JP7152126B2 - 基板加工装置および基板加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばプリント基板にドリルなどの工具を用いて穴あけ加工する基板加工装置および基板加工方法に関する。

工具としてドリルを用いたプリント基板加工装置において、ロータシャフトをモータによって回転させ、このロータシャフトの先端に設けられたドリルによってプリント基板を加工するものが知られている。このようなプリント基板加工装置では、工具折損を検出するため、ドリル先端がプリント基板に接触した状態でのキャパシタが共振を起こす周波数の交流を発振回路から発振させ、キャパシタに共振が起きたことを検出する共振検出回路を構成しているものがある。

例えば特許文献１に開示されている技術では、プリント基板を加工するためドリルを待機位置から下降させてプリント基板表面に接触する際、キャパシタに蓄電された電荷が瞬間的にプリント基板へ放電される。そのため、穴加工する毎に放電が繰り返されると特にドリル先端部が磨耗するため、ドリルの交換頻度が多くなり、加工スループットが低下した。

特開２０１５－２２３６８５号

そこで本発明は、基板加工において、前記課題を解決し、工具の磨耗を防止し、加工スループットを向上させ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、本願において開示される発明のうち、代表的なプリント基板加工装置は、工具が連結されたロータシャフトと静電結合させるために前記ロータシャフトを回転子としたスピンドルの固定子側に前記ロータシャフトに近接して取り付けられた電極であって、アースとの間で検出されるキャパシタの端子であるものと、前記工具の先端が基板に接触した時に前記キャパシタが共振を起こす交流を発振させる発振回路と、前記共振が起きた場合に共振検出信号を出力する共振検出回路と、前記共振検出信号が出力された場合の前記工具の先端位置と基準位置とを比較し工具の折損を検知する制御部と、を備える基板加工装置において、前記制御部は、前記共振検出信号が出力されるまで前記発振回路を発振させ、その後前記発振回路の発振を停止させることを特徴とする。

本発明によれば、基板加工において、工具の磨耗を防止できるので加工スループットを向上させることが可能となる。

本発明の実施例１となる基板加工装置の全体構成図である。 図１における共振検出部を説明するための図である。 本発明の実施例１における穴あけ加工動作を説明するタイミングチャートである。 本発明の実施例２における穴あけ加工動作を説明するタイミングチャートである。

以下、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、同等な各部には同一の符号を付して説明を省略する。

図１は本発明の実施例１となる基板加工装置の全体構成図である。１は加工すべきプリント基板、２はプリント基板１が載置され紙面に垂直なＸ方向へ図示を省略する駆動機構によって移動自在なテーブル、３はプリント基板１に穴あけするためのドリル、４はドリル３を回転させるためのロータシャフト６を支持し図示を省略する駆動機構によってＹ方向およびＺ方向に移動自在なスピンドルである。スピンドル４はインバータ５で駆動されるモータを内蔵する構造となっており、ロータシャフト６がモータの回転子となっている。７はロータシャフト６と静電結合させるためにスピンドル４の固定子側にロータシャフト６に近接して取付けられた電極で、アースとの間で検出されるキャパシタの端子でもある。８は共振検出部で電極７に接続されている。

９は共振検出器８からの共振検出信号Ｓを受信し、共振検出部８へ発信制御信号Ｋを送信する全体制御部であり、例えば、プログラム制御の処理装置によって実現され、装置各部の動作を制御するものである。９ａはドリル３の先端の高さ方向位置が予め把握してある正常時の基板上面位置に到達した場合、共振検出信号Ｓの有無によりドリル３の折損を検知する折損検出部、９ｂは共振検出部８へ発振のオンオフを制御する発信制御信号Ｋを送信する発振制御部であり、全体制御部９内に設けられている。

図２は図１における共振検出部を説明する図である。１０は電極７とアース間で検出されるキャパシタで、そのキャパシタンスは、ドリル３の先端がプリント基板１に接触していない状態と両者が接触した状態では大きく変動し、後者では小さくなる。１１は二次側が電極７を介してキャパシタ１０と接続されたトランス、１２はドリル３の先端がプリント基板１に接触した状態でキャパシタ１０が共振をおこす周波数の交流を発振させる発振回路で、発振制御信号Ｋによって発振と発振停止を制御される。１３はキャパシタ１０に共振が起きてトランス１１の一次側からみたインピーダンスが上がって一次側の両端電圧が下がったことを検出し、全体制御部９へ共振検出信号Ｓを送信する共振検出回路である。

図３は、実施例１におけるプリント基板加工の動作を説明するためのタイミングチャートである。Ｐはドリル先端のＺ方向の位置、Ｓは共振検出回路からの共振検出信号、Ｋは発振回路への発振制御信号、Ｈ１はプリント基板１に切込む前に待機しているドリル先端のＺ方向の位置、Ｈ２は基板上面のＺ方向の位置である。

まず、時間Ｔ１にドリル３が待機位置Ｈ１より下降を開始し、発振制御部９ｂが発振回路１２へ発振制御信号Ｋを送り発振を開始する。この場合、発振制御信号Ｋが送られれば発振され、発振制御信号Ｋが送られなければ発振停止となる。その後、時間Ｔ２でドリル先端位置Ｐが基板上面位置Ｈ２に到達してドリル先端がプリント基板１の上面に当接し、共振検出信号Ｓが共振検出部８から全体制御部９へ送られると、発振制御信号Ｋがオフとなり、発振回路１２の発振が停止する。時間Ｔ３でドリル先端位置Ｐが目標深さへ到達した後上昇し、時間Ｔ４にドリル３の待機位置の高さであるＨ１へ到達した後、ドリル３が次に加工する穴位置の上方へ移動開始し時間Ｔ５で移動完了となる。その後時間Ｔ５でドリル３が下降を開始し、以後全ての穴の加工が完了するまで同様の工程を繰り返す。

以上の実施例１によれば、ドリル３が基板１の上面に接触してから穴加工後に次に加工する穴へ下降開始するまで発振回路１２の発振を停止してキャパシタ１０に蓄電する時間を短縮できるので、ドリル３が基板１に接触したときの放電量が減少し、ドリル３の先端部の磨耗を抑制することができる。そのため、ドリル３の交換頻度が少なくなり加工スループットの向上が可能となる。

次に実施例２を説明するが、実施例２は図１と図２の部分は同じで、図３のタイミングチャートだけ異なる。
図４は、実施例２におけるプリント基板加工の動作を説明するためのタイミングチャートである。図３と同じものには同じ符号をつけてある。

時間Ｔ１にドリル３が待機位置Ｈ１より下降を開始し、時間ΔＴ経過後の時間Ｔ６に、発振制御部９ｂが発振回路１２へ発振制御信号Ｋを送り発振を開始する。その後、時間Ｔ２でドリル先端位置Ｐがプリント基板１の上面Ｈ２に到達し、共振検出信号Ｓが共振検出部８から全体制御部９へ送られると、発振制御信号Ｋがオフとなり、発振回路１２の発振が停止する。時間Ｔ３でドリル先端位置Ｐが目標深さへ到達した後上昇し、時間Ｔ４にドリル３の待機位置の高さであるＨ１へ到達した後、ドリル３が次に加工する穴位置の上方へ移動開始し時間Ｔ５で移動完了となる。その後時間Ｔ５でドリル３が下降を開始し、プリント基板１に加工すべき全ての穴の加工が完了するまで穴加工の工程を繰り返す。

なお、時間ΔＴは発振を停止してもドリル３がプリント基板１に接触して共振を検出することができる時間であり予め実験により求められ、全体制御部９内に設けられた図示を省略する記憶部に記憶されている。

以上の実施例２によれば、ドリル３が待機位置Ｈ１から時間ΔＴ経過後に発振制御部９ａから発振制御信号Ｋが発振回路１２へ送られて発振を開始するので、キャパシタ１０が蓄電される時間を実施例１の場合よりも短縮できる。そのため、ドリル３が基板１に接触したときの放電量が減り、ドリル３の先端部の磨耗をより抑制することができ、スループットの向上が可能となる。

上記実施例１と２においては、基板１に対してスピンドルユニット４が１つ配置される場合を説明したが、スピンドルユニット４をＸ方向に複数個以上設けて、同時に加工するようにしてもよい。この場合、一度に加工する面積が増えるのでスループットの向上が可能となる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく種々の変形が可能で有り、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。

１ プリント基板、 ２ テーブル、３ ドリル、４ スピンドル、
５ インバータ、６ ロータシャフト、７ 電極、８ 共振検出部、
９ 全体制御部、９ａ 折損検出部、９ｂ 発振制御部、１０ キャパシタ、
１１ トランス、１２ 発振回路、１３ 共振検出回路、

Claims (6)

1. 工具が連結されたロータシャフトと静電結合させるために前記ロータシャフトを回転子としたスピンドルの固定子側に前記ロータシャフトに近接して取り付けられた電極であって、アースとの間で検出されるキャパシタの端子であるものと、
   前記工具の先端が基板に接触した時に前記キャパシタが共振を起こす交流を発振させる発振回路と、
   前記共振が起きた場合に共振検出信号を出力する共振検出回路と、
   前記共振検出信号が出力された場合の前記工具の先端位置と基準位置とを比較し工具の折損を検知する制御部と、を備える基板加工装置において、
   前記制御部は、前記共振検出信号が出力されるまで前記発振回路を発振させ、その後前記発振回路の発振を停止させることを特徴とする基板加工装置。
2. 請求項１に記載の基板加工装置において、前記制御部は、前記工具を下降開始させるとともに前記発振回路を発振させることを特徴とする基板加工装置。
3. 請求項１あるいは２に記載の基板加工装置において、前記制御部は、前記工具を下降開始させた後、既定の時間経過したら前記発振回路を発振させることを特徴とする基板加工装置。
4. 工具が連結されたロータシャフトと静電結合させるために前記ロータシャフトを回転子としたスピンドルの固定子側に前記ロータシャフトに近接して取り付けられた電極であってとアースとの間で検出されるキャパシタが、工具先端と基板とが接触した時に共振を起こす交流を発振回路から発振させ、
   前記共振が起きた場合に共振検出信号を共振検出回路から出力し、
   前記共振検出信号が出力された場合の前記工具の先端位置と基準位置とを比較し工具の折損を検知する基板加工方法において、
   前記共振検出信号が出力されるまで前記発振回路を発振させ、その後前記発振回路の発振を停止させることを特徴とする基板加工方法。
5. 請求項４に記載の基板加工方法において、前記工具を下降開始させるとともに前記発振
   回路を発振させることを特徴とする基板加工方法。
   
6. 請求項４あるいは５に記載の基板加工方法において、前記工具を下降開始させた後、既定の時間経過したら前記発振回路を発振させることを特徴とする基板加工方法。
   

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