CN116890372A - 附有自动更换工具功能的加工装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的课题是提供一种具有自动更换工具功能的钻孔加工装置及其控制方法，其可迅速地检测钻头是否从主轴排出。本发明的解决方案是钻孔加工装置具有：非接触检测部，其在将主轴所保持的加工工具载置于排出用工具架之后，检测加工工具与主轴是否成为非接触；以及排出状况判断部，其基于所述非接触检测部的检测结果，而判断所述加工工具是否从所述主轴排出，在所述主轴已进行打开加工工具的保持部亦即筒夹夹头的动作时而所述非接触检测部未检测到所述加工工具与所述主轴的非接触状态的情形，所述排出状况判断部判断所述加工工具未从所述主轴排出，且以停止工具更换动作的方式进行控制。

Description

附有自动更换工具功能的加工装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种具有自动更换钻头的功能的基板钻孔装置及其控制方法，所述钻头例如用于对印刷基板进行钻孔。

背景技术

基板钻孔装置中存在具有自动更换保持于主轴的钻头的功能的机型。在这种装置中，即使于已进行从主轴排出钻头的动作的情形中，有时也会有因主轴与钻头烧结而导致固接，无法正常地排出的情形。此情形，会成为将新的钻头装设于保持有钻头的状态的主轴，而有钻头彼此碰撞，损坏钻头、工具架、主轴等的风险。

于是，以往如专利文献1或2，是使用发光器与检测传感器来检测钻头从主轴的排出不良，而避免钻头的碰撞。图1为以往的基板钻孔装置的概略构成图。在此，使用图1说明利用发光器等的钻头的排出不良检测方法。

在图1中，在成为基座的装置基台1上有加工台2，所述加工台2载置成为被加工物的印刷基板3且在X方向被驱动。在安设于装置基台1的门型柱体4装配有在Y方向被驱动的横滑台5。在此横滑台5装配有在Z方向被驱动的主轴6，主轴6保持钻头7。12为安装于主轴6且与主轴6一起在Z方向移动的子夹头。此外，加工台2、横滑台5、主轴6具备省略图示的驱动机构，且被整体控制部20驱动控制。9、10、11分别为供给用工具架、排出用工具架以及新的钻头与旧的钻头被区别容纳的钻头收容盒，且分别设置于加工台2之上。此外，子夹头12为可将钻头保持于前端且使钻头在钻头收容盒11与工具架9或10之间移动的构件。16为发挥向操作员传递各种信息的作用的显示部。20为进行装置各部的控制的整体控制部，且例如通过程序控制的处理装置而实现。

在门型柱体4的前表面两端部，如图示所示地设置有发出激光的发光器13、感测来自发光器13的激光的传感器14。将通过发光器13所作出的光线15朝向Y方向，且使其X座标成为与主轴6所保持的钻头7的X座标一致。光线15会通过比主轴6更下方，在使主轴6下降的情形，若钻头7仍被保持于主轴6，则钻头7的柄部会遮挡光线15。

在更换主轴6所保持的钻头7时，使主轴6与加工台2相对移动，在将钻头7往排出用工具架10排出之后，将准备好的新的钻头7装设于供给用工具架9，但在将钻头7往排出用工具架10排出之后，为了确认是否正常地排出，会使主轴6往预定的检查位置(没有遮挡光线15的物体的位置)移动并下降，且从发光器13发出光线15。若传感器14感测到光线15，则主轴6未保持钻头7，因此继续装设新的钻头7。另一方面，若传感器14未感测到光线15，则主轴6保持着钻头7(钻头7未正常地排出)，因此停止工具更换动作，通过显示部16向操作员通知异常。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-120563号公报

专利文献2：日本特开2016-117151号公报

发明内容

发明所欲解决的课题

但是，上述以往的钻孔加工装置在持续使用之中有时光线15的光轴位置会偏移，而存在调整光轴位置的期间必须停止装置的运行的问题。并且，以往的钻孔加工装置由于需要设置检查用的不遮挡光轴的空间，因此工作台上的更换用构件的配置受到限制。再者，在钻头排出动作之后，虽需要将主轴往预定的检查位置移动，但为了提升加工效率，而存在省略移动动作的要求。

于是，本发明的目的在于提供一种钻孔加工装置，其在自动更换工具动作中不通过发光器即可检测钻头从主轴的排出不良，且可省略无用的移动动作，使加工效率提升。

解决课题的技术方案

为了解决上述课题，本申请的发明为一种加工装置，其具有：主轴，其具备保持部，且在该保持部中保持加工工具；排出用工具架，其载置从该主轴卸除的所述加工工具；以及控制部，其以更换所述主轴所保持的所述加工工具的方式进行动作控制，所述加工装置的特征在于具有：非接触检测部，其在所述主轴已保持所述加工工具的状态下使所述加工工具往所述排出用工具架移动之后，检测所述加工工具与所述主轴是否成为非接触状态；以及排出状况判断部，其基于所述非接触检测部的检测结果，而判断所述加工工具是否从所述主轴排出，在所述非接触检测部于已进行打开所述主轴的保持部的动作时而未检测到所述加工工具与所述主轴的非接触状态的情形，所述排出状况判断部判断所述加工工具未从所述主轴排出，在所述排出状况判断部判断所述加工工具未从所述主轴排出的情形，所述控制部以停止更换加工工具的动作的方式进行控制。

发明效果根据本发明，可在排出动作后立即检测出钻头从主轴的排出不良，且可防止钻头或主轴的损坏。

附图说明

图1是以往的钻孔加工装置的概略构成图；

图2是成为本发明的一实施例的钻孔加工装置的概略构成图；

图3是用于详细说明成为本发明的一实施例的钻孔加工装置的排出用工具架的图；

图4是成为本发明的一实施例的钻孔加工装置的主轴前端的剖面图；

图5是用于详细说明成为本发明的一实施例的钻孔加工装置的主轴的图；

图6是用于说明成为本发明的一实施例的钻孔加工装置的共振检测部的概略图；

图7是说明成为本发明的一实施例的钻头更换动作的图。

附图标记说明

1：装置基台

2：加工台(X方向)

3：印刷基板

4：门型柱体

5：横滑台(Y方向)

6：主轴(Z方向)

61：旋转轴

61a：锥形面

62：电极

63：共振检测部(非接触检测部)

64：电容器

65：变压器

66：振荡电路

67：共振检测电路

7：钻头81：筒夹夹头(保持部)

81a：锥形面

82：弹簧

83：活塞杆

9：供给用工具架

10：排出用工具架

101：套筒

102：保持座

103：弹簧

104：贯通孔

11：钻头收容盒

12：子夹头

13：发光器

14：传感器

15：光轴

16：显示部

20：整体控制部

201：排出状况判断部S：检测信号

具体实施方式

以下，针对本发明的代表性的实施方式，使用附图进行说明。此外，在各图中，对与图1同样的构件或同样功能的构件标注同样的符号并省略说明。并且，针对与作为已知例而进行说明的构成同样的构成，则省略说明。

图2是成为本发明的一实施例的钻孔加工装置的概略构成图。成为本发明的一实施例的钻孔加工装置如同图2所示地构成。

图3是详细说明图2中的排出用工具架10的图。101为形成有圆形的贯通孔的圆形的套筒。贯通孔的上方部分的直径形成得稍小，且下方部分的直径形成得稍大。在贯通孔的内部，支撑插入的钻头7的保持座102被设置成可在贯通孔内上下移动。在保持座102的上表面设有用于将钻头7插入的插入孔104。此外，保持座102是通过弹簧103而被往上方弹性地赋予势能。套筒101、保持座102及弹簧103的任一者皆由具有导电性的材料所构成。

图4是图2中的主轴6的前端的剖面图，图4的(A)表示已闭合筒夹夹头的状态，图4的(B)表示已打开筒夹夹头的状态。主轴6具有将钻头7旋转的旋转轴61，且在其前端配置有：筒夹夹头81，其为保持钻头7的保持部；以及弹簧82，其将筒夹夹头81往图的上方弹性地赋予势能。在筒夹夹头81的钻头7侧，于旋转的轴线О方向形成有省略图示的多条狭缝，且能在径向缩径。然后，钻头7通过径向的力被保持，所述径向的力为形成于筒夹夹头81的外周的锥形面81a通过弹簧82而对形成于旋转轴61的内面的锥形面61a赋予势能所产生。此外，如图4的(A)所示，在钻头7被筒夹夹头81保持的状态下，两者为接触。

在从主轴6卸除钻头7时，通过使省略图示的气缸动作，而将与气缸连接的活塞杆83下降，使筒夹夹头81抵抗弹簧82而往图的下方移动。若筒夹夹头81的锥形面81a与旋转轴61的锥形面61a分离，则筒夹夹头81敞开，可失去筒夹夹头81对钻头7的保持力。此外，在敞开筒夹夹头81的状态下，如图4的(B)所示，在筒夹夹头81与钻头7之间形成间隙，若未因烧结等而固接，则两者成为非接触的状态。

图5为用于详细说明图2及图4中的主轴6的图。如图5所示，主轴6为内置马达的构造，且旋转轴61成为马达的转子。62是为了与旋转轴61静电耦合而在定子侧接近旋转轴61安装的电极，亦为在与地线之间检测出的电容器的端子。63为与电极62连接的共振检测部，且将检测信号S传送至整体控制部20。

图6为用于详细说明图2及图5中的共振检测部63的图，且对与图5同样的构成标记同样的编号。在图6中，64为在电极62与地线之间检测出的电容器，且其电容值在将保持于主轴6的状态的钻头7载置于排出用工具架10之后(亦即，保持于主轴6的状态的钻头7与排出用工具架10成为接触状态之后)，在主轴6与钻头7接触的状态与未接触的状态会大幅变动，且在前者变小，在后者变大。

65为二次侧与电极62连接的变压器，且其二次侧成为与电容器64连接的状态。66为使交流电进行振荡的振荡电路，所述交流电的频率是在保持于主轴6的钻头7与排出用工具架10接触的状态下，会使主轴6与钻头7在非接触的状态下的电容器64引起并联共振，67为共振检测电路，所述共振检测电路检测到在电容器64产生并联共振，从变压器65的一次侧观看的阻抗上升且一次侧的两端电压下降，而发送检测信号S。因此，在将保持于主轴6的状态的钻头7载置于排出用工具架10上之后，在主轴6未与钻头7接触时(主轴6未与钻头7固接时)，检测信号S会往整体控制装置20输出。

返回图2，整体控制部20具备排出状况判断部201。排出状况判断部201基于从作为非接触检测部的共振检测部63输出的检测信号S，而判断钻头7是否从主轴6正常地排出。亦即，排出状况判断部201在整体控制部20于预定的时间点接收到检测信号S的情形中判断为正常排出，且于未接收到的情形中判断为排出不良。具体而言，在将保持于主轴6的状态的钻头7载置于排出用工具架10上之后，在已进行打开筒夹夹头81的动作的时间点接收到检测信号S的情形中判断为正常排出，且在未接收到的情形中判断为排出不良。整体控制部20在排出状况判断部201判断为正常排出的情形中，以继续工具更换动作的方式进行控制，而在判断为排出不良的情形中，以停止工具更换动作的方式进行控制。

整体控制部20具有在此说明的以外的控制功能，且亦与未图示的区块连接。整体控制部20例如以程序控制的处理装置为中心而构成，且其中的各构成要素或连接线也包含逻辑上的构成要素或连接线。并且，各构成要素的一部分亦可与整体控制部20分开设置。再者，本实施例中与整体控制部20分开设置的各构成要素的一部分亦可包含于整体控制部20中。

接着，使用图7，以排出动作为中心而说明本实施例中的工具更换动作。钻孔加工装置在整体控制部20的控制之下进行以下的动作。首先，使已保持钻头7的主轴6移动，而位于排出用工具架10的上方(图7的(A))。接着，使主轴6下降直至钻头7被载置于排出用工具架10的位置为止(图7的(B))。此外，在此状态下，钻头7与排出用工具架10(保持座102)接触。

然后，使省略图示的气缸动作，打开筒夹夹头81(图7的(C))。在此，若打开筒夹夹头81，则在筒夹夹头81与钻头7之间形成间隙，且若两者未固接，则在已打开筒夹夹头81的时间点检测信号S会从共振检测部63发送。整体控制部202的排出状况判断部201在此时间点接收到检测信号S的情形，判断为正常排出(钻头7从主轴6正常地排出)。

排出状况判断部201判断为正常排出的情形，整体控制部20继续工具更换动作，使主轴6上升直至钻头7会从筒夹夹头81拔出的高度为止，排出钻头7(图7的(D))。之后，在此状态下使主轴6移动，而位于供给用工具架9的上方。将已预先准备的新的钻头7载置于供给用工具架9，以该新的钻头7进入筒夹夹头81的内部的方式使主轴6下降。然后闭合筒夹夹头81，使新的钻头7保持于主轴6。

另一方面，在钻头7与筒夹夹头81固接的情形中，即使从图7的(B)进行打开筒夹夹头81的动作，筒夹夹头81与钻头7还是维持接触(图7的(E))。由于在图7的(E)的时间点(已打开筒夹夹头81的时间点)未从共振检测电路63发送检测信号S，因此排出状况判断部201判断为排出不良(排出未正常地进行)。若排出状况判断部201判断为排出不良，则整体控制部20将排出不良的警告显示于显示部16，且停止工具更换动作。

本实施例虽以钻孔加工装置为例进行说明，但本发明并不受限于此，只要是通过工具更换用的支架而自动更换保持于主轴的加工工具的加工装置，则皆可适用。

在本实施例中，在将保持于主轴6的状态的钻头7载置于排出用工具架10上之后而主轴6与钻头7成为未接触时，共振检测部(非接触检测部)63发送检测信号S，基于此发送时间点而判断排出状况。但是本发明并不受限于此，例如，共振检测部63亦可在将保持于主轴6的状态的钻头7载置于排出用工具架10上时发送共振的检测信号S，基于之后主轴6与钻头7成为非接触的状态而停止共振的检测信号S的时间点来判断排出状况。亦即，亦可将振荡电路66作为发送交流电的电路，所述交流电的频率在保持于主轴6的钻头7与排出用工具架10接触的状态下的电容器64会引起并联共振，在主轴6所保持的钻头7载置于排出用工具架10上且发送检测信号S之后，若成为主轴6未与钻头7接触则停止检测信号S，且基于此停止时间点而判断排出状况。

如以上所述，根据本发明，在将主轴已保持的状态的钻头往排出用工具架载置之后，可在已由主轴打开钻头的保持时判断是否正常地排出。因此，变得不需要为了检查钻头的有无而使主轴往检查位置移动的动作，而可缩短工具更换时间且使加工效率提升。

Claims (4)

1.一种加工装置，其具有：

主轴，其具备保持部，且在所述保持部中保持加工工具；排出用工具架，其载置从所述主轴卸除的所述加工工具；以及控制部，其以更换所述主轴所保持的所述加工工具的方式进行动作控制，

所述加工装置，其特征在于，具有：

非接触检测部，其在所述主轴已保持所述加工工具的状态下使所述加工工具往所述排出用工具架移动之后，检测所述加工工具与所述主轴是否成为非接触状态；以及

排出状况判断部，其基于所述非接触检测部的检测结果，而判断所述加工工具是否从所述主轴排出，

在所述非接触检测部于已进行打开所述主轴的保持部的动作时而未检测到所述加工工具与所述主轴的非接触状态的情形，所述排出状况判断部判断所述加工工具未从所述主轴排出，

在所述排出状况判断部判断所述加工工具未从所述主轴排出的情形，所述控制部以停止更换所述加工工具的动作的方式进行控制。

2.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，

所述非接触检测部在所述主轴已保持所述加工工具的状态下，检测在使所述加工工具移动至所述排出用工具架之后，且所述加工工具与所述主轴成为非接触时的与地线之间的电容的变化，而检测两者是否成为非接触状态。

3.一种加工装置的控制方法，所述加工装置具有：

主轴，其具备保持部，且在所述保持部中保持加工工具；排出用工具架，其载置从所述主轴卸除的所述加工工具；以及控制部，其以更换所述主轴所保持的所述加工工具的方式进行动作控制，

其特征在于，所述控制方法具备：

非接触检测工序，在所述主轴已保持所述加工工具的状态下使所述加工工具往所述排出用工具架移动之后，检测所述加工工具与所述主轴是否成为非接触状态；以及

排出状况判断工序，基于所述非接触检测工序的检测结果，而判断所述加工工具是否从所述主轴排出，

在所述非接触检测工序中于已进行打开所述主轴的保持部的动作时而未检测到所述加工工具与所述主轴的非接触状态的情形，在所述排出状况判断工序中判断所述加工工具未从所述主轴排出，

在所述排出状况判断工序中判断所述加工工具未从所述主轴排出的情形，所述控制部以停止更换所述加工工具的动作的方式进行控制。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，

在所述非接触检测工序中于所述主轴已保持所述加工工具的状态下，检测在使所述加工工具移动至所述排出用工具架之后，且所述加工工具与所述主轴成为非接触时的与地线之间的电容的变化，而检测两者是否成为非接触状态。