AT501323A2 - Vorrichtung und verfahren zum vereinzeln und bewegen von plattenförmigen substraten mit metallischen eigenschaften - Google Patents

Description

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Vorrichtung und Verfahren zum Vereinzeln und Bewegen von • * plattenförmigen Substraten mit metallischen Eigenschaften. ···· • · • · • ·· · • · · ·

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Vereinzelung und ·....· 5 zur Bewegung von plattenförmigen Gegenständen, insbesondere von : : i

Leiterplatten, Metallplatten und dergleichen Gegenstände mit metallischen ..·)** • flächigen Schichten. :****: ····

Es wird ein Bewegungsarm mit Vakuumsaugelementen nach dem Stand der 10 Technik verwendet und erfindungsgemäß wird ein Sensorelement und eine Rüttlereinheit derart integriert, dass bereits beim Aufnehmen des obersten plattenförmigen Gegenstandes geprüft wird, ob mehr als ein Gegenstand aufgenommen wird und im positiven Fall wird die Rüttlereinheit aktiviert und wird durch eine entsprechende Regelung die Vereinzelung bewirkt. 15

Mit einer derartigen Vorrichtung kann die Zuführung von Mehrfachgegenständen verhindert werden und kann die Abschaltung einer Prozesslinie aufgrund der Zuführung von Mehrfachgegenständen verhindert werden. 20

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Vereinzelung und zur Bewegung von plattenförmigen Gegenständen, insbesondere von Leiterplatten, Metallplatten und dergleichen Gegenstände mit metallischen flächigen Schichten in Prozesslinien. 25

Beim Stand der Technik wird im Einlaufbereich einer Prozesslinie ein Sensorsystem angeordnet, das eine Doppel- oder Mehrfacheinlage detektiert und die Prozesslinie stoppt, da durch die Zuführung von

Mehrfachgegenständen meist eine Schädigung in der Linie bewirkt wird und 30 oftmals ein Stau die Folge ist und im allgemeinen auch Gegenstände, die übereinander in einer Prozesslinie verarbeitet werden, fehlerhaft bearbeitet werden und die Ausschussquote erhöhen. 3

Ein Bewegungsarm mit Vakuumsaugelementen zählt zum Stand der Technik und wird erfindungsgemäß zusätzlich ein Sensorelement und eine Rüttlereinheit derart integriert, dass bereits beim Aufnehmen des obersten :****; ···♦ plattenförmigen Gegenstandes von einem Stapel geprüft wird, ob mehr als ein .··'·. ···· 5 Gegenstand aufgenommen wird. Im positiven Fall wird die Rüttlereinheit ; ;·· • · »

aktiviert und wird durch eine entsprechende Regelung die Vereinzelung *j..I ···· bewirkt. • · • · ····

Um eine sorgfältige und schonende und sichere Funktion zu gewährleisten, 10 wird sowohl der Sensor als auch die Rüttlereinheit auf den jeweiligen plattenförmigen Gegenstand eingestellt und dabei insbesondere mittig an einer der Seitenkanten angeordnet.

Mit einer derartigen Vorrichtung kann die Zuführung von 15 Mehrfachgegenständen verhindert werden und kann derart die Abschaltung einer Prozesslinie aufgrund der Zuführung von Mehrfachgegenständen verhindert werden.

In der DE 39 20 035 A1 Kuttler Hans-Jürgen ("Vorrichtung zum Vereinzeln 20 und Transportieren von Werkstücken", Priorität: 0.4.07.1988) wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Vereinzeln und zum Transportieren von Werkstücken, insbesondere von Leiterplatten, genannt und wird dabei die Leiterplatte zuerst einseitig angehoben und danach von einem Hubelement Untergriffen und gänzlich angehoben. 25

In weiteren Anlagen und Verfahren werden ebenfalls Methoden und Systeme verwendet, bei denen durch verschiedene Maßnahmen, wie Klopfen oder Verschieben der ersten beziehungsweise obersten Leiterplatte die Vereinzelung herbeigeführt werden soll. 30

Im Gegensatz zu derartigen Vorgangsweisen gemäß dem Stand der Technik detektiert bei der vorliegenden Erfindung zuerst ein Sensor den Zustand der Vereinzelung und aktiviert nur im Falle der Mehrfachaufnahme von plattenförmigen Gegenständen eine Rüttlereinheit und kann überdies laufend 4 während der Bewegung den Zustand der Vereinzelung detektieren ···· beziehungsweise signalisieren und sichert derart einen einwandfreien Betrieb. %...· ···· • · • · ····

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die kostengünstige Herstellung einer ·***'· ···· 5 Vorrichtung zur Vereinzelung und zur Bewegung von plattenförmigen :

Gegenständen, insbesondere Leiterplatten und Blechen und dergleichen ···· ····

Gegenständen mit metallischen Eigenschaften, und derart ein Verfahren zur β····# • ·

Vermeidung der Zuführung von Mehrfachgegenständen in eine ”·· Bearbeitungslinie. 10

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche.

Erfindungsgemäß wurde gefunden, dass im Gegensatz zum Stand der 15 Technik, bei dem üblicherweise in der Einlaufzone einer

Bearbeitungsmaschine ein Sensorsystem zum Erkennen auf Doppel- oder Mehrfachzuführung von plattenförmigen Gegenständen verwendet wird, es wesentlich effizienter ist, die Kontrolle der Vereinzelung direkt zum Zeitpunkt der Vereinzelung vorzunehmen und zusätzlich im Falle der 20 Mehrfachaufnahme eines plattenförmigen Gegenstandes eine Vorrichtung zu aktivieren, die eine Vereinzelung herbeiführt. Durch diese Art des Vereinzelungs- und Bewegungsverfahrens wird vermieden, dass eine Anlage aufgrund der Zufuhr eines Mehrfachgegenstandes gestoppt werden muss und erst nach der Behebung der Mehrfachbelegung weiter betrieben werden kann. 25

Unter einem Sensorsystem zum Erkennen auf Doppel- oder Mehrfachzuführung von plattenförmigen Gegenständen wird in einer ersten Ausführungsform ein auf dem Wirbelstromprinzip basierender Sensor verstanden. Ein derartiger Sensor ist in der Lage, aufgrund des 30 Kupfergehaites einer Leiterplatte ein Signal zu generieren, das derart sensitiv ist, dass damit gesichert festgestellt werden kann, ob eine Leiterplatte oder zwei oder mehrere Leiterplatten durch die Sauggreifer angehoben werden. Üblicherweise muss ein derartiger Sensor auf die Art des plattenförmigen Gegenstandes eingestellt werden, da zwischen dünnen einlagigen Platinen 5 5 und Multilayer Platinen und zwischen Platinen mit einigen wenigen 0,1 mm ····

Dicke und 2 bis 3 oder mehr mm dicken Platinen große Unterschiede bestehen. Des Weiteren können derart auch metallische Bleche gesichert ·**’*· ···· detektiert werden. ·****· ···· • ··· • · · • · *

Der Sensor wird dabei ähnlich wie die Saugelemente auf einer *···· ♦ ···

Verstelleinrichtung befestigt. Dabei kann der Sensor gefedert auf den ♦ · 10 obersten plattenförmigen Gegenstand gedrückt werden oder es kann ein oder ···· es können mehrere Sauger im oder um das Sensorelement angeordnet werden und kann derart der Sensor in einer gleichbleibenden Position zur Oberfläche des obersten plattenförmigen Gegenstandes gebracht werden.

Die Einstellung der Sensorempfindlichkeit kann beim ersten

Manipulationsvorgang vollautomatisch eingerichtet werden. Dabei wird ein 15 plattenförmiger Gegenstand aufgenommen und wird kontrolliert, dass nur ein einzelner Gegenstand vom Stapel aufgenommen wurde und wird anschließend das Sensorsignal, insbesondere die Eigenresonanz, als Referenzsignal abgespeichert. Die erlaubte Toleranz wird aufgrund von Erfahrungswerten vorgegeben. Beim Aufnehmen jedes weiteren 20 plattenförmigen Gegenstandes wird dieser Sensorwert verglichen. Falls eine Abweichung festgestellt wird, wird die Rüttlereinheit aktiviert.

Anstelle der Verwendung des Wirbelstromprinzips zur Erkennung von Mehrfachgegenständen können grundsätzlich alle Verfahren verwendet 25 werden, die rasch und sicher und ohne Beschädigung der plattenförmigen Gegenstände einen einzelnen Gegenstand sicher detektieren können. Als Sensorprinzip seien hier die Detektion des Gewichtes oder der Biegesteifigkeit beziehungsweise Durchbiegung oder der Eigenresonanz genannt. 30

Unter einer Rüttlereinheit kann in einer einfachen Ausführungsform ein kleiner Motor mit einem Kurbel- beziehungsweise Exenterantrieb genannt werden, wobei die oszillierende Bewegung mittel Vakuumsauger an die Oberfläche des plattenförmigen Gegenstandes, bevorzugt kantenseitig mittig, 6 angekoppelt wird. Durch die Drehzahl des Motors kann die Vibrationsfrequenz ···· geregelt werden und kann der Motor über einen weiten Drehzahlbereich ·· automatisch gefahren werden oder kann unterhalb oder oberhalb oder im :**** ····

Bereich der Resonanz betrieben werden. ·**** ···· 5· ·· • · • ·

Der Motor kann jedoch ebenso gut nur mit einer bestimmten Unwucht als ···· ····

Vibrationselement verwendet werden und kann diese Unwucht mittels .!.· • · • ·

Vakuumsaugern und/oder oder anderen Kopplungselementen in den ···· plattenförmigen Gegenstand eingekoppelt werden. 10

Ganz wesentlich bei all diesen Varianten ist die schonende und beschädigungsfreie Art der Vibrationseinkoppelung.

In einer weiteren Ausführungsform kann anstelle eines Motors ein 15 frequenzgeregelter Hubmagnet oder ein Lautsprecherelement oder ein Piezoelement oder eine Ultraschallsonotrode verwendet werden. Dabei kann eine berührende oder eine berührungsfreie Energieeinkopplung erreicht werden. 20 Ein ganz wesentliches Kriterium neben der Beschädigungsfreiheit spielt dabei die notwendige Zeit zur Vereinzelung. Speziell bei kurzen Prozesstaktzeiten ist dieses Kriterium ganz wesentlich.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der 25 Zeichnungsfiguren näher beschrieben.

Dabei zeigt:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung (1) zum 30 Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen (2, 3, 4) auf Basis einer horizontalen Auflage (5) und

Figur 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung (1) zum 7

Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen (2, • · · · 3, 4) auf Basis einer schrägen Auflage (5). *·.··* • · • · ···· #♦♦♦

In Fig. 1 wird eine schematische Darstellung einer Vorrichtung (1) zum ίββββ· 5 Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen (2, 3, 4) auf · ·*· ·· ·

Basis einer horizontalen Auflage (5) aufgezeigt. .♦:!** ♦··· • · • ·

Die Auflage (5) kann dabei fest angeordnet sein oder wird entsprechend der Höhe des Stapels (3) automatisch nachgeführt. Der Bewegungsarm (6) muss 10 je nach Ausführung der Auflage (5) ausgebildet sein, also fest eingestellt bei einer nachführenden Auflage (5) oder nachführend bei einer fest ausgeführten Auflage (5).

Der Bewegungsarm (6) kann Bewegungen (12) vollführen und hat die 15 Aufgabe, den obersten plattenförmigen Gegenstand (2) getrennt von dem nächsten Gegenstand (4) von einem Stapel (3) aufzunehmen und beispielsweise in den Einlaufbereich einer Bearbeitungsmaschine zu bewegen. Der Bewegungsarm (6) kann dabei lineare oder kurvenförmige beziehungsweise beliebige Bewegungen ausführen. 20

Am Bewegungsarm (6) ist eine Verstelleinrichtung (7) angeordnet und auf dieser Einrichtung (7) können im allgemeinen eine Mehrzahl von Saugelementen (8) verstellbar angeordnet werden. Weiters können auf dieser Einrichtung (7) das Sensorsystem (9) und die Rüttlereinheit (10) mit dem 25 zumindest einen Kopplungselement (11) angeordnet werden.

Das Sensorelement (9) und das Rüttlerelement (10) können jedoch auch auf einem eigenen Verstelleinrichtungssystem (7) ähnlichen System befestigt werden.

Die Saugerelemente (8) sind üblicherweise in sich gefedert ausgeführt, so dass ein gewisser Abstandstoleranzausgleich gewährleistet ist. 30 8 8 ····

Das Rüttlerelement (10) kann mittels Sauger (11) an den oberen plattenförmigen Gegenstand (2) gekoppelt werden oder aber mittels anderer beschädigungsvermeidender Kopplungselemente, wie gummiartigen Elementen. • · • ·

In Fig. 2 wird eine schematische Darstellung einer Vorrichtung (1) zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen (2, 3, 4) auf Basis einer schrägen Auflage (5) aufgezeigt. 10 In dieser Ausführungsvariante ist lediglich die Lage der Auflage (5) und damit die Anordnung des Stapels (3) in schräger Lage aufgezeigt. 9 9 1 5 2 3 4 5 10 6 7 8 9 15 10

Bezugszeichenliste

Vorrichtung zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen mit metallischen Eigenschaften

Plattenförmiger Gegenstand oberste Lage: Leiterplatte, Blechtafel, etc. Stapel von plattenförmigen Gegenständen Plattenförmiger Gegenstand zweite Lage von oben Auflage

Bewegungsarm: Manipulator, Roboterarm, etc.

Verstelleinrichtung

Sauger

Sensor: Doppelplattensensor auf Basis eines Wirbelstromprinzips, des Gewichtes, der Durchbiegung, der Biegesteifigkeit und dergleichen Rüttlereinheit: Motor mit Kurbelantrieb oder Exenterantrieb oder Motor mit Unwucht oder frequenzgeregelter Hubmagnet oder Lautsprecherelement oder Piezoelement oder Ultraschallsonotrode und dergleichen

Kopplungselement Rüttlereinheit: Sauger, Elastomerelement und dergleichen.

Bewegungsarm Bewegung ···· • · ···· ···· • · • · ···· ···· • « • ··♦ • · · • t · ·· . · ···· ···· ···· • · ···· 11 20 12

Claims (12)

10 Patentansprüche Μ·· • · • · ···· 1. Vorrichtung (1) zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen (2) von einem Stapel (3), dadurch gekennzeichnet, dass ···· 5 beim Abnehmen des obersten plattenförmigen Gegenstandes (2) ein : ee ♦ Sensor (9) den Vereinzelungsvorgang kontrolliert, wobei der Sensor (9) bei j— ·#·! einer Detektion einer Mehrfachaufnahme von plattenförmigen ,····. • · Gegenständen (2) eine Rüttlereinheit (10) aktiviert, welche eine **·· Vereinzelung der plattenförmigen Gegenstände (2) herbeiführt. 10

2. Vorrichtung (1) zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die plattenförmigen Gegenständen (2, 3, 4) im Besonderen als Leiterplatten und/oder metallische Bleche ausgebildet sind und allgemein als 15 plattenförmige Gegenstände (2, 3, 4) ausgebildet sind, welche zumindest partiell metallische Eigenschaften aufweisen.

3. Vorrichtung (1) zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen (2) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, 20 dass der Sensor (9) als Wirbelstromsensor ausgebildet ist.

4. Vorrichtung (1) zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen (2) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (9) als Gewichtssensor und/oder ein 25 Durchbiegungssensor und/oder ein Biegesteifigkeitssensor ausgebildet ist.

5. Vorrichtung (1) zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen (2) nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rüttlereinheit (10) einen Motor mit einer Unwucht aufweist. 30

6. Vorrichtung (1) zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen (2) nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rüttlereinheit (10) als Motor mit einem Kurbel- beziehungsweise Exenterantrieb ausgebildet ist, weichereine oszillierende Bewegung mittels 11 Kopplungselement (11) auf den obersten plattenförmigen Gegenstand (2) überträgt. ·....· ··«· • ♦ • · ····

7. Vorrichtung (1) zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen »****· ···· 5 Gegenständen (2) nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass : ;*: die Rüttlereinheit (10) als frequenzgeregelter Hubmagnet und/oder ein *···· «··· Lautsprecherelement und/oder ein Piezoelement und/oder eine .··· • . · Ultraschallsonotrode ausgebildet ist. '···

8. Vorrichtung (1) zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen (2) nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens ein Kopplungselement (11) aufweist, welches als Saugnapfelement ausgebildet ist.

9. Vorrichtung (1) zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen (2) nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rüttlereinheit (10) vorzugsweise an einer der Kanten der plattenförmigen Gegenstände (2) etwa mittig angeordnet ist.

10.Vorrichtung (1) zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen (2) nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (9) als Wirbelstromsensor ausgebildet ist, welcher beim Einrichtvorgang die Eigenresonanz ermittelt und dieses Signal mit Signalen weiterer Vereinzelungsvorgänge vergleicht. 25

11. Verfahren zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen nach den Ansprüchen 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass diese von einem Stapel (3) entnehmbar ausgebildet sind.

12. Verfahren zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (9) beim ersten Vereinzelungsvorgang kalibriert wird und im anschließenden Betrieb lediglich mittels Überschreiten dieses Sensorsignals um einen einstellbaren Wert die Rüttlereinheit (10) aktiviert.