(57)【要約】  【課題】  穴開け装置によって開けられる穴の精度を従来より向上することができる偏芯測定装置を提供する。  【解決手段】  偏芯測定装置１０は、マスターゲージ１１を介して受光した赤外光３２ａに基づいてマスターゲージ１１の偏芯量を測定する偏芯量測定部１２と、マスターゲージ１１を介して受光した赤外光３２ａに基づいてマスターゲージ１１の回転数を測定する回転数測定部１３と、マスターゲージ１１の偏芯量及び回転数を表示する液晶表示器２６とを有することを特徴とする。【選択図】  図２
2008197063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体を介して受光した光に基づいて前記回転体の偏芯量を測定する偏芯量測定部と、前記回転体を介して受光した光に基づいて前記回転体の回転数を測定する回転数測定部と、前記偏芯量及び前記回転数を表示する表示部とを有することを特徴とする偏芯測定装置。
【請求項２】
前記回転数測定部は、前記回転体を介して受光した光に基づいて取得した前記偏芯量の変化の周波数に基づいて前記回転数を取得することを特徴とする請求項１に記載の偏芯測定装置。
【請求項３】
前記回転体は、光の反射率が互いに異なる複数のパターンが表面に形成され、
前記回転数測定部は、前記パターンによって反射された光の光量の変化に基づいて前記回転数を取得することを特徴とする請求項１に記載の偏芯測定装置。
【請求項４】
前記偏芯量測定部は、前記偏芯量の実効値を取得し、
前記表示部は、前記偏芯量の実効値を表示することを特徴とする請求項１に記載の偏芯測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の偏芯量を測定する偏芯測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）の高密度化に伴い、ＩＣを搭載するプリント基板もパターンが微細化し、プリント基板に実装されるＩＣ以外の実装部品も小さくなっている。そのため、プリント基板に形成される穴は、直径が微細化し、位置及び形状も高精度化している。
【０００３】
したがって、プリント基板に穴を開ける穴開け装置としては、例えば、直径１００μｍの微細なドリルを穴の精度を維持するために２０万ｒｐｍ以上で回転させる高速エアースピンドル装置が普及している。
【０００４】
穴の精度を維持するためには、穴開け装置の偏芯量を測定する必要があり、従来の偏芯測定装置としては、穴開け装置によって回転させられる回転体の偏芯量を測定し表示する偏芯測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−３５１８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
穴開け装置によって回転させられる回転体の偏芯量は、回転体の回転数に応じて変わるので、穴開け装置によって開けられる穴の精度を向上するためには、穴開け装置毎に回転体の偏芯量と回転数との相関を得る必要がある。
【０００６】
しかしながら、従来の偏芯測定装置においては、回転体の偏芯量を測定し表示することはできるが、穴開け装置によって回転させられる回転体の偏芯量と回転数との相関を得ることはできないという問題がある。
【０００７】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、穴開け装置によって開けられる穴の精度を従来より向上することができる偏芯測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の偏芯測定装置は、回転体を介して受光した光に基づいて前記回転体の偏芯量を測定する偏芯量測定部と、前記回転体を介して受光した光に基づいて前記回転体の回転数を測定する回転数測定部と、前記偏芯量及び前記回転数を表示する表示部とを有することを特徴とする。
【０００９】
この構成により、本発明の偏芯測定装置は、回転体を介して受光した光に基づいて回転体の偏芯量と回転数とを測定し表示することができるので、穴開け装置によって回転させられる回転体の偏芯量と回転数との相関を得ることができ、穴開け装置によって開けられる穴の精度を従来より向上することができる。
【００１０】
また、本発明の偏芯測定装置の前記回転数測定部は、前記回転体を介して受光した光に基づいて取得した前記偏芯量の変化の周波数に基づいて前記回転数を取得することが好ましい。
【００１１】
この構成により、本発明の偏芯測定装置は、回転体の偏芯量の変化の周波数に基づいて回転体の回転数を取得するので、回転体に特別な加工を施さなくても、回転体の回転数を取得することができる。
【００１２】
また、本発明の偏芯測定装置の前記回転体は、光の反射率が互いに異なる複数のパターンが表面に形成され、前記回転数測定部は、前記パターンによって反射された光の光量の変化に基づいて前記回転数を取得することが好ましい。
【００１３】
この構成により、本発明の偏芯測定装置は、回転体の偏芯量の変化の周波数に基づいて回転数を取得する場合と比較して、回転体の回転数を高精度に測定することができる。
【００１４】
また、本発明の偏芯測定装置の前記偏芯量測定部は、前記偏芯量の実効値を取得し、前記表示部は、前記偏芯量の実効値を表示することが好ましい。
【００１５】
この構成により、本発明の偏芯測定装置は、穴開け装置の偏芯回転のパワーのモニター値である偏芯量の実効値を表示するので、穴開け装置が実際にドリルを装着して穴を開けた場合の穴の位置及び直径のズレに近い偏芯量を表示することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、穴開け装置によって開けられる穴の精度を従来より向上することができる偏芯測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１８】
（第１の実施の形態）
まず、第１の実施の形態に係る偏芯測定装置の構成について説明する。
【００１９】
図１は、本実施の形態に係る偏芯測定装置１０の斜視図である。
【００２０】
図１に示すように、偏芯測定装置１０は、高精度のコレットチャックや高速回転機構からなる穴開け装置９０に装着された回転体としての高真円度の円柱であるマスターゲージ１１が挿入される挿入孔２１ａが形成されたケース２１と、パーソナルコンピュータなどの外部機器に接続されたコード９５が接続される端子２２と、内部に図示していないＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を有する電源スイッチ２３と、挿入孔２１ａに対するマスターゲージ１１の中心位置が適正であるか否かを表示するＬＥＤであるＣＥＮＴＥＲランプ２４と、挿入孔２１ａに対するマスターゲージ１１の挿入量が適正であるか否かを表示するＬＥＤであるＤＥＰＴＨランプ２５と、液晶表示器２６とを有している。
【００２１】
図２は、偏芯測定装置１０の内部構成のブロック図である。
【００２２】
図２に示すように、偏芯測定装置１０は、乾電池や安定化電源回路などの定電流電源３１と、定電流電源３１から供給される電流に応じて挿入孔２１ａ（図１参照。）の延在方向とは直交する方向に赤外光３２ａを発光する赤外発光ダイオード３２と、赤外発光ダイオード３２によって発せられた赤外光３２ａを透過し外乱光を遮断する赤外透過フィルタ３３と、赤外透過フィルタ３３によって透過された赤外光３２ａを受光して電流信号に変換するフォトダイオード３４と、フォトダイオード３４によって出力された電流信号を電圧信号に変換するプリアンプ３５と、プリアンプ３５によって出力された電圧信号のうち高周波数成分を抽出するハイパスフィルタ３６と、ハイパスフィルタ３６によって抽出された電圧信号を増幅する増幅器３７と、増幅器３７によって増幅された電圧信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡＤ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器３８と、プリアンプ３５によって出力された電圧信号のうち低周波数成分を抽出するローパスフィルタ３９と、ローパスフィルタ３９によって抽出された電圧信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡＤ変換器４０と、ＡＤ変換器３８、４０によって出力された電圧信号に基づいて種々の演算を行う演算器４１とを有している。
【００２３】
また、偏芯測定装置１０は、図示していないが、挿入孔２１ａの延在方向と、赤外光３２ａの光軸方向との両方に直交する方向に赤外光を発光する赤外発光ダイオードや、この赤外発光ダイオードによって発光された赤外光を受光するフォトダイオードなどからなる位置センサを有している。この位置センサは、挿入孔２１ａ内に挿入されたマスターゲージ１１による赤外光の遮断量によって、挿入孔２１ａに対するマスターゲージ１１の挿入量を検出するものである。
【００２４】
定電流電源３１は、赤外発光ダイオード３２だけではなく、電源スイッチ２３のＬＥＤ、ＣＥＮＴＥＲランプ２４、ＤＥＰＴＨランプ２５、液晶表示器２６、プリアンプ３５、ハイパスフィルタ３６、増幅器３７、ＡＤ変換器３８、ローパスフィルタ３９、ＡＤ変換器４０、演算器４１などにも電力を供給するようになっている。
【００２５】
赤外発光ダイオード３２によって発光された赤外光３２ａのうちマスターゲージ１１に当たった赤外光は、マスターゲージ１１によって遮られるので、フォトダイオード３４に届かない。そのため、赤外発光ダイオード３２によって発光された赤外光３２ａの光路中にマスターゲージ１１が進入する量が増えるほど、ＡＤ変換器３８によって出力される電圧信号の値は減少する。穴開け装置によってマスターゲージ１１が偏芯運動させられている場合、赤外発光ダイオード３２によって発光された赤外光３２ａの光路中にマスターゲージ１１が進入する量がマスターゲージ１１の回転に伴って変化するので、ＡＤ変換器３８によって出力される電圧信号は、交流信号になる。したがって、演算器４１は、ＡＤ変換器３８によって出力された交流信号に基づいてマスターゲージ１１の偏芯量を算出することができ、算出した偏芯量に基づいて偏芯量のピーク値と、偏芯量の二乗平均平方根である実効値とを偏芯量の変化の周期毎に算出する。即ち、フォトダイオード３４、プリアンプ３５、ハイパスフィルタ３６、増幅器３７、ＡＤ変換器３８及び演算器４１は、マスターゲージ１１を介して受光した赤外光３２ａに基づいてマスターゲージ１１の偏芯量を測定するようになっており、偏芯量測定部１２を構成している。
【００２６】
また、演算器４１は、算出した偏芯量に基づいて偏芯量の変化の周波数（Ｈｚ）の６０倍であるマスターゲージ１１の回転数（ｒｐｍ）を算出する。即ち、フォトダイオード３４、プリアンプ３５、ハイパスフィルタ３６、増幅器３７、ＡＤ変換器３８及び演算器４１は、マスターゲージ１１を介して受光した赤外光３２ａに基づいてマスターゲージ１１の回転数を測定するようになっており、回転数測定部１３を構成している。
【００２７】
また、演算器４１は、算出したマスターゲージ１１の偏芯量及び回転数を、図３に示すように、液晶表示器２６に表示させるようになっている。即ち、液晶表示器２６は、マスターゲージ１１の偏芯量及び回転数を表示する表示部を構成している。
【００２８】
また、演算器４１は、ＡＤ変換器４０によって出力された電圧信号に基づいて、挿入孔２１ａに対するマスターゲージ１１の中心位置が適正であるか否かを判定するようになっている。そして、演算器４１は、挿入孔２１ａに対するマスターゲージ１１の中心位置が適正であると判定したとき、ＣＥＮＴＥＲランプ２４を緑色に点灯させるようになっており、挿入孔２１ａに対するマスターゲージ１１の中心位置が適正であると判定していないとき、ＣＥＮＴＥＲランプ２４を黄色に点灯させるようになっている。
【００２９】
また、演算器４１は、位置センサからの信号に基づいて、挿入孔２１ａに対するマスターゲージ１１の挿入量が適正であるか否かを判定するようになっている。そして、演算器４１は、挿入孔２１ａに対するマスターゲージ１１の挿入量が適正であると判定したとき、ＤＥＰＴＨランプ２５を緑色に点灯させるようになっており、挿入孔２１ａに対するマスターゲージ１１の挿入量が適正であると判定していないとき、ＤＥＰＴＨランプ２５を黄色に点灯させるようになっている。
【００３０】
次に、偏芯測定装置１０の動作について説明する。
【００３１】
まず、偏芯測定装置１０は、穴開け装置のステージの上に設置されて電源スイッチ２３が押されると、電源スイッチ２３のＬＥＤなどの各部品に定電流電源３１から電力を供給する。したがって、電源スイッチ２３のＬＥＤは、点灯する。ここで、マスターゲージ１１が挿入孔２１ａに挿入されていない場合、演算器４１は、ＣＥＮＴＥＲランプ２４及びＤＥＰＴＨランプ２５を黄色に点灯させ、回転数が０ｒｐｍで偏芯量が０μｍであることを液晶表示器２６に表示させる。
【００３２】
次いで、偏芯測定装置１０は、ドリルの代わりにマスターゲージ１１が装着された穴開け装置によってマスターゲージ１１が挿入孔２１ａに挿入される。ここで、演算器４１は、挿入孔２１ａに対するマスターゲージ１１の中心位置が適正ではない場合、ＣＥＮＴＥＲランプ２４を黄色に点灯させ、挿入孔２１ａに対するマスターゲージ１１の中心位置が適正である場合、ＣＥＮＴＥＲランプ２４を緑色に点灯させる。また、演算器４１は、挿入孔２１ａに対するマスターゲージ１１の挿入量が適正ではない場合、ＤＥＰＴＨランプ２５を黄色に点灯させ、挿入孔２１ａに対するマスターゲージ１１の挿入量が適正である場合、ＤＥＰＴＨランプ２５を緑色に点灯させる。したがって、操作者は、ＣＥＮＴＥＲランプ２４及びＤＥＰＴＨランプ２５が共に緑色に点灯するように、挿入孔２１ａに対するマスターゲージ１１の中心位置及び挿入量を調整することができる。
【００３３】
また、演算器４１は、ＡＤ変換器３８によって出力された交流信号に基づいて、穴開け装置によって回転させられているマスターゲージ１１の偏芯量のピーク値及び実効値と、回転数とを算出し、液晶表示器２６に表示させる。
【００３４】
ここで、演算器４１は、偏芯量についてピーク値及び実効値のうち操作者によって選択された方を液晶表示器２６に表示させる。即ち、演算器４１は、電源スイッチ２３が３秒未満の期間押される毎に、偏芯量についてピーク値及び実効値のうち液晶表示器２６に表示させる方を変更する。そして、演算器４１は、液晶表示器２６にピーク値を表示させている場合には図３における「ＲＭＳ」の左の丸を白丸にして「Ｐ−Ｐ」の左の丸を黒丸にすることによってピーク値を表示させていることを表示し、液晶表示器２６に実効値を表示させている場合には図３における「ＲＭＳ」の左の丸を黒丸にして「Ｐ−Ｐ」の左の丸を白丸にすることによって実効値を表示させていることを表示する。
【００３５】
また、演算器４１は、算出したマスターゲージ１１の偏芯量のピーク値及び実効値と、回転数とを端子２２を介して外部機器に出力する。したがって、外部機器は、マスターゲージ１１の偏芯量のピーク値及び実効値と、回転数とを活用することができる。
【００３６】
最後に、偏芯測定装置１０は、電源スイッチ２３が３秒以上の期間押されると、電源スイッチ２３のＬＥＤなどの各部品への定電流電源３１からの電力の供給を停止する。したがって、電源スイッチ２３のＬＥＤ、ＣＥＮＴＥＲランプ２４及びＤＥＰＴＨランプ２５は消灯し、液晶表示器２６の表示も消える。
【００３７】
なお、偏芯測定装置１０は、本実施の形態において偏芯量のピーク値及び実効値のうち何れか一方を表示するようになっているが、偏芯量のピーク値及び実効値の両方を同時に表示するようになっていても良い。
【００３８】
以上に説明したように、偏芯測定装置１０は、マスターゲージ１１を介して受光した赤外光３２ａに基づいてマスターゲージ１１の偏芯量と回転数とを測定し表示することができるので、穴開け装置によって回転させられるマスターゲージ１１の偏芯量と回転数との相関を得ることができ、穴開け装置によって開けられる穴の精度を従来より向上することができる。
【００３９】
また、偏芯測定装置１０は、マスターゲージ１１の偏芯量の変化の周波数に基づいてマスターゲージ１１の回転数を取得するので、マスターゲージ１１に特別な加工を施さなくても、マスターゲージ１１の回転数を取得することができる。
【００４０】
また、偏芯測定装置１０は、穴開け装置の偏芯回転のパワーのモニター値である偏芯量の実効値を表示するので、穴開け装置が実際にドリルを装着して穴を開けた場合の穴の位置及び直径のズレに近い偏芯量を表示することができる。なお、偏芯測定装置１０は、偏芯量のピーク値も表示することができるので、穴開け装置のメンテナンスを容易化することができる。
【００４１】
（第２の実施の形態）
まず、第２の実施の形態に係る偏芯測定装置の構成について説明する。
【００４２】
なお、本実施の形態に係る偏芯測定装置の構成のうち、第１の実施の形態に係る偏芯測定装置１０（図１参照。）の構成と同様な構成については、偏芯測定装置１０の構成と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４３】
図４は、本実施の形態に係る偏芯測定装置のマスターゲージ６１及び反射センサ６２の斜視図である。
【００４４】
図４に示すように、本実施の形態に係る偏芯測定装置の構成は、光の反射率が互いに異なる複数のパターン６１ａが表面に形成されたマスターゲージ６１をマスターゲージ１１（図１参照。）に代えて偏芯測定装置１０が備え、マスターゲージ６１の表面に形成されたパターン６１ａによって反射された光６２ａの光量の変化に基づいてマスターゲージ６１の回転を検知する反射センサ６２を偏芯測定装置１０がケース２１（図１参照。）の挿入孔２１ａ（図１参照。）の近傍に更に備えた構成と同様である。
【００４５】
反射センサ６２は、本実施の形態に係る偏芯測定装置の回転数測定部の構成の１つである。
【００４６】
次に、本実施の形態に係る偏芯測定装置の動作について説明する。
【００４７】
なお、本実施の形態に係る偏芯測定装置の動作のうち、マスターゲージ６１の回転数の取得以外の動作については、偏芯測定装置１０の動作と同様であるので、説明を省略する。
【００４８】
マスターゲージ６１が回転すると、反射センサ６２は、マスターゲージ６１の表面に形成されたパターン６１ａによって反射された光６２ａの光量の変化に基づいてマスターゲージ６１の回転を検知する。
【００４９】
演算器４１（図２参照。）は、反射センサ６２からの検知結果に基づいて、マスターゲージ６１の回転数を取得する。
【００５０】
以上に説明したように、偏芯測定装置１０は、マスターゲージ６１の表面に形成されたパターン６１ａによって反射された光６２ａの光量の変化に基づいてマスターゲージ６１の回転数を取得するので、マスターゲージ６１の偏芯量の変化の周波数に基づいて回転数を取得する場合と比較して、マスターゲージ６１の回転数を高精度に測定することができる。例えば、偏芯測定装置１０は、偏芯量が極めて小さい場合であっても、マスターゲージ６１の回転数を高精度に測定することができる。また、偏芯測定装置１０は、穴開け装置に振動が生じているときやマスターゲージ６１にねじり振動が生じているときなど、マスターゲージ６１の偏芯量の変化の周波数に基づいて回転数を取得する場合にはノイズとなる振動が生じているときであっても、マスターゲージ６１の回転数を高精度に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る偏芯測定装置の斜視図である。
【図２】図１に示す偏芯測定装置の内部構成のブロック図である。
【図３】図１に示す偏芯測定装置の液晶表示器の表示例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る偏芯測定装置のマスターゲージ及び反射センサの斜視図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  偏芯測定装置
１１  マスターゲージ（回転体）
１２  偏芯量測定部
１３  回転数測定部
２６  液晶表示器（表示部）
３２ａ  赤外光（光）
６１  マスターゲージ（回転体）
６１ａ  パターン
６２ａ  光
【図１】
2008197063.tif 000003
【図２】
2008197063.tif 000004
【図３】
2008197063.tif 000005
【図４】
2008197063.tif 000006