ITTO970596A1

ITTO970596A1 - Unita' di foratura per piastre di circuiti stampati avente due teste operatrici.

Info

Publication number: ITTO970596A1
Application number: IT97TO000596A
Authority: IT
Inventors: Giacomo Aufiero
Original assignee: Pluritec Italia
Priority date: 1997-07-04
Filing date: 1997-07-04
Publication date: 1999-01-04
Also published as: EP0891126A3; EP0891126B1; EP0891126A2; DE69818163T2; US5882286A; DE69818163D1; IT1293414B1

Description

D E S C R I Z I O N E

del brevetto per invenzione industriale

La presente invenzione si riferisce ad un'unità di foratura per piastre di circuiti stampati, aventi due teste operatrici.

La lavorazione delle piastre di circuiti stampati richiede sempre più delle macchine di lavorazione ad elevata flessibilità e produttività. A tale scopo sono state proposte delle foratrici munite di una serie di teste operatrici atte a forare simultaneamente una corrispondente serie di piastre uguali . Queste macchine, pur avendo una elevata produttività, risultano in genere poco flessibili, specie nel caso di piastre di larghezza maggiore della distanza prevista tra le teste operatrici.

Sono anche state proposte delle unità modulari di foratura, eventualmente collegabili ad un unica unità di controllo, allo scopo di dimensionare ogni istallazione alle relative esigenze di produzione. Tuttavia, ciascuna unità di foratura lavora come una foratrice con una sola testa operatrice, per cui la relativa produttività è relativamente bassa.

E' anche nota una foratrice avente una tavola mobile lungo l'usuale asse Y, su cui può essere disposta una serie di piastre anche di diverse dimensioni. La foratrice ha una serie di teste operatrici mobili lungo l'usuale asse X indipendentemente l'una dalle altre. In tal modo le teste possono operare su piastre di diverse dimensioni e/o diversa distribuzione dei fori.

In particolare, ciascuna testa è munita di bracci sporgenti lateralmente, i quali portano i pattini di sostentamento sulla traversa di guida delle teste, e sono sfalsati rispetto a quelli della testa adiacente. Inoltre, la traversa di guida porta una vite fissa comune a tutte le teste, mentre ciascuna testa è munita di un motore elettrico, che aziona una corrispondente madrevite. In tal modo due o più teste possono essere utilizzate per effettuare delle forature sulla stessa piastra, aumentando la produttività della foratrice.

Questa foratrice presenta diversi inconvenienti. Innanzitutto, la costruzione di ciascuna testa integrata con il motore di spostamento lungo l'asse X e con una madrevite, risulta di costruzione costosa e di funzionamento poco affidabile. Inoltre, i bracci portanti i pattini di sostentamento, e la vite comune estesa per tutta la lunghezza della traversa sono soggetti a deformazioni elastiche e termiche, per cui si creano delle imprecisioni nella lavorazione. A sua volta, la traversa deve estendersi oltre la zona di lavorazione, per consentire una zona di parcheggio delle teste che di volta in volta non lavorano.

Scopo dell'invenzione è quello di realizzare un'unità di foratura che sia della massima semplicità e sicurezza di funzionamento ed elimini gli inconvenienti sopra elencati per le foratrici note.

Questo scopo viene raggiunto da un'unità di foratura per piastre di circuiti stampati avente due teste operatrici secondo l'invenzione, la quale comprende una tavola portapiastre mobile su un basamento lungo una prima direzione, una traversa fissata a detto basamento, due carri portanti dette due teste operatrici e scorrevoli su detta traversa, e mezzi di spostamento di detti carri ciascuno indipendentemente dall'altro lungo una seconda direzione perpendicolare a detta prima direzione, ed è caratterizzata dal fatto che detti mezzi di spostamento comprendono due coppie vite-madrevite ciascuna associata ad uno di detti carri, la vite di ciascuna di dette coppie essendo azionata da un corrispondente motore elettrico reversibile montato su detta traversa, la madrevite di ciascuna di dette coppie essendo montata sul corrispondente carro spostata verso l'esterno rispetto alla corrispondente testa operatrice, in modo da consentire a dette teste di portarsi individualmente in una zona di lavorazione comune su detta tavola.

Per una migliore comprensione dell'invenzione viene qui descritta una forma preferita di realizzazione, fatta a titolo esemplificativo con l'ausilio degli annessi disegni, in cui:

Figura 1 è una vista frontale, parzialmente sezionata, di un'unità di foratura secondo l'invenzione;

Figura 2 è una vista dall'alto, parzialmente sezionata dell'unità di Figura 1;

Figura 3 è una sezione secondo la linea III-III di Figura 1;

Figura 4 è una sezione secondo la linea IV-IV di Figura 2, in scala ingrandita;

Figura 5 uno schema frontale dell'unità di foratura, in una posizione operativa;

Figura 6 è una vista frontale di un dettaglio di Figura 1, in scala ingrandita;

Figura 7 è una sezione secondo la linea VII-VII di Figura 2, pure in scala ingrandita.

Con riferimento alla Figura 1, con 1 è genericamente indicata un'unità di foratura, la quale comprende un basamento 2, ad esempio in granito, su cui sono fissati due montanti laterali 3. Su questi montanti 3 è fissata una traversa 4 in granito, avente una sezione rettangolare o quadrata, comprendente una superficie inferiore 6 (Figura 4), due superfici verticali 7 ed una superficie superiore 8.

L'unità di foratura 1 comprende inoltre una tavola portapiastre 9, la quale è munita di una serie di pattini di sostentamento 11 (Figura 1) a cuscino d'aria, noti in sé, mediante cui è scorrevole su due barre 12 in granito, estese lungo una prima direzione, o asse Y (Figura 2). La tavola 9 viene spostata lungo tale asse Y, ad opera di un motore elettrico reversibile 13 (Figura 3) a controllo numerico, tramite una coppia vite-madrevite 14. La tavola 9 è inoltre munita di un'attrezzatura 15 per ricevere e centrare un pacco 16 di piastre di circuito stampato da forare.

L'unità 1 comprende inoltre due teste operatrici 17a e 17b (Figura 1), portate da due corrispondenti carri 18a e 18b, i quali sono scorrevoli sulla traversa 4, lungo una direzione perpendicolare a quella di spostamento della tavola 9, ossia lungo l'asse X. Ciascuna testa 17a, 17b comprende un mandrino 19 di azionamento di un utensile o punta a forare 20, ed un dispositivo premipiastra 21 noto in sé. Il mandrino 19 è atto ad essere spostato verticalmente lungo l'asse Z, ad opera di un motore elettrico reversibile 22 a controllo numerico, sostanzialmente come descritto nella domanda di brevetto n.

T093A 000831 della Richiedente.

Secondo l'invenzione, i due carri 18a, 18b vengono spostati lungo l'asse X, indipendentemente l'uno dall'altro. A tale scopo, l'unità di foratura 1 comprende due coppie vite-madrevite 23a, 23b, ciascuna formata da una vite 24, ed una madrevite 25. Ciascuna vite 24 è girevole su un corrispondente supporto centrale 26 e su un corrispondente supporto laterale 27, entrambi fissati sulla traversa 4. Ciascuna madrevite 25 è del tipo a circolazione di sfere, ed è fissata sul corrispondente carro 18a, 18b, come sarà meglio visto in seguito. Vantaggiosamente, le due viti 24 sono allineate fra loro.

Ciascun supporto centrale 26 è formato da una squadra ad L e comprende un'ala orizzontale 28, mediante cui è fissato sulla superficie superiore 8 della traversa 4, ed un'ala verticale 29, munita di un cuscinetto di rotolamento 31 per un'estremità cilindrica della vite 24. I due supporti 26 (Figura 2) hanno una larghezza molto minore di quella della superficie 8 della traversa 4 e sono contrapposti tra loro, con le due ali verticali 29 adiacenti , in modo da ridurre al minimo la distanza tra le parti operative delle viti 24.

Ciascun supporto laterale 27 (Figura 1) comprende una piastra orizzontale 32 di pezzo con due ali verticali e parallele 33, 34, rispettivamente interna ed esterna.

La piastra orizzontale 32 viene fissata mediante due viti 36 all'estremità laterale della superficie superiore 8 della traversa 4. L'ala verticale interna 33 è munita di un altro cuscinetto di rotolamento 37 per l'altra estremità della rispettiva vite 24. L'ala verticale esterna 34 sporge dalla traversa 4 verso l'esterno e porta un motore elettrico reversibile 38 a controllo numerico, fissato sul suo lato esterno, per cui esso sporge verso l'esterno dalla traversa 4. L'albero del motore 38 è collegato con la corrispondente vite 24 tramite un giunto 39, noto in sé, disposto tra le due ali 33 e 34.

Ciascun carro 18a, 18b comprende una struttura 41 (Figure 2 e 3) metallica di fusione, abbracciante la traversa 4. La struttura 41 comprende due piastre verticali 42 e 43, rispettivamente anteriore e posteriore, collegate da due robuste nervature 44, ciascuna avente una forma di U rovesciata. In particolare, la piastra anteriore 42 presenta un bordo laterale interno 46 (Figura 1) ed un bordo laterale esterno 47, che definiscono l'ingombro del rispettivo carro 18a, 18b lungo l'asse X.

Ciascuna piastra verticale 42 e 43 (Figura 4) porta due coppie di pattini di sostentamento 48 a cuscino d'aria, mediante i quali essa viene guidata sulla corrispondente superficie 7 della traversa 4. La piastra anteriore 42 porta inoltre di pezzo due ali orizzontali 49, mentre la piastra posteriore 43 porta di pezzo due altre ali orizzontali 51. Le ali 49 della piastra anteriore 42 sono munite ciascuna di due altri pattini di sostentamento 52, mentre le ali 51 della piastra posteriore 43 sono munite ciascuna di almeno un ulteriore pattino di sostentamento 53.

I pattini 52 e 53 collaborano con le superiici inferiore 6 e superiore 8 della traversa 4. Vantaggiosamente, lo spazio tra le due ali 49 e 51 collaboranti con la superficie superiore 8 (Figure 2 e 4) è maggiore della larghezza del supporto 26, Pertanto, ciascun carro 18a, 18b può essere spostato lungo l'asse X fin oltre i due supporti 26, che possono entrare in tale spazio.

5ulla piastra posteriore 43 di ciascun supporto 41 è fissato l'usuale cursore 50 di un trasduttore di posizione, per il controllo a retroazione del corrispondente motore 38. I due cursori 50 collaborano con una scala 55, ad esempio di tipo ottico, la quale è fissata sulla superficie verticale 7 posteriore della traversa 4. I due cursori 50 sono disposti adiacenti ad un bordo 60 della piastra 43, rivolto verso il centro della traversa 4.

Ciascuna testa 17a, 17b (Figura 2) è portata da una piastra di fissaggio 54, mediante cui essa viene fissata alla piastra anteriore 42 della struttura 41 del rispettivo carro 18a, 18b. La piastra 54 presenta due bordi laterali 56, 57, la cui distanza definisce l'ingombro della testa 17a, 17b lungo l'asse X. Questo ingombro è molto minore di quello del rispettivo carro 18a, 18b.

Vantaggiosamente, la piastra 54 è fissata in modo da disporre il suo bordo interno 56 allineato con il bordo interno 46 della piastra 46. Pertanto, i due carri 18a e 18b possono essere spostati contemporaneamente verso il centro della traversa 54, in modo da portare i due bordi 56 sostanzialmente a contatto, come indicato in Figura 5 con linee tratteggiate. In tal modo, si riduce al minimo la distanza a cui le due teste 17a, 17b possono lavorare simultaneamente sullo stesso pacco 16 di piastre di circuito stampato.

A sua volta, la madrevite 25 di ciascuna coppia vite-madrevite 23a, 23b, è fissata su una traversa 58 a forma di U 58 (Figura 3) di pezzo con le due ali 49 e 51 superiori della struttura 41. La traversa 58 è disposta all'infuori rispetto al bordo esterno 57 (Figura 2) della piastra 54 della testa 17a, 17b. Pertanto, ciascun carro 18a, 18b può spostarsi verso il centro della traversa 4 fino a portare la traversa 58 quasi a contatto con l'ala 29 del corrispondente supporto 26, raggiungendo le posizioni indicate con linee tratteggiate in Figura 2. In tal caso l'altro carro 18a, 18b deve essere spostato verso la corrispondente estremità della traversa 4.

In tal modo, si ottiene una zona 61 di sovrapposizione della tavola 9, in cui possono operare entrambe le teste 17a, 17b. I fori richiesti per un pacco 16 di piastre di circuiti stampati, disposto sull'attrezzatura 15 della tavola 9, possono quindi essere perforati spostando progressivamente la tavola 9 lungo l'asse Y in modo da portare ciascuna riga di posizioni dei fori in corrispondenza delle due teste 17a e 17b, e spostando allora trasversalmente ciascuna testa 17a, 17b in corrispondenza delle colonne in cui sono richiesti i fori della riga. Per i fori nella zona 61 può essere usata l'una o l'altra delle due teste 17a, 17b bilanciando, così il numero dei fori che ciascuna testa 17a, 17b deve effettuare in ciascuna riga,

Ciascuna testa operativa 17a, 17b (Figure 1 e 2) è munita di un corrispondente dispositivo 62a, 62b di cambio degli utensili 20, e di un corrispondente magazzino di utensili 63a, 63b, in cui gli utensili sono disposti secondo una matrice per righe e per colonne. Ciascun magazzino 63a, 63b è disposto su un supporto 64 fissato al di sotto della tavola 9 in vicinanza del bordo laterale corrispondente alla testa 17a, 17b. Pertanto, il i lati anteriore e posteriore della tavola 9 risultano perfettamente sgombri e possono essere utilizzati per il carico e scarico automatico dei pacchi di piastre 16.

Ciascun magazzino 63a, 63b è formato da due file di quattro contenitori 66 (Figura 2), ciascuno atto a contenere cinque file di dieci colonne di utensili 20. Ciascun contenitore 66 è montato amovibilmente in una corrispondente sede, ad opera di una vite di bloccaggio 67. Ciascun utensile 20 (Figura 1) è tenuto nella relativa sede da una pinza elastica, con il codolo sporgente verso l'alto.

Ciascun dispositivo 62a, 62b di cambio degli utensili comprende una prima pinza 68 disposta sul rispettivo carro 18a, 18b, ed una seconda pinza 69 portata dal supporto 64 dietro il relativo magazzino 63a, 63b. A sua volta, la pinza 68 è portata da una squadra 71 fissata sulla piastra anteriore 42 della struttura 41, all'esterno rispetto alla piastra 54 della rispettiva testa 17a, 17b, ossia in vicinanza del bordo esterno 47 della piastra anteriore 42 del supporto 41. Pertanto, l'ingombro del carro 18a, 18b lungo l'asse X è maggiore della somma degli ingombri della testa 17a, 17b e della gruppo della pinza 68.

Ciascuna pinza 68 e 69 (Figure 6 e 7) è formata da una coppia di ganasce 72 portate da una coppia di leve 73 ad L, sostanzialmente come descritto nel brevetto italiano n.1.251.252 della Richiedente. Vantaggiosamente, la coppia di leve 73 della pinza 68 è disposta in un piano parallelo all'asse X, mentre la coppia di leve 73 della pinza 69 è disposta in un piano parallelo all'asse Y.

Infine, la pinza 68 è atta ad essere spostata verticalmente da un attuatore pneumatico 74 per estrarre un utensile dal relativo magazzino 63a, 63b, o dalla pinza 69, e per inserirlo in essi. Analogamente la pinza 69 è atta ad essere spostata verticalmente da un altro attuatore pneumatico 76 per estrarre un utensile dal mandrino 19, o dalla pinza 68, e per inserirlo in essi.

Per il cambio di un utensile, dapprima si scarica l'utensile 20 (Figura 1) usato dal mandrino 19. A tale scopo, mediante lo spostamento della tavola 9 e del carro 18a, 18b, si porta il mandrino 19 in corrispondenza della pinza 69, trasferendo a questa l'utensile 20 usato. Indi, si porta la pinza 68 in corrispondenza della pinza 69 e si trasferisce l'utensile usato alla pinza 68. Infine, si porta la pinza 68 in corrispondenza della sede dell'utensile 20 usato nel rispettivo magazzino 63a, 63b, trasferendo a tale sede l'utensile usato 20.

Per inserire un nuovo utensile 20 nel mandrino 19, si effettuano le suddette operazioni di posizionamento e trasferimento, in ordine inverso a quello dello scarico dell'utensile 20 usato, per cui la descrizione non viene qui ripetuta.

Da quanto visto sopra, risultano evidenti i vantaggi dell'unità di foratura 1 secondo l'invenzione rispetto alle unità di foratura note. Infatti rispetto alle unità di foratura con una sola testa operatrice, viene enormemente aumentata la produttività. Rispetto alle foratrici con una pluralità di teste operatrici, le quali vengono spostate lungo l'asse X tramite una vite fissa comune e motori portati dalle rispettive teste operatrici, viene enormemente ridotto il costo di fabbricazione ed aumentata l'affidabilità e la precisione della lavorazione.

Si intende che all'unità di foratura descritta possono essere apportate varie modifiche e perfezionamenti senza uscire dall'ambito delle rivendicazioni. Ad esempio, le due viti 24 di spostamento dei due carri 18a, 18b possono essere parallele tra loro, anziché allineate. Inoltre, le viti 24 e la scala 55 possono essere collegate altre superfici della traversa 4.

A sua volta, il magazzino degli utensili può essere del tipo a tamburo, e può contenere almeno alcuni utensili di fresatura, anziché di foratura. Infine, il dispositivo di cambio degli utensili può essere costituito da due pinze entrambe disposte sulla tavola, oppure da una sola pinza mobile in modo tale da scambiare l'utensile tra il mandrino ed il magazzino.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1. Unità di foratura per piastre di circuiti stampati avente due teste operatrici (17a, 17b), comprendente una tavola portapiastre (9) mobile su un basamento (2) lungo una prima direzione (Y) una traversa (4) fissata a detto basamento (2), due carri (18a, 18b) portanti dette due teste operatrici (17a, 17b) e scorrevoli su detta traversa (4), e mezzi di spostamento (23a,38; 23b, 38) di detti carri (18a, 18b) ciascuno indipendentemente dall'altro lungo una seconda direzione (X) perpendicolare a detta prima direzione (Y), caratterizzata dal fatto che detti mezzi di spostamento (23a,38; Z3b, 38) comprendono due coppie vite-madrevite (23a, 23b) ciascuna associata ad uno di detti carri (18a, 18b), la vite (24) di ciascuna di dette coppie (23a, 23b) essendo azionata da un corrispondente motore elettrico reversibile (38) montato su detta traversa (4), la madrevite (25) di ciascuna di dette coppie (23a, 23b) essendo montata sul corrispondente carro (18a, 18b) spostata verso l'esterno rispetto alla corrispondente testa operatrice (17a, 17b) , in modo da consentire a dette teste (17a, 17b) di portarsi individualmente in una zona (61) di lavorazione comune su detta tavola (9).
2. Unità di foratura secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che ciascuna di dette teste (17a, 17b) è montata sul relativo carro (18a, 18b) sostanzialmente allineata su un bordo (46) di detto carro (18a, 18b) rivolto verso l'altro carro (18a, 18b), in modo da ridurre al minimo la distanza a cui possono giungere dette teste (17a, 17b).
3. Unità di foratura secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che ciascuno di detti motori (38) è montato in corrispondenza di un'estremità di detta traversa (4).
4. Unità di foratura secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che dette due viti (24) sono coassiali e sono montate girevoli su due coppie di supporti (26, 27) portate da detta traversa (4), i supporti interni (26) delle due coppie (26, 27) avendo una forma ad L ed essendo contrapposti fra loro.
5. Unità di foratura secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che l'altro (27) supporto di ciascuna coppia (26, 27) è disposto su detta estremità della traversa ed è munito di un elemento (34) su cui il corrispondente motore (38) viene montato sporgente verso l'esterno di detta traversa (4).
6. Unità di foratura secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui detta traversa (4) ha una sezione sostanzialmente rettangolare, caratterizzata dal fatto che ciascuno di detti carri (18a, 18b) comprende una struttura (41) avente due piastre parallele (42, 43) collegate da nervature (44) a forma di U, in modo da essere guidata su due superfici parallele (7) di detta traversa (4), ciascuna di dette piastre (42, 43) essendo munita di due ali (49, 51) guidate su altre due superficie parallele (6, 8) di detta traversa (4).
7. Unità di foratura secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detti supporti (26, 27) sono fissati su una predeterminata superficie (8) di dette altre superfici (6, 8), le ali (49, 51) corrispondenti di dette piastre (42, 43) guidate da detta predeterminata superficie essendo distanziate di una distanza tale da consentire il passaggio di detti supporti interni (26).
8. Unità di foratura secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che dette piastre parallele (42, 43) sono verticali, una piastra (42) essendo anteriore e l'altra (43) posteriore rispetto a detta traversa (4), detta predeterminata superficie essendo la superficie superiore (8) di detta traversa (4).
9. Unità di foratura secondo una delle rivendicazione da 6 a 8, caratterizzata dal fatto che detta madrevite (25) è fissata su una coppia di appendici (58, 59) di dette ali (49, 51) all'esterno rispetto alla relativa testa operatrice (17a, 17b).
10. Unità di foratura secondo una delle rivendicazioni da 6 a 9, caratterizzata dal fatto che su una delle superfici {6, 7, 8) di detta traversa (4) è fissata una scala (55) di un trasduttore di posizioni, comune a dette teste (17a, 17b), una (43) delle piastre (42, 43) di ciascuna di dette strutture (41) portando un cursore (50) atto a collaborare con detta scala (55), detto cursore (50) essendo disposto adiacente ad un bordo (60) di detta piastra (43) rivolto verso il centro di detta traversa (4).
11. Unità di foratura secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente per ciascuna di dette teste (17a, 17b) un dispositivo di cambio degli utensili (62a, 62b), ed un magazzino (63a, 63b) di utensili (20) portato da detta tavola (4), detti utensili (20) essendo disposti secondo una matrice per righe e per colonne, caratterizzata dal fatto che ciascuno di detti magazzini (63a, 63b) è in forma di una pluralità di contenitori (66) intercambiabili, disposti in almeno una fila lungo un bordo laterale di detta tavola (4).
12. Unità di foratura secondo la rivendicazione 11, in cui ciascuno di detti dispositivi di cambio degli utensili (62a, 62b) comprende una prima pinza (68) di presa di un utensile (20) , la quale è portata dal corrispondente carro (18a, 18b) per estrarre un utensile (20) da detto corrispondente magazzino (63a, 63b), o da una seconda pinza (69), e per inserirlo in essi, detta seconda pinza (69) essendo disposta su detta tavola (9), caratterizzata dal fatto che su ciascuno di detti carri (18a, 18b), detta prima pinza (68) è disposta all'esterno di detta testa (17a, 17b), detta seconda pinza (69) essendo disposta dietro detto corrispondente magazzino (63a, 63b).
13. Unità di foratura secondo le rivendicazioni 6 e 12, caratterizzata dal fatto che detta prima pinza (68) è portata da una squadra fissata su detto carro (18a, 18b), allineata con un bordo esterno (47) di detta piastra anteriore (42).
14. Unità di foratura secondo la rivendicazione 10 o 11, in cui ciascuna di dette pinze (68, 69) comprende una coppia di ganasce (72) portate da una coppia di leve (73) ad L disposte simmetricamente fra loro, caratterizzata dal fatto che le leve (73) di detta prima pinza (68) sono orientate a 90° rispetto alle leve (73) di detta seconda pinza (69).
15. Unità di foratura per piastre di circuiti stampati, sostanzialmente come descritta con riferimento agli annessi disegni.