CN102728866B - 开孔加工机 - Google Patents

Abstract

提供能够将钻头的轴线（O）的位置始终定位在预先设定的位置上而能够提高加工精度的开孔加工机。设有：芯轴马达（20），具备用于保持钻头（12）的弹簧夹头（22）并使钻头（12）旋转；气缸（30），使弹簧夹头（22）开闭；套筒（50），支撑芯轴马达（20）在轴线（O）方向上移动自如；套筒支架（51），其内部具备套筒（50）能够在与轴线（O）方向为直角的两个方向上移动的贯通孔（51a）（空间）；以及气缸（52），将套筒（50）相对于套筒支架（51）在XYZ的三轴方向上固定。通过由弹簧夹头（22）保持配置在工作台（2）上的定位基准销（60），经由弹簧夹头（22）确定套筒（50）相对于套筒支架（51）的位置，之后将套筒（50）固定在套筒支架（51）上。

Description

开孔加工机

技术领域

本发明涉及一种开孔加工机。

背景技术

针对作为开孔加工机的以往的印刷电路板开孔机进行说明。

图8是用于在印刷电路板上进行开孔的第1以往的印刷电路板开孔机的整体立体图。

工作台2由配置在机座1上的引导组件3支撑而能够自由移动，通过省略了图示的螺旋进给机构在机座1上沿着X方向被驱动。在工作台2的上表面设定有载置印刷电路板的加工区域2a，和供给加工中使用的钻头的工具供给区域2b。

支柱4横跨工作台2地固定在机座1上。横向滑板5由配置在支柱4上的引导组件6支撑而能够自由移动，通过将马达7作为驱动源的省略了图示的螺旋进给机构在支柱4上沿着Y方向被驱动。一对滑鞍8由配置在横向滑板5上的引导组件9支撑而能够自由移动，通过将马达10作为驱动源的省略了图示的螺旋进给机构沿着Z方向被驱动。

在各滑鞍8上固定有一对芯轴单元11。芯轴单元11由固定在滑鞍8上并支撑芯轴马达的箱体和芯轴马达形成。钻头12支撑在芯轴马达的前端而旋转自如。

NC装置28进行各轴的马达等的控制。

并且将印刷电路板固定在工作台2的加工区域2a上，在使工作台2和横向滑板5在X、Y方向上相对移动而进行了印刷电路板和钻头12的定位后，使滑鞍8沿着Z方向移动而在印刷电路板上进行开孔（专利文献1）。

以下，针对第2现有技术进行说明。

当使钻头12的移动速度高速化时，能够提高加工效率。因此，是取代使滑鞍8移动而预先通过箱体支撑芯轴马达而使其能够沿着Z方向自由移动，仅使芯轴马达移动而提高钻头的移动速度、即提高加工速度的技术。

图9是在加工时仅使芯轴马达移动的以往的印刷电路板开孔机中钻头驱动部（以下称为“主轴”）的正面局部剖视图，与图8相同或者功能相同的部分赋予相同的附图标记而省略说明。

箱体4固定在滑鞍8上。圆筒状的芯轴马达20以轴线O成为Z方向的方式在箱体4上沿着XY方向定位，并且能够通过轴承24在箱体4的内部沿着轴线O方向自由移动。

芯轴马达20的转子轴21由多个轴承25沿着径向支撑并在轴线O方向上定位。在转子轴21上配置有省略了图示的转子（旋转子），通过省略了图示的绕组（定子）而旋转自如。

在芯轴马达20的上部配置有气缸30。活塞杆31的动作方向与轴线O同轴。如后所述，处于待机位置的气缸30的活塞杆31的前端与弹簧夹头22的后端22b隔开间隙地对向。

在气缸30的上部通过螺栓36固定有连结棒35的一端。连结棒35的另一端与线性马达40的输出轴端相连。线性马达40使连结棒35在Z方向上移动。线性马达40固定在滑鞍8上。

根据以上的结构，通过使线性马达40动作，能够使芯轴马达20、即钻头12在Z方向上移动。

以下，说明钻头12的保持步骤。

图10是芯轴马达20前端部的剖视图。

在转子轴21的前端部配置有弹簧夹头22和对弹簧夹头22向图中的上方施力的弹簧23。在弹簧夹头22的钻头12一侧沿着旋转的轴线O方向形成有省略了图示的多个狭缝，能够在径向上缩径。

并且钻头12由通过形成在弹簧夹头22的外周的锥面22a被弹簧23向形成在转子轴21的内表面上的锥面21a施力而产生的径向的力所保持。

以下，说明钻头12的装卸步骤。

在更换钻头12时使气缸30动作。于是活塞杆31下降，使弹簧夹头22克服弹簧23而向图中的下方移动。由于当弹簧夹头22的锥面22a离开转子轴21的锥面21a时弹簧夹头22张开，弹簧夹头22对钻头12的保持力消失，所以能够将钻头12从弹簧夹头22上取下。并且在该状态下将新的钻头12***弹簧夹头22的内部之后，当使活塞杆31上升时弹簧夹头22在弹簧23的作用下上升，弹簧夹头22闭合，能够使钻头12保持在芯轴马达20上。另外，在印刷电路板开孔机中使用的钻头12的钻柄直径与钻头的公称直径无关而形成为同一直径。

但是，由于通过加工，印刷电路板开孔机各部分的温度上升，钻头12的轴线O偏离设计值，所以加工精度降低。

因此有如下的印刷电路板开孔机，在对载置在能够在X方向上移动的工作台上的工件进行开孔之前，在各方向上检测配置在工作台的上方、由载置在能够在与X方向正交的Y方向上移动的横向滑板上的多个芯轴各自的前端支撑的多个工具的轴线相对于芯轴设计上的轴线在X方向和Y方向上的偏离，计算出所检测的各方向上每一个偏离的平均值，相对于要加工出多个芯轴12的轴线坐标的孔的中心坐标在各方向上分别仅补偿平均值，从而在工件上进行开孔（专利文献2）。

【专利文献1】特开平11-347865号公报

【专利文献2】特开2007-988号公报

根据专利文献2的技术，在用多个钻头在数量与钻头相同的印刷电路板上加工出孔的情况下，能够减小在印刷电路板上开出的孔的位置偏离。但是，由于不能够减小位置偏离的大小，所以并不能够提高加工精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够将钻头的轴线O的位置始终定位在预先设定的位置上而能够提高加工精度的开孔加工机。

为了解决上述问题，本发明第1技术方案的开孔加工机包括：芯轴马达，具备用于保持工具的弹簧夹头并使上述工具旋转；箱体，支撑上述芯轴马达在上述工具的旋转的轴线方向上移动自如；移动组件，使上述芯轴马达在上述工具的旋转的轴线方向上移动；以及开闭组件，使上述弹簧夹头开闭，该开孔加工机使上述芯轴马达相对于上述箱体移动，其特征在于，取代上述箱体而设有：套筒，支撑上述芯轴马达在上述工具的旋转的轴线方向上移动自如；套筒支架，其内部具备上述套筒能够在与上述工具的旋转的轴线方向为直角的两个方向上移动的空间；以及固定组件，将上述套筒相对于上述套筒支架在XYZ的三轴方向上固定。

在这种情况下，如果在上述芯轴马达和使上述芯轴马达在上述工具的旋转的轴线方向上移动的移动组件之间，设有能够支撑上述芯轴马达在与上述工具的旋转的轴线方向为直角的两个方向上移动的联轴节，和将上述芯轴马达相对于上述联轴节在XYZ三个方向上固定的固定组件，则更为有效。

由于能够将轴线O始终定位在预先设定的位置上，所以加工精度提高。

而且，由于无需预先检测钻头的轴线O相对于预先设定的位置的偏离，所以能够高效率地进行轴线O的定位。

附图说明

图1是本发明所涉及的印刷电路板开孔机中钻头驱动部的正面局部剖视图；

图2是表示本发明所涉及的印刷电路板开孔机中主轴的移动范围的附图；

图3是本发明所涉及的印刷电路板开孔机中工作台的俯视图；

图4是说明本发明中主轴的定位步骤的流程图；

图5是说明图4中的步骤S150中的具体动作的附图；

图6是说明图4中的步骤S160中的具体动作的附图；

图7是表示本发明的第2实施例的附图；

图8是现有技术的说明图；

图9是现有技术的说明图；

图10是芯轴马达20前端部的剖视图。

附图标记说明：

2：工作台，12：钻头，20：芯轴马达，22：弹簧夹头，30：气缸，50：套筒，51：套筒支架，51a：贯通孔，52：气缸，60：定位基准销，O：轴线。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明进行说明。

【实施例1】

图1是本发明所涉及的印刷电路板开孔机中钻头驱动部的正面局部剖视图，是与现有技术的图9相对应的附图。另外，对于与图8、图9相同或者功能相同的部分赋予相同的附图标记而省略重复的说明。另外，在该实施例中，具备结构相同的一对钻头驱动部。

圆筒形且在一侧的端部形成有凸缘部50a的套筒50通过轴承24将圆筒状的芯轴马达20在X、Y方向上固定，并且支撑芯轴马达20在轴线O方向上移动自如。凸缘部50a的下表面与套筒支架51的上表面抵接。在凸缘部50a上形成有两个贯通孔50c。凸缘部50a的下表面和套筒支架51的上表面精加工成光滑的面。

在套筒支架51的中心部，沿着轴线O方向形成有贯通孔51a（空间）。当将钻头的钻柄直径设为d，将贯通孔51a的直径设为D1，将套筒50的圆筒部50b的外径设为D2时，直径D1形成为D1≤D2＋d。

在套筒支架51的Y方向的两侧配置有气缸52。气缸52的活塞杆52a的轴间距离与贯通孔50c的轴间距离相等。

而且，贯通孔50c的直径为比活塞杆52a的直径大（D2＋d－D1）以上的直径。在活塞杆52a的前端固定有方形的按压板53。按压板53的短边比贯通孔50c的直径大。

除了预定的情况之外，气缸52对套筒50向图中的下方施力，将套筒50相对于套筒支架51固定。以下，将气缸52对套筒50向图中的下方施力的情况称为“将套筒50固定”。而且，将中止气缸52对套筒50向图中的下方施力的情况称为“将套筒50开放”。

在线性马达40的输出轴40a的端部形成有截面为圆形的空洞40b。在连结棒35的另一端形成有截面为圆形的凸缘部35f。间隙g（空洞40b的Z方向的高度与凸缘部35f的厚度之差）为g＝0.1～0.5mm。而且，空洞40d的直径为比凸缘部35f的直径大（D2+d-D1）以上的直径。由输出轴40a的空洞40b和凸缘部35f形成联轴节。凸缘部35f的下表面和空洞40b的底面（凸缘部35f的下表面所抵接的面）精加工成光滑的面。

在输出轴40a的端部配置有两个气缸54。并且除了预定的情况之外，气缸54对凸缘部35f向图中的上方施力，将凸缘部35f相对于输出轴40a固定。以下，将气缸54对凸缘部35f向图中的上方施力的情况称为“将连结棒35固定”。而且，将中止气缸54对凸缘部35f向图中的上方施力的情况称为“将连结棒35开放”。

在工作台2的工具供给区域2b配置有定位基准销60。定位基准销60的直径为与钻头12的钻柄直径相同，前端形成为半径d/2的球面。而且，定位基准销60的直线部的长度为15～20mm。在以定位基准销60的轴线P为中心的直径Ds的圆上，圆周方向以90度的间隔配置有省略了图示的四个距离传感器（在此为空气传感器）用的孔61。配置有孔61的圆的直径Ds在将弹簧夹头22的外径设为dk、将孔61的直径设为ds时为Ds<dk－ds。定位基准销60的Y方向的位置后述。

图2是表示主轴S的移动范围的附图，图3是工作台2的俯视图。以下，将左侧的主轴S作为主轴S1，将右侧的主轴S作为主轴S2，在需要按照每一主轴S区分气缸54等结构要素的情况下分别在各自的附图标记上添加i字（其中i为1或2）进行区别（例如气缸541为主轴S1用的气缸54，气缸542为主轴S2用的气缸54）。

当将工作台2的Y方向的中心作为Y0时，如图2所示，钻头驱动部S1的轴线O1在Y坐标－Y1到＋Y坐标y1之间移动。而且，钻头驱动部S2的轴线O2在Y坐标－y1到Y坐标+Y1之间移动。在此，y1为10～20mm的范围。

如图3所示，在工具供给区域2b，按照每一S2主轴S1、S2设有保持更换用的钻头12的钻头变径套70，接受由主轴S1保持的钻头12的钻头变径套71，和多个保持钻头的钻头变径套73。定位基准销60定位在Y坐标为Y0（即工作台2的中心），X坐标为与钻头变径套70、71相同的位置上。

接着说明主轴S的定位步骤。

图4是说明主轴S的定位步骤的流程图。另外，主轴Si定位在弹簧夹头22i的前端比工作台2高出定位基准销60的预定高度（待机位置）的位置上。

当发出了主轴S的定位指示时，i＝1（步骤S100），将主轴Si（在此为主轴S1）的轴线Oi定位在基准销60的轴线P上（步骤S110）。接着，使试行次数n为n＝1（步骤S120），将套筒50i与连结棒35i开放（步骤S130、S140）。接着，将弹簧夹头22i打开（步骤S140），使线性马达40动作，使芯轴马达20i下降，使弹簧夹头22i的前端下降到距工作台2的表面（0.5＋g）mm的高度（步骤S150）。当将连结棒35i开放时，由于弹簧夹头22i的前端在重力的作用下仅下落g，所以在步骤S150结束时刻的弹簧夹头22i的前端为比工作台2的表面高出0.5mm的高度。接着，确认四个距离传感器是否均为接通（步骤S160），在四个距离传感器均为接通的情况下进行步骤S170的处理，在其它的情况下进行步骤S300的处理。在步骤S170中将弹簧夹头22i闭合，之后将套筒50i、连结棒35i固定（步骤S180、S190）。接着，将弹簧夹头22i打开（步骤S200），使弹簧夹头22i的前端上升到待机位置（步骤S210）。接着，确认是否为i＝2（步骤S220），在i为2的情况下将弹簧夹头22i闭合（步骤S230），结束处理。而且，在步骤S220中i不为2的情况下，使i＝i＋1（步骤S240）后进行步骤S110的处理。

确认在步骤S300中试行次数n是否比3大，在n为3以下的情况下进行步骤S310的处理，在n比3大的情况下显示报警并使装置停止。在步骤S310中，使试行次数n为n＝n+1，将套筒50i、连结棒35i固定（步骤S320、S330）。接着，在使弹簧夹头22i的前端上升到待机位置后（步骤S340）进行步骤S130的处理。

另外，步骤S240以后的处理为主轴S2的动作。

接着，说明上升步骤中的具体动作。

图5是说明步骤S150中的具体动作的附图。

在弹簧夹头22i的轴线Oi偏离了基准销60的轴线P的情况下，弹簧夹头22i与定位基准销60的球面部抵接。当将线性马达40相对于定位基准销60的按压力设为F，将弹簧夹头22i的打开角度设为2θ时，在弹簧夹头22i与球面部抵接的部分上作用N＝Fsinθ的垂直效力，因此，由于施加f＝Ncosθ＝Fsinθconθ的水平力，所以弹簧夹头22i、即套筒50i朝向轴线P水平移动。并且通过步骤S170，轴线Oi与轴线P为同轴。因此，当步骤S230结束时，主轴S1的轴线O1与主轴S2的轴线O2的X坐标相同，Y方向的间隔由距离Y1定位。

图6是说明步骤S160中的具体动作的附图。

通常，通过步骤S150而套筒50i朝向轴线P水平移动，但如图6所示，存在由于某种原因而轴线Oi相对于轴线P倾斜的情况。在这种情况下，由于弹簧夹头22i的离开工作台2表面一侧的距离传感器是断开的，所以能够预防轴线Oi倾斜的情况。

在该实施例中，由于即使在轴线Oi由于某种原因而倾斜的情况下，也再试行三次，所以能够预防装置停止。另外，通常能够通过第二次的步骤S150使轴线Oi与轴线P相一致。

【实施例2】

图7是表示本发明的第2实施例的附图，对于与图1相同或者功能相同的部分赋予相同的附图标记而省略其说明。

在该实施例中，在线性马达40的输出轴40a的端部未形成空洞40b，连结棒35固定在输出轴40a上。

在轴线Oi相对于轴线P的偏离小（50μm以下）的情况下，能够通过利用连结棒35的弹性将连结棒35弯曲而使轴线Oi与轴线P相一致。

另外，由于主轴Si的定位步骤根据第1实施例的定位步骤能够容易地理解，所以省略其说明。

如上所述，根据本发明，由于能够将主轴S1和主轴S2正确地定位在设计上的位置，所以能够进行高精度的加工。而且，按照每一主轴S1和主轴S2加工印刷电路板的情况当然可以，即使在采用主轴S1和主轴S2两者对一个印刷电路板进行加工的情况下也能够得到与在印刷电路板的整个加工区域上由一个主轴进行加工的情况相同的加工精度。

而且，即使在主轴为一个的情况下，由于通过适用本发明而无需预先测定主轴的位移，所以也能够提高加工效率。

另外，套筒50能够相对于套筒支架51移动的范围为小于±d/2（例如在钻头的钻柄直径为3.175mm的情况下最大为±1.5mm左右），但由于在开孔加工机的情况下，相对于制造时的轴线O的设计值的偏差为±10μm以下，即使因热变形最大也为±100μm，所以套筒50相对于套筒支架51的移动范围在实用上没有问题。

Claims (2)

1.一种开孔加工机，包括：机座；工作台，相对于上述机座在X方向上自由移动地被支撑；横向滑板，相对于固定在上述机座上的支柱在Y方向上自由移动地被支撑；滑鞍，由上述横向滑板支撑而在Z方向上自由移动；芯轴马达，具备用于保持工具的弹簧夹头并使上述工具旋转；箱体，支撑上述芯轴马达在上述工具的旋转的轴线方向上移动自如，并且固定在上述滑鞍上；移动组件，使上述芯轴马达在上述工具的旋转的轴线方向上移动；以及开闭组件，使上述弹簧夹头开闭，该开孔加工机使上述芯轴马达相对于上述箱体移动，其特征在于，

取代上述箱体而设有：套筒，支撑上述芯轴马达在上述工具的旋转的轴线方向上移动自如；套筒支架，其内部具备上述套筒能够在与上述工具的旋转的轴线方向为直角的两个方向上移动的空间；以及固定组件，将上述套筒相对于上述套筒支架在XYZ的三轴方向上固定，

并且在上述工作台上设有基准销，将上述芯轴马达定位在上述基准销上，将上述固定组件开放，通过将上述弹簧夹头打开，使上述芯轴马达下降，在使上述工具的旋转的轴线方向与上述基准销的轴线一致后，用上述固定组件进行固定。

2.如权利要求1所述的开孔加工机，其特征在于，在上述芯轴马达和使上述芯轴马达在上述工具的旋转的轴线方向上移动的移动组件之间，设有能够支撑上述芯轴马达在与上述工具的旋转的轴线方向为直角的两个方向上移动的联轴节，和将上述芯轴马达相对于上述联轴节在XYZ三个方向上固定的固定组件。