JP4686847B2 - 長尺薄板材料の連続開孔方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長尺薄板材料を、パンチの加工ステージに間欠的に搬送し、それ以後の加工工程において必要とする各加工領域ごとの位置決め用の孔（パイロットホール）を、連続的に開孔する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、長尺の板材に同一部品を連続的に加工していく場合には、加工基準となるパイロットホールと称されている孔を、各部品の加工領域ごとに予め形成しておくことが知られている。そして、このように薄い材料で加工される部品の典型例としては、リードフレームやＴＡＢテープ等があるが、ＴＡＢテープを加工する場合で言えば、ポリイミドフィルムをベースにした銅箔の表面にレジスト層を形成し、そこに所望の回路パターンを得るためのマスクを重ね合わせて露光・現像し、その後、露出した銅箔部をエッチングで除去するようにしているが、その場合、マスクは、パイロットホールを基準にして位置合わせが行われている。
【０００３】
一般に、このようなパイロットホールを長尺の板材に形成する場合は、金型を使用して開孔することが多い。そして、その場合には、長尺の板材が金属材料であって、幅が１００ｍｍ以下、厚さが０．１ｍｍ以上であるならば、金型ピンに、板材の幅方向の縁を接触させたまま所定の方向へ搬送するようにすることにより、開孔加工ステージに、加工領域を正確に位置付けることが可能となる。しかしながら、板材の幅が２００ｍｍ以上であって厚さが５０μｍ程度に薄くなると、板材に所定の剛性が得られなくなることから、板材の表面に撓みや皺が生じて所定の搬送が行えず、開孔加工ステージへの所定の位置付けが難しくなってしまう。
【０００４】
特に、最近のように、電子機器が小型化されてくると、実装される部品も小型化，薄型化が求められていて、例えば、フレキシブルプリント配線板の基材となる銅ポリイミド基板などは相当に薄くなっている。そのため、上記のような金型を使用してのパイロットホールの開孔は、極めて困難となっている。そこで、そのような薄い板材に開孔する場合には、金型を使用せず、移動機構付きのパンチを使用するのが普通になっているが、本発明は、そのようなパンチを用いて、パイロットホールを複数個ずつ連続的に開孔する方法に関するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、移動機構付きパンチは、薄板材料を間欠的に搬送したとき、開孔加工ステージにおいて材料に撓みや皺を生じさせず、好適に位置付けできる点で優れている。即ち、その移動機構は、初期位置で板材の両面を挟持してから所定の加工領域を開孔加工ステージに移動させ、その後は、材料を解放して初期位置へ復帰し、復帰後は次の移動に先立って材料を挟持する、というサイクルを繰り返えす。従って、各加工領域を開孔加工ステージに対して常に所定の姿勢に位置付けるのは、主にそのようにして作動する移動機構の精度に依存しているといえる。
【０００６】
しかしながら、移動機構の精度が維持されていても、長尺材料の製作段階において、幅方向の両端縁が、直線的に平行となるように加工されていない場合がある。特に、長尺の銅ポリイミドフィルム材料を製作する場合などには、幅が広くてロール状に巻かれた材料を、その長手方向に沿って切断してゆき、一度に複数本の幅の狭い材料に分割するようなことが行われているが、そのような場合には、材料が非常に薄く、幅方向でのカールもし易いことから、幅方向の両端縁を直線的に平行となるように切断するのが容易ではない。また、上記のロール状に巻かれた材料やその材料を巻いている軸部材などが切断中に微かに軸方向へ振動したりすることもあって、狭い幅に切断された長尺材料が、僅かではあるが蛇行形状に形成されてしまうことがある。従って、そのようにして製作された長尺フィルムにパイロットホールを開孔すると、設計上の許容範囲を超えた位置に開孔されてしまうことがある。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、長尺の薄板材料が例えば上記のような蛇行形状に製作されていたりして、開孔加工ステージにおいて開孔加工領域が正規の配置状態になっていない場合でも、パンチの工具位置を調整することによって好適に許容範囲内の位置に開孔できるようにした長尺薄板材料の連続開孔方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、長尺の薄板材料を、加工ステージに間欠的に搬送し、それ以後の加工工程で必要とする各加工領域ごとの位置決め用の複数の孔を、開孔工具を有するパンチによって連続的に開孔する方法において、前回の開孔位置から搬送方向とは直交する方向に薄板材料の縁までの距離を設計値とし、次の開孔領域の開孔を行うときには、前回の開孔位置を基準位置として前記と同様に薄板材料の縁までの距離を計測し、その計測値を前記の設計値と比較することによって、開孔位置が設計上の許容加工精度範囲の位置となるように前記の工具位置を移動させ、前記の位置決め用の複数の孔を開孔するようにする。
【０００９】
また、上記の目的を達成するために、本発明は、長尺の薄板材料を、加工ステージに間欠的に搬送し、搬送方向とは直交する方向に配列されていてそれ以後の加工工程で必要とする各加工領域ごとの位置決め用の二つの孔を、開孔工具を有するパンチによって連続的に開孔する方法において、前回の開孔（Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ）位置から、搬送方向とは直交する方向に薄板材料の縁までの距離を設計値（Ｙ０）とし、次の開孔領域の開孔を行うときには、前回の開孔位置を基準位置として前記と同様に薄板材料の縁までの距離を計測し、その計測値（Ｙｅ）を前記の設計値（Ｙ０）と比較することによって、薄板材料の搬送方向と直交する方向に対する二つの開孔位置の移動量（δｙ）を下記の関係で求め、その値が得られるようにするために、前回の開孔時における前記二つの開孔（Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ）位置の重心位置（Ｍｂ）を中心に、下記式１で求めた角度（θ）だけ回転させた位置を開口位置と定め、前記工具によって前記位置決め用の二つの孔を開孔するようにする。

尚、ここで、δｍａｘは許容される加工精度である。
式１
θ＝ａｒｃｓｉｎ（δｙ）
＝−ｓｉｇｎ（（Ｙｅ−Ｙ０）×Ｍａｘ（δｍａｘ、｜Ｙｅ−Ｙ０｜））
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１を用いて、本発明を具体的に説明する。ここで説明するのは、長尺の薄板材料Ａに、搬送方向（矢印）とは直交する方向（以下、幅方向という）に配列した位置決め用の二つのパイロットホールを、間欠的に搬送されてくる加工領域ごとに連続的に開孔していく場合である。尚、図１においては、説明を分かり易くするために、長尺の薄板材料Ａを、搬送方向に対して大きく傾いた状態（角度θ）で示しているが、実際には、このように大きな傾きが生じるわけではない。また、図１においては、搬送方向をｘ座標とし、幅方向をｙ座標とする。更に、以下においては、薄板材料Ａの幅方向の縁をエッジと称することにする。
【００１１】
先ず、前回に加工した二つの孔Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂを基準孔とし、それらの孔位置から薄板材料Ａのエッジまでを計測する。そして、その計測値を設計値Ｙ０として、次回開孔されるべき二つの孔Ｐ１ｆ，Ｐ２ｆの設計位置が決められる。また、次回開孔される加工領域が加工ステージにあるときに、上記の設計位置から薄板材料Ａのエッジまでの距離を計測し、その計測値を実測値Ｙｅとして、上記の設計値Ｙ０と比較する。そして、実測値Ｙｅが設計値Ｙ０と異なる場合は、前回の開孔時における二つの孔Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂの重心位置Ｍｂを中心に、角度θだけ回転させた位置が、次に加工される二つの孔Ｐ１ｆ，Ｐ２ｆの位置となる。従って、パンチの工具をその位置に合わせて加工することになる。尚、二つの孔の開孔は二つの工具によって同時に行うのが普通であるが、本発明においては、一つの工具で２回に分けて行うようにしても差し支えない。
【００１２】
このことを更に詳しく説明すると、上記のようにして加工される二つの孔Ｐ１ｆ，Ｐ２ｆの位置をＰ１ｆ，Ｐ２ｆとしたとき、その座標位置は次のようになる。
Ｐ１ｆ＝（Ｐｘ×ｃｏｓθ−Ｐｙ／２×ｓｉｎθ、Ｐｘ×ｓｉｎθ＋Ｐｙ／２×ｃｏｓθ）
Ｐ２ｆ＝（Ｐｘ×ｃｏｓθ＋Ｐｙ／２×ｓｉｎθ、Ｐｘ×ｓｉｎθ−Ｐｙ／２×ｃｏｓθ）
ここで、ＰｘはＰ１ｆ，Ｐ２ｆの重心位置（Ｍｆ）である。
設計上の開孔加工位置は、上記の式において、θ＝０として求めた
Ｐ１ｆ＝（Ｐｘ、Ｐｙ／２）
Ｐ２ｆ＝（Ｐｘ、−Ｐｙ／２）
であるから、Ｐ２ｆのｙ方向の移動量δｙは、
δｙ＝Ｐｘ×ｓｉｎθ＋Ｐｙ／２×（１−ｃｏｓθ）
となる。しかし、θが小さい場合は、第２項は無視できるほど小さいので、
δｙ＝Ｐｘ×ｓｉｎθ
となる。
【００１３】
そこで、この移動量δｙの値を、下記のように、実測値Ｙｅの値に対応した移動量とし、加工される孔位置Ｐ１ｆ，Ｐ２ｆがこのような値だけシフトするように、パンチの二つの工具位置を、重心位置Ｍｂを中心にして角度θだけ回転させるようにする。

ここで、δｍａｘは許容される加工精度である。
従って、以上のことから、回転角度θは次の数式で与えられることになる。
θ＝ａｒｃｓｉｎ（δｙ）
＝−ｓｉｇｎ（（Ｙｅ−Ｙ０）×Ｍａｘ（δｍａｘ、｜Ｙｅ−Ｙ０｜））
【００１４】
尚、この場合、回転中心を、二つの基準孔Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂを開孔したときの重心位置Ｍｂとした理由は、開孔の位置精度をより良くするためである。即ち、例えば、それらの基準孔の一方の孔の加工位置を回転中心にすると、その基準孔側で加工される孔の加工位置が設計位置からずれる量よりも、他方の基準孔側となる孔の加工位置が設計位置よりずれる量の方が、大きくなってしまうからである。それに対して、上記のように、二つの基準孔Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂを開孔したときの重心位置Ｍｂを回転中心にすると、設計位置と実際に加工される位置とのずれが、加工される二つの孔位置に対して等しく配分されるので、全体としては精度が高まることになる。
【００１５】
【実施例】
次に、上記した方法で加工した場合の三つの実施例と、それらに対する一つの比較例を説明する。その場合、長尺の薄板材料としては、フレキシブルプリント配線板を製作するための、銅厚１８μｍ／ポリイミド厚５０μｍ／銅厚１８μｍの三層からなる積層板を採用した。また、加工装置としては、材料の巻き出し部，ＮＣパンチ部，巻き取り部からなるＮＣ機能を有する移動機構付きパンチを使用した。また、加工される薄板材料の幅は２５０ｍｍであって、各孔の径は０．５ｍｍであり、搬送方向の孔のピッチは２２０ｍｍであって、幅方向の二つの孔のピッチは２３０ｍｍである。そして、エッジから各孔位置までの設計値Ｙ０は１０ｍｍである。更に、加工工程は、搬送，停止，加工，搬送のシーケンスを繰り返して行った。また、評価項目としては、２次元の自動測定装置で測定した孔の加工位置と設計位置との幅方向へのずれ量（実加工精度）、及び、材料から外れずに孔を連続して加工することの可能な長さ、の二つを採用した。
【００１６】
先ず，実施例１と実施例２は、長さ７ｍの材料を用いた。そして、加工精度の許容値δｍａｘは、実施例１が１０μｍで、実施例２が５０μｍとした。また、実施例３は、長さ１００ｍの材料を用い、加工精度の許容値δｍａｘを５０μｍとした。更に、比較例は、長さ７ｍの材料を用い、加工精度の許容値δｍａｘを０とした。そして、次の結果が得られた。

【００１７】
このように、実施例１の場合は、加工精度は高いが、材料エッジから孔位置までの距離が、設計値の１０ｍｍに対して４ｍｍになっている。従って、材料の長さが７ｍの場合は問題ないが、１００ｍぐらいの長さになると、孔の加工位置が材料から外れる可能性がある。その点、実施例２の場合は、同じ長さの７ｍｍであっても、加工精度が２８μｍであって、エッジからの距離も８ｍｍとなっている。従って、長さ１００ｍの材料を用いて加工してみたところ、加工精度が３５μｍであったが、エッジからの距離が７ｍｍであって、全長にわたって好適な加工が行えた。それに対して、比較例の場合には、設計位置に対する精度は高いが、加工を開始してから３ｍの長さ位置で、孔の加工位置が材料から外れてしまった。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、前回の開孔位置からエッジまでの幅方向の距離を設計値とし、次の開孔を行うときには、前回の開孔位置を基準位置として前記と同様にエッジまでの距離を計測し、その実測値が前記の設計値内にあるときはそのまま開孔し、設計値から外れている場合には、実測加工位置を、設計値の許容範囲まで材料の幅方向へずらして開孔するようにしたため、薄板材料が例えば蛇行形状に製作されている場合でも、パンチの工具位置を調整することによって好適に許容範囲内の位置に開孔できるという特徴を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の開孔方法を理解し易く説明するのに必要な図である。
【符号の説明】
Ａ 長尺の薄板材料
Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ１ｆ，Ｐ２ｆ 孔

Claims (2)

1. 長尺の薄板材料を、加工ステージに間欠的に搬送し、それ以後の加工工程で必要とする各加工領域ごとの位置決め用の複数の孔を、開孔工具を有するパンチによって連続的に開孔する方法において、前回の開孔位置から搬送方向とは直交する方向に薄板材料の縁までの距離を設計値とし、次の開孔領域の開孔を行うときには、前回の開孔位置を基準位置として前記と同様に薄板材料の縁までの距離を計測し、その計測値を前記の設計値と比較することによって、開孔位置が設計上の許容加工精度範囲の位置となるように前記の工具位置を移動させ、前記の位置決め用の複数の孔を開孔するようにしたことを特徴とする長尺薄板材料の連続開孔方法。
2. 長尺の薄板材料を、加工ステージに間欠的に搬送し、搬送方向とは直交する方向に配列されていてそれ以後の加工工程で必要とする各加工領域ごとの位置決め用の二つの孔を、開孔工具を有するパンチによって連続的に開孔する方法において、前回の開孔（Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ）位置から、搬送方向とは直交する方向に薄板材料の縁までの距離を設計値（Ｙ０）とし、次の開孔領域の開孔を行うときには、前回の開孔位置を基準位置として前記と同様に薄板材料の縁までの距離を計測し、その計測値（Ｙｅ）を前記の設計値（Ｙ０）と比較することによって、薄板材料の搬送方向と直交する方向に対する二つの開孔位置の移動量（δｙ）を下記の関係で求め、その値が得られるようにするために、前回の開孔時における前記二つの開孔（Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ）位置の重心位置（Ｍｂ）を中心に、下記式１で求めた角度（θ）だけ回転させた位置を開口位置と定め、前記工具によって前記位置決め用の二つの孔を開孔するようにしたことを特徴とする長尺薄板材料の連続開孔方法。
   

   

   尚、ここで、δｍａｘは許容される加工精度である。
   式１
   θ＝ａｒｃｓｉｎ（δｙ）
   ＝−ｓｉｇｎ（（Ｙｅ−Ｙ０）×Ｍａｘ（δｍａｘ、｜Ｙｅ−Ｙ０｜））

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