CH701429A2

CH701429A2 - hold-down device for drilling head of plates for printed circuits.

Info

Publication number: CH701429A2
Application number: CH10942009A
Authority: CH
Inventors: Angelo Raiteri
Original assignee: Mechatronic Sa
Priority date: 2009-07-14
Filing date: 2009-07-14
Publication date: 2011-01-14
Also published as: CN102497954A; TW201102194A; EP2454048A1; WO2011007214A1

Abstract

Dispositivo premipezzo (11) per testa di foratura di piastre per circuiti stampati comprendente un corpo (19) in cui è definita una sede assiale (21) che ospita in modo scorrevole un mandrino di foratura (15) della testa di foratura, detta sede essendo chiusa da una base (23) dotata di un’apertura (25) per il passaggio di un utensile a forare (17), in cui è prevista almeno una coppia di alberi girevoli (35, 37) associati a corrispondenti inserti di foratura (43, 45) suscettibili di passare da una configurazione di lavoro, in cui un inserto di foratura è portato in corrispondenza dell’apertura (25) ad una configurazione di riposo, in cui detta apertura (25) non è associata ad alcun inserto di foratura e viceversa.Workpiece-holding device (11) for drilling head of plates for printed circuits comprising a body (19) in which an axial seat (21) is defined which slidably houses a drilling mandrel (15) of the drilling head, said seat being closed by a base (23) equipped with an opening (25) for the passage of a drilling tool (17), in which at least one pair of rotary shafts (35, 37) associated with corresponding drilling inserts (43 , 45) capable of passing from a working configuration, in which a drilling insert is brought into correspondence with the opening (25) to a rest configuration, in which said opening (25) is not associated with any drilling insert and the other way around.

Description

Settore della TecnicaTechnical Sector

[0001] La presente invenzione concerne un dispositivo premipezzo per testa di foratura di piastre per circuiti stampati. [0001] The present invention relates to a piece-holding device for a head for drilling plates for printed circuits.

[0002] Più in particolare, l’invenzione concerne un dispositivo premipezzo per testa di foratura suscettibile di essere incorporata in una macchina di foratura per. piastre di circuiti stampati. [0002] More particularly, the invention relates to a piercing device for a drilling head which can be incorporated in a drilling machine for. printed circuit boards.

Arte NotaArt Note

[0003] Come noto al tecnico del settore, le piastre dei circuiti stampati possono essere realizzate in strati sovrapposti di resine epossidiche rinforzate con fibra di vetro, inframmezzate da fogli di rame, dove ciascuno strato interno è realizzato con processi fotochimici. [0003] As is known to the person skilled in the art, the printed circuit boards can be made of superimposed layers of glass fiber reinforced epoxy resins, interspersed with copper sheets, where each inner layer is made with photochemical processes.

[0004] La foratura delle piastre viene effettuata in una pluralità di posizioni per consentire il successivo collegamento tra i circuiti elettrici e i vari strati ed il montaggio dei componenti’ elettronici. [0004] Drilling of the plates is carried out in a plurality of positions to allow the subsequent connection between the electrical circuits and the various layers and the assembly of the electronic components.

[0005] Oggigiorno, la lavorazione delle piastre di circuiti stampati, richiede sempre più spesso macchine in grado di operare con elevata flessibilità e produttività. A tale scopo sono state proposte in passato delle macchine di foratura munite di una serie di teste operatrici, tipicamente sei teste operatrici, atte a forare simultaneamente una corrispondente serie di pacchi costituiti da piastre sovrapposte. [0005] Nowadays, the processing of printed circuit boards increasingly requires machines capable of operating with high flexibility and productivity. For this purpose, drilling machines have been proposed in the past equipped with a series of operating heads, typically six operating heads, able to simultaneously drill a corresponding series of packs consisting of superposed plates.

[0006] Il pacco di piastre viene generalmente ottenuto sovrapponendo una serie di piastre uguali su un pannello di supporto in bachelite o cartone pressato e coprendo il pacco con una lamina sottile di alluminio. Il pacco è poi tenuto insieme e riferito all’attrezzatura della tavola tramite spine di riferimento e nastro adesivo. [0006] The plate pack is generally obtained by superimposing a series of identical plates on a support panel made of bakelite or pressed cardboard and covering the pack with a thin aluminum foil. The package is then kept together and referred to the table equipment by means of reference pins and adhesive tape.

[0007] Le attuali macchine di foratura per piastre di circuiti stampati comprendono generalmente una tavola traslante lungo una prima direzione (asse Y), una traversa superiore che • porta un carro traslante lungo una seconda direzione- (asse X), ortogonale alla prima, sul quale sono alloggiate diverse teste di foratura dotate di movimento indipendente lungo una terza’ direzione (asse Z) ortogonale alle prime due. [0007] The current machines for drilling for printed circuit boards generally comprise a table translating along a first direction (axis Y), an upper crosspiece which carries a traveling carriage along a second direction (axis X), orthogonal to the first, on which are housed several drilling heads with independent movement along a third 'direction (Z axis) orthogonal to the first two.

[0008] In generale, una testa di foratura del tipo noto comprende un motore lineare o rotativo che imprime alla testa il movimento lungo l’asse «Z», un giunto elastico, una guida lineare o boccola pneumostatica, atta a guidare la testa di foratura lungo l’asse «Z», un mandrino di foratura portante un utensile a forare, generalmente associato ad un motore asincrono, ed un dispositivo premipezzo per esercitare la pressione necessaria sul pacco di piastre, generalmente basato su un sistema pneumatico. [0008] In general, a drilling head of the known type comprises a linear or rotary motor which imparts movement to the head along the axis «Z», a resilient joint, a linear guide or pneumostatic bush, adapted to guide the head of drilling along the axis «Z», a drilling mandrel carrying a drilling tool, generally associated with an asynchronous motor, and a clamping device for exerting the necessary pressure on the plate pack, generally based on a pneumatic system.

[0009] Le caratteristiche ottimali che il dispositivo premipezzo deve soddisfare sono principalmente: capacità di esercitare la pressione sul pacco di circuiti, il più vicino possibile al punto dove avviene la foratura; capacità di regolazione della pressione di compressione del pacco di piastre; capacità di aspirazione del truciolo di foratura, specialmente in caso di microforatura; possibilità di avere almeno due diversi inserti di foratura e più precisamente: un primo inserto di dimensioni normali, con diametro foro inserto ad esempio di 7.0 mm, adatto cioè alla foratura con punta fino a 6.35 mm ed un secondo inserto di dimensioni ridotte, ad esempio con diametro inserto di 2.0-3.0 mm, per microforatura, con punte di diametro inferiore ad 1.0 mm.[0009] The optimal characteristics that the device must satisfy are mainly: ability to exert pressure on the package of circuits, as close as possible to the point where the drilling takes place; ability to adjust the compression pressure of the plate pack; suction capacity of drilling chips, especially in the case of microperforation; possibility of having at least two different drilling inserts and more precisely: a first insert of normal dimensions, with an insert hole diameter of, for example, 7.0 mm, that is suitable for drilling with a drill up to 6.35 mm and a second insert of reduced dimensions, for example with insert diameter of 2.0-3.0 mm, for microperforation, with peaks less than 1.0 mm in diameter.

[0010] Un primo scopo dell’invenzione è pertanto quello di provvedere un dispositivo premipezzo che soddisfi le condizioni suindicate, in modo ottimizzato e più affidabile rispetto all’arte nota. [0010] A first object of the invention is therefore that of providing a premixing device which satisfies the conditions indicated above, in an optimized and more reliable way with respect to the known art.

[0011] Ulteriore scopo dell’invenzione è quello di fornire un dispositivo premipezzo per una testa di foratura, che possa essere associato a teste di foratura esistenti. [0011] A further object of the invention is to provide a piece-holding device for a drilling head, which can be associated with existing drilling heads.

[0012] Non ultimo scopo dell’invenzione è di fornire un dispositivo premipezzo per una testa di foratura del tipo suddetto, che sia di. facile ed economica realizzazione e possa pertanto essere prodotto industrialmente a costi vantaggiosi. [0012] Last but not least object of the invention is to provide a piece-holding device for a drilling head of the aforesaid type, which is of easy and economic realization and can therefore be produced industrially at advantageous costs.

Descrizione dell’ InvenzioneDescription of the Invention

[0013] I suddetti ed altri scopi sono ottenuti con il dispositivo premipezzo per testa di foratura di piastre per circuiti stampati, come rivendicato nelle unite rivendicazioni. [0013] The aforesaid and other objects are obtained with the piece-holder device for a drilling head for printed circuit boards, as claimed in the appended claims.

[0014] Un primo vantaggio dell’invenzione deriva dalla possibilità di incorporare nel premipezzo almeno due differenti inserti di foratura utilizzabili a seconda delle necessità. [0014] A first advantage of the invention derives from the possibility of incorporating at least two different drilling inserts usable according to need in the assembly.

[0015] Ulteriore vantaggio dell’invenzione deriva dalla possibilità di parcheggiare i suddetti inserti, in una posizione rialzata rispetto al piano della base del premipezzo, con ciò evitando intralcio e il rischio di collisione con eventuali elementi sporgenti dal piano foratura, quali ad esempio spine di riferimento e sistemi a morsetto per bloccaggio pacco. [0015] A further advantage of the invention derives from the possibility of parking the aforesaid inserts, in a position raised above the plane of the base of the workpiece, thereby avoiding obstruction and the risk of collision with any elements protruding from the drilling plane, such as for example pins reference and clamp systems for pack clamping.

[0016] Ulteriore vantaggio dell’invenzione deriva dalla possibilità di disporre gli inserti in configurazione di fuori ingombro, con ciò permettendo cambio utensile automatico e controlli dimensionali dell’utensile, che non sono possibili con i premipezzo noti. Descrizione Sintetica delle Figure [0016] A further advantage of the invention derives from the possibility of arranging the inserts in out-of-space configuration, thereby allowing automatic tool change and dimensional checks of the tool, which are not possible with the known workpieces. Synthetic Description of the Figures

[0017] Una forma preferita di realizzazione del dispositivo premipezzo per testa di foratura di piastre per circuiti stampati secondo l’invenzione sarà descritta nel seguito a puro titolo esemplificativo, con riferimento alle figure allegate in cui: <tb>la fig. 1<sep>è. una vista prospettica dal basso del dispositivo secondo l’invenzione; <tb>la fig. 2<sep>è una sezione lungo un piano verticale del dispositivo di fig. 1; <tb>la fig. 3<sep>è una vista da sotto parzialmente sezionata del dispositivo di fig. 1, in una prima configurazione operativa; <tb>la fig. 4<sep>è una vista da sopra del dispositivo di fig. 1, in una seconda configurazione operativa; <tb>la fig. 5<sep>è una vista da dietro parzialmente sezionata del dispositivo di fig. 1.[0017] A preferred embodiment of the piece-holding device for drilling head of plates for printed circuits according to the invention will be described below purely by way of example, with reference to the attached figures in which: fig. 1 <sep> is. a perspective view from below of the device according to the invention; fig. 2 <sep> is a section along a vertical plane of the device of fig. 1; fig. 3 is a partially sectioned bottom view of the device of Fig. 1, in a first operational configuration; fig. 4 <sep> is a view from above of the device of fig. 1, in a second operating configuration; fig. 5 is a partially sectioned rear view of the device in fig. 1.

[0018] Con riferimento alle figure annesse, il dispositivo premipezzo secondo l’invenzione, il quale è stato complessivamente indicato con il riferimento 11, è illustrato associato ad una testa di foratura 13 per piastre di circuiti stampati. [0018] With reference to the annexed figures, the piece-holding device according to the invention, which has been indicated as a whole with the reference 11, is shown associated with a drilling head 13 for printed circuit boards.

[0019] La testa di foratura 13 comprende un mandrino di foratura 15, dotato di motore elettrico, preferibilmente del tipo asincrono, scorrevole lungo la direzione «Z», e portante un utensile 17, ad esempio una punta di foratura. [0019] The drilling head 13 comprises a drilling spindle 15, equipped with an electric motor, preferably of the asynchronous type, sliding along the direction "Z", and carrying a tool 17, for example a drilling bit.

[0020] La testa di foratura 13, secondo tecnica nota, è associata ad una struttura di supporto (non illustrata), facente.parte di un’unità di foratura per piastre di circuiti stampati. [0020] The drilling head 13, according to the prior art, is associated with a support structure (not shown), forming part of a drilling unit for printed circuit boards.

[0021] Il dispositivo premipezzo 11 comprende un corpo 19 in cui è definita una sede assiale 21 cilindrica che ospita in modo scorrevole il mandrino 15. [0021] The piece-holding device 11 comprises a body 19 in which a cylindrical axial seat 21 is defined which slides the spindle 15.

[0022] Il corpo 19 presenta una base 23, che chiude inferiormente la sede 21, dotata al centro di un’apertura circolare 25 per il passaggio dell’utensile a forare 17 quando il mandrino 15 si approssima alla base 23. [0022] The body 19 has a base 23, which at the bottom closes the seat 21, equipped at the center with a circular opening 25 for the passage of the tool to drill 17 when the spindle 15 approaches the base 23.

[0023] La sede 21 presenta inoltre un foro radiale 27 associato ad un condotto 29 del circuito di aspirazione degli sfridi. [0023] The seat 21 also has a radial hole 27 associated with a duct 29 of the scrap suction circuit.

[0024] Nel corpo 19 del dispositivo premipezzo sono definiti canali di guida assiali 31,33 in cui sono ospitati corrispondenti alberi girevoli 35, 37 liberi di ruotare nei canali di guida. [0024] Axial guide channels 31,33 are defined in the body 19 of the clamping device, in which corresponding rotatable shafts 35, 37 are housed, free to rotate in the guide channels.

[0025] In corrispondenza della base 23 è prevista una coppia di palette oscillanti 39,41 ciascuna portante un rispettivo inserto forato 43, 45. [0025] At the base 23 there is a pair of oscillating blades 39,41 each carrying a respective perforated insert 43, 45.

[0026] Nell’esempio illustrato il primo inserto 43 presenta un foro 43a ad esempio di diametro 7.0 mm adatto cioè alla foratura con punta fino a 6.35 mm, mentre il secondo inserto 45 presenta un foro 45a di dimensioni ridotte, ad esempio di 2.0-30 mm per microforatura. [0026] In the example shown, the first insert 43 has a hole 43a, for example of a diameter of 7.0 mm, i.e. suitable for drilling with a bit up to 6.35 mm, while the second insert 45 has a hole 45a of reduced dimensions, for example of 2.0- 30 mm for microperforation.

[0027] L’estremità delle palette oscillanti 39,41, opposta agli inserti 43,45, è associata ad uno corrispondente degli alberi girevoli 35, 37. [0027] The end of the oscillating vanes 39, 41, opposite to the inserts 43, 45, is associated with a corresponding one of the rotatable shafts 35, 37.

[0028] La base 23 è inoltre dotata di battute laterali 47, 49 per le palette oscillanti 39, 41. [0028] The base 23 is also provided with side stops 47, 49 for the oscillating vanes 39, 41.

[0029] La rotazione degli alberi 35, 37 è comandata da una coppia di attuatori pneumatici 51, 53a due posizioni, uno per ciascun albero girevole, fissati alla struttura di supporto. della testa di foratura 13 e dotati di raccordi 51a, 53a per il collegamento al circuito dell’aria compressa. [0029] The rotation of the shafts 35, 37 is controlled by a pair of pneumatic actuators 51, 53a two positions, one for each rotatable shaft, fixed to the support structure. of the drilling head 13 and equipped with fittings 51a, 53a for the connection to the compressed air circuit.

[0030] Un pistone rotante 55, 57 è associato al corrispondente albero girevole in una camera 59,61 definita nel corpo 19 del dispositivo. [0030] A rotary piston 55, 57 is associated with the corresponding rotatable shaft in a chamber 59.61 defined in the body 19 of the device.

[0031] Gli attuatori.pneumatici 51, 53 sono vantaggiosamente dotati di condotti maschi 51b, 53b per il trasporto dell’aria compressa verso le camere 59, 61 e cooperanti con condotti femmina 59a, 61a previsti nel corpo 19 del dispositivo. [0031] The pneumatic actuators 51, 53 are advantageously provided with male ducts 51b, 53b for conveying the compressed air towards the chambers 59, 61 and cooperating with female ducts 59a, 61a provided in the body 19 of the device.

[0032] Un impulso di aria compressa comandato dall’attuatore pneumatico corrispondente provoca la rotazione di circa 180° del rispettivo pistone rotante 55, 57 nella rispettiva camera 59,61 (frecce F in Fig. 5) e, conseguentemente, dell’albero girevole ad esso associato. [0032] A compressed air pulse controlled by the corresponding pneumatic actuator causes the rotation of the respective rotating piston 55, 57 about 180 ° in the respective chamber 59.61 (arrows F in Fig. 5) and, consequently, of the rotatable shaft associated with it.

[0033] Bracci radiali 63,65 sono previsti in corrispondenza dell’estremità degli alberi girevoli 35, 37 opposta ai pistoni 55, 57 per il fissaggio dell’estremità di un elemento elastico 67, 69, ad esempio una molla elicoidale, fissata all’altro capo al corpo 19 del dispositivo. [0033] Radial arms 63.65 are provided at the end of the rotatable shafts 35, 37 opposite the pistons 55, 57 for fixing the end of an elastic element 67, 69, for example a helical spring, fixed to the another end to the body 19 of the device.

[0034] Detti elementi elastici 67,69 permettono di mantenere in posizione di riposo o di lavoro il corrispondente inserto 43,45 associato al rispettivo pistone 55, 57, anche in assenza di aria compressa nel circuito dell’attuatore pneumatico ed inoltre la disposizione dei bracci radiali 63, 65 all’esterno del corpo 19 permette di comandare manualmente la rotazione degli alberi girevoli 35, 37 in caso di necessità. [0034] Said elastic elements 67,69 allow the corresponding insert 43.45 associated with the respective piston 55, 57 to be kept in the rest or working position, even in the absence of compressed air in the circuit of the pneumatic actuator and also the arrangement of the radial arms 63, 65 on the outside of the body 19 allows the rotation of the rotary shafts 35, 37 to be controlled manually in case of need.

[0035] Il ciclo di lavoro del premipezzo 11 descritto sarà il seguente: a) all’inizio del ciclo di funzionamento della testa di foratura il premipezzo 11 si trova preferibilmente con entrambi gli inserti 43, 45 fuori ingombro, cioè in condizione di apertura (Fig. 4); b) l’inserto per microforatura 45 è portato in posizione di’ lavoro con un movimento rotatorio dell’albero 37 associato a detto inserto 45, detto movimento essendo impresso dall’attuatore 53 (Fig. 1, 2, 5); c) l’inserto per microforatura 45 è portato in posizione di fuori ingombro con un movimento rotatorio dell’albero 37 associato a.detto inserto 45, per consentire la sostituzione, della punta 17, detto movimento essendo impresso dall’attuatore 53 (Fig. 4); d) nel caso in cui sia necessario operare con una punta di foratura di diametro maggiore (tipicamente diametri del foro maggiori di 1.0 mm) l’inserto per foratura normale 43 è portato in posizione di lavoro con un movimento rotatorio dell’albero 35 associato a détto inserto 43, detto movimento essendo impresso dall’attuatore 51; e) ripetizione inversa dei passi del ciclo precedente per portare nuovamente detto inserto 43 in posizione di fuori ingombro. [0035] The described work step 11 will be as follows: a) at the beginning of the operating cycle of the drilling head, the piece piece 11 is preferably located with both inserts 43, 45 out of space, i.e. in the open condition (Fig. 4); b) the micro-perforating insert 45 is brought to the working position with a rotary movement of the shaft 37 associated with said insert 45, said movement being impressed by the actuator 53 (Fig. 1, 2, 5); c) the insert by microperforation 45 is taken out of space with a rotary movement of the shaft 37 associated with said insert 45, to allow replacement of the tip 17, said movement being impressed by the actuator 53 (Fig. 4); d) in the case in which it is necessary to operate with a drilling point of greater diameter (typically hole diameters greater than 1.0 mm) the normal drilling insert 43 is brought into the working position with a rotary movement of the shaft 35 associated with said insert 43, said movement being stamped by the actuator 51; e) reverse repetition of the steps of the previous cycle to bring again said insert 43 into an out-of-space position.

[0036] Vantaggiosamente, secondo l’invenzione, la rotazione degli alberi 35, 37 è comandata da meccanismi ospitati sulla parte fissa della testa di foratura 13. In tal modo è possibile evitare l’uso di tubi in posa mobile collegati al premipezzo. Questo aspetto risulta vantaggioso poiché il premipezzo effettua piccoli movimenti nell’ordine di centinaia di cicli al minuto, che possono col tempo deteriorare i tubi alimentazione aria, oggi presenti nelle soluzioni sul mercato. [0036] Advantageously, according to the invention, the rotation of the shafts 35, 37 is controlled by mechanisms housed on the fixed part of the drilling head 13. In this way it is possible to avoid the use of moving pipes connected to the workpiece. This aspect is advantageous because the workpiece performs small movements in the order of hundreds of cycles per minute, which can over time deteriorate the air supply pipes, now present in the solutions on the market.

Claims

1. A piece-pressing device (11) for a punching head for printed circuit boards comprising a body (19) in which an axial seat (21) is defined which slidably houses a drilling mandrel (15) of the drilling head, called seat being closed by a base (23) provided with an opening (25) for the passage of a drilling tool (17), characterized in that it comprises at least a pair of rotatable shafts (35, 37) associated with corresponding inserts of drilling (43, 45) which can pass from a working configuration, in which a drilling insert is brought at the opening (25) to a rest configuration, in which said opening (25) is not associated with any drilling insert and vice versa.

2. Device according to claim 1, wherein axial guide channels (31,33) are defined in the body (19) of the piece-holder device in which corresponding rotatable shafts (35, 37) are free to rotate within said channels .

3. Device according to claim 1 or 2, wherein at the base (23) there is provided a pair of oscillating blades (39,41) each carrying a respective drilling insert (43, 45).

4. Device according to claim 3, wherein a first drilling insert (43) has a hole (43a) with a diameter of about 7.0 mm, while a second drilling insert (45) has a hole (45a) with a diameter of about 2.0-3.0 mm for microperforation.

5. Device according to claim 3, wherein the end of the oscillating vanes (39, 41), opposite to the inserts (43, 45), is associated with a corresponding one of the rotatable shafts (35, 37).

6. Device according to any one of the preceding claims, in which the base (23) is provided with side stops (47, 49) for the oscillating vanes (39, 41).

7. Device according to any one of the preceding claims, in which the rotation of the shafts (35, 37) is controlled by a pair of pneumatic actuators (51,53) with two positions, one for each rotatable shaft, fixed to the support structure of the drilling head (13).

8. Device according to any one of the preceding claims, in which a rotating piston (55, 57) is associated with the corresponding rotatable shaft in a chamber (59,61) defined in the body (19) of the device, a pulse of compressed air controlled by a pneumatic actuator causing the rotation of about 180 ° of the respective rotating piston (55, 57) in the respective chamber (59, 61) and, consequently, of the rotatable shaft associated with it.

9. Method for controlling a piece-holding device (11) for a drilling head for printed circuit boards according to any one of claims 1 to 8, comprising the steps of: a) carrying a first and a second insert (43,45) out of space, i.e. in the open condition; b) bringing a first insert into the working position with a rotary movement of the shaft (37) associated with said insert (45); c) bringing said first insert out of space with a rotary movement of the shaft (37) associated with said insert (45); d) if it is necessary to work with a different tool, place a second drilling insert (43) in the working position with a rotary movement of the shaft (35) associated with said insert (43); e) repeat in reverse the steps of the previous cycle to bring again said second insert in the out of space position.