Bekannt
sind beidseitig zu bestückende
Leiterplatten, die auf beiden Seiten der Leiterplatten Kontaktflächen, auch "Lötpads" genannt, für SMD-Bauteile aufweisen. Die
SMD-Bauteile werden vorzugsweise in Lotpaste, die vorher auf die
Lötpads einer
Seite der Leiterplatten aufgebracht wurde, eingesetzt. Dann werden
die derart mit SMD-Bauteilen bestückten Leiterplatten im rahmen
einer sogenannten automatischen Fertigungslinie mittels eines Transportsystems
in einen Reflow-Lötofen
transportiert, wo die betreffenden Bauteile gelötet werden. Danach werden die
Leiterplatten gewendet.
Zur
Bestückung
und Lötung
der Bauteile der anderen Seite der Leiterplatten sind heute meist
zwei Verfahren üblich:
Bei einem ersten Verfahren wird auf die Lötpads auf dieser anderen Seite
der Leiterplatten Lotpaste aufgetragen, wo hinein wiederum SMD-Bauteile
eingesetzt werden und die derart bestückten Leiterplatten können wieder
im Reflow-Lötofen
gelötet
werden. Beim anderen, zweiten Verfahren werden die SMD-Bauteile
auf besagte andere Seite der Leiterplatten geklebt und anschließend – nach erneutem
Wenden – in
einem Wellenlötautomaten
auf die zugehörenden
Lötpads
dieser anderen Seite der Leiterplatten gelötet.
Falls
die Leiterplatten neben den SMD-Bauteilen auch mit bedrahteten Bauteilen
(sogenannten THT-Bauteilen) bestückt
werden sollen, werden nach dem Löten
der SMD-Bauteile im Reflow-Lötofen
die THT-Bauteile üblicherweise
selektiv bestückt
und häufig
in einem Wellenlotbad oder per Hand auf die Leiterplatten gelötet. Die
Bestückung
dieser THT-Bauteile erfolgt dabei in einem separat von der Fertigungslinie
stehenden Automaten oder an einem einzelnen separaten Arbeitsplatz.
Da diese Vorgehensweise jedoch zusätzliche Arbeitsschritte außerhalb
einer Fertigungslinie erfordert und daher kostenintensiv ist, wird
versucht, die Anzahl selektiv zu lötenden THT-Bauteile so gering
wie möglich
zu halten.
Beim
Handlöten
besteht darüber
hinaus die Gefahr einer überdimensionierten
Lotmenge und qualitativ unterschiedlich ausfallender Lötungen. Beim
Selektivlöten
in einem Wellenlotbad hingegen spielen das Layout und die Bestückung der
Leiterplatten eine große
Rolle. Die auf die zu lötenden
Bauteile bzw. dei betrachteten Lötpads
treffende Lotwelle darf nicht durch andere Bauteile behindert oder
gar abgeschattet werden. Außerdem
besteht die Gefahr, bereits auf die Leiterplatte gelötete SMD-Bauteile durch
die Lotwelle von der Leiterplatte abzulöten und zu verlieren.
Ein
grundsätzliches
Problem bei THT-Bauteilen ist, daß ihre Anschlußpins bzw.
Anschlußdrähte von
einer Seite der Leiterplatten her durch die Anschlußbohrungen
und somit durch die Leiterplatten hindurch gesteckt werden. Die
zugehörigen
Lötpads befinden
sich nicht auf der Seite der eigentlichen Bauteile sondern auf der
anderen Seite der Leiterplatten. Werden die Leiterplatten nach dem
Einstecken der Anschlußpins
bzw. Anschlußdrähte der THT-Bauteile
in die gewünschten
Anschlußbohrungen
gewendet, wie dies beispielsweise für selektives Handlöten der
THT-Bauteile erforderlich ist, können sie
aus den Anschlußbohrungen
herausfallen, wenn die Anschlußpins
bzw. Anschlußdrähte der
THT-Bauteile oder die THT-Bauteile
selbst nicht vorher fixiert wurden.
Eine
Möglichkeit
zum Fixieren von THT-Bauteilen ist das Umbiegen der Enden der durchgesteckten
Anschlußpins
bzw. Anschlußdrähte der
THT-Bauteile, was "Clinchen" der Enden genannt
wird. Allerdings erfordert dies ein erneutes Umdrehen der Leiterplatten
und ist arbeits- und zeitaufwendig. Eine andere Möglichkeit
THT-Bauteile zu fixieren, besteht beispielsweise darin, zusätzliche
klemmende Hülsen in
die Anschlußbohrungen
der THT-Bauteile einzusetzen. Neben den zusätzlichen Platz den derart überdimensionierte
Anschlußbohrungen
benötigen, fallen
weitere kosten für
die Hülsen
und weitere Arbeitschritte zum Einsetzen der Hülsen an. Noch eine andere Möglichkeit,
THT-Bauteile so auf den Leiterplatten zu sichern, daß In der
jüngsten
Vergangenheit sind auch Leiterplatten mit speziell gestalteten Anschlußbohrungen
für bedrahtete
Bauteile von der Anmelderin bekannt gemacht worden, die eine Fixierung
von THT-Bauteilen dadurch erreichen, daß im Innern der Anschlußbohrungen
eine Verengung zum Festklemmen von Anschlußdrähten oder Anschlußpins der
bedrahtete Bauteile vorgesehen ist. Solche Leiterplatten sind beispielsweise
in der Offenlegungsschrift der Deutschen Patentanmeldung
DE 103 44 261 A1 beschrieben.
In diesem Zusammenhang ist in der Offenlegungsschrift der Deutschen Patentanmeldung
DE 102 11 647 A1 auch
ein Verfahren zum Löten
von THT-Bauteilen
auf den genannten speziellen Leiterplatten in einem Reflow-Lötofen beschrieben
worden. Dieses Verfahren ist eine Art Überkopflöten der bedrahteten Bauteile
im Reflow-Lötofen,
wobei sich Lötpads
der zu lötenden SMD-Bauteile
und die Lötpads
der zulötenden THT-Bauteile
auf der gleichen betreffenden Seite der Leiterplatte angeordnet
sind.
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, oben genannte Nachteile zu
vermeiden und das Bestücken
von Leiterplatten mit THT-Bauteilen im Verbund mit einer kontinuierlichen
Fertigungslinie zu ermöglichen,
wobei die dabei verwendeten Leiterplatten sicherstellen sollen,
daß die
THT-Bauteile beim Wenden der Leiterplatten nicht von diesen abfallen.
Diese
Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch eine Vorrichtung zum
Wenden und Bestücken
von beidseitig zu bestückende
Leiterplatten oder einem Nutzen von Leiterplatten, die Fixierungen für bedrahtete
Bauteile aufweisen, wobei die Vorrichtung in unmittelbarer Nähe zu einem
Transportsystem für
Leiterplatten einer Fertigungslinie angeordnet ist und im wesentlichen
eine Klemmeinrichtung zum Halten der Leiterplatten und eine Schwenkeinrichtung
umfaßt.
Bei
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
umfaßt
die Schwenkeinrichtung wenigstens einen Schwenkarm und einen Schwenkantrieb
zum Bewegen des Schwenkarms.
Eine
andere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
hat eine Klemmeinrichtung, die Halteelemente zum Halten der Leiterplatten
aufweist.
Bei
noch einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist wenigstens eines der Halteelemente auf dem Schwenkarm verschiebbar.
Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung
hat zwei Schwenkarme, wovon einer gegenüber dem anderen bewegbar ist
und an die Leiterplatten heran bewegt werden kann.
Noch
eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung nach der
Erfindung weist eine erste Kontrolleinrichtung auf, die die Annäherung oder
Anwesenheit von Leiterplatten in einem vorgebbaren Bereich des Transportsystems
und in der Nähe
der Vorrichtung detektiert.
Wieder
andere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung nach der Erfindung
betreffen verschiedene Ausführungen
von Kontrolleinrichtungen.
Noch
wieder eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
hat eine Steuereinrichtung zur Betätigung des Schwenkantriebes
der Schwenkeinrichtung bei Annäherung oder
Anwesenheit von Leiterplatten.
Eine
immer noch andere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
weist eine zweite Kontrolleinrichtung auf, die detektiert, wenn
ein auf die Leiterplatten zu bewegtes Halteelemente an einem Schwenkarm
an eben diese Leiterplatten anschlägt.
Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung
nach der Erfindung werden der Schwenkarm bzw. die Schwenkarme um eine
zu einer Transportrichtung der Leiterplatten auf dem Transportsystem
parallelen Achse vom Transportsystem geschwenkt.
Noch
eine weitere vorteilhafte Ausführungsform
der Vorrichtung nach der Erfindung umfaßt eine Ablageeinrichtung,
auf der die Leiterplatten nach Herausschwenken aus dem Transportsystem
zur Bestückung
mit THT-Bauteilen
abgelegt werden.
Wieder
eine andere vorteilhafte Ausführungsform
der Vorrichtung nach der Erfindung hat mindestens einen Auswerfer
in einem Haltelement bzw. in einem Schwenkarm.
Eine
besondere Ausführung
der Erfindung sieht eine Leiterplatte für eine der oben beschriebenen
Vorrichtungen vor, bei der die Fixierungen für die bedrahtete Bauteile aus
Anschlußbohrungen
gebildet werden, die im Innern jeweils eine Verengung zum Festhalten
von Anschlußdrähten oder
Anschlußpins
der bedrahtete Bauteile aufweisen.
Der
große
Vorteil Vorrichtung nach der der Erfindung besteht darin, daß sie in
unmittelbarer Nähe
zu einem Transportsystem einer Fertigungslinie für elektronische Schaltungen
angeordnet ist. Die betroffenen und bereits mit Lotpaste auf ihrer
oben liegenden Seite versehenen Leiterplatten werden direkt dem
Transportsystem kurzfristig entnommen, gewendet, auf der anderen
Seite der Leiterplatten mit den gewünschten THT-Bauteilen bestückt, erneut gewendet
und zurück
auf das Transportsystem gelegt. Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung
nach der Erfindung besteht darin, daß sie auf einfache Weise – und wie
in besonders vorteilhafter Ausführung
vorgesehen, automatisiert werden kann.
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen genauer beschrieben
und erläutert,
die in der beigefügten
Zeichnung dargestellt sind. Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung
einer Stirnansicht eines Transportsystems mit einem ersten Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Wenden und Bestücken
von beidseitig zu bestückende
Leiterplatten;
2 eine schematische Draufsicht
auf das Transportsystem und die erfindungsgemäße Vorrichtung nach 1;
3 eine schematische Darstellung
einer Draufsicht auf ein Transportsystems mit einem zweiten Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Wenden und Bestücken
von beidseitig zu bestückende
Leiterplatten;
4 eine schematische Schnittdarstellung durch
eine erste Ausführungsform
eines Halteelements nach der Erfindung;
5 eine schematische Schnittdarstellung durch
eine zweite Ausführungsform
eines Halteelements nach der Erfindung;
6 eine schematische Schnittdarstellung durch
eine dritte Ausführungsform
eines Halteelements nach der Erfindung;
7 eine schematische Schnittdarstellung durch
eine besonders vorteilhafte Leiterplatte mit spezieller Anschlußbohrung
für ein
THT-Bauteil; und
8 eine schematische Schnittdarstellung durch
eine von einer der erfindungsgemäßen Vorrichtung
nach 1, 2 oder 3 verschwenkten
Leiterplatte nach 7 bei
der Bestückung
mit einem THT-Bauteil.
Aus
Gründen
der Vereinfachung werden in der nachfolgenden Beschreibung gleiche
Bezugszeichen für
gleiche Teile, Elemente, Bauteile und Module verwendet, soweit dies
sinnvoll ist.
Die
nachfolgend beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Wenden und Bestücken
von beidseitig zu bestückenden
Leiterplatten erlauben es im Prinzip, verschiedenste Leiterplatten
dieser Art zu verwenden, sofern sie durch geeignete Fixierung von Anschlußdrähten oder
Anschlußpins
der bedrahtete Bauteile sicherstellen können, daß die THT-Bauteile beim Wenden
der Leiterplatten nicht von den Leiterplatten abfallen. Eine Verwendung
der von der Anmelderin entwickelten Leiterplatten mit besonders gestalteten
Anschlußbohrungen,
bei denen die Fixierung integraler Bestandteil der Anschlußbohrungen ist,
ist besonders zu empfehlen. Der Vollständigkeit halber werden diese
speziellen Leiterplatten später genauer
erläutert
und beschrieben, und zwar im Zusammenhang mit den 7 und 8.
In
den 1 und 2 ist ein Teil eines Transportsystems 10 mit
einem ersten Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Leiterplatte 31 bzw. von
Nutzen 30 mit mehreren solcher Leiterplatten 31 schematisch
dargestellt. Zur Vereinfachung ist in den 1 und 2 nur
ein einzelner Nutzen 30 mit vier Leiterplatten 31 beispielhaft
dargestellt. Das Transportsystem 10, das einem üblichen
Transportsystem in bekannten automatisierten Fertigungslinien für elektronische
Schaltungen entspricht, umfaßt
bei dem hier dargestellten Beispiel ein erstes äußeres Gehäuse 12 und ein zweites äußeres Gehäuse 14.
Auf zwei synchron laufenden Transportbändern oder Transportketten 16 liegen
die Nutzen 30 auf und werden in Transportrichtung TR bewegt. Üblicherweise
werden die Transportketten 16 von wenigstens einem Antriebsrad
angetrieben. Bei dem in 1 veranschaulichten
Transportsystem 10 sind zwei Antriebsräder 18 beispielhaft
angedeutet.
Zwischen
den äußeren Gehäusen 12 und 14 und
den dazwischen laufenden Transportketten 16 befinden sich
jeweils eine erste und eine zweite innere Abdeckung 20, 22,
die die Antriebsräder 18 abdecken.
Die Transportketten 16 sind vorzugsweise übliche Transportketten,
deren Achsen zwischen den Kettengliedern verlängert sind und als Auflagestifte für die Nutzen 30 mit
den Leiterplatten 31 dienen. In der in den 1 und 2 gewählten Darstellung
weist eine erste Seite 32 der Leiterplatten 31 nach
oben, die zweite Seite 34 der Leiterplatten 31 nach
unten. Sinnvollerweise ist die zweite Seite 34 der Leiterplatten 31 bereits
mit SMD-Bauteilen bestückt,
die in einem vorhergehenden Arbeitsgang in einem hier nicht dargestellten
Reflow-Lötofen
gelötet
wurden. Für
die sich anschließende
Bestückung
der ersten Seite 32 der Leiterplatten 31 mit SMD-Bauteilen
und für
die Bestückung
von THT-Bauteilen
auf der zweiten Seite 34 der Leiterplatten 31 ist
für den
in den 1 und 2 dargestellten weiteren
Ablauf bereits auf allen Kontaktflächen 36 für Bauteile
auf der ersten Seite 32 der Leiterplatten 31 Lotpaste
aufgetragen worden, vorzugsweise mit einem Druckverfahren.
Um
die erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Wenden und Bestücken
von Leiterplatten 31 möglichst
Platz-sparend zu gestalten und so dicht wie möglich an das Transportsystem 10 heranzubringen, ist
im zweiten äußeren Gehäuse 14 eine
Ausnehmung 24 vorgesehen, die eine Schwenkeinrichtung 40 wenigstens
teilweise aufnimmt. Die Schwenkeinrichtung 40 umfaßt bei dem
in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
einen ersten und einen zweiten Schwenkarm 42 und 44,
von dem in 1 nur der
zweite Schwenkarm 44 dargestellt ist.
Beide
Schwenkarme 42, 44 sind um eine Schwenkachse 46 schwenkbar,
die parallel zur Transportrichtung TR der Leiterplatten 30 auf
dem Transportsystem 10 verläuft. Wie in 2 gezeigt, kann zusätzlich zur gemeinsamen Schwenkachse 46 auch
eine Führungsstange 48 vorgesehen
werden, die die beiden Schwenkarme 42, 44 miteinander
verbindet. Sie ist an sich nur für
einen besonderen, unten beschriebenen Fall erforderlich, unterstützt aber in
allen Fällen
die Stabilität
der Schwenkeinrichtung 40 bei einer Schwenkbewegung beider
Schwenkarme 42, 44 in den durch einen Doppelpfeil 52 veranschaulichten
Richtungen.
Ein
Antrieb für
die Schwenkarme 42, 44 ist in 2 nur schematisch dargestellt und mit "50" bezeichnet. Wie
oben erläutert,
besteht die Möglichkeit, die
Schwenkachse 46, mit der beide Schwenkarme 42, 44 fest
verbunden sind, durch den Antrieb 50 zu bewegen. Eine andere
Möglichkeit
ist, einen einzelnen Schwenkarm, vorzugsweise den ersten Schwenkarm 42,
vom Antrieb 50 anzutreiben und den anderen Schwenkarm 44,
der mit dem angetriebenen Schwenkarm 42 durch die Führungsstange 48 verbunden
ist, mitzunehmen und so beide Schwenkarme 42, 44 gemeinsam
um die Schwenkachse 46 zu schwenken.
Um
eine relativ kleinbauende Ausführung der
Schwenkeinrichtung zur realisieren, hat sich eine mehrfach gekröpfte Form
der Schwenkarme 42, 44, wie in 1 dargestellt, als sinnvoll erwiesen.
Auf bzw. an den Schwenkarmen 42, 44 sind Klemmeinrichtungen 60 vorgesehen,
die ein oder mehrere Halteelemente 62 umfassen, die den
Nutzen 30 mit den Leiterplatten 31 aufnehmen und
zwischen den Schwenkarmen 42, 44 halten. Verschiedene
Ausführungsformen
von Halteelementen werden weiter unten anhand der in den 4, 5, 6 dargestellten
Beispiele genauer beschrieben. Die Halteelemente 62 der
Klemmeinrichtungen 60 sind vorzugsweise auf bzw. an den
Schwenkarmen 42, 44 quer zur Transportrichtung
TR des Transportsystems 10 verschiebbar angebracht und
mit den Schwenkarmen 42, 44 durch eine Befestigung 66,
beispielsweise eine Schraubbefestigung, lösbar verbunden. Die Verschieblichkeit
ist in 2 durch einen
Doppelpfeil 64 für
jeden Schwenkarm 42 oder 44 veranschaulicht und
dient dazu, die Position der Halteelemente 62 zu den Leiterplatten 30 optimal
einzustellen.
Auf
oder an dem Transportsystem 10 ist sinnvollerweise wenigstens
eine Kontrolleinrichtung vorgesehen, mit der detektiert wird, wann
sich ein Nutzen 30 in einer Position befindet, die eine
Aufnahme durch die und in der Schwenkeinrichtung 40 ermöglicht.
Bei dem in 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung sind eine erste und eine zweite Kontrolleinrichtung 80 und 82 vorgesehen.
In diesem Fall geht die Aufnahme, das Wenden und Bestücken der
Leiterplatten 31 des Nutzens 30, wie nachfolgend
beispielhaft erklärt,
vor sich:
Wenn sich eine vordere Kante 38a des Nutzens 30 auf
dem Transportsystem 10 auf der Höhe der ersten Kontrolleinrichtung 80 befindet,
wird dies von der Kontrolleinrichtung 80 erfaßt und an
eine Steuereinrichtung 90 der Schwenkeinrichtung 40 gemeldet,
die den Antrieb 50 für
den oder die Schwenkarme 42, 44 betätigt und
diese in Richtung auf den aufzunehmenden Nutzen 30 hin
bewegt. Das Transportsystem 10 transportiert den Nutzen 30 weiter,
bis die vordere Kante 38a des Nutzens 30 von der
zweiten Kontrolleinrichtung 82 erfaßt wird. Der erste Schwenkarm 42 befindet
sich in Transportrichtung TR gesehen vor dem Nutzen 30 und
auf dessen Höhe.
Die Transportketten 16 des Transportsystems 10 werden
verlangsamt, so daß der
Nutzen 30 in das Halteelemente 62 des ersten Schwenkarms
hineintransportiert wird; dann werden die Transportketten 16 angehalten.
Der zweite Schwenkarm 44 befindet sich ebenfalls auf der
Höhe des
Nutzens 30 aber in Transportrichtung TR hinter einer hinteren
Kante 38b des betrachteten Nutzens 30.
Mittels
einer Verschiebevorrichtung, vorzugsweise einer Spindel 92,
die von einem in 2 nur
schematisch dargestellten Antrieb 94 angetrieben wird,
wird der zweite Schwenkarm 44 in Richtung auf die hintere
Kante 38b des Nutzens 30 hin bewegt, bis der Nutzen 30 im
Halteelement 62 des zweiten Schwenkarms 44 zu
liegen kommt. Die Verschieblichkeit, also der Hub in Transportrichtung
TR und zurück,
den der zweite Schwenkarm 44 in Bezug auf den ersten Schwenkarm 42 ausführen kann,
ist in 2 durch einen
Doppelpfeil 96 veranschaulicht.
Um
zu verhindern, daß der
zweite Schwenkarm 44 den Nutzen 30 zu stark gegen
den ersten Schwenkarm 42 drückt und der Nutzen 30 dadurch gestaucht
wird, kann, wie in den 1 und 2 dargestellt am bzw. auf
dem zweiten Schwenkarm 44 eine dritte Kontrolleinrichtung 84 vorgesehen
werden, die die Annäherung
des zweiten Schwenkarms 44 an den Nutzen 30 erfaßt und den
Antrieb 94 für
die Spindel 92 bei einem vorgebbaren Abstand zwischen der dritten
Kontrolleinrichtung 84 und der hinteren Kante 38b des
Nutzens 30 stoppt. Wenn der Nutzen 30 sicher und
fest in den Halteelementen 62 der beiden Schwenkarme 42, 44 gehalten
wird, wird der Antrieb 50 für die Schwenkeinrichtung 40 betätigt und
die Schwenkarme 42, 44 zusammen mit dem zwischen ihnen
gehaltenen Nutzen 30 von Leiterplatten 31 vom Transportsystem 10 quer
zur Transportrichtung TR weggeschwenkt in eine in 1 gestrichelt dargestellte Position.
Bei
dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist seitlich am Transportsystem 10 eine Ablage-
bzw. Bestückungsfläche 100 angeordnet,
auf der der aus dem Transportsystem 10 heraus geschwenkte
Nutzen 30 und erforderlichenfalls auch die Schwenkarme 42, 44 abgelegt
werden. Die vordem im Transportsystem 10 oben liegende
erste Seite 32 der Leiterplatten 31 des Nutzens 30 liegt
nach dem Verschwenken unten. Der Nutzen 30 ist dadurch
gewendet worden, so daß die nunmehr
oben liegende zweite Seite 34 der Leiterplatten 31 mit
den gewünschten
THT-Bauteilen bestückt
werden kann. Damit die unten liegende erste Seite 32 der
Leiterplatten 31 und die dort befindlichen und bereits
mit Lotpaste versehenen Kontaktflächen 36 nicht direkt
auf der Ablage- bzw. Bestückungsfläche 100 aufliegen,
sind dort sinnvollerweise Abstandshalter 104, beispielsweise
kurze zylindrische oder rechteckige Abschnitte, angebracht, auf
denen der Nutzen 30 ruht. Die Anschlußdrähte bzw. Anschlußpins der
gewünschten
THT-Bauteile können ohne
Probleme in die dafür
vorgesehenen Anschlußbohrungen
eingesetzt werden. Zur Vereinfachung und besseren Übersichtlichkeit
sind die Abstandshalter 104 nur in 1 dargestellt und nicht in 2.
Wie
oben bereits erwähnt,
werden Leiterplatten 31 mit besonderen Anschlußbohrungen
für die THT-Bauteile
verwendet, die verhindern, daß die THT-Bauteile
beim Zurückschwenken
des Nutzens 30 bzw. der Leiterplatten 31 auf das
Transportsystem 10 aus den Anschlußbohrungen heraus und damit von
den Leiterplatten 31 herab fallen. Die Besonderheiten der
besagten Anschlußbohrungen
werden später
ausführlich
beschrieben, und zwar im Zusammenhang mit der in den 7 und 8 dargestellten Ausführungsform der Leiterplatte 31.
Die
Ablage- bzw. Bestückungsfläche 100 ist bei
dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel mit
einer Stütze 102 gegenüber dem
zweiten äußeren Gehäuse 14 des
Transportsystems 10 abgestützt. Vorteilhafterweise ist
die Stütze 102 zusammenlegbar
ausgeführt,
so daß in
den Fällen,
wo die Schwenkeinrichtung 40 nicht benötigt wird, die Ablage- bzw.
Bestückungsfläche 100 an
das Gehäuse des
Transportsystems 10 angelegt werden kann.
Nach
der Bestückung
der zweiten Seite 34 der oben auf der Ablage- bzw. Bestückungsfläche 100 liegenden
Leiterplatten 31 mit THT-Bauteilen wird die Steuereinrichtung 90 für den Antrieb 50 betätigt, und
die Schwenkarme 42, 44 werden zusammen mit dem
zwischen ihnen gehaltenen Nutzen 30 auf das Transportsystem 10 zurückgeschwenkt
und auf den Transportketten 16 abgelegt. Über die
Spindel 92, die durch den Antrieb 94 bewegt wird,
wird der zweite Schwenkarm 44 von der hinteren Kante 38b des
Nutzens 30 fort bewegt. Ein im zweiten Schwenkarm 44 im
Bereich des Haltelements 62 angeordneter Auswerfer 76,
beispielsweise eine elektromagnetisch verschiebbare kurze Stange,
sorgt dafür,
daß der
Nutzen 30 vom Halteelement 62 freigegeben wird.
Ein weiterer im ersten Schwenkarm 42 im Bereich des Haltelements 62 angeordneter
Auswerfer 76 stößt dann
den Nutzen aus dem dortigen Haltelement 62 heraus, so daß der Nutzen 30 frei
auf den Transportketten 16 aufliegt. Durch Betätigen des
Antriebs 50 werden dann beide Schwenkarme 42, 44 in eine
Ruheposition bewegt. Danach wird der Antrieb der Transportketten 16 betätigt, so
daß der
Nutzen 30 aus dem Bereich der Schwenkeinrichtung 40 fort
bewegt wird. Wo die Ruheposition der beiden Schwenkarme 42, 44 vorgesehen
wird, ist an sich gleich, solange sie auf dem Transportsystem 10 transportierte weitere
Nutzen oder Leiterplatten nicht behindert werden.
Nähert sich
der Schwenkeinrichtung 40 ein weiterer Nutzen 30 mit
Leiterplatten 31, deren zweite Seite 34 mit THT-Bauteilen
bestückt
werden soll, um anschließend
die THT-Bauteile in einem Reflow-Lötofen auf den ihnen zugehörigen Lötpads auf
der ersten Seite 32 zu löten, so wird das oben beschriebene Verfahren
zum Aufnehmen, Schwenken, Wenden, Bestücken, Rückschwenken und Ablage des
Nutzens auf dem Transportsystem erneut ausgeführt. Wenn sich die vordere
Kante 38a des neuen Nutzens 30 auf dem Transportsystem 10 auf
der Höhe
der ersten Kontrolleinrichtung 80 befindet, wird dies von
der Kontrolleinrichtung 80 erfaßt und an die Steuereinrichtung 90 der
Schwenkeinrichtung 40 gemeldet, die den Antrieb 50 für den oder
die Schwenkarme 42, 44 betätigt und diese in Richtung
auf den aufzunehmenden neuen Nutzen 30 hin bewegt. Das
Transportsystem 10 transportiert den neuen Nutzen 30 weiter,
bis die vordere Kante 38a des neuen Nutzens 30 von
der zweiten Kontrolleinrichtung 82 erfaßt wird. Der erste Schwenkarm 42 befindet
sich in Transportrichtung TR gesehen vor dem neuen Nutzen 30 und
auf dessen Höhe.
Die Transportketten 16 des Transportsystems 10 werden
verlangsamt, so daß der
Nutzen 30 in das Halteelemente 62 des ersten Schwenkarms
hineintransportiert wird; dann werden die Transportketten 16 angehalten.
Der zweite Schwenkarm 44 befindet sich bereits ebenfalls
auf der Höhe
des neuen Nutzens 30 aber in Transportrichtung TR hinter
einer hinteren Kante 38b des betrachteten neuen Nutzens 30.
Die Aufnahme und das Halten des neuen Nutzens 30 in den
Halteelementen 62, das Schwenken und Wenden des neuen Nutzens 30 in
die Bestückungsposition
auf der Ablage- bzw. Bestückungsfläche 100 ist
bereits oben genau beschrieben worden, ebenso wie das Zurückschwenken
des neuen Nutzens 30 auf das Transportsystem 10.
Das
beschriebene Verfahren kann manuell gesteuert und kontrolliert werden,
es bietet jedoch auch die Möglichkeit
eines teil- oder vollautomatischen Ablaufs. Es ist auch nicht unbedingt
erforderlich, den Antrieb der Transportketten 16 des Transportsystems
für die
Aufnahme eines Nutzens in die Haltelemente 62 und während des
Verschwenkens und Bestückens
anzuhalten. Es sollte nur beim Zurücklegen des derart behandelten
Nutzens dafür
Sorge getragen werden, daß im
Moment des Ablegens des Nutzens auf den Transportketten 16 ein
entsprechend großer
freier Platz zur Verfügung
steht zwischen anderen Nutzen auf den Transportketten.
In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Wenden und Bestücken
von beidseitig zu bestückenden
Leiterplatten 31 bzw. von Nutzen 30 mit mehreren
solcher Leiterplatten 31 schematisch dargestellt. Im Gegensatz
zu der in den 1 und 2 dargestellten Vorrichtung
umfaßt
hier die Schwenkeinrichtung 40 nur einen einzelnen Schwenkarm 42.
Damit der einzelne Schwenkarm 42 den mit den gewünschten
THT-Bauteilen zu bestückenden
Nutzen 30 sicher aufnehmen und auch während des Verschwenkens sicher
halten kann, sind bei dieser Ausführungsform vorzugsweise mehrere
Haltelemente 62 an bzw. auf dem ersten Schwenkarm 42 vorgesehen.
Auch hier können
die Positionen dieser Haltelemente 62 an den betrachteten
Nutzen angepaßt
werden, da sie quer zur Transportrichtung TR des Transportsystems 10 in
Richtung des Pfeils 64 verschiebbar und justierbar sind.
Das
Verfahren zur Aufnahme des Nutzens 30 in den Halteelementen 62,
zum Verschwenken, Wenden und Positionieren auf der Ablage- und Bestückungsfläche 100 läuft im wesentlichen
so ab, wie bereits oben beschrieben. Wenn sich die vordere Kante 38a des
Nutzens 30 auf dem Transportsystem 10 auf der
Höhe der
ersten Kontrolleinrichtung 80 befindet, wird dies von der
Kontrolleinrichtung 80 erfaßt und an die Steuereinrichtung 90 der
Schwenkeinrichtung 40 gemeldet, die den Antrieb 50 für den Schwenkarm 42 betätigt und
diesen in Richtung auf den aufzunehmenden Nutzen 30 hin
bewegt, bis er auf der Höhe
der zweiten Kontrolleinrichtung 82 angehalten wird. Das
Transportsystem 10 transportiert den Nutzen 30 weiter,
bis die vordere Kante 38a des Nutzens 30 auf der
Höhe der
zweiten Kontrolleinrichtung 82 sicher in die Halteelemente 62 eingetaucht und
von dieser erfaßt
wird.
Die
Transportketten 16 des Transportsystems 10 werden
dann angehalten und der erste Schwenkarm 42 schwenkt den
Nutzen 30 vom Transportsystem fort zur Ablage- bzw. Bestückungsfläche 100.
Um hier jedoch eine optimale Halterung des Nutzens 30 für die nachfolgende
Bestückung
der zweiten Seite 34 der Leiterplatten 31 mit
den gewünschten
THT-Bauteilen zu ermöglichen,
ist vorzugsweise bei dem in 3 dargestellten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung und im Gegensatz zu dem in der 2 dargestellten Ausführung eine Halteleiste bzw.
Halteschiene 110 vorgesehen, die im wesentlichen wie ein
Haltelement 62 aufgebaut sein kann, jedoch mehr eine Führungs-
denn eine Klemmfunktion haben. Diese Halteschiene 110 übernimmt quasi
die Aufgabe der Haltelemente 62 auf dem zweiten Schwenkarm 44 nach 2. Dafür ist auf der Ablage- bzw.
Bestückungsfläche 100 der
Ausführung nach 3 eine Grundschiene 112 angebracht
und eine Verschiebevorrichtung, beispielsweise eine Spindel 116 mit
einem Spindelantrieb 118. Wird der Spindelantrieb 118 betätigt, so
wird die Halteschiene 110 mittels der Spindel 116 auf
den auf der Ablage- bzw. Bestückungsfläche 100 befindlichen
Nutzen 30 hin (oder von dort weg) bewegt bis die hintere
Kante 38b des Nutzens 30 in der Halteschiene 110 sicher für den Bestückungsvorgang
gehalten wird.
Damit
die Halteschiene 110 exakt bewegt wird, kann, wie in 3 dargestellt, wenigstens
eine, vorzugsweise zwei Führungsstangen 114 vorgesehen werden.
Die Verschiebbarkeit der der Halteschiene 110 wird in 3 durch einen Doppelpfeil 120 veranschaulicht.
Um
zu verhindern, daß die
Halteschiene 110 den Nutzen 30 zu stark gegen
den ersten Schwenkarm 42 drückt und der Nutzen 30 dadurch
gestaucht wird, kann, wie in den 3 dargestellt
am bzw. auf der Halteschiene 110 eine Positionskontroll-Vorrichtung 122 vorgesehen
werden, die die Annäherung der
Halteschiene 110 an den Nutzen 30 erfaßt und den
Spindelantrieb 118 für
die Spindel 116 bei einem vorgebbaren Abstand zwischen
der Positionskontroll-Vorrichtung 122 und
der hinteren Kante 38b des Nutzens 30 stoppt.
Nach dem Bestücken
der oben liegenden zweiten Seite 34 der Leiterplatten 31 wird der
Spindelantrieb 118 derart betätigt, daß die Halteschiene 110 die
hintere Kante 38b des Nutzens freigibt. Durch Betätigen des
Antriebs 50 für
den Schwenkarm 42 wird der bestückte Nutzen 30 zurück auf das
Transportsystem 10 geschwenkt und auf die Transportketten 16 gelegt.
Mittels eines Auswerfers 76 in jedem Halteelement 62 am
Schwenkarm 42 wird der Nutzen aus den Halteelement 62 ausgestoßen und
freigegeben. Dann wird der Schwenkarm 42 wieder in die
Ruheposition geschwenkt und der Antrieb der Transportketten 15 betätigt, so
daß der
bestückte
Nutzen aus dem Bereich des Schwenkarms 42 fort transportiert
wird.
Ein
auf dem Transportsystem 10 nachfolgender Nutzen 30,
der auch mit THT-Bauteilen
auf der zweiten Seite 34 der Leiterplatten 31 bestückt werden
wird wieder von der Schwenkeinrichtung 40 mit dem einzelnen
Schwenkarm 42 nach dem oben beschrieben Verfahren aufgenommen,
verschwenkt und gewendet, mit THT-Bauteilen bestückt und auf das Transportsystem
zurück
geschwenkt. Auch dieses Verfahren kann in der oben beschriebenen
Weise gegebenenfalls teil- bzw. vollautomatisiert werden.
In
der Beschreibung zu den in den 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung
ist ein mehrere Leiterplatten 31 umfassender Nutzen 30 beschrieben.
Ohne Einschränkung
der Erfindung ist es natürlich
auch möglich,
statt des dargestellten Nutzens 30 auch einzelne auf dem
Transportsystem 10 liegende großformatigere Leiterplatten
mit der Erfindung zu verwenden. Die Schwenkeinrichtung 40 bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
nach den 1 und 2 kann, wie bereits oben
erklärt,
durch Verschieben des zweiten Schwenkarms 44 an die Länge der
betreffenden Leiterplatten ohne Probleme angepaßt werden. Bei der Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
nach 3 kann eine solche
Anpassung ohne Probleme mit der Halteschiene 110 auf der
Ablage- und Bestückungsfläche 100 vorgenommen
werden.
Zum
besseren Verständnis
und der Vollständigkeit
halber sind in den 4, 5 und 6 verschiedene Ausführungsformen einer Klemmeinrichtung 60, wie
sie im Rahmen der Vorrichtung nach der Erfindung nützlich und
vorteilhaft sind, schematisch, im Schnitt und in gegenüber den 1-3 vergrößerten Maßstab dargestellt. Die eigentlichen
Halteelemente 62 der Klemmeinrichtung 60, die
auf einem Schwenkarm 42 oder 44 befestigt sind,
weisen im wesentlichen einen U-förmigen
Querschnitt auf, der zu den Leiterplatten 31 bzw. zum Nutzen 30 aus
Leiterplatten 31 hin offen ist. Wenn ein Nutzen 30 erfaßt ist, taucht
er in das U-Profil ein und wird dort verschiedene Klemmelemente
gegen einen an sich beliebigen Schenkel des jeweiligen Halteelements 62 gedrückt und
so festgehalten.
Bei
der in 4 dargestellten
Ausführungsform
umfaßt
das Klemmelement eine elastische Wulst 70 aus einem an
sich beliebigen elastischen Material. Das Klemmelement bei der in 5 dargestellten Ausführungsform
ist eine Andruckfeder 72 mit einem zum Nutzen 30 hin
gewölbten
Profil, das den Nutzen 30 gegen das Halteelemente 62 drückt. Als
weiteres geeignetes Klemmelement ist auch der in 6 dargestellte pneumatische Sauger 74 denkbar,
der den Nutzen 30 gegen das Halteelement 62 saugt
und so für
eine gewünschte
Zeitdauer den Nutzen im Halteelement 62 fixiert.
Bei
den in den 4-6 dargestellten Ausführungsformen
von Halteelementen 62 wird der Nutzen 62 jeweils
gegen einen unteren Schenkel des U-Profils der Halteelemente 62 gedrückt. Dies
ist nicht als Einschränkung
der Erfindung zu werten. Selbstverständlich ist es auch denkbar,
die in den 4-6 dargestellten Halteelemente 62 umzudrehen,
so daß der Nutzen 62 jeweils
gegen einen oberen Schenkel des U-Profils der Halteelemente 62 gedrückt wird.
Zum
sicheren Lösen
des Nutzens 30 aus den Halteelementen 62 beim
Zurücklegen
des Nutzens 30 auf das Transportsystem 10 dient
der in den 4-6 dargestellte Auswerfer 76,
der bereits oben genauer beschrieben wurde. Jede der in den 4-5 dargestellten Ausführungsformen der Haltelemente 62 kann
nicht nur an den Schwenkarmen 42, 44 (siehe 1-3) sondern auch an der Halteschiene 110 auf
der Ablage- und Bestückungsfläche (siehe 3) verwendet werden.
Wie
oben bereits erwähnt,
erlauben es im Prinzip die oben beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Wenden und Bestücken
von Leiterplatten, verschiedenste Leiterplatten zu verwenden, sofern sie
durch geeignete Fixierung von Anschlußdrähten oder Anschlußpins der
bedrahtete Bauteile sicherstellen können, daß die THT-Bauteile beim Wenden der Leiterplatten
nicht von den Leiterplatten abfallen. Jedoch ist eine Verwendung
der von der Anmelderin entwickelten Leiterplatten mit besonders
gestalteten Anschlußbohrungen
besonders zu empfehlen, bei denen die Fixierung integraler Bestandteil
der Anschlußbohrungen
ist. Der Vollständigkeit
halber werden diese speziellen Leiterplatten am Beispiel eines Ausschnitts
einer Leiterplatte 31 in den 7 und 8 in gegenüber den 1-3 vergrößertem Maßstab dargestellt.
7 ist eine schematische
Teilschnittdarstellung durch die Leiterplatte 31, die eine
spezielle Anschlußbohrung 130 mit
Fixierung für
ein THT-Bauteil aufweist, von dem in 7 zur
Vereinfachung nur ein Teil seines Anschlußpins 142 dargestellt
ist. Die Anschlußbohrung 130 wird
aus zwei gegenläufig
zueinander gebohrten Sacklochbohrungen 132 und 134 gebildet,
die sich nicht vollständig
durchdringen, so daß im
Innern der Anschlußbohrung 130 eine
im wesentlichen ringförmige
bzw. kragenförmige
Verengung 136 erzeugt wird. Da der lichte Durchgang durch
die Verengung 136 ein wenig kleiner ist als der Durchmesser
des Anschlußpins 142,
wird der Anschlußpin 142 bei
Durchstecken durch die Anschlußbohrung 130 im
Bereich der Verengung 136 festgeklemmt. Das zum Anschlußpin 142 gehörende THT-Bauteil ist dann
auf der Leiterplatte 31 fixiert und fällt auch beim Wenden der Leiterplatte 31 nicht
ab. Vorteilhafterweise ist eine vollständige Metallisierung 138 der
Anschlußbohrung 130 vorgesehen,
die mit dem Lötpad 36 für das THT-Bauteil
verbunden ist, was der Vollständigkeit
halber in 7 ebenfalls
dargestellt ist.
In 8 ist die Leiterplatte 31 nach 7 noch einmal schematisch
dargestellt, wie sie von der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 1, 2 oder 3 in
eine Bestückungsposition
auf der Ablage- und Bestückungsfläche 100 verschwenkt
und gewendet wurde. Die Darstellung der 8 zeigt die Situation kurz bevor der
Anschlußpin 142 eines
betrachteten THT-Bauteils 144 von der zweiten Seite 34 der
Leiterplatte 31 her durch die bereits beschriebene spezielle Anschlußbohrung 130 gesteckt
wird. Wie bereits oben ebenfalls beschrieben, sind auf der der zweiten Seite 34 der
Leiterplatte 31 bereits in einem früheren Arbeitsgang SMD-Bauteile 148 bestückt und
auf entsprechende Lötpads 140 gelötet worden.
Vor dem Verschwenken und Wenden der Leiterplatte 31 wurde
auch bereits Lotpaste 146 auf alle Lötpads 36 auf der ersten
Seite 32 der Leiterplatte 31 aufgetragen. nach
dem Durchstecken der Anschlußpins 142 aller gewünschten
THT-Bauteile 144 durch die speziellen Anschlußbohrungen 130 sind
die THT-Bauteile 144 fixiert. Nach dem Zurückschwenken
der Leiterplatten 31 (bzw. des Nutzens 30 mit
den Leiterplatten 31; siehe auch die 1-3)
und dem damit kombinierten Wenden der Leiterplatten 31 werden – wie bereits oben
beschrieben – die
für die
erste Seite 32 der Leiterplatten 31 vorgesehenen
SMD-Bauteile in die Lotpaste auf die dafür vorgesehenen Lötpads eingesetzt.
Die Leiterplatten 31 können
dann in einem Reflow-Lötofen
nach dem oben beschriebenen und bei der Anmelderin entwickelten Überkopf-Lötverfahren gelötet werden.