JPS63306851A

JPS63306851A - 工作機械の工具管理方法

Info

Publication number: JPS63306851A
Application number: JP13974887A
Authority: JP
Inventors: Akira Irie; 入江　明; Yasuhiko Kanetani; 保彦金谷; Kiyoshi Yamaki; 山木　潔
Original assignee: Hitachi Seiko Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 1987-06-05
Filing date: 1987-06-05
Publication date: 1988-12-14
Anticipated expiration: 2011-01-24
Also published as: JPH084990B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は自動工具交換方法、特に複数の加ニスピンドル
を有する多軸ヘッド工作機械の工具交換方法に関するも
のである。

〔従来技術〕

複数の加ニスピンドルを有する多軸ヘッド工作機械、例
えばプリント基板穴明は機においては、特開昭５５−１
５７４１３号公報記載のように所定の間隔で複数のヘッ
ドをＹ軸に沿って配置し、この複数のヘッドに対向して
配置式れ且つ相対的にＸＹ軸方向に移動可能なテーブル
を設け、このテーブル上には複数のプリント基板が上記
複数のヘッドに対応して着脱自在に支持される。上記複
数のヘッドはＺ軸方向に移動し、テーブル上のプリント
基板に穴明加工する。さらに、テーブルの一方端には複
数のヘッドに対応して複数の工具保持装置（以下ホルダ
という）と工具の排出穴が設けられ、ホルダからスピン
ドルに供給されると共に穴明加工に使用された工具（こ
お場合、ドリル）は上記排出穴に排出される。ホルダ相
互の間隔、および排出穴相互の間隔は複数のヘッド相互
の間隔に対応し、複数のスピンドルへの装着、離脱は同
一タイミングで短時間に行われる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

近年、プリント基板の多層化、部品の小形化に伴なって
プリント基板上の実装密度が爾くなり穴の間隔が小さく
なるためにプリント基板に明けられる１枚当りの穴の数
が数十個から数万個になるため、プリント基板穴明機の
軸数すなわちスピンドルの数を増加する傾向がある。こ
のプリント基板穴明機に使用てれるドリルは数百回の穴
明加工により切削能力が低下するため交換する必要があ
る。（％開昭６１−２７４８３２号公報）ところが、多
軸のプリント基板穴明機を使用して穴明加工を行う場合
、必ずしも全軸を使用するのでなく、例えば、６軸を有
するプリント基板穴明機で２軸のみ使用する等の作業が
ある。この場合、全軸のスピンドルに装着されたドリル
の残プ寿命は、スピンドルの使用頻腿の大小によりばら
つきが生じるので、全スピンドルのドリルを同時に交換
すると充分な残り寿命を有するドリルをもスピンドルか
ら排出し交換するということがあった。

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、寿命限界の工具の
みを交換し、工具を無駄なく寿命一杯（限界寿命まで）
使用することができる自動工具交換方法を提供すること
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために発明てれたもので、
複数スピンドルに工具を供給する複数の工具保持装置毎
に工具の寿命を管理するとともに寿命を管理された工具
と同一の少なくとも１本の予備工具を保持し、限界寿命
が検出された工具を上記予備工具と交換するものである
。

〔作　　用〕

本発明においては、複数のスピンドル毎に装着嘔れた工
具の残り寿命が、あらかじめ決められた上限値に達する
と限界寿命に到達したものと見做し、複数の工具保持装
置の中の対応する工具保持装置から新しい工具を供給す
るので限界寿命に到達以前の使用可能工具を排出するこ
とはない。

〔実　施　例〕

第１図は本発明に係る自動工具交換方法の実施例を示す
フローチャート。第２図は本発明のプリント基板穴明機
の概要を示す配置図。第３図は本発明のプリント基板穴
明機の制御の１０ツク図である。

ｌｆｉテーブルで、このテーブルｌの上にはプリント基
板２（２ｍ、２ｂ、２（！、　２ｄ）が４枚、図示して
いない取付具によって固定されている。

ｉ（３ａｓ　３　ｂｓ　３　ｃｓ　　３　ｄ　）は複数
の工具保持装置を有する工具マガジンで、テーブル１上
の一端に所定の間隔で載置されている。４（４ｍ、４ｂ
、４ｃ、４ｄ）は複数の工具を排出する排出用マガジン
で、工具マガジｙ３　（３８％　３　ｂ、３　ｃ。

３ｄ）とは夫々等しい間隔を置いてテーブルｌ上に配置
妊れている。５（５ｍ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）はドリルで
、工具マガジンｉにマトリクス状にそれぞれｎ本（Ｔａ
ｓ〜Ｔ＆ｎｓ　Ｔｂｘ〜Ｔｂｎ５　Ｔｃｓ〜ＴＣｎ　ｓ
　Ｔ　ｄ　１−Ｔｄｎの配列で）貯蔵されている。旦（
６＆、６ｂ−６ｃｍ　６ｃｉ）は、固定フレーム１２に
Ｙ方向に移動自在に支持されたスピンドルで、このスピ
ンドル見は、２軸（プリント基板ヱに垂直方向）に沿っ
て上下動することによりプリント基板スにドリル旦で穴
を明ける。このプリント基板ｌへのドリル穴明加工時に
は、テーブル１がＸ軸方向、スピンドル旦がＹ軸方向に
移動する。プリン）Ｍ板至上の加工穴の位置信号は夫々
ＸおよびＹ軸駆動機構に出力され、後述の制御装置によ
って位！η決め制御される。ユ（７１，７ｂ、７ｃ７ｄ
ンは補助チャックで、Ｘ軸に平行に距離Ａだけ離れた位
置に図示しない）゛ラケットに固定されている。この補
助チャックＬはスピンドル互と連動してＸＹ方向に駆動
され、ドリル五を工具マガジン１から後述する待ちポス
トへ及び後述する排出ポストから排出用マガジン土へ運
ぶ。８　（８ａ。

８ｂ、８ｃ、８ｄ）は待ちポストで、テーブル１上の一
端に所定の間隔で、工具マガジン１とは夫々等しい間隔
を謹いて配置されている。１（９ａ。

９ｂ、９ｃ、９ｄ）は排出ポストで、待ちポスト旦とは
夫々等しい間隔を置いてテーブル１上に配置されている
。１０は押釦スイッチで、本装置の動作を開始させる。

１１は制御装置で、押釦スイッチ１０から開始信号を入
力して、穴明加工データのプログラムを実行し、穴明加
工やドリル交換等の制御信号を出力する。１２は固定フ
レームで、。

図示しないベッドに固定とれ、スピンドル旦と補助チャ
ックユをサドル１８を介してＹ方向に摺動可能に取付け
る。１３はＸ軸モータで、テーブル１ｔ−Ｘ方向に移動
させる。１４はＹ軸モータで、固定フレーム１２とサド
ル１８と摺動させることＫよシスビンドル旦と補助チャ
ックＬをＹ方向に移動させる。１５は２軸モータで、ス
ピンドル６及び補助チャックエを上下に移動させ、穴明
やドリル１の交換をする。Ｌｉ（１６ａ％ｌ　６　ｂ、
　　１５ｃ、１６ｄ）は電磁弁で、図示しないシリンダ
を動かし、補助チャックユを閉じる。ｓｗ（ｓｗａ９、
ＳＷｂ％ＳＷｃ、ＳＷｄ　）はスイッチで、制御装置１
１からのドリル交換信号によシ開閉し、電磁弁Ｌ１を作
動させる。１７は電源で、電磁弁１」、に電圧を供給す
る。ＶＲＩは可変抵抗で、ドリルｌの寿命（穴明回数）
を認定する。ＶＢ２も可変抵抗で、再使用するドリル五
の残シ寿命の規定値を認定子る。

次に、本発明の工具交換動作について説明する。

まず、穴明開始時は、工具マガジン主の工具保持装置に
は全て新しいドリルｉが装着され、排出用マガジンｉに
は１つの工具（使用済）も装着されてない状態で、嘔ら
にスピンドル１はもちろんドリル互を１本も装着されて
いないものとする。作業者が、プリント基板穴明機の作
動開始押釦スイッチｌＯを押すと開始信号が制御装［１
１に入力石れ、制御装ｆ１１では図示しない通常の穴明
加ニジーケンスが実行式れる。すなわち、制御装置１１
は工具マガジン・互の左上端の工具保持装置ＴＪＬ１％
　Ｔｂｉ、Ｔａｘ、Ｔｄｔの直上に補助チャックＬの位
置（スピンドルｊからＸ方向にへの距離）が設定される
ようにＸ軸モータ１３およびＹ軸モータ１４を制御する
０次に、補助チャックヱが２軸モータ１５によシ駆動さ
れ、下降して、工具保持装置Ｔ、１、Ｔｂｔ、Ｔｉｔ、
Ｔｄｘに保持されたドリル旦を把持した後、上昇し、待
ちボス）８の直上に移動後、下降して、ドリル五を装着
する。そして、スピンドル１は待ちボスト１の直上に移
動でれ、下降し、待ちポスト旦に保持されたドリルｌを
図示しないスピンドル亙のチャックにより把持した後、
上昇する。ドリル１を把持したスピンドル見は、Ｘ軸モ
ータ１０およびＹ軸モータ１１により駆動され、プリン
ト基板生の上の予めプログラムされた位置に位置決めさ
れ、且つ２軸モータ１２によシ下降される動作を繰シ返
すことによりプリント基板主の穴明加工を続ける。

久に、ドリルの限界寿命の設定およびドリルの交換の手
順について第１図にしたがり詳細に説明する。

まず、工具マガジンｌにそれぞれ保ｖぼれているｎ個の
ドリル玉の穴明回数の寿命と残シ寿命穴明数の規定値を
可変抵抗ＶＲＩ％ＶＲ２でそれぞれ予め設定する。ここ
で、残り寿命穴明数の規定値の設定に訃いては、穴明終
了後、再び穴明開始するとき、すぐにドリル交換すると
、作業効率が悪いので、残）寿命の十分あるドリルを再
使用するように設定値を選ぶ（ステップ１０１の処理に
相当する。以降ステップＯＱＯと記入する。）工具保持
袋ｆＴａｘ、’ｌ’ｂｔ、Ｔａｘ、Ｔｄｔ、に保管場れ
た新しいドリルｌをスピンドル１にそれぞれ装着して、
プリント基板至を穴明加工する（ステップ１０２）。

制御装ｆｉｌは各ドリル旦の加工入関数をプログラムさ
れた穴明数のデータでそれぞれカウントし、予め設定し
た寿命の穴明数を越えることを検出するまで加工する（
ステップ１０３）。

スピンドル６ａに装着のドリル５ａの穴明数が他のドリ
ル旦の穴明数に比べて多くて寿命穴明数を越えた場合、
スピンドル旦の回転を停止させる（ステップ１０４）。

一方、補助チャック７ａ用電磁弁１６ａは、ドリル５ａ
の寿命を検出した制御装置１１によシ、スイッチＳＷａ
のみが閉じられ、図示しないシリンダを動かす。そして
、工具マガジン主の工具保持装置’ｒａ２、Ｔ）ｚ、Ｔ
ａｘ、Ｔｄｚの直上に移動した補助チャックユのうち補
助チャック７ａのみが閉じてドリル５ａを把持し、待ち
ボス）８ａの直上へ移動させる。その後、補助チャック
７ａを開きドリル５ａを待ちボスト８ａに装着させる。

このとき、他の工具マガジン３ｂ〜３ｄのドリル５ｂ〜
５ｄは補助チャック７ｂ〜７ｄのチャックが開いたｔま
で移動しない（ステップ１０５）。

スピンドル旦がドリルｉを把持して排出ポスト主の直上
へ移動させる（ステップ１０６）。

スピンドル６ａのみがチャックを開いて、ドリル５ａを
排出ポスト９ａに装着させる（ステップ１０７）。

スピンドル旦は待ちポスト見へ移動する。このトキ、ス
ピンドル６ａのみがドリル５ａを装着していない。他の
スピンドル６ｂ〜６　ｄ　Ｕ　）’　リル５ｂ〜５ｄを
装着したままである（ステップ１０８）。

スピンドル６１は待ちボスト８亀に装着てれたドリル５
ａｔ−把持する。このとき、他のスピンドル６ｂ〜６ｄ
はそのままドリル５ｂ〜５ｄを装着したままである（ス
テップ１０９）。

電磁弁１６ａがシリンダを動かし、補助チャック７ａを
閉じさせる。補助チャック７ａは排出ポスト９ａのドリ
ル５ａを把持して、排出用マガジン４ａの工具保持装置
ＲａＳに移動させ、保管させる（ステップ１１０）。

一方、スピンドル旦は回転を始める（ステップ１１１）
。

再び、スピンドル互が定速回転後、穴明加工を継続する
（ステップ１１２’）。

プリント基板１４枚（１ブロツク）分の穴明加工が終了
する（ステップ１１３　）ｅスピンドル旦に装着されたドリルｌの寿命穴明数から現
状の穴明数を減算して、それぞれ残り寿命の穴明数を求
める（ステップ１１４）。

予め設定したドリルｉの残シ寿命穴明数規定値と各ドリ
ル見の残シ寿命の穴明数とを比較する（ステップ１１５
）。

残少寿命穴明敏が多いとき、工具マガジンｌの工具保持
装置にドリル互をそれぞれ返却し、その工具保持装置ご
とに現状のドリル五の穴明数を記憶する（ステップ１１
６）。

残シ寿命穴明数が少ないとき、ドリル交換回数を少なく
して、作業効率を高めるため、排出用マガジン東ヘドリ
ルエをそれぞれ返却する（ステップ１１７）。

次に、２ブロツクめのプリント基板２＆〜２ｄを穴明加
工するとき、供給マガジン３ａ〜３ｄに貯蔵式れたドリ
ル５ａ〜５ｄをスピンドル６ａ〜６ｄに装着してプリン
ト基板２ａ〜２ｄを穴明加工する。このとき、寿命前の
再使用のドリル５１〜５ｄの場合、穴明数のカウントは
記憶され九穴明数から累積される（ステップ１ｏ２）。

以降、（ステップ１０２）〜（ステップ１１７）をくシ
かえず。

限界寿命のドリルのみ交換するので、使用可能のドリル
を廃棄あるいは再研磨する無駄がなくなシ、マガジンを
工具マガジンと排出用マガジンに分けたので、残存ドリ
ルの本数が明確になった。　１また、残寿命穴明数規定
値を適切に選べば、ドリル交換回数を少なくして作業効
率を上げることができる。

本実施例では、工具としてプリント基板穴明用ドリルを
述べたが、これに限らず他に使用頻度が高く、寿命が短
かい交換工具（例えば、ボーリング、カッター等）の場
合でも同様に実施することができる。

スピンドル数は４本に限らず、２本以上の複数であれば
より。

工具の寿命管理は、ブーグラムされた穴明数データに基
ずいてカウントしていく方法以外に、工具の実質的な使
用時間をタイマ等で積算（カウント）シてもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、限界寿命に到った工具のみを新しい工
具と交換するので、残シ寿命の長い工具を廃棄あるいは
再研磨することがなくなシ、効率のよい工具管理ができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動工具交換方法の処理手順の一実施
例を示すフローチャート、第２図は本発明の自動工具交
換方法を実現する装置の平面図である。第３図は本発明
の自動工具交換方法を実現する装置の１０ツク図である
。５ａ、５ｂ、５ｃ１５ｄ・・−ドリル、５ａ、６ｂ。６Ｃ１６ｄ・・・スピンドル。Ｔ１１〜Ｔａｎ％　Ｔｂ
１〜Ｔｂｎ１Ｔａｘ−Ｔ（ｎ％Ｔｄｉ〜Ｔｄｎ・・・工
具保持装置。代理人弁理士　　／ｌ−％　川　勝　カメ　１　図第２図手　　続　　補　　正　　δ（方　式）％式％コ正をＶる者 πｆ“ドとの関係　　特許出願人ｉｔ　　　所　　　　東京都千代田区大Ｔ−町二丁１１
６番２号名　　称　　　　１１　　　立　　精　　工　
株　式　会　社代人者　　　海　　野　　友　　第 ′、？Ｐ、　　　入居　　所　　　　東京都千代田区丸の内−丁目５番１号
株式会社　日立製作所内石工命令の日ｆｌ昭シｉ］６２年　３　；ｉ　２５０　（発送日）ｌ正の
対宋明細−＋１全文Ｂ正の内容

Claims

【特許請求の範囲】

１、複数のスピンドルに対応して複数の工具保持装置を
配置し、上記工具保持装置毎に保持された工具の寿命を
管理し、上記工具保持装置には工具寿命が管理される工
具と同一の予備工具を保持し、上記工具の限界寿命が検
出された場合、上記工具に代わつてこの工具に対応する
上記工具保持装置から予備工具を呼出し、この予備工具
をこの予備工具に対応する上記スピンドルに供給するこ
とを特徴とする自動工具交換方法。