EP1097029A2 - Vorrichtung zum automatisierten bearbeiten von werkstücken - Google Patents

Vorrichtung zum automatisierten bearbeiten von werkstücken

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Publication number
EP1097029A2
EP1097029A2 EP99942743A EP99942743A EP1097029A2 EP 1097029 A2 EP1097029 A2 EP 1097029A2 EP 99942743 A EP99942743 A EP 99942743A EP 99942743 A EP99942743 A EP 99942743A EP 1097029 A2 EP1097029 A2 EP 1097029A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
working plane
receptacle
station
workpieces
guide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP99942743A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd-Friedrich Scholl
Friedbert Roth
Stefan Dietrich
Lothar Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens Production and Logistics Systems AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Production and Logistics Systems AG filed Critical Siemens Production and Logistics Systems AG
Publication of EP1097029A2 publication Critical patent/EP1097029A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/0008—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits for aligning or positioning of tools relative to the circuit board
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q7/00—Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting
    • B23Q7/04—Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting by means of grippers
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/01—Tools for processing; Objects used during processing
    • H05K2203/0147—Carriers and holders
    • H05K2203/0165—Holder for holding a Printed Circuit Board [PCB] during processing, e.g. during screen printing
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K2203/1572—Processing both sides of a PCB by the same process; Providing a similar arrangement of components on both sides; Making interlayer connections from two sides
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    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/0011—Working of insulating substrates or insulating layers
    • H05K3/0017—Etching of the substrate by chemical or physical means
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    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/0097—Processing two or more printed circuits simultaneously, e.g. made from a common substrate, or temporarily stacked circuit boards

Definitions

  • the invention relates to a device for the automated machining of workpieces, in particular electrical printed circuit boards, by means of at least one handling device with a movable receptacle for the workpieces, the receptacle (5) using a cross guide in a working plane between several stations in at least two
  • Coordinate directions can be moved.
  • preparatory measures such as understand the measurement of the workpieces.
  • the invention has for its object to increase the unit performance of the device.
  • the workpiece can either be fixed directly in the receptacle or can be accommodated in a workpiece carrier which is gripped by the handling device and then forms the receptacle for the duration of the run.
  • the working level is within the height range of the recording. If, for example, the workpiece is clamped on one side Overhanging the outside dimensions of the receptacle, these protruding contours are to be attributed to these outside dimensions.
  • the arrangement of two handling devices makes it possible to shorten the cycle time considerably. Since the guide and drive means lie on both sides outside the working plane, the two recordings can now be guided past one another in a cyclical movement without colliding in both coordinate directions. This makes it possible to handle two of the workpieces at the same time and process them in close succession, e.g. during the processing phase of one workpiece, the other holder can be unloaded, loaded and moved into the vicinity of the processed workpiece. The workpiece change in the processing area of the device can thus take place very quickly with a very short travel path.
  • the support frame according to claim 3 enables an optimal arrangement of the guide and drive means.
  • the device according to claim 4 can be used in particular in the laser processing of chip carriers combined into greater benefits.
  • the deflection area of the laser beam is adapted to the size of the chip carrier and the handling device moves the recording successively from chip carrier to chip carrier in both coordinate directions.
  • the individual processes, centering and processing times add up to a total dwell time, which is determined by the number of chip carriers combined in the panel. The- This number can now be determined so that the dwell time in the workstation is approximately equal to the time required for the transport to the output station, the unloading, the method for the input station, the loading and the method for the workstation, whereby an almost continuous processing is possible is.
  • the second laser unit according to claim 5 follows the symmetrical structure of the device and considerably shortens the processing time.
  • FIG. 1 shows a side view of a device for automated machining of workpieces
  • FIG. 2 shows a top view of the device according to FIG. 1.
  • a U-shaped support frame 1 carries at its free leg ends a linear longitudinal guide 2 for a transverse guide 3 transverse to this, which together with the longitudinal guide 2 forms a cross guide.
  • a holder 4 can be moved on the transverse guide 3 and carries at its other end a receptacle 5 for a workpiece 6 designed as a printed circuit board.
  • the transverse guide 3 and the holder 4 are e.g. can be driven in their guides by means of linear motors.
  • the receptacle 5 can be moved in a working plane in accordance with the movement arrows shown between an input station 7, a work station 8 and an output station 9.
  • the receptacle 6 can be moved in short stroke movements in such a way that the workpiece 6 can be freely positioned in different coordinate positions.
  • the drive and guide means are arranged on both sides of the working plane mirror-symmetrically to this, the Holder 4 bridge the distance to the working level so that both receptacles 5 occupy the same height in the working level.
  • the holder 4 are designed so that they are outside the height contours of the receptacles 5 and do not hinder their travel.

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Abstract

Zwei X-Y-geführte Aufnahmen (5) für Werkstücke (6) sind in einer gemeinsamen Arbeitsebene zwischen einer Eingabestation (7), einer Bearbeitungsstation (8) und einer Ausgabestation (9) unabhängig voneinander in einem abwechselnden zyklischen Bewegungsablauf verfahrbar, wobei Antriebs- und Führungsmittel (2, 3, 4) für die beiden Aufnahmen (5) zu beiden Seiten der Arbeitsebene angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, die Werkstücke (6) nahezu unterbrechungsfrei zu bearbeiten.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zum automatisierten Bearbeiten von Werkstücken
Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtung zum automatisierten Bearbeiten von Werkstücken, insbesondere elektrischen Leiterplatten mittels zumindest einer Handhabungseinrichtung mir einer verfahrbaren Aufnahme für die Werkstücke, wobei die Aufnahme (5) mittels einer Kreuzführung in einer Arbeitsebene zwischen mehreren Stationen in zumindest zwei
Koordinatenrichtungen verfahrbar. Hierbei sind unter Bearbeitung auch z.B. vorbereitende Maßnahmen wie z.B. das Vermessen der Werkstücke zu verstehen.
Es ist üblich, Werkstücke z.B. mittels eines Roboters in einer Eingabestation abzuholen, von dort zu einer Arbeitsstation und von dieser zu einer Ausgabestation zu transportieren, wobei die Stationen im wesentlichen in einer Ebene liegen. Um die Bearbeitungsvorgänge an verschiedenen Stellen des Werk- stücks durchführen zu können, muß dieses in der Arbeitsstation frei positionierbar sein. Dies wird dadurch erreicht, daß das Werkstück auch während der Bearbeitung in einer Aufnahme des Roboters gehalten und entsprechend verfahren wird. Die gesamte Zykluszeit ist bestimmt durch den Zeitaufwand des Be- ladens, Hintransports, des Abtransports und des Endladens.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Stückleistung der Vorrichtung zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß Anspruch 1 gelöst. Das Werkstück kann dabei entweder unmittelbar in der Aufnahme fixiert werden oder in einem Werkstückträger aufgenommen sein, der von der Handhabungseinrichtung erfaßt wird und dann für die Dauer des Durchlaufs die Aufnahme bildet. Die Arbeitsebene liegt innerhalb des Höhenbereiches der Aufnahme. Falls das Werkstück z.B. bei einseitiger Einspannung die Außenabmessungen der Aufnahme überragt, sind diese vorstehenden Konturen diesen Außenabmessungen zuzurechnen.
Durch die Anordnung zweier Handhabungseinrichtungen ist es möglich, die Zykluszeit erheblich zu verkurzen. Da die Fuh- rungs- und Antriebsmittel zu beiden Seiten außerhalb der Arbeitsebene liegen, können nun die beiden Aufnahmen ohne zu kollidieren in beiden Koordinatenrichtungen in einem zyklischen Bewegungsablauf aneinander vorbeigefuhrt werden. Da- durch ist es möglich, jeweils zwei der Werkstucke gleichzeitig zu handhaben und in enger Abfolge zu bearbeiten, wobei z.B. wahrend der Bearbeitungsphase des einen Werkstucks die andere Aufnahme entladen, beladen und in die Nahe des bearbeiteten Werkstucks verfahren werden kann. Der Werkstuckwech- sei im Bearbeitungsbereich der Vorrichtung kann so auf einen sehr kurzen Verfahrweg entsprechend schnell von statten gehen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den An- spruchen 2 bis 5 gekennzeichnet.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 2 wird durch die Bau- gleichheit der beiden Hälften der Herstellungsaufwand der Vorrichtung verringert.
Der Tragrahmen nach Anspruch 3 ermöglicht eine optimale Anordnung der Fuhrungs- und Antriebsmittel.
Die Vorrichtung nach Anspruch 4 ist insbesondere bei der La- serbearbeitung von in größeren Nutzen zusammengefaßten Chip- tragern einsetzbar. Dabei ist der Ablenkbereich des Laserstrahls der Große des Chiptragers angepaßt und die Handhabungseinrichtung verfahrt die Aufnahme sukzessive von Chip- trager zu Chiptrager in beiden Koordinatenrichtungen. Dabei summieren sich die einzelnen Verfahren, Zentrier- und Bearbeitungszeiten zu einer Gesamtverweilzeit, die von der Anzahl der im Nutzen zusammengefaßten Chiptrager bestimmt wird. Die- se Anzahl kann nun so festgelegt werden, daß die Verweilzeit in der Arbeitsstation etwa gleich der für den Abtransport zur Ausgabestation, das Entladen, das Verfahren zur Eingabestation, das Beladen und das Verfahren zur Arbeitsstation benötig- ten Zeitspanne ist, wodurch eine nahezu kontinuierliche Bearbeitung möglich ist.
Die zweite Lasereinheit nach Anspruch 5 folgt dem symmetrischen Aufbau der Vorrichtung und verkürzt die Bearbeitungs- dauer erheblich.
Im folgenden wird die Erfindung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Figur 1 zeigt in einer Seitenansicht eine Vorrichtung zum automatisierten Bearbeiten von Werkstücken, Figur 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Figur 1.
Nach den Figuren 1 und 2 trägt ein U-förmig ausgebildeter Tragrahmen 1 an seinen freien Schenkelenden je eine lineare Längsführung 2 für eine zu dieser quer stehende Querführung 3, die zusammen mit der Längsführung 2 eine Kreuzführung bildet. An der Querführung 3 ist ein Halter 4 verfahrbar, der an seinem anderen Ende eine Aufnahme 5 für ein als Leiterplatte ausgebildetes Werkstück 6 trägt. Die Querführung 3 und der Halter 4 sind z.B. mittels Linearmotoren in ihren Führungen antreibbar.
Durch diese Führungs- und Transportmittel ist die Aufnahme 5 in einer Arbeitsebene entsprechend den dargestellten Bewegungspfeilen zwischen einer Eingabestation 7, einer Arbeitsstation 8 und einer Ausgabestation 9 verfahrbar. In der Arbeitsstation 8 ist die Aufnahme 6 in kurzen Hubbewegungen derart verfahrbar, daß das Werkstück 6 in verschiedenen Koor- dinatenstellungen frei positioniert werden kann. Die Antriebs- und Führungsmittel sind zu beiden Seiten der Arbeitsebene spiegelsymmetrisch zu dieser angeordnet, wobei die Halter 4 den Abstand zur Arbeitsebene überbrücken, so daß beide Aufnahmen 5 die gleiche Höhenlage in der Arbeitsebene einnehmen. Dabei sind die Halter 4 so ausgebildet, daß sie außerhalb der Höhenkonturen der Aufnahmen 5 liegen und deren Verfahrwege nicht behindern.
Zu beiden Seiten der Arbeitsebene sind außerdem zwei Lasereinheiten 10 angeordnet, die einen ablenkbaren Laserstrahl 11 erzeugen, der senkrecht zur Arbeitsebene hin auf das Werk- stück 6 gerichtet ist. Dadurch ist es möglich, das platten- för ige Werkstück 6 gleichzeitig von beiden Seiten zu bearbeiten. Ein derartiger Bearbeitungszweck liegt z.B. in der Schaffung von feinsten Leiterbahnstrukturen für die Ankopp- lung von integrierten Schaltungsbausteinen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum automatisierten Bearbeiten von Werkstücken (6), insbesondere elektrischen Leiterplatten mittels zumin- dest einer Handhabungseinrichtung (z.B. 2, 3, 4, 5) mit einer verfahrbaren Aufnahme (5) für zumindest eines der Werkstücke (6), wobei die Aufnahme (5) mittels einer Kreuzführung (z.B. 2,3) in einer Arbeitsebene zwischen mehreren Stationen (z.B. 7, 8, 9) in zumindest zwei Koordinatenrichtungen verfahrbar ist und in zumindest einer der Stationen (z.B. 8) in der Arbeitsebene frei positionierbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Vorrichtung zwei voneinander unabhängig betreibbare Handhabungseinrichtungen (z.B. 2,3,4,5) aufweist, deren Füh- rungs- und Antriebsmittel (z.B. 2, 3, 4) zu beiden Seiten der Arbeitsebene angeordnet sind, daß die beiden Aufnahmen (5) in der gemeinsamen Arbeitsebene verfahrbar sind, daß die Aufnahme an einem Halter (4) befestigt ist, der den Abstand zwischen den Führungsmitteln und der Arbeitsebene überbrückt und daß die maximalen Verfahrstrecken in jeder der Koordinatenrichtungen größer sind als die in der gleichen Richtung lie- genden Außenabmessungen der Aufnahme (5) .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Stationen als Eingabestation (7), Arbeitsstation (8) und Ausgabestation (9) für die Werkstücke (6) ausgebildet sind, daß die Eingabestation (7) und die Ausgabestation (9) zu beiden Seiten der Arbeitsstation (8) zu dieser spiegelsymmetrisch angeordnet sind und daß die im wesentlichen baugleichen Handhabungseinrichtungen in Bezug auf die Arbeitsebene spiegelsymmetrisch angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Vorrichtung einen u-förmig die Arbeitsebene umgrei- fenden Tragrahmen (1) aufweist und daß jeweils eine Längsführung (2) der Führungsmittel an einem der freien Schenkelenden des Tragrahmens (1) befestigt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Arbeitsstation (8) eine Lasereinheit (10) aufweist, die einen im wesentlichen senkrecht zur Arbeitsebene gerichteten Laserstrahl (11) erzeugt und daß das plattenförmige Werkstück (6) parallel zur Arbeitsebe- ne orientiert ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Arbeitsstation (8) zwei der Lasereinheiten (10) auf- weist, die zu beiden Seiten der Arbeitsebene zu dieser spiegelsymmetrisch angeordnet sind und daß die Aufnahme (5) mit durchgehenden Freimachungen für die Laserstrahlen (11) versehen ist.
EP99942743A 1998-07-14 1999-07-01 Vorrichtung zum automatisierten bearbeiten von werkstücken Withdrawn EP1097029A2 (de)

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DE19831559 1998-07-14
DE19831559 1998-07-14
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