專利名稱：用觸針裝配印刷電路板的設備和方法
技術領域：
本發明涉及用于用觸針裝配印刷電路板的設備和方法。
背景技術：
當用觸針和其他接觸元件裝配印刷電路板時，被稱為擺動圓周的實質上是質量特 征。擺動圓周可以是圓內觸頭尖端的位置，其圍繞其中插入有觸頭的孔的中心點。由于參數 眾多，因此不可能以恒定的擺動圓周生產。根據目前的技術發展水平，一旦印刷電路板已被 試裝，基體(matrices)被任意地降低到插入的觸針之上以便檢測觸針尖端的位置。然而， 這僅能確定是否插入的觸針的擺動圓周低于由測試基體確定的容許極限。如果超過這些極 限，印刷電路板就不合格并且不能再使用。DE3929478A1披露了用于測量電子部件的連接線的方法和設備，該電子部件以已 知的速度被導引穿過擋光器。然而，披露的方法和設備不能確定故障的連接線或者避免生 產具有故障的連接線的部件。
發明內容
本發明的目的是當將觸針插入到印刷電路板時避免產生故障。該目的通過使用根據獨立權利要求1的用觸針裝配印刷電路板的設備以及根據 獨立權利要求9的用觸針裝配印刷電路板的方法而予以實現的。根據本發明，用觸針裝配印刷電路板的設備包括至少一個插入設備，用于將至少 一個觸針插入到印刷電路板中。而且，該設備包括至少一個測量設備，用于測量至少一個插 入的觸針和印刷電路板之間的插入角。該測量設備具有傳感器組件，該傳感器組件具有至 少兩個傳感器，該至少兩個傳感器以不同的高度布置在印刷電路板上方以使觸針能被傳感 器檢測到。傳感器組件和/或印刷電路板在平行于印刷電路板的平面內能夠移置。該移置 以這樣的方式實現，以使得傳感器組件和印刷電路板相對于彼此能夠移動。觸針和印刷電 路板之間的插入角能夠由印刷電路板和傳感器組件之間的相對速度以及由傳感器檢測觸 針的時間差進行確定。測量設備以這樣的方式連接到插入設備，使得由測量設備得到的最 終測量結果能夠被傳送到插入設備。插入設備響應傳送的最終測量結果進行再調整。根據本發明，用觸針裝配印刷電路板的方法包括使用插入設備插入觸針并且使用 測量設備測量插入的觸針的插入角。該測量設備包括具有至少兩個傳感器的傳感器組件， 其中該至少兩個傳感器以不同的高度布置在印刷電路板之上以使它們檢測觸針。傳感器組 件和/或印刷電路板在平行于印刷電路板的平面內能夠移置，以使得傳感器組件和印刷電 路板相對于彼此移動。觸針和印刷電路板之間的插入角由觸針和印刷電路板之間的相對運 動速度以及用于通過布置在不同高度的傳感器檢測觸針的時間差確定。由測量設備得到的 最終測量結果被傳送到插入設備，并且插入設備響應于傳送的測量結果進行再次調整。根據本發明，用觸針裝配印刷電路板的設備和方法允許確定每個插入觸針和印刷 電路板之間的角度。觸針和印刷電路板之間的角度與預定值的偏差因此能夠在早期被檢測到，并且對其進行響應。插入設備能夠被足夠早地再次調整使得不會產生故障。在一個實施例中，兩個傳感器被布置在共同的平面內，該平面被布置成與印刷電 路板成直角。結果，觸針的角度能夠以特別簡單的方式進行確定，因為不必考慮傳感器在平 行于印刷電路板的平面內的間隔。在一個實施例中，傳感器組件是靜止的，并且印刷電路板是能夠移置的。該種類型 的組件允許在印刷電路板被傳送到另一處理臺時可進行測量。測量不需要另外的時間。而 且，能夠特別容易地電線連接和精確地調節靜止的測量組件。在替代的實施例中，印刷電路板是靜止的，并且傳感器組件能夠移置。該實施例特 別適合于較大的印刷電路板，其僅能以高度復雜的程序和以恒定的速度進行移動。在另一實施例中，傳感器組件和印刷電路板兩者都能夠移置。因此，能夠特別快速 地進行測量，因為印刷電路板和傳感器組件的各自速度被加在一起。在另一實施例中，測量設備包括至少兩個傳感器組件。結果，能夠同時測量多個觸 針。在另一實施例中，測量設備包括二維矩陣的傳感器組件，其被布置在平行于印刷 電路板的平面內。因此，能夠同時測量多個觸針。在一個實施例中，至少一個傳感器組件能夠圍繞垂直于印刷電路板的軸旋轉。至 少一個傳感器組件和印刷電路板能夠在彼此不平行的至少兩個不同方向上移置。因此，能 夠在至少兩個不同的平面內確定觸針相對于印刷電路板的傾斜角，因此能夠相對于印刷電 路板確定觸針的角位置。在一個實施例中，至少一個傳感器被配置為擋光器。擋光器是一種傳感器，其能以 簡單且節省成本的方式進行生產。擋光器可被配置為一種觸針中斷光束的中斷光遮擋器，或觸針反射光束的反射光 遮擋器。光束可以是可見光束或者在接近可見光的波長范圍內的光束，特別是紅外光束。在一個實施例中，用觸針裝配印刷電路板的過程包括將測量的插入角和預定的插 入角進行比較，并且如果測量的插入角和預定的插入角之間的差別超過預定容許極限則重 新調整插入設備。換句話說，預定的角度限定了圍繞預定的插入角的擺動的圓周。如果插入的觸針 的尖端位于擺動圓周的外部，那么就重新調整插入設備。在另一實施例中，擺動的內部圓周被布置在擺動的外部圓周的內側。擺動的外部 圓周對應于插入角和預定插入角之間的最大允許偏差。如果觸針的尖端位于擺動的外部圓 周的外部，印刷電路板不能進一步使用。擺動的內部圓周以足夠的距離布置在擺動的外部 圓周內，并且如果觸針的測量的角位置在擺動的內部圓周的外部就重新調節插入操作。因 此，插入操作被足夠早地進行重新調節，使得插入的觸針的尖端決不會位于擺動的外部圓 周的外部。在該方法的一個實施例中，在第一步驟中，傳感器組件和印刷電路板中的至少一 個在平行于印刷電路板的第一方向上移置。進行該移置是為了確定在不平行于印刷電路板 的平面的第一平面內觸針和印刷電路板之間的插入角。接下來，在第二步驟中，傳感器設備 圍繞垂直于印刷電路板的軸旋轉。在第三步驟中，傳感器組件和印刷電路板中的至少一個 在平行于印刷電路板的第二方向上移置。第二方向與第一方向之間的角度大于零。再者，進行該移置是為了確定在既不平行于第一平面又不平行于印刷電路板的平面的第二平面 內觸針和印刷電路板之間的插入角。通過確定觸針在彼此不平行并且不平行于印刷電路板 平面的兩個平面內的角度，觸針的角位置能被充分確定。在一個實施例中，第一方向和第二方向之間的角度為90度。因此，能以特別簡單 和清楚地方式實現所述方法。
此后將參照附圖所示的實施例更詳細地描述本發明，其中圖1是用插入設備裝配印刷電路板的設備的示意性側視圖，該設備包括根據本發 明的測量設備；圖2是傳感器組件和插入印刷電路板的觸針之間的協作的側視圖；圖3從轉過90度的側部視角示出了圖2中的傳感器組件的協作；圖4是擺動的外部圓周和圍繞觸針的理想位置的擺動的內部圓周的結構的示意 圖。
具體實施例方式在附圖的以下描述中，諸如上、下、左、右、垂直和水平的指示僅指的是各個附圖所 示的實施例的說明。圖1是根據本發明的用于裝配印刷電路板的設備示意性側視圖。在左側，該設備包括用于將觸針7插入到印刷電路板5中的插入設備1。插入設備 1包括第一底座19和水平延伸的傳送帶15，在該傳送帶上水平布置有印刷電路板5。在傳 送帶15上方，插入機械13被布置成使得將觸針7插入到印刷電路板5中。傳送帶15朝向測量設備3延伸到右側超過插入設備1，使得印刷電路板5能夠從 插入設備1傳送到測量設備3。可選擇地，印刷電路板5可被傳送到另一操作臺(在圖1中 未示出)。測量設備由第二底座21組成，該第二底座被配置為與插入設備1的第一底座19 相似。特別地，傳送帶15還在第二底座21的上部區域上延伸。具有兩個傳感器11的傳感 器組件9被裝配在傳送帶15上方。傳感器11彼此設置在這樣的平面上，該平面垂直于傳 送帶15和印刷電路板5延伸的平面。傳感器組件9的傳感器11通過信號線25被電連接 到評估設備17。該評估設備17通過控制線27以便被電連接到布置在第一底座19中的傳 送帶15的驅動設備23。評估設備17使用傳送帶15的速度和由設置在不同高度的傳感器11檢測觸針7 的時間差的測量結果，確定觸針7和印刷電路板5之間的插入角。評估設備17以該方式比較確定的插入角和預定角。如果測量角和預定角之間的 差別超過預定的容許極限，那么評估設備17通過調節線29將信號發送到插入機械13，以便 重新調節插入機械13。例如，插入機械13和印刷電路板5之間的角度和/或插入機械13 在平行于印刷電路板5的平面內的位置會改變。圖2是表示傳感器組件9的傳感器11和插入到印刷電路板5中的觸針7之間的 相互作用的放大側視圖。圖2是圖1的可見線在傳送帶15的傳送方向上的視圖。也就是
6說，在該視圖中，印刷電路板5的平面垂直于投影的平面延伸。傳感器組件9包括兩個傳感 器11，具體地說，中斷光遮擋器，它們彼此疊置并且每個都具有光源1 Ia和光傳感器1 Ib。光 源Ila和光傳感器lib在與印刷電路板5的平面垂直的平面內被彼此垂直疊置。印刷電路 板5和觸針7在垂直于投影平面的方向移置。在此情況下，當觸針7進入到擋光器之間的 區域時擋光器被中斷。圖3是傳感器組件9、印刷電路板5和觸針7在相對于圖2視圖旋轉90度的側視 圖中的放大側視圖，并且對應于圖1所示的視圖。印刷電路板5和觸針7在平行于投影平 面的水平方向移動，例如相對于傳感器組件9從左側移動到右側。可替代地或另外，傳感器 組件9還可相對于靜止的印刷電路板移動，例如從右側移動到左側。如果觸針7和印刷電路板5之間的插入角θ，正好為90度，那么當觸針7進入到 傳感器組件9的區域中時，兩個擋光器同時中斷。如果觸針7的插入角θ從90度偏離，那 么兩個擋光器11中的每個在不同時間中斷。觸針7和印刷電路板5之間的插入角θ，由兩 個擋光器的中斷中的不同以及印刷電路板5和傳感器組件9之間的已知的相對速度確定。如果插入角θ的測量值的偏差超過預定容許極限的預定值，那么插入設備1被重 新調節以便避免產生故障。圖4是擺動的外部圓周Tl和擺動的內部圓周Τ2的結構的示意圖。擺動的兩個圓 周Tl和Τ2圍繞軸A共軸布置，該軸A表示觸針7插入到印刷電路板5中的預定的理想角， 在該例子中為90度。擺動的外部圓周Tl對應于觸針的角位置和預定的理想位置之間的最 大允許偏差。如果觸針7的尖端31位于擺動的外部圓周Tl的外側，印刷電路板5不能進 一步使用。擺動的內部圓周Τ2以合適的距離d布置在擺動的外部圓周Tl的內側，并且如 果觸針7的尖端31位于擺動的內部圓周T2的外側，則重新調節插入過程。因此，插入過程 被足夠早地調節，以防止觸針7被插入成使得其尖端31位于擺動的外部圓周Tl的外側。
權利要求
一種用觸針(7)裝配印刷電路板(5)的設備，包括至少一個插入設備(1)，用于將至少一個觸針(7)插入到印刷電路板(5)；至少一個測量設備(3)，用于測量至少一個插入的觸針(7)和所述印刷電路板(5)之間的插入角(θ)，其中所述測量設備(3)包括具有至少兩個傳感器(11)的傳感器組件(9)，所述至少兩個傳感器(11)布置在所述印刷電路板(5)上方不同的高度處，以使得所述觸針(7)能被所述傳感器(11)檢測到；所述傳感器組件(9)和所述印刷電路板(5)中的至少一個在平行于所述印刷電路板(5)的平面內能夠移置；所述觸針(7)和所述印刷電路板(5)之間的插入角(θ)能夠由所述印刷電路板(5)和所述傳感器組件(9)之間的相對速度以及由所述傳感器(11)檢測所述觸針(7)的時間差確定；所述測量設備(3)被連接到所述插入設備(1)，以使得由所述測量設備(3)得到的最終測量結果會被傳送到所述插入設備(1)，和所述插入設備(1)響應于傳送的最終測量結果而能夠重新調節。
2.根據權利要求1所述的設備，其中所述兩個傳感器(11)布置在垂直于所述印刷電路 板(5)的共同平面內。
3.根據權利要求1或2所述的設備，其中所述印刷電路板(5)能夠移置。
4.根據前述權利要求中的任一項所述的設備，其中所述傳感器組件(9)能夠移置。
5.根據前述權利要求中的任一項所述的設備，其中所述測量設備(3)包括至少兩個傳 感器組件(9)。
6.根據前述權利要求中的任一項所述的設備，其中所述測量設備(3)包括二維矩陣的 傳感器組件(9)，所述矩陣布置在平行于所述印刷電路板(5)的平面內。
7.根據前述權利要求中的任一項所述的設備，其中至少一個傳感器組件(9)圍繞垂直 于所述印刷電路板(5)布置的軸能夠旋轉。
8.根據前述權利要求中的任一項所述的設備，其中所述傳感器組件(9)和所述印刷電 路板(5)中的至少一個在彼此不平行的兩個不同方向上能夠移置。
9.根據前述權利要求中的任一項所述的設備，其中所述傳感器(11)中的至少一個被 配置為擋光器。
10.一種用觸針(7)裝配印刷電路板(5)的方法，包括 使用插入設備(1)插入所述觸針(7)，使用測量設備⑶測量插入的觸針(7)的插入角(θ )，其中所述測量設備(3)包括具 有至少兩個傳感器(11)的傳感器組件(9)，所述至少兩個傳感器(11)布置在所述印刷電路 板(5)上方不同的高度處，以使得所述至少兩個傳感器檢測所述觸針(7)，其中所述傳感器組件(9)和所述印刷電路板(5)中的至少一個在平行于所述印刷電路 板(5)的平面內移置，并且所述觸針(7)和所述印刷電路板(5)之間的插入角(θ )由所述 觸針(7)和所述印刷電路板(5)之間的相對運動速度以及由所述傳感器(11)檢測所述觸 針(7)的時間差確定，由所述測量設備(3)得到的最終測量結果被傳送到所述插入設備(1)，并且所述插入 設備(1)響應于傳送的最終測量結果被重新調節。
11.根據權利要求10所述的方法，其中所述方法包括比較測量的插入角(θ)和預定的 容許極限(Qtl)，并且如果所述測量的插入角(Θ)超過預定的容許極限(△)，則重新調節 所述插入設備(ι)。
12.根據權利要求10或11所述的方法，其中，在第一步驟中，所述傳感器組件(9)和所述印刷電路板(5)中的至少一個沿平行 于所述印刷電路板(5)的第一方向移置，以確定在不平行于所述印刷電路板(5)平面的第 一平面中所述觸針(7)和所述印刷電路板(5)之間的插入角(Θ)，在第二步驟中，所述傳感器設備(11)圍繞垂直于所述印刷電路板(5)布置的軸以角度 (Φ)旋轉，以及在第三步驟中，所述傳感器組件(9)和所述印刷電路板(5)中的至少一個沿平行于所 述印刷電路板(5)的第二方向移置，所述第二方向和所述第一方向成角度(Φ)，所述角度 大于零，以確定在不平行于所述印刷電路板(5)的平面的第二平面內所述觸針(7)和所述印刷 電路板(5)之間的插入角(θ )。
13.根據權利要求12所述的方法，其中所述角度(Φ)為90度。
全文摘要
一種用觸針(7)裝配印刷電路板(5)的設備，包括至少一個插入設備(1)，用于將至少一個觸針(7)插入到印刷電路板(5)；至少一個測量設備(3)，用于測量至少一個插入的觸針(7)和所述印刷電路板(5)之間的插入角(θ)，其中所述測量設備(3)包括具有至少兩個傳感器(11)的傳感器組件(9)，所述至少兩個傳感器(11)以不同的高度布置在所述印刷電路板(5)的上方，以使得所述觸針(7)能被所述傳感器(11)檢測到。所述傳感器組件(9)和所述印刷電路板(5)中的至少一個能夠在平行于所述印刷電路板(5)的平面內移置。所述觸針(7)和所述印刷電路板(5)之間的插入角(θ)是由所述印刷電路板(5)和所述傳感器組件(9)之間的相對速度以及由所述傳感器(11)檢測所述觸針(7)的時間差確定。所述測量設備(3)可被連接到所述插入設備(1)以使得由所述測量設備(3)得到的最終測量結果會被傳送到所述插入設備(1)，所述插入設備(1)能夠響應于傳送的最終測量結果重新調節。
文檔編號H05K13/08GK101889486SQ200880115983
公開日2010年11月17日 申請日期2008年11月6日 優先權日2007年11月13日
發明者于爾根·多梅爾, 迪特瑪·雷西格, 霍爾格·諾勒克 申請人:泰科電子Amp有限責任公司