JP6249396B2 - ドリルリング及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ドリルリング及びその製造方法に関し、特に、プリント配線基板用の孔あけ機で使用されるドリルの位置決めをするためのドリルリング及びその製造方法に関する。

従来から、プリント配線基板等に孔をあけるために使用される孔あけ機が知られている。このような孔あけ機は、螺旋状の溝が切られたドリルを備えている。そして、孔あけ機でプリント配線基板に孔をあけるときには、ドリルを旋回させながらプリント配線基板に押し当て、ドリルを押し進める。

またこのような孔あけ機で孔あけを行う場合、ドリルとプリント配線基板との相対的な位置決めをするためのドリルリングを用いることが知られている。ドリルリングは、ドリルが圧入されるＯリングであり、ドリルの穿設深さ、即ちプリント配線基板に対する相対距離を決定するために使用される。一般的なドリルリングは、硬質の合成樹脂を環状に成形したものであり、ドリルの外径よりも僅かに小さい内径を有している。そしてドリルをドリルリング内に圧入することでドリルによる穿設時にドリルリングがドリルに対して移動できないようにしている。このようなドリルリングを備える孔あけ機としては特許文献１に記載されたものが知られている。

特許第４８４０８９７号公報

しかしながら、ドリルをドリルリングに嵌め込み穿設時に相対移動できないようにするためには、ドリルリングの内径をドリルの外径よりも小さくしてドリルリングをドリルに嵌め込んだときに、ドリルリングが所定の圧力でドリルを締め付けている状態にする必要がある。しかしながら、このようにドリルリングの内径をドリルの外径よりも小さくすると、ドリルの圧入時にドリルリングを拡張する応力が発生し、場合によっては、ドリルリングが割れてしまうという問題があった。

そこで本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、ドリルをドリルリングに圧入したときに、ドリルリングが割れるのを抑制することができるドリルリング及びその製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は、射出成形体からなるドリルリングであって、射出成形体内部にこの射出成形体の径方向の変形を吸収するための空洞を備えていることを特徴とする。

このように構成された本発明によれば、射出成形体内部に空洞を形成することにより、ドリルをドリルリングに圧入するときに、ドリルリング内の空洞を圧縮して変形させることができる。これにより、ドリルをドリルリングに圧入したときにドリルリングが割れるのを防止することができる。

また本発明において好ましくは、空洞は、射出成形体と同心のリング状に延びているか、射出成形体内部に点在している複数の空間によって形成されている。

また本発明において好ましくは、空洞は、高さ方向及び壁の厚さ方向のほぼ中央に形成されている。このように構成された本発明によれば、ドリルリングの壁厚が不均一になるのを防止することができる。

また、上述した課題を解決するために、本発明は、所定形状の金型を加熱する工程と、溶融樹脂を加熱された金型内に射出する工程と、加熱した溶融樹脂を金型内で所定時間冷却する工程とを備える、射出成形体からなるドリルリングの製造方法であって、金型の加熱温度、溶融樹脂の射出温度、及び冷却時間を調整することにより射出成形体内部にこの射出成形体の径方向の変形を吸収するための空洞を形成することを特徴とする。

このように構成された本発明によれば、金型の加熱温度、溶融樹脂の射出速度、及び冷却時間を調整して溶融樹脂の硬化時にひけを発生させ、これにより射出成形体内部に空洞を形成することができる。そしてこのようにドリルリング内に空洞を作ることでドリルをドリルリングに挿入するときに生じるドリルリングの変形を、空洞によって吸収することができる。

以上のように本発明によれば、ドリルをドリルリングに圧入したときに、ドリルリングが割れるのを抑制することができる。

本実施形態によるドリルリングを示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面の断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態によるドリルリング及びその製造方法について説明する。図１は、本実施形態によるドリルリングを示す斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面の断面図である。なお、Ａ−Ａ断面は、ドリルリングの高さ方向中央における断面である。

まず、図１及び図２に示すように、ドリルリング１は、円筒形状を有しており、その直径は約７〜８ｍｍであり、高さは約４〜６ｍｍであり、側壁の厚さは約２〜３ｍｍである。ドリルリング１の径方向中央には、例えばプリント配線基板に孔を穿設するためのドリルを嵌め込むための孔３が形成されている。この種の一般的なドリルの直径は、約３．１７５ｍｍであるのに対して、ドリルリングの孔３の大きさはドリルの直径よりも小さい、約３．００ｍｍである。このように孔３をドリルの直径よりも小さくすることによりドリルリング１をドリルに嵌めたときに、ドリルリング１をドリルに対して固定することができる。

ドリルリング１は、例えばポリオキシメチレン樹脂やポリアセタール樹脂のような熱可塑性樹脂を射出成形することで製造されている。様々な径のドリルに対応したドリルリング１を製造する場合には、ドリルの内径毎に着色を施し、ドリルリング１を装着したドリルの径を容易に見分けられるようにしてもよい。

また、ドリルリング１は、内部に、射出成形体内部にこの射出成形体の径方向の変形を吸収するための空洞５を備えている。具体的には空洞５は、ドリルリング１をドリルに嵌めてドリルリングにおける空洞よりも内側の部分７が外側に向けて押されたときに、その内側の部分７のみの変形を許容してその変形を吸収し、応力が空洞よりも外側の部分９に伝達されないようにしている。

空洞５は、ドリルリング１と同心のリング状に延びている。そしてこの高さ位置は、ドリルリング１の高さ方向ほぼ中央であり、径方向の位置は、ドリルリング１の側壁のほぼ中央である。また、空洞５の幅は、ドリルリング１の側壁の厚さの１／３程度であることが好ましく、この場合、空洞５は、ドリルリング１の側壁を厚さ方向に３分割したときに、中央の領域内に収まっている。これは、空洞５の幅が狭すぎると、空洞５よりも内側の部分７の変形を吸収する空間が無くなってしまい、また、空洞５の幅が広すぎると、ドリルリング１の側壁部分が薄くなってしまうからである。また、空洞５の位置が側壁の厚さ方向の何れかの方向に偏っていると、壁厚が不均一になってしまい、ドリルリング１の強度が不均一になってしまうため、空洞５の位置は、ドリルリング１の側壁の厚さ方向中央であることが好ましい。

また、空洞５は、一つの空間によって形成されたものに限らず、複数の空間を点在させたものでもよい。この場合、複数の微小空間を、ドリルリング１と同心の輪に沿って点在させることが好ましい。そしてこの場合も、上述したリング状の空洞５と同様に、空洞はドリルリング１の高さ方向及び壁の厚さ方向のほぼ中央に形成されている。

このような構成を有するドリルリング１は、上述したように、プリント配線基板に孔をあけるときにドリルに装着される。ドリルによって穿設を行うときには、ドリルは、プリント配線基板の面方向に向かって回転しながら押し進められる。ドリルにドリルリング１を装着することによって、ドリルの装着位置を一定になるよう決めることができる。ドリルが一定の距離だけ進んだときにドリルリング１の低面がプリント配線基板に接触してドリルがそれ以上進めないようにする。

次に、ドリルリング１の製造方法について説明する。

ドリルリング１を製造する場合には、まず、一般的な射出成形と同様に所定形状の金型を準備する。そして金型を加熱して樹脂を受け入れる準備を行う。次いで樹脂を加熱溶融して金型内に射出する。その後、樹脂を金型内で冷却する。そして本発明の実施形態によるドリルリング１の製造方法においては、射出の速度、金型の温度を調整、冷却時間等の成形条件を所定の範囲に設定することにより射出成形体からなるドリルリング１内に空洞を形成することができる。

具体的には、ドリルリング１内に空洞を形成するためには、射出の速度を１００〜１５０mm/secに設定し、金型の温度を１００〜１５０℃に調整し、冷却時間を１０〜３０秒に設定することが好ましい。成形条件をこの範囲に設定することにより、樹脂の収縮硬化時に生じる樹脂のひけを利用してドリルリング１内に空洞５を形成することができる。即ち、樹脂の収縮硬化時には、ドリルリング１の外表面から内側に向けて硬化するため、外側から内側に向けて未硬化の樹脂を引っ張る負圧が発生する。そして負圧が発生すると、未硬化の樹脂があるドリルリング１の側壁の中心部に空間が形成される。そしてこのとき形成される空間を残したまま樹脂を硬化することによりドリルリング１内に空洞５を形成することができる。

発明者等は、様々な条件でドリルリングを製造し、その内部に空洞が出来ていることを確認した。以下にその製造方法の一例として、樹脂としてポリアセタール樹脂を用いた場合を説明するが、本発明は下記の実施例に特に限定されるものではない。

実施例として、旭化成社製のポリアセタール樹脂であるテナックＣ３５１０、及びポリプラスチック社製のジュラコンM９０−４４を準備し、樹脂を１９０〜２２０℃で加熱し、１００〜１５０℃に加熱された所定形状の金型に１００〜１３０ｍｍ／ｓｅｃの射出速度で射出した。そして金型内６００ｋｇｆ／ＣＭ²で保持しながら樹脂を１０〜３０秒冷却した。その結果、内部に空洞を有するドリルリングを６個得た。このときの製造条件を表１に示し、得られたドリルリングの寸法を表２に示す。

また、比較例として、同様に樹脂を準備し、樹脂を１８０〜１９０℃で加熱し、７０〜９０℃に加熱された所定形状の金型に５０〜８０ｍｍ／ｓｅｃの射出速度で射出した。そして金型内１０００ｋｇｆ／ＣＭ²で保持しながら樹脂を１０〜２０秒冷却した。その結果、内部に空洞を有していない中実なドリルリングを６個得た。このときの製造条件を表１に示し、得られたドリルリングの寸法を表２に示す。

そして得られたドリルリングに対してシリンダー径５０ｍｍのエアシリンダーを備える試験機を用いて３．５ｍｍのゲージに嵌め込む割れ試験を行った。ドリルリングをゲージに嵌め込むときの空気圧は０．５５〜０．６ＭＰａであり、推力は１０５０〜１１７８Ｎであった。そして試験の結果、得られたドリルリングについて実施例によるドリルリングについては割れが発生しなかった。しかし、比較例によるドリルリングについては、同様の試験によって割れが発生した。

以上のように本実施形態によるドリルリングによれば、ドリルをドリルリングに圧入したときに、ドリルリングに加わる径方向外向きの応力を空洞によって吸収することができるのでドリルリングが割れるのを抑制することができる。

１ ドリルリング
３ 孔
５ 空洞

Claims (4)

1. 射出成形体からなり、径方向中央に円柱状の孔が形成された肉厚の円筒形状を有するドリルリングであって、
   前記射出成形体内部に、該射出成形体の径方向の変形を吸収するための空洞を備え、
   前記空洞は、前記円筒の高さ方向ほぼ中央の高さ位置、且つ前記円筒の壁の厚さ方向のほぼ中央の径方向位置に形成されている、
   ことを特徴とするドリルリング。
2. 前記空洞は、射出成形体と同心のリング状に延びている、
   請求項１に記載のドリルリング。
3. 前記空洞は、射出成形体内部に点在している複数の空間によって形成されている、
   請求項１に記載のドリルリング。
4. 所定形状の金型を摂氏１００〜１５０度に加熱する工程と、
   前記温度に加熱された金型内に溶融ポリアセタール樹脂を１００〜１３０ｍｍ/ｓｅｃの射出速度で射出する工程と、
   溶融ポリアセタール樹脂を金型内で６００ｋｇｆ／ＣＭ ² で保持しながら１０〜３０秒冷却する工程と、を備え、
   成形された射出成形体内部にこの射出成形体の変形を吸収するための空洞を形成すること、
   を特徴とするドリルリングの製造方法。

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