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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Handling
von Folien, insbesondere von dünnsten
Kupferfolien zum Herstellen von Leiterplatten, mit zumindest einer
Einrichtung zum Erfassen der Folie, welche an einem Schwenkarm angeordnet
ist.
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Stand der Technik
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Derartige
Vorrichtungen sind bereits in vielfältiger Form und Ausgestaltung
auf dem Markt bekannt und gebräuchlich.
So wird beispielsweise in der
DE 297 05 707 U1 eine Vorrichtung zum Handling
von Leiterplatten beschrieben, bei welcher eine Einrichtung zum
Erfassen von Leiterplatten eine Reihe von Vakuumgreifern aufweist,
mit denen die Leiterplatte angesaugt wird.
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Nachteilig
bei diesen Vakuum- oder Sauggreifern ist, dass die immer dünner werdenden
Folien oder Leiterplatten, welche heutzutage bereits nur noch eine
Dicke von 20 μm
aufweisen und – sogar
auf eine Dicke von bis zu 12 μm
gehen sollen –,
durch solch einen Ansaugvorgang oftmals beschädigt werden und hierdurch nicht
mehr weiter verwendet werden können.
Bereits leichte Dellen oder Knicke in der Kupferfolie machen diese
unbrauchbar. Dies macht das Handling von Folien zur Herstellung
von Leiterplatten zu einem kostenintensiven und unbefriedigenden
Vorgang.
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In
der
US 6,345,818 B1 wird
ein Roboter zum Greifen, Trennen und Transportieren einzelner Materialschichten
von einem Materialstapel zu einem Ablegebereich beschrieben. Das
Anheben der Materialschicht erfolgt über Vakuumgreifer, welche die
Metallschicht ansaugen, dann zunächst
nach oben biegen und dann abheben. Um ein Lösen von der darunter liegenden
Metallschicht zu erleichtern, sind Luftschläuche vorgesehen, welche Luft
auf die Peripherie und unter die oberste Metallschicht blasen.
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Nachteilig
hierbei ist erneut, dass die Gefahr der Beschädigung der Metallschicht beim
Ansaugvorgang, ihrem Hochbiegen und dem Einbringen von Druckluft
auf bzw. unter die Schicht besteht.
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Aus
der
DE 27 25 831 A1 geht
eine Vorrichtung zum Entstapeln von dicht auf dicht gestapelten
Folien hervor, welche hierfür
einen um seine Achse schwenkbaren und heb- und senkbaren Saugbalken
mit Saugleiste aufweist. Ein von der Saugleiste aufgenommener Rand
einer Folie vom Folienstapel wird unter Hinbewegung des Saugbalkens
vom Folienstapel rollend abgehoben und danach weitertransportiert.
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Auch
diese Vorrichtung ist eher für
die Anwendung bei dickeren Folien geeignet, welche nicht so leicht beschädigt werden
können.
Für dünne Folien ist
diese Vorrichtung nicht geeignet, da auch hier nur eine punktuelle
Aufnahme der Folie erfolgt, was zu Dellen und Knicken in der Folie
führen
kann.
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Ferner
wird in der
GB 2 300
651 A eine Vorrichtung zum Erfassen von Werkstücken beschrieben,
welche eine Ansaugfläche
aufweist, die mit unterschiedlichen Perforationen versehen ist.
Hierdurch soll die Ansaugkraft zwischen dem Werkstück und der
Ansaugfläche
verstärkt
werden. Doch auch hier ist ein befriedigendes und beschädigungsfreies
Handling der Folien nicht gegeben.
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Aufgabe der Erfindung
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Handling
von Folien zu schaffen, mit welcher die o. g. Nachteile beseitigt
werden und sehr dünne
Folien gehandelt werden können,
ohne diese sowohl beim Ansaugen oder beim Transport, als auch beim
Ablegen beispielsweise auf einem Transportband oder in einer Transportbox
zu beschädigen
und damit unbrauchbar zu machen. Des weiteren sollen die Kosten
gesenkt werden und die Vorrichtung zum Handling der Folien soll
einfach zu steuern sein und einen einfachen Aufbau aufweisen.
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Lösung der Aufgabe
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Zur
Lösung
der Aufgabe führen
die Merkmale von Patentanspruch 1.
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Die
Lageveränderbarkeit
der Saugleisten zueinander wirkt insbesondere beim Aufnehmen der
Folien beispielsweise von einem Transportband oder aus einer Transportbox
zum Tragen. Die Lageveränderbarkeit der
einen Saugleiste insbesondere nach oben und das gleichzeitige Verbleiben
der anderen Saugleiste in ihrer Ausgangsstellung bewirkt, dass die
angesaugte Folie konkav gebogen wird, wodurch die Adhäsion zwischen zwei
aufeinanderliegenden Folien und auch der Folie und einer Auflagefläche aufgehoben
wird. Die Folie wird quasi von der anderen Folie abgeschält, wobei
beim Abheben Umgebungsluft in den Raum zwischen den beiden Folien
einströmt
und das Ablösen
unterstützt.
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Um
die Lageveränderbarkeit
der Saugleiste zu gewährleisten,
ist diese an einem Schwenkteil befestigt, wobei dieses Schwenkteil
drehbar an Seitenwangen eines Grundrahmens der Einrichtung angeordnet
ist. Gleichzeitig ist jeweils zwischen dem Schwenkteil und der Seitenwange
des Grundrahmens eine Verstelleinrichtung in Form einer Kolben-Zylinder-Einheit
vorgesehen, durch welche das Schwenkteil um eine Drehachse, welche
das Schwenkteil mit der Seitenwange des Grundrahmens verbindet,
gedreht werden kann. Hierdurch schwenkt das Schwenkteil und die
an dem Schwenkteil befestigte Saugleiste nach oben.
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Anstelle
der Kolben-Zylinder-Einheit ist selbstverständlich jedwede andere Möglichkeit
denkbar, mit welcher das Schwenkteil um die Drehachse gedreht werden
kann. Die unterschiedlichen Möglichkeiten
sollen von der vorliegenden Erfindung umfasst sein.
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Bevorzugt
sind drei Saugleisten vorgesehen. Die mittlere Saugleiste ist lediglich
federgelagert und für die
anfängliche
Höhenbestimmung
der gesamten Einrichtung zuständig.
Die beiden anderen Saugleisten sind dann beidseitig der mittleren
angeordnet, wobei alle drei Saugleisten sich an dem Grundrahmen
befinden.
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Die
Saugelemente sind bevorzugt die Saugleisten, welche sich aus dem
Saugbalken und dem Saugpad zusammensetzen, wobei das Saugpad bevorzugt
ein Schaumstoff ist, welcher antistatisch, abriebfest und zu Seite
hin luftundurchlässig
ist, da ansonsten beim Ansaugen Vakuum verloren geht. Des weiteren
weist er eine bestimmte Weichheit auf, damit auch auf diese Art
und Weise Dellen auf der Kupferfolie verhindert werden. Es ist jedoch
auch denkbar, auf der Oberfläche
des Schaumstoffes einen Sprühgummi
zu aufzubringen. Wichtig ist lediglich, dass beim Ansaugen der Folie
an das Saugpad der Saugleiste keine Dellen oder Knicke in der Kupferfolie
der Leiterplatte entstehen können.
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Die
Bohrungen in dem Saugbalken und dem Saugpad sind so verteilt, dass
der Saugbalken die Bohrungen mit dem geringeren Durchmesser aufweist.
Dieser liegt bevorzugt zwischen 0,3 bis 1,5 mm. Das Saugpad hingegen,
welches auf den Saugbalken aufgelegt ist, weist die Bohrungen mit
dem grösseren
Durchmesser auf. Dieser Durchmesser liegt zwischen 3 und 8 mm. Diese
Durchmesser haben sich als besonders wirkungsvoll für das sorgsame
Ansaugen der Folie herausgestellt. Weisen die Bohrungen, insbesondere
die Bohrungen des Saugpads, einen grösseren Durchmesser auf, so
werden erneut Dellen in den Folien hervorrufen, wohingegen Bohrungen
mit einem kleineren Durchmesser eine zu geringe Saugleistung haben.
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Nichtsdestotrotz
soll auch die Möglichkeit
der Veränderung
der Durchmesser der Bohrungen nach oben oder nach unten ebenfalls
von der vorliegenden Erfindung umfasst sein.
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Ferner
weisen die Bohrungen eine bevorzugt gleichmässige Verteilung in dem Saugbalken
und dem Saugpad auf, da dies zu einem gleichmässigen Ansaugen der Folie führt. Die
Möglichkeit
einer anderen Verteilung der jeweiligen Bohrungen des Saugbalkens
und/oder des Saugpads soll jedoch von der vorliegenden Erfindung
umfasst sein.
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Die
Ausgestaltung sowohl der Saugleisten, als auch der gesamten Einrichtung
ist vorliegend bevorzugt rechteckig, um sich der Form und der Fläche der
Folien anzupassen, welche ebenfalls in der Regel rechteckig sind
und um die Folien möglichst
grossflächig
anzusaugen. Es soll jedoch von der vorliegenden Erfindung umfasst
sein, dass die Ausgestaltung der Einrichtung und/oder der Saugleisten
auch anders sein kann, d. h. beispielsweise quadratisch, rund, unterteilt
in mehrere Einzelleisten oder dergleichen.
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Ebenso
soll von der vorliegenden Erfindung auch die Möglichkeit der variierenden
Anzahl an Saugleisten der Einrichtung umfasst sein. Vorliegend hat
sich eine Anordnung von drei Saugleisten als besonders vorteilhaft
herausgestellt, es können
jedoch auch nur zwei oder mehr als drei Saugleisten vorgesehen werden. Dies
richtet sich nach den Wünschen
des Benutzers.
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Durch
die Kombination der Höhenverstellbarkeit
und der unterschiedlichen Durchmesser der Bohrungen der Saugleisten
wird gewährleistet,
dass sehr dünne
Folien sorgsam angesaugt und bei einem Transport und einem folgenden
Ablegen ebenso sorgfältig
gehandhabt werden können.
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Figurenbeschreibung
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand
der Zeichnung; diese zeigt in
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1 eine
Seitenansicht einer Vorrichtung zum Handling von sehr dünnen Folien
für die
Herstellung von Leiterplatten mit der erfindungsgemässen Einrichtung
zum Erfassen dieser Folien;
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2 eine
perspektivische Ansicht der Einrichtung zum Erfassen von Folien
ohne Abdeckhaube und mit in einer Ebene befindlichen Saugleisten;
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3 die
perspektivische Ansicht der Einrichtung nach 2 mit teilweise
dargestellter Abdeckhaube und höhenverstellten
Saugleisten;
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4 eine
Vorderansicht der erfindungsgemässen
Einrichtung zum Erfassen von Folien gemäss 2;
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5 die
Vorderansicht der Einrichtung in 4 mit höhenverstellten
Saugleisten;
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6 eine
Unteransicht der erfindungsgemässen
Einrichtung zum Erfassen von Folien;
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7 eine
perspektivische Ansicht einer Saugleiste aus der Einrichtung zum
Erfassen von Folien; und
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8 eine
Draufsicht auf eine Saugleiste gemäss 7.
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Gemäss 1 ist
eine Vorrichtung R zum Handling von Folien 1 in einem Maschinengehäuse 2 angeordnet
und weist einen dreh- und schwenkbaren Schwenkarm 3 sowie
eine Einrichtung 4 zum Erfassen der Folie 1 auf.
Die Einrichtung 4 ist dabei über einen Adapterflansch 5 und
einen daran angeschlossenen Hebelarm 6 mit einem gabelartig
ausgebildeten Endstück 7 des
Schwenkarmes 3 verbunden.
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Die
Einrichtung 4, welche in den 2 bis 6 detaillierter
dargestellt ist, weist unterhalb einer Abdeckhaube 8 einen
H-förmigen
Grundrahmen 9 auf. Dieser Grundrahmen 9 besitzt
auf beiden Seiten seines erhöht
ausgebildeten Mittelsteges 29 jeweils Seitenwangen 30.1 und 30.2,
die zwischen sich jeweils ein Schwenkteil 11.1 und 11.2 aufnehmen,
das über
Drehachsen 10 mit den Seitenwangen 301 und 30.2 drehbar verbunden
ist.
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Jedes
Schwenkteil 11.1 und 11.2 besteht aus einer mit
Ausnehmungen 31 versehenen Platte 32 (siehe 6)
mit seitlich aufragenden L-förmigen
Seitenwänden 33,
welche bei Bewegung der Schwenkteile 11.1 und 11.2 an
den Seitenwangen 30.1 und 30.2 vorbeistreifen.
Durch das Knie der L-förmigen
Seitenwände 33 verlaufen
die Drehachsen 10 zur schwenkbaren Verbindung der Schwenkteile 11.1 und 11.2 mit
dem Grundrahmen 9.
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Zwischen
den äusseren
Enden der Seitenwände 33 ist über Anbaustücke 13 jeweils
ein Saugelemente 12.1 bzw. 12.2 mit den Schwenkteilen 11.1 und 11.2 verbunden.
Diese Saugelemente 12.1 und 12.2 sind bevorzugt
als Saugleisten ausgebildet und setzen sich jeweils aus einem Saugbalken 14.1 und 14.2 sowie
einem Saugpad 15.1 und 15.2 zusammen. Sowohl der
Saugbalken 14.1 bzw. 14.2, als auch das Saugpad 15.1 bzw. 15.2 sind
mit, in den 7 und 8 näher gezeigten
Bohrungen 16 und 17 versehen, welche miteinander
kongruieren. Dabei weisen die Bohrungen 16 des Saugbalkens 14.1 bzw. 14.2 einen
wesentlich geringeren Durchmesser auf, als die Bohrungen 17 des
Saugpads 15.1 bzw. 15.2 zugeordnet sind. So weisen
die Bohrungen 16 bevorzugt einen Durchmesser in einem Bereich
von 0,3 bis 1,5 mm und die Bohrungen 17 bevorzugt einen
Durchmesser in einem Bereich von 3 bis 8 mm auf.
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Öffnungen 18 auf
der dem Saugpad 15.1 bzw. 15.2 gegenüberliegenden
Seite des Saugbalkens 14.1 bzw. 14.2 dienen dem
Anschluss einer nicht näher
gezeigten Vakuumleitung.
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An
den Saugleisten 12.1 und 12.2 gegenüberliegenden
und L-förmig
nach dem Knie mit den Drehachsen 10 aufragenden Wandteilen 34 der
Seitenwände 33 der
Schwenkteile 11.1 und 11.2 ist jeweils eine Verstelleinrichtung 19.1 bzw. 19.2 gelenkig
angeordnet. Die Verstelleinrichtung 19.1 bzw. 19.2 weist
bevorzugt eine Kolben-Zylinder-Einheit auf, wobei ein Zylinder 20 schwenkbar
mit der Seitenwange 30.1 bzw. 30.2 des Grundrahmens 9 verbunden
ist und ein über
eine Kolbenstange 21 anschliessendes Verbindungselement 22 wiederum
die gelenkige Verbindung zwischen der Verstelleinrichtung 19.1 bzw. 19.2 und
den Wandteilen 33 der Schwenkteile 11.1 und 11.2 herstellt.
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In
etwa mittig unterhalb des Mittelsteges 29 des Grundrahmens 9 und
zwischen den Saugleisten 12.1 und 12.2 ist eine
weitere Saugleiste 12.3 auf nicht näher gezeigte Art und Weise
federgelagert angeordnet. Diese Saugleiste 12.3 setzt sich,
ebenso wie die Saugleisten 12.1 und 12.2, aus
einem Saugbalken 14.3 und einem Saugpad 15.3 zusammen,
wobei der Saugbalken 14.3 die Bohrungen 16 und
das Saugpad 15.3 die Bohrungen 17 aufweist.
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Die
Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:
Von
einem oder mehreren ausserhalb des Grundgehäuses 2 angeordneten
Transportbändern,
welche hier nicht näher
gekennzeichnet sind, werden Folien 1 zu einem innerhalb
des Grundgehäuses 2 angeordneten Transportband 23 befördert. Hier
wird die Folie 1 bzw. deren Lage auf dem Transportband 23 von
einer Kamera 24 erfasst, wobei eine Violettlampe 25 die
Kontur der Folie 1 verdeutlicht.
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Die
Lage der Folie wird von der Kamera 24 an die Steuerung
der Vorrichtung R weiter gegeben, wobei ein nicht näher gezeigte
Fadenkreuz der Steuerung anzeigt, wie sich der Schwenkarm 3 bzw.
die Einrichtung 4 zum Erfassen der Folie 1 um
ihre jeweiligen Dreh- und Schwenkachsen 26 zu bewegen haben,
um die Folie 1 richtig zu erfassen.
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Anschliessend
senkt sich die Einrichtung 4 zum Erfassen der Folie 1 mittels
des Schwenkarmes 3 nach unten und die Saugpads 15.1 bis 15.3 der
Saugleisten 12.1 bis 12.3 kommen auf der Folie 1 zu
liegen, wobei eine Grundhöhe
der Einrichtung 4 durch die federgelagerte Saugleiste 12.3 zu
Anfang bestimmt wird. Hierzu ist dieser Saugleiste 12.3 eine
entsprechende handelsübliche
Einrichtung zur Ermittlung ihrer Höhenlage zugeordnet.
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Anschliessend
erfolgt ein Ansaugen der Folie 1 bevorzugt mittels Unterdruck
durch die Bohrungen 16 bzw. 17 der Saugbalken 14.1 bis 14.3 bzw.
der Saugpads 15.1 bis 15.3. Die Folie 1 haftet
nun an den Saugleisten 12.1 bis 12.3 und kann
zu neben dem Transportband 23 angeordneten Transportboxen 27 oder
zu einem weiteren Transportband transportiert werden.
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Sollte
die Folie 1 in den Transportboxen 27 oder auf
dem Transportband beispielsweise auf anderen Folien oder dergleichen
insbesondere durch Adhäsion
haften, werden die beiden äusseren
Saugleisten 12.1 und 12.2, nach dem Erfassen,
aber vor dem Abheben, nach oben geschwenkt. Dies geschieht durch
Betätigung
der Kolben-Zylinder-Einheiten 19.1 bzw. 19.2,
wodurch die Kolbenstange 21 ausgefahren wird. Durch diese
Bewegung drehen sich die Schwenkteile 11.1 und 11.2 um
die Drehachsen 10 in Richtung eines Pfeils 28,
wodurch die mit den Schwenkteilen 11.1 und 11.2 verbundenen
Saugleisten 12.1 und 12.2 ebenfalls in einem Radius
um die Drehachsen 10 nach oben gedreht werden. Die mittlere
Saugleiste 12.3 jedoch verbleibt in ihrer federgelagerten
Ausgangsstellung. Hierdurch entsteht eine konkave Wölbung der
an der Unterseite der Einrichtung 4 befindlichen Folie 1,
durch welche die Adhäsion
zwischen der Folie 1 und einer weiteren Folie oder dergleichen
aufgehoben wird. Die Folie 1 löst sich leicht von der anderen
Folie. Die aus der unmittelbaren Umgebung in die Spalte zwischen
den Folien nachströmende Umgebungsluft
reicht aus, um die noch verbleibende Adhäsion zwischen den Folien aufzuheben.
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Die
Einrichtung
4 kann nun mit Hilfe des Schwenkarmes
3 wieder
in ihre Ausgangsstellung, d. h. in ihre Nullposition zurückgefahren
werden, wobei auch die Saugleisten
12.1 und
12.2 wieder
in ihre Ausgangsstellung nach unten geschwenkt werden. In ihrer
Ausgangsstellung kann die Einrichtung
4 wieder auf eine
neu angekommene Folie
1 mit Hilfe der Kamera
24 und
mit Hilfe des Fadenkreuzes ausgerichtet werden und die Folie
1 von
dem Transportband
23 aufnehmen, um sie der Transportbox
27 oder
einem weiteren Transportband zuzuführen. Bezugszeichenliste
| 1 | Folie |
| 2 | Maschinengehäuse |
| 3 | Schwenkarm |
| 4 | Einrichtung |
| 5 | Adapterflansch |
| 6 | Hebelarm |
| 7 | gabelartiges
Ende |
| 8 | Abdeckhaube |
| 9 | Grundrahmen |
| 10 | Drehachse |
| 11 | Schwenkteil |
| 12 | Saugelement/-leiste |
| 13 | Anbaustück |
| 14 | Saugbalken |
| 15 | Saugpad |
| 16 | Bohrung |
| 17 | Bohrung |
| 18 | Öffnung |
| 19 | Kolben-Zylinder-Einheit/Verstelleinrichtung |
| 20 | Zylinder |
| 21 | Kolbenstange |
| 22 | Verbindungselement |
| 23 | Transportband |
| 24 | Kamera |
| 25 | Violettlampe |
| 26 | Pfeil |
| 27 | Transportbox |
| 28 | Pfeil |
| 29 | Mittelsteg |
| 30 | Seitenwange |
| 31 | Ausnehmung |
| 32 | Platte |
| 33 | Seitenwand |
| 34 | Wandteil |