(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレッシャフットと工具を着脱自在に保持する工具保持手段とを備え、前記プレッシャフットにより前記工具の周囲を押えながら加工する加工装置において、
前記工具を保持したスピンドルの移動量を検出するエンコーダと、前記工具の先端位置を検出する工具先端検出装置と、前記プレッシャフットのブッシュの下面に当接して前記プレッシャフットを位置決めする基準ステーションと、スピンドルを回転自在に保持したスピンドルユニットに対する前記プレッシャフットの位置を検出するセンサと、前記工具先端検出装置と前記基準ステーションが配置されているテーブルと、ＮＣ装置とを備え、
前記工具先端検出装置が前記工具の先端を検出したときの前記スピンドルの移動原点からの移動距離１７ｄを前記エンコーダで測定して距離１７ｄとし、下端にある前記プレッシャフットが上方に移動して前記センサをオンさせるまでの距離を距離ｎとすると共に、このとき前記スピンドルの下端から前記デーブルまでの距離Ｌ７と前記テーブルから前記工具先端検出装置の検出位置までの距離Ｌ２２、前記デーブルから前記基準ステーションの上面までの距離Ｌ２３、前記工具の先端から予め定める距離ｋの位置から前記工具のカラーの上面までの距離ｔを予め測定して前記ＮＣ装置に入力しておき、
前記移動距離１７ｄと前記距離Ｌ７及び前記距離Ｌ２２から、前記スピンドルの先端から前記工具の先端までの実際の長さｋ１(＝Ｌ７−１７ｄ−Ｌ２２)を求め、前記距離１７ｂと前記距離Ｌ７と前記距離Ｌ２３、前記距離ｎ及び前記長さｋ１から、前記ブッシュの下面から前記工具の先端までの距離ａ［＝(Ｌ７−１７ｂ−ｋ１)−(Ｌ２３−ｎ)］を求める処理ステップ(Ｓ１００〜Ｓ１４０)と、
予め設定してある判定用の設定値ｐと公差αを用いて距離ａを判定し、判定結果が「ａ≧ｐ−α」になり、且つ「ａ≧ｐ＋α」になったときは、現在、前記スピンドルに保持されている工具による加工を実行させる処理ステップ(Ｓ１５０、Ｓ１６０)と、
距離ａについての判定結果が「ａ≧ｐ−α」にならなかったときは、更に「ａ−ｐ≦ｔ」を判定し、結果がＹ(肯定)のときは工具の保持位置の変更を行なう処理ステップ(Ｓ１７０、Ｓ１８０)と、
距離ａについての判定結果が「ａ≧ｐ＋α」にならなかったときは、更に工具の保持長さの許容値として設定してある許容値ｑを用いて「ａ−ｐ≦ｑ」を判定し、結果がＹ(肯定)のときは工具の保持位置の変更を行なう処理ステップ(Ｓ２１０、Ｓ２２０)とが、
前記ＮＣ装置により実行されるように構成したことを特徴とする加工装置。
【請求項２】
距離ａについて「ａ−ｐ≦ｔ」を判定したとき、結果がＮ(否定)になったときは工具を交換する処理ステップ(Ｓ１７０、Ｓ１９０〜Ｓ２００)と、
距離ａについて「ａ−ｐ≦ｑ」を判定したとき、結果がＮ(否定)のときは工具を交換する処理ステップ(Ｓ２１０、Ｓ１９０〜Ｓ２００)とが、
前記ＮＣ装置により実行されるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工部周辺のワーク表面をプレッシャフットで押え、工具保持手段に着脱自在に保持させた工具により前記ワークを加工するプレッシャフットを用いる加工方法および加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平１−１８８２０７号には、工具を回転自在に保持し、工具の軸方向に移動自在のスピンドルヘッドと、このスピンドルヘッドに支持されて加工時にテーブル上に載置されたプリント基板を押えるプレッシャフットとを備えたプリント基板の加工装置に、プレッシャフットのスピンドルヘッドに対する移動量を検出する第１の検出手段と、スピンドルヘッドを所定量移動させたとき、プレッシャフットを受け、工具先端の到達位置を検出する第２の検出手段とを設け、第１の検出手段により検出された移動量と第２の検出手段により検出された工具先端の到達位置に基づいて、スピンドルヘッドに保持された工具の先端位置からプレッシャフット先端位置までの距離を求め、求めた距離と予め設定された加工深さとの和を加工に必要なスピンドルヘッドの送り量とするプリント基板加工装置が開示されている。
【０００３】
上記の従来技術によれば、工具であるドリルは、プレッシャフットがプリント基板を押えた状態でプリント基板に切り込むと共に、プレッシャフットがプリント基板を押えた状態でプリント基板から抜け出すから、ドリルが折れたり、プリント基板にばり等が発生することがない。また、スピンドルヘッドが水平方向に移動する際には、ドリルの先端がスピンドルヘッドの内側に位置決めされているため、ドリルがプリント基板の表面に当たることもない。しかも、表面からの穴の深さを精度良く加工することができた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、プリント基板を傷つけないようにするため、プレッシャフットの先端には、耐摩耗性に優れる材質の合成樹脂製のブッシュが交換可能に固定されている。しかし、穴明け速度が毎分３００個所を超える場合、ブッシュは短時間で摩耗する。上記従来技術の場合、プレッシャフットはシリンダで駆動され、移動距離は固定である。また、スピンドルヘッド先端からドリル先端までの距離は一定である。したがって、ブッシュが摩耗するとドリル先端がプレッシャフットの先端に近づく。ドリル先端がプレッシャフットの先端に近づくと、ドリルがプリント基板に切り込むときの押えが不十分になり、加工位置がずれたり、ドリルが折れたりする。また、ドリルをプリント基板から抜き出す際、プリント基板の表面にばりや返りが発生したり、ドリルが折れることがある。このため、定期的に装置を停止させてブッシュを交換する必要があり、加工能率が低下した。また、長時間にわたる無人運転ができなかった。
【０００５】
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、プレッシャフットが摩耗等により寸法が変化しても確実にワークを押えることができ、加工品質を維持しながら、加工能率を向上させることができるプレッシャフットを用いる加工方法および加工装置を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明は、プレッシャフットと工具を着脱自在に保持する工具保持手段とを備え、前記プレッシャフットにより前記工具の周囲を押えながら加工する加工装置において、前記工具を保持したスピンドルの移動量を検出するエンコーダと、前記工具の先端位置を検出する工具先端検出装置と、前記プレッシャフットのブッシュの下面に当接して前記プレッシャフットを位置決めする基準ステーションと、スピンドルを回転自在に保持したスピンドルユニットに対する前記プレッシャフットの位置を検出するセンサと、前記工具先端検出装置と前記基準ステーションが配置されているテーブルと、ＮＣ装置とを備え、前記工具先端検出装置が前記工具の先端を検出したときの前記スピンドルの移動原点からの移動距離１７ｄを前記エンコーダで測定して距離１７ｄとし、下端にある前記プレッシャフットが上方に移動して前記センサをオンさせるまでの距離を距離ｎとすると共に、このとき前記スピンドルの下端から前記デーブルまでの距離Ｌ７と前記テーブルから前記工具先端検出装置の検出位置までの距離Ｌ２２、前記デーブルから前記基準ステーションの上面までの距離Ｌ２３、前記工具の先端から予め定める距離ｋの位置から前記工具のカラーの上面までの距離ｔを予め測定して前記ＮＣ装置に入力しておき、前記移動距離１７ｄと前記距離Ｌ７及び前記距離Ｌ２２から、前記スピンドルの先端から前記工具の先端までの実際の長さｋ１(＝Ｌ７−１７ｄ−Ｌ２２)を求め、前記距離１７ｂと前記距離Ｌ７と前記距離Ｌ２３、前記距離ｎ及び前記長さｋ１から、前記ブッシュの下面から前記工具の先端までの距離ａ［＝(Ｌ７−１７ｂ−ｋ１)−(Ｌ２３−ｎ)］を求める処理ステップ(Ｓ１００〜Ｓ１４０)と、予め設定してある判定用の設定値ｐと公差αを用いて距離ａを判定し、判定結果が「ａ≧ｐ−α」になり、且つ「ａ≧ｐ＋α」になったときは、現在、前記スピンドルに保持されている工具による加工を実行させる処理ステップ(Ｓ１５０、Ｓ１６０)と、距離ａについての判定結果が「ａ≧ｐ−α」にならなかったときは、更に「ａ−ｐ≦ｔ」を判定し、結果がＹ(肯定)のときは工具の保持位置の変更を行なう処理ステップ(Ｓ１７０、Ｓ１８０)と、距離ａについての判定結果が「ａ≧ｐ＋α」にならなかったときは、更に工具の保持長さの許容値として設定してある許容値ｑを用いて「ａ−ｐ≦ｑ」を判定し、結果がＹ(肯定)のときは工具の保持位置の変更を行なう処理ステップ(Ｓ２１０、Ｓ２２０)とが、前記ＮＣ装置により実行されるように構成したことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、距離ａについて「ａ−ｐ≦ｔ」を判定したとき、結果がＮ(否定)になったときは工具を交換する処理ステップ(Ｓ１７０、Ｓ１９０〜Ｓ２００)と、距離ａについて「ａ−ｐ≦ｑ」を判定したとき、結果がＮ(否定)のときは工具を交換する処理ステップ(Ｓ２１０、Ｓ１９０〜Ｓ２００)とが、前記ＮＣ装置により実行されるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【０００９】
図１は、本発明に係るプリント基板加工機の要部正面図である。クロススライド１は、図示を省略するフレームにＹ方向（図の左右方向）に移動自在に支持されている。サドル２は、クロススライド１上をＺ方向（図の上下方向）に移動自在に支持され、図示を省略するナットが送りねじ３に螺合している。送りねじ３はクロススライド１に固定されたモータ４により回転駆動される。モータ４にはロータリーエンコーダ５が設けられている。
【００１０】
サドル２の中心部には、スピンドル７を回転自在に支持するスピンドルユニット８が固定されている。スピンドル７の先端には図示を省略するコレットチャックが設けられており、ドリル９を着脱自在に保持している。ドリル９の外周には後述するカラー１０が配置されている。また、サドル２の外周部には１対のエアシリンダ１１が固定されている。エアシリンダ１１は、スピンドルユニット８の先端部に嵌合するプレッシャフット１２を支持している。プレッシャフット１２の先端にはブッシュ１３が固定され、側面には、サドル２の側面に固定されたセンサ１４に対向するようにしてドッグ１５が固定されている。
【００１１】
テーブル２０は、図示を省略するフレームにＸ方向（図の紙面と垂直の方向）に移動自在に支持されている。テーブル２０には、ドリルポスト２１と、ドリル先端検出装置２２と、基準ステーション２３が配置されている。なお、ドリルポスト２１はドリル９毎に設けられ、テーブル２０上に多数が配置されている。
【００１２】
カラー１０は、図３に示すように、ドリル９の先端から２点鎖線で示す位置Ａまでの距離がｋになるようにしてドリル９に位置決めされている。そして、ドリル９は、ドリルポスト２１に設けられた穴２１ｂにより径方向に位置決めされ、カラー１０の下面１０ａがドリルポスト２１の上面２１ａに当接することによりＺ方向に位置決めされている。なお、位置Ａからカラー１０の上面１０ｂまでの距離はｔである。そして、テーブル２０の上面２０ａから上面２１ａまでの距離Ｌ２１、上面２０ａから点線で示すドリル先端検出装置２２の検出位置２２ａまでの距離Ｌ２２および上面２０ａから基準ステーション２３の上面２３ａまでの距離Ｌ２３は予め測定されてＮＣ装置２４に入力されている。また、上面２０ａからサドル２を移動原点に置いたときのスピンドル７の先端までの距離Ｌ７と、プレッシャフット１２を下端に移動させたとき（図１の状態）のドッグ１５がセンサ１４をオンさせるまでの距離ｎ、および距離ｔが予めＮＣ装置２４に入力されている。
【００１３】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
【００１４】
図３は本発明の動作を示すフローチャートである。まず、サドル２を移動原点におき、エアシリンダ１１を動作させ、プレッシャフット１２を上昇させる（手順Ｓ１００）。この状態で、ドリル９を保持する（手順Ｓ１１０）。すなわち、クロススライド１とテーブル２０を相対的に移動させ、スピンドル７の軸心をドリルポスト２１の軸心に位置決めし、コレットチャックを開いた状態でサドル２を下降させ、スピンドル７の先端を位置Ａに位置決めする。そして、コレットチャックを閉じてドリル９を保持した後、予め定める位置まで上昇させる。次に、ドリルの先端位置を測定する（手順Ｓ１２０）。すなわち、クロススライド１とテーブル２０を相対的に移動させ、スピンドル７の軸心をドリル先端検出装置２２に位置決めし、サドル２を下降させる。そして、ドリル先端検出装置２２がドリル９の先端を検出した時のスピンドル７の移動原点からの移動距離ｌ７ｄをロータリーエンコーダ５で測定し、予め知られている距離Ｌ７、Ｌ２２とから、スピンドル７の先端からドリル９の先端までの実際の長さｋ１を、ｋ１＝Ｌ７−ｌ７ｄ−Ｌ２２として求め、サドル２を予め定める位置まで上昇させる。
【００１５】
次に、エアシリンダ１１を動作させ、プレッシャフット１２を下降させる（手順Ｓ１３０）。すると、ドリル９の先端は、図１に示すように、ブッシュ１３の内側に入る。この状態で、ドリル９先端とブッシュ１３の下面との距離ａを算出する（手順Ｓ１４０）。すなわち、クロススライド１とテーブル２０を相対的に移動させ、ブッシュ１３の下面を基準ステーション２３に対向する位置に位置決めし、サドル２を下降させる。ブッシュ１３の下面が基準ステーション２３の上面２３ａに当接するとプレッシャフット１２は移動を停止する。一方、サドル２は下降を継続するため、ドッグ１５がセンサ１４に対して相対的に上昇する。センサ１４がドッグ１５を検出したら、その時のスピンドル７の移動原点からの移動距離ｌ７ｂと、距離Ｌ７、距離Ｌ２３、距離ｎおよび長さｋ１とから、ブッシュ１３の下面からドリル９先端までの距離ａを、ａ＝（Ｌ７−ｌ７ｂ−ｋ１）−（Ｌ２２−ｎ）として求める。
【００１６】
次に、求めた距離ａが予め定めた設定値ｐの公差±α内にあるかどうかを確認する。すなわち、先ず、距離ａと（ｐ−α）を比較し（手順Ｓ１５０）、ａ≧ｐ−αの場合は、手順Ｓ１６０の処理を行い、ａ＜ｐ−αの場合は手順Ｓ１７０の処理を行う。手順Ｓ１６０では、距離ａと（ｐ＋α）を比較し、ａ≦ｐ＋αの場合は加工を開始し、ａ＞ｐ＋αの場合は手順Ｓ２１０の処理を行う。
【００１７】
手順Ｓ１７０では、ドリル９先端がブッシュ１３の下面に近すぎるので、（ａ−ｐ）とｔを比較し、ａ−ｐ≦ｔの場合は修正が効くから、ドリル９をドリルポスト２１に戻し、スピンドル７の先端を位置Ａからａ−ｐだけ下方に修正してドリル９を保持し直してから（手順Ｓ１８０）、加工を開始する。また、ａ−ｐ＞ｔの場合は、修正が効かないから、当該のドリル９をドリルポスト２１に戻し（手順Ｓ１９０）、同径のドリル９が用意されている場合には、他のドリルポスト２１に移動して（手順Ｓ２００）、手順Ｓ１００の処理を行う。また、手順Ｓ２１０では、ａ＞ｐ＋α、すなわちドリル９先端がブッシュ１３の下面から内側に入り過ぎであるから、（ａ−ｐ）とドリル９の保持長さ（くわえ長さ）の許容値ｑとを比較し、ａ−ｐ≦ｑの場合は修正が効くから、ドリル９をドリルポスト２１に戻し、スピンドル７の先端を位置Ａからａ−ｐ上方に修正してドリル９を保持し直してから（手順Ｓ２２０）、加工を開始する。また、ａ−ｐ＞ｑの場合は、ドリル９の保持長が短くなり、ドリル９を確実に保持できないから、手順Ｓ１９０の処理を行う。
【００１８】
なお、上記では手順２００において他のドリル９に交換するようにしたが、アラームを出すようにしてもよい。また、手順Ｓ１７０、手順Ｓ１９０においてドリル９を保持し直すようにしたが、アラームを出すようにしてもよい。また、手順Ｓ１８０および手順Ｓ２２０において直ちに加工を開始するようにしたが、手順Ｓ１００に戻るようにすると、距離ａの管理がよりより確実になる。
【００１９】
また、上記ではドリル９をカラー１０を用いて高さ方向に位置決めしたが、カラー１０を用いず、例えばドリル９の先端で位置決めするようにしてもよい。
【００２０】
また、上記ではプリント基板に穴明けをする場合について説明したが、プレッシャフットを備える加工機、例えばプリント基板の外形加工機にも適用することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、加工部周辺のワーク表面をプレッシャフットで押え、工具保持手段に着脱自在に保持させた工具により前記ワークを加工するプレッシャフットを用いる加工方法において、プレッシャフットの押え面と工具先端との距離が予め定める範囲から外れている場合は、工具の保持位置を変更し、前記距離を前記範囲に納めるように修正するから、ブッシュが摩耗等により寸法変化した場合も確実にワークを押えることができ、加工品質を維持しながら、加工能率を向上させることができる。また、プレッシャフットの押え面と工具先端との距離を最小限のものにすることができるため、加工速度も速くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプリント基板加工機の要部正面図である。
【図２】本発明の動作を示すフローチャートである。
【図３】ドリルポストの断面図である。
【符号の説明】
９  ドリル
１２  プレッシャフット
１３  ブッシュ
ａ  距離
ｐ  設定値
α  公差
【図１】
0004189104.tif 000002
【図２】
0004189104.tif 000003
【図３】
0004189104.tif 000004