KR20040097169A - 펀칭 머신 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적층전의 세라믹 그린 시트를 소재로서 천공가공하는 펀칭 머신으로서, 기체(1)의 상부에 가공실(2)을 형성하고, 가공실(2)의 앞면에 문(3)을 설치한다. 가공실(2)의 안쪽에 천공장치(5)를 설치하고, 천공장치(5)의 전방에 소재 테이블(19)을 설치한다. 천공장치(5)의 후방에 평면 서보 모터(20)를 설치하고, 평면 서보 모터(20)의 위쪽에 천공장치(5)의 배선배관류(22)를 배치한다. 평면 서보 모터(20)의 가동부(24)에 연결기구(28)를 설치하고, 소재를 유지하는 유지 프레임을 가동부(24)에 착탈 가능하게 연결한다. 이것에 의해 머신 전체를 소형화하고, 소재의 고속위치결정을 가능하게 하며, 천공정밀도와 천공 능력을 향상시킬 수 있다.

Description

펀칭 머신{PUNCHING MACHINE}

일본 특개평 8-174492호 공보에는 도 5에 나타낸 바와 같은 펀칭 머신이 제안되어 있다. 이 펀칭 머신은 시트형상의 소재(W)에 구멍을 뚫는 천공장치(51)와, 천공장치(51)의 아래쪽에서 소재(W)를 지지하는 작업 테이블(52)과, 작업 테이블(52)의 전방에서 소재(W)를 유지하는 홀더(53)와, 홀더(53)를 전후좌우로 이동하는 이동장치(54)로 구성되어 있다. 홀더(53)는 이동장치(54)의 X이동체(55)에 설치되고, X이동체(55)는 Y이동체(56) 상에 탑재되어 있다. 그리고, X이동체(55)를 모터(57)에 의해 볼나사(58)를 통해 레일(59)을 따라 좌우방향으로 구동하고, Y이동체(56)를 모터(60)에 의해 볼나사(61)를 통해 레일(62)을 따라 전후방향으로 구동하여, 소재(W)의 목적부분을 천공장치(51)의 펀치 핀(63)에 위치결정하도록 되어 있다.

그런데, 종래의 펀칭 머신에 의하면, 소재(W)를 위치결정하는 이동장치(54)가 천공장치(51)의 전방에 설치되어 있기 때문에, 볼나사(58, 61)나 레일(59, 62)의 장척부재(長尺部材)가 천공위치의 전방에 큰 스페이스를 점유하여, 머신 전체가대형화할 뿐 아니라, 머신 앞면에서 천공위치까지의 거리가 길어져 소재교환이나 보수점검 등의 작업성이 나빠지는 문제점이 있었다. 또, 이동장치(54)가 이동체(55, 56), 모터(57, 60), 볼나사(58, 61) 등의 다수의 이동물체로 구성되어 있기 때문에, 이동물체의 총질량이 증가하고, 소재(W)의 위치결정속도가 제한되며, 덧붙여 진동에 의해 구멍의 피치정밀도나 진원도(眞圓度)가 저하하거나, 충격에 의해 펀치 핀(63)이 꺾어지기 쉬워지는 등의 문제점도 있었다.

본 발명은 적층전의 세라믹 그린 시트나 플렉시블 기판용 필름 등의 시트형상 소재를 천공하는 펀칭 머신에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 나타낸 펀칭 머신의 측면도,

도 2는 상기 펀칭 머신의 평면도,

도 3은 도 2의 요부 확대 평면도,

도 4는 도 3의 A-A선 단면도 및

도 5는 종래의 펀칭 머신을 나타낸 측면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 기체 2: 가공실

3: 문 4: 베이스

5: 천공장치 8: 프레임

13: 펀치 핀 16: 다이

19: 소재 테이블 19a: 지지면

20: 평면 서보 모터 22: 배선배관류

23: 고정부 24: 가동부

28: 연결기구 29: 걸기 핀

30: 에어실린더 31, 32: 위치결정 핀

37: 걸기 구멍 39: V홈

40: 폭이 넓은 홈 41: 누름부

42: 안내부 H: 유지 프레임

W: 소재

그래서, 본 발명의 과제는 머신 전체를 소형화할 수 있고, 소재의 고정밀도, 고속위치결정을 가능하게 하며, 천공정밀도 및 천공능력을 향상시킬 수 있는 펀칭 머신을 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 펀칭 머신은 시트형상의 소재에 구멍을 뚫는 천공장치와, 소재를 유지하는 유지프레임을 이동 가능하게 지지하는 지지면을 구비한 소재 테이블과, 소재 테이블의 지지면과 평행한 면내에서 전후좌우로 이동가능한 가동부를 구비한 평면 서보 모터로 이루어지고, 소재 테이블 및 평면 서보 모터를 천공장치를 끼운 두 위치에 설치하고, 평면 서보 모터의 가동부에 유지 프레임을 착탈 가능하게 연결하는 연결기구를 설치한 것을 특징으로 한다.

여기에서 소재로서 적층전의 세라믹 그린 시트나 플렉시블 기판용 필름 등을 천공가공하는 경우는 소재에 먼지 부착을 방지하기 위해 펀칭 머신에 가공실(加工室)을 설치하는 것이 바람직하다. 이 관점에서 발명된 펀칭 머신은 기체의 상부에 가공실을 형성하고, 가공실의 앞면에 문을 설치하고, 가공실의 안쪽에 천공장치를배치하고, 천공장치의 전방에 소재 테이블을 설치하고, 천공장치의 후방에 평면 서보 모터를 설치하고, 평면 서보 모터의 위쪽에 천공장치의 배선배관류를 배치하여 구성된다.

또, 소재의 세팅작업을 신속하고 정확하게 실행하기 위해, 본 발명의 펀칭 머신의 연결기구는 유지 프레임을 착탈 가능하게 걸어두는 걸기부재와, 걸기부재를 구동하는 액추에이터와, 걸기부재의 이동에 의해 유지 프레임을 평면 서보 모터의 가동부에 위치결정하는 위치결정부재로 구성된다.

이하, 본 발명의 일실시예를 도면에 기초하여 설명한다. 이 실시예의 펀칭 머신은 적층전(소성전)의 유연한 세라믹 그린 시트를 소재로 하여 천공가공하는 기구로서, 정밀한 스루홀 인쇄(도통인쇄)를 가능하게 하기 위해, 예를 들면 150mm×150mm의 소재에 0.05~0.2mm 구멍지름의 스루홀 구멍을 ±0.01mm의 피치 정밀도로 1초간 26개의 구멍을 뚫는 빠른 속도로 수만개 천공할 수 있도록 구성되어 있다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 펀칭 머신의 기체(機體)(1) 상부에는 가공실(2)이 형성되고, 가공실(2)의 앞면에 문(3)이 설치되어 있다. 가공실(2)의 바닥부에는 베이스(4)가 수평으로 고정되고, 가공실(2)의 안쪽에 소재(W)(도 3 참조)에 스루홀 구멍을 뚫는 천공장치(5)가 배치되어 있다. 천공장치(5)는 위쪽의 펀치 유닛(6)과 아래쪽의 다이 유닛(7)으로 이루어지고, 펀치 유닛(6)은 베이스(4)의 위쪽에 도시하지 않은 승강장치에 의해 소정량 승강가능한 좌우 한쌍의 로드(9)를 이용하여 가설(架設)한 좌우로 긴 프레임(8) 상에 설치되고, 다이 유닛(7)은 베이스(4)의 상면에 설치되어 있다.

펀치 유닛(6)은 프레임(8)에 좌우 복수개(도면에서는 3개)의 펀치 헤드(12)를 약간 승강가능하게 설치하는 동시에, 프레임(8)에 펀치 헤드(12)의 위쪽에 걸치도록 고착한 지지 프레임(8A)에 좌우 3대의 아래를 향한 에어 실린더(10)를 고착하고, 각 에어 실린더(10)에 의해 약간 승강가능한 펀치 핀 구동장치(11)를 각 펀치 헤드(12)에 고착하고, 펀치 헤드(12) 내에 슬리브(12A)를 통해 승강 가능하게 설치한 펀치 핀 지지승강축(13A)과 펀치 핀 구동장치(11)의 구동부를 도시하지 않은 연결부재에 의해 연결하여 구성되어 있다. 펀치 핀 구동장치(11)는 주지의 에어 실린더를 이용한 것이나 새로운 압전 액추에이터를 이용한 것 등 다양한 것이 이용된다. 다이 유닛(7)은 다이 베이스(14)의 상면에 좌우 3개의 다이 홀더(15)를 고정적으로 구비하고, 다이 홀더(15)에 다이(16)가 내장되어 있다. 그리고, 펀치 핀 구동장치(11)에 의해 펀치 핀 지지승강축(13A)을 상하이동시킴으로써 펀치 핀(13)을 다이(16)에 맞부딪쳐 소재(W)를 천공하고, 천공 칩(chip)을 다이(16)에서 흡인 호스(17)를 통해 기체 밖의 칩 회수장치(도시생략)에 배출하도록 되어 있다.

소재(W)는 사각 고리형상의 박판으로 이루어진 유지 프레임(H)에 테이프 등에 의해 부착되어 유지되고, 작업자에 의해 문(3)에서 가공실(2) 안쪽으로 공급된다. 유지 프레임(H)은 박판으로 이루어져 가볍게 만들어져 있다. 가공실(2) 안쪽에서 천공장치(5)의 전후 두 위치에는 소재 테이블(19)과 평면 서보 모터(20)가 천공장치(5)를 끼우도록 설치되어 있다. 소재 테이블(19)은 천공장치(5)의 전방에서 베이스(4) 상에 설치대(21)를 통해 수평으로 설치되고, 그 상면은 유지 프레임(H)을 슬라이딩 가능하게 지지하는 지지면(19a)으로 이루어져 있다. 평면 서보 모터(20)는 천공장치(5)의 후방에 설치되며, 평면 서보 모터(20)의 위쪽에 모터 커버(26)가 설치되고, 이 커버(26)의 위쪽에 천공장치(5)의 배선배관류(22)가 배치되어 있다.

평면 서보 모터(20)는 상면에 다수의 N극 영구자석과 S극 영구자석이 배열된 고정부(23)와, 하면에 복수의 전자석이 배치된 가동부(24)로 구성되어 있다(상세하게는 일본 특공소 52-48271호 공보, 일본 특개소 62-100161호 공보, 일본 특개평 5-69242호 공보를 참조). 고정부(23)는 베이스(4) 상에 고정되고, 그 상면은 소재 테이블(19)의 지지면(19a)과 평행하게 형성되어 있다. 가동부(24)는 고정부(23)의 상면에 전후좌우로 이동가능하게 재치(載置)되고, 가동부(24)의 후단면과 고정부(23)의 측면 사이에 가요성의 급전 케이블(25)이 배선되어 있다.

도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 가동부(24)의 상면에는 플레이트(27)가 소재 테이블(19)의 지지면(19a)과 같은 높이로 고정되고, 플레이트(27) 상에 유지 프레임(H)을 착탈 가능하게 연결하는 연결기구(28)가 설치되어 있다. 연결기구(28)는 유지 프레임(H)을 착탈 가능하게 걸어두는 머리가 딸린 걸기 핀(29)과, 걸기 핀(29)을 전후방향으로 구동하는 액추에이터로서의 에어 실린더(30)와, 걸기 핀(29)의 후방이동에 의해 유지 프레임(H)을 평면 서보 모터(20)의 가동부(24)에 위치결정하는 좌우 2개의 위치결정 핀(31, 32)을 구비하고 있다.

걸기 핀(29)은 슬라이더(33)의 전단에 고정되고, 슬라이더(33)는 플레이트(27)의 홈(27a)에 전후이동 가능하게 끼워맞춰지고, 플레이트(27)에 고정부착된 판(34)에서 소재 테이블(19)의 지지면(19a)과 같은 높이로 유지되고 있다. 에어 실린더(30)는 플레이트(27) 상에 설치되고, 그 로드(30a)는 연결판(35, 36)을 통해 슬라이더(33)에 결합되어 있다. 유지 프레임(H)의 후단 중앙부에는 걸기 핀(29)의 머리부분(29a)에 끼워맞춰지는 걸기 구멍(37)이 형성되고, 슬라이더(33)의 후퇴시에는 머리부분(29a)이 걸기 구멍(37)에 고정되고, 유지 프레임(H)이 평면 서보 모터(20)의 가동부(24)에 이탈 불가능하게 연결된다.

위치결정 핀(31, 32)은 걸기 핀(29)의 좌우양측에서 플레이트(27)의 전단부 상면에 돌출설치되어 있다. 유지 프레임(H)의 후단 둘레에는 좌측의 위치결정핀(31)에 끼워맞춰지는 V홈(39)과, 우측의 위치결정핀(32)에 끼워맞춰지는 폭이 넓은 홈(40)이 형성되어 있다. 그리고, 슬라이더(33)의 후퇴시에는 유지 프레임(H)이 가동부(24)에 대해, 위치결정 핀(31)으로 좌우방향에 위치결정되는 동시에, 3개의 핀(29, 31, 32)으로 전후방향에 위치결정된다. 또, 플레이트(27)에는 유지 프레임(H)의 후단을 플레이트(27) 상에 상하위치결정하는 좌우 한쌍의 누름부(41)와, 유지 프레임(H)의 후단을 플레이트(27) 상에 좌우위치를 안내하는 좌우 한쌍의 안내부(42)가 설치되어 있다.

상기 구성의 펀칭 머신에 의하면, 소재(W)의 세팅시에 유지 프레임(H)의 걸기 구멍(37)을 걸기 핀(29)에 끼워맞춰 에어 실린더(30)를 구동할 뿐인 간단한 조작으로 유지 프레임(H)을 평면 서보 모터(20)의 가동부(24)에 정확하고 신속하게 연결할 수 있다. 펀칭 머신의 운전시에는 뚫을 구멍에 적합한 소망하는 펀치 헤드(12)(하나 또는 둘 이상이어도 좋다)에 대응하는 실린더(10)를 작동시켜 펀치 헤드(12)를 도 1에 나타낸 바와 같이 다이(16)에 접근한 위치에 하강시킨다. 또, 평면 서보 모터(20)가 천공 프로그램에 따라 제어되고, 가동부(24)에 의해 유지 프레임(H)이 소재 테이블(19) 상에서 전후좌우로 구동되고, 소재(W)의 목적부분이 천공장치(5)의 펀치 핀(13)에 대해 위치결정된다. 이 상태에서 펀치 핀 구동장치(11)가 작동하여 펀치 핀(13)을 승강시키고, 다이(16)에 박아서 소재(W)에 천공한다. 이 천공은 소재(W)가 잇따라 위치결정될 때마다 실행된다.

이 경우, 유지 프레임(H)은 평면 서보 모터(20)의 가동부(24)에 의해 직접 구동되기 때문에, 소재 위치결정기구에서의 이동물체의 수 및 질량이 감소한다. 따라서, 유지 프레임(H)의 이동초기 및 종기의 시정수 값을 낮게 하고, 가감속을 빠르게 하며, 고정밀도로 고속위치결정을 가능하게 하여 천공정밀도 및 천공능력을 향상시킬 수 있고, 아울러 진동 및 충격을 억제하고, 스루홀 구멍의 피치정밀도 및 진원도를 향상시키고, 펀치 핀(13)의 절손(折損)을 억제할 수 있다.

평면 서보 모터(20)의 탑재유효면적은 가동부(24)의 이동범위와 거의 동등하기 때문에, 볼 나사·레일기구와 비교하여 설치 스페이스에 낭비가 없어, 머신 전체를 소형으로 구성할 수 있다. 또, 평면 서보 모터(20)는 천공장치(5)의 후방에 설치되어 있기 때문에, 소재 테이블(19)을 문(3) 가까이에 배치하고, 그 위에 유지 프레임(H)을 용이하게 세팅할 수 있는 동시에, 문(3)에서 천공위치까지의 거리를 짧게 하여, 유지 프레임(H)의 교환이나 천공장치(5)의 보수점검 등의 작업을 용이하게 할 수 있으며, 또 평면 서보 모터(20)의 위쪽에 천공장치(5)의 배선배관류(22)를 배치하여, 가공실(2)의 제한된 스페이스를 유효하게 이용할 수 있다.

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

(1) 천공장치(5)에서의 펀치 핀(13) 및 다이(16)의 수를 적절히 증감하여 그 때 각 펀치 핀(13) 및 다이(16)의 구멍지름을 다양하게 다른 것으로 하거나, 모두 같은 것으로 하거나, 소요되는 수씩 다른 것으로 하는 것.

(2) 상기 구성의 펀칭 머신을 플렉시블 기판용 필름이나 금속박 등, 그린 시트 이외의 각종 시트형상 소재의 천공가공에 적용하는 것.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 소재 테이블 및 평면 서보 모터를 천공장치를 끼운 두 위치에 설치하고, 평면 서보 모터의 가동부에 유지 프레임을 착탈 가능하게 연결했기 때문에, 펀칭 머신의 전체를 소형으로 구성할 수 있고, 소재를 고정밀도로 고속위치결정을 가능하게 하며, 천공정밀도와 천공능력(단위시간당 구멍이 뚫린 수)을 향상시킬 수 있다고 하는 우수한 효과를 나타낸다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 소재 테이블 및 평면 서보 모터를 가공실의 안쪽에서 천공장치의 전후에 설치했기 때문에, 세라믹 그린 시트나 플렉시블 기판용 필름 등을 천공가공하는 펀칭 머신에서, 머신 전체를 소형화할 수 있고, 소재의 고속위치결정을 가능하게 하여 천공정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 걸기부재를 이동하여 유지 프레임을 평면 서보 모터의 가동부에 위치결정하기 때문에, 소재의 세팅작업을 신속하고 정확하게실행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 시트형상의 소재에 구멍을 뚫는 천공장치와, 소재를 유지하는 유지 프레임을 이동 가능하게 지지하는 지지면을 구비한 소재 테이블과, 소재 테이블의 지지면과 평행한 면 내에서 전후좌우로 이동가능한 가동부를 구비한 평면 서보 모터로 이루어지고, 천공장치를 끼운 두 위치에 소재 테이블 및 평면 서보 모터를 설치하고, 평면 서보 모터의 가동부에 유지 프레임을 착탈 가능하게 연결하는 연결기구를 설치한 것을 특징으로 하는 펀칭 머신.
2. 제 1 항에 있어서,

   펀칭 머신의 기체의 상부에 가공실을 형성하고, 가공실의 앞면에 문을 설치하고, 가공실의 안쪽에 천공장치를 배치하고, 천공장치의 전방에 소재 테이블을 설치하고, 천공장치의 후방에 평면 서보 모터를 설치하고, 평면 서보 모터의 위쪽에 천공장치의 배선배관류를 배치한 것을 특징으로 하는 펀칭 머신.
3. 제 2 항에 있어서,

   연결기구가 유지 프레임을 착탈 가능하게 걸어두는 걸기부재와, 걸기부재를 구동하는 액추에이터와, 걸기부재의 이동에 의해 유지 프레임을 평면 서보 모터의 가동부에 위치결정시키는 위치결정부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 펀칭 머신.