JPH0531608A - 穴あけ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複雑で高精度の位置決め制御機構を用いるこ
となく低コストで、精度よく確実にしかもドリル等の部
品の破損率を高めることなく、熱可塑性樹脂に小径の貫
通穴を形成可能な穴あけ装置を提供する。 【構成】 貫通穴を加工形成すべき被加工物４の装着位
置の両側に、該貫通穴に対し対向方向から穿孔するため
の一対の穿孔手段９、１７をそれぞれの穿孔軸を同軸上
に相互に固定配置して具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被加工物に貫通穴を形
成するための穴あけ装置に関し、特に樹脂材料に対し小
径の穴あけ加工を施すのに適した穴あけ装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】各種電子機器を構成するプリント板は、
パターンを形成したベアボードの状態あるいはＩＣ部品
を実装した状態で導通テストや各種機能テストが行われ
る。このようなプリント板のテストはチェッカーボード
を用いて行われる。このチェッカーボードはアクリルあ
るいはベークライト（フェノール樹脂、アメリカBakeli
te Corp.製、商品名）等の熱可塑性樹脂からなる基板の
一方の面に多数のプローブピンを突出して設け、基板の
反対面に貫通する各プローブピンをワイヤを介して導通
試験機あるいは機能試験機に接続したものである。テス
トを行う場合には、このチェッカーボードの四隅を固定
しチェッカーボード表面に突出するプローブピンに対し
プリント板を押し付けてプリント板のパターンあるいは
端子とプローブピンとを導通させる。

【０００３】従来このようなチェッカーボードを製造す
る場合、チェッカーボードの基板にピン貫通穴を加工形
成する穴あけ装置は、基板の上側にスピンドルを設けこ
のスピンドル先端にドリルを装着し、基板を穿孔位置が
開口した支持台面上に押し付けて固定し、基板の上側か
らドリルにより貫通穴を穿孔する構成であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
プリント板パターンの微細化および部品実装の高密度化
に伴い、チェッカーボードのピン間隔が狭まりまたピン
径も小径化し１ｍｍ以下にする必要が生じてきた。ま
た、ピンの高密度化に伴いチェッカーボードに対するテ
スト時のプリント板の押圧力が大きくなりチェッカーボ
ードの基板の強度を高めるために基板を厚くして１０ｍ
ｍ程度あるいはそれ以上の厚さにしなければならなくな
ってきた。また、大型プリント板用あるいは多数取りプ
リント板用のチェッカーボードの場合には基板面積が大
きくなるため強度の必要上厚さも大きくしなければなら
ない。

【０００５】このように厚さの増したチェッカーボード
基板に前述のような小径のピン貫通穴を形成しようとす
る場合、従来の穴あけ装置では、小径の穴あけ用ドリル
を用いて基板片側から貫通穴を加工形成しているためド
リル破損率が極めて高くなり、また穿孔可能な基板厚に
も限界があった。

【０００６】一方、従来の穴あけ装置を用いて比較的厚
い基盤に小径の貫通穴を加工形成するために、位置決め
用ミラーイメージ手段を適用した穿孔方法が行われてい
る。この方法は、一旦上面側から貫通穴の途中まで穿孔
した基板を反転させて裏面を上面側にし、ミラーイメー
ジ手段を用いて、基板の位置合せを行った後再び同じド
リルにより上側から貫通穴の残り部分を穿孔するもので
ある。

【０００７】しかしながら、このような基板を反転させ
る方法では、基板を反転させたときの位置合せ精度が問
題となり、微細パターン化したプリント板用の貫通穴を
形成するには上下方向からの穿孔位置精度が実用上不十
分となる場合があった。この場合、位置決め精度を十分
高めようとすれば、極めて高精度の位置決め制御手段を
用いなければならず制御構成が複雑になりコスト的に不
利となって、産業上実際に適用することはできない。

【０００８】さらに、従来の穴あけ装置においては、穴
あけすべき基板を支持台面上に上から押し付けて強制的
に平面状態に固定保持して穿孔加工を行っていた。しか
しながら、樹脂基板にはもともと僅かに反りや歪みがあ
り、これを平面状態に矯正した状態で穿孔した穴の軸は
矯正力を解除すると基板の反りや歪みがもとに戻るため
基板設置面に対し垂直とならず、多数の貫通穴を形成し
た場合、各貫通穴の軸方向がばらつくという問題があっ
た。このように穴の軸方向が一定しないと、例えば前述
のチェッカーボードを製造する場合に、穴に挿入した各
プローブピンが傾いたり、先端の間隔がばらついて微細
パターン化したプリント板に対処できなくなる。

【０００９】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされ
たものであって、複雑で高精度の位置決め制御機構を用
いることなく低コストで、精度よく確実にしかもドリル
等の部品の破損率を高めることなく、熱可塑性樹脂に小
径の貫通穴を形成可能な穴あけ装置の提供を目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る穴あけ装置は、貫通穴を加工形成すべ
き被加工物装着位置の両側に、該貫通穴に対し対向方向
から穿孔するための一対の穿孔手段をそれぞれの穿孔軸
を同軸上に相互に固定配置して具備している。

【００１１】好ましい実施例においては、前記被加工物
の穴あけ位置の両側に、該被加工物を両側から固定する
ための一対の押え手段をそれぞれ前記穿孔手段に対し穿
孔軸方向に沿って移動可能に設け、前記被加工物の形状
および位置に応じて前記各押え手段の固定位置を変更可
能に構成している。

【００１２】

【作用】例えばスピンドルとドリルからなる一対の穿孔
手段により、被加工物の両側から１つの貫通穴を順番に
穿孔する。このとき各穿孔手段のスピンドル回転軸は予
め所定の精度で同軸上に相互に固定されている。

【００１３】好ましい実施例においては、被加工物の中
央部分を強制的に固定することなくそのままの自然状態
で保持して、前記一対の押え手段の一方を被加工物に着
座するまで移動させ接触した位置でロックする。続いて
他方の押え手段を反対方向から移動させ被加工物を挟ん
で固定する。

【００１４】

【実施例】図１は本発明に係る穴あけ装置の実施例の概
略側面断面図であり、図２はその概略正面断面図であ
る。床面１上にコラム２が固定される。コラム２は上フ
レーム２ａおよび下フレーム２ｂからなり、上下フレー
ム２ａ，２ｂ間をワーク（被加工物）４が紙面に垂直な
ＸＹ平面上を移動可能なようにＸＹステージ３が設置さ
れる。ワーク４は例えば矩形フレーム形状のテーブル５
上に１側縁を突き当てて位置決めされて搭載される。テ
ーブル５はＸスライダ６を介してＸテーブルを構成する
Ｘガイド７に沿ってＸ方向に摺動可能である。Ｘテーブ
ルはＹスライダ８を介してＹ方向に摺動可能である。

【００１５】コラム２の上フレーム２ａには上側穿孔装
置９が装着される。上側穿孔装置９は、スピンドル１８
と、交換可能なドリル１２と、スピンドルモータ１３と
からなり、支持板４４に固定される。支持板４４は、ス
ライダ４３を介してガイドレール１０に沿って上下方向
に摺動可能である。ガイドレール１０は上フレーム２ａ
に固定した支持板４２に固定される。支持板４２にはさ
らに、図３および図４に示すように、ガイドレール４８
が固定され、このガイドレール４８に沿ってスライダ４
６を介して支持板４７が上下方向に摺動可能に装着され
る。穿孔装置９の先端部にはワーク４を固定するための
押え筒１４が装着される。この押え筒１４は支持板４７
に固定され、上下方向に移動可能である。支持板４２の
上部には穿孔装置９を上下方向（Ｚ方向）に駆動するた
めのＺ駆動サーボモータ１５が取付けられ、ボールネジ
４５（図３）を介して穿孔装置９を固定した支持板４４
をスピンドル軸方向（上下方向）に駆動する。

【００１６】支持板４２の上部にはさらに、押え筒１４
を固定した支持板４７を上下駆動するためのブレーキ付
きシリンダ１６が取付けられる。このシリンダ１６はロ
ッド４１（図３）を介して支持板４７を摺動させ、これ
により押え筒１４をスピンドル軸方向（穿孔方向）に沿
って移動させる。

【００１７】上記構成の穿孔装置９と同様の穿孔装置１
７がコラム２の下側フレーム２ｂに装着される。上下の
穿孔装置９、１７はワーク４を挟んでその両側に穿孔方
向を対向して各々のスピンドル軸を同軸にして配置され
る。各穿孔装置９、１７はコラム２に対し、Ｚ方向には
移動可能であるが、ＸＹ方向には相互に同軸状態で位置
が固定されている。

【００１８】押え筒１４の構成を図５に示す。押え筒１
４はスピンドル１８がほぼ隙間なく摺動可能に嵌合する
程度の内径を有し、側面部に冷却エア供給ポート１９お
よび吸塵ポート２０が設けられ、夫々図示しない冷却エ
アホースおよび吸塵ホースに接続される。押え筒１４の
先端面には、圧力ポート２１が設けられ、筒側壁内の導
管２２を介して側面でエア配管２３に接続される。エア
配管２３は圧縮空気アキュムレータ２４に接続される。
エア配管２３の途中に圧力センサ２５が接続される。こ
の圧力センサ２５により押え筒１４がワーク４に着座し
たときの圧力上昇が検出され、これに基づいて後述の駆
動制御が行われる。

【００１９】圧力センサ２５は制御装置（ＣＰＵ）２６
に接続される。同様に下側の押え筒（図示しない）の圧
力センサ３６もＣＰＵ２６に接続される。ＣＰＵ２６に
は、駆動回路２７、２９を介して夫々ＸＹテーブルのＸ
サーボモータ２８およびＹサーボモータ３０が接続され
る。ＣＰＵ２６にはさらに、上側のスピンドル１８を上
下に移動させるためのＺサーボモータ３２およびスピン
ドル回転モータ３５が各々駆動回路３１およびインバー
タ３４を介して接続される。同様にして、下側のスピン
ドルを駆動するためのＺサーボモータおよびスピンドル
モータがＣＰＵ２６に接続される（配線９０）。ＣＰＵ
２６にはさらに、押え筒１４を上下駆動するためのシリ
ンダ１６を駆動制御するシリンダ制御回路３３が接続さ
れる。このシリンダ制御回路３３は３つの電磁弁３８、
３９、４０に接続する。各電磁弁はシリンダ１６と圧縮
エアのアキュムレータ３７との間の配管上に設けられ、
それぞれシリンダ１６の上方向移動、下方向移動および
ブレーキロックの駆動制御を行う。同様の構成の下側の
シリンダ駆動用の制御回路（図示しない）がＣＰＵ２６
に接続される。

【００２０】図６は本発明に係る穴あけ装置の電気系の
制御回路の構成を示す。図５に対応する部分は同じ番号
で示す。Ｘ、Ｙ方向のサーボモータ２８、３０はエンコ
ーダＥとともにそれぞれのサーボドライバ５２に接続さ
れる。各サーボドライバ５２はサーボコントローラ５１
に接続される。ＸＹの各方向に沿ってそれぞれ３個の位
置検出センサ５３が設けられ、各センサ５３は各方向の
サーボドライバ５２に接続される。両側２個のセンサは
ＸＹ各テーブルのオーバーラン検出用のセンサであり、
中間のセンサは駆動開始時の基準位置決め用センサであ
る。同様に上下２つのＺ方向のサーボモータ３２がエン
コーダＥとともに各々のサーボドライバ５２に接続され
る。上下の２つのスピンドル１８は使用周波数に対する
回転数制御用のインバータ３４を介してＣＰＵ２６に接
続される。ＣＰＵ２６には各種コマンドを入力するため
のキーボード４９が接続され、さらに駆動コマンドを装
置の近くで入力できるようにするために必要なキーのみ
を具備した携帯ティーチングボックス５０が接続され
る。

【００２１】次に上記構成の本発明に係る穴あけ装置を
用いた穴あけ操作の手順について説明する。まずＸＹテ
ーブルのＸ、Ｙの各サーボモータ２８、３０をサーボ駆
動してワーク４の穴あけ位置を上下各穿孔装置９、１７
のスピンドル軸上に位置合せする。次に、圧力ポート２
１より圧縮エアを噴出させながら上側の押え筒１４をワ
ーク４に向って下降させる。この下降動作は、シリンダ
制御回路３３により電磁弁３８、３９または４０をオン
オフ制御することによりシリンダ１６を駆動して行われ
る。押え筒１４が下降して先端面がワーク４に到達する
と、圧力ポート２１が塞がれるため配管２３内の圧力が
上昇する。この圧力上昇が圧力センサ２５により検知さ
れる。このように圧力センサ２５により押え筒１４の着
座が検出されると、直ちにシリンダ制御回路３３が電磁
弁３８、３９または４０をオンオフ制御してシリンダロ
ッド４１を押え筒１４の着座位置でロックして固定す
る。このとき押え筒１４は、ワーク４の上面に対し押圧
力を付与しないで接触した状態であり、従ってワーク４
は強制的な変形力を受けない。

【００２２】次に下側の押え筒を上昇させ所定の圧力で
ワーク４を上側押え筒１４に対し押圧して上下の両押え
筒間にワーク４を挟持固定する。この状態で下側の押え
筒のシリンダもロックする。このときワーク４はもとも
と有する反りや歪みをそのまま矯正されずに有する自然
な状態でロックされる。

【００２３】次に上側の穿孔装置９のＺサーボモータ３
２およびスピンドルモータ３５を駆動して上側のスピン
ドル１８を下降させワーク４を上側から途中まで穿孔し
そのままスピンドル１８を上昇させる。続いて下側のス
ピンドルを上昇させワーク４の下側から穿孔して穴を貫
通させる。このとき上下のスピンドルは予め同軸上に相
互に位置合せされた状態で固定されているため、上下方
向からの穿孔位置は高精度に保たれ位置ずれを起こすこ
とはない。この後、ＸＹテーブルを駆動してワーク４を
別の穿孔位置に移動し、上記穴あけ操作を繰返す。この
ような動作シーケンスは数値制御プログラムにより実行
可能である。

【００２４】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
例えば押え筒１４の駆動手段としてエアシリンダに代え
て他のモータ機構を用いてもよく、また押え筒１４の着
座検出手段として圧力センサに代えて他の機械的スイッ
チあるいは電気的または光学的スイッチを用いてもよ
い。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る穴あ
け装置においては、一対の対向する穿孔手段（スピンド
ル）を予め穿孔軸を同軸上に配置した状態で相互に固定
して具備しているため、ワークを反転させることなくか
つ複雑で高価な制御機構を用いることなく単純な構成
で、ワークの両側から一本の貫通穴を高精度で加工形成
することができる。従って、比較的厚さの厚いアクリル
等の熱可塑製樹脂等の基板に対し小径の貫通穴をドリル
を破損することなく対向方向から容易に穿孔することが
可能になる。

【００２６】また、独立してスピンドル軸方向に移動可
能な上下一対の押え筒を設けることにより、穴あけすべ
きワークを矯正して固定することなくワークの自然形状
のまま穿孔位置を固定して穴あけ加工を行うことができ
る。従って多数の穴を高密度で形成した場合に、穴あけ
後の板の変形復帰により各穴の方向がばらついたり位置
ずれを起こすことはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る穴あけ装置の実施例の側面に沿っ
た断面図である。

【図２】本発明に係る穴あけ装置の実施例の正面に沿っ
た断面図である。

【図３】本発明に係る穴あけ装置の実施例の要部水平断
面図である。

【図４】本発明に係る穴あけ装置の実施例の要部垂直断
面図である。

【図５】本発明に係る穴あけ装置の駆動制御機構の構成
説明図である。

【図６】本発明に係る穴あけ装置の電気系制御機構の構
成説明図である。

【符号の説明】

２ コラム ３ ＸＹテーブル ４ ワーク ９、１７ 穿孔装置 １２ ドリル １４ 押え筒 ２５、３６ 圧力センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 貫通穴を加工形成すべき被加工物装着位
   置の両側に、該貫通穴に対し対向方向から穿孔するため
   の一対の穿孔手段をそれぞれの穿孔軸を同軸上に相互に
   固定配置して具備した穴あけ装置。
2. 【請求項２】 前記被加工物の穴あけ位置の両側に、該
   被加工物を両側から固定するための一対の押え手段をそ
   れぞれ前記穿孔手段に対し穿孔軸方向に沿って移動可能
   に設け、前記被加工物の形状および位置に応じて前記各
   押え手段の固定位置を変更可能に構成した請求項１の穴
   あけ装置。