CN101022701A - 印刷电路板加工设备及其钻孔加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不会增大装置整体，而能够提高加工精度的印刷电路板加工设备及其钻孔加工方法。在利用X轴驱动部(3a、3b)和Y轴驱动部(7a、7b)将旋转自如地保持在上述主轴(5a、5b)上的钻头(4a、4b)的轴线定位在加工位置上，之后利用Z轴驱动部(6a、6b)使钻头(4a、4b)切入印刷电路板(1a、1b)进行钻孔加工的印刷电路板加工设备M中，使X及Y方向的相邻的各轴分别反向移动。

Description

印刷电路板加工设备及其钻孔加工方法
技术领域
本发明涉及印刷电路板加工设备及其钻孔加工方法。
背景技术
作为印刷电路板加工设备，例如有设置如下部件的印刷电路板加工设备，即设置：形成多个工作台装载区域的单一的床身；跨过上述工作台装载区域整体固定在上述床身上，并形成与上述工作台装载区域对应的多个横向滑板的支撑区域的柱体；个别沿X方向可移动地支撑在上述床身上的至少一个工作台；个别沿Y方向可移动地支撑在上述柱体上的至少一个横向滑板；以及个别沿Z方向可移动地支撑在该横向滑板上的主轴单元。这种印刷电路板加工设备由于形成为在单一的床身上配置多台印刷电路板加工设备的结构，因此在安装时或对于由时间经过引起的地面的变动，也不需要在单一的床身内的加工模块之间的调整，且安装、维修调整变得容易。这种装置不仅应用于多种类少量生产的场合，而且还能应用于少种类大量生产的场合(专利文献1：特开平7-314395号公报)。
在使用钻头在印刷电路板等上进行钻孔加工的印刷电路板加工设备的场合，在进行加工时，分别移动X工作台和横向滑板使钻头的轴心和加工部的中心一致后，使主轴单元下降，利用旋转自如地保持在主轴单元上的钻头在印刷电路板上钻孔。
可是，若移动X工作台，则在印刷电路板加工设备上沿水平方向产生在X工作台及装载在X工作台上的部件的质量乘上加速度的大小的激振力。由于该激振力的作用点位于比床身还高的位置上，因此通过用该激振力和作用点的高度决定的力矩力，在印刷电路板上产生由床身的刚性和印刷电路板加工设备的转动惯性决定的固有振动频率的旋转振动(摇摆振动)。而且，从夹着印刷电路板加工设备的重心配置在印刷电路板加工设备的两侧的调平螺钉的一方传递过来的激振力向压入床身的方向作用，从另一方传递过来的激振力向拉引床身的方向作用。其结果，在床身上产生上下方向的振动。从而，想要提高加工效率，若以高速移动X工作台，则床身的振动变大。
于是，提出如下印刷电路板加工设备，即在床身上设置由水平方向移动自如地支撑配重的支撑装置和驱动该配重的配重驱动装置构成的惯性力发生单元以及振动传感器，将振动传感器装载在加工装置上，配重驱动装置基于振动传感器的输出信号移动配重，以减少振动传感器的输出信号。根据该技术，能够使加工的孔的位置精度变得优良(专利文献2：特开2003-181739号公报)。
另外，虽然不是印刷电路板加工设备，但是有如下加工设备，即在同轴上配置搭载加工工具的两个滑块，使其互相反向往复运动，从而互相消除各自发生的反作用力，抑制噪音、振动的产生而提高加工精度(专利文献3：特开2002-160104号公报)。
在专利文献1中没有公开关于例如在加工相同加工内容的印刷电路板时，如何做能够提高加工精度的内容。
另外，在移动横向滑板的场合，也与移动X工作台时同样，在床身上产生上下方向的振动，所以若要将专利文献2的技术对应于X工作台及横向滑板的移动上，则钻头钻孔加工设备整体变大。
另外，在专利文献3的场合，一对滑块的移动方向互相相反，而关于支撑工件的主轴台的X方向的移动控制没有公开任何内容。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种不会增大钻头钻孔加工设备整体，而能够提高加工精度的印刷电路板加工设备及其钻孔加工方法。
为了解决上述问题，本发明的第一方案是一种印刷电路板加工设备，具备：装载印刷电路板的多个工作台；设在上述每个工作台上并使上述工作台分别沿前后X方向移动的X轴驱动部；分别配置在上述各工作台的上方的横向滑板；使上述各横向滑板分别沿左右Y方向移动的Y轴驱动部；被支撑在上述各横向滑板上的主轴；以及使上述主轴分别沿上下Z方向移动的Z轴驱动部，并且，利用上述X轴驱动部和上述Y轴驱动部将旋转自如地保持在上述主轴上的钻头的轴线定位在加工位置上，之后利用上述Z轴驱动部使上述钻头切入上述印刷电路板进行钻孔加工，其特征在于，控制上述X轴驱动部及上述Y轴驱动部，使X及Y方向的至少一轴相对同方向移动的另一轴反向移动而进行钻孔加工。在这种场合，作为第二方案也可以使X及Y方向的相邻的各轴分别反向移动。
另外，本发明的第三方案是一种印刷电路板加工设备的钻孔加工方法，上述印刷电路板加工设备具备：装载印刷电路板的多个工作台；设在上述每个工作台上并使上述工作台分别沿前后X方向移动的X轴驱动部；分别配置在上述各工作台的上方的横向滑板；使上述各横向滑板分别沿左右Y方向移动的Y轴驱动部；被支撑在上述各横向滑板上的主轴；以及使上述主轴分别沿上下Z方向移动的Z轴驱动部，并且，利用上述X轴驱动部和上述Y轴驱动部将旋转自如地保持在上述主轴上的钻头的轴线定位在加工位置上，之后利用上述Z轴驱动部使上述钻头切入上述印刷电路板进行钻孔加工，其特征在于，使X及Y方向的至少一轴相对同方向移动的另一轴反向移动而进行钻孔加工。在这种场合，作为第四方案也可以使X及Y方向的相邻的各轴分别反向移动。
另外，本发明的第五方案是一种印刷电路板加工设备的钻孔加工方法，上述印刷电路板加工设备具备：装载印刷电路板的多个工作台；设在上述每个工作台上并使上述工作台分别沿前后X方向移动的X轴驱动部；分别配置在上述各工作台的上方的横向滑板；使上述各横向滑板分别沿左右Y方向移动的Y轴驱动部；被支撑在上述各横向滑板上的主轴；以及使上述主轴分别沿上下Z方向移动的Z轴驱动部，并且利用上述X轴驱动部和上述Y轴驱动部将旋转自如地保持在上述主轴上的钻头的轴线定位在加工位置上，之后利用上述Z轴驱动部使上述钻头切入上述印刷电路板进行钻孔加工，其特征在于，将装载在上述工作台上的上述印刷电路板的方向设为相同，将邻接的上述印刷电路板的加工顺序设为相反而进行钻孔加工。
本发明具有以下效果。
能够减少印刷电路板加工设备的摇摆振动，并且防止床身振动，实现高精度加工。
另外，由于不需要用于减少振动的特别的减振装置，因此可以廉价地实现高精度的印刷电路板加工设备。
附图说明
图1是应用本发明的印刷电路板加工设备的外观图。
图2是关于本发明的X轴驱动控制装置的处理的方框图。
图3是表示要加工的孔的中心位置和其序号的图(实施例1)。
图4是表示在实施图3所示的加工动作的场合的速度指令的时程曲线的图。
图5是关于本发明的Y轴驱动控制装置的处理的方框图。
图6是具备4个工作台的场合的工作台驱动方向实例的说明图。
图7是表示要加工的孔的中心位置和其序号的图(实施例2)。
图8是表示应用本发明的其他印刷电路板加工设备的结构的俯视图。
图9是表示要加工的孔的中心位置和其序号的图(实施例3)。
图中：
1a～1d-印刷电路板；3a～3d-X轴驱动部；4a～4d-钻头；5a～5d-主轴；6a～6d-Z轴驱动部；7a～7d-Y轴驱动部；M-印刷电路板加工设备。
具体实施方式
以下，关于本发明的实施方式例举具体的实施例进行说明。
图1是应用本发明的印刷电路板加工设备的外观图，图2是本发明的NC控制装置21相对X轴驱动部的处理方框图。
印刷电路板加工设备M的床身10通过调平螺钉11和块部件12而支撑在地面上。装载印刷电路板1a的工作台2a通过省略图示的直线引导装置以及X轴驱动装置3a可前后(X)方向自由移动。装载印刷电路板1b的工作台2b通过省略图示的直线引导装置以及X轴驱动装置3b可前后(X)方向自由移动。另外，虽然印刷电路板1a和印刷电路板1b的加工内容相同，但印刷电路板1b以相对印刷电路板1a旋转180°的状态固定在工作台2b上。
柱体9固定在床身10上。横向滑板8a通过省略图示的直线引导装置以及Y轴驱动装置7a可左右(Y)方向自由移动。横向滑板8b通过省略图示的直线引导装置以及Y轴驱动装置7b可左右(Y)方向自由移动。
在横向滑板8a上保持有保持钻头4a的主轴5a和使主轴5a上下(Z)方向移动的Z轴驱动装置6a。在横向滑板8b上保持有保持钻头4b的主轴5b和使主轴5b上下(Z)方向移动的Z轴驱动装置6b。
NC控制装置21控制印刷电路板加工设备M的各部分。
图2是本发明的NC控制装置21相对X轴驱动部的处理方框图。
NC控制装置21读入加工程序，分析其内容而生成X轴的动作位置指令，并将其结果输送到坐标转换装置26。坐标转换装置26用被输送的动作位置指令生成位置指令A和位置指令B，将位置指令A输送到驱动控制部22a，将位置指令B输送到驱动控制部22b。驱动控制装置22a用位置指令A和从位置检测器24a输送的位置响应25a生成速度指令，输出到伺服放大器23a。伺服放大器23a以该速度指令为基础生成转矩指令，从而驱动电机3a使工作台2a动作。同样，驱动控制装置22b用位置指令B和从位置检测器24b输送的位置响应25b生成速度指令，输出到伺服放大器23b。伺服放大器23b以该速度指令为基础生成转矩指令，从而驱动电机3b使工作台2b动作。另外，位置指令B是将位置指令A的目标位置坐标的符号设为相反的指令，加工顺序相同。
NC控制装置21对横向滑板8a、8b以及Z轴驱动装置6a、6b也生成同样的位置指令，通过各轴的驱动装置控制移动动作。以上动作在现有技术的情况下也相同。
接着，说明该实施方式的动作。
图3是在作为加工对象的印刷电路板1a及印刷电路板1b上表示要加工的孔的中心位置a1～a4及b1～b4和加工的序号的图。另外，图4是表示实施图3所示的加工动作的场合的从X轴驱动装置22a、22b输出的速度指令的时程曲线的图，而且图5是表示实施图3所示的加工动作的场合的从各Y轴驱动装置输出的速度指令的时程曲线的图，任何一个图其纵轴表示速度指令值，横轴表示时间。
如图3画箭头表示，对于印刷电路板1a，使钻头4a的轴线以a1→a2→a3→a4的顺序移动，在a1、a2、a3、a4的各位置上加工孔。另一方面，对于印刷电路板1b，使钻头4b的轴线以b1→b2→b3→b4的顺序移动，在b1、b2、b3、b4的各位置上加工孔。
印刷电路板1b的各钻孔位置是将印刷电路板1a的各钻孔位置旋转180度的位置，所以在印刷电路板1a和印刷电路板1b的加工内容相同的场合，工作台2a和工作台2b以及横轴滑板8a和横轴滑板8b分别互相反向移动。
即，如图4所示，工作台2a根据图中用实线表示的速度指令图形，且工作台2b根据图中用虚线表示的速度指令图形，而反复进行移动和停止。另外，如图5所示，横向滑板8a根据图中用实线表示的速度指令图形，且横向滑板8b根据图中用虚线表示的速度指令图形，而反复进行移动和停止。而且，在停止时主轴5a、5b作上下动作并利用钻头4a、4b在印刷电路板1a、1b上加工孔。
这样，在工作台2a移动的场合工作台2b必定反向作相同地动作，在横向滑板8a移动的场合横向滑板8b必定反向作相同动作，所以在各个动作中产生的水平方向的激振力被抵消(或减少)。从而，在印刷电路板加工设备上不产生摇摆振动，也不产生床身振动，所以能够实现高精度加工。
另外，上述印刷电路板加工设备在要加工的印刷电路板只有一个且可以仅用一方的工作台进行加工的场合，也通过使另一方以空转状态(即，未装载印刷电路板的状态)反向动作，而抑制摇摆振动从而能够实现高精度加工。
另外，在工作台为2个的场合，在工作台的每次移动时产生水平方向的转矩，有时成为产生水平方向的摇晃的主要原因，而在工作台例如为4个的场合，如图6所示，若将两端的工作台和内侧的两个工作台分别作为一组，选择使其作相反动作，则能够预防在工作台的每次移动时产生的水平方向的转矩。
另外，在工作台为奇数n的场合，虽然不能期待上述实施方式程度的效果，但可以使激振力成为在使n个工作台同时动作的场合产生的现有技术的激振力的1/n，所以与工作台为偶数的场合同样，能够提高加工精度。
实施例2
在上述实施例1中，将两个印刷电路板的一方相对另一方旋转180°配置在工作台上，而在加工位置例如相对印刷电路板的XY方向的中心成点对称或接近点对称的场合，如图7所示，也可以将装载在工作台2a、2b上的印刷电路板1a、1b的方向设为相同，如相同图画箭头表示，将邻接的上述印刷电路板的加工顺序设为互相相反而进行加工。
另外，在上述实施例1、2中说明了将多个横向滑板8a、8b配置在柱体9的一侧(图1的前侧)的情况，但也可以如下设置。
实施例3
图8是表示应用本发明的其他印刷电路板加工设备的结构的俯视图，与图1相同的部件或相同功能的部件标注相同的附图标记并省略说明。
如相同图表示，该印刷电路板加工设备不仅具备图1所示的工作台2a、2b以及横向滑板8a、8b，还具备工作台2c、2d以及横向滑板8c、8d。
工作台2c与工作台2a，工作台2d与工作台2b分别设为重心的移动方向同轴并配置在床身10上。工作台2c、2d通过省略图示的直线引导装置以及X轴驱动装置3c、3d可前后(X)方向自由移动。在工作台2c、2d上分别配置印刷电路板1c、1d。另外，印刷电路板1c以相对印刷电路板1a旋转180°的状态(即，与印刷电路板1b相同的方向)，印刷电路板1d以相对印刷电路板1b旋转180°的状态(即，与印刷电路板1a相同的方向)，分别固定在工作台2c、2d上。
横向滑板8c、8d的省略图示的直线引导装置设为与横向滑板8a、8b的省略图示的直线引导装置平行，即设为移动方向与横向滑板8a、8b平行并配置在柱体9的里侧(是图9的上侧，图1的后侧)。横向滑板8c、8d通过省略图示的Y轴驱动装置可左右(Y)方向自由移动。在横向滑板8c上保持有两：保持省略图示的钻头的主轴和使主轴上下(Z)方向移动的省略图示的Z轴驱动装置。在横向滑板8d上保持有：保持省略图示的钻头的主轴和使主轴上下(Z)方向移动的省略图示的Z轴驱动装置。
NC控制装置21读入加工程序，不仅生成工作台2a、2b以及横向滑板8a、8b的位置指令，还生成工作台2c、2d以及横向滑板8c、8d的位置指令。
接着，说明该实施方式的动作。
图9是在作为加工对象的印刷电路板1a～1d上表示要加工的孔的中心位置a1～a4、b1～b4、c1～c4以及d1～d4和加工的序号的图。
如相同附图中箭头表示，对于印刷电路板1a，使钻头4a的轴线以a1→a2→a3→a4的顺序移动，在a1、a2、a3、a4的各位置上加工孔。另一方面，对于印刷电路板1b，使钻头4b的轴线以b1→b2→b3→b4的顺序移动，在b1、b2、b3、b4的各位置上加工孔。另外，使钻头4c的轴线以c1→c2→c3→c4的顺序移动，在c1、c2、c3、c4的各位置上加工孔。再有，对于印刷电路板1d，使钻头4d的轴线以d1→d2→d3→d4的顺序移动，在d1、d2、d3、d4的各位置上加工孔。
印刷电路板1c的各钻孔位置是与印刷电路板1a的各钻孔位置旋转180度的位置，所以在印刷电路板1a和印刷电路板1c的加工内容相同的场合，工作台2a和工作台2c以及横轴滑板8a和横轴滑板8c分别互相反向移动。另外，印刷电路板1d的各钻孔位置是将印刷电路板1b的各钻孔位置旋转180度的位置，所以在印刷电路板1b和印刷电路板1d的加工内容相同的场合，工作台2b和工作台2d以及横轴滑板8b和横轴滑板8d分别互相反向移动。这样，在工作台2a移动的场合工作台2c必定反向作相同动作，在横向滑板8a移动的场合横向滑板8c必定反向作相同动作。另外，在工作台2b移动的场合工作台2d必定反向作相同动作，在横向滑板8b移动的场合横向滑板8d必定反向作相同动作。从而，在各个动作中产生的水平方向的激振力被抵消(或减少)。而且，通过工作台2a和工作台2d移动(驱动反作用力)而施加在床身10上的转矩，由于通过工作台2c和工作台2b移动而施加在床身10上的反向的转矩而被消除。从而，即使工作台2a～2d移动，也不会对床身10施加旋转力。同样，通过横向滑板8a和横向滑板8c移动而施加在床身10(柱体9)上的转矩，由于通过横向滑板8b和横向滑板8d移动而施加在床身10上的反向的转矩而被消除。从而，即使横向滑板8a～8d移动，也不会对床身10施加旋转力。
其结果，在印刷电路板加工设备上不产生摇摆振动，也不产生床身振动，所以能够实现高精度加工。
另外，驱动反作用力由用钻孔图形决定的动作时的加速度和可动部的质量的乘积来决定，因此最好将工作台2a～2d以及横向滑板8a～8d分别设定为大致相同的质量。
另外，若将工作台2a和工作台2c以及工作台2b和工作台2d的引导装置设为共用，使里侧的工作台2c、2d例如可以向前侧移动，则印刷电路板的装载及回收时的作业变得容易。
另外，在该实施例中说明了工作台及横向滑板分别为4个的例子，但如果工作台及横向滑板是4的整数倍就能得到相同的效果。总之，工作台及横向滑板为8个以上的场合构成为Y方向排列本实施例的结构即可。尤其是，在作业员从相同方向例如工作台2a、2b侧装载及回收印刷电路板的场合，比起X方向排列沿深度方向加长，无需扩大作业员的深度方向的工作区域可以进行操作。
另外，在上述实施例的任何一个场合，也可以在各个横向滑板8a～8d上配置多个主轴，在工作台2a～2d上装载与主轴的数量对应的印刷电路板。再有，在以上实施例中，说明了在印刷电路板上钻孔的加工设备的情况，但也可以代替钻头安装锣刀或立铣刀，还可以在其他具有定位机构的一般的工程机械、制造装置上应用本发明的构造。

Claims (5)

1.一种印刷电路板加工设备，具备：装载印刷电路板的多个工作台；设在上述每个工作台上并使上述工作台分别沿前后X方向移动的X轴驱动部；分别配置在上述各工作台的上方的横向滑板；使上述各横向滑板分别沿左右Y方向移动的Y轴驱动部；被支撑在上述各横向滑板上的主轴；以及使上述主轴分别沿上下Z方向移动的Z轴驱动部，并且利用上述X轴驱动部和上述Y轴驱动部将旋转自如地保持在上述主轴上的钻头的轴线定位在加工位置上，之后利用上述Z轴驱动部使上述钻头切入上述印刷电路板进行钻孔加工，其特征在于，
控制上述X轴驱动部及上述Y轴驱动部，使X及Y方向的至少一轴相对同方向移动的另一轴反向移动而进行钻孔加工。
2.一种印刷电路板加工设备，具备：装载印刷电路板的多个工作台；设在上述每个工作台上并使上述工作台分别沿前后X方向移动的X轴驱动部；分别配置在上述各工作台的上方的横向滑板；使上述各横向滑板分别沿左右Y方向移动的Y轴驱动部；被支撑在上述各横向滑板上的主轴；以及使上述主轴分别沿上下Z方向移动的Z轴驱动部，并且利用上述X轴驱动部和上述Y轴驱动部将旋转自如地保持在上述主轴上的钻头的轴线定位在加工位置上，之后利用上述Z轴驱动部使上述钻头切入上述印刷电路板进行钻孔加工，其特征在于，
控制上述X轴驱动部及上述Y轴驱动部，使X及Y方向的相邻的各轴分别反向移动而进行钻孔加工。
3.一种印刷电路板加工设备的钻孔加工方法，上述印刷电路板加工设备具备：装载印刷电路板的多个工作台；设在上述每个工作台上并使上述工作台分别沿前后X方向移动的X轴驱动部；分别配置在上述各工作台的上方的横向滑板；使上述各横向滑板分别沿左右Y方向移动的Y轴驱动部；被支撑在上述各横向滑板上的主轴；以及使上述主轴分别沿上下Z方向移动的Z轴驱动部，并且利用上述X轴驱动部和上述Y轴驱动部将旋转自如地保持在上述主轴上的钻头的轴线定位在加工位置上，之后利用上述Z轴驱动部使上述钻头切入上述印刷电路板进行钻孔加工，其特征在于，
使X及Y方向的至少一轴相对同方向移动的另一轴反向移动而进行钻孔加工。
4.一种印刷电路板加工设备的钻孔加工方法，上述印刷电路板加工设备具备：装载印刷电路板的多个工作台；设在上述每个工作台上并使上述工作台分别沿前后X方向移动的X轴驱动部；分别配置在上述各工作台的上方的横向滑板；使上述各横向滑板分别沿左右Y方向移动的Y轴驱动部；被支撑在上述各横向滑板上的主轴；以及使上述主轴分别沿上下Z方向移动的Z轴驱动部，并且利用上述X轴驱动部和上述Y轴驱动部将旋转自如地保持在上述主轴上的钻头的轴线定位在加工位置上，之后利用上述Z轴驱动部使上述钻头切入上述印刷电路板进行钻孔加工，其特征在于，
使X及Y方向的相邻的各轴分别反向移动而进行钻孔加工。
5.一种印刷电路板加工设备的钻孔加工方法，上述印刷电路板加工设备具备：装载印刷电路板的多个工作台；设在上述每个工作台上并使上述工作台分别沿前后X方向移动的X轴驱动部；分别配置在上述各工作台的上方的横向滑板；使上述各横向滑板分别沿左右Y方向移动的Y轴驱动部；被支撑在上述各横向滑板上的主轴；以及使上述主轴分别沿上下Z方向移动的Z轴驱动部，并且利用上述X轴驱动部和上述Y轴驱动部将旋转自如地保持在上述主轴上的钻头的轴线定位在加工位置上，之后利用上述Z轴驱动部使上述钻头切入上述印刷电路板进行钻孔加工，其特征在于，
将装载在上述工作台上的上述印刷电路板的方向设为相同，将邻接的上述印刷电路板的加工顺序设为相反而进行钻孔加工。
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