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Die Erfindung betrifft eine Gerätekombination zum Löten und/oder Entlöten oberflächenmontierter Bauteile auf einer Leiterplatte.
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Elektrische und elektronische Bauteile werden häufig durch Lötverbindungen elektrisch verbunden. Weit verbreitet sind in diesem Zusammenhang sogenannte oberflächenmontierte Bauteile („surface mounted devices” oder SMD), deren wesentliches Charakteristikum in einer Oberflächenlötverbindung, insbesondere zu einer Leiterplatte, liegt. Ein Lötvorgang bezeichnet dabei ein Verlöten des jeweiligen Bauteils und ein Entlötvorgang das Lösen einer bestehenden Lötverbindung. Diese Prozessschritte werden in der Regel durch ein Aufheizen des Lotmaterials, sei es in einer bestehenden Lötverbindungen oder für eine herzustellende Lötverbindung, durchgeführt.
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Eine gattungsgemäße Gerätekombination umfasst zunächst eine Lagerplatte, die im Wesentlichen eine Arbeitsoberfläche, vergleichbar einem Werktisch, zur Verfügung stellt. Umfasst ist ferner ein auf der Lagerplatte positionierbarer Leiterplattenträger zur Lagerung einer zu bearbeitenden Leiterplatte. Der Leiterplattenträger stellt somit das Tragelement für die zu bearbeitende Leiterplatte zur Verfügung und weist somit insbesondere eine Halteeinrichtung für die zu bearbeitende Leiterplatte auf. Eine solche Halteeinrichtung kann beispielsweise ein Tragrahmen, ein Tragteller oder insbesondere auch eine Klemmeinrichtung, wie beispielsweise eine Klemmgabel, sein. Der Leiterplattenträger kann auf der Lagerplatte in verschiedene Positionen verstellt werden und beispielsweise innerhalb eines ebenen Bearbeitungsbereiches auf der Lagerplatte in Stellung gebracht werden. Eine wesentliche Aufgabe des Leiterplattenträgers besteht somit auch darin, eine gewünschte Position der zu bearbeitenden Leiterplatte herzustellen und während des Löt- und/oder Entlötvorgangs auch aufrecht zu erhalten. Die Gerätekombination umfasst ferner eine Heizvorrichtung, insbesondere mit einem Obenstrahler und mit einem Untenstrahler. Der Obenstrahler zeichnet sich dadurch aus, dass er eine Aufheizung wenigstens eines Teilbereichs der zu bearbeitenden Leiterplatte von oben ermöglicht und der Untenstrahler entsprechend eine Aufheizung von unten. Der Obenstrahler und der Untenstrahler sind dazu üblicherweise in Vertikalrichtung von einem Arbeitszwischenraum getrennt übereinander angeordnet, sodass zum Löten und/oder Entlöten eine Positionierung zumindest des zu bearbeitenden Teilbereichs der Leiterplatte in diesem Arbeitszwischenraum mit Hilfe des Leiterplattenträgers erfolgt. Zur Gewährleistung eines präzisen und zuverlässigen Löt- und/oder Entlötvorgangs umfasst die Gerätekombination ferner eine, insbesondere justierbare, Positioniereinrichtung zur definierten Positionierung der Leiterplatte in einer gewünschten Bearbeitungsposition. Relevante Gerätekombinationen, insbesondere für den Einsatz in Klein- und Kleinstchargen, sind beispielsweise aus den Veröffentlichungen
DE 198 05 729 A1 ,
DE 100 54 467 C2 ,
DE 10 2004 014 749 B3 und
DE 10 2006 026 948 B3 der Anmelderin bekannt.
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Für große Stückzahlen erfolgt die Montage solcher oberflächenmontierter Bauelemente auf den entsprechenden Leiterplatten in vergleichsweise aufwändigen und teuren vollautomatisierten Montagestraßen. Es versteht sich von selbst, dass solche vollautomatischen Gerätekombinationen für den Einsatz im Bereich kleiner Stückzahlen, wie es insbesondere auch im Reparaturbereich der Fall ist, speziell aus Wirtschaftlichkeitsgründen wenig geeignet sind.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine Gerätekombination zum Löten und/oder Entlöten oberflächenmontierter Bauelemente auf einer Leiterplatte anzugeben, die einerseits vergleichsweise preiswert ist, einen effizienten Durchsatz von Kleinchargen ermöglicht und gleichzeitig ein hohes Maß an Präzision zur Verfügung stellt.
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Die Lösung der Aufgabe gelingt mit einer Gerätekombination gemäß dem unabhängigen Schutzanspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Schutzansprüchen 2 bis 13 angegeben.
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Ein wesentlicher Grundgedanke der Erfindung liegt darin, die Feststellung der Position des Leiterplattenträgers gegenüber der Lagerplatte und damit gegenüber der Heizvorrichtung über einen Elektromagneten zu erreichen. Damit kann auf vergleichsweise einfache Weise eine zuverlässige und insbesondere auch individuell anpassbare Positionierung der zu bearbeitenden Leiterplatte auf der Lagerplatte erreicht werden. So ist erfindungsgemäß beispielsweise die manuelle Positionierung des Leiterplattenträgers und damit der zu bearbeitenden Leiterplatte mit einer nachstehend noch näher beschriebenen Positionierhilfe vorgesehen. Damit kann einerseits das erforderliche hohe Maß an Präzision sichergestellt werden und andererseits kann bei dieser Ausführungskombination auf eine teure und ausfallanfällige vollautomatische Positionierungsautomatik für den Leiterplattenträger verzichtet werden. Konkret umfasst die Lagerplatte dazu zumindest teilweise ein magnetisches Material, mit dem der Elektromagnet des Leiterplattenträgers wechselwirken kann. Unter einem magnetischen Material wird vorliegend ein Material verstanden, welches von einem Magneten angezogen wird. Ganz besonders kommen dazu vorliegend ferromagnetische Materialien, insbesondere weichmagnetische Materialien, in Betracht. Das magnetische Material ist dabei idealerweise flächig auf der der zu bearbeitenden Leiterplatte zugewandten Außenfläche der Lagerplatte angeordnet. Idealerweise bildet das magnetische Material wenigstens einen Teil der Außenoberfläche der Lagerplatte, wobei insbesondere auch die Lagerplatte an sich aus dem magnetischen Material bestehen kann. So kann die Lagerplatte insbesondere eine Stahlplatte umfassen, auf der der Leiterplattenträger in entsprechender Weise positionierbar ist. Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Leiterplattenträger einen auf dem magnetischen Material positionierbaren Elektromagneten umfasst, der zur verschiebefesten Feststellung des Leiterplattenträgers auf der Lagerplatte in der Bearbeitungsposition im aktivierten Zustand ausgebildet ist. Der der Erfindung zugrunde liegende Lösungsansatz besteht somit darin, dass der Leiterplattenträger auf der Lagerplatte nahezu beliebig, insbesondere auch manuell, verschiebbar ist und bei Erreichen der gewünschten Bearbeitungsposition die Fixierung des Leiterplattenträgers auf der Lagerplatte durch eine Aktivierung des Elektromagneten beziehungsweise durch ein magnetisches Wechselwirken beider Elemente erreicht wird. Dabei fungiert der magnetische Bereich der Lagerplatte als Anker für den wenigstens eine Spule und einen Kern umfassenden Elektromagneten an dem Leiterplattenträger. Wird der Elektromagnet durch Bestromung in an sich bekannter Weise aktiviert, ziehen sich der Elektromagnet und die Lagerplatte magnetisch an, wodurch eine Positionsfixierung des Leiterplattenträgers und damit auch der am Leiterplattenträger gelagerten zu bearbeitenden Leiterplatte auf der Lagerplatte erreicht wird. Nach erfolgter Bearbeitung kann die Bestromung zum Elektromagneten unterbrochen werden, wodurch der Leiterplattenträger wieder gegenüber der Lageplatte positionierbar ist. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Gerätekombination kann somit nahezu jede beliebige Relativposition des Leiterplattenträgers auf der Lagerplatte hergestellt und durch eine Aktivierung des Elektromagneten festgestellt werden. Damit kann die Gerätekombination sehr leicht und in hohem Maße an unterschiedliche Leiterplattengrößen und/oder Positionen oberflächenmontierter Bauelemente auf der jeweiligen Leiterplatte angepasst werden.
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Wesentliche Arbeitsschritte bei einer Verwendung der erfindungsgemäßen Gerätekombination sind somit einerseits das exakte, insbesondere manuelle, Positionieren der zu bearbeitenden Leiterplatte mit Hilfe der Positioniereinrichtung und anschließend das Aufheizen zum Löten und/oder Entlöten oberflächenmontierten Bauelemente mit der Heizvorrichtung. Aufgrund der üblicherweise geringen Abmessungen solcher Leiterplatten ist eine gleichzeitige Anordnung der Heizvorrichtung und der Positioniereinrichtung im Arbeitsbereich des Löt- und/oder Entlötvorgangs häufig nachteilig und führt zu einer unübersichtlichen Arbeitssituation. Vorzugsweise ist daher eine Lagervorrichtung, die zur Positionierung wenigstens eines Teils der Heizvorrichtung zwischen einer Arbeitsposition und einer Ruheposition dient, und/oder eine Führungsvorrichtung vorhanden, die zur definierten Bewegung der Positioniereinrichtung zwischen einer Positionierstellung und einer Ruhestellung ausgebildet ist. Die Arbeitsposition der Heizvorrichtung bezeichnet die Anordnung der Heizvorrichtung, in der Löt- und/oder Entlötvorgänge oberflächenmontierter Bauelemente auf der Leiterplatte durchgeführt werden. In der Ruheposition der Heizvorrichtung ist dagegen wenigstens ein Teil der Heizvorrichtung, beispielsweise der Obenstrahler, aus der Arbeitsposition herausbewegt, um beispielsweise den Zugriff und/oder die Inaugenscheinnahme der zu bearbeitenden Leiterplatte im Arbeitsbereich zu erleichtern. In der Positionierstellung der Positioniereinrichtung ist diese so angeordnet, dass sie eine exakte Positionierung der Leiterplatte mit Hilfe des Leiterplattenträgers in ihrer Bearbeitungsposition für den Löt- und/oder Entlötvorgang ermöglicht. In der Ruhestellung der Positioniereinrichtung ist dagegen keine entsprechende Positionierung der Leiterplatte im Arbeitsbereich vorgesehen. In der Ruhestellung befindet sich die Positioniereinrichtung vielmehr in einer örtlich beabstandeten Stellung zur Positionierstellung, um beispielsweise eine möglichst hinderungsfreie Aufheizung der zu bearbeitenden Leiterplatte durch die Heizvorrichtung zu ermöglichen. Idealerweise sind die Lagervorrichtung und die Führungsvorrichtung somit in der Weise ausgebildet, dass zumindest ein Teil der Heizvorrichtung und die Positioniereinrichtung zueinander abwechselnd in die Arbeitsposition bzw. Positionierstellung in den Arbeitsbereich der Gerätekombination verstellt werden können, damit jeweils nur eine der beiden Elemente jeweils im Arbeitsbereich ist.
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In einer konkreten Ausbildung der Lagereinrichtung kann es dazu beispielsweise vorgesehen sein, dass sie eine Kippeinrichtung für den Obenstrahler der Heizvorrichtung umfasst, die ein Abschwenken des Obenstrahlers in die Arbeitsposition und ein Aufschwenken des Obenstrahlers in die Ruheposition ermöglicht. Der Obenstrahler ist somit bevorzugt um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert. Idealerweise ist zudem ein Schaltmechanismus vorgesehen, beispielsweise in Form eines geeigneten Mikroschalters, der durch den in der Arbeitsposition befindlichen Obenstrahler betätigt wird und eine Einschaltung des Obenstrahlers bei Erreichen seiner endgültigen Arbeitsposition steuert. Damit ist gewährleistet, dass eine Aktivierung des Obenstrahlers nur in dieser Arbeitsposition möglich ist. Ein solcher Mikroschalter ist selbstverständlich auch bei andersartig ausgebildeten Lagereinrichtungen verwendbar und von der Erfindung mit umfasst.
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Ergänzend oder alternativ umfasst die Führungsvorrichtung bevorzugt eine Verschiebeeinrichtung für die Positioniereinrichtung, die eine Längsverschiebung der Positioniereinrichtung zwischen der Positionierstellung und der Ruhestellung ermöglicht. Die insbesondere als Positionierwinkel ausgebildete Positioniereinrichtung wird zwischen ihren beiden Endpositionen somit, insbesondere linear, verschoben. Um eine sichere Arretierung der Positioniereinrichtung, insbesondere in der Ruhestellung, zu gewährleisten, kann beispielsweise ein Dauermagnet vorgesehen sein, an den die Positioniereinrichtung in der Ruhestellung anschlägt und entsprechend von diesem gehalten wird.
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Um die Handhabung, insbesondere bereits bearbeiteter Leiterplatten, zu vereinfachen, kann für die Gerätekombination ferner ein sogenannter Objektmanipulator, insbesondere in Form eines Vakuumgreifers, zum Transport wenigstens eines oberflächenmontierten Bauelementes, insbesondere auch an der Führungsvorrichtung geführt, vorgesehen sein. Die Führungsvorrichtung kann dabei so ausgebildet sein, dass sie eine Bewegung des Objektmanipulators, beispielsweise zwischen einer Aufnahmeposition, in der er zur Aufnahme eines oberflächenmontierten Bauelements positioniert ist, und einer Ablageposition, in der er zur Ablage eines oberflächenmontierten Bauelements ausgebildet ist, vorgesehen sein. Im praktischen Einsatz hat sich insbesondere die Verwendung eines Vakuumgreifers bzw. einer Vakuumpipette als bevorzugt erwiesen, die in Vertikalrichtung und/oder in Horizontalrichtung an der Führungsvorrichtung verstellbar ist.
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Im Hinblick auf die konkrete Ausbildung des Elektromagneten kann auf eine Vielzahl verschiedener Ausführungsformen zurückgegriffen werden. Wesentlich ist, dass er zur ausreichend festen Fixierung des Leiterplattenträgers auf der Lagerplatte ausgebildet ist. Idealist es, wenn der Elektromagnet eine Kontaktseite zur Lagerplatte aufweist, über die er im aktivierten Zustand den Leiterplattenträger direkt auf der Lagerplatte fixiert beziehungsweise über die er in direktem Kontakt zur Oberfläche der Lagerplatte steht. Bei dieser Ausführungsform wird der Elektromagnet mit einer Kontaktseite somit unmittelbar auf der Lagerplatte geführt, wodurch eine besonders verschiebefeste Fixierung möglich wird. Je nach Anwendungsfall kann es allerdings auch bevorzugst sein, wenn der Elektromagnet zur Lagerplatte hin durch beispielsweise ein Gehäuseelement des Leiterplattenträgers nach unten abgedeckt ist. Auf diese Weise kann beispielsweise eine vergleichsweise geschlossene Ausbildung des Leiterplattenträgers erreicht werden.
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Die zentrale Aufgabe des Elektromagneten liegt in der Fixierung des Leiterplattenträgers auf der Lagerplatte. Es kommt somit auf die Grundfunktion des Elektromagneten als Haftmagnet an. Besonders geeignet für diesen Einsatz sind sogenannte Topfmagneten. Es versteht sich von selbst, dass von der Erfindung auch die Anordnung mehrerer Elektromagneten, beispielsweise mehrerer Topfmagneten, am Leiterplattenträger mit umfasst sind. Durch eine Vervielfachung der Anzahl der Elektromagneten können vergleichsweise hohe Haftkräfte mit verhältnismäßig leistungsschwachen Elektromagneten hergestellt werden und/oder auch vergleichsweise große Leiterplattenträger sicher auf der Lagerplatte festgestellt werden.
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Um eine möglichst direkte Anlagerung des Elektromagneten an der Lagerplatte zu ermöglichen, bildet das magnetische Material vorzugsweise zumindest einen Teil der Außenoberfläche der Lagerplatte. Im einfachsten Fall wird das magnetische Material somit in Form eines Bleches oder einer Platte aus magnetischem Material ausgebildet. Dabei ist die Verwendung einer Stahlplatte als Lagerplatte, auf der der Leiterplattenträger positionierbar ist, besonders bevorzugt, da Stahl in den üblichen Qualitäten einerseits hervorragende magnetische Eigenschaften zur Verfügung stellt und vergleichsweise robust und preiswert ist.
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Für einen effizienten Einsatz der Gerätekombination ist es bevorzugt, wenn eine Schalteinrichtung vorhanden ist, deren Betätigung eine Bestromung und/oder eine Unterbrechung einer Bestromung des Elektromagneten auslöst. Die Schalteinrichtung ist somit grundsätzlich in der Weise ausgebildet, dass ihre Betätigung eine Aktivierung und/oder Deaktivierung des Elektromagneten und damit ein Aktivieren und/oder Deaktivieren des Anhaftens des Elektromagneten bzw. des Leiterplattenträgers auf der Lagerplatte steuert. Je nach Anwendungsbereich ist dabei bevorzugt, wenn die Schalteinrichtung unmittelbar am Leiterplattenträger angeordnet ist. Für den Bediener der Gerätekombination ergibt sich daraus der Vorteil, dass er, insbesondere bei manueller Platzierung des Leiterplattenträgers, die Feststellung des Leiterplattenträgers auf der Lagerplatte unmittelbar an dem Leiterplattenträger auslösen kann. Ergänzend oder alternativ kann es aber auch vorgesehen sein, die Schalteinrichtung separat zum Leiterplattenträger, insbesondere an der Lagerplatte, anzuordnen. So kann insbesondere auch eine Fußbetätigung der Schalteinrichtung vorgesehen sein, damit der Bediener der Gerätekombination beide Hände, beispielsweise zur Positionierung des Leiterplattenträgers auf der Lagerplatte, zur Verfügung hat.
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In der konkreten Ausbildung der Schalteinrichtung kann auf eine Vielzahl alternativer Varianten zurückgegriffen werden. Besonders effizient ist beispielsweise die Ausbildung der Schalteinrichtung als Schalter, speziell Kippschalter, der in den Bestromungskreislauf des Elektromagneten eingebunden ist und zwischen einer „Leitend-Position” (An-Position) und einer „Nichtleitend-Position” (Aus-Position) verstellbar ist.
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Eine stabile und zuverlässige Positionierung der Leiterplatte während des Löt- und/oder Entlötvorgangs ist von essentieller Bedeutung für die einwandfreie Funktionsweise der Gerätekombination. Um den für eine Aufheizung mittels eines Untenstrahlers erforderlichen Freiraum unter der Leiterplatte zu ermöglichen, ist der Leiterplattenträger idealerweise in der Weise ausgebildet, dass er die Leiterplatte nur in einem Randbereich greift, beispielsweise mittels einer Klemmgabel. Um eine erhöhte Lagerstabilität der Leiterplatte zu ermöglichen, kann es nun erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass ferner eine Stützvorrichtung zur weiteren Abstützung des Komponententrägers vorhanden ist. Dabei bietet sich insbesondere eine Stützvorrichtung an, die zur Fixierung auf der Lagerplatte einen Magneten, insbesondere einen Permanentmagneten, umfasst. Die Stützvorrichtung übernimmt somit im Wesentlichen eine reine Stützfunktion im Gegensatz zum Leiterplattenträger, der ergänzend auch speziell der Positionierung der Leiterplatte auf der Lagerplatte dient. Im Arbeitsbetrieb ist somit eine frequentierte Bewegung der Stützvorrichtung nicht erforderlich, sodass diese auch quasi dauerhaft über den Permanentmagneten auf der Lagerplatte positioniert werden kann.
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Der Aufbau einer erfindungsgemäßen Gerätekombination sowie ihr Einsatz für Löt- und/oder Entlötprozesse wird in den nachstehenden Figuren anhand des dort gegebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen schematisch:
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1 eine Seitenansicht auf eine Gerätekombination im Positionierzustand;
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2 eine Seitenansicht auf die Gerätekombination aus 1 in einer Aufheizsituation;
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3 die Gerätekombination aus den 1 und 2 in einer Objekttransportsituation;
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4 die Gerätekombination aus den 1 bis 3 in einer Objektablagesituation;
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5 eine Draufsicht auf einen Teil der Führungsvorrichtung zur Zentrierung des Objektmanipulators; und
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6 eine Prinzipskizze zur Positioniereinrichtung.
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Gleiche Bauteile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen angegeben, wobei nicht jedes sich wiederholende Bezugszeichen in den Figuren separat angegeben ist.
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Wesentliche Elemente der Gerätekombination 1 sind eine Lagerplatte 2, ein Leiterplattenträger 3, eine Heizvorrichtung 4 umfassend einen Obenstrahler 5 und einen Untenstrahler 6, eine Positioniereinrichtung 7, eine Führungsvorrichtung 8, ein Objektmanipulator 9 und eine Abstützvorrichtung 10. Die Lagerplatte 2 ist konkret eine flache Stahlplatte, auf deren Oberfläche der Leiterplattenträger 3 in der Horizontalebene verschiebbar ist. Der Leiterplattenträger 3 umfasst eine in Form einer Klemmgabel ausgebildete Klemmeinrichtung, an der eine Leiterplatte 12 mit einem Vertikalabstand ΔH zur Oberfläche der Lagerplatte 2 gehalten ist. Die Abstützeinrichtung 10 umfasst dagegen einen Stützbalken 21 und einen Permanentmagneten 22 im Fußbereich, wobei der Permanentmagnet 22 der verschiebefesten Positionierung der Abstützeinrichtung 10 auf der Lagerplatte 2 dient und der Stützbalken 21 im Wesentlichen die Stützhöhe ΔH der Abstützvorrichtung 10 festlegt. Die Abstützvorrichtung 10 ist dabei in der Weise ausgebildet, dass die Leiterplatte 12 horizontal ausbalanciert ist. Der Leiterplattenträger 3 und die Abstützvorrichtung 10 sind somit in der Weise zueinander ausgebildet, dass die Leiterplatte 12 eine waagerechte und parallel zur Oberfläche der Lagerplatte 2 verlaufende Position einnimmt. Auf der Oberfläche der Lagerplatte 2 ist ein oberflächenmontiertes Bauelement 13 angeordnet. Dieses Bauelement 13 stellt vorliegend das zu bearbeitende Bauteil dar, welches für einen Entlötprozess über entsprechende Lötverbindungen mit der Leiterplatte 12 verbunden ist bzw. für einen Lötprozess mit der Leiterplatte 12 über entsprechende Lötverbindungen zu verbinden ist.
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1 verdeutlicht ferner, dass der Leiterplattenträger 3 auch einen Elektromagneten 14 und eine in Form eines Kippschalters ausgebildete Schalteinrichtung 15 aufweist. Der Elektromagnet 14 ist in der Weise am Leiterplattenträger 3 angeordnet, dass er mit seiner Unterseite unmittelbar auf der Außenoberfläche der Lagerplatte 2 aufliegt. Bei aktiviertem Elektromagneten 14, d. h. in einem Zustand, in dem der Elektromagnet 14 bestromt wird, setzt sich der Elektromagnet 14 durch magnetische Wechselwirkungen an der Lagerplatte 2 fest, sodass letztendlich die Position der Leiterplatte 12 auf der Lagerplatte verschiebefest fixiert ist. Wird der Elektromagnet 14 dagegen durch eine Betätigung der Schalteinrichtung 15 deaktiviert, liegen keine magnetischen Wechselwirkungen zwischen dem Elektromagneten und der Lageplatte 2 mehr vor und der Leiterplattenträger 3 kann auf der Lageplatte 2 manuell verschoben werden. Der Elektromagnet 14 ist dazu an eine externe elektrische Stromquelle über entsprechende Kabelverbindungen angeschlossen (in den Figuren nicht dargestellt), so dass insgesamt ein Stromkreis erhalten wird, der die Stromquelle, den Elektromagneten 14 und die Schalteinrichtung 15 miteinander verbindet.
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Die Heizvorrichtung 4 umfasst den Untenstrahler 6, bei dem es sich konkret um einen Infrarot-Flachstrahler handelt. Der Untenstrahler 6 ist ortsfest auf der Lagerplatte 2 angeordnet und gibt somit einen Arbeitsbereich der Gerätekombination 11 für einen Löt- und/oder Entlötvorgang vor. Die weitere wesentliche Komponente der Heizvorrichtung 4 ist der Obenstrahler 5, bei dem es sich konkret um einen mehrlagigen und mit rechtwinklig übereinander angeordneten Heizwänden ausgestatteten Hochleistungs-Infrarot-Obenstrahler mit zusätzlicher Druckluftunterstützung handelt. Der Obenstrahler ist zwischen der in 1 angegebenen Ruheposition und der herabgeschwenkten Arbeitsposition (2) verstellbar und dazu einerseits um die Rotationsachse R schwenkbar und horizontal verschiebbar (Abschwenkposition in 1 gestrichelt angegeben). Wesentlich ist dabei, dass der Obenstrahler 5 in der Ruheposition gegenüber seiner Arbeitsposition berührungssicher versetzt ist, wobei die Lagereinrichtung 25 allgemein in der Weise ausgebildet ist, dass sie die Verstellung zwischen diesen beiden Positionen führt. Dazu ist der Obenstrahler 5 an einer Lagereinrichtung 25 gelagert, die in der Weise ausgebildet ist, dass der Obenstrahler 5 zwischen seiner Ruheposition und seiner Arbeitsposition verstellbar ist.
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Bei der Positioniereinrichtung 7 handelt es sich im konkreten Ausführungsbeispiel um einen in Vertikalrichtung V verstellbaren Positionierwinkel 16, dessen Aufbau und Funktionsweise in der Draufsicht aus 6 näher veranschaulicht ist. Der Positionierwinkel 16 umfasst zwei im rechten Winkel zueinander angeordnete und in Vertikalrichtung aufragende Anlageschenkel 17a und 17b, die im Spitzenbereich rechtwinklig aneinander anliegen. Der Positionierwinkel 16 ist in seiner Gesamtheit an der Führungsvorrichtung 8 angeordnet und kann insbesondere zwischen der in 1 gezeigten Positionierstellung und einer Ruhestellung (beispielsweise gemäß 2) bewegt werden. Dazu ist einerseits eine Vertikalführung vorhanden, die eine Vertikalverstellung entlang Pfeilrichtung V des Positionierwinkels 16 erlaubt, sowie eine Längsverstellung entlang Pfeilrichtung H, über die der Positionierwinkel 16 aus dem Arbeitsbereich heraus bewegbar ist. Die Betätigung erfolgt manuell über den Verschiebegriff 24.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ferner der in Form eines Vakuumgreifers ausgebildete Objektmanipulator an der Führungsvorrichtung 8 bewegbar gelagert und kann in Pfeilrichtung H und in Vertikalrichtung V unabhängig von der Positioniereinrichtung 7 bewegt werden.
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Die Gerätekombination 1 umfasst schließlich eine Komponentenablage 18, die zur zumindest übergangsweisen Aufnahme eines oder mehrerer Bauelemente 13 ausgebildet ist. Die Komponentenablage 18 stellt somit eine Art Ablagetisch für Bauelemente 13 zur Verfügung. Die Komponentenablage 18 ist dabei ebenfalls verstellbar an der Führungsvorrichtung 8 gelagert (in 1 nicht im Einzelnen angegeben) und kann in eine bestimmte Relativposition zur Positioniereinrichtung 7 ausgerichtet werden.
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Weitere Elemente der Gerätekombination sind schließlich ein Mittensteller 19 und Stoppelemente 20. Der Mittensteller 19 ermöglicht eine 45°-Verstellung des Objektmanipulators 9 und der Positioniereinrichtung 7. Die Stoppelemente 20 dienen dagegen als Anschlagelement für eine Längsverschiebung des Objektmanipulators 9 und der Positioniereinrichtung 7. Die Stoppelemente 20 sind dabei jeweils als Permanentmagnete ausgebildet und halten den Objektmanipulator 9 und/oder die Positioniereinrichtung 7 in der anschlagenden Position somit über magnetische Wechselwirkungen in ihrer Position.
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Die 1, 2, 3 und 4 verdeutlichen nun die Arbeitsweise der Gerätekombination 1 in dieser Reihenfolge für einen Entlötvorgang des Bauelements 13 auf der Leiterplatte 12. Ein Einlötvorgang erfolgt entsprechend in umgekehrter Reihenfolge. Der wesentliche Unterschied liegt dabei insbesondere darin, dass die jeweiligen Bauelemente 13 zunächst im Positionierwinkel 16 der Positioniereinrichtung 7 auf der Komponentenablage 18 ausgerichtet werden und anschließend aus dieser definierten Position heraus von dem Objektmanipulator 9 abgehoben und in der gewünschten Position auf der Leiterplatte 12 zum anschließenden Verlöten abgesetzt werden.
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1 veranschaulicht zunächst das Einpassen der Leiterplatte 12 in die Gerätekombination 1. Dazu wird die Leiterplatte 12 über die Klemmeinrichtung 11 an dem Leiterplattenträger 3 befestigt und frei über die Oberfläche der Lagerplatte 2 bewegt. Die Ausrichtung der Gesamtheit „Leiterplattenträger 3 und Leiterplatte 12” erfolgt mit Hilfe der Positioniereinrichtung 7, die durch die Anlageschenkel 17 die Zielposition des Bauelements 13 auf der Leiterplatte 12 vorgibt. Ist das Bauelement 13 in die in diesem Bereich komplementär ausgebildete Positioniereinrichtung 7 durch eine manuelle Verschiebung des Leiterplattenträgers 3 auf der Lagerplatte 2 eingepasst, wie beispielsweise in 6 angegeben, erfolgt die Fixierung des Leiterplattenträgers 3 durch eine Aktivierung des Elektromagneten 14 mittels Betätigung der Schalteinrichtung 15. Der bestromte Elektromagnet 14 tritt in magnetische Wechselwirkung mit der Lagerplatte 2, wodurch die Gesamtheit aus „Leiterplattenträger 3” und „Leiterplatte 12” gegenüber der Lagerplatte 12 festgestellt ist. Die Leiterplatte 12 bzw. das Bauelement 13 ist nun in der für den Entlötvorgang gewünschten Position ausgerichtet.
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Für den Entlötvorgang wird nun zunächst die Positioniereinrichtung aus der Positionierstellung in 1 in die Ruhestellung in 2 in Vertikalrichtung V angehoben und in Horizontalrichtung H in der Horizontalebene zum Stopperelement 20 verschoben. Der in der Ruhestellung befindliche Obenstrahler 5 wird anschließend um die Rotationsachse R abgekippt und in die Arbeitsposition gemäß 2 über das Bauteil 13 verschoben. Der Obenstrahler 5 und der Untenstrahler 6 liegen in dieser Stellung somit in Vertikalrichtung einander gegenüber, wobei das Bauteil 13 in den zwischen diesen beiden Komponenten herrschenden Arbeitsbereich angeordnet und entsprechend erhitzt wird. Der Aufheizvorgang wird nun so lange fortgesetzt, bis der gewünschte Temperaturbereich zur Verflüssigung des Lots erreicht wird, für bleifreie Lotmaterialien sind dies beispielsweise Temperaturen im Bereich von ca. 220°C bis 230°C. Die Temperaturüberwachung erfolgt dabei über bekannte Mechanismen, wie sie im Stand der Technik bereits beschrieben sind.
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Ist die Zieltemperatur erreicht, wird der Obenstrahler
5 von der Arbeitsposition wieder in seine Ruheposition gemäß
3 bewegt. Dadurch wird der Arbeitsbereich über dem Bauelement
13 für den Objektmanipulator
9 freigegeben, der das Bauelement
13 von der Leiterplatte
12 anhebt, wobei hier hinsichtlich der konkreten Ausführungsform insbesondere auf die
DE 100 54 467 C2 der Anmelderin verwiesen wird, deren Offenbarung hiermit in Bezug genommen wird. Durch eine entsprechende Verstellung des Objektmanipulators
9 wird das Bauelement
13 schließlich in Vertikalrichtung V angehoben und auf einem separaten Ablageteil oder beispielsweise auf der Komponentenablage
18 durch Abschalten des Vakuums abgelegt.
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5 veranschaulicht weitere Einzelheiten zur Führungsvorrichtung 8 zur Zentrierung des Objektmanipulators 9 und verdeutlicht insbesondere die Linearverstellung des Objektmanipulators 9 relativ zur Lagerplatte 2 bzw. insbesondere zum Untenstrahler 6 mithilfe des Mittenstellers 19. Diese Verstellung erfolgt manuell, wozu beispielsweise der Handgriff 23 an der Führungsvorrichtung 8 vorgesehen ist. An der Schiene 24 der Führungsvorrichtung 8 ist der Objektmanipulator 9 zum Transport großer (13) und kleiner (13') Bauelemente verstellbar angeordnet. Die Ansichten der 1 bis 4 ergeben sich dabei aus der Blickrichtung gemäß Pfeil A aus 5.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19805729 A1 [0003]
- DE 10054467 C2 [0003, 0036]
- DE 102004014749 B3 [0003]
- DE 102006026948 B3 [0003]
