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Dokumentenidentifikation DE69903994T2 21.08.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0961532
Titel Bohrmaschine mit mindestens zwei Bohrköpfen zum Bearbeiten von Leiterplatten
Anmelder ACD Technologies S.p.A., Borgomanero, IT
Erfinder Aufiero, Giacomo, 10081 Castellamonte, IT
Vertreter Strehl, Schübel-Hopf & Partner, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69903994
Vertragsstaaten BE, CH, DE, FR, GB, LI
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 19.05.1999
EP-Aktenzeichen 991098773
EP-Offenlegungsdatum 01.12.1999
EP date of grant 20.11.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.08.2003
IPC-Hauptklasse H05K 3/00

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Bohrmaschine mit mindestens zwei Bohrköpfen zum Bearbeiten gedruckter Leiterplatten.

Für die Bearbeitung gedruckter Leiterplatten besteht zunehmender Bedarf an hoch flexiblen, hoch genau arbeitenden Maschinen mit hoher Ausgangsleistung. Zu diesem Zweck wurden Bohrmaschinen konstruiert, die über eine Anzahl von Bohrköpfen zum gleichzeitigen Bohren einer entsprechenden Anzahl identischer Platten verfügen. Jedoch ist trotz der hohen erzielten Ausgangsleistung der Flexibilitätsgrad derartiger Maschinen unverändert schlecht.

Es ist auch eine Bohrmaschine bekannt, die über einen entlang der üblichen Y-Achse verstellbaren Tisch verfügt und die mit einer Anzahl von Platten, selbst verschiedener Größen, beladen werden kann; außerdem verfügt sie über eine Anzahl von Bohrköpfen, die unabhängig voneinander entlang der üblichen X-Achse verstellbar sind, um Platten verschiedener Größen und/oder verschiedener Lochmuster zu bearbeiten (siehe z. B. EP-A-0 652 693).

Die obige Maschine zeigt mehrere Nachteile. Insbesondere ist das Einstellen der Position der Köpfe entlang der Y-Achse auf den jeweiligen Schlitten extrem kompliziert. Darüber hinaus können, da die Löcher in den Schaltungen normalerweise in einer Matrix von Zeilen und Spalten angeordnet sind, die verschiedenen Köpfe nur gleichzeitig an Stellen entlang denselben Zeilen der jeweiligen Leiterplatten, d. h. an Stellen mit derselben Y-Achsekoordinate, arbeiten. Wenn eine der Platten keinen Bohrvorgang entlang einer vorgegebenen Zeile erfordert, müssen die jeweiligen Köpfe im Leerlauf bleiben, bis alle Löcher in dieser Zeile von den anderen Köpfen gebohrt wurden, wodurch die Ausgangsleistung der Maschine insgesamt beschränkt ist.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine sehr unkomplizierte, hoch flexible Bohrmaschine zu schaffen, die so konstruiert ist, dass die oben genannten Nachteile bekannter Bohrmaschinen beseitigt sind.

Gemäß der Erfindung ist Folgendes geschaffen: eine. Bohrmaschine mit mindestens zwei Bohrköpfen zum Bearbeiten, gedruckter Leiterplatten, mit einem Arbeitstisch, der entlang einem Sockel in einer ersten Richtung verstellbar ist; einem Querstück, das an diesem Sockel befestigt ist; und mindestens zwei Schlitten, die die zwei Bohrköpfe halten und entlang dem Querstück in einer zweiten Richtung rechtwinklig zur genannten ersten Richtung verschiebbar sind; dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der zwei Bohrköpfe durch eine Stelleinrichtung in Bezug auf den entsprechenden Schlitten in der ersten Richtung verstellbar ist.

Eine bevorzugte, nicht beschränkende Ausführungsform der Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine schematische Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Bohrmaschine zum Bohren gedruckter Leiterplatten;

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht der Bohrmaschine der Fig. 1;

Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie III-III in der Fig. 1 in größerem Maßstab;

Fig. 4 zeigt eine schematische Teilansicht einer gedruckten Leiterplatte.

Die Zahl 5 in der Fig. 1 kennzeichnet insgesamt eine Bohrmaschine mit einem Sockel 6 aus z. B. Granit, der mit zwei seitlichen Ständern 7 versehen ist, die ihrerseits mit einem prismatischen Querstück 8 versehen sind; außerdem ist ein Arbeitstisch 9 vorhanden, der mit einer Anzahl bekannter Auflageflächen 11 versehen ist, mittels denen ein Gleiten entlang zweier Granitstäbe 12 möglich ist, mit Erstreckung in einer ersten Richtung oder entlang einer Y-Achse (Fig. 2). Der Tisch 9 wird mittels eines Schraubenmutter-Schraube- Paars 14 und einem umkehrbaren Elektromotor 13, der durch eine insgesamt mit 10 gekennzeichnete numerische Steuerungseinheit gesteuert wird, entlang der Y-Achse verstellt, und er ist mit einer Befestigung 15 zum Aufnehmen und Positionieren eines Stapels gedruckter Leiterplatten 16 für einen Bohrvorgang versehen.

Die Bohrmaschine 5 verfügt auch über zwei Bohrköpfe 17a und 17b (Fig. 1), die durch zwei Schlitten 18a bzw. 18b gehalten werden, die entlang dem Querstück 8 in einer Richtung rechtwinklig zur Laufrichtung des Tischs 9, d. h. der X-Achse, verschiebbar sind. Jeder Kopf 17a, 17b verfügt über eine Spindel 19 zum Betreiben eines Werkzeugs oder Bohrers 20; außerdem ist eine bekannte Plattenhaltervorrichtung 21 vorhanden. Die Spindel 19 ist durch einen von der numerischen Steuerungseinheit 10 steuerbaren umkehrbaren Elektromotor 22 vertikal entlang der Z-Achse verstellbar.

Die Schlitten 18a und 18b werden unabhängig voneinander entlang der X-Achse verstellt. Zu diesem Zweck verfügt die Bohrmaschine 5 über zwei Schraubenmutter-Schraube-Paare 23a, 23b (Fig. 2), von denen jedes eine Schraube 24 und eine Schraubenmutter 25 auf weist. Jede Schraube 24 dreht sich auf einem jeweiligen zentralen Halter 26 und einem jeweiligen seitlichen Halter 27, die beide am Querstück 8 befestigt sind; jede Schraubenmutter 25 ist vom Umlaufkugeltyp, und sie ist in den jeweiligen Schlitten 18a, 18b eingesetzt; außerdem sind die zwei Schrauben 24 miteinander ausgerichtet, und sie werden durch zwei von der numerischen Steuerungseinheit 10 gesteuerte umkehrbare Elektromotoren 30 gedreht.

Jeder Schlitten 18a, 18b verfügt über eine Gussmetallkonstruktion 28a, 28b um das Querstück 8 herum. Jede Konstruktion 28a, 28b verfügt über eine vertikale Frontplatte 29a, 29b mit einem inneren, seitlichen Rand 31 (Fig. 1) und einem äußeren seitlichen Rand 32, die die Gesamtgröße des Schlittens 18a, 18b entlang der X-Achse bestimmen; jede Konstruktion 28a, 28b ist mit dem üblichen Läufer 33 eines Positionswandlers zur Regelung des entsprechenden Motors 30 versehen; außerdem arbeiten die zwei Läufer 33 mit einer Skala, z. B. einer optischen Skala, 34 zusammen.

Wie es bekannt ist, benötigen gedruckte Leiterplatten 16 normalerweise eine Anzahl von Löchern 35 (Fig. 4) für die Schaltungsleiter, und diese Löcher sind normalerweise in einer Matrix von Zeilen und Spalten angeordnet. Die Zeilenschrittweite P beträgt normalerweise 2,54 mm; außerdem sind die Platten 16 in jedem Stapel durch zwei Positionierstifte 40 (in der Fig. 4 ist nur einer dargestellt) miteinander verbunden, die in die Befestigung 15 (Fig. 2) eingreifen, um den Stapel der Platten 16 an einer vorgegebenen Position auf dem Tisch 9 so zu halten, dass die Zeilen der Matrix parallel zur X-Achse verlaufen. Wenn der Tisch 9 mit zwei verschiedenen Befestigungen 15 versehen ist, können zwei Stapel von Platten 16, die Löcher 35 an verschiedenen Stellen in jeder Zeile erfordern, gleichzeitig gebohrt werden.

Alternativ kann der Tisch 9 mit einer Befestigung 15, wie in der Fig. 2, versehen sein, um einen größeren Einzelstapel von Platten 16 zu halten, in die Löcher 35 teilweise durch den Kopf 17a und teilweise durch den Kopf 17b gebohrt werden. Zu diesem Zweck sind Schlitten 18a und 18b gleichzeitig zur Mitte des Querstücks 8 verstellbar, um die zwei Ränder 31 im Wesentlichen miteinander in Kontakt zu bringen und den Abstand zu minimieren, über den die Köpfe 17a und 17b gleichzeitig denselben Stapel von Platten 16 bearbeiten können.

Darüber hinaus sind die zwei Schraubenmuttern so positioniert, dass jeder Schlitten 18a, 18b den Kopf 17a bzw., 17b über die Mittellinie des Tischs 9 hinaus verstellen kann, wie es durch die gestrichelten Linien in der Fig. 1 dargestellt ist, so dass die zwei Laufbereiche der Köpfe 17a und 17b über einen überlappenden Abschnitt 36 verfügen, in dem beide arbeiten können, wie es in der von der vorliegenden Anmelderin eingereichten Patentanmeldung TO97A000596 beschrieben ist.

Gemäß der Erfindung ist mindestens einer der Köpfe 17a, 17b (Fig. 2) in Bezug auf den jeweiligen Schlitten 18a, 18b entlang der Y-Achse verstellbar. Genauer gesagt, ist der Kopf 17a an einer Befestigungsplatte 37 angebracht, durch die er an der Frontplatte 29a der Konstruktion 28a befestigt ist; außerdem wird der Kopf 17b von einem Schieber 38 mit zwei Auflageflächen 39 (Fig. 1 und 3) gehalten, der entlang zwei prismatischen Führungen 41 parallel zur Y-Achse verschiebbar ist. Die Führungen 41 werden von einer vertikalen Längsplatte 42 gehalten, die einstückig mit der Frontplatte 29b der Konstruktion 28b, rechtwinklig zu dieser, vorhanden ist.

Der Schieber 38 wird durch eine Stelleinrichtung mit einer Schraube 43, die durch einen von der numerischen Steuerungseinheit 10 gesteuerten umkehrbaren Elektromotor 44 gedreht wird, entlang den Führungen 41 verstellt. Der Motor 44 wird durch die Längsplatte gehalten, an der die Schraube 43 drehbar angebracht ist; die Schraube 43 steht mit einer am Schieber 38 angebrachten Schraubenmutter 46 in Eingriff.

Der maximale Verstellweg des Schiebers 38 des Kopfs 17b entlang der Y-Achse ist begrenzt, und er kann das Doppelte der industriellen Standardschrittweite P der Zeilen in der Matrix der Löcher 35 der gedruckten Leiterplatten 16 sein. Vorteilhafterweise beträgt der Maximal lauf weg des Schiebers 38 ungefähr 6 mm, so dass der Kopf 17b durch die Bewegung des Tischs 19 über jeder der zwei Zeilen von Löchern 35 positioniert werden kann, die benachbart zur mit dem Kopf 17a ausgerichteten Zeile liegen.

Die Verstellung des Schlittens 38 entlang der Y-Achse dient zwei Zwecken, wobei der erste darin besteht, einen Ersatz für eine mechanische Einstellung der Köpfe 17a, 17b entlang der Y-Achse zu bilden, um zu gewährleisten, dass die Köpfe entlang der X-Achse perfekt ausgerichtet sind, d. h., dass sie über derselben Zeile in der Matrix von Löchern 35 positioniert sind. Zu diesem Zweck wird, wenn die Bohrmaschine 5 eingestellt wird, die Differenz der Positionen der Köpfe 17a, 17b entlang der Y-Achse, d. h. die Fehlausrichtung der Köpfe in Bezug auf die X-Achse, ermittelt und in der numerischen Steuerungseinheit 10 als Korrekturkonstante, gemäß der die Positionen der Köpfe 17b entlang der Y-Achse zu korrigieren sind, abgespeichert, wobei diese Konstante vom die Einheit 10 steuernden Computerprogramm dazu verwendet wird, die Position des Kopfs 17b zu korrigieren.

Zweitens wird der Schieber 38 entlang der Y-Achse verstellt, um es zu ermöglichen, dass beide Köpfe gleichzeitig zwei benachbarte Zeilen in der Matrix der Löcher 35 bearbeiten. Wenn in einer vorgegebenen Zeile der Matrix einer der Köpfe 17a, 17b dazu aufgefordert wird, eine andere Anzahl von Löchern als der andere Kopf zu bohren, können beide Köpfe 17a, 17b in verschiedenen Zeilen gleichzeitig betrieben werden, um so die Stillstandszeit des Kopfs 17a, 17b zu verringern, der weniger Löcher 35 bohren muss, wodurch der Durchsatz der Bohrmaschine 5 stark erhöht ist. In derartigen Fällen berücksichtigt die Bewegung des Schiebers 38 in beiden Richtungen in ersichtlicher Weise auch die Korrekturkonstante für die Positionen des Kopfs 17b entlang der Y-Achse.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Bohrmaschine im Vergleich mit bekannten Maschinen werden aus der vorstehenden Beschreibung deutlich. Insbesondere ist, einerseits, für schnellere Einstellung der Köpfe 17a und 17b gesorgt, und, andererseits, ist für eine starke Erhöhung des Durchsatzes der Köpfe 17a, 17b der Bohrmaschine 5 gesorgt.

Es ist ersichtlich, dass an der hier beschriebenen Bohrmaschine Änderungen vorgenommen werden können, ohne dass jedoch vom Schutzumfang der beigefügten Ansprüche abgewichen wird. Zum Beispiel kann die Bohrmaschine 5 über mehr als zwei Köpfe verfügen; der Lauf des Schiebers 38 kann der Schrittweite P der Zeilen in der Matrix von Löchern in Platten 16 entsprechen; außerdem kann der Schlitten, statt durch numerische Steuerung, durch ein Stellglied zum Verstellen des Schlittens um einen festen Abstand, der der Schrittweite P entspricht, verstellt werden.


Anspruch[de]

1. Bohrmaschine mit mindestens zwei Bohrköpfen (17a, 17b) zum Bearbeiten gedruckter Leiterplatten, mit einem Arbeitstisch (9), der entlang einem Sockel (6) in einer ersten Richtung (Y) verstellbar ist; einem Querstück (8), das an diesem Sockel (6) befestigt ist; und mindestens zwei Schlitten (18a, 18b), die die zwei Bohrköpfe (17a, 17b), halten und entlang dem Querstück (8) in einer zweiten Richtung (X) rechtwinklig zur genannten ersten Richtung (Y) verschiebbar sind; dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer (17b) der zwei Bohrköpfe (17a, 17b) durch eine Stelleinrichtung (43, 44, 46) in Bezug auf den entsprechenden Schlitten (18b) in der ersten Richtung (Y) verstellbar ist.

2. Bohrmaschine nach Anspruch 1, bei der in die Platten (16) Löcher (35) gebohrt werden müssen, die in einer Matrix von Zeilen und Spalten angeordnet sind; wobei die Zeilen parallel zur zweiten Richtung (X) verlaufen; dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (43, 44, 46) auch so gesteuert wird, dass die zwei Bohrköpfe (17a, 17b) gleichzeitig zwei verschiedene Zeilen der Matrix bohren können.

3. Bohrmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (43, 44, 46) durch eine numerische Steuerungseinheit (10) unter Steuerung durch ein Computerprogramm betrieben wird.

4. Bohrmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der verstellbare Bohrkopf (17b) um einen Weg in der ersten Richtung (Y) läuft, der dem Doppelten der Schrittweite (P) der Zeilen entspricht.

5. Bohrmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in das Programm eine Konstante eingeführt wird, die der Fehlausrichtung der zwei Bohrköpfe (17a, 17b) in der zweiten Richtung (X) entspricht.

6. Bohrmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der verstellbare Bohrkopf (17b) durch einen in der ersten Richtung (Y) verstellbaren Schieber (38) am entsprechenden Schlitten (18b) befestigt ist.

7. Bohrmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (38) über mindestens zwei Auflageflächen (34) verfügt, die entlang zwei prismatischen Führungen (41) gleiten, die vom entsprechenden Schlitten (18b) gehalten werden.

8. Bohrmaschine nach den Ansprüchen 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (43, 44, 46) über ein Schraubenmutter-Schraube-Paar (43, 46) zwischen dem Schieber (38) und dem entsprechenden Schlitten (18b) sowie einen von der genannten Einheit (10) gesteuerten umkehrbaren Elektromotor (44) verfügt.







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