DE19605489A1 - Verfahren zur Änderung einer Produktionseinstellung - Google Patents

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der automatischen Montagemaschinen und insbesondere auf ein Verfahren zur Umschaltung von den Teilen, die für ein erstes Produkt eingestellt wurden, auf ein zweites Produkt.

Hintergrund der Erfindung

In der Elektronikindustrie werden Montagemaschinen, Auf­ nahme- und Plazierungsmaschinen oder Bestückungsmaschinen verwendet, um gedruckte Leiterkarten (PCB) herzustellen. Die Bestückungsmaschine verwendet eine Vielzahl von Bauteilen, um eine PCB herzustellen. Der Maschinenkopf nimmt in ausgewähl­ ter Weise Bauteile, die in Zubringern gehalten werden, von vorbestimmten Orten auf einem Montagetisch auf und plaziert sie auf der gedruckten Leiterkarte. Wenn die gedruckte Lei­ terplatte vollständig bestückt ist, so bestückt die Be­ stückungsmaschine die nächste Karte. Diese Maschinen sparen viel Zeit und Arbeit bei der Bestückung von Leiterplatten. Durch ihre hohen Kosten erfordern sie jedoch einen langen Produktionslauf, um ihre Anschaffung zu rechtfertigen. Eine zeithaltende Fertigung (just in time) hat die Produktions­ lauflänge verkürzt. Diese kürzeren Produktionsläufe bedingen es, daß eine Bedienperson häufiger eine Umstellung von einer Produktionseinstellung auf eine zweite Produktionseinstellung vornehmen muß. Dies kann zu Fehlern und Ausfallzeiten führen.

Es wurden Verifiziersysteme für Bestückungsmaschinen entwickelt, um die Genauigkeit der Bedienperson beim Einstel­ len der Maschinen zu verbessern. Diese Systeme umfassen die Verwendung von Barkodes auf den Bauteilrollen und das Lesen dieser Barkodes vor dem Plazieren der Bauteile auf dem Monta­ getisch. Es werden auch Lampen verwendet, um der Bedienperson anzuzeigen, wo sie den Zubringer auf dem Montagetisch plazie­ ren soll. Um die Genauigkeit der Bedienperson beim Plazieren der Zubringer auf dem Montagetisch zu gewährleisten, machen es diese Systeme notwendig, daß die Bedienperson zuerst alle vorhandenen Zubringer entfernt und dann die Zubringer abta­ stet, bevor sie sie wieder auf dem Tisch anordnet. Es kann sein, daß einige der Bauteile, die für die Produktion des er­ sten Produkts verwendet wurden, auch für die Produktion des zweiten Produkts verwendet werden. Das Verfahren, bei dem al­ le Bauteilzubringer vom Tisch entfernt und sie dann alle wie­ der auf dem Tisch plaziert werden, verschwendet Zeit der Be­ dienperson. Andere Systeme weisen die Bedienperson an, bei jedem Schlitz auf dem Tisch, ein Bauteil wegzunehmen, eines wegzunehmen und eines hinzuzufügen oder nur eines hinzuzufü­ gen. Auch dieses Verfahren verwendet nicht die ganze, der Be­ stückungsmaschine zur Verfügung stehende Information. Die Montage des ersten Produktes kann ein Bauteil in einem Schlitz verwenden und kann dasselbe Bauteil bei einem zweiten Produkt aber in einem zweiten Schlitz verwenden. Bei den be­ schriebenen Systemen wird aus dieser Information kein Vorteil gezogen.

Somit existiert ein Bedürfnis nach einem Verfahren, das die ganze Information, die der Montagemaschine zur Verfügung steht, vorteilhaft verwendet, um die Zahl der Arbeitsschritte bei einem Wechsel der Einstellungen für ein erste Produkt auf ein zweites Produkt zu minimieren.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Darstellung einer Bestückungsmaschine;

Fig. 2 ist ein Bauteilezubringer;

Fig. 3 ist eine Bauteilrolle;

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm eines Verfahrens, das die Bestückungsmaschine der Fig. 1 bei einem Wechselvorgang ver­ wendet;

Fig. 5 ist ein schematisches Diagramm eines Wechselvor­ gangs;

Fig. 6 ist ein Flußdiagramm einer Wegnahme- und Hinzufü­ geoperation; und

Fig. 7 ist ein Flußdiagramm einer Bewegungsoperation.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine Montagemaschine oder eine Bestückungs­ maschine 10. Die Montagemaschine hat einen Montagetisch 12, einen Bestückungskopf (Aufnahme- und Plazierungskopf) 14, ei­ ne CRT (Kathodenstrahlröhre) 16, eine Steuerung 18 und einen Scanner 20. Der Montagetisch 12 hat eine Vielzahl von Schlit­ zen 22, die eine Vielzahl von (in Fig. 2 gezeigten) Zu­ bringern 24 halten. Jeder Schlitz 22 hat ein LED 26 und einen Näherungssensor 28, der aus verschiedenen Vorrichtungen be­ stehen kann und bei dem es sich in der bevorzugten Ausfüh­ rungsform um einen Halleffekt-Sensor handelt. Die Näherungs­ sensoren 28 erkennen, wenn der Zubringer 24 in einem der Schlitze 22 plaziert ist. Der Bestückungskopf 14 findet Bau­ teile von den Zubringern 24, die sich in den Schlitzen 22 be­ finden und bestückt eine gedruckte Leiterplatte (PCB). Die Anordnung der Komponenten ist kritisch, da die Bestückungsma­ schine 10 die PCB bestückt, basierend auf dem Bauteil, das sich im jeweiligen Schlitz 22 befindet. Eine Fehlplazierung des Zubringers 24 kann dazu führen, daß ein Bauteil fehlpla­ ziert wird, was die Funktion der PCB beeinträchtigen kann. Die CRT 16 wird verwendet, um Befehle und Informationen an die Bedienperson zu geben. Die Steuerung 18 steuert alle Aspekte der Bestückungsmaschine 10.

Der Scanner 20 wird verwendet, um den Bauteiltyp auf ei­ ner (in Fig. 3 gezeigten) Bauteilrolle zu verifizieren. Der Scanner 20 tastet ein Bauteilidentifikationsetikett 32 auf der Rolle 30 ab. Diese Information wird dann an die Steuerung 18 gegeben, die die Information verifiziert. Die Bedienperson wird dann angewiesen, die Bauteilrolle 30 auf dem Zubringer 24 zu plazieren, und die Bedienperson wird dann gebeten, das Zubringeridentifikationsetikett 34 abzutasten. Mit dieser In­ formation kann die Steuerung 18 das Bauteil verifizieren und den Betrieb des Zubringers 24 steuern.

Wenn die Produktion von einer ersten gedruckten Leiter­ platte aufeine zweite gedruckte Leiterplatte umschaltet, so ist in Fig. 4 der erste Schritt gezeigt, den die Steuerung 18 durchführt. Das Verfahren startet bei Block 100, dann be­ stimmt es die Unterschiede zwischen den ersten Produktein­ stellungen und den zweiten Produkteinstellungen in Block 102. Als nächstes bestimmt es in Block 104, welche Teile der ersten Einstellung entfernt werden müssen und welche Teile der zwei­ ten Einstellung hinzugefügt werden müssen. In Block 106 be­ stimmt die Steuerung, ob irgendwelche der Teile, die von der ersten Einstellung weggenommen werden müssen, bei der zweiten Einstellung wieder hinzugefügt werden müssen. Diese Teile oder Bauteile werden gekennzeichnet, damit sie von ihrem ak­ tuellen Schlitz zu ihrem Bestimmungsschlitz bewegt werden.

Das Verfahren der Fig. 4 ist graphisch in Fig. 5 ge­ zeigt. Die Schlitze sind von 1 bis 20 durchnumeriert. Man beachte, daß eine tatsächliche Maschine wahrscheinlich be­ trächtlich mehr Schlitze als die 20 Schlitze aufweist. Jedes Teil oder Bauteil ist mit einer Buchstabenmarkierung versehen und nicht jeder Schlitz weist ein Bauteil oder Teil auf. Das obere Diagramm 502 zeigt die Einstellung des Montagetisches für ein erstes Produkt. Das zweite Diagramm 504 zeigt die notwendige Einstellung, um ein zweites Produkt zu erzeugen, und das dritte Diagramm 506 zeigt graphisch das Auswechsel­ verfahren. Im Diagramm 506 sind solche Teile, die nicht be­ wegt werden müssen, als Teile gezeigt, die die obere Linie 508 überlappen, die Teile, die hinzugefügt werden müssen, sind als Teile gezeigt, die die untere Linie 510 überdecken. Teile, die von einem Schlitz zu einem anderen Schlitz bewegt werden müssen, sind durch die Linien und Pfeile 512 gezeigt. Der erste Schritt beim Wechsel von der Einstellung im Dia­ gramm 502 auf die Einstellung im Diagramm 504 besteht darin, alle die Bauteile zu entfernen, die die obere Linie 508 über­ decken, und nicht mit den Linien 512 verbunden sind. Der nächste Schritt besteht darin, alle die Teile zu bewegen, die verbunden mit den Linien 512 gezeigt sind. Beispielsweise wird Teil C vom Schlitz 4 zum Schlitz 11 bewegt. Schließlich besteht der letzte Schritt im Verfahren darin, die Produkte, die die Linie 510 überdecken, hinzuzufügen. Beispielsweise wird Teil Q zu Schlitz 3 hinzugefügt.

Fig. 6 zeigt einen kombinierten Wegnahme und Hinzufü­ gungsschritt, der durch den Vorgang an Schlitz 6 der Fig. 5 gezeigt wird. Das Bauteil D wird zuerst entfernt und dann wird das Bauteil S hinzugefügt. Der erste Schritt 600 erfor­ dert es, daß ein Zubringer aus einem Schlitz entfernt wird, und daß der Zubringer dann in einem Speicherregal plaziert wird. Der zweite Schritt 602 fordert von der Bedienperson, die Teilerolle zu finden. In Block 604 tastet die Bedienper­ son die Rolle ab, um zu verifizieren, das es sich um das richtige Teil handelt. Als nächstes tastet die Bedienperson in Block 608 das Zubringeridentifizierungsetikett ab und mon­ tiert die Teilerolle auf dem Zubringer. In Schritt 610 pla­ ziert die Bedienperson den Zubringer im durch die Be­ stückungsmaschine angewiesenen Schlitz. Dieser Ort wird so­ wohl durch die CRT als auch durch das Aufleuchten eines LED 22 an der Stelle, an der der Zubringer plaziert werden soll, angezeigt. Schritt 620 weist die Bedienperson an, den Zubrin­ ger abzutasten, nachdem er auf dem Montagetisch 12 plaziert wurde. Durch die Aufforderung an die Bedienperson, den Zu­ bringer abzutasten, bevor er ihn auf dem Tisch plaziert und nachdem er ihn auf dem Tisch plaziert hat, kann die Montage­ maschine gewährleisten, daß die Bedienperson den richtigen Zubringer im richtigen Schlitz plaziert hat. Der Ort des Zu­ bringers wird durch den Näherungssensor 28 gemessen.

Fig. 7 beschreibt einen Bewegungsvorgang. Die Bedienper­ son wird zuerst in Block 700 angewiesen, einen Zubringer aus einem bestimmten Schlitz zu entfernen. Wenn die Steuerung er­ kennt, daß dies ausgeführt wurde, wird die Bedienperson in Block 702 angewiesen, diesen Zubringer in einem zweiten Schlitz zu plazieren. Die Steuerung bestimmt dann die Zeit zwischen Entfernen des Zubringers und Plazieren des Zubrin­ gers in einem zweiten Schlitz. Wenn die Zeit kleiner ist als eine Schwellwertzeit, setzt sich das Verfahren fort, entweder indem es zum nächsten Bewegungsschritt geht oder indem es die Hinzufügungsschritte startet. Wenn die Zeit einen bestimmten Schwellwert überschreitet, wird die Bedienperson angewiesen, das Teil auf der Rolle abzutasten und das Verfahren setzt sich von Block 604 bis Block 612 fort.

Das hierin beschriebene Verfahren spart während der Wechsel Zeit, da die Bedienperson nicht alle Zubringer entla­ den, neue Teile finden, diese abtasten und dann in die Schlitze laden muß. Es wird weiterhin Zeit gespart durch die Bewegungsschritte, bei dem ein Teil, das in beiden Einstel­ lungen gebraucht wird, von einem Schlitz zum nächsten Schlitz bewegt wird. Das Vorhandensein von Bewegungsschritten erspart es der Bedienperson, daß sie einen Zubringer entfernt, die passende Teilerolle findet, die Teilerolle abtastet, die Rolle auf dem Zubringer anbringt und das Zubringeridentifika­ tionsetikett abtastet. Wenn das hierin beschriebene Verfahren benutzt wird, so wird die Produktionswechselzeit erniedrigt, so daß die kurzen Produktionsläufe, die bei einer zeithalten­ den Fertigung (just in time) erforderlich sind, auch wirt­ schaftlich werden.

Claims (9)

1. Verfahren zum Ändern eines Teiletisches (12) von einem ersten Produkt auf ein zweites Produkt, wobei der Tei­ letisch (12) eine Vielzahl von Schlitzen (22) aufweist, von denen jeder einen Zubringer (24), der ein Teil enthält, hal­ ten kann, mit folgenden Schritten:

• a) Bestimmen aus der ersten Produkteinstellung und der zweiten Produkteinstellung welche Zubringer (24) vom Teile­ tisch (12) entfernt werden müssen;
• b) Bestimmen aus der ersten Produkteinstellung und der zweiten Produkteinstellung welche Teile zum Teiletisch (12) hinzugefügt werden müssen; gekennzeichnet durch folgende Schritte:
• c) Bestimmen, ob irgendwelche der Teile von einem ersten Schlitz zu einem zweiten Schlitz auf dem Teiletisch (12) be­ wegt werden können;
• d) Wegnahme der Zubringer (24) an einem Bestimmungs­ schlitz (22) eines Zubringers (24), der bewegt werden muß;
• e) Bewegung der Zubringer (24), die gemäß Schritt c be­ wegt werden müssen;
• f) Wegnahme der Zubringer (24), die gemäß Schritt a weg­ genommen werden müssen und die nicht in Schritt d oder e weg­ genommen wurden; und
• g) Plazierung der Teile, die hinzugefügt werden müssen, in einem Zubringer (24) und Hinzufügung der Zubringer (24), die die hinzuzufügenden Teile halten, auf den Teiletisch (12).

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt c weiterhin die Schritte der Bestimmung, ob das Teil in irgend einem Zu­ bringer (24), der gemäß Schritt a bewegt werden muß, gemäß Schritt b hinzugefügt werden muß, umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt g weiter folgende Schritte einschließt:
Finden einer Teilerolle (36), die ein passendes Teil hält;
Abtasten eines Teilerollenidentifikationsetiketts (32);
Plazierung der Teilerolle (30) in einem Zubringer (24);
Abtasten des Zubringeridentifikationsetiketts (34);
Plazierung des Zubringers (24) in einem bezeichneten Schlitz (22); und
Abtasten des Zubringeridentifikationsetiketts (34).

4. Verfahren zur Verifizierung des Ortes oder Schlitzes (22) einer Vielzahl von Bauteilen auf einem Montagetisch (12) einer Montagemaschine (10), wenn ein Wechsel von der Produk­ tion eines ersten Produkts auf der Montagemaschine (10) auf ein zweites Produkt erfolgt, mit folgenden Schritten:

• a) Wegnahme einer Vielzahl von Zubringern (24), die ein Bauteil halten, das verwendet wird, um das erste Produkt her­ zustellen und das nicht verwendet wird, um das zweite Produkt herzustellen;
• b) Bewegung eines Zubringers (24), der ein Bauteil auf­ weist, das bei der Herstellung des ersten und des zweiten Produkts verwendet wird, von einem ersten Schlitz zu einem zweiten Schlitz;
• c) Finden eines Bauteils, das für die Produktion des zweiten Produkts verwendet wird;
• d) Abtasten eines Identifikationsetiketts (32) auf dem Bauteil, das bei der Herstellung des zweiten Produkts verwen­ det wird;
• e) Einschieben des Bauteils, das für die Produktion des zweiten Produkts verwendet wird, in einen Zubringer (24);
• f) Abtasten eines Identifikationsetiketts (34) des Zu­ bringers, der das Bauteil hält, das für die Produktion des zweiten Produkts verwendet wird; und
• g) Plazierung des Zubringers (24), der das Bauteil hält, das für die Produktion des zweiten Produkts verwendet wird, in einem durch die Montagemaschine (10) bezeichneten Schlitz (22).

5. Verfahren nach Anspruch 4, das weiterhin den Schritt der Bestimmung umfaßt, welche Bauteile nicht entfernt werden müssen, welche Bauteile bewegt werden müssen und welche Kom­ ponenten hinzugefügt werden müssen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei Schritt (a) weiter­ hin folgende Schritte umfaßt:

• i) Auffordern einer Bedienperson, einen Zubringer (24) zu entfernen, der ein Bauteil hält, das zur Produktion des ersten Produkts verwendet wird und nicht für die Produktion des zweiten Produkts verwendet wird;
• ii) Erkennen, wenn der Zubringer (24) entfernt wurde; und
• iii) Wiederholung von Schritt (i) und (ii) bis alle Zu­ bringer (24), die Bauteile halten, die entfernt werden müs­ sen, entfernt wurden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei Schritt (b) weiter­ hin folgende Schritte einschließt:

• i) Auffordern einer Bedienperson, einen Zubringer (24) zu bewegen, der ein Bauteil hält, das bei der Produktion des ersten und zweiten Produkts verwendet wird;
• ii) Erkennen, wenn der Zubringer (24) von einem Quell­ schlitz (22) weggenommen wurde;
• iii) Erkennen, wenn der Zubringer (24) in einem Bestim­ mungsschlitz (22) plaziert wurde; und
• iv) Wiederholung der Schritte (i) bis (iii) bis alle Zu­ bringer (24), die Bauteile halten, die bewegt werden müssen, bewegt wurden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, das weiterhin folgende Schritte einschließt:
Bestimmung einer Zeit zwischen den Schritten (ii) und (iii);
wenn die Zeit kleiner als ein Schwellwert ist, Weiterge­ hen zu Schritt (iv); und
wenn die Zeit größer als ein Schwellwert ist, die Be­ dienperson anweisen, den Zubringer (24) zu entfernen und von Schritt (d) aus weiter zu machen.

9. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Schritte (c) bis (g) wiederholt werden, bis alle Bauteile, die hinzugefügt werden müssen, hinzugefügt wurden.