ITUD950202A1

ITUD950202A1 - Macchina punzonatrice

Info

Publication number: ITUD950202A1
Application number: IT95UD000202A
Authority: IT
Inventors: Gisulfo Baccini
Original assignee: Gisulfo Baccini
Priority date: 1995-10-12
Filing date: 1995-10-12
Publication date: 1997-04-12
Also published as: EP0768141A1; ITUD950202A0; EP0768141B1; DE69622658T2; DE69622658D1; IT1281432B1

Abstract

Macchina punzonatrice utilizzata vantaggiosamente, ma non esclusivamente, nella predisposizione di subtrati (20) per microcircuiti elettrici, quali ad esempio i fogli green-tape, presentante una tavola di supporto mobile sui due assi (x, y) del piano orizzontale in cooperazione con un elemento di punzonatura mobile secondo un asse verticale (z), almeno gli azionamenti della tavola di supporto (19) lungo due assi (x, y) del piano orizzontale essendo realizzati mediante motori lineare (13a, 13b, 13c) del tipo ad altoparlante, o "voice coil" disposti paralleli al rispettivo asse di posizionamento (x, y) della tavola (19), detti motori lineari (13a, 13b, 13c) presentando magneti (16, 16a) ancorati ad un relativo supporto (17, 17a) ed affacciato ad elementi conduttori di corrente (15, 15a), detti elementi conduttori di corrente (15, 15a) essendo avvolti su un relativo nucleo (14, 14a) ed essendo alimentati indipendentemente ed autonomamente in funzione della posizione relativa di affacciamento con i magneti (16, 16a).

Description

Descrizione del trovato avente per titolo:

"MACCHINA PUNZONATRICE"

CAMPO DI APPLICAZIONE

Forma oggetto del presente trovato una macchina punzonatrice come espressa nella rivendicazione principale.

La macchina punzonatrice secondo il trovato si applica vantaggiosamente, anche se non esclusivamente, nel settore della preparazione di substrati per microcircuiti elettrici, quali ad esempio i fogli green-tape, detti fogli green-tape venendo poi assiemati a formare circuiti multistrato.

STATO DELLA TECNICA

Sono note le macchine punzonatrici con movimento a tre assi che vengono utilizzate per predisporre i substrati destinati alla realizzazione di circuiti elettrici multistrato.

Dette macchine punzonatrici vengono utilizzate per realizzare sul substrato i microfori che vengono poi, in una successiva operazione, riempiti con pasta conduttrice a realizzare i voluti collegamenti elettrici.

Le macchine punzonatrici note presentano normalmente una tavola di supporto, su cui è appoggiato il substrato da punzonare, dotata di movimenti secondo i due assi del piano orizzontale allo scopo di posizionare correttamente il substrato rispetto al gruppo punzone.

Il gruppo punzone è normalmente associato ad una colonna verticale ed è movimentato da un relativo azionamento controllato.

Nella tecnica nota, gli azionamenti della tavola sul piano orizzontale e l'azionamento verticale del gruppo punzone vengono realizzati normalmente mediante sistemi cinematici comprendenti attuatori elettrici o di altro tipo sostanzialmente convenzionale.

Tali attuatori convenzionali generalmente comprendono mezzi a vite solidalmente associati con la tavola da movimentare, detti mezzi a vite cooperando con supporti, cuscinetti, condotti di lubrificazione ed altri componenti ausiliari necessari per il loro corretto funzionamento.

I sistemi cinematici della tecnica nota spesso si sono dimostrati non adatti per l'utilizzo specifico richiesto dalla tecnologia della punzonatura di' substrati per circuiti elettrici ed in particolare dalla tecnologia della lavorazione dei fogli greentape.

In particolare, i sistemi convenzionali spesso non riescono a garantire quelle caratteristiche di risoluzione, precisione e velocità contemporaneamente richieste nell’esecuzione di microfori che vanno poi a definire il circuito elettrico costituito dal pacco multistrato di fogli green-tape.

In particolare, i sistemi convenzionali, pur con artifici particolari, possono ottenere la precisione richiesta a scapito della velocità e quindi della produttività dell'impianto.

Inoltre, tali sistemi sono meccanicamente complessi, richiedono una elevata manutenzione, lamentano una precoce usura delle loro parti componenti, in particolare dei cuscinetti, nonché presentano un elevato consumo ed una difficile regolazione.

Un altro inconveniente che si riscontra è costituito dalla difficoltà di assicurare un movimento equilibrato e bilanciato del punzone in tutte le sue posizioni di lavoro quando esso agisce sul substrato.

Per risolvere questi inconvenienti come presenti nella tecnica nota, nonché per ottenere altri ed ulteriori vantaggi, il proponente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

II presente trovato è espresso e caratterizzato nella rivendicazione principale.

Le rivendicazioni secondarie espongono varianti all'idea di soluzione principale.

Lo scopo del trovato è quello di realizzare una macchina punzonatrice che lavora su tre assi nella quale tutti gli azionamenti vengono realizzati mediante motori lineari senza spazzole del tipo ad altoparlante, o "voice coil".

Questo particolare tipo di motori lineari sfrutta, come principio di funzionamento la generazione di una forza su un conduttore percorso da corrente ed immerso in un campo elettromagnetico.

In particolare, un motore lineare di questo tipo comprende una prima parte mobile ed una seconda parte fissa; 1 'una comprende una pluralità di magneti permanenti, od elettromagneti, montati affiancati su supporti con polarità reciprocamente alternata, l’altra comprende una pluralità di bobine od avvolgimenti associati ad un nucleo in materiale ferromagnetico.

Le bobine sono alimentate autonomamente ed indipendentemente in modo variabile in relazione alla polarità del magnete affacciato ad esse nello specifico istante, allo scopo di garantire le corrette condizioni relative ai segni di corrente, campo magnetico e forza generata.

La macchina punzonatrice secondo il trovato presenta una geometria sostanzialmente convenzionale, presentando una tavola di supporto dotata di movimento sui due assi del piano orizzontale, associata ad un attuatore di punzonatura dotato di movimento verticale.

Secondo il trovato, almeno gli azionamenti della tavola di supporto sul piano orizzontale sono realizzati mediante relativi motori lineari del tipo ad altoparlante, o "voice coil".

Secondo una variante, anche l'azionamento dell 'attuatore di punzonatura è realizzato con relativi motori lineari del tipo ad altoparlante, o "voice coil".

I motori lineari sono dimensionati in funzione della corsa che devono realizzare e la loro configurazione ed il loro numero, relativamente ad ogni asse , può variare in relazione al peso da movimentare , alle prestazioni richieste , alle particolari specifiche di lavorazione .

In particolare , in funzione della potenza richiesta al motore relativo ad uno specifico asse, possono essere presenti magneti in cooperazione con una o più facce della bobina.

Inoltre, in relazione al carico da movimentare, ed anche per motivi di equilibratura, ogni asse può comprendere uno o più motori lineari simmetricamente disposti rispetto a detto asse.

L'utilizzo di motori lineari in una macchina punzonatrice permette, senza aggiunta di particolari artifici, di aumentarne fino a tre volte la produttività della macchina mantenendo ed anche migliorando le caratteristiche di precisione e ripetibilità, ciò essendo particolarmente importante nelle lavorazioni relative alla preparazione di microcircuiti elettrici.

Per ottenere le stesse precisioni, i sistemi tradizionali sono costretti ad usare encoders ausiliari lineari riducendo di molto la velocità di posizionamento e comportando un tempo di assestamento dell'asse molto lungo.

Inoltre, viene aumentata la velocità di esecuzione e vengono ridotti gli scarti derivanti da errori di esecuzione, ciò portando ad un innalzamento della produttività della macchina.

Ancora, la struttura della macchina risulta più leggera, costruttivamente più semplice, richiede meno manutenzione e minori interventi di sostituzione delle parti componenti.

Ulteriormente, l'utilizzo di motori lineari del tipo descritto permette di utilizzare mezzi di sostentamento, scorrimento e guida di tipo pneumatico che garantiscono più elevate prestazioni, minore usura e maggior durata.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Le figure allegate sono fornite a titolo esemplificativo, non limitativo, ed illustrano una soluzione preferenziale del trovato.

Nelle tavole abbiamo che:

- la fig. 1 illustra una sezione longitudinale del gruppo orizzontale della macchina punzonatrice secondo il trovato;

- la fig. 2 illustra una vista dall'alto del gruppo di fig. 1;

- la fig. 3 illustra una sezione trasversale del gruppo di fig. 1;

- la fig. 4 illustra in scala ingrandita una semisezione-semivista longitudinale del gruppo attuatore verticale di punzonatura secondo il trovato.

DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Nelle figg. 1-3 è illustrato il gruppo orizzontale 10 della macchina punzonatrice secondo il trovato. Detto gruppo orizzontale 10 comprende un primo gruppo di movimentazione asse y Ila ed un secondo gruppo di movimentazione asse x llb.

Il primo gruppo di movimentazione asse y Ila comprende una prima tavola 12 piana spostabile nella direzione dell'asse y; detto spostamento è realizzato da una coppia di motori lineari 13, rispettivamente 13a e 13b, disposti simmetricamente contrapposti rispetto al detto asse y ed elettricamente collegati tra loro.

Nel caso di specie, ogni motore lineare 13 comprende un nucleo ferromagnetico 14 su cui sono avvolte una pluralità di bobine 15.

In cooperazione con dette bobine 15, affacciati nel caso di specie su due lati di esse, sono presenti una pluralità di magneti 16, disposti equispaziati con una distanza reciproca pari alla dimensione laterale di ogni bobina 15 e con polarità sequenzialmente alternata.

Nel caso di specie, per ragioni costruttive, sono presenti due magneti 16 sovrapposti per ogni lato della bobina 15.

Ogni coppia di magneti 16 sovrapposti costituisce un polo del motore lineare 13.

Nel caso di specie, i due motori lineari 13a e 13b comprendono coppie di magneti di estremità 116 che presentano una larghezza pari a metà della larghezza degli altri magneti 16.

Questo tipo di motore lineare a semipoli è oggetto di una specifica domanda parallela da parte dello stesso richiedente e permette di ottenere, a parità di potenza sviluppata, una risposta elettrica superiore, una maggior accelerazione ed un miglior rendimento rispetto ad un motore lineare convenzionale.

I magneti 16,116 sono fissati solidalmente a relativi supporti 17, i quali sono solidalmente ancorati alla prima tavola piana 12 per mezzo degli elementi di fissaggio 18.

Detta prima tavola piana 12 supporta e movimenta il gruppo di movimentazione asse x llb.

Detto gruppo di movimentazione asse x llb comprende a sua volta una seconda tavola piana 19 movimentata lungo l'asse x da un relativo motore lineare 13c.

Il motore lineare 13c presenta una configurazione a semipoli analoga a quella dei motori 13a e 13b descritta in precedenza, con relative bobine 15a avvolte su un nucleo fisso 14a e relativi magneti 16a intermedi e 116a di estremità.

Anche in questo caso, i magneti 16a, 116a sono fissati solidalmente ad un relativo supporto 17a, il quale è ancorato alla seconda tavola piana 19 mediante relativi elementi di fissaggio 18a.

Sulla seconda tavola piana 19 viene appoggiato il substrato 20 da punzonare.

Il gruppo orizzontale 10 comprende ulteriormente mezzi di ammortizzazione, rispettivamente 23a sull'asse y e 23b sull'asse x, disposti lateralmente da parti opposte, rispettivamente, della tavola piana 12 e della tavola piana 19.

La combinazione degli azionamenti lungo l'asse y da parte dei motori lineari 13a e 13b e lungo l'asse x da parte del motore lineare 13c permette di posizionare, con estrema velocità e precisione, il substrato 20 in cooperazione con la colonna 21 su cui si colloca l'attuatore di punzonatura 22.

Detto attuatore di punzonatura 22 è illustrato con una semisezione-semivista longitudinale in fig. 4.

Nel caso di specie , esso comprende un corpo esterno fisso 23 su cui è ancorata solidalmente la piastra portamagneti fissa 24 del motore lineare 13d a posizionamento verticale.

Nel caso di specie, è presente un magnete 25a centrale e due semimagneti 25b di estremità a costituire un motore a due poli .

I magneti 25a, 25b sono affacciati a bobine 26 associate ad un nucleo 27 mobile.

II nucleo 27 mobile coopera con un perno pneumostatico centrale fisso 28 ancorato al corpo esterno 23 attraverso una flangia di ritegno 29.

Tra il perno pneumostatico centrale fisso 28 ed il nucleo 27 mobile risulta definita una superficie di scorrimento pneumostatica 30.

II nucleo 27 mobile supporta, attraverso un elemento di collegamento 31, la testina porta punzone 32, sulla quale viene montato l'elemento di punzonatura vero e proprio 33, movimentato secondo la direzione 34 in relazione all'azionamento del motore lineare 13d.

Secondo una soluzione del trovato, l'attuatore di punzonatura 22 comprende un motore lineare a semipoli 13d con magneti disposti su almeno un lato delle bobine 26, ovvero su due lati simmetricamente opposti di dette bobine 26.

Secondo una variante, allo scopo di assicurare una migliore equilibratura e di garantire la massima accuratezza e precisione di posizionamento, sono presenti magneti 25 in cooperazione con tutte quattro le facce delle bobine 26.

Secondo un’altra variante, sono presenti almeno due motori lineari 13d disposti simmetricamente da parti opposte rispetto all'asse z.

Secondo un'ulteriore variante, sono presenti quattro motori lineari 13d disposti simmetricamente attorno all'asse z.

Claims

RIVENDICAZIONI 1 - Macchina punzonatrice utilizzata vantaggiosamente, ma non esclusivamente, nella predisposizione di substrati (20) per microcircuiti elettrici, quali ad esempio i fogli green-tape, presentante una tavola di supporto mobile sui due assi (x, y) del piano orizzontale in cooperazione con un elemento di punzonatura mobile secondo un asse verticale (z), caratterizzata dal fatto che almeno gli azionamenti della tavola di supporto (19) lungo i due assi (x, y) del piano orizzontale sono realizzati mediante motori lineari (13a, 13b, 13c) del tipo ad altoparlante, o "voice coil" disposti paralleli al rispettivo asse di posizionamento (x, y) della tavola (19), detti motori lineari (13a, 13b, 13c) presentando magneti (16, 16a) ancorati ad un relativo supporto (17, 17a) ed affacciati ad elementi conduttori di corrente {15, 15a), detti elementi conduttori di corrente (15, 15a) essendo avvolti su un relativo nucleo (14, 14a) ed essendo alimentati indipendentemente ed autonomamente in funzione della posizione relativa di affacciamento con i magneti (16, 16a). 2 - Macchina punzonatrice come alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che l'elemento di punzonatura (33) viene azionato lungo l'asse verticale (z) da un relativo motore lineare {13d) del tipo ad altoparlante, o "voice coil". 3 - Macchina punzonatrice come alla rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che almeno per l'azionamento lungo l'asse (y) del piano orizzontale presenta due motori lineari (13a, 13b) disposti simmetricamente da parti opposte rispetto a detto asse (y). 4 - Macchina punzonatrice come alla rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che per l'azionamento lungo l'asse (z) verticale presenta due motori lineari <13d) disposti simmetricamente da parti opposte rispetto a detto asse (z). 5 - Macchina punzonatrice come alla rivendicazione 2 o 4, caratterizzata dal fatto che nel motore lineare (13d) sono presenti magneti (25) in cooperazione con almeno due facce delle bobine (26). 6 - Macchina punzonatrice come alla rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che per l'azionamento lungo l'asse (z) verticale presenta quattro motori lineari (13d) disposti simmetricamente rispetto a detto asse (z). 7 - Macchina punzonatrice come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il nucleo (27) mobile del motore lineare (13d) relativo all'azionamento lungo l'asse (z) verticale coopera con un elemento pneumostatico di guida e supporto (28). 8 - Macchina punzonatrice come alla rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che tra il nucleo (27) mobile del motore lineare (13d) di azionamento verticale e l'elemento pneumostatico di guida e supporto (28) è presente una superficie pneumostatica di scorrimento (30). 9 - Macchina punzonatrice come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che ogni motore lineare (13a, 13b, 13c, 13d) è del tipo con semipoli di estremità. 10 - Macchina punzonatrice come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che adotta i contenuti di cui alla descrizione. 11 - Macchina punzonatrice come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che adotta i contenuti di cui ai disegni.