(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のスリーブと、このスリーブの下部に装着された第１のスプリングと、中空の段付軸状に形成され、前記スリーブ内に回転および摺動可能に装着され、スラストベアリングを介して前記第１のスプリングに支持されたブッシュと、前記第１のスプリングよりばね定数が小さく、前記ブッシュの小径部に装着された第２のスプリングと、円筒状に形成され、前記スリーブの上部に摺動可能に装着されたホルダガイドと、円筒状に形成され、プリント基板加工機のドリルを保持するスピンドルと対向する軸方向の上側の端部がすり割りによって複数に分割され、かつ、前記ブッシュの小径部が嵌合するテーパ穴が下側の端部から前記上側の端部に向かうにつれて先細りに形成され、前記下側の端部において前記ホルダガイドの内周面にラジアルベアリングを介して回転可能に支持され、かつ、前記第２のスプリングで支えられたドリルホルダとを設けたことを特徴とするプリント基板加工機のドリル保持装置。
【請求項２】
円筒状のスリーブと、このスリーブの下部に装着された第１のスプリングと、中空の段付軸状に形成され、前記スリーブ内に回転および摺動可能に装着され、スラストベアリングを介して前記第１のスプリングに支持されたブッシュと、円筒状に形成され、プリント基板加工機のドリルを保持するスピンドルと対向する軸方向の上側の端部がすり割りによって複数に分割され、かつ、外形が前記上側の端部から下側の端部に向かうにつれて先細りに形成され、前記下側の端部において前記スリーブの上端部に固定されたドリルホルダと、前記第１のスプリングよりばね定数が小さく、前記ドリルホルダの外側に装着された第２のスプリングと、テーパ穴が形成され、前記ドリルホルダの外側に摺動可能に嵌合し、前記第２のスプリングで支持されたリングとを設けたことを特徴とするプリント基板加工機のドリル保持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板加工機のスピンドルに対しドリルを自動交換する際にドリルを保持するドリル保持装置に係り、特に、スピンドルに遠心力によりドリルを保持するコレットチャック（以下、遠心コレットチャックという）を備えたプリント基板加工機のドリル交換に好適なドリル保持装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、プリント基板穴明機の一例を示す斜視図、図６は、前記プリント基板穴明機で使用されるスピンドルユニットの一例を示す正面断面図である。
【０００３】
図５において、ベッド１上には、直線案内機構２を介してテーブル３が矢印Ｘ方向に移動可能に支持され、図示しないねじ送り機構により駆動される。また、ベッド１上には、テーブル３を跨ようにコラム４が固定されている。
【０００４】
このコラム４には、直線案内機構５を介してクロススライド６が矢印Ｙ方向に移動可能に支持され、モータ７および送りねじ８を含むねじ送り機構により駆動される。このクロススライド６には、図示しない直線案内機構を介してサドル９が矢印Ｚ方向に移動可能に支持され、モータ１０を含むねじ送り機構により駆動される。このサドル９には、所定の間隔で一対のスピンドルユニット１２が支持されている。
【０００５】
前記テーブル３の前部には、加工に使用するドリル１３を供給するためのドリルカセット１４と、スピンドルにドリル１３を供給、排出するためのドリル保持装置（図示せず）が配置されている。また、テーブル３には、加工するプリント基板１５が位置決め固定されている。
【０００６】
図６において、スピンドルユニット１２は、サドル９に支持されている。このスピンドルユニット１２は、モータのステータを内蔵したハウジング１６と、モータのロータが形成されたスピンドル１７と、このスピンドル１７の軸心部に配置され、その軸方向に移動して開閉し、ドリル１３を保持、解放するコレットチャック１８と、このコレットチャック１８を軸方向に駆動するシリンダ１９とを備えている。
【０００７】
サドル９とハウジング１６の間には、環状の空間２０が形成され、その上端と下端には、圧縮空気の供給源（図示せず）に接続された配管２１、２２が接続されている。前記空間２０には、環状のピストン２３が摺動可能に嵌合している。すなわち、サドル９とハウジング１６およびピストン２３でエアシリンダを構成し、配管２１から空間２０に圧縮空気が供給されると、空間２０からピストン２３が押し出され、配管２２から空間２０に圧縮空気が供給されると、ピストン２３が空間２０に引き込まれる。
【０００８】
プレッシャフット２４は、ピストン２３に固定されている。このプレッシャフット２４には、軟質金属あるいは合成樹脂などで形成されたブッシング２５が固定されている。また、プレッシャフット２４の側面には、排気口２６か形成され、図示しない集塵装置に接続されている。
【０００９】
このような構成で、スピンドル１７にドリル１３を装着する場合には、シリンダ１９によりコレットチャック１８をスピンドル１７から突出する方向に移動させてコレットチャック１８を開き、所定のドリル保持装置に位置決めされたドリルのシャンク部に挿入し、シリンダ１９によりコレットチャック１８をスピンドル１７の内部に引き込むことによりコレットチャック１８を閉じて、コレットチャック１８でドリル１３を保持する。この状態で、スピンドルユニット１２を上昇させ、ドリル保持装置からドリル１３を抜き出す。
【００１０】
所要のドリル１３を装着したスピンドル１７を所定の速度で回転させながら、テーブル３とクロススライド６をＸ、Ｙ方向に相対移動させて、プリント基板１５とドリル１３の位置決めを行った後、サドル６をＺ方向に移動させ、ドリル１３でプリント基板１５に穴明けを行う。
【００１１】
また、スピンドル１７からドリル１３を解放する場合には、コレットチャック１８に保持されたドリル１３を所定のドリル保持装置に挿入し、シリンダ１９によりコレットチャック１８をスピンドル１７から突出する方向に移動させてコレットチャック１８を開き、ドリル１３に対する保持力を解放した後、スピンドルユニット１２を上昇させ、コレットチャック１８をドリル１３から離脱させる。
【００１２】
前記のようなプリント基板穴明機で、スピンドルに着脱するドリルを保持するためのドリル保持装置として、たとえば、実開昭５７−３５３９号公報に開示されたドリル保持装置が提案されている。図７は、このドリル保持装置を示す正面断面図である。
【００１３】
図７において、円筒状のスリーブ２７は、前記プリント基板穴明機のテーブル３に支持される。ドリルホルダ２８には、段付きの中空軸状に形成され、先端部がすり割によって複数に分割され、かつ、内側に向けて傾斜する保持部が形成され、前記スリーブ２７に摺動可能に嵌合している。ブッシュ２９は、段付きの中空軸状に形成され、ドリルホルダ２８嵌合している。スプリング３０は、スリーブ２７の底部に固定されたワッシャ３１とブッシュ２９の間に装着され、ブッシュ２９を介してドリルホルダ２８を支えている。
【００１４】
このような構成で、ブッシュ２９の内周縁でドリル１３のテーパ状の首部を支えて、ドリル１３の軸心方向の位置決めを行い、ドリルホルダ２８の弾性力によりドリル１３のシャンク部を保持して、ドリル１３の径方向に位置決めを行う。
【００１５】
なお、ドリルホルダ２８による保持力は、前記スピンドルによる保持力より小さくなるように設定されている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
プリント基板の実装密度の高密度化に合わせて、プリント基板に加工される穴の直径は、０．０５〜０．１ｍｍ程度のものが多くなってきている。このような極小径の穴を加工する場合、スピンドルの回転速度は２００Ｋｒｐｍ程度の高速回転が必要になる。
【００１７】
このような高速回転を行う場合、スピンドルとドリルの軸心のずれによるドリルの偏心回転が、加工精度やドリルの寿命に大きな影響を与えることになる。
【００１８】
従来のように、コレットチャックをその軸心方向に直線的に移動させてドリルの着脱を行うものでは、ドリルの傾きやずれなどにより偏心が起こりやすく、スピンドル回転時の動的振れ精度が悪くなる。
【００１９】
また、従来のドリル保持装置では、スピンドルを回転させて状態でドリルの受渡しを行う遠心コレットチャックを適用した場合、ドリル保持装置側が回転しないため、ドリルの着脱時にドリルに振動や衝撃が加わり、特に極小径のドリルに折損などの事故を発生させることがある。
【００２０】
前記の事情に鑑み、本発明の目的は、折損などの事故を発生させることなく、遠心コレットチャックに、極小径のドリルを着脱することができるようにし、プリント基板穴明機に遠心コレットチャックの使用を可能とするドリル保持装置を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本出願の請求項１に記載の発明においては、円筒状のスリーブと、このスリーブの下部に装着された第１のスプリングと、中空の段付軸状に形成され、前記スリーブ内に回転および摺動可能に装着され、スラストベアリングを介して前記第１のスプリグに支持されたブッシュと、前記第１のスプリングよりばね定数が小さく、前記ブッシュの小径部に装着された第２のスプリングと、円筒状に形成され、前記スリーブの上部に摺動可能に装着されたホルダガイドと、円筒状の下端部に前記ブッシュの小径部が嵌合するテーパ穴が形成され、先端部がすり割によって複数に分割され、かつ、内側に向けて傾斜する保持部が形成され、前記ホルダガイドの内周面にラジアルベアリングを介して回転可能に支持され、かつ、前記第２のスプリングで支えられたドリルホルダとを設けた。
【００２２】
また、請求項２に記載の発明においては、円筒状のスリーブと、このスリーブの下部に装着された第１のスプリングと、中空の段付軸状に形成され、前記スリーブ内に回転および摺動可能に装着され、スラストベアリングを介して前記第１のスプリグに支持されたブッシュと、円筒状の先端部がすり割によって複数に分割され、かつ、外側に向けて傾斜する保持部が形成され、前記スリーブの上端部に固定されたツールホルダと、前記第１のスプリングよりばね定数が小さく、前記ドリルホルダの外側に装着された第２のスプリングと、テーパ穴が形成され、前記ドリルホルダの外側に摺動可能に嵌合し、前記第２のスプリングで支持されたリングとを設けた。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１ないし図３は、本発明の第１の実施の形態を示すもので、図１は、本発明によるドリル保持装置の正面断面図、図２および図３は、図１におけるドリル保持装置のドリルの着脱過程を示す工程図である。同図において、図５および図６と同じものは、同じ符号をつけて示してある。なお、１８は遠心コレットチャックである。
【００２４】
同図において、１３はドリル。３２はスリーブで、段付き穴をもつ円筒状に形成され、プリント基板穴明機のテーブルに固定される。３３はリングで、スリーブ３２内に固定されている。３４はブッシュで、段付き穴をもつ段付軸状に形成され、スリーブ３２に回転および摺動可能に装着されている。３５は第１のスプリングで、スリーブ３２の下部に固定されたワッシャ３６に支持され、スラストベアリング３７を介してブッシュ３４を回転可能に支持している。
【００２５】
３８はホルダガイドで、円筒状に形成され、前記スリーブ３２の上部に摺動可能に装着されている。３９はドリルホルダで、円筒状の下端部に前記ブッシュ３４の小径部が嵌合するテーパ穴３９ａが形成され、先端部にすり割によって複数に分割され、かつ、内側に向けて傾斜する保持部３９ｂが形成され、前記ホルダガイド３８の内周面にラジアルベアリング４０を介して回転可能に支持されている。４１は第２のスプリングで、前記第１のスプリングよりばね定数が小さく、ブッシュ３４とドリルホルダ３９の間に装着されている。
【００２６】
このような構成で、スピンドル１７からドリル１３を取り外す場合、遠心コレットチャック１８の保持力がなくならない程度にスピンドル１７の回転速度を低下させながら、テーブル３とスピンドル１７をＸ、Ｙ方向に相対移動させ、ドリル１３をドリル保持装置の上方に位置決めする。プレッシャフット２４を下端側へ移動させた状態で、スピンドルユニットを下降させる。
【００２７】
図２に示すように、プレッシャフット２４の下端のブッシング２５がドリル保持装置のホルダガイド３８に当接して、スプリング４１の抗圧力に抗してホルダガイド３８を押し下げる。すると、ドリルホルダ３９のテーパ穴３９ａを形成するテーパ面がブッシュ３４に当たり、さらにスピンドルユニットが下降すると、ドリルホルダ３９の保持部３９ｂが開く。
【００２８】
この状態で、プレッシャフット２４の位置を維持したまま、スピンドル１７を下降させ、ドリル１３がブッシュ３４に接触するまでドリル１３をドリルホルダ３９内に挿入し、遠心コレットチャック１８の保持力が無くなる速度までスピンドル１７の回転速度を低下させる。
【００２９】
このとき、ブッシュ３４とドリル１３の接触による摩擦力によりブッシュ３４に回転力が作用し、この回転力によりブッシュ３４ガドリル１３に連れ回りする。この回転は、スプリング４１を介してドリルホルダ３９に伝えられ、ドリルホルダ３９も連れ回りする。
【００３０】
この状態で、プレッシャフット２４を上昇させると、図３に示すように、ブッシング２５がホルダガイド３８から離れる。すると、スプリング４１の抗圧力によりドリルホルダ３９が上昇して、テーパ穴３９ａを形成するテーパ面がブッシュ３４から離れ、ドリルホルダ３９自身の弾性力により、保持部３９ｂが閉まりドリル１３を保持する。
【００３１】
そして、スピンドル１７が上昇すると、遠心コレットチャック１８がドリル１３から離脱して、スピンドル１７が回転している状態でドリル１３をドリル保持装置に渡すことができる。
【００３２】
また、ドリル保持装置に保持されたドリル１３をスピンドル１７に装着する場合には、スピンドル１７を遠心コレットチャック１８の保持力が発生しない速度で回転させた状態で、図３に示すように、遠心コレットチャック１８をドリル保持装置に保持されているドリル１３に挿入する。
【００３３】
この状態で、スピンドルの回転速度を、遠心コレットチャック１８にドリル１３を保持するための保持力を発生させる速度に上昇させる。
【００３４】
このとき、ドリル１３を介してドリルホルダ３９とブッシュ３４がスピンドル１７に連れ回りする。
【００３５】
この状態で、プレッシャフット２４を下降させると、ブッシング２５がドリル保持装置のホルダガイド３８に当接して、スプリング４１の抗圧力に抗してホルダガイド３８を押し下げる。すると、ドリルホルダ３９のテーパ穴３９ａを形成するテーパ面がブッシュ３４に当たり、さらにスピンドルユニットが下降すると、図２に示すように、ドリルホルダ３９の保持部３９ｂが開く。
【００３６】
そして、スピンドル１７を上昇させると、ドリル１３は遠心コレットチャック１８に保持されスピンドル１７とともに上昇して、ドリル保持装置からスピンドル１７に渡される。
【００３７】
このように、スピンドル１７を回転させた状態でドリル１３の交換を行うことができるので、ドリル１３の着脱時に、ドリル１３に無理な振動や衝撃を与えることなく着脱を行うことができる。また、遠心コレットチャックの使用を可能とすることにより、スピンドル回転時の動的振れ精度を向上させることができ、プリント基板穴明け機の性能を向上させることができる。
【００３８】
図４は、本発明の第２の実施の形態を示すもので、本発明によるドリル保持装置の正面断面図である。
【００３９】
同図において、図１と同じものは同じ符号をつけて示してある。４２はドリルホルダで、先端部にすり割によって複数に分割され、かつ、外側に向けて傾斜する保持部４２ａが形成され、前記スリーブ３２とリング３３の間に回転可能に支持されている。４３はリングで、前記ドリルホルダ４２の保持部４２ａに摺動可能に外嵌し、スプリング４１で前記保持部４２ａを閉める方向に付勢、支持されている。
【００４０】
このような構成としても、前記と同様の操作で遠心コレットチャックによるドリル１３の着脱を行うことができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明によれば、折損などの事故を発生させることなく、遠心コレットチャックに、極小径のドリルを着脱することができる。また、プリント基板穴明機に遠心コレットチャックを使用することができるため、スピンドル回転時の動的振れ精度を向上させることができ、プリント基板穴明け機の性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるドリル保持装置の正面断面図。
【図２】図１におけるドリル保持装置のドリルの着脱過程を示す工程図。
【図３】図１におけるドリル保持装置のドリルの着脱過程を示す工程図。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示すドリル保持装置の正面断面図。
【図５】プリント基板穴明機の一例を示す斜視図。
【図６】前記プリント基板穴明機で使用されるスピンドルユニットの正面断面図。
【図７】従来のドリル保持装置を示す正面断面図。
【符号の説明】
３２…スリーブ、３４…ブッシュ、３５…第１のスプリング、
３７…スラストベアリング、３８…ホルダガイド、
３９、４２…ドリルホルダ、３９ａ…テーパ穴、３９ｂ、４２ａ…保持部、
４０…ラジアルベアリング、４１…第２のスプリング、４３…リング。
【図１】
0003983411.tif 000002
【図２】
0003983411.tif 000003
【図３】
0003983411.tif 000004
【図４】
0003983411.tif 000005
【図５】
0003983411.tif 000006
【図６】
0003983411.tif 000007
【図７】
0003983411.tif 000008