DE8122871U1 - Gerät zum automatischen Positionieren von Einrichtungen, wie Löt-, Bearbeitung s-, Prüf-, Zeicheneinrichtungen od.dgl. auf einer im wesentlichen ebenen Arbeitsfläche - Google Patents

Gerät zum automatischen Positionieren von Einrichtungen, wie Löt-, Bearbeitung s-, Prüf-, Zeicheneinrichtungen od.dgl. auf einer im wesentlichen ebenen Arbeitsfläche

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DE8122871U1
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Description

Or. rer.nai. Wolfgang Kempe - 3. /\U6.1931 f
Patentanwalt
Ko 20 £
Helmut KRÖS, 1235 Wien, Khekgasse 17/10 (Österreich) S
Gerät zum automatischen Positionieren von Einrichtungen, wie Löt-, Bearbeitung-, Prüf-, Zeicheneinrichtungen od. dgl. auf einer im wesentlichen ebenen Arbeitsfläche
Die Erfindung betrifft ein GeYät zum automatischen Positionieren von Einrichtungen, wie Löt-, Bearbeitungs-, Prüf-, Zeicheneinreichtungen od.dgl. auf einer im wesentlichen ebenen Arbeitsfläche, bestehend aus gelenkig verbundenen Armen, welche über Motore mit Getriebe zueinander verdrehbar sind, sowie mit Gebereinrichtungen, welche Signale entsprechend der winkelmäßigen Position der Arme an ein Steuergerät für die Steuerung der Motore·abgeben.
In der GB-PS 1 511 609 wird ein Schweißroboter beschrieben. Das Schweißwerkzeug des darin beschriebenen, numerisch gesteuerten Eoboters ist einmal um die Y-Achse, dreimal um zur X-Achse parallele Achsen und einmal um die eigene Achse drehbar, so daß zumindest fünf Antriebsmotore erforderlich sind. Die drei Arme des Roboters mit den zur X=Achse parallelen Achsen bewegen sich somit innerhalb einer vertikal stehenden Ebene, wobei der unterste Arm mit einem Gegengewicht ausge-
stattet ist. Der beschriebene Schweißroboter dient demnach zur räumlichen Positionierung, und weist daher einen relativ komplizierten Aufbau auf. Solche Schweißroboter werden hauptsächlich im Automobilbau eingesetzt. Die Positioniergenauigkeit dürfte bei einem Aktionsradius von ca. 1 m in der Größenordnung von einigen Millimetern liegen, d.h., die erfindungsgemäß erzielbare Positioniergenauigkeit kann durch diesen Schweißroboter nicht erreicht werden, dessen Positioniergenauigkeit außerdem durch das unvermeidliche Spiel der insgesamt fünf Lagerstellen verschlechtert wird.
Es sind auch programmgesteuerte Geräte bekannt, welche eine automatische Positionierung von Bearbeitungs-, Prüf, Zeicheneinrichtungen od.dgl. gestatten. Solche Geräte sind zumeist in der Art eines XY-Sohreibers ausgeführt, welcher aus der Meßtechnik bekannt ist. Die Koordinat.en der anzusteuerntfen Positionspunkte sind dabei (elektronischen Speichern verschiedenster Art und Größe gespeichert. Der mechanische Aufbau eines XY-Sohreibers ist aufwendig, erfordert viel Platz, und hohe Präzision bei der Herstellung, insbesondere bei der Herstellung der Gleitlager. Dementsprechend sind Positioniergeräte nach der Art eines XY-Sohreibers kostspielig und weisen obige Nachteile auf.
Bei der Lötung von Leiterplatten werden derzeit praktisch zwei Methoden angewandt, die Handlötung und die Maschinenlötung im Zinnbad. Bei der Handlötung ergeben sich Fehlermöglichkeiten durch unsachgemäßes Löten und, insbesondere bei integrierten Schaltungen, lange Lötzeiten. Bei der Masohinenlötung wird eine fertig bestüokte Leiterplatte über
ein Zinnbad bzw. einen Zinnsohwall gezogen. Es ergeben sich kurze Lötzeiten und damit ein hoher Ausstoß. Die Einstellung der Parameter wie Badtamperatur, Taktzeit usw. ist kritisch und erfordert ständige Kontrolle. Die Leiterplatte und die darauf befindlichen Bauteile sind außerdem einer hohen ther?- mischen Beanspruchung ausgesetzt. Aus .letzterem Grund und wegen der Kapillarwirkung sind manche Bauteile (Relais, Sockel, Stecker, Schalter etc.) für die Maschinenlötung ungeeignet. Zusätzlich benötigt man, bei der MaschinenEtung für jede Leiterplatte eine eigene entsprechende Halterung. Der hohe Aufwand einer Anlage für Maschinenlötung rechtfertigt deren Einsatz erst bei großen Stückzahlen. Es besteht daher bei kleinen und mittleren Stückzahlen das Erfordernis, die Handlötung von Leiterplatten zu automatisieren, wobei die Nachteile der Masohinenlötung sowie der Handlötung wegfallen sollten.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Gerätes zum automatischen Positionieren von Lot-, Bearbeitungs-, Prüf- Zeicheneinrichtungen od*dgl. von Werkstücken, insbesondere von Leiterplatten, welche die Wachteile der Geräte der bekannten Art nicht aufweist.
Dies wird bei einem Gerät der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein Ende eines ersten Armes in an sich bekannter Weise um eine erste Achse drehbar gelagert ist, welche senkrecht zur Arbeitsfläche steht, und am anderen Ende des ersten Armes eine zweite Achse vorgesehen ist, welche senkrecht zur Arbeitsfläche steht, und ein Ende eines zweiten Armes um die zweite Achse drehbar gelagert ist, an dessen anderemEnde die jeweils zu positionierende Einrichtung angeordnet ist,
wobei am zweiten Arm sowie auf der Arbeitsfläche eine Kontrolleinrichtung zur positionsmäßigen Justierung des Gerätes vorgesehen ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Form eines Gerätes zum automatischen Löten von Leiterplatten mit Hilfe der Figuren erläutert. Es zeigen
Figur 1 ein automatisches Gerät zum Löten von Leiterplatten gemäß der Erfindung in perspektivischer Darstellung,
f Figur 2 das Gerät nach Figur 1 im Grundriß,
■ Figur 3 die Vorderansicht der Löteinrichtung des Gerätes nach
Figur 1 und 2
Figur 4 die Seitenansicht der Löteinrichtung des Gerätes nach Figur 2.
Figur 5 eine Reinigungseinrichtung für die Löteinrichtung nach Figur 3 und 4 in perspektivischer Darstellung, und
Figur 6 und 7 Blockschaltbilder der Steuerung für das erfindungsgemäße Gerät.
In Figur 1 bezeichnet 1 ein Gehäuse, welches über Laschen 2 auf der Arbeitsfläche, z.B. durch Verschraubung befestigt ist. Das Gehäuse 1 ist mittels eines mehradrigen Kabels 3 über Steckverbindungen 4
• II · · · t t ·
• I t t · · t · ·
mit einem Steuergerät 5 verbunden. Über das Kabel 3 werden dem erfindungsgemäßen Gerät zum automatischen Positionieren einer Löteinrichtung Steuersignale sowie Versorgungsspannungen vom Steuergerät 5 her zugeführt. Auf der Oberseite des Gehäuses 1 ist ein ; erster Motor 6 angeordnet, welcher über ein Getriebe, ü beispielsweise zwei Zahnräder 7,8 eine erste Achse 9 | antreibt. Die erste Achse 9 ist senkrecht zur Ar- $ beitsfläche ausgerichtet und trägt einen ersten Arm 10, welcher beispielsweise einen I-förmigen Querschnitt aufweist, wobei der Mittelsteg am Anfang und Ende des Armes 10 weggelassen ist, um am Anfang Platz für die erste Achse 9 und am Ende für eine zweite Achse 11 zu schaffen.
Die zweite Achse 11 am Ende des ersten Armes 10 dient zur Aufnahme eines zweiten Armes 12, welcher somit drehbar am ersten Arm 10 angelenkt und ähnlich wie dieser ausgebildet ist. In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Schraubenfeder 13 auf der zweiten Achse 11 vorgesehen, welche die beiden Arme 10 und 12 auseinanderdrückt, d.h. daß die Arme 10 und 12 bei entspannter Feder 13 zumindest einen stumpfen Winkel zueinander einnehmen. Am Ende des zweiten Armes 12 ist die jeweilige Einrichtung, in diesem Ausführungsbeispiel eine Löteinrichtung 14, angebracht, welche später im Detail beschrieben wird. Am Ende des zweiten Armes 12 ist außerdem eine trapezförmige Verlängerung 15 über zwei längliche Sockel 16 und 17 z.B. mittels Schrauben (nicht dargestellt) befestigt, welche an ihrer Spitze ein Kugellager 18 zur Aufnahme eines Bolzen 19 trägt, an dem ein Ende eines Seiles 20 befestigt ist. Auf dem ersten Arm 10 ist in Verlängerung der ersten Achse 9 ein zweiter Motor 21 über einem Zwischenflansch 22 angebracht. Der
Zwischenflansoh 22 weist eine sektorförmige öffnung auf, sodaß die Antriebswelle des Motors 21 zum Teil frei liegt. An der Antriebswelle des Motors 21 ist beispielsweise über eine Radialbohrung das andere Ende des Seiles 20 befestigt, welches über die öffnung des Zwisohenflansohes 22 herausgeführt ist. Bei der Drehung des zweiten Motors 21 wird das Seil 20 um die Antriebswelle des Motors 21 gewickelt, und damit wird der zweite Arm 12 entgegen der Druckwirkung der Feder 13 um die zweite Drehachse 11 zum ersten Arm 10 geschwenkt. Damit das Seil 20 exakt aufgewickelt wird, ist die Antriebswelle des Motors 21 vorzugsweise als Gewinde ausgebildet. Da bei der Drehung des ersten Motors 6 der erste Arm 10 um die erste Achse 9 geschwenkt wird, so kann in Verbindung mit der Schwenkung des zweiten Armes 12 um die zweite Achse 11 das Ende des zweiten Armes 10 mit der daran befestigten Löteinrichtung 14 erfindungsgemäß zu jedem Punkt der Arbeitsfläche hin versetzt bzw. positioniert werden, welcher innerhalb des Schwenkbereiches der beiden Arme 10 und 12 liegt.
Am Anfang des zweiten Armes 12, d.h. im Bereiche der zweiten Achse 11 ist seitlich ein Träger 23 befestigt, auf welchem eine Spule 24 mit Lötzinndraht 24' drehbar gelagert ist. Der Lötzinndraht wird über an den Rändern abgerundete konische Bohrungen in den beiden Sockel 16 und 17 und über eine Rolle 25 zur Loteinrichtung 14 geleitet, welche später an Hand der FiguMi3 und 4 genauer erläutert wird. Vom Gehäuse 1 führen je ein Kabel 26,27 und 28 zu den Motoren 6 und 21 sowie zu einem Verteilerkästchen 29, "»on welchem aus vier weitere Kabel 30,31*32 und 33 zu einem Lötkolben 34,
einem Hubmagnet 35. und einem Antriebsmotor 36 der Löteinriohtung 14» sowie zu einem ersten Teil 37 einer Kontrolleinrichtung führen, welche an der Unterseite des zweiten Armes 12 angeordnet ist.
In Figur 1 ist mit striohlierten Linien eine Variante zur Schwenkung des zweiten Armes 12 um die zweite Achse 11 eingetragen, d.h. auf der Verlängerung der Achse 11 ist ein Zahnrad 38 befestigt, welches in ein anderes Zahnrajefd 39 eingreift. In diesem Beispiel ist auf dem ersten Arm 10 ein dritter Motor 40 angeordnet, auf dessen Antriebswelle das Zahnrad 39 aufgesetzt ist. Der dritte Motor 40 übernimmt nun die Funktion des zweiten Motors 21, sodaß dieser, sowie die Feder 13t das Seil 20 und der Zwischenflansch 22 bei dieser Variante der Erfindung überflüssig sind. Der dritte Motor 40 ist beispielsweise über einen L-förmigen Träger (nicht dargestellt) am ersten Arm 10 b9festigt.
Der Vorteil der ersten Variante mit der Feder 13, dem Seil 20 und dem Motor 21 liegt darin, daß eine einfache Konstruktion vorliegt, welche auch ein geringes Trägheitsmoment um die erste Achse 9 besitat, da der Motor 21 im Drehpunkt derselben gelagert ist.
Der Vorteil der zweiten Variante mit den Zahnrädern 38,39 und dem Motor 40 liegt darin, daß ein größerer Schwenk- und damit Arbeitsbereich erzielt wird, und daß das übertragene Drehmoment konstant ist.
In Figur 2 bezeichnet 41 die Arbeitsfläche z.B. einen Arbeitstisch, auf welchem die Laschen 2 des Gehäuses 1 angeschraubt sind. In Figur 2 sind die gleichen
r ·
f ·
Λ9 *
I Elemente der Figur 1 mit gleichen Bezugszeiohen ver-
f sehen, sodaß sioh deren Erläuterung erübrigt. Auf
■'§ der Vorderseite der Arbeitsfläche 41 befindet sich
I ein Halterahmen 42, welcher über Positionsiifte 43
ψ J
$·■ in der Arbeitsfläche 41 auf letzterer gehalten
I wird. Der Halterahmen 42 trägt die zu lötende Leiter-
■? platte 44. Auf der Arbeitsfläche, neben dem Halte-
I rahmen 42, ist ein zweiter Teil 45 der Kontrollein-
I richtung angeordnet. Der erste Teil 37 auf der
s Unterseite des Armes 12 enthält eine Infrarot-
α Leuchtdiode samt einer entsprechenden Optik, zur
I Projektion des Infrarotlichtes auf eine, im zweiten
If Teil 45 angeordnete Vierquadranten - Infrarotphoto-
I diode. Der Mittelpunkt der Vierquadranten - Infra-
I rotphotodiode ist genau auf einem Referenzpunkt 46
;· auf der Arbeitsfläche 44 zur positionsmäßigen
I Justierung des erfindungsgemäßen Gerätes angeordnet.
I Die Justierung erfolgt in bestimmten zeitlichen Ab-
I ständen zur Genauigkeitskontrolle in der Weise, daß
I der erste und zweite Arm 10,12 solange geschwenkt
I - wird, bis die Infrarot-Leuchtdiode genau über der
I Vierquadranten - Infrarotphotodiode zu stehen
ί kommt, wobei dann die vier Signale der Vierquadranten Infrarotphotodiode gleichen Pegel aufweisen und der Justiervorgang beendet ist. Die Koordinaten, des
;. Referenzpunktes 46 bzw. die Winkelcode der beiden
Arme 10,12 werden von den Gebereinrichtungen zum
ί Steuergerät 5 übertragen und dort gespeichert.
§ In der Nähe der linken oberen Ecke des Halterahmens
I 42 ist eine Lotspitzenreinigungseinrichtung 47 auf
I der Arbeitsfläche 41 vorgesehen, welche später mit
<' Hilfe der Figur 5 genauer erläutert wird.
Auf der rechten Seite des Halterahmens sind drei Gruppen von Kodierschaltern 48,49 und 50 einge-
baut, welche die Eingabe von spezifischen Daten
der jeweiligen Leiterplatte gestatten.
Über die Kodierschalter 48 wird beispielsweise die
Leiterplattennummer eingegeben, während die Kodierschalter 49 die Eingabe der Leiterplattenversion ί und der Kodierschalter 50 die Eingabe des Lötdurch- b ganges ermöglichen. Die Weitergabe dieser Daten er- V folgt kontaktlos und seriell über eine Infrarot- | Lichtschranke (nicht dargestellt) vom Halterahmen y 42 aus zur Arbeitsfläche 41 und von dort über Kabel ί zum Gehäuse 1 und weiter zum Steuergerät 5· Die Ver- | sorgung der Infrarot-Lichtschranke, sowie der zur
Datenübertragung notwendigen Schaltung im Halte- ; rahmen erfolgt ebenfalls kontaktlos über Schwing- :■, übertrager (nicht dargestellt). Der Schwingüber- ί trager kann gleichzeitig zur Positionskontrolle % des Halterahmens 42 werden. I
Der Halterahmen 42 wird außerhalb der Lötvorrichtung \r
wie ein üblicher Bestückungsrahmen gehandhabt. Die |
Leiterplatte 44 wird mittels eines Hilfsrahmens §,
(nicht dargestellt) am Halterahmen 42 befestigt, fi
bestückt, und mit einer Abdeckung zur Halterung M
der Bauteile versehen, worauf der Halterahmen 42 «i
auf die Positionsstifte 43 die Arbeitsfläche auf- ^
gesetzt werden kann. Es braucht keine Zwischenlagerung (; der bestückten Leiterplatte samt Halterahmen vorgenommen werden, wie dies bei der Masohinenlötung bei
kleinen Stückzahlen der Fall ist.
Figur 3 zeigt die Vorderansicht und Figur 4 die | Seitenansicht der Löteinrichtung 14 für das erfindungsgemäße Positioniergerät. Auf dem unteren
Steg des ebenfalls mit I-förmigem Querschnitt aus-
gebildeten zweiten Armes 12 sind seitlich zwei Lasoneη 50 mittels Schrauben 51 befestigt. Der über dem unteren Steg hinausragende Teil der Laschen trägt eine Bohrung mit einer Welle 52, auf welcher eine rechteckförmige Platte 53 drehbar gelagert ist. Eine seitlich zwischen der einen Lasche 50 und der Platte 53 über Bolzen 54»55 befestigte Spiralfeder
56 drückt die Platte 53 gegen den Mittelsteg des Armes 12, und liegt im Normalfall, d.h. daß keine Lötung stattfindet, auf diesem auf (mit strichpunktierter Linie angedeutet). Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Lage der Platte 53 stellt dieselbe beim Lötvorgang dar, in welche sie durch den Stempel
57 des Hubmagnetes 35 gebracht wird, wenn der Hubmagnet 35 vom Steuergerät 5 her betätigt, d.h. unter Spannung gesetzt wird. Der Hubmagnet 35 ist mittels Schrauben 58 am Mittelsteg des Armes 12 befestigt. Die Platte 53 trägt drei, schräg nach oben weisende Zylinder 59»60 und 61. Aus Figur 3 ist ersichtlich, daß die Zylinder frontal gesehen in DreJsokform angeordnet sind, wobei die Spitze des Dreiecks nach oben weist. Das Ende des mittleren Zylinders 60 ist abgesetzt und dient als Drehlager für zwei schanierartige Platten 62 und 63» welche z.B. durch eine Schraube auf dem Zylinder 60 gehalten werden. Die beiden Platten 62,63 können sioh nun um die Achse des mittleren Zylinders 60 drehen, und liegen auf auswechselbaren Distanzrollen 64 und 65 auf, welche auf den Enden der Zylinder 59 und 61 aufgesetzt und z.B. mittels Schrauben fixiert sind. Die von vorne ausgesehen linke Platte 62 trägt etwa mittig in einer Bohrung einen Lötkolben 66 dessen Spitze 67 zur Lötstelle auf der Leiterplatte 44 weist. Auf der rechten Platte 63 ist, ebenfalls etwa mittig ein Nippel 68 in eine Bohrung einge-
setzt. Der Nippel 68 trägt eine konisohe, sich nach oben erweiternde und abgerundete Bohrung, zur Aufnahme und Führung des Lötzinndrahtes 24', weloher von der Spule 24 kommend, über die konisohen und an den Rändern abgerundeten Bohrungen in den Sockeln 16 und 17 (siehe Figur 4), über die ümlenkrolle 25, und über eine weitere Umlenkrolle 69 zum Nippel gelangt. Die Umlenkrolle 25 läuft auf einem Tragbolzen 70, welcher in einer schrägen Bohrung in der Verlängerung 15 verankert ist. Die Umlenkrolle 69 ist zwischen dem Nippel 68 und der Rolle 25 in einem Lager 71 gelagert. Auf der Unterseite der Platte 63 ist ein L-förmiger Träger 72 befestigt, welcher im Längsteil einen Motor 73 mit einem gezahnten Rad 74, und eine im Abstand angeordneten Gegenrolle 75 trägt. Der Zwischenraum zwischen dem gezahnten Rad 74 und der Gegenrolle 75 ist etwas kleiner als der Außendurchmesser des Lötzinndrahtes 24' gewählt. Die Gegenrolle 75 kann auch schwenkbar gelagert sein, wobei sie durch Federdruck gegen das gezahnte Rad 74 gedrückt wird. Das rechteckige Ende des Trägers 72 trägt ein Führungsrohr 76 für den Lötzinndraht 24', welches in einer Spitze endet, die genau zur Lötstelle auf der Leiterplatte 44 weist.
Die Platte 53 trägt mittig unterhalb des Zylinders 60 einen weiteren Zylinder 77, welcher im rechten Winkel zur Platte 53 angeordnet ist. Das freie Ende des Zylinders 77 ist im wesentlichen als Fünfeck ausgebildet, dessen Spitze nach unten zeigt.
In Figur 3 ist mit strichlierter Linie eine Positionierspitze 78 in einer Halterung 79 eingezeichnet, welche Halterung 79 eine Ausnehmung zum
I I
Aufsetzen derselben auf das fünfeckig ausgebildete
freie Ende des Zylinders 77 aufweist. Die Halterung '; 79 ist durch eine Schraube 80 auf dem Ende des
Zylinders 77 fixiert, und die Spitze 78 weist ge- { nau auf einen Lötpunkt auf der Leiterplatte 44«
: Die Eingabe der Koordination der Lotpunkte auf der
f Leiterplatte 44 über die oben genannten Geberein-
fi richtungen in das Steuergerät kann auf zwei Arten
erfolgen, la beiden Fällen werden die Distanzrollen 64,65 durch solche mit größeremAußandurchmesser ersetzt, sodaß die beiden Platten 62,63 angehoben werden und die Positionierspitze frei zugänglich ist. Das Steuergerät 5 und die daran angeschlossenen Einrichtungen werden nun in Betrieb gesetzt, und das Steuergerät 5 auf "Programmeingabe" gestellt. Es kann nun die Positionierspitze 78 von Hand aus aufeinanderfolgend zu jedem Lötpunkt bzw./TkiuT tuu· Leiterplatte 44 geführt werden, worauf nachdem die Spitze 78 bei abgesenkter Löteinrichtung 14 in die Bohrung eines Lötauges eingerastet ist, eine Taste (nicht dargestellt) betätigt und damit den Steuergerät 5 das Signal zum Speichern der Daten der Gebereinrichtungen gegeben wird.
ί1 Bei der zweiten Möglichkeit der Dateneingabe ist an-
K stelle der Positionierspitze 78 eine Reflexionslicht-
'; schranke (nicht dargestellt) in die Halterung 79 eingesetzt, welche die Oberfläche der Leiterplatte 44 bei abgesenkter Löteinriohtung 14 abtastet, wobei das Steuergerät so programmiert ist, daß die Positioniereinrichtung mittels der Reflexionslichtschranke die Leiterplatte nach Lötaugen abtastet und deren Koordinaten automatisch erfaßt. Hiebei ist es zweckmäßig, • daß das Programm zur Abtastung der Leiterplatte so
Figur 5 zeigt in perspektivischer Darstellung eine automatische Einrichtung zur Reinigung der Lötkolbenspitze 67, welche aus einem Reinigungskopf mit vier Kammern besteht. Der Reinigungskopf 80
zu gestalten, daß die Reflexionsliohtsohranke einer Markierungslinie folgt, welohe zuvor von Hand aus auf die Leiterplatten aufgetragen wurde. Die Markierungslinie soll dabei sämtliche Lötaugen in einem Zuge verbinden, sodaß die Leiterplatte in möglichst ,;■ kurzer Zeit abgetastet ist. ZweckmäßigerweiBe wird .,
die Leiterplatte mit einer weißen Farbe überzogen, |>
worauf die Markierungslinie mittels einer schwarzen |j
Markierfarbe aufgetragen wird. Nach der automatischen if Dateneingabe der Koordinaten der Lötpunkte kann die Leiterplatte gegebenenfalls zur Wiederverwendung mit einem Lösungsmittel von den aufgetragenen Farben gereinigt werden. Nach der erfolgten Dateneingabe wird die Halterung 79 mit der Positionierspitze 78 bzw. mit der Roflflxionslichtschranke vom Ende des Zylinders 77 abgenommen, die ursprünglichen kleineren Distanzrollen 64,65 wieder aufgesetzt, ein Halterahmen 42 mit einer fertig bestückten Leiterplatte 44 eingesetzt, und das Siauergerät in die Betriebsweise "Löten" eingeschaltet. Nach Betätigung einer Starttaste (nicht dargestellt) beginnt das Gerät mit dem automatischen Positionier- und Lötvorgang. Ist eine Lötstelle erreicht, so wird durch Betätigung des Hubmagneten 35 der Lotkolben 34 abgesenkt, und der Motor 73 nur so lange in Betrieb gesetzt, bis eine entsprechende Menge an Lötzinn zur Lötstelle geflossen ist. Dann wird der Hubmagnet 35 entregt, sodaß der Lötkolben 34 abhebt, und die nächste Lötstelle angefahren werden kann.
ist vorzugsweise aus Gummi hergestellt und ist auf einer Gewindespindel 81 (nioht selbsthemmend) angebracht. Die Gewindespindel 81 ist in einem doppelten Lager 82 gelagert, welches eine Drehung der Spindel 81 in der oberen Endlage gestattet, ohne daß sich die Spindel 81 dabei nach oben bewegt. Das Lager ist in einem U-förmigen Träger 83 eingebaut. Am unteren Ende der Spindel 81 befindet sich ein Zahnrad 84« welches in ein kleineres Zahnrad 85 eingreift, das sioh auf der Welle eines Antriebsmotors 86 befindet. Die Höhe des Zahnrades entsprioht der Steighöhe der Gewindespindel 81. Ist die Drehrichtung des Motors 86 so gewählt, daß sioh die Spindel naoh unten bewegt, so löst die Stirnfläche des Zahnrades 84 einen Mikroschalter 87 aus, welcher die Stromzufuhr zum Motor 86 unterbricht. Der Mikroschalter 87 ist neben dem Zahnrad 85 auf der unteren Innenseite des Trägers 83 befestigt. Die beschriebene Anordnung ist, wie in Figur 2 dargestellt, in der Nähe der rechten oberen Ecke des Halterahmens 42 versenkt und schräg in einer Ausnehmung der Arbeitsfläche montiert. Die Schräglage der Spindel mit dem Reinigungskopf entspricht der Schräglage des Lötkolbens 66, wie in Figur 3 dargestellt.
Soll die Lötspitze nach einer vorbestimmten wählbaren Anzahl von Lötungen gereinigt werden, wird die Löteinrichtung in die "Reinigungsposition" eingeschwenkt, in der sich die Mittelachse des Lötkolbens 66 mit jener des Reinigungskopfes 80 deckt. Der Motor 73 für den Vortrieb des Lötzinndrahtes wird kurzzeitig in verkehrter Drehrichtung in Betrieb gesetzt, sodaß das Ende des Lötzinndrahtes in das Führungsrohr 76 hineinrutscht (Figur 3). In der "Reinigungsposition11 ist die LöteinrichtunJ
durch den Hubmagnet 35 abgesenkt. Damit das Führungsrohr 76 dem Reinigungskopf 80 nicht im Wege ist, kann ein Stift (nioht dargestellt) auf dem Träger angeordnet sein, we loher nach oben in Richtung zu;-Unterteil des L-förmigen Trägers 72 (Figur 3) weist, und eine solche Länge hat, daß beim Absenken der Löteinriohtung 14 der Träger 72 durch den Stift in die Höhe gedrückt wird, indem sich die Platte 63 um den Zylinder 60 nach oben dreht. Dadurch wird das Führungsrohr 76 aus dem Bereioh des Reinigungskopfes 80 weggeschwenkt. Durch Inbetriebnahme des Motors 86 bewegt sich der Reinigungskopf 80 zur Lötkolbenspitze 67 hoch und dreht sich in seiner oberen Endlage um letztere. Dadurch werden überflüssiges Zinn und Flußmittelreste abgestreiftl Nach erfolgter Reinigung wird die Drehrichtung des Motors 86 umgekehrt und der Reinigungskopf abgesenkt, bis der Mikroschalter 87 den Motor 86 ausschaltet. Der Hubmagnet 35 wird wieder entregt, und der automatische Lötvorgang wird fortgesetzt indem die Löteinriohtung 14 aus der "Reinigungsposition" ausgeschwenkt und zur nächsten Lötstelle hingeschwenkt wird. Die zum Lötbetrieb erforderlichen Mindest-Anzeigen und Bedienungselemente sind vorzugsweise direkt verdrahtet und gegebenenfalls auf der Arbeitsfläche 41 montiert.
In Figur 6 ist ein Blockschaltbild für die Einzelsteuerung eines Positioniergerätes dargestellt, welche im Steuergerät 5 enthalten und für Löteinriohtungen vorgesehen bzw. optimiert ist. Zur Eingabe von Daten ist ein Terminal 88 vorgesehen, welches über eine serielle Schnittstelle (RS232-C oder 2OmA Stromschleife mit 110-19200Bd) 89 und über einen Adressen-Datenbus 90 mit einer Ein-Aus-
•Γ .16 -^ .. ..
• a · a 'mn «a a. ι « *··· . */T > a a a a a
gabeeinheit 91 verbunden ist. Ein Kassettengerät 92, welches zur Aufzeichnung der Arbeitsdaten dient, ';f ist über ein Kassettenreoorder-Interfaoe 93 eben-
r'' falls an den Adress-Datenbus 90 angeschlossen. Über
,;< das Terminal 88 wird die Steuerung während der Pro-;
1 grammierung der Lötdaten, sowie das Laden und
; Korrigieren der Anwendungsdaten durchgeführt.
I Ein Arbeitsspeicher 94 enthält Akku-gepufferte Be-
I reiche, wo wichtige Parameter bei Netzausfall er-
I halten werden können. Ein Programmspeicher 95
I und eine Zentraleinheit (GPU) 96 sind ebenfalls
I an den Adress-Datenbus 90 angeschlossen. An den
Ausgang der Ein-Ausgabeeinheit ist eine Einheit 97 angeschlossen, welche Lei st ung's stufen, Motoran-
I Steuerungen, Lötkolbenheizung, Antriebssteuerung
k für Zinntransportmotor und Reinigungsmotor etc.
I umfasst, und mit den entsprechenden Einrichtungen
ft am Positioniergerät 98 verbunden ist. Eine weitere
I Einheit 99 dient zur Positionserfassung bei Ver-
/S ■ wendung von Gleichstrommotoren für die Motoreö und
Jt 21 bzw. 4-0, indem sie die Signale der Geber (Winkel-
I; kodierer) vom Positioniergerät 98 zur Ein-Ausgabe-
I einheit 91 leitet. Letztlich umfaßt eine weitere
i1 Einheit 100 die Bedienungs-Steuer- und Anzeige-
ίί elemente, und leitet die entsprechenden Signale von
I der Ein-Ausgabeeinheit 91 zum Positionsgerät 98 hin'
I und zurück. Für den eventuellen Anschluß an eine
f. zentrale Recheneinheit 101 ist eine weitere Schnitt-
? stelle (IEEE488) 102 an den Adress-Datenbus 90 an-
ί geschlossen, wobei in diesem Fall auch das Terminal
.!' 88 mit der zentralen Recheneinheit 101 verbunden ist a ι
Figur 7 zeigt ein Blockschaltbild einer Mehrfachsteuerung für den gleichzeitigen Betrieb mehrerer
I?
— 17 - S ~7
Steuergeräte 5a bis 5n. Der zentrale Rechner 101
übernimmt hiebei die Steuerung mehrerer Steuergeräte Sj 5a bis 5n, wobei als zentraler Reohner 101 ein ψ
Mikrocomputer verwendet werden kann. Der zentrale }l
Rechner 101 ist mit einem Terminal 103 und einem |
Massenspeicher 104 zum gegenseitigen Datenaustausch ι
verbunden. Der Massenspeioher 104 kann als Kassette,
Floppy-Disk, oder Magnetblasenspeicher ausgebildet f
sein. Der zentrale Rechner 101 ist über die bereits
erwähnten Schnittstellen (serielles Interface RS232
oder 20mA, IEEE488) 89,102 mit den einzelnen Siaiergeräten 5a bis 5n verbunden.
Es versteht sich, daß das als Ausführungsbeispiel Φ
angeführte Poätioniergerät für automatische Lötung f
auch für andere Aufgaben verwendet werden kann und S
nicht auf Lötung beschränkt ist. Anstelle der Lot- ;;
einrichtung 14 können beispielsweise Tastköpfe für f. Prüfungszwecke eingesetzt werden. Pur die Anwendung
als Zeichengerät kann anstelle der Löteinrichtung 14 ;■
ein Schreibstift vorgesehen sein. Auch für mechanische ·
Arbeiten wie Fräse, Bohren Bestücken usw. können ent- |
sprechende Vorrichtungen anstelle der Löteinriohtung ;·: 14 am Positioniergerät befestigt werden.
Zusammenfassung:
gerät zum automatischen Positionieren von Einrichtungen, wie Lot-, Bearbeitungs-, Prüf-, Zeicheneinrichtungen od.dgl, auf einer im wesentlichen ebenen Arbeitsfläche
Ein Gerät zum automatischen Positionieren von Einrichtungen, wie Löt-, Bearbeitungs-, Prüf-, Zeicheneinrichtungen od.dgl. besteht aus zwei gelenkig verbundenen ersten und zweiten Armen (10, 12), welche motorisch zueinander verdrehbar sind. Die Motore (6, 21, 40) sind mit Gebereinrichtungen (nicht dargestellt) versehen, welche die winkelmäßige Position der Arme als Signale an ein Steuergerät (5) abgeben, das die Motore steuert. Der erste Arm (10) ist um eine erste Achse (9) drehbar gelagert, welche senkrecht zur Arbeitsfläche (41) steht. Am Ende des zweiten Armes (12) ist die zu positionierende Einrichtung (14) angeordnet. Die erste Achse (9) wird über ein Getriebe (7, 8) von einem ersten Motor (6) angetrieben. Die Verbindung des ersten Armes (10) mit dem zweiten Arm (12) erfolgt über die zweite Achse (11), welche eine Feder (13) trägt, die die beiden Arme (11, 12) aneinanderdrückt. Ein zweiter Motor (21) ist in Verlängerung der ersten Achse (9) vorgesehen, wobei ein Seil (20) um die Welle des zweiten Motors (21) gewickelt ist, dessen Anfang fest mit der Welle des zweiten Motors (21) verbunden ist, und dessen Ende an einem Bolzen (19) am Ende des zweiten Armes befestigt ist. Durch die gesteuerte Betätigung der Motore (6, 21) kann die zu positionierende Ein-
• •—•22—.. .. ., , r£_
riohtung (14) zu jedem Punkt der Arbeitsfläche (41) gebracht werden. Alternativ kann die zweite Achse (11) über einen dritten Motor (40) und ein Getriebe (38, 39) angetrieben werden, wobei dann der zweite Motor (21), das Seil (20), der Bolzen (19) und die Feder (13) entfallen. (Figur 1)
• · t I I I t IMI

Claims (8)

Schutzansprüche;
1. Gerät zum automatischen Positionieren von Einrichtungen, wie Lot-, Hfearbeitungs-, Prüf-, Zeicneneinrichtungen od.dgl. auf einer im wesentlichen ebenen Arbeitsfläche, bestehend aus gelenkig verbundenen Armen, welche über Motore mit Getriebe zueinander verdrehbar sind, sowie mit Gebereinrichtungen, welche Signale entsprechend der winkelmäßigen Position der Arme an ein Steuergerät für die Steuerung der Motore abgeben, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende eines ersten Armes (10) in an sich bekannter Weise um eine erste Achse (9) drehbar gelagert ist, welche senkrecht zur Arbeitsfläche (41) steht, und am anderen Ende des ersten Armes eine zweite Achse (11) vorgesehen ist, welche senkrecht zur Arbeitsfläche steht, und ein Ende eines zweiten Armes (12) um die zweite Achse drehbar gelagert ist, an dessen anderem Ende die jeweils zu positionierende Einrichtung (14) angeordnet ist, wobei am zweiten Arm sowie auf der Arbeitsfläche (41) eine Kontrolleinrichtung (37,45) zur positionsmäßigen Justierung des Gerätes vorgesehen ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Motor (6) in an sich bekannter Weise über ein Getriebe (7,8) die erste Achse (9) antreibt, und eine Feder (13) bei der zweiten Achse (11) angeordnet ist, welche die beiden Arme (10,12) auseinanderdrückt, sodaß die Arme im entspannten Zustand der Feder zumindest einen stumpfen Winkel bilden, sowie mit einem zweiten Motor (21), welcher in Verlängerung der ersten Achse auf dem ersten Arm befestigt ist, wobei ein
Seil (20) um die Welle des zweiten Motors (21) gewickelt ist, dessen
fest Anfang/mit der Welle des zweiten Motors verbunden ist, und dessen Ende an einem senkrecht zur Arbeitsfläche stehenden Bolzen (19) befestigt ist, welcher am Ende des zweiten Armes in der Nähe der zu positionierenden Einrichtung drehbar gelagert ist.
3. Gerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (13) als Schraubenfeder auf der zweiten Achse (11) ausgebildet
ist, deren Ende die beiden Anne (10,12) auseinanderdrücken.
4. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle des zweiten Motors (21) als Gewinde ausgebildet ist, wobei das Seil (20) in den Rillen des Gewindes aufgewickelt ist.
5. Gerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Motor (40) am ersten Arm in der Nähe der zweiten Achse (11) angeordnet ist und über ein zweites Getriebe (38,39) die zweite Achse (11) antreibt.
6. Gerät nach den Ansprüchen 1,2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Motore (6,21,40) als Schrittmotor ausgebildet sind, welche gleichzeitig als Gebereinrichtungsndienen.
7. Gerät nach den Ansprüchen 1,2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Motore (6,21,40) als GleichstrommoiDre ausgebildet sind, wobei an deren Wellen in an sich bekannter Weise Winkelcodierer angebracht sind, welche als Gebereinrichtung dienen.
8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrolleinrichtung einen ersten Teil (37) umfaßt, welcher auf der Unterseite des zweiten Armes (12) angeordnet und mit einer Infrarot-Leuchtdiode samt einer Optik versehen ist, zur Projektion des Infrarotlichtes auf einen zweiten Teil (45) der Positioniereinrichtung, welcher auf der Arbeitsfläche (41) angeordnet und mit einer Vierquadranten-Infrarotphotodiode versehen ist, wobei der Mittelpunkt der Vierquadranten-Infrarotphotodiode genau am Referenzpunkt (46) auf der Arbeitsfläche (41) zur positionsmäßigen Justierung des Gerätes angeordnet ist.
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