(57)【要約】      （修正有）【課題】小型のアクティブマスダンパにより、ロツキング振動の発生を予防あるいは小さくすることができるプリント基板加工機を提供する。【解決手段】錘２１を水平方向に移動自在に支持する支持装置と、錘２１を駆動する錘駆動装置と、からなるアクティブマスダンパ２０を設け、アクティブマスダンパ２０を、錘２１の移動方向がテーブルの移動方向と平行になるように配置すると共に予め錘２１の待機位置を定めておく。そして、テーブルを移動させるときには、テーブルが移動している時に錘２１をテーブルと同一の方向に移動させ、テーブルを停止させるタイミングに合わせて錘２１を待機位置に位置決めし、テーブルを停止させる際に発生するテーブルの慣性力の一部又は総てを錘２１の慣性力により相殺する。【選択図】        図２
2004306206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板を載置するテーブルと工具とを相対的に移動させ、前記工具により前記プリント基板を加工するプリント基板加工機において、
錘を水平方向に移動自在に支持する支持装置及び前記錘を駆動する錘駆動装置からなるアクティブマスダンパと、
前記錘駆動装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記アクティブマスダンパは、前記錘の移動方向が前記テーブルの移動方向と平行になるように配置され、かつ、予め前記錘の待機位置が設定され、
前記制御装置は、前記テーブルを移動させるときには、前記テーブルが移動している時に前記錘を前記テーブルと同一の方向に移動させ、前記テーブルを停止させるタイミングに合わせて前記錘を前記待機位置に位置決めし、前記テーブルを停止させる際に発生する前記テーブルの慣性力の一部または総てを前記錘の慣性力により相殺することを特徴とするプリント基板加工機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板を載置するテーブルと工具とを相対的に移動させ、前記工具により前記プリント基板を加工するプリント基板加工機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ドリルを用いてプリント基板等に穴を加工するプリント基板穴明け機は、プリント基板を載置してベッド上を水平Ｘ方向に移動自在なテーブルと、ドリルを保持しドリルをテーブルの移動方向と直交する水平Ｙ方向および上下Ｚ方向に移動させるドリル移動手段と、を備えている。
【０００３】
そして、加工をする時には、プリント基板すなわちテーブルをＸ方向に、ドリルをＹ方向に移動させることによりドリルの軸心を加工位置に位置決めした後、ドリルを下降させてプリント基板に穴を加工し、当該位置の加工が終了すると、テーブルとドリルとを次の加工位置に移動させる。以下、加工が終了するまで、上記の動作を繰り返す。
【０００４】
テーブルを移動させると、プリント基板穴明け機には、テーブルおよびテーブルに載置された部材の質量に加速度を掛けた大きさの加振力が水平方向に発生する。
【０００５】
この加振力の作用点は床よりも高い所にあるため、この加振力と作用点の高さで決まるモーメント力により、プリント基板穴明け機には、床の剛性とプリント基板穴明け機の回転慣性によって決まる固有振動数の回転振動（ロッキング振動）が発生する。そして、プリント基板穴明け機の重心を挟み、プリント基板穴明け機の両側に配置されたレベリングボルトの一方から伝達される加振力は床を押し下げる方向に作用し、他方から伝達される加振力は床を引き上げる方向に作用する。この結果、床に上下方向の振動が発生する。
【０００６】
また、ドリルを移動させると、ドリルを保持してＹ方向に移動する部材の質量に加速度を掛けた大きさの加振力が水平方向に発生し、床には上下方向の振動が発生する。
【０００７】
したがって、加工能率を向上させようとして、テーブルおよび／またはドリルを高速で移動させると、床の振動が大きくなる。
【０００８】
プリント基板穴明け機が基礎のしっかりした建物の１階に設置された場合、床振動はそれほど大きくならない。しかし、プリント基板穴明け機が２階以上の床に設置された場合、これらの床は１階ほどの剛性や質量を持たないことが多いため、プリント基板穴明け機を稼動させると、床に大きな振動とこれに伴う騒音が発生する場合がある。このような振動や騒音は、作業者にとって不快感を引き起こすだけでなく、加工精度および加工能率の低下を招く。さらに、繰り返し振動により建物の強度が低下する場合がある。また、ドリルが小径である場合、床に発生した上下方向の振動により、切削時にドリルが折損する場合もある。
【０００９】
ところで、機器の振動を床に伝達させないようにするために、従来から弾性体とダンパとからなる防振部材を機器の基礎部に設ける振動対策がなされている。しかし、プリント基板穴明け機をこのような防振部材で柔に支持すると、ロッキング振動が大きくなってしまうため、テーブルの水平変位が防振部材で支持しない場合に比べて大幅に増大し、位置決め制御性が低下する。また、プリント基板穴明け機を柔支持した場合、テーブルが移動することにより各防振装置の支持荷重が変化するため、プリント基板穴明け機の水平度が変化して高精度な加工を行うことが困難になる。したがって、プリント基板穴明け機を防振部材により柔に支持することは適切ではない。
【００１０】
そこで、特開平６―３３６３９４号公報（特許文献１）では、ガーダ上を移動自在の移動台車に伝達される鉛直方向の振動を低減するため、移動台車に、直動拘束機構により拘束された付加質量と付加質量を移動させるサーボモータとからなるアクティブ方式の動吸振器（アクティブマスダンパ）と、加速度検出器とを設けている。そして、移動台車に伝達された鉛直方向の振動を加速度検出器により検出し、吊り荷の巻き上げ作業時に発生するインパルス的な上下加振力等を減衰させるように、検出値に応じてアクティブマスダンパを制御している。したがって、このようなアクティブマスダンパの原理を採用すれば、プリント基板穴明け機のテーブル等の質量に基づく上下方向の加振力を減衰させることができる。
【００１１】
【特許文献１】
特開平６―３３６３９４号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記技術の場合、上記のロツキング振動を減衰させることは考慮されていない。
【００１３】
また、振動が発生してからアクティブマスダンパを動作させるため、時間遅れが発生する。
【００１４】
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、小型のアクティブマスダンパにより、ロツキング振動の発生を予防あるいは小さくすることができるプリント基板加工機を提供するにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、プリント基板を載置するテーブルと工具とを相対的に移動させ、前記工具により前記プリント基板を加工するプリント基板加工機において、錘を水平方向に移動自在に支持する支持装置及び前記錘を駆動する錘駆動装置からなるアクティブマスダンパと、前記錘駆動装置を制御する制御装置とを備え、前記アクティブマスダンパは前記錘の移動方向が前記テーブルの移動方向と平行になるように配置され、かつ、予め前記錘の待機位置が設定され、前記制御装置は、前記テーブルを移動させるときには、前記テーブルが移動している時に前記錘を前記テーブルと同一の方向に移動させ、前記テーブルを停止させるタイミングに合わせて前記錘を前記待機位置に位置決めし、前記テーブルを停止させる際に発生する前記テーブルの慣性力の一部または総てを前記錘の慣性力により相殺することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係るプリント基板加工機の斜視図、図２はアクティブマスダンパの構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【００１７】
図１において、Ｘガイド２はベッド１の上面に固定されている。テーブル３は図示を省略する駆動部により、Ｘガイド２上を移動自在である。
【００１８】
クロスレール４はベッド１に固定されている。Ｙガイド５はクロスレール４の側面に固定されている。クロススライド６はモータ７により、Ｙガイド５上をテーブル３と直角なＹ軸方向に移動自在である。
【００１９】
Ｚガイド８はクロススライド６の側面に固定されている。ハウジング９はモータ１０により、Ｚガイド８上を上下Ｚ軸方向に移動自在である。ドリル１１を回転自在に保持するスピンドル１２はハウジング９に保持されている。
【００２０】
図２に示すように、テーブル３とベッド１上面との間にはアクティブマスダンパ２０が配置されている。ガイド２２はＸガイド２と平行になるようにしてベッド１の上面に固定されている。錘２１はガイド２２上を移動自在に支持されている。軸受け２３に支持されたボールねじ２４は、カップリング２５を介してモータ２６に接続されている。ボールねじ２４は錘２１に固定されたナット２７に係合している。
【００２１】
制御装置３０は、テーブル３の駆動部、モータ７、モータ１０、モータ２６等を制御する。また、プリント基板１３はテーブル３に載置されている。
【００２２】
次に、この実施形態におけるテーブル３と錘２１の動作について説明する。
【００２３】
図３は、テーブル３の移動速度が許容速度Ｖに到達しない場合のテーブル３と錘２１の速度および加速度を示す図であり、図４は、テーブル３の移動速度が許容速度Ｖに到達する場合のテーブル３と錘２１の速度および加速度を示す図である。図３、図４における（ａ）はテーブル３の速度を、（ｂ）はテーブル３の加速度を、（ｃ）は錘２１の速度を、（ｄ）は錘２１の加速度を、示している。
【００２４】
テーブル３は、図３、図４の（ｂ）に示すように、移動開始時は、許容速度Ｖに到達するまで加速度α（α＞０）で増速され、停止時は加速度−αで減速される。この結果、移動速度が許容速度Ｖに到達しない場合、図３（ａ）に示すように、テーブル３は始点から終点までの中間点で加速度が変化し、速度パターンは２等辺三角形になる。また、移動速度が許容速度Ｖに到達する場合、図４（ａ）に示すように、テーブル３の速度パターンは台形になる。
【００２５】
上記のように移動するテーブル３に対し、錘２１を、以下の条件に基づいて制御する。
【００２６】
・条件１：テーブル３が停止する際の慣性力を錘２１の慣性力で相殺する。
【００２７】
・条件２：テーブル３が停止した際、錘２１は移動ストロークの中心（以下、「待機位置」という。）にある。
【００２８】
以上の条件から、テーブル３が停止するまでに錘２１を予め移動させておく必要がある。
【００２９】
始めに、移動速度が許容速度Ｖに到達しない場合について説明する。
【００３０】
錘２１を、図３（ｄ）に示すように、テーブル３の移動開始時刻ｔａから時刻ｔｂまで、テーブル３と同方向に加速度ｋで移動させ、時刻ｔｂから時刻ｔｃまで加速度−ｋで移動させる。そして、速度が０になった時刻ｔｃから時刻ｔｄまで加速度−βで移動させ（移動方向がテーブル３と逆方向になる）、時刻ｔｄから時刻Ｔｅまで加速度βで移動させる。この結果、図３（ｃ）に示すように、錘２１の速度パターンは方向が異なる２個の三角形が並んだ形になる。
【００３１】
次に、移動速度が許容速度Ｖに到達する場合について説明する。
【００３２】
錘２１を、図４（ｄ）に示すように、テーブル３の移動開始時刻ｔａから時刻ｔｂまで、テーブル３と同方向に加速度ｋで移動させ、時刻ｔｂから時刻ｔｃ１まで加速度−ｋで移動させる。そして、速度が０になった時刻ｔｃ１から時刻ｔｃ２まで停止させた後、時刻ｔｃ２から時刻ｔｄまで加速度−βで移動させ（移動方向がテーブル３と逆方向になる）、時刻ｔｄから時刻Ｔｅまで加速度βで移動させる。この結果、図４（ｃ）に示すように、錘２１の速度パターンは、方向が異なる２個の三角形が並んだ形になる。
【００３３】
ここで、時刻ｔｃ１から時刻ｔｃ２までの期間をテーブル３が許容速度Ｖで移動している期間に等しくすると、すなわちテーブル３が許容速度Ｖで移動している期間を無視すると、図３と図４は実質的に同じになる。
【００３４】
次に、動作を説明する。
【００３５】
図５は、この実施の形態における制御手順を示すフローチャートである。
【００３６】
加工に先立ち、制御装置３０に、αの値、許容速度Ｖ、テーブル３の質量Ｗｔ（テーブル３に支持され、テーブルと共に移動するものの質量を含む）、錘２１の質量Ｍｔおよびテーブル３の移動時間Ｔ（図３における時刻ｔａから時刻ｔｅの期間、図４における時刻ｔａから時刻ｔｅの期間から時刻ｔｃ１から時刻ｔｃ２を除いたの期間）に対する期間ｔ（図３、４における時刻ｔｄから時刻ｔｅまでの期間）の比率ｎ（例えば、ｎ＝５）を設定する。なお、現在位置の座標は知られている。また、錘２１は待機位置に位置決めされている。
【００３７】
制御装置３０は、目標値の座標が入力されるのを待ち（手順Ｓ１００）、目標値の座標が入力されると、現在位置の座標と目標点の位置座標とから移動距離Ｙを求める（手順Ｓ１１０）。そして、テーブル３の移動速度が許容速度Ｖになる場合があるかどうかを確認し（例えば、移動距離ＹがＶ２／αよりも大きいかどうかを比較する）、移動速度が許容速度Ｖを越えない場合は手順Ｓ１３０の処理を行い、移動速度が許容速度Ｖを越える場合は手順Ｓ１６０の処理を行う（手順Ｓ１２０）。  手順Ｓ１３０では、テーブル３の移動時間Ｔｍを求め、Ｔ＝Ｔｍとして（手順Ｓ１４０）、ｔｂ、ｔｃ、ｔｄの値を記憶した後（手順Ｓ１５０）、手順Ｓ１９０の処理を行う。
【００３８】
また、手順Ｓ１６０では、テーブル３の移動時間Ｔｍと速度Ｖで移動する期間Ｔｖを求め、Ｔ＝Ｔｍ−Ｔｖとして（手順Ｓ１７０）、ｔｂ、ｔｃ１、ｔｃ２、ｔｄの値を記憶した後（手順Ｓ１８０）、手順Ｓ１９０の処理を行う。
【００３９】
手順Ｓ１９０では、条件１に基づき、図３（ｄ）における面積Ｃが同図（ｂ）における面積Ｄのｐ・Ｗｔ／Ｍｔ倍（ただし、ｐは定数である）であること、およびｎ・ｔ＝Ｔを用いて加速度βを求める。
【００４０】
次に、加速度βおよび期間２ｎ・ｔとからこの場合における錘２１の移動距離すなわち図３（ｃ）における面積Ｂを求める（手順１４０）。さらに、条件２に基づき、図３（ｃ）における面積Ａ＝ｐ・Ｗｔ／Ｍｔ・面積Ｂおよび期間（Ｔ−２ｎ・ｔ）とから加速度ｋを求める（手順２００）。なお、図４の場合も実質的に図３の場合と同じである。
【００４１】
以上により、図３、４に示す値が総て決定されたので、制御装置３０は決定された値に基づいて各部を動作させる。すなわち、当初は錘２１をテーブル３と同じ方向に移動させた後、テーブル３の減速時に錘２１をテーブル３の移動方向と逆の方向に移動させ、テーブル３の慣性力を錘２１の慣性力で相殺する。しかも、テーブル３が停止したときに錘２１は待機位置に位置決めされる。
【００４２】
そこで、従来の場合と同様に、ドリル１１を下降させてプリント基板１３に穴を加工し、穴の加工が終了したらドリル１１を上昇させた後、ドリル１１とテーブル３とを相対的に移動させ、ドリル１１を次の加工位置に位置決めする。
【００４３】
以下、この動作を加工が終了するまで繰り返す。
【００４４】
以上説明したように、本発明に依れば、テーブル３がどのように移動する場合であっても、錘２１は常に待機位置に戻るので、例えば錘２１の加速度をテーブル３の加速度と同一にしてテーブル３と逆方向に移動させる場合に比べて錘２１の移動ストロークを小さくすることができる。
【００４５】
また、少なくともドリル１１の先端がプリント基板１３に当接する時にはテーブル３に振動が発生していないので高精度の加工をすることができる。
【００４６】
なお、ここでは、手順１６０において期間Ｔを期間（Ｔ−Ｔｖ）としたが、加速度ｋを演算する期間をｔａから期間ｔｃ２にしてもよい。このようにすると加速度ｋの値を小さくすることができる。
【００４７】
また、ｎは加工に応じて適宜定めることができる。
【００４８】
さらに、ここではｎの値を定めるようにしたが、加速度βの値を定めておき、期間ｔを演算するようにしてもよい。
【００４９】
また、加速度α、βを一定にしたが可変にしても良い。
【００５０】
また、テーブル３の慣性力を錘２１の慣性力により相殺するようにしたが、テーブル３の慣性力の一部を相殺するようにしてもよい。
【００５１】
また、工具がドリル１１である場合について説明したが、エンドミル等の他の工具であっても良いし、例えばレーザであっても良い。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、テーブルが停止する際に発生する振動が予防されるので、テーブルを位置決めした際にテーブルが振動せず（あるいは振動を小さくできるので）、高精度の加工ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプリント基板加工機の斜視図である。
【図２】本発明に係るアクティブマスダンパの構成図である。
【図３】本発明に係るテーブルと錘の速度および加速度を示す図である。
【図４】本発明に係るテーブルと錘の速度および加速度を示す図である。
【図５】本発明における制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
３  テーブル
２０  アクティブマスダンパ
２１  錘
３０  制御装置
【図１】
2004306206.tif 000003
【図２】
2004306206.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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