JP2520166B2 - プリント基板の加工方法および加工装置 - Google Patents

プリント基板の加工方法および加工装置

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JP2520166B2
JP2520166B2 JP1061012A JP6101289A JP2520166B2 JP 2520166 B2 JP2520166 B2 JP 2520166B2 JP 1061012 A JP1061012 A JP 1061012A JP 6101289 A JP6101289 A JP 6101289A JP 2520166 B2 JP2520166 B2 JP 2520166B2
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23Q3/00Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/02Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine for mounting on a work-table, tool-slide, or analogous part
    • B23Q3/06Work-clamping means
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    • B23Q17/00Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/22Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring existing or desired position of tool or work
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/0011Working of insulating substrates or insulating layers
    • H05K3/0044Mechanical working of the substrate, e.g. drilling or punching

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プリント基板の加工方法および加工装置に
係り、特に、深さ方向の寸法精度の高い止まり穴や溝を
加工するのに好適なプリント基板の加工方法および加工
装置に関するものである。
〔従来の技術〕
プリント基板(以下単に基板という)は、配線や部品
の実装の高密度化に伴い、多層化が進められている。こ
の多層化と同時に、各層間を接続する止まり穴の加工
や、ICなどの電子部品を取付けるための座繰り加工など
の必要性が生じてきた。これらの加工では、深さ方向に
±0、05mm以下の高い加工精度が要求されている。
実開昭63−38911号公報には、検知プレートが被加工
物に当たった瞬間の位置を基準にしてサーボモータを駆
動する技術が開示されている。被加工物に変形がない場
合、この方法により、深さが正確な穴の加工ができる。
また、本出願人は特開昭63−8355号において、加工終
了までプレッシャフットと工具の相対移動量を監視して
加工をする方法を提案した。この方法によれば、被加工
物に変形があっても、深さが正確な穴の加工ができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
いま、プリント基板が凹型に変形しており、凹型の中
心部がテーブルに接し、その周辺はテーブルから離れて
いるとする。そして、穴明けをする位置が凹型の中心部
(すなわち工具がプリント基板に当接する位置)で、プ
レッシャフットがプリント基板に当接する部分はテーブ
ルから離れているとする。
上記の位置に穴明け加工をする場合、プリント基板は
下記a〜cの挙動をする。すなわち、 a.プレッシャフットの移動速度と同一の速度で変形が矯
正される場合。
b.プレッシャフットの移動速度と異なる速度で変形が矯
正される場合。
c.加工終了まで変形が矯正されない場合。
である。
上記従来技術の前者では、bの場合、矯正される変形
量だけ深さが浅くなり、深さが正確な穴の加工はできな
い。また、上記従来技術の後者では、bの場合も深さが
正確な穴の加工はできるが、加工終了までプレッシャフ
ットと工具の相対移動量を監視するため、加工速度を速
くすることができない。なお、cの場合は、いずれも深
さが正確な穴の加工はできない。
本発明の目的は、上記した課題を解決し、深さが正確
でかつ、加工速度を向上させることができるプリント基
板の加工方法および加工装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記した課題は、プレッシャフット先端がプリント基
板に接する前の工具とプレッシャフットの各先端位置の
距離を求め、プレッシャフットと工具の相対移動量が予
め設定する加圧距離に等しくなるまで前記相対移動量を
監視し、前記相対移動量が前記加圧距離になったら、そ
の後の工具の移動量を、その後の相対移動量に関りな
く、前記距離から前記加圧距離を引いた値とプリント基
板の加工深さの和としてプリント基板を加工することに
より解決される。
〔作用〕
本発明者等は、各種の試験をした結果、プリント基板
が変形しており、プレッシャフットのプリント基板当接
後の移動速度が工具の移動速度よりも遅くしても、プレ
ッシャフットと工具の相対移動量がある程度の大きさ
(すなわち加圧距離)になるまでに変形の矯正が完了す
る場合がほとんどであることを見出した。
そして、変形が矯正されていれば、その後はプレッシ
ャフットと工具の相対移動量を監視する必要はなく、加
工速度を速くすることができる。
〔実 施 例〕
以下本発明の一実施例を第1図および第2図に基づい
て説明する。
同図において、1は基板。2はプリント基板加工装置
のテーブル。3はナットで、テーブル2の下面に固定さ
れている。4は送りねじで、ナット3と螺合するように
回転可能に配置され、図示しないサーボモータで回転駆
動される。5はスライダで、図示しない案内部材に移動
可能に支持されている。6はナットで、スライダ5の背
面に固定されている。7は送りねじで、ナット6と螺合
するように回転可能に配置され、サーボモータ8で回転
駆動される。9はスピンドルヘッドで、スライダ5に移
動可能に支持されている。10はナットで、スピンドルヘ
ッド9の背面に固定されている。11は送りねじで、スラ
イダ5に、ナット10と螺合するように回転可能に支持さ
れ、サーボモータ12により回転駆動される。13はスピン
ドルで、スピンドルヘッド9に回転可能に支持され、図
示しないモータで回転駆動される。14はコレットチャッ
ク(以下単にチャックという)で、スピンドル13に移動
可能に支持され、図示しない駆動手段により開閉駆動さ
れる。15はドリルで、チャック14に着脱可能に保持され
ている。
16はエアシリンダ(以下単にシリンダという)で、ブ
ラケット17を介してスピンドルヘッド9に支持され、常
時一定の圧力のエアが供給されている。18はプレッシャ
フットで、シリンダ16のロッドに取付けられている。20
は第1の検出手段で、スピンドルヘッド9に固定された
スケール21と、プレッシャフット18に固定され、その一
端がスケール21の検出子に接する操作桿22で構成されて
いる。そして、第1の検出手段は、スピンドルヘッド9
とプレッシャフット18の相対移動量に相当するパルスを
発生する。
24は第2の検出手段で、テーブル2に固定されてい
る。この検出手段24は、第2図に示すように、テーブル
2に固定されたハウジング25と、ハウジング25内の所定
の位置に配置されたランプ26と、レンズ27、28と、電荷
結合素子29とを備え、レンズ27、28の間にドリル15を挿
入し、ドリル15の影を電荷結合素子29で検出して、ドリ
ル15の到達位置を検出するようになっている。
32は演算回路で、第1および第2の検出手段20、24に
接続され、第1の検出手段20の出力と、第2の検出手段
の出力の差により、ドリル15の先端とプレッシャフット
18の先端との距離を求める。
34は制御装置で、第1の検出手段20と演算回路32に接
続されている。この制御装置34には、予め、基板1の厚
さと、加工する穴や溝の加工深さl3が設定されている。
また、予め相対移動量l0の監視値Lが設定されている。
なお、監視値Lは、基板の変形量の最大許容値αおよび
ドリル15装着位置のばらつきを考慮して、後述するl2
最小値(ドリル15の保持長が短く、ドリル15の先端とプ
レッシャフット先端の距離が短くなるとき)をl2minと
するとき、(l2min−α)よりも小さい値とする。な
お、αは正の値すなわち加工部が凸型に変形している側
の値を採用する。すなわち、例えばl2=2mmで、保持さ
れるときのばらつきが0.2mm、また、α=±0.5mm程度で
ある場合、L=1〜1.2mmに設定する。
このような構成で、チャック14がドリル15を保持した
後、テーブル2とスライダ5を移動させ、ドリル15を第
2の検出手段24と対向する位置へ移動させる。ついで、
制御装置34の指令により、サーボモータ12が作動して、
スピンドルヘッド9を一定量下降させる。このとき、プ
レッシャフット18は、その先端が第2の検出手段24に当
ると移動を止められる。さらに、スピンドルヘッド9が
下降すると、スピンドルヘッド9とプレッシャフット18
の相対移動が始まり、その相対移動量l0に相当する数の
パルスが、第1の検出手段20から発振され、演算回路34
に印加される。また、ドリル15がプレッシャフット18か
ら突出して第2の検出手段24内に挿入される。そして、
サーボモータ12が止まったとき第2の検出手段24は、そ
の上面からのドリル15の先端の到達位置l1を検出して、
その検出結果を演算回路32に印加する。
演算回路32は、第1、第2の検出手段20、24から印加
された信号に基づき、プレッシャフット18が何にも接し
ていないときのドリル15の先端とプレッシャフット18の
先端の距離l2を求める。
l2=l0−l1 ……(1) そして、その結果を制御装置34に印加する。
一方、第2の検出手段24によるドリル15の検出が終わ
ると、サーボモータ12が作動して、スピンドルヘッド9
を上昇させる。そして、テーブル2とスライダ5の移動
により、ドリル15を基板1の加工位置へ移動させる。
ついで、制御装置34は、プリント基板加工装置の各寸
法および基板1の厚さに基づいて、サーボモータ12を作
動させ、プレッシャフット18が基板1をテーブル2に押
し付け、ドリル15とプレッシャフット18の間の相対移動
量l0が監視値Lに等しくなるまでスピンドルヘッド9を
下降させて、一旦スピンドルヘッド9の移動を止める。
(このとき、ドリル15は、まだプレッシャフット18の中
にある。)そして、制御装置34は監視値Lと前記(1)
式で求めた距離l2から、プレッシャフット18が基板1を
テーブル2に押し付けたときの、多層基板1の上面と、
ドリル15の先端位置の間隔l4を l4=l2−L ……(2) で求める。さらに、この間隔14に、予め設定されている
加工深さl3を加えて、所定の加工深さまでのドリル15の
送り量L1を L4=l4+l3 ……(3) で求め、この送り量L1をサーボモータ12に指令する。
サーボモータ12は、制御装置34の指令に基づいてドリ
ル15を下降させ、基板1の加工を行なう。ドリル15が所
定の加工深さまで移動すると、サーボモータ12が反転し
てドリル15を上昇させて、1個の穴の加工を終了する。
上記のように、プレッシャフット18とドリル15の相対
移動量がLになるまで押し付け、スピンドルヘッド9に
保持されたドリル15の先端と、基板1の上面の間の間隔
l4を求め、この間隔l4に、制御装置34に設定された加工
深さl3を加え、加工時におけるドリル15の送り量L1を設
定し、この送り量に基づいてドリル15の移動量を制御す
るようにしたので、使用するドリル15の長さや、スピン
ドル13に対するドリル15の装着位置のばらつき、基板1
の厚さのばらつき、プレッシャフット18の先端の摩耗、
プリント基板加工装置の熱変位等の不安定要素をすべて
吸収して、基板1の上面からの深さ方向の精度の高い止
まり穴や溝加工を行なうことができる。
なお、上記の実施例における第1および第2の検出手
段は、上記の実施例に限らず、サーボモータ12に付設さ
れているロータリエンコーダの発生するパルスを利用し
て所要のデータを得るようにしてもよい。
〔発明の効果〕
以上述べた如く、本発明においては、ドリルの先端と
プレッシャフットの先端の距離と、予め設定された加工
深さに基づいて、基板の上面からの加工深さを制御する
ようにしたので、深さ方向の加工精度に影響を与える全
ての不安定要因を補正して加工することができ、高精度
の加工を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明によるプリント基板加工装置の要部を
示す構成図、第2図は、第1図における第2の検出手段
を示す構成図である。 1:基板、2:テーブル、5:スライダ、 9:スピンドルヘッド、14:スピンドル、 15:ドリル、18:プレッシャフット、 20:第1の検出手段、24:第2の検出手段、 34:制御装置。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プレッシャフット先端がプリント基板に接
    する前の工具とプレッシャフットの各先端位置の距離を
    求め、プレッシャフットと工具の相対移動量が予め設定
    する加圧距離に等しくなるまで前記相対移動量を監視
    し、前記相対移動量が前記加圧距離になったら、その後
    の工具の移動量を、その後の相対移動量に関りなく、前
    記距離から前記加圧距離を引いた値とプリント基板の加
    工深さの和としてプリント基板を加工することを特徴と
    するプリント基板の加工方法。
  2. 【請求項2】プリント基板を載置するテーブルと、この
    テーブルに対向するように相対移動可能に配置されたス
    ライダと、工具を保持し回転させるスピンドルを備え、
    工具をその軸方向に移動させるスピンドルヘッドと、こ
    のスピンドルヘッドに、前記工具の軸方向に移動可能に
    支持され、加工時にテーブル上に載置されたプリント基
    板を押えるプレッシャフットとを備えたプリント基板の
    加工装置において、前記スピンドルヘッドとプレッシャ
    フットの間にこれらの相対移動量を検出する第1の検出
    手段を設け、前記テーブルに、工具とプレッシャフット
    の先端位置の距離を検出する第2の検出手段を設け、前
    記第1および第2の検出手段に接続され、プレッシャフ
    ット先端がプリント基板に接する前の工具とプレッシャ
    フットの各先端位置の距離を求め、プレッシャフットと
    工具の相対移動量が予め設定する加圧距離に等しくなる
    まで前記相対移動量を監視し、前記相対移動量が前記加
    圧距離になったら、その後の工具の移動量を、その後の
    相対移動量に関りなく、前記距離から前記加圧距離を引
    いた値とプリント基板の加工深さの和としてスピンドル
    ヘッドの移動を制御する制御手段を設けたことを特徴と
    するプリント基板の加工装置。
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