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Die Erfindung betrifft eine Testvorrichtung zur Prüfung von Elektronikmodulen.
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Aus der
DE 100 24 875 A1 ist ein Testsystem bestehend aus mehreren Testvorrichtungen bekannt, wobei mit den einzelnen Testvorrichtungen unterschiedliche Prüfungen an elektronischen Bauteilen durchgeführt werden können. Um einen universellen, für alle Testvorrichtungen in gleicher Weise durchführbaren elektrischen Anschluss an die zu prüfenden elektronischen Bauteile bereitzustellen, sind die elektronischen Bauteile auf einem Bauteilhalter angeordnet und an diesen elektronisch angeschlossen. Dieser Bauteilhalter weist eine standardisierte Gruppe von Adapterkontakten auf, die so ausgebildet sind, dass mit diesen ein Anschluss an korrespondierende Kontakte an allen Testvorrichtungen möglich wird.
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Dadurch wird zwar eine universelle Anschlussmöglichkeit der elektronischen Bauteile an die einzelnen Testvorrichtungen des Testsystems erreicht. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass zur Durchführung einzelner Prüfungen separate Testvorrichtungen eingesetzt werden müssen, wodurch ein erheblicher konstruktiver Aufwand für die Prüfung der elektronischen Bauteile entsteht. Auch ist nachteilig, dass die einzelnen Testvorrichtungen einen erheblichen Platzbedarf beanspruchen. Schließlich besteht ein wesentlicher Nachteil des so ausgebildeten Testsystems darin, dass bei einer applikationsspezifischen Änderung der zu prüfenden elektronischen Bauteile oder des Umfangs der durchzuführenden Prüfungen einzelne oder sogar mehrere Testvorrichtungen im Testsystem überarbeitet und geändert oder sogar ausgetauscht werden müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flexibel einsetzbare und kostengünstig herstellbare Testvorrichtung zur Prüfung von Elektronikmodulen bereitzustellen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die erfindungsgemäße Testvorrichtung dient zur Prüfung von Elektronikmodulen und umfasst eine Vorratsstation in Form einer Fördereinheit. An der Fördereinheit sind Halterungen zur Lagerung von Testköpfen vorgesehen. Die Testvorrichtung umfasst wenigstens ein verfahrbar gelagertes Robotikmodul, welches wenigstens eine Aufnahme für einen Testkopf aufweist. Weiterhin umfasst die Testvorrichtung eine Steuereinheit zur Steuerung der Fördereinheit und des Robotikmoduls. Zur Bestückung eines Robotikmoduls mit einem vorgegebenen Testkopf fährt die Fördereinheit den vorgegebenen Testkopf in eine Übergabeposition und das Robotikmodul in eine der Übergabeposition korrespondierende Aufnahmeposition ein, in welcher das Robotikmodul den Testkopf übernimmt. Das mit dem Testkopf bestückte Robotikmodul wird in eine Arbeitsposition an einem Elektronikmodul verfahren.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mit nur einer Testvorrichtung unterschiedliche Elektronikmodule mit unterschiedlichen Prüfanforderungen getestet werden können. Insbesondere ist vorteilhaft, dass die Testvorrichtung ohne Umbauarbeiten oder sonstige konstruktive Eingriffe an sich verändernde Prüfanforderungen angepasst werden kann. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass diese im Vergleich zu Testsystemen bestehend aus mehreren Testvorrichtungen mit einem erheblich geringeren Kostenaufwand realisiert werden kann und zudem einen wesentlich geringeren Platzbedarf aufweist.
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Diese Vorteile ergeben sich durch den modularen Aufbau der erfindungsgemäßen Testvorrichtung. Zur Durchführung der Prüfungen an einem Elektronikmodul sind ein oder vorteilhaft mehrere Robotikmodule mit daran angeordneten Testköpfen vorgesehen. Durch die spezifischen Ausbildungen der Testköpfe können Art und Umfang der Prüfung des jeweiligen Elektronikmoduls vorgegeben werden. Wesentlich hierbei ist, dass die erfindungsgemäße Testvorrichtung, als Vorratsstation für einen Vorrat vorzugsweise unterschiedlich ausgebildeter Testköpfe, eine Fördereinheit aufweist. Die Fördereinheit wirkt mit den einzelnen Robotikmodulen derart zusammen, dass in vorgegebenen Positionen ein Robotikmodul von der Fördereinheit einen Testkopf übernehmen oder bei Bedarf auch einen Testkopf an der Fördereinheit abgeben kann. Durch die Fördereinheit können somit die Robotikmodule mit den für eine Prüfung eines Elektronikmoduls erforderlichen Testköpfen ausgestattet werden, insbesondere ist auf diese Weise eine einfache Anpassung an sich verändernde Prüfanforderungen möglich. Die Bestückung der Robotikmodule mit unterschiedlichen Robotikmodulen erfolgt selbsttätig und ohne jeglichen konstruktiven Eingriff in die Konstruktion der Testvorrichtung, so dass eine Anpassung an sich ändernde Prüfanforderungen flexibel und schnell durchgeführt werden kann.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Ausbildung der Vorratsstation als Fördereinheit und deren direkten räumlichen Bezug zu den Robotikmodulen. Durch die Ausbildung der Vorratsstation als Fördereinheit können dort vorhandene Testköpfe einfach und ohne aufwändige Auslagerungsvorgänge einfach an Übergabepositionen transportiert werden, wo sie von den zugeordneten Robotikmodulen abgeholt werden können. Durch den engen räumlichen Bezug zwischen der Fördereinheit und dem Robotikmodul können die Robotikmodule schnell zwischen ihren Arbeitspositionen an dem zu prüfenden Elektronikmodulen und der Fördereinheit zur Übernahme von Testköpfen verfahren werden, so dass eine schnelle Umrüstung von Testköpfen an den einzelnen Robotikmodulen möglich ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist diese eine Mehrfachanordnung von Robotikmodulen auf, wobei jedes Robotikmodul an der Fördereinheit Testköpfe aufnehmen und dort abgeben kann.
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Dabei übernehmen beispielsweise die Robotikmodule die Testköpfe in verschiedenen Aufnahmepositionen.
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Durch die Bereitstellung von Testköpfen an verschiedenen Übergabepositionen können verschiedene Robotikmodule an unterschiedlichen Aufnahmepositionen Testköpfe übernehmen oder auch wieder der Fördereinheit zuführen. Damit kann auch für eine große Anzahl von entlang vorgegebener Bahnen verfahrbarer Robotikmodule ein Zugang zu den Testköpfen an der Fördereinheit bereitgestellt werden, ohne dass sich die einzelnen Robotikmodule hierbei behindern. Besonders vorteilhaft können damit auch mehrere Robotikmodule simultan Testköpfe an der Fördereinheit übernehmen oder abliefern, wodurch eine besonders schnelle Umrüstung von Testköpfen an Robotikmodulen ermöglicht wird.
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Generell kann die Funktionalität der Robotikmodule auch dahingehend erweitert sein, dass an diesen mehrere Testköpfe angeordnet sind. Demensprechend können in bestimmten Aufnahmepositionen des Robotikmoduls ein oder mehrere Testköpfe von der Fördereinheit übernommen oder an dieser abgegeben werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Fördereinheit in Form eines Umlaufförderers angeordnet. Durch die Förderbewegung des Umlaufförderers werden die daran gelagerten Testköpfe entlang einer geschlossenen Bahn bewegt. Allein mit dieser Umlaufbewegung können die Testköpfe in die einzelnen Übergabepositionen eingefahren werden. Vorzugsweise ist die Bahn des Umlaufförderers so ausgebildet, dass große Abschnitte der Bahn im Bereich der Verfahrwege von Robotikmodulen liegen, so dass eine entsprechend große Anzahl von Übergabepositionen erhalten wird, an welchen mehrere Robotikmodule Testköpfe vom Umlaufförderer übernehmen oder an diesen abgeben können.
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Die gesamte Testvorrichtung wird von der Steuereinheit gesteuert, wobei insbesondere in der Steuereinheit der Umfang der Prüfung eines zu testenden Elektronikmoduls sowie die hierfür erforderlichen Testköpfe hinterlegt sind. Dementsprechend werden durch die Steuereinheit die einzelnen Robotikmodule an die Fördereinheit herangefahren, um sie mit den erforderlichen Testköpfen zu bestücken.
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Bei einer Übernahme eines Testkopfes durch ein Robotikmodul von der Fördereinheit oder umgekehrt bei einer Abgabe eines Testkopfes an der Fördereinheit durch ein Robotikmodul müssen Befestigungsmittel, mit denen ein Testkopf am Robotikmodul oder an der Fördereinheit befestigt sind, gelöst werden. Nach erfolgter Übergabe muss der Testkopf ebenso an der jeweils anderen Einheit befestigt werden.
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Die Betätigung der Befestigungsmittel zum Herstellen oder Lösen einer Verbindung eines Testkopfes mit einem Robotikmodul oder der Fördereinheit erfolgt selbsttätig und wird durch die Steuereinheit gesteuert.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Testköpfe an der Fördereinheit mechanisch fixiert.
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Insbesondere können hierzu an der Fördereinheit Zangen vorgesehen sein, die die einzelnen Testköpfe greifen und festhalten, und die von der Steuereinheit aus betätigt werden können. Diese Befestigungsmittel sind an die Ausbildung der Fördereinheit angepasst und ermöglichen eine sichere Fixierung der Testköpfe.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Testkopf an einem Robotikmodul durch Magnetkräfte fixiert.
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Durch eine von der Steuereinheit gesteuerte Bestromung von Magneten in dem Robotikmodul können die Magnetkräfte aktiviert oder deaktiviert werden, wodurch eine Fixierung eines Testkopfes an einem Robotikmodul sehr schnell hergestellt und wieder gelöst werden kann.
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Durch unterschiedliche Ausbildungen von an der Fördereinheit gelagerten Testköpfen, die wahlweise von einzelnen Robotikmodulen übernommen werden können, kann die Art und der Umfang von zu prüfenden Elektronikmodulen einfach vorgegeben werden. Die Testköpfe können dabei unterschiedliche Funktionalitäten aufweisen. Beispielsweise sind Testköpfe in Form von Adaptern mit Nadelanordnungen zur elektrischen Kontaktierung des Elektronikmoduls vorgesehen.
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Weiterhin können als Testköpfe Kameras zur Durchführung von optischen Prüfungen oder Drucktaster, mittels derer Kraftmessungen durchgeführt werden, vorgesehen sein.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1: Testvorrichtung mit einem in eine Aufnahmeposition an einem Umlaufförderer eingefahrenen Robotikmodul.
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2: Schematische Darstellung eines Testkopfes für die Testvorrichtung gemäß 1.
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1 zeigt in einer Draufsicht eine Testvorrichtung 1 zur Prüfung von Elektronikmodulen. Als zu prüfende Elektronikmodule sind im vorliegenden Fall eine Leiterplatte 2 vorgesehen, die auf einer Fördereinheit F transportiert und in vorgegebene Sollpositionen, in den Prüfungen durchgeführt werden, eingefahren werden.
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Zur Prüfung der Leiterplatte 2 oder allgemein eines Elektronikmoduls weist die Testvorrichtung 1 mehrere Robotikmodule 3 auf, an welchen Testköpfe 4 angeordnet sind. Im vorliegenden Fall sind insgesamt vier Robotikmodule 3 vorgesehen, die jeweils einen identischen Aufbau aufweisen. Generell können auch Robotikmodule 3 vorgesehen sein, die unterschiedlich ausgebildet sind.
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Im vorliegenden Fall sind die Robotikmodule 3 als Vierachsmodule ausgebildet.
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Die Robotikmodule 3 der Testvorrichtung 1 bilden je zwei Paare, die beidseits der zu prüfenden Leiterplatte 2 angeordnet sind. Jedes Paar von Robotikmodulen 3 ist auf ein Paar von Schienen 5 längs einer Geraden in horizontaler Richtung verfahrbar. Die Verfahrrichtungen beider Paare, das heißt die Längsachsen beider Paare von Schienen 5, verlaufen parallel zueinander in x-Richtung. Jedes Robotikmodul 3 wird dabei mittels eines nicht dargestellten Antriebs einzeln entlang der Schienen 5 verfahren. Die Antriebe werden von einer ebenfalls nicht dargestellten Steuereinheit gesteuert, welche die Steuerung der gesamten Testvorrichtung 1 übernimmt.
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Jedes Robotikmodul 3 weist einen Roboterarm 6 auf, der an einer Halterung 7 verfahrbar gelagert ist. Dabei kann ein Roboterarm 6 in Richtung einer Längsachse in y-Richtung verfahren werden. Am vorderen längsseitigen Ende des Roboterarms 6 jedes Robotikmoduls 3 ist durch Befestigungsmittel ein Testkopf 4 austauschbar befestigt. Prinzipiell können alle Testköpfe 4 austauschbar am Roboterarm 6 befestigt sein. Im vorliegenden Fall sind die Testköpfe 4 an zwei Robotikmodulen 3 fest und nicht austauschbar mit dem Roboterarm 6 verbunden, während an anderen beiden Robotikmodulen 3 Testköpfe austauschbar angeordnet sind. Generell kann ein Roboterarm 6 auch so ausgebildet sein, dass an diesen mehr als ein Testkopf 4, vorzugweise zwei Testköpfe 4, befestigt sind. Im vorliegenden Fall sind als nicht gesondert dargestellte Befestigungsmittel Magnete im Roboterarm 6 vorgesehen, wobei durch die wirkenden Magnetkräfte die Testköpfe 4 in Sollpositionen am Roboterarm 6 befestigt sind. Durch die Herstellung dieser Verbindung erfolgt auch gleichzeitig eine elektrische Kontaktierung mit dem Roboterarm 6. Zur Herstellung der elektrischen Kontaktierung sind Kabelverbindungen 8 im Roboterarm 6 vorgesehen, die auf den Testkopf 4 geführt sind. Die Befestigung der Testköpfe 4 an dem Roboterarm 6 ist über die Steuereinheit herstellbar und lösbar. Hierzu wird der Magnet im Roboterarm 6 in geeigneter Weise bestromt, wodurch die Magnetkräfte des Magneten aktiviert oder deaktiviert sind.
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Die Testköpfe 4 weisen Prüfmittel auf, die relativ zur Leiterplatte 2 positionierbar sind, um dort definierte Prüfungen vornehmen zu können. Zur Durchführung einer Prüfung der Leiterplatte 2 mit einem Testkopf 4 wird zunächst das Robotikmodul 3 auf den Schienen 5 zur Leiterplatte 2 verfahren, dann wird der Roboterarm 6 ausgefahren, so dass der Testkopf 4 im Bereich einer Sollposition an der Leiterplatte 2 angeordnet ist. Dann werden die Prüfmittel des Testkopfes 4 an der Leiterplatte 2 zur Durchführung der Prüfung positioniert.
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Als weiterer Bestandteil der Testvorrichtung 1 ist eine Fördereinheit F vorgesehen, die im vorliegenden Fall in Form eines Umlaufförderers 9 ausgebildet ist, der ebenfalls von der Steuereinheit gesteuert wird. Der Umlaufförderer 9 weist eine entlang einer geschlossenen Bahn umlaufende motorisch angetriebene Kette 10 auf. An dieser Kette 10 sind Aufnahmen 11 vorgesehen, an welchen Testköpfe 4 gelagert werden können. Dabei wird an jeder Aufnahme 11 ein Testkopf 4 gelagert. Die Aufnahmen 11 weisen im vorliegenden Fall Befestigungsmittel zur mechanischen Fixierung von Testköpfen 4 auf, wobei diese vorzugsweise in Form von Zangen ausgebildet sind, die von der Steuereinheit betätigt werden. Ist eine Zange über die Steuereinheit geschlossen, greift sie einen Testkopf 4 und fixiert diesen in einer Sollposition. Ist die Zange geöffnet, kann der Testkopf 4 von der Aufnahme 11 gelöst werden.
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Mittels des Kettenantriebs laufen die Testköpfe 4 an den Aufnahmen 11 längs einer geschlossenen Bahn um, die in einer horizontalen Ebene orientiert ist.
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Der so ausgebildete Umlaufförderer 9 bildet ein Magazin, das heißt eine Vorratsstation zur Lagerung unterschiedlicher Testköpfe 4, die von den Robotikmodulen 3 zur Prüfung von Elektronikmodulen verwendet werden können. Mit den im Umlaufförderer 9 gelagerten Testköpfen 4 kann eine Umrüstung der Robotikmodule 3 vorgenommen werden, um beispielweise die Prüfmittel an sich verändernde Prüfanforderungen oder an verschiedene zu prüfende Elektronikmodule anzupassen.
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Die Robotikmodule 3 können auf den Schienen 5 so verfahren werden, dass mit den an den Robotikmodulen 3 angeordneten Testköpfen 4 Prüfungen an einer in vier Sollposition liegenden Leiterplatte durchgeführt werden können. Bei der in 1 dargestellten Situation sind das hintere, das heißt dem Umlaufförderer 9 abgewandte Robotikmodul 3 auf dem linken Schienenpaar sowie das vordere, das heißt dem Umlaufförderer 9 zugewandte Robotikmodul 3 auf dem rechten Schienenpaar an einer Leiterplatte in der Sollposition angeordnet.
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Im vorliegenden Fall können nur die Testköpfe 4 an den beiden dem Umlaufförderer 9 zugewandten Robotikmodule 3 ausgewechselt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Robotikmodule 3 auf den beiden Schienenpaaren gegenläufig verfahren, so dass immer nur ein Robotikmodul 3 am Umlaufförderer 9 angeordnet ist um einen Wechsel eines Testkopfs 4 vorzunehmen. Für einen solchen Wechsel wird das jeweilige Robotikmodul 3 am Umlaufförderer 9 positioniert. Das vordere Robotikmodul 3 auf dem linken Schienenpaar befindet sich in einer solchen Aufnahmeposition.
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In dieser Aufnahmeposition kann eine Übergabe des Testkopfes 4 vom Umlaufförderer 9 auf das Robotikmodul 3 erfolgen. Hierzu wird einerseits der Magnet im Roboterarm 6 aktiviert und andererseits die Zange an der Aufnahme 11 des Umlaufförderers 9 gelöst, so dass der Testkopf 4 von der Aufnahme 11 an den Roboterarm 6 übergeben und dort mit den Magnetkräften des Magneten in einer Sollposition fixiert wird.
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Nachdem das Robotikmodul 3 auf diese Weise einen Testkopf 4 von dem Umlaufförderer 9 übernommen hat, kann dieser zur Leiterplatte 2 hin verfahren werden, damit mit dem am Robotikmodul 3 angebrachten Testköpfen 4 Prüfungen an der Leiterplatte 2 durchgeführt werden können.
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In entsprechender Weise kann ein Robotikmodul 3 einen Testkopf 4 am Umlaufförderer 9 abgeben. Hierzu fährt das Robotikmodul 3 in seine Aufnahmeposition. Parallel hierzu wird der Umlaufförderer 9 so angeordnet, dass eine leere Aufnahme 11 ohne Testkopf 4 an der Übergabeposition positioniert ist, so dass vom Robotikmodul 3 der Testkopf 4 an die freie Aufnahme 11 übergeben werden kann.
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Die Testköpfe 4 der Testvorrichtung 1 können unterschiedliche Funktionalitäten aufweisen. Beispielsweise kann ein Testkopf 4 eine Kamera aufweisen, um optische Prüfungen an einem Elektronikmodul vorzunehmen. Weiterhin kann ein Testkopf 4 Drucktaster zur Durchführung von Kraftmessungen aufweisen.
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2 zeigt ein Beispiel eines Testkopfes 4 in Form eines Adapters. Dieser Testkopf 4 weist als Prüfmittel eine Nadel 12 mit einer Kontaktspitze auf, die an einem elektrischen Kontakt an der Leiterplatte 2 herangeführt werden kann, wodurch ein elektrisches Messsignal entsteht, das in der Steuereinheit ausgewertet werden kann. Der Testkopf 4 weist ein Gehäuse 13 auf, in welchem ein Verstellmechanismus 14 integriert ist, um einen Prüfkopf 15, an welchem die Nadel 12 gelagert ist, verstellbar zu lagern. Der Verstellmechanismus 14 weist eine Stelleinheit auf, mittels dessen der Prüfkopf 15 an einer in vertikaler Z-Richtung verlaufenden Welle 16 höhenverstellbar und drehbar gelagert ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Testvorrichtung
- 2
- Leiterplatte
- 3
- Rotobikmodul
- 4
- Testkopf
- 5
- Schiene
- 6
- Roboterarm
- 7
- Halterung
- 8
- Kabelverbindung
- 9
- Umlaufförderer
- 10
- Kette
- 11
- Aufnahme
- 12
- Nadel
- 13
- Gehäuse
- 14
- Verstellmechanismus
- 15
- Prüfkopf
- 16
- Welle
- F
- Fördereinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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