(57)【要約】【課題】高スループットで孔開け加工を行うことができるパンチング装置を提供すること。【解決手段】シート状の被加工物２０に連続的に複数の孔を形成するパンチング装置は、圧電素子１２およびその変位を拡大する変位拡大機構１３からなる圧電アクチュエータ１４と変位拡大機構１３に取り付けられたパンチ１５とを含むパンチエレメント１１を備えたパンチヘッド１０と、圧電素子１２を駆動させる駆動電気回路２４と、駆動電気回路２４を制御する制御機構２６と、被加工物２０を支持するダイ部材１８と、孔形成動作の間に被加工物２０を移動させる移動機構２２とを具備し、制御機構２６は、移動機構２２により被加工物２０を移動させる時間の少なくとも一部の時間において、圧電素子１２にパンチ駆動時の電圧と逆極性の電圧を印加するように駆動電気回路２４を制御する。【選択図】  図１
2004291159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の被加工物に連続的に複数の孔を形成するパンチング装置であって、
圧電素子および該圧電素子の変位を拡大する変位拡大機構からなる圧電アクチュエータと前記変位拡大機構に取り付けられたパンチとを含むパンチエレメントを備えたパンチヘッドと、
前記圧電素子に電圧を供給して前記圧電素子を駆動させる駆動電気回路と、
前記駆動電気回路を制御する制御機構と、
前記パンチに対向して設けられ、被加工物を支持するとともに、前記パンチが突出した際に前記パンチの先端部が挿通される孔を有するダイ部材と、
一の孔形成動作から次の孔形成動作の間に前記ダイ部材の上で被加工物を移動させる移動機構と
を具備し、
前記制御機構は、前記移動機構により被加工物を移動させる時間の少なくとも一部の時間において、前記駆動電気回路が前記圧電素子にパンチ駆動時の電圧と逆極性の電圧を印加するように前記駆動電気回路を制御することを特徴とするパンチング装置。
【請求項２】
前記駆動電気回路は、前記圧電素子に正の電圧を与える第１の直流電源部と、前記圧電素子に負の電圧を与える第２の直流電源部と、前記第１の直流電源部から前記圧電素子への正電圧印加のオン・オフを切り換える第１のスイッチ手段と、前記第２の直流電源部から前記圧電素子への負電圧印加のオン・オフを切り換える第２のスイッチ手段とを有し、前記制御機構は、前記第１および第２のスイッチ手段のオン・オフを制御することを特徴とする請求項１に記載のパンチング装置。
【請求項３】
前記駆動電気回路は、第１のスイッチ手段および第２のスイッチ手段のいずれもがオフの場合に、圧電素子に残留する電荷を逃がす回路要素を有することを特徴とする請求項２に記載のパンチング装置。
【請求項４】
前記駆動電気回路は、前記圧電素子に過大な電流が流れ込むことを阻止する回路要素を有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のパンチング装置。
【請求項５】
前記パンチヘッドは、複数のパンチエレメントを密接させて一方向に配列してなることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のパンチング装置。
【請求項６】
圧電素子および該圧電素子の変位を拡大する変位拡大機構からなる圧電アクチュエータと前記変位拡大機構に取り付けられたパンチとを含むパンチエレメントを備えたパンチヘッドと、前記パンチに対向して設けられ、被加工物を支持するとともに、前記パンチが突出した際に前記パンチの先端部が挿通される孔を有するダイ部材とを有するパンチング装置を用いてシート状の被加工体を移動させながら連続的に複数の孔を形成するパンチング方法であって、
一の孔形成動作から次の孔形成動作の間に被加工物を移動させる時間の少なくとも一部の時間において、前記駆動電気回路が前記圧電素子にパンチ駆動時の電圧と逆極性の電圧を印加することを特徴とするパンチング方法。
【請求項７】
シート状の被加工物に連続的に複数の孔を形成するパンチング装置であって、
圧電素子および該圧電素子の変位を拡大する変位拡大機構からなる圧電アクチュエータと前記変位拡大機構に取り付けられたパンチとを含むパンチエレメントを備えたパンチヘッドと、
前記圧電素子に電圧を供給して前記圧電素子を駆動させる駆動電気回路と、
前記駆動電気回路を制御する制御機構と、
前記パンチに対向して前記パンチが基準位置にある場合に前記パンチとの間に所定のクリアランスをおいて設けられ、被加工物を支持するとともに、前記パンチが突出した際に前記パンチの先端部が挿通される孔を有するダイ部材と
を具備し、
前記制御機構は、孔形成前に、前記駆動電気回路が前記圧電素子に前記パンチの変位が前記クリアランスを超えないように短時間の電圧を印加し、その後、孔形成のための電圧を前記圧電素子に印加するように前記駆動電気回路を制御することを特徴とするパンチング装置。
【請求項８】
圧電素子および該圧電素子の変位を拡大する変位拡大機構からなる圧電アクチュエータと前記変位拡大機構に取り付けられたパンチとを含むパンチエレメントを備えたパンチヘッドと、前記パンチに対向して前記パンチが基準位置にある場合に前記パンチとの間に所定のクリアランスをおいて設けられ、被加工物を支持するとともに、前記パンチが突出した際に前記パンチの先端部が挿通される孔を有するダイ部材とを有するパンチング装置を用いてシート状の被加工体を移動させながら連続的に複数の孔を形成するパンチング方法であって、
孔形成前に、前記駆動電気回路が前記圧電素子に前記パンチの変位が前記クリアランスを超えないように短時間の電圧を印加し、その後、孔形成のための電圧を前記圧電素子に印加することを特徴とするパンチング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックスグリーンシートや樹脂シートに連続的に複数の孔を形成するパンチング装置およびパンチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話やデジタルカメラ、ノート型パソコン等の小型化、高機能化、軽量化に伴って、これらに使用されるセラミックチップやフレキシブルケーブル（フレキシブル基板）に形成されるスルーホールの小径化と高密度化、高精度化が強く求められている。従来、セラミックチップの製造に用いられるセラミックスグリーンシートやポリイミド樹脂フィルムの表面に銅等をコーティングしてなるフレキシブル基板等の穿孔を行うパンチング装置として、圧電素子の変位を拡大してパンチピンを駆動するヘッドエレメントを用いたものが提案されている（例えば、特許文献１）。このようなパンチング装置においては、パンチが動作していないときにパンチが被加工物に接触しないようにパンチと被加工物との間に所定のクリアランスが形成されるようになっている。一般に被加工物には多数の孔を形成する必要があり、一回のパンチ動作が終わるたびに移動されながら孔加工される。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１０３２９０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、パンチが駆動された状態から元の位置に戻る時には、直ちに元に戻るのではなくリバウンドと称する振動をしながら静止する。そして、この振動の振幅がパンチと被加工物との間のクリアランスよりも大きい間は被加工物を移動させることができず、この振幅がパンチと被加工物との間のクリアランスよりも小さくなって初めて次の孔形成のために被加工物を移動させることができる。したがって、このリバウンドが１回のパンチ動作時間を増加させてパンチ速度を律速し、孔開け加工のスループット向上を妨げる原因となっている。クリアランスを大きくすれば、このようなリバウンドの影響を排除することはできるが、パンチの移動距離が長く効率が悪くなってしまい現実的ではない。
【０００５】
一方、パンチに関しては、上記のように多数の孔を高速で形成することが一般的なニーズであるが、逆に形成する孔の数は少ないが強いパンチ力が要求される場合もある。例えば、位置のガイド孔等は孔の数は少ないが、直径の大きな孔が要求される。このような孔を形成する際には、上記装置では圧電素子のパワーが不足して、十分に対応できないことが生じるおそれがある。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、高スループットで孔開け加工を行うことができるパンチング装置およびパンチング方法を提供することを目的とする。
【０００７】
また、大きなパンチ力を要求される場合に対応が可能なパンチング装置およびパンチング方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、シート状の被加工物に連続的に複数の孔を形成するパンチング装置であって、圧電素子および該圧電素子の変位を拡大する変位拡大機構からなる圧電アクチュエータと前記変位拡大機構に取り付けられたパンチとを含むパンチエレメントを備えたパンチヘッドと、前記圧電素子に電圧を供給して前記圧電素子を駆動させる駆動電気回路と、前記駆動電気回路を制御する制御機構と、前記パンチに対向して設けられ、被加工物を支持するとともに、前記パンチが突出した際に前記パンチの先端部が挿通される孔を有するダイ部材と、一の孔形成動作から次の孔形成動作の間に前記ダイ部材の上で被加工物を移動させる移動機構とを具備し、前記制御機構は、前記移動機構により被加工物を移動させる時間の少なくとも一部の時間において、前記駆動電気回路が前記圧電素子にパンチ駆動時の電圧と逆極性の電圧を印加するように前記駆動電気回路を制御することを特徴とするパンチング装置を提供する。
【０００９】
この場合に、前記駆動電気回路は、前記圧電素子に正の電圧を与える第１の直流電源部と、前記圧電素子に負の電圧を与える第２の直流電源部と、前記第１の直流電源部から前記圧電素子への正電圧印加のオン・オフを切り換える第１のスイッチ手段と、前記第２の直流電源部から前記圧電素子への負電圧印加のオン・オフを切り換える第２のスイッチ手段とを有し、前記制御機構は、前記第１および第２のスイッチ手段のオン・オフを制御する構成とすることができる。
【００１０】
また、前記駆動電気回路は、第１のスイッチ手段および第２のスイッチ手段のいずれもがオフの場合に、圧電素子に残留する電荷を逃がす回路要素を有することが好ましく、また、前記駆動電気回路は、前記圧電素子に過大な電流が流れ込むことを阻止する回路要素を有することが好ましい。
【００１１】
さらに、前記パンチヘッドは、複数のパンチエレメントを密接させて一方向に配列してなることが好ましい。
【００１２】
本発明の第２の観点では、圧電素子および該圧電素子の変位を拡大する変位拡大機構からなる圧電アクチュエータと前記変位拡大機構に取り付けられたパンチとを含むパンチエレメントを備えたパンチヘッドと、前記パンチに対向して設けられ、被加工物を支持するとともに、前記パンチが突出した際に前記パンチの先端部が挿通される孔を有するダイ部材とを有するパンチング装置を用いてシート状の被加工体を移動させながら連続的に複数の孔を形成するパンチング方法であって、一の孔形成動作から次の孔形成動作の間に被加工物を移動させる時間の少なくとも一部の時間において、前記駆動電気回路が前記圧電素子にパンチ駆動時の電圧と逆極性の電圧を印加することを特徴とするパンチング方法を提供する。
【００１３】
本発明の第１および第２の観点においては、前記移動機構により被加工物を移動させる時間の少なくとも一部の時間において、前記駆動電気回路が前記圧電素子にパンチ駆動時の電圧と逆極性の電圧を印加するので、１回のパンチング動作が終了したパンチを基準位置よりも上昇させることができ、リバウンドの振動を上方にずらすことができる。したがって、次の孔形成のために被加工物を移動させるまでの時間を短縮することができ、孔開け加工を高スループットで行うことができる。
【００１４】
また、本発明の第３の観点では、シート状の被加工物に連続的に複数の孔を形成するパンチング装置であって、圧電素子および該圧電素子の変位を拡大する変位拡大機構からなる圧電アクチュエータと前記変位拡大機構に取り付けられたパンチとを含むパンチエレメントを備えたパンチヘッドと、前記圧電素子に電圧を供給して前記圧電素子を駆動させる駆動電気回路と、前記駆動電気回路を制御する制御機構と、前記パンチに対向して前記パンチが基準位置にある場合に前記パンチとの間に所定のクリアランスをおいて設けられ、被加工物を支持するとともに、前記パンチが突出した際に前記パンチの先端部が挿通される孔を有するダイ部材とを具備し、前記制御機構は、孔形成前に、前記駆動電気回路が前記圧電素子に前記パンチの変位が前記クリアランスを超えないように短時間の電圧を印加し、その後、孔形成のための電圧を前記圧電素子に印加するように前記駆動電気回路を制御することを特徴とするパンチング装置を提供する。
【００１５】
本発明の第４の観点では、圧電素子および該圧電素子の変位を拡大する変位拡大機構からなる圧電アクチュエータと前記変位拡大機構に取り付けられたパンチとを含むパンチエレメントを備えたパンチヘッドと、前記パンチに対向して前記パンチが基準位置にある場合に前記パンチとの間に所定のクリアランスをおいて設けられ、被加工物を支持するとともに、前記パンチが突出した際に前記パンチの先端部が挿通される孔を有するダイ部材とを有するパンチング装置を用いてシート状の被加工体を移動させながら連続的に複数の孔を形成するパンチング方法であって、孔形成前に、前記駆動電気回路が前記圧電素子に前記パンチの変位が前記クリアランスを超えないように短時間の電圧を印加し、その後、孔形成のための電圧を前記圧電素子に印加することを特徴とするパンチング方法を提供する。
【００１６】
本発明の第３および第４の観点においては、孔形成前に、前記駆動電気回路が前記圧電素子に前記パンチの変位がパンチと被加工物との間のクリアランスを超えないように短時間の電圧を印加した際に、戻りのパンチは基準位置よりも上方側まで振れるので、その際の基準位置への戻り変位と、その後、孔形成のための電圧を前記圧電素子に印加した際の変位とが加算されるようにすることができる。その結果、パンチの発生変位がより大きくなり、発生するパンチ力もより大きくすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明のパンチング装置について説明する。図１は本発明の一実施形態に係るパンチング装置示す正面図、図２は図１のパンチング装置に設けられたパンチエレメント１１の一実施形態を示す平面図である。パンチング装置１は、パンチヘッド１０を有している。パンチングヘッド１０は、積層型の圧電素子１２および圧電素子１２の変位を拡大する変位拡大機構１３からなる圧電アクチュエータ１４と変位拡大機構１３に取り付けられたパンチ１５とからなる複数のパンチエレメント１１を治具１６により密接させて１列に配列した構造を有している。
【００１８】
パンチング装置１は、上記パンチングヘッド１０の他、さらに、パンチ１５に対向して設けられ、被加工物２０を支持するとともに、パンチ１５が突出した際にパンチ１５の先端部が挿通される孔１８ａを有するダイ部材１８と、一の孔形成動作から次の孔形成動作の間にダイ部材１８の上で被加工物２０を移動させる移動機構２２と、圧電素子１２に電圧を供給して圧電素子１２を駆動させる駆動電気回路２４と、駆動電気回路２４を制御する制御機構２６とを有する。また、基準位置において、パンチ１５と被加工物２０との間には所定のクリアランスが形成されている。
【００１９】
パンチエレメント１１の積層型の圧電素子１２は、圧電体と金属電極とが交互に積層され、この金属電極が一層おきに接続されて一対の分極用かつ駆動用の電極が形成された構造を有しており、この駆動用電極に分極方向と同じ方向に電界が掛かるように所定の電圧を印加することにより、圧電体が３３モードの縦変位を起こして積層方向に伸張するものである。
【００２０】
図２に示すように、圧電アクチュエータ１４を構成する圧電素子１２はその伸縮方向が鉛直になるように配置されており、伸縮方向に垂直な方向に２個並列に設けられている。並列接続数を多くするとより大きな力でパンチ１５を突出させることができるので、必要なエネルギーに応じて圧電素子１２の並列配置数が適宜決定される。また、圧電素子１２の変位量が小さい場合には、２個または３個以上、直列に配置して変位量を増大させてもよい。
【００２１】
変位拡大機構１３は、２個の圧電素子１２が挿入される切り欠き部３１ａを有し、圧電素子１２の上端を支持する第１の支持部材３１と、圧電素子１２の下端部を支持するとともに切り欠き部３１ａの下端部に位置する第２の支持部材３２と、第１の支持部材３１の切り欠き部３１ａを挟んだ部分のそれぞれに、第１のヒンジ３３ａを介して接続され、かつ第２の支持部材３２にもそれぞれ第２のヒンジ３３ｂを介して接続された一対のアーム３４とを有している。第１の支持部材３１と各アーム３４との間には与圧ばね３９が設けられている。
【００２２】
第１の支持部材３１には、ボルトを貫通させるための３つの孔部３１ｂが設けられており、前記治具１６およびボルト・ナットにより複数のパンチエレメント１１の変位拡大機構１３をその厚み方向に密接させるようになっている。
【００２３】
一対のアーム３４は下方に行くに従って外側に拡がるように設けられており、これらアーム３４の下端には板バネ３５が跨設されている。また、一対のアーム３４の中央にはセンターピース３６が設けられ、このセンターピース３６に両方のアーム３４の先端から延びた板ばね３５が接続される。板ばね３５は、アーム３４が基準位置にある状態で、センターピース３６部分が最高点になるように凸状に形成されている。センターピース３６には、鉛直方向にパンチ１５が接続されている。パンチ１５は、大径の基端部１５ａと実際の孔開けに用いられる先端部１５ｂとからなっている。パンチ１５の周囲には、パンチ１５を被加工物２０の所定の位置にガイドするパンチガイド３８が設けられている。
【００２４】
駆動電気回路２４は、図３に示すように、圧電素子１２に正の電圧を与える第１の直流電源部４１と、圧電素子１２に負の電圧を与える第２の直流電源部４２と、第１の直流電源部４１から圧電素子１２への正電圧印加のオン・オフを切り換える第１のスイッチ素子４３と、第２の直流電源部４２から圧電素子１２への負電圧印加のオン・オフを切り換える第２のスイッチ素子４４と、これら第１および第２のスイッチ素子を駆動制御するスイッチ制御回路４５とを有している。また、駆動電気回路２４は、第１のスイッチ素子４３および第２のスイッチ素子４４のいずれもがオフの場合に、圧電素子に残留する電荷を逃がす機能を有する抵抗４６と、圧電素子１２に過大な電流が流れ込むことを阻止するコイル４７とをさらに有している。制御機構２６は、スイッチ制御回路４５にプラスオン信号またはマイナスオン信号を出力し、圧電素子１２がパンチ１５に所望の動作をするように、駆動電気回路２４を制御する。なお、ここでは、圧電素子１２は正（プラス）の電圧が印加されたときに伸長し、負（マイナス）の電圧が印加されたときに縮小するように構成されている。
【００２５】
第１および第２のスイッチ素子４３および４４としては、例えば各々ｐｎｐまたはｎｐｎパワーＭＯＳトランジスタを挙げることができる。この場合に、パワーＭＯＳトランジスタの性質により、これらスイッチ素子には、機械的な接点を持つスイッチとは異なる性質を持たせている。すなわち、ｐｎｐパワーＭＯＳトランジスタの場合には、そのスイッチ素子が接続されている電源側の電位が高い場合のみスイッチとして機能し、逆の電位関係の場合にはスイッチにならず、常にオンになるようになっている。これは、逆電圧を加えられるとパワーＭＯＳ自体が壊れるので、ダイオードを用いて逆電流は自由に流れるようにしているためである。ｎｐｎパワーＭＯＳトランジスタの場合は、逆に電源側の電位が低い場合のみスイッチとして機能し、逆の電位関係の場合は同様に常にオンになるようになっている。
【００２６】
このように第１および第２のスイッチ素子４３および４４は、オン状態では常に電源側の電位が高い（ｐｎｐパワーＭＯＳトランジスタの場合）または低い（ｎｐｎパワーＭＯＳトランジスタの場合）ことがいえる。しかし、これらスイッチ素子がともにオフになった場合には、圧電素子１２に残る電位が正であるか負であるかは明確ではない。したがって、第１および第２のスイッチ素子４３および４４がともにオフになった場合に、圧電素子１２に残る電荷を逃がす必要があるが、ＭＯＳトランジスタのみではこれを実現することは困難である。そのため、図３の回路では抵抗４６により圧電素子１２に残留する電荷を逃がすようにしている。抵抗４６は、第１のスイッチ素子４３または第２のスイッチ素子４４がオンになった場合には、電源の負荷になるので、その意味からは抵抗値は高いほうが望ましい。一方、圧電素子１２に残留する電荷を逃がす観点からは抵抗値は低いほうが望ましい。したがって、抵抗４６の抵抗値は、これらを考慮して両方の中間的な値を取ることが適切である。パンチ動作は間欠的に行われるので次のパンチ動作までの間に電荷を逃がすことができる時定数を選ぶことが適切である。
【００２７】
次に、以上のように構成されるパンチング装置１の動作について説明する。
まず、パンチング装置１にシート状の被加工物２０をセットする。この際に、ダイ部材１８の上には、被加工物２０の最初に孔を形成する部分が載せられている。動作する前の待機状態では、パンチ１５は、図４に示すように、その先端が被加工物２０から所定のクリアランスＣを有する基準位置にある。
【００２８】
この状態で孔形成を開始する。最初に、制御機構２６からの指令により、駆動電気回路２４の第１の直流電源部４１の第１のスイッチ素子４３をオンにして圧電アクチュエータ１４の圧電素子１２に例えば８０Ｖの正の電圧を印加し、圧電素子１２を基準位置から伸長変位させる。この場合、圧電素子１２の伸長とともに第２の支持部材３２が下方に移動し、第１の支持部材３１は移動しないから、アーム３４は、矢印Ａで示すような第１のヒンジ３３ａを支点として外側へ回転変位する。したがって、一対のアーム３４の先端は矢印Ｂに示すように外側に開くように移動する。このとき、センターピース３６の部分で上に凸状となっている板バネ３５はアームの移動によって外側に引っ張られ、センターピース３６は下降するから、パンチ１５はセンターピース３６とともに下降し、図５に示すように、ダイ部材１８上の被加工物２０に孔を形成する。
【００２９】
次いで、圧電素子１２への電圧印加を解除することにより圧電素子１２をもとの長さに戻し、アーム３４を基準位置に戻してパンチ１５を図４の位置まで戻す。この状態で、次の孔形成のために、移動機構２２により被加工物を次の孔形成予定位置まで移動させる。
【００３０】
この場合に、パンチ１５は直ちに元に戻るのではなく、リバウンドと称する振動をしながら静止する。そして、この振動の振幅がパンチ１５と被加工物２０との間のクリアランスよりも大きい間はパンチ１５が被加工物２０に当たっているかあるいは形成した孔の中に入っている状態であるから被加工物２０を移動させることができず、この振幅がパンチと被加工物との間のクリアランスよりも小さくなって初めて次の孔形成のために被加工物２０を移動させることができる。孔形成後、単に電圧を解除しただけの場合には、図６に示すように、このようなリバウンドの最初の２つ目の山まではクリアランスよりもその幅が大きく、それを超えて被加工物の移動が可能となるから、その待ち時間を含めてパンチ所要時間が約６ｍｓｅｃと長い。
【００３１】
そこで、本実施形態では、図７に示すように、圧電素子１２への正の電圧の印加を停止すると同時に、駆動電気回路２４の第２の直流電源部４２をオンにするように第２のスイッチ素子４４を制御し、圧電アクチュエータ１４の圧電素子１２に例えば２５Ｖの負の電圧（−２５Ｖ）を印加する。そうすると、圧電素子１２が縮小し、アーム３４は第１のヒンジ３３ａを支点として内側へ回転変位する。したがって、一対のアーム３４は矢印Ｂとは逆に内側に閉じるように移動し、パンチ１５が上昇する。これにより、基準位置におけるパンチ１５と被加工物との位置関係を変えることなくパンチ１５と被加工物２０との間のクリアランスが拡がったのと同じこととなり、リバウンドの影響が回避され、パンチ所要時間が約３ｍｓｅｃと負の電圧を印加しない場合に比べて約半分となる。したがって、孔開け加工を従来の倍の極めて高いスループットで行うことができる。
【００３２】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
ここでは、装置構成自体は上記実施形態と同じであるが、パンチの駆動方式が異なっている。図８は、本実施形態の駆動方法を説明するための図である。この図に示すように、本実施形態では、孔形成前に、圧電素子１２にパンチ１５の変位がパンチ１５と被加工物２０との間のクリアランスを超えないように短時間の電圧を印加し、その後、孔形成のための電圧を圧電素子１２に印加するように制御機構２６が駆動電気回路２４を制御する。
【００３３】
この場合に、短時間電圧印加後の戻りのパンチ１５は基準位置よりも上方側まで振れるので、その後の孔形成のための電圧印加を、短時間電圧印加の際の基準位置よりも上方から基準位置への戻り変位と、孔形成のための電圧印加の際の変位を前記圧電素子に印加した際の変位とが加算されるようなタイミングにするように制御機構２６が駆動電気回路２４を制御すれば、パンチ１５の発生変位がより大きくなり、発生するパンチ力もより大きくすることができる。したがって、位置のガイド孔等、形成する孔の数は少ないが強いパンチ力が要求される場合に適している。
【００３４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では複数のパンチングエレメントを密接して一方向に配置した場合について示したが、これに限らず他の配置であってもよいし、一つのパンチングエレメントを有するものであってもよい。また、圧電素子の構造および配列も上記実施形態に限るものではない。さらに、上記実施形態ではパンチを下降させる際に正の電圧を圧電素子に印加するようにしたが、逆に負の電圧を印加するようにしてもよい。さらにまた、駆動電気回路も上記のものに限定されるものではなく、同様な機能を有する回路であればどのようなものであってもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、移動機構により被加工物を移動させる時間の少なくとも一部の時間において、駆動電気回路が圧電素子にパンチ駆動時の電圧と逆極性の電圧を印加するので、１回のパンチング動作が終了したパンチを基準位置よりも上昇させることができ、リバウンドの振動を上方にずらすことができる。したがって、次の孔形成のために被加工物を移動させるまでの時間を短縮することができ、孔開け加工を高スループットで行うことができる。
【００３６】
また、本発明によれば、孔形成前に、駆動電気回路が圧電素子にパンチの変位がパンチと被加工物との間のクリアランスを超えないように短時間の電圧を印加し、その後、孔形成のための電圧を前記圧電素子に印加するので、最初の短時間の電圧印加により、戻りのパンチは基準位置よりも上方側まで振れ、その際の基準位置への戻り変位と、その後、孔形成のための電圧を前記圧電素子に印加した際の変位とが加算されるようにすることができる。その結果、パンチの発生変位がより大きくなり、発生するパンチ力もより大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るパンチング装置を示す正面図。
【図２】図１のパンチング装置のパンチヘッドに用いられるパンチエレメントの構造を示す側面図。
【図３】図１のパンチング装置に用いられる駆動電気回路を示す図。
【図４】図２のパンチエレメントにおける孔形成前のパンチ周辺の状態を拡大して示す側面図。
【図５】図２のパンチエレメントにおける孔形成の際のパンチ周辺の状態を拡大して示す図。
【図６】孔形成の際の電圧のみを印加した場合の電圧印加とパンチの変位とを示す図。
【図７】本発明に従って孔形成の際の電圧を印加後、逆極性の電圧を印加した場合の電圧印加とパンチの変位とを示す図。
【図８】本発明の他の実施形態に係るパンチ駆動方式を採用した場合の電圧印加とパンチの変位との関係を示す図。
【符号の説明】
１；パンチング装置
１０；パンチヘッド
１１；パンチエレメント
１２；圧電素子
１３；変位拡大機構
１４；圧電アクチュエータ
１５；パンチ
１８；ダイ部材
２０；被加工物
２２；移動機構
２４；駆動電気回路
２６；制御機構
４１；第１の直流電源部（正電圧）
４２；第２の直流電源部（負電圧）
４３；第１のスイッチ素子
４４；第２のスイッチ素子
４５；スイッチ制御回路
【図１】
2004291159.tif 000003
【図２】
2004291159.tif 000004
【図３】
2004291159.tif 000005
【図４】
2004291159.tif 000006
【図５】
2004291159.tif 000007
【図６】
2004291159.tif 000008
【図７】
2004291159.tif 000009
【図８】
2004291159.tif 000010