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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Transportieren
und zum lösbaren
Befestigen von zu bedruckenden Substraten nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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Eine
solche Transport- und Befestigungsvorrichtung ist insbesondere zur
Anordnung in einer Druckmaschine vorgesehen, mit der auf einem Substrat
in der Form beispielsweise einer Leiterplatte an vorbestimmten Stellen
(Pads) Lotpaste aufgetragen werden soll. Bei dem Substrat kann es
sich auch um eine Keramik, ein flexibles Tape, einen Wafer oder
einen anderen für
den Materialauftrag geeigneten Körper
handeln. Bei dem aufzutragenden Material kann es sich neben der
Lotpaste auch um einen Kleber, Silikone oder um Epoxydharze handeln.
Um einen Druckvorgang zum Auftragen von beispielsweise Lotpaste
durchführen
zu können,
wird das zu bedruckende Substrat über die Transportvorrichtung
beispielsweise von einem Substratstapel in die Druckmaschine transportiert,
wo das Substrat gegenüber einer
dort vorgesehenen Schablone ausgerichtet wird und dann mittels eines
Rakels Lotpaste an zu bedruckenden Stellen der Leiterplatte aufgetragen wird.
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Beim
Druckvorgang ist es erforderlich, dass das Substrat befestigt wird,
um ein Verrutschen aus der gegenüber
der Schablone ausgerichteten Stellung zu vermeiden, da dies zu einem
nicht gewünschten
Druckbild führen
würde,
wie beispielsweise einer Benetzung von Pad-Zwischenräumen mit
Lotpaste oder einer nicht ausreichenden Bedeckung der Pads mit Lotpaste
führen
würde.
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Zur
zeitlich örtlichen
Fixierung des Substrats ist es bereits bekannt geworden, das Substrat
mittels eines Klemmvorgangs an den Substratseitenkanten zu fixieren,
wobei das Substrat über
eine bewegliche Führungswange
gegen eine feststehende Führungswange
geklemmt wird. Diese Klemmung führt
in der Ebene des Substrats, nachfolgend Befestigungsebene genannt,
zu einer Klemmdruckkraft.
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Beim
eigentlichen Druckvorgang wird das Substrat von unten über Unterstützungen
abgestützt, da
die Rakel auf das Substrat eine Druckkraft ausüben. Diese Druckkraft führt dazu,
dass eine Verwölbung
des Substrats aus der vorstehend definierten Befestigungsebene heraus
erfolgt, da im Randbereich (Transportbereich) keine Unterstützung vorhanden
ist. Aufgrund dieser fehlenden Unterstützung können insbesondere dünne Substrate
diese Rakelkräfte
im Randbereich nicht aufnehmen und führen dazu, dass das Substrat
sich nach unten weg bewegt, was wiederrum zur bereits oben beschriebenen
Verwölbung
nach oben des Substrats im Bereich der Mitte führt, so dass aufgrund der Durchbiegung des
Substrats Positionierungenauigkeiten zwischen dem Substrat und der
Schablone bzw. der zu bedruckenden Substratoberseite und der Schablonenunterseite über der
Fläche
des Substrats auftreten, so dass sich nicht die gewünschte Bedeckung
der Pads mit Lotpaste auf dem Substrat einstellt. Das vorstehend
geschilderte Problem tritt insbesondere bei sehr dünnen Substraten
auf, die verstärkt
zum Durchbiegen neigen.
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Das
auf die Anmelderin zurück
gehende Systemhandbuch Inline Druckvollautomat E4, Seite 3–14, vom
19.07.2000, beschreibt eine seitliche Klemmung einer Leiterplatte
und eine Klemmung der Leiterplatte von oben. Bei der seitlichen
Klemmung wird die Leiterplatte von einer beweglichen gegen eine
feststehende Führungswange geklemmt
und gegen Magnetleisten gedrückt.
Bei der Klemmung der Leiterplatte von oben wird die Leiterplatte
von Messerleisten gegen die Magnetleisten gedrückt.
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Die
US 5772 768 beschreibt eine
Druckmaschine mit einer Transporteinrichtung in der Form eines Drehtisches,
der ein Substrat in den Druckbereich der Druckmaschine hinein und
wieder heraus transportieren kann. Der Drehtisch mit seiner Befestigungseinrichtung
ist näher
in
2 der genannten Druckschrift
dargestellt. Ein Substrat wird danach am äußeren Umfangsrand zwischen
einer feststehenden Klemmbacke und einer bewegbaren Klemmbacke geklemmt.
Bei diesen Klemmvorgang liegt das Substrat auf der gesamten Unterlage
auf. Hinsichtlich der Art und Weise, wie das Substrat beim Druckvorgang festgehalten
wird, ist Spalte 1, Zeile 39 bis 51 dieser Druckschrift die Formulierung „held immediately
below the mask" zu
entnehmen, so dass aufgrund der flächigen Auflage des Substrats
auf der gesamten Unterlage 24b das Substrat beim Druckvorgang im Bereich
seiner gesamten Unterseite unterstützt wird.
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Die
EP 0 917 414 A1 zeigt
in
1 ein Substrat, welches
beim Druckvorgang im Bereich der Seitenkanten fixiert ist.
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Der
vorstehenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, das geschilderte
Problem zu beseitigen und eine Transport- und Befestigungsvorrichtung
für eine
Druckmaschine zu schaffen, die eine Durchbiegung des Substrats beim
Druckvorgang im Seitenkantenbereich vermeidet und somit eine möglichst
gleichbleibende Bedeckung der Pads über die gesamte zu bedruckende
Substratfläche
ermöglicht.
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Die
zur Lösung
dieser Aufgabe geschaffene Erfindung weist die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale
auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren
Ansprüchen
beschrieben.
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Die
Erfindung schafft nun eine Vorrichtung zum Transportieren und zum
lösbaren
Befestigen von zu bedruckenden Substraten bei einem Druckvorgang,
wobei die Vorrichtung eine Transporteinrichtung besitzt, die das
Substrat zu einer Befestigungseinrichtung transportiert, die wiederum
das Substrat mittels Kontakt mit in Transportrichtung angeordneten
Seitenkantenbereichen des Substrats fixiert und Unterstützungsmittel
aufweist, auf denen das Substrat im Bereich der Seitenkanten aufliegt. Damit
wird erreicht, dass das Substrat auf den Unterstützungsmitteln beim Befestigungsvorgang
und beim Druckvorgang aufliegt und damit im Bereich der in Transportrichtung
seitlichen Kantenbereichen des Substrats, so dass das Substrat in
der Form von beispielsweise einer Leiterplatte von unten abgestützt wird
und somit eine Verwölbung
der Leiterplatte vermieden wird.
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Wenn
somit mit der erfindungsgemäßen Transport-
und Befestigungsvorrichtung die Leiterplatte für den Druckvorgang lösbar befestigt
wird, dann erfährt
die Leiterplatte nicht nur eine Unterstützung im mittigen Bereich der
Leiterplatte, also innerhalb der Seitenkanten, sondern auch an den
Seitenkanten direkt, so dass durch diese Unterstützung ein Ausbiegen der Seitenkanten
bezogen auf die in Transportrichtung Längsmittelachse der Leiterplatte nach
unten im Seitenkantenbereich vermieden wird. Es wird daher durch
die erfindungsgemäße Vorrichtung
eine weitgehend planparallele Ausrichtung der Leiterplatte zu der
Ebene erreicht, in der die Rakel beim Druckvorgang über die
Schablone geführt
werden, so dass eine gleichmäßige Bedeckung
der Leiterplattenpads mit Lotpaste erreicht wird.
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Es
ist dabei vorgesehen, dass die Unterstützungsmittel als im Abstand
zueinander angeordnete zungenförmige
Stützkörper ausgebildet
sind, die die in Transportrichtung der Leiterplatte verlaufenden Seitenkantenbereiche
der Leiterplatte von unten abstützen.
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Die
zungenförmigen
Stützkörper können einstückig an
einer Kapitellenleiste ausgebildet sein und im Bereich zwischen
den einzelnen Stützkörpern Transportrollen
aufweisen, auf denen das Substrat in den Bereich der Befestigungseinrichtung
hinein transportiert werden kann und auch wieder aus diesem Bereich
heraus. Damit wird erreicht, dass das zu bedruckende Substrat beispielsweise über eine
Vereinzelungsvorrichtung auf die Transporteinrichtung gelegt werden
kann, die dann das Substrat in den Bereich der Kapitellenleiste
mit den zungenförmigen Unterstützungen
und den dazwischen angeordneten Transportrollen transportiert. Das
Substrat wird dann mittels der Befestigungseinrichtung so zum Druckvorgang
fixiert, dass die zu bedruckende Leiterplattenoberseite mit den
zu bedruckenden Pads zu den Schablonendurchbrüchen ausgerichtet wird, so dass
ein planparalleles Aufliegen der bedruckbaren Substratoberseite
an der Schablonenunterseite gegeben ist.
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Wenn
mit der erfindungsgemäßen Transport-
und Befestigungsvorrichtung sehr dünne Substrate für den Druckvorgang
festgehalten werden sollen, dann ist es zusätzlich möglich, an der Befestigungseinrichtung
Niederhalteleisten vorzusehen, die die Seitenkantenbereiche des
Substrats von oben beaufschlagen und gegen die Stützkörper drücken, womit
erreicht wird, dass das dünne
Substrat gegen die Stützkörper gedrückt wird
und somit eine zusätzliche
Fixierung erreicht wird. Diese Niederhalteleisten können daher
zusätzlich
die linienförmige
Berührung zwischen
der Substratunterseite und den Stützkörperoberseiten für einen
guten Kontakt verstärken.
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Über die
Transporteinrichtung wird daher das Substrat in den Bereich der
Befestigungseinrichtung transportiert, die in einer Weiterbildung
der Erfindung gegenüber
der Transporteinrichtung abgesenkt werden kann, wobei sich bei dem
Absenkvorgang die Stützkörper und
die Niederhalteleisten zum Klemmen des Substrats aufeinander zu
bewegen. Es findet daher durch den Absenkvorgang der Befestigungseinrichtung
eine Bewegung der Stützkörper und
der Niederhalteleisten aufeinander zu statt, die zwischen sich das
Substrat in der erfindungsgemäßen Weise
festklemmen.
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Die
vorstehend bereits erwähnten
Transportrollen können
das Substrat über
einen an der Befestigungseinrichtung vorgesehenen Antrieb nach einer Übergabe
des Substrats aus der Transporteinrichtung bis in die vorgesehene
Klemmposition bewegen und es nach Abschluss des Druckvorgangs wieder aus
dem Bereich der Befestigungseinrichtung heraus an die Transporteinrichtung
zum Transport aus dem Erfassungsbereich der Druckmaschine heraus übergeben.
Damit kann ein mit der erfindunsgemässen Vorrichtung versehener
Druckautomat Substrate in einem Automatikmodus übernehmen, bedrucken und weiter
transportieren.
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Dazu
kann die Transporteinrichtung über Transportbänder verfügen, an
denen das Substrat beim Transport aufliegt und über die das Substrat in den
Bereich der Befestigungseinrichtung hinein transportiert wird und
nach dem Druckvorgang wieder heraus transportiert wird.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese
zeigt in:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer Hälfte einer erfindungsgemäßen Transport-
und Befestigungsvorrichtung;
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2 eine
Ansicht ähnlich
derjenigen nach 1 mit bezüglich der Transporteinrichtung
abgesenkter Befestigungseinrichtung;
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3 eine
perspektivische Darstellung beider Hälften der Befestigungseinrichtung
nach der Erfindung;
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4 eine
Befestigungseinrichtung in einer Ansicht von hinten auf einen Transportrollenantrieb;
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5 eine
teilweise geschnittene Darstellung entsprechend der Schnittlinie
A-A nach 4;
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6 eine
Darstellung ähnlich
derjenigen nach 5 mit abgesenkter Befestigungseinrichtung;
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7 eine
Darstellung in Transportrichtung eines an der Befestigungseinrichtung
angeordneten Substrats;
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8 eine
Darstellung ähnlich
derjenigen nach 7 im abgesenkten Zustand der
Befestigungseinrichtung;
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9 eine
perspektivische Darstellung der Vorrichtung nach der Erfindung in
Substrattransportrichtung betrachtet;
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10 eine
Darstellung ähnlich
derjenigen nach 9 im abgesenkten Zustand; und
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11 eine
vergrößerte Darstellung
eines Ausschnitts nach 10.
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1 der
Zeichnung zeigt eine Transport- und Befestigungsvorrichtung 1 nach
der Erfindung in einer perspektivischen Darstellung, wobei aus Gründen der
besseren Darstellung nur eine Hälfte
der Vorrichtung 1 dargestellt ist. Die dargestellte Ausführungsform
eignet sich für
den sogenannten Inline-Betrieb eines Druckautomaten, bei dem über die
in der Zeichnungshälfte
linksseitige Transporteinrichtung 2 ein zu bedruckendes
Substrat in der Form beispielsweise einer Leiterplatte in die nicht
näher dargestellte Druckmaschine
nach innen transportiert wird, bis sie in den Bereich der Befestigungseinrichtung 3 gelangt,
dort bedruckt wird und über
die in der Zeichnungsebene rechte Transporteinrichtung 4 wieder aus
der Druckmaschine heraus transportiert wird. Die Druckmaschine korrespondiert
dabei mit an der ladeseitigen (Transporteinrichtung 2)
Seite und der entladeseitigen (Transporteinrichtung 4)
Seite angeschlossenen Maschinen.
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1 der
Zeichnung zeigt außerdem
eine an Halterungen 5, 6 angeordnete Kreuztischplatte 7 der Druckmaschine,
an der näher
in 7 der Zeichnung ersichtliche Unterstützungen 8 angeordnet
werden können,
die aber der besseren Darstellung halber in 1 weggelassen
wurden.
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Die
Transporteinrichtung 2 besitzt ein umlaufendes Transportband 9,
welches über
eine Antriebsrolle 10, an der ein aufgrund der perspektivischen Darstellung
nicht sichtbarer Antriebsmotor angeordnet ist, angetrieben wird
und eine Laufrolle 11, die der Drehrichtungsumkehr des
Transportbands 9 dient. Die Transporteinrichtung 4 ist ähnlich aufgebaut,
wobei bei dieser auch ein Antriebsmotor für ein Transportband ersichtlich
ist.
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Wenn
nun ein zu bedruckendes Substrat in die Druckmaschine eingebracht
werden soll, dann kann es beispielsweise über eine Vereinzelungseinrichtung
in den Wirkungsbereich der Transporteinrichtung 2 gelangen
und wird dort über
das Transportband 9 in Richtung zu der Befestigungseinrichtung 3 transportiert
und zwar derart, dass es am Transportband 9 aufliegt und
zwar mittels der Seitenkantenbereiche des Substrats, die in Richtung
der Transportrichtung (Pfeil F) verlaufen.
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Sobald
das Substrat in den Wirkungsbereich der Befestigungseinrichtung 3 gelangt,
läuft es
auf Transportrollen 12 auf, die mittels eines Antriebs 13 (siehe 3)
angetrieben werden können.
Der Antrieb 13 treibt dabei über eine Getriebestufe 14 eine Welle 15 an,
an der eine Vielzahl von Getriebestufen 16 in der Form
von beispielsweise Kegelrädern 17 angeordnet
sind, die mit komplementär
ausgebildeten Kegelrädern 18 der
Transportrollen 12 in Eingriff stehen. Wenn daher der beispielsweise
elektrische Antriebsmotor 13 die Getriebestufe 14 antreibt,
dann dreht sich die Welle 15 mit den Kegelrädern 17 und treibt
wiederum die Vielzahl der Transportrollen 12 der Befestigungseinrichtung 3 an.
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Die
so angetriebenen Transportrollen 12 transportieren das
von der Transporteinrichtung 2 übernommene Substrat bis zu
einer mittels beispielsweise einem Sensor überwachten Erfassungsposition
innerhalb der beiden Hälften
der Befestigungseinrichtung 3, woraufhin der Antrieb 13 gestoppt
wird. Das Substrat befindet sich nun in Transportrichtung F in Höhe von Klemmleisten 19,
wo es für
den Druckvorgang lösbar
befestigt werden soll. In dieser Lage liegt das Substrat an den
Laufrollen 12 auf, die sich unterhalb der Klemmleiste 19 befinden.
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Für den Klemmvorgang
wird nachfolgend auf 2 der Zeichnung Bezug genommen.
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Die
Befestigungseinrichtung 3 wird gegenüber der Transporteinrichtung 2, 4 abgesenkt,
bis an der Befestigungseinrichtung 3 vorgesehene Führungen 20 auf
der Kreuztischplatte 7 zur Auflage kommen. Diese Bewegung
führt dazu,
dass die in Zwischenräumen 23 zwischen
zungenförmigen
Stützkörpern 21,
die einstückig
mit einer Kapitellenleiste 22 ausgebildet sind, angeordneten
Transportrollen 12 in den Zwischenräumen 23 abtauchen
und die zungenförmigen
Stützkörper 21 mit
der Unterseite des Substrats in Kontakt kommen und somit die in Transportrichtung
F liegenden Seitenkantenbereiche 33 (7)
des Substrats von unten her abstützen.
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3 der
Zeichnung zeigt die einstückig
mit der Kapitellenleiste 22 ausgebildeten zungenförmigen Stützkörper 21 in
einer vergrößerten Darstellung und
macht deutlich, dass das Substrat an der Oberseite der Stützkörper zur
Auflage kommt, wenn die Transportrollen 12 in den Zwischenraum 23 abgetaucht
sind.
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Bei
der in 2 der Zeichnung dargestellten Absenkbewegung der
Befestigungseinrichtung 3 verringert sich der lichte Abstand
D (siehe 3) zwischen der Oberseite 24 der
zungenförmigen
Stützkörper 21 und
der Unterseite einer an der Klemmleiste 19 oben vorgesehenen
Niederhalteleiste 25. Diese steht in Richtung des Pfeiles
B (siehe 3) geringfügig über die dem Substrat zugeordnete
vordere Kante 26 der Klemmleiste 19 hervor.
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Wenn
nun, wobei hierzu beispielsweise auf 9 und 10 der
Zeichnung Bezug genommen werden kann, das Substrat 27 in
den Erfassungsbereich der Befestigungseinrichtung 3 mit
der Klemmleiste 19 und der Niederhalteleiste 25 gelangt
ist, wobei 9 den auch in 1 der
Zeichnung dargestellten nicht-abgesenkten Zustand der Befestigungseinrichtung 3 zeigt,
dann wird der Antriebsmotor 13 angehalten und die Befestigungseinrichtung 3 aus
der Ebene der Transporteinrichtung 2, 4 in Richtung
zur Kreuztischplatte 7 hin abgesenkt.
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Bei
diesem Vorgang tauchen die Transportrollen 12 in die Zwischenräume 23 der
Kapitellenleiste 22 ab, so dass die Unterseite des Substrats 27 an der
Oberseite 24 der zungenförmigen Stützkörper 21 zur Auflage
kommt und über
die ebenfalls abgesenkte Niederhalteleiste 25 gegen die
Stützkörper 21 gedrückt wird.
Dieser abgesenkte Zustand ist in 10 der
Zeichnung dargestellt. 10 zeigt darüber hinaus auch, dass das Substrat 27 mit
seiner Unterseite an Unterstützungen 8 aufliegt,
die ihrerseits wiederum an der Kreuztischplatte 7 aufliegen.
In diesem Zustand wird das Substrat 27 daher sowohl über die
Unterstützungen 8 als
auch über
die Stützkörper 21 abgestützt, so
dass eine Durchbiegung des Substrats 27 vermieden wird.
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11 der
Zeichnung zeigt einen vergrößerten Ausschnitt
des abgesenkten Zustands nach 10. Wie
es ohne weiteres ersichtlich ist, unterstützen die Oberseiten 24 der
zungenförmigen
Stützkörper 21 das
Substrat 27 von unten und zwar in dem ohne die erfindungsgemäße Vorrichtung
besonders durchbiegungsgefährdeten
Seitenkantenbereich 33 parallel zur Transportrichtung F.
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4 der
Zeichnung zeigt die Befestigungseinrichtung 3 in einer
Ansicht von hinten mit der Klemmleiste 19, den Kegelrädern 17, 18,
der Welle 15, dem Antriebsmotor 13 und den Führungen 20.
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5 der
Zeichnung zeigt die Befestigungseinrichtung 3 im Schnitt
A-A nach 4 der Zeichnung und zwar wieder
im nicht-abgesenkten Zustand. Wie es ohne weiteres ersichtlich ist,
wird über die
Getriebestufe 14 das Kegelrad 18 angetrieben, welches
von einer Kegelradwelle 28 durchsetzt ist, die mit der
Laufrolle 12 verbunden ist. Die Kegelradwelle 28 ist
dabei in einem Gehäuse 29 in
einer Buchse 30 gelagert und zwar über Wälzlager 31, 32.
Oberhalb des Gehäuses 29 befindet
sich die Klemmleiste 19 mit der daran angeordneten Niederhalteleiste 25.
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Wenn
die Befestigungseinrichtung 3 in die abgesenkte Stellung
nach 6 überführt wird,
tauchen die Transportrollen 12 in den Zwischenraum 23 ab
und die zungenförmigen
Stützkörper 21 verringern
ihren Abstand D zur Niederhalteleiste 25.
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7 und 8 der
Zeichnung zeigen nun schließlich
noch eine Draufsicht auf die Transport- und Befestigungsvorrichtung
nach der Erfindung, wobei 7 den nicht-abgesenkten Zustand
zeigt, bei dem das Substrat noch an den Laufrollen 12 aufliegt, während 8 den
abgesenkten Zustand zeigt, bei dem das Substrat im Druckbereich
an den Unterstützungen 8 aufliegt,
während
es im Bereich der Substratseitenkanten 33 über die
zungenförmigen
Stützkörper 21 abgestützt ist.
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Mit
der erfindungsgemäßen Transport-
und Befestigungsvorrichtung 1 wird daher erreicht, dass ein
Durchbiegen des Substrats 27 quer zur Substrattransportrichtung
F, also in Richtung des Pfeiles H nach 8 in der
Mitte nach oben und in Richtung der Pfeile V im Transportbereich
seitlich nach unten, selbst bei sehr dünnen Substraten vermieden werden
kann. Die linienförmige
Auflage der Substratunterseite an der Oberseite 23 der
Stützkörper 21 sorgt für eine Abstützung der
Substratseitenkantenbereiche 33 und beseitigt daher die
Gefahr der Durchbiegung im Bereich der Substratseitenkanten.
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Nach
einer nicht näher
dargestellten modifizierten Ausführungsform
ist es auch möglich,
die Kapitellenleiste 22 an der Kreuztischplatte 7 anzubringen.
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Hinsichtlich
vorstehend im einzelnen nicht näher
erläuterter
Merkmale der Erfindung wird in übrigen
ausdrücklich
auf die Patentansprüche
und die Zeichnung verwiesen.
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- 1
- Transport-
und Befestigungs
-
- vorrichtung
- 2
- Transporteinrichtung
(links)
- 3
- Befestigungseinrichtung
- 4
- Transporteinrichtung
(rechts)
- 5
- Halterung
- 6
- Halterung
- 7
- Kreuztischplatte
- 8
- Unterstützungen
- 9
- Transportband
- 10
- Antriebsrolle
- 11
- Laufrolle
- 12
- Transportrolle
- 13
- Antrieb
- 14
- Getriebestufe
- 15
- Welle
- 16
- Getriebestufe
- 17
- Kegelrad
- 18
- Kegelrad
- 19
- Klemmleiste
- 20
- Führungen
- 21
- Stützkörper
- 22
- Kapitellenleiste
- 23
- Zwischenraum
- 24
- Oberseite
- 25
- Niederhalteleiste
- 26
- vordere
Kante
- 27
- Substrat
- 28
- Kegelradwelle
- 29
- Gehäuse
- 30
- Buchse
- 31
- Wälzlager
- 32
- Wälzlager
- 33
- Substratseitenkante