(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一辺の長さがａ、他辺の長さがｂの方形の範囲でレーザ光の照射位置を制御する光路偏向手段を用いて、前記範囲毎に当該範囲内に中心が定められた円形の穴を加工するようにしたレーザ光による穴明け加工方法において、
加工に先立ち、加工しようとする穴を穴径毎に区分すると共に、区分した穴径毎に、前記長さａ毎に前記範囲を配置する作業を、Ｘ方向にワークの一端から他端まで繰返し、この繰り返し作業を、Ｙ方向に前記長さｂ毎にワークの一端から他端まで繰返すことにより前記範囲をワークの全体に配置し、
上記配置作業のそれぞれにおいて配置された前記範囲に存在する前記加工しようとする穴の有無を確認し、
当該範囲に前記穴が存在する場合は、前記範囲に存在する１以上の前記穴の座標のうちＸ座標の最小値をＸ座標値とし、Ｙ座標の最小値をＹ座標値とする点を頂点とし、この頂点を基準としてＸ方向及びＹ方向に前記方形の範囲と同一の範囲の方形の領域を設定し、前記頂点の座標値を記憶すると共に、この領域内に含まれる前記穴の座標データを次の前記領域を定める対象から外し、前記頂点で定められた前記範囲毎に、当該範囲内に存在する前記穴の中心にレーザ光を照射して、ワークを加工することを特徴とするレーザ光による穴明け加工方法。
【請求項２】
前記定めた領域に含まれるＸ方向の両端にある穴のＸ座標の中間の座標が前記範囲のＸ方向の中心に、また、前記定めた領域に含まれるＹ方向の両端にある穴のＹ座標の中間の座標が前記範囲のＹ方向の中心に、それぞれ一致するように、前記領域を移動させることを特徴とする請求項１に記載のレーザ光による穴明け加工方法。
【請求項３】
前記定めた領域に含まれる総ての穴の中心から、前記定めた領域の中心までの距離の和が最小になるように、前記定めた領域を移動させることを特徴とする請求項１に記載のレーザ光による穴明け加工方法。
【請求項４】
前記定めた領域が３個以上あるとき、これらを結ぶ最も短い経路を求めるようにしたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のレーザ光による穴明け加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一辺の長さがａ、他辺の長さがｂの方形の範囲でレーザ光の照射位置を制御可能な手段を備え、前記範囲毎に穴を加工するようにしたレーザ光による穴明け加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビルドアップ式のプリント基板では層間を接続するブラインドホール（以下、穴という。）をレーザ光により加工することが多い。このようなレーザ加工機を図６により説明する。
図６は、従来から実施されているレーザ加工機の構成図である。レーザ発振器１から発振されたパルス状のレーザ光２は、反射面が固定された全反射コーナミラー３ａ、３ｂで反射し、図中矢印で示すように、回転軸の回りに回転自在で、反射面を任意の角度に位置決めができるガルバノミラー４ａ、４ｂで定まる光路を通り、集光レンズ５（ｆθレンズ）で集光される。加工ヘッド６は、ガルバノミラー４ａ、４ｂを動作させ、スキャン領域８内の穴を順に加工する。そして、１個のスキャン領域８内の穴の加工が終了したら、Ｘ−Ｙテーブル９を移動させ、次のスキャン領域８内の加工を行う。なお、加工する穴の直径（以下、穴径という。）は通常０．３ｍｍ以下、１個のスキャン領域８の大きさは５０ｍｍ×５０ｍｍ程度である。また、レーザ発振器が発振可能なレーザパルス周期は０．３３ｍｓ（周波数３ＫＨｚ）程度であり、パルス期間ＴＰは数十μｓである。また、駆動系のイナーシャや固有振動数の影響を受ける期間ＴＧは２ｍｓ程度、また、テーブルの位置決めは２００ｍｓ程度である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、加工する穴径には種々のものがあり、穴が配置される位置も一様であるとは限らない。このため、スキャン領域を順番に移動させるだけでは、作業能率が低く、穴の品質がばらついた。
【０００４】
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、作業能率を向上することができ、かつ穴の品質に優れるレーザ光による穴明け加工方法を提供するにある。
【０００５】
【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、一辺の長さがａ、他辺の長さがｂの方形の範囲でレーザ光の照射位置を制御する光路偏向手段を用いて、前記範囲毎に当該範囲内に中心が定められた円形の穴を加工するようにしたレーザ光による穴明け加工方法において、加工に先立ち、加工しようとする穴を穴径毎に区分すると共に、区分した穴径毎に、前記長さａ毎に前記範囲を配置する作業を、Ｘ方向にワークの一端から他端まで繰返し、この繰り返し作業を、Ｙ方向に前記長さｂ毎にワークの一端から他端まで繰返すことにより前記範囲をワークの全体に配置し、上記配置作業のそれぞれにおいて配置された前記範囲に存在する前記加工しようとする穴の有無を確認し、当該範囲に前記穴が存在する場合は、前記範囲に存在する１以上の前記穴のうちＸ座標の最小値をＸ座標値とし、Ｙ座標の最小値をＹ座標値とする点を頂点とし、この頂点を基準としてＸ方向及びＹ方向に前記方形の範囲と同一の範囲の方形の領域を設定し、前記頂点の座標値を記憶すると共に、この領域内に含まれる前記穴の座標データを次の前記領域を定める対象から外し、前記頂点で定められた前記範囲毎に、当該範囲内に存在する前記穴の中心にレーザ光を照射して、ワークを加工することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る穴明け加工方法の加工手順を示すフローチャート、図２は、穴径毎のテーブル移動位置決定手順を示すフローチャートであり、図３はプリント基板の平面図である。プリント基板７は２辺の長さがＡ×Ｂの長方形であり、１個の頂点をテーブル９の移動原点０に、長さＡの一辺がＸ軸上に、長さＢの他辺がＹ軸上にそれぞれ位置決めされている。なお、加工機自体は前述の図６に示したものと同等のものを使用する。
【０００７】
ワークの加工に先立ち、加工プログラムを読み込み（図１における手順Ｓ１００）、加工プログラムに記載されている加工しようとする穴径のデータを、穴径毎に区分してまとめる（手順Ｓ１１０）。次に、穴径毎に、中心のｘ座標を並べ替える（手順Ｓ１２０）。なお、この実施の形態では、ｘ座標が小さい順に並べる。そして、後述する図２の手順により、穴径毎にテーブル９の移動位置を決定し（手順Ｓ１３０）、穴径毎に手順Ｓ１３０で決定した複数の移動位置を最短で接続できる移動経路、すなわちテーブル９の移動距離が最小になるような移動経路、を決定する（手順Ｓ１４０）。
【０００８】
なお、手順Ｓ１１０でデータを穴径毎に分類したのは、以下の理由によるものである。すなわち、穴の真円度を向上させたり穴の内面を滑らかにする等、品質の優れる穴を加工するためには、適切な条件で加工する必要がある。しかし、穴径毎に適切な条件が異なるため、例えばレーザ発振器の出力を変更すると、出力が安定するまでに時間を要する場合があり、同一の穴径をまとめて加工する方が作業能率を向上させることができる場合が多いからである。
【０００９】
また、手順Ｓ１２０の処理は、後述するテーブルの移動位置決めの演算速度を向上させるためのものであり、省略しても良い。
【００１０】
次に、図２により穴径毎のテーブル９の移動位置決定手順を説明する。なお、スキャン領域８の大きさは２辺が等しい５０ｍｍ×５０ｍｍであり、穴の中心がこの範囲にあれば、品質に優れる穴の加工をすることができる。
先ず、ｉ＝０、ｊ＝０、ｋ＝０として（手順Ｓ２００）、ｘ座標が
５０ｉ≦ｘ≦５０ｉ＋５０、
かつ、ｙ座標が
５０ｉ≦ｙ≦５０ｉ＋５０
の範囲に穴があるかどうかを調べ（手順Ｓ２１０）、この範囲に加工しようとする穴がない場合は、手順Ｓ２６０の処理を行なう。また、穴がある場合は、
ｋ＝ｋ＋１
としてから（手順Ｓ２２０）、ｘ座標の最小値ｘｍｉｎを求め、
ｘｋ＝ｘｍｉｎ（この場合はｘ１＝ｘｍｉｎ）
とする。引続き、ｙ座標の最小値ｙｍｉｎを求め、
ｙｋ＝ｙｍｉｎ（この場合はｙ１＝ｙｍｉｎ）
とし（手順Ｓ２３０）、Ｘ座標がｘｋ、Ｙ座標がｙｋの点Ｐｋ（この場合はＰ１（ｘ１，ｙ１））を記憶する（手順Ｓ２４０）。
【００１１】
次に、
ｘｋ≦ｘ≦ｘｋ＋５０
かつ
ｙｋ≦ｙ≦ｙｋ＋５０
の範囲にある穴の座標を次のＰｋを決定するデータから外して（手順Ｓ２５０）、手順Ｓ２６０の処理を行なう。
【００１２】
手順Ｓ２６０では、ｉ＝ｉ＋１としてから、５０ｉとＡとを比較し（手順Ｓ２７０）、５０ｉ≧Ａの場合は、手順Ｓ２８０の処理を行ない、５０ｉ＜Ａの場合は手順Ｓ２１０の処理を行なう。
【００１３】
手順Ｓ２８０では、ｉ＝０、ｊ＝ｊ＋１としてから、５０ｊとＢとを比較し（手順Ｓ２９０）、５０ｊ≧Ｂの場合は、手順Ｓ２１０の処理を行ない、５０ｊ＜Ｂの場合は処理を終了する。
【００１４】
図４は上記の手順により決定されたＰｋの例を示す図である。図中×を付したＱ１〜Ｑ１２は、加工プログラムに記載されていた穴の位置を、Ｐ１〜Ｐ４は上記で決定された点Ｐｋの位置を、実線で示すＤ１〜Ｄ４はＰ１〜Ｐ４で決まるスキャン範囲を、点線で示すＳ１〜Ｓ１５は手順Ｓ２１０において配置された範囲を、それぞれ示している。同図から明らかなように、本実施の形態の場合、例えばＳ７に含まれるＱ６はスキャン領域Ｄ１に、Ｓ７、Ｓ８にそれぞれ含まれるＱ７、Ｑ８はスキャン領域Ｄ２に含まれる結果、Ｑ６〜Ｑ８を加工するためにテーブルをＳ７、Ｓ８に位置決めする必要がなく、作業能率を向上させることができる。なお、図示の場合、上記した手順Ｓ１４０により、加工はＤ１→Ｄ２→Ｄ４→Ｄ３の順で行なわれる。
【００１５】
図５は、本発明の他の穴径毎のテーブルの移動位置決定手順を示すフローチャートであり、スキャン領域８の大きさは上記と同じ５０ｍｍ×５０ｍｍである。
先ず、ｉ＝０、ｊ＝０、ｋ＝０として（手順Ｓ３００）、ｘ座標が
５０ｉ≦ｘ≦５０ｉ＋５０、
かつ、ｙ座標が
５０ｉ≦ｙ≦５０ｉ＋５０
の範囲に穴があるかどうかを調べ（手順Ｓ３１０）、この範囲に加工しようとする穴がない場合は、手順Ｓ３８０の処理を行なう。また、穴がある場合は、
ｋ＝ｋ＋１
としてから（手順Ｓ３２０）、ｘ座標の最小値ｘｍｉｎを求め、
ｘｎ＝ｘｍｉｎ
とする。引続き、ｙ座標の最小値ｙｍｉｎを求め、
ｙｎ＝ｙｍｉｎ
とする（手順Ｓ３３０）。
【００１６】
次に、
ｘｎ≦ｘ≦ｘｎ＋５０
かつ
ｙｎ≦ｙ≦ｙｎ＋５０
の範囲にある穴の中心座標のうちｘ座標の最大値ｘｍａｘを求めて、
ｘｍ＝ｘｍａｘ
とし、引続き、ｙ座標の最大値ｙｍａｘを求めて、
ｙｍ＝ｙｍａｘ
とする（手順Ｓ３４０）。
【００１７】
次に、
ｘｋ＝ｘｎ−（ｘｎ＋５０−ｘｍ）／２
ｙｋ＝ｙｎ−（ｙｎ＋５０−ｙｍ）／２
すなわち、
ｘｋ＝ｘｍ＋ｘｎ＋２５
ｙｋ＝ｙｍ＋ｙｎ＋２５
として、ｘｋ、ｙｋを求め（手順Ｓ３５０）、Ｘ座標がｘｋ、Ｙ座標がｙｋの点Ｐｋ（この場合はＰ１（ｘ１，ｙ１））を記憶する（手順Ｓ３６０）。
【００１８】
次に、
ｘｋ≦ｘ≦ｘｋ＋５０
かつ
ｙｋ≦ｙ≦ｙｋ＋５０
の範囲にある穴の座標を次のＰｋを決定するデータから外して（手順Ｓ３７０）、手順Ｓ３８０の処理を行なう。なお、手順Ｓ３７０で消去した穴は、
ｘｎ≦ｘ≦ｘｎ＋５０
かつ
ｙｎ≦ｙ≦ｙｎ＋５０
の範囲にある穴と一致することはいうまでもない。
【００１９】
手順Ｓ３８０では、ｉ＝ｉ＋１としてから、５０ｉとＡとを比較し（手順Ｓ３９０）、５０ｉ≧Ａの場合は、手順Ｓ４００の処理を行ない、５０ｉ＜Ａの場合は手順Ｓ３１０の処理を行なう。手順Ｓ４００では、ｉ＝０、ｊ＝ｊ＋１としてから、５０ｊとＢとを比較し（手順Ｓ４１０）、５０ｊ≧Ｂの場合は、手順Ｓ３１０の処理を行ない、５０ｊ＜Ｂの場合は処理を終了する。
【００２０】
通常、スキャン領域８の端部で加工された穴の内面は中心付近で加工された穴の内面よりも垂直度が低下する傾向がある。この実施の形態では、手順Ｓ３４０、手順Ｓ３５０により、加工しようとするＸ軸方向の両端にある穴の中心と、Ｙ座標軸方向の両端にある穴の中心とで形成される四角形の中心にスキャン領域８の中心を配置するから、端部にある穴の中心とスキャン領域８の中心との距離のばらつきを小さくすることができる。この結果、加工した穴の内面の垂直度を向上させることができ、穴の品質をさらに向上させることができる。
【００２１】
なお、上記ではスキャン領域内のＸ座標およびＹ座標のそれぞれ両端に位置する穴の座標を基準にしてスキャン領域の頂点の座標を決定したが、さらに、あるいは手順Ｓ３４０、手順Ｓ３５０に代えて、Ｐｋの位置を、Ｐｋを頂点とする移動方向のスキャン領域内に含まれる総ての穴の中心からスキャン領域の中心までの距離の和が最小になるように、補正してもよい。
【００２２】
なお、上記いずれの場合も、スキャン領域を定める点を、スキャン領域の原点に近い頂点にしたが、例えばスキャン領域の中心にしてもよい。
【００２３】
また、本発明は、長方形のワークに限らず、任意の形状であっても適用することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、作業能率を向上させることができ、かつ穴の品質も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る穴明け加工方法の加工手順を示すフローチャートである。
【図２】本発明のテーブル移動位置決定手順を示すフローチャートである。
【図３】プリント基板の平面図である。
【図４】本発明の手順により決定された結果を示す図である。
【図５】本発明の他のテーブルの移動位置決定手順を示すフローチャートである。
【図６】従来のレーザ加工機の構成図である。
【符号の説明】
１  レーザ発振器
２  レーザ光
３ａ，３ｂ  全反射コーナミラー
４ａ，４ｂ  ガルバノミラー
５  集光レンズ
６  加工ヘッド
７  プリント基板
８  スキャン領域
９  Ｘ−Ｙテーブル
【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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