JP7054587B2 - ドリル加工装置及びドリル加工方法 - Google Patents
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Description
そこで、穴あけツールであるドリルの送り速度については、例えば特許文献1に開示されているように、その都度オペレータが設定しなくても、装置が自動的に設定することができるようにする方法もある。
すなわち、このような多層プリント基板の場合、切削抵抗としては、金属層である導体層を加工している時が圧倒的に大きく、またそれも導体層の厚みが厚いほど大きくなるので、加工開始時と加工終了時の負荷の差は何の意味を持たない。従って、ワークとなる多層プリント基板の内部構造に対応して加工条件を設定する必要があり、そうしないと、加工品質を落としたり、ドリルを破損したり、スピンドルでのモータ発熱、回転数低下、空気軸受の破損等の不具合を起こしたりする問題点がある。
図2は本発明の一実施例となるドリル加工装置の構成を示す図である。図2での各構成要素や接続線は、主に本実施例を説明するために必要と考えられるものを示してあり、ドリル加工装置として必要な全てを示している訳ではない。
図2において、1は穴あけ加工をすべき多層プリント基板、2は多層プリント基板1を樹脂材から成る下板3を介して載置する加工テーブル、4は多層プリント基板1に穴をあけるためのドリル、5はドリル4を回転させるモータ内蔵型のスピンドル6を保持するスピンドルユニットである。スピンドルユニット5は、スピンドル垂直駆動部8により垂直方向に駆動される。
加工テーブル2は、多層プリント基板1に穴をあけようとする位置にドリル4が向くよう、加工テーブル駆動部7により水平方向に駆動され、位置決めされるようになっている。下板3は多層プリント基板1と加工テーブル2との間に介在する下板であり、ドリル4が多層プリント基板1を突き抜けて加工テーブル2に接触するのを防止する役目をするものである。
スピンドルユニット5とプレッシャフット9は互いに高さ方向に所定の間隔を保って係合していて、スピンドルユニット5が下降する場合、途中までは共に下降し、プレッシャフット9が多層プリント基板1の上面位置に当接すると、その後はプレッシャフット9がその位置にとどまり、スピンドルユニット5だけ独立に下降し、ドリル4で穴あけができるようになる。穴あけを終え、スピンドルユニット5を上昇させると、ある位置からプレッシャフット9も共に上昇するようになっている。
従って、スピンドルユニット5を下降させた場合、プレッシャフット9が多層プリント基板1の表面に到達し、プレッシャフット9だけがそれ以上下降できなくなって、スピンドルユニット5とプレッシャフット9が垂直方向に互いにずれたことを検出した時、基板上面センサ11はON信号を出力する。また、その後スピンドルユニット5を上昇させた場合、プレッシャフット9が多層プリント基板1の上面位置から離れる時、基板上面センサ11はOFF信号を出力する。
42は二次側が電極32と接続されたトランスで、その二次側がキャパシタ41と接続された状態となっている。43はドリル4の先端が多層プリント基板1の導体層に接触した状態でのキャパシタ41が並列共振を起こす周波数の交流を発振させる発振回路、44はキャパシタ41に並列共振が起きてトランス42の一次側からみたインピーダンスが上がって一次側の両端電圧が下がったことを検出し、共振検出信号Sを送出する共振検出回路である。
厚み検出部15では、共振検出信号Sの発生期間tとこの時のドリル4の送り速度V0との積から導体層L1~L4の各々の厚みを求めるとともに、それらを加算することにより導体層L1~L4の厚みの合計値Tを求め、最適送り速度記憶部16に格納する。
なお、厚みの合計値Tは、導体層L1~L4の各々での共振検出信号Sの発生期間tを加算して合計値を求め、この合計値とこの時のドリル4の送り速度の積から求めてもよい。
導体層L1~L4の厚みの合計値Tを求めたら、次に、その多層プリント基板1の穴あけ加工に対応する最適なドリル4の送り速度を実験的に求め、最適送り速度記憶部16における導体層L1~L4の厚みの合計値Tに対応させて格納する。
最適送り速度としては、厚みが厚くなるほど切削抵抗が大きくなるので、低くするようになっている。例えば合計値TがT2以上でT3未満であれば、最適送り速度としてはV3となる。
全体制御部14の厚み検出部15は、上記と同様の方法で多層プリント基板1の導体層L1~L4の厚みの合計値Tを求める。次に、送り速度設定部17は、厚みの合計値Tに基づいて最適送り速度記憶部16から対応する最適送り速度を選択し、ドリル4の先端の高さが基準位置Hに戻って次の穴の加工を行う前のPの時点で、スピンドル垂直駆動部8におけるドリル4の送り速度を新たに設定する。
なお、上記の所定の送り速度V0としては、装置が設定するもののなかで一番低い送り速度V4と等しい速度が設定されるものとする。
また、初期動作における送り速度V0は、装置が設定するもののなかで一番低い送り速度V4としているので、当初の送り速度が速すぎて、上記の如き支障をきたすようなことを防止できる。
上板は金属層なので、多層プリント基板1の導体層L1~L4と同様に絶縁層30より切削抵抗は大きく、導体層L1~L4と同様にその厚みを考慮する必要があるが、最適送り速度記憶部16には、上板の厚みも含んだ厚みの合計値Tとその場合に最適なドリル4の送り速度との関係を事前に実験的に求めて格納しておけば、上板を乗せた場合でも最適なドリル4の送り速度を選択できるようになる。
5:スピンドルユニット 6:スピンドル、7:加工テーブル駆動部
8:スピンドル垂直駆動部、14:全体制御部、15:厚み検出部
16:最適送り速度記憶部、17:送り速度設定部
31:ロータシャフト、32:電極、33:共振検出部、41:キャパシタ、
42:トランス、43:発振回路、44:共振検出回路、
L1~L4:導体層、R1~R3:絶縁層、S:共振検出信号、
R:スピンドル制御線
Claims (4)
- 設定された加工条件で多層プリント基板のドリル加工を行うようにしたドリル加工装置において、
穴あけ方向に到来する導体層を前記ドリルが通過する時間とその際の前記ドリルの送り速度とに基づいて前記導体層の厚みの合計値を検出する厚み検出部と、
前記厚み検出部で検出された合計値に基づいて当該合計値に対応する最適なドリルの送り
速度が実験的に求めて格納された記憶部と、
前記多層プリント基板を加工する場合、前記厚み検出部で求められた当該多層プリント基
板の導体層の厚みの合計値に基づいて前記記憶部から対応した前記最適なドリルの送り速度を自動的に決定し新たに設定する条件設定部とを有することを特徴とするドリル加工装置。 - 請求項1に記載のドリル加工装置において、
前記厚み検出部で厚みを検出する際の前記ドリルの送り速度を、装置が設定する送り速度のなかで一番低いものとすることを特徴とするドリル加工装置。 - 請求項1あるいは2に記載のドリル加工装置において、
前記導体層を前記ドリルが通過する際の前記導体層と前記ドリルとの接触を、前記ドリルが前記導体層を通過する時のアースとの間のキャパシタンスの変化に基づいて検出することを特徴とするドリル加工装置。 - 設定された加工条件で多層プリント基板のドリル加工を行うようにしたドリル加工方法
において、
穴あけ方向に到来する導体層を前記ドリルが通過する時間とその際の前記ドリルの送り速度とに基づいて前記導体層の厚みの合計値を検出する厚み検出ステップと、
前記厚み検出部で検出された合計値に基づいて当該合計値に対応する最適なドリルの送り
速度を実験的に求めて記憶部に格納する記憶ステップと、
前記多層プリント基板を加工する場合、前記厚み検出ステップで求められた当該多層プリント基板の導体層の厚みの合計値に基づいて前記記憶部から対応した前記最適なドリルの送り速度を自動的に決定し新たに設定する加工条件設定ステップとを有することを特徴とするドリル加工方法。
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