JP2010131742A - 加工装置ならびに加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スピンドルなどの加工部の数を多くしても、テーブルの重量があまり増加しない加工テーブルを備える加工装置及びその加工方法を提供する
【解決手段】加工テーブル５０，５１は、表面に長手方向と直角な溝５０ｖを備える方形の固定テーブル５０と、溝５０ｖに係合される方形の移動テーブル５１とを備え、移動テーブル５１を移動させることによって、移動テーブル５１よりも面積の大きなプリント基板２の位置変更を行うと共に、固定テーブル５０の載置面と対向した位置でスピンドル４４を移動させて加工位置を位置決めし、固定テーブル５０の載置面５０ｓ上にてプリント基板２を加工する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークを加工する加工装置及びその加工方法に関する。

図１９は加工装置の１つである従来のプリント基板穴明機の斜視図、図２０は図１９のプリント基板穴明機のスピンドル近傍を断面して示す正面図、図２１は図１９のプリント基板穴明機のテーブルの平面図である。

図１９において、プリント基板穴明機のテーブル１は、図示を省略するガイドに支持され、ベッド２０上をＸ軸方向に移動自在である。ベッド２０には、クロスレール２１がテーブル１を跨ぐようにして固定されている。クロスレール２１の前面にはガイド２３が設けられ、このガイド２３にクロススライド２２が支持されている。クロススライド２２はモータ２４により前記ガイド２３に沿ってＹ軸方向に移動自在である。また、クロススライド２２の前面には、ガイド３１が設けられ、このガイド３１にベース３０が支持されている。ガイド３１はモータ３２によってＺ軸方向に移動自在である。ベース３０の前面にはサドル３３が固定され、サドル３３にはスピンドル４０が固定されている。

図２０に示すように、スピンドル４０の先端にはドリル４１が回転自在に保持されている。スピンドル４０の先端部に嵌合するプレッシャフット４２はＺ軸方向に移動自在に支持され、図示を省略するエアシリンダにより図の下方に付勢されている。

被加工部材（ワーク）であるプリント基板２ａは複数枚が下板２ｂ上に重ねられ、２本の基準ピン３により一体に固定された状態でテーブル１の表面１ａに載置されている。以下、加工すべきプリント基板２ａと下板２ｂをまとめてプリント基板２という。なお、下板２ｂとしては１〜２ｍｍのフェノール樹脂が使用されることが多い。

図２１に示すように、テーブル１の表面側には穴（ここでは、切欠き形状）４、５が形成されている。一方の側面にＶ字形の溝６が形成された穴４には、方形の第１のクランププレート７が配置されている。クランププレート７のＸ方向の辺の長さは穴４のＸ軸方向の辺の長さに略等しく、Ｙ軸方向の辺の長さは、溝６に接した第１の基準ピン３ａのクランププレート７配置側の端部（図示右端）から穴４の前記溝６と対向する面（図示穴４の右側の側面）４ｂまでの長さよりも短くなっている。

方形の穴５には、方形の第２のクランププレート８が配置されている。クランププレート８のＸ軸方向の辺の長さは穴５のＸ軸方向の辺の長さに略等しく、Ｙ軸方向の辺の長さは穴５のＹ軸方向の辺の長さから第２の基準ピン３ｂの直径を差し引いた長さよりも短くなっている。なお、第１および第２の基準ピン３ａ、３ｂの直径は同一である。クランププレート７、８は、図２０に示すように、それぞれ上面がテーブル１の表面１ａと同一面になるようにして、穴４、５の底部に配置されたベアリング９ａと軌道９ｂとからなる直線案内装置９に支持され、図示を省略する駆動手段によりＹ軸方向に移動自在である。

次に、従来のプリント基板穴明機１００の加工手順を説明する。

先ず、図２１に実線で示すように、クランププレート７、８の図示右側の側面（以下、右側面と称す）７ｂ、８ｂを穴４、５の内側面４ｂ、５ｂに当接させることにより、図示左側の側面（以下、左側面と称す）７ａ、８ａと溝６、穴５の左内側面５ａとの距離を最大にしておく。次に、プリント基板２をテーブル１上に載置した後、クランププレート７、８を図において左方に移動させ、第１の基準ピン３ａを溝６に、第２の基準ピン３ｂを右側面８ａに当接させる。すると、プリント基板２は、２本の基準ピン３ａ、３ｂの中心を結ぶ線ＯがＸ軸と平行になってＹ軸方向に位置決めされると共に、溝６によりＸ軸方向に位置決めされる。

この状態でテーブル１をＸ軸方向に、クロススライド２２をＹ軸方向に移動させ、ドリル４１をプリント基板２の加工部に位置決めする（ワークの加工位置を位置決めする）。そして、ベース３０をＺ軸方向に移動させ、プレッシャフット４２によりプリント基板２を押えた状態でドリル４１をプリント基板２に切り込ませ、プリント基板２に対して穴明け加工を実行する。

図示のプリント基板穴明機１００の場合、４本のスピンドル４０を備えているので、例えば、スピンドル４０が１本のプリント基板穴明機に対して４倍の速度で加工をすることができた。

スピンドルの本数を多くすることにより加工能率を向上させることができるが、それに伴ってテーブルの大きさ（表面積）は大きくなる。また、テーブルの剛性を保つため、テーブルの表面積を大きくすることに伴って厚さ方向の寸法も大きくしなければならず、テーブルの重量が増大する。そこで、通常、鉄鋼材料で形成されているテーブルを繊維強化樹脂積層板で形成し、テーブル重量を軽くしたプリント基板穴明け機が案出されている（特許文献１）。

特開２００２−０５０８４８号公報

近年、加工装置、特に上述したプリント基板の穴明け機では、更なる効率化、省エネルギー化及び微細加工のため、ワークを載せて移動する加工テーブルの重量を軽くして、駆動源を小さくすると共に、ワークを素早くかつ精度良く位置決め可能にすることが益々重要となってきている。

上述した繊維強化樹脂積層板のような比重の軽い材料を使用すると、鉄鋼材料などと比して加工テーブルの重量を軽くすることができるが、このような比重の軽い材料を使用して軽量化を図ったとしても、加工テーブル全体を移動させる構造では加工時に移動するテーブルの大きさを小さくすることをできず、テーブルの更なる軽量化の障害になっていた。

また、効率化の要求に従って、上記スピンドルなどの加工部の数を増やせば増やすほど加工テーブルの面積及び厚さが大きくなり、加工時に移動するテーブル重量の増加率が飛躍的に大きくなっていってしまうという問題もあった。

本発明の目的は、上記課題を解決し、例え、スピンドルなどの加工部の数を多くしても、加工時に移動するテーブルの重量の増加率が小さい構成の加工装置ならびにその加工方法を提供することにある。

本発明は、ワーク（２）を載置する載置面（５０ｓ，５１ｓ）を有する加工テーブル（５０，５１）と、前記加工テーブル（５０，５１）の載置面（５０ｓ，５１ｓ）に載置されたワーク（２）を加工する加工部（４４）と、を備え、平面視でこれら加工テーブル（５０，５１）及び加工部（４４）を相対的に移動させ、加工位置を位置決めしてワーク（２）を加工する加工装置（１００）において、
前記加工テーブル（５０，５１）は、
前記加工部（４４）に対向する位置にあって、少なくとも該加工部（４４）の移動長さ以上の長さ（Ｌ）を有し、固定部材（２０）に固定された固定テーブル（５０）と、
該固定テーブル（５０）に対して、前記加工部（４４）の移動方向（Ｙ軸方向）に直交する方向（Ｘ軸方向）に移動自在に支持され、載置されるワーク（２）より前記加工部（４４）の移動方向に狭い幅からなる前記載置面（５１ｓ）を有する移動テーブル（５１）と、を備え、
前記移動テーブル（５１）の載置面（５１ｓ）にワーク（２）を固定し、該移動テーブル（５１）を移動することにより、ワーク（２）を前記固定テーブル（５０）の載置面（５０ｓ）と相対移動しつつ前記加工部（４４）の移動方向（Ｙ軸方向）と直交する方向に移動すると共に、ワーク（２）を、前記固定テーブル（５０）と対向する位置にて前記加工部（４４）を移動しつつ加工する、
ことを特徴とする加工装置（１００）にある。

このように、ワーク（２）より幅の狭い移動テーブル（５１）を用いると、ワーク（２）の撓みや固定テーブル（５０）との摺動が発生するため、これまで検討されることはなかった。しかし、本発明者は、加工装置（１００）を上記のように構成することにより、加工に及ぼすそれらの影響をほとんどなくすことができると共に、以下に示す種々の工夫によりその影響をさらに低減できることを見出した。

加工装置（１００）は、前記固定テーブル（５０）及び移動テーブル（５１）の載置面（５０ｓ，５１ｓ）により、ワーク（２）の一部分を支持すると共に、前記移動テーブル（５１）の載置面（５１ｓ）が、ワーク（２）の重心を支持するように構成すると好適である。

また、前記固定テーブル（５０）は、平面視で前記加工部（４４）の移動方向（Ｙ方向）に長い長方形状に形成され、その載置面（５０ｓ）に長手方向（Ｙ方向）と直交する方向（Ｘ方向）に延設された溝（５０ｖ）を有し、
前記移動テーブル（５１）は、前記固定テーブル（５０）の溝（５０ｖ）に摺動自在に支持されると共に、前記溝（５０ｖ）に沿った方向の長さ（Ｍ）が少なくとも前記溝（５０ｖ）の長さ（Ｎ）よりも長い長方形状からなり、
前記加工テーブル（５０，５１）は、これら長方形状の固定テーブル（５０）及び移動テーブル（５１）が交差して構成され、
ワーク（２）を支持しない空間部（Ｓ）を有すると共に、ワーク（２）を前記固定テーブル（５０）の載置面（５０ｓ）もしくは、該固定テーブル（５０）と交差する前記移動テーブル（５１）の載置面（５１ｓ）上で加工すると好適である。

また、加工装置（１００）は、所定間隔を存して並列して配設された複数の前記加工部（４４）と、
１つの前記固定テーブル（５０）と、
各前記加工部（４４）と対応する位置に並設された複数の前記移動テーブル（５１）とにより加工ユニット（９０）を構成し、
少なくとも１つの前記加工ユニット（９０）を備えると好適である。

また、前記固定テーブル（５０）の載置面（５０ｓ）の高さ（Ｋ）と、前記移動テーブル（５１）の載置面（５１ｓ）の高さ（Ｊ）との差（ｇ）を、前記加工部（４４）が加工時にワークを前記固定テーブル（５０）に押し付ける際に、ワークの可撓性によりワークを前記固定テーブル（５０）の載置面（５０ｓ）に保持可能な範囲内に設定されると好適である。

また、前記移動テーブル（５１）の載置面（５１ｓ）の高さ（Ｊ）を、前記固定テーブル（５０）の載置面（５０ｓ）の高さ（Ｋ）よりも高く（Ｊ＞Ｋ）なるように構成しても良い。

また、前記移動テーブル（５１）の載置面（５１ｓ）の高さを、前記固定テーブル（５０）の載置面（５０ｓ）の高さよりも低く（Ｊ＜Ｋ）なるように構成しても良い。

また、ワーク（２）がプリント基板である場合、前記固定テーブル（５０）の載置面（５０ｓ）の高さ（Ｋ）と、前記移動テーブル（５１）の載置面（５１ｓ）の高さ（Ｊ）との差（ｇ）が±０．１ｍｍの範囲内であると好適である。

また、前記移動テーブル（５１）の一方の端部に、前記加工部（４４）の移動方向（Ｙ方向）に延設されたフレーム部材（７０）を設け、該フレーム部材（７０）にワーク（２）の端部を支持するサポート（７３）を取付けると共に、前記固定テーブル（５０）の前記サポート（７３）と対応する位置に、前記サポート（７３）との衝突を防止するための逃げ溝（５０ｇ）を形成すると好適である。

また、前記フレーム部材（７０）を、加工部の工具（４１）を載置する工具載置部とすると好適である。

また、前記固定テーブル（５０）の表面（５０ｓ）に、耐摩耗処理を施すと好適である。

また、前記加工テーブル（５１）を、鉄もしくは軽金属により形成しても良い。

また、前記移動テーブル（５１）の加工時の移動範囲を、ワーク（２）の一部が前記固定テーブル（５０）の載置面（５０ｓ）と常に重なる範囲内とすると好適である。

なお、括弧内の符号等は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲に何等影響を及ぼすものではない。

請求項１に係る発明によると、加工部の移動方向の幅がワークよりも狭い移動テーブルを移動させることによって、固定テーブル上のワークの位置を変更することができるため、ワークの位置変更の際に移動するテーブルの重量を軽くすることができる。特に、ワークを移動させるのに移動テーブルのみを移動させれば良い構造のため、加工部の数を多くして加工するワークを増やしたとしても、移動するテーブルの重量の増加量は、増えた移動テーブルの重量分であり、ワーク当たりの移動するテーブルの重量を小さくすることができる。そのため、同一容量の駆動装置を用いる場合、加工速度を向上させることができると共に、テーブルの慣性力が小さくなり制御も容易になって加工精度を向上させることができる。また、固定テーブルが加工部の移動長さよりも長いと共に、該固定テーブル上を加工部が移動するため、ワークを確実に固定テーブルにより支持して加工することができる。

請求項２に係る発明によると、固定テーブル及び移動テーブルによってワークの全面を支持しないように構成したことによって、固定テーブルの載置面とワークとの間の摩擦抵抗を減らすことができる。また、移動テーブルの載置面でワークの重心を支持することにより、ワークよりも加工部の移動方向の幅が狭い移動テーブルであっても確実にワークを支持し、移動させることができる。

請求項３に係る発明によると、移動テーブルを軽量に形成することが出来るため、移動テーブルを支持する固定テーブル及び固定テーブルが固定される固定部材の移動テーブルの移動方向長さを短くすることができ、それにより、加工装置全体の重量を大幅に減らすことができる。

請求項４に係る発明によると、複数の加工部と、１つの固定テーブルと、各加工部に対応する位置に設けられた複数の移動テーブルとを、１つの加工ユニットとしたことにより、移動テーブルによって多くのワークを一度に位置変更することができ、効率よくワークを加工することが出来る。

請求項５に係る発明によると、固定テーブルと移動テーブルとの載置面の高さの差を、ワークの可撓性により吸収可能な範囲内に設定することによって、ワークを確実に固定テーブルの載置面上に保持して破損させることなく正確に加工することができる。

請求項６に係る発明によると、移動テーブルの載置面の高さを、固定テーブルの載置面の高さよりも高くすることによって、ワークと固定テーブルの接触面積を少なくし、ワークが移動する際の摩擦抵抗を小さくすることができると共に、固定テーブルの載置面の摩耗を低減することができる。

請求項７に係る発明によると、移動テーブルの載置面の高さを、固定テーブルの載置面の高さよりも低くすることによって、加工時のワークの上下動が小さくなり、ワークの固定部、例えば位置決めピンが嵌挿されるための穴の摩耗を低減することができる。

請求項８に係る発明によると、固定テーブルと移動テーブルとの載置面の高さの差を、±０．１ｍｍの範囲内にすることによって、ワークがプリント基板であっても破損することなく固定テーブルの載置面に確実に保持して加工することができる。

請求項９に係る発明によると、移動テーブルの一端に設けられたフレーム部材に、ワークの端部を支持するサポートを設けたことによって、例えば、工具の交換時などにワークが固定テーブルの載置面から外れたとしても、ワークの移動テーブルの載置面から外れた分部が自重により撓むことを防止することができる。また、このワークの撓み部分が加工位置に戻る際に固定テーブルと衝突して破損することを防止することができる。

請求項１０に係る発明によると、フレーム部材を加工部の交換用の工具を載置する工具載置部としたことによって、上記ワークの端部を支持するサポートと相俟って、ワークを破損させることなくかつ、効率的に加工部の工具を交換することができる。

請求項１１に係る発明によると、固定テーブルの載置面に耐摩耗処理を施したことによって、載置面のワークとの摩擦による摩耗を低減することができる。

請求項１２に係る発明によると、加工テーブルを鉄もしくは軽金属で構成したことにより、加工テーブルに対する周囲の温度変化の影響を小さくすることができる。

請求項１３に係る発明によると、移動テーブルの加工時の移動範囲を、ワークの一部が固定テーブルの載置面と常に重なる範囲内としたことによって、短いワークでも加工時に固定テーブルの載置面から外れることを防止できる。

本発明に係る加工装置の斜視図。 本発明に係る加工装置の平面図。 図２におけるＡ−Ａ断面図。 図２におけるＢ−Ｂ断面図。 図２におけるＣ−Ｃ断面図。 図４におけるＤ矢視図。 図１におけるＥ−Ｅ断面図。 本発明に係る移動テーブル５１の移動範囲を示す説明図。 本発明に係る固定テーブル５０の変形例を示す図。 本発明の変形例を示す外観図。 図１０をＹ軸方向から見た図。 本発明の変形例を示す外観図。 図１２を軸方向から見た図。 ドリル保持装置を備えたプリント基板穴明機のドリル交換時を示す説明図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図。 移動テーブル５１に固定されたプリント基板２の側面図。 サポート７３の変形例を示す図。 本発明のさらに他の実施形態を示すプリント基板穴明機の平面図。 移動テーブル５１を位置決めする位置決め手順のフローチャート。 従来技術の説明図。 従来技術の説明図。 従来技術の説明図。

図１は、本発明に係る加工装置としての穴明け加工機１００の斜視図、図２は平面図、図３は図２におけるＡ−Ａ断面図、図４は図２におけるＢ−Ｂ断面図、図５は図２におけるＣ−Ｃ断面図、図６は図４におけるＤ矢視図、図７は図１におけるＥ−Ｅ断面図、図８は移動テーブル５１の移動範囲を示す説明図であり、図１９〜図２１と同じものまたは同一機能のものは同一の符号を付して重複する説明を省略する。

はじめに、穴明け加工機１００の全体構成を説明する。図１に示すように、ガイド２３には、３つのクロススライドが連結されて１つとなったクロススライド２２が２組取付けられている。これら２組のクロススライド２２は一体に移動するように連結されていると共に、各クロススライド２２の前面には３つのスピンドル４０が所定間隔を存して並列して取付けられており、これらスピンドル４０、ドリル４１及び後述するプレッシャフット４２などによって、ワーク（プリント基板）２を加工する加工部４４が形成されている。

また、ベッド（固定部材）２０上には、２個の固定テーブル５０が固定されており、上記固定テーブル５０の各スピンドル４０と対応する位置には、スピンドル４０の移動方向（Ｙ軸方向）と直交する方向（Ｘ軸方向）に移動自在に構成された移動テーブル５１が固定テーブル５０と交差して設けられている。

穴明け加工機１００は、上記３つのスピンドル４０と、１つの固定テーブル５０と、スピンドル４０の数と同数の移動テーブル５１とからなる加工ユニット９０を２つ備えて構成されていると共に、これら固定テーブル５０及び移動テーブル５１によって、プリント基板２を表面（載置面）５０ｓ，５１ｓに載置する加工テーブル５０，５１が構成されている。

なお、本実施形態では、穴明け加工機１００は、加工ユニット９０を２つ備えているが、少なくとも１つ加工ユニット９０を備えていれば良く、スピンドル４０及び移動テーブル５１の数も必ずしも３つである必要はない。そのため、これら加工ユニット９０，スピンドル４０，移動テーブル５１及び固定テーブル５０の数は、穴明け加工機１００の仕様に応じていくつに設定されてもよく、また、各加工ユニット９０によって、スピンドル４０及び移動テーブル５１の数を異ならせても良い。

次に加工テーブル５０，５１の構造について詳しく説明をする。図２及び図７に示すように、上記固定テーブル５０は、平面視で長方形かつ、正面視で門型の形状に形成されたテーブルであり、その幅方向の長さＮが、移動テーブル５１の長手方向の長さＭに比して大幅に短く形成されている。また、固定テーブル５０は、長手方向の長さＬが少なくとも加工部４４がＹ軸方向に移動する距離（移動長さ）よりも長くなるように形成されており、長手方向がＹ軸（加工部４４の移動方向）と平行かつ、幅方向（Ｘ軸方向）がドリル４１（スピンドル４０）の軸線と交差するように配置されている。そのため、載置面５０ｓが加工部４４と対向していると共に、該載置面５０ｓ上にその加工領域が形成されている。

上記固定テーブル５０の載置面５０ｓには、長手方向（Ｙ軸方向）と直角な方向（Ｘ軸方向）に延設された３つの溝５０ｖが形成されており、図６に示すように、これらの溝５０ｖの幅Ｗは移動テーブル５１の幅Ｔに対して両側０．１ｍｍ程度ずつ広く構成されている。溝５０ｖの底面には軸受５２ａと軌道５２ｂとからなる直線案内装置５２の軸受５２ａが配置されている。移動テーブル５１の下部には軌道５２ｂが固定されており、移動テーブル５１は、これら軌道５２ｂと軸受５２ａとが係合することによって、Ｘ軸方向に摺動自在に溝５０ｖに支持されている。

なお、図６においては移動テーブル５１の表面５１ｓが固定テーブル５０の表面５０ｓに対して差ｇだけ高く記載されているが、ここでは、差ｇが０である場合について説明する。また、移動テーブル５１の幅Ｔは溝５０ｖのピッチの１／２０〜１／２程度である。

図７に示すように、上記移動テーブル５１は、平面視で長方形状の板状のテーブルであり、固定テーブル５０の溝５０ｖに沿った方向の長さＭが少なくとも前記溝５０ｖの長さＮよりも長く形成されている。また、その載置面５１ｓは、加工部４４の移動方向の幅Ｔが、ワークの幅Ｒよりも狭くなるように形成されており（Ｔ＜Ｒ、図１参照）、プリント基板２の幅Ｒが幅Ｔよりも大きくても載置可能構成されている。

また、プリント基板２が載置される移動テーブル５１の表面（載置面）５１ｓの中心線Ｑ上には基準ピン３ａ、３ｂを挿入するための第１の穴５３と、第２の穴５４とが設けられており、これら第１の穴５３及び第２の穴５４に、基準ピン３ａ、３ｂを嵌入することによって、プリント基板２を移動テーブル５１の載置面５１ｓに固定することができると共に、載置面５１ｓ上にプリント基板２の重心が位置するように構成されている。

更に、１つの固定テーブル５０上の移動テーブル５１は、加工ユニット９０ごとに連結プレート６０で一体に連結されており、図３に示すように、連結プレート６０の下面には軸受５５ａと軌道５５ｂとからなる直線案内装置５５の軸受５５ａが配置されている。軌道５５ｂはベッド２０上でＸ軸方向に向いて固定されている。

また、図５に示すように、連結プレート６０の下面にはボールねじ５６に螺合するナット５７が配置されている。ボールねじ５６の一端はベッド２０上に固定された軸受５８に、他端はモータ６１の出力軸に接続されている。そのため、モータ６１を駆動することにより、連結プレート６０を介して３個の移動テーブル５１を同時にＸ軸方向に移動させることができる。

なお、加工時（穴明け時）における移動テーブル５１の移動範囲は、図８において２点鎖線で示す位置から（図３における右端）、実線で示す位置まで（図３における左端）である。そして、移動テーブル５１を２点鎖線で示す位置に位置決めしたとき、穴５３は固定テーブル５０上に位置決めされるようになっている。

上述したように、加工テーブル５０，５１は、１つの固定テーブル５０に少なくとも１つの移動テーブル５１が互いの長手方向が直交するように交差して構成されており、移動テーブル５１の長辺と、固定テーブル５０の長辺との間を、プリント基板２を支持しない空間部Ｓとして、載置面５０ｓ，５１ｓによってプリント基板２の一部分のみを支持する構造となっている。

次に、本発明の動作を説明する。プリント基板２の基準ピン３ａ、３ｂを穴５３、穴５４に挿入して、プリント基板２を移動テーブル５１上に位置決め固定する。この時、穴５３が固定テーブル５０上にあるように移動テーブル５１が位置決めされているので、プリント基板２の一部は固定テーブル５０上に配置される。この状態で移動テーブル５１によって、該移動テーブル５１よりも面積の大きなプリント基板２をＸ軸方向に移動させ、固定テーブル５０の載置面５０ｓに対して相対移動させる。

プリント基板２のＸ軸方向の位置が決まると、クロススライド２２をＹ軸方向に移動させてドリル４１（スピンドル４０）の軸線を加工しようとする穴の中心に位置決めして加工位置を決定し、サドル３３をＺ軸方向に移動させる。サドル３３がＺ軸方向に移動すると、まず、プレッシャフット４２がプリント基板２を固定テーブル５０の載置面５０ｓもしくは、この固定テーブル５０と交差する部分の移動テーブル５１の載置面５１ｓ上に押圧して保持し、この保持されたプリント基板２がドリル４１によって穴明けされる。

１つの穴明けが終わると、クロススライド２２によりドリル４１の軸線をＹ軸方向に移動させつつ、加工位置を変更し、穴明けをする。そして、固定テーブル５０上のプリント基板２に加工すべき穴が無くなると、移動テーブル５１によりプリント基板２をＸ軸方向に移動させ、上記工程を繰り返す。

なお、プリント基板２のＹ軸方向の幅が移動テーブル５１の幅Ｔよりも広い場合、移動テーブル５１から外れる（移動テーブル５１に支えられない）部分もあるが、プリント基板２は剛性の大きい下板２ｂに支えられており、また、プリント基板２の加工時では、プリント基板２の加工箇所周辺は常に固定テーブル５０に支えられるので、移動テーブル５１がＸ軸方向に移動する際に、プリント基板２の端部が固定テーブル５０の端部と干渉することはない。

さらに、加工部周辺は固定テーブル５０に支えられているので、プリント基板２が加工時にプレッシャフット４２などで押圧されたとしても、固定テーブル５０もしくは該固定テーブル５０と交差する部分の移動テーブル５１の載置面５０ｓ，５１ｓによりプリント基板２はしっかりと保持され、加工の際に傾いて穴の軸線が板厚方向に斜めになることはない。

上述したようにプリント基板穴明機１００を構成したことによって、プレッシャフット４２により加工部周辺のプリント基板２を押さえた状態でドリル４１を切り込ませ（図２０参照）、加工精度および加工品質を向上させることができる。

また、軽量の移動テーブル５１を移動させることによって移動テーブル５１よりも面積の大きなプリント基板２を位置変更することができる。更に、加工テーブル５０，５１は、複数の移動テーブル５１が１つの固定テーブル５０に対し交差すると共に、所定間隔を存して並列して配置されて格子状に構成されているため、プリント基板２を支持しない空間部Ｓが形成されて加工テーブル全体としても軽量にすることができかつ、プリント基板２と固定テーブル５０の載置面５０ｓとの間の摩擦を小さくすることができる。

更に、移動テーブル５１は、プリント基板２の重心を載置面５１ｓにより支持しているため、プリント基板２の面積が移動テーブル５１よりも大きかったとしても、確実にプリント基板２を搬送することができる。

また、スピンドル４０の数を増やしても、移動させるテーブルの重量の増加分は、増えた移動テーブル５１の重量分だけであるため、加工テーブル全体を移動させるものに比して移動するテーブルの重量増加率を飛躍的に小さくすることができ、プリント基板２の穴明けの効率化をすると共に、テーブルの軽量化に伴って駆動装置の小型化や加工の高速化及び加工精度の向上を行うことができる。

更に、固定テーブル５０上にスピンドル４０の加工領域を形成したことによって、加工テーブルは、プリント基板２を支持しない空間部Ｓを有していたとしても、加工時にはプリント基板２を固定テーブル５０の載置面５０ｓもしくは、移動テーブル５１の固定テーブル５０と交差した部分の載置面５１ｓにしっかりと保持して、確実に加工することができる。

また、移動テーブル５１は、Ｘ軸方向の長さＮが短く形成されているため、ベッド２０のＸ軸方向の長さＦも短くすることができ、加工テーブル５０，５１自体の軽量化とも相俟って、穴明け加工機１００全体として重量を大幅に低減することができる。

ついで、固定テーブル５０の表面５０ｓのＸ方向の幅をプレッシャフット４２の直径よりも僅かに大きくした実施形態について説明をする。図９に示すように、固定テーブル５０は、プレッシャフット４２が当接する幅以外の表面５０ｓを、外側に向かって下方に傾斜させて設けており、その載置面５０ｓの幅をプレッシャフット４２の直径まで小さくしている。このように、固定テーブル５０の幅を小さくすると、プリント基板２が移動する際の摩擦力を小さくすることができる。また、そのＸ軸方向端部を下方に傾斜して形成することによって、プリント基板２の端部が固定テーブル５０の端部と衝突しないようにすることができる。

ところで、上述した実施形態では、固定テーブル５０の表面５０ｓを移動テーブル５１の表面５１ｓと同一の高さ（差ｇ＝０）としたので、加工時、プリント基板２の下面が表面５０ｓ上を移動する。したがって、表面５０ｓに耐摩耗処理を施しておくことが望ましい。耐摩耗処理としては、固定テーブル５０の材質を鋼材として焼き入れ処理や窒化処理を施してもよいし、表面５１ｓに六弗化エチレン等をコーティングしてもよい。あるいは、図示を省略するが、固定テーブル５０を基礎部と表面部の２層構造とし、表面部を交換できるようにしてもよい。

また、図６に示すように、移動テーブル５１の表面５１ｓを固定テーブル５０の表面５０ｓに対して高く（すなわち、差ｇを＋０〜０．１ｍｍ程度）してもよい。表面５１ｓを表面５０ｓに対して高くすると、表面５０ｓの摩耗を軽減することができる。一方、表面５１ｓを表面５０ｓに対して低く（すなわち、差ｇを−０〜０．１ｍｍ程度）すると、加工時、プリント基板２の上下動が軽減されるので、穴５３，５４の摩耗を低減することができる。

なお、この移動テーブル５１の表面５１ｓと、固定テーブル５０の表面５０ｓとの高低差ｇは、ワークがプレッシャフット４２などで押圧された際に、ワークの可撓性により固定テーブル５０の載置面５０ｓにワークを破損させることなく保持可能な範囲内に設定されており、プリント基板２の場合、上述したように±０．１ｍｍの範囲が好ましい。

図１０は本発明の別の実施形態を示す外観図、図１１は図１０をＹ軸方向から見た図である。この実施形態は、ベッド２０上に移動テーブル５１の支持装置７１を設けた例である。支持装置７１には複数の円筒コロ７２が配置されており、移動テーブル５１を支えるように構成されている。このようにすると、移動テーブル５１のＸ軸方向の長さを長くした場合、軸受５２ａに加わる負担を軽減できるので、軸受５２ａの寿命を長くすることができる。

図１２は本発明のさらに他の変形例を示す外観図であり、図１３は図１２をＹ軸方向から見た図である。この変形例は、ベッド２０にサポート８０を追加した例である。本発明の場合、移動テーブル５１を軽量に構成することが出来るため、移動テーブル５１を支持する固定テーブル５０のＸ軸方向の長さＮを短くすることができ、そのため、固定テーブル５０が固定されるベッド２０のＸ軸方向の長さＦも短くできるが、不安定になる場合が考えられる。このような場合は、図示のようにＬ字状のサポート（ベッド固定部材）８０を設けることにより、装置を安定化することができる。なお、同図においてサポート８０のベッド２０から最も離れた位置（図中の点Ｈ）が従来のベッド２０の端部位置である。この図からも分かるように、本発明によれば、例えば、スピンドルを６本備えるプリント基板穴明機の場合、総重量で２，０００ｋｇ程度の重量（全体の２５％程度）を削減することができる。

また、この実施形態では固定テーブル５０を２個設けたが、１個の固定テーブル５０に６個の移動テーブル５１を係合させてもよい。この場合、モータ６１も１個にすることができる。

また、移動テーブル５１の幅Ｔをプレッシャフット４２の直径に一致させても良い。

また、穴５３を丸穴とせず、長穴にしても良い。さらに、図２１の場合と同様に、押圧部材により、穴５３に係合させた基準ピン３ａ、３ｂを基準ピン３ａ、３ｂの軸線と直角な方向に押圧する構成にしてもよい。

また、上記の実施の形態ではプリント基板２を基準ピン３ａ、３ｂのみで移動テーブル５１に固定していたが、基準ピン３ａ、３ｂの他に固定部材を設けるようにしてもよい。

ところで、加工装置がプリント基板穴明機の場合、１本のドリルで加工できる穴数は３０００穴程度であり、また、加工する穴の直径も複数であるため、ドリルを交換しながら加工する。図１４に示すように、移動テーブル５１の連結プレート６０が取付けられる側と反対の端部には、移動テーブル５１から左右に延設された（Ｙ軸方向に延びる）ドリル載置座（工具載置部）７０が取付けられている。ドリル載置座７０には、複数のドリル４１を保持する複数のドリルカセット７１（図では６個）と、ドリル４１を保持可能な２個のドリルホルダ７２ａ，７２ｂとが載置されている。なお、ドリル載置座７０の底面の移動テーブル５１と接する部分以外の面は、移動テーブル５１の表面から０．５ｍｍ以上高くなっており、固定テーブル５０に対してオーバーハング可能である。

ドリルホルダ７２ａにはこれから使用するドリル４１が載置され、ドリルホルダ７２ｂにはドリル４１が載置されていない。ドリル４１を交換するときには、ドリルホルダ７２ａまたはドリルホルダ７２ｂの軸心をスピンドル４０の軸線を一致させておき、スピンドル４０に保持されていたドリル４１をドリルホルダ７２ｂに載置させた後、ドリルホルダ７２ａに載置されたドリル４１をスピンドル４０に保持させる。なお、ドリルカセット７１に保持されたドリル４１は、図示を省略する手段により、ドリルホルダ７２ａに載置され、あるいはドリルホルダ７２ｂからドリルカセット７１に戻される。

プリント基板２のＸ方向の長さは種々のものがある。プリント基板２のＸ方向の長さが短い場合、図１４に示すように、ドリル４１交換時に、プリント基板２が固定テーブル５０から外れる場合がある。プリント基板２の移動テーブル５１から外れた部分は重力により撓み、図１５の２点差線で示すように、幅方向両端における下端の高さが固定テーブル５０の表面よりも低くなる場合がある。この場合、移動テーブル５１を加工位置、つまりプリント基板２が固定テーブル５０上に載置するように移動させると、プリント基板２の端部が固定テーブル５０の側面に衝突してプリント基板２を損傷させる。

そこで、この実施形態では、ドリル載置座７０にプリント基板２の端部を支えるサポート７３を設けると共に、固定テーブル５０のサポート７３と対応する位置には、固定テーブル５０の幅Ｎ方向に亘ってサポート７３との衝突を防止するための逃げ溝５０ｇが設けられており、サポート７３はこの逃げ溝５０ｇを通過することによって固定テーブル５０と衝突することなく移動可能に構成されている。

なお、サポート７３のＹ方向の幅は、例えば５ｍｍであり、Ｘ方向の長さはプリント基板２の端部を、例えば１０ｍｍ支える長さである。また、サポート７３は表面７３ａの床面からの高さが固定テーブル５０の表面５０ｓと同一の高さになるように構成されている。更に、プリント基板２の幅に応じてサポート７３のＹ方向の間隔を変えることができるように、固定テーブル５０には複数の溝５０ｇ（図では片側に４個）が設けられている。なお、溝５０ｇのＹ方向の幅は、サポート７３のＹ方向の幅よりも片側０．１〜０．５ｍｍ広い。

図１６は、サポート７３の変形例を示す図である。サポート７３はドリル載置座７０に保持された軸７４を中心として回動自在である。ばね７５は駒７６を介してサポート７３の一方の端部を図の下方に付勢する。ストッパ７７は、ばね７５に付勢されたサポート７３を実線で示す位置に位置決めする。実線で示すサポート７３の他方の端部７３ａは、固定テーブル５０の表面５３ｓよりも１ｍｍ上方に位置決めされる。また、端部７３ａをばね７５に抗して押し下げると、同図に２点鎖線で示すように、端部７３ａは固定テーブル５０の表面５３ｓ以下の高さになる。なお、ばね７５の付勢力は、サポート７３がプリント基板２を支持した状態でストッパ７７を２００ｇ程度の力で付勢するような値が選択されている。

このサポート７３の場合、プリント基板２の端部を固定テーブル５０の表面５３ｓよりも高くするので、プリント基板２が固定テーブル５０の側面に衝突することがない。また、端部７３ａ付近を加工する場合も、付勢力が数ｋｇであるプレッシャフット４２により押し下げられて、プリント基板２の下面を固定テーブル５０の表面５３ｓの高さになる。したがって、予めサポート７３の表面７３ｓの位置を固定テーブル５０の表面５３ｓの高さに一致させておく必要がないので、サポート７３の寸法公差を大きくできるだけでなく、装置の組み立てが容易になる。

なお、上記実施形態においては、サポート７３はドリル載置座７０にＹ軸方向に移動自在に取付けられているが、ドリル載置座７０を、単にＹ軸方向に延設されたフレーム部材にしても良い。

ところで、以上の実施形態では、２個の基準穴５３，５４の内、固定テーブル５０側に近い基準穴５３を基準にする場合について説明したが、固定テーブル５０から離れた側の基準穴５４を基準にすることもできる。次に、このような場合について説明する。

固定テーブル５０から離れた側の基準穴５４を基準にする場合、移動テーブル５１に載置したＸ軸方向の長さが短いプリント基板２は、固定テーブル５０側が固定テーブル５０から外れる場合がある。プリント基板２が固定テーブル５０から外れていると、加工をするために移動テーブル５１を移動した際、プリント基板２の端部が固定テーブル５０に衝突する虞がある。そこで、基準穴５４を基準にする場合は、プリント基板２を移動テーブル５１に載置するにあたり、プリント基板２が固定テーブル５０から外れないように機械原点Ｏ（装置の原点で、ＸＹ座標はこの原点に基づいて定められている。）を基準として基準穴５４の中心の座標Ｘａを定める。なお、ここでは、仕様上Ｘ方向に最も長いプリント基板２を載置できる基準穴５４のＸ座標Ｘａ０を移動テーブル５１の基準ワーク載置位置とし、特に指定がない限り、移動テーブル５１は基準ワーク載置位置に位置決めされるものとする。

図１７は、移動テーブル５１の平面図、図１８は移動テーブル５１を位置決めする位置決め手順を示すフローチャートである。図１７において、Ｘｄはスピンドル４０（すなわち、ドリル４１）の回転の軸線の機械原点Ｏに対するＸ座標である。また、ｋはＸｄからの距離であり、プリント基板２が固定テーブル５０の載置面５０ｓに最低限載置される距離が予め定められている。なお、ｋの値は、例えば、固定テーブル５０の表面５０ｓのＸ軸方向の幅が２ｐであるとすると、（ｐ−１）ｍｍ以下に定められる（すなわち、プリント基板２は少なくとも１ｍｍ以上、表面５０ｓに載置される）。また、基準ピン３ｂの中心からプリント基板２の基準穴５３側（距離の遠い側）の端部までの距離（すなわちプリント基板２の加工領域のＸ軸方向長さ）はＸである。

図示を省略する制御装置は、今回のワーク載置位置の座標Ｘａを以下のようにして定める。すなわち、ワークの載置位置が確認されると、Ｘが（Ｘａ０−（Ｘｄ＋ｋ））以上であるかどうかを確認し（手順Ｓ１０）、Ｘ≧（Ｘａ０−（Ｘｄ＋ｋ））である場合はＸａ＝Ｘａ０として処理を終了し（手順Ｓ２０）、その他の場合はＸａ＝（Ｘ＋ｋ＋Ｘｄ）として、基準穴５４の中心のＸ座標を今回のワーク載置位置の座標Ｘａに位置決めする。これにより、プリント基板２は、常に少なくとも１ｍｍ以上、固定テーブル５０の載置面５０ｓ上に載置される。

なお、例えば、プリント基板２の端部（図１７における端部２ａ）から基準ピン３ｂまでの距離が一定な場合には、長さＸに代えてプリント基板２のＸ方向の長さ（全長）を用いるようにしてもよい。

また、上述した固定テーブル５０及び移動テーブル５１からなる加工テーブル５０，５１は、繊維強化樹脂積層板などを用いて軽量に構成しても良いと共に、移動テーブル５１を構造上、軽量化することができるため、鉄やアルミニウム、ステンレスなどの軽金属によって形成し、工場などの周囲の温度変化に強く構成しても良い。

なお、上記実施の形態では、本発明に係る加工装置の一例としてプリント基板の穴明け装置について説明したが、これに限らず、フライスや研削盤などの他の加工装置に適用しても良い。

また、固定テーブル５０は、必ずしもＹ軸方向に細長い長方形状である必要はなく、例えば、Ｘ軸及びＹ軸方向の両方に長く形成して移動テーブル５１と共にプリント基板２の全面を支持するように構成しても良い。更に、移動テーブル５１は、必ずしも溝５０ｖを介して固定テーブル５０と交差するように構成される必要はなく、正面視で門型形状の固定テーブル５０と、ベッド２０との間を通って交差するように構成しても良い。

２ ワーク（プリント基板）
２０ 固定部材（ベッド）
４１ 工具（ドリル）
４４ 加工部
５０ 固定テーブル（加工テーブル）
５０ｓ 第固定テーブルの載置面
５０ｖ 溝
５０ｇ 逃げ溝
５１ 移動テーブル（加工テーブル）
５１ｓ 移動テーブル５１の載置面
７０ フレーム部材（ドリル載置座）
７１ サポート
９０ 加工ユニット
１００ 加工装置（穴明け加工機）
Ｌ 加工部の移動長さ
Ｍ 移動テーブルの溝に沿った方向の長さ
Ｎ 溝の長さ
Ｓ ワークを支持しない空間部
Ｋ 固定テーブルの載置面の高さ
Ｊ 移動テーブルの載置面の高さ
ｇ 固定テーブルの載置面と移動テーブルの載置面との高さの差

Claims (13)

1. ワークを載置する載置面を有する加工テーブルと、前記加工テーブルの載置面に載置されたワークを加工する加工部と、を備え、平面視でこれら加工テーブル及び加工部を相対的に移動させ、加工位置を位置決めしてワークを加工する加工装置において、
   前記加工テーブルは、
   前記加工部に対向する位置にあって、少なくとも該加工部の移動長さ以上の長さを有し、固定部材に固定された固定テーブルと、
   該固定テーブルに対して、前記加工部の移動方向に直交する方向に移動自在に支持され、載置されるワークより前記加工部の移動方向に狭い幅からなる前記載置面を有する移動テーブルと、を備え、
   前記移動テーブルの載置面にワークを固定し、該移動テーブルを移動することにより、ワークを前記固定テーブルの載置面と相対移動しつつ前記加工部の移動方向と直交する方向に移動すると共に、ワークを、前記固定テーブルと対向する位置にて前記加工部を移動しつつ加工する、
   ことを特徴とする加工装置。
2. 前記固定テーブル及び移動テーブルの載置面により、ワークの一部分を支持すると共に、前記移動テーブルの載置面が、ワークの重心を支持するように構成した、
   請求項１記載の加工装置。
3. 前記固定テーブルは、平面視で前記加工部の移動方向に長い長方形状に形成され、その載置面に長手方向と直交する方向に延設された溝を有し、
   前記移動テーブルは、前記固定テーブルの溝に摺動自在に支持されると共に、前記溝に沿った方向の長さが少なくとも前記溝の長さよりも長い長方形状からなり、
   前記加工テーブルは、これら長方形状の固定テーブル及び移動テーブルが交差して構成され、
   ワークを支持しない空間部を有すると共に、ワークを前記固定テーブルの載置面もしくは、該固定テーブルと交差する前記移動テーブルの載置面上で加工するようにした、
   請求項１又は２記載の加工装置。
4. 所定間隔を存して並列して配設された複数の前記加工部と、
   １つの前記固定テーブルと、
   各前記加工部と対応する位置に並設された複数の前記移動テーブルとにより加工ユニットを構成し、
   少なくとも１つの前記加工ユニットを備えた、
   請求項１乃至３のいずれか１項記載の加工装置。
5. 前記固定テーブルの載置面の高さと、前記移動テーブルの載置面の高さとの差を、前記加工部が加工時にワークを前記固定テーブルに押し付ける際に、ワークの可撓性によりワークを前記固定テーブルの載置面に保持可能な範囲内に設定した、
   請求項１乃至４のいずれか１項記載の加工装置。
6. 前記移動テーブルの載置面の高さを、前記固定テーブルの載置面の高さよりも高くなるように構成した、
   請求項５記載の加工装置。
7. 前記移動テーブルの載置面の高さを、前記固定テーブルの載置面の高さよりも低くなるように構成した、
   請求項５記載の加工装置。
8. ワークは、プリント基板であり、
   前記固定テーブルの載置面の高さと、前記移動テーブルの載置面の高さとの差が±０．１ｍｍの範囲内である、
   請求項１乃至７のいずれか１項記載の加工装置。
9. 前記移動テーブルの一方の端部に、前記加工部の移動方向に延設されたフレーム部材を設け、該フレーム部材にワークの端部を支持するサポートを取付けると共に、前記固定テーブルの前記サポートと対応する位置に、前記サポートとの衝突を防止するための逃げ溝を形成した、
   請求項１乃至８のいずれか１項記載の加工装置。
10. 前記フレーム部材を、加工部の工具を載置する工具載置部とした、
    請求項９記載の加工装置
11. 前記固定テーブルの表面に、耐摩耗処理を施した、
    請求項１乃至１０のいずれか１項記載の加工装置。
12. 前記加工テーブルを、鉄もしくは軽金属により形成した、
    請求項１乃至１１のいずれか１項記載の加工装置。
13. 前記移動テーブルの加工時の移動範囲を、ワークの一部が前記固定テーブルの載置面と常に重なる範囲内とした、
    ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項記載の加工装置の加工方法。

Images