JP3806245B2 - ワークの加工方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板等のワークに座ぐり等の加工を施す場合におけるワークの加工寸法修正方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
プリント基板(以下、単に「基板」という。)は、成形の過程で厚みがばらつくことが多い。このため、表面近くに例えば、座ぐり加工をする場合、テーブル面すなわち基板の底面を基準にして加工を施すと加工誤差が大きくなる。
【0003】
そこで、座ぐり加工をする場合、通常は基板の表面を基準にして加工を行う。このような基板に座ぐり加工をする方法として、特開平2−262941号公報に開示された加工方法がある。
【0004】
この加工方法を図3乃至図6に基づいて説明する。
【0005】
図3はプリント基板加工装置の構成を示す図である。
【0006】
テーブル1上には、基板2と、ブロック3と、このブロック3から所定の距離離れた第1の検出手段4とが、固定されている。図5に示すように、第1の検出手段4は投光素子4aと受光素子4bとを備えている。
【0007】
サドル5は、不図示のスライダに支持され、テーブル1に対し垂直方向に昇降可能になっている。上記不図示のスライダには、モータ6が支持され、さらに、送りねじ7が回転自在に支持されている。この送りねじ7は、サドル5の背面に固定された図示しないナットに螺合し、送りねじ7の先端は、モータ6に接続されている。モータ6には、ロータリエンコーダ8が付設されている。
【0008】
サドル5には、スピンドル9が支持されている。スピンドル9の内部には、不図示の主軸が回転自在に備えられ、この主軸の先端にはチャック11が設けられ、チャック11には工具10が保持されている。
【0009】
さらに、サドル5には、シリンダ12が固定されている。シリンダ12のロッドには、スピンドル9に移動自在に嵌合したプレッシャフット13が支持されている。プレッシャフット13の先端には、ブラシ14が植設されている。
【0010】
サドル5には、スピンドル9から所定の距離離れた位置に第2の検出手段15が設けられている。第2の検出手段15には、検出子16が移動自在に支持されている。
【0011】
さらに、サドル5には、シリンダ17が固定されている。シリンダ17のロッドには、ブラケット18が固定され、ブラケット18の先端には、ブラシ19が植設されている。
【0012】
ロータリエンコーダ8と、第1の検出手段4と、第2の検出手段15とには、第1の測定回路20が接続されている。ロータリエンコーダ8と、第2の検出手段15とには、第2の測定回路21が接続されている。第1の測定回路20と、第2の測定回路21とには、第1の制御装置22が接続されている。
【0013】
次に、従来のプリント基板加工装置の動作を説明する。
【0014】
図4は従来の加工手順のフローチャート図であり、図5、図6は要部の動作説明図である。なお、予め、ブロック3の上面3aと第1の検出手段4の検出位置との上下方向の間隔L0を求め、第1の測定回路20に設定しておく。
【0015】
先ず、図4において、工具先端の位置検出を行う(手順S100)。
【0016】
すなわち、チャック11に工具10を保持させてから、テーブル1とサドル5の相対移動により、工具10と検出子16とを、第1の検出手段4とブロック3とに対向させる。そして、工具10が第1の検出手段4によって検出されるまでサドル5を下降させる。この時、第1の測定回路20は、内部にあるカウンタで、ロータリエンコーダ8から出力されるパルス数のカウントを開始する。そして、図5に示すように、第2の検出手段15の検出子16がブロック3に当たり下降を止められると、第2の検出手段15と検出子16との間に相対移動が生じて、第2の検出手段15から、検出子16がブロック3に当たったことを示す信号が発信される。第1の測定回路20は、第2の検出手段15からの信号を受けて、カウンタにカウントされたパルスの数を読み取り、検出子16の移動量L1を求める。この時、カウンタは、ロータリエンコーダ8から出力されるパルス数のカウントを継続している。
【0017】
これによって、サドル5の下降開始位置がブロック3の表面3aから距離L1が求められる。
【0018】
さらに、サドル5を下降させると工具10が第1の検出手段4に挿入され、投光素子4bと受光素子4bとによって工具10の先端が検出されると、第1の検出手段4は工具10先端の到達信号を発信する。カウンタは、ロータリエンコーダ8から出力されているパルス数のカウントを停止する。第1の測定回路20は、第1の検出手段4からの信号に基づいて、カウンタにカウントされたパルスの数を読み取り、工具10の移動量L2を求める。その後、モータ6は、一旦、停止した後、反転してサドル5を上昇させる。第1の測定回路20は、前記間隔L0と検出子16の移動量L1および工具10の移動量L2に基づいて、チャック11に工具10を保持したときの工具10の先端位置と、検出子16の先端位置との距離Aを次の式1で求め、制御装置22にその値を入力する。
【0019】
A=L2+L0−L1……式1
次に、基板2の上面位置を検出する(手順S200)。
【0020】
すなわち、工具10の先端位置と検出子16との距離Aを求めた後、テーブル1とサドル5を相対移動させ、検出子16を基板2の加工位置の上方に移動させる。そして、シリンダ17を作動させてブラケット18を下降させ、ブラシ19を検出子16より下方に移動させる。そして、図6に示すように、制御装置22の指令により、予め設定された所定の距離L3だけ、工具10と検出子16を下降させる。この移動量L3は、検出子16が基板2に接して第2の検出手段15から信号が発信される距離より大きく、かつ工具10が基板2に接触しないように設定されている。すると、まず、ブラシ19が基板2に接触して、加工時と同じ力で基板2をテーブル1に押しつける。この状態で、さらに第2の検出手段15が下降し、検出子16が基板2に接して第2の検出手段15から信号が発信されると、測定回路21が作動して、ロータリエンコーダ8から出力されているパルス数のカウントを始める。サドル5が所定の位置まで下降して、モータ6が止まると、第2の測定回路21は、それまでにカウントしたパルス数に基づいて、工具10と検出子16の相対移動距離Bを測定し、その結果を制御装置22に入力する。モータ6は、一旦止まった後、反転してサドル5を上昇させた後、テーブル1とサドル5を相対移動させ、工具10を加工位置の上方に移動させる。制御装置22は、前記距離Aと相対移動距離Bから、サドル5を移動量L3だけ移動させたときの、基板2の表面から工具10の先端までの距離Cを次の式2で求める。
【0021】
C=A−B……式2
その後、実際の座ぐり加工を行う(手順S300)。
【0022】
すなわち、図6において、距離Cと移動量L3および予め設定された加工深さZFから加工に必要な工具10の移動量Xを次の式3で求め、移動量Xに基づいて、モータ6を作動させて基板2の座ぐり加工を行う。
【0023】
X=L3+ZF+C……式3
加工が終了したら、引き続き加工をする箇所があるかどうかを調べ(手順S400)、加工が終了であれば動作を終了する。引き続き加工をする箇所がある場合は、同じ工具を使用する加工かどうかを確認し(手順S500)、同じ工具を使用する場合は手順S300の処理を、別の工具を使用する場合は手順S100の処理を、それぞれ行う。
【0024】
上記手順に従って基板2の加工を行うことによって、プリント基板加工装置の熱変位、スピンドル9に対する工具10の取付け位置精度、基板2の反りや、うねり等の不安定要素に影響されず、深さ方向に高精度の加工を行うことができる。
【0025】
【発明が解決しようとする課題】
図7は、座ぐり加工に使用される工具10の切り刃の図である。図で、斜線を施した部分が切り刃であり、切り刃の下面は水平ではなく、中心部が凹んでいる。中心部の深さhは、例えば直径Dが2mmの工具の場合、0.5mm程度である。このような工具の場合、先端Eの位置検出に0.1mm程度の測定誤差が発生し、結果として加工精度が低下する。
【0026】
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、工具の先端位置を非接触で検出する検出装置の検出精度が従来と同一であっても、深さ方向の加工精度を向上させることのできるワークの加工方法を提供することにある。
【0027】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、ワーク加工装置の昇降体(5)に設けられた工具(10)の先端を非接触にて検出する工具検出手段(4)と、前記昇降体(5)に昇降可能に設けられてワーク(2)に接触して該ワーク(2)を検出する検出子(16)と、前記工具(10)の下降距離及び検出子(16)の移動距離とを測定する測定手段(120)とによって、前記工具(10)の先端位置と前記ワーク(2)の加工面(2a)との距離を測定して、前記ワーク(2)の加工深さを設定するワーク加工方法において、前記工具(10)の先端位置と前記ワーク(2)の加工面(2a)の位置とを検出した後、前記工具を用いて前記ワーク(2)に定められた深さの試し加工を施し、前記試し加工深さを前記検出子(16)と前記測定手段(20)とによって測定し、前記工具(10)の先端位置を、前記定められた深さと測定された加工深さとの差で補正し、該補正した値に基づき設定された前記ワークの加工深さにより前記工具を用いて前記ワークを加工する、ことを特徴とするワークの加工方法にある。
【0028】
(作用)
ワーク加工装置の昇降体(5)に設けられた工具(10)と、昇降体(5)に昇降可能に設けられた検出子(16)とを昇降体(5)とともに下降させて接触子(16)をワーク加工装置のテーブルの基準面(3)に接触させる。その後、工具(10)の先端が工具検出手段(4)によって検出される。この間、昇降体(5)は、基準面(3)に当接して下降規制された検出子(16)に対して下降を継続する。そして、測定手段(20)が昇降体(5)の下降距離を算出して、工具(10)の先端と検出子(16)の先端との上下間隔を求める。
【0029】
その後、ワーク(2)と検出子(16)とを対向させて、昇降体(5)を下降させ、検出子(16)でワーク(2)の表面(2a)を検出する。この時点で、既に求めてある、工具(10)の先端と検出子(16)の先端との上下間隔を考慮し、上記測定手段(20)によって、ワーク(2)の加工深さに応じた工具(10)の下降距離を求める。
【0030】
ワーク(2)には、試し加工が施されるため、上記加工深さは定められており、ワーク(2)に試し加工が施された後に、その部分の深さを検出子(16)と測定手段(20)とによって測定する。
【0031】
最後に、定められた深さと測定された加工深さとの差を求めて、その差で工具の下降距離を補正する。
【0032】
なお、上記括弧内の符号は、図面と対照するために符したものであり、本発明の構成を何ら限定するものではない。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図1、図2に基づいて説明する。
【0034】
なお、本発明プリント基板加工装置の構成は、図3に示す従来の装置とほぼ同様であるので、その図示と説明は省略する。
【0035】
但し、本実施形態の装置における、第1、第2の測定回路120,121は、従来の第1、第2の測定回路20,21が備えている機能の他に後述する誤差を算出する機能も備えている。また、制御装置122は、従来の制御装置22が備えている機能の他に後述する工具10の加工距離を誤差に応じて修正制御できる機能も備えている。
【0036】
また、図4のフローチャート図における手順と同じ手順は同一の符号を付してその説明を省略する。
【0037】
手順S100および手順S200により、工具先端の位置検出および基板2の上面2aの位置の検出後、試し加工を行う。
【0038】
すなわち、加工プログラム中の最初に加工する箇所の加工深さZF1を確認し(手順S210)、ZF1≧0.4mmの場合は最初に加工する加工箇所に、またZF1<0.4mmの場合は製品として使用しない箇所に工具10を移動してから(手順S220)、加工深さをZFT=0.2mmとして所定の面積座ぐり試し加工をする(手順S230)。
【0039】
そして、手順S200と同様の手順で試し加工箇所の深さFを検出子16、第2測定回路121等によって求めてから(手順S240)、実際の試し加工深さZFTと測定深さFとの差ΔFを、ΔF=ZFT−Fとして、第1の測定回路120等で求め(手順S250)、手順S100において求めた移動量L3にΔFを加えた新たなL3を制御装置122に記憶させる(手順S260)。この結果、例えば測定した深さFが0.1mmであった場合、手順100において求めた移動量L3をΔFだけ大きく、すなわち、0.1mmだけ大きくすることにより、手順100において発生した工具先端の位置の検出誤差が補正される。以下、正規の加工プログラムに従って加工をする。
【0040】
この実施の形態では、実際の加工深さを確認し、加工深さが所定の値よりも大きい場合は加工箇所でそのまま試し加工を行うようにしたから、工具を移動させる距離を短くでき、作業能率を向上させることができる。
【0041】
なお、上記では、試し加工を行った後に、工具先端の位置を補正し、同一の工具で加工をする間の基板2の上面位置の検出を省略したが、加工箇所総てに、あるいは特に必要な箇所に限り、上記手順S200乃至手順S260を行うようにしても良い。
【0042】
また、手順S260において最初に加工する加工箇所の加工深さZF1が0.4mm未満の場合は製品として使用しない箇所に移動するようにしたが、加工プログラムを参照し、その工具で加工する加工深さZF1以上の箇所がある場合には、その箇所を先に加工するようにしてもよい。
【0043】
【発明の効果】
本発明によれば、工具の先端位置を接触せずに検出して、工具の下降距離を求め、設定された加工深さの値と、実際に加工した深さの測定値とによって加工誤差を求めて、工具の下降距離を補正するようにしたので、ワークの深さ方向の加工精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る加工手順のフローチャート図である。
【図2】本発明のプリント基板加工装置の概略構成図である。
【図3】従来のプリント基板加工装置の概略構成図である。
【図4】従来の加工手順のフローチャート図である。
【図5】従来のプリント基板加工装置の要部の動作説明図である。
【図6】従来のプリント基板加工装置の要部の動作説明図である。
【図7】座ぐり加工に使用される工具の切り刃を示す図である。
【符号の説明】
1 テーブル
2 プリント基板(ワーク)
2a 基板の表面(ワークの表面)
3 ブロック
3a ブロックの表面
4 第1の検出手段(工具検出手段)
4a 投光素子
4b 受光素子
5 サドル(昇降体)
10 工具
11 チャック
15 第2の検出手段(測定手段)
16 検出子
120 第1の測定回路(測定手段)
121 第2の測定回路(測定手段)
122 制御装置(測定手段)
Claims (1)
- ワーク加工装置の昇降体に設けられた工具の先端を非接触にて検出する工具検出手段と、前記昇降体に昇降可能に設けられてワークに接触して該ワークを検出する検出子と、前記工具の下降距離及び検出子の移動距離とを測定する測定手段とによって、前記工具の先端位置と前記ワークの加工面との距離を測定して、前記ワークの加工深さを設定するワーク加工方法において、
前記工具の先端位置と前記ワークの加工面の位置とを検出した後、前記工具を用いて前記ワークに定められた深さの試し加工を施し、
前記試し加工深さを前記検出子と前記測定手段とによって測定し、
前記工具の先端位置を、前記定められた深さと測定された加工深さとの差で補正し、
該補正した値に基づき設定された前記ワークの加工深さにより前記工具を用いて前記ワークを加工する、
ことを特徴とするワークの加工方法。
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