-
Die Erfindung betrifft Trennmaschine zum Heraustrennen von einzelnen Leiterplatten aus einem Leiterplattennutzen, die auch als Leiterkartennutzen oder Leiterkartenpaneele bezeichnet werden.
-
Bei der Herstellung von Elektronik, welche industriell und hoch automatisiert erfolgt, ist der Einsatz von hocheffizienter und präziser Fertigungstechnik eine Grundvoraussetzung. In der Elektronikfertigung ist es erforderlich sehr hohe Stückzahlen zuverlässig und in hoher Qualität auszubringen, um die Erzeugnisse zu marktüblichen Preisen anbieten zu können. Deshalb muss die Effizienz der eingesetzten Maschinen stetig gesteigert werden. Ein wichtiger Verfahrensschritt bei der Fertigung elektronischer Baugruppen ist die Trennung von Leiterplattennutzen (Leiterkartenpaneel) in Einzelbaugruppen, also in einzelne Leiterplatten, und zwar nach dem Bestücken mit Bauteilen und anschließendem Verlöten. Bei der heutigen Komplexität von Baugruppen und Schaltungsaufbauten sind unter anderem Verschmutzungen und Kontaminationen von Baugruppen und Leiterplatten durch dabei entstehende Partikel und Staub äußerst kritisch. Dadurch werden nicht nur die Produktionsausbeuten in der Elektronikfertigung geringer; unerkannte Fehler in Baugruppen können weitreichende Folgen für die Produktsicherheit haben. Daher ist insbesondere die möglichst vollständige Erfassung und Abscheidung von Partikeln und Stäuben bei der Bearbeitung von Leiterplattennutzen und Leiterplatten wichtig.
-
Die Zykluszeiten der eingesetzten Maschinen setzen sich aus der Bestückungszeit, der Bearbeitungszeit und eventuellen Übergangszeiten zwischen den Bearbeitungsschritten zusammen. Diese Zeiten sind nicht beliebig anpassbar, denn wenn beispielsweise zu schnell bearbeitet wird können die Komponenten beschädigt oder nicht ordnungsgemäß verlötet werden. Dies führt zu mangelhaften Chargen oder späteren Ausfällen bei den Endprodukten.
-
Aus der
CN112497288B ist eine Maschine zum automatisierten Zuschneiden bzw. Trennen von Leiterkarten bekannt.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Prozesssicherheit und Effizienz beim Heraustrennen von einzelnen Leiterplatten aus einem Leiterplattennutzen zu steigern.
-
Die Aufgabe wird insbesondere durch eine Trennmaschine zum Heraustrennen von einzelnen Leiterplatten aus einem Leiterplattennutzen gemäß Anspruch 1 gelöst.
-
Insbesondere umfasst die Trennmaschine einen an einem Maschinenrahmen verfahrbaren Trennkopf mit einem Trennwerkzeug, wobei der Trennkopf mittels Achsantrieben entlang einer vertikalen z-Achse und einer dazu senkrecht verlaufenden y-Achse verfahrbar ist.
Zudem umfasst die Trennmaschine mindestens zwei am Maschinenrahmen verfahrbare Grundplatten, die mittels Lineardirektantrieben parallel zueinander entlang einer senkrecht zur z-Achse und senkrecht zur y-Achse verlaufenden x-Achse zwischen einer Ladeposition und einer Trennposition verfahrbar sind. Auf jeder der Grundplatten ist wenigstens ein Leiterplattennutzen anordenbar. Die Anordnung des wenigstens einen Leiterplattennutzen kann direkt auf der Grundplatte erfolgen; denkbar ist allerdings auch, dass der wenigstens eine Leiterplattennutzen indirekt über eine Haltevorrichtung an der jeweiligen Grundplatte angeordnet ist.
-
Die Lineardirektantriebe umfassen jeweils ein Motorteil und jeweils eine mit dem Motorteil zusammenwirkende Magnetschiene.
-
Die Trennmaschine umfasst weiter eine Steuereinheit zur Ansteuerung der Achsantriebe, des Trennkopfes und der Lineardirektantriebe, wobei die Steuereinheit derart eingerichtet ist, dass das Trennwerkzeug während der Trennbearbeitung einzelne Leiterplatten aus einem Leiterplattennutzen heraustrennt. Dabei sind die Lineardirektantriebe unabhängig voneinander ansteuerbar, so dass eine Grundplatte sich in der Ladeposition und die andere Grundplatte sich in der Trennposition zur Trennbearbeitung befindet.
-
Eine solche Trennmaschine hat den Vorteil, dass ein besonders schneller Wechsel der Leiterplattennutzen ermöglicht wird und damit geringe Leerlaufzeiten im Produktionsprozess erreicht werden. Durch Vorsehen von mindestens zwei Grundplatten kann immer ein Leiterplattennutzen in der Trennposition bearbeitet werden, während die andere Grundplatte in der Ladeposition be- oder entladen werden kann. Mit dieser Art von Trennmaschine kann die Effizienz der Elektronikfertigung vorteilhaft gesteigert werden.
-
Es ist denkbar das Trennwerkzeug als Fräser und/oder Säge und/oder Laser und/oder Messer auszuführen, wobei das Werkzeug je nach zu trennendem Leiterplattennutzen wechselbar ist. Durch ein auf die Trennaufgabe angepasstes Trennwerkzeug kann die Prozesssicherheit gesteigert werden. Weiterhin kann für den Wechsel des Trennwerkzeugs ein Werkzeugwechsler in der Trennmaschine vorgesehen sein.
-
Es ist vorteilhaft, wenn das jeweilige Motorteil der Lineardirektantriebe ortsfest am Maschinenrahmen und die jeweilige Magnetschiene an der jeweiligen Grundplatte angeordnet sind. Lineardirektantriebe übertragen die Antriebskraft magnetisch ohne mechanisch zusammenwirkende Übertragungsmittel und sind dadurch wartungsfrei und verursachen keinen Abrieb, der zu Verunreinigungen in der Trennmaschine führen kann. Kabel, welche mit bewegten Komponenten verbunden sind, sollten in einer Maschine gebündelt und geführt werden und nicht lose zu den jeweiligen bewegten Komponenten führen. Die Kabel könnten von bewegten Teilen eingeklemmt werden oder die Isolierung durchgescheuert werden, was zu Ausfällen führt. Konventionelle Aufbauten, bei denen das Motorteil bewegt wird und die Magnetschiene fest mit dem Maschinenrahmen verbunden ist, benötigen deshalb zur Führung und zum Schutz der Kabel eine Schleppkette. Die unübliche Anordnung des Motorteils und der Magnetschiene an der jeweiligen Grundplatte und am Maschinenrahmen hat den Vorteil, dass die Schleppkette zur Kabelführung entfallen kann. Dadurch verringert sich das Ausfallrisiko der Trennmaschine durch Abgenutzte oder gebrochene Kabel der Antriebe, weiterhin wird auch der Wartungsaufwand der Trennmaschine reduziert. Weiterhin verringert sich die Masse der bewegten Grundplatten nicht nur durch Wegfall von bewegten Kabeln, sondern auch durch Anordnung der leichteren Magnetschiene an der Grundplatte statt dem schwereren Motorteil.
-
Es ist denkbar, dass das jeweilige Motorteil führungsfrei ausgebildet ist, wobei zur Führung der Grundplatten am Maschinenrahmen vom jeweiligen Motorteil beabstandet Führungsschienen vorgesehen sind. Durch eine Trennung von Antrieb und Führung kann die Maschine besonders wartungsfreundlich ausgeführt werden. Die Anordnung der Führungsschienen beispielsweise am Rand der Grundplatten sorgt für eine besonders gute und stabile Lagerung der Grundplatten, was die Prozesssicherheit verbessert.
-
Es ist weiter vorteilhaft, wenn zur Führung von zwei Grundplatten drei parallel zueinander verlaufende Führungsschienen mit Führungsschlitten vorgesehen sind, wobei an einer ersten, mittleren Führungsschiene ein erster Führungsschlitten für die erste Grundplatte und ein zweiter Führungsschlitten für die zweite Grundplatte vorgesehen sind. Die erste, mittlere Führungsschiene weist folglich eine Doppelfunktion auf; zum einen führt sie die erste Grundplatte und zum anderen auch die zweite Grundplatte.
-
Weiter ist denkbar, dass die zweite und dritte Führungsschiene jeweils wenigstens einen und vorzugsweise zwei Führungsschlitten aufweisen. Dabei sind der oder die Führungsschlitten der zweiten Führungsschiene zur Führung der ersten Grundplatte und der oder die Führungsschlitten der dritten Führungsschiene zur Führung der zweiten Grundplatte vorgesehen. Durch diese Anordnung kann im Vergleich zu konventionellen Lösungen, bei denen für jede Grundplatte zwei Führungsschienen vorgesehen sind, also insgesamt vier Führungsschienen, eine Führungsschiene eingespart werden.
-
Es ist zudem vorteilhaft, wenn zwischen der jeweiligen Grundplatte und den jeweiligen Führungsschlitten Trägerteile vorgesehen sind. Insbesondere ist es Vorteilhaft, wenn bei Vorsehen von zwei Führungsschlitten an einer Führungsschiene für eine Grundplatte zwischen den beiden Führungsschlitten und der einen Grundplatte ein gemeinsames Trägerteil vorgesehen ist, was insbesondere bei der zweiten und dritten Führungsschiene der Fall ist. Die Trägerteile verbinden die Führungsschlitten untereinander und mit den Grundplatten. Dabei kann über die Führungsschlitten der Abstand der Grundplatte zum Maschinenrahmen bereitgestellt werden, welcher für den Lineardirektantrieb oder weitere Komponenten unterhalb der Grundplatte benötigt wird. Weiterhin sorgen die Trägerteile für eine verbesserte Steifigkeit der Anordnung, was wiederum für eine verbesserte und verschleißärmere Führung der Grundplatten sorgt.
-
Es kann vorteilhaft sein, wenn an der ersten, mittleren Führungsschiene zwischen dem ersten Führungsschlitten und der ersten Grundplatte und/oder zwischen dem zweiten Führungsschlitten und der zweiten Grundplatte jeweils ein in Draufsicht L-förmiges Trägerteil vorgesehen ist. Dieses L-förmige Trägerteil ermöglicht die Anordnung der Grundplatte auf dem jeweiligen Führungsschlitten der ersten mittleren Führungsschiene, sodass sich die Grundplatten unabhängig voneinander bewegen lassen. Die L-Förmigen Trägerteile weisen dabei einen länglichen Abschnitt auf, welcher sich über die gesamte Länge der Grundplatte erstreckt und einen parallel zum länglichen Abschnitt verlaufenden kurzen rechteckigen Abschnitt auf, welcher an einem Ende des länglichen Abschnitts angeordnet ist. Die zwei kurzen rechteckigen Abschnitte sind jeweils auf der sich jeweils gegenüberliegenden Seite des länglichen Abschnitts angeordnet. An diesem kurzen rechteckigen Abschnitt ist der Führungsschlitten der jeweiligen Grundplatte auf der ersten, mittleren Führungsschiene angeordnet.
-
Es ist denkbar, dass eine Grundplatte im Bereich der ersten, mittleren Führungsschiene vom Trägerteil der anderen Grundplatte gestützt und/oder geführt wird. Dabei liegt die Unterseite der Grundplatte im seitlichen Randbereich auf der Oberseite des L-förmigen Trägerteils der anderen Grundplatte auf. Dies sorgt für eine vorteilhafte Abstützung der Grundplatte beim Bearbeiten des auf Ihr angeordneten Leiterplattennutzens, insbesondere, wenn durch das Trennwerkzeug eine vertikale Kraft auf den Leiterplattennutzen und damit auf die Grundplatte wirkt.
-
Es ist weiterhin vorteilhaft ein Positionsmesssystem zur Positionserfassung der jeweiligen Grundplatten vorzusehen. Vorteilhafterweise weist das Positionsmesssystem jeweils einen am Maschinenrahmen ortsfest angeordneten Sensor und einen an der jeweiligen Grundplatte mit dem Sensor zusammenwirkenden Signalgeber auf. Das Positionsmesssystem kann als berührungsloses Inkrementmesssystem oder als Absolutmesssystem ausgeführt sein, mit einem Lesekopf als Sensor und einem Magnetband als Signalgeber für den Lesekopf. Eine Positionserfassung der Grundplatten kann vorteilhafterweise von einer Steuereinheit der Maschine genutzt werden, um die Prozesssicherheit zu gewährleisten.
-
Es ist denkbar an der Trennmaschine wenigstens zwei Beladefächer vorzusehen, in denen jeweils eine Grundplatte in ihrer Ladeposition mit einem Leiterplattennutzen unabhängig vom jeweils anderen Beladefach beladbar ist. Dabei ist es vorteilhaft wenn jedes Beladefach einen individuellen verschließbaren Schiebedeckel aufweist, wobei die Steuereinheit und das Beladesystem so konfiguriert sind, dass der Schiebedeckel des jeweiligen Beladefachs verriegelt ist, wenn sich die jeweilige Grundplatte in ihrer Trennposition befindet. Dadurch können Probleme beim Beladen der Trennmaschine verhindert werden und auch das Verletzungsrisiko der Bedienperson durch bewegte Maschinenteile oder durch das Trennwerkzeug beim Beladen der Maschine kann verringert werden.
-
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Steuereinheit derart eingerichtet ist, dass während der Trennbearbeitung eine Relativbewegung zwischen der Grundplatte und dem Trennkopf in Richtung der x-Achse durch Ansteuerung des jeweiligen Lineardirektantriebs erfolgt. Durch die Nutzung der Lineardirektantriebe als x-Achse wird ein zusätzlicher Achsantrieb eingespart. Auch eine etwaige Übergabeeinrichtung vom Beladefach zur Trennbearbeitung wird nicht benötigt. Dies sorgt für eine Vereinfachung der gesamten Mechanik der Trennmaschine und reduziert die Ausfallwahrscheinlichkeit der Trennmaschine.
-
Es ist weiter vorteilhaft den Trennkopf an einem Portal in x-Achs-Richtung starr und damit nicht verfahrbar anzuordnen. Das Portal ist dabei so ausgestaltet, dass die Grundplatten darunter in x-Richtung beweglich sind.
-
Weiterhin ist denkbar, die Achsantriebe des Trennkopfs als Lineardirektantriebe auszubilden, die jeweils aus einem Schlitten und einer Führung bestehen und bei denen die Antriebskraft ohne mechanische Übertragungselemente direkt übertragen wird. Dadurch ist der Antrieb des Trennkopfs verschleißfrei und steigert so die Effizienz sowie die Prozesssicherheit der Trennmaschine.
-
Es ist auch vorteilhaft, wenn die Lineardirektantriebe und Achsantriebe jeweils einen Antriebsregler aufweisen, wobei die Steuereinheit dann zur Kommunikation mit dem jeweiligen Antriebsregler ausgebildet ist.
-
Es ist ebenfalls denkbar, dass die Steuereinheit ein Prozesssteuerungsmodul zur Kommunikation mit einem Prozessleitsystem und/oder ein Maschinensteuerungsmodul zur Kommunikation mit den Antriebsreglern umfasst.
-
Es kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie über das Prozessleitsystem auf eine Datenbank zugreifen kann.
-
Es ist weiter vorteilhaft, wenn ein Kamerasystem mit mindestens einer Kamera und einer Datenschnittstelle vorgesehen und zur Erfassung der Leiterkartenutzen konfiguriert ist. Mithilfe des Kamerasystems kann die Position des Leiterplattennutzen angeordnet auf der Grundplatte erfasst werden und der Steuereinheit zugeführt werden. Weiter können Qualitätsmerkmale auf dem Leiterplattennutzen erkannt und zu Qualitätssicherungsmaßnahmen genutzt werden.
-
Vorteilhafterweise kann die die Steuereinheit ein Benutzerschnittstellenmodul zur Kommunikation mit einer Benutzerschnittstelle umfassen. Die Prozessdaten der Trennmaschine können auf der Benutzerschnittstelle angezeigt werden und/oder Steuerbefehle über die Benutzerschnittstelle eingegeben und an die Steuereinheit übermittelt werden.
-
Es kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit ein Bildverarbeitungsmodul und ein Kameramodul zur Kommunikation mit dem Kamerasystem umfasst. Wenn ein Kamerasystem in der Trennmaschine vorgesehen ist, kann das Bildmaterial der Kamera mit dem Bilderverarbeitungsmodul verarbeitet werden.
-
Es kann vorgesehen sein, in der Trennmaschine eine Absaugeinrichtung zur Absaugung von Partikeln beim Heraustrennen von einzelnen Leiterplatten aus einem Leiterplattennutzen vorzusehen. Die Absaugeinrichtung sieht eine um eine Mittelachse verlaufende Absaugöffnung und wenigstens eine zur Erzeugung eines entlang einer Hauptluftstromrichtung gerichteten Druckluftstroms vorgesehen Druckluftdüse vor. Die Druckluftdüse ist insbesondere innerhalb der Absaugöffnung derart angeordnet, dass die Hauptluftstromrichtung auf das zu trennende Werkstück gerichtet ist. Weiter kann eine Druckluftleitung zur Versorgung der Druckluftdüse mit Druckluft vorgesehen sein.
-
Eine Ventileinheit kann innerhalb der Druckluftleitung vorgesehen sein, die zur Erzeugung eines mit einer Pulsfrequenz pulsierenden Druckluftstroms derart eingerichtet ist, dass an dem Leiterplattennutzen und/oder der Leiterplatte anhaftende Partikel abgelöst werden und/oder dass der Leiterplattennutzen und/oder die Leiterplatte aufgrund des auftreffenden pulsierender Druckluftstroms in Schwingung versetzt wird. Dadurch kann die Prozesssicherheit weiter erhöht werden.
-
Es kann weiter vorgesehen sein, dass die Ventileinheit als elektrisch angesteuertes Schaltventil ausgebildet und dass eine Steuereinheit zur Ansteuerung des Schaltventils zur Erzeugung der Pulsfrequenz vorgesehen sind. Dies hat den Vorteil, dass eine einfache Ansteuerung des Schaltventils und Integration in eine handelsübliche Steuerung bzw. in eine Maschinensteuerung ermöglicht wird.
-
Es hat sich weiter als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Schaltventil von der Steuereinheit so angesteuert wird, dass die Pulsfrequenz im Bereich von 1 - 60 Hz, insbesondere von 20 - 40 Hz, und weiter insbesondere von 30 Hz, liegt.
-
Vorteilhafterweise überträgt sich die Pulsfrequenz des Druckluftstroms auf das Werkstück und das Werkstück schwingt dann um anhaftende Partikel abzulösen.
-
Es ist ferner denkbar, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, das Schaltventil in Abhängigkeit von Werkstückparametern des Leiterplattennutzens zu steuern und/oder in Abhängigkeit einer gemessenen Schwingfrequenz zu regeln. Dies ist vorteilhaft, weil dadurch eine noch höhere Prozesssicherheit durch Einhalten von Toleranzen in der Schwingfrequenz gewährleistet wird.
-
Es kann weiter vorgesehen sein, dass ein Ionisator zur Ionisierung der den Druckluftstrom bildende Druckluft vorgesehen ist. Dadurch kann die ionisierte Druckluft in der Nähe der Trennmaschine erzeugt werden um eine bestmögliche Ionisierung der Luft-Moleküle zu gewährleisten, welche zur Bildung der Druckluft genutzt werden. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn die wenigstens eine Druckluftdüse aus einem nichtleitenden Material, insbesondere aus einem nichtleitenden Kunststoff, ist. Mit dem nichtleitenden Kunststoff wird vorteilhafter Weise der ionisierte Zustand der Luft-Moleküle aufrechterhalten und die Ionisation der Luft-Moleküle wird nicht ausgeglichen, bis die Druckluft des Druckluftstroms auf den Leiterplattennutzen und/oder die Leiterplatte bzw. die zu entfernenden Partikel treffen.
-
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass ein die Absaugöffnung bildender Düsenring vorgesehen ist, an dem die wenigstens eine Druckluftdüse und vorzugsweise drei Druckluftdüsen mit einem Winkelabstand von 120° zueinander angeordnet sind. Mit drei Druckluftdüsen kann eine vorteilhafte Masse an Druckluft durch den Druckluftstrom auf den Leiterplattennutzen und/oder die Leiterplatte geleitet werden. Durch die Anordnung der Druckluftdüsen an einem Bauteil ist die Montierbarkeit an einer Trennmaschine vorteilhaft gestaltet.
-
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Hauptluftstromrichtung der wenigstens einen Druckluftdüse derart verläuft, dass im Betrieb der Druckluftstrom einen Wirbel um die Mittelachse erzeugt.
-
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Düsenring eine runde Außenkontur mit einer Flachstelle aufweist, wobei an der Flachstelle ein oder mehrere Druckluftanschlüsse vorgesehen sind.
-
Es ist auch vorteilhaft, wenn der Düsenring auf einer der Absaugöffnung zugewandten Oberseite einen die Absaugöffnung umgebenden, umlaufenden Absatz mit einer Absatzkante aufweist und wenn die wenigstens eine Druckluftdüse an der Absatzkante vorgesehen ist. Dies hat den Vorteil, dass die Anordnung der Druckluftdüse an der Absatzkante wenig Störungen in den aus der Druckluftdüse austretenden Druckluftstrom eingebracht werden und sich dieser bestmöglich ausbilden kann.
-
Der Düsenring kann eine der Absaugöffnung zugewandte Oberseite und eine der Absaugöffnung abgewandte Unterseite aufweisen, wobei die Oberseite und Unterseite parallel zueinander sind.
-
Es ist weiterhin denkbar, dass der Düsenring eine Sensoraufnahme für einen Werkzeugsensor aufweist, wobei eine auf die Sensoraufnahme gerichtete Sensordüse vorgesehen ist. Der Sensor ist insbesondere dazu eingerichtet eine Abnutzung oder einen Bruch des Trennwerkzeuges zu detektieren. Aufgrund von Ablagerungen der Partikel kann die Funktion des Sensors eingeschränkt sein, da dieser insbesondere ein optischer Sensor sein kann. Die Sensordüse ist vorteilhafterweise dazu eingerichtet, die abgelagerten Partikel am Sensor mit Druckluft abzublasen.
-
Es kann vorteilhaft sein, wenn an der Trennmaschine ein Absaugsystem mit einer Unterdruckquelle, mit Unterdruckleitungen zum Anschluss einer Absaugeinrichtung an die Unterdruckquelle und mit Verstelleinrichtungen zur Verstellung der Unterdruckleitungen an eine verfahrbare Position der Absaugeinrichtung vorgesehen ist. Vorteilhafterweise sind die Absaugeinrichtung und die weiteren Komponenten so aufeinander angepasst, dass das Absaugen optimal funktioniert und alle Komponenten miteinander zusammenwirken. Dies führt zu einer Steigerung der Prozesssicherheit und Effizienz.
-
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben und erläutert sind.
-
Es zeigen:
- 1: eine Trennmaschine zum Heraustrennen von einzelnen Leiterplatten aus einem Leiterplattennutzen mit einer Anzeige und zwei Beladefächern;
- 2: die Trennmaschine gemäß 1 ohne Gehäuse mit Ansicht in das Innere der Trennmaschine mit einer linken und rechten Grundplatte und einem verfahrbaren Trennkopf;
- 3: eine Detailansicht aus 2 auf die Grundplatten in einer vorderen Position mit jeweils einem Antrieb und drei Führungen;
- 4: die Ansicht gemäß 3 mit der linken Grundplatte in einer vorderen Position und der rechten Grundplatte in einer hinteren Position;
- 5: eine Ansicht gemäß 4 auf den Antrieb und die Führung der linken Grundplatte;
- 6: die Grundplatten mit Führungen und Antrieben gemäß den 3 bis 5 in einer Vorderansicht;
- 7: die Führungen und Antriebe der Grundplatten gemäß 3 bis 6 mit dem linken Antrieb in der vorderen Position und dem rechten Antrieb in der hinteren Position;
- 8: die Führungen und Antriebe der Grundplatten gemäß 3 bis 7 ohne Grundplatten mit dem linken Antrieb in der hinteren Position und dem rechten Antrieb in der vorderen Position;
- 9: den verfahrbaren Trennkopf aus 1 und 2 mit einer Absaugeinrichtung und einer Leiterkarte; und
- 10: ein Diagramm zur Visualisierung der Vernetzung einer Steuereinheit der Trennmaschine gemäß 1 mit weiteren Komponenten der Trennmaschine.
-
In der 1 ist eine Trennmaschine 10 zum Heraustrennen von einzelnen Leiterplatten aus einem Leiterplattennutzen mit einem Maschinenrahmen 12, mit einer Abdeckung 14, mit zwei Beladefächern 16 und 18 sowie mit einer Benutzerschnittstelle 20 gezeigt. Zur Zuordnung der Richtungen ist ein kartesisches Koordinatensystem mit einer x-, y- und z-Achse gezeigt.
-
Die Trennmaschine 10 umfasst zudem eine Steuereinheit 22, welche in 9 gezeigt ist.
-
Die Benutzerschnittstelle 20 umfasst als Anzeigen eine Lichtsäule 24 und einen Bildschirm 26, sowie als Eingabe eine Tastatur 28 einen Scanner 30.
-
Der Maschinenrahmen 12, auf dem die Trennmaschine 10 aufgebaut ist, steht auf insgesamt vier höhenverstellbaren Maschinenfüßen 32.
-
Des Weiteren ist in 1 ein, durch ein transparentes Element 34 in der Vorderseite 36 der Abdeckung 14, welches insbesondere aus Glas oder Kunststoff sein kann, verfahrbarer Trennkopf 38 sichtbar. Der Trennkopf 38, der auch in 2 erkennbar ist, kann mit einem Trennwerkzeug 40 (in 9 gezeigt) einen in eines der Beladefächer 16 oder 18 eingelegten Leiterplattennutzen 112 (in 9) bearbeiten.
-
Der verfahrbare Trennkopf 38 ist durch einen Achsantrieb 44 entlang einer y-Achse verfahrbar. Der Achsantrieb 44 kann als Lineardirektantrieb ausgeführt sein und ist an einem Querträger 46 eines Portals 48 (in 2 gezeigt) angeordnet. Der Achsantrieb 44 weist eine Führung 50 und einen Führungsschlitten 52 auf. Auf dem Führungsschlitten 52 ist der Trennkopf 38 mit einem weiteren Achsantrieb 54 für die Bewegung des Trennkopfs 38 entlang einer senkrecht zur y-Achse verlaufenden z-Achse angeordnet.
-
In den Beladefächern 16 und 18 ist jeweils eine entlang einer senkrecht zur y-Achse und Z Achse verlaufenden x-Achse verfahrbare Grundplatte 56, 58 (in 2 gezeigt) angeordnet, auf der jeweils ein Leiterplattennutzen angeordnet werden kann. Die Grundplatten 56 und 58 sind insbesondere parallel und unabhängig voneinander verfahrbar. Jedes der Beladefächer 16 und 18 weist jeweils einen entlang der y-Achse verschiebbaren Deckel 60 und 62 auf. In der 1 ist das linke Beladefach 16 vom linken Deckel 60 abgedeckt, das rechte Beladefach 18 ist offen und der rechte Deckel 62 in y-Richtung unter den linken Deckel 60 geschoben. Beide Deckel 60 und 62 sind verschließbar und werden von der Steuereinheit 22 verschlossen, wenn ein Leiterplattennutzen auf der jeweiligen Grundplatte 56 oder 58 bearbeitet wird oder die Grundplatte 56 oder 58 sich nicht im Beladefach 16 oder 18 befindet. Die Beladefächer 16 und 18 sind räumlich durch eine Trennwand 64 voneinander getrennt.
-
In 2 ist die Trennmaschine 10 gemäß 1 ohne die Abdeckung 14, die Benutzerschnittstelle 20 und die Beladefächer 16 und 18 gezeigt. Dadurch ist das Innere der Trennmaschine 10, insbesondere das Portal 48 und die verfahrbaren Grundplatten 56 und 58 sichtbar. Die x-Achse, y-Achse und z-Achse sind als Pfeilrichtungen dargestellt.
-
Weiterhin sind senkrechte Säulen 66 des Portals 48 gezeigt auf denen der Querträger 46 angeordnet ist. Es ist ersichtlich, dass der Trennkopf 38 nur entlang der y-Achse und entlang der z-Achse beweglich ist; entlang der x-Achse ist der Trennkopf 38 nicht beweglich und somit starr an Querträger 46 angeordnet.
-
Wie aus den 3 bis 8 deutlich wird, sind drei Führungsschienen 70, 72 und 74 vorhanden, die auf dem Maschinenrahmen 12 angeordnet sind. Mit den Führungsschienen 70, 72 und 74 sind die Grundplatten 56 und 58 mittels Führungsschlitten 76, 78, 84, 86, 90 und 92 (3 bis 8) entlang der x-Achse geführt.
-
Die mittlere Führungsschiene 70 weist eine Doppelfunktion auf denn sie führt beide Grundplatten 56 und 58, dazu ist für jede Grundplatte 56 und 58 jeweils ein Führungsschlitten 76 oder 78 (3 bis 8) vorgesehen. Zwischen den Grundplatten 56 und 58 und den jeweiligen Führungsschlitten 76 und 78 sind dabei jeweils in Draufsicht L-förmige Trägerteile 80 und 82 ( 3 bis 8) angeordnet. Auf dem Führungsschlitten 76 ist die linke Grundplatte 56 und das Trägerteil 80 angeordnet und auf dem Führungsschlitten 78 ist die rechte Grundplatte 58 mit dem Trägerteil 82 angeordnet. Die L-Förmigen Trägerteile 80 und 82 weisen dabei einen länglichen Abschnitt 80a und 82a auf, welcher sich über die gesamte Länge der jeweiligen Grundplatte 56 oder 58 erstreckt und einen parallel zum länglichen Abschnitt 80a oder 82a verlaufenden kurzen rechteckigen Abschnitt 80b oder 82b auf, welcher an einem Ende des länglichen Abschnitts 80a oder 82a angeordnet ist. Die zwei kurzen rechteckigen Abschnitte 80b oder 82b sind jeweils auf den sich jeweils gegenüberliegenden langen Seiten der länglichen Abschnitte 80a oder 82a angeordnet. An diesem kurzen rechteckigen Abschnitt 80b oder 82b ist der jeweilige Führungsschlitten 76 oder 78 der Grundplatte 56 oder 58 auf der ersten, mittleren Führungsschiene 70 angeordnet. Zudem können auf der Oberseite 80c und 82c der kurzen rechteckigen Abschnitte 80b und 82b Gleitflächen oder Wälzkörper vorgesehen sein.
-
Die äußeren Führungsschienen 72 und 74 führen jeweils nur eine der Grundplatten 56 oder 58. Die Führungsschiene 72 liegt links von der mittleren Führungsschiene 70 und die Führungsschiene 74 liegt rechts von der mittleren Führungsschiene 70. Auf der linken Führungsschiene 72 sind zwei Führungsschlitten 84 und 86 angeordnet, auf denen ein leistenartiges Trägerteil 88 angeordnet ist welches die Führungsschlitten 84 und 86 verbindet (7 und 8). Auf dem Trägerteil 88 ist die Grundplatte 56 angeordnet, die von der Führungsschiene 72 geführt wird. Auf der rechten Führungsschiene 74 sind ebenfalls zwei Führungsschlitten 90 und 92 angeordnet, auf denen ein leistenartiges Trägerteil 94 angeordnet ist, welches die Führungsschlitten 90 und 92 miteinander verbindet. (7 und 8) Auf dem Trägerteil 94 ist die Grundplatte 58 angeordnet, diese wird somit von der Führungsschiene 74 geführt.
-
In 3 befinden sich die Grundplatten 56 und 58 in einer gleichen, vorderen Beladeposition. In 4 befinden sich die Grundplatte 58 in der vorderen Beladeposition und die Grundplatte 56 befindet sich in einer hinteren Trennposition. In der Trennposition kann ein auf der Grundplatte 56 oder 58 angeordneter Leiterplattennutzen vom Trennwerkzeug 40 des Trennkopfs 38 bearbeitet werden.
-
In der 5 ist die Grundplatte 56 nicht gezeigt, damit die Ansicht auf einen unter der Grundplatte 56 liegenden Lineardirektantrieb 96 ermöglicht wird. Der Lineardirektantrieb 96 umfasst einen Motorteil 98 und eine Magnetschiene 100. Die Magnetschiene 100 ist auf der Unterseite der Grundplatte 56 angeordnet. Unter der Grundplatte 58 ist ein dem Lineardirektantrieb 96 entsprechend ausgebildeter Lineardirektantrieb 102 mit einer Magnetschiene 104 und einem Motorteil 106, der in 6-8 gezeigt ist, angeordnet. Diese Art der Anordnung, einer bewegten Magnetschiene 100 und 104 und einem feststehenden Motorteil 98 und 106 ist vorteilhaft, denn durch die fest am Maschinenrahmen 12 angeordneten Motorteile 98 und 106 entfällt eine sonst üblich eingesetzte Schleppkette zu Führung und Schutz von Kabeln (nicht dargestellt), welche benötigt werden, um die Motorteile 98 in 106 mit elektrischer Energie zu versorgen und Steuersignale aus der Steuereinheit 22 zu übertragen. Die Verkabelung erfolgt in dieser Art von Anordnung nur an den feststehenden Komponenten und nicht an den bewegten Komponenten.
-
In der 5 ist ein Lesekopf 108 eines Positionsmesssystems zur Messung der Position der Grundplatte 56 in x-Richtung gezeigt. Ein Signalgeber 109 (6) für den Lesekopf 108 ist auf der Unterseite des Trägerteils 88 angebracht. Ein solcher Signalgeber 109 kann beispielsweise ein Magnetband sein, welches sich über die gesamte Länge der jeweiligen Grundplatte 56 oder Trägerteil 88 in x-Richtung erstreckt und welches mit dem Lesekopf 56 ein Inkrementmesssystem bildet. Ein baugleiches Messsystem ist auch für die Grundplatte 58 mit einem Lesekopf 110 und einem Signalgeber 111, in 6 gezeigt, vorgesehen. Die Position der Grundplatten 56 und 58 wird vom Inkrementmesssystem an die Steuereinheit 22 übermittelt, da die Linearantriebe 96 und 102 die Grundplatten 56 und 58 während des Trennvorgangs entlang der x-Achse bewegen; der Trennkopf 38 ist - wie oben ausgeführt - entlang der x-Achse nicht verfahrbar.
-
In 6 ist eine Vorderansicht der Grundplatten 56 und 58 mit Führungsschienen 70, 72 und 74 und den linearen Direktantrieben 96 und 102 gemäß 3 gezeigt. Der Lesekopf 110 ist hier unterhalb des Trägerteils 94 auf den Maschinenrahmen angeordnet gezeigt. Die Vorderansicht zeigt deutlich, dass sich die Grundplatten 56 und 58 auf die Oberflächen 80c oder 82c auf dem L-förmige Trägerteil 80 oder 82 der jeweils anderen Grundplatte 56 oder 58 abstützen können. Dies erhöht die Stabilität der Grundplatten 56 und 58, insbesondere wenn beim Bearbeiten eines Leiterplattennutzen eine Kraft in z-Richtung wirkt. Auf den Oberflächen 80c und 82c kann eine Beschichtung oder Wälzkörper (nicht dargestellt) zur Verringerung der Reibung zwischen der jeweiligen Oberfläche 80c oder 82c mit der Grundplatte 58 oder 56 vorgesehen sein.
-
In 7 ist eine Detailansicht auf die Trägerteile 88, 80, 82 und 94 mit den Führungsschlitten 76, 78, 84, 86, 90 und 92 auf der Führungsschiene 70, 72 und 74 angeordnet, und die Lineardirektantriebe 96 und 102 gezeigt. Hier ist wie oben erwähnt die L-Form der Trägerteile 80 und 82 deutlich zu sehen. Die zu der Grundplatte 56 zugehörigen Trägerteile 80 und 84 mit den zugehörigen Führungsschlitten 76 und 84, 86, sowie der Lineardirektantrieb 96 befinden sich in der vorderen Beladeposition. Die zu der Grundplatte 58 zugehörigen Trägerteile 82 und 94 mit den zugehörigen Führungsschlitten 78 und 90,92, sowie der Lineardirektantrieb 102 befinden sich in der hinteren Trennposition.
-
In der 8 ist die Detailansicht gemäß 7 dargestellt, jedoch sind die zu den Grundplatten 56 oder 58 gehörigen Komponenten in einer gegenteiligen Position im Vergleich zur Darstellung in 7 dargestellt. Die Komponenten der Grundplatte 56 sind in der hinteren Trennposition und die zugehörigen Komponenten der Grundplatte 58 in der vorderen Beladeposition.
-
Die 9 zeigt den Trennkopf 38 mit dem Trennwerkzeug 40, hier ein Fräser, und den Achsantrieb 54 für die z-Achse, der am Querträger 46 des Portals 48 angeordnet ist. Die Säulen 66 des Portals 48 sind nicht dargestellt. Ein in Bearbeitung befindlicher Leiterplattennutzen 112 mit einer Vielzahl von identischen, aus dem Leiterplattennutzen 112 herauszutrennenden Leiterplatten 113, ist unterhalb des Trennkopfs 38 gezeigt. Weitere Komponenten der Trennmaschine 10, wie beispielsweise der Maschinenrahmen 12 sind hier nicht oder nur schematisch gezeigt.
-
Weiter ist schematisch die Steuereinheit 22 gezeigt, die mit dem Trennkopf 38 und mit einem elektrischen Schaltventil 114 über Datenleitungen 116 verbunden ist. Eine Absaugeinrichtung 120 ist am Trennkopf 38 angeordnet. Die Absaugeinrichtung 120 bildet eine den Trennkopf 38 umgebende Absaugöffnung 122. Die Absaugeinrichtung 120 ist dabei so eingerichtet, dass sie beim Bearbeiten des Leiterplattennutzens 112 entstehende Partikel absaugt werden. Dazu ist die Absaugeinrichtung 120 über Unterdruckleitungen 124 mit einer Unterdruckquelle 126 verbunden. Zur besseren Ablösung der entstehenden Partikel von dem Leiterplattennutzen 112 ist wenigstens eine, vorzugsweise drei Druckluftdüsen in der Absaugeinrichtung 120 vorgesehen, welche einen jeweiligen Druckluftstrom entlang einer jeweiligen Hauptluftstromrichtung auf dem Leiterplattennutzen 112 leiten. Die wenigstens eine Druckluftdüse ist dabei über eine Druckluftleitung 128 mit einem Schaltventil 114 verbunden, welches ionisierte Druckluft aus einer Druckluftquelle 130 derart beeinflusst, dass der Druckluftstrom der aus der wenigstens einen Druckluftdüse herausströmt mit einer Pulsfrequenz pulsiert. Durch den wenigstens einen pulsierenden Druckluftstrom kann die Ablösung von Partikeln welche auf dem Leiterplattennutzen 112 haften verbessert werden und somit die Erfassung und Absaugung effizienter erfolgen. Die Ablösung von besonders kleinen Partikeln im Bereich von unter 80 pm wird dabei einerseits begünstigt, wenn sich die Pulsfrequenz des wenigstens einen Druckluftstroms auf den Leiterplattennutzen 112 überträgt und andererseits können elektrostatische Kräfte, welche die kleinen Partikel an den Leiterplattennutzen haften lassen, durch den ionisiert Zustand der Druckluft abgebaut werden. An der Absaugeinrichtung 120 ist ein Bürstenring 132 angeordnet, welcher das Trennwerkzeug40 umgibt und während der Trennbearbeitung auf dem Leiterplattennutzen 112 anliegt. Dieser Bürstenring 132 dichtet die Absaugöffnung 122 gegen die Umgebung 134 ab, damit sich der Unterdruck, den die Unterdruckquelle 126 aufbaut, bis zum Leiterplattennutzen 112 ausbilden kann und so eine Absaugung des Volumens der Partikel und des wenigstens einen eingeblasenen Druckluftstrom erfolgen kann.
-
In 10 ist schematisch die Vernetzung der Steuereinheit 22 mit ihren verschiedenen Modulen und verschiedenen Komponenten der Trennmaschine 10 gezeigt. Die Steuereinheit 22 umfasst ein Prozesssteuerungsmodul 140, ein Maschinensteuermodul 142, ein Benutzerschnittstellenmodul 144, ein Kameramodul 146 und ein Bildverarbeitungsmodul 148. Die Module 140-148 sind innerhalb der Steuereinheit 22 miteinander vernetzt und können Daten miteinander austauschen. Die Lineardirektantriebe 96 und 102, sowie die Achsantriebe 44 und 54, welche als Lineardirektantriebe ausgeführt sein können, umfassen jeweils einen Antriebsregler 150a bis 150d, die als vernetzte Anordnung 150 dargestellt sind. Das Maschinensteuermodul 142 der Steuereinheit 22 ist dabei so eingerichtet, dass es mit dem jeweiligen Antriebsregler 150a bis 150d der Regleranordnung 150 kommunizieren kann.
-
An der Trennmaschine 10 kann ein in der 10 schematisch dargestelltes Kamerasystem 152 vorgesehen sein. Das Kamerasystem 152 umfasst dabei mindestens eine Kamera. Das Kamerasystem 152 kann beispielsweise zur Erfassung des Leiterplattennutzens 112 während des Trennvorgangs genutzt werden. Dazu ist das Kameramodul 146 der Steuereinheit 22 so konfiguriert, dass es mit dem Kamerasystem 152 kommunizieren kann und die Daten des Kamerasystems 152 an das Bildverarbeitungsmodul 148 zur Verarbeitung und Auswertung der erfassten Bilddaten übermitteln kann. Die Steuereinheit 22 kann davon abhängig Signale zur Steuerung der Antriebsregler 150a bis 150d erzeugen.
-
Das Benutzerschnittstellenmodul 144 der Steuereinheit 22 ist dazu eingerichtet mit der Benutzerschnittstelle 20 zu kommunizieren und Prozessdaten auf dem Bildschirm 26 oder der Lichtsäule 24 anzuzeigen oder Steuerbefehle aus der Tastatur 28 oder dem Scanner 30 aufzunehmen.
-
Das Prozesssteuerungsmodul 140 ist dazu eingerichtet mit einem Prozessleitsystem 154 zu kommunizieren. Über das Prozessleitsystem kann die Trennmaschine 10 mittels der Steuereinheit 22 auf eine Datenbank 156 zugreifen, um beispielsweise Werkstückparameter zur effizienteren Bearbeitung des Leiterplattennutzen 112 abzurufen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
