(57)【要約】【課題】プレス荷重が加えられた場合にベッド部のたわみを少なくするとともに、プリント基板の種類に応じてスライド速度を変えることにより、プリント基板のせん断切り口の品質を高めることが可能なプリント基板打抜きプレスを提供することを課題とする。【解決手段】プリント基板打抜きプレス１は、スライド１３が枠型に形成されているとともに、ベッド部４ａにおいてプレス荷重に対向するプレス荷重反力が作用するため、ベッド部４ａのたわみを少なくすることができる。また、せん断対象となるプリント基板の種類に応じてスライド１３の設定位置におけるスライド速度が速度設定部により設定されると、主制御部はスライド１３が設定された速度になるようにサーボモータ２１を駆動制御し、上型２３と下型２４によりプリント基板をせん断加工する。【選択図】                図２
2004230536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠型に構成されてプレス作業面にプレス荷重を加えるスライドと、前記プレス作業面の下側に設けられて前記スライドを駆動するとともに前記プレス荷重に対向するプレス荷重反力を生じさせる駆動機構と、前記駆動機構を駆動するモータと、前記スライドの移動位置を検出するスライド位置検出手段と、打抜き対象となるプリント基板の種類に応じて前記スライドの設定位置におけるスライド速度を設定する速度設定手段と、前記スライドの設定位置における前記設定スライド速度を前記速度設定手段から読み出し、前記スライドの実際の速度が当該設定スライド速度になるように前記モータを駆動制御する制御手段とを備えたことを特徴とするプリント基板打抜きプレス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板をせん断加工するためのプリント基板打抜きプレスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリント基板をせん断加工するプリント基板打抜きプレスとして、クランク式の機械プレスが用いられる。このクランク式機械プレスは、プリント基板の種類に無関係に一定のスライド速度でプリント基板をせん断加工するものである（例えば、非特許文献１参照。）。
プリント基板は、一般にフェノール樹脂やエポキシ樹脂などの熱硬化性プラスチックを含浸した紙やガラス布などの基材を複数枚重ね、その外側に銅箔を置いてステンレス鏡面板で挟み、加圧、加熱することによって製作されるものである。即ち、プリント基板には紙を基材とする紙フェノールプリント基板、紙エポキシプリント基板や、ガラス布を基材とするガラスエポキシプリント基板などの種類がある。
【０００３】
【非特許文献１】
アイダプレス研究会著、「知りたいプレス機械」、ジャパンマシニスト社出版、１９７９年９月１０日初版出版、２４〜８７頁
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のクランク式機械プレスは、ベッド部にプレス荷重が加えられた場合にベッド部がたわむことがあるため、上型と下型の間のクリアランスを小さくすることに限界がある。また、スライドの移動速度を変化させることが出来ないため、次のような問題が発生する。
紙フェノールプリント基板、紙エポキシプリント基板の場合、紙が基材であるため、せん断特性は比較的安定しており、その穴や外形加工の加熱打抜きが一般的に行なわれているがクラックなどの切り口品質の問題が発生することがある。
また、ガラスエポキシプリント基板の場合、基材と樹脂材との強度差が大きいため、せん断領域でのガラス繊維を完全にせん断分離することが困難であり、切り口に未せん断のままのガラス繊維が突き出した状態になることがある。あるいは内層部でガラス繊維の抜けや、ガラス繊維と樹脂材とが剥離することがあるという問題がある。
【０００５】
そこで本発明では、プレス荷重が加えられた場合にベッド部のたわみを少なくするとともに、せん断対象となるプリント基板の種類に応じてスライド速度を変えることにより、プリント基板のせん断切り口の品質を高めることが可能なプリント基板打抜きプレスを提供することを解決すべき課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、特許請求の範囲の欄に記載したプリント基板打抜きプレスにより解決することができる。
【０００７】
請求項１に記載のプリント基板打抜きプレスによれば、スライドが枠型に形成されているとともに、ベッド部においてプレス荷重に対向するプレス荷重反力が作用するため、ベッド部のたわみが少なくなる。これにより、プリント基板を高精度でせん断加工することができる。
また、せん断対象となるプリント基板の種類に応じて、スライドの設定位置におけるスライド速度が速度設定手段により設定されると、制御手段は、モータを駆動し、駆動機構を駆動させてスライドを移動開始させる。スライドの移動が開始されると、制御手段は、スライドの設定位置における設定スライド速度を速度設定手段から読み出し、スライドの実際の速度が当該設定スライド速度になるようにモータを可変速制御する。
これにより、プリント基板の種類に応じてスライドの速度が適正に制御されるため、プリント基板がせん断加工される時点でプレス荷重がプリント基板に適正に加えられる。
以上のような相乗作用により、種類が異なるプリント基板をせん断加工する場合でも、それぞれのプリント基板のせん断切り口の品質を高めることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、プリント基板打抜きプレス１の外観正面図であり、図２は、プリント基板打抜きプレス１の機械的な構成を示した正面図である。尚、図２は、スライド１３が上昇したせん断前の状態であり、二点鎖線は、スライド１３が下降し、図示していないプリント基板をせん断した状態を示したものである。
【０００９】
図１に示すように、プリント基板打抜きプレス１の作業者に対する安全装置として、プリント基板打抜きプレス１の正面に安全シャッター１ａが設けられており、その下側には両手操作盤１ｂが設けられている。更に、プリント基板打抜きプレス１の側部には光線式安全装置１ｃが設けられている。また、光線式安全装置１ｃの側部に操作盤１ｄが配置されている。この操作盤１ｄには後述の主制御部２６などの制御装置が格納されている。
【００１０】
図２は、上述したようにプリント基板打抜きプレス１のスライド１３が上昇したせん断前の状態図であり、二点鎖線は、スライド１３が下降し、図示していないプリント基板をせん断した状態図である。図２に示すように、プリント基板打抜きプレス１のフレーム２は、ベッドプレート３とウエブ４とが一体に構成されたＴ形断面形状のベッド部４ａと、ベッドプレート３と一体に構成された複数（４本）のボス軸５とで形成されている。尚、それぞれのボス軸５はベッドプレート３の上面に垂直に配置されている。また、ベッドプレート３の上面に、プレス作業面となるボルスタ６が設置されている。
【００１１】
それぞれのボス５の内径部にはスライドベアリング８が配設されており、このスライドベアリング８にガイドされるポスト７が摺動可能にそれぞれのボス軸５に挿着されている。それぞれのポスト７の上部は、上部フレーム９に連結されており、ナット１０で締結されている。また、それぞれのポスト７の下部は下部フレーム１１に連結されており、ナット１２で締結されている。このような複数のポスト７と上部フレーム９とで枠型のスライド１３が構成されている。
【００１２】
駆動スクリュウ１４は、ベッド部４ａの下部に設置されたベアリング１６とフレーム底面に設置されたベアリング１７とで、それぞれのボス軸５に平行に、且つ回転可能に軸支される。尚、この駆動スクリュウ１４は下部フレーム１１に嵌合固定されているナット１５と螺合しており、駆動スクリュウ１４が回転駆動されると、下部フレーム１１とポスト７と上部フレーム９とが昇降するように構成されている。
【００１３】
大プーリ１８は、駆動スクリュウ１４の下端部に嵌合固定されており、小プーリ１９は、サーボモータ２１の出力軸に嵌合固定され、ベアリング２２で支持されている。尚、大プーリ１８と小プーリ１９はベルト２０で連結されている。
【００１４】
上型２３は、スライド１３を構成する上部フレーム９の下面に着脱可能に取着され、下型２４は、ボルスタ６の上面に着脱可能に取着される。
また、図３に示すように、スライド１３の昇降位置を検出するための位置検出部２５が配設されており、この位置検出部２５は、検出したスライド１３の昇降位置に対応した位置検出信号を後述の主制御部２６に出力する。
【００１５】
次に、プリント基板打抜きプレス１の機械的動作について説明する。
前述のスライド１３が図２に示す位置にある状態で、後述する主制御部２６の制御によりサーボモータ２１が正回転方向に駆動されると、サーボモータ２１の回転は小プーリ１９とベルト２０と大プーリ１８とを介して駆動スクリュウ１４に伝達され、駆動スクリュウ１４が回転される。駆動スクリュウ１４に螺合されているナット１５はスライド１３の一部に固定されているため、駆動スクリュウ１４が回転するとナット１５に直線運動が与えられ、スライド１３が下降する。スライド１３が下降し、スライド１３を構成する上部フレーム９の下面に取着された上型２３がボルスタ６上面の下型２４まで近接下降すると、下型２４に載置された図示していないプリント基板がせん断加工される。
【００１６】
上記のようにプリント基板がせん断加工されたあと、後述する主制御部２６の制御によりサーボモータ２１が逆回転方向に駆動されると、駆動スクリュウ１４が逆回転されるため、スライド１３は所定の上昇基準位置まで上昇移動し、停止する。
【００１７】
次に、プリント基板打抜きプレス１の制御系の構成について説明する。
図４は、プリント基板打抜きプレス１を制御するための全体的な構成を示したブロック図である。
図４に示すように、プリント基板打抜きプレス１のサーボモータ２１を駆動制御し、図示していないプリント基板をせん断制御する主制御部２６が設けられている。主制御部２６には制御の中枢を成すマイクロプロセッサＣＰＵが設けられており、マイクロプロセッサＣＰＵにはリードオンリメモリＲＯＭとランダムアクセスメモリＲＡＭとが接続されている。また、マイクロプロセッサＣＰＵには入出力インターフェイスＩ／Ｏと出力インターフェイスＯＵＴとが接続されている。
【００１８】
入出力インターフェイスＩ／Ｏにはプレス機制御盤２８が接続されている。このプレス機制御盤２８はマイクロプロセッサＣＰＵとの間で信号の交信を行なうもので、プレス機制御盤２８からマイクロプロセッサＣＰＵに出力する信号として、例えばプリント基板打抜きプレス１の運転を開始しても良いか否かの問い合わせ信号や、あるいは異常信号等がある。逆にマイクロプロセッサＣＰＵからプレス機制御盤２８に出力する信号として、例えば運転準備完了信号などがある。
【００１９】
入出力インターフェイスＩ／Ｏには、スライド位置検出部２５から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するための信号変換器２９が接続されているとともに、スライド１３の複数の移動位置を設定する位置設定部３２と、この位置設定部３２で設定されたスライド１３の複数の移動位置における速度を設定する速度設定部３０とが接続されている。更に、加圧力設定部３４で設定されたプレス時の加圧力をトルク換算したデータを出力するための圧力／トルク換算部３５が入出力インターフェイスＩ／Ｏに接続されているとともに、後述のサーボモータ駆動装置２７に内蔵されて、サーボモータ２１のトルクを検出するためのトルク検出器２７ａなどが接続されている。
尚、加圧力設定部３４、及び、圧力／トルク換算部３５は、上型２３、下型２４が耐えられる加圧力を超えないようにするために設けられている。
【００２０】
上記の位置設定部３２でスライド１３の複数の変速位置を設定するとともに、速度設定部３０でそれぞれの変速位置における速度を設定する場合、具体的には図１に示した操作盤１ｄのキーボードの操作とＣＲＴ（あるいは液晶）の画面の確認で設定操作する。これらの位置設定データ及び速度設定データは前述のランダムアクセスメモリＲＡＭに記憶される。
【００２１】
出力インターフェイスＯＵＴには、サーボモータ駆動装置２７が接続されている。更に、スライド１３の移動位置をモニタする位置モニタ３３、スライド１３の速度をモニタする速度モニタ３１、及びプレス時の加圧力をモニタする加圧力モニタ３６が接続されている。
【００２２】
出力インターフェイスＯＵＴに接続されているサーボモータ駆動装置２７は前述のサーボモータ２１を駆動するものである。サーボモータ駆動装置２７は、前述のマイクロプロセッサＣＰＵから出力された駆動制御信号を出力インターフェイスＯＵＴを介して入力すると、その駆動制御信号に基づいてサーボモータ２１に駆動電流を通電し、サーボモータ２１を後述のように可変速駆動する。サーボモータ２１が可変速駆動されると、前述のスライド１３が昇降移動される。
【００２３】
次に、プリント基板打抜きプレス１によるプリント基板のせん断制御作用について、図７に示した制御フローチャートを参照しながら説明する。
最初、運転準備作業として被せん断材料となるプリント基板を前述の下型２４の上に位置決めし、運転開始を待つ。この状態で主制御部２６、及び、サーボモータ駆動装置２７に電源を供給する。主制御部２６に電源が供給されると、制御フローチャートのステップ１に示すように、主制御部２６のマイクロプロセッサＣＰＵ及び各回路がイニシャライズされる。
【００２４】
ステップ２において、マイクロプロセッサＣＰＵは、プリント基板打抜きプレス１の運転に必要なデータが設定されているか否かを判断する。即ち、前述の位置設定部３２でスライド１３のそれぞれの変速位置が設定され、速度設定部３０でそれぞれの変速位置における速度が設定されているか否かを判断する。マイクロプロセッサＣＰＵは、このステップ２で運転に必要な上記データが既に設定されていると判断した場合、ステップ３に進む反面、運転に必要なデータが設定されていないと判断した場合には運転信号をオフし、運転しない。
【００２５】
ステップ３において、マイクロプロセッサＣＰＵは、前述のプレス制御盤２８との交信により、プリント基板打抜きプレス１の機械本体が運転可能な状態になっているか否かを判断する。ステップ３の判断の結果、プリント基板打抜きプレス１の機械本体の運転準備が完了しておれば、マイクロプロセッサＣＰＵは、ステップ４に示すように、プレス制御盤２８に対して運転が開始できることを示す運転信号を出力するとともに、サーボモータ２１を駆動制御し、スライド１３を移動させる。
【００２６】
ステップ５において、マイクロプロセッサＣＰＵは、前述のスライド位置検出部２５からの信号を読み取り、スライド１３の移動位置が、スライド１３の速度即ち、せん断速度を変化させる変速位置である、と判断した場合、ステップ６において、同変速位置における速度設定データを前述のランダムアクセスメモリＲＡＭから読み出し、その速度設定データに対応した駆動制御信号を出力インターフェイスＯＵＴを介してサーボモータ駆動装置２７に出力する。サーボモータ駆動装置２７は、その駆動制御信号に基づいてサーボモータ２１に通電する駆動電流を変化させることにより、サーボモータ２１を変速駆動する。サーボモータ２１が変速駆動されると、スライド１３の移動速度が変化する。
【００２７】
ステップ７において、マイクロプロセッサＣＰＵは、スライド位置検出部２５からの信号を読み取り、スライド１３が所定距離の移動に要した時間からスライド１３の実際の速度を演算したうえ、その演算速度を速度モニタ信号に変換し、速度モニタ３１に出力することによって、スライド１３の速度をモニタ表示させる。
尚、実際には、速度設定部３０で設定されるスライド変速設定点は、スライド１３の移動範囲において複数の点に亘るため、ステップ５からステップ７間のルーチンはスライド変速設定点毎に実行され、最後のスライド変速設定点におけるせん断速度制御が完了したとき、ステップ８に示すように一行程せん断速度制御を完了し、運転信号をオフする。
尚、図５は、主制御部２６の制御系の構成を概念的に示したものである。また図６は、スライド１３の移動位置に対応した一行程せん断速度の設定例をグラフで示したものである。
【００２８】
以上説明したように、プリント基板打抜きプレス１のスライド１３を駆動する前述の駆動スクリュウ１４は、ベッド部４ａの作業面直下に配置されているために、作業面の上に作用するプレス荷重と駆動スクリュウ１４に発生するプレス荷重反力は対向して作用し、ベッド部４ａのたわみは殆んど発生しない。そのためプリント基板打抜きプレス１の動的精度が大幅に改善される。
また、スライド１３は枠型に構成されるとともに、ポスト７はスライドベアリング８で案内される構成であるため、パンチ側方力による位置ずれ、および偏心荷重によるスライド１３の傾きが極めて少ない。これにより、上型２３と下型２４間のクリアランスを小さくすることができるようになるとともに、このクリアランスの維持が可能となるため、プリント基板のせん断切り口改善に大きな効果がある。また、プリント基板打抜きプレス１は、主制御部２６によるサーボモータ２１の可変速制御が可能であるため、せん断行程で、スライド１３の速度をプリント基板の種類に応じて変速させることができる。これにより、プリント基板のせん断切り口改善に相乗効果がある。
【００２９】
尚、本発明のプリント基板打抜きプレス１と従来のクランク式機械プレスの性能を比較した場合、次のような効果が見られた。
最大せん断速度は、    ３．６から７．０倍になり、
ベッド部のたわみは、１／１２０になり、
呼吸量は、                    １／２．５になり
側方力ズレは、            １／５０になり
偏心荷重傾きは、        １／５０になった。
尚、せん断速度は、プリント基板の板厚が１ｍｍのときの値である。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、プレス荷重が加えられた場合にベッド部のたわみを少なくするとともに、プリント基板の種類に応じてスライド速度を変えることができるため、プリント基板のせん断切り口の品質を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プリント基板打抜きプレスの外観正面図である。
【図２】プリント基板打抜きプレスの機械的な構成を示した正面図である。
【図３】スライド位置検出部の配置図である。
【図４】プリント基板打抜きプレスの制御構成を示したブロック図である。
【図５】プリント基板打抜きプレスの制御系統図である。
【図６】スライドの移動位置に対応したせん断速度の設定例図である。
【図７】主制御部の制御フローチャートである。
【符号の説明】
１    プリント基板打抜きプレス
２    フレーム
３    ベッドプレート
４    ウエブ
４ａ    ベッド部
５    ボス軸
６    ボルスタ
７    ポスト
８    スライドベアリング
９    上部フレーム
１０    ナット
１１    下部フレーム
１２    ナット
１３    スライド
１４    駆動スクリュウ
１５    ナット
１６    ベアリング
１７    ベアリング
１８    大プーリ
１９    小プーリ
２０    ベルト
２１    サーボモータ
２２    ベアリング
２３    上型
２４    下型
２５    スライド位置検出部
２６    主制御部
２７    サーボモータ駆動装置
２８    プレス制御盤
２９    信号変換部
３０    速度設定部
３１    速度モニタ
３２    位置設定部
３３    位置モニタ
ＣＰＵ    マイクロプロセッサ
【図１】
2004230536.tif 000003
【図２】
2004230536.tif 000004
【図３】
2004230536.tif 000005
【図４】
2004230536.tif 000006
【図５】
2004230536.tif 000007
【図６】
2004230536.tif 000008
【図７】
2004230536.tif 000009