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Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung zum Testen einer Flachbaugruppe, wobei die Prüfvorrichtung einen Prüfplatz und einen zwischen einer Prüfstellung und einer Entnahmestellung relativ zu dem Prüfplatz bewegbaren Deckel umfasst.
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Ein typischer Prüfarbeitsplatz besteht aus einem rechnergesteuerten Prüfsystem, an dessen Front- oder Oberseite, je nach Prüfsystemhersteller, prüflingsspezifische Adapter angedockt werden können. Hauptaufgabe der Adapter ist das genaue Positionieren von Prüflingen zum lagerichtigen Anpressen einer mithin großen Menge von elektrischen Federkontakten auf den Prüfling bei gleichzeitigem Erzeugen von Gegenkräften mittels sogenannten Niederhaltern, um ein unzulässiges Durchbiegen der Prüflinge zu verhindern. Die notwendigen Kräfte werden entweder durch mechanische Hebelwirkung beim Schließen der Adapterhaube oder mittels Vakuumapplikation erzeugt. Handelsübliche Adapter verfügen über eine nach oben öffnende Haube, die zur Aufnahme von Niederhaltern und gegebenenfalls zusätzlichen Federkontakten sowie im Falle von Vakuumadaptern zusätzlich einem luftdichten Abschluss des Adapters dienen.
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Prüfarbeitsplätze werden dazu verwendet, eine bestimmte Leiterplatte, nachdem sie auf bzw. in die Prüfvorrichtung eingelegt wurde, auf Fehler in der Leiterbahnführung, Lötfehler und Bauteilfehler zu prüfen. Ebenso können ganze Schaltungsblöcke (Cluster) getestet werden. Zu den bekanntesten Prüfverfahren für elektronische Baugruppen bestückter Leiterplatten gehört der In-Circuit-Test (ICT) und der Funktionstest (FKT). Auf der bestückten Leiterplatte vorgesehene Testpunkte und Bauteilpins werden dabei in der Prüfvorrichtung direkt mit Federkontaktstiften oder starren Nadeln kontaktiert und können dann ausgemessen werden.
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Aus der
EP 1 754 976 A1 ist dabei eine Prüfvorrichtung zum Testen einer Flachbaugruppe bekannt, die einen Prüfplatz und einen zwischen einer Prüfstellung und einer Entnahmestellung relativ zu dem Prüfplatz bewegbaren Deckel umfasst, wobei an dem Deckel zumindest zwei Haltevorrichtungen derart angeordnet und ausgebildet sind, dass diese sich bei einer Bewegung des Deckels von seiner Entnahmestellung in die Prüfstellung mit der in dem Prüfplatz angeordneten Flachbaugruppe lösbar verbinden.
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Auch aus der
US 2004/0041557 A1 ist eine Prüfvorrichtung zum Testen einer Flachbaugruppe bekannt, wobei die Prüfvorrichtung einen Prüfplatz und eine zwischen einer Prüfstellung und einer Entnahmestellung relativ zu dem Prüfplatz bewegbaren Deckel umfasst.
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Prüfarbeitsplätze sind in zunehmendem Maße nicht mehr in sogenannten Prüffeldern organisatorisch und räumlich zusammengefasst, sondern integriert in U-förmig angeordneten Produktionslinien. Diese Linien sind aus Flexibilitätsgründen nicht durch automatische Transportsysteme miteinander verkettet.
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Mitarbeiter verbleiben im Gegensatz zu konventionellen Montagelinien nicht an einem Arbeitsplatz, an welchem sie Teile einzeln oder gesammelt in Behältern zur Bearbeitung zugestellt bekommen, sondern rotieren innerhalb einer Teilarbeitsfolge oder sogar der ganzen Linie, die Mitarbeiter transportieren die Teile. Idealerweise arbeiten die einzelnen Arbeitsvorgänge vollautomatisch. Es existieren Teileablagepositionen, idealerweise übereinander angeordnet, um die Arbeitsplätze zwecks möglichst kurzer Laufwege für die Mitarbeiter schmal halten zu können. Eine Position dient nur zur Zwischenlagerung eines fertigen Teils bis der Mitarbeiter es abholt, unmittelbar nachdem er ein zu bearbeitendes Teil in die zweite Position eingelegt hat. Der Mitarbeiter wartet nicht weiter, sondern geht mit dem entnommenen Teil zum nächsten Arbeitsplatz. Kommt der Mitarbeiter zum nächsten Mal an den Arbeitsplatz, ist die Bearbeitung des zuletzt eingelegten Teils abgeschlossen, die Bearbeitungsposition wieder frei. Dieser Zyklus wiederholt sich.
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Konventionelle Prüfarbeitsplätze bzw. deren Adaptierungen arbeiten nicht ideal in obigem Sinne. Eine vom Vorgängerarbeitsplatz mitgebrachte erste Baugruppe muss zunächst auf einer ersten Ablage neben der Adaptierung abgelegt werden. Nach Öffnen der Adaptierung wird die geprüfte Baugruppe entnommen und auf eine zweite Ablage abgelegt. Danach wird die erste Baugruppe von der ersten Ablage aufgenommen und in den Adapter gelegt. Der Prüfvorgang wird mit dem Schließen der Adapterhaube gestartet, der Mitarbeiter nimmt die zweite Baugruppe von der zweiten Ablage und geht damit zum nächsten Arbeitsplatz.
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In der
DE 10 2011 054 260 A1 ist eine Prüfvorrichtung zum Testen einer Flachbaugruppe beschrieben, die einen Prüfplatz und einen zwischen einer Prüfstellung und einer Entnahmestellung relativ zu dem Prüfplatz bewegbaren Deckel umfasst, wobei an dem Deckel zumindest zwei Haltevorrichtungen derart angeordnet und ausgebildet sind, dass diese sich bei einer Bewegung des Deckels von seiner Entnahmestellung in die Prüfstellung mit der in dem Prüfplatz angeordneten Flachbaugruppe derart lösbar verbinden, dass bei einer Bewegung des Deckels von seiner Prüfstellung in die Entnahmestellung die Flachbaugruppe von den zumindest zwei Haltevorrichtungen gehalten wird. Die Haltevorrichtungen sind hier als flexible Kunststoffstifte ausgebildet.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Prüfvorrichtung zum Testen einer Flachbaugruppe anzugeben, welche baulich und/oder funktional verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Prüfvorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Die Erfindung schlägt eine Prüfvorrichtung (Prüfadapter) zum Testen einer Flachbaugruppe vor. Die Vorrichtung umfasst einen Prüfplatz und einen zwischen einer Prüfstellung und einer Entnahmestellung relativ zu dem Prüfplatz bewegbaren Deckel. An dem Deckel sind zumindest zwei Haltevorrichtungen derart angeordnet und ausgebildet, dass diese sich bei einer Bewegung des Deckels von seiner Entnahmestellung in die Prüfstellung mit der in dem Prüfplatz angeordneten Flachbaugruppe derart lösbar verbinden, dass bei einer Bewegung des Deckels von seiner Prüfstellung in die Entnahmestellung die Flachbaugruppe von den zumindest zwei Haltevorrichtungen gehalten wird.
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Unter eine Flachbaugruppe im Sinn der vorliegenden Erfindung ist eine elektronische Baugruppe zu verstehen, bei der zumindest ein elektronisches Bauelement auf einer Leiterplatte angeordnet ist. Bei diesem ist die Erstreckung der Baugruppe in die Länge und Breite sehr viel größer als in der Höhe.
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Durch das Vorsehen der Haltevorrichtungen, welche beim Öffnen des Deckels von seiner Prüfstellung in die Entnahmestellung die gerade geprüfte Flachbaugruppe von dem Prüfplatz hält und entfernt, kann eine Ablagefläche neben der Prüfvorrichtung eingespart werden, da bei geöffnetem Deckel eine neu zu prüfende Flachbaugruppe an dem Prüfplatz abgelegt werden kann. Anschließend erfolgt ein Entfernen der geprüften Baugruppe von der Haltevorrichtung des Deckels. Nach dem Entfernen kann der Deckel geschlossen und die am Prüfplatz abgelegte Flachbaugruppe geprüft werden. Hiermit können Handhabungsvorgänge, insbesondere in einem One-Piece-Flow, erheblich verbessert werden.
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Eine jeweilige Haltevorrichtung ist zweckmäßigerweise derart ausgebildet, dass die Haltekraft zu einer Flachbaugruppe durch einen Kraftschluss und/oder einen Formschluss hergestellt ist. Beide Varianten ermöglichen eine zerstörungsfrei lösbare Verbindung der Haltevorrichtungen mit der Flachbaugruppe.
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In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist eine jeweilige Haltevorrichtung derart ausgebildet, dass diese in Eingriff mit einer Außenkontur der Flachbaugruppe, insbesondere einer Leiterplatte der Flachbaugruppe, bringbar ist.
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Zweckmäßigerweise ist eine jeweilige Haltevorrichtung zumindest abschnittsweise auslenkbar oder federnd ausgebildet. Hierdurch kann die betreffend ausgestaltete Haltevorrichtung bei der Bewegung des Deckels von seiner Entnahmestellung in die Prüfstellung über die Außenkontur der Flachbaugruppe ausgelenkt werden und dann kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit der Flachbaugruppe verbunden werden.
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Ein federnde Eigenschaften aufweisender Abschnitt kann hierbei ein Federelement umfassen. Alternativ kann ein federnde Eigenschaften aufweisender Abschnitt auch aus einem Kunststoff gebildet sein, welcher elastische Eigenschaften aufweist und aufgrund dessen in gewünschter Weise rückstellbar verformbar ist.
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Es ist zweckmäßig, wenn der auslenkbare oder federnde Abschnitt zur Erzeugung einer der Auslenkung entgegenwirkenden Rückstellkraft ausgebildet ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass nach der Auslenkung der Haltevorrichtungen aufgrund der Relativbewegung der Haltevorrichtung und der am Prüfplatz angeordneten Flachbaugruppe zueinander die notwendige Kraft zur Herstellung des Kraftschlusses und/oder des Formschlusses aufgebracht wird, sobald die lösbare Verbindung mit der Flachbaugruppe hergestellt ist.
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Insbesondere ist eine Auslenkung der zumindest einen Haltevorrichtung in einer Richtung zugelassen, welche in etwa parallel zu einer Hauptebene der Flachbaugruppe ist.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung weist eine jeweilige Haltevorrichtung jeweils eine Rastnase auf. Die Rastnase kann durch eine Nut in der Haltevorrichtung ausgebildet sein. Dabei kann die Nut als Vertiefung mit und/oder Kanten ausgebildet sein. Hierdurch ergibt sich wahlweise ein wellenförmiges oder ein eckiges oder ein kombiniertes Querschnittsprofil.
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Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn ein die Rastnase aufweisender Abschnitt aus einem nicht federnden Material gebildet ist. Insbesondere kann ein die Rastnase aufweisender Abschnitt der Haltevorrichtung aus einem verschleißarmen Material gebildet sein. Hierdurch ist eine hohe Standzeit der Haltevorrichtungen in der Prüfvorrichtung gewährleistet.
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Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn die zumindest zwei Haltevorrichtungen zusätzlich zu Niederhaltern vorgesehen sind.
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Die Haltevorrichtungen können wahlweise in den Deckel eingeschraubt oder gesteckt sein. Sollen in der Prüfvorrichtung Flachbaugruppen unterschiedlicher Größe geprüft werden, so können die Haltevorrichtungen an ausgewählte, in dem Deckel vorgesehene Schrauböffnungen oder Stecköffnungen eingebracht werden, um die jeweils bearbeitete Flachbaugruppe in gewünschter Weise handhaben zu können.
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Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung, wobei sich ein Deckel der Prüfvorrichtung in einer Prüfstellung befindet,
- 2 eine schematische Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung, wobei sich der Deckel der Prüfvorrichtung in einer Entnahmestellung befindet,
- 3 eine vergrößerte Darstellung des Halteprinzips der in dem Deckel vorgesehenen Haltevorrichtungen, und
- 4 bis 9 schematische Darstellungen des Ablaufs der Bedienung einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung.
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Die 1 und 2 zeigen in einer schematischen Querschnittsdarstellung jeweils eine erfindungsgemäße Prüfvorrichtung 1 zum Testen einer Flachbaugruppe 10. Dabei ist die Prüfvorrichtung in 1 in ihrer Prüfstellung und in 2 in ihrer Entnahmestellung dargestellt. Bei der mittels der Prüfvorrichtung 1 zu prüfenden Flachbaugruppe 10 handelt es sich um eine elektronische Baugruppe, bei der zumindest ein elektronisches Bauelement (in den nachfolgenden Figuren nicht dargestellt) auf einer Leiterplatte 11 angeordnet ist. Dabei ist die Erstreckung der Baugruppe, d.h. der Leiterplatte 11, in Länge und Breite sehr viel größer als in ihrer Höhe.
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Die Prüfvorrichtung 1 umfasst einen Prüfplatz 20 sowie einen Deckel 30 zum Verschließen des Prüfplatzes 20.
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Der Prüfplatz 20 besteht aus einer Auflagefläche 22 für die zu prüfende Flachbaugruppe 10, von deren Unterseite her in einer dem Fachmann bekannten Weise Prüfspitzen 21 in Richtung des Deckels 30 ragen. Die Auflagefläche 22 des Prüfplatzes 20 ist von den Seiten her durch Wände 23, 24 begrenzt.
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Die Wand 24 ist über ein Gelenk 38 mit dem Deckel 30 verbunden. Hierdurch kann der Deckel 30 gegenüber dem Prüfplatz 20 zwischen der Entnahmestellung und der Prüf Stellung verschwenkt werden. An einer dem Gelenk 38 gegenüberliegenden Seite des Deckels 30 ist eine weitere Wand 37 vorgesehen, welche in der Prüfstellung der Prüfvorrichtung auf der Wand 23 des Prüfplatzes 20 aufliegt.
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Allgemein sind der Prüfplatz 20 und der Deckel 30 derart ausgestaltet, dass in der in 1 gezeigten Prüfstellung der von dem Deckel 30 und dem Prüfplatz 20 begrenzte Innenraum abgedichtet ist oder sein kann.
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An einer dem Prüfplatz 20 zugewandten Seite des Deckels 30 sind weiterhin in einer dem Fachmann ebenfalls bekannten Weise Niederhalter 36 sowie zumindest zwei Haltevorrichtungen 31 angeordnet. Die Niederhalter 36, von denen lediglich beispielhaft zwei dargestellt sind, dienen dazu, während des Prüfens eine Gegenkraft zu den durch die Prüfspitzen 21 auf die Leiterplatte 11 aufgebrachte Gegenkraft zu erzeugen.
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Die Haltevorrichtungen 31, von denen beispielhaft ebenfalls lediglich zwei Stück dargestellt sind, bezweckt eine kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung zu der zu prüfenden Flachbaugruppe, sobald der Deckel von seiner Entnahmestellung in die Prüfstellung gebracht wurde, um bei einer umgekehrten Bewegung (d.h. von der Prüfstellung in die Entnahmestellung) die Flachbaugruppe 10 zu halten. In der Entnahmestellung, in der der Deckel 30 der Prüfvorrichtung 1 geöffnet ist, verbleibt - wie dies in 2 dargestellt ist - die gerade geprüfte Flachbaugruppe somit an den Haltevorrichtungen 31. Dies ermöglicht es, bevor die bereits geprüfte Flachbaugruppe aus dem Deckel entfernt wird, eine neue zu prüfende Flachbaugruppe auf oder in den Prüfplatz 20 einzulegen und erst danach die bereits geprüfte Flachbaugruppe 11 von dem Deckel 30 zu entfernen.
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Die Anzahl der in dem Deckel vorgesehenen Haltevorrichtungen 31 und deren Anordnung an dem Deckel 30 bemisst sich nach der Größe und der Gestalt der zu prüfenden Flachbaugruppe. Es ist bevorzugt, wenn die Haltevorrichtungen 31 in den Deckel eingeschraubt oder in darin vorgesehene Öffnungen gesteckt werden können. Dabei können sehr viel mehr Öffnungen oder Schraubgewinde als Haltevorrichtungen 31 vorgesehen sein, um eine höhere Flexibilität hinsichtlich der Anordnungen der Haltevorrichtungen zu erzielen.
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3 illustriert in einer vergrößerten Darstellung das Halteprinzip einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung. Dargestellt sind wiederum in einer Querschnittsdarstellung ein Ausschnitt des Deckels 30 sowie zwei an diesem befestigte Haltevorrichtungen 11, welche über einen Kraft- und/oder Formschluss in Eingriff mit einer Außenkontur der Leiterplatte 11 der Flachbaugruppe 10 sind. In diesem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht jede der Haltevorrichtungen 31 aus einem starren Abschnitt 34 und einem flexiblen Abschnitt 35. In den starren Abschnitt 34 ist eine hier lediglich beispielhaft eckige Nut 33 eingebracht, durch welche ein Kraft- und/oder Formschluss zu der Leiterplatte 11 herstellbar ist. Über den flexiblen Abschnitt 35 sind die Haltevorrichtungen zur Herstellung des Kraft- und/oder Formschlusses auslenkbar, so dass die Außenkontur der Leiterplatte 11 in die Nuten 33 gedrückt werden kann.
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Das lediglich beispielhafte Vorsehen der Nuten 33 in den starren Abschnitten 34 ermöglicht die Verwendung eines verschleißfreien Materials, beispielsweise eines Metalls. Dies ist jedoch nicht zwingend. Der flexible Abschnitt 35 kann durch ein geeignetes Federelement, wie z.B. eine Spiralfeder und dergleichen, oder durch geeignete Materialwahl ausgebildet sein. Beispielsweise könnte der flexible Abschnitt 35 auch vollständig aus einem elastischen Kunststoff bestehen. Ebenso ist es möglich, die Haltevorrichtungen 31 über ihre gesamte Länge aus einem elastischen Material, z.B. einem Kunststoff, zu fertigen.
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Dem Fachmann ist klar, dass die Ausgestaltung der Haltevorrichtungen auf vielfältige Weise erfolgen kann. Durch die geeignete Form- und/oder Materialwahl muss lediglich sichergestellt sein, dass die Haltevorrichtung derart auslenkbar und/oder verformbar ist, dass der erforderliche Kraft- und/oder Formschluss zum Halten der Flachbaugruppe beim Öffnen des Deckels in seine Entnahmestellung gewährleistet ist.
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Anhand der 4 bis 9 wird nachfolgend der Prozess der Handhabung der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 1 näher erläutert. Der Übersichtlichkeit halber sind lediglich die hierfür notwendigen Komponenten (der Deckel 30, die Haltevorrichtungen 31, die Prüfspitzen 21 sowie die Leiterplatte 11 der zu prüfenden Flachbaugruppe 10) dargestellt.
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4 zeigt die Prüfvorrichtung in ihrer Entnahmestellung, bei der der Deckel 30 gemäß der in 1 gezeigten Darstellung gegenüber dem Prüfplatz 20 geöffnet ist. Da auf die Haltevorrichtungen 31 keinerlei Kraft einwirkt, sind diese in etwa parallel zueinander ausgerichtet.
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Die Entnahmestellung erlaubt es, nun auf den Prüfplatz 20 die Flachbaugruppe 10 (Prüfling) zu legen. Dies ist schematisch durch die über den Prüfspitzen 21 angeordnete Leiterplatte 11 symbolisiert. Da hierbei die Haltevorrichtungen 31 zu der Leiterplatte keinerlei mechanischen Kontakt aufweisen, sind diese weiterhin in ihrer Ausgangsstellung.
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Nun wird gemäß 6 der Deckel geschlossen, d.h. es erfolgt eine Bewegung von der Entnahmestellung in die in 2 gezeigte Prüfstellung. Die Bewegung des Deckels nach unten ist mit dem Pfeil A gekennzeichnet. Durch die Bewegung des Deckels 30 in Richtung des Prüfplatzes 20 werden die Haltevorrichtungen 31 auf die zu prüfende Flachbaugruppe 10 hinzubewegt. Zu einem bestimmten Zeitpunkt gelangen die Rastnasen 31 in mechanischen Eingriff mit der Außenkontur der Leiterplatte 11 der Flachbaugruppe 10. Hierdurch ergibt sich aufgrund der in den Haltevorrichtungen 11 vorgesehenen Federelemente 40 und/oder flexiblen Abschnitte eine Verformung der Rastnasen 32 nach außen. Mit dem Bezugszeichen 39 sind starre Abschnitte der Haltevorrichtungen 31 gekennzeichnet. Dies ist durch die mit B gekennzeichneten Pfeile dargestellt. Durch eine weiter fortlaufende Bewegung in Richtung A gelangen die Nuten der Rastnasen 32 schließlich in Eingriff mit der Außenkontur. Dies ist schematisch in 7 dargestellt.
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Da die Anordnung der Haltevorrichtungen an die Größe bzw. Abmaße der Leiterplatte 11 angepasst ist, sind die Haltevorrichtungen im „verrasteten“ Zustand annähernd oder identisch in der in den 4 und 5 gezeigten Ausgangsstellung. Dies bedeutet, die Federelemente 40 sind nicht oder kaum kraftbelastet. Nun kann der eigentliche Prüfvorgang der Flachbaugruppe 10 erfolgen. Hierzu werden in einer dem Fachmann bekannten und nicht näher erläuterten Weise die Prüfspitzen 21 an die an der Flachbaugruppe 11 vorgesehenen Positionen bzw. Lötkontakte gebracht. Die in den 4 bis 9 nicht dargestellten Niederhalter sorgen dabei für eine Gegenkraft auf die Leiterplatte, so dass die Leiterplatten durch die Kraftbeaufschlagung der Prüfspitzen 21 nicht durchbogen wird.
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Nach Beendigung der Prüfung der Flachbaugruppe wird der Deckel von seiner in 7 gezeigten Prüfstellung wiederum in die Entnahmestellung gebracht. Die Bewegungsrichtung ist in 8 mit dem Pfeil C gekennzeichnet. Aufgrund der Verrastung der Leiterplatte 11 mit den Haltevorrichtungen 31 wird die Flachbaugruppe 10 von dem Deckel 30 mitgenommen, so dass der Prüfplatz 20 bzw. dessen Auflagefläche 22 für das erneute Einlegen eines weiteren Prüflings bereits frei ist. Nachdem ein neuer Prüfling in den Prüfplatz 20 eingelegt ist, kann dann die geprüfte Flachbaugruppe aus der Haltevorrichtung entnommen werden, indem eine entsprechende Kraft zur Auslenkung der Haltevorrichtungen 31 aufgebracht wird. Dies kann beispielsweise durch einen Bediener der Prüfvorrichtung erfolgen.
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In 9 ist die Entnahme der durch den Deckel 30 mitgenommenen Flachbaugruppe 10 bereits vor dem Einlegen einer anderen zu testenden Flachbaugruppe vorgenommen worden, was eine Alternative zum oben beschriebenen Vorgehen darstellt.
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Im Ergebnis wird ein einfaches, variables und kostengünstiges Prinzip zur Funktionserweiterung einer Prüfvorrichtung bereitgestellt, mit der Handhabungsvorgänge reduziert und Abstellflächen beseitigt werden können.
