(57)【要約】      （修正有）【課題】ドリルで基板に加工を行うドリル加工において、エアカットでの移動に要する時間をできるだけ小さくして、生産性を向上させる。【解決手段】被加工物の加工位置の各々における上面の高さを当該加工位置の加工時に検出する上面高さ検出部と、ドリルを保持するスピンドルの加工方向への送り速度を加工途中において切り替える制御ができるスピンドル駆動制御部とを備え、当該スピンドル駆動制御部は加工途中におけるドリルの高さが一つ前の加工時に前記上面高さ検出部で検出された上面高さに所定の高さを加えた高さに到達したら送り速度を落とすように制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物の加工位置の各々における上面の高さを当該加工位置の加工時に検出する上面高さ検出部と、ドリルを保持するスピンドルの加工方向への送り速度を加工途中において切り替える制御ができるスピンドル駆動制御部とを備え、当該スピンドル駆動制御部は加工途中におけるドリルの高さが一つ前の加工時に前記上面高さ検出部で検出された上面高さに所定の高さを加えた高さに到達したら前記送り速度を落とすように制御することを特徴とするドリル加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載のドリル加工装置において、前記所定の高さは前記被加工物において生じている隣り合う加工位置おける前記被加工物の厚みの差に基づき決定されていることを特徴とするドリル加工装置。
【請求項３】
請求項１に記載のドリル加工装置において、前記スピンドル駆動制御部は、次の加工穴位置と直前の加工位置との間隔を所定値と比較する間隔比較部における比較結果により前記所定の高さを変えることを特徴とするドリル加工装置。
【請求項４】
被加工物の加工位置の各々における加工時において、当該加工位置の上面の高さを検出し、加工途中におけるドリルの高さが一つ前の加工時に検出した上面高さに所定の高さを加えた高さに到達したらドリルを保持するスピンドルの加工方向への送り速度を落とすようにすることを特徴とするドリル加工方法。
【請求項５】
請求項４に記載のドリル加工方法において、前記所定の高さは前記被加工物において生じている隣り合う加工位置おける前記被加工物の厚みの差に基づき決定されてことを特徴とするドリル加工方法。
【請求項６】
請求項４に記載のドリル加工方法において、次の加工穴位置と直前の加工位置との間隔を所定値と比較し、当該比較結果により前記所定の高さを変えることを特徴とするドリル加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばプリント基板にドリルで穴あけを行うドリル加工装置及びドリル加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のドリル加工装置においては、加工プログラムに従い、プリント基板を載置したテーブルをＸ軸、Ｙ軸方向に駆動して、ドリルを加工位置に相対的に位置決めし、その後、所定の高さに退避させておいたドリルを下降させて穴あけを行うようになっている。
従来、ドリルの加工に関与しない上下方向の移動距離（エアカット）は、特許文献１（段落０００５）に開示されているように、プリント基板の厚さのばらつきを考慮して余裕をもって一定の高さが設定されている。
【０００３】
しかしながら、上記のようにエアカットに余裕をもって一定の高さにしておく従来技術においては、ドリルがプリント基板に突入するまでに時間がかかるので、加工に時間がかかり、生産性が悪くなる問題点がある。
そこで、特許文献２（段落０００４）に開示されているように、プリント基板の手前の所定位置αまで高速送り動作を行い、その後それよりも低速の切削送り動作に切り替えることで生産性を向上させるようにした従来技術もあるが、所定位置αはプリント基板の厚さのばらつきを考慮し、やはり余裕を持った高さとする必要があり、その分だけドリル突入時間が長くなり、生産性を悪化させる要因となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2002-166396号公報
【特許文献２】特開2003-1509号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、ドリルで基板に加工を行うドリル加工において、エアカットでの移動に要する時間をできるだけ小さくして、生産性を向上させることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本願において開示される代表的なドリル加工装置は、被加工物の加工位置の各々における上面の高さを当該加工位置の加工時に検出する上面高さ検出部と、ドリルを保持するスピンドルの加工方向への送り速度を加工途中において切り替えるように制御することができるスピンドル駆動制御部とを備え、当該スピンドル駆動制御部は加工途中におけるドリルの高さが一つ前の加工時に前記上面高さ検出部で検出された上面高さに所定の高さを加えた高さに到達したら前記送り速度を落とすように制御することを特徴とする。
【０００７】
また本願において開示される代表的なドリル加工方法は、被加工物の加工位置の各々における加工時において、当該加工位置の上面の高さを検出し、加工途中におけるドリルの高さが一つ前の加工時に検出した上面高さに所定の高さを加えた高さに到達したらドリルを保持するスピンドルの加工方向への送り速度を落とすようにすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ドリルで基板に加工を行うドリル加工において、エアカットでの移動に要する時間をできるだけ小さくなり、生産性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に基づくドリル加工装置の動作を説明するための図である。
【図２】本発明に基づくドリル加工装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１０】
以下、本発明の一実施例を図１〜２を用いて説明する。
図２は本発明に基づくドリル加工装置の構成を示す図である。図２での各構成要素や接続線は、主に本実施例を説明するために必要と考えられるものを示してあり、ドリル加工装置として必要な全てを示している訳ではない。
図２において、１は穴あけ加工をすべきプリント基板、２はプリント基板１を樹脂材から成る下板３ｂを介して載置する加工テーブル、３ａはプリント基板１の上に置かれた上板、５はドリル４を回転させるモータ内蔵型のスピンドル６を保持するスピンドルユニットである。スピンドルユニット５は、スピンドル垂直駆動部７により垂直方向に駆動される。
【００１１】
加工テーブル２は、プリント基板１に穴をあけようとする位置にドリル４が向くよう、テーブル駆動部８により水平方向に駆動され、位置決めされるようになっている。上板３ａは、例えばアルミニウムの如き金属導体から成り、ドリル４の食いつきを良くし、バリ等の発生を防止する役目をするものである。下板３ｂは、ドリル４がプリント基板１を突き抜けて加工テーブル２に接触するのを防止する役目をするものである。この場合において、ドリル４に対する被加工物としては、上板３ａとその下に位置するプリント基板１の両方となる。
【００１２】
スピンドル６の下方側には穴あけ加工時にプリント基板１を押付けるためのプレッシャフット９がシリンダ１０を介して係合している。スピンドルユニット５とプレッシャフット９は垂直方向に所定の間隔を保って係合していて、スピンドルユニット５が下降する場合、プレッシャフット９が上板３ａの上面位置に当接するまではスピンドルユニット５と共に下降する。プレッシャフット９が上板３ａの表面に当接すると、その後はプレッシャフット９がその位置にとどまり、スピンドルユニット５だけ独立に下降し、ドリル４で穴あけができるようになる。穴あけを終え、スピンドルユニット５を上昇させると、ある位置からプレッシャフット９も共に上昇するようになっている。
【００１３】
１１は、スピンドルユニット５に固定された検出器１２とプレッシャフット９に固定されたロッド１３とから構成される上面センサである。上面センサ１１は、スピンドルユニット５を下降させた場合、プレッシャフット９が上板３ａの表面に到達し、プレッシャフット９だけがそれ以上下降できなくなって、スピンドルユニット５とプレッシャフット９が垂直方向に互いにずれたことを検出した時、上面検出信号Ｓを出力するようになっている。
【００１４】
１５はスピンドル６の回転その他を制御してドリル加工装置の全体を制御する全体制御部であり、その内部には、スピンドル垂直駆動部７からの送り位置情報によりドリル４の先端の現在の高さ位置を認識しながらスピンドル垂直駆動部７を制御するスピンドル駆動制御部１６、テーブル駆動部８からの送り位置情報により加工テーブル２の２次元位置を認識しながらテーブル駆動部８を制御するテーブル駆動制御部１７、各加工位置の加工時、上面センサ１１で上面検出信号Ｓが検出された時のスピンドル垂直駆動部７からの送り位置情報に基づき上板３ａの表面の高さを検出し、それを記憶する上面高さ検出記憶部１８が設けられている。なおスピンドル駆動制御部１６は、各加工位置の加工時、加工途中においてスピンドル垂直駆動部７の送り速度を切り替える制御ができるようになっている。
【００１５】
全体制御部１５は、ここで説明する以外の制御機能を有し、図示されていないブロックにも接続されている。全体制御部１５は、例えばプログラム制御の処理装置を中心にして構成され、その中の各構成要素や接続線は、論理的なものも含むものとする。また各構成要素の一部は全体制御部１５と別個に設けられていてもよい。  
【００１６】
図１は本発明に基づくドリル加工装置の動作を説明するための図であり、ドリルの先端位置の高さの時間的変化を示すものである。Ｒはプリント基板に対して穴明けを行う際、ドリルを退避させておく退避位置を示す。ｖ番目、次のｗ番目の穴へと続いて加工する場合、ｗ番目の穴を加工する場合を説明すると、以下の通りである。
【００１７】
スピンドル駆動制御部１６は、上面高さ検出記憶部１８に記憶しておいた一つ前のｖ番目の穴の加工時に検出した上板３ａの上面高さＨｖよりもｈだけ高い高さＨｖ＋ｈまで、エアカット用送り速度Ｖａで退避位置Ｒからドリル４の先端を下降させる。
【００１８】
このときのｈは、プリント基板１において隣り合う加工穴位置におけるプリント基板の厚みの差の最大値とし、ドリル４の先端が高さＨｖ＋ｈまで達したら、スピンドル駆動制御部１６は送り速度をエアカット用送り速度Ｖａよりも遅い穴あけ用の送り速度Ｖｐに切替えて下降させ、上板３ａを含めてプリント基板１に穴をあける。Ｃｗは送り速度の切り替え時点、Ｐｗはドリル４が上板３ａの上面に達した時点、Ｈｗはこの時の上板３ａの上面の高さをそれぞれ示す。この加工の際、上板３ａの上面の高さＨｗは上面高さ検出記憶部１８で検出され記憶される。このｗ番目の穴の加工が終わった後、スピンドル駆動制御部１６はドリル４を戻り速度Ｖｂで上昇させ、次の穴の加工のために退避位置Ｒまで退避させる。
【００１９】
なお、図１において、Ｈoはプリント基板１での最初の穴を加工する場合やドリル４を交換した場合に、新たにエアカット用送り速度Ｖａからの切替え時期となる高さを示す。この高さＨoは、いずれの穴位置に対してもエアカット用送り速度Ｖａで穴あけをしてしまうことがないエアカット用送り速度Ｖａからの切替え時期となる高さであり、スピンドル駆動制御部１６の内部に記憶されている。
【００２０】
以上の実施例によれば、直前の穴位置における上板３ａの高さに基づきエアカット用送り速度Ｖａからの切替え時期を変えるので、プリント基板１の厚みが変化して、ｖ番目の穴での上板３ａの上面の高さＨｖよりも次のｗ番目の穴での上板３ａの上面の高さＨｗが少々高くなっても、その差がｈの範囲内に入るのであれば、上板３ａの上面近くまでは確実にエアカット用送り速度Ｖａで下降させることができる。従って、プリント基板１の厚みが変化しても、エアカット用送り速度Ｖａで穴あけをしてしまうようなことを防止でき、加工精度が悪くなるおそれはない。
【００２１】
そして、このときのｈは隣り合う加工穴位置おけるプリント基板の厚みの差のみを考慮した値であるので、従来技術のようにプリント基板１全体の厚さばらつきを考慮する必要がなく、従来技術よりも小さな値を設定することができる。従って、生産性を向上させることが可能となる。
【００２２】
なお、以上の実施例においては、上板３ａの上面検出は、スピンドルユニット５とプレッシャフット９が垂直方向に互いにずれたことを検出した時、上面検出信号Ｓを出力する上面センサ１１を使用して行うようにしたが、他の方法でも良い。
例えば、ドリルがプリント基板の導体層に接触した時のドリルとアースとの間のキャパシタンスの変化を検出して、ドリルがプリント基板の導体層に接触したことを検出する技術は、特開2015-223685号公報で知られており、ドリル４が上板３ａの上面に接触した時のドリル４とアースとの間のキャパシタンスの変化を検出して上面検出信号Ｓを出力させるようにしてもよい。
【００２３】
また、以上の実施例において、エアカット用送り速度Ｖａ、穴あけ用の送り速度Ｖｐ、戻り速度Ｖｂ及びｈは、上板３ａや下板３ｂやプリント基板１のそれぞれの構成、ドリルの回転数等によって、それぞれ独立に、あるいは適宜いくつかを互いに連動させて、ドリル加工装置に設けた制御パネルにより、オペレータが設定できるようになっていてもよい。
【００２４】
また、以上の実施例において、プリント基板１の構成やその他の加工条件によっては、上板３ａは必ずしも必要がなく、省略することができる。この場合には、被加工物としては、プリント基板１だけとなる。
【００２５】
また、本発明においては、ｈは小さい方がドリル突入時間が短くなって生産性を向上させることができるのであるが、上記実施例においては、プリント基板１において隣り合う加工穴位置におけるプリント基板の厚みの差の最大値をｈとしており、ｈが大きくなる。
プリント基板１においては、隣り合う加工穴位置の間隔が小さければ、隣り合う加工穴位置での厚みの差は小さい。隣り合う加工穴位置の間隔が極度に大きくなる度合いは少なく、高い割合で隣り合う加工穴位置での厚みの差は小さくなるのが一般的である。
そこで、新たな加工穴位置と直前の加工穴位置との間隔を検出し、それが所定値を超えていなければ、ｈとして前記最大値よりも小さい数値（以下ｈｍと呼ぶ）を直前の穴位置の上面高さに加えた高さを次のエアカット用送り速度Ｖａからの切替え時期とし、もしも前記間隔が所定値を超えていたら、高さＨoをエアカット用送り速度Ｖａからの切替え時期とする方式を採用するようにしてもよい。
こうすることにより、高い割合でｈを小さくできるので、ドリル突入時間が短くなって生産性を向上させることができる
【００２６】
図２には上記方式を実現するための構成も示してある。
図２において、１９は新たな加工穴位置と直前の加工穴位置との間隔を検知するとともに、その検知結果を所定値と比較する間隔比較部である。スピンドル駆動制御部１６は、間隔比較部１９での比較結果により、新たな加工穴位置と直前の加工穴位置との間隔が所定値を超えていなければ、直前の穴位置の上面高さにｈｍを加えた高さを次のエアカット用送り速度Ｖａからの切替え時期とし、また所定値を超えていたら、高さＨoをエアカット用送り速度Ｖａからの切替え時期とするようにスピンドル垂直駆動部７の送り速度を制御する。
【符号の説明】
【００２７】
１：プリント配線板、２：テーブル、３ａ：上板、３ｂ：下板、４：ドリル、
５：スピンドルユニット、６：スピンドル、７：スピンドル垂直駆動部、
８：テーブル駆動部、１１：上面検出センサ、１５：全体制御部、
１６：スピンドル駆動制御部、１７：テーブル駆動制御部、
１８：上面高さ検出記憶部、１９：間隔比較部
【図１】
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【図２】
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