TWI526265B - Hole processing machine - Google Patents

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TWI526265B
TWI526265B TW100142178A TW100142178A TWI526265B TW I526265 B TWI526265 B TW I526265B TW 100142178 A TW100142178 A TW 100142178A TW 100142178 A TW100142178 A TW 100142178A TW I526265 B TWI526265 B TW I526265B
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Hirofumi Kado
Nobuhiko Suzuki
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Via Mechanics Ltd
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B49/00—Measuring or gauging equipment on boring machines for positioning or guiding the drill; Devices for indicating failure of drills during boring; Centering devices for holes to be bored
    • B23B49/003—Stops attached to drilling tools, tool holders or drilling machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02—Chucks
    • B23B31/10—Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
    • B23B31/12—Chucks with simultaneously-acting jaws, whether or not also individually adjustable
    • B23B31/20—Longitudinally-split sleeves, e.g. collet chucks
    • B23B31/201—Characterized by features relating primarily to remote control of the gripping means
    • B23B31/207—Characterized by features relating primarily to remote control of the gripping means using mechanical transmission through the spindle
    • B23B31/2072—Axially moving cam, fixed jaws
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/70—Stationary or movable members for carrying working-spindles for attachment of tools or work
    • B23Q1/706—Movable members, e.g. swinging arms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F1/00—Perforating; Punching; Cutting-out; Stamping-out; Apparatus therefor
    • B26F1/16—Perforating by tool or tools of the drill type
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    • B23B2231/20—Collet chucks

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Description

開孔加工機
本發明係關於一種開孔加工機。
針對開孔加工機即習知印刷基板開孔機進行說明。
圖8係用以對印刷基板進行開孔之第1習知印刷基板開孔機之整體立體圖。
平台2被配置在床1上之導引手段3支承成移動自如，被省略圖示之螺桿進給機構在床1上驅動於X方向。在平台2之上面設定有載置印刷基板之加工區域2a與供應使用在加工之鑽孔器之工具供應區域2b。
柱4以橫跨平台2之方式固定在床1。交叉滑件5被配置在柱4上之導引手段6支承成移動自如，被以馬達7為驅動源之省略圖示之螺桿進給機構在柱4上驅動於Y方向。一對支座8被配置在交叉滑件5上之導引手段9支承成移動自如，被以馬達10為驅動源之省略圖示之螺桿進給機構驅動於Z方向。
在各支座8固定有一對轉軸單元11。轉軸單元11係由固定在支座8且支承轉軸馬達之外殼與轉軸馬達形成。在轉軸馬達之前端，鑽孔器12被旋轉自如地支承。
NC裝置28進行各軸之馬達等之控制。
此外，將印刷基板固定在平台2之加工區域2a，使平台2與交叉滑件5在X、Y方向相對移動以進行印刷基板與鑽孔器12之定位後，使支座8在Z方向移動以對印刷基板進行開孔(專利文獻1)。
接著，針對第2習知技術進行說明。
若使鑽孔器12之移動速度高速化，則能使加工效率提升。因此，有下述技術，即替代使支座8移動，預先使轉軸馬達被外殼在Z方向移動自如地支承，僅使轉軸馬達移動以使鑽孔器之移動速度亦即加工速度提升之技術。
圖9係在加工時僅使轉軸馬達移動之習知印刷基板開孔機中之鑽孔器驅動部(以下，稱為「主軸」)之前面局部剖面圖，對與圖8相同者或相同功能者賦予相同符號以省略說明。
外殼4係固定在支座8。圓筒狀之轉軸馬達20係以軸線O成為Z方向之方式於XY方向定位在外殼4，且藉由軸承24使外殼4之內部在軸線O方向移動自如。
轉軸馬達20之轉子軸21被複數個軸承25支承在徑方向且定位在軸線O方向。在轉子軸21配置有省略圖示之轉子(旋轉件)，藉由省略圖示之線圈(固定件)而旋轉自如。
在轉軸馬達20之上部配置有汽缸30。活塞桿31之動作方向與軸線O同軸。如後述，位於待機位置之汽缸30之活塞桿31之前端與筒夾夾頭22之後端22b隔著間隔對向。
在汽缸30之上部藉由螺栓36固定有連結棒35之一端。連結棒35之另一端係連接於線性馬達40之輸出軸線。線性馬達40使連結棒35在Z方向移動。線性馬達40係固定在支座8。
根據以上構成，藉由使線性馬達40動作，能使轉軸馬達20亦即鑽孔器12在Z方向移動。
接著，說明鑽孔器12之保持步驟。
圖10係轉軸馬達20之前端部之剖面圖。
在轉子軸21之前端部配置有筒夾夾頭22與將筒夾夾頭22往圖之上方彈壓之彈簧23。在筒夾夾頭22之鑽孔器12側，在旋轉之軸線O方向形成有省略圖示之複數個狹縫，可在徑方向縮徑。
此外，鑽孔器12係藉由形成在筒夾夾頭22之外周之錐面22a被彈簧23往形成在轉子軸21之內面之錐面21a彈壓而產生之徑方向之力保持。
接著，說明鑽孔器12之拆裝步驟。
在將鑽孔器12更換時使汽缸30動作。於是，活塞桿31下降，使筒夾夾頭22抵抗彈簧23往圖之下方移動。筒夾夾頭22之錐面22a從轉子軸21之錐面21a離開後，筒夾夾頭22開啟，筒夾夾頭22之鑽孔器12保持力變成沒有，因此能將鑽孔器12從筒夾夾頭22移除。接著，在此狀態下將新的鑽孔器12插入至筒夾夾頭22之內部後，使活塞桿31上升，則筒夾夾頭22藉由彈簧23上升，筒夾夾頭22關閉，能使鑽孔器12保持於轉軸馬達20。此外，在印刷基板開孔機使用之鑽孔器12之柄徑與鑽孔器之標稱直徑無關，形成為相同徑。
然而，由於加工，印刷基板開孔機之各部溫度上升，鑽孔器12之軸線O偏離設計值，因此加工精度降低。
因此，有下述印刷基板開孔機，即在對載置於可在X方向移動之平台上之工件進行開孔之前，就各方向檢測載置在配置於平台之上方且能在與X方向正交之Y方向移動之交叉滑件之複數個轉軸分別之前端所支承之複數個工具之軸線對轉軸之設計上之軸線在X方向與Y方向之偏移，算出檢測出之各方向之偏移之平均值，將複數個轉軸12之軸線之座標相對欲加工之孔之中心座標就各方向分別修正平均值，以對工件進行開孔之印刷基板開孔機(專利文獻2)。
專利文獻1：日本特開平11-347865號公報
專利文獻2：日本特開2007-988號公報
根據專利文獻2之技術，在以複數個鑽孔器對與鑽孔器同數之印刷基板加工孔時，能使在印刷基板開孔之位置偏移變小。然而，由於無法使位置偏移之大小本身變小，因此無法使加工精度提升。
本發明之目的在於提供一種能將鑽孔器之軸線O之位置恆定位在預先設定之位置且提升加工精度之開孔加工機。
為了解決上述問題，本發明第1手段之開孔加工機，具備：轉軸馬達，具備用以保持工具之筒夾夾頭，使該工具旋轉；外殼，將該轉軸馬達移動自如地支承於該工具之旋轉之軸線方向；移動手段，使該轉軸馬達移動於該工具之旋轉之軸線方向；以及開閉手段，使該筒夾夾頭開閉； 使該轉軸馬達相對該外殼移動；其特徵在於：替代該外殼設有：套筒，將該轉軸馬達移動自如地支承於該工具之旋轉之軸線方向；套筒保持具，在內部具備能使該套筒在與該工具之旋轉之軸線方向呈直角之二方向移動之空間；以及固定手段，將該套筒相對該套筒保持具固定在XYZ之三軸方向。
此情形，若在該轉軸馬達與使該轉軸馬達移動於該工具之旋轉之軸線方向之移動手段之間，設有將該轉軸馬達支承成可在與該工具之旋轉之軸線方向呈直角之二方向移動之接頭、及將該轉軸馬達相對該接頭固定在XYZ之三軸方向之固定手段，則更有效果。
由於能將軸線O恆定位在預先設定之位置，因此提升加工精度。
又，由於不需預先檢測鑽孔器之軸線O對預先設定之位置之偏移，因此能高效率地進行軸線O之定位。
以下，參照圖式說明本發明。
(實施例1)
圖1係本發明之印刷基板開孔機中之鑽孔器驅動部之前面局部剖面圖，為與習知技術之圖9對應之圖。此外，對與圖8、圖9相同或相同功能者賦予相同符號以省略重複之說明。此外，本實施例中，具備構成相同之一對鑽孔器驅動部。
圓筒形且在一方之端部形成有凸緣部50a之套筒50係藉由軸承24將圓筒狀之轉軸馬達20固定在X、Y方向，且將轉軸馬達20移動自如地支承於軸線O方向。凸緣部50a之下面抵接於套筒保持具51之上面。在凸緣部50a形成有二個貫通孔50c。凸緣部50a之下面與套筒保持具51之上面係加工成平滑之面。
在套筒保持具51之中心部，在軸線O方向形成有貫通孔51a(空間)。設鑽孔器之柄徑為d、貫通孔51a之直徑為D1、套筒50之圓筒部50b之外徑為D2時，直徑D1形成為D1≦D2+d。
在套筒保持具之Y方向之兩側配置有汽缸52。汽缸52之活塞桿52a之軸間距離與貫通孔50c之軸間距離相等。
又，貫通孔50c之直徑較活塞桿52a之直徑大(D2+d-D1)以上。在活塞桿52a之前端固定有方形之壓止板件53。壓止板件53之短邊較貫通孔50c之直徑大。
除了預定之情形以外，汽缸52將套筒50往圖之下方彈壓，使套筒50固定於套筒保持具51。以下，將汽缸52將套筒50往圖之下方彈壓之動作稱為「將套筒50固定」。又，將中止汽缸52將套筒50往圖之下方彈壓之動作之情形稱為「使套筒50開放」。
在線性馬達40之輸出軸40a之端部形成有剖面為圓形之空洞40b。在連結棒35之另一端形成有剖面為圓形之凸緣35f。間隙(空洞40b之Z方向之高度與凸緣35f之厚度之差)為g=0.1~0.5mm。又，空洞40b之直徑較凸緣35f之直徑大(D2+d-D1)以上。以輸出軸40a之空洞40b與凸緣35f形成接頭。凸緣35f之下面與空洞40b之底面(凸緣35f之下面抵接之面)係加工成平滑之面。
在輸出軸40a之端部配置有二個汽缸54。此外，除了預定之情形以外，汽缸54將凸緣35f往圖之上方彈壓，使凸緣35f固定於輸出軸40a。以下，將汽缸54將凸緣35f往圖之上方彈壓之動作稱為「將連結棒35固定」。又，將中止汽缸54將凸緣35f往圖之上方彈壓之動作之情形稱為「使連結棒35開放」。
在平台2之工具供應區域2b配置有定位基準銷60。定位基準銷60之直徑與鑽孔器12之柄徑為同徑，前端形成在半徑d/2之球面。又，定位基準銷60之直線部之長度為15~20mm。在以定位基準銷60之軸線P為中心之直徑Ds之圓上，以圓周方向90度間隔配置有省略圖示之四個距離感測器(此處為空氣感測器)用之孔61。配置有孔61之圓之直徑Ds，若設筒夾夾頭22之外徑為dk、孔61之直徑為ds，則為Ds<dk-ds。關於定位基準銷60之Y方向之位置將於後述。
圖2係顯示主軸S之移動範圍之圖，圖3係平台2之俯視圖。以下，設左側之主軸S為主軸S1、右側之主軸S為主軸S2，在必須將汽缸54等之構成要素就各主軸S加以區別之情形對分別之符號賦予文字i(其中，i為1或2)來區別(例如，汽缸541為主軸S1用之汽缸54，汽缸542為主軸S2用之汽缸54)。
在設平台2之Y方向之中心為Y0時，如圖2所示，鑽孔器驅動部S1之軸線O1在Y座標-Y1至Y座標+y1之間移動。又，鑽孔器驅動部S2之軸線O2在Y座標-y1至Y座標+Y1之間移動。此處，y1為10~20mm程度。
如圖3所示，在工具供應區域2b就主軸S1,S2分別設有保持更換用之鑽孔器12之鑽孔器保持具70、承接保持在主軸S之鑽孔器12之鑽孔器保持具71、保持多數個鑽孔器之鑽孔器保持具73。定位基準銷60定位在Y座標為Y0(亦即，平台2之中心)、X座標為與鑽孔器保持具70,71相同之位置。
接著，說明主軸S之定位步驟。
圖4係說明主軸S之定位步驟之流程圖。此外，主軸Si係定位在筒夾夾頭22i之前端自平台2較定位基準銷60為高之預定高度(待機位置)。
若主軸S之定位指示後，設i=1(步驟S100)，將主軸Si(此處為主軸S1)之軸線Oi定位在基準銷60之軸線P上(步驟S110)。接著，設嘗試次數n為n=1後(步驟S120)，將套筒50i與連結棒35i開放(步驟S130、S140)。接著，將筒夾夾頭22i開啟(步驟S140)，使線性馬達40動作，使筒夾夾頭22i之前端從平台2之表面下降(0.5+g)mm之高度為止(步驟S150)。將連結棒35i開放後，筒夾夾頭22i之前端因重力落下g，因此在步驟S150結束之時點筒夾夾頭22i之前端成為離平台2表面0.5mm之高度。接著，確認四個距離感測器是否全部開啟(步驟S160)，在四個距離感測器全部開啟之情形進行步驟S170之處理，其他情形進行步驟S300之處理。在步驟S170將筒夾夾頭22i關閉，之後，將套筒50i與連結棒35i固定(步驟S180、S190)。接著，將筒夾夾頭22i開啟(步驟S200)，使筒夾夾頭22i之前端上升至待機位置(步驟S210)。接著，確認是否為i=2(步驟S220)，i為2之情形將筒夾夾頭22i關閉(步驟S230)，結束處理。又，在步驟S220中i非2之情形，使i=i+1後(步驟S240)，進行步驟S110之處理。
在步驟S300確認嘗試次數n是否大於3，n為3以下之情形進行步驟S310之處理，n大於3之情形顯示警報使裝置停止。在步驟S310，設嘗試次數n為n=n+1，將套筒50i與連結棒35i固定(步驟S320、S330)。接著，使筒夾夾頭22i之前端上升至待機位置後(步驟S340)，進行步驟S130之處理。
此外，步驟S240以後之處理為主軸S2之動作。
接著，說明上述步驟中之具體動作。
圖5係說明步驟S150中之具體動作之圖。
在筒夾夾頭22i之軸線Oi從基準銷60之軸線P偏移之情形，筒夾夾頭22i抵接於定位基準銷60之球面部。若設線性馬達40對定位基準銷60之按壓力為F、筒夾夾頭22i之開啟角度為2θ，則在筒夾夾頭22i抵接於球面部之部分，作用有N=Fsinθ之垂直效力，是以施加f=Ncosθ=Fsinθcosθ之水平力，因此筒夾夾頭22i亦即套筒50i朝向軸線P水平移動。接著，藉由步驟S170，軸線Oi與軸線P成為同軸。是以，步驟S230結束後，主軸S1之軸線O1與主軸S2之軸線O2係以X座標相同且Y方向之間隔距離Y1定位。
圖6係說明步驟S160中之具體動作之圖。
一般而言，雖藉由步驟S150使套筒50i朝向軸線P水平移動，但如圖6所示，因某些原因有可能產生軸線Oi相對軸線P成為傾斜之情形。此種情形，由於筒夾夾頭22i從平台2表面離開之側之距離感測器關閉，因此可預防軸線Oi成為傾斜之情形。
在本實施例，即使因某些原因軸線Oi成為傾斜之情形，亦再嘗試至三次為止，因此可預防裝置停止。此外，一般而言，藉由第二次之步驟S150能使軸線Oi與軸線P一致。
(實施例2)
圖7係顯示本發明之第2實施例之圖，對與圖1相同或相同功能者賦予相同符號以省略說明。
在本實施例，在線性馬達40之輸出軸40a之端部未形成空洞40b，連結棒35固定於輸出軸40a。
軸線Oi與軸線P之偏移小(50μm以下)之情形，利用連結棒35之彈性使連結棒35彎曲，藉此能使軸線Oi與軸線P一致。
此外，主軸Si之定位步驟能容易從第1實施例之定位步驟理解，因此省略說明。
如以上說明，根據本發明，由於能將主軸S1與主軸S2正確定位於設計上之位置，因此能進行高精度之加工。又，就主軸S1與主軸S2分別對印刷基板加工之情形當然不用說，即使使用主軸S1與主軸S2之兩者對一片印刷基板加工之情形亦能獲得與在印刷基板之所有加工區域以一個主軸加工之情形相同之加工精度。
又，由於主軸為一個之情形亦不需藉由適用本發明預先測定主軸之位移，因此能使加工效率提升。
此外，雖套筒50相對套筒保持具51可移動之範圍為±d/2未滿(例如，鑽孔器之柄徑為3.175mm之情形，最大±1.5mm程度)，但開孔加工機之情形，在製造時軸線O對設計值之偏移為±10μm以下，熱導致之變形亦為最大±100μm，因此套筒50相對套筒保持具51之移動範圍實用上不會成為問題。
2‧‧‧平台
12‧‧‧鑽孔器
20‧‧‧轉軸馬達
22‧‧‧筒夾夾頭
30‧‧‧汽缸
50‧‧‧套筒
51‧‧‧套筒保持具
51a‧‧‧貫通孔
52‧‧‧汽缸
60‧‧‧定位基準銷
O‧‧‧軸線
圖1係本發明之印刷基板開孔機中之鑽孔器驅動部之前面局部剖面圖。
圖2係顯示本發明之印刷基板開孔機中之主軸之移動範圍之圖。
圖3係本發明之印刷基板開孔機中之平台之俯視圖。
圖4係說明本發明中之主軸之定位步驟之流程圖。
圖5係說明圖4之步驟S150中之具體動作之圖。
圖6係說明圖4之步驟S160中之具體動作之圖。
圖7係顯示本發明之第2實施例之圖。
圖8係習知技術之說明圖。
圖9係習知技術之說明圖。
圖10轉軸馬達20前端部之剖面圖。
2‧‧‧平台
8‧‧‧支座
20‧‧‧轉軸馬達
24‧‧‧軸承
30‧‧‧汽缸
35‧‧‧連結棒
35f‧‧‧凸緣
40‧‧‧線性馬達
40a‧‧‧輸出軸
40b‧‧‧空洞
50‧‧‧套筒
50a‧‧‧凸緣部
50b‧‧‧圓筒部
50c‧‧‧貫通孔
51‧‧‧套筒保持具
51a‧‧‧貫通孔
52‧‧‧汽缸
52a‧‧‧活塞桿
53‧‧‧板件
54‧‧‧汽缸
60‧‧‧定位基準銷
61．．．孔

Claims (2)

  1. 一種開孔加工機，具備：床；平台，相對該床之X方向上支承成移動自如；交叉滑件，相對於固定在該床之柱之Y方向上支承成移動自如；支座，該交叉滑件之Z方向上支承成移動自如；轉軸馬達，具備用以保持工具之筒夾夾頭，使該工具旋轉；外殼，將該轉軸馬達移動自如地支承於該工具之旋轉之軸線方向(Z方向)，且固定於該支座上；移動手段，使該轉軸馬達移動於該工具之旋轉之軸線方向；以及開閉手段，使該筒夾夾頭開閉；使該轉軸馬達相對該外殼移動；其特徵在於：替代該外殼設有：套筒，將該轉軸馬達移動自如地支承於該工具之旋轉之軸線方向；套筒保持具，在內部具備能使該套筒在與該工具之旋轉之軸線方向呈直角之二方向移動之空間；以及固定手段，將該套筒相對該套筒保持具固定在XYZ之三軸方向；且在該套筒上設有定位基準銷， 將該轉軸馬達位置決定在該定位基準銷上，開放該固定手段，藉由打開筒夾夾頭並下降該轉軸馬達使該工具之旋轉之軸線方向對齊該定位基準銷後，使用固定手段固定。
  2. 如申請專利範圍第1項之開孔加工機，其中，在該轉軸馬達與使該轉軸馬達移動於該工具之旋轉之軸線方向之移動手段之間設有將該轉軸馬達支承成可在與該工具之旋轉之軸線方向呈直角之二方向移動之接頭、及將該轉軸馬達相對該接頭固定在XYZ之三軸方向之固定手段。
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