Изобретение относится к установкам для монтажа электронных компонентов, в частности, бескорпусных компонентов (чипов), на поверхность печатной платы.
Известны устройства для монтажа электронных компонентов на печатной плате, содержащие основание и размещенные на нем приводы, блок подачи компонентов с ленточного носителя, заключенного в бобины, средство перемещения печатной платы, конвейеры для подачи и выгрузки печатных плат, блок монтажа компонентов с монтажной головкой для захвата компонента с помощью вакуумной присоски, выполненный в виде диска поворотного типа, координатный стол для позиционирования платы методом совмещения с установочными отверстиями на плате или по внешним размерам платы, и устройство для ввода-вывода данных в виде персонального компьютера. [1] [2]
Известная техника позволяет производить размещение и фиксацию нескольких сотен чипов на одной печатной плате.
Однако, вследствие высокой стоимости компьютерных устройств, общая стоимость оборудования оказывается высокой. Кроме того, использование в блоке подачи компонентов ленточного носителя не позволяет сократить ширину питателей с бобинами менее 15 мм, что увеличивает линейные габариты оборудования при установке значительного числа компонентов, а также ограниченная производительность, обусловленная последовательной установкой компонентов рабочими головками.
Известно устройство для монтажа компонентов интегральных схем на печатную плату, содержащее основание и смонтированные на нем приводы, блок перемещения печатных плат, блок подачи компонентов с ленточного носителя, блок для монтажа компонентов с монтажными головками, имеющими множество вакуумных захватов и установленными с возможностью перемещения к центральной и поворотной секции для одновременной ориентации и затем монтажа компонентов на печатную плату в требуемое положение, определенное программой, цилиндры для управления вакуумными захватами и средство для обнаружения наличия компонентов в монтажной головке в виде фоточувствительного элемента [3]
Недостатком известного устройства является сложность конструкции и относительно большие линейные размеры, вызванные конструктивным выполнением монтажных головок и ленточных носителей компонентов, а также недостаточная плотность монтажа из-за невозможности выполнить захваты компонентов с поперечными размерами менее 10 12 мм.
Известно устройство для автоматического монтажа чипов на печатную плату, содержащее конвейерную ленту для перемещения вдоль оси X-X большого количества печатных плат последовательно друг за другом и соответствующего расположения их перед несколькими монтажными головками, каждая из которых состоит из большого числа позиционных захватов для установки чипов на плитах и может перемещаться по направлениям, параллельным оси Y-Y, которая, в свою очередь, перпендикулярна оси X-X, фиксирующие средства для удержания каждой печатной платы в заданном положении, выполненные в виде двух штырей, опорные каретки для размещения печатных плат, объединенные с каждой монтажной головкой, и средства управления положением каретки с печатной платой и соответственно движением и положением позиционных захватов, осуществляемое с помощью единого централизованного компьютера [4]
Известное устройство обеспечивает полное без свободных мест заполнение печатной платы чипами путем пошагового последовательного перемещения платы вдоль ее оси X-X, за которым следует установка одновременно 15 или более чипов вдоль ее оси Y-Y, осуществляемое централизованно с помощью одного компьютера.
Недостатком известного устройства является высокая стоимость и не удовлетворительная производительность, вызванная тем, что установка компонентов осуществляется с применением устройства ЧПУ, скорость вращения импульсных двигателей которого невозможна довести до высокого уровня.
Известно устройство для сборки схем электронного оборудования, содержащее основание, смонтированные на нем приводы, средство для перемещения печатных плат в виде подающих лент, средство фиксирования платы в виде штырьков, удерживающих плату после перемещения ее в определенную позицию, в которой посредством закрепляющего средства, например клеящего вещества, элементы схем на чипах закрепляются на определенных для них местах печатной платы, многочисленные открытые с двух сторон трубчатые магазины с размещенными в них путем укладки друг на друга с сохранением способности к перемещению элементами схем на чипах и снабженные конструктивными элементами, блокирующими прохождение находящихся в них элементов схем через нижние открытые части, средства удержания и базирования в верхних открытых частях трубчатых магазинов элементов схем соответственно положению их на плате печатного монтажа, средства подачи элементов схем со стороны нижних открытых трубчатых магазинов, обеспечивающие их поштучное выталкивание через верхние открытые части указанных магазинов и прикрепление к печатной плате [5]
Известное устройство позволяет при сравнительно недорогой конструкции закреплять на печатной плате элементы схем на чипах с высокой скоростью, а также обеспечивает надежное отделение элементов при освобождении их из магазинов при установке на место монтажа.
Недостатком известной конструкции является ограничение по миниатюризации схем печатных плат, т. к. магазины с комплектами элементов схем обладают сравнительно большими габаритами и соединены в кассеты с промежутками. Кроме того, невозможно вести одновременный монтаж элементов схем различной толщины, т.к. трубчатые магазины, расположенные под печатной платой, установлены в матрице кассеты таким образом, чтобы их отверстия всегда находились в одной плоскости и чтобы элементы схем перемещались ступенями при одинаковой длине хода подпружиненных стержней средства подачи указанных элементов.
Известна также установка для монтажа электронных компонентов на печатной плате, содержащая основание и смонтированные на нем приводы, бесконечную цепь с устройством ее дискретного перемещения вдоль определенного тракта, зажимные приспособления для крепления компонентов, установленные с заданным интервалом на цепи, блоки подачи компонентов, расположенные вдоль тракта перемещения цепи с таким же интервалом, что и зажимные приспособления, блоки загрузки по числу блоков подачи компонентов, расположенные с таким же интервалом, что и блоки подачи, и каждый из которых оснащен двумя зажимными патронами для загрузки компонента в зажимное приспособление, устройство позиционирования печатной платы в позиции монтажа под местом останова компонента, включающее подъемник и размещенный на нем Y-стол с возможностью перемещения импульсным двигателем в направлении, перпендикулярном направлению перемещения цепи, и Х-стол, установленный на Y-столе с возможностью перемещения параллельно направлению движения цепи, и устройство для установки компонента, снабженное вакуумным захватом, расположенным над платой в позиции монтажа [6]
Данная установка позволяет достичь высокой точности монтажа по всей поверхности печатной платы. Однако, она имеет относительно большие линейные размеры из-за размещения монтируемых компонентов в зажимных приспособлениях, установленных на цепи, и низкую производительность, т.к. монтаж компонентов осуществляется последовательно одной головкой.
Известна установка для монтажа электрических и электронных компонентов на печатную плату, содержащая и смонтированные на нем приводы, монтажный инструмент в виде вакуумного приспособления из двух монтажных головок для удержания компонента, опоры для установки печатной платы в заранее определенном месте в виде координатного стола, механизмов для осуществления относительного перемещения монтажного инструмента и опоры с целью выверки инструмента с определенным положением печатной платы и установки компонента, переносимого инструментом с ленточных носителей, размещенных по обе стороны опоры, в указанное определенное положение на печатной плате, и сенсорную систему для направления излучения при работе установки к компоненту, переносимому монтажным инструментом, и детектировании тени, отбрасываемой компонентом при определении положения компонента относительно оси монтажного инструмента, а также для управления приводными устройствами таким образом, чтобы компонент размещался в заранее определенном месте на печатной плате, установленной на опорной поверхности [7]
Указанная установка позволяет точно определить положение компонента и смонтировать его на заранее определенное место на печатную плату исключив при этом контакт между компонентом и механическим ориентирующим приспособлением.
Недостатком данной установки является сложность конструкции и низкая производительность, связанная с поштучной установкой компонента каждой из двух головок после его ориентации при помощи сенсорной системы.
Наиболее близким к заявляемому по решаемой задаче и принятым за прототип является устройство для монтажа компонентов на печатной плате, содержащее основание, смонтированные на нем приводы, средство для дискретного перемещения платы печатного монтажа, средство фиксирования печатной платы в позиции монтажа, в которой по средством закрепляющего вещества компоненты фиксируются на определенных для них местах на печатной плате, блоки полых трубчатых кассет, каждая из которых содержит набор компонентов, причем кассеты размещены в местоположениях, соответствующих местам, в которых должны быть смонтированы компоненты на печатной плате, пластину переноса, размещенную напротив одного конца каждой кассеты, множество всасывающих трубок для переноса компонентов, которые установлены в указанной пластине переноса, являются сменными для возможности при необходимости изменять длину трубки и число которых соответствует числу кассет, и блок перемещения компонентов в кассетах в направлении всасывающих трубок, при этом между пластиной переноса и концами кассет размещена калибровочная пластина с возможностью взаимодействия с пластиной переноса и перемещения в направлении X или Y относительно пластины переноса, которая имеет отверстия по числу компонентов, кассеты размещены в отверстиях множества рамок матрицы, причем расстояние между каждой парой рамок матрицы увеличивается в направлении оси пластины переноса, а блок перемещения компонентов в кассетах включает распределительную коробку с системой сообщающихся полостей, в которых размещены поршни для одновременного раздельного ступенчатого перемещения компонентов в кассетах, каждый из которых имеет иглообразный конец для взаимодействия с соответствующим набором компонентов [8]
Известное устройство позволяет осуществлять одновременный монтаж большого количества компонентов различной толщины и гарантированное отделение их друг от друга перед установкой на печатную плату.
Недостатком данного устройства является сложность конструкции и как следствие этого низкая надежность, вызванная необходимостью после захвата компонента всасывающей трубкой каждый раз поворачивать на 180o пластину переноса вместе с калибровочной пластиной.
Решаемой настоящим изобретением задачей является создание простого максимально компактного и высокопроизводительного оборудования для монтажа электронных компонентов на печатную плату с высокой точностью и плотностью их установки.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для монтажа электронных компонентов на печатной плате, содержащее основание и смонтированные на нем приводы, средство для дискретного перемещения печатной платы, связанное с приводом, средство для фиксирования печатной платы в позиции монтажа, в которой посредством закрепляющего вещества компоненты фиксируются в определенных для них местах печатной платы, блоки сменных кассет, в каналах которых размещены компоненты с сохранением последних к перемещению, блоки монтажа компонентов на печатную плату с вакуумными головками, имеющими вакуумные захваты компонентов по числу кассет, блоки для перемещения компонентов из кассет в направлении вакуумных захватов с поршнями для раздельного ступенчатого перемещения компонентов в соответствующих каналах кассет путем взаимодействия с ними штока каждого поршня, согласно изобретению, снабжено механизмом для дискретного вертикального перемещения блока сменных кассет, направляющей, установленной на основании, и упором, закрепленным на направляющей, средство для дискретного перемещения печатной платы выполнено в виде спутниковой транспортной системы, включающей двухниточный в вертикальной плоскости путь, смонтированный на направляющей, спутники для крепления и перемещения печатных плат, размещенные цепочкой на обеих нитках пути, механизм для одновременного встречного перемещения обеих цепочек спутников, механизм для подъема спутников с нижней нитки пути на верхнюю и фиксации верхней цепочки спутников, установленный на основании в позиции загрузки печатных плат, и механизм для переноса спутников с верхней нитки на нижнюю, установленный на основании в конце направляющей на позиции выгрузки печатных плат, блоки сменных кассет установлены на основании попарно друг против друга по обе стороны направляющей, при этом каналы кассет расположены в горизонтальной плоскости перпендикулярно направлению перемещения спутников, блоки монтажа компонентов установлены на основании над направляющей между каждой парой кассет и снабжены каналами, являющимися продолжением каналов кассет и выполненных прямолинейными в горизонтальной плоскости в зависимости от требуемого положения компонента на печатной плате, причем каждый из указанных каналов оканчивается вертикальным каналом с направляющими поверхностями для перемещения по ним компонента вакуумным захватом из горизонтального канала на соответствующее место на печатной плате, а блоки для перемещения компонентов из кассет в направлении вакуумных захватов установлены на основании со стороны входных отверстий каналов кассет, при этом шток каждого поршня установлен с возможностью перемещения компонентов, находящихся в канале блока монтажа, до упора в направляющую поверхность вертикального канала.
В предпочтительном варианте устройства каждый вакуумный захват компонентов выполнен в виде подпружиненного поршня со штоком, размещенного в выполненном в корпусе блока монтажа компонентов вертикальном отверстии над вертикальным каналом с направляющими поверхностями, причем шток выполнен полым и имеет отверстие для сообщения полости штока с полостью выполненного в корпусе блока монтажа компонентов нижнего канала, полость над поршнем сообщена с полостью выполненного в блоке монтажа компонентов верхнего канала, а оба из указанных каналов выполнены в блоке монтажа компонентов с возможностью подключения их посредством пневмораспределителей к вакуумной системе и к атмосфере.
В другом предпочтительном варианте, выполненным в соответствии с настоящим изобретением, механизм для дискретного вертикального перемещения блока сменных кассет выполнен в виде двух горизонтальных траверс, расположенных по обе стороны от направляющей, каждая из которых установлена жестко на двух винтах винтового механизма, расположенных вертикально и размещенных внутри гильз, установленных в подшипниковых опорах на основании, гайки каждого из винтовых механизмов закреплены попарно на торцах гильз, все гильзы связаны между собой цепной передачей, а на одной из них закреплен мальтийский крест с возможностью взаимодействия через поводок с приводом.
Другой предпочтительный вариант, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, отличается тем, что механизм для подъема спутников с нижней нитки пути на верхнюю и фиксации верхней цепочки спутников смонтирован в позиции загрузки печатных плат и выполнен в виде вертикального лифта, в верхней части которого размещена площадка для установки спутника и нижней частью связанного посредством двуплечего рычага с кулачком, установленном на выходном валу привода, и Г-образного рычага, закрепленного на направляющей с возможностью перемещения верхней цепочки спутников до упора, установленного на направляющей в конце верхней нитки пути, а горизонтальным плечом через подпружиненную тягу с меньшим плечом неравноплечего рычага, шарнирно закрепленного на основании с возможностью взаимодействия большим плечом с профильным кулачком установленным на том же выходном валу привода.
В другом предпочтительном варианте, выполненном в соответствии с настоящим изобретением, механизм переноса спутников с верхней нитки пути на нижнюю выполнен в виде лифта с площадкой в верхней части для установки спутника, подпружиненного захвата спутника и рычага, закрепленного средней частью на кулачке, установленном на валу привода, и одним плечом шарнирно на основании, а другим плечом связанного с нижней частью лифта, при этом в нижней части каждого спутника выполнен паз для размещения в нем подпружиненного захвата.
Еще один вариант, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, связан с конструкцией механизма для одновременного встречного перемещения обеих цепочек спутников, который выполнен в виде двух поворотных рычагов, установленных на основании и связанных между собой посредством тяги, причем один из рычагов соединен с приводом и установлен с возможностью взаимодействия с цепочкой спутников, размещенных на верхней нитке пути, а второй рычаг установлен с возможностью взаимодействия с цепочкой спутников, размещенных на нижней нитке пути.
В другом предпочтительном варианте, выполненном в соответствии с настоящим изобретением, устройство снабжено средством для фиксации спутника на позиции загрузки, выполненным в виде двух вертикально расположенных щек, подпружиненных в средней части и шарнирно закрепленных на направляющей нижними концами с возможностью взаимодействия с боковыми поверхностями спутника, находящегося на нижней нитке пути, и верхними концами с основанием того же спутника при нахождении его на верхней нитке пути.
В еще одном предпочтительном варианте, выполненном в соответствии с настоящим изобретением, устройство снабжено средством для фиксации спутника на позиции выгрузки печатных плат, выполненным в виде двух щек, подпружиненных в средней части, шарнирно связанных друг с другом и вертикально установленных на направляющей с возможностью взаимодействия верхними концами с основанием спутника, расположенного на верхней нитке пути, и с боковыми поверхностями того же спутника при его нахождении на нижней нитке пути, и двух того же спутника при его нахождении на нижней нитке пути, и двух рычагов, шарнирно закрепленных одними концами на основании и жестко связанными между собой, при этом второй конец одного из рычагов посредством тяги соединен с одной из щек, а второй конец второго рычага установлен с возможностью взаимодействия с профильным кулачком, закрепленным на валу привода механизм для переноса спутников с верхней нитки пути на нижнюю.
Устройство для монтажа электронных компонентов на печатной плате поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 представлен общий вид устройства (конструктивная схема);
на фиг. 2 механизм для подъема спутников с нижней нитки пути на верхнюю и фиксации верхней цепочки спутников;
на фиг. 3 средство для фиксации спутника на позиции загрузки;
на фиг. 4 механизм для переноса спутников с верхней нитки пути на нижнюю и средство для фиксации спутника на позиции выгрузки печатных плат;
на фиг. 5 механизм для одновременного встречного перемещения обеих цепочек спутников;
на фиг. 6 то же, вид сверху;
на фиг. 7 механизм для дискретного вертикального перемещения блока сменных кассет (поперечный разрез устройства);
на фиг. 8 вакуумный захват компонентов;
на фиг. 9 пример разводки каналов в блоке монтажа для подачи компонентов к вакуумным захватам.
Устройство для монтажа электронных компонентов на печатной плате (фиг. 1) содержит корпус 1, основание 2, установленные на нем спутниковую транспортную систему 3, выполненную в виде двухниточного пути, расположенного в вертикальной плоскости, и включающую механизм 4 для одновременного встречного перемещения спутников 5 по верхней и нижней ниткам пути, механизм 6 для подъема спутников 5 с нижней нитки пути на верхнюю и фиксации их на последней, установленный на позиции загрузки печатных плат, механизм 7 для переноса спутников 5 с верхней нитки пути на нижнюю, установленный на позиции выгрузки печатных плат, и механизм 3 для дискретного вертикального перемещения сменных кассет 9 с установленными компонентами, сформированных в блоки 10, установленные попарно друг против друга по обе стороны пути, блоки 11 монтажа компонентов на печатную плату с вакуумными головками, установленные на соответствующих рабочих позициях между блоками 10 сменных кассет 9, блоки 12 для перемещения компонентов из кассет 9 в направлении вакуумных головок, установленные со стороны входных отверстий каналов кассет 9, и вакуумную систему 13.
Спутниковая транспортная система 3 содержит литую направляющую 14 (фиг. 2), установленную на основании 2, на которой одна над другой выполнены две нитки пути для размещения на них двух цепочек спутников 5 верхней цепочки 15 для перемещения спутников в прямом направлении к рабочим позициям и нижней цепочки 16 для возврата их на позиции загрузки 17.
Механизм 4 для одновременного встречного перемещения обеих цепочек 15 и 16 спутников 5 содержит привод 18 и два поворотных рычага 19 и 20, установленные в соответствующих опорах 21 и 22 на основании 2 и связанные между собой посредством тяги 23, причем рычаг 19 установлен с возможностью взаимодействия с верхней цепочкой 15 спутников, а рычаг 20 с нижней цепочкой 16 спутников.
Механизм 6 для подъема спутников 5 с нижней нитки пути на на верхнюю и фиксации верхней цепочки 15 спутников 5 смонтирован в позиции загрузки 17 печатных плат (фиг. 2 и 3) и содержит привод 24, на выходном валу которого установлены кулачки 25 и 26, двуплечий рычаг 27, одним концом шарнирно закрепленный на основании 2, средней частью связанный с кулачком 26 и вторым концом с нижней частью вертикального лифта 28, имеющего в верхней части площадку для установки спутника 5 при переносе его из нижней цепочки 16 в верхнюю цепочку 15, неравноплечий рычаг 29, шарнирно закрепленный на основании 2 с возможностью взаимодействия с профильным кулачком 25, а меньшим плечом соединенный с Г-образным рычагом 30 посредством подпружиненной тяги 31. Рычаг 30 закреплен на направляющей 14 с возможностью взаимодействия вертикальным плечом с верхней цепочкой 15 спутников 5.
В механизм 6 входит также средство для фиксации спутника 5 (фиг. 3) на позиции загрузки 17, выполненное в виде двух подпружиненных в средней части вертикально расположенных щек 32 и 33, шарнирно закрепленных на направляющей 14 нижними концами с возможностью взаимодействия с боковыми поверхностями спутника 5, находящегося на нижней нитке пути, и верхними концами с основанием того же спутника при нахождении его на верхней нитке пути.
Фиксация верхней цепочки 15 спутников 5 осуществляется перемещением ее по верхней нитке пути рычагом 30 до упора 34 (фиг. 1), закрепленного на направляющей 14 в конце верхней нитки пути.
Механизм 7 для переноса спутников 5 с верхней нитки пути на нижнюю (фиг. 4) содержит привод 35 с кулачками 36 и 37, вертикальный лифт 38 с площадкой в верхней части для установки спутника 5, рычаг 39, закрепленный одним концом шарнирно на основании 2, средней частью связанный с кулачком 37, а вторым концом с нижней частью лифта 38, подпружиненные захваты 40 и 41 спутника 5, установленные в верхней части лифта 38 с возможностью взаимодействия с внутренним пазом 42, выполненным в нижней части спутника 5, и средство для фиксации спутника на позиции выгрузки печатных плат, выполненного в виде двух вертикально расположенных щек 43 и 44, подпружиненных в средней части, связанных между собой при помощи шарнира 45, установленных на направляющей 14 с возможностью взаимодействия верхними концами с основанием спутника 5, расположенного на верхней нитке пути, и с боковыми поверхностями того же спутника при его нахождении на нижней нитке пути, и связанных посредством тяги 46, рычагов 47 и 48 с кулачком 36.
Механизм 8 для дискретного вертикального перемещения блоков 10 сменных кассет 9 (фиг. 7) содержит две горизонтально расположенные по обе стороны направляющей 14 траверсы 49 и 50, на которых установлены блоки 10, привод 51, мальтийский крест 52 (фиг. 1) и винтовые механизмы 53. Каждая из траверс 49 и 50 жестко закреплена на двух вертикально расположенных винтах 54, гайки 55 и 56 которых связаны с гильзой 57 в верхней ее части, установленной в подшипниковых опорах 58, смонтированных в корпусе 1. Все четыре гильзы 57 объединены цепной передачей 59 и на одной из них закреплен мальтийский крест 52 мальтийского механизма 60, с возможностью взаимодействия с поводком 61 привода 51.
Каждая из кассет 9 (фиг. 7) имеет горизонтальные каналы 62, заполненные компонентами 63, подлежащими установке на печатную плату 64.
На направляющей 14 на каждой рабочей позиции установлены блоки 11 монтажа компонентов на печатную плату с вакуумными головками, содержащие корпус 65 с каналами 66 для размещения компонентов 63 и расточенными на соответствующих координатах отверстиями 67, в которых установлены вакуумные головки 68.
Каждая из вакуумных головок 68 представляет собой подпружиненный поршень 69 с односторонним полым штоком 70, выполняющим роль вакуумного захвата, причем внутренняя полость 71 штока 70 посредством отверстия 72 соединена с нижней полостью 75 отверстия 67 (фиг. 8) верхняя полость 74, расположенная над поршнем 69, и нижняя полость 75, расположенная под поршнем 69, соединяются соответственно каналами 75 и 76 с пневмораспределителями 77 и 78, установленными на каждом из блоков 11 монтажа компонентов на печатную плату и связанными с вакуумной системой 13. При этом каналы 75 всех вакуумных головок 68 блока 11 объединены между собой и подключены к пневмораспределителю 77, а каналы 76 также объединены между собой и подключены к пневмораспределителю 78.
Каждый блок 12 для перемещения компонентов из кассет 9 в направлении вакуумных головок 63 (фиг. 1 и 7) содержит пневмоцилиндра 79, число которых соответствует количеству кассет 9, размещенные в корпусе 80 блока 12. Каждый из пневмоцилиндров 73 содержит тонкий гибкий шток-шибер 81, выполненный, например, из стальной проволоки, и запрессованный в поршень 82. Для сокращения габаритов устройства пневмоцилиндры 79 расположены вертикально вдоль кассет 9, а на корпусе 80 блока 12 выполнена направляющая 85 с изогнутыми каналами для направления шиберов 81 в каналы 62 кассеты 9. Шиберы 81 установлены с возможностью взаимодействия с компонентами 63, размещенными в каналах 62 кассет 9, каналах 66 блоков 11 монтажа компонентов на печатную плату (фиг. 8).
Каждый канал 66 блока 11 монтажа оканчивается вертикальной поверхностью 84 вертикального канала 85 с направляющими поверхностями для перемещения по ним крайнего компонента 86 из канала 66 на соответствующее место на печатной плате 64 вакуумным захватом 70.
Для фиксации печатной платы 64 на спутнике 5 используются установочные элементы 87 (фиг. 7).
Устройство для монтажа электронных компонентов на печатной плате работает следующим образом.
На загрузочной позиции 17 на спутнике 5 любым известным способом устанавливается печатная плата 64 с нанесенной на ее компактные площадки припой-пастой и фиксируется с помощью элементов 87. В это же время с последнего спутника верхней нитки пути снимается на позиции выгрузки собранная печатная плата.
В исходном положении верхняя цепочка 15 спутников 5 поджата с помощью рычага 30 к упору 34, лифт 28 находится в нижнем положении, лифт 38 находится в верхнем положении и последний спутник верхней цепочки 15 захвачен подпружиненными захватами 40 и 41.
Включается привод 24 и с помощью кулачка 25, рычага 29 и тяги 31 рычаг 30 поворачивается против часовой стрелки и расфиксирует верхнюю цепочку 15 спутников 5.
Затем включается привод 35 и с помощью кулачка 36, рычагов 48 и 47, тяги 46 подпружиненные щеки 43 и 44 разводятся в стороны и лифт 38 с установленным на его площадке спутником 5 опускается вниз, после чего щеки 43 и 44 посредством той же кинематической цепи возвращаются в исходное положение.
Далее следует перемещение спутников 5. Для этого включается привод 18 и с помощью поворотных рычагов 19 и 20 обе цепочки 15 и 16 спутников 5 одновременно перемещаются навстречу друг другу на один шаг, равный длине спутника. Затем привод 18 реверсируется и рычаги 19 и 20 отводятся в исходное положение, при этом спутник, находящийся на площадке лифта 38, сдвигается рычагом 20 в направлении, перпендикулярном плоскости захватов 40 и 41, вследствие чего последние не препятствуют этому движению.
При дальнейшем вращении привода 24 с помощью кулачка 26, рычага 27 лифт 28 поднимается вверх и поднимает поступивший на него спутник с нижней нитки пути на верхнюю. При движении вверх спутник раздвигает своими боковыми поверхностями подпружиненные щеки 32 и 33, которые после окончания подъема автоматически защелкиваются и удерживают спутник в верхнем положении взаимодействуя своими верхними концами с основанием спутника. Лифт 28 опускается вниз. Затем происходит зажим верхней цепочки 15 спутников. Для этого кулачек 25 освобождает рычаг 29, подпружиненная тяга 31 перемещается вверх, рычаг 30 поворачивается по часовой стрелке и прижимает верхнюю цепочку 15 спутников 5 к упору 34. Этим обеспечивается точное позиционирование спутников и установленных на них печатных плат относительно блоков 11 монтажа компонентов на печатную плату. После этого лифт 38 поднимается вверх и с помощью подпружиненных захватов 40 и 41 захватывает последний спутник верхней цепочки 15, прижатый к упору 34.
На этом вспомогательные движения завершаются и следует установка компонентов 86 на печатную плату 64.
Работа устройства при установке компонентов рассматривается на примере установки одного компонента на печатную плату, т.к. установка всех компонентов аналогична (фиг. 7).
В нижнюю полость пневмоцилиндра 79 под поршень 82 подается сжатый воздух. Поршень 82 перемещается вверх и шибером 81 проталкивает ряд компонентов 63, находящихся в каналах 62 сменных кассет 9 и 66 блока 11 монтажа до упора последнего в ряду компонента 86 в вертикальную поверхность 84 вертикального канала 85 под вакуумным захватом 70. С помощью пневмораспределителей 77 и 78 полости 74, 75 и 71 вакуумных головок 68 подключаются к вакууму в начале перемещения шибером 81 компонентов в каналах 62 и 66. Под действием пружины поршень 69 занимает крайнее верхнее положение и начинает захват крайнего в ряду компонента 86 вакуумным захватом 70 по мере продвижения последнего шибером 81 до упора в вертикальную поверхность 84, что исключает возможность самопроизвольного падения компонента 86 в отверстие вертикального канала 85. После завершения работы шибером 81, компонент 86 прижат торцем к базовой вертикальной поверхности 84, а верхней своей поверхностью к торцу вакуумного захвата 70 (фиг. 8).
После этого сбрасывается давление в нижней полости пневмоцилиндра 79, поршень 82 становится уравновешенным и перестает воздействовать на ряд компонентов, находящихся в каналах 62 и 66. Срабатывает пневмораспределитель 77 и соединяет полость 74 над поршнем 69 с атмосферой. Под действием атмосферного давления поршень 69 вместе с вакуумным захватом 70 и прижатым к нему компонентом 86 перемещается вниз и устанавливает последний на соответствующей контактной площадке печатной платы 64. Затем пневмораспределителем 78 через канал 76 полости 75 и 71 под поршнем 69 соединяются с атмосферой, компонент 86 освобождается от вакуумного захвата 70 и остается на плате 64, а поршень 69 под действием пружины поднимается в верхнее положение. После этого одновременно срабатывает пневмораспределители 77 и 78 и подключают полости 74, 75 и 71 к вакууму. Вакуумная головка готова для захвата следующего из канала 66 компонента.
Далее цикл повторяется.
При следующем цикле работы устройства шиберы 81 сместят ряд компонентов в каналах 62 и 66 еще на один компонент. Длина шиберов обеспечивает проталкивание компонентов до полного освобождения канала 62 кассеты 9.
После освобождения каналов 66 одного уровня во всех кассетах блоков 10, подается давление в верхние полости пневмоцилиндров 79, поршни 82 опускаются вниз и выводят шиберы 81 из каналов 62 кассет 9. Далее осуществляется дискретное вертикальное перемещение кассет 9 на один шаг до совмещения канала 62, заполненного компонентами, с каналом 66 блока 11 монтажа компонентов на печатной плате. Для этого включается привод 51 (фиг. 1), который с помощью мальтийского механизма 60 поворачивает гильзу 57 (фиг. 7) с закрепленными на ней гайками 55 и 56 на определенный угол, при этом винт 54 перемещается в осевом направлении вверх и перемещает траверсу 49 с установленными на ней блоками 10 кассет. Т.к. все четыре гильзы 57 объединены цепной передачей и вращаются синхронно, то и подъем траверс 49 и 50 осуществляется равномерно.
Винты 54 выполняют одновременно и роль направляющих для траверс 49 и 50. Для повышения точности работы винтовых механизмов 53 при подъеме траверс с помощью гаек 55 и 56 осуществляется выборка люфта за счет их взаимного разворота, после чего гайки жестко крепятся на гильзе 57.
После того, как компоненты из всех горизонтальных каналов 62 кассет 9 будут последовательно выбраны и все блоки 10 кассет будут находиться в верхнем положении, производится замена кассет, после чего траверсы 49 и 50 вместе с блоками заполненных кассет в ускоренном режиме опускаются вниз до совмещения верхнего канала 62 кассеты с каналом 66 блока 11 монтажа компонентов на печатной плате (положение, показанное на фиг. 7).
Необходимый разворот компонентов в горизонтальной плоскости перед установкой их на печатную плату в соответствии с разводкой печатной платы осуществляется непосредственно в канале 66. Для этого каналы 66 выполнены криволинейными в горизонтальной плоскости и имеют соответствующие изгибы. На фиг. 9 представлен пример разводки каналов 66 в корпусе 65 блока монтажа 11. Радиусы изгиба каналов 66 определяются в соответствии с габаритами устанавливаемых компонентов исходя из условия их надежного проталкивания шибером 81 к вакуумным захватам 70.
По сравнению с существующим предложенное устройство для монтажа компонентов на печатной плате более компактно, просто в изготовлении, а значит более надежно в эксплуатации и более дешево, и высокопроизводительно.
Используемые в настоящее время установки компонентов на печатную плату, например, ФЦП 111 4000 фирма "ФУДЖИ" (Япония) имеют ленточные питатели, ширина которых не позволяет располагать их с шагом менее 18.20 мм, вследствие чего для установки, например, 360 компонентов на плату (печатная плата селектора каналов телевизора) длина установки должна составлять более 7 м поскольку все ленточные питатели располагаются в ряд с одной стороны машины.
В прелагаемом устройстве ширина кассета для компонентов с габаритами 3,2 х 1,6 мм составляет 6 мм, шаг между ними 9 мм, при этом они расположены по обе стороны собираемой платы и в данном случае длина устройства составляет менее 3 м.
Сравнительная техническая характеристика предложенного устройства и установщика компонентов типа ФЦП 111 4000 приведена в таблице:
Кроме того, в предложенном устройстве максимально упрощена конструкция вакуумной головки и уменьшены ее габариты. Она представляет собой простую вакуумную присоску, обеспечивающую только захват и вертикальное перемещение компонентов, т. к. по сравнению с прототипом в предложенном устройстве нет необходимости производить разворот и центрирование компонента, находящегося в вакуумном захвате, перед его установкой на печатной плате, поскольку разворот компонентов на необходимый угол осуществляется изменением траектории каналов в блоке монтажа, что позволяет обойтись без соответствующих средств разворота компонентов перед их установкой на печатной плате. Еще одним преимуществом является то, что в предложенном устройстве точность позиционирования компонента обеспечивается за счет прижима его торца к базовой поверхности канала, через который он устанавливается вакуумным захватом на соответствующее место на печатной плате, что так же позволило обойтись без дополнительных средств базирования. Простота конструкции обеспечивает в свою очередь максимальную надежность устройства в работе.
Малые габариты кассет с компонентами и вакуумных головок позволили в ограниченном объеме разместить максимальное количество компонентов и использовать большое количество одновременно работающих вакуумных зажимов, что обеспечило высокую производительность устройства.
Использование: установки для монтажа электронных компонентов, в частности бескорпусных компонентов /чипов/ на поверхность печатной платы. Сущность изобретения: устройство для монтажа электронных компонентов на печатной плате содержит основание 2 и смонтированные на нем спутниковую двухниточную транспортную систему 3 для дискретного перемещения печатных плат 64, закрепленных на спутниках 5, размещенных на направляющей 14 в две цепочки 15 и 16 в вертикальной плоскости с возможностью встречного перемещения механизмом 4, механизм 6 для подъема спутника с нижней цепочки 16 на верхнюю цепочку 15 при помощи лифта 28 в позиции загрузки печатных плат, механизм 7 для опускания спутника 5 из верхней цепочки 15 на нижнюю при помощи лифта 38 в позиции выгрузки печатных плат, механизм 8 для дискретного вертикального перемещения блоков 10 кассет 9, в горизонтальных каналах 62 которых размещены компоненты 63, причем блоки 10 установлены попарно друг против друга по обе стороны от направляющей 14, а между ними над верхней цепочкой 15 спутников 5 установлены блоки 11 монтажа компонентов на печатную плату с каналами 66, которые являются продолжением каналов 62 в кассетах 9, и вакуумными захватами 70 по числу кассет. 7 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.
