(57)【要約】【課題】プリント基板の加工精度に悪影響を及ぼすことなく、穴の加工に寄与しない電力を削減する。【解決手段】非稼動スピンドルがある場合、ＣＰＵ６０は、電力供給回路２０及びブレーキ制御回路４０をそれぞれ制御し、無拘束状態のスピンドルが移動してしまわないように、ブレーキ５１でスピンドルの移動を制動する。そして、ＣＰＵ６０は、電力供給回路２０に対して駆動回路３０への電力供給の停止を指示する。このように駆動回路３０及びＺ軸モータ６へ供給する電力を削減することによって、プリント基板穴明け機を稼動するときの消費電力を抑えることが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に回転工具を取り付け可能な複数の回転軸と、前記複数の回転軸をＺ方向へそれぞれ移動させる複数のモータと、前記複数のモータをそれぞれ制御する複数の駆動回路と、前記複数の回転軸の少なくとも１つに設けられ、前記回転軸のＺ方向への移動を制動する制動装置と、を備えた加工装置であって、
複数のワークを加工するときにワークを加工しない回転軸がある場合、その回転軸を移動させるモータ及びそのモータを制御する駆動回路には電力を供給せず、前記制動装置によってその回転軸の移動を制動する
ことを特徴とする加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、省電力化を図ることが可能な加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等において、半導体チップや抵抗体チップ等を搭載して電気回路を形成するためにプリント基板が用いられる。そのプリント基板にドリルを用いて穴を明けるために用いられるプリント基板穴明け機は、通常、複数のスピンドルを持ち、複数のプリント基板に同時に穴を明けることにより生産性を高めている。
【０００３】
図５は、そのような複数のスピンドルを備えるプリント基板穴明け機の要部を示す正面一部断面図であり、１つのスピンドルをＺ方向（図の上下方向）に移動させる機構が記載されている。図５に示すように、テーブル１は、プリント基板穴明け機のベッド（図示を省略する）上をＸ方向（図の紙面と垂直な方向）に移動自在に支持されている。テーブル１上には、加工されるプリント基板２が戴置されている。クロススライド３は、Ｙ方向（図の左右方向）に移動自在に支持されている。
【０００４】
サドル４は、クロススライド３にＺ方向に移動自在に支持されており、背面に固定されたナット（図示を省略する）が送りねじ５と係合している。送りねじ５がＺ軸モータ６によって回転駆動されることによって、サドル４はＺ方向に移動する。
【０００５】
Ｚ軸モータ６には、エンコーダ７が接続されている。エンコーダ７は、通常、多回転アブソリュート形のロータリーエンコーダであり、制御装置８に接続されている。制御装置８は、エンコーダ７から出力された回転角度に基づいて、スピンドルの先端のＺ方向の位置を検出する。
【０００６】
スピンドルユニット１０は、サドル４に固定されている。スピンドル１１は、スピンドルユニット１０に支持されている。ドリル１２（回転工具）は、スピンドル１１に回転自在に支持されたロータ１３（回転軸）の先端に設けられたコレットチャック（図示を省略する）によって、着脱自在に保持されている。スピンドルユニット１０には、一対のシリンダ１４が固定されている。シリンダ１４のヘッド側には、所定の圧力の圧縮空気が供給されている。プレッシャフット１５は、シリンダ１４に支持されてＺ方向に移動自在である。
【０００７】
プリント基板穴明け機は、テーブル１に対してこのような構造のサドル４、スピンドルユニット１０、Ｚ軸モータ６及びエンコーダ７の組み合せをスピンドルの個数だけ備えている。
そして、全てのスピンドルを使用して複数のプリント基板を加工するときは、ドリル１２をそれぞれ回転させ、テーブル１をＸ方向に移動させ、クロススライド３をＹ方向に移動させてから、それぞれのスピンドル１１をＺ方向に移動させて、複数のプリント基板を同時に加工する（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
図６は、プリント基板穴明け機の電気回路のブロック図である。図６においては、１つのスピンドルをＺ方向に移動する電気回路のブロック図を例にして説明する。
制御装置８は、ＣＰＵ６０、電力供給回路２０及び駆動回路３０を有している。ＣＰＵ６０は、スピンドル１１を移動させるときには、電力供給回路２０に対して駆動回路３０に電力を供給するよう指示し、駆動回路３０に対してスピンドル１１を目標位置へ移動させるよう指示する。
電力供給回路２０は、ＣＰＵ６０からの指示に基づいて、電源から供給されている電力を駆動回路３０へ供給する。駆動回路３０は、ＣＰＵ６０からの指示に基づいて、Ｚ軸モータ６を回転させる。Ｚ軸モータ６が回転すると、サドル４が移動し、サドル４に保持されたスピンドル１１がＺ方向に移動する。このように、駆動回路３０は、ＣＰＵ６０からの指示に基づいて、Ｚ軸モータ６をサーボ制御する。
【０００９】
このように、プリント基板穴明け機でプリント基板に穴を加工する場合の処理について、図７のフローチャートを参照して説明する。
ＣＰＵ６０は、オペレータによってプリント基板穴明け機に設定された情報に基づいて、以下に説明する各ステップにおける処理を実行する。
プリント基板への穴の加工に際し、ステップＳ４０において、電源をＯＮにし全てのスピンドルの電力供給回路２０、駆動回路３０及びＺ軸モータ６に、それぞれ電力を供給する。これにより駆動回路３０は、ＣＰＵ６０からの指示に基づいて、スピンドル１１が機械原点（Ｚ軸上端）に位置するように、Ｚ軸モータ６をサーボ制御する。また、プリント基板に穴を加工するドリル１２を保持するロータ１３が回転を開始する。
【００１０】
ステップＳ４２において、テーブル１及びクロススライド３をそれぞれ移動させるＸＹ軸モータ（図示を省略する）を制御し、スピンドルの中心がプリント基板に穴を加工する位置となるように、テーブル１及びクロススライド３を、それぞれＸ方向及びＹ方向に位置決めする。
【００１１】
ステップＳ４４において、駆動回路３０は、ＣＰＵ６０から指示された移動量に基づいて、スピンドル１１が目標位置となるまでＺ軸モータ６を回転させることによって、スピンドル１１を目標位置へ下降させる。この時点で、プリント基板には穴が加工される。そして、駆動回路３０は、スピンドル１１がプリント基板に穴を加工する前に待機しているＺ方向の位置（加工原点）に戻るように、Ｚ軸モータ６を回転させる。
【００１２】
ステップＳ４６において、プリント基板に次の穴を加工するか否かを判断する。次の穴を加工する場合、処理は、ステップＳ４２に戻る。次の穴を加工しない場合、処理は、ステップＳ４８に進む。
【００１３】
ステップＳ４８において、全てのスピンドルの電力供給回路２０、駆動回路３０及びＺ軸モータ６への電力の供給を停止し、プリント基板への穴の加工は、終了する。
ここで、加工が終了しＺ軸モータ６への電力供給が停止すると、スピンドル１１はその固定されたサドル４と共に自重により自然落下するため、スピンドル１１の下端部に設けたプレッシャフット１５がテーブル１やテーブル１上に配置されたドリルホルダ等（図示を省略する）と接触しないようにサドル４の背面に接触防止用のバネ（以下、接触防止バネと言う）が設けられており、スピンドル１１はその接触防止バネとでバランスがとられ接触が防止されている。
【００１４】
このように、通常は、プリント基板穴明け機の全てのスピンドルを回転させ、複数のプリント基板を同時に加工する。
しかしながら、近年、多種少量のプリント基板を同一仕様の機械で加工する要求があり、スピンドルの本数よりも加工すべきプリント基板の枚数が少ない場合が多くなってきている。このような場合、穴を加工するスピンドルと穴を加工しないスピンドルが混在することになる。
【００１５】
このような場合、穴の加工に寄与しないスピンドル（以下、非稼動スピンドルと言う）は、駆動回路３０によって機械原点にサーボ機能によって、スピンドルの下端部に設けられたプレッシャフット１５が、テーブル１上に配置された交換用のドリルを保持するドリルホルダ等と接触しないように保持されていた。
このとき、駆動回路３０及びＺ軸モータ６で、Ｚ軸を保持するために消費される電力は、一例で示すと１軸あたり１００Ｗ程度を要している。この電力は、穴の加工には寄与せず、無駄に消費されていた。
【特許文献１】特開２００２−１４４１８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
そこで、この電力を削減するために、非稼動スピンドルを保持するサドル４をＺ方向に移動させるＺ軸モータ６への電力の供給を停止することが、まず考えられる。
しかしながら、Ｚ軸モータ６へ電力が供給されないと、前記のようにスピンドル１１はその固定されたサドル４と共に自重により自然落下し始め、スピンドル１１はサドル４の背面に設けられている接触防止バネに支えられる状態になる。このようにスピンドル１１が接触防止バネに支えられた状態においては、穴の加工に寄与するスピンドル（以下、稼動スピンドルと言う）がＺ方向に移動すると、接触防止バネに支えられただけの状態の非稼動スピンドルが振動する。この振動が稼動スピンドルに伝わると、プリント基板の加工精度に悪影響を及ぼす。
【００１７】
このような現象を防止するために、Ｚ軸モータ６として市販のブレーキ付サーボモータを採用することがまず考えられるが、ブレーキの動作に１０Ｗ程度必要となり、省電力の観点から問題がある。
【００１８】
本発明の目的は、プリント基板の加工精度に悪影響を及ぼすことなく、穴の加工に寄与しない電力を削減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の加工装置は、先端に回転工具を取り付け可能な複数の回転軸と、前記複数の回転軸をＺ方向へそれぞれ移動させる複数のモータと、前記複数のモータをそれぞれ制御する複数の駆動回路と、前記複数の回転軸の少なくとも１つに設けられ、前記回転軸のＺ方向への移動を制動する制動装置と、を備えた加工装置であって、複数のワークを加工するときにワークを加工しない回転軸がある場合、その回転軸を移動させるモータ及びそのモータを制御する駆動回路には電力を供給せず、前記制動装置によってその回転軸の移動を制動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、プリント基板の加工精度に悪影響を及ぼすことなく、穴の加工に寄与しない電力を削減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明をプリント基板穴明け機に適用した場合について図面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け機の要部を示す正面一部断面図である。本発明に係るプリント基板穴明け機の構成要素のうち、従来のプリント基板穴明け機と同一または同等のものについては、同一の符号を付けることにする。
図１に示すように、送りねじ５の左右両側には、送りねじ５の回転を制動するためのブレーキ（制動装置）５１とブレーキ５１を駆動する空気圧シリンダ５２とが、それぞれ配置されている。シリンダ５２は、ロッドの先端にブレーキ５１が接続されている。
シリンダ５２には、プリント基板穴明け機が設置される工場に予め備えられ、シリンダ１４に圧縮空気を供給している空気圧源から、圧縮空気が供給される。２つのブレーキ５１が送りねじ５を制動するタイミング及び送りねじ５の制動を解除するタイミングが、ほとんど同じになるように、２つのシリンダ５２と空気圧源とを接続する配管は、ほとんど同じ長さである。
シリンダ５２は、クロススライド３の上部の送りねじ５の左右両側に、同一軸線上に保持されている。このように１本のスピンドルに対してそれぞれブレーキが設けられている。
【００２２】
ここで、ブレーキ５１とシリンダ５２について図２を参照して説明する。図２は、ブレーキ５１とシリンダ５２を、送りねじ５の軸線の送りねじ５からＺ軸モータ６へ向かう方向へ見た図である。
ブレーキ５１の送りねじ５との接触面は、送りねじ５よりも少し大きい曲率を有する曲面である。ブレーキ５１は、シリンダ５２のヘッド側に少しの空気を供給しただけで送りねじ５を制動できるように、送りねじ５と接近した位置にある。
シリンダ５２は、ブレーキ５１を左右方向に移動して、送りねじ５を左右両側からブレーキ５１で挟み込むことによって、送りねじ５の回転を制動し、スピンドル１１及びサドル４等の自重による自然落下を防止するのに十分な能力を備えている。送りねじ５の回転が制動されると、サドル４は固定され自然落下しない。例えば、スピンドル１１及びサドル４等の合計重量が５ｋｇの場合、内径約４０ｍｍのシリンダ５２に、約０．５ＭＰａの圧力の圧縮空気を供給したところ、送りねじ５の回転を制動できた。
【００２３】
次に、本発明に係るプリント基板穴明け機の電気回路のブロック図について図３を参照して説明する。
図３は、本発明に係るプリント基板穴明け機の電気回路のブロック図である。図３においては、１つのスピンドルを駆動する電気回路のブロック図を例にとって説明する。なお、従来のプリント基板穴明け機の構成要素と同一または同等のものについては、同一の符号を付けることにする。
図３に示すように、本発明に係るプリント基板穴明け機は、構成要素としてブレーキ制御回路４０を有している。
まず、サドル４の自然落下を防止するため送りねじ５の回転を制動する場合について説明する。ＣＰＵ６０は、電力供給回路２０を制御し、電力供給回路２０からブレーキ制御回路４０に電力を供給する。また、ＣＰＵ６０は、ブレーキ制御回路４０に対し、ブレーキ５１によって送りねじ５を挟み込むよう指示する。ブレーキ制御回路４０は、ＣＰＵ６０からの指示に基づいて、電磁弁７０を切り換えてシリンダ５２のヘッド側に空気を供給し、シリンダ５２のロッドを伸ばし、スピンドル１１が機械原点にある状態で、ブレーキ５１で送りねじ５を制動する。
【００２４】
次に、送りねじ５の回転を制動しているブレーキを解除する場合について説明する。この場合、ＣＰＵ６０は、電力供給回路２０を制御し、電力供給回路２０からブレーキ制御回路４０への電力の供給を停止する。ブレーキ制御回路４０への電力の供給が停止すると、電磁弁７０が切り換わり、シリンダ５２のロッド側に空気が供給され、シリンダ５２のロッドが縮み、ブレーキ５１による送りねじ５の挟み込みが解除される。
なお、本実施例においては、ブレーキ制御回路４０への電力供給を停止することによりブレーキが解除される空気圧回路の構成を用いたが、逆にブレーキ制御回路４０へ電力供給されるとブレーキ解除される空気圧回路を用いてもよい。
【００２５】
次に、本発明に係るプリント基板穴明け機によるプリント基板への穴の加工について図４を参照して説明する。図４は、本発明に係るプリント基板穴明け機によるプリント基板の加工処理のフローチャートである。ＣＰＵ６０は、オペレータによってプリント基板穴明け機に設定された情報に基づいて、以下に説明する各ステップにおける処理を実行する。
プリント基板への穴の加工に際し、ステップＳ１０において、電源をＯＮにし全てのスピンドルの電力供給回路２０、駆動回路３０及びＺ軸モータ６に、それぞれ電力を供給する。全ての駆動回路３０は、ＣＰＵ６０からの指示に基づいて、スピンドル１１が機械原点に位置するように、Ｚ軸モータ６をサーボ制御する。
【００２６】
ステップＳ１２において、非稼動スピンドルの設定をする必要があるか否かを判断する。非稼動スピンドルの設定をする必要がある場合、処理は、ステップＳ１４に進む。非稼動スピンドルの設定をする必要がない場合、処理は、ステップＳ１８に進む。
【００２７】
ステップＳ１４において、電力供給回路２０及びブレーキ制御回路４０をそれぞれ制御し、非稼動スピンドルが固定されたサドル４をＺ方向に移動させる送りねじ５の回転を、ブレーキ５１によって制動し、Ｚ軸モータ６をロックする。このとき、シリンダ５２のヘッド側に空気を供給するために、電磁弁７０を切り換えた状態を保持するのにコイルを励磁することによって消費される電力は、一例で示すと約２Ｗである。
【００２８】
ステップＳ１６において、電力供給回路２０に対して駆動回路３０への電力の供給を停止するよう指示する。駆動回路３０への電力の供給を停止することによって、駆動回路３０及びＺ軸モータ６で消費されるはずの約１００Ｗの電力を削減できる。このように、送りねじ５の回転を制動するのに要する電力は、駆動回路３０及びＺ軸モータ６によって消費される電力に比べはるかに小さい。従って、駆動回路３０への電力の供給を停止することによって、穴の加工に寄与しない電力を削減できる。
【００２９】
ステップＳ１６の処理が終了した後、又はステップＳ１２において非稼動スピンドルの設定をする必要がない場合、処理は、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８において、非稼動スピンドルのブレーキ解除が必要か否かを判断する。非稼動スピンドルのブレーキ解除が必要である場合、処理は、ステップＳ２０に進む。非稼動スピンドルのブレーキ解除が必要でない場合、処理は、ステップＳ２６に進む。
【００３０】
ステップＳ２０において、ブレーキを解除する必要があるスピンドルユニットの電力供給回路２０に対して駆動回路３０に電力を供給するよう指示し、駆動回路３０に対してＺ軸モータ６に電力を供給するよう指示する。電力供給回路２０は、ＣＰＵ６０からの指示に基づいて、駆動回路３０へ電力を供給する。駆動回路３０は、ＣＰＵ６０からの指示に基づいて、Ｚ軸モータ６へ電力を供給する。
【００３１】
ステップＳ２２において、電力供給回路２０に対してブレーキ制御回路４０への電力の供給を停止するよう指示する。電力供給回路２０は、ＣＰＵ６０からの指示に基づいて、ブレーキ制御回路４０への電力の供給を停止する。ブレーキ制御回路４０への電力の供給が停止すると、シリンダ５２のロッド側に空気が供給され、シリンダ５２のロッドが縮み、ブレーキ５１による送りねじ５の制動が解除される。
【００３２】
ステップＳ２４において、駆動回路３０に対してスピンドル１１を機械原点に復帰させるように、Ｚ軸モータ６をサーボ制御するよう指示する。
ステップＳ２４の処理が終了した後、又はステップＳ１８において非稼動スピンドルのブレーキ解除が必要ない場合、処理は、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６において、プリント基板に穴を加工するドリル１２を保持するロータ１３を回転させる。
【００３３】
ステップＳ２８において、テーブル１及びクロススライド３をそれぞれ移動させるＸＹ軸モータ（図示を省略する）を制御し、スピンドルの中心がプリント基板の穴を加工する位置となるように、テーブル１及びクロススライド３を、それぞれＸ方向及びＹ方向に位置決めする。
【００３４】
ステップＳ３０において、駆動回路３０は、ＣＰＵ６０から指示された移動量に基づいて、スピンドル１１が目標位置となるまでＺ軸モータ６を回転させることによって、スピンドル１１を目標位置へ下降させ、ドリル１２によってプリント基板に穴を加工する。そして、駆動回路３０は、スピンドル１１が加工原点に戻るように、Ｚ軸モータ６を回転させる。
【００３５】
ステップＳ３２において、プリント基板に次の穴を加工するか否かを判断する。次の穴を加工する場合、処理は、ステップＳ２８に戻る。次の穴を加工しない場合、処理は、ステップＳ３４に進む。
ステップＳ３４において、次のプリント基板を加工するか否かを判断する。次のプリント基板を加工する場合、処理は、ステップＳ１２に戻る。次のプリント基板を加工しない場合、処理は、ステップＳ３６に進む。
ステップＳ３６において、全てのスピンドルの電力供給回路２０、駆動回路３０及びＺ軸モータ６への電力の供給を停止し、プリント基板への穴の加工は、終了する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係るプリント基板穴明け機の要部を示す正面一部断面図である。
【図２】ブレーキ５１とシリンダ５２を送りねじ５の軸線方向から見た図である。
【図３】本発明に係るプリント基板穴明け機の電気回路のブロック図である。
【図４】本発明に係るプリント基板穴明け機によるプリント基板の加工処理のフローチャートである。
【図５】プリント基板穴明け機の要部を示す正面一部断面図である。
【図６】プリント基板穴明け機の電気回路のブロック図である。
【図７】プリント基板穴明け機によるプリント基板の加工処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１  テーブル
２  プリント基板
３  クロススライド
４  サドル
５  送りねじ
６  モータ
７  エンコーダ
８  制御装置
１０  スピンドルユニット
１１  スピンドル
１２  ドリル
１３  ロータ
１４  シリンダ
１５  プレッシャフット
５１  ブレーキ
５２  シリンダ
【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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【図７】
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