DE102005002499B4

DE102005002499B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Substraten mit metallischen Eigenschaften

Info

Publication number: DE102005002499B4
Application number: DE102005002499.8A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-01-19
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2018-10-18
Anticipated expiration: 2025-01-20
Also published as: AT501323B1; AT501323A2; DE102005002499A1; AT501323A3

Abstract

Vorrichtung (1) zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen (2) von einem Stapel (3) mittels einer Rüttlereinheit (10), welche eine Vereinzelung der plattenförmigen Gegenstände (2) von dem Stapel herbeiführt, dadurch gekennzeichnet, dass beim Abnehmen des obersten plattenförmigen Gegenstandes vom Stapel (3) ein Sensor (9) den Vereinzelungsvorgang kontrolliert, wobei der Sensor (9) als Wirbelstromsensor ausgebildet ist und bei einer Detektion einer Mehrfachaufnahme von plattenförmigen Gegenständen (2) die Rüttlereinheit (10) aktiviert, wobei die plattenförmigen Gegenständen (2, 3, 4) als Leiterplatten und/oder metallische Bleche ausgebildet sind, welche zumindest partiell metallische Eigenschaften aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Vereinzelung und zur Bewegung von plattenförmigen Gegenständen, insbesondere von Leiterplatten, Metallplatten und dergleichen Gegenstände mit metallischen flächigen Schichten.
Beim Stand der Technik wird im Einlaufbereich einer Prozesslinie ein Sensorsystem angeordnet, das eine Doppel- oder Mehrfacheinlage detektiert und die Prozesslinie stoppt, da durch die Zuführung von Mehrfachgegenständen meist eine Schädigung in der Linie bewirkt wird und oftmals ein Stau die Folge ist und im allgemeinen auch Gegenstände, die übereinander in einer Prozesslinie verarbeitet werden, fehlerhaft bearbeitet werden und die Ausschussquote erhöhen.
In der DE 39 20 035 A1 wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Vereinzeln und zum Transportieren von Werkstücken, insbesondere von Leiterplatten, genannt. Dabei wird die Leiterplatte zuerst einseitig angehoben und danach von einem Hubelement untergriffen und gänzlich angehoben.
In weiteren Anlagen und Verfahren werden ebenfalls Methoden und Systeme verwendet, bei denen durch verschiedene Maßnahmen, wie Klopfen oder Verschieben der ersten beziehungsweise obersten Leiterplatte die Vereinzelung herbeigeführt werden soll.
Die Druckschrift JP H07- 109 026 A offenbart eine Vorrichtung zur Trennung von Blättern, wobei die Trennung der einzelnen Blätter untereinander durch Ultraschallvibration einer Ultraschalleinrichtung ausgebildet ist. Diese Ausführungsform weist jedoch den Nachteil auf, dass eine kontinuierliche Vibration vor dem Abheben der Blätter eingeleitet wird, auch wenn keine unterstützende Trennung der zu trennenden Teile erforderlich ist.
Mit der Druckschrift DE 197 45 584 A1 wird ein Verfahren zum Vereinzeln von nichtferromagnetischen Platinen offenbart, wobei die oberste Platine von einem Vakuumsauger erfasst wird. Durch das Erzeugen eines Magnetfeldes entstehen impulsförmige Kräfte auf die oberste Platine, wodurch daran anhaftende Platinen getrennt werden. Damit besteht aber die Gefahr, dass durch Wirbelströme in den vereinzelten Platten deren Bauelemente beschädigt werden können.
Mit der US 5 653 575 A wird eine Vorrichtung zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen von einem Stapel mittels einer Rüttlereinheit offenbart. Der Rüttelvorgang wird jedoch unkontrolliert bei jedem Abnehmvorgang durchgeführt. Dies hat den Nachteil, dass jeder aufzunehmende Gegenstand mindestens einmal gerüttelt wird, was bei hochsensiblen Gegenständen zu Beschädigungen führen kann. Darüber geht bei der vorliegenden Vorrichtung, welche die Gegenstände leicht anhebt und dann jedes Mal den Rüttelvorgang durchführt, wichtige Produktionszeit verloren, da die Vorrichtung weiterhin über dem verbleibenden Stapel stehen muss, falls ein unerwünschten Gegenstand abgeworfen werden soll.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann nunmehr darin gesehen werden, eine Vorrichtung zur Vereinzelung und zur Bewegung von plattenförmigen Gegenständen derart weiterzubilden, dass die aufzunehmenden Gegenstände schonend aufgenommen werden und gleichzeitig eine wichtige Zeiteinsparung während der Produktion erreicht wird.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche.
Erfindungsgemäß wird in der Einlaufzone einer Bearbeitungsmaschine ein Sensorsystem zum Erkennen auf Doppel- oder Mehrfachzuführung von plattenförmigen Gegenständen verwendet. Es ist wesentlich effizienter die Kontrolle der Vereinzelung direkt zum Zeitpunkt der Vereinzelung vorzunehmen und zusätzlich im Falle der Mehrfachaufnahme eines plattenförmigen Gegenstandes eine Vorrichtung zu aktivieren, die eine Vereinzelung herbeiführt. Durch diese Art des Vereinzelungs- und Bewegungsverfahrens wird vermieden, dass eine Anlage aufgrund der Zufuhr eines Mehrfachgegenstandes gestoppt werden muss und erst nach der Behebung der Mehrfachbelegung weiter betrieben werden kann.
Im Gegensatz zu derartigen Vorgangsweisen gemäß dem Stand der Technik detektiert bei der vorliegenden Erfindung zuerst ein Sensor den Zustand der Vereinzelung und aktiviert nur im Falle der Mehrfachaufnahme von plattenförmigen Gegenständen eine Rüttlereinheit und kann überdies laufend während der Bewegung den Zustand der Vereinzelung detektieren beziehungsweise signalisieren und sichert derart einen einwandfreien Betrieb.
Um eine sorgfältige und schonende und sichere Funktion zu gewährleisten, wird sowohl der Sensor als auch die Rüttlereinheit auf den jeweiligen plattenförmigen Gegenstand eingestellt und dabei insbesondere mittig an einer der Seitenkanten angeordnet.
Es wird ein Bewegungsarm mit Vakuumsaugelementen nach dem Stand der Technik verwendet und erfindungsgemäß wird ein Sensorelement und eine Rüttlereinheit derart integriert, dass bereits beim Aufnehmen des obersten plattenförmigen Gegenstandes geprüft wird, ob mehr als ein Gegenstand aufgenommen wird und im positiven Fall wird die Rüttlereinheit aktiviert und wird durch eine entsprechende Regelung die Vereinzelung bewirkt.
Mit einer derartigen Vorrichtung kann die Zuführung von Mehrfachgegenständen verhindert werden und kann die Abschaltung einer Prozesslinie aufgrund der Zuführung von Mehrfachgegenständen verhindert werden.
Unter einem Sensorsystem zum Erkennen auf Doppel- oder Mehrfachzuführung von plattenförmigen Gegenständen wird in einer ersten Ausführungsform ein auf dem Wirbelstromprinzip basierender Sensor verstanden. Ein derartiger Sensor ist in der Lage, aufgrund des Kupfergehaltes einer Leiterplatte ein Signal zu generieren, das derart sensitiv ist, dass damit gesichert festgestellt werden kann, ob eine Leiterplatte oder zwei oder mehrere Leiterplatten durch die Sauggreifer angehoben werden. Üblicherweise muss ein derartiger Sensor auf die Art des plattenförmigen Gegenstandes eingestellt werden, da zwischen dünnen einlagigen Platinen und Multilayer Platinen und zwischen Platinen mit einigen wenigen 0,1 mm Dicke und 2 bis 3 oder mehr mm dicken Platinen große Unterschiede bestehen. Des Weiteren können derart auch metallische Bleche gesichert detektiert werden.
Der Sensor wird dabei ähnlich wie die Saugelemente auf einer Verstelleinrichtung befestigt. Dabei kann der Sensor gefedert auf den obersten plattenförmigen Gegenstand gedrückt werden oder es kann ein oder es können mehrere Sauger im oder um das Sensorelement angeordnet werden und kann derart der Sensor in einer gleichbleibenden Position zur Oberfläche des obersten plattenförmigen Gegenstandes gebracht werden.
Die Einstellung der Sensorempfindlichkeit kann beim ersten Manipulationsvorgang vollautomatisch eingerichtet werden. Dabei wird ein plattenförmiger Gegenstand aufgenommen und wird kontrolliert, dass nur ein einzelner Gegenstand vom Stapel aufgenommen wurde und wird anschließend das Sensorsignal, insbesondere die Eigenresonanz, als Referenzsignal abgespeichert. Die erlaubte Toleranz wird aufgrund von Erfahrungswerten vorgegeben. Beim Aufnehmen jedes weiteren plattenförmigen Gegenstandes wird dieser Sensorwert verglichen. Falls eine Abweichung festgestellt wird, wird die Rüttlereinheit aktiviert.
Unter einer Rüttlereinheit kann in einer einfachen Ausführungsform ein kleiner Motor mit einem Kurbel- beziehungsweise Exenterantrieb genannt werden, wobei die oszillierende Bewegung mittel Vakuumsauger an die Oberfläche des plattenförmigen Gegenstandes, bevorzugt kantenseitig mittig, angekoppelt wird. Durch die Drehzahl des Motors kann die Vibrationsfrequenz geregelt werden und kann der Motor über einen weiten Drehzahlbereich automatisch gefahren werden oder kann unterhalb oder oberhalb oder im Bereich der Resonanz betrieben werden.
Der Motor kann jedoch ebenso gut nur mit einer bestimmten Unwucht als Vibrationselement verwendet werden und kann diese Unwucht mittels Vakuumsaugern und/oder oder anderen Kopplungselementen in den plattenförmigen Gegenstand eingekoppelt werden.
Ganz wesentlich bei all diesen Varianten ist die schonende und beschädigungsfreie Art der Vibrationseinkoppelung.
In einer weiteren Ausführungsform kann anstelle eines Motors ein frequenzgeregelter Hubmagnet oder ein Lautsprecherelement oder ein Piezoelement oder eine Ultraschallsonotrode verwendet werden. Dabei kann eine berührende oder eine berührungsfreie Energieeinkopplung erreicht werden.
Ein ganz wesentliches Kriterium neben der Beschädigungsfreiheit spielt dabei die notwendige Zeit zur Vereinzelung. Speziell bei kurzen Prozesstaktzeiten ist dieses Kriterium ganz wesentlich.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungsfiguren näher beschrieben.
Dabei zeigt:

1: eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen 2, 3, 4 auf Basis einer horizontalen Auflage 5 und
2: eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen 2, 3, 4 auf Basis einer schrägen Auflage 5.

In 1 wird eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen 2, 3, 4 auf Basis einer horizontalen Auflage 5 aufgezeigt.
Die Auflage 5 kann dabei fest angeordnet sein oder wird entsprechend der Höhe des Stapels 3 automatisch nachgeführt. Der Bewegungsarm 6 muss je nach Ausführung der Auflage 5 ausgebildet sein, also fest eingestellt bei einer nachführenden Auflage 5 oder nachführend bei einer fest ausgeführten Auflage 5.
Der Bewegungsarm 6 kann Bewegungen 12 vollführen und hat die Aufgabe, den obersten plattenförmigen Gegenstand 2 getrennt von dem nächsten Gegenstand 4 von einem Stapel 3 aufzunehmen und beispielsweise in den Einlaufbereich einer Bearbeitungsmaschine zu bewegen. Der Bewegungsarm 6 kann dabei lineare oder kurvenförmige beziehungsweise beliebige Bewegungen ausführen.
Am Bewegungsarm 6 ist eine Verstelleinrichtung 7 angeordnet und auf dieser Einrichtung 7 können im Allgemeinen eine Mehrzahl von Saugelementen 8 verstellbar angeordnet werden. Weiters können auf dieser Einrichtung 7 das Sensorsystem 9 und die Rüttlereinheit 10 mit dem zumindest einen Kopplungselement (11) angeordnet werden.
Das Sensorelement 9 und das Rüttlerelement 10 können jedoch auch auf einem eigenen Verstelleinrichtungssystem 7 ähnlichen System befestigt werden.
Die Saugerelemente 8 sind üblicherweise in sich gefedert ausgeführt, so dass ein gewisser Abstandstoleranzausgleich gewährleistet ist.
Das Rüttlerelement 10 kann mittels Sauger 11 an den oberen plattenförmigen Gegenstand 2 gekoppelt werden oder aber mittels anderer beschädigungsvermeidender Kopplungselemente, wie gummiartigen Elementen.
In 2 wird eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen 2, 3, 4 auf Basis einer schrägen Auflage 5 aufgezeigt.
In dieser Ausführungsvariante ist lediglich die Lage der Auflage 5 und damit die Anordnung des Stapels 3 in schräger Lage aufgezeigt.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen mit metallischen Eigenschaften
2: Plattenförmiger Gegenstand oberste Lage: Leiterplatte, Blechtafel, etc.
3: Stapel von plattenförmigen Gegenständen
4: Plattenförmiger Gegenstand zweite Lage von oben
5: Auflage
6: Bewegungsarm: Manipulator, Roboterarm, etc.
7: Verstelleinrichtung
8: Sauger
9: Sensor: Doppelplattensensor auf Basis eines Wirbelstromprinzips, des Gewichtes, der Durchbiegung, der Biegesteifigkeit und dergleichen
10: Rüttlereinheit: Motor mit Kurbelantrieb oder Exenterantrieb oder Motor mit Unwucht oder frequenzgeregelter Hubmagnet oder Lautsprecherelement oder Piezoelement oder Ultraschallsonotrode und dergleichen
11: Kopplungselement Rüttlereinheit: Sauger, Elastomerelement und dergleichen.
12: Bewegungsarm Bewegung

Claims

Vorrichtung (1) zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen (2) von einem Stapel (3) mittels einer Rüttlereinheit (10), welche eine Vereinzelung der plattenförmigen Gegenstände (2) von dem Stapel herbeiführt, dadurch gekennzeichnet, dass beim Abnehmen des obersten plattenförmigen Gegenstandes vom Stapel (3) ein Sensor (9) den Vereinzelungsvorgang kontrolliert, wobei der Sensor (9) als Wirbelstromsensor ausgebildet ist und bei einer Detektion einer Mehrfachaufnahme von plattenförmigen Gegenständen (2) die Rüttlereinheit (10) aktiviert, wobei die plattenförmigen Gegenständen (2, 3, 4) als Leiterplatten und/oder metallische Bleche ausgebildet sind, welche zumindest partiell metallische Eigenschaften aufweisen.
Vorrichtung (1) zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens ein Kopplungselement (11) aufweist, welches als Saugnapfelement ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rüttlereinheit (10) einen Motor mit einer Unwucht aufweist.
Vorrichtung (1) zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rüttlereinheit (10) als Motor mit einem Kurbel- beziehungsweise Exenterantrieb ausgebildet ist, welcher eine oszillierende Bewegung mittels Kopplungselement (11) auf den obersten plattenförmigen Gegenstand (2) überträgt.
Vorrichtung (1) zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rüttlereinheit (10) als frequenzgeregelter Hubmagnet ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rüttlereinheit (10) als ein Lautsprecherelement ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rüttlereinheit (10) als ein Piezoelement ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rüttlereinheit (10) als eine Ultraschallsonotrode ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rüttlereinheit (10) vorzugsweise an einer der Kanten der plattenförmigen Gegenstände (2) etwa mittig angeordnet ist.
Vorrichtung (1) zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (9) als Wirbelstromsensor ausgebildet ist, welcher beim Einrichtvorgang die Eigenresonanz ermittelt und dieses Signal mit Signalen weiterer Vereinzelungsvorgänge vergleicht.
Verfahren zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen Gegenständen (2) mit der Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (9) beim ersten Vereinzelungsvorgang kalibriert wird und im anschließenden Betrieb lediglich mittels Überschreiten dieses Sensorsignals um einen einstellbaren Wert die Rüttlereinheit (10) aktiviert.
Verfahren zum Vereinzeln und Bewegen von plattenförmigen, gestapelten Gegenständen (2) gekennzeichnet durch folgende Schritte: • Abnehmen des obersten, plattenförmigen Gegenstandes (2) aus einem Stapel (3) mit einer Entnahmevorrichtung (6-10); • Detektion mittels eines Wirbelstromsensors (9) ob eine Mehrfachaufnahme von mehr als einem Gegenstand (2) vorliegt, wobei die plattenförmigen Gegenständen (2, 3, 4) als Leiterplatten und/oder metallische Bleche ausgebildet sind, welche zumindest partiell metallische Eigenschaften aufweisen; • Aktivierung einer Rüttlereinheit (10) bei einer Überschreitung eines definierten Wertes zum Abtrennen anhaftender, zu viel aufgenommener Gegenstände.