Устройство для установки и пайки пистонов в отверстиях печатных плат и датчик подачи пистонов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ в 11998 ОЗО Сфюз советскихСецналнстнчефкнкРеслублнн(22) Заявлено 10.0380 (2) 2892894/25-27с присоединением заявки Мф 2948832/27(23) Приоритетс 01.07,80 по п, 5Опубликовано 230283, Бюллетень М 7 1) М. Кп.з В 23 К 3100 Гвсударетвеввый квнятет СССР ю делан ваобветеяяй в етквРытяй. Дата бпубликования описания 23.02.83(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ И ПАЙКИ ПИСТОНОВВ ОТВЕРСТИЯХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ И ДАТЧИК ПОДАЧИ.ПИСТОНОВ 2 ограммн влесоны дляводом и имек как г Изобретение относится к области пайки, в частности к устройствам для изготовления плат печатного монтажа.Известен полуавтомат для,установки, развальцовки и пайки пистонов на платах печатного монтажа, содержащнй бункер для загрузки пистонов, механизм подачи пистонов к плате, иглу для ввода, пистона в плату, цуанраэвальцовки пистонов с приустройство прхтая.В этом полуавтомате установка, развальцовка и пайка пистона происходят за один рабочий цикл, при этом нагрев пистона во время пайки осуществляется устройством, с помощью которого через пуансоны пропускают электрический ток заданной величи-. ны ЫОднако известное устройство ет малую производительность, та плату перемещают вручную.Известно также устройство для установки и пайки пистонов в отверстиях печатных плат, содержащее уста новленные на корпусе каретку, бункер для загрузки пистонов, рабочий инструмент, выполненный в виде пуансонов, датчик подачи .пистонов к плате, узел пайки и блок пр ого упра ния 2)Однако, обладая большей производительностью, такое устройство обеспечивает фактическую производитель ность на уровне расчетной только иа платах с точным расположением отверстий и при высокой точностй работы механизма подачи. В реальных платах погрешность шага отверстий составляет до 0,2-0,3 мм. При подаче такой платы кареткой ось отверстия смещена относитЕльно Оси-пуансонов Кор ректировка положения платы (вместе с плавающим столиком, к которому она крепится) выполняется иглой рабочего инструмента. Игла, опускаясь 20 в несоосное ей отверстие, изгибается,и ее силы упругости смещают ось отверстия в сторону оси пуансонов со скоростью, определяемой массой плавающего столика (с платой) и упруго" стью иглы. При обработке плат с отверстиями минимальных диаметров (до 0,9 мм) упругость иглы, диаметр которой 0,6 ык, незначительна и-время коррекции. растет, что без снижения темпа операции приводит к поломке 30 , 998030Таким образом, игла рабочего инструмента работает в тяжелом режиме,испытывая значительные изгибающиенагрузки. Кроме того, так как диаметриглы меньше диаметра отверстия, ихполная соосность не достигается, поэтому досылка пистона в отверстиеверхним пуансоном сопровождается деформацией кромки отверстия или пистона, что снижает качество установки и пайки пистонов.ОЦель изобретения - повышение производительности устройства при установке пистонов в плату с неточнымрасположением отверстий.Поставленная цель достигается тем, что устройство для установки 15 и пайки пистонов в отверстиях печатных плат, содержащее установленные на корпусе каретку, бункер для загрузки пистонов, рабочий инструмент, выполненный в виде пуансонов, датчик 20 подачи пистонов к плате, узел пайки и блок программного управления, снабжено установленной на каретке с возможностью качания рамкой, содержащей Г-образные ограничители, установленные на продольных сторонах рамки с возможностью вертикального перемещения, шпильки для ограничения перемещения платы относительно рамки, установленные между ограничителями, ЗО опорными лапками, закрепленными на корпусе и установленными между пуансонами с зазором относительно друг друга, приспособлением для совмещения оси отверстия в плате с осью пуансонов, выполненным в виде конуса с диаметром основания большим, чем диаметр отверстия платы, уцди.ановленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдолЬ оси пуансонов, 40При этом по крайней мере два ограничителя выполнены откидными или поворотными, для упрощения установки плат на рамку.Поверхность опорных лапок, обра щенная к плате, может быть выполнена сферической для повышения точности совмещения осей пуансонов и отверстия платы с дефектными краями отверстия.50Кроме того, конус может быть установлен с возможностью качания.По крайней мере две шпильки для ограничения перемещения платы относительно рамки снабжены расширяющимися в сторону рамки коническими.головками и установлены с воэможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль своей оси.Известен датчик подачи пистонов, содержащий корпус с закрепленным на 60 нем чувствительным элементом2 .Недостатком известного датчика является сложность его конструкции.Целью изобретения является упрощение конструкции датчика. 65 Поставленная цель достигается тем,что в датчике, содержащем корпус сзакрепленным на нем чувствительнымэлементом, последний выполнен в виде двух пружинящих балок, а в корпусе выполнено отверстие для крепления его к основанию с возможностьюповорота вокруг оси отверстия.На фиг. 1 изображено предлагаемоеустройство, общий вид, на фиг. 2верхняя опорная лапка, вид в плане;на фиг. 3 - датчик подачи пистоновк плате на фиг. 4 вариант выполнения рамки, вид в плане; на фиг,5вариант установки конусаф на фиг,бвариант выполнения шпильки.Устройство для установки и пайкипистоновсодержит корпус 1, на котором установлены каретка 2, бункер 3для загрузки пистонов, рабочий инструмент, состоящий из иглы 4 дляподачи пистонов к отверстию платы,верхнего пуансона 5 для ввода пистона в плату, нижнего пуансона 6 дляразвальцовки пистона. Устройствосодержит также приспособление длясовмещения оси отверстия платы сосью пуансонов, выполненное в видеконуса 7, привод 8 рабочего инструмента, узел 9 пайки, блок 10 программного управления, рамку 11 для установки платы, закрепленную на каретке 2 с.возможностью качания вокруг горизонтальной оси 12, шпильки13 и 14 для ограничения перемещенияплаты относительно рамки 11, установленные на продольных сторонах 15 и16 рамки между ограничителями 17-20,и опорные лапки 21 и 22, Устройствоснабжено датчиком 23 тока пропая,блоком 24 контроля тока пропая, ипри необходимости блоком 25 контроля подлечи пистона.Рамка 11 может быть выполненаП-образной и при необходимости повышения жесткости ее продольных сторон15 и 16 снабжается перемычкой 26.Г-образные ограничители 17-20снабжены регуляторами 27-30 по числу ограничителей для их регулируемого вертикального перемещения и своэможностью поворота на 90Опорные лапки 21 и 22 могут бытьсо сферическими опорными поверхностями,Шпильки 13 и 14 могут иметь коническую головку 31 и установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль своей оси. Конус 7 может быть установлен на свободном конце шатуна 32, второй конец которого имеет возможность качания вокруг оси 33, взаимодействующей с приводом 8, в данном случае воэвратнопоступательного движения.Конус 7 может быть установлен также на поворотной скобе 34, связанной тягой 35 с приводом 8 и снабженной998030 3горизонтальной осью 36, закрепленнойна пуансоне б. Конус 7 выступает надплощадкой 37,Первичная обмотка датчика 23 тока пропая, например трансформаторатока, включена в цепь нагрузки узла9 пайки, а вторичная обмотка подключена к блоку 24 контроля тока пропая.Блоки 24 и 25 контроля осущест-,вляют обработку сигналов, поступающих от датчиков 23 и 38 соответственно. Блок 24 контроля тока пропая включен в цепь управления узла 9пайки, а блок 25 контроля подачи пистонов - к блоку 10 программного управления.Зазор между опорными поверхностями лапок 21 и 22 несколько превьыает рабочую толщину платы (толщинуплаты с учетом установленных на нейпистонов) например на 0,5 мм.Блок 10 программного управления 2 Осодержит управляющие и коммутирующие элементы, служащие для обеспечения работоспособности всех узлов иблоков в требуемых режимах при корректировке положения платы относитель но пуансонов 5 и б и установке, развальцовке и пайке пистонов, и соединен с приводом 8 рабочего инструмента, узлом 9 пайки и кареткой 2,Датчик подачи пистонов 38 к платеавтоматов для установки и пайки вплатах содержит электроды 39 и 40,соединенные с блоком 10 программногоуправления через блок 25 контроляподачи пистонов и выполненные в виде 35пружинящих балок, закрепленных набункере 3.Электроды 39 и 40 расположены относительно линии 41 подачи пистоновсимметрично. Возвратно-поступательноепеРемещение шпилек 13 и 14 с коническими головками 31 выполняется приводом 42, связанным с блоком 10 программного управления,Установка для установки и пайки 45 пистонов работает следующим.образом.Плата, в которой необходимо установить пистоны, помещается в рамку 11. Для этого ыасамой плате или ее технологическом (отрезном) поле име- о ются технологические отверстия по числу шпилек 13 и 14, радиус технологических отверстий превышает радиус шпилек на величину допуска на погрешности положения осей рабочих отверстий платы относительно их номинальных положений. При установке платы на рамку 11 ограничители 19 и 20 поворачиваются на 90 , а после установки платы возвращаются в исходное положение, и все ограничители 0 17-20 или часть из них регулируются регуляторами 27-30 до положения, соответствующего либо гарантированному зазору ограничителей относительно углов плиты, например 0,1 мм, либо 65 гарантированному усилию, возникающему за счет упругих свойств покоробленной платы.По командам блока 10 программногоуправления каретка 2 перемещает первое отверстие платы, в которой необходимо установить пистон, на линию пуансонов 5 и 6. В ходе этого движения передняя кромка платы достигаетнижней лапки 22, скользит по ней и,взаимодействуя через ограничители 1720 с рамкой 11, поворачивает ее относительно оси 12. В дальнейшем рамка 11 совершает качание относительнооси 12 в зависимости от локальной величины коробления платы и ее взаимодействия с рабочим инструментом. Длявоэможности установки на ось пуансонов 5 и б крайних боковых рабочих отверстий платы расстояние от внутрен-них поверхностей продольных сторон 15и 16 рамки 11 до ближайших к ним рабочих отверстий платы больше, чемполовина ширины лапок 21 и 22,По командам блока 10 программного управления рабочий инструмент совершает рабочий цикл. Состав операций рабочего цикла зависит от диаметра устанавливаемых пистонов. При установке пистонов минимальных диаметров (до 1,5 мм) используется возвратно-поступательное движение шпилек 13и 14 с коническими головками 31, прибольших, диаметрах пистонов привод 42не включается.В исходном положении пуансоны 5 иб разведены, конус 7 установлен налинии пуансонов 5 и б, бункер 3 отведен в сторону, а игла 4 захватилапистон,Затем привод 20 шпилек 13 и 14 подает их вверх. Боковые поверхностиголовок 31 шпилек 13 и 14 соприкасаются с кромками технологических отверстий платы, вертикальное перемещение которой ограничено ограничителями 17-20. Конусные головки 31 шпилек 13 и 14, проходя далее в технологические отверстия платы, совмещают оси технологических отверстийс собственными осями. После корректировки положения платы относительнорамки 11 шпильки 13 и 14 отводятся висходное положение.Привод Ь выводит конус 7 из эоныпуансонов 5 и 6,Игла 4 вносит пистон, а верхнийпуансон 5, опускаясь, задвигает пистон в отверстие платы.Нижний пуансон движется вверх,развальцовывает пистон, а игла 4 уходит вверх, теряя контакт с пистоном.Узел 9 пропая выполняет пайку соединения пистон-проводник, после чегопуансоны 5 и 6 разводятся.Подходит бункер 3, подавая очередной пистон на линию пуансонов 5 и 6.Игла 4 снимает пистон с бункера 3,который после этого отводится., 998030Привод 8 подает конус 7 на линиюпуансонов 5 и 6, при этом вершинаконуса 7 расположена ниже опорнойповерхности лапки 28, не препятствуяперемещению платы.По команде блока 10 программногоуправления каретка 2, а с ней рамка11, которая взаимодействует с платойчерез шпильки 13 и 14, устанавливаются для обработки следующего отверс"тия платы, причем при указанном соот Оношении между погрешностями положения рабочих отверстий платы и их диаметрами ось и вершина корпуса 7 окажутся в поле обрабатываемого отверстия платы, что обеспечивает возможность корректировки положения платы 15относительно рабочего инструментав следующем рабочем цикле, по окончании которого каретка 2 с платой покоманде блока 10 программного управлЕния перемещается под следующее от- Яверстие, и все операции повторяются;операции идут под контролем соответствующих датчиков согласно заданнойпрограмме.В случае, если пистон не поданк плате, например потому, что не былзахвачен иглой 4, блок 25 контроляподачи пистона выдает команду в блок10 программного управления, по которой рабочий цикл или часть его,включающая операции захвата пистонаиглой 4, повторяется, в результатечего осуществляются операции установки, развальцовки и пайки пистона. Для обеспечения качеатвенногопропая соединения пистон-провод-:ник осуществляется контроль величины тока, проходящего через пистон.Контроль пропая осуществляется следующим образом,Сигнал,пропорциональный току пропая, снимается с датчика 23 тока пропая, обрабатывается блоком 26 контроля тока пропая, например преобразуется в единичный позиционный код,позиции которого соответствуют различ-)ным величинам тока пропая, и поступает в блок 10 программного управления. В зависимости от величины, токапропая блок 10 программного управления вырабатывает временной интервалнахождения пистона под током,Датчик подачи пистонов к плате (первый вариант) работает следующим образом.При подходе бункера 3 дЛя подачи 55 очередного пистона на линию пуансонов 5 и б электроды 39 и 40 датчика 38 проходят Мимо иглы 4 без контакта с ней, так как расстояние от свободных концов электродов 39 и 40 до 6 О линии подачи пистонов больше радиуса иглы,. При отводе бункера 3 после подачи пистона электроды 39 и 40 вновь проходят (в обратном направлении) мимо иглы 4. 65 Наличие пистона на игле 4 (состояние ) фиксируется электродами 39и 40 (чувствительный элемент датчика), которые в случае отсутствия пистона на игле 4 (состояние 1) остаются электрически разъединенными,Так как расстояние от свободных концов электродов до линии подачи пистонов меньше наружного радиуса шляпкипистона, она осуществляет контактмежду электродами 39 и 40. Эти два состояния соответствуют двум командам,которые передаются блоком 25 контроля подачи пистона в блок 10 программного управления.ПредложенноЕ устройство решает задачу корректировки положения платыотносительно рабочего инструмента вкаждом рабочем цикле.В зависимости от диаметра устанавливаемых пистонов корректировка выполняется в один этап конусом 7, илив .два этапа шпильками 13 и 14 с коническими головками 31 и конусом 7.Корректировка конусом 7 возможна,если перед ней ось и вершина конуса7 расположены в пределах границ обрабатываемого отверстия платы. Отверстия на.платах расположены на полеплаты с некоторыми отклонениями оттребуемых положений, составляющими от0,1 до 0,3 мм.При одноэтапной корректировке смещение оси обрабатываемого отверстияотносительно оси пуансонов 5 и б определяется тремя слагаемыми: отклонением от требуемого положения на)лате обрабатываемого отверстия (0,10,3 мм), погрешностью подачи харетки2 (приблизительно 0,1 мм) и разрешенным смещением платы в шпильках 13и 14, которое, в свою очередь, включает гррвые два слагаемых ранее обработанного отверстия, зафиксированные во взаимном положении платы ирамки 11 после предыдущей корректировки платы конусом 7 (0,2-0,4 мм).Таким образом, исходное смещение осиобрабатываемого отверстия относительно оси пуансонов 5 и б составляетот 0,4 до 0,8 мм. Предложенное устройство обеспечивает автоматическуюобработку плат без разрушений кромокотверстий, если исходное смещение непревышает радиуса отверстия. -Следовательно, при одноэтапной корректировкеуверенно обрабатываются отверстия диаметром 1,6 мм и более (диаметры пистонов от 1,5 мм и выше),При двухэтапной, корректировке шпильки 13 и 14 с коническими головками 31 устраняют смещение платы в шпильках 13 и 14, оставшееся после последней установкипистона в отверстие платы, снижая вдвое исходное смещение оси обрабатываемого отверстия перед корректировкой конусом 7. Поэтому при такой корректировке диаметообрабатываемых отверстий может быть Формула изобретения уменьшен до 0,8 мм (диаметр пистона - 1. Устройство для установки и пайдо 0,7 мм) без повышения требований ки пистонов в отверстиях печатных . к качеству платы. плат, содержащее установленные наПреимущества предлагаемого устрой- корпусе каретку, бункер для загрузки ства, обуславливающие повивенке его . 5 пистонов, рабочий инструмент, выполфактической проиэводйтельности, вы- ненный в виде пуансонов, датчик податекают из следующих конструктивных чи пистонов к плате, узел пайки и отличий блок программного управления, о тДополнение устройства опорными л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью лапками 21 и 22, установленными с 10 повиаения производительности устройзаэором между опорными поверхностями, ства при установке пистонов в плату позволило создать опору для платы, с неточным расположением отверстий, неподвижнУю относительно рабочего ин- оно снабжено установленной на каретструмента, и тем савым исключить вли- ке с возможностью качания рамкой, янке инерционности опоры на работу содержащей Г-образные ограничители, устройства (движется плата относительустановленные на продольный сторонах но опор, а не массивная опора - пла- рамки с возможностью вертикального вающий столик - вместе с платой), перемещения, шпильки для ограничеРазгрузка связи платы с кареткой 2 .ння перемещения платы относительно от Функции силовой опоры позволила рамки, установленные между ограничивыполнить эту связь в виде легкой 36 телями, опорными лапками, закреплен- качающейся рамки.11, выбор диаметра ными на корпусе и установленными межшпилек 13 и 14 меньшим диаметра от- ду пуансонами с зазором относительноветных технологических отверстий пла- друг друга, приспособлением для сов,ты в сочетании с ограничителями 17- мещения оси отверстия в плате с осью 20 обеспечил сохранение плавания". 2 пуансонов, выполненным в виде конуса платы относительно каретки 2 при го- с диаметром основания большим, чем раздо меньшей инерционности (связан- диаметр отверстия платы, и устанЬвной почти только с весом самой пла- ленным с возможностью позвратно-ноты) и без стремления вернуться в ус- ступательного перемещения вдоль оси тойчивое положение, свойственное пла- З) пуансонов.вающему столику. 2. Устройство по и. 1, о т л и-,Эти признакии сами по себе обес- ч а ю.щ е е.с я .тем, что,по крайней печивают упрощение корректировки нодо- мере, два ограничителя выполнены отжения платы относительно рабочего ;. кидными или поворотными. инструмента, например иглой 4, Одна- . 3. Устройство по п. 1, о т л ико игла 4, как уже отмечалось, не ч а ю щ е 6 с я тем,.что поверхность способна совместить оси отверстия и опорных лапок, обращенная к плате, рабочего инструмента, так как ееди- . выполнена сФерической. .аметр меньше диаметра отверстия по- ,: 4. Устройство по п, 1, о т л и - этому устайовка пистона сопровожда- ч а ю щ е е с я тем, что конус может ется разрушением кромок отверстия " . 40 быть .Установлен с возможностью каи/или пистона, что снижает качествочания.операций и надежность -,готовой,ада-.;:,:,:, .:, Устройство по п. 1, о т л ич-а-ющ".:е е с я тЬм,-что,две шпилькидля,ограничения перемещения платы.относительно рамки снабжены расширяНаличие конуса 7 сделано возмож- ющимися в сторону рамки коническиминым точное совмещение осей отверстия головками и установлены с возможнои рабочего инструмента в каждом ра , стью возвратно-поступательного перебочем цикле. При.диаметре пистенфвмещеииявдольсвоейоси.1,5 мм и выше и выполнении шпилек =. . б. датчик подачи пистонов, содер 13 и 14 с коническими головкщви 31 59. жащий:,корпус с. закрепленным:иа немрасширяется область рабиы Устройстчувствительным элементом, от л ива в сторону меньших диаметров пис- ч а ю щ и й с я тем, что,. с цельюупрощения конструкции датчика, чувствительный элемент выполнен в видеКонструктивные отличия предлагае-. 55 двух пружинящих балок, а в корпусемого устройства обеспечивают при об- выполнено отверстие для крепления работке неточно .изготовленных плат его к основанию с возможностью по(с погрешностями положения отверстий ворота относительно оси отверстия.и короблением) такие же условия ра- Источники информации,боты рабочего инструмента, какие воз- щ принятые во внимание при экспертиземожны только при идеально изготовлен, Авторское свидетельство СССР-,ных платах, а это и означает достиже- Р 313321, кл. Н 05 К 3/34, 1970.ние автоматом расчетной производитель. Авторское свидетельство СССР.ности и качества обработки в указан- Ф 580786, кл. В 23 К 3/00,25.02.74ных условиях. 5 (прототип)ф-гг Рце Г 8 1 У ова Корректор Е ко Подписноета СССР рыт аб,5 илиал ПП Редактор В. Данн аэ 1021/21 ВНИИПИ по д 113035 ю МоТираж 1104 Государственного коми елдм иэобретений и от ква, Ж, Раушская т"., г. Ужгород, ул, Проектная