DE3805781A1 - Teile-zufuehreinrichtung fuer eine automatische leiterplatten-bestueckungsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Teile-Zuführeinrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art. Sie ist für eine automatische Bestückungsmaschine oder dergleichen bestimmt, der auf einem aufgerollten Gurt befestigte Kom­ ponenten in vorbestimmter Lage für die anschließende Be­ stückung einer Leiterplatte zugeführt werden.

Es ist gängige Praxis, Leiterplatten durch Verwendung automatischer Maschinen oder Roboter mit den Komponenten zu bestücken. Im allgemeinen versteht man darunter Maschi­ nen, die sich zu Zuführungsstationen hin bewegen und Kom­ ponenten oder Teile aufnehmen, die dann zu der Leiterplatte transportiert und auf diese durch Einführen der Anschlüsse in vorgebohrte Öffnungen in der Leiterplatte aufgesetzt werden. Danach werden die Anschlüsse abgeschnitten und können unterhalb der Leiterplatte umgebogen werden, um die Komponente mechanisch zu halten, bis sie verlötet ist.

Bei der Geschwindigkeit und der Komplexität, mit der diese Maschinen arbeiten, ist es erforderlich, daß eine Vielzahl von Zuführstationen neben der Bestückungsmaschine angeord­ net ist, und zwar im allgemeinen eine für jeden Typ der unterschiedlichen, für die Bestückung der Leiterplatte vor­ gesehenen Komponenten. Die Geschwindigkeit, mit der der­ artige Maschinen arbeiten, erfordert, daß ein erheblicher Vorrat von Komponenten jederzeit verfügbar ist. Außerdem sollten die Bestückungsstationen schnell mit geringer oder ohne Unterbrechung der Arbeit des Roboters neu mit Komponenten-Gurtrollen geladen werden können.

Viele der in Leiterplatten eingesetzten Komponenten sind Widerstände, Kondensatoren oder ähnliche Komponenten mit Anschlüssen. Vor der Zuführung zur Leiterplatte müssen die Komponenten-Anschlüsse auf eine gewünschte Länge abgeschnit­ ten und so gebogen oder gestreckt werden, daß sie in die Bewegungsrichtung weisen und in die vorgebohrten Löcher der Leiterplatte, die diese aufnehmen soll, eintreten. Die Zuführmaschinen müssen demnach die Komponenten nicht nur in einer gewünschten Lage zuführen, sondern sie müssen aus­ serdem die Anschlüsse in einer Weise zurichten, daß diese eine korrekte Lage und Ausrichtung haben, so daß sie kor­ rekt in die in der Leiterplatte ausgebildeten Öffnungen eintreten oder aufdie Leiterplattenoberfläche aufgesetzt werden.

Ein zusätzliches Merkmal einer idealen Bestückungsstation ist die Möglichkeit, sowohl einen schnellen Austausch von Teilen als auch eine einfache Justierung zu ermöglichen, so daß jede Zuführeinrichtung so eingestellt werden kann, daß sie Komponenten unterschiedlicher Größen und Formen handhaben kann. Es ist außerdem erwünscht, daß eine ein­ zige Zuführmaschine schnell für die Handhabung aller Kom­ ponenten bestimmter Größenabweichung eingerichtet werden kann, die in der gleichen Lage zugeführt werden.

Es ist demnach die Aufgabe der Erfindung, eine Zuführein­ richtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art zu schaffen, die ein schnelles Laden mit Teilen, ein kor­ rektes Abrichten der Teile und eine präzise Darbietung dieser Teile für den Greiferkopf ermöglicht.

Gemäß der Erfindung umfaßt die Bestückungsstation zum Zuführen von Komponenten zu einer automatischen Bestückungsmaschine für Leiterplatten ein Grundgestell, welches an der automatischen Maschine angebracht werden kann, eine Kassette, die am Grundgestell angebracht werden kann und eine Montagevorrichtung zur Aufnahme einer Gurtrolle aufweist, auf der die Komponenten mit Abstand zueinan­ der befestigt sind, ferner einen Ratschenantrieb, um den Gurt mit jeder Betätigung um einen vorbestimmten Wegschritt zu transportieren und so den Gurt in eine Ebe­ ne vorzuschieben, die für die Zuführung zur Bestückungs­ maschine geeignet ist, sowie schließlich eine Abricht­ einrichtung zum Ausrichten der Anschlüsse in eine vor­ bestimmte Richtung und zum Abschneiden dieser Anschlüsse auf eine geeignete Länge, so daß diese passend für den Eingriff in die Löcher der Leiterplatte oder für das Auf­ setzen auf die Oberfläche der Leiterplatte sind.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beispielsbe­ schreibung.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer typi­ schen roboterartigen Bestückungsstation, bei der die vorliegende Erfindung Verwendung findet;

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab eine perspektivische Ansicht der Station für den Vorschub und das Abrichten der Komponenten;

Fig. 3, 4, 5 und 6 die Station gemäß Fig. 2 in Seiten­ ansichten, jeweils bei verschiedenen Stadien des Vorschubweges und des Abrichtvorganges der Komponenten;

Fig. 7 in vergrößertem Maßstab eine per­ spektivische Ansicht einer Zuführsta­ tion gemäß Fig. 1;

Fig. 8 und 9 eine Draufsicht bzw. eine Seitenan­ sicht einer zweiten Ausgestaltung der Zuführstation, wobei die Kassette entfernt ist;

Fig. 10 in vergrößertem Maßstab eine Ansicht der Zuführstation gemäß den Fig. 8 und 9, wobei die Kassette eingesetzt ist;

Fig. 11 in verkleinertem Maßstab eine Ansicht der Kassette.

In Fig. 1 ist eine Teile-Bestückungsstation zum Einsetzen von Teilen 20 gezeigt, die mittels einer Rolle 21 einem Greiferkopf 24 zugeführt werden, welcher an einer servo­ gesteuerten Betätigungseinrichtung 25 angeordnet ist und sich zwischen einer Vielzahl von Leiterplatten 26 bewegen kann, die jeweils Löcher 27 aufweisen, um diese Teile auf­ zunehmen. Die Teile werden durch Teile-Zuführeinrichtungen 30 zugeführt, die auf auf einem Tisch 32 verteilte Zapfen 31 aufsetzbar sind, welche innerhalb der Reichweite der Be­ tätigungseinrichtung 25 angeordnet sind. Jedes Teil umfaßt eine elektronische Komponente 34 (Fig. 2), an der gewöhn­ lich wenigstens zwei Leiter oder Anschlüsse 35 und 36 an­ geordnet und die auf einem oder mehreren Bändern 37 be­ festigt sind. Die Bandrollen sind zum Zwecke eines leichten Vorschubtransportes auf Trommeln 38 angeordnet. Die Zu­ führeinrichtung arbeitet so, daß sie diese Teile der Be­ stückungseinrichtung in einer Form zuführt, die geeignet ist, die Anschlüsse in vorbestimmte Löcher 27 in den Lei­ terplatten einzuführen, wobei die Anschlüsse korrekt aus­ gerichtet, auf die richtige Länge abgeschnitten und passend für den Eingriff in die Löcher abgerichtet sind. Danach werden die Leiterplatten durch eine Schwall-Löteinrich­ tung (nicht dargestellt) geführt, um die Teile mit der Leiterplatte zu verbinden und elektrischen Kontakt zwischen den Leiterplatten und den Anschlüssen herzustellen. Wenn eine Leiterplatte 26 bestückt ist, wird ein Paar Ketten durch einen (nicht dargestellten) Motor angetrieben, um die be­ stückte Leiterplatte weiterzutransportieren und eine neue Leiterplatte für die Bestückung in die Bestückungs­ position zu bringen.

Ein erstes Ausführungsbeispiel einer Teile-Zuführeinrich­ tung ist in erster Linie in den Fig. 2 bis 7 dargestellt. Die Teile-Zuführeinrichtung ist als Kassette 30 ausgebildet; in dieser ist eine Rolle 21 montiert, welche die Teile hält, die jeweils einzeln dem Greifkopf 24 zum Einsetzen in die Leiterplatten 26 zugeführt werden müssen. Zu diesem Zweck umfaßt die Trommel 38 eine zentrale Öffnung 45, die über eine stationäre Achse 46 paßt. Danach wird auf die Achse ein Halteteil 47 mit einer Sicherungsschraube 44 zum Halten der Trommel aufgesetzt. Das Band wird von der Rolle in horizontaler Richtung abgeführt, läuft über eine Rampe 48 und unter einer Halteplatte 49 hindurch, an der ein Paar Haltefedern 50 befestigt sind. Danach durchläuft das Band die Abrichtstation 43, die ein Paar Tragplatten 51 aufweist, deren Oberseite jeweils so gezahnt ist, daß sie eine Vielzahl von V-förmigen Vertiefungen 52 bildet, wel­ che so angeordnet sind, daß sie die Anschlüsse 35 der Teile aufnehmen können. Die Komponenten 34 bewegen sich zwischen diesen Tragplatten, die ihrerseits mit einer ver­ tikal verstellbaren Betätigungseinrichtung 54 verbunden und dementsprechend über einen Weg auf- und abbewegbar sind, der geringfügig größer als die Tiefe der Vertiefun­ gen 52 ist.

Die allgemeine Aufgabe der Abrichtstation ist es, die Kom­ ponenten jeweils einzeln nacheinander in einer Lage bereit­ zuhalten, die eine Aufnahme durch den Greiferkopf 24 er­ möglicht, wobei die Anschlüsse so zugeschnitten und ausge­ richtet sein sollen, daß sie für den Eingriff in die vor­ gebohrten Löcher 27 der Leiterplatten 26 passend sind. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird der Abrichtvorgang dadurch ge­ startet, daß die Betätigungseinrichtung 54 nach oben be­ wegt wird, wodurch der Hebelarm 55 um einen Lagerbolzen 56 unter Mitnahme eines Stiftes 57 in dem Schlitz 58 im Gegen­ uhrzeigersinn verschwenkt wird. Durch die Schwenkbewegung des Hebelarmes 55 wird ein Stift 60, der in den am anderen Ende des Armes ausgebildeten Schlitz 61 eingreift, nach unten bewegt und nimmt die Befestigungsanordnung 62 mit, die sich zwischen den Führungen 64 bewegt. Die mit der Befestigungsanordnung 62 über Bolzen 65 verbundenen Trag­ platten 51 werden demzufolge nach unten bewegt, während ein Schneid- und Formblock 66 jeweils neben den Tragplat­ ten 51 nach oben bewegt wird, da er mit der Betätigungs­ einrichtung 54 fest verbunden ist. Dann wird sofort eine zweite Betätigungseinrichtung 70 aktiviert, wodurch die gesamte Abrichteinrichtung entlang den Führungen 71 von rechts nach links bzw. aus der in Fig. 3 dargestellten Position in die in Fig. 4 dargestellte Position verstellt wird, so daß die Komponenten bzw. Teile 34 jeweils zur nächsten Vertiefung ausgerichtet werden. Danach wird die Betäti­ gungseinrichtung 54 aktiviert, um den Block 66 gering­ fügig abzusenken und die Befestigungsanordnung 62 anzu­ heben, wodurch sich die Anschlüsse jeweils in die nächste benachbarte Vertiefung legen, während die Betätigungs­ einrichtung 70 wieder aktiviert wird, um die Abrichtein­ richtung (in der Zeichnung) von links nach rechts zu be­ wegen und diese Einrichtung um einen Weg zu verstellen, der gleich dem Abstand zwischen den auf dem Band befestig­ ten Teilen ist.

Auf diese Weise werden die Teile einzeln nacheinander dem Schneidkloben 74 zugeführt; durch eine weitere Betäti­ gung der Schneid- und Formblöcke 66 nach unten werden die Anschlüsse 35 abgeschnitten und gleichzeitig um die Kante 76 der Befestigungsanordnung gebogen, so daß sie sich rechtwinklig zur ursprünglichen Ausrichtung erstrecken und passend für einen korrekten Eingriff in die vorgesehenen Öffnungen 27 der Leiterplatte 26 ausgerichtet sind. Wäh­ rend die Abrichteinrichtung das Teil in dieser Position jeweils mit einem in einem Schlitz 77 des Schneidklobens 74 ausgerichteten Anschluß hält, dienen die Führungs­ schlitze 78 dazu, die Ausrichtung des Greiferkopfes 24 sicherzustellen, wenn die Greiferarme 80 und 81 zwischen die Schneidkloben abgesenkt werden, um die Komponente 34 zu ergreifen und aus der Abrichtstation zu heben. Selbst­ verständlich sind Sensoren (nicht dargestellt) an ver­ schiedenen Stellen über die Abrichtstation verteilt vor­ gesehen, um die Anwesenheit von Teilen festzustellen und eine korrekte Arbeitsfolge der Maschine zu gewährlei­ sten.

Die Kassette 30 ist so ausgebildet, daß sie ein schnelles und leichtes Auswechseln einer Teile-Rolle ermöglicht, falls erforderlich. Wie Fig. 7 zeigt, umfaßt die Kassette zwei Seitenwände 85, jeweils mit Schlitzen 86 und 87, die mit Stiften 88 bzw. 89 zusammenwirken, um die Kassette auf der Teile-Zuführeinrichtung an ihrem Platz festzuhal­ ten. Durch Erfassen der Handgriffe 90 und 91, Verschwenken der Kassette um den Stift 88, bis der Schlitz 87 den Stift 89 freigibt, und anschließendes Ziehen in horizontaler Richtung, um den Schlitz 86 vom Stift 88 zu lösen, kann die Kassette dann, wenn die Teile verbraucht sind, gelöst und durch eine volle Kassette ersetzt werden.

In den Fig. 8 bis 11 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, um Teile 100 in vertikaler Aus­ richtung anstatt, wie im vorstehenden Ausführungsbeispiel beschrieben, in horizontaler Ausrichtung bereitzuhalten. Die Kassette 30 ist identisch zu der vorstehend beschrie­ benen und umfaßt die Seitenwände 85, die Schlitze 86 und 87 für das Zusammenwirken mit den Stiften 88 und 89, so­ wie die Achse 46 mit dem Halteteil 47 zum Halten einer Trommel 38, die die Rolle 21 trägt. In diesem Ausführungs­ beispiel ist ein Band 101 nur an einer Seite des Teils 100 vorgesehen und haftet an den Kontakten, die sich jeweils in eine Richtung von der Komponente 102 aus erstrecken. Wenn das Band über die Rampe 48 hinweggelaufen ist, wird es durch einen Umlenker 105 in eine vertikale Lage ge­ dreht, so daß es durch eine Rinne 106 in der Abrichtein­ richtung 107 hindurchlaufen kann. Zur Weiterbeförderung der Teile weist das Band im Abstand zueinander angeordne­ te Löcher 108 auf, die jeweils zwischen den Teilen ange­ ordnet sind und in die ein Paar Stifte 109 eingreift, die horizontal von einer Betätigungseinrichtung 110 abstehen. Die Abrichtstation 107 umfaßt eine Primär-Betätigungs­ einrichtung 111 und eine Sekundär-Betätigungseinrichtung 112. Die Primär-Betätigungseinrichtung 111 wird in Rich­ tung nach unten betätigt und zieht dabei einen Block 114 außer Eingriff mit den Teilen, während die Betätigungs­ einrichtung 110 aktiviert wird, um die Stifte 109 außer Eingriff mit dem Band zu bringen. Danach zieht eine Be­ tätigungseinrichtung 112 die Abrichteinrichtung in Rich­ tung zur Kassette, und zwar um eine Strecke, die dem Abstand zwischen den Löchern 108 entspricht. Die Betäti­ gungseinrichtung 110 wird dann aktiviert, so daß die Stif­ te 109 in die zu diesen ausgerichteten Löcher des Bandes eingreifen; durch Betätigung der Betätigungseinrichtung 112 in der Weise, daß die Abrichteinrichtung von der Kassette fort verschoben wird, wird das Band um eine Komponente weiterbewegt, so daß der Anschluß zur Anlage an den Schneidkloben 115 kommt. Durch Aktivieren der Pri­ mär-Betätigungseinrichtung 111 wird danach der Block 114 veranlaßt, sich an die Anschlüsse der Komponente anzu­ legen und diese gegen den Schneidkloben 115 zu drücken, wodurch die Anschlüsse ausgerichtet und die Enden auf die gewünschte Länge abgeschnitten werden. Sodann wird der Greiferkopf 24 aktiviert, so daß die Arme 80 und 81 in die Lage gelangen, in der sie die Komponente ergreifen und zu der gewünschten Position auf einer Leiterplatte bringen können. Ein federbelasteter Arm 116 wird gegen die Rolle 21 angedrückt; wenn die Trommel leer ist, hat der Arm soweit schwenken können, daß er einen Schalter 117 kontaktiert und betätigt und damit meldet, daß die Trommel leer ist.

Claims (5)

1. Teile-Zuführeinrichtung zum Überführen einzelner Teile von einer Rolle, die eine Vielzahl von jeweils aus einer Komponente sowie Anschlüssen bestehenden, über ein Band miteinander verbundenen Teilen enthält, zu einer Arbeits­ station, wo das Teil jeweils mit einem Abschnitt in eine Aufnahmeöffnung eingeführt wird, gekennzeich­ net durch:

• - eine Kassette (30) mit für die drehbare Halterung der Bandrolle (21) bestimmten Mitteln (38, 46), die ein Ab­ rollen des Bandes (37) und ein Bereitstellen der darauf befestigten Teile (20) in einer Reihenanordnung erlauben;
• - eine Bandvorschubeinrichtung mit einem Aufnahmeteil (88, 89) zur lösbaren Halterung der Kassette (30) und mit einer Führung zur Aufnahme und Ausrichtung des Bandes (37) mit den darauf befestigten Teilen (20);
• - Mittel für den Vorschub des Bandes (37) und zum Zuführen der Teile einzeln nacheinander zu einer Abrichtstation (43), wobei diese Abrichtstation (43) Mittel zur Aufnahme der Teile (20) sowie zum Strecken und Ausrichten der Teile­ anschlüsse (35, 36) aufweist;
• - und eine Schneidstation mit Mitteln zum Halten der Teile (20) und mit Mitteln zum Abtrennen der Teileanschlüsse (35, 36) jeweils zwischen dem Band (20) und der eigentlichen elektronischen Komponente (34), um diese für einen Greifer (24) zum Aufsetzen derselben auf die Aufnahmeöffnung (27) bereitzustellen.

2. Teile-Zuführeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kassette (30) wenigstens einen Handgriff für den erleichterten Transport hat.

3. Teile-Zuführeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abrichtstation (107) Mittel (105) zum Ausrichten der Teile (100) in eine ver­ tikale Lage und zum Bereitstellen in dieser Lage für den Greifer (24) aufweist.

4. Teile-Zuführeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abrichtstation (43) Mittel zum Ausrichten der Teile (20) in eine horizontale Lage und zum Bereitstellen in dieser Lage für den Greifer (24) aufweist.

5. Teile-Zuführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandvorschub­ einrichtung eine Halteeinrichtung im Bereich der Kassette zum Halten des Bandes (37) aufweist sowie Betätigungsan­ triebe (70) zum Verstellen der Abrichtstation (43) aus einer ersten Position in Richtung zu der an der Kassette (30) angeordneten Bandrolle (21) jeweils um die Distanz zwi­ schen den Teilen (20), zum Betätigen der Abrichtstation (43) derart, daß sie das Band (37) erfaßt, und danach zum Ver­ stellen der Abrichtstation (43) zurück in die erste Posi­ tion, wobei die Halteeinrichtung so gesteuert wird, daß sie das Band (37) losläßt und auf diese Weise das Band (37) um die dem Abstand zwischen den Teilen (20) entsprechende Distanz verschiebt und jeweils ein neues Teil (20) in die Abrichtstation (43) einbringt.