DE3143941C2 - Vorrichtung für eine Bauteile-Bestückungsmaschine zur Zuführung von gepolten, elektronischen Bauteilen - Google Patents

Abstract

Moderne automatische Bestückungsmaschinen für unbedrahtete, elektronische Bauteile sollen auch in der Lage sein, gepolte Bauteile wie Dioden und Tantalkondensatoren in Chip-Form als Schüttgut zu verarbeiten. Um eine einwandfrei funktionierende Verarbeitung sicherzustellen, ist eine Orientierung dieser Bauteile erforderlich. Die Lösung sieht eine derart ausgebildete Vorrichtung vor, daß jedes Bauteil auf einer elektromagnetisch in drei Richtungen kippbaren Auflage zu liegen kommt und dabei durch Kontakt mit zwei Elektroden, die mit einer Prüf- und Steuereinheit in Verbindung stehen, abgetastet und geprüft wird. Ausgänge der Steuereinheit aktivieren einen von drei Elektromagneten je nach Püfergebnis und lassen das Bauteil entweder mittels herzförmig verbundener Kanäle, Schläuche oder Rohre mit der richtigen Orientierung weitergleiten oder in den Ausschuß gelangen. Eine alternative Vorrichtung kommt mit zwei Elektromagneten aus, die eine das Bauteil nach der Prüfung tragende Platte je nach Prüfungsergebnis steuern und so für den Weitertransport über die Weiche sorgen. Zu der Vorrichtung gehört ein Anschlußstück an der Bestückungseinheit, in welches die herzförmige Weiche einmündet, das so ausgebildet ist, daß das Bauteil einem Aufnahmeloch auf der Aufnahme ordnungsgemäß zugeführt wird.

Description

A. An einem üblichen Schüttgutbehälter ist ein zumindest an seinem unteren Ende mit rechtekkigem, der Form der Bauteile entsprechendem Querschnitt versehender Schacht oder ein entsprechendes Rohr (1,30) vorgesehen;

B. An den Schmalseiten des Schachts bzw. des Rohrs (1, 30) sind Meßelektroden (3, 4, 32, 33) eingebaut, die nacheinander jedes Bauteil (2,31) an seinen Elektroden berühren und dabei elektrisch abtasten;

C Diese Meßelektroden (3,4.32,33) sind mit einer elektrischen Prüf- und Steuereinheit verbunden, die mindestens zwei Ausgänge aufweist, an denen sie in Abhängigkeit vom Ergebnis der Prüfung Ausgangssignale bereitstellt;

D. Am Ausgang des Schachts oder Rohrs (1,30) ist eine in mehrere Schräglagen schwenkbare Auflageplatte (7, 35) angeordnet, auf deren Auflagefläche das Bauteil (2, 31) in der jo Meßstellung liegt oder auf die es nach der Messung fällt und die dessen Weiterfallen verhindert, solange sie sich in der Ruhestellung befindet;

E. Die Auflageplatte (7, 35) oder damit verbünde- a ne Teile sind als Anker > ,10) von feststehenden Elektromagneten (5, 6, 11, 38, 40) ausgebildet, die zum Verschwenken der Auflageplatte (7,35) in die jeweils erforderliche Schrägstellung von den Ausgängen der Prüf- und Steuereinheit aktiviert werden können;

F. Gegenüber den Rändern der Auflageplatte (7, 35) sind zwei Kanäle (13, 14, 36, 37) derart angeordnet, daß das Bauteil (2, 34) in einer der Schrägstellungen der Auflageplatte (7, 35) in den einen und in einer anderen Schrägstellung in den anderen Kanal gelangt;

G. Die Kanäle (13, 14, 36, 37) sind unterhalb der Auflageplatte (7, 35) herzförmig miteinander verbunden, führen zu einer Bestückiingseinheit und weisen einen solchen Querschnitt auf, da3 die durch sie hindurchgeleiteten Bauteile (2,34) ihre gewonnene Orientierung bis zum Eintreffen bei der Bestückungseinheit beibehalten;

H. Die Auflageplatte (7, 35) ist von den Elektromagneten (11, 38, 40) in eine dritte Schräglage schwenkbar, in der das Bauteil (2, 34) in einen Ausschußbehälter (12, 39) oder dergleichen gelangt.

2. Vorrichtung für eine automatische Bauteile-Be-Stückungsmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Verbindungsstelle der Kanäle (13, 14) ein Rohr (15) angeschlossen ist, das schräg in einem Anschlußstück (22) endet, das auf der Aufnahme oder Schablone (23) über einem b5 Aufnahmeloch (25) angeordnet ist, durch welches das Bauteil (2) der zu bestückenden Platine oder gedruckten Leiterplatte (24) zugeführt wird, indem das Anschlußstück (22) einen Führungskanal besitzt, der in keiner Dimension weiter ist als die Länge der Diagonalen des zu verarbeitenden Bauteils (2).

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.

Es sind Bestückungsautomaten für sequentielle oder simultane Bestückung bekannt, die die Verwendung von Schüttgut-Bauteilen zulassen. Bislang wurden damit nur ungepolte, unbedrahtete Bauteile verarbeitet. Es werden aber jetzt auf dem Markt gepolte Bauteile, beispielsweise Dioden und Tantalkondensatoren, sogenannte MELFs, angeboten. Um diese verarbeiten zu können, ist eine Orientierung jedes Bauteils bei der Zuführung zu den Bestückungsköpfen erforderlich.

Die US-PS 33 44 900 zeigt eine Vorrichtung, die eine Chip-Orientierungssteuerschaltung für eine Chip-Positionierungsmaschine enthält Sie dient zum Bestücken von Leiterplatten mit chip-förmigen Transistoren und Dioden und weist Mittel zum Testen auf Fehlerfreiheit und auf richtige Orientierung dei Bauteile auf. Dazu sind mechanische Abfühlelemente zur Abtastung der kugelförmigen Anschlußstellen der Bauelemente und dadurch ausgelöste elektrische Schaltkontakte zur entsprechenden Drehung vm 90° oder ein Vielfaches davon vorgesehen. Die Prüfung auf richtige Orientierung und somit auch Polung wird allerdings nur mittelbar durch die genannte Überprüfung der räumlichen Lage der Kontakte vorgenommen. Die Mittel zum Testen auf Fehlerfreiheit überprüfen nach dieser Patentschrift über den richtigen Sitz des Chips an der Vakuumnadel hinaus auch die einwandfreie äußere Form des Chips und seiner Kontakte. Eine unmittelbare Prüfung des Bauteils auf elektrische Funktionsfähigkeit findet jedoch auch hier nicht statt. Für die Verarbeitung von MELF-Bauteilen konnten die Offenbarungen dieser Patentschrift keine befriedigenden Lösungen Tibieten, zumal MELF-Bauteile bislang zylindrische, möglicherweise länglich quaderförmige Form besitzen, deren Anschlüsse Metallkappen an den Enden sind. Hingegen ist die Lösung der US-Patentschrift spezialisiert auf die Verarbeitung von Chips, also Plättchen mit flachen rechteckigen Konturen und den Anschlüssen in Kugelgestalt auf jeweils einer Flachseite.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, mit einer Vorrichtung auf dem Wege der Zuführung von Bauteilen der genannten Art, also zwischen dem Vorratsbehälter für das Schüttgut und dem Bestükkungskopf eine Orientierung der Bauteile zu bewirken, elektrisch nicht einwandfreie Bauteile dabei zu ermitteln und auszusortieren und am Bestückungskopf ein Umstürzen des Bauteils, das zu Falschpolung führen könnte, auf einfachste Weise zu verhindern.

Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs erfindungsgemäß durch seine kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist dem Unteranspruch zu entnehmen.

Durch die Erfindung wird somit eine fehlerfreie Orientierung der Bauteile auf einfachste Weise sichergestellt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Diese zeigt in vereinfachter und stark vergrößerter Schnittdarstellung in

Fig. IA in einer Seitenansicht das Ende des

Zuleitungsrohres mit den Prüfelektroden, einem Bauteil auf der Auflage, die in ihrer Ausgangsstellung ist, die Zunge an der Auflage und zwei Elektromagnete zum Kippen, sowie die herzförmig verbundenen Anschlußrohre und die weiterführende Röhre;

F i g. 1B bzw. 1C in gleicher Seitenansicht die Auflage nach der einen resp. nach der anderen Richtung gekippt;

F i g. 2 in einer Seitenansicht das Ende der Röhre in einem Anschlußstück im nicht näher dargestellten Bestückungskopf auf der Schablone und Platine, wobei letzteres im Schnitt gezeichnet sind;

Fig.3A die Vorrichtung in einer vereinfachten Seitenansicht entsprechend F i g. 1 ohne die Anschlußröhre;

Fig.3B diese Vorrichtung um 90° geschwenkt dargestellt, wobei sich ein Bauteil auf der in Ausgangsstellung befindlichen Auflage befindet;

Fig.3C in gleicher Darstellung wie Fig.3B, wobei jetzt der dritte Magnet angezogen hat und das Bauteil als Ausschuß abrollt;

Fig.4 eine Vorrichtung, die mit zwei Elektromagneten die Steuerung des Bauteils gemäß Prüfergebnis ausführt, wobei das Bauteil in der Prüfposition von d?n entsprechend ausgebildeten, federnden und zurückziehbaren Meßelektroden gehalten wird.

In den Fig. IA, IB und IC ist eine Vorrichtung als Ausführungsbeispiel gezeigt, die der richtigen Zuführung von Miniaturbauteilen gepolter, unbedrahteter Bauweise zu Bestückungsköpfen automatischer Bestükkungsmaschinen dient. Sie wird dem Vorratsbehälter für die als Schüttgut behandelten Bauteile nachgeschaltet. Ein Zuführungsrohr 1 besitzt zumindest an seinem Ende einen rechteckigen Querschnitt, der etwas größer ist, als es die Abmessungen der liegenden, zylinderförmigen Bauteile 2 verlangen. Ein solches Bauteil 2 iandet dort liegend zwischen zwei Meßelektroden 3,4. die isoliert in das Zuführungsrohr 1 eingebaut sind, und liegt dabei auf der Oberfläche einer Auflageplatte 7. An die Meßelektroden 3,4 ist eine Prüf- und Steuereinheit angeschlossen, die nicht dargestellt ist. Die Prüfeinheit stellt die Funktionsfähigkeit und Polung des Bauteils 2 fest und veranlaßt die Steuereinheit über ihre Ausgänge mittels des einen von beiden Elektromagneten 5 resp. 6 den Anker 8 der Auflagefläche 7 anzuziehen. Hierdurch wird diese gemäß Fig. IB oder IC um ihren Drehpunkt 16 gekippt. Das Bauteil 2 rutscht als Folge davon nach der einen oder anderen Seite in die Mündung eines der Kanäle 13 oder 14, die herzförmig verbunden sind. Das Rohr 15, das angeschlossen ist, passieren die Bauteile 2 stets mit der gewünschten Elektrode voran und erreichen durch Schwerkraft durch das Rohr 55 den in F i g. 2 gezeigten Bestückungskopf 22 über einen rechteckigen Durchbruch 25 in der Schablone 23, die über einer zu bestückenden Platine 24 angeordnet ist. Der Hohlraum im Bestückungskopf 22, in den das Rohr 15 mündet, ist so ausgebildet, daß ein eintreffendes Bauteil 2 nicht in eine ungewollte Lage und Polung umkippen kann. Das wird erreicht, indem die Dimensionen dieses Hohlraums einschließlich des sich anschließenden Durchbruchs 25 kleiner als die Diagonale des Bauteils 2 sind.

Die Fig.3A, 3B und 3C zeigen eine Ausgestaltung der Vorrichtung, die es erlaubt, funktionsunfähige, also defekte Bauteile 2 auszusondern. Die Fig.3A zeigt ähnlich wie Fig. IA die Vorrichtung in der Ausgangsstellung bei nicht eingezeichneten, herzförmig verbundenen Kanälen 13 und 14. In den Fig.3B und 3C ist ίο diese Vorrichtung um 90° gedreht dargestellt, so daß nunmehr der kreisförmige Querschnitt des Bauteils 2 sichtbar wird, wie auch ein weiterer Anker 10, der rechtwinklig zum Anker 8 angebracht ist. Er kann von einem Elektromagneten 11 bei der Feststellung eines H fehlerhaften Bauteils 2 angezogen werden. Das zeigt Fig.3C Die Auflageplatte 7 wird dabei um den Drehpunkt 9 gegen den Uhrzeigersinn bewegt, und das Bauteil 2 fällt in einen Abfall- oder Ausschußbehälter 12, wobei ein Luftstoß aus einer Preßlufxdüse, wie in 2» Fig.3C angedeutet, für die schnelle und richtige Bewegung tiorgL

F i g. 4 zeigt eine alternative Ausbreitung der Vorrichtung.

Ein Zuführungsrohr 30 besitzt Meßelektroden 32, 33, zwischen welchen ein Bauteil 31 zum Zwecke der Prüfung gehalten wird, indem die Meßelektroden 32 und 33 klein, abgewinkelte Kanten zum Halten des Bauteils 31 aufweisen und auf nicht gezeigte Weise federnd angedrückt werden für die Prüfung, um nachfolgend um so einen geringen Betrag gegen die Innenwand des Zuführungsrohres 30 zurückgezogen zu werden. Hierdurch wird das Bauteil 31 frei und fällt auf die Auflageplatte 35, die sich in horizontaler Lage befindet. Hier ist das Bauteil nun mit der Positionsnummer 34 i) versehen. Abhängig vom Meßergebnis der an die Meßelektroden 32, 33 angeschlossenen Prüfeinheit, die wiederum nicht dargestellt ist, veranlaßt die n^chgeschaltete Steuereinheit die Aktivierung der Elekfomagnete 38 und/oder 40. Falls das Bauteil 31 nicht ■»ο funktionsfähig ist, ziehen beide Elektromagnete ig und 40 an, und das Bauteil 31 wird von einer nicht eingezeichneten Düse durch einen Preßluftstoß in den Ausschußbehälter 39 befördert. Ist es aber in Ordnung, wird die Polung ermittelt und entsprechend einer der ■r> Elektromagnete 38 oder 40 eingeschaltet und so die Auflageplatte 35 in die Position 41 oder 42 gebracht. Aus einer dieser Schräglagen rutscht das Bauteil 34 in einen von beiden Kanälen 36 oder 37, wobei die gewünschte, aufgrund der Messung ermittelte Elektrode '«" vorne ist. Die beiden Kanäle 36 und 37 sind herzförmig wie in F i g. 1 verbunden und an ein weiterleitendes Rohr 15 angeschlosien. Von dort gelangt das richtig gepolte oder orientierte Bauteil 34 z. B. zu einer: Bestückungskopf, wie ihn F i g. 2 zeigt und wie '■"> vo· stei.end beschrieben.

Es ist natürlich denkbar, daß man Merkmale des ersten Ausführungsbeispiels mit Merkmalen des zweiten alternativ kombiniert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung für eine automatische Bauteile-Bestückungsmaschine zur Zuführung von unbedrahteten, gepolten, elektronischen Bauteilen, die als Schüttgut zugeliefert werden, mit Mitteln zum Testen der Bauteile auf ihre elektronische Funktionsfähigkeit und auf ihre Orientierung, gekennzeichnet durch folgende Teile: