DE2751651A1 - Optical projection system for printed circuit board - uses laser and pivotable mirrors to aid insertion of components - Google Patents

Abstract

The optical projection system, for aiding the insertion of components into printed circuit boards, projects light from a laser onto wanted positions on the board. The optical system has two mirrors or lenses (8, 9) pivoting about two orthogonal axes. One of the mirrors or lenses oscillates about a settable zero point. Any point on the board can be illuminated simply by setting the angles of the mirrors or lenses there is no need for a transparency template.

Description

Beschreibung description

Vorrichtung zum Bestücken von gedruckten Schaltungen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestücken von gedruckten Schaltungen mit einer Lichtquelle und optischen Mitteln zur Projektion eines von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahles auf eine gewünschte Stelle der gedruckten Schaltung. Apparatus for mounting printed circuit boards The invention relates to a device for populating printed circuits with a light source and optical means for projecting a light beam emanating from the light source to a desired location on the printed circuit.

Bei der Bestückung von gedruckten Schaltungen mit Schaltelementen müssen die damit beschäftigten Personen die Schaltelemente an genau vorbestimmte Stellen der gedruckten Schaltung aufbringen. Um diese Arbeit zu erleichtern und um Fehler bei der Bestückung zu vermeiden, ist es bekannt, die Stellen, an denen die Bauelemente aufgesetzt werden sollen, durch Lichtsignale zu markieren.When equipping printed circuits with switching elements the people involved in it have to adjust the switching elements to precisely predetermined ones Apply places of the printed circuit. To make this work easier and in order to avoid errors in the assembly, it is known the places where the components are to be placed on by marking them with light signals.

Bei einer bekannten Vorrichtung werden dazu Diapositive oder Filme in die Ebene der gedruckten Schaltung projiziert, auf denen Linien, Kreise, Punkte oder andere geometrische Figuren als Bestückungshilfe aufgezeichnet sind. Diese bekannten Vorrichtungen haben den Nachteil, dass für jede Snderung ein neues Diapositiv oder ein neuer Film angefertigt werden muss, so dass bei diesem optischen ßlarkierungsverfahren praktisch keine Abwandlungen möglich sind.In a known device, slides or films are used for this purpose projected into the plane of the printed circuit, on which lines, circles, dots or other geometrical figures are recorded as a placement aid. These known devices have the disadvantage that a new slide for each change or a new film has to be made, so that this optical marking process practically no modifications are possible.

Es ist weiterhin bereits bekannt, einen von einer Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahl mit hilfe von Linsen an einen bestimmen Punkt der zu bestückenden Leiterplatte zu lenken.It is also already known to have a light emitted by a light source Determine the light beam with the help of lenses Point of too to direct assembling printed circuit board.

Allerdings kann mit diesem Verfahren nur eine punktförmige Llarkierung auf der Leiterplatte erzeugt werden. Zum ordnungsgemässen Bestücken der Leiterplatte ist es jedoch in vielen Fällen wünschenswert, linienförmige Markierungen zu erzeugen, beispielsweise um die Orientierung eines Bauelementes oder dessen Polung deutlich zu machen.However, this method can only be used for punctiform marking can be generated on the circuit board. For correct assembly of the circuit board however, in many cases it is desirable to produce line-shaped markings, for example about the orientation of a component or its polarity close.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Bestücken von gedruckten Schaltungen zu schaffen, mit welcher Lichtmarkierungen beliebiger geometrischer Form auf der Leiterplatte erzeugbar sind, ohne dass dazu vorgefertigte Diapositive, Filme oder dergleichen notwendig sind.The invention is based on the object of a device for loading of printed circuits to create any light markings with any geometric shape can be generated on the circuit board without having to be prefabricated for this purpose Slides, films or the like are necessary.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Mittel zwei um senkrecht aufeinanderstehende Achsen verschwenkbare Elemente umfassen, von denen wenigstens eines um eine einstellbare Nullage oszilliert.In the case of a device, this object is described at the outset Art according to the invention characterized in that the optical means are two to perpendicular superimposed axes comprise pivotable elements, of which at least one oscillates around an adjustable zero position.

Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die verschwenkbaren Elemente Spiegel oder Linsen sein.According to an advantageous embodiment of the invention, the pivotable elements be mirrors or lenses.

Mit dieser Vorrichtung kann durch Verdrehen der optischen Elemente der Lichtstrahl an jeden beliebigen Punkt der Leiterplatte gelenkt werden. Durch Oszillation eines der beiden optischen Elemente wird der Lichtpunkt in einen Licht strich auseinandergezogen; lässt man beide optischen Elemente oszillieren, dann kann man je nach Phasenlage und Frequenz der optischen Elemente Linien der verschiedensten Formen erzeugen, beispielsweise Rechtecke, Kreise, Ellipsen etc. Gunstig ist es, wenn die Lichtquelle ein Laser ist.This device can be used by rotating the optical elements the light beam can be directed to any point on the circuit board. By Oscillation of one of the two optical elements turns the point of light into a light stroked apart; if both optical elements are allowed to oscillate, then Depending on the phase position and frequency of the optical elements, lines of the most varied Create shapes such as rectangles, circles, ellipses, etc. Cheap it is when the light source is a laser.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen: Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer zu bestückenden Leiterplatte mit optischen Markierungen; Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer Bestückungsvorrichtung für gedruckte Schaltungen; Fig. 3 eine vergrösserte, teilweise geschnittene Ansicht des Ausschnittes A der Fig. 2; Fig. 4 eine Scllnittansicht längs Linie 4-4 in Fig. 3 und Fig. 5 eine Schnittansicht längs Linie 5-5 in Fig. 3.The following description of preferred embodiments of the invention serves for a more detailed explanation in connection with the drawing. They show: Fig. 1 shows a section from a printed circuit board to be fitted with optical markings; Fig. 2 is a schematic side view of a placement device for printed Circuits; 3 shows an enlarged, partially sectioned view of the detail A of Figure 2; FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-4 in FIG. 3 and FIG Sectional view along line 5-5 in FIG. 3.

Die in Fig. 2 schematisch dargestellte Bestückungsvorrichtung umfasst ein Untergestell 1 mit einer schräg gestellten Arbeitsfläche 2, auf welcher die zu bestückende gedruckte Schaltung 3 aufgelegt ist. An einer an der Arbeitsfläche 2 befestigten Stütze 4 ist oberhalb der Arbeitsfläche 2 ein im wesentlichen parallel zur Arbeitsfläche 2 verlaufender Arm 5 angeordnet, in dessen Innerem eine Vorrichtung zur Erzeugung optischer Markierungen auf der gedruckten Schaltung 3 angeordnet ist.The equipping device shown schematically in FIG. 2 comprises an underframe 1 with an inclined work surface 2 on which the to be populated printed circuit 3 is placed. On one at the work surface 2 fixed support 4 is above the work surface 2 a substantially parallel Arranged to the work surface 2 extending arm 5, inside a device is arranged on the printed circuit 3 for producing optical markings.

Der Aufbau dieser Vorrichtung wird im folgenden anhand der Fig. 3 bis 5 beschrieben. Als Lichtquelle ist ein Laser 6 beliebiger Bauart vorgesehen. Der von diesem Laser 6 ausgesandte Lichtstrahl 7 fällt zunächst auf einen ersten Spiegel 8, wird von diesem auf einen zweiten Spiegel 9 umgelenkt, der ihn schliesslich durch eine oeffnung 10 an der Unterseite des Armes 5 auf die gedruckte Schaltung 3 richtet. Die Spiegel 8 und 9 sind an den Wellen 11 bzw. 12 einer hochempfindlichen Spulenanordnung 13 bzw. 14 befestigt, die beispielsweise nach Art eines Drehspulmessinstruments aufgebaut sein können. Beim Anlegen einer Spannung an die Spulenanordnungen werden deren Wellen verdreht.The structure of this device is shown below with reference to Fig. 3 to 5 described. A laser 6 of any type is provided as the light source. The light beam 7 emitted by this laser 6 initially falls on a first one Mirror 8, is deflected by this to a second mirror 9, which finally through an opening 10 on the underside of the arm 5 on the printed circuit 3 sets up. The mirrors 8 and 9 are on the shafts 11 and 12 of a highly sensitive Coil arrangement 13 or 14 attached, for example in the manner of a moving coil measuring instrument can be constructed. When a voltage is applied to the coil assemblies whose waves twisted.

Die Wellen 11 und 12 der beiden Spulenanordnungen 13 und 14 sind senkrecht zueinander angeordnet, so dass der Lichtstrahl 7 beim Verdrehen der Spiegel 8 und 9 auf der zu bestückenden Schaltung 3 in senkrecht zueinanderstehenden Richtungen verschoben wird.The shafts 11 and 12 of the two coil assemblies 13 and 14 are perpendicular arranged to each other, so that the light beam 7 when rotating the mirror 8 and 9 on the circuit 3 to be assembled in perpendicular directions is moved.

Beim Anlegen einer Gleichspannung an die Spulenanordnungen 13 und 14 werden die Wellen 11 und 12 um einen bestimmten Winkel verdreht. Dadurch ist es möglich, den Lichtstrahl 7 an eine bestimmte Stelle der Schaltung 3 zu richten. Wenn man zusätzlich zu der Gleichspannung eine Wechselspannung an eine der beiden Spulenanordnungen anlegt, dann oszilliert der entsprechende Spiegel um die Drehachse. Dadurch durchläuft der Lichtstrahl auf der Schaltung 3 eine gerade Linie, so dass eine linienförmige optische Markierung auf dieser Schaltung 3 entsteht. Je nachdem, ob dabei der erste Spiegel 8 oder der zweite Spiegel 9 die oszillierende Bewegung ausführt, entsteht auf der Schaltung eine waagerechte oder eine senkrechte optische Markierung 15 bzw. 16, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.When applying a DC voltage to the coil assemblies 13 and 14, the shafts 11 and 12 are rotated through a certain angle. This is it is possible to direct the light beam 7 to a specific point on the circuit 3. If, in addition to the direct voltage, an alternating voltage is applied to one of the two Applies coil arrangements, then the corresponding mirror oscillates around the axis of rotation. As a result, the light beam on the circuit 3 runs through a straight line, so that a linear optical marking is created on this circuit 3. Depending on, whether the first mirror 8 or the second mirror 9 is the oscillating movement executes, a horizontal or a vertical optical is created on the circuit mark 15 and 16, as shown in FIG.

Es ist auch möglich, die beiden Spiegel sukzessive zu verdrehen, so dass der Lichtstrahl zunächst in waagerechter und anschliessend in senkrechter Richtung abgelenkt wird. Auf diese Weise ist die Erzeugung rechteckiger, L-förmiger oder U-förmiger Markierungen 17 bzw. 18 möglich (Fig. 1). Wenn man beide Spiegel gleichzeitig rotieren lässt, erhält man eine Uberlagerung der waagerechten und der senkrechten Bewegung des Lichtstrahles; bei geeigneter Phasenlage und Frequenz der Spiegelbewegungen lassen sich damit Kreise, Ellipsen und ähnliche Figuren erzeugen.It is also possible to turn the two mirrors successively, like this that the light beam first in a horizontal and then in a vertical direction is distracted. This way the creation is rectangular, L-shaped or U-shaped markings 17 or 18 possible (Fig. 1). If you have both mirrors at the same time rotates, one obtains a superposition of the horizontal and the vertical Movement of the light beam; with suitable phase position and frequency of the mirror movements circles, ellipses and similar figures can be created with it.

Welche Figur auf der gedruckten Schaltung 3 abgebildet wird, hängt ausschliesslich von der Spannung ab, die an die eine und/ oder die andere Spulenanordnung gelegt wird.Which figure is shown on the printed circuit 3 depends depends exclusively on the voltage applied to one and / or the other coil arrangement is placed.

Da der Abstand zwiscl1en den Spiegeln einerseits und der gedruckten Schaltung andererseits relativ gross ist, genügen zur Erzeugung ausgedehnter optischer Harkierungen auf der Schaltung kleine Winkelausschlage der Spiegel. Dadurch wird es möglich, diese mit relativ hoher Frequenz abzulenken, so dass man auf der Schaltungsfläche nicht den optischen Eindruck eines wandernden Lichtpunktes, sondern einer linienförmigen, optischen Markierung erhält. Die Spiegel können dank der Verwendung eines Lasers als Lichtquelle sehr klein ausgeführt sein, so dass auch die bewegte Masse sehr gering ist. Dies führt zu einer geringen Trägheit der Spulenanordnungen, die daher sehr schnell auf die angelegten, veränderS en Spannungen reagieren können.Since the distance between the mirrors on the one hand and the printed one Circuit, on the other hand, is relatively large, suffice to generate extensive optical Markings on the circuit, small angular deflections of the mirror. This will it possible to deflect this with a relatively high frequency, so that one is on the circuit surface not the optical impression of a moving point of light, but a linear, optical marking. The mirrors can thanks to the use of a laser be designed as a light source very small, so that the moving mass is very is low. This leads to a low inertia of the coil arrangements, which therefore can react very quickly to the applied, changing tensions.

Claims (4)

P a t e n t a n 5 p r ü c h e rz Vorrichtung zum Bestücken von gedruckten Schaltungen mit einer Lichtquelle und optischen Mitteln zur Projektion eines von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahles auf eine gewünschte Stelle der gedruckten Schaltung, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Mittel zwei um senkrecht aufeinanderstehende Achsen verschwenkbare Elemente (8,9) umfassen, von denen wenigstens eines um eine einstellbare Nullage oszilliert. P a t e n t a n 5 p r ü c h e rz Device for assembling printed Circuits with a light source and optical means for projecting one of the light source emanating light beam to a desired location of the printed Circuit, characterized in that the optical means are two mutually perpendicular Axes pivotable elements (8,9) comprise, of which at least one about a adjustable zero position oscillates. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verschwenkbaren Elemente Spiegel (8,9) sind. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the pivotable elements are mirrors (8,9). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verschwenkbaren Elemente Linsen sind. 3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the pivotable elements are lenses. 4. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle ein Laser (6) ist. 4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the light source is a laser (6).