JP3989147B2

JP3989147B2 - Printed circuit board processing machine

Info

Publication number: JP3989147B2
Application number: JP32987699A
Authority: JP
Inventors: 勝浩長沢; 明入江
Original assignee: Hitachi Via Mechanics Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 1999-11-19
Filing date: 1999-11-19
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2019-11-19
Also published as: JP2001138118A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板加工機にかかり、特に、主軸部の上下移動により発生する振動を抑えるようにしたプリント基板加工機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板に穴明け加工を行うものとして、たとえば、図３に示すプリント基板穴明機が提案されている。
【０００３】
このプリント基板穴明機は、ベッド１と、このベッド１上に固定された直線案内手段のレール２に移動可能に支持され、モータ３を含むねじ送り機構によりＸ軸方向に駆動されるテーブル４と、このテーブル４の移動領域を跨ぐようにベッド１に固定されたコラム５の正面に固定された直線案内手段のレール６に移動可能に支持され、モータ７およびボールねじ８を含むねじ送り機構によりＹ軸方向に駆動されるクロススライド９と、このクロススライド９の表面に固定された直線案内手段のレール１０に移動可能に支持され、モータ１１およびボールねじ１２を含むねじ送り機構によりＺ軸方向に駆動されるハウジング１３と、このハウジング１３に支持された主軸ユニット１４と、主軸ユニット１４内の主軸に着脱可能に支持されたドリル１５とを備えている。
【０００４】
そして、モータ３とモータ７を作動させ、テーブル４上に固定されたプリント基板１６と主軸に支持されたドリル１５をＸ軸Ｙ軸方向に移動させ、プリント基板１６とドリル１５の位置決めを行った後、モータ１１を作動させてハウジング１３をＺ軸方向に移動させて、図示しないプレッシャフットでプリント基板を押さえた後、ドリル１５によりプリント基板１６に穴あけを行う。
【０００５】
このようなプリント基板穴明機で加工される穴は、直径０．３ｍｍが一般的となり、さらに直径０．１ｍｍの穴加工も増え始めている。これらの細径の穴を加工する際の主軸の回転数は、毎分１６０，０００回転程度になる。また、穴加工速度も、３００穴／分から５００穴／分の高速加工が要求されてきている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような高速加工を行う場合、ハウジング１３、主軸ユニット１４などで構成される主軸部のＺ軸（上下）方向移動時（主に上昇時）に発生する振動がプリント基板穴明機全体を振動させるようになる。
【０００７】
この主軸部の上昇時には、主軸部の重量と移動加速度に比例し、１主軸部当たり約２０００Ｎの荷重変動が発生し、プリント基板穴明機を振動させることになる。この振動がテーブル４やクロススライド９の位置決め精度に影響を及ぼし、加工された穴の位置精度を低下させたり、ドリル１５の折損が発生するなど、高速加工を実現する上での障害となっていた。
【０００８】
上記の事情に鑑み、本発明の目的は、主軸部の移動により発生する振動を抑制し、小径穴の高速加工を可能にしたプリント基板加工機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明においては、プリント基板を載置するテーブルと、前記テーブルの上方に配置されたクロススライドとをＸＹ方向に相対移動させるとともに、前記クロススライドに支持された主軸部をボールねじを介してＺ方向に移動させ、加工時、エアシリンダによって付勢されたプレッシャフットによりプリント基板を加圧して前記プリント基板の加工を行なうプリント基板加工機において、前記ボールねじの上部に前記主軸部が螺合するねじ部とは逆相のねじ部を形成し、この逆相のねじ部に螺合し前記主軸部の慣性力を打ち消すカウンタウエイトを設け、該カウンタウエイトの重量を、前記主軸部の重量から前記エアシリンダの付勢力を減じた値とした。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１および図２は、本発明の実施の形態を示すもので、図１は、本発明によるプリント基板加工機の斜視図、図２は、本発明の要部を示す拡大側面図である。
【００１１】
同図において、図３と同じものは同じ符号を付けて示してある。６ａは直線案内手段のベアリングで、レール６に摺動可能に嵌合し、クロススライド９を支持している。８ａはナットで、クロススライド９の背面に固定され、ボールねじ８に螺合している。１０ａは直線案内手段のベアリングで、レール１０に摺動可能に嵌合し、ハウジング１３を支持している。１１ａはブラケットで、クロススライド９に固定され、モータ１１を支持している。
【００１２】
１２はボールねじで、その長さ方向の中心から下には右ねじ１２ａが、上には左ねじ１２ｂが形成され、カップリング１７を介してモータ１１に接続されている。１３ａはナットで、ボールねじ１２の右ねじ１２ａに螺合し、ハウジング１３に固定されている。
【００１３】
１８はカウンタウエイトで、レール１０に摺動可能に嵌合する直線案内手段のベアリング１０ｂに支持され、ボールねじ１２の左ねじ１２ｂに螺合するナット１８を固定している。
【００１４】
１９はエアシリンダで、ハウジング１３の両側に固定されている。２０はプレッシャフットで、主軸ユニット１４の下端部と摺動可能に嵌合しエアシリンダ１９に支持されている。
【００１５】
このような構成で、モータ３とモータ７の作動によりテーブル４とクロススライド９をＸ軸、Ｙ軸方向に移動させプリント基板１６とドリル１５の位置決めを行う。ついで、モータ１１を作動させ、ドリル１５をＺ軸方向に移動させてプリント基板１６の穴あけを行う。
【００１６】
このとき、ボールねじ１２に形成された右ねじ１２ａと左ねじ１２ｂが逆相になっているため、ハウジング１３、主軸ユニット１４、エアシリンダ１９およびプレッシャフット２０を含む主軸部が下降するとき、カウンタウエイト１８が上昇し、主軸部が上昇するとき、カウンタウエイト１８は下降する。
【００１７】
したがって、ボールねじ１２には、主軸部による慣性力とカウンタウエイト１８による慣性力が互いに逆向きに作用し、互いの慣性力を打ち消し合うことによりボールねじ１２の振動を抑制することができる。
【００１８】
ここで、主軸部の重量をＷｓ、ボールねじ１２の右ねじ１２ａのリードをＬｍ、重力加速度をｇとすると主軸部の慣性力Ｉｓは、下記の１式で求めることができる。
【００１９】
【数１】

【００２０】
同様に、カウンタウエイト１８の重量をＷｋ、ボールねじ１２の左ねじ１２ｂのリードをＬｈ、重力加速度をｇとすると主軸部の慣性力Ｉｋは、下記の２式で求めることができる。
【００２１】
【数２】

【００２２】
したがって、ボールねじ１２に掛かる主軸部の慣性力Ｉｓを打ち消すには、主軸部の慣性力Ｉｓとカウンタウエイト１８による慣性力Ｉｋが等しくなればよい。すなわち、右ねじ１２ａのリードＬｍと左ねじ１２ｂのリードＬｈが同じであればカウンタウエイト１８の重量Ｗｋを主軸部の重量Ｗｓと同じ（Ｗｋ＝Ｗｓ）にすればよいことがわかる。
【００２３】
しかし、実際のプリント基板穴明機においては、図２に示すように、プレッシャフット２０でプリント基板１６を押さえて加工するため、エアシリンダ１９に供給されている圧縮空気の圧力が主軸部の慣性力Ｉｓを減少させる方向に作用している。
【００２４】
したがって、カウンタウエイト１８の重量Ｗｋは、主軸部の重量Ｗｓからエアシリンダ１９に供給されている圧縮空気の反力Ｎを引いた値（Ｗｋ＝ＷｓーＮ）とする。
【００２５】
前記のように、カウンタウエイト１８を設け、ボールねじ１２に掛かる主軸部の慣性力を打ち消すようにしたので、ボールねじ１２に発生する振動を抑え、小径穴の高速加工を行うことができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明によれば、プリント基板を載置するテーブルと、前記テーブルの上方に配置されたクロススライドとをＸＹ方向に相対移動させるとともに、前記クロススライドに支持された主軸部をボールねじを介してＺ方向に移動させてプリント基板の加工を行なうプリント基板加工機において、前記ボールねじの上部に前記主軸部が螺合するねじ部とは逆相のねじ部を形成し、この逆相のねじ部に螺合し前記主軸部の慣性力を打ち消すカウンタウエイトを設けたので、ボールねじに発生する振動を抑え、小径穴の高速加工を行うことができる。また、振動が抑制されることで、穴の加工位置精度の低下を防止することができる。さらに、振動によるドリルの折損を防止することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるプリント基板加工機の斜視図。
【図２】本発明の要部を示す側面図。
【図３】従来のプリント基板加工機の斜視図。
【符号の説明】
４…テーブル、９…クロススライド、１２…ボールねじ、１２ａ…右ねじ、１２ｂ…左ねじ、１３…ハウジング、１４…主軸ユニット、１８…カウンタウエイト。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a printed circuit board processing machine, and more particularly to a printed circuit board processing machine that suppresses vibration generated by vertical movement of a main shaft portion.
[0002]
[Prior art]
For example, a printed board drilling machine shown in FIG. 3 has been proposed as a machine for drilling a printed board.
[0003]
This printed circuit board drilling machine is movably supported by a bed 1 and a rail 2 of linear guide means fixed on the bed 1, and a table 4 driven in the X-axis direction by a screw feed mechanism including a motor 3. And a screw feed mechanism including a motor 7 and a ball screw 8 that are movably supported by a rail 6 of linear guide means fixed to the front of a column 5 fixed to the bed 1 so as to straddle the moving region of the table 4. The Z-axis is driven by a screw feed mechanism including a motor 11 and a ball screw 12, which is movably supported by a cross slide 9 driven in the Y-axis direction and a rail 10 of linear guide means fixed to the surface of the cross-slide 9. , A main shaft unit 14 supported by the housing 13, and a drill supported detachably on the main shaft in the main shaft unit 14. And a 15.
[0004]
Then, the motor 3 and the motor 7 were operated, the printed circuit board 16 fixed on the table 4 and the drill 15 supported by the main shaft were moved in the X-axis and Y-axis directions, and the printed circuit board 16 and the drill 15 were positioned. Thereafter, the motor 11 is operated to move the housing 13 in the Z-axis direction, hold the printed board with a pressure foot (not shown), and then drill the printed board 16 with a drill 15.
[0005]
Holes processed by such a printed circuit board drilling machine are generally 0.3 mm in diameter, and further drilling of holes having a diameter of 0.1 mm is beginning to increase. The rotational speed of the main shaft when machining these small-diameter holes is about 160,000 revolutions per minute. In addition, a high-speed machining of a hole machining speed of 300 holes / minute to 500 holes / minute has been required.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
When such high-speed machining is performed, vibration generated when the main shaft portion configured by the housing 13, main shaft unit 14 and the like moves in the Z-axis (vertical) direction (mainly when it rises) vibrates the entire printed circuit board drilling machine. Will come to let you.
[0007]
When the main shaft portion is raised, a load fluctuation of about 2000 N per main shaft portion is generated in proportion to the weight of the main shaft portion and the movement acceleration, and the printed circuit board drilling machine is vibrated. This vibration affects the positioning accuracy of the table 4 and the cross slide 9, and is an obstacle to realizing high-speed machining, such as lowering the position accuracy of the machined hole and causing breakage of the drill 15. It was.
[0008]
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a printed circuit board processing machine that suppresses vibration generated by movement of a main shaft portion and enables high-speed processing of a small-diameter hole.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention, a table on which a printed circuit board is placed and a cross slide disposed above the table are relatively moved in the X and Y directions, and a spindle supported by the cross slide. In the printed circuit board processing machine for processing the printed circuit board by pressing the printed circuit board with a pressure foot urged by an air cylinder at the time of processing in the Z direction via the ball screw, the upper part of the ball screw A screw portion having a phase opposite to that of the screw portion to which the main shaft portion is screwed is formed , and a counterweight that is screwed to the screw portion having the opposite phase to counteract the inertial force of the main shaft portion is provided , and the weight of the counterweight is The value obtained by subtracting the urging force of the air cylinder from the weight of the main shaft portion.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a perspective view of a printed circuit board processing machine according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged side view showing a main part of the present invention.
[0011]
In the figure, the same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. 6a is a bearing of the linear guide means, slidably fitted to the rail 6, and supports the cross slide 9. A nut 8 a is fixed to the back surface of the cross slide 9 and is screwed into the ball screw 8. Reference numeral 10a denotes a bearing of linear guide means, which is slidably fitted to the rail 10 and supports the housing 13. A bracket 11a is fixed to the cross slide 9 and supports the motor 11.
[0012]
Reference numeral 12 denotes a ball screw. A right screw 12 a is formed below the center in the length direction, and a left screw 12 b is formed above the ball screw. The ball screw 12 is connected to the motor 11 via a coupling 17. A nut 13 a is screwed into the right screw 12 a of the ball screw 12 and is fixed to the housing 13.
[0013]
A counterweight 18 is supported by a bearing 10b of linear guide means that is slidably fitted to the rail 10, and a nut 18 that is screwed into the left screw 12b of the ball screw 12 is fixed.
[0014]
Reference numeral 19 denotes an air cylinder, which is fixed to both sides of the housing 13. A pressure foot 20 is slidably fitted to the lower end portion of the spindle unit 14 and supported by the air cylinder 19.
[0015]
With such a configuration, the operation of the motor 3 and the motor 7 moves the table 4 and the cross slide 9 in the X-axis and Y-axis directions to position the printed circuit board 16 and the drill 15. Next, the motor 11 is operated, the drill 15 is moved in the Z-axis direction, and the printed circuit board 16 is punched.
[0016]
At this time, since the right screw 12a and the left screw 12b formed in the ball screw 12 are in reverse phase, when the main shaft portion including the housing 13, the main shaft unit 14, the air cylinder 19 and the pressure foot 20 is lowered, the counter When the weight 18 rises and the main shaft part rises, the counterweight 18 descends.
[0017]
Therefore, the inertial force due to the main shaft portion and the inertial force due to the counterweight 18 act in opposite directions on the ball screw 12, and the vibration of the ball screw 12 can be suppressed by canceling each other's inertial force.
[0018]
Here, if the weight of the main shaft portion is Ws, the lead of the right screw 12a of the ball screw 12 is Lm, and the gravitational acceleration is g, the inertial force Is of the main shaft portion can be obtained by the following one equation.
[0019]
[Expression 1]

[0020]
Similarly, when the weight of the counterweight 18 is Wk, the lead of the left screw 12b of the ball screw 12 is Lh, and the gravitational acceleration is g, the inertial force Ik of the main shaft portion can be obtained by the following two equations.
[0021]
[Expression 2]

[0022]
Therefore, in order to cancel the inertial force Is of the main shaft portion applied to the ball screw 12, it is only necessary that the inertial force Is of the main shaft portion and the inertial force Ik by the counterweight 18 become equal. That is, it can be seen that if the lead Lm of the right screw 12a and the lead Lh of the left screw 12b are the same, the weight Wk of the counterweight 18 may be the same as the weight Ws of the main shaft portion (Wk = Ws).
[0023]
However, in an actual printed circuit board drilling machine, as shown in FIG. 2, since the printed circuit board 16 is pressed and processed by the pressure foot 20, the pressure of the compressed air supplied to the air cylinder 19 is the inertia of the main shaft portion. It acts in the direction of decreasing the force Is.
[0024]
Accordingly, the weight Wk of the counterweight 18 is a value obtained by subtracting the reaction force N of the compressed air supplied to the air cylinder 19 from the weight Ws of the main shaft portion (Wk = Ws−N).
[0025]
As described above, the counterweight 18 is provided so as to cancel the inertial force of the main shaft portion applied to the ball screw 12, so that vibration generated in the ball screw 12 can be suppressed and high-speed machining of a small-diameter hole can be performed.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the table on which the printed circuit board is placed and the cross slide disposed above the table are relatively moved in the XY directions, and the main shaft portion supported by the cross slide is provided. In a printed circuit board processing machine that processes a printed circuit board by moving it in the Z direction via a ball screw, a thread portion having a phase opposite to that of the thread portion into which the main shaft portion is screwed is formed on the upper portion of the ball screw. Since a counterweight that is screwed into the screw portion of the opposite phase and cancels out the inertial force of the main shaft portion is provided, vibration generated in the ball screw can be suppressed and high-speed machining of a small-diameter hole can be performed. Further, by suppressing the vibration, it is possible to prevent a decrease in the processing position accuracy of the hole. Furthermore, breakage of the drill due to vibration can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a printed circuit board processing machine according to the present invention.
FIG. 2 is a side view showing a main part of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view of a conventional printed circuit board processing machine.
[Explanation of symbols]
4 ... table, 9 ... cross slide, 12 ... ball screw, 12a ... right screw, 12b ... left screw, 13 ... housing, 14 ... spindle unit, 18 ... counterweight.

Claims

While relatively moving the table on which the printed board is placed and the cross slide disposed above the table in the XY direction, the main shaft portion supported by the cross slide is moved in the Z direction via a ball screw , In a printed circuit board processing machine that processes the printed circuit board by pressing the printed circuit board with a pressure foot urged by an air cylinder during processing,
A screw portion having a phase opposite to that of the screw portion into which the main shaft portion is screwed is formed on an upper portion of the ball screw , and a counterweight that is screwed to the screw portion having the opposite phase to counteract the inertia force of the main shaft portion is provided , The weight of the counterweight is a value obtained by subtracting the urging force of the air cylinder from the weight of the main shaft portion .