Brevet FR2849800A1 — publié le 20040716

i Dispositif de poinçonnage pour green sheets L'invention a pour objet un dispositif de poinçonnage pour des substrats plats en céramique non cuite, notamment ce qu'on appelle des green sheets. Des green sheets doivent, lors de la fabrication, recevoir en général un certain nombre de petits trous qui serviront plus tard, par exemple à établir par 5 métallisation le contact avec des conducteurs électriques déposés sur le substrat en céramique. Alors que l'épaisseur des green sheets est en général largement déterminée par des raisons technologiques, on cherche à poinçonner des trous toujours plus petits dans les green sheets. Pour poinçonner les trous dans les green sheets il est prévu en général un 10 dispositif de poinçonnage comportant plusieurs poinçons correspondant aux trous désirés. A l'outil appartient un outil inférieur avec une surface de réception essentiellement plane, sur laquelle sont formés les trous de coupe, directement ou dans des douilles de coupe. Aux trous de coupe sont associés des poinçons dont le diamètre détermine celui des trous à réaliser par poinçonnage. Les trous de coupe 15 sont réalisés chacun dans une paroi relativement mince, par exemple la paroi frontale d'une douille, et ils débouchent dans un puits de déchets. Ici, les chutes de poinçonnage (pastilles) qui adhèrent aux faces frontales des poinçons, sont soufflées latéralement par de l'air comprimé qui produit leur séparation. Au-dessus des green sheets, le poinçon traverse une douille dite de raclage 20 qui empêche que la partie du green sheet qui adhère au poinçon, s'élève avec celuici quand il effectue sa course de retour. Alors que le diamètre des trous de poinçonnage et donc celui des poinçons doit être assez faible, la longueur de la section de poinçonnage de chaque poinçon est déterminée par la longueur de guidage de la douille de raclage et par la longueur de l'ouverture de coupe. Des 25 diamètres de poinçon trop faibles conduisent à ce que le poinçon présente une tendance au flambage. Partant de cela, l'objectif de l'invention est de créer un outil de poinçonnage pour green sheets, au moyen duquel les ouvertures de poinçonnage peuvent être fabriquées avec un diamètre particulièrement faible, d'une manière 30 technologiquement fiable. Cet objectif est atteint avec l'outil de poinçonnage selon la revendication 1. Le dispositif de poinçonnage selon l'invention présente au moins un, mais en général toute une série de poinçons qui présentent chacun à leur extrémité inférieure située du côté du green sheet, une partie active servant d'outil. Cette partie est à l'intérieur d'une ouverture de raclage et est guidée par celle-ci. L'ouverture de raclage est réalisée dans un élément de raclage, par exemple une 5 douille de raclage, elle est entourée par une surface avantageusement plane qui sert de portée de raclage ou de portée de serreflan. Quand le poinçon recule, les éléments de raclage empêchent que le green sheet se soulève, c'est-à-dire se sépare de leur portée d'appui. L'ouverture de raclage présente un diamètre qui est supérieur à celui de 10 l'ouverture du poinçonnage. La fraction de la partie active du poinçon qui se trouve dans cette ouverture de raclage, ou y pénètre, est étagée. Elle présente une section de poinçonnage dont le diamètre est un peu inférieur au diamètre du trou de poinçonnage. La longueur de cette section de poinçonnage est un peu inférieure à l'épaisseur de l'élément dans lequel est percée l'ouverture de raclage. La constitution étagée de la partie active à son extrémité inférieure permet d'obtenir des trous de poinçonnage particulièrement étroits, c'està-dire fins. Le diamètre de la section de poinçonnage peut être réduit audelà de la dimension connue jusqu'à présent, sans que la section de poinçonnage devienne instable par une tendance excessive au flambage. Alors que la longueur de la section de 20 poinçon dépassait jusqu'à présent la somme de la profondeur du trou de poinçonnage, de la profondeur de l'ouverture de raclage et de l'épaisseur du green sheet, la section de poinçonnage peut maintenant présenter une longueur qui est seulement un peu plus grande que la profondeur du trou de poinçonnage augmentée de l'épaisseur du green sheet. Même si on est parti du fait qu'une 25 section de poinçon ne doit pas dépasser une valeur maximale du rapport longueur/épaisseur pour bénéficier d'une résistance au flambage suffisante, le nouveau design comportant une partie active étagée apporte ainsi la possibilité de mettre en avant des diamètres de trous de poinçonnage plus faibles, les épaisseurs du green sheet et les courses de l'outil étant conservées. L'ouverture de raclage apporte d'abord un guidage latéral à la partie active du poinçon, c'est-à-dire à proximité directe de la section de poinçonnage. De plus, le poinçon est guidé par un dispositif de guidage de poinçon dans lequel se trouve et se déplace la tige du poinçon. Ce dispositif de guidage met à l'abri de trop grandes forces latérales la partie active du poinçon. Celui-ci bénéficie donc, dans 35 une certaine mesure, d'un double guidage, à savoir du côté de l'entraînement celui assuré par le dispositif de guidage du poinçon et du côté de la partie active celui assuré par l'ouverture de raclage. Le diamètre de la section de poinçonnage est nettement inférieur au diamètre de l'ouverture de raclage. Ainsi, la section de poinçonnage s'étend sans contact avec la paroi à l'intérieur de l'ouverture de raclage. Entre la section de 5 poinçonnage et l'ouverture de raclage se trouve une fente annulaire. Toutefois, la section de poinçonnage, par le montage linéaire de la partie active dans l'ouverture de raclage, bénéficie d'un guidage suffisamment précis pour qu'elle puisse pénétrer avec précision dans l'ouverture de poinçonnage. Avec ce concept, le diamètre de trous de poinçonnage que l'on peut obtenir est nettement inférieur à 10 0,1 mm. On peut, par exemple, obtenir des diamètres de 0, 06 mm et même moins. Par contre, le diamètre de l'ouverture de raclage ainsi que le diamètre de la partie active peuvent être augmentés, de sorte que le poinçon devient globalement encore plus robuste. D'autres détails de formes avantageuses de réalisation de l'invention 15 apparaîtront au dessin, dans la description et dans les revendications secondaires. Le dessin représente un exemple de réalisation de l'invention. La Fig. 1 est une représentation schématique en perspective d'un dispositif de poinçonnage. La Fig. 2 est une représentation schématique en coupe d'une partie du 20 dispositif de poinçonnage de la Fig. 1. La Fig. 3 représente, à une autre échelle, une partie du dispositif de poinçonnage de la Fig. 2, en position de repos. La Fig. 4 représente, en coupe, le dispositif de poinçonnage des Fig. 2 et 3 après qu'il ait effectué une course de poinçonnage. La Fig. 1 montre un outil de poinçonnage 1 comprenant un outil inférieur 2 et un outil supérieur 3. L'outil supérieur 3 peut, par l'intermédiaire de deux guidages 4, 5, portés par l'outil inférieur 2, se déplacer linéairement en montant et en descendant par rapport à celui-ci. L'outil inférieur 2 présente une plaque d'appui, c'est-à-dire un dispositif d'accueil 6, dans laquelle sont percés les trous de 30 poinçonnage 7. Ces trous sont en grand nombre dans la plaque 6 et disposés aux endroits o un green sheet (substrat en céramique non cuite) déposé sur la plaque 6 doit être percé de trous. Pour cela, sur l'outil supérieur 3 sont montés des poinçons 8 dirigés vers l'outil inférieur et se terminant au-dessus de la plaque d'appui 6. La disposition des poinçons 8 est telle que ceux- ci pénètrent dans les trous de 35 poinçonnage 7 quand les poinçons se déplacent vers le bas. Au-dessus de la plaque d'appui 6, pour guider les poinçons 8 et pour maintenir vers le bas le green sheet placé sur la plaque d'appui 6, se trouve une plaque de serre-flan 9 qui, pour améliorer la visibilité, n'est pas représentée à la Fig. 1. La plaque de serre-flan 9 est visible à la Fig. 2. Elle est montée audessus de la plaque d'appui 6 en pouvant se déplacer verticalement indépendamment du 5 mouvement des poinçons 8, et elle définit avec cette plaque une fente 11. Celle-ci, du côté de la plaque de serre-flan 9 comme du côté de la plaque d'appui 6, est délimitée par une surface plane. La plaque de serre-flan 9 est reliée à l'outil supérieur 3 ou à une partie de celui-ci, de sorte qu'elle peut se déplacer avec lui, comme l'indique une flèche 12. 10 Avant l'opération de poinçonnage proprement dite, l'outil supérieur 3 est amené selon la direction de la flèche 12 sur l'outil inférieur 2. Ainsi est créée, c'est-à-dire réglée, la fente 11 entre la plaque de serre-flan 9 et l'outil inférieur 2. Pour effectuer l'opération de poinçonnage proprement dite, le poinçon dont la tête 14 est maintenue dans une plaque de l'outil supérieur 3, est déplacé en 15 montée et en descente selon la direction de la flèche 12, indépendamment du mouvement de l'outil supérieur 3. Pour cela, le poinçon est équipé d'un dispositif d'entraînement séparé (non figuré). Le poinçon 8 présente, raccordée à sa tête 14, une tige allongée 15 qui est par exemple constituée par un cylindre dont l'axe 16 est parallèle à la direction de 20 déplacement de l'outil supérieur 3 indiquée par la flèche 12. La tige 15 s'étend à travers un dispositif de guidage 17 qui comprend une douille 18. Cette douille guide la tige 15 du poinçon 8 et se trouve elle-même dans une plaque 19 qui est reliée à la plaque de serre-flan ou qui autrement est maintenue fixe. La douille 18 a une longueur qui est un multiple du diamètre de son ouverture de guidage, de 25 manière à assurer au poinçon 8 un guidage rectiligne suffisant. La plaque de serre-flan 9 présente à chaque poinçon 8 un passage dans lequel est montée une douille de raclage 21. En dessous de cette douille se trouve dans la plaque d'appui 6 une douille de poinçonnage 22 qui est également montée dans un passage correspondant. Les détails de la douille de raclage 21, de la 30 douille de poinçonnage 22 ainsi que du poinçon 8 qui passe à travers la douille de raclage 21 sont visibles aux Fig. 3 et 4 qui représentent le détail repéré III à la Fig. 2. Comme on peut le voir, le poinçon 8 présente à son extrémité inférieure une partie active 23 se raccordant à la tige 15 et qui s'étend dans l'ouverture de raclage 35 24 de la douille de raclage 21. L'ouverture de raclage 24 est concentrique à l'axe 16 et sa paroi cylindrique constitue une portée de guidage pour la partie active 23 du poinçon 8. La partie active 23 du poinçon 8 est concentrique à l'axe 16 et présente un diamètre nettement inférieur à celui de la tige 15. Cette tige se réduit donc à l'intérieur de la douille de raclage 21 en un endroit qui se trouve à une certaine 5 distance au-dessus de l'embouchure inférieure de l'ouverture de raclage 24. Cette distance correspond à peu près à la longueur de la course de travail du poinçon. La partie active 23 comprend donc une section cylindrique 25, dont la longueur est un peu supérieure à la course du poinçon. La partie active 23 se trouve à l'intérieur de l'ouverture de raclage 24 et présente un diamètre qui est seulement un peu plus 10 faible que le diamètre de l'ouverture de raclage 24. Cette ouverture assure le guidage de la partie active 23 du poinçon 8 par rapport au trou de poinçonnage 7 prévu dans la douille de poinçonnage 22. A la partie active 23 du poinçon 8 appartient de plus une section de poinçonnage 26 dont la longueur est inférieure à celle de l'ouverture de raclage 24. 15 Cette section de poinçonnage présente, par rapport à la section 25, un diamètre réduit. En d'autres termes, la partie active 23 présente un gradin par lequel la section cylindrique 25 se poursuit sous la forme d'une section de poinçonnage 26, également cylindrique et qui est maintenue concentrique à l'axe 16. La section de poinçonnage 26 délimite donc avec la paroi de l'ouverture de raclage 24 une fente 20 annulaire, c'est-à-dire qu'elle s'étend à partir de l'extrémité de la section 25 sans être en contact avec la paroi de l'ouverture de raclage 24. Quand le poinçon 8 se trouve à sa position extrême supérieure (point mort supérieur), l'extrémité libre de la section de poinçonnage 26 est rentrée à l'intérieur de l'ouverture de raclage 24. L'extrémité inférieure de la section 25 se trouve également à l'intérieur de 25 l'ouverture cylindrique de raclage 24, de sorte que le poinçon 8 est guidé avec précision et se trouve centré de manière précise par rapport au trou de poinçonnage 7. Le diamètre de la section de poinçonnage 26 est de plus inférieur au diamètre du trou de poinçonnage 7 de la valeur d'un jeu de travail (fente de cisaillement). La douille de poinçonnage 22 présente à sa partie supérieure une partie de 30 paroi 27 relativement mince dans laquelle est percé le trou de poinçonnage 7. La fente 11 et la partie de paroi 27 présentent ensemble une hauteur mesurée selon la direction de l'axe 16, qui est un peu inférieure à la course du poinçon 8. En dessous de la partie de paroi 27, l'ouverture traversant la douille de poinçonnage 22, s'élargit pour donner un canal de déchets 28 dans lequel débouche latéralement 35 une ouverture 29. Celle-ci, quand l'outil de poinçonnage 1 fonctionne normalement, est alimentée en air comprimé. L'outil de poinçonnage 1, qui a été présenté, fonctionne de la manière qui va être décrite. En fonctionnement, un green sheet 32 est disposé dans la fente 11. Il s'agit ici d'un substrat plat en céramique non cuite. Le green sheet 32 repose alors sur un 5 coussin d'air situé sur la plaque d'appui 6, et se trouve à une faible distance verticale en dessous de la plaque de serreflan 4. Pour réaliser les trous, les poinçons 8 sont alors passés de la position représentée à la Fig. 3 à celle qui est représentée à la Fig. 4. Comme le montrent ces figures, la longueur de l'ouverture de raclage 24 est un peu plus grande que la course du poinçon 8, de sorte que le 10 gradin 31 par lequel la section 25 de la partie active 23 se poursuit par la section de poinçonnage 26, se déplace vers le bas dans l'ouverture de raclage 24 sans la quitter. La section de poinçonnage 26 perfore le green sheet 32 et pousse une pastille de poinçonnage 33 dans le trou de poinçonnage 7 et, à travers celui-ci, dans le canal de déchets 28. La pastille de poinçonnage 33 adhère d'abord à la face frontale de la section de poinçonnage 26, mais quand elle arrive devant l'ouverture 29, l'air comprimé sortant de celle-ci la détache de la face frontale de la section de poinçonnage 26, de sorte qu'elle tombe et est aspirée par un dispositif (non représenté). La section de poinçonnage 26 traverse le trou de poinçonnage 7 et sa face frontale atteint son point mort bas en dessous de la partie de paroi 27. Le retour des poinçons 8 s'effectue dans le sens inverse, et les sections de poinçonnage 26 débarrassés de leurs pastilles de poinçonnage 33 sortent chacune du trou de poinçonnage, ainsi que du green sheet 32, jusqu'à ce que le point mort supérieur soit atteint comme représenté à la Fig. 3. Le green sheet 32 peut être transporté plus loin pour que de nouveaux trous soient poinçonnés, ou il peut être remplacé un nouveau green sheet non perforé. Un outil de poinçonnage pour des green sheets ou des pièces plates analogues présente une plaque d'appui 6 percée de trous de poinçonnage 7 ainsi qu'une plaque de serre-flan 9 disposée au-dessus de la plaque d'appui 6, et dans laquelle sont percées des ouvertures de raclage 24. Des poinçons 8 ont leurs parties actives 23 logées dans des ouvertures de raclage 24 et sont guidés dans ces ouvertures. Les parties actives 23 sont étagées. Elles présentent une section de poinçonnage 26 dont le diamètre est réduit. La longueur de chaque section de poinçonnage 26 est inférieure à la longueur de l'ouverture de raclage 24. Quand le poinçon 8 se trouve à son point mort supérieur, la section de poinçonnage 26 se trouve entièrement à l'intérieur de l'ouverture de raclage 24. De plus, une fraction de la section 25 appartenant à la partie active 23 pénètre dans l'ouverture de raclage, pour guider le poinçon. La section de poinçonnage 26 est simplement à peu près aussi longue que la course du poinçon 8. Sa longueur correspond de préférence à celle de la course de ce poinçon. La faible longueur de la section de poinçonnage 26 permet de lui 5 donner une configuration particulièrement élancée, et ainsi d'obtenir les trous de poinçonnage particulièrement petits. Liste des références 1. Outil de poinçonnage 10 2. Outil inférieur 3. Outil supérieur 4, 5 Guidage 6. Plaque d'appui 7. Trou de poinçonnage 15 8. Poinçon 9. Plaque de serre-flan 11. Fente 12. Flèche 14. Tête 15. Tige 16. Axe 17. Dispositif de guidage 18. Douille 19. Plaque 21. Douille de raclage 22. Douille de poinçonnage 23. Partie active 24. Ouverture de raclage 25. Section 26. Section de poinçonnage 27. Partie de paroi 28. Canal de déchets 29. Ouverture 31. Gradin 32. Green sheet 33. Pastille de poinçonnage Revendications 1. Dispositif de poinçonnage pour des substrats plats en céramique non cuite, ce qu'on appelle en particulier des green sheets, comportant: - un dispositif de réception (6) qui présente une surface essentiellement 5 plane pour accueillir un substrat en céramique (32) et qui est percée de trous de poinçonnage (7), - au moins un poinçon (8) disposé au-dessus d'un trou de poinçonnage (7) et présentant une tige (15) et une partie active (23) qui s'étend à l'intérieur d'une ouverture de raclage (24) et dont le diamètre est 10 inférieur à celui de la tige (15) mais supérieur à celui du trou de poinçonnage (7) associé, la partie active (23) présentant une section de poinçonnage (26) dont le diamètre est un peu plus faible que celui du trou de poinçonnage (7), - un dispositif d'entraînement relié au poinçon (8) afin de déplacer celui15 ci linéairement d'une course définie et faire ainsi entrer et sortir la section de poinçonnage (26) dans le trou de poinçonnage (7), - un dispositif de guidage de poinçon (17) que traverse la tige (15) et qui assure le guidage du poinçon (8) le long de la tige (15) de celui-ci. 2. Dispositif de poinçonnage selon la revendication 1, caractérisé en ce que 20 la section de poinçonnage (26) n'est pas guidée en direction transversale. 3. Dispositif de poinçonnage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de guidage de poinçon (17) possède une douille (16) percée d'un passage qui détermine une portée de guidage pour la tige (15). 4. Dispositif de poinçonnage selon la revendication 1, caractérisé en ce que 25 l'ouverture de raclage (24) présente une longueur qui dépasse celle de la section de poinçonnage (26). 5. Dispositif de poinçonnage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur de la section de poinçonnage (26) correspond essentiellement à celle de la course du dispositif d'entraînement. 6. Dispositif de poinçonnage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur de la partie active (23) est supérieure à la course du dispositif d'entraînement. 7. Dispositif de poinçonnage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le trou de poinçonnage (7) est un alésage de passage qui débouche dans un canal 35 de déchets (28) présentant un diamètre supérieur à celui du trou de poinçonnage (7). 8. Dispositif de poinçonnage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre de la tige (15) est un multiple du diamètre de la partie active (23).