DE3618394A1 - Einrichtung zum bestuecken von leiterplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Be­ stücken von Leiterplatten mit Bauelementen mit einen positionierbaren Greifersystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei herkömmlichen Einrichtungen zum Bestücken von Leiter­ platten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 wird das Schneid- und Biegewerkzeug, das zum Abschneiden und Umbiegen der Anschlußdrähte bzw. -Fahnen der Bauelemente dient, unabhängig von dem Greifersystem positioniert, mit dem die Leiterplatte mit den entsprechenden Bauelementen bestückt wird.

Durch diese unabhängige Positionierung des Schneid- und Biegewerkzeugs werden die für den Bestückungsvorgang benötigte Zeit und/oder der bauliche Aufwand für die Einrichtung zum Bestücken wesentlich erhöht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Bestücken von Leiterplatten mit Bauelementen mit einem positionierbaren Greifersystem anzugeben, bei der die Positionierung des Schneid- und Biegewerkzeugs unter der Leiterplatte bei geringem baulichen Aufwand schnell durch­ führbar ist.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, Schneid- und Biegewerkzeug gemeinsam mit dem Greifersystem, mit dem die Bestückung durchgeführt wird, zu positionieren. Hierzu ist an dem Schneid- und Biegewerkzeug ein U-förmiger Arm angebracht, dessen freier, d.h. nicht an dem Schneid- und Biegewerkzeug angebrachter Schenkel die Leiterplatte übergreift. Dieser die Leiterplatte übergreifende Schenkel kann während des Bestückungsvorgangs mit dem Greifersystem verbunden werden. Damit folgt das Schneid- und Biegewerk­ zeug Positionier-Bewegungen des Greifersystems unverzüg­ lich. Damit ist eine schnelle und einfach zu realisierende Positionierung der gesamten Werkzeuge -Greifersystem zum Bestücken und Schneid- und Biegewerkzeug - sichergestellt. Darüberhinaus befindet sich ohne weitere Maßnahmen das Schneid- und Biegewerkzeug immer direkt unter dem in die Leiterplatte eingesetzten Bauelement.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Natürlich ist es möglich, das Schneid- und Biegewerkzeug ohne zusätzliche Maßnahmen direkt über die U-förmige Verbindung an dem Greifersystem zu "lagern". Besonders vorteilhaft ist jedoch die im Anspruch 2 gekennzeichnete Ausgestaltung, bei der das Schneid- und Biegewerkzeug in einer zu der Leiterplatte parallelen Ebene unabhängig von dem Greifersystem beweglich gelagert ist. Eine besonders einfache Realisierung der in einer Ebene beweglichen Lagerung ergibt sich dabei durch die im Anspruch 2 gekenn­ zeichneten Linearführungen, die aufeinander senkrecht stehen.

Die im Anspruch 3 angegebene Weiterbildung hat den Vor­ teil, daß sich das Schneid- und Biegewerkzeug selbsttätig in eine vorgegebene Ruheposition bewegt, wenn die Verbin­ dung zwischen dem Greifersystem und dem Schneid-und Biege­ werkzeug gelöst wird. Diese selbsttätige Bewegung in die Ruheposition verringert den Zeitaufwand für die Bestückung beträchtlich, da das Schneid- und Biegewerkzeug bei Bewe­ gungen des Greifersystems, denen das Schneid- und Biege­ werkzeug nicht folgen kann, nicht erst durch eine entspre­ chende Bewegung des Greifersystems in seine Ruheposition überführt werden muß.

Eine besonders einfache Ausbildung der Vorspannungsein­ richtung ergibt sich durch die Merkmale des Anspruchs 4. Dabei ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Pneumatik­ zylinder parallel zu den im Anspruch 2 angegebenen Linear­ führungen angeordnet sind.

Die Definition der Ruheposition des Schneid- und Biege­ werkzeugs kann an und für sich in beliebiger Weise erfol­ gen beispielsweise durch eine entsprechende Bemessung der Vorspannungseinrichtung. Die im Anspruch 5 gekennzeichnete Ausgestaltung ergibt jedoch in besonders vorteilhafter Weise eine sichere und genaue Definition der Ruheposition, die insbesondere dann von Vorteil ist, wenn die Positio­ nierung des Greifersystem gemäß Anspruch 7 durch einen frei programmierbaren Industrieroboter erfolgt: In diesem Falle "findet" der Industrieroboter problemlos das in die Ruheposition überführte Schneid- und Biegewerkzeug wieder.

Im Anspruch 6 ist eine besonders vorteilhafte Ausgestal­ tung der Verbindung zwischen dem die Leiterplatte über­ greifenden U-förmigen Schenkel und dem Greifersystem gekennzeichnet, die wiederum insbesondere bei der Ausge­ staltung gemäß Anspruch 7 von großem Nutzen ist:

Die im Anspruch 6 gekennzeichnete Schleppkupplung, die lediglich Bewegungen in einer zu der Leiterplatte paral­ lelen Ebene überträgt, erlaubt es dem Greifersystem, weiterhin nahezu beliebige Bewegungen senkrecht zur Lei­ terplatte sowie Drehbewegungen auszuführen, ohne daß die Positionsrelation zwischen Greifersystem und Biegewerkzeug (bezogen auf die Leiterplatte) verloren ginge.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnung näher beschrieben.

Die exemplarisch dargestellte Einrichtung zum Bestücken von Leiterplatten weist einen Industrieroboter (1) auf, der ein Greifersystem (2) in x, y und z-Richtung frei über einer Leiterplatte (3) sowie gegebenenfalls über Bauele­ ment-Magazinen etc. positionieren kann. Unter der Leiter­ platte (3) ist ein Schneid- und Biegewerkzeug für die Anschlußdrähte bzw. -Fahnen der in die Leiterplatte einge­ setzten Bauelemente angeordnet, von dem in der Figur nur ein Werkzeugsockel (4) dargestellt ist. Das Werkzeug (4) ist in einer zur Leiterplatte (3) bzw. zur x/y-Ebene parallelen Ebene mittels Linearführungen (5) bzw. (6) beweglich gelagert. Die Linearführung (6) ist dabei in an sich bekannter Weise auf den Schlitten der Linearführung (5) befestigt. Die Bewegungen des Werkzeuges (4) werden in x-und y-Richtung durch Anschläge (7) bzw. (8) begrenzt. Ferner ist das Werkzeug (4) durch zwei zur Linearführung (5) bzw. (6) parallel angeordnete Pneumatikzylinder (9) in Richtung auf die Anschläge (7) bzw. (8) vorgespannt.

Am Werkzeugsockel (4) ist ein U-förmiger Mitnehmerarm (10) starr befestigt, dessen die Leiterplatte (3) übergreifen­ der Schenkel eine Schleppkupplung 11 aufweist. Durch die Schleppkupplung (11) wird eine lösbare Verbindung zwischen dem Arm (10) und damit Werkzeug (4) und dem von dem Indu­ strieroboter (1) positionierten Greifersystem (2) herge­ stellt. Der U-förmige Arm (10) und die Schleppkupplung (11) sind dabei so gestaltet, daß sich das auf dem Werk­ zeugsockel (4) montierte Schneid- und Biegewerkzeug nach dem Ankuppeln des Greifersystem (2) bzw. des Roboterarms genau senkrecht unter dem im Greifersystem (2) befindli­ chen - nicht dargestellten - Bauelement befindet und diese Position bei der Bewegung des Roboterarms beibehält.

Die Ausbildung der Schleppkupplung (11) erlaubt dabei Bewegungen des Greifersystems bzw. des Roboterarms in z- Richtung, ohne daß diese auf den Arm (10) übertragen würden. Übertragen werden lediglich Verschiebebewegungen in der x/y-Ebene.

Zu Beginn des Bestückungsvorgangs befindet sich das auf dem Werkzeugträger (4) angebrachte Schneid- und Biegewerk­ zeug in seiner durch die Anschläge (7) bzw. (8) definier­ ten Ruheposition, in die es durch die von den Pneumatik­ zylindern (9) ausgeübte Vorspannung gedrückt wird.

Im folgenden wird die Funktionweise der erfindungsgemäßen Einrichtung beschrieben:

Zunächst wird eine zu bestückende Leiterplatte (3) in der Einrichtung in einer nicht näher dargestellten Haltevor­ richtung angeordnet. Der Industrieroboter (1) nimmt an­ schließend das erste einzusetzende Bauelement auf und verfährt zur Ruheposition des Werkzeugs (4). In dieser Position wird der Roboterarm bzw. das Greifersystem (2) selbsttätig mittels der Schleppkupplung (11) an den Arm (10) angekuppelt. Nach dem Ankuppeln befindet sich der Werkzeugsockel (4) mit dem darauf angeordneten Schneid-und Biegewerkzeug bereits genau senkrecht unter dem im Grei­ fersystem befindlichen Bauelement.

Der Industrieroboter (1) kann nunmehr direkt zur Bestück­ position über der Leiterplatte (3) verfahren, wobei er den über den Mitnehmerarm (10) und die Schleppkupplung (11) verbundenen Werkzeugsockel (4) mit dem Schneid- und Biege­ werkzeug unter der Leiterplatte mitschleppt. Wie bereits ausgeführt, überträgt die Schleppkupplung (11) nur Bewe­ gungen in der x/y-Ebene, nicht jedoch Bewegungen des Roboterarms in z-Richtungen und Drehungen des Greifersy­ stems, so daß sich die Positionierung des Sockels (4) auf die x/y-Ebene beschränkt.

Nach dem Fügen des Bauelements und dem Umbiegen der Draht­ anschlüsse unter der Leiterplatte wird der Arm (10) vom Roboterarm bzw. dem Greifersystem (2) abgekuppelt. Auf­ grund der von den Pneumatikzylindern (9) ausgeübten Vor­ spannung kehrt der Werkzeugsockel (4) automatisch in seine Ruheposition zurück, in der er bereitgestellt ist, um nach dem Aufnehmen eines weiteren Bauelements erneut vom Robo­ terarm angekuppelt und mitgeschleppt zu werden.

Vorstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedan­ kens - das Schneid- und Biegewerkzeug durch eine entspre­ chende Verbindung mit dem Greifersystem bei Bewegungen mitzuschleppen - beschrieben worden. Innerhalb des allge­ meinen Erfindungsgedankens sind selbstverständlich die verschiedensten Modifikationen möglich:

Beispielsweise können an Stelle der Linearführungen belie­ bige Führungen verwendet werden, die eine Bewegung des Werkzeugssockels mit dem darauf angebrachten Schneid-und Biegewerkzeug in der x/y-Ebene bzw. einer hierzu paralle­ len Ebene gestatten.

Die bei dem Ausführungsbeispiel mittels Pneumatikzylindern realisierte Vorspannungseinrichtung, die nach dem Abkup­ peln des Roboterarms für eine selbsttätige Rückkehr des Werkzeugssockels (4) in seine Ruheposition sorgt, können selbstverständlich die verschiedensten Ausführungen bei­ spielsweise entsprechende Federn verwendet werden.

Ferner ist es möglich, die Halteeinrichtung für die Lei­ terplatte (3) in die Endanschläge (7) bzw. (8) für den Werkzeugsockel (4) zu intergrieren, um hierdurch eine möglichst genaue Relativposition sicherzustellen. Die Ruheposition des Werkzeugsockels (4) kann damit auch zu einem "virtuellen Nullpunkt" des Robotersystems werden.

Anstelle des bei dem Ausführungsbeispiel verwendeten Industrieroboters (1) können selbstverständlich die ver­ schiedensten Ausführungsformen verwendet werden, die eine Positionierung des Greifersystems bzw. des Fügewerkzeugs relativ zur Leiterplatte (3) gestatten.

Claims (7)

1. Einrichtung zum Bestücken von Leiterplatten (3) mit Bauelementen mit einem positionierbaren Greifersystem (2), das das zu bestückende Bauelement aufnimmt und an der gewünschten Position in die während des Bestückungsvor­ gangs ortsfest angeordnete Leiterplatte (3) einsetzt, und einem Schneid- und Biegewerkzeug (4), das unter der Lei­ terplatte (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Schneid- und Biegewerk­ zeug (4) ein U-förmiger Arm (10) angebracht ist, dessen einer Schenkel die Leiterplatte (3) übergreift und mit dem Greifersystem (2) während des Bestückungsvorgangs derart verbindbar ist, daß das Schneid- und Biegewerkzeug (4) unter dem Greifersystem (2) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneid- und Biegewerkzeug (4) auf zwei zueinander senkrechten Linearführungen (5, 6) in einer zu der Leiterplatte (3) parallelen Ebene (x, y) beweglich gelagert ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneid- und Biegewerkzeug (4) durch eine Vorspannungseinrichtung (9) in Richtung auf eine Ruheposition vorgespannt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungseinrichtung aus zwei Pneumatikzylindern (9) besteht, die zueinander senkrecht angeordnet sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ruheposition durch An­ schläge (7, 8) definiert ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem die Leiterplatte (3) übergreifenden Schenkel des U-förmigen Arms eine Schlepp­ kupplung (1) angebracht ist, die mit einem Antriebsarm des Greifersystems verbindbar ist und nur Bewegungen in einer zu der Leiterplatte parallelen Ebene überträgt.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Positionierung des Grei­ fersystems (2) und damit des Schneid- und Biegewerkzeugs (4) ein Industrieroboter (1) vorgesehen ist.