JPH05228711A - プリント基板の穴あけ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 穴あけ機におけるドリル４が、自動送りによ
り、上昇待機位置Ａから送り速度切換位置Ｂまで、穴あ
け送り速度よりも早い早送り速度で下降し、送り速度切
換位置Ｂを過ぎると、穴あけ送り速度で下降して、当て
板６、プリント基板７及び捨て板８に穴あけ開始位置Ｃ
から穴あけ終了位置Ｄまで穴をあける。穴あけが終了す
ると、ドリル４は上昇待機位置Ａに復帰する。 【効果】 穴品質を従来同様に保ちながら、ドリル４の
エアーカット時間を短縮でき、プリント基板７の穴あけ
を従来よりも高速で能率良く行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプリント基板の穴あけ方
法に係り、特に、穴品質を従来同様に保ちながら、穴あ
けを従来よりも高速で能率良く行える方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板の穴あけ機では、小径穴を
効率良く、高速加工できるように、ドリルの折損防止、
穴品質低下防止、穴位置精度保持、バリ発生防止、スミ
ア発生防止等を考慮して、各種加工条件の設定と確認を
行いながら、穴あけ作業を行っている。そして、ドリル
の折損防止及び穴品質低下防止には、スティップフィー
ド加工法が、又、ドリルの折損防止及び穴位置精度保持
には、ダブルドリリング加工法が、夫々、実用化されて
いる。

【０００３】ところで、プリント基板の穴あけ機では、
ドリルの送りが自動とされると共に、シングル加工時に
は、ドリルが上昇待機位置から穴あけ開始位置まで下降
した後、更に下降して、プリント基板に穴を貫通形成し
て、穴あけ終了位置に達する。そして、穴あけ終了位置
に達すると、即座に、ドリルは早い上昇速度で上昇待機
位置に復帰して、次の動作に移るようにされている。上
記の場合において、ドリルが穴あけ開始位置から穴あけ
終了位置に下降する際には、ドリルが実際に穴をあけて
いるので、その穴あけ送り速度は遅い。ところが、上記
従来においては、上昇待機位置から穴あけ開始位置まで
の全区間にわたって、ドリルが、遅い送り速度である上
記穴あけ送り速度で下降するようにされていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】このため、上記従来
においては、ドリルが上昇待機位置から穴あけ開始位置
まで下降するのに時間が掛り、ドリルのエアーカット時
間（無負荷移動時間）が長くなって、１穴を形成するの
に時間が掛り、穴あけを高速で能率良く行えないという
問題があった。特に、高アスペクト比の場合（プリント
基板の板厚を穴径で除した値が大である場合）には、ド
リルの穴あけ送り速度と回転速度との比であるチップロ
ード（ｍｍ／ｒｅｖ）を極力小さくする必要があるの
で、加工能率が極端に低下するという問題があった。本
発明は、従来の穴あけ加工技術の有するこのような問題
点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、プリント基板にシングル加工法により穴をあける場
合において、エアーカット時間を短縮して、穴あけを従
来よりも高速で能率良く行える加工法を提供するもので
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の特徴とする点は、プリント基板の穴あけ機
におけるドリルの送りが自動とされ、ドリルが上昇待機
位置から穴あけ開始位置まで下降した後、更に下降し
て、プリント基板に穴をあけるシングル加工法によるプ
リント基板の穴あけ方法において、上昇待機位置と穴あ
け開始位置間の任意の位置に、送り速度切換位置を設
け、上昇待機位置と送り速度切換位置間で、ドリルを早
送り速度で下降させ、送り速度切換位置よりも下方で、
ドリルを穴あけ送り速度で下降させ、早送り速度を穴あ
け送り速度よりも早くする点にある。尚、早送り速度
が、穴あけ送り速度の数倍〜１０数倍に設定可能とされ
ることもある。又、早送り速度が、プリント基板の穴あ
け機に規定された速度とされることもある。

【０００６】

【作用】プリント基板の穴あけ時には、ドリルが、自動
送りにより、穴あけ送り速度よりも早い早送り速度で、
上昇待機位置から送り速度切換位置まで下降し、送り速
度切換位置を過ぎると、穴あけ送り速度で下降して、穴
あけ開始位置に達し、プリント基板に穴をあける。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を従来例と比較しな
がら図１乃至図５の図面に基づき詳述する。図１はプリ
ント基板の穴あけ機を示し、１はスピンドル、２はプレ
ッシャーフートで、スピンドル１に沿って上下動する。
３は先端ブッシュで、プレッシャーフート２下端に交換
可能に取付けられている。５は保持リングで、該保持リ
ング５により、スピンドル１のユニットチャックにドリ
ル４が上下方向定位置に取付けられる。６は当て板で、
プリント基板７の上に定置されて、ドリル４の食い付き
を安定させると共に、バリ発生を防止する。８はプリン
ト基板７の下に敷く捨て板で、９は穴あけ機本体の補助
テーブルである。

【０００８】又、図１において、Ａはドリル４の上昇待
機位置を示し、Ｃはドリル４の穴あけ開始位置で、当て
板６上面の位置である。Ｄはドリル４の穴あけ終了位
置、Ｅは先端ブッシュ３の下端である。そして、Ａ〜Ｃ
間が、ドリル４のエアーカット量（無負荷移動量）で、
ドリル４先端と当て板６上面間の距離を示し、Ｃ〜Ｄ間
が、当て板６、プリント基板７及び捨て板８に対する正
味穴あけ加工深さで、穴あけ作業時に正味の仕事をする
距離である。又、Ａ〜Ｅ間がドリル４の下端と先端ブッ
シュ３の下端間の距離であり、この距離は、ドリル折損
防止装置との関係である程度必要な距離である。更に、
Ｅ〜Ｃ間は、先端ブッシュ３と当て板６間の距離で、補
助テーブル９の移動時、プレッシャーフート２内のバキ
ューム圧力により、当て板６が吸引変形して、先端ブッ
シュ３と接触しない最小距離とされている。

【０００９】ところで、従来において、穴あけ機によ
り、プリント基板７に穴をあける際の方法を図２及び図
３に基づき説明する。尚、図２は穴あけ作業方法を示
し、図３はグラフで、穴あけ作業時に、ドリル４がモー
タによりＸ軸方向（所定の一水平方向）、Ｙ軸方向（Ｘ
軸方向と直交する水平方向）及び、Ｚ軸方向（上下方
向）に移動する速度と、時間との関係を示す。穴あけ時
には、まず、図３のＸ（Ｙ）軸移動で示すように、ドリ
ル４が加速度α₁ でＸ（Ｙ）軸方向に加速されて、移動
速度ｖ₁ に達した後、徐々に減速されて、時間ｔ₁ 秒に
速度０となり、ドリル４はＸ（Ｙ）軸方向に関して位置
決めされる。

【００１０】次に、スピンドル１に備えられたドリル４
を、予め設定されたチップロード（ｍｍ／ｒｅｖ）で、
回転駆動しながら、先端ブッシュ３を備えるプレッシャ
ーフート２と共に、図２の（１）で示す上昇待機位置Ａ
から、自動送りにより下降させ、まず、図２の（２）で
示すように、先端ブッシュ３をプリント基板７上の当て
板６に当接させて、当て板６に一定の圧力を加え、プリ
ント基板７の変形等により生じたプリント基板７間の隙
間を取り除く。次に、上記状態で、スピンドル１及びド
リル４を自動送りにより更に下降させて、当て板６及び
プリント基板７に穴を貫通形成すると共に、捨て板８に
も所定深さまで穴を形成して、図２の（３）で示すよう
に、ドリル４を穴あけ終了位置Ｄに到達させる。

【００１１】上記のように、ドリル４が上昇待機位置Ａ
から穴あけ終了位置Ｄに到達するまでを、図３に基づき
説明すると、ドリル４は加速度α₂ でＺ軸方向を下向き
に加速されて、穴あけ送り速度ｖ₂ に達した後、その速
度を維持して、時間ｔ₄ 秒にドリル４が当て板６に当接
して、穴あけ開始位置Ｃに達する。その後、更に、上記
速度を維持した後、減速されて、時間ｔ₂ 秒に速度０と
なり、（ｔ₂ −ｔ₁ ）秒がドリル４の下降時間となる。
上記の場合において、ドリル４が上昇待機位置Ａから穴
あけ開始位置Ｃに達するまでの時間（ｔ₄ −ｔ₁ ）秒
が、ドリル４のエアーカット時間（無負荷移動時間）で
あり、ドリル４が穴あけ開始位置Ｃから穴あけ終了位置
Ｄに達するまでの時間（ｔ₂ −ｔ₄ ）秒が正味穴あけ時
間である。

【００１２】そして、プリント基板７の厚みに応じて、
正味穴あけ時間（ｔ₂ −ｔ₄ ）秒は増減するが、エアー
カット時間（ｔ₄ −ｔ₁ ）秒は変わらず、ドリル４の全
体下降時間（ｔ₂ −ｔ₁ ）秒の内で大きな比重を占めて
いる。又、ドリル４の送り速度ｖ₂ が遅くなればなる
程、ドリル４がエアーカット量を移動するのに要するエ
アーカット時間が増加することとなり、穴の加工能率が
ますます低下することとなる。ところで、ドリル４が図
２の（３）で示す穴あけ終了位置Ｄに達すると、即座
に、ドリル４は大きな加速度α₃ でＺ軸方向を上向きに
加速されて、速度ｖ₃ に達した後、減速されて、時間ｔ
₃ 秒に図２の（４）で示す上昇待機位置Ａに復帰し、次
の動作に移る。この場合において、ドリル４の上昇時間
は、（ｔ₃ −ｔ₂）秒となる。

【００１３】上記のように、従来においては、穴あけサ
イクルがＴ₁ 秒とされて、次々に穴があけられていく。
ところで、上記従来においては、ドリル４が上昇待機位
置Ａから穴あけ終了位置Ｄまでの区間の内、加速区間及
び減速区間を除く全区間の送り速度が、ドリル４がプリ
ント基板７等に実際に穴をあける際の遅い速度である穴
あけ送り速度ｖ₂ とされていた。このため、ドリル４が
上昇待機位置Ａから穴あけ開始位置Ｃまで下降するのに
時間が掛かって、ドリル４のエアーカット時間（無負荷
移動時間）が長くなり、１穴を形成するのに時間が掛
り、穴あけを高速で能率良く行えないという問題があっ
た。

【００１４】特に、高アスペクト比の場合、ドリル４の
穴あけ送り速度ｖ₂ と回転速度との比であるチップロー
ド（ｍｍ／ｒｅｖ）を極力小さくする必要があるので、
加工能率が極端に低下する。例えば、穴あけ加工で一般
に使用されている加工条件として、送り速度を１０００
〜４０００ｍｍ／ｍｉｎ、Ｚ軸ストロークを４〜１４ｍ
ｍを採用した場合には、従来のシングル加工法では、１
穴あけるのに必要な時間Ｔ₁ 秒に占めるＺ軸下降時間
（ｔ₂ −ｔ₁ ）秒の割合は、指令値を基準に考えると、
７３〜９４％の割合である。又、Ｚ軸下降時間（ｔ₂ −
ｔ₁ ）秒に占めるエアーカット時間（ｔ₄ −ｔ₁ ）秒の
割合は２５〜８７．５％となり、低速送りで薄物加工し
た場合には、エアーカット時間（ｔ₄ −ｔ₁ ）秒が正味
穴あけ加工時間（ｔ₂ −ｔ₄ ）秒よりも大きくなる場合
もあり、加工能率の向上が急務となっている。

【００１５】上記問題を解決したのが、本発明で、図２
及び図４に基づき説明すると、図４は図３と対応するも
ので、図３の時間と対応する時間には、図３の符号にダ
ッシュを付けて表している。本発明では、ドリル４のＸ
（Ｙ）軸方向に関する位置決め時間ｔ₁ ′及び上昇時間
（ｔ₃ ′−ｔ₂ ′）秒は従来同様としているが、ドリル
４のエアーカット時間（ｔ₄ ′−ｔ₁ ′）秒を短くし
て、ドリル４のＺ軸下降時間（ｔ₂ ′−ｔ₁ ′）秒の短
縮を図って、１穴を形成する加工時間を短くして、穴あ
けを従来よりも高速で能率良く行えるようにしている。
上記のようにするために、ドリル４の上昇待機位置Ａと
穴あけ開始位置Ｃ間の任意の位置に、図１で示すよう
に、送り速度切換位置Ｂを設けているが、実施例では、
この送り速度切換位置Ｂと穴あけ開始位置Ｃ間の距離
は、Ａ〜Ｅ間の距離と同一とされている。

【００１６】そして、上昇待機位置Ａと送り速度切換位
置Ｂ間で、ドリル４を、穴あけ送り速度ｖ₂ よりも早い
早送り速度で下降させた後、送り速度切換位置Ｂよりも
下方で、ドリル４を穴あけ送り速度ｖ₂ で下降させるよ
うにしている。早送り速度は、穴あけ送り速度の数倍〜
１０数倍に設定されるか、あるいは、プリント基板７の
穴あけ機に規定された速度とされる。実施例では、ドリ
ル４の下降時には、ドリル４をＺ軸方向に下向きに従来
よりも大きな加速度α₄ で加速して、最大早送り速度ｖ
₄ とした後、直ちに減速して、ドリル４の送り速度を、
従来同様の穴あけ送り速度ｖ₂ としている。そして、ド
リル４の平均早送り速度を穴あけ送り速度ｖ₂ よりも早
くしている。

【００１７】ところで、従来の穴あけ作業方法を示す図
３と、本発明の一実施例の穴あけ作業方法を示す図４と
を比較すると、次の関係式が成立する。 Ｘ（Ｙ）軸移動時間 ｔ₁ ＝ｔ₁ ′ … Ｚ軸上昇時間 （ｔ₃ −ｔ₂ ）＝（ｔ₃ ′−ｔ₂ ′） … Ｚ軸下降時間 （ｔ₂ −ｔ₁ ）≫（ｔ₂ ′−ｔ₁ ′） … 図５（１）（２）は、本発明の穴あけ作業方法と従来の
穴あけ作業方法における送り速度の相異を図示したもの
である。

【００１８】従来の穴あけ作業方法では、図５（２）に
示すように、ドリル４のＺ軸下降時間（ｔ₂ −ｔ₁ ）秒
は、ドリル４のＺ軸全ストロークをＬｍｍ、ドリル４の
上昇速度をＦ₀ ｍｍ／ｍｉｎ、穴あけ送り速度をｆ₁ ｍ
ｍ／ｍｉｎとすれば、 Ｚ軸上昇時間＝Ｌ÷Ｆ₀ ＝Ｌ／Ｆ₀ Ｚ軸下降時間＝Ｌ÷ｆ₁ ＝Ｌ／ｆ₁ となる。

【００１９】一方、本発明の穴あけ作業方法では、図５
（１）で示すように、ドリル４のＺ軸全ストロークをＬ
ｍｍ、上昇待機位置Ａから送り速度切換位置Ｂまでの距
離をｌ₁ ｍｍ、送り速度切換位置Ｂから穴あけ終了位置
Ｄまでの距離をｌ₂ （ｌ₂ ＝Ｌ−ｌ₁ ）ｍｍ、上昇待機
位置Ａから穴あけ開始位置Ｃまでの距離をｌ₃ ｍｍ、穴
あけ開始位置Ｃから穴あけ終了位置Ｄまでの距離をｌ₄
ｍｍ、送り速度切換位置Ｂから穴あけ開始位置Ｃまでの
距離をｌ₅ ｍｍとすれば、 ｌ₁ ＝ｌ₃ −ｌ₅ ｌ₂ ＝ｌ₄ ＋ｌ₅ となる。

【００２０】そして、ドリル４の上昇速度をＦ₀ ｍｍ／
ｍｉｎ、早送り速度をＦ₀ ′ｍｍ／ｍｉｎ、穴あけ送り
速度をｆ₁ ｍｍ／ｍｉｎとすれば、 Ｚ軸上昇時間＝Ｌ÷Ｆ₀ ＝Ｌ／Ｆ₀ Ｚ軸下降時間＝（ｌ₁ ÷Ｆ₀ ′）＋（ｌ₂ ÷ｆ₁ ） ＝ｌ₁ ／Ｆ₀ ′＋（Ｌ−ｌ₁ ）／ｆ₁ ＝Ｌ／ｆ₁ −〔（ｆ₁ −Ｆ₀ ′）／Ｆ₀ ′〕ｌ₁ ／ｆ₁ となるが、通常、Ｆ₀ ′＝１５０００ｍｍ／ｍｉｎ、ｆ
₁ ＝１０００〜３０００ｍｍ／ｍｉｎで、Ｆ₀ ′≒（５
〜１５）ｆ₁ であるから、 Ｚ軸下降時間＝Ｌ／ｆ₁ −（４／５〜１４／１５）ｌ₁
／ｆ₁ となり、常に従来の穴あけ作業方法による下降時間より
小さくなり、その効果は送り速度ｆ₁ が小さい程大きく
なる。

【００２１】ところで、高アスペクト比の場合、即ち、
穴径が小さい時には、チップロード（ｍｍ／ｒｅｖ）を
極力小さくする必要があって、送り速度ｆ₁ が小さくな
る。つまり、プリント基板７にあける穴が小径になる
程、送り速度ｆ₁ が小さくなり、Ｆ₀ ′の値が１５ｆ₁
に近づくこととなるため、本発明の効果は大となる。即
ち、下式のようになる。 Ｌ／ｆ₁ ＞＞Ｌ／ｆ₁ −〔（ｆ₁ −Ｆ₀ ′）／Ｆ₀ ′〕ｌ₁ ／ｆ₁

【００２２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
穴品質を従来同様に保ちながら、ドリルのエアーカット
時間を短縮でき、プリント基板の穴あけを従来よりも高
速で能率良く行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】プリント基板の穴あけ機を示す縦側断面図であ
る。

【図２】作業方法を示す縦側断面図である。

【図３】従来の作業方法を示すグラフである。

【図４】本発明の作業方法を示すグラフである。

【図５】本発明と従来の作業方法を示す説明図である。

【符号の説明】

１…スピンドル、２…プレッシャーフート、３…先端ブ
ッシュ、４…ドリル、５…保持リング、６…当て板、７
…プリント基板、８…捨て板、９…補助テーブル、Ａ…
上昇待機位置、Ｂ…送り速度切換点、Ｃ…穴あけ開始位
置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プリント基板の穴あけ機におけるドリルの
   送りが自動とされ、ドリルが上昇待機位置から穴あけ開
   始位置まで下降した後、更に下降して、プリント基板に
   穴をあけるシングル加工法によるプリント基板の穴あけ
   方法において、 上昇待機位置と穴あけ開始位置間の任意の位置に、送り
   速度切換位置を設け、上昇待機位置と送り速度切換位置
   間で、ドリルを早送り速度で下降させ、送り速度切換位
   置よりも下方で、ドリルを穴あけ送り速度で下降させ、
   早送り速度を穴あけ送り速度よりも早くすることを特徴
   とするプリント基板の穴あけ方法。
2. 【請求項２】早送り速度が、穴あけ送り速度の数倍〜１
   ０数倍に設定可能とされた請求項１記載のプリント基板
   の穴あけ方法。
3. 【請求項３】早送り速度が、プリント基板の穴あけ機に
   規定された速度とされた請求項１記載のプリント基板の
   穴あけ方法。