DE20116591U1 - Einrichtung zur Erfassung der Position einer Leiterplatte - Google Patents

Description

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Beschreibung

Einrichtung zur Erfassung der Position einer Leiterplatte

Die Neuerung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erfassung der Position einer Leiterplatte mit einem Sensor.

Einrichtungen der oben genannten Art zur Erfassung der Position einer Leiterplatte arbeiten bisher überwiegend mit optisehen Sensoren. Durch den Bedarf an kompakten Geräten werden die Konturen der Leiterplatten immer mehr den Geometrien der Geräte angepasst. Weiter werden kleine Einzelleiterplatten zu großen Mehrfachnutzen zusammengefasst. Aufgrund dieser Entwicklungen, weisen die Leiterplatten Aussparungen und zurückgesetzte Fräskanten auf. Die optischen Sensoren mit Hintergrundausblendung, die auf. die Bauteil- bzw. Lotseite der Leiterplatten ausgerichtet sind, erfassen solche Leiterplatten unstabil, d.h. durch ihre punktuelle Erfassung schauen sie durch die Aussparungen bzw. erkennen die vorstehenden Leiterplattenkanten nicht. Ein rückfallverzögertes Schaltsignal ist hier gegen keine generelle Abhilfe, da die Leiterplatte auch im Stillstand des Leiterplattentransportes an verschiedenen Positionen sicher erkannt werden muss. Die Leiterplattenerkennung mit Hilfe von Ultraschallsensoren wird durch dessen flächige Abtastung zwar verbessert, in manchen Fällen jedoch unzureichend.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der oben genannten Art dahingehend zu verbessern, dass auch Leiterplatten mit Aussparungen und mit zurückgesetzten Fräskanten sicher erkannt werden.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Sensor als Ultraschallsensor mit einem Ultraschallwandler ausgebildet ist und dass im Ultraschallfeld des Ultraschallwandlers ein Reflektor angeordnet ist, der das Ultraschallfeld aufweitet.

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Das Schallbündel wird gezielt auf eine Umlenkfläche gelenkt, so dass der Schall auf eine größere Leiterplattenfläche auftrifft und so auch wieder zurückreflektiert wird, d.h. eine größere Leiterplattenfläche wird gleichzeitig abgetastet. Die Auffächerung des Schallstrahls ist nur in einer Richtung ausgeprägt, vorzugsweise in Transportrichtung der Leiterplatte, dadurch kann der Sensor bei beengten Einbauverhältnissen zwischen den Führungsschienen der Leiterplatten montiert werden, ohne dass es zu Fehlreflexionen an den seitlichen Kanten kommt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht, wenn die Reflektorfläche des Reflektors Anteile unterschiedlicher Ausrichtung oder Entfernung zum Ultraschallsensor aufweist.

Vorteilhafterweise dient die Einrichtung, gemäß. Anspruch. 3 zur Verwendung in einem Leiterplattentransportsystem.

Eine Ausführung der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

FIG 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Erfassung der Position einer Leiterplatte mit einem Sensor,

FIG 2, 3, 4 verschiedene Ausführungsformen des Reflektors

gemäß FIG 1

In FIG 1 ist eine Einrichtung zur Erfassung der Position einer Leiterplatte 1 mit einem Ultraschallsensor 2 dargestellt.

Im Ultraschallfeld des Ultraschallwandlers 8 des Ultraschallsensors 2 ist ein Reflektor 3 angeordnet, der das Ultraschallfeld aufweitet. Durch das vergrößerte Ultraschallfeld ist es möglich, auch die Position von Leiterplatten zu erkennen, die Aussparungen und zurückgesetzte Fräskanten aufweisen. Die Vergrößerung des Ultraschallfeldes wird mit dem Reflektor dadurch erreicht, dass der Ultraschall auf eine optimal reflektierenden Fläche mit Flächenanteilen unter-

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schiedlicher Ausrichtung oder Entfernung zum Ultraschallsensor 2 umgelenkt wird. Hierbei sind verschiedene Ausprägungen gemäß den FIG 2, 3 und 4 möglich, bei denen die Reflexionsfläche derart ausgestaltet ist, dass der radiale Ansprechbereich des Ultraschallsensors 2 unsymmetrisch in einer Achse definiert vergrößert wird.

Gemäß FIG 2 weist der Reflektor zwei Umlenkflächen 4, 5 auf, die in einem Winkel cc zueinander stehen.

Bei der beispielhaften Darstellung von FIG 2 befindet sich der Knick der Reflexionsfläche auf Höhe der Mittelachse der Schallkeule des Ultraschallwandlers 8 des Ultraschallsensors 2. Die untere Schallkeulenhälfte wird an der Umlenkfläche 4 reflektiert und aufgrund des steileren Neigungswinkels der Umlenkfläche 4 mehr nach links abgelenkt als im Falle eines geraden 45°-Umlenkreflektors. Die obere Schallkeulenhälfte wird an der um den Winkel &agr; weniger geneigten Umlenkfläche 5 reflektiert und wird daher um den Winkel &agr; mehr nach rechts abgelenkt als die untere Schallkeulenhälfte. Die Schallkeule des Ultraschallsensors 2 wird in diesem Fall um den Winkel a. aufgeweitet. In der industriellen Ultraschallsensorik werden in der Regel richtscharfe Ultraschallwandler 8 eingesetzt mit radialsymmetrischen Schallkeulen und mit Öffnungswinkeln der Hauptschallkeule von ca. 5° bis ca. 20°. Sie bestehen aus einer piezokeramischen Scheibe mit metallisierten Grundflächen, die die Elektroden zum Anschluss der Sensorelektronik bilden. Des weiteren besteht der Ultraschallwandler 8 aus einer Scheibe aus Leichtkunststoff, die mit der Piezokeramikscheibe verbunden ist und die zur Verbesserung der Anpassung des Wellenwiderstands der Piezokeramikscheibe an den Wellenwiderstand des umgebenden Mediums Luft dient. Die Anpassschichtscheibe bildet die Schallabstrahloberfläche des Ultraschallwandlers, ihre Geometrie bestimmt im wesentlichen - zusammen mit der Geometrie der Piezokeramikscheibe - die Abstrahlcharakteristik des Ultraschallwandlers. Beispielsweise kann im Fall eines richtscharfen Ultraschallwandlers 8 mit einem

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Schallkeulenöffnungswinkel von 5° durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Umlenkreflektors nach FIG 2 mit einem Knickwinkel von 5° zwischen den Umlenkflächen 4, 5 der wirksame Gesamtöffnungswinkel auf 10° verdoppelt werden. Dadurch vergrößert sich der Ansprechbereich des Ultraschallsensors 2 in Richtung der erfolgten Schallkeulenaufweitung. Durch die Schallumlenkung wird die bei Ultraschallsensoren 2 der beschriebenen Art unvermeidliche Blindzone reduziert. Dies ist vorteilhaft bei beengten Einbaubedingungen, wenn der mögliche Abstand zwischen dem Ultraschallsensor und der zu detektierenden Leiterplatte klein ist. Der Reflektor 3 kann beispielsweise in kostengünstiger Herstellung aus gebogenem Edelstahlblech bestehen oder in einem Spritzgussverfahren aus Kunststoff geformt sein.

In FIG 3 ist ein Ultraschallsensor 2 mit einem Reflektor 3 dargestellt, der eine zylindrisch gekrümmte Reflexionsfläche mit einem Radius R aufweist. An den bezüglich des einfallenden Ultraschallfeldes unterschiedlich geneigten Flächenelementen dieses Reflektors 3 wird das austretende Ultraschallfeld in der Zeichenblattebene von FIG 3 aufgeweitet und zwar um so stärker, je kleiner der Radius R der Reflexionsfläche ist. Die Aufweitung des Ultraschallfeldes bei dem Reflektor nach FIG 3 ist homogener als bei dem Reflektor 3 nach FIG 2, bei dem es bei großen Winkeln &agr; zu einer Schallfeldlücke mit verringerter Empfindlichkeit zwischen den umgelenkten Schallkeulenhälften kommen kann. Die gekrümmte Reflexionsfläche kann zur Erzielung gewünschter, an die spezielle Anwendung angepasster Ultraschallfeldformen auch aus Flächenanteilen mit mehreren unterschiedlichen Krümmungsradien zusammengesetzt sein. Die Aufweitung des Ultraschallfeldes bedingt eine Reduzierung der Ultraschallamplitude in dem umgelenkten Ultraschallfeld. Diese Amplitudenreduzierung kann durch Ausbildung der reflektierenden Oberfläche als Sattelfläche mit konkaver Krümmung in der Richtung senkrecht zur konvexen zylindrischen Krümmung kompensiert werden. Durch diese konkave Krümmung kommt es zur Fokussierung des Ultraschallfeldes in

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der Richtung senkrecht zur Zeichenblattebene von FIG 3 und damit zu einer Amplitudenvergrößerung des Ultraschallfeldes, die die Amplitudenreduzierung infolge der Aufweitung kompensieren kann.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Reflektors 3 zur Aufweitung des Ultraschallfeldes ist in FIG 4 gezeigt. Es weist zwei Reflexionsflächen 6, 7 auf, die um die Strecke &khgr; voneinander in Richtung der Sensormittelachse entfernt liegen. Die obere Schallkeulenhälfte des einfallenden Ultraschallfeldes wird an der bezüglich der Reflexionsflache 6 um die Strecke &khgr; beabstandeten Reflexionsfläche 7 reflektiert, wodurch es zu einer Streckung des Ultraschallfeldes in Richtung von &khgr; kommt.

Claims (3)

1. Einrichtung zur Erfassung der Position einer Leiterplatte (1) mit einem Sensor (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als Ultraschallsensor (2) mit einem Ultraschallwandler (8) ausgebildet ist und dass im Ultraschallfeld des Ultraschallwandlers (8) ein Reflektor (3) angeordnet ist, der das Ultraschallfeld aufweitet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektorfläche des Reflektors (3) Anteile unterschiedlicher Ausrichtung oder Entfernung zum Ultraschallsensor (2) aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Verwendung in einem Leiterplattentransportsystem dient.