DE4218064C2 - Dosierverfahren zum volumengenauen Auftragen von Klebstoff-Tropfen auf ein Substrat - Google Patents
Dosierverfahren zum volumengenauen Auftragen von Klebstoff-Tropfen auf ein SubstratInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Dosierverfahren zum volumen
genauen Auftragen von Klebstoff-Tropfen auf ein Substrat.
In der DE-OS 40 12 879 ist ein Verfahren beschrieben, bei
dem zur automatischen Bestückung von Leiterplatten mit SMD-
Bausteinen für die Oberflächen-Montage durch eine in einer
Positioniereinheit angeordnete Dosiervorrichtung zunächst
Klebstoff-Tropfen auf die Leiterplatte aufgebracht werden.
Auf diese Klebstoff-Tropfen werden dann die SMD-Bausteine
aufgesetzt. Der Klebstoff härtet durch die Einwirkung von
Temperatur oder UV-Strahlung aus. Die SMD-Bausteine sind
dann in der richtigen Lage auf der Leiterplatte so fest fixiert,
daß die elektrische Verbindung im Schwallbad, durch
Reflowlöten - oder durch Löten in der Dampfphase - hergestellt
weden kann. Die zum Auftragen von Klebstoff-Tropfen
eingesetzten Dosiervorrichtungen bestehen im wesentlichen
aus einer mit Druckluft über ein Druckventil beaufschlagbaren
Klebstoff-Kartusche und einer in die Klebstoff-Kartusche
eingesetzten Dosierdüse.
Bei der Klebstoffauftragung wird dabei wie folgt vorgegangen.
Zunächst wird die Klebstoff-Kartusche durch Einschalten
des Druckventils mit Druckluft beaufschlagt. Es wird
dann fortlaufend in bestimmten Zeitintervallen der in der
Klebstoff-Kartusche herrschende Druck gemessen. Es wird
eine dem jeweils an einem vorbestimmten Zeitintervall ge
messenen Druckwert entsprechende Auftragungsmenge aus der
Tabelle eines Speichers ausgelesen. Die aufeinanderfolgend
ausgelesenen Auftragungsmengen werden aufaddiert und die
gebildete Summe wird mit einem vorgegebenen Sollwert für
die gewünschte Auftragungsmenge verglichen. Schließlich
wird der Dosiervorgang bei Erreichen des vorgegebenen Soll
wertes durch Abschalten des mit der Klebstoff-Kartusche
verbundenen Druckventils beendet.
Bei einer derartigen Vorgehensweise besteht ein Problem
darin, daß bei Erreichen des vorgegebenen Sollwertes für
die gewünschte Auftragungsmenge und bei Beendigung des Dosier
vorganges infolge der Abschaltverzögerung des genannten
Druckventils und des nicht definierten Abfalles des
Druckes in der Klebstoff-Kartusche weiterhin Klebstoff aus
der Düse der Klebstoff-Kartusche ausgegeben wird. Dies hat
zur Folge, daß die tatsächlich ausgegebene Auftragungsmenge
nicht genau dem gewünschten Sollwert entspricht, sondern
größer ist. Da sowohl der Druck in der Klebstoff-Kartusche
als auch die Abfallverzögerung die nach der Beendigung des
Dosiervorganges, d. h. nach Abschalten des Druckventils,
ausgegebene Auftragungsmenge beeinflussen, schwanken diese
Auftragungsmengen, so daß auch die insgesamt ausgegebenen
Auftragungsmengen schwanken und nicht definiert sind.
Aus der Druckschrift EP 0 304 396 A1 geht ein Dosiergerät
zum Dosieren und Auftragen von flüssigen oder pastösen Medien,
beispielsweise von Klebstoffpunkten auf eine Leiterplatte
hervor, bei der über einen Füllstandssensor der
Füllstand des Klebstoffes in der Kartusche des Dosiergerätes
erfaßt und die Druckbeaufschlagung abhängig vom Füllstand
geändert wird. Dabei berechnet ein Rechner abhängig
vom Füllstand in der Kartusche und der gewünschten Aus
bringungsmenge und über den Druck, der konstant gehalten wird,
die Dosierzeit.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein
Dosierverfahren zum volumengenauen Auftragen von Klebstoff-
Tropfen auf ein Substrat anzugeben, bei dem die tatsächlich
ausgegebenen Auftragungsmengen möglichst genau einem
vorgegebenen Sollwert entsprechen.
Diese Aufgabe wird durch ein Dosierverfahren gemäß dem
Patentanspruch 1 gelöst.
Der wesentliche Vorteil besteht darin, daß bei Ausübung des
erfindungsgemäßen Verfahrens vor der Abschaltung des Druckventils
in bestimmten Zeitintervallen für den jeweils
herrschenden Druck in der Klebstoff-Kartusche die Auftra
gungsmenge ermittelt wird, die bei einem Abschalten des
Druckventils bei diesem Druck zu erwarten wäre, und daß
der tatsächliche Abschalt-Zeitpunkt so festgelegt wird, daß
die tatsächlich bereits aufgetragene Auftragungsmenge zu
sammen mit der noch zu erwartenden Auftragungsmenge dem ge
wünschten Sollwert entspricht. Bei Anwendung des erfin
dungsgemäßen Verfahrens lassen sich daher vorteilhafterweise
genau vorbestimmte Auftragungsmengen reproduzierbar
erreichen. Da die nach Abschaltung des Druckventils noch
zu erwartenden Auftragungsmengen im Vergleich zu den
tatsächlichen Auftragungsmengen vor allem bei kleinen
Druckbeaufschlagungszeiten der Klebstoff-Kartusche ver
gleichsweise groß sind und daher bei den bekannten Verfahren
bei kleinen Dosierzeiten relativ große Fehler verursachen,
eignet sich das vorliegende Verfahren insbesondere
auch für kleine Druckbeaufschlagungszeiten, die erwünscht
sind, da Bestückungsautomaten schnell arbeiten sollen.
Bei einem ersten bevorzugten, besonders einfachen Dosier
verfahren wird die nach dem Abschalten noch zu erwartende
Auftragungsmenge als Funktion des Abschaltdruckes ermittelt.
Bei einem weiteren bevorzugten, besonders genauen Dosier
verfahren wird die nach dem Abschalten noch zu erwartende
Auftragungsmenge als Funktion des Abschaltdruckes und des
Füllstandes ermittelt. Dabei ist es bei diesem Verfahren
möglich, den Füllstand einerseits über die Steigung der gerade
durchlaufenen Druck/Zeit-Funktion zu ermitteln oder
quasi "selbstlernend" aus einer vorangehenden Setzoperation,
bei der für einen beliebigen Abschaltdruck die danach
noch abgegebene Auftragungsmenge ermittelt wurde, zu be
stimmen. Bei dem zuletzt beschriebenen Vorgang werden vor
teilhafterweise auch mechanische Veränderungen, z. B.
Alterungsvorgänge, am Druckventil berücksichtigt.
Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen
im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Durch
führung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2 ein Druck/Zeit-Diagramm;
Fig. 3 ein weiteres Druck-Zeit-Diagramm, das verschiedene
Füllstände in der Kartusche berücksichtigt.
Zu der Erfindung führten die folgenden Überlegungen. Bei
der Druckbeaufschlagung von Klebstoff-Kartuschen
(sogenanntes "Druckluft-Dispensern"), die durch ein
zeitgesteuert ein- und wieder ausgeschaltetes Druckventil
druckbeaufschlagt werden, wird die pro Dosiervorgang
ausgegebene Auftragungsmenge durch die Abschaltverzögerung
des Druckventils, die mindestens 20 ms beträgt,
mitbestimmt. Dies bedeutet, daß die jeweils tatsächlich
ausgegebenen Auftragungsmengen auch dann sehr ungenau sind,
wenn der das Druckventil steuernde Zeitgeber sehr genau
arbeitet. Erfindungsgemäß kann eine Abhilfe durch
Berücksichtigung der Abschaltverzögerung als Funktion des
Abschaltdruckes geschaffen werden. Anders ausgedrückt kann
aufgrund der einem Mikroprozessor zur Verfügung stehenden
Informationen für jeden beliebigen Abschaltdruck im voraus
die bei diesem Abschaltdruck aufgrund der
Abschaltverzögerung und des verzögerten Druckabfalls
des Druckventils noch zu erwartende
Auftragungsmenge ermittelt werden. Die tatsächliche Ab
schaltung des Druckventils erfolgt dann bei demjenigen Ab
schaltdruck, bei dem die Summe der bei diesem Abschaltdruck
bereits ausgegebenen Auftragungsmenge und der für diesen
Abschaltdruck ermittelten, aufgrund der Abschaltverzögerung
und des verzögerten Druckabfalls
noch zu erwartenden Auftragungsmenge einem gewünschten
Sollwert entspricht. Da der Druckverlauf als Funktion der
Zeit auch von dem jeweiligen Füllstand in der Klebstoff-
Kartusche abhängt, kann auch der Füllstand ermittelt und
berücksichtigt werden.
In der Fig. 1 ist eine Klebstoff-Kartusche mit 1 be
zeichnet. Die Düse der Kartusche 1, durch die der Klebstoff aus
gegeben wird, ist mit 2 bezeichnet. Über eine Leitung 3
werden von einem Mikroprozessor 4 ausgegebene Steuersignale
an ein Druckventil (nicht dargestellt) angelegt, das die
Druckzufuhr zur Kartusche 1 einschalten oder unterbrechen
kann. Der Mikroprozessor 4 empfängt an seinem Eingang 4-1
ein den Druck in der Kartusche 1 anzeigendes Signal eines
Druckmessers 5. An einem Eingang 4-2 kann dem Mikrocomputer
4 ein die Temperatur des in der Kartusche befindlichen
Klebstoffes anzeigendes Signal von einer Temperaturmeßeinrichtung
6 zugeführt werden. Schließlich stehen dem
Mikroprozessor 4 am Eingang 4-3 in einem Speicher 7
gespeicherte Informationen zur Verfügung, aus denen er die
aufgrund der Abschaltverzögerung und des verzögerten Druckabfalles
des Druckventils bei
einem Abschaltdruck noch zu erwartenden Auftragungsmengen
ermitteln kann.
Es wird nun eine erste Ausführungsform des vorliegenden
Verfahrens anhand der Fig. 2 näher erläutert.
In der Fig. 2 ist der Druckverlauf in der Klebstoff-
Kartusche während eines Dosiervorganges in Abhängigkeit von der
Zeit dargestellt. Bei einer Setzoperation eines Klebstoff-
Tropfens wird das Druckventil zum Zeitpunkt t1 eingeschaltet
und zum Zeitpunkt t2 bei einem Abschaltdruck PAbs
ausgeschaltet. Infolge einer Abschaltverzögerung des
Druckventils spricht dieses erst zum Zeitpunkt t3 an, so
daß in der Zeitspanne t3-t2 entsprechend dem Druckaufbau in
der Klebstoff-Kartusche 1 weiter Klebstoff ausgetragen
wird. Zum Zeitpunkt t3 wird dann das Druckventil
geschlossen und der Druck in der Klebstoff-Kartusche 1
fällt auf 0 ab. Auch während dieser Abfallzeit wird weiter
Klebstoff ausgetragen.
Um dies zu berücksichtigen, wird wie folgt vorgegangen.
Nach dem Einschaltzeitpunkt t1 wird nach dem bekannten
Integrationsverfahren fortlaufend an bestimmten
Zeitintervallen die jeweils ausgetragene Auftragungsmenge
M, durch Druckbestimmung in der aus der eingangs bereits
genannten DE-OS 40 12 879 beschriebenen Weise, ermittelt.
Gleichzeitig wird bei jedem oder bestimmten dieser
Zeitintervalle aus den im Speicher 7 zur Verfügung
stehenden Informationen ermittelt, welche Auftragungsmenge
m bei einer Abschaltung des Druckventils bei diesem
Zeitintervall aufgrund der Abfallverzögerung des
Druckventils noch zu erwarten wäre. Wenn die Summe M+m
der tatsächlich ausgegebenen Auftragungsmenge M und der
aufgrund der Abfallverzögerung des Druckventils noch zu
erwartenden Auftragungsmenge m einem vorgegebenen Sollwert
S entspricht, wird das Druckventil abgeschaltet.
Beispielsweise sind im Speicher 7 die entsprechenden In
formationen in Form der folgenden Tabelle I enthalten.
Die Spalte PAbs enthält Werte möglicher Abschaltdrücke. Die
Spalte DAZ enthält diejenigen Werte der zum Zeitpunkt des
entsprechenden Abschaltdruckes tatsächlich ausgegebenen
Auftragungsmengen und die Spalte DAZAbfall enthält
diejenigen Werte, die aufgrund der Abfallverzögerung bei
dem entsprechenden Abschaltdruck noch zu erwarten sind.
Da die Werte DAZ und DAZAbfall auch von der Art des in der
Klebstoff-Kartusche 1 befindlichen Klebstoffes abhängen,
können für verschiedene Arten von Klebstoff im Speicher 7
spezielle Tabellen enthalten sein, die in Abhängigkeit von
dem tatsächlich gerade verwendeten Klebstoff angewendet
werden.
In der Fig. 3 ist ein weiteres Druck/Zeit-Diagramm dar
gestellt, wobei die Kurve F1 den Druckverlauf bei einer
leeren Kartusche und die Kurve FN den Druckverlauf bei
einer vollen Kartusche zeigt. Zwischen diesen beiden Kurven
liegen beliebig viele weitere Kurven F2, F3, . . ., die den
Füllständen zwischen dem Füllstand F1 und dem Füllstand FN
entsprechen. Es ist nun erforderlich, daß der
Mikroprozessor 4 ermittelt, welcher Füllstand gerade
vorherrscht. Zu diesem Zweck kann der Speicher 7 die
folgende Tabelle II enthalten.
In dieser Tabelle II sind in der Spalte PAbs wieder die
verschiedenen Druckwerte enthalten. Eine Spalte DAZ enthält
die Werte der für den entsprechenden Abschaltdruck PAbs
tatsächlich ausgetragenen Klebstoffmenge DAZ. Für jeden
Füllstand F1, F2, . . ., FN ist eine Spalte vorhanden, die die
noch zu erwartende Auftragungsmenge DAZAbfall enthält. Um
festzustellen, welche der Spalten F1, F2, . . ., FN gerade
anzuwenden ist bzw. welcher Füllstand in der Klebstoff-
Kartusche 1 gerade vorherrscht, kann der Mikroprozessor 4
in der folgenden Weise vorgehen.
1. Es wird die Steigung der gerade anzuwendenden Kurve F1,
F2, . . ., FN durch Erfassen der Druckwerte bei zwei verschiedenen
Zeitintervallen des Bereiches t2-t1 bestimmt. Der
Mikroprozessor weiß dann, welche der Spalten F1, F2, . . ., FN
anzuwenden ist.
2. Ein anderes Verfahren besteht darin, daß der Mikro
prozessor 4 in der ihm zur Verfügung stehenden Tabelle II
in Abhängigkeit von den bei einer vorangehenden Setzoperation
ermittelten Werte DAZ und DAZAbfall feststellt, in
welcher Spalte F1, F2, . . ., FN die gerade passendsten Werte
enthalten sind. Im Gegensatz zum Verfahren gemäß Punkt 1.
wird also nicht eine bestimmte Kurve ermittelt, die dann
weiterhin angewendet wird, sondern es wird bei einer
vorangehenden Setzoperation bei einem bestimmten Druck PAbs
abgeschaltet und die dann noch zu erwartende
Auftragungsmenge DAZAbfall durch Integration ermittelt.
Daraufhin wird festgestellt, in welcher Spalte F1, F2, . . .,
FN sich für diesen Abschaltdruck PAbs der diesem zuvor
ermittelten Integrationswert DAZAbfall nächstliegende Wert
befindet. Diese Spalte wird dann weiterhin angewendet.
Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, daß nicht nur der
Füllstand berücksichtigt wird, sondern daß auch automatisch
andere Vorgänge, z. B. mechanische Veränderungen des
Druckventils oder Veränderungen der Länge der
Druckleitungen etc., automatisch berücksichtigt werden.
Claims (5)
1. Dosierverfahren zum volumengenauen Auftragen von Klebstoff-
Tropfen auf ein Substrat mit den folgenden Schritten:
- a) Vorgabe eines Sollwertes der aufzutragenden Auftragungsmenge;
- b) Einschalten des Druckventils der Klebstoff-Kartusche (1);
- c) Ermitteln von Werten der in der Klebstoff-Kartusche herrschenden Drücke in bestimmten Zeitintervallen und Auslesen der den jeweiligen Druckwerten zugeordneten, tatsächlich bereits ausgegebenen Auftragungsmengen (DAZ) aus einem Speicher;
- d) Summenbildung aus der tatsächlich bereits ausgegebenen Auftragungsmenge (DAZ) und einer infolge der Abschaltverzögerung und des verzögerten Druckabfalles des Druckventils bei dem jeweiligen Druckwert noch zu erwartenden Auftragungsmenge (DAZAbfall) aus dem Speicher, in dem diese noch zu erwartenden Auftragungsmengen druckabhängig gespeichert sind und
- e) Abschalten des Druckventils, wenn die gebildete Summe dem Sollwert entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
Werte der noch zu erwartenden Auftragungsmenge (DAZAbfall)
jeweils in Abhängigkeit vom Druck (PAbs) für verschiedene
Arten von Klebstoffen gespeichert sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
Werte der noch zu erwartenden Auftragungsmenge (DAZAbfall) in
Abhängigkeit vom Druck (PAbs) für verschiedene Klebstoff-
Füllstände in einem Speicher eines Mikroprozessors (4)
gespeichert sind.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Mikroprozessor (4) zur Ermittlung des jeweiligen
Füllstandes aus wenigstens bei zwei Zeitintervallen
gemessenen Druckwerten in der Klebstoff-Kartusche (1) die
Steigung der jeweiligen Druck/Zeit-Funktion (F1, F2, . . ., FN)
ermittelt.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Mikroprozessor bei einer Operation zum Setzen eines
Klebstoff-Tropfens für einen bestimmten Abschaltdruck (PAbs),
bei dem das Druckventil abgeschaltet wird, die noch zu
erwartende Auftragungsmenge (DAZAbfall) durch Messen des
Druckes bei vorgegebenen Zeitintervallen und Aufaddieren der
den Druckwerten zugeordneten Auftragungsmengen ermittelt und
bei einer nachfolgenden Setzoperation aus den für
verschiedene Füllstände jeweils gespeicherten, noch zu
erwartenden Auftragungsmengen (DAZAbfall) für den Abfalldruck
ermittelt, welche dieser für verschiedene Füllstände
gespeicherten, zu erwartenden Auftragungsmengen (DAZAbfall)
der zuvor ermittelten Auftragungsmenge (DAZAbfall) am
nächsten kommt, und dann die dem entsprechenden Füllstand
zugeordneten Werte anwendet.
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- 1992-06-01 DE DE4218064A patent/DE4218064C2/de not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19609094A1 (de) * | 1995-03-09 | 1996-09-12 | Martin Umwelt & Energietech | Einrichtung zur Erkennung des Füllstandes der Kartusche einer Dosiereinrichtung |
DE19609094C2 (de) * | 1995-03-09 | 2000-07-20 | Martin Umwelt & Energietech | Einrichtung zur Erkennung eines bestimmten Füllstandes einer über ein Ventil druckbeaufschlagten Kartusche einer Dosiereinrichtung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4218064A1 (de) | 1993-12-09 |
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