(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイ上に設置した被加工物に複数のパンチにより微細穴を打ち抜く微細穴の打ち抜き加工装置において、
磁性材料より形成され、前記複数のパンチのそれぞれが挿通可能な穴部を有し、前記ダイに接近離間する上下方向に移動自在に設置され、ダイ上の被加工物を押さえる押さえ板と、
前記ダイの下方に設置され、前記パンチが下降する打ち抜き時に前記押さえ板をダイ側に引き付ける電磁石と
を備えた微細穴の打ち抜き加工装置。
【請求項２】
ダイ上に設置した被加工物に複数のパンチにより微細穴を打ち抜く微細穴の打ち抜き加工装置において、
前記複数のパンチのそれぞれが挿通可能な穴部を有し、前記ダイに接近離間する上下方向に移動自在に設置され、ダイ上の被加工物を押さえる押さえ板と、
前記複数のパンチのそれぞれに対応して前記ダイに形成された穴部に連通する圧力室と、
前記パンチが下降する打ち抜き時に前記圧力室内を加圧しダイの穴部を通じて被加工物に背圧をかける圧力調整手段と
を備えた微細穴の打ち抜き加工装置。
【請求項３】
ダイ上に設置した被加工物に複数のパンチにより微細穴を打ち抜く微細穴の打ち抜き加工装置において、
磁性材料より形成され、前記複数のパンチのそれぞれが挿通可能な穴部を有し、前記ダイに接近離間する上下方向に移動自在に設置され、ダイ上の被加工物を押さえる磁性材料よりなる押さえ板と、
前記ダイの下方に設置され、前記パンチが下降する打ち抜き時に前記押さえ板をダイ側に引き付ける電磁石と、
前記複数のパンチのそれぞれに対応して前記ダイに形成された穴部に連通する圧力室と、
前記パンチが下降する打ち抜き時に前記圧力室内を加圧しダイの穴部を通じて被加工物に背圧をかける圧力調整手段と
を備えた微細穴の打ち抜き加工装置。
【請求項４】
押さえ板は、パンチが上昇する打ち抜き終了後に電磁石への反力で上昇するように着磁された請求項１または請求項３のいずれかに記載の微細穴の打ち抜き加工装置。
【請求項５】
ダイの穴部の周囲に、前記被加工物に対向する溝部が形成され、前記パンチの下降に先だって前記溝部内を減圧し被加工物をダイ上に吸着固定する圧力調整手段を備えた請求項１〜請求項４のいずれかに記載の微細穴の打ち抜き加工装置。
【請求項６】
溝部が、ダイの穴部に対して同心状に複数本形成された請求項５記載の微細穴の打ち抜き加工装置。
【請求項７】
ダイ上に設置した被加工物に複数のパンチにより微細穴を打ち抜くに際し、
前記ダイ上の被加工物を、前記複数のパンチのそれぞれが挿通可能な穴部を形成し着磁した押さえ板で押さえ、
この押さえ板を前記ダイの下方に設置した電磁石により引き付けることにより被加工物をダイ上に押圧しつつ、パンチを下降させて被加工物を打ち抜き、
打ち抜き終了後に、電磁石への反力により押さえ板をダイから離間させつつ、パンチを上昇させて被加工物から引き抜く
微細穴の打ち抜き加工方法。
【請求項８】
ダイ上に設置した被加工物に複数のパンチにより微細穴を打ち抜くに際し、
前記ダイ上の被加工物を、前記複数のパンチのそれぞれが挿通可能な穴部を形成した押さえ板で押さえ、
前記複数のパンチのそれぞれに対応して形成したダイの穴部内を加圧することにより被加工物に背圧をかけつつ、パンチを下降させて被加工物を打ち抜く
微細穴の打ち抜き加工方法。
【請求項９】
被加工物を押さえ板で押さえた後、ダイの各穴部の周囲に形成した溝部内を減圧して前記被加工物をダイ上に吸着固定する請求項７または請求項８のいずれかに記載の微細穴の打ち抜き加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細穴の打ち抜き加工装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の打ち抜き加工では、図４に示すように、ダイ２１上に置かれた被加工物２２を押さえ板２３で拘束し、パンチ２４を下降させることにより、被加工物２２に穴加工を行っている。切り口面性状を向上するために、被加工物の下方に逆押さえを配置し、背圧をかけながら加工する方法も広く行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数のパンチを用いて穴径１mm以下の微細穴を複数個、同時に加工する微細打ち抜き加工では、パンチ間隔が狭いと各加工部位の周辺を固定できず、逆押さえを配置するにも工具位置決めや駆動方法が難しいため機構の実現が困難であり、切り口面性状を向上することができない。
【０００４】
また、パンチの長さや押さえ板自体の穴加工に加工制限があるため、押さえ板を厚くできず、剛性が不十分になり、パンチの引き上げ時にパンチとの摩擦力で引き上げられる被加工物によって押さえ板に変形が生じ、パンチが被加工物から抜けなくなるエラーが発生する。工具のマルチ化も困難である。
【０００５】
本発明は上記従来の問題点に鑑み、微細穴を打ち抜くマルチ打ち抜き加工の際に、加工穴品質を向上することができ、かつ被加工物からパンチを難なく抜き出せる微細穴の加工装置および方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、ダイ上に設置した被加工物に複数のパンチにより微細穴を打ち抜く微細穴の打ち抜き加工装置において、磁性材料より形成され前記複数のパンチのそれぞれが挿通可能な穴部を有し、前記ダイに接近離間する上下方向に移動自在に設置されダイ上の被加工物を押さえる押さえ板と、前記ダイの下方に設置され、前記パンチが下降する打ち抜き時に前記押さえ板をダイ側に引き付ける電磁石とを備えたもので、電磁石の磁力によって押さえ板の全面をダイ側に引き付けることができるので、パンチの間隔に関わらず、穴加工部位の近傍の微小領域を確実にダイに押圧できる。よって、加工精度を高めることができる。
【０００７】
請求項２記載の本発明は、ダイ上に設置した被加工物に複数のパンチにより微細穴を打ち抜く微細穴の打ち抜き加工装置において、前記複数のパンチのそれぞれが挿通可能な穴部を有し、前記ダイに接近離間する上下方向に移動自在に設置され、ダイ上の被加工物を押さえる押さえ板と、前記複数のパンチのそれぞれに対応して前記ダイに形成された穴部に連通する圧力室と、前記パンチが下降する打ち抜き時に前記圧力室内を加圧しダイの穴部を通じて被加工物に背圧をかける圧力調整手段とを備えたもので、ダイの穴部と圧力室とに逆押さえと同様の機能を持たせることができる。よって、加工穴性状を向上できる。
【０００８】
請求項３記載の本発明は、ダイ上に設置した被加工物に複数のパンチにより微細穴を打ち抜く微細穴の打ち抜き加工装置において、磁性材料より形成され、前記複数のパンチのそれぞれが挿通可能な穴部を有し、前記ダイに接近離間する上下方向に移動自在に設置され、ダイ上の被加工物を押さえる磁性材料よりなる押さえ板と、前記ダイの下方に設置され、前記パンチが下降する打ち抜き時に前記押さえ板をダイ側に引き付ける電磁石と、前記複数のパンチのそれぞれに対応して前記ダイに形成された穴部に連通する圧力室と、前記パンチが下降する打ち抜き時に前記圧力室内を加圧しダイの穴部を通じて被加工物に背圧をかける圧力調整手段とを備えたもので、押さえ板の全面をダイ側に引き付けることで被加工物を下方に押圧しながら、ダイの穴部を通じて負荷する背圧により被加工物を逆押さえできる。よって、加工穴性状を向上できる。
【０００９】
請求項４記載の本発明は、請求項１または請求項３のいずれかに記載の微細穴の打ち抜き加工装置において、押さえ板が、パンチが上昇する打ち抜き終了後に電磁石への反力で上昇するように着磁されたものであり、打ち抜き終了した時点で電磁石の極性を逆転させることにより、押さえ板を上昇させて被加工物から離すことができるので、パンチに伴われて引き上げられる被加工物により生じやすかった押さえ板の変形を防止できる。
【００１０】
請求項５記載の本発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の微細穴の打ち抜き加工装置において、ダイの穴部の周囲に、前記被加工物に対向する溝部が形成され、前記パンチが下降する打ち抜き時に先立って前記溝部内を減圧して被加工物をダイ上に吸着固定する圧力調整手段を備えたもので、加工精度をさらに向上できる。
【００１１】
請求項６記載の本発明は、請求項５記載の微細穴の打ち抜き加工装置において、溝部が、ダイの穴部に対して同心状に複数本形成されたもので、溝部の幅によっては吸着されるだけで変形してしまうような剛性の低い被加工物であっても、複数本、したがって幅狭に形成される溝部で吸着することで、変形を防止できる。
【００１２】
請求項７記載の本発明は、ダイ上に設置した被加工物に複数のパンチにより微細穴を打ち抜くに際し、前記ダイ上の被加工物を、前記複数のパンチのそれぞれが挿通可能な穴部を形成し着磁した押さえ板で押さえ、この押さえ板を前記ダイの下方に設置した電磁石により引き付けることにより被加工物をダイ上に押圧しつつ、パンチを下降させて被加工物を打ち抜き、打ち抜き終了後に、電磁石への反力により押さえ板をダイから離間させつつ、パンチを上昇させて被加工物から引き抜くもので、穴加工部位の近傍の微小領域を確実にダイに押圧して精度よく穴加工できるだけでなく、加工終了後は被加工物から押さえ板を確実に離すことができ、押さえ板の変形、それによるパンチの引き抜き困難を防止できる。
【００１３】
請求項８記載の本発明は、ダイ上に設置した被加工物に複数のパンチにより微細穴を打ち抜くに際し、前記ダイ上の被加工物を、前記複数のパンチのそれぞれが挿通可能な穴部を形成した押さえ板で押さえ、前記複数のパンチのそれぞれに対応して形成したダイの穴部内を加圧することにより被加工物に背圧をかけつつ、パンチを下降させて被加工物を打ち抜くもので、穴加工部位の近傍の微小領域を確実に固定することができ、精度よく穴加工できる。
【００１４】
請求項９記載の本発明は、請求項７または請求項８のいずれかに記載の微細穴の打ち抜き加工方法において、被加工物を押さえ板で押さえた後、ダイの各穴部の周囲に形成した溝部内を減圧して前記被加工物をダイ上に吸着固定するもので、穴加工部位の近傍の微小領域をさらに確実に固定することができ、穴加工精度を向上できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における微細穴の打ち抜き加工装置の概略構成を示す模式図である。
【００１６】
図１において、上下方向に動作可能なステージ１に、複数のパンチ２を上下方向に沿って互いに並列に配列したパンチ集合体３が取りつけられており、このパンチ集合体３の下方にダイ４が設置されている。
【００１７】
ダイ４には、各パンチ２と同軸状かつ同心状に穴部５が形成されるとともに、各穴部５の下端に連通する圧力室６が形成されている。この圧力室６は圧力調整装置７により圧力調整可能であり、内部に、電源８に接続され上下方向に磁界を発生する電磁石９が配置されている。
【００１８】
またダイ４には、ダイ４上に設置された被加工物１０を押さえるための押さえ板１１が、ダイ４上に立設されたガイド１２に支持され上下方向に移動自在に設置されている。この押さえ板１１は、各パンチ２と同軸状かつ同心状の穴部１３が、各パンチ２の外径（穴径）と所定のクリアランスを持つように加工されるとともに、上面と下面とで異なる極に着磁されている。１２ａは、押さえ板１１の上方への移動を制限するストッパである。
【００１９】
１４は制御装置であり、ステージ１の上下動作を制御するとともに、以下に述べるタイミングで電源８より電流を流し、圧力調整装置７により圧力調整するように構成されている。
【００２０】
上記した装置構成において、被加工物１０をダイ４上に載置して加工位置（穴部５が形成された領域）へ位置決めし、その上に押さえ板１１を配置する。次いで、電源８より電磁石９に電流を流し、ダイ４の加工位置の付近に所定の磁界を発生させる。これにより、着磁された押さえ板１１が電磁石９の方（下方向）へ引き付けられて被加工物１０を押圧し、被加工物１０の全面をダイ４の上面に固定する。
【００２１】
その後に、ステージ１を下降させ、それと同期して圧力調整装置７によって圧力室６内を高圧とすることにより、ダイ４の穴部５を通して被加工物１０に背圧をかける。これにより、被加工物１０を上方からも下方からも押さえる状態において、複数のパンチ２を、穴部１３を通して被加工物１０に打ち下ろして、一括して打ち抜き加工することができ、品質のよい加工穴を形成できる。
【００２２】
打ち抜き終了時には、ステージ１を上昇させ、それと同期して電源８より電磁石９に逆方向に電流を流することにより、打ち抜き時と逆方向の磁界をダイ４の加工位置の付近に発生させる。このことにより、押さえ板１１は電磁石９への反力により上昇し、被加工物１０から容易に離間する。よって、被加工物１０がパンチ２に伴われて上昇することがあっても、押さえ板１１は影響を受けず、変形しない。
【００２３】
具体例を挙げると、超硬材よりなる直径100μmのパンチをパンチ間隔（ピッチ）300μmにて５本配列し、押さえ板として、直径200μmにて穴加工し、上面をＮ極，下面をＳ極に着磁した板厚500μmの磁石を配置し、被加工物として板厚100μmの銅板を用いた時に、電磁石により磁力を発生させ、圧力調整装置より３MPaの圧縮空気を送り込んだところ、被加工物を安定に固定して穴加工することができ、ばりのない品質よい穴加工を実現できた。打ち抜き終了時には、押さえ板が被加工物から容易に離間するとともに、パンチが被加工物より容易に抜け出、押さえ板の変形を来すことはなかった。
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２における微細穴の打ち抜き加工装置の概略構成を示す模式図である。
【００２４】
この打ち抜き加工装置は実施の形態１の装置と同様の構成を有しているが、電磁石は設けられておらず、ダイ４の各穴部５の周囲に一定の深さの溝部１５が形成され、各溝部１５が貫通穴１６を通して圧力室６に連通されている点が実施の形態１の装置と異なっている。
【００２５】
この打ち抜き加工装置では、被加工物１０の上に押さえ板１１を配置した後、圧力調整装置７により圧力室６内の圧力を下げることで、ダイ４の穴部５およびその周囲の溝部１５によって被加工物１０をダイ４上に吸着固定する。
【００２６】
次いで、ステージ１を下降させ、それと同期して圧力調整装置７により圧力室６内の圧力を高め、ダイ４の穴部５および溝部１５を通して被加工物１０に背圧をかけることで、被加工物１０を押さえ板１１によって上方から抑え、背圧によって下方から押さえる状態において、複数のパンチ２で被加工物１０を打ち抜き加工する。
【００２７】
打ち抜き終了後には、ステージ１を上昇させ、それと同期して圧力調整装置７により圧力室６内の圧力を下げ、ダイ４の穴部５および溝部１５を通して被加工物１０をダイ４上に吸着することで、被加工物１０がパンチ２に伴われて上昇するのを防止する。
【００２８】
したがって、この打ち抜き加工装置によっても、加工穴品質のよい加工を実現することができ、かつ、押さえ板１１の変形を防止し、被加工物１０からパンチ２を難なく抜き出せる。
【００２９】
なお、被加工物１０が薄板で、溝部１５の幅によっては変形してしまう恐れがある場合には、図３に示すように、十分に溝幅の小さい溝部１５をダイ４の穴部５と同心状に複数本形成しておけばよい。このような溝部１５により、被加工物１０を変形させることなく十分に吸着固定できる。
【００３０】
加工面積が広い場合など、圧力室６の圧力の切り替えが瞬時に行えない場合は、吸着用圧力装置と高圧付加用圧力装置を別個に設ければよい。背圧をかけることなく溝部１５によって吸着固定する状態で打ち抜きを実施することも可能である。
【００３１】
図４は本発明の実施の形態３における微細穴の打ち抜き加工装置の概略構成を示す模式図である。
この打ち抜き加工装置は、図１に示した構成と図２に示した構成とを併せ持っていて、電磁石９，溝部１５とも備えている。
【００３２】
この打ち抜き加工装置では、打ち抜きに先だって、電磁石９により押さえ板１１を引き付けて被加工物１０をダイ４上に押圧するとともに、穴部５および溝部１５を通して被加工物１０をダイ４上に吸着する。打ち抜き加工時には、穴部５および溝部１５に付与する圧力を変更して被加工物１０に背圧をかけることにより被加工物１０を上方からも下方からも押さえる。打ち抜き終了後には、電磁石９により付与する磁界を変更して押さえ板１１を被加工物１０から離間させる。
【００３３】
このようにすることにより、図１あるいは図２に示した打ち抜き加工装置よりも速やかに、かつ確実に、被加工物１０を固定できるとともに、パンチ２の抜き出しを容易化できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ダイに電磁石や溝部を設けて被加工物の加工部位近傍をダイ上に固定するようにしたので、微細且つパンチ間隔の狭いマルチ打ち抜き加工の際の加工穴品質を向上できるとともに、パンチが被加工物から抜けなくなるエラーを無くせる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における微細穴の打ち抜き加工装置を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態２における微細穴の打ち抜き加工装置を示す断面図
【図３】図２の微細穴の打ち抜き加工装置における吸着用溝部の形状を示す断面図
【図４】本発明の実施の形態３における微細穴の打ち抜き加工装置を示す断面図
【図５】従来の微細穴の打ち抜き加工装置を示す断面図
【符号の説明】
２    パンチ
４    ダイ
５    穴部
６    圧力室
７    圧力調整装置
９    電磁石
10    被加工物
11    押さえ板
12    ガイド
13    穴部
15    溝部
【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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