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Vorrichtung zur automatischen Herstellung von Bohrungen in Leiterplatten
Die Erfindung betrifft ein Vorrichtung zur automatischen Herstellung von Bohrungen
i@ Leiterplatten mit einer Vielzahl von in wenigstens einem ersten ortsfesten Block
parallel zueinander angeordneten, in Vorschubrichtung unabhängig voneinander bewegbaren
Bohrspiudel und einem unter den Bhrspineln in zwei Dimensionen bewegbaren Bohrtisch.
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Eine derartige Vorrichtung, eine sogenannte Vielsgindel-Bohrmaschine,
die eine Vielzahl von Bohrspindel au,.we.isen kann, sll sowohl für die rationelle
Herstellung von Musterleiterplatten für Experimentirzwecke als auch für die Serienfertigung
unterschiedlicher Leiterplatten geeignet sein. Hierzu ist es erforderlich, eine
Steuerung für die Bohrmaschine vorzusehen, die beispielsweise darin bestehen kann,
daß auf einem Lochstreifen gespeicherte Daten der anzufertigenden Leiterplatten
in eine elektrische Steuereinrichtung eingegeben und so ausgewertet werden, daß
damit eine Steuerung der Bewegung des Bohrtisches und der einzelnen Bohrspindel
ermöglicht wird. Ein derartiges Verfahren ist jedoch mit dem Nachteil verbunden,
daß einerseits die Herstellung der Steuerlochstreifen kompliziert ist und deshalb
speziell ausgebildete Fachkräfte erfordert und andererseits die Bohrmaschine durch
die umfangsreiche elektrische Steuereinrichtung insgesamt aufwendig ist und einer
sorgfältigen Justierung und Wartung bedarf.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur automatischen
Herstellung von Bohrungen in Leiterplatten
zu schaffen, die sich
bei relativ einfachem Aufbau unproblematisch handhaben läßt, sowohl für die rationelle
Serien als auch Einzelfertigung von Leiterplatten geeignet ist. und besonders vorteilhaft
für die Herstellung vonaeinem bestimmten Rastermaß angeordneten Bohrungen verwendbar
ist.
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Erfindungsgemäß wird diese kufgclbe dadurch gelöst, daß bei dem zwei
Ebenen aufweisenden Bohrtisch auf der den Bohrspindeln zugewandten ersten Ebene
wenigstens eine der zu bohrenden Leiterplatten und auf der unterhalb der ersten
Ebene vorgesehenen zweiten Ebene des Bohrtisches wenigstens eine mit Markierungspunkten
versehene Programmkarte befestigbar ist, daß untex- und/oder oberhalb der zweiten
Ebene des Bohrtisches in wenigstens einem zweiten ortsfesten Block parallel zueinander
angeordnete Abtastmittel für die Markierungspunkte vorgesehen sind, daß jedes Abtastmittel
einer Bohrspindel fest zugeordnet ist und daß eine jeweils von einer Steuereinrichtung
registrierte Erfassung wenigstens eines Ma.tierungs?unktes durch ein Abtastmittel
die Stillsetzung des Bohrtisches und die Inbetriebnahme der diesem Abtastmittel
zugecinlneten Bohrspindel zur Folge hat.
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Wenn man diese Maßnahme ergreift, ergibt sich zunächst der Vorteil,
daß die Programmkarte, deren Markierungspunkte den Bohrungen der anzufertigenden
Leiterplatte entsprechen, relativ einfach herstellbar ist. Ferner ergeben sich durch
die Verwendung der Programmkarte, die durch den Bohrtisch gleichermaßen bewegt wird
wie die zu bohrende leiterplatte, anstelle eines Steuerlochstreifens erhebliche
Vereinfachungen bei der auf die Bohrspindeln einwirkenden Steuereinrichtung, da
keine Information über die Position einer auszufuxnden Bohrung mehr übertragen werden
braucht sondern lediglich die Bewegung des Bohrtisches unterbrochen wird. Ein weiterer
Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die Nutzung
der beiden
Ebenen des Bohrtisches die Bohrspindeln und die ihnen zugeordneten Äbtastinittel
eng an einander gekoppelt sind, so daß Auswirkungen von in der Maschine liegenden
Ungenauigkeiten auf die Präzision der Bohrungen äußerst gering gehalten werden können.
Ferner wird durch die Nutzung der beiden Ebenen des Bohrtisches erreicht, daß die
Vorrichtung auch bei relativ großen Beiter»3.atteP bzw. Programmkarten mit einem
Minimum an Grundfläche auskommt.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Programmkarte
eine mit Bohrungen versehene Leiterplatte ist und die Bohrungen die für die Abtastung
erforderlichen Markierungspunkte sind. Hierdurch erreicht man, daß die Programmkarte
auf dieselbe Weise wie eine gedruckte Beiterplatte, z.B. mit Hilfe eines Photoätzverfahren
herstellbar ist, wobei die Bohrungen mit einer von Hand bedienbaren Bohrmaschine
hergestellt werden. Eine derartige Programmkarte stellt somit zugleich ein funktionsgetreues
Muster der Leiterplatte dar.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
die Programmkarte ein mit lochungen versehener Film ist und die lochungen die Mir
die Abtastung erforderlichen Markierungspunkte sind. In bevorzugter Weise kann hierbei
als Film das für die Erstellung einer Leiterplatte erforderliche Negativ verwendet
werden, das Leiterbahnen und Bohrungen zeigt. Die Abtastmittel sind in diesem Falle
jedoch so zu wählen, daß sie nur auf die kreisrunden Abbildungen der Bohrungen ansprechen.
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Um ferner die feste räumliche Zuordnung von teiterplatten und Programinkarten
auch bei einer Bewegung des Bohrtisches sicherzustellen, sind die teiterpiatten
und die Programmkarten mit Bohrungen versehen, wobei in diese Bohrungen
im
Bohrtisch befestigte Paßstifte eingreifen.
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Des weiteren besteht eine Ausgestaltung der Erfindung darin, daß als
Abtastmittel Kontaktstifte oder elektrisch leitende Bürsten oder Schleifer in der
Art verwendet sind, daß bei Erfassung eines Markierungspunktes Kontaktgabe mit dem
Bohrtisch erfolgt. Durch eine derartige Kontaktgabe wird der Bohrtisch stillgesetzt,
die Position des erfaßten Markierungspunktes überprüft und anschließend die Inbetriebnahme
der zugeordneten Bohrspindel ausgelöst.
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Ebenso kann nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung die Abtastung
der Programinkarte auch auf optisch-elektrischem Wege erfolgen und zwar dadurch,
daß als Abtastmittel Glühlampen oder Bumineszenzdioden einerseits und Photowiderstände
oder Photodioden andererseits verwendet und einander derart zugeordnet sind, daß
bei Erfassung eines Markierungspunktes der zum jeweiligen Abtastinitel gehörende
Photowiderstand oder die Photodiode durch das von der zum selben Abtastmittel gehörenden
Glühlampe oder Lumineszenzdiode ausgehende Licht in seinen elektrischen Bigenschaften
beeinflußt wird. Man erreicht durch eine derartige Maßnahme besonders hohe Betriebssicherheit,
da Betriebsstörungen durch Fehlkontakte oder Unterbrechungen ausgeschlossen sind.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Bohrtisch
derart aufgebaut, daß die Ebenen des Bohrtisches durch zwei parallel übereinander
liegende, miteinander fest verbundene Platten realisiert sind und daß die zu bohren
den Leiterplatten auf der Oberseite der oberen Platte und die Programinkarten auf
der Oberseite der unteren Platte befestigbar sind. Die Bewegung des Bohrtisches
erfoQS dabei in der Art, daß die Programmkarte zeilenweise in einem vorgegebenen
Raster abgetastet wird.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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In der Figur ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Bohrungen in
leiterplatten ii, 12, 13 mit einer Vielzahl von in drei ortsfesten Blöcken 21, 22,
23 parallel zue;.nander angeordneten, in Vorschubrichtung unabhängig von einander
bewegbaren Bohrspindeln 24 dargestellt. Der Übersichtlichkeit halber sind nur drei
Bohrspindeln 24.
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im ersten Block 21 schematisch eingezeichnet. Unter den Bohrspindeln
24 ist ein in zwei Dimensionen in Richtung der Doppelpfeile 31, 32 bewegbarer Bohrtisch
3 angeordnet.
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Der Bohrtisch 3 besteht aus zwei parallel übereinanderliegenden, miteinander
fest verbundenen Platten 33, 34. Dabei sind die zu bohrenden Leiterplatten 11, 12,
13 auf der Oberseite der oberen Platte 33 und die Programinkarten 41, 42, 43 auf
der Oberseite der unteren Platte 34 befestigt. Der exal-te, feste Sitz der Leiterplatten
11, 12, 13 und der Programmkarten 41, 42, 43 wird dadurch gewährleistet, daß in
Leiterplatten und Programmkarten Bohrungen vorgesehen sind, in die im Bohrtisch
befestigte Paßstifte 5 eingreifen.
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Die Programinkarten 41, 42, 43 sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel
mit Bohrungen versehene Leiterplatten, wobei diese Bohrungen die für die Abtastung
erforderlichen Markierungepunkte 44 darstellen. Die Abtastung der Markierungspunkte
44 erfolgt auf optisch-elektrischem Wege. Aus dksem Grunde ist die untere Platte
34 des Bohrtisches 3 rahmenartig ausgebildet, derart daß ein Fenster 6 entsteht,
in das die Programinkarten 41, 42, 43 eingelegt sind. Oberhalb der Programinkarten
41, 42, 43 sind als Abtastmittel einerseits in drei Blöcken 71, 72, 73 Glühlampen
74 und unterhalb des Bohrtisches 3 andererseits in drei weiteren Blöcken 81, 82,
83 Photoelemente 84 derart angeordnet, daß bei Erfassung eines Markierungspunktes
44 das zum jeweiligen Abtastmittel gehörende Photo element 84
durch
das von der zum selben Abtastmittel gehörenden glühlampe 74 ausgehende Licht in
seinen elektrischen Eigenschaften beeinflußt wird. Dabei ist jeder Bohrt spindel
24 ein aus einer Glühlampe 74 und einem Photo element 84 bestehendes Abtastmittel
fest zugeordnet.
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Wird wenigstens ein Markirungspunkt 44 durch ein Lbtast mittel erfaßt,
so wird dies von einer nicht dargestellten Steuereinrichtung derart ausgewertet,
daß eine Still setzung des Bohrtisches erfolgt. Nach einer Vositionsprüfung des
erfaßten Markierungsirunktes 44. erfolgt dann durch das vom Abtastmittel, in diesem
Fall vom Pliotoeloment 84, ausgehenden Siglial eine Inbetriebnahme der diesem Abt
astmittelssugeordneten Bohrspindel 24. über eine einer jeden Bohrspindel 24 zugeordneten
Vorschubeinrichtung 94. Um diese Wirkungsweise zu verdelltlichen, sind die Photoelemente
84 in der Figur über Leitungen mit den ihnen zugeordneten Vorschubeinheiten 94 und
diese über weitere Leitungen mit den Bohrspindeln 24 verbupden. In der Praxis sind
natürlich geeignete Umformeinrichtungen zwischen Photoelementen 84 und Vorschubeinricht-ungen
94 erforderlich, damit aus den von den Photoelementen 84 gelieferten Signalen andere,
für die Betätigung der Vorschubeinrichtungen 94 erforderliche Signale erhalten werden.
Die Vorschubeinrichtungen 94 sind, da sie den Abtastmitteln und den Bohrspindeln
24 fest zugeordnet sind ebenso wie diese in ortsfesten Blöcken 91, 92, 93 angeordnet.
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Bei der in der Figur dargestellten Vorrichtung werden die Leiterplattten
11, 12, 13,da diese wie die Programmkarten 41, 42, 43 am Bohrtisch 3 befestigt sind,
mit den Programmkarten im gleichen Sinne bewegt. Im Gegensatz zu einer Lochstreifensteuerung
erreicht man hierdurch den Vorteil, daß die Steuereinrichtung keine Daten über die
Bewegung des Bohrtisches 3 zu verarbeiten braucht, so daß diese dadurch in ihrem
Aufbau wesentlich einfacher ist. Bei der dargestellten
Vorrichtung
erfolgt die Abtastung der Programmkarten 41, 42, 43 in dem durch die Markierungspunkte
44 der Programinkarten 41, 42, 43 vorgegebenen Raster, wobei bei Erreichen des letzten
Rasterpunktes einer Zeile, beispielsweise durch einen einfachen Endanschlag, der
je nach Plattengröße einzustellen ist, auf die nächste Zeile umgeschaltet und die
Bewegung des Bohrtisches fortgesetzt wird. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Bohrspindel
24 in einem Viel.-fachen des Rastennaßes angeordnet sind, weil dadurch die ma.xJmalen
Scwegu.ngen des Bohrtisches 3 weit unterhalb der Abrllessungen der Leiterplatten
11, 12, 13 gehalten werden können. Hieraus ergeben sich kürzere Bearbeitungszeitcn
und außerdem sind nur relativ kleine Stellmotoren für die Durchführung der Bewegung
des Bohrtisches 3 erforderlich.
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Zu einer weiteren Verkürzung der Bearbeitungszeit ist/außerdem vorteilhaft,
mehrere Leiterplatten 11, 12, 13 übereinwander zu legen. Die beschriebene Vorrichtung
kann man ferner auch in der Art betreiben, daß die in den Blöcken 21, 22, 23 enthaltenen
Bohrspindeln 24 von einem einzigen Satz von Abtastmitteln, beispielsweise den in
den Blöcken 71 und 81 enthaltenen Lampen 74 und Photoelementen 84 gesteuert werden.
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Auf diese Weise kann man mit einer einzigen Programmkarte 41 in mehreren
Blöcken enthaltene Bohrspindeln 24 gleichzeitig steuern. Durch die Zuordnung eines
Abtaatmittels zu einer jeden Bohrspindel 24 und die Verwendung von Programinkarten
41, 42, 43 erreicht man ferner, daß bei jedem Rasterschritt eine Vielzahl von Bohrungen,
die der Zahl der erfaßten Ilarkiemn w unkte 44 entspricht, gebohrt wird.
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Darüberhinaus ergibt sich durch die Programinkarten 41, 42, 43 außerdem
der wesentliche Vorteil, daß diese einfach herstellbar sind, beispielsweise auf
demselben Wege wie eine Musterleiterplatte und dementsprechend auch leicht, je nach
Erfordernis, geändert werden können. Die Anordnung der Programmkarten 41, 42, 43
auf einer zweiten Ebene des Bohrtisches 3 führt darüber hinaus zu einer kompakt
aufgebauten Vielspindel-Bohrmaschine.
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8 Patentansprüche 1 figur