(57)【要約】【課題】厚さにバラツキのある基板を加工する場合でも貫通穴が確実に加工できるようにする。【解決手段】前記ドリルの刃長をＨ４、ワーク１スタックの厚さをｔ１、導電板の厚さをｔ２、調整値をαとしたときに「Ｈ４＞ｔ１＋ｔ２＋α」の関係が成り立つことを確認する第１の工程と、テーブル上に下板を、下板上に導電板を、導電坂上にワークを、順に重ねる第２の工程（Ｓ１）と、第２の工程で重ねられたワークの加工位置の上方にドリルを移動させた後、下板の表面までの切り込み量として予め設定された切り込み量で下降させる第３の工程（Ｓ２）と、第３の工程で下降している過程でロータシャフトに誘起される電圧が導電板に印加されるか否かを検出した後、前記ドリルの先端長である追加切込み量だけ前記ドリルを下降させる第４の工程（Ｓ３）と、を備えた。【選択図】図３
2013052482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電層と絶縁層から構成されたワークと、前記ワークが載置されたテーブルと、ロータシャフトに保持されたドリルと、を相対的に移動させてワークを加工するワークの加工方法において、
前記ドリルの刃長をＨ４、ワークを構成する基板１枚の厚さをｔ１、導電板の厚さをｔ２、調整値をαとしたときに
Ｈ４＞ｔ１＋ｔ２＋α
の関係が成り立つことを確認する第１の工程と、
前記テーブル上に下板を、前記下板上に導電板を、前記導電坂上にワークを、順に重ねる第２の工程と、
前記第２の工程で重ねられたワークの加工位置の上方に前記ドリルを移動させた後、前記下板の表面までの切り込み量として予め設定された切り込み量で下降させる第３の工程と、
前記第３の工程で下降している過程で前記ロータシャフトに誘起される電圧が前記導電板に印加されるか否かを検出した後、前記ドリルの先端長である追加切込み量だけ前記ドリルを下降させる第４の工程と、
を備えていることを特徴とするワークの加工方法。
【請求項２】
請求項１記載のワークの加工方法において、
前記第４の工程の追加切込み量が、前記ドリルの先端長に前記ワークの導電層の厚さが加算された切込み量とされること、
を特徴とするワークの加工方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のワークの加工方法において、
前記第４の工程で、前記下板の表面に前記ドリルが達するまでに前記導電板から前記ロータシャフトに誘起された電圧を検知しなかった場合、アラームを出力し、加工を停止する第５の工程をさらに備えていること
を特徴とするワークの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの加工方法に係り、特に導電層と絶縁層から構成されたワークをテーブル上に固定してドリルによって加工するワークの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント基板を穴明け加工する場合、プリント基板の厚さ方向のバラつきが大きいため、プリント基板の表面を基準にしてドリルをプリント基板表面から切り込ませ、プリント基板に貫通穴を明けていた。このようなプリント基板をドリルで加工する技術として例えば特許文献１及び２に記載されている発明が公知である。
【０００３】
このうち特許文献１には、工具を対地抵抗が高い回転自在のロータシャフトに保持させてワークを加工するワークの加工方法において、前記ワークを大地から絶縁しておき、前記ロータシャフトに発生する軸電圧を、前記ワークを介して測定することにより工具の先端位置を検出することを特徴とする発明が記載されている。この発明では、設置されたプレッシャフットの先端に導電材料で形成されたブッシュを配置し、ドリルとブッシュがワーク表面の銅箔に接触し、ロータシャフトに発生する軸電圧がブッシュを介して検出されると、ドリルがプリント基板に接触したとして当接する高さを正確に測定して貫通穴を加工することが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、プリント回路基板表面層に対するドリルの高さを測定するために、ドリルと導電性表面層もしくはｎ番目の導電層との間に電位差を与え、ドリル先端と表面層との接触時にドリルと表面層との間で発生する信号を孔の深さのゼロレベルの決定に用い、必要に応じドリルの先端とｎ番目の導電層との接触時に発生する信号を孔の深さの最終レベルの決定に用いるという発明が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３４１０５２号公報
【特許文献２】特開平７−２８５０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に記載された技術では、厚さにバラつきがあるプリント基板を加工するため、通常、基板の厚さに安全率を掛けた切り込み量だけドリルを基板表面から切り込ませて穴加工していた。このような方法では、加工効率を向上させるためプリント基板貫通後のドリルの切り込み量を最小限にしている（例えば安全率を１．２３に設定）。したがって、プリント基板の厚さのバラつきにより厚さの厚いプリント基板が含まれていた場合、１枚又は複数枚積み重ねて構成された１纏まり（以下、１スタックと称す）のプリント基板に未貫通な穴が加工されてしまい、加工品質が低下することがあった。すなわち、厚さ１ｍｍの基板３枚を１スタックとしドリルの切り込み量の安全率を１．２３とすると切り込み量が３．６９ｍｍとなるが、厚さ１．２４ｍｍの基板３枚を１スタックとすると１スタックの厚さが３．７２ｍｍとなり、プリント基板の全てに貫通穴を明けることはできない。
【０００７】
一方、特許文献２に記載された技術は、ブラインドホール（有底穴）の加工に用いられるものである。そのため、最下層が金属層である基板を加工することについては、特許文献２には、開示されていない。その結果、貫通穴を確実に加工することができない。
【０００８】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、プリント基板の厚さのバラつきにより厚さの厚いプリント基板が含まれていた場合でも１スタックのプリント基板に貫通穴を確実に加工できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、第１の手段は、導電層と絶縁層から構成されたワークと、前記ワークが載置されたテーブルと、ロータシャフトに保持されたドリルと、を相対的に移動させてワークを加工するワークの加工方法において、前記ドリルの刃長をＨ４、ワーク１スタックの厚さをｔ１、導電板の厚さをｔ２、調整値をαとしたときに
Ｈ４＞ｔ１＋ｔ２＋α
の関係が成り立つことを確認する第１の工程と、前記テーブル上に下板を、前記下板上に導電板を、前記導電坂上にワークを、順に重ねる第２の工程と、前記第２の工程で重ねられたワークの加工位置の上方に前記ドリルを移動させた後、前記下板の表面までの切り込み量として予め設定された切り込み量で下降させる第３の工程と、前記第３の工程で下降している過程で前記ロータシャフトに誘起される電圧が前記導電板に印加されるか否かを検出した後、前記ドリルの先端長である追加切込み量だけ前記ドリルを下降させる第４の工程と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
この場合、前記第４の工程で、前記下板の表面に前記ドリルが達するまでに前記導電板から前記ロータシャフトに誘起された電圧を検知しなかった場合、アラームを出力し、加工を停止する第５の工程をさらに設けるとよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、プリント基板の厚さのバラつきにより厚さの厚いプリント基板が含まれていた場合でも１スタックのプリント基板に貫通穴を確実に加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るワーク加工装置の構成を示す説明図である。
【図２】本実施形態における各部の寸法関係について示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態における動作手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係るワーク加工装置の構成を説明する図である。本発明に係るワーク加工装置はワーク固定部とワーク加工部の大きく２つに分けられる。
【００１５】
ワーク固定部は、ワーク１が載置され、位置決めされるテーブル６、検出器４及びＮＣ（Numerical Control）装置を備えている。テーブル６の上には、下板３、導電板２及びワーク１がこの順で下から積層され図示しない基準ピンによってテーブル６上に位置決めされる。
【００１６】
下板３は、例えば樹脂製であり、その上に例えばアルミニウム製の導電板２が載置される。ワーク１は、導電層と絶縁層から構成され、絶縁層が図において導電板２側に、導電層が図において、ドリル１９側に位置するように載置される。なお、図１では、ワーク１は３枚重ねられた１纏まりで１スタックとされる。
【００１７】
検出器４は導電板２からの電気信号を検出し、検出した電気信号をＮＣ装置５へ出力する。ＮＣ装置５は工作機械や産業用ロボットの動きを数値的に制御する装置であり、コンピュータのデジタル情報を、機械の動きを直接制御するサーボ機構に対する指令情報に変換する。
【００１８】
ワーク加工部は、三相電源７、インバータ電源８、コイル９、ロータ１０、ロータシャフト１１、サドル１２、ホルダ１３、ピストンロッド１４、プレッシャフット１５、ブッシュホルダ１６、ブッシュ１７、コレットチャック１８及びドリル１９を備えている。
【００１９】
三相電源７は商用交流電圧電源であり、インバータ電源８が接続されている。インバータ電源８は、三相電源７からの商用交流電圧を周波数の高い交流電圧に変換するもので、インバータ電源８には固定子としてのコイル９が接続されている。
【００２０】
ロータシャフト１１はコイル９の内側に空間に配置され、図示しない空気ラジアル軸受けに回転自在に支持されている。ロータシャフト１１には、銅材を端絡環状に形成した回転子であるロータ１０が取り付けられている。ロータシャフト１１の下端には、コレットチャック１８を介して着脱可能にドリル１９が保持されている。ロータシャフト１１は、また、ホルダ１３を介してサドル１２に支持されている。
【００２１】
サドル１２はホルダ１３を上下させることによりドリル１９をＺ軸方向（ワーク１に対して垂直な方向）に移動させる。ホルダ１３には、プレッシャフット１５をＺ軸方向に移動自在に支持するピストンロッド１４が設けられ、プレッシャフット１５の下端にはブッシュ１７を保持するブッシュホルダ１６が設けられている。
【００２２】
検出器４は、図示しないフィルタ及び比較器を備えている。フィルタは三相電源７の周波数（例えば５０Ｈｚ）の商用交流電圧とインバータ電源８の制御周波数（例えば１ｋＨｚ）であるインバータ交流電圧が重畳された軸電圧からインバータ交流電圧を比較器へ入力する。比較器は、インバータ交流電圧と予め定められた電圧を比較し、インバータ交流電圧が予め定められた電圧を超えるとＮＣ装置５へ検出信号を出力する。比較器で検出される電圧は、ドリル１９の先端１９ａが導電板２に接触すると変化する。
【００２３】
なお、１スタックのワーク１、導電板２及び下板３は図示を省略する基準ピンによりテーブル６上に載置されるが、プレッシャフット１５の下端に設けられたブッシュ１７によりＺ軸方向の下方向へ押圧されるためワーク１がテーブル６から浮いた状態で加工されることはない。
【００２４】
また、ＮＣ装置５はワーク加工部の制御、例えば、図示しない駆動モータを制御し、ホルダ１３を昇降させ、ドリル１９の位置制御（Ｚ軸方向の位置制御）及びドリル１９の回転制御などを行う。
【００２５】
図２は、本実施形態における各部の寸法関係について示す説明図である。  
同図において、ドリル１９は、通常、ドリル１９の先端１９ａがロータシャフト１１の先端のコレットチャック１８の下端からＨ１の距離になるようにコレットチャック１８に保持されている。ロータシャフト１１を待機位置に位置決めしたときドリル１９先端のテーブル６表面からの高さはＨである。以下、テーブル６の表面を基準として高さがＨの位置をドリル１９のＺ軸方向の移動原点Ｏという。ドリル１９は移動原点Ｏを基準にして目標位置のＺ座標をＮＣ装置５から指定される。
【００２６】
Ｈ２は、コレットチャック１８に把持されるドリル１９の先端が下板３の表面に到達する距離として加工に先立って予め設定される距離である。この距離Ｈ２は、折損したドリル１９を下降させてドリル１９のシャンク部（ドリルの刃のない部分）がワーク１に激突することを防ぐために設定される。このとき、ワーク１やドリル１９の取り付け精度により距離Ｈ２に誤差が発生するが、前記誤差は下板３及び導電板２の厚さに収まる距離なので、ドリル１９がテーブル６に到達することはなく、また導電板２に到達せず検出不能となることもない。
【００２７】
Ｈ３は、下板３の表面からドリル先端を水平方向に移動させる位置までの距離である。すなわち下板３の表面から２番目以降の加工部（穴明け位置）への切削送り開始位置までの距離であり、ブッシュ１７がワーク１の表面から１〜２ｍｍの高さになる距離である。１番目の穴明けは図２に示す位置から行われ、２番目以降の穴明けが距離Ｈ２の位置から実行される。
【００２８】
Ｈ４はドリル１９の刃長であり直径０．３ｍｍのドリル１９で４．５ｍｍ、直径０．５ｍｍのドリル１９で７．５ｍｍ程度である。ワーク１（プリント基板）１枚の板厚は１ｍｍ程度であり、図２に示すように３枚が積み重ねられた１スタックの板厚ｔ１は３ｍｍ程度である。導電板２の厚さｔ２は０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ、下板３は１．６ｍｍ程度である。なお、刃長Ｈ４が、
Ｈ４＞ｔ１＋ｔ２＋α    ・・・（１）
であることを予め確認されたドリル１９が選定され、コレットチャック１８に保持される。αは調整値で、式（２）から求められ、プリント基板の厚さのバラツキ及び後述する追加切込み量があってもシャンク部がワーク１の表面に激突することを防ぐためのものである。
【００２９】
α＞ｔｍ×ｍ＋ｇｓ＋ｋｉ    ・・・（２）
ｔｍはプリント基板１枚あたりの最大板厚偏差（プリント基板の最大厚さと平均厚さの差）で、各板厚の複数枚のプリント基板を用いて加工に先立ち予め側定される。ｍはスタック枚数である。ｇｓはドリル１９やワーク１の取り付け誤差で、前述したように、通常は下板３及び導電板２の厚さに収まる距離なので０とされるが、必要に応じ作業者によって設定される。ｋｉは追加切込み量で、本実施例の場合ドリル１９の先端長ｄとし、先端長ｄは式（３）から求められる。
【００３０】
ｄ＝φ／２ｔａｎ（θ／２）  ・・・（３）
ここで、φはドリル直径、θはドリル１９の先端角である。θは、プリント基板加工用のドリルでは通常１２０°〜１４０°である。通常αは１〜３ｍｍに設定される。
【００３１】
なお、図２における寸法は本実施形態における加工方法を説明するために、具体的な一例を示したもので、本発明がこの例示した寸法に限定されるものではない。
【００３２】
図３は、本発明の実施形態における動作手順を示すフローチャートであり、ＮＣ装置５の制御装置のＣＰＵによって実行される。なお、ＣＰＵは、制御部と演算部を含み、制御部が命令の解釈とプログラムの制御の流れを制御し、演算部が演算を実行する。また、プログラムは図示しないメモリに格納され、実行すべき命令（ある数値又は数値の並び）を前記プログラムの置かれたメモリから取り出して実行する。ここでは、その図３のフローチャートのうち、ＮＣ装置５が実行する部分がプログラムされている。
【００３３】
図３のフローチャートでは、まず、図示しないワークの搬送装置により１スタックのワーク１を導電板２上に載置し（ステップＳ１）、ドリル１９をワーク１の加工位置の上方へ移動させる。移動完了後、距離Ｈ２だけ下降させる（ステップＳ２）。距離Ｈ２だけ下降させるまでに導電板２の信号を検出器４によって検出した場合、導電板２の厚さだけ追加切込み量としてドリル１９を下降させた後（ステップＳ３）、次の加工すべき穴があれば（ステップＳ４：Ｙ）、Ｈ３だけ上昇させてから次の加工位置の上方へドリル１９を移動させる（ステップＳ５）。そして、ステップＳ２に戻って再びＨ３だけ下降させるという工程を繰り返す。したがって、ステップＳ３で検出器４がドリル１９の先端１９ａが導電板２に接触したことを示す信号を検出したということは、貫通穴が空いたことを意味する。
【００３４】
なお、前記ステップＳ３では、追加切込み量ｋｉをｋｉ＝ｄとしたが、追加切込み量ｋｉをｋｉ＝ｄ＋ｄｃ（ｄｃ：プリント基板の導電層の厚さ）とすれば、１スタックのプリント基板の最下層が導電層であった場合でも貫通穴を加工することができる。
【００３５】
ステップＳ３で導電板３の信号を検出しなかった場合（ステップＳ３：Ｎ）には、貫通穴が空いていないので、アラームを出力し加工を停止する（ステップＳ８）。また、ステップＳ４で次に加工すべき穴がない場合には（ステップＳ４：Ｎ）ワーク１を搬出し（ステップＳ６）、次に加工するワーク１の有無を判定する（ステップＳ７）。そして、次のワーク１がない場合（ステップＳ７：Ｎ）には加工を終了し、次のワーク１がある場合には、ステップＳ１以降の処理を繰り返す。
【００３６】
以上のように、本実施形態では、前記（１）式の関係を満たしていれば、厚みにバラツキがあるワークを加工する場合であっても、貫通穴を確実に開けることができるので、加工品質の低下を防止することができる。
【００３７】
なお、特許請求の範囲における第１の工程は、前記（１）式でプリント基板１の厚さｔ１を確認する処理に、第２の工程はステップＳ１に、第３の工程はステップＳ２に、第４の工程はステップＳ３に第５の工程はステップＳ８に、それぞれ対応する。また、ステップＳ３における検出は検出器４で行われ、ドリルの移動制御、昇降制御、アラームの出力及び加工制御はＮＣ装置５によって実行される。
【００３８】
なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。
【符号の説明】
【００３９】
１  ワーク
２  導電板
３  下板
４  検出器
５  ＮＣ装置
６  テーブル
１１  ロータシャフト
１９  ドリル
【図２】
2013052482.tif 000003
【図３】
2013052482.tif 000004
【図１】
2013052482.tif 000005