(57)【要約】【課題】  工具測定をプリント基板１スタックの加工後毎に行い、プリント基板１スタック加工前後の工具径を比較することで、不良基板の発生枚数を最小限に抑えることができ、加工効率の低下を防止でき、かつ、欠けた工具で加工した不良基板を後工程へ渡すことを防止できる加工方法を提供する。【解決手段】  工具径測定手段を有する加工装置を用いて、プリント基板と工具とを相対的に移動させることで前記プリント基板を加工する加工方法において、工具径を測定し、前記プリント基板１スタックを加工し、加工後、再び工具径を測定し、前記プリント基板１スタックの加工前の工具径と加工後の工具径との差の絶対値が、予め設定された工具径差許容値よりも大きい場合は、アラームを出し加工動作を停止することで、不良基板の発生枚数を最小限に抑えることができ、加工効率の低下を防止でき、かつ、欠けた工具で加工した不良基板を後工程へ渡すことを防止できる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具径測定手段を有する加工装置を用いて、プリント基板と工具とを相対的に移動させることで前記プリント基板を加工する加工方法において、
工具径を測定し、
前記プリント基板１スタックを加工し、
加工後、再び工具径を測定し、
前記プリント基板１スタックの加工前の工具径と加工後の工具径との差の絶対値が、予め設定された工具径差許容値よりも大きい場合は、アラームを出し加工動作を停止することを特徴とするプリント基板加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載のプリント基板加工方法において、
工具の刃部全体の工具径を測定することを特徴とするプリント基板加工方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のプリント基板加工方法を実行する制御部を有すること
を特徴とするプリント基板加工装置。
【請求項４】
加工装置の制御部に請求項１または２に記載のプリント基板加工方法を実行させること
を特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板とドリルなどの工具とを相対的に移動させてプリント基板の穴明け加工を行なう加工方法、この加工方法を実施するプリント基板の加工装置、および実行するためのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ドリルなどの工具を用いてプリント基板を穴明け加工する場合、工具はスピンドルモータに取り付けられ、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動自在に指示するアクチュエータ機構によってプリント基板上方に配置される。そして、スピンドルモータによって回転を付与した工具をＺ軸方向へ下降させた後、工具とプリント基板とを、Ｘ、Ｙ軸方向へ相対的に移動させることによりプリント基板に設定された多数のスルーホール等の穴を加工する。また、プリント基板の穴明け加工では、積み重ねて載置された複数のプリント基板を同時に加工することにより加工能率を向上させることが一般に行なわれている（以下、１枚または複数枚積み重ねて構成されたプリント基板の１纏まりを１スタックと称す）。
【０００３】
このような場合、加工時の曲げ、ねじり応力、または、刃先の磨耗に基づく回転トルクの増加等により、工具が折損することが多い。工具の折損に気づかずに穴明け加工が続けば、以降の穴明け加工は無駄となって加工効率が低下し、また、１スタックあたりのプリント基板の積み重ね枚数が増加するほど多数の高価なプリント基板が不良となって不経済であった。
【０００４】
そこで、工具の折損を検出するべく、特許文献１に示されるように、ドリル先端をラインカメラで撮影し、ドリルの先端に係る映像信号波形の有無を検知することでドリルの破損状況を判断する技術や、特許文献２に示されるように、光センサの発光素子から受光素子への光を遮るか否かによって、工具の折損状態を光学的に検出する技術が知られている。また、特許文献３に示されるように、プリント基板の加工開始毎、加工装置の電源投入毎または予め定める時間毎に工具測定を行い、工具半径と設定値の差の絶対値と許容値とを比較し、絶対値が許容値より大きい場合はアラームを表示して加工作業を中止することで、工具の刃数が奇数であっても工具径を確実に判定する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−０３４２８０
【特許文献２】特開２０００−２８０１３９
【特許文献３】特開２００４−１０６０９３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１乃至３の技術ではいずれもプリント基板１スタック加工前後の工具径を比較することはないため、欠けた工具で加工した不良基板を後工程へ渡すことを防止できなかった。一方、工具測定がプリント基板の加工開始毎、加工装置の電源投入毎または予め定める時間毎に行なわれた場合、プリント基板２スタック目の加工開始後に測定タイミングが設定されプリント基板１スタック目の加工終了前に工具に欠けが発生すると、２スタック目以降に加工したプリント基板が不良基板となるので不経済であった。また、プリント基板１スタック目の加工終了時前（例えば、１スタックの１／３の加工終了時）に測定タイミングが設定されると、プリント基板１スタック当たりの加工時間が増加して加工効率が低下した。
【０００７】
本発明の目的は、上記した課題を解決し、工具測定をプリント基板１スタックの加工後毎に行い、プリント基板１スタック加工前後の工具径を比較することで、不良基板の発生枚数を最小限に抑えることができ、加工効率の低下を防止でき、かつ、欠けた工具で加工した不良基板を後工程へ渡すことを防止できる加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、工具径測定手段を有する加工装置を用いて、プリント基板と工具とを相対的に移動させることで前記プリント基板を加工する加工方法において、工具径を測定し、前記プリント基板１スタックを加工し、加工後、再び工具径を測定し、前記プリント基板１スタックの加工前の工具径と加工後の工具径との差の絶対値が、予め設定された工具径差許容値よりも大きい場合は、アラームを出し加工動作を停止することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、工具測定をプリント基板１スタックの加工後毎に行い、プリント基板１スタック加工前後の工具径を比較することで、不良基板の発生枚数を最小限に抑えることができ、加工効率の低下を防止でき、かつ、欠けた工具で加工した不良基板を後工程へ渡すことを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るプリント基板加工装置の全体構成図である。
【図２】本発明に係る工具測定装置を説明する図である。
【図３】本発明に係る工具欠けを説明する図である。
【図４】本発明に係る一連の動作を表すフローチャートである。
【図５】本発明に係る加工前の工具測定動作を表すフローチャートである。
【図６】本発明に係る加工後の工具測定動作を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施形態に係るプリント基板加工装置の全体構成図である。プリント基板１８は、１スタックが装置本体６０のテーブル１９上に載置されている。テーブル１９は、図示を省略する案内部材により移動可能に支持されている。テーブル１９の下面にはナット２０が固定されている。ナット２０に螺合する送りねじ２１は、図示を省略する軸受けにより回転可能に支持され、図示を省略するサーボモータによって回転駆動される。以上の構成であるから、テーブル１９は紙面に垂直な前後Ｘ方向に移動自在である。テーブル１９は、プリント基板１８を載置する加工領域と、非加工領域（工具格納領域）とに区分けされ、非加工領域には工具測定装置１と図示を省略する工具格納装置とが配置されている。工具格納装置には複数の工具１５が格納されている。なお、工具格納装置には工具１５の配列にしたがって、工具１５の１本ずつに対応する工具格納番号と、同じ呼び径の工具１５のグループ毎に対応する工具番号が割り当てられている。工具測定装置１については後述する。
【００１３】
スライダ２３は、図示を省略する案内部材により移動可能に支持されている。スライダ２３の背面にはナット２４が固定されている。ナット２４に螺合する送りねじ２５は、図示を省略する軸受けにより回転可能に支持され、サーボモータ２６によって回転駆動される。以上の構成であるから、スライダ２３は図の左右方向であるＹ方向に移動自在である。スピンドルヘッド２７は、図示を省略する案内部材によりスライダ２３上を移動可能に支持されている。スピンドルヘッド２７の背面にはナット２８が固定されている。ナット２８に螺合する送りねじ２９は、図示を省略する軸受けにより回転可能に支持され、サーボモータ３０によって回転駆動される。以上の構成であるから、スピンドルヘッド２７は図の上下方向であるＺ方向に移動自在である。スピンドル３１は、スピンドルヘッド２７に回転可能に支持され、図示を省略するモータによって回転駆動される。コレットチャック３２は、スピンドル３１に開閉可能に支持され、図示を省略する駆動手段により駆動される。工具であるドリル１５は、コレットチャック３２に着脱可能に保持されている。エアシリンダ３３は、ブラケット３４を介してスピンドルヘッド２７に支持されている。エアシリンダ３３には常時一定の圧力のエアが供給されている。プレッシャフット３５は、エアシリンダ３３のロッドに取り付けられている。
【００１４】
制御装置１４は、フレキシブルディスク４１に記憶された加工プログラムを読み込むＦＤ入力装置４２とフレキシブルディスク４１に記憶されていないデータを入力するキーボード４３と、入力データや記憶装置５０の記憶内容を表示するＣＲＴ４４からなる入出力部と、各種データの比較、演算処理を行う演算装置４５と、各種データを記憶する記憶装置５０とから構成されている。記憶装置５０には、格納された工具の呼び径毎に割り当てられた工具番号を記憶するデータテーブル５１と、工具格納装置に格納された工具一本ずつに対応して工具格納場所を記憶するデータテーブル５２と、個々の工具の寿命までの使用可能数を記憶するデータテーブル５３と、個々の工具の使用数を記憶するデータテーブル５４と、加工前後での工具径差の許容値を記憶するデータテーブル５５と、格納された工具の径を記憶するデータテーブル５６と、前記工具番号に対応する加工条件を記憶するデータテーブル５７と、工具測定装置７で測定した工具径測定結果を記憶するデータテーブル５８を備えている。
【００１５】
図２は工具測定装置を説明する図である。同図において、工具測定装置１は、光源からの光を平行光とするためのレンズ４と、レンズ４の焦点に配置されたランプ５と、レンズ６と、電化結合素子等の受光素子７と、スキャニング回路８と、２値化回路９と、シフトレジスタ１０と、演算回路１１と、設定回路１２と、比較回路１３とから構成されている。工具１５をレンズ６からａ１の位置に挿入すると、ランプ５から放射されレンズ４により平行光に変換された光により、工具１５の像が受光素子７に形成される。この状態で工具１５を回転させると、スキャニング回路８は、受光素子７の出力を順番に２値化回路９に出力することを繰り返す。２値化回路９は受光素子７の出力を予め設定された閾値と比較して２値化信号に変換し、その結果をシフトレジスタ１０に出力する。シフトレジスタ１０は受光素子７の配列に対応する２値化信号を記憶・更新する。演算回路１１は、シフトレジスタ１０の記憶内容から工具径Ｄを下記の式１により算出する（Ｎはランプ５からの光が遮断された受光素子７の数、Ｐは受光素子７の配置ピッチ、Ｆはレンズ６の倍率である）。比較回路１３は、加工プログラムにより設定回路１２に設定された工具の直径と演算回路１１で演算された工具の直径とを比較してその結果を出力する。
Ｄ＝Ｎ・Ｐ／Ｆ  ・・・（式１）
【００１６】
図３は本発明に係る工具欠けを説明する図である。（ａ）は、正常な工具の形状であり、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は欠けが発生した工具の形状である。Ｗは、工具測定装置１の平行光のＺ方向の幅である。ａは工具１５の下降量であり、Ｗと同じ値に設定して測定されるべき刃部の全てに平行光が照射されるようにすることが好ましいが、任意の値に設定してもよい。工具径の測定は、工具測定装置１の平行光が工具先端から所定の高さに配置した工具１５を１回転させ、そのときの最小径を測定する。測定が終了したら予め設定された下降量ａだけ工具を下降させてから再び工具径を測定する。以上のように下降して測定という動作を繰り返し、１つの工具の刃部全体を測定する。この場合、刃部全体での工具欠けを検出できる。なお、上記では工具１５を１回転させたときの最小径を測定するようにしたが、工具の刃数によっては、最大径を測定するようにしてもよい。また、刃部全体を測定することなく、刃部先端部のみを測定するようにしてもよい。
【実施例】
【００１７】
図４〜図６は本発明に係る動作を表すフローチャートであり、制御装置１４にプログラムされている。
【００１８】
図４において、まず、交換する工具１５を指定し（ステップＳ５１）、工具交換を行なった後（ステップＳ５２）、スライダ２３とテーブル１９およびスピンドルヘッド２７を相対的に移動させることで工具測定装置１の平行光が工具先端から所定の高さに配置されるように工具１５を移動する（ステップＳ５３）。このとき工具１５が位置決めされた高さをＺとする。次に図５に示される加工前の工具測定動作（結合子Ａ１→結合子Ａ２）に移行する。
【００１９】
工具１５を下降させる回数のカウンタ値ｎを１とし（ステップＳ６１）、プリント基板１８の加工前の工具径Ｄ１(１)を測定する（ステップＳ６２）。その後、加工前の工具径Ｄ１(１)の測定結果が演算装置４５に入力され記憶装置５０に記憶されている工具径５６と一致しない場合工具に異常があると判定して（ステップＳ６３）、アラームを出し（ステップＳ５８）、加工動作を停止して（ステップＳ５９）、本発明に係る一連の動作を終了する。工具に異常が無い場合は、記憶装置５０内の工具径測定結果５８へ工具径Ｄ１(１)の測定結果を保存する（ステップＳ６４）。
【００２０】
次いで、カウンタ値ｎと既定値ｎｅとを比較し（ステップＳ６５）ｎがｎｅ以下の場合は、予め設定された下降量ａだけ工具１５を下降させ（ステップＳ６６）、カウンタ値ｎに１を加算（ステップＳ６７）してから工具径Ｄ１(２)を測定する（ステップＳ６２）。ｎがｎｅより大きい場合は、工具１５をプリント基板１８の加工位置に移動（ステップＳ５４）させてから加工を開始し（ステップＳ５５）、プリント基板１８の加工が終了した後（ステップＳ５６）、工具測定装置１の平行光が工具先端から所定の高さに配置されるように工具１５を移動する（ステップＳ５７）。その後図６に示される加工後の工具測定動作（結合子Ｂ１→結合子Ｃ２）に移行する。なお、既定値ｎｅは工具１５を下降させる回数であり、通常、工具刃長を下降量ａで除算したときの整数値とする。工具１５の途中までしか測定しない場合には任意の値に設定してもよい。
【００２１】
図６は加工後の工具測定動作（結合子Ｂ１→結合子Ｃ２）を示す。ステップＳ７１では、工具１５を下降させる回数のカウンタ値ｎを１とし（ステップＳ７１）、プリント基板１８の加工後の工具径Ｄ２(１)を測定する（ステップＳ７２）。その後、加工後の工具径Ｄ２(１)の測定結果が演算装置４５に入力され、加工前に測定した工具径Ｄ１(１)と前記工具径Ｄ２(１)との差の絶対値が予め設定された工具径差許容値５５より大きいかどうかを判定し（ステップＳ７３）、工具径差許容値５５より大きい場合は工具に折損や欠けの異常があるとしてアラームを出し（ステップＳ５８）、加工動作を停止して（ステップＳ５９）本発明に係る一連の動作を終了する。前記工具径Ｄ１(１)と前記工具径Ｄ２(１)との差の絶対値が工具径許容値５５以下の場合は、カウンタ値ｎと既定値ｎｅとを比較し（ステップＳ７４）ｎがｎｅ以下の場合は、予め設定された下降量ａだけ工具１５を下降させ（ステップＳ７５）、カウンタ値ｎに１を加算（ステップＳ７６）してから工具径Ｄ２(２)を測定する（ステップＳ７２）。ｎがｎｅより大きい場合は、次に加工するプリント基板１８があればプリント基板１８を交換した後（ステップＳ５０、ステップＳ５０１）再び工具１５を加工位置に移動させステップＳ５４以降の動作を繰り返し、加工するプリント基板１８がなくなった時点で本発明に係る一連の動作を終了する。
【符号の説明】
【００２２】
１  工具測定装置
１５  工具（ドリル）
１８  プリント基板
１９  テーブル
２０、２４、２８  ナット
２１、２５、２９  送りねじ
２３  スライダ
２６、３０  サーボモータ
２７  スピンドルヘッド
３１  スピンドル
３２  コレクトチャック
３３  エアシリンダ
３４  ブラケット
３５  プレッシャフット
【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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