用于在印刷线路板中钻制基准孔的自动化机床和方法.pdf

本发明涉及一种自动化机床，所述机床具有：一工件安装和固定装置(1)，用于接收印刷线路板(3、3′)；至少一个钻孔工位(8)，用于加工所述印刷线路板(3、3′)；以及一装置，用于将各个印刷线路板(3、3′)依次安放到工件安装和固定装置(1)上和用于从所述工件安装和固定装置上移除印刷线路板。此外本发明还涉及一种用于在印刷线路板(3、3′)中钻制基准孔的方法。

1.  一种自动化机床，所述自动化机床具有：
用于接收印刷线路板(3、3′)的工件安装和固定装置(1)，其中所述工件安装和固定装置(1)配设有一用于使所述工件安装和固定装置至少在一水平面中运动的驱动装置；
至少一个用于加工所述印刷线路板(3、3′)的钻孔工位(8)，其中所述工件安装和固定装置(1)和所述至少一个钻孔工位(8)能彼此相对运动地被驱动；
第一装置(12)，所述第一装置用于将各个印刷线路板(3、3′)依次安放到所述工件安装和固定装置(1)上和用于从所述工件安装和固定装置上移除印刷线路板(3、3′)，其中所述第一装置设计和/或布置成使得，所述印刷线路板(3、3′)以相对于各个之前的印刷线路板(3)按确定的方式错开的方式安放到所述工件安装和固定装置(1)上；
第二装置(13)，所述第二装置用于重复地将覆盖层(4)安放到分别定位在所述工件安装和固定装置(1)上的印刷线路板(3、3′)上和用于从所述印刷线路板上移除所述覆盖层(4)；以及
控制装置，所述控制装置用于操纵所述工件安装和固定装置(1)的驱动装置、钻孔工位(8)、第一装置和第二装置。

2.  根据权利要求1所述的机床，其特征在于，所述第二装置包括特别是配备有多个吸气机的夹持器或保持器(7)，用以将所述覆盖层(4)降低到所述工件安装和固定装置(1)上和从所述工件安装和固定装置上抬起所述覆盖层。

3.  根据权利要求2所述的机床，其特征在于，所述工件安装和固定装置(1)能运动到所述夹持器下方用以抬起和降低所述覆盖层(4)。

4.  根据权利要求2或3所述的机床，其特征在于，所述夹持器或保持器(7)配设有一驱动装置，其中所述夹持器或保持器(7)能运动到所述工件安装和固定装置(1)上方用以抬起和降低所述覆盖层(4)。

5.  根据权利要求1所述的机床，其特征在于，所述第二装置设计为用于所述覆盖层(4)的支承件(9、10、11)，其中所述支承件(9、10、11)这样配设给所述钻孔工位(8)，使得所述覆盖层(4)能与所述钻孔工位(8)一起共同相对于所述工件安装和固定装置(1)和/或设置在所述工件安装和固定装置上的印刷线路板(3、3′)定位。

6.  根据权利要求5所述的机床，其特征在于，所述覆盖层(4)基本上是带状的，其中所述第二装置具有用于以确定的方式卷绕或展开所述带状覆盖层(4)的辊(9、10)。

7.  根据权利要求5所述的机床，其特征在于，所述覆盖层(4)设计成能相对于所述钻孔工位(8)运动的盘。

8.  根据前述权利要求中任一项所述的机床，其特征在于，所述覆盖层(4)是特别是由铝或塑料制成的、具有约0.1mm至约1mm、特别是约0.2mm至约0.5mm的厚度的薄片或膜。

9.  根据前述权利要求中任一项所述的机床，其特征在于，在所述工件安装和固定装置(1)上，特别是借助吸气机可拆松地固定的、板形的基底层(2)设置成使得所述印刷线路板(3、3′)能定位在所述基底层(2)上。

10.  根据前述权利要求中任一项所述的机床，其特征在于，所述控制装置配设有一检测装置，所述检测装置用于确定所述印刷线路板(3、3′)在工件安装和固定装置(1)上的位置和/或定向。

11.  一种用于特别是在应用根据前述权利要求中任一项所述的机床的情况下在印刷线路板(3)中钻制基准孔的方法，包括下述步骤：
a)将要加工的印刷线路板(3、3′)放置在基底层(2)上一确定位置处，所述基底层可拆松地固定在工件安装和固定装置(1)上，
b)将覆盖层(4)放置和/或压到所述印刷线路板(3、3′)的至少一个区域上，
c)通过在所述印刷线路板中钻制至少一个孔来加工所述印刷线路板(3、3′)，
d)从所述印刷线路板(3、3′)上取下覆盖层(4)，
e)移除已加工的印刷线路板(3、3′)，以及
f)在不更换所述基底层(2)和覆盖层(4)的情况下，重复步骤a)至e)
其中在步骤c)之前检测所述印刷线路板(3、3′)的位置和/或定向，其中所述基底层(2)、要加工的印刷线路板(3、3′)和覆盖层(4)在步骤d)之前彼此对准成使得，在依次加工多个印刷线路板(3、3′)时形成在基底层(2)中和覆盖层(4)中的钻孔以确定的网格彼此错开。

12.  根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在步骤b)之前借助光学方法，特别是利用CCD相机来检测所述印刷线路板(3、3′)的位置和/或定向。

13.  根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在步骤b)之前或之后通过X射线照片来记录所述印刷线路板(3、3′)的位置和/或定向。

14.  根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其特征在于，形成在所述基底层(2)中和覆盖层(4)中的钻孔的所述确定的错开通过分别彼此错开地放置有待依次加工的印刷线路板(3、3′)并在多个印刷线路板(3、3′)上的至少基本相同的位置上进行钻孔来产生。

15.  根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其特征在于，在钻制了优选能预设的数量的钻孔后更换所述基底层(2)和覆盖层(4)，其中所述数量≥10。

用于在印刷线路板中钻制基准孔的自动化机床和方法
技术领域
本发明涉及一种自动化机床，所述机床具有：用于接收印刷线路板的工件安装和固定装置/工件支承装置；至少一个用于加工所述印刷线路板的钻孔工位/钻孔站；以及用于将各个印刷线路板依次安放到工件安装和固定装置上和用于从所述工件安装和固定装置上移除印刷线路板的装置。此外本发明还涉及一种用于在印刷线路板中钻制基准孔的方法。
背景技术
印刷线路板(所谓的板(Panel))的加工手动地或大多以自动化的方式在机床中实现，所述机床必须高精度地检测印刷线路板的精确位置和/或定向，以便可以实现精确的加工。对此已知，印刷线路板在真正的加工前设置有基准孔，所述基准孔在随后的处理步骤中由机床例如以CCD相机进行检测和/或用作参考，以便然后例如在印刷线路板中钻孔。
这种类型的基准孔的质量在对所述基准孔进行光学检测时必须是特别高的。特别是在钻头进入印刷线路板中时经常形成的毛刺可能显著地妨碍基准孔的精确光学检测。因此，当基准孔质量较差时，随后的加工步骤的精度也随之降低。在例如通过销进行机械分度时，毛刺同样可能不利地影响容许精度(Aufnahmegenauigkeit)。
如果在加工工件时在工件被钻孔之前设置有覆盖层(入口(Entry))和/或基底层(支承层(Backup))，则在加工完工件之后废弃所述覆盖层和/或基底层。在加工印刷线路板时，特别是在钻制基准孔之前利用覆盖层覆盖印刷线路板是不利的，因为这妨碍或完全阻止了：借助CCD相机或X射线设备来检测印刷线路板在工件安装和固定装置上的位置和/或定向。
发明内容
相比之下，本发明的目的在于，提供一种开头所述类型的机床和方法，所述机床能够成本经济地以高的质量、以较短的节拍周期钻制基准孔。
所述目的通过开头所述类型的自动化机床这样实现，即，这样设计和/或布置用于将各个印刷线路板依次安放在工件安装和固定装置上和用于从所述工件安装和固定装置上移除所述印刷线路板的装置，使得所述印刷线路板以这样的方式安放在工件安装和固定装置上：所述印刷线路板相对于各之前的印刷线路板以确定/限定的方式错开。此外，设置有一用于将覆盖层施加到分别定位在工件安装和固定装置上的印刷线路板上和用于从所述印刷线路板上移除所述覆盖层的第二装置。一控制装置可操纵所述工件安装和固定装置的驱动装置、钻孔工位、第一装置和第二装置。换句话说，根据本发明的机床将所谓的板移位(Panelshift)功能以及在印刷线路板上设置覆盖层进行了结合，通过所述板移位功能，依次加工的印刷线路板不是在相同的位置上而是彼此错开地安放在工件安装和固定装置上。覆盖层的应用使得能够在印刷线路板中以非常高的质量、特别是在钻头的进入位置上没有毛刺地钻制所述基准孔。
在此，根据本发明，所述覆盖层可用于加工多个连续的印刷线路板，而不必在对每个印刷线路板进行加工之后都更换和废弃所述覆盖层，因为印刷线路板以按确定/限定的方式错开的网格安放在所述工件安装和固定装置上。因此，钻孔也在工件安装和固定装置的和覆盖层的彼此错开的位置上进行。因为印刷线路板在没有覆盖层的情况下被安放到工件安装和固定装置上，所以在施加覆盖层之前可分别对印刷线路板的精确位置和定向进行检测。当借助CCD相机或者类似的装置对印刷线路板的位置和定向进行检测时这是必要的。当将X射线方法用于印刷线路板的位置检测时，还可如此选择覆盖材料，使得所述覆盖材料在位置检测前便已施加到所述印刷线路板上。
根据本发明的第一实施例，所述第二装置包括一特别是配备有多个吸气机的夹持器或一保持器，用以在工件安装和固定装置上抬起和降低覆盖层。因此，所述覆盖层的抬起和降低通过一可与所述工件安装和固定装置和其驱动装置无关的装置来实现，该装置例如可设置在机器的后部空间或内部空间中。所述装置可在每次钻孔循环前将覆盖层放到各个印刷线路板上，并在此之后重新接收所述覆盖层。因此，通过利用板移位使所述印刷线路板错开，每个孔都在一新的位置上被钻出。
在本发明构思的改进方案中，工件安装和固定装置可在夹持器下方运动用以抬起和降低覆盖层。因此所述夹持器可设计为比较简单的装置，其必须仅借助吸气机或者类似的装置保持覆盖层并以确定/限定的方式使所述覆盖层抬起或降低。在此使用工件安装和固定装置的本来就要设置的驱动装置，所述驱动装置使得：当要放上或取下所述覆盖层时，工件安装和固定装置能与放在其上的印刷线路板一起运动到夹持器下方。换句话说，工件安装和固定装置(机台)相应地从加工位置或印刷线路板更换位置运动到覆盖层系统下方。这可能需要至多5秒。
对此可选择地，夹持器或保持器也可配设有一驱动装置，其中夹持器或保持器可运动到工件安装和固定装置上方用以抬起和降低覆盖层。其中不仅施加和移除所述覆盖层，而且还将所述覆盖层带到工件安装和固定装置上方的正确位置中。尽管由于夹持器或支持器的附加的驱动装置而提高了费用，然而这可导致钻孔循环的节拍周期缩短。在这种情况下，覆盖层优选地夹紧在框架或类似的保持器中。
根据本发明的第二实施例，所述第二装置设计为用于覆盖层的支承件，其中所述支承件这样配属于所述钻孔工位，使得所述覆盖层可连同钻孔工位一起相对于所述工件安装和固定装置和/或设置在所述工件安装和固定装置上的印刷线路板定位。这种实施例的构思在于，用于加工印刷线路板的钻孔工位必须相对于所述工件安装和固定装置或印刷线路板对准。当覆盖层配属于钻孔工位的支承件时，所述覆盖层就自动地连同钻孔工位一起相对于印刷线路板或工件安装和固定装置被置于正确位置中。
在此证明有利的是，覆盖层基本上是带状的，其中所述第二装置具有用于以确定/限定的方式卷绕或展开带状覆盖层的辊。在此，具有覆盖层的辊如此设置在钻孔工位上，使得在每次钻孔过程中钻穿覆盖层。所述辊使得带状覆盖层在每次钻孔过程后节拍式地行进，从而使每个孔都在覆盖层的一个新的位置上钻入。所述辊同时可用于将覆盖层压到印刷线路板或工件上。为了更换钻头，所述辊能够可折离地或可摆开地配属于钻孔工位。
对此可选择地，所述覆盖层可设计成能相对于钻孔工位运动的盘。所述盘可例如在定位在钻孔工位旁边的支承件上设置成使得，所述覆盖层连同所述钻孔工位一起能够相对于印刷线路板和/或工件安装和固定装置运动。在此，盘状覆盖层同样能节拍式地转动和/或相对于钻孔工位运动，以便使覆盖层在每次钻孔过程中都在一个新的位置上被钻穿。
优选的是，所述覆盖层是具有约0.1mm至约1mm、特别是约0.2mm至约0.5mm的厚度的薄片或膜。所述覆盖层的材料可以是铝或塑料、例如三聚氰胺。在此，所述覆盖层必须足够硬，以便即使在多次钻穿的状态下也能够可靠地放到工件安装和固定装置或印刷线路板上和从所述工件安装和固定装置或印刷线路板上取下。另一方面，所述覆盖层的材料还必须能够使钻头良好地钻入并防止在印刷线路板中形成毛刺。
要被钻入印刷线路板中的孔的质量能够以这种方式进一步得到改善，即，不仅在朝向钻孔工位的侧上设置有覆盖层，而且在工件安装和固定装置与印刷线路板之间还设置有基底层。所述基底层优选例如借助吸气机可拆松地固定在所述工件安装和固定装置上，从而使有待顺序加工的印刷线路板彼此错开地放置在板状基底层上。由此实现了，不仅在覆盖层中而且在基底层中，每个孔都在一个新的位置上钻入，由此可避免钻孔的边在钻头离开的区域中破损。
为了能够使印刷线路板错开，至少基底层的表面大于各个要加工的印刷线路板的表面。如果基底层比要加工的印刷线路板大得多，则在必须更换基底层以及可能的覆盖层之前，可利用板移位功能来加工非常多的印刷线路板。
在在印刷线路板中钻制基准孔之前，需要精确检测印刷线路板本身的位置和定向。对此，根据本发明的机床的控制装置配设有检测装置、例如CCD相机或X射线设备，从而可精确地确定印刷线路板在工件安装和固定装置或在基底层上的位置和/或定向。
本发明的目的还通过一种用于在印刷线路板中钻制基准孔的方法来实现，所述方法包括下述步骤：
a)将要加工的印刷线路板放置在基底层上一确定/限定的位置上，所述基底层可拆松地固定在工件安装和固定装置上，
b)将覆盖层放置和/或压到所述印刷线路板的至少一个区域上，
c)通过在所述印刷线路板中钻制至少一个孔来加工所述印刷线路板，
d)从所述印刷线路板上取下覆盖层，
e)移除已加工的印刷线路板，以及
f)在不更换所述基底层和覆盖层的情况下，重复步骤a)至e)其中在步骤c)之前检测所述印刷线路板的位置和/或定向，其中所述基底层、要加工的印刷线路板和覆盖层在步骤d)之前彼此对准成使得，在依次加工多个印刷线路板时形成在基底层中和覆盖层中的钻孔以确定/限定的网格彼此错开。所述方法特别可在上述类型的自动化机床上实施。
如果借助光学方法--例如利用CCD相机记录配线正确度--来检测印刷线路板的位置和/或定向，则此检测过程必须在将覆盖层放置和/或压到印刷线路板上之前进行。相比之下，如果通过X射线照片来检测印刷线路板的位置和/或定向，则此检测过程还可在放置覆盖层之后进行。然而，根据印刷线路板的厚度以及覆盖层材料的不同，当借助X射线测量印刷线路板时在施加覆盖层之前检测印刷线路板的位置和/或定向是有利的。
形成在基底层中和覆盖层中的钻孔的所述确定/限定的错开根据本发明这样产生，即，对于多个--特别是构造相同的--有待依次加工的印刷线路板的情况，所述孔在多个印刷线路板上的至少基本相同的位置上形成，其中所述有待依次加工的印刷线路板分别彼此错开地放置到基底层或工件安装和固定装置上(板移位功能)。
如果在根据本发明的机床中或利用根据本发明的方法加工了一系列基本上构造相同的印刷线路板之后，更换基底层和/或覆盖层，在实践中证明是特别有利的。在非常大量的要加工的印刷线路板的情况下，在优选能预设的数量的钻孔后也应进行所述更换，由此确保，每个孔都在基底层中和覆盖层中的一个新的位置上钻入。对此，覆盖层在钻制新的钻孔前相对于钻孔工位或类似的用于钻制钻孔的装置在垂直于钻孔方向的平面中以确定/限定的方式运动。
附图说明
下面参考附图借助实施例详细阐述本发明。附图示意性示出：
图1示出了在钻制基准孔期间印刷线路板的剖视图，
图2示出了根据本发明的第一实施例的机床部件的俯视图，
图3示出了根据本发明的第二实施例的机床部件的俯视图，
图4示出了根据本发明的第三实施例的机床的具有配属的覆盖层的钻孔工位，
图5示出了根据本发明的第四实施例的机床的具有配属的覆盖层的钻孔工位，
图6示出了根据图2所示的机床的侧视图。
具体实施方式
在图1中示出一机床的工件安装和固定装置1，在所述工件安装和固定装置上通过未示出的吸气机或者类似的装置可拆松地固定有基底层(支承层)2。在基底层2上，在一确定/限定的位置上放置有印刷线路板(板)3。印刷线路板3在所示图中示出为一层，然而所述印刷线路板也可由多个层组成。在印刷线路板3上施加有覆盖层(入口)4，所述覆盖层可设计为薄的铝箔或塑料薄膜。通过钻孔工位(在图1中未示出)的钻头5，在印刷线路板3中钻制一基准孔。在此钻头5首先穿过覆盖层4，然后穿透印刷线路板3，最后进入基底层2中。覆盖层4和基底层2在此防止了：在钻孔过程期间在钻头5穿过印刷线路板3的进入区域或离开区域中形成毛刺或破损边。
与传统的机台相比，图1所示的工件安装和固定装置1的不同之处在于，形成有一用于基底层2和印刷线路板3的凹部。因此，即使在印刷线路板厚度≥1.2mm时，覆盖层材料也可在必要时通过单独的(真空)夹具系统来固定。当印刷线路板厚度≤1.2mm时，覆盖层可连同基底层一起保持在工件安装和固定装置1的边缘区域中。
在图2中示出了机床的第一实施例。在此，如箭头所示，工件安装和固定装置1可在附图平面中运动。基底层2固定在工件安装和固定装置1上并与所述工件安装和固定装置一起运动。通过一未示出的装置，在每次钻孔循环中将一印刷线路板3放置到基底层2上。如虚线所示，在顺序地加工多个印刷线路板3、3′时，每个印刷线路板相对于前一个错开地定位在基底层2和工件安装和固定装置1上。在机床的后部空间中设置有一装置(同样未详细示出)，利用所述装置可抬升或降低覆盖层4(如箭头所示)。
在将印刷线路板3放置到基底层2上之后，工件安装和固定装置1连同基底层2和印刷线路板3一起运动到覆盖层4下方，从而覆盖层4可以下降到工件安装和固定装置1上。通过示意性示出的吸气机6可在工件安装和固定装置1上可拆松地固定覆盖层4。然后工件安装和固定装置1连同基底层2、印刷线路板3和覆盖层4一起返回到一位置上，在该位置上可通过未详细示出的钻孔工位钻制基准孔。然后工件安装和固定装置1再次运动到用于放下和接收覆盖层4的装置的下方，从而可取下覆盖层。在此，所述覆盖层总是放置到工件安装和固定装置1的相同位置上，从而通过使印刷线路板3、3′错位总是在基底层2和覆盖层4的不同位置上钻孔。
在钻制基准孔时，在图2中示出的机器的生产过程规定了如下步骤：
1.将覆盖层4悬挂在夹持器上。
2.将印刷线路板3放到机台(工件安装和固定装置1)上，并连同基底层2一起通过真空夹具系统来保持。
3.借助X射线测量印刷线路板。
4.使机台向后运动到覆盖层系统下方。
5.夹持器放下覆盖层(≤5秒)。
6.利用真空夹具系统保持覆盖层。
7.对印刷线路板进行钻孔。
8.使机台运动到覆盖层系统下方。
9.短时间地打开夹具系统，通过夹持器抬起覆盖层(≤5秒)。
10.使机台运动到印刷线路板更换位置处，取出制成的印刷线路板，
以“移位”的方式错开地放置下一个印刷线路板。
基底层和覆盖层的循环装备通过软件来支持。
在图3中示出的机床与在图2中示出的实施例的不同点在于：用于放下和接收覆盖层4的装置(仍未详细示出)配备有本身的驱动装置，从而例如夹紧在示意性示出的框架7中的覆盖层4能够如箭头所示地运动到工件安装和固定装置1上方，并在那里被降低或抬起。因此，不必每次都将工件安装和固定装置1运动到用于放下和接收覆盖层的装置下方。
在根据图4所示的实施例中，覆盖层4配设给示意性示出的钻孔工位8。对此设置两个辊9和10，在所述辊上卷绕或展开覆盖层4的在这个实施例中为带状的材料。在此，辊9和10可与钻孔工位8一起共同相对于印刷线路板3或工件安装和固定装置1对准。在钻孔期间，钻孔工位8的钻头5穿过平放在印刷线路板3上的覆盖层4。在每次钻孔过程后，覆盖层4通过辊9和10节拍式地继续运动，从而每个孔被钻入覆盖层4的一个新的位置。
在根据图5所示的实施例中，不是设置有具有带状覆盖层4的辊9和10，而是设置有盘状的覆盖层4和支承件11，二者同样配设给钻孔工位8。在此，盘状覆盖层4通过支承件11可转动地以及在必要时可相对于钻孔工位8移动地设置，由此同样实现了：每个孔被钻入覆盖层4的新的位置中。如上文参考图4所述的，支承件11应如此配设给钻孔工位8，使得所述支承件和钻孔工位共同相对于工件安装和固定装置1和印刷线路板3对准。
图6示出了根据本发明的机床，所述机床具有一用于印刷线路板3的装卸器12以及一用于覆盖层材料4的夹持器系统13，所述夹持器系统设置在机器的后部空间或内部空间中。
附图标记列表：
1     工件安装和固定装置/工件支承装置
2     基底层(支承层)
3、3′印刷线路板(板)
4     覆盖层(入口)
5     钻头
6     吸气机
7     框架
8     钻孔工位/钻孔站
9、10 辊
11    支承件
12    装卸器
13    夹持器系统。