JP5138273B2 - プリント基板加工機 - Google Patents

Description

この発明は、プリント基板加工機に関する。

一般に、プリント基板（以下、「ワーク」という。）に穴を明けるのに、プリント基板穴明機により工具（ドリル）で明けていた。この場合、工具は、工具の軸線に沿った方向の押圧力を受けるが、軸線に対して交差する方向の力をほとんど受けない。このため、プリント基板穴明機は、工具の軸線に対して交差する方向に対する剛性を高めることなく、小径（例えば、約０．１ｍｍ）の穴を高速で明けることができる。

ところが、加工した穴にバリが発生することがある。このため、ワークの上側に上板を重ねると共に工具を切り込ませるのに先立ってワーク押さえ装置でワークの穴を明ける部分の近傍を押さえて、バリの発生を防止していた。

なお、押さえ装置として、複数の押さえピースを有し、加工に使用する工具の直径に合わせて押さえピースを選択して、その押さえピースでワークを押圧するようになっているのが、特許文献１に開示されている。

また、ワークに溝加工や外形加工（以下、「溝外形加工」という）をするのに、プリント基板外形加工機によりミーリング用の工具を使用している。この場合、工具は、工具の軸線に沿った方向の押圧力と、軸線に対して交差する方向の力とを受ける。このため、プリント基板外形加工機の構造は、プリント基板穴明機とほぼ同じであるが、工具の軸線に対して直角方向の剛性を強くして直角方向の負荷にも耐えられるようにしてある。

プリント基板外形加工機の場合、ワークの加工時にワークをテーブルに押さえるが、工具をワークに切り込ませたままの状態で工具とワーク（テーブル）とを水平方向に相対移動させるので、ワーク押さえ装置としてブラシを採用して、ワークの表面に傷が付くのを予防している。通常、ブラシは１個であるが、二重に配置したものもある（特許文献２）。なお、プリント基板外形加工機は、ワークに穴を明けることもできる。また、プリント基板穴明機と、プリント基板外形加工機とを総称してプリント基板加工機という。

特開平４−３５４６０９号公報 実公平８−１０４８０号公報

ところで、近年、ワークの板厚が薄くなってきている。このため、板厚の薄いワークは剛性が小さいので、プリント基板加工機は、工具の近傍を押さえる必要がある。しかし、従来のプリント基板加工機は、押さえピースでワークをテーブルに押圧する力が、工具の種類や、直径に関係なく、一定である。

このため、従来のプリント基板外形加工機は、板厚の薄いワークの溝外形加工を正確に行うのが困難であった。

本発明は、工具の種類や、直径に応じて、プリント基板を押圧する押圧力を調節して、プリント基板の溝加工、外形加工が正確に行えるようにしたプリント基板加工機を提供することにある。

本発明のプリント基板加工機（１００）は、テーブル（３）と、前記テーブルに載置されたプリント基板（４）を加工する工具（２）を保持して回転昇降可能なスピンドル（１）と、前記プリント基板（４）を加工する際に、前記プリント基板（４）を前記テーブルに押圧する押さえ装置（１０１）と、を備え、前記押さえ装置（１０１）が、前記スピンドル（１）に沿って昇降可能な昇降部材（６）と、前記工具（２）が貫通する貫通穴が形成された複数の押さえピース（３０）を有し、かつ前記複数の押さえピース（３０）の内、少なくとも１つの押さえピースが、前記プリント基板（４）を押圧する環状のブラシ（３０Ａ）であって、前記昇降部材（６）に、前記複数の押さえピース（３０）の内、１個を選択可能に設けられた移動部材（１０）と、前記押さえピースの貫通穴が前記工具の軸心と一致するように、前記移動部材を移動させる移動駆動手段（１３）と、前記昇降部材（６）を昇降させて、前記選択した押さえピース（３０）を前記プリント基板（４）に押圧させる昇降駆動手段（２０，４０）と、前記工具（２）と前記押さえピース（３０）との所定の相対位置（Ｇ）を検出する検出手段（６０，６１）と、を備え、前記移動駆動手段（１３）を、前記工具（２）の種類と直径とに応じて、前記押さえピース（３０）を選択するように制御可能であり、かつ前記選択した押さえピース（３０）に対応して、前記昇降駆動手段（２０，４０）を、前記プリント基板（４）への押圧力を変更するように制御可能であり、前記スピンドル（１）に溝加工用の工具（２）が保持されて、前記移動駆動手段（１３）を制御して前記押さえピース（３０）として前記ブラシ（３０Ａ）を選択した場合、前記昇降駆動手段（２０，４０）を制御して前記押圧力を所定の押圧力に設定し、前記溝加工中に前記検出手段（６０，６１）が、前記所定の相対位置を検出したときに、前記溝加工を停止する制御手段（４８）を備えた、ことを特徴としている。

なお、括弧内の符号は、便宜的に、図面と対照し易くするために付したものであって、本発明の構成をなんら限定するものではない。

本発明のプリント基板加工機は、制御手段が、選択した押さえピースに対応して、昇降駆動手段を、プリント基板への押圧力を変更する制御をするようになっているので、プリント基板に溝や穴を能率よく、正確に形成することができる。

以下、本発明のプリント基板加工機を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態におけるプリント基板加工機の概略正面断面図である。図２は、図１のＡ矢視図である。図３は、動作説明図である。

プリント基板加工機１００は、プリント基板（以下、「ワーク」と言う）４に溝加工、外形加工、穴明け加工をするようになっている。なお、ワークに溝加工、外形加工、穴明け加工をする場合の何れにおいても、ワークの下側に下板を配置して、ワークを載置するテーブルに傷が付くのを防止している。

プリント基板加工機１００は、円筒状のスピンドル１で工具２を着脱交換可能に保持している。スピンドル１は、Ｚテーブル２１に固定されている。Ｚテーブル２１は、矢印Ｙ方向に移動自在の不図示のスライダに上下方向（矢印Ｚ方向）に移動自在に支持されている。

プリント基板加工機１００は、ワークを加工する前、加工中に、ワークをテーブルに押圧する押さえ装置１０１を備えている。押さえ装置１０１は、プレッシャフット６、シリンダ２０、回転部材１０、押さえピース３０、モータ１３、２ポート電磁弁４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ（以下、総称符号として４０を使用）、制御部４８等を備えている。

プレッシャフット６は、スピンドル１の先端部にドリル２の軸線に対して平行に摺動可能に嵌合されて、ロッド５に支持されている。

プレッシャフット６の軸心部には、ドリル２が貫通する貫通穴７が形成されている。ロッド５は、スピンドル１と平行に配置されたシリンダ２０に結合されている。シリンダ２０はＺテーブル２１に支持されている。

回転部材１０は、ベアリング１１を介して支持軸９に回転可能に支持されている。支持軸９は、プレッシャフット６に突設されている。支持軸９は、プレッシャフット６の軸心に対してθだけ傾いている。回転部材１０のプレッシャフット６との接触面２３は、プレッシャフット６の貫通穴７の形成領域を傾斜面の中に含む底面と平行な円錐台状の凹みが形成されている。そして、プレッシャフット６の底面も前記凹みと同じ大きさの円錐台状の曲面に形成されている。回転部材１０の外周には、歯車１２が形成されている。

モータ１３は、ブラケット１４を介してプレッシャフット６に支持されている。モータ１３にはエンコーダ１５が取り付けられている。モータ１３の出力軸には歯車１２と噛み合う歯車１６が取り付けられている。

回転部材１０には、図２に示すように、ｎ個の押さえピース３０（３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ・・・）が配置されている。押さえピース３０Ａは合成樹脂あるいは金属で形成された環状の基部３０ａｋの端部に毛あるいはナイロン等の繊維状部材３０ａｂを植え付けたもの（以下、押さえピース３０Ａをブラシ３０Ａという。）であり、溝を加工するときに使用される。基部３０ａｋの中心部には、溝を加工するときに使用される貫通穴３０ａｈが形成されている。繊維状部材３０ａｂは、工具とともにワーク上を移動するとき、ワークにほとんど傷を付けないようになっている。また、繊維状部材３０ａｂは、ワークの切子が飛散するのを防止する役目もしている。押さえピース３０Ｂ，３０Ｃは、合成樹脂あるいは金属で形成されて、中心部には、穴を加工するときに使用される貫通穴３０ｂｈ，３０ｃｈがそれぞれ形成されている。

シリンダ２０は、２ポート電磁弁４０（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ）の出口側にそれぞれ接続されている。２ポート電磁弁４０の入口側はそれぞれ減圧弁４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ（以下、総称符号として４１を使用）を介してコンプレッサ４７の出力側に接続されている。本実施形態の場合、因みに、２ポート電磁弁４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃをオンした場合のプレッシャフット６の付勢力（ワークを押す力、押圧力）は、それぞれ２ｋｇ，５ｋｇ，１０ｋｇに設定されている。

プレッシャフット６の外周にはドッグ６１が配置されている。Ｚテーブル２１には、センサ６０が配置されている。そして、センサ６０は、ドッグ６１の下端６１ｂがセンサ６０の中心６０Ｃから外れるとオフになるように構成されている。

テーブル３は紙面と垂直なＸ方向（紙面の表裏方向）に移動自在である。ワーク４は、ワーク４に固定された基準ピン１７がテーブル３に設けられた基準ピン穴１８に嵌合して、テーブル３上に固定されている。

次に、センサ６０とドッグ６１の位置関係について説明する。

図３はブラシ３０Ａの加工工程における形状を説明するための図である。

工具であるエンドミル２が待機状態にある場合、図３（ａ）に示すように、繊維状部材３０ａｂの先端はワーク４の表面には当接せず、基部３０ａｋの端部から繊維状部材３０ａｂ先端までの長さ（すなわち、毛の長さ）はＬ１である。また、工具であるエンドミル２の先端から繊維状部材３０ａｂ先端までの距離はＪ１である。また、加工時、予め設定された力でプレッシャフット６がワーク４を付勢（押圧）すると、繊維状部材３０ａｂは図３（ｂ）に示すように撓む。そして、加工時間の経過により繊維状部材３０ａｂが変形して、図３（ｃ）に示すように、ブラシ３０Ａが待機状態になったとき、繊維状部材３０ａｂの先端位置が図３（ａ）と比較して変化する。繊維状部材３０ａｂの先端の変形が大きくなると、加工時にブラシ３０Ａがワーク４を押さえることができなくなる。

そこで、センサ６０と、待機状態にあるドッグ６１の下端６１ｂとの距離をＧとすると、距離Ｇを、加工時において工具がワーク４に切り込む切り込み深さｍに等しくなるように位置決めされている。

プリント基板加工機の制御部４８は、加工プログラムで指定された工具の種類と直径に応じてモータ１３および２ポート電磁弁４０を制御すると共に、加工時にはセンサ６０の出力を監視するようになっている。

次に、本発明の加工手順を説明する。なお、予めエンドミル２を選択した場合は２ポート電磁弁４０Ａをオンするように定められている。

制御部４８は、加工プログラムに従い、指定された加工が溝の場合は、工具であるエンドミル２をスピンドル１に保持させた後、ブラシ３０Ａの軸線をエンドミル２すなわちスピンドル１の軸線に一致させる。次に、制御部４８は、電磁弁４０Ａをオンさせた後、エンドミル２を指定された深さｍだけワーク４に切り込ませる。そして、センサ６０がオフである場合（すなわち、センサ６０の中心６０Ｃがドッグ６１の下端６１ｂより下方に位置して、ブラシ３０Ａがワーク４を押圧している）は、以下、加工プログラムに従って加工をする。なお、加工中にセンサ６０がオンになった場合は、センサ６０の中心６０Ｃがドッグ６１に対向し、ブラシ３０Ａがワーク４を押圧していないので、例えば、アラーム動作を行った後、加工を中止する。

また、指定された加工が穴の場合は、指定された直径の工具であるドリル２をスピンドル１に保持させた後、ドリル２の直径に適した（貫通穴の直径がドリル２の直径よりも１〜２ｍｍ程度大径）押さえピース３０（３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ・・・）を選択し、選択した押さえピースの軸線をスピンドル１の軸線に一致させる。次に、指定された押し圧を参照して２ポート電磁弁４０Ｂ（または、２ポート電磁弁４０Ｃ）をオンさせる。次に、ドリル２を指定された深さだけワーク４に切り込ませて穴を加工する。

なお、ここではブラシが１種類である場合について説明したが、ワークによってはブラシの長さＬ１を変えたものを用意しておくとよい。この場合、工具２先端と繊維状部材３０ａｂ先端との距離がＪ１と異なる場合は、この場合に対応したドッグとセンサを用意するとよい。

また、電磁弁と減圧弁を３組設けたが、減圧弁が電気的に制御可能なものである場合は電磁弁４０および減圧弁４１を１個とすることができる。さらに、電磁弁と減圧弁は、エアーで作動するが、圧油で作動するようになっていてもよい。

なお、上記の実施形態では距離Ｇを工具がワーク４に切り込む切り込み深さｍに等しい値としたが、切り込み深さｍよりも小さい値（例えば、「ｍ−１」ｍｍ）にしてもよい。さらに、工具がドリルである場合には、距離Ｇを例えば、「Ｌ１−１」ｍｍとすると、ドリルがワークに切り込む前にワークを押さえることができる。

本発明の実施形態におけるプリント基板加工機の概略正面断面図である。 図１のＡ矢視図である。 押圧ピースの動作説明図である。

符号の説明

１ スピンドル
２ 工具、エンドミル
３ テーブル
４ ワーク（プリント基板）
６ プレッシャフット（昇降部材）
１０ 回転部材（移動部材）
１３ モータ（移動駆動手段）
２０ シリンダ（昇降駆動手段）
３０（３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ） 押さえピース
３０ａｂ 繊維状部材
３０ａｋ 基部
３０ａｈ 貫通穴
３０ｂｈ 貫通穴
３０ｃｈ 貫通穴
４０ ２ポート電磁弁（昇降駆動手段）
４１ 減圧弁
４８ 制御部（制御手段）
１００ プリント基板加工機
１０１ 押さえ装置

Claims (1)

1. テーブルと、
   前記テーブルに載置されたプリント基板を加工する工具を保持して回転昇降可能なスピンドルと、
   前記プリント基板を加工する際に、前記プリント基板を前記テーブルに押圧する押さえ装置と、を備え、
   前記押さえ装置が、
   前記スピンドルに沿って昇降可能な昇降部材と、
   前記工具が貫通する貫通穴が形成された複数の押さえピースを有し、かつ前記複数の押さえピースの内、少なくとも１つの押さえピースが、前記プリント基板を押圧する環状のブラシであって、前記昇降部材に、前記複数の押さえピースの内、１個を選択可能に設けられた移動部材と、
   前記押さえピースの貫通穴が前記工具の軸心と一致するように、前記移動部材を移動させる移動駆動手段と、
   前記昇降部材を昇降させて、前記選択した押さえピースを前記プリント基板に押圧させる昇降駆動手段と、
   前記工具と前記押さえピースとの所定の相対位置を検出する検出手段と、を備え、
   前記移動駆動手段を、前記工具の種類と直径とに応じて、前記押さえピースを選択するように制御可能であり、かつ前記選択した押さえピースに対応して、前記昇降駆動手段を、前記プリント基板への押圧力を変更するように制御可能であり、前記スピンドルに溝加工用の工具が保持されて、前記移動駆動手段を制御して前記押さえピースとして前記ブラシを選択した場合、前記昇降駆動手段を制御して前記押圧力を所定の押圧力に設定し、前記溝加工中に前記検出手段が、前記所定の相対位置を検出したときに、前記溝加工を停止する制御手段を備えた、
   ことを特徴とするプリント基板加工機。

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