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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Testen elektronischer Bauelemente,
insbesondere Bauelemente mit integrierten Schaltungen, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 sowie einen Kontaktsockel nach Anspruch 22.
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Üblicherweise
werden elektronische Bauelemente, wie etwa ICs, vor ihrem Einbau
in Geräten bzw.
ihrer Montage an Leiterplatten auf ihre elektrischen Eigenschaften
hin überprüft. Hierzu
sind die ICs in einem vollautomatisierten Prozess in eine Testvorrichtung
führbar
und dort jeweils einzeln mit ihren Anschlussbeinchen in Anlage mit
z. B. rahmenartig angeordnete Anlageleisten eines Kontaktsockels
der Testvorrichtung bringbar. Die Anlageleisten bilden somit einen
Anlageblock zur Anlage der Anschlussbeinchen des Bauelements. Die
Testvorrichtung weist ferner einen dem Kontaktsockel zugeordneten Testkopf
auf, der mittels seiner elektrischen Kontakte auf den Anschlussbeinchen
des zu prüfenden
Bauelements aufsetzbar ist und diese gegen den Kontaktsockel drückt, damit
ein Testcomputer entsprechende Testsignale in das zu prüfende Bauelement leiten
kann.
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Um
einen möglichst
hohen Durchsatz von zu prüfenden
Bauelementen durch die Testvorrichtung zu erreichen, muss der Testvorgang
sowohl mit hoher Geschwindigkeit als auch mit hoher Präzision erfolgen,
damit eine zuverlässige und
schnelle Prüfung ohne
Ausfälle
ermöglicht
ist. Die bei hoher Geschwindigkeit erfolgende Platzierung des Bauelements
auf dem Kontaktsockel sowie dessen Entfernen vom Kontaktsockel und
auch die bei größerem Druck
erfolgende Druckanlage des Testkopfes auf den Anschlussbeinchen
des zu prüfenden
Bauelements führen
zu Reibungsvorgängen
zwischen den aus Blech gefertigten Anschlussbeinchen und dem aus
Kunststoff hergestellten Kontaktsockel. Derartige Reibungsvorgänge sind
etwa ein Abrieb beim Platzieren bzw. Entfernen des Bauelements oder
eine durch die Druckanlage der Anschlussbeinchen auf dem Kontaktsockel
erzeugte Haftreibung, wodurch die entsprechende Anlagefläche des
Kontaktsockels abgetragen wird. Der Kontaktsockel ist daher als
Verschleißteil
nach einer bestimmten Anzahl von Testzyklen auszuwechseln, um eine
zuverlässige,
präzise Kontaktierung
zwischen dem zu prüfenden
Bauelement und dem Testkopf zu gewährleisten.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Testen
elektronischer Bauelemente bereitzustellen, bei der dauerhaft eine
zuverlässige
Kontaktierung der zu prüfenden
Bauelemente mit dem Testkopf gewährleistet
ist.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen
des Anspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
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Gemäß dem kennzeichnenden
Teil des Anspruches 1 ist der Anlageblock des Kontaktsockels zumindest
teilweise als ein separates Bauteil ausgebildet, das in Verbindung
mit einem Sockelgrundkörper
den Kontaktsockel ausbildet. Dadurch ist es ermöglicht, den Anlageblock unabhängig von
dem Sockelgrundkörper
des Kontaktsockels in Hinblick auf sein Material und/oder seine
Formgebung derart zu gestalten, dass eine dauerhaft zuverlässige und
präzise
Anlage des zu prüfenden
Bauelements gewährleistet
ist. Darüber
hinaus kann bei einem abriebsbedingten Verschleiß des Anlageblocks des Kontaktsockels
oder dessen Beschädigung
kostengünstig
lediglich der verschlissene bzw. beschä digte Anlageblock durch einen
neuen Anlageblock ersetzt werden, ohne in zeitaufwendiger und kostspieliger
Weise den gesamten Kontaktsockel der Testvorrichtung durch einen
neuen zu ersetzen.
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In
Hinblick auf einen möglichst
hohen Durchsatz von zu prüfenden
Bauelementen durch die Testvorrichtung und ein unverfälschtes
Testergebnis sind Stillstandszeiten, in denen die Testvorrichtung
z. B. wegen Reparaturmaßnahmen
ungenutzt bleibt, zu reduzieren. Deswegen ist es von besonderem
Vorteil, wenn der als separates Bauteil ausgebildete Anlageblock
des Kontaktsockels nicht als ein Verschleißteil, sondern aus einem, im
Vergleich zum Material des Sockelgrundkörpers verschleißfesteren Material
ausgebildet ist. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn der
Anlageblock des Kontaktsockels aus einem Keramikmaterial gebildet
ist, das bei dem üblichen
Betriebsablauf der Testvorrichtung im wesentlichen verschleißfrei bleibt.
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Bevorzugt
ist es, wenn der Anlageblock in lösbarer Verbindung, vorzugsweise
eine Schraubverbindung, mit dem Sockelgrundkörper des Kontaktsockels verbunden
ist. In diesem Fall kann der Anlageblock bei Beschädigung in
einfacher Weise von dem Sockelgrundkörper des Kontaktsockels gelöst werden,
ohne den gesamten Kontaktsockel auszuwechseln. Alternativ hierzu
kann der Anlageblock auch unlösbar
mit dem Sockelgrundkörper,
vorzugsweise durch eine Klebverbindung, verbunden sein. Eine solche
Klebverbindung reduziert die zur Herstellung des Kontaktsockels
notwendigen Montageschritte, was die Herstellung des Kontaktsockels
beschleunigt. Darüber
hinaus kann der Anlagesockel auch über eine Presspassung fest
bzw. unlösbar
mit dem Kontaktsockel verbunden sein. Bei der Presspassung fällt mit
dem nicht mehr erforderlichen Aufbringen der Klebeschicht ein weiterer
Montageschritt weg.
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Die
lösbare
bzw. unlösbaren
Verbindung kann zwischen dem Anlageblock und dem Sockelgrundkörper zusätzlich oder
alternativ auch als eine Formschlussverbindung bereitgestellt werden.
Diese kann einerseits für
eine lagerichtige Vormontage des Anlageblocks auf dem Sockelgrundkörper von
Vorteil sein. Andererseits kann durch die Formschlussverbindung
der Anlageblock in einfacher Weise besonders fest in dem Sockelgrundkörper verankert
werden. Ein hierzu notwendiges, am Anlageblock vorgesehenes Formschlusselement
kann dabei in eine entsprechende Ausnehmung des Sockelgrundkörpers eingesteckt
sein.
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Um
eine sichere Halterung des Anlageblocks an dem Sockelgrundkörper des
Kontaktsockels zu erreichen, kann in dem Sockelgrundkörper eine
Feststellschraube gelagert sein, die mit dem Anlageblock, vorzugsweise
seinem Formschlusselement, in Druckanlage bringbar ist. Hierzu kann
das Formschlusselement mit einer Aussparung ausgebildet sein, in
die die grundkörperseitige
Feststellschraube einschraubbar ist. Alternativ kann der Anlageblock
in Formschlussverbindung mit einem Feststellstift sein, der vorzugsweise
in Presspassung im Sockelgrundkörper
gehaltert ist. Dabei kann der Feststellstift mit seiner Umfangsseite
in Formschluss mit einer entsprechend gebildeten Ausnehmung des
Formschlusselements sein. In diesem Fall ist der Feststellstift
somit an der Ausnehmung des Formschlusselements Anlagebocks vorbeigeführt. Toleranzbedingte Schwankungen
in der Länge
des Feststellstifts können
daher den Formschluss zwischen dem Feststellstift und dem Formschlusselement
des Anlagebocks nicht beeinträchtigen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
kann der Anlageblock des Kontaktsockels aus zumindest einer, vorzugsweise
vier rahmenartig angeordneten Anlageleisten gebildet sein. In diesem
Fall kann in einem sogenannten „pick-and-place"-System als elektronisches
Bauelement ein IC mit Hilfe eines Saugknopfs aufgenommen und auf
den etwa in horizontaler Einbaulage angeordneten Kontaktsockel gelegt
werden. Hierbei stützt
sich der IC mit seinen Anschlussbeinchen auf den Anlageleisten abgestützt sein,
während der
IC innerhalb der vier rahmenartig angeordneten Anlageleisten angeordnet
ist.
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In
einer alternativen Ausführungsform
kann der Anlageblock des Kontaktsockels, etwa in einem sogenannten „gravity
handler", mit nur
zwei zueinander parallel gegenüberliegenden
Anlageleisten ausgebildet sein. In diesem Fall kann der Kontaktsockel in
einer vertikalen Einbaulage mit den beiden vertikal ausgerichteten
Anlageleisten mit vertikalen Zuführungsschienen
in Verbindung sein. In diesen Zuführungsschienen sind die elektronischen
Bauteile vertikal gestapelt und werden diese vereinzelt nacheinander
mittels der Schwerkraft zum Kontaktsockel geführt. Zur lagerichtigen Positionierung
des elektronischen Bauelements kann der vertikal angeordnete Kontaktsockel
bzw. dessen Anlageleiste zumindest einen Höhenanschlag aufweisen, auf
dem das Bauelement aufliegen kann.
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Um
eine einfache Justierung des Kontaktsockels in seiner Einbaulage
z. B. gegenüber
der Zuführungsschiene
zu ermöglichen,
kann der Kontaktsockel mehrteilig, vorzugsweise aus zwei voneinander
getrennten Sockelteilen ausgebildet sein. Jedes der beiden Sockelteile
kann dabei – unabhängig vom
anderen Sockelteil – mit
den Zuführungsschienen
ausgerichtet werden.
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Eine
solche als Anlageblock ausgebildete Anlageleiste kann – in Abhängigkeit
von ihrer Länge – vorteilhaft
zwei oder drei Positionierstifte als Formschlusselemente aufweisen,
die jeweils in zugeordneten Sacklöchern bzw. Durchgangslöchern des
Sockelgrundkörpers
z. B. in Presspassung einsteckbar sind. Auf diese Weise kann die
Anlageleiste zuverlässig
lagerichtig positioniert sein. Durch diesen Formschluss ist eine
noch sichere Verankerung des Anlageblocks im Sockelgrundkörper ermöglicht.
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Anstelle
der oben genannten Positionierstifte des Anlageblocks können die
Formschlusselemente des Anlageblocks auch als Formschlussleisten
ausgebildet sein. Derartige Formschlussleisten können in dafür vorgesehene Längsnuten
im Sockelgrundkörper
eingesetzt sein. Eine solche Formschlussverbindung mit Formschlussleisten
und dazugehörigen Längsnuten
ist besonders stabil und in einfacher Weise montierbar. Aufgrund
der raumgreifenden Anordnung der jeweiligen Längsnut in dem Sockelgrundkörper kommt
diese Formschlussverbindung insbesondere bei größer dimensionierten Kontaktsockeln
in Betracht.
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Aus
fertigungstechnischer Sicht ist es von Vorteil, wenn der Sockelgrundkörper mit
einem Positionieransatz ausgebildet ist, auf dem der Anlageblock
sitzt. Dadurch ist einerseits eine lagerichtige Positionierung sichergestellt.
Andererseits ist durch den Positionieransatz eine erhöhte Materialstärke im Sockelgrundkörper bereitgestellt,
um die Ausbildung von z. B. einer Schraubverbindung im Sockelgrundkörper zu
ermöglichen.
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Für eine sichere
Anlage des Anlageblocks auf dem Sockelgrundkörper ist eine flächige Anlage zwischen
Anlageblock und Sockelgrundkörper
von Vorteil. Darüber
hinaus können
die beiden Anlageflächen
des Anlageblocks und des am Sockelgrundkörper ausgebildeten Positionieransatzes
flächenidentisch
sein, um einen glatten Übergang
zwischen dem grundkörperseitigen
Positionieransatz und dem Anlageblock zu gewährleisten.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn, insbesondere bei Verwendung von Keramikmaterial,
der Anlageblock unabhängig
vom Sockelgrundkörper
vorzugsweise durch Urformen hergestellt ist. In Abgrenzung zu einer
spanenden Bearbeitung des Anlageblocks ist durch das Urformen der
Anlageblock mit hoher Maßhaltigkeit
einfach und zeitsparend herstellbar.
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Im
Gegensatz zu dem Anlageblock kann der Sockelgrundkörper des
Kontaktsockels im wesentlichen plattenförmig und kompakt aus einem
Kunststoff ausgebildet sein. Der aus den rahmenartigen Anlageleisten
gebildete Anlageblock kann dabei mittig auf einer solchen Sockelgrundplatte
ausgebildet sein.
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Nachfolgend
sind drei Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der beigefügten
Figuren beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 in
einer schematischen perspektivischen Teilansicht eine erfindungsgemäße Testvorrichtung
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel,
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2 in
perspektivischer Ansicht eine als separates Bauteil ausgebildete
Anlageleiste zur Anlage von Anschlusskontakten eines elektrischen Bauelements,
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3 eine
teilweise Seitenschnittansicht entlang der Linie I-I aus der 1,
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4 in
einer Explosionsdarstellung einen Kontaktsockel gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel,
und
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5 in
einer perspektivischen Ansicht einen Kontaktsockel gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel.
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In
der 1 ist schematisch eine Vorrichtung zum Testen
elektronischer Bauelemente mit einem Kontaktsockel 1 sowie
einem dem Kontaktsockel 1 zugeordneten Testkopf 3 gezeigt,
der sich in einem Abstand oberhalb des Kontaktsockels 1 befindet.
Auf dem Kontaktsockel 1 liegt ein zu prüfendes Bauelement 5 mit
integrierten Schaltungen bzw. ein speicherfähiger IC, welches gemäß der 1 lediglich teilweise
dargestellt ist. Das Bauelement 5 weist als Anschlusskontakte 7 jeweils
an seinen vier Schmalseiten je eine Reihe von winkelförmig abgebogenen Anschlussbeinchen
auf, die üblicherweise
aus Weißblech
gefertigt sind. Das Bauelement 5 ist über seine Anschlussbeinchen 7 oberseitig
auf zugeordneten Anlageleisten 9 des Kontaktsockels 1 abgestützt. Die Anlageleisten 9 sind
in der 1 mittig auf dem Kontaktsockel 1 nach
Art eines Zentrierrahmens rahmenförmig angeordnet und begrenzen
eine Öffnung 11 eines
sich zur Unterseite des Kontaktsockels 1 V-förmig aufweitenden
Durchgangs 12, der in der 1 in gestrichelten
Linien angedeutet ist. Durch den Durchgang 12 kann ein
nicht dargestelltes Handhabungselement geführt sein, das zur Entfernung
des Bauelements 5 vom Kontaktsockel gegen die Unterseite
des Bauelements 5 drückt.
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Der
Kontaktsockel 1 ist hier beispielhaft an seinen Eckbereichen über Säulen 13 auf
einem Basisteil 15 der Testvorrichtung gehaltert.
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Zur
Prüfung
der elektrischen Eigenschaften des Bauelements 5 wird dieses
zunächst
in einer nicht dargestellten Eingangsstation von einem Saugkopf
angesaugt und von diesem auf den Anlageleisten 9 des Kontaktsockels 1 positioniert,
wie es in der 1 gezeigt ist. Der in der 1 von
dem Kontaktsockel 1 beabstandet gezeigte Testkopf 3 ist
dann mit seinen elektrischen Kontakten 17 in Druckanlage mit
den zugeordneten Anschlussbeinchen 7 des Bauelements 5 bringbar.
Die elektrischen Kontakte 17 des Testkopfes 3 sind
dabei abgestimmt auf die Anschlussbeinchen 7 des Bauelements 5.
Nach erfolgtem Testvorgang ist der Testkopf wieder in seine Ausgangsposition
rücksetzbar
und entnimmt der Saugkopf das Bauelement 5 aus dem Kontaktsockel 1.
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Wie
aus der 1 hervorgeht, sind die Anlageleisten 9 des
Kontaktsockels 1 als separate Bauteile ausgebildet. Diese
sind jeweils in flächiger
Anlage auf Positionieransätze 19 gesetzt,
die einstückig
und materialeinheitlich mit einem Sockelgrundkörper 21 des Kontaktsockels 1 ausgebildet
sind. Somit bilden die Anlageleisten 9 zusammen mit dem
Sockelgrundkörper 21 als
Baueinheit den Kontaktsockel 1.
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Die
Anlageleisten 9 sind aus einem Keramikmaterial gefertigt,
das während
eines Normalbetriebs der Testvorrichtung dauerhaft eine nahezu verschleißfreie bzw.
abriebsfreie Anlagefläche
für die Anschlussbeinchen 7 des
Bauelements 5 bereitstellt. Jede der Anlageleisten 9 ist
dabei durch Urformen gefertigt und aus einem Grünling gesintert sowie vollflächig in
Anlage mit der Oberseite des jeweiligen Positionieransatzes 19.
Dabei sind die beiden in der 3 gezeigten
Anlageflächen 22, 23 der
jeweiligen Anlageleiste 9 und des zugehörigen Positionieraufsatzes 19 flächenidentisch
ausgebildet, um einen glatten Übergang
zwischen dem Positionieransatz 19 und der jeweiligen Anlageleiste 9 zu
gewährleisten.
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Jede
der Anlageleisten 9 ist gemäß 3, rechte
Seite, in fester, lösbarer
Verbindung mit den zugeordneten Positionieransätzen 19 des Sockelgrundkörpers 21.
Hierzu weist jede der Anlageleisten 9 an ihrer Bodenseite
zwei beabstandete Positionierstifte 25 auf, die in Formschlussverbindung
in jeweils zugeordnete Sacklöchern 26 der
Positionieransätze 19 einsetzbar
sind. Wie aus der 3 hervorgeht, sind durch die
Positionieransätze 19 erhöhte Materialstärken a im
Sockelgrundkörper
von ca. 2mm bereitgestellt. Die Tiefe des Sacklochs 26 entspricht
dabei in etwa der Materialstärke
a des Positionieransatzes 19. Durch die erhöhte Materialstärke a sind
trotz des, die Plattenstärke
reduzierenden V-förmig
ausgeweiteten Durchgangs 12 im Sockelgrundkörper 21 derartige
Sacklöcher 26 ohne
eine Beeinträchtigung der
Gesamtstabilität
des Sockelgrundkörpers 21 ausbildbar.
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Gemäß der 3 ist
jede der Anlageleisten 9 mit seinen Positionierstiften 25 in
die Sacklöcher 26 eingesetzt.
Dabei ist gemäß der 3,
rechte Seite, in dem Positionieransatz 19 eine Querbohrung 29 ausgebildet,
die zu dem Sackloch 26 führt. In der Querbohrung 29 ist
eine Feststellschraube 31 gelagert, die gemäß der 3 mit
ihrer Schraubenspitze in eine umfangsseitig am Positionierstift 25 vorgesehene
Ausnehmung 33 drückt,
um die Anlageleiste 9 sicher auf den Positionieransatz 19 zu
verankern.
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Alternativ
kann gemäß der 3,
linke Seite, ein Feststellstift 32 mit seiner Umfangsseite
in Formschluss mit der Ausnehmung 33 des Formschlusselements 25 sein.
In diesem Fall ist der Feststellstift 32 an der Ausnehmung 33 des
Formschlusselements 25 vorbeigeführt und in einer Presspassung
in der Querbohrung 29 eingesetzt.
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Erfindungsgemäß kann auf
einen herkömmlichen
Kontaktsockel zurückgegriffen
werden, dessen Anlageleisten einstückig und materialeinheitlich mit
dem aus Kunststoff gebildeten Sockelgrundkörper ausgebildet sind. Sobald
die Anlageflächen
dieser Anlageleisten abriebsbedingt verschlissen sind, können die
Anlageleisten durch eine spanabhebende Bearbeitung, etwa durch Fräsen, bis
auf eine Höhe von
beispielsweise 2mm abgetragen werden, so dass diese spanabhebend
bearbeiteten Anlageleisten des herkömmlichen Kontaktsockels als
Positionieransätze 19 im
Sinne der Erfindung verwendet werden können, auf denen dann die erfindungsgemäßen Anlageleisten,
etwa aus Keramikmaterial, aufsetzbar sind.
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In
der 4 ist der Kontaktsockel gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
gezeigt. Dessen Sockelgrundkörper 21 ist
hier H-förmig
mit zwei gegenüberliegenden
materialstarken Sockelteilen 35 ausgebildet, die über einen
Verbindungssteg 37 miteinander verbunden sind. Die Oberseiten
der Sockelteile 35 sind jeweils mit den Sacklöchern 26 ausgebildet.
Aufgrund der größeren Dimensionierung des
Kontaktsockels gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
sind dessen Anlageleisten 9 nicht mit nur zwei, sondern
mit jeweils drei Positionierstiften 25 ausgebildet, die
mit den Sacklöchern 26 des
Sockelgrundkörpers 21 in
Formschluss bringbar sind. Wie aus der 4 hervorgeht,
ist jeweils der mittlere Positionierstift 25 an seiner
Umfangsseite mit einer Ausnehmung 33 ausgebildet. Für eine Verbindung
der Anlageleisten 9 mit den jeweils zugeordneten Sockelteilen 35 des
Sockelgrundkörpers 21 sind
die Anlageleisten 9 mit ihren Positionierstiften 25 in
die Sacklöcher 26 zu
stecken. Im eingesteckten Zustand kann der nicht dargestellte Feststellstift 32 jeweils durch
die Quer bohrung 29 an dem mittleren Positionierstift 25 des
jeweiligen Anlageblocks 9 vorbeigeführt werden. Der Feststellstift 32 ist
daher mit seiner Umfangsseite in Formschluss mit der Ausnehmung 33 des
Positionierstifts 25 der Anlageleiste 9.
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Ein
derart ausgebildeter Kontaktsockel kann mit seinen beiden parallel
angeordneten Anlageleisten 9 in vertikaler Einbaulage mit
zugeordneten vertikalen Zuführungsschienen
ausgerichtet sein. Mittels dieser Zuführungsschienen werden die elektronischen
Bauelemente mittels der Schwerkraftwirkung zum Kontaktsockel in
einer Förderrichtung
bis zu den gegenüberliegenden
Höhenanschlägen 39 der
Anlageleisten 9 geführt.
Diese Höhenanschläge 39 sind gemäß der 4 jeweils
als Stifte in Presspassung in die jeweilige Anlageleiste 9 eingesteckt.
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In
der 5 ist lediglich ein Sockelteil 35 eines
Kontaktsockels gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
gezeigt. Im Unterschied zur 4 sind hier die
Sockelteile 35 nicht über
einen Verbindungssteg verbunden, sondern unabhängig voneinander ausgebildet.
Darüber
hinaus weist jedes der Sockelteile 35 jeweils Langlöcher 41 auf,
die zur Justierung der Sockelteile 35 gegenüber den
vertikalen Zuführungsschienen
vorgesehen sind. Auf diese Weise kann jedes der Sockelteile 35 unabhängig vom
anderen Sockelteil mit den vertikalen Zuführungsschienen ausgerichtet
werden.
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Im
Gegensatz zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen sind in der 5 die
Formschlusselemente 25 der jeweiligen Anlageleiste 9 nicht
als Positionierstifte, sondern als eine Formschlussleiste ausgebildet,
die in einer entsprechenden Längsnut 43 des
Sockelteils 35 eingesetzt ist. Dabei ist die Anlageleiste 9 an
einem ihrer stirnseitigen Enden mit dem Höhenanschlag 39 ausgebildet, der
in der 5 beispielhaft einstückig als ein Vorsprung an der
Anlageleiste 9 ausgebildet ist.