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WO2008135370A2 - Bestückautomat zum bestücken von elektrischen und/oder optischen bauteilen auf substrate. - Google Patents

Bestückautomat zum bestücken von elektrischen und/oder optischen bauteilen auf substrate. Download PDF

Info

Publication number
WO2008135370A2
WO2008135370A2 PCT/EP2008/054778 EP2008054778W WO2008135370A2 WO 2008135370 A2 WO2008135370 A2 WO 2008135370A2 EP 2008054778 W EP2008054778 W EP 2008054778W WO 2008135370 A2 WO2008135370 A2 WO 2008135370A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
portal
unit
guided
arm
placement
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/054778
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2008135370A3 (de
Inventor
Mohammad Mehdianpour
Werner Müller
Original Assignee
Siemens Electronics Assembly Systems Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Electronics Assembly Systems Gmbh & Co. Kg filed Critical Siemens Electronics Assembly Systems Gmbh & Co. Kg
Priority to JP2010506883A priority Critical patent/JP4814395B2/ja
Priority to CN200880014620.3A priority patent/CN101683027B/zh
Publication of WO2008135370A2 publication Critical patent/WO2008135370A2/de
Publication of WO2008135370A3 publication Critical patent/WO2008135370A3/de

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/04—Mounting of components, e.g. of leadless components
    • H05K13/0404—Pick-and-place heads or apparatus, e.g. with jaws
    • H05K13/0411—Pick-and-place heads or apparatus, e.g. with jaws having multiple mounting heads
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/04—Mounting of components, e.g. of leadless components
    • H05K13/0404—Pick-and-place heads or apparatus, e.g. with jaws

Definitions

  • the present invention relates to a placement machine for mounting electrical and / or optical components on substrates, comprising: a base unit, wherein the base unit comprises a first and a second elongated support, which are aligned substantially parallel, and one between the first and the second Carrier located Be Map Suite for providing at least one to be fitted with electrical and / or optical components substrate, and further comprising a first portal unit with a portal arm and a movably mounted thereon placement for loading a substrate located in the Be Glaquo.
  • US Pat. No. 5,002,448 discloses an automatic placement machine with two parallel elongate supports and two gantries, each of the gantries being guided on both sides by guide rails which are respectively fastened to the supports. At each of the portals, there is a placement head movable along the portal for receiving electronic components and placing these components on a circuit board. Due to the two-sided storage have such placement on a relatively high accuracy. However, the two-sided storage also the range of motion of the individual portals and the accessibility of the placement machine, in particular, for. the accessibility of the placement area is very limited.
  • a placement machine which has two parallel support, each with attached guide rails, wherein at each of the carrier a only one-sided guided portal arm be is strengthened and guided.
  • the respective unguided end of the portal arms is designed to project freely.
  • Such placement machines usually have a lower positioning accuracy due to this free-standing design of the portal arms.
  • the range of motion of the portals and accessibility to the machine in particular, for example, the accessibility to the feed units and the placement area is improved.
  • placement machines are used in the course of their service life for the production of a wide variety of products, which may differ considerably, for example, in terms of their board size, number of components or component diversity.
  • a placement machine for equipping electrical and / or optical components on substrates comprising:
  • a base unit wherein the base unit comprises two substantially parallel aligned longitudinally extending support, a first and a second carrier, and a located between the first and the second carrier mounting area for providing at least one with electrical and / or optical components to be loaded substrate, and
  • a first gantry unit which has a portal arm guided on both sides and a placement head movably mounted thereon for fitting a part in the placement area
  • Substrate wherein the guided on both sides portal arm is guided in its respective end regions on the first and the second carrier and / or stored.
  • the placement machine is designed such that the first portal unit is exchangeable for a second portal unit, wherein the second portal unit comprises a unilaterally guided portal arm and a fitting head movably attached thereto for equipping a substrate located in the Be Native Bachelor and unilaterally guided portal arm in an end portion is guided on the first carrier.
  • a placement machine for equipping electrical and / or optical components on substrates comprising: a base unit, wherein the base unit comprises two substantially parallel longitudinally extending beams, a first and a second beam, and one between the the first and the second carrier located Be Sharing Scheme for providing at least one to be equipped with electrical and / or optical components substrate, and
  • a second portal unit which has a unilaterally guided portal arm and a fitting head movably attached thereto for equipping a substrate located in the Be Published Scheme, wherein the unilaterally guided portal arm is guided in an end region on the first carrier.
  • the placement machine is designed such that the second gantry unit is exchangeable for a first gantry unit, the first gantry unit having a portal arm guided on both sides and a placement head movably attached thereto for equipping a placement area
  • Substrate comprises and guided on both sides portal arm is guided and / or stored in its respective end regions on the first and the second carrier. Due to the convertibility of the placement of a machine with a two-sided guided portal arm, for example, has an increased accuracy to a unilaterally guided portal arm, for example, has an improved range of motion and improved accessibility allows at least parts of the placement, it is possible to flexibly adapt the placement machine to the requirements placed on it, eg by various products to be created.
  • the placement machine and the accordingly usable portals must be specially adapted, as previously required by the generally high accuracy requirements in the component assembly fixed installation of the entire portal construction.
  • placement machines and portals have to be adapted to the particular conditions that arise due to the interchangeability of a portal mounted and / or guided on both sides by a one-sided guided portal. This is caused, for example, by the drive mechanisms which are frequently configured differently in the case of the aforementioned types of port or the often different loads on bearings, guides and / or mechanical support structures.
  • drive mechanisms which are frequently configured differently in the case of the aforementioned types of port or the often different loads on bearings, guides and / or mechanical support structures.
  • Electrical components can be, for example, packaged or unpackaged (eg, so-called “bare dies”) electrical or electronic semiconductor components, in which case such electrical components can be active components, such as logic modules, amplifier modules or all types of integrated circuits can electrical
  • Components may also be passive components, such as resistors, capacitors or coils.
  • electrical components Also be designed as a connecting element such as connectors or other contact elements.
  • Optical components can be, for example, any kind of lenses or beam guiding elements.
  • electrical components may also be electro-optical components, for example lasers, light emitting diodes or optical beam guiding and amplifier elements.
  • the electrical and / or components can be designed as so-called SMD components (SMD: "Surface Mounted Device") for surface mounting.
  • SMD Surface Mounted Device
  • an electrical and / or optical component can also be designed as an assembly comprising a plurality of electrical and / or optical components.
  • the substrates can be designed, for example, as circuit carriers, in particular as printed circuit boards (eg so-called “printed circuit boards”) or else metal and / or plastic substrates for electrical and / or optical components. Board or carrier substrate may be formed.
  • circuit carriers in particular as printed circuit boards (eg so-called "printed circuit boards") or else metal and / or plastic substrates for electrical and / or optical components.
  • Board or carrier substrate may be formed.
  • the fact that the parallel supports, the first and the second support, are aligned substantially parallel may in particular mean that the supports and respectively associated guides and / or drive components are aligned substantially parallel.
  • Substantially parallel in connection with the present application may mean, in particular, that the carriers are parallel within the framework of the structural conditions and required accuracies of the placement machine.
  • an angle deviation of less than 1 degree or less than 5 degrees between the carriers or their associated guides and / or drive elements may mean "parallel" in the sense of the present description.
  • the placement area can be, for example, that area in which the placement head or heads of the placement automate record components and / or set down again.
  • a substrate can take place for example by the storage or mounting of the substrate on a substrate transport device, wherein the transport device can be arranged for transporting the substrates into and out of the placement area.
  • the substrates can rest for example on the transport device and / or be fixed by them in a placement position.
  • the transfer of the substrate from the transport device to a special fixing device for loading is possible.
  • the portal arm guided on both sides of the first gantry unit which is guided and / or mounted in its respective end regions on the first and the second carrier, can be configured such that it is guided on both the first and the second carrier. Furthermore, this portal arm can also be designed such that it is guided on one of the two carriers and on the other, the carrier is only stored.
  • a guide is understood in the context of the present description as a restriction of the degrees of freedom perpendicular to the direction of movement of the portal
  • a storage as understood in the context of the present description, even perpendicular to the intended direction of movement of the portal (eg along a support axis) still Degrees of freedom of movement too.
  • Such storage may be used, for example, as a support, e.g. be configured using a roller or an air bearing.
  • the first gantry unit can be driven on both sides or only on one side.
  • the drive can take place in each case at the respective end regions of the portal arm.
  • Such a drive for example by means of a worm gear, a spinel drive, a gear drive, a stepper motor or done a linear motor.
  • a magnetic rail may be attached to both the first and the second support and in each end region of the first gantry unit a respective linear motor drive unit for interaction with the respective one
  • Magnetic rail In a two-sided drive by means of a spindle drive, e.g.
  • a spindle drive e.g.
  • Each of the first and the second carrier to be associated with a rotatably mounted spindle, which interacts with a corresponding counter-element, which is in each case mounted in the end region of the portal unit.
  • a one-sided drive of the gantry unit can also be done, for example, by means of the aforementioned drive alternatives, e.g. by means of a linear drive according to the above description or a spindle drive according to the above description.
  • the drives of the gantry units may, for example, be designed such that an active drive component is located at the gantry unit (for example the drive unit for a linear drive).
  • the drive can also be designed such that an active component is part of the base unit (for example drive spindle of a spindle drive).
  • the guidance of a portal arm can for example be carried out in direct connection with the drive of the portal arm or by means of one or more separate from the drive elements arranged guide elements, such as one or more mounted on a support guide rails, each with one or more on it movable or movable guide carriage.
  • the drive of the unilaterally guided portal arm of the second gantry unit can be designed in accordance with the one-sided drive of the first gantry unit, for example as a spindle drive or a linear drive.
  • the guidance of the second gantry unit may be configured in accordance with the above-mentioned design options with regard to the first gantry unit, for example in connection with the drive elements.
  • the guide can also be designed with guide elements designed separately from the drive elements, eg one or more guide rails, each with one or more guide slides displaceable thereon.
  • the unilaterally guided portal arm is designed such that it is guided in an end region on the first carrier and otherwise unguided, in particular free-standing.
  • the placement head can be designed as a single placement head with a gripping unit for receiving an electrical and / or optical component.
  • a gripper may for example be a pipette for sucking a component by means of negative pressure or else a mechanical gripping unit.
  • the placement head can also be designed as a multiple placement head with a plurality of gripping units, wherein the grippers can be designed as shown above.
  • the grippers may for example be mounted on a rotatably mounted unit, which may be rotatably mounted, for example, about a horizontal, vertical or oblique axis (eg, a so-called “turret head” or “turret head”). Furthermore, in a multiple placement head without a rotatable unit for the grippers, the grippers may be mounted parallel to each other at the placement head (eg, a so-called “matrix head”).
  • the second gantry unit may for example be designed such that it has a second unilaterally guided portal arm and nen movably attached thereto Be Gla Kunststoff, wherein the second one-sided guided portal arm in an end portion is guided on the second carrier.
  • the drive, guide and placement of the second one-sided guided portal arm can be designed according to the above in connection with the unilaterally guided portal arm and the portal arm guided on both sides Austheses.
  • the flexibility of the placement machine further increases, since now the use of unilaterally guided portal arms both carriers are used and the two-sided guided portal with two unilaterally guided portal arms is interchangeable.
  • the two portal arms of the second gantry unit guided on one side can in particular be movable independently of one another and thus further increase the flexibility in equipping the substrate or substrates present in the placement area.
  • the two portal arms of the second gantry unit guided on one side can be designed in such a way that they can be moved past one another in the course of a movement guided by the respective girders. In this way, the range of motion of the two unilaterally guided portal arms can be further increased, which further increases the flexibility in the placement of the or in the placement area existing substrates.
  • the extent of the two unilaterally guided portal arms can be dimensioned so that they do not collide with each other when they pass each other within the usual mode of operation of the placement machine.
  • the storage of the placement heads on the unilaterally guided portal arms can be configured in such a way that even in an intermediate region between the covered by the respective portal arms areas of Be Culture Stud Council Stadium-sensitive portal arms.
  • the mounting of the placement heads on the portal arms guided on one side can furthermore be configured such that the gripper can also be moved beyond the unguided or free-standing end of the portal arm guided on one side.
  • the placement heads in the above-mentioned "collision-free" design of the portal arms must be withdrawn in accordance with a passing movement of the two unilaterally guided portal arms.
  • the first carrier comprises a first guide rail with a first guide carriage which can be displaced thereon and the second carrier has a second guide rail with a second guide carriage which can be displaced thereon.
  • the placement machine can then be designed such that the first and the second guide carriage are each detachably connectable to the portal arm guided on both sides of the first portal unit.
  • This embodiment has the advantage that adjustment operations can be reduced after exchanging portal arms or portal units.
  • the aforementioned embodiment allows the replacement of a portal in such a way that the guide carriage to replace the portal arm executed on both sides, for example, be solved by the portal arm, for example by means of a screw or Klemmverbin- Phyg, and when removing the portal unit, the guide carriage on the Guide rail remain. Since the adaptation of the guide carriage to the guide rail is particularly time-consuming and faulty and prone to failure, omitted in such a configuration, the readjustment of a new guide carriage on an existing guide rail.
  • the unilaterally guided portal arm of the second portal unit can furthermore be detachably connectable to the first guide carriage.
  • the second one-sided guided portal arm of the second portal unit can be releasably connectable to the second guide carriage. According to the case described above, in this embodiment, when exchanging the portal arm guided on one side or the two portal arms of the second portal unit guided on one side, respectively, the guide carriage of the respective portal arms can remain on the corresponding guide rail. This further reduces or eliminates the effort for a readjustment of the guide elements after a portal change.
  • a conversion of the placement of the first portal unit with the portal arm guided on both sides to the second portal unit with, for example, two unilaterally guided portal arms can then proceed according to the aforementioned embodiment, for example as follows:
  • the guide carriage on the first guide rail on the first carrier is of the one End of the double-sided guided portal arm solved.
  • the second guide carriage is released on the second guide rail on the second support from the other end of the portal arm guided on both sides.
  • the guided end area of the one-sided guided portal arm of the second portal unit is then connected to the guide carriage located on the first guide rail and then the guided end area of the second portal arm guided on one side with the second portal unit connected to the guide carriage on the second guide rail.
  • the guide slide can remain on their respective guide rails.
  • a placement machine can be designed such that the drive of the respective portal arms via a spindle drive. It can be connected to a respective carrier, for example, a rotatable spindle, which in a example as Threaded unit engages trained drive carriage, which in turn, for example, releasably connected to a portal arm.
  • a respective carrier for example, a rotatable spindle, which in a example as Threaded unit engages trained drive carriage, which in turn, for example, releasably connected to a portal arm.
  • the drive of the respective portal arms of the portal units can continue to be done via a linear drive.
  • Linear drive usually consists of an active primary part, often one or more current-carrying coils, as well as a passive secondary part, often one or more permanent magnets.
  • a so-called “rolling coil” linear drive is assumed, in which a movable primary part comprises a current-carrying coil and a stationary secondary part as a permanent magnet rail (hereinafter
  • the embodiments described below with regard to linear motors can, however, be applied analogously to other linear drive designs (such as, for example, a "magnetic rail") along which the primary part (hereinafter referred to as "linear drive unit") "Moving magnet” design with stationary coil primary part and moving secondary permanent magnet part) transmitted.
  • the first carrier comprises a first magnetic rail and the second carrier comprises a second magnetic rail.
  • the portal arm of the first gantry unit which is guided on both sides, can then also be designed such that it has a linear drive unit in one of the two end areas.
  • the portal arm guided on both sides can also be designed in such a way that linear drive units are provided in both end regions of the gantry arm, the drive of the first gantry unit in this case via the interaction of the linear drive units with the first and the second magnetic rail on both sides.
  • the two linear drive units located in the end regions of the portal arm can then be correlated in such a way that a distortion-free movement of the portal arm takes place in his two-sided drive.
  • the drive of the unilaterally guided portal arm of the second portal unit can also be designed as a linear drive, wherein the drive then takes place via the interaction of a guided in the guided end region of the unilaterally guided portal arm linear drive unit with the first magnetic rail.
  • the drive of the portal arm guided on one side can be designed as a linear drive as described above.
  • the drive of the second single-sided guided portal arm can be done in this case as a linear drive via the interaction of a mounted in the end region of the second unilaterally guided portal arm linear drive unit with the second magnetic rail.
  • the above-described embodiment of the drive via linear drives has the advantage that the first and second magnetic rails can be used by both the drives of the first portal unit and the second portal unit. This enables a simplified design of the placement machine.
  • the placement machine can be configured such that the first carrier is associated with a first interface to the media supply and the second carrier, a second interface to the media supply.
  • Each of the interfaces can be used for media supply
  • the media supply of the portal unit can be done for example via the first or the second or via the first and the second media supply.
  • the media supply can be carried out, for example, at least partially via both interfaces.
  • the media supply with respect to the entire portal unit and / or the placement head can take place, for example, via one of the two interfaces or also via both interfaces.
  • the media for a drive unit may include, for example, the power supply for the drive unit, the control signals from and for the drive unit and cooling media for the drive unit.
  • the media supply for the placement head can also include, for example, corresponding energy supply, control or cooling lines.
  • the media for an entire portal unit may include, for example, sensor or location information, general control information, and identification information about parts of the portal unit or the entire portal unit.
  • the media supply of the portal arm guided on one side on the first carrier can be effected via the first interface to the media supply assigned to the first carrier.
  • the media supply of the unilaterally guided on the first carrier portal arm via the first carrier associated with the first interface for media supply, while the media supply of the second one-sided guided portal arm of the second portal unit via the second carrier associated interface to Media supply can be done.
  • the aforementioned embodiment has the advantage that the provided interfaces for media supply can be used by both the first and the second gantry unit, which enables a simpler and more economical design of the placement machine.
  • the media supply can be designed for example as a so-called cable tow or movable cable duct or movable cable guide, which can be connected, for example, with the respective carrier or the base unit in the vicinity of the respective carrier.
  • the media supply can then be solved at the transition from a cable drag to, for example, an end region of the respective portal carrier and after applying the new portal unit, the media supply connections are reconnected to the terminals on the respective portal arms.
  • the respective cable trays or cable guides are firmly connected to the gantry units and are released at the transition from cable tow or cable guide to the base unit or to the carrier when a gantry unit is exchanged.
  • the first carrier may comprise a first movement control element and the second carrier may comprise a second movement control element.
  • control elements can be designed, for example, for the exact detection of the movement of the portal arms along the respective carrier.
  • control elements may be designed as scales attached to the carrier. Then, for example, a motion control trolls of the first portal unit by means of the first and / or the second movement control element.
  • Sensor elements may then be provided in the end regions of the first portal unit with which the movement of the portal arm of the first portal unit guided on both sides is monitored on the basis of, for example, a scale on the first or second carrier. Also, the monitoring can be done with the sensor elements both by means of a scale on the first carrier and a scale on the second carrier.
  • the movement control of the unilaterally guided portal arm of the second portal unit or the two unilaterally guided portal arms of the second portal unit can also be done according to the above description with sensors which are mounted in the respective guided end portion of the unilaterally guided portal arm.
  • motion control elements for example, the scales, on the first and second carrier for controlling movement by both the portal arms of the first and the second portal unit.
  • the placement machine can comprise a third gantry unit, the third gantry unit having a further double-sided guided portal arm and a placement head movably attached thereto for equipping a substrate located in the placement area, the further portal arm guided on both sides in its respective end areas guided and / or stored the first and the second carrier.
  • the third gantry unit may be designed in accordance with the design options mentioned above and below with regard to the first gantry unit.
  • the third gantry unit is therefore connected to the first and second carrier in a movable manner and additionally increases the placement possibilities of the placement machine.
  • the placement machine can comprise a fourth gantry unit, the fourth gantry unit having a further portal arm guided on one side and a placement head movably attached thereto for equipping a substrate located in the placement area, the further portal arm guided on one side in an end area on the first Carrier is guided.
  • the further unilaterally guided portal arm can be designed according to the unilaterally guided portal arm of the second portal unit as described above or below. Through this fourth portal unit, the assembly flexibility and performance of the placement can be further increased.
  • the placement machine comprises either the third portal unit or the fourth portal unit and that the third and fourth portal unit and the placement machine are designed such that the third and fourth portal unit are each interchangeable.
  • the fourth portal unit can also be configured such that it comprises two portal arms guided on one side.
  • the second further unilaterally guided portal arm is then guided in an end region on the second carrier.
  • the fourth gantry unit may also comprise two cantilevered portal arms, which may also be formed again in accordance with the embodiments as described within the present description e.g. are executed for the second portal unit.
  • Such a configured placement machine has an even greater flexibility in adapting to different placement conditions.
  • the placement machine can be operated with two portal arms guided / supported on both sides become.
  • the placement machine can be converted to a portal arm guided on both sides / mounted and one or two portal arms guided on one side.
  • the placement machine can, if it is provided with the second and fourth portal unit, are provided with two, three or four each unilaterally guided portal arms. While in the first of these cases, for example, an assembly with high accuracy and relatively high speed is possible, the last-mentioned embodiments enable assemblies with increasing speed and increasing flexibility in the adaptation to one or more substrates as well as to different component spectra.
  • a further first guide carriage may be mounted on the first guide rail and a further second guide carriage may be mounted on the second guide rail.
  • the first and / or the second guide carriage can then be detachably connectable to the respective end regions of the portal arm of the third portal unit.
  • the further unilaterally guided portal arm of the fourth portal unit can furthermore be detachably connectable to the further first guide carriage running on the first guide rail. Accordingly, the second further unilaterally guided portal arm of the fourth portal unit with the other second guide carriage, which runs on the second guide rail, be releasably connectable.
  • the guidance / mounting of the third and fourth portal units can furthermore be guided / stored in accordance with the embodiments of the design possibilities of the first and second portal unit mentioned in the present description.
  • the drive of the third and fourth gantry units can also be achieved according to the present description. be called drive options and configurations of the drive of the first and second portal unit to be configured.
  • the third gantry unit can be driven on one side or on two sides, eg via a spindle drive or a linear drive.
  • the drive of the unilaterally guided portal arm of the fourth portal unit or the two unilaterally guided portal arms of the fourth portal unit can also take place, for example, via said spindle drive or said linear drives.
  • the first and the second magnetic rail can be used accordingly, wherein the respective drive units can in turn be mounted in the end regions of the portal arms of the respective portal units.
  • a spindle drive for example, a separate spindle could be provided for each drive unit.
  • the movement control of the third and / or fourth portal unit can also take place by means of the first and / or the second movement control element, wherein here too the configuration of the third or fourth portal unit according to the embodiments described in the present description with respect to the first and / or second portal unit can be. Again, it can be provided that the third or fourth portal unit the same movement
  • Control elements e.g. the same scales, used as the first and / or second portal unit.
  • This may be an area on the first and second carrier, which is specially designed for replacement or to facilitate the exchange of portal units. It may be provided, for example, that in an automatic placement machine which has only the first or second portal unit which can be exchanged for one another, a change region is provided on the first and second support.
  • an automatic placement machine which has both a first or a second portal unit which can be interchanged with one another and a third or a fourth portal unit which can be exchanged for one another, two changing areas are respectively provided on the first and second carrier.
  • a first change region can be provided for exchanging the first and second portal unit.
  • a second change region can be provided for exchanging the third and fourth portal unit.
  • it can also be provided only a single change area on each of the carriers for replacing the first and second, as well as for replacing the third and fourth portal unit.
  • parts of the magnetic rails can be removed and installed in said alternating areas.
  • one or more magnetic elements of the magnetic rail can be removed in the change region of the first and second carrier before replacing a portal unit.
  • the portal unit can be moved to the change area.
  • the portal unit can then be removed more easily, since the strong magnetic forces caused by the linear drive are then significantly reduced.
  • the new portal unit can then be driven out of the change area again.
  • the placement machine can again take advantage of the full travel range of the magnetic drive. In this way, eg a simple change of portal units can be achieved. without losing any room to move and space at the placement machine.
  • this may e.g. be designed such that a one of the carrier associated drive spindle is arranged displaceably that for changing the portal unit, the spindle in the change region has no engagement in a corresponding counterpart on the portal unit more. For this reason, a gantry unit driven into the exchange area or at least partially manually moved can then be lifted off without interference by the drive spindle.
  • At least one of the aforementioned portal arms or at least one of the portal units each comprise an electronic storage unit, wherein stored in the storage unit of a portal arm or a portal unit information about the configuration of the portal arm or the portal unit or storable. That a portal arm comprises an electronic storage unit should also include that the portal arm is associated with an electronic storage unit and this is connected to the portal arm or moves in synchronization with this.
  • an identification identifier of the portal arm or the portal unit information about the number and / or position of guide elements of the portal arm or the portal unit,
  • information about one or more optical sensors connected to the portal arm or portal unit and / or comprise information about an externally measured geometric position (eg calibration data) of individual components of the portal arm relative to each other and / or relative to a point.
  • the changeover time when replacing gantry units can be significantly reduced in this way, since the number of manual inputs of an operator is reduced or even completely absent.
  • the time for calibration can also be reduced. Under certain circumstances, a recalibration using the configuration data of the newly used portal arm or the new portal unit can be completely omitted.
  • a piece-machine system for equipping substrates with electrical and / or optical components comprising:
  • the first portal unit and the second portal unit are interchangeable.
  • a placement machine system can be flexibly adapted to the respective requirements of a placement machine in terms of, for example, accuracy, flexibility and speed.
  • the placement machine system may comprise a third portal unit according to the preceding description and a fourth portal unit according to the preceding description, wherein the third and fourth portal units are interchangeable.
  • the flexibility of the placement machine system continues to increase, since such a placement machine system from a one-portal system with a one-sided or two-sided guided portal up to a four-portal system with four unilaterally guided portal Can be flexibly adapted to the respective accuracy, flexibility and speed requirements. Furthermore, the entire placement machine system can be configured according to the above description.
  • the aforementioned object is also achieved by a method for converting a placement machine according to the preceding description, wherein the placement machine is equipped with the first or the third portal unit, comprising the steps: a) moving the first or third portal unit in a change area b) releasing media connections between the first or third gantry unit and media interfaces of the base unit or the respective carriers, c) releasing the connection between guide elements of the first and second girders and the portal arm of the first or second gantry guided on both sides Third portal unit d) removing the first or third gantry unit and placing the second or fourth gantry unit in the change area e) fixing each one of the guide elements of the first and second carrier to one of the one-sided guided
  • the above object is achieved by a method for converting an automatic placement machine according to the preceding description, wherein the placement machine is equipped with the second or fourth portal unit and wherein the respective inverse steps follow each other in reverse order in accordance with the preceding description.
  • the aforementioned methods can be configured such that the drive of the respective gantry units takes place via a linear drive and before moving the gantry unit to be replaced into the changeover area within the changeover area magnetic elements from a first magnetic rail of the first carrier and a second magnetic rail of the second carrier be removed. Furthermore, the method can be configured such that after inserting the new portal and moving out of the new portal from the change area, the corresponding magnetic elements are reinserted into the magnetic rails.
  • a placement machine for equipping electrical and / or optical components on substrates comprising a base unit, wherein the base unit has an elongate carrier and a placement area for providing at least one substrate to be equipped with electrical and / or optical components, and a gantry unit which has a gantry arm and a placement head movably attached thereto for equipping a substrate in the placement area, the gantry arm being in an end region on the support is guided, wherein the gantry unit is removably formed, and wherein the carrier has a changing area in which the gantry unit is movable or moved to remove.
  • the changing region can be designed, for example, such that sections of a drive mechanism for the gantry unit and / or sections connected to the girder for the portal unit for detaching the gantry unit are reversibly changeable or changed.
  • the portions of the drive mechanism or portal unit guide connected to the carrier e.g. Parts of a magnetic rail for a linear drive or a drive spindle for a spindle drive
  • the portions of the drive mechanism or guide may then be changed, e.g. by removal of magnetic elements or displacement of the drive spindle that the removal of the portal unit is simplified or even possible.
  • any example, mechanical, electrical or electromechanical understood chanical change that can be reversed with reasonable effort by a user of the placement machine again.
  • Any kind of mechanical conversions such as the removal of parts or moving parts, are variations in the sense of the foregoing description.
  • Changes can, for example, also be electrically controlled and automated.
  • changes, for example, also purely electrical nature for example, by changing the energization of parts of the drive unit and / or parts of the portal guide.
  • the portal arm of the portal unit may e.g. be unguided in a second end, in particular freestanding, be formed.
  • the said support may furthermore be e.g. be formed as the first carrier in the sense of the present description.
  • the placement machine may also comprise a second carrier, which is substantially parallel to the first carrier.
  • the portal unit may then be e.g. be formed according to the first, second, third or fourth portal unit according to the present description.
  • the portal arm may continue to be e.g. only guided on one side and stored on the other side, be ungauged or freeragend. Furthermore, the portal arm can also be guided on both sides.
  • placement machine can also be designed in accordance with all the corresponding design options mentioned in the present description for the various modifications of the placement machines mentioned here.
  • FIG. 1 Side view of a placement with two removable unilaterally guided portals
  • FIG. 2 Top view of the placement machine shown in FIG
  • FIG. 3 side view of a placement machine with a removable portal guided on both sides
  • FIG. 4 alternative embodiment of a placement machine with a portal guided / mounted on both sides
  • FIG. 5 Top view of the placement machine illustrated in FIG. 3
  • FIG. 6 Top view of the placement machine shown in FIG. 5 with two additional portals guided on one side
  • FIGS. 7a to 7d are identical to FIGS. 7a to 7d.
  • FIG. 1 shows a placement machine 100 with a base unit 110 and two support blocks 120, 130.
  • a guide rail 124, 134 for guiding portals attached to the placement machine 100 is fastened to the support blocks.
  • a magnetic rail 122, 132 attached to the support blocks 120, 130 which is used to drive portals of the placement machine 100.
  • the placement machine 100 has a first portal subunit 140, which is shown in FIG. 1 in the left-hand part of the placement machine 100.
  • the first portal subunit 140 also referred to below as the first stub portal 140, has a placement head 146 with a suction pipette 147 for picking up, transporting and depositing components 199.
  • the drive of the first stub portal 140 is via a linear motor drive unit 143, which is attached to a portal head 142 of the stub door 140 and interacts with the left magnetic rail 122.
  • the portal head 142 is connected to the guide carriage 126, for example via a screw or clamp connection, so that the precise guidance of Stummelportals 140 is effected in a movement along the support block 120 by the guide carriage 126.
  • the first stub door 140 further includes a portal arm 144 along which a placement head 146 is movable.
  • a second portal subassembly 150 is shown, also referred to below as the second stub portal 150, which in turn has a portal arm 154 and a placement head 156 which can be moved along the portal arm 154.
  • the placement head 156 comprises a vacuum gripper 157, which is referred to as
  • Suction pipette 157 is formed and is designed for receiving, transport and for settling of components to be assembled 199.
  • Screw or a clamp connection is connected.
  • the second stub door 150 is driven via a linear drive unit 153 connected to the portal head 152, which interacts with the right-hand magnetic rail 132.
  • FIG. 1 shows a printed circuit board transport mechanism 190 for transporting circuit boards 180, 182.
  • a first printed circuit board 180 is located below the mounting head 146 of the first stub door 140, while a second printed circuit board 182 is located below the mounting head 156 of FIG second stub portal 150 is located.
  • the printed circuit boards 180, 182 already carry a number of electronic components 199, and for reasons of clarity, not all the electronic components shown in FIG. 1 are also explicitly designated.
  • the two stub portals 140, 150 form two subunits of a portal unit with two unilaterally guided portals GE measure the foregoing description.
  • the portal unit in the sense of the above description is thus formed by the two stub portals 140, 150 together.
  • the placement area 189 is the area in which it is possible for the pipettes 147, 157 to pick up or deposit components.
  • the placement heads 146, 156 and the portal arms 144, 154 can be designed such that the respective pipettes 147, 157 can also move slightly beyond the end of the respective portal arm 144, 154. In such a configuration, an overlapping area can result in the middle of the placement area 189 in FIG. 1, in which components can receive and / or settle both from the placement head 146 of the first stub portal 140 and from the placement head 146 of the second stub portal 150.
  • FIG. 2 shows the placement machine 100 shown in FIG. 1 in a view from above. Corresponding units are provided with the same reference numerals. Also shown in FIG. 2 are feed regions 196, 198 in which the components to be assembled are provided.
  • the feed regions 196, 198 may, for example, comprise feed units for feeding components into component belts (so-called “belt feeders") .Furthermore, the feed regions may also be, for example, component feed units from so-called area magazines or also so-called “wafer feeders", for example Include supply of sawn semiprecision wafers applied to foils.
  • the placement area 189 extends partially over the feed areas 196, 198, since the placement head must reach at least these areas for picking up components.
  • FIG. 2 shows a first change region 123 within the magnetic rail 122 on the first support block 120.
  • magnetic elements of the magnetic rail 122 can be removed, for example, before removal of the first stub door 140.
  • the corresponding magnetic elements can later be reused so as to be able to use the entire travel range of the magnetic rail 122 after inserting another portal unit.
  • the magnetic rail 132 of the second support block 130 also has a changeover region 33, in which Speaking of the foregoing description also magnetic elements of the magnetic rail 132 can be removed.
  • the portal heads 142, 152 are then released from the respective guide carriages 126, 136 (e.g., by loosening a screw and / or clamp connection).
  • the stub portals 140, 150 can be easily lifted, since the elimination of the magnetic elements in the alternating areas 123, 133 only small magnetic forces are effective.
  • the guide slides 126, 136 remain on the corresponding guide rails 124, 134.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the placement machine 100 shown in FIGS. 1 and 2 with an alternative gantry unit 160, which is guided on both sides.
  • the gantry unit 160 has a gantry arm 164 and a placement head 166 movable thereon with a suction gripper 167.
  • the guidance of the portal arm 164 takes place on the one hand via the guided on the first support block 120 by the guide rail 124 guide carriage 126 which is connected to a left portal head 162 of the portal unit 160, for example by means of a screw or clamp connection.
  • the portal arm 164 on the other side by the guide carriage 136, on the guide rail 134 and with a right Portal head 168 of the portal unit 160 is connected (eg e- also via a screw and / or clamp connection), guided.
  • the drive of the gantry unit 160 takes place on both sides by means of the magnetic rails 122, 132, which are attached to the two support blocks 120, 130 of the placement machine.
  • To drive the portal arm 160 has a left linear motor drive unit 163 which is attached to the portal head 162.
  • the gantry unit 160 has a right linear motor drive unit 169, which is attached to the right portal head 168.
  • the expansion is in turn e.g. by removing magnetic elements in the changing areas 133, 123 prepared.
  • the procedure can be reversed to an installation.
  • FIG. 4 shows an alternative embodiment to FIG. 3.
  • a portal unit 170 guided on both sides / is shown.
  • the portal unit 170 in turn has a portal arm 174 on which a placement head 176 with a suction pad 177 is slidably mounted.
  • the portal unit 171 is driven on both sides via a left linear motor drive unit 173 attached to a left portal head 172 and a linear motor drive unit 179 mounted on a right portal head 178.
  • the portal arm 174 is guided only on one side and on the other side only stored (by a support).
  • the right portal head 178 is connected to the (one-sided) guide with the guide carriage 136, which runs on the guide rail 134 of the right support block 130.
  • Such a support not only allows movement along the guide rail, but also perpendicular thereto (eg parallel to the longitudinal axis of the portal arm).
  • the support can also be designed, for example, by means of a roller or an air bearing.
  • a support in cooperation with, for example, the illustrated linear drive enables e.g. a change in length of the portal arm 174 within certain limits, for example, a thermal expansion or contraction of the portal arm 174 of the portal unit 170.
  • resulting in operation tensions and wear can be reduced.
  • FIG. 5 shows the embodiment shown in FIG. 3 in a top view.
  • the respective reference numbers in FIG. 5 correspond to those in the preceding drawings.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of a placement machine 200.
  • the placement machine 200 comprises both a portal unit 260 guided on both sides, for example according to FIG. 3 or FIG. 5, and two stub portals 240, 250, for example according to FIGS. 6 correspond to those in FIGS. 1 to 5, wherein the lOOs numbers of the reference numerals in FIGS. 1 to 5 correspond to 200 numbers in FIG. 6, respectively.
  • the placement machine 200 in FIG. 6 has a so-called double board transport, which consists of four guide rails 290, which form two adjacent tracks for printed circuit boards 280, 281, 282, 283 to be loaded.
  • the supply of components 299 to be assembled takes place via supply areas 296, 298 located laterally on the placement machine, which can be configured in accordance with the aforementioned supply areas 196, 198.
  • the first gantry unit 260 has a gantry arm 264 with a placement head 266 movable therealong.
  • the guide of the portal arm 264 via guide slides 227, 237, which are each detachably connected to portal heads 262, 268, the portal unit 260 and along the guide rails 234, 224 are movable.
  • the drive of the portal in turn via linear motor drive units 263, 269, which are attached to the respective portal heads 262 and 268, and the magnetic rails 232, 222nd
  • the placement machine 200 has a second portal unit, which consists of two stub portals 240, 250. Both stub portals 240, 250 each have a portal arm 244, 254, along each of which a placement head 256, 246 is movable.
  • the guide of the two stub gantries takes place via (in each case one) guide carriages 226, 236, which are each detachably connected to a gantry head 252, 242 of the respective stub door 240, 250, the guide carriages 226, 236, along the respective guide rail 234, 224 be guided.
  • the drive of the stub portals 240, 250 are each via a linear motor drive unit 243, 253, which is also attached to the portal head 242, 252 of the respective stub 240, 250 and a movement of the respective Stub portals 240, 250 along the corresponding magnetic rail 232, 222 allows.
  • the placement machine 200 also has two changing areas 225, 235, 223, 233, wherein a first changing area 225, 235 of the magnetic rails 222, 232 is provided for changing the portal unit 260 guided on both sides.
  • a first changing area 225, 235 of the magnetic rails 222, 232 is provided for changing the portal unit 260 guided on both sides.
  • magnetic elements of the magnetic rail 222, 232 can again be removed in order to facilitate the removal of the port 260.
  • the procedure for removing and attaching the gantry unit 260 may correspond, for example, to that explained with reference to FIG. 3 or FIG.
  • the placement machine 200 has a second change region 223, 233, which is configured in accordance with the change region 123, 133, FIGS. 2 and 5.
  • FIG. 7 illustrates various modification and adaptation possibilities of the placement machine 200 shown in FIG.
  • FIG. 7 a shows the placement machine with the support blocks 220, 230 along which the first portal unit 260 is movable, which comprises a portal arm 264, two portal heads 262, 268 and a placement head guided on the portal arm 264.
  • the component feed takes place from the feed areas 296, 298.
  • the modification shown in FIG. 7a is suitable, for example, for a highly accurate assembly with a large number of components, since the portal unit 260 guided on both sides has a high accuracy and is fed onto both feed openings 296, 298 can access.
  • the portal unit 260 guided on both sides became the 260 by a second portal unit, consisting of two only one-sided run stub portals 240, 250 replaced.
  • the first stub door 240 has a portal arm 244 with a placement head 246 guided thereon and a portal head 242, by means of which the first stub portal 240 is guided on the support block 220.
  • the second stub door 250 has a portal arm 254 with a placement head 256 guided thereon and a portal head 252, by means of which the second stub portal 250 is guided on the support block 230.
  • the respective other ends of the stub portals 240, 250 are designed to be free-floating in such a way that they can be moved past one another during operation.
  • the other reference symbols in FIG. 7b correspond to those in FIG. 7a or FIG. 6.
  • the modification of the placement machine 200 shown in FIG. 7b has an increased placement performance compared with that shown in FIG. 7a, since the two stub portals 240, 250 can equip in parallel and essentially independently of one another. In this case, a high component diversity is ensured, since both stub portals 240, 250 can access both supply regions 296, 298.
  • the accuracy of the modification shown in Fig. 7b is generally less than that shown in Fig. 7a, since the stub portals have less placement accuracy due to the one-sided guidance at the same motion parameters (e.g., travel speed, acceleration).
  • FIG. 7c shows a third modification of the placement machine 200, wherein the placement machine has a further portal unit 310 guided on both sides in addition to the portal unit 260, which is guided on both sides already in FIG. 7a.
  • This portal unit can be configured in accordance with the first portal unit 260 guided on both sides.
  • Figure 7d shows a modification of the placement machine 200, e.g. has already been shown in Figure 6.
  • the placement machine 200 according to FIG. 7d has a higher placement performance, since the second of the two-sided guided portals 310 in FIG. 7c has been replaced by the two stub portals 240, 250.
  • a placement head is more available for loading.
  • the placement by means of the two stub portals 240, 250 with respect to the placement carried out with the second portal unit 310 on both sides can usually only be carried out with less accuracy.
  • FIG. 7e compared with the modification in FIG. 7d, the first portal 206 guided on both sides is now also replaced by a further portal unit with two stub portals 320, 330.
  • This variant of the placement machine 200 has the highest placement performance since four placement heads can equip one or more substrates located in the placement area relatively independently of one another. Since in each case two stub portals can access only one of the feed area 296, 298, on the other hand, the variety of components, in particular with respect to the modifications shown in FIG. 7 a or FIG. 7 b, is reduced.
  • both an on and multi-lane transport of one or more types of printed circuit board results in a broad adaptability of the placement machines shown above to externally imposed conditions such as accuracy requirements, number of parallel boards to be loaded, required piece speed, component diversity and / or positioning or placement Accuracy in a wide variety of compositions.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bestückautomaten-System zum Bestücken von Substraten (180, 182, 280, 281, 282, 283) mit elektrischen und/oder optischen Bauteilen (199, 299), umfassend eine Basiseinheit, wobei die Basiseinheit einen ersten und einen zweiten längs gestreckten Träger (120, 130, 220, 230), welche im wesentlichen parallel ausgerichtet sind, und einen zwischen dem ersten und dem zweiten Träger befindlichen Bestückbereich (189, 289) zur Bereitstellung mindestens eines mit elektrischen und/oder optischen Bauteilen zu bestückenden Substrats aufweist, und eine erste Portaleinheit (160, 260), die einen beidseitig geführten Portal-Arm (164, 264) und einen beweglich daran befestigten Bestückkopf (166, 266) zum Bestücken eines im Bestückbereich befindlichen Substrats aufweist, wobei der beidseitig geführte Portal-Arm (164, 264) in seinen jeweiligen Endbereichen an dem ersten und dem zweiten Träger (120, 130, 220, 230) geführt und/oder gelagert ist, und eine zweite Portaleinheit, die einen einseitig geführten Portal-Arm (144, 244) und einen beweglich daran befestigten Bestückkopf (146, 246) zum Bestücken eines im Bestückbereich befindlichen Substrats aufweist, wobei der einseitig geführte Portal-Arm (144, 244) in einem Endbereich am ersten Träger (120, 220) geführt ist, und wobei die erste Portaleinheit und die zweite Portaleinheit gegeneinander austauschbar sind.

Description

Beschreibung
Bestückautomat zum Bestücken von elektrischen und/oder optischen Bauteilen auf Substrate.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bestückautomaten zum Bestücken von elektrischen und/oder optischen Bauteilen auf Substrate, umfassend: eine Basiseinheit, wobei die Basiseinheit einen ersten und einen zweiten längs gestreckten Träger, die im Wesentlichen parallel ausgerichtet sind, und einen zwischen dem ersten und dem zweiten Träger befindlichen Bestückbereich zur Bereitstellung mindestens eines mit elektrischen und/oder optischen Bauteilen zu bestückenden Substrats aufweist, und weiterhin umfassend eine erste Portaleinheit mit einem Portal-Arm und einem beweglich daran befestigten Bestückkopf zum Bestücken eines im Bestückbereich befindlichen Substrats.
Derartige Bestückautomaten sind aus dem Stand der Technik bekannt. So offenbart beispielsweise das US-Patent US 5,002,448 einen Bestückautomaten mit zwei parallelen längs gestreckten Trägern und zwei Portalen, wobei jedes der Portale beidseitig an Führungsschienen geführt sind, die jeweils an den Trägern befestigt sind. An jedem der Portale befindet sich ein entlang des Portals beweglicher Bestückkopf zum Aufnehmen von elektronischen Bauelementen und zum Platzieren dieser Bauelemente auf einer Schaltungsplatine. Durch die beidseitige Lagerung weisen derartige Bestückautomaten eine relativ hohe Genauigkeit auf. Allerdings ist durch die beidseitige Lagerung auch der Bewegungsspielraum der einzelnen Portale sowie die Zugänglichkeit des Bestückautomaten, insbesondere z.B. die Zugänglichkeit des Bestückbereichs sehr eingeschränkt.
Weiterhin ist aus der deutschen Patentschrift DE 10016130 Cl ein Bestückautomat bekannt, welcher zwei parallele Träger mit jeweils daran befestigten Führungsschienen aufweist, wobei an jedem der Träger ein nur einseitige geführter Portalarm be- festigt und geführt wird. Dabei ist das jeweils ungeführte Ende der Portalarme frei ragend ausgebildet. Derartige Bestückautomaten weisen durch diese frei ragende Ausbildung der Portalarme üblicherweise eine geringere Positioniergenauig- keit auf. Allerdings ist der Bewegungsspielraum der Portale sowie Zugänglichkeit zu der Maschine, insbesondere z.B. die Zugänglichkeit zu den Zuführeinheiten und zu dem Bestückbereichs verbessert.
Allerdings werden Bestückautomaten im Laufe ihrer Betriebsdauer zur Herstellung unterschiedlichster Produkte verwendet, die sich zum Beispiel in ihrer Leiterplattengröße, Bauelementanzahl oder Bauelementvielfalt zum Teil erheblich unterscheiden können.
Es ist ein Nachteil des Standes der Technik, dass ein Nutzer, wenn er sich für einen Maschinentyp entschieden hat, bei einem Produktwechsel den Bestückautomaten oft nur sehr eingeschränkt an eventuell geänderte Produktionsparameter anpassen kann und so die neuen Produkte unter Umständen unter nachteiligeren Bedingungen produzieren muss.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Bestückautomaten zum Bestücken von elektrischen und/oder opti- sehen Bauteilen auf Substrate zur Verfügung zu stellen, welcher flexibel je nach Bedarf erhöhte Genauigkeitsanforderungen erfüllen kann oder eine gute Zugänglichkeit der Maschine und hohe Flexibilität bei der Portalbewegung aufweisen kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Bestückautomaten zum Bestücken von elektrischen und/oder optischen Bauteilen auf Substrate, umfassen:
- eine Basiseinheit, wobei die Basiseinheit zwei im Wesentlichen parallel ausgerichtete längs gestreckten Träger, einen ersten und einen zweiten Träger, und einem zwischen dem ersten und dem zweiten Träger befindlichen Bestückbereich zur Bereitstellung mindestens eines mit elektrischen und/oder optischen Bauteilen zu bestückenden Substrats aufweist, und
- eine erste Portaleinheit, die einen beidseitig geführten Portal-Arm und einen beweglich daran befestigten Bestück- köpf zum Bestücken eines im Bestückbereich befindlichen
Substrats aufweist, wobei der beidseitig geführte Portal- Arm in seinen jeweiligen Endbereichen an dem ersten und dem zweiten Träger geführt wird und/oder gelagert ist. Dabei ist der Bestückautomat derart ausgebildet, dass die erste Portaleinheit gegen eine zweite Portaleinheit austauschbar ist, wobei die zweite Portaleinheit einen einseitig geführten Portal-Arm und einen beweglich daran befestigten Bestückkopf zum Bestücken eines im Bestückbereich befindlichen Substrats umfasst und der einseitig geführte Portal- Arm in einem Endbereich am ersten Träger geführt ist.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird auch gelöst durch einen Bestückautomat zum Bestücken von elektrischen und/oder optischen Bauteilen auf Substrate, umfassend: - eine Basiseinheit, wobei die Basiseinheit zwei im Wesentlichen parallele längs gestreckte Träger, einen ersten und einen zweiten Träger, und einen zwischen dem ersten und dem zweiten Träger befindlichen Bestückbereich zur Bereitstellung mindestens eines mit elektrischen und/oder optischen Bauteilen zu bestückenden Substrats aufweist, und
- eine zweite Portaleinheit, die einen einseitig geführten Portal-Arm und einen beweglich daran befestigten Bestückkopf zum Bestücken eines im Bestückbereich befindlichen Substrats aufweist, wobei der einseitig geführte Portal-Arm in einem Endbereich am ersten Träger geführt ist. Dabei ist der Bestückautomat derart ausgebildet, dass die zweite Portaleinheit gegen eine erste Portaleinheit austauschbar ist, wobei die erste Portaleinheit einen beidseitig geführten Portal-Arm und einen beweglich daran befestigten Bestück- köpf zum Bestücken eines im Bestückbereich befindlichen
Substrats umfasst und der beidseitig geführte Portal-Arm in seinen jeweiligen Endbereichen an dem ersten und dem zweiten Träger geführt und/oder gelagert ist. Durch die Umbaubarkeit des Bestückautomaten von einem Automaten mit einem zweiseitig geführten Portal-Arm, der z.B. eine erhöhte Genauigkeit aufweist zu einem einseitig geführten Portal-Arm, der beispielsweise einen verbesserten Bewegungsspielraum aufweist und eine verbesserte Zugänglichkeit zumindest zu Teilen des Bestückautomaten ermöglicht, ist es möglich, den Bestückautomaten flexibel den, z.B. durch verschiedene zu erstellende Produkte, an ihn gestellten Anforderungen anzupassen.
Um die Austauschbarkeit zwischen verschiedenen Portalen zu ermöglichen, muss der Bestückautomat und die entsprechend damit verwendbaren Portale speziell angepasst werden, da durch die allgemein bestehenden hohen Genauigkeitsanforderungen bei der Bauelement-Bestückung bislang eine feste Montage der gesamten Portalkonstruktion notwendig war.
Insbesondere müssen Bestückautomaten und Portale an die be- sonderen Bedingungen angepasst werden, die durch die Austauschbarkeit eines beidseitig gelagerten und/oder geführten Portals durch ein einseitig geführtes Portal entstehen. Dies wird beispielsweise durch die bei den genannten Portaltypen häufig verschieden ausgestalteten Antriebsmechanismen oder die oft unterschiedlichen Belastungen von Lagerungen, Führungen und/oder mechanischen Tragekonstruktionen verursacht. Im Weiteren wird auf mögliche derartige Ausgestaltungen noch näher eingegangen.
Elektrische Bauteile können beispielsweise gehäuste oder un- gehäuste (z.B. so genannte „Bare Dies") elektrische oder e- lektronische Halbleiterbauelemente sein. Dabei können solche elektrischen Bauteile z.B. aktive Komponenten, wie beispielsweise Logikbausteine, Verstärkerbausteine oder alle Arten in- tegrierter Schaltkreise sein. Weiterhin können elektrische
Bauteile auch passive Bauteile, wie z.B. Widerstände, Kondensatoren oder Spulen sein. Zudem können elektrische Bauteile auch als Verbindungselement wie Stecker oder andere Kontakt- Elemente ausgebildet sein.
Optische Bauteile können beispielsweise jegliche Art von Lin- sen oder Strahlführungselementen sein. Weiterhin können elektrische Bauteile auch als elektro-optische Bauelemente, beispielsweise Laser, Leuchtdioden oder optische Strahlfüh- rungs- und Verstärkerelemente sein. Insbesondere können die elektrischen und/oder Bauteile als so genannte SMD-Bauteile (SMD: „Surface Mounted Device") zur Oberflächenmontage ausgebildet sein.
Weiterhin kann ein elektrisches und/oder optisches Bauteil auch als Baugruppe, bestehend aus mehreren elektrischen und/oder optischen Komponenten, ausgebildet sein.
Die Substrate können beispielsweise als Schaltungsträger, insbesondere als gedruckte Schaltungsträger (z.B. so genannte „Printed Circuit Boards" (PCB) ) oder auch Metall- und/oder Kunststoffträger für elektrische und/oder optische Bauteile ausgebildet sein. Weiterhin kann ein Substrat auch als Leiterplatte, Platine oder Träger-Substrat ausgebildet sein.
Dass die parallelen Träger, der erste und der Zweite Träger, im Wesentlichen parallel ausgerichtet sind, kann insbesondere bedeuten, dass den Trägern jeweils zugeordnete Führungen und/oder Antriebskomponenten im Wesentlichen parallel ausgerichtet sind. Im Wesentlichen parallel kann im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung insbesondere bedeuten, dass die Träger im Rahmen der baulichen Gegebenheiten und erforderlichen Genauigkeiten des Bestückautomaten parallel sind. Insbesondere kann parallel eine Winkelabweichung von kleiner 1 Grad oder kleiner 5 Grad zwischen den Trägern oder ihnen zugeordneten Führungen und/oder Antriebselementen „parallel" im Sinne der vorliegenden Beschreibung bedeuten.
Der Bestückbereich kann beispielsweise derjenige Raumbereich sein, innerhalb dessen der oder die Bestückköpfe des Bestück- automaten Bauelemente aufnehmen und/oder wieder absetzen können .
Die Bereitstellung eines Substrats kann beispielsweise durch die Lagerung oder Halterung des Substrats auf einer Substrat- Transporteinrichtung erfolgen, wobei die Transporteinrichtung zum Transport der Substrate in und aus dem Bestückbereich eingerichtet sein kann. Dabei können die Substrate beispielsweise auf der Transporteinrichtung aufliegen und/oder durch diese in einer Bestückposition fixiert werden. Weiterhin ist auch die Übergabe des Substrats von der Transporteinrichtung auf eine spezielle Fixiereinrichtung zum Bestücken möglich.
Der beidseitig geführten Portal-Arm der ersten Portaleinheit, der in seinen jeweiligen Endbereichen an dem ersten und dem zweiten Träger geführt und/oder gelagert ist, kann derart ausgestaltet sein, dass er sowohl am ersten als auch am zweiten Träger geführt ist. Weiterhin kann dieser Portal-Arm auch derart ausgestaltet sein, dass er an einem der beiden Träger geführt ist und am jeweils anderen der Träger nur gelagert ist .
Während eine Führung im Zusammenhang mit der vorliegenden Beschreibung als Beschränkung der Freiheitsgrade senkrecht zur Bewegungsrichtung des Portals verstanden wird, lässt eine Lagerung, wie sie im Zusammenhang mit der vorliegenden Beschreibung verstanden wird, auch senkrecht zur vorgesehenen Bewegungsrichtung des Portals (z.B. entlang einer Trägerachse) noch Freiheitsgrade der Bewegung zu. Eine solche Lagerung kann beispielsweise als Auflager, z.B. unter Verwendung einer Laufrolle oder eines Luftlagers, ausgestaltet sein.
Weiterhin kann die erste Portaleinheit z.B. beidseitig oder auch nur einseitig angetrieben sein. Bei einem beidseitigen Antrieb kann der Antrieb jeweils an den jeweiligen Endbereichen des Portal-Arms erfolgen. Ein solcher Antrieb kann beispielsweise mittels eines Schneckenradantriebs, eines Spinelantriebs, eines Zahnradantriebs, eines Schrittmotors oder eines Linearmotors erfolgen. Diese genannten Ausgestaltungsmöglichkeiten für den Antrieb gelten auch für alle weiteren Portal-Antriebe, die im Rahmen der vorliegenden Beschreibung erwähnt werden.
Beim beidseitigen Antrieb mittels Linearmotor kann beispielsweise sowohl am ersten als auch am zweiten Träger jeweils eine Magnetschiene angebracht sein und in beiden Endbereichen der ersten Portaleinheit jeweils eine entsprechende Linearmo- tor-Antriebseinheit zur Wechselwirkung mit der jeweiligen
Magnetschiene. Bei einem beidseitigen Antrieb mittels eines Spindelantriebs kann z.B. dem ersten und dem zweiten Träger jeweils eine drehbar gelagerte Spindel zugeordnet sein, die jeweils mit einem entsprechenden Gegenelement, welches je- weils im Endbereich der Portaleinheit angebracht ist, wechselwirkt .
Ein einseitiger Antrieb der Portaleinheit kann beispielsweise ebenfalls mittels den vorstehend genannten Antriebsalternati- ven erfolgen, z.B. mittels eines Linearantriebs entsprechend der oben genannten Beschreibung oder eines Spindelantriebs entsprechend der obigen Beschreibung.
Generell können die Antriebe der Portaleinheiten beispiels- weise so ausgestaltet sein, dass eine aktive Antriebskomponente sich bei der Portaleinheit befindet (z.B. die Antriebseinheit für einen Linearantrieb) . Weiterhin kann der Antrieb auch so ausgestaltet sein, dass eine aktive Komponente Teil der Basiseinheit ist (z.B. Antriebsspindel eines Spindelan- triebs) .
Die Führung eins Portal-Arms kann beispielsweise in direktem Zusammenhang mit dem Antrieb des Portal-Arms erfolgen oder auch mittels einem oder mehreren getrennt von den Antriebs- elementen angeordneten Führungselementen, wie beispielsweise einer oder mehreren an einem Träger angebrachten Führungsschienen mit jeweils einem oder mehreren darauf beweglichen oder bewegbaren Führungsschlitten. Der Antrieb des einseitig geführten Portal-Arms der zweiten Portaleinheit kann entsprechend des einseitigen Antriebs der ersten Portaleinheit, beispielsweise als Spindelantrieb oder Linearantrieb ausgebildet sein. Die Führung der zweiten Portaleinheit kann entsprechend der vorstehend genannten Ausgestaltungsmöglichkeiten in Bezug auf die erste Portaleinheit beispielsweise im Zusammenhang mit den Antriebselementen ausgestaltet sein. Zudem kann die Führung aber auch mit separat von den Antriebselementen ausgestalteten Führungselementen, z.B. einer oder mehreren Führungsschienen mit jeweils einem oder mehreren darauf verschiebbaren Führungsschlitten, ausgeführt sein.
Der einseitig geführte Portal-Arm ist dabei derart ausgestaltet, dass er in einem Endbereich am ersten Träger geführt ist und ansonsten ungeführt, insbesondere frei ragend ausgebildet ist .
Der Bestückkopf am beidseitig geführten Portal-Arm oder am einseitig geführten Portal-Arm ist beispielsweise entlang des jeweiligen Portal-Arms verschiebbar angeordnet. Der Bestückkopf kann dabei als Einfach-Bestückkopf mit einer Greifeinheit zum Aufnehmen eines elektrischen und/oder optischen Bau- teils ausgestaltet sein. Ein solcher Greifer kann beispielsweise eine Pipette zum Ansaugen eines Bauteils mittels Unterdruck oder auch eine mechanische Greifeinheit sein. Weiterhin kann der Bestückkopf auch als Mehrfachbestückkopf mit einer Mehrzahl von Greifeinheiten ausgebildet sein, wobei die Grei- fer wie vorstehend dargestellt ausgebildet sein können. Bei einem Mehrfachbestückkopf können die Greifer beispielsweise auf einer drehbar gelagerten Einheit angebracht sein, die z.B. um eine horizontale, vertikale oder auch schräge Achse drehbar gelagert sein kann (z.B. ein sogenannter „Revolver- köpf" oder „Turret-Head") . Weiterhin können die Greifer bei einem Mehrfachbestückkopf ohne eine drehbare Einheit für die Greifer parallel zueinander am Bestückkopf befestigt sein (z.B. ein so genannter „Matrixkopf"). In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die zweite Portaleinheit beispielsweise derart ausgebildet sein, dass sie einen zweiten einseitig geführten Portal-Arm und ei- nen beweglich daran befestigten Bestückkopf zum Bestücken eines im Bestückbereich befindlichen Substrats aufweist, wobei der zweite einseitig geführte Portal-Arm in einem Endbereich am zweiten Träger geführt ist. Dabei können Antrieb, Führung und Bestückkopf des zweiten einseitig geführten Portal-Arms jeweils entsprechend den vorstehend im Zusammenhang mit dem einseitig geführten Portal-Arm und dem beidseitig geführten Portal-Arm Ausgestaltungsmöglichkeiten ausgebildet sein.
Mit der Verwendung eines solchen zweiten einseitig geführten Portalarms erhöht sich die Flexibilität des Bestückautomaten weiter, da nun bei der Verwendung von einseitig geführten Portal-Armen beide Träger genützt werden und das beidseitig geführte Portal mit zwei einseitig geführten Portal-Armen austauschbar ist. Die beiden einseitig geführten Portal-Arme der zweiten Portaleinheit können insbesondere unabhängig voneinander bewegbar sein und so die Flexibilität bei der Bestückung des oder der im Bestückbereich vorhandenen Substrate weiter erhöhen.
Weiterhin können die beiden einseitig geführten Portal-Arme der zweiten Portaleinheit derart ausgebildet sein, dass sie im Verlauf einer durch die jeweiligen Träger geführten Bewegung aneinander vorbei bewegbar sind. Auf diese Weise lässt sich der Bewegungsspielraum der beiden einseitig geführten Portal-Arme weiter erhöhen, was die Flexibilität bei der Bestückung des oder der im Bestückbereich vorhandenen Substrate nochmals vergrößert.
Dabei kann die Ausdehnung der beiden einseitig geführten Por- tal-Arme so bemessen sein, dass sie beim gegenseitigen Passieren innerhalb der üblichen Betriebsweise des Bestückautomaten gerade nicht miteinander kollidieren. Die Lagerung der Bestückköpfe an den einseitig geführten Portal-Armen kann da- bei derart ausgestaltet sein, dass auch in einem Zwischen- Bereich zwischen den von den jeweiligen Portalarmen überdeckten Gebieten des Bestückbereichs alle möglichen Positionen von einem der Bestückköpfe erreichbar sind. Die Lagerung der Bestückköpfe an den einseitig geführten Portal-Armen kann weiterhin derart ausgestaltet sein, dass der Greifer auch über das ungeführte bzw. frei ragende Ende des einseitig geführten Portal-Arms hinaus bewegbar ist. In diesem Fall müssen die Bestückköpfe bei der vorstehend genannten „kollisi- onsfreien" Ausgestaltung der Portalarme bei einer Vorbeibewegung der beiden einseitig geführten Portal-Arme entsprechend zurückgezogen werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der erste Träger eine erste Führungsschiene mit einem darauf verschiebbaren ersten Führungsschlitten und der zweite Träger eine zweite Führungsschiene mit einem darauf verschiebbaren zweiten Führungsschlitten.
Dabei kann der Bestückautomat dann derart ausgebildet sein, dass der erste und der zweite Führungsschlitten jeweils mit dem beidseitig geführten Portal-Arm der ersten Portaleinheit lösbar verbindbar sind. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass Justagevorgänge nach dem Austauschen von Portal-Armen oder Portaleinheiten reduziert werden können. Die vorgenannte Ausgestaltung ermöglicht den Austausch eines Portals auf eine Weise, dass die Führungsschlitten zum Austausch des beidseitig ausgeführten Portal-Arms z.B. vom Portal-Arm gelöst werden, beispielsweise mittels einer Schraub- oder Klemmverbin- düng, und beim Entfernen der Portaleinheit die Führungsschlitten auf der Führungsschiene verbleiben. Da die Anpassung der Führungsschlitten an die Führungsschiene besonders zeitaufwändig sowie fehler- und störungsanfällig ist, entfällt bei einer derartigen Ausgestaltung die Neujustage eines neuen Führungsschlittens auf einer bestehenden Führungsschiene . Der einseitig geführte Portal-Arm der zweiten Portaleinheit kann weiterhin mit dem ersten Führungsschlitten lösbar verbindbar sein. Zudem kann auch der zweite einseitig geführte Portal-Arm der zweiten Portaleinheit mit dem zweiten Füh- rungsschlitten lösbar verbindbar sein. Entsprechend dem vorstehend beschriebenen Fall kann bei dieser Ausgestaltung beim Austausch des einseitig geführten Portal-Arms oder der beiden einseitig geführten Portal-Arme der zweiten Portaleinheit jeweils der Führungsschlitten der jeweiligen Portal-Arme auf der entsprechenden Führungsschiene verbleiben. Dies verringert oder erspart den Aufwand für eine Neujustage der Führungselemente nach einem Portalwechsel weiter.
Ein Umbau des Bestückautomaten von der ersten Portaleinheit mit dem beidseitig geführten Portal-Arm zur zweiten Portaleinheit mit beispielsweise zwei einseitig geführten Portal- Armen kann dann gemäß der vorgenannten Ausgestaltung beispielsweise wie folgt ablaufen: Der Führungsschlitten auf der ersten Führungsschiene am ersten Träger wird von dem einen Ende des beidseitig geführten Portal-Arms gelöst. Danach wird der zweite Führungsschlitten auf der zweiten Führungsschiene am zweiten Träger vom anderen Ende des beidseitig geführten Portal-Arms gelöst. Nach dem Abnehmen des beidseitig geführten Portal-Arms wird dann der geführte Endbereich des einsei- tig geführten Portal-Arms der zweiten Portaleinheit mit dem auf der ersten Führungsschiene befindlichen Führungsschlitten verbunden und dann der geführte Endbereich des zweiten einseitig geführten Portal-Arms der zweiten Portaleinheit mit den Führungsschlitten auf der zweiten Führungsschiene verbun- den. Während des Wechseins können also die Führungsschlitten auf ihren jeweiligen Führungsschienen verbleiben.
Weiterhin kann ein Bestückautomat gemäß der vorstehenden Beschreibung derart ausgebildet sein, dass der Antrieb der je- weiligen Portal-Arme über einen Spindelantrieb erfolgt. Dabei kann mit einem jeweiligen Träger zum Beispiel eine drehbare Spindel verbunden sein sein, die in einen beispielsweise als Gewindeeinheit ausgebildenten Antriebsschlitten eingreift, der wiederum, z.B. lösbar, mit einem Portalarm verbunden ist.
Der Antrieb der jeweiligen Portal-Arme der Portaleinheiten kann weiterhin auch über einen Linearantrieb erfolgen. Ein
Linearantrieb besteht üblicherweise aus einem aktiven Primärteil, häufig einer oder mehreren stromdurchflossenen Spulen, sowie einem passiven Sekundärteil, oft einem oder mehreren Permanentmagneten. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird zur Vereinfachung der folgenden Darstellung im nachfolgenden Text und den Patentansprüchen von einem sogenenannten „Mo- ving-Coil"-Linearantrieb ausgegangen, bei welchem ein bewegliches Primärteil eine stromdurchflossene Spule umfasst und ein stationäres Sekundärteil als Permantentmagnet-Schiene (im Folgenden als „Magnetschiene" bezeichnet) ausgebildet ist, entlang welcher sich das Primärteil (im Folgenden als „Linar- Antriebseinheit" bezeichnet), bewegen kann. Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen bezüglich Linearmotoren lassen sich aber sinngemäß genau so auf andere Linearantriebs- Bauweisen (wie z.B. eine „Moving-Magnet"-Bauweise mit stationärem Spulen-Primärteil und beweglichem Sekundär- Permanentmagnet-Teil) übertragen .
Im Falle eines Linearantriebs kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der erste Träger eine erste Magnetschiene und der zweite Träger eine zweite Magnetschiene umfasst. Der beidseitig geführte Portal-Arm der ersten Portaleinheit kann dann weiterhin derart ausgebildet sein, dass er in einem der beiden Endbereiche eine Linear-Antriebseinheit aufweist. Weiter- hin kann der beidseitig geführte Portal-Arm auch derart ausgebildet sein, dass in beiden Endbereichen des Portal-Arms Linear-Antriebseinheiten vorgesehen sind, wobei der Antrieb der ersten Portaleinheit in diesem Fall über die Wechselwirkung der Linear-Antriebseinheiten mit der ersten und der zweiten Magnetschiene beidseitig erfolgt. Die beiden in den Endbereichen des Portal-Arms befindlichen Linear- Antriebseinheiten können dann derart korreliert sein, dass eine verzugsfreie Bewegung des Portal-Arms bei seinem beidseitigen Antrieb erfolgt.
Der Antrieb des einseitig geführten Portal-Arms der zweiten Portaleinheit kann ebenfalls als Linear-Antrieb ausgebildet sein, wobei der Antrieb dann über die Wechselwirkung einer in dem geführten Endbereich des einseitig geführten Portal-Arms angebrachten Linear-Antriebseinheit mit der ersten Magnetschiene erfolgt.
Auch in dem Fall, in welchem die zweite Portaleinheit zwei einseitig geführte Portal-Arme umfasst, kann der Antrieb des einseitig geführten Portal-Arms wie vorstehend beschrieben als Linearantrieb ausgestaltet sein. Der Antrieb des zweiten einseitig geführten Portal-Arms kann in diesem Fall auch als Linear-Antrieb über die Wechselwirkung einer im Endbereich des zweiten einseitig geführten Portal-Arms angebrachten Linear-Antriebseinheit mit der zweiten Magnetschiene erfolgen.
Die vorstehend beschriebe Ausführungsform des Antriebs über Linear-Antriebe hat den Vorteil, dass die erste und zweite Magnetschiene sowohl von den Antrieben der ersten Portaleinheit als auch der zweiten Portaleinheit genützt werden können. Dadurch wird eine vereinfachte Konstruktion des Bestück- automaten ermöglicht.
Weiterhin kann der Bestückautomat derart ausgestaltet sein, dass dem ersten Träger eine erste Schnittstelle zur Medienversorgung und dem zweiten Träger eine zweite Schnittstelle zur Medienversorgung zugeordnet ist. Dabei kann jede der Schnittstellen zur Medienversorgung
- zur elektrischen Energieversorgung einer Portaleinheit
- zur Zu- und/oder Ableitung von Steuersignalen zu oder von einer Portaleinheit - zur Zu- oder Ableitung von Kühlungsmedien zu und von einer Portaleinheit und/oder
- zur Pneumatik- oder Hydraulik-Versorgung einer Portaleinheit ausgebildet sein. Im Falle des beidseitig geführten Portal-Arms der ersten Portaleinheit kann die Medienversorgung der Portaleinheit beispielsweise über die erste oder die zweite oder auch über die erste und die zweite Medienversorgung erfolgen. So kann beispielsweise im Falle eines einseitig angetriebenen, beidseitig geführten Portal-Arms der ersten Portaleinheit eine einseitige Medienversorgung über die erste oder die zweite Schnittstelle erfolgen. Im Falle eines beidseitig angetriebe- nen, beidseitig geführten Portal-Arms der ersten Portaleinheit kann die Medienversorgung beispielsweise zumindest teilweise über beide Schnittstellen erfolgen. So kann beispielsweise die Medienversorgung zur am ersten Träger befindlichen Antriebseinheit der ersten Portaleinheit über die erste Schnittstelle erfolgen und die Medienversorgung für die zweite Antriebseinheit am zweiten Träger über die zweite Schnittstelle. Die Medienversorgung in Bezug auf die gesamte Portaleinheit und/oder den Bestückkopf kann z.B. über eine der beiden Schnittstellen oder auch über beide Schnittstellen erfol- gen.
Zu den Medien für eine Antriebseinheit können beispielsweise die Stromversorgung für die Antriebseinheit, die Steuersignale von und für die Antriebseinheit sowie Kühlungsmedien für die Antriebseinheit gehören. Zur Medienversorgung für den Bestückkopf können beispielsweise ebenfalls entsprechende Ener- gieversorgungs-, Steuer- oder auch Kühlungsleitungen gehören. Zu den Medien für eine gesamte Portaleinheit können beispielsweise Sensor- oder Lageinformationen, allgemeine An- Steuerungsinformationen sowie Identifikationsinformationen über Teile der Portaleinheit oder die gesamte Portaleinheit gehören .
Bei der zweiten Portaleinheit mit einem einseitig geführten Portal-Arm kann die Medienversorgung des einseitig am ersten Träger geführten Portal-Arms über die dem ersten Träger zugeordnete erste Schnittstelle zur Medienversorgung erfolgen. Bei einer zweiten Portaleinheit mit zwei einseitig geführten Portal-Armen kann die Medienversorgung des einseitig am ersten Träger geführten Portal-Arms über die dem ersten Träger zugeordnete erste Schnittstelle zur Medienversorgung erfolgen, während die Medienversorgung des zweiten einseitig ge- führten Portal-Arms der zweiten Portaleinheit über die dem zweiten Träger zugeordnete Schnittstelle zur Medienversorgung erfolgen kann.
Die vorstehend genannte Ausführungsform hat den Vorteil, dass die vorgesehenen Schnittstellen zur Medienversorgung sowohl von der ersten als auch von der zweiten Portaleinheit genützt werden können, was einen einfacheren und kostensparenderen Aufbau des Bestückautomaten ermöglicht.
Die Medienversorgung kann beispielsweise als so genannter Kabelschlepp oder auch beweglicher Kabelschacht oder bewegliche Kabelführung ausgebildet sein, wobei diese beispielsweise mit dem jeweiligen Träger oder der Basiseinheit in der Nähe des jeweiligen Trägers verbunden sein können. Beim Wechsel der Portaleinheiten kann dann beispielsweise die Medienversorgung am Übergang von einem Kabelschlepp zu beispielsweise einem Endbereich des jeweiligen Portalträgers gelöst werden und nach dem Aufbringen der neuen Portaleinheit die Medienversorgungsanschlüsse wieder mit den Anschlüssen an den jeweiligen Portal-Armen verbunden werden. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die jeweiligen Kabelschlepps bzw. Kabelführungen fest mit den Portaleinheiten verbunden sind und am Übergang von Kabelschlepp bzw. Kabelführung zur Basiseinheit bzw. zum Träger gelöst werden, wenn eine Portaleinheit gewechselt wird.
Weiterhin kann der erste Träger ein erstes Bewegungs- Kontrollelement und der zweite Träger ein zweites Bewegungs- Kontrollelement umfassen. Solche Kontrollelemente können z.B. zur genauen Erfassung der Bewegung der Portal-Arme entlang der jeweiligen Träger ausgebildet sein. Beispielsweise können solche Kontrollelemente als am Träger angebrachte Maßstäbe ausgebildet sein. Dann kann beispielsweise eine Bewegungskon- trolle der ersten Portaleinheit mittels des ersten und/oder des zweiten Bewegungs-Kontrollelements erfolgen.
In den Endbereichen der ersten Portaleinheit können dann Sen- sorelemente vorgesehen sein, mit welchen die Bewegung des beidseitig geführten Portal-Arms der ersten Portaleinheit anhand beispielsweise eines Maßstabs am ersten oder zweiten Träger überwacht wird. Auch kann die Überwachung mit den Sensorelementen sowohl mit Hilfe eines Maßstabs am ersten Träger als auch eines Maßstabs am zweiten Träger erfolgen. Die Bewegungskontrolle des einseitig geführten Portal-Arms der zweiten Portaleinheit oder der beiden einseitig geführten Portal- Arme der zweiten Portaleinheit kann entsprechend der vorstehenden Beschreibung ebenfalls mit Sensoren erfolgen, die in den jeweilig geführten Endbereich des einseitig geführten Portal-Arms angebracht sind.
Insbesondere vorteilhaft ist die Nutzung der Bewegungs- Kontrollelemente, beispielsweise der Maßstäbe, am ersten und zweiten Träger zur Bewegungskontrolle sowohl durch die Portal-Arme der ersten als auch der zweiten Portaleinheit.
Weiterhin kann der Bestückautomat eine dritte Portaleinheit umfassen, wobei die dritte Portaleinheit einen weiteren beid- seitigen geführten Portal-Arm und einen beweglich daran befestigten Bestückkopf zum Bestücken eines im Bestückbereich befindlichen Substrats aufweist, wobei der weitere beidseitig geführte Portal-Arm in seinen jeweiligen Endbereichen an dem ersten und dem zweiten Träger geführt und/oder gelagert ist.
Die dritte Portaleinheit kann entsprechend der vorstehend und nachfolgend in Bezug auf die erste Portaleinheit genannten Ausgestaltungsmöglichkeiten ausgebildet sein. Die dritte Portaleinheit ist also mit dem ersten und zweiten Träger beweg- lieh verbunden und erhöht die Bestück-Möglichkeiten des Bestückautomaten zusätzlich. Außerdem kann der Bestückautomat eine vierte Portaleinheit umfassen, wobei die vierte Portaleinheit einen weiteren einseitig geführten Portal-Arm und einen beweglich daran befestigten Bestückkopf zum Bestücken eines im Bestückbereich be- findlichen Substrats aufweist, wobei der weitere einseitig geführte Portal-Arm in einem Endbereich am ersten Träger geführt ist. Der weitere einseitig geführte Portal-Arm kann entsprechend dem einseitig geführten Portal-Arm der zweiten Portaleinheit wie vorstehend oder nachfolgend beschrieben, ausgestaltet sein. Durch diese vierte Portaleinheit kann die Bestückungs-Flexibilität- und -Leistung des Bestückautomaten weiter erhöht werden.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Bestückautomat entweder die dritte Portaleinheit oder die vierte Portaleinheit umfasst und dass die dritte und vierte Portaleinheit sowie der Bestückautomat derart ausgebildet sind, dass dritte und vierte Portaleinheit jeweils gegeneinander austauschbar sind.
Weiterhin kann die vierte Portaleinheit auch derart ausgestaltet sein, dass sie zwei einseitig geführte Portalarme umfasst. Zum weiteren einseitig geführten Portal-Arm kommt in diesem Fall eine zweiter weiterer einseitig geführter Portal- Arm mit einem beweglich daran befestigten Bestückkopf zum Bestücken eines im Bestückbereich befindlichen Substrats aufweist hinzu. Der zweite weitere einseitig geführte Portal-Arm ist dann in einem Endbereich am zweiten Träger geführt. Die vierte Portaleinheit kann also auch zwei einseitig geführte Portal-Arme umfassen, die ebenfalls wieder entsprechend den Ausgestaltungen ausgebildet sein können, wie sie innerhalb der vorliegenden Beschreibung z.B. für die zweite Portaleinheit ausgeführt sind.
Ein derart ausgestalteter Bestückautomat weist eine noch größere Flexibilität beim Anpassen an verschiedene Bestückbedingungen auf. So kann der Bestückautomat beispielsweise mit zwei beidseitig geführten/gelagerten Portal-Armen betrieben werden. Weiterhin kann der Bestückautomat bei Bedarf auf einen mit einem beidseitig geführten/gelagerten Portal-Arm und ein oder zwei einseitig geführten Portal-Armen umgerüstet werden. Weiterhin kann der Bestückautomat auch, wenn er mit der zweiten und vierten Portaleinheit versehen ist, mit zwei, drei oder vier jeweils einseitig geführten Portal-Armen versehen werden. Während im ersten der genannten Fälle beispielsweise eine Bestückung mit hoher Genauigkeit und relativ hoher Geschwindigkeit möglich ist, ermöglichen die letztge- nannten Ausgestaltungen Bestückungen mit zunehmender Geschwindigkeit und zunehmender Flexibilität in der Anpassung an eine oder mehrere Substrate sowie an verschiedene Bauelement-Spektren .
Zur Führung der dritten und/oder vierten Portaleinheit kann ein weiterer erster Führungsschlitten auf der ersten Führungsschiene und ein weiterer zweiter Führungsschlitten auf der zweiten Führungsschiene angebracht sein. Zur Führung des beidseitig geführten Portal-Arms der dritten Portaleinheit können dann der erste und/oder der zweite Führungsschlitten mit den jeweiligen Endbereichen des Portal-Arms der dritten Portaleinheit lösbar verbindbar sein. Der weitere einseitig geführte Portal-Arm der vierten Portaleinheit kann weiterhin mit dem weiteren ersten Führungsschlitten, der auf der ersten Führungsschiene läuft, lösbar verbindbar sein. Entsprechend kann auch der zweite weitere einseitig geführte Portal-Arm der vierten Portaleinheit mit dem weiteren zweiten Führungsschlitten, der auf der zweiten Führungsschiene läuft, lösbar verbindbar sein.
Die Führung/Lagerung der dritten und vierten Portaleinheit kann weiterhin entsprechend den Ausgestaltungen der in der vorliegenden Beschreibung genannten Ausgestaltungsmöglichkeiten der ersten bzw. zweiten Portaleinheit geführt/gelagert sein.
Weiterhin kann der Antrieb der dritten und vierten Portaleinheit ebenfalls entsprechend den vorliegenden Beschreibung ge- nannten Antriebsmöglichkeiten und Ausgestaltungen des Antriebs der ersten und zweiten Portaleinheit ausgestaltet sein. So kann die dritte Portaleinheit beispielsweise einseitig oder zweiseitig z.B. über einen Spindelantrieb oder einen Linear-Antrieb angetrieben werden. Ebenso kann der Antrieb des einseitig geführten Portal-Arms der vierten Portaleinheit oder der beiden einseitig geführten Portal-Arme der vierten Portaleinheit ebenfalls z.B. über den genannten Spindelantrieb oder die genannten Linear-Antriebe erfolgen. Im Falle eines Linear-Antriebs der dritten und/oder vierten Portaleinheit können entsprechend wiederum die erste und die zweite Magnetschiene verwendet werden, wobei die jeweiligen Antriebseinheiten dann wiederum in den Endbereichen der Portal- Arme der jeweiligen Portaleinheiten angebracht sein können. Im Falle eines Spindelantriebs könnte z.B. für jede Antriebseinheit eine gesonderte Spindel vorgesehen sein.
Auch die Bewegungskontrolle der dritten und/oder vierten Portaleinheit kann mittels des ersten und/oder des zweiten Bewe- gungskontrollelements erfolgen, wobei auch hier die Ausgestaltung der dritten oder vierten Portaleinheit entsprechend den in der vorliegenden Beschreibung bezüglich der ersten und/oder zweiten Portaleinheit beschriebenen Ausgestaltungen sein kann. Auch hier kann vorgesehen sein, dass die dritte bzw. vierte Portaleinheit die gleichen Bewegungs-
Kontrollelemente, z.B. die gleichen Maßstäbe, verwendet wie auch die erste und/oder zweite Portaleinheit.
Zur Erleichterung des Austauschs von Portaleinheiten kann weiterhin vorgesehen sein, dass der erste und der zweite Träger jeweils mindestens einen Wechselbereich aufweisen, in welchen die erste, die zweite, die dritte und/oder die vierte Portaleinheit zum Auswechseln bewegt werden. Hierbei kann es sich um einen Bereich am ersten und zweiten Träger handeln, der speziell zum Auswechseln oder zur Erleichterung des Auswechseins von Portaleinheiten ausgestaltet ist. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass bei einem Bestückautomaten, welcher nur die gegeneinander austauschbare erste oder zweite Portaleinheit aufweist, ein Wechselbereich am ersten und zweiten Träger vorgesehen ist. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass ein Bestückautomat, welcher sowohl eine gegeneinander austauschbare erste oder eine zweite Portaleinheit als auch eine gegeneinander austauschbare dritte oder eine vierte Portaleinheit aufweist, zwei Wechselbereiche jeweils am ersten und zweiten Träger vorgesehen sind. Dabei kann jeweils ein erster Wechselbereich zum Auswechseln der ersten und zweiten Portaleinheit vorgesehen sein. Außerdem kann jeweils ein zweiter Wechselbereich zum Auswechseln der dritten und vierten Portaleinheit vorgesehen sein. Es kann aber auch nur ein einziger Wechselbereich an jedem der Träger zum Auswechseln der ersten und zweiten, sowie zum Auswechseln der dritten und vierten Portaleinheit vorgesehen sein.
Insbesondere bei der Verwendung von Linear-Antrieben kann vorgesehen sein, dass in den genannten Wechselbereichen Teile der Magnetschienen aus- und einbaubar sind. So können beispielsweise vor dem Auswechseln einer Portaleinheit ein oder mehrere Magnetelemente der Magnetschiene im Wechselbereich des ersten und zweiten Trägers entfernt werden. Danach kann die Portaleinheit in den Wechselbereich gefahren werden. Nach Lösen aller entsprechenden weiteren Verbindungen, beispielsweise zur Medienversorgung und/oder zur Führung bzw. Lagerung des oder der Portal-Arme, kann die Portaleinheit dann einfacher entnommen werden, da die vom Linearantrieb verursachten starken Magnetkräfte dann deutlich reduziert sind. Nach dem Aufbringen der neuen Portaleinheit auf den Wechselbereich und der den Herstellern der entsprechenden Verbindungen, beispielsweise der Medienverbindungen bzw. Verbindungen zu den Führungselementen, kann die neue Portaleinheit dann wieder aus dem Wechselbereich gefahren werden. Nach einem dann fol- genden erneuten Einbau der Magnetelemente in den Wechselbereich kann der Bestückautomat wieder den vollen Verfahrbereich des Magnetantriebs ausnützen. Auf diese Weise lässt sich z.B. ein einfaches Wechseln von Portaleinheiten errei- chen, ohne Bewegungsspielraum und Platz am Bestückautomaten zu verlieren.
Im Falle einer Portaleinheit mit Spindelantrieb kann dieser z.B. derart ausgestaltet sein, dass eine einem der Träger zugeordnete Antriebsspindel derart verschiebbar angeordnet ist, dass zum Wechseln der Portaleinheit die Spindel in dem Wechselbereich keinen Eingriff in ein entsprechendes Gegenstück an der Portaleinheit mehr hat. Daher kann eine in den Wech- selbereich gefahrene bzw. zumindest teilweise manuell bewegte Portaleinheit dann ohne Störung durch die Antriebsspindel abgehoben werden.
In einer weiteren Ausgestaltung des Bestückautomaten kann mindestens einer der vorstehend genannten Portal-Arme oder mindestens eine der Portaleinheiten jeweils eine elektronische Speichereinheit umfassen, wobei in der Speichereinheit eines Portal-Arms oder einer Portaleinheit eine Information über die Konfiguration des Portal-Arms oder der Portaleinheit gespeichert oder speicherbar ist. Dass ein Portal-Arm eine elektronische Speichereinheit umfasst soll ebenfalls beinhalten, dass dem Portal-Arm eine elektronische Speichereinheit zugeordnet ist und diese mit dem Portal-Arm verbunden ist bzw. sich synchron mit diesem bewegt.
Dabei kann die Information über die Konfiguration eines Portal-Arms oder über die Konfiguration einer Portaleinheit
- eine Identifizierungs-Kennung des Portal-Arms bzw. der Portaleinheit, - eine Information über Anzahl und/oder Position von Führungselementen des Portal-Arms oder der Portaleinheit,
- eine Information über die Geometrie des Portal-Arms bzw. der Portaleinheit,
- eine Information über einen oder mehrere am Portal-Arm bzw. der Portaleinheit befindliche Bestückköpfe,
- eine Information über eine oder mehrere mit dem Portal-Arm bzw. der Portaleinheit verbundene optische Sensoren, und/oder eine Information über eine extern vermessene geometrische Lage (z.B. Kalibrierdaten) einzelner Komponenten des Portal-Arms zueinander und/oder relativ zu einem Punkt umfassen .
Auf diese Weise ist es möglich, beispielsweise nach dem Austausch einer Portaleinheit gegen eine andere Portaleinheit, dass Angaben über die Konfiguration der Portaleinheit, d.h. beispielsweise aus wie viel Portal-Armen die Einheit besteht, wie diese Einheiten geführt sind, welche Bestückköpfe daran angebracht sind, welche Kameras vorgesehen sind, Kalibrierdaten des Portal-Arms, des Bestückkopfs oder der Kameras sowie eine eindeutige Identifikationskennung des Portal-Arms oder der Portaleinheit selbständig an eine Steuerungseinheit des Bestückautomaten übertragen werden können. Danach kann der
Bestückautomat die neue, ausgewechselte Portaleinheit direkt ansteuern und ohne dass z.B. grundlegende Kalibrierungsläufe oder aufwändige manuelle Eingaben notwendig sind betreiben.
Die Umrüstzeit beim Auswechseln von Portaleinheiten lässt sich auf diese Weise deutlich reduzieren, da die Zahl der manuellen Eingaben eines Bedieners reduziert wird oder sogar vollständig ausbleiben kann. Auch die Zeit zur Kalibrierung kann reduziert werden. Unter Umständen kann eine Nachkalib- rierung unter Verwendung der genannten Konfigurationsdaten des neu eingesetzten Portal-Arms bzw. der neuen Portaleinheit komplett unterbleiben.
Die vorstehende Aufgabe wird weiterhin gelöst durch einen Be- stückautomaten-System zum Bestücken von Substraten mit elektrischen und/oder optischen Bauteilen, umfassend:
- eine Basiseinheit gemäß der vorangegangenen Beschreibung,
- eine erste Portaleinheit gemäß der vorangegangenen Beschreibung, sowie - eine zweite Portaleinheit gemäß der vorangegangenen Beschreibung, wobei
- die erste Portaleinheit und die zweite Portaleinheit gegeneinander austauschbar sind. Ein solches Bestückautomaten-System lässt sich, wie vorstehend erwähnt, flexibel an die jeweiligen Anforderungen an einen Bestückautomaten in z.B. Bezug auf Genauigkeit, Flexibi- lität und Geschwindigkeit anpassen.
Weiterhin kann das Bestückautomaten-System eine dritte Portaleinheit gemäß der vorangegangenen Beschreibung sowie eine vierte Portaleinheit gemäß der vorangegangenen Beschreibung umfassen, wobei dritte und vierte Portaleinheit gegeneinander austauschbar sind.
In dieser vorstehend genannten Ausgestaltung erhöht sich die Flexibilität des Bestückautomaten-Systems weiterhin, da ein solches Bestückautomaten-System von einem Ein-Portal-System mit einen einseitig geführten oder zweiseitig geführten Portal bis zu einem Vier-Portal-System mit vier einseitig geführten Portal-Armen flexibel den jeweiligen Genauigkeits-, Flexibilitäts- und Geschwindigkeits-Anforderungen angepasst werden kann. Weiterhin kann auch das gesamte Bestückautomaten-System gemäß der vorgenannten Beschreibung ausgestaltet sein .
Die vorstehend genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst von ei- nem Verfahren zum Umrüsten eines Bestückautomaten gemäß der vorangegangenen Beschreibung, wobei der Bestückautomat mit der ersten oder der dritten Portaleinheit ausgerüstet ist, bestehend aus den Schritten: a) Bewegen der ersten oder dritten Portaleinheit in einen Wechselbereich des ersten und zweiten Trägers, b) Lösen von Medienverbindungen zwischen der ersten oder dritten Portaleinheit und Medien-Schnittstellen der Basiseinheit oder der jeweiligen Träger, c) Lösen der Verbindung zwischen Führungselementen des ersten und zweiten Trägers und dem beidseitig geführten Portal- Arm der ersten oder Dritten Portaleinheit d) Entfernen der ersten oder dritten Portaleinheit und Aufsetzen der zweiten bzw. vierten Portaleinheit in den Wechselbereich e) Fixieren jeweils eines der Führungselemente des ersten und zweiten Trägers an jeweils einem der einseitig geführten
Portal-Arme der zweiten Portaleinheit bzw. an jeweils einem der einseitig geführten Portal-Arme der vierten Portaleinheit, f) Herstellung von Medienverbindungen zwischen jeweils einem Portal-Arm der zweiten bzw. vierten Portaleinheit und jeweils einer der Medienschnittstellen der Basiseinheiten bzw. der Träger.
Weiterhin wird die vorstehende Aufgabe gelöst durch ein Ver- fahren zum Umrüsten eines Bestückautomaten gemäß der vorangegangenen Beschreibung, wobei der Bestückautomat mit der zweiten oder vierten Portaleinheit ausgerüstet ist und wobei die jeweils inversen Schritte entsprechend der vorangegangen Beschreibung in umgekehrter Reihenfolge aufeinander abfolgen.
Die genannten Verfahren können dabei derart ausgestaltet sein, dass der Antrieb der jeweiligen Portaleinheiten über einen Linear-Antrieb erfolgt und vor dem Bewegen der auszutauschenden Portaleinheit in den Wechselbereich innerhalb des Wechselbereichs Magnetelemente aus einer ersten Magnetschiene des ersten Trägers und aus einer zweiten Magnetschiene des zweiten Trägers entnommen werden. Weiterhin kann das Verfahren derart ausgestaltet sein, dass nach dem Einsetzen des neuen Portals und dem Herausbewegen des neuen Portals aus dem Wechselbereich die entsprechenden Magnetelemente wieder in die Magnetschienen eingesetzt werden.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird zudem gelöst von einem Bestückautomat zum Bestücken von elektrischen und/oder opti- sehen Bauteilen auf Substrate, umfassend eine Basiseinheit, wobei die Basiseinheit einen längs gestreckten Träger und einen Bestückbereich zur Bereitstellung mindestens eines mit elektrischen und/oder optischen Bauteilen zu bestückenden Substrats aufweist, und eine Portaleinheit die einen Portal-Arm und einen beweglich daran befestigten Bestückkopf zum Bestücken eines im Bestück- bereich befindlichen Substrats aufweist, wobei der Portal-Arm in einem Endbereichen an dem Träger geführt ist, wobei die Portaleinheit abnehmbar ausbildet ist, und wobei der Träger einen Wechselbereich aufweist, in welche die Portaleinheit zum Abnehmen bewegbar ist oder bewegt wird.
Dabei kann der Wechselbereich beispielsweise derart ausgebildet sein, dass mit dem Träger verbundene Abschnitte eines Antriebsmechanismus für die Portaleinheit und/oder mit dem Träger verbundene Abschnitte von Führungselementen für die Por- taleinheit zum Abnehmen der Portaleinheit reversibel veränderbar sind oder verändert werden.
Durch Verwendung eines solchen Wechselbereichs ist die vereinfachte Anpassung des Bestückautomaten an unterschiedliche Anforderungen möglich. So können z.B. die mit dem Träger verbundenen Abschnitte des Antriebsmechanismus oder der Führung für die Portaleinheit, z.B. Teile einer Magnetschiene für einen Linearantrieb oder eine Antriebsspindel für einen Spindelantrieb, in einem ersten Arbeitszustand für einen mög- liehst optimalen Antrieb der Portaleinheit über den notwendigen Verfahrbereich ausgestaltet sein. In einem zweiten Wechselzustand können die Abschnitte des Antriebsmechanismus oder der Führung dann derart verändert sein, z.B. durch Ausbau von Magnetelementen oder Verschiebung der Antriebsspindel, dass das Abnehmen der Portaleinheit vereinfacht oder überhaupt ermöglicht wird.
Unter einer reversiblen Veränderung im Sinne dieser Beschreibung wird jede z.B. mechanische, elektrische oder elektrome- chanische Veränderung verstanden die mit vertretbarem Aufwand von einem Benutzer des Bestückautomaten wieder rückgängig gemacht werden kann. Jegliche Arten von mechanischen Umbauten, wie z.B. das Entnehmen von Teilen oder das Verschieben von Teilen sind Veränderungen im Sinne der vorgenannten Beschreibung. Veränderungen können z.B. auch elektrisch angesteuert werden und automatisiert erfolgen. Weiterhin können Veränderungen beispielsweise auch rein elektrischer Natur sein, z.B. durch Änderung der Bestromung von Teilen der Antriebseinheit und/oder von Teilen der Portalführung.
Der Portalarm der Portaleinheit kann z.B. in einem zweiten Endbereich ungeführt, insbesondere freiragend, ausgebildet sein .
Der genannte Träger kann weiterhin z.B. als der erste Träger im Sinne der vorliegenden Beschreibung ausgebildet sein. Weiterhin kann der Bestückautomat noch einen zweiten Träger umfassen, der zum ersten Träger im Wesentlichen parallel ist. Die Portaleinheit kann dann z.B. gemäß der ersten, zweiten, dritten oder vierten Portaleinheit entsprechend der vorliegenden Beschreibung ausgebildet sein. Der Portalarm kann weiterhin z.B. nur einseitig geführt und auf der anderen Seite gelagert, ungeführt oder freiragend sein. Weiterhin kann der Portalarm auch beidseitig geführt sein.
Der Bestückautomat kann zudem auch gemäß aller entsprechenden in der vorliegenden Beschreibung genannten Ausgestaltungsmöglichkeiten für die verschiedenen Modifikationen der hier ge- nannten Bestückautomaten ausgebildet sein.
Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:
Figur 1: Seitenansicht eines Bestückautomaten mit zwei abnehmbaren einseitig geführten Portalen Figur 2: Top-Ansicht des in Figur 1 gezeigten Bestückautomaten
Figur 3: Seitenansicht eines Bestückautomaten mit einem beidseitig geführten abnehmbaren Portal Figur 4: Alternative Ausgestaltungsform eines Bestückautomaten mit einem beidseitig geführten/gelagerten Portal
Figur 5: Top-Ansicht des in Figur 3 dargestellten Bestückautomaten Figur 6: Top-Ansicht des in Figur 5 dargestellten Bestückautomaten mit zwei zusätzlichen, einseitig geführten Portalen
Figur 7a bis Figur 7d:
Top-Ansichten von möglichen Ausgestaltungen eines Bestückautomaten durch die Verwendung verschiedener auswechselbarer Portaleinheiten.
Figur 1 zeigt einen Bestückautomaten 100 mit einer Basiseinheit 110 und zwei Trägerblöcken 120, 130. An den Trägerblö- cken ist jeweils eine Führungsschiene 124, 134 zum Führen von am Bestückautomaten 100 angebrachten Portalen befestigen. Weiterhin ist an den Trägerblöcken 120, 130 jeweils eine Magnetschiene 122, 132 angebracht, welche zum Antrieb von Portalen des Bestückautomaten 100 verwendet wird.
Der Bestückautomat 100 weist eine erste Portaluntereinheit 140 auf, welche in Figur 1 im linken Teil des Bestückautomaten 100 dargestellt ist. Die erste Portaluntereinheit 140, im Folgenden auch erstes Stummelportal 140 bezeichnet, weist ei- nen Bestückkopf 146 mit einer Saugpipette 147 zum Aufnehmen, Transportieren und Absetzen von Bauelementen 199 auf. Der Antrieb des ersten Stummelportals 140 erfolgt über eine Linear- Motor-Antriebseinheit 143, die an einem Portalkopf 142 des Stummelportals 140 angebracht ist und mit der linken Magnet- schiene 122 wechselwirkt. Der Portalkopf 142 ist mit dem Führungsschlitten 126 beispielsweise über eine Schraub- oder Klemmverbindung verbunden, so dass die genaue Führung des Stummelportals 140 bei einer Bewegung entlang dem Trägerblock 120 durch den Führungsschlitten 126 bewirkt wird.
Das erste Stummelportal 140 weist weiterhin einen Portal-Arm 144 auf, entlang dessen ein Bestückkopf 146 bewegbar ist. Im rechten Teil der Figur 1 ist eine zweite Portaluntereinheit 150 dargestellt, im Folgenden auch zweites Stummelportal 150 genannt, die wiederum einen Portalarm 154 und einen entlang des Portal-Arms 154 bewegbaren Bestückkopf 156 aufweist. Der Bestückkopf 156 umfasst einen Vakuumgreifer 157, der als
Saugpipette 157 ausgebildet ist und zur Aufnahme, zum Transport und zum Absetzen von zu bestückenden Bauelementen 199 ausgebildet ist. Die Führung des zweiten Stummelportals 150 erfolgt über den Führungsschlitten 136, welcher mit einem Portalkopf 152 des zweiten Stummelportals 150 über eine
Schraub- oder eine Klemmverbindung verbunden ist. Angetrieben wird das zweite Stummelportal 150 über eine mit dem Portalkopf 152 verbundene Linear-Antriebseinheit 153, die mit der rechten Magnetschiene 132 wechselwirkt.
Figur 1 zeigt weiterhin einen Leiterplatten- Transportmechanismus 190 zum Transport von Leiterplatten 180, 182. In der in Figur 1 dargestellten Konfiguration befindet sich eine erste Leiterplatte 180 unterhalb des Bestückkopfs 146 des ersten Stummelportals 140, während sich eine zweite Leiterplatte 182 unterhalb des Bestückkopfs 156 des zweiten Stummelportals 150 befindet. Die Leiterplatten 180, 182 tragen bereits einige elektronische Bauelemente 199, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht alle elektronischen Bau- elemente, die in Figur 1 dargestellt sind, auch explizit bezeichnet sind.
Die beiden Stummelportale 140, 150 bilden zwei Untereinheiten einer Portaleinheit mit zwei einseitig geführten Portalen ge- maß der vorangehenden Beschreibung. Die Portaleinheit im Sinne der vorstehenden Beschreibung wird also durch die beiden Stummelportale 140, 150 gemeinsam gebildet. Der Bestückbereich 189 ist dabei derjenige Bereich, in welchen es den Pipetten 147, 157 möglich ist, Bauelemente abzuholen oder abzulegen. Die Bestückköpfe 146, 156 und die Portalarme 144, 154 können so ausgestaltet sein, dass sich die jeweiligen Pipetten 147, 157 auch etwas über das Ende des jeweiligen Portal-Arms 144, 154 hinausbewegen lassen. In einer solchen Ausgestaltung kann sich in der Mitte des Bestückbereichs 189 in Figur 1 ein Überlappungsbereich ergeben, in welchem Bauelemente sowohl vom Bestückkopf 146 des ersten Stummelportals 140 als auch vom Bestückkopf 146 des zweiten Stummelportals 150 aufnehmen und/oder absetzen lassen.
Figur 2 zeigt den in Figur 1 dargestellten Bestückautomaten 100 in einer Ansicht von oben. Sich entsprechende Einheiten sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In Figur 2 weiterhin dargestellt sind Zuführbereiche 196, 198, in welchen die zu bestückenden Bauelemente bereitgestellt werden. Die Zuführbereiche 196, 198 können beispielsweise Zuführeinheiten zur Zufuhr von Bauelementen in Bauelement-Gurten (so genannte „Gurt-Feeder") umfassen. Weiterhin können die Zuführbereiche z.B. auch Bauelementzuführeinheiten aus so genannten Flächenmagazinen oder auch so genannte „Wafer-Feeder", beispielsweise zur Zufuhr von auf Folien aufgebrachten zersägten Halblei- ter-Wafern umfassen. Der Bestückbereich 189 erstreckt sich teilweise über die Zuführbereiche 196, 198, da der Bestückkopf zumindest in diese Bereiche zur Abholung von Bauelementen gelangen muss.
Weiterhin ist in Figur 2 ein erster Wechselbereich 123 inner- halb der Magnetschiene 122 auf den ersten Trägerblock 120 dargestellt. Im Wechselbereich 123 der Magnetschiene 122 können Magnetelemente der Magnetschiene 122 entnommen werden, z.B. vor einem Ausbau des ersten Stummelportals 140. Die entsprechenden Magnetelemente können später wieder eingesetzt werden, um so nach einem Einsetzen einer anderen Portaleinheit den gesamten Verfahrbereich der Magnetschiene 122 nutzen zu können. Auch die Magnetschiene 132 des zweiten Trägerblocks 130 weist einen Wechselbereich 33 auf, in welchem ent- sprechend der vorangegangenen Beschreibung ebenfalls Magnetelemente der Magnetschiene 132 entnommen werden können.
Anhand der Figuren 1 und 2 soll nun beispielhaft ein Ausbau der Portaleinheit, bestehend aus den Stummelportalen 140, 150 erläutert werden. Zuerst werden die Magnetelemente in den Wechselbereich 123, 133 der Magnetschienen 122, 132 entnommen. Dann werden die Stummelportale 140, 150 in die jeweiligen Wechselbereiche gefahren bzw. geschoben. Bei den in den Wechselbereichen 123, 133 befindlichen Stummelportalen 140,
150 werden dann jeweils die Portalköpfe 142, 152 von den entsprechenden Führungsschlitten 126, 136 gelöst (z.B. durch Lösen einer Schraub- und/oder Klemmverbindung) .
Danach können die Stummelportale 140, 150 einfach abgehoben werden, da durch den Wegfall der Magnetelemente in den Wechselbereichen 123, 133 nur noch geringe Magnetkräfte wirksam sind. Die Führungsschlitten 126, 136 verbleiben dabei auf den entsprechenden Führungsschienen 124, 134. Vor dem Abheben werden noch Medienverbindungen zwischen dem Bestückautomaten 100 und den Stummelportalen 140, 150 gelöst, die beispielsweise zur Stromversorgung, Signalzu- und/oder -abfuhr oder auch Pneumatikversorgung der Portaluntereinheiten verwendet werden. Solche Medienverbindungen sind aus Übersichtlich- keitsgründen in den Figuren 1 und 2 nicht dargestellt.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung des in Figur 1 und 2 dargestellten Bestückautomaten 100 mit einer alternativen Portaleinheit 160, die beidseitig geführt ist. Die Portalein- heit 160 weist einen Portal-Arm 164 und einen daran beweglichen Bestückkopf 166 mit einem Sauggreifer 167 auf. Die Führung des Portal-Arms 164 erfolgt zum einen über den am ersten Trägerblock 120 mittels der Führungsschiene 124 geführten Führungsschlitten 126, der mit einem linken Portalkopf 162 der Portaleinheit 160 verbunden ist, beispielsweise mittels einer Schraub- oder Klemmverbindung. Weiterhin wird der Portal-Arm 164 auf der anderen Seite durch den Führungsschlitten 136, der auf der Führungsschiene 134 und mit einem rechten Portalkopf 168 der Portaleinheit 160 verbunden ist (z.B. e- benfalls über eine Schraub- und/oder Klemmverbindung) , geführt.
Der Antrieb der Portaleinheit 160 erfolgt beidseitig mittels der Magnetschienen 122, 132, die an den beiden Trägerblöcken 120, 130 des Bestückautomaten angebracht sind. Zum Antrieb weist der Portal-Arm 160 eine linke Linearmotor- Antriebseinheit 163 auf, die am Portalkopf 162 befestigt ist. Weiterhin weist die Portaleinheit 160 eine rechte Linearmotor-Antriebseinheit 169 auf, die am rechten Portalkopf 168 befestigt ist. Mittels dieser beiden Antriebseinheiten erfolgt ein synchronisierter beidseitiger Antrieb des Portal- Arms 164, welcher eine relativ schnelle, sehr genaue Positio- nierung des Bestückkopfs 166 ermöglicht.
Zum Aus- bzw. Einbau der beidseitig geführten Portaleinheit 160 kann beispielsweise analog der vorangegangenen Beschreibung vorgegangen werden. Dabei wird der Ausbau wiederum z.B. durch Entfernen von Magnetelementen in den Wechselbereichen 133, 123 vorbereitet. Zur Entnahme der beidseitig geführten Portaleinheit 160 wird diese dann in den Wechselbereich gefahren und die Führungsschlitten 126, 136 von den Portalköpfen 162, 168 der beidseitig geführten Portaleinheit 160 ge- löst und danach das Portal abgehoben. Zu einem Einbau kann beispielweise entsprechend umgekehrt vorgegangen werden.
Figur 4 stellt eine alternative Ausgestaltung zu Figur 3 dar. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine beidseitig geführ- te/gelagerte Portaleinheit 170 dargestellt. Die Portaleinheit 170 weist wiederum einen Portal-Arm 174 auf, an welchem ein Bestückkopf 176 mit einem Sauggreifer 177 verschiebbar gelagert ist. Wie beim in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt der Antrieb der Portaleinheit 171 beidseitig über eine an einem linken Portalkopf 172 angebrachte linke Linearmotor-Antriebseinheit 173 und eine an einem rechten Portalkopf 178 angebrachte Linearmotor-Antriebseinheit 179. Im Gegensatz zum in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Portal- Arm 174 nur einseitig geführt und auf der anderen Seite nur gelagert (durch ein Auflager) . Der rechte Portalkopf 178 ist zur (einseitigen) Führung mit dem Führungsschlitten 136, der auf der Führungsschiene 134 des rechten Trägerblocks 130 läuft, verbunden. Auf der rechten Seite erfolgt eine Lagerung des Portal-Arms 174 mittels eines Gleitlagers 171, welches auf der Führungsschiene 124 läuft. Ein solches Auflager er- möglicht nicht nur eine Bewegung entlang der Führungsschiene, sondern auch senkrecht dazu (z.B. parallel zur Längsachse des Portalarms) .
Alternativ kann das Auflager auch beispielsweise mittels ei- ner Laufrolle oder eines Luftlagers ausgestaltet sein. Ein solches Auflager in Zusammenwirkung beispielsweise mit dem dargestellten Linear-Antrieb ermöglicht z.B. eine Längenveränderung des Portalarms 174 in gewissen Grenzen, beispielsweise eine thermische Ausdehnung oder Kontraktion des Portal- Arms 174 der Portaleinheit 170. Damit können beispielsweise im Betrieb entstehende Verspannungen und Verschleißerscheinungen reduziert werden.
Zum Abheben bzw. Aufsetzen der Portaleinheit 170 wird ent- sprechend der vorangegangenen Darstellung vorgegangen, wobei unter Umständen zusätzlich eine Montage/Demontage der Auflager-Einheit 171 durchgeführt werden muss.
Figur 5 stellt das in Figur 3 dargestellte Ausführungsbei- spiel in einer Ansicht von oben dar. Die jeweiligen Bezugszeichen in Figur 5 entsprechend demjenigen in den vorangegangen Zeichnungen.
Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Bestück- automaten 200. Der Bestückautomat 200 umfasst sowohl eine beidseitig geführte Portaleinheit 260, beispielsweise gemäß Figur 3 oder Figur 5 sowie zwei Stummelportale 240, 250 beispielsweise entsprechend den Figuren 1 und 2. Die Bezugszei- chen in Figur 6 entsprechen denjenigen in den Figuren 1 bis 5, wobei den lOOer-Zahlen der Bezugszeichen in den Figuren 1 bis 5 jeweils 200er-Zahlen in Figur 6 entsprechen.
Im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen weist der Bestückautomat 200 in Figur 6 einen so genannten Doppel-Leiterplattentransport, welcher aus vier Führungsschienen 290 bestehen, welche zwei nebeneinander liegende Spuren für zu bestückende Leiterplatten 280, 281, 282, 283 bilden. Die Zufuhr von zu bestückenden Bauelementen 299 erfolgt über seitlich am Bestückautomaten befindliche Zufuhrbereiche 296, 298, die gemäß den vorgenannten Zufuhrbereichen 196, 198 ausgestaltet sein können.
Die erste Portaleinheit 260 weist einen Portal-Arm 264 mit einem daran entlang bewegbaren Bestückkopf 266 auf. Die Führung des Portal-Arms 264 erfolgt über Führungsschlitten 227, 237, die jeweils lösbar mit Portalköpfen 262, 268, der Portaleinheit 260 verbunden sind und entlang der Führungsschie- nen 234, 224 beweglich sind. Der Antrieb des Portals erfolgt wiederum über Linearmotor-Antriebseinheiten 263, 269, die an den jeweiligen Portalköpfen 262 und 268 angebracht sind, und die Magnetschienen 232, 222.
Weiterhin weist der Bestückautomat 200 eine zweite Portaleinheit auf, die aus zwei Stummelportalen 240, 250 besteht. Beide Stummelportale 240, 250 weisen jeweils einen Portal-Arm 244, 254 auf, entlang dem jeweils ein Bestückkopf 256, 246 bewegbar ist. Die Führung der zwei Stummelportale erfolgt ü- ber (jeweils einen) Führungsschlitten 226, 236, die jeweils lösbar mit einem Portalkopf 252, 242 des jeweiligen Stummelportals 240, 250 verbunden sind, wobei die Führungsschlitten 226, 236, entlang der jeweiligen Führungsschiene 234, 224 geführt werden. Der Antrieb der Stummelportale 240, 250 erfolgt jeweils über eine Linear-Motor-Antriebseinheit 243, 253, die ebenfalls am Portalkopf 242, 252 des jeweiligen Stummelportals 240, 250 angebracht ist und eine Bewegung der jeweiligen Stummelportale 240, 250 entlang der entsprechenden Magnetschiene 232, 222 ermöglicht.
Der Bestückautomat 200 weist weiterhin zwei Wechselbereiche 225, 235, 223, 233 auf, wobei ein erster Wechselbereich 225, 235 der Magnetschienen 222, 232 zum Wechseln der beidseitig geführten Portaleinheit 260 vorgesehen ist. In diesem Wechselbereich 225, 235 können wiederum Magnetelemente der Magnetschiene 222, 232 entnommen werden, um die Abnahme des Por- tals 260 zu erleichtern. Die Vorgehensweise zur Abnahme und zum Anbringen der Portaleinheit 260 kann beispielsweise derjenigen entsprechen, wie sie in Bezug auf Figur 3 oder Figur 5 erläutert wurde. Weiterhin weist der Bestückautomat 200 einen zweiten Wechselbereich 223, 233 auf, der gemäß dem Wech- selbereich 123, 133, der Figuren 2 und 5 ausgestaltet ist.
Zum Auswechseln der zweiten Portaleinheit, bestehend aus den beiden Stummelportalen 240, 250 werden diese z.B. in durch Ausbau von Magnetteilen entsprechend vorbereiteten Wechselbereiche 223, 233 gefahren und beispielsweise gemäß der Be- Schreibung zu den Figuren 1 und 2 aus- bzw. eingebaut.
Figur 7 stellt verschiedene Modifikations- und Anpassungsmöglichkeiten des in Figur 6 dargestellten Bestückautomaten 200 dar .
Figur 7a zeigt den Bestückautomaten mit den Trägerblöcken 220, 230 entlang welcher die erste Portaleinheit 260 bewegbar ist, die einen Portal-Arm 264, zwei Portalköpfe 262, 268 und einen am Portal-Arm 264 geführten Bestückkopf umfasst. Die Bauelementezufuhr erfolgt aus den Zufuhrbereichen 296, 298. Die in Figur 7a dargestellte Modifikation eignet sich zum Beispiel zu einer hochgenauen Bestückung mit einer großen Anzahl von Bauelementen, da die beidseitig geführte Portaleinheit 260 eine hohe Genauigkeit aufweist und auf beide Zufuhr- bereicht 296, 298 zugreifen kann.
Bei der in Figur 7b dargestellten Modifikation des Bestückautomaten 200 wurde die beidseitig geführte Portaleinheit 260 durch eine zweite Portaleinheit, bestehend aus zwei nur einseitig geführten Stummelportalen 240, 250, ersetzt. Dabei weist das erste Stummelportal 240 einen Portalarm 244 mit einem daran geführten Bestückkopf 246 und einem Portalkopf 242 auf, mittels welchen das erste Stummelportal 240 am Trägerblock 220 geführt ist. Ebenso weist das zweite Stummelportal 250 einen Portal-Arm 254 mit einem daran geführten Bestückkopf 256 und einem Portalkopf 252 auf, mittels welchem das zweite Stummelportal 250 am Trägerblock 230 geführt ist. Die jeweils anderen Enden der Stummelportale 240, 250 sind derart freiragend ausgebildet, dass sie beim Betrieb aneinander vorbei bewegbar sind. Die anderen Bezugszeichen in Figur 7b entsprechen denjenigen in Figur 7a bzw. Figur 6.
Auch bei den folgenden Figuren 7c bis 7e werden jeweils für gleiche Einheiten auch die gleichen Bezugszeichen verwendet, so dass die Bezugszeichen der Figuren 6 und 7a bis 7e sich gegenseitig entsprechen.
Die in Figur 7b gezeigt Modifikation des Bestückautomaten 200 weist eine gegenüber der in Figur 7a dargestellten eine erhöhte Bestückleistung auf, da die beiden Stummelportale 240, 250 parallel und im Wesentlichen unabhängig voneinander bestücken können. Dabei bleibt eine hohe Bauelementvielfalt ge- währleistet, da beide Stummelportale 240, 250 auf beide Zufuhrbereiche 296, 298 zugreifen können. Die Genauigkeit der in Figur 7b gezeigten Modifikation ist im allgemeinen geringer als die in Figur 7a gezeigte, da die Stummelportale durch die einseitige Führung bei gleichen Bewegungsparametern (z.B. Verfahrgeschwindigkeit, Beschleunigung) eine geringere Genauigkeit bei der Bestückung aufweisen.
Figur 7c zeigt eine dritte Modifikation des Bestückautomaten 200, wobei der Bestückautomat neben der bereits in Figur 7a gezeigten beidseitig geführten Portaleinheit 260 eine weitere beidseitig geführte Portaleinheit 310 aufweist. Diese Portaleinheit kann entsprechend der ersten beidseitig geführten Portaleinheit 260 ausgestaltet sein. Im Vergleich zu Figur 7b weist die Modifikation des Bestückautomaten in Figur 7c, die ebenfalls zwei Bestückköpfe aufweist, eine höhere Genauigkeit bei geringerer Bauelementvielfalt auf, da jedes der beidseitig geführten Portale 260, 310 nur auf einen Bestückbereich zugreifen kann aber im allgemeinen eine genauere Positionierung der jeweiligen Bestückköpfe ermöglicht.
Figur 7d zeigt eine Modifikation des Bestückautomaten 200, wie sie z.B. bereits in Figur 6 dargestellt wurde. Gegenüber der Modifikation in Figur 7c weist der Bestückautomat 200 gemäß Figur 7d eine höhere Bestückleistung auf, da das zweite der beidseitig geführten Portale 310 in Figur 7c durch die zwei Stummelportale 240, 250 ersetzt wurden. Damit steht ein Bestückkopf mehr zum Bestücken zur Verfügung. Allerdings kann die Bestückung mittels der zwei Stummelportale 240, 250 gegenüber der mit der zweiten beidseitig geführten Portaleinheit 310 erfolgenden Bestückung üblicherweise nur mit geringerer Genauigkeit erfolgen.
In Figur 7e ist nun gegenüber der Modifikation in Figur 7d auch das erste beidseitig geführten Portal 206 durch eine weitere Portaleinheit mit zwei Stummelportalen 320, 330 ersetzt. Diese Variante des Bestückautomaten 200 weist die höchste Bestückleistung auf, da vier Bestückköpfe relativ un- abhängig voneinander ein oder mehrere im Bestückbereich befindliche Substrate bestücken können. Da jeweils zwei Stummelportale nur auf einen der Zufuhrbereich 296, 298 zugreifen können, ist dagegen die Bauelementvielfalt insbesondere gegenüber den Modifikationen, die in Figur 7a oder Figur 7b dargestellt sind, erniedrigt.
Durch die in Figur 6 sowie in Figur 7 dargestellten Ausgestaltungen des Bestückautomaten 200 wird eine sehr breite Variabilität bei der Anpassung des Bestückautomaten 200 an die verschiedensten Bestückbedingungen erreicht.
Insbesondere bei einer zusätzlichen variablen Ausgestaltung des Leiterplattentransports, der sowohl einen ein- als auch mehrspurigen Transport von einer oder mehreren Leiterplattensorten ermöglicht, ergibt sich eine breite Anpassbarkeit der vorstehend dargestellten Bestückautomaten an von außen gesetzte Bedingungen wie Genauigkeitsanforderungen, Zahl der parallel zu bestückenden Leiterplatten, erforderliche Be- stück-Geschwindigkeit, Bauelementvielfalt und/oder Positionier- bzw. Bestück-Genauigkeit in den verschiedensten Zusammensetzungen .

Claims

JPatentansprüche
1. Bestückautomat (100, 200) zum Bestücken von elektrischen und/oder optischen Bauteilen (199, 299) auf Substrate (180, 182, 280, 281, 282, 283), umfassend
- eine Basiseinheit, wobei die Basiseinheit einen ersten und einen zweiten längs gestreckten Träger (120, 130, 220, 230), welche im wesentlichen parallel ausgerichtet sind, und einen zwischen dem ersten und dem zweiten Trä- ger befindlichen Bestückbereich (189, 289) zur Bereitstellung mindestens eines mit elektrischen und/oder optischen Bauteilen zu bestückenden Substrats aufweist, und
- eine erste Portaleinheit (160, 260), die einen beidseitig geführten Portal-Arm (164, 264) und einen beweglich daran befestigten Bestückkopf (166, 266) zum Bestücken eines im Bestückbereich (189, 289) befindlichen Substrats aufweist, wobei der beidseitig geführte Portal-Arm (164, 264) in seinen jeweiligen Endbereichen an dem ersten und dem zweiten Träger (120, 130, 220, 230) geführt und/oder gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bestückautomat (100, 200) derart ausgebildet ist, dass die erste Portaleinheit (160, 260) gegen eine zweite Portaleinheit austauschbar ist, wobei die zweite Portaleinheit einen einseitig geführten Portal-Arm (144, 244) und einen beweglich daran befestigten Bestückkopf (146, 246) zum Bestücken eines im Bestückbereich befindlichen Substrats umfasst und der einseitig geführte Portal-Arm (144, 244) in einem Endbereich am ersten Träger (120, 220) geführt ist.
2. Bestückautomat (100, 200) zum Bestücken von elektrischen und/oder optischen Bauteilen (199, 299) auf Substra- te(180, 182, 280, 281, 282, 283), umfassend - eine Basiseinheit, wobei die Basiseinheit einen ersten und einen zweiten längs gestreckten Träger (120, 130, 220, 230), welche im wesentlichen parallel ausgerichtet sind, und einen zwischen dem ersten und dem zweiten Trä- ger befindlichen Bestückbereich (189, 289) zur Bereitstellung mindestens eines mit elektrischen und/oder optischen Bauteilen zu bestückenden Substrats aufweist, und
- eine zweite Portaleinheit, die einen einseitig geführten Portal-Arm (144, 244) und einen beweglich daran be- festigten Bestückkopf (146, 246) zum Bestücken eines im Bestückbereich (189, 289) befindlichen Substrats aufweist, wobei der einseitig geführte Portal-Arm (144, 244) in einem Endbereich am ersten Träger (120, 220) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bestückautomat derart ausgebildet ist, dass die zweite Portaleinheit gegen eine erste Portaleinheit (160, 260) austauschbar ist, wobei die erste Portaleinheit (160, 260) einen beidseitig geführten Portal-Arm (164, 264) und einen beweglich daran befestigten Bestückkopf (166, 266) zum Bestücken eines im Bestückbereich befindlichen Substrats umfasst und der beidseitig geführte Portal-Arm (164, 264) in seinen jeweiligen Endbereichen an dem ersten und dem zweiten Trä- ger (120, 130, 220, 230) geführt und/oder gelagert ist.
3. Bestückautomat nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Portaleinheit einen zweiten einseitig ge- führten Portal-Arm (154, 254) und einen beweglich daran befestigten Bestückkopf (156, 256) zum Bestücken eines im Bestückbereich (189, 289) befindlichen Substrats aufweist, wobei der zweite einseitig geführte Portal-Arm (154, 254) in einem Endbereich am zweiten Träger (130, 230 , 220 , 230 ) geführt ist .
4. Bestückautomat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden einseitig geführten Portal-Arme (144,
154, 244, 254) der zweiten Portaleinheit derart ausgebildet sind, dass sie im Verlauf einer durch die jeweiligen Träger (120, 130, 220, 230) geführten Bewegung aneinander vorbei bewegbar sind.
5. Bestückautomat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Träger (120, 220) eine erste Führungsschiene (124, 224) mit einem darauf verschiebbaren ersten Führungsschlitten (126, 226) und der zweite Träger (130, 230) eine zweite Führungsschiene (134, 234) mit einem darauf verschiebbaren zweiten Führungsschlitten (136, 236) umfasst.
6. Bestückautomat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Führungsschlitten (126, 136, 226, 236) jeweils mit dem beidseitig geführten Portal-Arm (164, 264) der ersten Portaleinheit (160, 260) lösbar verbindbar sind.
7. Bestückautomat nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der einseitig geführte Portalarm (144, 244) der zweiten Portaleinheit mit dem ersten Führungsschlitten (126, 226) und/oder der zweite einseitig geführte Portalarm (154, 254) der zweiten Portaleinheit mit dem zweiten Führungsschlitten (136, 236) lösbar verbindbar ist .
8. Bestückautomat nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antrieb der jeweiligen Portalarme die mit dem jeweiligen Portalarm verbundenen Führungsschlitten (126, 136, 226, 236) erfolgt.
9. Bestückautomat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Träger (120, 220) eine erste Magnetschiene (122, 222) und der zweite Träger (130, 230) eine zweite Magnetschiene (132, 232) umfasst.
10. Bestückautomat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Portaleinheit (160, 260) zwei in den jeweiligen Endbereichen des beidseitig geführten Portal- Arms angebrachten Linear-Antriebseinheiten (163, 169, 263, 269) aufweist und dass der Antrieb der ersten Portaleinheit (160, 260) über die Wechselwirkung dieser Linear-Antriebseinheiten (163, 169, 263, 269) mit der ersten und zweiten Magnetschiene (122, 222, 132, 232) erfolgt.
11. Bestückautomat nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des einseitig geführten Portalarms (144, 244) der zweiten Portaleinheit über die Wechselwirkung einer in dem Endbereich des einseitig geführten Portal- Arms angebrachten Linear-Antriebseinheit (143, 243) mit der ersten Magnetschiene (122, 222) erfolgt, und/oder dass der Antrieb des zweiten einseitig geführten Portalarms (154, 254) der zweiten Portaleinheit über die Wechselwirkung einer in dem Endbereich des zweiten einseitig geführten Portal-Arms angebrachten Linear- Antriebseinheit (153, 253) mit der zweiten Magnetschiene (132, 232) erfolgt.
12. Bestückautomat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem erste Träger eine erste Schnittstelle zur Me- dienversorgung und dem zweiten Träger eine zweite
Schnittstelle zur Medienversorgung zugeordnet ist, wobei jede der Schnittstellen zur Medienversorgung
- zur elektrischen Energieversorgung einer Portaleinheit,
- zur Zu- und/oder Ableitung von Steuersignalen zu und von einer Portaleinheit,
- zur Zu- und Ableitung von Kühlungsmedien zu und von einer Portaleinheit und/oder
- zur Pneumatik- oder Hydraulik-Versorgung einer Portaleinheit ausgebildet ist.
13 . Bestückautomat nach Anspruch 12 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Medienversorgung der erste Portaleinheit (160, 260) über die erste und/oder die zweite Schnittstelle zur Medienversorgung erfolgt, und/oder dass eine Medienversorgung des einseitig geführten Portalarms (144, 244) der zweiten Portaleinheit über die erste Schnittstelle zur Medienversorgung erfolgt, und/oder dass eine Medienversorgung des zweiten einseitig geführten Portalarms (154, 254) der zweiten Portaleinheit über die zweite Schnittstelle zur Medienversorgung erfolgt.
14. Bestückautomat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Träger (120, 220) ein erstes Bewegungs- Kontrollelement und der zweiten Träger (130, 230) ein zweites Bewegungs-Kontrollelement umfasst.
15. Bestückautomat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewegungskontrolle der erste Portaleinheit (160, 260) mittels des ersten und/oder des zweite Bewe- gungs-Kontrollelements erfolgt, und/oder dass eine Bewegungskontrolle des einseitig geführten Portalarms (144, 244) der zweiten Portaleinheit mittels des ersten Bewegungs-Kontrollelements erfolgt, und/oder dass eine Bewegungskontrolle des zweiten einseitig geführten Portalarms (154, 254) der zweiten Portaleinheit mittels des zweiten Bewegungs-Kontrollelements erfolgt.
16. Bestückautomat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass der Bestückautomat eine dritte Portaleinheit (310) umfasst, wobei die dritte Portaleinheit einen weiteren beidseitig geführten Portal-Arm und einen beweglich daran befestigten Bestückkopf zum Bestücken eines im Bestückbereich befindlichen Substrats aufweist, wobei der weitere beidseitig geführte Portal-Arm in seinen jeweiligen Endbereichen an dem ersten und dem zweiten Träger (220, 230) geführt und/oder gelagert ist, oder
- dass der Bestückautomat eine vierte Portaleinheit umfasst, wobei die vierte Portaleinheit einen weiteren einseitig geführten Portal-Arm (320) und einen beweglich daran befestigten Bestückkopf zum Bestücken eines im Be- Stückbereich befindlichen Substrats aufweist, wobei der weitere einseitig geführte Portal-Arm (320) in einem Endbereich am ersten Träger (220) geführt ist.
17. Bestückautomat nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Bestückautomat derart ausgebildet ist, dass die dritte (310) und die vierte Portaleinheit gegeneinander austauschbar sind.
18. Bestückautomat nach einem der Ansprüche 16 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Portaleinheit einen zweiten weiteren einseitig geführten Portal-Arm (330) und einen beweglich daran befestigten Bestückkopf zum Bestücken eines im Bestückbereich befindlichen Substrats aufweist, wobei der zweite weitere einseitig geführte Portal-Arm (330) in einem Endbereich am zweiten Träger (230) geführt ist.
19. Bestückautomat nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden weiteren einseitig geführten Portal-Arme der vierten Portaleinheit (320, 330) derart ausgebildet sind, dass sie bei einer mittels der jeweiligen Träger (220, 230) geführten Bewegung aneinander vorbei bewegbar sind,
20. Bestückautomat nach einem Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten Führungsschiene (220) ein darauf verschiebbar weiterer erster Führungsschlitten (227) und auf der zweiten Führungsschiene (230) ein darauf verschiebbarer weiterer zweiter Führungsschlitten (237) angebracht i st .
21. Bestückautomat nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere erste und der weitere zweite Führungsschlitten (227 , 237) jeweils mit dem beidseitig geführten Portal-Arm der dritten Portaleinheit lösbar verbindbar sind, und/oder dass der weitere einseitig geführte Portalarm (320) der vierten Portaleinheit mit dem weiteren ersten Führungsschlitten (227) und/oder der zweite weitere einseitig geführte Portalarm (330) der vierten Portaleinheit mit dem weiteren zweiten Führungsschlitten (237) lösbar verbindbar ist.
22. Bestückautomat nach einem Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Portaleinheit (310) zwei in den jeweiligen Endbereichen des beidseitig geführten Portal-Arms angebrachten Linear-Antriebseinheiten aufweist und dass der Antrieb der dritten Portaleinheit über die Wechselwirkung dieser Linear-Antriebseinheiten mit der ersten und zweiten Magnetschiene (222, 232) erfolgt.
23. Bestückautomat nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des weiteren einseitig geführten Portalarms (320) der vierten Portaleinheit über die Wechselwirkung einer in dem Endbereich des weiteren einseitig geführten Portal-Arms angebrachten Linear-Antriebseinheit mit der ersten Magnetschiene (222) erfolgt, und/oder dass der Antrieb des zweiten weiteren einseitig geführten Portalarms (330) der vierten Portaleinheit über die Wechselwirkung einer in dem Endbereich des zweiten weiteren einseitig geführten Portal-Arms angebrachten Linear- Antriebseinheit mit der zweiten Magnetschiene (232) erfolgt.
24. Bestückautomat nach Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewegungskontrolle der dritten Portaleinheit (310) mittels des ersten und/oder des zweite Bewegungs- Kontrollelements erfolgt, und/oder dass eine Bewegungskontrolle des weiteren einseitig ge- führten Portalarms (320) der vierten Portaleinheit mittels des ersten Bewegungs-Kontrollelements erfolgt, und/oder dass eine Bewegungskontrolle des zweiten weiteren einseitig geführten Portalarms (330) der vierten Portaleinheit mittels des zweiten Bewegungs-Kontrollelements erfolgt.
25. Bestückautomat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Träger (120, 130, 220, 230) jeweils mindestens einen Wechselbereich (123, 133, 223, 233, 225, 235) aufweisen, in welche die erste, die zweite, die dritte und/oder die vierte Portaleinheit zum Auswechseln bewegt werden oder bewegbar sind.
26. Bestückautomat nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass in den Wechselbereichen (123, 133, 223, 233, 225, 235) Teile der Magnetschienen (122, 132, 222, 232) aus- und einbaubar sind.
27. Bestückautomat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der in den vorstehenden Ansprüchen genannten Portal-Arme jeweils eine elektronische Speichereinheit umfasst, wobei in der Speichereinheit eines Portal-Arms eine Information über die Konfiguration des Portal-Arms gespeichert oder speicherbar ist.
28. Bestückautomat nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Information über die Konfiguration eines Portal- Arms - eine Identifikations-Kennung des Portalarms,
- eine Information über Anzahl und/oder Position von Führungselementen des Portal-Arms,
- eine Information über die Geometrie des Portal-Arms,
- eine Information über einen oder mehrere am Portal-Arm befindliche Bestückköpfe und/oder
- eine Information über eine oder mehrere mit dem Portal- Arm verbundene optische Sensoren umfasst.
29. Bestückautomaten-System zum Bestücken von Substraten (180, 182, 280, 281, 282, 283) mit elektrischen und/oder optischen Bauteilen (199, 299), umfassend
- eine Basiseinheit, wobei die Basiseinheit einen ersten und einen zweiten längs gestreckten Träger (120, 130, 220, 230), welche im wesentlichen parallel ausgerichtet sind, und einen zwischen dem ersten und dem zweiten Träger befindlichen Bestückbereich (189, 289) zur Bereitstellung mindestens eines mit elektrischen und/oder optischen Bauteilen zu bestückenden Substrats aufweist, und
- eine erste Portaleinheit (160, 260), die einen beidsei- tig geführten Portal-Arm (164, 264) und einen beweglich daran befestigten Bestückkopf (166, 266) zum Bestücken eines im Bestückbereich befindlichen Substrats aufweist, wobei der beidseitig geführte Portal-Arm (164, 264) in seinen jeweiligen Endbereichen an dem ersten und dem zweiten Träger (120, 130, 220, 230) geführt und/oder gelagert ist, und
- eine zweite Portaleinheit, die einen einseitig geführten Portal-Arm (144, 244) und einen beweglich daran be- festigten Bestückkopf (146, 246) zum Bestücken eines im
Bestückbereich befindlichen Substrats aufweist, wobei der einseitig geführte Portal-Arm (144, 244) in einem Endbereich am ersten Träger (120, 220) geführt ist, und
- wobei die erste Portaleinheit und die zweite Portalein- heit gegeneinander austauschbar sind.
30. Bestückautomaten-System nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet,
- dass das Bestückautomaten-System eine dritte Portalein- heit (310) umfasst, wobei die dritte Portaleinheit (310) einen weiteren beidseitig geführten Portal-Arm und einen beweglich daran befestigten Bestückkopf zum Bestücken eines im Bestückbereich befindlichen Substrats aufweist, wobei der weitere beidseitig geführte Portal-Arm in sei- nen jeweiligen Endbereichen an dem ersten und dem zweiten Träger (220, 230) geführt und/oder gelagert ist, und
- dass das Bestückautomaten-System eine vierte Portaleinheit umfasst, wobei die vierte Portaleinheit einen weiteren einseitig geführten Portal-Arm (320) und einen beweg- lieh daran befestigten Bestückkopf zum Bestücken eines im Bestückbereich befindlichen Substrats aufweist, wobei der weitere einseitig geführte Portal-Arm in einem Endbereich am ersten Träger (220) geführt ist, wobei die dritte und die vierte Portaleinheit gegeneinan- der austauschbar sind.
31. Bestückautomaten-System nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestückautomaten-System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 28 ausgestaltet ist.
32. Verfahren zur Umrüstung eines Bestückautomaten (100, 200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 28, wobei der Bestückau- tomat mit der ersten (260, 260) oder dritten Portaleinheit (310) ausgerüstet ist, bestehend aus den Schritten: a.) Bewegen der ersten oder dritten Portaleinheit in einen Wechselbereich (123, 133, 223, 233, 225, 235) des ersten und zweiten Trägers (120, 130, 220, 230), b.) Lösen von Medien-Verbindungen zwischen der ersten o- der dritten Portaleinheit (160, 260, 310) und Medien- Schnittstellen der Basiseinheit, c.) Lösen der Verbindung zwischen Führungselementen (126, 136, 226, 236, 227, 237) des ersten und zweiten Trägers (120, 130, 220, 230) und dem beidseitig geführten Portal- Arm (164, 264) der ersten oder dritten Portaleinheit (160, 260, 310), d.) Entfernen der ersten oder dritten Portaleinheit (160, 260, 310) und Aufsetzten der zweiten beziehungsweise vierten Portaleinheit in den Wechselbereich (123, 133, 223, 233, 225, 235), e.) Fixieren jeweils eines der Führungselemente (126, 136, 226, 236, 227, 237) des ersten und zweiten Trägers (120, 130, 220, 230) an jeweils einem der einseitig ge- führten Portal-Arme (144, 154, 244, 254) der zweiten Portaleinheit beziehungsweise an jeweils einem der einseitig geführten Portal-Arme der vierten Portaleinheit, f.) Herstellung von Medien-Verbindungen zwischen jeweils einem Portalarm (144, 154, 244, 254) der zweiten bezie- hungsweise vierten Portaleinheit und jeweils einer der Medien-Schnittstellen der Basiseinheit.
33. Verfahren zur Umrüstung eines Bestückautomaten (100, 200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 28, wobei der Bestückautomat mit der zweiten oder vierten Portaleinheit ausgerüstet ist, bestehend aus den Schritten: a.) Bewegen der zweiten oder vierten Portaleinheit in einen Wechselbereich (123, 133, 223, 233, 225, 235) des ersten und zweiten Trägers (120, 130, 220, 230), b.) Lösen von Medien-Verbindungen zwischen der zweiten oder vierten Portaleinheit und Medien-Schnittstellen der
Basiseinheit, c.) Lösen der Verbindung zwischen Führungselementen (126, 136, 226, 236, 227, 237) des ersten und zweiten Trägers
(120, 130, 220, 230) und zwei einseitig geführten Portal- Armen (144, 154, 244, 254) der zweiten oder vierten Portaleinheit, d.) Entfernen der zweiten oder vierten Portaleinheit und Aufsetzten der ersten oder dritten Portaleinheit (160,
260, 310) in den Wechselbereich (123, 133, 223, 233, 225,
235), e.) Fixieren der Führungselemente (126, 136, 226, 236,
227, 237) des ersten und zweiten Trägers (120, 130, 220, 230) an dem zweiseitig geführten Portal-Arm (164, 264) der ersten Portaleinheit (160, 260) beziehungsweise der dritten Portaleinheit (310), f.) Herstellung von Medien-Verbindungen zwischen der ersten oder dritten Portaleinheit (160, 260, 310) und den Medien-Schnittstellen der Basiseinheit.
34. Verfahren nach Anspruch 32 oder 33 dadurch gekennzeichnet, dass vor Schritt a) innerhalb des Wechselbereichs (123, 133, 223, 233, 225, 235) Magnetelemente aus einer ersten Magnetschiene (122, 222) des ersten Trägers (120, 220) und aus einer zweiten Magnetschiene (132, 232) des zweiten Trägers (130, 230) entnommen werden, und nach Schritte f.) die jeweiligen Magnetelemente wieder in die jeweiligen Magnetschienen eingesetzt werden.
35. Bestückautomat (100, 200) zum Bestücken von elektrischen und/oder optischen Bauteilen (199, 299) auf Substrate (180, 182, 280, 281, 282, 283), umfassend
- eine Basiseinheit, wobei die Basiseinheit einen längs gestreckten Träger (120, 130, 220, 230) und einen Bestückbereich (189, 289) zur Bereitstellung mindestens eines mit elektrischen und/oder optischen Bauteilen zu be- stückenden Substrats aufweist, und
- eine Portaleinheit die einen Portal-Arm (144, 154, 164, 174, 244, 254, 264) und einen beweglich daran befestigten Bestückkopf (146, 156, 166, 176, 246, 256, 266) zum Bestücken eines im Bestückbereich befindlichen Substrats umfasst, wobei der Portal-Arm (144, 154, 164, 174, 244, 254, 264) in einem Endbereichen an dem Träger (120, 130, 220, 230) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Portaleinheit abnehmbar ausbildet ist, und dass der Träger (120, 130, 220, 230) einen Wechselbereich (123, 133, 223, 233, 225, 235) aufweist, in welche die Portaleinheit zum Abnehmen bewegbar ist oder bewegt wird.
36. Bestückautomat nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (120, 130, 220, 230) und/oder der Wechselbereich (123, 133, 223, 233, 225, 235) derart ausgebildet sind, dass mit dem Träger (120, 130, 220, 230) verbundene Teile eines Antriebsmechanismus für die Por- taleinheit und/oder mit dem Träger (120, 130, 220, 230) verbundene Teile von Führungselementen für die Portaleinheit zum Abnehmen der Portaleinheit reversibel veränderbar sind oder verändert werden.
37. Bestückautomat nach Anspruch 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Portalarm (144, 154, 244, 254) der Portaleinheit in einem zweiten Endbereich ungeführt, insbesondere frei- ragend, ausgebildet ist.
38. Bestückautomat nach einem der Ansprüche 35 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass der Bestückautomat weiterhin gemäß einem der Ansprü- che 1 bis 28 ausgebildet ist.
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