專利名稱：用元件裝配基板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用元件裝配基板的方法。
用元件裝配基板特別是印制電路板時(shí)，用裝配頭把元件從供料單元取出，然后由裝配頭擺放到所述基板上的指定位置。為了達(dá)到高的裝配效率(每單位時(shí)間裝配的基板)，應(yīng)當(dāng)在每單位時(shí)間內(nèi)把盡可能多的元件擺放到基板上。
為此，由WO 98/37744已知一種生產(chǎn)電路組件的裝置，它在中心區(qū)有兩個(gè)緊密鄰接的、平行延伸的縱向直線導(dǎo)軌，小車可以在其上行駛。這些小車具有彼此向外單端固定的裝配頭的橫向載體。從而得到兩個(gè)分開的、可以互相獨(dú)立地操縱的加工部位。由此可以達(dá)到高的裝配效率。
為了達(dá)到更高的裝配效率，把自動(dòng)裝配機(jī)編排成作業(yè)線。此處不同的自動(dòng)裝配機(jī)有不同元件類型的儲(chǔ)備，并且可以對有關(guān)的元件種類特殊地構(gòu)成。此處不同的自動(dòng)裝配機(jī)有特定的時(shí)間響應(yīng)特性，它們包括從供料單元提取元件需要的時(shí)間、向基板上所希望的位置輸送所需要的時(shí)間和把元件擺放到基板上所需要的時(shí)間。對于所有相同類型的自動(dòng)裝配機(jī)，這些時(shí)間響應(yīng)特性被看作是一級近似地相同的。借助于這些近似的時(shí)間響應(yīng)特性編制裝配程序，裝配程序把裝配頭的行程優(yōu)化，使得在盡可能短的時(shí)間可以擺放盡可能多的元件。
但是這種所謂的裝配優(yōu)化沒有考慮自動(dòng)裝配機(jī)的實(shí)際時(shí)間響應(yīng)特性。由此出現(xiàn)作業(yè)線上個(gè)別的裝配位置不能充分發(fā)揮作用。此外可能在裝配線上出現(xiàn)不可預(yù)見的中斷，如未準(zhǔn)時(shí)補(bǔ)充元件以及因損壞失靈的傳輸器，裝配頭或者整個(gè)工作臺(tái)失靈等。這些情況下盡管只有一個(gè)工作臺(tái)有故障也會(huì)使整個(gè)作業(yè)線拋錨。本發(fā)明的任務(wù)是通過利用多個(gè)裝配位置提高裝配效率。
根據(jù)本發(fā)明所述任務(wù)通過具有權(quán)利要求1的特征的方法完成。
通過根據(jù)本發(fā)明的方法在工作時(shí)監(jiān)控裝配程序，并且在出現(xiàn)瓶頸時(shí)使用改善了的裝配程序。通過依據(jù)裝配頭的真實(shí)時(shí)間響應(yīng)特性不斷地對裝配程序的調(diào)整，不僅可以考慮機(jī)器的真實(shí)時(shí)間響應(yīng)特性，也在出現(xiàn)預(yù)料外的故障時(shí)可以進(jìn)行作業(yè)線的應(yīng)急操作。
在實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求2的方法中，重新檢驗(yàn)確定的裝配程序，其中測量裝配過程實(shí)際需要的時(shí)間。由此檢驗(yàn)，是否起初僅理論地確定的裝配效率改善也實(shí)際地達(dá)到了。如果裝配頭的實(shí)際特性與理論的特性差距很大，以此可以通過縮短時(shí)間的目標(biāo)在實(shí)際上避免在不斷地延長時(shí)間。
以優(yōu)越的方式根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法把裝配位置的真實(shí)時(shí)間響應(yīng)特性與理論設(shè)定的模型進(jìn)行比較。如果真實(shí)的時(shí)間響應(yīng)特性偏離理論的時(shí)間響應(yīng)特性，就對真實(shí)的時(shí)間響應(yīng)特性加以考慮，確定一個(gè)改善的程序并且用于后面的裝配過程。
所述方法既可以按照權(quán)利要求4用于其中至少設(shè)置兩個(gè)裝配位置的自動(dòng)裝配機(jī)，也可以按照權(quán)利要求5用于其中串連地安置多個(gè)自動(dòng)裝配機(jī)的作業(yè)線中。
為了檢驗(yàn)什么元件是通過什么機(jī)器放置的，根據(jù)權(quán)利要求6有利地提出，把關(guān)于在各個(gè)裝配位置裝配的元件的信息儲(chǔ)存在基板上。
根據(jù)權(quán)利要求8通過給操作人員的信息指示，以優(yōu)選的方式確保也實(shí)現(xiàn)通過重新設(shè)置供料單元得到的裝配效率改善。
借助于附圖中所示的實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明。其中

圖1是由三個(gè)各有兩個(gè)裝配位置的自動(dòng)裝配機(jī)的作業(yè)線的俯視示意圖，圖2是根據(jù)圖1的裝置的控制回路，和圖3是所述方法運(yùn)行用的結(jié)構(gòu)程序圖。
圖1表示由三個(gè)自動(dòng)裝配機(jī)1、7、8組成的一個(gè)作業(yè)線的俯視示意圖，其中各個(gè)自動(dòng)裝配機(jī)1、7、8各有兩個(gè)裝配位置6、17。自動(dòng)裝配機(jī)1、7、8的工作方式在此借助于在最左邊的第一自動(dòng)裝配機(jī)舉例性表示。其它自動(dòng)裝配機(jī)的工作方式是相應(yīng)的。借助于第一自動(dòng)裝配機(jī)用元件3裝配基板2、特別是印制電路板。為此裝配頭6從供料單元5取出元件3，把元件3移動(dòng)到基板2上方的安放位置，然后把元件3放到基板2上的指定位置上。在圖1中在此把裝配頭4表示為所謂的轉(zhuǎn)塔頭，它沿其周邊有數(shù)個(gè)吸管15，所述吸管用真空把元件3吸持在裝配頭4上。
為了運(yùn)動(dòng)裝配頭4，平行于基板2的表面設(shè)置一個(gè)第一導(dǎo)軌11，一個(gè)第一滑塊12在其上運(yùn)動(dòng)，以及一個(gè)固定在第一滑塊12上的第二導(dǎo)軌13，一個(gè)第二滑塊14在其上運(yùn)動(dòng)。裝配頭4與第二滑塊14連接，裝配頭因此可以到達(dá)基板2上每個(gè)位置以及供料單元5的位置。這種裝配頭4可以到達(dá)的區(qū)域在下文稱作第一裝配位置6。
裝配頭4的運(yùn)動(dòng)由第一控制單元16控制。另外，在第一自動(dòng)裝配機(jī)1上設(shè)置一個(gè)有完全相同結(jié)構(gòu)的第二裝配位置17，以此可以平行地加工兩個(gè)基板2。在此既可以完全相同地裝配兩個(gè)基板2，以便接著往下輸送，也可以設(shè)計(jì)成，基板2通過這兩個(gè)裝配位置6、17，并且在這兩個(gè)位置用一般地不同的元件3進(jìn)行裝配。在借助于第一自動(dòng)裝配機(jī)1把一定數(shù)量的幾種元件例如放置進(jìn)第一裝配的基板區(qū)20之后，基板由傳輸裝置10向右朝第二自動(dòng)裝配機(jī)7繼續(xù)輸送。在第二裝配機(jī)7處設(shè)有另一個(gè)裝配位置，其中現(xiàn)在例如裝配另一個(gè)基板區(qū)21。第二自動(dòng)裝配機(jī)7在此由第二控制單元22控制。附加地示出一個(gè)有第三控制單元23的第三自動(dòng)裝配機(jī)8，其功能是相應(yīng)的。第一控制單元16、第二控制單元22和第三控制單元23與一個(gè)作業(yè)線控制單元24連接。當(dāng)然可以在作業(yè)線中設(shè)置其它的自動(dòng)裝配機(jī)。另外也可以設(shè)置含有例如其它裝配頭取代轉(zhuǎn)塔式裝配頭的自動(dòng)裝配機(jī)，例如只有一個(gè)吸管15的裝配頭。在圖1中示出自動(dòng)裝配機(jī)1、7、8，它們可以同時(shí)在兩個(gè)相鄰安排的輸送裝置10中工作，由此在最小的位置要求下同時(shí)地加工盡可能多的基板2。
附加地，裝配頭4的裝配區(qū)域6伸展到處于第二輸送裝置中的基板2`上。由此裝配頭4可以用來自供料裝置5`的元件裝配處在這里的基板2`，同時(shí)另一個(gè)裝配頭4`可以從另一個(gè)供料裝置5`取出元件。這種情況下根據(jù)本發(fā)明的方法可以用于確定裝配頭4和另一個(gè)裝配頭4`在兩個(gè)裝配位置上的裝配位置。
圖2中所示是根據(jù)圖1的裝置的控制回路。此處第一控制單元16第二控制單元22和第三控制單元23分別有一個(gè)控制器30、33、36、一個(gè)控制對象31、34、37和一個(gè)監(jiān)視器32、35、38。假如現(xiàn)在例如第一控制單元的監(jiān)視器32確定，加在兩個(gè)裝配位置6、17的滿負(fù)荷大小不同，那么第一控制單元的控制器30就負(fù)責(zé)向調(diào)節(jié)目標(biāo)31發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)。此處，所述信號(hào)包含改變了的裝配程序，它把被裝配的元件與裝配位置相互分配。對于整個(gè)作業(yè)線的裝配效率，設(shè)有一個(gè)作業(yè)線控制單元40的的監(jiān)視器，它將其信息傳遞到所述作業(yè)線控制單元的一個(gè)調(diào)節(jié)器39。所述調(diào)節(jié)器39使得產(chǎn)生使用一個(gè)其中考慮到作業(yè)線控制單元的監(jiān)視器40的信息的、已被改善的裝配程序。
借助于圖3的結(jié)構(gòu)程序圖現(xiàn)在說明根據(jù)本發(fā)明的方法。其中首先借助于自動(dòng)裝配機(jī)1、7、8的理論時(shí)間響應(yīng)特性建立一個(gè)理論的模型。如果現(xiàn)在要用確定的幾種元件的一定量的元件裝配基板，從而借助于所述的理論模型把各個(gè)元件、元件的種類和把元件應(yīng)當(dāng)放置在所述基板上的各個(gè)位置整理成一個(gè)裝配程序，所述程序盡可能理想地利用不同的裝配位置6、17，以在盡可能短的時(shí)間內(nèi)裝配盡可能多的基板2。其中還規(guī)定，應(yīng)當(dāng)什么元件2必須在各自分屬于自動(dòng)裝配機(jī)1、7、8的供料單元5中保持儲(chǔ)備。
在使用所述程序時(shí)，測量實(shí)際達(dá)到的裝配效率。一般地自動(dòng)裝配機(jī)1、7、8的真實(shí)時(shí)間響應(yīng)特性偏離理論的時(shí)間響應(yīng)特性。借助于監(jiān)視器32、35、38、40測量所述的偏離，然后產(chǎn)生一個(gè)適應(yīng)的作業(yè)線理論模型。所述適應(yīng)的理論模型現(xiàn)在一般地又導(dǎo)致一個(gè)調(diào)整了的裝配程序，其中考慮到了各個(gè)自動(dòng)裝配機(jī)1、7、8的實(shí)際時(shí)間響應(yīng)特性?，F(xiàn)在用這個(gè)導(dǎo)致較高裝配效率的調(diào)整了的裝配程序。為了變換受裝配的元件和裝配位置6、17之間的編排，要求在不同的自動(dòng)裝配機(jī)1、7、8的各個(gè)供料單元5中多次地存放元件3，從而可以變換所述的編排。如果由于元件多種多樣而不能夠進(jìn)行這樣地多次存放元件3，就指示作業(yè)線的操作者，通過變更元件可以提高裝配效率。操作者隨之可以用手進(jìn)行配備，從而得到較好的結(jié)果。
為了質(zhì)量控制(“回溯能力(retraceability)”)以后可以對哪個(gè)自動(dòng)裝配機(jī)1、7、8實(shí)際裝配了什么元件3進(jìn)行檢驗(yàn)，提出各個(gè)基板2含有信息存儲(chǔ)器41，在其中通過每個(gè)單個(gè)自動(dòng)裝配機(jī)1、7、8儲(chǔ)存進(jìn)什么樣的元件3曾是在這個(gè)具體的自動(dòng)裝配機(jī)中裝配的。這里可以用一種無線地寫入和讀出的(所謂的“TAG”)自成一體的存儲(chǔ)單元用作信息儲(chǔ)存器41。
如果在一個(gè)裝配位置6、17上的供料單元5失靈，作業(yè)線控制單元的調(diào)節(jié)器39就讓通過所述失靈的供料單元5本來饋送的元件3的裝配內(nèi)容由另一個(gè)裝配位置6、17的另一個(gè)裝配頭4接管。如果整個(gè)自動(dòng)裝配機(jī)1、7、8失靈，這個(gè)自動(dòng)裝配機(jī)的全部裝配內(nèi)容就由另一個(gè)自動(dòng)裝配機(jī)接管。
權(quán)利要求
1.用元件(3)裝配基板(2)的方法，其中，-把各個(gè)基板在至少兩個(gè)裝置位置(6、17)上進(jìn)行裝配，其中，各借助于裝配頭(4)把元件(3)從供料單元(5)取出，并且放置在各自分配的裝配位置(6、17)的基板(2)上，-按照預(yù)設(shè)的裝配程序控制裝配頭(4)，其中裝配程序含有裝配位置(6、17)的分配和在各個(gè)裝配位置(6、17)上要放置的元件(3)，-在由預(yù)設(shè)的裝配程序控制裝配過程的同時(shí)，測定裝配一個(gè)基板的時(shí)間，-把測定的時(shí)間與預(yù)設(shè)的裝配程序所含的規(guī)定時(shí)間進(jìn)行比較，并且從而確定出時(shí)間差，-在一個(gè)位于規(guī)定的時(shí)間段之外的時(shí)間差時(shí)，確定另一個(gè)裝配程序，它帶有對所述規(guī)定的裝配程序修改了的裝配位置(6、17)和要放置的元件(3)之間的分配，-對另外的基板進(jìn)行的裝配過程接著用另一個(gè)裝配程序取代所述預(yù)定的裝配程序進(jìn)行控制。
2.按權(quán)利要求1所述的用元件(3)裝配基板(2)的方法，其特征在于，在通過另一個(gè)裝配程序控制裝配過程的同時(shí)，測定裝配一個(gè)基板的時(shí)間，并且比較測定的時(shí)間確定哪個(gè)裝配程序得到的時(shí)間較短，并且在后加的基板上用這個(gè)裝配程序控制裝配頭。
3.按權(quán)利要求1或2之一所述的方法，其特征在于，構(gòu)成裝配頭(4)的各個(gè)工作步驟的時(shí)程的理論模型，根據(jù)所述理論模型確定所述預(yù)定裝配程序，通過測量時(shí)間測定裝配頭(4)的各個(gè)工作步驟的真實(shí)時(shí)間長度，借助于測定的真實(shí)時(shí)間長度調(diào)整理論模型，進(jìn)一步的裝配程序采用所述調(diào)整了的理論模型。
4.按權(quán)利要求1、2或者3之一所述的裝配基板(2)的方法，其特征在于，在一個(gè)自動(dòng)裝配機(jī)(1、7、8)中至少設(shè)置兩個(gè)裝配位置(6、17)。
5.按權(quán)利要求1、2或者3之一所述的裝配基板(2)的方法，其特征在于，在安排在一個(gè)作業(yè)線中的不同的自動(dòng)裝配機(jī)(1、7、8)中至少設(shè)置兩個(gè)裝配位置。
6.按權(quán)利要求1至5之一所述的裝配基板(2)的方法，其特征在于，在所述基板(2)上儲(chǔ)存關(guān)于在各個(gè)裝配位置(6、17)上實(shí)際放置元件(3)的信息。
7.按權(quán)利要求1至6之一所述的裝配基板(2)的方法，其特征在于，每個(gè)供料單元(5)只分配到一個(gè)裝配位置(6、17)。
8.按權(quán)利要求1至7之一所述的裝配基板的方法，其特征在于，向操作者指示一個(gè)信息，把元件(3)從一個(gè)裝配位置(6)轉(zhuǎn)放到第二個(gè)裝配位置(17)，以能夠通過所述另一個(gè)裝配程序進(jìn)行控制。
全文摘要
在通過自動(dòng)裝配機(jī)(1、7、8)用元件(3)裝配基板(2)時(shí),在裝配前以公知的方式確定應(yīng)當(dāng)達(dá)到盡可能高的裝配工作率的裝配程序。其中從各個(gè)自動(dòng)裝配機(jī)(1、7、8)的理論時(shí)間響應(yīng)特性著手。根據(jù)本發(fā)明,在安排成作業(yè)線的自動(dòng)裝配機(jī)(1、7、8)的控制裝置(16、22、23)中設(shè)置監(jiān)視器(32、35、38),所述監(jiān)視器測量自動(dòng)裝配機(jī)(1、7、8)的實(shí)際時(shí)間響應(yīng)特性。借助于這個(gè)實(shí)際的時(shí)間響應(yīng)特性,確定改善的裝配程序,用之運(yùn)轉(zhuǎn)各個(gè)自動(dòng)裝配機(jī)(1、7、8)或自動(dòng)裝配機(jī)的作業(yè)線。在改善的裝配程序中實(shí)行應(yīng)裝配的元件(3)對裝配位置(6、7)的新的分配。
文檔編號(hào)H05K13/04GK1342392SQ00804464
公開日2002年3月27日 申請日期2000年4月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月30日
發(fā)明者H·欣德勒 申請人:西門子生產(chǎn)及后勤系統(tǒng)股份公司