DE3807779A1 - Verfahren und fertigungsanlage zur automatischen montage von tastaturen, insbesondere der datentechnik - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Fertigungsanlage zur automatischen Montage von Tastaturen, insbesondere der Da­ tentechnik.

Tastaturen werden bisher weitgehend manuell montiert und ge­ prüft, was nicht nur unwirtschaftlich ist, sondern auch die Ge­ fahr in sich birgt, daß die Qualität personenspezifisch ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Fertigungsanlage anzugeben, durch die eine wirtschaft­ liche Automatisierung zur Montage und Prüfung von Tastaturen gewährleistet sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung derart ver­ fahren, daß das Tastaturgehäuse mit der Tastenseite nach unten einer ersten Bearbeitungsstation zugeführt wird, in der aus elastischem Material bestehende glockenförmig ausgebildete und an der Decke der Innenseite mit einer Kontaktpille versehene Schaltelemente in zugehörige Öffnungen der Tastatur gedrückt werden, daß in einer zweiten Station eine Schaltfolie eingelegt und mit dem Tastaturgehäuse so verklebt wird, daß nur die Schaltbereiche der einzelnen Tasten von der Klebung ausgenom­ men sind, daß in einer dritten Station in einer Schablone be­ findliche Tastenkappen durch Gegeneinanderdrücken von Tasten­ kappensatz und Tastaturgehäuse in die vorgesehenen Öffnungen eingerastet werden, daß in einer vierten Station das Tastatur­ gehäuse gewendet wird, daß in einer fünften Station eine für den elektrischen Funktionsablauf notwendige Flachbaugruppe oberhalb des Tastenfeldes eingelegt und ein Direktsteckverbin­ der an einem an der Schaltfolie vorgesehenen Leitungsabschnitt angedrückt und über der Flachbaugruppe eine Abdeckung aufge­ klebt wird, daß in einer sechsten Station die Beschriftung der Tasten entsprechend dem eingegebenen Programm mit Hilfe eines Lasers vorgenommen wird, daß in einer siebten Station die Tastatur auf die Funktionsfähigkeit hin überprüft wird und daß der Verfahrensablauf von einem Leitrechner und die einzelnen Fertigungsschritte von Zellenrechnern gesteuert werden.

Die Fertigungsanlage zur Durchführung des Verfahrens sieht vor, daß an einem Kommissionierplatz das Tastaturgehäuse die varian­ tenbezogenen Abdeckstreifen sowie die zugehörige Flachbaugruppe in einem mit einer Kodierung versehenen Werkstückträger einge­ legt und über ein Transportband der ersten Station zugeführt werden, daß die erste Station aus einem Automaten besteht, der die in einer entsprechend dem Tastaturschema in einer gelochten Schablone liegenden elastischen Schaltelementen mit Hilfe eines Stößels durch die Löcher hindurch in die vorgesehenen Öffnungen des Tastaturgehäuses eindrückt, daß die zweite Station einen Roboter enthält, der mit einem Sauggreifer eine der neben ihn gestapelten Schaltfolien aufnimmt, sie einer Abziehvorrichtung zum Abziehen einer Klebeschutzfolie zuführt und in das Tasta­ turgehäuse einsetzt und daß mittels einer Druckvorrichtung an­ schließend die Verklebung vorgenommen wird, daß in der dritten Station die Tastenkappensätze über magazinierte Tastenträger bereitgestellt in eine Schablone übernommen werden, und sowohl die mit Tastenkappen gefüllte Schablone als auch das Tastatur­ gehäuse auf jeweils einem Flügel einer mit einem Scharnier zu einem Klappmechanismus ausgebildeten Presse gelegt und an­ schließend durch Zusammenklappen der beiden Flügel gegenein­ ander verpreßt werden, und daß danach die Tastatur in einer vierten Station um 180° gewendet wird und zur fünften Station befördert wird, daß die fünfte Station ebenfalls einen Greifer enthält, der die Flachbaugruppe aufnimmt und in eine oberhalb des Tastenfeldes vorgesehene Vertiefung der Tastatur derart einsetzt, daß der auf der Flachbaugruppe befindliche Steckver­ binder an das auf einer im Tastengehäuse befindlichen Rippe an­ liegenden Folienteil der Schaltfolie das mit Leiterbahnen ver­ sehen ist, angedrückt wird, daß außerdem diese Station einen weiteren Sauggreifer zur Aufnahme der Abdeckung, eine weitere Schutzfolienabziehvorrichtung, sowie eine Druckeinrichtung zum Aufkleben der Abdeckung enthält, daß die sechste Station aus mindestens einem Laserdrucker besteht, der die typenabhängige Beschriftung auf die Tastenkappen aufbringt, daß in der siebten Station die Tastatur in eine Prüfkassette eingefahren und die Prüfung auf Funktionstüchtigkeit durchgeführt wird, und daß bei fehlerhafter Tastatur eine Kodierung vorgenommen wird, durch die die Tastatur in eine Reparaturschleife eingefahren wird, und daß die achte Station aus einem Ettikettendrucker besteht.

Durch diese Maßnahmen lassen sich Tastaturen wirtschaftlich ver­ tretbar und mit gleichbleibender Qualität fertigen.

Anhand der Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1 und 2 wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Tastatur in Explosionszeichnung,

Fig. 2 eine Fertigungsanlage zur Tastaturmontage.

In Fig. 1 ist eine in der deutschen Patentanmeldung P 37 29 011.8 näher beschriebene Tastatur gezeigt.

Dargestellt ist ein einstückiges, aus einer Tastenplatte TP, einem Rahmenelement RE und einem Auflageteil AT bestehendes Ta­ staturgehäuse T, dem eine in einer Zwischenebene oberhalb einer angedeuteten Auflagefläche AF schematisch dargestellte Schal­ tungskarte SK zugeordnet ist.

Die Tastenplatte TP des Tastaturgehäuses T ist als rechteckige, gleichmäßig starke und beidseitig plane Platte ausgestaltet, an deren Oberseite eine Vielzahl von identisch ausgebildeten Ta­ stengehäusen TG angeformt sind. Jedes Tastengehäuse TG ist mit einer schachtartigen, die Tastenplatte TP durchdringenden Öff­ nung SO versehen. Die schachtartigen Öffnungen SO sind an der nicht dargestellten Unterseite der Tastenplatte TP jeweils trichterartig erweitert und bilden dadurch Einbuchtungen, die zur Aufnahme jeweils eines federnden Schaltelementes FE vorge­ sehen sind.

Die federnden Schaltelemente FE bestehen jeweils aus einem glockenförmigen Hohlgebilde, in dessen Kuppel eine graphitierte Kontaktpille (nicht dargestellt) angeformt ist. Die federnden Schaltelemente liegen so tief in den Einbuchtungen, daß ihr kreisförmiger Rand RD mit der Unterseite der Tastenplatte TP bündig abschließt.

Die federnden Schaltelemente FE werden von der Schaltfolie SK überdeckt, die an der Unterseite der Tastenplatte TP eben an­ liegt und an diese angeklebt ist. Die Schaltfolie SK ist mit Durchbrüchen DB versehen, die zur Positionierung im Roboter­ greifer dienen.

Die Schaltfolie SK besteht aus einer Leiterfolie mit innen­ liegenden kapazitiven Schaltelementen Se, die jeweils einem in einer Einbuchtung liegenden federnden Schaltelement FE zuge­ ordnet sind.

Auf der Oberseite der Tastenplatte TP werden die Tastengehäuse TG von Tastenkörpern TK überdeckt, die mit jeweils einem Stö­ ßel S versehen sind, der in den schachtartigen Öffnungen SO eines jeweiligen Tastengehäuses TG axial verschiebbar geführt ist.

In Ruhelage der Tastenkörper TK reichen die Stößel S gerade so weit in die schachtartigen Öffnungen SO hinein, daß sie das in der Einbuchtung liegende federnde Schaltelement FE nicht ver­ formen. Beim Niederdrücken eines jeweiligen Tastenkörpers TK führt dessen Stößel S den Stempel des federnden Schaltelementes FE gegen Federkraft an die Schaltfolie SK und damit an das zugehörige kapazitive Schaltungselement SE. Da die kapazitiven Schaltungselemente SE aufgrund einer Kapazitätsänderung einen Schaltvorgang auslösen, ist, wenn überhaupt erforderlich, nur ein geringes Andruckmoment eines jeweiligen eine Kapazitätsver­ änderung bewirkenden graphitierten Stempels an das zugehörige Schaltelement SE notwendig.

Beim Loslassen des Tastenkörpers TK nimmt das federnde Schalt­ element FE seinen Grundzustand ein und bringt den Stößel S und damit den Tastenkörper TK wieder in die Ruhelage zurück.

Zur Einfassung der Tastenplatte TP ist das Rahmenelement RE vorgesehen, in dem die Tastenplatte TP als Ganzes so vertieft eingelassen ist, daß die die Tastengehäuse TG überdeckenden Ta­ stenkörper TK mit dem Rahmenelement RE bündig abschließen. Zwei Zwischenstege ZS des Rahmenelementes RE unterteilen die Ober­ seite der Tastenplatte TP in drei Tastenfelder.

An das Rahmenelement RE schließt sich zur Auflagefläche AF hin das Auflageteil AT an. Dieses Auflageteil AT besteht aus Steh­ wänden, die als seitliche Abdeckung des Tastaturgehäuses T aus­ gebildet sind und das Rahmenelement RE gegenüber der Auflage­ fläche AF abstützen und damit die Schaltfolie SK von der Auf­ lagefläche AF beabstanden.

An den Querseiten des Tastaturgehäuses T ist das Auflageteil AT keilförmig ausgebildet, wodurch das Rahmenelement RE und damit die Tastenplatte TP zur vorderen Längskante des Tastaturgehäu­ ses T hin abfallend geneigt werden.

Entlang der hinteren Längskante des Tastaturgehäuses T ist in das Rahmenelement RE eine wannenartige Vertiefung V eingelas­ sen.

Diese wannenartige Vertiefung V ist zur Aufnahme von Ansteuer­ elektronik (Flachbaugruppe) für die Schaltfolie SK vorgesehen, sowie für die Anordnung von Tastengehäusen TG, deren Bestückung mit Tastenkörpern TK wahlweise von einem Benutzer der Tastatur­ vorrichtung vorgenommen werden kann.

Die wannenartige Vertiefung V wird mit einer nicht dargestell­ ten streifenförmigen Blende (Abdeckung) abgedeckt, die mit Durch­ brüchen zum Durchlaß etwaiger Tastenkörper TK versehen ist.

Fig. 2 zeigt im Vordergrund eine Tastaturmontagelinie, der gleichzeitig ein automatisches Lager 19 für die einzelnen be­ nötigten Tastaturteile zugeordnet ist.

Die gesamte Tastaturfertigung gliedert sich in eine manuelle Vormontage und in eine automatisierte Endmontage.

Die Hauptkomponenten sind dabei das Tastaturgehäuse T, die dazugehörige Schaltfolie SK, die Schaltelemente FE und die entsprechende Flachbaugruppe.

In der Vormontage 2 wird die Höhenverstellung eingerastet, Füße auf das Tastaturgehäuse aufgeklebt, eine größere Achtfachta­ stenkappe mit Bügel eingesetzt und Lichtleiter angebracht.

Die automatische Montage beginnt am ersten Kommissionierplatz 3, wo zunächst mit Hand das Tastaturgehäuse T, sowie varianten­ bezogene Abdeckstreifen und Flachbaugruppen in einen Werkstück­ träger eingelegt werden. Dieser so bestückte Werkstückträger läuft auf dem Transportband 5 zu den einzelnen Stationen. Dabei gelangt er zunächst zur ersten Station 6, wo die aus elastischem Material bestehenden elastischen Schaltelemente FE satzweise ohne Unterscheidung der Tastenbelegung in entsprechende Ver­ tiefungen am Gehäuse eingelegt werden. Das geschieht dadurch, daß zunächst auf einem zweiten Kommissionierplatz 4 die Schalt­ elemente FE in eine entsprechend der Tastaturkonfiguration aus­ gebildeten, mit Löchern versehene Schablone eingelegt werden, und die so vorbereiteten Schaltelemente einem Automaten der Station 6 zugeführt werden. Der Automat weist entsprechend der Anzahl der Schaltelemente FE Stößel auf, die die Schaltelemente FE durch die Löcher der Schablone hindurch in die vorgesehenen Öffnungen SO des Tastaturgehäuses eindrücken.

Anschließend wird über den Leitrechner 1 gesteuert, der Werk­ stückträger auf dem Transportband 5 zur zweiten Station 8 ge­ führt, wo die Schaltfolie FE mittels Roboter mit einem Saug­ greifer aufgenommen wird. An einer Abziehhilfe wird die auf der Schaltfolie FE befindliche Kleberschutzfolie abgezogen. Die Verbindung zwischen Schaltfolie FE und Gehäuse T erfolgt über eine flächige Klebung, von der nur die Schaltbereiche der einzelnen Tasten ausgenommen werden. Die Klebung wird durch eine Druckvorrichtung in der Station 8 bewirkt.

In der dritten Station 11 erfolgt die Tastenkappenbestückung. Diese wird satzweise durchgeführt. Die Tastenkappensätze werden über magazinierte Tastenträger bereitgestellt. Der Bestückungs­ vorgang erfolgt derart, daß der Tastenkappensatz aus dem Ta­ stenträger in eine Schablone 9 übernommen wird. Auf diese Scha­ blone wird das Tastaturgehäuse T gepreßt, so daß alle Tasten­ kappen Tk in den entsprechenden Führungen einrasten. Die Pressung erfolgt dabei so, daß sowohl die Schablone 9 als auch das Ta­ staturgehäuse T auf jeweils einem Flügel einer mit einem Schar­ nier zu einem Klappmechanismus ausgebildeten Presse gelegt und anschließend durch Zusammenklappen der beiden Flügel gegenein­ ander verpreßt werden.

Die Tastenträgermagazine sind kodiert. Über eine Lesestation wird verglichen, ob der im Werkstückträger befindliche Tastatur­ typ mit dem verlangten Typ des Tastenkappensatzes übereinstimmt. Bei Ungleichheit wird der in der Station befindliche Automat gestoppt.

Nach dem Einsetzen der Tastenkappen TK in das Tastaturgehäuse T wird in einer vierten Station der Wendestation 11 das Tastenge­ häuse T um 180° gedreht.

In der fünften Station 13 wird die im Werkstückträger befindli­ che Flachbaugruppe mit einem Greifer aufgenommen, in eine an der Oberseite des Tastenfeldes befindlichen Vertiefung V des Tastaturgehäuses eingebracht. Beim Einbringen der Elektronikflach­ baugruppe wird ein Direktsteckverbinder auf eine im Tastaturge­ häuse T befindliche Rippe, an der ein Folienende der Schalt­ folien mit Leiterbahnen anliegt, aufgedrückt.

In der gleichen Station wird dann die im Werkstückträger befind­ liche Abdeckung mit einem Sauggreifer aufgenommen. An einer Ab­ ziehhilfe wird die Klebeschutzfolie entfernt und die Abdeckung wird auf das positionierte Gehäuse wiederum über einen Druckme­ chanismus geklebt.

Der Werkstückträger wird an einer Übergabestation auf den Zu­ führtisch zum Laser gelegt, wobei in der sechsten Station 14 mindestens ein Laser vorhanden ist. Im beschriebenen Beispiel sind zwei Laserdrucker 14, 15 vorgesehen. Über eine Lesestation wird der im Werkstückträger befindliche Tastaturtyp abgefragt und der Lasersteuerung mitgeteilt, die ein entsprechendes Be­ schriftungsprogramm bereitstellt. Nach erfolgter Beschriftung wird der Werkstückträger zurück auf das Förderband 5 gesetzt.

Zur Prüfung der Funktionsfähigkeit der Baugruppe wird nunmehr die siebte Station 16 vom Werkstückträger passiert. Dabei wird die Tastatur in eine Prüfkassette eingefahren. Der Steckverbin­ der der Tastatur wird ankontaktiert und sämtliche Funktionen der Tastatur werden variantenspezifisch geprüft. Fehlerhafte Tastaturen werden gekennzeichnet, indem auf einer Kodierleiste des Werkstückträgers eine entsprechende Information hinterlegt wird.

In einer achten Station 17 wird der Werkstückträger vereinzelt und über eine Lesestation einem Etikettendrucker zugeleitet, der den Tastaturtyp aufdruckt. Anschließend wird die Tastatur manuell aus dem Werkstückträger entnommen und einer Beschaffen­ heitskontrolle unterzogen.

Wenn keine Mängel vorliegen, wird die Tastatur nach Montage der Bodenplatte und des Typenschilds in eine Verpackung 18 einge­ legt. Auf die Verpackung wird ein Etikett geklebt. Nach Schließen der Packung durchläuft diese einen Verklebe- und Pa­ lettierautomaten. Wenn an der Lesestation erkannt wird, daß es sich um eine fehlerhafte Tastatur handelt, wird ein optisches Signal gegeben, das quittiert werden muß.

Claims (2)

1. Verfahren zur automatischen Montage von Tastaturen, insbe­ sondere der Datentechnik, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Tastaturgehäuse (T) mit der Tasten­ seite nach unten einer ersten Bearbeitungsstation (6) zugeführt wird, in der aus elastischem Material bestehende glockenförmig ausgebildete und an der Decke der Innenseite mit einer Kontakt­ pille versehene Schaltelemente in zugehörige Öffnungen der Ta­ statur gedrückt werden, daß in einer zweiten Station (8) eine Schaltfolie (FE) eingelegt und mit dem Tastaturgehäuse (T) so verklebt wird, daß nur die Schaltbereiche der einzelnen Tasten von der Klebung ausgenommen sind, daß in einer dritten Station (20) in einer Schablone (9) befindliche Tastenkappen (TK) durch Gegeneinanderdrücken von Tastenkappensatz und Tastaturgehäuse (T) in die vorgesehenen Öffnungen eingerastet werden, daß in einer vierten Station das Tastaturgehäuse gewendet wird, daß in einer fünften Station (13) eine für den elektrischen Funktions­ ablauf notwendige Flachbaugruppe oberhalb des Tastenfeldes ein­ gelegt und ein Direktsteckverbinder an einem an der Schaltfolie vorgesehenen Leitungsabschnitt angedrückt und über der Flach­ baugruppe eine Abdeckung aufgeklebt wird, daß in einer sechsten Station (14, 15) die Beschriftung der Tasten entsprechend dem eingegebenen Programm mit Hilfe eines Lasers vorgenommen wird, daß in einer siebten Station (16) die Tastatur auf die Funktions­ fähigkeit hin überprüft wird, daß der Verfahrensablauf von einem Leitrechner (1) und die einzelnen Fertigungsschritte von Zellenrechnern gesteuert werden.

2. Fertigungsanlage zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Kommissionierplatz (2) das Tastaturgehäuse (T) die variantenbezogenen Abdeckstreifen sowie die zugehörige Flach­ baugruppe in einem mit einer Kodierung versehenen Werkstück­ träger eingelegt und über ein Transportband (5) der ersten Station (6) zugeführt werden, daß die erste Station (6) aus einem Automaten besteht, der die in einer entsprechend dem Ta­ staturschema in einer gelochten Schablone liegenden elastischen Schaltelementen (FE) mit Hilfe eines Stößels durch die Löcher hindurch in die vorgesehenen Öffnungen (SO) des Tastaturge­ häuses (T) eindrückt, daß die zweite Station (8) einen Roboter enthält, der mit einem Sauggreifer eine der neben ihn gestapel­ ten Schaltfolien (SK) aufnimmt, sie einer Abziehvorrichtung zum Abziehen einer Klebeschutzfolie zuführt und in das Tastaturge­ häuse (T) einsetzt und daß mittels einer Druckvorrichtung an­ schließend die Verklebung vorgenommen wird, daß in der dritten Station (20) die Tastenkappensätze über magazinierte Tasten­ träger bereitgestellt in eine Schablone (9) übernommen werden, und sowohl die mit Tastenkappen (TK) gefüllte Schablone (9) als auch das Tastaturgehäuse (T) auf jeweils einem Flügel einer mit einem Scharnier zu einem Klappmechanismus ausgebildeten Presse gelegt und anschließend durch Zusammenklappen der beiden Flügel verpreßt werden, und daß danach die Tastatur in einer vierten Station um 180° gewendet wird und zur fünften Station (13) be­ fördert wird, daß die fünfte Station (13) ebenfalls einen Greifer enthält, der die Flachbaugruppe aufnimmt und in eine oberhalb des Tastenfeldes vorgesehene Vertiefung der Tastatur derart einsetzt, daß der auf der Flachbaugruppe befindliche Steckverbinder an das auf einer im Tastengehäuse befindlichen Rippe anliegenden Folienteil der Schaltfolie das mit Leiter­ bahnen versehen ist, angedrückt wird, daß außerdem diese Station einen weiteren Sauggreifer zur Aufnahme der Abdeckung, eine weitere Schutzfolienabziehvorrichtung, sowie eine Druck­ einrichtung zum Aufkleben der Abdeckung enthält, daß die sechste Station (15, 16) aus mindestens einem Laserdrucker be­ steht, der die typenabhängige Beschriftung auf die Tastenkappen aufbringt, daß in der siebten Station (16) die Tastatur in eine Prüfkassette eingefahren und die Prüfung auf Funktionstüchtig­ keit durchgeführt wird, und daß bei fehlerhafter Tastatur eine Kodierung vorgenommen wird, durch die die Tastatur in eine Reparaturschleife (21) eingefahren wird, und daß die achte Station (17) aus einem Etikettendrucker besteht.