JPH02131825A - 微細穴プレス加工方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、インクジェットプリンター用のインクノズル
などのような３０〜５０ミクロンの微細穴を加工するた
めに用いる微細穴プレス加工方法およびその装置に関す
るものである。

従来の技術 従来、この種の微細穴を加工するには、直接放電によっ
て加工する方法やプレス加工方法がある。

前者は導電性材料のみ加工することが可能であり、後者
は銅系の軟質金属や樹脂フィルムなどの加工に適してい
る。後者の例として、ワイヤ放電加工によシハンチを加
工し、続いて′このパンチを用いてダイを加工し、その
後、これらのパンチとダイを用いてワークのプレス加工
を行う方法が提案されている（昭和６２年度春季精密工
学会論文集　山本他「ワイヤ放電研削を利用したマイク
ロ打ち抜き加工Ｊ　Ｐ　７３３）。以下、この従来例に
ついて第６図を参照しながら説明する。

第６図において、５１はパンチで、シャフト５２の先端
の絶縁材製のキャピラリ５３に固定されている。

５４は支持部５５に支持された板ばね、５６は板ばね５
４とシャフト５２との間に介在されたころがり軸受、５
７は支持部５５に固定されたボイスコイルモータ（ＶＣ
Ｍ）の磁気回路、５８は磁気回路５７の内側に設けられ
た磁石、５９は磁気回路５７の内側に挿入されたボビン
であり、シャフト５２と直結されている０６０は磁気回
路５７上に支持されたギヤ付モータであり、その出力軸
がボビン５９とスリップリング６１、ばねカップリング
６２により連係されている。６３はパンチ５１を放電加
工するワイヤ、６４はワイヤ６４を案内するガイドであ
り、移動装置（図示省略）によシ放電加工位置と非加工
位置に移動される。６５はペット６６上に取シ付けられ
たダイホルダ、６７はダイホルダ６５に保持されたダイ
、６８はダイ６７上にワーク６９を供給するワークフィ
ーダ、７０はワーク６９をダイ６７に対し押さえるスト
リッパーである。

次に上記従来例によるプレス加工方法について説明する
。

キャピラリ５３にパンチ素材を取り付け、ワイヤガイド
６４およびワイヤ６３を放電加工位置へ移動させ、ギヤ
付モータ６０の駆動によりスリップリング６１、ばねカ
ップリング６２を介してポビン５９、シャフト５２、キ
ャピラリ５３およびパンチ素材を回転させ、ワイヤ６３
とパンチ素材に絶縁液を滴下しながら放電電力を供給す
ることによυパンチ素材を放電加工し、パンチ５１を形
成する。形成後、ワイヤガイド６４およびワイヤ６３を
非加工位置へ移動させ、磁気回路５７に通電し、ボビン
５９、シャフト５２、キャビラリ５３、パンチ５１を板
ばね５４の弾性に抗して下降させ、パンチ５１とダイホ
ルダ６５上に保持したダイ素材に絶縁液を滴下しながら
放電電力を供給することによりダイ素材に穴を放電加工
し、ダイ６７を形成する。形成後、磁気回路５７への通
電を停止することによりボビン５９、シャフト５２、キ
ャピラリ５３、パンチ５１を板ばね５４の弾性によシ上
昇させる。次に放電加工によシ消耗したパンチ５１を上
記と同様にワイヤ６３により放電加工する。次に上記の
ように放電加工されたダイ６７上にワークフィーダ６８
によりワーク６９を供給し、ワーク６９をストリッパー
７０によりダイ６７に対し押さえる。次に磁気回路５７
に通電し、ボビン５９、シャフト５２、キャピラリ５３
、パンチ５１を板ばね５４の弾性に抗して下降させるこ
とによシ、このパンチ５ｌとダイ６７によりダイ６７上
のワーク６９に微細穴をプレス加工することができる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来例では、九穴、あるいは角大の
形状にかかわらず、バンチ５１の１ストロークでワーク
６９にプレス加工することができる穴の個数は１個であ
る。したがって、多数の穴加工を行う場合には、穴個数
分のワーク位置決め作業と、プレス加工作業が必要とな
り、穴加工作業の高速化を図ることが困難である。また
、ワーク６９の穴位置精度はワーク位置決め精度に依存
し、上記のように１個づつ穴加工を行うと、穴の加工精
度Ｋバラツキが生じる。

本発明は、このような従来技術の課題を解決するもので
あり、ワークに複数の微細穴を穴位置、形状共に高精度
で、しかも、高速にプレス加工することができるように
した微細穴プレス加工方法およびその装置を提供するこ
とを目的とするものである。

課題を解決するだめの手段 本発明の微細穴プレス加工方法は、上記目的を達成する
ために、微細電極を用い、パンチ素材に放電加工により
複数の微細なパンチ部を有するパンチを形成し、このパ
ンチを電極としてダイ素材Ｋ放電加工により複数の穴を
形成し、上記ダイ加工時のパンチとダイの位置関係をそ
のまま保持してこれらパンチとダイによりワークをプレ
ス加工するようにしたものである。

また、本発明の微細穴プレス加工装置は、上記目的を達
成するために、微細電極、若しくはこの微細電極により
放電加工されたパンチを選択的に保持する保持手段と、
この保持手段を回転可能に支持する第１の支持手段と、
上記微細電極により放電加工されるパンチ素材および放
電加工されたパンチにより放電加工されるダイ素材を支
持する第２の支持手段と、上記保持手段を回転させる駆
動手段と、上記微細電極により上記パンチ素材に複数の
微細なパンチ部を放電加工し得ると共に、微細電極に替
えて放電加工後のパンチによりダイ素材に穴を放電加工
し得るように上記第１と第２の支持手段の少なくとも一
方を移動させる移動手段と、上記微細電極とパンチ素材
およびパンチとダイ素材とに放電電力を供給する放電回
路とを備えたものである。

作用 本発明は、上記技術的手段により次のような作用を有す
る。

微細電極を用い、パンチ素材に放電加工して複数のパン
チ部を形成し、この複数の微細なパンチ部を有するパン
チを電極としてダイ素材に放電加工により複数の穴を形
成し、とのダイをその複数の穴が上記パンチの各パンチ
部に対して均一な隙間となるように上記加工位置に保持
し、これらパンチとダイによりワークに一度に複数の微
細穴をプレス加工することができる。

実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図は本発明の一実施例における微細穴プレス加工装
置を示す一部切欠き概略側面図である。

第２図ないし第４図は本発明の一実施例における微細穴
プレス加工方法を示し、第２図（ａ）ないし（ｄ）は微
細パンチの加工順序説明図、第３図（ａ）ないし（ｅ）
はダイの加工順序説明図、第３図（ｄ）は第３図（ｃ）
の一部拡大図、第４図（ａ）、（ｂ）はプレス加工動作
説明図、第４図（ｃ）はプレス加工後のワークの斜視図
である。

まず、微細穴プレス加工装置について説明する。

第１図に示すようにベット１上に移動テーブル２、３が
水平方向で直交するＸ．，Ｙ方向に移動可能に支持され
、各移動テーブル２、３はそれぞれモータ４、５などの
駆動手段により移動される。

移動テーブル３上には支柱６が立設され、支柱６の側面
には移動テーブル７が鉛直方向２に移動可能に支持され
ている。支柱６の上端には支持台８が取り付けられ、支
持台８には移動テーブル７の駆動手段であるストローク
アクチュエータ９が支持され、ストロークアクチュエー
タ９の軸１０が支持台８に挿通されて移動テーブル７に
連結されている。この移動デープル７はストロークアク
チュエータ９により２方向に微細送りと高速送りのいず
れかに選択制御される。移動テーブル７には軸受部１１
が取り付けられ、軸受部１１にマンドレル１２が鉛直方
向で回転可能に支持され、このマンドレル１２はモータ
１３の駆動により回転される。マンドレル１２の下方突
出端部には微細電極１４と、後述するようにこの微細電
極１４により放電加工されたパンチ２１′が適宜な手段
により選択的に取り付けられる。マンドレル１２の下方
に位置して基台４に取り付けられた支持台１５上に加工
槽１６が設置され、この加工槽１６に並列されて基台４
に取り付けられた支持台１７上に加工槽１８が設置され
、この加工槽１８はその一例として、底板１９に対して
側板２０が分解可能に構成されている。加工槽１６内に
は微細電極１４により放電加工される硬質高強度の超硬
合金等からなるパンチ素材２１が載置され、絶縁液２２
が満たされる。加工槽１８内には底板１９上に設置され
た支持脚２３上にパンチ素材２１と同様の材質からなる
ダイ素材２４が載置され、同様に絶縁液２２が満たされ
ている。微細電極１４、パンチ素材２１間、後述するパ
ンチ２１′、ダイ素材２４間に電源２５と抵抗２６とコ
ンデンサ２７とからなる放電回路２８（第２図（ｂ）、
第３図（ａ）参照）が接続される。

次に上記実施例の微細穴プレス加工装置を用い、本発明
の微細穴プレス加工方法について説明する。

まず、第１図に示すようにマンドレル１２に微細電極１
４を保持させ、加工槽工６に硬質高強度の超硬合金から
なる第２図（ａ）に示すパンチ素材２１を載置し、微細
電極１４とパンチ素材２１に放電回路２６を接続する（
第２図（ｂ）参照）。次にモータ１３の駆動によりマン
ドレル１２および微細電極１４を回転させると共に、放
電回路２８によシ微細電極１４とパンチ素材２１に放電
電力を供給し、上記のように移動テーブル２、３、７を
モータ４、５、ストロークアクチュエータ９の駆動によ
りｘ，ｙ，ｚの三次元Ｋ微細に移動させ、これにより微
細電極１４をパンチ素材２１に対し近接させてｘ，ｙ，
ｚの三次元に微細送りし、第２図（ｂ）、（ｅ）に示す
ようにパンチ素材２１の不必要な部分を放電加工によシ
除去し、次第に形状の創成を行う。このようにしてｘＳ
ｙ，ｚの三次元で放電加工を進行させることにより、例
えば第２図（ｄ）に示すように直径ａが３０ミクロン、
長さｂが２００ミクロンの円柱形状のピンパンチ部２９
を中心間距離Ｃが１００ミクロンで７本立殺した微細パ
ンチ２１／を構成する。

次にこの微細パンチ２１′を用いてダイ素材２４の穴加
工を行う。まず、上記微細パンチ２１’を第１図に示す
マンドレル１２に微細電極１４Ｋ替えて保持させ、ダイ
素材２４を第３図（ａ）に示すように加工槽１８の底板
１９上の支持脚２３上に載置する。続いてモータ４、５
の駆動による移動テーブル２、３の移動により微細パン
チ２１／等をＸＳＹ方向に移動させ、ダイ素材２４に対
向させ、微細パンチ２１′とダイ素材２４との間に放電
回路２８を接続する。続いて微細パンチ２１／とダイ素
材２４との位置関係を稜述するプレス加工時においても
ダイ加工時のｉｔ保持しておくため、第３図（ｂ）に示
すようにダイ素材２４の外側において加工槽１８の側板
２０を水密状態に組み立て、この加工槽１８内に絶縁液
２２を満たしてダイ素材２４を絶縁液２２で浸す。そし
て、微細パンチ２１′とダイ素材２４に放電回路２８に
より放電電力を供給し、ストロークアクチェエータ９の
駆動により移動テーブル７、すなわち微細パンチ２１／
をダイ素材２４に対し接近させて微細送り制御すること
により、第３図（ｂ）、（ｃ）に示すように微細パンチ
２１′のビンパンチ部２９を放電電極としてダイ素材２
４にピンパンチ部２９に対応する７個の穴３０を放電加
工する。このとき、微細パンチ２１／は上記のように７
個のピンパンチ部２９を有するので、微細パンチ２１′
を回転させることができないため、加工屑の除去や絶縁
液２２の浸透を行い、微細パンチ２１′とダイ素材２４
間を短絡させないように微細パンチ２１′をストローク
アクチュエータ９の駆動により高速に引き上げ動作させ
る必要がある。したがりて、微細パンチ２１′を上下方
向に振動させながら加工を進行させる。このようにして
加工したダイ２４′の各穴３０の形状はピンパンチ部２
９の形状を転写するが、第３図（ｄ）に示すようにピン
パンチ部２９の外周面とダイ２４／の穴３０の周壁との
間には隙間が生じる。この隙間はプレス加工時のクリア
ランスとして重要な値であるが、放電加工時の条件（放
電回路２８のコンデンサ２７の容量、放電電圧など》に
よって管理することができ、また、均一な隙間に加工す
ることができる。

加工後、プレス加工を行うために絶縁液２２を加工槽１
８よシ抜き取り、加工槽１８の側板２０を外し、第４図
（ａ）に示すようにダイ２４／を上記放電加工位置のま
まで上記支持脚２３上に保持し、このダイ２４／上にワ
ーク３１を配置する。次に第４図（ｂ）に示すように微
細パンチ２１′をストロークアクチュエータ９の駆動に
より瞬時に２方向であるダイ２４′側に下降させること
により微細パンチ２１′のピンパンチ部２９とダイ２４
′の穴３０とが協力してワーク３１に第４図（ｂ）、（
ｃ）に示すように７個の穴３２を一度に打ち抜くことが
できる。ワーク３１に形成する複数の穴３２の位置精度
は微細パンチ２１′のピンパンチ部２９とダイ２４′の
穴３０との位置精度によって決定するが、上記のように
微細パンチ２１／とダイ２４／は放電加工時の位置に保
持しており、しかも、上記のように微細パンチ２１’の
１ストロークによって、ワーク３ｌに７個の穴３２を一
度に加工することができるので、プレス時にそれらの位
置精度が変化しない。したがって、穴３２の位置精度の
バラッキがない加工を実現することができる。

上記実施例では、ワーク３１に７個の丸穴３２を一列に
加工した場合について説明したが、第５図（ａ）に示す
ように角穴３２ａを形成してもよく、または、第５図缶
）に示すように九穴３２（若しくは角穴３２ａ）を複数
列に形成してもよく、この外、各種の形状、配置で穴を
プレス加工することができる。

なお、上記実施例では、微細電極１４、若しくはパンチ
２１／側を移動させるようにしているが、パンチ素材２
１、若しくはダイ素材２４側を移動させることもできる
。また、微細パンチ２１ノを電極としてダイ素材２４に
穴を放電加工した際、ビンパンチ部２９が消耗した場合
には、プレス加工前に上記と同様にして再成形すること
もできる。

発明の効果 以上要するに本発明の微細プレス装置によれば、微細電
極を用い、パンチ素材に放電加工して複数のパンチ部を
形成し、この複数の微細なパンチ部を有するパンチを電
極としてダロ素材に放電加工により複数の穴を形成し、
このダイをその複数の穴が上記パンチの各パンチ部に対
して均一な隙間となるように上記加工位置に保持し、こ
れらパンチとダイによりワークに一度に複数の微細穴を
プレス加工するようにしているので、複数の微細穴を位
置、形状共に高精度に、しかも、高速にプレス加工する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における微細穴プレス加工装
置を示す一部切欠き概略側面図、第２図ないし第４図は
本発明の一実施例における微細穴プレス加工方法を示し
、第２図（ａ）ないし（ｄ）は微細パンチの加工ｌ＠序
説明図、第３図（ａ）ないし（ｃ）はダイの加工順序説
明図、第３図（ｄ）は第３図（ｃ）の一部拡大図、第４
図（ａ）、（ｂ）はプレス加工動作説明図、第４図（ｃ
）はプレス加工後のワークの斜視図、第５図（ａ）、（
ｂ）はそれぞれワークの他の加工例を示す斜視図、第６
図は従来の微細穴プレス加工方法に用いる微細穴プレス
加工装置を示す一部破断側面図である。 ２、３・・・移動テーブル、４、５・・・モータ、７・
・・移動テーブル、９・・・ストロークアクチュエータ
、１１・・・軸受部、１２・・・マンドレル、１３・・
・モータ、１４・・・微細電極、１６、１８・・・加工
槽、２１・・・パンチ素材、２１／・・・微細パンチ、
２２・・・絶縁液、２３・・・支持脚、２４・・・ダイ
素材、２４ノ・・・ダイ、２８・・・放電回路、２９・
・・ピンパンチ部、３１・・・ワーク。 第１図 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名第 図 第 図 （ａ） （ｂ） ２ノ′今鷲驕；１１日）寸 第 図 第 図 （ｂ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）微細電極を用い、パンチ素材に放電加工により複
   数の微細なパンチ部を有するパンチを形成し、このパン
   チを電極としてダイ素材に放電加工により複数の穴を形
   成し、上記ダイ加工時のパンチとダイの位置関係をその
   まま保持してこれらパンチとダイによりワークをプレス
   加工する微細穴プレス加工方法。
2. （２）微細電極とこの微細電極により放電加工された微
   細パンチ部を有するパンチを選択的に保持する保持手段
   と、この保持手段を回転可能に支持する第１の支持手段
   と、上記微細電極により放電加工されるパンチ素材およ
   び放電加工されたパンチにより放電加工されるダイ素材
   を支持する第２の支持手段と、上記保持手段を回転させ
   る駆動手段と、上記微細電極により上記パンチ素材に複
   数の微細なパンチ部を放電加工し得ると共に、微細電極
   に替えて放電加工後のパンチによりダイ素材に穴を放電
   加工し得るように上記第１と第２の支持手段の少なくと
   も一方を移動させる移動手段と、上記微細電極とパンチ
   素材およびパンチとダイ素材とに放電電力を供給する放
   電回路とを備えた微細穴プレス加工装置。
3. （３）移動手段がパンチ素材およびダイ素材の放電加工
   時に微細に送り制御し、パンチとダイによるワークのプ
   レス加工時に高速に送り制御し得る駆動手段を有する請
   求項２記載の微細穴プレス加工装置。