DE3618394C2

DE3618394C2 -

Info

Publication number: DE3618394C2
Application number: DE19863618394
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart De Wolf
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1986-05-31
Filing date: 1986-05-31
Publication date: 1990-08-30
Also published as: DE3618394A1

Description

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

Eine derartige Einrichtung zum Bestücken von Leiterplatten mit Bauelementen ist aus der EP 008 0512 A1 bekannt. Bei der bekannten Einrichtung ist der Bestückungskopf ständig, auch bei Bewegungen zum Aufnehmen von Bauelementen, mit dem U-förmigen Arm verbunden, so daß dieser wegen der erforderlichen Ausladung nicht nur ein großes Gewicht aufweist, sondern darüber hinaus auch eine unhandliche Form hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Bestücken von Leiterplatten mit Bauelementen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß der Bestückungskopf, d. h. das Greifersystem leicht beweglich ist, und dennoch eine Positionierung des Schneid- und Biegewerkzeugs unter der Leiterplatte bei geringem baulichen Aufwand schnell durchführbar ist.

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

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird weiterhin das Schneid- und Biegewerkzeug gemeinsam mit dem Greifersystem, mit dem die Bestückung durchgeführt wird, positioniert. Hierzu ist der U-förmige Arm angebracht, dessen freier, d. h. nicht an dem Schneid- und Biegewerkzeug angebrachter Schenkel die Leiterplatte übergreift. Dieser die Leiterplatte übergreifende Schenkel kann erfindungsgemäß während des Bestückungsvorgangs mit dem Greifersystem verbunden und wieder gelöst werden. Damit folgt das Schneid- und Biegewerkzeug Positionier-Bewegungen des Greifersystems unverzüglich, so daß eine schnelle und einfach zu realisierende Positionierung der gesamten Werkzeuge - Greifersystem zum Bestücken und Schneid- und Biegewerkzeug - sichergestellt ist. Darüber hinaus befindet sich ohne weitere Maßnahmen das Schneid- und Biegewerkzeug immer direkt unter dem in die Leiterplatte eingesetzten Bauelement.

Dadurch, daß erfindungsgemäß das Schneid- und Biegewerkzeug selbsttätig in eine vorgegebene Ruheposition bewegt wird, wenn die Verbindung zwischen dem Greifersystem und dem Schneid- und Biegewerkzeug gelöst wird, wird der Zeitaufwand für die Bestückung beträchtlich verringert, da das Schneid- und Biegewerkzeug bei Bewegungen des Greifersystems, denen das Schneid- und Biegewerkzeug nicht folgen kann, nicht erst durch eine entsprechende Bewegung des Greifersystems in seine Ruheposition überführt werden muß.

Die ferner erfindungsgemäß vorgesehene Schleppkupplung, die lediglich Bewegungen in einer zu der Leiterplatte parallelen Ebene überträgt, erlaubt es dem Greifersystem, weiterhin nahezu beliebige Bewegungen senkrecht zur Leiterplatte sowie Drehbewegungen auszuführen, ohne daß die Positionsrelation zwischen Greifersystem und Biegewerkzeug (bezogen auf die Leiterplatte) verloren ginge.

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 auf zwei Linearführungen, die aufeinander senkrecht stehen, in der zu der Leiterplatte parallelen Ebene unabhängig von dem Greifersystem beweglich gelagert ist.

Eine besonders einfache Ausbildung der Vorspannungsein richtung ergibt sich durch die Merkmale des Anspruchs 3. 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 4 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 Greifersystems durch einen frei programmierbaren Industrieroboter erfolgt: In diesem Falle "findet" der Industrieroboter problemlos das in die Ruheposition überführte Schneid- und Biegewerkzeug wieder.

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 beschrieben worden. Innerhalb des Umfangs der Patentansprüche 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.

Für 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

1. Einrichtung zum Bestücken von Leiterplatten (3) mit Bauelementen,

- mit einem Antriebsarm und daran befestigtem Greifersystem (2), mit dem die Bauelemente aufgenommen, über der feststehenden Leiterplatte positioniert und eingesetzt werden können,
- und mit einem die Leiterplatte von der Seite her übergreifenden, in einer zur Leiterplatte parallelen Ebene beweglichen U-förmigen Arm, dessen oberer Schenkel mit dem Greifersystem verbunden ist und an dessen unterem Schenkel ein Schneid- und Biegewerkzeug (4) zum Kürzen und Umbiegen der durch Bohrungen der Leiterplatte gesteckten Anschlußdrähte der Bauelelemente angeordnet ist,

gekennzeichnet durch

- eine Vorspannungseinrichtung (9), die den U-förmigen Arm (10) in Richtung auf eine Ruheposition vorspannt,
- und eine am oberen Schenkel (3) des U-förmigen Arms (10) angebrachte Schleppkupplung (1) zur Verbindung mit dem Greifersystem (2), die nur dessen Bewegungen in einer zur Leiterplatte parallelen Ebene (x, y) auf den U-förmigen Arm und das Schneid- und Biegewerkzeug überträgt und die gelöst werden kann, wenn das Greifersystem den Bereich oberhalb der Leiterplatte verläßt.

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

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungseinrichtung aus zwei Pneumatikzylindern (9) besteht, die zueinander senkrecht angeordnet sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ruheposition des U-förmigen Arms durch An schläge (7, 8) definiert ist.