KR100616506B1 - 천공 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 천공 장치에 관한 것으로서, 펀치 유닛(7)의 펀치 베이스(21)에 펀치 헤드(22)를 지지하고, 에어 실린더(24)를 천공위치와 대기위치에 승강시킨다. 해머 기구(29)의 출력축(36)을 펀치 헤드(22)에 삽입하고, 출력축(36)의 하단에 펀치 핀을 다이(12)측으로 분리 가능하게 조립한다. 펀치 헤드(22)의 하단부에 소재 부상 저지용 캡(39)을 다이(12)측으로 분리 가능하게 조립하고, 천공시에 캡(39)과 다이(12) 사이에 소재 이송용 가느다란 틈을 형성한다. 에어 실린더(17)로 펀치 유닛(7)을 핀 교환 위치에 상승시키고, 캡(39)을 분리하여 펀치 핀(28)을 교환한다. 이것에 의해 펀치 헤드를 분리하지 않고 펀치 핀을 간단하고 신속하게 교환할 수 있다.

펀칭 머신, 천공 장치

Description

천공 장치{PUNCHING DEVICE}

본 발명은 적층 전의 세라믹 그린 시트나 플렉시블 기판용 필름 등의 시트형상 소재에 구멍을 뚫는 천공 장치에 관한 것이다.

이 종류의 천공 장치에 있어서는 펀치 핀이 마모되거나, 꺾이거나, 구멍 직경이 바뀌거나 한 경우에 펀치 핀을 교환할 필요가 있다. 또, 구멍 직경이 바뀐 경우는 다이도 교환한다. 이 핀의 교환시에 종래는 일본 특개평 11-254395호 공보 또는 일본 특개 2000-108088호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 펀치 헤드를 펀치 유닛마다 천공 장치의 기체(機體)로부터 분리하고, 기체 밖에서 펀치 핀을 교환한 후, 펀치 유닛을 기체에 설치하여 시험삼아 박아보고, 펀치 핀의 높이 조정, 펀치 핀과 다이의 센터를 맞춰서 검사확인 후에 운전을 재개했다.

이 때문에, 종래의 천공 장치에 의하면, 펀치 핀의 교환에 시간이 걸려, 로스 타임(loss time)이 길어지고, 가동률이 저하될 뿐 아니라, 무거운 펀치 유닛의 탈착이 곤란하다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 과제는 펀치 헤드를 분리하지 않고 펀치 핀을 간단하고 신속하게 교환할 수 있는 천공 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 천공 장치는 시트형상의 소재를 위치시키는 소재 배치 공간의 위쪽에 펀치 유닛을 설치하고, 소재 배치 공간의 아래쪽에 다이 유닛을 설치하며, 다이 유닛에 다이를 설치하고, 펀치 유닛에 펀치 헤드를 설치하고, 펀치 헤드에 다이와 협동하여 소재를 천공하는 펀치 핀과, 천공시에 다이에 접근하여 핀이 빠질 때의 소재 부상(浮上)을 저지하는 캡을 각각 다이쪽으로 분리 가능하게 조립하고, 펀치 유닛을 펀치 핀 및 캡의 착탈이 가능한 핀 교환 위치에 상승시키는 리프트 수단을 설치한 것을 특징으로 한다.

여기에서 펀치 핀의 구동방식으로서는 펀치 핀을 펀치 헤드와 일체로 구동하는 방식도 채용할 수 있는데, 소재에 단시간에 다수의 구멍을 뚫기 위해서는 펀치 헤드를 소재에 접근한 위치에 배치하고, 경량의 펀치 핀이나 출력축을 짧은 스트로크로 구동하는 것이 바람직하다. 이 방식을 채용한 천공 장치는, 펀치 유닛에, 펀치 헤드를 다이에 가까운 천공 위치와 다이로부터 떨어져 있는 대기 위치에 승강시키는 액추에이터와, 천공위치에서 펀치 핀을 다이에 박는 해머 기구를 설치하고, 해머 기구의 출력축을 펀치 헤드에 삽입하고, 출력축의 하단에 펀치 핀을 다이쪽으로 분리 가능하게 조립하여 구성된다.

또, 펀치 헤드에 대한 돌출 길이가 미리 조정된 스페어 펀치 핀을 준비할 수 있도록, 펀치 핀에 칼라를 높이 조정 가능하게 눌러넣고, 사전에(오프라인 셋업) 펀치 핀 단에서 칼라단까지의 치수를 프리셋하는 것이 바람직하다. 또, 캡의 조립에는 나사도 사용가능하지만, 원터치로 탈착할 수 있다는 점에서 캡을 펀치 헤드에 탄성부재를 통해 분리 가능하게 조립하는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명의 천공 장치를 탑재한 펀칭 머신의 측면도이다.

도 2는 상기 펀칭 머신의 평면도이다.

도 3은 천공 장치의 일 실시예를 나타낸 도 2의 A-A선 단면도이다.

도 4는 천공 장치의 해머 기구를 나타낸 도 3의 B-B선 단면도이다.

도 5는 천공 장치의 펀치 핀 및 캡의 조립구조를 나타낸 도 4의 C-C선 단면도이다.

도 6은 펀치 핀 및 캡의 분리형태를 나타낸 단면도이다.

도 7은 펀치 핀의 돌출 길이를 조정하는 지그의 정면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

6: 천공 장치 7: 펀치 유닛

8: 다이 유닛 9: 프레임

12: 다이 17: 에어 실린더

22: 펀치 헤드 24: 에어 실린더

28: 펀치 핀 29: 해머 기구

32: 압전 소자 34: 해머

36: 출력축 37: 고정 나사

39: 캡 40: 판 스프링

43: 칼라 G: 소재 이송용 가느다란 틈

L: 펀치 핀의 돌출 길이 W: 소재

이하, 본 발명의 한 실시예를 도면에 기초하여 설명한다. 이 실시예의 천공 장치는 적층전(소성전)의 유연한 세라믹 그린 시트를 소재로서 천공 가공하는 펀칭 머신에 탑재되어 있다. 이 펀칭 머신은 정밀한 관통 홀 인쇄(도통 인쇄)를 가능하게 하기 때문에, 예를 들면 150mm×150mm의 소재에 0.05~0.2mm 구멍직경의 관통 홀 구멍을 ±0.01mm의 피치 정밀도로, 1초간 26개의 구멍을 뚫는 빠른 속도로 수만 개 천공할 수 있도록 구성되어 있다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 펀칭 머신의 기체(1) 상부에는 커버(Q)에 의해 닫혀져 있는 가공실(加工室)(2)이 형성되고, 가공실(2)의 바닥부에 기반(基盤)(3)이 수평으로 고정되어 있다. 기반(3) 위에는 소재(W)를 유지하는 유지 프레임(H)이 놓여지는 소재 테이블(4)과, 소재 테이블(4) 상에서 유지 프레임(H)을 전후좌우로 보내는 평면 서보 모터(5)와, 평면 서보 모터(5)와 소재 테이블(4)과의 사이에서 소재(W)에 관통 홀 구멍을 뚫는 천공 장치(6)가 설치되어 있다. 평면 서보 모터(5)는 상면에 다수의 영구자석이 배열된 고정부(5a)와 하면에 복수의 전자석이 배치된 가동부(5b)로 구성되어 있다.

천공 장치(6)는 소재(W)를 위치시키는 소재 배치 공간의 위쪽에 펀치 유닛(7)을 구비하고, 소재(W)의 소재 배치 공간의 아래쪽에 다이 유닛(8)을 구비하고 있다. 펀치 유닛(7)은 기반(3)의 위쪽에서 좌우로 뻗는 프레임(9) 상에 설치되어 있다. 다이 유닛(8)은 기반(3) 상에 다이 베이스(10)를 설치하고, 다이 베이스(10)에 다이 홀더(11)를 설치하고, 다이 홀더(11)에 3개의 다이(12)를 유지하고, 다이(12)에 칩(천공 부스러기) 흡입 호스(13)를 연결하여 구성되어 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 다이 홀더(11)와 상대하는 위치에서, 펀치 유닛(7)의 프레임(9)에는 펀치 베이스(21)가 고정되고, 펀치 베이스(21)에 3개의 펀치 헤드(22)가 승강 가능하게 지지되어 있다. 프레임(9) 위쪽에는 브래킷(23)을 통해 3기의 에어 실린더(24)가 병설되고, 그 피스톤 로드(24a)는 커플링(25) 및 연결판(26)을 통해 펀치 헤드(22)에 연결되어 있다. 에어 실린더(24)는 펀치 헤드(22)를 승강시키는 액추에이터로서, 피스톤 로드(24a)의 신장시에 펀치 헤드(22)를 다이(12)에 가까운 천공위치로 하강시키고, 피스톤 로드(24a)의 수축시에 펀치 헤드(22)를 다이(12)로부터 떨어진 대기위치로 상승시키도록 되어 있다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 펀치 헤드(22)에는 다이(12)와 협동하여 소재(W)를 천공하는 펀치 핀(28)이 설치되고, 연결판(26)에는 펀치 핀(28)을 다이(12)에 박기 위한 해머 기구(29)가 설치되어 있다. 해머 기구(29)는 역V자 형상의 해머 베이스(30)를 구비하고, 그 머리부(30a)는 복수의 볼트(31)로 연결판(26)에 고정되며, 머리부(30a)에 얇은 목부(30b)를 개재시켜 한 쌍의 다리부(30c)가 탄성 변위 가능하게 연결되어 있다. 머리부(30a)에는 한쌍의 압전소자(32)가 장착되고, 그 하단은 연결부(30d)를 통해 다리부(30c)에 연결되어 있다.

다리부(30c)의 하단에는 판 스프링(33)에 의해 해머(34)가 지지되고, 해머(34)에 로드(35)를 통해 가운데가 빈 관 형상의 출력축(36)이 연결되어 있다. 출력축(36)은 펀치 헤드(22)에 상하 한 쌍의 슬리브(22A)를 개재시켜 상하 슬라이딩 가능하게 삽입되고, 출력축(36)의 하단에 펀치 핀(28)이 고정나사(37)에 의해 다이(12)측으로 분리 가능하게 조립되어 있다. 그리고, 펀치 헤드(22)의 천공위치에 있어서, 압전소자(32)를 전류를 통하게 하는 것(전압을 인가함)에 의해 상하방향으로 신축시켜 다리부(30c)를 개폐하고, 판 스프링(33)을 요동시켜 해머(34)를 상하로 진동시키고, 펀치 핀(28)을 다이(12)에 박아서(다이(12)의 대응하는 구멍에 삽입하는 것을 의미한다) 소재(W)를 천공하도록 이루어져 있다.

도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 펀치 헤드(22)의 하단 소직경부(22a)에는 핀이 빠질 때의 소재(W)(시트)의 부상을 저지하는 캡(39)이 씌워져 있고, 펀치 헤드(22)가 천공 장치에 배치된 때에 이 캡(39)이 다이(12)에 접근하여 다이(12)와의 사이에 가느다란 틈(G)을 형성하고, 소재(W)의 부상을 저지하도록 이루어져 있다. 캡(39)의 복수의 둘레 벽 홈(39a)에는 각각 판 스프링(40)이 수용되고, 그 하단은 통모양의 리테이너(41)로 캡(39)에 유지되고 있다. 판 스프링(40)의 상단은 펀치 헤드(22)의 노치(notch)(22b)에 걸리고, 펀치 헤드(22)에 캡(39)이 탄성부재로서 판 스프링(40)을 개재시켜 다이(12) 쪽으로 분리 가능하게 조립되어 있다.

펀치 핀(28)에는 칼라(43)가 눌려 넣어져 높이 조정 가능하게 삽입부착되고, 칼라(43)의 상단면을 출력축(36)의 하단면에 맞닿게 하여, 펀치 핀(28)을 펀치 헤드(22)에 대해 일정한 돌출 길이(L)(핀부(28a)의 하단이 캡(39)의 하단보다 약간 위쪽에 위치하여 낮은 벽의 구멍(39b)에 들어가는 길이)로 조립할 수 있도록 이루어져 있다. 또, 칼라(43)는 기체 밖에서 도 7에 나타낸 지그(44)를 이용하여 스페어 펀치 핀(28)에 삽입부착된다. 지그(44)에는 칼라(43)를 유지하는 유지부(45)와, 펀치 핀(28)을 칼라(43)에 눌러넣는 핸들(46)과, 펀치 핀(28)의 돌출 길이(L)를 측정하는 다이얼 게이지(47)가 설치되어 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 펀치 유닛(7)의 프레임(9)에는 좌우 2개의 램(ram)(15)이 밑으로 드리워진 형상으로 고정되고, 기반(3)에 램(15)을 승강 안내하는 통모양의 가이드(16)가 세워져 설치되어 있다. 기반(3)의 아래쪽에는 펀치 유닛(7)을 상승시키는 리프트 수단으로서의 에어 실린더(17)가 브래킷(14)을 개재시켜 수직으로 설치되고, 그 좌우 양측에 레버(18)가 축(19)에 의해 상하로 요동가능하게 지지되어 있다. 레버(18)의 내단은 에어 실린더(17)의 피스톤 로드(17a)에 조인트(20)를 개재시켜 결합되고, 레버(18)의 외단은 램(15)의 하단 노치부(15a)에 연결되어 있다.

그리고, 천공 장치(6)의 통상 운전시에는 펀치 유닛(7)이 가이드(16)를 개재시켜 다이 유닛(8)에 접근하는 정상위치에 배치되어 있다. 다이 유닛(8)의 정상위치는 램(15)의 상단 대직경부가 가이드(16)의 상단에 맞닿아 위치결정되고, 이 위치에 의해 상기 가느다란 틈(G)의 크기가 설정된다. 또, 이 가느다란 틈(G)의 크기는 램(15)의 상단 대직경부와 가이드(16)의 상단 사이에 개재시키는 라이너(도시생략)의 교환에 의해 변경할 수 있다. 이 상태에서 천공하는 구멍에 적합한 펀치 헤드(22)에 대응하는 에어 실린더(24)가 작동하여 펀치 헤드(22)를 도 3에 나타낸 바와 같이 다이(12)에 근접한 위치로 하강시키고, 이 상태에서 천공작업을 실행한다. 또, 펀치 핀(28)의 교환시에는 에어 실린더(17)의 피스톤 로드(17a)가 끌어내려져서 레버(18) 및 램(15)을 통해 프레임(9)이 상승되고, 펀치 유닛(7)이 그 아래쪽에서 펀치 핀(28) 및 캡(39)의 착탈이 가능한 핀 교환 위치(도 3의 쇄선 위치)에 배치된다. 또, 펀치 베이스(21)에는 좌우 한쌍의 센터 구멍(48)을 설치하고, 조립시에 센터 핀을 통해 다이 홀더(11)의 센터 구멍에 삽입하도록 이루어져 있다.

따라서, 이 실시예의 천공 장치(6)에 의하면, 다음과 같은 작용효과를 얻을 수 있다.

(a) 펀치 유닛(7)을 핀 교환 위치로 상승시키고, 캡(39) 및 펀치 핀(28)을 탈착하기 때문에, 펀치 헤드(22)를 분리하지 않고 불량 펀치 핀(28)을 스페어 펀치 핀(28)과 단시간에 교환할 수 있다.

(b) 펀치 핀(28)의 교환시에 펀치 베이스(21)를 분리하지 않기 때문에, 교환후의 펀치 핀(28)은 다이(12)와 동일한 센터를 가져 다시 센터 맞춤할 필요가 없어 로스타임을 단축할 수 있다.

(c) 펀치 핀(28)에 칼라(43)가 높이 조정 가능하게 삽입부착되어 있기 때문에, 펀치 핀(28)의 돌출길이(L)를 기체 밖에서 미리 정확하게 조정해 둘 수 있고, 기체 내에서의 펀치 핀(28)의 높이 조정이 불필요하게 되어 로스 타임을 단축할 수 있다.

(d) 판 스프링(40)의 탄성을 이용하여 캡(39)을 펀치 헤드(22)에 원터치로 착탈할 수 있다.

(e) 펀치 헤드(22)를 다이(12)에 가까운 천공위치에 배치한 상태에서 펀치 핀(28)을 해머 기구(29)에 의해 구동하기 때문에, 펀치 핀(28)의 승강 스트로크를 짧게 하여, 소재(W)에 단시간에 다수의 구멍을 뚫을 수 있다.

(f) 이 때, 캡(39)은 소재(W)를 이송가능한 범위에서 가능한 다이(12)에 접근하여 가느다란 틈(G)을 형성하고, 소재(W)로부터 펀치 핀(28)을 뺄 때에 소재(W)가 부상하는 것을(펀치 핀(28)에 대해 부상하는 것을) 저지하여, 고정밀도의 관통 홀 구멍을 뚫을 수 있다.

(g) 또, 해머 기구(29)의 구동원에 압전소자(32)를 이용했기 때문에, 펀치 핀(28)을 고속으로 구동하여 천공능률을 향상할 수 있는 동시에, 소재(W)의 두께에 따라 펀치 핀(28)의 승강 스트로크를 용이하게 변경할 수 있다.

(h) 소재의 유지 프레임을 평면 서보 모터의 가동부에서 이동시키기 때문에, 소재 이동을 위한 가동부재의 질량을 작게 할 수 있고, 고정밀도로 고속위치결정을 가능하게 하여, 천공 정밀도와 천공 능력을 향상할 수 있다.

또, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 이하에 예시한 바와 같이, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 각 부분의 형상 및 구성을 적절히 변경하여 실시하는 것도 가능하다.

(1) 펀치 헤드(22) 및 다이(12)의 수를 적절히 증감하는 것.

(2) 해머 기구(29)의 구동원에 모터를 이용하여, 모터에 의해 가진기를 개재시켜 펀치 핀(28)을 구동하는 것.

(3) 펀치 유닛(7)의 리프트 수단으로서, 모터와 랙·피니온으로 이루어진 기구를 이용하는 것.

(4) 펀치 핀(28)에 칼라(43)를 나사로 높이 조정 가능하게 삽입부착하는 것.

(5) 본 발명의 천공 장치를 플렉시블 기판용 필름이나 금속박 등, 그린 시트 이외의 각종 시트형상 소재의 천공가공에 적용하는 것.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 펀치 헤드에 펀치 핀과 캡을 다이측으로 분리 가능하게 조립하고, 펀치 유닛을 핀 교환 위치에 상승시키는 리프트 수단을 설치했기 때문에, 펀치 헤드를 분리하지 않고, 펀치 핀을 간단하고 신속하게 교환할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 펀치 헤드의 천공위치에서 펀치 핀을 해머 기구에 의해 구동하기 때문에, 펀치 핀의 승강 스트로크를 짧게 하여 소재에 단시간에 다수의 구멍을 뚫을 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 미리 펀치 핀에 칼라를 높이 조정 가능하게 눌러넣어 펀치 핀과 칼라를 프리셋하도록 했기 때문에, 기체 내에서의 펀치 핀의 높이 조정이 불필요하게 되어, 로스타임을 단축할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 캡을 탄성부재를 개재시켜 펀치 헤드에 조립했기 때문에, 캡을 원터치로 착탈할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 시트형상 소재를 위치시키는 소재 배치 공간의 위쪽에 설치된 펀치 유닛(7);

   상기 소재 배치 공간의 아래쪽에 설치된 다이 유닛(8);

   상기 다이 유닛(8)에 설치된 다이(12);

   상기 펀치 유닛(7)에 설치된 펀치 헤드(22);

   상기 펀치 헤드(22)에 설치되어 다이(12)와 협동하여 소재를 천공하는 펀치 핀(28);

   상기 펀치 헤드(22)에 설치되어 천공시에 다이(12)에 근접한 위치에서 펀치 핀(28)이 빠질 때의 소재 부상을 저지하는 캡(39); 및

   상기 펀치 유닛(7)을 펀치 핀(28) 및 캡(39)의 탈착(脫着)이 가능한 핀 교환 위치로 상승시키는 리프트 수단을 포함하고,

   상기 펀치 핀(28) 및 캡(39)을 각각 펀치 헤드(22)를 분리하지 않고 다이(12)쪽으로 분리 가능하게 조립하는 것을 특징으로 하는 천공 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 펀치 유닛(7)에 다이(12)에 가까운 천공위치와 다이(12)로부터 떨어져 있는 대기위치로 펀치 헤드(22)를 승강시키는 액추에이터(24)와, 천공위치까지 펀치 핀(28)을 하강시키는 해머 기구(29)를 설치하고, 해머 기구(29)의 출력축(36)을 펀치 헤드(22)에 삽입하고, 출력축(36)의 하단에 펀치 핀(28)을 다이측으로 분리 가능하게 조립한 천공 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   펀치 핀(28)에 높이 조정 가능한 칼라(43)를 눌러 넣은 천공 장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   소재 부상 저지용 캡(39)을 펀치 헤드(22)에 탄성부재(40)를 개재시켜 분리 가능하게 조립한 천공 장치.

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