DE2815861A1

DE2815861A1 - Ausrichtverfahren

Info

Publication number: DE2815861A1
Application number: DE19782815861
Authority: DE
Inventors: Raymond Barrie Smith
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1977-04-12
Filing date: 1978-04-12
Publication date: 1978-10-19
Also published as: IT7848816A0; FR2387567A1; JPS5416672A; NL7803893A; FR2387567B1; ES246989U; US4255077A; CA1105697A; GB1596777A; ES246989Y

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur örtlichen Festlegung einer Platine oder Platte auf einer Halterung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur örtlichen Festlegung einer Platine oder eines anderen im wesentlichen zweidimensionalen Gegenstandes (im folgenden einfach als "Platine" bezeichnet) in einer Halterung, um darauf einen Arbeitsgang auszuführen. Ferner betrifft die Erfindung eine Halterung zur Durchführung des Verfahrens. Die Erfindung befasst sich insbesondere (jedoch nicht ausschließlich) mit einem Verfahren zur örtlichen Festlegung einer gedruckten Schaltungsplatine mit vorgebohrten Löchern darin in einer Halterung, um Anschlüsse von elektrischen Bauteilen in die vorgebohrten Löcher der Platine einzusetzen.

Zur Mechanisierung der Herstellung von elektrischen Schaltungen auf gedruckten Schaltungskarten oder -platinen werden gewöhnlich gedruckte Schaltungsplatinen mit an den bestimmten Stellen vorgebohrten Löchern vorgesehen, die die Anschlüsse der elektrischen Bauteile aufnehmen sollen, die auf den Platinen befestigt werden sollen. Die vorgebohrten elektrischen Schaltungskarten werden dann auf einer Halterung einer Maschine zum Einsetzen der Anschlüsse von elektrischen Bauteilen örtlich festgelegt. Damit dieser Vorgang seinen Zweck erfüllen kann, muß die Lage der Löcher bezüglich der die Anschlüsse einsetzenden Maschine bekannt sein, und daher ist es wesentlich, daß die gedruckten Schaltungsplatinen in der richtigen Lage bezüglich der Maschine eingesetzt werden. Bei einem früheren Verfahren zur Durchführung dieses Arbeitsganges wurde ein Lokalisierungsloch an jedem Ende einer Platine, von der die gedruckte Schaltungsplatine ein Teil ist, vorgesehen, und diese Lokalisierungslöcher wurden auf entsprechende Lokalisierungsstifte aufgesetzt, die an der Halterung hoch standen. Besonders bei der Massenherstellung gedruckter Schaltungen ist es nicht möglich zu gewährleisten, daß die Lokalisierungslöcher stets bei jeder Platine an genau derselben Stelle liegen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß derartige Platinen hergestellt werden durch Stanzen

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und durch Bohren einer größeren Mutterplatine bei erhöhter Temperatur zur Vermeidung von spröder Bruchbildung der Platine, mit anschließender Rückkehr der einzelnen gedruckten Schaltungsplatinen in die größere Mutterkarte zur leichteren Handhabung. Die Rückkehr der einzelnen Druckschaltungsplatinen in die größere Mutterkarte führt zum Aufbau von Belastungen, die die Mutterkarte vergrößern und wölben. Dies liegt daran, daß die zusätzlichen Kanten oder Grate und Splitter die einzelnen gedruckten Schaltungsplatinen größer machen als die Löcher, aus denen sie stammen. Um also die Möglichkeit zu vermeiden, daß einige Karten bzw. Platinen nicht über die Lokalisierungsstifte passen, ist es üblich, einen der Lokalisierungsstifte um den Toleranzbetrag in der Richtung, in der die Lokalisierungsstifte beabstandet sind, kleiner zu machen. Dadurch wird die Positionsgenauigkeit der Platine reduziert und wird gewährleistet, daß die Platine um das Loch mit den enger eingepassten Lokalisierungsstiften auf Null gesetzt wird. Der Positionsfehler der Löcher in der Nähe des letzteren Lokalisierungsstiftes wird also minimal gemacht, der Positionsfehler der Löcher im Bereich des anderen Lokalisierungsstiftes wird jedoch maximal gemacht. Ein weiterer Parameter, der letztlich die Positionsgenauigkeit der Platine relativ zur Halterung beeinflußt, ist die Streuung bei den Durchmessern der Lokalisierungslöcher. Diese wird dadurch kompensiert, daß die Durchmesser beider Lokalisierungsstifte um die Toleranz der Durchmesser der Lokalisierungslöcher reduziert wird, was zu einer weiteren Herabsetzung der Positionsgenauigkeit und Achsenausrichtung der Platine mit maximalen Fehlern am einen Ende der Platine führt.

Es ist also schwierig, eine korrekte Arbeitsweise der Einsetzmaschine für die elektrischen Bauteile zu gewährleisten, selbst wenn diese so gesteuert werden kann, daß sie sich an sich addierende Toleranzen anpasst. Damit eine solche Maschine richtig arbeiten kann, muß die Richtung bekannt sein, in der die Toleranz sich aufbaut, und dies kann bei den oben beschriebenen Anordnungen mit Lokalisierungsstift und -loch nicht vorhergesehen werden.

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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur örtlichen Festlegung einer Platine in einer Halterung zu schaffen, durch das die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum örtlichen Festlegen einer Platine in einer Halterung gelöst, das gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist durch folgende Verfahrensschritte: Es wird ein Paar V-förmiger oder auf andere Weise verjüngter Formgebungen an den jeweiligen Seitenrändern der Platine vorgesehen, wobei diese Formgebungen entlang zueinander transversalen Achsen gerichtet sind, die sich allgemein zentral auf der Platine schneiden, die Platine wird auf der Halterung positioniert, undein Paar Festlegeelemente an der Halterung wird jeweils mit den Formgebungen auf der Platine in Eingriff gebracht, wobei jedes Festlegeelement durch eine Kraft unter Druck gesetzt wird, die längs der jeweiligen Achse zu dem Schnittpunkt der Achsen hin wirkt und dazu dient, die Platine gegen einen Anschlag auf der jeweiligen Achse zu drücken.

Vorzugsweise ist der Anschlag auf einer der Achsen durch ein weiteres mit Druck beaufschlagtes Festlegeelement gebildet, das in eine weitere V-förmLge odor auf andere Weise verjüngte Formbildung in der Platine oder Karte eingreift. Der Anschlag für die andere Achse kann die Form eines elastisch montierten Anschlagstücks aufweisen.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Anschläge durch Teile eines Lagebestimmungselementes gebildet, das relativ zu der Halterung feststehend ausgebildet ist und in ein Loch in der Platine eingreift, das nach dem Schnittpunkt der Achsen zentriert ist.

Um PositionierungsfohliH auf ein Minimum zu reduzieren, liegt bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Schnittpunkt der Achsen im Mittelpunkt der Platine, denn je weiter der Schnittpunkt der Achsen vom Mittelpunkt der Platine entfernt ist, desto größer wird der Positionierungsfehler. Im Rahmen der Erfindung ist

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es jedoch auch vorgesehen, den Schnittpunkt der Achsen an einem Punkt vorzusehen, der nicht im Zentrum der Platine liegt, und dies kann in solchen Fällen erforderlich sein, wo die Auslegung der Platine es nicht ermöglicht, daß ein Loch an ihrem Mittelpunkt liegt, wenn die in dem vorstehenden Absatz beschriebene Ausführungsform gewählt wird.

Die zueinander transversalen Achsen sind vorzugsweise rechtwinklig zueinander.

Die in der Platine vorgesehenen Formgebungen oder Formelemente sind vorzugsweise als Kerben ausgebildet, und bei V-förmigen Kerben liegen
gen Achse.

ben liegen vorzugsweise die Schenkel des V unter 45 zur jeweili-

Die Festlegeelemente können bogenförmige Teile aufweisen, die in die jeweiligen Kerben eingreifen, so daß mit diesen ein Kontakt an zwei Punkten erfolgt. Aus praktischen Gründen wird es jedoch bevorzugt, Festlegeelemente mit V-förmigen Angriffsoberflächen vorzusehen. Vorzugsweise ist jedes Festlegeelement mit einer lösbaren Arretierung zum Festhalten des Festlegeelementes in zurückgezogener Stellung versehen. Jedes Festlegeelement kann mit einem Schulterteil daran versehen sein, um über die Platine zu greifen und zu verhindern, daß diese sich von dem Festlegeelement abhebt.

Vorzugsweise wird jedes Festlegeelement elastisch gegen die jeweiligen Formbildungen oder Formelemente gedrückt.

Die Halterung zur Durchführung des Verfahrens ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch ein Paar der beschriebenen Festlegeelemente und durch an der Halterung montierte Anschläge.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

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ρ

F i g. 1(a) und 1(c) Ansichten zur Erläuterung verschiedener Verfahrensschritte bei der örtlichen Festlegung einer Platine oder Karte nach einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht eines Festlegeelementes zur Verwendung bei dem Verfahren nach den Fig. 1(a) bis 1(c), wobei ein Teil des Gehäuses entfernt ist; und

Fig. 3 eine teilweise wiedergegebene Schnittansicht des in Fig. 2 gezeigten Festlegeelementes.

muß Eine rechteckige Platine oder Karte 10/präzise in der gewünschten Lage in einer rechteckigen Halterung 11 neben einer Maschine zum Einsetzen von elektrischen Bauteilen (nicht gezeigt) festgelegt werden. Die rechteckige Platine 10 ist zum Teil gebildet durch eine gedruckte Schaltungsplatine, die mit Löchern vorgebohrt wurde (nicht gezeigt), die die Anschlüsse von elektrischen Bauteilen aufnehmen sollen, die von der Maschine oder dem Automaten eingesetzt werden sollen. Die Halterung 11 weist drei federbelastete Festlegeelemente 12, 13 und 14 und ein federbelastetes Anschlagstück 15 auf, die daran gelagert sind. Die Festlegeelemente 13 und 14 sind zueinander ausgerichtet, ebenso wie das Festlegeelement 12 und das Anschlagstück 15. Die Achsen, auf denen die Festlegeelemente 13 und 14 und Festlegeelement 12 und Anschlagstück liegen, sind rechtwinklig zueinander angeordnet und schneiden sich im Mittelpunkt der Halterung 11. Ferner ist an der Halterung 11 ein Paar von diagonal gegenüberliegenden rechtwinkligen Führungen angeordnet, die von der Halterung 11 hochstehen. Die Platine 10 soll über einer (nicht gezeigten) öffnung in der Halterung 11 gelagert werden und weist jeweils eine V-förmige Kerbe 17, 18, 19 an jedem ihrer drei Ränder auf. Die Kerbe 17 ist in der Mitte eines Längsrandes der Platine 10 vorgesehen. Die Kerben 18 und 19 sind jeweils in der Mitte der Abschlußränder der Platine 10 vorgesehen. Die Kerben 18 und 19 sind also derart angeordnet, daß sie nach einer Achse 20 ausgerichtet sind, die rechtwinklig zu einer Achse 21 liegt, welche durch die Mitte der Kerbe 17 verläuft, wobei die Achsen 20 und 21 sich im Mittelpunkt der Platine

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- 9 10 schneiden.

Jede Kerbe 17, 18 bzw. 19 weist Seitenränder auf, die unter 4 5° zu der jeweiligen Achse 20 bzw. 21 geneigt sind. Die Seiten jeder Kerbe 17, 18 oder 19 liegen also um 90° voneinander entfernt.

Jedes Festlegeelement 12, 13, 14 enthält ein Gehäuse 22, das auf der Halterung 11 fest montiert ist, ein Element 23, das in dem Gehäuse 22 gleitet, und eine Feder 24, die in einer Bohrung 25 in dem Element 23 angeordnet ist und gegen eine Abschlußwand 26 des Gehäuses 22 anstößt. Das von der Feder 24 entfernte Ende des Elementes 23 steht nach aussen aus dem Gehäuse 22 vor und ist mit einem gehärteten Teil 27 versehen, dessen Form derjenigen der entsprechenden Kerbe 17, 18, 19 entspricht. Der Keil 27 isL" am Boden 28 des Gehäuses 22 angeordnet und ist lösbar in Eingriff mit dem Element 23, so daß es davon entfernt werden kann, um neu geschliffen oder ersetzt werden zu können. Ein Teil 29 des Endes des Elements 23, das über dem Keil 27 liegt, erstreckt sich seitlich über die verjüngten Seitenränder des Keils 27 hinaus. Im Inneren des Gehäuses 22 weist das Element 23 eine Ausnehmung 30 auf, die mit einem manuell betätigbaren federbelasteten Tauchkolben 31 in Eingriff ist, wenn das Element 23 sich im zurückgezogenen Zustand befindet, um dieses Element in dieser Lage entgegen der Wirkung der Feder 24 festzuhalten. Es ist zu beachten, daß in Fig. 1(a) bis 1(c) die Festlegeelemente 12, 13 und 14 jeweils mit Kugeln oder Zylindern anstelle der Keile 27 versehen sind. Zwar wird theoretisch die Verwendung von Kugeln oder Zylindern bevorzugt, die Verwendung von Keilen 27 ist jedoch praxisgerechter, und diese letztere Ausführungsform wird im folgenden beschrieben.

Um die Platine in der gewünschten Lage in der Halterung 11 relativ zu der Maschine bzw. dem Automaten örtlich festzulegen, wird sie auf die Halterung 11 gelegt, während die Festlegeelemente 12, 13 und 14 zurückgezogen sind und in ihren zurückgezogenen Stellungen mit den Tauchkolben 31 gehalten werden, die in die jeweiligen Ausnehmungen 30 eingreifen. Das Anschlagstück 15 wird

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ebenfalls durch eine ähnliche Anordnung,wie bezüglich der Festlegeelemente 12, 13 und 14 beschrieben,in einer zurückgezogenen Stellung gehalten. Die Platine 12 wird grob in der Halterung 11 unter Verwendung der L-förmigen Führung 16 gelagert, die mit diagonal gegenüberliegenden Ecken der Platine 10 (siehe Fig. 1(a)) in Eingriff gelangt. Daraufhin werden die manuell betätigbaren Tauchkolben 31, die den Festlegeelementen 13 und 14 zugeordnet sind, zurückgezogen, so daß die jeweiligen Federn 24 die Festlegeelemente in Eingriff mit den jeweiligen V-förmigen Kerben 18 und

19 bringen. Durch diesen Vorgang wird die Achse 20 der Platine genau nach der Achse ausgerichtet, auf der die Festlegeelemente und 14 zentriert sind (siehe Fig. 1 (b)). In dieser Lage wird eine seitliche Bewegung der Platine 10 in Längsrichtung der Achse 21 verhindert. Dabei versteht es sich, daß die gegeneinander stoßenden Seitenränder des Elements 23 und des Gehäuses 22 jedes Festlegeelementes gemäß den Führungswegtoleranzen der Maschine angefertigt sind. Da jedoch Federn 24 in den jeweiligen Festlegeelementen 13 und 14 vorgesehen sind, ist es möglich, daß die Platine sich in Längsrichtung der Achse 20 bewegt, soweit dies durch Zusammendrücken der Federn 24 zugelassen wird. Um dies zu verhindern, werden die manuell betätigbaren Tauchkolben 31, die dem Festlegeelement 12 bzw. dem Anschlagstück 15 zugeordnet sind, gelöst, so daß der Keil 27 des Festlegeelementes 12 mit der Kerbe 17 in Eingriff gelangt und das Anschlagstück 15 elastisch in Eingriff mit dem Seitenrand der Platine 10 gelangt, der gegenüber demjenigen Rand liegt, in dem die Kerbe 17 vorgesehen ist. Dadurch wird eine Bewegung der Platine 10 in Längsrichtung der Achse, auf der die Festlegeelemente 13 und 14 liegen, verhindert, so daß die Achsen

20 und 21 der Platine 10 präzise auf den erwähnten Achsen der Halterung 11 liegen. Somit ist der Mittelpunkt der Platine 10 präzise örtlich in der gewünschten Lage festgelegt. Verbreiterungsund Verengungsfehler der Platine 10 sind dann auf den Mittelpunkt der Platine 10 zentriert, mit dem Ergebnis, daß die maximalen Fehler an den vier Ecken der Platine 10 nur Plus oder Minus die Hälften der maximalen Verbreiterungs- bzw. Verengungsfehler über die gesamte Platine 10 betragen. Jeglicher Wölbungstendenz der Platine 10 als Ergebnis der Arbeitsgänge, die an dieser durchge-

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führt wurden, bevor sie in die Halterung 11 gelegt wurde, wird durch die Teile 29 der Festlegeelemente 12, 13 und 14 entgegengewirkt, die über die obere Oberfläche der Platine 10 greifen, um diese flach gegen die Halterung 11 festzuhalten. Zu diesem Zweck ist das Anschlagstück 15 ebenfalls mit einem (nicht gezeigten) Schulterteil versehen.

Bei einer anderen (nicht, gezeigten) Ausführungsform der Erfindung ist, soweit die Auslegung der Platine dies erlaubt, ein Loch in der Mitte der Platine vorgesehen, das über einen Lokalisierungsstift greifen soll, der von der Halterung nach oben steht. Das Festlegeelement 13 und das Anschlagstück 15 können entfallen, ebenso die Kerbe 18. Im Gebrauch wird dann die Platine auf die Halterung gelegt, wobei der Lokalisierungsstift in das Loch in der Mitte der Platine hineinragt. Dann wird das Festlegeelement 14 in Eingriff mit der Kerbe 19 gebracht, und das Festlegeelement wird in Eingriff mit der Kerbe 10 gebracht, um einer Bewegung der Platine in Längsrichtung beider Achsen 20 und 21 entgegenzuwirken, welche durch mögliche Toleranzabweichungen bei der Größe des Lochs und des Lokalisierungsstiftes auftreten können, um eine Drehung der Platine um die Achse des Lokalisierungsstiftes zu verhindern.

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Claims

Lucas Industries Limited, Birmingham/Großbritannien

Ausrichtverfahren

Patentan Sprüche

("I. Verfahren zur örtlichen Festlegung einer Platine auf einer Halterung, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Es wird ein Paar V-förmiger oder auf andere Weise verjüngter Formgebungen an den jeweiligen Seitenrändern der Platine vorgesehen, wobei diese Formgebungen entlang zueinander transversalen Achsen gerichtet sind, die sich allgemein zentral auf der Platine schneiden, die Platine wird auf der Halterung positioniert, und ein Paar Festlegeelemente an der Halterung wird jeweils mit den Formgebungen auf der Platine in Eingriff gebracht, wobei jedes Festlegeelement durch eine Kraft unter Druck gesetzt wird, die längs der jeweiligen Achse zu dem Schnittpunkt der Achsen hin wirkt und dazu dient, die Platine gegeji einen Anschlag auf der jeweiligen Achse zu drücken.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag auf einer der Achsen durch ein weiteres unter Druck gesetztes Festlegeelement gebildet ist, das in eine weitere V-förmige oder auf sonstige Weise verjüngte Formgebung in der Platine

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eingreift.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag für die andere Achse die Form eines elastisch gelagerten Anschlagstücks aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge durch Teile eines Lagebestiinmungselementes gebildet sind, das relativ zu der Halterung feststehend ist und in ein Loch in der Platine eingreift, das nach dem Schnittpunkt der Achsen zentriert ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander transversalen Achsen rechtwinklig zueinander sind.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Platine vorgesehenen Formgebungen die Form von Kerben aufweisen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten der V-förmigen
Achsen angeordnet sind.

Seiten der V-förmigen Kerben um 4 5 gegenüber den jeweiligen
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Festlegeelemente bogenförmige Teile aufweisen, die mit der jeweiligen Formgebung derart in Eingriff gelangen, daß eine Berührung mit diesen an zwei Punkten erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fest!egeelemente V-förmige Eingriffsoberflächen aufweisen.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Festlegeelement mit einer lösbaren Arretierung zum Festhalten des Festlegeelementes in einer zurückgezogenen Stellung versehen ist.

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11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Festlegeelement mit einem daran gebildeten Schulterstück versehen ist, das über die Platine greift und verhindert, daß diese sich von dem Festlegeelement abhebt.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Festlegeelement elastisch gegen die jeweiligen Formgebungen gedrückt wird.
13. Halterung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar der Festlegeelemente und Anschläge auf der Halterung montiert sind.

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