Устройство для установки с помощью пинцета поверхностно-монтируемых компонентов на печатные платы

Полезная модель относится к отрасли радиоэлектроники, а именно касается монтажа и пайки печатных плат и может быть использована в конструкциях устройств для ручной установки с помощью обычного пинцета или вакуумного пинцета поверхностно-монтируемых компонентов на печатные платы, предназначенных для использования в условиях экспериментального, опытного и мелкосерийного многономенклатурного производства. Устройство для установки поверхностно-монтируемых компонентов на печатные платы содержит продольное направляющее устройство 1, выполненное как отдельный элемент, преимущественно из металлического профиля, на котором с возможностью принудительного перемещения установлены одной стороной передвижные каретки 2 и 3 с помощью разнесенных на определенное расстояние по ширине кареток пар подшипников качения 13, 15, 16, которые установлены соответственно на осях 14, 17, 18 этих кареток. Каретка 2, имеющая сверху мягкое упругое покрытие 12, служит опорой для руки оператора, а каретка 3 служит для размещения магазина 4 с поверхностно-монтируемыми компонентами 5. Вторая сторона каждой из передвижных кареток 2, 3 снабжена, по меньшей мере, двумя подшипниками качения 19, установленными на осях 20. Подшипники 19 выступают за пределы нижних частей кареток и опираются непосредственно или опосредствовано на поверхность А стола оператора, благодаря чему указанные каретки могут перемещаться относительно этой поверхности. Устройство также содержит опору 6 для размещения печатных плат 7, относительно которой с гарантированными зазорами 11 могут перемещаться каретки 2 и 3. Предложенная конструкция устройства характеризуется простотой, является разборной, позволяет устанавливать поверхностно-монтируемые компоненты на нестандартные печатные платы значительной длины, а также позволяет одинаково успешно использовать устройство для работы как оператору правше, так и оператору левше. 5 з.п. ф-ли, 3 илл.

Полезная модель относится к отрасли радиоэлектроники, а именно касается монтажа и пайки печатных плат и может быть использована в конструкциях устройств для ручной установки поверхностно-монтируемых компонентов на печатные платы, которые предназначены для использования в условиях экспериментального, опытного и мелкосерийного многономенклатурного производства.

Известен манипулятор CMS-2000 начального уровня для установки компонентов на печатные платы (см. каталог Поверхностный монтаж. Технологическое оборудование. ЗАО Предприятие ОСТЕК. 2006; каталожный лист 15). Известное устройство предназначено для ручной установки с помощью пинцета поверхностно-монтируемых компонентов на печатные платы, перед выполнением операции пайки этих компонентов на печатных платах. Известное устройство включает корпусную плиту, которая имеет продольное направляющее устройство, образованное двумя продольными пазами, в которых установлена своими опорными краями с возможностью принудительного перемещения передвижная каретка, служащая опорой для руки оператора, магазин с поверхностно-монтируемыми компонентами, выполненный в виде двух подставок с ячейками для компонентов, установленную на поверхности корпусной плиты опору для размещения печатных плат, над которой с гарантированным зазором может принудительно перемещаться указанная передвижная каретка.

Общими признаками известного устройства и заявляемого устройства является следующая совокупность существенных признаков «Устройство для установки с помощью пинцета поверхностно-монтируемых компонентов на печатные платы, которое содержит, по крайней мере, продольное направляющее устройство, на котором с возможностью принудительного перемещения установлена передвижная каретка, служащая опорой для руки оператора, магазин с поверхностно-монтируемыми компонентами, опору для размещения печатных плат, над которой с гарантированным зазором может перемещаться передвижная каретка».

Недостатками известного устройства является малая площадь опорного участка для размещения печатных плат, которая определена габаритами корпусной плиты и шириной каретки, что служит опорой для руки оператора. Это ограничивает габаритные размеры плат, для которых может использоваться известное устройство для установки на них поверхностно-монтируемых компонентов.

Кроме того, известное устройство характеризуется значительной массой и сложной конструкцией, что обусловлено наличием массивной плиты сложной конфигурации, которая также отражается на себестоимости всего устройства.

Увеличение же площади опорного участка для размещения печатных плат путем увеличения габаритов самого известного устройства приведет к дальнейшему увеличению его материалоемкости и себестоимости.

Технической задачей заявляемой полезной модели является создание устройства для установки поверхностно-монтируемых компонентов на печатные платы, в котором за счет использования направляющего устройства, выполненного в виде отдельного продольного элемента, служащего направляющей опорой для подшипников качения, установленных на одной стороне передвижной каретки устройства, и установки на второй стороне передвижной каретки подшипников качения для опирания каретки непосредственно или опосредствовано на поверхность стола оператора позволяет упростить конструкцию устройства, сделать его легко демонтируемым, снизить его материалоемкость и себестоимость, расширить площадь опорного участка для размещения печатных плат, а также улучшить условия работы оператора, в том числе при установке поверхностно-монтируемых компонентов на печатные платы значительной длины.

Поставленная задача достигается благодаря устройству для установки с помощью пинцета поверхностно-монтируемых компонентов на печатные платы, которое содержит, по крайней мере, продольное направляющее устройство, на котором с возможностью принудительного перемещения установлена передвижная каретка, служащая опорой для руки оператора, магазин с поверхностно-монтируемыми компонентами, опору для размещения печатных плат, над которой с гарантированным зазором может перемещаться передвижная каретка, в котором согласно полезной модели продольное направляющее устройство выполнено в виде отдельного продольного направляющего элемента,

при этом указанная передвижная каретка содержит на одной стороне установленные на соответствующих осях подшипники качения, которые контактируют с поверхностями продольного направляющего элемента, а на второй стороне передвижная каретка снабжена подшипниками качения, которые выступают за пределы ее нижней части и посредством которых каретка может контактировать с поверхностью стола оператора или плоской поверхностью промежуточного элемента, размещенного на столе оператора, и перемещаться относительно этой поверхности.

Такое конструктивное выполнение устройства для установки поверхностно-монтируемых компонентов на печатные платы значительно упрощает конструкцию устройства, так как отпадает необходимость в сложной корпусной плите, что дает возможность использовать непосредственно поверхность стола оператора, или поверхность любого дополнительного плоского покрытия стола, в качестве опоры для продольного направляющего устройства и для второй стороны передвижной каретки, которая может перемещаться по опорной поверхности на подшипниках качения, а также позволяет сделать устройство разборным, благодаря чему предложенное устройство может быть легко и достаточно быстро смонтировано для работы на поверхности любого стола, а также легко и достаточно быстро, в случае потребности, демонтированный из него, поскольку устройство имеет малый вес, а для его монтажа на поверхности стола не требуются какие-либо крепежные элементы.

Выполнение продольного направляющего устройства как отдельного продольного направляющего элемента, позволяет изготавливать его любой длины, например, по длине стола оператора, не изменяя при этом конструкцию передвижной каретки, что значительно увеличивает площадь для размещения опоры с печатными платами и дает возможность использовать это устройство для установки поверхностно-монтируемых компонентов на нестандартные печатные платы значительной длины.

Продольный направляющий элемент может быть выполнен в виде отдельной направляющей рейки, которая имеет опорную поверхность, с помощью которой направляющая рейка может устанавливаться непосредственно или опосредствовано на рабочем столе оператора.

Такое конструктивное выполнение направляющего элемента является наиболее простым конструктивным выполнением направляющего устройства.

Направляющая рейка может быть изготовлена из металлического профиля.

Использование металлического профиля для изготовления направляющего профиля упрощает конструкцию устройства и уменьшает его себестоимость в целом.

Устройство может содержать дополнительную передвижную каретку, которая служит опорой для магазина с поверхностно-монтируемыми компонентами.

Наличие дополнительной передвижной каретки в заявленном устройстве делает более удобной работу оператора при установке поверхностно-монтируемых компонентов на печатные платы, в том числе на печатные платы значительной длины, так как позволяет устанавливать магазин с поверхностно-монтируемыми компонентами в положение, наиболее удобное для руки оператора, за счет возможности перемещения магазина вместе с передвижной кареткой, на которой он установлен.

Дополнительная передвижная каретка может быть выполнена аналогично передвижной каретке, служащей опорой для руки оператора.

Аналогичное конструктивное выполнение двух кареток устройства делает его конструкцию более унифицированной и снижает его себестоимость.

Передвижная каретка, что служит опорой для руки оператора, и дополнительная передвижная каретка выполнены съемными и с возможностью перестановки друг относительно друга на направляющей рейке.

Это позволяет менять местами указанные каретки, располагая каретку, служащую опорой для руки оператора, справа - для человека правши, и слева - для человека левши, относительно дополнительной каретки, служащей в качестве опоры для магазина с поверхностно-монтируемыми компонентами.

Более подробно заявляемое устройство описано ниже со ссылками на чертежи фиг.1 - фиг.3, которые прилагаются.

На фиг.1 изображено устройство для установки поверхностно-монтируемых компонентов на печатные платы, на виде сверху;

на фиг.2 изображен одинаковый вид двух продольных разрезов Б-Б и В-В на фиг.1 передвижной каретки, служащей опорой для руки оператора;

на фиг.3 изображен одинаковый вид двух продольных разрезов Г-Г и Д-Д на фиг.1 дополнительной передвижной каретки, которая служит опорой для магазина с поверхностно-монтируемыми компонентами.

Устройство для установки поверхностно-монтируемых компонентов на печатные платы (см. фиг.1) содержит продольное направляющее устройство, которое выполнено в виде отдельной направляющей рейки 1, которая изготовлена из стандартного металлического профиля, преимущественно, имеющего форму поперечного сечения в виде тавра. Рейка может быть изготовлена длиной, которая соответствует длине поверхности рабочего стола оператора. Рабочим столом оператора может служить любой стол с плоской ровной опорной поверхностью, например, письменный стол.

На направляющей рейке 1 установлены с возможностью принудительного перемещения передвижная каретка 2, которая служит опорой для руки оператора, и дополнительная передвижная каретка 3, которая служит опорой для магазина 4 с поверхностно-монтируемыми компонентами 5. Устройство также содержит опору 6 для размещения печатных плат 7 и вакуумный пинцет 8 с всасывающей головкой 9.

Нижние поверхности промежуточных частей передвижных кареток 2 и 3, которые находятся между крайними опорными частями этих кареток, расположены с промежутком 10 относительно опорной поверхности "А" рабочего стола оператора, на котором установлено заявляемое устройство. Величина промежутка 10 значительно превышает суммарную высоту опоры 6 и установленных на ней печатных плат 7, благодаря чему каждая из подвижных кареток 2, 3 может принудительно перемещаться над размещенными на опоре 6 печатными платами 7 с установленными на них поверхностно-монтируемыми компонентами 5 с гарантированным зазором 11.

Передвижные каретки 2 и 3 выполнены аналогично друг к другу. Каретка 2 содержит на своей верхней поверхности, служащей опорой для руки оператора, мягкое упругое покрытие 12, выполненное, например, из пористой пластмассы. Каретка 3, служащая опорой для магазина 4 с поверхностно-монтируемыми компонентами, может содержать отверстия, углубления, прорезы, и тому подобное для установки и фиксации магазинов 4 разных конструкции.

Направляющая рейка 1 может иметь форму поперечного сечения, которая отличается от формы поперечного сечения, представленной на фиг.2 и фиг.3. Выбранный для изготовления направляющей рейки стандартный металлический, металлопластиковый или иной профиль, будет определять форму направляющих поверхностей для перемещения передвижных кареток 2 и 3.

На фиг.2 и фиг.3 изображен вариант выполнения направляющей рейки 1 из стандартного металлического профиля, который имеет форму тавра. Поверхность нижней широкой стороны металлического профиля служит опорной поверхностью направляющей рейки 1, которой она установлена на поверхности "А" рабочего стола оператора. Направляющая рейка также может быть установлена на поверхности какого-либо дополнительного листового покрытия, размещенного на столе оператора, или закреплена на дополнительных элементах.

Каждая из передвижных кареток 2 и 3, на стороне, которой она обращена к направляющей рейке 1, содержит по два разнесенных на определенное расстояние один от другого подшипника качения 13, установленных на горизонтальных осях 14, которые контактируют с верхней торцевой прямолинейной поверхностью направляющей рейки 1, и по две пары подшипников качения, соответственно 15 и 16, установленных на вертикальных осях, соответственно 17 и 18, которые контактируют с боковыми поверхностями направляющей рейки 1.

Противоположная сторона каждой из передвижных кареток 2 и 3 содержит, по меньшей мере, по два подшипника качения 19, которые установлены на горизонтальных осях 20 кареток. Подшипники качения 19 выступают за пределы нижней части передвижных кареток, благодаря чему передвижные каретки 2 и 3 посредством этих подшипников могут контактировать с поверхностью "А" стола оператора или плоской поверхностью промежуточного элемента, размещенного на столе оператора, и перемещаться относительно этой поверхности и, соответственно, относительно печатных плат 7, размещенных на опоре 6.

Передвижные каретки 2 и 3 выполнены съемными и с возможностью перестановки друг относительно друга на направляющей рейке 1.

Установка поверхностно-монтируемых компонентов на печатные платы с помощью заявленного устройства осуществляют следующим образом.

Оператор размещает на опоре 6 печатные платы 7, на которые нужно установить определенные виды поверхностно-монтируемых компонентов 5, а на передвижной каретке 3 устанавливает магазин 4 с этими поверхностно-монтируемыми компонентами. Потом оператор устанавливает передвижные каретки 2 и 3 в положения, наиболее удобные для работы. Во время работы оператор опирается локтем рабочей руки, в которой он держит вакуумный пинцет

8, на поверхность мягкого упругого покрытия 12 передвижной каретки 2, а кистью этой руки удерживает вакуумный пинцет 8, с помощью которого он захватывает нужный поверхностно-монтируемый компонент 5 в магазине 4. Для этого он сжимает пальцами, которые удерживают вакуумный пинцет 8, боковые упругие стороны вакуумного пинцета, вытесняя из него воздух, подносит всасывающую головку 9 вакуумного пинцета к нужному поверхностно-монтируемому компоненту 5, который находится в магазине 4, прислоняет всасывающую головку 9 пинцета к поверхности этого компонента, уменьшает усилия сжимания упругих стенок вакуумного пинцета, в результате чего последние выпрямляясь, создают вакуум внутри пинцета, благодаря чему всасывающая головка 9 захватывает поверхностно-монтируемый компонент 5. Поворотом кисти руки оператор переносит захваченный вакуумным пинцетом компонент в нужное место на соответствующую плату 7 и, повторно нажимая на боковые упругие стенки вакуумного пинцета, вытесняет из него остаток воздуха и, таким образом, освобождает пинцет от установленного на печатной плате компонента. Дальше процесс захвата с помощью вакуумного пинцета 8 поверхностно-монтируемых компонентов 5 из их магазина 4 и установка этих компонентов на печатные платы 7 многократно повторяется аналогичным образом. При этом во время работы оператора рабочие движения делает лишь его кисть, которая удерживает пинцет, а локоть оператора может все время лежать на опорной поверхности передвижной каретки 2. При необходимости изменить во время работы положения кареток 2 и/или 3 относительно печатной платы, оператор незначительным усилием руки перемешает их в нужное положение - на расстояние удобное для работы.

Установка поверхностно-монтируемых компонентов с использование предложенного устройства может выполняться также с помощью вакуумных пинцетов других конструкций.

При увеличении длины направляющей рейки пропорционально увеличивается длина площадки для размещения опоры 6 с печатными платами 7. Наличие двух передвижных кареток позволяет одинаково легко устанавливать поверхностно-монтируемые компоненты на печатные платы, расположенные на любой части поверхности опоры 6, которая может выполняться разной длины и может быть образована из отдельных частей в зависимости от длины направляющей рейки и размера печатных плат.

Благодаря возможности перестановки местами передвижных кареток 2 и 3, заявляемое устройство одинаково удобно для работы, как для оператора правши, так и для оператора левши.

1. Устройство для установки с помощью пинцета поверхностно-монтируемых компонентов на печатные платы, которое содержит, по крайней мере, продольное направляющее устройство, на котором с возможностью принудительного перемещения установлена передвижная каретка, служащая опорой для руки оператора, магазин с поверхностно-монтируемыми компонентами, опору для размещения печатных плат, над которой с гарантированным зазором может перемещаться передвижная каретка, отличающееся тем, что продольное направляющее устройство выполнено в виде отдельного продольного направляющего элемента, при этом указанная передвижная каретка содержит на одной стороне установленные на соответствующих осях подшипники качения, которые контактируют с поверхностями продольного направляющего элемента, а на второй стороне передвижная каретка снабжена подшипниками качения, которые выступают за пределы ее нижней части и посредством которых каретка может контактировать с поверхностью стола оператора или плоской поверхностью промежуточного элемента, размещенного на столе оператора, и перемещаться относительно этой поверхности.

2. Устройство для установки с помощью пинцета поверхностно-монтируемых компонентов на печатные платы по п.1, отличающееся тем, что продольный направляющий элемент выполнен в виде отдельной направляющей рейки, которая имеет опорную поверхность, с помощью которой направляющая рейка может устанавливаться непосредственно или опосредствовано на рабочем столе оператора.

3. Устройство для установки с помощью пинцета поверхностно-монтируемых компонентов на печатные платы по п.2, отличающееся тем, что направляющая рейка изготовлена из металлического профиля.

4. Устройство для установки с помощью пинцета поверхностно-монтируемых компонентов на печатные платы по п.1, отличающееся тем, что оно содержит дополнительную передвижную каретку, которая служит опорой для магазина с поверхностно-монтируемыми компонентами.

5. Устройство для установки с помощью пинцета поверхностно-монтируемых компонентов на печатные платы по п.4, отличающееся тем, что дополнительная передвижная каретка выполнена аналогично передвижной каретке, служащей опорой для руки оператора.

6. Устройство для установки с помощью пинцета поверхностно-монтируемых компонентов на печатные платы по п.5, отличающееся тем, что передвижная каретка, служащая опорой для руки оператора, и дополнительная передвижная каретка выполнены съемными и с возможностью переустановки относительно друг друга на направляющей рейке.