(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上側にパンチユニットを設置し、ワーク配置空間の下側にダイユニットを設置し、ダイユニットにダイを設け、パンチユニットにパンチヘッドを設け、パンチヘッドに、ダイと協働してワークを穿孔するパンチピンと、穿孔時にダイに接近してピン抜き時のワーク浮き上がりを阻止するキャップとを、それぞれパンチヘッドを取り外すことなくダイ側へ取り外し可能に組み付けた穿孔装置であって、
パンチユニットのフレームに、左右２本のラムを垂下状に固定し、ダイユニットが固定される基盤に、ラムを昇降案内する筒形のガイドを立設して、基盤の下側に、エアシリンダを垂直に設置すると共に、その左右両側にレバーを揺動可能に支持して、レバーの内端をエアシリンダのピストンロッドに、レバーの外端をラムの下端にそれぞれ連結して、エアシリンダの駆動により、パンチユニットを、ラムの上端に設けた太径部がガイドの上端に当接する定常位置から、パンチピン及びキャップの着脱が可能なピン交換位置に上昇させるリフト手段を構成する一方、
パンチユニットに、連結板を介してパンチヘッドに連結され、パンチヘッドをダイに接近する穿孔位置とダイから離間した待機位置とに昇降させるアクチュエータと、穿孔位置でパンチピンを降下させるハンマー機構とを設け、
そのハンマー機構を、連結板に固定される頭部とその頭部に薄肉の首部を介して弾性変形可能に連結される一対の脚部とからなるヒト形のハンマーベースと、ハンマーベースの頭部と脚部との間に架設されて通電による伸縮で脚部を開閉させる圧電素子と、脚部の下端に板バネを介して支持されるハンマーと、ハンマーにロッドを介して連結される中空状の出力軸と、から構成して、
ハンマー機構の出力軸をパンチヘッドに挿入し、出力軸の下端にパンチピンをダイ側へ取り外し可能に組み付けた、
ことを特徴とする穿孔装置。
【請求項２】
パンチピンに、当該パンチピンが組み付けられるパンチヘッド側の出力軸の下端面に当接するカラーを高さ調整自在に圧入し、パンチピンをパンチヘッドに対して一定の突き出し長さで組み付け可能とした請求項１記載の穿孔装置。
【請求項３】
ワーク浮き上がり阻止用のキャップをパンチヘッドに弾性部材を介し取り外し可能に組み付けた請求項１又は２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、パンチピンが摩耗したり、折れたり、穴径が変わったりした場合に、パンチピンを交換する必要がある。なお、穴径が変わった場合はダイも交換する。このピン交換に際し、従来は、特開平１１−２５４３９５号公報又は特開２０００−１０８０８８号公報に開示されているように、パンチヘッドをパンチユニットごと穿孔装置の機体から取り外し、機外でパンチピンを交換したのち、パンチユニットを機体に取り付け、試し打ち、パンチピンの高さ調整、パンチピンとダイとの芯合わせを行い、検査確認後に運転を再開していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このため、従来の穿孔装置によると、パンチピンの交換に時間がかかり、ロスタイムが長くなり、稼働率が低下するばかりでなく、重いパンチユニットの脱着に難儀するという問題点があった。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、パンチヘッドを取り外すことなく、パンチピンを簡単かつ迅速に交換することが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】
上記の課題を解決するために、本発明の穿孔装置は、シート状のワークを位置させるワーク配置空間の上側にパンチユニットを設置し、ワーク配置空間の下側にダイユニットを設置し、ダイユニットにダイを設け、パンチユニットにパンチヘッドを設け、パンチヘッドに、ダイと協働してワークを穿孔するパンチピンと、穿孔時にダイに接近してピン抜き時のワーク浮き上がりを阻止するキャップとを、それぞれパンチヘッドを取り外すことなくダイ側へ取り外し可能に組み付けた穿孔装置であって、パンチユニットのフレームに、左右２本のラムを垂下状に固定し、ダイユニットが固定される基盤に、ラムを昇降案内する筒形のガイドを立設して、基盤の下側に、エアシリンダを垂直に設置すると共に、その左右両側にレバーを揺動可能に支持して、レバーの内端をエアシリンダのピストンロッドに、レバーの外端をラムの下端にそれぞれ連結して、エアシリンダの駆動により、パンチユニットを、ラムの上端に設けた太径部がガイドの上端に当接する定常位置から、パンチピン及びキャップの着脱が可能なピン交換位置に上昇させるリフト手段を構成する一方、パンチユニットに、連結板を介してパンチヘッドに連結され、パンチヘッドをダイに接近する穿孔位置とダイから離間した待機位置とに昇降させるアクチュエータと、穿孔位置でパンチピンを降下させるハンマー機構とを設け、そのハンマー機構を、連結板に固定される頭部とその頭部に薄肉の首部を介して弾性変形可能に連結される一対の脚部とからなるヒト形のハンマーベースと、ハンマーベースの頭部と脚部との間に架設されて通電による伸縮で脚部を開閉させる圧電素子と、脚部の下端に板バネを介して支持されるハンマーと、ハンマーにロッドを介して連結される中空状の出力軸と、から構成して、ハンマー機構の出力軸をパンチヘッドに挿入し、出力軸の下端にパンチピンをダイ側へ取り外し可能に組み付けた、ことを特徴とする。
【０００７】
また、パンチヘッドに対する突き出し長さが予め調整されたスペアのパンチピンを用意できるように、パンチピンに、当該パンチピンが組み付けられるパンチヘッド側の出力軸の下端面に当接するカラーを高さ調整自在に圧入し、事前に（外段取りで）パンチピン端からカラー端までの寸法をプリセットするのが好ましい。さらに、キャップの組み付けにはネジも使用可能であるが、ワンタッチで着脱できる点で、キャップをパンチヘッドに弾性部材を介し取り外し可能に組み付けるのが望ましい。
【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の上部にはカバーＱによって閉じられている加工室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が昇降自在に支持されている。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を介しパンチヘッド２２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って、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に下降し、ピストンロッド２４ａの収縮時にパンチヘッド２２をダイ１２から離間した待機位置に上昇するようになっている。
【００１２】
図４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にはパンチピン２８をダイ１２に打ち付ける為のハンマー機構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。
【００１３】
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はパンチヘッド２２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（ダイ１２の対応孔に挿入することを意味する）ワークＷを穿孔するようになっている。
【００１４】
図５及び図６に示すように、パンチヘッド２２の下端小径部２２ａにはピン抜き時のワークＷ（シート）の浮き上がりを阻止するキャップ３９が被せられ、パンチヘッド２２が穿孔位置に配置されたときに、このキャップ３９がダイ１２に接近してダイ１２との間に細隙Ｇを形成し、ワークＷの浮き上がりを阻止するようになっている。キャップ３９の複数の周壁溝３９ａにはそれぞれ板バネ４０が収容され、その下端は筒形のリテーナ４１でキャップ３９に保持されている。板バネ４０の上端はパンチヘッド２２の切欠２２ｂに掛止され、パンチヘッド２２にキャップ３９が弾性部材としての板バネ４０を介しダイ１２側へ取り外し可能に組み付けられている。
【００１５】
パンチピン２８にはカラー４３が圧入により高さ調整自在に挿着され、カラー４３の上端面を出力軸３６の下端面に当接させることにより、パンチピン２８をパンチヘッド２２に対し一定の突き出し長さＬ（ピン部２８ａの下端がキャップ３９の下端より僅かに上側に位置して低壁孔３９ｂに納まる長さ）で組み付けできるようになっている。なお、カラー４３は機外で図７に示す治具４４を用いてスペアのパンチピン２８に挿着される。治具４４には、カラー４３を保持する保持部４５と、パンチピン２８をカラー４３に圧入するハンドル４６と、パンチピン２８の突き出し長さＬを測定するダイヤルゲージ４７とが設けられている。
【００１６】
図３に示すように、パンチユニット７のフレーム９には、左右２本のラム１５が垂下状に固定され、基盤３にラム１５を昇降案内する筒形のガイド１６が立設されている。基盤３の下側にはパンチユニット７を上昇させるリフト手段としてのエアシリンダ１７がブラケット１４を介し垂直に設置され、その左右両側にレバー１８が軸１９により上下に揺動可能に支持されている。レバー１８の内端はエアシリンダ１７のピストンロッド１７ａにジョイント２０を介し結合され、レバー１８の外端はラム１５の下端切欠部１５ａに連結されている。
【００１７】
そして、穿孔装置６の通常運転時には、パンチユニット７がガイド１６を介しダイユニット８に接近する定常位置に配置される。ダイユニット８の定常位置はラム１５の上端太径部がガイド１６の上端に当接して位置決めされ、この位置によって上記細隙Ｇの大きさが設定される。なお、この細隙Ｇの大きさは、ラム１５の上端太径部とガイド１６の上端の間に介在させるライナー（図示省略）の交換によって変更できる。この状態で穿孔する穴に適合したパンチヘッド２２に対応するエアシリンダ２４が作動してパンチヘッド２２を図３に示すようにダイ１２に接近した位置に下降させ、この状態で穿孔作業を行なう。また、パンチピン２８の交換時には、エアシリンダ１７のピストンロッド１７ａが引き下げられ、レバー１８及びラム１５を介しフレーム９が上昇され、パンチユニット７がその下側でパンチピン２８及びキャップ３９の着脱が可能なピン交換位置（図３の鎖線位置）に配置される。なお、パンチベース２１には左右一対の芯出し穴４８を設け、組付けの際に芯出しピンを通してダイホルダ１１の芯出し穴に挿入するようになっている。
【００１８】
従って、この実施形態の穿孔装置６によれば、次のような作用効果が得られる。
（ａ）パンチユニット７をピン交換位置に上昇させて、キャップ３９及びパンチピン２８を着脱するので、パンチヘッド２２を取り外すことなく、不良のパンチピン２８をスペアのパンチピン２８と短時間に交換することができる。
（ｂ）パンチピン２８の交換時にパンチベース２１を取り外さないため、交換後のパンチピン２８はダイ１２と同一芯になって再度芯合わせする必要がなく、ロスタイムを短縮できる。
（ｃ）パンチピン２８にカラー４３が高さ調整自在に挿着されているので、パンチピン２８の突き出し長さＬを機外で予め正確に調整しておくことができ、機内でのパンチピン２８の高さ調整を不要にして、ロスタイムを短縮できる。
（ｄ）板バネ４０の弾性を利用して、キャップ３９をパンチヘッド２２にワンタッチで着脱できる。
【００１９】
（ｅ）パンチヘッド２２をダイ１２に接近する穿孔位置に配置した状態で、パンチピン２８をハンマー機構２９により駆動するので、パンチピン２８の昇降ストロークを短くし、ワークＷに短時間に多数の穴を明けることができる。
（ｆ）このとき、キャップ３９はワークＷが移送可能な範囲でできる限りダイ１２に接近して細隙Ｇを形成し、ワークＷからパンチピン２８を抜く際にワークＷが浮き上がるのを（パンチピン２８について浮き上がるのを）阻止し、高精度のスルーホール穴を明けることができる。
（ｇ）また、ハンマー機構２９の駆動源に圧電素子３２を用いたので、パンチピン２８を高速に駆動し、穿孔能率を向上できるとともに、ワークＷの厚さに応じてパンチピン２８の昇降ストロークを容易に変更できる。
【００２０】
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の数を適宜増減すること。
（２）パンチピン２８にカラー４３をネジにより高さ調整自在に挿着すること。
（３）本発明の穿孔装置をフレキシブル基板用フィルムや金属箔など、グリーンシート以外の各種シート状ワークの穿孔加工に適用すること。
【００２１】
【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、パンチヘッドにパンチピンとキャップとをダイ側へ取り外し可能に組み付け、パンチユニットをピン交換位置に上昇させるリフト手段を設けたので、パンチヘッドを取り外すことなく、パンチピンを簡単かつ迅速に交換できるという優れた効果を奏する。
【００２２】
特に、パンチヘッドの穿孔位置でパンチピンを、ヒト形のハンマーベースや圧電素子を用いたハンマー機構により高速で駆動させるので、パンチピンの昇降ストロークを短くして、ワークに短時間で多数の穴を明けることができる。よって、穿孔能率を向上できるとともに、ワークの厚さに応じてパンチピンの昇降ストロークを容易に変更できる効果がある。
【００２３】
請求項２の発明によれば、予めパンチピンに、当該パンチピンが組み付けられるパンチヘッド側の出力軸の下端面に当接するカラーを高さ調整自在に圧入してパンチピンとカラーをプリセットするようにしたので、機内でのパンチピンの高さ調整を不要にして、ロスタイムを短縮できる効果がある。
【００２４】
請求項３の発明によれば、キャップを弾性部材を介しパンチヘッドに組み付けたので、キャップをワンタッチで着脱できる効果がある。
【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】同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Ｂ−Ｂ線断面図である。
【図５】穿孔装置のパンチピン及びキャップの組付構造を示す図４のＣ−Ｃ線断面図である
【図６】パンチピン及びキャップの取外形態を示す断面図である。
【図７】パンチピンの突き出し長さを調整する治具の正面図である。
【符号の説明】
６・・穿孔装置、７・・パンチユニット、８・・ダイユニット、９・・フレーム、１２・・ダイ、１７・・エアシリンダ、２２・・パンチヘッド、２４・・エアシリンダ、２８・・パンチピン、２９・・ハンマー機構、３２・・圧電素子、３４・・ハンマー、３６・・出力軸、３７・・止めネジ、３９・・キャップ、４０・・板バネ、４３・・カラー、Ｇ・・ワーク移送用の細隙、Ｌ・・パンチピンの突き出し長さ、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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