專利名稱：一種用于對板材沖孔的機(jī)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對板材沖孔的機(jī)器，尤其涉及對印刷電路板沖孔的機(jī)器。
越來越多設(shè)備的部件都采用了印刷電路，而印刷電路也變得更加復(fù)雜。為了解決這個問題，一般都采用多層印刷電路。這種多層電路在于制作一些單獨(dú)的印刷電路板或底板，然后將其安裝在一起，并且在各層之間進(jìn)行電連接，從而得到一個完整的多層印刷電路。
在制作整個電路的時候，自然需要非常精確地把單獨(dú)的印刷電路堆疊起來，以便成功地制作出最終的電路，因此，這就必須在每個單獨(dú)的印刷電路中提供位置標(biāo)定裝置。這種標(biāo)定通常是通過下列孔而進(jìn)行的，該孔在相對于板和/或在該板上制作出的印刷電路而精確限定的位置處并穿過印刷電路的絕緣背面。
另外，眾所周知，出于經(jīng)濟(jì)上的原因，在印刷電路的制造中所涉及的各個步驟都需要采用自動操作的機(jī)器來進(jìn)行。
歐洲專利申請0819504描述了一種能自動送料的沖孔機(jī)，該沖孔機(jī)使印刷電路板可以相對于該機(jī)器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行定位，并且最終使其可以將該機(jī)器的各個沖頭定位在適當(dāng)位置，以便在所期望的位置上沖孔。然而，在那種機(jī)器中，只有通過一個最初的步驟才能高精度地實(shí)現(xiàn)所沖壓的孔的最終定位，在該步驟期間，采用一個能在X和Y方向以及轉(zhuǎn)動方向上運(yùn)動的工作臺而使印刷電路板相對于機(jī)器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行定位。一旦該印刷電路板已經(jīng)相對于該結(jié)構(gòu)而精確地定位，就通過機(jī)械裝置使它保持不動。而且，在那種機(jī)器中，移動沖頭的目的只是使該機(jī)器適于不同尺寸的印刷電路板并適應(yīng)于要制作在該板中的參考孔的不同位置。
在某些類型的制造中，我們發(fā)現(xiàn)，使印刷電路板相對于該機(jī)器而定位會需要一段不可忽視的時間，這特別是由于所要定位的板的較大尺寸。而且，在進(jìn)行沖孔操作的同時，必須高精度地支承著板，并同時避免板的任何彎曲，因?yàn)檫@會影響孔定位的精確度。遺憾的是，它自然還必須具有到板的兩個表面的通道，以便能夠首先正確地把沖頭安放在其相對的一個表面上，然后把與沖頭相關(guān)的模具安放到另一相對表面上。
另外，定位孔通常不是圓形，該孔可以是扁長形，以便提供一個更好的位置參考。因此，該機(jī)器就有必要不僅能夠在所要求的位置上制作孔，而且還應(yīng)能制作出非圓形的孔，并且這些孔相對于板而正確地取向。
此外，為了使這種機(jī)器能夠自動化，其必須采用自動傳送裝置進(jìn)行送料。
最后，必須能在板上的任意點(diǎn)處制作出定位孔，尤其在板的各側(cè)的中心處。這種性能不能導(dǎo)致針架能在一個過大的范圍內(nèi)移動。
所形成的懸出結(jié)構(gòu)不利于沖頭最終定位的精確度。
本發(fā)明的一個目的在于提供一種用于給板沖孔的沖孔機(jī)，尤其是給印刷電路板沖孔的機(jī)器，該沖孔機(jī)能減輕現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)器的缺陷，同時使得機(jī)器的工作生產(chǎn)能力提高，這尤其是通過簡化了在板和沖孔工具之間進(jìn)行的最終定位操作而實(shí)現(xiàn)的。
為了達(dá)到這個目的，本發(fā)明提供一種用于對板進(jìn)行沖孔的機(jī)器，在該板上要制作的每個孔的位置是由一個標(biāo)記進(jìn)行標(biāo)識的，至少有些孔能具有不是圓形的外輪廓，該機(jī)器的特征在于，它包括一個用于容納所述板的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)有X和Y方向；用于在X方向上把板送到所述結(jié)構(gòu)上的傳送裝置；用于相對于所述結(jié)構(gòu)而支承所述板的裝置；至少四個針架，每個針架固定在一個支承件上，每個針架包括至少一個沖頭托架工具以及至少一個模架部件，用于兩個所述針架的支承件呈一種門架的形式，以使所述板能沿X方向在所述沖頭托架工具和所述兩個針架的所述模架部件之間移動；用于使每個針架相對于該結(jié)構(gòu)而在X和Y方向上并在轉(zhuǎn)動方向上單獨(dú)地移動的移動裝置；光學(xué)比較裝置，用于把每個針架的位置與相應(yīng)的標(biāo)記進(jìn)行比較，并產(chǎn)生出關(guān)于每個針架的X和Y以及轉(zhuǎn)動位置偏差信息；以及控制裝置，用于根據(jù)所述位置偏差信息來單獨(dú)地控制所述移動裝置。
應(yīng)當(dāng)知道的是，在本發(fā)明中，在將板預(yù)定位之后，將板相對于該結(jié)構(gòu)而安裝，并且針架在X和Y方向上以及轉(zhuǎn)動方向上進(jìn)行精確定位，以便在板上的所要求的位置上沖孔，并以所期望的取向進(jìn)行沖孔。因此可以看出，由于板是相對于該結(jié)構(gòu)而安裝的，因此就可以提供用于防止板相對于該結(jié)構(gòu)而移動的裝置，由于這些用于使板保持不動的裝置本身在功能上相對于該結(jié)構(gòu)而固定，因此，這些裝置就會更有效且更簡單。
另外，用于至少兩個針架的針架支承件呈門架形式，這一事實(shí)意味著當(dāng)將一塊板輸送到該機(jī)器上時并且當(dāng)在沖好孔之后把板從那里移開的時候，板可以在沖頭和模具之間穿過。
還應(yīng)該知道的是，在給機(jī)器輸送板的同時，在通過先前對代表孔的位置并制在板上的標(biāo)記進(jìn)行探測從而最終定位之前，可以將針架進(jìn)行預(yù)定位。
優(yōu)選是，光學(xué)比較裝置包括一個固定在每個針架上的照相機(jī)。在該優(yōu)選的實(shí)施例中，照相機(jī)固定在針架上，并且針架是自己預(yù)定位的，這一事實(shí)意味著照相機(jī)只需要一個小的視野，從而可以給出一個更精確的圖象。
此外，在用沖孔工具沖好孔之后，可以用照相機(jī)測量并存儲所沖孔的實(shí)際位置和在該印刷電路板上的相應(yīng)標(biāo)記之間在所允許的公差范圍內(nèi)的任何誤差。通過計算出用同一工具連續(xù)沖出的所有孔的平均誤差，從而就可以在所述平均值的基礎(chǔ)上來校正由機(jī)器的中央計算機(jī)傳送到針架的移動指令。
這個操作自己可以通過在X和Y方向以及轉(zhuǎn)動方向上對每個針架的定位進(jìn)行精確控制而進(jìn)行，而這又使其能夠避免與沖孔工具的不同部分有關(guān)的制造公差的累積。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將會在下面對作為非限定性例子而給出的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的說明中更好地顯現(xiàn)出來。該說明參照了以下附圖，其中

圖1所示為整個沖孔機(jī)的平面圖；圖2A所示為位于板的插入方向上的針架的正視圖；圖2B所示為圖2A的針架的平面圖；圖3A所示為使印刷電路能夠通過的一個針架的正視圖；圖3B所示為圖3A的針架的平面圖；以及圖4所示為每一個針架的最終定位操作的流程圖。
圖1顯示出該沖孔機(jī)的所有主要元件。該圖顯示了該機(jī)器的結(jié)構(gòu)10以及分別用標(biāo)號12、14、16和18來表示的四個移動針架。結(jié)構(gòu)10確定了一個X方向，該方向?qū)?yīng)于將印刷電路板插入進(jìn)該沖孔機(jī)中的方向，還確定了一個Y方向，該方向與其成直角。針架12和14借助于門架或門形構(gòu)架成形結(jié)構(gòu)20而與結(jié)構(gòu)10相連，從而使印刷電路板能夠穿過。該圖還大致地顯示出用于驅(qū)動該板的驅(qū)動裝置22，以便把它們帶入進(jìn)一個相對于機(jī)器總體的預(yù)定位置上，還顯示出引導(dǎo)和支承裝置24，用于引導(dǎo)和支承印刷電路板。裝置24基本上由兩個部件構(gòu)成，其使得印刷電路板的邊緣能夠被夾持在X方向，并在這些夾緊元件之間施加張力，以便保證用于處理的板是精確地平坦的，尤其是在沖孔期間。裝置24最好是歐洲專利申請0915643中詳細(xì)描述的類型，應(yīng)該認(rèn)為該申請形成了本說明書的一個組成部分。能夠大致上認(rèn)為該夾緊和定位元件24是相對于該結(jié)構(gòu)而固定的。然而，可以沿Y方向?qū)ζ溥M(jìn)行調(diào)整，以便適應(yīng)不同寬度的印刷電路板。
如已經(jīng)提及的一樣，該沖孔機(jī)最好具有四個針架，其中，針架12和14屬于門形結(jié)構(gòu)20，并沿著該機(jī)器的X軸而安裝，并且針架16和18設(shè)置在機(jī)器的Y方向上。然而，該機(jī)器也可有其它針架，其最好與針架16和18類似，并且它們會被迫和針架16或18一起移動或與之聯(lián)結(jié)起來而一起移動。
首先參照圖2A和2B，其中描述了針架16和18，這些針架是相同的。針架16是通過例子而進(jìn)行描述的。這些針架基本上包括一個沖孔工具30，該工具基本上包括一個沖頭托架32和一個模架34；一個其上固定著沖孔工具30的支承件36；以及位移裝置38，該裝置使得針架能夠相對于結(jié)構(gòu)10而沿X和Y方向移動并繞著它們自身的軸線轉(zhuǎn)動。標(biāo)記P代表印刷電路板的位置。
具有其沖床底盤32和其模架34的沖孔工具30最好是在歐洲專利申請0819504中所描述的類型。應(yīng)該認(rèn)為，在該歐洲專利申請中涉及針架自身的說明部分是形成本發(fā)明申請的一個組成部分。
用于移動該沖孔工具30的位移裝置38基本上是由一個水平中間臺40構(gòu)成的，如下文所述，該中間臺通過用于在該結(jié)構(gòu)的Y方向上移動的裝置而與該結(jié)構(gòu)相連，并通過X位移裝置和用于轉(zhuǎn)動的裝置而與針架支承件36相連。
介于該結(jié)構(gòu)和中間臺40之間的Y方向位移裝置最好由一個滾珠絲杠(ball screw)裝置42構(gòu)成，將該絲杠44安裝成相對于該結(jié)構(gòu)而轉(zhuǎn)動，并且由一個馬達(dá)(未示出)帶動轉(zhuǎn)動。球狀螺母46固定在工作臺40的底部表面。該位移裝置還包括兩條固定在結(jié)構(gòu)10上并與固定在工作臺底面上的軌車50和52相配合的導(dǎo)軌48和50。支承件36借助于球狀裝置如54而靠在工作臺40的頂面上。這些球狀裝置使得該支承件36能夠相對于工作臺40而在一個水平平面上以非常小的摩擦自由移動。支承件36相對于工作臺40的移動是通過兩個偏心輪56和58來控制的，這兩個偏心輪在其兩個端部處沿Y方向安裝在工作臺40上。偏心輪56和58對兩個固定在支承件36上的機(jī)械支座60和62起作用。機(jī)械支座60和62通過致動器64和66的驅(qū)動而與偏心輪保持接觸。偏心輪56和58由用來轉(zhuǎn)動輪子68和70的馬達(dá)(未示出)進(jìn)行轉(zhuǎn)動。
可以理解，支承件36的每個端部因此可以在X和X’方向上相對于中間工作臺40而單獨(dú)地移動。這兩個控制裝置使得沖孔工具30除了沿著X方向進(jìn)行平移之外還能在樞軸上旋轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)動)。
如在圖2A中可以更清楚地看出，每個針架還安裝有一個照相機(jī)72，該照相機(jī)固定在該針架上，并且其光軸指向所述結(jié)構(gòu)，以便提供一個靠近帶有該照相機(jī)的針架的那部分板的圖象。
現(xiàn)在參照圖3A和3B，其對安裝有門架20的針架12和14的一個優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明。通過實(shí)施例的方式對針架12進(jìn)行說明。
針架12非常類似于上面參照圖2A和2B所描述的針架，只是其支承件的形狀不同，該支承件是由門形部件構(gòu)成的。更精確地說，該部件20是包括一根頂部水平梁80，該梁固定在垂直立柱82和84上并固定在一個中間橫向構(gòu)件86上，還包括一個底部的橫向構(gòu)件88。自然地，結(jié)構(gòu)10可以充分地打開，以讓門架20移動。帶有工具支架32和相關(guān)聯(lián)的照相機(jī)72的沖孔工具30固定在頂部梁80上。模架34固定在中間梁86上，并且以這樣一種方式面對著工具支架而安裝，即，留下能讓印刷電路板P穿過的空間。在該圖中示意地示出，標(biāo)號90和92所示的兩個夾緊部件構(gòu)成圖1的夾緊裝置24，這些裝置90和92自然在功能上與結(jié)構(gòu)10相連。還顯示出與圖1的驅(qū)動裝置22對應(yīng)的附加驅(qū)動裝置94和96，這些裝置同樣自然在功能上固定在結(jié)構(gòu)10上。
支承件20通過一個水平工作臺40’而相對于所述結(jié)構(gòu)移動，該工作臺在功能上與工作臺40一樣。工作臺40’在X方向上的移動是通過和針架16所用的一樣的滾珠絲杠裝置42而獲得的。類似地，在該運(yùn)動過程中，通過固定在結(jié)構(gòu)10上的和與針架16的導(dǎo)軌48、50相同類型的導(dǎo)軌而引導(dǎo)中間工作臺40’，門形結(jié)構(gòu)20是通過中間工作臺40’并借助于與針架16的球狀裝置54一樣的球狀裝置來支承的，這樣，門架20就能夠在水平平面中相對于工作臺40’自由地移動。更精確地說，該球狀裝置54位于中間工作臺40’和板86之間。
如在圖3B中可以清楚地看出，Y方向的運(yùn)動以及門架20的轉(zhuǎn)動運(yùn)動可以采用與針架16所用的一樣的裝置來獲得。這些裝置包括兩個與固定在門架20上的支座100和102相配合的偏心輪96和98，這些支座分別在X方向上位于門架的相對端部處。因此這些偏心輪96和98使得門架20的端部可以在X方向上單獨(dú)地移動，這些運(yùn)動在Y和Y’方向上進(jìn)行，從而使得可以調(diào)節(jié)門架在樞軸上轉(zhuǎn)動的角度以及沖孔工具的角度。
還應(yīng)該著重指出的是，兩個門架的存在使其能夠到達(dá)板上任意點(diǎn)，而沖孔工具不會顯著地伸出來而影響它定位的精確度。
參照圖4，它顯示了該沖孔機(jī)是如何工作的。在印刷電路板已經(jīng)被帶入到該結(jié)構(gòu)中并通過夾緊裝置24而防止其移動之后，由各個針架帶著的照相機(jī)在步驟120中工作，以探測出對應(yīng)于各個針架的板上目標(biāo)的位置。在步驟122中，與該機(jī)器相關(guān)的處理機(jī)電路為每個針架計算出沖孔工具所要抵達(dá)的位置。在這個信息的基礎(chǔ)上，在步驟124中，計算出上述針架在X和Y方向以及轉(zhuǎn)動方向上的精確的坐標(biāo)。在步驟126中，把這些位置與針架的實(shí)際位置進(jìn)行比較，這些實(shí)際位置是由在這里沒有詳細(xì)描述的精確的針架傳感器提供的。如果所有沖孔工具的位置都正確的話，則在步驟128中使各個針架的沖頭開動。如果位置不是全部正確的話，那么隨后在步驟130中，使用于每個針架的各個X、Y和轉(zhuǎn)動致動器在步驟132中開動。把新的位置與為有關(guān)的針架計算出的位置進(jìn)行比較，并且重復(fù)該過程，直到每個針架處于正確的位置上。
在一種變型中，可以提供通過一套與所述結(jié)構(gòu)相連的照相機(jī)所探測到的針架的位置誤差，這然后會使針架所帶著的照相機(jī)移位。
另外，在一些情況中，一個針架具有多個沖孔工具是有利的。例如，針架12和14可以具有兩個附加沖孔工具，其設(shè)置在橫向構(gòu)件80和86上的工具30的任何一側(cè)上。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，其中每個針架帶著其自己的照相機(jī)，這就有可能實(shí)現(xiàn)控制針架移動的指令的自動校正。
在通過一個給定的針架而沖出每個孔之后，控制其照相機(jī)，以拍攝實(shí)際制成的孔的一個圖象和在該板上指示那個孔的理想位置的標(biāo)記的圖象。在該圖象的基礎(chǔ)上，該機(jī)器的中央計算機(jī)會判斷出偏移量，并計算出每個針架偏移量的平均值。當(dāng)所述的針架在沖壓下一個孔的時候，在由照相機(jī)所探測到的位置偏差的基礎(chǔ)上，該平均偏移量的數(shù)值被用來校正提供給針架的移動指令。
權(quán)利要求
1. 一種用于對板材進(jìn)行沖孔的機(jī)器，在該板上所要制作的每個孔的位置都用一個標(biāo)記來標(biāo)識，至少有些孔能夠具有非圓形的輪廓，該機(jī)器的特征在于，它包括一個用于容納所述板的結(jié)構(gòu)(10)，所述結(jié)構(gòu)具有X和Y方向；用于在X方向上把一塊板帶到所述結(jié)構(gòu)上的傳送裝置；用于相對于該結(jié)構(gòu)而支承所述板的裝置(24)；至少四個針架(12，14，16，18)，每個針架固定在一個支承件(20，36)上，每個針架包括至少一個沖頭托架工具(32)以及至少一個模架部件(34)，用于兩個所述針架的支承件呈一種門形構(gòu)架的形式，以使所述板能沿X方向在所述沖頭托架工具和所述兩個針架的所述模架部件之間通過；用于使每個針架相對于該結(jié)構(gòu)而沿X和Y方向并在轉(zhuǎn)動方向上單獨(dú)地移動的移動裝置(38)；光學(xué)比較裝置(72)，用于把每個針架的位置與相應(yīng)的標(biāo)記進(jìn)行比較，并產(chǎn)生出關(guān)于每個針架的X和Y以及轉(zhuǎn)動位置的偏差信息；以及控制裝置(130，132)，用于根據(jù)所述位置偏差信息來單獨(dú)地控制所述移動裝置。
2. 如權(quán)利要求1所述的沖孔機(jī)，其特征在于，光學(xué)比較裝置包括一個固定在每個針架上的照相機(jī)(72)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的沖孔機(jī)，其特征在于，用于與形成門形構(gòu)架(20)的支承件相關(guān)的每個針架(12，14)的移動裝置包括一個中間工作臺(40)、用于使所述中間工作臺在X方向上相對于結(jié)構(gòu)(10)而移動的裝置、以及兩個不同裝置(96，98，100，102)，用于相對于所述中間工作臺而沿Y方向移動門形構(gòu)架支承件(20)的兩個不同區(qū)域。
4.如權(quán)利要求1到3之一所述的機(jī)器，其特征在于，與門形構(gòu)架支承件不相關(guān)的兩個針架(16，18)中每一個的移動裝置包括一個中間工作臺(40)、用于使所述工作臺在Y方向上相對于結(jié)構(gòu)(10)而移動的裝置(42)、以及兩個不同裝置(56，58，60，62)，用于相對于所述中間工作臺而沿X方向移動工具架支承件的兩個不同區(qū)域。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的沖孔機(jī)，其特征在于，用于使中間工作臺(40，40’)相對于所述結(jié)構(gòu)而移動的裝置包括一個滾珠絲杠裝置(42)，該裝置設(shè)置在X方向上，用于與門形支承件相關(guān)的針架，并且在Y方向上用于與門形支承件無關(guān)的針架，還包括固定在該結(jié)構(gòu)上并平行于所述絲杠的導(dǎo)軌(48，50)。
6. 如權(quán)利要求3至5之一所述的沖孔機(jī)，其特征在于，它還包括介于每一個中間工作臺(40，40’)的頂面和每一個支承件(36，20)的底面之間的球形裝置(54)。
7. 如權(quán)利要求2所述的機(jī)器，其特征在于，它還包括在已經(jīng)由一個針架(12，14，16，18)制作好一個孔之后起作用的裝置，用來控制照相機(jī)(72)，以測量出實(shí)際制作出的孔和板上的標(biāo)記之間的位置偏差，并且該機(jī)器還包括用于計算并存儲給定針架的所述逐次偏移量的平均值的裝置，以及隨所述平均偏差而變的用來校正輸送給與針架相關(guān)的移動裝置的指令的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對板沖孔的沖孔機(jī),其中要制作的各孔位置都用標(biāo)記來標(biāo)識。該機(jī)器包括:用于容納板的結(jié)構(gòu)(10),該結(jié)構(gòu)有X和Y方向;用于相對于該結(jié)構(gòu)而支承該板的裝置(24);至少四個固定在支承件上的針架(12,14,16,18),各針架至少有一沖頭托架工具以及至少一個模架部件;用于沿X和Y方向和在轉(zhuǎn)動方向上使各針架單獨(dú)運(yùn)動的裝置;用于把各針架位置與所述標(biāo)記比較的光學(xué)裝置;以及用于根據(jù)位置偏差信息來單獨(dú)控制移動裝置的裝置。
文檔編號B26D7/26GK1295896SQ0013373
公開日2001年5月23日 申請日期2000年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月29日
發(fā)明者賽爾日·沙博尼耶 申請人:奧托瑪-泰克公司