JP4620510B2 - プリント基板加工機 - Google Patents

Description

本発明は、予め準備された工具を交換しながら、予め定める高さに位置決めされた工具先端を加工終了位置まで切り込ませてワークを加工するプリント基板加工機に関する。

一般に、プリント基板に加工される穴の直径は数種類から１０数種類であると共に、加工する穴の数が多い。そこで、プリント基板加工機では、被加工物であるプリント基板を載置するテーブル上に数１０〜数１００本の工具であるドリルを配置しておき、加工プログラムからの指示あるいは工具寿命による工具交換指令に基づいて工具を交換をしながら加工をする。

ドリル毎に最適な加工条件（回転数や切削速度等）があるため、加工に先立ち、作業者はドリル毎に最適な加工条件を設定する。また、作業者による誤入力を防止するために加工プログラムの先頭部分で加工条件を設定する場合もある。

プリント基板は、一般に、厚さ方向のばらつきが大きい。このため、プリント基板の表面位置を基準にして穴や溝等を加工をすると、深さが不足する場合がある。そこで、テーブルの表面を基準にして工具先端の加工終了位置を定めるようにしている（特許文献１）。

また、プリント基板加工機では、加工品質を向上させるためにプレッシャフットによりドリル近傍のワークを押さえるようにしており、ドリル先端はプレッシャフットの内側に位置決めされる。加工精度を向上させるためには、ドリル先端の位置を正確に把握しておく必要があるので、測定装置を設け、ドリル先端の位置およびドリル先端のプレッシャフット先端からの距離を正確に定めるようにしている（特許文献２）。

なお、プリント基板の板厚は通常１ｍｍ前後であり、数枚重ねて同時加工をする場合でもトータルの板厚は６ｍｍ程度である。また、工具である例えばドリルの場合、刃長は３〜７ｍｍ程度である。
特開平４−４１１１２号公報 特開平１−１８８２０７号公報

ところで、通常、プリント基板はテーブルの表面に直接載置されるが、プリント基板の種類によってはプリント基板とテーブルとの間に板厚が１０ｍｍ程度のテンプレートと呼ばれる板を配置する場合がある。

加工するプリント基板がテンプレートを使用しないものからテンプレートを使用するものに変わった場合あるいはその逆の場合のいずれも、ドリル先端の加工終了位置（以下、「Ｚ点」という。）の設定を変更しなければならないが、作業者がＺ点の設定変更を忘れる場合がある。

例えば、加工内容がテンプレートを使用しないものからテンプレートを使用するものに変わった場合、Ｚ点の設定変更がなされていないと、刃長を超えた切り込みが行われ、ドリルの折損等により加工能率が低下するだけでなく装置を破損する場合があった。また、加工内容がテンプレートを使用するものからテンプレートを使用しないものに変わった場合、Ｚ点の設定変更がなされていないと、加工が行われず、加工能率が低下した。

本発明の目的は、上記課題を解決し、不適切なＺ点の設定を防止し、加工能率を向上させることができるプリント基板加工機を提供するにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、工具を保持する主軸の先端から工具先端までの距離が前記工具の呼び径に拘わらず同じになるようにして予め準備された前記工具を交換し、前記工具先端を加工終了位置まで切り込ませてワークを加工するプリント基板加工機において、前記工具毎の加工終了位置と刃長を記憶する記憶手段と、プレッシャフット先端からプリント基板表面までの距離Ａを測定する測定手段と、移動原点から切削送り開始位置までの距離Ｒｐ及び当該距離Ｒｐから前記記憶手段に記憶された加工終了位置までの距離Ｚｐの和である距離（Ｒｐ＋Ｚｐ）と、前記測定手段によって測定された距離Ａとプレッシャフット先端から工具先端までの距離Ｌ２と刃長Ｌ１の和である距離（Ａ＋Ｌ２＋Ｌ１）とを比較し、
Ａ＋Ｌ２＋Ｌ１≦Ｒｐ＋Ｚｐ
である場合には、加工を中止させる演算手段と、
を備えていることを特徴とする。
この場合、前記演算手段は、前記距離Ａと前記距離（Ｒｐ＋Ｚｐ）を比較し、
Ａ＞Ｒｐ＋Ｚｐ
である場合は、加工を中止させるようにすることもできる。

加工終了位置の設定が不適切である場合あるいはテンプレートを使用しない加工を行う際にテンプレートが除去されていない場合には加工を行わないので、加工不良の発生を予防できると共にトータルの加工能率を向上させることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係るプリント基板加工機の構成図、図２は寸法関係の説明図である。

図１において、プリント基板加工機６０のテーブル１９には、プリント基板１８と複数のドリルを保持するドリル格納装置７０とが載置されている。テーブル１９は図示を省略する案内装置に支持されている。テーブル１９の下面に固定されたナット２０は送りねじ２１に螺合している。送りねじ２１は図示を省略するサーボモータによって回転駆動され、テーブル１９を図面に垂直な前後方向に移動させる。

スライダ２３は図示を省略する案内装置に支持されている。スライダ２３の背面に固定されたナット２４は送りねじ２５に螺合している。送りねじ２５はサーボモータ２６によって回転駆動され、スライダ２３を図の左右方向に移動させる。

主軸頭２７はスライダ２３に支持されている。主軸頭２７の背面に固定されたナット２８は送りねじ２９に螺合している。送りねじ２９はサーボモータ３０によって回転駆動され、主軸頭２７を図の上下方向に移動させる。サーボモータ２６にはエンコーダ６０が設けられている。エンコーダ６０は主軸頭２７の現在位置を正確に測定する。

主軸３１は主軸頭２７に回転自在に支持され、図示を省略するモータによって回転駆動される。コレットチャック３２は主軸３１に支持され、図示を省略する駆動手段により開閉自在に駆動される。

ドリル１５は、コレットチャック３２に着脱可能に保持されている。一対のエアシリンダ３３はブラケット３４を介して主軸頭２７に支持されている。エアシリンダ３３には圧力が一定のエアが常時供給されている。プレッシャフット３５はエアシリンダ３３のロッドに取り付けられている。

プレッシャフット３５の側面にはドッグ７１が固定されている。スライダ２３のドッグ７１と対向する位置にはセンサ７２が固定されている。センサ７２は制御装置１４に接続されている。

制御装置１４は、フレキシブルディスク４１（以下、「ＦＤ」という。）に記憶された加工プログラムを読み込むＦＤ入力装置４２と、フレキシブルディスク４１に記録されていないデータを入力するためのキーボード４３と、入力データや後述する記憶装置５０に記憶された内容を表示するＣＲＴ４４と、からなる入出力部４０と、各種データの比較、演算処理等を行う演算装置４５と、各種データを記憶する記憶装置５０と、から構成されている。

記憶装置５０には、ドリル格納場所番号、ドリル径、ドリルの刃長Ｌ１、後述する距離Ｒｐおよび距離Ｚｐ、加工条件および個々のドリルの寿命までの使用可能回数等が記憶されている。

なお、一般に使用されているドリルの刃長Ｌ１は、０．３ｍｍの場合は最長で５ｍｍ、０．５ｍｍの場合は最長で７ｍｍである。

次に、図２を参照しながら、各部の寸法関係について説明する。

ドリル１５は、ドリルの呼び径に関わらずドリル先端が主軸３１の先端からＢになるようにしてコレットチャック３２に保持されている。主軸３１を待機位置に位置決めしたとき、ドリル１５先端のテーブル１９表面からの高さはＨである。以下、テーブル１９の表面を基準として高さがＨの位置をドリル１５の上下Ｚ軸方向の移動原点という。ドリル１５は移動原点を基準にして目標位置のＺ座標を指定される。

ドリル１５が移動原点にあるとき、プレッシャフット３５の先端はドリル１５の先端から距離Ｌ２（通常、１〜２ｍｍ）だけテーブル側に位置決めされている。なお、距離Ｌ２は予め知られている。

移動原点から距離ＲｐのＲ点は、加工時、ドリル先端を水平方向に移動させる位置、すなわち、２番目以降の加工部の切削送り開始位置であり、プレッシャフット３５の先端がプリント基板１８の表面から１〜２ｍｍの高さになる位置である。

Ｒ点から距離ＺｐのＺ点は、当該穴の加工終了時におけるドリル１５の先端位置であり、ドリル径毎に指定される。

すなわち、ドリルの場合、先端角θはドリルの呼び径ｄに関わらず通常１１８度である。このため、ドリル先端から呼び径ｄまでの長さｃはドリル径によって異なる。したがって、Ｚ点をドリル径毎に定めることにより、指定された深さの穴を確実に加工し、かつ加工能率を向上させることができる。

次に、この実施形態の動作を説明する。なお、同図の場合、プリント基板１８はテンプレートを介してテーブル１９の表面に載置され、加工開始時におけるドリル先端は移動原点に位置決めされている。

加工に先立ち、作業者は距離Ｒｐと距離Ｚｐを記憶装置５０に入力した後、図示を省略する加工開始ボタンをオンする。

すると、制御装置１４は、プレッシャフット３５の先端がプリント基板１８の表面に当接するまで、すなわちセンサ７２がオンするまで、主軸頭２７を図の下方に移動させ、センサ７２がオンしたときの移動原点からの距離Ａをエンコーダ６０により求め、距離Ａを記憶する。

次に、距離Ａと（Ｒｐ＋Ｚｐ）とを比較し、Ａ＞（Ｒｐ＋Ｚｐ）である場合はＣＲＴ４４にアラームを表示すると共に図示を省略する警報ランプを点灯して処理を終了し、その他の場合は、総てのドリル１５に対して距離Ａと距離Ｌ２と距離Ｌ１和である距離（Ａ＋Ｌ２＋Ｌ１）と距離Ｒｐと距離Ｚｐの和である距離（Ｒｐ＋Ｚｐ）とを比較し、（Ａ＋Ｌ２＋Ｌ１）＞（Ｒｐ＋Ｚｐ）である場合は加工を開始し、（Ａ＋Ｌ２＋Ｌ１）≦（Ｒｐ＋Ｚｐ）である場合はＣＲＴ４４にアラームを表示すると共に図示を省略する警報ランプを点灯して処理を終了する。

プリント基板１８の加工は、従来の場合と同様に、入出力部４６から入力された加工プログラムに従って、主軸３１とテーブル１９を水平方向に移動させることにより、主軸３１をテーブル１９の所望の位置に位置決めした後、主軸３１をＲ点とＺ点の間で移動させる。また、必要に応じて、ドリル格納装置７０に収納された任意のドリル１５に交換する。

なお、テンプレートを使用しない場合も上記の場合と同じ動作であるので、重複する説明を省略する。

以上説明したように、本発明では、総てのドリルに対して刃長を記憶させておき、加工に先立ち、加工に支障が発生しないことを確認してから加工を行うので、Ｚ点の設定が不適切な場合あるいはテンプレートを使用しない加工を行う時にテンプレートの除去を忘れた場合に加工が行われないので、装置の損傷を予防できると共にトータルの加工能率を向上させることができる。

本発明に係るプリント基板加工機の構成図である。 本発明に係るプリント基板加工機の寸法関係の説明図である。 ドリルの説明図である。

符号の説明

１５ ドリル
１８ プリント基板
１９ テーブル
３５ プレッシャフット
５０ 記憶装置
７１ ドッグ
７２ センサ
Ａ プレッシャフット３５の先端とプリント基板１８との距離
Ｌ１ ドリル１５の刃長
Ｈ 動原点にあるドリル１５先端のテーブル１９の表面からの高さ
Ｌ２ プレッシャフット３５先端とドリル１５先端との距離
Ｒｐ 移動原点から切削送り開始点までの距離
Ｚｐ 切削送り開始点から加工終了点までの距離

Claims (2)

1. 工具を保持する主軸の先端から工具先端までの距離が前記工具の呼び径に拘わらず同じになるようにして予め準備された前記工具を交換し、前記工具先端を加工終了位置まで切り込ませてワークを加工するプリント基板加工機において、
   前記工具毎の加工終了位置と刃長を記憶する記憶手段と、
   プレッシャフット先端からプリント基板表面までの距離Ａを測定する測定手段と、
   移動原点から切削送り開始位置までの距離Ｒｐ及び当該距離Ｒｐから前記記憶手段に記憶された加工終了位置までの距離Ｚｐの和である距離（Ｒｐ＋Ｚｐ）と、前記測定手段によって測定された距離Ａとプレッシャフット先端から工具先端までの距離Ｌ２と刃長Ｌ１の和である距離（Ａ＋Ｌ２＋Ｌ１）とを比較し、
   Ａ＋Ｌ２＋Ｌ１≦Ｒｐ＋Ｚｐ
   である場合には、加工を中止させる演算手段と、
   を備えていること
   を特徴とするプリント基板加工機。
2. 前記演算手段は、前記距離Ａと前記距離（Ｒｐ＋Ｚｐ）を比較し、
   Ａ＞Ｒｐ＋Ｚｐ
   である場合は、加工を中止させること
   を特徴とする請求項１記載のプリント基板加工機。

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