(57)【要約】【課題】外乱、例えばプレッシャフットに加わる反力、による速度変動の影響を低減することができ、加工品質を向上させる。【解決手段】予め定める時間毎に、指令された移動速度ｖｓと検出された移動速度（速度応答）ｖｒとの差である速度偏差Δｖと、この速度偏差Δｖを積分した速度積分値Σと、に基づいて軸心が加工位置の中心に位置決めされたドリル９の移動速度を定め、ドリル９を移動させて穴を加工するプリント基板加工装置において、比較器５０，５２，５４と、判定器５５と、演算手段と、を設け、検出されたドリル９の移動速度ｖｒが予め定める範囲を外れた後、速度偏差Δｖの符号が反転した場合は、速度積分値Σに予め定める値を乗算し、乗算した結果を速度積分値Σとしてドリル９の移動速度を定める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定める時間毎に、指令された移動速度と検出された移動速度との差である速度偏差及びこの速度偏差を積分した速度積分値に基づいて軸心が加工位置の中心に位置決めされたドリルの移動速度を定め、前記ドリルを前記軸線方向に移動させて穴を加工するプリント基板加工装置において、
検出された前記ドリルの移動速度と予め設定された判定値とを比較する比較手段と、
前記比較手段によって得られた速度偏差の符号の反転の有無を判定する判定手段と、
前記判定手段が前記符号の反転を判定したとき、前記速度偏差の積分値に予め設定した値を乗算し、前記速度積分値を演算する演算手段と、
を備え、前記演算手段から出力される前記速度積分値に基づいて前記ドリルの移動速度が定められることを特徴とするプリント基板加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドリルとプリント基板とを相対的に移動させてプリント基板に穴を加工するプリント基板加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４はプリント基板加工装置１００の概略図、図５はドリル近傍の拡大断面図である。  図４に示すように、プリント基板１はテーブル２上に固定されている。テーブル２はベッド６上に固定された図示を省略する案内装置に支持され、下部にはナット３が固定されている。ナット３はボールねじ４に螺合している。ボールねじ４の一端はＸ軸駆動用モータ５に接続されている。これによりＸ軸駆動用モータ５の回転駆動に伴ってテーブル２は図の左右（Ｘ）方向に移動可能である。クロスレール７はベッド６上に固定されている。クロススライド８は、図示を省略するＹ軸駆動用モータにより、クロスレール７上を紙面に垂直な前後（Ｙ）方向に移動自在である。ドリル９を回転自在に保持したスピンドル１０は、エンコーダを備えるＺ軸駆動用モータ１１により、クロススライド８上を図の上下（Ｚ）方向に移動自在である。制御装置２０は各部の制御を行う。
【０００３】
図５に示すように、スピンドル１０の先端部にはプレッシャフット１１が配置されている。プレッシャフット１１は、スピンドル１０に対してＺ方向に移動自在であり、図示を省略するシリンダにより図の下方に付勢されている。スピンドル１０が待機位置にあるとき、ドリル９の先端はプレッシャフット１１の下端よりも上方にある。プリント基板１は複数枚（図では３枚）が重ねられている。プリント基板１の上面には上板１２が配置されている。
【０００４】
次に、穴明け手順を説明する。  
テーブル２とクロススライド８をそれぞれ移動させてドリル９の軸線をプリント基板１上の加工位置の中心に位置決めした後、スピンドル１０を下降させる。すると、先ず、プレッシャフット１１の下端が上板１２に当接し、上板１２およびプリント基板１（以下、両者を併せて「プリント基板Ｐ」という。）をテーブル２に押しつけた状態で停止する。さらにスピンドル１０を降下させ、ドリル９によりプリント基板１に穴を明ける（特許文献１）。なお、スピンドル１０（すなわちドリル９）は以下のようにして切り込み速度を制御されている。
【０００５】
図６は、制御装置２０におけるドリル速度制御部のブロック線図である。
【０００６】
サンプリング周期毎に、加算器３１は上位システムから指令された速度指令（指令された速度）ｖｓと検出された速度応答（検出された移動速度）ｖｒとの差を速度偏差Δｖとして求め、速度偏差Δｖを乗算器３２と積分器３３に出力する。乗算器３２は速度偏差Δｖをｋ倍して加算器３４に出力する。積分器３３は速度偏差Δｖを積分し、速度積分値Σとして加算器３４に出力する。加算器３４は乗算器３２と積分器３３から出力されたｋΔｖとΣを加算してサーボドライバ３５に出力する。サーボドライバ３５は加算器３４の出力である（ｋΔｖ＋Σ）に対応する電流をＺ軸駆動用モータ１１に供給する。Ｚ軸駆動用モータ１１に設けられたエンコーダの出力は微分器３６により微分され、速度応答ｖｒとして加算器３１に入力される。
【特許文献１】特開平４−３５４６０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図７は、待機位置にあったスピンドル１０が下降を開始してから待機位置に戻るまでの速度指令と、検出された速度応答および速度積分値の時間的な変化を示す図である。  
同図から明らかなように、プレッシャフット１１がプリント基板Ｐをテーブル２に押しつけると（時刻Ｔｐ）、反力により、スピンドル１０の下降速度（速度応答）に乱れが生じ、速度積分値は位相遅れをもって同様に変動する。
【０００８】
スピンドル１０すなわちドリル９の切り込み速度が変動する状態で穴明けが開始される（時刻Ｔｄ）と、切削面の乱れや加工位置のずれが発生し、加工品質が低下する。さらに、ドリル９が細径の場合、ドリル折れ現象が発生しやすくなるために加工能率も低下する。
【０００９】
この場合、例えば、プレッシャフット１１の速度変動が収まるのを待ってから切り込みを再開するようにすれば、速度変動の影響は回避できるが、加工能率が低下する。また、サーボ制御系による高ゲイン化・高応答化を実施すると、それに伴って加減速時の衝撃が大きくなり、装置自体を加振して振動や異音を誘発するだけでなく、加工精度が低下する。
【００１０】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、外乱、例えばプレッシャフットに加わる反力、による速度変動の影響を低減することができ、加工品質を向上させることができるプリント基板加工機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するため、本発明は、予め定める時間毎に、指令された移動速度と検出された移動速度との差である速度偏差及びこの速度偏差を積分した速度積分値に基づいて軸心が加工位置の中心に位置決めされたドリルの移動速度を定め、前記ドリルを前記軸線方向に移動させて穴を加工するプリント基板加工装置において、検出された前記ドリルの移動速度と予め設定された判定値とを比較する比較手段と、前記比較手段によって得られた速度偏差の符号の反転の有無を判定する判定手段と、前記判定手段が前記符号の反転を判定したとき、前記速度偏差の積分値に予め設定した値を乗算し、前記速度積分値を演算する演算手段とを備え、前記演算手段から出力される前記速度積分値に基づいて前記ドリルの移動速度が定められることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
プレッシャフットに加わる反力のような外乱が発生した場合でも、切削速度の変動を抑制できるので、加工品質および加工能率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。なお、制御装置の構成および動作を除き、全体構成は従来と同じであるので、図示を省略する。
【００１４】
図１は、本発明に係る制御装置２０における速度制御部のブロック線図であり、図６と同じものまたは同一機能のものは、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１５】
比較器５０は、２連のスイッチ５１を開閉する。比較器５２は、スイッチ５３を開閉する。比較器５４は速度偏差Δｖと予め定められた判定値ｈとを比較する。判定器５５は、速度偏差Δｖの符号が反転した場合、積分器６０に検出信号を出力する。積分器６０はサンプリング周期毎に速度偏差Δｖを積分して速度積分値Σを演算すると共に、判定器５５から検出信号を受けた場合は、それまでの速度積分値Σを予め定める係数であるα倍したαΣを新たな速度積分値Σとする。
【００１６】
次に、この実施形態の動作を詳細に説明する。
【００１７】
図２は、制御の手順を示すフローチャートである。なお、予めスイッチ５１，５３をオフとしておく。また、判定器５５をオフとしておく。
【００１８】
下降が開始されると同時にサンプリング周期が開始され、比較器５０により速度指令ｖｓが切削速度ｖｔであるかどうかを比較する（手順Ｓ１０）。そして、ｖｓ＝ｖｔである場合はスイッチ５１を閉じると共に比較器５２にスイッチ５１を閉じたことを通知し（手順Ｓ２０）、その他の場合は手順Ｓ７０の処理を行う。スイッチ５１が閉になると、比較器５２は、応答速度ｖｒと指令速度ｖｓとを比較し（ただし、ｖｓ、ｖｒはいずれも絶対値とする）、ｖｓ≧ｖｒの場合はスイッチ５３を閉じ（手順Ｓ４０）、その他の場合は手順Ｓ７０の処理を行う（手順Ｓ３０）。スイッチ５３が閉になると、比較器５４は速度偏差Δｖと予め定められた判定値ｈとを比較し（手順Ｓ５０）、速度偏差Δｖの絶対値が判定値ｈを超えた場合は判定器５５の出力をオンする（手順Ｓ６０）。判定器５５はオンされると、速度偏差Δｖの符号が反転する毎に、検出信号を積分器６０に出力する。なお、判定器５５がオンされた時の前回のΔｖは０である。
【００１９】
次に、積分器６０により速度偏差Δｖを積分して速度積分値Σを求め（手順Ｓ７０）、手順Ｓ８０の処理を行う。手順Ｓ８０ではスイッチ５１が閉であるかどうかを確認し、スイッチ５１が閉である場合は手順Ｓ９０の処理を行い、その他の場合は手順Ｓ１１０の処理を行う。手順Ｓ９０では判定器５５からの検出信号の有無を確認し、検出信号が出力されている場合は手順Ｓ１００の処理を行い、その他の場合は手順Ｓ１１０の処理を行う。手順Ｓ１００では速度積分値Σに予め定められた係数αを乗算し、αΣを新たな速度積分値Σとする。
【００２０】
手順Ｓ１１０では乗算器３２により速度偏差Δｖをｋ倍した後、加算器３４によりｋΔｖとΣとを加算し、その結果をサーボドライバ３５に出力する（手順Ｓ１２０）。そして、速度指令ｖｓの有無を確認し、速度指令ｖｓが有る場合は手順Ｓ３０の処理を行い、その他の場合は処理を終了する（手順Ｓ１３０）。なお、１回の穴あけが終了したら（図３における時刻Ｔｅ）、スイッチ５１，５３をオフにする。
【００２１】
図３は、本発明において待機位置にあったスピンドル１０が下降を開始してから待機位置に戻るまでの速度指令と、検出された速度応答および速度積分値の時間的な変化を示す図であり、比較のため従来（図７の場合）を点線で示してある。
【００２２】
同図から明らかなように、プレッシャフット１１がプリント基板Ｐをテーブル２に押しつけることによりスピンドル１０の下降速度（速度応答）に乱れが生じることは従来の場合と同じであるが、速度積分値が最大になると（すなわち、速度偏差Δｖの符号が反転する毎に）、速度積分値が係数倍されて小さくなる結果、速度応答の変化の度合いが急減、すなわち速やかに一定の速度にすることができる。
【００２３】
なお、速度制御部をマイクロ・プロセッサを用いたディジタル制御ファームウェアで実現する場合、加算器３１，３４、乗算器３２，比較器５０，５２，５４、判定器５５および積分器６０に関する処理演算や、スイッチ５１，５３の動作を、マイクロ・プロセッサが実行するプログラムの一部に記述することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る制御装置における速度制御部のブロック線図である。
【図２】本発明に係る制御装置の制御手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明による制御の時間的な変化を示す図である。
【図４】プリント基板加工装置の概略図である。
【図５】ドリル近傍の拡大断面図である。
【図６】従来の制御装置におけるドリル速度制御部のブロック線図である。
【図７】従来の制御の時間的な変化を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
９  ドリル
５０  比較器
５２  比較器
５４  比較器
５５  判定器
ｖｓ  指令速度
ｖｒ  速度応答
Δｖ  速度偏差
Σ  速度積分値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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