DE2723529C2 - Verfahren und Vorrichtung zum maschinellen Einsetzen von leitenden Stiften in vorgefertigte Bohrungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum maschinellen Einsetzen von leitenden ; Stiften in vorgefertigte Bohrungen von gedruckten Leiterplatten, wobei von einem auf eine Vorratsrolle aufgewickelten Draht intermittierend ein Stück Draht, dessen Länge der vorgesehenen Stiftlänge entspricht, abgezogen, danach abgetrennt und anschließend in eine ">< der vorgefertigten Bohrungen eingepreßt wird.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Gattung sind bekannt (US-PS 31 34 982). Die Querschnitte der vorgefertigten Bohrungen sind hierbei wesentlich kleiner als die Querschnitte der Stifte. ">■ Daher tritt beim Einpressen der Stifte eine starke Aufweitung an den Bohrungsrändern auf. Die bekannte Vorrichtung enthält einen Kopf, der in senkrechter Richtung hin- und herbewegt wird, um die Stifte in die Bohrungen einzutreiben. Im Kopf befinden sich drei «; Einrichtungen, von denen eine die Länge des jeweils von der Vorratsrolle abgewickelten Drahts mißt, die zweite den Draht durchschneidet und die dritte den abgeschnittenen Stift an einem Ende einklemmt und nach dem Einsetzen in die Bohrungen freigibt. >r>

Bekannt ist auch das intermittierende Abziehen eines Drahts von einer Vorratsrolle und das Abreißen des Drahts zur Erzeugung von Stiften. Nach dem Abreißen werden die Stifte in Führungen eingesteckt, die anschließend bis zu denjenigen Stellen der Leiterplatte bewegt werden, an der Stifte eingepreßt wei den sollen (US-PS38 29 949).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzuentwickeln, daß auf einfache, möglichst schnelle An eine Bestückung von durchkontaktierten Bohrungen in Leiterplatten ohne Zerstörung der leitenden Verbindungen an den Bohrungswänden möglich ist

Die Aufgabe wird mit dem Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Draht vor dem Abtrennen einerseits an ausgewählten Stellen durch Prägen gegenüber dem Bohrungsdurchmesser verbreitert und andererseits im Abstand der vorgesehenen Stiftlänge eingekerbt wird, daß das Abtrennen durch Abreißen des. Drahts an der jeweiligen Einkerbung mittels energiespeichernder Antriebsmittel erfolgt und daß die beim Abreißen freiwerdende Energie zum Einpressen des Stifts in die Bohrung der Leiterplatte ausgenutzt wird.

Der Draht dringt hierbei nur an den verbreiterten Stellen in die Bohrungsoberfläche ein, während die anderen Stellen der Innenwände der Bohrungen nicht beeinträchtigt werden. Dabei wird einerseits eine leitende Verbindung zwischen den Stiften und den durchkontaktierten Innenwänden geschaffen, während andererseits die leitende Verbindung zwischen den Leiterbahnen auf den Oberflächen der Leiterplatte über die jeweilige durchkontaktierte Bohrung nicht unterbrochen wird. Die in die Leiterplatte eingesetzten Stifte können jeweils an einem Ende als Messerkontakt und am anderen Ende als Pfosten für Verbindungen in Drahtwickeltechnik benutzt werden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens weist erfindungsgemäß eine Prägestation auf, der der Draht mittels Antriebsrollen zuführbar ist und die je ein Paar Präge- und Haltebacken aufweist, von denen jeweils zumindest eine Backe in einer parallel zur Leiterplatte verlaufenden Ebene verschiebbar und die Haltebacken in dazu senkrechter Richtung gemeinsam gegen die Leiterplatte verschiebbar sind.

Vorzugsweise ist zwischen Prägestation und der Leiterplatte ein Körper mit einer Führungsbohrung angeordnet, durch die der Stift verschiebbar ist. Zweckmäßigerweise sind die Präge- und Haltebacken mit pneumatischen Antrieben verbunden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispicls näher erläutert, aus dem sich weitere Ausgestaltungen sowie Vorteile ergeben.

Die Zeichnung zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Bestückung von gedruckten Leiterplatten mit Kontaktstiften.

Eine Leiterplatte 1 mit gedruckten Leiterbahnen, die nicht näher dargestellt sind, ist über Befestigungsmittel 2 an einem Tisch 3 einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine lösbar befestigt. Der Tisch 3 kann über nicht näher bezeichnete Antriebe in zwei aufeinander senkrecht stehenden Achsrichtungen bewegt werden. Weiterhin läßt sich der Tisch 3 auch senkrecht zur Ebene der Leiterplatte 1 verschieben.

Die Leiterplatte 1 enthält vorgefertigte.durchkontaktierte Löcher 4, die leitende, z. B. galvanisch, aufgebrachte Oberflächenschichten aufweisen. In die Löcher 4 werden elektrisch leitende Stifte 5 eingepreßt, die zu beiden Seiten aus der Leiterplatte 1 herausragen. Die

herausragenden Enden der Stifte können als MesseriOntakte für nicht dargestellte Steckverbinder verwendet werden. Es besteht auch die Möglichkeit, an die Enden der Stifte 5 Drähte durch Drahtwickeltechnik anzuschließen.

Als Ausgangsmaterial für die Stifte 5 dient ein auf einer Rolle 6 aufgewickelter Draht 7. Der Draht 7 kann einen beliebigen Querschnitt aufweisen. Vorzugsweise ist der Querschnitt quadratisch, rechteckig, rund, sechseckig oder oval. '

Der Draht 7 wird nach der drehbar gelagerten Vorratsrolle über eine Umlenkwalze 8 zu einer Tänzerwalze 9 geführt, die an einem Hebel 10 befestigt ist. Der Hebel 10 sieht unter einer Federvorspannung. Im Anschluß an die Tänzerwalze 9 gelangt der Draht 7 über eine weitere Umlenkrolle 11 zu einem Antriebsrol- !enpaar 12, von dem zumindest eine Rolle mit einem Motor 13 verbunden ist. Die Auslenkung des Hebels 10 wird mit einem Endschalter 14 überwach', der bei Betätigung einen Motor 15 einschaltet, durch den die :< Rolle 6 angetrieben wird. Beim Antrieb der Rolle wird Draht 7 abgewickelt, so daß sich die Schleife an der Tänzerwalze 9 wieder vergrößert. Den Antriebsrollen 12 ist eine Prägestation 16 nachgeschaltet. Die Station 16 enthält je ein Paar von Prägebacken 17, 18 und ein : Paar Haltebacken 19,20. Zwischen den Prägebacken 17, 18 wird der Draht 7 mit Hilfe der Antriebsrollen 12 intermittierend hindurchgeführt.

Während der Prägebacken 18 stationär angeordnet ist, läßt sich der Prägebacken 17 senkrecht zur » Transportrichtung des Drahts 7 verschieben. Der Prägebacken 17 ist über eine Stange mit einem pneumatisch arbeitenden Kolben in einem Zylinder 21 verbunden. Der Prägebacken 17 enthält auf seiner, dem Draht zugewandten Seite einen Vorsprung 22. Beim " Zusammendrücken der Backen 17, 18 wird die Querschnittsform des Drahts 7 an der Berührungsstelle mit dem Vorsprung 22 verändert. Während die äußeren Abmessungen des Drahtquerschnitts kleiner als der Durchmesser der Bohrungen 4 sind, ergibt sich durch die Prägung des Drahts eine Zone, die gegenüber dem Bohrungsdurchmesser etwas größere Abmessungen hat. Dabei ist es ausreichend, wenn die diametral einander gegenüberliegenden Kanten des veränderten Querschnitts den Durchmesser der jeweiligen Bohrung 4 überragen.

Der Prägebacken 17 enthält an seiner den Antriebsrollen 12 abgewandten Kante einen spitz zulaufenden Vorsprung 23. Mit diesem Vorsprung 23 läßt sich eine Kerbe in den Draht 7 eindrücken. Diese Kerbe dient als Abreißstelle. Auf der dem Draht 7 zugewandten Seite des Prägebackens 18 kann ebenfalls ein Vorsprung angeordnet sein, wenn es erwünscht ist. den Draht 7 gleichmäßig von zwei Seiten einzukerben.

Die Haltebacken 19, 20 befinden sich in geringem ''· Abstand neben den Prägebacken 17, 18. Die dem Draht 7 zugewandten Flächen der Haltebacken 19, 20 sind aufgerauht, so daß der Draht 7 beim Zusammenpressen der Haltebacken 19, 20 fest eingespannt ist. Beide Haltebacken sind in einer Richtung verschiebbar, die <·■■· senkrecht zu der Ebene der Leiterplatte 1 verläuft. Als Führungsmittel dienen z. B. Schienen 24, längs denen die Haltebacken 19, 20 gleiten. Der Antrieb erfolgt durch einen nicht dargestellten, in einem pneumatischen Zylinder verschiebbaren Kolben. Während der Haltebacken 20 nur längs der Schienen 24 verschoben werden kann, läßt sich der Haltebacken 19 auch noch senkrecht zur Transportrichtung des Drahts 7 bewegen. Als Antriebsmittel dient ein in einem pneumatischen Zylinder verschiebbarer Kolben, der über eine Stange 25 mit dem Hallebacken 19 verbunden ist.

Zwischen der Prägestation 16 und der Oberfläche der Leiterplatte 1 befindet sich ein Körper 26 mit einer Führungsbohrung 27, durch die der Stift 5 beim Einpressen in eine der Bohrungen 4 bewegt wird.

Die Antriebstollen 12 schieben den Draht 7 in einzelnen Schritten um eine der Länge eines Stifts 5 entsprechende Strecke in die Prägestation. Wenn der Draht 7 zum Stillstand gekommen ist, wird er in der mittleren Zone durch die Prägebacken 17,18 gegenüber den Durchmessern der Bohrungen 5 verbreitert. Gleichzeitig wird der Draht 7 eingekerbt. Nach der Prägung und Einkerbung wird das entsprechend bearbeitete Stück Draht durch Nachschieben eines weiteren Stücks in den Bereich der Haltebacken 19, 20 gebracht. Dies bedeutet, daß während des Prägevorgangs durch die Backen 17,18 ein bereits eine verformte Zone aufweisendes Drahtstück zwischen den Haltebakken 19, 20 vorhanden ist. Dieses Stück wird durch Zusammendrücken der Haltebacken 19,20 eingespannt. Solange die Prägebacken 17, 18 noch den Draht 7 festhalten, werden die Haltebacken 19, 20 mit dem eingespannten Drahtstück mit einer in Richtung der Leiterplatte 1 wirkenden' Kraft beaufschlagt. Diese Kraft, die pneumatisch erzeugt werden kann, wird so weit gesteigert, daß das Drahtstück an der Kerbe abreißt. Nach dem Abreißen wird zwar die auf die Backen 19, 20 einwirkende Kraft zurückgenommen, jedoch reicht die infolge einer gewissen Verzögerung noch herrschende Kraft aus, um die Backen 19, 20 und das Stück Draht, das einem Stift 5 entspricht, in Richtung der Führungsbohrung 27 zu beschleunigen. Während der Verschiebung der Backen 19, 20 wird der Stift 5 durch die Bohrung 27 in das neben dieser angeordnete Loch 4 eingedrückt. Die Bewegung der Haltebacken 19,20 kann durch einen nicht dargestellten Anschlag begrenz', werden. Die Kanten der mittleren Zone des Stifts 5 werden dabei in die leitende Wand des Lochs 4 gedrückt, so daß ein fester, elektrisch leitender Kontakt entsteht. Über den Anschlag kann die Höhe der jeweils über die beiden Seiten der Leiterplatte 1 hinausragenden Enden des Stifts 5 eingestellt werden. Nach dem Einpressen des Stifts 5 öffnen sich die Backen 19, 20 und kehren in ihre Ruhelage neben den Backen 17, 18 zurück. Der vorstehend erläuterte Vorgang kann anschließend erneut ablaufen. Gleichzeitig mit der Zufuhr eines neuen Stücks Draht in die Prägestation 16 wird ein anderes Loch 4 über den Lageregelkreis an die Bohrung 27 geschoben.

Der Körper 26 kann bei geringen Abständen zwischen Haltebacken 19, 20 und Leiterplatte 1 auch entfallen. Falls bei langen Stiften 5 die aus der Leiterplatte 1 herausragenden Enden die Bewegung der Leiterplatte 1 stören, kann zusätzlich zu den in der Ebene der Leiterplatte 1 liegenden Bewegungen eine senkrecht dazu verlaufende Bewegung ausgeführt wert!'Mi.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum maschinellen Einsetzen von leitenden Stiften in vorgefertigte Bohrungen von gedruckten Leiterplatten, wobei von einem auf eine Vorratsrolle aufgewickelten Draht intermittierend ein Stück Draht, dessen Länge der vorgesehenen Stiftlänge entspricht, abgezogen, danach abgetrennt und anschließend in eine der vorgefertigten Bohrungen eingepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht vor dein Abtrennen einerseits an ausgewählten Stellen durch Prägen gegenüber dem Bohrungsdurchmesser verbreiten und andererseits im Abstand der vorgesehenen Stiftlänge eingekerbt wird, daß das Abtrennen durch ·, Abreißen des Drahts an der jeweiligen Einkerbung mittels energiespeichernder Antriebsmittel erfolgn und daß die beim Abreißen freiwerdende Energie zum Einpressen des Stifts {5) in die Bohrung (4) der Leiterplatte(i) ausgenutzt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Prägestation (16), der der Draht (7) mitteis Antriebsrollen (12) zuführbar ist und die je ein Paar Präge- und Haltebacken (17, 18; 19, 20) aufweist, von denen .· jeweils zumindest eine Backe (17; 19) in einer parallel zur Leiterplatte (1) verlaufenden Ebene verschiebbar und die Haltebacken (19, 20) in dazu senkrechter Richtung gemeinsam gegen die Leiterplatte (1) verschiebbar sind. H

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Prägestation (16) und der Leiterplatte (1) ein Körper (26) mit einer Führungsbohrung (27) angeordnet ist, durch die der Stift (5) verschiebbar ist. r

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Präge- und Haltebacken (17; 19, 20) mit pneumatischen Antrieben (21) verbunden sind.