JPH07251385A - 基板、特にプリント回路基板を機械加工するための機械加工ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヘッドを機械から取り外さずに、ヘッドに搭
載されたスピンドルを交換できる。 【構成】 機械加工ヘッド５は中空本体を有しており、
中空本体６は、モータ駆動ツールスピンドル１６を摺動
可能に支持する座１４を備えた第一のクロスピース１１
を有している。本体６はまた、スピンドル１６を軸方向
に変位させるための手段３８、４１により取り付けられ
た第二のクロスピース４４を有している。スピンドル１
６は、ナットネジとネジの対（３８、３７）を介して電
気モータ５５により駆動される。第二のクロスピース４
４は、中空本体６の付属部材８３で、ピン８２により枢
動する端部８１を有しており、一対の位置決めピン９１
および一対のネジ９４により、本体に取り付けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は基板、特にプリント基板
を機械加工するための機械加工ヘッドに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】機械加工としては、基板の縁の加工など
のためのフライス加工、所定の格子パターンに応じて配
列された点などのドリル加工を挙げることができ、これ
らの操作の両方を同じ機械で異なる２つのツール（工
具）、すなわちカッターとドリルをそれぞれ用いて行な
うことができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、それぞれのツ
ールはパワー、スピードなどの点で異なるスピンドルを
要求するので、通常、機械は２組の機械加工ヘッド、す
なわちドリル加工用に１組、フライス加工用に１組、に
適合するように設計されており、これは明らかに費用が
大きくなる。

【０００４】既知の機械加工ヘッドは、修理のためある
いは消耗した部品（特にツールのスピンドル）を取り替
えるために機械から取り外す必要があるが、それは熟練
工が必要な複雑な操作であり、時間と費用を多く必要と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、上述の
タイプの機械加工ヘッドで、取り除いたり、部品を交換
したり組み立てるのが容易で、コストが非常に低く、既
知の機械加工ヘッドに典型的な上述の問題を克服するこ
とができる機械加工ヘッドを提供することである。

【０００６】本発明によれば、基板特にプリント回路基
板を機械加工するための機械加工ヘッドが提供され、そ
れは、モータ駆動ツールスピンドルを摺動可能に支持す
る座（seat）を備えた第一のクロスピース（交差部材）
および前記モータ駆動スピンドルを前記座において軸方
向に変位させるための手段が取り付けられた第二のクロ
スピースを備えた中空本体を有し、前記第二のクロスピ
ースが前記中空本体に対して枢動する端部を有し、前記
第二のクロスピースの少なくとも他の部分を固定的に取
り付けるための着脱可能な手段が設けられていることを
特徴とする。

【０００７】本発明の更に別の特徴によれば、前記モー
タ駆動スピンドルの長さは変化することができ、スピン
ドルの長さに対応する長さの着脱可能なスペーサ手段を
介して第三のクロスピースがスピンドルに取り付けら
れ、それにより異なるタイプのスピンドルを機械加工ヘ
ッドに取り付けることが可能となっている。

【０００８】

【実施例】添付の図面を参照して、本発明の好ましい、
しかし限定を意図したものでは無い実施例を説明する。

【０００９】図１において、参照番号５はプリント回路
基板を機械的に機械加工するための、すなわちドリル加
工あるいはフライス加工するための機械加工ヘッドを示
しており、この機械加工ヘッドは、底壁（後壁）７（図
３および図４）と２つの側壁８および９を備えた、断面
が実質的にＣ字形のアルミニウム合金の本体６を有して
いる。

【００１０】底部において、本体６はクロスピース１１
を有しており（図１および図２）、クロスピース１１は
筒形状のキャビティ１２を有している。クロスピース１
１の軸１３はヘッド５の垂直軸を形成している。筒形状
のキャビティ１２はその内部にブシュ１４が既知の仕方
で取り付けられており、ブシュ１４にはその内部に軸方
向に摺動し、モータにより駆動されるツールスピンドル
１６が取り付けられている。

【００１１】既知のように、モータ駆動のスピンドル１
６は筒形状のスリーブ１７を有しており、このスリーブ
１７は高速電気モータの固定子を形成している。モータ
の回転子は底部が心合わせコレット（self-centering c
ollet ）１８に接続されており、そのコレットにツール
１９が挿入されて、高速に回転される。

【００１２】電気モータは、スリーブ１７と一体をなす
本体２１上の２つの取り付け具２０に接続されたケーブ
ルにより電力が供給される。本体２１はまた圧縮空気用
の１つの導管ならびにスピンドル１６の冷却剤用の２つ
の導管のための通常の取り付け具２２を有しており、ブ
シュ１４はクロスピース１１上の２つの取り付け具２４
により圧縮空気発生機に接続される導管２３を有してお
り、それによりスピンドル１６のスリーブ１７に対する
筒状のエアクッションガイドを形成する。

【００１３】本体２１の頂壁２５には、アライニング継
手（aligning joint）２７がリングナット２８により着
脱可能に取り付けられており、リングナット２８は頂壁
２５の座の内側にねじ込まれるネジ付き部材２６と、継
手２７に接続されるネジ付き部材３０を有している。継
手２７はネジ付きピン２９を有しており、それがスペー
サバー３１の軸座（axial seat）に係合している。

【００１４】より詳しく説明すると、継手２７はネジ付
きピン２９と一体をなす椀形状の本体１０５（図６）と
揺動ピン１０６を有している。揺動ピン１０６の頭部１
０７はボール１０８に接しており、ボール１０８は本体
１０５のキャビティ１１０の内部に収容された円盤１０
９に接している。揺動ピン１０６の頭部１０７はまた球
状部の形態の面１１１を有しており、その球状部の球形
の中心は頭部１０７とボール１０８の接触点に位置して
いる。

【００１５】揺動ピン１０６の頭部１０７の面１１１は
スラスト軸受け１１２の円錐座に係合している。スラス
ト軸受け１１２と第二のスラスト軸受け１１３の間に
は、玉軸受１１４が設けられており、逆向きにネジが切
られたリングナット１１６により調節可能に圧縮された
さら座がね（Belleville washer ）１１５により荷重が
かけられている。

【００１６】リングナット１１６は揺動ピン１０６を通
すためにそれよりかなり大径の孔１１７を有している。
これにより揺動ピン１０６は、軸１３に対し、任意の角
度方向に一定の程度傾くことができるようにされてい
る。本体１０５内の可動部品を潤滑するために本体１０
５の内部に供給される潤滑剤のために孔１１７にはシー
ルリング１１８が取り付けられている。

【００１７】ピン１０６はその底端にネジ付き孔１１９
を有し、そのネジ付き孔１１９はリングナット２８のネ
ジ付き部材３０に係合している。リングナット２８は止
め輪（retaining ring）１２０により頂壁２５に対し固
定されている。スペーサ３１とスピンドル１６のアライ
メントのずれが発生した場合は、ピン１０６の頭部１０
７はスラスト軸受け１１２の円錐座内で回転し、同時に
ボール１０８との接触を保ち続け、孔１１７によりピン
１０６はアライメントのずれの量に対応する角度で傾斜
することができる。

【００１８】スペーサバー３１の頂端はネジ付き部３３
を有しており（図１）、それにより可動クロスピース３
４の軸座に係合する。ネジ３６により、クロスピース３
４はボール循環ナットネジ３７に取り付けられており、
ボール循環ナットネジ３７はスピンドル１６を垂直に移
動させるためのネジ３８に係合している。ナットネジ３
７が上に移動すると、ネジ３８はクロスピース３４の止
まり孔（dead hole）３５内に突入する。

【００１９】クロスピース３４にはまた、軸１３に平行
な２つの案内コラム４１がネジ３９により取り付けられ
ている。各案内コラムは上部クロスピース４４のキャビ
ティ４３の内部に取り付けられたボールブシュ４２によ
り案内されている。各コラム４１の頂端にはエラストマ
ー材質の着脱可能なパッド４６が取り付けられており、
各コラム４１およびクロスピース３４のための下限スト
ッパとなっている。

【００２０】クロスピース４４は中央開口４７を有して
おり、そこにはネジ４８により（図４参照）、ブシュ４
９が取り付けられており、ブシュ４９には、ネジ３８の
頂端を回転可能に支持する一対のころがり軸受５０が収
容されている。中央開口４７には、また、エラストマー
材質の環状パッド５１が収容されており、この環状パッ
ド５１は ナットネジ３７およびクロスピース３４のた
めの上限ストッパとなっている。

【００２１】既知の弾性継手（elastic joint ）５２に
より、ネジ３８は電気モータ５５のシャフト５４に接続
されており、それにより作動させられる。弾性継手５２
は２つのハブ５２’と５２”を有しており、その間に弾
性蛇腹体（elastic bellowstype body ）５３が設けら
れている。この弾性継手５２は一対のネジ４５により、
ネジ３８の頂端とシャフト５４の底端にそれぞれ着脱可
能に接続されている。

【００２２】モータ５５はネジ５７により調整フランジ
５６に取り付けられており、調整フランジ５６は本体６
の頂壁５８に取り付けられている。モータ５５は機械加
工プログラムに対応して数値制御ユニットにより既知の
仕方で制御される可逆タイプ（reversible type ）のも
のである。

【００２３】クロスピース３４にはまた、ネジ６０によ
り２つの空気圧アクチュエータ５９が取り付けられてい
る。空気圧アクチュエータ５９の各々のロッドは、継手
６１によりそれぞれのロッド６２に接続されている。こ
の２つのロッド６２はクロスピース１１のキャビティ６
５にそれぞれ収容された２つのボールブシュ６３に対し
て摺動して案内され、また、その底端には、チップ吸着
管（chip suction tube ）６７と機械加工の制御の目的
でツール１９の先端を検出するための 光電検出器（ph
otoelectric detector）６８とを有する基板ホルダー６
６がネジ６４により取り付けられている。

【００２４】クロスピース１１にはまた線形位置変換器
（linear position transducer）７０がプレート６９に
より取り付けられており、この線形位置変換器７０は目
盛りに対して移動するカーソル７１を有しており、この
カーソル７１は隣接するロッド６２にプレート７２によ
り取り付けられている。本特許の出願人により１９９０
年１０月１７日に出願されたイタリア特許出願６７６２
０ Ａ−９０号に記載されているように、変換器７０に
より作業テーブル７３上の基板のパックのドリル加工の
深さを正確に制御することができる。

【００２５】最後に、スリーブ１７の本体２１にはロッ
ド７４が取り付けられており、このロッド７４には、ネ
ジ７５により円筒形のピン７６が着脱可能に取り付けら
れている。ピン７６は、クロスピース３４の底壁にネジ
７９により取り付けられたブラケット７８の凹所７７に
係合しており、それによりスリーブ１７が、スピンドル
１６のモータの回転に対する反作用として回転するのを
防ぐ。

【００２６】本発明によれば、上部クロスピース４４
は、側壁８から中空の本体６の内部に突出する一対の付
属部材８３の孔の中に取り付けられたピン８２上を枢動
（pivoting）する端部８１を有している。クロスピース
４４はまた、クロスピース４４を本体６に取り付けるた
めに、後壁（底壁）７の一対の突起８７の垂直壁８６に
当たって配置される垂直壁８５を持つ部分８４（図２を
参照）を有している。

【００２７】より詳しく言うと、クロスピース４４の部
分８４は、突起８７の２つの孔８９にそれぞれ心合わせ
（アライン）された、そして２つの位置決めピン９１を
それぞれ受け入れるための２つの孔８８を有している
（図１−図３）。両方の孔８８、８９およびピン９１は
僅かに円錐形で、それによりピン９１が２つの孔８８、
８９に圧入されるときに、クロスピース４４は確実に完
全に位置決めされる。クロスピース４４の部分８４は、
また、クロスピース４４を後壁７にそれぞれネジ９４で
取り付けるために、突起８７の２つのネジ付き座（thre
aded seat ）９３にそれぞれアラインされた２つの孔９
２を有している。

【００２８】クロスピース４４の孔８８および９２は四
辺形、特に、長方形の点を形成するように配置されてお
り、それゆえ、突起８７の孔８９および座９３もまたそ
うである。ピン９１のための孔８８、８９が長方形の一
つの対角線上の２つの互いに反対側の点に配置され、ネ
ジ９４のための孔９２および座９３がその長方形の他の
対角線の２つの互いに反対側の点に配置されているのは
有利である。

【００２９】クロスピース４４はまた、ピン９１を孔８
８および８９から取り除くためのキー９７を収容する座
９６を有している。より詳しく言えば、各ピン９１はネ
ジ付きの軸孔９８を有しており（図４）、ピン９１を孔
８８および８９に挿入しあるいはそれから取り除くため
に、キー９７は孔９８の内部にねじ込まれるように設計
されたネジを有している。

【００３０】可動クロスピース３４は水平開口９９を有
しており（図３）、それにより、本体６の壁７をキャリ
ッジ（往復台）のあるいはクロスピースのプレート１０
１に取り付けるためのネジ１００にアクセスすることが
できる（図２も参照）。そのキャリッジあるいはクロス
ピースは、それによりヘッド５をＹ軸に沿って移動する
ためのものである。壁７は、更に、クロスピース１１よ
り上側の２つのネジ１０２によりプレート１０１に取り
付けられている。ネジ１００により、本体６の後壁７の
垂直性を調節することができる。最後に、機械加工ヘッ
ド５は、本体６の壁８および９に簡単取り付け（fast-f
it）エレメント１０４により取り付けられるカバー１０
３を有している。

【００３１】図１には、ドリル１９を受け入れる所定の
長さのモータ駆動スピンドル１６が示されている。しか
し、ヘッド５のブシュ１４は、同じタイプあるいは異な
るタイプのツールのための直径が同じで長さの異なる他
のスピンドルを収容するように設計されている。

【００３２】図１の点線は、別のスピンドル、即ち、ド
リル１９に比べてより大きな動力を必要とするカッター
を受け入れるためのモータ駆動スピンドル１６’を概略
的に示すものである。スピンドル１６’はスピンドル１
６よりずっと長く、スペーサ３１およびロッド７４はそ
れに対応する長さのものとなる。

【００３３】故障のスピンドル１６を同じタイプの他の
ものと交換したり、あるいはスピンドル１６を異なる機
械加工操作のための異なる長さを有するスピンドル１
６’と交換するために、ヘッド５をキャリッジあるいは
クロスピースのプレート１０１から取り外す必要は無
い。

【００３４】スピンドルを交換するために、カバー１０
３がまず取り除かれ、電気ケーブルがスピンドル１６の
本体２１上の取り付け具２０から外され、空気導管およ
び水導管がそれぞれの取り付け具２２から外される。次
いで、継手５２のハブ５２’および５２”のネジが外さ
れ、ネジ３８をモータ５５のシャフト５４から外す。そ
して、継手５２を上にあげて、ネジ３８の頂端を解放す
る。

【００３５】この時点で、２つのネジ６０を外し、クロ
スピース３４をアクチュエータ５９から解放し、アクチ
ュエータ５９はそれぞれのピストンロッドに沿って下降
させることができる。スペーサバー３１を回転してネジ
付き部３３を外し、クロスピース３４をバー３１から解
放する。そして、ネジ７５を外し、ピン７６をロッド７
４から取り外す。

【００３６】次いで、キー９７を座９６から取り外し、
各ピン９１のネジ付き孔９８の中に挿入して、各ピン９
１を孔８８、８９から取り外す。ネジ９４は座９３から
外され、それぞれの孔９２から取り外され、それにより
クロスピース４４はピン８２によってのみ本体６に取り
付けられた状態となり、それによりコラム４１およびク
ロスピース３４と共に回転することができる。交換され
るべきスピンドル１６組立体は継手２７、スペーサバー
３１、ロッド７４と共に、取り除かれる。

【００３７】スピンドル１６を取り除いた後、ロッド７
４およびスペーサバー３１の両方そして継手２７組立体
を取り除き、新しいスピンドル１６が取り外されたもの
と同じ長さのものであれば、その新しいスピンドル１６
にそれらを組み付けることができる。次いで、新しいス
ピンドル１６は、上述の操作を逆に実行して、組み付け
ることができる。

【００３８】スピンドル１６が長さの異なるスピンドル
１６’に交換される場合には、スピンドル１６’はま
ず、長さの同じロッド７４とスペーサバー３１を取り付
けなければならない。クロスピース３４は軸方向に自由
に可動であり、コラム４１をブシュ４２の中を自由に摺
動させ、ナットネジ３７が自由にネジ３８を回転させる
ことにより、新しいスピンドル１６’のための余地を作
ることができる。

【００３９】

【発明の効果】本発明の有利な点は次の通りである。ヘ
ッド５を機械から取り外すことなしに、ヘッド５に搭載
されたスピンドル１６を交換することができ、各スピン
ドルタイプに対して別のヘッド５を保管する必要がな
い。継手２７によりスピンドル１６をクロスピース３４
に容易に接続することができる。

【００４０】上に述べ、また図に示した機械加工ヘッド
は、発明の範囲から逸脱することなく、変更できること
は明らかである。例えば、本体６の形態あるいは構造に
変更を加えたり、可動クロスピース３４の基板ホルダー
組立体６６、上部クロスピース４４、およびスピンドル
１６のスペーサバー３１への接続に変更を加えることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の、基板を機械加工するための
機械加工ヘッドの部分断面正面図である。

【図２】図２は、図１のヘッドの部分断面側面図であ
る。

【図３】図３は、そのヘッドの一部の正面図である。

【図４】図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面を示
すものである。

【図５】図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿った断面を示すも
のである。

【図６】図６は、ヘッドの詳細の中間断面を示すもので
ある。

【符号の説明】

６ 本体 １１ クロスピース １４ 座 １６ スピンドル ４４ クロスピース ８１ 端部

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータ駆動されるツールスピンドル
   （１６）を摺動可能に支持するための座（１４）を備え
   た第一のクロスピース（１１）と、前記座（１４）にお
   ける前記モータ駆動されるスピンドル（１６）を軸方向
   に変位させるための手段（３８、４１）を取り付けられ
   た第二のクロスピース（４４）とを備えた中空の本体
   （６）を有する、基板、特にプリント回路基板を機械加
   工するための機械加工ヘッドであって、 前記第二のクロスピース（４４）が前記中空本体（６）
   に対して枢動する端部（８１）を有し、 前記第二のクロスピース（４４）の少なくとも他の一つ
   の部分（８４）を前記中空本体（６）に固定的に取り付
   けるための着脱可能な手段（９１、９４）が設けられて
   いる、ことを特徴とする、基板、特にプリント回路基板
   を機械加工するための機械加工ヘッド。
2. 【請求項２】 前記第二のクロスピース（４４）が、前
   記中空本体（６）の少なくとも一つの付属部材（８３）
   に取り付けられたピン（８２）上で枢動し、 前記第二のクロスピース（４４）が前記中空本体（６）
   の突出部材（８７）の壁（８６）に当たる壁（８５）を
   有する他の一つの部分（８４）を有することを特徴とす
   る請求項１の機械加工ヘッド。
3. 【請求項３】 前記着脱可能な手段（９１、９４）が、
   前記他の部分（８４）および前記突出部材（８７）にそ
   れぞれ存在する一対の孔（８８、８９）に係合する少な
   くとも１つの位置決めピン（９１）を含み、 少なくとも１つの組み立てネジ（９４）が前記他の部分
   （８４）における他の一つの孔（９２）に係合し、ま
   た、前記突出部材（８７）における対応する座（９３）
   にねじ込まれる、ことを特徴とする請求項１および２の
   いずれか一項の機械加工ヘッド。
4. 【請求項４】 前記着脱可能な手段（９１、９４）が、
   前記他の部分（８４）および前記突出部（８７）におけ
   る２対の孔（８８、８９）にそれぞれ係合する２つの位
   置決めピン（９１）を含み、 前記他の部分（８４）における２つの孔（９２）に係合
   するように２つの組み立てネジ（９４）が設けられ、前
   記突出部（８７）における対応する２つの座（９３）内
   にねじ込まれている、ことを特徴とする請求項１および
   ２のいずれか一項の機械加工ヘッド。
5. 【請求項５】 前記突出部（８７）における前記孔（８
   ９）および前記座（９３）が四辺形の点を構成するよう
   に配置されていることを特徴とする請求項４の機械加工
   ヘッド。
6. 【請求項６】 前記四辺形が長方形であり、 前記突出部（８７）における前記孔（８９）が該長方形
   の一つの対角線上の互いに反対側に位置し、 前記突出部（８７）における前記座（９３）が該長方形
   の他の対角線上の互いに反対側に位置する、ことを特徴
   とする請求項５の機械加工ヘッド。
7. 【請求項７】 前記第二のクロスピース（４４）が、前
   記対の孔（８８、８９）から前記ピン（９１）を取り出
   すためのキー（９７）を収容する座（９６）を備えてい
   ることを特徴とする請求項３ないし６のいずれか一項の
   機械加工ヘッド。
8. 【請求項８】 前記ピン（９１）がネジ付きの軸孔（９
   ８）を備えており、 前記キー（９７）が前記ネジ付きの軸孔（９８）にねじ
   込まれるように設計されたネジ付きの先端を有してい
   る、ことを特徴とする請求項７の機械加工ヘッド。
9. 【請求項９】 前記変位手段（３８、４１）が、 電気モータ（５５）と前記モータ駆動スピンドル（１
   ６）との間に接続されたネジ−ナットネジの対（３８、
   ３７）のネジ（３８）と、 前記モータ駆動スピンドル（１６）の軸方向の変位のた
   めの少なくとも二つの案内部材（４１）と、からなるこ
   とを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項の機械
   加工ヘッド。
10. 【請求項１０】 前記２つの案内部材（４１）の各々が
    第三のクロスピース（３４）に取り付けられ、前記第二
    のクロスピース（４４）における座（４２）の中を摺動
    するコラム（４１）からなり、 前記対の前記ネジ（３８）が前記モータ（５５）に接続
    されて、前記第二のクロスピース（４４）において回転
    し、 前記ナットネジ３７が前記第三のクロスピース（３４）
    に着脱可能に取り付けられている、ことを特徴とする請
    求項９の機械加工ヘッド。
11. 【請求項１１】 前記モータ駆動スピンドル（１６）で
    異なる長さのものを搭載でき、 前記第三のクロスピース（３４）が、該モータ駆動スピ
    ンドル（１６）の長さに対応するサイズの着脱可能なス
    ペーサ手段（３１）により前記モータ駆動スピンドルに
    取り付けられる、ことを特徴とする請求項１０の機械加
    工ヘッド。
12. 【請求項１２】 前記スペーサ手段が軸方向バー（３
    １）からなり、 該バー（３１）と前記モータ駆動スピンドルの壁（２
    ５）との間にアライニング継手（２７）が設けられてい
    る、ことを特徴とする請求項１１の機械加工ヘッド。
13. 【請求項１３】 前記アライニング継手（２７）が椀形
    状の本体（１０５）および揺動ピン（１０６）を含み、 該椀形状の本体（１０５）は着脱可能に前記バー（３
    １）に接続されており、 該揺動ピン（１０６）がリングナット（２８）のネジ付
    き部材（３０）に着脱可能に接続されており、リングナ
    ット（２８）の第二のネジ付き部材（２６）が前記モー
    タ駆動スピンドル（１６）の前記壁（２５）に着脱可能
    に接続されている、ことを特徴とする請求項１２の機械
    加工ヘッド。
14. 【請求項１４】 前記揺動ピン（１０６）が、前記椀形
    状の本体（１０５）に収容されたスラスト軸受（１１
    ２）の円錐座に係合する球状部面（１１１）を有する頭
    部（１０７）を備えていることを特徴とする請求項１３
    の機械加工ヘッド。
15. 【請求項１５】 前記揺動ピン（１０６）の頭部（１０
    ７）が、やはり前記椀形状の本体（１０５）に収容され
    たボール（１０８）と協働し、 前記スラスト軸受（１１２）が、さら座がね（１１５）
    により予荷重がかけられたころがり軸受（１１４）で回
    転する、ことを特徴とする請求項１４の機械加工ヘッ
    ド。
16. 【請求項１６】 実質的に、添付図面を参照して説明
    し、図示されたものである、基板、特に、プリント回路
    基板を機械加工するための機械加工ヘッド。