JPH02190239A - 印刷配線板孔あけ機用ドリル異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、印刷配線板の孔あけ加工時に生ずる弾性波
又は音波（ＡＣＯＵＳＴＩＣＥＭＩＳＳＩＯＮ以下ｒＡ
ＥＪと略す）を監視することによって、ドリルの折損を
確実に促えるような、印刷配線板用孔あけ機のドリル折
損検出装置に関する。

（従来の技術） 各種の電子機器に用いられるプリント基板では、スルホ
ールの下孔は数が多いばかりでなく、高密度実装化のた
めその直径がきわめて細く　（通常０．３〜０．５　ｍ
ｍ　）なってきている。しかも多層プリント基板が使用
される傾向にあるので、孔明は途中でドリルの折損のお
それが増大している。

かかるドリル折損の検出方法として、■切粉の排出状態
を光学的に監視して検出する方法、■プリント基板に銅
箔を張り付けてその銅箔間の導通検査をする方法、最近
では■ＡＥ（アコースティックエミッション）センサー
を用いて検出する方法が提案されている。

しかし、切粉の排出状態を光学的に検出するには、切粉
がドリルに付着して回転したり、あるいは飛散するため
に信頼性のある検出が困難である。

また、プリント基板に銅箔を張り付けて導通検査をする
場合には、導通をみるために電極の取り付けをする必要
があるので煩雑である。

（発明が解決しようとする課題） ドリル折損時に発生する工具特有のＡＥ倍信号注目して
工具の異常を検出する技術は知られている。これは、予
め正常切削時に発生するＡＥ倍信号工具折損時に発生す
るＡＥ倍信号レベル測定を行い、その中間にしきい値を
調整することにより検出可能となる。しかしながら、こ
の技術を印刷配線板の孔あけ加工に応用したところ、次
の事象が判明した。

（１）小径ドリル（約０．２〜０．４ｍｍ）の加工時に
発生するＡＥ倍信号、折損時に発生するＡＥ倍信号共に
微少であり検出できない。

（２）増幅して再度試行してみたところ、高頻度、高速
度孔あけ加工時に発生するＡＥ波は、折損時に発生する
ＡＥ波と同程度の高周波が含まれるため、正常、異常の
判別が不可能である。

（３）印刷配線板の孔あけは高速切削のため、ワーク押
えヘッドが印刷配線板に接触した瞬間に、ワーク押えヘ
ッド内部の金属リングと衝突するので、インパルス状の
ノイズが発生する。

従って、印刷配線板孔あけ機用ドリル異常検出装置は従
来のＡＥ方式では安定した検出が出来なかった。

本発明の課題は小径ドリル（約０．２〜０．４ｍ）を使
用する印刷配線板用孔あけ機において、安定した高精度
のドリル異常検出装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） このため本発明は特許請求の範囲記載の装置を提供する
ことよって上述した従来製品の課題を解決した。

（実施例） 次に本発明の実施例装置につき、図面を参照して説明す
る。第１図に印刷配線板用孔あけ機におけるＡＥセンサ
の取り付は方法及びＡＥ倍信号概略信号伝達経路を示し
ている。基材１は印刷配線板用孔あけ機のテーブル１６
上に図示しない基準ピンに依って水平凹方向の位置決め
がなされ、押えヘッド部２によって上下方向の振れの規
制がなされる。尚、押えヘッド部２とシリンダ４の間に
はピストン５があり、押えヘッド部２に押圧力を与えて
いる。この状態でドリル１０を装着したスピンドルモー
タ１１が回転し、下降時に基材１の孔あけ加工がなされ
る。

ＡＥセンサ３は押えヘッド部２に取り付けられており、
可とう性のあるリード線を経て前置増幅器１４に接続さ
れる。信号処理装置１５は孔あけ機を制御するＮＣ装置
１３と前置増幅器１４に接続されている。６はショック
アブリーバである。

孔あけ加工中に発生するＡＥ倍信号基材ｌ、押えヘッド
部２を伝達しＡＥセンサ３によって電気信号に変換され
る。

一方、ドリルによる孔あけ加工を行うため図示しない装
置により、スピンドルモータ１１が上昇、下降する。こ
の時にシリンダ４とピストン５の摺動部からインパルス
状のＡＥ倍信号発生し、ピストン５、リング固定ボルト
１２、リング７、押えヘッド部２を経てＡＥセンサ３に
伝達される。この摺動部から発生するＡＥは孔あけ加工
中に発生するＡＥとは無関係であるが、約１００ＫＨｚ
〜３００ＫＨｚの高周波成分も含むため、孔あけ加工中
に発生するＡＥに対する外乱ノイズとなる。

第２図は信号処理装置１５の信号の流れを示すブロック
図である。ＡＥセンサ３の出力は微弱のため、前置増幅
器１４で増幅し第２異常検出回路１５Ａ及び第１異常検
出回路１５Ｂに接続される。

第２異常検出回路１５Ａは孔あけ加工中常時信号を監視
しており、突発的に発生したドリル破損を瞬時に検出す
る。

一方第１異常検出回路１５Ｂは孔あけ加工完了時までＡ
Ｅ倍信号積分し、孔あけ加工完了時に、蓄積された信号
レベルと所定のしきい値レベルを比較し、比較器の出力
に依って、異常か否かを判別しドリル折損を検出する。

また、デジタル比較器１５ＣはＮＣ装置１３から送信さ
れたドリル径信号と設定スイッチ１５Ｄで設定した設定
圧力とを比較し、ドリル径に対応した検出回路を選択す
るようにされている。

第３図は第２異常検出回路１５Ａの回路例で特開昭６０
−７９２６１号公報から引用したものである。ドリル異
常時は、孔あけ加工中に比較して、発生するＡＥレベル
が高いこと、また約１００ｋＨｚ〜３００ｋＨｚの周波
数成分比率のレベルも高いことに着目して検出する回路
である。前置増幅器１４で増幅された信号は割算器１５
Ａ８の分子系と分母系に分れる。一方、周波数成分全体
を全波整流回路１５Ａ５に通じて、割算器１５Ａ８の分
母Ｘとして入力する。他方は約１００ｋＨｚ〜３００ｋ
ｌｌｚのバンドパスフィルタ１５Ａ６で必要な周波数成
分を取り出して全波整流回路１５Ａ７を通して割算器１
５Ａ８の分子Ｙとして入力する。割算器１５Ａ８はＹ／
Ｘの値を出力する。この割算結果Ｙ／Ｘは、微分回路１
５Ａ９を経て、第２比較器１５Ａ１０に出力される。微
分回路１５Ａ９の出力レベルが電圧設定器１５Ａ１１の
設定レベルを越え且つＮＣ装置１３からのタイミング信
号Ｔ１の時に（第３図参照）、ドリル破損が検出され、
保持回路１５Ａ１３により第２異常が保持される。

保持解除は図に記入していないリセット信号による。

第４図は第１異常検出回路１５Ｂの回路例であり、次の
考えにもとづくものである。即ち、孔あけ加工中には適
量のＡＥ倍信号発生するが０、ドリル折損後ではＡＥ倍
信号発生は無くなる。従って、ＡＥ倍信号総和（ａ分）
を求めることによって異常加工の検出が可能となる。そ
こで、ＮＣ装置１３から出力された監視信号はタイミン
グ発生回路１５Ｂ１に接続され、３種類のタイミング信
号Ｔ、、Ｔ、、Ｔ３が生成される。タイミング信号Ｔ２
は、積分回路１５Ｂ５のリセットに使用される。タイミ
ング信号Ｔ＋　は、孔あけ加工中にのみ信号を伝達しそ
の他の信号を遮断するために使用される。タイミング信
号Ｔ３は孔あけ加工の完了時に発生するもので、そのサ
イクルが異常加工か否かの判定に使用される。孔あけ加
工中に発生したＡＥ倍信号前置増幅器１４で増幅され、
１００ｋＨｚ　〜３００　ｋＨｚのバンドパスフィルタ
１５Ｂ２で孔あけ加工中に発生したＡＥ倍信号抽出し、
包絡線検波回路１５Ｂ３で包絡線を抽出し、アナログス
イッチ１５Ｂ４に接続される。積分回路１５Ｂ５はタイ
ミング信号Ｔ２により所定の基準電圧にリセットされ、
タイミング信号Ｔ１で制御されたアナログスイッチ１５
Ｂ４の導通時の出力を順次積分を行う。積分回路１５Ｂ
５はタイミング信号Ｔ２により所定の基準電圧に設定さ
れ、以後ＡＥ倍信号順次積分していく。第１比較器１５
Ｂ６は積分回路１５Ｂ５の出力と電圧設定器１５Ｂ７の
設定電圧とを比較する。孔あけ加工完了時に積分電圧不
足であればドリル折損であり、保持回路１５Ｂ９により
第１異常が保持される。異常解除は図に記されていない
リセット信号による。

第５図は本装置の作動時のタイミングチャートである。

ＮＣ装置１３から出力された監視信号は孔あけ加工中を
示しており監視信号の立ち上がり部でタイミングＴ２を
立下がり部でタイミングＴ３をつくる。タイミングＴ２
は積分回路のリセットであり、タイミングＴ１は孔あけ
加工中を示す。

タイミングＴ３によりドリル折損の判定を行う。

ＡＥセンサ出力には孔あけ加工中に発生する信号の他に
ノイズが混入している。特に小径ドリルによる孔あけ加
工時は高頻度、高速度孔あけ加工のためシリンダ４とピ
ストン５の摺動部からインパルス状のノイズ１及びノイ
ズ２が発生する。本発明ではタイミングＴ１でノイズ２
を除き、積分回路によってノイズ１を除くよう考慮され
ている。

ここで、孔あけ加工中にドリル異常が発生した場合を想
定する。加工２サイクルの途中でドリル破損が生じた場
合には、第２異常検出回路が瞬時に検出する。加工３サ
イクルでは、ドリルが既に折損しているため、積分回路
はリセットされたままであり、タイミングＴ３で第１異
常回路が動作する。

（発明の効果） 本発明によれば、本発明の印刷配線板用孔あけ機用ドリ
ル異常検出装置は、小径孔あけ加工時に発生するドリル
折損に対しては、加工中の微弱なＡＥ倍信号積分手段に
よって安定化させ、そのレベルの高低を測定することに
よって、孔あけ加工状態の正常、異常判別の検出精度（
前記第１異常検出手段）を向上させるものとなった。

また、大径孔あけ加工時に発生するドリル破損、チッピ
ング、折損に対しては加工中のＡＥ倍信号高周波成分比
率を抽出する割算手段によって、正常な孔あけ加工時の
レベルと異常発生時のレベルとの差が拡大したので、異
常時のレベルを測定することによって、孔あけ加工状態
の正常、異常判別の検出精度（前記第２異常検出手段）
を向上させるものとなった。さらに、前記第１．２異常
検出手段を並用することによって、小径から大径ドリル
の孔あけ加工まで実用的な印刷配線板用孔あけ機用ドリ
ル異常検出装置を提供することが出来るものとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例装置のＡＥセンサの取り付は方
法及びＡＥ倍信号概略信号伝達経路を示すブロック図、
第２図は第１図に示す信号処理装置１５の信号の流れを
示すブロック図、第３図は第２図に示す第２図異常検出
回路１５Ａの回路例を示すブロック図、第４図は第２図
に示す第１異常検出回路１５Ｂの回路例を示すブロック
図、第５図は第１図に全体として示す本発明の実施例装
置の作動時のタイミングチャートを示す。 １・・・基材、２・・・押えヘッド部、３・・・ＡＥセ
ンサ、１０・・・ドリル、１１・・・スピンドルモータ
（主軸部）、１３・・・ＮＣ装置、１４・・・前置増幅
部（増幅手段）、１５Ａ・・・第２異常検出回路（第２
異常検出手段）、１５Ｂ・・・第１異常検出回路（第１
異常検出手段）、１５Ａ６’、１５Ｂ２・・・バンドパ
スフィルタ、１５Ｂ３・・・包絡線検出回路（手段）、
１５Ｂ４・・・アナログスイッチ（手段）、１５Ｂ５・
・・積分回路、１５Ｂ６・・・第１比較器（回路）、１
５Ａ８・・・割算器（手段）、１５Ａ９・・・微分回路
（手段）、１５Ａ１０・・・第２比較器（回路）代理人
　弁理士　　河　内　　潤 ％　１　固 手続補正書 平成　１年　３月 ６日 （７，３）図面の第５図を別紙の通りに補正する。 （７，４）委任状を別紙の通りに補正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 印刷配線板孔あけ機の主軸部に装着したドリルで孔あけ
   する基材押えヘッド部に取付けたＡＥセンサと、ＡＥセ
   ンサから得たＡＥ信号を適度のレベルまで増幅する増幅
   手段と、増幅されたＡＥ信号の高周波成分を抽出するバ
   ンドパスフィルタと、バンドパスフィルタの出力信号の
   包絡線を検出する包絡線検出手段と、包絡線検出手段が
   出力する包絡線信号の積分開始用アナログスイッチ手段
   と、前記包絡線信号を入力して積分する積分回路と、積
   分回路の出力と予め設定したしきい値レベルとを比較す
   る第１比較回路と、を具備し、比較回路の出力によって
   ドリルの折損を検出することを特徴とする第１異常検出
   手段と、 上記バンドパスフィルタの出力信号を分子に、上記増幅
   器の出力信号を分母にした割算手段と、割算回路の出力
   信号を微分する微分手段と、微分回路の出力と所定のし
   きい値レベルとを比較する第２比較回路と、を具備し、
   比較回路の出力によってドリルの破損を検出することを
   特徴とする第２異常検出手段と、 第１、第２の異常検出手段の両方または、一方の出力に
   よってドリル異常を検出することを特徴とする印刷配線
   板用孔あけ機用ドリル異常検出装置。