JPH01274935A

JPH01274935A - 微細穴加工装置

Info

Publication number: JPH01274935A
Application number: JP63106377A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Masaki; 健正木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-04-28
Filing date: 1988-04-28
Publication date: 1989-11-02
Anticipated expiration: 2009-09-07
Also published as: JPH0669657B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、インクジェットプリンター用のインクノズル
などのような３０〜５０ミクロンの微細穴を加工するた
めに用いる微細穴加工装置に関するものである。

従来の技術従来、この種の微細穴を加工するには、直接放電によっ
て加工する方式やプレス加工方式がある。

前者は導電性材料のみ加工が可能であり、後者は銅系の
軟質金属や樹脂フィルムなどの加工に適している。後者
の例として、ワイヤ放電加工によりパンチを加工し２、
続いてこのパンチを用いてダイを加工し、その後、これ
らのパンチとダイを用いてワークのプレス加工を行う方
式が提案されている（昭和６２年度春季精密工学会論文
集　山本他「ワイヤ放電研削を利用したマイクロ打ち抜
き加工ｊ　Ｐ　７３３　）。以下、この従来例について
第３図を参照しながら説明する。

第３図において、５１はパンチで、シャフト５２の先端
の絶縁材製のギヤピラリ５３に固定されている。

５４は支持部５５に支持された板ばね、５６は板ばね５
４とシャフト５２との間に介在されたころがり軸受、５
７は支持部５５に固定されたボイスコイルモー・り（Ｖ
ＣＭ）の磁気回路、５８は磁気回路５７の内側に設けら
れた磁石、５９は磁気回路５７の内側に挿入されたボビ
ンでちり、シャフト５２と直結されている。

６０は磁気回路５７上に支持されたギヤ付モータであり
、その出力軸がボビン５９とスリップリング６１、ばね
カップリング６２により連係されている。６３はパンチ
５１を放電加工するワイヤ、６４はワイヤ６４を案内す
るガイドで、移動装置（図示省略）により放電加工位置
と非加工位置に移動される。６５はベット６６上に取り
付けられたダイホルダ、６７はダイホルダ６５に保持さ
れたダイ、６８はダイ６７上にワーク６９を供給するワ
ークフィーダ、７０はワーク６９をダイ６７に対し押さ
えるストリッパーである。

次に上記従来例の動作について説明する。

キャピラリ５３にパンチ５１に放電加工する前のバンチ
素材を取り付け、ワイヤガ・イド６４およびワイヤ６３
を放電加工位置へ移動させ、ギヤ付モータ６０の駆動に
よりスリップリング６１、ばねカップリング６２を介し
てボビン５９、シャフト５２、キャピラリ５３およびパ
ンチ素材を回転させ、ワイヤ６３とパンチ素材に絶縁液
を滴下しながら放電電力を供給することによりパンチ素
材を放電加工する。加工後ワイヤガイド６４およびワイ
ヤ６３を非加工位置へ移動させ、磁気回路５７に通電し
、ボビン５９、シャフト５２、キャピラリ５３、パンチ
５１を板ばね５４の弾性に抗して下降させ、パンチ５１
とダイ素材に絶縁液を滴下しながら放電電力を供給する
ことによりダイ素材を放電加工する。加工後、磁気回路
５７への通電を停止することによりボビン５９、シャフ
ト５２、キャピラリ５３、パンチ５１を板ばね５４の弾
性により上昇させる。次に放電加工により消耗したパン
チ５１を上記と同様にワイヤ６３により放電加工する。

次に放電加工されたダイ６７上にワークフィーダ６８に
よりワーク６９を供給し、ワーク６９をストリッパ７０
によりダイ６７に対し押さえる。次に磁気回路５７に通
電し、ボビン５９、シャフト５２、キャピラリ５３、パ
ンチ５１を板ばね５４の弾性に抗して下降させることに
より、このパンチ５１とダイ６７によりダイ６７上のワ
ー・り６９に微細穴をプレス加工することができる。

発明が解決しようとする課題しかしながら、上記従来例では、パンチ素材を固定して
いるシャフト５２がボビン５９に直結しているので、高
速回転させろことができず、したがって、パンチ素材を
円柱状に加工する場合に真円度を得るのが難しく、また
、ダイ６７の穴の加工精度も同じく十分には得難い。ま
た、パンチ５１を固定したシャフト５２をボビン５９に
結合しており、パンチ５１を一旦、取り外した場合に軸
芯を一致させて取り付けることが極めて困難であるため
、放電加工したパンチ５１の形状を測定確認することが
できず、バンチ洗浄が困難である。また、パンチ５１の
直下にダイ６７が固定さｔているため、ダイ６７に加工
された穴形状の測定が困難である。したがって上記のよ
うにパンチ５１の形状測定ができない課題とあいまって
、プレス加工時に最も重要になるバンチ５１とダイ６７
とのクリアランスの正確な管理ができない。また、パン
チ５１の上下動が板ばね５４により規制されるため、パ
ンチストロークが１ｍｍと小さい。したがって、実際に
はワーク押さえやストリッパー７０などを設ける余裕が
ない。更に、パンチ加工、ダイ加工時の放電絶縁液は滴
下しているので、周辺への絶縁液が飛散し、また十分に
加工屑を除去ができず、加工屑が付着することにより加
工精度上の問題が生じる。

本発明は、以上のような従来技術の課題を解決するもの
であり、微細プレスに必要なパンチとダイの加工を高精
度に実現することができ、また、それぞれの加工形状の
正確な測定を可能とし、プレス加工時のパンチとダイの
クリアランスの管理を精密に行うことができ、したがっ
て、微細穴プレス加工の高精度化を図ることができるよ
うにした微細穴加工装置を提供することを目的とするも
のである。

課題を解決するための手段本発明は上記目的を達成するため、微細パンチ素材を取
り付けたマンドレルと、このマンドレルを鉛直方向で回
転可能に支持するＶ字状軸受と、このｖ字状軸受を鉛直
方向にのみ移動可能に支持するリニアガイドと、■字状
軸受を支持するばねと、上記マンドレルの回転駆動手段
と、上記微細パンチ素材を放電加工するためのワイヤを
一定の張力で走行させる手段と、上記ワイヤを上記微細
パンチ素材に対する放電加工位置と非加工位置とに移動
させると共に、ダイホルダーを非加工位置と加工位置に
移動させる移動装置と、上記Ｖ字状軸受、マンドレルお
よび微細パンチ素材を放電加工のために下降させる手段
と、上記微細パンチ素材と上記ワイヤ、若しくはダイ素
材との間に放電電力を供給する放電回路と、上記ｖ字状
軸受、マンドレルおよび放電加工された微細パンチを放
電加工されたダイに対しワークに微細穴を打ち抜くため
に下降させる手段とを備えたものである。

作用本発明は上記のような構成によシ次のような作用を有す
る。

すなわち、ワイヤを移動装置によシ微細パンチ素材に対
する放電加工位置に移動させると共に、ダイホルダを非
加工位置に移動させ、マンドレルおよび微細パンチ素材
を回転駆動手段によシ回転させると共に、下降手段によ
りＶ字状軸受、マンドレルおよび微細パンチ素材をリニ
アガイドに沿って下降させながら微細パンチ素材とワイ
ヤに放電回路により放電電力を供給することによシ、微
細パンチ素材を放電加工する。加工後、Ｖ字状軸受、マ
ンドレルおよび微細パンチを上昇させ、移動装置によシ
ワイヤを非加工位置へ移動させると共に、ダイホルダを
加工位置へ移動させ、上記と同様にマンドレルおよび微
細パンチを回転駆動手段により回転させると共に、下降
手段によりＶ字状軸受、マンドレルおよび微細パンチを
リニアガイドに沿って下降させながら微細パンチとダイ
ホルダに保持したダイ素材に放電回路によシ放電電力を
供給することによシ、ダイ素材に穴を放電加工する。加
工後、Ｖ字状軸受、マンドレルおよび微細パンチを上昇
させ、放電加工により消耗した微細パンチを上記と同様
にして放電加工し、加工後、下降手段によりＶ字状軸受
、マンドレルおよび微細パンチをリニアガイドに沿って
下降させることにより、この微細パンチとダイによりダ
イ上のワークに微細穴をプレス加工する。このように微
細パンチ素材を取り付けたマンドレルをＶ字状軸受に支
持した状態で回転させるので、微細パンチの高精度な放
電加工を可能とし、また、この高精度に加工された微細
パンチによシダイの高精度な放電加工を可能とする。ま
た、微細パンチおよびマンドレルをＶ字状軸受よシ外し
ても再びＶ字状軸受に高精度位置に支持することができ
、またダイを移動装置により非加工位置に移動させるこ
とができるので、それぞれの加工後の形状の測定を行う
ことができ、プレス加工時の精密なりリアランス管理を
実現することができる。また、微細パンチを取り付けた
マンドレルをＶ字状軸受に支持した状態でｖ字状軸受と
共に、リニアガイドに沿って下降させるので、プレス加
工の際、マンドレルに歪等が発生するのを防止し、確実
に鉛直状態に保持することができる。。

実施例以下、本発明の実施例について図面を参照し７ながら説
明する。

第１図および第２図は本発明の一実施例における微細穴
加工装置を示し、第１図は一部破断側面図、第２図はダ
イ素材に穴加工を行う前の状態の断面図である。

第１図に示すように微細パンチ素材１がマンドレル２の
先端の絶縁材製のキャピラリ３に挿入されて固定されて
いる。マンドレル２は円柱状に形成され、外周の真円度
が良好となるように形成されている。一方、支持台４に
はリニアガイド５が設けられ、このリニアガイド５によ
りｖ字状軸受６が鉛直方向にのみ移動可能に支持されて
いる。

マンドレル２にはプーリー７が取り付けられ、このプー
リー７と支持台４に支持されたモータ８の回転軸に取り
付けられたプーリー９にベル）１０が掛けられている。

マンドレル２はベルト１０のテンションによりｖ字状軸
受６に鉛直方向で高精度に回転可能に支持され、マント
ル２の上端半球状部がＶ字状軸受６の突出部６ａの下面
に当接されて位置規制されている。Ｖ字状軸受６自身と
リニアガイド５の固定部に設けられたばね受６ｂと５ａ
の間に圧縮ばね】１が介在され、この圧縮ばね１１０弾
性により自重が支持されている。マンドレル２のｖ字状
軸受６に対する支持は、上記回転駆動用のベルト１０の
テンションでも十分であるが、後述のようにプレス加工
時にプレスタクトが短い場合には、振動によって十分な
精度が得られない場合があり、このような場合にはマン
ドレル２はプレート１２によりＶ字状軸受６に固定され
る。支持台４に取り付けられた支持部材１３にレバー１
４の中央部が上下方向に揺動可能に支持されている。支
持台４に支持されたモータ１５の回転軸に歯車１６が取
り付けられている。一方、支持台４に上下方向にねじ１
７が螺合され、このねじ１７に固定された歯車１８が上
記歯車１６に上下動可能に噛み合わされ、ねじ１７がレ
バー１４の基部に当接されている。レバー１４の先端部
はｖ字状軸受６の突出部６ａの上部の半球状部に当接さ
れている。したがって、モータ１５の駆動により歯車１
６を回転させ、これに伴い歯車１８およびねじ１７を逆
方向に回転させて上昇させ、レバー１４の基部を上昇さ
せると共に、先端部を下降させることにより、■字状軸
受６、マンドレル２および微細パンチ素材１を圧縮ばね
１１の弾性およびベルト１０のテンシコンに抗してリニ
アガイド５に沿って下降させることができる。これとは
逆にモータ１５の駆動により歯車１６と、歯車１８およ
びねじ１７を上記とはそれぞれ逆方向に回転させ、歯車
１８およびねじ１７を下降させることにより、圧縮ばね
１１の弾性およびベル目Ｏのテンションによりｖ字状軸
受６、マンドレル２および微細パンチ素材１をリニアガ
イド５に沿って上昇させることができる。支持台４には
ソレノイド１９が支持され、このソレノイド１９の軸２
０がねじ１７の反対側においてレバー１４の基部に連結
されている。軸２０はばね（図示省略）により常にねじ
１７側に付勢されている。したがって、ソレノイド１９
の励磁により軸２０をばねの弾性に抗して後退させ、■
／バー１４の基部を上昇させると共に、先端型を下降さ
せることにより、■字状軸受６、マンドレル２および微
細パンチ素材１を圧縮ばね１１の弾性およびベルト１０
の張力に抗してリニアガイド５に沿って急速に下降させ
ることができる。これとは逆にソレノイド１９を消磁さ
せることにより圧縮ばね１１の弾性およびベルト１０の
張力によりＶ字状軸受６、マンドレル２および微細パン
チ素材】をリニアガイド５に沿って上昇させることがで
きると共に、軸２０をばねの弾性により前進させること
ができる。支持台４は支柱２１に沿って鉛直方向に移動
可能に支持され、これら支持台４と支柱２１との間に鉛
直方向でマイクロメーター、ラド２２が設けられ、この
マイクロメータヘッド２２により支持台４およびこの支
持台４に支持された上記各部材が鉛直方向に微調整され
る。

基台２３上にペット２４が設けられ、ベット２４上でテ
ーブル２５が移動可動に支持され、このテーブル２５は
駆動装置２６により移動される。テーブル２５の一側上
部に加工槽２７が取り付けられ、加工槽２７の底板上に
絶縁板２８が取り付けられ、絶縁板２８にワイヤガイド
２９が支持されている。加工槽２７には絶縁液３０が満
たされている。加工槽２７の外部には供給ボビン３１と
巻き取りボビン（図示省略）が設けられ、供給ボビン３
１に巻かれた導電材製で微細径のワイヤ３２がワイヤガ
イド３３．２９を経て巻き取りボビンに巻き取られる。

供給ボビン３１はテーブル２５等に支持されたＤＣモー
タ３４の駆動により回転され、巻き取りボビンはテーブ
ル２５等に支持されたモータ（図示省略）の駆動によシ
回転される。

そして、モータを駆動して巻き取りボビンを回転させる
と共に、ＤＣモータ３４を駆動して供給ボビン３１を回
転させることによシ、回転トルクの変化でワイヤ３２を
走行させ、巻き取りボビンに巻き取ることができ、ＤＣ
モータ３４への印加電流を一定とするように制御するこ
とによりワイヤ３２を一定の張力と一定の速度で走行さ
せることができる。

テーブル２５の他側上部にダイホルダ３５が取り付けら
れ、このダイホルダ３５の上部内側には第２図から明ら
かなようにダイ素材３６の基部が螺着されている。ダイ
ホルダ３５の上部外側には筒体３７の基部内周が螺着さ
れ、ダイホルダ３５の上端面と筒体３７の基部の段部端
面との間にＯリング３８が介在され、水密構造の加工槽
に形成され、ダイ素材３６を浸す絶縁液３９で満たされ
る。また、第１図に示すように加工後のグイ３６′上に
はワーク４０が供給され、このワーク４０はストリッパ
ー４１によりダイ３６′に押される。微細パンチ素材１
とワイヤ３２との間、加工後の微細パンチ１′とダイ素
材３６との間には抵抗とコンデンサを有する放電回路４
２によシ放電電力が選択的に供給される。ダイホルダ３
５の非加工位置には加工後のダイ３６の穴の形状を観察
、測定するための顕微鏡４３が設けられている。

次に上記実施例の動作について説明する。

まず、テーブル２５を駆動装置２６によシ移動させ、第
１図に示すようにワイヤ３２を微細パンチ素材１に対す
る放電加工位置に移動させると共に、ダイホルダ３５を
非加工位置に移動させる。次にモータ８の駆動によりプ
ーリー９、ベルト１０およびプーリー７を介してマンド
レル２および微細パンチ素材１等をＶ字状軸受６に沿っ
て回転させると共に、上記のようにモータ１５の駆動に
よりレバー１４の先端側を下降させてＶ字状軸受６、マ
ンドレル２および微細パンチ素材１等をリニアガイド５
に沿って下降させながら放電回路４２によシ微細パンチ
素材１とワイヤ３２に放電電力を供給することにより、
加工槽２７内で微細パンチ素材ｌを放電加工する。

このように加工槽２７の絶縁液３０中で放電加工を行う
ので、絶縁液を滴下する場合のように飛び散るおそれは
なく、また、加工屑も付着しにくいので、加工精度を向
上させることができる。加工後、上記のように圧縮ばね
１１の反撥弾性およびベルト１０のテンションによりｖ
字状軸受６、マンドレル２および加工後の微細パンチ１
′等を上昇させる。次に駆動装置２６によシテーブル２
５を上記とは逆方向に移動させ、ワイヤ３２等を非加工
位置へ移動させると共に、ダイホルダ３５を微細パンチ
１′の直下の加工位置へ移動させる。第２図に示すよう
にこのダイホルダ３５の上部内側にダイ素材３６の基部
を螺着し、ダイホルダ３５の上部外側に筒体３７の基部
内周を螺着し、ダイホルダ３５の上端面と筒体３７の基
部の段部端面との間にＯリング３８を介在して水密構造
とし、筒体３７の内側を絶縁液３９で満たし、ダイ素材
３６を絶縁液３９に浸す（これらの作業は非加工位置の
ときに行ってもよい）。次に上記と同様にモータ８の駆
動によりマンドレル２およヒ微細パンチ１′等をｖ字状
軸受６に沿って回転させると共に、モータ１５の駆動に
よシレバー１４の先端側を下降させてＶ字状軸受６、マ
ンドレル２および微細パンチ１′等をリニアガイド５に
沿って下降させながら放電回路４２により微細パンチ１
′とダイホルダ３５に保持したダイ素材３６に放電電力
を供給することによシ、ダイ素材３６に穴を放電加工す
る。このように筒体３７内の絶縁液３９中で放電加工を
行うので、絶縁液を滴下する場合のように飛び散るおそ
れはなく、また、加工屑も付着しにくいので、加工精度
を向上させることができる。加工後、上記のように圧縮
ばね１１の反撥弾性およびベルト１゜のテンションによ
シＶ字状軸受６、マンドレル２および微細パンチ１′等
を上昇させる。この微細パンチ１′はダイ素材３６との
放電加工によｐて先端部が消耗しているので、そのまま
プレス作業に用いることはできない。そこで、再び」二
記と同様にワイヤ３２との放電加工によって形状を加工
１７直す。

一方、ダイ３６′の加工後、絶縁液３９を抜き、溶剤を
満たし、ダイ３６′の穴を洗浄する。その後、筒体３７
を取り外す。加工後の微細パンチ１′の形状はマンドレ
ル２をＶ字状軸受Ｇから外すことにより測定することが
でき、測定後は再びＶ字状軸受６に沿って元位置に支持
することができる。っまた、加工後のダイ３６′の穴の
形状は非加工位置に移動しているときに顕微鏡４３によ
り観察することができ、更にテーブル２５の位置の値か
ら穴怪寸法の測定も可能である。以上のように加工した
微細パンチ１′とダイ３６′とをテーブル２５の移動に
より再び位置決めし、ダイ３６′上にワーク４０をスト
リッパー４１で固定する。固定後、上記のようにソレノ
イド１９を励磁し、レバー１４の先端側を下降させてｖ
字状軸受６、マンドレル２および微細パンチ１′等をリ
ニアガイドに沿って急速に下降させることによりワーク
４０に微細穴をプレス加工する。加工後、ソレノイド１
９を消磁することにより圧縮ばね１１の反撥弾性および
ベルト１０のテンシ１ンによりＶ字状軸受６、マンドレ
ル２および微細パンチ１′等を上昇させ、微細パンチ１
′をダイ３６′、ワーク４０から引き抜く。

とのようなプレス加工時にマンドレル２のｖ字状軸受６
への支持は回転駆動用のベルト１０のテンションでも十
分であるが、プレスタクトが短い場合には振動によって
十分な精度が得られない場合があり、上記のようにプレ
ート１２によりマンドレル２をＶ字状軸受６に固定すれ
ばよい。

発明の効果以上述べたように本発明によれば、微細パンチ素材を取
り付けたマンドレルをＶ字状軸受に支持１、また状態で
回転させるので、微細パンチの高精度な放電加工を可能
とし７、また、この高精度に加工された微細パンチによ
りダイの高精度な放電加工を可能とする。壕だ、微細パ
ンチおよびマンドレルをｖ字状軸受より外しても再びＶ
字状軸受に高精度位置に支持することができ、また、ダ
イを移動装置により非加工位置に移動させることができ
るので、それぞれの加工後の形状の測定を行うことがで
き、プレス加工時の精密なりリアランス管理を実現する
ことができる。また、微細パンチを取り付けだマンドレ
ルをＶ字状軸受に支持した状態でＶ字状軸受と共に、リ
ニアガイドに沿って下降させるので、プレス加工の際、
マンドレルに歪等が発生するのを防止し、確実に鉛直状
態に保持することができる。しだがって、微細穴プレス
加工の高精度化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例における微細穴
加工装置を示し、第１図は一部破断側面図、第２図はダ
イ素材に穴加工を行う前の状態の断面図、第３図は従来
の微細穴加工装置の一部破断側面図である。１・・・微細パンチ素材、１′・・・微細パンチ、２・
・・マンドレル、３・・キャピラリ、５・・・リニアガ
イド、６・・・ｖ字状軸受、８・・・モータ、１１・・
・圧縮ばね、１４・・・レバー、１５・・・モータ、１
９・・・ソレノイド、２５・・・テーブル、２６・・・
駆動装置、２７・・・加工槽、３２・・・ワイヤ、３５
・・・ダイヤホルダ、３６・・・ダイ素材、３６′・・
・ダイ、４０・・・ワーク、４１・・・ストリッパー、
４２・・・放電回路、４３・・・顕微鏡。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男ほか１名参 π　２　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）微細パンチ素材を取り付けたマンドレルと、この
マンドレルを鉛直方向で回転可能に支持するＶ字状軸受
と、このＶ字状軸受を鉛直方向にのみ移動可能に支持す
るリニアガイドと、Ｖ字状軸受を支持するばねと、上記
マンドレルの回転駆動手段と、上記微細パンチ素材を放
電加工するためのワイヤを一定の張力で走行させる手段
と、上記ワイヤを上記微細パンチ素材に対する放電加工
位置と非加工位置とに移動させると共に、ダイホルダを
非加工位置と加工位置に移動させる移動装置と、上記Ｖ
字状軸受、マンドレルおよび微細パンチ素材を放電加工
のために下降させる手段と、上記微細パンチ素材と上記
ワイヤ、若しくはダイホルダ上のダイ素材との間に放電
電力を供給する放電回路と、上記Ｖ字状軸受、マンドレ
ルおよび放電加工された微細パンチを放電加工されたダ
イに対しワークに微細穴を打ち抜くために下降させる手
段とを有する微細穴加工装置。
（２）マンドレルの回転駆動手段がモータと、マンドレ
ルおよびモータの回転軸上に取り付けたプーリーと、こ
れらプーリーに掛けたベルトからなり、このベルトのテ
ンションによりマンドレルをＶ字状軸受に支持する請求
項１記載の微細穴加工装置。
（３）マンドレルをＶ字状軸受に密着させて固定する手
段を有する請求項１または２記載の微細穴加工装置。
（４）放電加工したダイの穴形状を移動装置の移動によ
る非加工位置で測定する顕微鏡を有する請求項１ないし
３のいずれかに記載の微細穴加工装置。
（５）ワイヤを浸す絶縁液を満たした加工槽を有する請
求項１ないし４のいずれかに記載の微細穴加工装置。
（６）ダイホルダーにダイ素材の外周において、取り外
し可能に水密構造に取り付け、ダイ素材を浸す絶縁液を
満たすための筒体を有する請求項１ないし５のいずれか
に記載の微細穴加工装置。