DE102020115552A1

DE102020115552A1 - Verfahren zum Bestücken einer Platine mit elektronischen Bauteilen und Bestückungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102020115552A1
Application number: DE102020115552.2A
Authority: DE
Inventors: Christian Berggrün; Niku Krieter; Vitali Burghardt; Niko Glaub
Original assignee: Glaub Automation & Eng GmbH; Glaub Automation & Engineering GmbH
Current assignee: Glaub Automation & Eng GmbH; Glaub Automation & Engineering GmbH
Priority date: 2020-06-11
Filing date: 2020-06-11
Publication date: 2021-12-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestücken einer Platine (12) mit elektronischen Bauteilen (14), mit den Schritten: (a) Erfassen der Platine (12) mittels eines Kamerasystems (18), sodass ein Platinenbild (B12) erhalten wird, (b) Bestimmen von Montagelochlagen (P36) von Montagelöchern (34) aus dem Platinenbild (B12), (c) Messen einer Zuführlage (P14.i) eines elektronischen Bauteils (14) mittels des Kamerasystems (18), wobei das elektronische Bauteil zumindest zwei Anschlussdrähte (36) hat, (d) Greifen des elektronischen Bauteils (14) mittels eines Greifers (26) eines Roboters (24), (e) Positionieren des elektronischen Bauteils (14) vor einer Kamera (20, 21, 22) des Kamerasystems (18), sodass Anschlussdrähte (36) des Bauteils (14) mittels der Kamera (20, 21, 22) erfassbar sind, (f) Erfassen der Anschlussdrähte (36) mittels der Kamera (20, 21, 22), sodass ein Bauteilbild (B14) erhalten wird, (g) Berechnen von Anschlussdrahtlagen (P36) der Anschlussdrähte (36) aus dem Bauteilbild (B14), (h) Berechnen einer Einstecklage, in der das elektronische Bauteil (14) in die Montagelöcher (34) einsteckbar ist, aus den Anschlussdrahtlagen (P36) und den Montagelochlagen (P34.j) und (i) Durchstecken der Anschlussdrähte (36) des elektronischen Bauteils (14) durch die Montagelöcher (34) mittels des Greifers (26).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestücken einer Platine mit elektronischen Bauteilen. Es ist bekannt, elektrische Bauelemente auf der Oberfläche einer Platine im sogenannten SMD (Surface Mount Device)-Verfahren zu montieren. Dabei werden die Bauteile von einer Seite auf die Platinen aufgebracht und dann verlötet. Es ist auch bekannt, elektronische Bauteile mit ihren Anschlussdrähten durch ein Loch in der Platine hindurchzustecken und dann von der anderen Seite zu verlöten. Man spricht dann von Durchsteckmontage oder Through-Hole-Technology (THT). Die Durchsteckmontage ist insbesondere dann notwendig, wenn es sich bei dem elektronischen Bauteil um ein Leistungselektronikbauteil handelt. Nachteilig an der Durchsteckmontage ist, dass diese bislang nicht durchgängig automatisierbar ist und daher zu höherem Montageaufwand und damit höheren Kosten führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Nachteile im Stand der Technik zu vermindern.
Die Erfindung löst das Problem durch ein Verfahren zum Bestücken einer Platine mit elektronischen Bauteilen, mit den Schritten: (a) Erfassen der Platine mittels eines Kamerasystems, sodass ein Platinenbild erhalten wird, (b) Bestimmen von Montagelochlagen von Montagelöchern aus dem Platinenbild, (c) Messen einer Zuführlage eines elektronischen Bauteils mittels des Kamerasystems, wobei das elektronisch Bauteil zumindest zwei Anschlussdrähte hat, (d) Greifen des elektronischen Bauteils mittels eines Greifers einer Roboters, (e) Positionieren des elektronischen Bauteils vor einer Kamera des Kamerasystems, sodass Anschlussdrähte des Bauteils mittels der Kamera erfassbar sind, (f) Erfassen der Anschlussdrähte mittels der Kamera, sodass ein Bauteilbild erhalten wird, (g) Berechnen von Anschlussdrahtlagen der Anschlussdrähte aus dem Bauteilbild, (h) Berechnen einer Einstecklage, in der das elektronische Bauteil in die Montagelücke einsteckbar ist, aus den Anschlussdrahtlagen und den Montagelochlagen und (i) Durchstecken der Anschlussdrähte des elektronischen Bauteils durch die Montagelöcher mittels des Greifers.
Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch eine Bestückungsvorrichtung zum Bestücken einer Platine mit elektronischen Bauteilen, mit (a) einer Platinenzuführvorrichtung zum Zuführen von zu bestückenden Platinen, (b) einem Kamerasystem, das angeordnet ist zum Erfassen der Platine in der Platinenzuführvorrichtung, sodass ein Platinenbild erhalten wird, (c) einer Bauteilzuführvorrichtung zum Zuführen von, insbesondere losen, elektronischen Bauteilen, (d) einer Bauteil-Kamera, insbesondere einer 3D-Kamera, des Kamerasystem zum Messen einer Zuführlage eines elektronischen Bauteils mit zumindest zwei Anschlussdrähten in der Bauteilzuführvorrichtung, (e) einem Roboter, der einen Greifer zum Greifen des elektronischen Bauteils aufweist, wobei (f) das Kamerasystem ausgebildet ist zum Aufnehmen eines Bauteilbildes der Anschlussdrähte des elektronischen Bauteils und (g) einer Ansteuereinheit, die ausgebildet ist zum automatischen Durchführen eines Verfahrens mit den Schritten: (i) Bestimmen von Montagelochlagen von Montagelöchern aus dem Platinenbild, (ii) Ansteuern des Roboters, sodass das elektronische Bauteil so zum Kamerasystem positioniert wird, dass das Bauteilbild aufnehmbar ist, (iii) Ansteuern des Kamerasystems, sodass es das Bauteilbild aufnimmt, (iv) Berechnen von Anschlussdrahtlagen der Anschlussdrähte aus dem Bauteilbild, (v) Berechnen einer Einsteckposition, in der das elektronische Bauteil in die Montagelöcher einsteckbar ist, aus den Anschlussdrahtlagen und den Montagelochlagen und (vi) Ansteuern des Roboters, sodass dieser die Anschlussdrähte des elektronischen Bauteils durch die Montagelöcher steckt.
Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass sie eine weitgehend automatische Durchsteckmontage von Bauteilen auf der Platine in Durchsteckmontage ermöglicht. Der Grund dafür ist, dass für jedes elektronische Bauteil die Anschlussdrahtlagen bestimmt werden. Sollte sich herausstellen, dass die Anschlussdrahtlagen zu stark von den Montagelochlagen abweichen, so kann das elektronische Bauteil für die Montage an den Montagelöchern verworfen und ein neues elektronisches Bauteil gegriffen werden. In anderen Worten ist durch das erfindungsgemäße Verfahren sichergestellt, dass nur für solche elektronischen Bauteile die Montage überhaupt versucht wird, für die klar ist, dass diese durch die Montagelöcher gesteckt werden können.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter dem Roboter insbesondere ein 5-Achs-, 6-Achs- oder 7-Achs-Roboter verstanden. Es ist zwar auch möglich, einen 8-Achs- oder mehrachsigen Roboter zu verwenden, als besonders günstig haben sich aber 7-Achs-Roboter herausgestellt. Diese sind in der Lage, das gegriffene Bauteil in allen sechs Freiheitsgraden zu bewegen.
Die Anschlussdrahtlagen werden relativ zu einem Kamera-Koordinatensystem bestimmt. Daraus werden dann die Befehle berechnet, wie der Greifer das elektronische Bauteil zu bewegen hat, um es in die Montagelöcher einzustecken.
Vorzugsweise wird das elektronische Bauteil gurtlos in die Zuführlage gebracht. Es ist bei der Durchsteckmontage üblich, die elektronischen Bauteile per Transportgurt zuzuführen. Das ist möglich, im Rahmen des vorliegenden Verfahrens aber nicht notwendig.
Es ist möglich, dass das Verfahren den Schritt eines Biegens der Anschlussdrähte umfasst, wobei die Anschlussdrahtlagen an den gebogenen Anschlussdrähten bestimmt werden.
Es ist möglich und bevorzugt, dass das Kamerasystem zumindest zwei Kameras aufweist. Besonders günstig ist es, wenn zumindest eine Kamera des Kamerasystems eine 3D-Kamera ist.
Beispielsweise besitzt das Kamerasystem eine Bauteil-Kamera in Form einer 3D-Kamera zum Erfassen der Zuführlage des elektronischen Bauteils.
Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass das Kamerasystem eine Platinen-Kamera zum Erfassen der Platine aufweist. Es kann sich bei der Platinen-Kamera um eine 3D-Kamera handeln, das ist aber nicht notwendig. In der Regel ist eine 2D-Kamera ausreichend.
Es ist vorteilhaft, nicht aber notwendig, dass das Kamerasystem eine Bauteil-Vermessungskamera zum Aufnehmen eines Bauteilbilds der Anschlussdrähte des elektronischen Bauteils hat. Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass die Bauteil-Vermessungskamera eine 3D-Kamera ist. Zwar ist es auch möglich, dass zum Aufnehmen eines Bauteilbilds die Platinen-Kamera oder die Bauteil-Kamera verwendet wird. Das aber setzt meist voraus, dass sich entweder die entsprechende Kamera bewegt wird oder dass das elektronische Bauteil einen vergleichsweise langen Weg zur Kamera zurücklegen muss, was beides nachteilig ist.
Unter dem Berechnen der Einstecklage wird insbesondere verstanden, dass Koordinaten berechnet werden, unter denen das elektronische Bauteil gehalten werden muss, damit es bei einer Bewegung des Bauteils auf die Montagelöcher zu durch die Montagelöcher gesteckt wird. Da die Montagelöcher Fertigungstoleranzen aufweisen, befinden sie sich nicht stets an der gleichen Stelle. Auch die Abstände der Montagelöcher voneinander schwanken im Rahmen der Toleranzen. Das gleiche gilt für die Anschlussdrahtlagen der Anschlussdrähte. Auch diese schwanken im Rahmen der vorgegebenen Toleranzen.
Es wäre möglich, die Toleranzen der Montagelöcher einerseits und der Anschlussdrahtlagen andererseits so eng zu wählen, dass stets ein Einstecken der Anschlussdrähte in die Montagelöcher möglich ist. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass dies technisch kaum möglich ist oder einen sehr hohen Aufwand bedeutet. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass sowohl die Montagelochlagen als auch Anschlussdrahtlagen jeweils ermittelt werden und die Einstecklage daraus berechnet wird, sodass unabhängig von den jeweiligen Montagelochlagen und Anschlussdrahtlagen stets die korrekte Ausrichtung des elektronischen Bauteils relativ zu den Montagelöchern bestimmt wird. Auf diese Weise wird ein sehr robustes Verfahren zur Durchsteckmontage erhalten.
Unter einer Lage wird im Rahmen der vorliegenden Beschreibung die Kombination aus einer Position und einer Ausrichtung verstanden. Die Position wird durch drei Linearkoordinaten angegeben, das heißt durch Koordinaten in einem kartesischen Koordinatensystem. Die Ausrichtung wird durch drei Winkel beschrieben. In anderen Worten bezieht sich eine Lage stets auf alle sechs Freiheitsgrade, wohingegen sich eine Position lediglich auf die drei Translationsfreiheitsgrade bezieht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Greifen des elektronischen Bauteils ein Ansaugen des Bauteils mittels eines Sauggreifers, sodass das Bauteil gegen einen Anschlag des Sauggreifers gezogen wird. In anderen Worten ist der Greifer des Roboters ein Sauggreifer. Es hat sich herausgestellt, dass mit einem Sauggreifer das elektronische Bauteil einerseits sicher gegriffen werden kann. Andererseits kann das Bauteil mittels eines Sauggreifers so festgehalten werden, dass auch die beim Durchstecken auftretenden Kräfte, die auf die Anschlussdrähte wirken, nicht dazu führen, dass sich das Bauteil relativ zum Sauggreifer bewegt.
Günstig ist es, wenn das Positionieren des elektronischen Bauteils vor der Kamera des Kamerasystems so erfolgt, dass das elektronische Bauteil unabhängig von seiner Lage relativ zum Sauggreifer stets in einer vorgegebenen Soll-Lage relativ zur Kamera positioniert ist. Insbesondere ist der Greifer des Roboters so aufgebaut, dass dies möglich ist. Es ist daher möglich und stellt eine bevorzugte Ausführungsform dar, dass die elektronischen Bauteile lose, das heißt nicht auf einem Transportgurt, in die Zuführlage gebracht werden. Es ist beispielsweise möglich, dass sich die Bauteile lose in einem Behältnis befinden.
Besonders günstig ist es, wenn das Positionieren des elektronischen Bauteils vor der Kamera die Schritte: (a) Erfassen einer momentanen Lage des Bauteils mittels der Kamera und (b) Bewegen des Bauteils, sodass sich seine momentane Lage der Soll-Lage annähert, aufweist. In anderen Worten wird das Bauteil so lange mittels des Greifers vor der Kamera justiert, bis es in seiner Soll-Lage ist. Das stellt sicher, dass die Anschlussdrahtlagen mit hoher Genauigkeit bestimmt werden können.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren die Schritte: (i) Vergleichen der Anschlussdrahtlagen mit den Montagelochlagen und (ii) wenn ein Anschlussdrahtabstand der Anschlussdrähte an ihren freien Ende von einem Montagelochabstand von Mittelpunkten der Montagelöcher um mehr als einen vorgegebenen Toleranzwert abweicht, Erfassen, ob zweite Montagelöcher, insbesondere auf der gleichen Platine, existieren, für die der Anschlussdrahtabstand um weniger als den Toleranzwert vom Montagelochabstand abweicht, und Durchstecken der Anschlussdrähte des elektronischen Bauteils durch die zweiten Montagelöcher oder Ablegen des Bauteils und Greifen eines zweiten elektronischen Bauteils. Insbesondere wird vorzugsweise erfasst, ob die zweiten Montagelöcher für die Montage des entsprechenden elektronischen Bauteils gekennzeichnet sind. Selbstverständlich wird das Bauteil nicht in einem Montageloch montiert, für das das Bauteil nicht vorgesehen ist.
In anderen Worten ist es günstig, wenn vor dem Versuch, die Anschlussdrähte durch die Montagelöcher zu stecken, berechnet wird, ob dies möglich ist. Erst wenn dies bejaht wird, wird das elektronische Bauteil durch Durchstecken der Anschlussdrähte durch die Montagelöcher an der Platine montiert. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass es nicht zu einer Kollision der Anschlussdrähte mit der Platine kommen kann, was die Platine beschädigen könnte.
Zu diesem Zweck umfasst das Verfahren vorzugsweise die Schritte: (i) Vergleichen der Anschlussdrahtlagen mit den Montagelochlagen, (ii) Ermitteln einer Bauteil-Montagelage des Bauteils relativ zu den Montagelochlagen, für die gilt, dass dann, wenn das Bauteil in der Bauteillage ist, alle Anschlussdrahtpositionen höchstens einen vorgegebenen Maximalabstand von der entsprechenden Montagelochlage haben, und wenn die Bauteillage ermittelbar ist, Bewegen des Bauteils in die Bauteil-Montagelage mittels des Greifers, sodass die Anschlussdrähte des elektronischen Bauteils durch die Montagelöcher gesteckt werden und wenn die Bauteillage nicht ermittelbar ist, Ablegen des Bauteils und Greifen eines zweiten elektronischen Bauteils oder Durchführen der Schritte 0 und 0 für andere Montagelöcher. So kann das Bauteil gegebenenfalls mittels anderer Montagelöcher an einer anderen Stelle der Platine montiert werden.
Vorzugsweise sind die elektronischen Bauteile beim Messen der Zuführlage in chaotischer Lage angeordnet. Hierunter wird insbesondere verstanden, dass sich die Zuführlagen zumindest zweier Bauteile, vorzugsweise der Mehrheit der zugeführten Bauteile, voneinander um zumindest 0,3 Millimeter, insbesondere zumindest 1 Millimeter, in einer Raumdimension und/oder zumindest 5°, insbesondere zumindest 10° in einer Winkeldimension, unterscheiden.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren ein Filmen des Durchsteckens der Anschlussdrähte durch die Montagelöcher und ein Speichern des Films mit einer Verknüpfung zu einer Kennung der Platine. Dadurch wird die Qualitätssicherung verbessert.
Günstig ist es, wenn zumindest zwei unterschiedliche Bauteile nacheinander mit dem Greifer gegriffen werden. Vorteilhaft an dem Verfahren ist nämlich, dass - anders bei Verfahren gemäß dem Stand der Technik - es nicht notwendig ist, für jedes Bauteil einen gesondert angepassten Greifer vorzusehen. Insbesondere ist es möglich, mit dem Greifer zwei, drei, vier, fünf oder mehr unterschiedliche Bauteile zu greifen. Es ist dann möglich, mit der erfindungsgemäßen Bestückungsvorrichtung eine Vielzahl unterschiedlicher Bauteile, also Bauteile unterschiedlicher Bauart und/oder Abmessungen ihrer Anschlussdrähte, an der Platine zu befestigen. Beispielsweise ist es bevorzugt, mittels der Bestückungsvorrichtung die Platine endzumontieren, das heißt, alle elektronischen Bauteile an der Platine zu befestigen, sodass der Platine keine weiteren Bauteile mehr hinzugefügt werden müssen.
Günstig ist es, wenn das Verfahren die Schritte: (a) Erfassen der Platine mittels des Kamerasystems, insbesondere der Platinen-Kamera, sodass das Platinenbild erhalten wird, (b) Anzeigen des Platinenbilds auf einem Anzeigegerät, (c) Auswählen eines Montagelochs, insbesondere Erfassen eines Auswahlbefehls mittels dem zumindest ein Montageloch ausgewählt wird, (d) Erfassen eines Zuordnungsbefehls, der dem ausgewählten Montageloch ein elektronisches Bauteil zuordnet, und (e) Speichern einer Verknüpfung zwischen Montageloch und Bauteil, wobei (f) die Anschlussdrähte des elektronischen Bauteils durch die Montagelöcher gemäß der Verknüpfung gesteckt werden.
In anderen Worten umfasst das Verfahren vorzugsweise einen Einlernmodus, gemäß dem der Bestückungsvorrichtung eingelernt wird, welche Art von elektronischen Bauteilen an ein vorgegebenes Montageloch zu montieren ist. Bei der Art des elektronischen Bauteils handelt es sich um baugleiche Bauteile, das heißt beispielsweise um den gleichen Widerstand oder den gleichen Elektrolytkondensator. Das macht die Bedienung der Bestückungsvorrichtung besonders einfach, weil die Art der Bestückung schnell geändert werden kann. Es ist dazu lediglich notwendig, dass ein Bediener den Auswahlbefehl eingibt, der kodiert, welches Bauteil in ein jeweils angezeigtes Montageloch eingefügt werden soll. Dieser Auswahlbefehl kann beispielsweise mittels einer Eingabevorrichtung eingegeben werden, die die Bestückungsvorrichtung vorzugsweise aufweist. Bei dieser Eingabevorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Tastatur, ein Touchscreen oder eine Schnittstelle zu einer anderen Eingabevorrichtung, beispielsweise ein Mobiltelefon, handeln.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt

1 eine erfindungsgemäße Bestückungsvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht,
2 eine Seitensicht auf die Bestückungsvorrichtung gemäß 1,
3 in den 3a, 3b und 3c mögliche Montagelochlagen und Anschlussdrahtlagen und
4 in den 4a,4b, 4c und 4d Ansichten eines Sauggreifers der erfindungsgemäßen Bestückungsvorrichtung.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Bestückungsvorrichtung 10 zum Bestücken einer Platine 12 mit elektronischen Bauteilen 14.i. Die Bauteile 14.i sind werden mittels einer Bauteilzuführvorrichtung 15 zugeführt, bei der es sich im vorliegenden Fall um einen Förderer handelt. Die Bauteile 14.i sind zur Erläuterung vergrößert dargestellt. Die Bestückungsvorrichtung 10 besitzt eine Platinenzuführvorrichtung 16, die im vorliegenden Fall durch einen Förderer gebildet ist. Alter-nativ kann es sich bei dem Platinenzuführsystem auch um einen Roboter handeln.
Die Bestückungsvorrichtung 10 besitzt zudem ein Kamerasystem 18, das im vorliegenden Fall eine Bauteil-Kamera 20 aufweist, die durch eine 3D-Kamera gebildet ist. Das Kamerasystem besitzt im vorliegenden Fall zudem eine Platinen-Kamera 22, die als 3D-Kamera ausgebildet sein kann, das ist aber nicht notwendig.
Ein Roboter 24 der Bestückungsvorrichtung 10 weist einen Greifer 26 auf, der Teil eines Arms 28 des Roboters 24 ist. Die Bestückungsvorrichtung 10 besitzt zudem eine Ansteuereinheit 30, die auch als Teil des Roboters 24 ausgebildet sein kann. Die Auswerteeinheit 30 steht in Verbindung mit dem Roboter 24 und dem Kamerasystem 18 sowie der Platinenzuführvorrichtung 16 und kann diese jeweils ansteuern und ggf. Messdaten, beispielsweise Bilder, des Kamerasystems 18 empfangen.
2 zeigt die Bestückungsvorrichtung 10 von vorn. Es ist zu erkennen, dass eine schematisch eingezeichnete Platine 12 in der Nähe zum Roboter 24 positioniert ist.
Anhand 1 wird nun ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben. Zunächst erfasst das Kamerasystem 18 mittels der Bauteil-Kamera 20 ein Bauteil, beispielsweise das Bauteil 14. Das Bauteil 14 ist, was eine bevorzugte Ausführungsform darstellt, in einem Blister 32 aufgenommen. Es befinden sich mehrere Bauteile 14.i (i = 1, 2, 3,...N) in dem Blister 32 in loser Schüttung. Das heißt, dass die einzelnen Bauteile 14.i nicht einzeln relativ zum Blister 32 befestigt sind.
Nachdem die Bauteil-Kamera 20 ein elektronisches Bauteil 14.i, beispielsweise das Bauteil 14, erfasst hat, erfasst, berechnet die Ansteuereinheit dessen Zuführlage P_14.i , beispielsweise in einem Koordinatensystem K₁₈ des Kamerasystems 18.
Der Roboter 24 positioniert den Greifer 26 so, dass das jeweilige Bauteil 14.i gegriffen wird. Danach positioniert der Greifer 26 das Bauteil 14.i vor der Bauteil-Kamera 20, der Platinen-Kamera 22 oder einer Bauteil-Vermessungskamera 21 des Kamerasystems 18. Die Bauteil-Vermessungskamera 21 nimmt kontinuierlich Bauteilbilder B₁₄ auf, ermittelt daraus eine momentane Lage P_14,ist(t) und vergleicht diese mit einer vorgegebenen Soll-Lage P_14,Soll .
Der Roboter 24 dreht seinen Greifer 26 so lange, bis das Bauteil 14.i in der Soll-Lage P₁₄, _Soll ist. Dann nimmt die Bauteil-Vermessungskamera 21 das Bauteilbild B₁₄ auf und übermittelt dies an die Auswerteeinheit 30. Die Auswerteeinheit 30 bestimmt daraus Anschlussdrahtlagen P₃₆ von Anschlussdrähten 36, 36.2 (vgl. 4d) des Bauteils 14.
Aus der momentanen Greifer-Lage P₂₆ des Greifers 26, der Montagelochlage P_34.j und der Anschlussdrahtlage P₃₆ berechnet die Auswerteeinheit 30 danach eine Greifer-Zielposition P_26,Ziel und steuert den Roboter 24 so an, dass der Greifer auf diese Position P_26,Ziel fährt. Dadurch werden die Anschlussdrähte 36, 36.2 (vgl. 4d) in die Montagelöcher eingeführt.
4a zeigt den Greifer 26, bei dem es sich um einen Sauggreifer handelt. Dieser besitzt einen Unterdruckanschluss 38 zum Anschließen an ein Unterdrucksystem der Bestückungsvorrichtung 10.
4b zeigt einen Querschnitt durch den Sauggreifer 26.
4c zeigt einen Ausschnitt, der in 4b mit einem Kreis gekennzeichnet ist. Es ist zu erkennen, dass der Sauggreifer 26 ein elastisches Saugelement 40 aufweist, das mit einer Unterdruckleitung 42 in Verbindung steht. Die Unterdruckleitung 42 ist mit dem Unterdruckanschluss 38 (vgl. 4a) verbunden. Das Saugelement 40 steht in einer Ruhelage über einem Anschlag 44 über, der im vorliegenden Fall durch einen elastischen O-Ring gebildet ist. Der Anschlag kann aber auch durch ein Element aus einem anderen Material und/oder mit einer anderen Form gebildet sein.
4d zeigt den Fall, in dem das Bauteil 14 vom Saugelement 40 angesaugt und gegen den Anschlag 44 gezogen wurde.
3 zeigt in 3c den Fall, dass die Anschlussdrähte 36.j mit Spiel durch die Montagelöcher 34 gesteckt werden können. Für jedes Montageloch und den dazugehörigen Anschlussdraht existiert ein minimaler Abstand d_j , der den minimalen Abstand zwischen dem jeweiligen Montageloch 34.j und dem entsprechenden Anschlussdraht 36.j angibt. In dem Fall in 3c, der einen Idealfall darstellt, sind alle minimalen Abstände d₁, d₂, d₃ gleich groß.
Ein Abstand A_j ist derjenige Abstand, den der Mittelpunkt eines jeden Anschlussdrahts 36.j vom Mittelpunkt des jeweiligen Montagelochs 34.j hat. In 3c gilt für alle drei Abstände A_j (j = 1, 2, 3,...) A_j = 0 Millimeter.
3c zeigt den Fall, dass für alle drei Montagelöcher der Abstand A_j größer ist als ein vorgegebener Maximalabstand Amax.
3b zeigt ebenfalls einen Fall, in dem zumindest ein Abstand A_j , im vorliegenden Fall alle Abstände A_j , größer sind als der vorgegebene Maximalabstand Amax. Das entsprechende Bauteil kann damit nicht mittels der Montagelöcher montiert werden. In anderen Worten existiert keine Bauteil-Montagelage, in der das Bauteil mit seinen Anschlussdrähten 36.j in die Montagelöcher 24.j eingeführt werden kann. In diesem Fall prüft die Auswerteeinheit 30, ob ein anderes Montageloch existiert, in welches das gleiche Bauteil montiert werden kann. Ist das nicht der Fall, legt der Roboter 24 das Bauteil ab und greift ein neues Bauteil. Alternativ legt der Roboter das Bauteil ohne weitere Prüfung durch die Auswerteeinheit 30 ab. Es ist möglich, dass das Bauteil in einen gesonderten Behälter oder eine gesonderte Ablage abgegeben wird.

Die in 3a, 3b und 3c angegebenen Daten beziehen sich auf einen Elektrolytkondensator mit den in der folgenden Tabelle spezifizierten Rahmenbedingungen.

Toleranzen	Angaben in mm
Kondensator (klein)	Nennwert	Toleranz (±)
Beindurchmesser	0,800	0,020
Beinabstand (Anode / Kathode)	5,000	0,500
Beinabstand (Schirm / Anode)	2,500	0,500
Kondensator-Länge (inkl. Beinchen)	30	2,500

PCB
Lochabstand	2,500	0,200
Lochdurchmesser	1,400	0,200

Lagetoleranzen
PCB in Bearbeitungsposition, umlau-	0,000	5,3
fend Verdrehwinkel ELKO in Blister	0,000	30°

Zum Einlernen der Bestückungsvorrichtung wird das Platinenbild auf einem Anzeigegerät 46, insbesondere einem Monitor, angezeigt. Mittels einer Eingabevorrichtung 48 wird ein Auswahlbefehl erfasst, mittels dem zumindest ein Montageloch 34 ausgewählt wird. Alternativ wird ein Montageloch 34 von der Ansteuereinheit 30 ausgewählt. Bei der Eingabevorrichtung 48 kann es sich beispielsweise um eine Tastatur, ein Touchscreen oder eine Schnittstelle zu einer anderen Eingabevorrichtung, beispielsweise ein Mobiltelefon, handeln.
Mittels der Eingabevorrichtung 48 wird danach ein Zuordnungsbefehl erfasst, der von einem Bediener eingegeben wird und der dem ausgewählten Montageloch ein elektronisches Bauteil 14 zuordnet. Die Verknüpfung zwischen Montageloch 34 und dem Bauteil 14 wird in einem digitalen Speicher der Ansteuereinheit 30 gespeichert. Bei der nachfolgenden Montage werden die Anschlussdrähte 36 des elektronischen Bauteils 14 durch die Montagelöcher 34 gemäß dieser Verknüpfung gesteckt.
Bezugszeichenliste

10: Bestückungsvorrichtung
12: Platine
14: elektronisches Bauteil
15: Bauteilzuführung
16: Platinenzuführvorrichtung
18: Kamerasystem
20: Bauteil-Kamera
21: Bauteil-Vermessungskamera
22: Platinen-Kamera
24: Roboter
26: Greifer, Sauggreifer
28: Arm
30: Ansteuereinheit
32: Blister
34: Montageloch
36: Anschlussdraht
38: Unterdruckanschluss
40: Saugelement
42: Unterdruckleitung
44: Anschlag
46: Anzeigegerät
48: Eingabevorrichtung
Aj: Abstand
Amax: Maximalabstand
B12: Platinenbild
B14: Bauteilbild
dj: minimaler Abstand
i: Laufindex
K18: Koordinatensystem des Kamerasystems
P14,ist(t): momentane Lage
P14,Soll: Soll-Lage
P14.i: Zuführlage
P26: momentane Greifer-Lage
P26,Ziel: Greifer-Zielposition
P34.j: Montagelochlage
P36: Anschlussdrahtlage

Claims

Verfahren zum Bestücken einer Platine (12) mit elektronischen Bauteilen (14), mit den Schritten: (a) Erfassen der Platine (12) mittels eines Kamerasystems (18), sodass ein Platinenbild (B₁₂) erhalten wird, (b) Bestimmen von Montagelochlagen (P₃₆) von Montagelöchern (34) aus dem Platinenbild (B₁₂), (c) Messen einer Zuführlage (P_14.i) eines elektronischen Bauteils (14) mittels des Kamerasystems (18), wobei das elektronische Bauteil zumindest zwei Anschlussdrähte (36) hat, (d) Greifen des elektronischen Bauteils (14) mittels eines Greifers (26) eines Roboters (24), (e) Positionieren des elektronischen Bauteils (14) vor einer Kamera (20, 21, 22) des Kamerasystems (18), sodass Anschlussdrähte (36) des Bauteils (14) mittels der Kamera (20, 21, 22) erfassbar sind, (f) Erfassen der Anschlussdrähte (36) mittels der Kamera (20, 21, 22), sodass ein Bauteilbild (B₁₄) erhalten wird, (g) Berechnen von Anschlussdrahtlagen (P₃₆) der Anschlussdrähte (36) aus dem Bauteilbild (B₁₄), (h) Berechnen einer Einstecklage, in der das elektronische Bauteil (14) in die Montagelöcher (34) einsteckbar ist, aus den Anschlussdrahtlagen (P₃₆) und den Montagelochlagen (P_34.j) und (i) Durchstecken der Anschlussdrähte (36) des elektronischen Bauteils (14) durch die Montagelöcher (34) mittels des Greifers (26).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass (a) das Greifen des elektronischen Bauteils (14) ein Ansaugen des Bauteils (14) mittels eines Sauggreifers (26) ist, sodass das Bauteil (14) gegen einen Anschlag (44) des Sauggreifers (26) gezogen wird, (b) das Positionieren des elektronischen Bauteils (14) vor der Kamera (20, 21, 22) so erfolgt, dass das elektronische Bauteil (14) unabhängig von seiner Lage relativ zum Sauggreifer (26) stets in einer vorgegebenen Soll-Lage (P_14.Soll) relativ zur Kamera (20, 21, 22) positioniert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionieren des elektronischen Bauteils (14) vor der Kamera (20, 21, 22) die Schritte umfasst: (a) Erfassen einer momentanen Lage des Bauteils (14) mittels der Bauteil-Kamera (20) und (b) Bewegen des Bauteils (14), sodass sich seine momentane Lage der Soll-Lage (P_14.Soll) annähert.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte: (i) Vergleichen der Anschlussdrahtlagen (P₃₆) mit den Montagelochlagen (P_34,j), und (ii) wenn ein Anschlussdrahtabstand der Anschlussdrähte (36) an ihren freien Enden von einem Montagelochabstand von Mittelpunkten der Montagelöcher (34) um mehr als einen vorgegebenen Toleranzwert abweicht, - Erfassen, ob zweite Montagelöcher (34) existieren, für die der Anschlussdrahtabstand um weniger als den Toleranzwert vom Montagelochabstand abweicht, und Durchstecken der Anschlussdrähte (36) des elektronischen Bauteils (14) durch die zweiten Montagelöcher (34) oder - Ablegen des Bauteils (14) und Greifen eines zweiten elektronischen Bauteils (14).
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte: (i) Vergleichen der Anschlussdrahtlagen (P₃₆) mit den Montagelochlagen (P34,j), (ii) Ermitteln einer Bauteil-Montagelage des Bauteils (14) relativ zu den Montagelochlagen (P_34,j), für die gilt, dass dann, wenn das Bauteil (14) in der Bauteillage ist, alle Anschlussdrahtpositionen höchstens einen vorgegebenen Maximalabstand (A_max) von der entsprechenden Montagelochlage (P_34,j) haben, und (iii) wenn die Bauteillage ermittelbar ist, Bewegen des Bauteils (14) in die Bauteil-Montagelage (P_34,j) mittels des Greifers (26), sodass die Anschlussdrähte (36) des elektronischen Bauteils (14) durch die Montagelöcher (34) gesteckt werden und, wenn die Bauteillage nicht ermittelbar ist, Ablegen des Bauteils (14) und Greifen eines zweiten elektronischen Bauteils (14) oder Durchführen der Schritte (i) und (ii) für andere Montagelöcher(34).
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Bauteile beim Messen der Zuführlage (P_14,i) in chaotischer Lage angeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die elektronischen Bauteile (14) beim Messen der Zuführlage (P_14,i) an einer Messstelle befinden und untereinander unverbunden sind.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei unterschiedliche Bauteile (14) nacheinander mit dem Greifer (26) gegriffen werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte: (a) Erfassen der Platine (12) mittels des Kamerasystems (18), sodass das Platinenbild (B₁₂) erhalten wird, (b) Anzeigen des Platinenbilds (B₁₂) auf einem Anzeigegerät (46), (c) Erfassen eines Auswahlbefehls, mittels dem zumindest ein Montageloch (34) ausgewählt wird, (d) Erfassen eines Zuordnungsbefehls, der dem ausgewählten Montageloch ein elektronisches Bauteil (14) zuordnet, und (e) Speichern einer Verknüpfung zwischen Montageloch (34) und Bauteil (14), (f) wobei die Anschlussdrähte (36) des elektronischen Bauteils (14) durch die Montagelöcher (34) gemäß der Verknüpfung gesteckt werden.
Bestückungsvorrichtung (10) zum Bestücken einer Platine (12) mit elektronischen Bauteilen (14), mit (a) einer Platinenzuführvorrichtung (16) zum Zuführen von zu bestückenden Platinen (12), (b) einem Kamerasystem (18), das angeordnet ist zum Erfassen der Platine (12) in der Platinenzuführvorrichtung (16), sodass ein Platinenbild (B₁₂) erhalten wird, (c) einer Bauteilzuführvorrichtung (15) zum Zuführen von losen elektronischen Bauteilen (14), (d) einer Bauteil-Kamera (20), insbesondere einer 3D-Kamera, des Kamerasystems (18) zum Messen einer Zuführlage (P_14,i) eines elektronischen Bauteils (14) mit zumindest zwei Anschlussdrähten (36) in der Bauteilzuführvorrichtung, (e) einem Roboter (24), der einen Greifer (26) zum Greifen des elektronischen Bauteils (14) hat, (f) wobei das Kamerasystem (18) ausgebildet ist zum Aufnehmen eines Bauteilbilds (B₁₄) der Anschlussdrähte (36) des elektronischen Bauteils (14), und (g) einer Ansteuereinheit (30), die ausgebildet ist zum automatischen Durchführen eines Verfahrens mit den Schritten: (i) Bestimmen von Montagelochlagen (P_34,j) von Montagelöchern (34) aus dem Platinenbild (B₁₂), (ii) Ansteuern des Roboters (24), sodass das elektronische Bauteil (14) so zum Kamerasystem (18) positioniert wird, dass das Bauteilbild (B₁₄) aufnehmbar ist, (iii) Ansteuern des Kamerasystems (18), sodass es das Bauteilbild (B₁₄) aufnimmt, (iv) Berechnen von Anschlussdrahtlagen (P₃₆) der Anschlussdrähte (36) aus einem Bauteilbild (B₁₄), (v) Berechnen einer Einstecklage, in der das elektronische Bauteil (14) in die Montagelöcher einsteckbar ist, aus den Anschlussdrahtlagen (P₃₆) und den Montagelochlagen (P_34,j) und (vi) Ansteuern des Roboters (24), sodass dieser die Anschlussdrähte (36) des elektronischen Bauteils (14) durch die Montagelöcher (34) steckt.
Bestückungsvorrichtung (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer (26) ein Sauggreifer ist, der einen Anschlag (44) aufweist und der ausgebildet ist zum Saugen des Bauteils (14) gegen den Anschlag (44). PL/be