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Die
Erfindung betrifft eine automatische Zuführvorrichtung für von einem
Streifen getragene elektrische Bauelemente und ihr Betriebsverfahren und
insbesondere zum Bereitstellen einzelner Bauelemente von einer Bereitstellungsvorrichtung
von Bauelementen, die von einem fortlaufenden Streifen zur Aufnahme
durch eine herkömmliche
Aufnahme- und Platzierungsmaschine getragen werden.
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Hintergrund der Erfindung
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Aufnahme-
und Platzierungsmaschinen sind bekannt und werden verbreitet bei
der Bestückung von
gedruckten Schaltkreisplatinen oder Leiterplatten (PCBs) mit Bauelementen
verwendet, die oberflächenmontierte
Technologie (SMT) verwenden. Sie bieten das Maß an Präzision bei der Bestückung von Bauelementen
und Geschwindigkeit beim Aufnehmen eines Bauelements von seiner
Quelle und seinem Anordnen typischerweise in einem mit Lötmittelpaste
bedeckten Lötauge
auf der PCB. Oft werden die Bauelemente aus kleinen Behältern auf
einem Bandträger
entfernt. Heutzutage jedoch werden die Bauelemente oft auf einem
Streifen bereitgestellt, der von einer Rolle abgerollt wird, die
dem PCB-Hersteller durch den Bauelementzulieferer bereitgestellt wird.
USP 5,605,430 beschreibt eine Zuführvorrichtung, die durch eine
Aufnahme- und Platzierungsmaschine für Bauelemente, die miteinander
an ihrer Basis verbunden sind, um einen Streifen zu bilden, betätigt wird,
deren Patentoffenbarung hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen
ist. Bei diesem Streifen von Bauelementen, wie Stiften oder Stäben, wird
das abgeschrägte
Ende des Stifts oder Stabes, das geeignet ist, durch eine herkömmliche
Vakuumdüse
einer üblichen
Aufnahme- und Platzierungsmaschine aufgenommen zu werden, über seiner
Basis angeordnet und deshalb erhebt sich das abgeschrägte Aufnahmeende
frei von der Basis und frei von benachbarten Bauelementen, und wenn
es von seinem Nachbarn abgetrennt wird, ist es zum Aufnehmen bereit.
Einige Zulieferer stellen jedoch Bauelemente bereit, die durch ihr
abgeschrägtes
Ende auf einem herkömmlichen
Träger
aufgebracht sind. In diesem Fall wird das abgeschrägte Aufnahmeende
durch den Träger
behindert. Darüber
hinaus, auch wenn das Bauelement von seinem Träger abgetrennt werden kann,
kann der Träger
die Vakuumdüse
behindern, wenn sie ankommt, um das abgetrennte Bauelement aufzunehmen.
Die in der USP 5,605,430 beschriebene Zuführvorrichtung ist außerstande,
solch einen Streifen von Bauelementen zum automatischen Aufnehmen
durch Aufnahme- und Platzierungsmaschinen zuzuführen.
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Darstellung der Erfindung
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Eine
grundlegende Aufgabe der Erfindung ist eine automatische Zuführvorrichtung
für von
einem gebräuchlichen
Träger
getragene Bauelemente zum Aufnehmen durch eine herkömmliche
Aufnahme- und Platzierungsmaschine.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist eine kostengünstige automatische Hochgeschindigkeits-Zuführvorrichtung,
die mit vielen Aufnahme- und Platzierungsmaschinen kompatibel und
leicht in der Lage ist, viele Durchmesser und Längen von Bauelementen, wie
Stiften oder Stäben,
der Aufnahme- und Platzierungsmaschine zuzuführen.
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Eine
noch andere Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zum Abtrennen
von Bauelementen von einem Streifen von Bauelementen und deren Verfügbarmachen
zum Aufnehmen durch eine herkömmliche
Aufnahme- und Platzierungsmaschine. Diese Gegenstände werden
gemäß einem
Aspekt der Erfindung erreicht durch eine neuartige Zuführvorrichtungskonstruktion,
die auf einfache Weise mit einer Vielzahl von Aufnahme- und Bestückungsmaschinen gekoppelt
wird und leicht und zuverlässig
von einem gebräuchlichen
Träger
getragene Bauelemente nach Abtrennung zum Aufnehmen durch die Aufnahme- und Platzierungsmaschine
zuführen
kann. In einer bevorzugten Ausführungsform
wird der Träger
mit den getragenen Bauelementen entlang eines Wegs zugeführt, der
seitlich vom Ort beabstandet ist, an dem das Bauelement angeordnet
werden muss, um durch den sich senkenden Aufnahmearm der Aufnahme- und Platzierungsmaschine
aufgenommen zu werden. Das Führungsbauelement
muss dann, wenn es vom Streifen abgetrennt wurde, seitlich zum Aufnahmeort
bewegt werden. Durch seitliches Beabstanden des Bauelementeträgerstreifens
vom Aufnahmeort wird sichergestellt, dass die Zuführvorrichtungsteile,
die am Abtrennen des Bauelements vom Träger beteiligt sind und das
abgetrennte Bauelement zum Aufnahmeort tragen, nicht die Bewegung der
Vakuumdüse
der Aufnahme- und Platzierungsmaschine, weder während des Aufnahmevorgangs, noch
während
des Vorwärtsbewegens
des Trägers zum
Bereitstellen des nächsten
Bauelements, behindern.
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Gemäß einem
anderen Merkmal der Erfindung umfassen die Zuführvorrichtungsteile, die das Führungsbauelement
vom Träger
abtrennen und es zum Aufnahmeort bewegen, ein ein Bauelement zurückhaltendes
Mittel, das eine Klemmoberfläche
und Mittel zum vorübergehenden
Halten des abgetrennten Bauelements gegen die Klemmoberfläche zwischen
dem Zeitpunkt, an dem das Bauelement abgetrennt wurde und dem Zeitpunkt,
an dem es bereit zum Aufnehmen ist, aufweist. Die zeitliche Steuerung des
Zuführvorgangs
wird so gesteuert, dass das Haltemittel das Bauelement freigibt
und das Element, das die Klemmoberfläche bildet, vom Aufnahmeort wegbewegt
wird, bevor der Aufnahmearm mit dem in Eingriff stehenden Bauelement
den Aufnahmeort verlässt.
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Gemäß einem
noch weiteren Merkmal der Erfindung werden die Zuführvorrichtungsteile
so angeordnet, dass das Teil, das das Führungsbauelement eigentlich
vom Träger
abtrennt, dies erreicht, indem es das Bauelement in Eingriff bringt,
nahe dort, wo es mit dem Träger
verbunden ist, während
gleichzeitig das Teil, das die Klemmoberfläche bildet, auch mit einem
Abschnitt des Bauelements in Eingriff steht, das weiter aus seiner
Verbindung mit dem Träger
entfernt wurde, um ein sauberes Abscheren ohne Verbiegen des Bauelements
vom Träger
sicherzustellen.
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Als
noch weiteres Merkmal der Erfindung umfasst das ein Bauelement abtrennende
Mittel Mittel zum Ausrichten der Bauelemente auf dem Streifen, bevor
sie die Abtrennungsposition erreicht haben.
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Die
zahlreichen Merkmale der Neuheit, die die Erfindung kennzeichnen,
werden insbesondere in den Ansprüchen,
die angefügt
sind an und einen Teil dieser Offenbarung bilden, herausgestellt.
Zum besseren Verständnis
der Erfindung, ihrer Betriebsvorteile und spezifischen Gegenstände, die
durch ihre Verwendung erzielt werden, sollte Bezug genommen werden
auf die begleitenden Zeichnungen und Beschreibungsmaterialien, in
denen die bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung dargestellt und beschrieben werden, wie Bezugszeichen
oder Buchstaben, die dieselben oder vergleichbare Bauelemente kennzeichnen.
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Darstellung der Zeichnungen
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In
den Zeichnungen:
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1 ist
eine teilweise vereinfachte Draufsicht eines Teils einer Form einer
Zuführvorrichtung gemäß der Erfindung;
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2 ist
eine teilweise perspektivische Ansicht einer Form eines Streifens
von getragenen Bauelemente, der durch die Zuführvorrichtung gemäß der Erfindung
bearbeitet werden kann;
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3 ist
eine schematische Draufsicht, die verschiedene Hauptelemente der
Zuführvorrichtung aus 1 in
ihrer Position vor dem Abtrennen eines Führungsbauelements vom Streifen
zeigt;
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4 ist
eine schematische Draufsicht vergleichbar mit 3,
die dieselben Elemente der Zuführvorrichtung
aus 1 zeigt, wenn ein abgetrenntes Bauelement darauf
wartet, aufgenommen zu werden;
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5 ist
eine teilweise vereinfachte Endansicht von der rechten Seite von 3,
die die seitliche Trennung des Trägerstreifens und des Aufnahmeorts
darstellt;
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6 stellt
in vereinfachter Form die Kombination der Rolle, die einen Streifen
von Bauelementen einer an eine Aufnahme- und Platzierungsmaschine
angrenzenden Zuführvorrichtung
bereitstellt, schematisch dar;
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7 stellt
schematisch eine Form eines Einordnungsmechanismus zum Vorwärtsbewegen des
Bauelementstreifens bei einer Zuführvorrichtung gemäß der Erfindung
dar;
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8 stellt
schematisch eine Form eines ein Bauelement abtrennenden Mechanismus
zum Abtrennen eines Bauelements vom Streifen und den Rückhaltemechanismus
für das
abgetrennte Bauteil bei einer Zuführvorrichtung gemäß der Erfindung
dar;
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9 ist
eine perspektivische Ansicht der Rückseite des Mechanismus aus 8,
jedoch ohne den Rückhaltemechanismus;
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10 ist
eine perspektivische Ansicht aus einem anderen Winkel eines ein
Bauelement abtrennenden Mechanismus;
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11 ist
eine perspektivische Ansicht des den Stift abtrennenden Teils des
Rückhaltemechanismus;
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12 ist
eine perspektivische Ansicht der Vorderseite des ein Bauteil abtrennenden
und zurückhaltenden
Mechanismus;
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13 ist
eine perspektivische Ansicht der Vorderseite, die die Betätigung des
ein Bauelement abtrennenden und ein Teil des zurückhaltenden Mechanismus zeigt;
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14 ist
eine perspektivische Baugruppenansicht der Rückseite mit nicht sichtbaren
Teilen der Rückseite,
die getrennt gezeigt werden.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Die
Zuführvorrichtung
der Erfindung ist in der Lage, Bauelemente, die von einem bekannten
Träger getragen
werden, zu verarbeiten. Stiftbeispiele werden in USP 5,451,174 beschrieben
und dargestellt, deren Inhalte hiermit durch Bezug eingeschlossen sind. 12 dieses
Patents stellt einen Trägerstreifen 75 dar,
der einen angefügten
Stift 80 aufweist. Der Träger wird unter dem Stift positioniert
gezeigt, um das abgeschrägte
Ende des Stifts, wenn es vom Träger
abgetrennt wurde, in ein Loch in einem Trägermaterial einzusetzen. Bei
SMT-Bauelementen jedoch, bei denen die Basis auf ein Lötauge platziert werden
muss, wie in 11 gezeigt, und das Vakuumdüsenaufnahmeelement
der Aufnahme- und Platzierungsmaschine in Eingriff mit dem abgeschrägten Stiftende
steht, um es aufzunehmen, wird es bevorzugt, dass die Trägerposition
umgekehrt wird, so dass die Stifte von dem über ihnen positionierten Träger getragen
werden. Es wird verstanden werden, dass die Zuführvorrichtung der Erfindung
auch leicht angepasst werden kann, um eine große Vielzahl von SMT-Bauteilen
und eine große
Vielzahl von SMT-Stiften und Stäben
von unterschiedlicher Konfiguration zu verarbeiten, und deshalb
sind die Ansprüche
nicht beschränkt
auf die Stifte, die spezifisch im '174 Patent dargestellt sind oder benutzt
wurden, um die Erfindung in der spezifischen Ausführungsform
darzustellen.
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Eine
Form der Zuführvorrichtung
gemäß der in 1 dargestellten
Erfindung ist für
SMT-gestempelte Stifte und ist eine in sich abgeschlossene hochgeschwindigkeitspräzisionselektropneumatisch-mechanische
Vorrichtung, die einzelne abgetrennte SMT-Stifte von einem Streifen
von Stiften, die durch ihr abgeschrägtes Ende von einem bekannten
Träger getragen
werden, an einen Aufnahmeort für
eine Vakuumdüse
einer Oberflächenmontierungs-Aufnahme-
und Platzierungsmaschine übergibt.
Die Stifte sind mit dem Träger
integral, gleichförmig
und werden von einem fortlaufenden Streifen von Material gestempelt,
das für
die spezifische Anwendung geeignet ist, typischerweise Kupfer oder
eine Kupferlegierung. Einige Formen solcher Stifte werden durch den
Bevollmächtigten
unter dem eingetragenen Namen MiniFoot oberflächenmontierte Stifte verkauft. Die
Zuführvorrichtung
hält oder
klemmt den abgetrennten Stift am Aufnahmeort immer ein, bis die
Aufnahme- und Platzierungsmaschine den Stift aufnimmt, wonach die
Zuführungsvorrichtung
den nächstfolgenden
Stift vom Streifen an den freien Aufnahmeort übergibt. Der Rückhalter
für den
abgetrennte Stift umfasst vorzugsweise einen kleinen V-Block, der
eine Klemmoberfläche
bildet, die dem Aufnahmeort zugewandt ist und deren Block sich in horizontaler
Richtung seitlich zum Stift und dem Träger bewegt und eine drehender,
federbelasteter Rückhaltehebel
direkt gegenüber
der Klemmoberfläche
des V-Blocks, dessen
Hebel den Stift fest gegen die Klemmoberfläche des V-Blocks presst. Der
Stifthalter wirkt mit einem Stiftabtrenner zusammen, der verwendet
wird, um den Stift von seinem Träger
abzuscheren, während
der abgetrennte Stift gleichzeitig durch den Rückhaltehebel an den V-Block
geklemmt wird, der Stiftrückhalter
und der Stiftabtrenner stehen in Eingriff mit dem Führungsstift
der entfernt gelegenen Seite des Trägers dort, wo sie sich hinbewegt
haben, bevor der Träger
vorwärts
bewegt wurde, um einen neuen Führungsstift
bereitzustellen. Der Vorgang wird durch die folgende Beschreibung
klarer werden.
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6 ist
eine schematische Ansicht, die eine Zuführvorrichtung 10 gemäß der Erfindung
darstellt, die neben einer Aufnahme- und Platzierungsmaschine 100 angeordnet
ist, die einen Aufnahmearm 102 besitzt, der eine vakuumbetriebene
Düse 104 trägt. Beim
Betrieb einer herkömmlichen
Aufnahme- und Platzierungsmaschine
unter Computersteuerung schwingt der Arm 102 aus der Maschine,
bewegt sich vertikal abwärts
entlang einer Abwärtsbewegungsachse
in Richtung eines Bauelements, das in einer Art und Weise unterhalb
der sich abwärts
bewegenden Düse
an einem Aufnahmeort gehalten wird, bringt in Eingriff und nimmt
durch Ansaugen oder andere Mittel das in Eingriff stehende Bauelement
auf und kehrt dann zurück,
um das Bauelement an einen computerbestimmten Ort auf einer PCB
zu platzieren, wonach ein neuer Zyklus beginnt, der die vorgenannten
Schritte wiederholt. Die Funktion der Zuführvorrichtung 10 ist
es, automatisch ein neues Bauelement am Aufnahmeort bereitzustellen,
nachdem das vorhergehende Bauelement aufgenommen wurde. Die Zuführvorrichtung
der Erfindung ist geeignet zur Verwendung mit einer Vielzahl von
unterschiedlichen Aufnahme- und Platzierungsmaschinen, die von unterschiedlichen
Vertreibern zu Verfügung
gestellt werden. Die Maschinen haben typischerweise unterschiedliche
Betriebszyklen, und deshalb ist es für maximale Geschwindigkeit
wünschenswert,
dass der Zuführvorrichtungsbetriebszyklus
passend zu jeder dieser unterschiedlichen Maschinen eingestellt
werden kann. Bei der Zuführvorrichtung
der Erfindung wird dies leicht erreicht, da, wie nachfolgend genauer erklärt werden
wird, die Zuführvorrichtung
einen Mikrokontroller verwendet, der programmiert werden kann, um
die zeitliche Steuerung der Sequenzen von Schritten, die die Zuführvorrichtung
einsetzt, um ihre Funktionen auszuführen, zu steuern. Zusätzlich wird die
Zuführvorrichtung
weder durch die Aufnahme- und Platzierungsmaschine physikalisch
betätigt, noch
ist sie mit den normalen, die Zuführvorrichtung betätigenden
Mechanismen der Maschine verbunden. Die einzigen verbindenden Beziehungen sind optische
Sensoren in der Zuführvorrichtung,
um die Ankunft des Aufnahmearms und das Positionieren der Zuführvorrichtung
zu erkennen, so dass der Aufnahmeort mit der Abwärtsbewegungsachse der Aufnahmedüse ausgerichtet
wird.
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Die
Bauelemente werden in diesem Fall als ein Streifen 11 von
einer Rolle 110 bereitgestellt, die eine Versorgung mit
den auf von einem Träger
getragenen Bauelementen bereithält. 2 stellt
einen Streifen 11 von SMT-Stiftbauelementen 12 dar,
die von einem gebräuchlichen
Träger 14 getragen
werden, die von der Rolle 110 aus 6 bereitgestellt werden.
Jeder Stift 12 umfasst einen länglichen Körper, der an seinem Boden eine
Basis 15 zur Oberflächenmontierung
auf der PCB aufweist und an seiner Oberseite, wo er am Träger befestigt
ist, ein abgeschrägtes
Ende 16 (mit reduziertem Querschnitt) aufweist, was es
dem Stift erlaubt, leicht vom Träger 14 durch
Ausüben
einer Druckkraft quer zur Ebene des Trägers abgetrennt zu werden.
Der Träger 14 ist
aus verbundenen Segmenten 18 zusammengesetzt, jedes mit
einem Einteilungsloch 19, verbunden mit den angrenzenden
Nachbarn durch eine Verbindung 20 mit reduziertem Querschnitt,
die es dem Segment 18 ermöglicht, leicht vom Träger 14 abgetrennt
zu werden, ebenfalls durch Ausüben
einer Druckkraft quer zur Ebene des Trägers. Die Vakuumdüse 104 muss den
Stift an seinem abgeschrägten
Ende 16 aufnehmen, so dass an der PCB er mit der Basis
nach unten 15 an der ausgewählten Stelle platziert werden
kann. Deshalb muss der Stift 12 vom Träger 14 getrennt werden,
um sein abgeschrägtes
Ende 16 freizugeben, bevor er durch die Düse 104 aufgenommen
werden kann.
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1 ist
eine teilweise Baugruppenansicht einer Form der Zuführvorrichtung 10 gemäß der Erfindung
von oben gesehen, die ein Mittel 20 zum Vorwärtsbewegen
des Streifens, ein ein Bauelement zurückhaltendes Mittel 40 und
ein ein Bauelement abtrennendes Mittel 60, das auf einen
geeigneten Träger
montiert ist (nicht gezeigt), umfasst. Die 3-5 stellen
die grundlegenden Betriebsabläufe
der Maschine dar.
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Der
Streifen 11 wird gezeigt, während er sich Schritt für Schritt
in Richtung des Pfeils 9 vorwärts bewegt durch ein Einordnungsrad 22 mit
Vorsprüngen 24,
die in Eingriff mit den Löchern 19 in
den Streifensegmenten 18 stehen. Der Streifen wird vorwärts bewegt,
bis der Führungsstift 13 eine
dem Stiftabtrenner und Zurückhalter 40, 60 gegenüberliegende Position
erreicht, die wie gezeigt, auf der abgewandten Seite des Streifens
positioniert wurden. Mit "abgewandter
Seite" ist die Seite
der Streifenebene gemeint, die am weitesten vom Aufnahmeort entfern
ist; in 3 die Seite über dem Streifen 11.
Mit "zugewandter
Seite" ist die Seite
der Streifenebene gemeint, die am nächsten zum Aufnahmeort liegt;
in 3 die Seite unter dem Streifen 11. Wenn
der Streifen die in 3 gezeigt Position unter Steuerung
der Steuerungsvorrichtung erreicht, bewegen sich die Teile 40, 60 auf
der abgewandten Seite des Streifens seitlich (abwärts in 3)
in Richtung des Aufnahmeorts, während
dessen der Abtrenner 60 mit dem Führungsstift in Eingriff gelangt,
wobei gleichzeitig der Stiftzurückhalter 40 den
Führungsstift 13 aus dem
Träger
schert und auch das Abfallsegement 17 abschert, das übrig bleibt,
wenn der vorhergehende Stift von diesem Segment abgetrennt wurde.
Die Teile bewegen sich, wie durch den vertikalen Pfeil 64 in 4 gezeigt
in Richtung des Aufnahmeorts weiter und befinden sich nun, wie in 4 gezeigt,
auf der zugewandten Seite des Streifens mit dem durch den Stiftzurückhalter 40 gehaltenen
ergriffenen Leitstift 13.
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Die
seitliche Abtrennung der Ebene des sich vorwärts bewegenden Streifens 11 vom
Aufnahmeort 25 wird in der dargestellten Endansicht schematisch in 5 gezeigt.
Wie bemerkt werden wird, wird der Aufnahmeort 25 mit der
abwärtsgerichteten
Achse 26 der Aufnahmedüse 104 ausgerichtet.
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7 stellt
eine Form des vorwärts
bewegenden Mittels dar, das geeignet ist für die Verwendung in der Zuführvorrichtung der
Erfindung. Es verwendet mechanische und pneumatische Mittel, aber es
wird verstanden worden sein, dass die notwendige Bewegung durch
andere bekannte Mittel erzielt werden kann, wie elektrische durch
jedwede Art von Taktgebern oder vorzugsweise unter Steuerung einer (nicht
gezeigten) Steuervorrichtung. Die notwendige Bewegung besteht einfach
darin, einen vertikalen Antriebsschaft 26 unter Steuerung
einer mechanischen Koppelung zu drehen und einer Schaltradvorrichtung 28,
die durch den Hub eines pneumatischen Zylinders (nicht gezeigt),
dessen Kolben mit einem kleinen drehenden Block 30 durch
einen Stift verbunden ist, aktiviert wird. Jedes Mal, wenn der Hebel 30 in 7 nach
rechts bewegt wird, rotiert der vertikale Schaft 26 entgegen
dem Uhrzeigersinn, der wiederum das oben befestigte Einordnungsrad 22 entgegen dem
Uhrzeigersinn dreht und deshalb der Streifen 11 eine Schrittweite
(der Zentrum-zu-Zentrum-Abstand der
Streifenlöcher 19)
nach rechts vorwärts
bewegt wird.
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8 stellt
eine Form der Stiftabtrenner 60 und Stiftrückhalter-Baugruppe 40 der
Erfindung dar. Die 9-13 stellen
zahlreiche Details der Baugruppe dar. Der Stiftabtrenner 60 umfasst
einen Block, der in jeder geeigneten Weise zur Bewegung entlang
des Wegs 64 befestigt ist, der vorzugsweise quer zur Ebene
des Streifens 11 ist. Der Weg 64 wird durch den
vertikalen Pfeil in 4 und durch den Doppelpfeil
in 8 gezeigt. Der Abtrenner umfasst einen Schaftausrichter 66,
der dimensioniert und angeordnet ist, um mit dem Registrierungsloch 19 im Segement 18,
das den Führungsstift 13 trägt, in Eingriff
zu stehen, um dieses Trägersegment
mit dem Stiftabtrenner präzise
auszurichten. Der Abtrenner umfasst des weiteren einen stromaufwärts gelegenen
Vorsprung 68, der angeordnet ist, um mit der Seite des
Führungsstifts
in Eingriff zu stehen, der ein sich axial erstreckendes, stromaufwärts gelegenes gezahntes
Element oder Kamm 70 einschließt, der auch die zwei vorangehenden
Stifte 12 einbezieht, jedoch einen Spalt an der Rückseite
zwischen der Rückoberfläche der
Zähne und
den Stiften freilässt, um
die seitliche Bewegung des Blocks 62 ohne den Kamm 70,
der die vorhergehenden Stifte 12 an seiner Rückseite
kontaktiert, anzupassen. Dies hilft beim Beibehalten der Ausrichtung
des Streifens mit dem Stiftabtrenner. Der Abtrenner umfasst darüber hinaus einen
stromabwärts
gelegenen Vorsprung 72, der dazu dient, das Abfallsegement 17 (in
dieser Ansicht nicht gezeigt), das am Streifen übrig geblieben ist, als der
vorhergehende Stift abgetrennt wurde, abzuscheren.
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9 ist
eine Ansicht der Rückseite
des Stiftabtrenners 60. Sie zeigt auch einen Weg des Betätigens des
Stiftabtrenners, umfassend einen pneumatischen Zylinder (nicht gezeigt),
dessen Kolben mit einem Hebel 74 verbunden ist, der in
der Richtung bewegt wird, die durch den Doppelpfeil gezeigt wird.
Das Ende des Hebels 74 bildet eine Keilnocke 76,
die einen mit dem Block 62 verbundenen Taststift 78 antreibt.
Der Block 62 wird gegen die Keilnocke durch Reibung in
Position gehalten, so dass die seitliche Position der Nockenoberfläche 76 die
seitliche Position des Blocks 62 steuert. Wie zuvor wird
der Zylinder durch eine geeignete Steuerungsvorrichtung betätigt, um
so zu funktionieren, wie im Folgenden genauer beschrieben werden
wird.
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Der
Abtrennerblock 62 wirkt mit einem Block 42 zusammen,
der ein Teil des Stiftzurückhalters 40 bildet.
Der Abtrennerblock 62 weist ein abfallendes Ansatzstück 80 auf
(11), das eine drückende Oberfläche 82 bildet,
die eine ihr zugewandte drückende
Oberfläche 44 des
Stiftzurückhalterblocks 42 kontaktiert.
Wenn der Block 62 in Richtung des Aufnahmeorts (25 in 5),
gezeigt durch den Pfeil in 8, vorwärts bewegt
wird, drückt
er den Zurückhalterblock
in die gleiche Richtung. Ähnlich
wenn, wie in 13 gezeigt, der Zurückhalterblock
in die entgegengesetzte Richtung bewegt (zurückgezogen) wird, dann drückt er den
Abtrennerblock 62 vor ihm zurück in seine Vorabtrennungsposition
auf der abgewandten Seite des Streifens. Der Zurückhalterblock weist eine Klemmoberfläche 46 auf,
die durch vertikal beabstandete V-Rillen gebildet werden, die durch
einen Einschnitt 47, der der abgewandten Seite des Streifens,
der selben Seite wie die des Stiftabtrenners, gegenüber liegt,
getrennt sind. Die Gestaltung ist so, dass, da der Stiftabtrennervorsprung 68 als
eine Stanze wirkt, mit der abgewandten Seite des Führungsstiftes 13 in
Eingriff steht, nahe bei seiner Verbindung zum Träger, ein
unterer Abschnitt des selben Führungsstifts 13 gleichzeitig
durch die V-Rillen der Klemmoberfläche 46 in Eingriff
gebracht wird. Zur gleichen Zeit steht ein Stift zurückhaltender
Hebel 84 (8, 12), der
einen sich seitlich erstreckenden Vorsprung 86 aufweist,
der so dimensioniert ist, dass sie in den Einschnitt 47 passt,
der die zwei V-Rillen trennt, mit einer flachen zugewandten Oberfläche 48 der
gegenüberliegenden
Seite des Führungsstifts
in Eingriff, so dass der Führungsstift
nun zwischen den V-Rillen der Klemmoberfläche 46 und der Oberfläche 48 des
zurückhaltenden
Hebels 84 eingeklemmt wird. Letzterer ist stark federbelastet 94,
um sicherzustellen, dass der Stift, wenn er abgetrennt wird, fest
im Stiftzurückhalter
gehalten wird. Die Abtrennung wird erzielt, da die zwei Blöcke 42, 62 gleichzeitig
vorwärts
bewegt werden in Richtung des Aufnahmeorts, der federbelastete Hebel 84,
der den Klemmdruck auf den zurückgehaltenen
Stift aufrecht erhält,
wenn die Baugruppe sich entlang des Wegs 64 bewegt. 12 zeigt
schematisch einen herkömmlichen
pneumatischen Zylinder (schematisch gezeigt), dessen Kolben, wenn
er ausgefahren ist, ein einfaches Hebelsytem betätigt, das den federbelasteten
Hebel 84 in seine nicht klemmende Position bewegt. Sie
stellt auch die Feder 94 dar, die den Klemmdruck aufrecht
hält.
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Der
bisher beschriebene Mechanismus bewegt den Stiftzurückhalter
und Abtrenner von ihren Vorabtrennungspositionen auf der abgewandten
Seite des Stiftstreifens dorthin, wo der abgetrennte Stift 13 am Aufnahmeort 25 mit
der abwärtsgerichteten Achse 26 der
Aufnahmedüse
auf der zugewandten Seite des Stiftstreifens ausgerichtet wird.
Nachdem der Stift durch die Aufnahmedüse aufgenommen wurde, genauer
beschrieben im Folgenden, muss die Baugruppe dann zurück zu ihren
Vorabtrennungspositionen auf der abgewandten Seite des Stiftstreifens, gezeigt
in 8, bewegt werden. Dies wird, in einer Art, durch
die in 13 gezeigte Abziehverbindung erreicht.
Diese umfasst einen pneumatischen Zylinder 96, dessen Kolben
mit einer L-förmigen
Verbindung 98 verbunden ist, die drehbar an einem Stab 99 befestigt
ist und die gleitend mit einer Befestigung 102 für Block 42 des
Stiftzurückhalters 40 gekoppelt 100 ist.
Wenn der Stiftabtrenner 60 und der Stiftzurückhalter 40 weiter
vorwärts
in Richtung des Aufnahmeorts bewegt werden, dreht die Verbindung 98 einfach
in eine neue Position. Wenn aber der Zylinder 96 aktiviert
wird, dreht der ausgefahrene Kolben die Verbindung gegen den Uhrzeigersinn
und drückt
den Stiftzurückhalter
und den Stiftabtrenner, an den er gekoppelt ist, zurück in ihre
Vorabtrennungspositionen auf der abgewandten Seite des Stiftstreifens.
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Im
Folgenden ist der präzise
Ablauf von Ereignissen, um diesen Vorgang zu erzielen, in Verbindung
mit 14, die die verschiedenen Teile zeigt, die tatsächlich mit
der Zuführvorrichtung
integral sind, insbesondere zur Verdeutlichung gezeigt.
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Da
sich die Vakuumaufnahmedüse 104 der Maschine
vertikal nach unten bewegt, wenn sie den Aufnahmeort 25 zum
Zweck des Aufnehmens des Stifts 13, der durch den Stiftzurückhalter 40 gehalten wird,
erreicht, erkennt ein erster elektronischer Sensor 120,
der in der Zuführvorrichtung
integriert ist, die Anwesenheit der Düse und veranlasst einen ersten Freigabezyklus,
der eine voreingestellte Zeitverzögerung, die durch eine PLC
programmierbaren logische Steuerungsvorrichtung 121 gesteuert
wird, die in der Zuführvorrichtung
integriert ist, umfasst, um den Stift aus seinem Haltemittel freizugeben,
wenn sich die Düse
in einen geeigneten Abstand auf das abgeschrägte Stiftende abgesenkt hat,
so dass sie dann den Stift allein tragen kann.
- 1.
Das erste Ereignis der Freigabesequenz ist das Ansteuern eines ersten
elektromagnetisch betriebenen pneumatischen Ventils 122,
das einen ersten pneumatischen Zylinder 92 unter Druck
setzt, was den Zurückhaltehebel 84 veranlasst,
weg vom Stift zu schwingen, der in den V-Rillen des Zurückhalteblocks 42 gehalten
wird, was den Stift freigibt. Der Stift wird nun in Eingriff gebracht
und durch die Düse
zwangsgesteuert.
- 2. Das nächste
Ereignis der Freigabesequenz ist das Ansteuern eines zweiten elektromagnetisch betriebenen
pneumatischen Ventils 124, das einen zweiten pneumatischen
Zylinder 96 unter Druck setzt, der durch eine mechanische
Verbindung 98 mit dem V-Blockabschnitt 42 des
Stifthaltemittels verbunden ist, dessen Bewegung den V-Block 42 veranlasst,
sich seitlich zum Stift zurückzuziehen
(zurückziehen
und vorwärts
bewegen sind verwendet mit Bezug auf den Aufnahmeort) in einer horizontalen
Richtung und in Richtung des Trägers.
Wenn sich der V-Block entlang des Wegs 64 zurückzieht,
drückt
er die ein Bauelement abtrennende Vorrichtung 60, die den
Stift vom Träger
abtrennt, so, dass der V-Block 42 und die ein Bauelement
abtrennende Vorrichtung 60, nach dieser Bewegung, frei
sind vom Transportweg des Stifts und des Trägers. Die Endpositionen dieser
Teile während
dieses Schritts, hier als Vorabtrennungspositionen bezeichnet, sind, wenn
der V-Block 42 und das ein Bauelement abtrennende Element 60 benachbart
der abgewandten (gegenüberliegenden)
Seitenebene des Trägers
ist. Um eine mögliche
Beeinflussung durch den Träger
oder seinen getragenen Stift zu vermeiden, erstreckt sich der Weg 64 unter
den getragenen Stiften 12.
- 3. Wenn sich die Düse 104,
nachdem sie den Stift 13 aufgenommen hat, erhebt, ändert der
Sensor 120 seinen Zustand beim Beenden des Erkennens der
Düse 104 und
veranlasst einen Stift abtrennenden zweiten Zyklus, der eine zweite
Sequenz von Ereignissen, die durch den PLC gesteuert wird, einschließt, um sofort
einen andren Stift an den Aufnahmeort zu übergeben.
- 4. Das erste Ereignis in dieser zweiten Sequenz ist das Abschalten
des ersten Ventils 122, was den zurückhaltenden Hebel 84 veranlasst,
in seine neben der zugewandten Seitenebene des Stiftstreifens liegende
Anfangsposition zurückzukehren.
- 5. Das zweite Ereignis in dieser Sequenz ist das Ansteuern eines
dritten pneumatischen Ventils 126, das einen dritten Zylinder 128 unter
Druck setzt, der durch eine andere mechanische Verbindung und eine
Schaltradvorrichtung 128, die am vertikalen Antriebsschaft 26 befestigt
ist, verbunden ist. Ein horizontal geneigtes Rad, das Einordnungsrad 22,
wird mit geeignet gestalteten Vorsprüngen 24 eingepasst
und, am oberen Ende des vertikalen Antriebsschaftes befestigt, stellt
es Mittel zu Verfügung,
um den Träger
vorwärts
zu bewegen, die mit Löchern 19 für die Vorsprünge ausgestattet
sind, und den vorbestimmten Abstand, der notwendig ist, um das nächste Führungsbauelement
in Position zur Abtrennung zu platzieren. Typischerweise ist dieser
Abstand der Stift-Zentrum-zu-Zentrum-Abstand.
- 6. Ein zweiter elektronischer Sensor 129 erkennt den
vervollständigten
Hub dieses dritten Zylinders 128, was das Ansteuern eines
vierten pneumatischen Ventils 130 bewirkt, das einen vierten
Zylinder 132, der über
eine einzelne horizontal geneigte keilförmige Verbindung 74 mit
der Rückseite des
Abtrennungsblocks 26 verbunden ist. Die Verbindung 74 über die
Nockenoberfläche 76 verursacht,
dass sich die zuvor genannte, ein Bauelement abtrennende Vorrichtung
in eine Richtung in Richtung des Aufnahmeorts vorwärts bewegt,
in einer horizontalen Richtung seitlich zum Stift und der Ebene
des Trägers
und den leeren Block 42 mit sich drückt. Die ein Bauelement abtrennende Vorrichtung
enthält
ein zuvor erwähntes
Ausrichtungsmittel 66, welches den Führungsstift 13, der sich
immer noch auf dem Träger
befindet, veranlasst, während
dieses horizontalen Vorwärtsbewegens
präzise
positioniert zu werden. Die ein Bauelement abtrennende Vorrichtung
umfasst auch das Mittel 72 zum Abbrechen des Segments 17 des
Trägers,
an dem der vorhergehende Stift befestigt war, was das Segment 17 veranlasst, durch
Schwerkraft aus der Zuführvorrichtung
in einen Abfallbehälter
zu fallen. Da die ein Bauelement abtrennende Vorrichtung und der
V-Block sich als eine Einheit bewegen, veranlasst die ein Bauelement
abtrennende Vorrichtung schließlich den
Führungsstift 13,
vom Träger
abgebrochen zu werden und gleichzeitig in den V-Block 42 positioniert
zu werden. Wenn der Führungsstift 13 vom Träger abbricht,
kommt er in Kontakt mit dem federbelasteten Zurückhaltehebel, der den Bewegungen
des V-Blocks gefolgt ist, was den Stift gegen die Blockklemmoberfläche 46 klemmt.
Ein dritter elektronischer Sensor 134 erkennt den vervollständigten
Hub dieses vierten Zylinders 132, was die Abschaltung des
zweiten 124, dritten 126 und vierten 130 Ventils
verursacht und das Zurückziehen
des dritten 128 und vierten 132 Zylinders und
das Ausfahren des zweiten Zylinders 96 veranlasst, was
das den Stift zurückhaltenden Mittel,
zum Beispiel den V-Block, veranlasst, den gehaltenen Stift am zuvor
beschriebenen Aufnahmeort 25 zu positionieren. Zurückziehen
des dritten 128 und vierten 132 Zylinders stellt
die betreffenden vorgenannten Verbindungen in ihre Normalpositionen
zurück.
Alle Vorgänge
des zweiten Zyklus sind nun vollständig und der Stift 13 sitzt
in seinem Stiftzurückhalter
am Aufnahmeort 25 und erwartet die Ankunft der Vakuumdüse und den
Beginn des ersten Zyklus.
-
Die
signifikanten Merkmale dieses unüblichen
Vorgangs sind (a) Anordnen des Streifens von getragenen Stiften
in einer Ebene seitlich versetzt vom Aufnahmeort; (b) gleichzeitiges
in Eingriff bringen des Stiftabbrechelements und der Klemmoberfläche mit
der abgewandten Seite des Führungsstifts; (c)
seitliche Bewegung (Vorwärtsbewegung)
des ein Bauelement zurückhaltenden
Elements mit dem abgetrennten Führungsstift,
zusammen mit dem ein Bauelement abtrennenden Element aus der versetzten
Ebene des Streifens in Richtung des Aufnahmeortes; (d) seitliche
Bewegung (Zurückziehung)
des ein Bauelement haltenden Elements ohne den Stift, zusammen mit
dem ein Bauelement abtrennenden Element aus dem Aufnahmeort in Richtung
der versetzten Ebene des Streifens, um einen neuen Stift aufzunehmen.
Diese seitliche Zurückziehungsbewegung
weg vom Aufnahmeort, nachdem die Vakuumdüse 104 mit dem Stift
in Eingriff gebracht wurde, wird durchgeführt, um die Vorabtrennungsposition der
beiden Elemente, nämlich
des ein Bauelement zurückhaltenden
Elements 40 und des ein Bauelement abtrennende Elements 60 auf
der abgewandten (gegenüberliegenden)
Seite des Trägers,
der dem Aufnahmeort abgewandt ist, wieder einzunehmen, was notwendig
ist, um sicherzustellen, dass das ein Bauelement zurückhaltende
Element und das ein Bauelement abtrennende Element frei ist vom
sich vorwärts
bewegenden Trägerstreifen,
der den nachfolgenden Stift enthält,
eingeschlossen des immer noch an Ort und Stelle befindlichen stromabwärts gelegenen
Segments, von dem der Führungsstift
abgetrennt wurde. Eine Beeinflussung wird auch durch den Rückkehrweg
verhindert, der sich unter dem Träger und den Stiften erstreckt.
Die PLC Steuerungsvorrichtung 121 ist so programmiert,
dass der Träger nicht
vorwärts
bewegt wird, bis die Vorabtrennungspositionen eingenommen worden
sind, wie durch einen vierten elektronischen Sensor 136 angezeigt wird.
Die versetzte Position des Streifens von getragenen Stiften ist
notwendig, weil der Stift vom Träger, der
ihn trägt,
durch sein abgeschrägten
Ende von oben her freigegeben werden muss, um sein abgeschrägtes Ende
freizugeben, so dass es durch die Vakuumdüse in Eingriff gebracht werden
kann.
-
In
der bevorzugten Ausführungsform
wird die Steuerung so programmiert, dass die Zeitverzögerung,
die auftritt zwischen dem Zeitpunkt, an dem der erste Zylinder 92 betätigt wird,
um den federbelasteten Hebel 84 vom Stift weg zu schwenken,
um ihn freizugeben, und dem Zeitpunkt, an dem der V-Block beginnt,
sich aus dem Aufnahmeort zurückzuziehen, ausreichend
ist, so dass, wenn die Düse 104 sich
mit dem ergriffenen Stift anhebt, die Stiftbewegung nicht mit beeinflusst
wird. Beispielsweise erstreckt sich die Basis 15 der MiniFoot
Stifte in verschiedene Richtungen, deshalb muss Vorsicht geübt werden,
dass diese Ausdehungen nicht während
ihres Anhebens an Zuführvorrichtungsteile
anstoßen.
Die geeignete zeitliche Steuerung dieser Schritte vermeidet dieses
Problem und wird einfach durch eine zeitliche Steuerung gesteuert,
die in die Steuerungsvorrichtung programmiert wird, was der Fachmann
begrüßen wird.
Die meisten kommerziellen Steuerungsvorrichtungen erlauben es dem
Benutzer, Zahlen zu programmieren, die Zeitpunkte in bestimmten
Registern darstellen, und die Steuerungsvorrichtung kann, wenn sie
ihr Programm ausführt,
auf die bestimmten Registern zugreifen, um die zeitliche Steuerung
des Ausgebens von Steuerungsimpulsen aus ausgewählten Steuerungsvorrichtungsausgaben,
die mit den verschiedenen beschriebenen elektronischen Ventilen
verbunden sind, zu bestimmen, die auch kommerziell erhältlich sind.
Wie zuvor erwähnt,
können
andere steuerbare Vorrichtungen, wie elektrische Spulen und andere
für die
beschriebenen pneumatisch betätigenden
Vorrichtungen ersetzt werden. Die Verwendung dieser programmierbaren
Steuerungsvorrichtung macht es deshalb einfach, die Zuführvorrichtung
an die speziellen Aufnahme- und Platzierungsmaschinen anzupassen,
die durch den PCB-Hersteller verwendet werden.
-
Die
verwendeten elektronischen Sensoren können von verschiedener bekannter
Art sein. Vorzugsweise werden konvergente optische Sensoren verwendet,
die eine LED als IR-Strahlerzeuger
und einen Phototransistor als Strahldetektor kombinieren. Der erste
Sensor, der von dieser Art ist, hat daher den detektierten Strahl
immer eingeschaltet. Die Ankunft der Düse unterbricht den Strahl und
signalisiert ihre Ankunft. Wenn die Düse sich wegbewegt, signalisiert
die Detektion des Strahls ihre Wegbewegung. Um die gleichen Funktionen
auszuführen,
können andere
Arten von Sensoren einfach für
diesen und die anderen Sensoren ersetzt werden.
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Ein
wichtiges Merkmal der Erfindung ist der Kamm 70, der zum
Stift abtrennenden Block hinzugefügt wurde. Die Stifte auf dem
Streifen können
gelegentlich in der Ebene des Stiftstreifens verbogen werden. Der
in 10 gezeigte Kamm 70, der mit der einen
Stift abtrennenden Vorrichtung fest verbaut ist, dient zum Zweck
des Geraderichtens der Stifte, die verzogen sein können (verbogen
am oberen Punkt, an dem sie sich mit Trägerstreifen verbinden) entlang der
Bewegungsrichtung des Trägers.
Wenn die Stifte sich vorwärts
bewegen, ist die erste Kammtasche 69 weiter, um den Geraderichtungsprozess
mit angewinkelten Seiten der Zähne
zu beginnen, die zweite Kammtasche 71 ist viel enger und
wirkt darüber
hinaus, um den Stift vertikal zu positionieren, und der V-Block
selbst dient als endgültiges
Mittel, um sicherzustellen, dass der Stift gerade ist. Dieser Prozess arbeitet
sehr gut und ist geeignet zum Geraderichten von Stiften, die vertikal
bis 30 Grad oder mehr verzogen sind, um ein hohes Maß an gleichmäßiger Stiftpositionierung
zu Verfügung
zu stellen.
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Es
wird auch verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf die gezeigten
spezifischen Bauelemente beschränkt
ist. Auch werden verschiedene Formen der Bauelemente innerhalb des
Umfangs der Erfindung betrachtet, solange die Form ein Ende zum Aufnehmen
erlaubt, das als ein Stift zugespitzt werden kann oder flach ist
und eine Flächenoberfläche zu Verfügung stellt,
die eine Vakuumaufnahme erlaubt.
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Wo
sich die Ansprüche
auf den "ersten" oder "zweiten" Weg beziehen, meint
dies jeweils, den Transportweg gefolgt durch den Bauelementstreifen und
den Querweg, gefolgt durch das ein Bauelement abtrennende Mittel
und das ein Bauelement zurückhaltende
Mittel.