CN101722427A - 工具定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种结构简单且可提高加工精度及作业效率的工具定位装置。中空圆筒状的环套(8A1～8A3)在轴线(O)方向的中心部具有与工具嵌合的孔(8a)，并且装夹于工具对工具的头端进行定位。在环套(8A1～8A3)上，轴线(O)方向的上端面(8Au)形成为与轴线(O)垂直的面。另外，环套(8A1～8A3)具有从轴线(O)方向的下端向上方扩大的倾斜面(8Ad)。这种情况下，可使倾斜面(8Ad)形成为与轴线(O)的夹角为5～85度的锥面，也可以形成为相切于孔(8a)的外缘的切线与轴线O的夹角为5～85度的曲面。

Description

工具定位装置

技术领域

本发明涉及在轴线方向的中心部具有与工具嵌合的孔并且装夹于工具对工具的头端定位的中空圆筒状的工具定位装置。

背景技术

图7是以往的印制电路板加工机的要部主视图，图8是工具保持装置的正面剖视图。

图7中，印制电路板加工机100的工作台1上载置着印制电路板2、保持作为工具的钻3的钻保持装置50。工作台1支承在省略了图示的导向装置上。固定在工作台1的下面的螺母4与进给丝杠5螺合。进给丝杠5被省略了图示的伺服马达驱动旋转，使工作台1沿垂直于图纸的前后方向移动。

滑块23支承在省略了图示的导向装置上。固定于滑块23的背面的螺母24与进给丝杠25螺合。进给丝杠25被伺服马达26驱动旋转，使滑块23沿图的左右方向移动。

主轴头27支承于滑块23。固定于主轴头27的背面的螺母28与进给丝杠29螺合。进给丝杠29被伺服马达30驱动旋转，使主轴头27沿图的上下方向移动。在伺服马达30上设置有编码器60。编码器60正确地测定主轴头27的当前位置。

主轴31旋转自如地支承于主轴头27，被省略了图示的马达驱动旋转。弹簧夹头32支承于主轴31，被省略了图示的驱动手段驱动而自由开闭。

钻3可装卸地保持于弹簧夹头32。一对气缸33借助支架34支承于主轴头27。气缸33内始终供给有压力恒定的气体。压脚35安装在气缸33的活塞杆上。

如图8所示，钻保持装置50的底座51支承保持体52沿上下方向自由移动。弹簧53对保持体52向上方施力。在保持体52的中心部设置有直径稍大于钻3的钻柄3a的孔52a。并且保持体52构成为顶面52u距离工作台1的表面预先设定的高度。

环套8是钻3的工具定位装置。环套8例如以硬质的合成树脂形成，中心部所设的孔8a的孔径形成为稍小于钻柄3a的外径。其结果，孔8a中压入了钻柄3a的环套8在弹性作用下与钻3成为一体。装夹了环套8的钻3，隔着环套8支承于保持体52(参照专利文献1)。其中，环套8的外径为7～8mm、厚度为4～8mm左右，钻柄3a的外径为3mm左右

接着，说明以往的印制电路板加工机100的动作。首先对将钻3保持于主轴31的顺序进行说明。其中，钻3在插入在环套8的状态下被支承于保持体52。并且，环套8以底面8d到钻3的头端3p的距离为距离k的方式固定于钻3上。因此，由于环套8的上下方向高度h确定，故环套8的顶面8u至钻3的头端3p的距离确定。

使工作台1和滑块23移动，当主轴31(即弹簧夹头32)的轴线与孔52a的轴线一致后，在打开弹簧夹头32的状态下将主轴头27降下，克服弹簧53，将弹簧夹头32的头端32a定位在图8的双点划线的位置N。该状态下，如果关闭弹簧夹头32，钻3便会被保持在弹簧夹头32的头端32a与环套8的顶面8u接触的状态。

以下，在将主轴31(即，钻3)的轴线定位在意欲加工的孔的中心之后，降下主轴头27，使钻头端3p切入印制电路板2到预定深度。

由此，使用环套8便能够高精度地管理钻头端3p的高度方向的位置，因此加工时，能够使切入深度为所需最小限度的值，能够提高加工效率。并且，还不会产生钻3切入不足的情况。进而，也无需确认加工中头端3p的位置。

【特许文献1】日本特开2006-116639号公报

然而，伴随着对电子部件的小型化的需求，1枚印制电路板上直径在0.3mm以下的小径孔的比例在增加。

图9是表示加工时的钻附近的状态的外观图。

利用钻3加工孔时，切屑随加工而产生。切屑的质量大时，所产生的切屑沿钻3的槽上升，在沿槽上升时大多从槽脱离而分离，上升并堆积在槽的上端时也会在从槽的上端脱离的时刻分离。

然而，例如如果是直径为0.2mm的钻3，如本图所示，沿钻3的槽上升的切屑9在脱离槽后还沿钻柄3a上升，有时会在环套8的底面8d的下侧缠挂在钻3上。如果切屑9缠挂在钻3上，便会使钻3失去平衡，故头端3p振动，加工精度降低。而且有时新的切屑9的排出性下降并发生钻折断的情形。进而，如果切屑9缠挂在钻3上，在保持在钻保持装置50上时，切屑9的高度被加到环套8的厚度上，故环套8的表面上的厚度增加。因此，出现加工深度变浅，出现加工不良的情形。

发明内容

本发明的目的在于解决上述课题，提供一种结构简单且可提高加工精度及作业效率的工具定位装置。

本发明(例如参照图1、图3、图4、图5)是在轴线方向的中心部形成与工具嵌合的孔，并且装夹于上述工具对上述工具的头端进行定位的中空圆筒状的工具定位装置，其特征在于，上述轴线方向的上端形成为与上述轴线垂直的面，并且该工具定位装置具有从上述轴线方向的下端向上方扩大的倾斜面。

另外，在上述工具定位装置中(例如参照图1)，其特征在于，上述倾斜面为与上述轴线的夹角为5～85度的锥面。

另外，在上述工具定位装置中(例如，参照图3及图4)，其特征在于，上述倾斜面为相切于该倾斜面的下端的切线与上述轴线的夹角为5～85度的曲面。

另外，在上述工具定位装置中(例如参照图1、图3及图4)，其特征在于，具有形成于上述倾斜面的上方并比上述倾斜面的上端向外侧突出的凸缘部。

另外，在上述工具定位装置中(例如参照图5)，其特征在于，在上述倾斜面上形成有槽。

另外，在上述工具定位装置中(例如参照图5)，其特征在于，上述槽形成为与上述工具上形成的槽的扭曲方向相反的螺旋状。

其中，上述括号内的符号用于与附图进行对照，为了易于理解发明而权宜标记与此，不会给权利要求书的构成带来任何影响。

根据技术方案1所涉及的本发明，能够防止切屑缠挂在工具上，能够提高加工精度及作业效率。

根据技术方案2所涉及的本发明，切屑沿锥面上升，在离心力作用下容易断裂飞散，因此能够有效地防止切屑缠挂在工具上，能够提高加工精度及作业效率。

根据技术方案3所涉及的本发明，切屑沿曲面上升，在离心力作用下容易断裂飞散，故能够有效地防止切屑缠挂在工具上，能够提高加工精度及作业效率。

根据技术方案4所涉及的本发明，通过支承凸缘部的底面，能够有效地防止工具的轴线倾斜。

根据技术方案5所涉及的本发明，通过将切屑引导到槽内，切屑容易在倾斜面上上升，能够有效地将离心力作用于切屑，能够有效地使切屑断裂。

根据技术方案6所涉及的本发明，当切屑形成沿着工具的槽的带状时，由于工具定位装置的螺旋状的槽与切屑的扭曲方向相反，因此切屑在螺旋状的槽内被引导向抵消扭曲的方向，由此，螺旋状的切屑的直径增大，离心力有效地作用于切屑。因此，能够有效地使切屑断裂飞散，能够有效地防止切屑缠挂在工具上。因此，能够提高加工精度及作业效率。

附图说明

图1是作为本发明第1实施方式所涉及的工具定位装置的环套的结构图。

图2是表示装夹了环套的钻被保持在弹簧夹头中的状态的说明图。

图3是作为本发明第2实施方式所涉及的工具定位装置的环套的结构图。

图4是作为本发明第3实施方式所涉及的工具定位装置的环套的结构图。

图5是作为本发明第4实施方式所涉及的工具定位装置的环套的结构图。

图6是表示倾斜面的变形例的图。

图7是以往的印制电路板加工机的要部主视图。

图8是工具保持装置的正面剖视图。

图9是表示加工时钻附近的状态的外观图。

符号说明如下：

3...工具(钻)；3p...头端；8A1～8A5，8B1～8B5，8C1～8C5...工具定位装置(环套)；8Ad，8Bd，8Cd...倾斜面；8Af，8Bf，8Cf...凸缘部；8Au，8Bu，8Cu...上端(上端面)；8A...孔；8m...槽；O...轴线。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明用于实施本发明的最佳方式。

[第1实施方式]

图1是作为本发明第1实施方式所涉及的工具定位装置的环套的结构图，(a)为环套的正面局部剖视图，(b)、(c)为环套的变形例的主视图。图2是表示装夹了环套的钻被保持在弹簧夹头中的状态的说明图。

如图1所示，本第1实施方式所涉及的环套8A1为在轴线O方向的中心部形成有与作为工具的钻3(图2)嵌合的孔8a的中空圆筒状，是装夹在钻3上而对钻3的头端3p定位的工具定位装置。环套8A1，由例如硬质的合成树脂形成，并且中心部所设置的孔8a的孔径形成为稍小于钻3的钻柄3a(图2)的外径。其结果，孔8a中压入了钻3的钻柄3a的环套8A1在弹性的作用下与钻3成为一体。

在环套8A1的轴线O方向的上端，形成了与弹簧夹头32的头端32a(图2)抵接的作为平坦面的上端面8Au，该上端面8Au形成为垂直于孔8a的轴线O。并且，环套8A1的轴线O方向的下端为孔8a的外缘，朝向头端逐渐变细。环套8A1的侧面具有：与轴线O方向的下端、即孔8a的外缘连接并从孔8a的外缘向上方扩大的倾斜面8Ad，从倾斜面8Ad上端向上方延伸的与轴线O平行的周侧面8As。该倾斜面8Ad形成为锥面。而且，环套8A1的下端的直径与孔8a的直径近似相等。倾斜面8Ad与轴线O的夹角θ为5～85度(即、作为锥角为10～170度)。如图1(a)所示，倾斜面8Ad与平行于轴线O的周侧面8As相交。

接下来，说明利用装夹了环套8A1的钻3进行加工时的动作。

随着加工而产生的部分切屑，形成沿着钻3的槽的带状，在沿着钻3的未图示的槽上升之后，继续沿钻柄3a上升，之后沿倾斜面8Ad上升。

由于倾斜面8Ad逐渐成为大径，故随着切屑在倾斜面8Ad上升，与轴线O的距离(即半径r)逐渐增大，以轴线O为中心的切屑的周向速度v逐渐增加。

施加于切屑的离心力与周向速度v的平方值成正比，与半径r成反比，因此，例如图2中，如果箭头B-B线上的半径r为箭头A-A线上的钻柄3a的直径的2倍，则施加于到达箭头B-B线的每单位长度的切屑上的离心力为施加于位于箭头A-A线的每单位长度的切屑上离心力的8倍。

其结果，切屑在到达倾斜面8Ad的上端之前即在其离心力的作用下断裂飞散。由此，能够避免切屑缠挂在钻上，能够提高加工精度及作业效率。

此外，可以使倾斜面8Ad与轴线O的夹角θ为5～85度，但优选使夹角θ为20～45度，通过设定为该范围，能够更有效地使切屑沿倾斜面8Ad上升，有效地使切屑断裂。因此，能够有效地防止切屑缠挂在钻3上。

另外，环套8A1的高度h需要根据钻3的刀尖径的变化而改变。图1(b)所示的环套8A2是图1(a)所示的环套8A1的变形例。

该环套8A2中，使环套8A1的周侧面8As的长度为0，使倾斜面8Ad直接与上端面8Au连接。由此，例如在无法增大高度h时，通过设定为上述的环套8A2的形状，能够有效地防止切屑缠挂在钻3上。

另外，图1(c)所示的环套8A3是与图1(b)不同的环套8A1的变形例。

如图1(c)所示，环套8A3具有凸缘部8Af，该凸缘部8Af形成在倾斜面8Ad的上方、即周侧面8As的上端，比倾斜面8Ad的上端向外侧突出，并且直径比倾斜面8Ad上端的直径大。例如，在即使增加高度h也不会受到影响的情况下，可以设置凸缘部8Af。因此，由于能够使凸缘部8Af的底面与图8所示的钻保持装置50的顶面52u抵接，故能够有效地防止保持的钻3的轴线倾斜。

[第2实施方式]

图3是作为本发明第2实施方式所涉及的工具定位装置的环套的结构图，(a)为环套的正面局部剖视图，(b)、(c)为环套的变形例的主视图。

此外，图3中的(a)、(b)、(c)分别与图1中(a)、(b)、(c)对应。

在环套8B1的轴线O方向的上端，形成了抵接于弹簧夹头32的头端32a(图2)的作为平坦面的上端面8Bu，该上端面8Bu形成为垂直于孔8a的轴线O。环套8B1的轴线O方向的下端为孔8a的外缘，环套8B1的侧面具有与轴线O方向的下端即孔8a的外缘连接并从孔8a的外缘向上方扩大的倾斜面8Bd、从倾斜面8Bd上端向上方延伸的与轴线O平行的周侧面8Bs。

该环套8B1的倾斜面8Bd形成为凹向轴线O侧(内侧)的凹状曲面。该倾斜面8Bd被设定为孔8a的外缘(倾斜面8Bd的下端)处的倾斜面8Bd的切线的角度α为5～85度。其中，优选使角度α为20～45度，通过设定该范围，能够更为有效地使切屑断裂。

通过形成上述形状，当环套8B1的高度与上述第1实施方式的环套8A1相同时，可以使角度α小于环套8A1的夹角θ。即、切屑在倾斜面8Bd的下端容易被引导，而倾斜面8Bd向上端向外侧扩大，故能够获得比上述第1实施方式的环套8A1更好的切屑断裂效果。因此，能够有效地防止切屑缠挂在钻3上。

图3(b)所示的环套8B2，为图3(a)所示环套8B1的变形例，另外，图3(c)所示的环套8B3为与图3(b)不同的环套8B1的变形例。

环套8B2与上述第1实施方式的环套8A2相同，使周侧面8Bs的长度为0，使倾斜面8Bd直接与上端面8Bu连接。由此，例如在无法增大高度h时，通过形成上述环套8B2的形状，能够有效地防止切屑缠挂在钻3上。

另外，环套8B3与上述第1实施方式的环套8A3相同，具有凸缘部8Bf，该凸缘部8Bf形成在倾斜面8Bd的上方即、周侧面8Bs的上端，比倾斜面8Bd的上端向外侧突出，并且直径比倾斜面8Bd上端的直径大。例如，在即使增加高度h也不会受到影响时，可以设置凸缘部8Bf。由此，由于能够使凸缘部8Bf的底面与图8所示的钻保持装置50的顶面52u抵接，故能够有效地防止保持的钻3的轴线倾斜。

[第3实施方式]

图4是作为本发明第3实施方式所涉及的工具定位装置的环套的结构图，(a)为环套的正面局部剖视图，(b)、(c)为环套的变形例的主视图。

其中，图4的(a)、(b)、(c)分别对应图3的(a)、(b)、(c)。

在环套8C1的轴线O方向的上端形成了抵接于弹簧夹头32的头端32a(图2)的作为平坦面的上端面8Cu，该上端面8Cu形成为垂直于孔8a的轴线O。环套8C1的轴线O方向的下端为孔8a的外缘，环套8C1的侧面具有与孔8a的外缘连接并从轴线O方向的下端向上方扩大的倾斜面8Cd、和从倾斜面8Cd上端向上方延伸的与轴线O平行的周侧面8Cs。

该环套8C1的倾斜面8Cd形成为向轴线O的相反侧(外侧)鼓出的凸状曲面。该倾斜面8Cd被设定为在孔8a的外缘(倾斜面8Cd的下端)处的倾斜面8Cd的切线的角度β为5～85度。其中，优选使角度β为20～45度，通过设定该范围，能够更为有效地使切屑断裂。通过形成为上述形状，与上述第1实施方式的环套8A1相同，能够使切屑断裂，能够防止切屑缠挂在钻3上。

图4(b)所示的环套8C2为图4(a)所示环套8C1的变形例，另外，图4(c)所示的环套8C3为不同于图4(b)的图4(a)所示环套8C1的变形例。

环套8C2与上述第1实施方式的环套8A2相同，使周侧面8Cs的长度为0，使倾斜面8Cd直接接于上端面8Cu。由此，例如在无法增大高度h时，通过形成上述环套8C2的形状，能够有效地防止切屑缠挂在钻3上。

另外，环套8C3与上述第1实施方式的环套8A3相同，具有凸缘部8Cf，该凸缘部8Cf形成在倾斜面8Cd的上方即周侧面8Cs的上端，比倾斜面8Cd的上端向外侧突出，并且直径比倾斜面8Cd上端的直径大。例如，在即使增大高度h也不会受到影响的情况下，能够设置凸缘部8Cf。由此，由于能够使凸缘部8Cf的底面抵接在图8所示的钻保持装置50的顶面52u，故能够有效地防止保持的钻3的轴线倾斜。

即使将环套8C1～8C3形成为上述形状，仍能起到与第1实施方式的环套8A1～8A3同等的作用。

[第4实施方式]

图5是作为本发明第4实施方式所涉及的工具定位装置的环套的结构图，(a)为环套的主视图，(b)、(c)、(d)、(e)、(f)为环套的变形例的主视图。

如图5(a)所示，环套8A4在倾斜面8Ad上形成了槽8m。即、在第1实施方式的环套8A1上追加了槽8m。通过这样形成槽8m，切屑被引导到槽8m并在倾斜面8Ad上顺畅地上升。因此，与不设置槽8m的情况相比，切屑在倾斜面8Ad的下端(钻3的刀尖侧)易被断裂，易于从环套8A4上脱离。该情况下，槽8m形成为与钻3上形成的螺旋状槽的扭曲方向反向的螺旋状，从而易于有效地断裂切屑，使其有效地脱离环套8A4。

即、当产生沿着钻3的螺旋状槽的带状切屑时，该带状切屑上升而在环套8A4上上升，但由于在环套8A4的倾斜面8Ad上形成了槽8m，故切屑的头端在被引导到螺旋状的槽8m并且上升。而且，由于槽8m形成为与螺旋状切屑的扭曲方向反向的螺旋状，故切屑的头端在被引导到槽8m并上升之际，被引导向抵消扭曲的方向。

由此，螺旋状切屑的直径增大到大于倾斜面8Ad的直径，会在切屑上作用比沿倾斜面8Ad接触并上升时更大的离心力。而且，带状切屑容易在环套8A4的倾斜面8Ad的下端断裂，能够有效地使切屑断裂飞散，能够有效地防止切屑缠挂在钻3上。因此能够提高加工精度及作业效率

另外，如图5(b)所示，环套8A5在倾斜面8Ad上形成了槽8m。即、可以在第1实施方式的环套8A2上追加槽8m。同样，虽然省略了图示，但可以在第1实施方式的环套8A3上追加形成槽8m。

同样，如图5(c)、(d)所示，环套8B4、8B5在倾斜面8Bd上形成了槽8m，如图5(e)、(f)所示，环套8C4、8C5在倾斜面8Cd上形成了槽8m。而且虽然省略了图示，但可以在第2实施方式的环套8B3及第3实施方式的环套8C3上追加形成槽。

此外，基于上述实施方式说明了本发明，但本发明并不局限于此。

在上述实施方式中，虽然就单独以锥面或曲面形成倾斜面的情形进行了说明，但作为倾斜面，亦可组合上述锥面和曲面。

图6是表示倾斜面的变形例的图。即、如图6(a)所示，可以使点Q以下为锥面(倾斜面8Ad)，并且组合点Q以上为凹向轴线O侧的凹状曲面(倾斜面8Bd)，如图6(b)所示，也可以使点R以下为凹向轴线O侧的凹状曲面(倾斜面8Bd)、点R以上为锥面(倾斜面8Ad)。

另外，如图6(c)所示，还可使点S以下为第1锥面(倾斜面8Ad1)、点S以上为角度与第1锥面不同的第2锥面(倾斜面8Ad2)。

另外，尽管省略了图示，但能够组合相对轴线O向外侧鼓出的凸状曲面(倾斜面8Cd)和锥面(倾斜面8Ad)等、或随意组合锥面(倾斜面8Ad)、曲面(倾斜面8Bd)、曲面(倾斜面8Cd)。

另外，在上述的实施方式中，对工具为钻3的情形进行了说明，但本发明对于工具为端铣刀的情形时同样能够适用，甚至可适用于其他工具。

Claims (6)

1.一种工具定位装置，其为中空圆筒状，该工具定位装置在轴线方向的中心部形成与工具嵌合的孔，并且装夹于上述工具对上述工具的头端进行定位，其特征在于，上述轴线方向的上端形成为与上述轴线垂直的面，并且该工具定位装置具有从上述轴线方向的下端向上方扩大的倾斜面。

2.根据权利要求1所述的工具定位装置，其特征在于，上述倾斜面为与上述轴线的夹角为5～85度的锥面。

3.根据权利要求1所述的工具定位装置，其特征在于，上述倾斜面为相切于该倾斜面的下端的切线与上述轴线的夹角为5～85度的曲面

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的工具定位装置，其特征在于，具有形成于上述倾斜面的上方并比上述倾斜面的上端向外侧突出的凸缘部。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的工具定位装置，其特征在于，在上述倾斜面上形成有槽。

6.根据权利要求5所述的工具定位装置，其特征在于，上述槽形成为与上述工具上形成的槽的扭曲方向相反的螺旋状。

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