(57)【要約】【課題】シートへの打痕の形成が抑制された打ち抜き加工用の加工装置を提供する。【解決手段】第１と第２の金型との間でセラミックグリーンシートなどの被加工物を挟持しつつ打ち抜き部により被加工物の周縁部に打ち抜き加工を行う加工装置において、第１の金型の挟持面側の略中央部に凹部を設けることにより、被加工物の第１の金型との接触面であって加工対象箇所である周縁部以外の部分に、第１の金型と接触しない領域が形成されるようにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１と第２の金型との間で被加工物を挟持しつつ被加工物に打ち抜き加工を行う加工装置であって、
第１の金型に凹部を設けることにより、被加工物の前記第１の金型との接触面であって加工対象箇所以外の部分に、前記第１の金型と接触しない領域が形成されるようにしたことを特徴とする加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載の加工装置であって、
前記加工対象箇所が前記接触面の周縁部であり、
前記凹部が前記第１の金型の前記被加工物の挟持面側の略中央部に設けられてなる、
ことを特徴とする加工装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の加工装置において前記第１の金型として用いられる打ち抜き加工用金型。
【請求項４】
被加工物に打ち抜き加工を行う加工装置において被加工物を挟持する一対の打ち抜き加工用金型であって、
前記一対の金型の一方である第１の金型に凹部を設けることにより、被加工物の前記第１の金型との接触面であって加工対象箇所以外の部分に、前記第１の金型と接触しない領域が形成されるようにしたことを特徴とする打ち抜き加工用金型。
【請求項５】
請求項４に記載の打ち抜き加工用金型であって、
前記加工対象箇所が前記接触面の周縁部であり、
前記凹部が前記第１の金型の前記被加工物の挟持面側の略中央部に設けられてなる、
ことを特徴とする打ち抜き加工用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックグリーンシートなどの打ち抜き加工を行う加工装置に関し、特にその金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＮＯｘセンサや酸素センサその他のセラミックデバイスの作製方法として、ジルコニア（ＺｒＯ2）その他のセラミックスを主成分とする複数枚のセラミックグリーンシートに、種々の電極パターン等を印刷形成した後、これら複数枚のシートを積層して積層体を形成し、該積層体を焼成する方法が公知である。
【０００３】
このようなプロセスに供されるに先立ち、セラミックグリーンシートには通常、印刷時や積層時の位置決め用の穴が形成される。あるいはさらに、デバイスにキャビティや内部空間を設けるための穴が形成される場合もある。このような穴は、通常、金型を用いてプレス装置により打ち抜き加工されるのが一般的である。係る打ち抜き加工が可能な装置が既に公知である（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１０２８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されているような従来の加工装置は、概略的にいえば、上下の金型の間に被加工物（例えばセラミックグリーンシート）を挟んだ状態でパンチに圧力を作用させて打ち抜きを行うものであり、被加工物と接触する上下それぞれの金型の表面は、間に挟む被加工物を変形させることのないよう、パンチ部を除いては平坦に保たれている。
【０００６】
係る加工装置を用いて、複数枚のセラミックグリーンシートの打ち抜き加工を連続的に行うような場合、先の打ち抜き加工により生じたシートかす等の異物が金型表面に付着したままの状態で次の打ち抜き加工を行うと、異物が介在したままの状態で上下の金型の圧接（つまりはプレス）が行われてしまうことになる。その結果、シート面のうち異物の存在する微小領域に意図しない塑性変形が生じて打痕（異物の形状がかたどられた局所的な凹凸）が形成されてしまうという問題がある。このような打痕がデバイス領域（シート面のうち、実際にデバイスを構成することになる領域）に形成されてしまったままのセラミックグリーンシートを後工程に供することは、製品不良を招来させる要因となる。従って、係る打痕の形成は、製造コスト抑制の観点からはできる限り抑制されることが必要である。
【０００７】
好ましくは、このような異物を付着させたままの状態での加工を行うことがないよう、打ち抜きを繰り返す途中で頻繁に（あるいは打ち抜きを行う都度）金型表面が清掃されるが、係る清掃を行ったとしても、打痕が形成されてしまうことがある。
【０００８】
また、特許文献１に開示された技術は、金型のメンテナンス性を向上させる効果を有するものの、金型表面への異物の付着を抑制するものではない。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、シートへの打痕の形成が抑制された打ち抜き加工用の加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、第１と第２の金型との間で被加工物を挟持しつつ被加工物に打ち抜き加工を行う加工装置であって、第１の金型に凹部を設けることにより、被加工物の前記第１の金型との接触面であって加工対象箇所以外の部分に、前記第１の金型と接触しない領域が形成されるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載の加工装置であって、前記加工対象箇所が前記接触面の周縁部であり、前記凹部が前記第１の金型の前記被加工物の挟持面側の略中央部に設けられてなる、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、打ち抜き加工用金型であって、加工請求項１または請求項２に記載の加工装置において前記第１の金型として用いられる。
【００１３】
請求項４の発明は、被加工物に打ち抜き加工を行う加工装置において被加工物を挟持する一対の打ち抜き加工用金型であって、前記一対の金型の一方である第１の金型に凹部を設けることにより、被加工物の前記第１の金型との接触面であって加工対象箇所以外の部分に、前記第１の金型と接触しない領域が形成されるようにしたことを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項４に記載の打ち抜き加工用金型であって、前記加工対象箇所が前記接触面の周縁部であり、前記凹部が前記第１の金型の前記被加工物の挟持面側の略中央部に設けられてなる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１ないし請求項５の発明によれば、金型の間に被加工物を挟んで該被加工物を前記金型に圧接させつつ打ち抜き加工を行う場合に、異物の存在によって被加工物に打痕が形成されることが抑制される。これにより、加工不良の発生をより確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る加工装置１００の概略的な構成を模式的に示す断面図である。
【図２】加工装置１００の動作中の様子を模式的に示す断面図である。
【図３】図１の図面視下方より見た場合の上型６の平面図である。
【図４】加工装置１００において打ち抜き加工を行った後のシートＳの打ち抜き面を例示する図である。
【図５】実施例および比較例における打痕不良率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜加工装置の概要＞
図１は、本発明の実施の形態に係る加工装置１００の概略的な構成を模式的に示す断面図である。図２は、加工装置１００の動作中の様子を模式的に示す断面図である。加工装置１００は、概略的には、上下２つの金型の間で被加工物を挟持しつつ該被加工物に打ち抜き加工を行うものである。
【００１８】
加工装置１００は、下型（下側金型）４が固定されるボルスター１と、上型（上側金型）６を保持し、案内部材１０に案内されてボルスター１に対し鉛直上下方向（図面視上下方向）に往復自在なラム２とを備える。ボルスター１には、下型ホルダー３が固設されており、下型４は該下型ホルダー３によって固定される。ラム２には、上型ホルダー５が設けられている。上型ホルダー５は、ラム２に固設された固設部５ａと、固設部５ａの下面側に設けられ、上型６を保持する可動部５ｂとを有する。可動部５ｂには図示しない弾性部材が設けられている。ラム２が下降して、下型４の上に載置された被加工物であるセラミックグリーンシート（以下、単にシート）Ｓに上型６の下面が圧接されることで上型６に圧力が作用した場合に、該弾性部材が固設部５ａの向きに付勢されるようになっている。これにより、上型６と下型４との間で挟持されるシートＳに作用する圧力が略一定に保たれる。
【００１９】
一方で、ラム２においては上型ホルダー５の固設部５ａを貫通する態様にて打ち抜き部７が設けられるとともに、打ち抜き部７の上部には、弾性部材８が設けられている。図面に垂直な方向の打ち抜き部７の断面は、所望される打ち抜き形状に応じた形状となっている。弾性部材８は例えばコイルバネである。弾性部材８には、上型ホルダー５の可動部５ｂに用いられる弾性部材よりも弾性係数の強いものが用いられる。また、上型６も、打ち抜き部７が図面視上下方向に通過するように形成されている。さらには、下型４、下型ホルダー３、およびボルスター１にも打ち抜き部７に対応する位置に貫通口９が設けられている。
【００２０】
係る構成を有する加工装置１００においては、上述したようにシートＳを下型４の上に載置した状態でラム２を下降させ、上型６の下面をシートＳに圧接させて上型６と下型４との間でシートＳを挟持させるようにすると、打ち抜き部７にも圧力が作用する。その際に付勢を受ける弾性部材８の反発力によって、図２に示すように、打ち抜き部７がシートＳを打ち抜く。すなわち、打ち抜き加工が実現される。なお、打ち抜かれたシート片Ｓ１は、貫通口９を通じて除去される。
【００２１】
なお、図１および図２においては便宜上、打ち抜き部７が１つの場合を例示しているが、打ち抜き部７は、シートＳに求められる加工態様に応じて、適宜の個数および配置にて設けられる。また、加工装置１００を構成する各部は、その用途および機能を実現するうえで好適な材料が適宜選択されて、形成されればよい。
【００２２】
＜上型の形状＞
次に、加工装置１００において用いられる上型６の形状について詳述する。図３は、図１の図面視下方より見た場合の、上型６の平面図である。また、図４は、加工装置１００において打ち抜き加工を行った後のシートＳの打ち抜き面を例示する図である。すなわち、以下の説明においては、もともとは矩形形状であったシートＳが、図４に示すような平面形状を有するものとなるように、打ち抜き加工を行う場合を例として説明する。これは、種々の電極パターン等を印刷形成したシートＳを積層して積層体を形成し、該積層体を焼成することによってＮＯｘセンサなどのセラミックデバイスを作製するプロセスにあたって、プロセス途中におけるシートＳの位置決め用の穴およびノッチを形成するような加工を行う場合に相当する。
【００２３】
具体的には、図４に示すシートＳには、長手方向周縁部の中央位置に貫通穴Ｈ１およびＨ２が形成されるとともに、角部には４つのノッチＮ１、Ｎ２、Ｎ３、およびＮ４が形成される。そして、加工装置１００には、図示は省略するものの、係る打ち抜きを実現すべく、それぞれの貫通穴Ｈ１およびＨ２を形成するための打ち抜き部７と、ノッチＮ１〜Ｎ４を形成しつつシートＳの外周部を打ち抜く打ち抜き部７とが、設けられてなる。一方で、シートＳの中央部分に対しては、加工は施されないことになる。
【００２４】
これに対応して、上型６においても、貫通穴Ｈ１、Ｈ２を形成するための打ち抜き部７の通過箇所に貫通部ｈ１およびｈ２が設けられるとともに、シートＳの外周部を打ち抜く打ち抜き部７に対応させて、切り欠き部ｎ１、ｎ２、ｎ３、およびｎ４が設けられてなる。
【００２５】
そして、本実施の形態においてはさらに、上型６の下面側であって、図３の図面視中央部分に、平面視矩形状の凹部６ｂが設けられている。これにより、その下面のうち貫通部および切り欠き部以外の全面が圧接面となっているのではなく、上型６の下面のうちの周縁部のみが、圧接面６ａとなっている。図３においては、斜線部が圧接面６ａとなっている。なお、係る凹部６ｂの形成は、例えば公知のザグリ加工技術などによって実現される。また、凹部６ｂの断面形状（図３の紙面に対して垂直な方向）の形状には特に制限はない。例えば、凹部６ｂを形成する手法に応じた形状を有していてもよい。
【００２６】
係る形状を有する上型６を用いて打ち抜き加工を行うと、シートＳはその周縁部においてのみ上型６の圧接面６ａと下型４との間で圧接されるものの、凹部６ｂに隣接するシートＳの中央部分は、加工の際に上型６に非接触のまま保たれる。すなわち、当該中央部分においては上型６の圧接を受けないので、仮にシートＳの中央部分において下型４との間にシートかすなどの異物が存在していたとしても、該異物に起因した打痕が形成されることはないことになる。
【００２７】
これにより、数枚のシートＳの打ち抜き加工を連続的に行うような場合においても、異物の存在に起因した打痕の形成が、従来よりも確実に抑制されることになる。もちろん、適宜に清掃を行うことで、その確実性はより高まることになる。なお、係る場合においてもシートＳの周縁部に打痕が形成される可能性は残るが、その形成箇所が従来に比して限定されること、および、形成されても最終製品に用いられる箇所でない限りは不良となりにくいことなどから、係る打痕が最終的に製品不良に結びつく可能性は極めて小さいと言える。よって、本実施の形態に係る上型を用いることは、十分に製品不良の抑制に資するものであるといえる。
【００２８】
また、本実施の形態に係る上型６を、加工位置に対応する箇所以外を除く下面全面が略平坦な上型と比較すると、下面の外形面積および上型に印加される力が同じ場合、本実施の形態に係る上型６の方が圧接面の面積が小さいので圧接面における圧力は大きくなる。例えば、図３に示すように上型６の外形の幅Ｘ１が１５．７ｃｍであり、高さＹ１が１２ｃｍであり、凹部６ｂの幅Ｘ２が１２ｃｍであり、高さＹ２が８．５ｃｍであり、加工時に加えられる力が１００００ｋｇであるとすると、シートＳに作用する圧力は約１１６ｋｇ／ｃｍ2である。これに対して、上述の下面全面が略平坦な上型の場合、シートＳに作用する圧力は約５３ｋｇ／ｃｍ2である。これに伴うシートＳの変形が問題となる場合には、上型に印加する力を適宜調整するようにしてもよい。
【００２９】
ところで、ここまでの説明では、被加工物たるシートＳに位置決め用の貫通穴およびノッチを形成する加工を行うことを前提としているため、上型の下面側において周縁部以外の全域に凹部を形成することとしている。ただし、被加工物における打ち抜き加工の対象箇所は任意に定められるものである。それゆえ、凹部も、当該対象箇所の位置に応じて適宜の位置に適宜の形状にて設けられればよい。例えば、図４に示した態様に加えて、被加工物の中央部にも貫通穴を設けるような加工を行う場合には、上型の下面側において、該貫通穴の形成位置に対応する領域の近傍を除くように凹部を形成すればよい。また、凹部は１つに限られるものではなく、被加工物の加工対象箇所に応じて複数の凹部が設けられる態様であってもよい。
【００３０】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、上型と下型との間に被加工物を挟んで該被加工物を上型と下型に圧接させつつ打ち抜き加工を行う場合に、上型の下面（被加工物との接触面）のうち、被加工物の加工対象箇所に対応する位置の近傍以外に凹部を設け、加工対象箇所の近傍のみを圧接面とすることで、異物の存在によって被加工物に打痕が形成されることが抑制される。これにより、加工不良の発生をより確実に抑制することができる。
【実施例】
【００３１】
実施例として、上述の実施の形態に係る上型６及び加工装置１００を用い、複数のシートＳへの連続の打ち抜き加工を、３３回繰り返した。一度の打ち抜き加工においては、９５０枚〜１０００枚のシートＳを連続的に加工した。一方、比較例として、凹部６ｂを設けないほかは同様の上型および加工装置を用いた連続加工を、４４回繰り返した。なお、比較例においては、一度の打ち抜き加工においては、６００枚〜６５０枚のシートＳを連続的に加工した。実施例、比較例とも、金型の清掃は適宜のタイミングで行った。
【００３２】
図５は、実施例および比較例における打痕不良率を示す図である。なお、打痕不良の有無の判断は、目視により行った。比較例においては、１回あたり最高で２％程度の打痕不良が生じており、トータルの打痕不良率は０．６％であった。これに対して、実施例では、１度を除いて全く打痕不良が生じなかった。トータルの打痕不良率は０．００６％であった。すなわち、実施例では、比較例に比して打痕不良率が１／１００に抑制された。
【符号の説明】
【００３３】
１  ボルスター
２  ラム
３  下型ホルダー
４  下型
５  上型ホルダー
５ａ  （上型ホルダーの）固設部
５ｂ  （上型ホルダーの）可動部
６  上型
６ａ  圧接面
６ｂ  凹部
７  打ち抜き部
８  弾性部材
９  貫通口
１０  案内部材
１００  加工装置
Ｈ１、Ｈ２  貫通穴
Ｎ１〜Ｎ４  ノッチ
Ｓ  シート
ｈ１、ｈ２  貫通部
ｎ１〜ｎ４  切り欠き部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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