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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Prüfadapter zum Prüfen einer Platine, mit einer Nadelträgerplatte mit Prüfelementen und einer Druckplatte zum Tragen einer Platine.
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Bei der Produktion von mit elektronischen beziehungsweise elektrischen Baugruppen und Schaltungen bestückten Platinen ist es üblich, diese mit Hilfe verschiedener Prüfverfahren wie zum Beispiel InCircuit-Test oder Funktionstest auf Funktionalität zu prüfen. Hierzu wird die zu prüfende Platine in einem Prüfadapter an bestimmten Prüfpunkten mit einer Schnittstelle eines Prüfgerätes elektrisch verbunden. Über diese Prüfpunkte werden elektrische Signale und/oder Betriebsspannungen zu der Platine geleitet und die dort generierten Spannungen und/oder Ströme gemessen, um das einwandfreie Funktionieren oder Fehler in den Baugruppen beziehungsweiße Schaltungen der Platine zu bestimmen. Prüfgeräte umfassen in der Regel an ihrer Schnittstelle eine standardisierte Anordnung von Kontaktstellen. Um diese Kontaktstellen mit den Prüfpunkten der Platine zu verbinden, werden sogenannte Prüfadapter verwendet. Diese Prüfadapter leiten die elektrischen Signale von der Schnittstelle des Prüfgerätes zu der zu prüfenden Platine und umgekehrt. Die Prüfadapter weisen hierzu eine Anzahl von Prüfelementen in Form von Kontaktstiften beziehungsweise Prüffedern oder Prüfnadeln auf, über die das Prüfgerät mit den zu prüfenden Elementen auf der Platine in Kontakt tritt. Diese Prüfelemente sind an einer sogenannten Nadelträgerplatte befestigt und an dieser oft federnd gelagert. Die zu prüfende Platine liegt auf einer Druckplatte, die zwischen einer Prüfstellung, in der die Prüfelemente die Platine durch die Druckplatte hindurch kontaktieren, und einer Ruhestellung bewegbar ist, in welcher die Platine auf die Druckplatte gelegt beziehungsweise von ihr abgenommen werden kann. Die Druckplatte mit einer auf ihr gelagerten Platine wird hierbei auf die Nadelträgerplatte mit den Prüfelementen gedrückt, beispielsweise mittels eines Vakuums. Eine beispielhafte Ausgestaltung gemäß dem Stand der Technik ist in der
DE10225028 B3 beschrieben.
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Zum Auflegen und Abnehmen von Platinen auf die Druckplatte werden bei hohen Stückzahlen Roboter oder roboterähnliche Systeme verwendet. Beim Abholen einer bestimmten Platine nach dem Prüfen ist es für die Programmierung eines Roboters erheblich komplexer, wenn die Abholposition der fertiggetesteten Platine mechanischen Toleranzen unterliegt, die ein zuverlässiges Greifen und Abnehmen der Platine erschweren. Eine programmtechnische Anpassung des Roboters führt in der Praxis auch oft zu späterem Wartungsaufwand und damit Stillstands-Kosten, da bei der Programmerstellung normalerweise nicht alle Toleranzvarianten bekannt sind.
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Ermüdungserscheinungen in den Bauteilen des Prüfadapters und weitere Toleranzen führen dazu, dass sich die Ruhestellung des Prüfadapters in z-Richtung, d.h. in der Richtung senkrecht zur Ebene der Platine und der Druckplatte, im Laufe der Betriebszeit beispielsweise um einige Zehntel Millimeter verändert. Ein weiteres Problem ist, dass die Abdeckhauben der Prüfadapter meist an einer hinteren Seite der Druckplatte drehbar gelagert sind und im geöffneten Zustand damit eine unsymmetrische Kraftbelastung der Druckplatte auftritt. Dies führt zu einer leichten Schrägstellung der Druckplatte in der Ruhestellung bei geöffneter Haube, was insbesondere bei Verwendung automatischer Öffnungs- und Schließmechaniken durch deren zusätzliches Gewicht zu einer Veränderung der Position der Druckplatte und damit der auf ihr gelagerten Platinen im Laufe der Betriebszeit führen kann.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, einen Prüfadapter zum Prüfen einer Platine bereitzustellen, bei dem die mechanischen Toleranzen der Abholposition (auch Ruhestellung genannt) zum Abnehmen einer geprüften Platine möglichst gering sind.
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Diese Aufgabe wird durch einen Prüfadapter gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Der Prüfadapter zum Prüfen einer Platine gemäß Anspruch 1 umfasst hierbei eine Nadelträgerplatte mit Prüfelementen und eine Druckplatte zum Tragen einer Platine. Die Druckplatte ist relativ zur Nadelträgerplatte in eine Prüfstellung und in eine Ruhestellung bewegbar. In der Prüfstellung kontaktieren die Prüfelemente eine auf der Druckplatte getragene Platine durch die Druckplatte hindurch. In der Ruhestellung kann eine zu prüfende Platine auf die Druckplatte gelegt beziehungsweiße von ihr abgenommen werden. Weiter sind Arretier-Elemente vorgesehen, die in der Ruhestellung die Druckplatte in Bezug auf die Nadelträgerplatte gegen den Druck mindestens eines Gegendruck-Elementes arretieren und die Position der Druckplatte senkrecht zur Ebene der Druckplatte festlegen.
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Die Erfindung stellt damit einen verbesserten Prüfadapter bereit, in welchem die Toleranzen in der Ruhestellung, das heißt in derjenigen Stellung, in der eine zu prüfende Platine von der Druckplatte abgenommen oder auf sie aufgelegt werden kann, stark reduziert sind. Insbesondere sind die Toleranzen in der z-Richtung, das heißt in der Richtung senkrecht zur Ebene der zu prüfenden Platine, stark verbessert sodass die Abholposition einer geprüften Platine durch einen Roboter wesentlich zuverlässiger erfolgen kann. Die Vermeidung der sonst notwendigen programmtechnischen Anpassungen des Roboters, so wie die verlängerten Wartungsintervalle und die kürzeren Stillstände führen hierbei zu einer erhöhten Effizienz und Wirtschaftlichkeit.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Vorteilhafterweise weist die Druckplatte Führungsstifte zum Führen der Bewegung der Druckplatte in Bezug auf die Nadelträgerplatte auf und die Arretier-Elemente sind an den Führungsstiften ausgebildet, um den jeweiligen Führungsstift gegen den Druck des mindestens eines Gegendruck-Elementes an der Nadelträgerplatte zu arretieren. In einer ersten Ausgestaltung kann das mindestens eine Gegendruck-Elemente durch mindestens eine Feder gebildet sein, die die Druckplatte in der Ruhestellung zur Erzeugung des Gegendruckes kontaktiert. Hierbei kann jeweils eine Feder als Gegendruckelement auf einem der Führungsstifte sitzen. In dieser ersten Ausgestaltung wird durch diese Federn und eine reproduzierbare Arretierung an den Führungsstiften eine feste Ruhestellung der Druckplatte, insbesondere in der z-Richtung, sichergestellt. Die Federn sind dabei vorteilhafterweise so dimensioniert, dass auch bei Ermüdung der Federn noch eine ausreichende Vorspannung erreicht wird.
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In einer zweiten Ausgestaltung ist das mindestens eine Gegendruck-Element vorteilhafterweise durch mindestens einen pneumatischen Zylinder gebildet. Hierbei kann der mindestens eine pneumatische Zylinder auf der Nadelträgerplatte sitzen und die Druckplatte in der Ruhestellung zur Erzeugung des Gegendruckes kontaktieren.
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Alternativ kann der mindestens eine pneumatische Zylinder auf der Druckplatte sitzen und die Nadelträgerplatte in der Ruhestellung zur Erzeugung des Gegendruckes kontaktieren. In dieser zweiten Ausgestaltung werden noch geringere Toleranzen, insbesondere in Bezug auf die unsymmetrische Belastung durch die geöffnete Haube, und daher in Z-Richtung erreicht, indem die feste Ruhestellung über gesteuerte, extern zugeführte Druckluft in mindestens einem pneumatischen Zylinder fixiert wird. Zweckhafterweise ist hierbei jeweils ein pneumatischer Druckzylinder in unmittelbarer Umgebung zu allen Führungsbolzen angeordnet, das heißt an allen vier Ecken des Prüfadapters, deren Ansteuerung sich leicht in eine bestehende Robotersteuerung oder die Ansteuerung zum Öffnen der Haube integrieren lässt.
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Im Folgenden wird folgende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert, in denen
- 1 einen erfindungsgemäßen Prüfadapter in Ruhestellung, und
- 2 einen erfindungsgemäßen Prüfadapter in Prüfstellung zeigen.
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Die in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele zeigen einen erfindungsgemäßen Prüfadapter gemäß der oben erwähnten zweiten Alternative, in welcher die Gegendruck-Elemente durch jeweils einen pneumatischen Zylinder gebildet sind. In der ebenfalls erfahrungsgemäßen ersten Alternative sind die pneumatischen Zylinder durch entsprechende Federn ersetzt.
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1 zeigt, wie erwähnt, einen Prüfadapter 1 zum Prüfen einer Platine 2. Der Prüfadapter 1 umfasst eine Nadelträgerplatte 3 mit Prüfelementen 4 in Form von Prüfstiften, die teilweise federnd gelagert sind. Weiterhin umfasst der Prüfadapter 1 eine Druckplatte 5, auf der die zu prüfende Platine 2 gelagert ist. In der in 1 gezeigten Ruhestellung kann die zu prüfende Platine 2 auf die Druckplatte 5 aufgelegt und von ihr abgenommen werden, beispielsweise manuell oder mit einem entsprechenden Roboter. Hierbei ist die zu prüfende Platine 2 auf der Druckplatte 5 durch entsprechende Vorrichtungen, wie zum Beispiel auswechselbare Fangstifte 12, in der x- und y-Richtung, das heißt in der Ebene der Druckplatte 5 festgelegt, sodass die Position der Platine 2 beim Auflegen und Abnehmen, beispielsweise durch einen Roboterarm, zuverlässig festgelegt und reproduzierbar ist.
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Auf der Druckplatte 5 ist eine Abdeckhaube 9 durch ein Scharnier oder dergleichen drehbar gelagert. Die Abdeckhaube 9 ist in der Ruhestellung geöffnet und kann mittels eines mittels eines Handgriffes 11 in die Prüfstellung geschlossen werden, in der an der Abdeckhaube 9 angebrachten Niederdruck-Elemente 11 die Platine 2 auf die Druckplatte 5 drücken.
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In der in 1 gezeigten Ruhestellung des Prüfadapters 1 sind die Druckplatte 5 und die Nadelträgerplatte 3 im Verhältnis weiter voneinander entfernt, als in der Prüfstellung. In der Ruhestellung ist daher die Druckplatte 5 soweit von der Nadelträgerplatte 3 in z-Richtung wegbewegt, dass die Prüfelemente 4 die zu prüfende Platine 2 nicht mehr kontaktieren. In der 1 ist zu erkennen, dass die Druckplatte 5 entsprechende Öffnungen für die Prüfelemente 4 aufweisen, durch die die Prüfelemente 4 durch die Druckplatte 5 hindurch bewegt werden, um die auf der Druckplatte 5 liegende Platine 2 zu kontaktieren.
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Wie in 1 zu erkennen ist, sind an der Druckplatte 5 und der Nadelträgerplatte 3 Führungsstifte 7 zum Führen der Bewegung der Druckplatte 5 in Bezug auf die Nadelträgerplatte 3 vorgesehen. Vorzugsweise ist jeweils ein Führungsstift 7 in einer der vier Ecken des Prüfadapters 1 vorgesehen. Üblicherweise ist der Prüfadapter 1, das heißt die Druckplatte 5 und die Nadelträgerplatte 3, viereckig ausgebildet. Jeder Führungsstift 7 weist hierbei ein Arretier-Element 6 auf, das in der Ruhestellung die Druckplatte 5 in Bezug auf die Nadelträgerplatte 3 gegen den Druck von pneumatischen Zylindern 8 arretiert und hiermit die Position der Druckplatte 5 senkrecht zur Ebene der Druckplatte 5, das heißt in Z-Richtung festlegen. Die Arretier-Elemente 6 können hierbei beispielsweise durch einen geeigneten Sperrverschluss gebildet sein, der die Nadelträgerplatte 3 in Bezug auf die Druckplatte 5 in der Ruhestellung arretiert. Eine für Wartungszwecke abnehmbare, reproduzierbare Arretierung kann durch geeignete Schraubverbindungen oder z.B. Sprengringe als Arretier-Elemente 6 realisiert werden. Eine besonders einfache Demontierbarkeit wird durch Rastverbinder, wie zum Beispiel Loxx Sperrverschlüsse, als Arretier-Elemente 6 erreicht. Diese Verschlüsse erlauben ein einfaches Öffnen der Arretierung durch Betätigung eines Druckknopfes und eine spielfreie Arretierung auf einem passend geformten Bolzen.
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Um die Position der Druckplatte 5 in Bezug auf die Nadelträgerplatte 3 in der Z-Richtung zu fixieren, üben die pneumatischen Zylinder 8 als Gegendruck-Elemente Druck auf die Druckplatte 5 in der Ruhestellung aus. Der hier dargestellte pneumatische Zylinder 8 ist ein einfachwirkender Druckluft-Zylinder, dessen Kolben bei abgeschalteter Druckluft eingefahren ist. Bei Einschalten der Druckluft drückt der Kolben nach oben gegen die Druckplatte 5 und hebt die Druckplatte so bis zur Begrenzung durch die Arretierungs-Elemente 6 an. Die pneumatischen Zylinder 8, sind, wie in der 1 dargestellt, an der Nadelträgerplatte 3 befestigt, können alternativ jedoch auch an der Druckplatte 5 befestigt sein und in der Ruhestellung auf die Nadelträgerplatte 3 drücken.
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Weiterhin sind auf der Oberseite der Führungsstifte 7 jeweils ein Pilzkopf 14 als Haltegriff angebracht, also oberhalb der Druckplatte 5, um nach Lösen der Arretier-Elemente 6 die Druckplatte 5 zu Wartungsarbeiten vom Prüfadapter 1 abnehmen zu können.
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In der 2 ist der Prüfadapter 1 von 1 in der Prüfstellung gezeigt. In der Prüfstellung ist die Abdeckhaube 9 geschlossen und drückt mit den Niederdruck-Elementen 10 die zu prüfende Platine 2 auf die Druckplatte 5. Weiterhin ist in der Prüfstellung der Abstand zwischen Nadelträgerplatte 3 und Druckplatte 5 der Gestalt verringert, dass die Prüfelemente 4 der Nadelträgerplatte 3 die zu prüfende Platine 2 durch die Druckplatte 5 hindurch kontaktieren. Die Bewegung der Druckplatte 5 in Bezug auf die Nadelträgerplatte 3 kann hierbei beispielsweise durch ein Vakuum bewirkt werden, dass zwischen der Nadelträgerplatte 3 und der Druckplatte 5 erzeugt wird.
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Um zu verhindern, dass die Nadelträgerplatte 3 und die Druckplatte 5 sich in der Prüfstellung zu nahe kommen oder sich sogar berühren, sind eine Anzahl Abstandselemente 13 auf der Nadelträgerplatte 3 vorgesehen. Der durch die Abstandselemente 13 gewährleistete Abstand zwischen Nagelträgerplatte 3 und Druckplatte 5 in der Prüfstellung ermöglicht einen schnelleren Abbau des Vakuums und damit eine schnellere Bewegung der Druckplatte 5 in die Ruhestellung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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