JP6297926B2 - 基板穴明け装置及び基板穴明け方法 - Google Patents

Description

本発明は、テーブルに載置されたプリント基板の如き基板にドリルを用いて止まり穴の加工を行う基板穴明け装置及び基板穴明け方法に関する。

プリント基板穴明け装置においては、穴を基板全体に貫通させず、穴が基板深さ方向の途中までしかない止まり穴を加工する場合がある。この止まり穴の加工においては、プリント基板上面の高さ位置を検出し、その高さ位置を基準にして、必要な深さまで穴明けしている。従って、止まり穴の深さの精度を高めるには、プリント基板上面の高さ位置を正確に求める必要がある。

従来、特許文献１（段落００１４）に開示されるように、穴明け加工時にプリント基板を押付けるための基板押さえ板と契合したセンサを設け、ここで検出されるプリント基板上面の高さ位置を基準にして穴明けを行うものがある。

特開平９−２７７１４０号公報

しかしながら、このような従来技術では、センサが誤動作した場合、検出されたプリント基板上面の高さは誤ったものとなり、止まり穴の深さの精度は確保されないことになる。

そこで、本発明は、基板上面を検出するためのセンサの誤動作により、誤った位置を基準にして穴明けを行ってしまうことを防止できる基板穴明け装置及び基板穴明け方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の基板穴明け装置においては、ドリルを回転させるためのスピンドルに契合する基板押付け部を穴の加工動作を行う毎に下降させてテーブルに載置された基板を押付け、その後ドリルを下降させて止まり穴の加工を連続的に行う基板穴明け装置において、前記基板押付け部が下降して前記基板に当接したことを検出するとともに穴を明けた後で前記基板押付け部が上昇して前記基板から離間したことを検出する検出部と、当該検出部による前記当接検出時点と離間検出時点での前記基板押付け部の高さ位置情報の差を過去に加工した穴のものと比較して、当該差が許容範囲内にない場合、次の穴の加工動作を行わないように制御する制御部とを備えることを特徴とする。

請求項２に記載の基板穴明け装置においては、請求項１に記載の基板穴明け装置において、最初の穴の加工動作を行う場合、前記検出部は穴を明ける前に前記基板押付け部が下降して前記基板に当接したことを検出するとともに前記基板押付け部が上昇して前記基板から離間したことを検出し、前記制御部は前記検出時点及び離間検出時点での前記基板押付け部の高さ位置情報の差を求め、当該差が許容範囲内にない場合、穴の加工動作を行わないことを特徴とする。

請求項３に記載の基板穴明け方法においては、ドリルを回転させるためのスピンドルに契合する基板押付け部を穴の加工動作を行う毎に下降させてテーブルに載置された基板を押付け、その後ドリルを下降させて止まり穴の加工を連続的に行う基板穴明け方法において、前記基板押付け部が下降して前記基板に当接したことを検出するとともに穴を明けた後で前記基板押付け部が上昇して前記基板から離間したことを検出し、前記当接検出時点と離間検出時点での前記基板押付け部の高さ位置情報の差を過去に加工した穴のものと比較し、当該差が許容範囲内にない場合、次の穴の加工動作を行わないように制御することを特徴とする。

請求項４に記載の基板穴明け方法においては、請求項３に記載の基板穴明け方法において、最初の穴の加工動作を行う場合、穴を明ける前に前記基板押付け部が下降して前記基板に当接したことを検出するとともに前記基板押付け部が上昇して前記基板から離間したことを検出し、当該当接検出時点及び離間検出時点での前記基板押付け部の高さ位置情報の差を求め、当該差が許容範囲内にない場合、穴の加工動作を行わないように制御することを特徴とする。

本発明によれば、基板上面を検出するセンサの誤動作により、誤った位置を基準にした深さで穴明けを行ってしまうことを防止できる基板穴明け装置及び基板穴明け方法が得られる。

本発明の一実施例となる基板穴明け装置の構成を示す図である。 本発明の一実施例となる基板穴明け装置において、最初の穴明けを行う場合の動作を説明するための図である。 本発明の一実施例となる基板穴明け装置において、最初の穴明けを行う場合のフローチャートである。 本発明の一実施例となる基板穴明け装置において、２番目の穴明けを行う場合の動作を説明するための図である。 本発明の一実施例となる基板穴明け装置において、２番目の穴明けを行う場合のフローチャートである。

以下、本発明の一実施例について説明する。図１は本発明の一実施例となる基板穴明け装置の構成を示す図である。

図１において、１は止まり穴を加工すべきプリント基板、２はプリント基板１を載置するテーブル、３はプリント基板１に穴を明けるためのドリル、４はドリル３を回転させるモータ内蔵型のスピンドル５を保持するスピンドルユニットである。
テーブル２は、プリント基板１に穴を明けようとする位置にドリル３が向くよう、テーブル駆動部６により駆動される。スピンドルユニット４は、スピンドル垂直駆動部７より垂直方向に駆動される。

スピンドル５の下方側には穴明け加工時にプリント基板１を押付けるためのプレッシャフット９が係合している。このプレッシャフット９はシリンダ８を介してスピンドルユニット４に連結されており、スピンドルユニット４が下降する場合、プリント基板１の上面位置に当接するまではスピンドルユニット４と共に下降する。
スピンドルユニット４とプレッシャフット９は互いに高さ方向に所定の間隔を保って係合していて、スピンドルユニット４が下降する場合、途中までは共に下降し、プレッシャフット９がプリント基板１の上面位置に当接すると、その後はプレッシャフット９がその位置にとどまり、スピンドルユニット４だけ独立に下降し、ドリル３で穴明けができるようになる。穴明けを終え、スピンドルユニット４を上昇させると、ある位置からプレッシャフット９も共に上昇するようになっている。

１０は、スピンドルユニット４に固定された検出器１１とプレッシャフット９に固定されたロッド１２とから構成される基板上面センサである。プレッシャフット９が上昇して検出器１１がロッド１２の先端を光学的に検出するとＯＮ信号、プレッシャフット９が下降して検出器１１がロッド１２の先端を検出しなくなるとＯＦＦ信号を出力するようになっている。
従って、スピンドルユニット４を下降させた場合、プレッシャフット９がプリント基板１の上面位置に到達し、プレッシャフット９だけがそれ以上下降できなくなって、スピンドルユニット４とプレッシャフット９が垂直方向に互いにずれたことを検出した時、基板上面センサ１０はＯＮ信号を出力する。また、その後スピンドルユニット４を上昇させた場合、プレッシャフット９がプリント基板１の上面位置から離れる時、基板上面センサ１０はＯＦＦ信号を出力する。

１３はスピンドル５の回転、テーブル駆動部６及びスピンドル垂直駆動部７を制御する全体制御部である。この全体制御部１３は、テーブル駆動部６の内部にある送り位置情報により、テーブル２の２次元位置情報を認識しながらテーブル駆動部６を制御するようになっており、またスピンドル垂直駆動部７の内部にある送り位置情報により、ドリル３の先端の現在の高さ位置情報を認識しながらスピンドル垂直駆動部７を制御するようになっている。また基板上面センサ１０からの検出信号は全体制御部１３に入力され、全体制御部１３はスピンドル垂直駆動部７の内部にある送り位置情報とからプレッシャフット９がプリント基板１の上面位置に当接した位置の高さ情報を認識できるようになっている。この全体制御部１３は、例えばプログラム制御の処理装置によって実現され、ここで説明する以外の制御機能を有し、図示されていないブロックにも接続されている。

図１の基板穴明け装置は以下のように動作する。
全体制御部１３は、プリント基板１に連続的に穴を明けるよう各部を制御するが、最初の穴の加工動作においては、以下のように制御する。図２はこの場合の動作を説明するための図、図３はフローチャートである。

加工を行う場合、基準となる高さ位置からスピンドルユニット４を下降させ、基板上面センサ１０でＯＮを検出したら、スピンドルユニット４を上昇させる。そして基板上面センサ１０でＯＦＦを検出したら、再びスピンドルユニット４を下降させ、基板上面センサ１０でＯＮを検出したら、スピンドルユニット４を上昇させる。
基板上面センサ１０がＯＮとＯＦＦとなる高さ検出位置は、理想的には同じになるはずであるが、装置の組立精度、プリント基板１の表面状態及び基板上面センサ１０の方式等の関係で、現実においては多少ずれてしまう。
本発明に従うと、ＯＮ検出とＯＦＦ検出の相互作用によって、基板上面センサ１０の誤動作を検出するものである。すなわち、ＯＮ検出のエラーかどうかを、正常に検出されることを期待するＯＦＦ検出が許容範囲内で検出されるかどうかで判定する。またＯＦＦ検出のエラーかどうかを、正常に検出されることを期待するＯＮ検出が許容範囲内で検出されるかどうかで判定する。ＯＮ検出位置とＯＦＦ検出位置のずれ量が許容範囲を超えていなかったら加工動作を行うが、ずれ量が許容範囲を超えていたら、基板上面センサ１０の異常と見做し、加工動作を止めるようにする。
なお上記許容範囲は、例えば、基板上面センサ１０に通常発生してしまう大きさに設定しても良い。また、加工精度から定まる大きさを許容範囲の限度として設定しても良い。

そこで、基板上面センサ１０で最初にＯＮとＯＦＦとなった基板上面高さ検出位置Ｐ１、Ｕ１、また２度目にＯＮとＯＦＦとなった基板上面高さ検出位置Ｐ２、Ｕ２とから、最大のずれ量Ｄ１を求める。例えば、図２のように、Ｕ１＞Ｕ２＞Ｐ１＞Ｐ２なる関係にあった場合、Ｕ１−Ｐ２を求める。この最大ずれ量Ｄ１（＝Ｕ１−Ｐ２）が許容範囲を超えていなかったら、引続いて止まり穴の加工を行う。
すなわち、再びスピンドルユニット４を下降させ、先に得られた基板上面高さ検出位置Ｐ１、Ｐ２、Ｕ１、Ｕ２のいずれか、あるいはこれらの平均値を基準にした深さまでプリント基板１に止まり穴を明け、この止まり穴の加工が終わったら、スピンドルユニット４を基準となる高さ位置まで上昇させる。

この止まり穴の加工動作の際、基板上面センサ１０におけるスピンドルユニット４の下降時のＯＮと上昇時のＯＦＦで得られた基板上面高さ検出位置Ｐ３、Ｕ３と先に得られたＰ１、Ｐ２、Ｕ１、Ｕ２とから、新たな最大ずれ量Ｄ１２を求める。例えば、図２のように、Ｕ１＞Ｕ３＞Ｕ２＞Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３なる関係にあった場合、Ｕ１−Ｐ３を求めておく。この新たな最大ずれ量Ｄ１２（＝Ｕ１−Ｐ３）が許容範囲を超えていなかったら、２番目の穴の加工動作に入る。

上記において、もしも最大ずれ量Ｄ１が許容範囲を超えていたら、止まり穴の加工動作を行わずにスピンドルユニット４を基準となる高さ位置まで上昇させ、装置を停止させる。また、基板上面センサ１０が異常になっていることを表わす警報表示を行って、基板上面センサ１０の異常をオペレータに知らせる。
また、最大ずれ量Ｄ１２が許容範囲を超えていたら、２番目の穴の加工動作に入ることを中止し、装置を停止させる。また、基板上面センサ１０が異常になっていることを表わす警報表示を行って、基板上面センサ１０の異常をオペレータに知らせる。

次に、２番目の穴の加工動作では、全体制御部１３は以下のように制御する。図４はこの場合の動作を説明するための図、図５はフローチャートである。
スピンドルユニット４を最初の穴の加工動作時と同様に下降させ、先に得られた基板上面高さ検出位置Ｐ１、Ｐ２、Ｕ１、Ｕ２、Ｐ３、Ｕ３のいずれか、あるいはこれらの平均値を基準にした深さまでプリント基板１に止まり穴を明け、この止まり穴の加工が終わったら、スピンドルユニット４を基準となる高さ位置まで上昇させる。
この２番目の穴の加工動作では、基板上面センサ１０におけるスピンドルユニット４の下降時のＯＮと上昇時のＯＦＦで得られた基板上面高さ検出位置Ｐ４、Ｕ４から新たなずれ量Ｄ２（＝Ｕ４―Ｐ４）を求め、これを最初の穴の加工動作における最初の２回の下降と上昇で得られた最大ずれ量Ｄ１（＝Ｕ１−Ｐ２）と比較し、その差Ｋ（＝Ｄ１−Ｄ２）を求める。この差Ｋが許容範囲を超えていなかったら、引続いて３番目の穴の加工動作に入る。

上記において、もしも差Ｋが許容範囲を超えていたら、次の３番目の穴の加工動作に入ることを中止し、装置を停止させる。また、基板上面センサ１０が異常になっていることを表わす警報表示を行って、基板上面センサ１０の異常をオペレータに知らせる。

以下、３番目以降の穴の加工動作でも、前回のずれ量と今回のずれ量とを比較し、その差が許容範囲を超えていなかったら引続いて次の穴の加工動作に入り、その差が許容範囲を超えていたら次の穴の加工動作に入ることを中止し、装置を停止させる。また、基板上面センサ１０が異常になっていることを表わす警報表示を行って、基板上面センサ１０の異常をオペレータに知らせる。

上記実施形態によれば、プレッシャフット９が下降してプリント基板１に当接したことを検出するとともに穴を明けた後でプレッシャフット９が上昇してプリント基板１から離間したことを検出することにより、基板上面センサ１０の正常性をチェックするので、基板上面センサ１０の誤動作により、誤った位置を基準にした深さで穴明けを行ってしまうことを防止できる。

なお上記実施形態では、２番目以降の穴の加工動作においては、前回の穴の加工動作におけるスピンドルユニット４の下降と上昇で得られたずれ量と今回のずれ量を比較し、許容範囲にあるか否か判定したが、過去に得られたずれ量情報が２つ以上ある場合には、適当な過去分まで遡って平均する等を行い、今回のずれ量を比較し、許容範囲にあるか否か判定するようにしても良い。

また上記実施形態では、最初の穴の加工動作においては、スピンドルユニット４の２回の下降と上昇で得られたずれ量を検出し、ここで基板上面センサ１０が異常と判定されなければ、止まり穴の加工動作を行うようになっているが、１回だけの下降と上昇でも、３回以上の下降と上昇を行うことでも良い。

また上記実施形態では、２番目の穴の加工動作において、最初の穴の加工動作におけるスピンドルユニット４の最初の２回の下降と上昇で得られた最大ずれ量Ｄ１（＝Ｕ１−Ｐ２）と今回のずれ量を比較し、許容範囲にあるか否か判定したが、３回全ての下降と上昇で得られたあらたな最大ずれ量Ｄ１２（＝Ｕ１−Ｐ３）と今回のずれ量を比較し、許容範囲にあるか否か判定するようにしても良い。

また上記実施形態では、図２におけるＰ３及び図４におけるＰ４のように、止まり穴を明ける直前には、スピンドルユニット４の下降時のＯＮで基板上面高さ検出位置が得られる。これらを止まり穴の深さの基準を決めるのに使わなかったが、単独で、あるいは他の基板上面高さ検出位置と合せて使うようにしても良い。

１：プリント基板、２：テーブル、３：ドリル、４：スピンドルユニット
５：スピンドル、６：テーブル駆動部、７：スピンドル垂直駆動部
８：シリンダ、９：プレッシャフット、１０：基板上面センサ
１１：検出器、１２：ロッド、１３：全体制御部

Claims (4)

1. ドリルを回転させるためのスピンドルに契合する基板押付け部を穴の加工動作を行う毎に下降させてテーブルに載置された基板に押付け、その後ドリルを下降させて止まり穴の加工を連続的に行う基板穴明け装置において、前記基板押付け部が下降して前記基板に当接したことを検出するとともに穴を明けた後で前記基板押付け部が上昇して前記基板から離間したことを検出する検出部と、当該検出部による前記当接検出時点と離間検出時点での前記基板押付け部の高さ位置情報の差を過去に加工した穴のものと比較して、当該差が許容範囲内にない場合、次の穴の加工動作を行わないように制御する制御部とを備えることを特徴とする基板穴明け装置。
2. 請求項１に記載の基板穴明け装置において、最初の穴の加工動作を行う場合、前記検出部は穴を明ける前に前記基板押付け部が下降して前記基板に当接したことを検出するとともに前記基板押付け部が上昇して前記基板から離間したことを検出し、前記制御部は前記検出時点及び離間検出時点での前記基板押付け部の高さ位置情報の差を求め、当該差が許容範囲内にない場合、穴の加工動作を行わないことを特徴とする基板穴明け装置。
3. ドリルを回転させるためのスピンドルに契合する基板押付け部を穴の加工動作を行う毎に下降させてテーブルに載置された基板に押付け、その後ドリルを下降させて止まり穴の加工を連続的に行う基板穴明け方法において、前記基板押付け部が下降して前記基板に当接したことを検出するとともに穴を明けた後で前記基板押付け部が上昇して前記基板から離間したことを検出し、前記当接検出時点と離間検出時点での前記基板押付け部の高さ位置情報の差を過去に加工した穴のものと比較し、当該差が許容範囲内にない場合、次の穴の加工動作を行わないように制御することを特徴とする基板穴明け方法。
4. 請求項３に記載の基板穴明け方法において、最初の穴の加工動作を行う場合、穴を明ける前に前記基板押付け部が下降して前記基板に当接したことを検出するとともに前記基板押付け部が上昇して前記基板から離間したことを検出し、当該当接検出時点及び離間検出時点での前記基板押付け部の高さ位置情報の差を求め、当該差が許容範囲内にない場合、穴の加工動作を行わないように制御することを特徴とする基板穴明け方法。
   

Images