JP3560209B2

JP3560209B2 - プリント基板穴明機

Info

Publication number: JP3560209B2
Application number: JP14565397A
Authority: JP
Inventors: 浩二山浦; 明入江
Original assignee: Hitachi Via Mechanics Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 1997-06-03
Filing date: 1997-06-03
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2017-06-03
Also published as: JPH10337697A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工時に加工する穴の周囲を押える基板押え装置を備えたプリント基板穴明機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板穴明機はプリント基板に電子部品を固定するための穴あるいは基板の表裏各面に配置された導体部を接続するためのスルーホールを加工する装置である。このようなプリント基板穴明機を図３〜５により説明する。図３は従来のプリント基板穴明機の全体構成図、図４はプリント基板押え装置の断面図、図５はプリント基板押え装置の平面図である。
【０００３】
図３において、ベッド１には、テーブル２が図示しないガイドを介して矢印Ｘ方向に移動可能に支持され、図示しないねじ送り手段によって駆動される。コラム３は、テーブル２の移動経路を跨ぐように、ベッド１に固定されている。ガイド４は、コラム３の正面に所定の間隔で固定されている。クロススライド５は、ガイド４に矢印Ｙ方向に移動可能に支持され、モータ６を駆動源とするねじ送り手段によって駆動される。ガイド７は、クロススライド５の正面に所定の間隔で固定されている。プレート８は、ガイド７に矢印Ｚ方向に移動可能に支持され、モータ９を駆動源とするねじ送り手段によって駆動される。サドル１０は、プレート８に所定の間隔で固定されている。スピンドルユニット１１は、サドル１０に支持されている。このスピンドルユニット１１には、一端にコレットチャックを備えたスピンドルが回転自在に支持されている。基板１２は、テーブル２上に載置、固定されている。
【０００４】
図４、５において、１対のシリンダ１３は、サドル１０の下端部に固定されている。プレッシャフット１４は、スピンドルユニット１１の下端部に摺動可能に嵌合し、シリンダ１３に支持されている。このプレッシャフット１４には、前記スピンドルと同軸でかつ前記スピンドルが嵌入可能な貫通穴１４Ａと、この貫通穴１４Ａの開口部を含む傾斜面１４Ｃと、この傾斜面１４Ｃに垂直（前記スピンドルに対する傾斜角度θ）な軸１４Ｂが形成されている。
【０００５】
押えピース１５は、ベアリング１７を介して前記軸１４Ｂに回転可能に支持されている。この押えピース１５の下面は、円錐面状に形成され、かつ、前記スピンドルの下に位置したとき、スピンドルの軸心に対し直角な平面を形成する外径が１２ｍｍ程度の突起Ｔが所定の間隔で形成されている。突起Ｔには突起Ｔを貫通する穴Ｈｉ（ｉは１〜４）が明けられている。なお、穴Ｈ１は前記スピンドルに対するドリル１６の交換を可能にするための穴であり、穴Ｈ２〜Ｈ４はドリル１６の先端を貫通させるための穴である。なお、穴Ｈｉの直径はＨ１＞Ｈ２＞Ｈ３＞Ｈ４である。押えピース１５の外周部には、歯車１５Ｅが形成されている。回転検出器１８Ａを備えたモータ１８は、ブラケット１９を介してプレッシャフット１４の側面に固定されており、ＮＣ装置２０により回転を制御される。歯車２１は、前記押えピース１５の歯車１５Ｅと噛み合うようにモータ１８の回転軸に固定されている。
【０００６】
電磁弁２２は、ＮＣ装置２０によりオン・オフされ、減圧弁２３により圧力を調整されたエアコンプレッサ２４の圧縮空気をシリンダ１３に供給する。
【０００７】
なお、基板１２は最上段に配置される板厚が０．１ｍｍ程度のアルミニウム製の上板１２ａと複数枚のプリント基板１２ｂと板厚が数ｍｍの合成樹脂製の下板１２ｃが図示しないピン等により一体にまとめられている。
【０００８】
次に、従来のプリント基板穴明機の動作を説明する。先ず、モータ１８を作動させることにより押えピース１５を回転させ、穴Ｈ１を貫通穴１４Ａと同軸に位置決めする。次に電磁弁２２をオンしてプレッシャフット１４を上昇させる。この状態でドリル１６を交換し、ドリル１６の交換が終了したら、電磁弁２２をオフする。そして、モータ１８を作動させ、穴Ｈｉの中で直径がドリル１６の直径ｄよりも大きくかつ直径ｄに最も近い穴Ｈｉを、貫通穴１４Ａと同軸に位置決めする。
【０００９】
そして、ドリル１６を回転させるとともに、テーブル２をＸ方向に、クロススライド５をＹ方向に移動させ、基板１２とドリル１６の位置決めを行なった後、モータ９を作動させ、プレート８を下降させる。すると、サドル１０が下降し、先ず押えピース１５が基板１２に接触する。
【００１０】
さらに、サドル１０が下降すると、押えピース１５が基板１２により移動を阻止され、プレッシャフット１４も移動を阻止されるため、相対的にシリンダ１３のピストンが押し上げられる。この結果、押えピース１５は、シリンダ１３に供給されている圧縮空気による押え力で基板１２を押える。この状態で、プレート８を所定距離移動させて、基板１２に穴明けを行なう。
【００１１】
なお、基板１２の表面には凸凹があり、平坦ではない。このため、図６に示すように、突起Ｔの外径が凹部２５よりも大きい場合、突起Ｔの先端と基板１２との間に隙間があく。このような状態で加工をすると、ドリル１６近傍の基板１２を押えることができずドリルが折れたり、いわゆる返り（プリント基板１２ｂの表面の穴の周囲に発生するバリ状の突起で、ドリル１６がプリント基板１２ｂから抜け出すときに発生する。）が発生する。そこで、直径が０．５ｍｍよりも細いドリル用の穴Ｈｉが設けられている突起Ｔは外径を３〜４ｍｍ程度に形成されることもある。
【００１２】
そして、０．１ｍｍから６．３ｍｍの多種のドリル１６の直径ｄに適する大きさの穴Ｈｉを選択することにより、穴明け加工時の基板１２の浮き上がりによる加工精度の低下あるいは返りを防止でき、高精度かつ高能率の加工を行なうことができた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、穴明け加工時の基板１２の浮き上がりを防止することにより加工精度の低下あるいは返りを防止できたにもかかわらず、０．５ｍｍ以下のドリル１６の折損頻度を低減することができなかった。
【００１４】
そこで、ドリル１６が折れた状況を分析した結果、その原因が以下によるものであることを突き止めた。すなわち、加工時、突起Ｔが加圧することにより基板１２は変形する。シリンダ１３の加圧力は一定であるから、突起Ｔ先端の面積が小さいと基板１２に付加される単位面積当たりの加圧力が大きくなり、変形量は突起Ｔ先端の面積が大きい場合に比べて大きくなる。すなわち、例えば外径×内径が３×０．３ｍｍの突起Ｔの単位面積当たりの加圧力は１２×８ｍｍの突起Ｔの約９倍になる。このため、上板１２ａの材質がアルミニウムのように硬度が低く変形しやすいものでは塑性変形が発生してしまい、表面に圧痕が生じる。この圧痕の表面からの深さは僅かなものである。しかし、直径が０．５ｍｍ以下のドリル１６により圧痕の外縁付近を中心とする穴を加工する場合、ドリル１６の先端が圧痕の外縁に触れて滑り、曲げが発生して折れたり、あるいは径方向の切削抵抗が不均一であることにより折れる頻度が高くなることが分かった。
【００１５】
本発明の目的は、上記した課題を解決し、ドリル１６の折損を防止でき、高精度・高能率の加工ができるプリント基板穴明機を提供するにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するため、本発明は、内径の異なる複数の突起（Ｔ）を設けた押え部（１５）とこの押え部を加圧する加圧手段（１３）とからなる基板押え装置がスピンドルの先端部に配置され、使用するドリル径に合わせて前記突起を選択するプリント基板穴明機において、前記突起の先端面積（Ｓ）に応じて加圧手段（１３）の加圧力を変更する手段（３０，２３，３３）を設けたことを特徴とする。
【００１７】
［作用］
以上構成に基づき、使用するドリル径に合せて突起（Ｔ）が選択されると、該突起（Ｔ）の先端面積（Ｓ）が所定値（例えば２０ｍｍ^２）以下か否か判断される。該選択された突起（Ｔ）の先端面積が所定値よりも大きい場合、前記加圧手段（１３）に比較的高い加圧力を作用し、該大きな面積に対応した比較的大きな押え力で、突起（Ｔ）が基板（１２）に押し付ける。
【００１８】
一方、上記選択された突起（Ｔ）の先端面積が所定値よりも小さい場合、変更する手段（３０，３３）により加圧手段（１３）に作用する加圧力が低くなるように変更する。この状態では、加圧手段（１３）は、比較的小さな面積に対応した低い加圧力を突起（Ｔ）に作用し、該突起（Ｔ）は、上板（１２ａ）に圧痕が生じないような小さな押え力にて基板（１２）を押し付ける。
【００１９】
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、本発明の構成を何等限定するものではない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を説明する。図１は本発明によるプリント基板穴明機の配管系統図、図２は動作を示すフローチャートであり、図３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ある。
【００２１】
図で、３０は電磁弁で、接続口Ａはエアコンプレッサ２４に、接続口Ｒは一方の減圧弁２３の入口側に、接続口Ｐは他方の減圧弁３３の入口側に接続されている。両減圧弁２３、３３の出口側は電磁弁２２の入口側に接続されている。なお、他方の減圧弁３３の出口側圧力は、一方の減圧弁２３の出口側圧力の１／２〜１／３に調整されている。
【００２２】
また、ＮＣ装置２０には予め突起Ｔに設けられた穴Ｈｉの径と突起Ｔ先端の実面積Ｓ、すなわち中心に設けられた穴Ｈｉの面積を除いた面積が２０ｍｍ^２以下の場合には電磁弁３０をオンするようにプログラムされている。
【００２３】
以下、本実施の形態の動作を説明する。
【００２４】
先ず、モータ１８を作動させることにより押えピース１５を回転させ、穴Ｈ１を貫通穴１４Ａと同軸に位置決めする（手順Ｓ１００）。次に電磁弁２２をオンしてプレッシャフット１４を上昇させる（手順Ｓ１１０）。この状態でドリル１６を交換し（手順Ｓ１２０）、ドリル１６の交換が終了したら、電磁弁２２をオフする（手順Ｓ１３０）。そして、モータ１８を作動させ、穴Ｈｉの中で直径がドリル１６の直径ｄよりも大きくかつ直径ｄに最も近い穴Ｈｉを、貫通穴１４Ａと同軸に位置決めする（手順Ｓ１４０）。この際、モータ１８に備えられた回転検出器１８により、押えピース１５の回転位置、即ちどの穴Ｈｉが選択されたかが検出される。そして、選択された各穴Ｈｉにより予め突起Ｔ先端の実面積Ｓが設定されており、該実面積Ｓが２０ｍｍ^２以下か否かが確認される（手順Ｓ１５０）。実面積Ｓが２０ｍｍ^２を超えている場合には、電磁弁３０をオフ状態のままに保持して、エアコンプレッサ２４からの圧縮空気を接続口Ｒから一方の減圧弁２３に供給し、比較的高い空気圧をシリンダ１３に送出し、従来のものと同様な比較的強い加圧力を押えピース１５に作用し、比較的大きな面積からなる突起Ｔにより基板１２を押え付ける。
【００２５】
一方、選択された突起Ｔ先端の実面積Ｓが２０ｍｍ^２以下の場合、前記回転検出器１８ａからの信号に基づくＮＣ装置２０の判断により電磁弁３０をオンする（手順Ｓ１６０）。この状態では、エアコンプレッサ２４からの圧縮空気が接続口Ｒを介して他の減圧弁３３に送られ、該減圧弁３３にて比較的低い圧力に調圧される。該低圧が電磁弁２２を介してシリンダ１３に供給され、これにより、押えピース１５は、基板１２を押える突起Ｔの小さな実面積に合せて比較的低い加圧力が作用し、該突起Ｔの押圧により上板１２ａに圧痕が生じないように基板１２を押える。
【００２６】
以下、上記従来と同様に、ドリル１６を回転させるとともに、テーブル２をＸ方向に、クロススライド５をＹ方向に移動させ、基板１２に穴明け加工を行う。
【００２７】
上記したように、突起Ｔ先端の実面積Ｓが２０ｍｍ^２以下の場合、シリンダ１３には減圧弁３３により減圧された圧縮空気が供給されるから、上板１２ａに圧痕が発生しない。
【００２８】
なお、配管系統は２系統に限ることなく、突起Ｔの数に合わせて適宜増加しても良い。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、内径の異なる複数の突起を設けた押え部とこの押え部を加圧する加圧手段とからなる基板押え装置がスピンドルの先端部に配置され、使用するドリル径に合わせて前記突起を選択するプリント基板穴明機において、前記突起の先端面積に応じて加圧手段の加圧力を変更するようにしたから、ドリル折損を防止でき、高精度・高能率の加工ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるプリント基板穴明機の配管系統図。
【図２】動作を示すフローチャート。
【図３】従来のプリント基板穴明機の外観図。
【図４】プリント基板押え装置の断面図。
【図５】図４の平面図。
【図６】押え状態を説明するための図。
【符号の説明】
１２基板
１２ａ上板
１３加圧手段（シリンダ）
１６ドリル
２３，３３減圧弁
３０変更する手段（電磁弁）
Ｔ突起

Claims

内径の異なる複数の突起を設けた押え部とこの押え部を加圧する加圧手段とからなる基板押え装置がスピンドルの先端部に配置され、使用するドリル径に合わせて前記突起を選択するプリント基板穴明機において、
前記突起の先端面積に応じて加圧手段の加圧力を変更する手段を設けたことを特徴とするプリント基板穴明機。
前記加圧力を変更する手段は、エアコンプレッサからの圧縮空気を複数の接続口に切換える電磁弁と、前記複数の接続口にそれぞれ接続しかつ互に異なる圧力に調圧する複数の減圧弁と、を備え、
前記加圧手段が、前記複数の減圧弁の出力側に接続するシリンダである、
請求項１記載のプリント基板穴明機。