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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Bauelementbestückungsmaschine mit einem Rahmen
und mit einer Transportvorrichtung zum Transportieren von Leiterplatten
in einer X-Richtung, wobei die Transportvorrichtung wenigstens einen
Transportbalken aufweist, der sich in der X-Richtung erstreckt,
wobei der Balken in der X-Richtung in einer Hin- und Herbewegung
angetrieben werden kann.
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Die
Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zum Transportieren
von Leiterplatten in Bezug auf einen Rahmen mit Hilfe eines Transportbalkens in
einer X-Richtung, wodurch wenigstens eine Leiterplatte mit Hilfe
des Transportbalkens aus einer Ausgangsposition in einer positiven
X-Richtung in eine vorbestimmte Position bewegt wird, woran anschließend der
Transportbalken in Bezug auf die Leiterplatte in einer negativen
Z-Richtung über
eine vorbestimmte Strecke abgesenkt wird, der Transportbalken in
der negativen X-Richtung in die Ausgangsposition bewegt wird und
der Transportbalken wieder aufwärts
in der positiven Z-Richtung über
die vorbestimmte Strecke bewegt wird.
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Eine
solche Maschine sowie ein solches Verfahren sind aus der
US-A-5.680.699 bekannt,
bei welchen Leiterplatten in Form von streifenförmigen Trägern transportiert und mit
elektronischen Bauelementen versehen werden. Der streifenförmige Träger oder
die streifenförmige
Folie ist an einem Seitenrand mit Löchern versehen, in welche Transportstifte
eines Transportbalkens eingeführt
werden. Der Transportbalken ist weiter mit einem Klemmmechanismus
versehen, welcher sich längs
des anderen Seitenrandes der Folie erstreckt. Mit Hilfe des Klemmmechanismus wird
die Folie in einer Y-Richtung gespannt, die sich rechtwinkelig zu
der X-Richtung erstreckt und in der Ebene der Folie liegt.
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Wenn
die Folie in der X-Richtung über
die gewünschte
Distanz verlagert worden ist, werden die Klemmeinrichtungen gelöst, die
Transportstifte werden abgesenkt und der Transportbalken wird in
einer negativen X-Richtung verlagert, während die Folie mit ihrer unteren
Fläche
auf einer Tragplatte liegt, welche einen Teil des Rahmens bildet.
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In
Anbetracht der hohen Genauigkeit, mit welcher Bauelemente platziert
werden müssen,
ist es erwünscht,
die Leiterplatte mit Hilfe von Klemmeinrichtungen zu transportieren.
Darüber
hinaus brauchen keine besonderen Transportlöcher in der Leiterplatte vorgesehen
zu werden, so dass mehr Freiheit im Entwurf der Leiterplatte erzielt
wird.
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Diese
Maschine ist jedoch für
Leiterplatten nicht geeignet, die bereits mit Bauelementen auf ihrer unteren
Fläche
versehen sind.
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Es
ist deshalb ein Ziel der Erfindung, eine Bauelementbestückungsmaschine
zu schaffen, bei welcher der oben erwähnte Nachteil beseitigt worden ist.
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Dieses
Ziel ist durch die Bauelementbestückungsmaschine nach der Erfindung
dadurch erreicht worden, dass die Transportvorrichtung mit Klemmeinrichtungen
versehen ist, die mit dem Transportbalken verbunden sind, zum Einklemmen
von wenigstens einem sich in der X-Richtung erstreckenden Seitenrand
der zu transportierenden Leiterplatten und dass die Vorrichtung
weiter mit einer Trageinrichtung versehen ist, die mit dem Rahmen
verbunden ist, zum Tragen von zwei Seitenrändern auf beiden Seiten der
Leiterplatten, wobei die Klemmeinrichtungen in eine aktive Klemmposition
gebracht werden können,
so dass die Klemmeinrichtungen während
der Bewegung des Transportbalkens in der positiven X-Richtung aktiv
sind, und während
des Zurückbewegens
des Transportbalkens in der negativen X-Richtung in eine Ruheposition
gebracht werden können,
wobei in der Ruheposition der Klemmeinrichtungen die Leiterplatten
durch die Trageinrichtung getragen werden können.
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Weil
die Leiterplatte in der Ruheposition der Klemmeinrichtungen an den
beiden Seitenrändern durch
die Trageinrichtung abgestützt
wird, bilden die Bauelemente, die mit der unteren Fläche der
Leiterplatte verbunden sind, keine Hindernisse für die Trageinrichtung.
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Darüber hinaus übt die Trageinrichtung,
auf welcher die Leiterplatten einfach ruhen, keine unerwünschten
Kräfte
auf die Leiterplatten aus, durch die die Leiterplatten bewegt werden
könnten.
Auf diese Art und Weise wird eine gute Positionsgenauigkeit erzielt.
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Eine
Ausführungsform
der Bauelementbestückungsmaschine
nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmeinrichtungen
einen festen Backenteil aufweisen, der mit einer oberen Seite der
Leiterplatte zusammenwirkt, und einen beweglichen Backenteil, der
in einer Z-Richtung zu dem festen Backenteil hin bewegbar ist, um
mit einer unteren Seite der Leiterplatte zusammenzuwirken, und von
dem festen Backenteil weg bewegbar ist, um die Leiterplatte freizugeben.
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Aufgrund
des beweglichen Backenteils ist es relativ einfach, einen Seitenrand
der Leiterplatte einzuklemmen. Weiter wird durch Absenken des beweglichen
Backenteils in Bezug auf den festen Backenteil die Leiterplatte,
die auf dem beweglichen Backenteil ruht, ebenfalls abgesenkt, wodurch
die Seitenränder der
Leiterplatte leicht auf die Trageinrichtung gesetzt werden können, die
mit dem Rahmen verbunden ist.
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Eine
weitere Ausführungsform
der Bauelementbestückungsmaschine
nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der feste Backenteil eine
Anzahl von Klemmelementen aufweist, die sich eines hinter dem anderen
in einer X-Richtung erstrecken.
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Die
Verwendung von Klemmelementen mit Abmessungen, die kleiner sind
als eine Abmessung von jeder der Leiterplatten, führt dazu,
dass jede der Leiterplatten immer durch wenigstens zwei Klemmelemente
einge klemmt wird. Wenn das Klemmelement federbelastet ist und zum
Beispiel eine Blattfeder umfasst, können Unterschiede in der Dicke
der Leiterplatten leicht kompensiert werden.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform der
Bauelementbestückungsmaschine
nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Transportvorrichtung
ein Bett von Tragstiften aufweist, die gleichzeitig mit dem beweglichen
Backenteil bewegbar sind.
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Die
Tragstifte tragen die Leiterplatte während des Transports und sind
an der unteren Fläche
der Leiterplatte an Stellen angeordnet, wo keine Bauelemente vorhanden
sind. Darüber
hinaus verhindern die Tragstifte eine Durchbiegung der Leiterplatte.
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Durch
gleichzeitiges Bewegen des beweglichen Backenteils sowie der Tragstifte
wird eine gute Abstützung
für die
Leiterplatte sowohl während
des Transports der Leiterplatte in der positiven X-Richtung als
auch während
des Absenkens der Leiterplatte und des Platzierens derselben auf
der mit dem Rahmen verbundenen Trageinrichtung erzielt.
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Es
ist auch ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen zum Transportieren
von Leiterplatten, wodurch der Transportbalken relativ schnell in seine
Ausgangsposition zurückgebracht
werden kann.
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Dieses
Ziel wird durch das Verfahren nach der Erfindung dadurch erreicht,
dass die Bewegung des Transportbalkens in der negativen X-Richtung sowie
in der Z-Richtung teilweise gleichzeitig ist.
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Wenn
der Transportbalken sich in der negativen X-Richtung bereits zu
bewegen beginnt, bevor der Transportbalken in der negativen Z-Richtung über die
vorbestimmte Distanz verlagert worden ist, wird eine Zeitreduktion
erzielt. Der Transportbalken kann in der negativen X-Richtung bewegt
werden, sobald alle Elemente des Transportbalkens, die gegen Bauelemente an
der unteren Fläche
der Leiterplatte schlagen könnten,
weit genug abgesenkt worden sind, um eine Kollision zu vermeiden.
Wenn von Tragstiften Gebrauch gemacht wird, müssen die Tragstifte über eine
Sicherheitsdistanz niedriger sein, die größer ist als die Höhe des größten Bauelements, das
mit der unteren Fläche
der Leiterplatte verbunden ist. Diese Sicherheitsdistanz hängt deshalb
von der besonderen Leiterplatte ab, die in der Bauelementbestückungsmaschine
mit Bauelementen versehen wird. Die Sicherheitsdistanz ist deshalb
vorzugsweise einstellbar. Auf dieselbe Art und Weise kann der Transportbalken
in einer positiven Z-Richtung ab der vorbestimmten Distanz bis zu
der Sicherheitsdistanz bewegt werden, sobald der Transportbalken
in der Nähe
von seiner Ausgangsposition ist. Sobald der Transportbalken in seiner
Ausgangsposition in X-Richtung ist, kann der Transportbalken aufwärts bewegt
werden und es können
die Tragstifte an die untere Fläche
der Leiterplatte bewegt werden.
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Die
Erfindung wird nun im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung
ausführlicher
erläutert,
in welcher Ausführungsformen
der Bauelementbestückungsmaschinen
nach der Erfindung beispielshalber gezeigt sind.
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1 zeigt
eine Vorderansicht einer Bauelementbestückungsmaschine nach der Erfindung,
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2 zeigt
eine schematische Seitenansicht der in 1 gezeigten
Maschine,
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3 zeigt
mehr ins Einzelne gehend einen Teil der in 2 gezeigten
Seitenansicht,
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4 zeigt
mehrere Schritte zum Transportieren einer Leiterplatte gemäß der Erfindung,
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5 zeigt
ein Diagramm der Bewegung des Transportbalkens der in 1 gezeigten
Maschine.
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1 zeigt
eine Bauelementbestückungsmaschine
1 nach
der Erfindung, die mit einem Rahmen
2 versehen ist, in
welchem eine Transportvorrichtung
3 aufgenommen ist. Die
Bauelementbestückungsmaschine
1 ist
weiter mit einer Anzahl von Bauelementplatziereinheiten
4 versehen.
Die Einheiten
4 sind bekannt, zum Beispiel aus dem oben
erwähnten
US-Patent US-A-5.680.699 . Leiterplatten
5 können durch
die Transportvorrichtung
3 durch die Maschine
1 transportiert
werden. Die Transportvorrichtung
3 kann über eine
gewisse Strecke in einer positiven X-Richtung durch eine Antriebseinrichtung (nicht
dargestellt) weitergeschaltet werden, woraufhin die Transportvorrichtung
3 zurück in ihre
Ausgangs- oder Startposition in der negativen X-Richtung bewegt
werden kann, nachdem die Strecke zurückgelegt worden ist. Die Leiterplatten,
die mit Hilfe der Transportvorrichtung
3 transportiert
werden, werden durch die Einheiten
4 mit Bauelementen versehen.
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Die 2 und 3 zeigen
eine Seitenansicht der Bauelementbestückungsmaschine 1 und insbesondere
der Transportvorrichtung 3. Die Transportvorrichtung 3 umfasst
einen Transportbalken 6, der zwei Platten 7, 8 aufweist,
die sich parallel zu einander erstrecken. Die Platte 7 ist
in Bezug auf die Platte 8 in und entgegengesetzt zu der
Z-Richtung beweglich. Die Platte 7 trägt eine Platte 9,
auf der Tragstifte 10 befestigt sind. Auf einer lateralen
Seite ist die Platte 7 mit einer Metallplatte 11 versehen,
die sich rechtwinkelig zu der Platte 7 erstreckt. Ein Rand 12 der
Metallplatte 11 liegt in derselben Höhe wie die Enden der Tragstifte 10.
Die Platte 8 des Transportbalkens 6 ist an einem
lateralen Rand mit einer Platte 13 versehen, die sich parallel
zu der Metallplatte 11 erstreckt. Die Platte 13 ist
in Bezug auf einen Führungsstreifen 14,
der mit dem Rahmen 2 verbunden ist, verschiebbar montiert.
In der Darstellung in 3 ist zu erkennen, dass die
Platte 13 mit einem Satz Rädern 15 versehen ist,
welche Führungseinrichtungen
in Bezug auf den Führungsstreifen 14 bilden.
Mit Hilfe der verschiebbar gelagerten Platte 13 wird der Führungsstreifen 14 in
Y- und Z-Richtung
positioniert. Mit Hilfe der verschiebbar gelagerten Platte 13 kann der
gesamte Transportbalken 6 in und entgegengesetzt zu der
X-Richtung bewegt werden.
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Die
Platte 13 ist auf einer von der Platte 8 entfernten
Seite mit einem Teil 15 versehen, das sich parallel zu
der Platte 8 und oberhalb des Randes 12 der Platte 11 erstreckt.
Das Teil 15 bildet einen ersten Backenteil, der mit dem
Rand 12 zusammenwirkt, welcher einen zweiten Backenteil
einer Klemmeinrichtung bildet. Zwischen den Backenteilen 12, 15 kann
die Leiterplatte 5 eingeklemmt werden. Das Teil 15 ist,
wie es in den 3 und 4 zu erkennen
ist, mit einer Anzahl von Klemmelementen 16 versehen, die
sich eines hinter dem anderen in der X-Richtung erstrecken und die
mit Hilfe von Blattfedern 17 mit dem Teil 15 verbunden
sind.
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Auf
einer lateralen Seite, die von der messerförmigen dünnen Platte 11 entfernt
ist, ist eine relativ dünne
Platte 25 auf der Platte 9 montiert, wobei sich die
Platte 25 bis in dieselbe Höhe wie die Enden der Tragstifte 10 erstreckt.
Die Platte 25 trägt
eine bauelementefreie laterale Zone von zum Beispiel 3 mm der Leiterplatte 5.
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Der
Führungsstreifen 14 ist
auf einer Seite, die zu dem Teil 15 gerichtet ist, mit
einer Leiste 18 versehen, die einen Teil einer Trageinrichtung
für die Leiterplatte 5 bildet.
Die Trageinrichtung für
die Leiterplatte 5 umfasst darüber hinaus ein Element 19, das
in und entgegengesetzt zu der Y-Richtung bewegbar ist, um in der
Lage zu sein, Leiterplatten 5 unterschiedlicher Breite
zu tragen. Das Element 19 ist mit einer Leiste 20 versehen,
die in derselben Höhe wie
die Leiste 18 liegt.
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Das
Element 19 ist darüber
hinaus mit einem federbelasteten Element 26 versehen, welches
die Leiterplatte 5 gegen die Platte 25 presst.
Während des
Transports gleiten die Leiterplatten 5 längs des federbelasteten
Elements 26.
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Die
Arbeitsweise der Maschine wird nun unter Bezugnahme auf 4 erläutert, in
welcher mehrere Schritte I–VI
zum Transportieren einer Leiterplatte 5 gezeigt sind. In
dem Schritt I werden drei Leiterplatten 5 in der Maschine 1 angeordnet
und ruhen mit ihren seitlichen Rändern
auf den Leisten 18, 20 der Trageinrichtung. Die
Platte 7 des Transportbalkens 6 sowie die Platte 11,
die damit verbunden ist, sind in einer relativ niedrigen Position
angeordnet, wodurch der Rand 12 unterhalb der Ebene der
Leisten 18, 20 angeordnet ist.
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In
dem Schritt II ist die Platte 7 des Transportbalkens 6 zusammen
mit der Platte 11 und den Tragstiften 10 in der
positiven Z-Richtung bewegt worden, wodurch die seitlichen Ränder 21 (vgl. 3)
von zwei Leiterplatten 5 zwischen dem Rand 12 der
Platte 11 und den Klemmelementen 16 eingeklemmt
sind.
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Die
seitlichen Ränder
der Leiterplatte sind notwendig zum Abstützen und zum Einklemmen und müssen daher
frei von Bauelementen sein. Diese bauelementfreie laterale Zone
ist zum Beispiel 3 mm.
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Gemäß der Darstellung
in 4 ist jede Leiterplatte 5 durch mehrere
Klemmelemente 16 eingeklemmt, deren Länge kleiner ist als die longitudinale Abmessung
der Leiterplatte. Es wird dadurch erreicht, dass jede der Leiterplatten
durch wenigstens ein Klemmelement trotz möglicher Dickendifferenzen unter
den Leiterplatten zufrieden stellend eingeklemmt wird. Es ist weiter
zu erkennen, dass in dem Schritt II die Leiterplatte 5 auf
der rechten Seite aus der Maschine 1 entfernt wird, zum
Beispiel mit Hilfe eines endlosen Bandes 22, wie es in 1 gezeigt ist.
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In
dem Schritt III wird der Transportbalken 6 zusammen mit
den eingeklemmten Leiterplatten 5 in X-Richtung transportiert.
Der Transport in X-Richtung kann
schrittweise erfolgen, so dass jede Leiterplatte 5 unter
jeder Bauelementplatziereinheit 4 stoppen wird, um sie
mit Bauelementen zu versorgen. Bevor ein Bauelement auf der Leiterplatte 5 platziert
wird, kann die exakte Position der Leiterplatte 5 in Bezug auf
die Bauelementplatziereinheit 4 mit Hilfe einer Kamera,
die an der Einheit 4 angebracht ist, bestimmt werden.
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In
dem Schritt IV hat der Transportbalken 6 eine Position
erreicht, in welcher eine Leiterplatte 5 in der Nähe des Endes
der Transportvorrichtung 3 angeordnet ist. Eine neue Leiterplatte 5 kann
nun eingebracht werden, zum Beispiel mit Hilfe eines endlosen Bandes 23 (vgl. 1).
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Der
Transportbalken 6 ist nahe der linken Seite mit einem Stopper 27 versehen,
an dem die neue Leiterplatte 5, die durch das endlose Band 23 transportiert
wird, anschlagen wird. Sobald die neue Leiterplatte 5 nahe
dem Stopper 27 ist, wird ein optischer Sensor 28 das
erkennen und ein Signal zu der angetriebenen Einrichtung des endlosen
Bandes 23 senden, um dessen Geschwindigkeit zu reduzieren, so
dass die Leiterplatte 5 an dem Stopper 27 langsam
anschlagen wird. Der Stopper kann von der linken Seite auf die rechte
Seite verlagert werden, falls die Maschine 1 in der entgegengesetzten
Richtung angetrieben wird. Auf der rechten Seite 29 ist
ebenfalls ein optischer Sensor 29 an dem Transportbalken 6 angebracht.
Mit Hilfe des optischen Sensors 29 ist es möglich, eine
Leiterplatte 5 auf der rechten Seite des Transportbalkens 6 zu
erkennen. Wenn die Leiterplatte 5 noch nicht entfernt worden
ist und durch den optischen Sensor 29 erfasst wird, kann
eine Aufwärtsbewegung
des Transportbalkens 6 gestoppt werden, um eine Beschädigung der
Maschine und/oder der Leiterplatte zu verhindern.
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Wie
gezeigt wird in dem Schritt V die Platte 7 zusammen mit
der Platte 11 und den Transportstiften 10 in negativer
Z-Richtung bewegt, wodurch die Leiterplatten 5 sich ebenfalls
abwärts
bewegen werden, bis die seitlichen Ränder der Leiterplatte 5 an
den Leisten 18, 20 der Trageinrichtung anstoßen und
darauf ruhen werden. Nun kann der Transportbalken 6 in negativer
X-Richtung bewegt
werden, bis er die Ausgangsposition erreicht hat, die in dem Schritt
I gezeigt ist. Der Zyklus des Transportierens der Leiterplatten 5 kann
nun wieder gestartet werden.
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In 5 ist
ein Diagramm gezeigt, in welchem die Bewegung des Transportbalkens 6 und
insbesondere der Platte 7 und der Metallplatte 11,
die damit verbunden ist, gezeigt ist. Zuerst wird der Transportbalken 6 in
mehreren Schritten S1, S2 und S3 weitergeschaltet, um die Leiterplatten 5 zu
transportieren. Dann wird die Platte 11 in negativer Z-Richtung
bis in eine Sicherheitsdis tanz auf der Höhe Zsicher bewegt, wobei in
dieser Ebene die Tragstifte 10 unter allen Bauelementen 24 angeordnet
sind, die mit der unteren Fläche
der Leiterplatte 5 verbunden sind. Sobald die Platte 11 und
die Tragstifte 10 die Höhe Zsicher
erreicht haben, beginnt der Transportbalken 6, sich in
negativer X-Richtung
zu bewegen, während sich
die Platte 11 weiterhin in negativer Z-Richtung bewegt, bis sie die Höhe Zmin
erreicht hat. Aufgrund dieser kombinierten Bewegung wird die Zeit,
die für die
Bewegung des Transportbalkens 6 zurück in die Ausgangsposition
notwendig ist, reduziert. Sobald der Transportbalken 6 seine
Ausgangsposition erreicht, werden die Platte 7 und die
Platte 11 aufwärts in
die Höhe
Zsicher bewegt. Wenn der Transportbalken 6 seine Ausgangsposition
erreicht hat, wird die Platte 11 über die Höhe Zsicher hinaus auf die Ausgangshöhe ZO bewegt,
in welcher die Leiterplatte 5 durch die Transportstifte 10 abgestützt wird
und zwischen dem Rand 12 der Platte 11 und den
federbelasteten Klemmelementen 16 eingeklemmt ist. Auch aufgrund
der kombinierten Bewegung in negativer X- und positiver Z-Richtung
nahe der Ausgangsposition des Transportbalkens 6 ist eine
Reduktion der Zeit erzielt worden, die für die Zurückbewegung des Transportbalkens 6 notwendig
ist.
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Die
positive X-Richtung kann zu der rechten Seite der Maschine 1 sowie
zu der linken Seite gerichtet sein.
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Die
vorbestimmte Position, in die der Transportbalken 6 weitergeschaltet
wird, ist programmierbar. Außerdem
sind die Schritte S1, S2 usw. programmierbar.
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Es
ist auch möglich,
die Leiterplatten 5 während
des Transports an beiden Seitenrändern
einzuklemmen.