TWI583466B - Level adjustment method and device for upper pole of drill bit - Google Patents

Description

鑽頭上環體的準位高度調整方法及其裝置

本發明涉及調整鑽頭上環體之準位高度的技術，特別有關於一種鑽頭上環體的準位高度調整方法及其裝置。

周知，在印刷電路板(PCB)的製造過程中，除了要印製一層或多層導電膜來構成電路佈局之外，還需要在印刷電路板的板體上鑽設導電孔，藉以電鍍導電金屬，使印刷電路板層位間的導電膜得以連通形成導電迴路。

目前，在進行印刷電路板的鑽孔作業時，由於需要在印刷電路板上鑽孔的數量多且進刀深度不一，因此採用電腦控制的鑽孔設備以自動化加工的方式來進行鑽孔作業。為了確保鑽孔設備在取鑽來進行鎕鑽板體時的鎕鑽精度，會先在鑽頭10上套設一環體20(如圖1所示)，更具體的說，該鑽頭10包括有鑽桿11及鑽針12，該環體20是套設於鑽桿11上的準位高度H處，該準位高度H是由環體20的底部21至鑽針12的尖部121之間的絕對距離，透過該準位高度H能提供鑽孔設備之夾爪13於取鑽時，能以環體20的底部21作為基準面，來控制夾爪13取鑽時的精度，並提供鑽孔設備於鎕鑽進刀加工時，能以該準位高度H之絕對值，來控制鎕鑽印刷電路板23時的進刀精確深度(如圖2所示)，因此，對於在鑽桿11上套設環體20時的上環精度需求，變得極為重要。

且知，傳統是以人工方式來進行鑽頭的上環作業，因而造成精度控制不易的問題，有業者開發出如台灣公 告第448082號專利案公開了一種PC板鑽孔專用鑽頭之精密自動上環法及其裝置，是在一加工轉台雙側設置進料區與排料區，並於轉台的環周分別設置插鑽區、推鑽區、上環區、測徑區、取鑽區以及卸鑽區，利用連貫式的自動化製程，取代人工完成精密上環的作業。

然而，上述裝置為轉台式的加工機具，是將作業區站配置於在弧線路徑上，造成所需的佔置空間較大，因此有業者開發出如台灣公告第M479810號專利案公開了一種鑽頭上環裝置，該上環裝置是在直線路徑上配置作業區站的方式，來取代傳統將作業區站配置於在弧線路徑上，能有效減少該上環裝置所需的佔置空間。

惟，該上環裝置是透過先推鑽下移、再頂鑽上移的方式來調整環體20的底部21至鑽針12的尖部121之間的距離至準位高度H，由於要耗費兩道工序的關係，因此導致所需裝置結構複雜，且工序多造成上環作業耗時。

有鑑於此，本發明之目的，旨在改善傳統鑽頭上環體調整至準位高度時，需要使用到推鑽下移及頂鑽上移共兩道工序，進而造成所需裝置結構複雜且上環作業耗時的問題。

為了實現上述目的，並解決問題，本發明基於在準位高度固定的情況下，鑽頭耐久使用過程中，每當尖部鈍化後必須再次研磨，且因鑽頭會越磨越短的特質，使得每當鑽頭再次研磨後，其高度小於準位高度，本發明即利用此特質，提供之一種鑽頭上環體的準位高度調整方法，其技術手段包括執行下列步驟：使用一驅動器在鑽頭的軸向依序提供二段式出力推頂鑽頭，以調整環體的底部至鑽頭的尖部之間距離至一準位高度；其中，該環體係以一摩擦力束持於鑽頭的桿壁，該二段式出力包括一第一段出力及一第二段出力， 其中：該第一段出力小於所述摩擦力，使鑽頭及環體一起沿鑽頭的軸向移動，該環體接續擋持於該軸向上的一擋座，而使鑽頭及環體止動；該第二段出力大於所述摩擦力，使鑽頭由該止動的環體上接續移動，該驅動器並依據一感知器檢知鑽頭的尖部移動至該準位高度時停止第二段出力。

在進一步實施中，該驅動器經由第一段出力與鑽頭接觸，該環體經由第一段出力與擋座接觸。

在進一步實施中，該第一段出力後且在還沒第二段出力之前，該第一段出力仍作用鑽頭底部。

上述方法可以透過一種裝置技術而獲得實現，為此，本發明之一具體實施例在於提供一種複數併列板件之間的水平高度檢測裝置，其技術手段包括：一鑽頭，套設有一環體；一驅動器及一擋座，分別配置於鑽頭的軸向雙端，該驅動器帶動一推針棒沿鑽頭的軸向朝擋座移動，該擋座形成有一容置槽，該容置槽的寬度係大於鑽頭的直徑及小於環體的外徑；及一感知器，立置於該擋座旁側以檢知鑽頭的尖部。

在進一步實施中，該驅動器連接驅動一螺桿而帶動推針棒沿鑽頭的軸向移動。其中該推針棒經由一套筒而接受螺桿的驅動，使推針棒沿鑽頭的軸向移動。

在進一步實施中，該推針棒經由一導桿的導引而沿鑽頭的軸向移動。

在進一步實施中，該感知器以平行於鑽頭軸向的方式而立置於擋座的旁側。其中該感知器為一電荷耦合元件，該感知器經由一反射元件檢知鑽頭的尖部。該反射元件為一三稜鏡。

在進一步實施中，該環體係以一摩擦力的束持而套設於鑽頭上。其中該驅動器輸出二段式出力，所述二段式出力包含依序輸出的一第一段出力及一第二段出力，該第一段出力小於所述摩擦力，該第二段出力大於所述摩擦力。該 第二段出力係接續第一段出力作用於鑽頭底部。

在進一步實施中，該準位高度調整裝置配置於一環深補償站內，且該環深補償站坐落於一刃面檢查站及一進出料站之間。

根據上述技術手段，本發明的優點是透過驅動器輸出的二段式出力來推頂鑽頭，其中第一段出力能使環體受到擋座的擋持而導致鑽頭及環體停止移動，第二段出力能使鑽頭由止動的環體上移動，並藉由感知器檢知鑽頭的尖部移動至準位高度時停止第二段出力，相較於傳統的準位高度調整裝置來說，因為只需使用到頂鑽上移的工序，無需使用到推鑽下移的工序，所以能減少上環作業所需耗費的工序及時間，並且簡化所需裝置結構的複雜度。

以上所述之方法與裝置之技術手段及其產生效能的具體實施細節，請參照下列實施例及圖式加以說明。

10‧‧‧鑽頭

11‧‧‧鑽桿

111‧‧‧桿壁

12‧‧‧鑽針

121‧‧‧尖部

13‧‧‧夾爪

20‧‧‧環體

21‧‧‧底部

22‧‧‧頂部

23‧‧‧環壁

24‧‧‧印刷電路板

30‧‧‧驅動器

31‧‧‧推針棒

32‧‧‧螺桿

33‧‧‧套筒

34‧‧‧連軸器

35‧‧‧導桿

40‧‧‧擋座

41‧‧‧容置槽

50‧‧‧感知器

50a‧‧‧取像鏡頭

51‧‧‧反射元件

52‧‧‧背光源

60‧‧‧加工轉台

61‧‧‧夾持器

71‧‧‧刃面檢查站

72‧‧‧環深補償站

73‧‧‧進出料站

80‧‧‧座體

F₁‧‧‧第一段出力

F₂‧‧‧第二段出力

f‧‧‧摩擦力

f_max‧‧‧最大靜摩擦力

H‧‧‧準位高度

h‧‧‧初始高度

h1、h2‧‧‧間距

S1至S6‧‧‧實施例之步驟說明

圖1是鑽頭上套設環體的剖示解說圖；圖2是夾爪抓取鑽頭對印刷電路板進行鎕鑽加工的剖示解說圖；圖3是本發明準位高度調整方法的步驟流程圖；圖4是執行圖3方法的配置示意圖；圖4a是圖4的放大剖示圖圖4b至圖4f分別是圖4的動作示意圖；圖5是本發明準位高度調整裝置的立體示意圖；圖6是圖5的側視圖；圖7a至圖7f分別是圖6的動作示意圖；圖8是本發明準位高度調整裝置的配置示意圖。

本發明所提供的準位高度調整方法，用於調整如 圖1所示的環體底部21至鑽頭尖部121之間的距離，包括透過驅動器30在鑽頭10的軸向依序提供二段式出力推頂鑽頭10，進而調整環體20的底部21至鑽頭10的尖部121之間距離至準位高度H。

在具體實施上，請參閱圖3，說明本發明之方法，包括下列S1至S6步驟：

步驟S1：開始推鑽

請參閱圖4，說明在鑽頭10的軸向分別配置有一驅動器30及一擋座40，該驅動器30能輸出二段式出力以推頂鑽頭10朝擋座40的方向移動。依普通知識不難瞭解，當鑽頭10在經過多次的鑽孔作業後，其尖部121會因磨耗而喪失鑽孔精度，需要對尖部121進行研磨加工，使其尖部121回復鑽孔精度，因此，鑽頭10具有越磨越短的特質，所以需要重新調整鑽頭尖部121至環體底部21之間的距離至準位高度H，以利於鑽孔設備能精確的控制鑽頭10於鑽孔作業時的進刀深度。此外，在本步驟中該鑽頭10底部至驅動器30之間的間距定義為h1，該環體20的頂部22至擋座40之間距定義為h2。

步驟S2：第一段出力推鑽

請參閱圖4b，說明該驅動器30在本發明中是指伺服馬達，伺服馬達能透過脈衝信號來控制轉速進而調整所生成的推力值大小，藉此使驅動器30能輸出二段式出力，該二段式出力包含一第一段出力F₁，該驅動器30能透過第一段出力F₁推動鑽頭10及環體20沿鑽頭10的軸向朝擋座40移動進而接觸到鑽頭10底部，也就是使驅動器30與鑽頭10底部之間的間距h1為0。

請接續參閱圖4c，說明鑽頭10及環體20透過驅動器30所輸出的第一段出力F₁推頂而沿鑽頭10的軸向朝擋座40移動，使環體20的頂部22與擋座40發生接觸，也就 是使環體20的頂部22與擋座40之間距h2為0。

該環體20是透過其環壁23與鑽頭10的桿壁111(如圖4a所示)之間摩擦接觸所生成的摩擦力f而束持於鑽頭10上；依此，驅動器30所輸出的第一段出力F₁在實施上必須小於所述摩擦力f(即F₁<f)；進一步的說，所述摩擦力f可以更明確的表示為最大靜摩擦力f_max，也就是說，第一段出力F₁必須小於所述摩擦力f中的最大靜摩擦力f_max，使得當第一段出力F₁驅使環體20與鑽頭10同步移動，且在環體20受到擋座40擋持時，所述摩擦力f的最大靜摩擦力f_max能夠抵制第一段出力F₁，使得第一段出力F₁仍持續推頂作用鑽頭10的情況下，不會使鑽頭10與環體20之間發生走位或移動。因此，第一段出力F₁的貢獻在於吸收或消除圖4中所示未知或不特定的間距h1及h2，使得透過第一段出力F₁持續推頂作用鑽頭10，而能使環體20緊貼於擋座40上，以取得調整準位高度前之環體20的基準位置。

步驟S3：檢知鑽頭初始高度

請參閱圖4d，說明該環體20透過第一段出力F₁推頂而緊貼於擋座40後，該擋座40旁側設有一感知器50，該感知器50用以檢知鑽頭尖部121至環體底部21之間的初始高度h，由於鑽頭10具有越磨越短的特質，因此鑽頭10的初始高度h小於準位高度H，將準位高度H與初始高度h相減所取得的差值能作為調整環體底部21至鑽頭尖部121之間距離時的依據。

步驟S4：第二段出力推鑽

請參閱圖4e，說明該驅動器30於第一段出力F₁後接續輸出第二段出力F₂，該第二段出力F₂在實施上是大於所述摩擦力f的最大靜摩擦力f_max，使得束持於已止動的環體20內的鑽頭10，受到第二段出力F₂的推頂作用而開始移動；依此，使得鑽頭10能透過第二段出力F₂的推頂，而調整環體 20底部21至鑽頭尖部121之間的初始高度h至準位高度H。

步驟S5：檢知鑽頭尖部位置

請再次參閱圖4e，說明當該鑽頭10透過第二段出力F₂的推頂而在止動的環體20上移動時，能透過感知器50檢知鑽頭10尖部121是否移動至準位高度H，所述準位高度H為一絕對值，該絕對值能提供鑽孔設備作為取鑽及鑽孔時的依據，進而控制鑽孔設備的加工精度。

步驟S6：停止推鑽

請參閱圖4f，說明當感知器50檢知鑽頭尖部121移動到準位高度H時，該感知器50能發出驅動器可接收的信號，命令驅動器30停止輸出第二段出力F₂來推頂鑽頭10，使環體20底部21至鑽頭尖部121之間的距離由初始高度h調整為準位高度H，進而完成鑽頭10上之環體20位置的調整作業。

另一方面，請合併參閱圖5、圖6及圖7a，說明本發明還提供一種鑽頭上環體的準位高度調整裝置，使上述鑽頭上環體的準位高度調整方法可以容易地被實施。該鑽頭上環體的準位高度調整裝置，包括一鑽頭10、一驅動器30、一擋座40及一感知器50。其中：

由上述可知，該鑽頭10上套設有環體20，該環體20是透過與鑽頭10之間摩擦接觸所生成的摩擦力f而套設於鑽頭10上，所述摩擦力f可以更明確的表示為最大靜摩擦力f_max，該鑽頭尖部121至環體底部21之間的距離為初始高度h，該初始高度h在實施上是小於準位高度H。此外，在本發明中，該鑽頭10的軸向是呈現出與地面垂直的狀態。

該驅動器30在實施上是沿鑽頭10的軸向固定於一座體80的底部上，上述底部在實施上是指圖面中座體80的下方。該驅動器30在實施上能帶動推針棒31沿鑽頭10的軸向移動，進而推動鑽頭10跟著移動，進一步的說，該推針 棒31是固置於一套筒33頂端，該套筒33螺組於一螺桿32上，而該螺桿32經由一連軸器34而連接驅動器30，當驅動器30帶動螺桿32轉動時，使套筒33沿螺桿32往復移動，進而帶動推針棒31跟著往復移動。此外，該螺桿32旁側設有一導桿35，該導桿35導持於套筒33的外壁，除能避免套筒33跟隨螺桿32轉動之外，並導引套筒33移動時的方向。

在具體實施上，該驅動器30可以是指伺服馬達，該伺服馬達能透過脈衝信號來控制轉速進而調整所生成的推力值大小，藉此使驅動器30能輸出二段式出力，該二段式出力包含一第一段出力F₁及第二段出力F₂，該第一段出力F₁是小於所述摩擦力f，該第二段出力F₂是大於所述摩擦力f。

該擋座40在實施上是沿鑽頭10的軸向固定於座體80的頂部上，上述頂部在實施上是指圖面中座體80的上方，該擋座40朝鑽頭10的方向凹陷形成有一容置槽41，該容置槽41的寬度大於鑽頭10的直徑以及小於環體20的外徑，使鑽頭10能插置於容置槽41內，而環體20被擋座40擋持在容置槽41外。進一步的說，該環體20是藉由與鑽頭10之間的摩擦力f而束持於鑽頭10上，使鑽頭10透過驅動器30輸出的推力而移動至容置槽41內之後，環體20受到擋座40的擋持而停止移動，當驅動器30輸出的推力小於上述摩擦力f時(在此是指第一段出力F₁)，導致鑽頭10跟著環體20停止移動，反之，當驅動器30輸出的推力大於上述摩擦力f時(在此是指第二段出力F₂)，使鑽頭10由止動的環體20上移動，藉以調整鑽頭尖部121至環體底部21之間的距離至準位高度H。

該感知器50在實施上是以平行鑽頭10軸向的方式而立置於擋座40旁側的座體80上，該感知器50可以是指電荷耦合元件(CCD)，該感知器50具有一取像鏡頭50a，該感知器50能透過取像鏡頭50a檢知鑽頭尖部121的位置，進 而控制驅動器30停止推動鑽頭10，在實施上，當感知器50透過取像鏡頭50a檢知鑽頭尖部121到達準位高度H時，該感知器50即發出脈衝信號使驅動器30停止輸出推力，進而完成鑽頭10之準位高度H的調整作業。由於感知器50是採用垂直立置的方式固定於座體80上，因此相較於水平臥置的方式來說，能減少感知器50所需的佔置空間。進一步的說，該感知器50至鑽頭10之間配置有一反射元件51，該感知器50能透過反射元件51以反射影像的方式來檢知鑽頭尖部121的位置，該反射元件51可以是指三稜鏡。更進一步的說，該擋座40旁側還配置有一背光源52，該鑽頭10是坐落於反射元件51與背光源52之間，該背光源52能提供光源將鑽頭尖部121的影像通過反射元件51反射到取像鏡頭50a，使感知器50能檢知鑽頭尖部121的位置。

根據上述配置，請接續參閱圖7a至圖7f，依序揭示本發明的動作解說圖，說明該鑽頭10底部至推針棒31之間的距離為h1(如圖7a所示)，該環體頂部22至擋座40之間的距離為h2，當驅動器30輸出第一段出力F₁來帶動推針棒31沿鑽頭10的軸向移動時(如圖7b所示)，使推針棒31與鑽頭10底部接觸，透過推針棒31推動鑽頭10及環體20沿鑽頭10的軸向移動，當環體20接觸到擋座40時(如圖7c所示)，由於該第一段出力F₁是小於所述摩擦力f的最大靜摩擦力f_max，因此當環體20受到擋座40的擋持時，使鑽頭10及環體20停止移動，該驅動器30在輸出第二段出力F₂前，該驅動器30會持續輸出第一段出力F₁，使鑽頭10與環體20之間不會發生走位或移動的狀況，接著，擋座40旁側的感知器50透過取像鏡頭50a來檢知鑽頭尖部121至環體底部21之間的初始高度h(如圖7d所示)，作為調整環體底部21至鑽頭尖部121之間距離時的依據，然後，該驅動器30開始輸出第二段出力F₂(如圖7e所示)，由於第二段出力F₂是大於所述摩擦 力f的最大靜摩擦力f_max，以及環體20受到擋座40的擋持，因此使鑽頭10由止動的環體20上開始移動，並透過感知器50的取像鏡頭50a來檢知鑽頭尖部121的位置，當感知器50檢知鑽頭尖部121到達準位高度H時，該感知器50就發送脈衝信號，控制驅動器30停止輸出第二段出力F₂(如圖7f所示)，進而使鑽頭10跟著停止移動，完成本次將鑽頭尖部121至環體底部21之間的距離調整至準位高度H的作業。

請參閱圖8，說明本發明之準位高度調整裝置在實施上是配置於一加工轉台60旁側的環深補償站72內，該環深補償站72是介於刃面檢查站71及進出料站73之間，該加工轉台60呈放射狀地間隔配置有多支夾持器61，該加工轉台60上的夾持器61能夾持刃面檢查站71內通過刃面檢查的鑽頭10後，並藉由加工轉台60的帶動而旋移至環深補償站72內調整鑽頭10上環體20的位置，然後再透過加工轉台60的帶動而旋移至進出料站73內出料。

以上實施例僅為表達了本發明的較佳實施方式，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。因此，本發明應以申請專利範圍中限定的請求項內容為準。

S1至S6‧‧‧實施例之步驟說明

Claims (10)

1. 一種鑽頭上環體的準位高度調整方法，包括使用一驅動器在鑽頭的軸向依序提供同方向的二段式出力推頂鑽頭，以調整環體的底部至鑽頭的尖部之間距離至一準位高度；其中，該環體係以一摩擦力束持於鑽頭的桿壁，該二段式出力包括一第一段出力及一第二段出力，其中：該第一段出力小於所述摩擦力，使鑽頭及環體一起沿鑽頭的軸向移動，該環體接續擋持於該軸向上的一擋座，而使鑽頭及環體止動；該第二段出力大於所述摩擦力，使鑽頭由該止動的環體上接續移動，該驅動器並依據一感知器檢知鑽頭的尖部移動至該準位高度時停止第二段出力；且該第一段出力後且在還沒第二段出力之前，該第一段出力仍持續作用鑽頭底部。
2. 如申請專利範圍第1項所述之鑽頭上環體的準位高度調整方法，其中該驅動器經由第一段出力與鑽頭接觸，該環體經由第一段出力與擋座接觸。
3. 一種鑽頭上環體的準位高度調整裝置，包括：一鑽頭，套設有一環體；一驅動器及一擋座，分別配置於鑽頭的軸向雙端，該驅動器帶動一推針棒沿鑽頭的軸向朝擋座移動，該擋座形成有一容置槽，該容置槽的寬度係大於鑽頭的直徑及小於環體的外徑；及一感知器，立置於該擋座旁側以檢知鑽頭的尖部；其中，該環體係以一摩擦力的束持而套設於鑽頭上，該驅動器輸出二段式出力，所述二段式出力包含在鑽頭的軸向依序輸出同方向的一第一段出力及一第二段出力，該第一段出力小於所述摩擦力，該第二段出力大於所述摩擦力，且該第一段出力後且在還沒第二段出力之前，該第一 段出力仍持續作用鑽頭底部。
4. 如申請專利範圍第3項所述之鑽頭上環體的準位高度調整裝置，其中該驅動器連接驅動一螺桿而帶動推針棒沿鑽頭的軸向移動。
5. 如申請專利範圍第4項所述之鑽頭上環體的準位高度調整裝置，其中該推針棒經由一套筒而接受螺桿的驅動，使推針棒沿鑽頭的軸向移動。
6. 如申請專利範圍第3、4或5項所述之鑽頭上環體的準位高度調整裝置，其中該推針棒經由一導桿的導引而沿鑽頭的軸向移動。
7. 如申請專利範圍第3項所述之鑽頭上環體的準位高度調整裝置，其中該感知器係以平行於鑽頭軸向的方式而立置於擋座的旁側。
8. 如申請專利範圍第7項所述之鑽頭上環體的準位高度調整裝置，其中該感知器為一電荷耦合元件，該感知器經由一反射元件檢知鑽頭的尖部。
9. 如申請專利範圍第8項所述之鑽頭上環體的準位高度調整裝置，其中該反射元件為一三稜鏡。
10. 如申請專利範圍第3項所述之鑽頭上環體的準位高度調整裝置，其中該準位高度調整裝置配置於一環深補償站內，且該環深補償站坐落於一刃面檢查站及一進出料站之間。