专利名称：印刷电路板加工机的刀架的制作方法
技术领域：
本发明涉及在印刷电路板加工机中临时保持欲在钻孔等加工中使用的工具或者 加工中使用过的工具的印刷电路板加工机的刀架。
背景技术：
图2是以往的印刷电路板加工机的立体图，图3是图2的要部主视图，图4是刀架 的主视剖视图。在图2中，印刷电路板加工机100的工作台1上载置有印刷电路板2、保持钻等多 个工具(在这里为钻)3的工具盒4、2个刀架5、和工具头端检测装置6。工作台1被载置 于床身7上的一对引导装置8支承。如图3所示，固定于工作台1下面的螺母9与进给丝 杠10旋合。进给丝杠10由省略了图示的伺服马达驱动旋转，在工作台1上沿着前后方向 X移动。在工具盒4中，钻等各种工具整齐地配置于形成为棋盘格状的收纳部。柱11固定于床身7。横向滑板12被配置于柱11的一对引导装置13支承。固定 于横向滑板12背面的螺母18 (参照图3)与进给丝杠14旋合。进给丝杠14由伺服马达15 驱动旋转，在横向滑板12上沿着左右方向Y移动。主轴箱(外壳)20被支承于横向滑板12。固定在主轴箱20背面的螺母21与进给 丝杠22旋合。进给丝杠22由伺服马达23驱动旋转，在主轴箱20上沿着上下方向Z移动。 伺服马达23上设置有编码器24。编码器24准确测定主轴箱20的当前位置。主轴(spindle) 30旋转自如地支承于主轴箱20，且由省略了图示的马达驱动旋 转。如图4所示，弹簧筒夹32支承于主轴30，且被省略了图示的驱动机构驱动为能够自由 开闭。钻31可被装入取出地保持于弹簧筒夹32。在钻31上安装有决定钻31距离主轴 30头端的长度的工具环33。工具环33例如由硬质的合成树脂形成，设置于中心部的贯通 孔33a的直径形成略小于钻柄31s的外径的小径。而且，在贯通孔33a中插入了钻柄31s 的工具环33，在弹性作用下与钻31成为一体。一对汽缸40借助托架41而支承于主轴箱20。对汽缸40始终供给压力恒定的气 体。压脚(pressure foot) 42安装于汽缸40的杆。在横向滑板12的侧面配置有辅助夹头单元45。在辅助夹头单元45的内部配置有 保持钻31的、头端部构造与弹簧筒夹32相同的另一个弹簧筒夹46。以下，将配置于主轴 的弹簧筒夹32称为“主轴夹头32”，将配置于辅助夹头单元45的弹簧筒夹称为“辅助夹头 46”。辅助夹头单元45通过固定于横向滑板12侧面的汽缸47沿着上下方向Z自如移动。如图4所示，刀架5由套筒51、座体52和弹簧53构成。套筒51固定于工作台1。在套筒51的内部形成有在轴线方向的上端侧开口的小 径部、和同轴地连接于该小径部的端部的大径部。座体52的大径部与套筒51的大径部嵌合、小径部与套筒51的小径部嵌合，并且 由设置于座体52的下端的凸缘限制向上方的移动。在座体52的内侧形成有向上部开口的
3孔52a。孔52a的直径为比钻31的钻柄31s的直径稍大的大径。此外，工具环33以下表面到钻31的头端31p的距离为距离k的方式固定于钻31。 工具环33的上下方向高度h固定，因此从工具环33的上表面到钻31的头端31p的距离固定。弹簧53对座体52向上方施力。另外，有关弹簧53的弹性系数将在后面进行说明。安装了工具环33的钻31，借助工具环33而支承于刀架50。另外，工具环33的外 径为7 8mm，厚度为4 8mm左右，钻柄31s的外径为3mm左右(专利文献1)。接下来，说明以往的印刷电路板加工机的动作。首先，对将钻31保持于主轴30的顺序进行说明。另外，钻31在插入工具环33中 的状态下配置于工具盒4，并且刀架50中未保持有钻31。首先，使刀架5保持收纳于工具盒4的钻31。即，移动工作台1和横向滑板12，使 辅助夹头46的轴线与收纳于工具盒4的所需的钻31的轴线一致之后，在打开辅助夹头46 的状态下，通过汽缸47使辅助夹头单元45下降，闭合辅助夹头46来保持钻31。另外，这种 情况下，辅助夹头46的头端与工具环33上端之间可以存在间隙。接着，使辅助夹头单元45 上升之后，移动工作台1和横向滑板12，使辅助夹头46的轴线与刀架5的轴线一致之后，通 过汽缸47使辅助夹头单元45下降，打开辅助夹头46，使刀架5保持钻31。另外，这种情况 下，亦可不使主轴箱20下降至工具环33的下端面33d与座体52的上端面52u接触为止。接下来，使主轴30保持钻31。S卩，使主轴箱20上升之后，移动工作台1和横向滑 板12，使主轴30 (即主轴夹头32)的轴线与刀架5的轴线一致之后，在打开主轴夹头32的 状态下，克服弹簧53的作用力使主轴箱20下降，直到主轴夹头32的端面32d位于比保持 于刀架50的工具环33的上端面33u的位置低距离N(例如0. 7mm)的位置为止。(以下， 将从待机高度压低距离N时的移动距离称为“压低距离”。)其结果，主轴夹头32的下端面 32d与上端面33u切实地接触，因此，钻头端31p被高精度地定位于离开主轴夹头32的下端 面32d距离(k+h)处。另外，若使弹簧53的作用力为小的值，则出现在主轴夹头32与工具 环上端面33u之间形成间隙的情况，因此，将弹簧53的弹性系数设定为足够大的值。然后， 在该状态下闭合主轴夹头32。钻31在得到保持后，使主轴箱20上升，从刀架50中拔出钻 31，然后，在将主轴30(即钻31)的轴线定位于欲加工的孔的中心之后，使主轴箱20下降， 使钻头端31p在印刷电路板2上切入至预先设定的深度。这样，通过使用工具环33，能够高精度地管理钻头端31p的高度方向的位置，因 此，加工时能够使切入深度为所需最小限度的值，能够提高加工效率。此外，不会出现钻31 切入不足的情况。而且，无需在加工过程中确认头端31p的位置。另外，在加工时更换钻31的情况下，将加工时使用过的钻31载置于一个刀架5，而 将之后欲使用的钻31载置于另一个刀架5。专利文献1日本特开2006-116639号公报但是，存在钻31的轴线相对于主轴30的轴线倾斜而导致加工精度降低的情况。本发明者分析，其原因起因于以下因素。以下，将由夹缝分割成数个的弹簧筒夹的 各切断片称为“爪”。当弹簧53弯曲距离N时会对各爪的头端施加作为负载的弹簧53的作 用力，因此，闭合主轴夹头32时，在各爪的头端施加摩擦力。此时，因工具环33的上端面33u 的凹凸或爪的头端的表面粗糙度的不均等，使得施加于爪的头端的摩擦力各不相同。因此，不能一致地闭合爪，存在钻31的轴线相对于主轴夹头32的轴线产生沿平行方向的偏移、或 倾斜的情况。下面进行具体说明。图5是钻的轴线相对于主轴夹头的轴线倾斜的情况的说明图，(a)是表示主轴夹 头与工具环接触的时刻，(b)表示主轴夹头对工具环施力结束的时刻。在工具环33的上端面33u相对于XY面倾斜的情况下(图示的情况为倾斜角度 a。角度a为微小的角度。)，若主轴夹头32的下表面在图4中降低距离N，则如图5(b) 所示，向主轴夹头32施力的工具环33的上端面33u跟着主轴夹头32的端面32d倾斜。因 此，钻31的轴心相对于主轴30的轴线倾斜角度a，钻头端31p相对于主轴30的轴线偏移 数微米。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种解决上述课题，能够使钻(工具)31的轴线与主轴30 的轴线同轴的印刷电路板加工机的刀架。为了解决上述课题，本发明涉及一种印刷电路板加工机的刀架，其对加工中欲使 用的工具或者加工中使用过的工具利用嵌合、固定于该工具的工具环进行定位，从而将工 具临时性地进行保持，其特征在于，具有被竖立设置而固定于上述印刷电路板加工机的工作台的套筒；座体，其保持上述工具环并且具有能够载置该工具环的下端面的工具保持部，座 体被支承为在形成于上述套筒的孔中沿着上下方向自如移动，并且相对于上述套筒的上升 位置受到限制；第1弹簧，其被压缩配置于上述工作台与上述套筒的规定高度位置之间，在上述 座体向下方移动而越过上述规定高度位置的情况下，与该座体的下端抵接从而对该座体向 上方施力；以及第2弹簧，其在上述第1弹簧的上方配置成直列状，并且具有比该第1弹簧的弹性 系数小的弹性系数，第2弹簧朝向上方对上述座体施力，在上述印刷电路板加工机的工具保持机构与上述工具环抵接从而下压上述座体 时，在上述座体的下端相比上述套筒的规定高度位置位于上方的情况下，主要由上述第2 弹簧变形，而当下压上述座体进而将上述座体的下端下压越过上述套筒的规定高度位置 后，则第2弹簧的作用力作用于上述座体。具体而言，上述套筒在内部形成了上述孔，该孔具有向轴线方向的上端侧开口的 小径部、与该小径部的端部同轴地连接且直径大于该小径部的中径部、与该中径部的端部 同轴地连接且直径大于该中径部的大径部，上述座体具有大径部，其配置于上述套筒的内部且外径小于上述套筒的上述中 径部；小径部，其与该大径部的端部同轴地连接，且高度比上述套筒的上述小径部高而外径 比上述套筒的上述小径部小；第1孔，其形成于该小径部，沿着内部的轴线方向向上部开 口，该第一孔的内径为可供上述工具环嵌合的大小；第2孔，其与该第1孔同轴地连接且直 径小于该第1孔；以及第3孔，其与该第2孔同轴地连接且向另一端开口，并且上述工具保 持部在上述小径部形成有半径方向的多个狭缝，所述刀架具有套环，该套环的外径为嵌合插入到上述座体的第3孔的大小，并且在一端具有嵌合插入到上述套筒的大径部的大小的凸缘，该套环配置于上述套筒的内部，将上述第2弹簧配置于上述座体与上述套环之间，将上述第1弹簧配置于上述套 环的下侧与上述工作台之间，并且，设定上述座体的上述大径部的轴线方向的长度，使之比 上述套筒的上述中径部的轴线方向的长度短预先设定的长度，而在上述座体的下端处于上 述预先设定的长度处期间，主要由位于与上述套环之间的上述第2弹簧变形，而当下压上 述座体使上述座体被下压越过上述预先设定的长度后，则借助上述套环直接使上述第1弹 簧变形，从而发挥由上述工具环撑宽上述狭缝的作用。另外，上述括号内的符号仅用于与附图相对照，其不能对权利要求书中记载的构 成造成任何影响。根据本发明，利用印刷电路板加工机的工具保持机构(例如弹簧筒夹)将工具放 置于刀架时，首先，主要由弹性系数小的第2弹簧变形并且座体向下方移动规定长度，从而 工具环被定位为与刀架的轴线一致。若利用加工机的工具保持机构借助工具环进一步使座 体向下方移动而超过上述规定长度，则弹性系数大的第1弹簧变形，例如狭缝在该大的作 用力(阻力)的作用下被撑宽，工具环保持于工具保持部，使工具环的下端面与工具保持 部、例如第1孔的底面抵接，将工具的上下方向位置定位。此时，如上所述，由于工具从轴线 与工具保持部一致的状态开始通过例如狭缝的变宽而插入工具保持部，因此工具始终被保 持为轴线与座体一致的状态。而且，在用主轴弹簧筒夹等工具保持机构夹紧上述刀架的工具时，使座体向下方 移动不超过上述规定长度得距离地夹紧工具。此时，即便工具环的上端面存在凹凸或工具 保持机构的爪头端的表面粗糙度存在不均勻等，或者工具环的上端面倾斜，通过弹性系数 小的第2弹簧的作用力，也能够将工具始终保持为与工具保持机构的轴线一致，而不会受 到上述工具环的上端面及爪的影响。由此，能够使工具的轴线与工具保持机构(主轴)的轴线同轴，工具的头端不会出 现偏移。结果，提高了加工精度及加工品质。
图1是本发明涉及的筒形刀架的主视剖视图。图2是以往的印刷电路板加工机的立体图。图3是图2的要部主视图。图4是以往的刀架的主视剖视图。图5是说明以往技术的问题的图。符号说明如下3,31. 工具(钻)；32...工具保持机构(弹簧筒夹)；33...工具环；5、50...刀 架；51...套筒；51a...套筒51的小径部；51b...套筒51的中径部；51c...套筒51的大 径部；53...第1弹簧；60...座体；60a...座体60的大径部；60b...座体60的小径部； 60c...工具保持部(第1孔)；60d...第2孔；60e...第3孔；60t...狭缝；61...套环； 61a...凸缘；62...第2弹簧。
具体实施例方式下面，结合
本发明的实施方式。图1是本发明涉及的印刷电路板加工机中的刀架的主视剖视图，对与图4相同部 分或功能相同的部分标记相同符号，并且省略了重复的说明。本发明涉及的刀架50由套筒51、座体60、套环61、第1弹簧53和第2弹簧62构成。套筒51通过省略了图示的机构而竖立设置固定于工作台1。在套筒51的内部形成有由向轴线方向的上端侧开口的小径部51a、与小径部51a 的端部同轴地连接且直径大于该小径部的中径部51b、与中径部51b同轴地连接且直径大 于该中径部的大径部51c构成的孔。配置于套筒51的内部的座体60形成了大径部60a和小径部60b，其中，大径部60a 的外径小于套筒51的中径部51b，而其高度比套筒51的中径部51b的长度(深度)短预 先设定的长度m(在这里为1mm)，小径部60b与大径部60a的端部同轴地连接，高度比套筒 51的小径部51a的长度长出压低距离加上1mm而得出的长度，且外径小于套筒51的小径 部51a。在座体60内部沿着轴线方向形成有第1孔60c、第2孔60d和第3孔60e，其中， 第1孔60c向上部开口，且内径为可供工具环33嵌合的大小，深度比工具环33的高度深； 第2孔60d与第1孔60c同轴地连接，且直径小于第1孔60c ；第3孔60e与第2孔60d同 轴地连接，且向另一端开口。而且，在小径部60b中形成了贯通第1孔60c及第2孔60d的 局部的、沿半径方向的多个狭缝60t，上述第1孔60c构成保持工具环33的工具保持部。在 这里，形成于座体60的第1孔60c的底面距离工作台1的高度与以往的情况相同，即为图 4中的上端面52u的高度。配置于套筒60的内部的套环61外径为嵌合插入座体60的第3孔60e的大小，在 一端具备嵌合插入到套筒51的大径部51c的大小的凸缘61a。套环61相对于套筒51及 座体60沿上下方向移动自如，但凸缘部61与大径部51c与中径部51b的分阶部抵接，向上 方的移动受到限制。此外，座体60沿上下方向移动自如地嵌合插入套筒51，但通过大径部 60a和小径部60b的分阶部与套筒51的小径部51a和中径部51b的分阶部抵接，向上方的 移动受到限制。在工作台1与套环61之间被压缩配置的第1弹簧53对套环61向上方施力。艮口， 在套环61的凸缘61a与大径部51c和中径部51b的分阶部抵接的状态下，该第1弹簧53在 压缩设置状态下保持于套筒51的规定高度位置a，但若超过上述预先设定的长度m (规定高 度位置a)而压低座体60的下端60f，则该下端60f借助凸缘61a进一步压缩第1弹簧53， 从而，在该状态下，该第1弹簧53对座体60向上方施力。第1弹簧53的弹性系数为3kg/ mmD座体60与套环61之间被压缩配置的第2弹簧62对座体60向上方施力。第2弹 簧62的弹性系数为0. 2kg/mm。S卩，第2弹簧62具有比第1弹簧53小很多的弹性系数，并 且隔着套环61在第1弹簧53的上方配置成直列状，且在座体60的下端60f位于上述规定 长度m的范围内时，该第2弹簧62主要以小的弹性系数对座体60向上方施力，若超过上述 规定长度m压低座体60的下端60f，则第1弹簧53借助套环61直接对座体60向上方施 力。
7
接下来，说明本发明的动作。首先，对使主轴30保持钻31 (3)的顺序进行说明。另外，钻31以插入了工具环33 的状态配置于工具盒4中，并且在刀架50(5)中保持有工具。通过移动工作台1和横向滑板12，使辅助夹头46的轴线与收纳于工具盒4的所需 的钻31的轴线一致，在打开辅助夹头46的状态下使辅助夹头单元45下降之后，闭合辅助 夹头46而保持工具。(另外，在这种情况下，辅助夹头46的头端与工具环33之间亦可存在 间隙。)接着，使辅助夹头单元45上升，通过移动工作台1和横向滑板12，使辅助夹头46 的轴线与刀架50的轴线一致，克服第2弹簧62的作用力而使辅助夹头单元45下降，直至 座体60的上表面从待机位置下降距离N (在这里为0. 7mm)。如上所述，由于座体60的第1孔(工具保持部)60c的内径与工具环33的外径相 同，因此需要扩展狭缝60t，此时所需要的力小于2kg。因此，在比上述规定长度m短的上述 规定距离N处，主要仅有弹性系数小的第2弹簧62作用于座体60，所以，狭缝60t不会变 宽，而按照辅助夹头46的轴线使工具环33及钻31与刀架50的轴线一致的方式进行定位。 在这种状态下，若辅助夹头46进一步向下方移动，且座体的下端60f超过上述规定长度m， 则第1弹簧53被压缩，具有大的弹性系数的第1弹簧53的作用力作用于座体60。由此，若 用2kg的力压低钻31，则狭缝60t变宽，能够使工具环33的底面与孔60c的底面一致。接着，使辅助夹头单元45上升，将主轴30 (即主轴夹头32)的轴线定位于刀架50 的轴线，在打开主轴夹头32的状态下，使主轴箱20下降，从而使主轴夹头32的端面(上端 面)抵靠在工具环33的上端面，继续使主轴箱20下降，直至主轴夹头32的端面比处于待机 位置的工具环33的上端面33u的位置低0. 7mm(距离N)。此时，第1弹簧53未发生收缩， 主要是第2弹簧62收缩。在该状态下闭合主轴夹头32。由于对爪的头端施力的主要为第 2弹簧62，因此，即便在工具环33的上表面存在凹凸的情况下、或者爪的头端的表面粗糙度 不均勻的情况下，阻碍爪移动的力(施加于爪的头端的摩擦引起的阻力)很小，所有的爪一 致朝向主轴30的轴心移动。结果，能够使钻31的轴线与主轴30的轴线同轴。此外，由于减小了第2弹簧62的弹性系数，因此，例如即便在工具环33的上表面 相对于水平面倾斜的情况下，工具环33也不会跟随主轴夹头32的头端，能够使钻31的轴 线与主轴30的轴线同轴。另外，以上对工具为钻的情况进行了说明，但本发明在工具为立铣刀时也同样适用。
权利要求
一种印刷电路板加工机的刀架，其对加工中欲使用的工具或者加工中使用过的工具利用嵌合、固定于该工具的工具环进行定位，从而将工具临时性地进行保持，其特征在于，具有被竖立设置而固定于上述印刷电路板加工机的工作台的套筒；座体，其具有保持上述工具环且能够载置该工具环的下端面的工具保持部，座体被支承为在形成于上述套筒的孔中沿着上下方向自如移动，并且相对于上述套筒上升的上升位置受到限制；第1弹簧，其被压缩配置于上述工作台与上述套筒的规定高度位置之间，在上述座体越过上述规定高度位置而向下方移动的情况下，与该座体的下端抵接从而对该座体向上方施力；以及第2弹簧，其在上述第1弹簧的上方配置成直列状，并且具有比该第1弹簧的弹性系数小的弹性系数，第2弹簧朝向上方对上述座体施力，在上述印刷电路板加工机的工具保持机构与上述工具环抵接从而下压上述座体时，在上述座体的下端相比上述套筒的规定高度位置而位于上方的情况下，在主要是使上述第2弹簧变形的同时下压上述座体，当上述座体的下端越过上述套筒的规定高度位置而被下压后，则第2弹簧的作用力作用于上述座体。
2.根据权利要求1所述的印刷电路板加工机的刀架，其中，上述套筒在内部形成了上述孔，该孔具有向轴线方向的上端侧开口的小径部、以同轴 方式连接于该小径部的端部且直径大于该小径部的中径部、以同轴方式连接于该中径部的 端部且直径大于该中径部的大径部，上述座体具有大径部，其配置于上述套筒的内部且外径小于上述套筒的上述中径部； 小径部，其以同轴方式连接于该大径部的端部，且高度比上述套筒的上述小径部高而外径 比上述套筒的上述小径部小；第1孔，其形成于该小径部，沿着内部的轴线方向向上部开 口，该第一孔的内径为可供上述工具环嵌合的大小；第2孔，其以同轴方式连接于该第1孔 且直径小于该第1孔；以及第3孔，其以同轴方式连接于该第2孔且向另一端开口， 并且上述工具保持部在上述小径部形成有半径方向的多个狭缝， 所述刀架具有套环，该套环的外径为嵌合插入到上述座体的第3孔的大小，并且在一 端具有嵌合插入到上述套筒的大径部的大小的凸缘，该套环配置于上述套筒的内部，将上述第2弹簧配置于上述座体与上述套环之间，将上述第1弹簧配置于上述套环的 下侧与上述工作台之间，并且，设定上述座体的上述大径部的轴线方向的长度，使之比上述 套筒的上述中径部的轴线方向的长度短预先设定的长度，而在上述座体的下端处于上述预 先设定的长度处期间，在主要是使位于与上述套环之间的上述第2弹簧变形的同时下压上 述座体，当上述座体越过上述预先设定的长度而被下压后，则借助上述套环直接使上述第1 弹簧变形，从而发挥由上述工具环撑宽上述狭缝的作用。
全文摘要
提供一种能够使工具的轴线与弹簧筒夹的轴线同轴的印刷电路板加工机的刀架。设置有套筒(51)、在上端侧形成保持工具的狭缝(60t)且在套筒(51)的内部移动自如的座体(60)、配置于套筒(51)内部的套环(61)、第1弹簧(53)、弹性系数小于第1弹簧(53)的第2弹簧(62)，将第2弹簧(62)配置于座体(60)与套环(61)之间，并将第1弹簧(53)配置于套环(61)的下侧。将工具(31)载置于座体(60)时，在距离(m)内移动期间，座体(60)用第2弹簧(62)的作用力对弹簧筒夹施力，在移动超过距离(m)的情况下，通过第1弹簧(53)的作用力使狭缝(60t)变宽。
文档编号B23B47/00GK101850433SQ20101014061
公开日2010年10月6日 申请日期2010年3月23日 优先权日2009年3月31日
发明者角博文, 长沢胜浩 申请人:日立比亚机械股份有限公司