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Die Erfindung betrifft eine Lötanlage zum Wellenlöten, insbesondere eine Lötanlage zum selektiven Wellenlöten, mit einer Fördereinrichtung, die zum Fördern einer zu bearbeitenden Baugruppe durch die Lötanlage ausgebildet ist.
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Derartige Lötanlagen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie umfassen verschiedene Maschinenmodule, in denen unterschiedliche Arbeitsschritte an einer zu bearbeitenden Baugruppe durchgeführt werden. Unter einer zu bearbeitenden Baugruppe wird dabei insbesondere eine Leiterplatte oder ein Leiterplattennutzen bzw. eine mit elektronischen Bauteilen bestückte Leiterplatte oder ein mit elektronischen Bauteilen bestückter Leiterplattennutzen verstanden.
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Im Betrieb einer aus dem Stand der Technik bekannten Lötanlage werden zu bearbeitende Baugruppen durch die Fördereinrichtung nacheinander durch die verschiedenen Maschinenmodule der Lötanlage hindurchgefördert. So ist es bspw. aus dem Stand der Technik bekannt, in einem sogenannten Fluxermodul Flussmittel auf eine zu bearbeitende Baugruppe aufzubringen, wobei in einem Heizmodul eine zu bearbeitende Baugruppe aufgeheizt werden kann. In einem sogenannten Lötmodul kann die zu bearbeitende Baugruppe verlötet werden.
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Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lötanlagen hat sich jedoch gezeigt, dass fehlerhafte Baugruppen, die bspw. falsch oder nicht vollständig bestückt wurden, zu einem erhöhten Ausschuss und daher auch zu erhöhten Kosten für Nacharbeiten, d.h. zu erhöhten Reworkkosten führen, da auch fehlerhafte Baugruppen in den verschiedenen Maschinenmodulen der Lötanlage zu Ende bearbeitet werden und somit alle fehlerhaften Baugruppen einem aufwändigen Reworkprozess unterzogen werden müssen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Möglichkeit zu schaffen, den Ausschuss einer Lötanlage zu reduzieren.
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Diese Aufgabe wird durch eine Lötanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Lötanlage zeichnet sich dadurch aus, dass ein Maschinenmodul vorgesehen ist, das einen Prüfbereich aufweist, wobei die Fördereinrichtung zum Fördern einer zu bearbeitenden Baugruppe entlang einer Förderrichtung durch den Prüfbereich ausgebildet ist, wobei das Maschinenmodul eine Detektionseinrichtung umfasst, die eine Digitalkamera und eine Verfahreinrichtung für die Digitalkamera aufweist, die zum Verfahren der Digitalkamera im Prüfbereich ausgebildet ist.
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Mit der Detektionseinrichtung kann folglich die Baugruppe überprüft werden. Sollte sich herausstellen, dass die Baugruppe bei der Prüfung nicht die vorgegebenen Eigenschaften aufweist, so kann erreicht werden, dass sie in der Lötanlage nicht weiter bearbeitet wird, d.h. eine solche Baugruppe in den sich anschließenden Maschinenmodulen nicht gefluxt, beheizt oder gelötet wird. Somit können Fehler vermieden und/oder frühzeitig korrigiert werden, so dass weniger Ausschuss entsteht und insgesamt geringere Reworkkosten erreichbar sind.
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Dabei ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Maschinenmodul zur Detektion der Ausrichtung und/oder eines Zustands einer zu bearbeitenden Baugruppe und/oder zur Überwachung des Ablaufs eines Lötprogramms im Prüfbereich ausgebildet ist. Mit der Detektion der Ausrichtung der Baugruppe kann überprüft werden, ob die Baugruppe in korrekter Ausrichtung durch die Lötanlage transportiert wird; es kann also vermieden werden, dass die Baugruppe die Lötanlage nicht in einer vorgesehenen Richtung durchläuft. Ferner kann ein Zustand der Baugruppe überprüft werden, insbesondere ob die Baugruppe sämtliche vorgesehenen Bauteile aufweist. Ferner kann überprüft werden, ob ein Programm im Prüfbereich vollständig ausgeführt wird.
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Die Fördereinrichtung weist vorteilhafterweise einen Stiftkettentransport auf, wobei zwei parallel zueinander angeordnete Stiftketten vorgesehen sein können. Die Fördereinrichtung ist vorteilhafterweise derart ausgebildet, dass ein Abstand der beiden Stiftketten zueinander in einer Richtung orthogonal zur Förderrichtung verstellbar ist. Es ist denkbar, dass das Maschinenmodul mit einem Maschinengestell der Lötanlage verschraubt und unmittelbar vor einem Fluxermodul der Lötanlage angeordnet ist. Andere Arten einer Fördereinrichtung sind ebenso denkbar, wie beispielsweise ein Riementransport.
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Vorteilhafterweise ist die Verfahreinrichtung zum Verfahren der Digitalkamera in einer parallel zur Förderrichtung angeordneten Ebene ausgebildet.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Lötanlage ist vorgesehen, dass die Detektionseinrichtung eine Beleuchtungseinrichtung aufweist, die zur Beleuchtung des Prüfbereichs ausgebildet ist, wobei die Verfahreinrichtung zum Verfahren der Beleuchtungseinrichtung im Prüfbereich ausgebildet ist.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei erwiesen, wenn die Beleuchtungseinrichtung ringförmig ausgebildet ist und eine Mehrzahl von Leuchtdioden (LEDs) aufweist. Die Beleuchtungseinrichtung ist dann vorteilhafterweise zwischen Fördereinrichtung und Digitalkamera derart angeordnet, dass die optische Erfassung von Informationen mittels der Digitalkamera durch die Öffnung der ringförmigen Beleuchtungseinrichtung erfolgt.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Verfahreinrichtung zum simultanen Verfahren der Digitalkamera und der Beleuchtungseinrichtung ausgebildet ist. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Digitalkamera und die Beleuchtungseinrichtung unabhängig voneinander verfahren werden.
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Es ist ferner denkbar, dass das Maschinenmodul eine oder mehrere Detektionseinrichtungen umfasst. Wenn das Maschinenmodul lediglich eine Detektionseinrichtung umfasst ist es denkbar, dass die Detektionseinrichtung oberhalb oder unterhalb der Fördereinrichtung angeordnet ist. Wenn das Maschinenmodul bspw. zwei Detektionseinrichtungen aufweist ist es vorteilhaft, wenn eine erste Detektionseinrichtung oberhalb der Fördereinrichtung angeordnet ist und wenn eine zweite Detektionseinrichtung unterhalb der Fördereinrichtung angeordnet ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Lötanlage sieht vor, dass das Maschinenmodul eine Steuereinrichtung aufweist, wobei die Digitalkamera mit der Steuereinrichtung zur Weitergabe von Bilddaten an die Steuereinrichtung verbunden ist und wobei die Steuereinrichtung zur Auswertung der von der Digitalkamera empfangenen Bilddaten ausgebildet ist.
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Als besonders bevorzugt hat es sich erwiesen, wenn die Steuereinrichtung eine Speichereinrichtung und einen Mikroprozessor umfasst, wobei die Speichereinrichtung zum Abspeichern von Referenzbilddaten ausgebildet ist und wobei der Mikroprozessor zum Vergleich der von der Digitalkamera empfangenen Bilddaten mit zuvor abgespeicherten Referenzbilddaten ausgebildet ist. Somit kann für eine zu überwachende Ausrichtung und/oder einen zu überwachenden Zustand einer jeweiligen Baugruppe ein Referenzbild einer ordnungsgemäßen Ausrichtung und/oder eines ordnungsgemäßen Zustands in der Steuereinrichtung abgespeichert werden, welcher dann mit dem von der Digitalkamera detektierten Ausrichtung und/oder Zustand verglichen werden kann.
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Vorteilhafterweise ist die Digitalkamera zur Erfassung eines an der Baugruppe angeordneten Bildcodes ausgebildet, welcher Informationen über die zu bearbeitende Baugruppe enthält.
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Dabei ist es denkbar, dass die Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Verfahreinrichtung basierend auf dem von der Digitalkamera erfassten Bildcode ausgebildet ist. Somit kann die Detektionseinrichtung, je nach zu überwachender Baugruppe, durch die Verfahreinrichtung verfahren werden, so dass die Detektionseinrichtung bzw. die Digitalkamera neuralgische Bereiche einer Baugruppe überwachen kann.
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Vorteilhafterweise ist der Bild-Code ein Strichcode, QR-Code oder ein Datamatrix-Code.
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Vorteilhafterweise umfasst die Detektion eines Zustands die Überprüfung der Vollständigkeit einer Bestückung einer Baugruppe, die Überprüfung der Polarisation von Elektrolyt-Kondensatoren, mit denen die Baugruppe bestückt ist, und/oder die Überprüfung einer korrekten Platzierung von elektronischen Bauteilen. Es ist auch denkbar, dass die Überwachung des Ablaufs eines Lötprogramms die Überprüfung einer für eine Baugruppe vorgesehenen Transportrichtung umfasst. Somit können fehlerhafte Baugruppen detektiert werden und es kann ein korrekter Ablauf eines Lötprogramms in einer Lötanlage überwacht werden.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Lötanlage umfasst die Detektion eines Zustands die Überprüfung einer Pinlänge von durch eine Leiterplatte hindurchgesteckten Pins eines elektronischen Bauteils. Somit kann insbesondere bei sogenannten THT-Bauteilen, deren Pins nach der sogenannten Durchsteckmontage (engl. through-hole technology) durch Öffnungen einer Leiterplatte hindurchgesteckt werden, eine korrekte Montage der Bauteile überwacht werden.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer verschiedene Ausführungsformen der Erfindung näher beschrieben und erläutert sind.
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Es zeigen:
- 1 einen Ausschnitt einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lötanlage;
- 2 einen Ausschnitt einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lötanlage; und
- 3 einen Ausschnitt einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lötanlage.
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In den 1 bis 3 sind Ausschnitte verschiedener Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Lötanlage 10 zum selektiven Wellenlöten gezeigt. Sich in den Figuren entsprechende Elemente sind mit den sich entsprechenden Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Die Lötanlage 10 weist eine Mehrzahl von Maschinenmodulen auf, wobei eine zu bearbeitende Baugruppe 12, d h. eine Leiterplatte 12a oder ein Leiterplattennutzen bzw. eine mit elektronischen Bauteilen 12b bestückte Leiterplatte 12a oder ein mit elektronischen Bauteilen 12b bestückter Leiterplattennutzen mittels einer Fördereinrichtung 14 entlang einer durch den Pfeil 16 gekennzeichneten Förderrichtung nacheinander durch die verschiedenen Maschinenmodule der Lötanlage, d.h. bspw. durch ein Fluxermodul, durch ein Heizmodul und durch ein Lötmodul hindurchgefördert wird.
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Die Fördereinrichtung 14 weist einen Stiftkettentransport auf, wobei zwei parallel zueinander angeordnete Stiftketten vorgesehen sind. Die Fördereinrichtung 14 ist dabei derart ausgebildet, dass ein Abstand der beiden Stiftketten zueinander in einer Richtung orthogonal zur Förderrichtung verstellbar ist.
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Die erfindungsgemäße Lötanlage 10 weist ein Maschinenmodul 18 mit einem Prüfbereich 20 auf, wobei die Fördereinrichtung 14 zum Fördern einer zu bearbeitenden Baugruppe 12 entlang der Förderrichtung 16 durch den Prüfbereich 20 ausgebildet ist. Das Maschinenmodul 18 ist mit einem Maschinengestell der Lötanlage 10 verschraubt und unmittelbar vor einem in den Figuren nicht gezeigten Fluxermodul der Lötanlage 10 angeordnet. Erfindungsgemäß ist auch denkbar, dass das Maschinenmodul 18 unmittelbar vor einem Flug Modul angeordnet ist, oder dass zwischen diesem Maschinenmodul 18 und dem Fluxermodul ein Transportsegment integriert ist oder dass auf dieses Maschinenmodul 18 ein Heiz- oder Lötmodul folgt, wobei dann das Fluxer- oder Heizmodul fehlen.
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Das Maschinenmodul 18 ist zur Detektion der Ausrichtung und eines Zustands einer zu bearbeitenden Baugruppe 12 und/oder zur Überwachung des Ablaufs eines Lötprogramms im Prüfbereich 20 ausgebildet und weist eine Detektionseinrichtung 22 mit einer Digitalkamera 24 und mit einer Verfahreinrichtung 26 für die Digitalkamera 24 auf, die zum Verfahren der Digitalkamera 24 im Prüfbereich 20 in einer parallel zur Förderrichtung 16 angeordneten Ebene ausgebildet ist. Die Verfahreinrichtung 26 ist als Portalsystem ausgebildet und weist einen Y-Achsenantrieb 28, sowie einen X-Achsenantrieb 30 auf. Der X-Achsenantrieb 30 ist dabei in Y-Richtung verfahrbar auf dem Y-Achsenantrieb 28 angeordnet. Die Digitalkamera 24 wiederum ist auf einer Plattform 32 angeordnet, welche in X-Richtung verfahrbar auf dem X-Achsenantrieb 30 angeordnet ist.
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Die Detektionseinrichtung 22 weist ferner eine Beleuchtungseinrichtung 34 auf, die zur Beleuchtung des Prüfbereichs 20 ausgebildet ist. Die Beleuchtungseinrichtung 34 ist ebenfalls auf der Plattform 32 angeordnet, so dass die Verfahreinrichtung 26 zum simultanen Verfahren der Beleuchtungseinrichtung 34 im Prüfbereich 20 ausgebildet ist.
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Dabei ist es denkbar, dass die Beleuchtungseinrichtung 34 ringförmig ausgebildet ist und eine Mehrzahl von Leuchtdioden (LEDs) aufweist. Die Beleuchtungseinrichtung 34 ist dann vorteilhafterweise zwischen Fördereinrichtung 16 und Digitalkamera 24 derart angeordnet dass die optische Erfassung von Informationen mittels der Digitalkamera 24 durch die Öffnung der ringförmigen Beleuchtungseinrichtung 34 erfolgt.
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Wie in den 1 bis 3 deutlich zu erkennen ist, sind verschiedene Ausführungsformen der Lötanlage 10 bzw. des Maschinenmoduls 18 denkbar.
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Bei den in 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen der Lötanlage 10 sind die Detektionseinrichtungen 22 entweder oberhalb der Fördereinrichtung 16 (vgl. 1) oder unterhalb der Fördereinrichtung 16 (vgl. 2) angeordnet.
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Um eine zu bearbeitende Baugruppe 12 sowohl von der Unterseite, als auch von der Oberseite überwachen zu können, können auch zwei Detektionseinrichtungen 22 vorgesehen sein (vgl. 3), wobei eine erste Detektionseinrichtung 22a oberhalb der Fördereinrichtung 16 angeordnet ist und wobei eine zweite Detektionseinrichtung 22b unterhalb der Fördereinrichtung 16 angeordnet ist.
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Die Maschinenmodule 18 der in den 1 bis 3 gezeigten Lötanlagen 10 weisen eine Steuereinrichtung 36 auf. Die Digitalkamera 24 ist mit der Steuereinrichtung 36 zur Weitergabe von Bilddaten an die Steuereinrichtung 36 verbunden, welche wiederum zur Auswertung der von der Digitalkamera 24 empfangenen Bilddaten ausgebildet ist.
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Die Steuereinrichtung 36 weist eine Speichereinrichtung 38 und einen Mikroprozessor 40 auf, wobei die Speichereinrichtung 38 zum Abspeichern von Referenzbilddaten ausgebildet ist, wobei der Mikroprozessor 40 zum Vergleich der von der Digitalkamera 24 empfangenen Bilddaten mit zuvor abgespeicherten Referenzbilddaten ausgebildet ist. Somit kann für eine zu überwachende Ausrichtung und einen zu überwachenden Zustand einer jeweiligen Baugruppe 12 ein Referenzbild einer ordnungsgemäßen Ausrichtung und eines ordnungsgemäßen Zustands in der Steuereinrichtung 36 abgespeichert werden, welches dann mit dem von der Digitalkamera 24 detektierten Bildes von der Ausrichtung und dem Zustand verglichen werden kann. Die Detektion der Ausrichtung kann insbesondere überprüfen, ob die Baugruppe in der vorgesehenen Richtung transportiert wird. Die Detektion des Zustands kann die Überprüfung der Vollständigkeit einer Bestückung einer Baugruppe 12 und/oder die Überprüfung der Polarisation von Elektrolyt-Kondensatoren, mit denen die Baugruppe 12 bestückt ist und/oder die Überprüfung einer korrekten Platzierung von elektronischen Bauteilen 12b umfassen. Es ist auch denkbar, dass die Überwachung des Ablaufs eines Lötprogramms die Überprüfung einer für eine Baugruppe 12 vorgesehenen Transportrichtung umfasst. Somit können fehlerhafte Baugruppen 12 detektiert werden und es kann ein korrekter Ablauf eines Lötprogramms in einer Lötanlage 10 überwacht werden.
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Die Digitalkamera 24 der Detektionseinrichtungen 22 der in den 1 bis 3 gezeigten Lötanlagen 10 ist zur Erfassung eines an der Baugruppe 12, d.h. eines bspw. an einer Leiterplatte 12a angeordneten Bildcodes, insbesondere eines Strichcodes, QR-Codes oder eines Datamatrix-Codes, ausgebildet, welcher Informationen über die zu bearbeitende Baugruppe 12 enthält. Die Steuereinrichtung 36 ist daher zur Ansteuerung der Verfahreinrichtung 26 basierend auf dem von der Digitalkamera 24 erfassten Bildcode ausgebildet. Somit kann die Detektionseinrichtung 22, je nach zu überwachender Baugruppe 12, durch die Verfahreinrichtung 26 verfahren werden, so dass die Detektionseinrichtung 22 bzw. die Digitalkamera 24 neuralgische Bereiche einer Baugruppe 12 überwachen kann.
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Mit den in den 2 und 3 gezeigten Lötanlagen 10 ist es auch möglich, eine Pinlänge von durch eine Leiterplatte 12a hindurchgesteckten Pins 42 eines elektronischen Bauteils 12b zu überprüfen. Somit kann insbesondere bei sogenannten THT-Bauteilen, deren Pins nach der sogenannten Durchsteckmontage (engl. through-hole technology) durch Öffnungen einer Leiterplatte hindurchgesteckt werden, eine korrekte Montage der Bauteile überwacht werden.
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Hierzu kann bspw. mit der Digitalkamera 24 der unterhalb der Fördereinrichtung 16 angeordneten Detektionseinrichtung 22, 22b eine Pinlänge eines eine Leiterplatte 12a auf deren Unterseite überragenden Pins 42 eines elektronischen Bauteils 12b, insbesondere eines THT-Bauteils, erfasst werden, wobei die erfasste Pinlänge dann mit einer in der Speichereinrichtung 38 der Steuereinrichtung 36 zuvor abgespeicherten Referenzpinlänge verglichen werden kann. Wenn die erfasste Pinlänge und die Referenzpinlänge nicht übereinstimmen, kann darauf geschlossen werden, dass das betreffende Bauteil 12 nicht korrekt montiert ist.
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Insgesamt können mit den in den 1 bis 3 gezeigten Lötanlagen 10 eine Vielzahl von Fehlern oder fehlerhaften Baugruppen 12 detektiert werden, wobei fehlerhafte Baugruppen 12 in der Lötanlage 10 nicht weiter bearbeitet werden. Eine fehlerhafte Baugruppe 12 wird in den sich anschließenden Maschinenmodulen bspw. nicht gefluxt, beheizt oder gelötet. Somit können Fehler können korrigiert werden, so dass weniger Ausschuss entsteht und insgesamt geringere Reworkkosten erreichbar sind. Daher kann mit den in den 1 bis 3 gezeigten Lötanlagen 10 eine kostengünstige Möglichkeit geschaffen werden, den Ausschuss einer Lötanlage 10 zu reduzieren.
