JP2005081422A - 孔加工方法及び孔加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 パンチの耐久性を向上させ、被加工部材に孔を加工することができる孔加工方法及び孔加工装置を提供する。
【解決手段】 ＣＰＵ５１は、加工軌跡記憶部５４に記憶する。ＣＰＵ５１は、加工軌跡記憶部５４に記憶されたパンチの各スライド位置に関するデータに基づいてモータ駆動回路５８を介してサーボモータＭ１を駆動制御する。パンチは、被加工部材に対して、貫通しない打ち込みを行った後、一旦、引き戻され、その後、被加工部材を貫通する打ち抜きを行う。
【選択図】 図８

Description

本発明は、孔加工方法及び孔加工装置に関する。

一般に、ごく微量の液体をターゲットに噴射させる装置として、複数のインク滴を噴射させて印刷するインクジェット式プリンタがある。この種のプリンタは、微少な吐出口を有する複数のノズル孔を形成した記録ヘッドを備えている。そして、記録ヘッド、すなわち、各ノズル孔の吐出口からインク滴を吐出させ、その吐出したインク滴をターゲットとしての用紙に着弾させることによって用紙に画像等が記録される。一般に、吐出口から吐出されるインク滴は、ノズル孔の形状により吐出方向が安定することが知られている。例えば、ノズル孔の径が微細になるにつれて、吐出方向が安定し、ターゲット（用紙）に着弾されるインク滴の着弾誤差は小さくなる。そのため、ノズル孔は、２０〜３０ミクロン程の微細な孔であった。

この微細なノズル孔をプレート（ノズルプレート）に加工する場合には、微細なパンチを配設したプレス機を採用している。この種のプレス機では、孔加工を行うパンチが微細なので、１回の加工工程で打ち抜きを行おうとする場合に、パンチが偏芯したまま加圧されると、パンチには曲げ荷重が加わり破損を招いていた。つまり、パンチの径が微細になる程、パンチの耐久性が下がるといった問題があった。

そこで、これを解消するために複数のプレス機を用いて微細な孔を加工する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この微細な孔を加工する方法では、第１のプレス機において、パンチ金型にて被加工部材にダボ孔を形成し、そのダボ孔を形成した被加工部材を第２のプレス機に搬送する。第２のプレス機は、被加工部材に形成されたダボ孔に対し、第２のプレス機に設けたパンチにてノズル孔を打ち抜き形成する。

そして、第１及び第２のプレス機に設けたパンチの先端形状は、先端円柱部とその円柱部に続くテーパ部との間を曲面で形成している。従って、この曲面によって、パンチには曲げ荷重が加わり難くなって、パンチの剛性が上がることになる。その結果、パンチ金型が偏芯したまま加圧された場合でも、パンチ金型は破損し難くなる。
特開平１０−２２６０７０号公報

ところで、特許文献１での微細孔を加工する方法においては、２つのプレス機を必要とし、しかも、２つのプレス機は、別々の位置に設置されている。従って、第１のプレス機に設けたパンチと被加工部材との位置合わせと、第２のプレス機に設けたパンチ金型と被加工部材との位置合わせと、２度の位置合わせを精度よく行わなければならない。

また、第１のプレス機から第２プレス機に搬送した後、第２のプレス機に配設されたパンチの軸心は、第１のプレス機に配設されたパンチによって形成されたダボ孔の軸心とに精度よく合わせることが求められる。そのため、製造装置が大規模になるとともに製造効率が悪い。

本発明は、パンチの耐久性を向上させ、孔を被加工部材に加工することができる孔加工方法及び孔加工装置を提供することにある。

本発明の孔加工方法は、基端側に第１円柱部を先端側に第１円柱部より小径の第２円柱部を有したパンチにより被加工部材に対して貫通しない打ち込みを少なくとも一回行った後、前記パンチを再度打ち込み前記被加工部材に貫通孔を形成する。

この発明によれば、パンチにかかる荷重は、複数回に分けて孔が形成されることから、１回の打ち抜きで孔を形成する場合にくらべて、分散される。従って、パンチには、大きな曲げ応力が加わり難くなり、第１円柱部より小径であって耐久性の劣る第２円柱部を有するパンチの耐久性が向上する。

この孔加工方法において、前記パンチにより前記被加工部材に対して貫通しない打ち込みを行う際、前記パンチの第２円柱部の先端が前記被加工部材の前記第２円柱部にて形成された孔部分から抜け出ない程度の引き戻し工程を有し、該引き戻し工程の後、前記パンチを被加工部材に打ち込み、貫通孔を形成する。

この発明によれば、パンチが打ち抜きを開始するとき、その第２円柱部の先端はすでに先の打ち込みによって第２円柱部で形成された孔部分の位置から開始するため、先に孔加工によって第２円柱部で形成された孔の内面に生じた破断面及びせん断面等の表面が均される。

本発明の孔加工装置は、基端側に第１円柱部を先端側に第１円柱部より小径の第２円柱部を有したパンチと、前記パンチを固着したパンチプレートと、被加工部材を固定するダイプレートとを備え、前記パンチプレートと前記ダイプレートとを相対移動させることによって、前記被加工部材に前記パンチを抜いて孔を形成するようにした孔加工装置において、前記パンチプレートを前記ダイプレートに対して相対移動させる移動手段と、基端側に第１円柱部を先端側に第１円柱部より小径の第２円柱部を有したパンチにより被加工部材に対して前記パンチを前記被加工部材に対して貫通しない打ち込みを少なくとも一回行った後、前記パンチを再度打ち込み前記被加工部材に貫通孔を形成するように前記パンチプレートと前記ダイプレートとを相対移動させるための前記移動手段を駆動制御する制御手段とを備えた。

この発明によれば、パンチにかかる荷重は、複数回に分けて孔が形成されることから、１回の打ち抜きで孔を形成する場合にくらべて、分散される。従って、パンチには、大きな曲げ応力が加わり難くなり、第１円柱部より小径であって耐久性の劣る第２円柱部を有するパンチの耐久性が向上する。

この孔加工装置において、前記制御手段は、前記パンチが前記被加工部材に対して貫通しない打ち込みを行う際、前記パンチの第２円柱部の先端が前記被加工部材の前記第２円柱部にて形成された孔部分から抜け出ない程度引き戻した後、前記パンチを被加工部材に打ち込み、貫通孔を形成するように前記移動手段を駆動制御する。

この発明によれば、パンチが前記打ち抜きを開始するとき、その第２円柱部の先端はすでに先の打ち込みによって第２円柱部で形成された孔部分の位置から開始するため、先に孔加工によって第２円柱部で形成された孔の内面に生じた破断面及びせん断面等の表面が均される。

この孔加工装置において、前記パンチの第２円柱部の先端の、原点位置のデータ、その原点位置から前記被加工部材のダイプレート側の面を貫通しない前記打ち込みのための第１位置のデータ、その第１位置から前記引き戻しのための第２位置のデータ、その第２位置から前記被加工部材のダイプレート側の面を貫通する前記打ち抜きのための第３位置の
データを記憶する記憶手段を備え、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶した前記各データに基づいて前記移動手段を駆動制御する。

この発明によれば、制御手段は、記憶手段に記憶した各位置データに基づいて移動手段を駆動制御することにより、前記パンチを前記被加工部材に対して、打ち込み、引き戻し及び打ち抜きを行うことができる。

この孔加工装置において、前記パンチが、前記第１円柱部と前記第２円柱部の間にテーパ部を備えた。
この発明によれば、パンチの第１円柱部と第２円柱部の間が緩やかなテーパ部で結ばれるため、第１円柱部と第２円柱部にかかる大きな応力がこのテーパ部によって緩和され、パンチの耐久性を向上することができる。

以下、本発明をサーボモータプレス機に具体化した実施形態を図１〜図９に従って説明する。
図１は、本実施形態のサーボモータプレス機１の全体斜視図である。図１において、孔加工装置としてのサーボモータプレス機１は、地面に固定された基台２を有している。基台２の上面には、図２及び図３に示すように、中央付近には複数の貫通孔３が貫通形成されている。又、基台２の下面の四隅付近には、上部が縮径したボルト取付孔４が貫通形成されている。

基台２上には、下側取付台５が固定されている。下側取付台５の下面は、その四隅であって前記基台２に形成したボルト取付孔４と対向する位置に雌ねじ部６が形成されている。そして、各ボルト取付孔４からそれぞれボルト７を、基台２の上面から突出させ下側取付台５の雌ねじ部６に螺合させることにより、下側取付台５は、基台２に固定されるようになっている。下側取付台５の中央付近には、基台２に形成された各貫通孔３とそれぞれ連通する複数の貫通孔８が形成されている。また、下側取付台５には、上部が縮径したボルト取付孔９が複数形成されている。

下側取付台５の上面には、ダイプレート１１が配設されている。ダイプレート１１の下面は、前記下側取付台５に形成されたボルト取付孔９に相対向する位置に雌ねじ部１２が形成されている。そして、各ボルト取付孔９からそれぞれボルト１３を、下側取付台５の上面から突出させダイプレート１１の雌ねじ部１２に螺合させることにより、ダイプレート１１は、下側取付台５に固定されるようになっている。ダイプレート１１の中央付近には、下側取付台５に形成された各貫通孔８とそれぞれ連通する複数（図では３個）の貫通孔１６が形成されている。そして、ダイプレート１１の上面には、被加工部材Ｗが載置固定される。下側取付台５の上面４隅には、ガイドポスト１４が固定されていて、その各ガイドポスト１４はダイセット１５に形成されたガイド孔４５を貫挿し、ダイセット１５を上下方向に案内するようになっている。

前記基台２の背面には支持アーム２１が立設固定されている。支持アーム２１は、その上部が前方に突出し、その突出した先端部が下方のＬ字状に屈曲形成されて主軸筒２２を構成している。主軸筒２２の前面には切欠部４６が上下方向にスリット状に形成され、主軸筒２２の上面には移動手段を構成するサーボモータＭ１が固設されている。サーボモータＭ１はその回転軸に移動手段を構成するボールスクリュー２３を連結し、そのボールスクリュー２３の先端部は、主軸筒２２内に配設された支持部４７に回転可能に支持されている。

ボールスクリュー２３には、移動手段を構成する作動アーム３１の基端部が図５に示す
ように螺合している。作動アーム３１は、その先端部が前記主軸筒２２に形成された切欠部４６から突出している。前記主軸筒２２に形成された切欠部４６は、作動アーム３１を上下方向にのみ移動可能にするため、サーボモータＭ１の正逆回転、すなわち、ボールスクリュー２３が正逆回転することによって、切欠部４６に沿って上下動する。詳述すると、作動アーム３１には、図５に示すように、移動手段を構成するボール３２ａを有した軸受部３２が設けられ、その軸受部３２のボール３２ａがボールスクリュー２３のスクリュー溝２３ａを転動するようになっている。また、切欠部４６から突出した作動アーム３１の他端には、第１支持部４８が固着されており、第１支持部４８の下面には第２支持部４９が固着されている。第２支持部４９の下面には、ダイセット１５が固着されており、ダイセット１５は、ガイド孔４５に貫挿する前記ガイドポスト１４により位置決めされ、上下方向に移動可能かつ水平方向に回動不能に嵌合されている。従って、ボールスクリュー２３が正逆回転することによって、ダイセット１５は、ガイド孔４５に沿って上下方向に移動する。因みに、本実施形態では、サーボモータＭ１が正回転するとダイセット１５は下降し、逆回転するとダイセット１５は上昇するものとする。

ダイセット１５の下面には、図２〜４に示すように、パンチプレート４１が図示しない連結部によって固着され、その下面が前記ダイプレート１１と相対向するように配置されている。パンチプレート４１の下方には、ストリッパプレート５０が、パンチプレート４１に対して上下方向に移動可能に支持されている。詳述すると、パンチプレート４１にはボルト取付孔４２が貫通形成されている。ボルト取付孔４２はストリッパピンＢを貫挿支持する孔であって、大径部と小径部とから構成されている。ストリッパピンＢは、頭部がボルト取付孔４２の大径部に収容され、軸部が小径部を貫通するように、上下方向に移動可能に支持されている。そして、ストリッパピンＢの軸部先端部には、雄ねじ部が形成され、その雄ねじ部をストリッパプレート５０に形成した雌ねじ部４３に螺着させている。従って、ストリッパプレート５０は、ストリッパピンＢを介してパンチプレート４１に対して吊下されている状態にある。また、ボルト取付孔４２の大径部には、ストリッパバネ６１が配設され、ストリッパバネ６１はストリッパピンＢの頭部を下方に向けて弾圧している。これにより、ストリッパプレート５０は、パンチプレート４１に対し常に下方に付勢されている。従って、作動アーム３１（ダイセット１５）がダイプレート１１に向かって下動すると、ストリッパプレート５０の下面が被加工部材Ｗの上面を当接してから、パンチプレート４１がストリッパプレート５０に向かって下動する。

また、パンチプレート４１には、その下方に配設された前記ダイプレート１１に形成した貫通孔１６に相対向する位置に、パンチ４４が取着され、ストリッパプレート５０にはパンチ４４を挿通するための貫通孔６２が形成されている。従って、作動アーム３１（パンチプレート４１）がダイプレート１１に向かって下動すると、パンチ４４が貫通孔６２を摺動しダイプレート１１の貫通孔１６に貫挿するようになっている。

パンチ４４は、図６に示すように、その基端部４４ａから第１円柱部４４ｂが突出形成され、その第１円柱部４４ｂの先端部は先端にいくほど縮径したテーパ部４４ｃが形成されている。また、テーパ部４４ｃの先端部には、第２円柱部４４ｄが延出形成されている。

そして、前記ダイプレート１１上に被加工部材Ｗを載置固定した状態で、パンチプレート４１を下降させると、第１円柱部４４ｂ、テーパ部４４ｃ及び第２円柱部４４ｄを備えたパンチ４４にて被加工部材Ｗに孔を貫通形成することができる。詳述すると、本実施形態では、パンチ４４を、その下面が、図７に示すように、原点位置Ｚｈから、被加工部材Ｗの上面位置Ｚｓを通過して被加工部材Ｗの下面を貫通しない手前の第１位置Ｚ１までスライド下降させる。つまり、第１位置Ｚ１は、パンチ４４の先端を被加工部材Ｗから貫通させない打ち込み位置である。その結果、被加工部材Ｗの上面に形成される孔は、被加工
部材Ｗを貫通していない孔であって、第２円柱部４４ｄ及びテーパ部４４ｃで形成された孔となる。

次に、被加工部材Ｗの上面に到達しない手前の第２位置Ｚ２までスライド上昇させた後、被加工部材Ｗの下面から貫通した下方の第３位置Ｚ３までスライド下降させることによって、パンチ４４は被加工部材Ｗを打ち抜き被加工部材Ｗに孔を貫通形成する。なお、第２位置Ｚ２は、上昇したパンチ４４の先端が、前記被加工部材Ｗに形成された貫通していない孔において、テーパ部４４ｃで形成された部分まで上昇しない引き戻しの位置であって、第２円柱部４４ｄで形成された部分の位置である。そして、被加工部材Ｗに孔を形成すると、第３位置Ｚ３から原点位置Ｚｈにスライド上昇させて、次の孔加工に備える。

次に、上記のように構成したサーボモータプレス機１の電気的構成を図８に従って説明する。
図８において、サーボモータプレス機１は、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、加工軌跡記憶部５４、表示装置５５、入力装置５６、入出力インターフェイス５７、モータ駆動回路５８及びガラススケール５９を備えている。

制御手段としてのＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に記憶された制御プログラム、ＲＡＭ５３に記憶された各種アプリケーションプログラムに従ってサーボモータＭ１を駆動制御してダイプレート１１に固定した被加工部材Ｗにパンチ４４にて孔を形成する。記憶手段としての加工軌跡記憶部５４は、パンチ４４を使って被加工部材Ｗに孔を開けるとき、そのパンチ４４が上下方向にスライド移動する軌跡（加工軌跡）のデータが記憶されている。加工軌跡のデータは、前記図７で示した、原点位置Ｚｈ、被加工部材Ｗの上面位置Ｚｓ、第１位置Ｚ１、第２位置Ｚ２、第３位置Ｚ３の各位置（スライド位置）のデータが記憶されている。そして、本実施形態では、被加工部材Ｗの厚さを入力装置５６にて入力するだけ、ＣＰＵ５１は、各位置Ｚｈ，Ｚｓ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３を演算して加工軌跡記憶部５４に記憶するようになっている。詳述すると、本実施形態では、原点位置Ｚｈとダイプレート１１の上面位置は予め固定値として入力されているため、原点位置Ｚｈから被加工部材Ｗの上面位置Ｚｓまでの距離、原点位置Ｚｈから被加工部材Ｗの下面位置までの距離は容易に演算される。そして、第１位置Ｚ１と第２位置Ｚ２は、被加工部材Ｗの厚さに対して予め定めた割合で決定されるようにしている。従って、被加工部材Ｗの厚さを入力されるだけで、各位置Ｚｈ，Ｚｓ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３のデータが演算され記憶される。

表示装置５５は、前記被加工部材Ｗの厚さを入力する指示する画面や、孔加工に際して、前記原点位置Ｚｈやダイプレート１１の上面位置を固定値として初期設定する際の入力の仕方の画面、孔加工の進捗状況を示す画面等がＣＰＵ５１の制御に基づいて表示される。

入力装置５６は、キーボードや各種スイッチを備え、前記各種データを入力したり、サーボモータプレス機１の駆動、停止及び非常停止する際に操作され、その操作信号がＣＰＵ５１に出力される。ＣＰＵ５１は、入力装置５６のキーボードや各種スイッチからの操作信号に基づいてその信号を解釈して各種動作を実行する。

入出力インターフェイス５７は、サーボモータＭ１に内蔵された回転検出器ＲＳからの検出信号及び主軸筒２２内に設けられたガラススケール５９からの検出信号を入力し、これらの検出信号をＣＰＵ５１に出力する。回転検出器ＲＳは、回転軸（ボールスクリュー２３）の回転方向及びその回動量を検出する検出器であって、回転軸が所定の回動角（例えば、１０度）回動する毎にパルス信号を出力するとともにその時の回動方向を識別するための信号を出力する。また、ガラススケール５９は、パンチ４４がどの位置にいるのか位置を検出する検出器であって、パンチ４４が移動するその時々に、検出信号を出力する
。

また、入出力インターフェイス５７は、ＣＰＵ５１からの駆動制御信号をモータ駆動回路５８に出力する。ＣＰＵ５１は、加工軌跡記憶部５４に記憶した加工軌跡のデータに基づいて、パンチ４４を上下方向にスライド移動させるために、前記サーボモータＭ１を正逆回転させるための駆動制御信号をその時々で作成する。詳述すると、ＣＰＵ５１は、ガラススケール５９からの検出信号に基づいてその時々のパンチ４４の位置を求め、目標の位置（第１位置Ｚ１等）と比較し、目標の位置までの距離を演算する。ＣＰＵ５１は、その演算結果からサーボモータＭ１の回動方向と回動量を演算して、その回動方向及び回転量となるための駆動制御信号を作成する。ＣＰＵ５１は、その作成した駆動制御信号を入出力インターフェイス５７を介してモータ駆動回路５８に出力している。モータ駆動回路５８は、ＣＰＵ５１からの駆動制御信号に基づいてサーボモータＭ１を正逆回転させる。その結果、パンチプレート４１に設けたパンチ４４は、図７に示す加工軌跡で上下方向にスライド移動する。

次に、上記のように構成したサーボモータプレス機１の動作を図９に従って説明する。
ダイプレート１１に被加工部材Ｗが載置固定されている。また、パンチプレート４１に取着されたパンチ４４の先端は原点位置Ｚｈにセットされている。この状態から、入力装置５６の起動スイッチを操作すると、ＣＰＵ５１は、パンチ４４の先端を原点位置Ｚｈから第１位置Ｚ１に向かって下降させる（ステップＳ１）。ＣＰＵ５１は、加工軌跡記憶部５４に記憶した加工軌跡のデータに基づいてパンチ４４の先端を第１位置Ｚ１までスライド下降すべくサーボモータＭ１を正回転させるための駆動制御信号をモータ駆動回路５８に出力する。駆動制御信号に応答してモータ駆動回路５８はサーボモータＭ１を正回転させ、パンチ４４の先端を原点位置Ｚｈから第１位置Ｚ１に向かって下降させる。

ＣＰＵ５１は、パンチ４４を第１位置Ｚ１に向かって下降させる際、ガラススケール５９からの検出信号を入力しその時々のパンチ４４の位置を演算し、その時々で第１位置Ｚ１までの距離を演算し回動量を求めて駆動制御信号を作成してサーボモータＭ１を駆動制御（フィードバック制御）させて下降させている。そして、ＣＰＵ５１は、パンチ４４を第１位置Ｚ１に向かって下降させると、パンチ４４の先端が第１位置Ｚ１に到達したか否かを判断する（ステップＳ２）。そして、パンチ４４の先端が第１位置Ｚ１に到達していない場合（ステップＳ２でＮＯ）、ＣＰＵ５１はパンチ４４の先端が第１位置Ｚ１に到達するまでパンチ４４を下降させる。パンチ４４の先端は、第１位置Ｚ１に到達する前に、被加工部材Ｗの上面位置Ｚｓに到達し、パンチ４４は被加工部材Ｗの上面に当接して穿孔のための打ち込みを開始する。

やがて、パンチ４４の先端が第１位置Ｚ１に到達すると（ステップＳ２でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、直ちにパンチ４４の先端を第１位置Ｚ１から第２位置Ｚ２に向かって上昇、すなわち引き戻す（ステップＳ３）。ＣＰＵ５１は、加工軌跡記憶部５４に記憶した加工軌跡のデータに基づいて前記と同様にパンチ４４の先端を第２位置Ｚ２までスライド上昇すべくサーボモータＭ１を逆回転させるための駆動制御信号をモータ駆動回路５８に出力する。駆動制御信号に応答してモータ駆動回路５８はサーボモータＭ１を逆回転させ、パンチ４４の先端を第１位置Ｚ１から第２位置Ｚ２に向かって上昇させる。

因みに、この第１位置Ｚ１の時点（この打ち込みの時点）では、第１位置Ｚ１が被加工部材Ｗの下面位置（ダイプレート１１の上面）より上方にあるため、パンチ４４の先端は被加工部材Ｗを貫通していない。従って、被加工部材Ｗの上面に形成される孔は、被加工部材Ｗを貫通していない孔であって、第２円柱部４４ｄ及びテーパ部４４ｃで形成された孔である。

ＣＰＵ５１は、パンチ４４を第１位置Ｚ１から第２位置Ｚ２に向かって上昇させる際、前記と同様にサーボモータＭ１に対してフィードバック制御を行うとともに、パンチ４４の先端が第２位置Ｚ２に到達したか否かを判断する（ステップＳ４）。そして、パンチ４４の先端が第２位置Ｚ２に到達していない場合（ステップＳ４でＮＯ）、ＣＰＵ５１はパンチ４４の先端が第２位置Ｚ２に到達するまでパンチ４４を上昇させる。

やがて、パンチ４４の先端が第２位置Ｚ２に到達すると（ステップＳ４でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、直ちにパンチ４４の先端を第２位置Ｚ２から第３位置Ｚ３に向かって下降させる（ステップＳ５）。ＣＰＵ５１は、加工軌跡記憶部５４に記憶した加工軌跡のデータに基づいて前記と同様にパンチ４４の先端を第３位置Ｚ３までスライド下降すべくサーボモータＭ１を正回転させるための駆動制御信号をモータ駆動回路５８に出力する。駆動制御信号に応答してモータ駆動回路５８はサーボモータＭ１を正回転させ、パンチ４４の先端を第３位置Ｚ３に向かって下降させる。因みに、この第２位置Ｚ２の時点では、パンチ４４の先端は、前記貫通していない孔において、テーパ部４４ｃで形成された部分まで上昇しないで第２円柱部４４ｄで形成された部分に位置している。

ＣＰＵ５１は、パンチ４４を第３位置Ｚ３に向かって下降させる際、前記と同様にサーボモータＭ１に対してフィードバック制御を行うとともに、パンチ４４の先端が第３位置Ｚ３に到達したか否かを判断する（ステップＳ６）。そして、パンチ４４の先端が第３位置Ｚ３に到達していない場合（ステップＳ６でＮＯ）、ＣＰＵ５１はパンチ４４の先端が第３位置Ｚ３に到達するまでパンチ４４を下降させる。パンチ４４の先端は、第３位置Ｚ３に到達する前に、ダイプレート１１に到達してパンチ４４は被加工部材Ｗを打ち抜いて貫通しダイプレート１１の貫通孔１６に貫挿されていく。

やがて、パンチ４４の先端が第３位置Ｚ３に到達すると（ステップＳ６でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、直ちにパンチ４４の先端を第３位置Ｚ３から原点位置Ｚｈに向かって上昇させる（ステップＳ７）。ＣＰＵ５１は、加工軌跡記憶部５４に記憶した加工軌跡のデータに基づいて前記と同様にパンチ４４の先端を原点位置Ｚｈまでスライド上昇すべくサーボモータＭ１を逆回転させるための駆動制御信号をモータ駆動回路５８に出力する。駆動制御信号に応答してモータ駆動回路５８はサーボモータＭ１を逆回転させ、パンチ４４の先端を原点位置Ｚｈに向かって上昇させる。

そして、パンチ４４の先端が原点位置Ｚｈに到達していない場合（ステップＳ８でＮＯ）、ＣＰＵ５１はパンチ４４の先端が原点位置Ｚｈに到達するまでその時々で駆動制御信号を作成してパンチ４４を上昇させる。また、パンチ４４の先端が原点位置Ｚｈに到達すると（ステップＳ８でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、サーボモータＭ１を停止させる(ステッ
プＳ９)、これによって、１つの被加工部材Ｗの孔加工が終了する。

次に、上記のように構成した微細孔加工装置の特徴を以下に説明する。
（１）本実施形態によれば、パンチ４４による孔加工において、パンチ４４を先ず第１位置Ｚ１まで下降（打ち込み）させて被加工部材Ｗに同被加工部材Ｗを貫通していない孔を形成した後、第２位置Ｚ２まで上昇させる。次に、パンチ４４を先ず第３位置Ｚ３まで下降(打ち込み)させて被加工部材Ｗに同被加工部材Ｗを貫通した孔を形成した。つまり、２回の動作で被加工部材Ｗに孔を形成した。

被加工部材Ｗに孔を形成する際の、パンチ４４にかかる荷重は、２回に分けて孔を形成したので、１回で孔を形成する場合にくらべて、分散される。従って、パンチ４４には、大きな曲げ応力が加わり難くなり、第１円柱部４４ｂより小径であって耐久性の劣る第２円柱部４４ｄを有するパンチ４４の耐久性が向上する。特に、例えばインクジェットプリンタの記録ヘッドにあるノズレプレートに形成される２０〜３０マイクロメータの微細な
ノズル孔を形成するための、径が非常に小さいパンチ４４には特に有効である。

（２）本実施形態によれば、貫通しない打ち込み（孔加工）した後、第２位置Ｚ２までパンチ４４を上昇させ、即ち引き戻してから打ち抜き（孔加工）をした。そして、パンチ４４を第２位置Ｚ２に配置された時、パンチ４４の先端は、前記貫通していない孔において、テーパ部４４ｃで形成された部分まで上昇しないで第２円柱部４４ｄで形成された部分の位置にあるように引き戻した。従って、パンチ４４が下降するとき、その先端はすでに第２円柱部４４ｄで形成された部分の位置から下降するため、先に孔加工によって第２円柱部４４ｄで形成された孔の内面に生じた破断面及びせん断面等の表面を均すことができる。

（３）本実施形態によれば、パンチ４４は、その第１円柱部４４ｂと第２円柱部４４ｄの間にテーパ部４４ｃを備えた。従って、第１円柱部４４ｂと第２円柱部４４ｄの間の段差が緩やかなテーパ部４４ｃで結ばれるため、第１円柱部４４ｂと第２円柱部４４ｄにかかる大きな応力がこのテーパ部４４ｃにて緩和され、パンチ４４の耐久性を向上することができる。

（４）本実施形態では、１つのサーボモータプレス機１で被加工部材Ｗに対してダイプレート１１に固定したままで打ち込みと打ち抜きを行った。従って、打ち込みと打ち抜きとで、被加工部材Ｗを位置決め固定をそれぞれ行うといった手間はない。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○上記実施形態では、作動アーム３１が下降し、パンチ４４の第２円柱部４４ｄの先端が原点位置Ｚｈから第１位置Ｚ１に下降する途中、パンチ４４の第２円柱部４４ｄの先端面が被加工部材Ｗに上面位置Ｚｓに到達した時、作動アーム３１を停めずにパンチ４４を第１位置Ｚ１まで下降させた。これを、パンチ４４の第２円柱部４４ｄの先端を被加工部材Ｗの上面に当接させた状態で、暫く作動アーム３１を停止させてもよい。そうすれば、パンチ４４を停止させることで、被加工部材Ｗの材料の流れが均一となるので、被加工部材Ｗの仕上がりにも均一性ができ、製品の仕上がり精度を変えることができる。

○上記実施形態では、パンチ４４の位置をガラススケール５９で検出しその位置から、パンチ４４の各位置Ｚｈ，Ｚｓ，Ｚ１〜Ｚ３までの増減を演算し、パンチ４４の上下方向の移動の切り替え行った。これを、時間で行っても良い。つまり、原点位置Ｚｈから第１位置Ｚ１までの下降に要する時間、第１位置Ｚ１から第２位置Ｚ２までの上昇に要する時間、第２位置Ｚ２から第３位置Ｚ３までの下降に要する時間及び第３位置Ｚ３から原点位置Ｚｈまでの上昇に要する時間を予め求める。そして、これら時間を加工軌跡記憶部５４に加工軌跡のデータとして記憶して実施する。

○上記実施形態では、第１位置Ｚ１に下降した時、直ちに第２位置Ｚ２まで上昇させた。また、第２位置Ｚ２に上昇した時、直ちに第３位置Ｚ３まで下降させた。これを、第１位置Ｚ１に下降した時、第２位置Ｚ２に上昇した時の少なくともいずれか一方を予め定めた停止時間移動を停止させた後、次の移動を開始させるようにしてもよい。これにより、パンチ４４等に加わる衝撃を減少させ、低騒音、低振動で被加工部材Ｗに微細孔を加工することができ、製品の仕上がり精度をよくすることができる。

○上記実施形態では、パンチ４４の下降速度及び上昇速度は特に限定しなかった。これを、例えば、パンチ４４の下降速度を上昇速度より遅くする。これにより、パンチ４４等に加わる衝撃を減少させ、低騒音、低振動で被加工部材Ｗに微細孔を加工することができる。また、パンチ４４の上昇速度及び下降速度を短縮することで、より一層製品の量産化を計ることができる。

○上記実施形態では、パンチ４４の形状は、第１円柱部４４ｂと第２円柱部４４ｄとの間にテーパ部４４ｃを設けたが、形状はこれに限られない。第１円柱部４４ｂと第２円柱部４４ｄとの間にテーパ部４４ｃを設けない、例えば段差部を設けたパンチ４４であってもよい。

○上記実施形態では、サーボモータＭ１を用いたが、直流モータ、交流モータ等のモータを使って実施してもよい。
○上記実施形態では、サーボモータＭ１の回転軸にボールスクリュー２３を連結し、ボールスクリュー２３に伝達される回動力を軸受部３２に伝達した。そして、軸受部３２を配設した作動アーム３１を昇降運動させたが、サーボモータＭ１の回転力によって、作動アーム３１を昇降運動に変換する手段はこれに限らず、例えば、チェーン、歯車等を用いてもよい。

本実施形態のサーボモータプレス機の全体斜視図。 サーボモータプレス機の要部側面図。 サーボモータプレス機の要部拡大側面図。 パンチと各金型を説明するための要部斜視図。 ボールスクリューと作動アームとの関係を示す要部断面図。 パンチの斜視図。 所定の時刻とスライド位置との関係を説明する図。 サーボモータプレス機を説明するための電気的ブロック図。 サーボモータプレス機の動作を説明するためのフローチャート図。

符号の説明

１…孔加工装置としてのサーボモータプレス機、１１…ダイプレート、２３…移動手段を構成するボールスクリュー、３１…移動手段を構成する作動アーム、３２…移動手段を構成する軸受部、４１…パンチプレート、４４…パンチ、４４ｂ…第１円柱部、４４ｃ…テーパ部、４４ｄ…第２円柱部、５１…制御手段としてのＣＰＵ、５４…記憶手段としての加工軌跡記憶部、Ｍ１…移動手段を構成するサーボモータ、Ｗ…被加工部材。

Claims (6)

1. 基端側に第１円柱部を先端側に第１円柱部より小径の第２円柱部を有したパンチにより被加工部材に対して貫通しない打ち込みを少なくとも一回行った後、前記パンチを再度打ち込み前記被加工部材に貫通孔を形成することを特徴とする孔加工方法。
2. 請求項１に記載の孔加工方法において、
   前記パンチにより前記被加工部材に対して貫通しない打ち込みを行う際、前記パンチの第２円柱部の先端が前記被加工部材の前記第２円柱部にて形成された孔部分から抜け出ない程度の引き戻し工程を有し、該引き戻し工程の後、前記パンチを被加工部材に打ち込み、貫通孔を形成することを特徴とする孔加工方法。
3. 基端側に第１円柱部を先端側に第１円柱部より小径の第２円柱部を有したパンチと、
   前記パンチを固着したパンチプレートと、
   被加工部材を固定するダイプレートと、
   を備え、前記パンチプレートと前記ダイプレートとを相対移動させることによって、前記被加工部材に前記パンチを抜いて孔を形成するようにした孔加工装置において、
   前記パンチプレートを前記ダイプレートに対して相対移動させる移動手段と、
   基端側に第１円柱部を先端側に第１円柱部より小径の第２円柱部を有したパンチにより被加工部材に対して
   前記パンチを前記被加工部材に対して貫通しない打ち込みを少なくとも一回行った後、前記パンチを再度打ち込み前記被加工部材に貫通孔を形成するように前記パンチプレートと前記ダイプレートとを相対移動させるための前記移動手段を駆動制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする孔加工装置。
4. 請求項３に記載の孔加工装置において、
   前記制御手段は、前記パンチが前記被加工部材に対して貫通しない打ち込みを行う際、前記パンチの第２円柱部の先端が前記被加工部材の前記第２円柱部にて形成された孔部分から抜け出ない程度引き戻した後、前記パンチを被加工部材に打ち込み、貫通孔を形成するように前記移動手段を駆動制御することを特徴とする孔加工装置。
5. 請求項４に記載の孔加工装置において、
   前記パンチの第２円柱部の先端の、原点位置のデータ、その原点位置から前記被加工部材のダイプレート側の面を貫通しない前記打ち込みのための第１位置のデータ、その第１位置から前記引き戻しのための第２位置のデータ、その第２位置から前記被加工部材のダイプレート側の面を貫通する前記打ち抜きのための第３位置のデータを記憶する記憶手段を備え、
   前記制御手段は、前記記憶手段に記憶した前記各データに基づいて前記移動手段を駆動制御することを特徴とする孔加工装置。
6. 請求項３〜５のいずれか１つに記載の孔加工装置において、
   前記パンチが前記第１円柱部と前記第２円柱部の間にテーパ部を備えたことを特徴とする孔加工装置。

Images