JPH0227105B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は工具、特にプリント基板等の正確な位
置に開口をあけるドリルの下にプリント基板を取
付けるため等に使用し得る作業台用（位置決め）
基準穴に関する。

〔従来技術とその問題点〕

プリント基板は一般に平坦な非導電性の板状体
であつて、その上に数十ないし数百個の小型電子
部品が取付けられるものである。これら部品間に
所定のパターンで導電体（箔）が形成され、最終
製品は機械等の電子的な機能の制御に使用され
る。

プリント基板は数十万個の単位で量産されるの
で、製造の自動化、即ちプリント基板が一連の自
動操作で製造されるのが一般的である。これら操
作を協力するため、基板を厳格に所定寸法に作
り、各作業ステーシヨン（例えばドリル作業）中
正確に所定位置に取付け、部品が取付けられる開
口が相互に基板上正しい位置関係であけられるこ
と等が重要である。許容誤差は数千分の１インチ
で測定され、プリント基板に対する回路の要求が
複雑になればなる程、この許容誤差も厳しくな
る。

プリント基板は次々と別のステーシヨン（作業
台）に移されるので、各ステーシヨンが同じ基準
点を使用するための決定手段が必要になる。従つ
て、基板には位置検知用ピンを設けるのが一般的
である。１対の位置ピンを各基板に取付け、各ス
テーシヨンにはこれらピンが挿入されるべく所定
位置に開口（基準穴）を有する。これにより、正
しくプログラムされた装置は基板の各部の正しい
位置が決定できる。数値制御された（NC）ドリ
ル（CNCドリル）の工作板（又は台）はこれら
開口に適合するものでなければならない。

従来、CNCドリルの工作板は、板に例えば±
0.01インチ（約0.25mm）であけられる開口を有す
るものを板メーカーに注文しており、位置決め開
口の位置に要求される高精度のために製造が大変
高価であつた。更に、規格内に作つても、温度差
等により変化した。即ち、CNCドリル作業を板
の製造時と同じ温度で行わないと、板の熱膨張に
より歪を生じ開口位置がずれた。

従つて、本発明はこれら従来の基板等の加工の
欠点を解消して高精度の加工を行うための基準穴
を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明によると、開口位置決定の精度が極めて
高く、工作板の製造コストが大幅に軽減できる。
更に、従来はドリル板に温度変化に対応する調整
がなされていなかつたけれども、本発明によると
斯る調整が可能になる。

本発明の好適実施例を簡単に説明すると、
CNCドリルのドリル穴位置の高精度能力を活用
している。板メーカーにより板にブツシング穴が
あけられるが、これは位置決め開口の要求する許
容範囲にほぼ入る程度のものである。よつて、ブ
ツシング穴に認められた不一致は、従来許容され
た0.001インチ（約0.025mm）に比べて0.03インチ
（約0.76mm）の範囲でよい。

本発明のブツシングはドリル穴に余裕をもつて
入るブツシング本体（外側ブツシング）と、これ
に形成した大きな開口に取付けられる内側ブツシ
ングとを含んでいる。この内側ブツシングはブツ
シング本体内で、ドリルの差違以上の位置移動が
可能である。ブツシング本体の開口に合わせたロ
ツクワツシヤが、押圧されると内側ブツシングは
ロツクされる。

動作を説明すると、擬似位置決めピンをCNC
ドリルのビツト（刃）を変えて取付ける。次にド
リルを位置決め開口の必要位置にプログラムす
る。内側ブツシングにかるく係合しているロツク
ワツシヤをつけてドリルを作動し、ピンをブツシ
ング本体の開口内の所望位置に移動して内側ブツ
シングに挿入する。次にロツクリングをブツシン
グ本体にねじ込んで、ワツシヤを内側ブツシング
に押しつけて基準穴を所定位置にロツクする。

〔実施例〕

第１図を参照すると、工作板１０の上面にはプ
リント基板１２が載置されている。プリント基板
１２には正確に位置決めされた位置決めピン１４
が設けられている。これらピンは板１０の位置決
め開口（基準穴）と一致する。位置決め開口は板
１０にドリルであけられた穴に押し込まれる位置
決めブツシング１６により板１０に設けられてい
る。

効作板１０の上方には数値制御されるドリル２
１がある。このドリルはコンピユータにより制御
され、所定のプログラムに基づいてプリント基板
にドリル穴あけする。ここで、ドリルはプリント
基板に例えば0.005インチ（約0.013mm）の穴を正
確な位置にあけることができ、最終精度は工作板
１０上にどの程度正確に載置できるかに依存す
る。従つて、位置決め開口を正確な位置に作るこ
とが極めて重要である。位置決め開口の位置は後
述する位置決めブツシング１６により形成され
る。

第２図及び第３図を参照する。工作板１０には
圧入により固定される位置決めブツシング１６を
受ける穴１８が形成される。この位置決めブツシ
ングは例えば外径１インチ（約25.4mm）内径3/4
インチ（約19mm）のブツシング本体２０を有す
る。このブツシング本体２０は内側にねじ２３が
切られ、また側壁から内側に突出するピン２２を
有する。このピン２２の作用については後述す
る。

ブツシング穴の底には例えば軟質アルミニウム
である軟かい材料のワツシヤ２４がある。このワ
ツシヤの外径はブツシング本体の内径と等しい例
えば3/4インチ（約19mm）である。ワツシヤ２４
の上方には、円形台板２８とスピンドル（主軸）
３０を有する内側ブツシング２６がある。この台
板２８の外径はブツシング本体の内径よりかなり
小さく、例えば5/8インチ（約16mm）である。ス
ピンドルと台板にはプリント基板１２のピン１４
を受ける適度な大きさの円筒状の穴３２が形成さ
れている。台板２８の周囲の上下端には突出する
リツプ又は切刃（カツテイング・エツジ）３４が
形成される。この切刃３４の目的ないし作用につ
いては後述する。

台板２８上でスピンドル３０の周囲には第２の
軟質金属ワツシヤ３６が置かれる。このワツシヤ
３６の外径はブツシング本体の内径と同じで例え
ば3/4インチ（約19mm）である。このワツシヤは
スピンドル３０の直径よりかなり大きい中心穴３
７を有し、内側ブツシング２６の横方向（工作板
１０の面方向）の移動を可能にする。ワツシヤの
端部にスロツト３８を設け、第３図に示すピン２
２に嵌合させる。これにより、ピン２２はブツシ
ング本体と予定位置関係となり、コンポーネント
を組立てたときワツシヤ３６と正しく整列する。
よつて、ピン２２はブツシング本体２０に対して
ワツシヤ３６が回転するのを阻止する。

ワツシヤ３６上には例えばテフロン（登録商標
名）の如き減摩材料で作つた第３のワツシヤ４０
を配する。ここでも、ワツシヤ４０の中心穴４１
はスピンドル３０の直径よりかなり大きい。最後
に、ワツシヤ４０の上にロツクリング４２を配置
する。このロツクリング４２の外側にはねじ４４
が形成され、ブツシング本体２０の内面ねじ２３
と嵌合する。中心穴５５はスピンドル３０が横方
向に動けるような大きさにしている。ロツクリン
グ４２の頂部のグリツプ・デイテント５４は第５
図の治具５６が挿入されてロツクリング４２をブ
ツシング本体２０内にねじ込むように設計されて
いる。

位置決めブツシングの使用され方を以下に説明
する。１インチ（約25mm）の穴１８を工具設計者
の仕様に基づいて工作板メーカーにより工作板１
０にあける。実際には１つの工作板は各種のプリ
ント基板配置のものを取扱えるように多数の穴１
８があけられている。しかし、この例では単一の
プリント基板１２を位置決むするのに必要な２個
の穴１８のみを有すると仮定する。この板の穴の
位置決め精度は0.030インチ（約0.76mm）の偏差
が許される。これは従来必要であつた僅か0.001
インチ（約0.025mm）の偏差と比べるとその差違
は顕著である。工作板への穴あけ費用も従来の場
合には前述したとおり厳しい規格のために非常に
高価だつた。

次のステツプは板の穴１８にブツシング本体２
０を挿入することである。通常の場合のように、
穴１８の寸法はブツシング２０の外径より少し小
さくして穴内にブツシングを圧入する。前述した
各コンポーネントを、ブツシング本体内にロツク
リング４２をゆるくねじ込んだ状態で第３図に示
すとおり重ね合わせる。よつて、内側ブツシング
２６はブツシング本体内の開口の内径と台板２８
の外径との差で決まる、例えば5/8インチ（約16
mm）と3/4インチ（約19mm）の差、即ち約３mmの
範囲で自由に移動させることができ、穴１８のド
リリングの許容誤差である0.030インチ（約0.76
mm）内に十分におさめることができる。また、開
口３７，４１及び５５の寸法がスピンドル３０に
比して大きいために横方向の滑動が可能である。

工作板１０をCNCドリル２１の下に取付けて、
ドリルをプログラムして内側ブツシング２６内の
開口３２による位置決め開口の位置決めを行う。
第１図に示す通常のドリル刃４６は先端部にテー
パ５０を有するアライメントピン４８（第３〜５
図）と交換する。このピンは硬化研削鋼製であつ
て、大きな耐曲げ力を有し、また開口３２内に挿
入されるピンの主要部の直径は位置決めピン１４
の直径と正確に同じである。

ドリルのXY座標制御機能により、アライメン
トピン４８を位置決め開口の所定位置に正確に配
置する。Ｚ機能を作動させると、アライメントピ
ンを位置決めブツシング１６上に移動する。必要
に応じて、内側ブツシング２６を手動によりアラ
イメントピン４８の下付近に移動して、Ｚ機能を
作動させてアライメントピン４８を内側ブツシン
グ２６の穴３２内に挿入する。アライメントピン
４８のテーパ５０は内側ブツシングの最終調整を
行い、穴３２の位置を非常に高精度で決定でき
る。

アライメントピンを内側ブツシング２６の所定
位置に保持したままで、治具５６はグリツピン
グ・デイテント２６をつかみ、ロツクリング４２
をブツシング本体２０内にねじ込む。ロツクリン
グがブツシング本体中にねじ込まれると、軸方向
と回転方向の力が発生する。内側ブツシング２６
を回転する不要な力は滑動面を有し、それとロツ
クリング４２及びワツシヤ３６間をすべらせるワ
ツシヤ４０により少くとも一部解消される。ワツ
シヤ３６のスロツト３８内にとどまるピン２２に
より、ワツシヤ３６の回転を防止し、ロツクリン
グ４２のねじ込みにより生じる回転力は内側ブツ
シング２６から隔離される。

ロツクリング４２の回転により軸方向の圧力が
生じると、内側ブツシングの切刃３４が軟質金属
ワツシヤ２４と３６に食い込む。よつて、円環状
の凸部が第４図に示す如くワツシヤ内に入り、内
側ブツシング２６はもう横方向へ移動しないよう
に確実にロツクされる。

ここで、時々位置決め開口３２の位置を再度決
め直す必要が生じる。例えば温度変化により工作
板が歪んだ場合である。このような場合のために
内側ブツシングは簡単に位置変更できる。これを
行うには、ブツシングを分解して、ワツシヤ２４
と３６を交換する（或は反対側が平坦であれば裏
返しにする）と共に上述した操作を反復すればよ
い。

上述から明らかなように、CNCドリルを用い
て位置決め開口の位置を決める概念は、位置決め
フエーズ中にある範囲内の横方向移動を内側ブツ
シングに生じさせる、所望の位置決めの終了後に
所定位置に確実にロツクする手段を使用すること
である。上述の実施例では、この最終位置決めは
内側ブツシングの台板２８に切刃を形成して、こ
れを軟質金属ワツシヤ２４，３６に食い込ませる
ことにより実現する。内側ブツシングを所定位置
にロツクする構成の変形としては、ワツシヤの１
方を取除くこと（多くの場合、１つのワツシヤで
十分であることが判明した）、台板２８自体に食
い込む切刃を有するワツシヤを使用すること、ま
たは２つのエレメントを押圧するのみで相対位置
決めができる十分大きい摩擦特性を有する係合面
を使用すること等を含む。その他、当業者には本
発明の要旨を逸脱することなく種々の変更変形を
なし得ることが理解できよう。従つて、本発明の
技術的範囲は上述した実施例のみならず、これら
変更変形をも包含するものを理解すべきこという
までもない。

〔発明の効果〕

上述したとおり、本発明によると工作台には比
較的大きい許容誤差で任意個数の位置決め用穴を
ドリル形成し、これに外側及び内側２重構造のブ
ツシングを圧入して外側ブツシングを固定し、外
側に対してある自由度で移動可能な内側ブツシン
グを正確な位置に移動した後に固定している。そ
の結果、位置決め穴が極めて高精度に形成でき、
必要に応じて位置決め穴位置を１回以上変更する
ことも可能であるという実用上の顕著な作用効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はドリル工作板上に取付けたプリント基
板を有するCNCプリント基板ドリルの斜視図、
第２図は本発明の工作板用位置決めブツシングの
分解拡大図、第３図は本発明の位置決めブツシン
グの位置決め開口を固定する前の組立状態断面
図、第４図は位置決め開口を固定した位置決めブ
ツシングの断面図、第５図は位置決めブツシング
の位置決め開口の固定に使用する治具とドリルモ
ータの図を示す。 図中、１０は工作台、１８は位置決め穴、２０
は外側ブツシング、２６は内側ブツシング、２８
は台板、３０は主軸、３２は基準穴を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 作業台の所定位置近傍に形成された穴に挿入
   固定される外側ブツシングと、略中心に基準穴を
   有し、上記外側ブツシングに対して横方向に移動
   し得る内側ブツシングと、該内側ブツシングの上
   記基準穴を正確に上記所定位置に調整した後、上
   記内側ブツシングを上記外側ブツシングに固定す
   る固定手段とを具える作業台用基準穴。 ２ 上記作業台はCNCドリル用作業台であつて、
   上記基準穴の調整はドリル装置を用いて行うよう
   にした特許請求の範囲第１項記載の作業台用基準
   穴。