JP3418453B2 - Cooling device for spindle unit in printed circuit board processing machine - Google Patents
Cooling device for spindle unit in printed circuit board processing machineInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プリント基板加工機に
おける主軸ユニットの冷却装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】プリント基板加工機は、図6に示すよう
な構成になっている。すなわち、ベッド1上に固定され
た直線案内装置2に沿って移動可能に支持されたテーブ
ル3は、ねじ送り機構を介してモータ4によって駆動さ
れる。コラム5は、テーブル3を跨ように前記ベッド1
に固定されている。コラム5に固定された直線案内装置
6に沿って移動可能に支持されたクロススライド7は、
ねじ送り機構を介してモータ8によって駆動される。サ
ドル9は、クロススライド7に固定された直線案内装置
(図示せず)に移動可能に支持され、ねじ送り機構を介
してモータ10によって駆動される。工具(図示せず)
を保持して回転する主軸(図示せず)を支持する主軸ユ
ニット11は、サドル9に固定されている。
【0003】プレッシャフット12は、主軸ユニット1
2の一端に、スピンドルの軸方向に移動可能に支持され
ている。このプレッシャフット12は、集塵用の配管1
3を介して集塵装置14に接続されている。◆冷却装置
15は、配管16を介して主軸ユニット11に接続さ
れ、主軸ユニット11に形成された通路に液体の冷媒を
循環させ、主軸ユニット11を冷却する。
【0004】そして、所要の工具を保持させたスピンド
ルを所要の回転数で回転させると共に、集塵装置14を
作動させ、配管13を介してプレッシャフット12内を
吸引する。この状態で、ワークWを載置したテーブル3
とクロススライド7をXY方向に相対移動させ、工具を
ワークの加工位置に対向させた後、サドル9を下降させ
る。すると、先ず、プレッシャフット12がワークWに
接触してワークWを押える。さらに、サドル9を下降さ
せると、主軸ユニット11とプレッシャフット12が相
対移動して、工具がワークWに食い込み、ワークWの加
工を行なうようになっている。
【0005】同時に、スピンドルを回転させるモータの
発熱により主軸ユニット11が高温になるため、冷却装
置15を一定の時間間隔(5〜15分)で作動させ、主
軸ユニット11内に冷媒を循環させることにより、主軸
ユニット11の温度を、所要の温度範囲(温度差が8〜
10度)内に維持するように冷却を行なっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】冷却装置の間歇的な作
動により、主軸ユニットおよびサドルあるいはクロスス
ライドなどが収縮と膨張を繰り返すため、プリント基板
加工機自体の精度を悪くさせることがある。
【0007】また、たとえば、プリント基板の穴明機に
おいては、直径(0.2から6.3mm程度まで)の異
なる数種から10数種、あるいはそれ以上の種類のドリ
ルを交換(交換時間は約30秒)しながら穴明けを行な
う。また、加工する穴の数は、加工すべき穴の直径によ
って数個から数万個になる場合もある。このため、頻繁
にドリル交換が発生するときに、冷却装置が作動してい
ると、主軸ユニットが冷えすぎて所要の温度範囲から外
れ、加工位置精度、加工品質(例えば加工された穴の内
面の面粗さ)を低下させることがある。
【0008】上記の事情に鑑み、本発明の目的は、主軸
ユニットの温度変化を小さくして、安定した状態で加工
できるようにしたプリント基板加工機における主軸ユニ
ットの冷却装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、加工部から発生する切粉を集塵
装置で吸引回収するようにしたプリント基板加工機にお
ける主軸ユニットの冷却装置であって、主軸を支持する
ハウジングに、その一端部に、所定の間隔で形成された
複数の吸気口から主軸の軸心と平行に他端部に向けて形
成された複数の吸気路と、この吸気路の端部を接続する
環状の通気路と、この通気路から主軸の軸心と平行に前
記一端部に向けて所定の間隔で形成された複数の排気路
と、各排気路の端部を排気口に接続する環状の排気路と
が形成された主軸ユニットと、前記排気口を前記集塵装
置に接続する配管と、この配管の途中に配置された流量
調整器を設けた。
【0010】
【作用】そして、主軸が回転しているときには、流量調
整器により主軸ユニットのハウジングに形成された吸気
路、通気路、排気路内を流れる空気の流量を多くして、
主軸ユニットの設定温度以上の温度上昇を防止し、ワー
ク交換時、工具交換時など、主軸の回転が停止している
時には、流量調整器により主軸ユニットのハウジングに
形成された吸気路、通気路、排気路内を流れる空気の流
量を少なくして、主軸ユニットの過冷却を防止すること
により、主軸ユニットの温度を比較的狭い範囲に制御す
る。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。◆図1は、本発明を適用したプリント基板加工
機を示すもので、同図において、図6と同じものは同じ
符号を付けて示してある。主軸ユニット11の上端部に
は、所定の間隔で複数の吸気口20と、一つの排気口2
1が形成されている。この排気口21には、途中に流量
調整器18を配置した配管17が接続され、この配管1
7の他端が集塵装置14に接続されている。
【0012】図2ないし第5図は、図1の主軸ユニット
11を示すもので、同図において、主軸ユニット11
は、ハウジング22と、このハウジング22に空気軸受
(図示せず)を介して回転可能に支持された主軸23
と、この主軸23と一体に構成されたロータ24と、こ
のロータ24と対向するように前記ハウジング22に固
定されたステータ25からなり、前記ロータ24とステ
ータ25で高周波モータを構成している。前記主軸23
の一端には、チャックが配置され、工具19を着脱可能
に支持している。
【0013】前記ハウジング22の上端部に所定の間隔
で形成された複数の吸気口20からは、主軸23の軸心
と平行に下端部に向けて延びる吸気路26と、ハウジン
グ22の下端部で各吸気路26を接続する環状の通気路
27と、この通気路27から主軸23の軸心と平行に上
端部に向けて延びる複数の排気路28と、ハウジング2
2の上端部で各排気路28を接続する環状の排気路29
が形成され、この排気路29が排気口21に接続されて
いる。また、前記ハウジング22には、下端部に形成さ
れたスラスト軸受部から流出した空気を前記ステータ2
5に向けて吹き付けるための排気路30が形成され、排
気口21に接続されている。
【0014】したがって、集塵装置14が作動すると、
吸気口20から吸い込まれた空気は、吸気路26、通気
路27、排気路28、排気路29を通り排気口21から
集塵装置14に吸い込まれる。同時に、スラスト軸受部
から流出した空気もステータ25に吹き付けられた後、
排気口21から集塵装置14に吸い込まれる。この時、
ハウジング22の熱を奪い、ハウジング22を冷却する
と共に、ステータ25も排気路30から吹き付けられる
空気によって直接冷却される。
【0015】このような構成で、所定時間の暖気運転の
後、集塵装置を作動させ、プレッシャフット12からの
吸引と、主軸ユニット11の冷却を開始する。この時、
プリント基板加工機の作動状態(主軸が回転している
か、停止しているか)によって主軸23を支える軸受部
とモータ部からの発熱状態が異なるため、プリント基板
加工機を制御する制御装置から発振される指令(加工指
令、工具交換指令など)に同期して、流量調整器22で
排気口21から排気される空気の量を調整する。たとえ
ば、主軸23が回転しているときには、15から20l
/sec、主軸23が停止しているときには、その数分
の1から10数分の1程度に空気の流量を減少させるこ
とにより、主軸23の回転時における主軸ユニット11
の温度上昇を押え、また、主軸23の停止時の急激な温
度低下を防止して、比較的狭い安定した温度範囲内で加
工を行なうことができる。
【0016】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、加工
部から発生する切粉を集塵装置で吸引回収するようにし
たプリント基板加工機における主軸ユニットの冷却装置
であって、主軸を支持するハウジングに、その一端部
に、所定の間隔で形成された複数の吸気口から主軸の軸
心と平行に他端部に向けて形成された複数の吸気路と、
この吸気路の端部を接続する環状の通気路と、この通気
路から主軸の軸心と平行に前記一端部に向けて所定の間
隔で形成された複数の排気路と、各排気路の端部を排気
口に接続する環状の排気路とが形成された主軸ユニット
と、前記排気口を前記集塵装置に接続する配管と、この
配管の途中に配置された流量調整器を設けたので、比較
的狭い安定した温度範囲内で加工を行なうことができ、
加工位置精度、加工品質などを向上させることができ
る。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling device for a spindle unit in a printed circuit board processing machine. 2. Description of the Related Art A printed circuit board processing machine has a configuration as shown in FIG. That is, the table 3 movably supported along the linear guide device 2 fixed on the bed 1 is driven by the motor 4 via the screw feed mechanism. Column 5 is the bed 1
Fixed to. A cross slide 7 movably supported along a linear guide device 6 fixed to the column 5,
It is driven by a motor 8 via a screw feed mechanism. The saddle 9 is movably supported by a linear guide device (not shown) fixed to the cross slide 7, and is driven by a motor 10 via a screw feed mechanism. Tools (not shown)
A spindle unit 11 that supports a spindle (not shown) that rotates while holding is fixed to the saddle 9. [0003] The pressure foot 12 comprises a main shaft unit 1.
2 is supported at one end so as to be movable in the axial direction of the spindle. The pressure foot 12 is provided with a pipe 1 for collecting dust.
3 is connected to the dust collecting device 14. The cooling device 15 is connected to the spindle unit 11 via a pipe 16, and circulates a liquid refrigerant through a passage formed in the spindle unit 11 to cool the spindle unit 11. Then, a spindle holding a required tool is rotated at a required number of revolutions, and a dust collector 14 is operated to suck the inside of the pressure foot 12 through a pipe 13. In this state, the table 3 on which the workpiece W is placed
And the cross slide 7 are relatively moved in the X and Y directions to make the tool face the processing position of the workpiece, and then the saddle 9 is lowered. Then, first, the pressure foot 12 contacts the work W and presses the work W. Further, when the saddle 9 is lowered, the main spindle unit 11 and the pressure foot 12 move relatively, and the tool bites into the work W to process the work W. At the same time, since the spindle unit 11 becomes hot due to the heat generated by the motor that rotates the spindle, the cooling device 15 is operated at regular time intervals (5 to 15 minutes) to circulate the refrigerant in the spindle unit 11. The temperature of the spindle unit 11 in a required temperature range (a temperature difference of 8 to
(10 degrees). [0006] The intermittent operation of the cooling device causes the main spindle unit and the saddle or the cross slide to repeatedly contract and expand, thereby deteriorating the accuracy of the printed circuit board processing machine itself. . Further, for example, in a drilling machine for a printed circuit board, several to ten or more kinds of drills having different diameters (from about 0.2 to 6.3 mm) or more kinds are exchanged (replacement time is short). Drill while performing (about 30 seconds). Further, the number of holes to be machined may be several to tens of thousands depending on the diameter of the hole to be machined. For this reason, if the cooling device is operating when drill exchange is frequently performed, the spindle unit becomes too cold, out of the required temperature range, and processing position accuracy and processing quality (for example, the inner surface of the processed hole). Surface roughness). In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a cooling device for a spindle unit in a printed circuit board processing machine capable of performing processing in a stable state by reducing a temperature change of the spindle unit. . In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a spindle unit in a printed circuit board processing machine in which chips generated from a processing portion are suctioned and collected by a dust collecting device. A housing supporting the main shaft, a plurality of air intakes formed at one end of the housing from a plurality of air inlets formed at predetermined intervals toward the other end in parallel with the axis of the main shaft. A plurality of exhaust passages formed at predetermined intervals from the air passage to the one end in parallel with the axis of the main shaft; A main shaft unit having an annular exhaust path connecting the end of the path to an exhaust port, a pipe connecting the exhaust port to the dust collector, and a flow regulator arranged in the middle of the pipe are provided. Was. When the main shaft is rotating, the flow rate of the air flowing through the intake passage, the ventilation passage, and the exhaust passage formed in the housing of the main shaft unit is increased by the flow regulator,
When the rotation of the spindle is stopped, such as when exchanging a workpiece or replacing a tool, the intake path, ventilation path, The temperature of the spindle unit is controlled within a relatively narrow range by reducing the flow rate of air flowing in the exhaust path and preventing the supercooling of the spindle unit. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a printed circuit board processing machine to which the present invention is applied. In FIG. 1, the same components as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals. At the upper end of the spindle unit 11, a plurality of intake ports 20 and one exhaust port 2 are provided at predetermined intervals.
1 is formed. The exhaust port 21 is connected to a pipe 17 in which a flow controller 18 is arranged on the way.
The other end of 7 is connected to dust collector 14. FIGS. 2 to 5 show the spindle unit 11 shown in FIG. 1. In FIG.
A main shaft 23 rotatably supported on the housing 22 via an air bearing (not shown).
And a rotor 24 integrally formed with the main shaft 23, and a stator 25 fixed to the housing 22 so as to face the rotor 24. The rotor 24 and the stator 25 constitute a high-frequency motor. The spindle 23
At one end, a chuck is arranged to support the tool 19 in a detachable manner. A plurality of intake ports 20 formed at predetermined intervals in the upper end of the housing 22 form an intake passage 26 extending toward the lower end in parallel with the axis of the main shaft 23, and a lower end of the housing 22. An annular ventilation path 27 connecting the intake paths 26, a plurality of exhaust paths 28 extending from the ventilation path 27 to the upper end in parallel with the axis of the main shaft 23,
An annular exhaust path 29 connecting each exhaust path 28 at the upper end of 2
This exhaust path 29 is connected to the exhaust port 21. Further, the air flowing out of the thrust bearing formed at the lower end of the housing 22 is supplied to the housing 2 by the stator 2.
An exhaust path 30 for blowing toward 5 is formed and connected to the exhaust port 21. Therefore, when the dust collector 14 operates,
The air sucked from the intake port 20 passes through the intake path 26, the ventilation path 27, the exhaust path 28, and the exhaust path 29, and is sucked into the dust collector 14 from the exhaust port 21. At the same time, the air flowing out of the thrust bearing portion is also blown to the stator 25,
It is sucked into the dust collecting device 14 from the exhaust port 21. At this time,
The heat of the housing 22 is removed to cool the housing 22, and the stator 25 is also directly cooled by the air blown from the exhaust passage 30. With such a configuration, after the warm-up operation for a predetermined time, the dust collector is operated, and suction from the pressure foot 12 and cooling of the spindle unit 11 are started. At this time,
Since the state of heat generation from the bearing unit supporting the main shaft 23 and the motor unit differs depending on the operation state (whether the main shaft is rotating or stopped) of the printed board processing machine, it is oscillated by the control device for controlling the printed board processing machine. The flow controller 22 adjusts the amount of air exhausted from the exhaust port 21 in synchronization with a command (a processing command, a tool change command, etc.). For example, when the main shaft 23 is rotating, 15 to 20 l
/ Sec, when the main shaft 23 is stopped, the flow rate of the air is reduced from a fraction to about a tenth, thereby reducing the main spindle unit 11 during rotation of the main shaft 23.
Therefore, it is possible to perform processing within a relatively narrow and stable temperature range by preventing the temperature rise of the main shaft 23 and preventing a sharp decrease in temperature when the spindle 23 is stopped. As described above, according to the present invention, there is provided a cooling device for a spindle unit in a printed circuit board processing machine in which chips generated from a processing portion are suctioned and collected by a dust collecting device. A housing supporting the main shaft, at one end thereof, a plurality of intake passages formed from a plurality of intake ports formed at predetermined intervals toward the other end in parallel with the axis of the main shaft,
An annular ventilation path connecting the ends of the intake path, a plurality of exhaust paths formed at predetermined intervals from the ventilation path toward the one end in parallel with the axis of the main shaft, and an end of each exhaust path. Since a main shaft unit formed with an annular exhaust path connecting the portion to the exhaust port, a pipe connecting the exhaust port to the dust collector, and a flow regulator arranged in the middle of this pipe were provided. Processing can be performed within a relatively narrow and stable temperature range,
Processing position accuracy, processing quality, and the like can be improved.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したプリント基板加工機の斜視
図。
【図2】図1における主軸ユニットの図3に示すA−A
の断面図。
【図3】図2におけるB−B断面図。
【図4】図2におけるC−C断面図。
【図5】図2におけるD−D断面図。
【図6】従来のプリント基板加工機の斜視図。
【符号の説明】
3 テーブル
11 主軸ユニット
12 プレッシャフット
14 集塵装置
17 配管
18 流量調整器
19 工具
20 吸気口
21 排気口
22 ハウジング
23 主軸
26 吸気路
27 通気路
28 排気路
29 排気路
W ワークBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of a printed circuit board processing machine to which the present invention is applied. FIG. 2 is a sectional view of the spindle unit shown in FIG.
FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along line BB in FIG. 2; FIG. 4 is a sectional view taken along line CC in FIG. 2; FIG. 5 is a sectional view taken along line DD in FIG. 2; FIG. 6 is a perspective view of a conventional printed board processing machine. DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Table 11 Main shaft unit 12 Pressure foot 14 Dust collector 17 Pipe 18 Flow rate regulator 19 Tool 20 Inlet 21 Exhaust 22 Housing 23 Main shaft 26 Intake path 27 Vent path 28 Exhaust path 29 Exhaust path W Work
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23Q 11/12 B23B 41/00 B23Q 11/00 B26F 1/16 H05K 3/00 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B23Q 11/12 B23B 41/00 B23Q 11/00 B26F 1/16 H05K 3/00
Claims (1)
可能に保持する主軸を備えた主軸ユニットと、集塵装置
に接続され、前記工具を覆うように主軸ユニットに移動
可能に支持されたプレッシャフットを備え、前記テーブ
ルと主軸ユニットを相対移動させてプレッシャフットで
ワークを押え、工具をワークに切り込ませて加工すると
共に、加工部から発生する切粉を集塵装置で吸引回収す
るようにしたプリント基板加工機における主軸ユニット
の冷却装置であって、主軸を支持するハウジングに、そ
の一端部に、所定の間隔で形成された複数の吸気口から
主軸の軸心と平行に他端部に向けて形成された複数の吸
気路と、この吸気路の端部を接続する環状の通気路と、
この通気路から主軸の軸心と平行に前記一端部に向けて
所定の間隔で形成された複数の排気路と、各排気路の端
部を排気口に接続する環状の排気路とが形成された主軸
ユニットと、前記排気口を前記集塵装置に接続する配管
と、この配管の途中に配置された流量調整器を設けたこ
とを特徴とするプリント基板加工機における主軸ユニッ
トの冷却装置。(57) [Claim 1] A table on which a work is placed, a spindle unit having a spindle for detachably holding a tool, and a dust collection device are connected to cover the tool. A pressure foot movably supported by the spindle unit is provided.The table and the spindle unit are relatively moved to hold the workpiece with the pressure foot, the tool is cut into the workpiece, and machining is performed. Is a cooling device for a spindle unit in a printed circuit board processing machine configured to suction and collect the dust by a dust collecting device, wherein a housing supporting the spindle is provided at one end thereof with a plurality of suction ports formed at predetermined intervals at a spindle. A plurality of intake paths formed toward the other end in parallel with the axis of the, and an annular ventilation path connecting the ends of the intake path,
A plurality of exhaust passages formed at predetermined intervals from the air passages toward the one end in parallel with the axis of the main shaft, and an annular exhaust passage connecting the end of each exhaust passage to an exhaust port are formed. A cooling device for a spindle unit in a printed circuit board processing machine, comprising: a spindle unit; a pipe connecting the exhaust port to the dust collecting device; and a flow regulator arranged in the middle of the pipe.
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