DE4041043A1 - Verfahren zur werkzeugbruchkontrolle bei leiterplatten-bohr- und fraesmaschinen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Werkzeugbruchkontrolle bei Leiterplatten-Bohr- und Fräs­ maschinen, die nach dem heutigen Stand der Technik mit sehr hohen Drehzahlen (bis zu 120 000 U/min) und teil­ weise sehr kleinen Bohrer-/Fräserdurchmessern (bis zu 0,01 mm und weniger) arbeiten.

Die heute verfügbaren Systeme zur Werkzeugbruchüberwa­ chung bei Leiterplatten-Bohr- und Fräsmaschinen arbeiten meist mit optischen Sensoren. Da diese bei den teilweise sehr kleinen Werkzeugdurchmessern sehr empfindlich eingestellt sein müssen, werden sie sehr anfällig gegen Verschmutzungen durch Bohrspäne, Staub und dergleichen und bereiten in der Praxis erhebliche Schwierigkeiten. Andere Systeme zur Werkzeugbruchüberwachung benutzen akustische Sensoren usw., um die Anwesenheit des nicht abgebrochenen Werkzeuges zu überprüfen. Aber auch diese mit Ultraschall arbeitenden Verfahren bereiten bei den extrem kleinen Werkzeugdurchmessern häufig Probleme.

Es wird daher ein anderes Verfahren zur Werkzeugüberwa­ chung vorgeschlagen, welches ohne optische oder akusti­ sche Sensoren auskommt: Sobald das Werkzeug das Material zu zerspanen beginnt, sinkt durch die hierzu nötige Kraft die Drehzahl der Spindel leicht ab. Diese Dreh­ zahländerung wird durch einen geeigneten Sensor und eine Auswertelektronik erfaßt. Bleibt die Drehzahländerung beim Bohren oder Fräsen des Werkstückes bzw. der Leiter­ platte aus, muß ein Werkzeugbruch vorliegen.

Handelsübliche Bohrspindeln für die hier in Rede stehen­ den Leiterplatten-Bohrmaschinen haben bereits häufig einen integrierten Drehzahlgeber, der jedoch zur Still­ standsüberwachung der Spindel dient. Dieser Geber ist völlig gekapselt und Verschmutzungsprobleme sind damit völlig ausgeschlossen. Das Wesen der vorliegenden Erfin­ dung besteht nun darin, diesen bereits vorhandenen Drehzahlgeber im Rahmen der Bohrbruchkontrolle einzuset­ zen: Der fest mit der Bohrspindel verbundene Bohrer oder Fräser wird zum Bohren oder Fräsen so weit abgesenkt, daß das Werkzeug in das Werkstück, d. h. in die zu bohrende Leiterplatte eintaucht. Der in die Bohrspindel eingebaute Geber gibt pro Umdrehung des Werkzeuges (bis zu 120 000 U/min.) einen oder mehrere Impulse ab. Wenn nun das Werkzeug in das Material eindringt, erkennt die spezielle Auswertungslogik der Leiterplattenbohrmaschine für die Bohrerbruchkontolle den geringen Drehzahlabfall, der häufig unter 0,1% liegt: Am Bohrkopf ist ein Sensor angebracht, der ein Signal abgibt, wenn im Verlauf des Werkzeugvorschubs relativ zum Werkstück eine Position erreicht ist, bei der das Werkzeug in das Werkstück eingetaucht sein muß.

Sofern zu diesem Zeitpunkt kein Drehzahlabfall im Ver­ hältnis zur Leerlaufdrehzahl erkennbar wird, muß das Werkzeug gebrochen sein und es wird eine Störung ange­ zeigt, die Maschine stillgestezt oder dergleichen.

Für die Werkzeugbruchüberwachung ist eine besondere Schaltung oder Auswertungslogik vorgesehen, die in die allgemeine elektronische Steuerung der Maschine inte­ griert oder als separates steuerungsunabhängiges System ausgebildet sein kann.

Die beiliegende Zeichnung zeigt das zuletzt genannte System in einer prinzipiellen Darstellung. Es liegt auf der Hand, daß ein solches System in bereits vorhandene Leiterplattenbohrmaschinen nachträglich integriert werden kann - vor allem dann, wenn ein Drehzahlgeber schon in der Bohrspindel vorhan­ den ist.

Claims (1)

1. Verfahren zur Werkzeugbruchkontrolle bei Leiterplatten- Bohr- und Fräsmaschinen, bei dem das Ausbleiben einer Drehzahlreduzierung im Verhältnis zur Leerlaufdrehzahl ab einem vorgegebenen Werkzeugvorschub relativ zum Werkstück als Indikator für das Vorliegen von Werkzeugbruch gewertet wird.