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Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsvorrichtung, insbesondere Druckvorrichtung, zum Bearbeiten von flächigen Substraten, insbesondere Leiterplatten, Solarzellen, Wafer oder dergleichen, mit einer Bearbeitungseinrichtung, die einen Bearbeitungskopf, insbesondere Druckkopf, und ein Bearbeitungsnest, insbesondere Drucknest, auf welchem zumindest ein Substrat zur Durchführung eines Bearbeitungsvorgangs ablegbar ist, aufweist, mit einer Zuführeinrichtung zum Zuführen der Substrate, mit einer Abführeinrichtung zum Abführen der Substrate und mit einem Drehteller zum Transportieren der Substrate von der Zuführeinrichtung zu der Bearbeitungseinrichtung und von der Bearbeitungseinrichtung zu der Abführeinrichtung, wobei der Drehteller zumindest eine außermittige Einrichtung zur Aufnahme zumindest eines Substrats aufweist.
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Bearbeitungsvorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Um einen hohen Durchsatz von Substraten in beispielsweise einer Druckvorrichtung zu gewährleisten ist es bekannt, einen Drehteller vorzusehen, auf welchem mehrere Drucknester als mitbewegte Einrichtungen zur Aufnahme der Substrate angeordnet sind. Durch Verdrehen des Drehtellers um eine Vertikalachse werden die Drucknester nacheinander der Bearbeitungseinrichtung zugeführt, sodass auf dem auf dem jeweiligen Drucknest befindlichen Substrat ein Bearbeitungsvorgang durchgeführt werden kann. Um einen sicheren Transport der Substrate auf den Drucknestern zu gewährleisten, ist es außerdem bekannt, die Drucknester mit einer Fördereinrichtung zu versehen, wie beispielsweise in der Offenlegungsschrift
WO 2009/153160 A1 offenbart. Dort ist das Drucknest bewegbar an einen Drehteller angeordnet und trägt eine Fördervorrichtung, die eine Versorgungsrolle, von welcher ein Transportband abrollbar ist, und eine Sammelrolle, auf welche das Transportband aufrollbar ist, aufweist. Das Transportband wird dabei von der Versorgungsrolle über eine von dem Drucknest gebildete Arbeitsfläche zu der Sammelrolle gezogen. Mittels des Transportbands ist das Substrat einfach handhabbar und auch ausrichtbar. Bei einer Verschmutzung des Transportbands kann dieses einfach in Richtung der Sammelrolle weitergefördert werden, sodass neues, sauberes Transportband auf der Arbeitsfläche zur Verfügung steht. Ähnliche Bearbeitungsvorrichtungen sind auch aus den Offenlegungsschriften
EP 2 581 951 B1 ,
US 2013/0052334 A1 und
US 2012/0244702 A1 bekannt. Nachteilig bei diesen ist es, dass die gesamte Fördereinrichtung mit dem Drehteller mitbewegt werden muss, wodurch die Bewegungsgeschwindigkeit des Drehtellers und damit die Taktfrequenz der Bearbeitungsvorrichtung beeinträchtigt werden, weil der maximal erreichbare Durchsatz durch die Trägheit und die Masse der Fördereinrichtung beschränkt wird.
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Weiterhin ist aus der Offenlegungsschrift
US 6 007 675 A eine gattungsgemäße Bearbeitungsvorrichtung bekannt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Bearbeitungsvorrichtung zu schaffen, die einen höheren Bearbeitungsdurchsatz gewährleistet.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine Bearbeitungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Diese hat den Vorteil, dass die von dem Drehteller zu bewegende Masse reduziert ist und dadurch höhere Geschwindigkeiten und Beschleunigungen erreicht werden können, die einen erhöhten Durchsatz der Bearbeitungsvorrichtung gewährleisten. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Einrichtung zumindest einen zumindest im Wesentlichen radial vorstehenden Tragfinger aufweist, auf welchen das zumindest eine Substrat ablegbar ist, und dass das dem Bearbeitungskopf dauerhaft gegenüberliegende Bearbeitungsnest für den zumindest einen Tragfinger eine Aussparung derart aufweist, dass das Bearbeitungsnest mit dem in die Aussparung eingeführten Tragfinger eine zumindest im Wesentlichen durchgehende Auflagefläche für das zumindest eine Substrat bildet. Hierdurch wird erreicht, dass die Bearbeitungsnester nicht mit dem Drehteller mitbewegt werden müssen, vielmehr ist ein Bearbeitungsnest nunmehr dauerhaft dem Bearbeitungskopf gegenüberliegend angeordnet und es werden nur die Tragfinger durch den Drehteller bewegt. Auf dem zumindest einen Tragfinger ist das Substrat ablegbar, sodass es bei der Bewegung des Drehtellers mit dem Tragfinger mitbewegt wird. Durch eine Halteeinrichtung, die der Einrichtung zugeordnet ist, ist dabei das Substrat auf dem Tragfinger arretierbar, um auch bei beschleunigendem Drehteller sicher auf dem Tragfinger gehalten zu sein. Dadurch, dass der Tragfinger in die Aussparung derart einführbar ist, dass er mit dem Bearbeitungsnest eine zumindest im Wesentlichen durchgehende Auflagefläche bildet, liegt das Substrat während des Bearbeitungsvorgangs sicher auf dem Bearbeitungsnest auf und gewährleistet einen sicheren und effizienten Bearbeitungsvorgang. Nach durchgeführtem Bearbeitungsvorgang wird die Einrichtung mit dem Tragfinger aus der Aussparung herausbewegt und der Drehteller mit dem nunmehr bearbeiteten Substrat in Richtung der Abführeinrichtung gedreht, sodass dort das bearbeitete, insbesondere bedruckte Substrat entnommen und der weiteren Bearbeitung und/oder Lagerung zugeführt werden kann. Durch die geringe Masse des Drehtellers ist eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit und damit ein hoher Durchsatz der Bearbeitungsvorrichtung gewährleistet.
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Erfindungsgemäß weist der Tragfinger wenigstens eine Saugöffnung an seiner dem Substrat zugewandten Oberseite auf, die mit einer Unterdruckerzeugungseinrichtung verbunden oder verbindbar ist. Die Saugöffnung bildet zusammen mit der Unterdruckerzeugungseinrichtung die zuvor genannte Halteeinrichtung, mittels welcher ein auf dem Tragfinger abgelegtes Substrat sicher auf dem Tragfinger arretierbar ist. Hierbei wird ein Unterdruck beziehungsweise ein Vakuum ausgenutzt, durch welches das Substrat an die Oberseite des Tragfingers angesaugt und dadurch an diesem gehalten wird. Hierdurch ist eine einfache und kostengünstige Lösung zum Arretieren des Substrats auf dem Tragfinger gewährleistet.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist der Drehteller zumindest eine die Saugöffnung mit der Unterdruckerzeugungseinrichtung verbindende Saugleitung auf. Hierdurch ist gewährleistet, dass der von der Unterdruckerzeugungseinrichtung bereitgestellte Unterdruck an der Saugöffnung wirkt und damit das darauf befindliche Substrat sicher an die Oberseite des Tragfingers ansaugt und daran hält.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Saugleitung als durch den Drehteller an den Tragfinger verlaufender Saugkanal ausgebildet ist. Damit ist der Saugkanal insbesondere in Drehteller und Tragfinger integriert ausgebildet, sodass auf ein zusätzliches Verschlauchen verzichtet werden kann. Hierdurch wird erreicht, dass das Gewicht des Drehtellers weiter reduziert und dadurch ein erhöhter Durchsatz gewährleistet wird.
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Weiterhin weist die Erfindung bevorzugt zumindest zwei beabstandet zueinander angeordnete Tragfinger auf. Die beiden Tragfinger ragen zumindest im Wesentlichen radial von dem Drehteller vor und bieten eine sichere Auflage für das Substrat, die insbesondere ein Verkippen oder Verschwenken des Substrats auf dem Tragfinger um eine horizontale Achse verhindern. Optional sind die Tragfinger derart ausgebildet, dass ihr Abstand zueinander einstellbar ist. Dazu ist beispielsweise zumindest einer der Tragfinger an einer Schiene an dem Drehteller geführt, um den Abstand zu dem benachbarten Tragfinger derselben Einrichtung zu vergrößern oder zu verkleinern.
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Besonders bevorzugt sind die Tragfinger parallel zueinander ausgerichtet, sodass eine sichere und eindeutige Auflage der Tragfinger sowie ein einfaches Einführen der Tragfinger in die Aussparungen des Bearbeitungsnests gewährleistet ist.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Zuführeinrichtung zumindest ein Transportband aufweist, das zwischen den Tragfingern der einen Einrichtung positionierbar ist. Dadurch ist ein einfaches Zuführen und Abführen von Substraten zu den Tragfingern gewährleistet.
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Besonders bevorzugt weist die Zuführeinrichtung und/oder die Abführeinrichtung zumindest zwei parallel und beabstandet zueinander angeordnete Transportbänder auf, die zwischen den Tragfingern oder beidseits zumindest eines Tragfingers der zumindest einen Einrichtung anordenbar sind. Durch die zwei parallel zueinander angeordneten Transportbänder ist eine sichere Zuführung und/oder Abführung der Substrate mittels der Transportbänder gewährleistet. Je nachdem, wie weit die Transportbänder voneinander beabstandet sind, und je nachdem wie weit die Tragfinger voneinander beabstandet sind, werden die Transportbänder außerhalb der Tragfinger oder zwischen den Tragfingern positioniert, um ein Substrat auf die Tragfinger zu fördern oder nach erfolgtem Bearbeitungsvorgang von diesen zu entfernen.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das jeweilige Transportband und/oder die jeweilige Einrichtung in der Höhe verstellbar sind, um die Substrate abzulegen oder aufzunehmen. Durch die Höhenverstellung ist ein einfaches Ablegen eines Substrats, das beispielsweise mittels des Transportbands auf Höhe der Tragfinger bewegt wurde, gewährleistet. Besonders bevorzugt ist das jeweilige Transportband in der Höhe verstellbar, sodass auf eine Höhenverstellung der Tragfinger individuell oder des Drehtellers insgesamt verzichtet werden kann, was ansonsten zu einer erhöhten Masse des Drehtellers führen würde.
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Weiterhin weist der Drehteller vorzugsweise mehrere, insbesondere über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete Einrichtungen auf, die jeweils zur Aufnahme eines oder mehrerer Substrate dienen. Dadurch kann beispielsweise an einer Einrichtung ein Substrat zugeführt, an einer anderen Einrichtung ein bedrucktes Substrat abgeführt und an einer weiteren Einrichtung gleichzeitig ein Bearbeitungsvorgang durchgeführt werden.
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Vorzugsweise ist das Bearbeitungsnest in der Höhe verstellbar, um den oder die Tragfinger in die jeweilige Aussparung einzuführen. Auch diese Ausführungsform betrifft den Fall, dass der Drehteller in einer Höhe unverstellbar ist. Dadurch ist das Einführen der Tragfinger in die Aussparung durch die Höhenverstellung des Bearbeitungsnests gewährleistet.
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Weiterhin ist dem Drehteller bevorzugt ein elektromotorischer Direktantrieb zum Verdrehen um die Vertikalachse zugeordnet. Dadurch ist ein sicherer Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung mit hohen Stellgeschwindigkeiten und einer präzisen Ausrichtung des Drehtellers beziehungsweise einer präzisen Drehwinkeleinstellung gewährleistet.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass in Drehrichtung des Drehtellers gesehen die Bearbeitungseinrichtung zwischen der Zuführeinrichtung und der Abführeinrichtung angeordnet ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil einer natürlichen Bearbeitungsreihenfolge.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass in Drehrichtung des Drehtellers gesehen zwischen der Abführeinrichtung und der Zuführeinrichtung, insbesondere der Bearbeitungseinrichtung gegenüberliegend, eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen der jeweiligen Einrichtung anordnet ist. Dadurch wird erreicht, dass nachdem ein bedrucktes Substrat von einer Einrichtung entfernt und der Drehteller weitergedreht wurde, die nunmehr freie Einrichtung durch die Reinigungseinrichtung gesäubert beziehungsweise gereinigt wird oder werden kann, falls Bedarf dafür besteht. Dadurch wird im weiteren Betrieb ein zu bedruckendes Substrat auf eine gereinigte Einrichtung gefördert, wodurch eine Fehlstellung des Substrats auf der Einrichtung und/oder dem Bearbeitungsnest sowie eine Verschmutzung des Substrats sicher verhindert ist.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen die
- 1 eine vorteilhafte Bearbeitungsvorrichtung in einer perspektivischen vereinfachten Darstellung, und
- 2 eine Längsschnittdarstellung der Bearbeitungsvorrichtung aus 1.
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Die Figur zeigt in einer perspektivischen vereinfachten Darstellung eine vorteilhafte Bearbeitungsvorrichtung 1, vorliegend eine Druckvorrichtung, die eine Bearbeitungseinrichtung 2, vorliegend Druckeinrichtung, insbesondere Siebdruckeinrichtung, mit einem Bearbeitungsnest 3, insbesondere Drucknest, und einem Bearbeitungskopf 4, insbesondere Druckkopf, aufweist. Der Druckkopf ist beispielsweise als Siebdruckkopf ausgebildet. Das Drucknest ist dem Druckkopf dauerhaft gegenüberliegend angeordnet und in der Höhe, wie durch einen Doppelpfeil 5 gekennzeichnet, verstellbar. Auf dem Drucknest ist ein Substrat zum Bedrucken durch den Druckkopf ablegbar. Insbesondere ist auch der Druckkopf in der Höhe verstellbar, um diesen zum Bedrucken eines auf dem Drucknest befindlichen Substrats nahe an dieses heranzuführen.
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Die Druckvorrichtung weist weiterhin einen Drehteller 6 auf, der mehrere, vorliegend vier, gleichmäßig über den Umfang des Drehtellers 6 verteilt angeordnete Transportarme 7, 8, 9 und 10 trägt. Die Transportarme 7 bis 10 erstrecken sich dabei radial von dem Drehteller 6 nach außen und weisen an ihrem freien Ende jeweils eine Einrichtung 11, 12, 13, 14 auf, die zur Aufnahme und zum Transport der Substrate dienen. Die Einrichtungen 11 bis 14 sind gleich ausgebildet: Jede der Einrichtungen 11 bis 14 weist zwei parallel zueinander ausgerichtete und beabstandet zueinander angeordnete Tragfinger 15 und 16 auf, die sich radial von dem jeweiligen Transportarm 7 bis 10 und damit radial von dem Drehteller 6 nach außen erstrecken. Dadurch, dass die Tragfinger 15, 16 parallel zueinander ausgerichtet sind, verlaufen sie nicht genau entlang einer Radialen zum Zentrum des Drehtellers 6, sondern parallel zu einer Radialen. Die Tragfinger 15, 16 sind dabei insbesondere einstückig mit dem jeweiligen Transportarm 7 bis 10 ausgebildet, wobei der jeweilige Transportarm 7 bis 10 auch insbesondere einstückig mit dem Drehteller 6 ausgebildet ist. Dem Drehteller 6 ist außerdem ein elektromotorischer Direktantrieb 17 zugeordnet, der eine drehbar gelagerte Rotorwelle aufweist, die direkt drehfest mit dem Drehteller 6 verbunden ist.
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Die Tragfinger 15, 16 weisen jeweils mehrere, vorliegend in einer Reihe hintereinanderliegend angeordnete Saugöffnungen 18 auf. Zur Veranschaulichung zeigt 2 eine Längsschnittdarstellung eines Tragfingers 15. Wie bereits erwähnt, sind die Saugöffnungen 18 insbesondere reihenförmig entlang des Tragfingers 15 ausgebildet sind. Die Saugöffnungen 18 sind durch eine Saugleitung 19 mit einer Unterdruckerzeugungseinrichtung 20 verbunden, die beispielsweise im oder am Gehäuse des elektromotorischen Direktantriebs 17 angeordnet ist. Die Saugleitung 19 ist zumindest im Bereich des jeweiligen Transportarms 7 bis 10 sowie der Tragfinger 15, 16 vorzugsweise als in das Material integrierter Saugkanal 21 ausgebildet. Insbesondere ist dabei der Saugkanal 21, wie in 2 gezeigt, mit mehreren der Saugöffnungen 18 verbunden, sodass er als Sammelkanal dient. Die Saugöffnungen 18 münden an einer Oberseite 22 der Tragfinger 15, 16, auf welcher auch ein zu bedruckendes Substrat ablegbar ist.
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Wir ein Substrat auf der Oberseite 22 abgelegt und die Unterdruckerzeugungseinrichtung 20 angesteuert, so erzeugt diese an den Saugöffnungen 18 einen Unterdruck, durch welchen das Substrat gegen die Oberseite 22 gesogen und dadurch an den Tragfingern 15, 16 beziehungsweise dem jeweiligen Transportarm 7 bis 10 arretiert wird. Die Saugöffnungen 18 bilden somit zusammen mit der Unterdruckerzeugungseinrichtung 20 eine Halteeinrichtung für die Substrate aus.
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Die Druckvorrichtung weist weiterhin eine Zuführeinrichtung 23 und eine Abführeinrichtung 24 für die Substrate auf. Die Zuführeinrichtung 23 und die Abführeinrichtung 24 sind somit im Wesentlichen gleich ausgebildet. Beide weisen jeweils zwei Transportbänder 25 auf, die parallel zueinander ausgerichtet und beabstandet zueinander angeordnet sind. Die Transportbänder 25 sind dabei in der Höhe beziehungsweise vertikal verstellbar, wie durch einen jeweiligen Doppelpfeil 26 angezeigt. Die Transportbänder 25 sind dabei derart weit voneinander angeordnet, dass sie zwischen den Tragfingern 15, 16 der Einrichtung 11, gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, anordenbar sind.
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Zum Zuführen eines Substrats wird dieses zunächst auf den Transportbändern 25 der Zuführeinrichtung 23 positioniert. Mittels der Transportbänder 25 wird das Substrat in Richtung der Tragfinger 15, 16 einer der Einrichtungen 11 bis 14, vorliegend Einrichtung 11, zugeführt, wobei die Transportbänder 25 dazu auf einer Höhe angeordnet werden, in welcher das Substrat oberhalb der Tragfinger 15, 16 angeordnet wird. Durch Senken der Transportbänder 25 gemäß Pfeil 26 zwischen den Tragfingern 15, 16 hindurch, wird das Substrat auf den Tragfingern 15, 16 abgelegt und dort mittels der Halteeinrichtung, wie zuvor beschrieben, arretiert, bevor der Drehteller 6 gemäß Pfeil 27 in Arbeitsrichtung gedreht wird.
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Durch die Drehung des Drehtellers 6 in Arbeitsrichtung wird das auf den Tragfingern 15, 16 der Einrichtung 11 abgelegte Substrat in Richtung der Bearbeitungseinrichtung 2 befördert. Dazu wird der Drehteller 6 vorliegend um 90° gedreht. Dies hat zur Folge, dass nunmehr die Einrichtung 14 der Zuführeinrichtung 23 und die Einrichtung 11 der Druckeinrichtung zugeordnet ist.
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Zum Bedrucken des Substrats in der Druckvorrichtung wird nunmehr das Drucknest vertikal beziehungsweise nach oben gemäß dem Pfeil 5 bewegt. Dabei weist das Bearbeitungsnest Aussparungen 28 auf, deren Form den Tragfingern 15, 16 entspricht, sodass die Tragfinger 15, 16 bündig in jeweils einer der Aussparungen 28 anordenbar sind. Durch das nach oben Bewegen des Drucknests werden die Tragfinger 15, 16 in die Aussparung 28 bewegt, sodass durch das Drucknest und die Tragfinger 15, 16 eine nahezu durchgehende Auflagefläche gebildet wird, auf welcher das zu bearbeitende Substrat nunmehr aufliegt. Dadurch ist das Substrat sicher auf dem Bearbeitungsnest 3 beziehungsweise Drucknest gestützt und der Bearbeitungsvorgang kann mittels des Druckkopfs auf herkömmliche Art und Weise durchgeführt werden. Nach erfolgtem Bearbeitungsvorgang wird das Drucknest abgesenkt, sodass das Substrat nur noch auf den nunmehr freiliegenden Tragfingern 15, 16 aufliegt. Vorzugsweise ist gleichzeitig zu dem Bearbeitungsvorgang ein neues Substrat auf die Tragfinger 15, 16 der Einrichtung 14 durch die Zuführeinrichtung 23 aufgeschoben worden.
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Im nächsten Schritt wird der Drehteller 6 erneut um 90° gedreht, sodass nunmehr die Einrichtung 11 der Abführeinrichtung 24 zugeordnet ist, und das neu auf die Einrichtung 14 aufgelegte Substrat der Druckvorrichtung.
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Wie bereits erwähnt, ist die Abführeinrichtung 24 entsprechend der Zuführeinrichtung 23 ausgebildet, sodass auch deren Transportbänder 25 zwischen den Tragfingern 15, 16 vertikal hindurchführbar sind. Durch Anheben der Abführeinrichtung 24 beziehungsweise Transportbänder 25 der Abführeinrichtung 24 wird das Substrat somit von den Tragfingern 16, 16 angehoben und kann durch Ansteuern der Transportbänder 25 von diesem entfernt und zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung gestellt werden. Gleichzeitig findet an der Druckeinrichtung bevorzugt ein Bearbeitungsvorgang und an der Zuführeinrichtung 23 das Zuführen eines weiteren Substrats, diesmal zu der Einrichtung 13, statt.
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Anschließend wird der Drehteller 6 erneut um 90° geschwenkt, sodass nunmehr die Einrichtung 11 freiliegt, die Einrichtung 14 der Abführeinrichtung 24 zugeordnet ist, die Einrichtung 12 der Zuführeinrichtung 23 und die Einrichtung 13 der Bearbeitungseinrichtung 2. Optional ist gegenüberliegend der Druckeinrichtung eine Reinigungsvorrichtung 29 angeordnet, welche die freiliegende Einrichtung 11 nunmehr von gegebenenfalls zurückgebliebenen Druckresten befreit und dadurch für das Bearbeiten eines neuen Substrats vorbereitet.
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Alternativ zu einer Höhenverstellung der Zuführeinrichtung 23, des Drucknests und der Abführeinrichtung 24 ist es vorgesehen, den Drehteller 6 höhenverstellbar auszubilden, sodass durch eine einzige Höhenverstelleinrichtung ein Ablegen, Aufnehmen eines Substrats sowie das bündige Anordnen der Tragfinger 15, 16 mit der Oberfläche des Bearbeitungsnests 3 durchführbar ist.
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Durch die vorteilhafte Ausbildung der Druckvorrichtung wird erreicht, dass der Drehteller 6 eine geringe Masse aufweist, wodurch dieser schnell beschleunigt und bewegt werden kann, sodass die Bearbeitungsvorrichtung 1 einen hohen Durchsatz an Substraten erreicht.
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Während gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Bearbeitungseinrichtung 2 als Bearbeitungsvorrichtung ausgebildet ist, kann sie gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel als Laserbearbeitungseinrichtung, Trenneirichtung, Schneideinrichtung, Bohreinrichtung, Reinigungseinrichtung, Prüfeinrichtung oder dergleichen ausgebildet sein.