JPS6023922B2 - 多軸型加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えばプリント基板などの被加工材に多数の
穴を穿設する多軸型加工装置に関する。

本装置に最も近い例として多軸ボール盤があるが、従来
の多藤ボール盤はつぎのようなものであった。すなわち
早降可能なフレームにスピンドル駆動モータが１個設置
され、多数のスピンドルがユニバーサルジョイントを介
して前記駆動モータによって回転駆動され、各スピンド
ルはアタッチメント等を介して位置調整可能となってい
る。そして所望のスピンドルにドリルをチャッキングし
、各スピンドルを穴を明けたい位置に調整し、多数の穴
明けを同時的に１度で行なうようにしたものである。し
かしこの従来の多軸ボール盤は、多数の穴明けが同時的
に１度で行なえると言っても、一定数で一定位置の穴明
けしか行なうことができず、穴の座標が変わればその都
度ドリルのセットをやり直さねばならず、またドリルの
セットに多大の時間と手間を要するなどの不都合があっ
た。本発明は、前記不都合を解消する全く新規な多軸型
加工装置を提供するものであって、その特徴とするとこ
ろは、支持フレームに備わっている支持プレートに上下
方向に摺動自在に支持しかつ加工テーブルと対向する多
数の穴明け手段と、各穴明け手段上に起立する押下軸と
、前記支持プレートに対して上下方向に所定ストローク
だけ昇降可能な可動プレートと、この可動プレートを昇
降駆動する駆動手段と、前記可動プレートと一緒に昇降
しかつ前記押下軸のそれぞれと連結可能な連結手段と、
各連結手段を前記押下軸に対して連結状態または非連結
状態とする電磁的選択駆動手段とを設け、穴を明けたい
位置の穴明け手段に対応する連結手段がその押下麹に対
して連結するように、前記電磁的選択駆動手段を外部か
らの駆動信号を介して制御し、可動プレートの降下によ
って穴を明けたい位置の穴明け手段を降下させて穴明け
等の所望の加工を行ない得るようにしたところにある。

以下本発明の一実施例について説明する。

第１図、第２図および第３図において、１は固定設置し
たガイドレールであり、このガイドレールに箱形構造の
支持フレーム２が上下方向に昇降可能に酢設されている
。

支持フレーム２の背面部には、この支持フレームを昇降
駆動する昇降駆動手段３が裾付枠（図示せず。）上に配
設されている。昇降駆動手段３は、第３図示のように駆
動モータ３ａと、その出力歯車３ｂの回転を減速する減
速歯車装置３Ｃと、この減速歯車装置３Ｃの歯車３ｄに
よって回転する送りネジ３ｅと、この送りネジと螺合す
る雌ネジ（図示せず。）を有しかつ支持フレーム２に固
着した送り板３ｆとからなつている。支持フレーム２の
下端部には、支持プレート４が固着してあり、この支持
プレートに多数（本実施例では１２０個）の穴明け手段
５が上下方向に摺動自在に鉄合支持され、戻しバネ６に
よって上方へ付勢されている。

各穴明け手段５は、面方向に千鳥形マトリックス状（第
７図参照）に規則正しく配列している。各穴明け手段５
の上面中央に、ほぼ矩形断面の押下軸７が固着され、上
方に延伸している。各穴明け手段５は、本実施例では駆
動モータ５ａと、そのスピンドル５ｂと、このスピンド
ルにコレツトチャツク５Ｃを介して取付けたドリル５ｄ
とによって構成されている。第２図および第３図示のよ
うに、支持フレーム２の中央段部に４本のガイドポスト
８が植設してあり、このガイドポストに可動プレート９
が摺動自在である。

そこでこの可動プレート９を昇降せしめる第１の昇降駆
動手段１川こついて説明する。ＩＤａは駆動モー夕であ
り、１０ｂはこの駆動モー外こよって回転する駆動カム
１０Ｃを内蔵した伝達装置である。

伝達装置１０ｂは支持フレームの背面に固着され、駆動
モーターｏａはこの伝達装置１０ｂの背面に固着されて
いる。伝達装置１０ｂ内にはＬ字形の駆動レバー１０ｄ
が揺動自在に支持され、駆動レバー１０ｄのフオロワ１
０ｅが駆動カム１０ｃに係合している。１０ｆは下端が
駆動レバー１０ｄに連結した連結ロッドであり、この連
結ロッド１０ｆの上端はトグルリンク機構を構成する揺
動レバー１０ｇ，１０ｈの一方１０ｇに連結している。

各揺動レバー１０ｇ，１０ｈの一端は、支持フレーム２
に回転自在の回転軸１０ｊ，１０ｊに固着している。回
転軸１０ｊ，１０Ｊには、伝達レバー１０ｋ・・・・・
・が固着してあり、この伝達レバー１０ｋ・・…・の先
端部に押圧リンク１０１・・・・・・の上端が回転自在
に連結している。各押圧リンク１０１・・・・・・の下
端はプレート９に装着してある連結ピン１０ｍ・・・・
・・に回転自在に連結している。また可動プレート９の
下面には、押下軸７（つまり穴明け手段５）に対応する
と共に可動プレート９と一緒に上下動する連結手段１１
が配設されている。

可動プレート９の上部には、取付板１２を介して支持フ
レーム２に固着された支持板１３が位置している。そし
て支持板１３の上面に配設された取付アングル１４，１
４間に、各連結手段１１を作動せしめる電磁的選択駆動
手段１５が設置されている。そこで各穴明け手段５の押
下軸７、連結手段１１および電磁的選択駆動手段１５の
さらに詳細な構成および位置関係について説明する。

これらの構成は総て同一であるのでその１つについて説
明する。連結手段１１は、第４図および第５図示のよう
に連結レバー１１ａとその回転軸１１ｂとで構成されて
いる。

連結レバー１１ａは可動プレート９の下面部に平行に鯨
設された２枚の保持板１６，１６間に配設され、回転軸
１１ｂは可動プレート９に回転自在に支持されている。
電磁的選択駆動手段１５は２個のロータリーソレノィド
１５ａ，１５ｂとその作動軸１５ｃとからなっている。
Ｉ７は回転軸１１ｂの上端部に設けたカップリングであ
り、このカップリングは作動軸１５ｃの回転を回転軸１
１ｂに伝達するが、作動藤１５ｃに対しては軸方向に酒
動自在である。第６図示のように押下軸７の上端部には
、連結レバー１１ａが係舎可能な連結溝７ａが形成され
ており、連結しバ−１１ａはロータリソレノィド１５ａ
の作動によって実線図示のように連結溝７ａに鉄入し、
ロータリソレノィド１５ｂに作動によって鎖線図示のよ
う連結溝７ａから外れる。また第５図のように可動プレ
ート９には、押下軸７が懐入可能な透孔部９ａが穿設し
てある。また第１図において、１８は被加工材、１９は
この被加工材が載直される加工テーフル、２０はＸＹテ
ーブル２０ａ上に設けかつ被加工材の前端部を把持する
把持装置、２１は最前列の穴明け手段５のみを上方へ一
定量だけ引き込ませる逃がし手段である。

この逃がし手段２１の構成について説明する前に、穴明
け手段５の配列およびこの穴明け手段５に対する被加工
材１８、つまりＸＹテーブル２０ａに送りについて説明
する。穴明け手段５の配列については、前記説明で簡単
に触れているが、再度ここで詳しく述べる。穴明け手段
５は第７図示のようにＹ方向に１の固が５仇舷間隔で一
列に配列し、かっこの列がＸ方向に４２．５肋間隔で１
２列に並び、各列は一列毎に半ピッチずつずれた千鳥形
のマトリックス配列である。このような配列の穴明け手
段５に対して被加工材１８はＸＹテーブル２０ａによっ
てつぎのような送りで移動させられる。第７図は、スタ
ート位置の被加工材１８と穴明け手段５の相対的位置関
係を示すもので、鎖線１８ａは穴明け加工される領域で
ある。この状態から被加工材１８は、本実施例ではまず
一Ｙ方向に２．５奴ピッチで間数的に送られ、Ｙ方向の
送りが４７．５肋に達したところで−×方向に２．５肌
送り、今度は十Ｙ方向に２．５肋ピッチで間歌的に４７
．５肌まで送る。以下同様に送りをＸ方向の送りが４０
．仇岬こ達するまで行なう。これにより被加工材１８の
全加工領域１８ａがカバーされる。

ところで、偶数列の１行目ａ．，２，ａ，，４・・・・
・・ａ，，，２位置の穴明け手段５が被加工材１８の加
工領域１８ａの下辺部を加工するとき、奇数列の１行目
ａ，，，，ａ，，３・・・・・・ａ．，，．位置の穴明
け手段５は、被加工材１８の加工領域Ｉ８ａの外に位置
している。つまり被加工材１８の前端部を把持する把持
装置２０と対向する位置にある。第１図示の逃がし手段
２１は、このような状態のときに、ａ，，，，ａ，，３
……ａ，，，．位置（以下最前列と言う。）の穴明け手
段５を、把持装贋２川こ接触しない位置まで上方へ引込
ませるための機構であり、以下第８図および第９図を参
照してその構成について説明する。第８図示のように支
持フレーム２の内底部にブロック２２が配設され、穴明
け手段５の間を平行に左右に伸びている。

このブロック２２は、その下面にて穴明け手段５の後退
位置を規制するものであるが、最前列の穴明け手段５が
対向する位置には第９図示のようにこの穴明け手段が舷
合しうる逃がし穴２２ａが穿設してある。逃がし穴２２
ａ内にはスベーサ２１ａが左右に摺動可能に配設され、
最前列の穴明け手段５は常時はスベーサ２１ａによって
後退位置が規されている。ブロック２２の上部には支持
板２３が所定の高さに配設され、この支持坂上にプラン
ジャ２１ｂが設置されている。支持板２３の下面にはブ
ラケット２１ｃが取付けてあり、このブラケットにＬ字
形の逃がしレバー２１ｄが揺動自在に支持されている。
逃がしレバー２１ｄの一端はプランジャ２１ｂの作動軸
２１ｅと対向し、その他端はスベーサ２１ａの窓穴２１
ｆに係合している。なお２１ｇはスベーサ２１ａを第８
図右方へ引張るスプリングであり、これと同じスプリン
グがスベーサ２１ａの池端にも配設されている。したが
ってプランジャ２１ｂが作動すると、その作動軸２１ｅ
が突出して逃がしレバ−２１ｄを押し、スベーサ２１ａ
がスプリング２１ｇに抗して第９図左方へ移行する。ス
べ−サ２１ａの移行により、穴明け手段５は、第１図示
の戻しバネ６によって逃がし穴２２ａ内に鉄合する。こ
の返却状態の時、最前列の穴明け手段５のドリル５ｄは
、被加工材１８の把持装置２０‘こ接触しない位置にあ
る。つぎに逃がし手段２１を元の状態に戻す復帰手段２
４について説明する。

第１図および第３図において、取付アンクル１４・・・
・・・の上部に、支持板１３に固定した支持板２５が架
設してあり、この支持板の上面に復帰手段２４のプラン
ジャ２４ａが設置されている。支持板２５の下面には、
ブラケット２４ｂが固定してあり、このブラケットに揺
動レバー２４ｃの一端が回転自在に支持されている。揺
動レバー２４ｃの中央部にプランジャ２４ａの作動軸２
４ｄが対向し、さらにその他端に押圧軸２４ｅが連結し
ている。押圧軸２４ｅは、取付アングル１４，１４およ
び支持板１３を貫通して、第５図鎖線図示のように可動
プレート９の透孔部９ａ内に達しており、前記最前列の
穴明け手段５の押下甑７の上面に係合している。前記逃
がし手段２１の作動によって最前列の穴明け手段５が逃
がし穴２２ａ内に位置しているときに、フ。Ｊランジャ
２４ａが作動させられて、その作動軸２４ｄが突出して
揺動レバー２４ｃが揺動する。揺動レバー２４ｃの揺動
により押圧軸２４ｅが降下し、その下端面で穴明け手段
５の押下軸７が押し下げられる。穴明け手段５の上面が
第９図示Ｊのスベーサ２１ａの下面よりも下になると、
スベーサ２１ａはスプリング２１ｇのバネ力によって駆
動モータ５ａの上面に入り込み、最前列の穴明け手段５
はこのスベーサ２１ａによって他の穴明け手段と同一高
さに再び保持される。なお第１図、第２図および第８図
において、２６・・・・・・は各穴明け手段５の駆動モ
ータ５ａに接続する電気配線（図示せず。

）を通す配管であり、２７・・・・・・は駆動モータ５
ａに冷却空気を送るエアーパイプであり、両者ともフレ
キシブルチューフにて形成されている。エアーパイプ２
７…・・・は、フロック２２上に設置した共通送風ダク
ト２８・・・・・・に各列毎にまとめて連結されている
。つぎに支持プレート４の下方の被加工材押え板２９の
構造および取付状態について説明する。第２図示のよう
に可動プレート９上にブラケット３０を介してエアーシ
リンダ３１が固定設置してあり、このシリンダのロッド
３１ａは支持フレーム２および支持プレート４を摺動自
在に貫通してその下面から突出している。ロッド３１ａ
の下端には保持板３２が装着され、この保持板によって
被加工材押え板２９の両側を保持している。保持板３２
はロッド３１ａに対して上方へ摺動自在に遊隊するもの
であり、バネ３３によって下方へ弾発されている。エア
ーシリンダ３１は後述の動作説明に述べるように、ドリ
ル５ｄの取付け、取外し作業時にのみ使用されるもので
あって、普段は単に可動プレート９と一緒に上下動する
だけである。また第１図示のように支持プレート９の下
面には密閉板３４が固着してある。密閉板３４の内面に
は被加工材押え板２９の外側面に接するスポンジなどの
シール材３５が貼着され、支持プレート４の下面と被加
工材押え板２９間の空間３６が密封されている。第１０
図および第１１図示のように、被加工材押え板２９には
穴明け手段５に対応して穴部３７が穿設してあり、この
穴部に押え駒３８が上方へ摺動自在に隊合している。押
え駒３８にはドリル５ｄが貫通する穴部３９が穿設して
あり、さらにその下端部には両側に延伸する空気逃がし
溝４０が形成され、被加工材押え板２９の下面の空気逃
がし溝２９ａに運通している。なお４１は押え駒３８を
下方に弾発するコイルバネであり、４２は被加工材押え
板２９上面に固着したバネ押えである。バネ４１のバネ
力は第２図におけるバネ３３よりも弱く設定されている
。つぎに動作について説明する。第１図示の×Ｙテ−ブ
ル２０ａによって被加工材１８は、前述のように間歌的
にＹ方向およびＸ方向に送られ、被加工材１８の穴明け
手段５に対する相対的位置が変位する。

一方本装置を制御する中央処理装置には、予め被加工材
１８に明けるべき穴の座標データが記憶してあり、穴明
け手段５の駆動モータ５ａは常に駆動されている。×Ｙ
テ−ブル２０ａの１ステップ送り毎に中央処理装置から
電磁的選択駆動手段１５に駆動信号が送られる。すなわ
ち前記座標データと一致した穴明け手段５の電磁的選択
駆動手段１５には上段のプランジャ１５ａに駆動信号が
送られ、残りの電磁的選択駆動手段には下段のプランジ
ャー５ｂに駆動信号が送られ、それぞれが作動する。プ
ランジャー５ａの作動を受けた連結手段１１は、第４図
示のカップリング１７を介して第６図実線位置に回転し
、プランジャ１５ｂの作動を受けた連結手段１１は第６
図鎖線位置に回転し、それぞれその位置に保持される。
つまり与えられた座標データと一致した穴明け手段５に
対応する連結手段１１だけが押−下軸７の連結溝７ａに
俵合し、残りの連結手段１１は押下軸７の連結溝７ａか
ら外れた位置に保持される。

ついで中央処理装置から第１の駆動手段１０の駆動モー
タ１０ａに駆動信号が出されると、駆動カム１０ｃ、駆
動レバー１０ｄ、連結ロッド１０ｆ、駆動レバー１０ｇ
，１０ｈ、回転軸１０ｉ，１０ｊ、伝達レバー１０ｋ・
・・・・・押圧リンク１０１・・・・・・を介して、可
動プレート９がガイドポスト８に沿って降下する。可動
プレート９が降下すると、この可動プレート上に固定設
置されているシリンダ３１およびそのロッド３１ａも一
緒に降下する。

したがって被加工材押え板２９が第１２図示のように被
加工材１８の上面に当綾する。ロッド３１ａはなおも降
下するため被加工材押え板２９はバネ３３の力によって
被加工材１８を全面に亘つて均等に押圧し、被加工材１
８の反りの矯正する。このとき押え駒３８はバネ４１に
抗してやや上方へ持ち上がる。また可動プレート９の降
下によってその下面の連結手段１１も同時に一緒に降下
するために、第６図実線図示の連結状態にある押下軸７
とこの押下軸に連結した穴明け手段５のみが戻しバネ６
に抗して所定ストロークだけ降下する。

残りの穴明け手段５は第１図示の位置に取り残されたま
まである。すなわち与えられた座標データと一致した位
置の穴明け手段５だけが降下し、そのドリル５ｄが被加
工材１８を貫通して所定の穴明けを行なうのである。こ
の穴明け加工時において、エアーパイプ２７から駆動モ
ータ５ａに送られている冷却用空気は、駆動モータ５ａ
内を通ってその下端から第１図示の空間３６内に排出さ
れている。空間３６内に送りこまれた空気は、第１２図
示のように被加工材押え板２９の押え駒３８の穴部３９
を通って空気逃がし溝４０へ向けて噴出し、ドリル５ｄ
の回転によって生ずる切り粉４３を吹き飛ばす。そして
切り粉４３は空気と一緒に空気逃がし溝２９ａを通って
外部へ排出される。したがってドリル５ｄへの切り粉の
付着すなわち、目づまりが起きることがなく駆動モータ
５ａに過負荷がかかったり、ドリル５ｄが折れたりする
ことがない。可動プレート９が最降下し所定の穴明け加
工が終了すると、可動プレート９は上昇し始め、逐には
元位置に復帰したところで駆動モータ１０ａが停止する
。

可動プレート９の上昇によって穴明け手段５や被加工材
押え板２９など総ての機構が第１図示の元位置に復帰す
る。以下ＸＹテーブル２０ａによる被加工材１８の１ス
テップの送り毎に前記と同様の動作が繰り返され、被加
工材１８の所定位置に次々と穴が明けられていく。なお
前記穴明け動作において第７図示のａ・，２’ａ・’４
．．・…ａ，，，２位置の穴明け手段５が被加工材１８
の加工領域１８ａの下辺部を加工するときは、中央処理
装置から第１図および第９図示の逃がし手段２１のプラ
ンジャ２１ａに駆動信号が送られ、前述の説明の如く最
前列の穴明け手段５が奥へ引き込む。したがって可動プ
レート９が降下しても最前列の穴明け手段５のドリル５
ｄは把持装置２０‘こ当接しない。

またドリル５ｄの取付け、取外しを行なう場合は、つぎ
の手順にて行なう。

まず第３図示の駆動モー夕３ａを起動し、その出力歯車
３ｂ、減速歯車装置３ｃ、歯車３ｄを介して送りネジ３
ｅを回転し、支持フレーム２をガイドレールーに沿って
所望の高さまで上昇させる。しかる後にエアーシリンダ
３１を作動させると、そのロッド３１ａが下方に伸び出
し、被加工材押え板２９が降下する。これによりドリル
５ｄが露見しかつその下方に十分な余裕スペースができ
、ドリル５ｄの取付けまたは取外しを行なうことができ
る。

なお穴明け手段５のチャック５ｃにセットするカツタは
、ドリル５ｄに代えてエンドミルを使用することも可能
である。

被加工材１８が多数のプリント基板を同時印刷した多数
個取り原板である場合、エンドミルを用いればこの原板
から所定のプリント基板に切り落す加工を行なうことも
できる。さらに本発明で言うところの穴明け手段５はド
リルのように回転刃にて穴明け加工を行なう形式の他に
、例えばプレス技術を応用して打抜きピンによって穴抜
きする形式のものをも含むものである。以上詳細に説明
した本発明の多軸型穴明け装置によれば、多数の穴明け
手段の中の幾つかが、電磁的選択駆動手段とこの電磁的
選択駆動手段にて作動する連結手段と可動プレート等に
よって選択的に降下して穴明けを行なうことができるよ
うにしたので、穴を明けるべき座標データを中央処理装
置にインプットするだけで後は全自動で穴明け加工が行
なわれ、多数の穴明けが極めて短時間で完了する。

殊に本装置によれば、被加工材の形状、大きさおよび穴
の位置等が変わった場合でも、従来の多軸ボール盤のよ
うにドリルの位置をセットし直す必要がなく、作業者に
係る負担が大幅に軽減する。また各穴明け手段を千鳥形
マトリックス状に配列しているので、各機構がスペース
効率良くまとめられ、装置全体も小型化し、ＸＹテーブ
ルの少ない動きで被加工材の全加工領域をカバーするこ
とができる。

さらに電磁的選択駆動手段を支持フレーム上に固定して
いるので、可動プレートの昇降駆動手段に対する負荷が
軽減し、可動プレートの昇降動作を迅速に行なうことが
できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであって「第１図は
その側面断面図、第２図はその正面断面図、第３図はそ
の平面断面図、第４図は電磁的選択駆動手段と連結手段
の拡大断面図、第５図は第４図Ｖ−Ｖ線断面図、第６図
は第４図Ｗ−の線断面図、第７図は穴明け手段の配列状
態を被加工材と共に示す説明図、第８図は穴明け手段お
よび逃がし手段の拡大平面図、第９図は逃がし手段の拡
大側面図、第１０図は第１図Ａ部拡大断面図、第１１図
は第１０図Ｍ−Ｘ線断面図、第１２図は穴明け加工状態
の要部拡大断面図である。 １・・・・・・ガイドレール、２・・・・・・支持フレ
ーム、３・・・・・・昇降駆動手段、４…・・・支持プ
レート、５・・・・・・穴明け手段、７・・・・・・押
下軸、９・・・…可動プレート、１０……昇降駆動手段
、１１・・・・・・連結手段、１５…・・・電磁的選択
駆動手段、１８・…・・被加工材、１９・・・・・・加
工テーフル、２０・・・把持装置、２０ａ…．．．ＸＹ
テーフル。 第４図 第５図 第６図 第１２図 図 船 図 Ｎ 船 図 の 船 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加工テーブルの上方に配設された支持フレームと、
   前記支持フレームに備わつている支持プレートと、前記
   支持プレートに上下方向に摺動自在に支持されかつ前記
   加工テーブル上の被加工材と対向する多数の穴明け手段
   と、各穴明け手段上に起立する押下軸と、前記支持プレ
   ートの上方で上下方向に所定ストロークだけ昇降可能な
   可動プレートと、前記支持プレートに支持されて前記可
   動プレートを昇降駆動する昇降駆動手段と、前記可動プ
   レートと一緒に昇降しかつ前記押下のそれぞれと連結可
   能な連結手段と、外部からの駆動信号により電磁的に作
   動して前記連結手段を前記押下軸に対して選択的に連結
   状態または非連結状態とする電磁的選択駆動手段とを有
   する多軸型加工装置。 ２ 前記穴明け手段の配列を、千鳥形マトリツクス、配
   列とした特許請求の範囲第１項に記載の多軸型加工装置
   。 ３ 前記電磁的選択駆動手段としてロータリーソレノイ
   ドを用いた特許請求の範囲第１項に記載の多軸型加工装
   置。 ４ 前記穴明け手段は、駆動モータと、この駆動モータ
   によつて回転するスピンドルと、このスピンドルにチヤ
   ツクを介して装着したドリルとで構成した特許請求の範
   囲第１項に記載の多軸型加工装置。 ５ 前記支持プレートを昇降可能とした特許請求の範囲
   第１項に記載の多軸型加工装置。