JPH1133863A - 工具交換装置及び工具交換用の押出し装置 - Google Patents

工具交換装置及び工具交換用の押出し装置

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JPH1133863A
JPH1133863A JP9214024A JP21402497A JPH1133863A JP H1133863 A JPH1133863 A JP H1133863A JP 9214024 A JP9214024 A JP 9214024A JP 21402497 A JP21402497 A JP 21402497A JP H1133863 A JPH1133863 A JP H1133863A
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tool
spindle
extruding
magazine
post
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Tetsuya Oketani
哲也 桶谷
Tadashi Uemura
正 植村
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Howa Machinery Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワ−クテ−ブルの移動速度を高め、工具交換
時の制御の容易な、低コストのプリント基板孔明け装置
の工具交換装置を得る。 【解決手段】 固定ベッド１に対して、スピンドル１１
をＹ軸方向に、ワ−クテ−ブル１５をＸ軸方向に、ワ−
クテーブル１５に対して工具マガジン３０をβ軸方向に
夫々移動させて、各スピンドル１１に対応して１か所設
定した工具交換位置ＴＣで、スピンドル１１と、工具マ
ガジン３０の１つの工具ポスト３３と、工具交換位置Ｔ
Ｃ直下で固定ベッド１に設けた１つの押出し装置５０と
を同軸上に位置させ、押出し装置５０によりスピンドル
１１先端のチャック１３と工具マガジン３０との間で工
具Ｔを交換する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はプリント基板孔明
け装置の工具交換装置、及び、その交換装置に用いて好
適な工具の押出し装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と欠点】従来、プリント基板孔明け装置の
工具交換装置として、マトリックス状に配置された多
数の工具ポストの１つ１つに押上げシリンダが設けてあ
り、その押上げシリンダを含んだ工具マガジン全体がワ
−クテ−ブルに固定され、ワ−クテ−ブルの前後方向移
動と主軸の左右移動とにより、工具マガジンの所望の工
具ポストと主軸とを同軸上に位置させ、各押上げシリン
ダを個別に制御するようにした同制御装置によって、前
記同軸に位置した押上げシリンダのみを作動させて、主
軸と、工具ポスト間で工具を交換するようにしたもの
（特開平４−２４３７号）、工具マガジンに備えた多
数の押上げシリンダを個別に制御することに代えて、同
時に総ての押上げシリンダを作動させ、しかし、その押
上げシリンダによる推力（付勢力）は、工具ポストに保
持してある工具のシャンク先端がスピンドルで押圧され
たときに個々に後退する程度に設定しておくようにした
もの（特開平４−１２２５３７号）などがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術，に
よれば、工具マガジンに保有する工具ポストの数だけの
多数のシリンダ構造を有するので、Ｏリングやピスト
ン、ピストンパッキンなど、きわめて部品点数が多く、
装置組み付け時間がかかり、コストが高い。また、シリ
ンダ径によって工具ポストの配置間隔が規制され、しか
も、工具を受け渡すときに押上げシリンダ（押出し駆動
手段）の推力が直接スピンドルに加わるので、スピンド
ルを回転自在に支持している軸受（基板孔明け装置で
は、空気軸受が一般的）に大きな軸方向負荷が加わり、
回転精度の低下を招くなど、好ましくない問題が生じる
ため、従来では、軸受に過大な負荷を与えない、推力の
小さな小径の押上げ用の特殊シリンダで対応しており、
これもコスト高につながる。また、ワ−クテ−ブルに多
数の押上げシリンダを含んだ工具マガジンの全体を保持
してるから、ワ−クテ−ブルの搬送重量が大きく、ワ−
クテ−ブル移動速度を速くできない。さらにでは、各
シリンダを個別に制御する制御手段を設けているので、
制御手段が複雑、配管取り回しなどが煩わしい。また、
では、シリンダを個別に作用させる制御装置を持たな
い点はに比べて有利であるが、しかし、工具押し上げ
時に総てのシリンダに圧空を送っているから、に比べ
て使用空気量が多く、不経済である。本願の課題は、ワ
−クテ−ブルから押出し装置を切り離すことで、ワ−ク
テ−ブルの搬送重量を軽減してその移動速度を高めるこ
とができ、また、工具交換時の制御の容易な、低コスト
の工具交換装置及び、押出し駆動手段の大きさに制限が
少ない押出し装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本願は、前記課題解決の
為に、スピンドル軸線と、工具マガジンの１つの工具ポ
ストとの軸線を一致させ、工具ポストを挟んでスピンド
ルの反対側に位置する押出し装置により、工具ポストを
スピンドルに対して軸方向反対側から押し出して、スピ
ンドルと工具ポスト間で工具を交換するプリント基板孔
明け装置の工具交換装置において、スピンドルの移動範
囲に設定されるそのスピンドルに対する１つの工具交換
位置に対応して１つの押出し装置を固定側に設けると共
に、工具マガジンの中の１つの工具を前記工具交換位置
と対応した割出位置に割出すように構成したことを特徴
とする（請求項１）。この構成によれば、１つのスピン
ドルに対して、固定側に１つの押出し装置を設けるだけ
であるから、押出し装置の数が従来に比べて激減し、部
品点数もきわめて少なくなり、また制御回路もきわめて
簡易となる。特に押出し装置としてシリンダ装置を採用
した場合には、スピンドルの数だけしかシリンダ装置が
必要ないから、制御回路が簡単であっても、従来技術
に比べて使用する流体量が少なく経済的である。しか
も、押出し装置は、従来のようにワ−クテ−ブルに設け
ていないことから、ワ−クテ−ブルの搬送重量が軽減さ
れ、高速移動できる。また、工具マガジンから切り離し
て、押出し装置を固定側に設けたから、押出し装置の大
きさが工具ポストのサイズに左右されず、例えば汎用サ
イズのシリンダ等が利用でき、コストダウンを図ること
ができる。
【０００５】一層具体的には、固定ベッドに、スピンド
ルを左右方向と上下方向移動自在に支持すると共に、ワ
−クテ−ブルを前記スピンドル下方で前後方向移動自在
に支持して成るプリント基板孔明け装置において、スピ
ンドルの移動範囲にそのスピンドルに対する工具交換位
置を１か所設定し、前記ワークテーブルに工具マガジン
をスピンドルの左右移動方向と平行に移動可能に案内
し、固定ベッドには、前記工具交換位置に位置したスピ
ンドル軸線と同軸となるようにワ−クテ−ブル下方位置
に１つの押出し装置を設け、ワ−クテ−ブルの前後方向
移動と工具マガジンの移動とにより工具マガジンの所望
の工具ポストを前記押出し装置と同軸となる割出位置に
位置させ、工具交換位置に位置させたスピンドル先端の
チャックとの間で、押出し装置により工具を交換するよ
うにしたことを特徴とする（請求項２）。この構成で
は、ワ−クテ−ブルの前後移動と、そのワ−クテ−ブル
に対する工具マガジンの左右移動で工具マガジンの１つ
の工具ポストを、所定の割出位置に割り出すので、工具
マガジンをワ−クテ−ブルの移動と切り離して、独立し
て前後左右移動させる場合と比べて、構成が簡易とな
る。
【０００６】工具マガジンには、ワ−クテ−ブルの前後
移動方向と、スピンドルの左右移動方向とに、行列状に
多数の工具ポストを配列保持すると（請求項３）、工具
マガジンの工具ポスト収容量を多くできて好ましい。更
に、本願の押出し装置では、スピンドル軸線と、工具マ
ガジンの１つの工具ポストとの軸線を一致させた状態
で、工具ポストをスピンドルに対して軸方向反対側から
押し出して、スピンドルと工具ポスト間で工具を交換す
るプリント基板孔明け装置の工具交換装置に用いられる
工具交換用の押出し装置であって、工具ポストを挟んで
スピンドルの反対側に配置される押出し装置において、
軸線方向に進退駆動される押出し駆動部材の先端部に、
工具ポスト下端と当接する押出し部材を、軸線方向に相
対移動自在に装着し、その押出し部材と押出し駆動部材
との間に、押出し部材を押出し方向に付勢する撓み部材
を介在した（請求項４）。これによれば、押出し部材が
工具ポストを介してスピンドルに当接して押出し動作を
止められると、その後は撓み部材が撓んで押出し駆動部
材の推力を逃がすので、スピンドルに直接押出し駆動部
材の推力が作用せず、特殊な、小さな推力の押出し駆動
手段を用いなくても、スピンドル軸受に過大な負荷が加
わらない。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１，２において、固定ベッド１
の上に、門型コラム２が横架、固定してある。門型コラ
ム２に設けた複数（ここでは２つ）の加工ヘッド３は、
Ｙ軸モ−タ４による送りねじ機構５でガイドレ−ル６に
沿って左右方向（Ｙ軸方向）に同期して案内されてい
る。各加工ヘッド３に設けたスピンドルヘッド７は上下
方向（Ｚ軸方向）にＺ軸モ−タ８による送りねじ機構９
でガイドレ−ル１０に沿って移動する。スピンドルヘッ
ド７には、スピンドル１１が回転自在に支持され、スピ
ンドルモ−タ１２により回転駆動される。スピンドル１
１の下端には、工具Ｔを把持、開放可能なチャック１３
が設けてある。門型コラム２下方で、ワ−クテ−ブル１
５がＸ軸モ−タ１６による送りねじ機構１７でガイドレ
−ル１８に沿って前後方向（Ｘ軸方向）に移動する。ワ
−クテ−ブル１５の前端には、前記Ｙ軸方向と平行にガ
イドレ−ル２０が固着してある。ガイドレ−ル２０に案
内される案内体２１にマガジン枠２２が一体固着してあ
る。マガジン枠２２には、前記２つのスピンドル１１に
対応して、２つの工具マガジン３０が設けてある。ワ−
クテ−ブル１５の一端には、モ−タ取付ブラケット２４
が固着され、そのモ−タ取付ブラケット２４にβ軸モ−
タ２５が固着してある。マガジン枠２２の端部に設けた
送りナット（図示なし）にβ軸モ−タ２５により回転駆
動される送りねじ２６が螺合され、マガジン枠２２は、
ガイドレ−ル２０に沿って左右方向（β軸方向）に移動
されるようになっており、また、後述の２つの工具交換
位置ＴＣのＹ軸方向間隔と２つの工具マガジン３０のＹ
軸方向間隔が同じになっていて、ワ−クテ−ブル１５の
Ｘ軸移動との合成により、以下に詳述する各工具マガジ
ン３０において同じ位置にある工具ポスト３３を、対応
する後述の工具交換位置ＴＣに位置したスピンドル１１
の軸線と同軸となる割出位置に同時に割り出し可能とな
っている。
【０００８】２つの工具マガジン３０は全く同一であ
る。工具マガジン３０において、工具ポスト支持部材３
１がマガジン枠２２に固着してある。工具ポスト支持部
材３１にはＸ軸とβ軸に沿って行列状に多数の案内孔３
２が設けてあり、各案内孔３２にはそれぞれ工具ポスト
３３が昇降自在に案内してある。各工具ポスト３３の、
案内孔３２に案内される細径部３３ａの上部は、太径の
工具収容部３４となっており、工具Ｔのカラー３５を保
持して、工具Ｔのシャンク部３６が所定量突出した状態
で工具Ｔを下向きに保持するようになっている。各工具
ポスト３３の下端の鍔部３７と工具ポスト支持部材３１
の下面との間にはバネ３８が介在され、各工具ポスト３
３を下方に付勢し，工具収容部３４の下端が工具ポスト
支持部材３１上面に当接するようにしてある。
【０００９】各スピンドル１１のＹ軸方向の移動範囲内
に、各スピンドル１１に対応してそれぞれ１つの工具交
換位置ＴＣが設定してある。各工具交換位置ＴＣに位置
した状態のスピンドル１１の軸線の同軸直下位置には押
出し装置５０が設けてある。各押出し装置５０におい
て、固定ベッド１に１つの押上げシリンダ（押出し駆動
手段）４０がブラケット４１を介して固定して設けてあ
る。押上げシリンダ４０のピストンロッド（押出し駆動
部材）４２は軸線方向（上下方向）に進退駆動され、そ
の先端部の嵌装孔４３に、前記工具ポスト３３下端と当
接する押上げロッド（押出し部材）４４の下端部を軸線
方向に相対移動自在に嵌装し、キャップ４５とフランジ
部４４ａにより抜け止めしている。フランジ部４４ａと
嵌装孔４３の底との間には、押上げロッド４４を押出し
方向に付勢するばね（撓み部材）４６を介在している。
このばね４６は、押上げロッド４４上端が工具ポスト３
３の下端を押し上げて、工具ポスト３３を介してスピン
ドル１１に押上げシリンダ４０による軸方向負荷がかか
るときに、押上げシリンダ４０のシリンダ推力を逃すた
めのもので、スピンドル１１を支える軸受に過負荷を与
えない程度の大きさのばね力に設定される。勿論、押上
げ時にばね４６が撓んでも、押上げロッド４４の下端が
嵌装孔４３の底に当接することのないようにしてある
（図４、）。ピストンロッド４２が下降端にあると
き、押上げロッド４４の上端高さ位置は、工具ポスト３
３の下端高さ位置より僅かに低く設定してある。２つの
工具交換位置ＴＣのＹ軸方向距離、２つのスピンドル１
１のＹ軸方向距離が同じになっており、従って、Ｙ軸モ
−タ４の駆動で２つのスピンドル１１が対応する工具交
換位置ＴＣに同時に位置される。
【００１０】ワ−クテ−ブル１５上に各スピンドル１１
に対応してプリント基板Ｗを固定し、２つの加工ヘッド
３がＹ軸方向に、ワークテーブル１５がＸ軸方向に移動
してプリント基板Ｗに対する２次元位置を定め、スピン
ドルヘッド７がＺ軸方向に昇降して、２つのプリント基
板Ｗに同時に、同じ位置に孔あけを行なう。ワークテー
ブル１５から押出し装置５０が分離されており、ワ−ク
テ−ブル１５には、押出し装置５０を持たない工具マガ
ジン３０を備えるので、ワ−クテーブル重量が従来より
小さくなり、ワークテーブル１５の移動速度を高めるこ
とができる。工具交換時、２つの加工ヘッド３のスピン
ドル１１が所定の高さ位置まで上昇し、そのＹ軸方向に
定められた対応する工具交換位置ＴＣに向けて同時に移
動する。一方、Ｘ軸モータ１６とβ軸モ−タ２５が駆動
され、ワークテーブル１５がＸ軸方向に移動し、工具マ
ガジン３０がβ軸方向に移動される（図３（ａ））。こ
うして、各スピンドル１１が同時に対応する工具交換位
置ＴＣに到達し、また、各スピンドル１１と対応する工
具マガジン３０の、工具Ｔを返すべき空の工具ポスト３
３が前記各工具交換位置ＴＣに位置した状態のスピンド
ル１１の軸線と同軸下方となる割出位置に同時に割り出
され、こうして、スピンドル１１、空の工具ポスト３
３、押上げシリンダ４０の各軸線が同軸上で一致する
（図３（ｂ），図４）。次いで、押上げシリンダ４０
のピストンロッド４２を突出させ、空の工具ポスト３３
をスピンドル１１先端のチャック１３に保持されている
使用済みの工具Ｔに向けて押し上げる（図４）。スピ
ンドル側でチャック１３をアンクランプし、使用済み工
具Ｔを工具収容部３４に保持した工具ポスト３３は、ピ
ストンロッド４２の降下に伴って、バネ３８の付勢力で
下降する（図４）。
【００１１】次いで、スピンドル１１がそのまま工具交
換位置ＴＣにある状態で次に使用する工具Ｔを保持した
工具ポスト３３を、ワークテーブル１５のＸ軸移動と、
工具マガジン３０のβ軸移動で、前記同様にスピンドル
１１と同軸となる割出位置に割り出し（図３（ｃ），図
４）、次いで押上げシリンダ４０を作動させて、工具
ポスト３３をスピンドル１１のチャック１３に向けて押
し上げ、工具チャック１３に保持させ（図４）、工具
チャック１３が工具Ｔのシャンク３６を図示しない工具
クランプ機構でクランプすると、押上げシリンダ４０の
ピストンロッド４２を下降させ、元の位置に復する（図
４）。こうして一連の工具交換が終ると、スピンドル
１１は工具交換位置ＴＣから離れ、ワークテーブル１５
のＸ軸移動とにより、プリント基板Ｗと対向し、再び下
降して孔あけ加工を再開する。工具交換時に、１つのス
ピンドル１１に対しては、１つの押上げシリンダ４０を
制御するだけでよいから、制御回路が前述の従来技術
に比べて大幅に簡略化でき、そのように制御回路が簡単
でも、消費する圧流体量は従来技術に比べて少なくな
る。
【００１２】図４において、使用済み工具Ｔを工具ポ
スト３３に受けわたすとき、ピストンロッド４２が突出
して、これに伴って、押上げロッド４４が上昇する。上
昇途中で押上げロッド４４の先端が工具ポスト３３下端
に当接して、バネ３８のバネ力より、ばね４６のバネ力
が大きく設定されていることから、ばね４６は撓むこと
なくバネ３８に抗しながら工具ポスト３３を押し上げ、
工具ポスト３３の工具収容部３４が主軸先端の工具Ｔの
カラ−３５に嵌まり込んで、そのカラー３５を工具収容
部３４内側の段部３４ａにより受け止めると工具ポスト
３３の上昇が止められ、しかし、ピストンロッド４２は
更に僅かばかり上昇する。この時、ばね４６が撓むこと
によりシリンダ推力が逃されるので、直接チャック１３
（スピンドル１１）にシリンダ推力が加わらない。この
動作は、図４のように、新しい工具Ｔを工具ポスト３
３からスピンドル１１のチャック１３に受けわたすとき
も同様である。従って工具交換時に過大な負荷がスピン
ドル１１に加えられないので、押上げシリンダ４０を推
力の小さな特別仕様のものを使うことなく、スピンドル
１１を軸支する軸受の損傷等を防止できる。
【００１３】
【発明の効果】以上のように本願請求項１では、１つの
スピンドル（工具マガジン）に対して押出し装置が１つ
であるから、部品点数が少なく、組み付けがきわめて容
易である。また、１つのスピンドルにおける工具交換時
には、１つの押出し装置の制御をすれば良いから、押出
し装置の制御回路がきわめて簡易となる上に、押出し装
置を流体圧シリンダとしたときには、そのように制御回
路が簡易であっても使用圧流体の量を少なくできて、経
済的である。また、工具マガジンに押出し装置を設けて
おらず、固定側に配置したので、工具ポストの配置間隔
に制限された押出し装置を用いる必要がなく、例えば汎
用のシリンダを押出し駆動手段として使用したような押
出し装置を採用でき、コスト低減に寄与できる。しか
も、ワ−クテ−ブルから押上げ手段が切り離されている
から、ワ−クテ−ブルの搬送重量が軽減され、ワ−クテ
−ブルの移動速度を高めて、加工効率を向上できる。
【００１４】また本願請求項２では、ワ−クテ−ブルの
前後移動と、そのワ−クテ−ブルに対する工具マガジン
の左右移動で工具マガジンの１つの工具ポストを、所定
の工具交換位置に割り出すので、工具マガジンをワ−ク
テ−ブルの移動と切り離して、前後左右移動させる場合
と比べて、構成が簡易である。
【００１５】さらに本願請求項３では、行列状に工具ポ
ストを収容しているから、工具ポストの収容本数が多く
できる。また請求項４では、押出し駆動部材の押出し力
が撓み手段により逃がされて直接スピンドルに作用しな
いから、工具交換時に過大な負荷がスピンドルに加えら
れることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願工具交換装置の正面図である。
【図２】プリント基板孔明け装置の斜視図である。
【図３】工具交換動作の説明図である。
【図４】工具交換動作の説明図である。
【符号の説明】
１ 固定ベッド １１ スピンドル １３ チャック １５ ワークテーブル ３０ 工具マガジン ３３ 工具ポスト ４２ ピストンロッド（押出し駆動部材） ４４ 押上げロッド（押出し部材） ４５ 撓み部材 ５０ 押出し装置 ＴＣ 工具交換位置 Ｔ 工具

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スピンドル軸線と、工具マガジンの１つ
    の工具ポストとの軸線を一致させ、工具ポストを挟んで
    スピンドルの反対側に位置する押出し装置により、工具
    ポストをスピンドルに対して軸方向反対側から押し出し
    て、スピンドルと工具ポスト間で工具を交換するプリン
    ト基板孔明け装置の工具交換装置において、スピンドル
    の移動範囲に設定されるそのスピンドルに対する１つの
    工具交換位置に対応して１つの押出し装置を固定側に設
    けると共に、工具マガジンの中の１つの工具を前記工具
    交換位置と対応した割出位置に割出すように構成したこ
    とを特徴とする工具交換装置。
  2. 【請求項２】 固定ベッドに、スピンドルを左右方向と
    上下方向移動自在に支持すると共に、ワ−クテ−ブルを
    前記スピンドル下方で前後方向移動自在に支持して成る
    プリント基板孔明け装置において、スピンドルの移動範
    囲にそのスピンドルに対する工具交換位置を１か所設定
    し、前記ワークテーブルに工具マガジンをスピンドルの
    左右移動方向と平行に移動可能に案内し、固定ベッドに
    は、前記工具交換位置に位置したスピンドル軸線と同軸
    となるようにワ−クテ−ブル下方位置に１つの押出し装
    置を設け、ワ−クテ−ブルの前後方向移動と工具マガジ
    ンの移動とにより工具マガジンの所望の工具ポストを前
    記押出し装置と同軸となる割出位置に位置させ、工具交
    換位置に位置させたスピンドル先端のチャックとの間
    で、押出し装置により工具を交換するようにしたことを
    特徴とする工具交換装置。
  3. 【請求項３】 工具マガジンには、ワ−クテ−ブルの前
    後移動方向と、スピンドルの左右移動方向とに、行列状
    に多数の工具ポストが配列保持されていることを特徴と
    する請求項１または２記載の工具交換装置。
  4. 【請求項４】 スピンドル軸線と、工具マガジンの１つ
    の工具ポストとの軸線を一致させた状態で、工具ポスト
    をスピンドルに対して軸方向反対側から押し出して、ス
    ピンドルと工具ポスト間で工具を交換するプリント基板
    孔明け装置の工具交換装置に用いられる工具交換用の押
    出し装置であって、工具ポストを挟んでスピンドルの反
    対側に配置される押出し装置において、軸線方向に進退
    駆動される押出し駆動部材の先端部に、工具ポスト下端
    と当接する押出し部材を、軸線方向に相対移動自在に装
    着し、その押出し部材と押出し駆動部材との間に、押出
    し部材を押出し方向に付勢する撓み部材を介在したこと
    を特徴とする工具交換用の押出し装置。
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