УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ РАДИОЭЛЕМЕНТОВ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО МИКРОСХЕМ, НА ПЕЧАТНУЮ ПЛАТУ Российский патент 1995 года по МПК H05K13/04 

Изобретение относится к автоматизированной установке радиоэлементов на печатные платы и может быть использовано в радиотехнической, приборостроительной и других отраслях промышленности.

Известно устройство для установки радиоэлементов на печатную плату, содержащее механизм подачи микросхем и установочную головку, в которой расположены привод, кулачки, толкатель и поворотные губки (авт. свт. СССР N 784041, МКИ³ H 05 K 13/04, 1979). Это устройство неуниверсально и не позволяет устанавливать микросхемы разных типоразмеров, в первую очередь различных по расстоянию между выводами.

Известно устройство для установки микросхем на плату, содержащее механизм подачи микросхем и установочную головку с приводом, кулачками, толкателем и поворотными губками (авт. св. СССР N 762064, МКИ³ H 01 L 21/70, 1978). Недостатками этого устройства являются сложность конструкции и неуниверсальность.

Известно также устройство для установки радиоэлементов, преимущественно микросхем, на печатную плату, содержащее головку установки радиоэлементов, состоящую из механизма перемещений с приводом и механизма захвата радиоэлементов, содержащего поворотные зажимные губки с выступами на концах для ориентации выходов радиоэлементов, управляющие упоры губок, толкатель и кулачок с приводом возвратно-поступательного перемещения, и механизм подачи радиоэлементов, включающий в себя направляющую с пазами на боковых поверхностях для выступов поворотных зажимных губок [1]. Недостатком этого устройства является невозможность работы с микросхемами различных типоразмеров, так как поворотные зажимные губки, постоянно закрепленные в головке, и направляющая для подачи микросхем настроены на один типоразмер микросхем и для установки микросхем с другим размером между выводами требуется другая головка. Кроме того, сжатие выводов микросхемы на установочный размер осуществляется за счет усилия пружин губок и при большом количестве выводов пружины должны быть мощными, что увеличивает габариты губок, снижает плотность монтажа и снижает надежность из-за возможной поломки пружин.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет установки радиоэлементов различных типоразмеров, как по расстоянию между выводами, так и по большой разнице в количестве выводов.

Достигается это тем, что в устройстве для установки радиоэлементов, преимущественно микросхем, на печатную плату, содержащем головку установки, состоящую из механизма перемещений с приводом и механизма захвата радиоэлементов, содержащего поворотные зажимные губки с выступами на концах для ориентации выводов радиоэлементов, управляющие упоры губок, толкатель и кулачок с приводом возвратно-поступательного перемещения, и механизм подачи радиоэлементов, включающий в себя направляющую с пазами на боковых поверхностях для выступов поворотных зажимных губок, механизм захвата радиоэлементов выполнен в отдельном корпусе, взаимосвязанном с головкой соединительными элементами, в центральной части корпуса механизма захвата выполнен направляющий паз, в котором установлены кулачок и толкатель, управляющие упоры закреплены в поворотных зажимных губках с возможностью взаимодействия с кулачком, при этом кулачок подпружинен относительно корпуса механизма захвата, толкатель подвижно закреплен в кулачке и подпружинен относительно последнего, а направляющая механизма подачи радиоэлементов выполнена в виде двух поворотных подпружиненных планок. Соединительные элементы корпуса механизма захвата и головки состоят из выполненных на корпусе механизма захвата цилиндрического стержня с канавкой и уступа, и выполненных в головке центрального отверстия, взаимодействующего с цилиндрическим стержнем, штифта и пружинного стержня, взаимодействующих с уступом корпуса, и подпружиненного сухаря, взаимодействующего с канавкой.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - головка установки и захват радиоэлементов в продольном сечении; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 3; на фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг. 3; на фиг. 7 - вид по стрелке Д на фиг. 6; на фиг. 8 - вид по стрелке Е на фиг. 2 (повернуто на 90^о); на фиг. 9 - момент захвата микросхемы с направляющей; на фиг. 10 - момент установки микросхемы на печатную плату.

Устройство для установки радиоэлементов, преимущественно микросхем, на печатную плату содержит станину 1, на которой на стойках 2 закреплена координатная плита 3. На плите 3 на магнитовоздушной подушке установлен индуктор 4 с возможностью координатного перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях. На индукторе 4 закреплена головка установки 5 с механизмом захвата радиоэлементов 6. На стойках 2 с помощью хомутов 7 закреплена плита 8, на которой установлена подставка 9 под печатную плату 10 и магазин захватов 11. К боковым сторонам подставки 9 присоединены направляющие 12 и 13 для подачи микросхем. К направляющим 12 и 13 с незначительным зазором пристыкованы радиусные лотки 14 и 15, установленные на виброприводах 16 и 17. Число ячеек в радиусных лотках 14 и 15 соответствует числу ячеек в направляющих 12 и 13. С другого конца к радиусным лоткам 14 и 15 присоединяются каналы 18 и 19 с микросхемами.

Вторые концы пеналов 18 и 19 устанавливаются на подставки 20 и 21, которые расположены выше радиусных лотков 14 и 15 так, что пеналы 18 и 19 устанавливаются под углом с наклоном к радиусным лоткам 14 и 15. Виброприводы 16 и 17 и подставки 20 и 21 установлены соответственно на кронштейнах 22 и 23, которые крепятся к боковым стенкам станины 1.

Головка установки 5 содержит кронштейн 24, жестко закрепленный на индукторе 4. В кронштейне 24 закреплены две скалки 25 и 26. Скалка 26 одновременно является поршнем пневмоцилиндра 27, выполненного в корпусе 28. На скалке 26 закреплен также кронштейн 29 с упорным винтом 30, ограничивающим перемещение корпуса 28 по скалке 26. Вторую скалку 25 охватывают два подшипника 31, оси 32 которых закреплены в корпусе 28. В корпусе 28 на подшипниках 33 и 34 установлен вал-шестерня 35, с которым взаимодействуют два поршня-рейки 36, обеспечивающие поворот вала-шестерни 35 на 180^о. Конец вала-шестерни 35, расположенный вне корпуса 28, жестко соединен с корпусом 37. В корпусе 37 на подшипниках 38 и 39 установлен шпиндель 40, с которым взаимодействуют два поршня-рейки 41, обеспечивающие поворот шпинделя 40 на 90^о. На верхней поверхности корпуса 28 закреплен пневмоцилиндр 42 одностороннего действия с возвратной пружиной 43. В вале-шестерне 35 и в шпинделе 40 выполнены центральные отверстия, через которые проходит шток 44 пневмоцилиндра 42. В центральном отверстии шпинделя 40 расположен также цилиндрический стержень 45, выполненный на корпусе 46 механизма захвата 6. На цилиндрическом стержне 45 выполнена канавка 47, в которой располагается сухарь 48, поджатый пружиной 49 к цилиндрическому стержню 45. Корпус 46 содержит также уступ 50, охватываемый с одной стороны штифтом 51, а с другой - пружинным стержнем 52, закрепленными в шпинделе 40.

В центральной части корпуса 46 выполнен направляющий паз 53, в котором установлен кулачок 54, жестко соединенный с осью 55. Ось 55 располагается подвижно в цилиндрическом стержне 45 и может взаимодействовать со штоком 44 пневмоцилиндра 42. Пружина 56 поджимает ось 55 вместе с кулачком 54 в верхнее положение до упора кулачка 54 в верхний торец паза 53. В корпусе 46 закреплены две оси 57, на которых установлены две губки 53 с возможностью поворота на осях 57. На верхних плечах губок 58 закреплены упорные винты 59, взаимодействующие с кулачком 54. Пружины 60 обеспечивают контакт винтов 59 с кулачком 54. На нижних плечах губок 58 выполнены клиновидные выступы 61 с пазами для ориентации выводов микросхемы. В кулачке 54 подвижно установлены две скалки 62, нижние концы которых жестко скреплены с толкателем 63. Пружины 64 отжимают толкатель 63 от кулачка 54 до упора буртов 65 скалок 62 в кулачок. Магазин захватов 11 содержит ячейки 66, в которые устанавливаются механизмы захвата радиоэлементов 6. У каждой ячейки 66 установлена стойка 67, содержащая вертикальный 68 и наклонный 69 участки.

Направляющие 12 и 13 содержат планки 70, которые крепятся к боковым сторонам подставки 9 и являются ограничителем перемещения микросхем 71. К планкам 70 прикреплены корпуса 72, в которых выполнены пазы 73, число которых соответствует числу ячеек для подачи микросхем 71. В каждом пазу 73 на осях 74 закреплены с возможностью поворота по две планки 75. На боковых поверхностях планок 75 выполнены пазы 76 для выступов 61 губок 58. Пружины 77, установленные между планками 75, поджимают их к боковым стенкам пазов 73. Работает устройство следующим образом. В магазин захватов 11 устанавливаются механизмы захвата радиоэлементов 6 согласно программе работы. Один механизм захвата 6 устанавливается непосредственно в головку установки 5. Пеналы 18 и 19 с микросхемами 71 устанавливаются на подставки 20 и 21 и на радиусные лотки 14 и 15. Под действием вибраций от виброприводов 16 и 17 микросхемы 71 перемещаются по пеналам 18, 19 по радиусным лоткам 14, 15 и попадают на верхние поверхности планок 75 до упора в планки 70. Индуктор 4 с головкой установки 5 перемещается по координатной плите 3 и останавливается, так что механизм захвата радиоэлементов 6 оказывается над одной из микросхем 71, установленной на планках 75. Благодаря срабатыванию двух пар поршней-реек 36 и 41 механизм захвата 6 может занимать четыре фиксированных положения, т.е. 0^о, 90, 180 и 270^о, необходимых для захвата микросхем 71 с направляющих 12 и 13, постановки микросхем на печатную плату 10 и для замены механизма захватов 6. Последний устанавливается над микросхемой 71 так, что губки 58 оказываются параллельны направлению выводов микросхемы 71. В нижнюю полость пневмоцилиндра 27 подается сжатый воздух и корпус 28 перемещается по скалке 26 в нижнее положение до упора корпуса 28 в винт 30. При этом выступы 61 губок 58 оказываются на уровне выводов микросхемы 71, а толкатель 63 при опускании механизма захвата 6 вниз упирается в корпусе микросхемы 71 и сжимает пружины 64. Затем подается сжатый воздух в пневмоцилиндр 42 одностороннего действия. Шток 44, сжимая пружину 43, перемещается вниз и давит на ось 55, которая сжимая пружину 56, перемещает кулачок 54 вниз. Кулачок 54 давит на винты 59 и губки 58 поворачиваются на осях 57, так что каждый вывод микросхемы 71 оказывается в пазу, выполненном в выступах 61 губок 58, а сами выступы 61 оказываются в пазах 76 планок 75. При этом выводы микросхемы 71 сжимаются губками 58 до установочного размера на печатной плате 10. Далее сжатый воздух подается в верхнюю полость пневмоцилиндра 27 и корпус 28 поднимается по скалке 26 в верхнее положение. Одновременно и механизм захвата 6 поднимается в верхнее положение. При подъеме вверх губки 58 поднимают микросхему 71, а выступы 61 губок 58 упираются в планки 75 и разворачивают их на осях 74. Планки 75 пропускают выступы 61, а затем под действием пружин 77 возвращаются в исходное положение и на них подается новая микросхема.

Индуктор 4 с головкой установки 5 перемещается к печатной плате 10 и останавливается в месте постановки микросхемы 71. Сжатый воздух подается в нижнюю полость пневмоцилиндра 27 и механизм захвата 6 вместе с микросхемой 71 опускается в нижнее положение, при этом концы выводов микросхемы 71, выступающие ниже губок 58, попадают в отверстия печатной платы 10. Далее сжатый воздух отключается от пневмоцилиндра 42, пружина 43 поднимает шток 44 вверх, а пружина 56 поднимает кулачок 54. Губки 58 под действием пружин 60 разворачиваются на осях 57 и выступы 61 губок 58 освобождают выводы микросхемы 71, а толкатель 63 под действием пружин 64 окончательно устанавливает микросхему 71 на печатную плату 10. Затем воздух подается в верхнюю полость пневмоцилиндра 27 и механизм захвата 6 поднимается в верхнее положение.

Далее цикл постановки микросхем повторяется.

Для замены механизма захвата 6 индуктор 4 перемещается к магазину захватов 11 и останавливается перед пустой ячейкой 66. Затем механизм захвата 6 с головкой установок 5 перемещается в нижнее положение и механизм захвата 6 вводится индуктором 4 в ячейку 66. При этом стержень сухаря 48 упирается в вертикальный участок 66 стойки 67 и сухарь 48, сжимая пружину 49, выходит из канавки 47, освобождая корпус 46 от соединения со шпинделем 40. Затем воздух подается в верхнюю полость пневмоцилиндра 27 и головка установки 5 перемещается в верхнее положение, а механизм захвата 6 удерживается ячейкой 66 в магазине захватов 11. Индуктор 4 перемещает головку установки 5 так, что ось шпинделя 40 совпадает с осью цилиндрического стержня 45 механизма захвата, необходимого для последующей работы. Сжатый воздух подается в нижнюю полость пневмоцилиндра 27 и шпиндель 40 опускается на цилиндрический стержень 45, при этом стержень сухаря 48 скользит сначала по наклонному 69, а затем по вертикальному 68 участкам стойки 67 и сухарь 48 отводится, давая возможность цилиндрическому стержню 45 свободно войти в шпиндель 40. Затем индуктор 4 выводит механизм захвата 6 из ячейки 66 магазина захватов 11, при этом стержень сухаря 48 удаляется от стойки 67 и сухарь 48 под действием пружины 49 входит в канавку 47, удерживая механизм захвата 6 в головке установки 5.

Предлагаемое устройство для установки радиоэлементов, преимущественно микросхем, на печатную плату позволяет расширить номенклатуру устанавливаемых микросхем за счет постановки микросхем с различным расстоянием между выводами микросхем и за счет постановки микросхем с большой разницей в количестве выводов, повысить надежность и плотность монтажа за счет фиксации установочного размера между выводами в жесткой системе губки - упорные винты - кулачок.

Использование: устройство относится к автоматизированной установке радиоэлементов на печатные платы и может быть использовано в радиотехнической, приборостроительной и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет установки радиоэлементов различных типоразмеров. Устройство содержит станину 1, координатную плиту 3, индуктор 4, установленный на магнитовоздушной подушке на плите 3. На индукторе 4 закреплена головка установки 5 с механизмом захвата радиоэлементов 6. На станине 1 закреплена подставка 9 под печатную плату 10 и направляющие 12 и 13 для подачи микросхем с виброприводами 16 и 17. На станине 1 закреплен также магазин захватов со сменными механизмами захватов. Индуктор 4 перемещается по координатной плите 3 по двум координатам и устанавливает головку установки 5, так, что механизм захвата 6 оказывается над одной из микросхем на направляющих 12 или 13. Механизм захвата 6 забирает микросхему с направляющей, затем индуктор 4 перемещается к печатной плате 10 и микросхема устанавливается на печатную плату 10. Для смены механизма захвата 6 индуктор 4 перемещается к магазину захватов, вставляет механизм захвата 6 в свободную ячейку и забирает из другой ячейки новый механизм захвата 6. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ РАДИОЭЛЕМЕНТОВ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО МИКРОСХЕМ, НА ПЕЧАТНУЮ ПЛАТУ, содержащее головку установки для радиоэлементов, выполненную в виде механизма перемещений с приводом и механизма захвата радиоэлементов, содержащего поворотные зажимные губки с выступами на концах для ориентации выводов радиоэлементов, управляющие упоры губок, толкатель и кулачок с приводом возвратно-поступательного перемещения и механизм подачи радиоэлементов, выполненный в виде направляющей с пазами на боковых поверхностях для размещения выступов поворотных зажимных губок, отличающееся тем, что механизм захвата снабжен корпусом, установленным с возможностью крепления к головке посредством соединительных элементов, в центральной части корпуса механизма захвата выполнен направляющий паз, в котором установлены кулачок и толкатель, управляющие упоры закреплены в поворотных губках с возможностью взаимодействия с кулачком, при этом кулачок подпружинен относительно корпуса механизма захвата, толкатель подвижно закреплен в кулачке и подпружинен относительно него, а направляющая механизма подачи радиоэлементов выполнена в виде двух поворотных подпружиненных планок. 2. Устройство по 1. , отличающееся тем, что соединительные элементы корпуса механизма захвата и головки выполнены в виде размещенного в корпусе механизма захвата цилиндрического стержня с канавкой, выполненного в корпусе механизма захвата уступа, выполненного в головке центрального отверстия с возможностью размещения в нем цилиндрического стержня механизма захвата, штифта и пружинного стержня, размещенных в головке с возможностью взаимодействия с уступом корпуса механизма захвата, и подпружиненного сухаря, установленного с возможностью взаимодействия с канавкой цилиндрического стержня.