-
Die Erfindung betrifft eine Fertigungslinie zum Bestücken von Substraten mit Bauelementen sowie ein Fertigungsverfahren zur Herstellung elektronischer Baugruppen.
-
Bei der Herstellung elektronischer Baugruppen werden Substrate, beispielsweise Leiterplatten, mit diversen Bauelementen bestückt. Im Bereich der Fertigung werden hierfür so genannte Bestückautomaten eingesetzt, welche die Bauelemente mittels einer geeigneten Positionier- und Bestückvorrichtung an vordefinierten Positionen auf den Substraten platzieren. Derartige Bestückautomaten können als „stand-alone”-Geräte betrieben werden, werden aber oftmals mit einem Transportsystem für die Substrate verbunden und zu Fertigungslinien zusammengefasst, wobei eine Fertigungslinie neben den Bestückautomaten auch weitere Einrichtungen, wie beispielsweise Leiterplattendrucker, Lötofen oder Inspektionsautomaten, umfassen kann. Derartige Fertigungslinien sind im Allgemeinen durch eine starre Verkettung der einzelnen, die Linie bildenden Komponenten mit vergleichsweise hohem Automatisierungsgrad gekennzeichnet.
-
Aus der Patentschrift
US 5692292 A ist eine Fertigungslinie bekannt, bei der die einzelnen Komponenten mit Hilfe eines integrierten Transportsystems für die Substrate starr miteinander verkettet sind. Hieraus ergibt sich jedoch der Nachteil, dass bei einem Ausfall einer Komponente – beispielsweise aufgrund eines Produktwechsels oder wegen eines technischen Defekts – der Bestückprozess auf der gesamten Fertigungslinie unterbrochen ist. Dies liegt in erster Linie daran, dass ein Eingriff in den Bestückautomaten eine Unterbrechung des Schutzkreises nach sich zieht, wovon auch das in den Bestückautomaten integrierte Transportsystem betroffen ist. Hierdurch wird der Fertigungsfluss unterbrochen, die Versorgung der übrigen Komponenten der Linie mit Substraten ist nicht mehr gewährleistet. Der Leistungsabfall der Fertigungslinie richtet sich somit nicht nur nach der Stillstandszeit der ausgefallenen Komponente, sondern wird durch die Anzahl der weiteren Komponenten im Linienverbund, welche zwangsweise unproduktiv sind, noch verstärkt.
-
Die nachveröffentlichte
WO 2009 041732 A2 offenbart eine Fertigungslinie mit mehreren entlang eines Transportsystems hintereinander angeordneten Bestückungsautomaten. Das Transportsystem umfasst mehrere parallel zueinander verlaufende Transportpfade entlang welcher zu bestückende Substrate transportiert und den jeweiligen Bestückungsautomaten zugeführt werden können. Unterschiedliche Typen von Substraten können auf einem der drei Transportpfade transportiert und von den Bestückautomaten der Fertigungslinie bestückt werden.
-
DE 3630178 A1 offenbart eine rechnergesteuerte Montageeinrichtung zum Bestücken von Substraten mit Bauelementen. Die Montageeinrichtung weist eine zentrale Transportstation auf, welche eine Mehrzahl von Schnittstellen aufweist, so dass Arbeitsstationen fest aber lösbar an der Transportstation angebracht werden können. Jede der Arbeitsstationen weist auf (a) eine Zuführeinrichtung zum Zuführen von Bauteilen und (b) ein Robotersystem, welches aus einem Positioniersystem und einem an dem Positioniersystem abgebrachten Greifkopf besteht.
-
EP 1 874 105 A2 offenbart ein Verfahren zum Erkennen von Produktwechseln bei der Leiterplattenbestückung innerhalb einer Bestückungslinie. Zum Anzeigen eines Produktwechsels wird ein spezielles Produktwechsel-Identifikationselement in Form einer Leiterplatte verwendet, welches mittels einer Leiterplatten-Transportstrecke transportiert wird (a) nachdem ein erster Leiterplattentyp unter Verwendung eines ersten Bestückungsprogramms bestückt wurde und (b) bevor ein zweiter Leiterplattentyp unter Verwendung eines zweiten Bestückungsprogramms bestückt wird.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fertigungslinie sowie ein Fertigungsverfahren bereitzustellen, mit deren Hilfe die Flexibilität sowie die Bestückleistung einer Fertigungslinie erhöht werden können.
-
Diese Aufgabe wird durch die Fertigungslinie sowie das Fertigungsverfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Die erfindungsgemäße Fertigungslinie umfasst ein Transportsystem, welches zum Transport von Substraten eines zu fertigenden Produktsortiments innerhalb der Fertigungslinie ausgebildet ist, sowie Robotermodule, welche zum Bestücken der Substrate ausgebildet sind. Dabei sind die Robotermodule fest aber lösbar mit dem Transportsystem zur Bestückung gekoppelt, wobei die Funktionalität der Bestückung eines ersten Produktsortiments durch eine Anzahl an ersten Robotermodulen gewährleistet ist. Weiterhin ist die Funktionalität der Bestückung eines zweiten Produktsortiments durch eine Anzahl an zweiten Robotermodulen gewährleistet. Die Robotermodule sind dabei mit einer Steuereinrichtung verbunden, so dass bei einem kontinuierlich laufenden Betrieb der Fertigungslinie bei einem Wechsel des ersten Produktsortiments auf das zweite Produktsortiment jeweils benötigte Robotermodule fest aber lösbar mit dem Transportsystem zu einer Produktsortimentspezifischen Fertigung gekoppelt sind.
-
Dies hat den Vorteil, dass bei einer Konfigurationsänderung der Fertigungslinie, beispielsweise aufgrund eines zu verändernden Produktspektrums oder Produktsortiments, die von dem Wechsel des ersten Produktsortiments auf das zweite Produktsortiment nicht betroffenen Robotermodule weiterhin produktiv einsetzbar sind. Dies betrifft beispielsweise Robotermodule, welche mit Bauelementen gerüstet sind, die sowohl zur Fertigung des ersten als auch des zweiten Produktspektrums benötigt werden. Durch den modularen Aufbau der Fertigungslinie kann das Transportsystem auch bei Ausfall eines der Robotermodule weiter betrieben werden und so die weiteren Robotermodule mit Substraten versorgen. Eine Unterbrechung des Bestückprozesses – beispielsweise aufgrund eines Produktwechsels – kann damit vermieden werden.
-
Ein Produktsortiment kann dabei mehrere, unterschiedliche Produkte beinhalten. Sinnvoller Weise werden ähnliche Produkte, welche beispielsweise gleiche oder ähnliche Substrate aufweisen und/oder sich nur durch einige wenige Bauelemente unterscheiden, zu einem Produktsortiment zusammengefasst.
-
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Fertigungslinie ist die Funktionalität der Bestückung des ersten Produktsortiments auf zumindest zwei der ersten Robotermodule redundant verteilt.
-
Durch die Aufteilung der Funktionalität der Bestückung eines bestimmten Produkts oder Produktspektrums auf mehrere, d. h. zumindest zwei, Robotermodule kann der Ausfall eines der Robotermodule durch die übrigen Robotermodule kompensiert werden. Dies ist ebenso möglich, wenn die Funktionalität eines Robotermoduls in mehrere Unterfunktionalitäten aufgeteilt wird, welche wiederum jeweils für sich redundant auf mehrere Robotermodule der Fertigungslinie verteilt sind. Auf diese Weise ist auch bei einem Ausfall eines der Robotermodule ein kontinuierlicher, unterbrechungsfreier Betrieb des Transportsystems und damit der Fertigungslinie gewährleistet. Das Robotermodul kann im Servicefall von der bestückenden Linie entfernt werden, um den Service oder Austausch durchzuführen.
-
Erfindungsgemäß ist die Fertigungslinie zur gleichzeitigen Bearbeitung des ersten Produktsortiments sowie des zweiten Produktsortiments ausgebildet.
-
Damit wird ein sogenannter „verzahnter” Produktionsumstieg, d. h. ein Wechsel von Produkt A auf Produkt B möglich, ohne dass dabei die Fertigungslinie zunächst leer gefahren werden muss. Ein auf der Fertigungslinie hergestelltes Produkt A des ersten Produktsortiments muss folglich nicht vollständig und abschließend bearbeitet werden, bevor mit der Bearbeitung eines nachfolgenden Produkts B des zweiten Produktsortiments begonnen werden kann. Vielmehr ist es möglich, dass beide Produkte, beispielsweise in einer Übergangsphase von Produkt A auf Produkt B, gleichzeitig von verschiedenen Robotermodulen der Fertigungslinie bearbeitet werden. Dadurch wird verhindert, dass Robotermodule, welche bereits über eine für das Produkt B geeignete Rüstung verfügen, mit unproduktiver Wartezeit belegt sind, während auf anderen Robotermodulen der Fertigungslinie noch das Produkt A gefertigt wird. Durch einen derartigen, hinsichtlich der Produktsequenz A-B überlappenden Fertigungsprozess wird die reale Bestückleistung der Fertigungslinie deutlich erhöht.
-
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Fertigungslinie ist ein Rüstzustand der Fertigungslinie während des laufenden Betriebs der Fertigungslinie an das zweite Produktsortiment anpassbar.
-
Durch die Anpassung des Rüstzustands bzw. der Rüstung während des laufenden Betriebs werden ebenfalls unproduktive Wartezeiten vermieden. Beispielsweise ist es möglich, diejenigen Zuführeinrichtungen für die Bauelemente, welche aktuell nicht mehr benötigt werden, von den Robotermodulen zu entfernen und durch künftig benötigte Zuführeinrichtungen zu ersetzen, ohne dass hierfür der Fertigungsprozess der Linie unterbrochen wird. Weiterhin ist es möglich, Software – beispielsweise Bestückprogramme, Inspektionsprogramme oder Kennwerte – auf diejenigen Robotermodule aufzuspielen, die für die Bestückung des aktuellen Produkts aufgrund der bestehenden Redundanz nicht essentiell benötigt werden.
-
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Fertigungslinie ist zumindest eines der Robotermodule während des laufenden Betriebs der Fertigungslinie an das Transportsystem ankoppelbar und/oder von dem Transportsystem abkoppelbar.
-
In Fällen, in denen eine Änderung der Rüstung des Robotermoduls zu aufwändig ist – beispielsweise bei einem Wechsel des Bestückkopfs, des Portals oder einer Vielzahl von Zuführmodulen – ist es vorteilhaft, das gesamte Robotermodul zu wechseln. Dies ist meist darauf zurückzuführen, dass ein Eingriff in eine der Bestückmaschinen einer Fertigungslinie aus Sicherheitsgründen zu einer Unterbrechung des Schutzkreises der Maschine führt. Bei Fertigungslinien mit in die Bestückmaschine integriertem Transportsystem ist damit auch der Substrattransport inaktiv, was eine Unterbrechung des Fertigungsflusses der gesamten Fertigungslinie zur Folge hat.
-
Indem das Transportsystem derart ausgebildet ist, dass es unabhängig von den Robotermodulen betrieben werden kann, ist ein An- oder Abkoppeln eines Robotermoduls an das Transportsystem während des laufenden Betriebs des Transportsystems bzw. der Fertigungslinie realisierbar. Ein Stillstand eines Robotermoduls, beispielsweise aufgrund eines Rüstwechsels oder einer Störung, führt somit nicht zu einem Ausfall bzw. Stillstand der gesamten Fertigungslinie, da die übrigen Robotermodule der Fertigungslinie durch das unabhängige Transportsystem weiterhin mit Substraten versorgt werden und unabhängig vom Stillstand des einen Robotermoduls weiter betrieben werden können. Die elektrische sowie topologische Trennung der Leiterplattenlogistik – d. h. des An- und Abtransports der Substrate – von den Robotermodulen erlaubt es, Reparaturen sowie Konfigurationsänderungen an einem der Robotermodule ohne eine Störung der übrigen Robotermodule der Fertigungslinie vorzunehmen. Wird ein Robotermodul vollständig vom Transportsystem abgekoppelt, so kann der verbleibende Zugang zum Transportsystem entweder mechanisch oder durch einen optischen Vorhang gesichert werden oder durch ein weiteres Robotermodul, welches an das Transportsystem angekoppelt wird, wieder belegt werden.
-
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Fertigungslinie weisen die Robotermodule jeweils einen eigenen Zellrechner auf, mit dem zumindest eine Funktion des jeweiligen Robotermoduls steuerbar ist, wobei die Zellrechner zum Datenaustausch mit der Steuereinrichtung gekoppelt sind.
-
Der Datenaustausch zwischen der Steuereinrichtung einerseits und den Zellrechnern der an die Fertigungslinie angekoppelten Robotermodule andererseits erlaubt eine dezentrale Steuerungsarchitektur, bei der übergeordnete Funktionen, beispielsweise die Planung der Auftragsreihenfolge, von der zentralen Steuereinrichtung übernommen und ausgeführt werden, wohingegen lokale Funktionen eines jeden Robotermoduls, beispielsweise die Berechnung und Steuerung von Bewegungsabläufen, von dem dem jeweiligen Robotermodul zugeordneten Zellrechner ausgeführt werden können. Soll ein Robotermodul vom Transportsystem abgekoppelt werden, so wird es zunächst an der Steuereinrichtung abgemeldet. Der dem Robotermodul ggf. zugeordnete Fertigungsauftrag wird auf die übrigen Robotermodule der Fertigungslinie in Abhängigkeit von deren Rüstzustand verteilt. Diese Umplanung kann dann optimal durchgeführt werden, wenn innerhalb der Fertigungslinie Redundanzen bei Roboterzellen mit gleichem Arbeitsauftrag vorliegen.
-
Ferner ist es durch die dezentrale Steuerungsarchitektur möglich, das Robotermodul auch in einem vom Transportsystem abgekoppelten Zustand autark zu betreiben, beispielsweise im Rahmen von Funktionstests beim Rüsten oder bei Wartungs- oder Reparaturarbeiten. Durch diesen autarken Aufbau können die Robotermodule außerhalb der Fertigungslinie auf die Fertigung des neuen Produktspektrums vorbereitet werden. Dies betrifft beispielsweise die mechanische Rüstung, aber auch den Bestückprozess oder auch die Geometriedaten der verschiedenen Bauelemente für die Bilderkennung und Bildauswertung. Damit ist ein Einfahren des neuen Produktspektrums in Teilen oder als Gesamtes offline, d. h. außerhalb der Fertigungslinie, möglich. Auf diese Weise kann die Fertigungslinie sukzessive auf ein weiteres oder neues Produktspektrum umgestellt werden, ohne für den Einfahrprozess die gesamte Bestücklinie zu blockieren.
-
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Fertigungslinie ist/sind von der Bestückung der Substrate auch das Aufbringen von Lotpaste und/oder das Setzen von Klebepunkten und/oder die Kontrolle bestückter Substrate oder deren Teilbereiche umfasst.
-
Unter dem Begriff „Bestücken” ist nicht ausschließlich das Positionieren von Bauelementen auf den Substraten zu verstehen. Vielmehr ist dieser Begriff dahingehend auszulegen, dass zum Vorgang der Bestückung auch die dem Prozessschritt der Positionierung der Bauelemente unmittelbar vor- und nachgelagerten Prozessschritte zuzurechnen sind. Hierzu zählen beispielsweise das Aufbringen der Lotpaste, das Setzen von Klebepunkten oder die Inspektion bestückter Substrate oder deren Teilbereiche zur Bestimmung der Bestückgenauigkeit und/oder der Bestückqualität.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Fertigungsverfahren zur Bestückung von Substraten einer Fertigungslinie werden die Substrate eines zu fertigenden Produktsortiments mit Hilfe eines Transportsystems innerhalb der Fertigungslinie transportiert und mit Hilfe von Robotermodulen bestückt. Dabei sind die Robotermodule fest aber lösbar mit dem Transportsystem zur Bestückung gekoppelt, wobei die Funktionalität der Bestückung eines ersten Produktsortiments durch eine Anzahl an ersten Robotermodulen gewährleistet wird. Weiterhin wird die Funktionalität der Bestückung eines zweiten Produktsortiments durch eine Anzahl an zweiten Robotermodulen gewährleistet. Die Robotermodule werden dabei mit Hilfe einer Steuereinrichtung gesteuert, so dass bei einem kontinuierlich laufenden Betrieb der Fertigungslinie bei einem Wechsel des ersten Produktsortiments auf das zweite Produktsortiment jeweils benötigte Robotermodule fest aber lösbar mit dem Transportsystem zu einer Produktsortiment-spezifischen Fertigung gekoppelt werden. Ferner werden das erste Produktsortiment sowie das zweite Produktsortiment gleichzeitig bearbeitet.
-
Bei einer Konfigurationsänderung der Fertigungslinie, beispielsweise aufgrund eines geänderten Produktspektrums oder Produktsortiments, werden die vom Wechsel des ersten Produktsortiments auf das zweite Produktsortiment nicht betroffenen Robotermodule weiterhin produktiv eingesetzt. Dies ist beispielsweise bei Robotermodulen der Fall, die mit Bauelementen gerüstet sind, welche zur Fertigung sowohl des ersten als auch des zweiten Produktspektrums benötigt werden. Eine Unterbrechung des Bestückprozesses aufgrund eines Produktwechsels auf der Fertigungslinie ist hiermit nicht mehr erforderlich.
-
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Fertigungsverfahrens wird zum Umrüsten vom ersten Produktsortiment auf das zweite Produktsortiment zumindest eines der Robotermodule während des kontinuierlich laufenden Betriebs der Fertigungslinie an das Transportsystem angekoppelt und/oder von dem Transportsystem abgekoppelt.
-
Da der Abkoppelvorgang des Robotermoduls vom Transportsystem während des laufenden Betriebes des Transportsystems durchgeführt werden kann, ist die Versorgung mit Substraten der weiterhin an das Transportsystem angekoppelten Robotermodule sichergestellt. Das Transportsystem muss für den Abkoppelvorgang des Robotermoduls weder ausgeschaltet noch vollständig angehalten werden. Damit können zumindest diejenigen Transportabschnitte, welche nicht direkt an das abzukoppelnde Robotermodul angrenzen, unterbrechungsfrei weiter betrieben werden. Zu bearbeitende Substrate können somit zu den übrigen angekoppelten Robotermodule transportiert, bearbeitete Substrate weiterhin von den angekoppelten Robotermodulen abgeholt und weitertransportiert werden. Hierdurch wird beispielsweise ermöglicht, Funktionstests oder Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten am Robotermodul offline, also im abgekoppelten Zustand vom Transportsystem, durchzuführen, so dass die Fertigungslinie hierdurch zwar ggf. hinsichtlich ihrer Bestückleistung, nicht aber hinsichtlich der Gesamtfunktionalität beeinträchtigt wird. Der laufende Betrieb der Fertigungslinie kann – bei ggf. reduzierter Bestückleistung – weiter aufrechterhalten werden.
-
Sinnvoller Weise wird vor dem Abkoppeln eines Robotermoduls vom Transportsystem dieses von einem Maschinenbediener an der Steuerungseinrichtung der Fertigungslinie abgemeldet. Ebenso ist ein anzukoppelndes Robotermodul vor dem eigentlichen Ankoppelvorgang an der Steuerungseinrichtung der Fertigungslinie anzumelden.
-
Ferner besteht die Möglichkeit, ein neues Produkt oder Produktspektrum außerhalb der Fertigungslinie auf einem entsprechend gerüsteten Robotermodul einzufahren. Hierzu ist es erforderlich, dass die Robotermodule weitestgehend autark sind und mit einem eigenen Zellrechner, einer eigenen Bildverarbeitung sowie einer eigenen Stromversorgung ausgestattet sind. Bei ausreichender Funktionsfähigkeit kann ein derartiges Robotermodul mit seinem entsprechend eingefahrenen Bestückprozess anschließend an die Fertigungslinie angekoppelt und über die Steuerungseinrichtung aktiviert werden. Damit ist es möglich, ein erstes Substrat, beispielsweise eine erste Leiterplatte, für einen neuen Fertigungsauftrag in einer Fertigungslinie zu bearbeiten, während die übrigen Module der Fertigungslinie noch das andere, vorhergehende Produktspektrum fertigen.
-
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Fertigungsverfahrens umfasst die Bestückung von Substraten auch das Aufbringen von Lotpaste und/oder das Setzen von Klebepunkten und/oder die Kontrolle bestückter Substrate oder deren Teilbereiche.
-
Wie bereits erwähnt ist der Begriff der Bestückung im Rahmen der Anmeldung weit auszulegen, d. h. hierunter ist nicht ausschließlich das Positionieren der Bauelemente auf den Substraten zu verstehen, sondern ebenso die diesem Prozessschritt unmittelbar vor- und nachgelagerten Prozessschritte, beispielsweise das Aufbringen der Lotpaste, das Setzen von Klebepunkten oder Inspektionsschritte zur Beurteilung der Bestückgenauigkeit und/oder der Bestückqualität.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Fertigungslinie im Grundriss.
-
Die 2a bis 2e zeigen schematische Darstellungen einer Fertigungslinie gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung bei einem Wechsel von einem ersten zu einem zweiten Produktsortiment zu verschiedenen Zeitpunkten.
-
In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Die Beschreibung gilt für alle Zeichnungsfiguren, in denen das entsprechende Teil ebenfalls zu erkennen ist.
-
In 1 zeigt eine Fertigungslinie 1 zum Bestücken von Substraten 2 mit Bauelementen 3, insbesondere zur Herstellung elektronischer Baugruppen, im Grundriss schematisch dargestellt. Die Fertigungslinie 1 ist modular aufgebaut und weist ein Transportsystem 4 auf, welches zum Transport der Substrate 2 in einer Transportrichtung T ausgebildet ist. Ferner weist die Fertigungslinie 1 mehrere Robotermodule 10 auf, welche zum Bearbeiten bzw. zum Handhaben der Substrate 2 vorgesehen und in Transportrichtung T zu beiden Seiten an das Transportsystem 4 angekoppelt sind. Es ist jedoch ebenso möglich, die Robotermodule 10 in Transportrichtung T nur an einer Seite an das Transportsystem 4 anzukoppeln. Vor- oder nachgelagerte Bereiche der Fertigungslinie, beispielsweise ein Leiterplattendrucker oder ein Lotofen, sind in den Figuren nicht dargestellt.
-
Zur Steuerung des Fertigungssystems ist eine Steuereinrichtung 7 vorgesehen, welche beispielsweise die Bestimmung der Auftragsreihenfolge oder die Belegungsplanung der einzelnen Robotermodule 10 übernimmt und hierzu vorzugsweise an das Transportsystem 4 angeschlossen ist. Es ist jedoch ebenfalls möglich, die Steuereinrichtung 7 direkt mit den Robotermodulen 10 sowie dem Transportsystem 4 zu verbinden.
-
Das Transportsystem 4 kann dabei sowohl einspurig oder auch mehrspurig ausgebildet sein. Im Fall eines mehrspurig ausgebildeten Transportsystems werden die Robotermodule 10 beiderseitig an das Transportsystem 4 angekoppelt. Die Kopplung zwischen dem Transportsystem 4 und einem jeweiligen Robotermodul 10 erfolgt über eine dem jeweiligen Robotermodul 10 zugeordnete Transportschnittstelle 8, welche jeweils zwischen dem Robotermodul 10 und dem Transportsystem 4 angeordnet ist. Mit Hilfe der Transportschnittstelle 8 wird die Übergabe eines zu bearbeitenden Substrats 2 vom Transportsystem 4 an das betreffende Robotermodul 10 bzw. eines bearbeiteten Substrats 2 vom Robotermodul 10 an das Transportsystem 4 realisiert. Für den Fall, dass am Transportsystem ein möglicher Stellplatz für ein Robotermodul 10 nicht belegt ist die betreffende Transportschnittstelle 8 aus Sicherheitsgründen mit einer Absicherung 6 versehen.
-
Jedes der Robotermodule 10 weist einen ihm zugeordneten, lokalen Zellrechner 12 auf, mit dem zumindest eine Funktion des Robotermoduls autark gesteuert werden kann. Diese Zellrechner 12 sind entweder direkt oder indirekt über das Transportsystem 4 mit der Steuereinrichtung 7 verbunden, so dass Daten bidirektional zwischen der Steuereinrichtung 7 und den verbundenen Zellrechnern 12 ausgetauscht werden können.
-
Weiterhin verfügt jedes Robotermodul 10 über eine eigene Substrat-Transporteinrichtung 9 zum Transport der Substrate 2 innerhalb des jeweiligen Robotermoduls 10. Sofern ein Robotermodul nicht ausschließlich für das Aufbringen von Lotpaste und/oder das Setzen von Klebepunkten und/oder die Kontrolle bestückter Substrate sondern zumindest teilweise zum Bestücken der Substrate 2 mit Bauelementen 3 vorgesehen ist, verfügt es ferner über eine Mehrzahl an Zuführeinrichtungen 5, mit deren Hilfe die Bauelemente 3 für die Bestückung der Substrate 2 bereitgestellt werden. Dabei können die Zuführeinrichtungen 5 eines Robotermoduls 10 auch mit Bauelementen 3 gerüstet sein, die für unterschiedliche Substrate 2 unterschiedlicher Produktsortimente benötigt werden. Mit Hilfe einer verfahrbaren Positioniervorrichtung (nicht dargestellt) des Robotermoduls werden die Bauelemente 3 von den Zuführeinrichtungen abgeholt und auf dem zu bestückenden Substrat 2 platziert.
-
Die 2a bis 2e zeigen schematische Darstellungen der Fertigungslinie 1 beim Wechsel von einem ersten Produktsortiment A zu einem zweiten Produktsortiment B. Anhand der 2a bis 2e, die eine zeitliche Abfolge während dieses Wechselvorgangs darstellen, wird auch das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.
-
2a zeigt eine Fertigungslinie 1, welche hinsichtlich ihrer Topologie der in 1 dargestellten und oben beschriebenen Fertigungslinie 1 entspricht. Auf der Fertigungslinie 1 werden Substrate 2 A produziert, welche einem ersten Produktsortiment A zugeordnet sind. An das Transportsystem 4 der Fertigungslinie 1 sind hierzu mehrere Robotermodule 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 und 10-5 angekoppelt und für die Bearbeitung der Substrate 2 A gerüstet. Die Rüstung beinhaltet die den jeweiligen Robotermodulen 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 und 10-5 zugeordneten Zuführeinrichtungen 5 A, welche mit denjenigen Bauelementen 3 befüllt sind, welche zur Herstellung des ersten Produktsortiments A benötigt werden. Die zwei Robotermodule 10-3 und 10-4 sind bereits zusätzlich mit Zuführeinrichtungen 5 B gerüstet, welche zur Herstellung eines auf das Produktsortiment A nachfolgenden zweiten Produktsortiments B vorgesehen sind. Ferner weist die Fertigungslinie noch freie Stellplätze für weitere Robotermodule auf, wobei die diesen Stellplätzen zugeordneten Transportschnittstellen 8 aus Sicherheitsgründen jeweils mit einer Absicherung 6 gesichert sind.
-
In 2b wird nun der Wechsel vom ersten Produktsortiment A auf das zweite Produktsortiment B eingeleitet. Dies wird durch ein erstes auf dem Transportsystem 4 befindliches Substrat 2 B, welches dem zweiten Produktsortiment B zugeordnet ist, deutlich. Zur Bearbeitung der Substrate 2 B des zweiten Produktsortiments B wird während des laufenden Betriebs der Fertigungslinie 1 ein weiteres Robotermodul 10-6 an der Steuereinrichtung 7 angemeldet und an einem der freien Stellplätze an das Transportsystem 4 angekoppelt. Die Zuführeinrichtungen 5 B des Robotermoduls 10-6 sind zur Bearbeitung der Substrate 2 B mit Bauelementen 3 gerüstet, welche zur Herstellung von Substraten 2 B des zweiten Produktsortiments B benötigt werden. Die dem Stellplatz des Robotermoduls 10-6 zugeordnete Absicherung 6 wurde zu diesem Zweck bereits entfernt. Während des gesamten Ankoppelvorgangs bleibt das Transportsystem 4 produktiv und kann somit die bereits angekoppelten Robotermodule 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 und 10-5 weiterhin mit Substraten 2 A versorgen.
-
2c zeigt die Fertigungslinie 1 zu einem Zeitpunkt, zu dem der in 2b begonnene Ankoppelvorgang des Robotermoduls 10-6 bereits abgeschlossen ist. Das Robotermodul 10-6 ist bereits produktiv und bearbeitet ein Substrat 2 B. Mit Hilfe des Transportsystems 4 werden in dieser Phase des Wechsels vom ersten Produktsortiment A auf das zweite Produktsortiment B sowohl Substrate 2 A des ersten Produktsortiments A als auch Substrate 2 B des zweiten Produktsortiments B transportiert. Ferner wird ein weiteres Robotermodul 10-7 an der Steuereinrichtung 7 angemeldet und an einem weiteren freien Stellplatz an das Transportsystem 4 angekoppelt. Dieses ist ebenso wie das Robotermodul 10-6 zur Herstellung von Substraten 2 B des zweiten Produktsortiments B vorgesehen und weist eine entsprechende Rüstung auf. Auch hier wurde die dem weiteren Stellplatz zugeordnete Absicherung 6 bereits entfernt.
-
2d zeigt die Fertigungslinie 1 zu einem Zeitpunkt, zu dem auch der Ankoppelvorgang des Robotermoduls 10-7 bereits abgeschlossen ist. Auch das Robotermodul 10-7 ist bereits produktiv, so dass ein erstes Substrat 2 B vom Transportsystem 4 an das Robotermodul 10-7 übergeben werden kann. Mit Hilfe der dem Robotermodul 10-7 zugeordneten Substrat-Transporteinrichtung 9 wird das Substrat 2 B zu einer Bearbeitungsposition bewegt.
-
Weiterhin zeigt 2d den Abkoppelvorgang des Robotermoduls 10-1, welches zur Bearbeitung von Substraten 2 A des ersten Produktsortiments A vorgesehen war und nun nicht mehr erforderlich ist. Hierzu wird das Robotermodul 10-1 während des laufenden Betriebs der Fertigungslinie 1 von der Steuereinrichtung 7 abgemeldet, so dass keine weiteren Arbeitsaufträge mehr an dieses Robotermodul 10-1 vergeben werden. Anschließend wird das Robotermodul 10-1 von dem Transportsystem 4 abgekoppelt. Substrate 2 A des Produktsortiments A können jedoch weiterhin durch die Robotermodule 10-2, 10-3, 10-4 und 10-5 bearbeitet werden. Die Kapazität der Fertigungslinie 1 zur Bearbeitung von Substraten 2 A des Produktsortiments A ist jedoch um die Teilkapazitat des Robotermoduls 10-1 reduziert.
-
2e zeigt die Fertigungslinie 1 zu einem etwas späteren Zeitpunkt, zu dem der Abkoppelvorgang des Robotermoduls 10-1 vollständig abgeschlossen ist. Das Robotermodul 10-1 wurde vollständig entfernt, die zurückbleibende Transportsystemseitige Transportschnittstelle 8 wurde mit Hilfe einer Absicherung 6 gesichert. An den freigewordenen Stellplatz kann nun ein anderes Robotermodul angekoppelt werden.
-
In 2f ist die Fertigungslinie 1 zu einem Zeitpunkt dargestellt, zu dem auch das Robotermodul 10-2 von der Steuereinrichtung 7 abgemeldet und von dem Transportsystem 4 abgekoppelt wird. Auch dieser Abmelde- und Abkoppelvorgang erfolgt während des laufenden Betriebs der Fertigungslinie 1.
-
Die Fertigungslinie ist nun überwiegend auf die Produktion von Substraten 2B des zweiten Produktsortiments B ausgerichtet. Einige der Robotermodule weisen jedoch noch eine Rüstung auf, der zur Bearbeitung von Substraten 2A des ersten Produktsortiments A geeignet ist. Ferner sind am Transportsystem 4 zwei freie gewordene Stellplätze zum Ankoppeln weiterer Robotermodule vorhanden, so dass die Fertigungslinie 1 bei Bedarf schnell für die Produktion eines weiteren Produktsortiments umgerüstet werden kann, ohne dass hierfür die Produktion des aktuellen Produktsortiments unterbrochen werden müsste.
-
Das Auswechseln einzelner Zuführeinrichtungen 5 ist während des laufenden Betriebs der Fertigungslinie 1 ebenso möglich. In diesem Fall ist jedoch davon auszugehen, dass das betreffende Robotermodul 10 für die Zeit des Wechsels der einzelnen Zuführeinrichtungen 5 zumindest überwiegend unproduktiv ist, was zu einer verminderten Leistung des betreffenden Robotermoduls 10 und damit der Fertigungslinie führen würde. Indem die Rüstung des Robotermoduls 10 im abgekoppelten Zustand von der Fertigungslinie durchgeführt und ggf. auch gleich getestet wird, können die Rüstwechsel-bedingten Stillstandszeiten an der Fertigungslinie 1 deutlich reduziert werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Fertigungslinie
- 2
- Substrat
- 2A
- Substrat aus dem Produktsortiment A
- 2B
- Substrat aus dem Produktsortiment B
- 3
- Bauelement
- 4
- Transportsystem
- 5
- Zuführeinrichtung
- 5A
- Zuführeinrichtung, welche mit Bauelementen zur Bearbeitung des Produktsortiments A gerüstet
- 5B
- Zuführeinrichtung, welche mit Bauelementen zur Bearbeitung des Produktsortiments B gerüstet
- 6
- Absicherung
- 7
- Steuereinrichtung
- 8
- Transportschnittstelle
- 9
- Substrat-Transporteinrichtung
- 10
- Robotermodul
- 12
- Zellrechner
- A
- erstes Produktsortiment
- B
- zweites Produktsortiment
