DE202005021341U1

DE202005021341U1 - Trenneinrichtung für flächenhafte Werkstücke, insbesondere zum Vereinzeln von bestückten Leiterplatten

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Publication number: DE202005021341U1
Application number: DE202005021341U
Authority: DE
Original assignee: GAS - AUTOMATION GmbH; GAS AUTOMATION GmbH
Current assignee: Schunk Electronic Solutions GmbH
Priority date: 2005-11-14
Filing date: 2005-11-14
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2015-11-15

Abstract

Trenneinrichtung (4) für flächenhafte Werkstücke, insbesondere zum Vereinzeln von bestückten Leiterplatten, mit einer Lasertrennvorrichtung mit einer stationären Laserquelle (12) und einer in der Werkstückebene stationären Trennstelle (24) und mit zwei Zuführvorrichtungen (26, 28) zum Zuführen des Werkstücks zur Trennstelle (24) und zum Verfahren des Werkstücks bezüglich der Trennstelle (24) entsprechend dem auszuführenden Trennschnitt, wobei die jeweilige Zuführvorrichtung (26, 28) eine Verfahrbarkeit in der Werkstückebene mittels eines Linearmotorantriebs (50) aufweist, und wobei ein der Trennstelle (24) benachbarter Schneidkopf (18) einer Laseroptik (14) der Lasertrennvorrichtung von der Werkstückebene wegbewegbar und auf die Werkstückebene zu bewegbar ist, so dass sie nicht mit Erhebungen am Werkstück, insbesondere mit elektronischen Bauteilen der Leiterplatte, kollidiert, dadurch gekennzeichnet, dass weiter eine Niederhaltereinrichtung (102) vorgesehen ist, mittels derer das Werkstück während der Trennbearbeitung gegen die Zuführvorrichtung (26, 28) oder einen Werkstückträger (46) der Zuführvorrichtung (26, 28) fixiert werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Trenneinrichtung für flächenhafte Werkstücke, insbesondere zum Vereinzeln von bestückten Leiterplatten, mit einer Lasertrennvorrichtung mit einer stationären Laserquelle und einer in der Werkstückebene stationären Trennstelle und mit zwei Zuführvorrichtungen zum Zuführen des Werkstücks zur Trennstelle und zum Verfahren des Werkstücks bezüglich der Trennstelle entsprechend dem auszuführenden Trennschnitt, wobei die jeweilige Zuführvorrichtung eine Verfahrbarkeit in der Werkstückebene mittels eines Linearmotorantriebs aufweist, und wobei weiter ein der Trennstelle benachbarter Schneidkopf einer Laseroptik der Lasertrenneinrichtung von der Werkstückebene wegbewegbar und auf die Werkstückebene zu bewegbar ist, so dass sie nicht mit Erhebungen am Werkstück, insbesondere mit elektronischen Bauteilen der Leiterplatte, kollidiert.
Mit elektronischen Bauteilen bestückte Leiterplatten werden üblicherweise hergestellt, indem ein ausladendes Leiterplattensubstrat mit elektronischen Bauteilen bestückt wird, so dass eine Vielzahl von Leiterplatten hierdurch vorbereitet werden, die dann in geeigneter Weise von dem zusammenhängenden Substrat abgetrennt, d. h. vereinzelt werden. Dieses Abtrennen erfolgt in bekannter Weise durch mechanische spanabhebende Bearbeitung, insbesondere durch einen Fräser oder durch ein rotierendes Sägeblatt, eine Schleif- oder Trennscheibe, welche das ausladende bestückte Leiterplattensubstrat durch orthogonal zueinander verlaufende Trennschnitte in zumeist rechteckförmige Leiterplatten trennt, die dann, ohne eine weitere Bearbeitung zu erfordern, weiter verbaut werden.
Es wurde festgestellt, dass die Ausführung eines derartigen Trennvorgangs für flächenhafte Werkstücke, im Besonderen für Leiterplatten mit einer mechanischen Stressbeaufschlagung einhergeht, die das flächenhafte Werkstück, im Besonderen die Leiterplatte, in Mitleidenschaft ziehen kann. Gerade bei Leiterplatten, die mit empfindlichen elektrisch leitenden und elektrisch isolierenden Beschichtungen versehen sind, können sich hochfrequente mechanische Belastungen schädigend auswirken. Eine weitere Belastung, die insbesondere für Leiterplatten extremst gefährlich sein kann, ist die mit mechanischer Bearbeitung einhergehende starke Wärmeeinleitung in das Werkstück. Hierdurch können elektrisch leitende Verbindungen beschädigt und elektronische Bauteile zerstört werden.
Ausgehend von dieser Erkenntnis wurde gemäß der deutschen Patentanmeldung 10 2005 038 522.2 eine Trenneinrichtung für flächenhafte Werkstücke, insbesondere zum Vereinzeln von bestückten Leiterplatten, mit den eingangs genannten Merkmalen vorgeschlagen.
Danach wird von mechanisch arbeitenden zerspanenden Trennvorrichtungen Abstand genommen, und es wird stattdessen eine Lasertrennvorrichtung eingesetzt. Wesentlich dabei ist, dass mit einer stationären Laserquelle gearbeitet wird, dass also die Laserquelle selbst nicht einer hohen Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgängen unterworfenen Bewegung ausgesetzt werden muss. Ausgehend von dieser stationären Laserquelle wird der Laserstrahl durch eine Laseroptik zu einem Schneidkopf geführt, von wo aus der Laserstrahl direkt auf das flächenhafte Werkstück, insbesondere in Form einer bestückten Leiterplatte, die sich an der Trennstelle befindet, geleitet wird.
Mit Schneidkopf ist dabei das der Trennstelle benachbarte Ende der Laseroptik bezeichnet, wo der Laserstrahl die Laseroptik verlässt und von dort aus unmittelbar auf die Trennstelle trifft. Wenn vorliegend von dem Begriff der Trennstelle die Rede ist, so bezeichnet dies einerseits eine Position für das flächenhafte Werkstück, in der eine Bearbeitung durch den Laserstrahl möglich ist; der Begriff ist also im Sinne einer Bearbeitungsposition für das Werkstück zu verstehen. Andererseits bezeichnet der Begriff natürlich auch den Auftreffpunkt des Laserstrahls auf das Werkstück.
Zur Ausführung der Trennbearbeitung sind zwei Zuführvorrichtungen vorgesehen, welche das Werkstück in der Werkstückebene entsprechend dem auszuführenden Trennschnitt verfahren. Der Laserstrahl ist dabei stationär, d. h. er fällt insbesondere in Z-Richtung auf die Werkstückebene ein, während das Werkstück entsprechend dem auszuführenden Trennschnitt in X- und Y-Richtung verfahren wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Trenneinrichtung der eingangs genannten Art noch weiter dahingehend zu verbessern, dass eine Trennbearbeitung mit hoher Präzision ausführbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Trenneinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass weiter eine Niederhaltereinrichtung vorgesehen ist, mittels derer das Werkstück während der Trennbearbeitung gegen die Zuführvorrichtung oder einen Werkstückträger der Zuführvorrichtung fixiert werden kann.
Auf diese Weise kann verhindert werden, dass während der Ausführung der Trennbearbeitung das Werkstück auch nur geringfügig verlagert wird. Auf diese Weise können auch wellige Werkstücke, insbesondere leicht wellenförmige oder gewölbte Leiterplatten gegen die Zuführvorrichtung oder einen Werkstückträger der Zuführvorrichtung gedrückt werden und liegen dann dort planar an.
Die Niederhaltereinrichtung ist in vorteilhafter Weise in einem schneidkopfseitigen Bereich der Laseroptik der Trenneinrichtung vorgesehen und daran gehalten. Wenn also der Schneidkopf der Laseroptik in Richtung auf die Werkstückebene bewegt wird, so kann auch die Niederhaltereinrichtung positioniert werden, was nachfolgend noch im Einzelnen erläutert werden wird.
Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umgibt die Niederhaltereinrichtung die Trennstelle, und zwar insbesondere zylindrisch. Auf diese Weise wird ein um die Trennstelle herum gleichmäßiger Anlagedruck auf das Werkstück ausgeübt.
Nach einem weiteren Erfindungsgedanken weist die Niederhaltereinrichtung ein nachgiebig verformbares Mittel, insbesondere in Form einer Niederhalterbürste auf. Somit kann beim Anlegen des Niederhalters gegen das Werkstück eine stoßartige Impulseinleitung verhindert werden. Wenn eine Niederhalterbürste verwendet ist, so eröffnet sich auch die Möglichkeit, die Trennstelle allseitig in Umfangsrichtung zu umgeben, aber dennoch eine Luftdurchlässigkeit zur Etablierung eines Saugluftstroms zum Abführen von bei der Trennbearbeitung entstehenden Partikeln, Staub oder Abrieb, vorzusehen.
Nach einem weiteren Erfindungsgedanken, für den auch unabhängig von den übrigen Merkmalen, insbesondere unabhängig von der Niederhaltereinrichtung Schutz beansprucht wird, ist eine Absaugvorrichtung auf der dem Schneidkopf zugewandten Seite des Werkstücks vorgesehen. Es hat sich nämlich gezeigt, dass eine solche schneidkopfseitige Absaugvorrichtung, insbesondere vorzugsweise zusätzlich zu einer weiteren Absaugvorrichtung, die auf der vom Schneidkopf abgewandten Seite des Werkstücks vorgesehen ist, eine sehr effektive Abführung von Partikeln, Staub und Abrieb ermöglicht.
Diese schneidkopfseitige Absaugvorrichtung wirkt mit der die Trennstelle umgebenden Niederhaltereinrichtung vorteilhafter Weise zusammen, indem sie im Bereich der Trennstelle einen Saugluftstrom induziert. Die Absaugvorrichtung und die Niederhaltereinrichtung sind also quasi ineinander oder aneinander integriert; sie werden also vorzugsweise durch dieselben Stellmittel auf das Werkzeug zu und von dem Werkstück wegbewegt.
Nach einem weiteren an sich selbständigen Erfindungsgedanken weist die Absaugvorrichtung einen kreis- oder torusförmigen Strömungskanal für einen Saugluftstrom auf, welcher die Trennstelle oder eine Austrittsstelle für den Laserstrahl in Projektion auf die Werkstückebene umgibt. Auf diese Weise kann eine effektive Zirkulation eines Saugluftstroms um die Trennstelle herum erzeugt werden, mittels dessen bei der Trennbearbeitung entstehende Partikel, Staub und Abrieb sofort und mit hoher Geschwindigkeit des Saugluftstroms von der Trennstelle weg bewegt werden können, so dass sie bei der weiteren Trennbearbeitung nicht stören, also insbesondere nicht erneut von dem Laserstrahl aufgeschmolzen werden oder auf dem Werkstück abgelagert werden.
Der kreis- oder torusförmige Strömungskanal ist dabei nach radial innen in vorteilhafter Weise offen.
Nach einer weiteren Ausführungsform erweist es sich als vorteilhaft, wenn eine Austrittsstelle für den Laserstrahl in Richtung auf das Werkstück etwas unterhalb dieses torusförmigen Strömungskanals angeordnet ist und von einem Saugluftstromleitmittel umgeben ist, welches nach oben in den Strömungskanal öffnet. Dieses Saugluftstromleitmittel kann in vorteilhafter Weise von der Niederhaltereinrichtung und vorzugsweise von dem nachgiebig verformbaren Mittel, insbesondere der Niederhalterbürste, gebildet sein.
Zur Ausbildung eines kreisförmig geführten Saugluftstroms, im Wesentlichen konzentrisch zur Trennstelle, erweist es sich als vorteilhaft, wenn der kreis- oder torusförmige Strömungskanal über einen tangentialen Kanalabschnitt ausmündet in Richtung auf eine Unterdruck erzeugende Vorrichtung. Zur weiteren Unterstützung erweist es sich als vorteilhaft, dass auf diametral gegenüberliegenden Seiten je ein tangentialer Kanalabschnitt ausmündet.
Nach einem weiteren Erfindungsgedanken ist der Schneidkopf der Lasertrennvorrichtung mittels eines elektrischen Linearmotorantriebs (insbesondere einer Kurzhubachse) von der Werkstückebene wegbewegbar und auf die Werkstückebene zu bewegbar. Hiermit können hohe Präzisionen und hohe Stellgeschwindigkeiten realisiert werden.
In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens wird eine mehrstufige Stellbewegung vorgeschlagen, welche den Schneidkopf und die Niederhaltereinrichtung in eine Betriebsposition bringt. Danach ist der Schneidkopf mittels des elektrischen Linearmotorantriebs bis in eine Vorposition zur Werkstückebene bringbar, in der eine Austrittsstelle des Laserstrahls einen vorbestimmten Abstand von der Werkstückebene oder vorzugsweise von der höchsten Erhebung des Werkstücks aufweist. Daran anschließend ist die Niederhaltereinrichtung über einen weiteren Antrieb in eine Betriebsposition zum Werkstück bringbar.
Für diese Stellbewegung der Niederhaltereinrichtung kann in vorteilhafter Weise ein pneumatischer Antrieb mit Endanschlägen oder ein elektrischer Antrieb eingesetzt werden. Die Niederhaltereinrichtung wird nämlich während der erstgenannten Stellbewegung des Schneidkopfs zusammen mit diesem verlagert; sie ist also ebenfalls an derselben Montagemimik gehalten wie der Schneidkopf, also am Schlitten des elektrischen Linearmotorantriebs.
Des Weiteren ist die mehrstufige Stellbewegung so ausgebildet, dass während des Verbringens der Niederhaltereinrichtung in die Betriebsposition eine Austrittsstelle des Laserstrahls in der Vorposition verbleibt und erst danach (wiederum) mittels des elektrischen Linearmotorantriebs in die Betriebsposition (Trennen) bringbar ist. Während dieser letzten Stellbewegung des Schneidkopfs könnte wiederum die Niederhaltereinrichtung, sofern sie elastisch nachgiebige Mittel, wie eine Niederhalterbürste umfasst, an sich grundsätzlich mitbewegt werden. Es erweist sich indessen als vorteilhaft, wenn die Niederhaltereinrichtung in ihrer zuvor eingenommenen optimalen Betriebsposition verbleibt, während die Austrittsstelle des Laserstrahls aus der Vorposition mittels des elektrischen Linearmotorantriebs in die Betriebsposition verbracht wird. Dies wird über Endanschläge erreicht, die an dem stationären Teil des elektrischen Linearmotorantriebs für den Schneidkopf und an einer Haltemimik für die Niederhaltereinrichtung angeordnet sind. Solchenfalls kann also die Niederhaltereinrichtung der letzten Stellbewegung des Schneidkopfs nicht folgen.
In der Betriebsposition ist die Austrittsstelle des Laserstrahls von dem Werkstück etwa 0,8 bis 2 mm, insbesondere 0,8 bis 1,3 mm beabstandet.
Es erweist sich des Weiteren als vorteilhaft, wenn nach Ausführung einer Trennbearbeitung, also beispielsweise nach dem Trennen eines von mehreren Trennstegen in einem Leiterplattensubstrat, die Austrittsstelle des Laserstrahls aus der Betriebsposition in die Vorposition verfahrbar ist, während die Niederhaltereinrichtung in ihrer Betriebsposition verbleibt und die Zuführvorrichtungen eine Verlagerung des Werkstücks ausführen. Solchenfalls kann nämlich ein anderer Bereich des Werkstücks an die Trennstelle verfahren werden, beispielsweise ein weiterer zu trennender Steg in einem Leiterplattensubstrat, ohne dass der Schneidkopf mit Erhebungen am Werkstück kollidiert. Die Niederhaltereinrichtung mit ihren nachgiebigen Mitteln, also insbesondere mit einer Niederhalterbürste, kann dabei in ihrer Betriebsposition verbleiben und gleitet über das Werkstück, ohne das Werkstück zu beeinträchtigen. Hierdurch können Taktzeiten weiter verkürzt werden.
Weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Trenneinrichtung sind in den Ansprüche 22 bis 47 der vorliegenden Anmeldung beschrieben.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die jeweilige Zuführvorrichtung je einen Linearmotorantrieb für eine Verfahrbarkeit in einer X-Richtung und in einer Y-Richtung. Die Verwendung elektrischer Linearmotorantriebstechnik bei den Zuführvorrichtungen gewährleistet eine extreme Schnelligkeit, hohe Beschleunigungs- und Verzögerungsmomente, so dass insgesamt ein anderen Antriebsmechanismen überlegener, wirtschaftlicher und insbesondere verschleißfreier Antrieb für die Zuführvorrichtungen realisiert ist. Es sei an dieser Stelle aber dennoch darauf hingewiesen, dass eine im Übrigen erfindungsgemäß ausgebildete Trenneinrichtung grundsätzlich auch mit anderen Antriebssystemen, wie z. B. mit Zahnriemenantrieb oder Spindelantrieb ausgebildet werden könnte. Diese Antriebsmechanismen sind ebenfalls einsetzbar; sie sind jedoch im Hinblick auf die Schnelligkeit und Wirtschaftlichkeit dem elektrischen Linearmotorantrieb unterlegen. Auch sei darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Einrichtung nicht nur als Trenneinrichtung sondern alternativ als Fügeeinrichtung oder als Markier- oder Graviereinrichtung ausgebildet werden könnte, was bei erfindungsgemäßer Ausbildung im übrigen auch als von der vorliegenden Erfindung umfasst angesehen wird.
In weiterer Ausbildung der Erfindung weist die jeweilige Zuführvorrichtung je einen Kreuztisch auf. Dies bedeutet, dass jede Zuführvorrichtung eine ortsfeste Achse umfasst, die einen Schlitten trägt, wobei an diesem Schlitten eine weitere Achse befestigt ist, die ihrerseits einen das Werkstück tragenden Schlitten verfahrbar hält. Die erste Achse bildet also ein ortsfestes Längsführungsmittel, auf dem der erste Schlitten gesteuert durch einen Linearmotorantrieb verfahrbar ist. Auf diesem ersten Schlitten ist wiederum fest angeordnet die zweite Linearachse, die ihrerseits ein Längsführungsmittel für den zweiten Schlitten bildet.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Trenneinrichtung sind die Zuführvorrichtungen mit ortsfesten und parallel zueinander verlaufenden X-Achsen ausgebildet und angeordnet. Dies eröffnet die Möglichkeit einer raumsparenden Realisierung des Zuführsystems. Dabei erweist es sich als vorteilhaft, wenn beide Zuführvorrichtungen zwischen einer jeweiligen Belade- und Entladestation und der Trennstelle verfahrbar sind. Nach diesem Erfindungsgedanken soll also jede Zuführvorrichtung eine eigene Belade- und Entladestation aufweisen. Diese könnten beispielsweise auf unterschiedlichen Seiten der Trenneinrichtung vorgesehen sein, wobei es sich stattdessen als vorteilhaft erweist, wenn sie im Wesentlichen benachbart zueinander angeordnet sind, was durch die vorausgehend erörterte Anordnung mit parallel zueinander verlaufenden X-Achsen in vorteilhafter Weise realisiert werden kann.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, das Zuführsystem so auszubilden, dass die jeweilige Zuführvorrichtung in einer Y-Richtung von der Trennstelle weg in eine Zwischenposition verfahrbar ist und von dort in einer X-Richtung in die Belade- und Entladestation verfahrbar ist. Dies eröffnet die Möglichkeit, dass durch einen verhältnismäßig kurzen Verfahrweg in der Y-Richtung ein zu bearbeitendes Werkstück rasch zur Trennstelle (Bearbeitungsposition) bzw. von der Trennstelle weg verbracht werden kann, so dass ein neues Werkstück unmittelbar danach zur Trennstelle (Bearbeitungsposition) zugeführt werden kann. In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens erweist es sich als vorteilhaft, dass die Zuführvorrichtungen so ausgebildet und angeordnet sind, dass beide Zuführvorrichtungen gleichzeitig ihre jeweilige Zwischenposition einnehmen können. Solchenfalls ist der Zeitverzug bei einem Werkstückwechsel an der Trennstelle (Bearbeitungsposition) auf ein Minimum reduziert.
Es wäre z. B. denkbar, dass die jeweilige Zwischenposition in einem solchen Abstand von der Trennstelle (Bearbeitungsposition) vorgesehen ist, dass das nachfolgende Werkstück zur Trennstelle verbracht werden kann, sobald das vorherige Werkstück in die Zwischenposition gebracht wurde. Dies bedeutet aber, dass ein entsprechend großer Abstand zwischen den Zuführvorrichtungen vorgesehen werden muss, was nicht immer wünschenswert ist. Nach einem weiteren Erfindungsgedanken werden die Zuführvorrichtungen so angeordnet, dass die eine Zuführvorrichtung von der Zwischenstation an die Trennstelle (Bearbeitungsposition) verfahrbar ist, sobald die andere Zuführvorrichtung von ihrer Zwischenposition in die Belade- und Entladeposition verbracht ist. In diesem Fall ist es möglich, einen sehr geringen Abstand der beiden Zuführvorrichtungen, insbesondere deren X-Achsen voneinander, und damit einen insgesamt sehr geringen Bauraum zu realisieren. Auch die Hublänge der Y-Achse kann dann vorteilhafterweise kurz gehalten werden. Aufgrund des Einsatzes der Linearmotortechnik ist der Zeitverzug (Totzeit), der sich daraus ergibt, dass die eine Zuführvorrichtung zuerst aus der Zwischenposition in ihre Belade- und Entladestation verbracht werden muss, bevor die andere Zuführvorrichtung an die Trennstelle verfahrbar ist, gering. Wie bereits erwähnt, wird hier mit hohen Beschleunigungen und Verzögerungen gearbeitet, ohne dass es dabei zu Stoßbelastungen kommt.
Nach einem alternativen Erfindungsgedanken wäre es auch denkbar, zwei Trennstellen, also zwei Bearbeitungspositionen vorzustehen; die Trenneinrichtung wäre dann so ausgebildet, dass die Zuführvorrichtungen zwischen einer jeweiligen Belade- und Entladestation und einer jeder Zuführvorrichtung zugeordneten jeweiligen Trennstelle verfahrbar sind und dass dann ein Schneidkopf der Laseroptik zwischen den beiden Trennstellen der Zuführvorrichtungen verfahrbar ist. Wiederum wird in diesem Fall an dem Konzept einer stationären Laserquelle festgehalten; es wird also nur ein austrittsseitiger Bereich der Laseroptik, der eingangs als Schneidkopf bezeichnet wurde, verstellbar ausgebildet.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Trenneinrichtung ist darin zu sehen, dass gegenüber spanabhebenden Verfahren, wo durch fräsende, schleifende oder sägende Bearbeitung grober und feiner Staub bzw. Späne des Werkstücks bzw. Leiterplattensubstrats entsteht, in geringerem Umfang Rückstände auftreten. Gerade elektronische Bauteile sind aber sehr empfindlich bei Verschmutzung. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Trenneinrichtung ist der Trennstelle eine Absaugvorrichtung zugeordnet, die beim Trennen entstehende Partikel, Staub und Abrieb von der Trennstelle abführt. In weitere Ausbildung dieses Erfindungsgedankens ist die Absaugvorrichtung auf die Trennstelle fokussiert. In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens sind in vorteilhafter Weise Leitmittel für den Absaugstrom vorgesehen und auf die Trennstelle gerichtet. Solche Leitmittel können beispielsweise an einem Werkstückträger der Zuführvorrichtung realisiert sein und Leitungsmittel im weitesten Sinne umfassen. Es können insbesondere mehrere solcher Leitmittel an einem Werkstückträger vorgesehen sein, die dann nacheinander mit der Absaugeonrichtung kommunizieren.
Es erweist sich ferner als vorteilhaft, dass die jeweilige Zuführvorrichtung einen Werkstückträger aufweist oder ihrerseits trägt, auf dem das Werkstück bzw. die aus der Trennbearbeitung hervorgehenden vereinzelten Stücke fixiert anordenbar sind, und zwar vor der Vereinzelung, während der Vereinzelung und nach der Vereinzelung, um zu verhindern, dass die vereinzelten Werkstücke nach der Trennbearbeitung undefiniert angeordnet sind. Ein jeweiliger Werkstückträger wird also auf das zu trennende Werkstücksubstrat vor dem Trennen, aber auch auf die Geometrie der im Zuge der Trennbearbeitung entstehenden vereinzelten Werkstücke angepasst.
In vorteilhafter Weise kann der Werkstückträger hierfür senkrecht zur Werkstückebene erstreckte Haltemittel aufweisen. Hierbei kann es sich beispielsweise um Dorne oder Stützstifte handeln, die beispielsweise in Öffnungen in dem Werkstück eingreifen und dieses dadurch schwerkraftunterstützt in einer definierten Position zur Trenneinrichtung halten, und zwar wie erwähnt vor, während und nach der Trennbearbeitung. Auch sonstige Haltemittel, insbesondere eine Vorspannung auf das Werkstück bewirkende Haltemittel, zur Werkstückpositionierung und Fixierung können vorgesehen sein.
Nach einem weiteren Erfindungsgedanken ist der Werkstückträger auf einer gabelförmigen bzw. U-förmigen Aufnahme der Zuführvorrichtung angeordnet, so dass er an der Trennstelle von unten zugänglich ist. Auf diese Weise kann von unten auf die ortsfeste Trennstelle eine Absaugvorrichtung gerichtet werden, die dann den Werkstückträger von unten mit Unterdruck beaufschlagt. Der Werkstückträger selbst kann im weitesten Sinne gitterförmig ausgebildet sein, oder er kann einzelne Öffnungen aufweisen, insbesondere können, wie vorausgehend erwähnt, Leitmittel für den Saugluftstrom vorgesehen sein, die dann zwischen der Absaugvorrichtung und dem zu führenden Trennschnitt in dem Werkstück bzw. Leiterplattensubstrat angeordnet sind. Auf diese Weise kann eine höchst effektive Absaugung jeglicher bei der Trennbearbeitung entstehender Partikel sichergestellt werden. Diese Absaugung kann so effektiv ausgebildet werden, dass eine anschließende Reinigung der vereinzelten Werkstücke bzw. Leiterplatten nicht mehr erforderlich ist.
Insbesondere kann der Werkstückträger eine Basisplatte aufweisen, an der die Haltemittel für das Werkstück angeordnet sind. In vorteilhafter Weise ist die Trenneinrichtung so ausgebildet, dass der Werkstückträger und die flächenhaften Werkstücke, insbesondere Leiterplatten, bei der Bearbeitung in einer horizontalen Ebene angeordnet sind. Solchenfalls lässt sich die Schwerkraft zur Positionierung und Fixierung der Werkstücke bzw. Leiterplattensubstrate nutzen.
Die erwähnten Haltemittel und Werkstückträger können in an sich beliebiger Weise ausgebildet sein, sie sind nach einem weiteren Erfindungsgedanken derart ausgebildet, dass das Werkstück in einem Abstand von 0 mm bis 70 mm, insbesondere von 0 mm bis 50 mm, insbesondere von 2 mm bis 20 mm, insbesondere von 5 bis 20 mm von der Basisplatte beabstandet ist. Dies ist insbesondere im Hinblick auf mit elektronischen Bauteilen bestückte Leiterplatten vorteilhaft, da nicht selten die elektronischen Bauteile in Dickenrichtung der Leiterplatte sehr hoch bauen. Während sich das Werkstück oder Leiterplattensubstrat gegen die Haltemittel abstützt, kann sich der Aufbau dann in den Raum zwischen Leiterplatte und Basisplatte des Werkstückträgers hineinerstrecken.
Wie bereits erwähnt, kann der Werkstückträger Öffnungen aufweisen, durch welche sich ein Saugluftstrom von der Trennstelle hin zur Absaugeinrichtung einstellt, wobei die Öffnungen zugleich Leitmittel für den Absaugstrom bilden können. Insbesondere können hülsenförmige Leitmittel verwendet werden.
Es wäre denkbar, dass die stationäre Laserquelle ortsfest derart angeordnet ist, dass der Laserstrahl direkt auf die Trennstelle (Bearbeitungsposition) auftritt. Demgegenüber erweist es sich aber als vorteilhaft, wenn die Lasertrennvorrichtung eine sich an die Laserquelle anschließende Laseroptik umfasst, welche den Laserstrahl von der Laserquelle zur Trennstelle leitet. Beispielsweise kann dann die Laserquelle in horizontaler Richtung in der Trenneinrichtung angeordnet werden, und der Laserstrahl wird über die Laseroptik und über Umlenkungen zur Trennstelle geleitet, wo er sich dann vorteilhafterweise ausgehend vom trennstellenseitigen Ende der Laseroptik (Schneidkopf) im Wesentlichen in vertikaler Richtung erstreckt. Solchenfalls umfasst die Laseroptik Strahlumlenkungsmittel, um den Laserstrahl aus horizontaler Richtung in vertikale Richtung umzulenken und zur Trennstelle zu leiten.
Nach einem weiteren besonders vorteilhaften Erfindungsgedanken ist ein der Trennstelle benachbarter Schneidkopf der Laseroptik von der Werkstückebene, insbesondere in einer hierzu senkrechten Richtung (Z-Richtung) wegbewegbar, damit der Schneidkopf bzw. die Laseroptik nicht mit Erhebungen am Werkstück, insbesondere mit elektronischen Bauteilen auf der Leiterplatte, bei der Ausführung der Trennbearbeitung kollidiert. Die Bewegbarkeit des Schneidkopfs in der Z-Richtung umfasst eine Wegstrecke von vorteilhafterweise bis zu 100 mm, insbesondere bis zu 70 mm, insbesondere bis zu 50 mm und weiter insbesondere bis zu 30 mm. Es wird vorzugsweise Linearmotorantriebstechnik eingesetzt.
Der Verfahrweg der Zuführvorrichtungen beträgt in einer X-Richtung 70–250 cm, insbesondere 70–200 cm und weiter insbesondere 70–150 cm und in einer Y-Richtung 30–100 cm, insbesondere 30–70 cm und weiter insbesondere 30–50 cm. Eine beispielhafte Verfahrbarkeit liegt bei 104 cm in X-Richtung und 41 cm in Y-Richtung.
Eine erfindungsgemäße Trenneinrichtung der vorausgehend beschriebenen Art lässt sich in vorteilhafter Weise in einer Kabine mit Außenabmessungen in X- Richtung von 90 cm bis 150 cm, insbesondere von 90 cm bis 130 cm, und in Y-Richtung von 120 cm bis 180 cm, insbesondere von 120 bis 160 cm realisieren. Eine bevorzugte Abmessung liegt bei 110 cm (X-Richtung) und 144 cm (Y-Richtung).
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Schutzansprüchen und aus der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Trenneinrichtung. In der Zeichnung zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht einer von einer Kabine umgebenen Trenneinrichtung für flächenhafte Werkstücke;
2 bis 8 die Trenneinrichtung (ohne Kabine) in verschiedenen Arbeitspositionen;
9 eine perspektivische Ansicht (teilweise) einer Zuführvorrichtung der Trenneinrichtung nach 1;
10 einen Werkstückträger mit einem Leiterplattensubstrat;
11 den Werkstückträger nach 10 ohne Leiterplattensubstrat;
12 eine perspektivische Ansicht eines dem Werkstück zugewandten und den Schneidkopf umfassenden Bereichs der Laseroptik der Lasertrennvorrichtung;
13 bis 16 verschiedene Betriebsstellungen eines dem Werkstück zugewandten und den Schneidkopf umfassenden Bereichs der Laseroptik gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
17 eine perspektivische Ansicht eines Gehäusebauteils einer schneidkopfseitigen Absaugeinrichtung.
1 eine perspektivische Ansicht einer von einer Kabine 2 umgebenen Trenneinrichtung 4 für flächenhafte Werkstücke, insbesondere zum Vereinzeln von bestückten Leiterplatten, mit einer Eingabeeinheit 6 und einer Displayeinheit 8, die außen an der Kabine 2 angebracht und in Richtung des Doppelpfeils 10 verschwenkbar sind. Man erkennt im Inneren der Kabine 2 eine ortsfeste horizontal angeordnete Laserquelle 12 mit einer Laseroptik 14 mit Strahlumlenkungsmitteln 16, welche den Laserstrahl zu einem austrittsseitigen Ende der Laseroptik 14, dem Schneidkopf 18 leitet. Vom Schneidkopf 18 aus tritt der Strahl im Wesentlichen in vertikaler Richtung aus und trifft auf das in horizontaler Richtung angeordnete Werkstück 20 (im Folgenden als Leiterplatte 22 bezeichnet). Die betreffende Position der Leiterplatte 22, wo eine Lasertrennbearbeitung durchführbar ist, wird im Folgenden Trennstelle 24 genannt.
Die weiteren 2 bis 8 zeigen die Trenneinrichtung 4 ohne Kabine 2. Man erkennt jetzt außerdem zwei Zuführvorrichtungen 26 und 28 für zu trennende bzw. zu vereinzelnde Leiterplattensubstrate zur Bildung von fertig verwendbaren vereinzelten Leiterplatten 30 (s. 10).
Die 2 bis 8 verdeutlichen verschiedene Positionen der Trenneinrichtung 4, die das aufeinanderfolgende Bearbeiten verschiedener Werkstücke bzw. Leiterplatten 22 verdeutlichen und nachfolgend noch im Einzelnen erörtert werden.
Des Weiteren ist aus 2 eine der Trennstelle 24 zugeordnete und hierauf fokussierte Absaugvorrichtung 32 ersichtlich, die sich von unten in Richtung auf die Trennstelle 24 erstreckt.
Zuvor soll jedoch anhand der 9 der Aufbau einer jeweiligen Zuführvorrichtung 26, 28 beschrieben werden. 9 zeigt eine perspektivische Ansicht der Zuführvorrichtung 28, die in Form eines sogenannten Kreuztisches 34 ausgebildet ist. Dieser umfasst eine erste in einer X-Richtung erstreckte ortsfeste Achse 36, die eine Linearführung für einen ersten Schlitten 38 bildet, der somit in einer X-Richtung verfahrbar ist. Der erste Schlitten 38 trägt eine zweite Linearachse 40, die ihrerseits ein Längsführungsmittel für einen zweiten Schlitten 42 bildet, der senkrecht zur X-Richtung horizontal entlang der zweiten Linearachse in einer Y-Richtung hin- und herverfahrbar ist. Dieser zweite Schlitten umfasst eine in horizontaler Ebene liegende U-förmige Aufnahme 44 für einen Werkstückträger 46. Von der U-förmigen Aufnahme 44 ist ein frei auslaufender Schenkel 48 erkennbar, der von einem Knotenblech 49 gestützt ist. Wenn der zweite Schlitten 42 in der 9 in Y-Richtung nach links ausgefahren wird, so ist der Werkstückträger 46 somit von unten zugänglich.
Die Verfahrbarkeit des ersten Schlittens 38 gegenüber der ortsfesten X-Achse 36 und die Verfahrbarkeit des zweiten Schlittens 42 gegenüber der zweiten Y-Achse 40 erfolgt über einen elektrischen Linearmotorantrieb 50, mit dem hohe Beschleunigungen und Verzögerungen stoßfrei realisierbar sind und damit hohe Geschwindigkeiten sowohl bei der Trennbearbeitung als auch bei dem Verbringen der Leiterplatten 22 zur Trennstelle 24 hin bzw. von der Trennstelle 24 weg erreicht werden können.
Die Zuführvorrichtungen 26, 28 sind, wie aus 2 bis 8 ersichtlich, mit ihren X-Achsen 36 parallel und in verhältnismäßig geringem Abstand voneinander angeordnet. 2 zeigt einen Bearbeitungszustand, in dem sich die rechts dargestellte Zuführvorrichtung 28 mit ihrem Werkstückträger 46 in einer Belade- und Entladeposition 52 befindet. Die andere Zuführvorrichtung 26 befindet sich in einer Zwischenposition 54 in X-Richtung beabstandet von ihrer Belade- und Entladeposition. 3 zeigt, dass die Zuführvorrichtung 26 von der in 2 dargestellten Zwischenposition 54 in Y-Richtung etwas nach rechts verfahren wurde. Eine so eingenommene Referenzierungsposition des Werkstückträgers 46 befindet sich nun an der Trennstelle 24. Von dieser Referenzierungsposition ausgehend wird die Trennbearbeitung an der Leiterplatte 22 ausgeführt. Dabei kann der zweite Schlitten 42 der Zuführvorrichtung 26 in Y-Richtung bis in die in 4 ersichtliche Position verfahren werden. Der erste Schlitten 38 kann in X-Richtung noch weiter von der Belade- und Entladeposition weg verfahren werden (5), so dass der gesamte Werkstückträger 46 bzw. die gesamte Leiterplatte 22 von dem vertikalen Laserstrahl beaufschlagt werden kann.
6 zeigt einen Zustand, in dem die Zuführvorrichtung 26 bzw. deren zweiter Schlitten 42 ausgehend von der in 5 dargestellten Position in Y-Richtung nach links verfahren wurde. Die Zuführvorrichtung befindet sich aber immer noch an der Trennstelle, also in einer Bearbeitungsposition. 7 zeigt die Zuführvorrichtung 26 bzw. deren zweiten Schlitten und den Werkstückträger nebst Leiterplatte wiederum in einer Zwischenposition 54 außerhalb der Trennstelle. Es steht nun ein Werkstückträgerwechsel bevor. Ausgehend von der Position in 7 wird die Zuführvorrichtung 26 in Richtung auf ihre Belade- und Entladeposition 56 (X-Richtung) bewegt, und die Zuführvorrichtung 28 wird aus ihrer Belade- und Entladeposition 52 in ihre Zwischenposition 58 verbracht. Von dort aus kann der zweite Schlitten 42 der Zuführvorrichtung 28 in Y-Richtung zur Trennstelle 24 verfahren werden.
Die 10 und 11 zeigen perspektivisch eine beispielhafte Ausführungsform des Werkstückträgers 46 mit einer Leiterplatte 22, die durch eine Trennbearbeitung in eine Anzahl von Leiterplatten 30 vereinzelt werden soll. Der Werkstückträger 96 umfasst eine Basisplatte 62 mit einer Vielzahl von Öffnungen 64, die mit geraden hülsenförmigen Abschnitten 66 zusammenwirken. Diese hülsenförmigen Abschnitte 66 erstrecken sich senkrecht zur Ebene der Basisplatte 62 und enden wenige Millimeter unterhalb einer Ebene 68, die durch eine Vielzahl von Haltemitteln 70, die sich gleichfalls senkrecht von der Basisplatte 62 weg erstrecken, gebildet ist. Die Ebene 68 definiert eine Auflageebene für die Leiterplatte 22, so wie dies aus 10 ersichtlich ist. Man erkennt auch Haltemittel 72 mit dornförmigen Vorsprüngen 74, die sich in Öffnungen 76 der Leiterplatten 30 hineinerstrecken und diese nach der Trennbearbeitung in ihrer bestimmungsgemäßen Position halten.
Man erkennt aus der Darstellung der Leiterplatte 22 in 10 ferner, dass das Leiterplattensubstrat entlang der schwarzen Linien 78 bereits Trennschlitze aufweist. Eine jeweilige Leiterplatte 30 ist also nur durch die ersichtlichen stegförmigen Anbindungen 80 gehalten. Im Zuge der Trennbearbeitung werden diese stegförmigen Anbindungen 80 getrennt. Unmittelbar darunter mündet der hülsenförmige Abschnitt 66. Auf diese Weise ist also eine effektive Absaugung von anfallenden Partikeln möglich. Es versteht sich aber, dass auch ein in Ebenenrichtung langgestreckter Trennschnitt durch eine Lasertrennbearbeitung durchführbar ist. Solchenfalls würde es sich als vorteilhaft erweisen, wenn langgestreckte schlitzförmige Leitmittel vorgesehen wären, die mit der aus 2 bis 8 ersichtlichen Absaugvorrichtung 32 zusammenwirken.
Es wäre aber auch denkbar, dass die Basisplatte 62 mit einer Vielzahl von Öffnungen oder insbesondere gitterförmig ausgebildet wird, so dass ein starker Saugluftstrom sämtliche bei der Trennbearbeitung anfallenden Partikel sicher abzuführen vermag.
12 zeigt eine perspektivische Ansicht des Schneidkopfs 18 der Lasertrennvorrichtung. Dieser Schneidkopf 18 umfasst ein hülsenförmig teleskopierbares Abschirmmittel 82 für den darin in der Z-Richtung laufenden Laserstrahl (s. Pfeil). Der Laserstrahl tritt am unteren Ende 84 aus dem Schneidkopf 18 in Z-Richtung aus.
Der gesamte Schneidkopf 18 ist über einen weiteren elektrischen Linearmotorantrieb 86 in der Z-Richtung auf- und abbewegbar, das heißt, der Schneidkopf 18 ist von der Werkstückebene in Z-Richtung abhebbar. Auf diese Weise kann beim Verfahren des Werkstücks verhindert werden, dass der Schneidkopf 18 mit seinem unteren Ende 84 mit einem Aufbau des Werkstücks, insbesondere einem elektronischen Bauteil des Werkstücks, kollidiert.
Die 13 bis 16 zeigen verschiedene Betriebsstellungen eines dem Werkstück zugewandten Bereichs 100 der Laseroptik. Dieser Bereich umfasst einen Schneidkopf 18 und eine Niederhaltereinrichtung 102 sowie eine Absaugeinrichtung 104. Die Niederhaltereinrichtung 102 umfasst ein nachgiebig verformbares Mittel 106 in Form einer Niederhalterbürste 108. Die Niederhalterbürste 108 umgibt den Schneidkopf bzw. die Austrittsstelle für den Laserstrahl im Wesentlichen zylindrisch. Die Niederhalterbürste 108 öffnet sich nach oben in die Absaugeinrichtung 104. Es wird also ein den Schneidkopf bzw. die Trennstelle zylinderförmig umgebender Raum geschaffen, der nach oben in die Absaugeinrichtung 104 mündet. Die Niederhalterbürste bildet dabei ein Saugluftstromleitmittel.
Die Absaugeinrichtung 104 weist unmittelbar oberhalb der Niederhalterbürste 108 einen kreis- oder torusförmigen Strömungskanal 110 auf, der nach radial innen offen ist. Dieser Strömungskanal 110 mündet über zwei diametral angeordnete tangentiale Kanalabschnitte 112, 114 in Richtung auf eine Unterdruck erzeugende Vorrichtung aus (s. auch 17).
Der Strömungskanal 110 wird gebildet oder begrenzt von einem Gehäusebauteil 116, das in 17 zum Teil und aufgerissen dargestellt ist.
Die 13 bis 17 zeigen weiter einen elektrischen Linearmotorantrieb 120 mit einem feststehenden Teil 122 und einem Schlitten 124. Der Schlitten 124 trägt und bewegt den Schneidkopf 18 und die Niederhaltereinrichtung 102 und die Absaugeinrichtung 104, die jedoch beide durch einen weiteren Antrieb 126 in Form eines pneumatischen Antriebs 128 auf das Werkstück zu und von dem Werkstück weg bewegbar sind. Dieser pneumatische Antrieb 128 weist im dargestellten Fall zwei parallel zueinander angeordnete doppelt wirkende pneumatische Zylinder 130 auf. Dieser pneumatische Antrieb 128 wirkt mit einem Endanschlag 132 zusammen, der über ein in den Verfahrweg ragendes Stützteil 134 an dem feststehenden Teil 122 des elektrischen Linearmotorantriebs 120 fixiert ist. Wird die Baugruppe aus Absaugeinrichtung 104 und Niederhaltereinrichtung 102 mittels des pneumatischen Antriebs 128 in Richtung des Pfeils 138 (Z-Richtung) auf das Werkstück abgesenkt, so gelangt ein Endanschlag 136 dieser Baugruppe in Anlage an den Anschlag 132 und ist somit gegenüber dem feststehenden Teil 122 festgelegt. Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass anstelle des pneumatischen Antriebs auch ein elektrischer Antrieb verwendet werden könnte. Unabhängig hiervon kann dann der Schneidkopf 18 durch den Linearmotorantrieb 120 in Richtung auf das Werkstück zu oder von diesem weg bewegt werden.
Die Stellbewegung erfolgt dabei in vorteilhafter Weise wie folgt: Der Linearmotorantrieb 120 fährt in eine Vorposition nach unten (14). Hierbei wird die gesamte Haltemimik für die Niederhaltereinrichtung 102 und die Absaugeinrichtung 104 samt Schneidkopf 18 in eine Vorposition verfahren. In dieser Vorposition ist der Schneidkopf 18, also die Austrittsstelle für den Laserstrahl, vorzugsweise etwa 2 mm über der höchsten Erhebung des Werkstücks, also insbesondere oberhalb des höchsten Bauteils einer bestückten Leiterplatte, positioniert. Nun werden die insbesondere zwei Zylinder 130 des pneumatischen Antriebs 128 mit Druck beaufschlagt. Hierdurch wird die Absaugeinrichtung 104 und die daran unterhalb gehaltene Niederhaltereinrichtung 102 nach unten verfahren, und zwar bis die Niederhalterbürste 108 auf der Oberfläche des Werkstücks, insbesondere der Leiterplatte, aufliegt (15). Diese Position wird durch Anlage des Endanschlags 136 an den Endanschlag 132 am feststehenden Teil 122 des Linearmotorantriebs 120 exakt bestimmt und realisiert.
Nun fährt der Linearmotorantrieb 120 den Schlitten 124 mit dem Schneidkopf 18 weiter in Richtung des Pfeils 138 nach unten, bis der Schneidkopf 18 mit der Austrittsstelle des Laserstrahls etwa 1 mm oberhalb des Werkstücks, insbesondere der Leiterplattenoberfläche, in seiner Betriebsstellung positioniert ist (16). Währenddessen verändert die Absaugeinrichtung 104 und die Niederhaltereinrichtung 102 ihre zuvor eingenommene Position infolge der aneinander anliegenden Endanschläge 136 und 132 nicht. Nun befinden sich alle Komponenten in ihrer Betriebsposition und die Trennbearbeitung kann ausgeführt werden. Insbesondere wird ein Trennsteg in einem Leiterplattensubstrat, welches mittels der Zuführvorrichtungen an die Trennstelle verfahren wurde, durch Lasereinwirkung getrennt. Währenddessen sind die tangentialen Kanalabschnitte 112, 114 mit Unterdruck beaufschlagt und es stellt sich ein sehr wirksamer Saugluftstrom um die Trennstelle und den Schneidkopf 18 herum ein, mittels dessen jegliche Partikel, Staub und Abrieb, die während der Trennbearbeitung entstehen, sofort von der Trennstelle weg in Richtung auf die Absaugeinrichtung befördert werden. Durch die bevorzugte Ausbildung der Absaugeinrichtung wird höchste Reinheit im Bereich der Trennstelle gewährleistet.
Wenn beispielsweise ein Trennsteg durchtrennt worden ist, fährt der Linearmotorantrieb 120 den Schneidkopf 18 wieder in seine Vorposition (15). Auch hierbei bleibt die Absaugeinrichtung 104 und die Niederhaltereinrichtung 102 in ihrer Betriebsposition. Wenn nun durch die zwei Zuführvorrichtungen ein anderer Bereich des Werkstücks an die Trennstelle verfahren wird, so gleitet die Niederhalterbürste 108 über die Oberfläche des Werkstücks, insbesondere der Leiterplatte. Durch die nachgiebige Ausbildung der Niederhalterbürste ist dies jedoch nicht problematisch. In der neuen Position wird dann mittels des Linearmotorantriebs 120 der Schneidkopf 18 wieder in seine Betriebsposition am Werkstück gebracht. Die vorstehend beschriebenen Vorgänge können an sich beliebig wiederholt werden.

Claims

Trenneinrichtung (4) für flächenhafte Werkstücke, insbesondere zum Vereinzeln von bestückten Leiterplatten, mit einer Lasertrennvorrichtung mit einer stationären Laserquelle (12) und einer in der Werkstückebene stationären Trennstelle (24) und mit zwei Zuführvorrichtungen (26, 28) zum Zuführen des Werkstücks zur Trennstelle (24) und zum Verfahren des Werkstücks bezüglich der Trennstelle (24) entsprechend dem auszuführenden Trennschnitt, wobei die jeweilige Zuführvorrichtung (26, 28) eine Verfahrbarkeit in der Werkstückebene mittels eines Linearmotorantriebs (50) aufweist, und wobei ein der Trennstelle (24) benachbarter Schneidkopf (18) einer Laseroptik (14) der Lasertrennvorrichtung von der Werkstückebene wegbewegbar und auf die Werkstückebene zu bewegbar ist, so dass sie nicht mit Erhebungen am Werkstück, insbesondere mit elektronischen Bauteilen der Leiterplatte, kollidiert, dadurch gekennzeichnet, dass weiter eine Niederhaltereinrichtung (102) vorgesehen ist, mittels derer das Werkstück während der Trennbearbeitung gegen die Zuführvorrichtung (26, 28) oder einen Werkstückträger (46) der Zuführvorrichtung (26, 28) fixiert werden kann.
Trenneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederhaltereinrichtung (102) in einem Schneidkopfseitigen Bereich (100) der Laseroptik (14) der Trenneinrichtung vorgesehen und daran gehalten ist.
Trenneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederhaltereinrichtung (102) die Trennstelle (24) umgibt.
Trenneinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederhaltereinrichtung (102) ein nachgiebig verformbares Mittel (106) aufweist.
Trenneinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das nachgiebig verformbare Mittel (106) eine Niederhalterbürste (108) umfasst.
Trenneinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Absaugvorrichtung (104) auf der dem Schneidkopf (18) zugewandten Seite des Werkstücks vorgesehen ist.
Trenneinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugvorrichtung (104) mit der die Trennstelle (24) umgebenden Niederhaltereinrichtung (102) zusammenwirkt, indem sie im Bereich der Trennstelle (24) einen Saugluftstrom induziert.
Trenneinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugvorrichtung (104) einen kreis- oder torusförmigen Strömungskanal (110) für einen Saugluftstrom aufweist, welcher die Trennstelle (24) oder eine Austrittsstelle für den Laserstrahl umgibt.
Trenneinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der kreis- oder torusförmige Strömungskanal (110) nach radial innen offen ist.
Trenneinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Austrittsstelle für den Laserstrahl in Richtung auf das Werkstück unterhalb des kreis- oder torusförmigen Strömungskanals (110) angeordnet ist und von einem Saugluftstromleitmittel umgeben ist, welches nach oben in den Strömungskanal öffnet.
Trenneinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugluftstromleitmittel von dem nachgiebig verformbaren Mittel (106) der Niederhaltereinrichtung (102) gebildet ist.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4–11, dadurch gekennzeichnet, dass das nachgiebig verformbare Mittel (106) der Niederhaltereinrichtung (102) unterhalb des kreis- oder torusförmigen Strömungskanals (110) angeordnet ist.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8–12, dadurch gekennzeichnet, dass der kreis- oder torusförmige Strömungskanal (110) über einen tangentialen Kanalabschnitt (112, 114) ausmündet in Richtung auf eine Unterdruck erzeugende Vorrichtung.
Trenneinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass auf diametral gegenüberliegenden Seiten je ein tangentialer Kanalabschnitt (112, 114) ausmündet.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidkopf (18) mittels eines elektrischen Linearmotorantriebs (86, 120) von der Werkstückebene wegbewegbar und auf die Werkstückebene zu bewegbar ist.
Trenneinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidkopf (18) mittels des elektrischen Linearmotorantriebs (86, 120) bis in eine Vorposition zur Werkstückebene bringbar ist, in der eine Austrittsstelle des Laserstrahls einen vorbestimmten Abstand von der Werkstückebene oder vorzugsweise von der höchsten Erhebung des Werkstücks aufweist, und dann die Niederhaltereinrichtung (102) über einen weiteren Antrieb (126) in eine Betriebsposition zum Werkstück bringbar ist.
Trenneinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Antrieb (126) ein pneumatischer Antrieb (128) mit Endanschlägen (132, 136) oder ein elektrischer Antrieb ist.
Trenneinrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass während des Verbringens der Niederhaltereinrichtung (102) in die Betriebsposition eine Austrittsstelle des Laserstrahls in der Vorposition verbleibt und erst danach mittels des elektrischen Linearmotorantriebs (86, 120) in die Betriebsposition (Trennen) bringbar ist.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsstelle des Laserstrahls in der Betriebsposition 0,8–2 mm, insbesondere 0,8–1,3 mm von dem Werkstück beabstandet ist.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederhaltereinrichtung (102) in ihrer Betriebsposition verbleibt während die Austrittsstelle des Laserstrahls aus der Vorposition mittels des elektrischen Linearmotorantriebs (86, 120) in die Betriebsposition (Trennen) verbracht wird.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ausführung einer Trennbearbeitung die Austrittsstelle des Laserstrahls aus der Betriebsposition in die Vorposition verfahrbar ist während die Niederhaltereinrichtung (102) in ihrer Betriebsposition verbleibt und die Zuführvorrichtungen (26, 28) eine Verlagerung des Werkstücks ausführen.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Zuführvorrichtung (26, 28) je einen elektrischen Linearmotorantrieb (50) für eine Verfahrbarkeit in einer X-Richtung und in einer Y-Richtung aufweist.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Zuführvorrichtung (26, 28) je einen Kreuztisch (34) aufweist.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführvorrichtungen (26, 28) mit ortsfesten und parallel zueinander verlaufenden X-Achsen (36) angeordnet sind.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführvorrichtungen (26, 28) zwischen einer jeweiligen Belade- und Entladestation (56, 52) und der Trennstelle (24) verfahrbar sind.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Zuführvorrichtung (26, 28) in einer Y-Richtung von der Trennstelle (24) weg in eine Zwischenposition (54, 58) verfahrbar ist und von dort in einer X-Richtung in die Belade- und Entladestation (52, 56) verfahrbar ist.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführvorrichtungen (26, 28) so angeordnet sind, dass beide Zuführvorrichtungen gleichzeitig ihre jeweilige Zwischenposition (54, 58) einnehmen können.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführvorrichtungen so angeordnet sind, dass die eine Zuführvorrichtung (26, 28) von der Zwischenposition (54, 58) an die Trennstelle (24) verfahrbar ist, sobald die andere Zuführvorrichtung (28, 26) von ihrer Zwischenposition (58, 54) in die Belade- und Entladestation (52, 56) verbracht ist.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführvorrichtungen zwischen einer jeweiligen Belade- und Entladestation und einer jeder Zuführvorrichtung zugeordneten jeweiligen Trennstelle verfahrbar sind und dass ein Schneidkopf der Laseroptik zwischen den beiden Trennstellen der Zuführvorrichtungen verfahrbar ist.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennstelle (24) eine Absaugvorrichtung (32) zugeordnet ist, die beim Trennen entstehende Partikel, Staub und Abrieb von der Trennstelle abführt.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugvorrichtung (32) auf die Trennstelle (24) fokussiert ist.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Leitmittel für den Absaugstrom vorgesehen und auf die Trennstelle (24) gerichtet sind.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Zuführvorrichtung (26, 28) einen Werkstückträger (46) aufweist oder ihrerseits trägt, auf dem das Werkstück bzw. die aus der Trennbearbeitung hervorgehenden vereinzelten Stücke vor, während und nach der Trennbearbeitung in einer bestimmungsgemäßen Position fixiert anordenbar sind.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückträger (46) senkrecht zur Werkstückebene erstreckte Haltemittel (70, 72) aufweist.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückträger (46) auf einer gabelförmigen Aufnahme (44) der Zuführvorrichtung (26, 28) angeordnet ist, so dass er von unten zugänglich ist.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückträger (46) eine Basisplatte (62) aufweist, an der die Haltemittel (70, 72) für das Werkstück angeordnet sind.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückträger (46) Haltemittel (70, 72) aufweist, die derart ausgebildet sind, dass das Werkstück in einem Abstand von 0 mm–70 mm, insbesondere von 0 mm–50 mm, insbesondere von 2 mm–20 mm, insbesondere von 5 mm–20 mm von der Basisplatte (62) beabstandet ist.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückträger (46) Öffnungen (64) aufweist, durch welche sich ein Saugluftstrom von der Trennstelle (24) hin zur Absaugeinrichtung (32) einstellt.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (64) zugleich Leitmittel für den Absaugstrom bilden.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitmittel hülsenförmig sind oder eine schlitzförmig langgestreckte Öffnung begrenzen.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasertrennvorichtung eine Laseroptik (14) umfasst, welche den Laserstrahl von der Laserquelle (12) zur Trennstelle (24) leitet.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stationäre Laserquelle (12) horizontal angeordnet ist.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laseroptik (14) Strahlumlenkungsmittel (16) umfasst, um den Laserstrahl aus horizontaler Richtung in vertikale Richtung umzulenken und zur Trennstelle (24) zu leiten.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrweg des Schneidkopfs (18) in der Z-Richtung bis zu 100 mm, insbesondere bis zu 70 mm, insbesondere bis zu 50 mm und weiter insbesondere bis zu 30 mm beträgt.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrweg der Zuführvorrichtungen (26, 28) in einer X-Richtung 70–250 cm, insbesondere 70–200 cm und weiter insbesondere 70–150 cm beträgt.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrweg der Zuführvorrichtungen (26, 28) in einer Y-Richtung 30–100 cm, insbesondere 30–70 cm und weiter insbesondere 30–50 cm beträgt.
Trenneinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenabmessungen einer die Trenneinrichtung umgebenden Kabine (2) in X-Richtung von 90 cm bis 150 cm, insbesondere von 90 cm bis 130 cm, und in Y-Richtung von 120 cm bis 180 cm, insbesondere von 120 bis 160 betragen.