(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板加工機でスピンドルに保持されたカッタを交換する際にカッタを保持するためのツールポストにおいて、軸心部にカッタの切り刃部より大径でシャンク部より小径の貫通穴が形成され、下端部に外周方向に張り出すフランジが形成されたカラーと、下端から前記カラーが摺動可能に挿入される段付穴が形成され、上端部に前記カッタのシャンク部より若干大径で、前記段付穴と貫通穴に連通する穴が形成され、外周は下部が大径で上部が小径の段付軸に形成されたホルダと、前記ホルダの大径部が摺動可能に嵌合する貫通穴が形成され、上端に前記ホルダの外周の段部が係合するフランジ部が形成されたスリーブと、前記スリーブの貫通穴に装着され、前記カラーとホルダを上方に向けて付勢するばねと、前記スリーブの下端部に接続されスリーブ内を真空吸引する真空圧供給手段とを設けたことを特徴とするプリント基板加工機のツールポスト。
【請求項２】
請求項１に記載のツールポストを用いて行なうカッタの交換方法であって、プリント基板加工機のスピンドルにカッタを装着する際は、スピンドルに支持されたチャックをカッタのシャンクに嵌合させるとともに、カッタを保持するカラーおよびホルダを所定の距離だけ押し下げるようにスピンドルを下降させた状態でカッタをチャックで保持し、スピンドルからカッタを排出する際は、カッタの切り刃部をカラー内に挿入し、かつ、カッタがカラーと接触する位置より所定の距離だけ上方にスピンドルを位置決めするとともに、カラーの貫通穴を介して真空吸引しつつ、チャックによるカッタの保持を解除してカッタを落下させ、前記貫通穴から吸引される気流によってカッタの軸心をカラーの軸心に一致させることを特徴とするカッタの交換方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カッタを自動交換して加工を行なうようにしたプリント基板加工機で、交換するカッタを保持するツールポストと、そのツールポストを用いたカッタの交換方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板加工機、たとえば、プリント基板に穴明けを行なうプリント基板穴明け機は、図５に示すような構成になっている。同図において、ベッド１上には、直線案内機構（図示せず）を介して矢印Ｘ方向に移動可能に支持され、ねじ送り機構（図示せず）によって駆動されるテーブル２と、このテーブル２を跨ようにコラム３が配置されている。そして、前記テーブル２には、プリント基板を載置する加工領域２ａと、加工用のドリルを配置する工具供給領域２ｂが設定されている。
【０００３】
このコラム３には、直線案内機構４を介して矢印Ｙ方向に移動可能に支持され、モータ５を含むねじ送り機構（図示せず）によって駆動されるクロススライド６が配置されている。このクロススライド６には、直線案内機構７を介して矢印Ｚ方向に移動可能に支持され、モータ８を含むねじ送り機構（図示せず）によって駆動される一対のサドル９が配置されている。各サドル９には、それぞれ一対のスピンドルユニット１０が配置されている。
【０００４】
そして、スピンドルユニット１０に支持されたスピンドルでテーブル２の工具供給領域２ｂの所定の位置に供給されたドリル（図示せず）を保持するとともに、テーブル２の加工領域２ａに位置決め固定されたプリント基板とスピンドルに保持されたドリルをＸ、Ｙ、Ｚ方向に相対移動させてプリント基板に穴明けを行なっている。
【０００５】
プリント基板に加工される穴の数は、多いものではプリント基板１枚あたり数万個にもなるものがある。一方、１本のドリルで穴明け可能な数は、ドリルの直径にもよるが数千個とされている。したがって、多量のドリルを供給することが要求されている。
【０００６】
このため、図６、図７に示すような、ドリル供給用のマガジンとドリル着脱用のツールポストが提案されている。このマガジン１１は、それぞれ５０個のドリル保持部１２が形成され、ベース１３に着脱可能に支持されている。そして、各ドリル保持部１２にはドリル１４が着脱可能に保持されている。マガジン１１には、ドリル着脱用の一対のツールポスト１５ａ、１５ｂが付設され、スピンドルとの間でドリル１４の受渡しを行なうようになっている。
【０００７】
また、マガジン１１からツールポスト１５ａに、ツールポスト１５ｂからマガジン１１にドリル１４を移動させるため、図８、図９に示すように、プリント基板穴明け機のサドル９に、シリンダ１６でスピンドルユニット１０の軸心と平行な方向（Ｚ方向）に移動可能に支持されたサブチャック１７を設けることが提案されている。
【０００８】
そして、プリント基板の加工時には、図８に示すように、サブチャック１７をその上昇端へ移動させて待機させ、ドリルの搬送時には、図９に示すように、サブチャック１７をスピンドルユニット１０より下方まで下降させて、ドリルを前記マガジン１１からツールポスト１５ａに、ツールポスト１５ｂからマガジン１１に移動させる。
【０００９】
なお、図８、図９において、プレッシャフット１８は、スピンドルユニット１０の先端部に摺動可能に嵌合し、サドル９に支持されたシリンダ１９に支持されている。プレッシャフット１８に接続されたホース２０の他端は、集塵装置（図示せず）に接続されている。
【００１０】
前記ツールポスト１５ａ、１５ｂは、図１０に示すように構成されている。カラー２１には、軸心部にドリル１４の切り刃部より大径でシャンク部より小径の貫通穴２１ａが形成され、下端部に外周方向に張り出すフランジ部２１ｂが形成されている。
【００１１】
ホルダ２２には、下端から前記カラー２１が摺動可能に挿入される段付穴２２ａが形成され、上端部に前記ドリル１４のシャンク部とほぼ同径で、前記段付穴２２ａとカラー２１の貫通穴２１ａに連通する穴２２ｂが形成され、外周は下部が大径で上部が小径の段付軸に形成されている。
【００１２】
スリーブ２３には、前記ホルダ２２の大径部が摺動可能に嵌合する貫通穴２３ａが形成され、上端に前記ホルダ２２の外周の段部が係合するフランジ部２３ｂが形成されている。
【００１３】
前記スリーブ２３の貫通穴２３ａに装着され、前記カラー２１とホルダ２２を上方に向けて付勢するばね２４は、前記スリーブ２３の下端部に固定されたワッシャ２５に支持されている。ダンパ２６は、ホルダ２２の外周の段部と対向するようにスリーブ２３に取り付けられている。そして、このようなツールポスト１５ａ、１５ｂは、プレート２７に固定されている。
【００１４】
なお、ホルダ２２の穴２２ｂの内径とドリル１４のシャンク部の外径との間の隙間は片側数μｍ程度の締め代を持たせて形成され、穴２２ｂの内周面とドリル１４のシャンク部の外周面との摩擦により１〜１．５ｋｇｆの保持力を発生させるとともに、ツールポスト１５ａ、１５ｂに保持されたドリル１４の傾きを規制するようにしている。
【００１５】
このため、図１１に示すように、サブチャック１７（またはスピンドル）に保持されたドリル１４の軸心１４ｄが、ツールポスト１５ａ（または１５ｂ）の軸心１５ｄに対して傾斜していると、ドリル１４をツールポスト１５ａ（または１５ｂ）に挿入する際に、ドリル１４のシャンク部とホルダ２２の穴２２ｂの間でかじりが発生する。
【００１６】
そして、ドリル１４を予め設定された位置（たとえば、ドリル１４の上端がプレート２７の上端から距離Ｌになる位置）まで挿入すると、ばね２４を圧縮しながらホルダ２２およびカラー２１を下降させ、距離ｌの押し込みが発生する。
【００１７】
この状態で、スピンドルもしくはサブチャック１７によるドリル１４の保持を開放すると、ばね２４の抗圧力によりドリル１４とドリル１４を保持するカラー２１およびホルダ２２が押し上げられ、ホルダ２２がダンパ２６に当接する。
【００１８】
このため、ドリル１４には、ドリル１４とカラー２１およびホルダ２２の重量を加えた重量とばね２４の反発力による移動速度の二乗の積に相当する衝撃力が発生する。たとえば、ばね２４の反発力が５ｋｇｆであるとすると、ドリル１４には約２０ｋｇｆの衝撃力が加わることがある。
【００１９】
また、図１２に示すように、ドリル１４が所定の位置に位置決めされず押し込み量分だけ高い位置でツールポスト１５ａ、１５ｂに保持された状態になる。このため、スピンドルが常にツールポスト１５ａから一定の高さ位置でドリル１４を保持する場合、次に保持したときのスピンドルからのドリル１４の突出量が短くなり、プリント基板に所要の深さの穴を加工することができなくなる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
従来、プリント基板に加工される穴の最小直径は、０．４ｍｍであり、前記のような衝撃力が作用してもドリルが折れることはなかった。しかし、近来、プリント基板には、直径が０．０８〜０．１ｍｍの極小径の穴の加工が要求されるようになってきた。このため、ドリル自体の耐衝撃強度が低下し、前記衝撃によりドリルが折れることが多くなってきている。
【００２１】
前記の事情に鑑み、本発明の目的は、極小径のドリルでも折損の発生を防止するとともに、所定の位置に確実に位置決めして保持することが可能なプリント基板加工機のツールポストおよびそのツールポストを用いたカッタの交換方法を提供することにある。
【００２２】
【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、プリント基板加工機でスピンドルに保持されたカッタを交換する際にカッタを保持するためのツールポストにおいて、軸心部にカッタの切り刃部より大径でシャンク部より小径の貫通穴が形成され、下端部に外周方向に張り出すフランジが形成されたカラーと、下端から前記カラーが摺動可能に挿入される段付穴が形成され、上端部に前記カッタのシャンク部より若干大径で、前記段付穴と貫通穴に連通する穴が形成され、外周は下部が大径で上部が小径の段付軸に形成されたホルダと、前記ホルダの大径部が摺動可能に嵌合する貫通穴が形成され、上端に前記ホルダの外周の段部が係合するフランジ部が形成されたスリーブと、前記スリーブの貫通穴に装着され、前記カラーとホルダを上方に向けて付勢するばねと、前記スリーブの下端部に接続されスリーブ内を真空吸引する真空圧供給手段とを設けた。
【００２３】
また、請求項２に記載の発明においては、請求項１に記載のツールポストを用いて行なうカッタの交換方法であって、プリント基板加工機のスピンドルにカッタを装着する際は、スピンドルに支持されたチャックをカッタのシャンクに嵌合させるとともに、カッタを保持するカラーおよびホルダを所定の距離だけ押し下げるようにスピンドルを下降させた状態でカッタをチャックで保持し、スピンドルからカッタを排出する際は、カッタの切り刃部をカラー内に挿入し、かつ、カッタがカラーと接触する位置より所定の距離だけ上方にスピンドルを位置決めするとともに、カラーの貫通穴を介して真空吸引しつつ、チャックによるカッタの保持を解除してカッタを落下させ、前記貫通穴から吸引される気流によってカッタの軸心をカラーの軸心に一致させるようにした。
【００２４】
【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４は、本発明の実施の形態を示すもので、図１は、本発明におけるツールポストにドリルを挿入した状態を示す断面図、図２は、本発明におけるツールポストで傾斜したドリルの挿入状態を示す断面図、図３は、カラーの穴とドリルの関係を示す図２のＡ−Ａ断面図、図４は、本発明におけるツールポストでドリルを保持した状態を示す断面図である。
【００２５】
同図において、図１０と同じものは同じ符号をつけて示してある。なお、この実施の形態におけるホルダ２２の穴２２ｂの内径は、たとえば、ドリル１４のシャンク部の外径より０．１ｍｍ（片側０．０５ｍｍ）大きくなるように形成されている。２８はホースで、一端がワッシャ２５に接続され、他端が図示しない真空供給源に接続されている。
【００２６】
このような構成で、図１に示すように、サブチャック１７に保持されたドリル１４を、ドリル１４がツールポスト１５ａに保持される位置より距離Δｌ（たとえば２ｍｍ程度）だけ上方に位置決めする。このとき、ドリル１４とカラー２１の上端面の間には、環状の隙間が形成される。
【００２７】
また、図２に示すように、サブチャック１７に保持されたドリル１４が傾斜している場合でも、ホルダ２２の穴２２ｂの内径がドリル１４のシャンク部の外径より０．１ｍｍほど大きく形成されているため、ドリル１４のシャンク部とホルダ２２の穴２２ｂのかじりは発生しない。このとき、ドリル１４の首部とカラー２１の上端面の間には、図３に示すような隙間２９が形成される。
【００２８】
そして、真空供給源からホース２８を通してツールポスト１５ａに真空圧を供給すると、ドリル１４のシャンク部とホルダ２２の穴２２ｂの内周面の間の隙間と前記隙間２９を通して吸引される空気の流れが発生する。
【００２９】
この状態で、サブチャック１７を開きドリル１４を開放すると、ドリル１４は自重とその外周に形成された空気の流れにより落下する。この時、空気の流れによる求心作用で、ドリル１４は、その軸心がツールポスト１５ａの軸心と一致する。図４に示すように、ドリル１４がカラー２１に当接して支持される。
【００３０】
このとき、ドリル１４に作用する衝撃力は、ドリル１４の自重と落下速度の二乗の積であり、ドリル１４に比べて重量の大きなカラー２１やホルダ２２の影響を受けることがない。したがって、ドリル１４は、たとえば、図１におけるΔｌが２ｍｍの場合、１４０ｇｆｍｍ程度の運動エネルギを持つが、衝撃力は加わらない。
【００３１】
ツールポスト１５ａ内が負圧になるため、この負圧による吸引力がドリル１４に対する保持力として作用する。
【００３２】
サブチャック１７が上昇して、ツールポスト１５ａに保持されたドリル１４から離れると、ツールポスト１５ａに供給されていた真空圧が遮断される。
【００３３】
前記のように、ツールポスト１５ａにドリル１４を装着する際に、ドリル１４に必要以上の衝撃を与えることがないので、直径が０．０８〜０．１ｍｍのような極小径のドリル１４を用いる場合でも、ドリル１４の折損を発生させることがない。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明によれば、直径が０．０８〜０．１ｍｍの極小径のドリルでも、折損を発生させることなく、かつ、ドリルを所定の位置に確実に位置決めして保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるツールポストにドリルを挿入した状態を示す断面図。
【図２】本発明におけるツールポストで傾斜したドリルの挿入状態を示す断面図。
【図３】カラーの穴とドリルの関係を示す図２のＡ−Ａ断面図。
【図４】本発明におけるツールポストでドリルを保持した状態を示す断面図。
【図５】本発明を適用するプリント基板穴明け機の斜視図。
【図６】プリント基板穴明け機に用いられるドリル供給用のマガジンとツールポストの配置を示す平面図。
【図７】図６の正面部分断面図。
【図８】プリント基板穴明け機のスピンドルユニット部の正面図。
【図９】プリント基板穴明け機のスピンドルユニット部の正面図。
【図１０】ツールポストの拡大断面図。
【図１１】ツールポストにドリルを装着する過程を示す拡大断面図。
【図１２】ツールポストにドリルを装着した状態を示す拡大断面図。
【符号の説明】
１０…スピンドルユニット、１４…ドリル、１５ａ、１５ｂ…ツールポスト、
２１…カラー、２１ａ…貫通穴、２１ｂ…フランジ、
２２…ホルダ、２２ａ…段付穴、２２ｂ…穴、
２３…スリーブ、２３ａ…貫通穴、２３ｂ…フランジ部、
２４…ばね、２８…ホース。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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