff mit dem Schienensystem und bevorzugt mittels zumindest einem eigenen geeigneten Antriebsmittel entlang der zweidimensionalen oder ggf. auch dreidimensionalen Struktur des Schienensystems bewegen kann. Zum Handhaben und Transportieren der ersten Bauelement-Zuführeinrichtung bzw. der zweiten Bauelement-Zuführeinrichtung kann die Robotervorrichtung geeignete Greif- oder Halteelemente aufweisen, welche derart an die Bauelement-Zuführeinrichtung angepasst sind, dass nicht nur ein zuverlässiger Transport sondern auch ein zuverlässiger Austausch der Bauelement-Zuführeinrichtung gewährleistet werden kann.The robot device described can be any (commercially) available robot which can be moved along the two-dimensional or if necessary, can also move the three-dimensional structure of the rail system. For handling and transporting the first component feed device or the second component feed device, the robot device can have suitable gripping or holding elements which are adapted to the component feed device in such a way that not only reliable transport but also reliable replacement of the component Feeder can be guaranteed.

Die Robotervorrichtung kann beispielsweise ein Roboter sein, welcher von der Firma BionicHIVE Ltd. (https://www.bionichive.com/) vertrieben wird und welcher in US 10 259 649 B2 im Detail beschrieben ist. Demnach wird ein solcher Roboter bisher (lediglich) zum Kommissionieren und Platzieren von Kisten in Regalen in einem Lagerhaus verwendet.The robotic device can be, for example, a robot made by BionicHIVE Ltd. (https://www.bionichive.com/) and which in U.S. 10,259,649 B2 is described in detail. Accordingly, such a robot has so far (only) been used for picking and placing boxes on shelves in a warehouse.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Robotervorrichtung einen Container auf, welcher derart ausgebildet ist, dass darin die erste Bauelement-Zuführeinrichtung und/oder die zweite Bauelement-Zuführeinrichtung zumindest teilweise aufnehmbar ist. Dadurch kann ein zuverlässiger Transport der ersten Bauelement-Zuführeinrichtung hin zu der vorbestimmten Position und ein zuverlässiger Transport der zweiten Bauelement-Zuführeinrichtung weg von der vorbestimmten Position realisiert werden.According to a further exemplary embodiment of the invention, the robot device has a container which is designed in such a way that the first component feed device and/or the second component feed device can be at least partially accommodated therein. As a result, reliable transport of the first component feeder toward the predetermined position and reliable transport of the second component feeder away from the predetermined position can be realized.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Container ausgebildet, zusätzlich zu der ersten Bauelement-Zuführeinrichtung und/oder der zweiten Bauelement-Zuführeinrichtung noch eine weitere erste Bauelement-Zuführeinrichtung und/oder eine weitere zweite Bauelement-Zuführeinrichtung aufzunehmen.According to a further exemplary embodiment of the invention, the container is designed to accommodate a further first component feeder and/or a further second component feeder in addition to the first component feeder and/or the second component feeder.

Anschaulich ausgedrückt kann bei diesem Ausführungsbeispiel die Robotervorrichtung zumindest zwei Bauelement-Zuführeinrichtungen transportieren. Damit kann nach dem Austausch der ersten Bauelement-Zuführeinrichtung gegen die zweite Bauelement-Zuführeinrichtung die weitere erste Bauelement-Zuführeinrichtung gegen die weitere zweite Bauelement-Zuführeinrichtung ausgetauscht werden, ohne dass die Robotervorrichtung einen vergleichsweise langen Weg zurück zu einer Depotstation zurücklegen muss. Vielmehr kann sich die Robotervorrichtung direkt von der vorbestimmten Position der ersten Bauelement-Zuführeinrichtung zu einer weiteren vorbestimmten Position der weiteren ersten Bauelement-Zuführeinrichtung (an den Schienensystem) bewegen.Expressed clearly, in this exemplary embodiment the robot device can transport at least two component feed devices. After replacing the first component feeder with the second component feeder, the other first component feeder can be exchanged for the other second component feeder without the robotic device having to cover a comparatively long distance back to a depot station. Rather, the robotic device can move directly from the predetermined position of the first component feeder to a further predetermined position of the further first component feeder (on the rail system).

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Robotervorrichtung zumindest zwei Rollen auf, welche eine Bewegung auf einem Fußboden, auf welchem sich der Bestückautomat befindet, ermöglichen. Eine solche Konfiguration der Robotervorrichtung kann auf vorteilhafte Weise dafür verwendet werden, „neue“ Bauelement-Zuführeinrichtungen selbstständig von einem (zentralen) Depot abzuholen und/oder ausgetauschte Bauelement-Zuführeinrichtungen an ein solches Depot zurückzubringen. Ein solches Depot kann auch eine Station sein, in der die Bauelement-Zuführeinrichtungen mit den jeweils passenden Bauelementen, bevorzugt in Gurten verpackt, konfektioniert werden.According to a further exemplary embodiment of the invention, the robot device has at least two rollers, which enable movement on a floor on which the placement machine is located. Such a configuration of the robotic device can be used in an advantageous manner to independently pick up “new” component feeders from a (central) depot and/or to bring replaced component feeders back to such a depot. Such a depot can also be a station in which the component feed devices are assembled with the appropriate components, preferably packed in belts.

Ein Transfer einer Bauelement-Zuführeinrichtung zwischen einem solchen (zentralen) Depot und der jeweiligen vorbestimmten Position ist damit (i) ohne eine spezielle Transportvorrichtung zwischen dem (zentralen) Depot und dem Bestückautomaten und (ii) ohne eine Übergabe der jeweiligen Bauelement-Zuführeinrichtung von einem Transportroboter auf die beschriebene Robotervorrichtung möglich.A transfer of a component feeder between such a (central) depot and the respective predetermined position is thus (i) without a special transport device between the (central) depot and the placement machine and (ii) without a transfer of the respective component feeder from a Transport robot on the robot device described possible.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Robotervorrichtung konfiguriert, von dem Schienensystem mit elektrischer Energie versorgt zu werden.According to a further embodiment of the invention, the robotic device is configured to be supplied with electrical energy from the rail system.

Wie bereits vorstehend ausgeführt, kann diese elektrische Energieversorgung durch eine geeignete Ausgestaltung der Robotervorrichtung, beispielsweise mit elektrischen Schleifkontakten, und eine daran angepasste Ausgestaltung des Schienensystems realisiert werden, welches elektrisch mit einer passenden Energieversorgungseinrichtung gekoppelt ist.As already explained above, this electrical energy supply can be realized by a suitable design of the robot device, for example with electrical sliding contacts, and a design of the rail system adapted thereto, which is electrically coupled to a suitable energy supply device.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird beschrieben eine Fertigungslinie zum Fertigen von elektronischen Baugruppen. Die beschriebene Fertigungslinie weist auf (a) ein Bestücksystem des vorstehend beschriebenen Typs und (b) zumindest einen Bestückautomaten des vorstehend beschriebenen Typs. Das Schienensystem des Bestücksystems und das Schienensystem des zumindest einen Bestückautomaten sind zu einem übergeordneten Schienensystem verbunden.According to a further aspect of the invention, a production line for manufacturing electronic assemblies is described. The production line described has (a) a placement system of the type described above and (b) at least one placement machine of the type described above. The rail system of the placement system and the rail system of the at least one placement machine are connected to form a higher-level rail system.

Der genannte zumindest eine Bestückautomat und der Bestückautomat des beschriebenen Bestücksystems sind entlang der vorstehend genannten Tramsportrichtung hintereinander angeordnet, so dass ein (zu bestückender) Bauelementeträger entlang dieser Transportrichtung von dem einen (stromaufwärts angeordneten) Bestückautomaten zu dem anderen (stromabwärts angeordneten) Bestückautomaten (mittels eines Transportsystems) transportiert und dort jeweils mit (typischerweise unterschiedlichen) Bauelenenten bestückt werden kann.The at least one placement machine mentioned and the placement machine of the placement system described are arranged one behind the other along the above-mentioned transport direction, so that a component carrier (to be fitted) along this transport direction from one (upstream) placement machine to the other (downstream) placement machine (by means of a Transport system) can be transported and fitted there with (typically different) components.

Durch das beschriebene übergeordnete Schienensystem können auf vorteilhafte Weise mittels einer einzigen Robotervorrichtung Bauelement-Zuführeinrichtungen, die verschiedenen Bestückautomaten zugeordnet sind, ausgetauscht werden. Ein Umweg der Robotervorrichtung, beispielsweise über den Fußboden, ist dann nicht mehr erforderlich.Due to the superordinate rail system described, component feed devices that are assigned to different automatic placement machines can be exchanged in an advantageous manner by means of a single robot device. A detour of the robot device, for example across the floor, is then no longer necessary.

Das übergeordnete Schienensystem kann sich in Bezug auf die vorstehend genannte Transportrichtung zumindest teilweise an einer Seite oder an beiden Seiten der Fertigungslinie befinden. Auch mehrere dritte Schienenelemente, welche in Bezug auf die vorstehend genannte Transportrichtung einen linken Teil des übergeordneten Schienensystems und einen rechten Teil des übergeordneten Schienensystems miteinander verbinden, können (oberhalb von verschiedenen Bestückautomaten) vorgesehen sein. Dadurch kann die Robotervorrichtung an verschiedenen Stellen entlang der (Transportrichtung der) Fertigungslinie sich von einer Seite auf die andere Seite bewegen.The superordinate rail system can be located at least partially on one side or on both sides of the production line in relation to the transport direction mentioned above. Several third rail elements, which connect a left-hand part of the higher-level rail system and a right-hand part of the higher-level rail system with respect to the transport direction mentioned above, can also be provided (above different placement machines). This allows the robotic device to move from side to side at various locations along the (transport direction of) the production line.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Fertigungslinie ferner auf eine Prozessiermaschine zum weiteren Prozessieren eines transportieren Bauelementeträgers. Die beschriebene Prozessiermaschine kann grundsätzlich jeder Art von Maschine sein, welche zumindest eine Aufgabe übernimmt, die bei der Herstellung einer elektronischen Baugruppe, die auf einem Bauelementeträger ausgebildet ist bzw. ausgebildet werden soll, erforderlich bzw. sinnvoll ist.According to a further exemplary embodiment of the invention, the production line also has a processing machine for further processing of a transported component carrier. In principle, the processing machine described can be any type of machine that performs at least one task that is necessary or useful in the production of an electronic assembly that is formed or is to be formed on a component carrier.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Prozessiermaschine eine Maschine, welche ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus (i) einer Lotpastendruckmaschine zum Aufbringen von Lotpaste selektiv an Bauelement-Anschlussflächen der Leiterplatte; (ii) einer Lötmaschine zum Aufschmelzen der Lotpaste, welche sich zwischen Bauelement-Anschlussflächen der Leiterplatte und elektrischen Anschlusskontakten von auf der Leiterplatte platzierten Bauelementen befindet; und (iii) einer Inspektionsmaschine, welche mittels eines Inspektionsprozesses eine produktcharakteristische Struktur eines zumindest teilweise bestückten Bauelementeträger erfasst.According to another embodiment of the invention, the processing machine is a machine selected from the group consisting of (i) a solder paste printing machine for applying solder paste selectively to component pads of the printed circuit board; (ii) a soldering machine for reflowing the solder paste located between component pads of the printed circuit board and electrical connection contacts of components placed on the printed circuit board; and (iii) an inspection machine, which detects a product-characteristic structure of an at least partially populated component carrier by means of an inspection process.

Die beschriebene Lotpastendruckmaschine befindet sich typischerweise am Anfang der Fertigungslinie. Die beschriebene Lötmaschine, beispielweise ein sog. Reflow-Ofen, befindet sich typischerweise am Ende der Fertigungslinie. Die beschriebene Inspektionsmaschine kann sich innerhalb der Fertigungslinie an einer Stelle befinden, in der beispielsweise eine Qualitätsanalyse einer zuvor vorgenommenen Bearbeitung, insbesondere einer Bestückung, erforderlich oder sinnvoll ist. Selbstverständlich kann die Fertigungslinie auch mehr als eine der Inspektionsmaschinen aufweisen.The solder paste printing machine described is typically located at the beginning of the production line. The soldering machine described, for example a so-called reflow oven, is typically located at the end of the production line. The inspection machine described can be located within the production line at a point where, for example, a quality analysis of a previously performed processing, in particular an assembly, is necessary or useful. Of course, the production line can also have more than one of the inspection machines.

Unter dem Begriff „produktcharakteristische Struktur“ können in diesem Dokument alle strukturellen bzw. räumlich körperlichen Merkmale verstanden werden, welche für einen bestimmten Typ von Bauelementeträger charakteristisch sind. Insbesondere kann anhand von produktcharakteristische(n) Struktur(en) ein Typ von Bauelementeträger von einem anderen Typ von Bauelementeträger unterschieden werden. Solche Merkmale können beispielsweise die Lage, die Größe und/oder die Form von Pads sein. Die „produktcharakteristische Struktur“ kann ferner beispielsweise ein Volumen von Lotpaste sein, welche auf (zumindest) eine Bauelement-Anschlussfläche bzw. Pad, welches an einer Oberfläche der betreffenden Leiterplatte ausgebildet sind, mittels eines Lotpastendruck aufgebracht wird bzw. worden ist. Die „produktcharakteristische Struktur“ kann darüber hinaus ein elektronisches Bauelement bzw. die räumliche Lage in zwei oder drei Dimensionen eines elektronischen Bauelements sein, welches mittels einer Bestückmaschine auf der Leiterplatte platziert wird bzw. worden ist.In this document, the term "product-characteristic structure" can be understood to mean all structural or spatial physical features that are characteristic of a specific type of component carrier. In particular, one type of component carrier can be distinguished from another type of component carrier on the basis of product-characteristic structure(s). Such features can be, for example, the position, size and/or shape of pads. The “product-characteristic structure” can also be, for example, a volume of solder paste, which is or has been applied to (at least) one component connection surface or pad, which is formed on a surface of the printed circuit board in question, by means of solder paste printing. The “product-characteristic structure” can also be an electronic component or the spatial position in two or three dimensions of an electronic component that is or has been placed on the printed circuit board using a placement machine.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung erstreckt sich das übergeordnete Schienensystem räumlich bis hin zu der Prozessiermaschine oder darüber hinaus. Dadurch kann sich die Robotervorrichtung entlang einer größeren Strecke entlang der Fertigungslinie bewegen. Dies ermöglicht bei der räumlich körperlichen Ausgestaltung des Schienensystems eine große Freiheit in Bezug auf die Stellen, an denen das die Robotervorrichtung mit neuen Bauelement-Zuführeinrichtungen beladen bzw. von ausgetauschten Bauelement-Zuführeinrichtungen entladen wird.According to a further exemplary embodiment of the invention, the superordinate rail system extends spatially up to or beyond the processing machine. This allows the robotic device to move a greater distance along the assembly line. In the spatial physical design of the rail system, this allows a great deal of freedom with regard to the points at which the robotic device is loaded with new component feed devices or unloaded by exchanged component feed devices.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Fertigungslinie ferner auf ein weiteres Schienensystem, welches räumlich von dem übergeordneten Schienensystem getrennt ist.According to a further exemplary embodiment of the invention, the production line also has a further rail system which is spatially separated from the superordinate rail system.

Durch die beschriebene räumliche Trennung kann die Fertigungslinie auf ressourcenschonende Weise nur dort mit Schienenelementen versehen sein, wo die beschriebene Robotervorrichtung in sinnvoller Weise zum Einsatz kommen soll. Ein solches weiteres Schienensystem, welches an einer Seite oder an beiden Seiten der Fertigungslinie angeordnet bzw. ausgebildet sein kann, kann auch ein aus zumindest zwei weiteren Schienensystemen bestehendes weiteres übergeordnetes Schienensystem sein.Due to the spatial separation described, the production line can only be provided with rail elements in a resource-saving manner where the robot device described is to be used in a sensible manner. Such a further rail system, which can be arranged or formed on one side or on both sides of the production line, can also be a further superordinate rail system consisting of at least two further rail systems.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Fertigungslinie ferner zumindest eine Ein-/Ausgabestelle auf, welche konfiguriert ist, (i) einen Transfer der Robotervorrichtung hin zu dem übergeordneten Schienensystem und/oder weg von dem übergeordneten Schienensystem zu ermöglichen oder (ii) einen Transfer eines Bauelement-Gurtes hin zu und/oder weg von einer von der Robotervorrichtung gehaltenen Bauelement-Zuführeinrichtung zu ermöglichen.According to a further exemplary embodiment of the invention, the production line also has at least one input/output point which is configured for (i) a transfer towards the robotic device the higher-level rail system and/or away from the higher-level rail system, or (ii) to enable a component belt to be transferred to and/or away from a component feeder held by the robotic device.

Für einen Transfer der Robotervorrichtung kann beispielsweise der vorstehend beschriebene Auffahr-Rampenabschnitt sein, welche dann eine Ein-/Ausgabestelle darstellt, die einen Transfer der Robotervorrichtung zwischen dem Fußboden und dem Schienensystem ermöglicht. In anderen Ausführungsformen kann die Ein-/Ausgabestelle eine vorgegebene Übergabestelle sein, welche ein Anbringen der Robotervorrichtung an dem Schienensystem, beispielsweise durchgeführt von einer Bedienperson, erlaubt.For a transfer of the robot device, for example, the ramp section described above can be used, which then represents an input/output point that enables the robot device to be transferred between the floor and the rail system. In other embodiments, the input/output point can be a predetermined transfer point, which allows the robotic device to be attached to the rail system, for example by an operator.

Für einen Transfer eines Bauelement-Gurtes kann die Ein-/Ausgabestelle eine vorgegebene Parkposition für die Robotervorrichtung an bzw. innerhalb des Schienensystems sein. Diese Parkposition kann so gewählt werden, dass eine Bedienperson den Bauelement-Gurt in einer ergonomisch bequemen Haltung transferieren kann.For a transfer of a component belt, the input/output point can be a predetermined parking position for the robot device on or within the rail system. This parking position can be chosen so that an operator can transfer the component belt in an ergonomically comfortable posture.

Die beschriebene Ein-/Ausgabestelle ist bevorzugt an einem entlang der Transportrichtung vorderen oder hinteren Ende des übergeordneten Schienensystems angeordnet. Dadurch können sich auf vorteilhafte Weise Transport- bzw. Verfahrwege der Robotervorrichtung außerhalb des übergeordneten Schienensystems reduzieren.The input/output point described is preferably arranged at a front or rear end of the superordinate rail system along the transport direction. As a result, transport or travel distances of the robot device outside of the superordinate rail system can be reduced in an advantageous manner.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird beschrieben eine Fertigungsanlage zum Fertigen von elektronischen Baugruppen. Die beschriebene Fertigungsanlage weist auf (a) eine erste Fertigungslinie des vorstehend beschriebenen Typs und (b) eine zweite Fertigungslinie des vorstehend beschriebenen Typs.According to a further aspect of the invention, a production plant for the production of electronic assemblies is described. The manufacturing plant described comprises (a) a first manufacturing line of the type described above and (b) a second manufacturing line of the type described above.

Der beschriebenen Fertigungsanlage liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine von dem Schienensystem bzw. dem übergeordneten Schienensystem ermöglichte zweidimensionale Bewegung der Robotervorrichtung an dem bzw. an den Bestückautomaten der Platzbedarf für eine Fertigungslinie vergleichsweise gering sein kann. Die Fertigungsanlage kann somit trotz der beschriebenen vorteilhaften Funktionalität des automatischen Austausches von Bauelement-Zuführeinrichtungen durch die Robotervorrichtung innerhalb einer vergleichsweise kleinen Stellfläche aufgebaut werden.The production plant described is based on the finding that the space requirement for a production line can be comparatively small due to a two-dimensional movement of the robot device on the placement machine made possible by the rail system or the superordinate rail system. Despite the described advantageous functionality of the automatic exchange of component feed devices by the robotic device, the production plant can thus be set up within a comparatively small footprint.

Die beiden Fertigungslinien sind bevorzugt zueinander parallel angeordnet bzw. ausgerichtet. Dies bedeutet, dass die beiden Transportrichtungen von jeweils einen Transportsystem für Bauelementeträger parallel verlaufen.The two production lines are preferably arranged or aligned parallel to one another. This means that the two transport directions of a respective transport system for component carriers run parallel.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Robotervorrichtung der ersten Fertigungslinie auch entlang des übergeordneten Schienensystems der zweiten Fertigungslinie verfahrbar. Dies bedeutet, dass auf vorteilhafte Weise ein und dieselbe Robotervorrichtung vor einem Austausch von Bauelement-Zuführeinrichtungen von bzw. an beiden Fertigungslinien verwendet werden kann. Selbstverständlich kann auch die Robotervorrichtung der zweiten Fertigungslinie entlang des übergeordneten Schienensystems der ersten Fertigungslinie in zumindest zwei Dimensionen verfahren werden.According to a further exemplary embodiment of the invention, the robot device of the first production line can also be moved along the superordinate rail system of the second production line. This means that one and the same robot device can advantageously be used prior to an exchange of component feeders on both production lines. Of course, the robot device of the second production line can also be moved in at least two dimensions along the superordinate rail system of the first production line.

Eine Bewegung von dem übergeordneten Schienensystem der zweiten Fertigungslinie auf bzw. an das übergeordnete Schienensystem der ersten Fertigungslinie oder umgekehrt kann beispielsweise über den Fußboden und unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Auffahr-Rampenabschnitte erfolgen. Selbstverständlich wäre auch ein manuelles „Umsetzen“ der Robotervorrichtung von dem übergeordneten Schienensystem der zweiten Fertigungslinie auf bzw. an das übergeordnete Schienensystem der ersten Fertigungslinie oder umgekehrt möglich.A movement from the higher-level rail system of the second production line onto or to the higher-level rail system of the first production line or vice versa can take place, for example, via the floor and using the ramp sections described above. Of course, a manual "transfer" of the robot device from the higher-level rail system of the second production line to or on the higher-level rail system of the first production line or vice versa would also be possible.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird beschrieben ein Verfahren zum automatischen Bestücken von Bauelementeträgern mit elektronischen Bauelementen mittels eines Bestückautomaten, insbesondere mittels der vorstehend beschriebenen Komponenten bzw. Entitäten (a) Bestückautomat, (b) Bestücksystem, (c) Fertigungslinie, und/oder (d) Fertigungsanlage. Das erfindungsgemäße Verfahren weist auf, mittels einer Robotervorrichtung, Transportieren einer zweiten Bauelement-Zuführeinrichtung zu einer vorbestimmten Position an einem Chassis des Bestückautomaten, wobei sich die Robotervorrichtung entlang einer horizontalen Richtung und entlang einer vertikalen Richtung an einer Mehrzahl von Schienenelementen eines Schienensystems bewegt, welches an dem Chassis angebracht ist; Herausnehmen, an der vorbestimmten Position, einer ersten Bauelement-Zuführeinrichtung; und lösbares Befestigen der zweiten Bauelement-Zuführeinrichtung an der vorbestimmten Position unter Verwendung einer der vorbestimmten Position zugeordneten Schnittstelle des Chassis. Das erfindungsgemäße Verfahren weist ferner auf, mittels eines Bestückkopfes, Entnehmen von Bauelementen von der befestigten zweiten Bauelement-Zuführeinrichtung; und Platzieren der entnommenen Bauelemente an vorbestimmten Aufsetzpositionen eines in einen Bestückbereich des Bestückautomaten eingebrachten Bauelementeträgers.According to a further aspect of the invention, a method is described for the automatic placement of component carriers with electronic components by means of a placement machine, in particular by means of the components or entities described above (a) placement machine, (b) placement system, (c) production line, and/or ( d) manufacturing facility. The method according to the invention has, by means of a robot device, transporting a second component feed device to a predetermined position on a chassis of the placement machine, the robot device moving along a horizontal direction and along a vertical direction on a plurality of rail elements of a rail system, which at attached to the chassis; taking out, at the predetermined position, a first component feeder; and releasably attaching the second component feeder to the predetermined position using an interface of the chassis associated with the predetermined position. The method according to the invention further comprises, by means of a placement head, removing components from the attached second component feed device; and placing the removed components at predetermined placement positions of a component carrier introduced into a placement area of the placement machine.

Auch dem beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine zweidimensionale oder evtl. dreidimensionale Bewegung einer Robotervorrichtung die vorbestimmte Position der ersten Bauelement-Zuführeinrichtung auf einfache Weise und über verschiedene Verfahrwege erreicht werden kann. Durch eine solche Bewegung kann die Robotervorrichtung schnell und flexibel von verschiedenen Startpositionen aus die erste Bauelement-Zuführeinrichtung erreichen und dort einen Austausch der ersten Bauelement-Zuführeinrichtung gegen die zweite Bauelement-Zuführeinrichtung vornehmen.The method described is also based on the finding that the predetermined position of the first component feed device can be reached easily and via different travel paths by a two-dimensional or possibly three-dimensional movement of a robot device. Such a movement allows the robot device to reach the first component feeder quickly and flexibly from different starting positions and exchange the first component feeder for the second component feeder there.

Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Erfindungsgegenstände beschrieben wurden. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieses Dokuments sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.It is pointed out that embodiments of the invention have been described with reference to different objects of the invention. In particular, some embodiments of the invention are described with apparatus claims and other embodiments of the invention are described with method claims. However, it will be immediately clear to those skilled in the art upon reading this document that, unless explicitly stated otherwise, any combination of features belonging to one type of subject matter of the invention is also possible, in addition to any combination of features belonging to different types of objects of the invention.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen.Further advantages and features of the present invention result from the following exemplary description of currently preferred embodiments.

Figurenlistecharacter list

1 shows a production line with several placement machines, to which a rail system for a robotic device for the automatic exchange of component feeders is attached.
2a and 2 B show a transport of component feeders by means of a robot device from a floor to a rail system attached to several automatic placement machines.
3 shows a production plant with two production lines, which is assigned a common robot device for automatically exchanging component feeders on placement machines of the two production lines.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

Es wird darauf hingewiesen, dass in der folgenden detaillierten Beschreibung Merkmale bzw. Komponenten von unterschiedlichen Ausführungsformen, die mit den entsprechenden Merkmalen bzw. Komponenten von einer anderen Ausführungsform nach gleich oder zumindest funktionsgleich sind, mit den gleichen Bezugszeichen oder mit Bezugszeichen versehen sind, welche in den letzten beiden Ziffern identisch sind mit den Bezugszeichen von entsprechenden gleichen oder zumindest funktionsgleichen Merkmalen bzw. Komponenten. Zur Vermeidung von unnötigen Wiederholungen werden bereits anhand einer vorher beschriebenen Ausführungsform erläuterte Merkmale bzw. Komponenten an späterer Stelle nicht mehr im Detail erläutert.It is pointed out that in the following detailed description, features or components of different embodiments that are the same or at least functionally equivalent to the corresponding features or components of another embodiment are provided with the same reference symbols or with reference symbols, which are used in the last two digits are identical to the reference symbols of corresponding features or components that are the same or at least have the same function. To avoid unnecessary repetition, features or components that have already been explained using a previously described embodiment will not be explained in detail later.

Ferner wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. Insbesondere ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier explizit dargestellten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind.Furthermore, it is pointed out that the embodiments described below only represent a limited selection of possible embodiment variants of the invention. In particular, it is possible to combine the features of individual embodiments with one another in a suitable manner, so that a large number of different embodiments can be regarded as obviously disclosed for the person skilled in the art with the embodiment variants explicitly presented here.

1 zeigt eine Fertigungslinie 100 für elektronische Baugruppen. Die Fertigungslinie 100 weist verschiedene Vorrichtungen auf, welche entlang einer Transportstrecke für Leiterplatten angeordnet sind. Die Transportrichtung der Leiterplatten-Transportstrecke ist in 1 mit zwei Pfeilen angedeutet, die jeweils mit dem Buchstaben „T“ bezeichnet sind. 1 shows a production line 100 for electronic assemblies. The production line 100 has various devices which are arranged along a conveying path for printed circuit boards. The transport direction of the printed circuit board transport route is in 1 indicated by two arrows, each denoted by the letter "T".

Entlang der Transportrichtung T weist die Fertigungslinie 100 in bekannter Weise eine Eingabestation 102 auf, über welche vorgefertigte aber noch nicht bedruckte Bauelementeträger bzw. Leiterplatten der Fertigungslinie 100 zugeführt werden. Stromabwärts der Eingabestation 102 befindet sich eine Lotpastendruckmaschine 104, welche mittels eines bekannten Siebdruckverfahrens selektiv Lotpaste an bestimmten Stellen der jeweiligen Leiterplatte aufträgt. Diese Stellen sind typischerweise die Bauelement-Anschlussflächen bzw. Pads an der Oberfläche der betreffenden Leiterplatte.In the known manner, the production line 100 has an input station 102 along the transport direction T, via which prefabricated but not yet printed component carriers or printed circuit boards are fed to the production line 100 . Downstream of the input station 102 is a solder paste printing machine 104, which selectively applies solder paste to specific locations of the respective printed circuit board by means of a known screen printing process. These locations are typically the component connection surfaces or pads on the surface of the printed circuit board in question.

Stromabwärts von der Lotpastendruckmaschine 104 befindet sich eine Lotpaste-Inspektionsmaschine 106, mittels welcher optisch überprüft wird, ob der Lotpastendruck eine ausreichende Qualität hat, so dass es sinnvoll ist, die nun bedruckte Leiterplatte weiter zu prozessieren. Die Lotpaste-Inspektionsmaschine 106 wird in Anlehnung an den englischen Ausdruck „Solder Paste Inspektion“ auch SPI Maschine genannt.Downstream from the solder paste printing machine 104 is a solder paste inspection machine 106, which is used to visually check whether the solder paste print is of sufficient quality so that it makes sense to continue processing the now printed circuit board. The solder paste inspection machine 106 is also called SPI machine based on the English term "solder paste inspection".

Entlang der Transportrichtung T folgen dann mehrere Bestückautomaten 120, mit denen jeweils eine bestimmte Anzahl von (unterschiedlichen) Bauelementen an den durch die zuvor aufgebrachten Lotpastendepots definierten Bauelementpositionen aufgesetzt wird.A plurality of placement machines 120 then follow along the transport direction T, with each of which a specific number of (different) components are placed at the component positions defined by the previously applied solder paste depots.

Nach den Bestückautomaten 120 folgt eine Bestückung-Inspektionsmaschine 132, mittels welcher überprüft wird, ob die durch die Bestückautomaten 120 vorgenommene Bestückung der Leiterplatten korrekt war. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel erfasst die Bestückung-Inspektionsmaschine 132 die bestückten Bauelemente optisch in zwei Dimensionen (2D) und in drei Dimensionen (3D). Die Bestückung-Inspektionsmaschine 132 ist eine bekannte „Automatic Optical Inspection“ (AOI) Maschine.After the placement machines 120 follows a placement inspection machine 132, which is used to check whether the placement of the printed circuit boards by the placement machines 120 was correct. According to the exemplary embodiment illustrated here, the placement inspection machine 132 optically detects the placed components in two dimensions (2D) and in three dimensions (3D). The pick and place inspection machine 132 is a well-known "Automatic Optical Inspection" (AOI) machine.

Stromabwärts von der AOI Maschine 132 folgt eine Lötmaschine 134, welche in bekannter Weise als ein sogenannter Reflow Ofen ausgebildet ist. In diesem Reflow Ofen 134 wird die viskose Lotpaste aufgeschmolzen, so dass nach einem späteren Abkühlen der Lotpaste die Bauelemente fest und elektrisch leitend mit den jeweiligen Bauelement-Anschlussflächen kontaktiert sind.Downstream from the AOI machine 132 follows a soldering machine 134, which is designed in a known manner as a so-called reflow oven. The viscous solder paste is melted in this reflow oven 134, so that after the solder paste has cooled down later, the components are firmly and electrically conductively contacted with the respective component connection surfaces.

Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel folgt nach dem Reflow Ofen 134 eine Löt-Inspektionsmaschine 136, mittels welcher überprüft wird, ob der in dem Reflow Ofen 134 vorgenommene Lötvorgang (qualitativ) erfolgreich war. Auch die Löt-Inspektionsmaschine 136 ist hier eine bekannte AOI Maschine.According to the exemplary embodiment shown here, the reflow oven 134 is followed by a soldering inspection machine 136, which is used to check whether the soldering process carried out in the reflow oven 134 was (qualitatively) successful. The solder inspection machine 136 is also a well-known AOI machine here.

Nach der AOI Maschine 136 folgt eine Ausgabestation 138. An dieser können die fertig prozessierten elektronischen Baugruppen von einer Bedienperson entnommen werden.An output station 138 follows the AOI machine 136. At this station, the fully processed electronic assemblies can be removed by an operator.

Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Fertigungslinie 100 insgesamt elf Bestückautomaten 120, die zudem in zwei Gruppen unmittelbar benachbarter Bestückautomaten 120 aufgeteilt sind. Es ist jedoch offensichtlich, dass diese Anzahl an Bestückautomaten 120 und Gruppen nur jeweils eine willkürlich gewählte Zahl ist. Je nach spezieller Anwendung kann die Fertigungslinie 100 auch weniger oder mehr als diese Bestückautomaten 120 und/oder Gruppen aufweisen.According to the exemplary embodiment illustrated here, the production line 100 comprises a total of eleven automatic placement machines 120, which are also divided into two groups of automatic placement machines 120 that are immediately adjacent. However, it is obvious that this number of placement machines 120 and groups is only an arbitrarily chosen number. Depending on the specific application, the production line 100 can also have fewer or more than these placement machines 120 and/or groups.

Die Zuführung von Bauelementen für die in jedem Bestückautomaten 120 durchgeführten Bestückungsprozesse erfolgt in bekannter Weise über Bauelement-Zuführeinrichtungen 124, die seitlich an geeigneten nicht dargestellten Schnittstellen eines Chassis 122 des jeweiligen Bestückautomaten 120 lösbar angebracht sind. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Bauelemente in bekannter Weise mittels Bauelement-Gurten zugeführt. Diese Gurte weisen eine Vielzahl von Ausnehmungen auf, in denen jeweils ein elektronisches Bauelement aufgenommen ist. In 1 sind Spulengebinde zu erkennen, in bzw. auf welchen die Bauelemente-Gurte aufgewickelt sind und für eine Zuführung von Bauelementen sukzessive abgewickelt werden.Components for the placement processes carried out in each placement machine 120 are fed in a known manner via component feed devices 124 which are detachably attached laterally to suitable interfaces (not shown) of a chassis 122 of the respective placement machine 120 . According to the exemplary embodiment illustrated here, the components are fed in a known manner by means of component belts. These belts have a large number of recesses, in each of which an electronic component is accommodated. In 1 coil bundles can be seen in or on which the component belts are wound up and successively unwound for a supply of components.

Sobald ein Bauelement-Gurt verbraucht ist oder falls ein neuer Typ von Bauelement zugeführt werden soll, ist es erforderlich, einen neuen Bauelement-Gurt zu verwenden. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt dies dadurch, dass nicht nur der Bauelement-Gurt gewechselt oder ein neuer Bauelement-Gurt an den (verbrauchten) alten Bauelement-Gurt gespleißt wird. Vielmehr wird eine mit einem neuen Bauelement-Gurt vorkonfektionierte (zweite) Bauelement-Zuführeinrichtung 124 gegen eine zuvor verwendete erste Bauelement-Zuführeinrichtung 124 zusammen mit einem eventuell verbleibenden Restabschnitt eines alten Bauelement-Gurtes ersetzt wird.Once a component belt is used up, or if a new type of component is to be fed, it is necessary to use a new component belt. According to the exemplary embodiment illustrated here, this is done in that not only the component tape is changed or a new component tape is spliced onto the (used up) old component tape. Rather, a (second) component feeder 124 prefabricated with a new component tape is replaced with a previously used first component feeder 124 together with a possibly remaining residual section of an old component tape.

Wie aus 1 ersichtlich, erfolgt dieses Austauschen der Bauelement-Zuführeinrichtung 122 nicht manuell durch eine Bedienperson sondern automatisch mittels einer Robotervorrichtung 170. Um eine geeignete Bewegung der Robotervorrichtung 170 an den Bestückautomaten 120 hin zu den jeweils auszutauschenden Bauelement-Zuführeinrichtungen 122 zu ermöglichen, ist an den Bestückautomaten 120 ein Schienensystem 150 angeordnet, welches eine Mehrzahl von Schienenelementen aufweist, die direkt oder indirekt an dem Chassis 122 des jeweiligen Bestückautomaten 120 befestigt sind. Da sich dieses Schienensystem 150 über mehrere Bestückautomaten 120 erstreckt, wird es in diesem Dokument auch als übergeordnetes Schienensystem 150 bezeichnet.How out 1 As can be seen, the component feeder 122 is not replaced manually by an operator, but rather automatically by means of a robotic device 170. In order to enable a suitable movement of the robotic device 170 on the placement machine 120 towards the respective component feeder 122 to be replaced, on the placement machine 120 a rail system 150 is arranged, which has a plurality of rail elements which are attached directly or indirectly to the chassis 122 of the respective placement machine 120. Since this rail system 150 extends over a number of placement machines 120, it is also referred to as the superordinate rail system 150 in this document.

Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist zusätzlich noch ein weiteres Schienensystem vorhanden, welches, entlang der Transportrichtung beabstandet von dem (ersten) Schienensystem 150 an zwei Bestückautomaten 120 angebracht ist, die stromabwärts von der Bestückung-Inspektionsmaschine 132 angeordnet sind. In 1 ist das weitere Schienensystem aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht mit einem Bezugszeichen versehen. Qualitativ haben beide Schienensysteme den gleichen strukturellen Aufbau und die gleiche Funktionalität.According to the embodiment shown here, another rail system is additionally present, which is attached to two automatic placement machines 120 along the transport direction at a distance from the (first) rail system 150 , which are arranged downstream of the placement inspection machine 132 . In 1 the other rail system is not provided with a reference number for reasons of clarity. In terms of quality, both rail systems have the same structural design and the same functionality.

Das Schienensystem 150 umfasst eine Vielzahl von Schienenelementen. Erste Schienenelemente 152 verlaufen entlang einer vertikalen Richtung, zweite Schienenelemente 154 verlaufen entlang der Transportrichtung T in einer horizontalen Richtung. Ferner umfasst das Schienensystem 150 noch zwei dritte Schienenelemente 156, welche horizontal und senkrecht zu der Transportrichtung T verlaufen und auf jeweils einen Chassis-Bauteil eines Bestückautomaten 120 angebracht sind. Die dritten Schienenelemente 156 verbinden das dargestellte Schienen-Teilsystem umfassend die ersten Schienenelemente 152 und die zweiten Schienenelemente 154 mit einem nicht dargestellten Schienen-Teilsystem, welches in 1 sich auf der gegenüberliegenden hinteren Seite der Bestückautomaten 120 befindet.The rail system 150 comprises a multiplicity of rail elements. First rail elements 152 run along a vertical direction, second rail elements 154 run along the transport direction T in a horizontal direction. Furthermore, the rail system 150 also includes two third rail elements 156, which run horizontally and perpendicularly to the transport direction T and are each attached to a chassis component of a placement machine 120. The third rail members 156 connect the illustrated rail subsystem including the first rails 152 and the second rail elements 154 with a rail subsystem, not shown, which in 1 located on the opposite rear side of the placement machines 120.

Das Schienensystem 150 weist ferner zwei Auffahr-Rampenabschnitte 153 auf, welche die ersten Schienenelemente 152 mit einem Fußboden 140 verbinden, auf welchem die gesamte Fertigungslinie 100 aufgestellt ist. Die Auffahr-Rampenabschnitte 153 und die verschiedenen Schienenelemente 152, 154, 156 sind so ausgebildet, dass sich die Robotervorrichtung 170 selbstständig von dem Fußboden 140 auf das Schienensystem 150 bewegen kann und dabei verschiedene Positionen anfahren kann, um dort eine erste Bauelement-Zuführeinrichtung 124 gegen eine zweite Bauelement-Zuführeinrichtung 124 auszutauschen. Die Gesamtheit der ersten Schienenelemente 152 und der zweiten Schienenelemente 154 ermöglicht eine zweidimensionale Bewegung der Robotervorrichtung 170 an den Bestückautomaten 120. Die Gesamtheit aus den ersten Schienenelementen 152, den zweiten Schienenelementen 154 und den dritten Schienenelementen 156 ermöglicht sogar eine dreidimensionale Bewegung der Robotervorrichtung 170.The rail system 150 also has two ramp sections 153 which connect the first rail elements 152 to a floor 140 on which the entire production line 100 is set up. The ramp sections 153 and the various rail elements 152, 154, 156 are designed in such a way that the robotic device 170 can move independently from the floor 140 onto the rail system 150 and can approach different positions in order to place a first component feeder 124 there a second component feeder 124 to replace. The entirety of the first rail elements 152 and the second rail elements 154 enables a two-dimensional movement of the robotic device 170 on the automatic placement machine 120. The entirety of the first rail elements 152, the second rail elements 154 and the third rail elements 156 even enables a three-dimensional movement of the robotic device 170.

Um auf dem Fußboden 140 auf (energetisch) effiziente Weise selbstständig eine größere Strecke zurücklegen zu können, weist die Robotervorrichtung 170 mehrere Rollen 172 auf, von denen zumindest zwei von einem nicht dargestellten Motor angetrieben werden, welcher von einem ebenfalls nicht dargestellten Akku mit Energie versorgt wird.In order to be able to independently cover a greater distance on the floor 140 in an (energetically) efficient manner, the robot device 170 has a plurality of rollers 172, at least two of which are driven by a motor, not shown, which is supplied with energy from a rechargeable battery, also not shown becomes.

Um sich an dem Schienensystem 150 insbesondere in vertikaler Richtung nach oben ohne einem größeren Stromverbrauch aus dem Akku bewegen zu können, sind geeignete nicht näher dargestellte Stromführungsleitungen vorgesehen, an welche die Robotervorrichtung 170 beispielsweise über Schleifkontakte Strom abgreifen kann. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird dieser Strom von einer Energieversorgungseinrichtung 159 in die Stromführungsleitungen des Schienensystems 150 eingespeist.In order to be able to move up the rail system 150, in particular in the vertical direction, without greater power consumption from the battery, suitable power supply lines (not shown in detail) are provided, from which the robot device 170 can pick up power, for example via sliding contacts. According to the exemplary embodiment illustrated here, this current is fed into the current-carrying lines of the rail system 150 by an energy supply device 159 .

2a und 2b zeigen einen Transport von zwei Bauelement-Zuführeinrichtungen mittels einer Robotervorrichtung 270. Um die beiden Bauelement-Zuführeinrichtungen, eine (neue) zweite Bauelement-Zuführeinrichtung 224a und eine (neue) weitere zweite Bauelement-Zuführeinrichtung 224b zuverlässig hin zu den Bestückautomaten zu transportieren (und dort jeweils gegen eine (alte) erste Bauelement-Zuführeinrichtung auszutauschen, weist die Robotervorrichtung 270 einen Container 274 auf, in dem die beiden Bauelement-Zuführeinrichtungen 224a, 224b samt dem jeweils zugehörigen (neuen) Bauelement-Gurt aufgenommen sind. 2a and 2 B show a transport of two component feeders by means of a robot device 270. In order to reliably transport the two component feeders, a (new) second component feeder 224a and a (new) further second component feeder 224b to the placement machines (and there replaced in each case by an (old) first component feeder, the robot device 270 has a container 274 in which the two component feeders 224a, 224b together with the respectively associated (new) component belt are accommodated.

Konkret zeigt 2a den Transport der beiden Bauelement-Zuführeinrichtungen 224a, 224b über den Fußboden 140 hin zu dem Schienensystem 150. 2b zeigt einen horizontalen Transport der beiden Bauelement-Zuführeinrichtungen 224a, 224b entlang der zweiten Schienenelemente 154.Concrete shows 2a the transport of the two component feed devices 224a, 224b over the floor 140 to the rail system 150. 2 B shows a horizontal transport of the two component feeders 224a, 224b along the second rail elements 154.

Es wird darauf hingewiesen, dass in den 2a und 2b ein Bestückautomat nicht nur mit dem Bezugszeichen 120 sondern zusätzlich auch mit dem Bezugszeichen 260 bezeichnet ist. Diese Bezugszeichenwahl ergibt sich daraus, dass diesem Bestückautomaten 120 die Robotervorrichtung 270 zugeordnet ist. Die entsprechende (willkürlich) definierte Gesamtheit bestehend aus diesem Bestückautomaten 120 und der Robotervorrichtung 270 wird in diesem Dokument als Bestücksystem 260 bezeichnet. Selbstverständlich könnte die Robotervorrichtung 270 auch jedem anderen Bestückautomaten 120 zugeordnet werden.It is noted that in the 2a and 2 B an automatic placement machine is denoted not only by the reference number 120 but also additionally by the reference number 260 . This choice of reference numbers results from the fact that the robot device 270 is assigned to this automatic placement machine 120 . The corresponding (arbitrarily) defined entity consisting of this automatic placement machine 120 and the robotic device 270 is referred to as placement system 260 in this document. Of course, the robot device 270 could also be assigned to any other pick and place machine 120.

3 zeigt eine Fertigungsanlage 380 mit zwei Fertigungslinien 300a und 300b, welche auf dem Fußboden 140 einer Fabrik nebeneinander in einer zueinander parallelen Ausrichtung aufgestellt sind. Die beiden Fertigungslinien 300a und 300b weisen eine gemeinsame Robotervorrichtung 270 auf, welche ein automatisches Austauschen von Bauelement-Zuführeinrichtungen an den Bestückautomaten der beiden Fertigungslinien ermöglicht. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die erfindungsgemäßen Schienensysteme in 3 nicht dargestellt. 3 FIG. 3 shows a manufacturing facility 380 with two manufacturing lines 300a and 300b, which are set up on the floor 140 of a factory side by side in a mutually parallel orientation. The two production lines 300a and 300b have a common robot device 270, which enables automatic replacement of component feeders on the placement machines of the two production lines. For reasons of clarity, the rail systems according to the invention are 3 not shown.

Wie aus 3 ersichtlich, „arbeitet“ die Robotervorrichtung 270 in einem räumlichen (Zwischen)Bereich, der sich entlang der Transportrichtung T gesehen auf der rechten Seite R der Fertigungslinie 300a und auf der linken Seite L der Fertigungslinie 300b befindet. Damit können auf kurzen Weg die „rechten Bauelement-Zuführeinrichtungen“ der ersten Fertigungslinie 300a und die „linken“ Bauelement-Zuführeinrichtungen" der zweiten Fertigungslinie 300b ausgetauscht und durch jeweils eine neue Bauelement-Zuführeinrichtung ersetzt werden. Die anderen Bauelement-Zuführeinrichtungen können entweder von der dargestellte Robotervorrichtung 270 ausgetauscht werden, wenn diese über die vorstehend beschriebenen dritten Schienenelemente (ebenfalls in 3 nicht dargestellt) sich auf die andere Seite der betreffenden Fertigungslinie 300a bzw. 300b bewegen. Alternativ oder in Kombination kann auch zumindest eine weitere nicht dargestellte Robotervorrichtung verwendet werden, welche die anderen Seiten der beiden Fertigungslinien 300a, 300b „bedient“. Eine solche weitere Robotervorrichtung kann auch eine weitere nicht dargestellte Fertigungslinie „bedienen“, die in paralleler Weise links von ersten Fertigungslinie 300a oder rechts von der zweiten Fertigungsline aufgestellt ist, so dass sich ein weiterer (Zwischen)Bereich zwischen zwei benachbarten Fertigungslinien ergibt.How out 3 As can be seen, the robotic device 270 "works" in a spatial (intermediate) area which is located on the right-hand side R of the production line 300a and on the left-hand side L of the production line 300b as seen along the transport direction T. In this way, the "right-hand component feeders" of the first production line 300a and the "left" component feeders" of the second production line 300b can be exchanged and each replaced by a new component feeder. The other component feeders can either be robot device 270 shown can be exchanged if these have the third rail elements described above (also in 3 not shown) move to the other side of the relevant production line 300a or 300b. Alternatively or in combination, at least one further robot device, not shown, can also be used, which “serves” the other sides of the two production lines 300a, 300b. Such a further robotic device can also “serve” a further production line, not shown, which runs in parallel is set up to the left of the first production line 300a or to the right of the second production line, so that there is a further (intermediate) area between two adjacent production lines.

Es wird angemerkt, dass der Begriff „aufweisen“ nicht andere Elemente ausschließt und dass das „ein“ nicht eine Mehrzahl ausschließt. Auch können Elemente, die in Zusammenhang mit unterschiedlichen Ausführungsbeispielen beschrieben sind, kombiniert werden. Es sollte auch angemerkt werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Schutzbereich der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.It is noted that the term "comprising" does not exclude other elements and that the "a" does not exclude a plural. Elements that are described in connection with different exemplary embodiments can also be combined. It should also be noted that any reference signs in the claims should not be construed as limiting the scope of the claims.

BezugszeichenlisteReference List

100100: Fertigungslinieproduction line
102102: Eingabestationinput station
104104: Lotpastendruckmaschinesolder paste printing machine
106106: Lotpaste-Inspektionsmaschine / SPI MaschineSolder Paste Inspection Machine / SPI Machine
120120: Bestückautomatplacement machine
122122: Chassischassis
124124: Bauelement-Zuführeinrichtungcomponent feeder
132132: Bestückung-Inspektionsmaschine / AOI MaschinePlacement inspection machine / AOI machine
134134: Lötmaschine / Reflow OfenSoldering machine / reflow oven
136136: Löt-Inspektionsmaschine / AOI MaschineSolder inspection machine / AOI machine
138138: Ausgabestationdispensing station
140140: Fußbodenfloor
150150: Schienensystem / übergeordnetes SchienensystemRail system / superior rail system
152152: erstes Schienenelementfirst rail element
153153: Auffahr-Rampenabschnitton-ramp section
154154: zweites Schienenelementsecond rail element
156156: drittes Schienenelementthird rail element
159159: Energieversorgungseinrichtungpower supply device
170170: Robotervorrichtungrobotic device
172172: Rollenroll
TT: Transportrichtungtransport direction
224a224a: zweite Bauelement-Zuführeinrichtungsecond component feeder
224b224b: weitere zweite Bauelement-Zuführeinrichtunganother second component feeder
260260: Bestücksystemplacement system
270270: Robotervorrichtungrobotic device
274274: Container Container
300a300a: erste Fertigungsliniefirst production line
300b300b: zweite Fertigungsliniesecond production line
380380: Fertigungsanlagemanufacturing plant
LL: erste Seitefirst page
RR: zweite Seitesecond page

Claims

Automatic placement machine (120) for the automatic placement of component carriers with electronic components, the placement machine (120) having a chassis (122); at least one interface for removably mounting a first component feeder (124) at a predetermined position on the chassis (122); a placement head for removing components from the attached first component feeder (124) and for placing the removed components at predetermined placement positions of a component carrier introduced into a placement area of the placement machine (120); and a track system (150) attached to the chassis (122) and extending along a horizontal direction and along a vertical direction; whereby the rail system (150) has a plurality of rail elements (152, 154, 156) along which a robot device (170, 270) for transporting and handling a second component feeder (224a) can be moved along the horizontal direction and along the vertical direction .

Placement machine (120) according to the preceding claim, wherein the rail system (150) has at least a first rail element (152) which extends at least partially in the vertical direction, and at least a second rail element (154) which extends at least partially in the horizontal direction extends.

Placement machine (120) according to one of the preceding claims, wherein in relation to a transport system for component carriers, which extends along a transport direction (T) through the chassis (122), the rail system (150) has a first rail subsystem and a second rail - subsystem, wherein the first rail subsystem is arranged on a first side of the chassis (122) and the second rail subsystem is arranged on an opposite second side of the chassis (122).

Placement machine (120) according to the preceding claim, wherein the rail system (150) has at least one third rail element (156) which connects the two rail subsystems to one another.

Placement machine (120) according to the preceding claim, wherein the at least one third rail element (156) is arranged above a placement area of the placement machine (120) in which the component carriers are fitted.

Placement machine (120) according to one of the preceding claims, wherein the rail system (150) has a ramp section (153) which is designed such that the robot device (170, 270) from a floor (140) on which the placement machine (120) is located, can drive onto the rail system (150).

Placement machine (120) according to the preceding claim, wherein the rail system (150) has at least one further drive-on ramp section (153) which is designed in such a way that the robot device (170, 270) moves from the floor (140) onto the rail system ( 150) can move.

Placement machine (120) according to one of the preceding claims, further comprising a power supply device (159) which is electrically coupled to the rail system (150), wherein the rail system (150) is configured in such a way that electrical power can be made available to the robotic device (170, 270).

Pick and place system (260) for the automatic placement of component carriers with electronic components, having the pick and place system (260). an automatic placement machine (120) according to one of the preceding claims and the robotic device (170, 270), wherein the robotic device (170, 270) is configured, (a) to move on the rail system (150) along the horizontal direction and along the vertical direction, (b) transporting the second component feeder (224a) toward the predetermined position, (c) replacing the second component feeder (224a) with the first component feeder (124), and (d) transporting the first component feeder (124) away from the predetermined position.

Pick and place system (260) according to the preceding claim 9 , wherein the robot device (270) has a container (274) which is designed such that the first component feed device (124) and/or the second component feed device (224a) can be accommodated therein.

Pick and place system (260) according to the preceding claim 10 , wherein the container (274) is designed, in addition to the first component feed device (124) and/or the second component feed device (224a), a further first component feed device and/or a further second component feed device (224b) record.

Pick and place system (260) according to any one of the preceding claims 9 until 11 , wherein the robot device (170) has at least two rollers (172) which allow movement on a floor (140) on which the placement machine (120) is located.

Pick and place system (260) according to any one of the preceding claims 9 until 12 , wherein the robotic device (170, 270) is configured to be supplied with electrical energy from the rail system (150).

Production line (100) for manufacturing electronic assemblies, the production line (100) having an assembly system (260) according to one of the preceding claims 9 until 12 and at least one placement machine (120) according to one of Claims 1 until 8th ; wherein the rail system (150) of the placement system (260) and the rail system (150) of the at least one placement machine (120) are connected to form a higher-level rail system (150).

Production line (100) according to the preceding Claim 14 , further comprising a processing machine (106, 132, 134, 136) for the further processing of a transported component carrier.

Production line (100) according to the preceding claim 15 wherein the processing machine is a machine selected from the group consisting of (i) a solder paste printing machine (104) for applying solder paste selectively to component pads of the circuit board; (ii) a soldering machine (134) for reflowing solder paste located between component pads of the printed circuit board and electrical connection contacts of components placed on the printed circuit board; and (iii) an inspection machine (132, 136), which detects a product-characteristic structure of an at least partially populated component carrier by means of an inspection process.

Production line (100) according to any one of the preceding Claims 14 until 16 , wherein the superordinate rail system (150) spatially extends up to the processing machine or beyond.

Production line (100) according to any one of the preceding Claims 14 until 17 , further comprising a further rail system which is spatially separated from the superordinate rail system (150).

Production line (100) according to any one of the preceding Claims 14 until 18 , further comprising at least one input/output point which is configured (i) to enable a transfer of the robotic device (170, 270) towards the higher-level rail system and/or away from the higher-level rail system or (ii) a transfer of a component Belt towards and / or away from a component feeder (124) held by the robotic device.

Manufacturing plant (380) for manufacturing electronic assemblies, the manufacturing plant having a first production line (300a) according to one of the preceding Claims 14 until 19 ; and a second production line (300b) according to any one of the preceding Claims 14 until 19 .

Manufacturing plant (380) according to the preceding claim 20 , The robot device of the first production line can also be moved along the higher-level rail system of the second production line.

Method for the automatic placement of component carriers with electronic components by means of a placement machine (120), in particular (a) by means of a placement machine (120) according to one of Claims 1 until 8th , (b) by means of an assembly system (260) according to one of claims 9 until 13 , (c) by means of a production line (100) according to one of Claims 14 until 19 , and / or (d) by means of a manufacturing system (380) according to one of claims 20 until 21 , (A) the method comprising, by means of a robot device (170, 270), transporting a second component feed device (224a) to a predetermined position on a chassis (122) of the placement machine (120), the robot device (170, 270) moved along a horizontal direction and along a vertical direction on a plurality of rail members (152, 154) of a rail system (150) attached to the chassis (122); taking out, at the predetermined position, a first component feeder (124); and releasably securing said second component feeder (224a) at said predetermined position using an interface of said chassis (122) associated with said predetermined position; (B) the method further comprising, by a placement head, removing components from the fixed second component feeder (224a); and placing the removed components at predetermined placement positions of a component carrier introduced into a placement area of the placement machine (120).