JP3806894B2

JP3806894B2 - プリント基板加工機

Info

Publication number: JP3806894B2
Application number: JP33615198A
Authority: JP
Inventors: 靖伊藤; 明入江
Original assignee: Hitachi Via Mechanics Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 1998-11-26
Filing date: 1998-11-26
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2018-11-26
Also published as: JP2000158390A; US20020152619A1; US6694627B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板加工機にかかり、特に、複数の主軸を個別に制御してプリント基板の加工時間を短縮し、加工効率を向上させるのに好適なプリント基板加工機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板の穴明け加工において、穴の加工時間の短縮は、ほぼ限界に達している。したがって、更に加工時間を短縮し加工効率を向上させるためには、加工位置の間を移動する主軸の移動時間を短縮することが必要である。
【０００３】
このため、１枚のプリント基板に主軸の移動方向（Ｙ方向）に複数の加工領域を設定するとともに、各加工領域に対応する主軸を個別に移動可能に配置し、主軸の移動距離を短縮して、加工効率を向上させるようにしたプリント基板加工機が、たとえば、特開昭６４−５８４０５号公報に提案されている。このプリント基板加工機は、図７に示すような構成になっている。
【０００４】
１はベッド。２はテーブルで、ベッド１に固定された案内手段３に矢印Ｘ方向に移動可能に支持され、送りねじ４を含むねじ送り機構によって駆動される。５ｒ、５ｌはドリル供給手段で、テーブル２に所定の間隔で固定されている。
【０００５】
６はクロスレールで、テーブル２を跨ようにベッド１に固定されている。７ｒ、７ｌはスライダで、クロスレール６に固定された案内手段８に矢印Ｙ方向に移動可能に支持され、それぞれ送りねじ９ｒ、９ｌ、モータ１０ｒ、１０ｌを含むねじ送り機構によって個別に駆動される。
【０００６】
１１ｒ、１１ｌはサドルで、それぞれスライダ７ｒ、７ｌに固定された案内手段１２に矢印Ｚ方向に移動可能に支持され、それぞれ送りねじ１３、モータ１４を含むねじ送り機構によって駆動される。
【０００７】
１５ｒ、１５ｌは主軸ユニットで、ドリルを着脱可能に支持するチャックを設けた主軸と、その回転駆動用のモータを備え、それぞれサドル１１ｒ、１１ｌに支持されている。１６はプリント基板で、テーブル２に載置固定され、加工される。
【０００８】
このような構成で、プリント基板１６の加工領域を略中央で左右に分け、その右側の加工領域は主軸ユニット１５ｒで、左側の加工領域は主軸ユニット１５ｌで分担して加工を行うことにより、プリント基板１６を加工するのに必要な各主軸ユニット１５ｒ、１５ｌのＹ方向の移動距離を、単一の主軸ユニットを用いて加工する場合の１／２に短縮することができる。また、各主軸ユニット１５ｒ、１５ｌを個別に位置決めして加工を行うことができるので、加工効率を向上させることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、複数のスライダを個別に駆動するため、スライダをＹ方向に駆動するためのねじ送り機構をスライダの数と同じ数だけ設けなければならず、スライダの数が３以上になると、ねじ送り機構を配置するクロスレールのスペースの確保が困難になる。また、３以上のねじ送り機構の送り精度の均一化も困難になる。
【００１０】
上記の事情に鑑み、本発明の目的は、Ｙ方向に個別に駆動される３以上の主軸ユニットを用いることを可能とし、より加工効率を向上させることができるプリント基板加工機を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本願発明は、プリント基板を載置してＸ方向に移動可能なテーブルと、該テーブルを跨ように配置されたクロスレールと、該クロスレールに支持された案内装置上に直列に配置され、Ｙ方向に移動可能な複数のスライダと、前記スライダ毎に支持され、Ｚ方向に移動可能な主軸と、前記案内装置と平行となるようにして前記クロスレール上に固定された１列のリニアモータ用の磁性体レールと、該磁性体レールと対向するように前記スライダ毎に固定されたリニアモータ用のコイルとを備え、記スライダを加工領域内で個別に移動させるプリント基板加工機であって、前記クロスレールに固定されたリニアエンコーダと、該リニアエンコーダに対向するように前記スライダ毎に固定されたリニアエンコーダヘッドと、前記クロスレールに固定され前記スライダと個別に対向し、且つ原点位置が定められた前記スライダと同数の原点位置復帰用ドックと、該原点位置復帰用ドックに対向するようにしてスライダ毎に固定された原点検出用センサと、隣接する前記スライダの一方に固定された干渉防止用ドックと、該干渉防止用ドックに対向するように他方の前記スライダに固定された干渉検出用センサと、制御部とを備え、該制御部が、総ての前記スライダをそれぞれの原点に復帰させるとき、前記干渉検出用センサが前記干渉防止用ドックに対向していないことを検出するまで前記スライダを隣接する前記スライダとの間隔が広がる方向に移動させる第１工程と、該第１工程に続き総ての前記原点検出用センサが原点復帰用ドックから外れたことを検出するまで各スライダをそれぞれの前記原点位置復帰用ドックから離れる方向に移動させる第２工程と、該第２工程に続き総ての前記原点検出用センサがそれぞれの前記原点復帰用ドックに対向するまで前記各スライダを前記原点位置復帰用ドックに向けて移動させる第３工程と、前記第３工程により前記原点検出用センサがそれぞれの前記原点復帰用ドックに対向したことを検出した位置から前記リニアエンコーダ出力を監視して前記スライダをそれぞれの原点位置に停止させる第４工程とを実施することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１ないし図５は、本発明の実施の形態を示すもので、図１は、本発明によるプリント基板加工機の斜視図、図２は、図１におけるクロスレール部の側面図、図３は、各主軸ユニットが原点位置にある状態を示す平面図、図４、図５は、各主軸ユニットが任意の位置にある状態を示す平面図、図６は、原点復帰動作を示すフローチャートである。
【００１４】
同図において、図７と同じものは同じ符号を付けて示してある。７ｃはスライダで、クロスレール６に固定された案内手段８に矢印Ｙ方向に移動可能に支持されている。１１ｃはサドルで、スライダ７ｃに固定された案内手段１２に矢印Ｚ方向に移動可能に支持され、送りねじ１３、モータ１４を含むねじ送り機構にによって駆動される。１５ｃは主軸ユニットで、ドリルを着脱可能に支持するチャックを設けた主軸と、その回転駆動用のモータを備え、サドル１１ｃに支持されている。
【００１５】
１７はリニアモータの磁性体レールで、クロスレール６に案内手段８と並行に固定されている。１８ｒ、１８ｃ、１８ｌはリニアモータのコイルで、それぞれスライダ７ｒ、７ｃ、７ｌに磁性体レール１７と対向するように固定されている。なお、１９はストッパで、磁性体レール１７の両端に位置するようにクロスレール６に固定されている。
【００１６】
２０ｒ、２０ｃ、２０ｌは原点位置復帰用のドックで、クロスレール６に固定されている。２１はブラケットで、各スライダ７ｒ、７ｃ、７ｌに固定されている。２２ｒ、２２ｃ、２２ｌはセンサで、透過型光学センサで構成され、それぞれドック２０ｒ、２０ｃ、２０ｌと対応するようにブラケット２１に固定されている。
【００１７】
２３はリニアエンコーダで、クロスレール６に案内手段８と平行に固定されている。２４ｒ、２４ｃ、２４ｌはリニアエンコーダヘッドで、リニアエンコーダ２３と対応するように各々スライダ７ｒ、７ｃ、７ｌに固定されている。
【００１８】
２７ｒ、２７ｃは干渉防止用のドックで、それぞれ前記スライダ７ｒ、７ｃに固定されている。２６ｃ、２６ｌはセンサで、透過型光学センサで構成され、それぞれドック２７ｒ、２７ｃと対応するようにそれぞれブラケット２５を介してスライダ７ｃ、７ｌに固定されている。
【００１９】
このような構成で、図３に示すように、各主軸ユニット１５ｒ、１５ｃ、１５ｌが分担する加工領域は、主軸ユニット１５ｒがｒ１からｒ２、主軸ユニット１５ｃがｃ１からｃ２、主軸ユニット１５ｌがｌ１からｌ２のように設定されている。また、各主軸ユニット１５ｒ、１５ｃ、１５ｌの原点位置は、それぞれ対応するドック２０ｒ、２０ｃ、２０ｌの右端からＬｒ、Ｌｃ、Ｌｌの位置にある。
【００２０】
各主軸ユニット１５ｒ、１５ｃ、１５ｌが原点位置にある状態から、制御装置（図示せず）の指令に基づいて、コイル１８ｒ（または、１８ｃ、１８ｌ）に電流が印加されると、コイル１８ｒ（または、１８ｃ、１８ｌ）を固定したスライダ７ｒ（または、７ｃ、７ｌ）が案内手段８に沿って移動し、主軸ユニット１５ｒ（または、１５ｃ、１５ｌ）を加工位置へ移動させる。
【００２１】
この時、互いに隣接するスライダ７ｒとスライダ７ｃ、スライダ７ｃとスライダ７ｌの加工領域の一部が重複しているため、制御装置は、各スライダ７ｒ、７ｃ、７ｌの位置を監視し、各スライダ７ｒ、７ｃ、７ｌが互いに干渉しないように制御する。
【００２２】
加工すべきプリント基板１６を載置したテーブル２とスライダ７ｒ（７ｃ、７ｌ）のＸ、Ｙ方向の相対移動により、プリント基板１６と主軸ユニット１５ｒ（１５ｃ、１５ｌ）が位置決めされると、モータ１４が作動して、主軸ユニット１５ｒ（１５ｃ、１５ｌ）をＺ方向に移動させ、プリント基板１６への穴明けを行う。
【００２３】
上記のような、テーブル２とスライダ７ｒ（７ｃ、７ｌ）のＸ、Ｙ方向の相対移動と主軸ユニット１５ｒ（１５ｃ、１５ｌ）のＺ方向の移動を繰り返すことにより、プリント基板１６に必要な穴の加工を行う。
【００２４】
なお、スライダ７ｒ、７ｃ、７ｌは、案内手段８に移動可能に支持されているだけであるため、Ｙ方向の力が作用すると容易に移動する。たとえば、ドリルの折損によりプリント基板加工機を停止させ、作業者がドリルの交換を行った場合、ドリルを交換した主軸ユニット１５ｒ（１５ｃ、１５ｌ）を支持するスライダ７ｒ（７ｃ、７ｌ）のＹ軸方向の位置が変化していることがある。このため、電源を投入してプリント基板加工機を起動する場合、各スライダ７ｒ、７ｃ、７ｌを原点復帰させることが必要になる。
【００２５】
たとえば、図４および図５に示すように、各スライダ７ｒ、７ｃ、７ｌが任意の位置に有る場合に、原点復帰指令が発信されると図６に示す手順にしたがって各スライダ７ｒ、７ｃ、７ｌの原点復帰動作が行なわれる。なお、透過型光学センサの投光器からの光が受光器で受光されている状態をＯＦＦとし、ドックにより光が遮られた状態をＯＮとして説明する。
【００２６】
まず、干渉検出用のセンサ２６ｃ、２６ｌの出力を確認する（ステップＳ１）。センサ２６ｃ、２６ｌのいずれか一方もしくは両方がＯＮである場合、センサ２６ｃ、２６ｌに対応するドック２７ｒ、２７ｃを固定したスライダ７ｒ、７ｃのいずれか一方もしくはその両方を各スライダ７ｒ、７ｃ、７ｌの間隔が広がる方向に移動させる（ステップＳ２）。
【００２７】
次いで本加工機は、前記干渉検出用のセンサ２６ｃ、２６ｌの出力がいずれもＯＦＦである場合、原点検出用のセンサ２２ｒ、２２ｃ、２２ｌの出力を確認する（ステップＳ３）。このステップＳ３による確認の結果、たとえば、図５に示すように、センサ２２ｒ、２２ｃ、２２ｌがドック２０ｒ、２０ｃ、２０ｌとラップしてＯＮ状態に有るとき、あるいは、センサ２２ｒ、２２ｃ、２２ｌのいずれか１もしくは２のセンサがＯＮ状態に有るとき、そのセンサ２２ｒ、２２ｃ、２２ｌを固定したスライダ７ｒ、７ｃ、７ｌを、それぞれの担当加工領域側に、センサ２２ｒ、２２ｃ、２２ｌがドック２０ｒ、２０ｃ、２０ｌから外れ、図４に示す如くＯＦＦになるまで移動させる（ステップＳ４〜ステップＳ３巡回）。
【００２８】
各スライダ７ｒ、７ｃ、７ｌを、原点位置方向に低速で移動させる（ステップＳ５）。センサ２２ｒ、２２ｃ、２２ｌの出力を監視する（ステップＳ６）。そして、その出力がＯＮになったとき、そのセンサ２２ｒ、２２ｃ、２２ｌを固定したスライダ７ｒ、７ｃ、７ｌを一端停止させる（ステップＳ７）。
【００２９】
全てのスライダ７ｒ、７ｃ、７ｌが停止した後、各スライダ７ｒ、７ｃ、７ｌを原点位置方向へ移動させ（ステップＳ８）、リニアエンコーダヘッド２４ｒ、２４ｃ、２４ｌの出力を見ながら原点位置へ到達したスライダ７ｒ、７ｃ、７ｌを停止させる（ステップＳ９）。
【００３０】
スライダ７ｒ、７ｃ、７ｌをＹ軸方向の原点位置に復帰させる際、各スライダ７ｒ、７ｃ、７ｌを同時に動作させても、各スライダ７ｒ、７ｃ、７ｌが同一速度で移動しないため、移動開始時の各スライダ７ｒ、７ｃ、７ｌの間隔が所定の距離以下である場合には、隣接するスライダ７ｒと７ｃ、各スライダ７ｃと７ｌが干渉することがある。
【００３１】
各スライダ７ｒ、７ｃ、７ｌの単位時間当りの移動量の変動量は、Ｋｖ値を８０（１／ｓｅｃ）、速度を１ｍ／ｓｅｃ、速度変動率を７％とすると、

となる。
【００３２】
したがって、センサ２６ｃ、２６ｌとドック２７ｒ、２７ｃにより、各スライダ７ｒ、７ｃ、７ｌの間隔が１．７５ｍｍ以上あることを確認して各スライダ７ｒ、７ｃ、７ｌを移動させれば、各スライダ７ｒ、７ｃ、７ｌの干渉を防止することができる。
【００３３】
このようにして、各スライダ７ｒ、７ｃ、７ｌをそれぞれの原点位置に復帰させ、各原点位置から加工位置までの距離を、リニアエンコーダ２３により管理することにより、精度の高い加工を行なうことができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明によれば、プリント基板を載置してＸ方向に移動可能なテーブルと、このテーブルを跨ように配置されたクロスレールに、それぞれ個別にＹ方向に移動可能に支持された複数のスライダと、それぞれ前記スライダに、Ｚ方向に移動可能に支持された複数の主軸と、前記クロスレールに固定された１列のリニアモータ用の磁性体レールと、それぞれ前記スライダに、前記磁性体レールと対向するように固定された複数のリニアモータ用のコイルとを設けたので、Ｙ方向に個別に駆動される３以上の主軸ユニットを用いることを可能とし、より加工効率を向上させることができるプリント基板加工機を提供することができる。
【００３５】
また、前記クロスレールに固定されたリニアエンコーダと、このリニアエンコーダに対応するように前記各スライダに固定された複数のリニアエンコーダヘッドと、前記各スライダに個別に対応するように前記クロスレールに固定された原点位置復帰用の複数のドックと、これらのドックと対応するように各スライダに固定された複数のセンサと、隣接するスライダの一方に固定された干渉防止用の複数のドックと、このドックに対応するように他方のスライダに固定された複数のセンサとを設けたので、高精度の加工を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるプリント基板加工機の斜視図。
【図２】図１におけるクロスレール部の側面図。
【図３】各主軸ユニットが原点位置にある状態を示す平面図。
【図４】各主軸ユニットが任意の位置にある状態を示す平面図。
【図５】各主軸ユニットが任意の位置にある状態を示す平面図。
【図６】原点復帰動作を示すフローチャート。
【図７】従来のプリント基板加工機の斜視図。
【符号の説明】
２…テーブル、６…クロスレール、７ｒ７ｃ７ｌ…スライダ、
１５ｒ、１５ｃ、１５ｌ…主軸ユニット、１６…プリント基板、
１７…磁性体レール、１８ｒ、１８ｃ、１８ｌ…コイル、
２０ｒ、２０ｃ、２０ｌ…ドック、２２ｒ、２２ｃ、２２ｌ…センサ、
２３…リニアエンコーダ、
２４ｒ、２４ｃ、２４ｌ…リニアエンコーダヘッド、
２６ｃ、２６ｌ…センサ、２７ｒ、２７ｃ…ドック。

Claims

プリント基板を載置してＸ方向に移動可能なテーブルと、該テーブルを跨ように配置されたクロスレールと、
前記クロスレールに支持された案内装置上に直列に配置され、Ｙ方向に移動可能な複数のスライダと、
該スライダ毎に支持され、Ｚ方向に移動可能な主軸と、
前記案内装置と平行となるようにして前記クロスレール上に固定された１列のリニアモータ用の磁性体レールと、
該磁性体レールと対向するように前記スライダ毎に固定されたリニアモータ用のコイルとを備え、
前記スライダを加工領域内で個別に移動させるプリント基板加工機であって、
前記クロスレールに固定されたリニアエンコーダと、
該リニアエンコーダに対向するように前記スライダ毎に固定されたリニアエンコーダヘッドと、
前記クロスレールに固定され前記スライダと個別に対向し、且つ原点位置が定められた前記スライダと同数の原点位置復帰用ドックと、
該原点位置復帰用ドックに対向するようにしてスライダ毎に固定された原点検出用センサと、
隣接する前記スライダの一方に固定された干渉防止用ドックと、該干渉防止用ドックに対向するように他方の前記スライダに固定された干渉検出用センサと、制御部とを備え、
該制御部が、総ての前記スライダをそれぞれの原点に復帰させるとき、
前記干渉検出用センサが前記干渉防止用ドックに対向していないことを検出するまで前記スライダを隣接する前記スライダとの間隔が広がる方向に移動させる第１工程と、
該第１工程に続き総ての前記原点検出用センサが原点復帰用ドックから外れたことを検出するまで各スライダをそれぞれの前記原点位置復帰用ドックから離れる方向に移動させる第２工程と、
該第２工程に続き総ての前記原点検出用センサがそれぞれの前記原点復帰用ドックに対向するまで前記各スライダを前記原点位置復帰用ドックに向けて移動させる第３工程と、
前記第３工程により前記原点検出用センサがそれぞれの前記原点復帰用ドックに対向したことを検出した位置から前記リニアエンコーダ出力を監視して前記スライダをそれぞれの原点位置に停止させる第４工程と、
を実施することを特徴とするプリント基板加工機。