TW202339894A - 附有自動更換工具功能的加工裝置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

[課題]提供一種具有自動更換工具功能的鑽孔加工裝置，其可迅速地檢測鑽頭是否從主軸排出。[解決手段]鑽孔加工裝置具有：非接觸檢測部63，其在將主軸6所保持的加工工具7載置於排出架10之後，檢測加工工具7與主軸6是否成為非接觸；以及排出狀況判斷部201，其基於所述非接觸檢測部63的檢測結果，而判斷所述加工工具7是否從所述主軸6排出，在所述主軸6已進行打開加工工具7的保持部亦即筒夾夾頭81的動作時而所述非接觸檢測部63未檢測到所述加工工具7與所述主軸6的非接觸狀態的情形，所述排出狀況判斷部判斷所述加工工具7未從所述主軸6排出，且以停止工具更換動作的方式進行控制。

Description

附有自動更換工具功能的加工裝置及其控制方法

本發明是關於一種具有自動更換鑽頭的功能的基板鑽孔裝置及其控制方法，所述鑽頭例如用於對印刷基板進行鑽孔。

基板鑽孔裝置中存在具有自動更換保持於主軸的鑽頭的功能之機型。在這種裝置中，即使於已進行從主軸排出鑽頭的動作的情形中，有時也會有因主軸與鑽頭燒結而導致固接，無法正常地排出之情形。此情形，會成為將新的鑽頭裝設於保持有鑽頭的狀態的主軸，而有鑽頭彼此碰撞，損壞鑽頭、工具架、主軸等的風險。

於是，以往如專利文獻1或2，是使用發光器與檢測感測器來檢測鑽頭從主軸的排出不良，而避免鑽頭的碰撞。圖1為以往的基板鑽孔裝置的概略構成圖。在此，使用圖1說明利用發光器等的鑽頭的排出不良檢測方法。

在圖1中，在成為基座的裝置基台1上有加工台2，所述加工台2載置成為被加工物的印刷基板3且在X方向被驅動。在安設於裝置基台1的門型柱體4裝配有在Y方向被驅動的橫滑台5。在此橫滑台5裝配有在Z方向被驅動的主軸6，主軸6保持鑽頭7。12為安裝於主軸6且與主軸6一起在Z方向移動的子夾頭。此外，加工台2、橫滑台5、主軸6具備省略圖示的驅動機構，且被整體控制部20驅動控制。9、10、11分別為供給用工具架、排出用工具架以及新的鑽頭與舊的鑽頭被區別容納的鑽頭收容盒，且分別設置於加工台2之上。此外，子夾頭12為可將鑽頭保持於前端且使鑽頭在鑽頭收容盒11與工具架9或10之間移動的構件。16為發揮向操作員傳遞各種資訊的作用的顯示部。20為進行裝置各部的控制的整體控制部，且例如藉由程式控制的處理裝置而實現。

在門型柱體4的前表面兩端部，如圖示所示地設置有發出雷射的發光器13、感測來自發光器13的雷射的感測器14。將藉由發光器13所作出的光線15朝向Y方向，且使其X座標成為與主軸6所保持的鑽頭7的X座標一致。光線15會通過比主軸6更下方，在使主軸6下降的情形，若鑽頭7仍被保持於主軸6，則鑽頭7的柄部會遮擋光線15。

在更換主軸6所保持的鑽頭7時，使主軸6與工作台2相對移動，在將鑽頭7往排出用工具架10排出之後，將準備好的新的鑽頭7裝設於供給用工具架9，但在將鑽頭7往排出用工具架10排出之後，為了確認是否正常地排出，會使主軸6往預定的檢查位置（沒有遮擋光線15的物體的位置）移動並下降，且從發光器13發出光線15。若感測器14感測到光線15，則主軸6未保持鑽頭7，因此繼續裝設新的鑽頭7。另一方面，若感測器14未感測到光線15，則主軸6保持著鑽頭7（鑽頭7未正常地排出），因此停止工具更換動作，通過顯示部16向操作員通知異常。 [習知技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2016-120563號公報 [專利文獻2]日本特開2016-117151號公報

[發明所欲解決的課題] 但是，上述以往的鑽孔加工裝置在持續使用之中有時光線15的光軸位置會偏移，而存在調整光軸位置的期間必須停止裝置的運行的問題。並且，以往的鑽孔加工裝置由於需要設置檢查用的不遮擋光軸的空間，因此工作台上的更換用構件的配置受到限制。再者，在鑽頭排出動作之後，雖需要將主軸往預定的檢查位置移動，但為了提升加工效率，而存在省略移動動作的要求。

於是，本發明的目的在於提供一種鑽孔加工裝置，其在自動更換工具動作中不藉由發光器即可檢測鑽頭從主軸的排出不良，且可省略無用的移動動作，使加工效率提升。

[解決課題的技術手段] 為了解決上述課題，本申請的發明為一種加工裝置，其具有：主軸，其具備保持部，且在該保持部中保持加工工具；排出用工具架，其載置從該主軸卸除的所述加工工具；以及控制部，其以更換所述主軸所保持的所述加工工具的方式進行動作控制，所述加工裝置的特徵在於具有：非接觸檢測部，其在所述主軸已保持所述加工工具的狀態下使所述加工工具往所述排出用工具架移動之後，檢測所述加工工具與所述主軸是否成為非接觸狀態；以及排出狀況判斷部，其基於所述非接觸檢測部的檢測結果，而判斷所述加工工具是否從所述主軸排出，在所述非接觸檢測部於已進行打開所述主軸的保持部的動作時而未檢測到所述加工工具與所述主軸的非接觸狀態的情形，所述排出狀況判斷部判斷所述加工工具未從所述主軸排出，在所述排出狀況判斷部判斷所述加工工具未從所述主軸排出的情形，所述控制部以停止更換加工工具的動作的方式進行控制。

[發明功效] 根據本發明，可在排出動作後立即檢測出鑽頭從主軸的排出不良，且可防止鑽頭或主軸的損壞。

以下，針對本發明的代表性的實施方式，使用圖式進行說明。此外，在各圖中，對與圖1同樣的構件或同樣功能的構件標註同樣的符號並省略說明。並且，針對與作為習知例而進行說明的構成同樣的構成，則省略說明。

圖2是成為本發明的一實施例的鑽孔加工裝置的概略構成圖。成為本發明的一實施例的鑽孔加工裝置如同圖2所示地構成。

圖3是詳細說明圖2中的排出用工具架10的圖。101為形成有圓形的貫通孔之圓形的套筒。貫通孔的上方部分的直徑形成得稍小，且下方部分的直徑形成得稍大。在貫通孔的內部，支撐插入的鑽頭7的保持座102被設置成可在貫通孔內上下移動。在保持座102的上表面設有用於將鑽頭7插入的插入孔104。此外，保持座102是藉由彈簧103而被往上方彈性地賦予勢能。套筒101、保持座102及彈簧103的任一者皆由具有導電性的材料所構成。

圖4是圖2中的主軸6的前端的剖面圖，（A）表示已閉合筒夾夾頭的狀態，（B）表示已打開筒夾夾頭的狀態。主軸6具有將鑽頭7旋轉的旋轉軸61，且在其前端配置有：筒夾夾頭81，其為保持鑽頭7的保持部；以及彈簧82，其將筒夾夾頭81往圖的上方彈性地賦予勢能。在筒夾夾頭81的鑽頭7側，於旋轉的軸線О方向形成有省略圖示的多條狹縫，且能在徑向縮徑。然後，鑽頭7藉由徑向的力被保持，所述徑向的力為形成於筒夾夾頭81的外周的錐形面81a藉由彈簧82而對形成於旋轉軸61的內面的錐形面61a賦予勢能所產生。此外，如圖4（A）所示，在鑽頭7被筒夾夾頭81保持的狀態下，兩者為接觸。

在從主軸6卸除鑽頭7時，藉由使省略圖示的氣缸動作，而將與氣缸連接的活塞桿83下降，使筒夾夾頭81抵抗彈簧82而往圖的下方移動。若筒夾夾頭81的錐形面81a與旋轉軸61的錐形面61a分離，則筒夾夾頭81敞開，可失去筒夾夾頭81對鑽頭7的保持力。此外，在敞開筒夾夾頭81的狀態下，如圖4（B）所示，在筒夾夾頭81與鑽頭7之間形成間隙，若未因燒結等而固著，則兩者成為非接觸的狀態。

圖5為用於詳細說明圖2及圖4中的主軸6的圖。如圖5所示，主軸6為內置馬達的構造，且旋轉軸61成為馬達的轉子。62是為了與旋轉軸61靜電耦合而在定子側接近旋轉軸61安裝的電極，亦為在與地線之間檢測出的電容器的端子。63為與電極62連接的共振檢測部，且將檢測訊號S傳送至整體控制部20。

圖6為用於詳細說明圖2及圖5中的共振檢測部63的圖，且對與圖5同樣的構成標記同樣的編號。在圖6中，64為在電極62與地線之間檢測出的電容器，且其電容值在將保持於主軸6的狀態的鑽頭7載置於排出用工具架10之後（亦即，保持於主軸6的狀態的鑽頭7與排出用工具架10成為接觸狀態之後），在主軸6與鑽頭7接觸的狀態與未接觸的狀態會大幅變動，且在前者變小，在後者變大。

65為二次側與電極62連接的變壓器，且其二次側成為與電容器64連接的狀態。66為使交流電進行振盪的振盪電路，所述交流電的頻率是在保持於主軸6的鑽頭7與排出用工具架10接觸的狀態下，會使主軸6與鑽頭7在非接觸的狀態下的電容器64引起並聯共振，67為共振檢測電路，所述共振檢測電路檢測到在電容器64產生並聯共振，從變壓器65的一次側觀看的阻抗上升且一次側的兩端電壓下降，而發送檢測訊號S。因此，在將保持於主軸6的狀態的鑽頭7載置於排出架10上之後，在主軸6未與鑽頭7接觸時（主軸6未與鑽頭7固接時），檢測訊號S會往整體控制裝置20輸出。

返回圖2，整體控制部20具備排出狀況判斷部201。排出狀況判斷部201基於從作為非接觸檢測部的共振檢測部63輸出的檢測訊號S，而判斷鑽頭7是否從主軸6正常地排出。亦即，排出狀況判斷部201在整體控制部20於預定的時間點接收到檢測訊號S的情形中判斷為正常排出，且於未接收到的情形中判斷為排出不良。具體而言，在將保持於主軸6的狀態的鑽頭7載置於排出架10上之後，在已進行打開筒夾夾頭81的動作的時間點接收到檢測訊號S的情形中判斷為正常排出，且在未接收到的情形中判斷為排出不良。整體控制部20在排出狀況判斷部201判斷為正常排出的情形中，以繼續工具更換動作的方式進行控制，而在判斷為排出不良的情形中，以停止工具更換動作的方式進行控制。

整體控制部20具有在此說明的以外的控制功能，且亦與未圖示的區塊連接。整體控制部20例如以程式控制的處理裝置為中心而構成，且其中的各構成要素或連接線也包含邏輯上的構成要素或連接線。並且，各構成要素的一部分亦可與整體控制部20分開設置。再者，本實施例中與整體控制部20分開設置的各構成要素的一部分亦可包含於整體控制部20中。

接著，使用圖7，以排出動作為中心而說明本實施例中的工具更換動作。鑽孔加工裝置在整體控制部20的控制之下進行以下的動作。首先，使已保持鑽頭7的主軸6移動，而位於排出用工具架10的上方（圖7（A））。接著，使主軸6下降直至鑽頭7被載置於排出用工具架10的位置為止（圖7（B））。此外，在此狀態下，鑽頭7與排出用工具架10（保持座102）接觸。

然後，使省略圖示的氣缸動作，打開筒夾夾頭81（圖7（C））。在此，若打開筒夾夾頭81，則在筒夾夾頭81與鑽頭7之間形成間隙，且若兩者未固接，則在已打開筒夾夾頭81的時間點檢測訊號S會從共振檢測部63發送。整體控制部202的排出狀況判斷部201在此時間點接收到檢測訊號S的情形，判斷為正常排出（鑽頭7從主軸6正常地排出）。

排出狀況判斷部201判斷為正常排出的情形，整體控制部20繼續工具更換動作，使主軸6上升直至鑽頭7會從筒夾夾頭81拔出的高度為止，排出鑽頭7（圖7（D））。之後，在此狀態下使主軸6移動，而位於供給用工具架9的上方。將已預先準備的新的鑽頭7載置於供給用工具架9，以該新的鑽頭7進入筒夾夾頭81的內部的方式使主軸6下降。然後閉合筒夾夾頭81，使新的鑽頭7保持於主軸6。

另一方面，在鑽頭7與筒夾夾頭81固接的情形中，即使從圖7（B）進行打開筒夾夾頭81的動作，筒夾夾頭81與鑽頭7還是維持接觸（圖7（E））。由於在圖7（E）的時間點（已打開筒夾夾頭81的時間點）未從共振檢測電路63發送檢測訊號S，因此排出狀況判斷部201判斷為排出不良（排出未正常地進行）。若排出狀況判斷部201判斷為排出不良，則整體控制部20將排出不良的警告顯示於顯示部16，且停止工具更換動作。

本實施例雖以鑽孔加工裝置為例進行說明，但本發明並不受限於此，只要是透過工具更換用的支架而自動更換保持於主軸的加工工具的加工裝置，則皆可適用。

在本實施例中，在將保持於主軸6的狀態的鑽頭7載置於排出用工具架10上之後而主軸6與鑽頭7成為未接觸時，共振檢測部（非接觸檢測部）63發送檢測訊號S，基於此發送時間點而判斷排出狀況。但是本發明並不受限於此，例如，共振檢測部63亦可在將保持於主軸6的狀態的鑽頭7載置於排出用工具架10上時發送共振檢測訊號S，基於之後主軸6與鑽頭7成為非接觸的狀態而停止共振檢測訊號S的時間點來判斷排出狀況。亦即，亦可將振盪電路66作為發送交流電的電路，所述交流電的頻率在保持於主軸6的鑽頭7與排出用工具架10接觸的狀態下的電容器64會引起並聯共振，在主軸6所保持的鑽頭7載置於排出用工具架10上且發送檢測訊號S之後，若成為主軸6未與鑽頭7接觸則停止檢測訊號S，且基於此停止時間點而判斷排出狀況。

如以上所述，根據本發明，在將主軸已保持的狀態的鑽頭往排出用工具架載置之後，可在已由主軸打開鑽頭的保持時判斷是否正常地排出。因此，變得不需要為了檢查鑽頭的有無而使主軸往檢查位置移動的動作，而可縮短工具更換時間且使加工效率提升。

1:裝置基台 2:加工台（X方向） 3:印刷基板 4:門型柱體 5:橫滑台（Y方向） 6:主軸（Z方向） 61:旋轉軸 61a:錐形面 62:電極 63:共振檢測部（非接觸檢測部） 64:電容器 65:變壓器 66:振盪電路 67:共振檢測電路 7:鑽頭 81:筒夾夾頭（保持部） 81a:錐形面 82:彈簧 83:活塞桿 9:供給用工具架 10:排出用工具架 101:套筒 102:保持座 103:彈簧 104:貫通孔 11:鑽頭收容盒 12:子夾頭 13:發光器 14:感測器 15:光軸 16:顯示部 20:整體控制部 201:排出狀況判斷部 S:檢測訊號

圖1是以往的鑽孔加工裝置的概略構成圖。 圖2是成為本發明的一實施例的鑽孔加工裝置的概略構成圖。 圖3是用於詳細說明成為本發明的一實施例的鑽孔加工裝置的排出用工具架的圖。 圖4是成為本發明的一實施例的鑽孔加工裝置的主軸前端的剖面圖。 圖5是用於詳細說明成為本發明的一實施例的鑽孔加工裝置的主軸的圖。 圖6是用於說明成為本發明的一實施例的鑽孔加工裝置的共振檢測部的概略圖。 圖7是說明成為本發明的一實施例的鑽頭更換動作的圖。

1:裝置基台

2:加工台(X方向)

3:印刷基板

4:門型柱體

5:橫滑台(Y方向)

6:主軸(Z方向)

63:共振檢測部(非接觸檢測部)

7:鑽頭

9:供給用工具架

10:排出用工具架

11:鑽頭卡匣

12:子夾頭

16:顯示部

20:整體控制部

201:排出狀況判斷部

S:檢測訊號

Claims (4)

1. 一種加工裝置，其具有： 主軸，其具備保持部，且在該保持部中保持加工工具；排出用工具架，其載置從該主軸卸除的所述加工工具；以及控制部，其以更換所述主軸所保持的所述加工工具的方式進行動作控制， 所述加工裝置的特徵在於具有： 非接觸檢測部，其在所述主軸已保持所述加工工具的狀態下使所述加工工具往所述排出用工具架移動之後，檢測所述加工工具與所述主軸是否成為非接觸狀態；以及 排出狀況判斷部，其基於所述非接觸檢測部的檢測結果，而判斷所述加工工具是否從所述主軸排出， 在所述非接觸檢測部於已進行打開所述主軸的保持部的動作時而未檢測到所述加工工具與所述主軸的非接觸狀態的情形，所述排出狀況判斷部判斷所述加工工具未從所述主軸排出， 在所述排出狀況判斷部判斷所述加工工具未從所述主軸排出的情形，所述控制部以停止更換所述加工工具的動作的方式進行控制。
2. 如請求項1的加工裝置，其中， 所述非接觸檢測部在所述主軸已保持所述加工工具的狀態下，檢測在使所述加工工具移動至所述排出用工具架之後，且所述加工工具與所述主軸成為非接觸時的與地線之間的電容的變化，而檢測兩者是否成為非接觸狀態。
3. 一種加工裝置的控制方法，所述加工裝置具有： 主軸，其具備保持部，且在該保持部中保持加工工具；排出用工具架，其載置從該主軸卸除的所述加工工具；以及控制部，其以更換所述主軸所保持的所述加工工具的方式進行動作控制， 其特徵在於，所述控制方法具備： 非接觸檢測步驟，在所述主軸已保持所述加工工具的狀態下使所述加工工具往所述排出用工具架移動之後，檢測所述加工工具與所述主軸是否成為非接觸狀態；以及 排出狀況判斷步驟，基於所述非接觸檢測步驟的檢測結果，而判斷所述加工工具是否從所述主軸排出， 在所述非接觸檢測步驟中於已進行打開所述主軸的保持部的動作時而未檢測到所述加工工具與所述主軸的非接觸狀態的情形，在所述排出狀況判斷步驟中判斷所述加工工具未從所述主軸排出， 在所述排出狀況判斷步驟中判斷所述加工工具未從所述主軸排出的情形，所述控制部以停止更換所述加工工具的動作的方式進行控制。
4. 如請求項3的控制方法，其中， 在所述非接觸檢測步驟中於所述主軸已保持所述加工工具的狀態下，檢測在使所述加工工具移動至所述排出用工具架之後，且所述加工工具與所述主軸成為非接觸時的與地線之間的電容的變化，而檢測兩者是否成為非接觸狀態。