JPH11305819A - 穴あけ加工装置 - Google Patents

穴あけ加工装置

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JPH11305819A
JPH11305819A JP11704698A JP11704698A JPH11305819A JP H11305819 A JPH11305819 A JP H11305819A JP 11704698 A JP11704698 A JP 11704698A JP 11704698 A JP11704698 A JP 11704698A JP H11305819 A JPH11305819 A JP H11305819A
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JP
Japan
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movement
time
moving
drilling
axis
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JP11704698A
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English (en)
Inventor
Akira Busujima
明 毒島
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Via Mechanics Ltd
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Hitachi Via Mechanics Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工工具を保持したZ軸が移動する時間と、
加工対象物を載置したXYテーブルの移動の時間をオー
バラップさせること。 【解決手段】 XYテーブルに載置された加工対象物に
対して、Z軸方向に移動する加工工具によって加工対象
物に穴あけを行う穴あけ加工装置において、加工工具の
加工ストロークを加工穴深さδよりもエアカット量dだ
け長くし、加工工具がエアカット量dを移動する移動時
間t1を求め、XYテーブルが前回の穴あけ位置から目
標位置に移動するまでの移動時間t2を求め、XYテー
ブルが前回の穴あけ位置から目標位置に向けて移動を開
始した時点から t2−t1=T 時間だけ経過した時点
で加工工具の移動を開始するように制御し、T≦0の場
合には、XYテーブルが前回の穴あけ位置から目標位置
に向けて移動を開始するのと同時に加工工具の移動を開
始するように制御すること。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板の穴
あけ加工機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】加工時間の短縮を目的として、加工対象
物を載置するXYテーブルのXY軸移動と、加工工具を
上下動するZ軸移動と、を同時に移動(オーバーラッ
プ)させる方法は従来より行われているが、オーバラッ
プ距離を固定して行われていた。
【0003】換言すると、XYテーブルが目標位置から
Lだけ離れた位置に達すると、Z軸の移動を開始して、
XYテーブルがLだけ移動する間に加工工具の先端が加
工対象物の上面に当接するというものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】近年、プリント基板の
高密度化が進み加工穴の密度が高くなり、加工穴間の距
離が短くなってきているため、最高速度に達しないXY
移動が増えてきている。
【0005】また、加工穴の穴径の差が大きくなってき
たので(大きい穴と小さい穴とを同一プリント基板にあ
ける必要がでてきたので)、Z軸の下降する加工速度の
最大と最小の差が大きくなってきている(細いドリルを
採用した場合は、余り大きい加工速度で下降させると、
加工中にドリルの折損を招く恐れがあるので、太いドリ
ルに較べて、加工速度は小とせざるを得ない)。
【0006】以上のような状況のため、XY軸移動が目
標位置からLだけ離れた固定距離に達した時にZ軸移動
を開始すると、加工穴の密度やZ軸の加工速度の観点か
ら、固定のオーバラップ距離Lに、大きな差が生じる。
【0007】従来のオーバラップ距離を固定する穴あけ
加工法では、加工時間短縮の効果が小さい。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は主として次のような構成を採用する。
【0009】XY軸方向に移動するXYテーブルに載置
された加工対象物に対して、Z軸方向に移動する加工工
具によって前記加工対象物に穴あけを行う穴あけ加工装
置において、前記加工工具の加工ストロークを加工穴深
さδよりも切粉排除用のエアカット量dだけ長くし、前
記加工工具が前記エアカット量dを移動する移動時間t
1を求め、前記XYテーブルの目標位置への移動中に、
目標位置への到達時間が残りt1になった時点で前記加
工工具の移動を開始するように制御する穴あけ加工装
置。
【0010】また、XY軸方向に移動するXYテーブル
に載置された加工対象物に対して、Z軸方向に移動する
加工工具によって前記加工対象物に穴あけを行う穴あけ
加工装置において、前記加工工具の加工ストロークを加
工穴深さδよりも切粉排除用のエアカット量dだけ長く
し、前記加工工具が前記エアカット量dを移動する移動
時間t1を求め、前記XYテーブルが前回の穴あけ位置
から目標位置に移動するまでの移動時間t2を求め、前
記XYテーブルが前回の穴あけ位置から目標位置に向け
て移動を開始した時点から t2−t1=T 時間だけ経
過した時点で前記加工工具の移動を開始するように制御
し、T≦0の場合には、前記XYテーブルが前回の穴あ
け位置から目標位置に向けて移動を開始するのと同時に
前記加工工具の移動を開始するように制御する穴あけ加
工装置。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態に係る穴あけ加
工装置について図面を用いて以下説明する。図1は穴あ
け加工装置の全体構造を示し、図2はXY軸移動とZ軸
移動との概略を示し、図3はZ軸移動の加工工具と加工
対象物との配置構造を示す。また、図4はXY軸の移動
速度パターンを示す図であり、図5はZ軸の移動速度パ
ターンを示す図である。図6はXY軸とZ軸との移動距
離および移動に要する時間を示す図であり、図7は穴あ
け加工装置における処理のフローを示す図である。
【0012】ここにおいて、1は加工データ、2は制御
装置、3aはX軸モータ、3bはY軸モータ、3cはZ
軸モータ、4はXYテーブル、5は加工工具、6は加工
対象物、7は下板、8は排気口(集塵口)、9はXY軸
移動距離、dはエアカット量、δは加工穴深さ、をそれ
ぞれ表す。
【0013】図1および図2において、制御装置2は加
工データ1を読込み、X軸モータ3a、Y軸モータ3b
およびZ軸モータ3cによる移動を制御する。X軸モー
タ3aとY軸モータ3bとを制御してXYテーブル4
(加工対象物を載置した)を加工位置に移動させ、Z軸
モータ3cを制御して加工工具5を下降させることによ
って、加工対象物に穴をあける加工制御を行う。
【0014】図3において、加工工具5は、加工対象物
を穴あけした際に発生する切粉の排出を確実にするため
に、また、加工工具に付着した切りくずを除去するため
に、加工終了時に、加工対象物6からd離れたところま
で上昇する。この距離dをエアカット量と称す。
【0015】加工穴深さをδとすると加工工具の上下ス
トロークはd+δとなる。加工工具5が移動中であって
も、加工対象物6から離れた位置にある時は(加工工具
の下降時のみならずその上昇時おいても)、加工対象物
をXY方向に移動してもさしつかえない。ここで、X,
Y,Z各軸の移動に対し、制御装置2は図4に示す速度
パターン9を生成し、この速度パターンに従って各モー
タ回転を制御することとする。図4の縦軸はXY軸の移
動速度であり、横軸は時間を表す。従って、図4に示す
面積はXY軸の移動距離に対応するものである。
【0016】加工工具5の下降時の移動速度パターンを
図5に示し、図示の面積10と11との和はZ軸の移動
距離を表す。
【0017】本発明の基本的な概略は、XYテーブルの
移動中において、XYテーブルが加工穴あけの目標位置
に到達するまでに要する時間が所定の一定値になった段
階で、Z軸の移動を開始しようとするものである。
【0018】図6に示すようにプリント基板に穴あけす
る際に、下降ストローク(d+δ)移動する時間間隔は
0とし、エアカット量dを移動する時間はt1とする。
ここで、XY軸移動終了(目標位置への到達時点)のt
1以前にZ軸の移動を開始することが可能である(z軸
が移動を開始してからプリント基板の上面に到達するの
に図6のようにt1だけ時間が掛かるから)。
【0019】そこで、XY軸が前回の穴あけ位置から今
回の穴あけ位置に向けて移動を開始してから、どれだけ
の時間が経過したときに、z軸の移動を開始しても良い
かについて、以下説明する。XY軸の加速度をαとし、
定常速度をυとして、XY軸の移動距離をLとする。X
Y軸の移動時間t2(前回の穴あけ位置から今回の穴あ
け位置まで移動するのに要する時間)を求め、XY軸の
移動開始(前回の目標位置から移動開始)から、 T=t2−t1 となる経過時間T後にZ軸の移動を開始すればよい。こ
こにおいて、t2は、前回の穴あけ位置から今回の穴あ
け位置までの穴あけ位置間の距離と、XYテーブルの速
度、加速度が分かれば、求めることができるものであ
る。
【0020】また、t2≦t1のときは(前回と今回の穴
あけ位置が極接近していて)、XY軸とZ軸が同時に移
動開始すればよい。
【0021】以下、この経過時間Tを求める方法を述べ
る。いま、XY軸が図4の(1)のパターンで移動する
とき、XY軸が定常速度に達するのは、図4の(2)を
参照して、図のハッチング面積、すなわち移動距離L
が、 L=(1/2)×υ×t×2=υ×(υ/α)=υ2
α のときである。したがって、前記定常速度υに達してか
らも移動する場合は、 L>υ2/α となる。このときの移動時間t2は、図4の(3)の図
示からも明らかなように、 t2=(υ/α)+(L/υ) となる。
【0022】 T=t2−t1 =(υ/α)+(L/υ)−t1 ここにおいて、XYテーブルの定常速度υ、これが定常
速度に達するまでの加速度α、穴あけ位置間の距離L
は、いずれも既知の値であり、t1はZ軸がエアカット
量を移動する時間であるのでこれまた既知である。した
がって、前回の穴あけ位置から移動を開始した時点か
ら、T時間経過してからZ軸を移動開始させれば、本発
明の目的を達成することが分かる。
【0023】υ2≧αLのとき、即ち、図4でXY軸の
移動速度がその定常速度υに達する以前に目標の穴あけ
位置に達したとき、の場合である。この場合には、等速
移動区間がないので、 t2=√(L/α) となる。これが成立する理由は、図4の(4)を参照し
て、 L=υ1×t2=α×t2×t2=α×t2 2 となるからである。
【0024】次に、z軸のエアカット量移動時間t1
求め方について説明する。加工穴径や使用工具により加
工速度(ドリルの上昇下降速度)が、上述したように、
異なるものであり(基本的には、ドリル径と加工対象物
の材質で加工速度fは決まるものである)、従って、加
工工具5のエアカット量d移動する時間t1は加工速度
に応じて変わる。
【0025】以下、時間t1の求め方について述べる。
Z軸の加速度をβとし、加工速度をfとする。距離dを
移動中に加工速度fに達する場合と達しない場合があ
る。
【0026】f2<βdのときは、加工速度fに達する
ので(図5を参照して且つ上述のXY軸の移動の考え方
と同様な考え方を採用する)、 t1={(1/2)×(f/β)}+d/f 即ち、図5の(2)を参照して、 t1=t+τ =(f/β)+(M’/f) =(f/β)+(1/f)(d−M) =(f/β)+(1/f)[d−{(1/2)×ft}] =(f/β)+(1/f)[d−{(1/2)×f×f/β}] =(f/β)+(1/f)[d−{(1/2)×f×f/β}] =(f/β)+(d/f)−(1/2)×f/β =(1/2)×f/β+(d/f) となる。
【0027】f2≧βdのときは全て加速時間であるか
ら、 t1=√(2d/β) 即ち、図5の(3)を参照して、 d=(1/2)×f’×t1 =(1/2)×(β×t1)×t1 =(1/2)×β×t1 2 従って、t1 2=2d/βとなる。
【0028】また、Z軸上昇時は移動中のZ軸の現在座
標値を常時監視し、座標値が加工対象物の上面に達した
時から、XY軸の移動を開始すればよい。
【0029】以上説明したように、本発明の実施形態に
係る穴あけ加工装置においては、まず、加工工具のz軸
のエアカット量dを移動する移動時間t1を求めてお
く。具体的には、f2<βdが成立するか否かを演算す
る。成立すれば、t1=(1/2)×f/β+(d/
f) の式で算出し、f2≧βdのときには、t1=√
(2d/β) の式で演算する。
【0030】次に、XYテーブルのXY軸の前回と今回
の穴あけ位置間の移動時間t2を求めるのであるが、υ2
<αLが成立するか否かを演算する。成立すれば、t2
=(υ/α)+(L/υ) の式で算出する。
【0031】また、υ2≧αLのときには、t2=√(L
/α) の式で算出する。
【0032】そして、求めたt1とt2とを比較して、t
1>t2であれば、XY軸のXYテーブルをz軸の加工工
具と同時に移動開始し、t1<t2であれば、XY軸のX
Yテーブルを前回の穴あけ終了時点からT時間経過後に
移動開始するように制御するものである。これまで述べ
た処理の詳細を流れ図に示すと、図7のようになる。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、プリント基板穴あけ機
のように、加工対象物に数多くの穴を明ける加工機にお
いて、加工対象物の穴位置への加工工具を保持した主軸
が移動する時間と加工工具の穴あけ加工のための移動の
時間をオーバラップさせることにより、穴あけ時間の短
縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】穴あけ加工装置の全体構造を示す図である。
【図2】XY軸移動とZ軸移動との概略を示す図であ
る。
【図3】Z軸移動の加工工具と加工対象物との配置構造
を示す図である。
【図4】XY軸の移動速度パターンを示す図である。
【図5】Z軸の移動速度パターンを示す図である。
【図6】XY軸とZ軸との移動距離および移動に要する
時間を示す図である。
【図7】穴あけ加工装置における処理のフローを示す図
である。
【符号の説明】
1 加工データ 2 制御装置 3a X軸モータ 3b Y軸モータ 3c Z軸モータ 4 XYテーブル 5 加工工具 6 加工対象物 7 下板 8 排気工(集塵口) 9 XY軸移動距離 10 エアカット量 11 加工穴深さ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 XY軸方向に移動するXYテーブルに載
    置された加工対象物に対して、Z軸方向に移動する加工
    工具によって前記加工対象物に穴あけを行う穴あけ加工
    装置において、 前記加工工具の加工ストロークを加工穴深さδよりも切
    粉排除用のエアカット量dだけ長くし、 前記加工工具が前記エアカット量dを移動する移動時間
    1を求め、 前記XYテーブルの目標位置への移動中に、目標位置へ
    の到達時間が残りt1になった時点で前記加工工具の移
    動を開始するように制御することを特徴とする穴あけ加
    工装置。
  2. 【請求項2】 XY軸方向に移動するXYテーブルに載
    置された加工対象物に対して、Z軸方向に移動する加工
    工具によって前記加工対象物に穴あけを行う穴あけ加工
    装置において、 前記加工工具の加工ストロークを加工穴深さδよりも切
    粉排除用のエアカット量dだけ長くし、 前記加工工具が前記エアカット量dを移動する移動時間
    1を求め、 前記XYテーブルが前回の穴あけ位置から目標位置に移
    動するまでの移動時間t2を求め、 前記XYテーブルが前回の穴あけ位置から目標位置に向
    けて移動を開始した時点から t2−t1=T 時間だけ
    経過した時点で前記加工工具の移動を開始するように制
    御し、 T≦0の場合には、前記XYテーブルが前回の穴あけ位
    置から目標位置に向けて移動を開始するのと同時に前記
    加工工具の移動を開始するように制御することを特徴と
    する穴あけ加工装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の穴あけ加工装
    置において、 前記加工工具が前記エアカット量dを移動する移動時間
    1を求める際に、前記加工工具が前記エアカット量d
    を移動中に定常速度fに達する場合と達しない場合にお
    けるそれぞれの移動時間t1を算出することを特徴とす
    る穴あけ加工装置。
JP11704698A 1998-04-27 1998-04-27 穴あけ加工装置 Pending JPH11305819A (ja)

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