专利名称：电路板校平装置的利记博彩app
技术领域：
本发明一般来讲是关于电路板的发明，更确切地说是关于一种校平电路板的装置。
许多电子设备包括一个或多个由组装在电路板嵌板上的电子元件构成的电路板。为了以低成本的方法制造高质量的电子设备，必须高速和极精确地在电路板嵌板上组装电子元件。这些目标是通过自动化组装实现的。
在自动化制造环境中，电路板是通过自动部件放置机在空电路板嵌板上组装电子元件制造的。这种机器的一个例子是富士机械制造公司(Fuji Machine Manufacturing Company)制造和出售的FCP-IV型芯片部件放置机。自动部件放置机从一个输送机上接受空的电路板嵌板。部件放置机的校平装置将电路板嵌板举升脱离输送机，并将其定位以放置部件。部件放置机的放置头把电子元件或“部件”放置在电路板嵌板上的预定位置。然后校平装置把组装好的电路板放回到输送机上。
为了保持在工业中的竞争性，制造商必须能够通过一条单一的装配线制造不同的电路板。这通常需要制造设备能够从具有不同厚度的嵌板组装电路板。由于自动部件放置机的昂贵，最好是用一台自动部件放置机组装所有的电路板。
为了容纳不同厚度的电路板，必须用手工调节或“硬加工(HARDTOOLED)”自动部件放置机的校平装置的高度，以补偿电路板嵌板的不同厚度。目前，调节校平装置的过程具有几个不好的特性。为了进行调节，必须将自动部件放置机从生产线上取下。这导致了昂贵的生产停机时间。此外，校平装置高度的调节是一种需要用试凑技术来完成每一次进行的调节的缓慢而费时的工作。手工调节之后在电路板上放置部件经常出现包括由于不恰当的高度调节造成的错位而引起的电路板嵌板损坏事件的质量降低的问题。必须反复地补偿高度调节，直至完全消除这种误差。
因此，需要有一种在具有不同厚度的电路板嵌板或基底的顺序制造操作之间不需手工高度调节的校平装置。
图1显示了一个包括一个利用电路板校平装置的部件放置机的组装线的部分视图；图2显示了图1的电路板校平装置的顶部，前部和右侧的分解透视图；图3显示了图1的电路板校平装置的底部，前部和左侧的分解透视图；图4显示了图1的电路板校平装置使用的弹簧装置的分解图；图5显示了图1的电路板校平装置的一种替代基座部分的顶部，前部和右侧的透视图；图6显示了在闲置位置的图1的部件放置机和电路板校平装置的沿剖面线6-6的放大剖视图；图7显示了在啮合位置的图1的部件放置机和电路板校平装置的沿剖面线6-6的放大剖视图。
用于把电路板紧靠着一个导轨校平或定位以便于将电元件组装在电路板上的装置包括一个平板和至少一个弹簧。电路板可以具有多种不同预定厚度中的任意一种。平板位于导轨之下，并具有第一和第二侧面。适当确定第一侧面的尺寸以支撑电路板。平板可以从导轨移动一个第一预定距离。该第一预定距离不小于电路板的多种不同预定厚度中的最小的一个。平板的第二侧面上带有至少一个弹簧，以便把平板偏压在导轨上。可以压缩该至少一个弹簧，以便在平板和导轨之间容纳具有多种不同预定厚度中任何一种厚度的电路板。
图1显示了组装线100的一部分。组装线100包括自动化部件放置机102和输送机104。通过输送机104输送电路板嵌板105。自动化部件放置机102包括承载电子元件的皮带卷筒106。自动化部件放置机102包括侧开口——例如侧开口107，放置头108，和放置台110，它们都可以从剖开的缺口112看到。侧开口使得输送机104可以延伸到自动化部件放置机102。电路板嵌板105经过输送机104进入自动化部件放置机102。电路板嵌板105被定位在放置台110上。放置头108从皮带卷筒106上拾取电子元件，并将其安放在电路板嵌板105上的预定位置。一旦组装完成，电路板嵌板105经过输送机104和侧开口107离开自动化部件放置机102。
输送机104包括传送带116和118(可以通过电路板嵌板105的切口120看到)。传送带116和118沿输送机104的长度方向延伸。传送带116和118与电路板嵌板105的边缘接触，并把电路板嵌板105相对于图1从右向左(或从左向右，如果需要的话)推进到自动化部件放置机102中。
电路板嵌板105可以具有多种不同厚度中的任何一种厚度。在所示实施例中，电路板嵌板105的厚度范围是从0.5mm至1.1mm。电路板嵌板105可以是由任何适合的材料构成的，例如以聚酰亚胺或环氧树脂为基的阻燃工业玻璃纤维(G10-FR4)。
放置台110包括传送带122和124(可以从切口126看到)，导轨125和130，夹持导轨132和134(可以从切口126看到)，和校平装置136。传送带122和124分别与输送机104的传送带116和118对准，并且与之协同工作，以便把电路板嵌板105送到如图1中点线所示的放置台110上。导轨128和130分别位于传送带122和124的上方。夹持导轨132和134分别紧靠着传送带122和124并且位于传送带122和124的下方。夹持导轨132和134共平面地与校平装置136啮合。校平装置136——下面将对其作进一步的说明——使电路板嵌板105定位以便组装。校平装置利用了一种调节以容纳任何不同厚度的电路板嵌板105并保证整个电路板嵌板105处于同一平面的弹簧装置。
尽管是在自动化部件放置机102——其可以是任何可用的自动化部件放置机，例如，富士机械制造公司制造和出售的FCP-IV型，或环球公司(Universal)制造和出售的GSM 1000型自动化部件放置机——中说明的，但应当理解校平装置可以用于其它各种在需要把电路板嵌板定位使其上表面水平或平齐的制造环境中使用的机械。这些机械包括，但并不限于，激光印字机，自动光学检测机(其要求在定位的电路板的整个表面上有一个稳定的聚焦面)，网板印刷机，和自动贴标签机。
在图2和3中进一步描述了校平装置136。校平装置136包括顶板部分200和底版部分202。顶板部分200包括顶面204。顶面204实际上是平面的。顶面204的尺寸大小足以支撑电路板嵌板105。在所示的实施例中，电路板嵌板105的宽度大约为215mm，长度大约为265mm，顶面204的宽度，W，大约为200mm，长度，L，大约为265mm。
顶面204包括凹陷在其中的真空吸盘205。真空吸盘205为在定位过程中产生把图1的电路板嵌板105固定在顶面204上的真空抽吸的空气提供了通路。在所示的实施例中，真空吸盘205排列成两行，每行两个真空吸盘。真空吸盘205是由任何适合的材料制造的，例如模制聚合物或橡胶，并且可以是任何适用的市售真空吸盘，例如PIAB制造和出售的那些真空吸盘。
顶板部分200包括分别沿顶板部分200的后缘和前缘纵向延伸的切除部分206和208。切除部分206和208分别与图1的夹持导轨132和134啮合。切除部分206和208的尺寸分别相应于夹持导轨132和134的厚度。在所示的实施例中，放在顶面204之上的电路板嵌板105的15mm的宽度实际上是由夹持导轨132和134支撑的。顶板部分200可以是任何适用的构造，例如由6061 T6铝或类似耐用材料加工而成的。
顶板部分200包括图3所示的底面300。底面300包括集气导管302和304。集气导管302和304安装在图2的真空吸盘205的下方。集气导管302和304分别把真空负压从抽气软管306和308导向真空吸盘205。抽气软管306和308进一步连接于自动化部件放置机102的真空泵(未示出)。在所示的实施例中，集气导管302和304中的每一个为真空吸盘205的具有两个真空吸盘的一行提供了空气通道。
底面300还包括套管310，311和312。套管310-312是用于为校平装置136提供额外的稳定性，并保证在图1的电路板嵌板105的定位过程中使顶板部分200的顶面处于平面位置。尽管显示了三个套管，熟悉本领域的技术人员应当懂得，校平装置136通过位于中心位置的单一套管，两个套管，或多于三个套管都能良好地运作。在所示的实施例中，套管310-312是压配合安装在底面300上的。套管310-312从底面300伸出大约20mm，其直径大约为20mm。套管310-312可以有任何适当的构造，例如由6061 T6铝或类似耐用材料制造的。套管310-312分别具有直线型轴承导套314，315和316。在所示的实施例中，直线型轴承导套314-316是压配合安装在套管310-312中的。直线型导套314-316衬有滚珠轴承(未示出)的孔径。该孔径的直径可以为5-10mm。直线型轴承导套314-316可以是任何适用的导套，例如THK有限公司(THKCo.，Ltd)制造和出售的那些导套。
返回参考图2，底板部分202包括上表面210。上表面210包括直线型导向柱212，213和214。安排在上表面210的直线型导向柱212-214是用来在装配校平装置136时与图3的套管310-312的直线型轴承导套314-316啮合的。尽管显示三个导向柱，熟悉本领域的技术人员应当懂得，通过一个中心单一导向柱，两个导向柱，或多于三个导向柱校平装置136都可以良好地运作。在所示的实施例中，直线型导向柱212-214是压配合安装在上表面210上的。直线型导向柱212-214从上表面向上伸出大约30mm，并具有可以与直线型轴承导套314-316滑动啮合的直径。底板部分202和直线型导向柱212-214可以有任何适当的构造，例如是由6061 T6铝或类似耐用材料制造的。
底板部分202的上表面210包括弹簧柱216，217，218和219。在图4中，所示的弹簧柱216-219中每一个都包括柱体400，凸头402，弹簧404，和螺塞406。柱体400包括在柱体400的上开口和下开口408和409之间延伸的内孔407，如以点线所示的。内孔407包括颈部410，中央部分412，和螺纹部分414。凸头402包括径向的突缘416。螺塞406上加工有螺纹，以便与柱体400的螺纹部分414配合。
弹簧404是一个具有预定弹簧力的压缩弹簧。当把图1的电路板嵌板105紧靠在图1的导轨128和130上定位时，压缩弹簧404以容纳电路板嵌板105的不同厚度。预定弹簧力必须足够大，以便固定容纳的最薄的电路板嵌板105，但不能大到足以损坏容纳的最厚的电路板嵌板105的程度。在付诸实践中，测力计测试(例如，使用Chatill Inc.制造和出售的测力计)指出电路板嵌板105所能承受的最大力或负载为2.9磅。因此，对于厚度为1.1mm的电路板嵌板105弹簧404提供的力设置为小于2.9磅。
在组装弹簧柱216-219时，把凸头402通过下开口409插入内孔407的颈部410，直到凸头402从上开口408伸出，凸头402的径向突缘416紧靠在内孔407的颈部410。接下来把弹簧404通过下开口409插入内孔407的中央部分412，直到弹簧404的第一端紧靠在凸头402上。然后把螺塞406拧入内孔407的螺纹部分414。螺塞406啮合于弹簧404的第二端，并压缩，或者说预加载，弹簧404。在所示的实施例中，弹簧柱216-219是Vlier制造并由McMaster-Carr销售的S-61N/no.1/2-13型弹簧柱。该弹簧柱被预加载至2.7磅，其最大的弹力可达9.3磅。这个弹簧柱使用的弹簧，例如弹簧404，具有0.114磅/mm的弹簧常数。如果把这个弹簧压缩1.1mm以容纳最厚的一种电路板嵌板105，虎克定律F＝k*x(这里F是施加的力或负载，k是弹簧常数，x是压缩的量)，指出弹簧施加的力或负载为F＝(0.114磅/mm)*(1.1mm)＝0.1254磅。把这个力与该弹簧的预加载值相加，作用在电路板嵌板105上的最大的总力达到2.8254磅(2.7磅＋0.1254磅)。这小于电路板嵌板105能够承受的2.9磅的最大容许力。
当组装校平装置136时，安排弹簧柱216-219为顶板部分200的下表面300提供均匀的弹簧力。在图2和3所示的实施例中，弹簧柱216-219是用压配合安装在底板部分202上的。
图5显示了一种替代底板部分500。底板部分500包括直线型导向柱502，503和504。直线型导向柱502-503在大小和排列上与图2和3的直线型导向柱212-214相同。底板部分500使用了未加载弹簧506，507和508，而不是使用图2和3的弹簧柱216-219。分别适当定位未加载弹簧506-508，使得直线型导向柱502-504从中穿过。也就是说，未加载弹簧506-508分别与直线型导向柱502-504处于同轴的位置上。在所示的替代实施例中，适当地选择未加载弹簧506-508，使得其作用的力不超过2.9磅。使用虎克定律F＝k*x，并且再次假设容纳的最厚的电路板嵌板105是1.1mm，未加载弹簧506-508的弹簧常数(K)必须不超过k＝F/x＝2.9磅/1.1mm＝2.636磅/mm。假设弹簧常数(k)是2.636磅/mm，由于容纳最薄的电路板嵌板105的压缩变形为0.5mm，那么未加载弹簧506-508施加了1.318磅(F＝(2.636磅/mm)*(0.5mm))的力。这个力足以在部件放置过程中把容纳的最薄的电路板嵌板105保持在恰当的位置。
返回参考图3，通过把直线型导向柱212-214(或图5的直线型导向柱502-504)分别嵌入套管310-312的直线型导套314-316中，使顶板部分200和底板部分202装配(以及图5的底板部分500)在一起。点线318，319和320显示了这个组装过程。一旦校平装置组装好，为了防止图5的底板部分500脱落，未加载弹簧506-508仅延伸到直线型导向柱502-504的高度的一部分的位置，例如四分之三的位置。这使得直线型导套314-316至少可以啮合于直线型导向柱502-504的剩余部分，例如四分之一的部分。一旦组装完毕，未加载弹簧506-508延伸于底板部分202的上表面210和直线型导套314-316和/或套管310-312之间，并且紧靠着它们。
尽管在图2-5中仅显示了三或四个弹簧装置(例如，四个弹簧柱或三个未加载弹簧)，熟悉本领域的技术人员应当懂得，位于中心部位的带有单一弹簧的一个单一弹簧装置可以对校平装置136的整个顶板部分200提供足够的力，并因此而保证电路板嵌板105的正确定位。熟悉本领域的技术人员也应当理解，可以选择使用两个，五个或更多的这种弹簧装置。
组装完成后，顶板部分200的下表面300紧贴着弹簧柱216-219的凸头402，就象图6中由弹簧柱218和219专门显示的那样。直线型导向柱212-214也分别插入套管310-312的直线型轴承导套314-316中，就象图中由直线型导向柱213，直线型轴承导套315和套管311专门显示的那样。底板部分202包括与自动化放置机102的导向柱(未示出)啮合的通孔(未示出)，以便将校平装置136牢固地固定在自动化放置机102上。在图6中，显示了在闲置位置600的校平装置136。在闲置位置600中，电路板嵌板105保持定位在传送带122和124上。
为了使电路板嵌板105靠在导轨128和130上定位，以便由图1中的放置头108进行部件放置，自动化部件放置机102提升校平装置136。当校平装置136被升起时，夹持导轨132和134分别与顶板部分200中的切除部分206和208啮合。当进一步提升校平装置136时，共同形成一个平的支撑表面的顶板部分200的顶面204和夹持导轨132和134顶起电路板嵌板105离开传送带122和124。当顶面204接触电路板嵌板105时，图2的真空吸盘205与电路板嵌板105并置。抽吸负压把电路板嵌板105固定在顶面204上的预定位置上，以防止其在进一步的提升过程中移动。为了清楚起见，图6和7中没有画出图3中的集气管302和304。直线型导向柱212-214和套管310-312(见图2，3和5)的排列防止了顶板部分200的横向移动和扭转，因此保证了电路板嵌板105在提升过程中保持水平。
自动化部件放置机102总是假设定位容纳的最薄电路板嵌板105以放置部件。因此，自动化部件放置机102总是把校平装置136的底板部分202提升至一个预定的位置，这个位置就是图7的啮合位置700。在所示的实施例中，假设当校平装置136处于闲置位置600时，顶面204最初距离导轨128和130的底边20mm，容纳的最薄电路板嵌板105为0.5mm，底板部分202被提升稍大于19.5mm的距离。
在到达啮合位置700之前，电路板嵌板105的顶面边缘与导轨128和130的底边缘啮合。在此时，由于底板部分202继续移动，顶板部分200的底面300将压缩弹簧柱216-219的突头402，以便在导轨128和130与顶板部分200的顶面204以及夹持导轨132和134之间容纳电路板嵌板105。弹簧柱216-219的选择和排列保证了对整个电路板嵌板105平衡和均匀地施加弹簧力。直线性导向柱212-214和套管310-312的排列保证了在压缩过程中电路板嵌板105保持水平。弹簧柱216-219的压缩将持续到校平装置136到达啮合位置700为止。以这种方式，可以容纳最厚的电路板嵌板105，而不必进行手工调节或损坏电路板嵌板105。一旦到达啮合位置700，就可以由图1的放置头108开始进行部件放置。
因此，可以看到自动化部件放置机中的校平装置可以自我调节，以容纳具有多种不同厚度中任何一种厚度的电路板嵌板。通过使用弹簧装置，例如弹簧柱，可以避免在具有不同厚度的电路板的连续生产运行之间进行手工调节校平装置所必须的代价高昂的停机时间。因此，自我调节校平装置提供了更为多样性的制造环境。
权利要求
1.一种把电路板紧靠着导轨校平的装置，该电路板具有多种不同预定厚度中的一种厚度，该装置包括一个位于导轨之下的平板，该平板具有一个第一表面和一个第二表面，平板的第一表面加工成预定的尺寸以支撑电路板，平板可以从导轨移动一个第一预定距离，该第一预定距离不小于电路板的多种不同预定厚度中的最小的一个；和至少一个安装在平板的第二表面上以便把板偏压在导轨上的弹簧，可以压缩该至少一个弹簧以在平板和导轨之间容纳具有多种不同预定厚度中任何一种厚度的电路板。
2.一种如权利要求1所述的装置还包括至少一个安装在平板的第二表面上以限制平板的横向移动的柱。
3.一种如权利要求2所述的装置，其中至少一个柱延伸穿过该至少一个弹簧。
4.一种如权利要求3所述的装置还包括至少一个结合于平板的第二表面并且从第二表面伸出的导套，该至少一个导套可滑动地接受至少一个柱的一端，该至少一个导套紧靠着至少一个弹簧的一端。
5.一种如权利要求1所述的装置还包括一个基底，该至少一个弹簧位于基底和平板的第二表面之间。
6.一种如权利要求5所述的装置，其中至少一个弹簧包括一个第一弹簧，一个第二弹簧，和一个第三弹簧。
7.一种如权利要求1所述的装置还包括安装在平板的第二表面上，限制平板横向移动的多个柱，和其中该至少一个弹簧包括多个弹簧，多个弹簧中的每一个与多个柱中的对应的一个是共轴线的。
8.一种用于在电路板上放置部件的部件放置机，该电路板具有多种不同预定厚度中的一种厚度，该部件放置机包括一个使电路板紧靠其上定位的导轨；一个位于导轨下方并且能够在一个第一平面中在一个闲置位置和一个啮合位置之间移动的基底；一个位于导和基底之间的平板，该平板具有一个第一表面和一个第二表面，平板的第一表面加工成预定的尺寸以支撑电路板，并且在基底处于闲置位置时离开导轨一个第一预定距离，该第一预定不小于电路板的多种不同预定厚度中最小的一个；安装在平板的第二表面和基底之间限制板相对于第一平面运动的至少一个柱；和安装在平板的第二表面和基底之间的用于把平板偏压向导轨的至少一个弹簧，当基底移动到啮合位置时可以压缩该弹簧以便在平板的第一表面和导轨之间容纳具有多种不同预定厚度中任何一种厚度的电路板。
9.一种如权利要求8所述的部件放置机，其中该至少一个弹簧包括多个适当地排列以便向平板施加均匀力的弹簧。
10.一种如权利要求8所述的部件放置机还包括一个可移动地位于导轨和平板之间的夹持导轨，该夹持导轨可以与平板啮合以在啮合过程中进一步支撑电路板。
全文摘要
一种把电路板紧靠着一个部件放置机的导轨校平的装置，包括一个平板和至少一个弹簧。电路板具有多种不同预定厚度中的一种厚度。平板位于导轨之下并具有第一和第二表面。第一表面被加工为一定的尺寸以支撑电路板。平板可以从导轨移动一个第一预定距离。第一预定距离不小于电路板的多种不同预定厚度的最小的一个。至少一个弹簧安装在平板的第二表面上，以把平板偏压到导轨上。可以压缩该至少一个弹簧以便在平板和导轨之间容纳电路板。
文档编号H05K13/04GK1159979SQ97100789
公开日1997年9月24日 申请日期1997年2月27日 优先权日1996年3月13日
发明者特洛伊D·拉森, 斯科特W·马图谢夫斯基 申请人:摩托罗拉公司