DE19925087A1 - Verfahren und Vorrichtung zum blasen- und faltenfreien Beschichten von optischen oder elektronischen Bauteilen mit einseitig klebender Schutzfolie - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum blasen- und faltenfreien Beschichten von optischen oder elektronischen Bauteilen mit einseitig klebender Schutzfolie

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Abstract

Bekannte Vorrichtungen zum Beschichten von Bauteilen sind entweder aufwendige Gestaltungen oder nur für bestimmte Formen bzw. plane Oberflächen geeignet. Weitere bekannte Vorrichtungen erfordern teilweise manuelle Bedienung. DOLLAR A Das neue Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung sollen ein falten- und blasenfreies Beschichten von optischen oder elektronischen Bauteilen mit einseitig klebender Schutzfolie in besserer Form ermöglichen. DOLLAR A Das Bauteil wird mit einem Bandförderer und Jobtrays herangeführt, von Greifern erfasst, zentriert und eine Schutzfolie, abgezogen von einer Rolle, darauf mittels Vakuum fixiert und in Form geschnitten. Danach wird das Bauteil erneut mit Greifern in einen Jobtray zurückgeführt. DOLLAR A Das Verfahren und die Vorrichtung ermöglichen ein automatisiertes faltenfreies und blasenfreies Beschichten von Bauteilen mit unterschiedlichen Oberflächenformen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum blasen- und faltenfreien Beschichten von optischen oder elektronischen Bauteilen mit einseitig klebend ausgerüsteter Schutzfolie und eine dazu geeignete Vorrichtung.
Bei optischen oder elektronischen Bauteilen mit optischen Präzisionsflächen, wie Brillengläser, feinoptische Linsen, optische Bauteile im wissenschaftlichen Gerätebau, Halbleiterscheiben etc., müssen die optischen Präzisionsflächen während der Bearbeitung der zweiten Seite auf der bereits bearbeiteten ersten Seite allgemein temporär geschützt oder für das Verblocken mit einer Haltevorrichtung geschützt werden.
Vorrichtungen zum Ausrichten von Linsenrohlingen, Aufblockstationen mit Linsenrohlinghalterungen, Zuführeinrichtungen für erwärmtes, flüssiges Metall, das zum Aufblocken des Linsenrohlings erstarrt, sind u. a. beschrieben in DE-AS 44 31 880, DE- OS 41 35 306, US-PS 3865178.
Als Schutzfilme zwischen dem Linsenrohling und dem Blockalloy werden thermoplastische Klebebänder, doppelseitige Klebebänder oder Wachsfilme beschrieben, z. B. US-PS 5474489, oder transparente flexible Kunststoff-Aufspannscheiben mit einem Streifen zum Entblocken mit einem Minimum an Rückständen, z. B. in US-PS 4221083.
Das Aufbringen der Klebebänder oder Klebescheiben erfolgt per Hand oder mit Luftdruck von 5-­ 20 pounds.
Während früher sog. Rohklebkitte verwendet wurden, die aus Naturharzen und -wachsen bestanden, werden heute überwiegend einseitig klebend ausgerüstete Schutzfilme oder Schutzbänder verwendet, die entweder manuell oder mittels entsprechender Vorrichtungen aufgebracht werden. Sie haben den Vorteil, daß sie in gleichbleibender Qualität und hoher Reinheit zu synthetisieren sind, während Naturstoffe starken Schwankungen unterliegen.
Die Schutzfilme oder Schutzbänder stellen aber nach wie vor das schwächste Glied in dem ansonsten hochtechnisierten Prozeß dar, da es sowohl beim manuellen als auch beim maschinellen Aufzug der Schutzfilme oder Schutzbänder zu oft zur Bildung von Blasen (Lufteinschluß) oder Falten kommt und beim Ablösen der Schutzfilme Reste zurückbleiben.
So beschreibt die DE-OS 38 39 690 ein Verfahren zum Aufbringen eines Schutzbandes auf eine Halbleiterscheibe und zum formgerechten Ausschneiden desselben, wobei mittels einer Auftragswalze das von einer Abspulwelle abgezogene Schutzband auf eine auf einem Tisch angeordnete und in ihrer Stellung gehaltene Halbleiterscheibe aufgebracht wird, wobei das Schutzband entlang einer Orientierungsfläche der Halbleiterscheibe mittels einer sich zusammen mit der Auftragswalze bewegenden Nebenschneidvorrichtung abgeschnitten wird, wobei dann eine darüber angeordnete Hauptschneidvorrichtung nach unten bewegt und geschwenkt wird, wodurch das Schutzband von der Hauptschneidvorrichtung entlang des kreisförmigen Umfangs der Halbleiterscheibe abgeschnitten wird, und wobei der übrige Teil des so bearbeiteten Schutzbandes auf eine geeignete Aufspulwelle aufgespult wird.
Die Vorrichtung besteht u. a. aus einer Nebenschneid- und einer Hauptschneideinrichtung und einer beweglichen Auftragswalze und eignet sich für plane Halbleiterscheiben, ist jedoch ungeeignet für z. B. konkave Brillenglasrohlinge.
Die DE-OS 41 13 762 beschreibt eine Aufbringvorrichtung, mittels der jeweils aus einer lichtempfindlichen Harzschicht und einer lichtdurchlässigen Harzfolie bestehende Schutzfolien unter Wärme- und Druckeinwirkung auf eine Basisplatte für eine Leiterplatte aufgebracht werden. Um die Erzeugung von Luftblasen zwischen Folie und Basisplatte und die Faltenbildung möglichst gering zu halten, werden die oberen und unteren Folienzufuhrelemente synchron miteinander aufwärts und abwärts bewegt. Die Aufbringvorrichtung, die einen Abschnitt einer Anzahl von Endlosfolien auf eine vorbestimmte Länge abschneidet und die abgeschnittenen Abschnitte der Folien auf eine Basisplatte aufbringt, umfaßt Folienzufuhrelemente zum Zuführen der Endlosfolien zur Basisplatte. Die Folienzufuhrelemente sind oberhalb und unterhalb eines Basisplattentransportweges vorgesehen. Eine Folienzufuhrelementbewegungseinrichtung bewegt die Folienzufuhrelemente synchron an deren rechten und linken Enden nach oben und nach unten in Bezug auf die Basisplatte.
Die DE-OS 44 27 211 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufbringen von Folien, die insbesondere dazu verwendet werden können, eine druckempfindliche Folie wie etwa einen Schutzfilm, der flexibel ist und ausgezeichnete Konturanschmiegeeigenschaften besitzt, beispielsweise auf die Oberfläche eines großen Werkstückes, wie Kraftfahrzeugräder, das eine ungleichmäßige Oberfläche hat, aufzubringen. Die Folie wird dabei mittels einer Preßwalze oder Luft auf das Werkstück gepreßt.
Die Folienaufbringungsvorrichtung zum Aufbringen einer von einer kontinuierlich zugeführten und ununterbrochenen Folienträgereinrichtung getragenen Folie auf die jeweilige Oberfläche von auf einer Fördereinrichtung aufeinanderfolgend beförderten Werkstücken, umfaßt einen Sichtungsabschnitt, der so beschaffen ist, daß er ein von der vorangehenden Stufe zugeführtes Werkstück positioniert und eine Erfassungsplatte absenkt, um wenigstens die Höhe des Werkstückes zu sichten, einen Folienaufbringungsabschnitt, der hinter dem Sichtungsabschnitt angeordnet ist, daß er die Folie tragende Folienträgereinrichtung direkt über dem Werkstück absenkt und die Folie auf die Oberfläche des Werkstückes aufbringt, wobei die Folie synchron mit dem Vorschub des Werkstückes allmählich von der Folienträgereinrichtung abgelöst wird, und einen Pressabschnitt, der so beschaffen ist, daß er ein Preßelement an eine Position absenkt, an der es mit der Oberfläche des Werkstückes in Kontakt gelangt, so daß es die Folie über deren im wesentlichen gesamte Oberfläche gegen das Werkstück preßt, und daß er das Werkstück mit der darauf aufgebrachten Folie zur nachfolgenden Seite ausgibt.
Die DE-OS 195 20 382 offenbart ein Folienbeschichtungsgerät für Brillengläser, das im wesentlichen aus einer Folienaufnahmevorrichtung mit der Möglichkeit, die Trennfolie aufzuwickeln, einer Aufwickeleinheit für die Restfolien, zwei Vakuumkolbenkammern mit Zentrierung sowie zwei Schneidmesservorrichtungen zum automatischen Herausschneiden der beschichteten Gläser besteht. Am Grundgestell befindet sich eine manuell herausziehbare Schublade, die der Aufnahme der beiden Vakuumkolbenkammern dient. Die Brillenglasrohlinge werden manuell auf die dafür vorgesehenen Kolben mit Kunststoffringen eingelegt. Nach dem manuellen Schließen der Schublade wird in diesem geschlossenen Raum ein Vakuum angelegt und die beiden sich unterhalb der Folie befindlichen Vakuumkolben sollen mittels des im Raum entstehenden Vakuums an die darüber befindliche Folie herangezogen werden. Gleichzeitig soll die Folie durch den Unterdruck an die Brillengläser herangezogen werden.
Die offenbarte Lösung hat eine Reihe von Nachteilen und ist in sich widersprüchlich. So kann das sich auf der klebenden Seite der Schutzfolie befindliche Trennpapier nach der Beschreibung und Zeichnung nicht abgewickelt werden.
Nachteilig ist auch, daß sich die beiden Vakuumkolbenkammern in einer manuell zu öffnenden und zu schließenden Schublade befinden, in der nach dem Schließen ein Vakuum erzeugt wird, über das die beiden Kolben ohne Führung an die Schutzfolie herangezogen werden sollen. Weiterhin ist von Nachteil, das die Brillenglasrohlinge manuell in die Vakuumkolbenkammern eingelegt und nach dem Schneidvorgang die beschichteten Brillenglasrohlinge auch wieder manuell herausgenommen werden müssen.
Obwohl mit den bekannten Systemen bereits einige Fortschritte erzielt werden konnten, erfüllen die zum Einsatz kommenden Systemelemente die gestiegenen Anforderungen nur ungenügend.
Es bestand somit die Aufgabe ein Verfahren zum blasen- und faltenfreien Beschichten von optischen oder elektronischen Bauteilen mit einseitig klebend ausgerüsteter Schutzfolie zur Verfügung zu stellen, das die oben genannten Mängel nicht aufweist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung bestand in der Entwicklung einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung.
Die Aufgabe wurde gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum blasen- und faltenfreien Beschichten von optischen oder elektronischen Bauteilen mit einseitig klebender Schutzfolie gemäß den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 4.
Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 Gesamtansicht zum Funktionsprinzip;
Fig. 2 Detailansicht zur Zentrierung des optischen Bauteiles;
Fig. 3 Detailansicht des Schneidprozesses.
Es wird zunächst auf Fig. 2 Bezug genommen.
Bei der vorliegenden Erfindung werden die optischen Bauteile in einem Jobtray 3 aus dem Lager herangeführt. Das Jobtray fährt auf einem durch seitliche Führungsschienen begrenzten Bandförderer 17 und stoppt nach Erreichen der vorgegebenen Position durch einen Stoppzylinder.
Ein Greifer 1, der an einem Hubzylinder 2 angebracht ist, wird heruntergefahren und erfaßt das optische Bauteil dezentrisch im Jobtray 3. Durch den Hubzylinder 2 wird der Greifer 1 nach dem Greifen hoch gehoben und gleichzeitig wird das Vorhandensein des Bauteils überwacht. Danach wird pneumatisch ein Zentriertisch 4 unter den Greifer 1 geschwenkt, auf dem das optische Bauteil abgelegt wird. Der Greifer 1 wird dann in seine Ausgangsposition zurückgefahren. Der Zentriertisch 4 schwenkt oder fährt mit dem abgelegten Bauteil unter einen Zentriergreifer 5. Der Zentriergreifer 5 wird mittels eines Hubzylinders 6 auf den Zentriertisch 4 angesenkt und zentriert dort während des Greifvorganges das optische Bauteil durch Einleiten gleich großer auf den Umfang verteilter Kräfte. Der Zentriergreifer 5 fährt mit dem nun zentrisch erfaßten Bauteil hoch und der Zentriertisch 4 wird weggeschwenkt.
Wie in der Fig. 1 dargestellt, wird der Zentriergreifer 5 nun mit dem Bauteil bis auf den Vakuumzylinder 7 abgesenkt, legt dort das Bauteil auf den Stempel 8 und fährt in seine Ausgangslage zurück.
Das optische Bauteil wird durch Vakuum, das beispielsweise durch eine Venturidüse erzeugt wird, auf dem Stempel 8 fixiert. Der Vakuumzylinder 7 fährt nun mittels Linearantrieb 16 unter die Folie 9 (Detailausschnitt Fig. 3), die zusätzlich von oben mittels eines Anpressringes 10 auf den Rand des Vakuumzylinders 7 gedrückt wird. Nun wird der Vakuumzylinder 7 mittels einer weiteren Venturidüse evakuiert.
Die Schneidnadel 11 ist vorzugsweise eine dünne beheizte Nadel, die durch Schwerkraft senkrecht zur Folie 9 in diese eindringt, bis sie den Bauteilrand erreicht hat. Nun wird sie mittels eines Motors 12 um das Bauteil herumgeführt und folgt dessen Kontur.
Wenn der Trennvorgang beendet ist, fahren die Schneidnadel 11 und der Anpressring 10 wieder in ihre Ausgangsposition zurück.
Um die Folie 9 vom Rand des Vakuumzylinders 7 zu lösen, fährt der Vakuumzylinder 7 synchron mit der Folie 9 weg. Gleichzeitig wird die Folie 9 vom Vakuumzylinder 7 abgezogen. Die Rolle 13, die das Silikon-Trennpapier aufwickelt, wird so angetrieben, daß das anfallende Silikonpapier ohne Durchhang aufgewickelt wird.
Die Rolle 14 mit der Ausgangs-Schutzfolie wird gleichzeitig gebremst.
Die Rolle 15 für die Abfallfolie wird motorisch so angetrieben, daß die anfallende Abfallfolie sich ohne Durchhang aufwickelt.
Nachdem der Trennvorgang Vakuumzylinder 7 - Restfolie abgeschlossen ist, fährt der Vakuumzylinder 7 weiter unter den Zentriergreifer 5, der das Bauteil vorher auf den Stempel 8 gelegt hatte.
Der Zentriergreifer 5 wird auf die Höhe des Bauteiles im Vakuumzylinder 7 abgesenkt, greift das Bauteil und fährt hoch.
Der Vakuumzylinder 7 fährt zur Seite respektive unter die Schneidvorrichtung 10, 11, 12.
Der Zentriertisch 4 schwenkt unter den Zentriergreifer 5. Der Zentriergreifer 5 wird abgesenkt, legt das Bauteil auf dem Positioniertisch 4 ab und fährt in seine Ausgangsposition zurück. Der Greifer 1 über dem Jobtray 3 senkt sich auf den Zentriertisch 4, greift das Bauteil und fährt hoch. Der Zentriertisch 4 wird abgeschwenkt, der Greifer 1 senkt sich auf das Jobtray 3, öffnet und legt das beschichtete Bauteil im Jobtray ab. Danach fährt er in seine Ausgangsposition hoch.
Das Jobtray 3 wird nun um eine Position weitergefahren und stoppt an dem zweiten Stopperzylinder. Nun wiederholt sich der Vorgang mit dem nächsten Bauteil.
Danach verläßt das Jobtray 3 die Maschine. Es kann wahlweise selbstverständlich auch eine höhere Zahl von Bauteilen in einem Jobtray 3 angeordnet werden oder auch parallel eine höhere Anzahl von Jobtray 3 gefahren werden sowie eine höhere Anzahl von Bauteilen nach dem gleichen Verfahren parallel beschichtet werden.
Der automatische Beschichtungsbetrieb wird mit dem START-Taster und mit dem STOP-Taster unterbrochen. Mittels einem Schlüsselschalter kann in den Handbetrieb umgeschaltet werden.
Die Endposition der Hubzylinder respektive alle Bewegungen werden durch mechanische Endanschläge begrenzt und die Bremskräfte zum Teil oder ganz durch Stoßdämpfer abgefedert.
Die Positionen sämtlicher Bewegungen werden mittels Initiatoren oder anderen Positionsgebern überwacht und an die zentrale Prozeßsteuerung weitergegeben.
Die Bewegungen der pneumatischen Antriebe werden durch 5 3-Wege Ventile oder andere Ventile so gesteuert, so daß im Falle eines betätigten NOTAUS-Tasters die Hubzylinder und Schwenkantriebe von Hand verfahren werden können.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird die Vorrichtung zum blasen- und faltenfreien Beschichten von optischen oder elektronischen Bauteilen mit einseitig klebender Schutzfolie direkt in den Bearbeitungsablauf der Bauteilrohlinge unmittelbar vor der Verblockstation oder Bearbeitungsstation eingearbeitet.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Vorrichtung zum blasen- und faltenfreien Beschichten von optischen oder elektronischen Bauteilen mit einseitig klebender Schutzfolie dezentral im Lagerbereich der Bauteilrohlinge installiert. Durch diese Entkopplung der Verfahrensaufgaben können Staus innerhalb der Verarbeitungsrichtlinie, bedingt durch technische oder logische Mängel, umgangen werden. Außerdem wird es prinzipiell möglich, daß eine Vorrichtung für verschiedene Verarbeitungslinien eingesetzt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, daß die so beschichteten Bauteilrohlinge einen weiteren Schutz innerhalb der innerbetrieblichen Transportvorgänge erhalten.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
1
Greifer
2
Hubzylinder zum Greifer
3
Jobtray
4
Zentriertisch
5
Zentriergreifer
6
Hubzylinder zum Zentriertisch
7
Vakuumzylinder
8
Stempel
9
Folie
10
Anpreßring
11
Schneidnadel
12
Motor
13
Rolle für Silikon-Trennpapier
14
Rolle für Ausgangsfolie
15
Aufwickelrolle
16
Linearantrieb
17
Bandförderer

Claims (4)

1. Verfahren zum blasen- und faltenfreien Beschichten von optischen oder elektronischen Bauteilen mit einseitig klebender Schutzfolie, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
  • 1. 1.1 das Bauteil wird in einem Jobtray 3 herangeführt, welcher auf einem durch seitliche Führungsschienen begrenzten Bandförderer 17 angeordnet ist und in der festgelegten Position durch Stoppzylinder angehalten wird,
  • 2. 1.2 ein Greifer 1 erfaßt dezentrisch das Bauteil in dem Jobtray 3,
  • 3. 1.3 der Greifer 1 wird mittels eines Hubzylinders 2 angehoben und gleichzeitig wird das Vorhandensein des Bauteiles überwacht,
  • 4. 1.4 ein Zentriertisch 4 fährt pneumatisch unter den Greifer 1, der das Bauteil auf diesem ablegt und in seine Ausgangsstellung zurückfährt,
  • 5. 1.5 der Zentriertisch 4 wird unter einen Zentriergreifer 5 geschwenkt, der sich pneumatisch absenkt und das Bauteil durch Einleiten gleich großer auf den Umfang verteilter Kräfte zentriert,
  • 6. 1.6 der Zentriergreifer 5 fährt mit dem erfaßten Bauteil hoch und der Zentriertisch 4 wird weggeschwenkt,
  • 7. 1.7 der Zentriergreifer 5 legt das Bauteil auf dem Stempel 8 ab und fährt in seine Ausgangsposition zurück, und das Bauteil wird mittels Vakuum fixiert,
  • 8. 1.8 der Vakuumzylinder 7 wird mittels eines Linearantriebes 16 unter die Schutzfolie 9 geführt, und von oben über einen Anpreßring 10 fixiert, während der Vakuumzylinder 7 weiter evakuiert wird,
  • 9. 1.9 sich eine dünne, beheizte Schneidnadel mittels Schwerkraft in die Schutzfolie 9 senkt, bis sie den Bauteilrand erreicht hat und danach mittels eines Motors einmal um das Bauteil herumfährt,
  • 10. 1.10 Schneidnadel 11 und Anpreßring 10 werden wieder in ihre Ausgangsposition zurückgefahren,
  • 11. 1.11 Vakuumzylinder 7 und Schutzfolie 9 werden synchron voneinander getrennt und die Schutzfolie gleichzeitig mit einer konstanten Kraft abgezogen,
  • 12. 1.12 die Rolle 13 für die Aufnahme des Silikon-Trennpapieres und die Rolle 15 für die Restfolie werden durch Elektromotore mit konstantem Drehmoment angetrieben, gleichzeitig wird die Rolle 14 mit der Ausgangsfolie über einen separaten Antrieb mit konstantem Drehmoment gegen die Abwickelrichtung bewegt,
  • 13. 1.13 der Vakuumzylinder 7 fährt unter den Zentriergreifer 5, dieser senkt sich ab, greift das Bauteil und fährt hoch und der Vakuumzylinder 7 fährt zur Seite,
  • 14. 1.14 der Zentriertisch 4 fährt unter den Zentriergreifer 5, der abgesenkt wird, das Bauteil ablegt und in die Ausgangsposition zurückgeführt wird,
  • 15. 1.15 von dem Greifer 1 wird das beschichtete Bauteil erfaßt, angehoben und in den Jobtray 3 abgelegt, während der Zentriertisch 4 weggeschwenkt wird und
  • 16. 1.16 Jobtray 3 und Bandförderer 17 werden um eine Position weitergefahren und nach Wiederholung des Gesamtvorganges verläßt das Jobtray 3 mit zwei beschichteten Bauteilen die Vorrichtung.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung direkt in den Bearbeitungsablauf unmittelbar vor der Verblockungseinrichtung oder Bearbeitungsstation eingebunden wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung im Ausgangsbereich des Lagers für die Bauteilrohlinge eingebunden wird.
4. Vorrichtung zum blasen- und faltenfreien Beschichten von optischen oder elektronischen Bauteilen mit einseitig klebender Schutzfolie, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
  • 1. 4.1 einen Bandförderer 17 mit Jobtrays 3,
    • 1. 4.1.1 begrenzt durch seitliche Führungsschienen und
    • 2. 4.1.2 Stoppzylinder an den Arbeitspositionen,
  • 2. 4.2 einen Greifer 1 mit einem Hubzylinder 2 zur dezentrischen Erfassung des Bauteiles, zur Ablage auf dem Zentriertisch 4 und zur Rückführung des beschichteten Bauteiles in den Jobtray 3,
  • 3. 4.3 eine Zentriereinheit, bestehend aus einen horizontal beweglichen Zentriertisch 4, und einem vertikal beweglichen Zentriergreifer 5,
  • 4. 4.4 eine Beschichtungseinheit, bestehend aus einem Stempel 8, mit Vakuumzylinder 7, einer Schneidnadel 11, Anpreßring 10 und entsprechendem Motor 12, den Rollen 13, 14 und 15 für die Schutzfolie.
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