CS214630B1

CS214630B1 - Device for connecting printed circuit boards by insulated conductor

Info

Publication number: CS214630B1
Application number: CS565780A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Holec; Josef Mastovsky
Original assignee: Miroslav Holec; Josef Mastovsky
Priority date: 1980-08-18
Filing date: 1980-08-18
Publication date: 1982-05-28

Abstract

Vynález se týká technologického zařízení řízeného elektronickým obvodem. Na stojanu je ve spodní části křížový stůl s upínací deskou, na kterou se připevňuje zapojovaná deska. Pohyb křížového stolu zajišťují servomotory řízené elektronickými obvody. Nad zapojovanou deskou je svisle přesuvná elektroda uložená v otočné hlavici zpevněné v horní částí rámu. Na jedné straně hlavice je cívka s vodičem a vodítko, na protilehlé straně je upevněn svisle pohyblivý nůž. Podle programu se řídí odpařování izolace a připájení vodiče v jednotlivých pájecích místech desky, pohyb křížového stolu i natáčení hlavice při najíždění stolu do dalšího pájecího místa, pracovní pohyby elektrody i pracovní pohyb nože při odřezávání vodiče po připájení posledního bodu průběžného spoje. Vynálezu se využije při automatickém zapojování desek plošných spojů v regulační řídicí a výpočetní technice. Vynález je definován v jednom bodě a popis je doplněn jedním výkresem.The invention relates to a technological device controlled by an electronic circuit. The stand has a cross table with a clamping plate in the lower part, to which the board to be connected is attached. The movement of the cross table is ensured by servomotors controlled by electronic circuits. Above the board to be connected is a vertically movable electrode placed in a rotating head reinforced in the upper part of the frame. On one side of the head is a coil with a conductor and a guide, on the opposite side is a vertically movable knife. The evaporation of insulation and soldering of the conductor in individual soldering points of the board, the movement of the cross table and the rotation of the head when the table moves to the next soldering point, the working movements of the electrode and the working movement of the knife when cutting the conductor after soldering the last point of the continuous connection. The invention will be used in automatic wiring of printed circuit boards in control and computing technology. The invention is defined in one point and the description is supplemented by one drawing.

Description

Vynález se týká zařízení pro zapojování desek plošných spojů izolovaným vodičem, které je řízeno elektronickým obvodem.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to an apparatus for connecting printed circuit boards with an insulated conductor which is controlled by an electronic circuit.

Zařízení, která umožňují automatické zapojování desek plošných spojů, závisí na způsobu použité technologie. Je známý drátový systém plošných spojů, kde se vodič ukládá v přesných roztečích do speciální adhezní vrstvy. Následnou laminací, vrtáním a ohemickogalvanickými procesy se dosáhne žádaného propojení. Automatické zařízení, které pracuje podle této technologie, je velmi složité. Náročná na výrobu i zajištění funkce je zejména pokládací hlava, která kromě přesného vedení vodiče musí zajistit i ultrazvukové připojení vodiče k zapojované desce. Složitá je i technologie přípravy desky k zapojování, z čehož vyplývají i vysoké pořizovací a provozní náklady. Další nevýhodou je, že změny a opravy u takto zapojované desky lze provádět jen s největšími obtížemi. Dále je znám způsob zapojování desek plošných spojů podle AO 190 701, u kterého se používá deska s kresbou standardního obrazce pájecích bodů, kde každý pájecí bod umožňuje provést kromě zapájení vývodu součásti další spoje. Propojení se provádí izolovaným vodičem, jehož izolace se v místě spoje bezprostředně před elektrickým zapojením odpaří a po skončení každého spoje se vodič odřízne. .The devices that allow the PCB to be wired automatically depend on the technology used. A wired printed circuit system is known in which the conductor is deposited at a precise pitch in a special adhesive layer. Subsequent lamination, drilling and chemical-galvanic processes achieve the desired bonding. The automatic device that operates according to this technology is very complex. The laying head is particularly demanding in terms of production and function, which in addition to the precise conductor guidance must also ensure the ultrasonic connection of the conductor to the board to be connected. The technology of preparing the board for connection is also complicated, which results in high acquisition and operating costs. A further disadvantage is that changes and repairs to the plate so connected can only be made with the greatest difficulty. Further, a circuit board connection method according to AO 190 701 is known, in which a board with a drawing of a standard solder dot pattern is used, wherein each solder point makes it possible to make other connections in addition to soldering the component lead. The connection is made by an insulated conductor, the insulation of which is vaporized at the connection point immediately before the electrical connection and cut off at the end of each connection. .

K provádění tohoto způsobu slouží zařízení pro zapojování desek plošných spojů izolovaným vodičem, řízené elektronickým obvodem podle vynálezu. Toto zařízení má na rámu křížový stůl s hnacími servomotory. Na stole je upínací deska se středí čími kolíky pro zapojovanou desku, nad kterou je v rámu umístěna hlavice nesoucí vodítko, cívku s vodičem, nůž a elektrodu ovládanou tlačnou pružinou. Podstata vynálezu spočívá v tom, že hlavice je v rámu uložena otočně kolem osy kolmé na zapojovanou desku. V dutině hlavice je elektroda, která dosedá na přesuvnou zarážku spojenou s prvním válcem. Přesuvná zarážka drží elektrodu proti tlaku pružiny nad zapojovanou deskou. Mezi zapojovanou deskou a spodním čelem elektrody je izolovaný vodič, který prochází vodítkem z cívky. Cívka je spolu.s vodítkem umístěna na jedné straně otočné hlavice. Na protilehlé straně hlavice je ve směru kolmém na zapojovanou desku přesuvně uložen nůž spojený se druhým válcem. Zvýšeného účinku vynálezu se dosáhne tím, že na upínací desce jsou vodicí kolíky, které procházejí otvory v zapojované desce.In order to carry out this method, there is provided an apparatus for connecting printed circuit boards with an insulated conductor controlled by an electronic circuit according to the invention. This device has a cross table with drive servomotors on the frame. On the table there is a clamping plate with center or pins for the connected plate, above which is placed in the frame a head carrying a guide, a coil with a wire, a knife and an electrode controlled by a compression spring. The principle of the invention is that the head in the frame is rotatably mounted about an axis perpendicular to the plate to be connected. In the cavity of the head there is an electrode that abuts the displacement stop connected to the first cylinder. The sliding stop holds the electrode against the spring pressure above the connected plate. Between the plate to be connected and the bottom face of the electrode, there is an insulated wire that passes through the lead from the coil. The coil, along with the guide, is located on one side of the swivel head. On the opposite side of the head is in the direction perpendicular to the plate to be connected slidingly mounted knife connected to the second cylinder. The increased effect of the invention is achieved by having guide pins on the clamping plate which pass through holes in the plate to be connected.

Výhodou uspořádání podle vynálezu je jednoduché konstrukční uspořádání a nízká výrobní cena ve srovnání s jinými automaty i automatická kontrola provedení elektrického spojení vodiče s pájecí ploškou. Konstrukční uspořádání umožňuje žádané vedení zapojovacího vodiče pomocí vodicích kolíků, které přitom nejsou součástí zapojené desky. Další výhodou je velká operativnost, tedy krátký čas potřebný k zhotovení zapojené desky pro vypracování funkčního schéma zapojení a tím i zkrácení průběhu vývoje, vysoká flexibilita zapojení daná změnou vstupních dat při zpracování řídicího média. Další výhodou je snadná opravitelnost při výpadku energie, popřípadě hlášení chybného spoje při vlastním zapojování, daná záznamem posledního zapojeného bodu a snadným najetím do tohoto místa a pokračováním v zapojování. Podstatnými výhodami rovněž jsou vyloučení operací jako chemicko-technologické pokovení a laminace pro dosažení elektrického propojení a tím podstatné zvýšení, spolehlivosti, použití jen běžně dostupných materiálů a dosažení maximální hustoty zapojení.The advantage of the arrangement according to the invention is a simple construction arrangement and low production cost in comparison with other automatic machines as well as automatic control of the electrical connection of the conductor to the solder pad. The construction enables the required conductor of the connecting conductor to be guided by means of guide pins which are not part of the connected plate. Another advantage is the high operability, that is short time needed to build the wiring board for elaboration of functional circuit diagram and thus shortening of the development process, high flexibility of wiring due to the change of input data during processing of control medium. Another advantage is easy repairability in case of power failure, eventually reporting of wrong connection during actual wiring, given by recording of the last wired point and easy access to this place and continuing wiring. Substantial advantages are also the elimination of operations such as chemical-plating and lamination to achieve electrical connections and thus a substantial increase, reliability, the use of only commercially available materials and the achievement of maximum wiring density.

Příklad zařízení pro zapojování desek plošných spojů izolovaným vodičem podle vynálezu je znázorněn na připojeném výkrese v osovém řezu v nárysU, ·An example of an apparatus for connecting printed circuit boards with an insulated conductor according to the invention is shown in the attached drawing in an axial sectional view.

Ve spodní části rámu'18 je uložen křížový stůl 5. Křížový stůl 5 je umístěn na kuličkovém vedení a je přesuvný v podélném i příčném směru. Podélný přesuv křížového stolu 5 zajišťuje první servomotor 6 a přesuv v příčném směru zajišťuje druhý Servomotor 7. Na křížovém stole 5 je upevněna upínací deska 3, V upínací desce 3 jsou jednak středící kolíky 2 pro přesné uchycení zapojované desky 1 a dále jsou na upínací desce 3 vodicí kolíky 4, které volně procházejí otvory v zapojované desce 1 a které slouží k vedení vodiče 19. V horní části rámu 18 je nad zapojovanou deskou 1 otočně uložena hla-vice 9, která je prostřednictvím ozubeného převodu spojena s natáěecím servomotorem. 16. Na otočné hlavici 9 je na jedné straně-uložena cívka 13, na které je navinut izolovaný vodič 19 procházející vodítkem 17 pod elektrodu 8. Elektroda 8 je uložena v osovém otvoru hlavice 9 a je přesuvná ve svislém směru. Na protilehlé straně hlavice 7 vzhledem k cívce 13 a vodítku 17 je přesuvně ve svislém směru uložen nůž 14 spojený s druhým válcem 15. Elektroda 8 je ve své poloze nad zapojovanou deskou 1 držena přesuvnou zarážkou 11. Pokud je elektroda 8 nad zapojovanou deskou 1, je ve své poloze držena přesuvnou zarážkou 11, na kterou dosedá a na kterou ji dotlačuje pružina 10. Přésuvná zarážka 11 je spojena s prvním válcem 12. První válec 12 i druhý válec 15 se přesouvá působením tlakového média například vzduchu. Elektroda 8 je dále spojena vodivě s transformátoremA cross table 5 is arranged in the lower part of the frame 18. The cross table 5 is located on the ball guide and is movable in the longitudinal and transverse directions. The longitudinal displacement of the cross table 5 is provided by the first servomotor 6 and the second transverse direction is provided by the second servomotor 7. The clamping plate 3 is mounted on the cross table 5, the clamping plate 3 has centering pins 2 for precise mounting of the connected plate 1 and In the upper part of the frame 18, a head 9 is rotatably mounted above the board 1, which is connected to the drive servomotor by means of a gear transmission. 16. The coil 13 is mounted on the rotary head 9 on one side, on which an insulated conductor 19 is wound, passing through the guide 17 under the electrode 8. The electrode 8 is mounted in the axial opening of the head 9 and is movable vertically. On the opposite side of the head 7 with respect to the coil 13 and the guide 17, a knife 14 connected to the second cylinder 15 is displaceably mounted vertically. The electrode 8 is held in position above the plate 1 by the displacement stop 11. If the electrode 8 is above the plate 1, it is held in its position by an abutment 11, which is supported by a spring 10. The abutment 11 is connected to the first cylinder 12. Both the first cylinder 12 and the second cylinder 15 are moved by the action of a pressurized medium, for example air. The electrode 8 is furthermore conductively connected to the transformer

20, uloženým na horní částí rámu 18.20, mounted on the top of the frame 18.

Zařízení pracuje takto. Má-li se začít zapojovat, nastaví se elektronickými obvody, které nejsou na výkrese znázorněny, zapojovaná deska 1 svým prvním, pájecím hodem pod elektrodu 8. Elektronické obvody přitom ovládají první servomotor 6 i druhý servomotor 7, které se otáčejí a přesouvají křížový stůl 5 do požadované polohy. Křížový stůl 5 se pohybuje na valivém vedení, takže pasivní odpory jsou minimální. Přesnost pojíždění, to je nastavení zapojované desky. 1 pod elektrodu 8, se zajišťuje přesnými kuličkovými šrouby a maticemi, kterými se přenášejí pohyby obou servomotorů 6, 7 ná křížový stůl 5. V průběhu zapojování je možno přesnost průběžně kontrolovat občasným najížděním do nulové polohy a případným automatickým doladěním. Když je elektroda 8 nad pájecím bodem, křížový stůl 5 se zastaví. Z elektronických obvodů přijde povel ke spuštění elektrody 8. Spouštění se provádí tak, že nejprve se přesune píst v prvním válci 12 do své levé krajn polohy. Při přesouvání unáší zarážku 11, o kterou se opírá elektroda 8. Po uvolnění zarážky 11 se působením pružiny 10 pohybuje elektroda 8 směrem k zapojované desce 1. Při svém pohybu dotlačuje konec izolovaného vodiče 19 k prvnímu pájecímu hodu. Přítlak elektrody 8 na zapojovanou desku 1 je možno nastavit předpětím. pružiny 10. Když elektroda 8 dotlačí vodič 19 k prvnímu pájecímu hodu, vydají elektronické obvody transformátoru 20 povel k vyslání řízeného elektrického pulsu, kterým se nejprve odpaří izolace z vodiče 19 v místě spoje a kterým se vodič 19 připájí k pájecí plošce na zapojované desce 1. Po připájení vodiče 19 k prvnímu pájecímu místu dotlačuje elektroda 8 ještě po stanovenou dobu připájený vodič 19 k zapojované desce 1. Po uplynutí této doby se vrací elektroda-8 dó své výchozí polohy, a to tak, že na' povel elektronických obvodů se přesouvá píst v'prvním válci 12 do pravé krajní polohy a zarážka 11 zvedá elektrodu 8 proti tlaku pružiny 10. Zvednutím elektrody 8 je pracovní zdvih elektrody 8 ukončen. Pohyb zapojované desky 1 ke druhému pájecímu bodu probíhá podle předem stanoveného programu, který je zaznamenán na děrné nebo magnetofonové pásce, či jiným známým způsobem. Řídicí obvody nejprve dají povel natáčecímu servomotoru 16, který přes ozubené převody natáčí hlavici 7 do požadovaného směru. Při pohybu křížového stolu 5 se vodič 19 odvíjí z cívky 13, prochází vodítkem 17 pod elektrodou 8 a vede se kolem vodicích kolíků 4 ke druhému pájecímu bodu. Vždy, když se dostane hlavice 9 za vodicí kolík 4The device works as follows. In order to start the wiring, the circuit board 1 is set by its first solder throw under the electrode 8 by means of electronic circuits (not shown). The electronic circuits control the first servomotor 6 and the second servomotor 7, which rotate and move the cross table 5 to the desired position. The cross table 5 moves on the rolling guide so that the passive resistances are minimal. Accuracy of the traverse is the setting of the connected board. 1 under the electrode 8, is secured by precision ball screws and nuts, by which the movements of the two servomotors 6, 7 are transmitted to the cross table 5. During the wiring the accuracy can be checked continuously from time to time and zero adjustment if necessary. When the electrode 8 is above the soldering point, the cross table 5 stops. The electrodes 8 are triggered from the electronic circuits to start the electrode 8. The actuation is effected by first moving the piston in the first cylinder 12 to its left extreme position. During the movement, it carries a stopper 11 on which the electrode 8 rests. After the stopper 11 is released, the electrode 8 moves towards the plate 1 under the action of the spring 10. As it moves, it pushes the end of the insulated conductor 19 to the first solder throw. The electrode pressure 8 on the connected plate 1 can be adjusted by biasing. When the electrode 8 pushes the conductor 19 to the first solder throw, the electronic circuitry of the transformer 20 commands a controlled electrical pulse, which first evaporates the insulation from the conductor 19 at the connection point and connects the conductor 19 to the solder pad on the circuit board 1. After soldering the conductor 19 to the first soldering station, the electrode 8 pushes the soldered conductor 19 to the circuit board 1 for a specified period of time. After this time, the electrode-8 returns to its initial position by shifting on command of the electronic circuits. the piston in the first cylinder 12 to the rightmost position and the stop 11 lifts the electrode 8 against the pressure of the spring 10. Lifting the electrode 8 terminates the working stroke of the electrode 8. The movement of the plate to be connected to the second soldering point takes place according to a predetermined program which is recorded on the punched tape or in another known manner. The control circuits first command the rotary servomotor 16, which rotates the head 7 in the desired direction via the gears. As the cross table 5 moves, the conductor 19 unwinds from the spool 13, passes through the guide 17 under the electrode 8 and passes around the guide pins 4 to the second soldering point. Whenever the head 9 gets past the guide pin 4

Claims

SUBJECT

1. An electrically controlled, electrically insulated printed circuit board circuit board having a cross table with drive servomotors on which there is a clamping plate with centering pins for the circuit board to be connected, over which a head is mounted in the frame on which a wire spool is fastened a guide and a knife and an electrode operated by a compression spring, characterized in that the head (9) is rotatably mounted in the frame (18) about an axis perpendicular to the plate (1) to be connected and a cavity (8) it abuts against the displacement stop (11) connected by the first cylinder (12) and holding the electrode (8) against the spring pressure (10) above the connected plate (1), rotating in a new direction of movement between the mating program. As the cross table 5 moves in this new direction, the guide 19 is again guided and attracted around each guide pin 4 and is laid in a predetermined path up to the second soldering point. This ensures that the conductor 18 is routed outside the other soldering joints and that unwanted joints cannot be formed during further working cycles of the electrode 8. After soldering the conductor 19 to the second soldering point of the continuous joint. There are at least two solder rolls in one continuous solder joint, but there may be more. After connecting the conductor 19 to the last soldering point of the continuous joint, a command from the control circuits to move the piston in the second cylinder 15 comes to the lower limit position. Together with the piston of the second cylinder 15, the knife 14 also moves towards the plate 1 to be connected and cuts the conductor 19 downstream of the last soldering point of the continuous joint. After the conductor 19 has been cut off, the piston of the second cylinder 15 and the knife 14 are returned to their original position. The conductor 19 is always cut behind the solder joint, so that the conductor 19 remains always below the electrode 8. After the conductor 19 has been cut off, the cross table 5 is moved so that the first point of the next continuous connection gets under the electrode 8. to the connection of the last point of the last continuous link. This completes the wiring and removes the wiring plate 1 from the clamping plate 3.

The invention will be used in the automatic connection of one-sided and two-sided printed circuit boards in control, control and computer technology.

BACKGROUND OF THE INVENTION The plate (1) and the lower face of the electrode (8) are insulated conductors (19) that pass through a guide (17) from a spool (13) mounted with the guide (17) on one side of the rotatable head (9). on the opposite side, a knife (14) connected to the second cylinder (15) is displaceably mounted in a direction perpendicular to the plate (1) to be connected.

Device for connecting printed circuit boards with an insulated conductor according to claim 1, characterized in that on the clamping plate (3) there are guide pins (4) which pass through holes in the connected plate (1).