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Verfahren zur automatischen Herstellung von elektrischen Leitungswegen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Herstellung von elektrischen
Leitungswegen auf entlang von Koordinatenlinien mit Unterbrechungen oder durchgehend
rasterartig vorgelochten Isolierstoffplatten mittels vorgefertigter, die Bauelemente
verbindender Leiterstreifen, die dadurch auf der Isolierstoffplatte festgelegt werden,
daß insbesondere seitlich an den Leiterstreifen sitzende Lappen nach zweckmäßig
rechtwinkliger Abbiegung nach einer Seite in für sie bestimmte Löcher der Platte
klemmend hineingesteckt oder hindurchgesteckt und auf der Gegenseite verlappt werden.
Die Erfindung wird darin gesehen, daß zunächst für die Vorratshaltung Leitungsbänder
sehr großer Länge auf beiden Längskanten in regelmäßigen Abständen ausgeschnitten
werden, so daß Lappenreihen entsprechend dem Raster der Isolierstoffplatte übrigbleiben,
und daß dann entsprechend der jeweils auszuführenden Schaltung und Leitungsführung
die nicht zur Festlegung der Leiterstreifen bestimmten oder benötigten Lappen durch
einen durch einen Kode gesteuerten Automaten abgeschnitten, die für jede einzelne
Isolierstoffplatte in Richtung der Rasterlinien erforderlichen, meist ungleich langen
Stücke des Leiterstreifens abgetrennt und auch die auf Länge geschnittenen Leiterstreifen
dann mit den verbliebenen Lappen parallel fortschreitend in die entsprechenden Löcher
der Isolierstoffplatte eingesetzt werden.
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Es sind bereits mehrere Verfahren bekanntgeworden, durch die isolierende
Trägerplatten in einfacher Weise mit leitenden Streifen belegt werden können. Bei
einem dieser Verfahren (USA.-Patentschrift 2 502 291) werden Leiterstreifen, so
wie sie für die jeweilige Schaltung gebraucht werden, aus einer Metallfolie ausgestanzt
und dann auf der isolierenden Trägerplatte angeordnet. Es handelt sich dabei jedoch
lediglich darum, daß die bekannte dreidimensionale Verdrahtung in eine zweidimensionale
Verdrahtung mittels leitenden Streifen umgewandelt ist, wodurch eine nennenswerte
Zeitersparnis nicht erreicht wird.
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Bei einem anderen bekannten Verfahren (französische Patentschrift
662 375) wird eine zweidimensionale Anordnung von Leiterstreifen verwendet, die
zur Festlegung auf der Trägerplatte vernietet sind, bei der Kreuzungen in der gleichen
Ebene dadurch vermieden sind, daß notwendige Kreuzungen auf der Unterseite der Trägerplatte
hergestellt werden.
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Es sind nun aber auch Lochrasterplatten als Verdrahtungshilfsmittel
bekanntgeworden, in deren Löcher die Enden der Schaltdrähte zum Festlegen eingefädelt
werden können. Die leitenden Drähte können dabei sowohl in Richtung des Lochrasters
als auch quer zu ihm angeordnet werden, um die kürzesten Verbindungen zu erhalten.
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Diesen bekannten Verfahren und Anordnungen für eine rationelle Flächenverdrahtung
haftet jedoch der Mangel an, daß die Drähte bzw. die Leiterstreifen nicht ausreichend
fest und gleichzeitig maschinell in die rasterartig gelochten Trägerplatten eingesetzt
werden können. Auch eine maschinelle Herstellung der Leiterstreifen selbst ist nicht
in der Weise möglich, daß lediglich die individuelle Ausbildung des einzelnen Leiterstreifens
durch einen kodegesteuerten Automaten vorgenommen wird, während die zweckmäßige
Ausgestaltung des Leiterstreifens, sofern sie nicht individuell geartet sein muß
und dementsprechend für alle anzuordnenden Leiterstreifen gleichmäßig verwendbar
ist, durch eine Ausschneidemaschine erfolgt, die einer besonderen Steuerung daher
auch nicht bedarf. Dementsprechend geben die bekannten Verfahren auch nicht die
Möglichkeit, einen der Form nach vorbereiteten Leiterstreifen, soweit seine Form
zur weiteren Ausbildung aller verwendeten Leiterstreifen geeignet ist, z. B. auf
Rollen auf Vorrat zu halten.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung zeigt F i g. 1 schematisch
drei Verfahrensstufen für die Herstellung dieser Art von gedruckten Schaltungen,
F i g. 2 a bis 2 c eine solche gedruckte Schaltung selbst,
F i g.
3 eine Darstellung der fließenden Fertigung mit selbsttätig arbeitenden maschinellen
Einrichtungen zur Herstellung dieser Art von gedruckten Schaltungen.
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Die F i g. 1 zeigt im einzelnen einen flachen Metallstreifen 1, aus
dem der eigentliche Leiter gebildet wird und der im folgenden immer als Leiterstreifen
bezeichnet werden wird, wie er durch Formung und Einschnitte, z. B. durch eine Folgestanze,
gebildet ist. Der Leiterstreifen -ist an beiden Längskanten in gleichen Abständen
derart eingeschnitten, daß sich zwei Reihen von Metallappen 2 bilden. Die Metalllappen
haben gleiche Abmessungen und liegen in der Ebene des Leiterstreifens.
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Ein flacher isolierender Träger 3 zeigt eine Anzahl von Löchern, die
auf Koordinatenlinien angeordnet sind, die rechtwinklig aufeinanderstehen. Diese
der Befestigung der Leiterstreifen dienenden Löcher sind mit 4 und 5 bezeichnet.
Der Lochabstand und der Abstand der Lappen des Leiterstreifens stimmen überein.
Die Löcher, die in der F i g. 1, wie z. B. bei 4, als Kreise dargestellt sind, sind
dazu bestimmt, die Lappen der Leiterstreifen aufzunehmen, während die Löcher, die
als schwarz ausgefüllte Kreise, z. B. bei 5, dargestellt sind, die Lötenden von
Bauelementen der Schaltung, wie z. B. Widerstände, Kondensatoren oder Verbindungsleitungen,
aufzunehmen. Da die Löcher gleiche Abmessungen haben, so können sie sowohl für die
Durchführung der Lötenden als auch der Lappen der Leiterstreifen verwendet werden.
Bei 6 und 7 ist die Lage der Leiterstreifen dargestellt, wenn sie bereits auf dem
Träger 3 montiert sind.
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Die Leiterstreifen, die zunächst gleich große und in gleichen Abständen
an beiden Längskanten angeordnete Lappen besitzen, werden durch weiteres wahlweises
Ausscheiden von Lappen derart bearbeitet, daß sich ein Leiterstreifen wie bei 8
in der F i g. 1 ergibt, der nur noch wenige dem Lochschema des Trägers 3 und der
Schaltung angepaßte Lappen 9 besitzt. Diese Lappen werden dann aus der Ebene des
Leiterstreifens rechtwinklig herausgebogen, wie das bei 10 dargestellt ist. Dieser
Streifen ist auch bereits auf die erforderliche Länge von dem Vorratsstreifen 8
abgeschnitten. Der Leiterstreifen 10 wird dann mit den gebogenen Lappen voran in
die Trägerplatte 3 eingelegt, deren Lochanordnung mit der Anordnung der Lappen des
Leiterstreifens 10 an dieser Stelle übereinstimmt. Derartige Leiterstreifen
bedürfen wenigstens zweier solcher Lappen zur Montage in der Trägerplatte zur Festlegung
ihrer Lage. Durch die übereinstimmung der Loch- als auch Lappenabstände lassen sich
diese Leiterstreifen in alle den rechtwinkligen Koordinaten des Trägers 3 zugeordnete
Löcher einsetzen. Die Lappen und Löcher, die den Lappen zugeordnet sind, können
also durch entsprechendes Ausschneiden so angeordnet werden, daß durch den Leiterstreifen
nur diejenigen Löcher belegt werden, die nicht von den Lötdrähten der Bauteile eingenommen
sind. Die Lappen der Leiterstreifen sind so lang, daß sie nach Durchführung durch
die Löcher des Trägers auf der Rückseite umgebogen werden können.
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Die F i g. 2 a zeigt eine schematische Darstellung einer Schaltung,
die in der beschriebenen Art ausgeführt ist. Die schwarz ausgezogenen Linien stellen
die vereinfacht dargestellten Leiterstreifen auf der Vorderseite der Trägerplatte
dar. Die auf der Rückseite angeordneten Bauteile mit ihren Lötdrähten sind gestrichelt
dargestellt. Die F i g. 2 b und 2 c zeigen eine schematische Teilseitenansicht in
Richtung der Bauteile bzw. einen Teilquerschnitt, betrachtet senkrecht zur Lage
der Bauteile. So stellt z. B. R 1 einen Widerstand dar, dessen beide Lötenden 11
und 12 von der Rückseite der in der F i g. 2 a fortgelassenen Trägerplatte durch
die dazugehörigen Löcher hindurchgesteckt sind. Es ist dies gut aus der F i g. 2
c zu entnehmen, in der bei 13, 20
und 21 Leiterstreifen liegen, auf
die die durch die Trägerplatte hindurchgesteckten und umgebogenen Lötenden aufgepreßt
sind. An dieser Stelle werden die Leiterstreifen mit den Lötenden verlötet. Die
Bauteile liegen also auf der Rückseite 14 in F i g. 2 c, während die Leiterstreifen
auf der Vorderseite des Trägers 3 angeordnet sind. Zur Platzersparnis werden die
Bauteile und ihre Lötenden quer zur Richtung der Leiterstreifen angeordnet.
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Wenn also z. B. in F i g. 2 c das Bauteil 15 auf der Trägerplatte
3 montiert werden soll, muß jedes Lötende 16 und 17 bei
18 und 19 derart umgebogen werden, daß die Lötenden durch die vorbereitenden
Löcher hindurchgesteckt werden können. Diese Löcher liegen nun denjenigen Löchern
benachbart, die für die Aufnahme der Lappen der Leiterstreifen bestimmt sind. Nach
Einlegen der Leiterstreifen werden die auf der Vorderseite der Platte hervorstehenden
Lötenden umgebogen, so daß sie auf dem Leiterstreifen aufliegen, worauf sie dann
mit dem Leiterstreifen verlötet werden.
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Will man zwei Leiterstreifen, z. B. 22 und 23 in F i
g. 2 a, miteinander verbinden, so verwendet man dazu einen Verbindungsleiter
24. Die Enden dieses Verbindungsleiters werden ebenso wie die Lötenden der
Bauteile angeordnet und mit den Leiterstreifen verlötet. So ist in F i g. 2 b ein
Verbindungsleiter 25 auf der Trägerrückseite zwischen den Bauteilen 26 und 27 liegend
an der Lötstelle 28 mit dem Leiterstreifen 29 verbunden. Elektrische Verbindungen
mit anderen elektrischen Geräten, z. B. mit einer Stromquelle, können durch gewöhnliche
Drähte vorgenommen werden, die auch durch die Löcher zu führen sind. Die in den
Figuren auf der Rückseite der Trägerplatte dargestellten Bauteile können auch mit
Abstand von der Platte angeordnet sein. Die Lötungen erfolgen zweckmäßig mit Hilfe
der bekannten Tauchlötung. Sie gestattet, alle Lötstellen gleichzeitig zu verlöten.
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Wenn erforderlich, können die Lappen an den Leiterstreifen nicht nur
an den Längskanten, sondern auch an den Kanten, die durch das Abschneiden der einzelnen
Leiterstreifen entstehen, angeordnet werden.
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Aus Gründen der Einfachheit ist es aber auch möglich, auf die seitlich
am Leiterstreifen vorgesehenen Lappen zur Befestigung ganz zu verzichten und die
Enden der Leiterstreifen lappenartig nach unten gebogen in die vorgesehenen Löcher
der Isolierstoffplatte eingreifen zu lassen und auf der Plattenunterseite umzubiegen.
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Auch eine zur Isolierstoffplatte senkrechte Anordnung der Leiterstreifen
derart, daß die seitlichen Lappen ohne umgebogen zu werden in die vorgesehenen Löcher
der Isolierstoffplatte hineingesteckt und auf der Plattenrückseite verlappt werden,
ist möglich. Es kann dies aus Gründen des Platzmangels, der besseren Belüftung bei
Wärmeabführung durch den Leiterstreifen oder des Wärmestrahlungsschutzes nötig sein.
Wenn
die Bevorratung eines Leitungsbandes ohne bereits ausgeschnittene Lappen an den
Längskanten zweckmäßig ist, so kann derart verfahren werden, daß dieses verhältnismäßig
breite Band zunächst einen der Kodesteuerung nicht bedürfenden Automaten durchläuft,
der an den Bandlängskanten durch Ausschneiden fortlaufend zweckmäßig im gleichbleibenden
Rasterlinienabstand angeordnete Lappen erzeugt und erst dann, vorteilhafterweise
unmittelbar anschließend, z. B. in der gleichen Geräteeinheit, das kodegesteuerte
selektive Abschneiden der nicht benötigten Lappen, das Abschneiden auf Länge und
rechtwinklige Abbiegen der Lappen nach einer Seite erfolgt.
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Um zu verhindern, daß die eingelegten Leiterstreifen aus der Trägerplatte
wieder herausrutschen, bevor die Lötenden der Bauteile umgebogen sind, um also die
Leiterstreifen in ihrer Lage festzuhalten, kann man den Lappen eine leicht zugespitzte
Form geben, so daß sie sich ausreichend fest und verklemmend in die Löcher eindrücken
lassen.
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Die Erfindung sieht sowohl die Lochung der Trägerplatte an allen Schnittpunkten
der Koordinatenlinien vor, um auf die Weise vorgefertigte Trägerplatten zu erhalten,
auf denen jede Schaltungsform ausgeführt werden kann, als auch eine Lochung der
Trägerplatte nur an denjenigen Schnittpunkten der Koordinatenlinien, an denen die
Löcher zur Durchführung der Lappen oder Lötenden für eine ganz bestimmte Schaltung
gebraucht werden. Die F i g. 2 a bis 2 c stellen einen Schaltungsaufbau dar, bei
dem die Löcher nur an den für diese spezielle Schaltung erforderlichen Stellen angebracht
sind. Obwohl nach der bisherigen Darstellung die Löcher nur entweder für einen Lappen
oder ein Lötende vorgesehen sind, so ist es auch möglich, in ein Loch sowohl einen
Lappen als auch ein Lötende hineinzustecken.
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Eine in der beschriebenen Art »gedruckte« Schaltung eignet sich ganz
besonders für die automatische Fertigung. Die verschiedenen Vorgänge des Verfahrens,
wie das Abmessen der Leiterstreifen oder überhaupt elektrisch leitenden Materials,
das wahlweise Ausschneiden von nicht verwendeten Lappen am Leiterstreifen, das Einsetzen
der Leiterstreifen und der Lötenden der Bauteile in die Löcher, das Umbiegen und
das Löten, sind alle zugänglich und können entsprechend der vorliegenden Schaltungsaufgabe
mit Leichtigkeit eingerichtet werden.
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Es ist möglich, daß in einer nicht gezeigten Einrichtung zur Montage
der Leiterstreifen eine Streifenförderung die Leiterstreifen in eine Einsetzvorrichtung
trägt, in der der Leiterstreifen festgehalten wird, damit er in die Trägerplatte
montiert werden kann. Dieser Leiterstreifen ist dann also durch einen Trennschnitt
von dem übrigen Streifen abgetrennt und bleibt zwischen zwei vertikalen Führungen
auf einem zurückziehbaren Riegel liegen. Die Führungen werden auf die Trägeroberfläche
gesenkt, damit diese die Lappen aufnehmen kann und die Ausrichtung der Leiterstreifen
entsprechend den Löchern in der Trägerplatte erhalten bleibt. Zwei oder mehrere
von diesen maschinellen Einrichtungen können miteinander kombiniert werden.
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Die Trägerplatte wird zum Einrichten der Löcher unter die Einlegeführungen
gelegt, um die entsprechenden Lappen aufzunehmen. Darauf werden die Leiterstreifen
mit den- daran befindlichen Lappen in die Löcher der Trägerplatte eingesetzt, indem
die Leiterstreifen durch den Einlegerahmen zur Trägerplatte gedrückt werden. Während
die Leiterstreifen flach gegen den Träger gedrückt werden, hebt sich unter der Trägerplatte
eine Druckvorrichtung entsprechend der Länge des Leiterstreifens und biegt alle
Lappen gegen die Rückseite der Trägerplatte an. Die Löcher in der Trägerplatte werden
dann wieder ausgerichtet, um den nächsten Leiterstreifen zu empfangen, der inzwischen
durch die beiden ersten Geräte vorbereitet in die Einsetzvorrichtung geführt ist.
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Die fertige Schaltung wird dann in einer Maschinenanordnung mit Verbindungsleitungen
versehen, mit denen Verbindungen zwischen den Leiterstreifen hergestellt werden.
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Ein schematischer Aufbau einer Ausrüstung für selbsttätige Fertigung
für diesen Zweck wird an Hand der F i g. 3 beschrieben. In dieser Ausrüstung werden
zwei Arten von Bauteilen, nämlich Bauteile 1
und Bauteile 2, aus je einem
Vorratsbehälter zugeführt. Die F i g. 3 stellt ein Schema für eine selbsttätige
Fertigungseinrichtung dar vom Isolierträger ab bis zur zusammengestellten und gelöteten
Schaltung entsprechend der F i g. 2. Die ganze Einrichtung wird gesteuert von einem
elektronisch arbeitenden Koordinator. Der Koordinator kann z. B. ein Band enthalten,
auf dem ein Betätigungsprogramm aufgezeichnet ist, und es ist möglich, Anfang und
Ende des Bandes zu verbinden, um eine ständige Wiederholung der Regelvorgänge zu
erreichen. Die Trägerplatten werden zunächst zu einer Maschine geführt, die die
Platten auf das gewünschte Maß glättet. Die Trägerplatten laufen dann zu einer Bohrmaschine,
welche die den Koordinatenlinien zugeordneten Löcher bohrt, wobei es möglich ist,
daß sie sowohl alle als auch nur ausgewählte Löcher bohrt. Die Trägerplatten wandern
dann zu einer Einrichtung, die die Verbindungsleitungen für nach außen gehende Verbindungen
einsetzt. Die Trägerplatten erhalten dann ihre Leiterstreifen entsprechend der Darstellung
in F i g. 1. Mit dem nächsten Schritt werden die Trägerplatten mit Verbindungsleitungen
zwischen den Leiterstreifen ausgerüstet und die Leiterstreifen auch gleich umgebogen.
Die Trägerplatten wandern dann in eine Einrichtung, in der Bauteile, die durch den
Koordinator ausgewählt sind, in die entsprechenden Lochpaare eingesetzt werden.
Die Lötenden der Bauteile werden selbsttätig umgebogen, so daß sie mit den Leiterstreifen
in Berührung kommen, wobei zweckmäßigerweise die wärmeempfindlichen und die nicht
wärmeempfindlichen Bauteile räumlich getrennt werden. Die fertig geschalteten Trägerplatten
wandern nun in die Löteinrichtung, die ein Zinnbad oder Strahlen von flüssigem Zinn
enthalten und gelangen schließlich in eine automatische Prüfeinrichtung.
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Diese fertig geschaltete und geprüfte Schaltung nach Art der »gedruckten«
Schaltungen kann dann mit anderen Teilen zusammen in das Gerät eingebaut werden,
von dem sie einen wesentlichen Teil bildet.