DE112020007422T5

DE112020007422T5 - Simulationsvorrichtung und Simulationsverfahren

Info

Publication number: DE112020007422T5
Application number: DE112020007422.6T
Authority: DE
Inventors: Minoru Yoriki
Original assignee: Fuji Corp
Current assignee: Fuji Corp
Priority date: 2020-07-14
Filing date: 2020-07-14
Publication date: 2023-04-27
Also published as: JPWO2022013941A1; WO2022013941A1; JP7429293B2

Abstract

Eine Simulationsvorrichtung umfasst eine Datenbank, in der Formdaten eines Geräts, das an einer Bauteilbestückungsmaschine zur Ausführung eines Bauteilbestückungsschritts zur Bestückung einer Platine mit einem Bauteil austauschbar angebracht ist, gespeichert sind; ein Extraktionsteil zum Extrahieren von Konstruktionsinformation, die in einem Prozessprogramm, in dem ein Verfahren zur Ausführung des Bauteilbestückungsschritts beschrieben ist, enthalten sind und das im Bauteilbestückungsschritt an der Bauteilbestückungsmaschine anzubringende Gerät festlegen; einem Gewinnungsteil zur Gewinnung der Formdaten des durch die extrahierte Konstruktionsinformation festgelegten Geräts aus der Datenbank; und ein Aufbauteil zum Aufbauen einer inneren Gerätekonstruktion einer virtuellen Bauteilbestückungsmaschine zur Verwendung für die Simulation des Bauteilbestückungsschritts aufgrund der gewonnenen Formdaten.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Beschreibung betrifft eine Simulationsvorrichtung und ein Simulationsverfahren zur Verwendung für die Simulation eines Bauteilbestückungsschritts.
STAND DER TECHNIK
Die Technik zur Massenproduktion von Platinenprodukten durch Ausführung einer Platinenbearbeitung auf einer Platine, die mit gedruckten Schaltungen versehen ist, ist verbreitet. Als ein typisches Beispiel eines Platinenbearbeitungsgeräts zur Ausführung einer Platinenbearbeitung ist eine Bauteilbestückungsmaschine zur Ausführung eines Bauteilbestückungsschritts anzuführen. Zur Erhöhung der Produktionseffizienz an der Bauteilbestückungsmaschine wird eine Simulation des Bauteilbestückungsschritts vor dem Beginn des Betriebs durchgeführt, um die Anlagenkonstruktion und das Verfahren zur Ausführung des Schritts zu optimieren. Patentdokument 1 offenbart ein Beispiel einer Technik über die Simulation dieser Art.
Patentdokument 1 offenbart ein Simulationsverfahren zur Optimierung der Anlagenkonstruktion, in dem eine der Zieltaktzeit angepasste Anlagenkonstruktion an einer Montagelinie elektronischer Bauteile ausgewählt wird. In diesem Verfahren wird die Angemessenheit der Anlagenkonstruktion dadurch geprüft, dass Produktionsdaten aufgrund von Montagedaten und Vorrichtungsdaten gebildet werden, eine Taktzeit für die Fertigung einer Platine an der Montagelinie elektronischer Bauteile aufgrund dieser Produktionsdaten berechnet und dann dieses Berechnungsergebnis mit dem Zieltaktzeit verglichen wird. Gemäß diesem Verfahren kann die der Zieltaktzeit angepasste Anlagenkonstruktion ausgewählt werden. Mit anderen Worten, die Anzahl und Maschinenart der Bauteilbestückungsmaschinen, die die Montagelinie elektronischer Bauteile ausbilden, können optimiert werden.
DOKUMENT ZUM STAND DER TECHNIK
PATENTDOKUMENT
Patentdokument 1: JP 2004-146641 A
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
ZU LÖSENDE AUFGABE DER ERFINDUNG
Gemäß Patentdokument 1 kann die Anlagenkonstruktion dadurch optimiert werden, dass die Simulation unter Variierung der Anzahl und Maschinenart der Bauteilbestückungsmaschine wiederholt wird. An den meisten Bauteilbestückungsmaschinen sind jedoch mehrere Arten Geräte austauschbar angebracht, damit sie verschiedenen Arten Bauteile und Platinen angepasst werden. Unter die Arten von Bauteilbestückungsmitteln fallen z. B. Düsen für große Bauteile, Düsen für kleine Bauteile und Klemmfutter für Profilteile usw. Die Ausführung der Simulation setzt daher voraus, dass die innere Gerätekonstruktion der Bauteilbestückungsmaschine derart aufgebaut ist, dass sie der Art des Bauteils und der Platine angepasst wird.
Die Arten der an der Bauteilbestückungsmaschine anzubringenden Geräte sind in einem Prozessprogramm bestimmt, in dem ein Verfahren zur Ausführung eines Bauteilbestückungsschritts beschrieben ist. Deswegen sammelt ein Bediener bei der Vorbereitungsarbeit für die Simulation Formdaten der Geräte unter Verweis auf das Prozessprogramm und setzt sie in eine Simulationsvorrichtung, um die innere Gerätekonstruktion aufzubauen. In diesem herkömmlichen Verfahren muss die innere Gerätekonstruktion manuell wieder aufgebaut werden, sooft die Art der Platine als ein zu simulierender Gegenstand variiert wird. Dies kostet viel Zeit und Mühe. Daneben ist die Verwaltung einer großen Zahl der Formdaten so kompliziert, dass menschliche Fehler, wie Auswahlfehler usw. zu befürchten ist.
Der vorliegenden Beschreibung liegt daher die zu lösende Aufgabe zugrunde, eine Simulationsvorrichtung und ein Simulationsverfahren zur Verfügung zu stellen, durch die/das die Zeit und Mühe der Vorbereitungsarbeit für die Simulation des Bauteilbestückungsschritts reduziert werden kann.
MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
Die vorliegende Beschreibung offenbart eine Simulationsvorrichtung umfassend eine Datenbank, in der Formdaten eines Geräts, das an einer Bauteilbestückungsmaschine zur Ausführung eines Bauteilbestückungsschritts zur Bestückung einer Platine mit einem Bauteil austauschbar angebracht ist, gespeichert sind,
ein Extraktionsteil zum Extrahieren von Konstruktionsinformation, die in einem Prozessprogramm, in dem ein Verfahren zur Ausführung des Bauteilbestückungsschritts beschrieben ist, enthalten sind und das im Bauteilbestückungsschritt an der Bauteilbestückungsmaschine anzubringende Gerät festlegen,
ein Gewinnungsteil zur Gewinnung der Formdaten des durch die extrahierte Konstruktionsinformation festgelegten Geräts aus der Datenbank und
ein Aufbauteil zum Aufbauen einer inneren Gerätekonstruktion einer virtuellen Bauteilbestückungsmaschine zur Verwendung für die Simulation des Bauteilbestückungsschritts aufgrund der gewonnenen Formdaten.
Die vorliegende Beschreibung offenbart ferner ein Simulationsverfahren umfassend einen Speicherschritt zur Speicherung von Formdaten eines Geräts, das an einer Bauteilbestückungsmaschine zur Ausführung eines Bauteilbestückungsschritts zur Bestückung einer Platine mit einem Bauteil austauschbar angebracht ist, in einer Datenbank,
einen Extraktionsschritt zum Extrahieren von Konstruktionsinformation, die in einem Prozessprogramm, in dem ein Verfahren zur Ausführung des Bauteilbestückungsschritts beschrieben ist, enthalten sind und das im Bauteilbestückungsschritt an der Bauteilbestückungsmaschine anzubringende Gerät festlegen,
einen Gewinnungsschritt zur Gewinnung der Formdaten des durch die extrahierte Konstruktionsinformation festgelegten Geräts aus der Datenbank und
einem Aufbauschritt zum Aufbauen einer inneren Gerätekonstruktion einer virtuellen Bauteilbestückungsmaschine zur Verwendung für die Simulation des Bauteilbestückungsschritts aufgrund der gewonnenen Formdaten.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Gemäß der in der vorliegenden Beschreibung offenbarten Simulationsvorrichtung und dem Simulationsverfahren werden Formdaten der anzubringenden Geräte aufgrund von in einem Prozessprogramm enthaltenen Konstruktionsinformationen aus einer Datenbank automatisch gewonnen und damit eine virtuelle innere Gerätekonstruktion der Bauteilbestückungsmaschine zur Verwendung für die Simulation des Bauteilbestückungsschritts aufgebaut. Dadurch wird mindestens ein Teil der Vorbereitungsarbeit zur Sammlung der Formdaten, die herkömmlicherweise durch den Bediener vorgenommen wird, automatisiert. Deshalb kann die Zeit und Mühe der Vorbereitungsarbeit für die Simulation des Bauteilbestückungsschritts reduziert werden.
Figurenliste

1 zeigt Ansichten zur Erläuterung einer inneren Gerätekonstruktion einer Bauteilbestückungsmaschine.
2 zeigt ein Funktionsblockdiagramm einer Simulationsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
3 zeigt ein Arbeitsablaufdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Simulationsvorrichtung.
4 zeigt eine Ansicht eines Bilds zur schematischen Erläuterung der Arbeitsweise der Simulationsvorrichtung.

AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
1. Innere Gerätekonstruktion einer Bauteilbestückungsmaschine 9
Zuerst wird eine innere Gerätekonstruktion einer Bauteilbestückungsmaschine 9, die ein Anwendungsgegenstand einer Simulationsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform ist, anhand der 1 erläutert. Die Bauteilbestückungsmaschine 9 führt einen Bauteilbestückungsschritt zur Bestückung einer Platine K mit einem Bauteil P aus. Auf der linken Seite in 1 sind Bestandteile der Bauteilbestückungsmaschine 9 und auf der rechten Seite ist ein tatsächlich aufgebauter Zustand der Bauteilbestückungsmaschine 9 dargestellt. Wie rechts oben in 1 gezeigt, entspricht die Links- und Rechtsrichtung der Bauteilbestückungsmaschine 9 einer X-Achsenrichtung zur Beförderung der Platine K und die Vor- und Rückwärtsrichtung der Bauteilbestückungsmaschine 9 einer Y-Achsenrichtung. Die Bauteilbestückungsmaschine 9 ist aus einem Hauptkörper 91 und mehreren, austauschbar angebrachten Geräten ausgebildet.
Der Hauptkörper 91 ist in der Mitte der 1 dargestellt. Der Hauptkörper 91 ist aus einem Rahmen 92, einem Kopfantriebsmechanismus 93 und nicht dargestellten Teilen, wie Stromquellenteil, Steuerteil usw. ausgebildet. Der Rahmen 92 ist sowohl ein Bauelement zur Bildung des Hauptkörpers 91 als auch ein Bauelement, an dem mehrere Geräte befestigt werden. Der Boden des Rahmens 92 ist im Wesentlichen rechteckig. Der obere Teil des Rahmens 92 ist in einer für die Befestigung der Geräte geeigneten Form bearbeitet. Der Kopfantriebsmechanismus 93 ist ein Gerät, das am Rahmen 92 fest angebracht ist. Der Kopfantriebsmechanismus 93 ist aus einem Paar Y-Achsenschienen 94, einem Y-Achsenschieber 95, einem Y-Achsenantriebsteil 96, zwei Kopfbefestigungssitzen 97 und einem nicht dargestellten X-Achsenantriebsteil usw. ausgebildet.
Die paarigen Y-Achsenschienen 94 sind am linken und rechten, oberen Rand des Rahmens 92 vorgesehen, erstrecken sich in der Y-Achsenrichtung und sind voneinander getrennt parallel angeordnet. Der Y-Achsenschieber 95 ist ein in der X-Achsenrichtung langes Bauelement, das über den beiden Y-Achsenschienen 94 aufgelegt ist. Das Y-Achsenantriebsteil 96 bewegt den Y-Achsenschieber 95 in der Y-Achsenrichtung. Als das Y-Achsenantriebsteil 96 kann ein Linearmotormechanismus, der an der Außenseite der rechten Y-Achsenschiene 94 angeordnet ist, beispielhaft dargestellt werden. Als das Y-Achsenantriebsteil 96 kann auch ein Kugelgewindetriebmechanismus bzw. weiteres Mechanismus eingesetzt werden.
Die zwei Kopfbefestigungssitze 97 sind auf dem Y-Achsenschieber 95 aufgelegt. Die zwei Kopfbefestigungssitze 97 werden durch das X-Achsenantriebsteil angetrieben und sind unter Vermeidung gegenseitigen Eingriffs voneinander getrennt in der X-Achsenrichtung beweglich. Die Kopfbefestigungssitze 97 werden durch den Antrieb des Y-Achsenantriebsteils 96 und des X-Achsenantriebsteils in zwei horizontalen Richtungen bewegt. An den Kopfbefestigungssitzen 97 werden ein später erwähnter Bestückungskopf 83 und Kunstkopf 84 austauschbar angebracht.
Unter die am Hauptkörper 91 austauschbar angebrachten Geräte fallen Bauteilbestückungsmittel, ein Bestückungskopf 83, ein Kunstkopf 84, eine Austauscheinrichtung 85, Bauteilzuführeinheiten, Bauteilzuführpaletten 87, eine Platinenfördereinrichtung 88 und eine Kameraeinrichtung 89. Die Bauteilbestückungsmittel sind Geräte, die Bauteile P aufnehmen und eine Platine K mit ihnen bestücken. Unter die Arten der Bauteilbestückungsmittel fallen Saugdüsen 81, Klemmfutter 82 usw. Die Saugdüsen 81 haben mehrere Größen mit unterschiedlichen Düsendurchmessern entsprechend der Größe des anzusaugenden Bauteils P. Die Bauteilbestückungsmittel sind an dem Bestückungskopf 83 und der Austauscheinrichtung 85 austauschbar angebracht.
Der Bestückungskopf 83 ist ein Gerät, das die Bauteilbestückungsmittel haltend bewegt wird. Der Bestückungskopf hat mehrere Arten für verschiedene Sorten und Anzahlen der zu haltenden Bauteilbestückungsmittel. Beispielsweise sind ein Bestückungskopf 83 zum Halten von mehreren Saugdüsen 81, ein Bestückungskopf 83 zum Halten eines Klemmfutters 82 usw. anzuführen. Das Befestigungsteil des Bestückungskopfs 83 wird am Kopfbefestigungssitz 97 austauschbar befestigt.
Der Kunstkopf 84 weist das gleiche Befestigungsteil wie der Bestückungskopf 83 auf. Der Kunstkopf 84 wird nicht an den Bauteilbestückungsschritt beteiligt. Im Fall, dass der bestimmte Bauteilbestückungsschritt im Ganzen nur durch den am einen Kopfbefestigungssitz 97 befestigten Bestückungskopf 83 ausgeführt werden kann, wird der Kunstkopf 84 am anderen Kopfbefestigungssitz 97 austauschbar befestigt.
Die Austauscheinrichtung 85 ist ein Gerät, das die Bauteilbestückungsmittel für den Austausch hält und sie dem Bestückungskopf 83 liefert sowie die unnötigen Bauteilbestückungsmittel vom Bestückungskopf 83 empfängt. Die Austauscheinrichtung 85 hat mehrere Arten für verschiedene Größen und Anzahlen der zu haltenden Bauteilbestückungsmittel. Die Austauscheinrichtung 85 ist in der Nähe der Mitte des oberen Teils des Rahmens 92 austauschbar angebracht. An der Bauteilbestückungsmaschine 9, an der der Austausch des Bestückungskopfs 83 automatisch erfolgt, kann die Austauscheinrichtung 85 die Bestückungsköpfe 83 für den Austausch halten.
Die Bauteilzuführeinheiten sind Geräte zum Halten und Zuführen von mehreren Bauteilen P. Unter die Bauteilzuführeinheiten fallen mehrere Arten, wie Gurt-Feeder 86, Stab-Feeder und Tablettenvorrichtung usw. Am Gurt-Feeder 86 wird ein Trägergurt verwendet, der mehrere Bauteile P jeweils in Höhlungen hält. Am Stab-Feeder wird ein Stab in Form eines langen Rohrs verwendet, der mehrere Bauteile P in einer Reihe hält. An der Tablettenvorrichtung wird ein Tablett verwendet, das mehrere Bauteile P gitterförmig hält. Diese Bauteilzuführeinheiten sind an der Bauteilzuführpalette 87 austauschbar angebracht.
Die Bauteilzuführpalette 87 hält mehrere Bauteilzuführeinheiten. Die Bauteilzuführpalette 87 hat mehrere Arten für verschiedene Sorten und Anzahlen der Bauteilzuführeinheiten. Die Bauteilzuführpalette 87 kann entsprechend der zu haltenden Bauteilzuführeinheiten teilweise modifiziert werden. An der auf der rechten Seite in 1 dargestellten Bauteilbestückungsmaschine 9 sind zwei Gurt-Feeder 86 an der vorderseitigen Bauteilzuführpalette 87 angeordnet. In Wirklichkeit werden jedoch viele Gurt-Feeder 86 angeordnet.
Die Bauteilzuführpalette 87 ist in Form eines Karrens gebildet, an dem Bewegungsrollen 871 und ein Handgriff 872 vorgesehen sind. Dadurch wird die Austauscharbeit der Bauteilzuführpalette 87 vereinfacht. Zwei Bauteilzuführpaletten 87 sind an der Vorderseite und Hinterseite des Rahmens 92 austauschbar angebracht. Ihre Struktur wird jedoch nicht auf dies beschränkt. Es ist möglich, eine einzige Bauteilzuführpalette 87 an der Vorderseite oder Hinterseite des Rahmens 92 austauschbar anzubringen.
Die Platinenfördereinrichtung 88 ist ein Gerät zur Beförderung der Platine K. Die standardmäßige Platinenfördereinrichtung 88 weist einen Einstellungsbereich auf, der der Veränderung des Breitenausmaßes der Platine K angepasst werden kann. Aber eine spezifische Platinenfördereinrichtung 88 für die Beförderung einer besonders großen oder kleinen Platine K, die den Einstellungsbereich überschreitet, wird gegebenenfalls eingesetzt. Zudem wird eine spezifische Platinenfördereinrichtung 88 für die Beförderung eines Platine-entsprechenden Bauelements in einer dreidimensionalen Form, und zwar keiner allgemeinen dünnschichtförmigen Platine K, gegebenenfalls eingesetzt. Die Platinenfördereinrichtung 88 ist in der Nähe der Mitte des oberen Teils des Rahmens 92 austauschbar angebracht und erstreckt sich in der X-Achsenrichtung. Als ein Teil der Bauteilbestückungsmaschine 9 liegt eine Maschinenart vor, an der die standardmäßige Platinenfördereinrichtung 88 am Rahmen 92 fest angebracht ist.
Die Kameraeinrichtung 89 ist ein Gerät für die Bildaufnahme des durch die Bauteilbestückungsmittel aufgenommenen Bauteils P. Die Kameraeinrichtung 89 hat mehrere Arten für verschiedene Bildaufnahmebedingungen, wie Blickwinkel usw., und Leistungsfähigkeiten, wie Pixelgröße usw. Ferner wird eine spezifische Kameraeinrichtung 89 für die Bildaufnahme von aus dem Bauteil P gezogenen Zuleitungen gegebenenfalls eingesetzt. Die Kameraeinrichtung 89 ist in der Nähe der Mitte des oberen Teils des Rahmens 92 austauschbar angebracht und nimmt in einem nach oben gerichteten Zustand ein Bild auf. Als ein Teil der Bauteilbestückungsmaschine 9 liegt eine Maschinenart vor, an der die standardmäßige Kameraeinrichtung 89 am Rahmen 92 fest angebracht ist.
An der auf der rechten Seite in 1 dargestellten Bauteilbestückungsmaschine 9 sind die Austauscheinrichtung 85 und die Kameraeinrichtung 89 am oberen Teil unmittelbar hinter der vorderseitigen Bauteilzuführpalette 87 angebracht. Dahinter ist die Platinenfördereinrichtung 88 angebracht, hinter der ferner die zweite Bauteilzuführpalette 87 angebracht ist. Oberhalb dieser Geräte liegen zwei Kopfbefestigungssitze 97, an denen der Bestückungskopf 83 und der Kunstkopf 84 angebracht sind.
2. Prozessprogramm 4 und Datenbank 5
Durch die Simulationsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform wird eine virtuelle innere Gerätekonstruktion der Bauteilbestückungsmaschine 9 aufgebaut und die Simulation des Bauteilbestückungsschritts ausgeführt. Vor der Ausführung der Simulation greift die Simulationsvorrichtung 1 auf ein Prozessprogramm 4 und eine Datenbank 5 zu. Die Datenbank 5 kann als ein Teil der Simulationsvorrichtung 1 betrachtet werden.
Im Prozessprogramm 4 ist ein Verfahren zur Ausführung des Bauteilbestückungsschritts an der Bauteilbestückungsmaschine 9 beschrieben. Das Prozessprogramm 4 wird in manchen Fällen mit einer weiteren Benennung, z. B. Bearbeitungsprogramm, Fertigungsprogramm, Fertigungsdaten (Patentdokument 1), Auftragsdaten, Fertigungsrezept usw. bezeichnet. Das Prozessprogramm 4 wird pro Art der Platine K vor dem Beginn der Fertigung der Platine K angefertigt. Der tatsächliche Bauteilbestückungsschritt an der Bauteilbestückungsmaschine 9 läuft entsprechend dem Prozessprogramm 4. Wie in 2 gezeigt, umfasst das Prozessprogramm 4 Konstruktionsinformationen 41 und Werkstoffinformationen 42.
In den Konstruktionsinformationen 41 sind Geräte, die im Bauteilbestückungsschritt an der Bauteilbestückungsmaschine 9 angebracht werden, festgelegt. Die Konstruktionsinformationen 41 werden z. B. mit Identifizierungscodes dargestellt, durch die die Art bzw. das Individuum der Geräte bestimmt werden kann. In den Konstruktionsinformationen 41 ist ferner die Anordnung eines Teils der Geräte festgelegt. Konkret ist die Anordnungsreihenfolge mehrerer Gurt-Feeder 86, die an der Bauteilzuführpalette 87 angeordnet werden, in den Konstruktionsinformationen 41 festgelegt. Mit anderen Worten, die Anordnungsreihenfolge der Arten der zuzuführenden Bauteile P ist im Prozessprogramm 4 festgelegt. Zudem ist die Anordnungspositionen mehrerer Bauteilbestückungsmittel, die an der Austauscheinrichtung 85 angeordnet werden, in gleicher Weise wie bei den mehreren Gurt-Feedern 86 in den Konstruktionsinformationen 41 festgelegt.
In den Werkstoffinformationen 42 sind die Art des für den Bauteilbestückungsschritt eingesetzten Bauteils P und die Art der Platine K festgelegt. Die Werkstoffinformationen 42 werden z. B. mit Identifizierungscodes dargestellt, durch die die Art des Bauteils P bzw. der Platine K bestimmt werden kann. Das Prozessprogramm 4 umfasst neben den obengenannten Informationen auch Informationen über die Hinein- und Herausbeförderung der Platine K, Informationen über die Bestückungsreihenfolge mehrerer Bauteile P, Informationen der Entsprechungsbeziehung zwischen der Art des Bauteils P und dem eingesetzten Bauteilbestückungsmittel usw.
Wie in 2 gezeigt, sind in der Datenbank 5 Formdaten 51 der an der Bauteilbestückungsmaschine 9 austauschbar angebrachten Geräte gespeichert. In der Datenbank 5 sind ferner Formdaten 52 der fest angebrachten Geräte gespeichert. Die Formdaten (51, 52) sind in einer mit den Konstruktionsinformationen 41 assoziierbaren Datenform beschrieben. Die Formdaten (51, 52) enthalten neben den Daten über die Form auch Daten mindestens entweder über die Betriebseigenschaft oder über die Leistungsfähigkeit.
Beispielsweise enthalten die Formdaten 51 des Bestückungskopfs 83 zum Halten mehrerer Saugdüsen 81 neben Daten über die eigene Form des Bestückungskopfs 83 auch Daten über den die Saugdüsen 81 haltenden Haltezustand. Die Formdaten 51 des Bestückungskopfs 83 enthalten ferner Daten der Abstiegsposition beim Ansaugen bzw. beim Bestücken des Bauteils P durch die Saugdüsen 81, Daten der Anstiegsgeschwindigkeit der Saugdüsen 81, Daten der benötigten Zeit für die Saugarbeit bzw. Bestückungsarbeit für das Bauteil P und Daten des Verfahrens zur Ausführung verschiedener Fehlerkorrekturen und der benötigten Zeiten dafür.
Die Formdaten 52 des Kopfantriebsmechanismus 93 enthalten neben Daten über die eigene Form des Kopfantriebsmechanismus 93 auch Daten des Anbringungszustands, in dem der Bestückungskopf 83 angebracht ist. Die Formdaten 52 des Kopfantriebsmechanismus 93 enthalten ferner Daten des beweglichen Bereichs des Bestückungskopfs 83, Daten des Bewegungsgeschwindigkeitsmusters des Bestückungskopfs 83, Daten des Verfahrens zur Ausführung der Fehlerkorrektur bei der Positionsregelung und der benötigten Zeit dafür.
Ferner werden die Formdaten 52 für den Rahmen 92 angefertigt, da er als eine Art des fest angebrachten Geräts betrachtet wird. Die Formdaten 52 des Rahmens 92 enthalten neben den Daten der Form und Abmessungen des Rahmens 92 auch Daten der Befestigungsstellen der Geräte. Die Formdaten 52 des Rahmens 92 und des Kopfantriebsmechanismus 93 können mit Formdaten 52 des Hauptkörpers 91 ausgedrückt werden. Die Formdaten 52 des Hauptkörpers 91 werden pro Maschinenart der Bauteilbestückungsmaschine 9 angefertigt und in der Datenbank 5 gespeichert.
In der Datenbank 5 sind ferner Formdaten 53 des Bauteils P und der Platine K gespeichert. Die Formdaten 53 sind in einer mit den Werkstoffinformationen 42 assoziierbaren Datenform beschrieben. Die Formdaten 53 des Bauteils P enthalten Daten der äußeren Form, Abmessungen, Elektrodenanordnung und äußeren Farbe usw. des Bauteils P. Die Formdaten 53 des Bauteils P werden für die Aufnahmearbeit und Bestückungsarbeit durch die Bauteilbestückungsmittel, die Bildaufnahmearbeit und Bildverarbeitung durch die Kameraeinrichtung 89 verwendet.
Die Formdaten 53 der Platine K enthalten Daten der äußeren Form und Abmessungen der Platine, Anordnung der Passermarken und Anordnung der Lötaugen auf der Schaltungsstruktur usw. Durch die Anordnung der Lötaugen werden die Bestückungsstellen für die Bauteile P festgelegt. Die Formdaten 53 der Platine K werden für die Förderarbeit der Platinenfördereinrichtung 88, die Bestückungsarbeit durch die Bauteilbestückungsmittel für das Bauteil P verwendet.
Die Datenbank 5 wird im Voraus angefertigt, wobei deren Gegenstände die Art der laufenden Bauteilbestückungsmaschine 9, die anzubringenden Geräte sowie das einzusetzende Bauteil P und Platine K sind. Auf die Datenbank 5 können Vorrichtungen außer der Simulationsvorrichtung 1, z. B. eine Vorrichtung zur automatischen Bildung des Prozessprogramms 4, zugreifen. D. h. die Datenbank 5 wird durch mehrere Vorrichtungen gemeinsam benutzt.
3. Konstruktion der Simulationsvorrichtung 1
Anschließend wird die Konstruktion der Simulationsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform anhand des Blockdiagramms gemäß 2 erläutert. Die Simulationsvorrichtung 1 ist aus einer Computervorrichtung mit einem Eingangsteil 11 und einem Anzeigeteil 12 ausgebildet. Die Simulationsvorrichtung 1 ist mit vier durch Softwares realisierten Funktionsteilen versehen, und zwar mit einem Extraktionsteil 21, einem Gewinnungsteil 22, einem Aufbauteil 23 und einem Ausführungsteil 24.
Das Extraktionsteil 21 extrahiert die Konstruktionsinformationen 41 und ferner die Werkstoffinformationen 42 aus dem Prozessprogramm 4. Das Gewinnungsteil 22 gewinnt die durch die extrahierten Konstruktionsinformationen 41 festgelegten Formdaten 51 der Geräte aus der Datenbank 5. Das Gewinnungsteil 22 gewinnt ferner die durch die extrahierten Werkstoffinformationen 42 festgelegten Formdaten 53 des Bauteils P und der Platine K aus der Datenbank 5.
Das Aufbauteil 23 baut aufgrund der gewonnenen Formdaten 51 der Geräte eine virtuelle innere Gerätekonstruktion der Bauteilbestückungsmaschine 9 zur Verwendung für die Simulation des Bauteilbestückungsschritts auf. Ausführlich gesagt, das Aufbauteil 23 baut aufgrund der Formdaten 51 der austauschbar angebrachten Geräte und der Formdaten 52 der an der Bauteilbestückungsmaschine 9 fest angebrachten Geräte die innere Gerätekonstruktion auf. Die Formdaten 52 der fest angebrachten Geräte haben die gleiche Bedeutung wie die Formdaten 52 des Hauptkörpers 91.
Das Aufbauteil 23 prüft zudem die An- und Abwesenheit des gegenseitigen Eingriffs zwischen den Geräten in der aufgebauten inneren Gerätekonstruktion. Beispielsweise wird geprüft, ob die Platinenfördereinrichtung 88 am Rahmen 92 zwar ohne Überlappung, jedoch dicht befestigt wird oder nicht. Durch das Aufbauteil 23 wird geprüft, ob die Bauteilbestückungsmittel ohne Eingriff in den Bestückungskopf 83 in einer richtigen Stellung gehalten werden oder nicht.
Wenn das Prozessprogramm 4 Fehler hat und ein zu großes Bauteilbestückungsmittel, das der Art des Bestückungskopfs 83 nicht angepasst wird, festlegt, tritt ein Eingriff auf, wobei der Bestückungskopf 83 das Bauteilbestückungsmittel nicht halten kann. Wenn ein zu kleines Bauteilbestückungsmittel, das der Art des Bestückungskopfs 83 nicht angepasst wird, festgelegt ist, schwankt oder fällt das am Bestückungskopf 83 gehaltene Bauteilbestückungsmittel. Das Aufbauteil 23 ermittelt nicht nur Defekte des Eingriffs, sondern auch Konstruktionsdefekte, zeigt sie an dem Anzeigeteil 12 an und teilt sie dem Bediener mit.
Das Ausführungsteil 24 führt die Simulation des Bauteilbestückungsschritts unter Verwendung der aufgebauten inneren Gerätekonstruktion, gewonnenen Formdaten 53 des Bauteils P und der Platine K sowie des Prozessprogramms 4 aus. Ausführlich gesagt, das Ausführungsteil 24 führt die Simulation unter Mitverwendung der Formdaten 52 der fest angebrachten Geräte aus.
Das Ausführungsteil 24 führt ferner mindestens einen von folgenden Punkten 1) bis 3) in der Simulation aus:

1) Beurteilung, ob der Bauteilbestückungsschritt ein Problem hat oder nicht.
2) Beurteilung, ob das Prozessprogramm angemessen ist oder nicht.
3) Überschlagsrechnung der benötigten Zeit des Bauteilbestückungsschritts.

Am Punkt 1) kann beurteilt werden, ob das Problem des Eingriffs des bereits bestückten Bauteils in das Bauteilbestückungsmittel zur Durchführung der Bestückungsarbeit für nachfolgende Bauteile besteht oder nicht. D. h. es kann im Voraus beurteilt werden, ob der Bauteilbestückungsschritt tatsächlich durchgeführt werden kann oder nicht. Auch im Fall ohne das Problem kann die Angemessenheit des Prozessprogramms am obigen Punkt 2) dadurch beurteilt werden, dass die Prüfung der An- und Abwesenheit der nicht betriebenen Geräte (z. B. nicht benutzten Bauteilbestückungsmittel) bzw. die Bewertung der Betriebseffizienz erfolgt. Mit anderen Worten, das Prozessprogramm kann einem Debuggen unterzogen und die Angemessenheit bewertet werden. Durch den Punkt 3) kann der Zeitplan bei der tatsächlichen Fertigung abgeschätzt werden. Das Ausführungsteil 24 zeigt die Ausführungsergebnisse der Simulation an dem Anzeigeteil 12 an.
4. Arbeitsweise der Simulationsvorrichtung 1
Anschließend wird die Arbeitsweise der Simulationsvorrichtung 1 anhand eines Arbeitsablaufdiagramms gemäß 3 und einer Ansicht eines Bilds gemäß 4 erläutert. Im Schritt S1 gemäß 3 speichert ein Bediener die Formdaten (51, 52) der Geräte sowie die Formdaten 53 des Bauteils P und der Platine K in der Datenbank 5. Diese Bedienung kann am Eingangsteil 11 der Simulationsvorrichtung 1 oder unter Verwendung eines weiteren Verfahrens, wie Datenübertragung usw. erfolgen.
Im nächsten Schritt S2 bestimmt der Bediener am Eingangsteil 11 die Maschinenart der anzuwendenden Bauteilbestückungsmaschine 9. Dadurch kann die Simulationsvorrichtung 1 die Maschinenart der Bauteilbestückungsmaschine 9 erkennen. Im nächsten Schritt S3 gewinnt die Simulationsvorrichtung 1 die Formdaten 52 des Hauptkörpers 91 (des Rahmens 92 und Kopfantriebsmechanismus 93) der besagten Maschinenart aus der Datenbank 5 und fertigt ein dreidimensionales Bild des Hauptkörpers 91 an. Dieses dreidimensionale Bild ist ein virtuell angefertigtes Bild in einem virtuellen Raum.
Im nächsten Schritt S4 bestimmt der Bediener am Eingangsteil 11 das zu simulierenden Prozessprogramm 4. Dadurch kann die Simulationsvorrichtung 1 auf das bestimmte Prozessprogramm 4 zugreifen. Im nächsten Schritt S5 extrahiert das Extraktionsteil 21 der Simulationsvorrichtung 1 die Konstruktionsinformationen 41 aus dem Prozessprogramm 4. Die Konstruktionsinformationen 41 sind in drei Teile im Prozessprogramm 4 unterteilt beschrieben, wie in 4 gezeigt.
D. h., in den ersten Konstruktionsinformationen 411 sind der Bestückungskopf 83, der Kunstkopf 84, die Austauscheinrichtung 85, die Bauteilzuführpaletten 87, die Platinenfördereinrichtung 88 und die Kameraeinrichtung 89, die anzubringen sind, festgelegt. In den zweiten Konstruktionsinformationen 412 sind die anzubringenden Bauteilbestückungsmittel festgelegt. In den dritten Konstruktionsinformationen 413 sind die anzubringenden Bauteilzuführeinheiten festgelegt. Die Formdaten 51 werden in einem in die ersten Formdaten 511, zweiten Formdaten 512 und dritten Formdaten 513 unterteilten Zustand in der Datenbank 5 gespeichert, damit sie den drei Teilen der Konstruktionsinformationen 41 angepasst werden.
Im nächsten Schritt S6 gewinnt das Gewinnungsteil 22 die durch die extrahierten Konstruktionsinformationen 41 (411 - 413) festgelegten Formdaten 51 (511 - 513) der Geräte aus der Datenbank 5. Im nächsten Schritt S7 fertigt das Aufbauteil 23 aufgrund der gewonnenen Formdaten 51 (511 - 513) ein dreidimensionales Bild jedes Geräts an.
Durch das Aufbauteil 23 wird ferner das dreidimensionale Bild jedes Geräts an dem im Schritt S3 angefertigten dreidimensionalen Bild des Hauptkörpers 91 virtuell befestigt. Dadurch kann das Aufbauteil 23 eine virtuelle innere Gerätekonstruktion der Bauteilbestückungsmaschine 9 aufbauen. Die auf der rechten Seite in 4 dargestellte Bauteilbestückungsmaschine 9 ist ein Bild in einem virtuellen Raum, das jedoch die gleiche Form wie die tatsächliche Bauteilbestückungsmaschine 9 gemäß 1 aufweist.
Im nächsten Schritt S8 prüft das Aufbauteil 23 die An- und Abwesenheit des gegenseitigen Eingriffs zwischen den Geräten und bestimmt dann das Sprungziel des Arbeitsablaufs. Im Fall, dass das Prüfungsergebnis nicht gut ist, korrigiert der Bediener im Schritt S9 das Prozessprogramm 4. Danach wird die Ausführung des Arbeitsablaufs zum Schritt S5 zurückgeführt. Im Fall, dass das Prüfungsergebnis gut ist, geht die Ausführung des Arbeitsablaufs zum Schritt S10 weiter.
Im Schritt S10 extrahiert das Extraktionsteil 21 die Werkstoffinformationen 42 aus dem Prozessprogramm 4, wie in 4 gezeigt. Die Werkstoffinformationen 42 sind im Prozessprogramm 4 in zwei Teile unterteilt beschrieben, und zwar in Bauteilinformationen 421, in denen das einzusetzende Bauteil P festgelegt ist, und Platineninformationen 422, in denen die einzusetzende Platine K festgelegt ist. Die Formdaten 53 werden in einem in Bauteilformdaten 531 und Platinenformdaten 532 unterteilten Zustand in der Datenbank 5 gespeichert, damit sie den zwei Teilen der Werkstoffinformationen 42 angepasst werden.
Im nächsten Schritt S11 gewinnt das Gewinnungsteil 22 die durch die extrahierten Werkstoffinformationen 42 (421, 422) festgelegten Formdaten 53 (531, 532) aus der Datenbank 5. Im nächsten Schritt S12 führt das Ausführungsteil 24 die Simulation des Bauteilbestückungsschritts aus. D. h. das Ausführungsteil 24 simuliert die Beförderung der Platine K durch die Platinenfördereinrichtung 88, die Zuführung des Bauteils P durch die Bauteilzuführeinheiten, die Bauteilaufnahme und -bestückung durch den Bestückungskopf 83 und die Bauteilbestückungsmittel, den Austausch der Bauteilbestückungsmittel sowie die Bildaufnahme der Kameraeinrichtung 89 usw. unter Verwendung der dreidimensionalen Bilds im virtuellen Raum.
Im nächsten Schritt S13 zeigt das Ausführungsteil 24 die Ausführungsergebnisse der Simulation an dem Anzeigeteil 12 an. Im Fall, dass die Ausführungsergebnisse gut sind, beendet der Bediener den Arbeitsablauf. Im Fall, dass die Ausführungsergebnisse nicht gut sind, kann der Bediener das Prozessprogramm 4 korrigieren und den Arbeitsablauf von dem Schritt S5 ab wieder ausführen. Beziehungsweise kann der Bediener im Schritt S2 eine veränderte Maschinenart der Bauteilbestückungsmaschine 9 bestimmen und den Arbeitsablauf von diesem Schritt ab wieder ausführen.
Der Schritt S1 entspricht einem Speicherschritt zur Speicherung der Formdaten 51 der an der Bauteilbestückungsmaschine 9 austauschbar anzubringenden Geräte in der Datenbank 5. Der Schritt S5 entspricht einem Extraktionsschritt zum Extrahieren der im Prozessprogramm 4 enthaltenen Konstruktionsinformationen 41, die die an der Bauteilbestückungsmaschine 9 anzubringenden Geräte festlegen. Der Schritt S6 entspricht einem Gewinnungsschritt zur Gewinnung der Formdaten 51 der durch die Konstruktionsinformationen 41 festgelegten Geräte aus der Datenbank 5. Der Schritt S7 entspricht einem Aufbauschritt zum Aufbauen einer virtuellen inneren Gerätekonstruktion der Bauteilbestückungsmaschine 9 zur Verwendung für die Simulation des Bauteilbestückungsschritts aufgrund der Formdaten 51. D. h. der Arbeitsablauf gemäß 4 stellt ein Simulationsverfahren gemäß der Ausführungsform dar.
Nach der Simulationsvorrichtung 1 und dem Simulationsverfahren gemäß der Ausführungsform wird mindestens ein Teil der Vorbereitungsarbeit zur Sammlung der Formdaten 51, die herkömmlicherweise vom Bediener vorgenommen wird, automatisiert. Deshalb kann die Zeit und Mühe der Vorbereitungsarbeit für die Simulation des Bauteilbestückungsschritts reduziert werden. Daneben wird die Gefahr menschlicher Fehler, wie Auswahlfehler usw. beseitigt, da die Simulationsvorrichtung 1 derart ausgebildet ist, dass eine große Zahl der Formdaten 51 unter Verwendung der Datenbank 5 verwaltet wird und die Formdaten 51 aufgrund der Konstruktionsinformationen 41 automatisch gewonnen werden.
5. Anwendung und Modifikation der Ausführungsform
An der Bauteilbestückungsmaschine 9, an der die Platinenfördereinrichtung 88 und Kameraeinrichtung 89 am Rahmen 92 fest angebracht sind, werden die Formdaten der Platinenfördereinrichtung 88 und Kameraeinrichtung 89 als Formdaten 52 des Hauptkörpers 91 behandelt. Die im Arbeitsablauf erläuterte Bedienung vom Bediener kann durch eine Methode zur Einstellung eines Vorgabewerts usw. teilweise automatisiert werden. Ferner kann die Simulationsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform mit Vorrichtungen zur Ausführung der automatischen Bildung bzw. automatischen Optimierung des Prozessprogramms 4 kombiniert und vereinigt werden. Des Weiteren kann die Ausführungsform verschiedenartig angewandt und modifiziert werden.
Bezugszeichenliste

1: Simulationsvorrichtung
21: Extraktionsteil
22: Gewinnungsteil
23: Aufbauteil
24: Ausführungsteil
4: Prozessprogramm
41: Konstruktionsinformation
42: Werkstoffinformation
5: Datenbank
51: Formdaten
52: Formdaten
53: Formdaten
81: Saugdüse
82: Klemmfutter
83: Bestückungskopf
84: Kunstkopf
85: Austauscheinrichtung
86: Gurt-Feeder
87: Bauteilzuführpalette
88: Platinenfördereinrichtung
89: Kameraeinrichtung
9: Bauteilbestückungsmaschine
91: Hauptkörper
92: Rahmen
93: Kopfantriebsmechanismus

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2004146641 A [0004]

Claims

Simulationsvorrichtung umfassend eine Datenbank, in der Formdaten eines Geräts, das an einer Bauteilbestückungsmaschine zur Ausführung eines Bauteilbestückungsschritts zur Bestückung einer Platine mit einem Bauteil austauschbar angebracht ist, gespeichert sind, ein Extraktionsteil zum Extrahieren von Konstruktionsinformation, die in einem Prozessprogramm, in dem ein Verfahren zur Ausführung des Bauteilbestückungsschritts beschrieben ist, enthalten sind und das im Bauteilbestückungsschritt an der Bauteilbestückungsmaschine anzubringende Gerät festlegen, ein Gewinnungsteil zur Gewinnung der Formdaten des durch die extrahierte Konstruktionsinformation festgelegten Geräts aus der Datenbank und ein Aufbauteil zum Aufbauen einer inneren Gerätekonstruktion einer virtuellen Bauteilbestückungsmaschine zur Verwendung für die Simulation des Bauteilbestückungsschritts aufgrund der gewonnenen Formdaten.
Simulationsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Aufbauteil aufgrund der durch das Gewinnungsteil gewonnenen Formdaten und Formdaten eines an der Bauteilbestückungsmaschine fest angebrachten Geräts die innere Gerätekonstruktion aufbaut.
Simulationsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Aufbauteil die An- oder Abwesenheit des gegenseitigen Eingriffs zwischen den Geräten prüft.
Simulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Datenbank Formdaten des Bauteils und der Platine speichert, das Extraktionsteil Werkstoffinformation extrahiert, die im Prozessprogramm enthalten sind und das im Bauteilbestückungsschritt einzusetzende Bauteil und Platine festlegen, und das Gewinnungsteil die Formdaten des durch die extrahierte Werkstoffinformation festgelegten Bauteils und der Platine aus der Datenbank gewinnt, wobei die Simulationsvorrichtung ferner eine Ausführungsteil umfasst, das konfiguriert ist, unter Verwendung der inneren Gerätekonstruktion, der gewonnenen Formdaten des Bauteils und der Platine sowie des Prozessprogramms, die Simulation des Bauteilbestückungsschritts auszuführen.
Simulationsvorrichtung nach Anspruch 4, bei der das Ausführungsteil unter Verwendung der inneren Gerätekonstruktion, der gewonnenen Formdaten des Bauteils und der Platine, des Prozessprogramms sowie der Formdaten des an der Bauteilbestückungsmaschine fest angebrachten Geräts die Simulation ausführt.
Simulationsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, bei der das Ausführungsteil mindestens einen von folgenden Punkten 1) bis 3) ausführt: 1) Beurteilung, ob der Bauteilbestückungsschritt ein Problem hat. 2) Beurteilung, ob das Prozessprogramm angemessen ist oder nicht. 3) Überschlagsrechnung der benötigten Zeit des Bauteilbestückungsschritts.
Simulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Formdaten des Geräts neben Daten über die Form Daten mindestens entweder über die Betriebseigenschaft oder über die Leistungsfähigkeit umfassen.
Simulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das austauschbar angebrachte Gerät eines oder mehrere von einem Bauteilbestückungsmittel, das das Bauteil aufnimmt und die Platine mit ihm bestückt, einem Bestückungskopf, der das Bauteilbestückungsmittel hält und bewegt, einer Austauscheinrichtung, die mindestens entweder das Bauteilbestückungsmittel oder den Bestückungskopf austauschbar hält, einer Bauteilzuführeinheit zur Zuführung der Bauteile, einer Bauteilzuführpalette zum Halten der mehreren Bauteilzuführeinheiten, einer Platinenfördereinrichtung zur Beförderung der Platine und einer Kameraeinrichtung zur Bildaufnahme des durch das Bauteilbestückungsmittel aufgenommenen Bauteils umfassen.
Simulationsverfahren umfassend einen Speicherschritt zur Speicherung von Formdaten eines Geräts, das an einer Bauteilbestückungsmaschine zur Ausführung eines Bauteilbestückungsschritts zur Bestückung einer Platine mit einem Bauteil austauschbar angebracht ist, in einer Datenbank, einen Extraktionsschritt zum Extrahieren von Konstruktionsinformation, die in einem Prozessprogramm, in dem ein Verfahren zur Ausführung des Bauteilbestückungsschritts beschrieben ist, enthalten sind und das im Bauteilbestückungsschritt an der Bauteilbestückungsmaschine anzubringende Gerät festlegen, einen Gewinnungsschritt zur Gewinnung der Formdaten des durch die extrahierte Konstruktionsinformation festgelegten Geräts aus der Datenbank und einem Aufbauschritt zum Aufbauen einer inneren Gerätekonstruktion einer virtuellen Bauteilbestückungsmaschine zur Verwendung für die Simulation des Bauteilbestückungsschritts aufgrund der gewonnenen Formdaten.