JP2001198890A - 穴あけ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドリルを自動交換可能に構成しつつ穴の加工
位置精度を極力向上し得る穴あけ加工装置を提供する。 【解決手段】 ワークのドリル１による穴あけ加工位置
周辺を押さえる押さえ手段１３として、ドリル本体２に
適合するサイズの穴あけ加工用の第１挿通穴３１と、そ
れよりも大径のドリル交換用の第２挿通穴３２とを有
し、少なくとも第１挿通穴３１周辺にワークを押さえる
押さえ面３３を形成した押さえ部材３０と、押さえ部材
３０の押さえ面３３をワークに対して圧接させる圧接手
段１４と、押さえ部材３０のスライド操作によりドリル
１に対面する押さえ部材３０の穴を第１挿通穴３１と第
２挿通穴３２とに切り替える切替手段１５とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、穴あけ加工位置周
辺においてワークを押さえる押さえ手段を備えた穴あけ
加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】穴あけ加工装置として、プリント配線基
板等のワークに対して精度よく穴をあけるため、ワーク
の穴あけ加工位置周辺を押さえる押さえ部材を設け、ド
リルによりワークに対して穴を形成するときに、加工位
置周辺を押さえ部材により押さえることで、ワークの微
振動による加工位置精度の低下を防止するように構成し
たものが広く採用されている。また、穴あけ加工装置と
して、複数のドリルを縦向き姿勢にしてマトリックス状
に配したドリルケースを穴あけ加工装置の所定位置にセ
ットし、スピンドルのドリルチャックに保持している使
用済みのドリルを、ドリルケースの新しいドリルと自動
交換可能となした穴あけ加工装置も提案され実用化され
ている。また、前記押さえ部材を備え、しかもドリルを
自動交換可能に構成した穴あけ加工装置として、押さえ
部材にドリルチャックが挿通可能な挿通穴を形成したも
のが実用化されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、押さえ部材
を備え、しかもドリルを自動交換可能となした穴あけ加
工装置においては、前述のように、ドリルチャックが挿
通可能な大きな挿通穴を形成する必要があることから、
ドリルから離れた位置が押さえ部材により押さえられ、
穴あけ加工時におけるワークの微振動等により加工位置
精度が低下するという問題がある。

【０００４】もっとも、このようなワークの微振動によ
る加工位置精度の低下は極僅かなものであるので、例え
ばプリント配線基板において現在使用されている最も小
径の０．３５ｍｍ程度の貫通穴を形成する場合には、ほ
とんど支障のない範囲である。しかし、近年における技
術の動向から、１枚の基板に形成する配線の幅が狭くな
りしかも線間距離も狭くなりつつあり、スルーホール等
の貫通穴においても、例えば０．２〜０．１５ｍｍと極
小径の貫通孔の採用が検討され、今後このような傾向が
更に助長されることが考えられることから、ワークの微
振動による加工位置精度の低下が致命的な欠陥になるこ
とが懸念される。特に、生産性を高めるため、複数の基
板を重ねた状態で貫通孔を形成した場合には、ドリルの
シューティングにより下側の基板の加工位置精度が低下
する。このため、加工位置精度を十分に確保するため
に、重ねる基板の枚数を少なくする必要があり、生産性
が大幅に低下することが考えられる。

【０００５】本発明は、ドリルを自動交換可能に構成し
つつ穴の加工位置精度を極力向上し得る穴あけ加工装置
を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段及びその作用】本発明に係
る穴あけ加工装置は、ワークのドリルによる穴あけ加工
位置周辺を押さえる押さえ手段として、前記ドリルに適
合するサイズの穴あけ加工用の第１挿通穴と、それより
も大径のドリル交換用の第２挿通穴とを有し、少なくと
も第１挿通穴周辺にワークを押さえる押さえ面を形成し
た押さえ部材と、前記押さえ部材の押さえ面をワークに
対して圧接させる圧接手段と、前記押さえ部材のスライ
ド操作によりドリルに対面する押さえ部材の穴を第１挿
通穴と第２挿通穴とに切り替える切替手段とを備えたも
のである。

【０００７】この穴あけ加工装置においては、穴あけ加
工時に、切替手段により第１挿通穴をドリルに対面する
位置へ移動させ、この状態で圧接手段により押さえ部材
の押さえ面をワークに圧接させた状態で、ドリルにより
ワークに対して穴を形成することになる。また、ドリル
交換時には、切替手段により第２挿通穴をドリルに対面
する位置へ移動させ、この状態でドリルチャックを第２
挿通穴に挿通させて、ドリルを交換することになる。

【０００８】このように押さえ部材に設けた第１挿通穴
と第２挿通穴とを切替手段によりドリルに対面する位置
へ択一的に移動できるので、第１挿通穴をドリルが挿通
可能な極力小径なサイズに構成して、穴あけ加工位置に
極力接近した加工位置周辺を押さえ面により押さえなが
ら、ドリルにより穴を形成できるようになし、ワークの
微振動等による加工位置精度の低下を極力少なくできる
とともに、第２挿通穴をドリルチャックが遊嵌状に挿通
するサイズに構成して、第２挿通穴を介してドリルを円
滑に自動交換可能に構成できる。

【０００９】ここで、前記押さえ手段にスピンドルの端
部に外装されるハウジングを設け、ハウジングとスピン
ドル間に形成される空間内の空気を排出する排気管をハ
ウジング内に連通させることが好ましい。このように構
成すると、穴加工時に発生する切り粉を外部へ円滑に排
出することが可能となる。また、この場合には、前記押
さえ部材に第１挿通穴内と外部とを連通する連通穴を形
成し、連通穴から流入する外気によりドリル及びその付
近の切り粉をハウジング内に吹き飛ばすようにすること
が好ましい。

【００１０】前記押さえ部材に第１挿通穴と第２挿通穴
とにわたってドリル先端部を移動自在に案内する案内溝
を形成してもよい。このように構成すると、押さえ手段
を備えた従来の穴あけ加工装置に対して構成上の大幅な
変更を加えることなく本発明を適用することが可能とな
る。

【００１１】第１挿通穴の孔径を使用する最も大きなド
リルの直径の２００〜１１０％に設定することが好まし
い。第１挿通穴の孔径が、使用する最も大きなドリルの
直径の２００％を越える場合には、押さえ部材によりワ
ークの振動を十分に防止できず、また１１０％未満の場
合には、ドリルの回転時における芯振れにより、ドリル
が第１挿通穴の内壁面に接触して破損することが考えら
れるので、２００〜１１０％に設定することが好まし
い。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１に示すように、穴あけ加工装置１０に
ついて説明すると、上下方向に配置した略円筒状のスピ
ンドル１１の中央部には図示外の駆動手段により回転駆
動される回転軸が回転自在に装着され、回転軸の下端部
にはドリルチャック１２を介してドリル１が着脱自在に
固定され、スピンドル１１には押さえ手段１３が外装さ
れ、この押さえ手段１３に設けた押さえ部材３０により
ワークＷ（図７参照）を押さえた状態で穴あけ加工を行
うように構成されている。

【００１３】ドリル１は、穴あけ加工を施すためのドリ
ル本体２と、穴あけ加工装置１０のドリルチャック１２
に固定保持されるシャンク部３とを備えた周知の構成の
もので、シャンク部３はドリル本体２よりも大径に構成
されて、両者間には円錐台状の肩部４が形成されてい
る。本発明において使用するドリル１は、基本的には、
プリント配線基板５（図７参照）などに直径０．３〜
０．１５ｍｍの極小さな貫通孔を形成するのに好適に使
用されるものであるが、それ以外のサイズのドリル１に
適用することも可能である。

【００１４】穴あけ対象物としてのワークＷは特に限定
しないが、本実施例では、図７に示すように、プリント
配線基板５を例示しながら説明する。プリント配線基板
５に対して穴あけ加工を施す際には、プリント配線基板
５を複数枚重ねた状態で下板６上にセットし、その上に
アルミニウム薄板や合成樹脂シートからなる当て板７を
敷設した状態で穴あけ加工を施すことになる。

【００１５】押さえ手段１３は、図１〜図６に示すよう
に、ドリル本体２に適合したサイズの穴あけ加工用の第
１挿通穴３１と、それよりも大径のドリル交換用の第２
挿通穴３２とを有し、少なくとも第１挿通穴３１周辺に
ワークＷを押さえる押さえ面３３を形成した押さえ部材
３０と、押さえ部材３０の押さえ面３３をワークＷに対
して圧接させる圧接手段１４と、押さえ部材３０のスラ
イド操作により、ドリル１に対面する押さえ部材３０の
穴を第１挿通穴３１と第２挿通穴３２とに切り替える切
替手段１５とを備えている。

【００１６】より具体的には、スピンドル１１の下側に
はスピンドル１１の下端部を取り囲むように略円筒状の
ハウジング１６が設けられ、押さえ部材３０はこのハウ
ジング１６の下面部に切替手段１５を介して左右にスラ
イド自在に支持されるとともに、圧接手段１４によりハ
ウジング１６とともに昇降可能にスピンドル１１に支持
されている。

【００１７】圧接手段１４について説明すると、スピン
ドル１１には略円筒状のサドル１７が外嵌固定され、サ
ドル１７の上部には左右１対のエアシリンダ１８がピス
トンロッド１９を下方へ向けて図示外のブラケットを介
して取り付けられている。サドル１７の下部にはエアシ
リンダ１８に対応する位置において外方へ突出する支持
部２０が一体的に形成され、支持部２０にはガイドロッ
ド２１が上下移動自在に装着されている。ガイドロッド
２１の上端部はピストンロッド１９の下端部に連結さ
れ、ガイドロッド２１の下端部はハウジング１６のブラ
ケット部２２にそれぞれ連結され、ハウジング１６は左
右のエアシリンダ１８によりガイドロッド２１を介し
て、図１に実線で図示の下降位置と、仮想線で図示の上
昇位置とに昇降される。尚、圧接手段１４としては、ハ
ウジング１６を昇降可能に支持できるものであれば、任
意の構成のものを採用できる。

【００１８】ハウジング１６は、図１〜図４に示すよう
に、スピンドル１１の下端に嵌合された有底な略円筒状
の部材で構成され、ハウジング１６内にはスピンドル１
１の下面部とハウジング１６とで排気空間２３が形成さ
れ、ハウジング１６の側壁部には排気空間２３に連通す
る排気管２４が接続されている。

【００１９】切替手段１５について説明すると、図１〜
図４に示すように、ハウジング１６の下壁部の前後方向
の略中央部は左右に延びる開口部２５が形成され、ハウ
ジング１６の下面にはこの開口部２５を閉鎖するように
スライド板２６が設けられ、スライド板２６の中央部に
は小判形状の開口部２７が形成され、押さえ部材３０は
この開口部２７を閉鎖するように固定されている。この
スライド板２６はハウジング１６の下面に固定した前後
１対のガイド部材２８を介して、左右方向にスライド自
在にハウジング１６に取り付けられ、ハウジング１６の
前側にはスライド板２６を左右方向に駆動するためのエ
アシリンダ２９が設けられ、図７（ａ）に示すように、
エアシリンダ２９によりスライド板２６が左端位置に操
作されて、第１挿通穴３１がスピンドル１１の中心線上
に移動すると、第１挿通穴３１がドリル１に対面し、図
８（ａ）に示すように、スライド板２６が右端位置に操
作されて、第２挿通穴３２がスピンドル１１の中心線上
に配置されると、第２挿通穴３２がドリル１に対面する
ように構成されている。

【００２０】押さえ部材３０は、図１〜図６に示すよう
に、スライド板２６に対して下側より固定され、その下
面中央部には下方へ突出した略長円状の突出部３４が形
成され、突出部３４の右側のアールの中央部には第１挿
通穴３１が形成され、突出部３４の左側のアールの中央
部には第２挿通穴３２が形成されている。押さえ部材３
０の上面部の右側にはすり鉢状の凹部３５が形成され、
第１挿通穴３１はこの凹部３５の下端部に連通され、第
１挿通穴３１の上半部は案内溝３６を介して第２挿通穴
３２に連通され、ドリル１の下端部は案内溝３６を介し
て両挿通穴３１，３２間にわたって移動できるように構
成されている。尚、押さえ部材３０とスライド板２６と
は一体構成することも可能であるが、押さえ部材３０は
ワークＷと接触するので、ワークＷに傷等が付かないよ
うに軟質なアルミニウム合金などの金属材料や樹脂材料
で構成することが好ましく、またワークＷとの接触によ
り摩耗するので、容易に交換できるようにスライド板２
６とは別部材で構成することが好ましい。

【００２１】突出部３４の下面にはワークＷに圧接され
る平坦な押さえ面３３が形成され、第２挿通穴３２側の
突出部３４の下面には、押さえ面３３をワークＷに圧接
させた状態で、第２挿通穴３２と外部とを連通する３つ
の溝部３７が形成され、この溝部３７を介してハウジン
グ１６内に導入される外気により、穴あけ加工時に発生
する切り粉が排気管２４から排出されるように構成され
ている。第１挿通穴３１側の突出部３４には第１挿通穴
３１に連通する連通穴３８が形成され、この連通穴３８
から導入される外気により、ドリル１に付着した切り粉
が吹き飛ばされるように構成されている。

【００２２】但し、この押さえ面３３は、図５、図６に
おいては、第１挿通穴３１付近と第２挿通穴３２付近と
に設けたが、第１挿通穴３１付近に設けてあれば、第２
挿通穴３２付近には必ずしも形成する必要はない。ま
た、この場合には、第２挿通穴３２付近の下面を第１挿
通穴３１付近の押さえ面３３よりも一段高く設定するこ
とで、押さえ部材３０をワークＷに圧接させた状態にお
いても、第２挿通穴３２が外部に連通状態となるので、
溝部３７を省略することが可能になる。しかも、ワーク
Ｗに対する第１挿通穴３１付近の押さえ面３３の面圧を
高めて、穴あけ加工時におけるワークＷの振動を一層効
果的に防止できるので好ましい。

【００２３】第１挿通穴３１は、ドリル本体２の直径よ
りもやや大きなサイズに構成され、第１挿通穴３１の直
径は、使用する最も大きなサイズのドリル本体２の直径
の２００〜１１０％、好ましくは、１４０〜１２０％に
設定されている。つまり、ドリル本体２の直径の２００
％を越える場合には、ドリル本体２と第１挿通穴３１の
内面間の隙間が広くなりすぎて、穴あけ加工時における
ワークＷの振動で、加工位置精度が低下し、１１０％未
満の場合には、ドリル本体２の回転時における芯振れに
より、ドリル本体２が第１挿通穴３１の内壁面に接触し
て破損することが考えられるので、２００〜１１０％に
設定することが好ましい。

【００２４】第２挿通穴３２は、ドリルチャック１２の
外径よりもやや大きなサイズに構成され、ドリル１交換
時には、ドリルチャック１２を第２挿通穴３２に挿入し
て、ハウジング１６外においてドリル１を交換できるよ
うに構成されている。

【００２５】次に、穴あけ加工装置１０の作用について
説明する。ワークＷに対して穴あけ加工を施す際には、
先ず、図７（ａ）に示すように、第１挿通穴３１がドリ
ル１に対面するように、押さえ部材３０の位置を切替手
段１５により切り替えるとともに、圧接手段１４により
ハウジング１６及び押さえ部材３０を上昇位置へ移動さ
せ、この状態を維持しながら、ドリル１がワークＷから
設定距離離れた高さ位置になるように、スピンドル１１
及び押さえ手段１３を図示外の昇降手段により下降させ
る。

【００２６】次に、図７（ｂ）に示すように、圧接手段
１４により押さえ部材３０を下降位置側へ下降させ、押
さえ部材３０の押さえ面３３をワークＷに圧接させる。

【００２７】次に、図７（ｃ）に示すようにドリルチャ
ック１２を下降させて、第１挿通穴３１を介しいてドリ
ル１を押さえ部材３０の下方へ突出させ、ワークＷに対
して穴を形成するとともに、ハウジング１６内の空気を
排気管２４から排出することにより、穴あけ加工時に発
生した切り粉を排気管２４を経由してハウジング１６外
へ排出する。つまり、第１挿通穴３１は、前述のように
ドリル１に適合するサイズに設定され、第１挿通穴３１
付近の押さえ面３３はドリル１による加工位置に極力接
近した位置に配置されるので、押さえ面３３でワークＷ
を押さえることにより穴あけ加工時におけるワークＷを
振動を防止して、穴の加工成位置精度の低下を防止でき
る。また、穴の加工位置精度の低下による穴のシューテ
ィングも防止できるので、プリント配線基板５を複数枚
重ねて穴あけ加工を行った場合においても、穴の加工位
置精度の低下を極力防止することが可能となる。

【００２８】次に、穴あけ加工時に発生した切り粉を排
気管２４を経由してハウジング１６外へ排出しながら、
先とは反対に、押さえ部材３０でワークＷを押さえた状
態でドリルチャック１２を上昇させ、ワークＷからドリ
ル１を抜き取る。

【００２９】次に、ドリル１を交換する場合には、先
ず、図８（ａ）に示すように、切替手段１５により第２
挿通穴３２をドリル１に対面する位置へ移動させ、使用
済みのドリル１をストックするドリルケース４０の上方
にドリル１が位置するようにスピンドル１１を移動させ
る。次に、図８（ｂ）に示すように、第２挿通穴３２を
介してドリルチャック１２を下方へ移動させ、使用済み
のドリル１をドリルケース４０の装填孔４１に装填し、
ドリルチャック１２を上昇させる。次に、未使用のドリ
ル１をストックした、前記ドリルケース４０と同様の構
成のドリルケースの上方にドリルチャック１２が位置す
るようにスピンドル１１を移動させ、第２挿通穴３２を
介してドリルチャック１２を下方へ移動させて、ドリル
ケースに装填されている未使用のドリル１をドリルチャ
ック１２で保持して、ドリルチャック１２を後退させ、
ドリル１を交換することになる。

【００３０】

【発明の効果】本発明に係る穴あけ加工装置によれば、
押さえ部材に第１挿通穴と第２挿通穴とを形成し、ドリ
ルに対面する挿通穴を択一的に切り替える切替手段を設
けるという簡単な構成で、ドリルを自動交換可能に構成
しつつ、穴あけ加工時におけるワークの振動を押さえ部
材により効果的に防止して、穴の加工位置精度を格段に
向上できる。

【００３１】ここで、押さえ手段にスピンドルの端部に
外装されるハウジングを設け、ハウジングとスピンドル
間に形成される空間内の空気を排出する排気管をハウジ
ング内に連通させると、穴形成時に発生する切り粉を外
部へ円滑に排出することが可能となる。

【００３２】また、押さえ部材に第１挿通穴内と外部と
を連通する連通穴を形成すると、連通穴から流入する外
気によりドリル及びその付近の切り粉をハウジング内に
吹き飛ばせるので、切り粉の排出をより円滑に行える。

【００３３】押さえ部材に第１挿通穴と第２挿通穴とに
わたってドリル先端部を移動自在に案内する案内溝を形
成すると、従来の穴あけ加工装置に大幅な変更を加える
ことなく本発明の押さえ手段を適用できる。第１挿通穴
の孔径を使用する最も大きなドリルの直径の２００〜１
１０％に設定すると、ワークの振動を効果的に防止し
て、穴の加工位置精度を向上できるとともに、芯振れに
よるドリルの破損を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 穴あけ加工装置の要部の一部縦断正面図

【図２】 押さえ手段の底面図

【図３】 押さえ手段の正面図

【図４】 押さえ手段の平面図

【図５】 押さえ部材の縦断面図

【図６】 押さえ部材の斜視図

【図７】 穴あけ加工時の作動説明図

【図８】 ドリル交換時の作動説明図

【符号の説明】

１ ドリル ２ ドリル本体 ３ シャンク部 ４ 肩部 ５ プリント配線基板 ６ 下板 ７ 当て板 １０ 加工装置 １１ スピンドル １２ ドリルチャック １３ 押さえ手段 １４ 圧接手段 １５ 切替手段 １６ ハウジング １７ サドル １８ エアシリンダ １９ ピストンロッド ２０ 支持部 ２１ ガイドロッド ２２ ブラケット部 ２３ 排気空間 ２４ 排気管 ２５ 開口部 ２６ スライド板 ２７ 開口部 ２８ ガイド部材 ２９ エアシリンダ ３０ 押さえ部材 ３１ 第１挿通穴 ３２ 第２挿通穴 ３３ 押さえ面 ３４ 突出部 ３５ 凹部 ３６ 案内溝 ３７ 溝部 ３８ 連通穴 Ｗ ワーク

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークのドリルによる穴あけ加工位置周
   辺を押さえる押さえ手段として、 前記ドリルに適合するサイズの穴あけ加工用の第１挿通
   穴と、それよりも大径のドリル交換用の第２挿通穴とを
   有し、少なくとも第１挿通穴周辺にワークを押さえる押
   さえ面を形成した押さえ部材と、 前記押さえ部材の押さえ面をワークに対して圧接させる
   圧接手段と、 前記押さえ部材のスライド操作によりドリルに対面する
   押さえ部材の穴を第１挿通穴と第２挿通穴とに切り替え
   る切替手段と、 を備えたことを特徴とする穴あけ加工装置。
2. 【請求項２】 前記押さえ手段にスピンドルの端部に外
   装されるハウジングを設け、ハウジングとスピンドル間
   に形成される空間内の空気を排出する排気管をハウジン
   グ内に連通させた請求項１記載の穴あけ加工装置。
3. 【請求項３】 前記押さえ部材に第１挿通穴内と外部と
   を連通する連通穴を形成した請求項２記載の穴あけ加工
   装置。
4. 【請求項４】 前記押さえ部材に第１挿通穴と第２挿通
   穴とにわたってドリル先端部を移動自在に案内する案内
   溝を形成した請求項１〜３のいずれか１項記載の穴あけ
   加工装置。
5. 【請求項５】 前記第１挿通穴の孔径を使用する最も大
   きなドリルの直径の２００〜１１０％に設定した請求項
   １〜４のいずれか１項記載の穴あけ加工装置。