DE102021130751A1

DE102021130751A1 - Fertigungsvorrichtung mit segmentiertem Encoderstreifen

Info

Publication number: DE102021130751A1
Application number: DE102021130751.1A
Authority: DE
Inventors: Philipp Mittendorfer
Original assignee: ASMPT GmbH and Co KG
Current assignee: ASMPT GmbH and Co KG
Priority date: 2021-11-24
Filing date: 2021-11-24
Publication date: 2023-05-25
Also published as: CN116193720A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fertigungsvorrichtung (1) zum Herstellen elektronischer Komponenten, aufweisend eine Bearbeitungsvorrichtung (2) zum Bearbeiten einer Leiterplatte (L) in einem Arbeitsbereich (3) der Fertigungsvorrichtung (1), eine Transportvorrichtung (4) zum Transportieren der Leiterplatten (L) in den Arbeitsbereich (3) und aus dem Arbeitsbereich (3), sowie ein Positionsmesssystem (5) zum Bestimmen einer Position der Bearbeitungsvorrichtung (2) innerhalb der Fertigungsvorrichtung (1), wobei das Positionsmesssystem (5) einen ersten Encoderstreifen (6) mit einem Encodermuster sowie einen ersten Sensor (7) zum Erfassen des Encodermusters des ersten Encoderstreifens (6) zum Bestimmen der Position der Bearbeitungsvorrichtung (2) zum Arbeitsbereich (3) aufweist. Der erste Encoderstreifen (6) ist in eine Mehrzahl von linear in einer ersten Reihe (8) hintereinander, getrennt voneinander, angeordnete Encoderstreifensegmente (9) aufgeteilt, wobei die Encoderstreifensegmente (9) jeweils ein Streifengrundkörpersegment mit einem Encodermustersegment des Encodermusters aufweisen, wobei der erste Sensor (7) zum Erfassen des Encodermusters des ersten Encoderstreifens (6) ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fertigungsvorrichtung zum Herstellen elektronischer Komponenten. Die Fertigungsvorrichtung weist eine Bearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten einer Leiterplatte in einem Arbeitsbereich der Fertigungsvorrichtung, eine Transportvorrichtung zum Transportieren der Leiterplatten in den Arbeitsbereich und aus dem Arbeitsbereich, sowie ein Positionsmesssystem zum Bestimmen einer Position der Bearbeitungsvorrichtung innerhalb der Fertigungsvorrichtung auf. Das Positionsmesssystem weist einen ersten Encoderstreifen mit einem Encodermuster sowie einen ersten Sensor zum Erfassen des Encodermusters zum Bestimmen der Position der Bearbeitungsvorrichtung zum Arbeitsbereich auf.
Es sind Fertigungsvorrichtungen, wie beispielsweise Leiterplattenherstellvorrichtungen zur Herstellung von Leiterbahnen aufweisenden Leiterplatten oder Bestückvorrichtungen zum Bestücken von Leiterplatten mit elektronischen Bauelementen, bekannt, bei welchen eine Position einer Bearbeitungsvorrichtung der Fertigungsvorrichtung relativ zu einer Maschinenwandung der Fertigungsvorrichtung über ein Positionsmesssystem ermittelbar ist.
Bekannte Positionsmessvorrichtungen weisen einen Encoderstreifen mit einem Encodermuster auf, welche mittels eines Sensors detektierbar sind. Der Encoderstreifen ist an einer Maschinenwandung der Fertigungsvorrichtung ortsfest angeordnet, während der Sensor an einer Bearbeitungsvorrichtung der Fertigungsvorrichtung gehalten und mit dieser gemeinsam bewegbar ist. Für eine besonders hohe Präzision bei der Bestimmung der Position der Bearbeitungsvorrichtung innerhalb der Fertigungsvorrichtung sind eine hohe Auflösung des Sensors sowie eine hohe Genauigkeit des Encoderstreifens erforderlich. Die Herstellung solcher Encoderstreifen ist bei zunehmender Länge sowie zunehmender Genauigkeit der Encoderstreifen aufwendiger und kostenintensiver.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einer Fertigungsvorrichtung zum Herstellen elektronischer Komponenten zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Fertigungsvorrichtung zum Herstellen elektronischer Komponenten zu schaffen, die auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise herstellbar ist und eine hohe Präzision bei der Bestimmung der Position der Bearbeitungsvorrichtung sicherstellt.
Voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch eine Fertigungsvorrichtung zum Herstellen elektronischer Komponenten mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Fertigungsvorrichtung zum Herstellen elektronischer Komponenten gelöst. Die Fertigungsvorrichtung weist eine Bearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten einer Leiterplatte in einem Arbeitsbereich der Fertigungsvorrichtung, eine Transportvorrichtung zum Transportieren der Leiterplatten in den Arbeitsbereich und aus dem Arbeitsbereich, sowie ein Positionsmesssystem zum Bestimmen einer Position der Bearbeitungsvorrichtung innerhalb der Fertigungsvorrichtung auf. Das Positionsmesssystem weist einen ersten Encoderstreifen mit einem Encodermuster sowie einen ersten Sensor zum Erfassen des Encodermusters des ersten Encoderstreifens zum Bestimmen der Position der Bearbeitungsvorrichtung zum Arbeitsbereich auf. Erfindungsgemäß ist der erste Encoderstreifen in eine Mehrzahl von linear in einer ersten Reihe hintereinander, getrennt voneinander, angeordnete Encoderstreifensegmente aufgeteilt, wobei die Encoderstreifensegmente jeweils ein Streifengrundkörpersegment mit einem Encodermustersegment des Encodermusters aufweisen. Der erste Sensor ist zum Erfassen des Encodermusters des ersten Encoderstreifens ausgebildet.
Die Fertigungsvorrichtung ist zum Herstellen elektronischer Komponenten ausgebildet. Unter der Herstellung elektronischer Komponente wird im Rahmen der Erfindung beispielsweise das Anordnen von Leiterbahnen auf Leiterplatten oder das Bestücken von Leiterplatten mit elektronischen Komponenten, wie beispielsweise Halbleiterelementen, Widerständen oder dergleichen, verstanden. Die Fertigungsvorrichtung ist vorzugsweise als Fertigungsautomat ausgebildet.
Die Bearbeitungsvorrichtung ist zum Bearbeiten der Leiterplatte in dem Arbeitsbereich der Fertigungsvorrichtung ausgebildet. Hierfür ist die Bearbeitungsvorrichtung relativ zum Arbeitsbereich linear bewegbar ausgebildet. Durch die lineare Bewegung der Bearbeitungsvorrichtung zum Arbeitsbereich ist die Bearbeitungsvorrichtung zu einer im Arbeitsbereich angeordneten Leiterplatte relativ bewegbar, sodass die Leiterplatte mittels der Bearbeitungsvorrichtung bearbeitbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Arbeitsbereich bewegbar zur Bearbeitungsvorrichtung ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Bearbeitungsvorrichtung in eine erste Richtung linear bewegbar und der Arbeitsbereich in eine quer, vorzugsweise rechtwinklig, zur ersten Richtung ausgebildeten zweiten Richtung bewegbar ausgebildet.
Die Transportvorrichtung ist zum Transportieren der Leiterplatten in den Arbeitsbereich ausgebildet. Ferner ist die Transportvorrichtung zum Transportieren der Leiterplatten aus dem Arbeitsbereich heraus ausgebildet. Vorzugsweise weist die Transportvorrichtung eine Bandfördervorrichtung, insbesondere eine Doppelbandfördervorrichtung, auf. Weiter bevorzugt weist die Transportvorrichtung eine Haltevorrichtung zum lagefesten Halten der Leiterplatte im Arbeitsbereich auf.
Das Positionsmesssystem ist zum Bestimmen einer Position der Bearbeitungsvorrichtung innerhalb der Fertigungsvorrichtung ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann das Positionsmesssystem zum Bestimmen einer Position der Leiterplatte innerhalb der Fertigungsvorrichtung ausgebildet sein. Das Positionsmesssystem ist somit vorzugsweise zum Bestimmen einer relativen Position der Bearbeitungsvorrichtung zur Leiterplatte ausgebildet. Zum Bestimmen der Position der Bearbeitungsvorrichtung zum Arbeitsbereich weist das Positionsmesssystem den ersten Encoderstreifen mit dem Encodermuster sowie den ersten Sensor zum Erfassen des Encodermusters des ersten Encoderstreifens auf. Der erste Sensor ist vorzugsweise an der Bearbeitungsvorrichtung gehalten. Im Folgenden wird insbesondere ein Bewegen der Bearbeitungsvorrichtung relativ zur Fertigungsvorrichtung beschrieben, wobei hierunter auch alternativ oder zusätzlich ein Bewegen der Leiterplatte relativ zur Bearbeitungsvorrichtung zu verstehen ist bzw. sein kann.
Der Encoderstreifen ist aus mehreren Encoderstreifensegmenten zusammengesetzt. Die Encoderstreifensegmente weisen jeweils das Streifengrundkörpersegment mit dem Encodermustersegment des Encodermusters auf. Vorzugsweise sind die Encoderstreifensegmente plattenförmig mit einer rechteckigen Grundfläche ausgebildet und weisen jeweils eine erste Querkante sowie eine der ersten Querkante entgegengesetzte zweite Querkante auf. Eine Längserstreckung der Encoderstreifensegmente beträgt vorzugsweise zwischen 10 mm und 30 mm, besonders bevorzugt etwa 15 mm. Eine Quererstreckung der Encoderstreifensegmente beträgt vorzugsweise zwischen 5 mm und 20 mm, besonders bevorzugt etwa 10 mm. Eine Längserstreckung der Encodermustersegmente ist vorzugsweise jeweils durch die erste Querkante und die zweite Querkante begrenzt. Die Encoderstreifensegmente sind in der ersten Reihe linear hintereinander angeordnet. Vorzugsweise sind die Encoderstreifensegmente derart angeordnet, dass sich benachbarte Encoderstreifensegmente kontaktieren, insbesondere flächig mit ihren Stirnseiten oder linienförmig mit ihren Querkanten. Die Encoderstreifensegmente sind vorzugsweise an einer Maschinenwandung der Fertigungsvorrichtung angeordnet. Das Encodermuster kann beispielsweise als inkrementales Encodermuster ausgebildet sein.
Eine erfindungsgemäße Fertigungsvorrichtung hat gegenüber herkömmlichen Fertigungsvorrichtungen den Vorteil, dass der Encoderstreifen mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise bereitgestellt ist. Die Encoderstreifensegmente sind wesentlich weniger aufwendig herstellbar als ein monolithisch ausgebildeter Encoderstreifen. Auf diese Weise sind der Herstellungsaufwand sowie die Herstellungskosten der Fertigungsvorrichtung reduzierbar. Überdies haben Encoderstreifensegmente den Vorteil, dass einzelne beschädigte oder verschlissene Encoderstreifensegmente leicht auswechselbar sind und nicht der komplette Encoderstreifen ausgetauscht werden muss. Somit sind Wartungskosten reduzierbar. Schließlich haben getrennte Encoderstreifensegmente den Vorteil, dass eine Wärmeausdehnung nur jeweils die einzelnen Encoderstreifensegment betrifft und sich nicht über die Erstreckungslänge des Encoderstreifens kumuliert. Somit ist eine Genauigkeit des Positionsmesssystems verbesserbar.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Fertigungsvorrichtung vorgesehen sein, dass das Positionsmesssystem einen zweiten Encoderstreifen mit einem Encodermuster aufweist, wobei der zweite Encoderstreifen in eine Mehrzahl von linear in einer parallel zur ersten Reihe verlaufenden zweiten Reihe hintereinander, getrennt voneinander, angeordnete Encoderstreifensegmente aufgeteilt ist. Zudem weist das Positionsmesssystem einen zweiten Sensor auf, der zum Erfassen des Encodermusters des zweiten Encoderstreifens ausgebildet ist. Der erste Sensor und der zweite Sensor sind derart angeordnet, dass bei jeder innerhalb des Arbeitsbereichs erlaubten einachsigen Relativposition der Bearbeitungsvorrichtung innerhalb der Fertigungsvorrichtung das Encodermuster mittels des ersten Sensors und/oder des zweiten Sensors erfassbar ist. Unter einer einachsigen Relativposition werden Relativpositionen verstanden, welche mittels einer einachsigen Bewegung, also einer Bewegung entlang einer Geraden, erreichbar sind. Unter erlaubten Relativpositionen werden im Rahmen der Erfindung Relativpositionen verstanden, welche im bestimmungsgemäßen Betrieb der Fertigungsvorrichtung erreichbar sind. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Positionsmesssystem zwei Encoderstreifen auf, welche vorzugsweise parallel zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise kontaktieren die Encoderstreifensegmente der ersten Reihe die Encoderstreifensegmente der zweiten Reihe, sodass zwischen diesen Encoderstreifensegmenten lediglich eine schmale Längsfuge ausgebildet ist. Der erste Sensor und der zweite Sensor sind an der Bearbeitungsvorrichtung angeordnet und somit mit dieser mitbewegbar. Zudem sind der erste Sensor und der zweite Sensor derart angeordnet, dass bei jeder Position der Bearbeitungsvorrichtung entlang den Encoderstreifen das Encodermuster stets mittels mindestens eines der Sensoren detektierbar ist. Es ist somit verhindert, dass beide Sensoren gleichzeitig einer Querfuge zwischen zwei Encoderstreifensegmenten zugewandt sind. Ferner gibt es Relativpositionen, bei welchen das Encodermuster mittels mehrerer Sensoren detektierbar ist. Mittels dieser Redundanz sind Sensorfehler, Wärmeausdehnungen, Beschädigungen der Encoderstreifen oder dergleichen ermittelbar. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine verbesserte sowie zuverlässige Positionsbestimmung gewährleistet ist. Ferner sind durch die Anordnung der Encoderstreifensegmente sowie der Sensoren Wärmeausdehnungen der Encoderstreifensegmente detektierbar und bei der genauen Positionsbestimmung berücksichtigbar.
Erfindungsgemäß können weitere Encoderstreifen vorgesehen sein, die vorzugsweise in weiteren Reihen parallel zur ersten Reihe angeordnet sind. Auf diese Weise ist eine Positionsbestimmung bei größeren Verfahrwegen der Bearbeitungsvorrichtung quer zur Längserstreckung der Encoderstreifen verbessert.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Encoderstreifensegmente derart an einer Maschinenwandung der Fertigungsvorrichtung angeordnet sind, dass Trennfugen zwischen zwei Encoderstreifensegmenten der ersten Reihe zu Trennfugen zwischen zwei Encoderstreifensegmenten der zweiten Reihe versetzt zueinander angeordnet sind. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn der erste Sensor und der zweite Sensor in Längsrichtung der Encoderstreifen auf derselben Höhe oder um eine Segmentlänge der Encoderstreifensegmente versetzt zueinander angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine verbesserte sowie zuverlässige Positionsbestimmung gewährleistet ist.
Weiter bevorzugt weist das Positionsmesssystem einen dritten Sensor auf, wobei der dritte Sensor in einer sich quer zur ersten Reihe erstreckenden Richtung zwischen dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor angeordnet ist. Der erste Sensor, der zweite Sensor und der dritte Sensor sind derart angeordnet, dass bei jeder innerhalb des Arbeitsbereichs erlaubten zweiachsigen Relativposition der Bearbeitungsvorrichtung innerhalb der Fertigungsvorrichtung das Encodermuster mittels des ersten Sensors und/oder des zweiten Sensors und/oder des dritten Sensors erfassbar ist. Unter zweiachsigen Relativpositionen werden Relativpositionen verstanden, welche mittels einer zweiachsigen Bewegung, also einer Bewegung auf einer Fläche, wie beispielsweise einer vertikal ausgebildeten X-Y-Fläche, erreichbar sind. Die X-Richtung entspricht hierbei der Längserstreckung der Encoderstreifen, die Y-Richtung einer Höhenerstreckung der Encoderstreifen. Der erste Sensor, der zweite Sensor und der dritte Sensor sind an der Bearbeitungsvorrichtung angeordnet und somit mit dieser mitbewegbar. Zudem sind der erste Sensor, der zweite Sensor und der dritte Sensor derart angeordnet, dass bei jeder Position der Bearbeitungsvorrichtung entlang den Encoderstreifen sowie quer zu den Encoderstreifen das Encodermuster stets mittels mindestens eines der Sensoren detektierbar ist. Es ist somit verhindert, dass alle drei Sensoren gleichzeitig einer Fuge, wie beispielsweise einer Querfuge oder einer Längsfuge, zwischen zwei Encoderstreifensegmenten zugewandt sind. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine verbesserte sowie zuverlässige Positionsbestimmung gewährleistet ist.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Positionsmesssystem einen in Erstreckungsrichtung der ersten Reihe vom ersten Sensor beabstandet angeordneten vierten Sensor zum Erfassen des Encodermusters der ersten Reihe auf, wobei der erste Sensor und der vierte Sensor derart angeordnet sind, dass bei jeder innerhalb des Arbeitsbereichs erlaubten einachsigen Relativposition der Bearbeitungsvorrichtung innerhalb der Fertigungsvorrichtung das Encodermuster mittels des ersten Sensors und/oder des vierten Sensors erfassbar ist. In diesem Fall ist ein in einer zweiten Reihe angeordneter zweiter Encoderstreifen entbehrlich. Durch die Anordnung der Sensoren ist sichergestellt, dass bei jeder Relativposition das Encodermuster mittels mindestens einen der Sensoren detektierbar ist. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine verbesserte sowie zuverlässige Positionsbestimmung gewährleistet ist.
Vorzugsweise ist das Encodermuster als absolutes Encodermuster ausgebildet. Ein absolutes Encodermuster weist an jeder Stelle eine einzigartige Ausbildung auf, sodass durch das Encodermuster jede Position entlang der Encoderstrecke genau definiert ist. Somit ist es leicht möglich, durch ein einziges Erfassen des Encodermusters an einer Stelle die Position dieser Stelle zu bestimmen. Das erste Encodermuster kann erfindungsgemäß identisch mit dem zweiten Encodermuster ausgebildet sein. Alternativ können das erste Encodermuster und das zweite Encodermuster auch verschieden ausgebildet sein. Bei einem inkrementalen Encodermuster ist eine direkte Positionsbestimmung nicht möglich, da eine Positionsbestimmung nur über Anfahren eines Referenzpunkts und Scannen des Encodermusters zur Positionsbestimmung während des gesamten Verfahrens der Bearbeitungsvorrichtung erfolgen kann. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine verbesserte sowie zuverlässige Positionsbestimmung gewährleistet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Streifengrundkörpersegmente der Encoderstreifensegmente einen Werkstoff mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten unter 5 × 10^-6 K^-1 auf oder sind aus einem solchen Werkstoff gebildet. Als Werkstoff ist Glas, insbesondere Glas mit einer reduzierten thermischen Ausdehnung, bevorzugt. Bevorzugte Werkstoffe sind beispielsweise Jenaerglas, Quarzglas, Zerodur oder dergleichen. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise Encoderstreifensegmente mit einer besonders hohen thermischen Stabilität sowie geringen thermischen Ausdehnung bereitgestellt sind, sodass eine verbesserte sowie zuverlässige Positionsbestimmung gewährleistet ist.
Besonders bevorzugt weisen die Encodermustersegmente der Streifengrundkörpersegmente der Encoderstreifensegmente unterschiedliche Auflösungen auf. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Encodermustersegmente in Abschnitten des Arbeitsbereichs, in welchem Bearbeitungsmaßnahmen an der Leiterplatte durchführbar sind, eine verhältnismäßig hohe Auflösung aufweisen und die Encodermustersegmente in Abschnitten des Arbeitsbereichs, in welchem lediglich Transportmaßnahmen mit der Leiterplatte durchführbar sind, eine verhältnismäßig niedrige Auflösung aufweisen. Durch eine hohe Auflösung ist eine hoher Positioniergenauigkeit erzielbar, während die Positioniergenauigkeit bei einer geringeren Auflösung reduziert ist. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise Herstellungskosten des Positionsmesssystems und somit der Fertigungsvorrichtung reduziert sind, wobei in relevanten Abschnitten des Arbeitsbereichs weiterhin eine besonders hohe Positioniergenauigkeit gewährleistet ist.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Encoderstreifensegmente nur über einen Anbindungsbereich an der Maschinenwandung der Fertigungsvorrichtung befestigt sind, wobei eine Längserstreckung des Anbindungsbereichs weniger als die Hälfte einer Längserstreckung der Encoderstreifensegmente. Besonders bevorzugt beträgt die Längserstreckung des Anbindungsbereichs weniger als ein Viertel der Längserstreckung der Encoderstreifensegmente. Demnach ist von den Encoderstreifensegmenten jeweils nur ein erster Teilbereich der Encoderstreifensegmente an der Maschinenwandung gehalten und ein zweiter Teilbereich lose an der Maschinenwandung angeordnet. Aufgrund einer starren Ausbildung der Encoderstreifensegmente ist eine solche Befestigung unproblematisch. Hierdurch wird den unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Maschinenwandung und der Encoderstreifensegmente Rechnung getragen, um Spannungen in den Encoderstreifensegmenten aufgrund einer Wärmeausdehnung der Maschinenwandung zu vermeiden. Der Anbindungsbereich ist vorzugsweise punktförmig, linienförmig oder vergleichbar ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine thermische Belastbarkeit der Fertigungsvorrichtung verbessert ist.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Fertigungsvorrichtung als Leiterplattenherstellvorrichtung zur Herstellung von Leiterbahnen aufweisenden Leiterplatten ausgebildet ist. Hierbei ist Bearbeitungsvorrichtung als Leiterbahnenerzeugungsvorrichtung zum Erzeugen der Leiterbahnen auf den Leiterplatten ausgebildet. Alternativ kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Fertigungsvorrichtung als Bestückvorrichtung, insbesondere als Bestückautomat, zum Bestücken von Leiterplatten mit elektronischen Bauelementen ausgebildet ist. In diesem Fall ist die Bearbeitungsvorrichtung als Bestückkopf zum Bestücken der Leiterplatten mit den elektronischen Bauelementen ausgebildet. Derartige Fertigungsvorrichtungen erfordern eine besonders hohe Positioniergenauigkeit, die bis in den Nanometerbereich gehen kann. Aufgrund der hohen Genauigkeit ist die erfindungsgemäße Fertigungsvorrichtung für derartige Einsatzgebiete besonders geeignet.
Eine erfindungsgemäße Fertigungsvorrichtung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

1: in einer Seitenansicht eine Fertigungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
2: in einer Seitenansicht ein Positionsmesssystem gemäß einer bevorzugten ersten Ausführungsform der Erfindung,
3 in einer Seitenansicht ein Positionsmesssystem gemäß einer bevorzugten zweiten Ausführungsform der Erfindung,
4 in einer Seitenansicht ein Positionsmesssystem gemäß einer bevorzugten dritten Ausführungsform der Erfindung, und
5 in einer Seitenansicht ein erfindungsgemäßes Encoderstreifensegment.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 5 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine Fertigungsvorrichtung 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schematisch in einer Seitenansicht dargestellt. Die Fertigungsvorrichtung 1 ist als Bestückvorrichtung 18 zum Bestücken von Leiterplatten L mit elektronischen Bauelementen 20 ausgebildet. Die elektronischen Bauelemente 20 sind auf einem Substrat bereitgestellt, welches auf einem Rad aufgespult ist, wobei für jedes unterschiedliche elektronische Bauelement 20 jeweils ein Rad bereitgestellt ist.
Die Fertigungsvorrichtung 1 weist eine in einem Arbeitsbereich 3 der Fertigungsvorrichtung bewegbar angeordnete Bearbeitungsvorrichtung 2 auf, die als Bestückkopf 19 ausgebildet ist. Mittels des Bestückkopfs 19 sind die elektronischen Bauelemente 20 aufnehmbar und auf der Leiterplatte L anordenbar, beispielsweise durch Stecken, sowie fixierbar, beispielsweise durch Löten. Zum Bereitstellen der Leiterplatten L im Arbeitsbereich 3 sowie zum Weitertransport der Leiterplatten L aus dem Arbeitsbereich 3 weist die Fertigungsvorrichtung 1 eine Transportvorrichtung 4 auf.
Zum Bestimmen einer Position der Bearbeitungsvorrichtung 2 im Arbeitsbereich 3 weist die Fertigungsvorrichtung 1 ein Positionsmesssystem 5 mit einem in einer ersten Reihe 8 angeordneten ersten Encoderstreifen 6 sowie einem in einer parallel zur ersten Reihe 8 in einer zweiten Reihe 11 angeordneten zweiten Encoderstreifen 10 auf. Der erste Encoderstreifen 6 und der zweite Encoderstreifen 10 sind jeweils aus einer Mehrzahl von Encoderstreifensegmenten 9 zusammengesetzt, die an einer Maschinenwandung 13 der Fertigungsvorrichtung 1 fixiert sind. Auf den Encoderstreifensegmenten 9 ist jeweils ein in dieser Darstellung nicht erkennbares Encodermustersegment eines Encodermusters ausgebildet. An der Bearbeitungsvorrichtung 2 sind ein erster Sensor 7 zum Abtasten des ersten Encoderstreifens 6 sowie ein zweiter Sensor 12 zum Abtasten des zweiten Encoderstreifens 10 angeordnet. Somit ist eine Position der Bearbeitungsvorrichtung 2 im Arbeitsbereich 3 zuverlässig ermittelbar.
2 zeigt ein Positionsmesssystem 5 gemäß einer bevorzugten ersten Ausführungsform der Erfindung schematisch in einer Seitenansicht. Das Positionsmesssystem 5 entspricht beispielsweise dem in 1 dargestellten Positionsmesssystem 5. Die Encoderstreifensegmente 9 sind jeweils über einen Anbindungsbereich 17 an der Maschinenwandung 13 fixiert. Zwischen den Encoderstreifensegmenten 9 der ersten Reihe 8 sind Trennfugen 14 ausgebildet. Zwischen den Encoderstreifensegmenten 9 der zweiten Reihe 11 sind ebenfalls Trennfugen 14 ausgebildet, welche versetzt zu den Trennfugen 14 der ersten Reihe 8 angeordnet sind. Der erste Sensor 7 und der zweite Sensor 12 sind auf derselben Vertikalen sowie derart angeordnet, dass bei jeder Position der Bearbeitungsvorrichtung 2 im Arbeitsbereich 3 mittels des ersten Sensors 7 und/oder des zweiten Sensors 12 das Encodermuster detektierbar ist. Das bedeutet, dass bei jeder Position der erste Sensor 7 und/oder der zweite Sensor 12 nicht auf eine der Trennfugen 14 gerichtet ist.
In 3 ist ein Positionsmesssystem 5 gemäß einer bevorzugten zweiten Ausführungsform der Erfindung schematisch in einer Seitenansicht abgebildet. Das Positionsmesssystem 5 entspricht dem Positionsmesssystem 5 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung und weist zusätzlich einen dritten Encoderstreifen 21 auf, der in einer dritten Reihe 22 unter der zweiten Reihe 11 angeordnet ist. Der dritte Encoderstreifen 21 ist aus mehreren Encoderstreifensegmenten 9 zusammengesetzt. Zudem weist das Positionsmesssystem 5 einen dritten Sensor 15 auf, der in vertikaler Richtung zwischen dem ersten Sensor 7 und dem zweiten Sensor 12 angeordnet ist. Der erste Sensor 7 und der zweite Sensor 12 sind auf derselben Vertikalen angeordnet, der dritte Sensor 15 ist in Längsrichtung des ersten Encoderstreifens 6 versetzt zum ersten Sensor 7 angeordnet. Der erste Sensor 7, der zweite Sensor 12 und der dritte Sensor 15 sind derart angeordnet, dass bei jeder Position der Bearbeitungsvorrichtung 2 im Arbeitsbereich 3 auf einer zweidimensionalen Bewegungsfläche das Encodermuster mittels des ersten Sensors 7 und/oder des zweiten Sensors 12 und/oder des dritten Sensors 15 detektierbar ist. Das bedeutet, dass bei jeder Position der erste Sensor 7 und/oder der zweite Sensor 12 und/oder der dritte Sensor 15 nicht auf eine der Trennfugen 14 gerichtet ist.
4 zeigt ein Positionsmesssystem 5 gemäß einer bevorzugten dritten Ausführungsform der Erfindung schematisch in einer Seitenansicht. Das Positionsmesssystem 5 weist lediglich den ersten Encoderstreifen 6, den ersten Sensor 7 und einen vierten Sensor 16 auf. Der erste Sensor 7 und der vierte Sensor 16 sind auf derselben vertikalen Höhe an unterschiedlichen Längspositionen derart angeordnet, dass bei jeder Position der Bearbeitungsvorrichtung 2 im Arbeitsbereich 3 mittels des ersten Sensors 7 und/oder des zweiten Sensors 12 das Encodermuster detektierbar ist. Das bedeutet, dass bei jeder Position der erste Sensor 7 und/oder der vierte Sensor 16 nicht auf eine der Trennfugen 14 gerichtet ist.
In 5 ist ein erfindungsgemäßes Encoderstreifensegment 9 schematisch in einer Seitenansicht dargestellt. Auf dem Encoderstreifensegment 9 ist ein Encodermustersegment ausgebildet, welches mittels eines Sensors detektierbar ist. Das Encodermustersegment ist als absolutes Encodermustersegment ausgebildet und somit vorzugsweise im Rahmen des Positionsmesssystems 5 einzigartig. Durch Aneinanderreihen mehrerer Encoderstreifensegmente 9 ist ein Encoderstreifen sowie aus den Encodermustersegmenten ein Encodermuster bildbar.
Bezugszeichenliste

1: Fertigungsvorrichtung
2: Bearbeitungsvorrichtung
3: Arbeitsbereich
4: Transportvorrichtung
5: Positionsmesssystem
6: erster Encoderstreifen
7: erster Sensor
8: erste Reihe
9: Encoderstreifensegment
10: zweiter Encoderstreifen
11: zweite Reihe
12: zweiter Sensor
13: Maschinenwandung
14: Trennfuge
15: dritter Sensor
16: vierter Sensor
17: Anbindungsbereich
18: Bestückvorrichtung
19: Bestückkopf
20: elektronisches Bauelement
21: dritter Encoderstreifen
22: dritte Reihe
L: Leiterplatte

Claims

Fertigungsvorrichtung (1) zum Herstellen elektronischer Komponenten, aufweisend eine Bearbeitungsvorrichtung (2) zum Bearbeiten einer Leiterplatte (L) in einem Arbeitsbereich (3) der Fertigungsvorrichtung (1), eine Transportvorrichtung (4) zum Transportieren der Leiterplatten (L) in den Arbeitsbereich (3) und aus dem Arbeitsbereich (3), sowie ein Positionsmesssystem (5) zum Bestimmen einer Position der Bearbeitungsvorrichtung (2) innerhalb der Fertigungsvorrichtung (1), wobei das Positionsmesssystem (5) einen ersten Encoderstreifen (6) mit einem Encodermuster sowie einen ersten Sensor (7) zum Erfassen des Encodermusters des ersten Encoderstreifens (6) zum Bestimmen der Position der Bearbeitungsvorrichtung (2) zum Arbeitsbereich (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Encoderstreifen (6) in eine Mehrzahl von linear in einer ersten Reihe (8) hintereinander, getrennt voneinander, angeordnete Encoderstreifensegmente (9) aufgeteilt ist, wobei die Encoderstreifensegmente (9) jeweils ein Streifengrundkörpersegment mit einem Encodermustersegment des Encodermusters aufweisen, wobei der erste Sensor (7) zum Erfassen des Encodermusters des ersten Encoderstreifens (6) ausgebildet ist.
Fertigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionsmesssystem (5) einen zweiten Encoderstreifen (10) mit einem Encodermuster aufweist, wobei der zweite Encoderstreifen (10) in eine Mehrzahl von linear in einer parallel zur ersten Reihe (8) verlaufenden zweiten Reihe (11) hintereinander, getrennt voneinander, angeordnete Encoderstreifensegmente (9) aufgeteilt ist, wobei das Positionsmesssystem (5) einen zweiten Sensor (12) aufweist, wobei der zweite Sensor (12) zum Erfassen des Encodermusters des zweiten Encoderstreifens (10) ausgebildet ist, wobei der erste Sensor (7) und der zweite Sensor (12) derart angeordnet sind, dass bei jeder innerhalb des Arbeitsbereichs (3) erlaubten einachsigen Relativposition der Bearbeitungsvorrichtung (2) innerhalb der Fertigungsvorrichtung (1) das Encodermuster mittels des ersten Sensors (7) und/oder des zweiten Sensors (12) erfassbar ist.
Fertigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Encoderstreifensegmente (9) derart an einer Maschinenwandung (13) der Fertigungsvorrichtung (1) angeordnet sind, dass Trennfugen (14) zwischen zwei Encoderstreifensegmenten (9) der ersten Reihe (8) zu Trennfugen (14) zwischen zwei Encoderstreifensegmenten (9) der zweiten Reihe (11) versetzt zueinander angeordnet sind.
Fertigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionsmesssystem (5) einen dritten Sensor (15) aufweist, wobei der dritte Sensor (15) in einer sich quer zur ersten Reihe (8) erstreckenden Richtung zwischen dem ersten Sensor (7) und dem zweiten Sensor (12) angeordnet ist, wobei der erste Sensor (7), der zweite Sensor (12) und der dritte Sensor (15) derart angeordnet sind, dass bei jeder innerhalb des Arbeitsbereichs (3) erlaubten zweiachsigen Relativposition der Bearbeitungsvorrichtung (2) innerhalb der Fertigungsvorrichtung (1) das Encodermuster mittels des ersten Sensors (7) und/oder des zweiten Sensors (12) und/oder des dritten Sensors (15) erfassbar ist.
Fertigungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionsmesssystem (5) einen in Erstreckungsrichtung der ersten Reihe (8) vom ersten Sensor (7) beabstandet angeordneten vierten Sensor (16) zum Erfassen des Encodermusters der ersten Reihe (8) aufweist, wobei der erste Sensor (7) und der vierte Sensor (16) derart angeordnet sind, dass bei jeder innerhalb des Arbeitsbereichs (3) erlaubten einachsigen Relativposition der Bearbeitungsvorrichtung (2) innerhalb der Fertigungsvorrichtung (1) das Encodermuster mittels des ersten Sensors (7) und/oder des vierten Sensors (16) erfassbar ist.
Fertigungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Encodermuster als absolutes Encodermuster ausgebildet ist.
Fertigungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifengrundkörpersegmente der Encoderstreifensegmente (9) einen Werkstoff mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten unter 5 × 10^-6 K^-1 aufweisen oder aus einem solchen Werkstoff gebildet sind.
Fertigungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Encodermustersegmente der Streifengrundkörpersegmente der Encoderstreifensegmente (9) unterschiedliche Auflösungen aufweisen.
Fertigungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Encoderstreifensegmente (9) jeweils nur über einen Anbindungsbereich an der Maschinenwandung der Fertigungsvorrichtung befestigt sind, wobei eine Längserstreckung des Anbindungsbereichs weniger als die Hälfte einer Längserstreckung der Encoderstreifensegmente (9) beträgt.
Fertigungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fertigungsvorrichtung (1) als Leiterplattenherstellvorrichtung zur Herstellung von Leiterbahnen aufweisenden Leiterplatten (L) und die Bearbeitungsvorrichtung als Leiterbahnenerzeugungsvorrichtung zum Erzeugen der Leiterbahnen auf den Leiterplatten (L) ausgebildet sind, oder dass die Fertigungsvorrichtung (1) als Bestückvorrichtung (18) und die Bearbeitungsvorrichtung als Bestückkopf (19) zum Bestücken von Leiterplatten (L) mit elektronischen Bauelementen (20) ausgebildet sind.