JP2006321033A - Drilling machine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a drilling machine capable of improving drilling speed and having excellent drilling accuracy. <P>SOLUTION: This drilling machine is provided with an X table 7 supporting a workpiece 3 and movable in the horizontal direction on a bed 6, a Y table 107 mounted on a column 17 fixed on an upper surface of the bed 6 and movable in the horizontal direction orthogonal to a moving direction of the X table 7, and a Z table 207 mounted on the Y table 107 and movable in the vertical direction by rotatably supporting a drill 251. The drilling machine performs positioning of each table 7, 107 and 207 by imparting a position command signal to each table 7, 107 and 207, and drills a hole in the workpiece 3 by the drill 251. The drilling machine is provided with an acceleration detecting device 18 to detect acceleration of the X direction of any one of a column 17, the bed 6 or the X table 7. A frequency component fixed in advance is taken out from an acceleration signal of the X direction detected by the acceleration detecting device 18, and a compensation value proportional to the size of the frequency component is fed back to a driving part for driving the X table 7. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、水平方向に移動自在の水平移動部と垂直方向に移動自在の移動部とを備え、ワークと工具とを相対的に移動させてワークに穴を加工する穴明け加工機に関する。   The present invention relates to a drilling machine that includes a horizontal moving unit that is movable in a horizontal direction and a moving unit that is movable in a vertical direction, and that moves a workpiece and a tool relatively to process a hole in the workpiece.

例えば、ドリルを用いてプリント基板に穴明け加工をする穴明け加工機は、ベッド上を水平方向に移動自在のXテーブルと、ベッドの上面に固定された門型のコラム上に載置されてXテーブルの移動方向と直交する水平方向に移動自在のYテーブルと、このYテーブル上に載置されて垂直方向に移動自在のZテーブルと、を備えており、ワークをXテーブルに、ドリル等を回転させるスピンドルをZテーブル上に載置し、ワークとドリルとを3軸方向に相対的に移動させてワークに穴を加工する。   For example, a drilling machine that drills a printed circuit board using a drill is mounted on an X table that can move horizontally on the bed and a portal column fixed on the top surface of the bed. A Y table that is movable in the horizontal direction perpendicular to the moving direction of the X table and a Z table that is placed on the Y table and is movable in the vertical direction are provided. A spindle for rotating the workpiece is placed on the Z table, and the workpiece and the drill are moved relative to each other in the directions of the three axes to form holes in the workpiece.

図4は、従来のXテーブル位置決め制御系のブロック線図である。   FIG. 4 is a block diagram of a conventional X table positioning control system.

加算器20により、位置指令信号51とXテーブル位置検出器16で検出されたXテーブルの位置信号との偏差を求め、得られた偏差をX軸位置制御部21に出力する。X軸位置制御部21は、入力された偏差に基づきPID制御等の制御演算を行い速度信号として加算器22に出力する。   The adder 20 calculates a deviation between the position command signal 51 and the X table position signal detected by the X table position detector 16, and outputs the obtained deviation to the X axis position control unit 21. The X-axis position control unit 21 performs control calculation such as PID control based on the input deviation and outputs it to the adder 22 as a speed signal.

X軸微分器25は、X軸用モータ回転位置検出器19から出力される検出値を微分演算してX軸モータの回転速度を求め、ボールネジのリードで決まる係数を図示しない係数器により係数倍してXテーブルの速度に変換し、速度信号として加算器22に出力する。   The X-axis differentiator 25 differentiates the detection value output from the X-axis motor rotational position detector 19 to obtain the rotational speed of the X-axis motor, and multiplies the coefficient determined by the ball screw lead by a coefficient unit (not shown). Then, the speed is converted to the speed of the X table and output to the adder 22 as a speed signal.

加算器22は、X軸位置制御部21から出力される速度信号とX軸微分器25から出力される速度信号との偏差(速度偏差)を演算し、得られた偏差をX軸速度制御部23に出力する。   The adder 22 calculates a deviation (speed deviation) between the speed signal output from the X-axis position controller 21 and the speed signal output from the X-axis differentiator 25, and uses the obtained deviation as the X-axis speed controller. To 23.

X軸速度制御部23は、入力された偏差に基づきPID制御等の制御演算を行い、X軸トルク指令信号37としてXモータ用ドライバ13に出力する。Xモータ用ドライバ13はX軸トルク指令信号に基づいてトルク制御を行いX軸用モータ11を駆動してXテーブル7の位置決めを行う。   The X-axis speed control unit 23 performs control calculation such as PID control based on the input deviation, and outputs it to the X motor driver 13 as an X-axis torque command signal 37. The X motor driver 13 performs torque control based on the X axis torque command signal and drives the X axis motor 11 to position the X table 7.

ZテーブルあるいはYテーブルも、Xテーブルの場合と同様に制御される。   The Z table or Y table is controlled in the same manner as the X table.

次に、穴明け動作の一例を具体的に説明する。   Next, an example of the drilling operation will be specifically described.

図5は、縦軸を速度指令値、横軸を時間として、XテーブルとZテーブルの速度指令値の時刻歴の一例を示す図であり、上段はXテーブルの場合、下段はZテーブルの場合である。なお、YテーブルもXテーブルと同じタイミングで動作する。   FIG. 5 is a diagram showing an example of the time history of the speed command values of the X table and the Z table with the speed command value on the vertical axis and the time on the horizontal axis. The upper row is for the X table, and the lower row is for the Z table. It is. The Y table operates at the same timing as the X table.

Xテーブルを時刻t0から時刻t1までは一定トルクで加速(速度は直線的に増加)し、時刻t1から時刻t2までは一定トルクで減速(速度は直線的に減少)する。そして、時刻t2においてXテーブルは目的位置に位置決めされる。   The X table is accelerated at a constant torque (speed increases linearly) from time t0 to time t1, and is decelerated (speed decreases linearly) from time t1 to time t2. At time t2, the X table is positioned at the target position.

Xテーブルの位置決めが完了した時刻t2から時刻t3までは、Zテーブルを一定トルクで加速してドリルを下降させ、時刻t3から時刻t5までは加速度を零にしてドリルを一定速度で下降させる。時刻t3から時刻t5までのいずれかの時刻、例えば時刻t4でドリルの先端がプリント基板に到達し、穴明けが開始され、時刻t5に達するまでに穴明けが終了する。時刻t5から時刻t6まではZテーブルを一定トルクで上昇方向に加速し、時刻t6から時刻t7までは一定トルクで減速する。そして、時刻t7においてZテーブルは目的位置(この場合は待機位置)に位置決めされる。   From time t2 to time t3 when positioning of the X table is completed, the Z table is accelerated with a constant torque to lower the drill, and from time t3 to time t5, the acceleration is made zero and the drill is lowered at a constant speed. At any time from time t3 to time t5, for example, at time t4, the tip of the drill reaches the printed circuit board, drilling is started, and drilling is completed by time t5. From time t5 to time t6, the Z table is accelerated in a rising direction with a constant torque, and from time t6 to time t7, it is decelerated with a constant torque. At time t7, the Z table is positioned at the target position (in this case, the standby position).

上記時刻t0から時刻t7までの動作で一個の穴明けが完了する。そして、時刻t7から次の穴明け位置へのXテーブルの移動が開始され、時刻t8で次の穴明けが完了する。   One drilling is completed by the operation from time t0 to time t7. Then, the movement of the X table to the next drilling position is started from time t7, and the next drilling is completed at time t8.

以上説明したように、XテーブルとZテーブルは急激な加速・減速パターンの移動と停止を繰り返しながら、穴明け作業を行う。   As described above, the X table and the Z table perform the drilling operation while repeatedly moving and stopping the rapid acceleration / deceleration pattern.

一般に、XテーブルとZテーブルの移動時間を比較すると、Zテーブルの移動時間の方が長いので、Zテーブルの移動時間を短くすると、加工能率を効果的に向上させることができる。   In general, when the movement times of the X table and the Z table are compared, the movement time of the Z table is longer. Therefore, if the movement time of the Z table is shortened, the machining efficiency can be effectively improved.

ドリル下降時の速度は、ドリル径と良好な加工品質を得るためのスピンドル回転数により決定されるので、Zテーブルの移動時間を短くするには、ドリル上昇時の加速度を大きくする必要がある。   Since the speed when the drill is lowered is determined by the drill diameter and the number of spindle rotations for obtaining good machining quality, it is necessary to increase the acceleration when the drill is raised in order to shorten the movement time of the Z table.

しかし、Zテーブルを大きな加速度で移動させると、ドリル穴明加工機にはZテーブルおよびZテーブルに載置されたスピンドル等の質量に加速度を掛けた大きさの加振力が垂直方向に発生する。この加振力の作用点は穴明け加工機の重心から外れているため、重心と作用点との距離と加振力で決まるモーメント力により、穴明け加工機には床の剛性と穴明け加工機の回転慣性で決まる固有振動数の回転振動(ロッキング振動)が発生する。そして、このロッキング振動によりベッドが振動する。振動によりXテーブルの位置がずれると、制御装置はXテーブルを指定された位置に戻そうとする。しかし、遅れがあるため、Xテーブルは直ちに戻ることができないため、ドリルが基板から抜ける際にドリルが基板と干渉して穴の形状が崩れる等、加工精度が低下する。   However, when the Z table is moved at a large acceleration, the drilling machine generates an excitation force in the vertical direction that is a magnitude obtained by multiplying the mass of the Z table and the spindle mounted on the Z table by the acceleration. . Since the point of application of this excitation force is off the center of gravity of the drilling machine, the flooring rigidity and drilling process are applied to the drilling machine by the moment force determined by the distance between the center of gravity and the application point and the excitation force. Rotational vibration (rocking vibration) having a natural frequency determined by the rotational inertia of the machine occurs. The bed vibrates due to this rocking vibration. When the position of the X table is shifted due to vibration, the control device attempts to return the X table to the designated position. However, since there is a delay, the X table cannot return immediately, so that when the drill comes off the substrate, the drill interferes with the substrate and the shape of the hole collapses, and the processing accuracy decreases.

Xテーブルの位置決め制御性能の悪化を防止する手段としては、ロッキング振動の抑制あるいはZテーブルの移動の影響が小さいXテーブルの位置決め制御系(以下、「X軸位置決め制御系」という。)が考えられる。   As a means for preventing the deterioration of the positioning control performance of the X table, an X table positioning control system (hereinafter referred to as “X-axis positioning control system”) that is less affected by the suppression of rocking vibration or the movement of the Z table can be considered. .

例えば、ロッキング振動を抑制する技術として、可動物をテーブルの移動方向と全く反対の方向に移動させ、テーブルの移動による装置への加振力を低減する技術が提案されている(特許文献1)。   For example, as a technique for suppressing rocking vibration, a technique has been proposed in which a movable object is moved in a direction completely opposite to the moving direction of the table to reduce the excitation force applied to the apparatus due to the movement of the table (Patent Document 1). .

また、XYステージがXY軸方向に移動する時の加速度によりZ軸方向(ボンディングヘッド部)に加わる反力を、回転軸の中心とボンディングアームの重心との距離、ボンディングアームの質量およびXYステージがXY軸方向に移動する時の加速度に基づいて計算し、得られた反力をフィードフォワード量としてボンディングヘッド駆動系に与えることによりボンディングヘッド部に加わる反力を打ち消すようにしたボンディングヘッド部の位置決め制御系を備えるワイヤボンディング装置が提案されている(特許文献2)。
特開平5−234865号公報 特開2002−134549号公報
Also, the reaction force applied in the Z-axis direction (bonding head part) due to the acceleration when the XY stage moves in the XY-axis direction, the distance between the center of the rotating shaft and the center of gravity of the bonding arm, the mass of the bonding arm, and the XY stage Positioning of the bonding head that is calculated based on the acceleration when moving in the XY axis direction, and the reaction force applied to the bonding head drive system is canceled by giving the obtained reaction force as a feedforward amount to the bonding head drive system. A wire bonding apparatus including a control system has been proposed (Patent Document 2).
JP-A-5-234865 JP 2002-134549 A

穴明け加工機には通常5〜6個のZテーブルが設けられている。このため、特許文献1の技術を採用して可動物をZテーブルと同数設けると、穴明け加工機が高価になると共に装置全体が大きくなり、実用的でない。   A punching machine is usually provided with 5 to 6 Z tables. For this reason, if the technique of patent document 1 is employ | adopted and a movable object is provided in the same number as a Z table, a drilling machine will become expensive and the whole apparatus will become large, and it is not practical.

また、装置構成が比較的簡単な場合には、特許文献2の技術を採用してZテーブルの移動による位置決め精度の低下を図ることは可能である。しかし、穴明け加工機のように装置構成が複雑な場合にはフィードフォワード量の演算誤差が大きくなるため、位置決め精度を向上させることはできない。   If the apparatus configuration is relatively simple, it is possible to reduce the positioning accuracy by moving the Z table by employing the technique of Patent Document 2. However, when the apparatus configuration is complicated like a drilling machine, the calculation error of the feedforward amount becomes large, so that the positioning accuracy cannot be improved.

本発明の目的は、加工速度を向上させることができ、かつ加工精度に優れる穴明け加工機を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a drilling machine that can improve the processing speed and is excellent in processing accuracy.

上記の目的を達成するために、本発明は、ワークを支持し、ベッド上を水平方向に移動自在のXテーブルと、前記ベッドの上面に固定されたコラム上に載置され、前記Xテーブルの移動方向と直交する水平方向に移動自在のYテーブルと、このYテーブル上に載置され、工具を回転自在に支持して垂直方向に移動自在のZテーブルと、を備え、前記各テーブルのそれぞれに位置指令信号を与えて前記各テーブルを位置決めし、前記工具により前記ワークに穴を加工する穴明け加工機において、前記コラム、前記ベッド又は前記XテーブルのいずれかのX方向の加速度を検出する検出手段を設け、前記検出手段によって検出された前記加速度信号から予め定める周波数成分を取り出し、取り出した前記周波数成分の大きさに比例した補償値を前記Xテーブルを駆動する駆動部へフィードバックすることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides an X table that supports a workpiece and is movable in a horizontal direction on a bed, and is placed on a column fixed to the upper surface of the bed. A Y table that is movable in a horizontal direction perpendicular to the moving direction, and a Z table that is placed on the Y table and supports a tool rotatably and is movable in the vertical direction. A position command signal is given to each table to position each table, and an acceleration in the X direction of the column, the bed, or the X table is detected in a drilling machine that drills holes in the workpiece with the tool. Detecting means for extracting a predetermined frequency component from the acceleration signal detected by the detecting means, and calculating a compensation value proportional to the magnitude of the extracted frequency component; Characterized by feedback to the driver for driving the X table.

Zテーブルの移動がXテーブルの位置決めに及ぼす影響を小さくできるので、Zテーブルを高速で移動することが可能になり、加工速度および加工精度を向上させることができる。   Since the influence of the movement of the Z table on the positioning of the X table can be reduced, the Z table can be moved at a high speed, and the machining speed and machining accuracy can be improved.

以下、本発明の図示の実施の形態に基づいて説明する。   Hereinafter, the present invention will be described based on illustrated embodiments.

図1は、本発明に係る穴明け加工機の側面図である。   FIG. 1 is a side view of a drilling machine according to the present invention.

穴明け加工機2のベッド6は、レベリングボルト5とブロック部材4とを介して床1に支持されている。ベッド6の上面には、リニアガイド15のレール9が固定されている。   The bed 6 of the drilling machine 2 is supported on the floor 1 via the leveling bolt 5 and the block member 4. A rail 9 of the linear guide 15 is fixed to the upper surface of the bed 6.

Xテーブル7は、リニアガイド15のスライドユニット8に固定され、図の左右方向(X方向)に移動自在である。Xテーブル7に保持された図示を省略するボールナットは、ボールネジ10に螺合している。ボールネジ10は、X軸用モータ11により駆動される。   The X table 7 is fixed to the slide unit 8 of the linear guide 15 and is movable in the horizontal direction (X direction) in the figure. A ball nut (not shown) held by the X table 7 is screwed into the ball screw 10. The ball screw 10 is driven by an X-axis motor 11.

X軸用モータ11は、Xテーブル駆動用コントローラ12から出力される制御信号に基づいて、Xモータ用ドライバ13により駆動される。   The X-axis motor 11 is driven by the X motor driver 13 based on a control signal output from the X table drive controller 12.

Xテーブル駆動用コントローラ12は、動作制御コントローラ50から出力される位置指令信号51と、Xテーブル位置検出器16で検出されたXテーブルの位置信号と、コラム17に取り付けられた加速度検出器18から出力されるコラム17のX方向(紙面左右方向)の加速度と、X軸用モータ回転位置検出器19から出力されるX軸用モータ回転位置の検出信号と、に基づいてXテーブル7を位置決めする、いわゆる位置決め制御系を構成している。   The X table drive controller 12 receives the position command signal 51 output from the operation controller 50, the X table position signal detected by the X table position detector 16, and the acceleration detector 18 attached to the column 17. The X table 7 is positioned based on the acceleration in the X direction (left and right direction in the drawing) of the output column 17 and the detection signal of the X axis motor rotation position output from the X axis motor rotation position detector 19. This constitutes a so-called positioning control system.

なお、動作制御コントローラ50は、加速度検出器18から出力される出力信号の採用可否を制御するため、後述するスイッチを開閉するスイッチ開閉指令信号53をXテーブル駆動用コントローラ12に出力する。   The operation controller 50 outputs a switch opening / closing command signal 53 for opening / closing a switch to be described later to the X table driving controller 12 in order to control whether or not the output signal output from the acceleration detector 18 is adopted.

ベッド6の上面に固定されたコラム17には、リニアガイド115のレール109が固定されている。   The rail 109 of the linear guide 115 is fixed to the column 17 fixed to the upper surface of the bed 6.

Yテーブル107は、リニアガイド115のスライドユニット108に固定され、紙面に垂直なY方向に移動自在である。Yテーブル107に保持された図示を省略するボールナットは、ボールネジ110に螺合している。ボールネジ110は、図示を省略したY軸用モータにより駆動される。また、図示を省略するYテーブル駆動用コントローラ等により、Yテーブル107もXテーブル7と同様に位置決め制御系を構成している。   The Y table 107 is fixed to the slide unit 108 of the linear guide 115 and is movable in the Y direction perpendicular to the paper surface. A ball nut (not shown) held by the Y table 107 is screwed into the ball screw 110. The ball screw 110 is driven by a Y-axis motor (not shown). Further, the Y table 107 also constitutes a positioning control system in the same manner as the X table 7 by a Y table driving controller (not shown).

そして、Xテーブル7とYテーブル107をそれぞれ移動させることにより、ドリル251をXテーブル上のプリント基板3の水平方向任意の位置に位置決めすることができる。   Then, by moving the X table 7 and the Y table 107, the drill 251 can be positioned at an arbitrary position in the horizontal direction of the printed circuit board 3 on the X table.

Yテーブル107には、リニアガイド215のレール209が固定されている。Zテーブル207は、リニアガイド215のスライドユニット208に固定され、図の上下方向(Z方向)に移動自在である。Zテーブル207に保持された図示を省略するボールナットは、ボールネジ210に螺合している。ボールネジ210は、Z軸用モータ211により駆動される。   The rail 209 of the linear guide 215 is fixed to the Y table 107. The Z table 207 is fixed to the slide unit 208 of the linear guide 215 and is movable in the vertical direction (Z direction) in the figure. A ball nut (not shown) held by the Z table 207 is screwed into the ball screw 210. The ball screw 210 is driven by a Z-axis motor 211.

Z軸用モータ211は、Zテーブル駆動用コントローラ212から出力される制御信号に基づいてZモータ用ドライバ213により駆動される。   The Z-axis motor 211 is driven by the Z motor driver 213 based on a control signal output from the Z table drive controller 212.

Zテーブル駆動用コントローラ212は、動作制御コントローラ50から出力される位置指令信号52とZ軸モータ回転位置検出器219出力されるZ軸モータ回転位置検出信号に基づいて、Zテーブル207を位置決めする。   The Z table drive controller 212 positions the Z table 207 based on the position command signal 52 output from the operation controller 50 and the Z axis motor rotation position detection signal output from the Z axis motor rotation position detector 219.

Zテーブル207上にはスピンドル250が載置され、スピンドル250の先端にはドリル251が回転自在に保持されている。   A spindle 250 is placed on the Z table 207, and a drill 251 is rotatably held at the tip of the spindle 250.

動作制御コントローラ50は、X、Y、Zの各テーブルおよびスピンドルの動作シーケンスを制御する。   The operation controller 50 controls the operation sequence of the X, Y, and Z tables and the spindle.

なお、Yテーブル107上のY方向には複数(2〜6個)のZテーブルが載置されている場合がある。
次に、位置決め制御系について説明する。
Note that a plurality (2 to 6) of Z tables may be placed in the Y direction on the Y table 107.
Next, the positioning control system will be described.

図2は、本発明に係るX軸位置決め制御系のブロック線図である。   FIG. 2 is a block diagram of the X-axis positioning control system according to the present invention.

加算器20は、動作制御コントローラ50から出力されたX軸位置指令信号51とXテーブル位置検出器16から出力された位置信号との偏差(位置偏差)を演算し、得られた偏差をX軸位置制御部21に出力する。   The adder 20 calculates a deviation (position deviation) between the X-axis position command signal 51 output from the operation controller 50 and the position signal output from the X-table position detector 16, and calculates the obtained deviation as the X-axis. Output to the position control unit 21.

X軸位置制御部21は、入力された偏差に基づきPID制御等の制御演算を行い速度信号として加算器22に出力する。   The X-axis position control unit 21 performs control calculation such as PID control based on the input deviation and outputs it to the adder 22 as a speed signal.

X軸微分器25は、X軸用モータ回転位置検出器19から出力される検出値を微分演算してX軸モータ回転速度を求め、ボールネジ10のリードで決まる係数を図示しない係数器により係数倍してXテーブル7の速度に変換し、速度信号として加算器22に出力する。   The X-axis differentiator 25 differentiates the detection value output from the X-axis motor rotational position detector 19 to obtain the X-axis motor rotational speed, and multiplies the coefficient determined by the lead of the ball screw 10 by a coefficient unit (not shown). Then, the speed is converted to the speed of the X table 7 and output to the adder 22 as a speed signal.

加算器22は、X軸位置制御部21から出力される速度信号とX軸微分器25から出力される速度信号との偏差(速度偏差)を演算し、得られた偏差をX軸速度制御部23に出力する。   The adder 22 calculates a deviation (speed deviation) between the speed signal output from the X-axis position controller 21 and the speed signal output from the X-axis differentiator 25, and uses the obtained deviation as the X-axis speed controller. To 23.

X軸速度制御部23は、入力された偏差に基づきPID制御等の制御演算を行い、X軸トルク指令信号70として加算器24に出力する。   The X-axis speed control unit 23 performs control calculation such as PID control based on the input deviation, and outputs it to the adder 24 as an X-axis torque command signal 70.

加算器24は、X軸トルク指令信号70と加速度フィードバック補償器30から出力される信号29(トルク信号)との差を演算し、その値を新たなX軸トルク指令信号としてXモータ用ドライバ13に出力する。Xモータ用ドライバ13は、加算器24から出力されるX軸トルク指令信号に基づいてトルク制御を行いX軸用モータ11を駆動してXテーブル7の位置決めを行う。なお、加速度フィードバック補償器30の詳細については後述する。   The adder 24 calculates the difference between the X-axis torque command signal 70 and the signal 29 (torque signal) output from the acceleration feedback compensator 30, and uses the value as a new X-axis torque command signal for the X motor driver 13. Output to. The X motor driver 13 performs torque control based on the X axis torque command signal output from the adder 24 and drives the X axis motor 11 to position the X table 7. Details of the acceleration feedback compensator 30 will be described later.

初めに、Zテーブルの移動がX軸位置決め制御系に与える影響の測定方法と測定結果の一例について説明する。   First, an example of a measurement method and an example of a measurement result of the influence of the movement of the Z table on the X-axis positioning control system will be described.

測定に先立ち、加速度フィードバック補償器30の動作を停止するため、後述するスイッチ28を開にしておく。   Prior to the measurement, a switch 28 described later is opened in order to stop the operation of the acceleration feedback compensator 30.

また、Xテーブル7を停止(制止)させた状態で測定をするので、測定する間、X軸位置決め制御系の加算器20にXテーブル7の位置指令値として0を出力する。   Since the measurement is performed with the X table 7 stopped (stopped), 0 is output as the position command value of the X table 7 to the adder 20 of the X axis positioning control system during the measurement.

この状態で、すなわちXテーブル7をある位置から移動しないように制御した状態で、図示を省略する周波数分析器によりZ軸位置決め制御系にZテーブル207の位置として正弦波の位置指令値を入力する。そして、正弦波の周波数を掃引して、Z軸速度制御部から出力されるZ軸トルク指令信号TZと、X軸トルク指令信号TXと、を取り込み、周波数応答特性G(s)=TX(s)/TZ(s)を演算する。   In this state, that is, in a state where the X table 7 is controlled so as not to move from a certain position, a position command value of a sine wave is input as the position of the Z table 207 to the Z axis positioning control system by a frequency analyzer (not shown). . Then, the frequency of the sine wave is swept, the Z-axis torque command signal TZ and the X-axis torque command signal TX output from the Z-axis speed control unit are taken in, and the frequency response characteristic G (s) = TX (s ) / TZ (s) is calculated.

図3は測定結果の一例を、横軸を周波数ω、縦軸をゲインGとして示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing an example of measurement results, with the horizontal axis representing the frequency ω and the vertical axis representing the gain G.

同図に示されているように、Zテーブル207が移動する際、X軸位置決め制御系へ最も影響する、すなわちXテーブル7を最も移動させる周波数はω1である。   As shown in the figure, when the Z table 207 moves, the frequency that most affects the X-axis positioning control system, that is, the most moved X table 7 is ω1.

したがって、加速度信号から周波数ω1成分を取り出し、取り出した信号の大きさに応じてXテーブル7の位置を補正すれば、Zテーブル207が移動する時にX軸位置決め制御系へ与える影響を低減させることができる。   Therefore, by extracting the frequency ω1 component from the acceleration signal and correcting the position of the X table 7 according to the magnitude of the extracted signal, the influence on the X axis positioning control system when the Z table 207 moves can be reduced. it can.

次に、図2における加速度フィードバック補償器30について説明する。   Next, the acceleration feedback compensator 30 in FIG. 2 will be described.

加速度フィードバック補償器30は、加速度検出器18で検出されたコラム17のX軸方向の加速度信号を、バンドパスフィルタ61に入力し、周波数ω1成分を取り出す。そして、X軸の振動を抑制するのに適切な位相にするための位相補償器26と、補償ゲインの設定器である係数器27およびスイッチ28を介して、信号29として加算器24に出力する。   The acceleration feedback compensator 30 inputs the acceleration signal in the X-axis direction of the column 17 detected by the acceleration detector 18 to the bandpass filter 61 and extracts the frequency ω1 component. Then, the signal is output as a signal 29 to the adder 24 via the phase compensator 26 for setting an appropriate phase to suppress the vibration of the X axis, the coefficient unit 27 which is a compensation gain setting unit, and the switch 28. .

ここで、Xテーブル7の移動中に信号29を加算器24に入力すると、Xテーブル7の応答に影響を与える場合がある。そこで、動作制御コントローラ50からのスイッチ開閉信号53により、Z軸の速度指令52が0でない場合にのみスイッチ28の接点を閉じ、信号29を加算器24に入力する。   Here, if the signal 29 is input to the adder 24 while the X table 7 is moving, the response of the X table 7 may be affected. Therefore, the contact of the switch 28 is closed only when the Z-axis speed command 52 is not 0 by the switch open / close signal 53 from the operation controller 50, and the signal 29 is input to the adder 24.

この結果、Zテーブル207の移動により制止状態にあるXテーブル7に加わる力はキャンセルされるので、Xテーブル7が移動することはない。   As a result, the force applied to the X table 7 in the stopped state due to the movement of the Z table 207 is cancelled, so the X table 7 does not move.

なお、ここでは加速度検出器18をコラム17に配置したが、加速度検出器18をXテーブル7またはベッド6に配置してXテーブル7またはベッド6のX方向の加速度を検出し、検出した加速度を加速度フィードバック補償器30に入力するようにしてもよい。   Although the acceleration detector 18 is arranged in the column 17 here, the acceleration detector 18 is arranged on the X table 7 or the bed 6 to detect the acceleration in the X direction of the X table 7 or the bed 6, and the detected acceleration is obtained. You may make it input into the acceleration feedback compensator 30. FIG.

以上述べたように、本発明に係るドリル穴明け機は、発生した振動を加速度フィードバックにより抑制するので、X軸の位置決め性能が向上し、良好な加工精度を得ることができる。また、Zテーブル207の移動を高速化できるので、加工速度を向上させることができる。   As described above, the drilling machine according to the present invention suppresses the generated vibration by acceleration feedback, so that the X-axis positioning performance is improved and good machining accuracy can be obtained. Further, since the movement of the Z table 207 can be speeded up, the processing speed can be improved.

なお、Zテーブル207が複数設けられている場合には、例えば測定時に、総てのZテーブル207を同時に移動させるようにすればよい。   When a plurality of Z tables 207 are provided, for example, all the Z tables 207 may be moved simultaneously during measurement.

本発明に係る穴明け加工機の側面図である。1 is a side view of a drilling machine according to the present invention. 本発明に係るX軸位置決め制御系のブロック線図である。It is a block diagram of the X-axis positioning control system which concerns on this invention. 測定結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a measurement result. 従来のXテーブル位置決め制御系のブロック線図である。It is a block diagram of the conventional X table positioning control system. XテーブルとZテーブルの速度指令値の時刻歴の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time history of the speed command value of X table and Z table.

符号の説明Explanation of symbols

3 ワーク
6 ベッド
7 Xテーブル
17 コラム
18 加速度検出器
107 Yテーブル
207 Zテーブル
251 ドリル
3 Work 6 Bed 7 X table 17 Column 18 Acceleration detector 107 Y table 207 Z table 251 Drill

Claims (2)

ワークを支持し、ベッド上を水平方向に移動自在のXテーブルと、前記ベッドの上面に固定されたコラム上に載置され、前記Xテーブルの移動方向と直交する水平方向に移動自在のYテーブルと、このYテーブル上に載置され、工具を回転自在に支持して垂直方向に移動自在のZテーブルと、を備え、前記各テーブルのそれぞれに位置指令信号を与えて前記各テーブルを位置決めし、前記工具により前記ワークに穴を加工する穴明け加工機において、
前記コラム、前記ベッド又は前記XテーブルのいずれかのX方向の加速度を検出する検出手段を設け、
前記検出手段によって検出された前記加速度信号から予め定める周波数成分を取り出し、取り出した前記周波数成分の大きさに比例した補償値を前記Xテーブルを駆動する駆動部へフィードバックすることを特徴とする穴明け加工機。
An X table that supports a workpiece and is movable on a bed in a horizontal direction, and a Y table that is placed on a column fixed to the upper surface of the bed and is movable in a horizontal direction perpendicular to the movement direction of the X table. And a Z table mounted on the Y table and rotatably supporting a tool and movable in the vertical direction, and a position command signal is given to each of the tables to position the tables. In the drilling machine that processes holes in the workpiece with the tool,
A detecting means for detecting an acceleration in the X direction of any of the column, the bed or the X table;
A predetermined frequency component is extracted from the acceleration signal detected by the detection means, and a compensation value proportional to the size of the extracted frequency component is fed back to a drive unit that drives the X table. Processing machine.
前記予め定める周波数成分は、前記Zテーブルの駆動力が前記Xテーブルを最も移動させる周波数であることを特徴とする請求項1に記載の穴明け加工機。
The drilling machine according to claim 1, wherein the predetermined frequency component is a frequency at which the driving force of the Z table moves the X table most.
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