(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上型と下型のせんだん力で切断物を切断する切断装置において、
その上型は、切断中前記下型とせんだん面として向き合い面にくりぬき部を有し、そのくりぬき部の開口部上面が上刃となり、くりぬき部は貫通穴となって上型の外部に通じ、その貫通穴には吸引装置がつなげられ、
前記下型には、前記上型がほとんど隙間なく組み合わさって、そこで摺動することを特徴とする切断装置。
【請求項２】
前記下型には、前記上型が入り込んだとき上刃のくりぬき部に向かってエアーブローするブロー穴が設けられたことを特徴とする請求項１記載の切断装置。
【請求項３】
前記上型には、前記上刃となる面と略平行にかつ上型の少なくとも一方の側面に貫通する通過溝が設けられ、上型が前記下型に入り込んで切断物を切断する際、その通過溝と前記くりぬき部の開口部とが、下型に隠れて外部に露出しないことを特徴とする請求項２記載の切断装置。
【請求項４】
請求項３記載の構成からなる上型を複数有することを特徴とする切断装置。
【請求項５】
切断物を把持しながら水平動及び上下動可能であって、水平動により前記切断物を前記上型の外部に露出した通過溝を通して前記上刃の下に移動させるとともに、下降により前記切断物を前記下型上に載置するピックアンドプレースユニットを有することを特徴とする請求項３もしくは４記載の切断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上型と下型のせん断力で切断する切断装置に係り、中でも、小型電子部品の微小部分を切断し、その際微小な切りカスが発生する切断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トランジスタやダイオードに代表される小型電子部品は、近年様々な電気・電子機器に多く用いられており、その主要な電気回路を形成している。その中の表面実装ＩＣ（以降ＩＣと呼ぶ）は、概ね次のような製造工程を経て最終製品となる。
或る回路パターンを有するペレットを、金属製のリードフレーム上に貼り付け、ペレット上の各端子をリードフレームにワイヤーボンディングして、そのペレット部分を樹脂などでモールドする。その後リードフレームを切断して、一つずつのＩＣに分離する。分離されたＩＣは、各リードに測定用の電極を当てて、一つずつ電気特性が測定される。そして良品のＩＣは、リードが折り曲げ成型（フォーミング）されて、プリント基板に実装可能な最終製品となる。図５に、特性測定からリード成型に至って、ＩＣの形状が変化していく様子を描いている。
電気特性が測定される際は、前述したように、ＩＣ１は１個単位に分離されている。つまり、ＩＣ１のリード２は或る長さに切断され、そのリード２はフラットな状態である。その測定がし易い状態で、樹脂モールドされたペレット３の部分を把持等しながら、電極を各リード２に当てながら測定が行なわれる。その後は、リード２をフォーミングする訳だが、製品によってはこの前で、リード２の先端を再度切断して、その長さ（展開長）を高い精度で仕上げる必要のあるものがある。その切断しろは０．１〜１．５ｍｍと大変小さいものである。今後この切断作業を、仕上げ切断と呼ぶ。
【０００３】
次に、これまで仕上げ切断に一般的に用いられていた切断装置を、図６，７に示している。図６は、切断時の要部を描いた正面図（一部断面）で、図７は切断時の様子を描いた斜視図である。これらの図を用いて、従来の切断装置について説明する。
まず構成を説明する。鉛直に設置された下型４があり、その上面にはペレット３のふくらみ部分が入り込む逃げ穴が設けられている。下型４の上方両サイドには、上型６がある。その上型６は、上下動が可能で、それが下降したとき、両サイドとも下型４（の幅方向）に対して僅かのクリアランスを保ちながら、下型４にかぶさる。下型４・上型６は、ともに硬質の金属（例えば、焼き入れされた超硬）でできている。
また、下型４の周り（下方）には、上面が開口した切りカス受け７が設置されている。更に、その切りカス受け７の底部には穴があいていて、そこが集塵口８となり、その先のバキューム装置（図示省略）につなげられている。
【０００４】
続いて、主に図７を用いながら、ＩＣ１のリード２を仕上げ切断する手順を説明する。
ＩＣ１は、この仕上げ切断に至る直前に、別なところで正確に位置決めされている。その位置決めされたＩＣは、先端に吸着ノズルを有するピックアンドプレースユニット９（今後ＰＰユニットと呼ぶ）で吸着把持されながら、下型４の上面に搬送・載置される。（搬送経路を、図７中実線矢印で示す。）載置された時点で、ＩＣ１は、リード２が下型４の上に接触し、全体はＰＰユニット９で把持されている。
この状態で、上型６が下降して、上型６の下面が下型４の上面よりいくらか下側に達すると、下型４からはみ出た部分のリード２がせん断力で切断される。つまり、下型４上面の幅寸法が、両側のリード２の先端間長となって、両リード２が切断される訳である。
一方、切断されたリード２の切りカスは、切りカス受け７の中に落下し、それが集塵口８から吸引される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の切断装置で仕上げ切断をしたとき、以下の問題が発生した。
それは切りカスに関することであった。前に説明したように、この切りカスは長さが０．１〜１．５ｍｍ程度で、その厚みも０．１〜０．２ｍｍ程度と、大変小さくまた軽いカスである。中でも、その長さが０．３ｍｍ以下のものになると、いかにその材質が金属であるとは言え、浮遊し易い塵埃のごとくとなってしまう。そのため、全ての切りカスが切りカス受け７の中に落下するとは限らず、その周囲に飛散する場合が多かった。周囲に飛散した切りカスは、そこにレイアウトされた様々な機構部に堆積したり、その駆動部にかみ込んだりして、機構部の動作不具合を招いた。
【０００６】
また同時に、切りカスが落下・飛散せずに、上型６に付着してしまうことがあった。主に素材が超硬で焼入れ処理が施された上型６は、その底面が上刃１１となっていて、ここは水平かつ平坦である。更に、先端の上刃１１となるせん断部分は、一般的に鏡面仕上げが施されている。一方半田メッキされたリード２は、柔らかく所謂粘っこい金属であるため、その小さな切りカスが上刃１１の部分に付着してしまうことがしばしば発生した。
一旦切りカスが上型６に付着すると、それ以降の切断作業に悪影響を与えた。まず、その切りカスが時として、それ以降に切断するＩＣ１のリード２に付着してしまうことであった。これはせん断中に発生するため、単なる付着とは言えず、むしろ圧着に近い場合が多く、その場合切りカスは容易に剥がれるものではなかった。このため、切りカスが付着したＩＣ１は不良品となってしまった。
他の悪影響は、切りカスが上型６に付着したまま切断を行なうために、切れ味が悪くなることであった。前にも述べたように、切断しろは通常大変小さいため、切れ味が悪くなると、正確な寸法にリード２を仕上げ切断することが困難となった。
【０００７】
そこで、切りカスの付着を防止しようとして、次の方策が講じられた。
一案として、上型の底面に多少傾斜が設けられた。この傾斜角は、せん断力の低下や刃の寿命の観点から見ると、余り多くはつけることができないものではあったが、多少傾斜をつけた位では、付着を防止する効果はほとんどなかった。
別な方策は、上型に付着した切りカスを、エアーブローにて強制的に除去しようとするものであった。図８を用いてこれを説明する。
これは、上型６ａにいくつかの上型ブロー穴１２を設けたものである。この上型ブロー穴１２は、上型６ａの上面から底面の先端部に貫通していて、上面の開口部にはエアーチューブ等が接続されている（図示省略）。そして、エアーチューブは高圧エアー供給源（図示省略）につながっている。
これは、上型６ａが下降して切断が終了した時点で、一定時間高圧エアーを流して上型ブロー穴１２からエアーを吹き出すものである。これにより、上型６ａに付着した切りカスを除去しようとするものである。ところが、この方策においても、以下に述べるように、満足する結果を得ることはできなかった。
【０００８】
上型ブロー穴１２を数多く設けると、肝心の刃の切断機能がそこなわれるために、その数には限度がある。それに、上型ブロー穴１２に覆い被さることなく付着した切りカスについては、エアーブローをしても容易に除去することはできない。
また、今度は除去された切りカスに目を向けると、それらは上型６ａから遊離したのは良いが、エアーブローされているために、方々に飛散してしまい、そのほとんどが切りカス受け７の中には入らない。よしんば一旦その中に入ったものでも、エアーブローのためにそこから飛び出てしまうケースがある。
【０００９】
もっとも、切りカス受け７を極端に大きくしてしまえば、切りカスがそこから飛び出るのを防げるであろうが、ただでも設備の小型化が要求される中、それは不可能である。従って、従来の切断装置では、切りカスが周囲にある程度飛散することは避けることができなかった。そのために、定期的に清掃せざるを得なかった。同時に、上型に付着した切りカスについても、人手により定期的に除去・清掃するしかなかった。この清掃頻度は高く、日に５〜６回に及ぶこともまれではなかった。また、定期的に清掃をするだけでは、不良品の発生や装置の不具合の発生を未然に防ぐことはできなかった。
そこで、このように軽く小さな、一方では付着しやすい切りカスを周囲に飛散させず、また、上型に付着した切りカスを完全に除去する切断装置の開発が望まれていた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の切断装置は、次の特徴を備えている。
まず、その上型は、切断中に下型とせん断面として向き合う面にくりぬき部を有している。そして、そのくりぬき部の開口部上面が上刃となり、くりぬき部は貫通穴となって上型の外部に通じている。更に、その貫通穴には吸引装置がつなげられている。ここで、下型には鉛直方向に溝が設けられ、その中を上型がほとんど隙間なく組み合わさって鉛直方向に摺動している。従って、切断中上型が下降したときは、くりぬき部が密閉空間に近い状態となり、その中が吸引装置で吸引されている訳である。そのために、切断時に発生してくりぬき部内に落下した切りカスは、周囲に飛散することなく強力にくりぬき部に吸引される。
【００１１】
また、下型には、切断中上型が入り込んだとき上型のくりぬき部に向かってエアーブローするブロー穴が設けられている。それにより、上型に付着した切りカスを吹き飛ばすことができる。
【００１２】
それに、上型には上刃となる面と略平行に通過溝が設けられていて、その溝は、上型の少なくとも一方の側面に貫通しつつ、切断中その通過溝は下型に隠れて外部に露出しない構造も有している。これにより、この溝を通して切断物（例えばＩＣなどのリード）を上刃の直下に搬送することができる。
【００１３】
更に、このような上型を1つだけでなく、複数配置することもできる。例えば２つ配置すれば、切りカスの飛散などの不具合が発生することなく、ＩＣの両側のリードを同時に仕上げ切断することができる。
そして、切断装置には、切断物を把持しながら水平動及び上下動可能であって、水平動により切断物を上型の外部に露出した通過溝を通して上刃の下に移動させるとともに、下降により切断物を下型上に載置するピックアンドプレースユニットが設けられている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下添付図面にしたがって、本発明に係る切断装置の好ましい形態について詳説する。なお、従来例と同じ構成材料・構成部品については、従来例と同符号を用いる。
図１〜図４を用いて、要部の主な構造から説明する。まず上型６ｂであるが、これには、下降して物を切断する際、下型４ｂと向き合う面Ａにくりぬき部１６が設けられている。そしてそのくりぬき部１６は、開口面と反対側の面まで貫通している。その貫通穴の先には吸引継ぎ手１７が接続され、それはその後エアーチューブなどフレキシブルなチューブを介して、吸引装置（真空ポンプなど）につなげられていて（チューブ、吸引装置は図示省略）、くりぬき部１６内は常に吸引されている。
また、くりぬき部１６の上面は切断時の上刃１１ｂとなっている。そして、上刃１１ｂとなる面と概ね平行に通過溝１８が設けられていて、その通過溝１８は、上型６ｂの両側面に貫通している。
このような上型６ｂが、距離ＤＵを保ちながら対向して配置されている。そしてこれら上型は、ダイセットに組込まれていて（図示省略）、ぶれなく高い精度で上下動することができる。
【００１５】
次に下型４ｂであるが、これは装置の或る部分に固定されている。そして下型４ｂには、上型６ｂが下降したとき上型６ｂが入り込む逃げ溝１９が、鉛直方向に設けられている。両側に設けられたそれら逃げ溝１９に挟まれた残りの上面部分に切断物となるＩＣ１が載置される。なお、その載置面には凹部２１があって、これはＩＣ１を載置したとき、ペレット３の下側の逃げとなるものである。
【００１６】
上型６ｂと下型４ｂの、各部の寸法関係は次のとおりである。
まず、ＩＣ１のリード２を載置する部分の幅寸法ＤＤは、ＤＵより僅かに小さい程度である。それはこの寸法差により、上型６ｂが下型４ｂの逃げ溝１９内に入り込んで下降したとき、ＩＣ１のリード２を、ひきちぎることなくきれいにせん断するためであり、通常その寸法差はリード２の板厚の１／５程度とされる。これは、片方の上型６ｂに関して言えば、板厚の１／１０となる。従ってそれは、実質寸法が０．０２ｍｍ程度のクリアランスである。
また、逃げ溝１９の幅寸法ＷＤは、上型６ｂの幅寸法ＷＵより若干大きくなっている。具体的に言うと、その寸法差は０．２〜０．４ｍｍとられており、片側に関しては０．１〜０．２ｍｍとなっている。
【００１７】
引き続いて、本発明の切断装置を用いて、ＩＣのリードを仕上げ切断する方法を説明する。これには図２〜４を用いる。図２，３は、切断の進行状態を描いた斜視図である。また図４は、Ｂ−Ｂ方向（図２に記載）から見た部分断面図であり、これも切断の進行状態を描いている。なお、図４では、片方の上型だけを描いている。
図２と図４（ａ）は、待機状態を示す。前述した寸法関係を保ちながら、上型６ｂは下型４ｂの逃げ溝１９に、ある程度の深さではまり込んでいる。その深さの程度は、くりぬき部１６の下面が下型４ｂの上面より下方にあり、上型６ｂの通過溝１８は下型４ｂの上面より十分上方にあるものである。
別なところで正確に位置決めされたＩＣ１は、ＰＰユニット９で吸着把持されながら、リード２が通過溝１８を通るように、水平に搬送される。このとき、リード２の先端間長さＤＲは、下型４ｂ上のＩＣ１を載置する部分の幅寸法ＤＤより若干（切断寸法分だけ）長いものの、この通過溝１８があるために、ＩＣ１は上型６ｂに当たることなく水平に搬送することができる。
【００１８】
その位置で下降すればペレット３が下型４ｂ上の凹部２１に入る所定の位置まで並行移動した後、ＰＰユニット９は下降して、リード２の下面を下型４ｂの上面に接触させながら把持する。このとき、リード２両側の切断部分が、下型４ｂのＤＤ寸法部分から各々はみ出している。図４（ｂ）に、このときの状態を示す。
【００１９】
次に図３，図４（ｃ）に移る。これは、上型６ｂが下降し、上刃１１ｂの下面が下型４ｂの上面以下となり、下降端近くになった状態である。この間、リード２の両端は上刃１１ｂで切断され、その切りカスは上型６ｂのくりぬき部１６内に入る。もちろん前述したように、上型６ｂと下型４ｂはほとんど隙間なく組み合わせられているため、その切りカスが外部に飛び出すことはない。別な見方をすると、このとき、上型６ｂのくりぬき部１６の開口部と両側面に渡る通過溝１８の開口部とが、下型４ｂの逃げ溝１９の中にほとんど隙間なく入り込んでしまっているため、くりぬき部１６は一種の密閉空間に近い状態となっている。
ここで、くりぬき部１６の中は、常に吸引装置により吸引されている。そのため、強い流速を伴って、くりぬき部１６の中は吸引継ぎ手１７の方に吸引される。より詳しく説明すると、上型６ｂの両側面から外部の空気が吸い込まれ（図３中、実線矢印でその流れを示す）、その空気は、上型６ｂの通過溝１８を通って吸引継ぎ手１７側に強烈に吸引される。この理由は次のとおりである。
【００２０】
上型６ｂと下型４ｂの、切断に寄与する面のクリアランスは、前に述べたように、０．０２ｍｍと小さく、大きな流速を生み出す程には外部の空気が入り込まない。ところが、上型６ｂの両側面は、下型４ｂとの間に０．１〜０．２ｍｍの隙間があり、ここからは適当な量の空気が吸い込まれる。その結果、くりぬき部１６の中は大きな流速を伴いながら、吸引継ぎ手１７方向に吸引されることとなる。
（反面、図２に戻るが、この待機状態では、たとえくりぬき部１６内が吸引されていても、くりぬき部１６や通過溝１８が露出しているため、その内部に大きな流速は発生しない。）
【００２１】
更にこれに加えて、下型４ｂには、上型６ｂのくりぬき部１６に向かってエアーブローする下型ブロー穴２２が設けられている（図４（ｃ），図１参照）。下型４ｂの内部に設けられた下型ブロー穴２２は、下型４ｂの側面のニップル２３につながっている。そして、そのニップル２３にはエアーチューブが接続され、それは高圧エアー供給源へとつながっている（図示省略）。
この下型ブロー穴２２は、上型６ｂが図４（ｃ）の状態にあるとき、仮に上刃１１ｂに切りカスが付着しても、その切りカスを吹き飛ばすことができる位置に設けられている。勿論、その数はいくつかあっても問題はない。それは、下型４ｂのこの位置（上下方向）に下型ブロー穴２２がいくつかあっても、切断機能には何ら支障をきたさないためである。
また、図４（ｃ）の状態にあるとき、下型ブロー穴２２からエアーブローが一定時間実施される。このことにより、上刃１１ｂに付着した切りカスを吹き飛ばすことができる。
【００２２】
このように、切断後の小さな切りカスは、一切周囲に飛散することなくまた上刃１１ｂにも付着することなく、その全てが上型６ｂのくりぬき部１６内から吸引装置へと吸引される。
発明者が行なった、試作機による実験結果を以下に記す。
・切断ワーク…ＩＣ、リード数４本、リード幅０．５ｍｍ、リード厚０．２ｍｍ
・切断寸法…片側０．２ｍｍずつ
・サイクルタイム…０．５５秒／個
の条件にて、連続約１００万個の仕上げ切断をした結果、切りカスの飛散および、切りカスの上刃への付着は一切発生しなかった。また、製品への切りカスの付着もなく、リードの切断形状も良好で問題はなかった。
【００２３】
以上本発明の切断装置について説明したが、これは請求項５の発明に関するものであった。なおこれが最終的な理想形態であるが、これにとらわれることなく以下の形態を採用することもできる。
例えば、ペレットの片方のリードだけを切断する場合は、上型は１つの構成でよいし、また３方のリードを切断する場合は、３方に３つの上型を設ければよい。更に、４方の場合は、４方に上型を設けて切断することができる。
また、上型は概ね直方体のブロック状としたが、これは一部に曲線を持つ形状であってもよい。とにかく、下型と組み合わさったとき、両者がこれまで説明したようなクリアランスを保ちながら、上型が上下動できればよい。それに、上型のくりぬき部は、その開口部を角型としたが、これは丸型であっても良い。ただしその場合であっても、その上面の上刃となる部分は直線とせざるを得ないであろう。
更に、上型の通過溝は、上型の両側面に貫通することなく、それが片側だけであっても良い。ただ、説明したように両側面に貫通させた場合、仕上げ切断後のＩＣの搬送に関して、２つのうち任意の方向を選択することができる。従って、前後の装置のレイアウトに選択肢が広がる。
【００２４】
最後に、これまではＩＣのリードの仕上げ切断を例に説明したが、この切断装置は、ＩＣやダイオードなどの小型電子部品に限って有効なものではない。つまり、切りカスが小さく軽量で飛散しやすく、またそれが上刃に付着しやすい金属製の粘っこい材質のものであれば、どのようなものにでも適用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の切断装置であれば、小さく軽量な切りカスの全てを、上型のくりぬき部から吸引することができるため、切りカスが外部に飛散することは一切ない。また、切断時には、下型に設けられたブロー穴で上刃をエアーブローするため、切りカスが上刃に付着することはない。従って、周囲の清掃作業が不要となるとともに、切りカスが周囲の機構部の動作に悪影響を与えることは一切なくなった。同時に、上刃に一旦付いた切りカスが、次以降のワークに付着するという製品の品質的な問題も発生しなくなった。
また、従来の切りカス受けを設置する必要がなくなり、装置全体をコンパクトにすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の切断装置の、上型と下型の構造を示す分解斜視図
【図２】  本発明の切断装置の、待機状態を示す斜視図
【図３】  本発明の切断装置の、切断中の状態を示す斜視図
【図４】  本発明の切断装置の、切断の進行状態を示す部分断面図
【図５】  ＩＣが最終製品に至る過程を示すＩＣの斜視図
【図６】  従来の切断装置の、要部を示す正面図（一部断面）
【図７】  従来の切断装置において、切断時の様子を示す斜視図
【図８】  従来の切断装置において、上型に上型ブロー穴を設けた例を示す要部の正面図（一部断面）
【符号の説明】
１  ＩＣ
２  リード
３  ペレット
４，４ｂ  下型
６，６ａ，６ｂ  上型
７  切りカス受け
８  集塵口
９  ピックアンドプレースユニット（ＰＰユニット）
１１，１１ｂ  上刃
１２  上型ブロー穴
１６  くりぬき部
１７  吸引継ぎ手
１８  通過溝
１９  逃げ溝
２１  凹部
２２  下型ブロー穴
２３  ニップル
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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