JP2801891B2 - 穿孔装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、接近した関係にあ
る孔を薄板状物等のワークに穿孔する穿孔装置に関する
ものである。詳細には１ミリピッチ以下、詳しくは例え
ば０．３乃至０．６ｍｍのピッチ間隔で配線基板、可撓
性フィルム、金属箔、セラミックスグリーンシート等の
薄板状物に３０ミクロン乃至１００ミクロン程度の大き
さの穿孔を施す穿孔装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】配線基板、可撓性フィルム、金属箔、セ
ラミックスグリーンシート等の薄板状物の所定位置に丸
孔、角孔、楕円孔等を穿孔する穿孔装置として、特開昭
６３−２６７１９５号公報に開示したものが知られてい
た。この先行技術は、コ形をした支持杆の上半部と下半
部に夫々相対してパンチとダイスとを備えたパンチング
ユニットを、パンチとダイスとを基準面を挟むように対
向させてＸ軸方向に一列に複数個並列状にセットし、そ
のパンチユニット各々に形状を異にするパンチを装設し
ておき、ワークの移動とパンチの作動とを制御してパン
チを打動するようにして、各々のパンチで次々に穿孔す
るものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】今日半導体チップ等の
精密機器は更に精密化、小型化しており、そのことを原
因としてワークのサイズ、孔間隔、孔の大きさどれをと
ってもより小形で緻密化する現況にある。しかし、上述
する穿孔装置では各々のパンチユニットに形状を異にす
るパンチを一個宛別々に支持した構造になっているた
め、ワークに散在する色々な形状の孔を穿孔する穿孔能
率に自ずと限界があるし、同じ形状の孔多数を穿孔する
のにも時間がかかる。また、この穿孔装置は、微細径の
パンチを貫通孔にメタルガイド方式でもって摺動可能に
嵌挿したギャングダイと呼称されるものである。このギ
ャングダイではパンチ自体を接近して開孔した貫通孔に
面接触するように上下動可能に嵌挿する構造を採ってお
り、ピッチ間隔が接近した微細孔の孔開け加工が可能で
ある。しかし、面接触によって摺動抵抗が大きくなる。
そのため、クリアランスをパンチと支持部に開孔した貫
通孔との間に確保する必要上、パンチがそのクリアラン
スによって傾斜する結果、直進性が悪くなり、精度の良
い穿孔が行えない問題があるし、早い折損を招くことに
なる。逆にクリアランスを小さくすると摩耗の面で問題
が惹起し、微細孔の連続穿孔が行えない。

【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、同一形状の多孔の集中穿孔や
形状を異にする多孔の集中穿孔、異なる径の孔ごとに一
個宛順次穿孔していく基本穿孔等バラエティーに富んだ
穿孔がワークの穿孔パターンによって選択でき、しかも
パンチの直進性及び耐久性を向上させ、且つワークの圧
延を防止することによって極微細径のパンチで極狭いピ
ッチ間隔をもって高精度な穿孔が行える穿孔装置を提供
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、任意形状のパンチを備えた穿孔
具と、その穿孔具を近接して多数本縦横列上に支持する
穿孔ホルダーと、各穿孔具に別々に連絡されそのパンチ
を選択駆動させる駆動源と、パンチと対向して基準面に
設けられたダイスと、ワークを掴持して基準面に沿って
Ｘ・Ｙ方向に移動させる移動部と、所要のデータに基づ
いて前記移動部と所望パンチの打動とを制御して所望の
穿孔位置で所望パンチを打動させる制御部とを備え、前
記穿孔具ホルダーは、大径孔部と小径孔部とを同芯をも
って連続させた嵌挿孔を備えると共に、リテーナーを備
えてなり、該リテーナーは、大径筒部と小径筒部とを連
設する筒状を呈し大径筒部と小径筒部各々に内外に突出
して微細径のボールを散在状で且つ回転可能に支持して
なり、そのボールが前記穿孔具ホルダーの大径孔部内周
面、小径孔部内周面に摺接可能となるようにリテーナー
を内嵌し、前記穿孔具はパンチを有するプランジャーを
大径軸部、小径軸部とを連設した外観形状に形成し、そ
のプランジャーの大径軸部と小径軸部とを前記ボールを
僅か弾性変形させた状態でリテーナーの大径筒部、小径
筒部に摺動可能に内嵌してなり、前記パンチに対応して
パンチ通孔を備えたワーク外し板を高さ調整可能に設
け、該ワーク外し板を、ワークからのパンチ引き抜き時
に下降させてワークに接近させることを要旨とする。

【０００６】上記技術的手段によれば、所要データによ
る穿孔位置、パンチの形状に基づく移動部の移動、各パ
ンチを選択打動させる駆動源を各々制御する。そのた
め、制御部の制御で所望するパンチ直下に所望穿孔位置
が位置するようにワークを移動部がＸ方向、Ｙ方向に移
動させ、またパンチはワークの所望穿孔位置が直下に位
置するとその位置に所望の形状の孔を穿孔する。各パン
チは近接して多数本縦横列上に支持されており、交換に
よって、同じ形状の孔の集中穿孔、異なる径の孔の集中
穿孔、異なる形状の孔を一個宛順次穿孔する等の穿孔作
業を所要データに基づき、ワークの穿孔パターンに合わ
せて行うことが可能となる。また、パンチ打動時のプラ
ンジャーの案内をリテーナーの上下２か所周りに点在さ
れてそのプランジャーで僅かに弾性変形される微細径の
ボールとの点接触で行い、また、パンチ打動時のリテー
ナーの案内を穿孔具ホルダーの大径孔部内周面と小径孔
部内周面に対するそのボールとの点接触で行う。従っ
て、リテーナーは穿孔具ホルダーに対して、プランジャ
ーはリテーナーに対して各々点接触による小さな打動抵
抗で滑動しパンチング時において傾斜のない直進運動を
繰り返す。更に、ワーク外し板とワークとの接触はパン
チ引き抜き時のワークがパンチとの粘性力で僅かに持ち
上げられた時だけに制限され、それ以外はワーク外し板
をワークから離間させておく。そのため穿孔時からパン
チ引き抜き時まで継続してワークを押圧する従来のスト
リッパーのように累積変形による圧延が全く生じること
なく、高精度な極小ピッチ穿孔を可能とし、またワーク
を穿孔具群直下に移動させる時にワークの係止ピンを備
えたワークフレーム等のワーク支持手段がワーク外し板
に衝突してワーク移動の妨害になることを防止する。

【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５は本発明の実施の形
態の穿孔装置を示し、符号Ａはその穿孔装置である。

【０００８】穿孔装置Ａは、機台１、作業テーブル２、
機台１と一体的に備えた穿孔具ホルダー３、その穿孔具
ホルダー３に着脱可能に支持される穿孔具４、Ｘ移動機
構５、Ｙ移動機構６に連係されワーク100 を掴持してＸ
方向、Ｙ方向に移動させる移動部７、穿孔具４に連絡し
たエアーの駆動源８、制御部９等からなっている。

【０００９】穿孔具ホルダー３は、図１に示すように中
間部にワーク100 の搬送空間200 を確保した正面視コ型
の支持杆１０の上半部１０ａ先端に設けられており、そ
の支持杆１０の下半部１０ｂを機台１の一側部分に固定
すると共に穿孔具ホルダー３に対向して支持杆１０の下
半部１０ｂの先端に作業テーブル２が配設されている。

【００１０】機台１は、その上面にＸ移動機構５、Ｙ移
動機構６に連係されワーク100 を掴持してＸ方向、Ｙ方
向に移動させる移動部７を備えている。

【００１１】Ｘ移動機構５は、図２に示すようにＹ方向
に平行する２本の案内部15、15に跨がって嵌合された台
25一側端にサーボモータ35を取付け、該サーボモータ35
を台25の他側端で回転可能に軸支されたネジ45に連結す
ると共に、そのネジ45にワークホルダー300 を有する移
動体17を螺嵌して構成して、サーボモータ35の駆動によ
るネジ45の回転で移動体17をＸ方向に移動させるように
なっており、またＹ移動機構６は、機台１に設けたサー
ボモータ55に連結するネジ65を上記台25に螺嵌して構成
して、サーボモータ55の駆動によるネジ65の回転で台25
自体が案内部15、15上をＹ方向に移動するようになって
いる。

【００１２】穿孔具ホルダー３は、前記支持杆１０の上
半部１０ａ先端に設けたＬ型ブラケット400 の下片401
に固定してなり、Ｌ型ブラケット400 に開孔された孔40
2 に連通する連通孔13を互いに接近させた状態で縦横列
上に多数開孔し、その連通孔13にスリーブ23を嵌着固定
してそのスリーブ23内に穿孔具４用の嵌挿孔33を形成し
ている。尚、嵌挿孔33は平面視で碁盤目状に互いに接近
させて開孔するが、等間隔をおいたものではなく、間隔
をおいて不規則に開孔してあっても良いものである。

【００１３】嵌挿孔33は、上下に連通して大径孔部33ａ
と小径孔部33ｂとを形成し、その大径孔部33ａと小径孔
部33ｂとの間にリテーナー用戻しバネ34を介在する段部
33ｃを段設形成している。

【００１４】穿孔具４は、Ｌ型ブラケット400 の下片40
1 に支持したシリンダ14の下部開口をロッド24の摺動案
内空間を中心に有する閉塞金具44で閉塞し、該シリンダ
14の上部開口をエアーの駆動源８に連絡すると共に、シ
リンダ14内部にピストン54を摺動可能に嵌挿し、閉塞金
具44から下部に突出する前記ロッド24の先端にカップリ
ング64を介してハンマー74を接続し、そのハンマー74に
パンチ84を備えたプランジャー機構94を取付けた構造に
なっている。尚、符号104 はパンチ復帰用のバネであ
る。

【００１５】プランジャー機構94は、上端開口にハンマ
ー74の下端の接続部74ａ外周面に螺合するネジ94ｂを有
し下端にパンチ84の支持孔94ｃを備えた内部中空なプラ
ンジャー94ａと、そのプランジャー94ａを上下方向に案
内するリテーナー94ｄと、プランジャー94ａに支持され
るパンチ84とを備えている。

【００１６】リテーナー94ｄは、前記嵌挿孔33の大径孔
部33ａに対応する大径筒部94ｄ’、小径孔部33ｂに対応
する小径筒部94ｄ”とを連設した筒状を呈し、その大径
筒部94ｄ’と小径筒部94ｄ”とに微細径のボール500 を
内外に突出させて散在状で且つ回転可能に支持してな
り、その大径筒部94ｄ’と小径筒部94ｄ”との境界段部
94ｅと前記段部33ｃとの間に前記リテーナー戻しバネ34
が介在されている。

【００１７】前記ボール500 …は０．６ｍｍ程度の直径
を有する鋼球であり、リテーナー94ｄの内外周面から内
側及び外側に向けて０．１ｍｍ程度突出させた状態で回
転可能に支持してある。

【００１８】プランジャー94ａは、上端開口内周を前記
ハンマー74に螺合させると共に下端域にパンチ84の支持
孔94ｃを開孔した中空状とし、上記リテーナー94ｄの大
径筒部94ｄ’、小径筒部94ｄ”に対応して上半部に大径
軸部94ａ’を、下半部に小径軸部94ａ”を連続形成した
外観形状になっている。

【００１９】パンチ84は、パンチ径を３０ミクロン乃至
１００ミクロン程度とし、上記支持孔94ｃに嵌合され、
プランジャー94ａの外側から横設した止めネジ600 で先
部をプランジャー94ａから突出させた状態で止めてあ
る。

【００２０】前記するリテーナー94ｄは、そのボール50
0 …が嵌挿孔33の大径孔部33ａ内周面、小径孔部33ｂ内
周面に摺接可能となるように内嵌され、前記プランジャ
ー94ａは、その大径軸部94ａ’と小径軸部94ａ”が前記
ボール500 …を僅かに弾性変形させた状態でリテーナー
94ｄの大径筒部94ｄ’、小径筒部94ｄ”に摺動可能に内
嵌され、前記スリーブ23上端内面に突設したストッパー
700 で上方に抜けないようになっている。

【００２１】尚、本実施例ではパンチ間隔を12．5 ｍｍ
にしている。

【００２２】符号11は、ワーク外し板であり、図示する
ように穿孔具４群よりも広い面積を有する所望厚みの板
状に形成され、パンチ84と対応する部分にパンチ通孔11
ａを開孔してなり、コーナーの４か所をエアーシリンダ
11ｂで高さ調整可能に水平状に支持してある。

【００２３】このエアーシリンダ11ｂは、図示するよう
にシリンダ11ｅから上方に突出するロッド11ｆを螺子棒
とし、該螺子棒11ｆに操作摘み11ｇを螺合し、該操作摘
み11ｇの下端が前記Ｌ型ブラケット400 の下片401 上面
に取り付けた筒状ガイド11ｈの鍔部11ｈ’に当接するま
で下降可能になっている。従って、このエアーシリンダ
11ｂは、操作摘み11ｇを回転させて螺子棒11ｆに対する
高さ位置を可変することによってロッド11ｉ下端に連結
したワーク外し板11の下死点を任意に設定できることに
なる。また、このエアーシリンダー11は、ワーク100 が
穿孔具４群下まで移動して穿孔するまではワーク100 に
対して離間した所定高さ位置、即ち上死点に待機し、ワ
ーク100 からのパンチ引き抜き時にワーク100 に接近さ
せるように後述する制御部９でコントロールされる。
尚、上死点とは、ワーク100 を移動部７で移動させる時
にワーク100 の係止ピン101 ’を備えたワークフレーム
等のワーク支持手段101 がワーク外し板11に衝突しない
高さである。前記ワークへの接近量Ｚは、任意である
が、本実施の形態ではワーク100 の表面から０．１ｍｍ
乃至０．５ｍｍ程度に設定してある。

【００２４】作業テーブル２は、上面をワーク100 の移
動する基準面であり、パンチ84と対向して多数のダイス
12が面一状に嵌合されており、そのダイス12の打ち抜き
孔12ａは打ち抜きチップを回収するバキューム装置（図
示せず）に連絡されている。

【００２５】符号９は制御部であり、この制御部９は、
予めＲＡＭに記憶されたワーク100の穿孔位置データ、
各穿孔位置打動時のパンチ形状のデータ、基準点から所
定パンチ直下にワーク100 を移動させる移動部７の移動
・停止データ等に基づいて制御するようになっている。
即ち、Ｘ移動機構５、Ｙ軸移動機構６をもとに移動部７
でワーク100 を移動させながら複数本の同一形状のパン
チ84…を時間差をおいて打動して、ピッチ84間隔が同じ
同一形状の穿孔やピッチ間隔が異なる同一形状の穿孔を
集中して行ったり、同様にワーク100 を移動させながら
複数本の異なる形状のパンチ84…で時間差をおいて打動
して、形状が各々異なる孔の集中穿孔等をプログラムの
入れ替えで行うことができるし、所定穿孔位置（丸孔用
穿孔位置）に丸孔だけをその穿孔に該当するパンチで穿
孔し、次に角孔、更に小丸孔、その後、楕円孔という具
合に順次ワーク100 を移動部７で移動させながら一個宛
穿孔していくこと等をパンチプログラムの入れ替えで行
うことができる。無論上記する穿孔に際しては必要に応
じてパンチを交換する。

【００２６】また、上記データはティーチングによって
行っても良いものである。この場合には図示するように
作業テーブル２サイド上において穿孔具４群に隣設して
設置したオフセット顕微鏡800 によって行う。このオフ
セット顕微鏡800 を使用して穿孔マークとパンチ形状の
ティーチングを行うには、ワーク100 を基準点からＸ方
向、Ｙ方向に移動させながら各穿孔マークをオフセット
顕微鏡800 の中心に順次合わせた状態でその穿孔マーク
に穿孔する孔形状に該当する形状のパンチ84…のティー
チングとそのティーチングされたパンチ84のみが打動す
るように駆動源８の制御を選択的にティーチングしてい
く。尚、前記オフセット顕微鏡800 の代わりにＣＣＤと
それに連絡する画像処理装置とを使用して穿孔マークの
反射像を画像処理装置で２値化すると共に、その２値化
画像をモニタ画面上で探査して中心を検出するようにし
ても良い。また、制御部９は、各パンチ中心との位置関
係を基に、上記オフセット顕微鏡800 中心にてティーチ
ングされた各穿孔マークを、ティーチングされた所定形
状の孔を穿孔するパンチ直下まで移動させるために必要
なＸ方向及びＹ方向への移動距離を算出し、この計算結
果を基に各穿孔マークが所定形状のパンチ直下に移動し
た時にその該当するパンチを選択打動させることができ
るようにしている。前記駆動源８は、パンチ84…を選択
打動可能とすべく電磁弁（図示せず）によってエアー路
を開閉して穿孔具４個々にエアーを自在に供給可能にし
ている。

【００２７】斯様な構成になっている穿孔装置Ａは、移
動部７でワーク100 が移動制御されエアーの駆動源８が
駆動してピストン54を押動し、プランジャー94ａを下降
させて制御部９のプログラムに沿ってワーク100 の所定
穿孔位置をパンチ84で打ち抜く。また、その時、ワーク
外し板11はワーク100 に対して離間状態（上死点）にあ
り、ワーク100 の係止ピン101 ’を有するワークフレー
ム等のワーク支持手段101 が基準面上を移動してもワー
ク外し板11にそのワーク支持手段101 が衝突して移動の
妨害を受けることはない。また、前記ワーク外し板11
は、ワーク100 からのパンチ引き抜き時にワーク100 に
接近し、パンチ引き抜き時にワーク100 がパンチ84との
粘性力でほんの僅かだけ浮上した時に当接してパンチ84
を引き抜くことができる。そして、パンチ84の打動に伴
うプランジャー94ａの案内は、リテーナー94ｄの上下２
か所周りに点在されてそのプランジャー94ａで僅かに弾
性変形（数ミクロン程度）される微細径のボール500 …
との点接触で行われ、その時のリテーナー94ｄの案内
は、嵌挿孔33の大径孔部33ａ内周面と小径孔部33ｂ内周
面に対するそのボール500 との点接触で行われ、パンチ
84は小さな打動抵抗で滑動して傾斜のない直進運動を繰
り返す。

【００２８】このように本発明の実施の形態では、高い
直進性を発揮する集束されたパンチ84群の中から所要の
データで記憶された選択順に打動して、移動部７がプロ
グラム通りまたはティーチングの通りにＸ、Ｙ方向に移
動しながら所定の穿孔位置や穿孔マークに自動的に穿孔
し、そしてワーク外し板11とワーク100 との接触はパン
チ引き抜き時のワーク100 がパンチ84との粘性力で僅か
に持ち上げられた時だけになり、穿孔時からパンチ84引
き抜き時まで継続してワーク100 を押圧することによる
累積変形がない。従って、３０ミクロン乃至１００ミク
ロン径や同大きさの短辺、長辺を有する極微細径のパン
チでもって耐久性の低下を招いたり、ワークを圧延させ
ることなく０．３乃至０．６ｍｍのピッチ間隔をもって
薄板状物に微細径の孔を高精度に連続穿孔することが可
能になる。

【００２９】

【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。パンチを縦横列上に近接して多数支持
して穿孔過程でのワークの移動量が少なくなるようにし
ているから、高速打動が可能となり、パンチング作業の
大幅なアップを図ることができ、ピッチ間隔が小さい穿
孔に最適であるばかりでなく、縦横列上に多数支持した
複数種のパンチの中からパンチを選択して打動するもの
であるから、ワークの穿孔パターンに最適なパンチング
作業が短時間で且つ効率的に行える。また、プランジャ
ーはリテーナーに対して、リテーナーは穿孔具ホルダー
に対して夫々ボールの点接触による少ない抵抗で上下方
向に円滑にガイドされて、負荷が少ない軽快な打動と安
定した高い直進性とを兼備できるようになり、微細径の
パンチであっても高い直進案内性を発揮することができ
る。その上、ワーク外し板を、ワークからのパンチ引き
抜き時にワークに接近させ、それ以外はワークから離間
するようにしているから、穿孔時からパンチ引き抜き時
まで継続してワークを押圧する従来のようにワークに累
積変形による圧延が生じることもない。故に、現存する
３０ミクロン乃至１００ミクロン程度の極微細径のパン
チでもって耐久性の低下を招いたり、ワークを圧延させ
ることなく０．３乃至０．６ｍｍのピッチ間隔をもって
配線基板、可撓性フィルム、金属箔、セラミックスグリ
ーンシート等の薄板状物に微細径の孔を高精度に連続穿
孔することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】穿孔装置の正面図。

【図２】同平面図。

【図３】取付け状態の穿孔具の部分拡大断面図。

【図４】穿孔状態を示す穿孔具の部分拡大断面図。

【図５】図１の正面断面図で拡大して示す。

【符号の説明】

Ａ ：穿孔装置 ４ ：穿孔具 84 ：パンチ ３ ：穿孔具ホル
ダー ８ ：駆動源 12 ：ダイス 100 ：ワーク ７ ：移動部 ９ ：制御部 94ｄ：リテーナー 33ａ：大径孔部 33ｂ：小径孔部 500 ：ボール 94ａ：プランジャ
ー 94ａ’：大径軸部 94ａ”：小径軸部 33 ：嵌挿孔 12ａ：打ち抜き孔

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 任意形状のパンチを備えた穿孔具と、そ
   の穿孔具を近接して多数本縦横列上に支持する穿孔ホル
   ダーと、各穿孔具に別々に連絡されそのパンチを選択駆
   動させる駆動源と、パンチと対向して基準面に設けられ
   たダイスと、ワークを掴持して基準面に沿ってＸ・Ｙ方
   向に移動させる移動部と、所要のデータに基づいて前記
   移動部と所望パンチの打動とを制御して所望の穿孔位置
   で所望パンチを打動させる制御部とを備え、前記穿孔具
   ホルダーは、大径孔部と小径孔部とを同芯をもって連続
   させた嵌挿孔を備えると共に、リテーナーを備えてな
   り、該リテーナーは、大径筒部と小径筒部とを連設する
   筒状を呈し大径筒部と小径筒部各々に内外に突出して微
   細径のボールを散在状で且つ回転可能に支持してなり、
   そのボールが前記穿孔具ホルダーの大径孔部内周面、小
   径孔部内周面に摺接可能となるようにリテーナーを内嵌
   し、前記穿孔具はパンチを有するプランジャーを大径軸
   部、小径軸部とを連設した外観形状に形成し、そのプラ
   ンジャーの大径軸部と小径軸部とを前記ボールを僅か弾
   性変形させた状態でリテーナーの大径筒部、小径筒部に
   摺動可能に内嵌してなり、前記パンチに対応してパンチ
   通孔を備えたワーク外し板を高さ調整可能に設け、該ワ
   ーク外し板を、ワークからのパンチ引き抜き時に下降さ
   せてワークに接近させることを特徴とする穿孔装置。