KR20070012247A - 천공가공방법 - Google Patents

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도시유키 이와타
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다카히코 야마시타
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Abstract

본 발명은 복수의 드릴을 교환하면서 피가공물에 구멍을 가공하는 천공가공방법에 관한 것으로서,
다축의 프린트기판 천공기(drilling apparatus)이어도, 가공 정밀도의 분산(dispersion)이 작고, 다축의 프린트기판 천공기로서 전체로서의 가공 정밀도를 향상시킬 수 있는 천공가공방법을 제공하는 것이며, 드릴(15)을 홀딩·회전시키는 각 스핀들(10)의 회전수마다 드릴(15)의 축심의 설계상의 축심에 대한 X, Y방향의 어긋남량을 구해두고, 프린트기판(2)에 2종류 이상의 직경의 구멍을 가공하는 경우, 적어도 1개의 직경의 구멍(예를 들면, 노광기준구멍)에 관해서는 각 스핀들(10)마다 구멍을 가공하며, 그 외의 직경의 구멍은 모든 스핀들(10)로 대략 동시에 구멍을 가공한다
드릴, 스핀들, 프린트기판, 프레셔풋, 천공기, 테이블

Description

천공가공방법{DRILLING METHOD}
도 1은 본 발명에 관련되는 프린트기판 천공기의 사시도.
도 2는 본 발명의 동작을 나타내는 흐름도.
도 3은 본 발명에 따른 효과를 설명하는 도면.
도 4는 프린트기판 천공기의 스핀들 근방을 단면하여 나타내는 정면도.
도 5는 프린트기판 천공기의 테이블의 일부를 나타내는 평면도.
도 6은 다축의 프린트기판 천공기의 소정의 1축에 의해 가공된 프린트기판의 표면도.
도 7은 2축의 프린트기판 천공기에 의해 가공된 노광기준구멍과 0. 2mm인 구멍의 가공위치의 분산을 나타내는 도면이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2: 프린트기판
10: 스핀들
15: 드릴
본 발명은 복수의 드릴을 교환하면서 피가공물에 구멍을 가공하는 천공가공방법에 관한 것이다.
도 4는 프린트기판 천공기의 스핀들 근방을 단면하여 나타내는 정면도, 도 5는 프린트기판 천공기의 테이블의 일부를 나타내는 평면도이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 스핀들(10)의 선단에는 드릴(15)이 회전 자유롭게 홀딩되어 있다. 스핀들(10)의 선단부에 끼워맞추는 프레셔풋(20)은 Z축방향으로 이동 자유롭게 지지되고, 도시를 생략하는 에어실린더에 의해 도면의 아래쪽으로 힘이 더해져 있다.
가공해야할 프린트기판(2a)은 복수 장이 아랫판(2b)상에 겹쳐지고, 2개의 기준핀(3a, 3b)(통상, 기준핀(3a, 3b)의 직경은 동일하다.)에 의해 일체로 고정된 상태로 테이블(1)의 표면(1a)에 재치되어 있다. 이하, 가공해야할 프린트기판(2a)과 아랫판(2b)을 합쳐서 프린트기판(2)이라 한다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 테이블(1)의 표면측에는 구멍(여기에서는 노치형상)(4, 5)이 형성되어 있다. 한쪽의 측면에 V자형의 홈(6)이 형성된 구멍(4)에는 사각형의 제 1 클램프 플레이트(7)가 배치되어 있다. 사각형의 구멍(5)에는 사각형의 제 2 클램프 플레이트(8)가 배치되어 있다. 클램프 플레이트(7, 8)는 도 4에 나타내는 바와 같이, 각각 상면이 테이블(1)의 표면(1a)과 동일면이 되도록 하여 구멍(4, 5)의 저부에 배치된 베어링(9a)과 궤도(9b)로 이루어지는 직선안내장치(9)에 지지되고, 도시를 생략하는 구동수단에 의해 Y축방향으로 이동 자유롭다.
프린트기판에 가동되는 구멍의 직경은 수 종류에서부터 10수 종류인 동시에, 가공하는 구멍의 수가 많다. 그래서 프린트기판 가공기에서는 테이블(1)상에 수10∼수100개의 공구인 드릴을 배치하여 둔다.
다음으로 상기한 바와 같이 구성된 종래의 프린트기판 천공기의 가공 순서를 설명한다.
우선, 도 5에 실선으로 나타내는 바와 같이, 클램프 플레이트(7, 8)를 도면의 오른쪽으로 이동시킨 상태에서, 프린트기판(2)을 테이블(1)상에 재치한다. 그리고 클램프 플레이트(7, 8)를 도면에 있어서 왼쪽으로 이동시키고, 제 1 기준핀(3a)을 홈(6)에, 제 2 기준핀(3b)를 우측면(8a)에 맞닿게 한다. 그러면 프린트기판(2)은 2개의 기준핀(3a, 3b)의 중심을 연결하는 선(O)이 프린트기판(2)의 X축과 평행하게 되어 Y축방향으로 위치결정되는 동시에, 홈(6)에 의해 X축방향으로 위치결정된다(특허문헌 1).
이 상태에서 테이블(1)을 X축방향으로, 스핀들(10)을 Y축방향으로 이동시키고, 드릴(15)을 프린트기판(2)의 가공부에 위치결정한다. 그리고 스핀들(10)을 Z축방향으로 이동시키고, 프레셔풋(20)에 의해 프린트기판(2)을 누른 상태에서 드릴(15)을 프린트기판(2)에 깊이 베게 하고, 프린트기판(2)에 대하여 천공가공을 실행한다. 그리고, 가공프로그램으로부터의 지시 또는 공구수명에 따른 공구교환지령을 받은 경우는 드릴(15)을 교환하여 가공을 계속한다.
또한 프린트기판은 구명이 가공된 후, 1장마다 분리되고, 노광, 에칭공정 등의 후공정에 의해 패턴 등이 형성되는데, 프린트기판을 1장마다 분리할 때, 기준핀이 삽입되어 있었던 구멍은 변형해 버린다. 이 때문에 제품으로서 필요한 구멍을 더하고, 후공정용의 기준구멍(이하, 「노광기준구멍」이라고 한다)도 가공한다.
그런데 프린트기판 천공기의 경우, 스핀들로서 에어스핀들을 채용하고, 예를 들면 0. 3mm 이하의 소직경의 구멍을 뚫는 경우는 회전수를 매분 20만 회전 정도로, 1. 0mm 전후의 구멍을 뚫는 경우는 회전수를 매분 6만 회전 정도로, 2. 0mm를 넘는 구멍을 뚫는 경우는 회전수를 매분 4만 회전 정도로 한다.
에어스핀들의 경우, 회전수에 따라서 스핀들의 발열량이 변하는 것이나, 스핀들에 공급하는 에어의 압력 등을 변화시키기 때문에, 회전수에 따라서 스핀들 즉 드릴의 축선은 설계상의 위치에서 어긋난다. 그러나 스핀들의 회전수에 따른 드릴축선의 설계상의 위치로부터의 어긋남량(이하, 단지「어긋남량」(misalignment)이라고 한다.)은 그 스핀들에 고유의 것이다. 따라서 프린트기판 천공기의 축수가 1개 즉 스핀들이 1개인 경우, 스핀들의 회전수마다 어긋남량을 미리 구해두고, 그 값을 보정하여 가공함으로써 가공 정밀도에 우수한 가공을 할 수 있다.
[특허문헌 1] 특개 2003-1594호 공보
가공능률을 향상시키기 위해 프린트기판 천공기에서는 다축의 프린트기판 천공기(즉, 1개의 테이블에 복수의 프린트기판이 재치 가능하고, 프린트기판과 동수의 스핀들을 구비하는 프린트기판 천공기)가 채용되는 일이 많다.
도 6은 다축의 프린트기판 천공기의 소정의 1축에 의해 가공된 프린트기판의 표면도, 도 7은 2축의 프린트기판 천공기에 의해 가공된 노광기준구멍과 0. 2mm인 구멍의 가공위치의 분산을 나타내는 도면이다.
도 6에 있어서 파선으로 둘러싸인 영역(K)은 제품으로 되는 프린트기판이 배치된 영역이며, 예를 들면 직경이 0. 1mm인 구멍이 수만∼수십만개 및 직경이 0. 2mm∼0.4mm인 구멍이 수천∼수만개 가공되어 있다. 또 영역(K)의 외측에 배치된 구멍(C)은 노광기준구멍이고, 도시한 경우 대각선방향으로 2개 가공되어 있다.
또 도 7에 있어서, Acx, Acy는 다축 내의 제 1 축이 가공한 노광기준구멍의 중심의 설계상의 중심에 대한 어긋남량의 평균값, Amx, Amy는 제 1 축이 가공한 0. 2mm인 구멍의 설계상의 중심에 대한 어긋남량의 분포의 중심값이다. 또 Bcx, Bcy는 상기 제 1 축과는 다른 제 2 축이 가공한 노광기준구멍의 중심의 설계상의 중심에 대한 어긋남량의 평균값, Bmx, Bmy는 제 2 축이 가공한 0. 2mm인 구멍의 설계상의 중심에 대한 어긋남량의 분포의 중심값이다.
어느쪽의 축의 경우도, 구멍지름이 같으면 어긋남량의 분포의 반지름(ar, br)은 대략 동일하다. 그러나 각각의 분포 중심의 노광기준구멍의 중심에 대한 어긋남량은 다르며, 제 2 축쪽이 제 1 축 보다도 크다. 따라서 노광기준구멍을 기준으로 하여 노광한 패턴의 선폭이 좁은 경우, 제 2 축으로 가공된 0. 2mm인 구멍이 패턴으로부터 어긋나는 경우가 발생한다.
본 발명의 목적은 다축의 프린트기판 천공기라도 가공 정밀도의 분산이 작고, 다축의 프린트기판 천공기로서 전체로서의 가공 정밀도를 향상시킬 수 있는 천공가공방법을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 복수의 워크를 재치하는 테이블과 상기 워크마다 배치된 드릴을 수평방향으로 상대적으로 이동시키고, 상기 드릴의 축 선을 가공부의 중심위치에 위치결정하고, 상기 복수의 워크에 대략 동시에 구멍을 가공하는 천공가공방법에 있어서, 상기 드릴을 홀딩·회전시키는 각 스핀들의 회전수마다 상기 드릴의 축심의 설계상의 축심에 대한 X, Y방향의 어긋남량을 구해두며, 2종류 이상의 직경의 구멍을 가공할 경우, 적어도 1개의 직경에 관해서는 상기 각 스핀들마다 구멍을 가공하고, 그 외의 구멍은 모든 상기 각 스핀들로 대략 동시에 구멍을 가공하는 것을 특징으로 한다.
가장 적절하게는 상기 각 스핀들마다 가공을 실시하는 경우, 상기 드릴에 대한 XY방향의 상대적인 위치의 지령값을 그 구멍을 가공하기 위한 미리 정하는 상기 스핀들의 회전수에 있어서의 상기 어긋남량과, 상기 대략 동시에 구멍을 가공할 때의 소정 직경의 구멍을 가공하기 위한 드릴의 회전수에 있어서의 상기 어긋남량의 차이만큼 보정하여 구멍을 가공한다.
도 1은 본 발명에 관련되는 프린트기판 천공기의 사시도이다.
동일 도면에 있어서, 테이블(1)은 가이드(30)에 지지되고, 베드(31)상을 X축방향으로 이동 자유롭다. 프린트기판(2)은 기준핀(3a, 3b)에 의해 테이블(1)에 위치결정되어 있다.
베드(31)에는 크로스레일(32)이 테이블(1)을 걸치도록 하여 고정되어 있다. 크로스레일(32)의 전면에는 가이드(33)가 설치되고, 이 가이드(33)에 크로스슬라이드(34)가 지지되어 있다. 크로스슬라이드(34)는 모터(35) 및 이송나사(36)에 의해 가이드(33)를 따라서 Y축방향으로 이동 자유롭다. 또 크로스슬라이드(34)의 전면 에는 복수(본 도면에서는 4개)의 하우징(37)이 고정되어 있다.
하우징(37)의 내부에는 스핀들(10)이 상하방향(화살표 Z방향) 이동 자유롭게 지지하는 베어링이 배치되어 있다. 하우징(37)의 상부에 고정된 모터(38)는 샤프트(39)를 통하여 스핀들(10)을 화살표 Z방향으로 이동시킨다. 제어장치(40)는 가공프로그램에 따라 각부의 이동 등의 제어를 실시한다. 또한 본 프린트기판 천공기는 4개의 스핀들(10)을 갖는 4축 천공기를 나타내고, 예를 들면 마주 대하여 오른쪽부터 제 1 축, 제 2 축, 제 3 축, 제 4 축으로 되어 있다. 가공프로그램에는 가공하는 구멍의 구멍지름과 위치좌표가 기재되어 있다. 또 드릴에 대해서는 사용허용회수와 사용회전수가 정해져 있다.
다음으로 본 발명의 동작을 설명한다.
사용에 앞서, 각 축마다 여러가지의 회전수(예를 들면 최소 회전수로부터 최대 회전수까지의 범위에서 1000회전마다)로 스핀들을 소정시간(예를 들면 10분간)회전시키고, 그때의 드릴 축선의 설계값에 대한 어긋남을 구하며, 각 축마다 제어장치(40)에 기억시켜 둔다.
다음으로 실가공의 경우에 대해서 설명한다.
도 2는 본 발명의 동작을 나타내는 흐름도이다. 또한 미리 노광기준구멍의 지름을 입력하여 둔다.
도시를 생략하는 기동버튼이 ON 되면 제어장치(40)는 가공프로그램을 참조하여 가장 가공하는 수가 많은 구멍지름을 체크하고(스텝S10), 가공을 개시한다. 우선, 가공하는 구멍이 노광기준구멍인지 아닌지를 조사하고(스텝S20), 노광기준구멍 이 아닌 경우는 스텝S30의 처리를 실시하며, 그 외의 경우는 스텝S40의 처리를 실시한다. 스텝S30에서는 4개의 스핀들(10)을 동시에 동작시켜서 구멍을 가공한 후, 스텝S50의 처리를 실시한다. 또 스텝S40에서는 각 스핀들 즉 각 축마다 가공하는 구멍의 X좌표 및 Y좌표를 지령값에 대하여 식 1, 2로 정해지는 Δx 및 Δy만큼 보정하여 구멍을 가공한 후, 스텝S50의 처리를 실시한다.
Δx = δxm - δxc ···식 1
Δy = δym - δyc ···식 2
단,
δxm은 가장 가공하는 수가 많은 구멍을 가공하는 드릴의 회전수에 대한 X방향의 어긋남량
δym은 가장 가공하는 수가 많은 구멍을 가공하는 드릴의 회전수에 대한 Y방향의 어긋남량
δxc는 노광기준구멍을 가공하는 드릴의 회전수에 대한 X방향의 어긋남량
δyc는 노광기준구멍을 가공하는 드릴의 회전수에 대한 Y방향의 어긋남량
이며, 제어장치(40)에 기억되어 있는 값이다.
스텝S50에서는 지령된 구멍이 모두 가공되었는지 아닌지를 조사하고, 미가공의 구멍이 있는 경우는 스텝S20의 처리를 실시하며, 그 외의 경우는 처리를 종료한다. 또한 스텝S10에 있어서 최대수의 구멍이 2종류 이상 있는 경우에는 예를 들면 최소 지름쪽을 채용하도록 하면 좋다.
도 3은 본 발명에 의한 효과를 설명하는 도면이고, 비교를 위해 종래의 결과 를 나란히 하여 기재하고 있다. 또한 기판재료는 유리 함유 에폭시수지기판, 판두께 0. 6mm를 이용했다. 또 노광기준구멍의 직경은 3. 0mm, 가장 수가 많은 구멍의 직경은 0. 2mm이다.
동일 도면에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 따르면 노광기준구멍에 대한 0. 2mm인 구멍의 위치 정밀도를 2㎛ 이하로 억제할 수 있었다. 이것에 대하여 종래의 경우는 10㎛ 이상이며, 본 발명에 따라 후공정에서의 가공 정밀도 즉, 제품으로서의 가공품질을 향상시킬 수 있었다.
또한 이 실시형태에서는 노광기준구멍을 가장 가공하는 수가 많은 구멍에 대하여 정하도록 했는데, 가장 소직경인 구멍에 대하여 정하도록 해도 좋고, 또는 정밀도가 필요한 구멍지름을 지정하도록 해도 좋다.
또 스핀들을 고회전으로 사용한 후에 노광기준구멍을 저회전으로 가공하는 경우와, 노광기준구멍을 저회전으로 가공한 후, 스핀들을 고회전으로 예를 들면 소직경의 구멍을 가공한 경우에서는 어긋남량이 다른 경우가 있다. 그래서 노광기준구멍을 먼저 가공할 경우와, 노광기준구멍을 나중에 가공할 경우의 양자에 대하여 각각 어긋남량을 정하도록 해도 좋다.
노광기준구멍을 각 축마다 가공하므로 다축의 프린트기판 천공기로서 전체로서의 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

  1. 복수의 워크를 재치하는 테이블과 상기 워크마다 배치된 드릴을 수평방향으로 상대적으로 이동시키고, 상기 드릴의 축선을 상기 워크의 가공부의 중심위치에 위치결정하며, 상기 복수의 워크에 대략 동시에 구멍을 가공하는 천공가공방법에 있어서,
    상기 드릴을 회전시키는 각 스핀들의 일정한 회전수마다 상기 드릴의 축심의 설계상의 축심에 대한 X, Y방향의 어긋남량을 구해두고,
    2종류 이상의 직경의 구멍을 가공하는 경우, 적어도 1개의 직경의 구멍에 관해서는 상기 각 스핀들마다 구멍을 가공하며, 그 외의 직경의 구멍은 모든 상기 각 스핀들로 대략 동시에 구멍을 가공하는 것을 특징으로 하는 천공가공방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 스핀들마다 가공을 실시하는 경우, 상기 드릴에 대한 XY방향의 상대적인 위치의 지령값을 그 구멍을 가공하기 위한 미리 정하는 상기 스핀들의 회전수에 있어서의 상기 어긋남량과, 상기 대략 동시에 구멍을 가공할 때의 소정의 직경의 구멍을 가공하기 위한 드릴의 회전수에 있어서의 상기 어긋남량의 차이만큼 보정하여 구멍을 가공하는 것을 특징으로 하는 천공가공방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 각 스핀들마다 가공을 실시하는 구멍은 후공정에 있어서 사용되는 기준구멍인 것을 특징으로 하는 천공가공방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 미리 정하는 상기 스핀들의 회전수는 상기 워크에 가공되는 수가 가장 많은 구멍을 가공하는 경우의 회전수인 것을 특징으로 하는 천공가공방법.
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