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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens zur Herstellung von aus elektrischen Bauelementen und daran mechanisch
befestigten Schaltdrähten bestehenden Flachbaugruppen mit über isolierte Schaltdrähte
gemäß einem Schaltschema miteinander maschinell verdrahteten Bauelementen unter
Verwendung einer die Bauelemente in einer zur gegenseitigen Verbindung geeigneten
Lage vorübergehend halternden Montagevorrichtung für Fernmelde- insbesondere Fernsprechanlagen.
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Die Erfindung bezweckt durch die Ausbildung des Verfahrens und durch
die Ausgestaltung der hierfür benötigten Vorrichtungen, Flachbaugruppen mit geringem
Aufwand an Teilen und mit verbesserten Eigenschaften auf maschinellem Wege herzustellen.
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Es ist bekannt, Flachbaugruppen als sogenannte Schaltungsplatten voll-
oder halbautomatisch im maschinellen Verfahren herzustellen. Dabei werden auf einer
mit einem Lochraster versehenen Isolierstoffplatte auf ihrer einen Seite isolierte
Schaltdrähte entsprechend einem Schaltschema verlegt, an den Lötstellen abisoliert
und in den Bohrungen festgelegt. Hierauf werden Bauelemente mit ihren Anschlußelementen
von der anderen Plattenseite hereingesteckt und mit der Verdrahtung verlötet. Die
Anwendung von Isolierstoffplatten bringt für den Befestigungs- wie für den Lötvorgang
gewisse Schwierigkeiten mit sich und führt bei einer derartigen Schaltungsplatte
zu einer nicht immer erwünschten Starrheit und zu einer Gewichtserhöhung.
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Bei einer anderen bekannten Ausführung wird ein Netzgeflecht aus isolierten
Schaltdrähten an Stelle einer Isolierstoffplatte verwendet, bei welchen die nicht
zum Stromlauf des jeweiligen Schaltschemas gehörenden Schaltdrähte unterbrochen,
die übrigen an den Anschlußstellen für die Bauelemente abisoliert, mit den Bauelementen
und, entsprechend den gewünschten Verbindungen, miteinander verlötet werden. Es
müssen aber, um das Geflecht zusammenzuhalten, elektrisch nicht benötigte Schaltdrähte
im Geflecht belassen werden und Schaltdrahtzüge, welche diagonal zu den Ntzdrähten
verlaufen könnten, durch entsprechende Verbindungen von im Netz rechtwinkelig zueinander
liegenden Schaltdrähten ersetzt werden.
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Schließlich ist eine Baugruppe bekanntgeworden, bei welcher auf beiden
Seiten einer Bauelementen-Reihe rasterartig gelochte Lochleisten vorgesehen sind.
Die Anschlußelemente der Bauelemente sind von einer Seite her durch die Löcher der
Lochleisten hindurchgesteckt, wobei die auf der anderen Seite aus den Lochleisten
herausstehenden Anschlußelemente jeweils benachbarter Bauelemente und/oder die Enden
von ebenfalls in die Lochleisten eingesteckten Schaltdrähten miteinander verdrallt
sind. Zur mechanischen Verfestigung sind die derart bestückten Lochleisten wiederum
in Ausnehmungen einer gemeinsamen Grundplatte eingedrückt. Zur Erstellung dieser
genannten Baugruppe werden zunächst die Lochleisten in eine Montagevorrichtung eingelegt.
Danach werden die Bauelemente in der bereits beschriebenen Weise in die Löcher der
Lochleiste eingesteckt und zuletzt werden die aus den Lochleisten frei herausstehenden
Anschlußelemente der Bauelemente mittels drehbarer Verdrallköpfe, welche Bestandteil
der Montagevorrichtung sind, miteinander verdrallt. Schließlich werden die Lochleisten
zusammen mit den Bauelementen von der Montagevorrichtung abgenommen. Für eine derartige
Baugruppe werden also verschiedene Trägerelemente (Lochleisten, Grundplatte) benötigt,
so daß sie mit den schon genannten Nachteilen der bekannten Schaltungsplatten und
Bauweise behaftet ist, so z. B. unerwünschte Starrheit, großes Gewicht, Erschwernis
der Verlötung, Gefahr von Kriechströmen.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, das Herstellungsverfahren
so auszugestalten, daß nicht nur eine Isolierstoffplatte erspart wird, sondern darüber
hinaus für die die Isolierstoffplatte ersetzende Verdrahtung ausschließlich diejenigen
Schaltdrähte verwendet werden, die zur Verwirklichung des Schaltschemas unmittelbar
benötigt werden.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß zur Verdrahtung
der in der Montagevorrichtung festgehaltenen Anschlußelemente der Bauelemente durch
ein bekanntes Drahtverlege- und Anschlußverfahren die Schaltdrähte entsprechend
dem zu erstellenden Schaltschema maschinell von einem zum anderen Anschlußelement
derart geführt, abisoliert und mit den betreffenden Enden der Anschlußelemente verlötet
und damit an diese mechanisch befestigt werden, daß die dadurch gebildeten Schaltdrahtzüge
sich an einer Vielzahl von Stellen kreuzen und daß nach vollständiger Entfernung
der die Bauelemente halternden Montagevorrichtung diese Schaltdrahtzüge an ihren
Kreuzungsstellen miteinander mechanisch verbunden werden. Mit diesem Verfahren kann
eine Flachbaugruppe ohne Trägerplatte erstellt werden, bei welcher die Bauelemente
über die elektrisch benötigten Schaltdrähte zu einer Einheit zusammengehalten werden.
Durch die Anwendung einer Montagevorrichtung, an welcher die Bauelemente, wie auf
der Isolierstoffplatte der bekannten Schaltungsplatten, in verdrahtungsgerechter
Lage vorübergehend festgelegt werden, kann das an sich bekannte Verfahren zur Verlegung,
Abisolierung und Anlötung der Schaltdrähte ohne weiteres übernommen werden. Bei
einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erstellten Flachbaugruppe kommt der gegen
Lötwärme empfindliche und Kriechströme fördernde Isolierstoffträger in Fortfall.
Ebenso sind zusätzliche, nur der Befestigung dienende Schaltdrähte vermieden. Die
die Bauelemente tragende Verdrahtung bedarf keiner Flechtung oder zusätzlicher Lötstellen,
um schräg gerichtete Verbindungswege durch Wege über sich kreuzende Schaltdrähte
zu ersetzen.
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Zweckmäßigerweise werden bei dem Verfahren die Bauelemente in einer
solchen Lage an die Montagevorrichtung angesetzt, daß ihre Anschlußelemente mit
ihren Lötenden in einer Ebene und an Kreuzungspunkten einer Rasterteilung liegen.
Damit erhalten die Lötstellen für die Verdrahtung eine Lage, die genau derjenigen
nachgebildet ist, welche die Anschlußelemente bei den bekannten, Lochrasterplatten
aufweisenden Schaltungsplatten einnehmen und für die Anwendung des bekannten maschinellen
Verdrahtungsverfahrens besonders geeignet ist. Die Art der Werkzeugführung und -steuerung
zur Erstellung der Verdrahtung braucht somit nicht wesentlich gegenüber den schon
bekannten Einrichtungen für Schaltungsplatten geändert zu werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden die Schaltdrähte in
der Verdrahtung derart verlegt, daß jeder der von ihnen gebildeten Schaltdrahtzüge
mindestens
eine Richtungsänderung aufweist und an mindestens zwei Stellen andere Schaltdrahtzüge
der Verdrahtung kreuzt. Auf diese Weise wird nach Durchführung der mechanischen
Verbindung der Schaltdrahtzüge an ihren Kreuzungsstellen ein stabiles selbsttragendes
Verdrahtungsnetz erzielt.
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Da im Ablauf des eigentlichen Verdrahtungsvorganges der einem Anschlußelement
zugeführte und an dieser Stelle maschinell abisolierte Schaltdraht sofort angelötet
und dann weitergeführt wird, ist bei Richtungsänderungen im Schaltdrahtzug die jeweilige
Lötstelle einem gewissen seitlich gerichteten Zug ausgesetzt. Gemäß einer Ausgestaltung
des erfindungsgemäßen Verfahrens wird deshalb der Schaltdraht an der Stelle jeder
Richtungsänderung vorübergehend festgelegt, bis er zu dem auf diese Stelle folgenden,
in der geänderten Richtung liegenden Anschlußelement gezogen ist.
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Das mechanische Verbinden der Schaltdrähte an ihren Kreuzungsstellen
kann zweckmäßigerweise maschinell dadurch erfolgen, daß an den Kreuzungsstellen
die Schaltdrahtzüge miteinander verklebt werden. Dieses Kleben kann in an sich bekannter
Weise durch Tauchen oder Besprühen mit Klebe- und haftfähigen Isolierlacken bzw.
mit sprühfähigen Kunststoffen vorgenommen werden oder durch Verschweißen der Isoliermäntel
der Schaltdrähte an diesen Kreuzungsstellen. Falls die Klebung jedoch nicht geeignet
ist, kann die mechanische Verbindung natürlich auch durch maschinelles Verklammern
erfolgen.
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Es ist bekannt, mehrere Flachbaugruppen zu einer Einheit zusammenzufassen
und sie über mechanisch verbindende Abstandstücke miteinander zu verdrahten. Durch
Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens können mit diesem ebenfalls solche
Einheiten erstellt werden, dadurch, daß die Schaltdrahtzüge der Verdrahtung mit
verlängerten, frei ragenden Enden versehen und mehrere Verdrahtungen zu einer Einheit
derart zusammengefußt werden, daß die einzelnen Verdrahtungen, mit Abstand parallel
übereinander gelegt, nut ihren frei ragenden Enden an Kreuzungspunkten einer Rasterteilung
in einer sich parallel zu den Kanten der zusammengefügten Verdrahtungen erstreckenden
Ebene zu liegen kommen und daß hierauf diese Enden in gleicher Weise wie die Anschlußelemente
miteinander verdrahtet werden.
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Zur Durchführung des Verfahrens wird zusätzlich zu den an sich bekannten
Verdrahtungseinrichtungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung eine
Vorrichtung hinzugefügt, welche in einem Kamm mit in der Ebene der Verdrahtung verschieblichen
Zähnen besteht, welche nach Entfernung der Montagevorrichtung und vor Beginn der
mechanischen Verbindung der Schaltdrahtzüge zwischen die Bauelemente und die angelötete
Verdrahtung vorübergehend eingreifen. Dadurch wird sichergestellt, daß die Schaltdrahtzüge
vor ihrer mechanischen Verbindung in der Zwischenphase in ihrer Lage gesichert sind.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung der Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens besteht die Montagevorrichtung aus einzelnen ihrer Länge nach und senkrecht
dazu beweglichen, mit Ausnehmungen an ihren Kanten versehenen Riegeln, und zwei
benachbarte Riegel begrenzen an diesen Ausnehmungen je eine Reihe von Bohrungen
gleichen Abstands. Damit bilden die paarweise zusammengelegten Riegel der Montagevorrichtung
eine Montageplatte mit einem üblichen Lochraster, in dessen Öffnungen die Bauelemente
mit ihren Anschlußelementen wie in die Bohrungen eines Bohrrasters bei den bekannten
Isolierstoffplatten der Schaltungsplatten eingesteckt werden und dadurch eine lötgerechte
und stabile Lage erhalten. Durch Auseinanderfahren und Herausziehen der einzelnen
Riegel kann die Montagevorrichtung nach dem Anschluß der Bauelemente an die Verdrahtung
entfernt werden.
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Im folgenden ist das erfindungsgemäße Verfahren an Hand von in der
Zeichnung im Prinzip dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es bedeutet
F i g. 1 eine bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Montageplatte, F i
g. 2 einen Teil der Montageplatte und eine ebenfalls bei dem Verfahren zur Verwendung
gelangende Hilfseinrichtung, F i g. 3 alle wesentlichen Teile der Vorrichtung für
die Durchführung der Verdrahtungsphase bei dem Verfahren, F i g. 4 eine nach dem
Verfahren erstellte Flachbaugruppe, F i g. 5 eine Einheit aus mehreren Flachbaugruppen,
F i g. 6 die Einheit nach F i g. 5 im einsatzfähigen Zustand.
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In den F i g. 1 und 2 ist eine Montagevorrichtung 1
im Prinzip
dargestellt, wie sie bei dem Verfahren verwendet wird. Die Montagevorrichtung 1
besteht aus einzelnen Riegeln 2 und 3, an deren Längskanten Aussparungen
4 mit erweiterten Eingängen 5 ungeformt sind. Je zwei aneinandergelegte
Riegel 2 und 3 bilden mit ihren Aussparungen 4 eine Reihe von Bohrungen 6
gleichen Abstandes, welche trichterförmig erweiterte Eingänge aufweisen. Mehrere
solche Riegelpaare 2/3 liegen in ihrer Arbeitslage nebeneinander in einem solchen
Abstand, daß der Abstand zweier Bohrungen 6 einer Reihe dem Abstand der Bohrungsreihen
entspricht. Wie aus F i g. 1 ersichtlich, erhält die Montagevorrichtung
1 damit die Form einer mit einem Bohrraster versehenen Montageplatte. Die
Riegel 2 und 3 sind sowohl in ihrer Längsrichtung wie senkrecht dazu beweglich,
wie dies in F i g. 2 durch Pfeile angedeutet ist. Nach dem Zusammenfahren der Riegel
2 und 3 in die in der F i g. 1 gezeigte Lage werden zu verdrahtende Bauelemente
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mit ihren Anschlußelementen 8 gemäß einem Bauschaltplan in die Bohrungen
6 eingesetzt und kommen damit mit ihren Enden 9 in einer Ebene an Kreuzungspunkten
eines gedachten Teilungsrasters zu liegen. Das Einsetzen der Bauelemente 7 kann
in an sich bekannter Weise maschinell mit Hilfe von aus einem nicht dargestellten
Magazin gespeisten Zangen 10 (F i g. 3) erfolgen.
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In einer weiter unten beschriebenen Weise werden die Enden 9 verdrahtet,
womit die Bauelemente 7 fest mit ihrer Verdrahtung 11 (F i g. 4) verbunden
sind. Sodann werden die Riegel 2 und 3 auseinander gefahren und zwischen den Bauelementen
7 und der Verdrahtung 11 herausgezogen. An ihrer Stelle wird ein gestrichelt angedeuteter
Kamm 12, dessen Zähne 13 einzeln oder gemeinsam beweglich sind, zwischen
die Anschlußelemente 8 hindurch eingeschoben, um der Verdrahtung 11 (F i
g. 4) einen vorläufigen Halt zu geben.
In F i g. 3 sind diejenigen
Einrichtungsteile im Prinzip dargestellt, welche zur Durchführung der an sich bekannten
Arbeitsgänge für die Drahtlegung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dienen. Für
diese Arbeitsgänge wird ein Verdrahtungskopf 14, welcher durch ein gestricheltes
Viereck symbolisiert ist, mit einer im Prinzip bekannten Arbeitsweise verwendet.
Der Verdrahtungskopf 14 weist einen von einer Vorratsrolle 15 mit einem isolierten
Schaltdraht 16 gespeisten Führungskopf 17 auf sowie einen von einer Vorratsrolle
18 mit einem Lötdraht 19 gespeisten Lötkopf 20. Dem Lötkopf 20 ist
eine an sich bekannte Abisoliereinrichtung 21 zugeordnet, welche die Isolation des
Schaltdrahtes 16 einkerbt und bei Bewegung des eingekerbten Schaltdrahtes 16 die
Isolation zurückstreift. Gleichzeitig ist die Abisoliereinrichtung 21 so ausgebildet,
daß sie am Ende eines jeden Schaltdrahtzuges den Schaltdraht 16 durchzutrennen vermag.
Außerdem ist, wie dies ebenfalls bei an sich bereits vorgeschlagenen Einrichtungen
vorgesehen wurde, ein relativ zum Führungskopf 17
beweglicher Greifer
22 an dem Verdrahtungskopf 14
vorgesehen, welcher den Schaltdraht 16
zwischen zwei Anschlußelementen 8 an den Stellen 24 einer Richtungsänderung
vorübergehend festhält. Der Führungskopf 17, der Lötkopf 20 und die
Abisoliereinrichtung 21 sind in der Verdrahtungsebene und senkrecht dazu am Verdrahtungskopf
14 beweglich gelagert. Die Montagevorrichtung 1 ist auf einem nicht dargestellten,
an sich bekannten Kreuzschlitten so, befestigt, daß sie um eine auf der Flächenmitte
senkrecht stehende Achse drehbar ist (s. Pfeile in F i g. 3). Mittels der Greifzangen
10 wird, wie bereits erwähnt, die Montagevorrichtung 1 mit den Bauelementen
7 bestückt und mit dem ersten Anschlußelement 8 eines ersten Schaltdrahtzuges 23
auf den Verdrahtungskopf 14 eingestellt. An diesem Anschlußelement 8 wird
das abisolierte Ende des Schaltdrahtes 16 angesetzt und angelötet und der Schaltdraht
16 von Anschlußelement zu Anschlußelement durch automatisch gesteuerte Bewegungen
des Kreuzschlittens und der Montagevorrichtung 1 entsprechend dem zu erstellenden
Schaltdrahtzug 23 geführt und mit Hilfe des Lötkopfes 20 angelötet. Vor einer
Richtungsänderung, z. B. an der Stelle 24 im Schaltdrahtzug 23, wird der betreffende
Schaltdraht 16 von dem Greifer 22 festgehalten, bis er an das darauffolgende Anschlußelement
8 angelötet ist, worauf der Greifer 22 dem Führungskopf 17 nacheilt. Nach Erstellung
der Verdrahtung 11 aus den Schaltdrahtzügen 23 werden, wie bereits beschrieben,
die Montagevorrichtung 1 durch Auseinanderfahren und Herausziehen der Riegel 2 und
3 (F i g. 2) entfernt und die Zähne 13 des Kammes 12 zwischen die Bauelemente 7
und ihre Verdrahtung 11 eingeschoben.
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Wie aus der in F i g. 4 dargestellten fertigen Flachbaugruppe ersichtlich,
sind die Schaltdrahtzüge 23, von denen zwei in ausgefüllten Doppelstrichen hervorgehoben
sind, so geführt, daß sie mindestens an einer Stelle 24 je eine Richtungsänderung
aufweisen und mindestens an zwei Stellen 25 andere Schaltdrahtzüge kreuzen. Bei
noch eingeschobenem, in F i g. 4 nicht dargestelltem Kamm 12 (F ig . 2) werden die
Kreuzungsstellen 25 mit klebe- und haftfähigem Isoliermaterial oder mit sprühfähigem
Kunststoff verklebt oder umspritzt, was ebenfalls mit einer nicht gezeigten, automatisch
gesteuerten Düse geschehen kann, solange die Verdrahtung 11 auf dem genannten Kreuzschlitten
liegt. An Stelle einer Klebung können auch aus einem aus einer nicht dargestellten
Vorrichtung zugeführten Blech Klammern ausgestanzt und an die Kreuzungsstellen angesetzt
werden. Nach der mechanischen Verbindung der Schaltdrahtzüge 23 an den Kreuzungsstellen
25 ist der Herstellungsvorgang beendet.
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Die fertige Flachbaugruppe besteht nur aus den Bauelementen 7 und
ihrer diese Bauelemente 7 unmittelbar tragenden Verdrahtung 11, welche ausschließlich
aus den zur elektrischen Verbindung benötigten Schaltdrähten 16 erstellt ist und
ein zusammenhängendes, sich selbst tragendes Netz aus Schaltdrahtzügen 23 bildet,
ohne daß zusätzliche, das Netz zusammenhaltende Schaltdrähe oder eine Verflechtung
nötig sind.
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Der Verdrahtungsvorgang selbst ist, wie beschrieben, praktisch dem
Verdrahtungsverfahren gleich, welches für die Verdrahtung von Schaltungsplatten
bisher Anwendung gefunden hat.
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In F i g. 5 ist eine Einheit 26 aus mehreren Verdrahtungen
11 dargestellt, welche in der vorbeschriebenen Weise einzeln erstellt sind.
Bei diesen Verdrahtungen 11 sind die Schaltdrahtzüge 23 jedoch derart verlegt, daß
sie frei ragende Enden 27 aufweisen. Die Verdrahtungen 11 werden, unter vorübergehendem
Einschieben von nicht dargestellten abstützenden Zwischenlagen, in einem durch die,
hier ebenfalls nicht dargestellten, Bauelemente 7 bedingten Abstand parallel zueinander
aufeinandergelegt, so daß die Enden 27 in einer zu den Kanten der Verdrahtungen
11 parallelen Ebene an Kreuzungspunkten eines gedachten Teilungsrasters zu liegen
kommen. Sodann werden die Einheit mit diesen Ebenen in den Bereich des Verdrahtungskopfes
14 (F i g. 3) gebracht und die Enden 27 in gleicher Weise miteinander verdrahtet
wie die Anschlußelemente 8 der Bauelemente 7. Die Zwischenlagen werden sodann entfernt.
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F i g. 6 zeigt, daß eine solche Flachbaugruppe oder eine solche aus
mehreren auf die beschriebene Weise erstellten Flachbaugruppen bestehende Einheit
bequem in ein Gehäuse 28 eingesetzt und an Lötleisten 29 angeschlossen werden
kann. Da die frei ragenden Enden 27 in einer bestimmten Teilung aus dem Gehäuse
28 herausstehen, brauchen sie lediglich in ebenfalls in dieser Teilung auf der Lötleiste
29 angeordnete Lötösen 30 zur Verlötung eingedrückt zu werden.