DE3704414C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Materialversorgung von Bestückungsautomaten für Leiterplatten gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 6.

Zur Bestückung von Leiterplatten ist es in der elektrotech­ nischen Industrie allgemein üblich, Bestückungsautomaten und Bestückungsroboter zu verwenden. Die Versorgung der Bestückungsautomaten mit Bauelementen erfolgt üblicherweise über Bauelementerollen. Dabei sind die einzelnen Bauele­ mente, z. B. Widerstände oder Kondensatoren, in bandförmigen Trägern aus Papier eingeheftet. Bei einfachen Bestückungs­ automaten werden Bauelementerollen verwendet, bei denen die darin angeordneten Bauelemente der Bestückungssequenz ent­ sprechen. Komfortablere Bestückungsautomaten weisen einen sogenannten Sequenzer auf, der aus mehreren eingelegten Bauelementerollen in der erforderlichen Bestückungssequenz die Bauelemente entnimmt.

Aus der DE-OS 23 12 472 ist eine Einrichtung zum Sortieren von elektrischen Bauteilen für die mechanische Bestückung von Platten mit gedruckter Schaltung bekannt. Bei dieser Einrichtung ist ein bandförmiger, die Bauelemente aufnehmender Träger angeordnet, der von einer Vorratsspule zu einer Aufwickelspule motorisch bewegt wird. Der Träger, nämlich das Magazinierband, ist mit Schlitzen versehen, die das Einlegen von Bauteilen ermöglichen. Im ausgestreckten Zustand des Magazinierbandes sind die Schlitze offen. Wird das Magazinierband aber aufgerollt, so klemmen die Schlitze die eingelegten Anschlußenden der Bauteile ein. Im aufge­ rollten Zustand sind damit die Bauteile in den Schlitzen eingeklemmt. Das Magazinierband kann unmittelbar einer Be­ stückungsmaschine zugeführt werden, die aus dem Magazinier­ band die Bauelemente vollautomatisch entnimmt.

Zum Stand der Technik gehört weiterhin eine in der EP-OS 2 28 673 beschriebene Anordnung zur Materialversorgung von Bestückungsautomaten, die aus einer Kassette mit Vorratsspule und Aufnahme­ spule besteht, wobei die zu entnehmenden Bauelemente in Ausnehmungen eines Trägerbandes angeordnet sind. Ein Streifen sichert die Bauelemente in den Ausnehmungen. In einer Entnahmeposition können die Bauelemente aus den Ausneh­ mungen des Trägerbandes entnommen werden, ein Wiederfüllen des Trägerbandes in der Kassette ist dabei nicht vorge­ sehen.

Aus der DE-OS 27 03 671 ist eine Packung einer Mehrzahl von elektronischen Bauelementen entnehmbar, die aus einem Behälter besteht, der eine Vorratsspule mit einem darauf an­ geordneten Trägerband mit Bauelementen enthält. Der Behälter ist zur einmaligen Verwendung vorgesehen, wobei die Packung an einer Ecke eine Entnahmeöffnung aufweist, aus der das Trägerband herausgezogen wird.

Ein Problem bei sämtlichen Bestückungsautomaten und Bestückungsrobotern besteht in einem erforderlichenfalls schnellen Umrüsten. Gerade bei der Herstellung von Flach­ baugruppen unterschiedlicher Spezifikation und geringer Stückzahl ist eine erforderliche geringe Umrüstzeit der Bestückungsmaschine ein wesentlicher Kostenfaktor.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine An­ ordnung der eingangs genannten Art vollautomatisch auszu­ gestalten, so daß eine manuelle Handhabung der Bauelemente bzw. Bauelementeträger weder im Herstellerwerk noch beim Verbraucher erforderlich ist. Dabei soll insbesondere das manuelle Einfädeln in den Bestückungsautomaten entfallen und die Bauelemente sollen mit hoher Genauigkeit den Entnahmemechanismen der Bestückungsautomaten präsentiert werden.

Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung und einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die Ausbildung nach dem kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 und 6 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen gekennzeichnet.

Bei der Anordnung nach der Erfindung befinden sich die Bauelemente in Form einer Kette auf einem bandförmigen Trägergurt, der zwischen zwei Rollen in einer Kassette eingewickelt ist. Die Kassette hat definierte Stellen, an denen der Trägergurt abgegriffen und transportiert werden kann. Der Trägergurt weist im konstanten Abstand Bohrungen bzw. Ausnehmungen auf, um einen intermittierenden Betrieb zu ermöglichen.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung einer Kassette als Vorratsbehälter für die Bauelemente kann die Versorgung der Bestückungsautomaten vollständig automatisch erfolgen. Ein Ein­ fädeln dieses bandförmigen Bauelementeträgers ist nicht not­ wendig.

Dadurch, daß die Bauelemente auf dem Träger verrastbar angeord­ net sind, können die Kassetten mehrfach genutzt werden. Ein den Betriebsablauf störender Abfall entsteht nicht.

Die Verwendung eines biegesteifen Trägergurtes zur Aufnahme der Bauelemente verhindert wegen seiner hohen Lagegenauigkeit ein Klemmen der Bauelemente.

Um ein leichtes Entnehmen der Bauelemente aus den Rastöff­ nungen des Trägergurtes bewerkstelligen zu können, ist bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung der Trägergurt im Bereich der Entnahmeöffnung derart geführt, daß die Anschlußdrähte des eingerasteten Bauelementes infolge Auseinanderspreizen der Rastöffnungen ohne Krafteinwirkung auf die Anschlußdrähte und ohne Reibung im Rastpunkt freigegeben werden. Zu diesem Zwecke kann auch noch zusätzlich eine ge­ eignete Vorrichtung vorgesehen sein, die den Trägergurt von der der Rastöffnung gegenüberliegenden Seite aus mit vertikalen Bewegungen bogenförmig durchbiegt.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Kassetten in den Kassettenaufnahmebereichen der Bestüc­ kungsautomaten in eine Arbeitsposition oder in eine Bereitstel­ lungsposition verbringbar, wobei in der Arbeitsposition die Ent­ nahme der Bauelemente zur Bestückung möglich ist, in der Bereit­ stellungsposition ein Austausch der Kassette.

Damit ist es möglich, die Kassetten ohne Funktionsunter­ brechung auszutauschen. Da ein manuelles Einfädeln entfällt, ist ein Wechsel zwischen Arbeitsposition und Bereitstellungs­ position automatisch möglich.

Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen darge­ stellt und werden im folgenden beispielsweise näher beschrie­ ben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der vollautomatischen Ma­ terialversorgung von entlang einer Fertigungsstraße angeord­ neten Bestückungsautomaten,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer die Bauelemente auf­ nehmenden Kassette,

Fig. 3 eine schematische Darstellung in Draufsicht des zum Bei­ spiel aus Kunststoff bestehenden Bauelementeträgergurtes,

Fig. 4 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Bauelementeträ­ gergurtes der Fig. 3 und

Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung der Entnahmestation für die Bauelemente in einem Bestückungsautomaten bei eingeleg­ tem Kassettenbehälter.

In einer hier nur schematisch dargestellten Einrichtung zur Be­ stückung von Leiterplatten mit Bauelementen, beispielsweise Widerständen oder Kondensatoren, sind - wie in der Fig. 1 darge­ stellt - entlang einer Fertigungsstraße FS mehrere Bestückungs­ automaten bzw. Bestückungsroboter BA 1 bis BA 5 in bekannter Weise nebeneinander angeordnet. Jedem dieser Bestückungsauto­ maten BA 1 bis BA 5 ist ein sogenannter Sequenzer S 1 bis S 5 zuge­ ordnet, der in üblicher Weise aufgebaut ist und der die Aufgabe hat, das entsprechende, in die Leiterplatten einzufügende Bau­ element auszuwählen. Die Versorgung der Bestückungsautomaten BA 1 bis BA 5 selbst erfolgt dabei über kassettenförmige Behälter K (Fig. 2), in denen die Bauelemente auf Trägergurten aufgespult sind. Zu diesem Zwecke enthalten die aus z. B. thermoplastischem Kunststoff ausgebildeten Kassetten K eine Aufwickelspule AS und eine Vorratsspule VS zur Aufnahme von entsprechend den Fig. 3 und 4 ausgeformten Trägergurten T. Die Trägergurte T bestehen dabei z. B. aus verschleißfestem, elastischem Kunststoff wie Sili­ kongummi und weisen an den Rändern Transportlöcher TO auf. Ein die Bauelemente B (dargestellt ist ein Widerstand) aufnehmender Bereich der Trägergurte T ist durch schienenförmige Halterungen H begrenzt. In den Halterungen H sind einseitig offene Rastöff­ nungen R mit einem Öffnungswinkel von z. B. 60° angeordnet, in denen die Bauelemente B über ihre Anschlußleitungen AL verrastet werden. Verbunden sind die beiden Halterungen H über Stege ST, die für die notwendige Stabilität der Trägergurte (bandförmige Träger) sorgen und die entsprechend der Breite der aufnehmenden Bauelemente B (Teilungsabstand) nebeneinander angeordnet sind. Um das breite Spektrum der Bauelemente abzudecken, werden ge­ normte Teilungsabstände vorgesehen.

In der Kassette K werden die auf der Vorratsspule VS aufgewic­ kelten Trägergurte T zur Abwickelspule AS geführt und zwar über einen von außen zugänglichen Entnahmebereich EB der Kassette K (Fig. 2). Die Kassette K weist weiterhin eine Aufnahmeöffnung A für ein Entnahmewerkzeug EW für die Bauelemente auf. Um eine störungsfreie Durchführung des Trägergurtes T durch den Ent­ nahmebereich zu gewährleisten, sind in der Kassette K selbst - hier nur schematisch dargestellt - Führungsbleche FB angeordnet.

Zur Erzeugung eines notwendigen Haltemomentes und zum Aufspulen des Trägergurtes T auf der Aufwickelspule AS sind die Aufwickel­ spule AS und die Vorratsspule VS über Kupplungsstücke KS von außen zugänglich. Weiterhin weist das Gehäuse der Kassette K Bohrungen BO auf, die dazu dienen, die Kassette mit entsprechen­ den Handhabungsautomaten greifen und transportieren zu können sowie in der Bauelementeentnahmestation zu fixieren. Weiterhin ist die Kassette K mit einem Datenfeld DF, das sich an der Außenseite der Kassette K befindet, versehen, auf dem die Art bzw. der Bauelementeinhalt der Kassette K codiert ist. Dieses Datenfeld - das z . B. aus einem Strichcode bestehen kann oder aus einem Magnetstreifen - wird durch entsprechende Datenlese­ geräte in den Sequenzern S 1 bis S 5 bzw. der Bestückungsautoma­ ten BA 1 bis BA 5 erfaßt und ausgelesen.

Um die Bauelemente B mit ihren Zuleitungen AL aus dem Träger­ gurt T entnehmen zu können, sind jedem Bestückungsautomaten BA 1 bis BA 5 Bauelementeentnahmestationen entsprechend der An­ zahl der Bauelemente (Fig. 5) zugeordnet.

Die Kassetten K werden dabei zunächst in eine hier nicht dar­ gestellte Kassettenwechseleinrichtung eingeschoben, die eine Arbeitsstellung und eine Versorgungsstellung aufweist. In der in der Fig. 5 dargestellten Arbeitsstellung der Kassette, in der sie in einer Kassettenaufnahme in der Bauelemententnahmestation verrastet ist, entnimmt der Bestückungsautomat BA über ent­ sprechende Entnahmewerkzeuge die Bauelemente B nach Bedarf.

Zu diesem Zweck wird in die von außen zugängliche Ausnehmung A ein Unterwerkzeug U, das zur Entnahme des Bauelementes B in der entsprechend dargestellten Pfeilrichtung motorisch bewegt wird, eingeführt (Fig. 5). Das Unterwerkzeug U weist zwei Greifer G auf, die bei einer Bewegung des Unterwerkzeuges U zur Entnahme eines Bauelementes B geöffnet unter die Anschlußleitungen AL des im Trägergurt T gehaltenen Bauelementes B fahren. Gleichzeitig wird im Entnahmebereich EB der Trägergurt T von oben durch einen Niederhalter leicht in Richtung Greiferbacken G gedrückt bzw. durchgebogen. - Die Gurtführung F ist hierzu im Entnahmebereich EB freigearbeitet.

Infolge einer damit entstehenden Verformung des Trägergurtes T öffnet sich die Rastöffnung R und gibt das eingerastete Bauelement B frei. Dieses wird so vom Niederhalter ohne Belastung der An­ schlußleitungen AL des Bauelementes B und ohne Verschleiß der Rastöffnung R des Trägergurtes T in die Greiferbacken G überge­ ben und gefaßt. Der Niederhalter fährt zurück, gleichzeitig wird ein Oberwerkzeug O mit zwei Greifstücken G von oben her gegen die Anschlußleitungen AL geführt. Das Oberwerkzeug O kann wahlweise für drei Funktionen ausgebildet werden:

○ Entnahmevorgang einleiten
○ Formbiegen der Bauelementeanschlußdrähte
○ Verifizierung der Bauelementeeigenschaften.

Der Kassettenantrieb erfolgt ähnlich wie bei einer Tonband­ kassette, wobei jedoch keine kontinuierliche, sondern eine intermittierende Bewegung erforderlich ist. Ein hier nicht dargestellter Antrieb, der über entsprechende Stiftenräder SA in die Transportöffnungen des Trägergurtes T eingreift, sorgt für den intermittierenden Transport. Führungen F, die im Be­ reich der Stiftenräder SA angeordnet sind, bewerkstelligen eine exakte Führung des Transportbereiches des Trägergurtes T. Die Aktivierung des Antriebes wird durch eine entsprechende hier nicht dargestellte Abtasteinrichtung in der Bauelementeent­ nahmestation ausgelöst. Zur Kennzeichnung des Bandanfanges und des Bandendes können auf dem Trägergurt T an beiden Enden Markierungen, z. B. Magnet- oder Lichtstreifen, angeordnet sein. Es ist auch möglich, noch bei einer z. B. 80% des Volumens ent­ sprechenden Bandlänge zusätzlich Markierungen vorzusehen, um ein Alarmsignal zur Initiierung der Nachschubversorgung ein­ zuleiten.

Mit Hilfe der Kassetten läßt sich nun entsprechend der Fig. 1 eine vollautomatische Materialversorgung der Bestückungsauto­ maten organisieren:

Eine zentrale rechnergesteuerte Fertigungssteuerung ZFS für die Bestückungsautomaten erfaßt die in einem Lager L angeordne­ ten Bauelementekassetten und steuert deren Transport vom Waren­ eingang WE bis zu den Bestückungsautomaten BA vollautomatisch. Die wiederverwendbaren Kassetten werden dabei extern z. B. bei einem Zulieferer bestückt und zum Wareneingang WE geliefert. Nach Eingangsprüfung bei der Wareneingangsstelle - die eben­ falls vollautomatisch über eine entsprechende Abtasteinrichtung erfolgen kann - werden die Kassetten im Lager L abgelegt. Das Erfassen der eingegangenen Kassetten in der Wareneingangs­ stelle und das Ablegen im Lager L, das über entsprechende auto­ matisierte Handhabungsgeräte erfolgt, wird ebenfalls von der zentralen Fertigungssteuerung ZFS überwacht.

Stellt nun die zentrale Fertigungssteuerung ZFS an der Ferti­ gungsstraße FS einen Kassettenbedarf an den entsprechenden Be­ stückungsautomaten fest, so aktiviert sie eine entsprechend ausgebildete automatische Handhabungseinrichtung AH in Form eines Transportroboters, der aus dem Lager L die entsprechenden Kassetten über ihre Bohrungen BO erfaßt und den Bestückungs­ automaten zuführt. Die Bestückungsautomaten und damit die Sequenzer S 1 bis S 5 enthalten eine Kassettenwechseleinrichtung, die eine Arbeitsstellung und eine Versorgungsstellung hat. Von der Kassette in der Arbeitsstellung entnimmt der Bestückungs­ automat BA 1 bis BA 5 die Bauelemente nach Bedarf. Die Versor­ gungsstellung dient zur Be- und Entladung der vollen bzw. leeren Kassetten, wobei der Be- und Entladevorgang automatisch über die Handhabungseinrichtung AH erfolgt. Leere Kassetten werden den Kassettenwechslereinrichtungen von der automatischen Handhabungseinrichtung entnommen und z. B. auch im Lager in einem Warenausgangsbereich abgelegt. Von dort aus werden sie zur erneuten Bestückung den Zulieferern zugeführt.

Claims (7)

1. Anordnung zur Versorgung von Bestückungsautomaten (BA 1 bis BA 5) für Leiterplatten mit Bauelementen, mit einem wiederverwendbaren bandförmigen Träger (T), auf dem die Bauelemente lösbar verrastet sind und der aus einem eine Vorratsspule (VS) auf­ weisenden Vorratsbereich in einen eine Aufnahmespule (AS) aufweisenden Aufnahmebereich bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Vor­ ratsspule (VS) und Aufnahmespule (AS) in einer auswechsel­ baren, eine Entnahmeöffnung (EB) für die Bauelemente auf­ weisenden Kassette (K) angeordnet sind und daß der bandförmige Träger (T) einen mit Transportöffnungen (TO) versehenen Trägergurt aufweist, dessen die Bauelemente (B) aufnehmender Bereich beidseitig von einseitig offene Rastöffnungen (R) für die Anschlußleiter (AL) der Bauelemente (B) aufweisen­ den, schienenförmigen Halterungen (H) begrenzt ist, wobei die Halterungen über im Bauelementeabstand versetzt ange­ ordnete Verbindungsstege (ST) miteinander in Verbindung stehen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel, die den bandförmigen Trägergurt (T) im Bereich der Entnahmeöffnung (EB) von der der Rastöffnung (R) gegenüberliegenden Seite her senkrecht zur Gurtebene bogenförmig derart durchbiegen, daß die Anschluß­ drähte des eingerasteten Bauelements infolge Auseinander­ spreizens der Rastöffnungen (R) freigegeben werden.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kassette eine Aufnahmeöffnung (A) für ein Ent­ nahmewerkzeug (EW) für die Bauelemente aufweist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Entnahmewerkzeug (EW) mit einem dem Bestückungsautomaten (BA) zugeordneten Oberwerkzeug (O) derart zusammenwirkt, daß bei einer Entnahme des Bauelementes gleichzeitig ein Formbiegen der Anschlußleiter (AL) des Bauelementes (B) sowie eine Verifizierung der Bauelementeeigenschaften er­ folgen kann.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kassettengehäuse eine maschinenlesbare Codierung (DF) auf­ weist.

6. Verfahren zur Versorgung von Bestückungsautomaten (BA) für Leiterplatten mit auf bandförmigen Trägern (T) ange­ ordneten Bauelementen mittels der Anordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

• - in einem Lager (L) werden maschinenlesbar codierte Kassetten (K) gelagert, die motorisch antreibbar ausgebildete bandförmige Träger (T) mit darauf angeord­ neten Bauelementen (B) aufweisen,
• - abhängig vom Bedarf der Bestückungsautomaten (BA) ent­ nimmt eine automatische Handhabungseinrichtung (AH) dem Lager (L) entsprechende Kassettenbehälter (K) und führt sie den Bestückungsautomaten (BA) zu.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein die Kassetten (K) auf­ nehmender Kassettenaufnahmebereich der Bestückungsautomaten (BA) als Kassettenwechseleinrichtung ausgebildet ist, der eine Arbeitsposition und eine Bereitstellungsposition auf­ weist, wobei die Arbeitsposition eine Entnahme der Bauele­ mente zur Bestückung ermöglicht, die Bereitstellungsposition einen Austausch der Kassetten.