专利名称：用触针装配印刷电路板的设备和方法
技术领域：
本发明涉及用于用触针装配印刷电路板的设备和方法。
背景技术：
当用触针和其他接触元件装配印刷电路板时，被称为摆动圆周的实质上是质量特 征。摆动圆周可以是圆内触头尖端的位置，其围绕其中插入有触头的孔的中心点。由于参数 众多，因此不可能以恒定的摆动圆周生产。根据目前的技术发展水平，一旦印刷电路板已被 试装，基体(matrices)被任意地降低到插入的触针之上以便检测触针尖端的位置。然而， 这仅能确定是否插入的触针的摆动圆周低于由测试基体确定的容许极限。如果超过这些极 限，印刷电路板就不合格并且不能再使用。DE3929478A1披露了用于测量电子部件的连接线的方法和设备，该电子部件以已 知的速度被导引穿过挡光器。然而，披露的方法和设备不能确定故障的连接线或者避免生 产具有故障的连接线的部件。
发明内容
本发明的目的是当将触针插入到印刷电路板时避免产生故障。该目的通过使用根据独立权利要求1的用触针装配印刷电路板的设备以及根据 独立权利要求9的用触针装配印刷电路板的方法而予以实现的。根据本发明，用触针装配印刷电路板的设备包括至少一个插入设备，用于将至少 一个触针插入到印刷电路板中。而且，该设备包括至少一个测量设备，用于测量至少一个插 入的触针和印刷电路板之间的插入角。该测量设备具有传感器组件，该传感器组件具有至 少两个传感器，该至少两个传感器以不同的高度布置在印刷电路板上方以使触针能被传感 器检测到。传感器组件和/或印刷电路板在平行于印刷电路板的平面内能够移置。该移置 以这样的方式实现，以使得传感器组件和印刷电路板相对于彼此能够移动。触针和印刷电 路板之间的插入角能够由印刷电路板和传感器组件之间的相对速度以及由传感器检测触 针的时间差进行确定。测量设备以这样的方式连接到插入设备，使得由测量设备得到的最 终测量结果能够被传送到插入设备。插入设备响应传送的最终测量结果进行再调整。根据本发明，用触针装配印刷电路板的方法包括使用插入设备插入触针并且使用 测量设备测量插入的触针的插入角。该测量设备包括具有至少两个传感器的传感器组件， 其中该至少两个传感器以不同的高度布置在印刷电路板之上以使它们检测触针。传感器组 件和/或印刷电路板在平行于印刷电路板的平面内能够移置，以使得传感器组件和印刷电 路板相对于彼此移动。触针和印刷电路板之间的插入角由触针和印刷电路板之间的相对运 动速度以及用于通过布置在不同高度的传感器检测触针的时间差确定。由测量设备得到的 最终测量结果被传送到插入设备，并且插入设备响应于传送的测量结果进行再次调整。根据本发明，用触针装配印刷电路板的设备和方法允许确定每个插入触针和印刷 电路板之间的角度。触针和印刷电路板之间的角度与预定值的偏差因此能够在早期被检测到，并且对其进行响应。插入设备能够被足够早地再次调整使得不会产生故障。在一个实施例中，两个传感器被布置在共同的平面内，该平面被布置成与印刷电 路板成直角。结果，触针的角度能够以特别简单的方式进行确定，因为不必考虑传感器在平 行于印刷电路板的平面内的间隔。在一个实施例中，传感器组件是静止的，并且印刷电路板是能够移置的。该种类型 的组件允许在印刷电路板被传送到另一处理台时可进行测量。测量不需要另外的时间。而 且，能够特别容易地电线连接和精确地调节静止的测量组件。在替代的实施例中，印刷电路板是静止的，并且传感器组件能够移置。该实施例特 别适合于较大的印刷电路板，其仅能以高度复杂的程序和以恒定的速度进行移动。在另一实施例中，传感器组件和印刷电路板两者都能够移置。因此，能够特别快速 地进行测量，因为印刷电路板和传感器组件的各自速度被加在一起。在另一实施例中，测量设备包括至少两个传感器组件。结果，能够同时测量多个触 针。在另一实施例中，测量设备包括二维矩阵的传感器组件，其被布置在平行于印刷 电路板的平面内。因此，能够同时测量多个触针。在一个实施例中，至少一个传感器组件能够围绕垂直于印刷电路板的轴旋转。至 少一个传感器组件和印刷电路板能够在彼此不平行的至少两个不同方向上移置。因此，能 够在至少两个不同的平面内确定触针相对于印刷电路板的倾斜角，因此能够相对于印刷电 路板确定触针的角位置。在一个实施例中，至少一个传感器被配置为挡光器。挡光器是一种传感器，其能以 简单且节省成本的方式进行生产。挡光器可被配置为一种触针中断光束的中断光遮挡器，或触针反射光束的反射光 遮挡器。光束可以是可见光束或者在接近可见光的波长范围内的光束，特别是红外光束。在一个实施例中，用触针装配印刷电路板的过程包括将测量的插入角和预定的插 入角进行比较，并且如果测量的插入角和预定的插入角之间的差别超过预定容许极限则重 新调整插入设备。换句话说，预定的角度限定了围绕预定的插入角的摆动的圆周。如果插入的触针 的尖端位于摆动圆周的外部，那么就重新调整插入设备。在另一实施例中，摆动的内部圆周被布置在摆动的外部圆周的内侧。摆动的外部 圆周对应于插入角和预定插入角之间的最大允许偏差。如果触针的尖端位于摆动的外部圆 周的外部，印刷电路板不能进一步使用。摆动的内部圆周以足够的距离布置在摆动的外部 圆周内，并且如果触针的测量的角位置在摆动的内部圆周的外部就重新调节插入操作。因 此，插入操作被足够早地进行重新调节，使得插入的触针的尖端决不会位于摆动的外部圆 周的外部。在该方法的一个实施例中，在第一步骤中，传感器组件和印刷电路板中的至少一 个在平行于印刷电路板的第一方向上移置。进行该移置是为了确定在不平行于印刷电路板 的平面的第一平面内触针和印刷电路板之间的插入角。接下来，在第二步骤中，传感器设备 围绕垂直于印刷电路板的轴旋转。在第三步骤中，传感器组件和印刷电路板中的至少一个 在平行于印刷电路板的第二方向上移置。第二方向与第一方向之间的角度大于零。再者，进行该移置是为了确定在既不平行于第一平面又不平行于印刷电路板的平面的第二平面 内触针和印刷电路板之间的插入角。通过确定触针在彼此不平行并且不平行于印刷电路板 平面的两个平面内的角度，触针的角位置能被充分确定。在一个实施例中，第一方向和第二方向之间的角度为90度。因此，能以特别简单 和清楚地方式实现所述方法。
此后将参照附图所示的实施例更详细地描述本发明，其中图1是用插入设备装配印刷电路板的设备的示意性侧视图，该设备包括根据本发 明的测量设备；图2是传感器组件和插入印刷电路板的触针之间的协作的侧视图；图3从转过90度的侧部视角示出了图2中的传感器组件的协作；图4是摆动的外部圆周和围绕触针的理想位置的摆动的内部圆周的结构的示意 图。
具体实施例方式在附图的以下描述中，诸如上、下、左、右、垂直和水平的指示仅指的是各个附图所 示的实施例的说明。图1是根据本发明的用于装配印刷电路板的设备示意性侧视图。在左侧，该设备包括用于将触针7插入到印刷电路板5中的插入设备1。插入设备 1包括第一底座19和水平延伸的传送带15，在该传送带上水平布置有印刷电路板5。在传 送带15上方，插入机械13被布置成使得将触针7插入到印刷电路板5中。传送带15朝向测量设备3延伸到右侧超过插入设备1，使得印刷电路板5能够从 插入设备1传送到测量设备3。可选择地，印刷电路板5可被传送到另一操作台(在图1中 未示出)。测量设备由第二底座21组成，该第二底座被配置为与插入设备1的第一底座19 相似。特别地，传送带15还在第二底座21的上部区域上延伸。具有两个传感器11的传感 器组件9被装配在传送带15上方。传感器11彼此设置在这样的平面上，该平面垂直于传 送带15和印刷电路板5延伸的平面。传感器组件9的传感器11通过信号线25被电连接 到评估设备17。该评估设备17通过控制线27以便被电连接到布置在第一底座19中的传 送带15的驱动设备23。评估设备17使用传送带15的速度和由设置在不同高度的传感器11检测触针7 的时间差的测量结果，确定触针7和印刷电路板5之间的插入角。评估设备17以该方式比较确定的插入角和预定角。如果测量角和预定角之间的 差别超过预定的容许极限，那么评估设备17通过调节线29将信号发送到插入机械13，以便 重新调节插入机械13。例如，插入机械13和印刷电路板5之间的角度和/或插入机械13 在平行于印刷电路板5的平面内的位置会改变。图2是表示传感器组件9的传感器11和插入到印刷电路板5中的触针7之间的 相互作用的放大侧视图。图2是图1的可见线在传送带15的传送方向上的视图。也就是
6说，在该视图中，印刷电路板5的平面垂直于投影的平面延伸。传感器组件9包括两个传感 器11，具体地说，中断光遮挡器，它们彼此叠置并且每个都具有光源1 Ia和光传感器1 Ib。光 源Ila和光传感器lib在与印刷电路板5的平面垂直的平面内被彼此垂直叠置。印刷电路 板5和触针7在垂直于投影平面的方向移置。在此情况下，当触针7进入到挡光器之间的 区域时挡光器被中断。图3是传感器组件9、印刷电路板5和触针7在相对于图2视图旋转90度的侧视 图中的放大侧视图，并且对应于图1所示的视图。印刷电路板5和触针7在平行于投影平 面的水平方向移动，例如相对于传感器组件9从左侧移动到右侧。可替代地或另外，传感器 组件9还可相对于静止的印刷电路板移动，例如从右侧移动到左侧。如果触针7和印刷电路板5之间的插入角θ，正好为90度，那么当触针7进入到 传感器组件9的区域中时，两个挡光器同时中断。如果触针7的插入角θ从90度偏离，那 么两个挡光器11中的每个在不同时间中断。触针7和印刷电路板5之间的插入角θ，由两 个挡光器的中断中的不同以及印刷电路板5和传感器组件9之间的已知的相对速度确定。如果插入角θ的测量值的偏差超过预定容许极限的预定值，那么插入设备1被重 新调节以便避免产生故障。图4是摆动的外部圆周Tl和摆动的内部圆周Τ2的结构的示意图。摆动的两个圆 周Tl和Τ2围绕轴A共轴布置，该轴A表示触针7插入到印刷电路板5中的预定的理想角， 在该例子中为90度。摆动的外部圆周Tl对应于触针的角位置和预定的理想位置之间的最 大允许偏差。如果触针7的尖端31位于摆动的外部圆周Tl的外侧，印刷电路板5不能进 一步使用。摆动的内部圆周Τ2以合适的距离d布置在摆动的外部圆周Tl的内侧，并且如 果触针7的尖端31位于摆动的内部圆周T2的外侧，则重新调节插入过程。因此，插入过程 被足够早地调节，以防止触针7被插入成使得其尖端31位于摆动的外部圆周Tl的外侧。
权利要求
一种用触针(7)装配印刷电路板(5)的设备，包括至少一个插入设备(1)，用于将至少一个触针(7)插入到印刷电路板(5)；至少一个测量设备(3)，用于测量至少一个插入的触针(7)和所述印刷电路板(5)之间的插入角(θ)，其中所述测量设备(3)包括具有至少两个传感器(11)的传感器组件(9)，所述至少两个传感器(11)布置在所述印刷电路板(5)上方不同的高度处，以使得所述触针(7)能被所述传感器(11)检测到；所述传感器组件(9)和所述印刷电路板(5)中的至少一个在平行于所述印刷电路板(5)的平面内能够移置；所述触针(7)和所述印刷电路板(5)之间的插入角(θ)能够由所述印刷电路板(5)和所述传感器组件(9)之间的相对速度以及由所述传感器(11)检测所述触针(7)的时间差确定；所述测量设备(3)被连接到所述插入设备(1)，以使得由所述测量设备(3)得到的最终测量结果会被传送到所述插入设备(1)，和所述插入设备(1)响应于传送的最终测量结果而能够重新调节。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述两个传感器(11)布置在垂直于所述印刷电路 板(5)的共同平面内。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述印刷电路板(5)能够移置。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中所述传感器组件(9)能够移置。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中所述测量设备(3)包括至少两个传 感器组件(9)。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中所述测量设备(3)包括二维矩阵的 传感器组件(9)，所述矩阵布置在平行于所述印刷电路板(5)的平面内。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中至少一个传感器组件(9)围绕垂直 于所述印刷电路板(5)布置的轴能够旋转。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中所述传感器组件(9)和所述印刷电 路板(5)中的至少一个在彼此不平行的两个不同方向上能够移置。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中所述传感器(11)中的至少一个被 配置为挡光器。
10.一种用触针(7)装配印刷电路板(5)的方法，包括 使用插入设备(1)插入所述触针(7)，使用测量设备⑶测量插入的触针(7)的插入角(θ )，其中所述测量设备(3)包括具 有至少两个传感器(11)的传感器组件(9)，所述至少两个传感器(11)布置在所述印刷电路 板(5)上方不同的高度处，以使得所述至少两个传感器检测所述触针(7)，其中所述传感器组件(9)和所述印刷电路板(5)中的至少一个在平行于所述印刷电路 板(5)的平面内移置，并且所述触针(7)和所述印刷电路板(5)之间的插入角(θ )由所述 触针(7)和所述印刷电路板(5)之间的相对运动速度以及由所述传感器(11)检测所述触 针(7)的时间差确定，由所述测量设备(3)得到的最终测量结果被传送到所述插入设备(1)，并且所述插入 设备(1)响应于传送的最终测量结果被重新调节。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述方法包括比较测量的插入角(θ)和预定的 容许极限(Qtl)，并且如果所述测量的插入角(Θ)超过预定的容许极限(△)，则重新调节 所述插入设备(ι)。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，在第一步骤中，所述传感器组件(9)和所述印刷电路板(5)中的至少一个沿平行 于所述印刷电路板(5)的第一方向移置，以确定在不平行于所述印刷电路板(5)平面的第 一平面中所述触针(7)和所述印刷电路板(5)之间的插入角(Θ)，在第二步骤中，所述传感器设备(11)围绕垂直于所述印刷电路板(5)布置的轴以角度 (Φ)旋转，以及在第三步骤中，所述传感器组件(9)和所述印刷电路板(5)中的至少一个沿平行于所 述印刷电路板(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，以确定在不平行于所述印刷电路板(5)的平面的第二平面内所述触针(7)和所述印刷 电路板(5)之间的插入角(θ )。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述角度(Φ)为90度。
全文摘要
一种用触针(7)装配印刷电路板(5)的设备，包括至少一个插入设备(1)，用于将至少一个触针(7)插入到印刷电路板(5)；至少一个测量设备(3)，用于测量至少一个插入的触针(7)和所述印刷电路板(5)之间的插入角(θ)，其中所述测量设备(3)包括具有至少两个传感器(11)的传感器组件(9)，所述至少两个传感器(11)以不同的高度布置在所述印刷电路板(5)的上方，以使得所述触针(7)能被所述传感器(11)检测到。所述传感器组件(9)和所述印刷电路板(5)中的至少一个能够在平行于所述印刷电路板(5)的平面内移置。所述触针(7)和所述印刷电路板(5)之间的插入角(θ)是由所述印刷电路板(5)和所述传感器组件(9)之间的相对速度以及由所述传感器(11)检测所述触针(7)的时间差确定。所述测量设备(3)可被连接到所述插入设备(1)以使得由所述测量设备(3)得到的最终测量结果会被传送到所述插入设备(1)，所述插入设备(1)能够响应于传送的最终测量结果重新调节。
文档编号H05K13/08GK101889486SQ200880115983
公开日2010年11月17日 申请日期2008年11月6日 优先权日2007年11月13日
发明者于尔根·多梅尔, 迪特玛·雷西格, 霍尔格·诺勒克 申请人:泰科电子Amp有限责任公司