JP2000042996A - プリント基板加工機のツールポストおよびカッタの交換方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】極小径のドリルでも折損の発生を防止し、所定
の位置に確実に位置決めして保持するツールポストとカ
ッタの交換方法を提供する。 【解決手段】軸心部にドリル１４の切り刃部より大径で
シャンク部より小径の貫通穴が形成されたカラー２１
と、下端から前記カラー２１が摺動可能に挿入される段
付穴が形成され、上端部に前記カッタのシャンク部より
若干大径で、前記段付穴と２２ａ貫通穴に連通する穴２
２ｂが形成されホルダ２２と、前記ホルダ２２の大径部
が摺動可能に嵌合する貫通穴２３ａが形成されたスリー
ブ２３と、前記スリーブ２３の貫通穴に装着され、前記
カラー２１とホルダ２２を上方に向けて付勢するばね２
４と、前記スリーブ２３の下端部に接続され真空圧を供
給するホース２８とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カッタを自動交換
して加工を行なうようにしたプリント基板加工機で、交
換するカッタを保持するツールポストと、そのツールポ
ストを用いたカッタの交換方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板加工機、たとえば、プリン
ト基板に穴明けを行なうプリント基板穴明け機は、図５
に示すような構成になっている。同図において、ベッド
１上には、直線案内機構（図示せず）を介して矢印Ｘ方
向に移動可能に支持され、ねじ送り機構（図示せず）に
よって駆動されるテーブル２と、このテーブル２を跨よ
うにコラム３が配置されている。そして、前記テーブル
２には、プリント基板を載置する加工領域２ａと、加工
用のドリルを配置する工具供給領域２ｂが設定されてい
る。

【０００３】このコラム３には、直線案内機構４を介し
て矢印Ｙ方向に移動可能に支持され、モータ５を含むね
じ送り機構（図示せず）によって駆動されるクロススラ
イド６が配置されている。このクロススライド６には、
直線案内機構７を介して矢印Ｚ方向に移動可能に支持さ
れ、モータ８を含むねじ送り機構（図示せず）によって
駆動される一対のサドル９が配置されている。各サドル
９には、それぞれ一対のスピンドルユニット１０が配置
されている。

【０００４】そして、スピンドルユニット１０に支持さ
れたスピンドルでテーブル２の工具供給領域２ｂの所定
の位置に供給されたドリル（図示せず）を保持するとと
もに、テーブル２の加工領域２ａに位置決め固定された
プリント基板とスピンドルに保持されたドリルをＸ、
Ｙ、Ｚ方向に相対移動させてプリント基板に穴明けを行
なっている。

【０００５】プリント基板に加工される穴の数は、多い
ものではプリント基板１枚あたり数万個にもなるものが
ある。一方、１本のドリルで穴明け可能な数は、ドリル
の直径にもよるが数千個とされている。したがって、多
量のドリルを供給することが要求されている。

【０００６】このため、図６、図７に示すような、ドリ
ル供給用のマガジンとドリル着脱用のツールポストが提
案されている。このマガジン１１は、それぞれ５０個の
ドリル保持部１２が形成され、ベース１３に着脱可能に
支持されている。そして、各ドリル保持部１２にはドリ
ル１４が着脱可能に保持されている。マガジン１１に
は、ドリル着脱用の一対のツールポスト１５ａ、１５ｂ
が付設され、スピンドルとの間でドリル１４の受渡しを
行なうようになっている。

【０００７】また、マガジン１１からツールポスト１５
ａに、ツールポスト１５ｂからマガジン１１にドリル１
４を移動させるため、図８、図９に示すように、プリン
ト基板穴明け機のサドル９に、シリンダ１６でスピンド
ルユニット１０の軸心と平行な方向（Ｚ方向）に移動可
能に支持されたサブチャック１７を設けることが提案さ
れている。

【０００８】そして、プリント基板の加工時には、図８
に示すように、サブチャック１７をその上昇端へ移動さ
せて待機させ、ドリルの搬送時には、図９に示すよう
に、サブチャック１７をスピンドルユニット１０より下
方まで下降させて、ドリルを前記マガジン１１からツー
ルポスト１５ａに、ツールポスト１５ｂからマガジン１
１に移動させる。

【０００９】なお、図８、図９において、プレッシャフ
ット１８は、スピンドルユニット１０の先端部に摺動可
能に嵌合し、サドル９に支持されたシリンダ１９に支持
されている。プレッシャフット１８に接続されたホース
２０の他端は、集塵装置（図示せず）に接続されてい
る。

【００１０】前記ツールポスト１５ａ、１５ｂは、図１
０に示すように構成されている。カラー２１には、軸心
部にドリル１４の切り刃部より大径でシャンク部より小
径の貫通穴２１ａが形成され、下端部に外周方向に張り
出すフランジ部２１ｂが形成されている。

【００１１】ホルダ２２には、下端から前記カラー２１
が摺動可能に挿入される段付穴２２ａが形成され、上端
部に前記ドリル１４のシャンク部とほぼ同径で、前記段
付穴２２ａとカラー２１の貫通穴２１ａに連通する穴２
２ｂが形成され、外周は下部が大径で上部が小径の段付
軸に形成されている。

【００１２】スリーブ２３には、前記ホルダ２２の大径
部が摺動可能に嵌合する貫通穴２３ａが形成され、上端
に前記ホルダ２２の外周の段部が係合するフランジ部２
３ｂが形成されている。

【００１３】前記スリーブ２３の貫通穴２３ａに装着さ
れ、前記カラー２１とホルダ２２を上方に向けて付勢す
るばね２４は、前記スリーブ２３の下端部に固定された
ワッシャ２５に支持されている。ダンパ２６は、ホルダ
２２の外周の段部と対向するようにスリーブ２３に取り
付けられている。そして、このようなツールポスト１５
ａ、１５ｂは、プレート２７に固定されている。

【００１４】なお、ホルダ２２の穴２２ｂの内径とドリ
ル１４のシャンク部の外径との間の隙間は片側数μｍ程
度の締め代を持たせて形成され、穴２２ｂの内周面とド
リル１４のシャンク部の外周面との摩擦により１〜１．
５ｋｇｆの保持力を発生させるとともに、ツールポスト
１５ａ、１５ｂに保持されたドリル１４の傾きを規制す
るようにしている。

【００１５】このため、図１１に示すように、サブチャ
ック１７（またはスピンドル）に保持されたドリル１４
の軸心１４ｄが、ツールポスト１５ａ（または１５ｂ）
の軸心１５ｄに対して傾斜していると、ドリル１４をツ
ールポスト１５ａ（または１５ｂ）に挿入する際に、ド
リル１４のシャンク部とホルダ２２の穴２２ｂの間でか
じりが発生する。

【００１６】そして、ドリル１４を予め設定された位置
（たとえば、ドリル１４の上端がプレート２７の上端か
ら距離Ｌになる位置）まで挿入すると、ばね２４を圧縮
しながらホルダ２２およびカラー２１を下降させ、距離
ｌの押し込みが発生する。

【００１７】この状態で、スピンドルもしくはサブチャ
ック１７によるドリル１４の保持を開放すると、ばね２
４の抗圧力によりドリル１４とドリル１４を保持するカ
ラー２１およびホルダ２２が押し上げられ、ホルダ２２
がダンパ２６に当接する。

【００１８】このため、ドリル１４には、ドリル１４と
カラー２１およびホルダ２２の重量を加えた重量とばね
２４の反発力による移動速度の二乗の積に相当する衝撃
力が発生する。たとえば、ばね２４の反発力が５ｋｇｆ
であるとすると、ドリル１４には約２０ｋｇｆの衝撃力
が加わることがある。

【００１９】また、図１２に示すように、ドリル１４が
所定の位置に位置決めされず押し込み量分だけ高い位置
でツールポスト１５ａ、１５ｂに保持された状態にな
る。このため、スピンドルが常にツールポスト１５ａか
ら一定の高さ位置でドリル１４を保持する場合、次に保
持したときのスピンドルからのドリル１４の突出量が短
くなり、プリント基板に所要の深さの穴を加工すること
ができなくなる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】従来、プリント基板に
加工される穴の最小直径は、０．４ｍｍであり、前記の
ような衝撃力が作用してもドリルが折れることはなかっ
た。しかし、近来、プリント基板には、直径が０．０８
〜０．１ｍｍの極小径の穴の加工が要求されるようにな
ってきた。このため、ドリル自体の耐衝撃強度が低下
し、前記衝撃によりドリルが折れることが多くなってき
ている。

【００２１】前記の事情に鑑み、本発明の目的は、極小
径のドリルでも折損の発生を防止するとともに、所定の
位置に確実に位置決めして保持することが可能なプリン
ト基板加工機のツールポストおよびそのツールポストを
用いたカッタの交換方法を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本出願の請求項１に記載の発明においては、プリン
ト基板加工機でスピンドルに保持されたカッタを交換す
る際にカッタを保持するためのツールポストにおいて、
軸心部にカッタの切り刃部より大径でシャンク部より小
径の貫通穴が形成され、下端部に外周方向に張り出すフ
ランジが形成されたカラーと、下端から前記カラーが摺
動可能に挿入される段付穴が形成され、上端部に前記カ
ッタのシャンク部より若干大径で、前記段付穴と貫通穴
に連通する穴が形成され、外周は下部が大径で上部が小
径の段付軸に形成されたホルダと、前記ホルダの大径部
が摺動可能に嵌合する貫通穴が形成され、上端に前記ホ
ルダの外周の段部が係合するフランジ部が形成されたス
リーブと、前記スリーブの貫通穴に装着され、前記カラ
ーとホルダを上方に向けて付勢するばねと、前記スリー
ブの下端部に接続されスリーブ内を真空吸引する真空圧
供給手段とを設けた。

【００２３】また、請求項２に記載の発明においては、
請求項１に記載のツールポストを用いて行なうカッタの
交換方法であって、プリント基板加工機のスピンドルに
カッタを装着する際は、スピンドルに支持されたチャッ
クをカッタのシャンクに嵌合させるとともに、カッタを
保持するカラーおよびホルダを所定の距離だけ押し下げ
るようにスピンドルを下降させた状態でカッタをチャッ
クで保持し、スピンドルからカッタを排出する際は、カ
ッタの切り刃部をカラー内に挿入し、かつ、カッタがカ
ラーと接触する位置より所定の距離だけ上方にスピンド
ルを位置決めするとともに、カラーの貫通穴を介して真
空吸引しつつ、チャックによるカッタの保持を解除して
カッタを落下させ、前記貫通穴から吸引される気流によ
ってカッタの軸心をカラーの軸心に一致させるようにし
た。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１ないし図４は、本発明の実施
の形態を示すもので、図１は、本発明におけるツールポ
ストにドリルを挿入した状態を示す断面図、図２は、本
発明におけるツールポストで傾斜したドリルの挿入状態
を示す断面図、図３は、カラーの穴とドリルの関係を示
す図２のＡ−Ａ断面図、図４は、本発明におけるツール
ポストでドリルを保持した状態を示す断面図である。

【００２５】同図において、図１０と同じものは同じ符
号をつけて示してある。なお、この実施の形態における
ホルダ２２の穴２２ｂの内径は、たとえば、ドリル１４
のシャンク部の外径より０．１ｍｍ（片側０．０５ｍ
ｍ）大きくなるように形成されている。２８はホース
で、一端がワッシャ２５に接続され、他端が図示しない
真空供給源に接続されている。

【００２６】このような構成で、図１に示すように、サ
ブチャック１７に保持されたドリル１４を、ドリル１４
がツールポスト１５ａに保持される位置より距離Δｌ
（たとえば２ｍｍ程度）だけ上方に位置決めする。この
とき、ドリル１４とカラー２１の上端面の間には、環状
の隙間が形成される。

【００２７】また、図２に示すように、サブチャック１
７に保持されたドリル１４が傾斜している場合でも、ホ
ルダ２２の穴２２ｂの内径がドリル１４のシャンク部の
外径より０．１ｍｍほど大きく形成されているため、ド
リル１４のシャンク部とホルダ２２の穴２２ｂのかじり
は発生しない。このとき、ドリル１４の首部とカラー２
１の上端面の間には、図３に示すような隙間２９が形成
される。

【００２８】そして、真空供給源からホース２８を通し
てツールポスト１５ａに真空圧を供給すると、ドリル１
４のシャンク部とホルダ２２の穴２２ｂの内周面の間の
隙間と前記隙間２９を通して吸引される空気の流れが発
生する。

【００２９】この状態で、サブチャック１７を開きドリ
ル１４を開放すると、ドリル１４は自重とその外周に形
成された空気の流れにより落下する。この時、空気の流
れによる求心作用で、ドリル１４は、その軸心がツール
ポスト１５ａの軸心と一致する。図４に示すように、ド
リル１４がカラー２１に当接して支持される。

【００３０】このとき、ドリル１４に作用する衝撃力
は、ドリル１４の自重と落下速度の二乗の積であり、ド
リル１４に比べて重量の大きなカラー２１やホルダ２２
の影響を受けることがない。したがって、ドリル１４
は、たとえば、図１におけるΔｌが２ｍｍの場合、１４
０ｇｆｍｍ程度の運動エネルギを持つが、衝撃力は加わ
らない。

【００３１】ツールポスト１５ａ内が負圧になるため、
この負圧による吸引力がドリル１４に対する保持力とし
て作用する。

【００３２】サブチャック１７が上昇して、ツールポス
ト１５ａに保持されたドリル１４から離れると、ツール
ポスト１５ａに供給されていた真空圧が遮断される。

【００３３】前記のように、ツールポスト１５ａにドリ
ル１４を装着する際に、ドリル１４に必要以上の衝撃を
与えることがないので、直径が０．０８〜０．１ｍｍの
ような極小径のドリル１４を用いる場合でも、ドリル１
４の折損を発生させることがない。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、直
径が０．０８〜０．１ｍｍの極小径のドリルでも、折損
を発生させることなく、かつ、ドリルを所定の位置に確
実に位置決めして保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるツールポストにドリルを挿入し
た状態を示す断面図。

【図２】本発明におけるツールポストで傾斜したドリル
の挿入状態を示す断面図。

【図３】カラーの穴とドリルの関係を示す図２のＡ−Ａ
断面図。

【図４】本発明におけるツールポストでドリルを保持し
た状態を示す断面図。

【図５】本発明を適用するプリント基板穴明け機の斜視
図。

【図６】プリント基板穴明け機に用いられるドリル供給
用のマガジンとツールポストの配置を示す平面図。

【図７】図６の正面部分断面図。

【図８】プリント基板穴明け機のスピンドルユニット部
の正面図。

【図９】プリント基板穴明け機のスピンドルユニット部
の正面図。

【図１０】ツールポストの拡大断面図。

【図１１】ツールポストにドリルを装着する過程を示す
拡大断面図。

【図１２】ツールポストにドリルを装着した状態を示す
拡大断面図。

【符号の説明】

１０…スピンドルユニット、１４…ドリル、１５ａ、１
５ｂ…ツールポスト、２１…カラー、２１ａ…貫通穴、
２１ｂ…フランジ、２２…ホルダ、２２ａ…段付穴、２
２ｂ…穴、２３…スリーブ、２３ａ…貫通穴、２３ｂ…
フランジ部、２４…ばね、２８…ホース。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プリント基板加工機でスピンドルに保持さ
   れたカッタを交換する際にカッタを保持するためのツー
   ルポストにおいて、軸心部にカッタの切り刃部より大径
   でシャンク部より小径の貫通穴が形成され、下端部に外
   周方向に張り出すフランジが形成されたカラーと、下端
   から前記カラーが摺動可能に挿入される段付穴が形成さ
   れ、上端部に前記カッタのシャンク部より若干大径で、
   前記段付穴と貫通穴に連通する穴が形成され、外周は下
   部が大径で上部が小径の段付軸に形成されたホルダと、
   前記ホルダの大径部が摺動可能に嵌合する貫通穴が形成
   され、上端に前記ホルダの外周の段部が係合するフラン
   ジ部が形成されたスリーブと、前記スリーブの貫通穴に
   装着され、前記カラーとホルダを上方に向けて付勢する
   ばねと、前記スリーブの下端部に接続されスリーブ内を
   真空吸引する真空圧供給手段とを設けたことを特徴とす
   るプリント基板加工機のツールポスト。
2. 【請求項２】請求項１に記載のツールポストを用いて行
   なうカッタの交換方法であって、プリント基板加工機の
   スピンドルにカッタを装着する際は、スピンドルに支持
   されたチャックをカッタのシャンクに嵌合させるととも
   に、カッタを保持するカラーおよびホルダを所定の距離
   だけ押し下げるようにスピンドルを下降させた状態でカ
   ッタをチャックで保持し、スピンドルからカッタを排出
   する際は、カッタの切り刃部をカラー内に挿入し、か
   つ、カッタがカラーと接触する位置より所定の距離だけ
   上方にスピンドルを位置決めするとともに、カラーの貫
   通穴を介して真空吸引しつつ、チャックによるカッタの
   保持を解除してカッタを落下させ、前記貫通穴から吸引
   される気流によってカッタの軸心をカラーの軸心に一致
   させることを特徴とするカッタの交換方法。