用于装备装配装置的方法 技术领域 本发明涉及借助于装配装置为元件载体自动装配上元件的技术领域。 本发明尤其 涉及一种用于为装配装置装备上元件的方法。
背景技术 在为基板装配上元件的装配装置中， 在用于基板的传送路径的侧面布置有用于提 供元件的供给装置。装配装置的可通过定位系统移动的装配头从供给装置中拾取元件， 并 将该元件移动至装配装置的装配区域， 在该区域中提供有待装配的基板， 并且将元件放置 在该基板上。
在此， 在最近几年里产生了一种效率更高的装配装置的趋势， 该装配装置可以在 每个单位时间里加工越来越多的元件。然而装配装置的效率在此取决于许多边界条件， 从 而使理论的装配效率的值与真实的装配效率部分上明显地产生偏差。在此， 一个决定性的 影响因素是批次， 也就是生产任务的相同的需要进行装配的基板的数量， 该生产任务作为 整体的一批通过装配装置执行。 根据顾客的要求单独的量体裁衣式的顾客特定的生产的解 决方案的趋势导致， 越来越多的任务必须以越来越小的批次来进行生产。 为此， 在电子制造 的领域中需要灵活的装配系统， 其能够满足日益增加的变体多样化的要求以及进而伴随而 来的更小的批次的要求， 并且可以不需要大投入地进行改装。
发明内容 因此， 本发明的目的是提出一种用于为装配装置装备上元件的方法， 该方法可实 现高效的装备并进而实现装配装置的高的可用性和装配效率。
该目的通过独立权利要求所述的装备方法实现。 有利的实施方式在从属权利要求 中给出。
通过独立权利要求 1 描述了一种用于为装配装置装备上用于对生产批次进行加 工的元件的方法。 在此， 在生产批次的范畴中， 为规定类型的基板相同地装配上元件。 为此， 该方法具有以下步骤 ：
(a) 将待加工的生产批次从类型 A 转换至类型 B， 其中用于对类型 A 和类型 B 的生 产批次进行加工的元件被装备在装配装置上 ；
(b) 开始对类型 B 的生产批次进行加工 ；
(c) 在对类型 B 的生产批次进行加工期间， 将对于类型 A 的生产批次的加工来说必 要的元件从装配装置上移除 ；
(d) 为装配装置装备上对于类型 C 的生产批次的加工来说也是必要的元件， 其中 在类型 B 的生产批次之后由装配装置对类型 C 的生产批次进行加工， 其中， 在对类型 B 的生 产批次进行加工期间， 装备上元件。
在此， 本发明基于这样的认识， 即在迄今连续执行的作业或者方法步骤现在可以 并行地实施时， 装配装置的生产能力可被明显提高。当作业 “对类型 B 的生产批次进行加
工” 与 “装备上用于加工类型 C 的生产批次的元件” 在时间上重叠地执行时， 装配装置的降 低生产效率的装备时间被明显地减少。在此， 类型 C 的生产批次并不强制性地必须紧随类 型 B 的生产批次之后。同样可能的是， 假如为此提供了元件的话， 那么另一个生产批次处于 类型 B 和 C 的两个生产批次之间的生产顺序中。在运行期间的装配装置的装载和卸载可以 实现无停机时间的改装并且由此获得明显更高的生产效率。
装配装置的概念在此不仅被理解成单一的自动装配机， 也被理解为由多个自动装 配机构成的生产线。在为装配装置装备上元件时， 元件分开地提供到装配装置的供给区域 中， 从而使元件可由搬运装置、 例如装配头拾取并且放置在基板上。 为装配装置装备上元件 经常也被称为装载， 对于至少一个类型的元件从装配装置的供给区域中的移除也使用概念 ( 装配装置的 ) 卸载。
生产批次的概念在本发明的范畴中被理解成用于装配规定类型的基板的封闭的 生产任务， 该生产任务作为整体的一批通过装配装置执行， 其中基板被相同类型地进行装 配。可替换的是， 为此也应用了概念 “批次” 。在此， 批次被理解成各个生产批次的需要相同 地进行装配的基板的数量。
在根据本发明的方法中， 由此出发， 即在装配装置上实现从类型 A 的生产批次转 换到类型 B 的生产批次的时间点， 对于类型 A 和类型 B 的生产批次的加工来说所必要的所 有元件类型都被装备到装配装置的供给区域中。如果装配装置终止了对类型 A 的生产批次 的加工， 那么鉴于提供的元件类型可以马上开始对类型 B 的生产批次的加工。 现在在类型 B 的生产批次的加工继续执行期间， 那些对于之前制造的类型 A 的生产批次来说必需的 ( 而 不是对于当前制造的类型 B 的生产批次来说必需的 ) 元件被从装配装置中移除。相反， 那 些对于类型 A 的生产批次和类型 B 的生产批次的加工来说都是必需的元件则保留装备在装 配装置上。 有利的是， 仅仅那样一些元件类型从装配装置上卸载， 这些元件类型仅仅对于类 型 A 的生产批次的加工是必需的， 然而对于类型 B 和 / 或 C 的生产批次的加工不再是必需 的。 为此， 在装配装置的供给区域中又获得空闲的放置位置， 这特别是在供给区域中具有限 定数量的放置位置的装配装置中是有利的。 因此， 装配装置随后可以装备这样的元件类型， 该元件类型附加地对于类型 C 的生产批次的加工 ( 该生产批次应该在类型 B 的生产批次之 后被加工 ) 是必需的。在此， 不仅对于类型 B 的生产批次而且对于类型 C 的生产批次来说 都是必需的元件类型不必附加地装载。装配装置可以设计地更加紧凑。
通过非生产的装备时间与生产的加工时间的这种并行， 非生产的装配时间变得不 再重要。装配装置的真正的装配效率可以因此明显地提高。
在根据权利要求 2 的装备方法的设计方案中， 仅仅将这样的元件从装配装置上移 除， 该元件对于类型 A 的生产批次的加工来说是必需的， 而对于类型 B 的生产批次的加工来 说是必需的那些元件则不被移除。
由此获得一个优点， 即不仅对于类型 A 的生产批次的基板的装配而且对于类型 B 的生产批次的基板的装配来说都是必需的元件类型都可以共同的提供用于两个生产批次。 由此可以在装配装置的装配区域中节省出放置位置。 这尤其在一些生产批次中是引人注意 的， 这些生产批次在必需的元件范围上具有大的重叠。在该种情况下， 在批次转换时， 仅仅 较少部分的元件类型必须在装配装置上调换， 而不会为此对另外的装配过程造成干扰。
在一个根据权利要求 3 的装备方法的设计方案中， 元件存储在元件料箱中， 并且借助于装配装置上的供给装置提供。在此， 元件从装配装置上的移除以及为装配装置装备 上元件这样地实现， 即相关的元件料箱从各自的供给装置上移除以及供给装置被装备上各 自的元件料箱。
由此获得一个优点， 即仅仅元件料箱必须在装配装置上装载和卸载。这尤其在必 须装载或者卸载仅仅一些较少的元件类型时是有利的。 这些元件料箱可以直接从仓库中取 出并且马上装备在装配装置上。有时是昂贵的供给装置的数量可以由此受到限制。
例如带卷、 棒状料箱、 散料料箱、 但还有晶片可以考虑作为元件料箱。 相应地， 所谓 的带进给器、 棒状进给器或者散料进给器或者还有晶片进给器被作为供给装置使用。
在一个根据权利要求 4 的装备方法的设计方案中， 装配装置具有多个供给装置， 借助于这些供给装置提供元件。 元件从装配装置上的移除以及为装配装置装备元件这样地 实现， 即至少一个供给装置从装配装置上移除以及装配装置配备有至少一个供给装置。
这种措施尤其在这些情况下是有利的， 在这些情况下， 对于不同的元件类型应用 特有的供给装置并因此在更换元件类型时也必须更换该特有的供给装置。此外， 供给装置 的更换可以相对较快地实现。
在一个根据权利要求 5 的装备方法的设计方案中， 供给装置在对装配装置进行装 备之前在处于装配装置之外的外部的预装备位置上预装备上各自的元件。
这种措施尤其在这些情况下是有利的， 在这些情况下， 装配装置应该被装备上多 个新的元件类型并且时间上并行的待加工的生产批次具有相对较小的批次。在这些情况 下， 传统的装备方案在其界限上产生冲突， 产生停机时间并且使装配装置的生产效率下降。 规定类型的元件通常存储在元件料箱中。 为供给装置装载上元件料箱通常比为装配装置装 备上供给装置更加耗费时间， 这是因为该供给装置仅仅需要在各自的放置位置推入到装配 装置的供给区域中。 通过这种方法， 即供给装置已经在装配装置的外部预装备上元件料箱， 则可以明显更快地实施对装配装置的装备。
在一个根据权利要求 6 的装备方法的设计方案中， 从装配装置上移除的供给装置 被带入到处于装配装置之外的外部的预装备位置上。
如果在装载到相关的供给装置上的元件类型虽然对于紧随的生产批次不是必需 的， 但是对于其之后的生产批次来说又是必需的， 那么这就是尤其有意义的。 在装配装置的 供给区域中的放置位置的数量由一种折衷来实现 ： 供给区域通常这样地设定尺寸， 即一方 面可以提供尽可能所有对于生产批次的加工来说必需的元件类型， 但另一方面装配区域和 进而装配装置并不不必要地变大。必需的放置面 ( 占地面积 ) 对于许多顾客来说是其决定 购买的重要标准。因此， 供给区域的大小尺寸并不足以同时容纳多个连续的生产批次的不 同的元件类型。
如果当前装载到装配装置上的元件类型虽然对于紧随的生产批次不是必需的， 但 对于其之后的生产批次又是必需的， 那么因此在这些情况下有意义的是， 装备上相关的元 件类型的供给装置中间存储在装配装置的附近， 而取代了卸载供给装置并且又将元件传送 回到元件仓库中， 该元件仓库通常更加远离地布置。 该供给装置因此保留在所谓的 “主动进 给池 (active feeder pool)” 中， 也就是说， 保留在装备上元件的供给装置的集合中， 这些 供给装置短期内对于接下来的生产批次之一来说是必需的。 在外部的预装备位置被作为用 于在短期内又是必需的元件类型的缓冲器时， 则由此对元件仓库的不必要的下订和退订被避免。 在一个根据权利要求 7 的装备方法的设计方案中， 供给装置在外部的预装备位置 上与用于生产计划和生产控制的中央控制装置耦合连接， 其中数据在中央控制装置和供给 装置之间被交换。
在通过操作人员为供给装置装载元件时， 与装备相关的数据、 例如元件类型或者 在各自的元件料箱中的元件数量与供给装置的特定数据、 例如序列号链接起来， 从而可以 随时调出各个供给装置的装备状态。 数据的链接可以借助于手持式扫描仪或者固定的检测 装置与安设在供给装置和元件料箱上的条形码来共同作用地实现。在此， 这些信息不仅可 以存储在供给装置的存储元件中也可以存储在生产控制设备或生产线控制设备的中央存 储器中。由此获得一个优点， 即在外部的预装备位置中处于 “主动进给池” 中的供给装置可 根据上述的与装备相关的数据来明确地识别以及寻址。因此， 在将供给装置装备到装配装 置上之前就已经可以明确地获知， 是否在各自的元件料箱中存在对于待加工的生产批次来 说足够的元件。
在一个根据权利要求 8 的装备方法的设计方案中， 基于在中央控制装置和供给装 置之间交换的数据， 工作指令被输出给装配装置的操作人员。
通过工作指令的输出可以实现高效率的工作流程。 待实施的作业可以根据紧急程 度来区分优先次序。在生产流程中的干扰的影响可以被有针对性地处理。例如可以通知操 作人员， 什么时候应该开始下一个生产批次， 并且为此在装配装置上已经存在了哪些元件 类型， 哪些已经在外部的预装备位置上预装备到了供给装置上， 以及哪些元件料箱还必须 被装备在供给装置上。 此外， 可以通知操作人员， 在外部的预装备位置的区域中的哪些位置 上存在具有相应的元件的供给装置。为此， 可以在供给装置上激活显示元件、 例如 LED。由 此取消了对规定的元件类型的复杂的搜索。
附图说明
接下来根据实施例参考附图进一步说明本发明。图中示出 ：
图 1 以平面图示意性地示出了装配装置以及外部的预装备位置 ；
图 2a 至图 2e 是相应于装备方法的流程的装配装置的供给区域的示意图。 具体实施方式
图 1 示意性地示出了装配装置 1 的平面图， 其在该实施例中示出为单独的自动装 配机。然而同样可能的是， 装配装置 1 具有在一个生产线中的多个单独的机器。装配装置 1 用于为基板 2 装配上元件 3。基板 2 通过传送路径 4 传送到装配装置 1 的装配区域中， 在 那里基板被装配上元件 3。元件 3 借助于在用于拾取的被定义的拾取位置 7 上的供给装置 5 而被提供到供给区域 6 中。对元件 3 的拾取以及对基板 2 的装配例如可以借助于可移动 的装配头 ( 未示出 ) 实现。完成装配的基板 2 通过传送路径 4 又从装配装置 1 的装配区域 中传送出去。
在供给区域 6 中可以布置有用于不同元件类型的限定数量的供给装置 5。规定类 型的元件 3 存储在元件料箱 9 中， 该料箱装载到供给装置 5 上。在本实施例中， 元件 3 存储 在元件带上， 其卷绕在带卷 9 上。 借助于特殊的供给装置 5、 即所谓的带进给器， 元件带从带卷 9 上摊开， 并且存储的元件 3 被提供到供给装置 5 的拾取位置 7 上。此外， 装配装置 1 与 中央控制装置 12 耦合连接， 其处于装配装置 1 的外部， 并且承担生产计划的任务， 例如生产 顺序计划。 为了确定生产顺序计划， 也就是在其中对产品的生产批次进行控制的顺序， 需要 首先确定的是， 哪些对于装配规定类型的生产批次的基板 2 的元件类型是必需的以及多大 数量是必需的。该信息将与不同的元件类型的真实存在的存储状态进行比较。如果预存有 足够数量的元件类型， 那么仅仅确定用于不同的可能的生产批次转换的各自的改装成本。 改装成本在此被描述为为装配装置 1 卸载一种元件类型的时间成本 ( 该元件类型对于接下 来的生产批次不再是必需的 )， 以及为装配装置 1 装载一种元件类型的时间成本 ( 该元件类 型对于接下来的生产批次又是必需的 )。 在此尝试确定一种用于加工生产批次的顺序， 其特 征在于尽可能少的改装成本， 或者要求装配装置的尽可能少的取决于装备的停机时间。
在装配装置 1 的较近的周围环境中布置有外部的预装备位置 11。在那里可以放 置有或者中间安置有那些当前未被安装在装配装置 1 上的 ( 例如因为相应存储的元件类 型对于当前的生产批次的加工不是必需的 ) 供给装置。预装备位置 11 同样与用于生产计 划和生产控制的中央控制装置 12 连接。每个到来的或者离开的供给装置 5 鉴于其重要的 识别特征值， 例如供给装置的、 或者也许是被装备的元件类型的识别码或者被装备的元件 3 的数量来进行检测， 也就是说， 供给装置 5 通过其各自的识别码在外部的预装备位置 11 上 注册成进入或者离开。由此每个到来的供给装置 5 都在外部的预装备位置 11 上明确地对 应于一个特有的放置位置。由此例如可以测定， 在哪些外部的预装备位置 11 的放置位置上 布置有哪些供给装置 5。 此外， 因为借助于控制装置 12 可以测定， 哪些元件类型还装备在装 配装置 1 上， 那么在外部的预装备位置 11 上仅仅开始将还缺少的元件类型装备到其供给装 置 5 上。相关的元件料箱 9 仅仅被由元件仓库 ( 未示出 ) 带到外部的预装备位置 11 并且 在那里装备在供给装置 5 上， 并且在数据上进行对应。因此， 每个元件料箱 9 明确地对应于 一个供给装置 5。这种对应可以例如通过激活供给装置 5 和接下来扫描在被装备的元件料 箱 9 上的元件信息来实现。
在即使供给装置 5( 其处于外部的预装备位置 11 中 ) 与该预装备位置电连接时， 也还可以实现， 信号直接从中央控制装置 12 发送至供给装置 5， 例如用于激活小信号灯或 者显示元件。由此， 例如对规定的元件类型的寻找可以通过生产人员来简化。
在图 2a 至 2e 中分别示意性地示出了根据本发明的装备方法的不同阶段中的装配 装置 1 的供给区域 6。 “生产批次” 的概念在接下来被理解成用于装配规定类型的基板 2 的 封闭的生产任务， 该生产任务作为整体的一批通过装配装置 1 执行， 其中基板 2 被相同类型 地进行装配。可替换的是， 为此也应用了概念 “批次” 。在此， 生产批次或批次转换描述了从 一个生产批次到跟随在后的生产批次的过渡。
图 2a 示出了在从类型 A 的生产批次转换到跟随在后的类型 B 的生产批次的生产 批次转换的时间点的装配装置 1 的供给区域 6。元件分别存储在元件料箱 9 中， 在图 2a 至 2e 中作为带卷 9 示出， 并且元件借助于供给装置 5 提供至用于拾取的各自的拾取位置 7。 在 生产批次转换的时间点， 不仅具有用于装配类型 A 的生产批次 ( 在图 2a 中以 A 标记 ) 的基 板的元件的供给装置 5， 而且具有用于装配类型 B 的生产批次 ( 在图 2a 中以 B 标记 ) 的基 板的元件的供给装置 5 都处于供给区域 6 中。由此确保， 装配装置 1 可以在对类型 A 的生 产批次的加工结束之后马上就可以无间断地开始对类型 B 的生产批次的加工。取决于装备转换的停机时间因此可以避免。
图 2b 示出了在类型 B 的生产批次的加工期间的装配装置 1 的供给区域 6。为此必 需的元件类型被装备在各自的供给装置 5 上 ( 在图 2b 中以 B 标记 ) 并且借助于该供给装 置提供至相应的拾取位置 7。在第一步中， 供给装置 5 装备的那些对于类型 A 的生产批次 的加工必需的 ( 在图 2b 中以 A 标记 ) 元件被从装配区域 6 中移除， 而对于类型 B 的生产批 次的加工来说必需的元件类型不被移除， 而这不会损害对类型 B 的生产批次的进行中的加 工。如果涉及到的元件类型之一对于接下来的生产批次来说又是必需的， 那么因此各个供 给装置 5 就连同被装备的元件一起首先被带到外部的预装备位置 11 处 ( 参见图 1)， 或者， 只要在供给区域 6 中存在足够的放置位置， 则保留在装配装置 1 上。如果相关的元件类型 对于接下来的生产批次之一不再是必需的， 那么因此可以卸载供给装置 5 并且元件料箱 9 被再次带回元件仓库 ( 未示出 ) 中。
图 2c 示出了在去除了用于类型 A 的生产批次的加工的供给装置 5 之后的装配装 置 1 的供给区域 6。具有对于类型 B 的生产批次的加工来说不是必需的元件类型的供给装 置 5 被移除。由此， 在供给区域 6 中存在用于其他的供给装置 5 的空闲的放置位置。
图 2b 同样示出了在类型 B 的生产批次的加工期间的装配装置 1 的供给区域 6。在 另一个步骤中， 装配装置 1 仅仅在供给区域 6 的变得空闲的或者保持空闲的放置位置上被 装备上供给装置 5， 这些供给装置提供了用于加工接下来的类型 C 的生产批次 ( 在图 2d 中 以 C 标记 ) 的元件类型。在此， 供给装置 5 布置在供给装置 6 的哪些放置位置上是无关紧 要的。这种也被描述成 “随机设置” 的自由选择的装载也可能由于装配头的较长的移动路 径而使装配速度下降， 但是这在较小的批次时通过在对接下来的生产批次的预装备时的明 显较高的灵活性来更好地补偿。在此， 正在进行的对类型 B 的生产批次的加工然而不会受 到装备过程的损害。
最后， 图 2e 示出了在从类型 B 的生产批次转换到类型 C 的在后跟随的生产批次的 生产批次转换之前的装配装置 1 的供给区域 5。 在该时间点， 不仅具有用于装配类型 B 的生 产批次 ( 在图 2e 中以 B 标记 ) 的基板 2 的元件 3 的供给装置 5， 而且具有用于装配类型 C 的生产批次 ( 在图 2e 中以 C 标记 ) 的基板 2 的元件 3 的供给装置 5 都处于供给区域 6 中。 因此， 再次确保了， 生产批次的转换可以在没有取决于装备转换的 ( 涉及供给装置的 ) 停机 时间的情况下执行。描述的方法可以被用于相似地继续执行接下来的生产任务。
这种类型的无停机的改装 - 也被称为 “浮 动 设 置”或 者 “快 速 转 变 (flying changeover)” 在此对生产逻辑性提出了特殊要求。为了能够产生尽可能少的改装费用， 可 以通过中央控制装置 12 利用生产顺序计划 ( 生产批次的顺序计划 ) 来确定用于选择的生 产任务的装备优化了的顺序。与之所属的还有， 在预设的时间点完成所有的生产任务。如 果有新的生产任务， 那么在系统侧提出可能的插入点， 以及模拟考虑到生产时间和改装成 本的产生的影响。根据设定的改装策略， 操作者可以通过整个装备过程进行引导。相应的 工作指令例如可以在中央控制装置 12 的终端上或者直接在装配装置 1 上例如通过监视器 输出。
此外， 也可以通过用于生产计划和生产控制的中央控制装置 12 来为材料逻辑的 另外的任务区域设定工作指令 ：
- 仓库工作人员获得报告， 什么时候必须对用于接下来的批次转换的材料下单并且哪些材料必须被提供至外部的预装备位置。
- 为在外部的预装备位置 11 上的操作人员提供指示， 什么时候操作人员必须开始 用于下次批次转换的装备， 估计一下其持续的时间并且哪些元件类型应该被装备到供给装 置上。
- 最后， 为生产线上的操作人员提供指示， 什么时候应实现装备转换， 并且在此哪 些元件类型应被从装配装置 1 上移除或者在装配装置 1 上应装备哪些元件类型。
在根据本发明的装备方法与所属的生产逻辑和材料逻辑联系在一起时， 则由此可 以实现非常高效的装配。
参考标号
1 装配装置
2 基板
3 元件
4 传送路径
5 供给装置
6 供给区域
7 拾取区域
9 元件料箱， 带卷
11 外部的预装备位置
12 中央控制装置