JP4236721B2 - 自動位置決め方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、板状材料のプレス加工時の位置決めに関し、特にプリント基板等の打抜きプレス加工に適した自動位置決め方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリント基板の外形抜き、スリット抜き、穴あけを行う場合、金型による打抜きプレス加工、ドリル加工、エンドミル加工が行われている。ところが、印刷パターンの微細化に伴い、高精度な加工が要求されてきている。そこで、プリント基板にパターンを印刷するときに、＋、○等の合わせマークを基準マークとして同時に印刷し、かかるプリント基板を加工台に載置し、ＣＣＤカメラで基準マークを読み込み、読み込んだデータにより加工すべき加工台又はドリル等の位置を計算、位置決めし穴開け、外径加工等を加工するＮＣドリル加工やＮＣエンドミル加工により対応してきた。
【０００３】
しかし、かかるＮＣドリル加工、ＮＣエンドミル加工においては、微細パターンの場合は、穴が小さくドリルが折れやすく、またスリット等の幅も狭く送りが早くできないので、切削時間が長く掛かり生産性が悪く量産に向かないという問題があった。
【０００４】
一方、金型による打抜きプレス加工では、量産に適しているものの仕上げ面が悪く、仕上がり寸法にもバラツキがあるため加工精度に問題があった。そこで、本発明者が出願した特開平７−１９５２９８号公報では、打抜き時に打抜きピン等に数十ヘルツの低周波数振動を加え、さらにシェービング加工を施すことにより、穴径０．５ｍｍ、ピッチ１．２５ｍｍの微小穴加工や、微小スリット加工を可能とした。
【０００５】
ところが、プリント基板のパターンの微細化により穴やスリットの加工精度のみならず相対位置精度、即ちプリント基板の位置決め精度がそのまま穴やスリットの位置精度に影響を与えるものとなった。前述したように、ＣＣＤカメラで基板に印刷された基準マークを読み込み、加工すべき加工台上に正確に載置したり、逆に載置された基板の基準マークにあわせ加工台や工具側の位置合わせする方法もあるが、高精度な位置決めをするためには時間がかかり、また構成も複雑となり量産向きでないという問題もあった。
【０００６】
一方、一般のプレス加工の自動送り装置においては、例えば、その加工材料は、図３に記載のように複数のプリント基板２１が印刷され、各プリント基板毎にプレス加工時の位置決めピン用のガイド穴２２が設けられた元材料２３を二点鎖線で示す切断線２４で切断したプレス前基板２５を、図４、５に示すように搬送装置２８で持ち上げ、プレス下型２６に設けられたガイド２７にプレス前基板の横端面２５ａを突き当てながら、位置決めピン２９にガイド穴２２を嵌合させてプレス前基板２５を位置決めするようにされている。例えば図５の（ａ）で最初の基板２１ａの位置決めがされ、搬送装置が退避し、プレス加工され基板２１ａが打ち抜かれる。その後（ｂ）のように搬送装置が移動して２番目の基板２１ｂを把持して（ｃ）のようにプレス下型２６に位置決めする。２番目の基板２１ｂの打抜き後（ｄ）のように次の基板２１ｃが送り込まれ、これを繰り返し順次位置決めが行われる。
【０００７】
ところが、この元材料２３は、印刷工程での乾燥炉の熱や、ガイド穴２２加工、切断加工等の一次ＮＣ加工工程でひずみが発生しており、基板１枚毎の精度はよいが切断したプレス前基板２５全体の精度が劣り、基板が最後になればなるほど基板プレス時のガイド穴寸法がずれる。また、穴あけ、切断の位置精度は（±０．０２５〜０．０３０ｍｍ）が必要とされるためガイドピン２９とガイド穴２２のクリアランスは径で０．０４〜０．０５ｍｍと小さい。さらに、プリント基板は厚さが薄く、そりが発生しやすい、ものによってはその自重でそりが発生する等々の理由でガイドピン２９とガイド穴２２とが嵌合しない場合があり、位置決めができないばかりか頻繁にプレス機械が止まるという問題があった。また、より位置決め精度の向上が望まれる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、嵌合不良を無くし、さらに、位置決め精度を上げるため、ガイドピンの先端を先細にし、ガイドピン２９をガイド穴２２にスムースに挿入させ嵌合不良を無くし、位置決め位置ではガイドピンの外形とガイド穴径とを略同一とすることによりガイドピンとガイド穴とのクリアランスを僅少にして、位置決め精度を上げることができる。しかしながら、かかるものでは、プレス加工後に基板がガイドピンに固着し易くなり、取り外しが困難で、別にノックアウト用の機構が必要になるという問題があった。また、下金型と上金型と相対位置の誤差により、より位置決め精度が必要な上金型の精度に限界があった。
【０００９】
本発明の目的は、前述したような問題点に鑑みてプリント基板等の板状材料を量産に適したプレス加工により外形抜き、スリット抜き、穴あけを行う場合に、ひずみやそり、位置決め穴とピン等のクリアランス、下金型と上金型の相対位置誤差の影響がなく、また、ノックアウト機構等の複雑な構成なしに、高精度の位置決めを簡単、確実におこなわせ、より精緻なパターンに応じた高精度加工を可能にする自動位置決め方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、下金型に板状材料を載置し、前記下金型方向に製品押さえを移動させ前記板状材料を下金型に挟持固定させ、前記下金型方向に上金型を移動させ前記板状材料より基板の外形抜き、又はスリット抜き、又は穴あけが可能にされた、プレス加工において、前記板状材料に仮位置決め部を設け、さらに、前記基板に精密位置決め穴と、該精密位置決め穴の外周に設けられた取り代部と、を設け、前記下金型に設けられた前記仮位置決め部に対応する仮位置決め手段により前記板状材料の仮位置決めを行った後、前記基板の精密位置決め穴に対応し、先端径が前記精密位置決め穴より小径で精密位置決め位置で前記精密位置決め穴に対し同径又は微少隙間となる寸法にされた精密位置決めピンを下金型方向に移動させ前記精密位置決め穴に嵌合させることによって前記基板の精密位置決めを行ったのち、前記製品押さえにより前記板状材料を挟持し、さらに、前記上金型を前記下金型方向に移動させ前記基板の所定形状の打抜き時に、前記精密位置決め穴の外周の取り代部を下金型側方向に打抜き、前記基板より前記精密位置決め穴の削除を行うようにした自動位置決め方法を提供することによって上記課題を解決した（請求項１）。
【００１１】
上記自動位置決め方法を実施する装置は、下金型に板状材料を載置し、前記下金型方向に製品押さえを移動させ前記板状材料を下金型に挟持固定させ、前記下金型方向に上金型を移動させ前記板状材料より基板の外形抜き、又はスリット抜き、又は穴あけが可能にされた、プレス加工において、前記下金型には加工すべき材料を仮位置決めするための仮位置決め手段が設けられ、前記上金型には加工すべき基板に開けられた精密位置決め穴に対応した位置に精密位置決めピンが設けられており、該精密位置決めピンの先端は前記精密位置決め穴より小径とされ、精密位置決め位置で精密位置決め穴に対し同径又は微少隙間となる寸法とされ、打抜き位置で前記精密位置決め穴の外周より大きくされた拡大部が設けられ、前記精密位置決め穴の外周の取り代部を下金型側方向に打抜き、前記基板より前記精密位置決め穴の削除を行うようにされている自動位置決め装置とした（請求項２）。
【００１２】
本発明においてプレス加工される板状材料は、基板の外形抜き、又はスリット抜き、又は穴あけをされるために、位置決めするための位置決め穴又は基準辺又は基準マークを有した板状材料において、さらに、基板に精密位置決め穴と、該精密位置決め穴の外周に設けられた取り代部と、を設ける。板状材料としては、プリント基板が適している。
【００１３】
（作用）
本発明によれば、スリット抜き、又は穴あけ等が可能にされた、プレス加工において、板状材料の仮位置決め部を下金型に設けられた仮位置決め部で仮位置決めを行う。この仮位置決め手段は従来のものと同様でよいが、従来の精度よりは、はるかに粗いものでよい。この状態で、基板に設けられた精密位置決めピンを板状材料の精密位置決め穴に挿入させる。精密位置決めピンの先端は精密位置決め穴より小径であるので、仮位置決め精度がある程度粗くとも精密位置決めピンは確実に精密位置決め穴に挿入される。精密位置決めピンの外形は精密位置決め位置で精密位置決め穴に対し同径又は微少隙間となる寸法なので、さらに精密位置決めピンが精密位置決め穴に挿入されるにしたがい、精密位置決めピンが精密位置決め穴と嵌合をはじめ板状材料を移動させ、嵌合位置で基板が精密位置決めピンの位置で確実に位置決めされる。さらに、製品押さえにより板状材料を挟持位置決め位置で固定する。
【００１４】
特に本発明においては、この状態で、上金型を下金型方向に移動させ板状材料より基板を所定形状に打抜きピン等によって打抜くが、同時に、又は前後して、精密位置決め穴の外周の取り代部が下金型側方向に打抜かれる。基板部より精密位置決め穴の削除を行う。その後、製品押さえにより板状材料を固定した状態で上金型が下金型より離れ、打抜きピン等や精密位置決めピンが板状材料より離れ、プレス加工が終了する。従って、精密位置決め穴と精密位置決めピンの嵌合はなくなり、精密位置決め部で基板が固着することがない。
【００１５】
なお、上金型及び下金型の離型前に精密位置決めピンのみ板状材料より引き抜き上金型に板状材料を固定し上昇端で取り出すことも可能である。また、打抜き時に数十ヘルツの低周波数振動を加え、さらにシェービング加工等を施すことにより、材料のバリ等を取り除くことができるため、より高精度な加工ができる。
【００１６】
また、精密位置決めピンは上金型又は製品押さえとは独立して稼働できるようにしてもよいが、上金型と一体に移動するようにされてもよい。また、製品押さえと上金型間にばね、ゴム、ウレタン等の弾性部材を介して一体とさせ、精密位置決めピンの先端から位置決め位置までが弾性部材より突出するようにしてもよい。
【００１７】
また、仮位置決め部は、板状材料の辺や隣合う２辺であって、仮位置決め手段は、板状材料の辺又は２辺を当接可能にされた、複数のピン又は段部等のガイドから形成されており、仮位置決めは板状材料の辺又は２辺を複数のピン又は段部等のガイドに当接させて行うようにしたもの。あるいは、仮位置決め部は、板状材料に開けられた仮位置決め穴であって、仮位置決め手段は、仮位置決め穴に対応し、穴径より小径の仮位置決めピンであって、仮位置決めは仮位置決めピンに板状材料の仮位置決め穴を挿入させるようにしたもの、またこれらの組合せ等種々のものが適用できる。もちろん、仮位置決め手段はＮＣやロボットを用いたもの画像処理装置を用いたものでもよい。要は位置決めに当たって本発明の精密位置決めピンを精密位置決め穴に挿入可能にできる程度の仮位置決め手段である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の自動位置決め装置及び自動位置決め方法を説明するための断面説明図及び主要部拡大説明図、図２は本発明の板状材料の短冊材料の平面説明図である。板状材料は前述した図５のように複数のプリント基板（以下基板という）２１が一枚の元材料２３に印刷され前処理が行われ、さらに短冊２５に切断されて図２の点線で示すように例えば数枚の基板６が直列に配置されている。各基板毎にその基板６の外側に仮位置決め穴５がそれぞれ２箇所ずつ開けられている。また、基板内に２箇所の精密位置決め穴７が設けられ、さらに、精密位置決め穴の外周に取り代部９が設けられている。仮位置決め穴５の径は２〜３ｍｍその公差は＋０．１〜−０．１ｍｍ程度、精密位置決め穴７の径は２〜３ｍｍその公差は＋０．０１〜０ｍｍ程度にされる。この位置決め穴５，７は基板に印刷された＋状の基準マーク１１を基準として加工される。特に精密位置決め穴７はＮＣドリル等により精密加工される。
【００１９】
一方、本発明に使用するプレスは図１の（ａ）図に示すように、下金型１と上金型２とからなり、下金型には、基板６が印刷された短冊２５が載置され、上金型に対応した穴等が設けられたダイ１ａと２本の仮位置決めピン８が設けられている。仮位置決めピン８は基板６の外側に設けられた仮位置決め穴５に対応する位置に設けられその径は仮位置決め穴径より約−０．３ｍｍ程小さくされ、仮位置決めピンと仮位置決め穴とは比較的大きな隙間をもつようにされている。
【００２０】
上金型２には、図示しないスプリング、ゴム、ウレタン等の弾性体、あるいは油圧シリンダ、空気圧シリンダ等で下金型方向に付勢された製品押さえ３と、基板の外形、スリット、穴等を打ち抜くための打抜きピンが設けられたパンチ（図示せず）が設けられ、さらに、中空の丸パンチ４ｄと丸パンチ中空内に嵌着され先端がテーパ状にされたピン４ｐとが設けられ、丸パンチとピンとで精密位置決めピン４を構成する。丸パンチ４ｄの先端４ｆは上金型２の下降時に基板６の取り代部９を打抜くようにされ、丸パンチ４ｄの外径は取り代部９より小さい径にされ、例えば４〜６ｍｍ程度である。
【００２１】
ピン４ｐのストレート部４ｅはフリー状態での製品押さえ３の下金型側端面３ａより少なくとも加工すべき基板厚みより突出している（例えば１ｍｍ程度、図１の（ａ′）に示すｈ寸法）。ピンの先端４ａの径は精密位置決め穴７より小さくされ、ストレート部４ｅの径は精密位置決め穴に対し略同径又は微小隙間となる寸法、例えば径で−０．０５ｍｍ以内にされている。また、下金型及びダイには丸パンチ４ｄとピン４ｐが貫入するようにされたパンチ穴３０が開けられている。なお、図１において、丸パンチとピンとの大きさは説明のため誇張してある。
【００２２】
（作用）
かかる構成によれば、図１の（ａ）に示すように、下金型のダイ１ａに、短冊２５の加工すべき基板６の仮位置決め穴５を下金型１の仮位置決めピン８に嵌挿させて載置する。このとき、基板６（短冊２５）の位置は粗く設定されるので、基板に歪みやそり等があっても、仮位置決めピン８がかじったり、引っ掛かることなしに基板が下金型１に仮止めされる。つぎに、上金型２が下降すると、図１（ｂ）、（ｂ′）に示すように、ピン４ｐの先端４ａが基板６の精密位置決め穴７に突入し、突入に従ってピンの径は太くなるので精密位置決め穴と干渉し精密位置決め穴を介して基板を所定位置にずらす。さらに、上金型２が下降し、図１（ｃ）、（ｃ′）に示すように、ピンのストレート部４ｅと精密位置決め穴７とが嵌挿した位置に達すると製品押さえ３が基板６を押しつけ基板を精密位置に固定する。
【００２３】
さらに、上金型２が下降し、図１（ｄ）、（ｄ′）に示すように、プレスによる基板６の外形切断、スリットあけ、穴あけが行われる。このとき、丸パンチの先端４ｆが基板６の取り代部９を打抜き排出し、ダイ１ａの刃先ストレート部３０に抜きカスを固定させる。打ち抜き終了後上金型２の上昇に伴い、外形切断、スリットあけ、穴あけ用パンチ、及び丸パンチ４ｄ、ピン４ｐも上昇するが、基板６は製品押さえ３により固定されているので、下金型に置かれたままにされる。また、製品押さえ３が上昇した後は、基板を拘束する部分はないので、簡単に下金型から基板を取り出すことができる。
【００２４】
なお、丸パンチ４ｄを残し、ピン４ｐのみを打抜きかすより抜いた状態で製品押さえ３の力を抜くと上金型２に基板６を拘束した状態で上昇でき、上昇端で製品押さえ３を油圧シリンダ等で再度下降させたり、別に設けたノックアウト等により基板を取り出すこともできる。また、丸パンチ４ｄとピン４ｐとで精密位置決めピン４を構成するようにしたが、丸パンチとピンとを一体に形成してもよい。また、先端形状のテーパは直線、又は曲線であってもよい。また、本発明はより精緻なパターンにされたプリント基板をはじめとした板状材料のプレス加工に適した自動位置決めに関するが、その他の精密位置決めにも応用できることはいうまでもない。
【００２５】
【発明の効果】
本発明においては、プリント基板等の板状材料を、一旦、下金型に仮位置決めした後、上金型の下降にしたがって、基板の精密位置決め穴に、精密位置決めピンの先端を挿入し、ついで、精密位置決め穴に対し同径又は微少隙間となる寸法の精密位置決めピンの径まで挿入することにより基板の精密位置決めを行い、製品押さえにより板状材料を挟持し、さらに、基板の所定形状の打抜き時に、精密位置決め穴の外周の取り代部を下金型側方向に打抜くようにし、基板より精密位置決め穴の削除を行うので、ひずみやそり、位置決め穴やピン等のクリアランスの影響がなく、また、ノックアウト機構等の複雑な構成なしに、高精度の位置決めを簡単、確実におこなえるものとなった。さらに、プレス加工において、より精緻なパターンに応じた高精度加工が可能となり、また、位置決め不良による機械の停止も僅少となり、より量産に適したものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動位置決め装置及び自動位置決め方法を説明するための断面説明図及び主要部拡大説明図である。（ａ）、（ａ′）は基板を仮位置決めした状態。（ｂ）、（ｂ′）は精密位置決め開始状態。（ｃ）、（ｃ′）は精密位置決め状態。（ｄ）、（ｄ′）は取り代部打抜き状態を表す断面説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に用いる板状材料の短冊材料の平面説明図である。
【図３】プレス加工前の複数のプリント基板が印刷された元材料の平面説明図である。
【図４】従来の位置決め方法の説明図である。
【図５】従来の位置決め方法の説明図である。（ａ）は短冊材料の最初の基板の位置決め、（ｂ）、（ｃ）は２番目の基板の位置決め、（ｄ）は３番目の基板の位置決め経過を示す。
【符号の説明】
１ 下金型
２ 上金型
３ 製品押さえ
４ 精密位置決めピン
４ａ ピン先端
４ｂ 精密位置決め位置
４ｃ 打抜き位置
４ｄ 丸パンチ（拡大部）
４ｅ ピンストレート部
４ｆ 丸パンチ先端
４ｐ ピン
５ 仮位置決め手段（仮位置決め穴）
６ 基板
７ 精密位置決め穴
８ 仮位置決め部（仮位置決めピン）
９ 取り代部
１１ 基準マーク
２５ 板状材料
【発明の属する技術分野】
この発明は、板状材料のプレス加工時の位置決めに関し、特にプリント基板等の打抜きプレス加工に適した自動位置決め方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリント基板の外形抜き、スリット抜き、穴あけを行う場合、金型による打抜きプレス加工、ドリル加工、エンドミル加工が行われている。ところが、印刷パターンの微細化に伴い、高精度な加工が要求されてきている。そこで、プリント基板にパターンを印刷するときに、＋、○等の合わせマークを基準マークとして同時に印刷し、かかるプリント基板を加工台に載置し、ＣＣＤカメラで基準マークを読み込み、読み込んだデータにより加工すべき加工台又はドリル等の位置を計算、位置決めし穴開け、外径加工等を加工するＮＣドリル加工やＮＣエンドミル加工により対応してきた。
【０００３】
しかし、かかるＮＣドリル加工、ＮＣエンドミル加工においては、微細パターンの場合は、穴が小さくドリルが折れやすく、またスリット等の幅も狭く送りが早くできないので、切削時間が長く掛かり生産性が悪く量産に向かないという問題があった。
【０００４】
一方、金型による打抜きプレス加工では、量産に適しているものの仕上げ面が悪く、仕上がり寸法にもバラツキがあるため加工精度に問題があった。そこで、本発明者が出願した特開平７−１９５２９８号公報では、打抜き時に打抜きピン等に数十ヘルツの低周波数振動を加え、さらにシェービング加工を施すことにより、穴径０．５ｍｍ、ピッチ１．２５ｍｍの微小穴加工や、微小スリット加工を可能とした。
【０００５】
ところが、プリント基板のパターンの微細化により穴やスリットの加工精度のみならず相対位置精度、即ちプリント基板の位置決め精度がそのまま穴やスリットの位置精度に影響を与えるものとなった。前述したように、ＣＣＤカメラで基板に印刷された基準マークを読み込み、加工すべき加工台上に正確に載置したり、逆に載置された基板の基準マークにあわせ加工台や工具側の位置合わせする方法もあるが、高精度な位置決めをするためには時間がかかり、また構成も複雑となり量産向きでないという問題もあった。
【０００６】
一方、一般のプレス加工の自動送り装置においては、例えば、その加工材料は、図３に記載のように複数のプリント基板２１が印刷され、各プリント基板毎にプレス加工時の位置決めピン用のガイド穴２２が設けられた元材料２３を二点鎖線で示す切断線２４で切断したプレス前基板２５を、図４、５に示すように搬送装置２８で持ち上げ、プレス下型２６に設けられたガイド２７にプレス前基板の横端面２５ａを突き当てながら、位置決めピン２９にガイド穴２２を嵌合させてプレス前基板２５を位置決めするようにされている。例えば図５の（ａ）で最初の基板２１ａの位置決めがされ、搬送装置が退避し、プレス加工され基板２１ａが打ち抜かれる。その後（ｂ）のように搬送装置が移動して２番目の基板２１ｂを把持して（ｃ）のようにプレス下型２６に位置決めする。２番目の基板２１ｂの打抜き後（ｄ）のように次の基板２１ｃが送り込まれ、これを繰り返し順次位置決めが行われる。
【０００７】
ところが、この元材料２３は、印刷工程での乾燥炉の熱や、ガイド穴２２加工、切断加工等の一次ＮＣ加工工程でひずみが発生しており、基板１枚毎の精度はよいが切断したプレス前基板２５全体の精度が劣り、基板が最後になればなるほど基板プレス時のガイド穴寸法がずれる。また、穴あけ、切断の位置精度は（±０．０２５〜０．０３０ｍｍ）が必要とされるためガイドピン２９とガイド穴２２のクリアランスは径で０．０４〜０．０５ｍｍと小さい。さらに、プリント基板は厚さが薄く、そりが発生しやすい、ものによってはその自重でそりが発生する等々の理由でガイドピン２９とガイド穴２２とが嵌合しない場合があり、位置決めができないばかりか頻繁にプレス機械が止まるという問題があった。また、より位置決め精度の向上が望まれる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、嵌合不良を無くし、さらに、位置決め精度を上げるため、ガイドピンの先端を先細にし、ガイドピン２９をガイド穴２２にスムースに挿入させ嵌合不良を無くし、位置決め位置ではガイドピンの外形とガイド穴径とを略同一とすることによりガイドピンとガイド穴とのクリアランスを僅少にして、位置決め精度を上げることができる。しかしながら、かかるものでは、プレス加工後に基板がガイドピンに固着し易くなり、取り外しが困難で、別にノックアウト用の機構が必要になるという問題があった。また、下金型と上金型と相対位置の誤差により、より位置決め精度が必要な上金型の精度に限界があった。
【０００９】
本発明の目的は、前述したような問題点に鑑みてプリント基板等の板状材料を量産に適したプレス加工により外形抜き、スリット抜き、穴あけを行う場合に、ひずみやそり、位置決め穴とピン等のクリアランス、下金型と上金型の相対位置誤差の影響がなく、また、ノックアウト機構等の複雑な構成なしに、高精度の位置決めを簡単、確実におこなわせ、より精緻なパターンに応じた高精度加工を可能にする自動位置決め方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、下金型に板状材料を載置し、前記下金型方向に製品押さえを移動させ前記板状材料を下金型に挟持固定させ、前記下金型方向に上金型を移動させ前記板状材料より基板の外形抜き、又はスリット抜き、又は穴あけが可能にされた、プレス加工において、前記板状材料に仮位置決め部を設け、さらに、前記基板に精密位置決め穴と、該精密位置決め穴の外周に設けられた取り代部と、を設け、前記下金型に設けられた前記仮位置決め部に対応する仮位置決め手段により前記板状材料の仮位置決めを行った後、前記基板の精密位置決め穴に対応し、先端径が前記精密位置決め穴より小径で精密位置決め位置で前記精密位置決め穴に対し同径又は微少隙間となる寸法にされた精密位置決めピンを下金型方向に移動させ前記精密位置決め穴に嵌合させることによって前記基板の精密位置決めを行ったのち、前記製品押さえにより前記板状材料を挟持し、さらに、前記上金型を前記下金型方向に移動させ前記基板の所定形状の打抜き時に、前記精密位置決め穴の外周の取り代部を下金型側方向に打抜き、前記基板より前記精密位置決め穴の削除を行うようにした自動位置決め方法を提供することによって上記課題を解決した（請求項１）。
【００１１】
上記自動位置決め方法を実施する装置は、下金型に板状材料を載置し、前記下金型方向に製品押さえを移動させ前記板状材料を下金型に挟持固定させ、前記下金型方向に上金型を移動させ前記板状材料より基板の外形抜き、又はスリット抜き、又は穴あけが可能にされた、プレス加工において、前記下金型には加工すべき材料を仮位置決めするための仮位置決め手段が設けられ、前記上金型には加工すべき基板に開けられた精密位置決め穴に対応した位置に精密位置決めピンが設けられており、該精密位置決めピンの先端は前記精密位置決め穴より小径とされ、精密位置決め位置で精密位置決め穴に対し同径又は微少隙間となる寸法とされ、打抜き位置で前記精密位置決め穴の外周より大きくされた拡大部が設けられ、前記精密位置決め穴の外周の取り代部を下金型側方向に打抜き、前記基板より前記精密位置決め穴の削除を行うようにされている自動位置決め装置とした（請求項２）。
【００１２】
本発明においてプレス加工される板状材料は、基板の外形抜き、又はスリット抜き、又は穴あけをされるために、位置決めするための位置決め穴又は基準辺又は基準マークを有した板状材料において、さらに、基板に精密位置決め穴と、該精密位置決め穴の外周に設けられた取り代部と、を設ける。板状材料としては、プリント基板が適している。
【００１３】
（作用）
本発明によれば、スリット抜き、又は穴あけ等が可能にされた、プレス加工において、板状材料の仮位置決め部を下金型に設けられた仮位置決め部で仮位置決めを行う。この仮位置決め手段は従来のものと同様でよいが、従来の精度よりは、はるかに粗いものでよい。この状態で、基板に設けられた精密位置決めピンを板状材料の精密位置決め穴に挿入させる。精密位置決めピンの先端は精密位置決め穴より小径であるので、仮位置決め精度がある程度粗くとも精密位置決めピンは確実に精密位置決め穴に挿入される。精密位置決めピンの外形は精密位置決め位置で精密位置決め穴に対し同径又は微少隙間となる寸法なので、さらに精密位置決めピンが精密位置決め穴に挿入されるにしたがい、精密位置決めピンが精密位置決め穴と嵌合をはじめ板状材料を移動させ、嵌合位置で基板が精密位置決めピンの位置で確実に位置決めされる。さらに、製品押さえにより板状材料を挟持位置決め位置で固定する。
【００１４】
特に本発明においては、この状態で、上金型を下金型方向に移動させ板状材料より基板を所定形状に打抜きピン等によって打抜くが、同時に、又は前後して、精密位置決め穴の外周の取り代部が下金型側方向に打抜かれる。基板部より精密位置決め穴の削除を行う。その後、製品押さえにより板状材料を固定した状態で上金型が下金型より離れ、打抜きピン等や精密位置決めピンが板状材料より離れ、プレス加工が終了する。従って、精密位置決め穴と精密位置決めピンの嵌合はなくなり、精密位置決め部で基板が固着することがない。
【００１５】
なお、上金型及び下金型の離型前に精密位置決めピンのみ板状材料より引き抜き上金型に板状材料を固定し上昇端で取り出すことも可能である。また、打抜き時に数十ヘルツの低周波数振動を加え、さらにシェービング加工等を施すことにより、材料のバリ等を取り除くことができるため、より高精度な加工ができる。
【００１６】
また、精密位置決めピンは上金型又は製品押さえとは独立して稼働できるようにしてもよいが、上金型と一体に移動するようにされてもよい。また、製品押さえと上金型間にばね、ゴム、ウレタン等の弾性部材を介して一体とさせ、精密位置決めピンの先端から位置決め位置までが弾性部材より突出するようにしてもよい。
【００１７】
また、仮位置決め部は、板状材料の辺や隣合う２辺であって、仮位置決め手段は、板状材料の辺又は２辺を当接可能にされた、複数のピン又は段部等のガイドから形成されており、仮位置決めは板状材料の辺又は２辺を複数のピン又は段部等のガイドに当接させて行うようにしたもの。あるいは、仮位置決め部は、板状材料に開けられた仮位置決め穴であって、仮位置決め手段は、仮位置決め穴に対応し、穴径より小径の仮位置決めピンであって、仮位置決めは仮位置決めピンに板状材料の仮位置決め穴を挿入させるようにしたもの、またこれらの組合せ等種々のものが適用できる。もちろん、仮位置決め手段はＮＣやロボットを用いたもの画像処理装置を用いたものでもよい。要は位置決めに当たって本発明の精密位置決めピンを精密位置決め穴に挿入可能にできる程度の仮位置決め手段である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の自動位置決め装置及び自動位置決め方法を説明するための断面説明図及び主要部拡大説明図、図２は本発明の板状材料の短冊材料の平面説明図である。板状材料は前述した図５のように複数のプリント基板（以下基板という）２１が一枚の元材料２３に印刷され前処理が行われ、さらに短冊２５に切断されて図２の点線で示すように例えば数枚の基板６が直列に配置されている。各基板毎にその基板６の外側に仮位置決め穴５がそれぞれ２箇所ずつ開けられている。また、基板内に２箇所の精密位置決め穴７が設けられ、さらに、精密位置決め穴の外周に取り代部９が設けられている。仮位置決め穴５の径は２〜３ｍｍその公差は＋０．１〜−０．１ｍｍ程度、精密位置決め穴７の径は２〜３ｍｍその公差は＋０．０１〜０ｍｍ程度にされる。この位置決め穴５，７は基板に印刷された＋状の基準マーク１１を基準として加工される。特に精密位置決め穴７はＮＣドリル等により精密加工される。
【００１９】
一方、本発明に使用するプレスは図１の（ａ）図に示すように、下金型１と上金型２とからなり、下金型には、基板６が印刷された短冊２５が載置され、上金型に対応した穴等が設けられたダイ１ａと２本の仮位置決めピン８が設けられている。仮位置決めピン８は基板６の外側に設けられた仮位置決め穴５に対応する位置に設けられその径は仮位置決め穴径より約−０．３ｍｍ程小さくされ、仮位置決めピンと仮位置決め穴とは比較的大きな隙間をもつようにされている。
【００２０】
上金型２には、図示しないスプリング、ゴム、ウレタン等の弾性体、あるいは油圧シリンダ、空気圧シリンダ等で下金型方向に付勢された製品押さえ３と、基板の外形、スリット、穴等を打ち抜くための打抜きピンが設けられたパンチ（図示せず）が設けられ、さらに、中空の丸パンチ４ｄと丸パンチ中空内に嵌着され先端がテーパ状にされたピン４ｐとが設けられ、丸パンチとピンとで精密位置決めピン４を構成する。丸パンチ４ｄの先端４ｆは上金型２の下降時に基板６の取り代部９を打抜くようにされ、丸パンチ４ｄの外径は取り代部９より小さい径にされ、例えば４〜６ｍｍ程度である。
【００２１】
ピン４ｐのストレート部４ｅはフリー状態での製品押さえ３の下金型側端面３ａより少なくとも加工すべき基板厚みより突出している（例えば１ｍｍ程度、図１の（ａ′）に示すｈ寸法）。ピンの先端４ａの径は精密位置決め穴７より小さくされ、ストレート部４ｅの径は精密位置決め穴に対し略同径又は微小隙間となる寸法、例えば径で−０．０５ｍｍ以内にされている。また、下金型及びダイには丸パンチ４ｄとピン４ｐが貫入するようにされたパンチ穴３０が開けられている。なお、図１において、丸パンチとピンとの大きさは説明のため誇張してある。
【００２２】
（作用）
かかる構成によれば、図１の（ａ）に示すように、下金型のダイ１ａに、短冊２５の加工すべき基板６の仮位置決め穴５を下金型１の仮位置決めピン８に嵌挿させて載置する。このとき、基板６（短冊２５）の位置は粗く設定されるので、基板に歪みやそり等があっても、仮位置決めピン８がかじったり、引っ掛かることなしに基板が下金型１に仮止めされる。つぎに、上金型２が下降すると、図１（ｂ）、（ｂ′）に示すように、ピン４ｐの先端４ａが基板６の精密位置決め穴７に突入し、突入に従ってピンの径は太くなるので精密位置決め穴と干渉し精密位置決め穴を介して基板を所定位置にずらす。さらに、上金型２が下降し、図１（ｃ）、（ｃ′）に示すように、ピンのストレート部４ｅと精密位置決め穴７とが嵌挿した位置に達すると製品押さえ３が基板６を押しつけ基板を精密位置に固定する。
【００２３】
さらに、上金型２が下降し、図１（ｄ）、（ｄ′）に示すように、プレスによる基板６の外形切断、スリットあけ、穴あけが行われる。このとき、丸パンチの先端４ｆが基板６の取り代部９を打抜き排出し、ダイ１ａの刃先ストレート部３０に抜きカスを固定させる。打ち抜き終了後上金型２の上昇に伴い、外形切断、スリットあけ、穴あけ用パンチ、及び丸パンチ４ｄ、ピン４ｐも上昇するが、基板６は製品押さえ３により固定されているので、下金型に置かれたままにされる。また、製品押さえ３が上昇した後は、基板を拘束する部分はないので、簡単に下金型から基板を取り出すことができる。
【００２４】
なお、丸パンチ４ｄを残し、ピン４ｐのみを打抜きかすより抜いた状態で製品押さえ３の力を抜くと上金型２に基板６を拘束した状態で上昇でき、上昇端で製品押さえ３を油圧シリンダ等で再度下降させたり、別に設けたノックアウト等により基板を取り出すこともできる。また、丸パンチ４ｄとピン４ｐとで精密位置決めピン４を構成するようにしたが、丸パンチとピンとを一体に形成してもよい。また、先端形状のテーパは直線、又は曲線であってもよい。また、本発明はより精緻なパターンにされたプリント基板をはじめとした板状材料のプレス加工に適した自動位置決めに関するが、その他の精密位置決めにも応用できることはいうまでもない。
【００２５】
【発明の効果】
本発明においては、プリント基板等の板状材料を、一旦、下金型に仮位置決めした後、上金型の下降にしたがって、基板の精密位置決め穴に、精密位置決めピンの先端を挿入し、ついで、精密位置決め穴に対し同径又は微少隙間となる寸法の精密位置決めピンの径まで挿入することにより基板の精密位置決めを行い、製品押さえにより板状材料を挟持し、さらに、基板の所定形状の打抜き時に、精密位置決め穴の外周の取り代部を下金型側方向に打抜くようにし、基板より精密位置決め穴の削除を行うので、ひずみやそり、位置決め穴やピン等のクリアランスの影響がなく、また、ノックアウト機構等の複雑な構成なしに、高精度の位置決めを簡単、確実におこなえるものとなった。さらに、プレス加工において、より精緻なパターンに応じた高精度加工が可能となり、また、位置決め不良による機械の停止も僅少となり、より量産に適したものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動位置決め装置及び自動位置決め方法を説明するための断面説明図及び主要部拡大説明図である。（ａ）、（ａ′）は基板を仮位置決めした状態。（ｂ）、（ｂ′）は精密位置決め開始状態。（ｃ）、（ｃ′）は精密位置決め状態。（ｄ）、（ｄ′）は取り代部打抜き状態を表す断面説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に用いる板状材料の短冊材料の平面説明図である。
【図３】プレス加工前の複数のプリント基板が印刷された元材料の平面説明図である。
【図４】従来の位置決め方法の説明図である。
【図５】従来の位置決め方法の説明図である。（ａ）は短冊材料の最初の基板の位置決め、（ｂ）、（ｃ）は２番目の基板の位置決め、（ｄ）は３番目の基板の位置決め経過を示す。
【符号の説明】
１ 下金型
２ 上金型
３ 製品押さえ
４ 精密位置決めピン
４ａ ピン先端
４ｂ 精密位置決め位置
４ｃ 打抜き位置
４ｄ 丸パンチ（拡大部）
４ｅ ピンストレート部
４ｆ 丸パンチ先端
４ｐ ピン
５ 仮位置決め手段（仮位置決め穴）
６ 基板
７ 精密位置決め穴
８ 仮位置決め部（仮位置決めピン）
９ 取り代部
１１ 基準マーク
２５ 板状材料
Claims (2)
- 下金型に板状材料を載置し、前記下金型方向に製品押さえを移動させ前記板状材料を下金型に挟持固定させ、前記下金型方向に上金型を移動させ前記板状材料より基板の外形抜き、又はスリット抜き、又は穴あけが可能にされた、プレス加工において、前記板状材料に仮位置決め部を設け、さらに、前記基板に精密位置決め穴と、該精密位置決め穴の外周に設けられた取り代部と、を設け、前記下金型に設けられた前記仮位置決め部に対応する仮位置決め手段により前記板状材料の仮位置決めを行った後、前記基板の精密位置決め穴に対応し、先端径が前記精密位置決め穴より小径で精密位置決め位置で前記精密位置決め穴に対し同径又は微少隙間となる寸法にされた精密位置決めピンを下金型方向に移動させ前記精密位置決め穴に嵌合させることによって前記基板の精密位置決めを行ったのち、前記製品押さえにより前記板状材料を挟持し、さらに、前記上金型を前記下金型方向に移動させ前記基板の所定形状の打抜き時に、前記精密位置決め穴の外周の取り代部を下金型側方向に打抜き、前記基板より前記精密位置決め穴の削除を行うことを特徴とする自動位置決め方法。
- 下金型に板状材料を載置し、前記下金型方向に製品押さえを移動させ前記板状材料を下金型に挟持固定させ、前記下金型方向に上金型を移動させ前記板状材料より基板の外形抜き、又はスリット抜き、又は穴あけが可能にされた、プレス加工において、前記下金型には加工すべき材料を仮位置決めするための仮位置決め手段が設けられ、前記上金型には加工すべき基板に開けられた精密位置決め穴に対応した位置に精密位置決めピンが設けられており、該精密位置決めピンの先端は前記精密位置決め穴より小径とされ、精密位置決め位置で精密位置決め穴に対し同径又は微少隙間となる寸法とされ、打抜き位置で前記精密位置決め穴の外周より大きくされた拡大部が設けられ、前記精密位置決め穴の外周の取り代部を下金型側方向に打抜き、前記基板より前記精密位置決め穴の削除を行うようにされていることを特徴とする自動位置決め装置。
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