-
Hintergrund der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft eine Bestückanlage bzw. einen Bestücktisch zum Bestücken von Bauelementen bzw. Bauteilen, insbesondere elektrischen Bauelementen, auf einem Bauelementeträger, wie insbesondere einer Leiterplatte, mit einer Transporteinrichtung zum Bewegen des Bauelementeträgers und mindestens einer Platziereinrichtung zum Platzieren eines Bauelements auf dem Bauelementeträger.
-
Herkömmlicherweise weist eine Bestückanlage zum Bestücken von Bauelementeträgern, wie etwa elektrischen Leiterplatten, eine Mehrzahl von Verarbeitungsplätzen, wie beispielsweise Siebdrucker, Bestückautomaten, Lötofen oder Prüfgeräte, sowie eine in Linienform verlaufende Transportstrecke auf. Mittels der Transportstrecke werden Bauelementeträger zu diesen Verarbeitungsplätzen befördert und dort verarbeitet. Dann werden an dem jeweiligen Bestückautomaten eine Vielzahl unterschiedlicher Bauelemente auf den jeweiligen Bauelementeträger bestückt. Unter Bauelementen werden dabei alle Arten von Bauelementen und Bauteilen verstanden, so wie etwas Halbleiter, Kühlkörper, Ableitfedern, Verbindungselemente, Abstandselemente, Gewindebolzen, Stecker, aktive und passive Bauelemente (z.B. Widerstände oder Kondensatoren) mechanische Bauelemente (z.B. Kühlkörper) und elektromechanische Bauelemente (z.B. Schalter, Taster oder Relais). Dabei nehmen Bestückköpfe an den Bestückautomaten die jeweiligen Bauelemente aus Vereinzelungseinrichtungen auf und verfahren in drei Achsen, nämlich X-Achse, Y-Achse und Z-Achse, um die Bauelemente dann lagerichtig auf dem jeweiligen Bauelementeträger zu platzieren.
-
Zugrundeliegende Aufgabe
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bestückanlage zu schaffen, die technologisch besonders einfach aufgebaut und zu betreiben ist und die zugleich eine sehr hohe Flexibilität bei den zu bewältigenden Bestückungsvorhaben aufweist.
-
Erfindungsgemäße Lösung
-
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer Bestückanlage zum Bestücken von Bauelementen auf einem Bauelementeträger gelöst, mit einer Transporteinrichtung zum Bewegen des Bauelementeträgers und mindestens einer Platziereinrichtung zum Platzieren eines Bauelements auf dem Bauelementeträger, wobei die Transporteinrichtung mit mindestens einem Bauelementeträgertransporter gestaltet ist, der mittels Statormotor bzw. Planarmotor in einer X-Richtung und in einer Y-Richtung zu verfahren ist, und die Platziereinrichtung mit mindestens einem Bauelementeplatzierer gestaltet ist, der zum Platzieren eines Bauelements auf dem Bauelementeträger allein in einer Z-Richtung zu verfahren ist.
-
Erfindungsgemäß ist zum Transport von Bauelementeträgern innerhalb einer Bestückanlage ein Planarmotor-Positioniersystem bzw. Statormotor-Positioniersystem vorgesehen. Bei einem solchen Positioniersystem ist ein Positionierschlitten als Bauelementeträgertransporter unter Ausführung einer Positionierbewegung in einer durch ein kartesisches X-Y-Koordinatensystem definierten Positionierebene relativ zu einem Transportertisch bzw. Schlittenträger und einem dort ortsfest angeordneten Bauelementeplatzierer variabel verfahrbar und positionierbar.
-
Das erfindungsgemäße Statormotor-Positioniersystem umfasst vorzugsweise eine am Schlittenträger angeordnete Statoranordnung, die einen X-Statorabschnitt bzw. eine X-Antriebsspule und einen Y-Statorabschnitt bzw. eine Y-Antriebsspule aufweist. Die Antriebsspulen bilden also einen Stator des Schlittenträgers. Der X-Statorabschnitt dient dazu, ein in der X-Richtung bewegbares, magnetisches Wanderfeld bereitzustellen, während der Y-Statorabschnitt dazu dient, ein in der Y-Richtung bewegbares, magnetisches Wanderfeld bereitzustellen.
-
Der Positionierschlitten verfügt über eine Magnetanordnung, insbesondere in Form von Permanent- und/oder Elektromagneten, die während der Positionierbewegung gleichzeitig mit dem X-Wanderfeld und dem Y-Wanderfeld in magnetischer Wechselwirkung steht. Der Positionierschlitten ist durch Bewegung des X-Wanderfelds zu einer Positionierbewegung in der X-Richtung des X-Y-Koordinatensystems und durch Bewegung des Y-Wanderfelds zu einer Positionierbewegung in der Y-Richtung des X-Y-Koordinatensystems antreibbar.
-
Der Statormotor bildet also insbesondere eine Förderstrecke in X-Richtung und in Y-Richtung aus, entlang der einzelne Bauelementeträgertransporter bewegt werden können. Die Bauelementeträgertransporter werden dabei vorteilhaft an der Förderstrecke gehalten und geführt.
-
Durch gezieltes Ansteuern des derartigen Statormotor-Positioniersystems kann so ein Bauelementeträgertransporter mit seinem darauf angebrachten Bauelementeträger an einer Platziereinrichtung in X-Richtung und in Y-Richtung derart platziert werden, dass mit der Platziereinrichtung ein zugehöriges Bauelement zum Platzieren auf dem Bauelementeträger nurmehr in einer Z-Richtung zu bewegen bzw. zu verfahren ist.
-
Damit können erfindungsgemäß die Bewegungsabläufe hinsichtlich der Anordnung von Bauelementen in X-Richtung und Y-Richtung besonders flexibel gestaltet und zugleich kann die Bewegung in Z-Richtung konstruktiv besonders einfach realisiert werden.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
-
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind mehrere Bauelementeplatzierer vorgesehen, die jeweils zum Platzieren von einem Typ Bauelement angepasst sind. Somit lassen sich diverse, unterschiedliche Bauelemente mit jeweils vergleichsweise einfach gestalteten Bauelementeplatzierern montieren.
-
Der mindestens eine Bauelementeplatzierer ist vorzugsweise zusätzlich zur Bewegung in Z-Richtung beim Platzieren eines Bauelements für ein Aufnehmen bzw. zum Aufnehmen eines Bauelements auch in X-Richtung und/oder in Y-Richtung zu verfahren. Diese Bewegung in X-Richtung und/oder in Y-Richtung betrifft insbesondere einen Bestückkopf des Bauelementeplatzierers und dienst dabei allein zum Aufnehmen eines zu platzierenden Bauelements von bzw. an einer Zuführeinrichtung, insbesondere einer Vereinzelungseinrichtung in bzw. an den Bestückkopf.
-
An dem mindestens einen Bauelementeplatzierer ist entsprechend bevorzugt eine Vereinzelungseinrichtung zum Vereinzeln von dort bereitgestellten Bauelementen vorgesehen. So können Bauelemente an dem Bauelementeplatzierer auch in größeren Mengen bereitgestellt werden.
-
Ferner ist an dem mindestens einen Bauelementeplatzierer vorteilhaft eine Reinraumhaube zum Überdecken des Bauelementeplatzierers samt eines dorthin gefahrenen Bauelementeträgertransporters vorgesehen. Mittels der Reinraumhaube kann ein abgeschlossener oder zumindest weitgehend abgeschlossener Raum geschaffen werden, in dem für die jeweilige Bauteilmontage erforderliche Umgebungsbedingungen geschaffen werden können, wie insbesondere eine geringe Teilchenbelastung in der Raumluft.
-
Darüber hinaus ist an der erfindungsgemäßen Bestückanlage vorzugsweise mindestens eine Montageeinrichtung zum Durchführen mindestens eines weiteren Montageschritts an dem Bauelementeträger vorgesehen. Mittels einer derartigen Montageeinrichtung kann das erfindungsgemäße Prinzip des Bewegens der Bauelementeträgertransporter mittels Statormotor gewinnbringend auch für andere Montagefunktionen und insbesondere auch für eine umfassendere oder umfangreichere Montagefunktionalität der Bestückanlage genutzt werden.
-
Der mindestens eine Bauelementeträgertransporter ist erfindungsgemäß bevorzugt mittels Statormotor bezogen auf die X-Y-Ebene zu kippen und/oder um seine Hochachse in Z-Richtung zu drehen. Mit dem Kippen und/oder Drehen können zusätzliche Montagefunktionen und -funktionalitäten mit in die erfindungsgemäße Bestückanlage integriert werden, wie insbesondere ein Vergießen von Bauteilen oder auch ein Verschrauben.
-
Auch ist es gemäß der Erfindung bevorzugt, dass der mindestens eine Bauelementeträgertransporter mittels Statormotor auf einer Unterlage, insbesondere auf dem Transportertisch bzw. Schlittenträger, abzulegen ist. Mit dem derartigen Ablegen kann eine besonders lagegenaue und auch stabile Positionierung eines auf dem Bauelementeträgertransporter befindlichen Bauelementeträgers erreicht werden.
-
Der mindestens eine Bauelementeträgertransporter ist ferner bevorzugt mittels Statormotor zu wiegen. Mittels einer solchen Wiegefunktion können zum einen Überwachungs- und Prüffunktionen realisiert oder auch Montagefunktionen, wie etwas das Auf- bzw. Eingießen einer Vergussmasse, gesteuert werden.
-
Schließlich ist an der erfindungsgemäßen Bestückanlage vorzugsweise eine Steuereinrichtung zum aufeinander abgestimmten Steuern von Verfahrwegen von mehreren Bauelementeträgertransportern und mehreren Bauelementeplatzierern insbesondere mittels künstlicher Intelligenz vorgesehen.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bestückanlage und
- 2 die Ansicht II - II gemäß 1.
-
Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
-
In den Fig. ist eine Bestückanlage 10 dargestellt, die ein Positioniersystem bzw. eine Transporteinrichtung 12 mit einem Schlittenträger bzw. Transportertisch 14 umfasst. Der Transportertisch 14 erstreckt sich mit einer ebenen Oberseite in eine X-Richtung 16 sowie eine Y-Richtung 18. Unter der Oberseite des Transportertisches 14 sind in geordneter, regelmäßiger Anordnung mehrere X-Antriebsspulen 20 sowie Y-Antriebsspulen 22 angeordnet, mittels denen mit Hilfe von elektrischem Strom elektromagnetische X-Wanderfelder und Y-Wanderfelder erzeugt werden können.
-
Die Oberseite des Transportertisches 14 dient als Unterlage bzw. Schlittenträger für einen oder mehrere Positionierschlitten bzw. Bauelementeträgertransporter 24, in denen sich je eine Magnetanordnung 26 mit zumindest einem X-Elektromagnet 28 und zumindest einem Y-Elektromagnet 30 befindet. Diese Elektromagnete 28 und 30 wirken mit den oben genannten Wanderfeldern in der Funktionsweise eines Statormotors 32 zusammen, wodurch der Bauelementeträgertransporter 24 auf dem Transportertisch 14 weitestgehend frei in X-Richtung 16 sowie in Y-Richtung 18 beweglich und insbesondere vorzugsweise auch drehbar, kippbar und/oder zu vibrieren ist.
-
Auf dem Bauelementeträgertransporter 24 ist eine elektrische Leiterplatte als Bauelementeträger 34 abgelegt, gegebenenfalls geklemmt und auf diese Weise dort ortsfest gehalten. Auf dem Bauelementeträger 34 können dann Bauelemente 36 mittels einer ortsfest neben dem Transportertisch 14 angeordneten Platziereinrichtung 38 bestückt werden.
-
Dazu weist die Platziereinrichtung 38 mindestens einen Bauelementeplatzierer 40 auf, der allein in einer Z-Richtung 42 mittels einer Verfahrschiene in Z-Richtung bzw. Z-Verfahrschiene 44 verfahrbar ist. An dem Bauelementeplatzierer 40 befindet sich ein Bestückkopf 46 mittels dem je ein Bauelement 36 aus einer an der Platziereinrichtung 38 angeordneten Vereinzelungseinrichtung 48 aufgenommen und auf dem Bauelementeträger 34 abgesetzt werden kann. Die Vereinzelungseinrichtung 48 weist einen Bauelementepuffer 50 mit einer Vielzahl Bauelemente 36 auf. Ferner ist der Bestückkopf 46 zum Aufnehmen der Bauelemente 36 an der Vereinzelungseinrichtung 48 mittels einer Y-Verfahrschiene 52 in Y-Richtung 18 verfahrbar.
-
Die dabei erfolgenden Bewegungen des mindestens einen Bauelementeträgertransporters 24 in X-Richtung 16 sowie in Y-Richtung 18 zum lagegenauen Anordnen von Bauelementeträgern 34 unter dem mindestens einen Bauelementeplatzierer 40 sowie das Bewegen des jeweils zugehörigen Bestückkopfes 46 wird mittels einer Steuereinrichtung 54 gesteuert, deren Funktionalität mittels künstlicher Intelligenz kontinuierlich weiterentwickelt wird.
-
Abschließend sei angemerkt, dass sämtlichen Merkmalen, die in den Anmeldungsunterlagen und insbesondere in den abhängigen Ansprüchen genannt sind, trotz des vorgenommenen formalen Rückbezugs auf einen oder mehrere bestimmte Ansprüche, auch einzeln oder in beliebiger Kombination eigenständiger Schutz zukommen soll.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Bestückanlage
- 12
- Transporteinrichtung
- 14
- Transportertisch
- 16
- X-Richtung
- 18
- Y-Richtung
- 20
- X-Antriebsspule
- 22
- Y-Antriebsspule
- 24
- Bauelementeträgertransporter
- 26
- Magnetanordnung
- 28
- X-Elektromagnet
- 30
- Y-Elektromagnet
- 32
- Statormotor
- 34
- Bauelementeträger
- 36
- Bauelement
- 38
- Platziereinrichtung
- 40
- Bauelementeplatzierer
- 42
- Z-Richtung
- 44
- Z-Verfahrschiene
- 46
- Bestückkopf
- 48
- Vereinzelungseinrichtung
- 50
- Bauelementepuffer
- 52
- Y-Verfahrschiene
- 54
- Steuereinrichtung
