KR900002425B1

KR900002425B1 - 펀칭방법과 그의 장치

Info

Publication number: KR900002425B1
Application number: KR1019850002612A
Authority: KR
Inventors: 미쯔히로 다가사기; 히로야 무리가미
Original assignee: 가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼; 미쓰다 가쓰시게
Priority date: 1984-04-20
Filing date: 1985-04-18
Publication date: 1990-04-14
Also published as: EP0162290A1; DE3567401D1; US4653365A; KR850007363A; JPH0225760B2; EP0162290B1; JPS60228099A

Abstract

내용없음.

Description

펀칭방법과 그의 장치

제 1 도는 본 발명에 따르는 펀칭 장치의 하나의 실시예의 개략적인 투시도.

제 2 도는 펀치의 날과 그린쉬트와의 사이의 위치 관계의 1예를 도시한 타임챠트.

제 3 도는 펀치의 날과 그린쉬트와의 사이의 위치 관계의 다른 예를 도시한 타임 챠트.

제 4 도 내지 제 7 도는 제 1 도에서 A-A선으로 표시된 부분의 절단 단면도이며, 펀칭에 의하여 구멍이 형성되는 상태를 도시한 것이다.

제 8 도는 펀치의 날과 그린쉬트와의 사이의 위치 관계의 또다른 예를 도시한 타임챠트.

본 발명은 기판(substrate)을 펀칭(punching)하기 위한 방법과 그 장치에 관한 것이며, 좀더 구체적으로 설명하면, 예를들어 적층기판(laminated substrate)의 재료로 사용되는 쎄라믹 그린쉬트(ceramic green sheet)에다가 스루홀(through hole)을 형성하는 데 적합한 펀칭방법과 펀칭장치에 관한 것이다.

미국특허 NO. 4,209,129에 Robert G. Haas 와 Charles V. Lent 에 의하여 공개된 바와 같이 쎄라믹 그린쉬트에다가 스루홀을 펀칭하기 위한 종래의 대표적인 기계장치에서는 모터의 회전운동을 수직방향의 직선운동으로 변환하는 편심기구(eccentric mechanism)을 거쳐서 위와 아래의 수직방향으로 구동되는 위쪽의 다이셋트(dis set)에 의하여 펀칭작업이 실시되었다.

그러나 근래에 와서 각양 각색의 스루홀의 패턴(pattern)과 펀칭 금형(die)의 형식에 맞게 하기위해서 위쪽 다이(금형)의 행정거리(stroke)와, 또한 위쪽 금형의 행정의 위와 아래쪽의 끝위치 등을 정하는 것과 같은 작업 조건을 설정할때에 보다 쉽게, 보다 빠르게, 그리고 보다 융통성이 있게 금형을 교환할 수 있는 것이 크게 요구되고 있다.

펀칭을 한 후 이 스루홀이, 그린쉬트의 접착성 때문에 쪼가리고 메꾸어져 막혀버리는 수도 있다. 적층기판인 경우에는 여러 구멍중에서 하나의 구멍이 막히더라도 사용할 수가 없어서 그 생산품은 불합격 처리가 된다. 이와같은 문제를 미연에 방지하기 위하여 이 막혀버린 것을 제거하는 추가적인 작업공정(作業工程)을 두는 것이 필요하다. 그러나, 이와같은 추가작업은, 적층기판의 스루홀이 대단히 정밀하며, 또 그린쉬트는 변형하기 쉽고, 유연하기 때문에 많은 문제가 있으며, 곤란하다. 게다가 추가 작업은 스루홀의 핏치(pitch)와 같은 치수의 정밀도를 저감시킨다.

그러므로, 본 발명의 하나의 목적은 주로 쎄라믹 그린쉬트인 공작물에다 작업을 할때에 효율이 높고, 쪼가리에 의하여 구멍이 막히지 않는 스루홀을 형성할 수 있는 펀칭방법과 펀칭장치를 제공하는데에 있다.

이 점에서 본 발명에 따르면 공작물을 갖다 놓는 것뿐만 아니라 위쪽 다이셋트의 구동도 역시 써보모터(servomotor)의 수단에 의하여 구동된다. 이들 써보모터의 동작의 속도와 타이밍(timing)은 마이크로 컴퓨터에 미리 저장한 프로그램에 따라 제어되어 고속동작과 높은 효율이 달성된다. 게다가 펀칭을 한 후에 즉시 구멍의 청소동작이 진행되어서 만일 어떤 쪼가리가 펀칭된 구멍안에 남아 있더라도 동일한 펀치에 의하여 강제적으로 밖으로 제거된다.

본 발명의 하나의 형태에 따르면, 금형 아래쪽에다 X-Y 테이블(table)을 설치하고, X-테이블 위에 고정된 고정판 위의 그린쉬트가, 금형의 위쪽금형과 아래쪽 금형의 사이에서 움직일 수 있게 되어 있다.

본 발명의 또 하나의 형태에 따르면 위쪽 다이셋트가 내려오는 행정에서 그의 펀칭작용에 의하여 그린쉬트에다가 스루홀을 형성하고, 위쪽 다이셋트가 행정의 가장아래쪽끝에 도달하기 직전 또는 직후에 마이크로 컴퓨터는, 위쪽 다이셋트를 정지시키고 위로 올라가게끔 즉시 써보모터를 정지시키고 역회전 시키는 명령을 보낸다.

본 발명의 또다른 하나의 형태에 따르면, 금형의 펀치가, 그의 올라가는 행정에서 펀치의 끝이 그린쉬트로부터 빠져나온 후, 위쪽 다이셋트가 그의 행정의 위쪽끝에 도달하기 직전 또는 직후에 X-Y 테이블의 인덱싱(indexing)동작이 시작된다.

본 발명의 또다른 하나의 형태에 따르면, 금형의 펀치가, 그의 올라가는 행정에서 펀치의 끝이 그린쉬트로 빠져 나온 후, 위쪽 다이셋트가 그의 행정의 위쪽끝에 도달하기 직전 혹은 직후에, X-Y 테이블이 인덱싱동작을 하지 않은 채로 위쪽 다이셋트의 상하행정의 운동이 필요한 회수만큼 다시 반복되어서 이들 펀치에 의하여 2번 또는 그 이상 여러번 동일한 스루홀을 펀칭한다.

다음에는 제 1 도 내지 제 8 도를 참조하여 본 발명의 하나의 실시예를 설명한다.

제 1 도에 있어서, 써보모터 1의 구동축(driving shaft)은 결합부 3의 수단에 의하여 볼나사(ball screw)2에 결합되어 있다. 이 볼나사 2는 슬라이더(slider)5에 압착되어 끼워져 있는 너트(nut) 4와 맞물려 있다. 이 슬라이더 5는 헤드(head)6에 고정된 하우징(housing)에 박혀있는 2개의 평행한 롯드(rod) 8과 9에 따라 직선운동을 할 수 있게 되어 있다.

펀칭 장치는 위쪽 다이셋트 11를 포함하는 금형을 갖고 있다. 이 다이셋트 11은 슬라이더 5의 아래쪽 끝에 고정된 후의 생크(free shank)10에 접속되어 있다.

그린쉬트 12에다 스루홀을 펀칭하기 위한 펀치(도시되어 있지 않음)는 위쪽 다이셋트 11에 박혀져 있다. 이 금형에는 또 베드(bed)14위에 고정된 아래쪽 다이셋트도 있다.

이 펀칭장치는 또한 Y-테이블 16과 X-테이블 19로 구성된 X-Y 테이블을 갖고 있다. 이 Y-테이블 16은 기초판 24위에 고정된 Y-테이블 하우징 25에 의하여 이송되며, 써보모터 15의 수단에 의하여 직선운동을 한다. 이 Y-테이블 16은 이 Y-테이블 16과 직각을 이루고 연장되어 있는 X-테이블 하우징 17일 이송하고 있다. 이 X-테이블 19는 X-테이블 하우징위에서 써보모터 18에 의하여 직선운동을 한다. 그런 쉬트 12를 붙들고 있는 지지부재(support member) 20은 X-테이블 19위에 고정되어 있다.

이 X-테이블 19는 베드 14의 아래쪽의 평면안에서 써보모터 15와 18의 수단에 의하여 평면운동이 가능하게 되어 있다고 볼 수 있다. 이에 의하여 지지부재 20의 위쪽 부분은 X-테이블의 수평이동에 따라 위쪽 다이셋트 11과 아래쪽 다이셋트 13의 사이의 평면안에서 평면운동을 할 수가 있다.

다음에는 이상 설명한 펀칭 장치의 동작에 대하여 설명한다. 써보모터 1은 마이크로 컴퓨터 21로부터의 펀칭 시작신호를 받아들여서 볼나사 2를 구동하게끔 작동하여 위쪽 다이셋트 11을 아래쪽으로 구동하도록 롯드 8과 9를 따라 슬라이더 5를 아래쪽으로 또 직선적으로 움직이게 한다. 위쪽 다이셋트 11이 아래쪽 다이셋트 13의 부분에 접촉될 때까지 내려왔을 때에 펀치의 날이 위쪽 다이셋트 11의 아래쪽 면으로부터 돌출하여 그린쉬트에다가 스루홀을 펀칭한다. 그리고 나서 마이크로컴퓨터 21은 써보모터 1을 곧 정지시키고 이어서 역회전 하게하는 명령을 보내어 위쪽 다이셋트 11을 소정의 위치수준까지 올라가게 한다. 그후에 써보모터 15와 18의 양쪽 모두 또는 어느 하나가 마이크로컴퓨터 21로부터의 명령에 따라 작동하여 X-테이블 19를 구동시켜서 지지부재 20위에 있는 그린쉬트를, 다음의 스루홀을 펀칭하기 위한 위치에 오게 움직인다. 그리고 나서 써보모터 1이 마이크로컴퓨터 21로부터의 작동명령에 따라 동작하여 위쪽 다이셋트 11을 아래로 움직여서 다음의 스루홀을 펀칭한다. 이러한 연속적인 동작이 마이크로컴퓨터 안에 저장된 프로그램에 따라 반복되어 원하는 스루홀들이 계속 펀칭된다.

제 2 도는 위쪽 다이셋트 11에 박혀있는 펀치의 날의 위치 Z와, 그린쉬트 12의 수평위치와의 사이의 관계를 표시한 타임챠트(time chart)이다. 펀치날의 형정의 위쪽과 아래쪽 끝을 각각 Z₁과 Z₄로 표시되어 있다.

위쪽 다이셋트 11은, 펀칭 동작을 시작하기 전과 또 펀칭 동작을 완료한 후에는 펀치의 날이 행정의 위쪽끝 Z₁의 위치에 와있게 한다. 이 펀치날 Z는 행정의 위쪽끝 Z₁에서부터 행정의 아래쪽끝 Z₄쪽으로 움직여서 스루홀을 펀칭하고 행정의 위쪽끝 Z₁을 향해서 반대방향인 위쪽으로 움직인다. 그리고, 그 다음에 X-테이블과 Y-테이블의 양쪽 모두 또는 어느 하나가 움직여서 그린쉬트를 다음 위치에 오게한다. 이렇게해서 Z축에 따르는 위치제어와, X-축 그리고/ 또는 Y-축에 따르는 위치제어가 번갈아서 이루어진다.

제 3 도는 특히 펀칭동작의 시간을 단축시킨 동작에 대한 타임 챠트이다. 이 경우에 위치 Z₂는 행정의 위쪽끝 Z₁과, 스루홀을 펀칭하고 나서 위쪽 다이셋트 11이 그린쉬트 12로부터 떨어지는 순간의 위치와의 사이에서 정한 위치이다. 위치 Z₃은 행정의 아래쪽끝 Z₄와, 스루홀을 펀칭하고 나서 펀칭날이 그린쉬트 12의 아래쪽면을 뚫고 빠져나오는 위치와의 사이에서 정한 위치이다.

제 2 도에 있어서 위쪽 다이셋트 11이 아래로 내려오고 있을때에 펀칭날이 행정의 아래쪽 끝 Z₄에 가까워지게 되면, 전기회로는 펀치의 속도를 자동적으로 줄이도록 작동하여서, 펀치가 행정의 아래쪽 끝 Z₄에 가까이 왔을 때의 펀치의 아래쪽 방향의 속도를, 행정의 양쪽끝 Z₁과 Z₄의 중간 위치에 있을 때의 속도의 1/10이하가 되게 한다. 이와같은 제어방법은 인덱싱이 완료되는 시간에 있어서의 충격을 줄일수는 있으나 인덱싱을 하는 시간을 원치않게 연장시킨다. 그러나, 이것은 만일 위쪽 다이셋트 11을 예를들어 알미늄과 같은 재료로 만들어서 움직이는 부분의 무게를 줄이고, 또한 구동장치의 경도와 강도를 충분히 증가시켜 주면, 위쪽 다이셋트 11이 아래쪽으로 내려올때에 그의 감속이 시작되기 전일지라도 써보모터 1을 즉시 정지시키고 역회전을 시키게 하는 것은 가능하다.

그러므로 다시 제 3 도에 있어서 위쪽 다이셋트 11이 아래로 내려올때에, 펀치날이 위치 Z₃에 도달하게 되면 마이크로 컴퓨터 21이 써보모터 1을 즉시 정지시키고 또 역회전 하게하는 명령을 써보모터 1에 보내서 위쪽 다이셋트 11을 올라가게 한다. 이 방법에 따르면, 위쪽 다이셋트 11이 위치 Z₃에서 행정의 아래쪽 끝 Z₄까지 내려왔다가 위치 Z₃까지 되돌아가는 시간을 유익하게 줄일수가 있으므로, 펀칭동작을 한번하는데 소요되는 시간을 줄일수가 있다. 그리고나서 위쪽 다이셋트 11이 올라갈때에, 위쪽 다이셋트 11이 위치 Z₂에 도달하면 인덱싱을 하기위하여 그린쉬트 12의 이동이 시작된다. 따라서 위쪽 다이셋트 11이 위치 Z₂에서 위치 Z₁까지 움직이는데 소요되는 시간을 그린쉬트 12의 인덱싱을 위하여 사용할 수 있다.

이 Z₂와 Z₃의 위치는 위에서 규정한 범위안에서 어느 필요한 높이로 정할수가 있다. 예를들면, 행정의 거리 즉, 행정의 위쪽끝 Z₁과 아래쪽 끝 Z₄와의 사이의 거리를 4mm로 정하고, 위치 Z₁과 위치 Z₂와의 사이의 거리와, 위치 Z₃과 위치 Z₄와의 거리를 각각 1mm와 0.5mm로 정하게되면 제 3 도에 도시한 제어방법은 제 1 도에 도시한 제어 형태에 따라 이루어지는 제어할때에 비하여 약 30%정도 펀칭시간을 단축할 수가 있다.

제 3 도를 참조하여 설명한 펀칭 방법은 또 펀칭된 스루홀이 펀칭에 의하여 형성된 쪼가리에 의해서 막혀 버리는 것을 방지하기 위하여 펀칭 동작을 여러번 실시하게끔 변형할 수가 있다.

제 4 도 내지 제 7 도는 펀치 22가 아래쪽 금형 23과 협력해서 그린쉬트 12에 스루홀이 형성되는 상태를 도시한 그린쉬트 12의 단면도를 확대한 도면이다. 금형 23에는 펀치 22의 날의 직경보다 약간 큰 직경의 구멍 23a가 뚫어져 있다. 그린쉬트 12는 아래쪽 금형 23의 위쪽면에 접촉해 있도록 놓여진다.

이 그린쉬트 12는 유기질의 결합제(binder)와, 일반적으로 펀치날 22에 잘 달라붙는 가소제(plasticizer)를 포함하고 있다. 그러므로, 펀칭에 의하여 그린쉬트 12로부터 떨어져 나간 재료인 쪼가리 12a는 강한 펀칭압력 때문에 펀치 22의 날에 달라 붙는 것을 자주 경험하고 있다. 그러나, 이 쪼가리 12a는 펀치 22의 날이 아래쪽 금형 23에 형성된 구멍 23a를 지나서 제 3 도의 위치 Z₃또는 Z₄의 위치에 도달하여도 펀치 22로부터 떨어져 나가지 않는다. 이 경우에 이 쪼가리 12a는, 펀치 22가 제 2 도에서 Z₁의 위치로 또는 제 3 도에서 Z₂의 위치로, 위쪽으로 움직이게 되면 제 5 도에 도시한것과 같이 스루홀안을 막아 버린다.

이 펀칭된 스루홀을 막고있는 쪼가리는 펀칭을 할때의 힘의 약 5%보다도 더 약한 힘으로 그 구멍에서 빼낼 수 있다는 것이 실험에 의하여 확인되었다. 펀치가 이와같은 약한 힘으로 스루홀 안에서 쪼가리와 접촉할때에는 이 달라붙게되는 현상을 제료적으로 제거할 수 있다는 것도 실험에 의하여 밝혀졌다. 그러므로 펀치 22를 막혀버린 스루홀에 다시 들어갔다가 Z₃의 위에 가게 구동하면 이 쪼가리 12a는 일반적으로 제 6 도에 도시한 것과 같이 스루홀에서 밀려나와 떨어진다.

이렇게해서 본 발명의 취지에 따르면 스루홀이 막혀버리는 것을 방지하기 위해서 펀칭된 스루홀을 깨끗하게 하기 위하여 펀칭이 두번 실시된다. 제 8 도는 이와같은 동작을 설명하는 타임챠트이다. 펀칭동작이 시작되었을때에 위쪽 다이셋트 11에 박혀있는 펀치의 날은 Z₁의 위치에서부터 Z₂의 위치를 경유하여 Z₃의 위치에 오고, 그다음에 Z₁의 위치를 향해서 다시 위쪽으로 올라간다. 그러나, 펀치의 날이 위쪽으로 움직일때에 그것이 Z₂의 위치에 도달하게 되면 이 위쪽 다이셋트는 다시 Z₃의 위치로 내려와서 펀칭된 스루홀안에 있는 어떠한 쪼가리든지 밑으로 밀어 내보낸다. 그 다음에 펀치가 다시 위로 올라가서 펀치의 날이 Z₂의 위치에 도달하게되면, X-테이블과 Y-테이블의 양쪽모두가 또는 어느 한쪽이 작동해서 다음의 스루홀을 펀칭하기 위하여 그린쉬트를 다음 위치에 갖다 놓는다. 그 동안에 펀치의 날이 Z₁에 위치에 도달할때까지 펀치 22는 위쪽 다이셋트 11과 함께 위쪽으로 올라간다.

제 8 도에 따라서 설명한 펀칭방법에 의하면, 실질적으로 어떠한 펀칭시간의 연장을 필요로 하지 않고 펀칭된 스루홀 안에 머물러있는 여하한 쪼가리라도 확실하고 안정하게 제거할 수가 있다. 이 펀칭 방법에 있어서, 펀칭된 스루홀안에 머물러있는 어떠한 쪼가리를 제거하기 위한 2번째의 펀칭 행정은 항상 Z₂의 위치에서 시작할 필요는 없고, 어느 적당한 위치에서 시작하면 된다. 이것은 또 펀치를 펀칭된 구멍에다 2번 또는 그이상의 회수를 구동하게끔 프로그램을 변경하는 것도 가능하다. 만일 행정 싸이클의 회수와 2번째의 펀칭의 회수를, 조작판(control panel)에서의 스위치 조작에 의해서, 또는 연속되는 프로그램을 변경하므로서 자유자재로 셋트할 수 있게 한다면 펀칭장치의 전체적인 적응성은 더욱 증가한다.

이상 설명한바와 같이 본 발명에 따르면, 마이크로 컴퓨터안에 저장된 프로그램의 간단한 변경을 통해서 펀칭작업의 내용을 용이하게 바꿀수가 있으므로, 1대의 펀칭 장치로 여러가지 폭넓은 펀칭작업을 짧은 펀칭시간으로 할 수 있게 된다. 게다가 펀칭된 구멍이 바람직하지 않게 막혀버리는 것을 완전히 방지할 수 있으므로 그린쉬트 기판의 이일드(yield)를 향상할 수가 있다. 그리고, 또 구멍을 막고 있는 어떤 쪼가리를 제거하는 추가적인 작업과 또한 추가작업을 할때에 쉬트의 변형에 의하여 일어나게되는 치수의 정밀도의 저하등을 제거할 수가 있다.

Claims

X-Y 테이블 장치위에 있는 공작물에다가 최소한 하나의 스루홀을 형성하기 위하여서, 상기 공작물의 위치의 제어가 상기 X-Y 테이블을 구동하는 쎄보모터에 의하여 행하여지고, 아래쪽 다이셋트와 펀칭 날이 있는 위쪽 다이셋트로 구성되고 상기 공작물을 펀칭하기 위한 펀칭 금형의 위치의 제어는 금형 구동 써보모터에 의하여 행하여지는 펀칭방법.
상기 위쪽 다이셋트의 위쪽 방향으로의 이동기간에 있어서 상기 펀치의 날이 상기 공작물로부터 빠져나온 후에 상기 위쪽 다이셋트를, X-Y 테이블이 작동하지 않고, 최소한 1회 아래쪽으로 내려왔다가 위로 올라가게 하므로서 상기 펀치가 펀칭된 스루홀을 통하여 최소한 2회 구동되는 특허 청구의 범위 제 1 항 기재의 펀칭방법.
상기의 위쪽 다이셋트가 그의 행정의 아래쪽 끝과 위쪽 끝에 도달하기 전에 상기 위쪽 다이셋트를 올라가게 하거나 혹은 내려오게끔 상기 써보모터를 즉시 정지시키고 또 역회전을 할 수 있게한 특허청구의 범위 제 1 항 기재의 펀칭방법.
상기의 위쪽 다이셋트가 그의 행정의 아래쪽끝과 위쪽끝에 도달하기 전에 상기 위쪽 다이셋트를 올라가게 하거나 혹은 내려오게끔 상기 써보모터를 즉시 정지시키고 또 역회전을 할 수 있게 한 특허청구의 범위 제 2 항 기재의 펀칭방법.
공작물을 운반해서 이동시키기 위한 X-Y 테이블 장치와, 상기 공작물을 소정의 위치에 셋트하게끔 상기 X-Y 테이블 장치를 구동하기 위한 테이블 구동 써보모터 수단과, 그리고 아래쪽 다이셋트와 위쪽 다이셋트로 구성되고 펀칭에 의하여 스루홀을 형성하기 위한 금형 수단과, 상기 금형 수단을 구동하기 위한 금형 구동 써보모터 수단, 그리고 또 상기 써보모터 수단들을 제어하기 위한 제어수단에 의하여 구성되고 상기 공작물에다가 최소한 1개 이상의 스루홀을 형성하기 위한 펀칭장치.
상기 X-Y 테이블 장치는 상기 금형수단의 아래쪽에 배치되어 있고, 상기 공작물은 상기 위쪽 다이셋트와 상기 아래쪽 다이셋트와의 사이에서 이동이 가능하게되어 있는 특허청구의 범위 제 5 항 기재의 펀칭장치.