(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板を載置するテーブルと、前記テーブルの上方に配置されたクロススライドとをＸＹ方向に相対移動させるとともに、前記クロススライドに支持された主軸部をＺ方向に移動させてプリント基板の加工を行なうプリント基板加工機において、繊維強化樹脂積層板で箱型に構成され、線膨張係数がプリント基板とほぼ同じに調整されたテーブルを設けたことを特徴とするプリント基板加工機。
【請求項２】
前記テーブルの内部に、軽量のコア材を配置したことを特徴とする請求項１に記載のプリント基板加工機。
【請求項３】
前記テーブルの表面に金属板を取り付けたことを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載のプリント基板加工機。
【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に係り、特に、加工速度を向上させるのに好適なプリント基板加工機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板加工機の代表的なものとして、図１０に示すような、ドリルによりプリント基板に穴明けを行うプリント基板穴明機がある。同図において、ベッド１上には、直線案内手段２を介してテーブル３がＸ方向に移動可能に支持され、送りねじ４を介してモータ５によって駆動される。
【０００３】
クロスガイド６はテーブル３の移動経路を跨ぐようにベッド１に固定されている。このクロスガイド６には、直線案内手段７を介してクロススライド８がＹ方向に移動可能に支持され、送りねじ９を介してモータ１０により駆動される。
【０００４】
前記クロススライド８には、それぞれ直線案内手段１１を介してサドル１２がＺ方向に移動可能に支持され、送りねじ１３を介してモータ１４により駆動される。このサドル１３には、それぞれ一端にドリル１５を保持するためのチャックを備え高速回転可能なスピンドル（図示せず）を内蔵したスピンドルユニット１６が支持されている。
【０００５】
なお、前記各スピンドルユニット１６の下部には各一対のエアシリンダ（図示せず）が配置され、このエアシリンダにスピンドルユニット１６の下端部に摺動可能に嵌合し、その先端およびスピンドルに支持されたドリル１５を覆うように配置されたプレッシャフット（図示せず）が設けられている。
【０００６】
このような構成で、テーブル３上に複数のプリント基板１７を配置、固定し、スピンドルにドリル１５を取り付けた状態で、モータ５とモータ１０を作動させてテーブル３とクロススライド８をＸＹ方向に相対移動させ、プリント基板１７とドリル１５をＸＹ方向に位置決めした後、モータ１４を作動させ、サドル１２を介してスピンドルユニット１６をＺ方向に移動させて、プリント基板１７の穴明けを行う。
【０００７】
このとき、サドル１２が下降すると、まず、プレッシャフットがプリント基板１７に当接し、プレッシャフットを支えているエアシリンダに供給されている圧縮空気の圧力により、たとえば、５０ｋｇｆの力でプリント基板１７を押さえ、スピンドルユニット１６がさらに下降してドリル１５をプリント基板１７に切り込ませて穴明けを行う。
【０００８】
プリント基板の多層化、高密度化により、プリント基板に加工される穴の位置精度は、±５μｍ以下の高精度が要求されている。プリント基板に加工された穴の位置精度を低下させる要因としては、プリント基板穴明機自体の精度の外に、加工時におけるテーブルの撓み、テーブルとプリント基板との熱変形差などがある。
【０００９】
プリント基板としては、一般にガラス繊維をエポキシ樹脂で固めたガラス／エポキシ複合材料に銅箔を貼ったガラス／エポキシ樹脂銅張積層板が用いられており、この材料の線膨張係数は、鉄鋼材料の線膨張係数の線膨張係数とほぼ等しい。
【００１０】
プリント基板穴明機のベッド、クロスガイド、クロススライド、テーブルなど主要な構造物は鉄鋼材料で形成され、テーブルは、鉄の鋳造物が用いられており、穴明け加工時の荷重に対する撓み剛性を確保するため、ある程度の肉厚を持たせた重量の大きなものになっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
プリント基板穴明機においては、穴の加工位置精度の向上とともに、加工速度の向上を求められている。プリント基板の加工時間には、プリント基板とドリルのＸＹ方向の位置決め時間と、プリント基板に対する穴明け時間と、ドリルの交換時間等がある。そして、穴明け時間は、ドリルの径、材質などにより最適な回転数や切り込み速度が決まるため必要以上に短縮することはできない。
【００１２】
したがって、プリント基板の加工速度を向上させるためには、プリント基板とドリルに位置決め時間を短縮することが必要になる。すなわち、テーブルとクロススライドの加速度を上げる必要がある。テーブルやクロススライドの加速度は、モータの容量、送りねじの摩擦、移動体の重量が関係する。そして、移動体の重量を半減すれば、同容量のモータを用いて加速度をほぼ２倍にすることができる。テーブルに比べ比較的軽量であるクロススライドの加速度を上げることは可能であるが、重量の大きなテーブルは加速度を上げるのが困難であった。
【００１３】
前記の事情に鑑み、本発明の目的は、テーブル軽量化してその加速度を向上させ、加工速度を向上させることが可能なプリント基板加工機を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前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、プリント基板を載置するテーブルと、前記テーブルの上方に配置されたクロススライドとをＸＹ方向に相対移動させるとともに、前記クロススライドに支持された主軸部をＺ方向に移動させてプリント基板の加工を行なうプリント基板加工機において、繊維強化樹脂積層板で箱型に構成され、線膨張係数がプリント基板とほぼ同じに調整されたテーブルを設けた。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記テーブルの内部に、軽量のコア材を配置した。
【００１６】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１もしくは請求項２に記載の発明において、前記テーブルの表面に金属板を取り付けた。
、プリント基板を載置するテーブルと、前記テーブルの上方に配置されたクロススライドとをＸＹ方向に相対移動させるとともに、前記クロススライドに支持された主軸部をボールねじを介してＺ方向に移動させてプリント基板の加工を行なうプリント基板加工機において、繊維強化樹脂積層板で構成され、線膨張係数がプリント基板とほぼ同じに調整されたテーブルを設けた。
【００１７】
また、請求項２に記載の発明は、
【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。
【００１８】
図１ないし図６は、本発明の第１の実施の形態を示すもので、図１は、本発明によるプリント基板加工機のテーブルの部分破断斜視図、図２は、図１における板材の構成図、図３は、図１における板材の積層例を示す側面断面図、図４は、ＦＲＰ積層板の座表系を示す図、図５は、応力成分の定義を示す図、図６は、ＦＲＰ積層板の合応力、合モーメントを示す図である。
【００１９】
図１において、２０はテーブルで、表面板２１と、前後面板２２と、側面板２３と、底面板２４およびリブ板２５を接着して形成されている。なお、前記各面板２１ないし２４およびリブ板２５は、図２に示すように、複数の繊維強化樹脂（ＦＲＰ）２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ、２６ｆ・・・を張り合わせて構成された積層板２６を用いている。
【００２０】
前記積層板２６は、たとえば、図３に示すように、ガラスファイバを０°、９０°に編み込んだ厚さ１．６８ｍｍのガラスファイバロービングクロスＦＲＰ板２６ａの両面に、ガラスの短繊維をマット状にした厚さ０．７ｍｍのガラスファイバチョップドストランドマットＦＲＰ板２６ｂを積層し、さらにその両面に厚さ０．５６ｍｍのガラスファイバロービングクロスＦＲＰ板２６ｃを積層し、さらにその両面に厚さ０．７ｍｍのガラスファイバチョップドストランドマットＦＲＰ板２６ｂを積層し、さらにその両面にカーボンとガラスの長繊維を０°、９０°に編み込んだ厚さ０．７ｍｍカーボン・ガラスファイバハイブリッドクロスマットＦＲＰ板２６ｄを積層して一体に加熱圧着して形成することができる。
【００２１】
このようにして形成された積層板２６の座標を図４に示すように定義すると、図５に示すようなＬＴ座標系で、Ｌ方向のヤング率ＥＬ  、Ｔ方向のヤング率ＥＴ  、剪断剛性ＧＬＴ、ポアソン比νＬＴ、νＴＬ、Ｌ方向の線膨張係数αＬ  、Ｔ方向の線膨張係数αＴ  、を持つように繊維配向されたＦＲＰラミナが、ｘｙ座標系に対してθ傾いている場合、ＬＴ座標系での応力ーひずみの関係は、数１で表される。
【００２２】
【数１】
0004126147.tif 000002
ここで、ΔＴは、温度変化を表す。
【００２３】
ｘｙ座標系での応力ーひずみの関係は、ｍ＝ｃｏｓθ、ｎ＝ｓｉｎθとすると、数２で表される。
【００２４】
【数２】
0004126147.tif 000003
また、図６に示すように、ＦＲＰ積層板２６に働く合応力Ｎｘ、Ｎｙ、Ｎｘｙを定義すると、ＦＲＰ積層板２６の中央面のひずみεｘ０、εｙ０、εｘｙ０、積層板２６の曲率κｘ、κｙ、κｘｙと合応力、合モーメントとの関係は、数３のように表される。
【００２５】
【数３】
0004126147.tif 000004
前記数３の左辺のＮｘ、Ｎｙ、Ｎｘｙ、Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｘｙを０としてひずみεｘ０、εｙ０、εｘｙ０、曲率κｘ、κｙ、κｘｙを解くと、ΔＴ温度上昇したときの板のひずみと曲率を求めることができる。
【００２６】
また、プリント基板加工機のテーブルとして用いる場合、温度変化により積層板２６が撓まないようにする必要がある。すなわち、如何なる温度変化に対しても前記積層板２６の曲率κｘ、κｙ、κｘｙが０になるように積層構造を設定する必要がある。このためには、前記数３のＢｉｊ成分および、ＭＴｘ 、ＭＴｙ 、ＭＴｘｙ の項が温度に関係なく０とならなければならない。
【００２７】
前記の条件を満たすためには、図３に示すように、ＦＲＰ板２６ａに対し上下対象にＦＲＰ板２６ｂ、２６ｃ、２６ｄを積層すればよい。このような積層板２６を構成したとき、積層板２６は熱変形によって面内変形のみを生じ、ΔＴ度の温度変化が発生したとき、その変形量は前記数３の左辺を０としたときのひずみεｘ０、εｙ０、εｘｙ０の解となる。
【００２８】
ΔＴ＝１としたときのひずみεｘ０、εｙ０、εｘｙ０がそれぞれｘ方向の線膨張係数αｘ０、ｙ方向の線膨張係数αｙ０、剪断方向の線膨張量αｘｙ０を表すと、線膨張係数がｘ、ｙ方向に等方であるためには、αｘｙ０＝０、αｘ０＝αｙ０であることが必要である。
【００２９】
プリント基板穴明機の主要な構造物であるベッド、クロスガイド、クロススライドなどを形成する鉄鋼材の線膨張係数は、１１．７×１０−６１／Ｋであり、プリント基板を形成するガラス／エポキシ樹脂銅張積層板の線膨張係数αＰは、αＰ＝１１〜１３×１０−６１／Ｋである。
【００３０】
図３に示すＦＲＰ板２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄは、それぞれほぼ等方的な性質を示し、面内ヤング率Ｅ、ポアソン比ν、線膨張係数αは、表１に示す特性を有する。
【００３１】
【表１】
0004126147.tif 000005
そして、これらの値を用いて、上記の数３で積層板２６の線膨張係数を求めると、αｘ０＝αｙ０＝１２×１０−６１／Ｋとなり、前記プリント基板穴明機の主要構造物やプリント基板とほぼ等しい線膨張係数とすることができる。
【００３２】
すなわち、積層板２６を用いることにより、従来と同じ剛性で、従来の鉄鋼性のテーブルに比べ１７〜３０％軽量化し、かつ、プリント基板穴明機やプリント基板との熱変形差の小さなテーブルを構成することができ、テーブルの加速度を向上させることが可能なプリント基板加工機を提供することができる。
【００３３】
図７は、本発明の第２の実施の形態を示すもので、（ａ）はテーブルの部分破断斜視図、（ｂ）は、同断面図である。
【００３４】
同図において、テーブル３０は、前記図３に示す積層板２６で形成された表面板３１と、前後面板３２と、側面板３３と、底面板３４を接着して構成され、これらで形成される空間内にハニカム構成のコア材３５が配置されている。このコア材３５は、紙もしくはアルミニウムなどの軽量金属で形成されている。
【００３５】
このような構成としても、前記実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、コア材３５は、ハニカム（六角形）構造だけでなく、円筒状の部材を用いたものであっても良い。
【００３６】
図８は、本発明の第３の実施の形態を示すもので、（ａ）はテーブルの部分破断斜視図、（ｂ）は、同断面図である。
【００３７】
同図において、テーブル４０は、前記図３に示す積層板２６で形成された表面板４１と、前後面板４２と、側面板４３と、底面板４４を接着して構成され、これらで形成される空間内にハニカム構成のコア材４５が配置されている。このコア材４５は、ウレタン等の発泡性樹脂で形成されている。
【００３８】
このような構成としても、前記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
図９は、本発明の第４の実施の形態を示すもので、テーブルの部分破断斜視図である。
【００４０】
同図において、５０はテーブルで、表面板５１と、前後面板５２と、側面板５３と、底面板５４およびリブ板５５を接着して形成され、その表面板５１上に金属板５６を取り付けている。
【００４１】
このような構成とすることにより金属板５６の表面を研削加工により平坦に加工することができる。なお、金属板５６には、線膨張係数がプリント基板とほぼ等しい鉄材量を用いることが望ましい。
【００４２】
また、この実施の形態では、テーブルの表面に溝５７を形成しているので、この溝５７内にプリント基板のクランプ機構や、搬送機構を組み込むことができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上述べた如く、本出願の請求項１に記載の発明によれば、プリント基板を載置するテーブルと、前記テーブルの上方に配置されたクロススライドとをＸＹ方向に相対移動させるとともに、前記クロススライドに支持された主軸部をボールねじを介してＺ方向に移動させてプリント基板の加工を行なうプリント基板加工機において、繊維強化樹脂積層板で箱型に構成され、線膨張係数がプリント基板とほぼ同じに調整されたテーブルを設けたので、プリント基板加工機のテーブルの軽量化を実現し、テーブルの加速度を向上させ、加工速度を向上させることが可能なプリント基板加工機を提供することができる。
【００４４】
また、前記テーブルの内部に、軽量のコア材を配置したので、従来のものと比較して、剛性を低下させることなくテーブルの重量をより軽量化することができ、より加工速度を向上させることができる。
【００４５】
さらに、前記テーブルの表面に金属板を取り付けたので、テーブルの表面を平面に加工することができ、加工時におけるプリント基板の変形を防止してプリント基板の加工精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるプリント基板加工機のテーブルの部分破断斜視図。
【図２】図１における板材の構成図。
【図３】図１における板材の積層例を示す側面断面図。
【図４】ＦＲＰ積層板の座表系を示す図。
【図５】応力成分の定義を示す図。
【図６】ＦＲＰ積層板の合応力、合モーメントを示す図。
【図７】本発明の第２の実施の形態を示すもので、（ａ）はテーブルの部分破断斜視図、（ｂ）は、同断面図。
【図８】本発明の第３の実施の形態を示すもので、（ａ）はテーブルの部分破断斜視図、（ｂ）は、同断面図。
【図９】本発明の第４の実施の形態を示すもので、テーブルの部分破断斜視図。
【図１０】プリント基板加工機の一例を示す斜視図。
【符号の説明】
３…テーブル、８…クロススライド、１６…スピンドルユニット、１７…プリント基板、２６…積層板、２０、３０、４０、５０…テーブル、３５、４５…コア材、５６…金属板。
【図１】
0004126147.tif 000006
【図２】
0004126147.tif 000007
【図３】
0004126147.tif 000008
【図４】
0004126147.tif 000009
【図５】
0004126147.tif 000010
【図６】
0004126147.tif 000011
【図７】
0004126147.tif 000012
【図８】
0004126147.tif 000013
【図９】
0004126147.tif 000014
【図１０】
0004126147.tif 000015