JPH06102282B2 - 穿孔深さ調節機能を有する穿孔装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は所望の深さに穴を開けるための穿孔装置、より
詳細に言えば、加工物に対して貫通しない穴（以下めく
ら穴と言う）を開けるドリル加工を精密に調節すること
が出来、しかも、ドリル加工を行う機構のストローク
（行程）とは無関係に穿孔装置の調節を外部から行うこ
とが出来る穿孔装置に関する。

B.従来の技術及び解決しようとする課題 穿孔される穴の深さを制御することを必要とする多くの
実例がある。制御された深さの穿孔が必要な特定の実例
において、半導体チツプを実装するために、積層回路基
板にめくら穴を穿孔する装置がある。この特定の装置に
おいて、積層回路基板の異なつた層にある回路を接続す
るために、異なつた深さのバイアが必要な幾つかの積層
レベルの回路を有する多層回路基板が準備される。

従来の装置においては、所望の深さに穿孔を行うため
に、共通のアームによつて動作される一群のドリルによ
つて穿孔が行われている。穿孔の深さを調節するための
通常の方法は、フレームに設けられたドリルの固定用カ
ラー中にドリルをねじ止めした後、ドリルが挿入される
スピンドルのソケツトの深さを調節することによつて各
ドリルの微調節、即ち最終的な調節を与えている。ま
た、セツト・スクリユー、または、埋め込まれたねじ
が、ソケツトの端部に設けられている。この装置の場
合、ドリルは、ドリルの装着部から完全に取り外さねば
ならず、そして、穿孔の深さの微調整を行うために、穿
孔の深さ変更用のねじの位置を変更した後、ドリルを再
挿入しなければならない。

一群のドリルが使用される場合、穿孔動作の間に生じる
幾つかの要因によつて、多くの微調節を行う必要があ
り、この微調節の必要性は、使用されている特定のドリ
ルを取り外す場合に、そのドリルを取り除き、そしてソ
ケツトを調節し、次に装着装置中にドリルを再装着する
ための停止時間を必要とし、しかも、この停止時間の間
では他のすべてのドリルの穿孔動作が中止されるので、
穿孔処理に大きな遅延が生じる。従つて、ドリルが到達
する穿孔深さの最終的な微調節を与える際に、ドリルの
保持フレームからドリルを取り外すことなく、迅速に、
且つ容易に、外部からこの微調節を行うことの出来る穿
孔装置を与えることが要求されている。

穿孔の深さの調節を与えるために、多くの装置が知られ
ている。これらの従来の装置は、米国特許第4719654
号、同第4557646号、同第4592257号、同第4115017号、
同第4436462号、同第3911542号、同第3677560号、同第3
460408号、同第3400616号、同第2908987号、同第217054
9号、同第2402353号、同第2359859号、同第2301151号、
同第3347115号、同第3844672号及び同第3478969号に開
示されている。これらの特許は、穿孔の深さを調節する
ための種々の技術を開示しているが、穿孔駆動機構のス
トロークの大きさとは無関係に穿孔の深さを調節するこ
とが出来、しかも、ドリルをドリル装着装置から取り外
すことなく、ドリルに対して迅速に外部から調節するこ
との出来る構造についての開示、または教示するものは
ない。

C.課題を解決するための手段 本発明に従つて、加工物のめくら穴を所定の深さに穿孔
するための穿孔装置が与えられる。この穿孔装置は、ド
リルを担持するスピンドルを回転するドリル駆動手段を
含んでいる。穿孔動作を遂行するための軸方向移動を行
うために、ドリル駆動手段を結合するガイド手段が与え
られている。上記ドリル駆動手段から突出し、且つ上記
のドリル駆動手段に固着されているロツド手段は、ドリ
ルが穿孔動作を遂行する時に軸方向に移動する。調節可
能部材は、この調節可能部材が回転した時、上記のロツ
ド部材と上記の調節可能部材との間の相対的な軸方向移
動を与えるために、上記のロツド部材に結合されてい
る。調節手段は、上記調節可能部材とロッド部材とを摩
擦結合機構を介して連結する調節部材を含み、調節時に
摩擦結合機構に抗って、ロッド部材に関して調節可能部
材を回動させることにより調節可能部材をロッド部材の
軸方向に相対的に移動させる。所定の位置間で往復摺動
運動する共通の可動アーム手段が上記調節可能部材およ
びドリル駆動手段の間において複数のロッド部材の各々
に遊嵌され、選択的な上記調節可能部材の各々と電磁結
合されて各ドリルを引き込み位置および穿孔完了位置間
で往復運動させる。

このように運動中の可動アーム手段の位置とは無関係
に、調節部材の回動により、調節可能部材とロッド部材
との相対的な位置を変更し、転じて、複数のドリルによ
る各穿孔完了位置を変更する。

D.実施例 第１図乃至第３図は本発明の実施例を示す図である。本
発明は、一群のドリル（刃）を、単一のフレーム部材に
よつて担持する装置に適しており、参照数字10は、その
ような装置の一部を示している。これらの図面において
は、ただ１本のドリルしか示していないが、通常、この
他に多くのドリルが静止したフレーム部材10に取付けら
れていることには注意を払う必要がある。また、静止フ
レーム部材10は、作動アーム、即ち可動アーム12が設け
られており、この可動アーム12は、後述されるように、
引き込められた位置から、作動位置に選択的に駆動する
ために、第１図乃至第３図の矢印によつて示されたよう
に上下に移動する。制御された長さのストロークを持つ
た可動アーム12は、複数個のドリルを駆動するのに用い
られる。従つて、各ドリル18に対する穿孔の深さの調節
は、可動アーム12及び静止フレーム10とは独立していな
ければならず、且つ夫々の個々のドリル機構、またはド
リル組立体それ自身に対して与えられねばならない。

ドリル組立体の夫々は、スピンドル16を回転駆動するド
リル駆動手段14を含み、またスピンドル16は、端部チヤ
ツク（図示せず）中にドリル18を装着している。ドリル
18は加工物20にめくら穴を穿孔するのに適しており、夫
々のドリル駆動手段14は、異なった深さの穴に穿孔する
ために、固定フレーム部材26の矩形開口内を摺動自在に
案内される。ドリル駆動手段14は、任意の手段によつて
動作されてよく、その１例としてのドリル駆動手段は、
ボツクス22で示した空気制御装置によつて制御される空
気駆動式のドリル駆動装置がある。本発明は、特別のド
リルとか、特別のドリル駆動装置を必要とせず、上記以
外の任意の型式のドリルを使用することが出来る。第７
図に示されたように、ドリル駆動手段14の外形は、四角
形であり、フレーム部材26に設けられているドリル駆動
手段14を案内するための四角の開口24の中で軸方向に移
動可能に結合されている。

ドリル駆動手段14は、スピンドル16と反対方向の端部か
ら軸方向に延び、ドリル駆動手段14に固着されているロ
ツド部材28を持つている。ロツド部材28は、開口24の中
でドリル駆動手段14と一緒に軸方向に移動可能である。
空洞を持つ調節可能部材30は、ねじ溝32を持つており、
ねじ溝32は、ロツド部材28上のねじ山34と螺合してい
る。後述するけれども、出張り部材35は、ねじ山34に螺
合されている。調節可能部材30は、調節可能部材から上
方に突出している中空心棒38で終端するテーパー付の上
面36を持つている。

調節部材40が、ドリル駆動手段14の上方にあるロツド部
材28の端部に設けられている。第５図及び第６図から理
解出来るように、調節部材40は、調節可能部材30の中空
心棒38に固着されているノブ42を含んでいる。また、調
節部材40は、周囲に間隔を開けて設けられた複数個の歯
46を持つ円筒形状の歯部材44を含んでいる。円筒形状の
歯部材44はロツド部材28に対して動かないように、固定
ねじ48によつてロツド部材28に固定されている。ノブ42
には、歯部材44の歯46と係合する逆Ｖ字形の突部52を有
する板バネ状の掛け止め手段50がねじ54により固定され
ている。この弾性掛け止め手段50と歯46との弾性掛け止
め作用、すなわち摩擦結合機構、により、非調整時にお
いては、調節可能部材30は、動作的には、ロッド部材28
と一体化されている。しかしながら、調節可能部材30お
よびロッド部材28の間に摩擦結合力に打ち勝つ力が加わ
るときは（すなわち、調節時）、両部材は、歯のピッチ
に相当する一定の回転角度を単位として歩進的に相対的
に回動することになる。詳述すると、ノブ42は調節可能
部材30の中空心棒38に固定されているから、ノブ42を回
転すると、調節可能部材30もまた、ノブ42と一緒に回転
することが判る。即ち、四角形のドリル駆動手段14と、
四角の開口24とを協働させることによつて、ロツド部材
28が、そのまま静止した状態に維持されたならば、ノブ
42を回転することは、参照数字34で示されたように、調
節可能部材30とロツド部材28との螺合によつて、ロツド
部材28に対して軸方向に調節可能部材30を移動すること
になる。また、掛け止め50及び歯部材44の構造によつ
て、ロツド部材28に対して調節可能部材30の歩進的な移
動が、ねじ34のピツチと歯46の間隔に従つて特定の増分
を設定することが出来ることには注意を向ける必要があ
る。この調節の目的については後述する。

第１図乃至第４図を参照すると、静止フレーム10に穿孔
組立体を装着するための装着治具60が設けられており、
装着治具60は、ねじ61によつて静止フレーム10に固定さ
れている。第４図から理解されるように、中空のブツシ
ユ62が治具60に嵌装されており、中空のブツシユ62は、
調節可能部材30の中空心棒38を滑動自在に装着してい
る。中空のブツシユ62の底部には、銅、鉄、または他の
適当な磁性材料の強磁性体のリング状部材64が設けられ
ている。ブツシユ62は、螺合関係によって治具60の中で
垂直に移動することが出来るので、穿孔の深さの粗調節
を与えるために、静止フレーム10に対向した位置関係で
調節される。カラー66は調節可能部材30の中空心棒に固
定されており、ブツシユ62の強磁性体リング64と協働す
るために永久磁石のリング68がその上面に設けられてい
る。

装着プレート72に固定されている電磁石70は、ロツド部
材28に対して滑動自在に係合されており、転じて、装着
プレート72は、ねじ73によつて、穿孔装置の作動アー
ム、即ち可動アーム12に固着されている。調節可能部材
30の底部は、鋼、鉄、またはニツケルのような強磁性体
のリングが固着されている。ボツクス76によつて示され
ている電磁石70を付勢する適合な制御装置が与えられて
おり、この制御装置76の動作順序は後述する。スプリン
グ78が、カラー66と、調節可能部材30の上面36との間に
挿入されており、スプリング80は、出張り部材35と、調
節可能部材30の内部の下面82との間に挿入されている。
これらのスプリングは、関連する素子に安定性を与え、
そしてまた、調節作業の間、または穿孔動作の間で調節
装置のねじの物理的なガタを補償するために設けられて
いる。

本発明の穿孔装置の動作は以下の通りである。

上述したように、通常、治具60及びブツシユ62によつ
て、一連の穿孔装置が静止フレーム10に装着されてい
る。加工物20に対するドリル18の垂直位置の粗調節、即
ち一次調節は、治具60のブツシユ62を調節して位置付け
ることによつて行うことが出来る。強磁性体リング64に
対して作用する永久磁石68は、第１図及び第２図に示し
たような通常の位置に、調節可能部材30に吸引されてい
る。また、電磁石70は通常、滅勢位置、即ちオフ位置に
維持されており、その結果、リング64に対する磁石68の
作用によつて、回転するドリル18は、加工物20の上方に
維持され、加工物には接触しない。このことは、静止フ
レーム10に装着されているすべてのドリルについて当て
嵌まることである。

可動アーム12は第１図乃至第３図に示された矢印のよう
に上下に移動する。然しながら、電磁石70がオフである
時、可動アーム12の運動は、調節可能部材30の下側に固
着された強磁性体リング74には影響せず、従つて、ロツ
ド部材28は移動せず、可動アーム12は、第１図の位置か
ら第２図の位置の間で動くだけなので、アーム12の運動
は、ドリル駆動手段14を上方、または下方に移動するこ
とには影響しない。

加工物20が一群のドリル18の下方の位置に移動され、ド
リル18が加工物20の所定の穿孔位置に置かれた後に、電
磁石70が強磁性体リング74を直ちに吸引する第２図の位
置に来た時、電磁石70が制御装置76によつて付勢され
る。電磁石70及び強磁性体リング74との組み合わせの磁
力は、永久磁石68が強磁性体リング64に及ぼす力より
も、電磁石70が強磁性体リング74に及ぼす力の方が大き
くなるように選択されている。従つて、可動アーム12が
第２図に示した位置から第３図に示した位置に降下した
時、永久磁石のリング68が強磁性体リング64に及ぼす磁
気的吸引力よりも、電磁石70と強磁性体リング74との間
の吸引力の方が強いので、可動アーム12は、調節可能部
材30と合体する。調節可能部材30は、ねじ山34とねじ溝
32との螺合によつて、ロツド部材28に固定されており、
また、ロツド部材28もドリル駆動手段14を下方に移動さ
せるので、ドリル18を降下させ、加工物20に穿孔を行
う。可動アーム12の行程の終点まで穿孔動作が続けら
れ、可動アーム12の行程の終点において、可動アーム12
の下降運動は、反転されて第２図に示した位置に復帰さ
れ、そして電磁石70は滅勢される。

ドリル18が穿孔する穴の深さは、ドリルが移動する距離
に依存しており、これは転じて、可動アーム12によつて
下方に移動された調節可能部材30の移動の大きさに依存
する。調節可能部材30の移動の大きさは、転じて、第１
図に示した位置の強磁性体リング74の底面と、可動アー
ム12の行程の最低部との間の距離の関数である。可動ア
ーム12の移動の距離は一定だから、第１図に示した調節
可能部材30の位置の相対的な位置を移動することによつ
て、可動アームの下降の距離を調節することが出来る。
これは、第５図及び第６図から理解出来るように、調節
部材40のノブ42を回転することによつて達成される。ノ
ブ42を一方の方向に回転すると、ロツド部材28に対して
軸方向に調節可能部材30を移動させ、その移動量は、歯
46の間隔とねじ山34のピツチの関数である。ノブ42を反
対方向に回転すると、調節可能部材30は、ロツド部材28
に対して反対方向に移動する。このように、ノブ42を回
転することによつて、調節可能部材30も回転して、静止
フレーム10の底面の位置に対してロツド部材28を少しだ
け上方、または下方に移動させ、これにより、ロツド部
材28が降下を開始する位置を変化することが出来る。可
動アーム12が降下する距離は一定だから、ロツド部材28
が降下する開始位置を変更することによつて、ドリル18
が加工物20を穿孔する深さが変更される。穿孔の深さを
変化させる多くの原因に応じて個々のドリルの降下距離
を調節することが出来ることが、本発明の他の利点であ
る。例えば、穿孔装置を長時間の間稼働させると、カム
や、他の機械部品の摩耗によつて、静止フレーム10と可
動フレーム12との関係が変化することがある。このよう
な場合、本発明は、このような摩耗に対する調節を簡単
に行うことが出来る。

E.発明の効果 本発明は、ドリルが到達する穿孔深さの最終的な微調節
を与える際に、ドリルの保持フレームからドリルを取り
外すことなく、迅速に、且つ容易に、外部からこの微調
節を行うことの出来るドリル装置を与える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の穿孔装置が穿孔動作を行わない位置を
説明するために、穿孔装置を一部切断して示す側面図、
第２図は本発明の穿孔装置が引き込められた位置にある
ことを示すために、第１図と同様に穿孔装置を一部切断
して示す側面図、第３図は本発明の穿孔装置が穿孔動作
位置にあることを示すために、第１図及び第２図と同様
に穿孔装置を一部切断して示す側面図、第４図は第３図
に示した穿孔装置の一部を拡大して示す断面図、第５図
は本発明の穿孔装置の調節部材を拡大して示す断面図、
第６図は第５図の６−６線に沿つて切断した断面図、第
７図は第３図の７−７線に沿つて切断した断面図であ
る。 10……静止フレーム、12……可動アーム、14……ドリル
駆動手段、16……スピンドル、18……ドリル、20……加
工物、26……フレーム部材、30……調節可能部材、32…
…ねじ溝、34……ねじ山、35……出張り部材、40……調
節部材、42……ノブ、44……歯部材、46……歯、50……
戻り止め、60……装着治具、62……ブツシユ、64……強
磁性体リング、68……永久磁石、70……電磁石、72……
装着プレート、76……制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチヤード・アーサー・テーボス アメリカ合衆国ニユーヨーク州ビンガムト ン、グランド・ストリート18番地 (56)参考文献 特開 昭58−181504（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方の側から延伸しているドリル把持用ス
   ピンドルを回転自在に支持すると共に他方の側から同心
   状に延伸しているロッド部材を固定しているドリル駆動
   手段と、 上記ドリル駆動手段を摺動自在に支持しているガイド手
   段と、 常時、上記ロッド部材上に係合関係に搭載され、調節時
   に、軸方向に移動しうるように案内される調節可能部材
   と、 上記調節可能部材に固定された第１部分および上記ロッ
   ド部材に固定された第２部分から成る調節部材を含み、
   調節時に、上記調節可能部材を上記ロッド部材の軸方向
   に沿って相対的に移動させるための調節手段と、 上記調節可能部材および上記ドリル駆動手段間において
   ロッド部材に遊嵌されていて、所定の位置間で往復摺動
   運動し、複数のドリル駆動手段に共通に作動する可動ア
   ーム手段と、 を具備し、 上記調節部材の上記第１部分は、第２部分に関して、常
   時、摩擦結合機構で動作的に連結されていて、調節時に
   加わる上記摩擦結合に打ち勝つ外力により上記調節可能
   部材を上記ロッド部材の軸に沿って相対的に移動させて
   おり、 上記可動アーム手段は、選択的に上記調節可能部材に電
   磁結合し、上記ドリルを引き込み位置および穿孔完了位
   置の間で往復運動させており、 複数のドリルによる穿孔の深さを選択的に調節できる穿
   孔装置。
2. 【請求項２】上記摩擦結合機構は、上記調節可能部材
   を、一定の距離づつ歩進的に、上記ロッド部材の軸方向
   に移動させるための掛け止め手段を有することを特徴と
   する請求項１記載の穿孔装置。