JP2008080434A - プリント基板の加工方法およびプリント基板加工機 - Google Patents

Abstract

【課題】主軸ユニットの温度が変化した場合であっても加工精度（穴の深さ精度）を向上させることができるプリント基板の加工方法およびプリント基板加工機を提供する。
【解決手段】スピンドルの運転時間とこのスピンドルに保持させた工具先端の軸線方向の変位量δとの関係を予めスピンドルの回転数毎に求めておき、加工をするために設定されたスピンドルの回転数と加工開始後の経過時間に基づき、工具の切り込み量を予め求められた変位量δだけ補正する。また、スピンドルの回転を第１の回転数（２０万回転／分）から第２の回転数（３万回転／分）に変えた場合の、変更後のスピンドルの運転時間とこのスピンドルに保持させた工具先端の軸線方向の変位量δとの関係を予め第１と第２の回転数毎に求めておき、第２の回転数と第２の回転数に変更後の経過時間に基づき、工具の切り込み量を予め求められた変位量δだけ補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント基板の加工方法およびそれを用いたプリント基板加工機に関するものである。

図２は、プリント基板加工機の構成図である。

同図において、ベッド１上に固定された直線案内装置２に沿って移動可能に支持されたテーブル３は、ねじ送り機構を介してモータ４によって駆動される。コラム５は、テーブル３を跨ぐようにしてベッド１に固定されている。コラム５に固定された直線案内装置６に沿って移動可能に支持されたクロススライド７は、ねじ送り機構を介してモータ８によって駆動される。サドル９は、クロススライド７に固定された図示を省略する直線案内装置に移動可能に支持され、ねじ送り機構を介してモータ１０によって駆動される。図示を省略する工具を保持して回転する図示を省略するスピンドルを支持する主軸ユニット１１は、サドル９に固定されている。プレッシャフット１２は、主軸ユニット１１の一端にスピンドルの軸方向に移動可能に支持されている。このプレッシャフット１２は、集塵用の配管１３を介して集塵装置１４に接続されている。冷却装置１５は、配管１６を介して主軸ユニット１１に接続され、主軸ユニット１１に形成された通路に液体の冷媒を循環させ、主軸ユニット１１を冷却する。

そして、所要の工具を保持させたスピンドルを所要の回転数で回転させると共に、集塵装置１４を作動させ、配管１３を介してプレッシャフット１２内を吸引する。この状態で、ワークＷを載置したテーブル３とクロススライド７をＸＹ方向に相対移動させ、工具をワークの加工位置に対向させた後、サドル９を下降させる。すると、先ず、プレッシャフット１２がワークＷに接触してワークＷを押える。さらに、サドル９を下降させると、主軸ユニット１１とプレッシャフット１２が相対移動して、工具がワークＷに食い込み、ワークＷの加工を行なう。

スピンドルを回転させるモータの発熱により主軸ユニット１１が高温になるため、冷却装置１５を一定の時間間隔（５〜１５分）で作動させ、主軸ユニット１１内に冷媒を循環させることにより、主軸ユニット１１の温度を、所要の温度範囲内に維持する。

しかし、頻繁にドリル交換が発生するときに、冷却装置が作動していると、主軸ユニットが冷えすぎて所要の温度範囲から外れ、加工位置精度、加工品質（例えば加工された穴の内面の面粗さ）を低下させることがある。そこで、冷却装置を設けることに代えてスピンドルを支持するハウジングの内部に集塵装置に接続する複数の空気の流通路を形成し、この流通路と集塵装置との間に流量調整器を配置し、主軸が回転しているときには、流通路に流れる空気の流量を多くして、主軸ユニットの設定温度以上の温度上昇を防止し、ワーク交換時、工具交換時など、主軸の回転が停止している時には、流通路に流れる空気の流量を少なくして、主軸ユニットの過冷却を防止することにより、主軸ユニットの温度を比較的狭い範囲に制御する技術がある（特許文献１）。

また、プリント基板穴明機をカバーで覆い、カバーの内部に温度調節された空気を送り込むことにより、プリント基板穴明機の温度変化を抑制するようにしたものもある（特許文献２）。

特開平７−３２８８８９号公報 特開平６−０２３６４７号公報

しかし、特許文献１の技術に依れば、温度変化の範囲を小さくすることはできるが、空気の流量を制御しても主軸ユニットの温度が直ちに変化するわけではないので、加工精度を向上できるとは限らなかった。

また、特許文献２の技術の場合も、特許文献１の技術と同様に、主軸ユニットの温度が直ちに変化するわけではないので、加工精度を向上できるとは限らなかった。

本発明の目的は、上記課題を解決し、主軸ユニットの温度が変化した場合であっても加工精度（穴の深さ精度）を向上させることができるプリント基板の加工方法およびプリント基板加工機を提供するにある。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、スピンドルの運転時間とこのスピンドルに保持させた工具先端の軸線方向の変位量との関係を予め前記スピンドルの回転数毎に求めておき、加工をするために設定された前記スピンドルの回転数と加工開始後の経過時間に基づき、前記工具の切り込み量を予め求められた前記変位量だけ補正することを特徴とする。

また、本発明の第２の態様は、スピンドルの第１の回転数から第２の回転数に変えた場合の、変更後の前記スピンドルの運転時間とこのスピンドルに保持させた工具先端の軸線方向の変位量との関係を予め前記第１と第２の回転数毎に求めておき、前記第２の回転数と前記第２の回転数に変更後の経過時間に基づき、前記工具の切り込み量を予め求められた前記変位量だけ補正することを特徴とする。

また、本発明の第３の態様は、工具を回転させるスピンドルと、前記スピンドルを該工具の軸線方向に移動させる移動装置と、を備え、前記工具を前記工具の軸線方向に指令値に基づく距離だけ移動させて加工を行うプリント基板加工機において、前記スピンドルの運転時間と前記スピンドルに保持させた工具先端の軸線方向の変位量との関係を予め前記スピンドルの回転数毎に記憶させた記憶装置と、演算装置と、タイマと、を設け、加工が開始された場合は、加工をするために設定された前記スピンドルの回転数と前記タイマにより計測された加工開始後の経過時間に基づき、前記工具の切り込み量を予め求められた前記変位量だけ補正することを特徴とする。

本発明によると、主軸ユニットの温度上昇に応じて工具の切り込み量を適切に補正するので、穴の深さ精度を向上させることができる。

図１は、スピンドルに保持させた工具先端の移動量（以下、「変位量」という。）を実測した実測データであり、横軸は時間、縦軸は変位量δである。なお、主軸ユニットの全長は約３００ｍｍであり、主軸ユニットには、内部に冷却媒体の通路が設けられている。また、変位量δ＝０は、温度２０度Ｃにおける工具先端の位置である。

同図に示されているように、スピンドルを毎分２０万回転で回転させると共に１７度Ｃの冷却媒体を供給した場合（時刻Ｔ０）、直後は主軸ユニットが収縮することにより工具の先端はマイナス側に変位するが、１分以内にプラス側の変位になる。そして、約５分経過した時刻Ｔ１では、ほぼ変位量が飽和する。

次に、毎分３万回転に減速すると（時刻Ｔ２）、通常の電流値よりも大きいブレーキ電流値が供給されることにより主軸ユニットの温度が上昇するため、変位量δは一時的に増加するが、時間の経過と共に小さくなり、時刻Ｔ４（約８分経過後）において変位量δは飽和する。この場合、冷却効果が大きいため、温度２０度Ｃの場合に対してマイナス側に変位する。

一方、時刻Ｔ０から時刻Ｔ２までスピンドルを停止させておき、時刻Ｔ２でスピンドルを毎分３万回転で回転させたとすると、工具先端の変位量は同図に２点鎖線で示すものとなる。

ここで、工具先端の変位量δはスピンドルの回転数によりほぼ決定され、ばらつきは僅かである。したがって、スピンドルの運転時間と工具先端の変位量δとの関係を予め求めておき、加工開始時に、加工に使用する工具の回転数を参照し、運転時間（すなわち、加工開始後の経過時間）に応じて指定された工具の切り込み量を予め求められている工具先端の変位量δだけ補正すれば、深さ精度に優れる加工を行うことができる。

なお、例えば工具がドリルである場合、径毎に使用回転数が定められている。すなわち、直径が０．３ｍｍ以下の場合は毎分１６〜２０万回転、直径が０．４ｍｍ〜１ｍｍ以下の場合は毎分６〜８万回転等であるので、ドリル径毎にデータを採取する必要はない。

ところで、プリント基板穴明機の場合、工具であるドリルが寿命になった場合や径の異なる穴を明けるために交換する時以外は殆ど連続で運転される。

そこで、第１の回転数から第２の回転数に変えた場合の（図１における時刻Ｔ２場合）、回転数変更後の運転時間と工具先端の変位量δとの関係を予め求めておき、第２の回転数の運転時間に応じて指定された工具の切り込み量を予め求められている工具先端の変位量δだけ補正すれば、単にスピンドルの回転数と運転時間とで切り込み量を補正する場合に比べて、深さ精度に優れる加工を行うことができる。

また、図１を参照して説明すると、工具を回転させるスピンドルと、スピンドルを工具の軸線方向に移動させる移動装置１０とを備え、工具を指令値に基づいて工具の軸線方向に移動させて加工を行うプリント基板加工機に、スピンドルの運転時間とスピンドルに保持させた工具先端の軸線方向の変位量δとの関係を予めスピンドルの回転数毎に記憶させた記憶装置２０と、演算装置２１と、タイマ２２と、を設け、加工が開始された場合は、加工をするために設定されたスピンドルの回転数とタイマにより計測された加工開始後の経過時間に基づき、工具の切り込み量を予め求められた変位量δだけ補正すれば、深さ精度に優れる加工を行うことができる。なお、上記記憶装置２０、演算装置２１及びタイマ２２は、ＮＣ装置２３内に設けられる。

スピンドル先端の伸び量を実測した実測データである。 プリント基板加工機の構成を説明する斜視図である。

符号の説明

δ 変位量
２０ 記憶装置
２１ 演算装置
２２ タイマ

Claims (3)

1. スピンドルの運転時間とこのスピンドルに保持させた工具先端の軸線方向の変位量との関係を予め前記スピンドルの回転数毎に求めておき、
   加工をするために設定された前記スピンドルの回転数と加工開始後の経過時間に基づき、前記工具の切り込み量を予め求められた前記変位量だけ補正する、
   ことを特徴とするプリント基板の加工方法。
2. スピンドルの回転を第１の回転数から第２の回転数に変えた場合の、変更後の前記スピンドルの運転時間とこのスピンドルに保持させた工具先端の軸線方向の変位量との関係を予め前記第１と第２の回転数毎に求めておき、
   前記第２の回転数と前記第２の回転数に変更後の経過時間に基づき、前記工具の切り込み量を予め求められた前記変位量だけ補正する、
   ことを特徴とするプリント基板の加工方法。
3. 工具を回転させるスピンドルと、前記スピンドルを前記工具の軸線方向に移動させる移動装置と、を備え、前記工具を該工具の軸線方向に指令値に基づく距離だけ移動させて加工を行うプリント基板加工機において、
   前記スピンドルの運転時間と前記スピンドルに保持させた工具先端の軸線方向の変位量との関係を予め前記スピンドルの回転数毎に記憶させた記憶装置と、演算装置と、タイマと、を設け、
   加工が開始された場合は、加工をするために設定された前記スピンドルの回転数と前記タイマにより計測された加工開始後の経過時間に基づき、前記工具の切り込み量を予め求められた前記変位量だけ補正する、
   ことを特徴とするプリント基板加工機。

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