DE3722587A1 - Vorrichtung zum gleichzeitigen befestigen einer anzahl von kontaktstiften in elektronischen leiterplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Für elektronische Bauteile werden Leiterplatten verwendet, die mit einer Vielzahl von Kontaktstiften bestückt sind. Üblicherweise sind derartige Leiterplatten mit Gruppen von Kontaktstiften versehen, die zur Befestigung in den Leiter­ platten mit Preßsitz in entsprechende Öffnungen der Leiter­ platten eingepreßt werden. Dies erfolgt mittels eines Preß­ werkzeugs, mit dem die Kontaktstifte gruppenweise in die Öffnungen der Leiterplatten eingepreßt werden. Im einzelnen werden die Kontaktstifte überwiegend manuell in den Öffnun­ gen der Leiterplatten vormontiert, also eingesteckt, und dann wird die Leiterplatte unter den Preßstempel gefahren.Durch Her­ abfahren des Preßstempels werden dann die Kontaktstifte in die Leiterplatte gegen einen von unten die Leiterplatte stützenden Gegenhalter eingepreßt.

Bei einer bekannten Vorrichtung zum Einpressen von Kon­ taktstiften in Leiterplatten wird die Leiterplatte auf einem Kreuzschlitten in einer horizontalen Ebene in den beiden Koordinatenachsen beweglich geführt. Damit kann die auf dem Kreuzschlitten aufgenommene Leiterplatte unter einen Werkzeugrahmen gefahren werden, auf dem fest eine Kolben/Zylinder-Einheit aufgespannt ist, die das Preßwerkzeug trägt. Die vertikale Zustellbewegung des Preßwerkzeugs auf die Leiterplatte erfolgt durch die Arbeitsbewegung des Kolbens der Kolben/Zylinder-Einheit. Bei der bekannten Vorrichtung überspannt der Werkzeug­ rahmen im wesentlichen C-förmig den Kreuzschlittenaufbau.

Der Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß aufgrund der Verschiebung der Leiterplatte in den beiden Koordinatenachsen der Werkzeugrahmen relativ breit gebaut werden muß, um zu gewährleisten, daß sämtliche Reihen von nebeneinander angeordneten Kontaktstiften in einer Leiterplatte eingepreßt werden können. Hierzu muß die Leiterplatte mittels des Kreuzschlittens nach Zustellung in der einen Richtung in Längsrichtung des Werkzeugrahmens unter das Preßwerkzeug bewegt werden. Abgesehen davon, daß auch infolge der Konstruktion des Kreuzschlittens die Vorrichtung vergleichsweise kon­ struktiv aufwendig ist, liegt ein weiterer wesentlicher Nachteil in der begrenzten Stabilität der Vorrichtung selbst. Hierbei ist zu bedenken, daß es sich bei diesen Vorrichtungen um kleiner gebaute Vorrichtungen handelt und nicht um schwergewichtige Pressen. Diese Vorrichtun­ gen müssen ferner so gebaut sein, daß sie nur wenig Platz erfordern. Die Bauweise selbst muß leichtgewichtig und aus Gründen einer Kosteneinsparung einfach sein. Gleichwohl muß die Vorrichtung in der Lage sein, die entsprechenden, beim Einpressen auftretenden Kräfte auf­ nehmen zu können. Da jeder Kontaktstift mit einer Kraft von etwa 20 kp eingepreßt werden muß, beträgt die Preß­ kraft bei einem Stecker mit etwa 100 Kontaktstiften, die in einem Arbeitsvorgang mit dem Preßstempel in die Leiterplatte eingepreßt werden müssen, etwa 2 to. Han­ delt es sich allerdings um einen hochpoligen Stecker mit 200 Stiften und mehr, so sind in einem Arbeitsvorgang immerhin Preßkräfte von etwa 4 to durch die Vorrichtung aufzunehmen. Falls mit dem Preßstempel in einem Arbeits­ vorgang die Stifte von zwei Steckergehäusen eingepreßt werden sollen, so können sich diese Kräfte verdoppeln, so daß von derselben Vorrichtung Preßkräfte bis zu 8 to und darüber aufgenommen werden müssen. Diesen Bedingungen können die bislang bekannten Vorrichtungen nicht in zu­ friedenstellender Weise gerecht werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine robust und einfach aufgebaute Vorrichtung zum Einpressen von Kontaktstiften in Leiterplatten zu schaffen, welche nicht nur bei den üblicherweise vorkommenden Preßkräften von etwa 2 to stabil ist, sondern auch Preßkräfte bis zu 8 to und mehr ohne weiteres aufnehmen kann. Gleichwohl soll die Presse einfach bedienbar und die Preßteile und Werkzeuge einfach austauschbar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Patentanspruches 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Mach Maßgabe der Erfindung ist der Werkzeugrahmen durch ein in sich geschlossenes und die Schlittenführung um­ greifendes Portal ausgebildet, woraus ein sehr stabiler Aufbau resultiert, der selbst hohe Preßkräfte auch bei sonst einfachem Aufbau der Vorrichtung auffangen kann. In jeder Stellung der Leiterplatte unter dem Preßstempel ist die Krafteinleitung und Ableitung der Vorrichtung so, daß ein einwandfreies Einpressen von Kontaktstiften selbst mit hohen Preßkräften gewährleistet ist. Dadurch, daß die Zustellbewegung der Leiterplatte zum Preßwerk­ zeug in der horizontalen Ebene sowohl durch die Schlit­ tenführung wie auch durch eine Führung auf dem Portal für die Kolben/Zylinder-Einheit übernommen wird, können die Breitenabmessungen des Portals sehr kompakt gehalten werden, was sich gleichfalls günstig auf die Stabilität und die Kräfteverteilung und Kräfteaufnahme der Vorrich­ tung auswirkt. Die Schlittenführung übernimmt nurmehr die Zustellbewegung der Leiterplatte zum Portal, so daß die Führung vergleichsweise einfach aufgebaut ist. Die Bewegung des Preßwerkzeugs zu den einzelnen Kontaktstift­ gruppen auf der Leiterplatte erfolgt über die Verschiebung der Kolben/Zylinder-Einheit am Portal, so daß die Leiter­ platte nicht mehr quer zum Werkzeugrahmen bewegt werden muß, woraus eine vergleichsweise geringe Breite des Por­ tals senkrecht zur Achse der Schlittenführung resultiert. Diese Aufgliederung der Zustellbewegung der Leiterplatte und die umgreifende und in sich geschlossene Ausbildung des Portalrahmens läßt bei einfachem Aufbau der Vorrich­ tung ein einwandfreies Abfangen auch sehr hoher Preß­ kräfte zu, weshalb die beschriebene Vorrichtung universell einsetzbar ist, insbesondere auch zur Herstellung hoch­ poliger Stecker verwendet werden kann. Die Vorrichtung zeichnet sich somit durch eine günstige Dimensionierung und leichte Bauweise aus.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.

In besonders vorteilhafter Weise ist das Portal aus zwei Portalwangen gebildet, die mit Abstand in Achse der Schlittenführung hintereinander angeordnet und durch Ver­ strebungen, insbesondere Stangen oder Rohrhülsen zu einer starren Einheit miteinander verbunden sind. Dadurch ergibt sich ein kompakter und gleichwohl offen strukturier­ ter Aufbau des Portals, so daß eine gute Zugänglichkeit zu den Werkzeugen und zum Gegenhalter gewährleistet ist, was für Wartungs- und Austauscharbeitungen von Vorteil ist. Vorteilhaft kann hierbei die die Preßkraft einbrin­ gende Kolben/Zylinder-Einheit zwischen den beiden Wangen angeordnet werden, so daß die Kräfte gleichmäßig über die beiden Portalwangen auf die Unterkonstruktion abgeleitet werden können.

Die Schlittenführung zeichnet sich dadurch aus, daß die Leiterplatte nur mittels einer Schleppleiste bewegt wird und im übrigen gleitend verschieblich geführt ist. Die Schleppleiste ist mit Zentrierstiften versehen, so daß die Leiterplatte in sehr einfacher Weise bloß auf die Schleppleiste aufgelegt werden muß und dann die Zustell­ bewegung zum Preßstempel initiiert werden kann. Zwecks Anpassung an unterschiedliche Leiterplatten sind die Führungsleisten bzw. Führungsstangen der Schlittenfüh­ rung senkrecht zur Achse der Schlittenführung zueinander verstellbar, wobei das Maß der Verstellung bzw. Einstellung über eine Skalierung zweckmäßigerweise ablesbar ist.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an­ hand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der Einpreßvor­ richtung,

Fig. 2 eine Stirnansicht der in Fig. 1 dargestellten Vor­ richtung,

Fig. 3 den Portalaufbau der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 in Seitenansicht, sowie

Fig. 4 den Portalaufbau nach Fig. 3 in Stirnansicht.

Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, umfaßt die Vorrichtung zum Einpressen von Kontaktstiften einen mit 1 bezeichneten Portalaufbau und eine mit 2 bezeichnete Schlittenführung sowie ein den Portalaufbau 1 aufnehmendes Traggestell 3, welches konventioneller Bauart sein kann und hier nicht näher beschrieben wird. Die Schlittenführung 2 kann über den Portalaufbau 1 auf dem Traggestell 3 gelagert sein oder bei Bedarf unmittelbar selbst auf dem Traggestell 3.

Der Portalaufbau 1 weist ein in sich geschlossenes, d.h. über den Umfang geschlossenes Portal in Form eines lie­ genden O auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist dieses Portal zwei mit Abstand angeordnete Portalplatten 4 a und 4 b auf, die durch Verstrebungen zu einem starren Portal bzw. Portalaufbau 1 miteinander verbunden sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Verstrebung durch in den Ecken der Portalaufbauten angeordneten Rohrhülsen bzw. -stangen 5 gebildet, die strichliert aus den Fig. 2 und 4 ersichtlich sind. Die Portalplatten 4 a, 4 b und die Rohrhülsen bzw. -stangen 5 sind zweckmäßiger­ weise aus Aluminium hergestellt.

Aus der Stirnansicht der Fig. 2 ergibt sich am besten die Form der Portalplatten 4 a, 4 b, nämlich in Art eines liegenden O, d.h. im wesentlichen eines Rechtecks mit einer rechteckförmigen Öffnung 6, durch welche sich die Schlittenführung 2 erstreckt. Demnach umgreifen die Portal­ platten 1 als in sich über den Umfang geschlossene Bau­ einheit vollständig die Schlittenführung 6.

Auf dem Oberteil 7 des Portals 1 ist eine Kolben/Zylinder- Einheit 8 angeordnet, die lediglich schematisch darge­ stellt ist. Der Kolben dieser Kolben/Zylinder-Einheit 8 nimmt über eine aus Fig. 3 ersichtliche Halteplatte 9 und L-förmige Halteklötze 10 das nur schematisch dargestellte Einpreßwerkzeug 11 auf. Ersichtlich ist die Arbeitsbe­ wegung des Kolbens der Kolben/Zylinder-Einheit vertikal nach unten in Richtung auf die Schlittenführung 2. Darüber hinaus ist aber die Kolben/Zylinder-Einheit 8 längs des Portals 1 und damit senkrecht zur Achse der Schlitten­ führung 2 bewegbar. Die Bewegung erfolgt hierbei in einer Ebene senkrecht zur Arbeitsbewegung des Kolbens der Kol­ ben/Zylinder-Einheit 8. Es ist somit eine Bewegung in allen drei Koordinatenachsen möglich, nämlich einmal hori­ zontal über die Schlittenführung 2, dann horizontal und senkrecht zur Achse der Schlittenführung 2 durch die Be­ wegung der Kolben/Zylinder-Einheit längs des Portals sowie vertikal durch die Kolbenbewegung der Kolben/Zylinder-Ein­ heit 8.

Der Portalaufbau 1 selbst ist feststehend und im darge­ stellten Ausführungsbeispiel fest mit dem auf dem Funda­ ment stehenden Traggestell 3 verschraubt.

Die Kolben/Zylinder-Einheit 8 ist längs einer konventionel­ len Führung mittels eines in Fig. 2 strichliert dargestell­ ten Spindeltriebs 12 längs des Portals verschiebbar.

Die Schlittenführung 2 weist zwei parallele Führungslei­ sten 13 a und 13 b auf, die sich durch die Öffnung 6 des Portals 1 erstrecken und auf denen die aus Fig. 4 ersicht­ liche Leiterplatte 14 unter das Werkzeug 11 bewegt wird. Der Antrieb der Leiterplatte 14 erfolgt über eine aus Fig. 4 näher ersichtliche Schleppleiste 15, mit der lösbar und damit abnehmbar eine Auflageschiene 16 verschraubt ist. Die Auflageschiene 16 ist mit mehreren in Achsrichtung der Schlittenführung hintereinander angeordneten Zentrier­ stiften 17 versehen, die in entsprechende Öffnungen der Leiterplatte 14 greifen. Das heißt, die Leiterplatte 14 wird so von oben auf die Auflageschiene 16 gesetzt, daß die Zentrierstifte 17 durch die Öffnungen greifen. Die Schleppleiste 15 selbst wird über einen Spindeltrieb be­ stehend aus einer Schraubspindel 18 und einer Spindelmut­ ter 19 in Längsrichtung der Schlittenführung bewegt. Mit 20 a und 20 b sind Führungsstangen für den Schleppaufbau bzw. die Führungsleiste 13 b bezeichnet. Auf der gegen­ überliegenden Seite ist die Leiterplatte 14 mit ihrem äußersten Rand auf einer Führungsschiene 21 aufgelegt, welche Teil der Führungsleiste 13 a ist. Die Führungs­ schiene 21 stellt eine Gleitführung dar, über die die Leiterplatte 14 alleine durch den Antrieb über die Schlepp­ leiste 15 geschoben wird.

Um unterschiedlich breite Leiterplatten 14 mit der Vor­ richtung unter den Preßstempel bewegen zu können, ist der Abstand zwischen den Führungsleisten 13 a und 13 b bzw. den Führungsstangen 20 a, 20 b einstellbar, wozu Querleisten 22 und 23 zwischen den Führungsleisten rela­ tiv zueinander verschiebbar sind. Das Maß der Verschie­ bung kann an einer an den Leisten angeordneten oder aus­ gebildeten Skala verfolgt bzw. bestimmt werden. Die Füh­ rungsleisten 13 a und 13 b bzw. die Führungsstangen 20 a und 20 b begrenzen zwischen sich eine Öffnung, durch die der aus Fig. 3 ersichtliche Gegenhalter 24 vorsteht, der in Preßendstellung mit dem von oben auf die Leiterplatte 14 herabfahrenden Preßwerkzeug 11 zusammenwirkt (vgl. Fig. 3). Der Gegenhalter 14 ist durch L-Klötze 25 auf einer Gegenhalterplatte 26 angeordnet, die mittels Schrau­ ben 27 lösbar und damit austauschbar auf einer Querlei­ ste 28 des Portalaufbaus befestigt ist.

In ähnlicher Weise ist das Werkzeug 11 über mit der Halte­ platte 9 verschraubbare L-Klötze, die zwischen sich eine Aussparung 29 zur Aufnahme eines T-Stücks 30 des Werk­ zeugs 11 begrenzen, lösbar und austauschbar verbunden, so daß das Werkzeug 11 schnell und ohne weiteres gegen ein anderes Werkzeug bei Bedarf gewechselt werden kann.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum gleichzeitigen Befestigen einer Anzahl von Kontaktstiften in elektronischen Leiterplatten, mit einem die Leiterplatte aufnehmenden, horizontal bewegbaren Schlitten, einem die Schlittenführung übergreifenden Werk­ zeugrahmen, auf dem in vertikaler Ausrichtung eine Kolben/ Zylinder-Einheit angeordnet ist, welche ein Einpreßwerkzeug für die Kontaktstifte trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugrahmen durch ein über seinen Umfang ge­ schlossenes Portal (1) gebildet ist, welches die sich nur längs einer horizontalen Koordinatenachse erstreckende Schlittenführung (2) umgreift, und daß die Kolben/Zylinder- Einheit mit dem Preßwerkzeug (11) in einer horizontalen Ebene senkrecht zur Achse der Schlittenführung (2) ver­ schiebbar auf dem Portal (1) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Portal (1) eine zentrische Öffnung (6) begrenzt, durch welche sich die Schlittenführung (2) erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Portal (1) im wesentlichen die Form eines liegen­ den O aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Portal (1) durch zwei mit Abstand angeordnete und durch Abstandshalter (5) zu einer starren Einheit verbun­ denen Platten (4 a, 4 b) gebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben/Zylinder-Einheit (8) samt Führung und Spindeltrieb (12) am Oberteil (7) des Portals (1) zwischen den beiden Platten (4 a, 4 b) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlittenführung (2) zwei parallele, zwischen sich eine Öffnung begrenzende Führungsleisten (13 a, 13 b) oder Führungsstangen aufweist, von denen eine Leiste (13 a) eine Gleitführung für die Leiterplatte (14) bildet und die andere Leiste oder Stange eine über einen Spindeltrieb (18, 19) angetriebene Schleppleiste (15) für die Leiter­ platte (14) trägt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleppleiste (15) mit Zentrierstiften (17) für die Aufnahme der Leiterplatte (14) versehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Führungsleisten bzw. Führungsstangen der Schlittenführung (2) einstellbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme des Preßwerkzeugs (11) zwei L-Klötze (10) mit einer Halteplatte (9) des Kolbens verschraubt sind, die zwischen sich eine Aussparung (29) zum Einschieben des Preßwerkzeugs (11) begrenzen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der unterhalb des Kolbens zwischen den Führungslei­ sten der Schlittenführung (2) angeordnete Gegenhalter (24, 25, 26) auf einem portalfesten Aufbau (28) aufgeschraubt ist.