DE8916258U1

DE8916258U1 - Bohrvorrichtung für Leiterplatten

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Publication number: DE8916258U1
Application number: DE8916258U
Authority: DE
Original assignee: Hitachi Seiko Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 1989-02-28
Filing date: 1989-02-28
Publication date: 1996-06-20
Anticipated expiration: 1999-03-01

Description

Patentanwälte

BEETZ & PARTNER j ₂. &EEgr;'&eacgr;&idigr;&idiagr;

Steinsc'Di-fetr. 10, D -80538 München ₈₁_₅₀ 079G-Sd/e

Bohrvorrichtung für Leiterplatten

Die Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung für Leiterplatten der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

In den vergangenen Jahren entstand ein zunehmender Bedarf an sehr dichten Packungen von elektronischen Bauteilen auf Leiterplatten, der zu der Entwicklung von sog. Mehrschichtplatten aus abwechselnden Lagen von ggf. faserverstärktem Kunstharz und Leiterbahnen führte. Die Herstellung der für die elektrischen Verbindungen dieser inneren Leiterbahnen notwendigen Sackbohrungen und auch von Vertiefungen zur Aufnahme integrierter Schaltkreise muß mit hoher Präzision insbesondere in Tiefenrichtung und mit Toleranzen von ± 0,05 mm oder weniger durchgeführt werden. Die Bohrlochdurchmesser könnten bis minimal unter 0,2 mm betragen, was entsprechend schmale und mechanisch empfindliche Bohrwerkzeuge voraussetzt.

Aus der JP-A-61-131 804 ist ein Verfahren bekannt, das ein präzises Bohren von Sackbohrungen in einer Mehrschicht-Leiterplatte bis zum Erreichen einer inneren Leiterbahn ermöglicht. Dieses Verfahren ist jedoch nur bei solchen Leiterplatten anwendbar, bei denen die inneren Leiterplatten bis zur seitlichen Randkante verlaufen und an deren Oberfläche

freiliegen. Im allgemeinen sind jedoch derartige Mehrschicht -Leiterplatten während der Bohrbearbeitung von einem Rahmen oder einer Leiste zur Bildung von Bezugslöchern umgeben. In einem solchen Fall ist es praktisch nicht möglich, die Bohrtiefe mittels eines zwischen dem Bohrer und einer an der Außenfläche der Platte vorgesehenen Elektrode gebildeten elektrischen Signals zu messen und zu steuern.

Aus der EP-B-O 287 071 ist eine Bohrvorrichtung für Leiterplatten mit einer Werkzeugwechselanordnung bekannt, die einen Tisch mit einer horizontal verschiebbaren Aufspannplatte und mindestens eine Bohrspindeleinheit mit jeweils zugeordnetem Niederhalter aufweist. Die Werkzeugwechselanordnung enthält für jede Bohrspindeleinheit in einer Spannstation mindestens ein Magazin, die zum vollständigen Einschieben des Bohrerschaftes in die Bohrspindel dient. Diese Spannvorrichtung kann als Längenmeßstation für das in die Spindel eingewechselte Bohrwerkzeug ausgebildet sein, um bei genau auszuführenden Sacklochbohrungen auf die genaue Bohrlochtiefe schließen zu können. Zu diesem Zweck wird ein Sensor in Form eines induktiven Näherungsschalters oder eine Meßschranke mit dem vertikalen Achsvorschub gekoppelt. Sobald die Spitze des fertig eingespannten Bohrers einen bestimmten Punkt erreicht hat oder die Meßschranke durchstößt, geht ein Signal an die Steuerung für die Bohrtiefenverstellung, so daß eine präzise Information darüber erhalten wird, wie lang jeweils der wirksame Teil des eingespannten Bohrers ist..

Aus der DE-C-37 19 167 ist eine gattungsgemäße Bohrvorrichtung zum Herstellen von hochgenauen Sackbohrungen und/oder Vertiefungen in Mehrschicht-Leiterplatten bekannt. Diese Vorrichtung enthält einen Aufspanntisch für die Leiterplatten und mehrere Bohreinheiten, die an einem horizontal verfahrbaren Schlitten montiert sind. Ferner ist auf dem Werkstücktisch je eine Referenz-Meßstelle für eine zugehörige Bohreinheit vorgesehen. Jede Bohreinheit ist an dem Schlitten mittels einer rahmenförmigen Halterung befestigt, die eine Längsführung für eine vertikal motorisch verfahrbare Bohrspindel aufweist. Zwischen der Halterung und der Bohrspindel ist eine erste Wegmeßeinrichtung vorgesehen, welche den Axialvorschub der Bohrspindel gegenüber dem vertikal stationären Rahmen erfaßt. Ferner ist an dem Rahmen bzw. an dessen Längsführung ein druckluftbetätigter Niederhalter vorgesehen, dessen Relativbewegung gegenüber der Bohrspindel von einem zweiten Wegmeßsystem gemessen wird. Zur Erzielung von hochgenauen Bohrtiefen und zum Ausgleich von unterschiedlichen Bohrerlängen wird in der vorgesehenen Referenz-Meßstelle der Abstand zwischen der Bohrerspitze und der Auflagefläche des Niederhalters vom zweiten Wegmeßsystem ermittelt und die in der Vorschubsteuerung vorgegebene Bohrtiefe entsprechend korrigiert. Zu diesem Zweck befindet sich in der Referenz-Meßstelle in einem definierten Abstand zur Oberfläche des Auflagetisch.es ein elektrisches Schaltelement, das bei Auftreffen der mit der Bohrspindel abgesenkten Bohrerspitze ein elektrisches Auslösesignal für ei-

nen Meßvorgang des die Relatiwerschiebung zwischen Bohrkopf und Niederhalter erfassenden zweiten Meßsystems erfolgt. Das elektro-mechanische Erfassen der individuellen Bohrerlänge ist jedoch für sehr feine Bohrer von minimalem Durchmesser ungeeignet, weil diese Bohrer außerordentlich empfindlich gegen mechanische Stöße sind und beim Auftreffen auf das Schaltelement aufgrund der Massenträgheit des bewegten Bohrkopfes ausbiegen können, was die Meßergebnisse verfälscht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Bohrvorrichtung für Leiterplatten zu schaffen, die die Herstellung von Sacklochbohrungen mit hoher Tiefengenauigkeit durch berührungsfreie Einstellung der Bohrwerkzeuge ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Nun wird anhand der Fig. 1 das erfindungsgemäße Lösungsprinzip erläutert, wobei die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung späterhin als erstes Ausführungsbeispiel beschrieben wird.

Eine mehrschichtige gedruckte Leiterplatte 1 wird von einem Tisch 2 gehaltert. Ein Bohrer 15 wird von einem Spindelkopf 9 gehalten. Der Spindelkopf trägt auch einen Preßluftzylin-

der 16, dem Luft vorgegebenen Drucks zugeführt wird. Der Preßluftzylinder 16 weist eine einen Druckfuß 18 tragende Stange auf.

Eine erste Fühleinrichtung 20 weist Bauteile auf, die jeweils auf dem Spindelkopf 9 und dem Druckfuß 18 angebracht sind. Eine zweite Fühleinrichtung 24 ist auf dem Tisch 2 befestigt. Eine Rechenschaltung 32 ist sowohl mit der ersten Fühleinrichtung 20 als auch mit der zweiten Fühleinrichtung 24 verbunden.

Eine Steuerschaltung 34 ist mit der ersten Fühleinrichtung 20 und der Rechenschaltung 32 zur Steuerung eines Servomotors 12 verbunden.

Im Betrieb wird nach Erneuern oder Einsetzen des Bohrers 15 dieser in die richtige Position oberhalb der zweiten Fühleinrichtung 24 durch eine Relativbewegung zwischen Tisch 2 und Spindelkopf 9 gebracht. Dann wird'der Servomotor 12 eingeschaltet, um den Spindelkopf 9 herabzusenken,

Dadurch wird das Ende des Druckfußes 18 in Kontakt mit der zweiten Fühleinrichtung 24 gebracht, so daß sich der Druckfuß 18 nicht mehr weiterbewegen kann, sondern sich der Spindelkopf 9 weiterhin durch den Antrieb des Servomotors 12 abwärts bewegt. Dadurch beginnt eine Relativbewegung zwischen Druckfuß 18 und Spindelkopf. Die Luftzufuhrleitung zum Preßluftzylinder 16 ist mit einem Entlastungsventil versehen, das öffnet und Luft entläßt, wenn der Luftdruck höher als ein festgesetzter Wert wird, so daß der Preßluftzylinder 16 Luft konstanten Drucks erhält.

Die erste Fühleinrichtung 20 beginnt Impulse auf den Beginn der Relativbewegung zwischen Spindelkopf 9 und Druckfuß 18 hin zu erzeugen, so daß die Größe der Relativbewegung zwischen Spindelkopf 9 und dem Druckfuß 18 durch Zählen dieser Impulse erfaßt wird.

Die Abwärtsbewegung des Spindelkopfs 9 wird auf einen von der Steuerung 34 ausgegebenen Befehl beendet, wenn der Spindelkopf 9 um einen vorgegebenen Betrag abgesenkt wurde. Dann ragt der Bohrer 15 in die zweite Fühleinrichtung 24, so daß die vom Ende des Bohrers 15 erreichte Position mittels der zweiten Fühleinrichtung 24 erfaßt wird.

Der Abstand £j zwischen dem Bohrerende und dem Ende des Druckfußes 18 wird dann als Differenz zwischen dem Betrag der Relativbewegung zwischen Spindelkopf 9 und dem Druckfuß 18 und der vom Bohrer 15 erreichten Position berechnet.

Der auf diese Weise berechnete Abstand £&ldquor; wird zu einem vorgegebenen Sollwert £■'&ldquor; der Bearbeitungstiefe addiert, der zuvor in der Steuereinrichtung 34 eingestellt wurde, und die Summe wird als Betrag der Relativbewegung zwischen Spindelkopf 9 und Druckfuß 18, das ist der Betrag des Vorschubs, der für die gewünschte Bearbeitung nötig ist, festgelegt.

Während der Bearbeitung wird der Betrag der Relativbewegung zwischen Spindelkopf 9 und Druckfuß 18, die sich.nachdem der Druckfuß 18 in Kontakt mit der mehrschichtigen gedruckten Leiterplatte 1 steht, ergibt, erfaßt und mit dem oben erwähnten festgesetzten Vorschubbetrag verglichen, worauf-

hin der Servomotor 12 zurückfährt oder anhält, wenn diese Differenz zu Null geworden ist.

Dieses Verfahren ermöglicht somit eine sehr genaue Bearbeitung in Tiefenrichtung, d. h. mit einem sehr geringen Fehler bezüglich des vorgegebenen Sollwerts £~ der Bearbeitungstiefe. Es wird nämlich der Abstand £&ldquor; zwischen dem Ende des Bohrers 15 und dem Ende des Druckfußes 18 ohne jeden Fehler oder ohne jede Fluktuation, die die Präzision der Bearbeitung in Tiefenrichtung beeinflussen könnten, ermittelt, so daß die Bearbeitung mit hoher Genauigkeit unter Verwendung dieses Abstandes -^&ldquor; als Bezugswert durchgeführt werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschema eines wesentlichen Teils eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 ein Schnittschema einer in der in Fig. 1

dargestellten Vorrichtung enthaltenen zweiten Fühleinrichtung; und

Fig. 3 ein Blockdiagramm wesentlicher Teile eines

anderen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Das durch die Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungs'gemäßen Vorrichtung ist zur Bildung einer Bohrung einer vorgegebenen Tiefe in einer mehrlagigen gedruckten Leiterplatte vorgesehen.

Die Vorrichtung weist einen Tisch 2 auf, der von einem nicht gezeigten Führungsglied hin- und herbewegbar gehaltert ist. Eine mehrschichtige gedruckte Leiterplatte 1 wird auf dem Tisch 2 festgehalten. An der Unterseite des Tischs 2 ist eine Mutter 3 befestigt. Eine Vorschubgewindestange 4 ist mittels eines nicht gezeigten Servomotors drehbar und bewegt sich als Schraube in der Mutter 3. Eine Mutter 6 ist an der Rückseite eines Gleiters 5 befestigt, der mittels eines nicht gezeigten Führungsglieds hin- und herbewegbar gehalten ist. Eine drehbare Vorschubgewindestange 7, die mit der Mutter 6 in Schraubverbindung steht, wird von einem Servomotor 8 angetrieben. Ein Spindelkopf

9 ist gleitend von dem Gleiter 5 gehaltert. Eine Mutter

10 ist an der Antriebsseite des Spindelkopfs 9 befestigt. Eine drehbare Vorschubgewindestange 11, die sich in einer Schraubverbindung mit der Mutter 10 befindet, wird von einem Servomotor 12 angetrieben. Der Spindelkopf 9 trägt drehbar eine Spindel 13, die von einem nicht gezeigten Motor angetrieben wird. Ein Zangen-Spannfutter 14 ist gleitend an der Spindel 13 so befestigt, daß es von einem ebenfalls nicht dargestellten Stellglied betätigt werden kann und hält lösbar einen Bohrer 15. Ein Preßluftzylinder 16 wird vom Spindelkopf 9 mittig von einem Arm 17 gehalten und erhält konstant Luft eines vorgegebenen Drucks. Ein Druckfuß 18 ist an der Stange des Preßluftzylinders 16 angebracht.

Die Vorrichtung hat eine erste Fühleinrichtung 20. Diese besteht aus einer am Spindelkopf 9 fixierten Skala 21 und einer am Druckfuß 18 befestigten Arbeitsstange 22, die an einem Ende in Kontakt mit einem Detektor der Skala 21 gehalten ist. Die erste Fühleinrichtung 20 ist zur Erfas-

sung des Betrags der Relativbewegung■zwischen Spindelkopf 9 und Druckfuß 18 eingerichtet, d.h. der Strecke, um die sich beide Glieder relativ zueinander bewegen.
Die Vorrichtung weist auch eine zweite Fühleinrichtung

24 auf, die gemäß Fig. 2 aus einem auf dem Tisch 2 befestigten Gehäuse 25, einer an einer vorgegebenen Stelle im Gehäuse 25 angeordneten Lichtquelle 26, einer Linse 27, einer säulenförmigen Linse 28 und einer ladungsgekoppelten Einrichtung 29 besteht. Ein Loch 30 zur Aufnahme des Bohrers 15 ist zwischen Linse 27 und der säulenförmigen Linse 28 ausgebildet. Die Anordnung ist so gewählt, daß der Schatten des Bohrers 15, der von der Lichtquelle

25 beleuchtet wird, von der ladungsgekoppelten Vorrichtung 23 und damit die Position des Endes des Bohrers 15 erfaßt wird,

Die erste und die zweite Fühleinrichtung 20 und 24 sind mit einer Rechenschaltung 32 verbunden.

Eine Steuereinrichtung 34 ist mit der ersten Fühleinrichtung 20 verbunden und steuert den Betrieb des Servomotors 12.

Im Betrieb werden nach dem Einsetzen des Bohrers 15 in das Spannfutter 14 der Tisch 2 und der Gleiter 5 in eine Position gerade oberhalb der Öffnung 30 der zweiten Fühleinrichtung 24 bewegt.

Der Servomotor 12 wird in diesem Zustand betrieben, und der Spindelkopf 9 bis zu einer vorgegebenen Lage abgesenkt. Folglich wird ebenfalls der Druckfuß 18 zusammen mit dem Spindelkopf 9 abgesenkt.

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Als Ergebnis wird der Druckfuß 18 in Kontakt mit dem Gehäuse 25 der zweiten Fühleinrichtung 24 gebracht und durch das Gehäuse 25 in seiner Abwärtsbewegung angehalten. Trotzdem kann sich der Spindelkopf 9 weiterhin abwärts bewegen, wodurch sich eine Relativbewegung zwischen Spindelkopf und Druckfuß 18 einstellt.

Die Skala 21 erzeugt Impulse, deren Anzahl der Relativbewegung zwischen dem Spindelkopf 9 und dem Druckfuß 18 entspricht, so daß der Betrag der Relativbewegung zwischen Spindelkopf 9 und Druckfuß 18 durch Zählen der Anzahl der von der Skala 21 erzeugten Impulse erfaßt wird.

Sobald der Spindelkopf 9 das Ende seines Abwärtsgangs erreicht hat, ragt das Ende des Bohrers 15 in das Gehäuse 25 durch die Öffnung 30. In diesem Stadium wird die Lage des Endes des Bohrers 15 durch die ladungsgekoppelte Einrichtung 29 erfaßt.

Die Rechenschaltung 32 subtrahiert die Eintauchtiefe £■, des Bohrers von dem erfaßten Betrag ^&ldquor; der Relativbewegung zwischen Spindelkopf 9 und Druckfuß 18 und berechnet dadurch den Abstand £~ zwischen dem Ende des Bohrers 15 und dem Druckfuß 18 in dem Zustand bevor die Relativbewegung beginnt. Der Abstand £~ wird der Steuereinrichtung 34 eingegeben .

Die Steuereinrichtung 34 berechnet die Summe eines vorgegebenen Sollwerts der Bearbeitungstiefe .-^, und der von der Recheneinrichtung ermittelten Distanz £~ und bestimmt somit den Betrag der Relativbewegung zwischen Spindelkopf 9 und Druckfuß 18 als den Betrag des Vorschubs.

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Dann wird der Servomotor 12 zurückgesetzt und hebt den Spindelkopf 9 auf ein vorgegebenes Niveau. Dann werden der Tisch 2 und der Gleiter 5 zur Positionierung des Bohrers 15 bezüglich der mehrlagigen gedruckten Leiterplatte 1 bewegt.

Der Servomotor 12 wird dann gemäß von der Steuereinrichtung 34 ausgegebenen Befehlen in Gang gesetzt um den Spindelkopf 9 abzusenken. Die Relativbewegung zwischen Spindelkopf 9 und Druckfuß 18 beginnt, sobald der Druckfuß 18 in Druckkontakt mit der mehrlagigen gedruckten Leiterplatte 1 gekommen ist. Die durch die Skala 20 während der Relativbewegung erzeugten Impulse werden gezählt, und der Servomotor 12 in seiner Bewegungsrichtung umgeschaltet, wenn eine vorgegebene Impulszahl gezählt wurde, d. h., wenn der Betrag der Relativbewegung zwischen Spindelkopf 9 und Druckfuß 18 gleich dem zuvor festgelegten Vorschubbetrag des Bohrers geworden ist, so daß der Spindelkopf 9 am Ende dieses einen Bohrzyklus wieder nach oben bewegt wird.

Gemäß der obigen Beschreibung wird erfindungsgemäß der Abstand JH&ldquor; zwischen dem Ende des vom Spindelkopf 9 getragenen Bohrers 15 und dem Ende des Druckfußes 18 bestimmt, und die Summe der Distanz £&ldquor; und dem vorgegebenen Sollwert M~ der Bearbeitungstiefe wird als Vorschubbetrag des Werkzeugs für die Bearbeitung eingestellt. Die Bearbeitung wird dann unter Steuerung des Betrags der Relativbewegung zwischen Spindelkopf 9 und Druckfuß 18 durchgeführt. Im allgemeinen wird häufig die Bearbeitungsgenauigkeit beispielsweise beim Bohren durch unterschiedliche Schwankungen beeinflußt, wie die Schwankung in der Länge des

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verwendeten Bohrers, die Änderung der Befestigungslage des Bohrers 15 an der Spindel 13, Verschleiß am Ende des Druckfußes 18, Veränderungen der Dicke der mehrlagigen gedruckten Leiterplatte 1, thermische Störungen der Bohrmaschine usw.. Erfindungsgemäß werden all diese Schwankungen oder Veränderungen aufgefangen, so daß von der Oberfläche der.mehr lagigen gedruckten Verdrahtungsplatte aus eine Sackbohrung mit sehr präziser Abmessung in Tiefenrichtung gebohrt werden kann.

Die Erfassung des Abstands £&ldquor; zwischen dem Ende des am Spindelkopf 9 gehaltenen Bohrers 15 und der Unterseite der Druckplatte 18 kann immer beim Auswechseln des Bohrers 15 automatisch erfolgen, so daß das Bohren mit hoher Maßgenauigkeit in Tiefenrichtung ohne Beeinträchtigung der auszuführenden Arbeit durchgeführt werden kann.

Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel verwendet als Skala 21 in der ersten Fühleinrichtung 20 einen Lichtfühler, Ein solcher Lichtfühler kann die Relativbewegung zwischen Spindelkopf 9 und Druckfuß 18 mit hoher Auflösung, d. h. in der Größenordnung von 1 bis unter 10 pm in Größen der Bewegung des Fühlers auf der Skala 21 erfassen.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. In dieser Darstellung werden dieselben Bezugsziffern verwendet, falls sie dieselben Teile oder Glieder wie in Fig. 1 und 2 bezeichnen.

Diese Ausführung hat einen am Servomotor 12 angebrachten Impulskodierer 12a. Ein Schalter 21a erzeugt nach der Erfassung des Beginns der Relativbewegung zwischen Spindel-

kopf 9 und Druckfuß 18 ein Signal. Ziffer 31 bezeichnet einen Zähler, der mit dem Impulskodierer 12a und dem Schalter 21a verbunden ist und mit dem Zählen der Impulse vom Impulskodierer 12a auf den Empfang des Signals von dem Schalter 21a beginnt. Der Impulskodierer 12a, der Schalter 21a und der Zähler 31 bilden zusammen die erste Fühleinrichtung .

Eine Rechenschaltung 32 ist zur Erfassung der Distanz £j zwischen dem Ende des vom Spindelkopf 9 gehaltenen Bohrers 15 und dem Ende des Druckfußes 18 in Übereinstimmung mit den Ausgangssignalen vom Zähler 31 und von der zweiten Fühleinrichtung 24 vorgesehen. Mittels einer Stellschaltung 33 wird die Bearbeitungstiefe ■£&ldquor; eingestellt.

Eine weitere Rechenschaltung 35 berechnet die Summe der von der Rechenschaltung 32 ermittelten Distanz ^&ldquor; und der Bearbeitungstiefe £ ~, die von der Stellschaltung 33 geliefert wird und legt damit de;n Betrag der Relativbewegung zwischen Spindelkopf 9 und Druckfuß 18, wie er für die Bearbeitung nötig ist, fest.

Eine Vergleicherschaltung 36 vergleicht den Betrag des in der Rechenschaltung 35 gesetzten Vorschubs mit dem Betrag der oben genannten Relativbewegung in Form der Anzahl der vom Zähler 31 gezählten Impulse und erzeugt ein Bohrstoppsignal, wenn die Differenz zwischen diesen Werten zu Null geworden ist.

Eine Steuereinrichtung kehrt die Richtung am Servomotor 12 auf Empfang des Signals von der Vergleicherschaltung 36 um.

Bei dieser Ausführungsart wird die Bearbeitungstiefe in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal des Impulskodierers 12a, der am Servomotor 12 angebracht ist, gesteuert. Dem Fachmann ist klar, daß diese Ausführungsart auch die gleiche Präzision der Bohrtiefe wie die anhand der Fig. 1 und 2 beschriebene Ausführungsart ermöglicht.

Obwohl vorangehend die Ausführungsbeispiele auf eine Bohrbearbeitung bezogen sind, muß bemerkt werden, daß die Erfindung gleicherweise auf verschiedene Bearbeitungsarten, die eine hohe Genauigkeit in Tiefenrichtung erfordern, angewendet werden kann. Beispielsweise ist dies eine Fräsbearbeitung zur Ausbildung von Vertiefungen mit flachem Boden, bei der die Mehrschichtleiterplatte und das Werkzeug relativ zueinander bewegt werden, sobald letzteres eine vorgegebene Tiefe erreicht hat. Gemäß der obigen Beschreibung lassen sich durch die Lehre der vorliegenden Erfindung bei der Bearbeitung einer gedruckten Leiterplatte die Einflüsse aller Schwankungsgrößen, die sonst die Präzision der Tiefenbearbeitung beeinflussen würden, durch die Tatsache eliminieren, daß der Betrag des Vorschubs des Spindelkopfs in Übereinstimmung mit der Distanz zwischen dem Ende des Druckfußes und dem Ende des Werkzeugs gesteuert wird, wodurch eine hohe Maßhaltigkeit: in Tiefenrichtung erreicht wird .

Claims

rsPatentanwälte BEETZ & PARTNERD - 80538 München: :: ··*:::..Steinsdorfsir. 10,258 .7G 89 1681-50.O79G-Sd/e j 2 März Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur Bearbeitung einer Leiterplatte mit

einem Spindelkopf (9)_; der ein Werkzeug (15) haltert und dreht und in axialer Richtung des Werkzeugs (15) bewegbar ist und mit einem von dem Spindelkopf (9) getragenen Niederhalter (18), der relativ zum Spindelkopf (9) in axialer Richtung des Werkzeugs bewegbar ist und eine auf einem Tisch (2) befindliche gedruckte Leiterplatte (1) während der Bearbeitung an den Tisch (2) andrückt, einer ersten Längenmeßeinrichtung (20), die zwischen Spindelkopf (9) und Niederhalter (18) wirksam ist und den Betrag der Relativbewegung zwischen Spindelkopf (9) und Niederhalter (18) erfaßt, einer zweiten Längenmeßeinrichtung (24), die auf dem Tisch (2) vorgesehen ist, den Niederhalter (18) empfängt, wenn der Spindelkopf (9) um einen vorgegebenen Betrag abgesenkt wurde und die von dem Ende des Werkzeugs (15) erreichte Position erfaßt,

einer Recheneinrichtung (32), die die Distanz zwischen dem Ende des Werkzeugs (15) und dem Ende des Druckfußes (18) aus dem Betrag der von der ersten Längenmeßeinrichtung (20) erfaßten Relativbewegung und der vom Ende des Werkzeugs erreichten Position, wie sie von der zweiten Längenmeßeinrichtung (24) erfaßt wurde, ermittelt, und

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einer Steuereinrichtung (34), die den für den Bearbeitungsvorgang nötigen Betrag des Vorschubs auf der Basis eines vorgegebenen Sollwerts der Bearbeitungstiefe und der von der Recheneinrichtung ermittelten Distanz ermittelt und festlegt und den Betrag des Vorschubs des Spindelkopfs (9) in Übereinstimmung mit dem festgelegten Betrag des Vorschubs steuert,
dadurch gekennzeichnet, daß

die zweite Längenmeßeinrichtung aus einem auf dem Tisch (2) befestigten Gehäuse (25) besteht, das eine optoelektrische Meßanordnung (26,27,28, 29) aus einer Lichtquelle, einer Optik und einem optoelektrischen Fühler enthält , und

die opto-elektrische Einrichtung die Position (I₁) des Endes des Werkzeugs bei der Absenkung des Spindelkopfs (9) um den vorgegebenen Betrag erfaßt, sobald das Werkzeug (15) durch eine Öffnung im Gehäuse (25) in den Lichtweg der Lichtquelle (26) ragt.

2. Vorrichtung zur Bearbeitung einer Leiterplatte nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch eine Stelleinrichtung (33), die den Betrag des zur Bearbeitung nötigen Vorschubs in Größen des Betrags der Relativbewegung zwischen dem Spindelkopf (9) und dem Niederhalter (18) auf der Basis eines vorgegebenen Sollwerts der Bearbeitungstiefe und der von der Recheneinrichtung ermittelten Distanz festlegt;

— &ogr; ~

eine Vergleichseinrichtung, die während der Bearbeitung den Betrag von der ersten Längenmeßeinrichtung erfaßten Relativbewegung mit dem durch die Stelleinrichtung eingestellten Vorschubbetrag vergleicht und ein Bearbeitungsendsignal
erzeugt, wenn die Differenz zwischen dem Betrag der Relativbewegung und dem Vorschubbetrag Null
geworden ist, wobei die Steuereinrichtung ein Steuersignal zum Beginn eines nächsten Bearbeitungsvorgangs auf den Empfang des Bearbeitungsendsignals hin erzeugt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Optik der zweiten Längenmeßeinrichtung aus einer Linse (27) und einer säulenförmigen Linse (28) besteht und daß als optoelektrischer Fühler eine ladungsgekoppelte
Einrichtung (2 9) vorgesehen ist, wobei
der Schatten des Werkzeugs, der von der Lichtquelle (25) beleuchtet wird, von der ladungsgekoppelten Vorrichtung (2 9) erfaßt wird.