DE4137198C2 - Einrichtung zur Bereitstellung von Bauelementen - Google Patents

Description

Für die automatische Bestückung von Leiterplatten oder Kera­ miksubstraten mit SMD-Bauelementen wie Widerständen, Kondensa­ toren, Dioden, Transistoren und dgl. werden Bestückautomaten eingesetzt, die meist nach dem sog. Pick & Place Prinzip ar­ beiten. Die Zuführung der Bauelemente richtet sich dabei nach ihrem Anlieferungszustand. So stehen beispielsweise für Schüttgut, für Magazine und für Gurte entsprechende Zuführmo­ dule zur Verfügung. Über diesen Zuführmodulen und der im Be­ stückbereich ortsfest zentrierten Leiterplatte oder einem im Bestückbereich ortsfest zentrierten Keramiksubstrat bewegt sich ein Bestückkopf, der an eine frei programmierbare Posi­ tioniereinheit mit zwei Freiheitsgraden angeflanscht ist. Der zur Aufnahme der Bauelemente mit einer Saugpipette und zum Zentrieren der aufgenommenen Bauelemente mit zwei Zangenpaaren ausgerüstete Bestückkopf enthält weitere drei frei program­ mierbare Achsen für die Funktionen Heben und Senken der Saug­ pipette, Zentrieren der Bauelemente und Drehen der Bauele­ mente. Der Bestückkopf nimmt die Bauelemente an den Entnahme­ positionen der Zuführmodule mit Hilfe der Saugpipette auf, wo­ rauf das jeweils aufgenommene Bauelement mit Hilfe der beiden Zangenpaare in zwei Achsrichtungen zentriert, in die Einbau­ lage gedreht und in der vorgesehenen Bestückposition auf der Leiterplatte oder dem Keramiksubstrat abgesetzt wird. An­ schließend werden die derart bestückten Substrate zum Reflow- Löten weitergegeben, wobei die Oberflächenmontage der Bauele­ mente insbesondere durch die Dampfphasenlötung abgeschlossen wird.

Durch die US 493481 A ist eine Vorrichtung zur Bereitstel­ lung von Bauelementen in Zuführmodulen im Zugriffsbereich ei­ nes Bestückautomaten bekannt geworden. Die Zuführmodule sind auf einem in den Zuführbereich verfahrbaren Wagen angeordnet. Der Wagen ist in einer in X- Y- und Z-Richtung definierten Position lösbar am Bestückautomaten angekoppelt. Die Kopp­ lungseinrichtung ist im oberen Bereich des Wagens unmittelbar unterhalb der Zuführmodule angeordnet.

Bei den bekannten Bestückautomaten erfolgt die Bereitstellung der Bauelemente durch auf dem Maschinentisch im Zugriffsbe­ reich des Bestückkopfes in einer Reihe angeordnete Zuführmo­ dule (vgl. EP-A-0 016 368). Da die Zahl der Bauelementetypen, die auf dem Maschinentisch bereitgestellt werden können, be­ schränkt ist, muß die Bauelemente-Bereitstellung bei der Be­ stückung von Leiterplatten losbezogen umgerüstet werden. Beim Wechseln der einzelnen Zuführmodule oder von Einheiten mit mehreren Zuführmodulen ergeben sich unterschiedliche Belastun­ gen des Bestückautomaten in der Nähe des Bestückbereichs und damit auch unterschiedliche elastische Verformungen. Da die durch den Austausch unterschiedlich schwerer Zuführmodule be­ dingten elastischen Verformungen bis zu 0,2 mm betragen, kön­ nen die an die Genauigkeit der Bestückung gestellten hohen An­ forderungen nicht eingehalten werden.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zu­ grunde, eine Einrichtung zur Bereitstellung von Bauelementen zu schaffen, bei welcher die Bestückgenauigkeit beeinträchti­ gende elastische Verformungen des Bestückautomaten zumindest weitgehend ausgeschlossen werden können.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit der Ankopplung des die Zuführmodule tragenden Wagens an das Maschinenfundament und/oder an den fundamentna­ hen Bereich des Bestückautomaten die entsprechenden Kräfte entweder direkt oder auf möglichst kurzem Wege in das Maschi­ nenfundament eingeleitet werden und damit allenfalls minimale elastische Verformungen des Bestückautomaten auftreten. Durch die in X-, Y- und Z-Richtung definierte Position des Wagens ergeben sich auch definierte Entnahmepositionen der einzelnen Zuführmodule in bezug auf den Bestückkopf des Bestückautoma­ ten. Eventuell noch vorhandene Ungenauigkeiten können durch optische oder mechanische Abtastung des Wagens oder der ein­ zelnen Zuführmodule oder der einzelnen Bauelemente ermittelt und durch entsprechende Umrechnung bei der Bestückung korri­ giert werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprü­ chen 2 bis 8 angegeben.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 2 ermöglicht die Ankopplung des Wagens an ein Bodenteil, welches speziell an die Bedingun­ gen für eine genaue Ankopplung und Positionierung des Wagens angepaßt werden kann.

Gemäß den Ansprüchen 3 und 4 kann das Bodenteil auf einfache Weise mit Ankerschrauben im Fundament verankert und/oder mit Augenschrauben an zugeordneten Bolzen des Bestückautomaten be­ festigt werden.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 4 ermöglicht eine einfache und zuverlässige Positionierung des Wagens in X-Richtung.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 6 ermöglicht mit einem Minimum an baulichem Aufwand eine zuverlässige Positionierung des Wa­ gens in Y-Richtung.

Die Schwenkhebel gemäß Anspruch 7 ermöglichen auch bei einem hohen Gewicht des Wagens eine zuverlässige und genaue Positio­ nierung in Z-Richtung. Dabei ist es besonders günstig, wenn die Schwenkhebel gemäß Anspruch 8 zusätzlich auch noch die Kraft aufbringen, mit welcher der Wagen zur Definition seiner Lage in Y-Richtung gegen den Anschlag gedrückt werden muß.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Einrichtung zur Bereitstellung von Bauelementen, deren Zuführmodule auf einem Wagen angeordnet sind,

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein dem Wagen zugeordnetes Boden­ teil,

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Wagen im Radbereich und

Fig. 4 die Anlage des Wagens an einen Anschlag des Bodenteils im Detail.

Fig. 1 zeigt ein insgesamt mit Bt bezeichnetes Bodenteil, welches auf dem Maschinenfundament Mf eines durch strichpunk­ tierte Linien angedeuteten Bestückautomaten Ba aufliegt. Der Leiterplatten-Transport LT des Bestückautomaten Ba und die darauf fixierte Leiterplatte Lp sind ebenfalls durch strich­ punktierte Linien angedeutet. Ein Winkel W am stirnseitigen Ende des Bodenteils Bt trägt zwei gemäß Fig. 2 im Abstand zu­ einander angeordnete Augenschrauben As, die in zugeordnete Bolzen Bz des Bestückautomaten Ba eingehängt sind. Die beiden Bolzen Bz sind im fundamentnahen Bereich am Maschinengestell des Bestückautomaten Ba angebracht, so daß auf die Bolzen Bz ausgeübte Kräfte auf möglichst kurzem Wege in das Maschinen­ fundament Mf eingeleitet werden. Das Bodenteil Bt kann auch zur alleinigen oder zur zusätzlichen Befestigung im Maschinen­ fundament Mf verankert werden, so wie es in Fig. 1 durch eine Ankerschraube Ak angedeutet ist.

Auf dem Bodenteil Bt befindet sich ein Wagen W, der mit insge­ samt vier Rädern R ausgerüstet ist und mit Hilfe von vier Schwenkhebeln Sh des Bodenteils Bt in eine in Z-Richtung defi­ nierte Lage angehoben wurde. Die Betätigung der in ihrer He­ bellänge verstellbaren und endseitig mit Rollen Ro ausgerüste­ ten Schwenkhebel Sh erfolgt über einen Stell-Zylinder SZ und Zahnstangen Za, die mit Zahnrad-Segmenten ZS der Schwenkhebel Sh im Eingriff stehen.

Der Wagen W ist in Fig. 1 im angehobenen Zustand dargestellt, wobei sich die Rollen Ro der Schwenkhebel Sh in der strich­ punktiert dargestellten Lage befinden. In dieser Lage liegen die Rollen Ro der beiden dem Bestückautomaten Ba zugewandten Schwenkhebel Sh gemäß Fig. 4 an Klauen Kl des Wagens W an und drücken den Wagen W somit in Y-Richtung gegen zugeordnete An­ schläge A des Bodenteils Bt. Damit bewirken die Schwenkhebel Sh in Verbindung mit den Anschlägen A eine definierte Lage des Wagens W in Z-Richtung und in Y-Richtung.

Zur Definition der Lage des Wagens W in X-Richtung ist das Bo­ denteil Bt gemäß Fig. 2 mit einer mittig in Y-Richtung ver­ laufenden Führungsschiene Fs ausgerüstet. In dieser U-förmigen Führungsschiene Fs ist der Wagen W mit zwei horizontalen Füh­ rungsrädern Fr geführt, deren mittige Lage zwischen den Rädern R des Wagens W aus Fig. 3 ersichtlich ist.

In Fig. 2 sind insgesamt vier Stellschrauben St erkennbar, mit welchen die Lage des Bodenteils Bt in Z-Richtung justier­ bar ist. Fig. 2 zeigt auch zwei am Winkel W angebrachte Puf­ fer P, mit welchen Stöße beim Ankoppeln des Wagens W gedämpft werden.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel trägt der Wagen W mehrere durch strichpunktierte Linien dargestellte Zu­ führmodule Zu für gegurtete Bauelemente. Dabei sind ein Gurt mit G, eine Gurtspule mit Gs und die Spule zur Aufnahme der Abdeckfolie des Gurtes G mit Sp bezeichnet. Die Entnahmeposi­ tion für die Bauelemente des Zuführmoduls Z ist durch einen Pfeil Ep angedeutet.

Aus der vorstehenden Schilderung geht hervor, daß mit der Po­ sitionierung des Wagens W in X-, Y- und Z-Richtung sich auch die Entnahmepositionen Ep von auf dem Wagen W angeordneten Zu­ führmodulen Zu in einer definierten Lage befinden und damit auch die Bestückung der Leiterplatten Lp mit einer hohen Be­ stückgenauigkeit vorgenommen werden kann. Bei einem Loswechsel wird diese Bestückgenauigkeit durch die Ankopplung eines ande­ ren Wagens mit anderen Zuführmodulen nicht beeinträchtigt.

Claims (8)

1. Einrichtung zur Bereitstellung von Bauelementen, mit meh­ reren im Zugriffsbereich des Bestückkopfes eines Bestück­ automaten (Ba) angeordneten Zuführmodulen (Zu) für die einzelnen Bauelemente, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführmodule (Zu) auf einem in den Zugriffsbereich des Bestückkopfes verfahrbaren Wagen (W) angeordnet sind und daß der Wagen (W) in einer in X-, Y- und Z-Richtung defi­ nierten Position lösbar an das Maschinenfundament (Mf) und/oder an den Fundamentnahen Bereich des Bestückautoma­ ten (Ba) angekoppelt ist, wobei mit X die Querrichtung zur Ankoppelungsrichtung, mit Y die Ankoppelungsrichtung und mit Z die vertikale Richtung bezeichnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wagen (W) an ein auf dem Maschinenfundament (Mf) aufliegendes Bodenteil (Bt) angekoppelt ist und daß das Bodenteil (Bt) mit dem Maschinenfundament (Mf) und/oder dem fundamentnahen Bereich des Bestückautomaten (Ba) ver­ bunden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenteil (Bt) mit Ankerschrauben (Ak) im Maschi­ nenfundament (Mf) verankert ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenteil (Bt) mit zwei im Abstand zueinander an­ geordneten Augenschrauben (As) in zugeordnete Bolzen (Bz) des Bestückautomaten Ba eingehängt ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wagen (W) zur Definition seiner Lage in X-Richtung mit horizontalen Führungsrädern (Fr) in einer in Y-Rich­ tung verlaufenden Führungsschiene (Fs) des Bodenteils (Bt) geführt ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wagen (W) zur Definition seiner Lage in Y-Richtung mindestens ein Anschlag (A) des Bodenteils (Bt) zugeordnet ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wagen (W) zur Definition seiner Lage in Z-Richtung mit Hilfe von Schwenkhebeln (Sh) des Bodenteils (Bt) an­ hebbar ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 und Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wagen (W) im angehobenen Zustand mit den Schwenk­ hebeln (Sh) gegen den Anschlag (A) gedrückt ist.