JPH11179696A - 多軸穿孔装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄板状の被加工物のみならず厚みを不均一と
する被加工物のその厚み部分に応じた適切な近接する位
置を上死点として所定のストロークでのパンチング作業
が可能な多軸穿孔装置を提供する。 【解決手段】 Ｘ軸・Ｙ軸移動機構で移動される作業面
12上の被加工物Ｘにパンチ100 先端が被加工物Ｘに所定
接近高さになるまで下降させてから更に僅か時の昇降杆
200 に付させた数字や文字列を直線用のエンコーダーで
基準点として測定し、その基準点からパンチ100 先端と
被加工物Ｘとの距離（Ａ）と、被加工物Ｘ厚（Ｂ）と、
ダイ22の打抜孔22ｂの深さに更に所定高さを加算した高
さ寸法（Ｃ）との合計高さだけ更にパンチ100 を下降さ
せた時に昇降杆200 に付された数字や文字列をエンコー
ダーで第２点として測定し、この測定データを穿孔時に
リニアモータにフィードバックする。各パンチ100 は穿
孔対象となる被加工物がその肉厚を不均一にするもので
あっても、フィードパック制御で各被加工物Ｘに対して
接近状態を上死点として、所定のストロークでの穿孔を
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント配線基板
や可撓性フィルム、金属箔等の薄板状の被加工物に所望
形状の孔を穿孔する多軸穿孔装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の多軸穿孔装置には実用新
案登録番号第２５０８１０２号公報に開示された先行技
術が存在する。この先行技術は、高さ調節可能な取付プ
レートに縦横列上に近接して複数個のエアーシリンダー
を装着し、そのエアーシリンダーに、パンチに接続する
各々の昇降杆を連結し、前記取付プレートにその下位に
間隔をおいて取付けたパンチプレートに、パンチを挿通
する構成とし、パンチプレートを被加工物に所定接近高
さになるように取付プレートと共に下降させた状態でエ
アーシリンダー個々を駆動して、作業面上に移動機構で
移動される被加工物に多数個の穿孔を所定位置に行うよ
うになっている。また、この先行技術は、パンチプレー
トに開孔したパンチ挿通孔、パンチ、昇降杆、駆動源
（エアーシリンダ）各々の芯出しに高い精度が要求され
て、その芯出し作業に相当の手間を要する不具合を、昇
降杆の下端とパンチの上端とを突き合わせ状に弾性筒材
で接続する接続策で解消して、昇降杆の駆動力をパンチ
に確実に伝達できるようにも構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、プリント配
線基板等のパンチング業界においても更なる高速化が叫
ばれている。前記する先行技術では被加工物の厚みとは
無関係にパンチの上死点が一様に設定されることから、
パンチストロークに、穿孔に際して不必要な上下移動量
が内在すると共に、応答性の劣るエアーシリンダーをア
クチュエータとする関係上、パンチング作業の効率化に
限界がある。その上、例えば肉厚が不均一な被加工物の
場合、肉厚が厚い部分を前提としてパンチストロークを
設定する必要上、パンチング作業も非効率にならざるを
得ない現況を作り出す。また、穿孔スピードが高速化す
ればするほど、前記弾性部材が伸長してパンチが遅動す
る状況を作り出す結果、弾性部材の伸長の戻り力が昇降
杆のパンチとの突き合わせ部に反動を与え、駆動の伝達
誤差を招いたり、耐久性を低下させる。

【０００４】本発明は、従来事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、薄板状の被加工物のみならず
厚みを不均一とする被加工物のその厚み部分に応じた適
切な近接する位置を上死点として所定のストロークでの
パンチング作業が可能であり、しかも被加工物のＸ軸・
Ｙ軸方向の移動にも同期する即応性に優れ、生産性の大
幅な向上が期待できる多軸穿孔装置を提供することにあ
る。更に他の目的とする処は、昇降杆に反動を与えて駆
動の伝達誤差を招いたり、耐久性を低下させる虞れがな
く、しかもパンチの装着、交換が非常に簡単な多軸穿孔
装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に講じた技術的手段は、請求項１は、取付プレートとそ
の下位に間隔をおいて取付けたパンチプレートとを有す
る金型を、ダイプレートに接近離間するように高さ調節
可能に支持し、その取付プレートに複数個の駆動源を装
着して各駆動源で昇降杆を上下駆動可能に保持すると共
に、その昇降杆に接続するパンチを前記パンチプレート
のパンチ挿通孔に摺接可能に挿入した多軸穿孔装置にお
いて、前記駆動源をリニアモータにすると共に、前記昇
降杆の上下動位置を測定する直線用のセンサー手段をリ
ニアモータに連係して配備してパンチ先端の上死点と下
死点とを制御可能にしていることを要旨とする。また、
請求項２は請求項１記載のパンチと昇降杆とを接続する
手段が、昇降杆の下端に上端を嵌着固定する非伸縮性と
僅かな弾性屈曲性とを兼備する筒状中間部材と、その筒
状中間部材の下端に上端を嵌着固定する掴持解除可能な
コレット式のパンチチャックとを備えていることを要旨
とする。更に、請求項３は請求項２記載の非伸縮性と僅
かな弾性屈曲性とを兼備する筒状中間部材が、ピアノ線
またはカーボンファイバー若しくはグラスファイバー等
で成形されていることを要旨とする。そして、請求項４
は請求項１または２記載のパンチチャックがその軸芯に
パンチ差入れ凹部または筒状中間部材に連通するパンチ
差入れ孔を形成していることを要旨とする。尚、前記セ
ンサー手段は、上下動位置を測定できる直線用のエンコ
ーダー、リニアスケール等が挙げられる。

【０００６】上記技術的手段によれば下記の作用を奏す
る。 （請求項１）本多軸穿孔装置は、Ｘ軸・Ｙ軸移動機構で
移動される作業面上の被加工物にパンチ先端が所定の接
近高さとなるまで下降させた時の昇降杆に付されている
検出部を直線用のセンサー手段で基準点として測定し、
その基準点からパンチ先端と被加工物との距離と、被加
工物厚と、ダイの打抜孔の深さに更に所定高さを加算し
た高さ寸法との合計高さだけ更にパンチを下降させた時
に昇降杆の検出部を前記センサー手段で第２点として測
定し、この測定データを穿孔時にリニアモータにフィー
ドバックさせる。前記センサー手段はその測定データを
穿孔時にリニアモータの制御手段（加算部や乗算部等の
演算部）にフィードバックできる直線用のエンコーダー
やリニアスケール等であり、昇降杆には検出部として数
字や文字列が付されている。そして、基準点がパンチの
上死点、第２点はパンチの下死点となる。また、前記所
定高さとは、ダイに設けたエアー吹き出し部から噴出さ
れるエアーエジェクトでパンチ先端に付着した打屑を剥
離する時に必要となるパンチ先端の打抜孔からの下方へ
の突出量である。前記測定データは段取り作業で入手す
る。肉厚が不均一な被加工物の場合にもＸ軸・Ｙ軸移動
機構で移動される作業面上の被加工物のその肉厚に対応
するパンチ毎に段取り作業で入手する。これにより各パ
ンチは穿孔対象となる被加工物がその肉厚を不均一にす
るものであっても、フィードバック制御で各被加工物に
対して接近状態を上死点として、所定のストロークでの
穿孔が行えることになる。また、リニアモータと直線用
のセンサー手段とによる制御のため、応答性に優れ、且
つＸ軸・Ｙ軸移動機構との同期も可能になる。また、リ
ニアモータの特性を利用して、被加工物硬度の高低によ
る最適な穿孔速度での穿孔も可能になる。 （請求項２、３）本多軸穿孔装置は、非伸縮性と僅かな
弾性屈曲性とを兼備する筒状中間部材で昇降杆と、パン
チを掴持解除可能とするパンチチャックとを固定してい
る。前記非伸縮性と僅かな弾性屈曲性とを兼備する筒状
中間部材は、ピアノ線、カーボンファイバー、グラスフ
ァイバー等で成形する。昇降杆の軸芯とパンチの軸芯と
の間に機械加工上で生じる僅かな芯ずれをその僅かな弾
性屈曲変形能力で対応して昇降杆とパンチとを接続す
る。そして、筒状中間部材は穿孔スピードの高速化に対
して非伸縮性をもって追随し、所定のストロークでパン
チを駆動する。また、穿孔パターンの狭い間隔の被加工
物に対応するようにパンチ間寸法を狭くして加工のタク
トを速くする時に昇降杆間隔がパンチ間隔よりも大きく
なったとしても、パンチとその昇降杆とをその僅かな弾
性屈曲変形能力を利用して接続することが可能となり、
その場合でも請求項１と同様に直線用のエンコーダーや
リニアスケール等によるフィードバック制御で各被加工
物に対して接近状態を上死点として、所定のストローク
での穿孔が行える。また、コレット式のパンチ掴持であ
ることから、パンチの装着・交換も簡単とする。 （請求項４）本多軸穿孔装置は、長さが異なるパンチで
あってもそのパンチ先端を取り付ける自在性を得る。

【０００７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１乃至図４は本発明多軸穿孔装
置の実施の形態を示しており、符号１はその多軸穿孔装
置である。

【０００８】この多軸穿孔装置１はその機台（図示せ
ず）上にダイプレート２をセットし、そのダイプレート
２上方にパンチプレート13と駆動源を装着する取付プレ
ート23とを備えた金型３を高さ調節手段（図示せず）を
介して高さ調節可能に配設している。

【０００９】前記ダイプレート２は、その表面を作業面
12とし、ダイ22をその縦横列上に近接して嵌挿してい
る。

【００１０】ダイ22には、側周面にエアーの吹き出し口
22ａが開口してあり、その吹き出し口22ａから圧搾空気
がエジェクトされてパンチ100 先端に付着する打屑を剥
離するようになっている。

【００１１】前記金型３は、図１に示すように取付プレ
ート23とその下位のパンチプレート13とを取付け、その
パンチプレート13に前記ダイ22の打抜孔22ｂと同軸状を
もってパンチ挿通孔13ａを開孔し、その取付プレート23
に前記打抜孔22ｂ、パンチ挿通孔13ａと同軸状をもって
駆動源の装着孔23ａが開孔されている。

【００１２】前記装着孔23ａは１／２ピッチ間隔で開孔
してあり、直径１０ｍｍ程度の小型のリニアモータ４を
内蔵したリニアパック14が図１に示すように装着され、
そのリニアパック14にはリニアモータ４で直線駆動され
る昇降杆200 が挿入されると共に、そのリニアパック14
の上端をセンサー手段５として直線用のエンコーダー
（後述では符号５を付して説明する）を内設した蓋体24
で被蓋している。符号34はリニアモータ４で直線駆動さ
れる昇降杆200 の昇降用ガイド部である。

【００１３】前記昇降杆200 におけるエンコーダー５と
相対する所望範囲にはその上下方向に機械的なアナログ
変位量をディジタルに変換するための数字や文字列201
が等間隔をおいて付されている。

【００１４】パンチプレート13のパンチ挿通孔13ａには
上端側にパンチガイド13ｂを、下端側にストリッパ13ｃ
を各々内設し、そのパンチガイド13ｂ、ストリッパ13ｃ
にはパンチガイド孔13ｅ、13ｅが同軸状に開孔され、パ
ンチ100 は各々のパンチガイド孔13ｅ、13ｅのガイド作
用で直進性をもって上昇、下降するように案内される。

【００１５】パンチ100 はパンチプレート13上方に配置
される掴持解除可能なコレット式のパンチチャック６で
掴持されている。このパンチチェック６はシャープペン
シル等が周知な構造であり、本実施の形態では先端にす
り割溝16ａを有する掴持部16から反対側に向けて取付軸
部16ｂを同軸状に連設し、その取付軸部16ｂの先端側
（上端側）近傍位置に鍔部16ｃを周設し、その鍔部16ｃ
との間に介在した圧縮バネ26で締め付け体36を掴持部16
側に弾発してパンチ100 を掴持するように構成してあ
る。また、この掴持部16には根元部を始端とするパンチ
差入れ孔16ｄを取付軸部16ｂの先端まで開孔して、種類
によって長短のあるパンチ100 を取付保持できるように
構成してある。尚、前記パンチ差入れ孔16ｄは、その根
元部を始端とする奥深いパンチ差入れ凹部であっても良
いものである。

【００１６】パンチチャック６の取付軸部16ｂと前記昇
降杆200 の下端は前記リニアモータ４の直線駆動力をパ
ンチ100 に伝達する非伸縮性と僅かな弾性屈曲性とを兼
備する所望長さの筒状中間部材７で接続されている。

【００１７】昇降杆200 はその下端近傍に鍔部200 ｂ
を、その下位に竹の子状の接続部200ａを各々形成して
いる。

【００１８】この筒状中間部材７は、ピアノ線、カーボ
ンファイバー、グラスファイバー等の非伸縮性と僅かな
弾性屈曲性とを兼備する材料で成形されており、図示す
るように取付軸部16ｂの先端（上端）、昇降杆200 の下
端に刻設した竹の子状の接続部16ｅ、200 ａを開口から
嵌着固定して取付軸部16ｂと昇降杆200 とを接続する。
そしてこの筒状中間部材７は、パンチプレート13に開孔
したパンチ挿通孔13ａ、パンチ100 、昇降杆200 、装着
孔23ａ各々に生じる機械的加工で生じる芯ずれを吸収し
て昇降杆200 の駆動力をパンチ100 に確実に伝達する働
きを持つ（図２参照）。尚、前記鍔部16ｃ、200 ｂは筒
状中間部材７両端部の位置決め部となる。

【００１９】前記パンチチャック６は、敢えて圧縮バネ
26を使用せず、図４に示すように取付軸部16ｂの外面に
螺子を施し、その螺子に螺合して進退する締め付け体36
が掴持部16を縮径して、パンチ100 を掴持する構造のも
のでも良いものである。

【００２０】斯様に構成されている多軸穿孔装置は、図
２に示すようにＸ軸・Ｙ軸移動機構（図示せず）で被加
工物Ｘを作業面12上まで移動させ、前記金型３をそのス
トリッパ13ｃが被加工物Ｘに近接するまで高さ調節手段
（図示せず）で下降させる。そして、各々のパンチ100
…をその先端が被加工物Ｘに所定接近高さまで下降させ
た時の昇降杆200 に付させた数字や文字列201 をエンコ
ーダー５で基準点としてまず測定し、その基準点からパ
ンチ100 先端と被加工物Ｘとの距離（Ａ）と、被加工物
Ｘ厚（Ｂ）と、ダイ22の打抜孔22ｂの深さに更にパンチ
100 先端に付着する打屑をエアーエジェクトで剥離する
打抜孔からの所定突出量（高さ）を加算した高さ寸法
（Ｃ）との合計高さだけ更にパンチ100 を下降させた時
に昇降杆200 に付された数字や文字列201 をエンコーダ
ーで第２点として測定する。前記基準点の測定はいった
んパンチ100 先端を被加工物Ｘに接触させてから所定高
さ上昇させた時に行っても良いものである。第２点の測
定は実際にはパンチ100 先端が前記所定突出量となるま
で下降させることによって行う。これが段取り作業であ
る。この時に得られた測定データを穿孔時にリニアモー
タ４の制御手段（図示せず）（加算部や乗算部等の演算
部）にフィードバックさせて駆動を制御する。これによ
って被加工物Ｘの厚みに応じた最短ストロークの上死
点、下死点をもって穿孔される。本実施の形態の多軸穿
孔装置では肉厚が不均一な被加工物Ｘの場合にも同様な
段取り作業をパンチ100 …個々で行うことによって各部
の厚みに応じた最短ストロークの上死点、下死点が得ら
れる（図２参照）。

【００２１】また、前記センサー手段４は、本実施の形
態では直線用のエンコーダーで詳述しているがリニアス
ケールでも良いものである。

【００２２】

【発明の効果】本発明は以上のように構成したから、下
記の利点がある。 （請求項１）Ｘ軸・Ｙ軸移動機構で移動される作業面上
の被加工物に接近状態まで下降させた時のパンチ先端の
所定高さ位置と、穿孔したパンチ先端の所定高さ位置と
を昇降杆を介して直線用のセンサー手段で第１点（基準
点）、第２点として測定しておき、第１点をパンチ先端
の上死点、第２点をパンチ先端の下死点として各リニア
モータ、詳細にはその制御手段（演算部）にフィードバ
ックさせる多軸穿孔装置であり、被加工物の穿孔部位表
面に接近した位置から所定のストロークで穿孔し、パン
チング作業を効率化にして、生産性を大幅に向上するこ
とができる。その上、パンチ毎にパンチ先端の上死点が
設定可能であるから、例え表面形状に凹凸を有する被加
工物であっても、凹凸厚みに合わせた接近高さ位置から
各々のパンチを個別に駆動して穿孔が行え、被加工物の
断面形状に左右されることない高効率なパンチング性を
得ることができる。しかも、センサー手段である直線用
のエンコーダー、リニアスケール等によるリニアモータ
へのフィードバック制御のため、応答性に優れ、Ｘ軸・
Ｙ軸移動機構との同期も可能になる結果、生産性の更な
る向上が望め、被加工物の移動、穿孔、排出を含む作業
時間の短縮に寄与できる。また、被加工物硬度の高低に
よる最適な速度での穿孔も可能であり、歩留まりのない
穿孔を約束できるし、パンチの上昇速度を下降速度より
も遅くして、パンチの先端に付着する打屑が打抜孔縁に
長時間接触する剥離抵抗と前記エアーエジェクトとの相
乗で打屑を確実に剥離することができる。 （請求項２、３）非伸縮性と僅かな弾性屈曲性とを兼備
する筒状中間部材で昇降杆と、パンチを掴持解除可能と
するパンチチャックとを固定して穿孔スピードの高速化
にパンチが遅動することなく追随し尚且つ昇降杆の軸芯
とパンチの軸芯との間に機械加工を要因とする芯ずれに
対応するパンチ接続構造を提供しており、先行技術のよ
うに昇降杆とパンチとの突き合わせ部に反動を与えて駆
動の伝達誤差を招いたり、耐久性を低下させる虞れもな
い。その上、被加工物の狭い穿孔パターンに対応するた
めにパンチ間寸法を狭くして昇降杆間隔がパンチ間隔よ
りも大きくなる等の機械加工公差以外の誤差が昇降杆と
パンチとの間に生じた時でも、弾性屈曲変形能力を利用
して昇降杆とパンチとを接続すると共に直線用のエンコ
ーダーやリニアスケール等によるフィードバック制御を
利用して、各被加工物の対応部位に対して接近状態を上
死点として所定のストロークでの穿孔を行うことが可能
となり、便利である。その上、コレット式のパンチチャ
ックで掴持する構造を採用していることから、パンチの
装着・交換がワンタッチであり、多軸穿孔装置にとって
問題視されていたパンチ装着作業、パンチ交換作業の面
倒さを一掃することができる。そして、フィードバック
制御によって比較的ラフな状態でのパンチ掴持であって
も前記するパンチング作業の効率化が達成でき、パンチ
装着を細心の注意を払って行う必要もなくなる。 （請求項４）また、パンチ差入れ孔やパンチ差入れ凹部
でパンチの保持代を長くした結果、種類によって長短の
あるパンチをワンタッチで取付保持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態多軸穿孔装置の要部の拡大正面図
で一部切欠して示す。

【図２】昇降杆とパンチチャックとの接続部分及びパン
チと被加工物との関係を示す拡大断面図。

【図３】芯ずれしている状態の接続状態を示す拡大正面
図。

【図４】パンチチャックの変形例を示す拡大断面図。

【符号の説明】

３ ：金型 23
：取付プレート 13 ：パンチプレート ４
：リニアモータ ５ ：センサー手段（直線用のエンコーダー） 100
：パンチ 13ａ：パンチ挿通孔 ７
：筒状中間部材 ６：コレット式のパンチチャック 16
ｄ：パンチ差入れ孔 ２：ダイプレート 200
：昇降杆 １：多軸穿孔装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 取付プレートとその下位に間隔をおいて
   取付けたパンチプレートとを有する金型を、ダイプレー
   トに接近離間するように高さ調節可能に支持し、その取
   付プレートに複数個の駆動源を装着して各駆動源で昇降
   杆を上下駆動可能に保持すると共に、その昇降杆に接続
   するパンチを前記パンチプレートのパンチ挿通孔に摺接
   可能に挿入した多軸穿孔装置において、前記駆動源をリ
   ニアモータにすると共に、前記昇降杆の上下動位置を測
   定する直線用のセンサー手段をリニアモータに連係して
   配備してパンチ先端の上死点と下死点とを制御可能にし
   ていることを特徴とする多軸穿孔装置。
2. 【請求項２】 前記パンチと昇降杆とを接続する手段
   が、昇降杆の下端に上端を嵌着固定する非伸縮性と僅か
   な弾性屈曲性とを兼備する筒状中間部材と、その筒状中
   間部材の下端に上端を嵌着固定する掴持解除可能なコレ
   ット式のパンチチャックとを備えていることを特徴とす
   る請求項１記載の多軸穿孔装置。
3. 【請求項３】 前記非伸縮性と僅かな弾性屈曲性とを兼
   備する筒状中間部材が、ピアノ線またはカーボンファイ
   バー若しくはグラスファイバー等で成形されていること
   を特徴とする請求項２記載の多軸穿孔装置。
4. 【請求項４】 前記パンチチャックがその軸芯にパンチ
   差入れ凹部または筒状中間部材に連通するパンチ差入れ
   孔を形成していることを特徴とする請求項２または３記
   載の多軸穿孔装置。