DE19900288C1 - Vorrichtung zum Bestücken von Substraten mit elektrischen Bauelementen - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung (15) weist ein im Grundriß dreieckförmiges Chassis (3) auf, auf dem ein Positionierarm (7) um ein Drehlager (6) schwenkbar gelagert ist. Mehrere der Vorrichtungen (15) können derart aneinandergereiht werden, daß die aufeinanderfolgenden Seitenwände parallel zueinander verlaufen. Die Drehlager zweier aufeinanderfolgender Vorrichtungen (15) können auf der gleichen oder entgegengesetzten Seite der Transportstrecke angeordnet werden, so daß sich unterschiedliche Transportrichtungen ergeben. DOLLAR A Dadurch wird eine kompakte Anordnung der Vorrichtungen (15) ermöglicht.

Description

Bei Bestückeinrichtungen ist es allgemein üblich, den Posi­ tionierarm in einer zu seiner Längsrichtung querstehenden Li­ nearführung zu verfahren. Ein Bestückkopfes zum Aufnehmen und Aufsetzen der Bauelemente ist am waagerechten Positionierarm längsverschieblich verfahrbar. Daraus ergibt sich ein recht­ eckiger Grundriß der Vorrichtung. Es ist üblich, die Bauele­ mente zu beiden Seiten des Leiterplattentransports anzuord­ nen.

Bei Montagerobotern ist es ferner bekannt, den Positionierarm an einer senkrechten Schwenkachse zu lagern und mittels eines zentralen Antriebs zu betätigen.

Ferner ist durch die DE 38 05 781 A1 ein Bestückeinrichtung bekannt geworden, bei der Bestückkopf am Ende eines schwenk­ baren Knickarmes gehalten ist. Dieser ist an einem Schwenkarm gelagert, der an einem senkrecht stehendes festes Drehlager der Bestückeinrichtung gelagert ist. Die Hüllkontur des Grundrisses des Chassis ist dem Verfahrbereich des Bestück­ kopfes angepaßt.

Die US 4 910 859 beschreibt ebenfalls eine Bestückeinrichtung mit einem waagerecht verfahrbaren ersten Bestückkopf, der an einem Schwenk-Knickarm fixiert ist. Ein zweiter Bestückkopf ist an einem zweiten Schwenk-Knickarm befestigt und dient der Zuführung der elektrischen Bauelemente von peripheren Abhol­ plätzen zu einem Übergabeplatz, an dem die Bauelemente vom ersten Bestückkopf aufgenommen werden.

Nach der DE 36 30 178 A1 sind ferner zwei benachbarten Be­ stückautomaten entlang einer durchgehenden Transportstrecke für die Leiterplatten in wechselnder Orientierung angeordnet.

Ferner ist es durch die WO 96/13143 A1 eine Anordnung mit mehreren Bestückeinrichtungen bekannt, die als Stationen kon­ zentrisch um einen Drehtisch angeordnet sind, der die zu be­ stückenden Leiterplatten schrittweise von Station zu Station transportiert.

Beim Bestücken von Leiterplatten ist eine hohe Positionierge­ nauigkeit in Verbindung mit einer hohen Stückleistung gefor­ dert, was mit einem Schwenkarmantrieb nicht erreichbar ist. In der älteren deutschen Patentanmeldung DE 198 43 978.4 ist eine Bestückeinrichtung beschrieben, bei der ein Stellantrieb am freien Ende eines schwenkbaren Positionierarmes angesetzt ist, wodurch der Positionierarm schnell und genau verfahren werden kann. Beim Positionieren ist der Schwenkarm an beiden Enden fixiert, wodurch die durch Massenkräfte verursachten Schwingungen weitgehend vermieden werden.

Der Leiterplattentransport ist unter der Schwenkachse hin­ durchgeführt, so daß die Zuführmodule für die Bauelemente zu beiden Seiten des Transports angeordnet werden können. Es ist üblich, derartige Vorrichtungen in der Längsrichtung des Lei­ terplattentransportes in einer Bestücklinie aneinanderzurei­ hen, so daß Leiterplatten mit einer großen Bauteilevielfalt hergestellt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bestückein­ richtung zu schaffen, die sich mit anderen Bestückeinrichtun­ gen ähnlicher Bauform in einer kompakten Anordnung aneinan­ derreihen lassen.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß Anspruch 1 ge­ löst. Bei dem im wesentlichen dreieckigen Grundriß der Vor­ richtung wird auf der der Schwenkachse gegenüberliegenden Seite ein langer Schenkel gebildet, entlang dem eine entspre­ chend große Anzahl von Bauelementen bereitgestellt werden kann. Der Schwenkantrieb des Positionierarmes kann wie bei der genannten Patentanmeldung im peripheren Bereich ansetzen, so daß eine hohe Positioniergenauigkeit erreicht wird. Die Vorrichtungen können derart aneinander gereiht werden, daß jeweils benachberte Seitenwände in engem Abstand parallel zu­ einander angeordnet sind. Dabei können die Vorrichtungen in einer unterschiedlichen Orientierung aufweisen, wodurch sich entsprechend den schräg stehenden Seitenwänden unterschied­ lich verlaufende Transportstrecken ergeben, die den örtlichen Gegebenheiten optimal angepaßt werden können.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den An­ sprüchen 2 bis 6 gekennzeichnet:

Durch die Weiterbildung nach Anspruch 2 steht der Positio­ nierarm quer zur Transportstrecke der Leiterplatte und die Transportstrecke verläuft zwischen den beiden Seitenwänden. Eine nachfolgende Vorrichtung kann nun derart angefügt wer­ den, daß deren angrenzende Seitenwand im engen Abstand zur angrenzenden Seitenwand der vorangehenden Vorrichtung ver­ läuft. Es versteht sich, daß die Seitenwände nicht als gerade Flächen ausgebildet sein müssen. Sie können Vorsprünge und Vertiefungen aufweisen. Diese müssen jedoch so gestaltet sein, daß sie im aneinandergereihten Zustand wechselseitig ineinandergreifen. Bei der Vorrichtung nach Anspruch 3 kommt es zu einer wechselseitigen Überlappung der einzelnen Vor­ richtungen mit geringem Teilungsabstand, so daß eine sehr kurze Bestücklinie mit einer Vielzahl der Vorrichtungen ge­ bildet werden kann. Nahezu die gesamte Länge der Bestücklinie steht auf beiden Seiten der Transportstrecke für die Zufüh­ rung von Bauelementen zur Verfügung.

Bei der Anordnung nach Anspruch 4 sind die gleichen Vorrich­ tungen zu einer kompakten zirkulären Anordnung zusammenge­ fasst. Diese Leiterplatten können auf derselben Seite der Anordnung zu- und abgeführt werden. Die Vorrichtungen können auch in halbkreisförmigen Segmenten S-förmig aneinanderge­ reiht werden. Die Vorrichtungen lassen sich somit in ihrer Konfiguration den Gegebenheiten des Bestückbetriebes optimal anpassen.

Durch die Weiterbildung nach Anspruch 5 ergeben sich günstige Verhältnisse zur Bildung von zirkulären Anordnungen mit un­ terschiedlichen Zu- und Abführrichtungen für die Leiterplat­ ten. Der entsprechende Schwenkbereich des Positionierarmes ergibt günstige geometrische Verhältnisse hinsichtlich der Verfahrwege des Bestückkopfes. Die Schrägstellung der Seiten­ wände ermöglicht eine relativ große Breite der Trans­ portstrecke.

Bei der Weiterbildung nach Anspruch 6 kann auf ein Wenden der Leiterplatten zwischen den Vorrichtungen verzichtet werden. Die einzelnen Transporte stehen hier senkrecht zueinander. Die Leiterplatten liegen abwechselnd quer bzw. längs zur je­ weiligen Transportrichtung.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Be­ stücken von Substraten mit elektrischen Bauelementen,

Fig. 2 eine Draufsicht nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf mehrere linear aneinandergereihte Vorrichtungen nach Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht auf mehrere der Vorrichtungen nach Fig. 2 in einer zirkulären Anordnung,

Fig. 5 eine Draufsicht auf zirkulär angeordnete Vorrichtun­ gen ähnlich Fig. 4.

Nach den Fig. 1 und 2 weist eine Vorrichtung zum Bestücken von Substraten 1 mit elektrischen Bauelementen 2 eine Chassis 3 auf, auf dem eine lineare Transportstrecke 4 für die als Leiterplatten ausgebildeten Bauelementeträger 1 angebracht ist. Am Chassis 3 ist ferner ein Träger 5 befestigt, auf des­ sen Oberseite ein feststehendes Drehlager 6 für einen längli­ chen Positionierarm 7 angebracht ist. Die Drehachse des Drehlagers 6 steht senk­ recht zur Ebene der Transportstrecke 4, auf der das Substrat 1 aufliegt. Auf der diesem zugewandten Unterseite des Posi­ tionierarmes 7 ist ein Bestückkopf 8 angeordnet, der entlang dem Positionierarm 7 gemäß den waagerechten Bewegungspfeilen verfahrbar ist.

Der Positionierarm 7 ist parallel zur Substratebene um das Drehlager 6 mittels eines Linearmotors schwenkbar, der aus einem am Positionierarm 7 befestigten Spulenteil 9 und sta­ tionären Magnetteilen 10 gebildet ist. Diese erstrecken sich konzentrisch zum Drehlager 6 entlang dem Verfahrweg des Spu­ lenteils 9 und sind an einem teilringförmigen Trägerteil 11 befestigt, das mittels zweier Halter 12 am Chassis 3 veran­ kert ist. Der Positionierarm ist mittels des Linearmotors so­ weit schwenkbar, daß der Bestückkopf 8 das gesamte Bestück­ feld des Substrats 1 überdecken kann.

Der Linearmotor kann mit hoher Winkelgenauigkeit gemäß den gebogenen Bewegungspfeilen verfahren werden. Nach Erreichen einer gewählten Winkelposition wird der Linearmotor in seiner Stellung elektromagnetisch fixiert. Damit ist der Positio­ nierarm 7 im Bereich beider Enden festgehalten, wodurch schädliche Biegeschwingungen weitgehend vermieden werden.

Das Chassis 3 weist eine im wesentlichen dreieckförmige Grundrißform auf, bei der das Drehlager 6 in einer der Ecken liegt. Auf der dem Drehlager 6 abgewandten Seite des Chassis sind Zuführmodule 13 aneinandergereiht. Die Transportstrecke 4 erstreckt sich parallel zu dieser Außenseite. Die beiden anderen Außenseiten des Chassis bilden zueinander V-förmig verlaufende Seitenwände 14, durch die die Transportstrecke 4 hindurchgeführt ist.

Nach Fig. 3 sind mehrere der Vorrichtungen 15 in abwechselnd entgegengesetzter Orientierung derart aneinandergereiht, daß sich eine geradlinig durchgehende Transportstrecke 4 ergibt. Zwei jeweils einander zugewandte Seitenwände 14 verlaufen in engem Abstand parallel zueinander, so daß sich ein geringer Teilungsabstand zwischen den einzelnen Vorrichtungen 15 und eine geringe Gesamtlänge der Anlage ergibt. Die Zuführmodule 13 sind nun abwechselnd auf beiden Seiten der Trans­ portstrecke 4 angeordnet.

Nach Fig. 3 sind die Vorrichtungen 15 zirkulär aneinanderge­ reiht, wobei die Drehlager 6 auf der gleichen Seite der Transportstrecke angeordnet sind. Gemäß der V-förmigen Ver­ jüngung der Seitenwände unter einem Winkel von z. B. 60° er­ gibt sich eine sehr kompakte zirkuläre Anordnung der Vorrich­ tungen 15. Diese sind jedoch nicht zu einem Vollkreis zusam­ mengefügt. Anstelle eines Platzes für eine der Vorrichtungen sind hier für die Substrate 1 Zu- und Abführeinrichtungen vorgesehen, die sich an die erste bzw. letzte Trans­ portstrecke 4 anschließen. Die Zuführmodule 13 liegen alle auf der Außenseite der Anlage und sind entsprechend gut zu­ gänglich.

Nach Fig. 5 ist zwischen den beiden Seitenwänden 14 der ab­ gewandelten Vorrichtung 15 ein rechter Winkel vorgesehen. Die einzelnen Transportstrecken 4 der Vorrichtungen 15 stehen nun im richten Winkel zueinander. Die rechteckigen Substrate kön­ nen nun ohne Verdrehung von einem Transport 4 zum anderen übergeben werden, wobei allerdings das Substrat 1 abwechselnd längs bzw. quer zur Transportrichtung orientiert ist.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Bestücken von Substraten (1) mit elektri­ schen Bauelementen (2) mittels eines Bestückkopfes (8), der an einem waagerechten Positionierarm (7) längsverschieblich verfahrbar ist, wobei ein Chassis (3) der Vorrichtung (15) ein senkrechtstehendes Drehlager (6) aufweist, an dem der Po­ sitionierarm (7) schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung (15) mit dem Chassis (3) im Grundriß eine annähernd dreieckförmigen Hüllkontur aufweist,
daß das Drehlager (6) in einem Eckbereich des Chassis (3) an­ geordnet ist, und
daß an diesem Eckbereich angrenzende Seitenwände (14) des Chassis (3) zueinander V-förmig verlaufend angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Transportstrecke (4) für die Substrate (1) annähernd parallel zu der dem Drehlager (6) gegenüberliegenden Außen­ seite der Vorrichtung (15) entlang einer geradlinig verlau­ fenden Transportstrecke (4) hintereinanderliegend zu einer Anlage zusammengefaßt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
daß die einzelnen Vorrichtungen (15) in abwechselnd entgegen­ gesetzter Orientierung in engem Abstand aneinandergereiht sind, derart, daß die Drehlager (6) und die Zuführmodule (13) abwechselnd zu beiden Seiten der Transportstrecke (4) ange­ ordnet sind, und
daß die den einzelnen Vorrichtungen (15) zugeordneten Trans­ portstrecken (4) zueinander fluchtend ausgerichtet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der Vorrichtungen (15) segmentartig in konzentri­ scher Reihung aneinander gesetzt sind, derart, daß die Dreh­ lager (6) der Positionierarme (7) auf einer Innenseite der Transportstrecken (4) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den beiden Seitenwänden (14) annä­ hernd 60° beträgt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den beiden Seitenwänden (14) annä­ hernd 90° beträgt.