DD149298A1

DD149298A1 - Verfahren zum toleranzausgleich mittels vibration

Info

Publication number: DD149298A1
Application number: DD21891680A
Authority: DD
Inventors: Gotthard Keilig
Original assignee: Gotthard Keilig
Priority date: 1980-02-06
Filing date: 1980-02-06
Publication date: 1981-07-01

Abstract

Die Erfindung ist geeignet zum Toleranzausgleich bei automatisierten Montage- bzw. Fuegeprozessen, wie zum Beispiel bei der automatisierten Bestueckung von Leiterplatten mit Bauelementen, wobei die Toleranzen zwischen den Anschluszstiften der Bauelemente und den zugehoerigen Durchbruechen in der Leiterplatte waehrend des automatisierten Bestueckens ausgeglichen werden koennen. Durch Einleitung von Vibrationen variabler Zeitdauer, variabler Richtung, variabler Frequenz und variabler Amplitude in das Element (Bauelement) und/oder den Elementetraeger (Leiterplatte) wird der automatisierte Montage- bzw. Fuegeprozesz auch dann ermoeglicht, wenn dies wegen der vorhandenen Lage-, Form- und Masztoleranzen sonst nicht moeglich waere. Die Vibrationen sind in das Element (Bauelement) und/oder den Elementetraeger (Leiterplatte) senkrecht zur Bewegungsrichtung des Elementes waehrend des automatisierten Montage- bzw. Fuegeprozesses einzuleiten. Das Verfahren ermoeglicht es, die zulaessigen Lage-, Form- und Masztoleranzen der beteiligten Elemente (Bauelemente) und Elementetraeger (Leiterplatte) zu vergroeszern. Das Prinzip der Erfindung ist aus Fig. 2 ersichtlich.

Description

Titel der Erfindung

Verfahren zum Toleranzausgleich mittels Vibration

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das es ermöglicht, Toleranzen zwischen Elementen und Elementeträgern bei automatieierten Montage- bzw» Fügeprozessen auszugleichen. Zweckmäßig ist eine Anwendung des Verfahrens bei der automatisierten Bestückung von Leiterplatten mit Bauelementen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannte technische Lösungen zur Automatisierung von Montage- bzw« Fügeprozessen haben gemein, daß eine hochgenaue Lagepositionierung zwischen Element und Elementeträger erfolgen muß. In der Dissertation von Hanke, Meszaros, Richter an der Fakultät für Datenverarbeitung des Wissenschaftsrates der TU Dresden vom 18. 12. 1970 "Beitrag zur optimalen Gestaltung der Fertigung elektronischer Baugruppen mit integrierten Bausteinen unter Berücksichtigung der Systemautomatisierung" wird die Notwendigkeit einer hochgenauen Lagepositionierung zwischen den Anschlußstiften der Bauelemente und den entsprechenden Durchbrüchen in der Leiterplatte bei der automatisierten Leiterplattenbestückung begründet.

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Nach der Firmenschrift "SIGMA SYSTEM - Typical applications for electronics" der Firma Olivetti controllo numerico S.p.A* Italien wird der Bestückungskopf zur automatisierten Leiterplattenbestückung mit Sensoren ausgestattet, die im Falle des Aufsetzens von Bauelementeanschlußstiften neben den entsprechenden Durchbrüchen in der Leiterplatte ein Zurückziehen des Bauelementes bewirken. Anschließend wird der Bestückungsvorgang bis zum Gelingen mit anderen Bauelementen wiederholt. Der Nachteil dieser bekannten Lösungen besteht darin, daß nur ein sehr geringer Toleranzausgleich zwischen den am automatisierten Montage- bzw» Fügeprozeß beteiligten Elementen und Elementeträgern möglich ist.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, eine Möglichkeit zum Toleranzausgleich zwischen den an automatisierten Montage- bzw. Fügeprozessen beteiligten Elementen und Elementeträgern zu schaffen. Es sind folgende Vorteile zu erwarten:

1, Die notwendige Positioniergenauigkeit der beteiligten Elemente und Elementeträger ist geringer. 2· An den beteiligten Elementen und Elementeträgern sind größere Toleranzen zulässig.

3« Die Sicherheit des automatisierten Montage- bzw. Fügeprozesses wird erhöht.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Das Verfahren zum Toleranzausgleich mittels Vibration ermöglicht es, den hohen Aufwand zur genauen Lagepositionierung der an automatisierten Montage- bzw. Fügeprozessen beteiligten Elemente und Elementeträger zu senken. Bei bekannten technischen Lösungen zur Automatisierung von Montage- bzw. Fügeprozessen können alle auftretenden Toleranzen nur durch das Spiel des Elementes im Durchbruch des Elementeträgers ausgeglichen werden.

.Da das Spiel des Elementes im Durchbruch des Elementeträgers in vielen Fällen sehr klein sein muß, besteht in diesen Fällen nur eine sehr geringe Möglichkeit zum Ausgleich von Lage-, Form- und Maßtoleranzen bei automatisierten Montagebzw· Fügeprozessen.

Das Wesen der Erfindung besteht' darin, daß durch Einleitung von Vibrationen variabler Frequenz, variabler Zeitdauer, variabler Amplitude und variabler Richtung ein Einsetzen des Elementes bzw« von Teilen desselben in die zugehörigen Durchbrüche oder Vertiefungen des Elementeträgers auch dann gewährleistet ist, wenn das Element bzw. Teile desselben nahe neben den zugehörigen Durchbrüchen oder Vertiefungen des Elementeträgers aufsetzen. Charakteristisch ist dabei, daß entweder das Element und/oder der Elementeträger bzw« Teile derselben eine ausreichende Elastizität haben oder daß Element und/oder Elementeträger elastisch eingespannt sind. Die Vibrationen werden durch einen Vibrator erzeugt und nur kurzseitig während des eigentlichen Montage- bzw. Fügeprozesses auf geeignete Weise in den Elementeträger und/oder das Element senkrecht zur Bewegungsrichtung des Elementes während des automatisierten Montage- bzw« Fügeprozesses eingeleitet. Werden in das Element oder den Elementeträger Vibrationen in mehreren Richtungen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Elementes während des automatisierten Montage- bzw* Fügeprozesses eingeleitet, so ist durch eine geeignete Ansteuerung der Vibratoren abzusichern, daß durch Überlagerung der Vibrationen keine elliptischen Bewegungen entstehen. Es ist auch möglich, gleichzeitig mehrere Elemente mittels Vibration in einen oder mehrere Elementeträger einzusetzen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert. Dazu zeigen die Zeichnungen in

Fig. 1 bis 3 die schematische Darstellung der Phasen eines automatisierten Montage- bzw. Fügeprozesses. ·

Pig. 4 den prinzipiellen Aufbau eines Leiterplattenbestückungsautomaten mit Einleitung der Vibrationen in das Bauelement

Pig» 5 den prinzipiellen Aufbau eines Leiterplattenbestückungsautomaten mit Einleitung der Vibrationen in die Leiterplatte.

Pig, 1 zeigt eine mögliche Lage zwischen dem Element 5 und dem zugehörigen Durchbruch 2 des Elementeträgers 1 nach Abschluß der Positionierung. Anschließend bewegt sich nach Pig» 2 das Element 5 in Richtung des Durchbruchs 2 des Elementeträgers 1. Kurz vor Auftreffen auf den Elementeträger 1 werden Vibrationen 3 geeigneter Frequenz, Zeitdauer, Amplitude und Richtung- auf das Element 5 senkrecht zu dessen Bewegungsrichtung 4 eingeleitet. Dadurch wird ein Toleranzausgleich über das Spiel 6 des Elementes 5 im Durchbruch 2 des Elementeträgers 1 hinaus erreicht» Der abgeschlossene Montagebzw« Fügeprozeß ist in Fig. 3 dargestellt.

Nach Pig. 4 und. 5 werden die Bauelemente 12 in den Bauelementemagazinen 9 gespeichert und von da über die Zuführeinrichtung 11 dem Bestückungskopf 10 zugeleitet. Gleichzeitig wird auf dem Positioniertisch 15» v/o die Leiterplatte 13 in der Leiterplattenspanneinrichtung 14 befestigt ist, die gewünschte Position eingestellt. Anschließend führt der Bestückungsarm 7 mit dem Bestückungskopf 10 und einem Bauelement 12 eine Bewegung in Richtung der Leiterplatte 13 aus. Kurz vor dem Auftreffen auf die Leiterplatte 13 werden durch den Vibrator 8 Vibrationen 3 auf den Bestückungskopf 10 mit einem Bauelement 12 (Fig. 4) oder auf die Leiterplattenspanneinrichtung 14 mit der zu bestückenden Leiterplatte 13 (Fig. 5) eingeleitet. Die Richtung der eingeleiteten Vibrationen 3 ist senkrecht zur Bewegungsrichtung des Bestückungsarmes 7 während des automatisierten Bestückungsprozesses.

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Mit Unterstützung der Vibrationen 3 wird das Bauelement 12 in die Leiterplatte 13 eingesetzt« Nach Abschluß des Ein» setzvorganges wird der Vibrator 8 abgeschaltet und der Bestückungsarifi 7 geht mit dem Bestückungskopf 10 in die Aus~ gangslage zurück. Danach kann der nächste Bestückungsvorgang erfolgen.

Claims

Erfindungsanspruch

1* Verfahren zum Toleranzausgleich mittels Vibration (3), gekennzeichnet dadurch, daß durch senkrecht zur Bewegungsrichtung (4) eines Elementes (5) während eines automatisierten Montage- bzw» Fügeprozesses in einen Elementeträger (1) und/oder ein Element (5) eingeleitete Vibrationen (3) variabler Richtung, variabler Zeitdauer, variabler Frequenz und variabler Amplitude ein Toleranzausgleich zwischen Durchbrüchen (2) oder Vertiefungen eines Elementeträgers (1) und einem Element (5) oder Teilen desselben erreicht wird, wobei Elementeträger (1) und/oder Elemente (5) bzw. Teile derselben eine den Vibrationen (3) entsprechende Elastizität haben und/oder elastisch eingespannt sind.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß gleichzeitig ein oder mehrere Elemente (5) in einem oder mehrere Elementeträger (1) eingesetzt werden können.

HierzuJk. Seiten Zeichnungeil