JP6339428B2 - ドリル加工装置及びドリル加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばプリント基板にドリルで穴明けを行うドリル加工装置及びドリル加工方法に関する。

プリント基板のためのドリル加工装置においては、加工プログラムに従い、プリント基板を載置したテーブルをX軸、Y軸方向に駆動して、ドリルを加工位置に相対的に位置決めする。その後、所定の高さに退避させておいたドリルを下降させて穴明けを行うようになっている。
ところで、プリント基板は、通常、樹脂層と導体配線層を交互に加熱圧縮して形成されるため、図２に示すように、基板中央部が基板外縁領域より厚くなっていることが多い。なお図２は、この状態を誇張して示してある断面図である。
従来、ドリルの加工に関与しない上下方向の移動距離（エアカット）は、特許文献１（段落０００５）に開示されているように、プリント基板の厚さのばらつきを考慮してエアカットが最小限に設定され、ドリルの退避位置は常に一定になっている。

しかしながら、上記のようにドリルを一定の高さに退避させておく従来技術においては、穴明け位置が、図２でのＰｍのように厚みが大きい位置の場合、X軸、Y軸方向の位置決めの静定前にドリルがプリント基板に突入することになり、加工精度が悪くなる問題点がある。また、このような事態を避けるため、退避位置をより高く設定すると、図２でのＰｎのように厚みが小さい位置の場合、ドリルがプリント基板に突入するまでに時間がかかり、加工に時間がかかり、生産性が悪くなる問題点がある。

特開2002-166396号公報

そこで本発明は、基板にドリルで穴明けを行うドリル加工において、基板の厚さにばらつきがあっても、ドリル加工の加工精度と生産性を確保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、本発明に基づくレーザ加工装置においては、一つの穴を加工する毎にドリルを退避位置から基板に向けて降下させ、一つの基板に複数の穴を順次加工するようにしたドリル加工装置において、一つの穴を加工を行う毎に前記基板の上面位置を検出する基板上面位置検出部と、一つの穴の加工が終了する毎に前記基板上面位置検出部で検出された基板上面位置から一定の距離だけ上昇させた位置まで次の穴の加工のためにドリルを退避させる制御部とを備えることを特徴とする。
また本発明に基づくレーザ加工方法においては、一つの穴を加工する毎にドリルを退避位置から基板に向けて降下させ、一つの基板に複数の穴を順次加工するようにしたドリル加工方法において、一つの穴を加工を行う毎に前記基板の上面位置を検出し、一つの穴の加工が終了する毎に前記基板上面位置から一定の距離だけ上昇させた位置まで次の穴の加工のためにドリルを退避させることを特徴とする。

本発明によれば、基板にドリルで穴明けを行うドリル加工において、基板の厚さにばらつきがあっても、ドリル加工の加工精度と生産性を確保することが可能となる。

本発明の一実施例となるドリル加工装置の動作を説明するための図である。 プリント基板の断面図である。 本発明の一実施例となるドリル加工装置の構成を示す図である。

以下、本発明の一実施例について説明する。
図３は本発明の一実施例となるドリル加工装置の構成を示す図である。図３において、１は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Ｘ軸とＹ軸方向に駆動される。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に連結されている。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。

ドリル３が降下してプリント基板１の上面位置に当接すると、その検出位置が基板当接位置検出部１０で検出できるようになっている。基板当接位置検出部１０は、例えば特開2001-341052号公報で知られているような、ドリル３を回転駆動するためのロータシャフト（図示せず）に発生する軸電圧を利用するものである。

１１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、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。
全体制御部１１は、プリント基板１に対する穴明け位置情報を記憶しており、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いる。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。

基板当接位置検出部１０の検出信号は全体制御部１１に入力され、全体制御部１１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ドリル３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。

図１は本発明の一実施例となるドリル加工装置の動作を説明するための図である。この動作は、図３における全体制御部１１による各部の制御により行われる。図１において、R１はプリント基板に対して最初の穴明けを行う際、ドリルを退避させておくドリルの先端位置の高さを示す。最初の穴明け位置は、プリント基板の厚みの大きい位置になるのかどうか不明なため、初期の高さとなるR1は、ある程度余裕のある高さに設定しておく。

最初の穴明けにおいて、ドリルを下降させていきドリルの先端がプリント基板の上面位置Ｌ１に当接すると、図３における基板当接位置検出部１０から検出信号が得られる。最初の穴明けが終わった後は、上面位置Ｌ１を基準としてドリルを所定の長さｈだけ上昇させ、二番目の穴のために退避させる。Ｒ２はここでのドリルの先端位置の高さを示す。二番目の穴明けにおいては、再びドリルを下降させていきドリルの先端がプリント基板の上面位置Ｌ２に当接すると、前記基板当接位置検出部１０から検出信号が得られる。二番目の穴明けが終わった後は、前回と同様に、上面位置Ｌ２を基準としてドリルを所定の長さｈだけ上昇させ、三番目の穴のために退避させる。Ｒ３はここでのドリルの先端位置の高さを示す。

以下、三番目の穴明け以降、同様に繰り返すことで、穴明けを行ってから次の位置の穴明けを行う場合に、常に所定の高さｈだけドリルを上昇させる。
ここで、長さｈは、隣の位置の穴明けを行う場合のように、X軸、Y軸方向の移動が最短距離にある場合でも、X軸、Y軸方向の位置決めの静定前にドリルがプリント基板に突入することがないだけの余裕を持たせたうえで最小限の大きさに設定しておく。

以上によれば、プリント基板の厚みに変化があってもそれに追従し、できるだけ一様で無駄のない、最適化されたエアカットを確保できるようになる。従って、ドリル加工の加工精度と生産性を確保することが可能となる。

なお、以上の実施例においては、プリント基板の上面検出は、ドリルが降下してプリント基板の上面位置に当接することで実現しているが、他の方法で上面検出を行っても良い。
例えば、図３において、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するセンサを用いるようにしても良い。この場合、プレッシャフット９の先端部は、ドリルの場合に比べて面積が広いので、プリント基板の厚みへの追従は粗くなる。いずれの方法を採用するかは、エアカット量をどこまで最適化する必要があるかで決めれば良い。

また、以上の実施例においては、一つの穴明けを行う毎に退避位置を変化させることができるようにしたが、以下のようにして、必ずしも毎回変化させなくても良い。
図３において、穴明け位置情報を記憶している全体制御部１１は、次の加工位置が今回の加工位置に対しプリント基板１上で予め決められた大きさよりも離れているかどうかを常に監視し、それが所定値Ｄ１を越えていない場合には、次の加工位置の加工のための退避位置は、今回の加工位置での退避位置を変えずに同じとする。所定値Ｄ１を越えるような場合にだけ、プリント基板１の上面位置から所定の高さｈだけドリルを上昇させる。
このようにすることで、退避位置はプリント基板の厚みに粗く追従することになるが、プリント基板の厚みの変化がそれほど急勾配でなかったり、所定の高さｈに余裕を持たせてあったりする場合は、問題はない。

また、以上の実施例において、図２に示すように、次の穴明け位置Ｐｍが今回の穴明け位置Ｐｎと大きく離れている場合、図２から理解されるように、プリント基板の厚みが大きく変化している可能性がある。この場合には、所定の高さｈの大きさにもよるが、所定の高さｈだけのドリルの上昇だけでは、エアカット量が不十分で、X軸、Y軸方向の位置決めの静定前にドリルがプリント基板に突入することもあり得る。
これを防止するため、図３における全体制御部１１は、前記と同様に、次の加工位置が今回の加工位置に対しプリント基板１上で予め決められた大きさよりも離れているかどうかを常に監視し、それが所定値Ｄ２を越えるような場合には、ドリルの先端位置をいったん余裕のある初期高さR1の高さまで上昇させてから次の加工位置の穴明けを行う。

１：プリント配線板、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：基板当接位置検出部、１１：全体制御部

Claims (6)

1. 一つの穴を加工する毎にドリルを退避位置から基板に向けて降下させ、一つの基板に複数の穴を順次加工するようにしたドリル加工装置において、一つの穴の加工を行う毎に前記基板の上面位置を検出する基板上面位置検出部と、一つの穴の加工が終了する毎に前記基板上面位置検出部で検出された基板上面位置から一定の距離だけ上昇させた位置まで次の穴の加工のためにドリルを退避させる制御部とを備えることを特徴とするドリル加工装置。
2. 請求項１に記載のドリル加工装置において、前記制御部は、次の加工位置が今回の加工位置に対し基板上で予め決められた大きさよりも離れていない場合には、次の加工位置の加工のための退避位置は、今回の加工位置での退避位置と同じとすることを特徴とするドリル加工装置。
3. 請求項１あるいは２に記載のドリル加工装置において、前記制御部は、次の加工位置が今回の加工位置に対し基板上で予め決められた大きさよりも離れている場合、前記一定距離よりも離れた位置まで退避させることを特徴とするドリル加工装置。
4. 一つの穴を加工する毎にドリルを退避位置から基板に向けて降下させ、一つの基板に複数の穴を順次加工するようにしたドリル加工方法において、一つの穴を加工を行う毎に前記基板の上面位置を検出し、一つの穴の加工が終了する毎に前記基板上面位置から一定の距離だけ上昇させた位置まで次の穴の加工のためにドリルを退避させることを特徴とするドリル加工方法。
5. 請求項４に記載の加工方法において、次の加工位置が今回の加工位置に対し基板上で予め決められた大きさよりも離れていない場合には、次の加工位置の加工のための退避位置を今回の加工位置での退避位置と同じとすることを特徴とするドリル加工方法。
6. 請求項４あるいは５に記載のドリル加工方法において、次の加工位置が今回の加工位置に対し基板上で予め決められた大きさよりも離れている場合、前記一定距離よりも離れた位置まで退避させることを特徴とするドリル加工方法。