JPH0696239B2 - 微細穴プレス加工用ダイセット - Google Patents

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
やガス流量制御用オリフィスなどのような30〜50ミクロ
ンの微細穴をプレス加工するために用いる微細穴プレス
加工用ダイセット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
て加工する方式やプレス加工方式がある。前者は導電性
材料のみ加工が可能であり、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りパンチを加工し、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
イを用いて被プレス加工材のプレス加工を行う方式が提
案されている（昭和62年度春季精密工学論文集 山本
他）。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54とシャフト52との間
に介在されたころがり軸受、57は支持部55に固定された
ボイスコイルモータ（VCM）の磁気回路、58は磁気回路5
7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。
60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、移動装
置（図示省略）により放電加工位置と非加工位置に移動
される。65はベット66上に取り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上に被
プレス加工材69を供給するフィーダ、70は被プレス加工
材69をダイ67に対し押えるストリッパーである。

次に上記従来例の動作について説明する。

キャピラリ53にパンチ51として放電加工する前のパンチ
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を介してボビン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り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、キャピラリ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の弾性により上昇させる。次に放電加工により
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。次に放電加工されたダイ67上にフィーダ68によ
り被プレス加工材69を供給し、被プレス加工材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
り、このパンチ51とダイ67によりダイ67上の被プレス加
工材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、パンチ素材を固定して
いるシャフト52がボビン59に直結しているので、高速回
転させることができず、したがって、パンチ素材を円柱
状に加工する場合に真円度を得るのが難しく、また、ダ
イ67の穴の加工精度も同じく十分には得難い。また、パ
ンチ51を固定したシャフト52をボビン59に結合してお
り、パンチ51を一旦、取り外した場合に軸芯を一致させ
て取り付けることが極めて困難であるため、放電加工し
たパンチ51の形状を測定確認することができず、パンチ
洗浄が困難である。また、パンチ51の直下にダイ67が固
定されているため、ダイ67に加工された穴形状の測定が
困難である。したがって、上記のようにパンチ51の形状
測定ができない課題とあいまって、プレス加工時に最も
重要になるパンチ51とダイ67とのクリアランスの正確な
管理ができない。また、パンチ51の上下動が板ばね54に
より規制されるため、パンチストロークが1mmと小さ
い。したがって、実際には被プレス加工材の押さえやス
トリッパー70などを設ける余裕がない。更に、パンチ加
工、ダイ加工時の放電絶縁液は滴下しているので、絶縁
液が周辺へ飛散し、また、十分に加工屑を除去すること
ができず、加工屑が付着することにより加工精度上の問
題が生じる。

本発明は、以上のような従来技術の課題を解決するもの
であり、微細プレスに必要なダイの加工を高精度に実現
することができ、また、加工形状の正確な測定を可能と
し、プレス加工時に最も重要になるパンチとダイのクリ
アランスの管理を精密に行うことができ、したがって、
微細穴プレス加工の高精度化を図ることができるように
した微細穴プレス加工用ダイセットを提供することを目
的とするものである。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するため、微細パンチと、この
微細パンチを保持する円筒状の保持部材と、この保持部
材を回転可能に支持するＶ字状軸受と、上記微細パンチ
によりこの微細パンチと協力してプレス加工を行うため
のダイ穴が放電加工されるダイ材と、このダイ材を保持
する円筒状の保持部材と、この保持部材を上記微細パン
チと同一軸上で支持し、上記Ｖ字状軸受と一体に設けら
れたＶ字状軸受を具備したものである。

そして、上記Ｖ字状軸受が非導電性のセラミック材料か
らなるのが好ましく、また、上記ダイ材が筒状の保持部
材の端部に離脱可能に保持され、ダイ材の保持部材の軸
に対する直角度が高精度に設定されるのが好ましい。

作 用 本発明は、上記のような構成により次のような作用を有
する。

すなわち、微細パンチを保持した円筒状の保持部材を支
持するＶ字状軸受と、ダイ材を保持した円筒状の保持部
材を微細パンチと同一軸上で支持するＶ字状軸受が一体
に構成されているので、これを放電加工装置に組み込
み、保持部材および微細パンチをＶ字状軸受に支持した
状態で高速度で回転させて微細パンチによりダイ材に放
電加工することができる。そして、微細パンチとダイ等
をそれぞれＶ字状軸受より外すことにより微細パンチと
ダイの加工形状の正確な測定を行うことができ、しか
も、微細パンチとダイ等をＶ字状軸受より外しても両Ｖ
字状軸受が一体に構成されているので、再びＶ字状軸受
に加工時と同一状態に支持することができ、そして、微
細パンチ、ダイおよびＶ字状軸受等はプレス加工装置に
おいて、上記の位置関係で組み込むことができ、これに
より、微細パンチとダイによりダイ上の被プレス加工材
に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（ａ）ないし（ｃ）は本発明の一実施例における
微細穴プレス加工用ダイセットを示し、第１図（ａ）は
一部破断側面図、第１図（ｂ）は一部平面図、第１図
（ｃ）は第１図（ａ）のIc矢視図である。

第１図（ａ）ないし（ｃ）に示すように微細パンチ１が
円筒状の保持部材であるマンドレル２の先端のキャピラ
リ３に同一軸心となるように挿入されて固定されてい
る。マンドレル２はその外径が円筒研削等によって真円
度が良好となるように加工されている。一方、上位と下
位のＶ字状軸受４と５が連設部６により一体に設けら
れ、これらＶ字状軸受４、５および連設部６は非導電性
セラミックにより形成されている。上位のＶ字状軸受４
の中間部には穴７が形成され、連設部６に微細パンチ１
の回転駆動用のモータ８が支持されている。マンドレル
２の中間部上にはプーリー９が取り付けられ、このプー
リー９とモータ８の出力軸10上に取り付けられたプーリ
ー11に穴７を通って丸ベルト12が掛けられている。マン
ドレル２は丸ベルト12のテンションにより一定予圧力が
与えられて上位のＶ字状軸受４に鉛直方向で高精度に回
転可能に支持されている。一方、ダイ材13が円筒状の保
持部材であるダイホルダ14の端部に離脱可能に取り付け
られ、ダイ材13のダイホルダ14の軸に対する直角度が高
精度に設定されている。ダイホルダ14の外径はマンドレ
ル２の外径と同一径に形成され、下位のＶ字状軸受５に
固定板15により離脱可能に、かつ固定状態に支持されて
いる。したがって、ダイ材13およびダイホルダ14と、微
細パンチ１およびマンドレル２とは同一軸上となるよう
に支持されている。ダイホルダ14にはプレス加工時に用
いるストリッパー16が備えられている。

次に上記のように構成された本発明実施例のダイセット
17を用いてダイ穴加工を行う動作について説明する。

第２図は本発明実施例のダイセット17を用いてダイ穴加
工装置を構成した一部破断側面図、第３図はダイ穴加工
動作説明用断面図である。

第２図に示すように加工槽18内のベース19上に立設され
たコラム20の上部前側にはリニアガイド21を介して可動
部22が上下方向にのみ移動可能に支持されている。コラ
ム20の上部前側に上下一対の支持部23、24が水平方向に
突設され、上方の支持部23上にはモータ25が支持され、
モータ25の出力軸26に連結された送りねじ27が可動部24
に螺入されている。したがって、モータ25の駆動により
出力軸26および送りねじ27をいずれかの方向に回転させ
ることにより、可動部22を下降させ、若しくは上昇させ
ることができる。上記ベース19上にはダイセット17を取
り外し可能に取り付け、ダイ材13を加工槽18に満たされ
た放電加工油28に浸漬させる。マンドレル２の上端と送
りねじ27との間に鋼球29を介在させ、電源Ｖ、コンデン
サＣ、抵抗Ｒからなる放電回路30の一側をダイ材13に接
続すると共に、他側をブラシ31により鋼球29に接続し、
これにより、ダイ材13と微細パンチ１との間に放電回路
30を構成する。

そして、放電回路30により微細パンチ１とダイ材13に放
電電力を供給し、モータ８の駆動によりプーリー11、丸
ベルト12、プーリー９を介してマンドレル２、キャピラ
リ３および微細パンチ１を回転させると共に、モータ25
の駆動により送りねじ27により可動部22を下降させてマ
ンドレル２、キャピラリ３および微細パンチ１を上位の
Ｖ字状軸受４に沿って下降させ、微細パンチ１をダイ材
13に近接させることにより、第３図に示すようにダイ材
13に微細パンチ１と一定の放電ギャップとなるダイ穴32
を放電加工する。この放電加工には、微小エネルギ放電
と微細パンチ１の超微細送り制御が必要である。そし
て、微小エネルギ放電は放電回路30および微細パンチ１
とダイ材13との間で浮遊容量を極めて小さくすることに
よって可能であり、この浮遊容量は上記のようにＶ字状
軸受４、５および連設部６をセラミックにより形成する
ことによって可能であり、一方、微細パンチ１の超微細
送り制御はモータ25のマイクロ駆動および送りねじ27等
によって可能である。このようにして加工されたダイ1
3′をダイホルダ14と共に下位のＶ字状軸受５から外
し、ダイ穴32の径を測定する。ここで、ダイ穴32の径と
被プレス加工材の材質、板厚などに基づき、ダイ穴32の
径に対し、プレス加工におけるクリアランスを最適化す
る微細パンチ１の径を決定し、微細パンチ１をマンドレ
ル２等と共に上位のＶ字状軸受４より外して測定し、そ
の後、上記と同様にマンドレル２の外径を基準としてＶ
字状軸受４に沿って回転させ、例えばワイヤ放電研削法
により加工する。その後、マンドレル２を上位のＶ字状
軸受４に支持させ、ダイホルダ14を下位のＶ字状軸受５
に支持させるが、上記のように上位と下位のＶ字状軸受
４と５が一体に構成されているので、微細パンチ１とダ
イ13′のダイ穴32が加工時と同一状態、すなわち同一軸
心となるように支持することができる。

次に上記のようにして加工されたダイ13′と微細パンチ
１を用いて被プレス加工材にプレス加工を行う動作につ
いて説明する。

第４図は本発明実施例のダイセットを用いてプレス加工
装置を構成した一部破断側面図、第５図（ａ）、（ｂ）
はそれぞれ第４図のＶ部のプレス加工動作説明用断面図
である。

第４図に示すようにベース33上に立設されたコラム34の
水平突出部35の先端にソレノイド36が取り付けられてい
る。ベース33上にはダイセット17を取り外し可能に取り
付け、マンドレル２の上端にはソレノイド36のソレノイ
ド37との間に介在する鋼球38を支持させ、連設部６に基
部を支持した支持部材39の前方をＶ字状軸受４との間に
介在させた引っ張りばね40の弾性により上方へ加圧し、
支持部材39の前端部によりプーリー９を下側より押圧
し、マンドレル２、キャピラリ３および微細パンチ１等
のプレス加工後の引き上げ力を増すために上方へ加圧し
ている。

そして、上記ダイ13′上に第５図（ａ）に示すように被
プレス加工材41をストリッパー16によりセットする。こ
のようにセットした後、ソレノイド36を駆動してソレノ
イド軸37を下降させ、マンドレル２、キャピラリ３およ
び微細パンチ１等を急速に下降させることにより、第５
図（ｂ）に示すように被プレス加工材41にプレス加工を
行うことができる。

なお、上記実施例では、プレス駆動源にソレノイド36を
用いた場合について説明したが、プレス駆動源はプレス
動作の種類によって最適に選択すればよい。また、微細
パンチ１はあらかじめ加工することなく、本発明のダイ
セット17を用いてワイヤ放電研削法等により加工しても
よく、ワイヤ放電研削法を用いると高精度な成形が可能
である。また、ストリッパー16の穴加工もダイ穴加工と
同様に放電加工することも可能である。また、マンドレ
ル２をＶ字状軸受４に固定することにより、ダイ材13に
非円形のダイ穴を形成することも可能である。

このように上記実施例によれば、微細パンチ１を取り付
けたマンドレル２を上位のＶ字状軸受４に支持した状態
でモータ８の駆動により高速回転させることができ、し
かも、放電加工油28を満たした加工槽18内で放電加工を
行うことができるので、微細パンチ１によりダイ穴32の
高精度な放電加工が可能となる。また、微細パンチ１お
よびマンドレル２と、ダイ材13およびダイホルダ14をＶ
字状軸受４と５から外してもＶ字状軸受４、５は一体に
構成されているので、再び加工時と同様に高精度位置に
支持することができ、プレス加工時の精密なクリアラン
ス管理を実現することができる。

発明の効果 以上述べたように本発明によれば、微細パンチを保持し
た円筒状の保持部材を支持するＶ字状軸受と、ダイ材を
保持した円筒状の保持部材を微細パンチと同一軸上で支
持するＶ字状軸受が一体に構成されているので、これを
放電加工装置に組み込み、保持部材および微細パンチを
Ｖ字状軸受に支持した状態で高速度に回転させて微細パ
ンチによりダイ材に放電加工することができ、したがっ
て、微細プレスに必要なダイの加工を高精度に実現する
ことができる。そして、微細パンチとダイ等をそれぞれ
Ｖ字状軸受より外すことにより微細パンチとダイの加工
形状の正確な測定を行うことができる。しかも、微細パ
ンチとダイ等をＶ字状軸受より外しても両Ｖ字状軸受が
一体に構成されているので、再びＶ字状軸受に加工時と
同一状態に支持することができ、プレス加工時の微細パ
ンチとダイのクリアランスの管理を精密に行うことがで
きる。そして、微細パンチ、ダイおよびＶ字状軸受等は
プレス加工装置において、上記の位置関係で組み込むこ
とができ、これにより微細パンチとダイによりダイ上の
被プレス加工材に微細穴を高精度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（ａ）ないし（ｃ）は本発明の一実施例における
微細穴プレス加工用ダイセットを示し、同図（ａ）は一
部破断側面図、同図（ｂ）は一部平面図、同図（ｃ）は
同図（ａ）のIc矢視図、第２図は本発明実施例のダイセ
ットを用いてダイ穴加工装置を構成した一部破断側面
図、第３図はダイ穴加工動作説明用断面図、第４図は本
発明実施例のダイセットを用いてプレス加工装置を構成
した一部破断側面図、第５図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ
第４図のＶ部のプレス加工動作説明用断面図、第６図は
従来の微細穴プレス加工装置を示す一部破断側面図であ
る。 １……微細パンチ、２……マンドレル、4,5……Ｖ字状
軸受、８……モータ、13……ダイ材、13′……ダイ、14
……ダイホルダ、16……ストリッパー、18……加工槽、
25……モータ、30……放電回路、32……ダイ穴、36……
ソレノイド、41……被プレス加工材。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】微細パンチと、この微細パンチを保持する
   円筒状の保持部材と、この保持部材を回転可能に支持す
   るＶ字状軸受と、上記微細パンチによりこの微細パンチ
   と協力してプレス加工を行うためのダイ穴が放電加工さ
   れるダイ材と、このダイ材を保持する円筒状の保持部材
   と、この保持部材を上記微細パンチと同一軸上で支持
   し、上記Ｖ字状軸受と一体に設けられたＶ字状軸受を具
   備した微細穴プレス加工用ダイセット。
2. 【請求項２】Ｖ字状軸受が非導電性のセラミック材料か
   らなる請求項１記載の微細穴プレス加工用ダイセット。
3. 【請求項３】ダイ材が筒状の保持部材の端部に離脱可能
   に保持され、ダイ材の保持部材の軸に対する直角度が高
   精度に設定されている請求項１または２のいずれかに記
   載の微細穴プレス加工用ダイセット。