工具定位裝置的製作方法

2023-05-28 12:12:41 1

專利名稱：工具定位裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及在軸線方向的中心部具有與工具嵌合的孔並且裝夾於工具對工具的
頭端定位的中空圓筒狀的工具定位裝置。
背景技術：
圖7是以往的印製電路板加工機的要部主視圖，圖8是工具保持裝置的正面剖視 圖。 圖7中，印製電路板加工機100的工作檯1上載置著印製電路板2、保持作為工具 的鑽3的鑽保持裝置50。工作檯l支承在省略了圖示的導向裝置上。固定在工作檯l的下 面的螺母4與進給絲槓5螺合。進給絲槓5被省略了圖示的伺服馬達驅動旋轉，使工作檯 1沿垂直於圖紙的前後方向移動。 滑塊23支承在省略了圖示的導向裝置上。固定於滑塊23的背面的螺母24與進
給絲槓25螺合。進給絲槓25被伺服馬達26驅動旋轉，使滑塊23沿圖的左右方向移動。 主軸頭27支承於滑塊23。固定於主軸頭27的背面的螺母28與進給絲槓29螺
合。進給絲槓29被伺服馬達30驅動旋轉，使主軸頭27沿圖的上下方向移動。在伺服馬達
30上設置有編碼器60。編碼器60正確地測定主軸頭27的當前位置。 主軸31旋轉自如地支承於主軸頭27，被省略了圖示的馬達驅動旋轉。彈簧夾頭
32支承於主軸31，被省略了圖示的驅動手段驅動而自由開閉。 鑽3可裝卸地保持於彈簧夾頭32。 一對氣缸33藉助支架34支承於主軸頭27。氣 缸33內始終供給有壓力恆定的氣體。壓腳35安裝在氣缸33的活塞杆上。
如圖8所示，鑽保持裝置50的底座51支承保持體52沿上下方向自由移動。彈簧 53對保持體52向上方施力。在保持體52的中心部設置有直徑稍大於鑽3的鑽柄3a的孔 52a。並且保持體52構成為頂面52u距離工作檯1的表面預先設定的高度。
環套8是鑽3的工具定位裝置。環套8例如以硬質的合成樹脂形成，中心部所設 的孔8a的孔徑形成為稍小於鑽柄3a的外徑。其結果，孔8a中壓入了鑽柄3a的環套8在 彈性作用下與鑽3成為一體。裝夾了環套8的鑽3，隔著環套8支承於保持體52 (參照專利 文獻1)。其中，環套8的外徑為7 8mm、厚度為4 8mm左右，鑽柄3a的外徑為3mm左右
接著，說明以往的印製電路板加工機100的動作。首先對將鑽3保持於主軸31的 順序進行說明。其中，鑽3在插入在環套8的狀態下被支承於保持體52。並且，環套8以底 面8d到鑽3的頭端3p的距離為距離k的方式固定於鑽3上。因此，由於環套8的上下方 向高度h確定，故環套8的頂面8u至鑽3的頭端3p的距離確定。 使工作檯1和滑塊23移動，當主軸31 (即彈簧夾頭32)的軸線與孔52a的軸線一 致後，在打開彈簧夾頭32的狀態下將主軸頭27降下，克服彈簧53，將彈簧夾頭32的頭端 32a定位在圖8的雙點劃線的位置N。該狀態下，如果關閉彈簧夾頭32，鑽3便會被保持在 彈簧夾頭32的頭端32a與環套8的頂面8u接觸的狀態。 以下，在將主軸31 ( S卩，鑽3)的軸線定位在意欲加工的孔的中心之後，降下主軸頭27，使鑽頭端3p切入印製電路板2到預定深度。 由此，使用環套8便能夠高精度地管理鑽頭端3p的高度方向的位置，因此加工時，能夠使切入深度為所需最小限度的值，能夠提高加工效率。並且，還不會產生鑽3切入不足的情況。進而，也無需確認加工中頭端3p的位置。
特許文獻1日本特開2006-116639號公報 然而，伴隨著對電子部件的小型化的需求，1枚印製電路板上直徑在0. 3mm以下的小徑孔的比例在增加。 圖9是表示加工時的鑽附近的狀態的外觀圖。 利用鑽3加工孔時，切屑隨加工而產生。切屑的質量大時，所產生的切屑沿鑽3的槽上升，在沿槽上升時大多從槽脫離而分離，上升並堆積在槽的上端時也會在從槽的上端脫離的時刻分離。 然而，例如如果是直徑為0. 2mm的鑽3，如本圖所示，沿鑽3的槽上升的切屑9在脫離槽後還沿鑽柄3a上升，有時會在環套8的底面8d的下側纏掛在鑽3上。如果切屑9纏掛在鑽3上，便會使鑽3失去平衡，故頭端3p振動，加工精度降低。而且有時新的切屑9的排出性下降並發生鑽折斷的情形。進而，如果切屑9纏掛在鑽3上，在保持在鑽保持裝置50上時，切屑9的高度被加到環套8的厚度上，故環套8的表面上的厚度增加。因此，出現加工深度變淺，出現加工不良的情形。

發明內容
本發明的目的在於解決上述課題，提供一種結構簡單且可提高加工精度及作業效率的工具定位裝置。 本發明(例如參照圖1、圖3、圖4、圖5)是在軸線方向的中心部形成與工具嵌合的孔，並且裝夾於上述工具對上述工具的頭端進行定位的中空圓筒狀的工具定位裝置，其特徵在於，上述軸線方向的上端形成為與上述軸線垂直的面，並且該工具定位裝置具有從上述軸線方向的下端向上方擴大的傾斜面。 另外，在上述工具定位裝置中(例如參照圖l)，其特徵在於，上述傾斜面為與上述軸線的夾角為5 85度的錐面。 另外，在上述工具定位裝置中(例如，參照圖3及圖4)，其特徵在於，上述傾斜面為
相切於該傾斜面的下端的切線與上述軸線的夾角為5 85度的曲面。 另外，在上述工具定位裝置中(例如參照圖1、圖3及圖4)，其特徵在於，具有形成
於上述傾斜面的上方並比上述傾斜面的上端向外側突出的凸緣部。 另外，在上述工具定位裝置中(例如參照圖5)，其特徵在於，在上述傾斜面上形成有槽。 另外，在上述工具定位裝置中(例如參照圖5)，其特徵在於，上述槽形成為與上述工具上形成的槽的扭曲方向相反的螺旋狀。 其中，上述括號內的符號用於與附圖進行對照，為了易於理解發明而權宜標記與此，不會給權利要求書的構成帶來任何影響。 根據技術方案l所涉及的本發明，能夠防止切屑纏掛在工具上，能夠提高加工精度及作業效率。
根據技術方案2所涉及的本發明，切屑沿錐面上升，在離心力作用下容易斷裂飛
散，因此能夠有效地防止切屑纏掛在工具上，能夠提高加工精度及作業效率。 根據技術方案3所涉及的本發明，切屑沿曲面上升，在離心力作用下容易斷裂飛
散，故能夠有效地防止切屑纏掛在工具上，能夠提高加工精度及作業效率。 根據技術方案4所涉及的本發明，通過支承凸緣部的底面，能夠有效地防止工具
的軸線傾斜。 根據技術方案5所涉及的本發明，通過將切屑引導到槽內，切屑容易在傾斜面上 上升，能夠有效地將離心力作用於切屑，能夠有效地使切屑斷裂。 根據技術方案6所涉及的本發明，當切屑形成沿著工具的槽的帶狀時，由於工具 定位裝置的螺旋狀的槽與切屑的扭曲方向相反，因此切屑在螺旋狀的槽內被引導向抵消扭 曲的方向，由此，螺旋狀的切屑的直徑增大，離心力有效地作用於切屑。因此，能夠有效地使 切屑斷裂飛散，能夠有效地防止切屑纏掛在工具上。因此，能夠提高加工精度及作業效率。


圖1是作為本發明第1實施方式所涉及的工具定位裝置的環套的結構圖。 圖2是表示裝夾了環套的鑽被保持在彈簧夾頭中的狀態的說明圖。 圖3是作為本發明第2實施方式所涉及的工具定位裝置的環套的結構圖。 圖4是作為本發明第3實施方式所涉及的工具定位裝置的環套的結構圖。 圖5是作為本發明第4實施方式所涉及的工具定位裝置的環套的結構圖。 圖6是表示傾斜面的變形例的圖。 圖7是以往的印製電路板加工機的要部主視圖。 圖8是工具保持裝置的正面剖視圖。 圖9是表示加工時鑽附近的狀態的外觀圖。 符號說明如下 3. .工具(鑽)；3p.頭端；8A1 8A5， 8B1 8B5， 8C1 8C5...工具定位裝 置(環套);8Ad，8Bd，8Cd...傾斜面；8Af， 8Bf， 8Cf. .凸緣部；8Au， 8Bu， 8Cu.上端(上
端面)；8A...孔；8m...槽；O...軸線。
具體實施例方式
以下，參照附圖詳細說明用於實施本發明的最佳方式。
[第1實施方式] 圖1是作為本發明第1實施方式所涉及的工具定位裝置的環套的結構圖，(a)為 環套的正面局部剖視圖，(b)、 (c)為環套的變形例的主視圖。圖2是表示裝夾了環套的鑽 被保持在彈簧夾頭中的狀態的說明圖。 如圖l所示，本第1實施方式所涉及的環套8A1為在軸線O方向的中心部形成有 與作為工具的鑽3(圖2)嵌合的孔8a的中空圓筒狀，是裝夾在鑽3上而對鑽3的頭端3p 定位的工具定位裝置。環套8A1，由例如硬質的合成樹脂形成，並且中心部所設置的孔8a的 孔徑形成為稍小於鑽3的鑽柄3a(圖2)的外徑。其結果，孔8a中壓入了鑽3的鑽柄3a的 環套8A1在彈性的作用下與鑽3成為一體。
在環套8A1的軸線0方向的上端，形成了與彈簧夾頭32的頭端32a(圖2)抵接的 作為平坦面的上端面8Au，該上端面8Au形成為垂直於孔8a的軸線0。並且，環套8A1的軸 線0方向的下端為孔8a的外緣，朝向頭端逐漸變細。環套8A1的側面具有與軸線0方向 的下端、即孔8a的外緣連接並從孔8a的外緣向上方擴大的傾斜面8Ad，從傾斜面8Ad上端 向上方延伸的與軸線0平行的周側面8As。該傾斜面8Ad形成為錐面。而且，環套8A1的下 端的直徑與孔8a的直徑近似相等。傾斜面8Ad與軸線0的夾角9為5 85度(即、作為 錐角為10 170度)。如圖1 (a)所示，傾斜面8Ad與平行於軸線0的周側面8As相交。
接下來，說明利用裝夾了環套8A1的鑽3進行加工時的動作。 隨著加工而產生的部分切屑，形成沿著鑽3的槽的帶狀，在沿著鑽3的未圖示的槽 上升之後，繼續沿鑽柄3a上升，之後沿傾斜面8Ad上升。 由於傾斜面8Ad逐漸成為大徑，故隨著切屑在傾斜面8Ad上升，與軸線0的距離
(即半徑r)逐漸增大，以軸線0為中心的切屑的周向速度v逐漸增加。 施加於切屑的離心力與周向速度v的平方值成正比，與半徑r成反比，因此，例如
圖2中，如果箭頭B-B線上的半徑r為箭頭A-A線上的鑽柄3a的直徑的2倍，則施加於到
達箭頭B-B線的每單位長度的切屑上的離心力為施加於位於箭頭A-A線的每單位長度的切
屑上離心力的8倍。 其結果，切屑在到達傾斜面8Ad的上端之前即在其離心力的作用下斷裂飛散。由 此，能夠避免切屑纏掛在鑽上，能夠提高加工精度及作業效率。 此外，可以使傾斜面8Ad與軸線0的夾角e為5 85度，但優選使夾角e為20 45度，通過設定為該範圍，能夠更有效地使切屑沿傾斜面8Ad上升，有效地使切屑斷裂。因 此，能夠有效地防止切屑纏掛在鑽3上。 另外，環套8A1的高度h需要根據鑽3的刀尖徑的變化而改變。圖l(b)所示的環 套8A2是圖1 (a)所示的環套8A1的變形例。 該環套8A2中，使環套8A1的周側面8As的長度為0，使傾斜面8Ad直接與上端面 8Au連接。由此，例如在無法增大高度h時，通過設定為上述的環套8A2的形狀，能夠有效地 防止切屑纏掛在鑽3上。 另外，圖1 (c)所示的環套8A3是與圖1 (b)不同的環套8A1的變形例。 如圖l(c)所示，環套8A3具有凸緣部8Af，該凸緣部8Af形成在傾斜面8Ad的上
方、即周側面8As的上端，比傾斜面8Ad的上端向外側突出，並且直徑比傾斜面8Ad上端的
直徑大。例如，在即使增加高度h也不會受到影響的情況下，可以設置凸緣部8Af。因此，由
於能夠使凸緣部8Af的底面與圖8所示的鑽保持裝置50的頂面52u抵接，故能夠有效地防
止保持的鑽3的軸線傾斜。[第2實施方式] 圖3是作為本發明第2實施方式所涉及的工具定位裝置的環套的結構圖，(a)為
環套的正面局部剖視圖，(b)、 (c)為環套的變形例的主視圖。 此外，圖3中的(a) 、 (b) 、 (c)分別與圖1中(a) 、 (b) 、 (c)對應。 在環套8B1的軸線0方向的上端，形成了抵接於彈簧夾頭32的頭端32a(圖2)的
作為平坦面的上端面8Bu，該上端面8Bu形成為垂直於孔8a的軸線0。環套8B1的軸線0
方向的下端為孔8a的外緣，環套8B1的側面具有與軸線0方向的下端即孔8a的外緣連接並從孔8a的外緣向上方擴大的傾斜面8Bd、從傾斜面8Bd上端向上方延伸的與軸線0平行 的周側面8Bs。 該環套8B1的傾斜面8Bd形成為凹向軸線0側(內側)的凹狀曲面。該傾斜面 8Bd被設定為孔8a的外緣(傾斜面8Bd的下端)處的傾斜面8Bd的切線的角度a為5 85度。其中，優選使角度a為20 45度，通過設定該範圍，能夠更為有效地使切屑斷裂。
通過形成上述形狀，當環套8B1的高度與上述第1實施方式的環套8A1相同時，可 以使角度a小於環套8A1的夾角e。 S卩、切屑在傾斜面8Bd的下端容易被引導，而傾斜面 8Bd向上端向外側擴大，故能夠獲得比上述第1實施方式的環套8A1更好的切屑斷裂效果。 因此，能夠有效地防止切屑纏掛在鑽3上。 圖3(b)所示的環套8B2，為圖3(a)所示環套8B1的變形例，另外，圖3 (c)所示的 環套8B3為與圖3(b)不同的環套8B1的變形例。 環套8B2與上述第1實施方式的環套8A2相同，使周側面8Bs的長度為O，使傾斜 面8Bd直接與上端面8Bu連接。由此，例如在無法增大高度h時，通過形成上述環套8B2的 形狀，能夠有效地防止切屑纏掛在鑽3上。 另外，環套8B3與上述第1實施方式的環套8A3相同，具有凸緣部8Bf，該凸緣部 8Bf形成在傾斜面8Bd的上方即、周側面8Bs的上端，比傾斜面8Bd的上端向外側突出，並且 直徑比傾斜面8Bd上端的直徑大。例如，在即使增加高度h也不會受到影響時，可以設置凸 緣部8Bf 。由此，由於能夠使凸緣部8Bf的底面與圖8所示的鑽保持裝置50的頂面52u抵 接，故能夠有效地防止保持的鑽3的軸線傾斜。 [ooes][第3實施方式] 圖4是作為本發明第3實施方式所涉及的工具定位裝置的環套的結構圖，(a)為
環套的正面局部剖視圖，(b)、 (c)為環套的變形例的主視圖。 其中，圖4的(a) 、 (b) 、 (c)分別對應圖3的(a) 、 (b) 、 (c)。 在環套8C1的軸線0方向的上端形成了抵接於彈簧夾頭32的頭端32a (圖2)的作 為平坦面的上端面8Cu，該上端面8Cu形成為垂直於孔8a的軸線0。環套8C1的軸線0方 向的下端為孔8a的外緣，環套8C1的側面具有與孔8a的外緣連接並從軸線0方向的下端 向上方擴大的傾斜面8Cd、和從傾斜面8Cd上端向上方延伸的與軸線0平行的周側面8Cs。
該環套8C1的傾斜面8Cd形成為向軸線0的相反側(外側)鼓出的凸狀曲面。該 傾斜面8Cd被設定為在孔8a的外緣(傾斜面8Cd的下端)處的傾斜面8Cd的切線的角度 P為5 85度。其中，優選使角度13為20 45度，通過設定該範圍，能夠更為有效地使 切屑斷裂。通過形成為上述形狀，與上述第1實施方式的環套8A1相同，能夠使切屑斷裂， 能夠防止切屑纏掛在鑽3上。 圖4(b)所示的環套8C2為圖4(a)所示環套8C1的變形例，另外，圖4(c)所示的 環套8C3為不同於圖4(b)的圖4(a)所示環套8C1的變形例。 環套8C2與上述第1實施方式的環套8A2相同，使周側面8Cs的長度為O，使傾斜 面8Cd直接接於上端面8Cu。由此，例如在無法增大高度h時，通過形成上述環套8C2的形 狀，能夠有效地防止切屑纏掛在鑽3上。 另外，環套8C3與上述第1實施方式的環套8A3相同，具有凸緣部8Cf，該凸緣部 8Cf形成在傾斜面8Cd的上方即周側面8Cs的上端，比傾斜面8Cd的上端向外側突出，並且直徑比傾斜面8Cd上端的直徑大。例如，在即使增大高度h也不會受到影響的情況下，能夠設置凸緣部8Cf 。由此，由於能夠使凸緣部8Cf的底面抵接在圖8所示的鑽保持裝置50的頂面52u，故能夠有效地防止保持的鑽3的軸線傾斜。 即使將環套8C1 8C3形成為上述形狀，仍能起到與第1實施方式的環套8A1
8A3同等的作用。[第4實施方式] 圖5是作為本發明第4實施方式所涉及的工具定位裝置的環套的結構圖，(a)為環套的主視圖，(b) 、 (c) 、 (d) 、 (e) 、 (f)為環套的變形例的主視圖。 如圖5(a)所示，環套8A4在傾斜面8Ad上形成了槽8m。 S卩、在第1實施方式的環套8A1上追加了槽8m。通過這樣形成槽8m，切屑被引導到槽8m並在傾斜面8Ad上順暢地上升。因此，與不設置槽8m的情況相比，切屑在傾斜面8Ad的下端(鑽3的刀尖側)易被斷裂，易於從環套8A4上脫離。該情況下，槽8m形成為與鑽3上形成的螺旋狀槽的扭曲方向反向的螺旋狀，從而易於有效地斷裂切屑，使其有效地脫離環套8A4。
即、當產生沿著鑽3的螺旋狀槽的帶狀切屑時，該帶狀切屑上升而在環套8A4上上升，但由於在環套8A4的傾斜面8Ad上形成了槽8m，故切屑的頭端在被引導到螺旋狀的槽8m並且上升。而且，由於槽8m形成為與螺旋狀切屑的扭曲方向反向的螺旋狀，故切屑的頭端在被引導到槽8m並上升之際，被引導向抵消扭曲的方向。 由此，螺旋狀切屑的直徑增大到大於傾斜面8Ad的直徑，會在切屑上作用比沿傾斜面8Ad接觸並上升時更大的離心力。而且，帶狀切屑容易在環套8A4的傾斜面8Ad的下端斷裂，能夠有效地使切屑斷裂飛散，能夠有效地防止切屑纏掛在鑽3上。因此能夠提高加工精度及作業效率 另外，如圖5(b)所示，環套8A5在傾斜面8Ad上形成了槽8m。 g卩、可以在第1實施方式的環套8A2上追加槽8m。同樣，雖然省略了圖示，但可以在第1實施方式的環套8A3上追加形成槽8m。 同樣，如圖5(c)、(d)所示，環套8B4、8B5在傾斜面8Bd上形成了槽8m，如圖5(e)、
(f)所示，環套8C4、8C5在傾斜面8Cd上形成了槽8m。而且雖然省略了圖示，但可以在第2
實施方式的環套8B3及第3實施方式的環套8C3上追加形成槽。 此外，基於上述實施方式說明了本發明，但本發明並不局限於此。 在上述實施方式中，雖然就單獨以錐面或曲面形成傾斜面的情形進行了說明，但
作為傾斜面，亦可組合上述錐面和曲面。 圖6是表示傾斜面的變形例的圖。S卩、如圖6(a)所示，可以使點Q以下為錐面(傾斜面8Ad)，並且組合點Q以上為凹向軸線0側的凹狀曲面(傾斜面8Bd)，如圖6 (b)所示，也可以使點R以下為凹向軸線O側的凹狀曲面(傾斜面8Bd)、點R以上為錐面(傾斜面8Ad)。
另外，如圖6(c)所示，還可使點S以下為第1錐面(傾斜面8Adl)、點S以上為角度與第1錐面不同的第2錐面(傾斜面8Ad2)。 另外，儘管省略了圖示，但能夠組合相對軸線O向外側鼓出的凸狀曲面(傾斜面8Cd)和錐面(傾斜面8Ad)等、或隨意組合錐面(傾斜面8Ad)、曲面(傾斜面8Bd)、曲面(傾斜面8Cd)。 另外，在上述的實施方式中，對工具為鑽3的情形進行了說明，但本發明對於工具為端銑刀的情形時同樣能夠適用，甚至可適用於其他工具。
權利要求
一種工具定位裝置，其為中空圓筒狀，該工具定位裝置在軸線方向的中心部形成與工具嵌合的孔，並且裝夾於上述工具對上述工具的頭端進行定位，其特徵在於，上述軸線方向的上端形成為與上述軸線垂直的面，並且該工具定位裝置具有從上述軸線方向的下端向上方擴大的傾斜面。
2. 根據權利要求1所述的工具定位裝置，其特徵在於，上述傾斜面為與上述軸線的夾 角為5 85度的錐面。
3. 根據權利要求1所述的工具定位裝置，其特徵在於，上述傾斜面為相切於該傾斜面 的下端的切線與上述軸線的夾角為5 85度的曲面
4. 根據權利要求1至3中任意一項所述的工具定位裝置，其特徵在於，具有形成於上述 傾斜面的上方並比上述傾斜面的上端向外側突出的凸緣部。
5. 根據權利要求1至4中任意一項所述的工具定位裝置，其特徵在於，在上述傾斜面上 形成有槽。
6. 根據權利要求5所述的工具定位裝置，其特徵在於，上述槽形成為與上述工具上形 成的槽的扭曲方向相反的螺旋狀。
全文摘要
本發明的目的在於提供一種結構簡單且可提高加工精度及作業效率的工具定位裝置。中空圓筒狀的環套(8A1～8A3)在軸線(O)方向的中心部具有與工具嵌合的孔(8a)，並且裝夾於工具對工具的頭端進行定位。在環套(8A1～8A3)上，軸線(O)方向的上端面(8Au)形成為與軸線(O)垂直的面。另外，環套(8A1～8A3)具有從軸線(O)方向的下端向上方擴大的傾斜面(8Ad)。這種情況下，可使傾斜面(8Ad)形成為與軸線(O)的夾角為5～85度的錐面，也可以形成為相切於孔(8a)的外緣的切線與軸線O的夾角為5～85度的曲面。
文檔編號B23Q3/00GK101722427SQ20091020882
公開日2010年6月9日 申請日期2009年10月29日 優先權日2008年10月30日
發明者橋本崇之, 長沢勝浩 申請人:日立比亞機械股份有限公司