CN111726942B - 钻孔加工装置及钻孔加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种在对有弯曲而隆起的部分的基板开设盲孔的情况下使深度的精度提高的钻孔加工装置。其特征在于，进行：第1动作，在由基板推压部推压基板的状态下，基于来自钻头接触检测部的检测信号，在前述基板的特定位置检测前述基板的第1表面高度；以及第2动作，在没有由前述基板推压部推压前述基板的状态下，基于来自前述钻头接触检测部的检测信号，在前述特定位置或其周边检测前述基板的第2表面高度；在前述第1表面高度与前述第2表面高度的差超过规定值的情况下，进行控制以至少不将包含前述特定位置的区域作为加工对象。
Description
技术领域
本发明涉及对载置于加工工作台的印刷基板那样的基板使用钻头进行孔加工的钻孔加工装置及钻孔加工方法。
背景技术
在对基板进行开孔的钻孔加工装置中，如果载置于加工工作台之上的基板有弯曲而隆起的部分，则在加工盲孔的情况下，准确的深度的开孔变得困难。
以下，使用图7示意地说明该现象。在图7中，P是要用钻头30对载置于加工工作台40的基板50开设盲孔时的接触点，H是钻头30与接触点P接触时电气地检测的基板50的表面高度。该表面高度H是基板50没有从上受到压力时的高度。
另外，这里的基板，至少包括本来应加工的印刷基板，也可以包括载置于其上的上板、夹设在与加工工作台之间的下板，在以下的说明中也同样。上板由导体材料构成，防止毛刺等的发生，下板由树脂材料构成，起到防止钻头将印刷基板穿透而与加工工作台接触的作用。
在加工盲孔的情况下，每当开孔就检测该表面高度H，以此为基准进行，直到预先给出的深度L1的点V。
在通常的加工时，钻头30在与基板50的接触点P接触后，被给予规定的压力而下降，但此时，如果在接触点P的附近向上弯曲而隆起，则基板50从钻头30受到压力，所以如虚线所示那样朝向加工工作台40沉入，接触点P以L3沉入。
由于在钻头30与接触点P接触时检测表面高度H，所以如果接触点P以L3沉入，则盲孔的加工深度成为短了长度L3的深度L2。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016－16458号公报。
发明内容
发明要解决的课题
如以上那样，如果在基板有弯曲而隆起的部分，则在加工盲孔的情况下，准确的深度的开孔变得困难。
作为对应于在基板的厚度上有离差的情况的技术，有例如在专利文献1中公开那样按照加工位置使钻头的退避位置变动的技术，但对于基板弯曲而隆起的情况下的问题点并没有考虑。
所以，本发明的目的是在对有弯曲而隆起的部分的基板开设盲孔的情况下使加工精度提高。
用来解决课题的手段
为了解决上述课题，在本申请中公开的发明中，代表性的钻孔加工装置，具备用来推压载置于加工工作台的基板的基板推压部、检测用来对前述基板开孔的钻头与前述基板的表面接触的状况的钻头接触检测部和对借助前述钻头的前述基板的开孔加工进行控制的控制部，其特征在于，前述控制部进行：第1动作，在由前述基板推压部推压前述基板的状态下，基于来自前述钻头接触检测部的检测信号，在前述基板的特定位置检测前述基板的第1表面高度；以及第2动作，在没有由前述基板推压部推压前述基板的状态下，基于来自前述钻头接触检测部的检测信号，在前述特定位置或其周边检测前述基板的第2表面高度；在前述第1表面高度与前述第2表面高度的差超过规定值的情况下，进行控制以至少不将包含前述特定位置的区域作为加工对象。
此外，在本申请中公开的代表性的钻孔加工方法，由基板推压部推压载置于加工工作台的基板，由钻头接触检测部检测用来对前述基板开孔的钻头与前述基板的表面接触的状况，其特征在于，具有：第1步骤，在由前述基板推压部推压前述基板的状态下，基于来自前述钻头接触检测部的检测信号，在前述基板的特定位置检测前述基板的第1表面高度；第2步骤，在没有由前述基板推压部推压前述基板的状态下，基于来自前述钻头接触检测部的检测信号，在前述特定位置或其周边检测前述基板的第2表面高度；以及第3步骤，在前述第1表面高度与前述第2表面高度的差超过规定值的情况下，进行控制以至少不将包含前述特定位置的区域作为加工对象。
另外，在本申请中公开的发明的代表性的特征是以上那样的，但关于这里没有说明的特征，被应用于以下说明的实施例，此外是在权利要求书中也示出那样的。
发明效果
根据本发明，在对有弯曲而隆起的部分的基板开设盲孔的情况下能够使加工精度提高。
附图说明
图1是表示成为本发明的实施例1的钻孔加工装置的结构的图。
图2是用来说明在本发明的实施例1中在基板设定的划分区域的图。
图3是表示钻头比压力脚（pressure foot）突出的状态的图。
图4是成为本发明的实施例1和实施例2的钻孔加工装置的流程图。
图5是成为本发明的实施例1的钻孔加工装置的流程图。
图6是成为本发明的实施例2的钻孔加工装置的流程图。
图7是用来示意地说明以往技术中的现象的图。
具体实施方式
［实施例1］
以下，使用附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示成为本发明的实施例1的钻孔加工装置的结构的图。图1中的各构成要素及连接线主要表示了考虑为了说明本实施例而需要的结构，并没有表示作为钻孔加工装置而需要的全部。
在图1中，1是至少包括应进行开孔加工的印刷基板的基板，在该基板1的表面存在导体层。作为该导体层，也可以是将前述的上板做成导体。2是载置基板1的加工工作台，3是保持使钻头4旋转的马达内置型的心轴5的心轴单元。心轴单元3被心轴垂直驱动部6在垂直方向上驱动。
加工工作台2被工作台驱动部7在水平方向上驱动并定位，以使钻头4朝向要对基板1开孔的位置。
在心轴5的下方侧，经由压力缸9卡合着用来在开孔加工时推压基板1的压力脚8。心轴单元3和压力脚8在垂直方向上保持规定的间隔而卡合，在心轴单元3下降的情况下，压力脚8与心轴单元3一起下降，直到压力脚8与基板1的表面抵接。如果压力脚8与基板1的表面抵接，则然后压力脚8停在该位置，仅心轴单元3独立地下降，使得能够用钻头4进行开孔。如果结束开孔，使心轴单元3上升，则从某个位置起，压力脚8也一起上升。
13是通过检测钻头4的前端下降而与基板1接触的状况来检测基板1的表面高度的钻头接触检测部（以下，记载为D检测部）。D检测部13例如是在日本特开2003－1548号公报中知道那样的利用在心轴5内的转子轴杆产生的轴电压的结构，或在日本特开2015－223685号公报中知道那样的利用钻头4的前端与基板1的导体层接触时的钻头4与接地之间的电容的变化的结构。当钻头4的前端与基板1接触时，从D检测部13输出表面检测信号DS。
在开设盲孔的情况下，该表面检测信号DS被输出时的钻头4的前端的高度相当于图7中的H，以此为基准进行直到预先给出的深度。
15是控制钻头4的旋转及其他而对钻孔加工装置的整体进行控制的整体控制部，在其内部包括一些构成要素。
16是一边根据来自心轴垂直驱动部6的进给位置信息识别钻头4的前端的当前的高度一边对心轴垂直驱动部6进行控制的心轴驱动控制部，17是一边根据来自工作台驱动部7的进给位置信息识别加工工作台2的二维位置一边对工作台驱动部7进行控制的工作台驱动控制部。
这里的基板1的表面如图2所示那样在逻辑上设定了大小相等的多个划分区域S1～S9。在划分区域S1～S9中，划分区域S1～S8沿着基板1的端部取位，划分区域S9位于中央部。在划分区域S1～S9各自的中央位置设定有用来检测表面高度的表面高度检测点Z。
回到图1，在整体控制部15内存储有指定加工位置的信息、指定划分区域S1～S9的信息、指定表面高度检测点Z的坐标信息等。
18和19分别是存储从D检测部13检测到表面检测信号DS时的基于来自心轴垂直驱动部6的进给位置信息的基板1的表面高度的高度检测存储部A、高度检测存储部B。20是存储表示是否是加工对象的信息的加工控制信息存储部。
关于高度检测存储部A18、高度检测存储部B19、加工控制信息存储部20的动作在后面叙述，但在各自与划分区域S1～S9的各自对应而设有数据存储区域。
整体控制部15具有这里说明的以外的控制功能，也与未图示的块连接。整体控制部15例如以程序控制的处理装置为中心而构成，其中的各构成要素及连接线也包括逻辑性的结构。此外，各构成要素的一部分也可以与整体控制部15独立地设置。
整体控制部15当对基板1开始加工时，进行控制以按照图4和图5所示的流程图进行以下的动作。
在钻孔加工装置的初始状态下，钻头4的前端处于比通常的钻孔加工时的退避位置高的位置。首先，指定基板1的一个划分区域（在以下的说明中，例如设为处于端部的划分区域S1）（步骤41）。接着，将加工工作台2确定位置以使得能够加工表面高度检测点Z，与通常的开孔时同样从图1的状态使心轴单元3下降（步骤42）。由此，压力脚8首先先与基板1接触而推压基板1，然后钻头4的前端与基板1的表面高度检测点Z接触，输出表面检测信号DS。将此时的基板1的表面高度向高度检测存储部A18的与划分区域S1对应的数据存储区域写入（步骤43）。
以下将这样用压力脚8推压基板1而检测到的基板1的表面高度称作表面高度A。
接着，在加工工作台2为与之前相同位置的原状下使心轴单元3上升，使钻头4的前端成为与初始状态相同的高度（步骤44）。在此状态下，使压力缸9动作而将压力脚8拉入，如图3所示，成为钻头4从压力脚8突出那样的姿态，然后，使心轴单元3下降（步骤45）。
由此，如果钻头4的前端与基板1的表面高度检测点Z接触则输出表面检测信号DS，将此时的基板1的表面高度向高度检测存储部B19的与划分区域S1对应的数据存储区域写入（步骤46）。
以下，将这样在不用压力脚8推压基板1的状态下通过钻头4的前端与基板1接触而检测的基板1的高度称作表面高度B。
然后，根据存储在高度检测存储部A18的表面高度A和存储在高度检测存储部B19的表面高度B计算其差C，将该差C向加工控制信息存储部20的与划分区域S1对应的数据存储区域写入（步骤47）。
在通常的加工时，压力脚8对于基板1的压力比钻头4给予的压力大，即使在基板1有隆起，也被矫正而朝向加工工作台2沉入。
所说的差C较大，是指在图7中说明的沉入的程度较大、在用钻头4加工的情况下盲孔的深度的误差也变大。
因而，以实验求出误差能够容许的最大的差C，决定为规定值，判定在步骤47中计算出的差C是否为规定值以下（步骤48）。
在步骤48中差C为规定值以下的情况下（是），误差为能够容许的，将表示设为加工对象的加工对象标志F1向加工控制信息存储部20的与划分区域S1对应的数据存储区域写入（步骤49）。在差C超过规定值的情况下（否），发生不能容许的误差，将表示不作为加工对象的非加工对象标志F2向加工控制信息存储部20的与划分区域S1对应的数据存储区域写入（步骤50）。
如果以上的动作结束，则按照步骤51和52，对于其他剩下的划分区域S2～S9的各自也同样调查差C，将表示是否设为加工对象的标志向加工控制信息存储部20的与划分区域S2～S9的各自对应的数据存储区域存储。
如果按照图4和图5的流程图的动作结束，则整体控制部15当开始向基板1的加工时事前调查加工控制信息存储部20的内容，对于存储有表示是加工对象的加工对象标志F1的划分区域决定加工顺序，进行控制以依次执行加工。
根据以上的实施例1，在因在基板1存在弯曲而隆起的区域而不能确保加工精度的情况下，仅加工能够确保加工精度的区域，不进行不能确保加工精度的区域的加工，所以能够使加工精度提高，并且能够消除原本不能确保加工精度的区域的无用的加工时间。
［实施例2］
在实施例1中，拥有超过规定值的差C的划分区域不作为加工对象，而以下说明将这样的划分区域通过进行应加工的深度的修正也加工的实施例2。这里，仅说明与实施例1不同的点。
钻孔加工装置的结构与图1相同。
整体控制部15当对基板1开始加工时，进行控制以按照图4和图6所示的流程图进行以下的动作。
在实施例2中，与实施例1同样，进行与图4中的步骤41～48相同的动作。
在步骤48中差C为规定值以下的情况下（是），将表示不需要加工深度的修正的不需要修正标志F3向加工控制信息存储部20的与划分区域S1对应的数据存储区域写入（步骤61）。
在步骤48中差C超过规定值的情况下（否），基于差C求出应加工的深度的修正值α（步骤62）。如果在图7中说明，则该情况下的修正值α是在因来自钻头30的压力而接触点P沉入、原本的加工深度L1的点V下降到成为加工深度L4的点W的情况下，用来根据原本的加工深度L1求出加工深度L4的加上值。
也可以预先通过实验等求出与差C的关系并登记到表格中，使用该表格基于差C而求出修正值α。此外，也可以预先通过实验等求出差C与修正值α的相关函数，根据差C用计算式求出。
在接着的步骤63中，将表示需要加工深度的修正的需要修正标志F4和通过上述求出的修正值α向加工控制信息存储部20的与划分区域S1对应的数据存储区域写入。
如果以上的动作结束，则按照步骤64和65，对于其他的剩余的划分区域S2～S9的各自也同样调查是否需要加工深度的修正，对于不需要加工深度的修正的划分区域，将不需要修正标志F3向加工控制信息存储部20的与该划分区域对应的数据存储区域存储，对于需要加工深度的修正的划分区域，将需要修正标志F4和修正值α向加工控制信息存储部20的与该划分区域对应的数据存储区域存储。
如果按照图4和图6的流程图的动作结束，则整体控制部15求出划分区域S1～S9的加工顺序，进行控制以依次执行加工。在此情况下，在马上要加工各划分区域之前调查加工控制信息存储部20的与该划分区域对应的存储区域，如果被写入需要修正标志F4，则对在该划分区域原本给出的加工深度L1加上修正值α而加工。
根据以上的实施例2，在因在基板存在弯曲而隆起的区域而不能确保加工精度的情况下，将加工深度修正来确保加工精度，所以能够消除不能加工的区域。
以上，基于实施方式具体地说明了本发明，但本发明并不限定于前述实施方式，当然在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更，包含各种各样的变形例。
例如在实施例1中，仅将拥有规定值以下的差C的划分区域作为加工对象，将拥有超过规定值的差C的划分区域不作为加工对象，但也可以是只要拥有超过规定值的差C的划分区域即便存在一个就将该基板看作不合格品而将整体不作为加工对象。
此外，在上述实施例中，划分区域的数量为9个，但也可以更少或更多，也可以在划分区域间设置间隙，各划分区域的大小也可以不相同。总之，只要根据基板1的隆起的状态等来决定就可以，例如也可以限定为基板1的四角和中央部的5处。
进而，各划分区域中的表面高度A和B在同一表面高度检测点Z进行检测，但并不一定需要严格地为同一位置，也可以根据基板的隆起的状态等而按照需要而错移，也可以是表面高度检测点Z的周边。
此外，在上述实施例中，为了检测划分区域S1～S9各自的表面高度而仅将中央位置设定为代表，但并不一定需要是中央位置。
此外，也可以使划分区域S1～S9各自的表面高度检测位置的数量更多，如果拥有超过规定值的差C的表面高度检测位置即便存在一个、或差C的平均值超过规定值，则在实施例1中不将该划分区域作为加工对象，或在实施例2中在该划分区域中进行加工深度的修正。
此外，在上述实施例中，将高度检测存储部A18、高度检测存储部B19及加工控制信息存储部20做成单独的存储部，但也可以一起做成一个存储部。在此情况下，在与划分区域S1～S9的各自对应的存储区域中，在实施例1中只要存储表面高度A、表面高度B和加工对象标志F1，或者表面高度A、表面高度B和非加工对象标志F2就可以。此外，在实施例2中只要存储表面高度A、表面高度B和不需要修正标志F3，或者表面高度A、表面高度B、需要修正标志F4和修正值α就可以。
此外，在实施例2中，对于差C超过规定值的划分区域全部修正加工深度而加工，但并不限于一定在事前得到适当的修正值α。因而，对于差C超过规定值的划分区域，也可以根据差C的大小而分类为能够修正的区域和不能修正的区域的2种，仅将能够修正的区域修正。
附图标记说明
1：基板，2：加工工作台，3：心轴单元，4：钻头，
5：心轴，6：心轴垂直驱动部，7：工作台驱动部，
8：压力脚，9：压力缸，13：钻头接触检测部，
15：整体控制部，16：心轴驱动控制部，17：工作台驱动控制部，
18：高度检测存储部A，19：高度检测存储部B，20：加工控制信息存储部，
S1～S9：划分区域，Z：表面高度检测点。
Claims (7)
1.一种钻孔加工装置，具备用来推压载置于加工工作台的基板的基板推压部、检测用来对前述基板开孔的钻头与前述基板的表面接触的状况的钻头接触检测部和对借助前述钻头的前述基板的开孔加工进行控制的控制部，其特征在于，前述控制部进行：第1动作，在由前述基板推压部推压前述基板的状态下，基于来自前述钻头接触检测部的检测信号，在前述基板的特定位置检测前述基板的第1表面高度；以及第2动作，在没有由前述基板推压部推压前述基板的状态下，基于来自前述钻头接触检测部的检测信号，在前述特定位置或其周边检测前述基板的第2表面高度；在前述第1表面高度与前述第2表面高度的差超过规定值的情况下，进行控制以至少不将包含前述特定位置的区域作为加工对象。
2.如权利要求1所述的钻孔加工装置，其特征在于，前述特定位置被设定在沿着前述基板的端部的区域和处于中央部的区域内。
3.如权利要求1或2所述的钻孔加工装置，其特征在于，在前述区域内设定有多个前述特定位置，在各自处的前述差的平均值超过前述规定值的情况下，进行控制以至少不将包含前述特定位置的区域作为加工对象。
4.一种钻孔加工装置，具备用来推压载置于加工工作台的基板的基板推压部、检测用来对前述基板开孔的钻头与前述基板的表面接触的状况的钻头接触检测部和对借助前述钻头的前述基板的开孔加工进行控制的控制部，其特征在于，前述控制部进行：第1动作，在由前述基板推压部推压前述基板的状态下，基于来自前述钻头接触检测部的检测信号，在前述基板的特定位置检测前述基板的第1表面高度；以及第2动作，在没有由前述基板推压部推压前述基板的状态下，基于来自前述钻头接触检测部的检测信号，在前述特定位置或其周边检测前述基板的第2表面高度；在前述第1表面高度与前述第2表面高度的差超过规定值的情况下，进行控制以至少在包含前述特定位置的区域中基于前述差修正预先决定的开孔深度而加工。
5.如权利要求4所述的钻孔加工装置，其特征在于，前述特定位置被设定在沿着前述基板的端部的区域和处于中央部的区域内。
6.一种钻孔加工方法，由基板推压部推压载置于加工工作台的基板，由钻头接触检测部检测用来对前述基板开孔的钻头与前述基板的表面接触的状况，其特征在于，具有：第1步骤，在由前述基板推压部推压前述基板的状态下，基于来自前述钻头接触检测部的检测信号，在前述基板的特定位置检测前述基板的第1表面高度；第2步骤，在没有由前述基板推压部推压前述基板的状态下，基于来自前述钻头接触检测部的检测信号，在前述特定位置或其周边检测前述基板的第2表面高度；以及第3步骤，在前述第1表面高度与前述第2表面高度的差超过规定值的情况下，进行控制以至少不将包含前述特定位置的区域作为加工对象。
7.一种钻孔加工方法，由基板推压部推压载置于加工工作台的基板，由钻头接触检测部检测用来对前述基板开孔的钻头与前述基板的表面接触的状况，其特征在于，具有：第1步骤，在由前述基板推压部推压前述基板的状态下，基于来自前述钻头接触检测部的检测信号，在前述基板的特定位置检测前述基板的第1表面高度；第2步骤，在没有由前述基板推压部推压前述基板的状态下，基于来自前述钻头接触检测部的检测信号，在前述特定位置或其周边检测前述基板的第2表面高度；以及第3步骤，在前述第1表面高度与前述第2表面高度的差超过规定值的情况下，进行控制以至少在包含前述特定位置的区域中基于前述差修正预先决定的开孔深度而加工。
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