板材打抜装置
【課題】部材の厚みが大きい場合であっても、これを小片に打ち抜くとともに好適に真空吸着および脱着して小片を位置精度よく移送することが可能な打抜装置を提供する。
【解決手段】板材打抜装置１０は、板材２１０を環状の打抜刃２０で所定形状の小片２１２に打ち抜くとともに、この小片２１２を真空吸着する装置である。環状の打抜刃２０の刃先部２４は、打抜刃２０の外側面２６より内側面２８に近接している。これにより、打ち抜かれる小片２１２が内側に歪む歪エネルギーが低減されため、打ち抜き時に小片２１２に蓄えられる弾性エネルギーが減少し、板材打抜装置１０に対する真空吸着、および板材打抜装置１０からの脱着が好適におこなわれる。
【解決手段】板材打抜装置１０は、板材２１０を環状の打抜刃２０で所定形状の小片２１２に打ち抜くとともに、この小片２１２を真空吸着する装置である。環状の打抜刃２０の刃先部２４は、打抜刃２０の外側面２６より内側面２８に近接している。これにより、打ち抜かれる小片２１２が内側に歪む歪エネルギーが低減されため、打ち抜き時に小片２１２に蓄えられる弾性エネルギーが減少し、板材打抜装置１０に対する真空吸着、および板材打抜装置１０からの脱着が好適におこなわれる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は板材打抜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルム状やシート状の部材を打抜刃によって小片に打ち抜く打抜装置が知られている。この種の装置に関し、特許文献１から３には、Ｌ形状などの環状の打抜刃でロール状フィルムを小片に切断する装置が記載されている。打抜刃はヘッドユニットの下面に形成されている。このヘッドユニットをフィルムに対して上方から押し付けることで、打抜刃はフィルムをＬ形状などの小片に切断する。環状の打抜刃の中央は開口しており、この開口には棒状の固定用ヒータが昇降可能に挿通されている。また、打抜刃の内部には吸引用ポートが開口して設けられている。吸引用ポートは、打ち抜かれた小片を真空吸着する。小片を吸着したヘッドユニットを駆動して、小片をロール状フィルムから被定置対象部材まで移動させる。被定置対象部材の上方にヘッドユニットが位置した状態で吸引用ポートの吸引を停止し、さらに固定用ヒータを降下させて打抜刃の中央開口から下方に突出させる。これにより、小片は打抜刃から取り外されるとともに被定置対象部材に押圧される。
【０００３】
従来の打抜刃は、たとえば特許文献１の図１９（ｂ）に示されるように、刃先部が打抜刃の板厚の中心に位置している。この打抜刃は、尖鋭の刃先部から打抜刃の外側面および内側面に向かって両側に等しく傾斜するテーパー形状である。
【０００４】
また、従来の吸引用ポートは、たとえば特許文献１の図２に示されるように、打抜刃の板厚中心にあたる刃先部と、固定用ヒータが突没する中央開口との中間に形成されている。これにより、吸引用ポートは、刃先部で切断されるフィルムの外縁と、打抜刃の中央開口の周縁との中間位置を吸着する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１６６００１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６６００２号公報
【特許文献３】特開２０１０−１６６００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した特許文献１から３の打抜装置では、打ち抜かれる部材の厚みが大きくなると種々の問題が発生する。図７（ａ）から（ｄ）は、従来の打抜装置１３０の課題を説明する縦断面図である。図７（ａ）は、打抜装置１３０のヘッドユニット１２０の下面に装着された環状の打抜刃１１０を、板材２１０に向かって下降させる状態を説明する図である。従来の打抜刃１１０においては、尖鋭な刃先部１１４は打抜刃１１０の板厚の中心線上に位置している。すなわち、従来の打抜刃１１０は、刃先部１１４から打抜刃１１０の外側面１１６および内側面１１８に向かって同じ角度で傾斜するテーパー刃である。ヘッドユニット１２０の中央には中央開口１２２が形成されている。中央開口１２２には、棒状の固定用ヒータ１２８（図７（ｄ）を参照）が突没自在に挿入される。吸引用ポート１２４は中央開口１２２の周囲を囲うように形成されている。従来の吸引用ポート１２４は、打抜刃１１０の板厚中心にあたる刃先部１１４と、中央開口１２２の中心との中間の位置に形成されている。
【０００７】
打ち抜かれる板材２１０は、一般にセパレータ２２０を介して打ち抜きテーブル１４０の上面に被着された状態で提供される。セパレータ２２０はＰＥＴ粘着性の樹脂材料からなり、板材２１０を打ち抜きテーブル１４０に固定するとともに、打抜刃１１０が打ち抜きテーブル１４０に突き当たって刃こぼれすることを防止するためのスペーサとして機能する。
【０００８】
図７（ｂ）は、打抜刃１１０を板材２１０に押し当てた状態を説明する図である。打抜刃１１０の環状の刃先部１１４が板材２１０を小片２１２に打ち抜くときに、打抜刃１１０は小片２１２をドーム状に撓ませる。打抜刃１１０が板材２１０に進入するに従って、打抜刃１１０の厚み分だけ打抜刃１１０が小片２１２を内側に歪ませるためである。具体的には、刃先部１１４から内側面１１８に至る内側傾斜面１１７が小片２１２を内側に歪ませ、この歪エネルギーによって小片２１２が弓状に撓む。このように板材２１０の打ち抜き時に小片２１２が弾性エネルギーを蓄えて弓状に撓むことにより、以下の問題が発生する。
【０００９】
第一には、図７（ｂ）に示すように吸引用ポート１２４で小片２１２を真空吸着してこれをセパレータ２２０から引き剥がす際に不具合が発生する。図７（ｃ）に示すように、上に凸（破線で図示）の弓状に撓んでいた小片２１２が、セパレータ２２０の粘着性によって下に凸（実線で図示）に撓み方向が反転して、ヘッドユニット１２０から落下する。これにより、小片２１２を板材２１０から打ち抜く作業の歩留まりが低下する。
第二には、仮に小片２１２を打抜刃１１０の内側に吸着保持することができたとしても以下の問題が生じる。すなわち、図７（ｄ）に示すように、固定用ヒータ１２８を押し出して小片２１２を打抜刃１１０から脱着する際に、弓状の小片２１２が上に凸（破線で図示）から下に凸（実線で図示）に撓み方向が反転して打抜刃１１０から勢いよく落下する。これにより、貼り付けテーブル１５０の上面に設けられた貼付対象部材３１０等に対して小片２１２を貼り付ける位置精度が低下するという問題があった。
【００１０】
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、部材の厚みが大きい場合であっても、これを小片に打ち抜くとともに好適に真空吸着および脱着して小片を位置精度よく移送することが可能な打抜装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、板材を環状の打抜刃で所定形状の小片に打ち抜くとともに前記小片を真空吸着する板材打抜装置であって、環状の前記打抜刃の刃先部が前記打抜刃の外側面より内側面に近接していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の板材打抜装置によれば、打抜刃の刃先部が外側面より内側面に近接していることにより、打ち抜かれる小片が内側に歪む歪エネルギーが低減される。このため、打ち抜き時に小片に蓄えられる弾性エネルギーが減少し、板材打抜装置に対する真空吸着、および板材打抜装置からの脱着が好適におこなわれる。よって本発明の板材打抜装置によれば小片を位置精度よく移送することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる板材打抜装置を示す縦断面図である。
【図２】（ａ）から（ｄ）は第一実施形態の板材打抜装置の動作を説明する縦断面模式図である。
【図３】第一実施形態にかかる板材打抜装置の平面模式図である。
【図４】（ａ）は環状の打抜刃を備える切刃ユニットの縦断面図であり、（ｂ）は切刃ユニットの平面図である。
【図５】打抜刃の刃先部の拡大図である。
【図６】（ａ）は第二実施形態の刃先部の部分縦断面図、（ｂ）は第三実施形態の刃先部の部分縦断面図、（ｃ）は第四実施形態の刃先部の部分縦断面図、（ｄ）は第五実施形態の刃先部の部分縦断面図である。
【図７】（ａ）から（ｄ）は、従来の打抜装置における課題を説明する縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。本実施の形態では、打抜刃を鉛直下方に向かって駆動する場合を例示するが、本発明はこれに限られない。打抜刃を水平方向、鉛直上方またはその他の方向に向かって駆動してもよい。
【００１５】
なお、本発明の各種の構成要素は、個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等を許容する。たとえば、打抜刃が複数の部材で構成されていてもよい。
【００１６】
図１から図５を用いて本発明の第一実施形態にかかる板材打抜装置１０を説明する。
【００１７】
はじめに、本実施形態の板材打抜装置１０の概要について説明する。
板材打抜装置１０は、板材２１０を環状の打抜刃２０で所定形状の小片２１２に打ち抜くとともに、この小片２１２を真空吸着する装置である。そして、本実施形態の環状の打抜刃２０の刃先部２４は、打抜刃２０の外側面２６より内側面２８に近接していることを特徴とする。
【００１８】
次に、本実施形態の板材打抜装置１０について詳細に説明する。
図１および図２（ａ）に示すように、板材打抜装置１０は、打抜刃２０、板材保持機構６０、真空吸着機構６２および板材打抜機構６４を備えている。
板材保持機構６０は、打ち抜かれる板材２１０を保持する打ち抜きテーブルである。真空吸着機構６２は、板材２１０を真空吸着する吸着ヘッド３４を備える吸着手段である。板材打抜機構６４は、打抜刃２０を降下させて板材２１０を打ち抜く駆動手段である。
【００１９】
吸着ヘッド３４は板材打抜装置１０の駆動本体部にあたる。吸着ヘッド３４の下面には、刃先部２４を下方に向けて打抜刃２０が取り付けられている。刃先部２４は、打抜刃２０における尖鋭な環状の稜線である。本実施形態では、板材打抜機構６４は吸着ヘッド３４を主として昇降方向（図１の上下方向）に駆動する。板材打抜機構６４は、たとえばエアシリンダである。
【００２０】
真空吸着機構６２は、たとえば揺動ピストン型のドライ真空ポンプである。吸着ヘッド３４は、環状の打抜刃２０の内部空間と連通した吸着口３２を備えている。吸着口３２は吸着ヘッド３４の下面に開口形成されている。吸着口３２を開口端とする流路が吸着ヘッド３４の内部に形成されており、この流路が真空吸着機構６２により負圧に吸引される。なお、板材打抜装置１０が小片２１２を真空吸着するとは、大気圧以下の負圧によって小片２１２が吸引されている状態をいい、吸着圧の高低は特に限定されない。
【００２１】
また、本実施形態の板材打抜装置１０は、板材移動機構６６と板材貼付機構６８をさらに有している。板材移動機構６６は、板材２１０を真空吸着した吸着ヘッド３４を移動させる移動手段である。板材移動機構６６の移動方向は、主として水平方向（図１の左右方向）である。板材移動機構６６は、たとえばレールおよび搬送モータ（図示せず）である。板材貼付機構６８は、移動した板材２１０（小片２１２）を貼付対象部材３１０に圧接させて貼り付ける押圧手段である。
【００２２】
打ち抜かれる板材２１０としては、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuits）の表面を保護する補強板を挙げることができる。本実施形態の板材打抜装置１０は、ＦＰＣの製造装置の一種であり、具体的にはＦＰＣに対する補強板の貼り付け装置である。
【００２３】
板材２１０は、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、芳香族ポリエステル、ガラスエポキシ樹脂などの樹脂材料からなる。板材２１０の板厚は、一例として５０μｍ以上かつ２５０μｍ以下である。かかる材料かつ板厚の場合、板材２１０は高い曲げ剛性をもつ。このため、打抜刃２０の刃先部２４が板材２１０を小片２１２に打ち抜く際にこの小片２１２に対して面内方向の歪みが与えられると、これが弾性エネルギーとなって小片２１２に蓄えられて上記の課題が発生する。これに対し、本実施形態の板材打抜装置１０では、打抜刃２０の刃先部２４が内側面２８に偏って位置しているため、刃先部２４が板材２１０を打ち抜く際に小片２１２に与えられる面内方向の歪みが低減される。
【００２４】
板材２１０の下面には熱硬化性接着剤層２１４がコーティングされている。さらに、熱硬化性接着剤層２１４の下面側にはセパレータ２２０が被着されている。セパレータ２２０には、一例として、ＰＥＴなどの樹脂材料からなる易剥離性のテープを用いることができる。
【００２５】
本実施形態の刃先部２４は、打抜刃２０の内側面２８の延長線上、すなわち内側面２８の直下に位置している。また、打抜刃２０の内側面２８は、打ち抜かれる板材２１０の表面に略直交している。したがって、図２（ｂ）に示すように打抜刃２０の刃先部２４が板材２１０を貫通してセパレータ２２０に突き立てられると、環状の打抜刃２０に囲まれた打ち抜き領域が小片２１２となる。板材２１０の下面の熱硬化性接着剤層２１４も、小片２１２とともに打ち抜かれる。このとき、小片２１２は打抜刃２０によって面内方向の内側に歪むことがないため、弓形等に湾曲せず、板材２１０と同じ平坦形状を維持する。
【００２６】
なお、図２（ｂ）から（ｄ）および図３では、板材打抜機構６４および板材移動機構６６の図示を省略する。
【００２７】
図２（ｂ）の状態で、真空吸着機構６２を駆動させて小片２１２を打抜刃２０の内側の吸着口３２に吸着させる。小片２１２は平坦であって弾性エネルギーを蓄積していないため、吸着口３２に確実に吸着される。図２（ｂ）の状態から吸着ヘッド３４を上昇させると、小片２１２および熱硬化性接着剤層２１４は、易剥離性のセパレータ２２０から剥離する（図２（ｃ）を参照）。
【００２８】
この状態から、板材移動機構６６（図２（ａ）を参照）を用いて吸着ヘッド３４を水平方向に駆動し、貼り付けテーブル７０の上方に吸着ヘッド３４を位置合わせする。貼り付けテーブル７０の上面には貼付対象部材３１０が予め固定されている。板材打抜機構６４を駆動して吸着ヘッド３４を貼付対象部材３１０の上方近傍にセットした状態から、図２（ｄ）に示すように板材貼付機構６８を駆動して小片２１２を打抜刃２０から脱着させる。
【００２９】
板材貼付機構６８は、押出ロッド７１と、これを昇降駆動するエアシリンダ７２とを備えている。打抜刃２０の中央には中央開口５１が形成されている（図１を参照）。吸着ヘッド３４には、この打抜刃２０の中央開口５１と連通する貫通孔７３が形成されている。貫通孔７３の内周にはシール部材７４が設けられている。押出ロッド７１はシール部材７４と気密に摺動する。シール部材７４の気密性により、吸着ヘッド３４の下面と小片２１２との間に真空吸着機構６２が形成した負圧が、貫通孔７３によって消失することが防止されている。エアシリンダ７２を駆動して押出ロッド７１を下降させ、押出ロッド７１の下端を吸着ヘッド３４の下面より下方に突出させることで、小片２１２は打抜刃２０から脱着する。このとき、真空吸着機構６２による吸着を停止する。
【００３０】
押出ロッド７１の下端にはヒータ（図示せず）が埋設されている。このヒータに通電することで押出ロッド７１の下端面は発熱する。小片２１２は貼付対象部材３１０に押圧されるとともに、熱硬化性接着剤層２１４が熱硬化して小片２１２を貼付対象部材３１０に固着させる。
【００３１】
図３に片側矢印で示すように、板材２１０は長尺方向に順送りされる。吸着ヘッド３４は板材移動機構６６（図２（ａ）を参照）により水平方向に駆動されて板材保持機構６０に接離する。板材移動機構６６による吸着ヘッド３４の移動軸の方向は、板材２１０の送り方向に対する交差方向である（二点鎖線で図示）。
【００３２】
貼り付けテーブル７０は、図３に両側実線矢印で示すように、吸着ヘッド３４の移動軸に対して交差する方向に移動する。貼り付けテーブル７０の移動軸は、板材２１０の送り方向と平行でもよい。貼り付けテーブル７０の上面にはＦＰＣなどの貼付対象部材３１０が載置される。貼り付けテーブル７０と吸着ヘッド３４を、それぞれの移動軸に沿って移動させることで、吸着ヘッド３４は貼り付けテーブル７０に対して水平方向に位置合わせされる。したがって、板材２１０を打ち抜いた小片２１２を貼付対象部材３１０の所望位置に固着することが可能である。
【００３３】
つぎに、本実施形態の打抜刃２０をより詳細に説明する。図４（ａ）は、環状の打抜刃２０を備える切刃ユニット１２の縦断面図である。同図（ｂ）は切刃ユニット１２の平面図である。
【００３４】
切刃ユニット１２は、平坦なフランジ部２２と、このフランジ部２２に対して着脱可能に組み付けられた環状の打抜刃２０と、からなる。フランジ部２２および打抜刃２０は、ともにステンレス鋼などの金属材料からなる。一例として、フランジ部２２の一方面（図４（ａ）では下面）に装着溝を削成し、この装着溝に対して環状の打抜刃２０を嵌め込んで一体化してもよい。また、フランジ部２２と打抜刃２０とは、同一材料により一体形成されたものでもよい。
本実施形態では、簡単のため、フランジ部２２と打抜刃２０とが一体形成された形態を例示的に図示している。
【００３５】
本実施形態の打抜刃２０の特徴として、刃先部２４が内側面２８の延長線上に位置している。すなわち、本実施形態の打抜刃２０は、刃先部２４から外側面２６に向かう外側傾斜面２７のみを刃面とする片側テーパー形状である。
【００３６】
図４（ｂ）に示す本実施形態の打抜刃２０は円環状をなしている。このほか、打ち抜かれる小片２１２の形状にあわせて打抜刃２０の外周形状を選択することができる。その一例として、矩形環状やＬ形環状などでもよい。
【００３７】
フランジ部２２には、中央開口５１と、その中央開口５１の周囲に配置された吸引開口５２と、吸引開口５２のさらに外周に配置されたボルト孔５３がそれぞれ貫通して形成されている。
ボルト孔５３は、切刃ユニット１２を吸着ヘッド３４（図１を参照）の下面にボルトで緊締するための孔である。フランジ部２２の下面側にはボルト頭を収容する座ぐりが設けられている。図１に示すようにフランジ部２２が吸着ヘッド３４の下面にボルトで固定されると、中央開口５１は吸着ヘッド３４の貫通孔７３と連通し、吸引開口５２は吸着ヘッド３４の吸着口３２と連通する。板材貼付機構６８を駆動して押出ロッド７１を昇降させると、押出ロッド７１の下端は切刃ユニット１２の中央開口５１を通じて突没する（図２（ｄ）を参照）。フランジ部２２が吸着ヘッド３４に対して着脱可能であることにより、選択された所望の形状および寸法の打抜刃２０を吸着ヘッド３４に対して容易に装着して用いることができる。
【００３８】
本実施形態の切刃ユニット１２は、図４（ｂ）に示すように中央開口５１を中心とする回転対称形状である。中央開口５１の中心が、打抜刃２０の重心Ｇにあたる。複数の吸引開口５２は、打抜刃２０の重心Ｇを中心とする円周上に配置されている。複数の吸引開口５２の開口中心Ｃ（一点鎖線で図示）を結ぶ円周の直径は、打抜刃２０の内側面２８の直径の二分の一よりも小さい。言い換えると、内側面２８と重心Ｇとの中間に対して、吸引開口５２は重心Ｇの側に偏って配置されている。
【００３９】
打抜刃２０の内側面２８および外側面２６は、フランジ部２２に対して垂直に起立している。したがって、打抜刃２０の内側面２８は、打ち抜かれる板材２１０の表面に略直交する。
【００４０】
図５は打抜刃２０の刃先部２４の拡大図である。同図は、打抜刃２０で板材２１０を切断する状態を示している。本実施形態の打抜刃２０のように内側面２８が板材２１０に直交し、かつ刃先部２４が内側面２８の延長線上にある場合には、刃先部２４の進入深さによらず、打抜刃２０の内側面２８と板材２１０との界面が打抜刃２０の内側（同図の右側）にシフトしない。このため、板材２１０から打ち抜かれる小片２１２に対して圧縮方向）の歪みが生じることがない。一方、板材２１０のうち、打抜刃２０で打ち抜かれずに外側に残置される外周残部２１３は、板材２１０に進入する打抜刃２０の外側傾斜面２７によって外方に押圧される（同図に矢印で図示）。このため、打抜刃２０の刃先部２４で板材２１０を切断すると、外周残部２１３は小片２１２と分離され、かつ小片２１２は平坦な形状を維持した状態で打抜刃２０の内側面２８の内側に収容される。
【００４１】
板材２１０から分離した小片２１２は、吸引開口５２に真空吸着される。板材打抜装置１０の吸着ヘッド３４は、環状の打抜刃２０の内部空間と連通した吸着口３２を備え、かつ吸引開口５２が吸着口３２と連通しているためである（図１を参照）。
ここで、吸着口３２および吸引開口５２は、打抜刃２０の重心Ｇを取り囲み、かつ吸引開口５２は、この重心Ｇと内側面２８との中間位置Ｍよりも重心Ｇに偏って配置されている。言い換えると、打抜刃２０の内側面２８から吸引開口５２の開口中心Ｃまでの距離Ｌ１は、吸引開口５２の開口中心Ｃから打抜刃２０の重心Ｇまでの距離Ｌ２よりも大きい。このため、本実施形態の切刃ユニット１２が装着された吸着ヘッド３４によれば、小片２１２の比較的中央近傍を真空吸着することができる。したがって、かりに打ち抜かれる小片２１２が打抜刃２０の内側面２８で僅かに面内方向に圧縮されて弓状の撓みが発生したとしても、かかる小片２１２を吸引開口５２で好適に真空吸着することができる。なぜならば、かりに小片２１２に僅かな弓状の撓みが発生したとしても、小片２１２の外縁から吸引開口５２までの距離が長いことで小片２１２の撓み長さが大きくなるためである。これにより、小片２１２の上面と吸引開口５２との間に隙間が生じることなく、小片２１２が吸引開口５２に気密に密着して吸引される。
【００４２】
かかる効果は、図６（ａ）、（ｂ）に示す第二・第三実施形態の打抜刃２０において特に良好に発揮される。これらの打抜刃２０は、その刃先部２４が内側面２８の直下ではなく、内側面２８と外側面２６との間、かつ内側面２８に近接する側に偏って位置している点で共通している。
【００４３】
図６（ａ）は、第二実施形態の打抜刃２０の部分縦断面図である。同図は、環状の打抜刃２０の軸心に沿って当該打抜刃２０を切断した断面を表している。図６（ｂ）から図６（ｄ）も同様である。水平面Ｈは、フランジ部２２と平行な仮想面であり、打抜刃２０で打ち抜かれる板材の表面を示している。
【００４４】
第二および第三実施形態において、打抜刃２０の厚み寸法はＴ１＋Ｔ２で表される。刃先部２４から外側面２６までの厚み寸法はＴ１であり、刃先部２４から内側面２８までの厚み寸法はＴ２である。本実施形態の打抜刃２０では、Ｔ１とＴ２はともにゼロよりも大きく、かつＴ１はＴ２よりも大きい（Ｔ１＞Ｔ２＞０）。
【００４５】
第二実施形態の打抜刃２０は、刃先部２４から外側面２６に連続する外側傾斜面２７と、刃先部２４から内側面２８に連続する内側傾斜面２９と、を有している。本実施形態の打抜刃２０では、外側傾斜面２７の傾斜距離は内側傾斜面２９の傾斜距離よりも長い。外側傾斜面２７または内側傾斜面２９の傾斜距離とは、縦断面形状における刃先部２４から外側面２６または内側面２８に至る長さをいう。
【００４６】
本実施形態において、打ち抜かれる板材２１０の表面に対する外側傾斜面２７の傾斜角θ１と内側傾斜面２９の傾斜角θ２とは同等である。本実施形態によれば、刃先部２４を内側面２８に近接させることで小片２１２（図５を参照）の面内方向の圧縮を低減するとともに、打抜刃２０の板厚を所定に確保することで第一実施形態よりも高い刃先強度を実現している。また、外側傾斜面２７の傾斜角θ１と内側傾斜面２９の傾斜角θ２とを同等とすることで、打ち抜かれる板材２１０から刃先部２４に対して打抜刃２０の軸方向にまっすぐに圧縮応力（反力）が負荷されることとなる。これにより、打抜刃２０は内側または外側に倒れる向きに圧縮応力を受けないため打抜刃２０が強度に優れる。なお、傾斜角θ１と傾斜角θ２とが同等であるとは、両者の角度差が製造誤差範囲内である場合を含む。そのほか、上記効果が発揮されるかぎりにおいて傾斜角θ１と傾斜角θ２とが近接している状態を含む。
【００４７】
図６（ｂ）は、第三実施形態の打抜刃２０の部分縦断面図である。本実施形態の打抜刃２０においては、内側傾斜面２９と外側傾斜面２７の傾斜距離は同等である。
【００４８】
本実施形態の打抜刃２０においては、打ち抜かれる板材２１０の表面に対する外側傾斜面２７の傾斜角θ１よりも、内側傾斜面２９の傾斜角θ２が大きい。これにより、外側傾斜面２７によって板材２１０の外周残部２１３を外方に押し出して小片２１２と分離する一方で、内側傾斜面２９が小片２１２を内側に圧縮することが抑制される（図５を参照）。また、第一実施形態と比較して、刃先部２４から内側面２８までの厚み寸法Ｔ２を非ゼロとしたことで、打抜刃２０の刃先強度を高めることができる。
【００４９】
図６（ｃ）は、第四実施形態の打抜刃２０の部分縦断面図である。本実施形態の打抜刃２０は、刃先部２４から外側面２６に連続する外側傾斜面２７を備えている。また、第一実施形態と同様に、刃先部２４は打抜刃２０の内側面２８の延長線上、すなわち内側面２８の直下に位置している。一方、本実施形態は、外側傾斜面２７の傾斜角θ１が第一実施形態のそれよりも小さく、具体的には２５度以上７５度未満、より好ましくは４０度以上６０度未満、更に好ましくは４５度以上５５度未満である。これにより、打抜刃２０の刃先部２４近傍の厚みを大きくすることができるため刃先強度を高めることができる。また、傾斜角θ１を上記角度とすることで、打ち抜かれる板材２１０が外側傾斜面２７を内側に付勢する抗力Ｆ２を、外側傾斜面２７を打抜刃２０の軸方向にまっすぐに付勢する抗力Ｆ１と同等またはそれ以下とすることができる。すなわち、板材２１０を打ち抜くたびに打抜刃２０が受ける繰り返しの圧縮応力のうち、打抜刃２０が内側に倒れる向きの成分が良好に低減されるため、打抜刃２０の刃先強度を高めることができる。
【００５０】
図６（ｄ）は、第五実施形態の打抜刃２０の部分縦断面である。本実施形態の打抜刃２０は、フランジ部２２側の基端から刃先部２４側の先端に向かって、内側面２８が内側に傾斜していることを特徴とする。すなわち、打ち抜かれる板材２１０の表面（水平面Ｈ）に対する内側面２８の傾斜角θ３が９０度を超えた鈍角である。本実施形態の打抜刃２０でも、板材２１０から打ち抜かれる小片２１２を内側面２８が面内方向の内側に圧縮することがない。また、打抜刃２０の内側の空間はフランジ部２２の近傍ほど大径であるため、打ち抜かれた小片２１２が内側面２８と干渉することなく、これを吸引開口５２および吸着口３２（図１を参照）で好適に真空吸着することができる。
【００５１】
上記実施形態は、以下の技術思想を包含するものである。
（１）板材を環状の打抜刃で所定形状の小片に打ち抜くとともに前記小片を真空吸着する板材打抜装置であって、環状の前記打抜刃の刃先部が前記打抜刃の外側面より内側面に近接している板材打抜装置；
（２）前記刃先部が前記内側面の延長線上に位置している上記（１）に記載の板材打抜装置；
（３）前記打抜刃は、前記刃先部から前記外側面に連続する外側傾斜面と、前記刃先部から前記内側面に連続する内側傾斜面と、を有し、前記外側傾斜面は前記内側傾斜面よりも傾斜距離が長い上記（１）に記載の板材打抜装置；
（４）打ち抜かれる前記板材の表面に対する前記外側傾斜面の傾斜角と前記内側傾斜面の傾斜角とが同等である上記（３）に記載の板材打抜装置；
（５）打ち抜かれる前記板材の表面に対する前記外側傾斜面の傾斜角よりも前記内側傾斜面の傾斜角が大きい上記（３）に記載の板材打抜装置；
（６）前記打抜刃の前記内側面が、打ち抜かれる前記板材の表面に略直交する上記（１）から（５）のいずれかに記載の板材打抜装置；
（７）前記刃先部から前記外側面に連続する外側傾斜面を備え、打ち抜かれる前記板材の表面に対する前記外側傾斜面の傾斜角が２５度以上７５度未満である上記（２）に記載の板材打抜装置；
（８）打ち抜かれる前記板材を保持する板材保持機構と、前記板材を真空吸着する吸着ヘッドを備える真空吸着機構と、前記打抜刃と、前記打抜刃を降下させて前記板材を打ち抜く板材打抜機構と、をさらに有する上記（１）から（７）のいずれかに記載の板材打抜装置；
（９）前記板材を真空吸着した前記吸着ヘッドを移動させる板材移動機構と、移動した前記板材を貼付対象部材に圧接させて貼り付ける板材貼付機構と、をさらに有する上記（８）に記載の板材打抜装置；
（１０）前記吸着ヘッドは、環状の前記打抜刃の内部空間と連通した吸着口を備え、前記吸着口は、前記打抜刃の重心を取り囲み、かつ前記重心と前記内側面との中間位置よりも前記重心に偏って配置されていることを特徴とする上記（８）または（９）に記載の板材打抜装置。
【符号の説明】
【００５２】
１０・・・板材打抜装置、１２・・・切刃ユニット、２０・・・打抜刃、２２・・・フランジ部、２４・・・刃先部、２６・・・外側面、２７・・・外側傾斜面、２８・・・内側面、２９・・・内側傾斜面、３２・・・吸着口、３４・・・吸着ヘッド、５１・・・中央開口、５２・・・吸引開口、５３・・・ボルト孔、６０・・・板材保持機構、６２・・・真空吸着機構、６４・・・板材打抜機構、６６・・・板材移動機構、６８・・・板材貼付機構、７０・・・貼り付けテーブル、７１・・・押出ロッド、７２・・・エアシリンダ、７３・・・貫通孔、７４・・・シール部材、１１０・・・打抜刃、１１４・・・刃先部、１１６・・・外側面、１１７・・・内側傾斜面、１１８・・・内側面、１２０・・・ヘッドユニット、１２２・・・中央開口、１２４・・・吸引用ポート、１２８・・・固定用ヒータ、１３０・・・打抜装置、１４０・・・打ち抜きテーブル、１５０・・・貼り付けテーブル、２１０・・・板材、２１２・・・小片、２１３・・・外周残部、２１４・・・熱硬化性接着剤層、２２０・・・セパレータ、３１０・・・貼付対象部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は板材打抜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルム状やシート状の部材を打抜刃によって小片に打ち抜く打抜装置が知られている。この種の装置に関し、特許文献１から３には、Ｌ形状などの環状の打抜刃でロール状フィルムを小片に切断する装置が記載されている。打抜刃はヘッドユニットの下面に形成されている。このヘッドユニットをフィルムに対して上方から押し付けることで、打抜刃はフィルムをＬ形状などの小片に切断する。環状の打抜刃の中央は開口しており、この開口には棒状の固定用ヒータが昇降可能に挿通されている。また、打抜刃の内部には吸引用ポートが開口して設けられている。吸引用ポートは、打ち抜かれた小片を真空吸着する。小片を吸着したヘッドユニットを駆動して、小片をロール状フィルムから被定置対象部材まで移動させる。被定置対象部材の上方にヘッドユニットが位置した状態で吸引用ポートの吸引を停止し、さらに固定用ヒータを降下させて打抜刃の中央開口から下方に突出させる。これにより、小片は打抜刃から取り外されるとともに被定置対象部材に押圧される。
【０００３】
従来の打抜刃は、たとえば特許文献１の図１９（ｂ）に示されるように、刃先部が打抜刃の板厚の中心に位置している。この打抜刃は、尖鋭の刃先部から打抜刃の外側面および内側面に向かって両側に等しく傾斜するテーパー形状である。
【０００４】
また、従来の吸引用ポートは、たとえば特許文献１の図２に示されるように、打抜刃の板厚中心にあたる刃先部と、固定用ヒータが突没する中央開口との中間に形成されている。これにより、吸引用ポートは、刃先部で切断されるフィルムの外縁と、打抜刃の中央開口の周縁との中間位置を吸着する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１６６００１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６６００２号公報
【特許文献３】特開２０１０−１６６００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した特許文献１から３の打抜装置では、打ち抜かれる部材の厚みが大きくなると種々の問題が発生する。図７（ａ）から（ｄ）は、従来の打抜装置１３０の課題を説明する縦断面図である。図７（ａ）は、打抜装置１３０のヘッドユニット１２０の下面に装着された環状の打抜刃１１０を、板材２１０に向かって下降させる状態を説明する図である。従来の打抜刃１１０においては、尖鋭な刃先部１１４は打抜刃１１０の板厚の中心線上に位置している。すなわち、従来の打抜刃１１０は、刃先部１１４から打抜刃１１０の外側面１１６および内側面１１８に向かって同じ角度で傾斜するテーパー刃である。ヘッドユニット１２０の中央には中央開口１２２が形成されている。中央開口１２２には、棒状の固定用ヒータ１２８（図７（ｄ）を参照）が突没自在に挿入される。吸引用ポート１２４は中央開口１２２の周囲を囲うように形成されている。従来の吸引用ポート１２４は、打抜刃１１０の板厚中心にあたる刃先部１１４と、中央開口１２２の中心との中間の位置に形成されている。
【０００７】
打ち抜かれる板材２１０は、一般にセパレータ２２０を介して打ち抜きテーブル１４０の上面に被着された状態で提供される。セパレータ２２０はＰＥＴ粘着性の樹脂材料からなり、板材２１０を打ち抜きテーブル１４０に固定するとともに、打抜刃１１０が打ち抜きテーブル１４０に突き当たって刃こぼれすることを防止するためのスペーサとして機能する。
【０００８】
図７（ｂ）は、打抜刃１１０を板材２１０に押し当てた状態を説明する図である。打抜刃１１０の環状の刃先部１１４が板材２１０を小片２１２に打ち抜くときに、打抜刃１１０は小片２１２をドーム状に撓ませる。打抜刃１１０が板材２１０に進入するに従って、打抜刃１１０の厚み分だけ打抜刃１１０が小片２１２を内側に歪ませるためである。具体的には、刃先部１１４から内側面１１８に至る内側傾斜面１１７が小片２１２を内側に歪ませ、この歪エネルギーによって小片２１２が弓状に撓む。このように板材２１０の打ち抜き時に小片２１２が弾性エネルギーを蓄えて弓状に撓むことにより、以下の問題が発生する。
【０００９】
第一には、図７（ｂ）に示すように吸引用ポート１２４で小片２１２を真空吸着してこれをセパレータ２２０から引き剥がす際に不具合が発生する。図７（ｃ）に示すように、上に凸（破線で図示）の弓状に撓んでいた小片２１２が、セパレータ２２０の粘着性によって下に凸（実線で図示）に撓み方向が反転して、ヘッドユニット１２０から落下する。これにより、小片２１２を板材２１０から打ち抜く作業の歩留まりが低下する。
第二には、仮に小片２１２を打抜刃１１０の内側に吸着保持することができたとしても以下の問題が生じる。すなわち、図７（ｄ）に示すように、固定用ヒータ１２８を押し出して小片２１２を打抜刃１１０から脱着する際に、弓状の小片２１２が上に凸（破線で図示）から下に凸（実線で図示）に撓み方向が反転して打抜刃１１０から勢いよく落下する。これにより、貼り付けテーブル１５０の上面に設けられた貼付対象部材３１０等に対して小片２１２を貼り付ける位置精度が低下するという問題があった。
【００１０】
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、部材の厚みが大きい場合であっても、これを小片に打ち抜くとともに好適に真空吸着および脱着して小片を位置精度よく移送することが可能な打抜装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、板材を環状の打抜刃で所定形状の小片に打ち抜くとともに前記小片を真空吸着する板材打抜装置であって、環状の前記打抜刃の刃先部が前記打抜刃の外側面より内側面に近接していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の板材打抜装置によれば、打抜刃の刃先部が外側面より内側面に近接していることにより、打ち抜かれる小片が内側に歪む歪エネルギーが低減される。このため、打ち抜き時に小片に蓄えられる弾性エネルギーが減少し、板材打抜装置に対する真空吸着、および板材打抜装置からの脱着が好適におこなわれる。よって本発明の板材打抜装置によれば小片を位置精度よく移送することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる板材打抜装置を示す縦断面図である。
【図２】（ａ）から（ｄ）は第一実施形態の板材打抜装置の動作を説明する縦断面模式図である。
【図３】第一実施形態にかかる板材打抜装置の平面模式図である。
【図４】（ａ）は環状の打抜刃を備える切刃ユニットの縦断面図であり、（ｂ）は切刃ユニットの平面図である。
【図５】打抜刃の刃先部の拡大図である。
【図６】（ａ）は第二実施形態の刃先部の部分縦断面図、（ｂ）は第三実施形態の刃先部の部分縦断面図、（ｃ）は第四実施形態の刃先部の部分縦断面図、（ｄ）は第五実施形態の刃先部の部分縦断面図である。
【図７】（ａ）から（ｄ）は、従来の打抜装置における課題を説明する縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。本実施の形態では、打抜刃を鉛直下方に向かって駆動する場合を例示するが、本発明はこれに限られない。打抜刃を水平方向、鉛直上方またはその他の方向に向かって駆動してもよい。
【００１５】
なお、本発明の各種の構成要素は、個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等を許容する。たとえば、打抜刃が複数の部材で構成されていてもよい。
【００１６】
図１から図５を用いて本発明の第一実施形態にかかる板材打抜装置１０を説明する。
【００１７】
はじめに、本実施形態の板材打抜装置１０の概要について説明する。
板材打抜装置１０は、板材２１０を環状の打抜刃２０で所定形状の小片２１２に打ち抜くとともに、この小片２１２を真空吸着する装置である。そして、本実施形態の環状の打抜刃２０の刃先部２４は、打抜刃２０の外側面２６より内側面２８に近接していることを特徴とする。
【００１８】
次に、本実施形態の板材打抜装置１０について詳細に説明する。
図１および図２（ａ）に示すように、板材打抜装置１０は、打抜刃２０、板材保持機構６０、真空吸着機構６２および板材打抜機構６４を備えている。
板材保持機構６０は、打ち抜かれる板材２１０を保持する打ち抜きテーブルである。真空吸着機構６２は、板材２１０を真空吸着する吸着ヘッド３４を備える吸着手段である。板材打抜機構６４は、打抜刃２０を降下させて板材２１０を打ち抜く駆動手段である。
【００１９】
吸着ヘッド３４は板材打抜装置１０の駆動本体部にあたる。吸着ヘッド３４の下面には、刃先部２４を下方に向けて打抜刃２０が取り付けられている。刃先部２４は、打抜刃２０における尖鋭な環状の稜線である。本実施形態では、板材打抜機構６４は吸着ヘッド３４を主として昇降方向（図１の上下方向）に駆動する。板材打抜機構６４は、たとえばエアシリンダである。
【００２０】
真空吸着機構６２は、たとえば揺動ピストン型のドライ真空ポンプである。吸着ヘッド３４は、環状の打抜刃２０の内部空間と連通した吸着口３２を備えている。吸着口３２は吸着ヘッド３４の下面に開口形成されている。吸着口３２を開口端とする流路が吸着ヘッド３４の内部に形成されており、この流路が真空吸着機構６２により負圧に吸引される。なお、板材打抜装置１０が小片２１２を真空吸着するとは、大気圧以下の負圧によって小片２１２が吸引されている状態をいい、吸着圧の高低は特に限定されない。
【００２１】
また、本実施形態の板材打抜装置１０は、板材移動機構６６と板材貼付機構６８をさらに有している。板材移動機構６６は、板材２１０を真空吸着した吸着ヘッド３４を移動させる移動手段である。板材移動機構６６の移動方向は、主として水平方向（図１の左右方向）である。板材移動機構６６は、たとえばレールおよび搬送モータ（図示せず）である。板材貼付機構６８は、移動した板材２１０（小片２１２）を貼付対象部材３１０に圧接させて貼り付ける押圧手段である。
【００２２】
打ち抜かれる板材２１０としては、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuits）の表面を保護する補強板を挙げることができる。本実施形態の板材打抜装置１０は、ＦＰＣの製造装置の一種であり、具体的にはＦＰＣに対する補強板の貼り付け装置である。
【００２３】
板材２１０は、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、芳香族ポリエステル、ガラスエポキシ樹脂などの樹脂材料からなる。板材２１０の板厚は、一例として５０μｍ以上かつ２５０μｍ以下である。かかる材料かつ板厚の場合、板材２１０は高い曲げ剛性をもつ。このため、打抜刃２０の刃先部２４が板材２１０を小片２１２に打ち抜く際にこの小片２１２に対して面内方向の歪みが与えられると、これが弾性エネルギーとなって小片２１２に蓄えられて上記の課題が発生する。これに対し、本実施形態の板材打抜装置１０では、打抜刃２０の刃先部２４が内側面２８に偏って位置しているため、刃先部２４が板材２１０を打ち抜く際に小片２１２に与えられる面内方向の歪みが低減される。
【００２４】
板材２１０の下面には熱硬化性接着剤層２１４がコーティングされている。さらに、熱硬化性接着剤層２１４の下面側にはセパレータ２２０が被着されている。セパレータ２２０には、一例として、ＰＥＴなどの樹脂材料からなる易剥離性のテープを用いることができる。
【００２５】
本実施形態の刃先部２４は、打抜刃２０の内側面２８の延長線上、すなわち内側面２８の直下に位置している。また、打抜刃２０の内側面２８は、打ち抜かれる板材２１０の表面に略直交している。したがって、図２（ｂ）に示すように打抜刃２０の刃先部２４が板材２１０を貫通してセパレータ２２０に突き立てられると、環状の打抜刃２０に囲まれた打ち抜き領域が小片２１２となる。板材２１０の下面の熱硬化性接着剤層２１４も、小片２１２とともに打ち抜かれる。このとき、小片２１２は打抜刃２０によって面内方向の内側に歪むことがないため、弓形等に湾曲せず、板材２１０と同じ平坦形状を維持する。
【００２６】
なお、図２（ｂ）から（ｄ）および図３では、板材打抜機構６４および板材移動機構６６の図示を省略する。
【００２７】
図２（ｂ）の状態で、真空吸着機構６２を駆動させて小片２１２を打抜刃２０の内側の吸着口３２に吸着させる。小片２１２は平坦であって弾性エネルギーを蓄積していないため、吸着口３２に確実に吸着される。図２（ｂ）の状態から吸着ヘッド３４を上昇させると、小片２１２および熱硬化性接着剤層２１４は、易剥離性のセパレータ２２０から剥離する（図２（ｃ）を参照）。
【００２８】
この状態から、板材移動機構６６（図２（ａ）を参照）を用いて吸着ヘッド３４を水平方向に駆動し、貼り付けテーブル７０の上方に吸着ヘッド３４を位置合わせする。貼り付けテーブル７０の上面には貼付対象部材３１０が予め固定されている。板材打抜機構６４を駆動して吸着ヘッド３４を貼付対象部材３１０の上方近傍にセットした状態から、図２（ｄ）に示すように板材貼付機構６８を駆動して小片２１２を打抜刃２０から脱着させる。
【００２９】
板材貼付機構６８は、押出ロッド７１と、これを昇降駆動するエアシリンダ７２とを備えている。打抜刃２０の中央には中央開口５１が形成されている（図１を参照）。吸着ヘッド３４には、この打抜刃２０の中央開口５１と連通する貫通孔７３が形成されている。貫通孔７３の内周にはシール部材７４が設けられている。押出ロッド７１はシール部材７４と気密に摺動する。シール部材７４の気密性により、吸着ヘッド３４の下面と小片２１２との間に真空吸着機構６２が形成した負圧が、貫通孔７３によって消失することが防止されている。エアシリンダ７２を駆動して押出ロッド７１を下降させ、押出ロッド７１の下端を吸着ヘッド３４の下面より下方に突出させることで、小片２１２は打抜刃２０から脱着する。このとき、真空吸着機構６２による吸着を停止する。
【００３０】
押出ロッド７１の下端にはヒータ（図示せず）が埋設されている。このヒータに通電することで押出ロッド７１の下端面は発熱する。小片２１２は貼付対象部材３１０に押圧されるとともに、熱硬化性接着剤層２１４が熱硬化して小片２１２を貼付対象部材３１０に固着させる。
【００３１】
図３に片側矢印で示すように、板材２１０は長尺方向に順送りされる。吸着ヘッド３４は板材移動機構６６（図２（ａ）を参照）により水平方向に駆動されて板材保持機構６０に接離する。板材移動機構６６による吸着ヘッド３４の移動軸の方向は、板材２１０の送り方向に対する交差方向である（二点鎖線で図示）。
【００３２】
貼り付けテーブル７０は、図３に両側実線矢印で示すように、吸着ヘッド３４の移動軸に対して交差する方向に移動する。貼り付けテーブル７０の移動軸は、板材２１０の送り方向と平行でもよい。貼り付けテーブル７０の上面にはＦＰＣなどの貼付対象部材３１０が載置される。貼り付けテーブル７０と吸着ヘッド３４を、それぞれの移動軸に沿って移動させることで、吸着ヘッド３４は貼り付けテーブル７０に対して水平方向に位置合わせされる。したがって、板材２１０を打ち抜いた小片２１２を貼付対象部材３１０の所望位置に固着することが可能である。
【００３３】
つぎに、本実施形態の打抜刃２０をより詳細に説明する。図４（ａ）は、環状の打抜刃２０を備える切刃ユニット１２の縦断面図である。同図（ｂ）は切刃ユニット１２の平面図である。
【００３４】
切刃ユニット１２は、平坦なフランジ部２２と、このフランジ部２２に対して着脱可能に組み付けられた環状の打抜刃２０と、からなる。フランジ部２２および打抜刃２０は、ともにステンレス鋼などの金属材料からなる。一例として、フランジ部２２の一方面（図４（ａ）では下面）に装着溝を削成し、この装着溝に対して環状の打抜刃２０を嵌め込んで一体化してもよい。また、フランジ部２２と打抜刃２０とは、同一材料により一体形成されたものでもよい。
本実施形態では、簡単のため、フランジ部２２と打抜刃２０とが一体形成された形態を例示的に図示している。
【００３５】
本実施形態の打抜刃２０の特徴として、刃先部２４が内側面２８の延長線上に位置している。すなわち、本実施形態の打抜刃２０は、刃先部２４から外側面２６に向かう外側傾斜面２７のみを刃面とする片側テーパー形状である。
【００３６】
図４（ｂ）に示す本実施形態の打抜刃２０は円環状をなしている。このほか、打ち抜かれる小片２１２の形状にあわせて打抜刃２０の外周形状を選択することができる。その一例として、矩形環状やＬ形環状などでもよい。
【００３７】
フランジ部２２には、中央開口５１と、その中央開口５１の周囲に配置された吸引開口５２と、吸引開口５２のさらに外周に配置されたボルト孔５３がそれぞれ貫通して形成されている。
ボルト孔５３は、切刃ユニット１２を吸着ヘッド３４（図１を参照）の下面にボルトで緊締するための孔である。フランジ部２２の下面側にはボルト頭を収容する座ぐりが設けられている。図１に示すようにフランジ部２２が吸着ヘッド３４の下面にボルトで固定されると、中央開口５１は吸着ヘッド３４の貫通孔７３と連通し、吸引開口５２は吸着ヘッド３４の吸着口３２と連通する。板材貼付機構６８を駆動して押出ロッド７１を昇降させると、押出ロッド７１の下端は切刃ユニット１２の中央開口５１を通じて突没する（図２（ｄ）を参照）。フランジ部２２が吸着ヘッド３４に対して着脱可能であることにより、選択された所望の形状および寸法の打抜刃２０を吸着ヘッド３４に対して容易に装着して用いることができる。
【００３８】
本実施形態の切刃ユニット１２は、図４（ｂ）に示すように中央開口５１を中心とする回転対称形状である。中央開口５１の中心が、打抜刃２０の重心Ｇにあたる。複数の吸引開口５２は、打抜刃２０の重心Ｇを中心とする円周上に配置されている。複数の吸引開口５２の開口中心Ｃ（一点鎖線で図示）を結ぶ円周の直径は、打抜刃２０の内側面２８の直径の二分の一よりも小さい。言い換えると、内側面２８と重心Ｇとの中間に対して、吸引開口５２は重心Ｇの側に偏って配置されている。
【００３９】
打抜刃２０の内側面２８および外側面２６は、フランジ部２２に対して垂直に起立している。したがって、打抜刃２０の内側面２８は、打ち抜かれる板材２１０の表面に略直交する。
【００４０】
図５は打抜刃２０の刃先部２４の拡大図である。同図は、打抜刃２０で板材２１０を切断する状態を示している。本実施形態の打抜刃２０のように内側面２８が板材２１０に直交し、かつ刃先部２４が内側面２８の延長線上にある場合には、刃先部２４の進入深さによらず、打抜刃２０の内側面２８と板材２１０との界面が打抜刃２０の内側（同図の右側）にシフトしない。このため、板材２１０から打ち抜かれる小片２１２に対して圧縮方向）の歪みが生じることがない。一方、板材２１０のうち、打抜刃２０で打ち抜かれずに外側に残置される外周残部２１３は、板材２１０に進入する打抜刃２０の外側傾斜面２７によって外方に押圧される（同図に矢印で図示）。このため、打抜刃２０の刃先部２４で板材２１０を切断すると、外周残部２１３は小片２１２と分離され、かつ小片２１２は平坦な形状を維持した状態で打抜刃２０の内側面２８の内側に収容される。
【００４１】
板材２１０から分離した小片２１２は、吸引開口５２に真空吸着される。板材打抜装置１０の吸着ヘッド３４は、環状の打抜刃２０の内部空間と連通した吸着口３２を備え、かつ吸引開口５２が吸着口３２と連通しているためである（図１を参照）。
ここで、吸着口３２および吸引開口５２は、打抜刃２０の重心Ｇを取り囲み、かつ吸引開口５２は、この重心Ｇと内側面２８との中間位置Ｍよりも重心Ｇに偏って配置されている。言い換えると、打抜刃２０の内側面２８から吸引開口５２の開口中心Ｃまでの距離Ｌ１は、吸引開口５２の開口中心Ｃから打抜刃２０の重心Ｇまでの距離Ｌ２よりも大きい。このため、本実施形態の切刃ユニット１２が装着された吸着ヘッド３４によれば、小片２１２の比較的中央近傍を真空吸着することができる。したがって、かりに打ち抜かれる小片２１２が打抜刃２０の内側面２８で僅かに面内方向に圧縮されて弓状の撓みが発生したとしても、かかる小片２１２を吸引開口５２で好適に真空吸着することができる。なぜならば、かりに小片２１２に僅かな弓状の撓みが発生したとしても、小片２１２の外縁から吸引開口５２までの距離が長いことで小片２１２の撓み長さが大きくなるためである。これにより、小片２１２の上面と吸引開口５２との間に隙間が生じることなく、小片２１２が吸引開口５２に気密に密着して吸引される。
【００４２】
かかる効果は、図６（ａ）、（ｂ）に示す第二・第三実施形態の打抜刃２０において特に良好に発揮される。これらの打抜刃２０は、その刃先部２４が内側面２８の直下ではなく、内側面２８と外側面２６との間、かつ内側面２８に近接する側に偏って位置している点で共通している。
【００４３】
図６（ａ）は、第二実施形態の打抜刃２０の部分縦断面図である。同図は、環状の打抜刃２０の軸心に沿って当該打抜刃２０を切断した断面を表している。図６（ｂ）から図６（ｄ）も同様である。水平面Ｈは、フランジ部２２と平行な仮想面であり、打抜刃２０で打ち抜かれる板材の表面を示している。
【００４４】
第二および第三実施形態において、打抜刃２０の厚み寸法はＴ１＋Ｔ２で表される。刃先部２４から外側面２６までの厚み寸法はＴ１であり、刃先部２４から内側面２８までの厚み寸法はＴ２である。本実施形態の打抜刃２０では、Ｔ１とＴ２はともにゼロよりも大きく、かつＴ１はＴ２よりも大きい（Ｔ１＞Ｔ２＞０）。
【００４５】
第二実施形態の打抜刃２０は、刃先部２４から外側面２６に連続する外側傾斜面２７と、刃先部２４から内側面２８に連続する内側傾斜面２９と、を有している。本実施形態の打抜刃２０では、外側傾斜面２７の傾斜距離は内側傾斜面２９の傾斜距離よりも長い。外側傾斜面２７または内側傾斜面２９の傾斜距離とは、縦断面形状における刃先部２４から外側面２６または内側面２８に至る長さをいう。
【００４６】
本実施形態において、打ち抜かれる板材２１０の表面に対する外側傾斜面２７の傾斜角θ１と内側傾斜面２９の傾斜角θ２とは同等である。本実施形態によれば、刃先部２４を内側面２８に近接させることで小片２１２（図５を参照）の面内方向の圧縮を低減するとともに、打抜刃２０の板厚を所定に確保することで第一実施形態よりも高い刃先強度を実現している。また、外側傾斜面２７の傾斜角θ１と内側傾斜面２９の傾斜角θ２とを同等とすることで、打ち抜かれる板材２１０から刃先部２４に対して打抜刃２０の軸方向にまっすぐに圧縮応力（反力）が負荷されることとなる。これにより、打抜刃２０は内側または外側に倒れる向きに圧縮応力を受けないため打抜刃２０が強度に優れる。なお、傾斜角θ１と傾斜角θ２とが同等であるとは、両者の角度差が製造誤差範囲内である場合を含む。そのほか、上記効果が発揮されるかぎりにおいて傾斜角θ１と傾斜角θ２とが近接している状態を含む。
【００４７】
図６（ｂ）は、第三実施形態の打抜刃２０の部分縦断面図である。本実施形態の打抜刃２０においては、内側傾斜面２９と外側傾斜面２７の傾斜距離は同等である。
【００４８】
本実施形態の打抜刃２０においては、打ち抜かれる板材２１０の表面に対する外側傾斜面２７の傾斜角θ１よりも、内側傾斜面２９の傾斜角θ２が大きい。これにより、外側傾斜面２７によって板材２１０の外周残部２１３を外方に押し出して小片２１２と分離する一方で、内側傾斜面２９が小片２１２を内側に圧縮することが抑制される（図５を参照）。また、第一実施形態と比較して、刃先部２４から内側面２８までの厚み寸法Ｔ２を非ゼロとしたことで、打抜刃２０の刃先強度を高めることができる。
【００４９】
図６（ｃ）は、第四実施形態の打抜刃２０の部分縦断面図である。本実施形態の打抜刃２０は、刃先部２４から外側面２６に連続する外側傾斜面２７を備えている。また、第一実施形態と同様に、刃先部２４は打抜刃２０の内側面２８の延長線上、すなわち内側面２８の直下に位置している。一方、本実施形態は、外側傾斜面２７の傾斜角θ１が第一実施形態のそれよりも小さく、具体的には２５度以上７５度未満、より好ましくは４０度以上６０度未満、更に好ましくは４５度以上５５度未満である。これにより、打抜刃２０の刃先部２４近傍の厚みを大きくすることができるため刃先強度を高めることができる。また、傾斜角θ１を上記角度とすることで、打ち抜かれる板材２１０が外側傾斜面２７を内側に付勢する抗力Ｆ２を、外側傾斜面２７を打抜刃２０の軸方向にまっすぐに付勢する抗力Ｆ１と同等またはそれ以下とすることができる。すなわち、板材２１０を打ち抜くたびに打抜刃２０が受ける繰り返しの圧縮応力のうち、打抜刃２０が内側に倒れる向きの成分が良好に低減されるため、打抜刃２０の刃先強度を高めることができる。
【００５０】
図６（ｄ）は、第五実施形態の打抜刃２０の部分縦断面である。本実施形態の打抜刃２０は、フランジ部２２側の基端から刃先部２４側の先端に向かって、内側面２８が内側に傾斜していることを特徴とする。すなわち、打ち抜かれる板材２１０の表面（水平面Ｈ）に対する内側面２８の傾斜角θ３が９０度を超えた鈍角である。本実施形態の打抜刃２０でも、板材２１０から打ち抜かれる小片２１２を内側面２８が面内方向の内側に圧縮することがない。また、打抜刃２０の内側の空間はフランジ部２２の近傍ほど大径であるため、打ち抜かれた小片２１２が内側面２８と干渉することなく、これを吸引開口５２および吸着口３２（図１を参照）で好適に真空吸着することができる。
【００５１】
上記実施形態は、以下の技術思想を包含するものである。
（１）板材を環状の打抜刃で所定形状の小片に打ち抜くとともに前記小片を真空吸着する板材打抜装置であって、環状の前記打抜刃の刃先部が前記打抜刃の外側面より内側面に近接している板材打抜装置；
（２）前記刃先部が前記内側面の延長線上に位置している上記（１）に記載の板材打抜装置；
（３）前記打抜刃は、前記刃先部から前記外側面に連続する外側傾斜面と、前記刃先部から前記内側面に連続する内側傾斜面と、を有し、前記外側傾斜面は前記内側傾斜面よりも傾斜距離が長い上記（１）に記載の板材打抜装置；
（４）打ち抜かれる前記板材の表面に対する前記外側傾斜面の傾斜角と前記内側傾斜面の傾斜角とが同等である上記（３）に記載の板材打抜装置；
（５）打ち抜かれる前記板材の表面に対する前記外側傾斜面の傾斜角よりも前記内側傾斜面の傾斜角が大きい上記（３）に記載の板材打抜装置；
（６）前記打抜刃の前記内側面が、打ち抜かれる前記板材の表面に略直交する上記（１）から（５）のいずれかに記載の板材打抜装置；
（７）前記刃先部から前記外側面に連続する外側傾斜面を備え、打ち抜かれる前記板材の表面に対する前記外側傾斜面の傾斜角が２５度以上７５度未満である上記（２）に記載の板材打抜装置；
（８）打ち抜かれる前記板材を保持する板材保持機構と、前記板材を真空吸着する吸着ヘッドを備える真空吸着機構と、前記打抜刃と、前記打抜刃を降下させて前記板材を打ち抜く板材打抜機構と、をさらに有する上記（１）から（７）のいずれかに記載の板材打抜装置；
（９）前記板材を真空吸着した前記吸着ヘッドを移動させる板材移動機構と、移動した前記板材を貼付対象部材に圧接させて貼り付ける板材貼付機構と、をさらに有する上記（８）に記載の板材打抜装置；
（１０）前記吸着ヘッドは、環状の前記打抜刃の内部空間と連通した吸着口を備え、前記吸着口は、前記打抜刃の重心を取り囲み、かつ前記重心と前記内側面との中間位置よりも前記重心に偏って配置されていることを特徴とする上記（８）または（９）に記載の板材打抜装置。
【符号の説明】
【００５２】
１０・・・板材打抜装置、１２・・・切刃ユニット、２０・・・打抜刃、２２・・・フランジ部、２４・・・刃先部、２６・・・外側面、２７・・・外側傾斜面、２８・・・内側面、２９・・・内側傾斜面、３２・・・吸着口、３４・・・吸着ヘッド、５１・・・中央開口、５２・・・吸引開口、５３・・・ボルト孔、６０・・・板材保持機構、６２・・・真空吸着機構、６４・・・板材打抜機構、６６・・・板材移動機構、６８・・・板材貼付機構、７０・・・貼り付けテーブル、７１・・・押出ロッド、７２・・・エアシリンダ、７３・・・貫通孔、７４・・・シール部材、１１０・・・打抜刃、１１４・・・刃先部、１１６・・・外側面、１１７・・・内側傾斜面、１１８・・・内側面、１２０・・・ヘッドユニット、１２２・・・中央開口、１２４・・・吸引用ポート、１２８・・・固定用ヒータ、１３０・・・打抜装置、１４０・・・打ち抜きテーブル、１５０・・・貼り付けテーブル、２１０・・・板材、２１２・・・小片、２１３・・・外周残部、２１４・・・熱硬化性接着剤層、２２０・・・セパレータ、３１０・・・貼付対象部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板材を環状の打抜刃で所定形状の小片に打ち抜くとともに前記小片を真空吸着する板材打抜装置であって、環状の前記打抜刃の刃先部が前記打抜刃の外側面より内側面に近接している板材打抜装置。
【請求項２】
前記刃先部が前記内側面の延長線上に位置している請求項１に記載の板材打抜装置。
【請求項３】
前記打抜刃は、前記刃先部から前記外側面に連続する外側傾斜面と、前記刃先部から前記内側面に連続する内側傾斜面と、を有し、前記外側傾斜面は前記内側傾斜面よりも傾斜距離が長い請求項１に記載の板材打抜装置。
【請求項４】
打ち抜かれる前記板材の表面に対する前記外側傾斜面の傾斜角と前記内側傾斜面の傾斜角とが同等である請求項３に記載の板材打抜装置。
【請求項５】
打ち抜かれる前記板材の表面に対する前記外側傾斜面の傾斜角よりも前記内側傾斜面の傾斜角が大きい請求項３に記載の板材打抜装置。
【請求項６】
前記打抜刃の前記内側面が、打ち抜かれる前記板材の表面に略直交する請求項１から５のいずれかに記載の板材打抜装置。
【請求項７】
前記刃先部から前記外側面に連続する外側傾斜面を備え、打ち抜かれる前記板材の表面に対する前記外側傾斜面の傾斜角が２５度以上７５度未満である請求項２に記載の板材打抜装置。
【請求項８】
打ち抜かれる前記板材を保持する板材保持機構と、前記板材を真空吸着する吸着ヘッドを備える真空吸着機構と、前記打抜刃と、前記打抜刃を降下させて前記板材を打ち抜く板材打抜機構と、をさらに有する請求項１から７のいずれかに記載の板材打抜装置。
【請求項９】
前記板材を真空吸着した前記吸着ヘッドを移動させる板材移動機構と、移動した前記板材を貼付対象部材に圧接させて貼り付ける板材貼付機構と、をさらに有する請求項８に記載の板材打抜装置。
【請求項１０】
前記吸着ヘッドは、環状の前記打抜刃の内部空間と連通した吸着口を備え、
前記吸着口は、前記打抜刃の重心を取り囲み、かつ前記重心と前記内側面との中間位置よりも前記重心に偏って配置されていることを特徴とする請求項８または９に記載の板材打抜装置。
【請求項１】
板材を環状の打抜刃で所定形状の小片に打ち抜くとともに前記小片を真空吸着する板材打抜装置であって、環状の前記打抜刃の刃先部が前記打抜刃の外側面より内側面に近接している板材打抜装置。
【請求項２】
前記刃先部が前記内側面の延長線上に位置している請求項１に記載の板材打抜装置。
【請求項３】
前記打抜刃は、前記刃先部から前記外側面に連続する外側傾斜面と、前記刃先部から前記内側面に連続する内側傾斜面と、を有し、前記外側傾斜面は前記内側傾斜面よりも傾斜距離が長い請求項１に記載の板材打抜装置。
【請求項４】
打ち抜かれる前記板材の表面に対する前記外側傾斜面の傾斜角と前記内側傾斜面の傾斜角とが同等である請求項３に記載の板材打抜装置。
【請求項５】
打ち抜かれる前記板材の表面に対する前記外側傾斜面の傾斜角よりも前記内側傾斜面の傾斜角が大きい請求項３に記載の板材打抜装置。
【請求項６】
前記打抜刃の前記内側面が、打ち抜かれる前記板材の表面に略直交する請求項１から５のいずれかに記載の板材打抜装置。
【請求項７】
前記刃先部から前記外側面に連続する外側傾斜面を備え、打ち抜かれる前記板材の表面に対する前記外側傾斜面の傾斜角が２５度以上７５度未満である請求項２に記載の板材打抜装置。
【請求項８】
打ち抜かれる前記板材を保持する板材保持機構と、前記板材を真空吸着する吸着ヘッドを備える真空吸着機構と、前記打抜刃と、前記打抜刃を降下させて前記板材を打ち抜く板材打抜機構と、をさらに有する請求項１から７のいずれかに記載の板材打抜装置。
【請求項９】
前記板材を真空吸着した前記吸着ヘッドを移動させる板材移動機構と、移動した前記板材を貼付対象部材に圧接させて貼り付ける板材貼付機構と、をさらに有する請求項８に記載の板材打抜装置。
【請求項１０】
前記吸着ヘッドは、環状の前記打抜刃の内部空間と連通した吸着口を備え、
前記吸着口は、前記打抜刃の重心を取り囲み、かつ前記重心と前記内側面との中間位置よりも前記重心に偏って配置されていることを特徴とする請求項８または９に記載の板材打抜装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１８０９５（Ｐ２０１３−１８０９５Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５４７６４（Ｐ２０１１−１５４７６４）
【出願日】平成２３年７月１３日（２０１１．７．１３）
【出願人】（０００００２１４１）住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１３日（２０１１．７．１３）
【出願人】（０００００２１４１）住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Ｆターム（参考）】
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