(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホルダに保持され、工具を回転自在に保持するスピンドルユニットと、
前記ホルダに前記工具の軸線方向摺動自在に支持され、前記スピンドルユニットの先端を覆うようにして前記スピンドルユニットに嵌合するプレッシャフットと、を備え、
前記プレッシャフットの側面に、前記プレッシャフットと前記スピンドルユニットとで形成される空間と外気とを連通し得る通気孔を設けると共に、前記空間を負圧源に接続し、
前記プレッシャフットによりワークを加圧し、前記通気孔を閉塞した状態で前記工具により前記ワークを加工するようにしたプリント基板穴明機において、
前記通気孔を、前記プレッシャフットの先端が前記ワークに当接していない時はもちろん、前記スピンドルユニットが前記ホルダに対して最も前記ワーク側に位置決めされた場合であっても、前記スピンドルユニットに保持された前記工具の先端が前記ワークの上面に当接した時にも前記スピンドルユニットによって該通気孔が塞がれることがないような前記プレッシャフットの位置に配置すると共に、
前記プレッシャフットの先端が前記ワークに当接していない時、一端が、前記プレッシャフットの外面に開口する前記通気孔の下端から、前記プレッシャフットの先端が前記ワークに当接していない時の前記プレッシャフットの先端から前記工具の先端までの距離に等しい距離だけ上方に位置決めされ、他端が前記ホルダに固定される板状のシャッタを設け、
前記工具の先端が前記ワークの上面に当接した時に、前記シャッタにより前記通気孔を塞ぐことによって前記空間を外気から遮断する
ことを特徴とするプリント基板穴明機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中心部に回転自在のスピンドルを備えるスピンドルユニットの先端に配置したプレッシャフット（基板押さえ）によりワークを加圧した状態でワークを加工するようにしたプリント基板穴明機に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板を加工する場合、プリント基板を複数枚積層しておき、複数枚のプリント基板を同時に加工することにより能率を向上させている。なお、加工した穴の入口部にバリが発生することを予防するため、通常、積層したプリント基板の最上層には上板が配置される。以下、プリント基板と上板とを合わせてプリント基板という。プリント基板は板厚が一様でないことが多く、積層したプリント基板の上下方向に隙間が発生していることがある。このような場合、ドリルの切り込みに伴ってプリント基板が上下方向に移動してドリルが折れる場合がある。そこで、プレッシャフットにより予めプリント基板の加工部周辺を押さえ、プリント基板をテーブルに押しつけた状態でドリルを切り込ませる。
【０００３】
また、プレッシャフットとスピンドルユニットとで形成される空間（以下、「プレッシャフット内空間」という。）を集塵機に接続し、外気をプレッシャフットに設けられたドリルを通すための穴（以下、「ドリル用穴」という。）から取り込んで、加工により発生する切粉をプリント基板上から回収する。プリント基板穴明機の場合は加工タクトが短いので、プリント基板を加工する間、集塵機を常に動作させる。
【０００４】
ドリルを次の加工位置に移動させる際のプレッシャフットとプリント基板の距離を小さくすると、いわゆるエアカット時間が短くなり、加工能率を向上させることができる。しかし、プレッシャフットをプリント基板に近づけると、集塵機の吸引力により上板が浮き上がり、空気流入口を兼ねたドリル用穴を塞ぐので、切粉の排出が不十分になる。
【０００５】
そこで、ワークを加圧する際にプレッシャフットとスピンドルユニットとが相対的に移動することを利用したプリント基板穴明機が提案されている（特許文献１）。すなわち、プレッシャフット内空間と外気とを連通する通気孔を、ワークを加工している時にだけスピンドルユニットと対向するプレッシャフット側面に設けておき、加工時にはプレッシャフット内空間を外気から遮断し、ドリルを次の加工位置に移動させる時にはプレッシャフット内空間を外気に接続するようにしている。
【０００６】
プリント基板穴明機で加工する穴の直径は通常０．１〜６．４ｍｍであるが、スピンドルの高さ方向の位置決めを容易にするため、スピンドル先端からドリルの先端（刃先）までの距離（以下、「ドリル突き出し長さ」という。）をドリルの呼び径に関わらず一定値（例えば、２５ｍｍ）にしている。したがって、特許文献１の技術を採用することにより、切粉の排出を確実に行うことができ、ドリルを次の加工位置に移動させる際における上板の浮き上がりを防止することができた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−８０４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
細径のドリルの場合、高速で回転するドリルの先端が振れることにより加工精度が低下することがある。このような場合、ドリル突き出し長さを短くすると（例えば、１５ｍｍ）、加工精度を向上させることができる。以下、ドリル突き出し長さを従来の長さとする加工を「通常加工」と、ドリル突き出し長さを短くする場合を「高精度加工」と、いう。なお、高精度加工を行う場合は、スピンドルユニットを保持するホルダに対するスピンドルユニットの取り付け位置を、通常加工におけるスピンドルユニットの取り付け位置よりも下げることにより、ドリル突き出し長さを短くする。
【０００９】
図６は特許文献１の技術を採用した場合の問題点を説明する図であり、（ａ）は通気孔の位置を通常加工に適した位置に配置して高精度加工を行う場合、（ｂ）は通気孔の位置を高精度加工に適した位置に配置して通常加工を行う場合をそれぞれ示している。  
同図（ａ）に示すように、通常加工においてスピンドルユニット１を次の加工位置に水平に移動させる時、高精度加工用に位置決めされたスピンドルユニット１がプレッシャフット７に設けられた通気孔８を塞いでしまうため、プレッシャフット内空間３１の圧力は上がらず、上板の浮き上がりが発生する。また、同図（ｂ）に示すように、高精度加工においてドリル６の先端がワーク２０の上端に当接した時、通常加工用に位置決めされたスピンドルユニット１が通気孔８から離れているため、外気が通気孔８からプレッシャフット内空間３１に流入し、プレッシャフット内空間３１の圧力が下がらず、集塵能力が低下する。
【００１０】
本発明の目的は、上記課題を解決し、通常加工および高精度加工のいずれにおいてもエアカット量を小さくし、加工能率を向上させることができるプリント基板穴明機を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明は、ホルダに保持され、工具を回転自在に保持するスピンドルユニットと、前記ホルダに前記工具の軸線方向摺動自在に支持され、前記スピンドルユニットの先端を覆うようにして前記スピンドルユニットに嵌合するプレッシャフットと、を備え、前記プレッシャフットの側面に、前記プレッシャフットと前記スピンドルユニットとで形成される空間と外気とを連通し得る通気孔を設けると共に、前記空間を負圧源に接続し、前記プレッシャフットによりワークを加圧し、前記通気孔を閉塞した状態で前記工具により前記ワークを加工するようにしたプリント基板穴明機において、前記通気孔を、前記プレッシャフットの先端が前記ワークに当接していない時はもちろん、前記スピンドルユニットが前記ホルダに対して最も前記ワーク側に位置決めされた場合であっても、前記スピンドルユニットに保持された前記工具の先端が前記ワークの上面に当接した時にも前記スピンドルユニットによって該通気孔が塞がれることがないような前記プレッシャフットの位置に配置すると共に、前記プレッシャフットの先端が前記ワークに当接していない時、一端が、前記プレッシャフットの外面に開口する前記通気孔の下端から、前記プレッシャフットの先端が前記ワークに当接していない時の前記プレッシャフットの先端から前記工具の先端までの距離に等しい距離だけ上方に位置決めされ、他端が前記ホルダに固定される板状のシャッタを設け、前記工具の先端が前記ワークの上面に当接した時に、前記シャッタにより前記通気孔を塞ぐことによって前記空間を外気から遮断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
通常加工および高精度加工のいずれにおいても、ワークの加工期間はプレッシャフット内空間を負圧状態にすることができ、スピンドルユニットを上昇および水平方向に移動する際にはワークの浮き上りを防止することができので、加工能率を向上させることができる。また、装置構造が簡単であるので、ランニングコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るプリント基板穴明機のヘッド部の正面一部断面図である。
【図２】図１のＡ矢視図である。
【図３】図１におけるプレッシャフット７の先端近傍を拡大して示す図である。
【図４】本発明の変形例を示す図である。
【図５】本発明の他の変形例を示す図である。
【図６】従来技術の課題を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図１は本発明に係るプリント基板穴明機のヘッド部の正面一部断面図であり、スピンドルユニットが高精度加工位置に位置決めされた場合を示している。図２は図１のＡ矢視図である。
図１に示すように、外形が円柱状のスピンドルユニット１はホルダ２に固定されている。ホルダ２はサドル３に固定されている。ホルダ２の下側両端部には一対のベアリング４が配置されている。サドル３はスライダ５に支持され上下方向（Ｚ方向）に位置決め自在である。スライダ５は図示を省略するコラムに支持され、図の左右方向（Ｙ方向）に位置決め自在である。以上の構成であるから、スピンドルユニット１は図の上下および左右方向に位置決め自在である。スピンドルユニット１の先端にはドリル６が回転自在に支持されている。図示のスピンドルユニット１の場合、先端部に４５度の面取り部が形成されている。
【００１５】
スピンドルユニット１の先端部にはカップ状のプレッシャフット７が摺動自在に嵌合している。スピンドルユニット１とプレッシャフット７との径方向の隙間は直径で０．１ｍｍ程度である。プレッシャフット７の両端に固定された一対のロッド１５は、ベアリング４に支持され、それぞれフレキシブルジョイント１６の一端に接続されている。フレキシブルジョイント１６の他端は、それぞれ一対のシリンダ１７の一端に接続されている。シリンダ１７の他端はそれぞれサポート１８に固定されている。サポート１８はそれぞれサドル３に固定されている。シリンダ１７は、常時、プレッシャフット７を図の下方に付勢している。
【００１６】
プレッシャフット７の左側面には通気孔８が配置されている。通気孔８の大きさと高さ方向の位置については後述する。
【００１７】
図２に示すように、プレッシャフット７側面の通気孔８が配置される部分は平坦な面７ａが形成されている。また、ホルダ２の側面にも面７ａと同一面である面２ａが形成されている。
【００１８】
シャッタ５０は、材質がステンレス等の金属であり、板厚ｔの方形のプレート状である。シャッタ５０は、下端５１ａ側が面７ａに密着するようにして、２本のボルト５１により面２ａに固定されている。
【００１９】
プレッシャフット７の下部には樹脂または金属製のブッシュ９が固定されている。ブッシュ９の下端部には外気とドリル用穴１０とを接続する溝１１が十字状に形成されている。なお、プレッシャフット７とブッシュ９とは実質的に一体であるので、以下、ブッシュ９の下端面をプレッシャフット７の下端面７ｂという。
【００２０】
プレッシャフット７の下端側に設けられた穴３０は、プレッシャフット７とスピンドルユニット１で囲まれたプレッシャフット内空間３１と継ぎ手３２とを接続している。継ぎ手３２に接続されたホース３３の他端は図示を省略する集塵機に接続されている。
【００２１】
ワークであるプリント基板２０は、テーブル２１上に載置されている。テーブル２１は紙面に垂直な前後方向（Ｘ方向）に位置決め自在である。
【００２２】
以上の構成であるから、ホルダ２に対するスピンドルユニット１の固定位置をスピンドルユニット１の軸線Ｏ方向に変化させると、プレッシャフット内空間３１の軸線Ｏ方向の長さが変化する。
【００２３】
次に、通気孔８の高さ方向の配置位置について説明する。
図３は、プレッシャフット７の先端近傍を拡大して示す図であり、（ａ）はプレッシャフット７の下端面７ｂがプリント基板２０の上面に当接したとき、（ｂ）はドリル６の先端がプリント基板２０の上面に当接したときをそれぞれ示している。なお、スピンドル１は、高精度加工用の高さに設定されている。
【００２４】
ここで、プレッシャフット７の下端面７ｂがプリント基板２０から離れている場合、またはプリント基板２０に当接したときのスピンドルユニット１の先端１ａとプレッシャフット７の下端面７ｂとの距離をＬとし、通常加工における距離Ｌを距離Ｌｎ、高精度加工における距離Ｌを距離Ｌｋとして、Ｌｎ＞Ｌｋである。しかしながら、プレッシャフット７は距離Ｌｎの場合においても、また距離Ｌｋの場合においても、ドリル６の先端は下端面７ｂよりも一定の距離ｈ（通常、２〜３ｍｍ。ここでは、２ｍｍ）だけ上方に位置決めされる。したがって、本実施例の場合プレッシャフット７の下端面７ｂがプリント基板２０の上面に当接したとき、スピンドルユニット１の先端１ａとプレッシャフット７の下端面７ｂとの距離はＬｋであり、ドリル６の先端は下端面７ｂから距離ｈの位置にある。
【００２５】
図示の場合、通気孔８は直径がｍの円形である。また、通気孔８の外気に面する側の上端８ｏａと、プレッシャフット内空間３１に面する側の上端８ｉａのＺ方向の高さは同じである。下端８ｉｂは、ドリル６の先端がプリント基板２０の上面に当接した時にプレッシャフット内空間３１を外気と連通することが可能な位置に位置決めされている。すなわち、図示のようにスピンドルユニット１の先端に面取り部が形成されている場合には、下端８ｉｂが面取り部上側１ｊよりも下側となるように配置される。以下においては、ｍ＝３ｍｍとする。本例においては、通気孔８の形状を円形としたが、通気孔８を小判状の長穴してもよい。
【００２６】
シャッタ５０の下端５０ａは、プレッシャフット７の下端面７ｂがプリント基板２０の上面から離れているとき（または、当接したとき）に、通気孔８の下端８ｏｂからの距離がｈとなるようにして、ホルダ２に固定されている。なお、シャッタ５０の幅は、通気孔８の幅（口径）ｍの両端よりも片側で２ｍｍ以上長い長さであり、板厚ｔは１〜２ｍｍである。なお、同図（ａ）に示す距離Ｈは、プレッシャフット７の下端面７ｂがプリント基板２０の上面から離れているとき（または、プレッシャフット７の下端面７ｂがプリント基板２０の上面に当接したとき）のプレッシャフット７の下端面７ｂからシャッタ５０の下端５０ａまでの距離である。
【００２７】
次に、本発明の動作を説明する。
スピンドルユニット１が水平に移動している場合、プレッシャフット７の下端面７ｂはプリント基板２０から離れており、通気孔８の下端８ｏｂからシャッタ５０の下端５０ａに対向する位置までは外気に接している。また、ドリル用穴１０も開いているので、通気孔８やドリル用穴１０を通って外気がプレッシャフット内空間３１に流入する。この結果、ドリル用穴１０付近の圧力は大気圧に近くなり、プリント基板２０が浮き上がることはない。
【００２８】
下端面７ｂがプリント基板２０に当接してからドリル６の先端がプリント基板２０に当接するまでの間、シャッタ５０とドリル６（すなわち、スピンドルユニット１）は一体に下降する。したがって、下端面７ｂがプリント基板２０に当接してからドリル６の先端がプリント基板２０に当接するまでの間、シャッタ５０が下降することにより、通気孔８の実質的な断面積は徐々に小さくなり、ドリル６の先端がプリント基板２０に当接すると、図３（ｂ）に示すように、通気孔８はシャッタ５０により外気と遮断され、通気孔８の実質的な断面積は０になる。したがって、加工時、プレッシャフット内空間３１の負圧は維持される。
【００２９】
加工が終了し、ドリル６の先端がプリント基板２０から離れた後は、シャッタ５０が通気孔８に対して上昇することにより、通気孔８の実質的な断面積は徐々に増加し、プレッシャフット７の下端面７ｂがプリント基板２０の上面から離れるときにはプレッシャフット内空間３１は大気圧に近い値になる。したがって、プリント基板２０が浮き上がることはない。このような効果は、通気孔８の直径が３ｍｍ以上で得られることが確認されている。
【００３０】
通常加工における距離Ｌｎは高精度加工における距離Ｌｋよりも大であるが、その場合においてもホルダ２の位置は変わらず、スピンドル１位置のみが変更されるため、動作は上記した高精度加工の場合と同じである。
【００３１】
なお、シャッタ５０の材質としては、剛性が大きい合成樹脂にしてもよい。
【００３２】
また、上述の例においては次の理由からｍ≧ｈが好ましい。
１．上述のようにｈは２ｍｍ程度以下であり、ｈが小さくなると加工がしにくくなるので、太くした方が通気孔８の加工が容易であること。
２．シャッタ５０の気密性能を向上させるため、例えば、通気孔８の入り口にパッキン等を装着した場合、プレッシャフット７の表面と段が付く可能性がありため、ｍ≧ｈにしておくと、はじめからシャッタ５０をパッキンに載せた状態にできるので、動作時にシャッタ５０がパッキン等の縁に引っかからず、シャッタ５０の動きがスムーズになること。
従って、このような問題が生じなく、十分な断面積を確保できる場合にはｍ＜ｈでも良い。
【００３３】
図４は本発明の変形例を示す図である。上記のように、本発明に係る通気孔８は比較的小さな口径（ｍ）でも効果があるため、口径を５ｍｍ以下にすれば通気孔８を必ずしも上記のような平坦な面に設けなくともシャッタ５０がパッキン等の縁に引っかかるなどの問題も生じにくい。従って、本図のようなプレッシャフット７の円筒状側壁に直接穿設することもできる。この場合、口径の小さな通気孔８を複数個設け、かつ一体型又はそれぞれ個別のシャッタ５０を設けることもできる。
【００３４】
図５は、本発明の他の変形例を示す図である。深さＫの穴を加工する場合、ドリル６は図４に示すようにＫだけ下降する。このとき、シャッタ５０の下端５０ａもＫだけ下降するから、予め（Ｈ−ｈ）≧Ｋにしておく必要がある。即ち、同図に示すように、通気孔８の軸線を左上がりにすれば、通気孔８の下端８ｏｂの位置を下端８ｉｂの位置よりも高くすることができるので、容易に（Ｈ−ｈ）≧Ｋを実現することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  スピンドルユニット
２  ホルダ
６  工具（ドリル）
７  プレッシャフット
８  通気孔
２０  ワーク
３１  プレッシャフット内空間
５０  シャッタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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