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在自动插装机中支承基板的方法和装置及底板和支承销

基本信息

  • 申请号 CN00810488.3 
  • 公开号 CN1362007A 
  • 申请日 2000/07/17 
  • 公开日 2002/07/31 
  • 申请人 西门子公司  
  • 优先权日期  
  • 发明人 R·迪贝尔  
  • 主分类号  
  • 申请人地址 德国慕尼黑 
  • 分类号  
  • 专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公司 
  • 当前专利状态 发明专利申请公布 
  • 代理人 苏娟 
  • 有效性 发明公开 
  • 法律状态
  •  

摘要

在把元件插装到未受到足够强的支承的基板(1)上后出现的振动在自动插装机中通常导致了已插装元件的滑动。
本发明提出了,通过高度可调的支承销(5)来支承基板(1),所述支承销由前端(6)和相对前端(6)弹动的底部(7)构成。
在支承销(5)上移向基板(1)底侧时,支承销(5)分别适应于基板(1)底侧的形状。
随后,通过一个气动闸(11)来固定支承销(5)的高度位置。
由此一来,可以利用简单的装置保护不同隆起的基板(1)在插装元件时不完全下弯。
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权利要求书

1、一种在自动插装机中支承基板的(1)的方法,其中 -基板(1)被固定在一个插装位置上, -设置了一块带有朝上突起的支承销(5)的底板(4),其中支承 销(5)的前端(6)相对底板(4)弹动地支承着, -底板(4)通过支承销(5)从下方被弹性地压在基板(1)的底 侧上, -分别借助一个分头配属于支承销的气动闸(11)来固定支承销(5) 前端(6)的高度位置。
2、如权利要求1所述的在自动插装机中支承基板(1)的方法,其 特征在于,在插装过程后,取消支承销(5)前端(6)的高度位置的 固定,使底板(4)向下运动并且解除基板(1)的固定。
3、如权利要求1或2所述的在自动插装机中支承基板(1)的方法, 其特征在于,支承销(5)按照预定的疏密间隔设置在底板(4)上。
4、一种在自动插装机中支承基板(1)的装置,它具有一块底板(4)、 设置在底板(4)上的支承销(5),其特征在于,相对底板(4)弹性 地支承着支承销(5)前端(6),所述支承销分别具有一个用于固定 各支承销(5)的各自前端(6)相对于底板(4)的位置的气动闸(11)。
5、如权利要求4所述的在自动插装机中支承基板(1)的装置,其 特征在于,底板(4)具有用于给气动闸(11)供应压缩空气的压缩空 气管路(13)。
6、如权利要求4或5所述的在自动插装机中支承基板(1)的装置, 其特征在于,按照固定的疏密间隔来布置支承销(5)。
7、如权利要求4所述的在自动插装机中支承基板(1)的装置,其 特征在于,支承销(5)通过磁性被固定在底板(4)上,所述支承销 具有一个通过一根软管(22)与一个总压缩空气供应源(23)相连的 压缩空气管接头(21)。
8、一种按照预定疏密间隔来固定支承销(5)的底板(4),其特 征在于,底板(4)具有利用其给设置在底板(4)上的支承销(5)提 供压缩空气的压缩空气管路(13)。
9、一种在自动插装机中支承基板(1)的支承销(5),其特征在 于,支承销(5)的高度可调的前端(6)可纵向移动地支承在支承销 (5)底部(8)内,该前端(6)可以借助底部(8)的一个可用开关 控制的卡紧机构(11)被固定住。
10、如权利要求9所述的在自动插装机中支承基板(1)的支承销 (5),其特征在于,卡紧机构(11)被设计成气动闸(11)形式并且 与一个可接入的压缩空气源(14)相连。
11、如权利要求9或10所述的在自动插装机中支承基板(1)的支 承销(5),其特征在于,与基板(1)接触的前端(6)顶面由橡胶(7) 制成。
12、如权利要求9-11之一所述的在自动插装机中支承基板(1) 的支承销(5),其特征在于,底部(7)成管形,前端(6)成管形并 且从侧面围绕着底部(7)。
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说明书

本发明涉及一种在自动插装机中支承基板的方法、一种如 4前序所述的在自动插装机中支承基板的装置、一种如权利要求8前序 所述的底板以及一种如权利要求9前序所述的支承销。
在给基板(尤其是印制电路板)插装可表面装配的元件(SMD元件) 时,自动插装机从输送装置中接收SMD元件并将它们插装在基板的预 定位置上。
在这里,基板一般从两侧被绷紧地静立在自动插装机内的 传送带上。
基板且尤其是印制电路板实际上不是理想地处于平面状态, 而是向上或向下隆起高达约3毫米。
超大超薄形印制电路板因自身重 量而通常是下垂的。
由于使用一定装配力地把元件压到基板上以使它 们在那里附着在粘性物质(如钎焊剂、粘合剂或焊药)上,所以吸气 管向下压迫基板,基板在这种情况下向下弯曲。
根据所需的装配力和 基板刚性的不同,这种弯曲可能是毫米级的。
吸气管的插装速度因机 器功率总在提高而是如此之高,以至基板就象受到锤击那样被迫垂直 振动。
这种振动一方面对直接由吸气管插装的元件来说是有害的,因 为基板向上反弹造成了对元件的附加冲击力,这种附加冲击力是不可 控制的并且可能损坏敏感元件。
另一方面,在具有比较密集的连接小脚的大型元件的情况下,对插 装精度的影响是不利的。
当板上粘性物质的粘附力大于吸气管吸力时, 元件在基板完全弯曲时向下脱离吸气管,或者在相反的情况下,当吸 气管吸力超过粘附力时,元件被向上吸离粘性物质。
尤其是在元件被 安放在不太粘的物质(如液膜形焊药)中时,情况更是如此。
当元件 这样侧滑时,基板最糟糕地就是可能无法使用或者它随后在工作中发 生故障。
还出现了这样的危险,即已装在基板上的元件因插装时的颤动而滑 动或者松动,这种情况也出现在在不太粘的物质上的元件中,或者这 种情况也出现在细高条形元件或粘附面小的较重元件中。
因此,迄今为止,在自动插装机中采用了固定不动的基板支承结构。
在这里,一般在底板上设置多个垂直向上竖立的一样长的支承销。
这 些支承销在插装之前从下面移向印制电路板,以便支承印制电路板。
但是,这种支承结构只在支承销直接贴靠着印制电路板时才起作用。
因而,必须利用一种可精确地重复动作的且受控制的驱动装置来精确 地使支承销上移,直到它们真正接触到基板为止。
但通过底板整个面 的平坦度和升降驱动装置的基板安放高度的总公差相加,这种支承结 构实际上是无法精确实现。
为了支承某块基板,支承销必须被定位在没有基板的那个位置上。
在那里,不允许插装元件,因为否则的话,支承销会碰到元件并且元 件可能受损。
如果元件在夹具附近的边缘上经过,则基板被迫被向上 压离一段等于元件高度的距离并且基板或许也受损。
因此,对于使用者来说,采用固定不动的基板支承结构就需要更高 的成本以及经过培训且认真负责的工人。
当每天如要制造三到十种不 同类型的基板时,这就更麻烦了,其中在一行当中的每台自动插装机 中,必须经常改变支承结构的布局。
从JP9-181496和JP4-293300中知道了具有高度可变的支承销的 基板支承结构,其中各支承销弹性地位于底板的凹槽中,对于所有支 承销来说,共同通过采用两块配设有用于支承销的孔的板来确保其高 度位置,所述板被布置成可相对移动。
由于在底板中开设凹槽,所以 在这里只能实现某些支承销布置形式。
从JP2-190000中知道了一种基板支承结构,其中支承销通过磁性 连接而与底板相连。
没有公开调节支承销高度的内容。
从JP6-209105中直到了用于基板支承结构的支承销,这些支承销 的高度是可以独立调节的。
在这里,没有公开这些支承销的固定是如 何实现的。
因此,本发明的任务是提出一种在自动插装机中制成基板的方法和 装置,所述方法和装置在灵活操作时特别适用于隆起的基板。
根据本发明,通过具有权利要求1特征的方法以及通过具有权利要 求4特征部分特征的上述类型装置、具有权利要求8特征部分特征的 底板以及具有权利要求9特征部分特征的支承销完成了上述任务。
在这里,支承销被安装在底板上。
与固定不动的支承销不同,其前 端是弹动的。
升降台在工作中带着底板和支承销上移了一段比直到接 触到基板底面所需的距离还要大几毫米的距离。
由此一来,支承销分 别弹缩了一段等于过大行程的距离并且每个支承销以较小的力顶在基 板底侧上。
在这里,压在元件上的支承销分别继续弹缩了一段等于元 件厚度的距离。
在下个步骤中,借助分属于各支承销的气动闸来固定 分头到达的支承销高度位置。
随后,任何一个支承销保持其本身的高 度不变,从而基板不再在插装元件时弯离自动插装机并被迫振动。
通 过分头给支承销装配气动闸,也能够灵活地把支承销布置在底板上。
通过本发明的解决方案,避免了由印制电路板反弹引起的不受控制 的插装力的问题、由元件脱离吸气管或粘性物质引起的不良插装精度 的问题以及已插装在印制电路板上的元件的滑动问题。
本发明的解决 方案在不利的工作条件下也发挥了作用,例如当基板随意向上或向下 弯曲时,元件已被插装在一些支承销贴靠基板的位置上时,当支承结 构的制造精度或升降驱动装置的定位精度不良时,或者当操作人员把 支承销安装在不适当的位置上时。
支承销不一定在每次更换产品时被 定位在不同的位置上。
在如权利要求2所述的有利设计方案中,在插装结束时取消固定, 以便能够让支承销在台子下降时又弹伸回其整个长度。
根据权利要求5,可以有利地把多个被固定在底板上的支承销固定 在一起,因为底板具有用于给各气动闸提供压缩空气的压缩空气管路。
在如权利要求6所述的有利设计方案中,支承销可以自由定位在底 板上,由此一来,使支承销的位置最佳地适应于基板状况。
权利要求11有利地提出了,接触基板的支承销前端的顶面是由橡 胶制成的,以便不损伤或许已插装在基板底侧上的元件。
根据权利要 求12,如此确保了稳定的支承销的简单制造,即支承销的底部和前端 成管形。
结合附图所示的实施例来详细说明本发明,其中: 图1是隆起基板的侧视示意图,所述基板由一行支承销支承着; 图2是当按照固定的疏密间隔被定位在底板上时的本发明支承销的 横截面图; 图3是当自由定位在底板上时的本发明支承销的横截面图。
在图1中,在侧视示意图中示出了一个向上隆起的基板1,所述基 板在其边缘2处被侧固定装置3夹持住。
此外,自动插装机中的基板1 输送装置一般被设计成垂直于图面。
在侧固定基板后,一个未示出的 升降台上移向底板4,在所述底板上,按照预定的疏密间隔设置了多个 垂直向上竖立的支承销5。
在这里,支承销5的高度是可以单独调节的, 从而支承销5可以适应于基板1底侧的轮廓。
在这种情况下,通过独 立调节支承销5的高度,可以照顾到已被插装在基板底侧上的元件19, 如例如在右数第二根支承销上所示的那样。
在图2中,在横截面图中结合底板4地示出了支承销5的工作方式。
在这里,支承销5具有一个前端6和一个底部7,它们可容易地相对移 动。
前端6在这里成管形并且围绕着底部7。
在前端6顶面上,设置 了一个橡胶塞8,以便在支承销5接触基板1时不损伤到已插装在基板 1底侧上的元件。
底部7通过固定机构9被固定在底板4上。
在这里, 例如可以作为固定机构9地设置螺纹连接结构或其它已知的固定方式。
前端6通过弹簧10与底部7相连,由此一来,前端6的高度是可调的。
通过底板4上移和进而支承销5上移,弹簧在前端6接触到基板1后 受到压缩。
如果底板4如操作人员所规定的那样继续上升,则支承销5 的所有弹簧10会处于分别被压缩的状态下。
在这种状态下,前端6相 对底板4的高度位置被固定了下来。
为此,图2示出了成气垫形式的 气动闸11,它通过压缩空气来工作。
为此,在底部7中设置了一条压 缩空气管路12并在底板4中设置了一条压缩空气管路13,它们彼此连 通。
一个未进一步示出的压缩空气容器14给压缩空气管路提供压缩空 气。
通过通入压缩空气,气动闸11被向外压并锁定了前端6相对于底 部7的位置。
在这种情况下,通过一个封闭件16关闭了在底部7中的 压缩空气管路12。
一个挡块17和一个在底部7中的所属凹腔18限制 前端6不能相对底部7运动。
通过塞子15封闭了在底板4中的未使用 的孔。
在随后的插装过程中,保持通入压缩空气,由此一来,所有支 承销5保持其高度位置。
这样一来,防止了由基板反弹引起的不受控 制的插装力,以及避免了因吸气管上的元件的脱落而引起的不良的插 装精度。
也抑制了已插装在基板上的元件的滑落。
在图3中示出了支承销5的另一个实施例。
通过磁性底部20,支 承销5被固定在由磁性材料构成的底板4上。
这样一来,可以把支承 销5自由地定位在底板4上,由此一来,实现了与基板1形状的最佳 匹配。
总压缩空气供应源23通过一个在支承销5上的压缩空气管接头 21和一个软管22来供应压缩空气。
在插装过程后,中断压缩空气的供应,从而支承销5在升降台4回 撤时又转入被弹开的状态。
最后,也不再从侧面固定住基板1并可以 继续输送基板。
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