NO163990B - Innretning for automatisk montering av komponenter paa en komponentbaerer. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en innretning for automatisk montering av komponenter på en komponentbærer, omfattende en monteringsautomat med minst én bevegelig griperarm for komponentmontering, en bæreanordning på hvilken monteringsautomaten og den aktuelle komponentbærer er understøttet for å kunne beveges langs en bane, og en ved siden av banen beliggende anordning for tilførsel av komponenter til monteringsautomaten.

En sådan innretning kommer eksempelvis til anvendelse ved montering av elektriske komponenter på kretskort eller liknende, idet sådanne kretskort inneholder et stort antall forskjellige komponenter og det både av praktiske og økonomiske grunner må benyttes en mekanisert utrustning for monteringen.

De monteringsautomater eller såkalte roboter som benyttes for sådan montering, har tradisjonelt vært stasjonært montert og har et begrenset arbeidsområde, idet robotens gripe-arm eller gripearmer er bevegelige innenfor en begrenset sirkel-sektor og har en begrenset aksjonsradius. Innenfor arbeidsom-rådet kan det av plassgrunner anbringes bare et begrenset antall komponentmatere med et tilsvarende begrenset antall komponenter eller komponenttyper, og dessuten blir robotens monteringsbeveg-elser forholdsvis lange slik at syklustiden for de forskjellige monteringsoperasjoner blir forholdsvis lang.

En innretning for automatisk montering av komponenter på et kretskort, og som omfatter en stasjonær robot, er kjent fra svensk utlegningsskrif t nr. 450 188. Formålet med denne kjente innretning er å oppnå raskest mulig posisjonering av komponentene på kretskortet, og i denne forbindelse å redu-sere robotarmens håndteringsbevegelse til et minimum. Dette er oppnådd ved at komponentene mates frem til robotarmen i stedet for å forskyve robotarmen frem til matestasjonen for komponentene. For dette formål er innretningen forsynt med frermvatingsorganer eller komponentmatere i form av en slange eller et rør med mulighet til å følge robotarmgriperens bevegelser, og med midler for fremmating av komponentene til passende gripestillinger ved hjelp av lufttrykk. Ved denne kjente innretning oppnås altså en redusert robotarmbevegelse, men roboten er stasjonært montert og det oppnås ingen utvidelse av dens egentlige arbeidsområde.

En innretning av denne innledningsvis angitte type er kjent fra US patentskrift nr. 4 674 181 som viser et bearbeidelses- og monteringssystem i hvilket en robot beveges sammen med en bearbeidelses/monteringsjigg langs en endeløs sporbane i en lukket sløyfe. Langs et avsnitt av sløyfebanen er det anordnet en transportbane på hvilken minst ett brett med komponenter transporteres i synkronisme med roboten, dvs. brettet følger med roboten, idet denne henter arbeidsstykker eller komponenter på brettet og bearbeider/monterer disse ved å benytte den nevnte jigg i overensstemmelse med styreinstruk-sjoner fra en programmerbar styreenhet mens roboten beveger seg langs det endeløse spor. Langs det endeløse spor er det også anordnet periferienheter for utførelse av arbeidsoperasjo-ner som roboten ikke er i stand til å utføre, idet periferi-enhetene ved hjelp av den nevnte styreenhet arbeider i synkronisme med roboten. Et viktig formål med det kjente system er å gjøre det mulig å utføre produksjon av et stort antall typer av artikler i små antall med øket effektivitet. Dette oppnås ved å bevege flere roboter den ene etter den andre langs det lukkede spor, og å tillate robotene å utføre et komplett kretsløp langs sporet uten å forstyrre hverandre. Antallet av produserte artikler kan økes ved å øke antallet av roboter, uten å øke antallet av de nevnte periferienheter, når antallet av produserte artikler overskrider mulighetene til én robot. Det kjente system er således et kombinert bearbeidelses- og monteringssystem, og er konstruert for effektiv, automatisk produksjon av et stort antall typer av artikler i små antall.

Et hovedformål med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en automatisk innretning for montering av komponenter på kretskort og liknende, som gir mulighet for en praktisk talt ubegrenset økning av monteringsautomatens arbeidsområde, samtidig som syklustiden reduseres.

Et annet formål er å tilveiebringe en sådan innretning som har stor fleksibilitet med hensyn til monteringsmønster og komponent typer, og som har kort omstillingstid mellom forskjellige komponentbærer-produkter.

Ovennevnte formål oppnås ved hjelp av en innretning av den innledningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at anordningen for komponenttilførsel består av et antall komponentmatere som er innrettet for stasjonær anbringelse i respektive, faste posisjoner langs banen og som hver sørger for eventuell klargjøring og mating av en enkeltkomponent av en viss type til en bestemt tilf ørselsposis jon, og at bæreanordningen er innrettet til å beveges langs antallet av komponentmatere, for suksessiv plassering av monteringsautomaten sammen med komponentbæreren i en bestemt stilling i forhold til en ønsket komponentmater, for utftax-else av suksessive monteringsoperasjoner.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med utførelseseksempler under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et skjematisk grunnriss av en foretrukket utførelse av en innretning ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser et enderiss av en innretning som i hovedsaken svarer til innretningen på fig. 1, og fig. 3 viser et skjematisk grunnriss av en annen utførelse.

Den på fig. 1 og 2 viste innretning er spesielt utformet for montering av elektroniske komponenter på kretskort. Det er imidlertid klart at innretningen også kan tilpasses for andre typer av komponentbærere og komponenter. Innretningen omfatter en bevegelig bæreanordning som i den viste utførelse er i form av en vogn 1 som er kjørbar på en kjørebane 2 på et fundament 3. På vognen 1 er det stasjonært montert en rnonteringsautomat i form av en robot 4. Et antall matestasjoner omfattende i og for seg kjente komponentmatere 5 som er plassert på matermoduler 6, er anordnet i en rekke på hver side av kjørebanen 2. Matermodulene 6 er også av i og for seg kjent utførelse og er plassert på en modul-plattform 7 og er tilkoplet via standard mekaniske, pneumatiske eller elektriske koplinger (ikke nærmere vist).

På vognen 1 er det videre anordnet en holder eller fikstur 8 for innstilling og fastlåsing av kretskort 9 i forhold til roboten 4. Vognen er også utstyrt med en kutte- og bøyeenhet 10 for automatisk kutting og bøying av komponentenes tilkoplingspinner e.l. Enheten er utstyrt med mekaniske og elektriske tilkoplingsplugger og er lett å plassere i vognen. Ved innretningens ene ende er det videre anordnet en mekanisme 11, 12 for inn- og utmating av kretskort. Denne mekanisme kan omfatte

en automatisk kretskortlader.

Innretningen eller anlegget er innrettet til å programmeres ved hjelp av en vogn 13 som er forsynt med programme-ringen Ls i.yr , såsom terminal, videomonitor, etc. , og som er fritt kjørbar på gulvet langs anlegget. Langs kjørebanen 2 cr det anordnet flere plugger 'ikke vist) for tilkopling av programmeringsvognen 13 på forskjellige steder 14.

Slik som skjematisk vist på fig. 1, omfatter innretningen også elektrisk tilkoplings- og styreutrustning i form av kabler 15, en koplingsboks 16 og et styreskap 17. Ytterligere detaljer ved koplingsarrangementet er ikke vist, da det ligger på det fagmessige plan.

Den benyttede robot 4 kan være en kommersielt til-gjengelig, 4-aksers robot, f.eks. av typen SCARA fra Adept. Den kan friprogrammeres i rommet, og styringen kan integreres med synssystemet. Roboten er konstruert slik at den påbegynner og eventuelt fullfører griperarmens monteringsbevegelse mens vognen 1 beveger seg fra én komponentmater 5 til den neste.

Kjørebanen 2 kan hensiktsmessig bestå av en servo-styrt aksel (ikke vist) som flytter/posisjonerer vognen 1. Vognen kan kjøres til hvilken som helst programmert posisjon. I stedet for en kjørbar vogn kan det tenkes benyttet et tran-sportbånd e.l.

Matermodulene 6 består i praksis av plater med styre-hull og plugger. Disse hull og plugger stemmer overens med tilsvarende plugger og hull som finnes i modulplattformen 7 slik at når en modul anbringes på modulplattformen, sammenkoples den med mekaniske, pneumatiske eller elektriske koplinger, slik som foran nevnt. Under drift monteres én eller flere matere på modulplaten og klargjøres for den neste produksjon utenfor monteringsinnretningen, uten at produksjonen stoppes.

Kretskortfiksturen 8 er universell og passer for posisjonering og fastlåsing av forskjellige kretskorttyper. Slik som antydet på fig. 2, kan det være anordnet to fiks turer 8' og 8<11>, en stor fikstur 8' som passer for større kretskort (opp til 50 cm lange), og en liten fikstur 8'' for mindre kretskort. Begge fiksturer er programmerbare og kan lett innsettes i og uttas fra vognen 1.

Innretningen virker på følgende måte:

Vognen 1 vil i utgangspunktet befinne seg ved kjøre-banens 2 inngangsende, dvs. den venstre ende på fig. 1. Ved hjelp av innmatingsmekanismen 11 plasseres det aktuelle kretskort 9 i fiksturen 8 foran roboten 4. Mens kretskortet plasseres vil roboten hente en komponent fra den første mater 5. Når komponenten er grepet av robotens griperarm, vil kretskortet være på plass, klart for montering av komponenten. Mens roboten monterer komponenten på kretskortet flyttes vognen og posisjo-neres foran den neste mater som skal brukes. Vognen stoppes i en slik posisjon at det vil være minimal avstand mellom komponenten i materen og den plass på kretskortet hvor komponenten skal monteres. I mange tilfeller vil robotens griperarm bli: ferdig med monteringen av komponenten og komme tilbake til hentestillingen for den neste komponent før eller samtidig som vognen er posisjonert foran den neste mater.

Monteringen vil fortsette på denne måte inntil alle komponenter som tilhører det aktuelle kretskort på den ene side av kjørebanen er montert ferdig. Når dette er gjort, vil vognen blir flyttet baklengs, og roboten vil plukke komponenter fra materne på den andre side av kjørebanen og montere komponentene på samme måte. Når vognen kommer tilbake til utgangs-posisjonen, vil roboten være ferdig med monteringen av den siste komponent.

Slik det fremgår av det foregående, er grunnprinsip-pet for innretningen at roboten og det aktuelle kretskort anbringes foran de respektive matere mens komponenten monteres. På denne måte oppnås konstant avstand fra alle matere til kretskortet. Derved oppnås jevn og kort syklustid. En annen vesentlig fordel med dette prinsipp er at antallet matere som kan innkop-les i systemet, er begrenset bare av kjørebanens lengde. På en 6 meter lang kjørebane er det plass for ca. 40 mates Le-sjoner. Fra hver matestasjon kan det mates 1-60 forskjellige komponenter. Dette betyr at innretningen kan mate opptil 2400 forskjellige komponenter. Dersom dette ikke er nok, kan vognens bevegelsesbane forlenges inntil ønsket antall komponenter oppnås.

Den i det foregående beskrevne innretning er basert på lineær bevegelse av monteringsautomaten langs en i hovedsaken horisontal bane. I stedet for en flyttbar vogn e.l. som kan beveges langs en horisontal bane, kan man også tenke seg en verti-kal bevegelse ved hjelp av en passende" heisanordning som forflyt-ter monter?ngesutomaten og komponentbæreren langs vertikalt anordnede matestasjoner.

Som et ytterligere alternativ kan innretningen være basert på oirkulær bevegelse av monteringsautomaten/roboten. En sådan utførelse er skjematisk vist på fig. 3. Utførel-sen omfatter et indekseringsbord 20 som er dreibart om en senterakse 21 og på hvilket en monteringsautomat/robot 22 er eksentrisk montert. Komponentene tilføres fra et antall komponentmatere 23 som er plassert i et ringformet område 24 utenfor indekseringsbordet 20. Foran roboten 22 er det på indekseringsbordet anordnet en holder for kretskort 25. Kretskortet tilføres og avgis ved hjelp av en kretskortlader 26. En verktøyveksleranordning 27 for roboten 22 er også vist på indekseringsbordet. En sådan anordning kan også være anordnet i utførelsen ifølge fig. 1.

Under drift av denne utførelse dreies indekseringsbordet 20 trinnvis mellom materne 23, slik at roboten 22 bringes i ønsket, optimal stilling overfor den ønskede mater, for å gripe den aktuelle komponent og montere denne på kortet mens indekseringsbordet roteres til den neste matestasjon. Innretningen ifølge denne utførelse virker i prinsipp på samme måte som utførelsen ifølge fig. 1-2, og den kan være forsynt med den samme utrustning med hensyn til drift og programmering som den foregående utførelse.

Innretningen og anlegget ifølge oppfinnelsen består som nevnt av programmerbare enheter. Dette medfører at innretningen kan omstilles fra ett produkt til et annet, dvs. i de viste utførelser for montering av en ny kretskortkonfigura-sjon, i løpet av få minutter, og uten mekanisk omstilling. Med andre ord oppnås meget stor fleksibilitet. Omstillingen innebærer henting av det aktuelle kretskortprogram fra et masselager til innretningens arbeidslager, og aktivisering av dette piogram. Dette kan gjøres manuelt eller automatisk, ved hjelp av et gjenfinningssystem og en programvare. Selve programmet kan skrives og kompileres i innretningens programmeringsvogn frakoplet fra anlegget (offline), eller på en personlig datamaskin (PC).

Innretningen kan være forsynt med et grensesnitt

som gir mulighet for kommunikasjon med andre innretninger og datamaskiner. Som eksempel kan nevnes DAK-grensesnitt, datanett og grensesnitt for gjenfinningssystemer for kretskort Jautomatisk aktivisering sv et program). Ved at innretningen kan kommunisere med de fleste DAK-systemer, har man mulighet til å lade kretskortdata automatisk, samtidig med en grafisk offline-programmering. Ved hjelp av en intelligent programvare kan også programmet for innretningens kutte-bøye-enhet genereres automatisk.

Claims (10)

1. Innretning for automatisk montering av komponenter på en komponentbærer (9; 25), omfattende en monteringsautomat (4; 22) med minst én bevegelig griperarm for komponentmontering, en bæreanordning (1; 20) på hvilken monteringsautomaten (4;

22) og den aktuelle komponentbærer (9; 25) er understøttet for å kunne beveges langs en bane (2), og en ved siden av banen (2) beliggende . anordning (5; 23) for tilførsel av komponenter til monteringsautomaten (4; 22), KARAKTERISERT VED at anordningen for komponenttilførsel består av et antall komponentmatere (5; 23) som er innrettet for stasjonær anbringelse i respektive, faste posisjoner langs banen (2) og som hver sørger for eventuell klargjøring og mating av en enkeltkomponent av en viss type til en bestemt tilførselsposisjon, og at bæreanordningen (1; 20) er innrettet til å beveges langs antallet av komponentmatere (5; 23), for suksessiv plassering av monteringsautomaten (4; 22) sammen med komponentbæreren (9; 25) i en bestemt stilling i forhold til en ønsket komponentmater (5 ;

23) , for utførelse av suksessive monteringsoperasjoner.

2. Innretning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at monteringsautomaten (4; 22) er innrettet til å påbegynne og eventuelt fullføre griperarmens monteringsbevegelse under bæreanordningens (1; 20) bevegelse fra én komponentmater (5; 23) til den neste.

3. Innretning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at banen (2) er lineær, idet komponentmaterne (5) er anordnet i en rekke på minst én side av den lineære bane (2).

4. Innretning ifølge krav 3, KARAKTERISERT VED at bæreanordningen er en kjørbar vogn (1) og den lineære bane (2) er i hovedsaken horisontal.

5. Innretning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at bæreanordningen er et indekseringsbord (20) som er dreibart om en senterakse (21) og på hvilket monteringsautomaten (22) er eksentrisk montert, idet komponentmaterne (23) er anordnet langs en sirkulær bane (24) og passeres av monteringsautomaten (22) og komponentbæreren (25) ved rotasjon av bordet (20).

6. Innretning ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at bæreanordningen (1) er innrettet for understøt-telse av utskiftbare fiksturer (8', 8'') for fastspenning av komponentbærere (9) av forskjellige størrelser.

7. Innretning ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at komponentmaterne (5) er anbrakt på matermoduler (6) som er anordnet på en modulplattf orm (7) langs den nevnte bane (2).

8. Innretning ifølge ett av de foregående krav, hvor monteringsautomaten er en programmerbar robot (4; 22), KARAKTERISERT VED at også komponentmaterne (5; 23) er programmerbare og er innrettet til å programmeres ved hjelp av en kjørbar programmeringsvogn (13), og at det langs den nevnte bane (2) er anordnet flere tilkoplingssteder (14) for programmeringsvognen ( 13).

9. Innretning ifølge ett av de foregående krav, hvor komponentbæreren (9) er et kretskort e.l. for montering av elektroniske komponenter som er forsynt med tilkoplingspinner eller liknende, KARAKTERISERT VED at bæreanordningen (1) er forsynt med en enhet (10) for automatisk kutting og bøying av komponentenes tilkoplingspinner etter at komponentene er plassert på kretskortet (9).

10. Innretning ifølge krav 9, KARAKTERISERT VED at den omfatter en programmerbar, automatisk kretskortlader (11, 12).