(57)【要約】【課題】打ち抜き加工において生産性を維持しつつ加工精度を高めること。【解決手段】材料をダイとの間の剪断力で打ち抜くパンチを加熱することと、前記パンチを前記材料を剪断する剪断方向に移動させ前記材料を打ち抜くことと、を含む打ち抜き方法。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料をダイとの間の剪断力で打ち抜くパンチを加熱することと、
前記パンチを前記材料を剪断する剪断方向に移動させ前記材料を打ち抜くことと、
を含む打ち抜き方法。
【請求項２】
前記パンチを加熱することは、
前記パンチが所定の温度以上であるかを確認することと、
前記パンチが所定の温度以上である場合において前記材料を打ち抜くことと、
を含む請求項１に記載の打ち抜き方法。
【請求項３】
前記パンチを加熱することは、
ヒーターを前記パンチの刃先に取り付けることと、
前記パンチが所定の温度以上である場合において前記ヒーターを前記パンチの刃先から取り外し前記材料を打ち抜くことと、
を含む請求項２に記載の打ち抜き方法。
【請求項４】
前記パンチを加熱することは、前記パンチの内部に挿入されたヒーターにより加熱することを含む、請求項１又は２に記載の打ち抜き方法。
【請求項５】
材料をダイとの間の剪断力で打ち抜くパンチを加熱することと、
前記パンチを前記材料を剪断する剪断方向に移動させ前記材料に接触させることと、
前記パンチを前記剪断方向と逆の方向に移動させることと、
前記パンチを前記剪断方向に移動させ前記材料を打ち抜くことと、
を含む打ち抜き方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、打ち抜き方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の材料について打ち抜き加工が行われている。その中でも、プリント配線板などでは、打ち抜いた箇所の白化を防止するため及びバリを除去するために、打ち抜いた後にルーター加工等が行われる。
【０００３】
特許文献１には、プリント配線板について打ち抜き加工を行うことが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１７１９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の手法であると、打ち抜いた後に種々の加工を行うことから、工程を増やすこととなりコスト高になる。よって、生産性を維持しつつ加工精度を高めることが望まれる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、打ち抜き加工において生産性を維持しつつ加工精度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するために本発明に係る打ち抜き方法は、
材料をダイとの間の剪断力で打ち抜くパンチを加熱することと、
前記パンチを前記材料を剪断する剪断方向に移動させ前記材料を打ち抜くことと、
を含むことを特徴とする。
一般的に、打ち抜き加工を行った場合、剪断箇所の仕上げ加工が必要となることから工程が増加しコスト高になるが、パンチを加熱することにより打ち抜き加工をすることで剪断箇所は滑らかに剪断され、仕上げ加工が必要なくなる。また、パンチのみを加熱するためパンチ以外の熱膨張を考慮する必要がなく精度の高い打ち抜き加工をすることができる。すなわち、一度の打ち抜き加工で精度の高い加工を行うことができ、生産性を維持しつつ加工精度を高めることができる。
特に、打ち抜き加工される材料が積層化された材料である場合、堅い部分と柔らかい部分とがあり、剪断時の剥離により剪断箇所の白化が発生することがあるが、パンチを加熱することにより、剪断時のガラスの変形に樹脂の変形が追従しやすくなるので、剥離を生じないようにすることができる。そして白化を抑制して生産性を維持しつつ加工精度を高めることができる。
【０００８】
また、本発明に係る打ち抜き方法は、前記パンチを加熱することは、前記パンチが所定の温度以上であるかを確認することと、前記パンチが所定の温度以上である場合において前記材料を打ち抜くことと、を含むことを特徴とする。
このようにすることで、材料の転移温度を考慮して打ち抜き加工を行うことができるので、白化を確実に抑制して、生産性を維持しつつ加工精度を高めることができる。
【０００９】
また、本発明に係る打ち抜き方法において、前記パンチを加熱することは、ヒーターを前記パンチの刃先に取り付けることと、前記パンチが所定の温度以上である場合において前記ヒーターを前記パンチの刃先から取り外し前記材料を打ち抜くことと、を含むことを特徴とする。
このようにすることで、パンチの刃先だけを加熱するので不要箇所の加熱を行わないこととすることができる。そして、熱による他の箇所の熱膨張を抑制するとともに、熱を除去するための装置を不要とするか、又は、必要であったとしても小規模な装置とすることができる。
【００１０】
また、本発明に係る打ち抜き方法において、前記パンチを加熱することは、前記パンチの内部に挿入されたヒーターにより加熱することを含むこととしてもよい。
このようにすることで、パンチだけを加熱するので不要箇所の加熱を行わないこととすることができる。また、パンチ内部にヒーターを装備するため、打ち抜き動作の際にヒーターを取り外さなくてもよく、効率よく打ち抜き作業を行うことができる。
【００１１】
また、上記目的を達成するために本発明に係る打ち抜き方法は、
材料をダイとの間の剪断力で打ち抜くパンチを加熱することと、
前記パンチを前記材料を剪断する剪断方向に移動させ前記材料に接触させることと、
前記パンチを前記剪断方向と逆の方向に移動させることと、
前記パンチを前記剪断方向に移動させ前記材料を打ち抜くことと、
を含むことを特徴とする。
このようにすることで、加熱されたパンチを材料に接触させて材料自体を加熱するので、積層化された材料の剥離を生じないようにすることができる。また、打ち抜かれる材料を容易に加熱できることから、材料の余熱を行わずとも白化を抑制して高い生産性を維持しつつ加工精度を高めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
一般的に、打ち抜き加工を行った場合、剪断箇所の仕上げ加工が必要となることから工程が増加しコスト高になるが、パンチを加熱することにより打ち抜き加工をすることで剪断箇所は滑らかに剪断され、仕上げ加工が必要なくなる。また、パンチのみを加熱するためパンチ以外の熱膨張を考慮する必要がなく精度の高い打ち抜き加工をすることができる。すなわち、一度の打ち抜き加工で精度の高い加工を行うことができ、生産性を維持しつつ加工精度を高めることができる。
特に、打ち抜き加工される材料が積層化された材料である場合、堅い部分と柔らかい部分とがあり、剪断時の剥離により剪断箇所の白化が発生することがあるが、パンチを加熱することにより、剪断時のガラスの変形に樹脂の変形が追従しやすくなるので、剥離を生じないようにすることができる。そして白化を抑制して生産性を維持しつつ加工精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態における打ち抜き装置１の第１の正面図である。
【図２】本実施形態における打ち抜き装置１の側面図である。
【図３】本実施形態における打ち抜き装置１の第２の正面図である。
【図４】本実施形態における打ち抜き装置１の第３の正面図である。
【図５】第１実施形態における打ち抜き装置の部分拡大図である。
【図６】パンチを加熱する加熱機構の説明図である。
【図７】第２実施形態における打ち抜き装置の部分拡大図である。
【図８】第３実施形態における打ち抜き手順の第１説明図である。
【図９】第３実施形態における打ち抜き手順の第２説明図である。
【図１０】第３実施形態における打ち抜き手順の第３説明図である。
【図１１】第３実施形態における打ち抜き手順の第４説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本実施形態における打ち抜き装置１について説明を行う。説明に用いられる図には、それぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向、及び、Ｚ軸方向が示されており、これらの図示により各部位の取り付け位置、及び、移動方向が理解できるようになっている。なお、打ち抜き装置１であるためパンチ等の上下移動の説明が頻繁になされるが、特に断りのない限り、Ｚ軸のプラス方向が上昇方向であり、マイナス方向が下降方向である。
【００１５】
図１は、本実施形態における打ち抜き装置１の第１の正面図である。図２は、本実施形態における打ち抜き装置１の側面図である。以下、図１及び図２を参照しつつ、本実施形態における打ち抜き装置１の概要について説明を行う。
【００１６】
打ち抜き装置１は、概して、パンチ３１と共に上昇及び下降を行う上型１０の移動を担う部分、打ち抜く際に材料を押さえるストリッパー３２の移動を担う部分、及び、ダイ３３を含み打ち抜き後の製品を受ける下型の部分からなる。
【００１７】
まず、ストリッパー３２を移動させる機構について説明を行う。ストリッパー３２を移動させる機構は、主として、ストリッパー駆動用サーボモーター５１、昇降ガイド機構５２、ボールねじユニット５３、連結部５４、及び、連結部材５６を備える。
【００１８】
ストリッパー駆動用サーボモーター５１は、架台７２に固定されている。そして、操作パネル７１からの指令に応じてストリッパー駆動用サーボモーター５１はその出力軸に回転駆動力を生じさせる。ストリッパー駆動用サーボモーター５１の出力軸は、連結部材５６を介してボールねじユニット５３のねじ軸５３１に同一軸上で接続し、ねじ軸５３を回転させる。
【００１９】
ねじ軸５３の回転力はボールねじユニット５３において外筒（ナット）５３２を上下方向（Ｚ軸方向）に移動させる。外筒５３２は連結部５４を介して昇降ガイド機構５２の昇降シャフト５２１を軸の長手方向（Ｚ軸方向）に移動させる。昇降シャフト５２１は、ベアリング５２２によりＸ軸方向及びＹ軸方向の移動が規制されＺ軸方向のみに移動させられる。昇降シャフト５２１の端部には、ストリッパープレート２０とロードセル５５１とブッシュプレート５５２が固定されている。
【００２０】
ストリッパープレート２０は、ベアリング５２２によりＸ軸方向及びＹ軸方向の移動が規制される他、インナーガイドポスト６４（図２において、他部分の視認性向上のため破線で示される）によってもその移動方向がＺ軸方向のみに規制され、精密にＺ軸方向の移動が可能となっている。
【００２１】
これにより、ストリッパー駆動用サーボモーター５１が回転させられると、その回転力がボールねじユニット５３により上下方向（Ｚ軸方向）の駆動力に変換され、連結部５４を介して昇降ガイド機構に取り付けられたストリッパープレート２０を上下方向に移動させる。ストリッパープレート２０には、ストリッパー３２が取り付けられており、打ち抜き動作時において材料をダイ３３と共に挟み込む。
【００２２】
次に、上型１０を移動させる機構について説明を行う。上型１０を移動させる機構でもボールねじユニットを用いた前述のストリッパーの移動機構とほぼ同様の機構となっている。上型１０を移動させる機構は、上型駆動用サーボモーター６１、ギヤボックス６２、ボールねじユニット６６、連結部６７、昇降ガイド機構６８、及び、連結部材６９を備える。
【００２３】
上型駆動用サーボモーター６１は、本実施形態における打ち抜き装置１の上部に固定されている。そして、操作パネル７１からの指令に応じて上型駆動用サーボモーター６１はその出力軸に回転駆動力を生じさせる。上型駆動用サーボモーター６１の出力軸は、ギヤボックス６２を介してボールねじユニット６６のねじ軸６６１に接続された連結部材６９を回転させる。連結部材６９は、ねじ軸６６１と同一軸上で回転可能であり、連結部材６９が回転させられると、ねじ軸６６１も回転させられる。
【００２４】
ねじ軸６６１の回転力は、ボールねじユニット６６において外筒（ナット）６６２を上下方向（Ｚ軸方向）に移動させる。外筒６６２は、連結部６７を介して昇降ガイド機構６８の昇降シャフト６８１を軸の長手方向（Ｚ軸方向）に移動させる。昇降シャフト６８１はベアリング６８２によりＸ軸方向及びＹ軸方向の移動が規制されＺ軸方向のみに移動させられる。昇降シャフト６８１の端部には、プレスラム６５が固定され、プレスラム６５の先には、上型１０を構成する上型ダイセット１４及びパンチプレート１３が取り付けられている。パンチプレート１３にはパンチ３１が固定される。
【００２５】
これにより、上型駆動用サーボモーター６１が回転させられると、その回転力がギヤボックス６２内のギヤ及びボールねじユニット６６により上下方向（Ｚ軸方向）の駆動力に変換され、プレスラム６５を介して上型１０を上下方向に移動させる。
【００２６】
次に、下型４０の構造について説明する。下型４０は、ダイプレート４３、下バッキングプレート４４、下型ダイセット４５、及び、ベース４６を含む。下型４０には、エアーシリンダー８１、ロッカーアーム８２、ノックアウト８４、及び、ノックアウトホルダー８５が組み込まれている。
【００２７】
ノックアウト８４は、打ち抜かれる材料を受ける機能を有する。ノックアウト８４の下部に設けられた係合部は、ノックアウトホルダー８５の上部に設けられた係合部と係合し、ノックアウトホルダー８５の動作に追従するようにノックアウト８４が上下方向（Ｚ軸方向）に移動する。なお、ノックアウト８４とノックアウトホルダー８５は、上下方向に若干の遊びを有して係合している。
【００２８】
ノックアウトホルダー８５は、その内部にバネを備え、これによりノックアウトホルダー８５の上部に所定の反力を生じさせる。これにより、パンチ３１が材料を打ち抜く際、ノックアウトホルダー８５の上部のノックアウト８４も所定の反力をもって打ち抜き中の材料を受ける。
【００２９】
ノックアウトホルダー８５は、ロッカーアーム８２及びエアーシリンダー８１のロッド８１１の動作により上下方向に移動可能となっている。ノックアウトホルダー８５が最下点に移動すると、ノックアウト８４もその最下点にまで移動する。下型４０は、ノックアウト８４の最下点において、打ち抜き後の製品を回収するための回収口８８を有する。このような構成とすることで、打ち抜き後の製品を下型４０の下方向に逃がした後、回収口８８から製品を回収できる。
【００３０】
また、打ち抜き装置１１は、これらを操作するための操作パネル７１と、これらの動作を非常停止させるための非常停止ボタン７３を含む。また、ストリッパープレート２０の上下方向の移動限界を検知するための近接センサー７４を備える。
【００３１】
図３は、本実施形態における打ち抜き装置１の第２の正面図である。図４は、本実施形態における打ち抜き装置１の第３の正面図である。これらの図と、前述の図１を参照しつつ、本実施形態における打ち抜き装置１の動作を説明する。
【００３２】
まず、図１のように、パンチ３１を含む上型１０が打ち抜き動作時の上死点に移動され、かつ、ストリッパー３２を含むストリッパープレート２０もその打ち抜き動作時の上死点に移動されている状態において、打ち抜かれる材料がダイ３３の上に載置される。
【００３３】
次に、ストリッパー駆動用サーボモーター５１が動作させられ、ストリッパープレート２０が下降（Ｚ軸マイナス方向）させられる。ストリッパープレート２０は、ダイプレート４３に接触する寸前まで移動させられ、ストリッパー３２とダイ３３とで材料が挟み込まれる（図３）。
【００３４】
ストリッパー３２とダイ３３とで材料が挟み込まれ、確実に材料が固定されると、次に、上型駆動用サーボモーター６１が動作させられ、上型１０が下降（Ｚ軸マイナス方向）させられる。上型１０に固定されているダイ３１も同時に下降し、そのままストリッパー３２の中空部分を通過し、材料をダイ３３との剪断力によって打ち抜く。打ち抜かれた材料は、ノックアウト８４により受けられる。（図４）
【００３５】
図５は、第１実施形態における打ち抜き装置の部分拡大図である。以下に説明する第１実施形態では、取り外し可能なヒーター９２によりパンチ３１の刃先が所定温度まで加熱され、加熱後のパンチ３１により材料が打ち抜かれる。
【００３６】
図５には、ヒーター９２と加熱板９３と断熱板９４と温度センサー９５とアーム９１が示されている。これらの詳細構成は後に図６を用いて説明するが、このような配置によりヒーター９２によりパンチ３１の刃先が加熱される。
【００３７】
このように加熱した後、ヒーター９２を取り外し、図１の位置にパンチ３１及びストリッパー３２を移動させる。そして、材料をダイ３３の上に載置し、図３に示されるようにストリッパー３２を下降させる。ストリッパー３２がダイ３３と共に材料を挟み込み、材料の固定が完了する。その後、上型１０を下降させ、パンチ３１とダイ３３により材料の打ち抜きが行われる。
【００３８】
図６は、パンチを加熱する加熱機構の説明図である。図６の上部に示された図は加熱機構の上面図であり、下部に示された図は加熱機構の側面図である。図には、上型ダイセット１４、及び、上型ダイセット１４に取り付けられるブラケット９６が示されている。また、上型ダイセット１４には、パンチプレート１３を介してパンチ３１が取り付けられている。
【００３９】
また、図には加熱機構に含まれるヒーター９２、ヒーター９２を収納して間接的にパンチ３１の刃先を加熱する加熱板９３が示されている。また、前述のブラケット９６に掛けられるアーム９１（ブラケット９６と区別するためにハッチングが施されている）に断熱板９４を挟み込むようにして加熱板９３が取り付けられている。また、加熱板９３の内部には温度センサー９５が設けられている。温度センサー９５から出力される温度情報は、不図示の制御部に入力される。制御部は、温度情報に基づいてヒーター９２の温度を制御する。
【００４０】
加熱板９３とアーム９１との間に断熱板９４が設けられているのは、加熱板９３の熱が不必要にアーム９１を加熱しないようにするためである。アーム９１には、引っ掛け爪９１１、９１２が設けられている。一方の引っ掛け爪９１１はブラケット９６に掛かる。他方の引っ掛け爪９１２は上型ダイセット１４の上面の一部に掛かる。このように二箇所で掛かることにより、アーム９１に取り付けられた加熱板９３がパンチ３１の刃先に接触し、この刃先を加熱する。
【００４１】
なお、引っ掛け爪９１２には、上型ダイセット１４に固定するためのねじ穴が設けられており、加熱中にアーム９１が落下してしまうのを防止する。
【００４２】
アーム９１は、当然に図の破線に示されるようにブラケット９６及び上型ダイセット１４から取り外すことができ、パンチ３１の先端を加熱するとき以外は取り外されている。
【００４３】
このように、アーム９１に設けられたヒーター９２を用いることで、パンチ３１の刃先を加熱し、打ち抜く際にはアーム９１を取り外すことでパンチ３１の加熱を完了して、パンチ３１が加熱された状態で材料を打ち抜くことができる。
【００４４】
図７は、第２実施形態における打ち抜き装置の部分拡大図である。前述の第１実施形態では、図６に示されるように、加熱板９３がパンチ３１の刃先に接触し、間接的にパンチ３１を加熱していたが、第２実施形態では、パンチ３１’の内部にヒーター９２’及び温度センサー９５’を有している。
【００４５】
このように、パンチ３１’の内部にヒーター９２’と温度センサー９５’とを有することで、材料を打ち抜く毎に前述のアーム９１の取り付け及び取り外しをする必要がないという利点を有する。
【００４６】
第２実施形態の場合、温度センサー９５’及び不図示の制御部によって、パンチ３１’が所定温度に維持されたまま、図１の位置にパンチ３１及びストリッパー３２が移動させられる。そして、材料がダイ３３の上に載置され、図３に示されるようにストリッパー３２が下降させられる。ストリッパー３２がダイ３３と共に材料を挟み込み、材料の固定が完了する。その後、上型１０が下降させられ、パンチ３１とダイ３３により材料の打ち抜きが行われる。
【００４７】
ところで、前述の第１実施形態及び第２実施形態では、パンチの加熱が完了した直後に材料を打ち抜く動作が行われていた。以下に示す第３実施形態では、加熱したパンチを材料Ｍに一旦接触させる工程が存在する。以下、図８〜図１１を参照しつつ、本手順について説明を行う。
【００４８】
図８は、第３実施形態における打ち抜き手順の第１説明図である。本図には、パンチ３１の加熱工程が示されている。図８の加熱工程では、前述の図５及び図６を用いて説明されたように、パンチ３１の先端にヒーター９２が取り付けられ、パンチ３１の刃先が所定温度まで加熱される。
【００４９】
図９は、第３実施形態における打ち抜き手順の第２説明図である。本図には、パンチ３１を材料に接触させる接触工程が示されている。図９の接触工程では、加熱されたパンチ３１が下降させられ打ち抜き対象である材料Ｍの表面にパンチ３１の刃先が接触させられる。接触工程では、パンチ３１による材料Ｍの打ち抜きは行われない。この工程では、パンチ３１が所定時間、材料に接触し材料Ｍを加熱する。
【００５０】
図１０は、第３実施形態における打ち抜き手順の第３説明図である。本図には、パンチ３１を材料Ｍから一端引き離す引き離し工程が示されている。図１０の引き離し工程では、パンチ３１を上昇させ、材料Ｍの加熱を完了させる。このように、パンチ３１を上昇させるのは、材料Ｍの加熱を完了させるとともに、次の打ち抜き工程において慣性をもって材料Ｍを打ち抜くためである。
【００５１】
図１１は、第３実施形態における打ち抜き手順の第４説明図である。本図には、パンチ３１が材料Ｍをダイ３３と共に打ち抜く打ち抜き工程が示されている。図１１の打ち抜き工程では、パンチ３１を上死点から一気に下降させ、材料Ｍを打ち抜く。
【００５２】
このように第１実施形態から第３実施形態にかけて、パンチ３１だけを局部的に加熱して材料を打ち抜くことにより、剪断時に熱が材料に伝達されることから、材料の靱性を高め滑らかな剪断が行われる。このため仕上げ加工が必要なくなる。また、パンチ３１のみを加熱するため、打ち抜き装置１におけるパンチ３１以外の熱膨張を考慮する必要がない点からも精度の高い打ち抜き加工をすることができる。
【００５３】
特に、打ち抜き加工される材料が積層化されたガラスエポキシなどの材料である場合、堅い部分と柔らかい部分とが積層されていることから、剪断時の両者の剥離により所謂白化という現象を生じやすい。しかしながら、第１実施形態から第３実施形態によれば、パンチ３１を加熱することにより、剪断時にガラスの変形に樹脂の変形が追従するようにすることができるので、剥離の発生を抑制することができる。そして、白化を抑制して高い生産性を維持しつつ加工精度を高めることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１  打ち抜き装置、
１０  上型、１３  パンチプレート、１４  上型ダイセット、
２０  ストリッパープレート、
３１  パンチ、３２  ストリッパー、３３  ダイ、
４０  下型、４３  ダイプレート、４４  下バッキングプレート、
４５  下型ダイセット、４６  ベース、４７  プレステーブル、
５１  ストリッパー駆動用サーボモーター、
５２  昇降ガイド機構、５２１  昇降シャフト、５２２  ベアリング、
５３  ボールねじユニット、５３１  ねじ軸、５３２  外筒（ナット）、
５４  連結部、５４１  連結部材、５４２  メインアーム、
５５１  ロードセル、５５２  ブッシュプレート、５６  連結部材、
６１  上型駆動用サーボモーター、６２  ギヤボックス、
６３  インナーガイドブッシュ、６４  インナーガイドポスト、６５  プレスラム、
６６  ボールねじユニット、６６１  ねじ軸、６６２  外筒（ナット）、
６７  連結部、６７１  連結部材、６７２  メインアーム、
６８  昇降ガイド機構、６８１  昇降シャフト、６８２  ベアリング、
６９  連結部材、
７１  操作パネル、７２  架台、７３  非常停止ボタン、７４  近接センサー
８１  エアーシリンダー、８１１  ロッド、
８２  ロッカーアーム、８４  ノックアウト、
８５  ノックアウトホルダー、８８  回収口、
９１  アーム、９１１  引っ掛け爪、９１２  引っ掛け爪、
９２  ヒーター、９３  加熱板、９４  断熱板、
９５  温度センサー、９６  ブラケット、
Ｍ  材料、
【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】
2013046940.tif 000009
【図８】
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【図９】
2013046940.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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