DE2326289A1 - Automatisch gesteuerte bohrmaschine - Google Patents

Automatisch gesteuerte bohrmaschine

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DE2326289A1
DE2326289A1 DE19732326289 DE2326289A DE2326289A1 DE 2326289 A1 DE2326289 A1 DE 2326289A1 DE 19732326289 DE19732326289 DE 19732326289 DE 2326289 A DE2326289 A DE 2326289A DE 2326289 A1 DE2326289 A1 DE 2326289A1
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drilling machine
machine according
curve
scanning head
drilling
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DE19732326289
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Johann Ploeckl
Aurel Dipl Ing Schlick
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Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Original Assignee
Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
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Description

  • hutomatisch gesteuerte Bohrmaschine Die erfindung betrifft eine automatisch gesteuerte Bohrmaschine, insbesondere henrspindelbohrmaschine, zur Herstellung von Bohrungen in Leiterplatten nach einer mit dem gewünschten Lochmuster versehenen Vorlage, bei der die Bohrvorrichtung und ein Abtastkopf mechanisch starr gekuppelt und durch zwei Loordinatenmotoren in einer Ebene gemeinsam beweglich sind, wobei der Abtastkopf über der Vorlage angeordnet ist und eine auf der Vorlage vorgesehene kurve optisch verfolgt.
  • Das fotoelektrische Abtasten und Vermessen von Zeichnungen ist ein in der Technik bekannte Maßnahme, um eine Zeichnung in ein numerisches Steuerprogramm umzusetzen oder direkt z. B. ein Schneidwerkzeug zu steuern (Die Elektrische Ausrüstung 10 (1969) 4, S. 19 bis 22). Insbesondere ist ein Kurvensteuergerät bekannt, bei dem ein fotoelektrischer Abtastkopf mittels zweier eingebauter Glühlampen einen abzutastenden Zeichnungsausschnitt und insbesondere eine abzutastende Kurve diffus beleuchtet. Dabei wird das Bild einer kreisförmigen Fläche von etwa 3 mm Durchmesser durch ein Objektiv und einen halbdurchlässigen Spiegel zu einem drehbaren Dac ~ antprisma geführt. Dieses reflektiert das Bild und leitet es über einen weiteren Spiegel zu zwei Fotovervielfachern. Vor diesen ist eine Segmentblende angebracht, die zwei gegenüberliegende 90°-Sektoren des beobachteten Zeichnungsausschnittes ausblendet. Eine rotierende Lochscheibe läßt von dem nicht ausgeblendeten Zeichnungsausschnitt zwei gegenüberliegende 90 0-Kreisringsektoren punktweise und zeitlich betrachtet nacheinander zu den Potovervielfachern gelangen, Eine in den Kreisringsektoren liegende Zeichnungslinie bewirkt eine Veränderung der zu den Fotovervielfachern gelangenden Lichtmengen, was eine Änderung der Ausgangsspannungen zur Folge hat. Diese Impulse werden mit Referenzimpulsen, die von der gleichen Lochscheibe erzeugt werden, in zeitlichen Zusammenhang gebracht. Von einer Auswerteelektronik werden die analogen Regelabweichungen "Vorspur" und "Hauptspur" gebildet. Das Dachkantprisma dreht den betrachteten Zeichnungsausschnitt vor dem Heßniertaufnehmer um den Nittelpunkt der Hauptspur um 360 °, wenn es selbst um 180 ° gedreht wird.
  • Mit der Regelabweichung "Vorspur" wird das Dachkantprisma verstellt und eine abgetastete Linie so lagerichtig auf dem Fotovervielfacher "Vorspur" abgebildet. Gleichzeitig wird das Sinus-Kosinus-i?otentiometer verstellt, das die I?egelabweichung "Hauptspur" in die Regelabweichungskomponenten X und Y zerlegt.
  • Bei diesem bekannten Abtastkopf ist es auch schon bekannt, ein Dreieck auf die Zeichnung zu projizieren und damit die Wirkungsrichtung des Abtastkopfes anzugeben. Au#t#die Abbildung eines Fadenkreuzes zur Erleichterung der Einstellung ist vorgesehen.
  • Das der Erfindung zugrundeliegende weitere Problem besteht darin, in zahlreichen, insbesondere zu Paketen angeordneten Leiterplatten an vorbestimmten Stellen Löcher zu bohren.
  • Dies -wurde bisher von Hand durchgeführt, indem z. B. mittels einer Schablone die Stellen, wo Löcher zu bohren sind, vorher angerissen wurden. Dieser Vorgang ist jedoch umständlich, zeitraubend und durch die Handarbeit bedingt nicht sehr genau.
  • Des weiteren ist es bereits bekannt geworden, das gewunschte Lochmuster in Form von Lochstreifen vorzuprogrammieren. Der Lochstreifen steuert dann die Bohrmaschine. Diese Art der Steuerung ist jedoch mit einem erheblichen Aufwand an Elektronik verbunden. Außerdem benötigt man hierzu einen besonderen Prpgrammiertisch, was nicht nur einen zusätzlichen Aufwand bedeutet, sondern auch einen besonderen Arbeitsgang seitens des Programmierers erfordert.
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine automatisch gesteuerte Bohrmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, welche mit einem wesentlich geringeren Aufwand als die numerischen Steuerungen gleichwohl eine vollautomatische exakte und schnelle Bohrung der gewünschten Löcher nach der Vorlage gestattet. Die Maschine soll in der Herstellung wirtschaftlich, in der Bedienung einfach und von kompaktem Aufbau sein. Sie soll auch bei Bedienung durch ungeübte Personen zu einwandfreien Ergebnissen führen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Kurve die in der Vorlage vorgesehenen Löcher verbindet, daß an dem Abtastkopf eine weitere Lichtquellen-Lichtempfängeranordnung vorgesehen ist, die auf das tterfahren eines Loches innerhalb des Kurvenzuges anspricht und beim Erkennen eines Loches die hurvensteuerung abschaltet, den Abtastkopf auf die Lochmitte zentriert und den Bohrvorgang auslöst, und daß nach Beendigung des Bohrvorganges die Kurvensteuerung wieder eingeschaltet und die zusätzliche Lichtquellen-Lichtempfängeranordnung solange abgeschaltet wird, bis das Gesichtsfeld des Abtastkopfes das gerade gebohrte Loch verlassen hat.
  • Erfindungsgemäß wird also ein Kurvenverfolgungsgerät so abgeändert, daß es das Vorliegen eines Loches innerhalb einer Kurve erkennt und die Kurvenverfolgung erst dann fortgesetzt wird, wenn das Loch bzw. die Löcher an der gewünschten Stelle fertiggebohrt sind.
  • Normalerweise ist im Abtastkopf ein Objektiv angeordnet, das die Kurve auf den verschiedenen Fotozellen abbildet. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist hierbei hinter dem Objektiv ein teildurchlässiger Spiegel angeordnet, der den Strahlengang in ein zur Kurvenverfolgung und in ein zur Lochzentrierung dienendes Bündel aufteilt. Auf diese Weise wird nur ein einziges Abbildungsobjektiv benötigt.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Objektiv den Kurvenzug über den teildurchlässigen Spiegel, ein Dachkantprisma, das zur Bilddrehung durch einen Servomotor drehbar und mit einem Koordinatengeber verbunden ist, den gleichen teildurchlässigen Spiegel auf zwei diametral gegenüberliegende Fotozellen abbildet, wobei vor den Fotozellen eine Segmentblende und ein Schlitzrad mit zwei diametral gegenüberliegenden Schlitzen sowie Steuerfahnen angeordnet sind und die von den beiden Fotozellen abgeleiteten elektrischen Signale über eine Auswerteelektronik das Dachkantprisma und damit den Koordinatengeber entsprechend dem Kurvenverlauf nachstellen, wobei außerdem der Kurvenzug vom Abtastkopf aus diffus beleuchtet ist.
  • Diese Anordnung eignet sich besonders gut dazu, den ohnehin vorhandenen teildurchlässigen Spiegel zur Bildung des Lochzentrierungsstrahlenganges mit auszunutzen.
  • Der zweite Strahlengang bildet den Kurvenzug bzw. die Löcher zweckmäßigerweise auf eine Vierquadranten-Fotozelle ab. Die vier Quadranten dieser Fotozelle bewirken über eine geeignete Auswerteelektronik eine automatische Zentrierung des Äbtastkopfes über dem erkannten Loch.
  • Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß der zweite Strahlengang den Kurvenzug bzw. die Löcher auf eine Vierquadrantenlinse abbildet, hinter der mit Abstand voneinander und von der Linse vier Fotozellen angeordnet sind.
  • Vorzugsweise handelt es sich dabei um vier aus einem einzigen Stück ineinander geschliffene Linsen, deren optische Achsen etwa in der Mitte der vier Quadranten liegen. Auf diese Weise können die vier Fotozellen mitleinem deutlichen Abstand voneinander angeordnet werden, so daß statt einer speziellen Vierquadranten-Fotozelle handelsübliche Einzel-Foto zellen verwendet werden können, was zur wirtschaftlichen Herstellung beiträgt.
  • Die Vorlage ist vorzugsweise eine von hand gebohrte Husterleiterplatte. Es muß also lediglich von Hand eine einzige derartige Platte hergestellt werden, wobei die einzelnen Löcher durch einen einzigen Kurvenzug zu verbinden sind.
  • Alles weitere erfolgt dann mittels der erfindungsgemäßen Bohrmaschine automatisch.
  • Unter der Vorlage ist auf der optischen Achse des Abtastkopfes zweckmäßigerweise eine besondere Lichtquelle angeordnet.
  • Diese Lichtquelle wirft beim Auftreten eines Loches im Kurvenzug einen besonderen Lichtstrahl in den Abtastkopf, so daß eine sichere Locherkennung gewährleistet ist.
  • Eine weitere Lichtquelle kann aber auch im Abtastkopf angeordnet sein, wobei die Lichtquelle den Kurvenzug von oben beleuchtet, und unter der Vorlage ein retro-reflektierendes Material angeordnet ist. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß sich insbesondere die elektrischen Zuleitungen aus dem Abtastkopf heraus erübrigen.
  • Die weitere Lichtquelle ist zweckmäßigerweise eine Gallium-Arsenid-Diode Vorzugsweise ist die Ga-As-Diode mit einer Frequenz gepulst, die wesentlich höher liegt als die Abtastfrequenz der beiden Kurvensteuerfotozellen. Die Frequenz der Ga-As-I)iode liegt zweckmäßigerweise bei 10 kHz, die Abtastfrequenz der Kurvensteuer-Fotozellen vorzugsweise bei 200 Hz.
  • Durch Anordnung eines Hochpasses in dem Lochzentrieruiigsweg und eines Tiefpasses im Kurvensteuerweg kann so eine einwandfreie Entkopplung der beiden Zweige ohne besonderen Aufwand durchgeführt werden, so daß eine gegenseitige Beeinflussung wirksam ausgeschlossen ist.
  • Eine vereinfachte Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß statt der besonderen Lichtquelle unter der Vorlage eine Fotoempfängeranordnung mit einer Vierquadranten-Fotozelle an dieser Stelle vorgesehen ist. Aufgrund dieser Maßnahme kann die ohnehin zur Beleuchtung des Kurvenzuges erforderliche Lichtquelle auch für die Lochzentrierung mit verwendet werden.
  • Der Vierquadranten-Lichtempfänger, welcher aus einer Vierquadranten-Fotozelle oder vier einzelnen Fotozellen besteht, ist vorteilhafterweise an drei aechenverstärker angeschlossen, welche zwei Koordinaten#ehlersignale und ein Summensignal bilden. Die Anordnung ist dabei zweckmäßigerweise so, daß das Summensignal zum Abschalten der Kurvensteuerung bei Erreichen eines Loches verwendet wird und daß anschließend die Fehlersignalausgänge der Rechenverstärker an die Motoren des Koordinatentisches angeschlossen werden.
  • Die rotoren sind dabei vorzugsweise für eine vorbestimmte, feste Zeit an die kechenverstärker angeschlossen. Nach Ablauf der festen Zeit wird bevorzugt die Bohrvorrichtung für eine zweite vorbestimmte, feste Zeit eingeschaltet. Nach Ablauf der zweiten festen Zeit wird die Eurvensteuerun + evorzugt wieder eingeschaltet, das Summensignal vom Vierquadranten-Lichtempfänger jedoch während einer dritten, vorbestimmten, festen Zeit abgeschaltet.
  • Die Koordinatensignale der Kurvensteuerung und Lochzent.rierung werden nach einer weiteren Ausführungsform über einen Umschalter auf zwei den Koordinatenmotoren vorgeschaltete Leistungsverstärker gegeben. Vor die Leistungsverstärker sind bevorzugt noch zwei Schalter in die beiden Koordinatenleitungen eingeschaltet.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist so ausgebildet, daß das Summensignal über einen Schalter an einen monostabilen Piultivibrator mit einer Rückstellzeit gleich der ersten festen Zeit angeschlossen ist, an dessen Ausgang ein Relais mit den Umschaltkontakten angeschlossen ist. Der invertierte Ausgang des 19lultivibrators soll dabei an den Eingang eines zweiten monostabilen Iwfultivibrators angeschlossen sein, der eine Rückstellzeit gleich der zweiten festen Zeit aufweist und an dessen Ausgang ein Relais liegt, das die zwei Schalter betätigt. Zweckmäßig weist das Relais einen dritten Schaltkontakt zur Bohrhubauslösung auf.
  • In weiterer Ausbildung der Erfindung ist der invertierte Ausgang des zweiten Multivibrators an den Eingang eines dritten monostabilen Multivibrators angeschlossen, welcher eine Rückstellzeit gleich der dritten festen Zeit aufweist und an dessen Ausgang ein Relais angeschlossen ist, das bei Erregung den am Eingang des ersten Nultivibrators eingeschalteten Schalter öffnet. Auf diese Weise ist eine sichere und einwandfreie Unterbrechung der Kurvenverfolgung bis zum Abschluß des Bohrvorganges gewährleistet. Die Tatsache, daß für die verschiedenen Unterbrechungen feste Zeiten gewählt werden, stellt eine wesentliche Vereinfachung des Steuerungsvorganges und des elektronischen Aufwandes dar.
  • Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt: iig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht des hbtastkopfes einer erfindungsgemäßen Bohrmaschine in Anordnung an einer abzutastenden Leiterplatte, Fig. 2 in schematischer Schnittdarstellung den Strahlengang des Abtastkopfes einer erfindungsgemäßen Bohrmaschine, Fig. 3 eine Draufsicht einer erfindungsgemäß verwendeten Leiterplatte, Fig. 4 eine Ansicht nach Linie IV-IV in Fig. 2, Fig. 5 eine Ansicht nach Linie V-V in Fig. 2, Fig. 6 eine zu Fig. 2 analoge Ansicht mit einer anderen Anordnung der zusätzlichen Lichtquelle, Fig. 7 eine zu Fig. 6 analoge Ansicht mit einer besonders vorteilhaften Anordnung der Fotozellen im Lochzentrierungsstrahlengang, Fig. 8 eine Ansicht nach Linie Vill-Vill in Fig. 7, Fig. 9 ein Blockschaltbild der Auswerteelektronik für die von der Vierquadranten-Lichtempfängeranordnung kommenden Signale, Fig. 10 ein Blockschaltbild des Anschlusses der Koordi.natensignale der Kurvensteuerung einerseits und der Lochzentrierung andererseits an die Koordinatenmotoren und Fig. 11 ein Blockschaltbild einer beispielsweisen Ausführungs form der Elektronik für die Auswertung des Summensignals.
  • Nach Fig. 1 ist auf einem durchsichtigen Tisch 41 eine aus undurchsichtigem Piaterial bestehende Leiterplatte 13 angeordnet, in die nach einem gewünschten Muster Löcher eingebohrt sind. Die Löcher 12 sind durch einen aufgezeichneten Kurvenzug 11 vorbestimmt er Breite miteinander verbunden. Von dem Abtastkopf 14 aus erstreckt sich bis über den Rand des Tisches 41 ein Arm 42, an dem über einen abwärts gerichteten Arm 43 und eine Stange 44 eine Lichtquelle 15 befestigt ist, die vorzugsweise eine Buminezenzdiode ist. Die optische Achse 45 des Abtastkopfes ist mit der Luminezenzdiode 15 ausgerichtet.
  • An der Unterseite des Abtastkopfes 14 sind außerdem zwei Lichtquellen 31 angeordnet, die die Oberfläche der Leiterplatte diffus beleuchten.
  • An den starr mit dem Abtastkopf 14 verbundenen Arm 42 kann außerdem die zu steuernde, in der Zeichnung nicht dargestellte Bohrmaschine angekuppelt sein.
  • Nach Fig. 2 beleuchten die Lichtquellen 31 den liurvenzug 11 auf der Leiterplatte 13. In Fig. 2 ist der Fall dargestellt, daß gerade ein Loch 12 mit der optischen Achse 45 des Abtastkopfes 14 ausgerichtet ist.
  • Die Oberfläche der Leiterplatte 13 wird über ein Objektiv 17, einen teildurchlässigen Spiegel 18, ein um die Achse 46 drehbares Dachkantprisma 19 und nach Reflexion an dem teildurchlässigen Spiegel 18 über ein Schlitzrad 23 und eine Segmentblende 22 in einer Ebene abgebildet, die die Fotozellen 20, 21 enthält. Die genaue Form der Segmentblende und des Schlitzrades mit den Schlitzen 24 ist aus Fig. 4 zu entnehmen.
  • Das Schlitzrad 23 ist um die Achse 47 drehbar.
  • Die Drehachse 46 des Dathkantprismas 19 ist mit einem Servomotor und mit einem Koordinatengeber-Potentiometer verbunden.
  • Bei der bisher beschriebenen Anordnung handelt es sich um ein an sich bekanntes Kurvenverfolgungsgerät, wie es in der in der Beschreibungseinleitung erwahnten Druckschrift beschrieben ist. Die Bezugsimpulse werden durch Steuerfahnen 25 an dem Schlitzrad 23 erzeugt. Die Abtastbereiche sind mit der Bezugszahl 48 gekennzeichnet.
  • Das zur Kurvenverfolgung dienende Strahlenbündel 26 wird erfindungsgemäß durch ein an dem gleichen Teilerspiegel 18 erzeugtes zweites eilbündeg ergänzt, das über einenUmlenkspiegel 49 und ein filter 50 auf einen in Fig. 5 in Draufsicht dargestellten Vierquadranten-Lichtempfänger 16 gerichtet wird, wo sich aufgrund geeigneter Wahl der Abstände und optischen Daten ein Bild des Loches 12 befindet. Die vier quadranten des Lichtempfängers 16 sind voneinander isoliert, und die von ihnen ausgehenden vier elektrischen Signale werden in einer später noch zu beschreibenden Weise miteinander verknüpft.
  • Fig. 3 zeigt eine Draufsicht der Leiterplatte 13 in vergrößertem haßstab, wobei außer dem Kurvenzug 11 und zwei Löchern 12 auch noch die Bereiche 51 mit eingezeichnet sind, die den Abtastbereichen 48 nach Fig. 4 entsprechen. Die Breite des Kurvenzuges 11 imiß geringer sein als die Länge dieser beiden Abtastbereiche 51.
  • Die Ausführungsform nach Fig. 6 unterscheidet sich von der nach iig. 2 dadurch, daß die bumineszenzdiode 15' nicht unterhalb des Loches 12 sondern neben dem bei dieser Ausführungsform teildurchlässig ausgebildeten Umlenkspiegel 49' angeordnet ist und zwar derart, daß das von der Diode 15' ausgehende Licht durch den Spiegel 49' hindurch nach Reflexion an dem Teilerspiegel 18 im Bereich des Loches 12 konzentriert wird.
  • Unterhalb der Leiterplatte 13 ist ein retro-reflektierendes Piaterial 32 angeordnet, welches dafür sorgt, daß das von der Diode 15' ausgehende Licht in den Strahlengang zurückreflektiert wird und somit zu dem Vierquadranten-Lichtempfänger 16 gelangen kann.
  • Die Ausführungsform nach Fig. 7 entspricht weitgehend der nach Fig. 6, jedoch ist statt des Vierquadranten-Lichtempfängers 16 eine Vierquadranten-Linse 28 am Ort des Bildes des Loches 12 vorgesehen. Der in Fig. 8 ersichtliche Zentralpunkt 52 der Vierquadranten-Linse 28 befindet sich dabei in optischer Ausrichtung mit der optischen Achse 45 des Abtastkopfes.
  • Die optischen Achsen 29 der vier Einzellinsen der aus einem Stück bestehenden Vierquadranten-Linse 28 sind jedoch von dem zentralen Punkt 52 nach außen versetzt, wie das in Fig. 8 dargestellt ist. Hinter jeder Einzellinse befindet sich je eine Fotozelle 30, auf die durch die Einzellinsen das auftreffende Licht konzentriert wird. Wie aus Fig. 8 ersichtlich, können die Fotozellen 30 in einem deutlichen Abstand voneinander angeordnet sein, so daß handelsübliche Fotoelemente Verwendung finden können. Der elektrische Anschluß und die unc der ##ii#-q½ion Funktion der Fotozellen 30 sind analog dem Anschluß/der Vierquadranten-Lichtempfängeranordnung 16 nach den Ausführungsbeispielen der Fig. 2 und 6.
  • Nach Fig. 9 sind die vier voneinander isolierten Quadranten des Lichtempfängers 16 bzw. die einzelnen Fotozellen 30 in der dargestellten Weise an die Minus- bzw. Pluseingänge von drei Rechenverstärkern 33, 34, 35 angeschlossen. Werden die Ausgangssignale der vier Quadranten bzw. Fotozellen mit #,ß,γ p ,c ,# bezeichnet, so erscheinen an den Ausgängen der Rechenverstärker 33, 34, 35 die Signale α+ + - - t o~ß+Y + γ -# bzw. α+ß +#+#. +# . Uber Siebstufen 53, 54 bzw. 55 werden an den Ausgängen zwei Fehlersignale XL, XL sowie ein Summensignal gebildet.
  • Diese Signale werden in der aus den Fig. 10 und 11 ersichtlichen Weise in die anschließende Auswerteelektronik eingeführt, und zwar werden die der Lochzentrierung dienenden Fehlersignale XL, n über zwei Umschalter al, a2 auf zwei Koordinatenleitungen X Ygegeben, die über Schalter b1, bzw. b2 und Leistungsverstärker 36, 37 an die beiden koordinatenmotoren I"1X bzw. MY angeschlossen sind. Die Koordinatenmotoren verstellen die gesamte Bohrmaschine in Richtung der beiden Hauptkoordinaten X, Y.
  • An die anderen Kontakte der Umschalter al, a2 sind die von dem in der Zeichnung nicht dargestellten, an sich bekannten Kurvenverfolgungsgerät kommenden Koordinatensignale XK, XK angelegt, so daß an die Koordinatenmotoren MX, MY wahlweise die Koordinatensignale des Kurvenverfolgungsteils und des Lochzentrierungsteils angelegt werden können.
  • Das Summensignal ist nach Fig. 11 über einen Schalter C1 an einen monostabilen Multivibrator 38 angeschlossen, dessen Ausgang ein erstes Relais A speist, das die Umschalter al, a2 ansteuert.
  • Der invertierte Ausgang des Nultivibrators 38 ist an einen weiteren monostabilen Nultivibrator 39 angeschlossen, an dessen Ausgang ein Relais B liegt, das die beiden Schalter bl, b2 sowie einen weiteren Schalter b3 ansteuert, der den Bohrhub der Bohrmaschine bei Schließung auslöst.
  • Der invertierte Eingang des zweiten Multivibrators 39 ist an einen dritten monostabilen Multivibrator 49 angelegt, an dessen Ausgang ein drittes Relais C angelegt ist. Dieses Relais steuert den Schalter cl am Eingang des ersten Nultivibrators 38.
  • Die Arbeitsweise der beschriebenen Bohrmaschine ist wie folgt: Sofern sich unter dem Abtastkopf im Abtastbereich kein Loch 12 befindet, befinden sich die Schalter sämtlich in der in den Fig. 10 und 11 dargestellten Lage. Das heißt, daß die Koordinatenmotoren #iX und MY von den Koordinatensignalen XE, XX gesteuert werden.
  • Sobald ein Loch in Ausrichtung mit der optischen Achse 45 des Abtastkopfes 14 kommt, löst das Summensignal 2 den Piultivibrator 38 aus, so daß die Kontakte a1, a2 umgeschaltet und die Koordinatenmotoren MX und PiY durch die Koordinatensignale XL, XL gesteuert werden. Dies bedeutet, daß der Abtastkopf auf die Lochmitte eingestellt wird. Nach einer vorherbestimsten festen Zeit T1 schaltet der Multivibrator 38 wieder in seine Ausgangslage zurück. Die betreffende Zeit ist so bemessen, daß sie für die Lochzentrierung mit Sicherheit ausreicht. Beim Zurückschalten des Multivibrators 38 erhält ein zweiter Multivibrator 39 ein Auslösesignal, so daß im gleichen Augenblick, wo die Kontakte a1, a2 wieder zurückgeschaltet werden, durch das Relais B die Schalter b1, b2 geöffnet werden. Jetzt sind die Koordinatenmotoren tZ, MI vollständig von åjeder Spannung abgeschaltet, so daß der Abtastkopf und damit auch die Bohrvorrichtung absolut stillstehen. Der gleichzeitig geschlossene Schalter b3 setzt nunmehr den Bohrhub in Gang.
  • Nach einer durch die Bohrzeit bestimmten festen Zeit zuzüglich einer geringen Sicherheit schaltet der Multivibrator 39 in seine Ausgangslage zurück. Die Schalter bl, b2 schließen jetzt wieder und der Schalter b3 öffnet; die Kurvenverfolgung kann fortgesetzt werden.
  • Um zu verhindern, daß durch das Summensignal sofort erneut eine Lochzentrierung des bereits gebohrten Loches eingeleitet wird, erhält der dritte Multivibrator 40 ein Signal, das zur Auslösung des Relais C führt. Hierdurch wird der Schalter cl geöffnet und das Summensignal kann während einer dritten vorbestimmten festen Zeit nicht zur Wirkung kommen. Die dritte feste Zeit ist so bemessen, daß sie mit Sicherheit dazu ausreicht, daß der Abtastbereich ein gerade gebohrtes Loch verlassen hat, bevor der Schalter cf wieder schließt, so daß die Bereitschaft für die Zentrierung des nächstfolgenden Loches vorliegt.

Claims (23)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h:e
    9 utomatisch gesteuerte Bohrmaschine, insbesondere Nehrspindelbohrmaschine zur Herstellung von Bohrungen in weitere platten nach einer mit dem gewünschten Lochmuster versehenen Vorlage, bei der die Bohrvorrichtung und ein Abtastkopf mechanisch starr gekuppelt und durch zwei Koordinatenmotoren in einer Ebene gemeinsam beweglich sind, wobei der Abtastkop#f über der Vorlage angeordnet ist und eine auf der Vorlage vorgesehene Kurve optisch verfolgt, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kurve (11) die in der Vorlage (13) vorgesehenen Löcher (12) verbindet, daß an dem Abtastkopf (14) eine weitere Lichtquellen-Lichtempfängeranordnung vorgesehen ist, die auf das Uberfahren eines Loches (12) innerhalb des Kurvenzuges (i1) anspricht und beim Erkennen eines Loches (12) die Kurvensteuerung abschaltet, den Abtastkopf (14) auf die Lochmitte zentriert und den Bohrvorgang auslöst, und daß nach Beendigung des Bohrvorganges die Kurvensteuerung wieder einschaltet und die zusätzliche LichtqueiXen-Lichtempfängeranordnung solange abgeschaltet wird, das das Gesichtsfeld des Abtastkopfes (14) das gerade gebohrte Loch (12) verlassen hat.
  2. 2. Bohrmaschine nach Anspruch 1, bei der im Abtastkopf ein Objektiv angeordnet ist, das die Kurve auf den Fotozellen abbildet, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß hinter dem Objektiv (17) ein teildurchlässiger Spiegel (18) angeordnet ist, der den Strahlengang in ein zur Kurvenverfolgung und ein zur Lochzentrierung dienendes Bündel (26 bzw. 27) aufteilt.
  3. 3. Bohrmaschine nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Objektiv (17) den Kurvenzug (13) über den teildurchlässigen Spiegel (18), ein Dachkantprisma (19), das zur Bilddrehung durch einen Servomotor drehbar und mit einem Koordinatengeber verbunden ist, den gleichen teildurchlässigen Spiegel (18) auf zwei diametral gegenüberliegende Fotozellen (20, 21) abbildet, wobei vor den Fotozellen eine Segmentblende (22) und ein Schlitzrad (23) mit zwei diametral gegenüberliegenden Schlitzen (24) sowie Steuerfahnen (25) angeordnet sind und die von den beiden Fotozellen ab~etebenen elektrischen Signale über eine Auswerteelektronik, das Dachkantprisma (19) und damit den Koordinatengeber entsprechend dem Kurvenverlauf nachstellen, wobei der kurvenzug vom Abtastkopf (14) aus diffus beleuchtet ist.
  4. 4. Bohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der zweite Strahlengang (27) den Kurvenzug (13) bzw. die L;Scher (12) auf eine Vierquadranten-Fotozelle (16) abbildet.
  5. 5. Bohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der zweite Strahlengang (27) den Kurvenzug (13) bzw. die Löcher (12) auf eine Vierquadranten-Linse (28) abbildet, hinter der mit Abstand voneinander und von der Linse (28) vier fotozellen (30) angeordnet sind.
  6. 6. Bohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Vorlage eine von Hand gebohrte Husterleiterplatte (13) ist.
  7. 7. Bohrmaschine nach einemder vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß unter der Vorlage auf der optischen Achse des Abtastkopfes (14) eine besondere Lichtquelle (15) angeordnet ist.
  8. 8. Bohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß im Abtastkopf ( eine weitere Lichtquelle (15') angeordnet ist, die den Kurvenzug (11) von oben beleuchtet, wobei unter der Vorlage (13) ein retro-reflektierendes material (32) angeordnet ist.
  9. 9. Bohrmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t; daß die weitere Lichtquelle eine Gallium; Arsenid-Diode (15, 15') ist.
  10. 10. Bohrmaschine nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h -ne t, daß die Ga-As-Diode (15, 15') mit einer Frequenz gespeist ist, die wesentlich höher liegt als die Abtastfrequenz der beiden Kurvensteuerfotozellen (20, 21).
  11. 11. Bohrmaschine nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß die Frequenz der Ga-As-Diode (15, 15') bei 10 kHz, die abtastfrequenz der K#rvensteuer-#?otozellen bei 200 Hz liegt.
  12. 12. Bohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadnrch g e k e n n z e i c h n e t, daß statt der besönderen Lichtquelle (15) unter der Vorlage (14) eine Fotoempfängeranordnung mit einer Vierquadranten-Fotozelle an dieser Stelle vorgesehen ist.
  13. 13. Bohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Vierquadrantenlichtempfänger (16; 30) an drei Rechenverstärker (33, 34, 35) angeschlossen ist, welche zwei Koordinaten-Fehlersignale (XL, XL) und ein Summensignal (i) bilden
  14. 14. Bohrmaschine nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n -z é i c h n e t, daß das Summensignal zum Abschalten der Kurvensteuerung beim Erreichen eines Loches (12) verwendet wird und daß anschließend die beiden Behlersignalausgänge (XL, n) der Rechenverstärker (33, 34) an die Motoren (MX, MY) des Koprdinatentisches angeschlossen werden.
  15. 15. Bohrmaschine nach Anspruch 14, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Motoren (NX, tZ) für eine vorbestimmte, feste Zeit (T1) an die Rechenverstärker (33, 34) angeschlossen sind.
  16. 16. Bohrmaschine nach Anspruch 15, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß nach Ablauf der festen Zeit (T1) die Bohrvorrichtung für eine zweite vorbestimmte, feste Zeit (T2) eingeschaltet wird.
  17. 17. Bohrmaschine nach Anspruch 16, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß nach Ablauf der zweiten festen Zeit (T2) die Kurvensteuerung wieder eingeschaltet wird, das Summensignal (Z) vom Vierquadranten-Lichtempfänger (16; 30) jedoch während einer dritten vorbestimmten, festen Zeit (g3) abgeschaltet wird.
  18. 18. Bohrmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Koordinatensignale (#, YE; XL, IL) der Kurvensteuerung und Lochzentrierung über einen Umschalter (al, a2) auf zwei den koordinatenmotoren (MX, tZ) vorgeschaltete Leistungsverstärker (36, 37) gegeben werden.
  19. 19. Bohrmaschine nach Anspruch 18, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß vor die Leistungsverstärker (36, 37) noch zwei Schalter (b1, b2) an die beiden Koordinatenleitungen (X, Y) eingeschaltet sind.
  20. 20. Bohrmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Summensignal ( ) über einen Schalter (cl)an einen monostabilen Nultivibrator (38) mit einer Rückstellzeit gleich der ersten festen Zeit (g1) angeschlossen ist, an dessen Ausgang (Q) ein Relais mit den Umschaltkontakten (al, a2) angeschlossen ist.
  21. 21. Bohrmaschine nach Anspruch 20, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß der invertierte Ausgang des llultivibrators (38) an den Eingang eines zweiten monostabilen Nultivibrators (39) angeschlossen ist, der eine Rückstellzeit gleich der zweiten festen Zeit (T2) aufweist -und an dessen Ausgang (Q) ein Relais (B) liegt, das die zwei Schalter Cbi, b2) betätigt.
  22. 22. Bohrmaschine nach Anspruch 21, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Relais (B) einen dritten Schaltkontakt (b3) zur Bohrhubauslösung aufweist.
  23. 23. Bohrmaschine nach Anspruch 20 und 21 oder 22, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der invertierte Ausgang (Q) des zweiten Eultivibrators (39) an den Eingang eines dritten monostabilen Multivibrators (40) angeschlossen ist, welcher eine Rückstellzeit gleich der dritten festen Zeit aufweist und an dessen Ausgang (Q) ein Relais (C) angeschlossen ist, das bei Erregung den am Eingang des ersten Nultivibrators (38) eingeschalteten Schalter (cl) öffnet.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0163076A1 (de) * 1984-04-17 1985-12-04 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Einrichtung zum Erzeugen einer dreidimensionalen Kopie eines Gegenstandes
FR2569138A1 (fr) * 1983-05-25 1986-02-21 Griess Jean Marie Procede et dispositif automatique de lecture et de recopie directe verticale de plans, notamment de percage de circuits imprimes
EP0272840A2 (de) * 1986-12-19 1988-06-29 C.A. Picard, Incorporated Vorrichtung und Verfahren zum automatischen Bohren von Lochmustern in Materialfolien

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