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Prüfaufnahme für plattenförmige Baugruppen
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Die Erfindung betrifft eine Prüfaufnahme für mit elektrischen Bauelementen
bestückte, plattenförmige Baucruppen.
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In vielen Zweigen der Technik werden Steuer-, Schalt-oder Speichereinrichtungen
verwendet, bei denen Baugruppenträger vorhanden sind, die als Aufnahme für plattenförmige
Einschübe dienen. Derartige Einschübe bestehen jeweils aus einer Leiterplatte, die
mit elektrischen Bauelementen wie Relais, Widerstände, Kondensatoren, Spulen, Dioden,
Transistoren und dgl. bestückt und deren Anschlüsse an einer Kante auf Steckverbinder,
meist Messerleisten, geführt sind.
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Nach der Herstellung bzw. vor dem Einsatz solcher plattenförmiger
Baugruppen ist es notwendig, sie auf Funktionssicherheit zu prüfen. Dafür stehen
sowohl Prüfgeräte zur Verfügung, mit denen von Hand einzelne Funktionen geprüft
werden können als auch solche, mit denen alle möglichen Schaltfunktionen nach Programm
automatisch geprüft werden.
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Letztere sind besonders bei serienmäßiger Fertigung von Vorteil. Andererseits
erfordert der Einsatz solcher Prüfgeräte eine Aufnahme für die Prüflinge.
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Eine solche Prüfaufnahme für plattenförmige Baugruppen ist beispielsweise
aus der DE-OS 27 50 492 bekannt. Bei dieser Ausführung ist an einem Tragrahmen eine
schwenkbare Führung für den Prüfling vorgesehen, der stehend gehaltert wird.
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Am Ende der Führung ist ein austauschbarer Adapter vorgesehen, an
den die Baugruppe angesteckt wird. Neben der Führung ist im Tragrahmen eine auswechselbare
Kassette beweglich angeordnet, die mit federnden Prüfspitzen zum Kontaktieren bestimmter
Punkte der Baugruppe ausgerüstet ist. Auf der Rückseite des Tragrahmens ist ein
schwenk-
bares Buchsenfeld für Verbindungs-, Trenn- und Prüfstecker
angelenkt.
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Die Führung besteht aus zwei Führungsschienen, von denen die eine
verstellt werden kann, um die Führung auf unterschiedliche Plattengrößen einstellen
zu können. Nach dem Einsetzen eines Prüflings wird die Führung geschlossen, d.h.
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an den Tragrahmen geschwenkt. Durch Betätigen eines Hebels wird dann
die Kassette gegen den Prüfling gefahren, so daß ihre Prüfspitzen mit der Leiterbahnseite
in Kontakt kommen.
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Damit ist die Anschaltung erfolgt, die Prüfung kann durchgeführt werden.
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Für in Größe und Art unterschiedliche Baugruppen stehen verschiedene
Adapter und Kassetten zur Verfügung, die mit wenigen Handgriffen ausgewechselt werden
können. Dadurch ist die Prüfaufnahme universell verwendbar. Um das Durchbiegen des
Prüflings möglichst zu unterbinden, ist an der Führung ein verstellbarer Niederhalter
angebracht, der auf eine geeignete Stelle der Baugruppe gerichtet wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine andere Prüfaufnahme
für die Prüfung von Baugruppen mit Mikroprozessor-Technologie durch ein besonderes
Prüfsystem zu schaffen, bei der die Baugruppen nicht stehend, sondern liegend zur
Prüfung gehaltert sind. Die Prüfaufnahme soll für Baugruppen mit unterschiedlichen
Plattenabmessungen und verschiedenen Bestückungen geeignet sein, außerdem sollen
möglichst die bereits bekannten Kassetten mit im Standardraster angeordneten Prüfstiften
verwendet werden können. Schließlich ist es wünschenswert, daß die Biegung bzw.
Wölbung der Baugruppen-Leiterplatte beim Anfahren der Prüfstifte noch wirksamer
eingeschränkt
wird. Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung werden die gestellten Forderungen
erfüllt. Von Vorteil ist ferner, daß die zu prüfende Baugruppe im angeschalteten
Zustand auch von der Leiterseite her zugänglich ist, da der Schwenkrahmen mit der
Baugruppe hochgeklappt werden kann, ohne daß die Steckverbinder getrennt werden.
Gehalten wird die Baugruppe dabei auf dem Schwenkrahmen durch die verschiebbaren
Halteleisten. Durch letztere wird sie auch beim Anfahren der Prüfstifte der Kassette
gesichert. Weitere Gegenhalterungen auf der Bauelementeseite der Baugruppe entfallen,
was besonders beim Einsatz von computergesteuerten Prüfstiften von Bedeutung ist.
Das Vakuum unter der Baugruppe verhindert eine Wölbung der Leiterplatte und sichert
damit die einwandfreie Kontaktierung der Meßpunkte über die gesamte Fläche. Die
Anordnung zweier Buchsenleisten hintereinander zum Anstecken der zu prüfenden Baugruppe
erlaubt das einfache Auswechseln der äußeren ohne Lötarbeit, sobald sie durch die
häufigen Steckvorgänge verschlissen ist. Auch das Einlegen und Entnehmen der Baugruppe
sowie das Austauschen der Kassette ist denkbar einfach und mit wenigen Handgriffen
in kürzester Zeit zu bewerkstelligen. Die günstige, offene Lage der zu prüfenden
Baugruppe gestattet das Ablesen der Beschriftung der Bauelemente und der Leiterplatte,
insbesondere auch von deren Koordinaten-Bezeichnungen, was bei bestimmten Prüfprozessen
wichtig ist. Bei Hochgeschwindigkeitsprüfungen erfolgt eine kapazitive Entlastung
des Prüflings durch programmgesteuertes Wegfahren von den Prüfspitzen der Kassette.
Schließlich ist erwähnenswert, daß keine Unfallgefahr durch Einquetschen
besteht,
weil die beweglichen Teile pneumatisch verfahren werden und der aufgewendete Druck
wie auch der zurückzulegende Weg relativ gering ist.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben,
das in den zugehörigen Zeichnungen dargestellt ist. Es zeigen Fig. la und die Draufsicht
auf die erfindungsgemäße Fig. 1b Prüfaufnahme; Fig. 2 einen Längsschnitt durch die
Prüfaufnahme entsprechend Linie II-II in Fig. la und 1b; Fig. 3 einen Querschnitt
nach Linie 111-111 in Fig. 1a.
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Die in den Figuren dargestellte Prüfaufnahme dient zur Prüfung von
Einschub-Baugruppen, die aus mit elektrischen Bauelementen bestückten Leiterplatten
bestehen und für Geräte, Gestelle, Schränke und dgl. bestimmt sind. Diese Baugruppen
oder Prüflinge sind mit P bezeichnet. Sie variieren nicht nur in der Leiterbahnenanordnung
und Bestückung, sondern auch in ihren Außenabmessungen beträchtlich. Die Prüfaufnahme
ist zur Prüfung einer großen Vielfalt solcher plattenförmiger Baugruppen geeignet.
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Die Prüfaufnahme besteht im wesentlichen aus folgenden Baugruppen:
einem tragenden Rahmen 1, einem aufklappbaren Aufnahmerahmen 2 für die Prüflinge
P und einer austauschbaren Kassette 3.
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Der Tragrahmen 1 besteht aus einer rechteckigen Grundplatte 10 und
einem umlaufenden Rahmen 12. Letzterer kann ein- oder mehrteilig sein und ist nahe
der Kanten der
Grundplatte auf dieser befestigt. Der Rahmen ist
zweckmäßig aus Metall, die Grundplatte aus Kunststoff gefertigt.
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Die Grundplatte ist mit einem Durchbruch 13 für die Anschlußleitungen31
der Kassette 3 versehen, ansonsten schließt sie den Tragrahmen 1 nach unten ab.
Auf der Oberseite wird er von dem Aufnahmerahmen 2 abgedeckt, der noch beschrieben
wird.
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Im Innern des Tragrahmens 1 sind auf der Grundplatte Aufnehmer 11
befestigt, die aus Winkelstücken bestehen und die rechteckige Kassette 3 an deren
vier Ecken mit einer Rast vorrichtung haltern. Auf einer Seite, in Fig. 2 links,
sind die Steckverbinder 30 für den Kassettenanschluß angeordnet, an denen die Leitungen
31 enden. Diese Steckverbinder 30, z.B. Federleisten hoher Kontaktzahl, sind in
einem Schlitten 19 untergebracht, der durch einen Exzenter 14 verfahren werden kann.
Der Exzenter ist von außen durch einen Hebel 15 bedienbar. Durch Verschwenken dieses
Hebels um etwa 90° (Pfeil 4 in Fig. 1a) werden die Steckverbinder 30 mit den Steckverbindern
32 (z.B. Messerleisten) der Kassette in Kontakt gebracht bzw. von diesen abgezogen.
In Fig. 1a und 2 ist die Stellung gezeigt, in der die Steckverbinder 30 und 32 in
Eingriff stehen.
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Ferner ist im Innern des Tragrahmens 1 in den vier Ecken je ein Stehbolzen
16 angebracht (Fig. 1 und 2). Diese Stehbolzen dienen als Führung für am Aufnahmerahmen
2 befestigte Buchsen 23, z.B. mit Kugellagern, die auf den Stehbolzen auf und ab
gleiten bzw. rollen können. Sie werden durch eingefügte Schraubendruckfedern 17
von der Grundplatte 10 abgedrückt. Auf diese Weise ist der gesamte Aufnahmerahmen
2 federnd und in Richtung der Bolzenachsen beweglich gelagert.
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Der Aufnahmerahmen 2 wird von einem unteren Lagerrahmen 21 und einem
austauschbaren, oberen Schwenkrahmen 22 gebildet.
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Beide Rahmen liegen eben aufeinander und sind durch ein lösbares Scharnier
26 (mit ziehbaren Stiften oder offenen Augen) miteinander verbunden, das auf der
Exzenterseite liegt. Am Lagerrahmen 21 sind die Buchsen 23 befestigt, die auf den
Stehbolzen 16 des Tragrahmens 1 geführt sind.
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Ferner sind auf der Unterseite des Lagerrahmens an den beiden langen
Schenkeln pneumatische Druckzylinder 20 angebracht (Fig. 3), über die er mit dem
Rahmen 12 des Tragrahmens verbunden ist. Zu diesem Zweck ist am Rahmen 12 je eine
Leiste 18 befestigt, die rechtwinklig zu diesem steht, während am Lagerrahmen 21
eine Winkelschiene 24 angebracht ist, deren freier Schenkel 25 parallel zum Lagerrahmen
21 verläuft. Zwischen diesem Schenkel 25 und der Leiste 18 liegen die Druckzylinder
20. Werden diese betätigt, so wird der gesamte Aufnahmerahmen 2 gegen den Tragrahmen
1 abgesenkt.
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Der Lagerrahmen 21 und der angelenkte Schwenkrahmen 22 sind im geschlossenen
Zustand verriegelt. An der dem Scharnier 26 gegenüberliegenden Seite sind z.B. drei
Klinken 27 vorgesehen, die am Lagerrahmen angebracht sind und hinter dem Schwenkrahmen
einrasten. Zum Lösen der Klinken dient eine Auslösetaste 25, die neben den Klinken
im Lagerrahmen 21 sitzt. Wird sie gedrückt, so schwenken die Klinken ab und der
Schwenkrahmen kann nun mehr als 90° geöffnet werden.
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Etwa in der Mitte wird der austauschbare Schwenkrahmen 22 von einem
rechteckigen Durchbruch 28 durchsetzt, der auf die Größe der Leiterplatte des Prüflings
P abgestimmt und etwas kleiner ist als diese. Die Ränder des Durchbruchs sind jedoch
so abgesetzt, daß die Leiterplatte des Prüflings in die Abstufung hineinpaßt und
etwa mit der Ober-
fläche des Schwenkrahmens bündig liegt. 1 Lagerrahmen
21 ist ebenfalls ein Durchbruch 29, der zum vorgenannten Durchbruch ungefähr konzentrisch
liegt, jedoch wesentlich größer ist. Seine Abmessungen übertreffen ein wenig die
der Kassette 3.
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In die Abstufung des Durchbruchs 28 im Schwenkrahmen 22 ist ein umlaufender
Dichtungsgummi 51 eingelegt. Ein weiterer Dichtungsgummi 52 ist auf der Unterseite
des Schwenkrahmens befestigt und läuft ebenfalls an den Kanten des Durchbruchs 28
um. Auf den erstgenannten Gummi 51 wird der Prüfling aufgelegt, der zweite Gummi
52 legt sich beim Absenken des Aufnahmerahmens 2 gegen die Oberseite der Kassette
3.
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Zwischen den beiden Dichtungsgummis 51 und 52 liegt an einer Durchbruchskante
(in den Fig. 1a und 3 die obere) des Schwenkrahmens 22 die Mündung eines Absaugkanals
61, der zunächst im Schwenkrahmen verläuft und dann in den Lagerrahmen 21 überwechselt.
Von diesem ist er zu einem Rohrstutzen 62 geführt, an den z.B. der Schlauch einer
Absaugvorrichtung angeschlossen werden kann. Die Übergangsstelle des Absaugkanals
61 von einem Rahmen 22 zum anderen 21 ist mit einer Ringdichtung 63 versehen.
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An den beiden langen Seiten des Druchbruchs 28 sind auf dem Schwenkrahmen
22 Schienen 70 befestigt, die pneumatische Druckzylinder 71 enthalten, welche auf
Halteleisten 72 wirken. Beim gezeigten Beispiel sind in jeder Schiene drei Druckzylinder
mit je einer Halteleiste untergebracht.
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Werden die Druckzylinder betätigt, so schleben sich die Halteleisten
72 aus den Schienen hervor über den Rand der Leiterplatte des Prüflings P.
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Auf der Scharnierseite ist auf dem Schwenkrahmen 22 eine Exzentermechanik
zum Anfahren der Steckverbinder des Prüflings angebracht. Mit Hilfe des Hebels 80
wird der Exzenter 81 gedreht, der in einer Ausnehmung eines Schlittens 82 liegt
(Fig. 1a und 2). Dieser Schlitten dient zur Aufnahme der Steckverbinder 83 und 84,
beides Buchsenleisten, und erstreckt sich etwa über die Breite des Prüflings P.
Er gleitet in einer Kammer 86, deren Unterseite vom Schwenkrahmen 22, deren Oberseite
von einer Deckplatte 87 und deren Außenseiten von Führungsplatten 88 und einer Randleiste
89 gebildet werden. Die dem Prüfling zugewandte Seite ist offen, da beim Schwenken
des Hebels 80 der Schlitten 82 mit den Buchsenleisten 83, 84 in diese Richtung bewegt
wird, bis die Buchsenleiste 84 mit der Steckerleiste S des Prüflings P zusammengesteckt
ist.
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Beim dargestellten Beispiel sind zwei Buchsenleisten hintereinander
angebracht, wobei an die Buchsenleiste 83 die Anschlußleitungen 85 zur Bestromung
der Baugruppe P fest angeschlossen sind. Die zweite Buchsenleiste 84 ist mit ihren
Anschlußfahnen in die erste gesteckt und kann deshalb bei Abnutzung, die durch das
häufige Anstecken an die Prüflinge auftritt, leicht gegen eine neue ausgetauscht
werden.
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Die auswechselbare Kassette 3 besteht, wie Fig. 2 und 3 erkennen läßt,
aus einem Rahmen 34, der auf einer Seite durch eine Isolierstoffplatte 35 abgedeckt
ist. Auf dieser Platte sind in einem bestimmten Muster federnde Kontaktstifte 33
befestigt, von denen in Fig. 2 nur einer angedeutet ist. Das Muster richtet sich
den Prüfpunkten auf dem Prüfling P. Demnach wird annähernd für jede zu prüfende
Baugruppensorte eine spezielle Kassette benötigt.
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Auf der Innenseite der Isolierstoffplatte 35 sind die Kontaktstifte
33 durch Drähte mit den Steckverbindern, vorzugsweise Messerleisten 32, an der einen
kurzen Seite des Rahmens 34 verbunden. Anstelle der Drähte können auch Leiterbahnen
benutzt werden, d.h. in diesem Fall ist die Isolierstoffplatte 35 eine Leiterplatte.
Ferner sind auf der Platte 35 zwei oder drei Fangstifte zur genauen Ausrichtung
auf den Prüfling vorhanden, die in entsprechende Bohrungen des Prüflings P einfahren.
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Zur Hervorhebung ist der gesamte Prüfling P mit Steckerleiste S, Griffleiste
G und Leiterplatte voll geschwärzt.
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Die Funktionsweise der Prüfaufnahme ist folgende: Nach Auswahl des
passenden Schwenkrahmens 22 für eine bestimmte Baugruppengröße wird dieser auf den
Lagerrahmen 21 aufgesetzt.
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Sofern nicht bereits vorher geschehen, kann nun durch Entriegeln (Taste
25) und Aufklappen des Schwenkrahmens 22 die geeignete Kassette 3 in den Tragrahmen
1 eingesetzt und durch Schwenken des Hebels 15 elektrisch angeschlossen werden.
Der Schwenkrahmen wird wieder geschlossen und durch die Klinken 27 verriegelt. Damit
ist die Prüfaufnahme einsatzbereit, der Prüfling P kann eingelegt werden.
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Der Prüfling wird mit der Lötseite der Leiterplatte nach unten in
den Durchbruch 28 des Schwenkrahmens 22 gelegt und durch Schwenken des Hebels 80
elektrisch angeschlossen.
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Dann werden die Halteleisten 72 über die Ränder des Prüflings gefahren,
wodruch dieser fest im Rahmen gehalten wird sowohl beim folgenden Prüfgang als auch
beim Aufklappen des Schwenkrahmens 22.
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Zum Prüfgang wird der Aufnahmerahmen durch die Druckzylinder 20 auf
die Kassette 3 abgesenkt bei gleichzeitigem Absaugen der Luft unter dem Prüfling.
Der Raum unter dem Prüfling bis zur Kassette ist durch die Dichtungsgummis 51 und
52 abgedichtet. Das Vakuum in diesem Raum verhindert ein Durchbiegen des Prüflings,
der durch das Absenken mit den federnden Kontaktstiften 33 in Berührung kommt, über
die die elektrische Prüfung erfolgt.
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Nach der Prüfung werden die Druckzylinder 20 und die Absaugvorrichtung
abgeschaltet, und der Aufnahmerahmen 2 durch die Druckfedern 17 wieder angehoben.
Dann kann entweder der Schwenkrahmen 22 entriegelt und aufgeklappt werden, um von
Hand noch bestimmte Punkte auf der Unterseite des Prüflings P prüfen zu können,
oder nach Lösen der Steckverbinder S und 84 mittels des Hebels 80 und Zurückfahren
der Halteleisten 72 durch Abschalten der Druckzylinder 71 kann der Prüfling gegen
den nächsten ausgewechselt werden.
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Die Prüfabläufe einschließlich des Schaltens von Druckzylindern und
Absaugung können manuell oder vollautomatisch nach Programm gesteuert werden. Über
zwei eingebaute Endschalter kann der Zustand der Prüfaufnahme vom Prüfsystem überwacht
werden, z.B. wenn Steckerleiste oder Kassette nicht angefahren sind, erfolgt Fehlermeldung
am Bildschirm.