CH676072A5

CH676072A5 -

Info

Publication number: CH676072A5
Application number: CH2076/88A
Authority: CH
Inventors: Karlheinz Gudow
Original assignee: Klingelnberg Soehne
Priority date: 1987-06-09
Filing date: 1988-06-01
Publication date: 1990-11-30
Also published as: FR2616615B1; GB8813549D0; GB2205514B; IT1219636B; US4865494A; DE3719167C1; FR2616615A1; JPS6438241U; IT8848055A0; GB2205514A

Description

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CH676 072 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft numerisch gesteuerte Leiterplatten-Bearbeitungsmaschinen mit einem Werkstückträger und mindestens einer Arbeitseinheit, die aus einer Motorspindel mit auswechselbarem Werkzeug und aus einer Vorschubeinrichtung mit einem Antriebsmotor, einer Steuerung und einem Wegmeßsystem besteht.

Mit diesen Maschinen werden Leiterplatten für gedruckte Schaltungen bearbeitet, wobei insbesondere Bohrungen herzustellen sind. Dazu werden der Werkstückträger, auf dem die Leiterplatten befestigt sind, und die Arbeitseinheit relativ zueinander in zwei Koordinatenrichtungen positioniert. Während des anschließenden Bearbeitungsvorgangs bewegt die Vorschubeinrichtung die Motorspindel mit dem aufgenommenen Werkzeug in der dritten Koordinate auf Bohrtiefe. In der Regel sind an einer Maschine mehrere Arbeitseinheiten vorhanden, um gleichzeitig mehrere Leiterplatten oder Leiterplattenpakete zu bearbeiten. Damit an jeder Leiterplatte verschiedene Arbeitsgänge und Bohrungen mit unterschiedlichen Durchmessern ausgeführt werden können, sind Vorrichtungen zum automatischen Werkzeugwechsel vorgesehen, wie es beispielsweise aus der Patentschrift DE 3 301 036 hervorgeht.

Bei den Maschinen nach diesem Stand der Technik ergibt sich die Bohrtiefe aus dem Vorschubbetrag der Motorspindel, der mit dem Wegmeßsystem von einem einmal eingestellten Anschlag oder oberen Referenzpunkt aus gemessen wird. Aufgrund der unvermeidlichen Toleranzen in der Länge der verschiedenen Werkzeuge, in der Dicke der Leiterplatten und in der Führungsgenauigkeit zwischen Werkstückträger und der jeweiligen Arbeitseinheit können die Bohrungen nicht exakt die vorgegebene Tiefe erreichen. Dies ist besonders nachteilig, wenn Multilayer-Platinen mit Sacklochbohrungen zu versehen sind, deren Tiefe - von der Oberfläche der Platine aus gemessen - auf wenige Mikrometer genau sein muß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Bearbeitungsmaschine dahingehend weiterzuentwickeln, daß sich die vorgegebene Bohrtiefe mit höherer Reproduzierbarkeit in engerer Toleranz erreichen läßt.

Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Mitteln gelöst.

Die Wirkung der erfindungsgemäßen Maßnahme besteht darin, daß die Steuerung getrennt für jede Arbeitseinheit erkennt, wann bei jedem einzelnen Bohrvorgang die Spitze des Werkzeugs die Oberfläche der Leiterplatte gerade berührt. Von dieser Position aus wird dann die vorgegebene Bohrtiefe gefahren.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer numerisch gesteuerten Leiterplatten-Bearbeitungsmaschine mit vier Arbeitseinheiten

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Arbeitseinheit

Fig. 3 einen Schnitt durch die Referenz-Meßstelle in vergrößertem Maßstab

Die in Fig. 1 dargestellte Maschine besteht aus einem Tisch 1, auf dem der Werkstückträger 2 in einer Koordinatenrichtung verfahren kann, und einem Portal 3, an dem quer zur Fahrtrichtung des Werkstückträgers ein Schlitten 4 mit vier Arbeitseinheiten 5 in der zweiten Koordinatenrichtung verfahren kann. An dem Schlitten 4 befindet sich außerdem je Arbeitseinheit ein Werkzeugmagazin 6, das zusammen mit den bekannten Hilfseinrichtungen den automatischen Werkzeugwechsel ermöglicht. Auf dem Werkstückträger ist je eine Referenz-Meßstelle 7 angeordnet, die von der zugehörigen Arbeitseinheit angefahren werden kann. Die Anzahl der Arbeitseinheiten kann unterschiedlich sein, beispielsweise bis zu zehn.

Jede Arbeitseinheit (Fig. 2) weist eine Längsführung 8 an einem Gestell 9 auf, das am Schlitten 4 befestigt ist. In der Längsführung kann eine Motorspindel 10 mit Hilfe des Antriebsmotors 11 und einer Kugelumlaufspindel 12 in Richtung des Pfeils 13 verschoben werden, wobei der Betrag der Verschiebung mit einem ersten Wegmeßsystem 14 gemessen und einer an sich bekannten Steuerung zugeführt wird. An der Längsführung 8 befindet sich außerdem ein druckluftbetätigter Werkstückniederhalter 15, dessen Verschiebung relativ zur Motorspindel 10 mit einem zweiten Wegmeßsystem 16 meßbar ist. Die Motorspindel ist mit einem nicht näher dargestellten automatischen Spannfutter für die Aufnahme und den Wechsel der Werkzeuge ausgerüstet.

Fig. 3 zeigt die vorzugsweise Ausgestaltung der Referenz-Meßstelle 7. Sie besteht aus einem Schaltelement 17, dessen Schaltpunkt mit der Oberfläche des Werkstückträgers 2 abschließt. Zum Messen fährt die Arbeitseinheit mit ihrem neu aufgenommenen Werkzeug 18 über den Schalter. Der Werkzeugniederhalter 15 wird mit seiner Bezugsfläche 19 auf der Oberfläche des Werkstückträgers 2 aufgesetzt und das stillstehende Werkzeug auf das Schaltelement abgesenkt. Im Schaltpunkt wird am zweiten Wegmeßsystem 16 derjenige Abstand abgelesen und in der Steuerung gespeichert, den die Spitze des aktuellen Werkzeugs 18 von der Bezugsfläche 19 in der Ausgangsposition hatte.

Das Bohren von Sacklöchern mit genau eingehaltener Tiefe wird nun folgendermaßen durchgeführt: Die Motorspindel 10 wird in Drehung versetzt, über der Leiterplatte positioniert und mit der Vorschubeinheit nach unten abgesenkt. Gleichzeitig senkt sich der Niederhalter 15 und drückt die Leiterplatte auf den Werkstückträger 2. Die Motorspindel wird nun weiter von der Vorschubeinrichtung im Freihub vorgeschoben und der am zweiten Wegmeßsystem 16 abgelesene Abstand zwischen Motorspindel und Niederhalter ständig mit dem gespeicherten Wert verglichen. Sind die Werte gleich, hat die Spitze des aktuellen Werkzeuges die gleiche Position relativ zur Auflagefläche des Niederhalters erreicht wie an der Referenz-Meßstelle, nämlich genau die Oberfläche der Leiterplatte, unabhängig davon, wie

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plan die Leiterplatte auf dem Werkstückträger anliegt, wie dick sie an der Bohrstelle ist oder welche Strecke im Freihub zurückgelegt wurde. Die Steuerung schaltet nun auf den Arbeitshub um, der vom ersten Wegmeßsystem 14 gemessen bis zur vorgegebenen Bohrtiefe ausgeführt wird.

Alle unmittelbar folgenden Bohrungen einer Arbeitseinheit mit demselben Werkzeug benutzen den gleichen in der Steuerung gespeicherten Abstandswert, um die korrekte Ausgangsposition für den jeweiligen Arbeitshub zu finden. Erst nach dem nächsten Werkzeugwechsel muß an der Referenz-Meßstelle der neue Abstandswert der Werkzeugspitze ermittelt und in der Steuerung gespeichert werden.

Die beschriebene Funktionsweise erfolgt unabhängig für jede Arbeitseinheit. Die Steuerung speichert also getrennt so viele Abstandswerte von den jeweiligen Referenz-Meßstellen wie Arbeitseinheiten vorhanden sind, und sie überwacht die Arbeitsabläufe so, daß ein Arbeitsschritt erst von allen Einheiten abgeschlossen sein muß, ehe der nächste Schritt gemeinsam eingeleitet wird.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Maschine können einige Funktionen des zweiten Wegmeßsystems 16 vom ersten Wegmeßsystem 14 mit übernommen werden. Dann besteht das Wegmeßsystem 16 beispielsweise nur aus einem Mikroschalter, der bewirkt, daß die Abstandswerte parallel am Wegmeßsystem 14 abgelesen und gespeichert werden. Die grundsätzliche, mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen ermöglichte Funktionsweise ist dadurch nicht geändert. Ähnliches gilt, wenn das Schaltelement 17 an der Referenz-Meßstelle und das Wegmeßsystem 16 an der Arbeitseinheit vertauscht werden.

Claims

Patentansprüche

1. Numerisch gesteuerte Leiterplatten-Bearbei-tungsmaschine mit einem Werkstückträger und mindestens einer Arbeitseinheit, die aus einer Motorspindel mit auswechselbarem Werkzeug und aus einer Vorschubeinrichtung mit einem Antriebsmotor, einer Steuerung und einem Wegmeßsystem besteht, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Arbeitseinheit (5) ein zweites Wegmeßsystem (16) und zugeordnet auf dem Werkstückträger (2) je eine Re-ferenz-Meßstelle (7) vorgesehen ist, mit deren Hilfe sich der Abstand zwischen der Spitze des aktuellen Werkzeugs (18) und derjenigen Bezugsfläche (19) messen läßt, die beim Bearbeitungsvorgang auf dem Werkstück aufliegt, und daß in der Steuerung der Vorschubeinrichtung die vorgegebene Bohrtiefe mit dem gemessenen Abstandswert korrigierbar ist.

2. Bearbeitungsmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenz-Meßstelle (7) im wesentlichen aus einem Schaltelement (17) besteht, welches sich in einem definierten Abstand zur Oberfläche des Werkstückträgers befindet, auf der beim Messen die Bezugsfläche (19) aufliegt, und welches mit der Spitze des Werkzeugs auslösbar und elektrisch mit der Steuerung verbunden ist.

3. Bearbeitungsmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsfläche (19) die Auflagefläche eines Werkstückniederhalters (15) ist.

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