JP2005349561A - 穴開け装置とこの穴開け装置のための穴開け型 - Google Patents

Abstract

【課題】製造に当たり、単純で経済的かつ高品質な、グリーンシート穴開け装置用の穴開け型及び穴開け装置を提供する。
【解決手段】穴開け型は確動係合により保持されたヘッド２２を有する。ヘッド２２は型８のシャフト２１に保持される。ここでは、例えば、半径方向の圧力付加により材料が半径方向内側に確実に移動し、それで凹部２３の壁の広範囲に当接する突出部２８が具体化される。確動係合に加え、接着剤などを使った材料係合で結合することもできる。
【選択図】図２

Description

本発明は、穴開け装置とその穴開け型に関する。具体的には、本発明は、燃えないシート状のセラミック基板、具体的にはいわゆるグリーンシート用の穴開け装置及び穴開け型に関する。

グリーンシートには原則としてその製造の際、セラミック基板に設けられる導体をスルーホールめっきするために後で用いられる多数の小さい穴を具備しなければならない。これらは明らかに直径１ｍｍ以下の比較的小さい穴であり、このような穴は多数作らなければならない。穴開け装置は対応する多数の穴開け型を有する。穴開け型は、シャフトの長手方向、換言すれば例えば上下に保持装置と共に動かすために、ホルダープレートのような保持装置に保持されたヘッドを具備する。

同様な穴開け装置は、例えば特許文献１から知られている。ここで、穴開け型は磁気駆動部により駆動する。同様に、これら穴開け型は、穴開け型の長いシャフトに設けられたヘッドを具備する。

それらの仕事を実行する際、穴開け型は激しい磨耗応力にさらされる。ゆえに、穴開け型は適当な耐磨耗性の硬い材料でできていなければならない。ゆえに、それらは長い針状の本体でできている。そこには、ヘッドプレート又は他の駆動メカニズムによる係合のために、典型的には異なる材料でできたヘッドが後に取り付けられる。

例えば特許文献２から知られているように、穴開け型の作動部はヘッドを具備した本体に挿入され、また例えば接着剤でこの本体に固定され得る。しかしながら、これは製造を比較的複雑にする。穴開け型は磨耗部品と考えられているので、品質を犠牲にすることなく、できるだけ早く、簡単にかつ安価にそれらを製造できるように試みなければならない。しかしながら、品質は最終的に真直度、換言すれば穴開け型の精度で決まる。ここでは、円筒形駆動本体及び円筒形作動部の間の接着点が重大である。

特許文献３から、プラスチックヘッドを具備した、穴開け紙のための穴開け型も知られている。その目的のために、金属穴開け型は環状溝を有する。従って、環状溝を具備する領域は成形された円筒形プラスチックボディで覆われる。プラスチックが環状溝に一部流れ込み、従って、確動係合するヘッドと型の間の接続を作る。

原則として、グリーンシートのための穴開け型にはプラスチックヘッドは具備できない。穴開け型のシャフトの小さい直径のため、原則として、プラスチックヘッドと穴開け型の間の適度に耐久力のある確動係合接続は実現しない。

European Patent Disclosure EP0354152B1 US Patent 3974728 US patent 4700601

これを出発点として、本発明の目的は、グリーンシート穴開け装置用の穴開け型を作り、対応する穴開け装置を作ることである。穴開け型は製造のために単純で経済的でなければならず、高水準の質を満たさなければならない。

この目的は、請求項１の穴開け型と請求項２０の穴開け装置によって達成される。

本発明の穴開け型は型シャフトを有し、当該型シャフトは一方の端にヘッドを有し、反対の端に加工部を有する。ヘッドの端では、型シャフトはジャケット面に少なくとも１つの凹部を具備する。環状ヘッドが凹部の領域に固定され、突出部を有する。突出部は凹部と係合し、確動係合でヘッドをシャフトに固定する。その結果、原則として、ヘッドの材料は或るプリストレスでシャフトに当接する。これは特に、ヘッドが鋼、真鍮又はアルミニウムなどの適当な金属でできている場合に当てはまる。プラスチックの自然収縮や変動性の結果少々緩む突出したプラスチック被覆部とは異なり、ここではしっかり固定される。

穴開け型の製造は非常に短いサイクルタイムで行うことができる。ヘッドブランクはシャフト上を滑る必要があり、ヘッドの塑性変形のための適切な変形プロセスによりシャフトに固定される。これが実行される製造プロセスは、例えば、エンボス加工、プレス、圧延、ハンマリング又は非金属切削成形のための他の方法である。ヘッドが低い融点の金属であれば、ヘッドは必要ならばダイカストのような鋳造プロセスでも製造できる。しかしながら要する努力が大きいので、これは利点が少ないと考えられる。

ヘッドをシャフトに固定する突出部は、前記のように、ヘッドブランクの塑性変形によって作られるのが好ましい。そのために、窪みが製造中にヘッドに具体化される。窪みの形状は、シャフトに設けられた凹部の形状と一致するのが好ましい。凹部が例えば環状ビードである場合、環状窪みは、ヘッドの別な円筒外周面上に具体化される。結局、必要なヘッドの塑性変形は最小限に保たれる。しかしながら、ヘッド材料の、シャフトの凹部への半径方向内側に向いた流入を促進するために、例えばヘッドとは反対の軸方向に補足的な保持又は変形の圧力を作ることもできる。

シャフトの凹部は好ましくは腰のような形状を有する。凹部の領域の細いシャフトが折れないように、尖った端は避けられる。凹部は、エッジも肩もなく具体化される凹形環状面で定められるのが好ましい。従って、窪みは適当に適合した形状を有する。

ヘッドは、加工部の反対側にあるシャフトの端に固定されるのが好ましい。それはシャフトの端に固定されるのが好ましく、それでシャフトの端はヘッドと同一平面上にあるか、ヘッドから僅かに突出する。それは、凹部と、それに対応してシャフトの端近くに配置されるべき凹部と係合するヘッドの突出部とに有利であることが分かった。従って、シャフトの端と反対側の面のヘッドの開口は円筒ガイド部を有する。円筒ガイド部はヘッドをシャフトに係合させる転倒モーメントを伝えるか、凹部で弱められるシャフトの領域に応力をかけずにシャフトに保持される。これは特に、シャフトの凹部が好ましくはシャフトの端に向いたヘッドの上側平面と同一平面上にある場合に当てはまる。

塑性変形の前、ヘッドは、幅がシャフトのそれより幾らか大きい貫通口を有しており、それでシャフトは僅かな遊びによってヘッドに差し込まれる。塑性変形の後、ヘッドはシャフトに遊びなしで取り付けられる。ヘッドの貫通口は好ましくは全長にわたって十分細くされており、それでヘッドはシャフトに隙間なく取り付けられる。

確動係合でヘッドをシャフトに固定することに加え、それを材料係合で結合することもできる。これは例えば接着剤結合やボンドである。この手段の利点は例えば接着剤の導入の容易さにあり、接着剤は塑性変形操作前にシャフトの凹部に納めることができる。

塑性変形が行われた後、接着剤は毛管作用によりシャフトとヘッドの間に入り込むので、ヘッドをシャフトに確実に固定するための接着剤はヘッドの塑性変形後に導入することもできる。

前記の実施形態から離れて、１つの凹部の代わりに複数の凹部も設けられ、それに応じて前記の記述も当てはまる。凹部はシャフトの円周の周り全体に延びるか、その一部にだけ延び、また互いに軸方向に離れるか、同じ高さに位置する。

本発明の実施形態の別の有利な詳細は図面、明細書及び／又は請求項の主題である。

本発明の実施例が図面に示されている。

図１に、下側工具２と上側工具３を有する穴開け型が示されている。上側工具３は、２つのガイド４，５によって下側工具２の方へ及びそれから離れる方へ、前後に直線的に移動できる。下側工具２は、穿孔７が具体化された支承板又はレセプタクル装置６を有する。多数の穿孔７が支承板６に具体化されており、支承板６に配置されたグリーンシート（燃えないセラミック基板）に穴を開けようとする位置にある。そのために、型８は上側工具３に配置される。型は下側工具２の方を向き、支承板の上で終端している。型８は下方に移動すると、穿孔７に入り込む。支承板６の上に、型８をガイドするための締付プレート９があり、支承板に当接したグリーンシートを締付ける。穴開け型８とレセプタクル装置６がはっきり見えるように、締付プレートは図１の外に置かれている。

締付プレート９に沿う上側工具３が図２に示される。締付プレート９は型８の穴開け動作と独立に縦に移動可能に支承板６の上に配置されており、支承板と共にグリーンシート（図示せず）を受けるための隙間１１を定める。締付プレート９は上側工具３と接続し又はその一部であり、それと共に移動できる。矢印１２は上側工具３の動作方向を示す。

型８は少なくとも１つのガイドブシュ１３と、オプションで締付プレート９に設けられた別なガイドブシュ１４とにより締付プレート９の中を軸方向にガイドされる。型８は、ガイドブシュ１４に突出したその下側部分において、何度も目盛りをつけた輪郭と細い加工部１５の両方を有するのが好ましい。この加工部と、レセプタクル装置６に保持されたブシュ１６に具体化された穿孔７が連動する。

穴開け型８は軸方向に移動できないように上側保持装置１７に保持される。この装置は、軸方向の動作を型８に与える働きをする。上側保持装置１７は上側工具３の部品である。原則として、それは様々に具体化される。本質的なことは、それが駆動要素１８を有することである。この要素は、本実施例ではプレートとして具体化され、型８を下方に動かす働きをする。リトリーバ要素１９も保持装置１７に属し、本実施例ではプレートとして具体化され、穴開け方向と反対に、すなわちレセプタクル装置６から離れる方に型８を動かす働きをする。駆動要素１８とリトリーバ要素１９を形成するプレートは、図に示すように互いにしっかり当接するように具体化され、又は互いに反対に移動できるように具体化されてもよい。プレートはばね手段で互いに張られ、それらの間の型８をしっかり締付ける。ばね手段（図示せず）は、型８と保持装置１７の間に設けられてもよい。

穴開け型８は少なくとも１つの好ましくは円筒形の長いシャフト２１と、同様に少なくとも１つの好ましくは円筒形のヘッド２２を有する。これらは確動係合により互いに結合している。シャフト２１とヘッド２２は異なる金属から成るのが好ましい。シャフト２１は穴開け特性に関して最適化される。特に加工部１５、具体的には刃先の領域では、僅かとはいかない磨耗を受けやすい。この潜在的な問題は、適切な材料の選択により取り組まれる。従って、シャフト２１は適切な鋼を有する。逆に、ヘッド２２は単に型８に必要な駆動力を導入する働きをする。ここでは、過度の硬さ又は耐磨耗性は重要でない。従って、ヘッドは別個の部品として、すぐに変形する鋼のような適切な金属又は他の金属でできており、シャフト２１に固定されている。これは図３及び４に図示される。ヘッド２２の固定のために、シャフト２１は、例えばシャフト２１を取り囲む浅い環状ビードの形状の凹部２３を有する。図３に示されるように、この環状ビードは腰のような形状を有する。それを定める環状面２４は、エッジ（縁）やショルダー（段）なしで具体化される。環状面２４の軸方向の長さは、環状面２４の最大の直径をはるかに超える。さらに、軸方向の長さが、環状面２４の最小の直径のポイントで測定される環状面２４の円周を超えると有利であることが分かった。

ヘッド２２はまず、中央貫通口２５を有する中空円筒ブランク２２’で具体化される。貫通口の直径はシャフトの直径よりも幾らか大きいのが好ましい。それで、ブランク２２’は難なくシャフト２１の上を滑ることができる。ブランク２２’をシャフト２１に固定し、ヘッド２２を具体化するために、ブランク２２’を変形させる。これは図３と４を比べれば分かる。ヘッド２２は、円筒ジャケット面の周りに環状に延びる窪み２７を具備する。この窪みは、ヘッド２２の半径方向内側に向いた据え込み加工（upsetting）により作られる。窪み２７はその形状が、凹部２３の形状に一致するのが好ましい。ヘッド２２の材料は、半径方向内側に向いたリブ状突出部２８を形成する窪み２３に流れ込む。従って、特に凹部２３の領域では、ヘッド２２は環状面２４に平らに隙間なく当接する。ヘッド２２は残りの領域でも半径方向内側に据え込み加工され、それで、貫通口２５はシャフト２１に、隙間なくまた好ましくは或るプリストレスで当接する。従って、ヘッド２２は力を導く働きをする上側平面２９と、やはり力を導く働きをする下側平面３１と、円筒ジャケット面２６とを有する。円筒ジャケット面は、シャフト２１の加工部１５の方を向いた下側平面３１のすぐ近傍にある。逆に、窪み２７は平面２９に隣接するのが好ましい。ヘッド２２は、平面２９が基本的に上側端部３２と一直線になるように配置されるのも好ましい。そこ（端部）では、円筒形シャフト２１が湾曲環状面２４と一体化している。逆に、環状面２４が終端している他方の端部３３は、ヘッド２２の高さのほぼ中間に位置するのが好ましい。

ここで開示した構成には、ヘッド２２を軸方向の所望の選択位置でシャフト２１に設けることができるという利点がある。凹部２３の位置の精度は役を果たさない。ヘッド２２の位置は、ヘッド２２が圧縮された瞬間に定められる。他の製造公差はあるとしても非常に重要度の低い役割しかしない。従って、高品質な穴開け型８が簡単に製造できる。さらには、最もバリエーションの多い実施形態が最も簡単に創出できる。例えば、様々に成形されたヘッド２２が同一タイプのシャフト２１と結合する。異なる軸方向のヘッドの長さ、ヘッドの直径又はヘッドの材料が使用されてもよい。さらには、ヘッド２２は、凹部２３が貫通口２５内に位置する様々な軸方向の位置に固定される。さらに、シャフトに沿った異なる位置で凹部２３を作ることが可能である。これは特に、窪みが研削のような金属切削加工操作で作られる場合に当てはまる。

従って、前記の穴開け型８は穴開け工具１において以下のように機能する。

図２に示されるように、上側工具３は矢印１２の方向に前後に移動する。ヘッド２２は、駆動要素１８とリトリーバ要素１９の間で保持される。これら要素はどちらも、ヘッド２２の平面２９，３１と係合する。ヘッド２２とシャフト２１の間の力の伝達は、突出部２８と凹部２３の間の確動係合により行われる（図４）。力の伝達は２次元であり、環状面２４全体を利用する。このため、局所的な張力の過度の増加もせん断効果もない。高速で作動する際でも、ヘッド２２は型８から緩まない。これは、突出部２８と凹部２３が同じ形状であり、又はより正確には互いを完全に補償する形状を有するという事実に起因する、実質的な利点である。

図５及び６の型に対しては、以下を除いて前記の記述が当てはまる。

凹部２３はシャフト２１の円周全体に延びるわけではなく、その一部に延びるだけである。それらは、例えば円筒ジャケット面に沿って続く丸いノッチの形状で与えられてもよい。オプションで、同じ高さの正反対の側では、又は図示するように軸方向にずれて、同じ形状又は変化した形状を有する別な凹部３５が設けられる。それに応じて、ヘッド２２は、ブランク２２’の変形後、上側凹部２３の領域の上側窪み２７と下側凹部３５の領域の窪み３６を有する。窪み２７，３６はブランク２２’の半径方向の圧縮と変形により作られ、ジャケット面２６に凹み又は圧痕（impression）を形成する。

図７及び８に示すように、ヘッド２２が凹部２３を通って上方に延びてもよい。それで、上側平面２９は端部３２から或る軸方向の間隔を有する。しかしながら、ヘッド２２の下側平面３１とシャフト２１の下側端部３３の間に、凹部２３の軸方向長さと少なくともほぼ同じ大きさの軸方向の間隔であって、シャフト２１の直径より実質的に大きい間隔が残るのが好ましい。結局、ヘッド２２は上下動しないようにシャフト２１に保持される。

図９及び１０は、型８の変形実施例を示す。ヘッド２２は、確動係合の固定に加えて、材料の係合によってシャフト２１に固定される。接続するために、圧力、熱又は金属との密接な接触により固まる接着剤３７のような適切な接続手段が凹部２３に配置される。ブランク２２’が取れてもこの接着剤は剥がれず、凹部２３に付着物として残る。凹部２３に入り込む後続するブランク２２’の塑性変形と突出部２８の実施形態では、接着剤３７は大きく確実に移動する。接着剤は凹部２３の両面までヘッド２２とシャフト２１の間に形成される隙間に入り込み、この隙間を埋め、接着継目３８を形成する。その後、接着剤３７はしばらくして固まる。それは熱で固まるように作ることもできる。瞬間接着剤の場合のように、接着継目が最小幅以下に縮むとすぐに固まる接着剤も用いられる。

本発明の穴開け型は確動係合で保持されたヘッド２２を有する。塑性変形、例えば半径方向の圧力付加により材料が半径方向内側に確実に移動するので、ヘッド２２が型８のシャフト２１に保持される。それで、凹部２３の壁の広範囲に当接する突出部２８が具体化される。より安定した、より永続的な力の転移が保障される。

グリーンシート用の穴開け装置の概略的な斜視図である。 図１の穴開け装置の長手方向の部分斜視図である。 ヘッドがシャフトに固定される前の型の長手方向部分の図である。 シャフトにしっかり固定されたヘッドを有する型を示す図である。 ヘッドがシャフトに固定される前の型の、長手方向部分における別な実施形態を示す図である。 ヘッドがシャフトに固定された後の型の、長手方向部分における別な実施形態を示す図である。 ヘッドがシャフトに固定される前の型の、長手方向部分におけるさらに別な実施形態を示す図である。 ヘッドがシャフトに固定された後の型の、長手方向部分におけるさらに別な実施形態を示す図である。 ヘッドがシャフトに固定される前の型の、長手方向部分における別なさらに精巧な実施形態を示す図である。 ヘッドがシャフトに固定された後の型の、長手方向部分における別なさらに精巧な実施形態を示す図である。

符号の説明

１ 穴開け工具
２ 下側工具
３ 上側工具
４，５ ガイド
６ レセプタクル装置
７ 穿孔
８ 型
９ 締付プレート
１１ 隙間
１２ 矢印
１３，１４ ガイドブシュ
１５ 加工部
１６ ブシュ
１７ 保持装置
１８ 駆動要素
１９ リトリーバ要素
２１ シャフト
２２ ヘッド
２２’ ブランク
２３ 凹部
２４ 環状面
２５ 貫通口
２６ ジャケット面
２７ 窪み
２８ 突出部
２９，３１ 平面
３２，３３ 端部
３５ 凹部
３６ 窪み
３７ 接着剤
３８ 接着継目

Claims (21)

1. 一方の端に少なくとも１つの凹部（２３）を具備したシャフト（２１）と、
   凹部（２３）と係合し、それにより確動係合でヘッド（２２）をシャフト（２１）に固定する環状ヘッドであって、塑性変形で作られる突出部（２８）を有する環状ヘッド（２２）
   を有するグリーンシート穴開け装置（１）のための穴開け型（８）。
2. 突出部（２８）の製造のプロセスで具体化される窪み（２７）が突出部（２８）と連携することを特徴とする請求項１に記載の穴開け型。
3. 凹部（２３）が環状ビードであることを特徴とする請求項１に記載の穴開け型。
4. シャフトの環状領域に配置された複数の凹部（２７，３５）がシャフト（２１）上に具体化されることを特徴とする請求項１に記載の穴開け型。
5. 凹部（２３）が腰状の形状を有することを特徴とする請求項１に記載の穴開け型。
6. 凹部（２３）が凹んだ環状面（２４）で定められることを特徴とする請求項１に記載の穴開け型。
7. 環状面（２４）がエッジも肩もなく具体化されることを特徴とする請求項６に記載の穴開け型。
8. 窪み（２７）が凹部（２３）に適合した形状を有することを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載の穴開け型。
9. 窪み（２７）が非金属切削成形操作において具体化されることを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載の穴開け型。
10. 凹部（２３）がヘッド（２２）の内側全体に配置されることを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載の穴開け型。
11. 窪み（２７）がヘッド（２２）の外周面（２６）に配置されることを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載の穴開け型。
12. ヘッド（２２）が実質的に円筒形に具体化されることを特徴とする請求項１に記載の穴開け型。
13. ヘッド（２２）が少なくとも１つの実質的に平坦な端面（２９，３１）を有することを特徴とする請求項１に記載の穴開け型。
14. 端面（２９）が凹部（２３）のすぐ近傍にあることを特徴とする請求項１３に記載の穴開け型。
15. ヘッド（２２）をシャフト（２１）に設ける際、ヘッド（２２）の塑性変形により、シャフト（２１）がヘッド（２２）の軸方向の長さ全体にわたって貫通口（２５）内で遊びなく保持される程度に締付けられた貫通口（２５）をヘッド（２２）が有することを特徴とする請求項１に記載の穴開け型。
16. ヘッド（２２）をシャフト（２１）に設ける際、ヘッド（２２）の塑性変形により、シャフト（２１）がヘッド（２２）の軸方向の長さ全体にわたって貫通口（２５）内で隙間なく保持される程度に締付けられた貫通口（２５）をヘッド（２２）が有することを特徴とする請求項１に記載の穴開け型。
17. ヘッド（２２）が金属から成ることを特徴とする請求項１に記載の穴開け型。
18. 塑性変形したヘッド（２２）が、確動係合及び付加的に材料係合によりシャフト（２１）に固定されることを特徴とする請求項１に記載の穴開け型。
19. 材料係合によってヘッド（２２）を固定するために、ヘッド（２２）の塑性変形前にシャフト（２１）の凹部（２３）に配置された接着剤付着物（３７）が用いられることを特徴とする請求項１８に記載の穴開け型。
20. 材料係合によってヘッド（２２）を固定するために、ヘッド（２２）の塑性変形後にシャフト（２１）の凹部（２３）に配置された接着剤（３７）が用いられることを特徴とする請求項１８に記載の穴開け型。
21. 請求項１〜２０のいずれか一項に記載の穴開け型（８）を有する穴開け装置（１）。

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