JP3569548B2 - Multi-axis drilling machine for plate workpiece - Google Patents
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/0011—Working of insulating substrates or insulating layers
- H05K3/0044—Mechanical working of the substrate, e.g. drilling or punching
Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、プリント基板などの板状ワークに多数の穴を明けるための多軸穴明け装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
大形のプリント基板に多数の穴を明ける装置としては、穴明けコスト低減の見地からプレスによる打ち抜き加工を廃し、単一のスピンドルモータにより多数のドリルを同時に回転させて同時に多数の穴を明ける多軸ボール盤が採用されていた。しかし、多軸ボール盤はプリント基板の大きさや穴の位置等を異にする毎に、ドリルのセッティングを行なわなければならないので、多品種少量生産には適さない。
【0003】
これに対し、本出願人は、ドリルのセッティングの手間を省き、多品種少量生産に適合する多軸型の穴明け加工装置を提案してきた(特公昭60−23922号公報)。この先行技術の構成は、ワークを載置する加工テーブルの上方に設けられた支持プレートにそれぞれ電磁的選択駆動手段によって昇降自在な穴明け手段をマトリクス状に配設したものである。各穴明け手段は外部からの駆動信号によって動作可能であり、予め穴明け位置をプログラムしておき、定められた穴明け手段によって所望の位置に穴明けされる。各穴明け手段としては、それぞれスピンドルモータを備え、スピンドルの先端にコレットチャックを介してドリルが装着してある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては、支持プレートにマトリクス状に多数のスピンドルモータを配設するために、穴明け間隔が例えば2.54mmなど一定値の整数倍にしなければならないなどの制約があり、これ以外の任意の間隔に穴明けができない短所がある。
【0005】
また、支持プレートに多数のスピンドルモータが密集状態に配設してあるので、回転時における発熱量が大きくなり、作業中に周囲が加熱してドリル間の距離を変化させるなど加工精度を低下させる問題がある。さらにまた、高価なスピンドルモータを多数配設するものであるため、コスト高になる問題がある。
【0006】
本発明の目的は、プリント基板などの板状ワークの所望の位置に高精度に穴明け可能にした板状ワークの多軸穴明け装置を安価に提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、ベース上に位置するプリント基板等の板状ワークにドリル等の穴明け手段を介して多数の穴明けを行なう板状ワークの多軸穴明け装置であって、このベース上には、ワークを把持して特定方向に平行移動させるワーク移動装置と、互いに並設してある2組の穴明けユニットとが設けてある。両穴明けユニットのそれぞれには、ベースと対向してワークの移動方向と直交する方向に配列してある複数の穴明け手段と、各穴明け手段をそれぞれ独立してワークの移動方向と直交する方向に変位させるY軸移動手段と、各穴明け手段をそれぞれ独立してワークの移動方向と平行な方向に調整移動させるX軸調整手段と、各穴明け手段をそれぞれ独立して昇降させる昇降手段とが設けてある。穴明けユニットの一方はベースに対しワークの移動方向と平行な方向に位置を変更可能なX軸移動手段に設けてあり、穴明けユニットの他方はベースに対し固定された固定部材に設けてある。上記移動装置の移動ピッチと上記X軸移動手段の移動量とにより、上記2つの穴明けユニットが同時に加工する上記ワークの加工ゾーンを設定している。
【0008】
ワーク移動装置は、ベース上を特定方向に往復移動するキャリアと、このキャリアに備え付けられ、ワークを把持する把持爪と、このキャリアの移動位置を検出するリニアスケールとを備えることによって常にワークの位置をフィードバック可能にしてある。
【0009】
ベースの一端部には、ベースの一側部に設けてあるワーク供給装置から供給されるワークを受けるワーク受け台と、このワーク受け台の上に載置されたワークの把持爪に対する相対的位置関係を検出する検出手段とが設けてあり、ワーク受け台は、検出手段による検出結果を受けてワークの把持爪に対する相対的位置関係を補正すべくXYθテーブルによって構成されている。検出手段としては2台の撮像カメラと画像処理装置とを採用している。
【0010】
【作用】
ワーク移動装置によって移動して来たワークはそれぞれ個々に穴明けの位置決め可能な複数の穴明け手段を備えた各穴明けユニットによって穴明けされる。
【0011】
ワーク移動装置によって所定のピッチで送られるワークをX軸移動手段によって各穴明けユニットによる同時加工ゾーンを定め、Y軸移動手段とX軸調整手段とによってワークの穴明け位置が定められる。
【0012】
ワーク移動装置を構成するキャリアに、キャリアの移動位置に設けてあるリニアスケールによって、ワーク移動装置と各穴明けユニットとの相対位置が求められ、穴明けユニットの位置決めにフィードバックされる。
【0013】
検出手段の検出結果を受けてXYθテーブルによってワークの把持爪に対する相対的位置関係を補正するようにしている。検出手段としては、2台の撮像カメラと画像処理装置とを採用している。
【0014】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。図1に示すように、ベース1の一端(図面左側)にプリント基板等の板状ワークWを供給するワーク供給装置2が設けてある。ワーク供給装置2は、コンベア等(図示せず)によってワークWをベース1上に1枚ずつ供給可能である。ベース1の他端部(図右側)には、穴明けされたワークWを回収し収納するワーク排出ユニット2aが設けてある。
【0015】
ワーク供給装置2と隣接するベース1の一端部近傍(図1左側)の上面には、供給されたワークWの位置または傾きを補正するための位置決め手段3が設けてある。また、位置決め手段3に隣接する位置には、ワークWを把持して図1の水平方向に移動させるワーク移動装置4が設けてある。ベース1上のワーク排出ユニット2aの近傍には、ワーク排出用ローラ4aが設けてある。ワーク排出用ローラ4aは、ワークWがワーク移動装置4によってこのローラ上に運ばれてくるとローラの回転によりこれをワーク排出ユニット2aヘ排出する。位置決め手段3は、ワーク供給装置2から供給されたワークWを受けるワーク受け台5と、後述の把持爪17に対する相対的位置関係を検出する検出手段6とによって構成されている。
【0016】
なお、本実施例においては以後、図1における横方向をX方向、縦方向をY方向および紙面に垂直な方向をZ方向として説明を進める。
【0017】
ワーク受け台5は、ワーク供給装置2から投入されたワークWを一時的に載置しておくためのものであって、前後左右および回転自在に変位可能なXYθテーブルによって構成してある。このXYθテーブルは、後述の検出手段6によるワーク位置検出結果に基づいて作動させられる。
【0018】
検出手段6は、ワーク受け台5に投入載置されたワークWがワーク移動装置4に対してどのような位置関係(前後のずれ、傾き等)にあるかを検出するものであり、この実施例で3は、2台の撮像カメラ7,8と撮像データを処理する画像処理装置(図示せず)とによって構成してある。2台のカメラ7,8の内の一方のカメラ7は、X方向すなわちワークWの移動方向に対して直交するように設けられたガイド9上を往復移動可能なスライダ10によってY方向にのみ移動可能である。これに対し、他方のカメラ8はワークWの移動方向と直交するように設けられたガイド11およびさらにこれと直交するように設けられたガイド12を介してXY方向に移動可能である。2台のカメラ7,8によってワークWに付された2つの基準マークを撮像し、それを画像処理装置によって処理してワーク移動装置4(特には把持爪17)に対する位置関係を検出し、この検出結果に基づいてXYθテーブルを作動させることによって、ワーク受け台5に無作為に投入載置されたワークWがワーク移動装置4に対し正しい位置関係に矯正される。
【0019】
図2に示すように、ワーク移動装置4は、ベース1の底板の下方に設けられた基礎台13の上に2本のガイドレール14,14と、これらのガイドレール上にスライダ14a,14aを介して移動可能に載置されたキャリア15とを備えている。キャリア15は、基礎台13の上面に固定された軸端サポート13aに支持されたボールねじ16によってX方向に移動可能である。把持爪17は、キャリア15に支持部15aを介して支持されており、支持部15aがベース1の溝部1aを通ってベース1上面に位置している。上記した構成によりワーク移動装置4は、支持部15aが溝部1aに沿って、X方向に往復移動可能である。
【0020】
図1に示すように、把持爪17は3個の爪部17aが設けてあり、それぞれ支持部15aに支持されており、各把持爪は図示しない後述の制御手段によって各々が独立して開閉自在に制御されている。また、把持爪17は、爪部17a3個がそれぞれ独立して別々にスライド手段15b(例えばロッドレスシリンダ等)に載せられており、各々が独立してワークWに対してY方向に前進・後退することが可能である。ワーク移動装置4には、ワークWの移動位置を検知してこれを制御手段に出力するリニアスケール(図示せず)を備えている。
【0021】
図1,3に示すように、ベース1の上面には2組の穴明けユニット18,19が並設してある。これらの穴明けユニットの内のベース1の中央部近傍に位置する一方の穴明けユニット18は、X軸移動手段20を構成する可動支持梁21に搭載されている。X軸移動手段20は、ベース1の上面のほぼ中央部両側に設けられた1対のガイドレール22,22上に載置されて、ワークWの移動方向と直交するように設けられている。X軸移動手段20はボールねじ23によってX方向に往復移動可能である。ボールねじ23は、ベース1の上面に固定されたボールねじサポート24,24に回転自在に支持されており、ボールねじ23の端部にはモータ取付ブラケット25aによってベース1上面に固定されているX軸用駆動モータ25が連結してある。
【0022】
図2において、可動支持梁21の底板21aの下面には、ガイドレール22,22と嵌合可能なスライダ26,26が固定してあり、これらのスライダ26,26がガイドレール22,22上を摺動することによって可動支持梁21がX方向に往復移動可能となる。また、底板21aの下面にはボールねじ23と対応する位置にボールねじ用ナット27が螺合するように固定されている。モータ25によってこのボールねじ23を回転させることにより、可動支持梁21はX方向に往復移動可能である(図3参照)。
【0023】
可動支持梁21には、穴明けユニット18を構成する4個の穴明け手段31をそれぞれ独立してワークWの移動方向と直交する方向に変位させるY軸移動手段28が取り付けてある。Y軸移動手段28は、可動支持梁21の一方の側板21bに設けられたモータ取付け板29aを介して4基のモータ29と、可動支持梁21の側板間に架設した4本のY軸用ボールねじ30とを備えている。各Y軸用ボールねじ30の端部に取り付けられた歯車30aとモータ29の駆動歯車29bとがそれぞれ噛合している。各Y軸用ボールねじ30の回転により、対応する穴明け手段31はそれぞれ独立してY方向へ往復移動可能である。
【0024】
図3において、各穴明け手段31は、それぞれ支持部材32に取り付けられており、これらの支持部材32はそれぞれ可動支持梁21に2本の水平軸33,33を介して支持されている。各穴明け手段31は、X方向に微小量だけ調整移動させるための装置としてのX軸調整手段34を備えている。X軸調整手段34は、可動支持梁21に固定されたブラケット35を介して設けられたX軸調整用モータ36と、これに連結されたX軸調整用ボールねじ37とによって構成されている。X軸調整用ボールねじ37は、X軸調整用モータ36の回転により支持部材32に取り付けられたナット部32aを介してこの支持部材をX方向へ微小調整可能である。こうして、穴明けユニット18に属する穴明け手段31は、X軸移動手段20によってX方向に移動可能であるとともに、Y軸移動手段28によってY方向に移動可能であるのに加えて、このX軸調整手段34によってX方向への微小調整移動が可能である。
【0025】
各穴明け手段31は、穴明け手段の支持部材32に垂直に支持されたスピンドルモータ38と、このモータの下端にコレットチャック38aを介して取付けられたドリル38bを備えている。スピンドルモータ38は、支持部材32に取り付けられた昇降手段の一例としてのサーボモータ39にジョイント38cを介して連結されており、このサーボモータ39によって昇降が制御される。なお、本実施例においては昇降手段としてサーボモータを用いているが、これに限るものでなく、油圧式、空気圧式、電磁式等のシリンダを用いても構わない。ベース1の上面の穴明け手段31による穴明け可能範囲には、ドリル38bが下降したときの逃がし部となる当て板38dが装着してある(図2参照)。当て板38dはドリル38bによってワークWの穴明け時にワークWとともに穴が明けられるので定期的に交換することが必要である。
【0026】
次に図4を参照して穴明けユニット18の動作機構について説明する。ここでは、各X軸調整手段20および穴明け手段31等の符号について、前述してきた2桁の符号の末尾に1〜4の数字を付加して3桁の符号で表わしているものがある。これは各穴明け手段の構成要素毎に2桁の符号の末尾に1〜4の数字を付加させて用いることによって区別するためである。
【0027】
図4(a)は、4つの穴明け手段31の内の第1の穴明け手段311の移動機構を示している。ベース1上に設けられたガイドレール22上に、可動支持梁21の底板21aの下面に固着されたスライダ26が摺動可能に載置されている。可動支持梁21は既に説明したように、ボールねじ23によってX方向(図4において左右方向)に移動可能にしてある。可動支持梁21(X軸移動手段20)の移動に伴ない、穴明けユニット18全体がX方向に移動可能である。
【0028】
可動支持梁21の底板21aの上面には、Y方向に伸びるガイド40aが設けてあり、このガイド40a上には、穴明けユニット18を支持するブラケット351がスライダ411を介して案内可能に載置してある。また、ブラケット351の他の部分351aには、Y方向に貫通するボールねじ用ナット421が設けてあり、ボールねじ301がこれに嵌合している。支持部材321を支持する一方の水平軸331,331は、ブラケット351およびこのブラケットの上方部351aにスリーブ351b,351bを介して摺動自在に支持されている。このため、Y軸移動手段28の4基の駆動モータ29(図1〜3参照)の中の対応するモータによりボールねじ301が回転することにより穴明け手段311はY方向に移動可能である。
【0029】
支持部材321から水平方向に垂設されている水平軸331,331は、軸受351b,351bを介してブラケット351,351aに摺動自在に支持されている。X軸調整用モータ361が回転するとX軸調整用ボールねじ371が回転し、その回転はボールねじ用ナット321aを介して支持部材321に伝えられ、支持部材321はX方向の位置を移動可能となる。よって、穴明け手段311は、X軸移動手段20の他に、X軸調整手段341によりX方向に微小調整可能である。
【0030】
第1の穴明け手段311は、支持部材321に垂直に支持されたスピンドルモータ381と、このモータの下端にコレットチャック381aを介して取り付けられたドリル381bを備えている。スピンドルモータ381は、支持部材321に取り付けられた昇降手段の一例としてのサーボモータ391にジョイント381cを介して連結されており、このサーボモータ391によって昇降が制御される。
【0031】
図4(b)は、4つの穴明け手段31の内の第2の穴明け手段312の移動機構を示している。
【0032】
図4(b)は、第2の穴明け手段312の移動機構を示すもので、ここでは可動支持梁21がY方向へ移動する点では第1の穴明け手段311の場合と共通であるが、第2の穴明け手段312は、これに対応するボールねじ302によってY方向に移動可能であるとともに、X軸調整用モータ362によってX方向への位置調整が可能である。その他の構成は前記した場合と同様である。
【0033】
図4(c),(d)は前述した(a),(b)と同様に、第3および第4の穴明け手段313,314の移動機構を示している。この機構では、Y軸移動手段28とX軸調整手段34等の配置の関係から穴明け手段313,314のY方向へ往復移動させるX軸調整手段343,344のX軸調整用モータ363,364を支持するブラケット353,354は、可動支持梁21の天梁21cに摺動可能に設けてあり、穴明け手段313,314を吊支する状態になっている。その他の構成は、前記した(a),(b)と同様である。
【0034】
次に図1において、ベース1の右寄りの位置にある穴明けユニット19について説明する。
【0035】
図1,3に示すように、穴明けユニット19は、ベース1の他端部(図1右側)近傍にワークWの移動方向(X方向)と直交するように設けられた固定部材44に取り付けられている。固定部材44は、固定台44aを介してベース1上に固定されており、穴明け手段18に備えられているようなX軸移動手段を有しない。
【0036】
穴明けユニット19の構成は、前述したようにX軸移動手段20を備えてない他は穴明けユニット18と同様である。したがって、ここではそれぞれの符号についても同じものを用いる。穴明けユニット19の穴明け手段31は、Y方向に往復移動可能かつX方向に微小移動可能であるが、穴明けユニット全体が同時にX方向へ往復移動することは行なわれない。
【0037】
次に本発明に係る多軸型穴明け装置の動作について説明する。
【0038】
まず、本装置を制御するコントローラ(図示せず)にワーク(プリント基板)Wの大きさ・厚さ・穴明け位置や穴径等の穴明け条件を入力してこれを記憶させる。ここではワークWは図5に示すように、大きさが600mm×600mm、厚さが1mmとし、これに穴径がφ1mmの穴を200個を、穴明け間隔を±0.05mmの精度で明けるものとして説明を進める。
【0039】
上記したワークWをワーク供給装置2に収納し、本装置を起動させると、ワークWはワーク供給装置に備えられているコンベアによって、ベース1上に設けてあるワーク受け台5上に送り出される。
【0040】
ワーク受け台5上に載置されたワークWの端部の2か所には、予め可視光線で識別可能な基準マーク(図示せず)が付されており、この基準マークを画像処理用撮像カメラ7,8で撮像し、図示しない画像処理装置によって画像処理し、その結果に基いてワーク受け台5のXYθテーブルを動かす。このXYθテーブルの作動によって、これに載置されたワークWはワーク移動装置4(把持爪17)に対し正しい位置関係になるように修正される。
【0041】
本発明は、2つの穴明けユニット18,19に設けられた複数の穴明け手段31を同時に稼動させることによって数個の穴を次々と明けて行くもので、ワーク移動装置4によってワークWが所定の加工位置まで送り出されると、2つの穴明けユニット18,19にそれぞれ備え付けられた穴明け手段31に穴明け加工の分担が割り振られる。穴明けの割り振りは、ワークWの移動方向を幾つかの加工ゾーン(a〜l)として区分し、各穴明けユニットがそれぞれの加工ゾーンを分担するようにしてある(図5(1)参照)。したがって加工ゾーンの数が偶数のときには、各穴明けユニットの分担する加工ゾーンの数はその半分となり、奇数である場合にはどちらかの穴明けユニットが加工ゾーンを1つだけ多く分担することになる。
【0042】
ここでは加工ゾーンを12に分けるものとすると、一方の穴明けユニット18でg〜lの6加工ゾーンを分担し、他方の穴明けユニット19でa〜fの6加工ゾーンを分担することになる。穴明け数を200程度とすると、1加工ゾーン当り16〜17の穴数となるが、この穴数を3個の穴明け手段で分担するとすれば、1つの穴明け手段31は、1加工ゾーンでは5〜6個の穴明け加工を分担することになる。
【0043】
上記したように、ワークWが位置決め手段3によって正常な位置に修正されると、ワーク移動装置4の爪部17aによってワークWの一端を把持し、これをベース1の溝部1aに沿ってX方向に移動させる。ワークWがワーク移動装置4によって図1に2点鎖線で示す位置W2 に移動すると、一方の組の穴明けユニット18の穴明け手段31は、図5(2)に示す第7の加工ゾーンgのほぼ上方に位置する状態となり、他方の組のそれは第1の加工ゾーンaのほぼ上方に位置する状態になる。各穴明け手段31は、2つの加工ゾーンg,aを同時に加工するもので、これらの加工ゾーンの設定はワーク移動装置4の移動ピッチおよびX軸移動手段20の移動量によって定まる。加工ゾーン内の正確な穴明け位置は予め数値制御手段に設定することによって定められている。
【0044】
各穴明け手段31が穴明け位置に設定されると、それぞれサーボモータ39によってスピンドルモータ38とともにドリル31bが降下してワークWに次々と同一径の穴が明けられる。各加工ゾーンg,aの穴明けが終了すると、ワーク移動装置によって図5(3)に示すように、次の加工ゾーンh,bが各穴明けユニットの加工位置に移動し、同様にして穴明け手段31によって穴明けが行なわれる。こうして図1に3点鎖線で示す位置W3 まで移動して図5(4)に示すように加工ゾーンl、fまでの穴明け加工が終了する。
【0045】
穴明け加工が終了したワークWはワーク移動装置4によって排出ローラ4aに到達する位置W5 (図1に5点鎖線にて図示)まで運ばれて把持爪17から解放される。その後で、ワークWは排出ローラ4aの回転によって排出ユニット2aへ排出される。
【0046】
以上の説明は加工する穴径が全て等しいものである場合であるが、例えば、ワークWのガイド穴のようにワークWに明ける穴が、本実施例の構成において、加工する穴径が5種類以上最大8種類まで(なぜなら、穴明けユニット(18,19)1つに4種類のドリルを備え付け可能であるから)の場合について述べておく。
【0047】
本実施例の構成においては、加工する穴径が5種類以上最大8種類まで場合、前述までのように穴明けユニット18,19がワークWを半々に分担することが不可能となり、穴明け手段31に取り付けられた全種類のドリルがワークW全面をカバーすることが必要となる。したがって、ワーク加工開始位置は1点鎖線で示す位置W1 、そしてワーク加工終了位置は5点鎖線で示す位置W5 になる。つまり、ワークWが1点鎖線で示す位置にある時は穴明けユニット18に備え付けられた穴明け手段31が図5(a)で示す加工ゾーンa上に存在する状態にあり、ワークWが5点鎖線で示す位置にあるときは穴明けユニット19に備え付けられた穴明け手段31が図5(a)に示す加工ゾーンl上に存在する状態にあることになる。
【0048】
また、それぞれ4つの穴明け手段31の中の1つ、それぞれ最も外側(図1手前側)に位置する穴明け手段31を用いる際の他の3つの穴明け手段は、図2に2点鎖線で示すように、ワークWの外方に退避させるようにする。したがって、どの穴明け手段31もワークWのどの位置にも加工することが可能である。
【0049】
端部に明けようとする穴の位置が把持爪17の爪部17aによって把持された部分になっているときには、把持爪17の爪部17aは3つ備えられているので、邪魔になる爪部17aは退避させ、ワークWの把持に支障を生じないようになっている。
【0050】
本実施例では、穴明け手段31の数を各4つとしているがこの数に限定されない。この数は少なければ非能率的であり、多過ぎれば従来技術と同様の問題点が現れるおそれが生じるので4〜6程度にするのが望ましい。
【0051】
【発明の効果】
本発明は、2つの穴明けユニットに設けられた少数の穴明け手段によってワークに設定された加工ゾーンごとに穴明けするものであるため、穴明け手段の数が少なくてすむので穴明け装置のコストを低減させることができる。また、従来技術のように穴明け手段を密集させてないので、加工中の加熱による加工精度の低下を生じさせない。なお、ワーク移動装置によってワーク(プリント基板)を所定量ずつ移動させる他、X軸移動手段によって2組の穴明け手段によって同時に加工可能なゾーンを設定可能であり、任意の送りピッチで穴明けができる他、2つの穴明けユニットにそれぞれX軸調整手段を備えているので、ワークの移動方向に対する穴明け位置の微小調整が可能になり、ワークの所望の位置へ高精度の穴明けが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の全体を示す平面図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】図1の矢印B方向から見た穴明けユニットの拡大図である。
【図4】一方の穴明けユニットの動作機構を示す断面図である。
【図5】ワークの加工手順を示す説明図である。
【符号の説明】
1 ベース
2 ワーク供給装置
4 ワーク移動装置
5 ワーク受け台(XYθテーブル)
7,8 検出手段(画像処理用撮像カメラ)
15 キャリア
17 把持爪
18,19 穴明けユニット
20 X軸移動手段(可動支持梁)
28 Y軸移動手段
31 穴明け手段
34 X軸調整手段
39 昇降手段
48 固定部材
W ワーク(プリント基板)[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a multiaxial drilling apparatus for drilling a large number of holes in a plate-like work such as a printed circuit board.
[0002]
[Prior art]
As a device for drilling a large number of holes in a large printed circuit board, punching by pressing is abolished from the viewpoint of reducing the drilling cost, and a large number of drills are simultaneously drilled by rotating a large number of drills simultaneously with a single spindle motor. An axial drilling machine was employed. However, a multi-axis drilling machine must be set with a drill every time the size of a printed circuit board, the position of a hole, and the like are different, and therefore, the multi-axis drilling machine is not suitable for high-mix low-volume production.
[0003]
On the other hand, the applicant of the present invention has proposed a multi-axis type drilling apparatus suitable for low-volume production of various types without the trouble of setting a drill (Japanese Patent Publication No. 60-23922). In the configuration of this prior art, drilling means which can be moved up and down by electromagnetic selective driving means are arranged in a matrix on a support plate provided above a processing table on which a work is placed. Each of the drilling means can be operated by an external drive signal, and a drilling position is programmed in advance, and the hole is drilled at a desired position by a predetermined drilling means. Each of the drilling means includes a spindle motor, and a drill is mounted on the tip of the spindle via a collet chuck.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the above prior art, in order to dispose a large number of spindle motors in a matrix on the support plate, there is a restriction that the drilling interval must be an integral multiple of a fixed value, for example, 2.54 mm. There is a disadvantage that it cannot be drilled at arbitrary intervals.
[0005]
In addition, since a large number of spindle motors are densely arranged on the support plate, the amount of heat generated during rotation increases, and the surrounding area heats up during work, thereby changing the distance between drills and reducing machining accuracy. There's a problem. Furthermore, since a large number of expensive spindle motors are provided, there is a problem that the cost increases.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an inexpensive multi-axis drilling apparatus for a plate-like work that enables highly accurate drilling at a desired position on a plate-like work such as a printed circuit board.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a multi-axis drilling apparatus for a plate-like work that performs a large number of drillings on a plate-like work such as a printed circuit board located on a base via a drilling means such as a drill. On this base, there are provided a work moving device for grasping the work and moving it in parallel in a specific direction, and two sets of drilling units juxtaposed to each other. Each of the two drilling units has a plurality of drilling means arranged in a direction orthogonal to the moving direction of the work facing the base, and each drilling means is independently orthogonal to the moving direction of the work. Y-axis moving means for displacing in the direction, X-axis adjusting means for independently adjusting and moving each drilling means in a direction parallel to the moving direction of the work, and elevating means for independently raising and lowering each drilling means Are provided. One of the drilling units is provided on an X-axis moving means capable of changing its position in a direction parallel to the moving direction of the workpiece with respect to the base, and the other of the drilling units is provided on a fixing member fixed to the base. .Based on the movement pitch of the moving device and the amount of movement of the X-axis moving means, a processing zone of the work to be processed by the two drilling units at the same time is set.
[0008]
The work moving device is provided with a carrier that reciprocates on the base in a specific direction, a gripping claw provided on the carrier to grip the work, and a linear scale that detects a moving position of the carrier, so that the position of the work is always maintained. Has been made available for feedback.
[0009]
At one end of the base, a work cradle for receiving a work supplied from a work supply device provided on one side of the base, and a relative position of the work placed on the work cradle with respect to the gripping claws. A detection means for detecting the relationship is provided, and the work receiving table is constituted by an XYθ table for correcting the relative positional relation of the work with the gripping claws in response to the detection result by the detection means. As the detection means, two imaging cameras and an image processing device are employed.
[0010]
[Action]
The workpiece moved by the workpiece moving device is drilled by each drilling unit having a plurality of drilling means capable of individually positioning drilling.
[0011]
X-axis moving means determines the simultaneous machining zone of each drilling unit for a workpiece fed at a predetermined pitch by the workpiece moving device, and the Y-axis moving means and X-axis adjusting means determine the drilling position of the workpiece.
[0012]
The relative position between the work moving device and each of the drilling units is obtained by a linear scale provided at the carrier movement position of the carrier constituting the work moving device, and is fed back to the positioning of the drilling unit.
[0013]
In response to the detection result of the detecting means, the relative positional relationship of the work with respect to the gripping claws is corrected by the XYθ table. As the detection means, two imaging cameras and an image processing device are employed.
[0014]
【Example】
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, a
[0015]
Positioning means 3 for correcting the position or inclination of the supplied work W is provided on the upper surface near one end of the base 1 (left side in FIG. 1) adjacent to the
[0016]
In the present embodiment, hereinafter, the horizontal direction in FIG. 1 will be described as the X direction, the vertical direction as the Y direction, and the direction perpendicular to the paper surface as the Z direction.
[0017]
The work receiving table 5 is for temporarily placing the work W input from the
[0018]
The detecting means 6 detects what kind of positional relationship (a front-back displacement, inclination, etc.) of the workpiece W loaded and placed on the workpiece receiving table 5 with respect to the
[0019]
As shown in FIG. 2, the
[0020]
As shown in FIG. 1, the gripping claws 17 are provided with three
[0021]
As shown in FIGS. 1 and 3, two sets of
[0022]
In FIG. 2,
[0023]
The
[0024]
In FIG. 3, each drilling means 31 is attached to a
[0025]
Each drilling means 31 includes a
[0026]
Next, an operation mechanism of the
[0027]
FIG. 4A shows a moving mechanism of the first drilling means 311 of the four drilling means 31. On a
[0028]
A
[0029]
The
[0030]
The first drilling means 311 includes a
[0031]
FIG. 4B shows a moving mechanism of the second drilling means 312 of the four drilling means 31.
[0032]
FIG. 4B shows a moving mechanism of the second perforating means 312. Here, the point that the
[0033]
FIGS. 4C and 4D show a moving mechanism of the third and fourth drilling means 313 and 314, similarly to FIGS. 4A and 4B. In this mechanism, the
[0034]
Next, the
[0035]
As shown in FIGS. 1 and 3, the
[0036]
The configuration of the
[0037]
Next, the operation of the multiaxial drilling device according to the present invention will be described.
[0038]
First, drilling conditions such as the size, thickness, drilling position, and hole diameter of a work (printed circuit board) W are input to a controller (not shown) for controlling the present apparatus and stored. Here, as shown in FIG. 5, the work W has a size of 600 mm × 600 mm and a thickness of 1 mm, and 200 holes each having a diameter of φ1 mm are formed in the work W with a drilling interval of ± 0.05 mm. We will proceed with the explanation.
[0039]
When the above-described work W is stored in the
[0040]
Reference marks (not shown) identifiable with visible light are attached in advance to two ends of the work W placed on the work receiving table 5, and these reference marks are taken for image processing. Images are taken by the cameras 7 and 8, image processing is performed by an image processing device (not shown), and the XYθ table of the work receiver 5 is moved based on the result. By the operation of the XYθ table, the work W placed thereon is corrected so as to have a correct positional relationship with the work moving device 4 (the gripping claws 17).
[0041]
According to the present invention, a plurality of holes are successively drilled by simultaneously operating a plurality of drilling means 31 provided in two
[0042]
Here, assuming that the machining zone is divided into 12, one
[0043]
As described above, when the work W is corrected to a normal position by the positioning means 3, one end of the work W is gripped by the
[0044]
When each of the drilling means 31 is set at the drilling position, the drill 31b is lowered together with the
[0045]
The workpiece W, for which the boring process has been completed, is carried by the
[0046]
The above description is for the case where the hole diameters to be machined are all the same. For example, in the configuration of the present embodiment, five holes to be machined are formed in the work W such as the guide holes of the work W. A case of up to eight kinds of drills (because four kinds of drills can be provided in one drilling unit (18, 19)) will be described.
[0047]
In the configuration of the present embodiment, when the hole diameter to be machined is 5 or more and up to 8 types, it becomes impossible for the
[0048]
In addition, one of the four drilling means 31 is used, and the other three drilling means when the outermost drilling means 31 (front side in FIG. 1) is used are shown by two-dot chain lines in FIG. As shown by, the work W is retracted outside. Therefore, any drilling means 31 can be machined at any position on the workpiece W.
[0049]
When the position of the hole to be drilled at the end is a portion gripped by the
[0050]
In the present embodiment, the number of the drilling means 31 is four each, but the number is not limited to this number. If the number is small, it is inefficient, and if it is too large, the same problem as in the prior art may occur.
[0051]
【The invention's effect】
According to the present invention, since a small number of drilling means provided in two drilling units drill holes for each processing zone set in the work, the number of drilling means can be reduced, so that the drilling device can be used. Cost can be reduced. Further, since the drilling means are not densely arranged as in the prior art, a decrease in processing accuracy due to heating during processing does not occur. It should be noted that, besides moving the work (printed circuit board) by a predetermined amount by the work moving device, it is possible to set a zone that can be processed simultaneously by two sets of drilling means by the X-axis moving means, and it is possible to set a hole at an arbitrary feed pitch. In addition, since the two drilling units are provided with the X-axis adjusting means, it is possible to finely adjust the drilling position in the moving direction of the workpiece, and to drill a desired position on the workpiece with high precision. Become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an entire embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
FIG. 3FigureFIG. 2 is an enlarged view of the drilling unit viewed from the direction of arrow B of FIG.
FIG. 4 is a sectional view showing an operation mechanism of one of the punching units.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a processing procedure of a work.
[Explanation of symbols]
1 base
2 Work supply device
4 Work moving device
5 Work support (XYθ table)
7, 8 detecting means (imaging camera for image processing)
15 career
17 Gripping claw
18, 19 Drilling unit
20 X-axis moving means (movable support beam)
28 Y axis moving means
31 Drilling means
34 X axis adjusting means
39 lifting means
48 Fixing member
W Work (Printed circuit board)
Claims (4)
上記ベース上には、上記ワークを把持して特定方向に平行移動させるワーク移動装置と、互いに並設してある2つの穴明けユニットが設けてあり、上記両穴明けユニットのそれぞれには、上記ベースと対向して上記ワークの移動方向と直交する方向に配列してある複数の上記穴明け手段と、各穴明け手段をそれぞれ独立して上記ワークの移動方向と直交する方向に変位させるY軸移動手段と、各穴明け手段をそれぞれ独立して上記ワークの移動方向と平行な方向に調整移動させるX軸調整手段と、各穴明け手段をそれぞれ独立して昇降させる昇降手段とが設けてあり、
上記穴明けユニットの一方は、上記ベースに対し上記ワークの移動方向と平行な方向に位置を変更可能なX軸移動手段に設けてあり、
上記穴明けユニットの他方は、上記ベースに対し固定された固定部材に設けてあり、
上記移動装置の移動ピッチと上記X軸移動手段の移動量とにより、上記2つの穴明けユニットが同時に加工する上記ワークの加工ゾーンを設定する
ことを特徴とする板状ワークの多軸穴明け装置。A multiaxial drilling device for a plate-like work that performs a large number of holes through a drilling means such as a drill on a plate-like work such as a printed circuit board located on a base,
On the base, there is provided a work moving device for grasping the work and moving it in parallel in a specific direction, and two perforating units provided side by side with each other. a plurality of said drilling means base and opposed to are arranged in a direction perpendicular to the moving direction of the workpiece and displaces in a direction perpendicular to the moving direction of the work of each AnaAkira only hand stage independently Y-axis moving means, X-axis adjusting means for independently adjusting and moving each drilling means in a direction parallel to the moving direction of the work, and elevating means for independently raising and lowering each drilling means are provided. And
One of the drilling units is provided on an X-axis moving means capable of changing a position in a direction parallel to a moving direction of the work with respect to the base,
The other of the drilling unit, Ri Oh provided on the fixed member fixed to the base,
A processing zone of the work to be simultaneously processed by the two drilling units is set based on a moving pitch of the moving device and a moving amount of the X-axis moving means. Shaft drilling device.
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