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Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Platzieren von Komponenten auf ein Werkstück und einen Bestückungsautomaten zum Platzieren von Komponenten auf ein Werkstück.
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Hintergrund und Stand der Technik
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Gegenwärtig werden SMT/SMD-Bestückungsautomaten Komponenten zugeführt, die in Komponentenbändern untergebracht sind, zur anschließenden Bestückung durch einen Bestückungskopf auf Werkstücken, wobei die befüllten Bänder dem Automat in entsprechenden modularen Zubringern bereitgestellt werden, die in entsprechenden Zubringerdocks in den Automaten aufgenommen werden. Die Komponentenbänder sind schmal (in der Größenordnung von cm) und flexibel, typischerweise aus Kunststoff oder Papiermaterial hergestellt. Die Bänder umfassen eine Vielzahl von Fächern oder Taschen entlang ihrer Länge, wobei jedes Fach eine Komponente enthält. Die Fächer sind mit einem Abdeckband abgedeckt, das entfernt werden muss, um Zugang zu den Komponenten in den Fächern an einem Aufnahmeabschnitt des Zubringers zu erhalten. Die Zubringer dienen dazu, dem Automaten das Band schrittweise zuzuführen, während die Komponenten aus den Fächern entleert werden.
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Bei diesem Systemtyp muss das leere Komponentenband entsorgt werden, sobald die Komponenten aus ihren Fächern entleert wurden. Üblicherweise werden die leeren Komponentenbänder entsprechenden „Leerband Kanälen“ oder Kanälen innerhalb des Automaten zugeführt. Der Leerband Kanal, der trichterförmig sein kann, schließt direkt an eine Auslassöffnung an der Vorderseite des Zubringers an. Die leeren Bänder bzw. Leerbänder werden zunächst in die Kanäle eingeführt, indem die Bänder vorwärts und dann abwärts in einem Winkel von etwa 90 Grad zur Horizontalen vorgeschoben werden. Am distalen Ende des Kanals ist eine Schneidvorrichtung angebracht, die das Leerband nach Bedarf abschneidet, beispielsweise in regelmäßigen Zeitabständen oder nach Verwendung einer bestimmten Bandlänge.
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US 2018 / 0 242 485 A1 offenbart einen Bestückungsautomaten mit mehreren Zubringerdocks zum Aufnehmen von jeweils einem Zubringer für Komponentenbänder. Innerhalb eines Gehäuses des Bestückungsautomaten befindet sich ein nach unten gerichteter schräger Schacht, in dem abgeschnittene entleerte Komponentenbänder nach unten auf ein Förderband transferiert werden können, welches für eine Entsorgung des entsprechenden Bandabfalls sorgt.
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Auch
US 2017 / 0 347 502 A1 und
US 2003 / 0 183 347 A1 offenbaren jeweils einen Bestückungsautomaten mit einem Schacht, über den abgeschnittene entleerte Komponentenbänder als Gurtabfall einer Entsorgung zugeführt werden können.
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Wenn ein einzelner Zubringer aus den vorstehend beschriebenen (Bestück)Automaten entfernt wird, ragt ein langer Bandabschnitt von der Vorderseite des Zubringers hervor. Wenn nun derselbe Bandförderer wieder in den Automaten eingelegt wird, muss der Bediener das Leerband auf eine bestimmte Länge zuschneiden, damit es wieder in den Leerband Kanal laufen kann.
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Bei solchen Systemen besteht das Problem, dass, wenn das Band nicht richtig in den Leerband Kanal eingeführt wird, das Leerband den Verarbeitungsbereich des Automaten erreichen und dann Platzierungsfehler verursachen kann. Wenn das Band beispielsweise nicht in den Leerband Kanal eintritt, wird das Leerband möglicherweise über die Oberkante des Kanals befördert oder bildet sogar eine Bandschlaufe, wenn das Band an der Vorderkante des Kanals hängen bleibt und sich dann nach oben biegt. Der Bestückungskopf oder seine Saugdüsen können mit dem Leerband kollidieren und dadurch die Bestückung beeinträchtigen. In diesem Fall muss der Automat angehalten und der Fehler behoben werden, oder im schlimmsten Fall müssen der Bestückungskopf oder die Saugdüsen ausgetauscht werden. Ein weiteres mögliches Problem tritt auf, wenn das Band weiter vorrückt und dann das Werkstück erreicht. Dies kann dazu führen, dass bereits montierte Komponenten aus ihrer korrekten Position verschoben werden. Leider kann es verschiedene Ursachen für ein falsches Einlegen eines Bands geben, z. B. dass der Bediener das Band möglicherweise nicht auf die richtige Länge zuschneidet oder das Band versehentlich falsch positioniert ist.
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Die vorliegende Erfindung versucht, diese Probleme auf zuverlässige und kostengünstige Weise zu mildern.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses Ziel erreicht, indem das Vorhandensein und die Position eines losen Bands erfasst werden und verhindert wird, dass das lose Band die Bestückung nachteilig beeinflusst.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Platzieren von Komponenten auf ein Werkstück bereitgestellt, umfassend die Schritte:
- i) Bereitstellen eines Bestückungsautomaten, wobei der Bestückungsautomat Folgendes umfasst: einen Zubringerabschnitt, der bei Verwendung zur Aufnahme einer oder mehrerer Zubringer an jeweiligen Zubringerdocks angepasst ist, wobei jeder Zubringer betreibbar ist, um dem Bestückungsautomaten ein jeweiliges Band entlang eines jeweiligen Bandweges zuzuführen, wobei das genannte Band eine Vielzahl von Fächern enthält, die entlang des Bands angeordnet sind, wobei jedes Fach mit einer Komponente vorbeladen ist, eine Komponentenaufnahmeanordnung, die zum Aufnehmen von Komponenten von den Bandfächern an einem Aufnahmeabschnitt betreibbar ist, der entlang des Bandweges bereitgestellt ist, eine Bestückungsanordnung zum Bestücken von aufgenommenen Komponenten auf ein Werkstück, und mindestens einen Leerband Kanal an einem distalen Ende des Bandwegs, angepasst, um ein Band nach der Aufnahme von Komponenten von diesem Band zu empfangen;
- ii) Anschließen von mindestens einem Zubringer mit einem entsprechenden Zubringerdock am Zubringerabschnitt, wobei der Zubringer mit einem Band ausgestattet ist, das mit Komponenten in Fächern davon beladen ist,
- iii) Betreiben des angeschlossenen Zubringers, um dessen Band entlang des Bandwegs zu fördern,
- iv) Aufnehmen von mindestens einer Komponente vom Förderband am Aufnahmeabschnitt mit der Komponentenaufnahmeanordnung,
- v) Verwenden eines Sensors, um automatisch zu bestimmen, ob das Förderband dem Leerband Kanal falsch zugeführt wird, und
- vi) wenn festgestellt wird, dass das Förderband dem Leerband Kanal falsch zugeführt wird, Verhindern eines weiteren Aufnehmens von Komponenten von diesem Band durch die Komponentenaufnahmeanordnung.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Bestückungsautomat zum Platzieren von Komponenten auf ein Werkstück bereitgestellt, umfassend: einen Zubringerabschnitt, der bei Verwendung zur Aufnahme einer oder mehrerer Zubringer an jeweiligen Zubringerdocks angepasst ist, wobei jeder Zubringer betreibbar ist, um dem Bestückungsautomaten ein jeweiliges Band entlang eines jeweiligen Bandweges zuzuführen, wobei das genannte Band eine Vielzahl von Fächern enthält, die entlang des Bands angeordnet sind, wobei jedes Fach mit einer Komponente vorbeladen ist; eine Komponentenaufnahmeanordnung, die zum Aufnehmen von Komponenten von den Bandfächern an einem Aufnahmeabschnitt betreibbar ist, der entlang des Bandweges bereitgestellt ist; eine Bestückungsanordnung zum Bestücken von aufgenommenen Komponenten auf ein Werkstück; mindestens einen Leerband Kanal an einem distalen Ende des Bandweges, der angepasst ist, um ein Band von dem Bandweg aufzunehmen; und einen Sensor, der zur automatischen Bestimmung des Vorhandenseins eines Bandes in der Nähe des Leerband Kanals betreibbar ist.
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Weitere spezifische Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen dargelegt.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nun beschrieben mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen (nicht maßstabsgetreu), wobei:
- 1 schematisch einen Bestückungsautomaten gemäß der vorliegenden Erfindung in Schrägprojektion zeigt; und
- 2 schematisch eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Zubringerbschnitts des Bestückungsautomaten von 1 zeigt, wenn mit einer Vielzahl von Zubringern ausgestattet.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsformen
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Ein Bestückungsautomat 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist schematisch in 1 gezeigt. Der Bestückungsautomat 1 ist durch einen Rahmen 2 definiert, der die verschiedenen Mechanismen innerhalb des Bestückungsautomaten 1 unterstützt. Der Bestückungsvorgang des Platzierens von aufgenommenen Komponenten auf ein Werkstück findet im Inneren des Bestückungsautomaten 1 unter Verwendung einer Bestückungsanordnung statt. Dazu gehört ein Bestückungskopf 3, der auf einem den Innenraum überspannenden Portal 4 montiert ist. Bei diesem Automatentyp ist das Portal 4 wie gezeigt zwischen der Vorder- und Rückseite des Innenraums beweglich, während der Bestückungskopf 3 entlang der Länge des Portals 4 beweglich ist, d. h, zwischen der linken und der rechten Seite, wie gezeigt. Auf diese Weise kann der Bestückungskopf 3 in eine beliebige seitliche Position innerhalb des Innenraums bewegt werden. Am Bestückungskopf 3 ist eine Saugdüse 5 bereitgestellt, die zum Anheben und Absenken gegenüber dem Bestückungskopf 3 betreibbar ist, um sich auf ein im Automateninneren befindliches Werkstück (nicht gezeigt) zu und von diesem weg zu bewegen. Die Saugdüsen 5 ist an einer Unterdruck- oder Unterdruckquelle (nicht gezeigt) angeschlossen, so dass eine Komponente (nicht gezeigt) selektiv unter Vakuum an die Saugdüsen 5 geklemmt werden kann. Bei dieser Art von Bestückungsautomat 1 kann die Bestückungsanordnung gleichzeitig eine Komponentenaufnahmeanordnung, die zum Aufnehmen von Komponenten von den Bandfächern an einem entlang eines Bandwegs bereitgestellten Aufnahmeabschnitt betreibbar ist, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Mit anderen Worten, der Bestückungskopf 3 mit der Saugdüsen 5 kann betätigt werden, um jeweils eine Komponente aus einem Bandfach (17, siehe 2) aufzunehmen und anschließend die aufgenommene Komponente auf ein Werkstück zu platzieren.
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Es ist zu beachten, dass es viele verschiedene Konfigurationen von Bestückungsautomaten gibt, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Zum Beispiel können Bestückungsköpfe eine Vielzahl von Saugdüsen oder Saugdüsen umfassen, Bestückungsköpfe können in einer Drehkonfiguration bereitgestellt sein, eine separate Aufnahmeanordnung könnte Komponenten aufnehmen und sie an einen Bestückungskopf usw. weiterleiten, wie es dem Fachmann bekannt ist.
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Wie im Stand der Technik allgemein bekannt ist, kann der Bestückungsautomat 1 mit verschiedenen Inspektionsmitteln wie optischen Detektoren oder Kameras ausgestattet sein, um die Position eines Werkstücks innerhalb des Bestückungsautomaten 1 zu erfassen (manchmal als „PCB-Kamera“ bezeichnet). und/oder um die Position von auf dem Werkstück platzierten Komponenten relativ zum Werkstück zu erfassen. In dem in 1 gezeigten Automaten ist der Bestückungskopf 3 mit einer solchen optischen Kamera 6 ausgestattet. Andere Kameras können an anderer Stelle in dem Automaten 1 bereitgestellt sein.
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Der Bestückungsautomat 1 ist mit einem Zubringerabschnitt bereitgestellt, der eine Vielzahl von Zubringerdocks 7 aufweist, wobei jedes Zubringerdock 7 dazu angepasst ist, einen einzelnen Zubringer (10, siehe 2) auf modulare Weise aufzunehmen. Ein zweiter Zubringerabschnitt (nicht gezeigt) kann auf der gegenüberliegenden Seite des Bestückungsautomaten 1 bereitgestellt sein. Damit der richtige Zubringer von einem Bediener in das vorgesehene Zubringerdock 7 eingeführt werden kann, ist in der Nähe der Zubringerdocks 7 ein Spuranzeiger 8 bereitgestellt, der unter Bezugnahme auf 2 unten ausführlicher beschrieben wird. Zwischen den Zubringerdocks 7 und dem Spuranzeiger 8 befindet sich ein Leerband Kanal 14, eine Öffnung, die zum Aufnehmen leerer Bänder bzw. Leerbänder von dem oder jedem Zubringer zur anschließenden Entsorgung eingerichtet ist. In alternativen Automaten können für jeden Zubringer separate Kanäle vorhanden sein.
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Ein Steuerprozessor 9 ist an dem Bestückungsautomaten 1 zum Steuern der Aufnahme- und Bestückungsvorgänge bereitgestellt und mit der oder jeder Kamera verbunden, um Signale von dieser zu empfangen. Der Steuerprozessor 9 kann beispielsweise einen Computer, ein Tablet oder dergleichen umfassen.
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2 zeigt schematisch eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Zubringerabschnitts des Bestückungsautomaten 1 bei Bestückung mit mehreren (hier vier) Zubringern 10, die in die Zubringerdocks „1“, „2“, „4“ und „6“ hineinpassen, wie durch die auf der Spuranzeige 8 angegebenen Spurnummern 15 angezeigt.
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Jeder Zubringer 10 ist betreibbar, um ein jeweiliges Band 11, 12 schrittweise entlang eines jeweiligen Bandweges dem Bestückungsautomaten 1 zuzuführen. Der Bandweg enthält einen Aufnahmeabschnitt (nicht gezeigt), der typischerweise an einer oberen Oberfläche des Zubringers 10 angeordnet ist, wo auf ihn von der Komponentenaufnahmeanordnung zugegriffen werden kann, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Das Band 11, 12 wird durch eine Motoranordnung (nicht gezeigt) in dem Zubringer vorgeschoben, die das Band 11, 12 durch Eingriff mit einer Vielzahl von Antriebslöchern 13 antreibt, die entlang des Bands angeordnet sind. In 2 sind die Bänder 11, 12 gezeigt, die aus ihren jeweiligen Zubringern 10 austreten, nachdem ihre Komponenten aus den lokalen Bandfächern 17 am Aufnahmeabschnitt aufgenommen wurden, um in den Leerband Kanal 14 zugeführt zu werden. Wie gezeigt, wird jedoch, während die Bänder 11 dem Leerband Kanal 14 korrekt zugeführt werden, das Band 12 des Zubringers 10 in Position „4“ falsch zugeführt und hat so den Leerband Kanal 14 verfehlt und erstreckt sich stattdessen über den Spuranzeiger 8 hinaus und zum Inneren des Bestückungsautomaten 1. Es ist ersichtlich, dass, wenn das Zuführen dieses Bands 12 unkontrolliert fortgesetzt wird, dies den Bestückungsvorgang und/oder das Werkstück oder seine bereits bestückten Komponenten stören könnte.
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Der Spuranzeiger 8 ist mit optisch sichtbaren Referenzmarken 16 versehen, in diesem Fall Kreuzen, mit einer Referenzmarke 16 an jedem Ende jeder Spurposition. Es ist in 2 zu sehen, dass das Band 12 beide Referenzmarken 16 in der Spurposition „4“ zumindest teilweise verdeckt. Die Referenzmarken 16 und die Spurnummern 15 sind beide optisch sichtbare Zeichen, die daher von einem optischen Sensor wie einer Kamera erfasst werden können.
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In alternativen Ausführungsformen können andere maschinenlesbare Markierungen anstelle von Referenzmarken 16 verwendet werden.
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Eine beispielhafte Methodik der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben.
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Zunächst lädt ein Bediener (optional kann ein Robotersystem verwendet werden) die Zubringer nach Bedarf in die richtigen Zubringerdocks eines Bestückungsautomaten. Im Idealfall werden alle freien Enden der leeren Bänder dem Leerband Kanal zugeführt. Es ist jedoch möglich, dass eine falsche Zuführung vorliegt, die dazu führen kann, dass das Komponentenband den Eingang zum Leerband Kanal verfehlt.
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Dann kann ein Bestückungsvorgang beginnen, bei dem Komponenten von den verschiedenen Zubringerbändern nach Bedarf unter der Steuerung des Steuerprozessors aufgenommen und auf ein Werkstück platziert werden können. Während des Platzierens wird jedes Band von dem Zubringer entlang seines Bandwegs befördert.
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Ein Sensor wird verwendet, um automatisch zu bestimmen, ob das Förderband dem Leerband Kanal falsch zugeführt wird. Vorteilhafterweise kann der verwendete Sensor eine bereits vorhandene optische Kamera in dem Automaten sein, beispielsweise eine PCB-Kamera oder eine Komponentenkamera. Dies hat den Vorteil, dass keine zusätzliche Sensorausrüstung an dem Bestückungsautomaten angebracht werden muss, wodurch Kosten und Komplexität verringert werden. Alternativ kann ein dedizierter Sensor verwendet werden. Die Kamera überprüft die Spuranzeige 8, um zu bestätigen, dass alle Referenzmarken sichtbar sind, und zeigt so korrekt zugeführte Bänder an. Wenn mindestens eine Referenzmarke verdeckt ist, wird ein falsch zugeführtes Band angezeigt. Die Identität (d. h. die Spurposition) des Bands kann zum Beispiel durch optisches Erfassen der Spurnummern in der Nähe der verdeckten Referenzmarken oder durch Verwenden der Kenntnis der Kameraposition, wenn die verdeckten Referenzmarken erfasst werden, bestätigt werden. Anzeigesignale von der Kamera werden an den Steuerprozessor weitergeleitet, der ein weiteres Aufnehmen von Komponenten von dem identifizierten Band durch die Komponenteaufnahmeanordnung verhindert, zumindest bis das Problem beispielsweise von einem Bediener behoben werden kann. Es versteht sich, dass, wenn die Aufnahme von einem Band angehalten wird, das Band nicht länger vorgerückt wird und sich somit nicht in einen Bereich bewegen kann, der die Bestückung nachteilig beeinflussen kann.
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Dieser Erfassungsschritt wird vorzugsweise für jedes Band wiederholt, nachdem eine vorbestimmte Anzahl von Komponenten durch die Komponenteaufnahmeanordnung von diesem Band aufgenommen worden ist, wobei dies durch den Steuerprozessor gesteuert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1 -
- Bestückungsautomat
- 2 -
- Rahmen
- 3 -
- Bestückungskopf
- 4 -
- Portal
- 5 -
- Saugdüsen
- 6 -
- PCB-Kamera
- 7 -
- Zubringerdocks
- 8 -
- Spuranzeige
- 9 -
- Steuerprozessor
- 10 -
- Zubringer
- 11 -
- Band (richtig zugeführt)
- 12 -
- Band (falsch zugeführt)
- 13 -
- Antriebsloch
- 14 -
- Leerband Kanal
- 15 -
- Spurnummer
- 16 -
- Referenzmarke
- 17 -
- Bandfach