DE3918120A1

DE3918120A1 - Werkstueckhaltevorrichtung zur verwendung in einer formfraesmaschine fuer leiterplatten

Info

Publication number: DE3918120A1
Application number: DE3918120A
Authority: DE
Inventors: Tamio Otani; Masao Nishigai; Yasuhiko Kanaya
Original assignee: Hitachi Seiko Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 1988-06-03
Filing date: 1989-06-02
Publication date: 1989-12-07
Also published as: US4966508A; DE3918120C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkstückhaltevorrichtung zur Verwendung in einer Formfräsmaschine für Leiterplatten.

Bei einem Formfräsverfahren für Leiterplatten werden meh rere große Platten (ungelochte Platten) übereinandergelegt und gemeinsam auf einer zum Schutz eines Arbeitstisches vorgesehenen Grundplatte mit Hilfe von Stiften befestigt und gemeinsam zu Platten zugeschnitten, die jeweils eine präzise Außenform haben (nachstehend als Leiterplatten bezeichnet). Dieses Verfahren soll die Produktivität ver bessern. Beim Stand der Technik, z. B. entsprechend dem offengelegten JP-GM 61-5 509, ist das Fräswerkzeug von einer ringförmigen Bürste umgeben, die beim Fräsen anfallende Späne absaugt und abführt. Beim letzten Fräsvorgang, bei dem die Leiterplatten vollständig voneinander getrennt werden, werden ferner die Bürste und ein diese umgebendes ringförmiges Gummielement betätigt und drücken auf beide Platten, um zu verhindern, daß sich die Leiterplatten ge genüber den ungelochten Platten verschieben. Wenn jedoch beim Stand der Technik das Fräswerkzeug aus Gründen der leichteren Herstellung an einer Ecke der Leiterplatte zu laufen beginnt, wird die Leiterplatte 1 von weniger als 25% der Bürste oder des Gummielements 2 druckbeaufschlagt (Fig. 4). Wenn daher die Leiterplatten 1 groß sind, reicht die die Leiterplatten 1 beaufschlagende Druckkraft nicht aus, so daß die Leiterplatten 1 aus ihren genauen Lagen verschoben werden und ihre Außenform von der Präzisionsform abweicht. Es kann zwar durch Vergrößern des Gummielements eine erhöhte Druckkraft erzielt werden, aber durch ein großes Gummielement wird die Arbeitsleistung der Maschine verschlechtert. Um dieses Problem zu lösen, sind bei der Maschine nach Fig. 4 Stifte 5 zusätzlich zu den Stiften für die Festlegung der ungelochten Platten 3 auf der Grund platte 4 vorgesehen, um die Leiterplatte 1 auf der Grund platte 4 zu fixieren und ein Verschieben der Leiterplatte 1 während des Fräsens zu verhindern. Die Stifte 5 werden jedoch nur für den Fräsvorgang benötigt und müssen von der Leiterplatte 1 entfernt werden, wenn diese verwendet werden soll.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Werk stückhaltevorrichtung zur Verwendung in einer Formfräsma schine für Leiterplatten, wobei der üblicherweise zum Fest legen einer Leiterplatte auf einer Grundplatte benötigte Stift entfällt und eine gleichmäßige und glatte Schnitt fläche der aufeinandergelegten Leiterplatten sowie eine verbesserte Arbeitsleistung der Fräsmaschine erzielt werden.

Die Werkstückhaltevorrichtung nach der Erfindung zur Ver wendung in einer Formfräsmaschine für Leiterplatten, wobei die Formfräsmaschine einen in X-Richtung verfahrbaren Werk stückaufspanntisch und eine in Y-Richtung senkrecht zur X-Richtung bewegbare Spindel für das Fräswerkzeug aufweist, ist gekennzeichnet durch über dem Werkstückaufspanntisch angeordnete Halteorgane, durch Verschiebemittel zum Ver schieben der Halteorgane und durch einen Hebemechanismus zum Heben und Senken der Halteorgane, wobei die Halteorgane und der Hebemechanismus in einer Vertikalrichtung bewegbar miteinander verbunden sind und dazwischen die Verschiebe mittel angeordnet sind.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Formfräsmaschine mit einer Werkstückhaltevorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Maschine in Richtung des Pfeils A von Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Darstellung, die die Funk tionsweise einer Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert;

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Standes der Technik;

Fig. 5 eine Vorderansicht einer Formfräsmaschine mit einer Werkstückhaltevorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 6 eine Seitenansicht der Maschine in Richtung des Pfeils B von Fig. 5; und

Fig. 7 eine schematische Darstellung, die die Funk tionsweise der Vorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel erläutert.

Die Mittel zur Lösung der oben angegebenen Aufgabe werden unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert.

Eine Bürste 6 ist am unteren Ende eines Einbauteils 7 befestigt, das an einem in Vertikalrichtung verschiebbaren Tragelement 11 gehalten ist. Eine Feder 12 drückt das Ein bauteil 7 nach unten. Ein Zylinder 13 ist über einem Tisch 14 angeordnet und verschiebt das Tragelement 11 in Verti kalrichtung. Ein Fräswerkzeug ist mit 15 bezeichnet.

In den Fig. 1 und 3 ist die Stellung des Fräswerkzeugs 15 mit a bezeichnet, und seine Endstellung ist die Stellung b der Schneidbahn. Wenn sich das Fräswerkzeug 15 in Stellung a befindet, werden die Bürsten 6 vom Zylinder 13 abwärts bewegt und auf die Leiterplatten 1 gedrückt. In dieser Phase kontaktiert der größte Teil der Bürstenenden die Leiterplatte 1, und die Leiterplatten werden von den Federn 12 druckbeaufschlagt. Dann wird ein Arbeitskopf 22 in Y- Richtung (senkrecht zur Papieroberfläche in Fig. 1) bewegt, bis das Fräswerkzeug 15 die Stellung b erreicht, in der die Leiterplatten vollständig durchtrennt sind. Während dieses Vorgangs bewegen sich die Bürsten 6 nicht relativ zur Lei terplatte 1, so daß keine Gefahr von reibungsbedingten Kratzern auf der Oberfläche der Leiterplatte 1 besteht. Daher kann die Andruckkraft der Bürsten erhöht werden. Da ferner der größte Teil der Bürsten auf die Leiterplatten 1 drückt, verschieben diese sich während des letzten Schneid vorgangs nicht, so daß eine gleichmäßige und glatte Schnittfläche der aufeinandergelegten Leiterplatten re sultiert.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, sind ringförmige Bürsten 6 an den unteren Enden von Einbauteilen 7 befestigt, die von Tragelementen 11 gehaltert sind, die in Vertikal- bzw. Z-Richtung verschiebbar sind. T-förmige Vorsprünge 16, die an den Oberenden der Tragelemente 11 angeformt sind, treten in eine T-förmige Nut 18 ein, die in einem am Ende des Zylinders 13 vorgesehenen Flansch 17 ausgebildet ist. Daher sind die Tragelemente 11 in Y-Richtung verschiebbar. Federn 12 drücken die Einbauteile 7 abwärts. Die Stellungen der Tragelemente 11 relativ zum Flansch 17 sind durch Gewinde bolzen 19 bestimmt, die durch die Tragelemente 11 ge schraubt sind. Ein Werkstückaufspanntisch 14 ist nach links und rechts bzw. in X-Richtung verfahrbar. Ungelochte Plat ten 3 werden mittels Stiften 20 auf der Grundplatte 4 fixiert. Eine Spindel 21 trägt ein Fräswerkzeug 15 und ist in Z-Richtung relativ zum Kopf 22 bewegbar. Der Kopf 22 ist in Y-Richtung relativ zu einem Maschinenhauptteil 23 beweg bar, der außerdem den in X-Richtung verfahrbaren Tisch 14 haltert. Das Fräswerkzeug 15 ist von einer bekannten Plat tenandrückvorrichtung 24 umgeben. Am Maschinenhauptteil 23 befestigte Platten 25 tragen einen Zylinder 17 und führen den Flansch 17 in Z-Richtung.

Die Funktionsweise der Fräsmaschine wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert, die eine Schneidbahn für Leiterplat ten 1 zeigt. Dabei wird angenommen, daß das Fräswerkzeug 15 in einer Stellung b startet, die Stellungen c, d und a durchläuft und zur Stellung b zurückkehrt.

Durch Drücken einer Starttaste (nicht gezeigt) wird das Fräswerkzeug 15 eingeschaltet und beginnt zu laufen. Dann wird die Spindel 21 in die Stellung b abgesenkt, und das Fräswerkzeug 15 beginnt mit dem Fräsen ungelochter Platten 3. Während dieses Fräsvorgangs wird der Tisch 14 in X-Rich tung verfahren, während die Platten längs einer Bahn von Stellung b nach Stellung c zugeschnitten werden. Wenn das Fräswerkzeug die Stellung c erreicht, wird der Tisch 14 angehalten, und der Arbeitskopf 22 beginnt, sich in Y-Rich tung zu bewegen, so daß die Platten entlang einer Bahn von Stellung c nach Stellung d zugeschnitten werden. Wenn das Fräswerkzeug die Stellung d erreicht, wird der Arbeitskopf 22 angehalten, und der Tisch 14 wird in X-Richtung verfah ren, so daß die Platten entlang einer Bahn von Stellung d nach Stellung a zugeschnitten werden. Wenn das Fräswerkzeug die Stellung a erreicht, wird der Tisch 14 angehalten, und die Bürsten 6 werden mittels des Zylinders 13 abgesenkt und drücken auf die Platten 1. Dann wird der Arbeitskopf 22 in Y-Richtung bewegt, so daß die Platten entlang der letzten Bahn von a nach b zugeschnitten werden. Während dieses letzten Zuschneidvorgangs stehen sowohl der Tisch 14 als auch die Bürsten 6 still, und nur der Arbeitskopf 22 bewegt sich. Wenn das Fräswerkzeug 15 die Stellung b erreicht, ist der Zuschneidvorgang beendet, und der Arbeitskopf 22 wird angehalten. Dann wird das Fräswerkzeug 15 abgeschaltet, die Spindel 21 wird angehoben, und auch die Bürsten 6 werden durch den Zylinder 13 zurückgezogen. Wenn sich die Bürsten von der Leiterplatte 1 trennen, kehrt jedes Einbauteil 7 aufgrund der Kraft der Feder 12 in seine unterste Stellung zurück.

Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 5-7 erläutert.

An den Unterenden von Einbauteilen 7 sind ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ringförmige Bürsten 6 be festigt. Ein horizontaler Stab 8 durchsetzt verschiebbar jedes Einbauteil 7 und ist in einer Führung 9 an deren Unterende gehaltert. Federn 10 sind auf beiden Seiten des Einbauteils 7 angeordnet, und durch die Federkraft wird das Einbauteil 7 nahezu in einer Mittenlage der Führung 9 positioniert. Jedes Tragelement 11 haltert am Unterende eine Führung 9 so, daß sie vertikal bzw. in Z-Richtung verschiebbar ist. Die Führung 9 wird von einer Feder 12 nach unten gedrückt. Im übrigen entsprechen Anordnung und Konstruktion dem ersten Ausführungsbeispiel.

Die Betriebsweise der Fräsmaschine gemäß dem zweiten Aus führungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 erläu tert, die eine Zuschneidbahn für Leiterplatten 1 zeigt. Das Fräswerkzeug 15 startet in Stellung a′, durchläuft die Stellungen b′, c′ und d′ und kehrt zu Stellung a′ zurück.

Durch Drücken eines Schalters (nicht gezeigt) wird das Fräswerkzeug eingeschaltet. Dann wird die Spindel 21 in die Stellung a′ abgesenkt, und das Fräswerkzeug 15 beginnt mit dem Zuschneiden ungelochter Platten 3. Im weiteren Verlauf dieses Zuschneidvorgangs wird der Arbeitskopf 22 in Y-Rich tung bewegt, während die Platten entlang einer Bahn von Stellung a′ nach Stellung b′ zugeschnitten werden. Wenn das Fräswerkzeug die Stellung b′ erreicht, wird der Kopf 22 angehalten, und der Tisch 14 wird in X-Richtung verfahren, so daß die Platten entlang einer Zuschneidbahn von Stellung b′ nach Stellung c′ zugeschnitten werden. Wenn das Fräs werkzeug die Stellung c′ erreicht, wird der Tisch 14 ange halten, und der Arbeitskopf 22 beginnt, sich in Y-Richtung zu bewegen, so daß die Platten entlang einer Zuschneidbahn von Stellung c′ nach Stellung d′ zugeschnitten werden. Wenn das Fräswerkzeug die Stellung d′ erreicht, wird der Ar beitskopf 22 angehalten, und dann wird der Tisch 14 in X-Richtung verfahren. Wenn das Fräswerkzeug 15 die Stellung e′ erreicht, werden die Bürsten 6 durch den Zylinder 13 nach unten ausgefahren und drücken auf die Leiterplatten 1. Dann wird der Tisch 14 weiter in X-Richtung verfahren, so daß die Platten entlang der letzten Zuschneidbahn von e′ nach a′ zugeschnitten werden. Während des letzten Zu schneidvorgangs entlang der Bahn von e′ nach a′ bewegt sich das Einbauteil 7 relativ zur Führung 9 entlang der Stange 8, so daß sich die Bürsten 6 gemeinsam mit den Leiterplat ten 1 als Einheit bewegen können. Wenn das Fräswerkzeug die Stellung a′ erreicht, ist der Zuschneidvorgang beendet, und der Tisch 14 wird angehalten. Dann wird das Fräswerkzeug 15 abgeschaltet, die Spindel 21 wird angehoben, und die Bür sten 6 werden durch den Zylinder 13 zurückgezogen. Wenn sich die Bürsten von der Leiterplatte 1 lösen, kehrt jedes Einbauteil 7 unter der Einwirkung der Kraft der Feder 10 in eine Stellung nahe der Mitte der Führung 9 zurück.

Wenn die letzte Zuschneidbahn gekrümmt ist oder zur Y-Rich tung schräg verläuft, muß sich das Einbauteil 7 bewegen, wenn aber die letzte Zuschneidbahn in Y-Richtung verläuft, bewegt sich das Einbauteil 7 nicht. Im erstgenannten Fall werden also sowohl die Spindel als auch der Tisch so bewegt, daß die Leiterplatten schließlich mit einer Krüm mung zugeschnitten werden, und daher kann bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Werkstückhaltevorrichtung speziell angewandt werden.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Zylinder 13 über Platten 25 am Maschinenhauptteil 23 befestigt. Er kann jedoch auch an dem beweglichen Arbeitskopf 22 befestigt sein.

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen umfaßt die Werkstückhaltevorrichtung zwei Einheiten, die jeweils an einem Flansch 17 angeordnet sind und aus einer Bürste 6, einem Tragelement 11 und einer Feder 12 im ersten Fall bzw. zusätzlich einer Stange 8, einer Führung 9 und Federn 10 im zweiten Fall bestehen; die Vorrichtung kann aber auch nur eine Einheit oder mehr als zwei Einheiten umfassen. Außer dem ist es möglich, mehrere Tragelemente 11 vorzusehen und diese jeweils an einen Zylinder 13 zur Einzelbetätigung einer Bürste anzuschließen. Anstelle von Bürsten können auch Materialien wie Gummi oder Schwamm oder auch Kugeln oder Rollen, die von der Führung 9 drehbar gehaltert sind, zum Druckbeaufschlagen der Leiterplatten verwendet werden.

Wie bereits im einzelnen ausgeführt wurde, werden in der Werkstückhaltevorrichtung nach der Erfindung die Leiter platten in stabiler Weise gehalten, und es kann eine gleichmäßige und ebene Schnittfläche erhalten werden, ohne daß die beim Stand der Technik üblichen Paßstifte 5 ver wendet werden, so daß sich eine verbesserte Arbeitsleistung ergibt.

Claims

1. Werkstückhaltevorrichtung zur Verwendung in einer Form fräsmaschine für Leiterplatten (1), wobei die Formfräsma schine einen in X-Richtung verfahrbaren Werkstückaufspann tisch (14) und eine in Y-Richtung senkrecht zur X-Richtung bewegbare Spindel (21) für das Fräswerkzeug (15) aufweist, gekennzeichnet durch

- über dem Werkstückaufspanntisch (14) angeordnete Halte organe (6),
- Verschiebemittel (7, 11, 12, 16, 19) zum Verschieben der Halteorgane (6) und
- einen Hebemechanismus (13, 17, 18) zum Heben und Senken der Halteorgane (6),
- wobei die Halteorgane (6) und der Hebemechanismus (13, 17, 18) in einer Vertikalrichtung bewegbar miteinander verbunden und dazwischen die Verschiebemittel (7, 11, 12, 16, 19) angeordnet sind.

2. Werkstückhaltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebemittel (7, 11, 12, 16, 19) Positionier elemente (10) zur Positionierung der Halteorgane (6), Füh rungen (7, 8, 9) und Vordrückelemente (12) zum Vordrücken der Führungen (7, 8, 9) aufweisen, daß die Halteorgane (6) in Horizontalrichtung verschiebbar mit den Führungen (7, 8, 9) verbunden sind, während die Halteorgane (6) von den Positionierelementen (10) festgelegt sind; und daß die Füh rungen und der Hebemechanismus (13, 17, 18) in Vertikal richtung verschiebbar miteinander verbunden und die Vor drückelemente (12) dazwischen angeordnet sind, so daß die Halteorgane (6) über dem Werkstückaufspanntisch (14) ange ordnet sind.