EP0013327B1

EP0013327B1 - Punching device for thin plate-shaped workpieces

Info

Publication number: EP0013327B1
Application number: EP79104719A
Authority: EP
Inventors: Robert G. Haas; Charles V. Lent
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1978-12-29
Filing date: 1979-11-27
Publication date: 1983-02-16
Also published as: CA1107152A; US4209129A; EP0013327A1; IT1165431B; JPS5591617A; JPS5733717B2; IT7928127A0; DE2964862D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Stanzeinrichtung für dünne platenförmige Werkstücke, z.B. sog. grüne keramische Folien für elektronische Schaltungseinheiten, wie integrierte Schaltungen. Zur Herstellung mehrschichtiger Keramik-Substrate für solche integrierten Halbleiterschaltungseinheiten werden eine Anzahl einzelner Platten, sog. grüne keramische Folien, mit einem vorgegebenen Muster gelocht. Anschließend werden die Lochungen sowie bestimmte Muster und Bereiche der Oberflächen zur elektrischen Verbindung mit einer Leitenden Metallpaste versehen und schließlich die einzelnen Folien aufeinandergeschichtet und, z.B. durch Sintern, miteinander verbunden.The invention relates to a punching device for thin plate-shaped workpieces, e.g. So-called green ceramic films for electronic circuit units, such as integrated circuits. In order to produce multilayer ceramic substrates for such integrated semiconductor circuit units, a number of individual plates, so-called green ceramic foils, are perforated with a predetermined pattern. Then the perforations as well as certain patterns and areas of the surfaces for the electrical connection are provided with a conductive metal paste and finally the individual foils are stacked on top of each other and, e.g. by sintering, bonded together.

Die Herstellung derartiger Schaltungseinheiten, wie auch anderer ähnlicher Erzeugnisse, erfordert hierbei das Einbringen einer sehr großen Anzahl von Löchern geringster Größe in sehr großer Dichte, z.B. mehrerer tausend Lochungen von etwa 0,1 bis 0,2 mm Durchmesser. Diese Löcher werden in Matrixanordnung, jedoch inunterschiedlichen Mustern hergestellt. Die Auswahl der jeweils benötigen Muster von Lochungen kann auf verschiedene Weise vorgenommen werden. So ist es bekannt, für jedes der erforderlichen Lockmuster eine Musterplatte zu verwenden, die in den Hubweg der Stanznadeln eingeschoben wird und jeweils nur die ausgewählten Stanznadeln zur Lochung freigibt, während die jeweils nicht benötigten Nadeln auf der Musterplatte arretiert werden (IBM Technical Disclosure Bulletin, Bd. 13, Nr. 9, S. 2536 und Bd. 16, Nr. 12, S. 3933). Bei dieser bekannten Ausführung werden für jeden Lockvorgang zunächst alle Stanznadeln betätigt, wobei es ein estsprechend gebogene Führung der antriebsseitigen Stanznadelbereich oder ein pneumatischer Stanznadelvorschub ermöglichen, daß die nicht ausgewählten Nadeln in ihrer Ausgangslage festgehalten werden können.The production of such circuit units, as well as other similar products, requires the introduction of a very large number of holes of the smallest size in a very high density, e.g. several thousand perforations of about 0.1 to 0.2 mm in diameter. These holes are made in a matrix arrangement, but in different patterns. The selection of the perforation pattern required in each case can be made in different ways. It is known to use a sample plate for each of the required lock patterns, which is inserted into the stroke of the punching needles and only releases the selected punching needles for perforation, while the needles that are not required are locked onto the sample plate (IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 13, No. 9, p. 2536 and Vol. 16, No. 12, p. 3933). In this known embodiment, all punching needles are first actuated for each locking process, with an appropriately curved guidance of the drive-side punching needle area or a pneumatic punching needle feed enabling the unselected needles to be held in their initial position.

Eine Stanzeinrichtung mit Musterplatten bietet zwar die Möglichkeit, die unterschiedlichsten Lochmuster zu erzeugen, doch sind ihr einige Nachteile zu eigen. So benötigte man für jedes einzelne Lockmuster eine entsprechende Musterplatte, so daß ständing eine große Anzahl derartiger Platten vorrätig gehalten werden muß. Außerdem unterliegen die Musterplatten über längere Benutzungszeit dem Verschleiß durch die Hartmetallspitzen der Stanznadeln. Weiterhin ist der Wechsel von einem Muster zum anderen mit dieser Ausführung einer Stanzeinrichtung notwendigerweise sehr zeitraubend, da jedesmal die Musterplatte gegen eine entsprechende andere Platte ausgetauscht werden muß.A punching device with sample plates offers the possibility of producing a wide variety of perforated patterns, but it has some disadvantages. A corresponding sample plate was required for each individual lock pattern, so that a large number of such plates must always be kept in stock. In addition, the sample plates are subject to wear due to the hard metal tips of the punching needles over a longer period of use. Furthermore, the change from one pattern to another with this embodiment of a punching device is necessarily very time-consuming, since each time the pattern plate has to be exchanged for a corresponding other plate.

Bei Stanzeinrichtungen mit Einzelantrieb der Stanznadeln werden diese Nachteile vermieden. Der Aufbau dieser Stanzeinrichtungen, wie er beispielsweise im IBM Technical Disclosure Bulletin, Bd. 20, Nr. 4, S. 1379/80 beschrieben ist, ist jeder Stanznadel ein als Kolbenmagnet ausgebildeter Elektromagnet zugeordnet, welcher bei seiner Erregung die entsprechende Nadel vorschiebt oder unmittelbar in ihre wirksame Lage bewegt. Diese Ausbildung hat insbesondere den Vorteil, daß sie mittels einer automatischen Steurung betrieben werden kann, von einem zum anderen Stanzvorgang also unterschiedliche Lockmuster ausgewählt werden können, ohne daß zwischenzeitlich manuelle Eingriffe, wie z.B. das Auswechseln der Musterplatte, erforderlich sind.These disadvantages are avoided in punching devices with individual drive of the punching needles. The structure of these punching devices, as described, for example, in the IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 20, No. 4, p. 1379/80, is assigned to each punching needle an electromagnet designed as a piston magnet which, when excited, advances the corresponding needle or directly moved into their effective position. This design has the particular advantage that it can be operated by means of an automatic control, that is to say that different lock patterns can be selected from one punching process to another without manual interventions such as e.g. the replacement of the sample plate are required.

Die Betätigung der den Stanznadeln zugeordneten, in entsprechend hoher Dichte angeordneten Elektromagneten in schneller Folge erzeugt allerdings eine beträchtliche Wärmemenge, wohingegen die zulässige Höchsttemperatur in derartigen Einrichtungen wegen der in den Magneten verwendeten organischen Isoliermaterialien mit niederem Schmelzpunkt eng begranzt ist. Es ist daher bei der vorgenannten Ausführung eine wirksame Kühlung des gesamten Stanzkopfes notwendig.The actuation of the electromagnets associated with the punching needles, arranged in a correspondingly high density, in rapid succession, however, generates a considerable amount of heat, whereas the permissible maximum temperature in such devices is narrowly limited due to the low-melting point organic insulating materials used in the magnets. Effective cooling of the entire punching head is therefore necessary in the aforementioned embodiment.

Die Lösung dieser Aufgabe bereiter besondere Schwierigkeiten. Denn die außerordentlich hohe Dichte der einzelnen Standznadelkanäle und der zugehörigen Elektromagneten verbietet von vornherein, das Stanzkopfgehäuse mit entsprechenden üblichen Kühlmittelräumen zu gießen, wie es von anderen Maschinen und Vorrichtungen, insbesondere solchen mit Flüssigkeitskühlung, bekannt ist. Ein weiteres Erfordernis ist, daß der Stanzkopf zur Wartung und insbesondere zum Auswechseln von Stanznadeln leicht ausbaubar gestaltet sein muß, daß also der Anschluß einer Vielzahl von Kühlleitungen zu vermeiden ist.Solving this task presents particular difficulties. Because the extraordinarily high density of the individual standing needle channels and the associated electromagnets forbids from the outset to pour the punch head housing with corresponding customary coolant spaces, as is known from other machines and devices, in particular those with liquid cooling. Another requirement is that the punching head must be designed so that it can be easily removed for maintenance and in particular for the replacement of punching needles, so that the connection of a large number of cooling lines must be avoided.

Der Vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kühlsystem für eine Stanzeinrichtung der oben beschriebenen Art mit elektromagnetischer Einzelsteuerung der Stanznadeln zu schaffen, das bei geringstem Raumbedarf eine wirksame und gleichmäßige Kühlung des gesamten Stanzkopfes ermöglicht, welches einfach herstellbar ist und außerdem eine leichte Montage und Demontage des Stanzkopfes ermöglicht. Diese Aufgabe ist durch die im Patentanspruch 1 angegebene Ausbildung gelöst worden.The present invention is therefore based on the object to provide a cooling system for a punching device of the type described above with individual electromagnetic control of the punching needles, which enables effective and uniform cooling of the entire punching head in a minimal space requirement, which is simple to manufacture and also easy to assemble and Disassembly of the punching head enables. This object has been achieved by the training specified in claim 1.

Die Erfindung macht hierbei von der Anordnung konzentrischer Gegenlauf-Leitungssysteme Gebrauch, wie sie in anderen Anwendungen für Wärmetauscher bereits bekannt sind, z.B. aus der US-A-3 283 811. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Ausbildung des Kühlsystems werden deutlich, wenn man berücksichtigt, daß ein Stanzkopf für den oben beschriebenen Zweck eine möglichst geringe Masse und daher möglichst geringe Abmessungen aufweisen muß, da er zur Herstellung einer Vielzahl von Lochungen schrittweise fortbewegt wird; die Abstände der einzelnen, in Matrixanordnung aneinandergereihten Stanznadeln sind dabei durch die Durchmesserabmessungen der als Kolbenmagneten ausgebildeten Elektromagnete bestimmt. Zwischen den einzelnen Bohrungen im Stanzkopf für die Elektromagnete sind Wandstärken von 0,2 bis 0,5 mm üblich. Die Herstellung eines Stanzkopfgehäuses im Gußverfahren mit entsprechenden Kühlmittelräumen ist daher als unmöglich zu betrachten. Die Ausbildung nach der Erfindung ist demgegenüber fertigungstechnisch einfach zu bewältigen und erbringt ungeachtet des minimalen zur Verfügung stehenden Raumes eine außerordentlich hohe Kühlleistung, die einen automatischen kontinuierlichen Betrieb einer Stanzeinrichtung ermöglicht, ohne daß eine unzulässige Erwärmung der einzelnen Bauteile auftritt.The invention makes use of the arrangement of concentric counterflow pipe systems, as are already known in other applications for heat exchangers, for example from US Pat. No. 3,283,811. The advantages of the design of the cooling system according to the invention become clear when one takes into account that a punching head for the purpose described above must have the smallest possible mass and therefore the smallest possible dimensions, since it progresses gradually to produce a large number of perforations is moved; the distances between the individual punching needles arranged in a matrix arrangement are determined by the diameter dimensions of the electromagnets designed as piston magnets. Between the individual holes in the punching head for the electromagnets, wall thicknesses of 0.2 to 0.5 mm are common. The production of a punch head housing in the casting process with appropriate coolant spaces is therefore to be regarded as impossible. In contrast, the design according to the invention is easy to manage in terms of production technology and, regardless of the minimal space available, provides an extraordinarily high cooling capacity which enables automatic continuous operation of a punching device without undue heating of the individual components.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel erläutert.The invention is explained below with reference to the drawings in one embodiment.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht des Gesamtaufbaus einer automatisch gesteuerten Stanzeinrichtung für die Erzeugung einer Vielzahl von Löchern in plattenförmigen Werkstücken, die sog. grünen keramischen Folien, mit einigen geschnitten dargestellten Teilen,
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Stanzkopf der Stanzeinrichtung nach Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt in der Ebene 3-3 der Darstellung nach Fig. 2,
Fig. 4 eine Ansicht des Stanzkopfes nach Fig. 2 von unten, zur Darstellung des Kühlsystems,
Fig. 5 einen Schnitt in der Ebene 5-5 der Darstellung nach Fig. 2,
Fig. 6 einen Schnitt in der Ebene 6-6 der Darstellung nach Fig. 2 und
Fig. 7 einen Schnitt durch den Stanzkopf nach Fig. 2, zur Darstellung der Ausbildung und relativen Lage der Elektromagnete, der Stanznadeln und der Abstreifplatte.

Show it:

1 is a perspective view of the overall structure of an automatically controlled punching device for creating a plurality of holes in plate-shaped workpieces, the so-called green ceramic foils, with some parts shown in section,
2 shows a plan view of the punching head of the punching device according to FIG. 1,
3 shows a section in the plane 3-3 of the illustration according to FIG. 2,
4 shows a view of the punching head according to FIG. 2 from below, to illustrate the cooling system,
5 shows a section in the plane 5-5 of the illustration according to FIG. 2,
Fig. 6 is a section in the plane 6-6 of the illustration of Fig. 2 and
Fig. 7 shows a section through the punching head according to Fig. 2, showing the formation and relative position of the electromagnets, the punching needles and the stripping plate.

Gemäß Fig. 1 ist der Stanzkopf 10 auf einer Grundplatte 12 gelagert, die für Auf- und Abwärtsbewegungen eingerichtet ist. An der Grundplatte 12 sind Trägersäulen 14 befestigt, die längsbeweglich in einer Trägerplatte 16 geführt sind, welche ihrerseits auf Pfosten 18 eines Fundaments 20 gelagert ist. Die oberen Enden der Trägersäulen 14 sind an einer Traverse 22 befestigt, die mit einem auf einem Motorträger 26 angeordneten Antriebsmotor 24 antriebsverbunden ist. Zur Erzeugung der vertikalen Auf- und Abwärtsbewegungen der Traverse 22 dient ein (nicht dargestellter) Exzenterantrieb, welcher über eine Hubstange 28 und mittels eines Federelements 30 mit der Traverse 22 verbunden ist. Zum Massenausgleich für die Oszillationsbewegungen der vorgenannten Teile dient ein Gegengewicht 32, welches so mit'der Antriebswelle des Antriebsmotors 24 verbunden ist, daß es jeweils in die entgegengesetzte vertikale Richtung wie der Stanzkopf 10 bewegt wird.1, the punching head 10 is mounted on a base plate 12 which is set up for upward and downward movements. Carrier columns 14 are fastened to the base plate 12 and are guided in a longitudinally movable manner in a carrier plate 16, which in turn is mounted on posts 18 of a foundation 20. The upper ends of the support columns 14 are fastened to a crossmember 22, which is drive-connected to a drive motor 24 arranged on a motor support 26. An eccentric drive (not shown) is used to generate the vertical upward and downward movements of the crossmember 22, which is connected to the crossmember 22 via a lifting rod 28 and by means of a spring element 30. A counterweight 32, which is connected to the drive shaft of the drive motor 24 in such a way that it is moved in the opposite vertical direction to the punching head 10, is used to balance the oscillation movements of the aforementioned parts.

Auf einem Tisch 34 ist, unmittelbar unterhalb des Stanzkopfes 10, eine Substratträgerplatte angeordnet. Diese trägt die zu stanzenden Werkstücke, z.B. grüne keramische Folien, und kann in X- und Y-Richtung so verstellt werden, daß die Werkstücke in eine bestimmte Ausrichtung zum Stanzkopf 10 gebracht werden. Hierzu ist eine erste Platte 36 vorgesehen und in der Zeichnung schematisch dargestellt, die, wie der Doppelpfeil 37 zeigt, beispielsweise in X-Richtung verschiebbar ist, und eine zweite Platte 38, die, gemäß dem Doppelpfeil 39, in Y-Richtung eingestellt werden kann. Eine Steuereinheit 40 dient zur Einstellung des Tisches 34, nämlich der ersten Platte 36 in X-Richtung und der zweiten Platte 38 in Y-Richtung, zur Betätigung von Elektromagneten 54 im Stanzkopf 10 sowie zur Steuerung des Antriebsmotors 24, welcher die Vertikalbewegungen des Stanzkopfes 10 steuert.A substrate carrier plate is arranged on a table 34, immediately below the punching head 10. This carries the workpieces to be punched, e.g. green ceramic foils, and can be adjusted in the X and Y directions so that the workpieces are brought into a specific orientation to the punching head 10. For this purpose, a first plate 36 is provided and shown schematically in the drawing, which, as the double arrow 37 shows, can be displaced, for example, in the X direction, and a second plate 38, which, according to the double arrow 39, can be set in the Y direction . A control unit 40 is used to adjust the table 34, namely the first plate 36 in the X direction and the second plate 38 in the Y direction, for actuating electromagnets 54 in the punching head 10 and for controlling the drive motor 24 which detects the vertical movements of the punching head 10 controls.

Im folgenden werden anhand der Fign. 2 bis 7 der Stanzkopf 10 und das darin befindliche Kühlsystem im einzelnen beschrieben. Der Stanzkopf 10 besteht aus einem Gehäuse 50 mit einer Vielzahl wieter Bohrungen 52 zur Aufnahme der Elektromagnete 54. Die Bohrungen 52 mit den Elektromagneten 54 sind, wie Fig. 2 veranschaulicht, sehr dicht beieinander angeordnet. Das Gehäuse 50 des Stanzkopfes 10 ist auf einer Stanzkopfplatte 56 befestigt. Wie Fig. 3 zeigt, sind mit den weiten Bohrungen 52 fluchtende enge Bohrungen 58 mit je einem Gewindeteil 59 vorgesehen. An den Elektromagneten 54 sind entsprechende Gewindebolzen 55 angebracht, welche in die Gewindeteile 59 der engen Bohrungen 58 eingeschraubt sind, Diese Gewindeverbindung bildet die Befestigung der Elektromagneten 54 im Stanzkopf 10. Die Stößel 60 der Elektromagnete 54 ragen, wie Fig. 3 gleichfalls zeigt, in die engen Bohrungen 58 hinein. Am oberen Ende der Elektromagnete 54 befinden sich Schraubschlitze 57 zum Einschrauben bzw. Herausdrehen derselben (Fig. 2). Bohrungen 62 in den Ecken der Stanzkopfplatte 56 dienen zur Befestigung des Stanzkopfes 10 auf der Grundplatte 12 mittels Schrauben 63.In the following, with the help of FIGS. 2 to 7 of the punching head 10 and the cooling system therein described in detail. The punching head 10 consists of a housing 50 with a multiplicity of further bores 52 for receiving the electromagnets 54. As illustrated in FIG. 2, the bores 52 with the electromagnets 54 are arranged very close to one another. The housing 50 of the punching head 10 is fastened on a punching head plate 56. As shown in FIG. 3, narrow bores 58, each with a threaded part 59, are aligned with the wide bores 52. Corresponding threaded bolts 55 are attached to the electromagnets 54, which are screwed into the threaded parts 59 of the narrow bores 58. This threaded connection forms the fastening of the electromagnets 54 in the punching head 10. The plungers 60 of the electromagnets 54 also protrude, as FIG. 3 shows in the narrow bores 58 into it. At the upper end of the electromagnet 54 there are screw slots 57 for screwing in or unscrewing the same (FIG. 2). Bores 62 in the corners of the punching head plate 56 serve to fasten the punching head 10 to the base plate 12 by means of screws 63.

Gemäß den Fign. 4 bis 6 sind an der Unterseite des Stanzkopfes 10 in demselben eine Vielzahl enger Bohrungen 64 angeordnet, die bis kurz vor das obere Ende des stanzkopfes 10 reichen. Die engen Bohrungen 64 sind, wie Fig. 2 deutlich macht, zwischen den weiten Bohrungen 52 angeordnet und dienen als Kanäle für die Kühlflüssigkeitszirkulation im Gehäuse 50 zur Abfuhr der von den Elektromagneten 54 erzeugten Wärme über deren gesamter Länge. Fig. 2 macht deutlich, daß, obwohl die weiten Bohrungen 52 in einer Matrixanordnung, also in X- und Y-Richtung sehr dicht beieinander liegen, dennoch genügend Platz für die engen Bohrungen 64 bleibt. Dies wird deutlich aus Fig. 6, welche einen Schnitt in der Linie 6-6 der Fig. 2 in vergrößerter Darstellung zeigt. in der unteren Fläche der Stanzkopfplatte 56 befinden sich langgestreckte Nuten 66, die zwischen den engen Bohrungen 58 verlaufen (vgl. auch Fig. 4) und die Stößel 60 der Elektromagneten 54 aufnehmen. Zwischen den einzelnen Reihen der engen Bohrungen 58 ist ausreichend Platz, so daß die Nuten 66 zur Verbindung der Enden der engen Bohrungen 64 für den Durchlaß der Kühlflüssigkeit ausgerichtet sind.According to FIGS. 4 to 6, a plurality of narrow bores 64 are arranged on the underside of the punching head 10, which extend to shortly before the upper end of the punching head 10. 2, the narrow bores 64 are arranged between the wide bores 52 and serve as channels for the coolant circulation in the housing 50 for dissipating the heat generated by the electromagnets 54 over their entire length. 2 makes it clear that although the wide bores 52 are very close together in a matrix arrangement, that is to say in the X and Y directions, there is still sufficient space for the narrow bores 64. This is clear from Fig. 6, which is a section in the line 6-6 of Fig. 2 shows an enlarged view. In the lower surface of the punching head plate 56 there are elongated grooves 66 which run between the narrow bores 58 (cf. also FIG. 4) and receive the plungers 60 of the electromagnets 54. There is sufficient space between the individual rows of the narrow bores 58 so that the grooves 66 are aligned to connect the ends of the narrow bores 64 for the passage of the cooling liquid.

Wie aus Fig. 5 hervorgeht, befinden sich an den Enden der Nuten 66 Absätze 68, auf welchen eine Verteilerplatte 70 aufliegt. In der Verteilerplatte 70 sind eine Anzahl Röhrchen 72 befestigt, die sich durch die gesamte Dicke der Verteilerplatte 70 hindurch erstrecken und darüber hinaus in die engen Bohrungen 64 ragen. Auf diese Weise sind die Nuten 66 in eine innere Verteilerkammer 74 und eine äußere Verteilerkammer 76 Aufgeteilt. Die Verteilerplatte 70 ist außerdem, wie Fig. 5 weiterhin zeigt, an ihrer Unterseite mit einem Ausschnitt versehen, welcher gleichfalls einen Bestandteil der äußeren Verteilerkammer 76 bildet, wobei eine Abdeckplatte 78 diese nach unten abschließt.As can be seen from FIG. 5, there are 66 at the ends of the grooves 66, on which a distributor plate 70 rests. A number of tubes 72 are fastened in the distributor plate 70 and extend through the entire thickness of the distributor plate 70 and also protrude into the narrow bores 64. In this way, the grooves 66 are divided into an inner distributor chamber 74 and an outer distributor chamber 76. The distributor plate 70 is also, as FIG. 5 also shows, provided on its underside with a cutout which likewise forms part of the outer distributor chamber 76, a cover plate 78 closing it off at the bottom.

Die Verteilerplatte 70 und die Abdeckplatte 78 sowie die Röhrchen 72 sind in den Nuten 66 auf geeignete Weise, z.B. mittels eines Epoxiharzes, derart befestigt, daß die Verteilerkammern 74 und 76, auch wenn sie unter Druck stehen, abgedichtet sind. Zur Zufuhr der Kühlflüssigkeit in die innere Verteilerkammer 74 dient ein Einlaß 80, und zu ihrer Entnahme aus der äußeren Verteilerkammer 76 ist ein Auslaß 82 vorgesehen. Wie durch die Pfeile in Fig. 5 gezeigt, wird die durch den Einlaß 80 unter Druck zugeführte Kühlflüssigkeit in die innere Verteilerkammer 74 und von dort aufwärts in die engen Bohrungen 64 zwischen den Röhrchen und der Wandung der Bohrungen geleitet, bis sie am oberen Ende der Bohrungen 64 in das Innere der Röhrchen 72 gelenkt wird. Von hier gelangt die Kühlflüssigkeit durch die Röhrchen 72 hindurch in die äußere Verteilerkammer 76 und zum Auslaß 82.The distributor plate 70 and the cover plate 78 as well as the tubes 72 are suitably in the grooves 66, e.g. by means of an epoxy resin, fastened in such a way that the distribution chambers 74 and 76 are sealed even when they are under pressure. An inlet 80 is used to supply the cooling liquid to the inner distribution chamber 74, and an outlet 82 is provided to remove it from the outer distribution chamber 76. As shown by the arrows in Fig. 5, the coolant supplied under pressure through the inlet 80 is directed into the inner plenum 74 and from there up into the narrow bores 64 between the tubes and the wall of the bores until it is at the top of the bores Bores 64 is directed into the interior of the tube 72. From here, the cooling liquid passes through the tubes 72 into the outer distribution chamber 76 and to the outlet 82.

Eine spezielle Ausführung des Stanzkopfes und einer zugeordneten Abstreifplatte ist in Fig. 7 beschrieben. Eine Abstreifplatte 84 ist am Stanzkopf 10 befestigt und steht unter der Wirkung einer Feder 89 ständig unter einer nach unten gerichteten Kraft. Hierzu sind Schrauben 86 in die Abstreifplatte 84 eingeschraubt und durch eine Platte 88 hindurchgeführt, die ihrerseits an der unteren Fläche des Stanzkopfes 10 mittels (nicht gezeigter) Schrauben befestigt ist. Die Feder 89 ist, wie Fig. 7 gleichfalls zeigt, auf die Schraube 86 aufgeschoben. Eine auf die Abstreifplatte 84 wirksame, nach oben gerichtete Kraft bewirkt ein Zusammendrücken der Feder 89 und ein entsprechendes Anheben der Schrauben 86, wozu sich in der Stanzkopfplatte 56 entsprechende Ausdrehungen befinden. Die Stanznadeln 92 sind in Fürhungen 93 achsial beweglich geführt und tragen an ihren unteren Enden einen Hartmetallkopf, welcher mit einem Einsatz 95 ausgerichtet ist. Am entgegengesetzten Ende der Stanznadeln 92 ist je ein Bund 96 befestigt, welcher in einer Ausdrehung 97 geführt ist. Eine Deckplatte 98, die mittels Schrauben 99 an der Platte 88 befestigt ist, dient zur Halterung der Stanznadeln 92 in der dargestellten Lage, wobei der Bund 96 einen größeren Durchmesser aufweist als die darüber befindliche Bohrung 101 in der Deckplatte 98.A special design of the punching head and an associated stripping plate is described in FIG. 7. A stripper plate 84 is attached to the punching head 10 and is constantly under the action of a spring 89 under a downward force. For this purpose, screws 86 are screwed into the stripping plate 84 and passed through a plate 88, which in turn is fastened to the lower surface of the punching head 10 by means of screws (not shown). The spring 89 is, as FIG. 7 also shows, pushed onto the screw 86. An upward force acting on the scraper plate 84 causes the spring 89 to be compressed and the screws 86 to be raised accordingly, for which purpose there are corresponding recesses in the punching head plate 56. The punching needles 92 are axially movably guided in grooves 93 and carry a hard metal head at their lower ends, which is aligned with an insert 95. At the opposite end of the punching needles 92, a collar 96 is fastened, which is guided in a recess 97. A cover plate 98, which is fastened to the plate 88 by means of screws 99, serves to hold the punching needles 92 in the position shown, the collar 96 having a larger diameter than the bore 101 above it in the cover plate 98.

Am Ende des Stößels 60 der Elektromagneten 54 ist ein Zwischenstück 100 befestigt, an dessen Ende wiederum ein Elektromagnet 102 angeordnet ist, welcher den Bund 96 der Stanznadel 92 festhält, solange er erregt ist. Diese Anordnung ermöglicht auf einfache Weise den Austausch einer beschädigten Stanznadel 92. Hierzu wird der Stanzkopf ausgebaut, zu welchem Zweck die Schrauben 93 sowie die Anschlüsse des Einlasses 80 und des Auslasses 82 gelöst werden. Nun können die Abstreifplatte 84 und die Platte 88 von Stanzkopf 10 abgenommen, die Deckplatte 98 gleichfalls entnommen und die betreffende Stanznadel 92 herausgezogen und durch eine neue ersetzt werden. Hierbei ermöglicht die magnetische Kupplung zwischen dem Elektromagneten 102 und dem Bund 96 der Stanznadel 92 auf sehr einfache Weise die Entnahme der Abstreifplatte 84 vom Stanzkopf 10.At the end of the plunger 60 of the electromagnet 54, an intermediate piece 100 is fastened, at the end of which an electromagnet 102 is arranged, which holds the collar 96 of the punching needle 92 as long as it is excited. This arrangement enables the replacement of a damaged punching needle 92 in a simple manner. For this purpose, the punching head is removed, for which purpose the screws 93 and the connections of the inlet 80 and the outlet 82 are loosened. The stripping plate 84 and the plate 88 can now be removed from the punching head 10, the cover plate 98 also removed and the punching needle 92 in question pulled out and replaced by a new one. Here, the magnetic coupling between the electromagnet 102 and the collar 96 of the punching needle 92 enables the stripping plate 84 to be removed from the punching head 10 in a very simple manner.

Zur Durchführung einer Stanzoperation zum Zwecke der Luchung eines Werkstücks wird dieses auf die Substratträgerplatte des Tisches 34 aufgelegt und dort in üblicher Weise befestigt. Sodann steuert die Steuereinheit 40 die Einstellung der ersten Platte 36 und zweiten Platte 38 des Tisches 34 in die erforderliche Lage des Werkstücks zum Stanzkopf 10. Gleichzeitig werden die Ausgewählten Elektromagnete 54 eragt, wodurch über die Stößei 60 die ausgewählten Stanznadeln 92 vorgeschoben werden. Nun ragen nur die Köpfe der ausgewählten Stanznadeln 92 über die untere Fläche der Abstreifplatte 84 hinaus und bewirken ein entsprechendes Muster von Bohrungen im Werkstück, sobald der Stanzkopf 10 seine Abwärtsbewegung ausführt, während die nicht vorgeschobenen Stanznadeln innerhalb de Abstreifplatte 84 bleiben und keine Bohrungen erzeugen. Der Durchfluß der Kühlflüssigkeit durch das beschriebene Leitungs- und Kammersystem bewirkt hierbei eine wirkungsvolle Abführung der durch die Elektromagnete 54 erzeugten Wärme, so daß die Stanzvorgänge in dichter Folge ausgeführt werden können.To carry out a punching operation for the purpose of lightening a workpiece, the workpiece is placed on the substrate carrier plate of the table 34 and fastened there in the usual manner. The control unit 40 then controls the setting of the first plate 36 and the second plate 38 of the table 34 into the required position of the workpiece relative to the punching head 10. At the same time, the selected electromagnets 54 protrude, whereby the selected punching needles 92 are advanced via the ram 60. Now only the heads of the selected punching needles 92 protrude beyond the lower surface of the stripping plate 84 and produce a corresponding pattern of holes in the workpiece as soon as the punching head 10 executes its downward movement, while the punching needles not advanced remain within the stripping plate 84 and do not produce any holes. The flow of the cooling liquid through the described line and chamber system causes an effective dissipation of the heat generated by the electromagnets 54, so that the punching operations can be carried out in close succession.

Claims

1. Punching apparatus for thin plate-shaped work-pieces, e.g. so-called ceramic green sheets for electronic circuit units, with a punching head (10) with a plurality of punching needles (92) arranged in a plurality of rows and/or columns and moving in narrow bores (52), said punching needles having associated electromagnets (59, 102) for their individual selection, and being arranged in wider bores in the punch head that are in alignment with the punching needles, characterized in that a cooling system is incorporated which consists of

a) a plurality of bores (64) protruding from the lower side deeply into the punching head casing (10, 50), and located between the rows and columns of the punching needle bores and magnetic bores (58, 52),

b) a number of grooves (66) in the lower surface of the punching head (10) which respectively inter-connect the openings of a row or column of the bores (64), and which form manifold chambers (74, 76),

c) manifold plates (70) in the grooves (66) to form internal manifold chambers (74) on one side of the manifold plates (70), and external manifold chambers (76) closed by a cover plate (78) and provided on the other side of the manifold plates (70),

d) tubes (72) fixed in the manifold plates (70) and protruding concentrically into the bores (64), and

e) connections (80, 82) for the inlet and outlet of cooling medium into the internal (74), or out of the external manifold chambers (76).

2. Punching apparatus as claimed in claim 1, characterized in that the grooves (66) have, on both sides, recesses (68) to support the manifold plates (70).

3. Punching apparatus as claimed in claim 1, characterized in that the manifold plates (70) incorporate a groove, covered by cover plate (78), to form the external manifold chamber.

4. Punching apparatus as claimed in any one of claims 1 to 3, characterized in that, as a coolant, a cooling fluid is used.