Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Abtasten einer Vielzahl von Lötstellen, Leiterbahnen und/oder Hilfskontaktstellen sowie von Steckeranschlüssen auf einer mit Bauelementen bestückten Leiterplatte.
Hilfskontaktstellen sind mit Leiterbahnen verbundene oder an diesen vorhandene zusätzliche Kontaktstellen, die lediglich für Prüfzwecke bestimmt sind und zusätzliche Eingriffsmöglichkeiten in die elektrische Schaltung einer Leiterplatte anbieten.
Zum gleichzeitigen Abtasten einer Vielzahl von Kontaktstellen auf Leiterplatten ist es bekannt, eine Vorrichtung zu verwenden, welche aus einem plattenartigen Trägerblock besteht, in welchem Trägerblock in bestimmter Verteilung Tastelemente eingesetzt sind, die beim Aufsetzen des Trägerblocks auf eine zu prüfende bzw. abzutastende Leiterplatte fe dernd nachgeben können, so dass eine Berührung sämtlicher Tastelemente mit den abzutastenden Kontaktstellen wahrscheinlich ist. Diese Tastelemente bestehen aus Stiften, die mit zylindrischen Ansätzen in Bohrungen des Trägerblocks geführt sind und die durch eine ebenfalls in die Bohrungen eingelegte Druckfeder bei Berührung mit der abzutastenden Kontaktstelle federnd ausweichen können.
Weiterhin weisen diese stiftartigen Tastelemente ebenfalls stiftartige Ansätze auf, welche Ansätze bis in Höhe der anderen Oberfläche des Trägerblocks reichen und an welchen Ansätzen elektrische Leiter angeschlossen werden können.
Der Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben. nach dem beliebige Lötstellen, Leiterbahnen und/oder Hilfskontaktstellen sowie Steckeranschlüsse von mit Bauelementen bestückten beliebigen Leiterplatten auf einfaehe Weise gleichzeitig abgetastet werden können, ohne die Zugänglichkeit der Bauelemente zu behindern. Die Vorrichtung soll ferner innert kürzester Zeit durch Austauschen weniger Einzelteile den unterschiedlichsten Leiterplatten anpassbar sein und zudem ein Abtasten der Leiterplatte in deren Betriebslage gestatten.
Gemäss der Erfindung gelingt dies dadurch, indem die Leiterplatte sowie ein elektrisch isolierender Trägerblock, der vorgängig entsprechend den abzutastenden Lötstellen, Leiterbahnen und/oder Hilfskontaktstellen mit auswechselbaren, elektrisch leitenden Tastelementen bestückt wird, in eine Spannvorrichtung eingesetzt und aufeinander ausgerichtet werden, dass darauf die Leiterplatte in der Spannvorrichtung festgeklemmt und mit der abzutastenden Leiterbahnenseite kontaktschlüssig gegen die Tastelemente des Trägerblockes gedrückt wird und dann die Steckeranschlüsse der Leiterplatte mit Kontaktelementen elektrisch leitend verbunden werden.
Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass der Trägerblock in einem Trägerblockrahmen einer Spannvorrichtung lösbar befestigt ist, dass ein mit zwei Klemmvorrichtungen versehener, rahmenförmiger Leiterplattenhalter auf senkrecht vom Trägerblockrahmen wegstehenden Führungen verschiebbar gelagert ist, und dass wenigstens eine mit einem Hebel verbundene, in der Spannvorrichtung drehbar gelagerte Kurvenscheibe einerseits über erste Hebelanordnungen mit dem Leiterplattenhalter und mit beiden Klemmvorrichtungen sowie andererseits über zweite Hebelanordnungen mit bezüglich des Leiterplattenhalters verschiebbaren auswechselbaren Kontaktelementen in Wirkverbindung ist.
Als besonders vorteilhaft erweist es sich dabei, dass lediglich die Leiterplatte bewegt und der über flexible elektrische Leitungen mit Mess- und Prüfgeräten verbundene Trägerblock hingegen in der Spannvorrichtung ortsfest fixiert bleibt. Dadurch wird verhindert, dass diese elektrischen Leitungen beim Betätigen der Spannvorrichtung immer wieder eine neue Lage einnehmen und dadurch, insbesondere bei Vergleichsmessungen, die Messresultate durch immer wieder andere Streukapazitäten und Streuinduktivitäten unterschiedlich beeinflussen.
Durch Abtasten der Leiterplatte in zumindest angenähert vertikaler Lage (übliche Betriebslage) können einerseits lageempfindliche Bauelemente, beispielsweise elektromechanische Relais, in Betriebslage überprüft werden und andererseits kann verhindert werden, dass durch Tastelemente von Lötstellen weggeschabte Kolophoniumrückstände auf der Leiterplatte liegenbleiben und dadurch beim Abtasten Kontaktschwierigkeiten verursachen.
Anhand der Zeichnungen wird nachfolgend das oben erwähnte Verfahren beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigen Fig. 1, 2 und 3 senkrecht zur abzutastenden Leiterplatte verlaufende Schnitte durch eine vereinfacht dargestellte Spannvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, Fig. 4a einen Längsschnitt durch ein Tastelement und Fig. 4b eine weitere Ausbildung eines Kontaktstiftes.
In Fig. 1 ist die Spannvorrichtung auf der linken Hälfte in geöffnetem und auf der rechten Hälfte in geschlossenem Zustand dargestellt. Für das Abtasten einer Leiterplatte L muss vorerst ein in die Spannvorrichtung einsetzbarer Trägerblock T entsprechend den abzutastenden Lötstellen, Leiterbahnen und/oder Hilfskontaktstellen der betreffenden Leiterplatte L mit den mit elektrischen Anschlussleitungen versehenen Tastelementen E bestückt werden. Zu diesem Zweck kann vorteilhafterweise ein aus drei aufeinandergeschichteten, lösbar miteinander verbundenen und elektrisch isolierenden Platten zusammengesetzter Trägerblock T verwendet werden.
Dieser Trägerblock T weist auf der der Leiterplatte L zugewendeten Kontaktgabeseite eine Halteplatte HP mit Lochungen, auf der der Kontaktgabeseite abgewendeten Rückseite eine Führungsplatte FP mit Lochungen, sowie zwischen Führungsplatte FP und Halteplatte HP eine Maske M mit den abzutastenden Lötstellen, Leiterbahnen und/oder Hilfskontaktstellen der betreffenden Leiterplatte L entsprechende Lochungen auf. Halteplatte HP und Führungsplatte FP enthalten zumindest mit einer Maske M übereinstimmende Lochungen. Zusätzliche Lochungen auf Halteplatte HP und Führungsplatte FP gestatten deren Verwendung für mehrere Masken M mit unterschiedlichen Lochungen.
Halteplatte HP, Maske M und Führungsplatte FP werden mittels am Rande der Führungsplatte FP eingesetzter und in entsprechende Führungslöcher der Maske M und der
Halteplatte HP greifender Führungsstiften FS gegeneinander zentriert. Dabei sind diese Führungslöcher bezüglich der Mittellinien der Halteplatte HP, der Maske M und der Führungsplatte FP zweckmässigerweise asymmetrisch angeordnet, so dass das Zusammenfügen dieser Teile zu einem Trägerblock auf lediglich eine Art ermöglicht wird.
Dies erfolgt dabei in der Weise, indem zuerst die der abzutastenden Leiterplatte L entsprechende Maske M auf die Führungsplatte FP gelegt, die einzelnen Tastelemente E mit deren Anschlussleitungen voran durch die Lochungen der Maske M und die entsprechenden Lochungen der Führungsplatte FP gesteckt und die Halteplatte HP über die herausragenden Kontaktstifte KS der Tastelemente E auf die Maske M gelegt wird.
Wie Fig. 4a zeigt, besteht das einzelne Tastelement E im Prinzip aus einem zylindrischen Halterohr H, das am einen Ende einen Flansch FE mit konzentrischer Bohrung aufweist, deren Durchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Halterohres H. Das andere Ende des Halterohres H weist ein festsitzendes Anschlussstück A für elektrische Lei tungen auf. Im Halterohr H ist ein durch die Bohrung des Flansches FE herausragender und in achsialer Richtung federnd gehalterter zylindrischer Kontaktstift KS verschiebbar gelagert.
Eine im Halterohr H befindliche, mit dem einen Ende am Anschlussstück A und mit dem anderen Ende am Kontaktstift KS angelötete oder angeschweisste, schraubenförmige Druckfeder D stellt einerseits eine einwandfreie elektrische Verbindung zwischen Kontaktstift KS und elektrischer Leitung her und sorgt andererseits für einen minimalen Kontaktdruck von etwa 150 Gramm zwischen dem einzelnen Kontaktstift KS und der Leiterplatte L im geschlossenen Zustand der Spannvorrichtung.
Das in Fig. 4a dargestellte Tastelement E weist einen Kontaktstift KS mit konisch auslaufender Spitze auf und dient zum Abtasten von vorwiegend ebenen Kontaktstellen, beispielsweise von Leiterbahnen oder Hilfskontaktstellen.
Demgegenüber weist der in Fig. 4b dargestellte zylindrische Kontaktstift KS an seinem Ende eine konzentrische, konische Bohrung auf. Ein solcher Kontaktstift KS dient zum Abtasten von annähernd kegelförmigen Lötstellen, wie sie üblicherweise beim Verlöten des Anschlussdrahtes eines Bauelementes mit einer Leiterbahn entstehen. Dadurch, dass ein solcher Kontaktstift KS die kegelförmige Lötstelle umfasst, wird eine seitliche Auslenkung des Kontaktstifes KS durch die kegelförmige Form der Lötstelle vermieden.
Die in der Maske M vorhandenen Lochungen weisen gegenüber den in der Halteplatte HP und der Führungsplatte FP vorhandenen Lochungen einen grösseren Durchmesser auf und sind zur Aufnahme des an den Tastelementen E vorhandenen Flansches FE bestimmt. Da zudem die Breite des Flansches FE der Dicke der Maske M entspricht, wird jedes im Trägerblock T eingesetzte Tastelement E durch seinen Flansch FE zwischen Halteplatte HP und Führungsplatte FP fixiert.
Der entsprechend der abzutastenden Leiterplatte L mit Tastelementen E bestückte Trägerblock T wird im Trägerblockrahmen R der Spannvorrichtung eingesetzt und mittels im Trägerblockrahmen festsitzender, in Führungslöcher des Trägerblocks T greifender, Führungsstifte FS zentriert.
Die abzutastende Leiterplatte L wird in einem rahmenförmigen Leiterplattenhalter P, der auf senkrecht vom Trägerblockrahmen R wegstehenden Führungen F verschiebbar gelagert ist, eingesetzt und mittels im Leiterplattenhalter P fixierter, in Führungslöcher der Leiterplatte L ragender Führungsbolzen FB zentriert.
Um Leiterplatten L unterschiedlichen Formats aufnehmen zu können, kann ein aus wenigstens zwei gegeneinander verschiebbaren Rahmenteilen bestehender Leiterplattenhalter P verwendet werden. Auch der Trägerblockrahmen R kann, um Trägerblöcke T unterschiedlichen Formats aufnehmen zu können, aus wenigstens zwei gegeneinander verschiebbaren Rahmenteilen zusammengesetzt sein.
Das Verschieben des mit einer Leiterplatte L bestückten Leiterplattenhalters P bezüglich des mit einem Trägerblock T bestückten Trägerblockrahmens R erfolgt mittels zweier ersten Hebelanordnungen HA. Beide Hebelanordnungen HA sind mit zwei, bezüglich des Trägerblockrahmens R ortsfest gelagerten und mittels eines Hebels B um etwa 1800 drehbaren, Kurvenscheiben KS in Wirkverbindung. Ferner sind beide ersten Hebelanordnungen HA mit zwei am Leiterplattenhalter P drehbar befestigten Klemmvorrichtungen KV und mit zwei am Leiterplattenhalter P drehbar befestigten Leiterplattenandrückern PA in Wirkverbindung. Mit den Leiterplattenandrückern PA wird ein Durchbiegen grösserer Leiterplatten L beim Andrücken an die Tastelemente E verhindert und ein gleichmässiger Kontaktdruck zwischen Tastelementen E und Kontaktstellen erreicht.
Das Abtasten der Steckeranschlüsse S einer Leiterplatte L erfolgt mittels auswechselbaren Kontaktelementen K, die von zwei ebenfalls mit beiden Kurvenscheiben KS in Wirkverbindung befindlichen zweiten Hebelanordnungen HB bezüglich des Leiterplattenhalters P verschiebbar sind.
Jede Kurvenscheibe KS ist mit einem Schenkel des u-förmigen Hebels B verbunden und weist zwei kreisförmige Nuten auf, von denen die eine mit einer ersten und die andere mit einer zweiten Hebelanordnung in Wirkverbindung ist. Eine Drehbewegung der beiden Kurvenscheiben KS mittels des Hebels B wird von den Hebelanordnungen HA, HB in eine Verschiebebewegung umgewandelt.
Selbstverständlich könnte auch nur eine einzige Kurvenscheibe KS, die mit einer oder zwei ersten Hebelanordnungen HA und mit einer oder zwei zweiten Hebelanordnungen HB in Wirkverbindung steht, verwendet werden. Aufgrund der gleichmässigen Kräfteverteilung wird aber einer möglichst symmetrischen Anordnung, wie sie im Ausführungsbeispiel beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt ist, der Vorzug gegeben.
Bei Betätigung des Hebels B in der einen Richtung wird über die ersten Hebelanordnungen HA nacheinander die Klemmvorrichtung KV betätigt und dadurch die Leiterplatte L im Leiterplattenhalter P festgeklemmt, dann die einstellbaren Leiterplattenandrücke PA gegen freie Stellen der Bauelementseite der Leiterplatte L angedrückt um ein Durchbiegen der Leiterplatte E zu verhindern, dann der Leiterplattenhalter P in Richtung Trägerblockrahmen R verschoben und dadurch die Leiterplatte L gegen die Tastelemente E des Trägerblockes T gedrückt, und zuletzt über die zweiten Hebelanordnungen HB die Kontaktelemente K mit den Steckeranschlüssen S der Leiterplatte L in Wirkverbindung gebracht.
Beim Betätigen des Hebels B in entgegengesetzter Richtung werden die einzelnen Teile der Anordnung in umgekehrter Richtung und Reihenfolge bewegt.
The present invention relates to a method and a device for the simultaneous scanning of a multiplicity of soldering points, conductor tracks and / or auxiliary contact points as well as plug connections on a circuit board equipped with components.
Auxiliary contact points are additional contact points that are connected to conductor tracks or are present on them and are only intended for testing purposes and offer additional options for intervening in the electrical circuit of a circuit board.
For simultaneous scanning of a large number of contact points on circuit boards, it is known to use a device which consists of a plate-like carrier block, in which carrier block in a certain distribution probe elements are used, which fe when placing the carrier block on a circuit board to be tested or scanned can yield, so that a touch of all probe elements with the contact points to be scanned is likely. These probe elements consist of pins which are guided with cylindrical extensions in bores in the support block and which can resiliently evade when they come into contact with the contact point to be scanned by a compression spring likewise inserted in the bores.
Furthermore, these pin-like probe elements also have pin-like extensions, which extensions extend up to the level of the other surface of the carrier block and to which extensions electrical conductors can be connected.
The object of the invention is to provide a method and a device for performing this method. according to which any soldering points, conductor tracks and / or auxiliary contact points as well as plug connections of any circuit boards equipped with components can be scanned simultaneously in a simple manner without hindering the accessibility of the components. The device should also be adaptable to a wide variety of circuit boards within a very short time by exchanging a few individual parts and also allow the circuit board to be scanned in its operating position.
According to the invention, this is achieved by inserting the circuit board and an electrically insulating carrier block, which is previously equipped with exchangeable, electrically conductive probe elements corresponding to the soldering points, conductor tracks and / or auxiliary contact points to be scanned, into a clamping device and aligning them with one another so that the circuit board clamped in the clamping device and pressed against the pushbutton elements of the carrier block in a contact-locking manner with the conductor track side to be scanned and then the plug connections of the printed circuit board are electrically conductively connected to contact elements.
The device for carrying out this method is characterized in that the carrier block is releasably fastened in a carrier block frame of a clamping device, that a frame-shaped printed circuit board holder provided with two clamping devices is slidably mounted on guides projecting perpendicularly from the carrier block frame, and that at least one is connected to a lever , in the clamping device rotatably mounted cam is on the one hand via first lever arrangements with the circuit board holder and with both clamping devices and on the other hand via second lever arrangements with interchangeable contact elements displaceable with respect to the circuit board holder in operative connection.
It proves to be particularly advantageous that only the printed circuit board is moved and the carrier block connected to measuring and testing devices via flexible electrical lines, on the other hand, remains fixed in the clamping device. This prevents these electrical lines from repeatedly assuming a new position when the clamping device is actuated and thereby, in particular during comparative measurements, from influencing the measurement results differently due to different stray capacitances and stray inductances.
By scanning the circuit board in at least an approximately vertical position (normal operating position), on the one hand, position-sensitive components, for example electromechanical relays, can be checked in the operating position and, on the other hand, it can be prevented that rosin residues scraped away from soldering points by tactile elements remain on the circuit board and thus cause contact difficulties during scanning.
The above-mentioned method is explained in more detail, for example, using the drawings. 1, 2 and 3 show sections perpendicular to the printed circuit board to be scanned through a clamping device (shown in simplified form) for carrying out the method according to the invention, FIG. 4a a longitudinal section through a feeler element and FIG. 4b a further embodiment of a contact pin.
In Fig. 1, the clamping device is shown on the left half in the open state and on the right half in the closed state. For scanning a printed circuit board L, a carrier block T that can be inserted into the clamping device must first be equipped with the pushbutton elements E provided with electrical connection lines in accordance with the soldering points, conductor tracks and / or auxiliary contact points to be scanned on the printed circuit board L concerned. For this purpose, a carrier block T composed of three stacked, releasably connected and electrically insulating plates can advantageously be used.
This carrier block T has on the contact-making side facing the printed circuit board L a holding plate HP with perforations, on the rear facing away from the contact-making side a guide plate FP with perforations, and between the guide plate FP and holding plate HP a mask M with the soldering points, conductor tracks and / or auxiliary contact points to be scanned relevant printed circuit board L corresponding holes. Retaining plate HP and guide plate FP contain perforations that match at least one mask M. Additional perforations on the holding plate HP and guide plate FP allow them to be used for several masks M with different perforations.
Holding plate HP, mask M and guide plate FP are inserted by means of the edge of the guide plate FP and in corresponding guide holes of the mask M and the
Retaining plate HP gripping guide pins FS centered against each other. In this case, these guide holes are expediently arranged asymmetrically with respect to the center lines of the retaining plate HP, the mask M and the guide plate FP, so that these parts can only be joined together to form a carrier block.
This is done in such a way that the mask M corresponding to the printed circuit board L to be scanned is first placed on the guide plate FP, the individual probe elements E with their connection lines first inserted through the holes in the mask M and the corresponding holes in the guide plate FP and the holding plate HP over the protruding contact pins KS of the probe elements E is placed on the mask M.
As FIG. 4a shows, the individual probe element E consists in principle of a cylindrical holding tube H, which has a flange FE with a concentric bore at one end, the diameter of which is smaller than the inner diameter of the holding tube H. The other end of the holding tube H has a Fixed connector A for electrical lines. In the holding tube H, a cylindrical contact pin KS protruding through the bore of the flange FE and resiliently held in the axial direction is slidably mounted.
A helical compression spring D located in the holding tube H with one end on the connector A and the other end on the contact pin KS soldered or welded on provides a perfect electrical connection between the contact pin KS and the electrical line and on the other hand ensures a minimum contact pressure of about 150 grams between the individual contact pin KS and the circuit board L when the clamping device is closed.
The feeler element E shown in FIG. 4a has a contact pin KS with a conically tapering tip and is used to scan predominantly flat contact points, for example conductor tracks or auxiliary contact points.
In contrast, the cylindrical contact pin KS shown in FIG. 4b has a concentric, conical bore at its end. Such a contact pin KS is used for scanning approximately conical soldering points, as they usually arise when soldering the connection wire of a component to a conductor track. Because such a contact pin KS comprises the conical soldering point, a lateral deflection of the contact pin KS due to the conical shape of the soldering point is avoided.
The perforations present in the mask M have a larger diameter than the perforations present in the holding plate HP and the guide plate FP and are intended to accommodate the flange FE present on the probe elements E. Since the width of the flange FE corresponds to the thickness of the mask M, each probe element E inserted in the carrier block T is fixed by its flange FE between the holding plate HP and the guide plate FP.
The carrier block T equipped with probe elements E corresponding to the printed circuit board L to be scanned is inserted in the carrier block frame R of the clamping device and centered by means of guide pins FS that are fixed in the carrier block frame and grip into guide holes of the carrier block T.
The printed circuit board L to be scanned is inserted in a frame-shaped printed circuit board holder P, which is slidably mounted on guides F projecting vertically from the carrier block frame R, and is centered by means of guide bolts FB fixed in the printed circuit board holder P and protruding into guide holes in the printed circuit board L.
In order to be able to accommodate circuit boards L of different formats, a circuit board holder P consisting of at least two frame parts that can be displaced relative to one another can be used. The carrier block frame R can also be composed of at least two mutually displaceable frame parts in order to be able to accommodate carrier blocks T of different formats.
The shifting of the circuit board holder P equipped with a circuit board L with respect to the carrier block frame R equipped with a carrier block T takes place by means of two first lever arrangements HA. Both lever arrangements HA are in operative connection with two cam disks KS, which are mounted in a stationary manner with respect to the carrier block frame R and can be rotated by about 1800 by means of a lever B. Furthermore, the two first lever arrangements HA are in operative connection with two clamping devices KV rotatably attached to the circuit board holder P and with two circuit board pressers PA rotatably attached to the circuit board holder P. The circuit board pressers PA prevent larger circuit boards L from bending when they are pressed against the pushbutton elements E, and a uniform contact pressure is achieved between the pushbutton elements E and the contact points.
The plug connections S of a circuit board L are scanned by means of exchangeable contact elements K, which can be displaced with respect to the circuit board holder P by two second lever arrangements HB, which are also operatively connected to the two cam disks KS.
Each cam disk KS is connected to one leg of the U-shaped lever B and has two circular grooves, one of which is operatively connected to a first and the other to a second lever arrangement. A rotary movement of the two cam disks KS by means of the lever B is converted into a displacement movement by the lever arrangements HA, HB.
Of course, only a single cam disk KS, which is in operative connection with one or two first lever arrangements HA and with one or two second lever arrangements HB, could also be used. Because of the even distribution of forces, preference is given to an arrangement that is as symmetrical as possible, as described in the exemplary embodiment and shown in the drawings.
When lever B is actuated in one direction, the clamping device KV is actuated one after the other via the first lever arrangements HA and thereby the circuit board L is clamped in the circuit board holder P, then the adjustable circuit board pressures PA are pressed against free areas on the component side of the circuit board L to prevent the circuit board E from bending to prevent, then the circuit board holder P moved in the direction of the carrier block frame R and thereby pressed the circuit board L against the pushbutton elements E of the carrier block T, and finally brought the contact elements K into operative connection with the plug connections S of the circuit board L via the second lever arrangements HB.
When lever B is operated in the opposite direction, the individual parts of the arrangement are moved in the opposite direction and sequence.