DD149298A1

DD149298A1 - METHOD OF TOLERANCE COMPARISON OF VIBRATION

Info

Publication number: DD149298A1
Application number: DD21891680A
Authority: DD
Inventors: Gotthard Keilig
Original assignee: Gotthard Keilig
Priority date: 1980-02-06
Filing date: 1980-02-06
Publication date: 1981-07-01

Abstract

Die Erfindung ist geeignet zum Toleranzausgleich bei automatisierten Montage- bzw. Fuegeprozessen, wie zum Beispiel bei der automatisierten Bestueckung von Leiterplatten mit Bauelementen, wobei die Toleranzen zwischen den Anschluszstiften der Bauelemente und den zugehoerigen Durchbruechen in der Leiterplatte waehrend des automatisierten Bestueckens ausgeglichen werden koennen. Durch Einleitung von Vibrationen variabler Zeitdauer, variabler Richtung, variabler Frequenz und variabler Amplitude in das Element (Bauelement) und/oder den Elementetraeger (Leiterplatte) wird der automatisierte Montage- bzw. Fuegeprozesz auch dann ermoeglicht, wenn dies wegen der vorhandenen Lage-, Form- und Masztoleranzen sonst nicht moeglich waere. Die Vibrationen sind in das Element (Bauelement) und/oder den Elementetraeger (Leiterplatte) senkrecht zur Bewegungsrichtung des Elementes waehrend des automatisierten Montage- bzw. Fuegeprozesses einzuleiten. Das Verfahren ermoeglicht es, die zulaessigen Lage-, Form- und Masztoleranzen der beteiligten Elemente (Bauelemente) und Elementetraeger (Leiterplatte) zu vergroeszern. Das Prinzip der Erfindung ist aus Fig. 2 ersichtlich.The invention is suitable for tolerance compensation in automated assembly or Fuegeprozessen, such as in the automated Bestueckung of printed circuit boards with components, the tolerances between the Anschlußuszstiften of the components and the associated breakthroughs can be compensated in the circuit board during the automated Bestueckens. By introducing vibrations of variable duration, variable direction, variable frequency and variable amplitude into the element (component) and / or the element carrier (printed circuit board), the automated assembly or Fuegeprozesz is also possible, if this is due to the existing situation, shape - And tolerances otherwise would not be possible. The vibrations are to be introduced into the element (component) and / or the element carrier (printed circuit board) perpendicular to the direction of movement of the element during the automated assembly or joining process. The method makes it possible to enlarge the permissible position, shape and dimensional tolerances of the elements involved (components) and element carriers (printed circuit board). The principle of the invention can be seen from FIG.

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Verfahren zum Toleranzausgleich mittels VibrationMethod for tolerance compensation by means of vibration

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das es ermöglicht, Toleranzen zwischen Elementen und Elementeträgern bei automatieierten Montage- bzw» Fügeprozessen auszugleichen. Zweckmäßig ist eine Anwendung des Verfahrens bei der automatisierten Bestückung von Leiterplatten mit Bauelementen.The invention relates to a method which makes it possible to compensate for tolerances between elements and element carriers in automated assembly or »joining processes. It is expedient to use the method in the automated assembly of printed circuit boards with components.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Bekannte technische Lösungen zur Automatisierung von Montage- bzw« Fügeprozessen haben gemein, daß eine hochgenaue Lagepositionierung zwischen Element und Elementeträger erfolgen muß. In der Dissertation von Hanke, Meszaros, Richter an der Fakultät für Datenverarbeitung des Wissenschaftsrates der TU Dresden vom 18. 12. 1970 "Beitrag zur optimalen Gestaltung der Fertigung elektronischer Baugruppen mit integrierten Bausteinen unter Berücksichtigung der Systemautomatisierung" wird die Notwendigkeit einer hochgenauen Lagepositionierung zwischen den Anschlußstiften der Bauelemente und den entsprechenden Durchbrüchen in der Leiterplatte bei der automatisierten Leiterplattenbestückung begründet.Known technical solutions for the automation of assembly or "joining processes have in common that a highly accurate position positioning between element and element carrier must be made. In the dissertation of Hanke, Meszaros, judge at the faculty of data processing of the scientific council of the TU Dresden from 18. 12. 1970 "contribution to the optimal design of the production of electronic assemblies with integrated building blocks with consideration of the system automation" becomes the necessity of a high-precision position positioning between the Found pins of the components and the corresponding breakthroughs in the PCB in the automated PCB assembly justified.

— ρ _- ρ _

Nach der Firmenschrift "SIGMA SYSTEM - Typical applications for electronics" der Firma Olivetti controllo numerico S.p.A* Italien wird der Bestückungskopf zur automatisierten Leiterplattenbestückung mit Sensoren ausgestattet, die im Falle des Aufsetzens von Bauelementeanschlußstiften neben den entsprechenden Durchbrüchen in der Leiterplatte ein Zurückziehen des Bauelementes bewirken. Anschließend wird der Bestückungsvorgang bis zum Gelingen mit anderen Bauelementen wiederholt. Der Nachteil dieser bekannten Lösungen besteht darin, daß nur ein sehr geringer Toleranzausgleich zwischen den am automatisierten Montage- bzw» Fügeprozeß beteiligten Elementen und Elementeträgern möglich ist.According to the company publication "SIGMA SYSTEM - typical applications for electronics" of the company Olivetti controllo numerico S.p.A * Italy, the placement head for automated PCB assembly equipped with sensors that cause in the case of placing of component pins next to the corresponding openings in the circuit board, a retraction of the device. Subsequently, the assembly process is repeated until successful with other components. The disadvantage of these known solutions is that only a very small tolerance compensation between the elements involved in automated assembly and »joining process and element carriers is possible.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung ist es, eine Möglichkeit zum Toleranzausgleich zwischen den an automatisierten Montage- bzw. Fügeprozessen beteiligten Elementen und Elementeträgern zu schaffen. Es sind folgende Vorteile zu erwarten:The aim of the invention is to create a possibility for tolerance compensation between the elements and element carriers involved in automated assembly or joining processes. The following advantages are to be expected:

1, Die notwendige Positioniergenauigkeit der beteiligten Elemente und Elementeträger ist geringer. 2· An den beteiligten Elementen und Elementeträgern sind größere Toleranzen zulässig.1, The necessary positioning accuracy of the elements and element carriers involved is lower. 2 · Larger tolerances are permitted on the elements and element carriers involved.

3« Die Sicherheit des automatisierten Montage- bzw. Fügeprozesses wird erhöht.3 «The safety of the automated assembly or joining process is increased.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Das Verfahren zum Toleranzausgleich mittels Vibration ermöglicht es, den hohen Aufwand zur genauen Lagepositionierung der an automatisierten Montage- bzw. Fügeprozessen beteiligten Elemente und Elementeträger zu senken. Bei bekannten technischen Lösungen zur Automatisierung von Montage- bzw. Fügeprozessen können alle auftretenden Toleranzen nur durch das Spiel des Elementes im Durchbruch des Elementeträgers ausgeglichen werden.The method for compensating for tolerances by means of vibration makes it possible to reduce the high outlay for precise position positioning of the elements and element carriers involved in automated assembly or joining processes. In known technical solutions for the automation of assembly or joining processes all occurring tolerances can be compensated only by the game of the element in the breakthrough of the element carrier.

.Da das Spiel des Elementes im Durchbruch des Elementeträgers in vielen Fällen sehr klein sein muß, besteht in diesen Fällen nur eine sehr geringe Möglichkeit zum Ausgleich von Lage-, Form- und Maßtoleranzen bei automatisierten Montagebzw· Fügeprozessen.Since in many cases the play of the element in the aperture of the element carrier must be very small, in these cases there is only a very small possibility of compensating for position, shape and dimensional tolerances in automated assembly and joining processes.

Das Wesen der Erfindung besteht' darin, daß durch Einleitung von Vibrationen variabler Frequenz, variabler Zeitdauer, variabler Amplitude und variabler Richtung ein Einsetzen des Elementes bzw« von Teilen desselben in die zugehörigen Durchbrüche oder Vertiefungen des Elementeträgers auch dann gewährleistet ist, wenn das Element bzw. Teile desselben nahe neben den zugehörigen Durchbrüchen oder Vertiefungen des Elementeträgers aufsetzen. Charakteristisch ist dabei, daß entweder das Element und/oder der Elementeträger bzw« Teile derselben eine ausreichende Elastizität haben oder daß Element und/oder Elementeträger elastisch eingespannt sind. Die Vibrationen werden durch einen Vibrator erzeugt und nur kurzseitig während des eigentlichen Montage- bzw. Fügeprozesses auf geeignete Weise in den Elementeträger und/oder das Element senkrecht zur Bewegungsrichtung des Elementes während des automatisierten Montage- bzw« Fügeprozesses eingeleitet. Werden in das Element oder den Elementeträger Vibrationen in mehreren Richtungen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Elementes während des automatisierten Montage- bzw* Fügeprozesses eingeleitet, so ist durch eine geeignete Ansteuerung der Vibratoren abzusichern, daß durch Überlagerung der Vibrationen keine elliptischen Bewegungen entstehen. Es ist auch möglich, gleichzeitig mehrere Elemente mittels Vibration in einen oder mehrere Elementeträger einzusetzen.The essence of the invention consists in the fact that by introducing vibrations of variable frequency, variable time duration, variable amplitude and variable direction insertion of the element or of parts of the same in the corresponding openings or recesses of the element carrier is guaranteed even if the element or Place parts of it close to the corresponding openings or depressions in the element carrier. It is characteristic that either the element and / or the element carrier or parts thereof have a sufficient elasticity or that element and / or element carrier are elastically clamped. The vibrations are generated by a vibrator and introduced only briefly during the actual assembly or joining process in a suitable manner in the element carrier and / or the element perpendicular to the direction of movement of the element during the automated assembly or "joining process. If vibrations are introduced into the element or the element carrier in several directions perpendicular to the direction of movement of the element during the automated assembly or * joining process, it must be ensured by a suitable control of the vibrators that no elliptical movements arise by superimposing the vibrations. It is also possible to simultaneously use several elements by means of vibration in one or more element carrier.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert. Dazu zeigen die Zeichnungen inThe invention will be explained below with reference to exemplary embodiments. The drawings in

Fig. 1 bis 3 die schematische Darstellung der Phasen eines automatisierten Montage- bzw. Fügeprozesses. ·Fig. 1 to 3, the schematic representation of the phases of an automated assembly or joining process. ·

Pig. 4 den prinzipiellen Aufbau eines Leiterplattenbestückungsautomaten mit Einleitung der Vibrationen in das BauelementPig. 4 shows the basic structure of a printed circuit board placement machine with introduction of the vibrations into the component

Pig» 5 den prinzipiellen Aufbau eines Leiterplattenbestückungsautomaten mit Einleitung der Vibrationen in die Leiterplatte.Pig »5 the basic structure of a PCB assembly machine with introduction of the vibrations in the PCB.

Pig, 1 zeigt eine mögliche Lage zwischen dem Element 5 und dem zugehörigen Durchbruch 2 des Elementeträgers 1 nach Abschluß der Positionierung. Anschließend bewegt sich nach Pig» 2 das Element 5 in Richtung des Durchbruchs 2 des Elementeträgers 1. Kurz vor Auftreffen auf den Elementeträger 1 werden Vibrationen 3 geeigneter Frequenz, Zeitdauer, Amplitude und Richtung- auf das Element 5 senkrecht zu dessen Bewegungsrichtung 4 eingeleitet. Dadurch wird ein Toleranzausgleich über das Spiel 6 des Elementes 5 im Durchbruch 2 des Elementeträgers 1 hinaus erreicht» Der abgeschlossene Montagebzw« Fügeprozeß ist in Fig. 3 dargestellt.Pig, 1 shows a possible position between the element 5 and the associated aperture 2 of the element carrier 1 after completion of the positioning. Subsequently, after element 2, the element 5 moves in the direction of the aperture 2 of the element carrier 1. Shortly before impinging on the element carrier 1, vibrations 3 of suitable frequency, duration, amplitude and direction are introduced onto the element 5 perpendicular to its direction of movement 4. As a result, a tolerance compensation over the clearance 6 of the element 5 in the opening 2 of the element carrier 1 is achieved. The completed assembly or joining process is shown in FIG.

Nach Pig. 4 und. 5 werden die Bauelemente 12 in den Bauelementemagazinen 9 gespeichert und von da über die Zuführeinrichtung 11 dem Bestückungskopf 10 zugeleitet. Gleichzeitig wird auf dem Positioniertisch 15» v/o die Leiterplatte 13 in der Leiterplattenspanneinrichtung 14 befestigt ist, die gewünschte Position eingestellt. Anschließend führt der Bestückungsarm 7 mit dem Bestückungskopf 10 und einem Bauelement 12 eine Bewegung in Richtung der Leiterplatte 13 aus. Kurz vor dem Auftreffen auf die Leiterplatte 13 werden durch den Vibrator 8 Vibrationen 3 auf den Bestückungskopf 10 mit einem Bauelement 12 (Fig. 4) oder auf die Leiterplattenspanneinrichtung 14 mit der zu bestückenden Leiterplatte 13 (Fig. 5) eingeleitet. Die Richtung der eingeleiteten Vibrationen 3 ist senkrecht zur Bewegungsrichtung des Bestückungsarmes 7 während des automatisierten Bestückungsprozesses.After Pig. 4 and. 5, the components 12 are stored in the component magazines 9 and fed from there via the feeder 11 to the placement head 10. At the same time, the printed circuit board 13 is fixed in the printed circuit board clamping device 14 on the positioning table 15, the desired position is set. Subsequently, the loading arm 7 with the mounting head 10 and a component 12 performs a movement in the direction of the printed circuit board 13. Shortly before impinging on the printed circuit board 13, vibrations 3 are introduced by the vibrator 8 onto the mounting head 10 with a component 12 (FIG. 4) or onto the printed circuit board clamping device 14 with the printed circuit board 13 (FIG. 5) to be assembled. The direction of the introduced vibrations 3 is perpendicular to the direction of movement of the loading arm 7 during the automated loading process.

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Mit Unterstützung der Vibrationen 3 wird das Bauelement 12 in die Leiterplatte 13 eingesetzt« Nach Abschluß des Ein» setzvorganges wird der Vibrator 8 abgeschaltet und der Bestückungsarifi 7 geht mit dem Bestückungskopf 10 in die Aus~ gangslage zurück. Danach kann der nächste Bestückungsvorgang erfolgen.With the support of the vibrations 3, the component 12 is inserted into the printed circuit board 13 "After completion of the setting process, the vibrator 8 is turned off and the Bestückungsarifi 7 goes back with the mounting head 10 in the initial position. Then the next placement process can be done.

Claims

invention claim

1 * Method for tolerance compensation by means of vibration (3), characterized in that introduced by perpendicular to the direction of movement (4) of an element (5) during an automated assembly or »joining process in an element carrier (1) and / or an element (5) Vibrations (3) variable direction, variable duration, variable frequency and variable amplitude tolerance compensation between breakthroughs (2) or wells of an element carrier (1) and an element (5) or parts thereof is achieved, wherein element carrier (1) and / or elements (5) or parts thereof have an elasticity corresponding to the vibrations (3) and / or are elastically clamped.

2. The method according to item 1, characterized in that at the same time one or more elements (5) in one or more element carrier (1) can be used.

HierzuJk. Pages drawing part