ITUB20155891A1 - Dispositivo di supporto automatico per il sostegno di circuiti stampati durante il montaggio di componenti elettronici - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un dispositivo per supportare i circuiti stampati durante il montaggio di componenti elettronici con l'utilizzo di macchine di posizionamento automatiche.

Nel settore dell'elettronica sono sempre più diffusi i processi di assemblaggio automatici, nei quali vengono utilizzati componenti elettronici noti come SMD (dall'inglese Surface-Mount Device). Nelle posizioni destinate a ricevere i componenti SMD i circuiti stampati presentano speciali contatti in rame rivestiti con oro, argento o leghe di stagno e senza i fori tipicamente presenti sui circuiti stampati. Sui contatti viene applicata, ad esempio per serigrafia, una speciale pasta di saldatura, dopodiché i circuiti procedono verso macchine posizionatrici a controllo numerico note come “ pick and place machines", nelle quali vengono posizionati su speciali nastri trasportatori. I componenti SMD che devono essere assemblati sono generalmente prelevati da uno o più magazzini mediante bracci robotizzati provvisti di appositi dispositivi di prelievo e posizionamento e quindi posizionati sui circuiti secondo quanto previsto nel programma caricato nel sistema di controllo.

il bloccaggio dei componenti SMD in posizione avviene facendo fondere la pasta di saldatura, operazione generalmente eseguita in in un forno.

I componenti SMD possono essere posizionati su entrambi i lati del circuito stampato, in questo caso il secondo lato viene montato e saldato dopo che il primo lato ha subito tutto il processo di montaggio compresa la saldatura. I circuiti che presentano i componenti su entrambi i lati vengono chiamati “circuiti doppia faccia”.

Durante il deposito il componente impatta sul circuito con una forza variabile che può dipendere ad esempio dalla velocità e dalle quote di discesa programmate del dispositivo di posizionamento. Eventuali spostamenti o sobbalzi del circuito stampato durante il deposito comprometterebbero la precisione dei montaggio, per questo il circuito stampato deve risultare bloccato e ben supportato per evitare movimenti traslatori e verticali.

Nelle macchine posizionatrici più economiche il circuito stampato può essere appoggiato manualmente su un piano e bloccato con diverse tipologie di riscontri ma normalmente le macchine posizionatrici sono dotate di speciali nastri trasportatori che portano il circuito stampato automaticamente nel campo di deposito.

I circuiti stampati sono generalmente rettangolari e per consentirne il trasporto due loro bordi paralleli vengono appoggiati su una coppia di nastri trasportatori, tali nastri conducono per trascinamento il circuito stampato all'interno del campo di deposito dove giunti in posizione vengono bloccati con spine o lame che premono in prossimità degli stessi bordi utilizzati per il trasporto e sostenuti nella parte centrale inferiore con appositi supporti.

Tali supporti generalmente sono disposti su un unico piano metallico mobile grande quanto il campo di deposito che alzandosi porta i supporti stessi alla quota programmata corrispondente al contatto con la faccia inferiore della scheda.

II numero dì tali supporti dipende dalla grandezza e dallo spessore del circuito stampato, per circuiti molto piccoli e spessi il sostegno centrale potrebbe non essere necessario mentre in altri casi si possono contare diversi supporti.

Tali supporti hanno generalmente un<*>altezza regolabile manualmente. ;;Uno dei problemi di questi tipi di supporti è che la regolazione e il posizionamento risultano operazioni laboriose che limitano la velocità con la quale si passa da una serie all'altra. Nei caso di un circuito doppia faccia è preferibile evitare che il supporto cada in corrispondenza di un componente ma spesso la presenza dei componenti rende difficile trovare uno spazio libero sul quale fare appoggiare il supporto e nel caso si decida di far appoggiare il supporto su un componente la regolazione di questi si complica ulteriormente in quanto deve tenere conto dell'altezza dei componenti stessi. ;Inoltre la quota di regolazione, per garantire l'appoggio, può variare anche a seconda del grado di planarità del circuito stampato. ;Infatti i circuiti stampati, anche della solita serie, possono presentare non planarità diverse tra loro, fissando cioè un verso di osservazione alcuni possono avere bombature verso il basso altri verso l’alto. Non è possibile quindi avere una unica regolazione valida per tutti i circuiti di una stessa serie. Le bombature verso il basso sono recuperate dalla spinta dei supporti, mentre in presenza di una bombatura verso l'alto il supporto non tocca il circuito. ;Alcune macchine pick and place sono dotate di un sensore montato sui dispositivo di prelievo e deposito che prima dell'Inizio del montaggio misura la bombatura del circuito stampato e ne tiene conto durante il deposito del componente modificando la quota di discesa. Nonostante la correzione della corsa l'impatto del deposito tenderà comunque a scuotere il circuito stampato in quanto non ben supportato. ;;Scopo della presente invenzione è pertanto quello di fornire un dispositivo in grado di risolvere le diverse problematiche legate al sostegno dei circuiti stampati durante il montaggio. ;Il dispositivo oggetto dell'invenzione è in grado di ben supportare il circuito stampato e di misurarne eventuali deformazioni consentendo inoltre di verificare che durante il montaggio la testa di posizionamento non eserciti forze anomale sui componenti. ;;Un'idea di soluzione al problema tecnico descritto è di disporre di numerosi dispositivi di supporto la cui altezza varia in maniera automatica ed indipendente in modo da compensare la mancanza di planarità dei circuito e l'eventuale presenza di componenti presenti sulla faccia inferiore. ;Un vantaggio offerto da tali dispositivi consiste nel fatto che sono caratterizzati da dimensioni molto contenute rispetto alla scheda e dalla possibilità di un installazione rapida ed indipendente tra di loro. ;Un altro vantaggio offerto dal dispositivo secondo l'invenzione è che il terminale che tocca la parte inferiore del circuito stampato da sostenere appoggia su una cella di carico che rileva il contatto con il circuito stesso determinando l'arresto della salita dei dispositivo. ;Altro vantaggio è che nel caso il contatto con la scheda avvenga direttamente sulla faccia inferiore del circuito o anche su un componente di cui sia nota l'altezza il dispositivo è in grado di misurare eventuali deformazioni del circuito stampato e quindi segnalare alla testa di posizionamento la quota corretta di deposito. ;Questi dispositivi di sostegno posti sotto il circuito stampato, essendo dotati di cella di carico, possono misurare le forze di deposito esercitate dalle teste posizionatrici di componenti durante le fasi del montaggio e di conseguenza segnalare eventuali forze di deposito eccessive dovute ad esempio da errori di programmazione o guasti meccanici. ;Inoltre il terminale che entra in contatto con la parte inferiore della scheda della scheda è costituito da un elemento mobile calamitato che può essere depositato dalla macchina stessa nel punto preciso dove si vuole che la scheda sia sostenuta. ;;Ulteriori vantaggi e caratteristiche del dispositivo di supporto secondo la presente invenzione risulteranno evidenti agli esperti del ramo dalla seguente descrizione dettagliata e non limitativa di una sua forma rea lizzai iva con riferimento agli annessi disegni in cui: ;*la figura 1 mostra una vista frontale del dispositivo secondo una forma realizzati va dell'invenzione.

■ la figura 2 mostra una sezione longitudinale del dispositivo di figura t • la figura 3 mostra una vista d'assieme di alcuni dispositivi

Facendo riferimento alle figure 1, 2 e 3, il dispositivo di supporto comprende un motoriduttore 3 al cui albero d’uscita è col legata una vite senza fine 4 la cui rotazione consente lo spostamento della boccola 5. La spina 5b impedisce la rotazione della boccola 5 obbligandola a salire o scendere a seconda del verso di rotazione del motoriduttore.

Il meccanismo sin qui descritto è contenuto nel corpo cilindrico 1 alla cui estremità inferiore è montato un magnete 10 che permette una rapida installazione del dispositivo su una superficie metallica.

All’estremità della boccola 5 inoltre è montata la cella di carico 7 su tale cella è montato il supporto metallico 8 sul quale viene appoggiato il terminale 6 calamitato.

Il dispositivo dispone inoltre di un encoder 9 di alta precisione solidale alla boccola 5 che leggendo lo spostamento della riga solidale al corpo cilindrico 1 consente di misurare con precisione lo spostamento lineare del dispositivo.

In una particolare condizione di funzionamento un certo numero di dispositivi di supporto automatico vengono appoggiati su un piano metallico sottostante la zona di deposito in posizioni precedentemente individuate che con approssimazione corrispondono ai punti in cui si vuole sostenere la scheda. La macchina utilizzando il dispositivo di deposito preleva i terminali calamitati da un apposito contenitore e li deposita con precisione sull'apposito supporto 8 situato sopra la cella di carico, questo garantisce che il terminale 6 possa appoggiare nel punto desiderato ad esempio in un piccolo spazio che si trova tra i componenti montati sulla faccia inferiore della scheda o su un componente in particolare. Dopo il posizionamento automatico dei terminali i dispositivi, comandati da un apposita scheda di controllo, si abbassano per consentire l'arrivo del circuito stampato. Quando il circuito stampato 11 arriva in corrispondenza della zona di deposito viene bloccato sui bordi dopodiché t dispositivi di supporto automatici, iniziano a salire sino ad arrivare a contatto della faccia inferiore del circuito stampato 11 o dei componenti eventualmente presenti.

Quando tutti i dispositivi sono saliti il circuito stampato 11 risulta ben supportato e nel caso il contatto avvenga direttamente sulla faccia inferiore o anche su un componente di cui sia nota l'altezza, il dispositivo è in grado di misurare eventuali deformazioni del circuito stampato e quindi segnalare alia testa di posizionamento la quota corretta di deposito.

I dispositivi sono per questo dotati di encoder di alta precisione 9 che permettono un accostamento ideale dei terminali e la ricerca della quota precisa di contatto.

Durante il montaggio le celle di carico 7 poste sotto ai terminali 6 che appoggiano sul fondo del circuito stampatoli misurano le forze trasmesse al circuito stesso dalla testa di posizionamento. Questo consente di rilevare i casi in cui i componenti sono sottoposti a carichi eccessivi.

Alla fine della fase di montaggio ì dispositivi automatici scendono consentendo a! circuito stampato di poter essere sbloccata e trasportata verso l’uscita della macchina.

Le forme realizzative dell'invenzione qui descritte costituiscono solo esempi suscettibili di numerose varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di supporto automatico per il sostegno di circuiti stampati durante ii montaggio di componenti elettronici con l'utilizzo di macchine di posizionamento automatiche, con regolazione automatica dell'altezza, costituito di un motoriduttore 3 controllato da un encoder di aita precisione 9 che tramite una vite senza fine 4 sposta linearmente la cella di carico 7 dotata di supporto 8 sul quale appoggia il terminale calamitato 6.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente costituito da un corpo cilindrico 1 di dimensioni molto contenute rispetto al circuito stampato alla cui estremità inferiore è montato un magnete 10 per una rapida installazione su una apposita superficie metallica.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione uno in cui la macchina di posizionamento, utilizzando il dispositivo di prelievo e deposito preleva il terminale calamitato 6 da un apposito contenitore e lo deposita con precisione sull'apposito supporto 8 situato sopra la cella di carico, garantendo che il terminale 6 possa appoggiare nel punto desiderato.
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione uno che utilizzando l'encoder di alta precisione 9 è in grado di misurare eventuali deformazioni del circuito stampato e quindi segnalare a! dispositivo di deposito la quota corretta di deposito.
5. 5. Dispositivo secondo la rivendicazione uno in cui la cella di carico posta sotto la scheda misura la forza di deposito esercitata sulla scheda dal dispositivo di deposito durante le fasi dei montaggio, rilevando i casi in cui il componente depositato è sottoposto a carichi eccessivi.