(57)【要約】【課題】打ち抜き時および打ち抜き後、あるいは打ち抜き後の移送時のワークに局所的な変形や損傷が発生することを防止できる打ち抜き装置を提供すること。【解決手段】板状のワークＷを載置するダイ２と、このダイ２の上方に配置されたパンチ１とを備え、ダイ２にはパンチ１に嵌合する打ち抜き孔２ａが設けられ、パンチ１を下方に移動させてダイ２の打ち抜き孔２ａに嵌合させることによってワークＷを打ち抜く打ち抜き装置において、パンチ１の下端面に、ワークＷを着脱可能に真空吸着する吸着手段として多孔質体３を装着した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状のワークを載置するダイと、このダイの上方に配置されたパンチとを備え、ダイにはパンチに嵌合する打ち抜き孔が設けられ、パンチを下方に移動させてダイの打ち抜き孔に嵌合させることによってワークを打ち抜く打ち抜き装置において、パンチの下端面に、ワークを着脱可能に真空吸着する吸着手段として多孔質体を装着したことを特徴とする打ち抜き装置。
【請求項２】
多孔質体がセラミックス焼結体からなる請求項１に記載の打ち抜き装置。
【請求項３】
セラミックス焼結体の気孔率が１５〜４０％、平均気孔径が０．１〜２０μｍである請求項２に記載の打ち抜き装置。
【請求項４】
セラミックス焼結体の表面粗さが、算術平均粗さ（ＪＩＳ規格１９９４年版）Ｒａで０．１（μｍ）以下である請求項２または請求項３に記載の打ち抜き装置。
【請求項５】
セラミックス焼結体が、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｃａのうちのいずれかの酸化物の１種または２種以上を主成分として７０体積％以上１００体積％以下含む請求項２から請求項４のいずれかに記載の打ち抜き装置。
【請求項６】
多孔質体が、パンチの下端面の周縁部分を除く部分に装着されている請求項１から請求項５のいずれかに記載の打ち抜き装置。
【請求項７】
多孔質体が、パンチの下端面の周縁部分を除く部分の全面に装着されている請求項６のいずれかに記載の打ち抜き装置。
【請求項８】
パンチ下端面の周縁部分の幅が０．１ｍｍ〜２ｍｍである請求項６または請求項７に記載の打ち抜き装置。
【請求項９】
パンチが垂直方向および水平方向に移動可能であり、パンチが打ち抜き後のワークを吸着した状態で所定の場所まで移動し、その場所でワークを離すようにした請求項１から請求項８のいずれかに記載の打ち抜き装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パンチによって板状のワークを打ち抜く打ち抜き装置に関する。なお、本発明において「板状」とは、薄板状、箔状、膜状等の概念を総称するものである。
【背景技術】
【０００２】
板状のワークを打ち抜く打ち抜き装置として、パンチを使用した打ち抜き装置が多用されている。この打ち抜き装置は、一般的に、パンチと、このパンチに嵌合する打ち抜き孔を有するダイと、ワークをダイに押さえ付けて固定するストリッパを備え、ダイの上にワークを載置し、ストリッパでワークをダイに押さえ付けた状態でパンチをダイの打ち抜き孔に嵌合させることにより、パンチの周縁と打ち抜き孔の周縁との間でワークを剪断し打ち抜く。打ち抜かれたワークは、ダイの穴から下方に排出される。
【０００３】
しかし、このような打ち抜き装置においては、剪断工程中にワークに撓みや曲がりが生じやすく、そのため打ち抜かれたワークに形状不良や損傷が生じやすいという問題があった。さらに、打ち抜かれたワークの取り出し時に何らかの接触手段にて回収、整頓した上で次工程に移送するまでに、ワークの品質が損なわれる危険もあった。すなわち、移送の際に、機械によってワークの一部をつかんだり、スルーホールタイプの吸着を行う際に、不均一な応力が一部に掛かり、ワークの表面を傷つけたり、ワークをゆがめたりするという問題があった。
【０００４】
これに対して、例えば特許文献１〜３には、パンチの先端面に、ワークを着脱可能に真空吸着する吸着手段を設けた打ち抜き装置が開示されている。このような吸着手段を設けた打ち抜き装置によれば、ワークの剪断工程中に吸着手段によってワークが保持されて撓みや曲がりが生じにくくなり、また、打ち抜き後のワークを吸着手段で保持したまま所定の場所まで移送することができるので、上述の問題はある程度は解消される。
【０００５】
しかし、上述のような従来の吸着手段は、いずれもパンチの先端面に局所的に設けられているため、例えば厚みが１００μｍ程度以下の極薄のワークを吸着すると、その吸引力により吸着部分が局所的に変形し、打ち抜かれたワークに形状不良や損傷が生じるという問題がある。例えば、電気を貯蔵できる蓄電デバイスの一種である電気二重層キャパシタでは、厚みが１０〜２０μｍ程度の電極箔の両面に活性炭等の多孔質物質を塗布したものに電解質溶液を浸み込ませることで、電気を蓄えたり放出するようにしているが、このような積層板は、厚みが薄いことに加え、両面が活性炭等の脆い多孔質物質であることから、上述のような吸着手段による局所的な吸着の影響を顕著に受け、打ち抜きの生産性および歩留が著しく低下するとともに製品としての品質も劣化する。
【特許文献１】実開昭５９−６０３２号公報
【特許文献２】特開昭６０−４８３００号公報
【特許文献３】特開平１１−２３３１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、打ち抜き時および打ち抜き後、あるいは打ち抜き後の移送時のワークに局所的な変形や損傷が発生することを防止できる打ち抜き装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、板状のワークを載置するダイと、このダイの上方に配置されたパンチとを備え、ダイにはパンチに嵌合する打ち抜き孔が設けられ、パンチを下方に移動させてダイの打ち抜き孔に嵌合させることによってワークを打ち抜く打ち抜き装置において、パンチの下端面に、ワークを着脱可能に真空吸着する吸着手段として多孔質体を装着したことを特徴とするものである。
【０００８】
このようにワークの保持および移送手段となる吸着手段に多孔質体を使用することで、ワークをパンチの下端面において均一に吸着することができ、ワークの保持および移送を行う際の局所的な変形や損傷を防止できる。
【０００９】
吸着手段としての多孔質体は、セラミックス焼結体によって構成することができる。そして、多孔質体（セラミックス焼結体）としては、その気孔率が１５〜４０％、平均気孔径が０．１〜２０μｍであるのものを使用することが、ワークの局所的な変形や損傷を防止する上で好ましい。気孔率が１５％未満では十分な吸着力が得られず、また、減圧および加圧の際に応答速度が遅くなり、非効率になる。一方、４０％を超えると表面の気孔による多孔質体の表面凹凸がワークに転写される恐れがある。また、平均気孔径が０．１μｍ未満では吸着力が十分確保できず、一方、２０μｍを超えると先に述べたようにワークに多孔質体の表面凹凸が転写される恐れがある。なお、気孔径の測定は水銀圧入法にて行った。
【００１０】
さらに、多孔質体（セラミックス焼結体）の表面粗さは、算述平均粗さ（ＪＩＳ規格１９９４年版）Ｒａで０．１（μｍ）以下であることが好ましく、より好ましくは０．０５（μｍ）以下である。これによって、多孔質体（セラミックス焼結体）自体の表面凹凸によるワークの局所的な変形や損傷をより確実に防止できる。
【００１１】
多孔質体（セラミックス焼結体）の材質としては、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｃａのうちのいずれかの酸化物の１種または２種以上を主成分として７０体積％以上１００体積％以下含むものが好ましい。これらの酸化物に共通する事項は、安価である、焼成および加工が容易である、表面粗さを加工により一定以下に抑えるのが容易であることなどであり、気孔径や気孔率が同様であれば、いずれを用いた場合にも同様の特徴が得られる。これらの酸化物のみから多孔質体を製造しても良いが、炭化物や窒化物などを３０体積％未満で含んでも良い。一般に炭化物や窒化物は酸化物に比べて難焼結材であるために、気孔を形成するのには都合が良いが、３０体積％を超えると焼成が難しくなるだけでなく、緻密化が進まないために脆いセラミックスになりやすい。
【００１２】
このような多孔質体は、パンチの下端面の周縁部分を除く部分に装着することが好ましい。これによって、パンチの打ち抜き性能を阻害することなく、ワークを吸着し固定することができる。ワークをより確実に吸着し固定するためには、多孔質体は、パンチの下端面の周縁部分を除く部分の全面に装着することが最も好ましい。ただし、パンチの下端面の周縁部分を除く部分の一部に多孔質体を装着しないようにしても問題ない場合もある。パンチ下端面の周縁部分の幅は０．１ｍｍ〜２ｍｍとするのが最も好ましい。周縁部分の幅が０．１ｍｍ未満では、製造が難しい上に、使用時にパンチの切れ刃を構成する超硬合金や硬質金属が薄くなりすぎるため、剥離や破壊の危険がある。また、２ｍｍを超えると、ワークを吸着できない面積が広くなるため、ワーク外周部にそりや変形を起こす可能性がある。
【００１３】
さらに、本発明の打ち抜き装置においては、パンチを垂直方向のほか水平方向にも移動可能に構成し、パンチによるワークの打ち抜き後、そのワークをパンチ先端の吸着手段に吸着した状態で所定の場所まで移動させ、その場所で吸着手段を解除してワークを離すことで、打ち抜き後のワークを所定の場所まで移送するようにすることができる。このように、パンチを打ち抜き手段のほかに移送手段としても利用することで、別途に移送手段を設けることなくワークを次工程の所定の場所まで移送することができる。また、ワークはパンチ先端の多孔質体からなる吸着手段に吸着されたままの状態で移送され、所定の場所で吸着手段を解除することにより離されるので、移送工程においてワークの局所的な変形や損傷を防止できる。すなわち、ワークの打ち抜き工程から次工程への移送まで、ワークの局所的な変形や損傷を生じることなく、ワークを確実かつ円滑に取り扱うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ワークの吸着手段として多孔質体を使用することで、ワークをパンチの下端面において均一に吸着することができ、ワークの局所的な変形や損傷を防止できる。
【００１５】
また、パンチを打ち抜き後のワークの移送手段としても利用することで、別途に移送手段を設けることなく、しかもワークに損傷を与えることなく容易に、ワークを次工程に移送することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に示す実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の打ち抜き装置の一実施例を示す断面図である。同図に示す打ち抜き装置は、ワークＷを打ち抜くために、パンチ１と、パンチ１に嵌合する打ち抜き孔２ａを有するダイ２とを備える。
【００１８】
パンチ１は、先端側部材１ａとこれと一体的に接合された基端側部材１ｂとからなり、先端側部材１ａの下端面に、ワークＷを着脱可能に真空吸着する吸着手段として多孔質体３が装着されている。基端側部材１ａは、打ち抜き刃として打ち抜き特性を確保するために超硬合金等の切断用硬質体によって形成する。また、基端側部材１ｂの材質はとくに限定されないが、剛性を確保するためにヤング率２００ＧＰａ以上とすることが好ましい。基端側部材１ａと基端側部材１ｂとは別々に形成され、基端側部材１ａに多孔質体３を装着したのちに、嵌合、焼き嵌め、冷やし嵌め、接着等の手法によって一体的に接合される。なおこのように、パンチ１を先端側部材１ａと基端側部材１ｂとに分けて形成するのではなく、超硬合金等によって単一の部材として形成することもできる。
【００１９】
一方、ダイ２の打ち抜き孔２ａの周囲上面（ワーク載置面）にも、ワークＷを着脱可能に真空吸着する吸着手段として多孔質体４が装着されている。
【００２０】
これらの多孔質体３，４は、それぞれ吸気路５，６を介して真空ポンプ等の真空吸引手段７に接続されており、この真空吸引手段７を稼働させることによって、吸着手段として作用する。なお、吸気路５，６には、それぞれ開閉弁５ａ，６ａが設けられている。
【００２１】
多孔質体３，４は、実施例では、気孔率が２５％、平均気孔径が１０μｍ、アルミナ焼結体で形成した。
【００２２】
図２は、図１のパンチ１（先端側部材１ａ）を下端面側から見た図である。パンチ１の多孔質体３は、パンチ１の下端面の周縁から幅Ａの部分を除く全面に装着されている。この幅Ａは、多孔質体３による吸着性能を考えると薄い方が好ましいが、パンチ１の切れ刃部分の超硬合金や硬質金属などの剥離、破壊などを考えると０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲とするのが好ましい。
【００２３】
図３は、図１のダイ２を上面側から見た図である。ダイ２の多孔質体４は、ダイ２の打ち抜き孔２ａの周縁から幅Ｂを開けて、その周縁に沿って環状に装着されている。この幅Ｂは、ダイ２による打ち抜き性能と多孔質体５による吸着性能のバランスを考えると、０．１〜２ｍｍの範囲とするのが好ましい。
【００２４】
次に、図１に示す打ち抜き装置によるワークＷの打ち抜き動作について説明する。
【００２５】
図４は、その打ち抜き動作の工程を示す要部の断面図で、図４（ａ）は図１の状態から、パンチ１をワークＷに接するまで下降させた状態を示す。このとき、吸気路５，６の開閉弁５ａ，６ａは開にしておき、多孔質体３，４を吸着状態とする。これにより、ワークＷは、ダイ２の上面およびパンチ１の下面にて確実に吸着保持される。
【００２６】
この状態から、図４（ｂ）に示すようにパンチ１を下降させ、パンチ１の周縁とダイ２の打ち抜き孔２ａの周縁との間でワークＷを剪断し打ち抜く。その後、図４（ｃ）に示すようにパンチ１を上昇させる。このとき打ち抜かれたワークＷはパンチ１の多孔質体３によって吸着保持されているので、パンチ１の下端面に残る。
【００２７】
その後、図４（ｄ）に示すように、ワークＷを吸着保持したままパンチ１を水平方向に移動させ、ワークＷを次工程の所定場所まで移送する。そして、吸気路５の開閉弁５ａ（図１参照）を閉にし、パンチ１の多孔質体３によるワークＷの吸着を解除し、図４（ｅ）に示すようにワークＷを所定場所に載置する。なお、ワークＷを所定場所に載置する際に、ワークＷがパンチ１の多孔質体３から離れやすくなるように、図１に示すように、吸気路５の開閉弁５の多孔質体３側にガス導入路８を接続し、このガス導入路８から多孔質体３側にガスを導入し、ガスの圧力によって多孔質体３からワークＷを押し離すようにすることもできる。
【００２８】
以上のように、本発明では、ワークの打ち抜き工程から次工程への移送まで、ワークＷの吸着を多孔質体によって行うので、ワークＷに局所的な変形や損傷を生じることなく、確実かつ円滑に取り扱うことができる。
【００２９】
なお、この実施例では、パンチ１によってワークＷを所定場所に移送するようにしたが、ワークＷを着脱可能に真空吸着する吸着手段として上記多孔質体３，４と同様の多孔質体を備えるアーム手段を設け、パンチ１の多孔質体３に吸着された打ち抜き後のワークをアーム手段の多孔質体に吸着させて移し換え、その後アーム手段によって所定場所に移送するようにすることもできる。また、ダイ２の多孔質体４は、環状に連続的に設けたが、断続的に設けてもよい。
【実施例２】
【００３０】
図５は、ワークの打ち抜き動作の他の実施例を示す要部の断面図である。この実施例では、パンチ１は上型１０の下面に固定してパンチセット２１とし、ダイ２は下型１１に装着してダイセット２０とした。そして、ダイセット２０の上面に４本のガイドポスト１２を設け、パンチセット２１には、各ガイドポスト１２を挿通して上下方向にガイドするガイド孔１３を設けた。
【００３１】
ワークＷを打ち抜く際は、図５（ａ）の状態からパンチセット２１を下降させ、図５（ｂ）に示すようにパンチ１の周縁とダイ２の打ち抜き孔２ａの周縁との間でワークＷを剪断し打ち抜く。その後、図５（ｃ）に示すようにパンチセット２１のガイド孔１３がガイドポスト１２から抜け出すまでパンチセット２１を上昇させる。このとき打ち抜かれたワークＷはパンチ１の多孔質体３によって吸着保持されているので、パンチ１の下端面に残る。
【００３２】
その後、図５（ｄ）に示すように、ワークＷをパンチ１に吸着保持したままパンチセット２１を水平方向に移動させ、ワークＷを次工程に搬送するコンベア１４の直上まで移送する。そして、吸気路５の開閉弁５ａ（図１参照）を閉にし、パンチ１の多孔質体３によるワークＷの吸着を解除し、ワークＷをコンベア１４上に載置する。その後、パンチセット２１を図５（ａ）に示す初期位置に戻す。
【００３３】
この一連の動作を繰り返し、所定形状に打ち抜いたワークＷをコンベア１４によって次々と次工程に搬送する。
【００３４】
なお、この実施例では、パンチセット２１によってワークＷをコンベア１４まで移送するようにしたため、ワークＷを打ち抜いた後、パンチセット２１をガイドポスト１２から抜け出させるようにしたが、ワークＷを着脱可能に真空吸着する吸着手段として上記多孔質体３と同様の多孔質体を備えるアーム手段を設け、このアーム手段によってワークＷをコンベア１４まで移送するようにすれば、パンチセットをガイドポスト１２から抜け出させる必要はない。
【実施例３】
【００３５】
図６は、ワークの打ち抜き動作のさらに他の実施例を示す要部の断面図である。
【００３６】
この実施例は、１組のダイセット２０に対して２組のパンチセット２１，２２を設けるとともに、ダイセット２０の両側にそれぞれコンベア２３，２４を設けたものである。ダイセット２０およびパンチセット２１，２２の構成は、それぞれ図４に示した先の実施例のものと同様である。
【００３７】
パンチセット２１，２２は交互に使用する。図６（ａ）は一方のパンチセット２１によってワークＷを打ち抜いた状態を示す。その後、図６（ｂ）に示すように、一方のパンチセット２１にワークＷを吸着した状態で、他方のパンチセット２２とともに図中で右側に移動させ、一方のパンチセット２１の吸着していたワークＷを一方のコンベア２３上に載置する。このとき、他方のパンチセット２２はダイセット２０の直上に位置し、他方のパンチセット２２によってワークＷの打ち抜きが可能となる。他方のパンチセット２２によってワークＷを打ち抜いたら、図６（ｃ）に示すように、パンチセット２１，２２を図中で左側に移動させ、他方のパンチセット２２に吸着していたワークＷを他方のコンベア２４上に載置する。このとき、一方のパンチセット２１はダイセット２０の直上に位置し、一方のパンチセット２１によってワークＷの打ち抜きが可能となる。
【００３８】
このように２組のパンチセット２１，２２を交互に使用することで、一方のパンチセット２１から一方のコンベア２３にワークを載置する動作中に、他方のパンチセット２２を使用してワークＷの打ち抜きが可能となるので、ワークＷの打ち抜き効率が向上する。
【００３９】
なお、この実施例では、２組のパンチセット２１，２２を左右移動させるようにしたため、その両側にそれぞれコンベア２３，２４を設けたが、２組のパンチセット２１，２２をその中間位置の垂直軸周りに回転可能とし、１８０度回転させることにより。左右の位置を反転させることができるようにすれば、コンベアはいずれか一方で構わない。
【００４０】
なお、以上説明した本発明の打ち抜き装置によって打ち抜くワークは板状であれば限定はなく、金属板のほか、樹脂板、あるいは各種積層板等、あらゆる種類の板状のワークを打ち抜くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の打ち抜き装置の一実施例を示す断面図である。
【図２】図１の上パンチを下端面側から見た図である。
【図３】図１のダイを上面側から見た図である。
【図４】図１に示す打ち抜き装置によるワークの打ち抜き動作の工程を示す要部の断面図である。
【図５】ワークの打ち抜き動作の他の実施例を示す要部の断面図である。
【図６】ワークの打ち抜き動作のさらに他の実施例を示す要部の断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  パンチ
１ａ  先端側部材
１ｂ  基端側部材
２  ダイ
２ａ  打ち抜き孔
３，４  多孔質体
５，６  吸気路
５ａ，６ａ  開閉弁
７  真空吸引手段
８  ガス導入路
１０  上型
１１  下型
１２  ガイドポスト
１３  ガイド孔
１４  コンベア
２０  ダイセット
２１，２２  パンチセット
２３，２４  コンベア
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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