JP3930300B2

JP3930300B2 - 打抜同時積層用打抜金型

Info

Publication number: JP3930300B2
Application number: JP2001353981A
Authority: JP
Inventors: 幸久武内; 裕之辻; 和正北村; 良則山口; 敏松林; 修策可部
Original assignee: NGK Insulators Ltd; Mitsui High Tech Inc
Current assignee: NGK Insulators Ltd; Mitsui High Tech Inc
Priority date: 2001-11-20
Filing date: 2001-11-20
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2021-11-20
Also published as: US20030094242A1; CN1436643A; CN100448668C; JP2003145494A; US6915828B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高アスペクト比な貫孔部を高精度且つ高密度に形成することが出来る打抜金型に関する。更に詳細には、打ち抜いた被加工材料をパンチに積層する打抜同時積層加工に用いられ、例えば、打抜後の取扱により変形する軟性の材料を使用した場合においても、積層して所定の厚さとなる被加工材料に、一枚の薄い被加工材料に孔部を開ける場合の精度と同等な高い精度で、高アスペクト比な貫孔部を数多く形成することが可能な、打抜同時積層用打抜金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工業生産される全ての製品に共通した要求は、より安く、より軽く、より小さくであり、特に電子回路を数多く搭載した工業製品では、小さいことが付加価値となるために、それを支える実装化技術の発展には目覚ましいものがある。例えば、電子部品が載る配線基板においては、高い信頼性を確保しながら、より高密度な回路形成が可能なように、小さな貫孔部が正確に精度よく製作されている必要がある。配線基板に開けられた貫孔部にはリード電極が挿入されたり導体が埋設されて回路を形成するため、高密度であって高精度でなければ使用中に短絡が生じる等で信頼性の低い回路になってしまうからである。このように工業用部品において小さな貫孔部を高精度に開ける技術は、必要不可欠なものとなっている。
【０００３】
最近は、より高密度化が進み、配線基板の一定面積の中により多くの小さな貫孔部を開けることが必要で、必然的にその貫孔部は、小さく深い、言い換えれば貫孔部の直径が小さく軸長が長い、即ち、高アスペクト比なものとなり、高い精度でそれら貫孔部を形成することが要求されている。一般にアスペクト比とは、貫孔部が円筒形の場合に、その直径と軸長の比をいい、貫孔部が円筒形でない場合には、貫孔部の開口面において縁から対向する縁への最短距離と軸長との比をいう。ここで縁から対向する縁への最短距離とは、図５（ａ）、図５（ｂ）に示す最短距離Ｓのことである。即ち、高アスペクト比な貫孔部とは、直径又は孔の最短距離に比べて軸長の長い、細長い孔のことをいう。
【０００４】
このような被加工材料に小さな貫孔部を多く開けるに際し、打抜加工機が用いられることが多い。打抜加工機は、主にパンチとダイからなる打抜金型を備え、打抜金型で被加工材料にプレスすることで一度に多数の穴を打ち抜く装置である。よく知られた打抜加工機の構成及び動作について、金型を中心に以下に記す。
【０００５】
図４は、一般の打抜加工機に備わる打抜金型の一例を表す側面図である。打抜加工機１４０に備わる従来の打抜金型１４１は、上型２５と下型２６からなり、上型２５はパンチ１０とそれを保持するパンチホルダ４７、パンチ１０の先端を位置決めするストリッパ１１、及び、ダイセット（上）４４から構成され、下型２６はダイ１２とそれを保持するダイセット（下）５４から構成される。更には、ダイセット（上）４４はパンチベース４２とパンチプレート４３からなり、ダイセット（下）５４はダイベース５２とダイプレート５３からなる。
【０００６】
ダイセット（下）５４にはダイのザグリ部２１が形成されたダイ１２が固着され、又、ダイセット（上）４４とパンチ１０は固着されていて、ダイセット（下）５４に立設された上型ガイドポスト２９に沿って、パンチ１０とダイセット（上）４４は一体でダイ１２目がけて、プレス機２７の押圧により打ち下ろされる。ダイ１２上に置かれた図示しない被加工材料が、ダイ１２の上方から降りてくるパンチ１０により打ち抜かれ、その被加工材料には孔部が開けられる。
【０００７】
一般にパンチ１０を引き上げるときに被加工材料がパンチ１０について一緒に引き上げられないように被加工材料を押さえてパンチ１０から外す役割を担うストリッパ１１は、パンチホルダ４７とストリッパ吊上げボルト４８により吊着され、更に、パンチプレート４３とストリッパ吊上げボルト４８の間に入れられたストリッパバネ４９によって押し下げられる。従って、ストリッパ１１の垂直方向の動きはパンチホルダ４７に対して一定範囲内では自由である。そのストリッパ１１は、パンチ１０で打ち抜こうとする際に、即ち、上型２５の下降に伴い、サブガイドポスト２８がダイ１２にあるガイドポスト穴に沿って下降し、パンチ１０を案内するとともにダイ１２上の被加工材料を面で押さえ安定させる。
【０００８】
パンチ１０が被加工材料とともにダイ１２を打ち抜く際には、ストリッパ１１は、ストリッパバネ４９が縮むことで相対的にパンチ１０に対して上方に移動する。即ち、パンチ１０の打抜動作を縛ることがない。パンチ１０の引き上げ時には、ストリッパ１１は、ストリッパバネ４９が伸びることで相対的にパンチ１０に対して下方に移動する。それにより、パンチ１０はストリッパ１１の中に収納され、次に、上型２５が打抜動作前の位置に戻る。
【０００９】
このような従来の打抜金型を用いて孔加工を行うと、最初から厚い被加工材料を打抜対象とする場合には、パンチとダイの隙間であるクリアランスが多く必要となり、精度が悪いという問題が生じる。又、打抜時に、薄い被加工材料の場合よりも大きな剪断力がかかり、貫孔部の密度が大きい場合には、特にダイにも孔が数多く必要であるため、その大きな剪断力にダイの強度が耐えられず、剛性不足により変形したり、更にはダイが破損するという問題も生じることがある。
【００１０】
図７（ａ）、図７（ｂ）は、従来の打抜金型による貫孔部開口を示す図である。図７（ａ）に示すように、パンチ１０がダイ１２上に置かれた被加工材料１３を、パンチ１０とダイ１２との隙間であるクリアランス１６を設けて打ち抜くと、一般に、パンチ１０とダイ１２のそれぞれのエッジ１４からクラック１５が発生する。このクラック１５はクリアランス１６の範囲で発生し、貫孔部の精度はそのクリアランス１６の範囲の中でばらつく。その結果、一般に打抜金型により貫孔部を開口すると、打抜後の被加工材料の貫孔部の断面形状は、図７（ｂ）に示すような打抜方向に対して拡がったテーパ状になる。
【００１１】
打抜金型に必要なクリアランス１６は、日刊工業新聞社発行の基本機械工作（Ｉ）によれば、薄板の場合で板厚の４〜１２％、厚板の場合で板厚の１８〜２６％であり、板厚が厚くなるほど大きくなる。即ち、上記したように、厚い被加工材料では貫孔部の精度は低下する。従って、打ち抜いた穴の寸法がばらついてしまい、高アスペクト比で小さい径の貫孔部を高精度に開けることが困難である。
【００１２】
同じ従来の打抜金型を用いて、一度に厚い被加工材料を打ち抜かずに、薄い被加工材料を打抜対象とし、打ち抜いた後に被加工材料を移動して積み重ね、所定の厚さの被加工材料を得る手段がある。この手段により孔加工を行う場合には、一度に打ち抜く材料の板厚は薄いため、打抜毎の一枚の被加工材料における孔部の精度は良好で、又、パンチとダイによる剪断力も小さくて済むため、高密度に孔部を開けられる。しかしながら、被加工材料を移動するための治具や、積み重ねるスペースが必要であり、且つ、工程が増えて生産効率が下がり、高コストとなる問題がある。又、正確に積み重ねるためにガイドピンが必要となり、被加工材料の中に必要な孔部以外の孔を開けるという無駄も生じる。更には、打ち抜いた後に変形するような軟性の材料では、移動して積み重ねる間に孔部にズレが生じ、積み重ねて所定の厚さの被加工材料になると、貫孔部の精度が低下するといった問題が生じ、やはり、高アスペクト比な小さい貫孔部を高密度に開けるのは困難である。
【００１３】
打抜金型以外の貫孔部を開ける手段としては、レーザーを利用した孔加工が知られている。ビーム光をレンズで集光して対象材料にあてて加工する手段であって、このレーザー加工では、基本原理である集光手段によって、貫孔部がビーム光の進行方向に向かって絞られるテーパ状となってしまい、高アスペクト比な貫孔部では精度が悪くなるといった根本的な問題がある。
【００１４】
図８（ａ）、図８（ｂ）は、レーザーによる孔加工を示す図である。図８（ａ）に示すように、レーザー加工機において、平行ビーム光１７が集光レンズ１８を通って、焦点距離２０の場所に集光し加工される。焦点からずれるほどレーザー光幅１９は広くなり、加工される貫孔部の直径は大きくなる。従って、被加工材料の板厚が厚いほどに、ビーム光の進行方向出口側の孔加工を施しているときの、ビーム光の進行方向入口側に開く貫孔部の直径は大きくなる。その結果、図８（ｂ）に示すような絞りテーパ状の貫孔部が形成されてしまう。
【００１５】
又、レーザー加工では熱エネルギーを用いているので、この熱の影響により加工対象となる被加工材料が変形し、変質層が形成され、これらにより貫孔部の直径がばらつくといった別の問題も生じる。この問題でも厚い被加工材料ほど多くのレーザー光線量、即ち、熱エネルギーが必要となるため、被加工材料の板厚が厚いほどに貫孔部の精度が低下する。従って、レーザー加工機を用いても、高アスペクト比な小さい貫孔部を高密度に開けるのは困難である。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、電子部品を中心として工業分野での実装化技術はより高密度化してきていて、電子部品を実装する配線基板等の工業用部品においては、微細な貫孔部を高密度に備えることが要求されており、そのような工業用部品に用いる被加工材料として、加工後の取扱によって変形を生じるような寸法若しくは形状の軟質材料を用いた場合でも、より高アスペクト比な貫孔部を、破損の生じないように、より高精度に形成出来る手段が求められているが、従来の打抜金型による孔加工やレーザー加工では、対応出来ていなかった。
【００１７】
そこで、このような要求に応えんがために、打抜金型による孔加工手段について、種々の検討がなされた結果、パンチとダイからなる打抜金型を用いて、パンチにより被加工材料に孔部を打ち抜くと同時に、そのパンチから被加工材料を抜かずにパンチに積層して所定の厚さの被加工材料を得ることが有効であることが確かめられた。
より詳細には、パンチにより被加工材料に孔部を開けた後に、そのパンチから被加工材料を抜かずに、被加工材料をストリッパに密着させてダイより引き上げ、被加工材料に形成された孔部の最下部より僅かに引き込むようにパンチを戻し、次の被加工材料も同様にして、パンチにより孔部を開けた後に、パンチを孔部から抜き取らない状態で、前の被加工材料の下部に重ねるように密着させて持ち上げてダイより引き上げ、持ち上げた被加工材料の孔部の最下部より僅かに引き込むようにパンチを戻す。これを繰り返して得られる積層された所定の厚さの被加工材料には、高アスペクト比で小さい径の貫孔部が高精度に形成され得ることがわかってきた。
【００１８】
打抜金型内において、パンチを積層軸として被加工材料を複数積層し、打抜完了まで被加工材料の孔部からパンチを外さないことによって、孔部の変形がパンチで防止されるとともに、パンチが被加工材料で固定されるので、打ち抜く度にパンチの中心軸とストリッパの穴の中心軸とのズレの方向及び大きさが変わることがなく、より高精度な貫孔部を所定の厚さの被加工材料に開けることが可能となる。
高精度であるから貫孔部を高密度に形成することが出来、こうして得られる被加工材料は、電子部品等の実装化技術の発達に伴い要求される工業用部品として好適に用いることが出来る。
【００１９】
ところが、図４に示される打抜加工機１４０に備わる打抜金型１４１を一例とする従来の打抜金型では、ストリッパ１１はパンチ１０及びダイセット（上）４４に対し自由ではあるが、パンチ１０が引き上げられたときにおいてパンチ１０とストリッパ１１の位置は一定であって、通常、パンチ１０がストリッパ１１の中に格納されている。従って、実際に、パンチ１０を積層軸として被加工材料を複数積層し、打抜完了まで被加工材料の孔部からパンチ１０を外さないという動作を実施出来ない。
【００２０】
又、従来の打抜金型を使用すると、被加工材料として、軟らかく、変形し易い材料を使用した場合に、孔部の精度低下を生じ得るという問題がある。打ち抜き時において、パンチ１０が被加工材料に孔部を開ける前に、ストリッパ１１がダイ１２上の被加工材料に当たり、その被加工材料に圧縮力が加わる。この圧縮力のため、ダイ１２上に置かれた被加工材料が押し潰された状態でパンチ１０により孔部が開けられるので、打抜後に生じる弾性変形の形状戻りの分だけ、孔部の位置精度及び形状精度が低下することがある。
【００２１】
従って、高アスペクト比で小さい径の貫孔部を高精度に被加工材料に形成するために求められる打抜金型には、パンチを引き上げたときに、ストリッパの下面から飛び出すパンチの長さを、打ち抜きする度に変えて、パンチを積層軸として被加工材料を複数積層していくことを可能とし、更に又、打ち抜き時に、ストリッパ、若しくは、既に孔部が開けられパンチに積層された被加工材料が、ダイ上の被加工材料に直接当たらないようにして圧縮力の発生を抑制するといった、従来は備わっていない機能が、打抜金型に求められる。
【００２２】
本発明は、以上の課題、要求に鑑みてなされたものであり、目的とするところは被加工材料として変形の可能性がある柔らかな材料を使用した場合においても、直径が例えば１００μｍ以下と細く、直径に比べ軸長が一定比率以上の長さを有する微細な貫孔部を、一枚の薄い被加工材料に孔部を開ける精度と同等な高い精度で、ほぼ真っ直ぐに開口することが出来る打抜同時積層加工に適う打抜金型を提供することにある。又、それによって数多くの高アスペクト比で小さい径の貫孔部を有した所定の厚さの工業用部品を提供し、電子機器を主とする工業用部品の実装化技術において、より一層の高密度化に寄与することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明によれば、被加工材料を打ち抜くパンチ及びダイと、パンチを案内するストリッパと、を有し、パンチを積層軸として、打ち抜いた被加工材料を積層する打抜同時積層加工に用いられる金型であって、パンチに被加工材料を積層していくに従ってストリッパの下面から飛び出すパンチの長さを徐々に長くするために、パンチを含む上型とダイを含む下型とが離れているときにおいてパンチとストリッパとの相対位置を変更可能とする調節手段Ａと、打ち抜き時にパンチに積層された被加工材料がダイの上に置かれた被加工材料に当たらないようにするために、打ち抜き時におけるダイとストリッパとの隙間を変更可能とする調節手段Ｂと、を備え、パンチを引き上げたときのストリッパの下面から飛び出すパンチの長さが、被加工材料を積層していくに従って徐々に長くなることによって、パンチを被加工材料の積層軸として利用可能にしたことを特徴とする打抜同時積層用打抜金型が提供される。
【００２４】
本発明においては、パンチを保持するパンチホルダに対してストリッパを押し下げ、且つ、ストリッパを吊着するストリッパハンガーを有し、ストリッパハンガーは、上端にヘッドがついたシャフトであって、下端をストリッパに固着し、上端においてパンチホルダ若しくはパンチホルダより上方に形成された段状カムにヘッドを載接してなり、調節手段Ａとして、ヘッドが載接する段状カムの段を変更する手段を採用することが好ましい。この調節手段Ａは、ヘッドが載接する段状カムの段を自動で変更し得ることが好ましい。
【００２５】
又、本発明においては、ダイ及びダイを保持するダイプレートを貫通して備わり、打ち抜き時にストリッパを受け止めるストリッパストッパを有し、ストリッパストッパは、シャフトであって、上端をダイ上に突出し、下端をダイプレート若しくはダイプレートより下方に形成された段状カムに当接してなり、調節手段Ｂとして、下端が当接する段状カムの段を変更する手段を採用することが好ましい。この調節手段Ｂは、下端が当接する段状カムの段を自動で変更し得ることが好ましい。更に、本発明によれば、被加工材料を打ち抜くパンチ及びダイと、パンチを案内するストリッパと、を有するともに、パンチを含む上型と前記ダイを含む下型とが離れているときにおいて、パンチとストリッパとの相対位置を変更可能とする調節手段Ａと、打ち抜き時におけるダイとストリッパとの隙間を変更可能とする調節手段Ｂと、を備える打抜同時積層用打抜金型を用い、調節手段Ｂが変更可能とする隙間をダイとストリッパとの間に存在する被加工材料の厚さの合計より概ね５乃至１５μｍ大きくし、パンチを積層軸として打ち抜いた被加工材料を積層することを特徴とする打抜同時積層加工方法が提供される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の打抜同時積層用打抜金型について、実施の形態を具体的に説明するが、本発明は、これらに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
尚、本明細書において、貫孔部と孔部とは、例えば、厚さを有する被加工材料の一の面から反対側の面につながり開けられた同じ孔を指すが、単に孔部という場合には、積層された一枚の被加工材料に開けられる孔を示す。
【００２７】
本発明は、打抜同時積層加工に用いられる打抜金型に関するものである。打抜同時積層加工とは、パンチにより被加工材料に孔部を打ち抜くと同時に、そのパンチから被加工材料を抜かずにパンチに積層していく打抜加工を意味する。打抜同時積層加工は、打抜完了まで被加工材料の孔部からパンチを外さないことによって、孔部の変形をパンチで防止し、又、パンチを被加工材料で固定するので、より高精度な孔部を所定の厚さの被加工材料に開けることを可能とする。
【００２８】
本発明の打抜同時積層用打抜金型においては、パンチを含む上型とダイを含む下型とが離れているときにおいて、パンチとストリッパとの相対位置を所望の状態に設定出来る調節手段Ａを備えることに特徴がある。ここで、離れているとは、空間を介して離れている状態を指し、例えば被加工材料を介して離れていることは該当しない。又、相対位置とは、垂直方向の位置の差を意味する。より詳細には、例えば、パンチの先端とストリッパ下面との垂直方向の位置差を示す。調節手段Ａにより、引き上げ時に、パンチをストリッパに格納しないで、パンチに被加工材料を積層していくに従って、ストリッパから飛び出すパンチの長さを徐々に長くしていき、打抜同時積層完了まで被加工材料の孔部からパンチを外さないという動作を実施することが出来る。従って、パンチが積層軸の役割を果すため、打ち抜かれた穴を高い位置精度で積み上げていくことが可能であり、又、孔部の変形をパンチで防止することが出来、且つ、被加工材料がパンチを固定するので打ち抜く度にパンチの中心軸とストリッパの穴の中心軸とのズレの方向及び大きさが変わってしまうことがないため、被加工材料に、より高アスペクト比な貫孔部であっても、より高い精度で高密度に形成することが出来る。
【００２９】
又、本発明の打抜同時積層用打抜金型においては、打ち抜き時に、ダイとストリッパとの隙間を変更可能とする調節手段Ｂを備えることに特徴がある。パンチが孔部を開ける前に、パンチに積層された被加工材料（最初の打ち抜き時はストリッパ、以下省略）が、ダイ上の被加工材料に当たり、既に孔部が開けられパンチに積層された被加工材料、及び、これから孔部が開けられるダイ上に置かれた被加工材料に圧縮力が加わるが、この圧縮力が被加工材料を変形させ孔部の精度低下をもたらす可能性が大きくなる。特に、軟性の被加工材料においては顕著である。調節手段Ｂにより、打ち抜き時のダイとストリッパとの隙間を、パンチに積層された被加工材料が、ダイ上の被加工材料に当たらないように設定すれば、このような問題を回避出来る。従って、被加工対象が軟らかく変形し易い材料であっても、高アスペクト比な貫孔部を、より高精度に形成することが可能である。尚、パンチに被加工材料を積層するに従って、設定すべきダイとストリッパとの隙間は変わるので、隙間の寸法を調節することが必要である。
【００３０】
このように、工業用部品として用いられ、貫孔部が開けられた所定の厚さの被加工材料において、従来の打抜金型を用いた加工では、その厚さが厚いほど貫孔部の精度は低下したが、本発明の打抜同時積層用打抜金型を用いれば、例えば、被加工対象に変形し易い軟性の材料を使用した場合においても、薄い被加工材料に孔部を開ける場合の精度と同等の高い精度で、高アスペクト比な貫孔部を高密度に形成することが可能となる。
【００３１】
ここで、電子回路用配線基板等で求められる高密度で高アスペクト比な貫孔部について説明する。それは、図９（ａ）、図９（ｂ）に示す次のような貫孔部である。
図９（ａ）は、高アスペクト比な貫孔部２を有する工業用部品１の一例を示しており、その一部を拡大した図が、図９（ｂ）である。工業用部品１においては、図９（ｂ）における貫孔部直径Ｄと貫孔部軸長Ｌとの比が、概ね１：１〜１：１５程度の細長い貫孔部が形成されていることが好ましい。又、工業用部品１においては、貫孔部間隔Ｎと貫孔部軸長Ｌとの比が、同様に概ね１：１〜１：１５程度になるような高い密度で貫孔部が形成されることが要求される。貫孔部直径Ｄ、貫孔部間隔Ｎともに数十μｍ程度である。工業用部品１には、そのような１００μｍ以下の小さな貫孔部が１００μｍ以下の間隔で精度よく数多く形成されることが求められる。
【００３２】
精度の高い貫孔部とは、貫孔部軸長Ｌの全ての区間において、貫孔部直径Ｄがほぼ一定であるものをいう。言い換えれば被加工材料の厚さを真っ直ぐに貫通した孔であり、貫孔部２断面を円とすれば貫孔部２がほぼ円柱となるような孔である。貫孔部２断面形状は必ずしも円である必要はなく、例えば、図６に示すような断面が細長い楕円であってもよく、その形状は問わない。貫孔部の精度が低い場合に高密度に貫孔部２を形成すれば、貫孔部間隔Ｎがなくなって２つ以上の貫孔部２が合体したり、貫孔部間隔Ｎが少なくて強度不足となり、貫孔部２と貫孔部２の間の壁部Ｗが曲がる等の変形が起きたり破損する等が生じ、工業用部品１としての信頼性が著しく損なわれる。しかし、壁部Ｗが薄くても高い形状精度で部品を作製出来れば、このような問題は起こらない。
【００３３】
本発明の打抜同時積層用打抜金型が加工対象とする、打抜後の取扱によって変形を生じるような軟質材料とは、例えば、ヤング率が３０００ｋｇｆ／ｍｍ²未満であり、且つ、引張強度が２０ｋｇｆ／ｍｍ²未満の軟質材料を指し、ポリエチレン（ヤング率３１０ｋｇｆ／ｍｍ²、引張強度３ｋｇｆ／ｍｍ²）、ポリイミド（ヤング率４３０ｋｇｆ／ｍｍ²、引張強度１８．３ｋｇｆ／ｍｍ²）、強化プラスチック（ヤング率２５００ｋｇｆ／ｍｍ²、引張強度１９ｋｇｆ／ｍｍ²）、グリーンシート（ヤング率７．１ｋｇｆ／ｍｍ²、引張強度０．７ｋｇｆ／ｍｍ²）等が該当する。又、ヤング率が３０００ｋｇｆ／ｍｍ²以上の材料、あるいは、引張強度が２０ｋｇｆ／ｍｍ²以上の材料であっても、例えば、極薄い板状の金属等、打抜後の取扱により変形を生じ得るような材料は、全て本発明の打抜同時積層用打抜金型の加工対象となり得る。
【００３４】
以下に、本発明の打抜同時積層用打抜金型を、図１及び図２に基づいて説明する。
図１は、本発明の打抜同時積層用打抜金型を備えた打抜加工機の一例を表す側面図である。又、図２は、本発明の打抜同時積層用打抜金型の一例の部分拡大側面図であり、図２中で左側は打ち抜き時の状態を示し、右側は引き上げ時の状態を示す。尚、図２は、図１とは、稍異なるストリッパハンガーを有した例を示している。
打抜加工機１００に備わる本発明の打抜金型１０１は、上型２５と下型２６からなり、上型２５はパンチ１０とそれを保持するパンチホルダ４７、パンチ１０の先端を位置決めするストリッパ１１、及び、ダイセット（上）４４から構成され、下型２６はダイ１２とそれを保持するダイセット（下）５４から構成される。更には、ダイセット（上）４４はパンチスライドプレート４１とパンチベース４２及びパンチプレート４３からなり、ダイセット（下）５４はダイスライドプレート５１とダイベース５２及びダイプレート５３からなる。尚、図１ではパンチ１０が１つしか示されていないが、パンチ１０の数は、１つでもよいが、通常、複数であって、貫孔部を形成した被加工材料を、電子回路配線基板のような工業用部品として用いる場合には、孔加工に用いる打抜金型１０１にはパンチ１０が高密度に多数備えられる。
【００３５】
ダイセット（下）５４にはダイのザグリ部２１が形成されたダイ１２が固着され、又、パンチホルダ４７とパンチ１０は固着されていて、ダイセット（下）５４に立設された上型ガイドポスト２９に沿って、パンチ１０とパンチホルダ４７及びダイセット（上）４４は一体でダイ１２目がけて、プレス機２７の押圧により打ち下ろされる。ダイ１２上に置かれた図示しない被加工材料が、ダイ１２の上方から降りてくるパンチ１０により打ち抜かれ、その被加工材料には孔部が開けられる。
【００３６】
ストリッパ１１は、ダイセット（上）４４に張着して備わるストリッパハンガー１０２によって吊着される。ここで張着とは弾性材料を介して取り付けられることを意味する。即ち、ストリッパハンガー１０２は、パンチプレート４３を貫通しバネを介してパンチベース４２にとり付けられ、パンチベース４２とは固着していないヘッド１０６で吊り下げられる。ストリッパハンガー１０２の垂直方向の動きは、ダイセット（上）４４に対して一定範囲内では自由である。そのストリッパハンガー１０２に固着して取り付けられるストリッパ１１は、パンチ１０で打ち抜こうとする際に、即ち、上型２５の下降に伴い、サブガイドポスト２８がダイ１２にあるガイドポスト穴に沿って下降し、パンチ１０を案内するとともにダイ１２上の被加工材料を面で押さえ安定させる。パンチ１０が被加工材料とともにダイ１２を打ち抜く際には、ストリッパ１１はストリッパバネ４９が縮むことで相対的にパンチ１０に対して上方に移動する。即ち、パンチ１０の打抜動作を縛ることがない。パンチ１０の引き上げ時には、ストリッパ１１はストリッパバネ４９が伸びることで相対的にパンチ１０に対して下方に移動する。それにより、パンチ１０はストリッパ１１の中に収納され、次に、上型２５が打抜動作前の位置に戻る。
【００３７】
打抜同時積層加工においては、パンチ１０で被加工材料に孔部を打ち抜くと同時に、パンチ１０から被加工材料を抜かずに、ストリッパ１１（２枚目からは直前に積層した被加工材料である、以下省略）の下面に密着させて、パンチ１０に積層していくため、パンチ１０をストリッパ１１の中に格納せずに、積層される被加工材料の厚さの分だけパンチ１０をストリッパ１１下面から飛び出させることが好ましい。即ち、上型２５を引き上げたときに、パンチ１０とストリッパ１１との相対位置を所望の状態に設定する（調節手段Ａ）ことが要求される。
【００３８】
調節手段Ａは、ストリッパハンガー１０２の上端のヘッド１０６が載接する段状カム１０３の段を変更する手段である。段状カム１０３は、ストリッパハンガー１０２と対で設けられ階段状に形成される。引き上げ時のパンチ１０の先端の位置は常に一定であり、ストリッパハンガー１０２の下端はストリッパ１１に固着しているので、ヘッド１０６が載接する段状カム１０３の段を変更するに従い、例えば、パンチ１０の先端位置からみたストリッパ１１の下面位置も上下に変わる。従って、調節手段Ａによれば、パンチ１０に被加工材料を積層していくに伴って、ストリッパ１１から飛び出すパンチ１０の長さを徐々に長くすることが出来、打抜同時積層完了まで被加工材料の孔部からパンチ１０を外さないようにすることが可能となる。
段状カム１０３の段数は限定されず、積層する被加工材料の枚数に応じて設ければよい。又、段状カム１０３の段の高さは、積層する被加工材料の厚さに等しく設定すればよい。
【００３９】
図１に表す打抜金型１０１が備える段状カム１０３の段数は４段であり、被加工材料を３枚積層することが出来る。又、図１に示される打抜金型１０１の状態は、ヘッド１０６が載接する段状カム１０３の段が最下段になっていて、このときストリッパ１１に丁度パンチ１０が格納される。ヘッド１０６が載接する段状カム１０３の段を上げるに従ってストリッパ１１の下面位置も上がり、相対的にパンチ１０の先端位置が下がり、ストリッパ１１の下面からパンチ１０の先端が飛び出るので、積層する被加工材料の孔部からパンチ１０が抜けることがない。
【００４０】
ストリッパハンガー１０２の上端のヘッド１０６が載接する段状カム１０３の段を変更する手段は限定されない。例えば、図１に示すように、段状カム１０３をパンチスライドプレート４１の上面に設けて、打ち抜き時にストリッパハンガー１０２を張着するバネが縮んで、ヘッド１０６がパンチスライドプレート４１の上面から浮いた状態になったときに、パンチベース４２に備わる駆動機３６ｂ、３６ｃによって、ヘッド１０６の下の段状カム１０３の段が、１段上になる位置まで、パンチスライドプレート４１を、図１において左方向に移動する。具体的には、パンチスライドプレート４１の穴に刺さっている駆動機３６ｂに固着したロッド４５を、駆動機３６ｃを駆動させて図１の左方向に動かす。これによりパンチスライドプレート４１はパンチベース４２に対して図１の左方向に動く。そして、上型２５が上昇し、ヘッド１０６が段状カム１０３に載置されると、段状カム１０３の１段分だけパンチ１０に対してストリッパ１１が上がる。次に、もう１段パンチ１０に対してストリッパ１１を上げるには、駆動機３６ｂに固着しているロッド４５を駆動機３６ｂを動かして上昇させ、パンチスライドプレート４１の穴に刺さっていたロッド４５を抜き、駆動機３６ｃによりロッド４５を右に移動して、駆動機３６ｂによりロッド４５を下げ、パンチスライドプレート４１の穴に突刺す。そして、駆動機３６ｃを左に動かすことで、パンチスライドプレート４１を左に移動する。（駆動機３６ａは、ストリッパ１１に必要な被加工材料が打抜同時積層された後、この被加工材料をストリッパから外す作業時に用いる。）
駆動機３６ａ〜３６ｃは、例えば、エアーシリンダー、電動機と伝達機、等により構成すればよい。このような手段を用いれば、打抜動作に連動させて、自動でヘッド１０６が載接する段状カム１０３の段を変更させることも容易であり、打抜加工処理速度を速められ生産性の向上に寄与するので好ましい。
【００４１】
又、打抜同時積層加工においては、特に、被加工対象が軟らかく変形し易い材料のときには、打ち抜き時に、パンチ１０に積層された被加工材料がダイ１１上の被加工材料に当たり、既に孔部が開けられパンチ１０に積層された被加工材料、及び、これから孔部が開けられるダイ１２上に置かれた被加工材料に圧縮力が加わって孔部の精度低下が生じることを防止することが好ましく、打ち抜き時に、ダイ１２とストリッパ１１との間に隙間が存在することが好ましい。
【００４２】
図１に示す打抜金型１０１では、ダイ１２上面にダイセット（下）５４に張着して備わるストリッパストッパ１０５が突出し、ダイ１２とストリッパ１１との間に隙間を設けている。ストリッパストッパ１０５は、ダイプレート５３を貫通しバネを介してダイベース５２にとり付けられ、垂直方向に一定の可動範囲を有する。ストリッパストッパ１０５は、打ち抜く際に、即ち、上型２５が最も下降したときに、ダイ１２とストリッパ１１の間に隙間を形成し、パンチ１０に積層された被加工材料がダイ１２上の被加工材料に当たり両者に圧縮力が生じることを防止する。
【００４３】
この隙間は、ダイ１２とストリッパ１１との間に存在する被加工材料の厚さの合計より概ね５〜１５μｍ大きいことが好ましい。被加工材料の厚さのバラツキによっても、打ち抜き時に生じるストリッパ１１及びダイ１２の変形によっても、ストリッパ１１が被加工材料を押し潰すことがないようにするためである。
パンチ１０に被加工材料を積層していくに従って、既に打ち抜かれパンチ１０に積層された被加工材料の厚さと、これから打ち抜くダイ１２上の被加工材料の厚さの合計は増えていくので、これに伴い、常に、ダイ１２とストリッパ１１との隙間を変える（調節手段Ｂ）ことが要求される。
【００４４】
調節手段Ｂは、ストリッパストッパ１０５の下端が当接する段状カム１０４の段を変更する手段である。段状カム１０４は、ストリッパストッパ１０５と対で設けられ階段状に形成される。打ち抜き時には上型２５により下型２６には下方に押圧がかかるので、ストリッパストッパ１０５の下端が当接する段状カム１０４の段を変更するに従い、ダイ１２から突出するストリッパストッパ１０５の高さも変わって、打ち抜き時のダイ１２とストリッパ１１との隙間が変わる。従って、調節手段Ｂによれば、パンチ１０に被加工材料を積層していくに伴って、ダイ１２から突出するストリッパストッパ１０５の高さを徐々に高くすることが出来、打抜同時積層完了までパンチ１０に積層された被加工材料がダイ１２上の被加工材料に当たり両者に圧縮力が生じることを防止出来る。
段状カム１０４の段数は限定されず、積層する被加工材料の枚数に応じて設ければよい。又、例えば、段状カム１０４の段の高さは、積層する被加工材料の厚さに等しく設定すればよい。但し、ストリッパストッパ１０５の下端が当接する段状カム１０４の段が最下段であるときには、ストリッパストッパ１０５の高さはダイ１２から突出しておらず、被打抜材を一枚ダイ１２上にセットした後段状カムがもう１段移動したときにはダイ１２上に突出するストリッパストッパ１０５の高さは一枚の被加工材料の厚さより概ね５〜１５μｍ大きいことが好ましい。
【００４５】
図１の打抜金型１０１が備える段状カム１０４の段数は４段であり、被加工材料を３枚積層することが出来る。
ストリッパストッパ１０５の下端が当接する段状カム１０４の段を上げるに合わせて、ダイ１２上に突出するストリッパストッパ１０５の上端が高く突出するので、打ち抜き時に、パンチ１０に積層された被加工材料がダイ１２上の被加工材料に当たり両者に圧縮力が生じることがない。
ストリッパストッパ１０５の下端が当接する段状カム１０４の段を変更する手段は限定されない。例えば、図１に示すように、段状カム１０４をダイスライドプレート５１の上面に設けて、ダイベース５２に備わる駆動機３７ｂ、３７ｃによって、ダイスライドプレート５１を、図１における左方向に移動しストリッパストッパ１０５の高さを上げることが出来る。具体的には、ダイスライドプレート５１の穴に刺さっている駆動機３７ｂに固着しているロッド５５を、駆動機３７ｃを駆動させて図１の左方向に動かす。これによりダイスライドプレート５１はダイベース５２に対して図１の左方向に動く。次に、もう１段ストリッパストッパ１０５の高さを上げるには、駆動機３７ｂに固着しているロッド５５を、駆動機３７ｂを動かして上昇させ、ダイスライドプレート５１の穴に刺さっていたロッド５５を抜き、駆動機３７ｃによりロッド５５を右に移動し、駆動機３７ｂによりロッド５５を下げ、ダイスライドプレート５１の穴に突刺す。そして、駆動機３７ｃを左に動かすことで、ダイスライドプレート５１を左に移動する。（駆動機３７ａは、ストリッパ１１に必要な被加工材料が打抜同時積層された後、この被加工材料をストリッパから外す作業時に用いるもので、打抜同時積層により、図１において左方向に移動した段状カム１０４を右に戻し、最下段がストリッパストッパ１０５と当たるようにする。）
【００４６】
ストリッパハンガー１０２に用いているストリッパバネ４９よりも、ストリッパストッパ１０５に用いているばねのほうがばね強度が弱い。その理由は、ストリッパストッパ１０５に用いているばねの役割は、単にストリッパストッパ１０５が上に抜けてこないよう押さえているだけだからである。従って、ヘッド１０６の下に段状カム１０３を入れる際は、それらが離れた状態で入れたが、ストリッパストッパ１０５の下端に段状カム１０４を入れる際は、それらを離す機構は不必要である。
駆動機３７ａ〜３７ｃは、調節手段Ａと同様に、例えば、エアーシリンダー、電動機と伝達機、等により構成すればよい。このような手段を用いれば、打抜動作に連動させて、自動でストリッパストッパ１０５の下端が当接する段状カム１０４の段を変更させることも容易であり生産性の向上に寄与するので好ましい。
【００４７】
以下に、本発明に係る打抜金型を用いた打抜同時積層加工について、その一例を説明する。
先ず、図１０（ａ）〜図１０（ｅ）により、打抜同時積層加工の概略工程を説明する。図１０（ａ）は、打抜準備のためにダイ１２に１シート目の薄い被加工材料３を載せた状態を示している。次に、図１０（ｂ）に示すように、１シート目をパンチ１０で被加工材料３を打ち抜く。
【００４８】
その後、図１０（ｃ）に示す２シート目の打抜準備に入るが、被加工材料３をパンチ１０に差し込んだままストリッパ１１に密着させ上方に移動する。パンチ１０は、その先端位置が被加工材料３の下面より僅かに引き込む程度に引き上げることが好ましい。即ち、図１０（ａ）との比較で明らかなように、ストリッパ１１の下面より被加工材料３の厚さの分だけ飛び出た位置にパンチ１０を引き上げることが好ましい。このようなパンチ１０のストリッパ１１に対する位置調整は、上記した調節手段Ａにより実現される。
パンチ１０を、被加工材料３の孔部の中央部まで戻したり、完全にストリッパ１１の中へ格納してしまうと、特に軟質材料からなる被加工材料３の場合には孔部が変形してしまい精度が低下するので好ましくない。
【００４９】
又、パンチ１０自体を薄い被加工材料３の積層軸として用い、パンチ１０自体により孔部の変形を防止することによって、薄い被加工材料を積層する手段をとりながら、従来行われていた打抜加工機の外で積層する手段に比較して、被加工材料３を移動するための治具や、積み重ねるスペースが不用となり、製造工程数の増加もより少なくて済む。従って、一枚の薄い被加工材料３に開ける孔部と同じ高い精度でつくられた高アスペクト比な貫孔部を、より低コストで加工出来る。
【００５０】
図１０（ｄ）は、２シート目の被加工材料３の打抜工程を示す。次いで、図１０（ｃ）のような打抜準備を行い、これを繰り返して複数枚の被加工材料３を、打抜加工機内で順次積層する。図１０（ｅ）に示すように、被加工材料３を全シート分について打ち抜いて、積層を終えたら、パンチ１０をストリッパ１１の中に格納し、剥離治具７を用いて積層された被加工材料３をストリッパ１１から離して打抜同時積層完了となる。
【００５１】
尚、被加工材料３をパンチ１０に積層していく際に、被加工材料３とストリッパ１１、若しくは、被加工材料３どうしを密着させるが、その手段は、真空吸着の力を用いてもよいし、又各々の被加工材料３の表面に予め接着剤を塗布することで接着してもよく、接着シートを挿入しても構わない。接着シートを用いると打抜の工程が増えるため、予め表面に接着性を持たせた被加工材料を用いることが好ましい。又、被加工材料３を積層する更に別の手段として、パンチ１０自体の表面仕上げを粗くして、パンチ１０と被加工材料３と間に生じる摩擦力を大きくして、この摩擦力によって被加工材料３をパンチ１０に保持することも好ましい。被加工材料３がパンチ１０に保持される結果、順に打ち抜かれる被加工材料３はストリッパ１１に密着して積層される。
【００５２】
一般に、打ち抜かれた孔は、打抜過程で生じた内部応力のために、パンチを締め付ける方向、即ち、孔の径が小さくなるように弾性変形する。特に弾性の大きな材料ほど変形量は大きい。従って、パンチの表面仕上げを粗くするだけで被加工材料をパンチに保持することが出来る。
【００５３】
次に、図１１（ａ）〜図１１（ｆ）を用いて、上記した１シート目の被加工材料３の打抜準備工程（図１０（ａ））から、２シート目の被加工材料３の打抜準備工程（図１０（ｃ））までの詳細を、即ち、１シート目の打抜の詳細を説明する。
図１１（ａ）は、図１０（ａ）と同じくダイ１２に１シート目の薄い被加工材料３を載せた状態を示している。次に、図１１（ｂ）に示すように、ストリッパ１１を下ろしてダイ１２上の被加工材料３にあてる。このとき、未だ、パンチ１０はストリッパ１１内に納まったままである。ストリッパ１１を下ろしたときに、ストリッパ１１がダイ１２上の被加工材料３に当たる前に、パンチ１０で被加工材料３を打ち抜くことは好ましくない。ストリッパ１１を下ろしたときに、ストリッパ１１は、パンチ１０を把持するとともに、被加工材料３を押さえる働きを担うが、被加工材料３を押さえないと、被加工材料３の平面度が悪くうねっている場合に、不安定な打抜になり、高精度に打ち抜き出来ないからである。又、打抜時に生じる被加工材料３の剪断以外の変形、具体的には反りなどをストリッパ１１で押さえることで防止出来る。防止しないと高精度に打抜出来ない。
【００５４】
その後に、図１１（ｃ）に示す通り、ストリッパ１１がダイ１２上の被加工材料３に当たった状態において、パンチ１０で被加工材料３を打ち抜き、パンチ１０をダイ１２中へ入れる。そして、図１１（ｄ）に示すように、今度はストリッパ１１をダイ１２上の被加工材料３にあてたまま、先ず、パンチ１０のみを引き上げ被加工材料３の下面より僅かに引き込む。パンチ１０が引き込むと同時に、あるいは、パンチ１０が引き込むより先に、ストリッパ１１を引き上げないほうが好ましい。ストリッパ１１とダイ１２、及び、パンチ１０で囲まれた状態は、被加工材料３の打抜形状が高精度に確保されている状態なので、この配置を維持したまま、パンチ１０を引き上げたほうが精度を落とさずに済むからである。
【００５５】
そして、図１１（ｅ）に示す通り、被加工材料３をパンチ１０に差し込んだまま、ストリッパ１１を引き上げて、１シート目の打抜を終える。図１１（ｆ）は、図１０（ｃ）と同じく２シート目準備工程を示している。
【００５６】
次に、図１３（ａ）〜図１３（ｆ）を用いて、変形し易い材料を使用した場合の打抜同時積層加工について説明する。
図１３（ａ）〜図１３（ｆ）は、本発明に係る打抜同時積層用打抜金型を用い、被加工材料３に高アスペクト比な貫孔部を形成する孔加工の一例を示す工程説明図であり、ダイ１２上にストリッパストッパ１０５を突出させ、ダイ１２とストリッパ１１との間に隙間を設けて行う打抜加工を表している。
【００５７】
上記したように、孔部を開けた被加工材料をパンチに積層しながら打抜工程を繰り返すことで、孔部を、より高精度に開けることが出来るが、被加工材料として、軟らかく、変形し易い材料を使用した場合には、それでも、孔部の精度低下を招くことがある。
打ち抜き時において、パンチが孔部を開ける前にストリッパがダイ上の被加工材料に当たり、被加工材料はストリッパとダイとの間に挟まれ被加工材料に圧縮力が加わるし、又、既に孔部が開けられストリッパに積層された被加工材料、及び、これから孔部が開けられるダイ上に置かれた被加工材料においても、被加工材料はストリッパとダイとの間に挟まれるため圧縮力が加わる。このとき、この圧縮力で変形し易い材料を使用した場合には、ストリッパに積層された被加工材料は押し潰され変形するが、積層軸となっているパンチは固定されているので、相対的に変位が生じ、既に開けられた孔部の形状精度が低下することがある。一方、ダイ上に置かれた被加工材料は、ストリッパが当たり押し潰された状態でパンチにより孔部が開けられるので、打抜後に生じる弾性変形の形状戻りの分だけ、孔部の位置精度及び形状精度が低下することがある。
【００５８】
軟らかい被加工材料に、より高精度な孔部を開けるためには、図１３（ａ）〜図１３（ｆ）に示されるように、ストリッパ１１が直接被加工材料３に当たって被加工材料３に圧縮力が加わらないように、ダイ１２とストリッパ１１との間に隙間を設けて打ち抜きを行うことが好ましい。
【００５９】
図１３（ａ）〜図１３（ｆ）に示すストリッパストッパ１０５は、ダイ１２中を垂直方向に移動してダイ１２の上面から突出する高さを変更し、ストリッパ１１が直接被加工材料３に当たり被加工材料３に圧縮力が加わることを防止出来るように、打ち抜き時においてダイ１２とストリッパ１１に隙間を設ける。このようなダイ１２とストリッパ１１との隙間を設定するために行われるダイ１２の上面から突出するストリッパストッパ１０５の高さ調整は、上記した調節手段Ｂにより実現される。
【００６０】
図１３（ａ）は、打抜準備のためにダイ１２に１シート目の薄い被加工材料３を載せた状態を示している。このとき、ストリッパストッパ１０５を、ダイ１２の上面から、ダイ１２上の被加工材料３の厚さより、概ね５〜１５μｍ高く突出している。次に、図１３（ｂ）に示すように、１シート目の被加工材料３をパンチ１０で打ち抜く。このとき、ストリッパ１１は、被加工材料３に直接当たらずに、被加工材料３の厚さより僅かに突出したストリッパストッパ１０５に当たる。従って、被加工材料３が極軟らかい材料であっても打ち抜き時に変形することがなく、打ち抜いて被加工材料３に形成される孔部は高精度なものとなる。
【００６１】
その後、図１３（ｃ）に示す２シート目の打抜準備に入り、打抜済の１シート目の被加工材料３をパンチ１０に差し込んだままストリッパ１１に密着させ上方に移動する。ダイ１２の上面から突出するストリッパストッパ１０５の高さは、概ね被加工材料３の厚さの分だけ高くなり、既に打ち抜いてパンチ１０に差し込んだまま引き上げられた被加工材料３と、これから打ち抜くダイ１２上に置かれた被加工材料３の厚さの合計より、概ね５〜１５μｍ高く突出する。
【００６２】
図１３（ｄ）は、２シート目の被加工材料３の打抜工程を示す。１シート目の図１３（ｂ）と同様に、ストリッパ１１は、被加工材料３には直接当たらず、ストリッパストッパ１０５に当たり、被加工材料３が変形することを防止する。同じく被加工材料３に形成される孔部は高精度なものとなる。次いで、図１３（ｅ）で３シート目の打抜準備に入る。同様に、既に打ち抜いてパンチ１０に差し込んだまま引き上げられた被加工材料３と、これから打ち抜くダイ１２上に置かれた被加工材料３の厚さの合計より、概ね５〜１５μｍ高く突出するように、ダイ１２の上面から突出するストリッパストッパ１０５の高さが調節され、打ち抜き時に、ストリッパ１１が被加工材料３に直接当たることを防止する。これを繰り返して、複数枚の被加工材料３を打抜加工機内で順次積層する。図１３（ｆ）に示すように、被加工材料３を全シート分について打ち抜いて、積層を終えたら、剥離治具７で積層した被加工材料３をストリッパ１１から離して打抜同時積層完了となる。
【００６３】
次に、本発明の打抜同時積層用打抜金型を用いた打抜加工において、積層した被加工材料をストリッパより外す手段について、図３、及び、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に基づき、より詳細に説明する。
先に、図１０（ｅ）に示したように、積層した被加工材料３をストリッパ１１より外す手段は、例えば、ストリッパ１１と密着している被加工材料３を剥離治具７で機械的にとり外せばよい。このとき、パンチ１０及びストリッパ１１から取り外した被加工材料３をダイ１２上に置いてから取り出すのではなく、例えば、ワーク受け治具をダイ上に差し入れて、積層した被加工材料３をワーク受け治具上に移載し次工程へ移送すれば、積層された被加工材料３のずれを防止することが出来るし、より生産効率が向上するので好ましい。被加工材料が軟質の場合には、変形も起こし難くなるので好適である。
【００６４】
図１２（ａ）〜図１２（ｃ）は、積層した被加工材料をワーク受け治具上に移載する工程の説明図であり、３シートの被加工材料を打抜、積層した後に、パンチ及びストリッパから取り外す一例を示している。
図１２（ａ）に示すように、打抜、積層を完了した被加工材料３を密着させたままストリッパ１１を引き上げたときに、図１２（ｂ）に示すように、ワーク受け治具２３をダイ１２上に挿入し、図１２（ｃ）に示す通り、ストリッパ１１に対してパンチ１０を引き上げる動作をさせ、被加工材料３とパンチ１０を引き離し、剥離治具７で機械的に、積層した被加工材料３をストリッパ１１から取り外し、ワーク受け治具２３上に移載すればよい。又、別の方法としては、図３は、図１に示す打抜同時積層用打抜金型１０１における部分拡大側面図であり、図３中において、左側は、打抜同時積層を完了し、上型２５を引き上げた状態（図１２（ａ）相当）を示し、右側は、積層した被加工材料をパンチ１０から離して、ダイ１２上に挿入したワーク受け治具２３に移載している状態（図１２（ｃ）相当）を示す。具体的には、図３において、左側は２枚の被加工材料３をパンチを軸にして積層し終わった状態を示し、その後、ワーク受け治具２３を、右図に示す位置に置く。ワーク受け治具２３には、積層された被加工材料３の厚み分の突起がついており、この突起は、上型２５が下降した際、ストリッパ１１で被加工材料３を潰さない働きを持つ。次に、上型２５を右図の状態まで下降させると、ヘッド１０６と段状カム１０３が離れ、パンチスライドプレート４１を図３中の右に移動する。パンチスライドプレート４１を右に移動する位置は、パンチがストリッパ１１に格納される、即ち、被加工材料３の一枚めを打ち抜く前のパンチとストリッパ１１の位置までである。最後に、上型２５を引き上げると、パンチを軸に積層されていた被加工材料がワーク受け治具２３の上に置かれ、被加工材料３をパンチ及びストリッパから取り外すことが出来る。
ワーク受け治具２３は、例えば、図１に示す打抜金型１０１において、上型２５と下型２６とを結ぶ新たなポストを設け、そのポストに回転可能なように備えてポストを回転軸として水平に回転させたり、あるいは、上型２５に備わるパンチスライドプレート４１や下型２６に備わるダイスライドプレート５１のように、ワーク受け治具２３据付用のスライドプレートを設けて、そのスライドプレートを水平に直線往復運動させてダイ１２上から出し入れさせればよい。
【００６５】
【実施例】
次に、本発明の打抜同時積層用打抜金型を実施例により説明し、その効果を確認する。
（実施例）
図１に示す打抜金型１０１を備える打抜加工機１００を使用して、ヤング率４ｋｇｆ／ｍｍ²のグリーンシートを材料に用い、直径８０μｍ、軸長０．８ｍｍの貫孔部を、隣接する貫孔部の間隔を７０μｍとした密度になるように形成された配線基板を作製した。
このとき、一枚のグリーンシートの厚さを４０μｍとし、パンチ１０を積層軸として２０枚重ね合わせて作製した。得られた配線基板の貫孔部の直径を測定したところ、基板の表面側で８０μｍ、基板の裏面側で８０〜８３μｍであった。又、光学顕微鏡で基板の表面裏面を観察したところ、全く亀裂等はみられなかった。
【００６６】
（比較例１）
一枚のグリーンシートの厚さを０．８ｍｍとして、積層しない一枚のグリーンシートだけを用いた以外は、実施例と同様に配線基板を作製した。得られた配線基板の貫孔部の直径を測定したところ、基板の表面側で８０μｍ、基板の裏面側で１１５〜１３０μｍであった。光学顕微鏡で基板の表面裏面を観察したところ、孔の歪みが確認され、孔の縁に亀裂がある貫孔部が所々みられた。
【００６７】
（比較例２）
レーザー加工機を使用して、ヤング率４ｋｇｆ／ｍｍ²のグリーンシートを材料に用い、実施例と同じ貫孔部が形成された配線基板を作製した。比較例１と同様に用いたグリーンシートは一枚だけで、その厚さは０．８ｍｍとした。得られた配線基板の貫孔部の直径を測定したところ、基板の表面側で８０μｍ、基板の裏面側で４０〜６９μｍであった。光学顕微鏡による基板の表面裏面を観察したところ、孔の歪みが確認され、真円度の低下や孔の縁にバリや欠けが生じていた。
【００６８】
このように、本発明の打抜同時積層用打抜金型を用いた打抜加工によれば、高アスペクト比な小さい貫孔部を、高密度に、従来の手段では得られない高い精度で、変形や亀裂を生じることなく形成した工業用部品を得ることが出来る。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の打抜同時積層用打抜金型によれば、変形の可能性がある柔らかな材料を使用した場合においても、直径が極小さく例えば１００μｍ以下で、又、直径に比べ軸長が一定比率以上の長さを有する微細な貫孔部、即ち、小さく且つ高アスペクト比な貫孔部を、一枚の薄い被加工材料に孔部を開ける精度と同等の精度で、高密度に形成することが出来る。そして、この打抜金型を用いた打抜同時積層加工によって、高アスペクト比な貫孔部を有する工業用部品を製造し提供すれば、工業製品の実装化技術の向上に貢献し、よりコンパクトで便利な製品を世に送り出すことが出来るといった優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る打抜同時積層用打抜金型の一実施形態を示す側面図である。
【図２】本発明に係る打抜同時積層用打抜金型の一実施例を示す部分拡大側面図であり、図２中において、左側は打ち抜き時の状態を示し、右側は引き上げ時の状態を示す。
【図３】本発明に係る打抜同時積層用打抜金型の一実施例を示す部分拡大側面図であり、図３中において、左側は、所望の全ｎ（ｎ＝２）シートの被加工材料を打抜、積層して、ストリッパを引き上げた状態を示し、右側は、ダイ上に挿入したワーク受け治具上に、パンチで積層した被加工材料を移載している状態を示す。
【図４】従来の打抜金型の一実施例を示す側面図である。
【図５】本発明の打抜同時積層用打抜金型で被打抜材料に形成可能な高アスペクト比な貫孔部を示す図で、
図５（ａ）は、貫孔部の最短距離の一例を示す説明図で、
図５（ｂ）は、貫孔部の最短距離の他の一例を示す説明図である。
【図６】本発明の打抜同時積層用打抜金型で被打抜材料に形成可能な高アスペクト比な貫孔部の断面形状の一例を示す説明図である。
【図７】従来の打抜金型を用いた孔加工による貫孔部開口を示す図で、
図７（ａ）は、クラックの発生状況を示す模式図で、
図７（ｂ）は、打抜後の被加工材料の貫孔部の断面形状を示す説明図である。
【図８】レーザー加工による貫孔部開口を示す図で、
図８（ａ）は、レーザー光線による加工状況を示す模式図で、
図８（ｂ）は、レーザー加工後の貫孔部の断面形状を示す説明図である。
【図９】本発明の打抜同時積層用打抜金型で孔加工して得られる工業用部品を示す図で、
図９（ａ）は、高アスペクト比な貫孔部を有する工業用部品の一例を示す斜視図で、
図９（ｂ）は、図９（ａ）における高アスペクト比な貫孔部の拡大図である。
【図１０】本発明の打抜同時積層用打抜金型を用いた孔加工の一例を示す工程説明図であり、
図１０（ａ）は、ダイに１シート目の薄い被加工材料を載せた１シート目準備工程を示し、
図１０（ｂ）は、１シート目をパンチで打ち抜く１シート目打抜工程を示し、
図１０（ｃ）は、２シート目準備工程を示し、
図１０（ｄ）は、２シート目打抜工程を示し、
図１０（ｅ）は、全シートの打抜、積層を終えて、ストリッパより積層した被加工材料を離すシート打抜完了工程を示す。
【図１１】本発明の打抜同時積層用打抜金型を用いた孔加工の一例を示す詳細の工程説明図であり、
図１１（ａ）は、ダイに１シート目の薄い被加工材料を載せた１シート目準備工程を示し、
図１１（ｂ）は、１シート目打抜工程において、ストリッパを下ろしてダイ上の被加工材料にあてた状態を示し、
図１１（ｃ）は、１シート目打抜工程において、パンチをダイ中へ打ち抜いた状態を示し、
図１１（ｄ）は、１シート目打抜工程において、ストリッパをダイ上の被加工材料にあてたまま、パンチを引き上げ被加工材料の最下部より僅かに引き込んだ状態を示し、
図１１（ｅ）は、１シート目打抜工程において、ストリッパを引き上げた状態を示し、
図１１（ｆ）は、２シート目準備工程を示す。
【図１２】本発明の打抜同時積層用打抜金型を用いた孔加工の一例を示す工程説明図であり、
図１２（ａ）は、所望の全ｎ（ｎ＝３）シートの被加工材料を打抜、積層して、ストリッパを引き上げたシート打抜完了工程Ａを示し、
図１２（ｂ）は、ワーク受け治具をダイ上に挿入するシート打抜完了工程Ｂを示し、
図１２（ｃ）は、ストリッパより積層した被加工材料を離し、ワーク受け治具上に移載するシート打抜完了工程Ｃを示す。
【図１３】本発明の打抜同時積層用打抜金型を用いた孔加工の一例を示す工程説明図であり、
図１３（ａ）は、ダイに１シート目の薄い被加工材料を載せた１シート目準備工程を示し、
図１３（ｂ）は、１シート目をパンチで打ち抜く１シート目打抜工程を示し、
図１３（ｃ）は、２シート目準備工程を示し、
図１３（ｄ）は、２シート目打抜工程を示し、
図１３（ｅ）は、３シート目準備工程を示し、
図１３（ｆ）は、全シートの打抜、積層を終えて、ストリッパより積層した被加工材料を離すシート打抜完了工程を示す。
【符号の説明】
１…工業用部品、２…貫孔部、３…被加工材料、７…剥離治具、１０…パンチ、１１…ストリッパ、１２…ダイ、１３…被加工材料、１４…エッジ、１５…クラック、１６…クリアランス、１７…平行ビーム光、１８…集光レンズ、１９…レーザー光幅、２０…焦点距離、２１…ダイのザグリ部、２３…ワーク受け治具、２５…上型、２６…下型、２７…プレス機、２８…サブガイドポスト、２９…上型ガイドポスト、３６ａ〜３６ｃ…駆動機、３７ａ〜３７ｃ…駆動機、４１…パンチスライドプレート、４２…パンチベース、４３…パンチプレート、４４…ダイセット（上）、４５…ロッド、４７…パンチホルダ、４８…ストリッパ吊上げボルト、４９…ストリッパバネ、５１…ダイスライドプレート、５２…ダイベース、５３…ダイプレート、５４…ダイセット（下）、５５…ロッド、１００…（打抜同時積層用）打抜加工機、１０１…（打抜同時積層用）打抜金型、１０２…ストリッパハンガー、１０３，１０４…段状カム、１０５…ストリッパストッパ、１０６…ヘッド、１４０…打抜加工機、１４１…打抜金型、Ｄ…貫孔部直径、Ｌ…貫孔部軸長、Ｎ…貫孔部間隔、Ｗ…壁部、Ｓ…最短距離。

Claims

被加工材料を打ち抜くパンチ及びダイと、前記パンチを案内するストリッパと、を有し、前記パンチを積層軸として、打ち抜いた前記被加工材料を積層する打抜同時積層加工に用いられる金型であって、
前記パンチに前記被加工材料を積層していくに従って前記ストリッパの下面から飛び出すパンチの長さを徐々に長くするために、前記パンチを含む上型と前記ダイを含む下型とが離れているときにおいて前記パンチと前記ストリッパとの相対位置を変更可能とする調節手段Ａと、
打ち抜き時に前記パンチに積層された被加工材料が前記ダイの上に置かれた被加工材料に当たらないようにするために、打ち抜き時における前記ダイと前記ストリッパとの隙間を変更可能とする調節手段Ｂと、を備え、
パンチを引き上げたときのストリッパの下面から飛び出すパンチの長さが、被加工材料を積層していくに従って徐々に長くなることによって、パンチを被加工材料の積層軸として利用可能にしたことを特徴とする打抜同時積層用打抜金型。
前記パンチを保持するパンチホルダに対して前記ストリッパを押し下げ、且つ、前記ストリッパを吊着するストリッパハンガーを有し、
前記ストリッパハンガーは、上端にヘッドがついたシャフトであって、下端を前記ストリッパに固着し、上端において前記パンチホルダ若しくはパンチホルダより上方に形成された段状カムに前記ヘッドを載接してなり、
前記調節手段Ａは、前記ヘッドが載接する段状カムの段を変更する手段である請求項１に記載の打抜同時積層用打抜金型。
前記調節手段Ａは、前記ヘッドが載接する段状カムの段を自動で変更し得る請求項１又は２に記載の打抜同時積層用打抜金型。
前記ダイ及び前記ダイを保持するダイプレートを貫通して備わり、打ち抜き時に前記ストリッパを受け止めるストリッパストッパを有し、
前記ストリッパストッパは、シャフトであって、上端を前記ダイ上に突出し、下端を前記ダイプレート若しくはダイプレートより下方に形成された段状カムに当接してなり、
前記調節手段Ｂは、前記下端が当接する段状カムの段を変更する手段である請求項１に記載の打抜同時積層用打抜金型。
前記調節手段Ｂは、前記下端が当接する段状カムの段を自動で変更し得る請求項１又は４に記載の打抜同時積層用打抜金型。
被加工材料を打ち抜くパンチ及びダイと、前記パンチを案内するストリッパと、を有するともに、前記パンチを含む上型と前記ダイを含む下型とが離れているときにおいて、前記パンチと前記ストリッパとの相対位置を変更可能とする調節手段Ａと、及び、打ち抜き時における前記ダイと前記ストリッパとの隙間を変更可能とする調節手段Ｂと、を備える打抜同時積層用打抜金型を用い、
前記調節手段Ｂが変更可能とする前記隙間をダイとストリッパとの間に存在する前記被加工材料の厚さの合計より略５乃至１５μｍ大きくし、前記パンチを積層軸として打ち抜いた前記被加工材料を積層することを特徴とする打抜同時積層加工方法。