JP3806245B2

JP3806245B2 - ワークの加工方法

Info

Publication number: JP3806245B2
Application number: JP15177798A
Authority: JP
Inventors: 勇二本田; 正弘川村; 典男道上
Original assignee: Hitachi Via Mechanics Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 1998-06-01
Filing date: 1998-06-01
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2018-06-01
Also published as: JPH11347818A

Description

【０００１】
【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

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。