DE2341524C2 - Maschine zum Bestücken von bedruckten Leiterplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Bestücken von bedruckten Leiterplatten mit elektrischen Bauelementen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der GB-PS 8 21 887 ist eine solche Maschine bekannt, bei der eine Ladestation, Bearbeitungsstationen und eine Entladestation vorgesehen sind. Es ist außerdem eine Fördervorrichtung vorgesehen, die die Leiterplatten an der Ladestation von einem Stapel übernimmt und anschließend taktweise durch die Bearbeitungsstationen zur Entladestation fördert Dabei werden die Leiterplatten an den Bearbeitungsstationen vor der Bearbeitung abgesenkt, so daß sie mit Mitteln zur genauen Positionierung in Eingriff kommen, und danach wieder angehoben.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine kompakte und vielseitige Maschine zum Bestücken von bedruckten Leiterplatten anzugeben, bei der der Transport der Leiterplatten durch die Maschine auf besonders einfache Weise automatisch erfolgt

Diese Aufgabe wird durch eine Maschine der eingangs genannten Art gelöst, die durch die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gekennzeichnet ist.

Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Vertikalbewegung des drehbaren Werkstückhalters, die mit einfachen Mitteln möglich ist, gleichzeitig zur Betätigung der Greifvorrichtungen ausgenützt werden kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Maschine sind in den Unteransprüchen genannt

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen in Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Maschine zum Bestücken von gedruckten Leiterplatten;

F i g. 2 eine in verschiedenen Winkelebenen geführte Schnittdarstellung der Ladestation, der Fördereinrichtung und der Entladestation;

Fig.3 eine durch die Linie IH-III der Fig.2 angedeutete Ansicht, aus der die das Entladen von Leiterplatten steuernden Nockenelemente ersichtlich sind;

F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie 1V-1V der F i g. 2, aus dem die das Entladen von Leiterplatten steuernden Nockenelemente ersichtlich sind;

Fig.5 eine Darstellung der Fördereinrichtung und der von ihr bedienten Stationen, wobei die Leiterplattengreifer der Fördereinrichtung in leerem Zustand gezeigt sind;

Fig.6 einen Längsvertikalschnitt eines Teils des Antriebs der Fördereinrichtung;

Fig. 7 eine den Darstellungen der Fig. 3 und 4 ähnliche Ansicht, wobei sich die Leiterplattengreifer an einer Bearbeitungsstation befinden und die die Leiter-

platta freigebende Poejuüp, einnehmen;

Fig,8 einen Schnitt entlang der Linie VIH-VIH der Fig. 7; und

Fig,9 bis 13 die an der Bearbeitungsstation ausgeführten Schritte des Ausrichtens einer Leiterplatte und das Wiederergreifens derselben vor dem Weitertransport,

In der F i g. 1 ist die Bearbeitungsstation zum Einsetzen elektronischer Bauelemente in eine Leiterplatte mit 16 bezeichnet Diese Station 16 kann im Hinblick auf die Lage und/oder auf die einzusetzenden Bauelemente C unabhängig programmiert sein oder nicht. Die Bauelemente C können beispielsweise von einem Band B aus zugeführt werden. Die Bauelemente werden in zyklischer Folge in vorgegebener Relation in die gedruckten Leiterbahnen einer in den Fig. 1, 2, 7 und 9 bis 13 mit B bezeichneten gedruckten Leiterplatte eingesetzt Zu diesem Zweck ist ein programmiert beweglicher Koordinatentisch 18 vorgesehen der als Auflage für die Leiterplatten dient und zusammen mit den nacheinander angelieferten Leiterplatten in X- und K-Richtungen bewegbar ist die aufeinander senkrecht stehen. Die Bewegung des Koordinatentische, erfolgt automatisch und synchron mit den Arbeitsgängen der Bearbeitungsstation. Eine freistehende, mit 20 bezeichnete Fördereinrichtung (Fig. 1) ist in geeigneter Weise in der Nähe der Bearbeitungsstation angeordnet. Es ist vorteilhaft, wenn die Basis der Fördereinrichtung z. B. auf Schienen 24, 24 angeordnet ist und bezüglich ihrer Lage verändert werden kann. Die Fördereinrichtung 20 3u weist einen Hauptrahmen 26 auf, auf dem die nachstehend näher beschriebene Ladestation 28 angeordnet ist, die dazu dient, einen Stapel von Leiterplatte B zu halten. Sie weist außerdem einen karussellartigen Mechanismus 30 auf, der ebenfalls nachstehend näher erläutert wird.

Die Ladestation 28 (Fig. 1, 2 und 5) ist mit einem stationären Magazin versehen, in dem ein Stapel von Leiterplatten B in vertikaler Richtung gleitbar gelagert werden kann, und das durch zwei Winkelschienen 32 -to gebildet wird, die an einer horizontalen, an dem Rahmen 26 befestigten Platte 34 angebracht sind. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die unterste, auf der Platte 34 aufliegende Leiterplatte B unter dem festgehaltenen Stapel und unter dem unteren Ende des "5 einen, dem Mechanismus 30 am nähesten liegenden Paar von Winkelschienen 32 hervorgrschoben werden kann. Um dieses Hervorschieben zyklisch in zeitlicher Relation zur Drehbewegung des karussellartigen Mechanismus 30 zu bewirken, ist ein durch Fluiddruck so betätigter Zylinder 35 (F i ». 1 und 2) am einen Ende der Platte 34 befestigt. Er ist mit einer Kolbenstange 36 (F i g. 2) versahen, die mit einsm S-förmigen Schieber 38 verbunden ist, der von einer Stange 40, die parallel zur Plattform 34 verlaufend und unterhalb derselben angebracht ist, gleivbar geführt wird. Wie in F i g. 2 gestrichelt angedeutet ist, wird durch eine Bewegung des Schiebers nach rechts in eine festgelegte Stellung die herausgeschobene Leiterplatte ß zwischen ein Paar von Leiterplattengreifern 42, 42 gebracht, die sich in &o diesem Stadium in ihrer unteren und offenen Stellung befinden.

Wie in den F i g. 2. 5 und 6 gezeigt ist, weist die nachstehend näher beschriebene Fördereinrichtung 20 für die Leiterplatten einen drehbaren und in vertikaler '" Richtung beweglichen Werkstückhalter in der Form eines Tragsterns 44 auf. der auf einer senkrecht stehenden Spindel 46 fe:;t<rekeilt ist und eine Mehrzahl von Leiterplattengreifern 42 trägt, die in Umfangsrichtung voneinander entsprechend der Anzahl von Stationen voneinander beabstandet sind. Im vorliegenden Falle sind drei Stationen vorhanden, und der Abstand beträgt jeweils 120°, Die Leiterplattengreifer 42 jedes Paares von Leiterplattengreifern sind elastisch bzw. federnd und wie in F i g. 7 gezeigt, jeweils von S-förmigem Querschnitt, so daß sie eine Leiterplatte B nachgiebig in Einraststellung halten, wenn deren gegenüberliegende Kanten nach unten gedrückt worden sind, wodurch die Leiterplattengreifer zur Seite gebogen worden sind und nunmehr die Leiterplatte auf deren gegenüberliegenden Stützflächen 48, 48 aufliegt. Wie die F i g. 8 zeigt, ist jeder Leiterplattengreifer 42 fest mit einem Arm 50 verbunden, der in bezug auf eine Führungsplatte 52 des Tragsterns 44 seitlich verschiebbar ist Die Leiterplattengreifer jedes Paares sind unter der Wirkung einer Feder 54 federnd zusammengehalten. Ein Ende dieser Feder ist mit einem Stift 56 (F i g. 7) der Platte 52 verbunden, ihr anderes Ende steht mit einem Stift 58 in Verbindung, der <n dem Arm 50 verankert ist und gleitbar in einem ,Seitenschlitz 60 (Fig.8) der Platte 52 gelagert ist Ein anderer Seitenschlitz 62, der sich im Arm 50 befindet, nimmt einen Stift 64 auf, der in der Führungsplatte 52 verankert ist, um die Leiterplattengreifer 42 während einer begrenzten seitlichen Bewegung zu führen, durch die sie in ihre geschlossene bzw. dem Ergreifen einer Leiterplatte dienende Stellung und aus dieser Stellung wieder herausgebracht werden.

Um die Leiterplattengreifer 42 an den aufeinanderfolgenden Stationen steuern zu können, sind die inneren Enden 66 (Fig.3, 4, 7 und 9 bis 13) der Arme 50 so angeordnet, daß sie mit den Teilen 68, 68 einer Nocke 69, die radialen Armen 70 (Fig.2 und 4) zugeordnet sind, in Wirkverbindung treten können. Diese Arme 70 stehen von einem stationären Antriebsgehäuse 72 ab, das am Rahmen 26 befestigt ist. Der Tragstern 44 und seine Antriebsspindel 46, die in einer Hülse 74 (Flg.6) gelagert ist, sind in eine Lagerhalterung 76 des Gehäuses 72 eingeschoben und werden mit Hilfe eines Riemens 78 und einer Riemenscheibe 80 (Fig. 1, 2 und 6) in Drehbewegung versetzt. Der Riemen 80 wird von einem Schrittmotor bzw. einem Einstellantrieb 82 (Fig. 1) angetrieben. Letzterer und sein nich: dargestellter Bremsmechanismus werden intermittierend eingeschaltet, um die Leiterplattengreifer 42 von der einen Station zur anderen im Uhrzeigersinn weiterzubewegen.

An jeder Station wird die Bewegung des Tragsterns 44 und seiner Leiterplattengreifer 42 der Höhe nach sowie deren gleichzeitige Schließ- und Öffnungsbewegung durch Zusammenwirken der Arme 50 mit den Nockenflächen 68 des Antriebsgehäuses mit Hilfe eines in i-wei Richtungen und durch Fluiddruck betätigbaren Zylinders 84 (Fig. I und 6) bewirkt. Die Kolbenstange 86 dieses Zylinders ist mit der Hülse 74 verbunden, der Zylinder 84 selbst ist an der Lagerhalterung 76 angebracht. Zur Ergänzung der vertikalen Führung der Hülse 74 ist ein an -hr befestigter Stab 88 gleitbar in einer vertikal verlaufenden, in der Halterung 76 befindlichen Bohrung geführt. Die Steuerung des Mechanismus für die vertikale Bewegung und für die Drehbewegung erfolgt normalerweise aufgrund von Betätigungssignalen, die entweder vom Zyklus der Maschine 1·'. abgelciu ! oder von einem Rechne·' o'^Jcr einer Digitalstcuemng jeweils am Ende eines Programmszum Positionieren des Λ'-V-Koordinatcntischcs

18 geliefert werden.

Bei der Ladestation 28 befindet sich der Tragstern 44 in seiner untersten Stellung, .vomit alle Leiterplattengreifer 42 offen sind, wenn die Energiezufuhr zum Zylinder 35 unterbrochen ist, so daß die unterste Leiterplatte B in die leeren Leiterplattengreifer 42 eingeschoben werden kann. Nun wird der Zylinder 84 wieder aktiviert, um den Tragstern 44 anzuheben und dabei das Schließen der Leiterplattengreifer 42 über der der Bearbeitungsstation (Maschine 16) und der Ladestation 28 zu entnehmenden Leiterplatte B zu veranlassen. Der nunmehr beladene Tragstern 44 wird, wie aus den F i g. I und 5 zu ersehen ist, unter der Wirkung des Motors 82 und des Riemens 78 im Uhrzeigersinn um einen entsprechenden Winkel, im vorliegenden Falle um 12(T. gedreht und dann angehalten, so daß ein Paar von in der weggenommenen Leiterplatte B befindlichen Einstellbohrungen H (von denen nur eine in den F i g. 9 bis 13 gezeigt ist) mit einem Paar von konischen Stiften TW₁ tu \r ig. j ui it ι rr υΐΛ ijj iiüillici, uic dt'l ucim /" A^--K-Koordinatentisch 18 befestigt sind. Der nächste Schritt besteht darin, daß der Zylinder 84 den Tragstern 44 sowie die Enden 66 seiner Arme wieder in die angezeigte Stellung absenkt, so daß die Teile der Bearbeitungsstation, die in den F i g. 7 und 9 bis 13 in 2> aufeinanderfolgenden Stellungen gezeigt sind, eine Leiterplatte ßfreigeben und daraufhin wieder ergreifen, was nachstehend im einzelnen beschrieben werden wird.

Es sei darauf hingewiesen, daß in bestimmter Hinsicht ein Unterschied zwischen der relativen Lage des Nockenelements 69 und des radialen Arms 70 bei einer Bearbeitungsstation einerseits und bei der Ladestation 28 oder der weiter unten beschriebenen Entladestation andererseits besteht. Insbesondere stützt, wie in den F i g. 7 und 8 im Gegensatz zu den F i g. 2 und 3 gezeigt ist. der radiale Arm 70 an einer Bearbeitungsstation das Nockenelement 69 der Höhe nach elastisch ab, während an der Lade- bzw. Entladestation das Nockenelement 69 starr befestigt und in vertikaler Richtung nicht verschiebbar ist. Der der Station 16 benachbarte Arm 70 ist hierzu mit einem vertikalen Schlitz 92 (F ig. 7 bis 13) verrehen. in dem ein Stift 94 gleitend geführt ist. der vom Arm 70 absteht. Außerdem ragt ein am Arm 70 befestigter oberer Stift 96 durch einen Ausschnitt 98 im oberen Ende des Nockenelements 69. Eine Zugfeder 100 verbindet die beiden Stifte 94 und 96 und setzt damit einer Abwärtsbewegung der Nockenflächen 68 bei einer Anlage derselben an den Enden 66 einen Widerstand entgegen, wenn eine Leiterplatte B aufgrund des w Absenkens des Tragsterns 44 durch den Zylinder 84 auf den Stiften 90 abgelegt wird. Die Leiterplattengreifer 42 werden daher, wie die F i g. 10 zeigt, seitlich durch das Nockenelement getrennt, und geben die Leiterplatte frei, nachdem die Einsteilbohrangen der abgesenkten Platte die betreffenden Stifte 90 aufgenommen haben. Daraufhin werden die Leiterplattengreifer 42, 42 noch weiter abgesenkt und nachdem die Enden 66 die breiteste Stelle des Nockenelemcnts 68 passiert haben in ihrer Öffnungslage durch die Enden 66. die an den vertikalen Seiten des Nockenelements 69 angreifen, getrennt gehalten, wie die Fig. Il zeigt. Das Einsetzen von Bauelementen durch die Station 16 (oder ein anderer Arbeitsgang) kann sich nun entsprechend dem Programm abwickeln. Am Ende dieses Teils des Bearbeitungszyklus können sich die Auflageflächen 48 aufgrund der umgekehrten bzw. der Aufwärtswirkung des Zylinders 84 wieder nach oben bewegen bzw. an der Unterseite der Leiterplatte B angreifen, wie dies in Fig. 12 gezeigt ist. Die Enden 66 werden dabei, wenn sie sich an dem äuß< en Teil der Nockenfläche 68 vorbei nach oben bewegen, zur Seite gedruckt. Die Flächen 48 heben die Leiterplatte von den Einstcllstiftnn 90 ab und, da die Enden 66 wie in F i g. 1 3 gezeigt, sich weiter nach oben bewegen, schließen sich die Leiterplattengreifer über der von den Stiften befreiten Leiterplatte wieder, um ihre Weiterbewegung im Uhrzeigersinn durch die ruiueicniiiciiiuiig 30 /ui näi-UMCM Siaiiun hin utiier der Wirkung des Motors 32 zu steuern.

Es sei nun angenommen, daß die nächste Station die Entladestation für die Leiterplatten ist, deren Tätigkeit unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 2, 4 und 5 näher beschrieben wird. Der Zylinder 84 wird unter Druck gesetzt, wenn die geschlossenen Leiterplattengreifer 42 eine bearbeitete Leiterplatte um 120° weiterbewegt und in vertikale Fluchtung mit einer geneigten Rutsche (F i g. ;,·gebracht haben, um die Leiterplattengreifer 42 abzusenken und damit die Freigabe der Leiterplatte zu bewirken. Die Anordnung ist vorzugsweise so getroffen, daß die Rutsche 102 aus feststehenden voneinander beabstandeten winkelförmigen Gleitelementen besteht, die mit Hilfe eines Paares von Schraubbolzen 104, 104 an einem geschlitzten Ansatz 106 des Arms 70 befestigt sind. Die oberen Enden 108,108 der Gleitelemente sind so angeordnet, daß bei einem Absenken der Leiterplattengreifer 42 die Leiterplatte auf ihnen im ungleichgewichtigen Zustand abgelegt wird, so daß sie sich zunächst auf den Enden 108 unter Schwerkraftwirkung im Uhrzeigersinn dreht und dann zu einem Förderband oder einer anderen nicht dargestellten Aufnahmevorrichtung hinunterrutscht.

Nachdem jedes Paar von Leiterplattengreifern 42 an der Entladestation eine Leiterplatte abgegeben hat, bewegt der Mechanismus 30 die Paare von Leiterplattengreifern zu der Ladestation 28, von wo aus sich die beschriebenen Vorgänge wiederholen. Die vorstehende Beschreibung macht deutlich, daß ein Bediener nur sicherzustellen hat. daß die Ladestation 28 mit Leiterplatten B versorgt wird, und daß die Bearbeitungsstation 16 mit geeigneten Bauteilen aufgefüllt bleibt. Die Arbeitsorganisation ist so getroffen, daß für die Maschine eine relativ geringe Grundfläche benötigt wird, und daß ein großer Ausstoß von genau zusammengebauten, unterschiedlichen Leiterplatten möglich ist

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   1, Maschine zum Bestücken von gedruckten Leiterplatten mit elektronischen Bauelementen, mit einer Station zum automatischen Beschicken mit Leiterplatten (Ladestation), mindestens einer Station zum Einsetzen elektronischer Bauelemente (Bearbeitungsstation) und einer Station zum automatischen Entnehmen der bestückten Leiterplatten (Entladestation), mit einer Fördereinrichtung, die die Leiterplatten an der Ladestation von einem Stapel übernimmt und taktweise durch die Bearbeitungsstation(-en) zur Entladestation fördert und die die Leiterplatten mindestens an der oder den Bearbeitungsstationen vor der Bearbeitung absenkt, so daß ι ■> sie mit Mitteln zur genauen Positionierung in Eingriff kommen, und danach wieder anhebt, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (20) umfaßt:

   einen um eine Achse (46) drehbaren und vertikal absenkbaren Werkstückhalter (44),
   gleichmäßig um den Umfang des Werkstückhalters (44) verteilte Paare von Leiterplattengreifern (42), deren Anzahl der der Stationen (16, 28, 102) entspricht, Federn (54), die die Leiterplattengreifer (42) in der Schließstellung zu halten suchen,
   und Mittel (66, 68), die die Leiterplattengreifer (42) an allen Stationen bei und infolge der Absenkbewegung des Werkstückhalters (44) gegen die Kraft der Federn (54) in die geöffnete Stellung bringen.
2. 2. Masc'-.'ne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückhalter einen mehrarmigen Tragstern (44) aufweist, der die Paare von Leiterplattengreifern (47) in einer dem Winkelabstand der Stationen (16, 28, lv/2) um die Achse (46) herum entsprechenden Beanstandung trägt
3. 3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Öffnen der Leiterplattengreifer (42) zusammenwirkende Nokkenelemente (66,69) aufweisen.
4. 4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Tisch (18) der Bearbeitun&sstation Einstellstifte (90) vorgesehen sind, die in den Leiterplatten vorgesehene Einstellöcher eingreifen können, und daß die Nockenelemente (69) im Bereich der Bearbeitungsstation (16) derart senkrecht federnd beweglich sind, daß sie von den mit den Leiterplattengreifern (42) verbundenen Nokkenelementen (66) bei der Aufwärtsbewegung des Werkstückhalters (44) ein Stück mitgenommen werden.
5. 5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (20) in bezug auf die Bearbeitungsstation (16) verschiebbar und einstellbar ist.
6. 6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladestation (28) ein Magazin (32) aufweist, dem am unteren Ende nacheinander Leiterplatten (SJentnehmbar sind, und daß ein Schieber (38) vorhanden ist, der synchron zum Öffnungszyklus der die Leiterplattengreifer (42) öffnenden Mittel (66, 69) bewegbar ist, um die jeweils unterste Leiterplatte (B) aus dem Magazin (32) in eine vorgegebene Stellung in ein benachbartes Paar von geöffneten Leiterplattengreifern (42) einzuschieben.
7. 7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Endladestation eine geneigte Rutsche (102) aufweist, deren gegenüberliegende obere Seitenbereiche (108) an einer Leiterplatte (B) angreifen, wenn diese im Verlaufe der Abwärtsbewegung des Werkstückhalters (44) freigegeben wird, derart, daß die Leiterplatte ^BJ sich dann nicht im Gleichgewicht befindet und daher unter der Schwerkraftwirkung auf der Rutsche (102) kippt und wegrutscht