JP3750963B2 - 昇華性シートの充填方法およびその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グリンシート積層体を製造するに際して、グリンシートに形成される所定容積のキャビティを所定の目的の形状に保持するため、昇華性物質からなるシートをそのようなキャビティ内に効率よく充填する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、未焼成のグリンシートを、内部に所定のキャビティが形成されるように重ね合わせる一方、未焼成の電極を適宜配設し、積層、一体化せしめ、それを焼成することにより前記キャビティに所定の電極が露呈せしめられた積層構造体からなる電気化学的セルが製造され、これらは、例えば酸素センサ、ＮＯ_X センサなどのセンサセルとしてに用いられる。
【０００３】
その１例を図５を参照して説明すると、１枚の固体電解質からなるグリンシート１０ａ、切り抜き窓状のキャビティ１１が設けられたスペーサとしてのグリンシート１０ｂ、および平板状の第２の電解質グリンシート１０ｃを加圧して積層すると、各グリンシート１０ａ、ｂ、ｃで包囲された所定形状の空間が形成される。そして、予めグリンシート１０ａのキャビティ１１に対応する面に内側電極を設けておけば前記セルを構成できる。
【０００４】
このような積層構造体は、所定の焼成温度で焼結して十分な強度が得られるのであるが、前記の加工の際に所定形状の空間が変形、特にシート１０ａ、１０ｃが内方に凸状に膨らむという変形が生じやすいものである。そして、このように空間の容積が変化すると電気化学的定数が変化することになりセンサ性能が一定しないという品質問題が生じるので、このような空間の容積が変化するのを防止する手段として、その空間と同形状の昇華性物質からなるシートを予め充填しておき、焼成操作において昇華、消失させるという方法が開発されている。
【０００５】
この昇華性シートに用いられる昇華性物質としては、テオブロミン、インジゴ、ヘキサブロムベンゼンあるいはナフタセンを主成分して調製される。このような昇華性物質を主成分とする昇華性シートを前記キャビティ１１に嵌め込む作業を行うに際して、この昇華性シートが、厚さが０．２０〜０．５０ｍｍ程度と薄いうえ、可撓性に乏しく脆いため破損し易いこと、グリンシートの方に傷を付けやすいこと、その結果不良品が発生するなどの品質上の問題を解消できる方法を、本出願人はすでに特願平９−５６１８４号として提案した。
【０００６】
この提案による充填方法を図６に基づいて説明する。
図６において、複数の所定形状のキャビティ１１が形成されているグリンシート１０がセット台１２上に載置され、その上方にはパンチ雄型１３を備えたパンチ装置１４が昇降自在に配置されている。このパンチ雄型１３の打ち抜き面の形状は、目的とする前記キャビティ１１の平面形状に倣って形成され、かつその配置間隔を同じくして配設されている。さらに、グリンシート１０の上面には、前記キャビティ１１の平面形状に倣って形成されたキャビティを備えた金属製パンチ雌型１５がセットされている。
【０００７】
次いで、このパンチ雄型１３とパンチ雌型１５との間に昇華性シート２を挟み込むように配置して、パンチ雄型１３を下降させて、押し圧すれば、前記キャビティ１１の平面形状に対応する所定形状の昇華製シート片２１を所定の個数だけ、そのキャビティ１１の配列に対応させて配列させた状態で打ち抜くことが出来る。そして、その打ち抜き動作に継続して、前記パンチ雄型１３をさらに下方に押圧して前記の複数の昇華性シート片２１を複数の前記キャビティ１１内に同時に充填することができる。なお、この場合、昇華性シート２の上側にストリッパ１６を配置しておき、このストリッパー１６を押さえ板とし、前記パンチ雌型１５との間で昇華性シート２を上下から挟持して、昇華性シートの位置ずれなどを防止して打ち抜き操作を確実にすることができるものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の打ち抜き、充填方法をさらに改良し、自動化、量産化に適した充填方法と装置を開発するためになされたものであり、グリーンシートに対するポンチ雌型とストリッパなどの配置が正確であって、昇華性シート片を打ち抜く操作とそれをグリーンシートのキャビティ内に充填する操作とを連続して行うことを可能とする昇華性シートの充填方法およびその装置を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の問題を解決する昇華性シートの充填方法は、グリンシートを載置するためのワーク台の上方に、パンチ雌型とストリッパとパンチ雄型とを下方から上方にこの順序に配列させ取り付けたパンチセット台を配置し、前記ワーク台の所定位置に、キャビティを設けたグリンシートを載置するとともに、パンチ雌型とストリッパとの間に昇華性シートを装入した後、前記パンチセット台側とワーク台とを接近させるように、いずれか一方を移動させ、先ず前記パンチ雌型と前記ワーク台とを突き当てながら、さらに移動を継続して、前記パンチ雌型とストリッパとの間で前記昇華性シートを押し圧して挟持し、続いてパンチ雄型により昇華性シートを所定形状に打ち抜く操作と、前記グリンシートの前記キャビティに充填する操作とを継続して行うことを特徴とするものである。
【００１０】
また、上記の問題を解決する昇華性シートの充填装置は、グリンシートを載置するためのワーク台と、その上方に配置したパンチセット台とを具備し、そのいずれか一方を他方に向けて移動自在なものとした昇華性シートの充填装置であって、前記パンチセット台の下側には、パンチ雌型とストリッパとパンチ雄型とが下方から上方に向かって順次配列し、そのパンチ雌型とストリッパとは昇華性シートの装入、取り出し可能な間隔に隔てられていて、かつそれぞれが下方に弾発状態に保持されて上方に移動可能に配設されるとともに、前記パンチ雄型が、前記ワーク台とパンチセット台とを押し付けようとしたときに、その間に介在するパンチ雌型とストリッパとその間に挟んだ昇華性シートとを少なくとも貫通できる長さを有するものとして配置されたことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、先ず本発明の昇華性シートの充填装置の実施形態を図１を参照しながら説明する。
本発明の充填装置は、その部分断面図である図１に示すように、ベース台３と、その上方に配置されたパンチセット台４からなり、このベース台３の所定に位置には、前述したような所定のキャビティ１１を形成したグリンシート１０を載置するためのワーク台３１がセットされ、パンチセット台４は、ベース台３に立設した支柱３３にスライド可能に取り付けられ、油圧装置など（図示せず）によって、昇降自在なものとして組み立てられている。なお、支柱３３は、図示したものに限らず、強度などの必要に応じて適宜な本数に設定すればよい。
【００１２】
この場合、ワーク台３１にはグリンシート１０を嵌め込むための凹部３２が形成され、このためこのグリンシート１０は、ベース台３上において、予め定めた位置に正確に配置することができる。なお、このような目的のためには、ワーク台３１に凹部３２を設ける方法以外に、位置決め用のピンなどをグリンシートのピン孔に対応させてワーク台３１またはベース台３の上面に配置して、グリンシート１０の配置位置を規制するようにしてもよいのは言うまでもない。
【００１３】
そして、前記パンチセット台４の下側には、パンチ雌型５とストリッパ６と雄型固定板７に垂下固定されたパンチ雄型７１とが下方から上方に向かって順次配列している。
このパンチ雄型７１の打ち抜き面である下面の形状は、グリンシート１０上の目的とする前記キャビティ１１の平面形状に倣って形成され、かつそのパンチ雄型７１の配置個数およびその配置位置は、前記キャビティ１１の配置個数とその配置位置に上下に対応するよう同じくして配設されているものである。また、このパンチ雌型５には、前記パンチ雄型７１が貫通可能であって、その外形に倣った断面形状のパンチ孔５１が透設され、かつ前記パンチ雄型７１の場合に同様な配置個数とその配置位置が設定されている。
【００１４】
さらに、ストリッパ６は、追って装入される昇華性シート２を前記パンチ雌型５との間で上下から押し圧挟持して、前記パンチ雄型７１の打ち抜き操作の際の位置ずれや変形を防止するための板材であり、前記パンチ雌型５のパンチ孔５１と同個数、同配置の貫通孔６１が透設されている。そして、その貫通孔６１の横断面形状は、パンチ孔５１の場合より余裕を持たせてよく、また図１に示すように、パンチ孔５１の一部を断面段付形状、またはテーパ状（図示せず）に切り欠いておき、透設加工を行う部分の肉を薄くした形状にするのが孔開け加工を容易にできる点から好ましい。
【００１５】
そして、本発明の最も特徴とするところは、そのパンチ雌型５とストリッパ６とは昇華性シート２の装入、取り出し可能な間隔に隔てられているとともに、そのパンチ雌型５とストリッパ６のそれぞれが下方に向けて弾発状態に保持されながら、上方にスライド移動可能に配設され、さらに、前記パンチ雄型７１が、前記ワーク台３１とパンチセット台４とを押し付けようとしたときに、その間に介在するパンチ雌型５とストリッパ６とその間に挟んだ昇華性シート２との全厚みを少なくとも貫通できる長さを有するものとして配置された点にある。
以下のその具体的な構造事例を説明する。
【００１６】
先ず、ストリッパ６は、その上面に突設した支柱６２を、上方の雄型固定板７を貫通して、パンチセット台４に設けられた筒状空間４１に嵌挿した状態で、スライドして昇降可能に取り付けられている。この充填装置の待機状態を示す図１の場合には、前記支柱６２の頭部６３は、前記筒状空間４１に収容されたスプリング６４により、下方に向けて弾発状態に保持されながら、ストリッパ６全体が上方にスライド移動可能に配設されている。
【００１７】
このように、ストリッパ６は、上方の雄型固定板７に対して所定の間隔にあるとともに、上方への押圧力によって上方へ押し上げられ、かつその押圧力が無くなったときには、弾発力によって下降して当初の位置に復帰するように設定されているのである。
なお、図１の例では、支柱６２がストリッパ６のほぼ中央に配置されているが、この形態に限定されるものではなく、ストリッパ６が水平状態で垂直方向に精度よく円滑に移動できるように、周辺部、対角角部など適宜に配置場所を選択できるものである。
【００１８】
次に、パンチ雌型５は、その上面に突設した支柱５２ａ、５２ｂを、上方のストリッパ６と雄型固定板７を貫通して、パンチセット台４に設けられた筒状空間４２、４３に嵌挿した状態で、スライドして昇降可能に取り付けられている。図１の場合には、前記支柱５２ａの頭部５３ａは、前記筒状空間４２に収容されたスプリング５４ａにより、下方に向けて弾発状態に保持されながら、上方にスライド移動可能に配設されている。
【００１９】
そして、さらに図１では、このパンチ雌型５の支柱５２ａと、前記ストリッパ６の支柱６２との、それぞれの頭部５３ａ、６３までの長さを調整することにより、昇華性シート２の装入、取り出し可能な、好ましい間隔に隔てられているのである。
なお、他方の支柱５２ｂの場合は、その上部５３ｂは、前記筒状空間４３に収容された摺動部材、例えばベアリング部材５４ｂに嵌着されて、パンチ雌型５全体が上下方向に精度よく円滑に移動できるよう、昇降自在に保持されている。
【００２０】
つづいて、雄型固定板７に固定されたパンチ雄型７１は、前記パンチセット台４を下降させてワーク台３１に押し付けようとしたときに、その間に介在するパンチ雌型５とストリッパ６とその間に挟んだ昇華性シート２との全厚みを少なくも貫通できる長さを有するものとして配置しておかなければならない。
つまり、パンチセット台４を下降させるに従い、パンチ雌型５が先ずワーク台３１に当接して停止し、続いてストリッパ６が昇華性シート２を挟む状態で停止してから、パンチ雄型７１が下降して打ち抜きを開始し、その打ち抜いたシート片を、パンチ雌型５の下面に近接して位置することになったグリンシート１０のキャビティ１１に送り込む必要があるからである。
【００２１】
以上の説明から理解できるように、図１のこの充填装置の待機状態では、雄型固定板７と前記ストリッパ６との間には、上記にパンチセット台４の下降動作による昇華性シート２の打ち抜き操作と充填操作を完了させるために、パンチ雄型７１がパンチ雌型５とストリッパ６とその間に挟んだ昇華性シート２とを少なくも貫通できるだけの間隔を予め設けておく必要があることになる。
【００２２】
次に、以上説明した本発明の充填装置の実施形態を示す図１〜３を参照しながら本発明の充填方法について説明する。
図１に示すように、グリンシート１０を載置するためのワーク台３１の上方に、パンチ雌型５とストリッパ６とパンチ雄型７１とを下方から上方にこの順序に配列させ取り付けたパンチセット台４側を配置して待機状態とする。ここで、パンチ雄型７１、ストリッパ６の貫通孔６１、およびパンチ雌型５のパンチ孔５１については、後記のグリンシート１０のキャビティ１１を含め、各々の配置を上下方向において精度よく一致させることは言うまでもない。
【００２３】
上記待機状態において、ワーク台３１の所定位置にグリンシート１０を載置するとともに、パンチ雌型５とストリッパ６との間に昇華性シート２を装入して、パンチ雌型５の上面に載置する。このグリンシート１０と昇華性シート２を載置するための方法は適宜手段が採用可能であるが、特にグリンシート１０については、グリンシート１０のキャビティ１１の位置を前記パンチ雄型７１、ストリッパ６の貫通孔６１、およびパンチ雌型５のパンチ孔５１などの位置に正確に上下一致させる必要があるため、予め位置を規制して準備してあるワーク台３１の凹部３２に嵌め込む方法、または位置決めピン（図示せず）を予め配置しておきグリンシート１０の載置位置を規制する方法などによって、ワーク台３１の所定位置にグリンシート１０を載置する必要がある。
【００２４】
次に、前記パンチセット台４側をワーク台３１に向けて油圧装置などにより下降させる。すると、先ず前記パンチ雌型５が前記ワーク台３１に突き当たることになるが、さらにパンチセット台４側の下降動作を続けると、パンチ雌型５はその位置に停止するが、前記ストリッパ６を下降させて、パンチ雌型５との間で、図２（この図では上下方向の縮尺を約１／２にして描いてある）に示すように、前記昇華性シート２を押し圧して挟持するようになる。
【００２５】
そして、さらに前記下降動作を続けて、昇華性シート２が動かないように拘束しながら、パンチ雄型７１を下降させて昇華性シート２を所定形状の打ち抜き片２１に打ち抜く。続いてさらに下降動作を続ければ、図３（この図では上下方向の縮尺を約１／２にして描いてある）に示すように、パンチ雌型５をグリンシート１０に向けて接近させ、そのキャビティ１１に、昇華性シート２の前記打ち抜き片２１を押し込むように充填することができる。
【００２６】
かくして、充填操作が終了した後、前記パンチセット台４側をワーク台３１から離して油圧装置などにより上昇させる。そして、図１に示す当初の待機状態に復帰させることができる。このようにパンチ台４を上昇させれば、自動的にワーク台３１とパンチ雌型５とが当初の間隔を開けるとともに、雄型固定板７とストリッパ６とパンチ雌型５とも当初の間隔を開けた待機状態に自動的に戻るので、充填済みグリンシート１０をワーク台３１から斜め上方に取り出したり、用済み昇華性シートを容易に取り出すことができるようになる。
【００２７】
ここで、前記充填操作に完了を検知してパンチセット台の復帰操作を始動させるには、例えば、図１のように、パンチセット台４側の側方に上ストッパロッド４４を配設しておき、充填操作が終了時には、対向するワーク台３１側に設けた下ストッパロッド３４をに突き当たるように設定しておき、下降動作を拘束したり、このストッパロッド間に圧力センサを介在させ、所要に制御データを得るようにするなど、適宜な制御方法が応用できる。
【００２８】
なお、説明の都合上、この実施形態では、グリンシート１０を載置するためのワーク台３１を固定側とし、パンチセット台４が昇降自在に設定された場合について説明したが、本発明では、この形態に限定されず、ワーク台３１側を昇降自在に設定してもよく、このようにいずれか一方を他方に向けて移動自在なものが利用可能なのである。
【００２９】
以上説明した通り、本発明の昇華性シートの充填方法およびその装置によれば、パンチ雌型とストリッパとパンチ雄型などをパンチ台側の所定の位置に配置しているので、従来のように、パンチ雌型とストリッパとを個別に、パンチ操作のその都度、所定の位置にセットし、それを繰り返すという煩わしい操作の必要がなく、また、パンチ台側を下降させるだけで、前記パンチ雌型とストリッパとの間で昇華性シートを押し圧挟持して確実に打ち抜き操作を行うことができるという作用が得られるのである。
そして、さらにパンチ台４側の下降操作を継続して、打ち抜いた昇華性シート片を１連の連続動作でグリンシートの所定のキャビティに充填することができる利点が得られる。
【００３０】
そして、さらに、この充填操作終了後、パンチ台側を上昇させれば、雄型固定板とストリッパとパンチ雌型相互間の間隔、あるいはパンチ雌型とワーク台との間隔が当初の状態に復帰するので、充填済みグリンシートおよび用済み昇華性シートの取り出し、または新規のグリンシートや昇華性シートの装入、装填が簡単であり、必要に応じて自動機械化も容易となる利点が得られるのである。
【００３１】
なお、本発明の昇華性シートの充填方法において、充填操作が終了してパンチ雄型７１が上昇を開始させた場合、いったん充填した打ち抜き片２１がパンチ雄型７１の下面に密着したまま抜け出てきてしまうという不具合が生じるときがある。このような不具合を防止するには、図４に示すように、パンチ雌型５に透設されたパンチ孔５１の最下端のパンチ雌型５側の周辺角部分を段付形状にしてグリンシート１０との間に隙間空間を設けるように形成しておくのがよい。この空間により打ち抜き片の抜け出しが防止できる理由は不詳ではあるが、図４のような段付形状の他テーパー形状でも同様な成果が得られた。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の昇華性シートの充填方法およびその装置は、以上に説明したように構成されているので、次のような効果が得られる。よって本発明は自動化、量産化に適している昇華性シートの充填方法およびその装置として、その工業的価値極めて大なるものがある。
（１）打ち抜き、充填の各操作において、グリーンシートに対するポンチ雄型、ポンチ雌型およびストリッパとの配置が正確であって位置ずれが生じるおそれが少ない。
【００３３】
（２）ポンチ雌型とストリッパによる昇華性シートの挟持、昇華性シートを打ち抜くための打ち抜き操作、それに続く打ち抜き片をグリーンシートのキャビティ内に充填する充填操作とをポンチセット台を下降させる連続した１操作で行うことを可能とする。
（３）充填操作後、ポンチセット台を上昇させれば、昇華性シートおよびグリンシートの装入、取り出しなど着脱操作を簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置、方法を説明するための充填装置の要部断面略図。
【図２】本発明の方法を説明するための充填装置の要部断面略図。
【図３】本発明の方法を説明するための充填装置の要部断面略図。
【図４】本発明の１実施形態を示す充填装置の要部断面略図。
【図５】グリンシートの態様を説明するための要部斜視図。
【図６】打ち抜き、充填操作を説明するための充填装置の要部断面略図。
【符号の説明】
１０ グリンシート、１１ キャビティ、２ 昇華性シート、３ ベース台、３１ ワーク台、３２ 凹部、３３ 支柱、４ パンチセット台、５ パンチ雌型、５１ パンチ孔、６ ストリッパ、６１ 貫通孔、７ 雄型固定板、７１ パンチ雄型。

Claims (6)

1. グリンシートを載置するためのワーク台の上方に、パンチ雌型とストリッパとパンチ雄型とを下方から上方にこの順序に配列させ取り付けたパンチセット台を配置し、前記ワーク台の所定位置に、キャビティを設けたグリンシートを載置するとともに、パンチ雌型とストリッパとの間に昇華性シートを装入した後、前記パンチセット台側とワーク台とを接近させるように、いずれか一方を移動させ、先ず前記パンチ雌型と前記ワーク台とを突き当てながら、さらに移動を継続して、前記パンチ雌型とストリッパとの間で前記昇華性シートを押し圧して挟持し、続いてパンチ雄型により昇華性シートを所定形状に打ち抜く操作と、前記グリンシートの前記キャビティに充填する操作とを継続して行うことを特徴とする昇華性シートの充填方法。
2. 前記パンチセット台を、その下方に配置した前記ワーク台に向けて下降させる請求項１に記載の昇華性シートの充填方法。
3. 前記ワーク台をその上方に配置した前記パンチセット台に向けて上昇させる請求項１に記載の昇華性シートの充填方法。
4. グリンシートを載置するためのワーク台と、その上方に配置したパンチセット台とを具備し、そのいずれか一方を他方に向けて移動自在なものとした昇華性シートの充填装置であって、前記パンチセット台の下側には、パンチ雌型とストリッパとパンチ雄型とが下方から上方に向かって順次配列し、そのパンチ雌型とストリッパとは昇華性シートの装入、取り出し可能な間隔に隔てられていて、かつそれぞれが下方に弾発状態に保持されて上方に移動可能に配設されるとともに、前記パンチ雄型が、前記ワーク台とパンチセット台とを押し付けようとしたときに、その間に介在するパンチ雌型とストリッパとその間に挟んだ昇華性シートとを少なくとも貫通できる長さを有するものとして配置されたことを特徴とする昇華性シートの充填装置。
5. 側方にストッパを併設した請求項５に記載の昇華性シートの充填装置。
6. パンチ雌型に透設されたパンチ孔の最下端のパンチ雌型側の周辺角部分を、グリンシートとの間に空間が設けられるように段付形状またはテーパー形状に形成した請求項４または５に記載の昇華性シートの充填装置。

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