JP2013046942A - 打ち抜き装置 - Google Patents

Abstract

【課題】打ち抜き加工において打ち抜き箇所の白化を抑制しつつ高い生産性を維持すること。
【解決手段】打ち抜かれる材料が載置されるダイと、前記材料を前記ダイとで挟み込むストリッパーと、前記材料を前記ダイとの間に生ずる剪断力で打ち抜くパンチと、前記ストリッパーの移動を行わせる第１駆動モーターと、前記パンチの移動を行わせる第２駆動モーターと、を備える打ち抜き装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、打ち抜き装置に関する。

種々の材料について打ち抜き加工が行われている。その中でも、プリント配線基盤の打ち抜き加工などでは、打ち抜き箇所の白化の防止及び打ち抜き箇所のバリを除去するために、打ち抜き後にルーター加工等が行われる。

特許文献１には、プリント配線板について打ち抜き加工を行うことが示されている。

特開２００８−１７１９５４号公報

しかしながら、特許文献１の手法であると、打ち抜き後に種々の加工を行うことから、作業工程を増加させることとなり、結果的にコスト高になる。よって、打ち抜き箇所の白化を抑制しつつ高い生産性を維持することが望まれる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、打ち抜き加工において打ち抜き箇所の白化を抑制しつつ高い生産性を維持することを目的とする。

このような目的を達成するために本発明に係る打ち抜き装置は、
打ち抜かれる材料が載置されるダイと、
前記材料を前記ダイとで挟み込むストリッパーと、
前記材料を前記ダイとの間に生ずる剪断力で打ち抜くパンチと、
前記ストリッパーの移動を行わせる第１駆動モーターと、
前記パンチの移動を行わせる第２駆動モーターと、
を備える。
このように、材料を打ち抜くパンチを移動させるモーターと、材料を押さえ込むストリッパーを移動させるモーターをそれぞれ別のモーターとすることで、パンチで材料を打ち抜く際の駆動力がストリッパーの押圧力に用いられることなく打ち抜く剪断力のみに用いられることになる。これにより、適切な打ち抜き速度及び打ち抜き力を制御して材料を打ち抜くことができる。
特に、ガラスエポキシ等の積層材料を打ち抜く際には、所定の打ち抜き速度及び打ち抜き力が必要になるところ、このような構成であれば、所定の打ち抜き速度及び打ち抜き力を確保して材料を適切に打ち抜くことができる。そして、打ち抜き箇所の白化を抑制しつつ高い生産性を維持することができる。

また、本発明に係る打ち抜き装置において、前記材料の打ち抜きにおいて、前記第１駆動モーターで前記ストリッパーを移動させ前記材料を挟み込む動作が完了した後に、前記第２駆動モーターで前記パンチを移動させ前記材料を打ち抜くことを特徴とする。
このようにすることで、第１駆動モーターの動作によりストリッパーが確実に材料を挟み込み固定した後に、第２駆動モーターの動作によりパンチが移動させられ材料を打ち抜くことができる。

また、本発明に係る打ち抜き装置において、前記パンチが前記材料を打ち抜く際に、前記パンチに対向する方向に前記材料を付勢するバッキング部材を備えることを特徴とする。
このような構成とすることで、パンチがダイとともに材料を打ち抜く際に、打ち抜かれる材料をバッキング部材が適切な反力をもって受けることにより、剪断箇所の応力を適切に制御することができる。

また、本発明に係る打ち抜き装置において、前記第１駆動モーターと前記第２駆動モーターは、それぞれサーボモーターであることを特徴とする。
このように第１駆動モーターと第２駆動モーターをそれぞれサーボモーターとすることで、パンチとストリッパーの移動を精度良く制御することができる。

このように、材料を打ち抜くパンチを移動させるモーターと、材料を押さえ込むストリッパーを移動させるモーターをそれぞれ別のモーターとすることで、パンチで材料を打ち抜く際の駆動力がストリッパーの押圧力に用いられることなく打ち抜く剪断力のみに用いられることになる。これにより、適切な打ち抜き速度及び打ち抜き力を制御して材料を打ち抜くことができる。
特に、ガラスエポキシ等の積層材料を打ち抜く際には、所定の打ち抜き速度及び打ち抜き力が必要になるところ、このような構成であれば、所定の打ち抜き速度及び打ち抜き力を確保して材料を適切に打ち抜くことができる。そして、打ち抜き箇所の白化を抑制しつつ高い生産性を維持することができる。

本実施形態における打ち抜き装置１の第１の正面図である。 本実施形態における打ち抜き装置１の側面図である。 本実施形態における打ち抜き装置１の第２の正面図である。 本実施形態における打ち抜き装置１の第３の正面図である。

以下、本実施形態における打ち抜き装置１について説明を行う。説明に用いられる図には、それぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向、及び、Ｚ軸方向が示されており、これらの図示により各部位の取り付け位置、及び、移動方向が理解できるようになっている。なお、打ち抜き装置１であるためパンチ等の上下移動の説明が頻繁になされるが、特に断りのない限り、Ｚ軸のプラス方向が上昇方向であり、マイナス方向が下降方向である。

図１は、本実施形態における打ち抜き装置１の第１の正面図である。図２は、本実施形態における打ち抜き装置１の側面図である。以下、図１及び図２を参照しつつ、本実施形態における打ち抜き装置１の概要について説明を行う。

打ち抜き装置１は、概して、パンチ３１と共に上昇及び下降を行う上型１０の移動を担う部分、打ち抜く際に材料を押さえるストリッパー３２の移動を担う部分、及び、ダイ３３を含み打ち抜き後の製品を受ける下型の部分からなる。

まず、ストリッパー３２を移動させる機構について説明を行う。ストリッパー３２を移動させる機構は、主として、ストリッパー駆動用サーボモーター５１、昇降ガイド機構５２、ボールねじユニット５３、連結部５４、及び、連結部材５６を備える。

ストリッパー駆動用サーボモーター５１は、架台７２に固定されている。そして、操作パネル７１からの指令に応じてストリッパー駆動用サーボモーター５１はその出力軸に回転駆動力を生じさせる。ストリッパー駆動用サーボモーター５１の出力軸は、連結部材５６を介してボールねじユニット５３のねじ軸５３１に同一軸上で接続し、ねじ軸５３を回転させる。

ねじ軸５３の回転力はボールねじユニット５３において外筒（ナット）５３２を上下方向（Ｚ軸方向）に移動させる。外筒５３２は連結部５４を介して昇降ガイド機構５２の昇降シャフト５２１を軸の長手方向（Ｚ軸方向）に移動させる。昇降シャフト５２１は、ベアリング５２２によりＸ軸方向及びＹ軸方向の移動が規制されＺ軸方向のみに移動させられる。昇降シャフト５２１の端部には、ストリッパープレート２０とロードセル５５１とブッシュプレート５５２が固定されている。

ストリッパープレート２０は、ベアリング５２２によりＸ軸方向及びＹ軸方向の移動が規制される他、インナーガイドポスト６４（図２において、他部分の視認性向上のため破線で示される）によってもその移動方向がＺ軸方向のみに規制され、精密にＺ軸方向の移動が可能となっている。

これにより、ストリッパー駆動用サーボモーター５１が回転させられると、その回転力がボールねじユニット５３により上下方向（Ｚ軸方向）の駆動力に変換され、連結部５４を介して昇降ガイド機構に取り付けられたストリッパープレート２０を上下方向に移動させる。ストリッパープレート２０には、ストリッパー３２が取り付けられており、打ち抜き動作時において材料をダイ３３と共に挟み込む。

次に、上型１０を移動させる機構について説明を行う。上型１０を移動させる機構でもボールねじユニットを用いた前述のストリッパーの移動機構とほぼ同様の機構となっている。上型１０を移動させる機構は、上型駆動用サーボモーター６１、ギヤボックス６２、ボールねじユニット６６、連結部６７、昇降シャフト６８、及び、連結部材６９を備える。

上型駆動用サーボモーター６１は、本実施形態における打ち抜き装置１の上部に固定されている。そして、操作パネル７１からの指令に応じて上型駆動用サーボモーター６１はその出力軸に回転駆動力を生じさせる。上型駆動用サーボモーター６１の出力軸は、ギヤボックス６２を介してボールねじユニット６６のねじ軸６６１に接続された連結部材６９を回転させる。連結部材６９は、ねじ軸６６１と同一軸上で回転可能であり、連結部材６９が回転させられると、ねじ軸６６１も回転させられる。

ねじ軸６６１の回転力は、ボールねじユニット６６において外筒（ナット）６６２を上下方向（Ｚ軸方向）に移動させる。外筒６６２は、連結部６７を介して昇降ガイド機構６８の昇降シャフト６８１を軸の長手方向（Ｚ軸方向）に移動させる。昇降シャフト６８１はベアリング６８２によりＸ軸方向及びＹ軸方向の移動が規制されＺ軸方向のみに移動させられる。昇降シャフト６８の端部には、プレスラム６５が固定され、プレスラム６５の先には、上型１０を構成する上型ダイセット１４及びパンチプレート１３が取り付けられている。パンチプレート１３にはパンチ３１が固定される。

これにより、上型駆動用サーボモーター６１が回転させられると、その回転力がギヤボックス６２内のギヤ及びボールねじユニット６６により上下方向（Ｚ軸方向）の駆動力に変換され、プレスラム６５を介して上型１０を上下方向に移動させる。

次に、下型４０の構造について説明する。下型４０は、ダイプレート４３、下バッキングプレート４４、下型ダイセット４５、及び、ベース４６を含む。下型４０には、エアーシリンダー８１、ロッカーアーム８２、ノックアウト８４、及び、ノックアウトホルダー８５が組み込まれている。

ノックアウト８４は、打ち抜かれる材料を受ける機能を有する。ノックアウト８４の下部に設けられた係合部は、ノックアウトホルダー８５の上部に設けられた係合部と係合し、ノックアウトホルダー８５の動作に追従するようにノックアウト８４が上下方向（Ｚ軸方向）に移動する。なお、ノックアウト８４とノックアウトホルダー８５は、上下方向に若干の遊びを有して係合している。

ノックアウトホルダー８５は、その内部にバネを備え、これによりノックアウトホルダー８５の上部に所定の反力を生じさせる。これにより、パンチ３１が材料を打ち抜く際、ノックアウトホルダー８５の上部のノックアウト８４も所定の反力をもって打ち抜き中の材料を受ける。

ノックアウトホルダー８５は、ロッカーアーム８２及びエアーシリンダー８１のロッド８１１の動作により上下方向に移動可能となっている。ノックアウトホルダー８５が最下点に移動すると、ノックアウト８４もその最下点にまで移動する。下型４０は、ノックアウト８４の最下点において、打ち抜き後の製品を回収するための回収口８８を有する。このような構成とすることで、打ち抜き後の製品を下型４０の下方向に逃がした後、回収口８８から製品を回収できる。

また、打ち抜き装置１１は、これらを操作するための操作パネル７１と、これらの動作を非常停止させるための非常停止ボタン７３を含む。また、ストリッパープレート２０の上下方向の移動限界を検知するための近接センサー７４を備える。

図３は、本実施形態における打ち抜き装置１の第２の正面図である。図４は、本実施形態における打ち抜き装置１の第３の正面図である。これらの図と、前述の図１を参照しつつ、本実施形態における打ち抜き装置１の動作を説明する。

まず、図１のように、パンチ３１を含む上型１０が打ち抜き動作時の上死点に移動され、かつ、ストリッパー３２を含むストリッパープレート２０もその打ち抜き動作時の上死点に移動されている状態において、打ち抜かれる材料がダイ３３の上に載置される。

次に、ストリッパー駆動用サーボモーター５１が動作させられ、ストリッパープレート２０が下降（Ｚ軸マイナス方向）させられる。ストリッパープレート２０は、ダイプレート４３に接触する寸前まで移動させられ、ストリッパー３２とダイ３３とで材料が挟み込まれる（図３）。

ストリッパー３２とダイ３３とで材料が挟み込まれ、確実に材料が固定されると、次に、上型駆動用サーボモーター６１が動作させられ、上型１０が下降（Ｚ軸マイナス方向）させられる。上型１０に固定されているダイ３１も同時に下降し、そのままストリッパー３２の中空部分を通過し、材料をダイ３３との剪断力によって打ち抜く。打ち抜かれた材料は、ノックアウト８４により受けられる。（図４）

一般的な打ち抜き装置であれば、ストリッパーとパンチを駆動する動力源は単一のものが用いられる。すなわち、一般的な打ち抜き装置であれば、ストリッパーとパンチは同じ動力源により同時に下降させられる。ストリッパーと駆動源との間にはバネのような弾性部材が介在する。ストリッパーがダイプレートに接触すると、ストリッパーが材料を押圧するが、弾性部材によりその駆動力が吸収されるため、ストリッパーはこれ以上下降しない。その後、後続してパンチが下降し、ダイとパンチとの剪断力により材料を打ち抜く。このような従来の構成であると、本来、打ち抜くことに用いられるべきエネルギーからストリッパーが材料を押さえるためのエネルギーが差し引かれてしまう。

これに対し、本実施形態における打ち抜き装置１は、ストリッパー２０の上昇及び下降を駆動する駆動源と、パンチ３１の上昇及び下降を駆動する駆動源とがそれぞれ異なる。すなわち、ストリッパー２０についてはストリッパー駆動用サーボモーター５１が用いられ、パンチ３１については上型駆動用サーボモーター６１が用いられる。このようにすることによって、パンチ３１で材料を打ち抜く際の駆動力がストリッパー３２の材料に対する押圧力に用いられることなく、材料を打ち抜く剪断力にのみ用いられることになる。これにより、適切な打ち抜き速度及び打ち抜き力を制御して材料を打ち抜くことができる。

特に、ガラスエポキシ等の積層材料を打ち抜く際には、所定の打ち抜き速度及び打ち抜き力が必要になるところ、このような構成であれば、所定の打ち抜き速度及び打ち抜き力を確保して材料を適切に打ち抜くことができる。そして、打ち抜き箇所の白化を抑制しつつ高い生産性を維持することができる。

１ 打ち抜き装置、
１０ 上型、１３ パンチプレート、１４ 上型ダイセット、
２０ ストリッパープレート、
３１ パンチ、３２ ストリッパー、３３ ダイ、
４０ 下型、４３ ダイプレート、４４ 下バッキングプレート、
４５ 下型ダイセット、４６ ベース、
５１ ストリッパー駆動用サーボモーター、
５２ 昇降ガイド機構、５２１ 昇降シャフト、５２２ ベアリング、
５３ ボールねじユニット、５３１ ねじ軸、５３２ 外筒（ナット）、
５４ 連結部、５４１ 連結部材、５４２ メインアーム、
５５１ ロードセル、５５２ ブッシュプレート、５６ 連結部材、
６１ 上型駆動用サーボモーター、６２ ギヤボックス、
６３ インナーガイドブッシュ、６４ インナーガイドポスト、６５ プレスラム、
６６ ボールねじユニット、６６１ ねじ軸、６６２ 外筒（ナット）、
６７ 連結部、６７１ 連結部材、６７２ メインアーム、
６８ 昇降ガイド機構、６８１ 昇降シャフト、６８２ ベアリング、
６９ 連結部材、
７１ 操作パネル、７２ 架台、７３ 非常停止ボタン、７４ 近接センサー
８１ エアーシリンダー、８１１ ロッド、
８２ ロッカーアーム、８４ ノックアウト、８５ ノックアウトホルダー、
８８ 回収口、

Claims (4)

1. 打ち抜かれる材料が載置されるダイと、
   前記材料を前記ダイとで挟み込むストリッパーと、
   前記材料を前記ダイとの間に生ずる剪断力で打ち抜くパンチと、
   前記ストリッパーの移動を行わせる第１駆動モーターと、
   前記パンチの移動を行わせる第２駆動モーターと、
   を備える打ち抜き装置。
2. 前記材料の打ち抜きにおいて、前記第１駆動モーターで前記ストリッパーを移動させ前記材料を挟み込む動作が完了した後に、前記第２駆動モーターで前記パンチを移動させ前記材料を打ち抜く、請求項１に記載の打ち抜き装置。
3. 前記パンチが前記材料を打ち抜く際に、前記パンチに対向する方向に前記材料を付勢するバッキング部材を備える、請求項１又は２に記載の打ち抜き装置。
4. 前記第１駆動モーターと前記第２駆動モーターは、それぞれサーボモーターである、請求項１〜３のいずれかに記載の打ち抜き装置。

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