DE9001862U1

DE9001862U1 - Stanzvorrichtung

Info

Publication number: DE9001862U1
Application number: DE9001862U
Authority: DE
Original assignee: Mitec Mikroelektronik Mikrotechnik Informatik 8014 Neubiberg De GmbH
Current assignee: Mitec Mikroelektronik Mikrotechnik Informatik 8014 Neubiberg De GmbH
Priority date: 1990-02-16
Filing date: 1990-02-16
Publication date: 1990-05-10
Anticipated expiration: 2000-02-17

Description

Die L rfinduny betrifft eine Vorrichtung zum Stanzen von Präzisionsaussparungen in piai_i.;_i- oi:>r folienförmiges Material, insbesondere Filmvorlagen, Innenlagen von Mehrlagei.-Leicerplatten, kupferkaschiertes Material, Alubleche, Steu lbleche, mit einem eine Matrize tragenden Träger, einem an dem Träger verschiebbar geführten Stempel und einem Stellantrieb für den Stempel.

Bei der Herstellung gedruckter Schaltungen insbesondere in Mehrlagenbauweise, d.h. in Form mehrerer durch Isolierzwischenschichten voneinander getrennter, übereinanderliegender Leiterbahnebenen, müssen die Lagen mit Registrieraussparungen, beispielsweise Registrierlöchern oder randseitigen Handhabungskerben versehen werden, die präzises Ausrichten der Lagen, insbesondere der Innenlagen, zueinander ermöglichen. Es ist bekannt, die Registrieraussparungen zu stanzen. Mit herkömmlichen Stanzverfahren ließ sich jedoch nicht die geforderte hohe Präzision von 1 bis 2 Hundertstel Millimeter unabhängig von dem zu stanzenden Material erreichen. Die Stanzung muß mit gleichbleibender Präzision bei Innenlagen unab-

hängig von der Plattendicke, als auch bei Filmvorlagen zur Herstellung der Platten gewährleistet sein- Soweit hohe Präzision von Registrierlöchern gefordert wurde, so wurden diese bisher gebohrt und gefräst. Das Bohren der Registrierlöcher hat sich jedoch als kosten- und zeitintensiv herausgestellt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der Präzisionsaussparungen, wie zum Beispiel IQ Registrierlöcher oder randseitige Handhabungskerben bzw. Formstanzungen in platten- oder folienförmigss Material gestanzt werden können.

Ausgehend von der eingangs erläuterten Stanzvorrichtung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mantelfläche eines das Material beim Stanzhub durchdringenden Schaftabschnitts des Stempels eine materialabtragende Oberflächenstruktur hat. Die vorzugsweise als Schleif- oder Feilfläche ausgebildete Mantelfläche sorgt nachfolgend an den Stanzhub für eine Präsisions-Nachbearbeitung der Schnittfläche der gestanzten Aussparung in ein und demselben Arbeitsgang. Insbesondere kann auf diese Weise die Qualität der Schnittflächen (Rauhigkeit) erheblich verbessert werden. Auch die Maßhaltigkeit der Aussparung (Zurückfedern des Materials in der Aussparung) wird verbessert. Ferner können verschiedene Materialstärken mit demselben Stanzwerkzeug (Schnittluft) in gleicher Güte gestanzt werden. Die an dem Schaft des Stempels vorgesehene Schleif- oder Feilfläche <sndet zweckmäßigerweise auf der zur Schnittkante des Stempels gelegenen Seite im Abstand von der Schnittkante, um eine exakte Führung der Schnittkante beim Eindrinyen in das Material zu gewährleisten. Die materialabtragande Oberflächenstruktur kann durch Beschichten der SchaftJberflache mit

-se Schleifmaterial oder aber durch Erodieren d&r Oberfläche

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&ggr; zu finer Feilstruktur vorgesehen werden.

In einer bevorzugten Ansgfistn1hung der Erfindung ist der Stellantrieb mit " Liier Steuerung verbunden, die den Stellantrieb auf den Stanzhub folgend für wenigstens einen weiteren, den materialabtragenden Schaftabschnitt durch die gestanzte Aussparung führenden Hub einschaltet. Die Steuerung läßt auf den anfänglichen Stanzhub vorzugsweise mehrere Nachbearbeitungshübe folgen, bei welchen

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hin- und herbewegt wird. Die Nachbearbeitungshübe sind vorzugsweise kleiner als der Stanzhub, um zu verhindern, daß die Schnittkante des Stempels aus dem zu stanzenden Material herausgezogen wird. Die Nachbearbeitungshübe sind jedoch zweckmäßigerweise größer als die Dicke des zu stanzenden Materials, um Abfälle aus der Aur^parung herauszuführen.

Beim Stanzen der Aussparung und deren Nachbearbeitung anfallende Abfälle müssen entfernt werden, um zu verhindern, daß sie beim nachfolgenden Schichten der Platten als Fremdkörper eingeschlossen werden. In einer zweckmäßiapn lnsapcfaH-nnti i et· &lgr;&pgr; riit* Horn Stemnpl npnonühpr- -j _, -, _ — _E -j_₃

liegende Seite der Matrize eine durch die Matrize hindurch Luft ansaugende Absaugvorrichtung angeschlossen. Die Absaugvorrichtung führt nicht nur Stanzabfälle ab, sondern auch den bei der Nachbearbeitung der gestanzten Aussparungen anfallenden Staub. Um auch an der Schleifbzw. Feilfläche des Stempels anhaftende Materialreste 3Q sicher aus dein Arbeitsbereich austragen zu können, ist oberhalb der Matrize in einer bevorzugten Ausgestaltung ein am Schaft des Stempels anliegender Abstreifer angeordnet. Der Abstreifer hat entweder eine dem Querschnittsprofil des Stempels angepaßte Kontur oder besteht aus flexiblern Material, welches sich dem Querschnittsprofil selbst-

tä^J:vg anpaßt. Geei'jnci: sind insbesondere ein oder mehrere den Stempel allseitig umschließende Abstreifbürsten. Der Abstreifer ist zweckmäßiqerweise an einem das Material während der Stanz- und Nachbearbeitung gegen die Matrize pressenden Niederhalter vorgesehen. Um den Niederhalter herum können weitere Abstreifbürsten vorgesehen sein, die es der Absaugvorrichtung ermöglichen, auch in der Umgebung des Stanzbearbeitungsbereichs ein Vakuum aufzubauen, &iacgr; welches das Austreten von Staub aus dem Bearbeitungsbez-i reich verhinderte

Es ist wünschenswert, daß der Stempel und die ihm zugeordnete Matrize ohne großen Zeitaufwand für die Umrüstung problemlos ausgetauscht werden kann. Dies läßt sich trotz der geforderten hohen Präzision, mit der der Stempel relativ zu der Matrize und dem Träger geführt sein muß, dadurch erreichen, daß an dem Träger feststehend ein mit einer Paßbuchse zur Führung des Stempels versehener Führungsblock angebracht ist und daß der Stellantrieb über eine zumindest quer zur Schaftlängsrichtung des Stempels spielbehaftete Formschlußkupplung an das der Matrize abgewandte Ende des Stempels angeschlossen ist. Die Formschlußkupplung wird auf diese Weise nicht zur Ausrichtung des Stempels relativ zum Träger und zur Matrize ausgenutzt und kann deshalb unter Inkaufnahme eines Spiels ausschließlich für die unkritische Übertragung von Zug- und Schubkräften sowie für leichtes Auswechseln gestaltet sein. In einer zweckmäßigen Ausgestaltung weist die Formschlußkupplung einen quer zur Schaftlängsrichtung auf einem Profilarm eines in Stanzhubrichtung an dem Träger verschiebbar geführten Stempelträgers aufgesteckten, den Stempel haltenden Kupplungskopf auf. Eine weitere Fixierung ist nicht erforderlich. Im Einzelfall kann zur Erleichterung des Zusammenbaus eine einfaehe, federnde Rasteinrichtung vorgesehen sein. Zweckmäßi-

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gerweise ist der Stellantrieb auf der dem Profilarm in Stanzhub abgewandten Seite des Stempel trägers angeordnet und betriebsmäßig lösbar mit dem Stempelträger verbunden. Nach dem Lösen det. Verbindung zwischen Stempel träger und Stellantrieb kann der Stempelträger in seiner Verschiebe führung so weit angehoben werden, daß der Stempel aus der Paßbuchse austritt und zusammen mit seinem Kupplungskopf von dem Profilarm abgezogen werden kann.

in Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Präzisionsstanzvorrichtung zum Herstellen von Registrieraussparungen in platten- oder folienförmigem Material,

gesehen entlang einer Linie I-I in Fig. 3;

Fig. 2 eine Schnittansicht der Stanzvorrichtung, gesehen entlang einer Linie II-II in Fig. 3;

Fig. 3 eine Schnittansicht der Stanzvorrichtung, gesehen entlang einer Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Niederhalter der Stanzvorrichtung und

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Stanzstempels der Vorrichtung.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen einen Stanzkopf als Bestandteil

einer nicht näher dargestellten automatischen Anlage zum Stanzen von Registrieraussparungen bei der Fertigung von Mehrlagen-Leiterplatten (Multilayer). Die Anlage umfaßt

30 üblicherweise ein automatisches Handhabungssystem zum Zu- und Abführen der mit den Registrieraussparungen zu verse-

[ henden Einzelplatten bzw. Laminaten und ein Bildverarbei-

tungssysfcem zum optischen Ausrichten der auf einem Justiertisch gehaltenen Platten für den Stanzvorgang. Der Stanzkopf umfaßt einen Träger 1 mit einer Aufnahme 3 für eine

Stanzmatrize 5, die auswechselbar von einer Halterung 7 in der Aufnahme 3 gehalten wird. Der Matrize 5 ist °j.n Stanzstempel 9 zugeordnet, dessen de'" Matrize 5 abgewand™ tes Ende über einen Kupplungskopf 11 an einem quer zur Schaftlängsrichtung des Stempels 9 verlaufenden Profilaxrn 13 eines in Schaftlängsrichtung des Stempels 9 verschiebbar an dem Träger 1 geführten Stempelträgers 15 gehalten ist. Der Stempelträger 15 ist in Linearnadellagern 17, des Trägers 1 geführt und wird von einem doppelt wirkenden Hydraulikzylinder 21, der auf der dem Profilarm 13 in Verschieberichtung des Stempelträgers 15 abgewandten Seite des Trägers 1 angebracht ist, zusammen mit dem Stempel 9 relativ zur Matrize 5 bewegt. Eine abnehmbare Abdeckhaube 23 überdeckt den Kupplungskopf 11 sowie den Profilarm 13.

Der Stempel 9 sitzt paßgenau verschiebbar in einer Paßhülse 25 eines an dem Träger 1 gehaltenen Führungsblocks 27. Die Paßhülse 25 bestimmt die Justierung des Stempels 9 während des Stanzvorgangs relativ zur Matrize 5. Der Kupplungskopf 11 ist quer zur Schaftlängsrichtung des Stempels 9 spielbehaftet. Eine federnde Rrvsteinrichtung 29 des Profilarms 13 sorgt für die Verrastung des Kupplungskopfs 11 während der Montage des Stempels 9, der zusammen mit seinem Kupplungskopf 11 für die Verbindung mit dem Stempelträger 15 lediglich auf den Profilarm 13 aufgesteckt wird. Der Kupplungskopf 11 kann auf den Profilträger 13 aufgesteckt werden, wenn »"Weder eine Verbindungsschraube 31, mit der ein Kolben 33 des Hydraulikzylinders 21 am Stempelträger 15 gehalten ist, gelöst und der Stempelträger 15 nach oben abgezogen wird oder aber wenn der Führungsblock 27 vom Träger 1 abgebaut wird.

An dem Führungsblock 27 ist der Matrize 5 ben~-hbart eine

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Niederhalterplatte 3 5 angeordnet, die mit Hilfe von beiderseits des Stempels 9 angeordneten, in Bohrungen des Führu-igsb locks 27 verschiebbar geführten Gleitzapfen 37 in Verschieberichtung des Stempels 9 beweglich geführt. Die Gleitzapfen 37 liegen mit ihren der Niederhalterplatt 3 5 abgewandten Enden an Keilstücken 3 9 an, die in dem Führungsblock 27 quer zu den Gleitstücken 37 verschiebbai geführt sind. An dem Führungsblock 27 abgestützte Federn 41 spannen die Gleitstücke 37 gegen die Keilstücke 39, während Federn 43 die Keilstücke 3 9 in eine dem Halter benachbarte Position vorspannen, in der die Gleitstücke 37 und damit die Niederhalterplatte 3 5 von der Matrize abgehoben ist. Der Halter 1 enthält Hydraulikzylinder 45, die bei Druckbeaufschlagung die Keilstücke 39 gegen die Kraft der Federn 43 und damit die Gleitstücke 37 gegen die Kraft der Federn 41 zur Matrize 5 hin zustellen.

Der Hydraulikzylinder 21 und die Hydraulikzylinder 45 sind, wie in Fig. 1 angedeutet ist, über elektrisch steuerbare Hydraulikventile 47, 49 mit einer Hydraulikfluid-Druckquelle 51 verbunden und werden von einer elektrischen Programmsteuerung 53 gesteuert. Die Programmsteuerung 53 öffnet für das Stanzen der Registrieraussparung zunächst das Ventil 49 der Hydraulikzylinder 45, womit das auf einem Zuführtisch 55 zum Stanzen der Registrieraussparung positioniert in den Stanzkopf zwischen Matrize 5 und Niederhalterplatte 35 eingeführte Plattenmateri&l 57 an der Matrize 5 festgeklemmt wird, bevor das Ventil 47 in der nachstehend noch erläuterten Weise für die Stanzbearbeitung geöffnet bzw. geschlossen wird.

Der im einzelnen in Fig. 5 als Beispiel dargestellte Stanzstempel 9 hat an seinem der Matrize 5 zugewandten 3g Ende in üblicher Weise eine Schneidkante 59, die engpas-

-&dgr;&igr; send in eine komplementär geformte Öffnung 61 (Fig. 4) der Matrize 5 paßt. Die in den Fig. 4 und 5 dargestellte Stempel-Matrizen-Form erlaubt das Stanzen von randseitigen Registrierkerben. Zum Stanzen von Registrierlöchern können andere Formen vorgesehen sein. Da bei dem Stanzvorgang an der Schnittrand der üblicherweise aus glasfaserverstärktem Epoxidharz bestehenden Platte 57 Grat- bzw. i'aserreste hängen bleiben, ist ein an das Schnit^tkante in einem Abstand 61 anschließender Schafta&schnitt 63 mit einer Schleif- oder Feilfläche 65 versehen, die die vor* der Schneidkante 59 im Verlauf des Stanzhubs ausgeschnitten. Seitenfläche r?er Aussparung nachbearbeitet. Der Abstand 6i, usx den die Schneidkante 59 der Feilfläche beim Stanzhub voreilt, verbessert dxe Schnitteigenschaften. Die Programmsteuerung 53 ist so ausgebildet, daß sie, auf den Stanzhub folgend, den Hydraulikzylinder 21 für mehrere hin- und hergehende Feilhübe einschaltet, die jedoch in ihrer Hublänge so begrenzt sind, daß die Schneidkante 59 nicht aus der gestanzten Aussparung vollständig herausgezogen wird. Der Steuerung 53 sind hierzu Sensoren 67, 69 für eine untere bzw. eine obere Position des Stempels 9 zugeordnet.

Zum Entfernen des beim Stanzen und bei der Nachbearbeitung anfallenden Abfalls bzw. Staubs ist an die dem Stempel 9 abgewandte Seite der Matrize 5 eine Vakuum-Absaugeinrichtung 71 angeschlossen, die den Abfall absaugt. An der Feilfläche 65 des Stempels 9 haftender Staub und dergleichen wird von zwei in der Niederhuiterplatte 35 angeordneten Abstreifbürsten 77 von dem Stempel 9 abgestreift. Weitere Bürsten 79 sind an dem Führungsblock 27 der Kontur der Niederhalterplatte 35 folgend vorgesehen. Die Bürsten 79 verhindern das Austreten von Abfällen und Staub aus dem Bearbeitungsbereich in die Umgebung.

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Die in den Fig. 4 und 5 dargestellte Form des Stempels und der Matrize ist lediglich als Beispiel zu verstehen. Wenngleich sich die Schleif- bzw. Feilfläche 65 im dargestellten Ausführungsbeispiel lediglich über einen Teil des ümfangs des Stempelschafts herumerstreckt, nachdem lediglich randseitiqfe Kerben gestanzt werden sollen, so versteht sich, daß die Schleif- bzw. Feilfläche zum Stanzen vollständig geschlossener Registrier"öchsr auch vollständig um den Schaft herumreicht. Soweit eine Feilstruktur vorgesehen ist, wird diese zweckiViäSiyarweise durch Erodieren in den Schaft des Stempels 'S eingearbeitet.

Claims

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SCHUT ZANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Stanzen von Präzisionsaussparungen in platten- oder folienförmiges Material, insbesondere Filmvorlagen, Innenlagen von Mehrleiterplatten, kupferkaschiertem Material, Aluminiumblech, Stahlblech, mit einem eine Matrize (5) trsvnaen Träger (1), einem an dem Träger (1) verschiebbar geführten Stempel (9) und einem Steilantrieb (21) für den Stempel (9), dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche eines das Material beim Sta.iZhub durchdringenden Schaftabschnitts des Stempels (9) eine

materialabtragende Oberflächenstruktur hat. 15

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftabschnitt mit einer Schleif- oder Feilfläche (65) versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleif- oder Feilfläche (65) auf der zur Schnittkante (59) des Stempels (9) gelegenen Seite im Abstand von der Schnittkante (59) endet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (21) mit einer Steuerung (53) verbunden ist, die den Stellantrieb (21) auf den Stanzhub folgend für wenigstens einen weiteren, den materialabtragenden Schaftabschnitt

³^ durch die gestanzte Aussparung führenden Hub einschaltet.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an die dem Stempel (9) gegenüberliegende Seite der Matrize (5) eine durch die Matrize

( 'j ) hindurch Luft ansaugende Absaugvorrichtung ( 7 i) angeschlossen ist.

^r>. Vorrichtung nacli Anspruch ^r>, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Matrize ('_>) ein am Schaft des Stempels (9) anliegender Abstreifer (77) insbesondere in Form einer Abstreifbürste angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Stempel [9) zugewandten Seite der Matrize (5) ein von einem weiteren Stellantrieb (45) zur Matrize (5) hin zustellbarer, verschiebbar an dem Träger (1) geführter Material-Niederhalter (35) angeordnet ist und daß der Abstreifer (77) an dem Material-Niederhalter (35) gehaltet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Träger (1) im wesentlichen dem Umfang des Material-Niederhalters (35) folgend weitere Abstreifbürsten (79) angebracht sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Träger (i) feststehend, ein mit einer Paßbuchse (25) zur Führen des Stempels (9) versehener Führungsblock (27) angebracht ist und daß der Stellantrieb (21) über eine zumindest quer zur Schaftlängsrichtung des Stempels (9) spielbehaftete Formschlußkupplung (11, 13) an das der Matrize (5) abgewandte Ende des Stempels (9) angeschlossen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

daß die Formschlußkupplung (11, 13) einen quer zur Schaftlängsrichtung auf einen Profilarm (13) eines i: Stanzhubrichtung an dem Träger (1) verschiebbar geführten Stempelträgers (15) aufgesteckten, den

- 3 Stempel (9) haltenden Kupplungskopf (11) aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (21) auf der dem Profilarm (13) in Stanzhubrichtung abgewandten Seite des btempelträgers (15) angeordnet und betriebsmäßig lösbar mit dem Stempe!träger (15) verbunden ist.