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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen eines Werkstücks, insbesondere einer Leiterplatte, mittels einem an einer Halterung angeordneten Prüfstift, der eine vorbestimmte Position auf oder in dem Werkstück anfährt, sowie eine Vorrichtung hierfür.
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Stand der Technik
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Derartige Prüfvorrichtungen sind in vielfältiger Form und Ausführung bekannt und auf dem Markt. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf jede Prüfvorrichtung, mit der ein Werkstück durch eine Mehrzahl von Prüfstiften abgetastet werden soll, die in einem bestimmten Verhältnis zueinander angeordnet sind, diese Anordnung aber ggf. geändert werden muss. Vor allem, aber nicht ausschliesslich bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Prüfvorrichtungen zum Untersuchen von elektronischen Leiterplatten auf Fehler und Funktion vor dem Einbau in elektronische Geräte.
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In solchen Vorrichtungen werden Kontaktstifte oder -nadeln an vorbestimmten Stellen (Kontaktpositionen) der Leiterplatte angedrückt und dann entsprechend einer vorbestimmten Steuerung durch einen Prüfcomputer mit Prüfsignalen beaufschlagt, um die Funktionstüchtigkeit der bestückten Leiterplatte zu ermitteln. Um einen einwandfreien, elektrischen Kontakt zwischen den Kontaktnadeln und Kontaktstellen auf einer Leiterplatte herzustellen, die eine grosse Anzahl von Kontaktpositionen abgreift, sind oftmals mehrere tausend Kontaktnadeln notwendig bzw. möglich.
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Derartige Prüfeinrichtungen sind beispielsweise in der
DE 11 2006 003 034 T5 oder auch der
DE 196 46 252 A1 oder der
DE 44 16 151 B beschrieben. All diese Geräte setzen aber voraus, dass die zu prüfenden Leiterplatten exakt den Prüfstiften zugeordnet werden. Da innerhalb einer Zeiteinheit auch eine Vielzahl derartiger Prüfungen stattfinden müssen, kommt es zu erheblichen Problemen bei der Positionierung der Leiterplatte im Verhältnis zu den Prüfstiften.
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Ein häufig auftretendes Problem bei derartigen Prüfeinrichtung, insbesondere für Leiterplatten, ist, dass das zu prüfende Werkstück nachträglich abgeändert wird. Das bedeutet, dass auch der Prüfadapter mit den Prüfstiften nachträglich neu designed werden muss, was lange Zeit in Anspruch nimmt, da z.B. Anstellwinkel und Anordnung der Prüfstifte zueinander neu berechnet werden müssen und auch die entsprechenden Halterungen, z.B. Lochplatten, neu designed werden müssen.
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Aufgabe
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der o.g. Art zu entwickeln, mit denen eine Änderung der Anordnung der Prüfstifte zueinander erleichtert und insbesondere beschleunigt wird.
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Lösung der Aufgabe
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Zur Lösung der Aufgabe führt, dass eine Lage des Prüfstifts gegenüber der Halterung verändert wird.
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Die Grundidee der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, die Prüfstifte an bzw. in den entsprechenden Halterungen beweglich anzuordnen. Ändern sich an dem Werkstück die von dem Prüfstift anzufahrenden Punkte bzw. Lagen der Punkte, so soll durch eine einfache Änderung der Lage des den entsprechenden Punkt anfahrenden Prüfstiftes dieser Änderung Rechnung getragen werden. Es brauchen z.B. keine neuen Bohrungen in der Halterung erzeugt zu werden und es müssen keine neuen Winkel od. dgl. berechnet werden.
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In einem einfachen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Veränderung der Lage des Prüfstifts gegenüber der Halterung manuell und mechanisch erfolgen. Hierzu sind viele Möglichkeiten denkbar, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen. Beispielsweise kann der Prüfstift so ausgestaltet werden, dass seine Prüfspitze durch Drehung des Prüfstifts in einer Lochplatte eine andere Lage einnehmen kann. Dies gilt insbesondere für eine exzentrisch gegenüber dem eigentlichen Schaft des Prüfstiftes angeordneten Prüfspitze.
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Beispielsweise kann aber auch die Halterung bzw. eine Ausnehmung in der Halterung (insbesondere in der Lochplatte) so ausgestaltet sein, dass eine Lageänderung des Prüfstiftes möglich ist. Gedacht ist hier beispielsweise an ein Langloch.
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Eine andere Möglichkeit besteht in der Lageänderung des Prüfstiftes durch entsprechende Magnete bzw. durch eine entsprechende Magnetisierung. Durch den Magnet wird der Prüfstift leicht lösbar an der Halterung festgelegt. Durch entsprechende Magnetisierung oder einen anderen Magneten kann der Magnet selbst bewegt, beispielsweise angehoben und/oder gedreht werden. Der Prüfstift folgt dieser Bewegung.
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Die Möglichkeit der Bewegung durch einen Magneten eröffnet aber auch die Möglichkeit, den Prüfstift nicht direkt in der Halterung, beispielsweise in einer Lochplatte, zu führen, sondern den Prüfstift lediglich an einer Unterseite einer Platte festzulegen. Der Prüfstift kann dann an der Unterseite in eine beliebige Lage verschoben werden, was wiederum manuell oder aber auch durch auf der Oberseite der Platte vorgesehene Magnete geschehen kann. Auch ein Drehen des Prüfstiftes ist ohne weiteres möglich.
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Eine dritte und hochinteressante Möglichkeit der Bewegung des Prüfstiftes ist die Anordnung von intrinsisch aktiven Polymeren um den Prüfstift. Intrinsisch aktive Polymere sind Kunststoffe, welche bei Einwirken bestimmter physikalischer (z.B. Temperatur, Licht bestimmter Wellenlänge, elektrische und magnetische Feldgrössen) oder chemischer (Stoffkonzentrationen, pH-Wert) Umgebungsgrössen Materialeigenschaften definiert ändern. Vor allem sind dies phasenreversible Polymere (z.B. stimuli-sensitive Hydrogele, Polymerbürsten) phasenveränderliche Polymere, leitfähige Polymere sowie bi-lektrische Elastomere. Weitere Vertreter der intrinsisch aktiven Polymere sind Formgedächtnispolymere, piezoelektrische Polymere, elektrostrikitve Polymere sowie ferroelektrische Polymere.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt vor allem, diese Polymere im Siebdruckverfahren auf eine Halterung aufzubringen, damit sie dort die entsprechenden Prüfstifte umgeben können. Werden sie dann mit einer entsprechenden physikalischen oder chemischen Umgebungsgrösse konfrontiert bzw. beaufschlagt, ändern sie definiert Ihre Lage wie ein Muskel und bewegen dabei den Prüfstift.
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Insgesamt ist natürlich daran gedacht, die Änderungen der Prüfstifte genauestens zu beobachten. Dies geschieht durch entsprechende Kameras, wobei im Rahmen der vorliegenden Erfindung vor allem daran gedacht ist, dass der Prüfstift direkt durch ein Objektiv der Kamera hindurchgeführt ist, so dass diese Kamera genauestens die Bewegung des Prüfstiftes beobachten kann.
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Figurenbeschreibung
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
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1 eine schematische Seitenansicht auf einen Teil einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Prüfen eines Werkstücks;
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2–5 schematische Seitenansichten von weiteren Ausführungsbeispielen von erfindungsgemässen Vorrichtungen zum Prüfen von Werkstücks;
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6 eine schematische Seitenansicht einer Anordnung zum Beobachten von Prüfstiften;
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7 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Anordnung zum Überwachen der Tätigkeit von Prüfstiften;
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8 eine schematisch dargestellte Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Teils einer Vorrichtung zum Prüfen eines Werkstücks;
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9 eine Draufsicht auf eine Halterung für Prüfstifte;
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10 und 11 eine schematisch dargestellte Draufsicht und Seitenansicht auf einen Ausschnitt von 9 mit elektroaktiven Polymeraktivatoren;
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12 eine perspektivisch dargstellte Draufsicht auf einen prinzipiellen Aufbau eines mehraxialen Positionierantriebs;
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13 eine perspektivisch dargestellte Seitenansicht eines erfindungsgemässen Kontaktnadelkopfes.
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Gemäss 1 befindet sich an einer Halterung 1 ein Prüfstift 2, wobei natürlich davon auszugehen ist, dass an dieser Halterung 1 in der Regel eine Vielzahl derartiger Prüfstifte 2 vorgesehen ist. Mit diesem Prüfstift 2 soll eine Leiterplatte 3 geprüft werden.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel durchsetzt der Prüfstift 2 mit einem Schaft 4 die Halterung 1, die als Lochplatte ausgebildet ist. Dieser Schaft 4 ist in einer entsprechenden Ausnehmung in der Lochplatte 1 drehbar um eine Achse A angeordnet. Zu dieser Achse A exzentrisch befindet sich eine Prüfspitze 5, die bei Drehung des Schaftes 4 in ihrer Lage gegenüber dem Werkstück (Leiterplatte 3) verändert werden kann. Selbstverständlich ist es zusätzlich möglich, auch die Ausnehmung in der Lochplatte 1, welche von dem Schaft 4 durchsetzt wird, entsprechend auszubilden, so dass zusätzlich die Lage der Prüfspitze 5 verändert werden kann. Beispielsweise könnte die Ausnehmung ein Langloch od. dgl. sein.
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Zur Fixierung des Prüfstifts 2 gegenüber der Lochplatte 1 ist ein Magnet 6 auf dem Schaft 4 vorgesehen. In diesem Fall ist bevorzugt die Lochplatte 1 zumindest teilweise magnetisch ausgebildet, so dass zwischen dem Magnet 6 und der Lochplatte 1, wie durch die Pfeile angedeutet, eine Anziehungskraft wirkt.
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In einem einfachen Ausführungsbeispiel geschieht das Drehen des Schaftes
4 durch einen nicht näher gezeigten Schlüssel, der auf einen Justage-Hilfsvierkant
7 aufgesetzt werden kann. Wird somit eine andere Lage der Prüfspitze
5 gegenüber der Leiterplatte
3 gewünscht, so kann durch den Schlüssel der Prüfstift
2 um seine Achse A gedreht und die Prüfspitze
5 kreisförmig bewegt werden. Gleichzeitig bzw. zusätzlich ist auch daran gedacht, entweder die Lochplatte
1 und/oder die Leiterplatte
3 in der Waagrechten zweidimensional zu bewegen, so dass dadurch jeder Punkt auf der Leiterplatte
3 mit der Prüfspitze
5 angefahren werden kann. Ein derartiger Bewegungsmechanismus für die Leiterplatte
3 ist beispielsweise in der
DE 10 2012 106 291.9 gezeigt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Prüfen eines Werkstücks gemäss 3 ist der Lochplatte 1 zusätzlich eine Fixierplatte 8 zugeordnet, wobei ein Abstand a zwischen Lochplatte 1 und Fixierplatte 8 veränderbar ist. Diese Fixierplatte 8 hat u.a. die Aufgabe, nach der Einstellung der einzelnen Prüfstifte 2, diese gegenüber der Lochplatte 1 festzulegen, d.h., sie unterstützt im wesentlichen den Magnet 6, damit die Prüfstifte 2 beim Absenken auf die Leiterplatte 3 nicht von der Lochplatte 1 abgehoben werden und die Lage der Prüfstifte 2 versehentlich verändert wird.
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In dem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Prüfen von Werkstücken gemäss 3 wird als Halterung 1.1 nicht eine Lochplatte sondern eine halbmagnetische Platte verwendet. Das bedeutet, dass die grundsätzliche Position der Prüfstifte 2.1 in diesem Fall nicht vom Lochraster einer Lochplatte abhängt, sondern der Prüfstift 2.1 frei entlang einer Unterseite 9 der Halterung 1.1 bewegt werden kann.
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Eine Drehung des Prüfstiftes 2.1 um seine Achse A wird durch einen Antriebsmagnet 10 bewirkt, der jenseits vom Prüfstift 2.1 der Halterung 1.1 zugeordnet ist. Dieser Antriebsmagnet 10 kann entlang der Halterung 1.1 in beliebiger Richtung bewegt, aber auch gedreht werden, so dass ihm der Magnet 6 folgt und so eine Ausrichtung des Prüfstifts 2.1 gegenüber einer nicht gezeigten Leiterplatte erfolgen kann.
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Oberhalb des Antriebsmagnets 10 ist noch eine magnetisch leitende Fixierplatte 8.1 vorgesehen, mit der die gesamte Anordnung festgelegt werden kann.
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Die Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Prüfen eines Werkstücks gemäss 4 unterscheidet sich von derjenigen nach 3 nur durch die Anordnung eines zusätzlichen Werkzeugs 11, mit dem eine weitere Tätigkeit vorgenommen werden kann. Beispielsweise kann es sich dabei um einen gefederten Niederhalter handeln, der auf das Werkstück drückt oder aber auch um eine Kamera, welche die Prüfspitze 5 beobachtet.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Prüfen eines Werkstücks
3 gemäss
5 befindet sich der Prüfstift
2.2 an einem Schlitten
11, der in beliebiger Weise bewegt werden kann. Nur beispielsweise wird hier wiederum auf die
DE 10 2012 106 291.9 verwiesen. Die Bewegung des Schlittens
11 bzw. die Lage des Prüfstifts
2.2 gegenüber der Leiterplatte
3 kann durch eine separate Kamera
12 und/oder auch durch eine dem Schlitten
11 zugeordnete Kamera
13 beobachtet und kontrolliert werden.
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In 6 ist angedeutet, dass die Tätigkeit des Prüfstifts 2 durch zwei schräggestellte Kameras 12.1 und 12.2 beobachtet wird.
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Im Rahmen der Erfindung liegt aber besonders auch das Ausführungsbeispiel gemäss 7, wonach der Prüfstift 2 bzw. eine Prüfspitze 5 das Objektiv 14 einer Kamera direkt durchsetzt, so dass dieses Objektiv 14 direkt auf einen Auftreffpunkt 15 der Prüfspitze 5 auf der Leiterplatte 3 ausgerichtet ist.
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Eine besondere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in den 8 bis 13 aufgezeigt. Dabei handelt es sich um die Möglichkeit der Bewegung eines Prüfstiftes 2 mittels elektroaktiver Polymere 16, die als Aktuatoren für den Prüfstift 2 wirken.
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In den 9 bis 13 wird eine weitere Möglichkeit der Bewegung der Prüfstifte 2 aufgezeigt, die durch sogenannte intrinsisch aktive Polymere bewirkt wird. Sie bewegen sich muskelähnlich. Für den vorliegenden Erfindungsgedanken werden vor allem elektroaktive Polymere (EAP) bevorzugt, da mittels einer elektrischen Feldgrösse das Polymer direkt und gezielt beeinflusst werden kann.
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Gemäss 9 wird ein entsprechender Prüfstift 2 in einer Lochplatte 1 geführt. Auf bzw. über der Lochplatte 1 befinden EAP-Aktuatoren 16.1 und 16.2, welche den Prüfstift 2 angreifen. Schematisch ist dies vor allem in den 10 und 11 dargestellt. Der entsprechende EAP-Aktuator umgibt den Prüfstift 2, wobei der EAP-Aktuator 16 selbst gemäss 10 von vier Seiten her mit einer elektrischen Feldgrösse beaufschlagt wird. Diese bewirkt beispielsweise gemäss 11, dass sich ein mittlerer Bereich des EAP-Akturators aufwölbt und dabei den Prüfstift 2 anhebt. Durch entsprechende Beaufschlagung des EAP-Aktuators mit der elektrischen Feldgrösse kann auch eine Drehung des Prüfstifts 2 bewirkt werden.
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In den
12 und
13 ist dargestellt, wie ein entsprechender Prüfstift
2 in ein Gehäuse
17 integriert ist, wobei der Prüfstift
2 im oberen Bereich bzw. innerhalb des Gehäuses
17 von einem EAP-Aktuator
16 umgeben ist. Bezugszeichenliste
| 1 | Halterung |
| 2 | Prüfstift |
| 3 | Leiterplatte |
| 4 | Schaft |
| 5 | Prüfspitze |
| 6 | Magnet |
| 7 | Hilfsvierkant |
| 8 | Fixierplatte |
| 9 | Unterseite |
| 10 | Antriebsmagnet |
| 11 | Schlitten |
| 12 | Kamera |
| 13 | Kamera |
| 14 | Objektiv |
| 15 | Auftreffpunkt |
| 16 | EAP-Aktuator |
| 17 | Gehäuse |
| 18 | PCB-Platte |
| 19 | Werkzeug |
| A | Achse |
| a | Abstand |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 112006003034 T5 [0004]
- DE 19646252 A1 [0004]
- DE 4416151 B [0004]
- DE 102012106291 [0029, 0035]
