KR100995941B1 - 가공 방법 및 가공 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가공 장치의 가공 능률 및 가공 품질을 향상시킬 수 있는 가공 방법 및 가공 장치를 제공하는 것이다. 가공하기 전에, NC 제어 장치는 사전에 정해진 검사 조건에 따라 X-축 구동 장치가 테이블을 이동시키도록 한다. 따라서, NC 제어 장치는 위치 명령의 명령-도달 시간으로부터 테이블의 위치 응답이 소정의 허용 범위 내에 안정화될 때까지의 필요한 안정화 시간을 얻는다. 마찬가지로, 드릴을 Y-축 방향으로 이동시키는 수단에 있어서, NC 제어 장치는 위치 응답이 소정의 허용 범위 내에 안정화될 때까지의 필요한 안정화 시간을 얻는다. 가공 시, 얻어진 안정화 시간이 경과하자마자 인쇄회로기판을 절단하도록 드릴을 Z-축 방향으로 이동시킨다.

가공 장치, NC 제어 장치, 구동 장치, 테이블, 안정화 시간

Description

가공 방법 및 가공 장치 {MACHINING METHOD AND MACHINING APPARATUS}

도 1은 본 발명에 따른 X-축 제어 장치의 접속도이다.

도 2는 본 발명에 따른 NC 제어 장치의 처리 블록도이다.

도 3은 본 발명에 따른 드릴과 X-축 이동 장치 간의 관계가 도시된 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 드릴과 X-축 이동 장치 간의 관계가 도시된 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 드릴과 X-축 이동 장치 간의 관계가 도시된 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 드릴과 X-축 이동 장치 간의 관계가 도시된 도면이다.

도 7은 본 발명에 따른 드릴과 X-축 이동 장치 간의 관계가 도시된 도면이다.

도 8은 종래 기술에 사용된 인쇄회로기판 가공 장치의 구성도이다.

도 9는 이동 위치 명령과 X-축 구동 장치의 실제 위치 간의 관계가 도시된 도면이다.

도 10은 이동 위치 명령과 Z-축 구동 장치의 실제 위치 간의 관계가 도시된 도면이다.

도 11은 종래 기술의 설명도이다.

본 발명은 워크가 장착된 테이블 및 공구를 지지하는 주축이 상호 직각을 이루는 X-, Y- 및 Z-축으로 서로 상대적으로 이동하여 워크를 공구로 가공하는 가공 방법 및 가공 장치에 관한 것이다.

도 8은 종래 사용된 인쇄회로기판 가공 장치의 구성도이다. 도 8에서, 인쇄회로기판(1)은 하판(9)이 구비된 테이블(2)의 상단에 고정된다. 테이블(2)은 X-축 구동 장치에 의하여 전후(X) 방향으로 원하는대로 이동시킬 수 있다. 드릴(4)을 지지하는 스핀들(5)은 Z-축 구동 장치(6)에 의하여 상하(Z) 방향으로 원하는대로 이동시킬 수 있다. Z-축 구동 장치(6)는 Y-축 구동 장치(7)에 의하여 좌우(Y) 방향으로 원하는대로 이동시킬 수 있다. X-, Y-, 및 Z-축 구동 장치(3, 7, 6) 각각은 도시되지 않은 위치 검출기를 갖고 있으므로, 구동 장치는 피드백 제어에 의하여 소정의 위치(좌표)에 정확하게 위치될 수 있다.

가공 시, X-축 구동 장치(3) 및 Y-축 구동 장치(7)는 드릴(4)의 축이 천공 위치(8)의 축(인쇄회로기판(1)과 수직방향) 상에 위치되도록 동작한다. 그 후, Z-축 구동 장치(6)에 의하여 스핀들(5)이 소정의 높이까지 하강하고, 인쇄회로기판(1)이 원하는 위치에서 천공된다. 천공이 종료되었을 때, 스핀들(5) 은 상승하고 드릴(4)은 대기 위치로 복귀된다. 다음에, 상기 동작은 가공이 종료될 때까지 반복된다. 따라서, 가공 시간은 X/Y-방향 이동 시간 및 Z-방향 이동 시간의 합으로 계산된다.

드릴(4)의 대기 위치는 절삭 부스러기가 확실하게 배출되고 드릴(4)이 수평방향으로 이동할 때 인쇄회로기판(1)과의 간섭을 방지하도록 드릴(1)의 전방 말단이 인쇄회로기판(1)의 표면으로부터 소정의 거리만큼 떨어진 위치에 정해진다. 대기 위치에 있는 드릴(4)의 전방 말단으로부터 인쇄회로기판(1)의 표면까지의 거리를 에어-컷 거리(La)라고 한다. 에어-컷 거리(La)의 값은 경험에 따라 결정되는 경우가 종종 있다. 상기 경험에 따라 결정된 값은 상기 소정의 거리에 대응한다.

도 9는 X-축 구동 장치(3)의 위치 명령과 실제 위치(응답) 간의 관계를 시간축을 나타내는 횡축으로 도시한 도면이다. 도 10도 또한 X-축 구동 장치의 위치 명령과 실제 위치(응답) 간의 관계를 나타내는 도면이다.

도 9에 도시된 바와 같이, X-축 구동 장치(3)의 위치 응답은 X-축 위치 명령에 대하여 지연된다. 또한, 정지 시, 위치 응답은 목표 위치에 대하여 진동(오버슈트 또는 언더슈트)하고, X-축 구동 장치(3)는 목표 위치에 점진적으로 접근한다. X-축 구동 장치(3)가 목표 위치에 도달하여 X-축 구동 장치가 소정의 허용 위치 오차 범위 내에 안정화될 때까지 필요한 시간을 안정화 시간(Ts)이라고 한다. 한편, Y-축 구동 장치의 동작은 X-축 구동 장치의 동작과 동일하다.

한편, 도 10에 도시된 바와 같이, Z-축 구동 장치 상의 부하가 X-축 구동 장치 상의 부하보다 더 가볍기 때문에, Z-축 위치 명령에 대한 Z-축 구동 장치(6)의 위치 응답의 지연(위치 편차)이 X-축 구동 장치(3)의 지연보다 더 작다. 또한, Z-축 구동 장치(6)의 가속 시간은 더 짧다. 따라서, Z-축 구동 장치(6)는 대체로 가공 조건에 정해진 속도로 하강하고, 천공이 종료되자마자 최대 속도로 상승한다.

도 11은 가공 속도가 향상될 수 있는 본 발명의 가공 절차에 대한 설명도이다. 가공 시간을 단축하고 가공 정밀도를 향상시키기 위하여, 드릴(4)은 도 11에 도시된 바와 같이 드릴(4)의 축이 천공 위치(8)의 축(수직방향으로 상측) 상에 위치되자마자, 즉 안정화 시간(Ts)이 경과하자마자 인쇄회로기판(1)을 절삭하도록 할 수 있다.

이를 위하여, 일본국 특개평 제2002-166396호에 개시된 바와 같이, 본 출원인은 테이블(2) 및 드릴(4)이 X-축 및 Y-축 방향으로 이동하는 경우 가공 위치에 드릴(4)의 축을 위치시키는 타이밍은 이동 거리, 속도 및 가속도로부터 계산하고, 드릴(4)의 전방 말단은 안정화 시간(Ts)의 종료점과 동시에 인쇄회로기판의 상단에 도달하도록 하는 발명을 제안하였다.

본 발명에 있어서, Z-축 구동 장치(6)의 속도를 일정하게 하고 소정의 명령에 대한 Z-축 구동 장치(6)의 위치 응답에 지연이 없는 것으로 가정했을 때, 드릴(4)이 기판의 상단에 도달하는 이동 시간(Ta)은 Z-축 구동 장치(6)의 하강 시간(Vz) 및 에어-컷 거리(La)를 사용하여 식 1로부터 얻어질 수 있다.

Ta = La/Vz ...식 1

여기서,

Ts = Ta인 경우 X-축의 명령 도달 시간과 동시;

Ts ＞ Ta인 경우 X-축의 명령 도달 시간으로부터 시간(Ts-Ta)이 경과한 후; 및

Ta ＞ Ts인 경우 X-축의 명령 도달 시간의 이전 시간(Ta-Ts)에

Z-축 구동 장치(6)의 하강이 개시된다.

또한, 다음 가공 위치로 이동하기 위하여, X-축 구동 장치(3) 및 Y-축 구동 장치(7)는 동시에 동작된다. 따라서, Z-축 동작이 개시되는 타이밍은 다음 가공 위치에 도달하는 보다 느린 구동 장치에 따라 더 늦게 결정된다.

그러나, 상기 종래 기술에서 얻어진 타이밍은 이론상 타이밍이다. 실제 가공 장치는 특성이 다양하다. 또한, 동일한 가공 장치의 경우에도, 그 특성은 예를 들어 이동 방향, 이동 개시 위치 등에 따라 변할 수 있다. 또한, 특성은 유지관리 상태 또는 장치가 설치된 환경에 따라 변할 수 있다. 따라서, 가공 정밀도를 높게 유지하기 위하여, 실제 천공된 인쇄회로기판의 천공 위치 정밀도를 측정하는 것이 필요할 수 있다. 상기 측정을 실행할 때, 측정 단계 때문에 가공 능률의 향상은 기대할 수 없다.

종래 기술에서의 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 측정 단계를 거치지 않고 가공 능률 및 워크의 가공 품질을 향상시킬 수 있는 가공 방법 및 가공 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 양태에 있어서, 워크 및 공구를 X-, Y- 및 Z-축을 서로 직각인 방향으로 위치시켜 워크를 가공하는 방법을 제공하는 것으로서, 상기 방법은 가공 전에 워크를 공구의 축에 대응하는 Z-축에 대하여 X-축 및 Y-축 방향으로 각각 상대적으로 이동시키는 단계; Z-축에 대하여 X-축 및 Y-축 방향의 위치 결정 응답 특성을 검사하는 단계; 및 얻어진 위치 결정 응답 특성에 따라 공구를 X-축 방향으로 위치시키는 단계를 포함한다.

상기의 경우, 위치 결정 응답 특성을 확인하는 복수의 측정 조건이 사전에 설정된다. 또한, 이동 개시점, 이동 방향, 이동 속도, 이동 가속도 및 이동 거리 중 하나에 따른 조건이 측정 조건으로 선택된다. 위치 결정에 사용된 위치 응답 특성은 가공 도중에 사용될 이동 조건과 측정 조건을 비교하여 얻어진 데이터로부터 선택된다. 또한, 위치 결정 응답 특성을 변경시킬 수 있는 제어 파라미터는 사전에 준비될 수 있다. 이 경우, 제어 파라미터는 얻어진 데이터가 소정의 범위 내에 포함되지 않을 때 변경될 수 있다. 다음에, 위치 결정 응답 특성을 검사하고, 얻어진 데이터가 상기 범위 내에 포함되는 제어 파라미터에 따라 공구는 축방향으로 위치된다.

또한, 공구가 축방향으로 이동하는 이동 개시 시간, 이동 속도, 및 이동 개시 위치 중 적어도 한 가지는 얻어진 위치 결정 응답 특성에 따라 제어된다. 이 때, 이동 개시 위치는 소정의 에어-컷 거리보다 이동 시간(Ta), 안정화 시간(Ts) 및 하강 속도(Vz) 간의 차이(Tc)를 사용하는 식

Lc = Vz(Ta-Ts)

으로부터 얻어진 거리(Lc)만큼 더 짧게 설정될 수 있다. 즉, 이동 개시 위치는 에어-컷 거리(La) - Lc로 표시된 위치에 설정됨으로써 이동 시간이 단축될 수 있다.

또한, 가공 정밀도에 따라 안정화 허용 범위가 설정될 수 있다. 이 경우, Z-축에 대한 X-축 및 Y-축 방향의 위치 결정 응답 특성은 설정된 안정화 허용 범위 내에서 검사된다.

본 발명의 다른 양태에 있어서, 워크 및 공구를 X-, Y- 및 Z-축을 서로 직각인 방향으로 위치시켜 워크를 가공하는 방법을 제공하는 것으로서, 상기 방법은 가공 전에 공구의 축을 Z-축으로 설정하고 공구를 지지하는 주축의 Z-축 위치 결정 응답의 지연을 얻는 단계; 및 X-축 및 Y-축의 이동 개시 시간을 공구의 전방 말단이 절삭 거리(컷-인 말단)에 도달한 시점으로부터 워크 내부의 공구의 전방 말단이 워크의 표면으로 다시 들어 올려지는데 필요한 시간에 주축의 Z-축 위치 결정 응답의 지연을 가산하여 얻어진 시간을 경과한 시점으로 설정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 양태에 있어서, 워크가 장착된 테이블 및 공구를 지지하는 주축을 서로 직각인 X-, Y- 및 Z-축 방향으로 서로 상대적으로 이동시켜 워크를 가공하는 이동 수단; 가공 전에 공구의 축에 대응하는 Z-축에 대하여 X-축 및 Y-축 방향 각각으로 워크를 상대적으로 이동시키는 구동 수단; Z-축에 대하여 X- 및 Y-축 방향의 위치 결정 응답 특성을 검사하는 응답 특성 검출 수단; 및 상기 얻어진 위치 결정 응답 특성에 따라 상기 공구를 Z-축 방향으로 위치시키는 위치 결정 제어 수단을 포함하는 가공 장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 또 다른 양태에 있어서, 워크가 장착된 테이블 및 공구를 지지하는 주축을 서로 직각인 X-, Y- 및 X-축 방향으로 서로 상대적으로 이동시켜 워크를 가공하도록 동작하는 이동 수단; 검사 프로그램 및 가공 프로그램을 기억하 는 프로그램 기억 수단; 상기 기억 수단으로부터 프로그램을 판독하고 상기 판독된 프로그램을 분석하는 분석 수단; 사전에 정해진 이동 동작의 패턴 및 안정화 시간을 기억하는 패턴 기억 수단; 상기 분석 수단에 의하여 분석된 이동 동작과 상기 패턴 기억 수단에 기억된 이동 동작 사이의 매칭을 판정하는 패턴 매칭 판정 수단; 워크 및/또는 공구를 X- 및 Y-축 방향으로 이동시키는 구동 제어 수단; 상기 구동 제어 수단에 Z-축 하강 명령을 작성하는 명령 작성 수단; 및 상기 구동 제어 수단에 의하여 구동된 각각의 축의 워크 및/또는 공구의 위치 응답을 분석하는 응답 분석 수단을 포함하고, 가공 전에 테이블 및 공구를 소정의 측정 조건으로 주축에 대응하는 Z-축과 직각인 두 방향으로 이동시키고, 위치 결정 명령의 명령-도달 시간 후 상기 이동 수단의 위치 응답이 사전에 정해진 허용 범위 내에 도달하여 체류할 때까지 필요한 안정화 시간이 얻어지고, 가공 중에 상기 얻어진 안정화 시간에 따라 상기 공구가 Z-축 방향으로 이동하는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 가공 장치는 사전에 정해진 제어 파라미터 세트를 기억하는 파라미터 기억 수단을 더 포함하고, 상기 구동 제어 수단은 상기 파라미터 기억 수단으로부터 제어 파라미터를 획득하여, 상기 제어 파라미터에 따라 상기 워크 및/또는 공구를 X-축 방향 및 Y-축 방향으로 이동시킨다.

또한, 가공 장치는 출하 시 두 방향에 대하여 위치 결정 응답 특성을 검사하고, 상기 얻어진 안정화 시간을 상기 패턴 기억 수단 내에 기억하며, 상기 기억된 안정화 시간을 설치 후 검사된 안정화 시간과 비교하여 설치 상태를 판정하는 제어 수단을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 가공 장치에는 설치 상태를 판정하는 판정 기능이 제공된다.

이 때, 제어 수단은 설치 후 검사된 이동 개시점의 좌표값에 따라 안정화 시간이 광범위하게 변할 때 장치를 지지하는 베이스의 소정 위치에 장애가 있는 것으로 판정한다. 또한, 제어 수단은 설치 후 검사된 응답 파형의 오버슈트/언더슈트 크기 및 안정화 시간에 따라 장치의 스윙을 판정하여 설치 상태 및/또는 바닥의 강성을 추정할 수 있다.

또한, 예를 들면, 드릴을 공구로 사용하고 인쇄회로기판을 워크로 사용할 때, 가공 방법은 인쇄회로기판 천공 방법으로서의 기능을 갖고 가공 장치는 인쇄회로기판 천공 장치로서의 기능을 갖는다.

다음에, 본 발명을 첨부 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 X-축 제어 장치의 접속도이고, 도 2는 본 발명에 따른 NC 제어 장치의 처리 블록도이다. 이들 도면에 있어서, 도 8에 도시된 종래예와 동일한 부분에는 동일 참조부호로 표기하였으므로 이들 부분에 대한 중복 설명은 생략한다.

도 1에서, X-축 제어 장치는 NC 제어 장치(51), 구동 제어 장치(52) 및 서보 증폭기(53)로 구성된다. NC 제어 장치(51)는 구동 제어 장치(52)에 위치 명령을 출력하고 구동 제어 장치(52)로부터 테이블(2)의 위치 응답을 수신한다. NC 제어 장치로부터의 명령에 따라, 구동 제어 장치(52)는 서보 증폭기(53)를 통해 X-축 구동 장치(3)를 동작시켜 테이블(2)을 위치시킨다. 위치 검출기(54)는 테이블(2)의 현재 위치를 구동 제어 장치(52)에 출력한다.

도 2에 도시된 바와 같이, NC 제어 장치(51)는 기억부(61), 프로그램 판독/분석부(62), 패턴/안정화 시간 기억부(63), 패턴 매칭 판정부(64), 동작 명령 작성부(65), 응답 분석부(66), 경고 표시부(67), 제어 파라미터 설정부(68), 스위치부(70) 등을 갖는다. 기억부(61)는 검사 프로그램, 매칭을 실행하는 가공 프로그램 등을 기억한다. 각각의 검사 프로그램에는 후술하는 검사 조건이 기입된다. 프로그램 판독/분석부(62)는 기억부(61)로부터 프로그램을 판독하고 상기 판독된 프로그램을 분석한다. 패턴/안정화 시간 기억부(63)는 이동 동작의 사전에 정해진 패턴, 및 원하는 위치에 도달한 X-축 위치 결정 명령으로부터 X-축 구동 장치(3)가 사전에 정해진 허용 위치 오차 범위 내에 안정화될 때까지 필요한 안정화 시간을 기억한다. 패턴 매칭 판정부(64)는 분석된 이동 동작과 패턴/안정화 시간 기억부(63)에 기억된 검사 조건에 따른 이동 동작 사이의 매칭을 판정한다. 동작 명령 작성부(65)는 X-축 구동 장치(3)를 동작시키는 구동 제어 장치(52)에 X-축 하강 명령을 작성한다. 응답 분석부(66)는 X-축 구동 장치(3)의 응답을 분석한다. 경고 표시부(67)는 사전에 정해진 경고를 표시한다. 제어 파라미터 설정부(68)는 사전에 정해진 제어 파라미터 세트를 기억한다. 스위치부(70)는 응답 분석부(66)를 경고 표시부(67)에 접속시키거나 또는 제어 파라미터 설정부(68)에 접속시킨다.

이렇게 구성된 NC 제어 장치(51)는 다음의 단계 1 내지 8로 도시된 바와 같은 동작을 실행한다. 본 명세서에서, 스위치부(70)의 a 측이 접속되어 있는 것으로 한다.

단계 1:

매칭 명령에 응답하여, NC 제어 장치(51)는 기억부(61)로부터 사전에 출력된 검사 프로그램을 판독하여 기억한다. NC 제어 장치(51)는 패턴 매칭 판정부(64)를 통해 동작 명령 작성부(65)가 구동 제어 장치(52)에 명령을 작성하도록 하여 서보 증폭기(53)를 거쳐 X-축 구동 장치(3)를 동작시킨다. 검사 프로그램은, 예를 들어 표 1에 도시된 바와 같이, X-축 구동 장치(3) 및 Y-축 구동 장치(7) 각각에 대하여 속도, 가속도, 이동 방향, 이동 개시 좌표값, 정지 위치 좌표값 등의 정지 시 특성에 영향을 미치는 요소를 지정한다. 또한, 표 1에는 가속도가 일정값으로 설정될 수 있기 때문에 가속도는 생략되어 있다.

표 1

검사 조건 X-축 속도 이동 방향 이동 개시 정지 위치

(m/min) 좌표값 좌표값

1 30 + 0 1

2 30 + 0 5

3 30 + 0 10

4 30 + 0 20

5 40 + 0 1

6 40 + 0 5

7 40 + 0 10

8 40 + 0 20

9 30 - 100 80

10 30 - 100 50

. . . . .

. . . . .

. . . . .

단계 2:

한 가지 검사 프로그램이 실행되었을 때, NC 제어 장치(51)는 응답 분석부(66)가 X-축 구동 장치(3)의 응답(위치 응답)을 분석하여 안정화 시간(Ts)을 계산하도록 한다. 예를 들면, 안정화 시간(Ts)은 다음 방법으로 계산된다. 즉, 위치 편향이 소정의 시간에 대한 소정의 허용 범위 내에 위치하는 가의 여부에 따라 안정화이 판정된다. 따라서, 위치 결정 명령이 원하는 위치로부터 결정된 값에 도달한 명령-도달 시간으로부터 위치 편향이 소정의 허용 범위 내에 포함되는데 필요한 시간이 안정화 시간(Ts)으로서 계산된다. 또한, 응답 분석부(66)에 의하여 계산된 안정화 시간(Ts) 및 도 9에 기재된 응답 파형의 오버슈트 또는 언더슈트의 크기가 소정의 임계치를 초과할 때, 경고 표시부(67)에 의하여 경고가 표시되어 장치에 이상이 발생하였음을 작업자에게 통지한다.

단계 3:

검사 조건 세트 및 얻어진 안정화 시간(Ts)은 패턴/안정화 시간 기억부(63) 내에 기억된다.

단계 4:

다른 검사 조건이 남아있을 때, 단계 1 내지 단계 3의 동작이 반복되고, 검사 조건 및 얻어진 안정화 시간(Ts) 세트는 패턴/안정화 시간 기억부(63) 내에 기억된다.

여기까지의 동작이 종료되었을 때, 실제 가공이 개시된다.

단계 5:

다음에, NC 제어 장치(51)는 기억부(61)로부터의 실제 가공 프로그램을 판독하고, 프로그램 판독/분석부(62)가 실제 가공 프로그램의 내용을 분석하도록 한다.

단계 6:

NC 제어 장치(51)는 패턴 매칭 판정부(64)가 패턴/안정화 시간 기억부(63)에 의하여 지지된 검사 조건에 따라 분석된 이동 동작과 이동 동작 사이의 매칭을 판정하도록 한다. 따라서, 검사 조건에 일치되거나 또는 가장 근접한 안정화 시간(Ts)이 패턴/안정화 시간 기억부(63)로부터 판독된다.

단계 7:

NC 제어 장치(51)는 동작 명령 작성부(65)가 에어-컷 거리(La) 및 Z-축 하강 속도(Vz)를 사용하여 식 1로부터 드릴(4)의 기판 상단 도달 시간(Ta)을 얻고, 기억부(63)로부터 판독된 안정화 시간(Ts)을 사용하여 최적의 Z-축 하강 시간(t)을 계산하며, 구동 제어 장치(52)에 명령을 작성하도록 한다.

단계 8:

구동 제어 장치(52)는 단계 7에서 작성된 지시에 따라 X-축 구동 장치(3)를 동작시킨다.

가공이 종료될 때까지 단계 5 내지 단계 8의 동작을 반복한다.

한편, 스위치부(70)의 b 측이 접속될 때, 즉 제어 파라미터 설정부(68)가 접속될 때, 다음과 같이 동작이 실행된다.

제어 파라미터 설정부(68)가 응답 분석부(68)에 접속될 때, 경보 표시부(67) 상에는 경보가 표시되지 않고 제어 파라미터 설정부(68)에 사전에 기억된 제어 파라미터 세트가 선택된다. 구동 제어 장치(52) 내에 현재 설정된 제어 파라미터는 선택된 제어 파라미터로 대체된다. 다음에, 단계 1 및 단계 2를 다시 실행하여 선택된 제어 파라미터의 응답 파형을 관찰한다. 응답 파형의 오버슈트 및 언더슈트의 크기 등이 소정의 임계치 내에 있는 파라미터 세트인 경우, 선택된 제어 파라미터를 사용하여 가공된다. 원하는 결과가 얻어질 수 없을 때, 다른 제어 파라미터가 선택된다.

상기 동작이 반복되는 경우에도 적절한 세트의 파라미터가 없는 경우, 장치에 이상이 발생하거나, 또는 장치의 설치 상태가 악화되는 경우가 종종 있다. 따라서, NC 제어 장치(51)는 경고 표시부(67)가 경고를 표시하도록 하여 장치에 이상이 발생하였음을 통지한다.

Z-축 구동 장치(6)는 다음과 같이 동작한다. 또한, 도 3 내지 도 7은 시간축을 횡축으로 하는 드릴의 위치를 나타내는 설명도이다.

실시예 1: 드릴(4)의 기판 상단 도달 시간(Ta) ＞ 안정화 시간(Ts)인 경우

종래 기술에 있어서, 드릴은 도 3에 쇄선으로 도시된 바와 같은 속도(Vz)로 하강한다. 한편, 본 발명에 따르면, 드릴(4)은 도 3에 실선으로 도시된 바와 같이 다음 식 2에서 얻은 속도(Vz1 (Vz1＞Vz))로 하강한다.

Vz1≥La/Ts ...식 2

따라서, 가공 능률이 향상될 수 있다.

또한, 도 3에서 Z-축 구동 장치(6)에는 응답의 지연이 없는 것으로 추측된다. 그러나, 실제로는 Z-축 구동 장치(6)에도 응답 지연이 있다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 단계 7에서 얻어진 이동 시간에 지연 시간(Td)를 가산하여 얻어진 값에 따라 최적의 Z-축 하강 타이밍(t)이 계산되고, 이 계산된 타이밍(t)으로 드릴이 하강한다. 따라서, 가공 정밀도는 저하되지 않고 가공 능률이 향상될 수 있다.

또한, 드릴(4)의 하강 속도를 변경시키지 않고, 이동 시간(Ta)과 안정화 시간(Ts) 사이의 차이(Tc)는 다음 식 3으로부터 얻고, 에어-컷 거리(La)는 도 5에 실선으로 도시된 바와 같이 거리(Lc)만큼 단축된다. 그러면, 그 위치에서 드릴은 하강한다. 이와 같은 방식으로, 도 5에 쇄선으로 도시된 종래 기술에 비하여 가공 능률이 향상될 수 있다.

Lc=Vz(Ta-Ts) ...식 3

실시예 2: 가공 정밀도가 요구되는 경우

높은 가공 정밀도가 요구될 때, 안정화 허용 범위는 도 6에 실선으로 도시된 바와 같이 사전에 좁아진다. 다음에, 이 상태에서 안정화 시간(Ts)이 관찰된다. 따라서, 가공 정밀도가 향상되는 동시에 가공 능률이 향상될 수 있다.

반대로, 높은 가공 정밀도가 요구되지 않을 때, 안정화 허용 범위는 도 6에 쇄선으로 도시된 바와 같이 사전에 넓어진다. 따라서, 가공 능률이 향상될 수 있다.

종래에는, 드릴(4)을 기판으로부터 빼어내는 시간은 고려하지 않았다. 그러나, 드릴(4)을 기판으로부터 빼어내자마자 X-축 구동 장치(3) 및 Y-축 구동 장치(7)가 동작할 때, 가공 능률은 향상될 수 있다.

상기 실시예에 있어서, 단계 2에서 계산된 안정화 시간(Ts) 및 응답 파형의 오버슈트 또는 언더슈트의 크기가 소정의 임계치를 벗어난 경우, 작업자는 장치에 이상이 발생하였음을 알게 된다. 따라서, 가공 불량을 미연에 방지할 수 있다.

다음에, Z-축 이동 장치의 동작을 기준으로 하여 x-축 이동 장치 및 Y-축 이동 장치가 제어되는 경우에 관하여 설명한다.

가공 시, 드릴(4)이 가공 깊이에 도달한 위치로부터 인쇄회로기판의 표면까지 드릴(4)이 상승하는데 걸리는 시간을 Z-축 구동 장치(6)(또는 드릴을 지지하는 주축)의 위치를 검출하는 위치 검출기의 출력을 기준으로 계산한다. 동시에, Z-축 구동 장치의 위치 응답에 따라 Z-축 구동 장치(6)의 응답 지연이 얻어진다. 다음에, 도 7에 실선으로 도시된 바와 같이, 드릴(4)의 전방 말단이 인쇄회로기판의 표면으로부터 절삭 거리(Ld)에 도달한 시점으로부터 드릴(4)의 전방 말단을 인쇄회로기판의 표면으로 상승시키는데 걸리는 시간에 Z-축 구동 장치의 응답 지연을 가산하여 얻어진 시간이 경과하자마자 X-축 구동 장치(3) 및 Y-축 구동 장치(7)는 동작한다.

이와 같은 방식으로, 드릴(4)이 인쇄회로기판(1)으로부터 완전하게 분리된 상태에서 X-축 구동 장치(3) 및 Y-축 구동 장치(7)는 동작한다. 따라서, 드릴(4)의 파손이 방지될 수 있는 동시에, 도 7에 쇄선으로 도시된 종래 기술에 비하여 가공 능률이 향상될 수 있다.

또한, 본 발명은 가공 정밀도 및 가공 속도가 향상될 뿐만 아니라 본 발명은 다음의 경우에도 효과적이다.

즉, 설치 시 얻어진 안정화 시간(Ts)을 출하 시 사전에 측정된 안정화 시간(Ts)과 비교한다. 이와 같은 방식으로, 설치 상태의 품질이 판정될 수 있다. 상기 판정은 예를 들어 패턴 매칭 판정부(64)에 의하여 실행된다. 또한, 도시되지 않은 NC 제어 장치의 CPU에 의하여 판정이 실행될 수 있다.

또한, 이동 개시점의 좌표값에 따라 안정화 시간(Ts)을 광범위하게 변경할 때, 장치를 지지하는 베이스의 특정 위치에 이상이 있음이 용이하게 판정될 수 있다.

또한, 응답 파형의 오버슈트/언더슈트 크기 및 안정화 시간(Ts)으로부터 장치의 스윙을 판정할 수 있다. 따라서, 설치 상태 및 바닥 강성을 추정할 수 있다.

또한, 본 발명은 테이블(2)이 두 방향, 즉 X- 및 Y- 방향으로 이동하는 가공 장치에도 적용가능하다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 가공 장치는 가공 전에 사전에 정해진 조건으로 실제로 동작한다. 따라서, 가공 장치의 현재 상태가 적절하게 파악될 수 있다. 얻어진 결과에 따라 가공 동작이 실행된다. 따라서, 천공 위치의 정밀도를 측정할 필요없이, 고속 및 고정밀도의 가공이 실현될 수 있다.

또한, 설치 시의 설정 상태, 노후화 등으로 인한 정밀도의 열화 또는 설정 상태의 변화를 검출할 수 있다. 따라서, 가공 불량을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 가공 능률 또한 향상된다.

Claims (19)

1. 워크 및 공구를 서로 직각인 X-, Y- 및 Z-축 방향으로 위치 결정하고 상기 워크를 가공하는 가공 방법에 있어서,

   가공 전에, 상기 워크를 상기 공구의 축에 대응하는 상기 Z-축에 대하여 상기 X-축 및 Y-축 방향 각각으로 상대적으로 이동시키는 단계,

   상기 X-축 및 Y-축 방향의 상기 Z-축에 대한 위치 결정 응답 특성을 검사하는 단계, 및

   상기 위치 결정 응답 특성의 얻어진 데이터에 따라 상기 공구를 상기 Z-축 방향으로 위치 결정하는 단계

   를 포함하는 가공 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 위치 결정 응답 특성을 확인하는 복수의 측정 조건이 사전에 설정되는 가공 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 측정 조건은 이동 개시점, 이동 방향, 이동 속도, 이동 가속도 및 이동 거리 중 적어도 한 가지에 따라 규정되는 가공 방법.
4. 제2항에 있어서,

   상기 위치 결정 응답 특성은 가공 중에 사용될 이동 조건과 상기 측정 조건을 비교하여 얻어진 상기 데이터로부터 선택되는 가공 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 위치 결정 응답 특성을 변경시킬 수 있는 제어 파라미터는 사전에 준비되고, 상기 제어 파라미터는 상기 얻어진 데이터가 소정의 범위 내에 있지 않을 때 변경되며, 상기 위치 결정 응답 특성은 검사되고, 상기 공구는 상기 얻어진 데이터가 상기 범위 내에 있는 상기 제어 파라미터에 따라 상기 축 방향으로 위치되는 가공 방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 공구가 상기 Z-축 방향으로 이동하는 이동 개시 시간, 이동 속도 및 이동 개시 위치 중 적어도 한 가지는 상기 얻어진 위치 결정 응답 특성에 따라 제어되는 가공 방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 이동 개시 위치는 사전에 정해진 에어-컷 거리보다 이동 시간(Ta)과 안정화 시간(Ts) 사이의 차이(Tc) 및 하강 속도(Vz)를 사용하여 식

   Lc=Vz(Ta-Ts)

   으로부터 얻어진 거리(Lc)만큼 더 짧게 설정되는 가공 방법.
8. 제1항에 있어서,

   안정화 허용 범위는 가공 정밀도에 따라 설정되고, 상기 X- 및 Y-축 방향의 상기 Z-축에 대한 상기 위치 결정 응답 특성은 상기 설정된 안정화 허용 범위 내에서 검사되는 가공 방법.
9. 워크 및 공구를 서로 직각인 X-, Y- 및 Z-축 방향으로 위치 결정하여 상기 워크를 가공하는 가공 방법에 있어서,

   가공 전에, 상기 공구의 축을 상기 Z-축으로 설정하고, 상기 공구를 지지하는 주축의 Z-축 위치 응답의 지연을 얻는 단계, 및

   상기 X- 및 Y-축의 이동 개시점을 상기 주축의 상기 Z-축 위치 응답의 지연을 상기 공구의 전방 말단이 절삭 거리에 도달한 시점으로부터 상기 워크 내의 상기 공구의 전방 말단이 상기 워크의 표면으로 다시 들어 올려지는데 필요한 시간에 가산하여 얻어진 시점에 설정하는 단계

   를 포함하는 가공 방법.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 공구는 드릴인 가공 방법.
11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 워크는 인쇄회로기판인 가공 방법.
12. 워크가 장착된 테이블 및 공구를 지지하는 주축을 서로 직각인 X-, Y- 및 Z-축 방향으로 서로 상대적으로 이동시켜 상기 워크를 가공하도록 동작하는 이동 수단;

    가공 전에, 상기 워크를 상기 공구의 축에 대응하는 상기 Z-축에 대하여 상기 X-축 방향 및 상기 Y-축 방향 각각으로 상대적으로 이동시키는 구동 수단;

    상기 Z-축에 대한 상기 X- 및 Y-축 방향의 위치 결정 응답 특성을 검사하는 응답 특성 검출 수단; 및

    상기 얻어진 위치 결정 응답 특성에 따라 상기 공구를 상기 Z-축 방향으로 위치 결정하는 위치 결정 제어 수단

    을 포함하는 가공 장치.
13. 워크가 장착된 테이블 및 공구를 지지하는 주축을 서로 직각인 X-, Y- 및 Z-축 방향으로 서로 상대적으로 이동시켜 상기 워크를 가공하도록 동작하는 이동 수단;

    검사 프로그램 및 가공 프로그램을 기억하는 프로그램 기억 수단;

    상기 기억 수단으로부터 상기 프로그램을 판독하고 상기 판독된 프로그램을 분석하는 분석 수단;

    사전에 설정된 이동 동작의 패턴 및 안정화 시간을 기억하는 패턴 기억 수단;

    상기 분석 수단에 의하여 분석된 이동 동작과 상기 패턴 기억 수단에 기억된 상기 이동 동작 사이의 매칭을 판정하는 패턴 매칭 판정 수단;

    상기 워크 및 상기 공구 중 하나 이상을 상기 X- 및 Y-축 방향으로 이동시키는 구동 제어 수단;

    상기 구동 제어 수단에 Z-축 하강 명령을 작성하는 명령 작성 수단; 및

    상기 구동 제어 수단에 의하여 구동된 상기 각각의 축으로 상기 워크 및 상기 공구 중 하나 이상의 위치 응답을 분석하는 응답 분석 수단

    을 포함하고,

    가공 전에, 상기 테이블 및 상기 공구를 소정의 측정 조건으로 상기 주축에 대응하는 상기 Z-축과 직각인 두 방향으로 이동시키고, 상기 이동 수단의 위치 응답이 사전에 정해진 허용 범위 내에 도달하는데 필요한 안정화 시간은 위치 결정 명령의 명령 도달 후 얻어지며, 가공 시, 상기 공구는 상기 얻어진 안정화 시간에 따라 상기 Z-축 방향으로 이동하게 되는

    가공 장치.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서,

    사전에 정해진 제어 파라미터를 기억하는 파라미터 기억 수단을 더 포함하고,

    상기 구동 제어 수단은 상기 파라미터 기억 수단으로부터 상기 제어 파라미터를 획득하고, 상기 제어 파라미터에 따라 상기 워크 및 상기 공구 중 하나 이상을 상기 X-축 방향 및 상기 Y-축 방향으로 이동시키는

    가공 장치.
15. 제13항에 있어서,

    출하 시 상기 두 방향에 대한 위치 응답 특성을 검사하고, 상기 얻어진 안정화 시간을 상기 패턴 기억 수단 내에 기억시키며, 상기 기억된 안정화 시간과 설치 후 검사된 안정화 시간을 비교하여 설치 상태를 판정하는 제어 수단을 더 포함하는 가공 장치.
16. 제15항에 있어서,

    상기 제어 수단은 설치 후 검사된 이동 개시점의 좌표값에 따라 상기 안정화 시간이 광범위하게 변할 때 상기 장치를 지지하는 베이스의 소정 위치에 이상이 발생하였음을 판정하는 가공 장치.
17. 제16항에 있어서,

    상기 제어 수단은 설치 후 검사된 응답 파형의 오버슈트·언더슈트의 크기 및 상기 안정화 시간에 따라 상기 장치의 스윙을 판정하여 설치 상태 및 바닥 강성 중 하나 이상을 추정하는 가공 장치.
18. 제12항, 제13항, 제15항, 제16항 또는 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 공구는 드릴인 가공 장치.
19. 제12항, 제13항, 제15항, 제16항 또는 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 워크는 인쇄회로기판인 가공 장치.

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