JP4531286B2 - ワークの加工方法、及びプリント基板加工機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主軸に保持されたドリルやエンドミル等の工具により、プリント基板等のワークを加工するワークの加工方法、及びプリント基板加工機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、プリント基板穴明機に使用されるドリルカセット３の断面図である。ドリル１のシャンク部１ａには、樹脂製のドリルリング２が容易に移動しないようにして配置されている。ドリルリング２は、上面２ａからドリル１の先端１ｂまでの距離Ｌ１が、工具の直径にかかわらず同じになるようにして、シャンク部１ａに位置決めされている。ドリルカセット３にはドリルリング２が嵌合する座ぐり穴３ａと、シャンク部１ａ及び刃部１ｃが遊嵌する収納穴３ｂが設けられている。そして、ドリル１は、ドリルリング２が収納穴３ａに位置決めされることにより、水平方向及び上下方向に位置決めされる。
【０００３】
この二点鎖線で示すスピンドル２２の下端２２ａをドリルリング２の上面２ａに当接させた状態でシャンク部１ａを保持すると、スピンドル２２の下端からドリル１の先端１ｂまでの長さが常に同じになるため、ドリル１を交換した際にドリル１の長さを測定する必要がなく、加工能率を高めることができる。
【０００４】
また、特開平１−３０６１５６号公報には、ドリル検出装置を備えたプリント基板加工機の技術が開示されている。この技術によれば、工具の先端位置と、工具の直径及び偏心量を確実に確認することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のドリルリング２を使用するものは、このドリルリング２が自動機又は手作業によりドリル１に装着されるが、いずれの場合も、誤って刃部の短いドリルや先端の折れたドリル（以下「不良ドリル」という。）に装着される場合がある。そして、このような不良ドリルで加工が行われると、所望深さの穴を加工することができない。しかも、刃が設けられていないシャンク部１ａにおける下側の部分がワークに食い込むことによりドリル１が折れたり、ワークやスピンドル２２を損傷させたりする不具合がある。
【０００６】
一方、特開平１−３０６１５６号公報に記載されたものは、上述のように、工具の先端位置と、工具の直径及び偏心量は、確実に確認できるものの、加工すべき穴の深さと、ドリルの刃部の長さとの関係はみていないため、上述と同様、誤って刃部の短いドリルで加工が行われるという問題がある。
【０００７】
なお、上述のような不具合や問題は、工具としてドリルを使用する場合に限らず、例えばエンドミルを使用する場合にも発生する。
【０００８】
そこで、本発明は、加工能率を高めることができ、しかも不良工具による加工を予防して加工品質を向上させることができるワークの加工方法、及びプリント基板加工機を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、工具（１）の先端からあらかじめ定める位置に位置決め用のリング（２）を配置し、前記リングを基準にして加工深さを決定するワークの加工方法において、
前記工具（１）は、先端側にあって直径がほぼ等しい刃部（１ｃ）と、前記刃部の基端側にあって前記刃部よりも大径のシャンク部（１ａ）とを有し、
加工に先立ち、前記工具のうちの、前記刃部である先端側の直径（Ｄ１）と、前記リングで規定された前記加工深さ（Ｋ）に対応する基端側の直径（Ｄ２）とを測定し、これら２箇所の直径がほぼ一致することを確認してから加工を行う、
ことを特徴とするワークの加工方法にある。
【００１２】
また、本発明は、軸方向先端側にあって直径がほぼ等しい刃部（１ｃ）と前記刃部の基端側にあって前記刃部よりも大径のシャンク部（１ａ）とを有する工具（１）を使用し、前記工具の先端からあらかじめ定める位置に位置決め用リング（２）を配置し、該位置決め用リングにより位置決めされてスピンドル（２２）に前記工具のシャンク部（１ａ）を保持して、前記位置決め用リングを基準にして決定された加工深さ（Ｋ）により加工を行うプリント基板加工機（４）において、
前記工具の直径を測定するための工具径検出装置（８）と、
加工に先立ち、前記工具径検出装置（８）により前記スピンドル（２２）に保持された前記工具（１）の前記刃部（１ｃ）の先端側の第１の位置（Ｊ）における直径（Ｄ１）と、前記第１の位置からあらかじめ定める距離（Ｍ）だけ基端側に隔てた前記加工深さ（Ｋ）に対応する前記工具の第２の位置における直径（Ｄ２）とを測定し、前記第１、第２の位置における直径がほぼ一致することを確認してから加工の実行を許可する制御部（２３）と、
を備えたことを特徴とするプリント基板加工機にある。
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより、特許請求の範囲に記載の構成に何等影響を及ぼすものではない。
【００１３】
〔作用〕
加工をする前に刃部の長さを測定し、刃部の長さが加工する穴の深さよりも長い工具（例えば、ドリル、エンドミル）で加工をするから、工具不良による主軸やワークの破損は発生せず、加工品質及び加工能率を向上させることができる。しかも装置構成が簡単である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。
【００１５】
図１は、本発明に係るプリント基板加工機の一例であるプリント基板穴明機４の斜視図であり、また、図２は、工具径確認装置８の縦断面図である。
【００１６】
図１において、プリント基板穴明機４に設けられたテーブル６は、駆動手段（不図示）によりベッド５上をＸ方向（プリント基板穴明機４に向かって前後方向）に位置決め自在である。テーブル６上には、各スピンドル２２ごとに、複数（図では３個）のドリルカセット３と、ツールポスト７と、工具径確認装置８と、被加工物（ワーク）であるプリント基板９とが固定されている。
【００１７】
ドリルカセット３には、多数のドリル１が保持されている。また、ツールポスト７には、ドリルカセット３と同様に、ドリルリング２（図５参照）が嵌合する座ぐり部とこの座ぐり部と同軸でドリル１のシャンク部及び刃部を収納する収納穴とからなる２個のドリル保持部７ａ、７ｂが設けられ、ドリル１を位置決めして保持することができる。
【００１８】
ハウジング２１は、駆動手段（不図示）により、ベッド５に固定されたクロスレール２０の前面をＸ方向に対して横方向に直角なＹ方向、及びこのＹ方向に対して上下方向に直角なＺ方向に位置決め自在である。スピンドル２２は、外周をハウジング２１に保持され、下端にドリル１を保持している。ＮＣ制御装置２３はプリント基板穴明機４の各部の動作を制御するものである。
【００１９】
図２に示すように、工具径確認装置８は、ホルダ３０と、距離センサ３１とを備えている。ホルダ３０には、断面が円形で軸線ＣがＺ方向の穴３２が上方から設けられている。距離センサ３１は、軸線Ｃに対向するようにしてホルダ３０に固定され、測定した値をＮＣ制御装置２３に出力する。なお、距離センサ３１の測定基準位置から軸線Ｃまでの距離はＬａである。
【００２０】
次に、本発明の動作を説明する。
【００２１】
図３は、ドリル形状の確認手順を示すフローチャートである。なお、あらかじめ工具交換装置（不図示）により、ドリルカセット３に保持されている工具（この場合はドリル１）のうち、次に使用するドリル１をあらかじめツールポスト７の一方のドリル保持部７ａに保持させておく。
【００２２】
まず、スピンドル２２をドリル保持部７ｂの軸線（Ｚ方向）に位置決めし、保持していたドリル１をドリル保持部７ｂに載置した後、ドリル保持部７ａに支持されているドリル１を保持する（Ｓ１）。次に、スピンドル２２の軸線を工具径確認装置８の軸線Ｃに一致させる（Ｓ２）。
【００２３】
次に、図４（ａ）に示すように、スピンドル２２を下降させ、ドリル１の先端１ｂからＪの位置（第１の位置：ドリル１の外周コーナ１ｄよりも少し上方の位置）をセンサ３１の測定位置に位置決めする。そして、この状態でスピンドル２２を微小速度で少なくとも１回転させ、距離センサ３１から出力される測定信号のうち最も小さい距離Ｌｂと、あらかじめ知られている距離Ｌａとから、下記の式（１）により、ドリル１の直径Ｄ１を求める（Ｓ３）。
【００２４】
Ｄ１＝（Ｌａ−Ｌｂ）×２……（１）
【００２５】
そして、ドリル１の呼び径ｄと直径Ｄ１との差（ｄ−Ｄ１）を求め、この差と許容値α（ただし、αは正の値であり、例えば、０．１ｍｍである。）とを比較し（Ｓ４）、−α≦（ｄ−Ｄ１）≦αである場合はＳ５の処理を行い、これ以外の場合、つまり（ｄ−Ｄ１）＞｜α｜である場合はＳ８の処理を行う。
【００２６】
手順Ｓ５では、図４（ｂ）に示すように、あらかじめ設定した距離Ｍだけスピンドル２２を下降させ、上述と同様にしてその基端側の位置（第２の位置）におけるドリル１の直径Ｄ２を求める。ここで、距離Ｍは加工する穴の深さをＫ、プリント基板の板厚の公差をΔＴ、ドリル１の頂角をθ、ドリルの呼び径をｄ、余裕代をＱとしたとき、次の式（２）で表される。
【００２７】
Ｍ＝Ｋ＋ΔＴ−｛Ｊ−（ｄ／２）・ｔａｎ（π／２−θ／２）｝＋Ｑ……（２）
【００２８】
なお、板厚の公差ΔＴと頂角θは、あらかじめ加工プログラムに入力されている。また、余裕代Ｑは、例えば、呼び径ｄが１ｍｍ以上の場合は０．５ｍｍ、呼び径ｄが１ｍｍ未満の場合は０．２ｍｍとする。なお、上述の板厚の公差ΔＴ及び余裕代Ｑをないものとした場合には、図４（ｂ）に示すように、穴の深さＫは、ドリル１の外周コーナ１ｄから刃部１ｃのうちの部位１ｅまでの距離、つまり刃部１ｃのうちの実質的に切削に寄与する部分の長さに相当することになる。
【００２９】
次に、直径Ｄ１と直径Ｄ２との差を求め（Ｓ６）、（Ｄ１−Ｄ２）≧０の場合はＳ７の処理を行い、これ以外の場合、つまり（Ｄ１−Ｄ２）＜０の場合はＳ８の処理を行う。なお、一般に、ドリル１においては、刃部１ｃの直径Ｄは頂部を除く先端、つまり図４（ａ）、（ｂ）における外周コーナ１ｂが最も大きく、基端側（同図では上端側）ほど直径が小さくなるか、または同じに設定されている。さらにドリル１における刃部１ｃ以外の部分、例えば、シャンク部１ａは刃部１ｃよりも直径が大きくなるように形成されている。したがって、上述の式、（Ｄ１−Ｄ２）≧０を満たすということは、Ｄ２を測定した部分が刃部１ｃの一部であることを意味する。つまり、ドリル１によって所定深さＫの穴を形成したときに、刃部１ｃ以外の部分、例えばシャンク部１ａが加工中の穴に食い込むおそれはない。
【００３０】
手順Ｓ７では、直径Ｄ１と直径Ｄ２の差と許容値β（ただし、βは正の値であり、例えば、０．０５ｍｍである。）とを比較し、（Ｄ１−Ｄ２）≦βである場合は処理を終了して穴明加工を実行し、これ以外の場合、つまりＤ１−Ｄ２）＞βの場合はＳ８の処理を行う。
【００３１】
手順Ｓ８では、ドリルカセット３に準備されているドリル１の中に使用可能な同径のドリル１が準備されているかどうかを確認し、同径のドリル１がある場合はＳ１の処理に戻り、一方、その他の場合はアラームを表示して（Ｓ９）、加工を中止する。
【００３２】
この実施の形態では、直径Ｄ２を測定するのに先立ち、ドリル１の呼び径ｄと直径Ｄ１とを比較するようにしたので、ドリル１の先端が曲がっていたり、ドリル１の軸線がスピンドル２２の軸線Ｃに対して偏心して保持されている場合（見かけ上の直径Ｄ１が大径になる。）は加工を行わないので、加工精度（寸法精度）及び穴の形状精度を優れたものにすることができる。
【００３３】
なお、手順Ｓ７の処理は、穴の加工精度及び形状精度を一層高めるために行うものであり、特に必要がない場合には、省略することも可能である。
【００３４】
また、上述では、距離センサ３１を１個設ける場合について説明したが、距離センサ３１を複数個とし、同一平面上に等間隔で放射状に並べるようにすると、さらにドリル径の測定精度を向上させることができる。
【００３５】
さらに、本発明は、主にドリル１を使用してプリント基板を加工するプリント基板穴明機に限らず、エンドミルを用いてプリント基板の外形やドリル穴の内周面を加工するプリント基板外形加工機等、他の装置にも適用することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、刃部の長さが加工する穴の深さよりも長いことを確認してから、加工を行うので、加工品質及び加工能率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプリント基板穴明機（プリント基板加工機）の斜視図である。
【図２】工具径確認装置の縦断面図である。
【図３】ドリル形状の確認手順を示すフローチャートである。
【図４】ドリルの測定位置を説明する図である。
【図５】プリント基板穴明機に使用されるドリルカセットの断面図である。
【符号の説明】
１ 工具（ドリル）
１ａ シャンク部
１ｂ 先端
１ｃ 刃部
１ｄ 外周コーナ
２ リング
８ 工具径検出装置
Ｄ１ 第１の位置の直径
Ｄ２ 第２の位置の直径

Claims (2)

1. 工具の先端からあらかじめ定める位置に位置決め用のリングを配置し、前記リングを基準にして加工深さを決定するワークの加工方法において、
   前記工具は、先端側にあって直径がほぼ等しい刃部と、前記刃部の基端側にあって前記刃部よりも大径のシャンク部とを有し、
   加工に先立ち、前記工具のうちの、前記刃部である先端側の直径と、前記リングで規定された前記加工深さに対応する基端側の直径とを測定し、これら２箇所の直径がほぼ一致することを確認してから加工を行う、
   ことを特徴とするワークの加工方法。
2. 軸方向先端側にあって直径がほぼ等しい刃部と前記刃部の基端側にあって前記刃部よりも大径のシャンク部とを有する工具を使用し、前記工具の先端からあらかじめ定める位置に位置決め用リングを配置し、該位置決め用リングにより位置決めされてスピンドルに前記工具のシャンク部を保持して、前記位置決め用リングを基準にして決定された加工深さにより加工を行うプリント基板加工機において、
   前記工具の直径を測定するための工具径検出装置と、
   加工に先立ち、前記工具径検出装置により前記スピンドルに保持された前記工具の前記刃部の先端側の第１の位置における直径と、前記第１の位置からあらかじめ定める距離だけ基端側に隔てた前記加工深さに対応する前記工具の第２の位置における直径とを測定し、前記第１、第２の位置における直径がほぼ一致することを確認してから加工の実行を許可する制御部と、
   を備えたことを特徴とするプリント基板加工機。

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