(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状のワークを位置させるワーク配置空間の下側にダイを設置する一方、ワーク配置空間の上側に設けられたフレームに、昇降動作により前記ダイに接近／離間するパンチヘッドを配置し、当該パンチヘッドに、ハンマー機構により上下駆動可能なパンチピンを設け、前記パンチヘッドを前記ダイに接近した位置となる穿孔位置へ下降させ、当該穿孔位置において前記パンチピンを上下駆動させることにより前記ワークを穿孔する穿孔装置であって、
前記パンチヘッドが、前記パンチピンを収納した昇降ヘッドと、当該昇降ヘッドの下側に取り付けられて前記パンチピンに被さるワーク浮き上がり防止用のキャップとを備える一方、
前記キャップの底部に、前記パンチピンの下端に形成されたピン部を挿通可能な底孔を開設するとともに、前記キャップの下部に、前記パンチピンの前記ピン部の軸線を横切る向きの検知孔を形成し、
更に、前記フレームに、前記パンチヘッドを前記ダイから離間した位置となる検知位置へ上昇させた際に前記キャップの前記検知孔と対向するピン折れ検知用のセンサーを設けており、
前記パンチヘッドを前記検知位置へ上昇させた後、前記センサーにより前記検知孔を通して前記ピン部の折れを検知することを特徴とする穿孔装置。
【請求項２】
フレームに、パンチヘッドを昇降動作させるためのアクチュエータと、当該アクチュエータをパンチピンの径やワークの材質等に応じて設定された所定のインターバルで駆動させる制御装置とを備え、
穿設作業中に、前記パンチヘッドを穿孔位置から検知位置へ上昇させ、センサーによるピン部の折れの検知を実行することを特徴とする請求項１に記載の穿孔装置。
【請求項３】
フレームに、パンチヘッドを所定方向へ複数並設するとともに、当該複数のパンチヘッドのキャップを所定の間隔で挟む一対のセンサーホルダーを取り付けており、
一方のセンサーホルダーを、その一端を軸着することで、他端が他方のセンサーホルダーに対して離隔する開放位置と一対のセンサーホルダーが平行となる閉塞位置との間で回動操作可能とする一方、
各センサーホルダーに、検知位置に位置するパンチヘッドの検知孔と同一の垂直面内においてセンサーホルダーの対向方向へ貫通する複数のセンサー貫通孔を形成し、何れか一方のセンサーホルダーのセンサー貫通孔に投光器を、他方のセンサーホルダーのセンサー貫通孔に受光器を夫々挿着し、各投光器と受光器とによってピン折れ検知用のセンサーを構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の穿孔装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層前のセラミックグリーンシートやフレキシブル基板用フィルム等のシート状ワークに穴を明ける穿孔装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の穿孔装置においては、ワークに極めて小さい穴を高精度に速く穴明けする関係上、パンチピンがワークに対して例えば１ｍｍ以下で接近した位置で穴明けするものであるが、細径のパンチピンを使用するため、穴明け作業中にパンチピンが寿命や穿孔屑の付着によって折れやすい。このピン折れを検知するために、特許第２９９２２７８号公報には、穿孔部から繰り出されたテープ状ワークをラインセンサーカメラで撮像し、ワークの穴数が所要値以下である場合に、パンチピンの折れを判別する技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術によると、ラインセンサーカメラが穿孔部より下流側に設置されているため、ピン折れを検知する時期が遅くなり、テープ状ワークの広い範囲に穴無しの不良部が発生し、この部分又は全部を廃却処分しなければならないという無駄があった。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、ピン折れを穿孔箇所で早期に検知して、ワークを無駄なく製品化できる穿孔装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、シート状のワークを位置させるワーク配置空間の下側にダイを設置する一方、ワーク配置空間の上側に設けられたフレームに、昇降動作により前記ダイに接近／離間するパンチヘッドを配置し、当該パンチヘッドに、ハンマー機構により上下駆動可能なパンチピンを設け、前記パンチヘッドを前記ダイに接近した位置となる穿孔位置へ下降させ、当該穿孔位置において前記パンチピンを上下駆動させることにより前記ワークを穿孔する穿孔装置であって、前記パンチヘッドが、前記パンチピンを収納した昇降ヘッドと、当該昇降ヘッドの下側に取り付けられて前記パンチピンに被さるワーク浮き上がり防止用のキャップとを備える一方、前記キャップの底部に、前記パンチピンの下端に形成されたピン部を挿通可能な底孔を開設するとともに、前記キャップの下部に、前記パンチピンの前記ピン部の軸線を横切る向きの検知孔を形成し、更に、前記フレームに、前記パンチヘッドを前記ダイから離間した位置となる検知位置へ上昇させた際に前記キャップの前記検知孔と対向するピン折れ検知用のセンサーを設けており、前記パンチヘッドを前記検知位置へ上昇させた後、前記センサーにより前記検知孔を通して前記ピン部の折れを検知することを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、フレームに、パンチヘッドを昇降動作させるためのアクチュエータと、当該アクチュエータをパンチピンの径やワークの材質等に応じて設定された所定のインターバルで駆動させる制御装置とを備え、穿設作業中に、前記パンチヘッドを穿孔位置から検知位置へ上昇させ、センサーによるピン部の折れの検知を実行することを特徴とする。
【０００７】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、フレームに、パンチヘッドを所定方向へ複数並設するとともに、当該複数のパンチヘッドのキャップを所定の間隔で挟む一対のセンサーホルダーを取り付けており、一方のセンサーホルダーを、その一端を軸着することで、他端が他方のセンサーホルダーに対して離隔する開放位置と一対のセンサーホルダーが平行となる閉塞位置との間で回動操作可能とする一方、各センサーホルダーに、検知位置に位置するパンチヘッドの検知孔と同一の垂直面内においてセンサーホルダーの対向方向へ貫通する複数のセンサー貫通孔を形成し、何れか一方のセンサーホルダーのセンサー貫通孔に投光器を、他方のセンサーホルダーのセンサー貫通孔に受光器を夫々挿着し、各投光器と受光器とによってピン折れ検知用のセンサーを構成したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。この実施形態の穿孔装置は、積層前（焼成前）の柔軟なセラミックグリーンシートをワークとして穿孔加工するパンチングマシンに装備されている。このパンチングマシンは、精細なスルーホール印刷（導通印刷）を可能にするために、例えば、１５０ｍｍ×１５０ｍｍのワークに０．０５〜０．２ｍｍの穴径のスルーホール穴を±０．０１ｍｍのピッチ精度で数万個穿孔できるように構成されている。
【０００９】
図１及び図２に示すように、パンチングマシンの機体１の上部には加工室２が形成され、加工室２の底部に基盤３が水平に固定されている。基盤３の上には、ワークＷを保持する保持枠Ｈが載置されるワークテーブル４と、ワークテーブル４上で保持枠Ｈを前後左右に送る平面サーボモータ５と、平面サーボモータ５とワークテーブル４との間でワークＷにスルーホール穴を明ける穿孔装置６とが設置されている。平面サーボモータ５は、上面に多数の永久磁石が配列された固定部５ａと、下面に複数の電磁石が配設された可動部５ｂとから構成されている。
【００１０】
穿孔装置６はワークＷを位置させるワーク配置空間の上側にパンチユニット７を備え、ワークＷのワーク配置空間の下側にダイユニット８を備えている。パンチユニット７は基盤３の上方を左右に延びるフレーム９上に設置されている。ダイユニット８は、基盤３上にダイベース１０を設置し、ダイベース１０にダイホルダ１１を設け、ダイホルダ１１に３つのダイ１２を保持し、ダイ１２にチップ（穿孔屑）吸引ホース１３を接続して構成されている。
【００１１】
図３に示すように、ダイホルダ１１と相対する位置において、パンチユニット７のフレーム９にはパンチベース２１が固定され、パンチベース２１に３つのパンチヘッド２２が左右に並設されている。パンチヘッド２２は、パンチベース２１に昇降自在に支持された昇降ヘッド２７と、昇降ヘッド２７の下側に取り付けられたワーク浮き上がり防止用キャップ３９とから構成されている。このキャップ３９は、ワークＷ（シート）から後述のパンチピン２８を抜く際にワークＷの浮き上がりを阻止して確実に抜く働きをする。
【００１２】
フレーム９の上方にはブラケット２３を介し３基のエアシリンダ２４が並設され、そのピストンロッド２４ａはカップリング２５及び連結板２６を介し昇降ヘッド２７に連結されている。エアシリンダ２４はパンチヘッド２２を昇降するアクチュエータであり、ピストンロッド２４ａの伸長時にパンチヘッド２２をダイ１２に接近する穿孔位置（図７の中央の昇降ヘッド２７の位置）に下降し、キャップ３９とダイ１２との間にワークＷを移動させるための細隙（例えば０．５ｍｍの間隙）を形成し、ピストンロッド２４ａの収縮時にパンチヘッド２２をダイ１２から離間した検知位置（図７の両端の昇降ヘッド２７の位置）に上昇するようになっている。なお、パンチヘッド２２の昇降ストロークＳは、例えば、６ｍｍ程度と僅かに設定されている。
【００１３】
図４及び図５に示すように、パンチヘッド２２にはダイ１２と協働してワークＷを穿孔するパンチピン２８が設けられ、連結板２６にパンチピン２８をダイ１２に打ち付けるハンマー機構２９が設置されている。ハンマー機構２９はヒト形のハンマーベース３０を備え、その頭部３０ａは複数のボルト３１で連結板２６に固定され、頭部３０ａに薄肉の首部３０ｂを介し一対の脚部３０ｃが弾性変位可能に連結されている。頭部３０ａには一対の圧電素子３２が装着され、その下端は連結部３０ｄを介し脚部３０ｃに連結されている。
【００１４】
脚部３０ｃの下端には板バネ３３によりハンマー３４が支持され、ハンマー３４にロッド３５を介し中空状の出力軸３６が連結されている。出力軸３６は昇降ヘッド２７に上下一対のスリーブ２２Ａを介して上下摺動自在に挿入され、出力軸３６の下端にパンチピン２８が止めネジ３７によりダイ１２側へ取り外し可能に組み付けられている。そして、パンチヘッド２２の穿孔位置において、圧電素子３２を通電により上下方向に伸縮させて脚部３０ｃを開閉し、板バネ３３を揺動させてハンマー３４を上下に振動させ、パンチピン２８をダイ１２に打ち付けてワークＷを穿孔するようになっている。穿孔作業では、３つのパンチヘッド２２の総てを同時に用いて穴明けしても良いし、任意のものを選択して穴明けしても良い。
【００１５】
パンチピン２８には前記ワーク浮き上がり防止用キャップ３９が被せられ、キャップ３９の下端部に一対の検知孔４１がパンチピン２８の軸線を横切って貫通するように形成されている。キャップ３９は昇降ヘッド２７の下端小径部２７ａに板バネ４０を介しダイ１２側へ取り外し可能に組み付けられ、パンチヘッド２２の穿孔位置において、キャップ３９とダイ１２との間にワーク移送用の細隙が形成される（図５の状態）。パンチヘッド２２が穿孔位置にある状態で、パンチピン２８がダイ１２の穴に挿入される位置とキャップ３９の下端より僅かに上側の位置とに上下動されてワークＷを穿孔し、キャップ３９はワークＷの浮き上がりを阻止する。
【００１６】
また、パンチピン２８にはピン高さプリセット用のカラー３８が高さ調整自在に挿着され、カラー３８を出力軸３６に当接させることにより、パンチピン２８の細径のピン部２８ａが検知孔４１と対応する高さに配置され、ピン部２８ａの下端がキャップ３９の底孔４２に挿入されている。なお、ピン交換に際しては、パンチユニット７の全体が基盤３の下方に設置したエアシリンダ（図示略）により上昇され、パンチヘッド２２の下側でパンチピン２８及びキャップ３９が着脱される。この際、パンチピン２８に予めカラー３８が高い精度でプリセットされているので、カラー３８が出力軸３６の下端に当接するようにパンチピン２８を装着することで、高い精度に容易に装着できる。
【００１７】
図５、図６、図７に示すように、パンチヘッド２２を支持するフレーム９の下面には、左右に長い前後２本のセンサーホルダー４４，４５がキャップ３９を所定の間隔をおいて挟む形態で取り付けられている。前側のセンサーホルダー４４は中空軸４６によりフレーム９に前後へ開閉可能に支持され、フレーム９にセンサーホルダー４４を閉鎖位置に保持するストッパ４７とクランプボルト４８とが設けられている。後側のセンサーホルダー４５は前側のセンサーホルダー４４と平行にボルト４９でフレーム９に固定されている。
【００１８】
各センサーホルダー４４，４５には、検知位置に上昇された状態のキャップ３９の検知孔４１と同一の垂直面内において、それぞれ３つのセンサー挿着孔５０が前後方向に貫通するように形成され、前側のホルダー４４の挿着孔５０に光学センサーの投光器５１が挿着され、後側のホルダー４５の挿着孔５０に光学センサーの受光器５２が挿着されている。そして、パンチヘッド２２の検知位置において、投光器５１及び受光器５２がキャップ３９の検知孔４１と対向し、検知孔４１を通してパンチピン２８のピン部２８ａの折れを検知するようになっている。なお、投光器５１及び受光器５２の配置は前後逆でもよい。
【００１９】
前側のセンサーホルダー４４にはエア通路５３が形成され、その上流端は中空軸４６及び配管金具５４を介しエア供給源に接続され、下流端は投光器５１の後端近傍（先端近傍）においてセンサー挿着孔５０に接続されている。後側のセンサーホルダー４５にはエア通路５５が形成され、その上流端は配管金具５６を介しエア供給源に接続され、下流端は受光器５２の前端近傍（先端近傍）においてセンサー挿着孔５０に接続されている。そして、パンチヘッド２２の検知位置において、清掃用エアをエア通路５３，５５を通して各センサー挿着孔５０からキャップ３９の検知孔４１に向けて噴出し、挿着孔５０及び検知孔４１に付着した穿孔屑等をエアパージできるように構成されている。
【００２０】
上記構成のパンチングマシンにおいては、制御装置の穿孔プログラムにピン折れ検知指令が組み込まれ、穿孔作業中に、パンチピン２８のピン部２８ａの径やワークＷの厚さ、材質等に応じた所定のインターバルで、穿孔装置６のエアシリンダ２４が駆動される。パンチングマシンは、このように駆動させる穿孔プログラムを有する制御装置を備えている。そして、パンチヘッド２２が穿孔位置から検知位置に上昇され、清掃用エアがセンサー挿着孔５０から検知孔４１に向けて噴出され、投受光器５１，５２により検知孔４１を通してパンチピン２８の折れが検知される。
【００２１】
パンチピン２８のピン部２８ａが折れていた場合には、制御装置から停止信号が出力され、ブザーやランプ等の警報装置が作動され、パンチングマシンの運転が直ちに停止される。従って、この実施形態の穿孔装置６によれば、パンチピン２８の細径のピン部２８ａの折れを穿孔箇所で早期にかつ確実に検知して、ワークＷの不良部分を狭い範囲に抑え、高価なグリーンシートを無駄なく製品化することができる。
【００２２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に例示するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の形状並びに構成を適宜に変更して実施することも可能である。
（１）パンチヘッド２２及びダイ１２の数を適宜増減したり、各パンチヘッド２２及びダイ２１の加工穴の大きさを種々異ならせたり、同じにすること。
（２）ハンマー機構２９の駆動源にモータ又はエアシリンダを用い、モータにより加振器を介しパンチピン２８を駆動したりエアシリンダによりパンチピン２８を駆動すること。
（３）パンチヘッド２２の昇降用アクチュエータとして、モータとラック・ピニオンとからなる機構を用いること。
（４）ピン折れ検知用のセンサーに、投受光器一体型の光学センサーや超音波センサーや磁気センサー等を用いること。
（５）上記実施形態のピン折れ検知機構を、テープ状に連続するグリーンシート、フレキシブル基板用フィルム、金属箔等、各種形状及び材質のシート状ワークを穿孔加工する穿孔装置に適用すること。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の発明によれば、パンチヘッドに備えられたキャップに検知孔を形成し、パンチヘッドを検知位置に上昇させ、センサーで検知孔を通してパンチピンの折れを検知するので、パンチピンがワークに接近した位置で穴明けするものであっても、ピン折れを穿孔箇所で早期にかつ確実に検知でき、運転を直ちに停止できてワークを無駄なく製品化できるという優れた効果を奏する。
また、昇降ヘッドの下側にワーク浮き上がり防止用のキャップを取り付けているため、ワークからパンチピンのピン部を抜く際に、ワークの浮き上がりを阻止してピン部の抜き動作を確実に行うことができる。
【００２４】
請求項２の発明によれば、フレームに、パンチヘッドを昇降動作させるためのアクチュエータと、当該アクチュエータをパンチピンの径やワークの材質等に応じて設定された所定のインターバルで駆動させる制御装置とを備え、穿設作業中に、パンチヘッドを穿孔位置から検知位置へ上昇させ、センサーによるピン部の折れの検知を実行するため、パンチピンの径やワークの材質等に応じた折れ検知を実行することができる。
【００２５】
請求項３の発明によれば、フレームに、パンチヘッドを所定方向へ複数並設するとともに、当該複数のパンチヘッドのキャップを所定の間隔で挟む一対のセンサーホルダーを取り付けており、一方のセンサーホルダーを、その一端を軸着することで、他端が他方のセンサーホルダーに対して離隔する開放位置と一対のセンサーホルダーが平行となる閉塞位置との間で回動操作可能としているため、一方のセンサーホルダーを開放方向へ回動操作することにより、パンチヘッドのキャップに対する作業を容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の穿孔装置を装備したパンチングマシンの側面図である。
【図２】図１のパンチングマシンの平面図である。
【図３】穿孔装置の一実施形態を示す図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】穿孔装置のハンマー機構を示す図３の右側面図である。
【図５】穿孔装置のパンチヘッドを示す図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】穿孔装置のピン折れ検知機構を示す図５のＣ−Ｃ線断面図である
【図７】図６のピン折れ検知機構の正面図である。
【符号の説明】
６・・穿孔装置、９・・フレーム、１２・・ダイ、２２・・パンチヘッド、２４・・エアシリンダ、２７・・昇降ヘッド、２８・・パンチピン、２８ａ・・細径のピン部、２９・・ハンマー機構、３９・・キャップ、４１・・検知孔、４４，４５・・センサーホルダー、５０・・センサー挿着孔、５１・・投光器、５２・・受光器、５３，５５・・エア通路、Ｗ・・ワーク。
【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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