DE3245059A1 - Hochdruck-mehretagenpresse - Google Patents

Description

Beschreibung

iö ' Die Erfindung betrifft eine Hochdruck-Mehretagenpresse zum Schichten mehrschichtiger gedruckter Schaltungen mit hydropneumatischer Steuerung.

Das Schichten (Stratification) mehrschichtiger gets druckter Schaltungen erfolgt im allgemeinen wie folgt: Die zu schichtenden Schaltungen stapelt man auf geeigneten Werkzeugbestückungen übereinander, die durch dicke Platten gebildet sind. Anschließend übergibt man die derart beladenen Werkzeugbestückungen in Abteile einer Mehretagenpresse, deren Platten mit Hilfe einer Kolben-Zylinder-Einheit aneinander angenähert und von einander beabstandet werden können. Jetzt komprimiert man die Werkzeugbestückungen, wobei sie über elektrische Heizelemente, die in die Platten eingebettet sind, erwärmt werden. Anschließend werden die Bestückungen gekühlt, und zwar durch natürliches sich abkühlen lassen oder mit Zwangskühlung. Hierbei bleibt der Druck aufrechterhalten. Schließlich leert man die Presse durch Abfördern der Werkzeugbestückungen mit den fertigen, mehrschichtigen gedruckten Schaltungen.

Die Werkzeugbestückungen unterliegen hierbei somit im wesentlichen zwei Verfahrensstufen, nämlich einer Heiz- und Druckstufe und einer Kühl- und Druckstufe. Diese beiden Stufen oder Verfahrensschritte können in derselben Pressenstation durchgeführt werden, wobei

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. if.

man eine sogenannte gemischte Presse verwendet, oder auch getrennt voneinander in getrennten Pressenstationen. Eine Presse mit getrennten Pressenstationen ist bei bestimmten Anwendungen hierzu besser geeignet, weil die Verfahrensfolge besser eingehalten werden kann, insbesondere wenn diese Presse Einrichtungen zum automatischen Beladen und Entladen der Werkzeugbestückungen, (mit gedruckten Schaltungen) hat. Eine solche Mehretagenpresse mit mehreren Stationen ist in der deutschen Offenlegungsschrift 32 29 529 der Anmelderin beschrieben. Die vorliegende Erfindung kann bei beiden beschriebenen Pressentypen angewendet werden; sie bezieht sich insbesondere auf die Maschinensteuerung.

Beim Schichten der mehrschichtigen gedruckten Schaltungen ist es notwendig, den vom Pressenkolben hierbei ausgeübten Druck sehr genau einzustellen derart, daß der Druck einem vorbestimmten Programm folgt. Dies dient einer hohen Qualität der in einer solchen Presse hergestellten Gegenstände.

Bei bekannten Pressen verwendet man im allgemeinen eine Baueinheit mit einer Motorpumpe, die den Pressenzylinder mit Hochdrucköl versorgt. Der Druck wird hierbei mit hydraulischen Bauteilen gesteuert, beispielsweise mit Druckbegrenzern, die wiederum von einem Manometer gesteuert werden. Weil hierbei üblicherweise mit einem sehr hohen Druck, beispielsweise bis zu 200 bar gearbeitet wird, ist es schwierig, die richtige Druckeinstellung sicherzustellen, weil diese von verschiedenen Parametern abhängt, beispielsweise von der Viskosität und der Temperatur des Hydrauliköls. Diese Parameter

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schwanken im Verlauf eines Pressenzyklus und ändern sich darüber hinaus auch mit der Zeit. Weiterhin sind die bekannten Pressen laut, weil die Motorpumpe dauernd läuft. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß, bedingt durch die Erwärmung des Öls beim Komprimieren, der Ölkreislauf gekühlt werden muß. Dies erfolgt üblicherweise mit Hilfe von Wasser.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruckpresse der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die die erwähnten Nachteile nicht mehr aufweist. An die Stelle des dynamischen Steuerungssystems mit der Motorpumpe soll ein statisches Steuersystem mit einer hydropneumatischen Struktur treten.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, aus denen sich weitere wichtige Merkmale ergeben. Es zeigt:

Fig. 1 - eine Seitenansicht des grundsätzlichen Aufbaus einer ersten Ausführungsform der neuartigen Mehretagenpresse vom sogenannten gemischten Typ;

Fig. 2 - eine Ansicht entsprechend Fig. 1 zur Erläuterung des grundsätzlichen Aufbaus einer neuartigen Mehretagenpresse mit getrennten Heiz- und Kühlstationen, wobei

zusätzlich ein Lade-Aufzug und ein Entlade-Aufzug vorgesehen jst;

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Fig. 3 - ein Schema zur Erläuterung der hydro-

pneumatisehen Druckregelung nach der Erfindung, wobei die Hydraulikölleitungen durch doppelte, ausgezogene Linien dargestellt sind, die Druckluftleitungen durch doppelte, gestrichelte Linien und die

elektrischen Leitungen durch einfache, ausgezogene Linien.

In Fig. 1 ist eine Hochdruck-Mehretagenpresse zum is Schichten mehrschichtiger gedruckter Schaltungen vom sogenannten gemischten Typ gezeigt. Die Presse weist zwei Säulen 1 auf, an denen Platten 2 gleiten können, und zwar unter der Einwirkung des Kolbens einer unteren Kolben-Zylinder-Einheit 3. Die Einheit 3 wird mit Hilfe von Drucköl derart betätigt, daß Werkzeugbestückungen 4 komprimiert werden, die die mehrschichtigen, zu schichtenden gedruckten Schaltungen tragen. Das · Erwärmen und Kühlen der Werkzeugbestückungen geschieht hierbei in ein und derselben Station.

Bei der Mehretagenpresse nach Fig. 2 erfolgt dagegen das Erwärmen und Komprimieren einerseits und das Komprimieren und Kühlen andererseits an zwei verschiedenen Stationen der Presse, die mit CH bzw. FR bezeichnet sind. Diese beiden Stationen sind einander gleich aufgebaut. Sie haben jeweils zwei Säulen 5, 5', an denen Platten 6, 6^f gleiten können, die von Kolben-Zylinder-Einheiten 7, 7¹ betätigt werden. Diese Presse hat weiterhin Einrichtungen zum selbsttätigen Beladen und Entladen der Presse, nämlich einen Lade-Aufzug 9 und einen Entlade-Aufzug 10. Eine solche Mehretagenpresse mit mehreren Stationen ist in der eingangs erwähnten OXfenlegungsschrift der Anmelderin

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im einzelnen beschrieben.

Die Erfindung betrifft insbesondere ein hydropneumatisches Steuerungssystem für den Pressenzylinder. Dieses Steuerungssystem kann bei beiden Pressentypen (nach Fig. 1 und Fig. 2) Anwendung finden. Dieses Steuerungssystem wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert.

Ein Zylinder 11 der Presse wird mit Hochdrucköl über

is einen Druckverstärker 13 versorgt. Der Druckverstärker hat eine Niederdruckstufe 15, die über eine geeignete Druckluftquelle 37 mit Druckluft versorgt werden kann. Die Druckluftquelle 37 ist beispielsweise eine Druckluftleitung mit einem Druck von fünf bar. Der Druckverstärker hat weiterhin eine Hochdruckstufe 14, die das Hochdrucköl dem Pressenzylinder zuführt. In den beiden Stufen des Druckverstärkers 13 gleitet in Längsrichtung ein freier Stufenkolben 16. Dieser hat einen Teil 17 mit großem Querschnitt, der in der Druckluftstufe gleitet, und einen Teil 18 mit kleinem Querschnitt, der in der Ölstufe gleitet. Ein solcher Druckverstärker ermöglicht beispielsweise eine Druckverstärkung um den Faktor 40. Um beispielsweise einen Öldruck von 200 bar zu erhalten, genügt ein Luftdruck

so von fünf bar.

Die Niederdruokstufe 15 des Druckverstärkers 13 ist über eine Leitung 19 mit einer Magnetventilanordnung verbunden, die aus einem Magnetventil 35 und einem Magnetventil 36 besteht. Eines dieser Magnetventile verringert bei seiner Betätigung den in der Leitung

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s herrschenden Druck und das andere Magnetventil erhöht bei seiner Betätigung den Druck in der Leitung 19. Die Niederdruckstufe weist weiterhin in ihrem unteren Teil eine Druckluftleitung 20 auf, über die am Ende eines Pressenzyklus¹ der Kolben 16 wieder in seine Ausgangslage angehoben wird.

Die Hochdruckstufe ist über eine Leitung 21, 22 an den Zylinder 11 der Presse angeschlossen. Andererseits ist die Hochdruckstufe über eine Leitung 24 und über ein pneumatisch gesteuertes Rückschlagventil 25 an einen Druckwandler 26 (Druckluft-Ölwandler) angeschlossen, der dazu dient, am Anfang des Pressenzyklus 'die Presse schnell zu schließen. Der Druckwandler wird über eine Leitung 27 mit Luft versorgt.

Die bisher beschriebene hydropneumatische Schaltung arbeitet wie folgt: Am Anfang des Pressenzyklus' befindet sich der Stufenkolben 16 des Druckverstärkers in seiner oberen Lage. Das Rückschlagventil 25 ist geöffnet, so daß der Druckwandler 26 über die Leitung 24 und die Hochdruckstufe 14 sowie die Leitungen 21, 22 den Zylinder 11 mit Niederdrucköl versorgen kann. Dadurch werden die Etagen der Presse schnell geschlossen. Die Unterdrucksetzung des Zylinders wird anschließend über den Druckverstärker 13 sichergestellt. Jetzt kommt das erfindungsgemäße Regelsystem ins Spiel, Über das der Öldruck, der auf den Kolben 12 des Zylinders der Presse einwirkt, eingestellt wird.

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Diese Regelung umfaßt die folgenden wesentlichen Bauelemente :

Einen Meßwertgeber 30, der den Istwert-Öldruck mißt. Er ist über eine Leitung 23 mit der Leitung 21, 22 verbunden, die zum Zylinder der Presse führen,

einen Sollwerterzeuger 28 für den Hydraulikdruck mit einer Anzeige,

ein Sollwert-Istwert-Vergleicher 29, der über Leitungen 31, 32 Signale vom Meßwertgeber 30 bzw. vom Sollwerterzeuger 28 empfängt. Der Vergleicher 29 erzeugt abhängig von der Größe und dem Vorzeichen der Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert ein Signal, das über eine Leitung 33 der Magnetventilanordnung 34 zugeführt wird, und zwar derart, daß hierbei dasjenige der Magnetventile 35 oder 36 betätigt wird, das durch Druckerhöhung oder Druckerniedrigung bewirkt, daß die erwähnte Differenz sich verringert und daß die Differenz in einem geeigneten Rahmen bleibt.

Bezüglich des Sollwert-Istwert-Vergleichers 29 ist es vorteilhaft, einen elektronischen derartigen Vergleicher zu verwenden, der von der Firma WABCO vertrieben wird.und der in dem französischen Patent 93 736 beschrieben ist. [Dieser Vergleicher, der auf die Magnetventile durch Impulsfolgen einwirkt, hat eine proportionale Einstellung, die so ausgebildet ist, daß weder übersteuert wird noch daß übermäßige Druckschwankungen bezogen auf den Sollwert hervorgerufen werden.

• /fO· Das hydropneumatische Steuerungssystem nach der Erfindung arbeitet alsD als geschlossener Kreis vom Meßwertgeber 30 zu den Magnetventilen und zum Druckverstärker. Weil das System statischer Natur ist, werden die mit den bekannten dynamisch arbeitenden Systemen verbundenen Nachteile (Systeme mit einer Motorpumpe) vermieden. Weiterhin wird der Druck sehr genau eingestellt und geregelt. Die Regelgenauigkeit ist in einem Bereich zwischen 0 und 200 bar kleiner oder gleich 1 %.

Leerseite

Claims (1)

1. Anspruch

   Hochdruck-Mehretagenpresse zum Schichten mehrschichtiger gedruckter Schaltungen, gekennzeichnet durch

   a. einen Druckverstärker (13) mit einer pneumatischen Niederdruckstufe (15), die an eine Druckluftquelle

   (37) angeschlossen ist, und mit einer hydraulischen Hochdruckstufe (14)i, die an den Pressenzylinder (11) angeschlossen ist, wobei ein freier Stufenkolben (16) in den beiden Stufen (14, 15) verschiebbar ist und ein Verhältnis aktiver Flächen aufweist, das die Druckverstärkung definiert, wobei ferner die Kammer der Niederdruckstufe (15) einerseits an eine Magnetventilanordnung (34) mit Magnetventilen (35, 36) angeschlossen ist, bei deren Betätigung der Druck erhöht bzw. erniedrigt wird, und andererseits an eine Druckluftleitung (20) für die Rückführung des Kolbens in seine Ausgangslage, während die Kammer der Hochdruckstufe (14) über eine erste Leitung (21, 22) mit dem Pressenzylinder (11) verbunden ist, weiterhin durch

   b. eine Einrichtung(25, 26) für den Schnellschluß

   der Presse mit einem hydropneumatischen Druckwandler (26), dessen Eingang an eine Druckluftquelle angeschlossen ist und dessen Ausgang an den Pressenzylinder (11) angeschlossen ist, wobei die Kammer der Hochdruckstufe (14) des Druckverstärkers (13)

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   über eine zweite Leitung (24), in die ein pneumatisch gesteuertes Rückschlagventil (25) eingesetzt ist, an den Druckwandler (26) angeschlossen ist, und durch

   c. eine Vorrichtung (28, 29, 30) zum Regeln und Modulieren des Betriebsdrucks des Pressenzylinders (11), die einen an den Pressenzylinder angeschlossenen Druck-Meßwertgeber (30) aufweist, ferner einen Sollwerterzeuger (28) mit einer Anzeige und einen Sollwert-Istwert-Vergleicher (29), der einerseits die Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert des Hydraulikdrucks bestimmt und der andererseits, abhängig von der Größe und dem Vorzeichen der Differenz sowie in einem proportionalen Einstellbereich arbeitend, ein Steuersignal an dasjenige der Magnetventile (35» 36) abgibt, welches die Differenz verkleinert.

   Der Patentanwalt:

   S-. Schubert

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