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Betriebsanleitung SIPLACE CA-Serie 3 Technische Daten Ab Softwareversion SR 708.0 Ausgabe 12/2014 DE -DRAFT 3.7 Bestückköpfe 149 DP-Achse (Pos. 1 in Abb. 3.7 - 1 ) 3 Die DP-Achse dreht das Bauelement vor dem Zentrieren (…
3 Technische Daten Betriebsanleitung SIPLACE CA-Serie
3.7 Bestückköpfe Ab Softwareversion SR 708.0 Ausgabe 12/2014 DE -DRAFT
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Jeder DP-Antrieb, der sich in der untersten Stellung des Sterns befindet (Pos. 1 in Abb. 3.7 - 3),
wird von dieser Achse angehoben oder abgesenkt. Damit werden die Bauelemente von den Zu-
führmodulen abgeholt und auf die Leiterplatte abgesetzt. Zur Erkennung der Aufsetzhöhe ist an
der Bestückposition ein "Z-Achse-unten"-Sensor angebracht, der eine Relativbewegung zwi-
schen Pipette und Segment erkennt. Dieser liefert beim Einfedern der Z-Achse ein Signal - das
Sensor-Stopp-Signal - an die Achskarte, mit dem die Vorsteuerung der Positionsregelung korri-
giert wird. Um im stromlosen Zustand die Kopfcrash-Gefahr durch ein Absinken des Segments
mit der Pinole zu vermeiden, wurde ein pneumatisches Rückholsystem implementiert, das das
Segment im stromlosen Zustand sicher in der oberen Position hält. Unabhängig vom pneumati-
schen Rückholsystem (Pos. 5 in Abb. 3.7 - 1
) ist die Steuerung der Z-Achse so ausgelegt, dass
bei Spannungsausfall der Bestückautomat noch genügend Restenergie im Servoverstärker ge-
speichert hat, die Z-Achse in die obere Position anzuheben. Ein "Powerfail"-Signal im Bestückau-
tomaten aktiviert die Achskarte und weiter den Servoverstärker, um die Z-Achse in die obere
Position zu fahren.
Die Z-Achse ist eine so genannte "intelligente Achse". Sie "merkt" sich die Abholhöhe einer jeden
Zuführmodul-Spur und die Bestückhöhe für jedes Bauelement. So lässt sich der Bestückprozess
beschleunigen, wobei die programmierte Aufsetzkraft konstant bleibt.
Sternachse (Pos. 3 in Abb. 3.7 - 2) 3
Der Stern rotiert mit seinen 20 DP-Antrieben um die Sternachse. Diese ist gegenüber der Vertika-
len geneigt. Als Antriebsmotor dient ein Dreiphasen-Servomotor, der positionsgeregelt betrieben
wird. Ein optoelektronischer Encoder liefert Informationen über den Drehwinkel an die Achskarte.
Die Istwerte der Positionen werden auf der Achskarte ausgewertet. Die Positionsregelung auf der
Achskarte gibt die Sollwerte von Strom und Spannung für den Servoverstärker vor, mit denen der
Sternmotor betrieben wird. An jedem DP-Antrieb sitzt eine Pipette, die das Bauelement beim Ab-
holvorgang ansaugt. Der Stern transportiert das aufgenommene Bauelement von der Abhol-/Be-
stückposition (Pos. 1 in Abb. 3.7 - 3
) zur optischen Zentrierposition (Pos. 11 in Abb. 3.7 - 3) und
weiter zum Bestücken zur Abhol-/Bestückposition. Auf dem Weg zur Abhol-/Bestückposition dreht
der DP-Antrieb das Bauelement in die geforderte Bestücklage.
Z-Achse (Pos. 6 in Abb. 3.7 - 1) 3
Die Z-Achse führt eine Vertikalbewegung aus. Als Antrieb wird ein Dreiphasen-Linearmotor ein-
gesetzt. Zur Wegmessung wird ein optoelektronischer Encoder verwendet. Dabei tastet ein Scan-
ner die Positionsmarken auf einem Maßband ab und liefert damit die Positionssignale an die
Achskarte.
Der Z-Motor wird positionsgeregelt betrieben. Die Istwerte der Position werden auf der Achskarte
ausgewertet. Die Positionsregelung auf der Achskarte gibt die Sollwerte von Strom und Spannung
für den Servoverstärker vor, mit denen der Sternmotor betrieben wird.
Betriebsanleitung SIPLACE CA-Serie 3 Technische Daten
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DP-Achse (Pos. 1 in Abb. 3.7 - 1) 3
Die DP-Achse dreht das Bauelement vor dem Zentrieren (Pos. 11 in Abb. 3.7 - 3) in die ge-
wünschte Bestücklage. Während die BE-Kamera das Bild aufnimmt, muss das Bauelement ab-
solut ruhig stehen, d. h., es dürfen keine Regelbewegungen des DP-Antriebs stattfinden. Nach
Ermitteln der Korrekturwerte dreht der DP-Antrieb das Bauelement dann in die endgültige Be-
stücklage.
Jeder DP-Antrieb besitzt seinen eigenen DP-Motor, d. h. die Pipetten können unabhängig vonei-
nander rotiert werden.
Der DP-Motor ist positionsgeregelt. Encoder für die Position übermitteln die Istwerte der Achsbe-
wegungen an die Achskarte. Die Istwerte werden auf der Achskarte ausgewertet. Die Positions-
regelung auf der Achskarte gibt die Sollwerte für Strom und Spannung für den Servoverstärker
vor, mit dem die DP-Motoren betrieben werden.
Vakuumsystem 3
Das Vakuumsystem besteht aus zwei Vakuumkreisen, dem Abhol-/Bestückkreis und dem Halte-
kreis. An der Sternposition "Abholen, Bestücken, Abwerfen" (Pos. 1 in Abb. 3.7 - 3
) sind beide
Kreise aneinander gekoppelt.
Das Vakuum für den Abhol-/Bestückkreis erzeugt eine Vakuumdüse. Die Werte zu den herrschen-
den Druck- und Vakuumzuständen sendet ein integrierter Druck-/Vakuumsensor an die Regel-
elektronik. Mit dieser Regelelektronik lässt sich der Kreis stufenlos und schnell zwischen Vakuum-
und Blasluft umschalten. Schnelles Evakuieren des Kreises führt wiederum zu einem sicheren
Ansaugen der Bauelemente und erhöht so die Abholsicherheit. Der schnelle Aufbau eines Blas-
impulses zum Aufsetzen des Bauelements auf die Leiterplatte erhöht wiederum die Bestückge-
schwindigkeit.
Im Haltekreis wird jedes Segment von einer eigenen Vakuumdüse mit Vakuum versorgt. Die Seg-
mente sind voneinander entkoppelt und können sich daher nicht gegenseitig beeinflussen. Auch
wenn an einem oder mehreren Segmenten Fehlluft angesaugt wird, sind die anderen Segmente
davon nicht betroffen und können weiter bestücken.
An der Sternposition "Vakuumprüfung" (Pos. 10 in Abb. 3.7 - 3
) kann der aktuelle Vakuumwert ei-
nes Segments im Haltekreis mit oder ohne Bauelement gemessen werden.
Bauelemente-Sensor (Pos. 5 in Abb. 3.7 - 2) 3
Der Bauelementesensor ist so positioniert, dass Bauelemente an der Abhol-/Bestückposition
(Pos. 1 in Abb. 3.7 - 3
) gemessen werden können. Messungen an der Pipettenspitze lassen sich
also bei jeder Bewegung der Z-Achse durchführen. Durch Differenzmessungen lässt sich das
Fehlen von Bauelementen an den Pipetten feststellen. Zudem kann die BE-Höhe erfasst werden.
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BE-Kamera (Pos. 1 in Abb. 3.7 - 2) 3
Die BE-Kamera ist an Sternposition 11 (Pos. 11 in Abb. 3.7 - 3) am Bestückkopf montiert. Über
eine digitale Schnittstelle (Hotlink) tauscht sie die Daten mit dem Visionrechner im Achseinschub
aus. Die Kamera ist so konstruiert, dass sie das Bauelement von der Unterseite her aufnimmt.
Sollte ein Bauelement auf die Kamera fallen, wird es über eine Entsorgungsrampe aus dem Ka-
merafeld entfernt.
Zwischenverteiler (Pos. 2 in Abb. 3.7 - 2) 3
Der Zwischenverteiler ist die Schnittstelle zwischen Bestückkopf und Bestückautomat. Der Vaku-
umsensor für den Haltekreis ist am Sterngehäuse montiert.
Im Zwischenverteiler sind folgende Funktionen implementiert:
– Anzeige der Betriebsspannungen am Kopf
– Anzeige der Zustände der Sensoren
– Testzugang zum CAN-Bus des Bestückkopfes
– Teststecker für die Signale der Inkrementalgeber
– Teststifte für die Analogsignale
– Regelung der Stromversorgung für die Inkrementalgeber von Stern- und Z-Antrieb
– SPI-Bus-Schnittstelle für den BE-Sensor, die Vakuumeinheit, den Vakuumsensor "Halte-
kreis" und das EEPROM
– Signalverarbeitung für das Ausgangssignals des Vakuumsensor "Haltekreis"
– Signalverarbeitung für das BE-Sensor-Signal
– Signalverarbeitung für den Sensor "Z-Achse unten"
– Signalverarbeitung für den CAN-Bus des Bestückkopfes und der Maschine
– Ansteuerung des Rückholzylinders für die Z-Achse