JP2006062064A - パンチング装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】パンチ加工を行う板状部材の板厚や材質等にかかわらずストリップミスを確実に防止でき、効率よくパンチ加工を行えるパンチング装置を提供する。
【解決手段】板状部材Wにパンチ穴を形成するパンチボディ20と、前記パンチボディの端部に形成されているパンチ刃21を突出させた状態で該パンチボディを内部に収納する筒状のパンチケーシング23と、前記パンチ刃及び前記パンチケーシングを前記板状部材に向けて移動させる移動機構と、前記パンチ刃の周部と前記パンチケーシングとの間に前記パンチボディの軸線方向に移動可能に配設したストリップ部材25と、該ストリップ部材に前記板状部材を押圧する押圧力を付与する流体加圧手段とを有しているパンチング装置であって、前記押圧力を変更する押圧力変更手段をさらに備えている。
【選択図】図3

Description

本発明は、硬質プリント基板等の板状部材(以下、単に板状部材という)にパンチ穴を形成するためのパンチング装置に関し、特にパンチ加工を施した後にパンチボディに板状部材が嵌り込んで抜けない状態(以下、ストリップミスと称す)となるのを防止する機能を備えたパンチング装置に関する。
従来から、板状部材の所望位置にパンチ穴を形成するパンチング装置が知られている。パンチング装置では板状部材にパンチ加工をしたときのストリップミスを予防する必要がある。そこで、パンチボディの先端側にストリップ部材を設け、パンチボディに嵌り込む板状部材をこのストリップ部材で押し戻してストリップミスを防止している。このストリップ部材の押圧力(ストリップ力とも称する)の発生源としては、一般にスプリングが使用されていた。
ところが、スプリングを用いると伸縮したときのストリップ力の変動が大きいので、スプリングの選定が困難であった。例えば比較的薄い板状部材を基準としてスプリングを選定すると、厚い板状部材を加工したときにストリップミスが発生する。また、強力なスプリングを使用すると板状部材の表面に打痕が残り、パンチ加工の歩留が低下してしまう。よって、板状部材の押圧にスプリングを用いる場合には、板状部材に適したスプリングに交換すること等が必要となるので生産性が低下してしまう。
そこで、特許文献1は上記問題を解消したストリップ防止機能付きのパンチング装置(パンチ組立体)を提案している。このパンチング装置はシリンダ内にガスを封入してストリップ力を得るようにしている。このパンチング装置はスプリングに替えて封入ガスを採用することで、パンチング加工される材料の板厚が変化してもストリップ力が急激に変化しないようにしてストリップミスを抑制する。
特開平7−144237号公報
しかしながら、上記特許文献1のパンチング装置はシリンダ内にガス充填室を設け、このガス充填室に適宜な圧力のガスを封入してストリップ力を発生させているので一度、設定したストリップ力を変更できない。パンチ加工する板状部材の種類に応じてストリップ力を変更したい場合には、封入したガス圧を変更することが必要となるがガス圧を容易に変更することはできない。さらに、このガス充填室はパンチ加工時に力を受けて容積が変化するので、これに応じてストリップ力も変化する。よって、スプリングを用いた場合で選定が困難であったのと同様にガスの封入圧の設定が難しく、設定を誤るとストリップミスが発生するという問題もある。
なお、特許文献1にはシリンダの容積を変更することで荷重の増加率(ばね定数)を変更すること、すなわちストリップ力を変更することに関する記載がある。しかしながら、特許文献1にはセットしたシリンダの容積を変更する方法については何ら記載がない。よって、ストリップ力の調整のため容積を変更したい場合には、シリンダを交換することを想定していると考えられる。ところが、シリンダはパンチング装置の主要部品である。このような主要部品の交換を前提とする装置は高コストとなり、またシリンダの交換のためには時間を要するので加工効率が低下してしまう。
そこで、本発明の目的は、パンチ加工を行う板状部材の板厚や材質等にかかわらずストリップミスを確実に防止でき、効率よくパンチ加工を行えるパンチング装置を提供することである。
上記目的は、板状部材にパンチ穴を形成するパンチボディと、前記パンチボディの端部に形成されているパンチ刃を突出させた状態で該パンチボディを内部に収納する筒状のパンチケーシングと、前記パンチ刃及び前記パンチケーシングを前記板状部材に向けて移動させる移動機構と、前記パンチ刃の周部と前記パンチケーシングとの間に前記パンチボディの軸線方向に移動可能に配設したストリップ部材と、該ストリップ部材に前記板状部材を押圧する押圧力を付与する流体加圧手段とを有しているパンチング装置であって、前記押圧力を変更する押圧力変更手段をさらに備えたパンチング装置により達成できる。
本発明よると、押圧力変更手段により板状部材への押圧力を変更できるので、パンチ加工する板状部材の板厚や材質等に応じて適切なストリップ力を設定できる。よって、パンチ加工を行う板状部材の板厚や材質等にかかわらずストリップミスを防止して効率良くパンチ加工を行うことができる。
そして、パンチ加工が施される前記板状部材の厚み及び材質の少なくとも一方を入力する入力手段を更に備えており、該入力手段への入力指示に基づいて前記押圧力変更手段が前記押圧力を変更するパンチング装置とすることが更に好ましい。また、前記板状部材へのパンチ加工中にあっては、前記押圧力変更手段は前記押圧力を一定に維持するようにしてもよい。
本発明によると、パンチ加工を行う板状部材の板厚や材質等に応じてストリップ力に変更できるので、ストリップミスを確実に防止でき効率良くパンチ加工を行える。
以下、図面を参照して本発明に係る一実施形態を説明する。図1は、実施形態に係るパンチング装置1の全体を示した側面図である。パンチング装置1は、基台2に固定されたフレーム3を備えている。このフレーム3にパンチ部4、ダイ部5及び上記パンチ部4を移動させるための移動機構6のそれぞれが固定されている。なお、説明の都合上、仮想的にX、Y、Zの3軸を設定して用いる。Z方向がパンチング装置1の上下方向となる。
パンチ部4は、円筒状のパンチケーシング23内に後述するパンチボディ20を備えており、このパンチボディ20をZ方向で降下させたときに板状部材Wの所定位置にパンチ穴が形成される。図1はパンチング装置1の待機時の状態を図示している。パンチ部4の下に対向するようにダイ部5が配設されている。このダイ部5は、ダイ52と、このダイ52を内部に保持するダイホルダ51とを含んでいる。ダイ52は、上記パンチボディ20を雄型とし、これに対応する雌型に形成されている。なお、パンチ部4はZ方向での移動を円滑に行うための直動ガイド67を備え、また板状部材Wの位置を確認するための照明8及びCCDカメラ9を備えている。
移動機構6は、Z方向においてパンチ部4をダイ部5に対して相対移動させる。移動機構6は、サーボモータ61、カップリング62、ボールネジ63、駆動リンク64及び揺動アーム66を含んでいる。サーボモータ61のロータ軸にはカップリング62を介してボールネジ63が接続されている。このボールネジ63の所定位置には、このボールネジ63の両方向への回転に応じて上下動する駆動リンク64が螺合されている。そして、この駆動リンク64は支軸65を中心に揺動する揺動アーム66の一端と係合している。揺動アーム66の他端は、パンチ部4の上部に設けた突起部4aと係合している。よって、パンチング装置1は、サーボモータ61を制御することによりパンチ部4をダイ部5に対して相対移動させることができる。
本パンチング装置1は、全体を制御するコントローラ10を備えている。コントローラ10はCPUを中心に構成したマイクロコンピュータによって構成されている。また、パンチング装置1は、操作者がパンチ加工に関する指示を入力するための入力装置11を備えている。コントローラ10は入力装置11からの指示信号やCCDカメラ9からの検出信号等を参照して、パンチング装置1の動作を制御する。図示しているようにサーボモータ61もコントローラ10によって駆動が制御される。特に、このコントローラ10はパンチ加工においてストリップミスを防止する従来にない制御を実行する。この点については後に詳述する。
図2は、パンチング装置1内部の主要部構成を確認できるようにカバーを外した状態で示す図である。また、図3は、図2の円CR内を拡大して示している図である。図2では板状部材Wが載置されるワークテーブル12を図示している。
パンチ部4は内部に上下方向(Z方向)に延在するパンチボディ20を備えている。このパンチボディ20は下端にパンチ刃21を備えている。円筒状のパンチケーシング23は、パンチ刃21を下側に突出させた状態でパンチボディ20を内部に収納している。パンチケーシング23の下端部分には、パンチボディ20の外周を囲むようにしてリング状の空間24が形成されている。この空間24の下側は開放端になっており、この開放端には円筒状のストリップ部材25が嵌め込まれている。
ストリップ部材25は、先端側(図2、3で下側)に突出した小径部26を有している。この小径部26は、パンチケーシング23の下端よりも下側に突出し、内部には前述したパンチボディ20の突出させた部分を収納している。
また、ストリップ部材25が嵌め込まれている空間24は、上下方向での高さに余裕を持って形成されている。よって、ストリップ部材25は空間24内でZ方向(パンチボディ20の軸線方向)への移動が可能な状態で嵌合されている。よって、ストリップ部材25を上方へ移動するとパンチボディ20の下側の突出させた部分が露出する状態となる。
また、ストリップ部材25の周面には、空間24を形成しているパンチケーシング23側の両壁面23a、23bそれぞれと接触するリング状のシールパッキン25a、25bが埋設されている。そのためストリップ部材25よりも上側の空間24は密閉空間となっている。さらに空間24の上端部には圧縮空気PAを供給する空気配管30が接続されている。このような構造によりストリップ部材25の上面には、圧縮空気PAに基づいた押圧力が作用する構成となっている。よって、ストリップ部材25に下向きの押圧力を作用させる状態を形成できる。
図4は、パンチ時の状態を示した図である。すなわち、図4は、図3で示している待機時の状態からパンチ部4が降下して、パンチボディ20のパンチ刃21がダイ52と協働して板状部材Wにパンチ穴PHを形成したときの状態を示している。図4で示すパンチ時ではパンチボディ20が前述した移動機構6により下降する。このときストリップ部材25は圧縮空気PAで下向きに押圧されているので、ストリップ部材25が板状部材Wに当接した後にはパンチボディ20を押し戻すように作用する反力SFを発生させる。しかし、移動機構6がパンチボディ20を押し下げる押下力MFは、ストリップ部材25の反力SFよりも大きく設定されている。よって、パンチボディ20により板状部材Wにパンチ穴PHを形成できる。
板状部材Wにパンチ穴PHを形成した後に、図4の状態から移動機構6が反対の向き(上向き)に駆動される。このときにはパンチボディ20が上昇するので、反力SFを打ち消す力(即ち押下力MF)が消滅する。このときに反力SFが、パンチングボディ20に嵌り込んだ板状部材Wを引き抜くストリップ力SFとして顕在化する。このストリップ力SFは圧縮空気PAの空気圧(空圧)に基づくので、この空圧を調整することによりストリップ力SFを制御できる。パンチ加工を施す板状部材Wの材質や厚みに応じてストリップ力SFを適切に調整すればストリップミスを確実に防止できる。そこで、パンチング装置1は、圧縮空気PAの空圧を調整するための好ましい構成を備えている。以下、この点の構成について説明する。
図5は、パンチング装置1が備えている圧縮空気PAの配管構成を示した図である。(A)は、図3で示している待機時に対応した状態、(B)は図4で示しているパンチ時に対応した状態を示している。空気を圧送するポンプ31からの配管30が前述したようにパンチ部4のパンチケーシング23内の空間24に接続されている。配管30には上流側から、レギュレータ32、電磁弁33、増圧装置34が配設されている。電磁弁33には、増圧装置34と空気圧作動弁35とが接続され、空気圧作動弁35はカプラ36を介して空間24に接続されている。これら電磁弁33及び増圧装置34の動作は、前述したコントローラ10によって制御されている。なお、後述するように空気圧作動弁35は、電磁弁33の動作に伴って所定の動作を行う。
レギュレータ32はポンプ31から増圧装置34へ供給する空気の圧力を一定に保持するように設定されている。増圧装置34はレギュレータ32から供給される圧縮空気PAを所定圧にして空間24に供給する。その際に、圧縮空気PAの空圧が一定値(目標空圧値DP)となるように内蔵しているレギュレータ34aを調整する。上記目標空圧値DPはコントローラ10によって適宜に変更される。板状部材Wの厚み等に関する情報は入力装置11からコントローラ10に供給され、コントローラ10は入力装置11からの入力情報を参照して増圧装置34で上昇させる空圧値を設定する。これによりコントローラ10は、板状部材Wの厚み等に応じて空間24に供給する圧縮空気PAを最適な空圧値に設定する。
以上のようにして、パンチング装置1のコントローラ10はパンチ加工を行う板状部材Wに最適なストリップ力SFが得られるように圧縮空気PAの空圧を設定する。レギュレータ32と増圧装置34との間に配設した電磁弁33を駆動することにより、圧縮空気PAへの経路の接続と遮断とが行われる。電磁弁33で経路を遮断したときに増圧装置34への圧縮空気PAの供給が遮断されると共に、空気圧作動弁35への経路も同時に遮断されるため、空気圧作動弁35の作動がオフされる。空気圧作動弁35の動作がオフされると、空間24への圧縮空気PAを外部へ排出できるように設計されている。待機時やパンチの交換などで空間24へ圧縮空気PAを供給する必要が無いときには、コントローラ10は電磁弁33を駆動して経路を遮断するとともに空気圧作動弁35をオフとする。
次にパンチング装置1の動作例を説明する。図5(A)の待機時において、コントローラ10は入力装置11からパンチ加工を行う板状部材Wの情報を確認する。コントローラ10は、例えば板状部材Wが薄板であるとの情報を入力装置11から得ると、増圧装置34のレギュレータ34aで維持すべき薄板用目標空圧値DPを設定する。
そして、コントローラ10は図5(B)で示しているパンチ加工の制御に入る。このパンチ加工時ではパンチ加工に伴って空間24の体積が変化する。しかし、増圧装置34のレギュレータ34aによって空圧が薄板用目標空圧値DPとなるように維持される。すなわち、パンチ加工時には空間24の容積が小さくなり空気圧が上昇する傾向にあるが増圧装置34のレギュレータ34aが空間24内の圧力が増加しないように調整する。さらに、この後にパンチボディ20が上昇したときにも、増圧装置34のレギュレータ34aが圧縮空気PAを薄板用目標空圧値DPに調整する。このようにしてパンチング装置1では薄板に適したストリップ力SFを得ている。よって、パンチング装置1では、薄い板状部材Wに過度の押圧力(反力)を加えることなくパンチ加工を施すことができる。そして、その後に最適なストリップ力SFを作用させながらパンチボディ20を上昇させるので、ストリップミスをすることなくパンチボディ20を引き上げることができる。
パンチング装置1ではパンチ加工を施す板状部材Wの板厚が厚く変更された場合にも同様に加工できる。すなわち、コントローラ10は入力装置11からパンチ加工を行う板状部材Wの情報を確認して、増圧装置34のレギュレータ34aで維持すべき空圧を薄板の場合より高い厚板用目標空圧値DPに変更する。そして、上記と同様にパンチ加工を実行するので厚い板状部材についてもストリップミスを発生させることなくパンチ加工を行うことができる。
以上説明したようにパンチング装置1は、パンチ加工を施す板状部材Wの板厚等に応じて最適なストリップ力(押圧力)に変更し、パンチ時にはこれを一定に維持する。よって、板厚等の異なる板状部材Wをストリップミスなくパンチ加工できる。また、パンチング装置1は板状部材Wが変更されたときに、入力装置11からの簡単な入力指示を行うだけでよいので部品交換を行う場合と比較して効率良くパンチ加工を行える。
なお、入力装置11に入力する板状部材Wに関する情報は、厚みだけでもよいし、厚み及び材質としてもよい。また、上記例では圧縮空気でストリップ部材を押圧する場合について説明したが、他の気体(例えば窒素)や液体(例えばオイル)などを使用してもよい。また、上記実施例ではコントローラ10によって増圧装置34に内蔵するレギュレータ34aを制御する例を示したが、レギュレータ34aで維持する圧力を手動設定できるように構成してもよい。
以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
実施形態に係るパンチング装置の全体を示した側面図である。 図1のパンチング装置内部の主要部構成を確認できるようにカバーを外した状態で示す図である。 図2の円CR内を拡大して示している図である。 図1のパンチング装置のパンチ時の状態を示した図である。 図1のパンチング装置が備えている圧縮空気PAの配管構成を示した図である。
符号の説明
1 パンチング装置
4 パンチ部
5 ダイ部
6 移動機構
10 コントローラ
11 入力装置
20 パンチングボディ
21 パンチ刃
23 パンチケーシング
24 空間
25 ストリップ部材
26 小径部
30 配管
31 ポンプ
32 レギュレータ
33 電磁弁
34 増圧装置
34a レギュレータ
W 板状部材
PA 圧縮空気
PH パンチ穴
MF パンチボディの押下力
SF ストリップ力

Claims (3)

  1. 板状部材にパンチ穴を形成するパンチボディと、前記パンチボディの端部に形成されているパンチ刃を突出させた状態で該パンチボディを内部に収納する筒状のパンチケーシングと、前記パンチ刃及び前記パンチケーシングを前記板状部材に向けて移動させる移動機構と、前記パンチ刃の周部と前記パンチケーシングとの間に前記パンチボディの軸線方向に移動可能に配設したストリップ部材と、該ストリップ部材に前記板状部材を押圧する押圧力を付与する流体加圧手段とを有しているパンチング装置であって、
    前記押圧力を変更する押圧力変更手段をさらに備えたことを特徴とするパンチング装置。
  2. パンチ加工が施される前記板状部材の厚み及び材質の少なくとも一方を入力する入力手段を更に備えており、該入力手段への入力指示に基づいて前記押圧力変更手段が前記押圧力を変更することを特徴とする請求項1に記載のパンチング装置。
  3. 前記板状部材へのパンチ加工中にあっては、前記押圧力変更手段は前記押圧力を一定に維持することを特徴とする請求項1または2に記載のパンチング装置。
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