特許 5698994 ドリルの折損検出用のプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5698994

(24)【登録日】2015年2月20日

(45)【発行日】2015年4月8日

(54)【発明の名称】ドリルの折損検出用のプログラム

(51)【国際特許分類】

   B23Q 17/09 20060101AFI20150319BHJP

   B23Q 17/22 20060101ALI20150319BHJP

   B23B 49/00 20060101ALI20150319BHJP

【ＦＩ】

   B23Q17/09 C

   B23Q17/22 C

   B23B49/00 F

【請求項の数】1

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2011-15782(P2011-15782)

(22)【出願日】2011年1月27日

(65)【公開番号】特開2012-152875(P2012-152875A)

(43)【公開日】2012年8月16日

【審査請求日】2013年9月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000233332

【氏名又は名称】ビアメカニクス株式会社

(72)【発明者】

【氏名】山田 幸宏

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 浩一

(72)【発明者】

【氏名】鎌田 弘幸

【審査官】 大川 登志男

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６０−１７２４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５６−１２１５４７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００１−３４１０５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第２１６５８０３（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−０８６３５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｑ １７／０９

Ｂ２３Ｂ ４９／００

Ｂ２３Ｑ １７／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面に導体層を有するワークに穴明けを行うためのドリルに電圧を印加し、前記導体層に前記ドリルが接触することにより発生する電圧を検出する高さが、設定した基準高さから所定の許容値内の高さまでに検出されるかどうかにより前記ドリルの折損を判定するドリルの折損検出用のプログラムにおいて、
前記基準高さとしてドリルがワークに突入する突入側基準高さと抜け出す側の抜け側基準高さとをそれぞれ設定し、
加工開始時、ドリル交換時、又はワークが所定距離以上移動した時に、所定回数の基準決め動作を行うことによって、前記突入側基準高さと前記抜け側基準高さをそれぞれの最も低い位置とし、
通常加工動作を行わせることを特徴とするドリルの折損検出用のプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、ドリルを用いてプリント基板に穴あけ加工を行う際に好適なドリルの折損検出用のプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

プリント基板穴あけ機における穴あけ加工中のドリル折損の検出方法は、加工中に排出される切粉の量を検出器により判定し、ドリルが折損しているかを判断する（例えば、特許文献１参照。）が、ドリル折損が発生後、数穴分の穴あけ動作を終了してしまう。そのため、ドリルを新しいものへ交換後、再度加工を続行する際にオペレータが目視にて再スタート位置を判断する必要がある。また、チッピング等の刃先が部分的に折れるような状態では、切粉が排出されるため、ドリル折損を判断することができない。このため、基板を数枚重ねて加工する際、最下層の基板に穴が開いていないといった状況が発生する。

【0003】

これらの問題を解決する方式として、スピンドルロータシャフトに発生する軸電圧を、ドリルと接触したプリント基板（少なくとも最上層は導体層を有する物）を通して検出することによりドリルがプリント基板に接触した位置のＺ軸座標を認識し、その位置から指定量の切削を行なわせることにより正確な底付き穴（ブラインドホール）加工する方式の提案があり、その中に「ドリル先端のプリント基板表面からの高さがある範囲に入るように予め定めておき、ホルダを下降させてから予め定める時間内に軸電圧を検出できないときには、ドリルが折損していると判定する」とよいことが開示されている（特許文献２参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開昭５９−１３４６３５号公報

【特許文献2】特開２００１−３４１０５２号公報 段落００３０

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献２に開示された方法では、ドリルがプリント基板に突入した後に折損が発生した場合に検出することができなく、またドリルとプリント基板との接触信号の検出がノイズの影響やプリント基板の厚さばらつきやテーブルの平面度の影響によってばらつくために刃の先端部分のみが部分的に損失したチッピングを検出することも困難である。

【0006】

本願はそのような課題を解決し、チッピング等の部分的な折損を高精度に検出できるドリルの折損検出用のプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決する為、表面に導体層を有するワークに穴明けを行うためのドリルに電圧を印加し、前記導体層に前記ドリルが接触することにより発生する電圧を検出する高さが、設定した基準高さから所定の許容値内の高さまでに検出されるかどうかにより前記ドリルの折損を判定するドリルの折損検出用のプログラムにおいて、前記基準高さとしてドリルがワークに突入する突入側基準高さと抜け出す側の抜け側基準高さとをそれぞれ設定し、加工開始時、ドリル交換時、又はワークが所定距離以上移動した時に、所定回数の基準決め動作を行うことによって、前記突入側基準高さと前記抜け側基準高さをそれぞれの最も低い位置とし、通常加工動作を行わせることを特徴とするドリルの折損検出用のプログラム、とするとドリルがプリント基板に突入した後に折損が発生した場合にも検出できることがわかった。

【発明の効果】

【0009】

本発明のプログラムによれば、ドリルがプリント基板に突入した後に折損が発生した場合にも検出すことができ、またチッピング等の部分的な折損を高精度に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明のプログラムのフローチャートである。

【図2】本発明のプログラムに係る通常加工のサブルーチンのフローチャートである。

【図3】本発明のプログラムに係る通常加工におけるドリルの動作を示す図である。

【図4】本発明のプログラムに係る加工及び信号検出のサブルーチンのフローチャートである。

【図5】本発明のプログラムに係る基準決めのサブルーチンのフローチャートである。

【図6】本発明のプログラムに係る基準決めにおけるドリルの動作を示す図である。

【図7】本発明のプログラムに係る基準決め用信号検出のサブルーチンのフローチャートである。

【図8】本発明のプログラムに係る基準決め及びドリル折れ判定のサブルーチンのフローチャートである。

【図9】本発明のプログラムに係る基準決めにおける接触信号のばらつきを示す図である。

【図10】本発明のプログラムに係るドリル交換のサブルーチンのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照しながら本発明を説明する。図１は本発明のプログラムのフローチャートを示す。ワークは少なくとも表面層が導電体であるプリント基板である。プログラムが開始した後、まず加工の開始かどうかを判断する（Ｓ１０１）。ＮＯの場合、次にドリル交換後かどうかを判断する（Ｓ１０２）。ＮＯの場合、ドリルが所定距離以上移動したかどうかを判断する（Ｓ１０３）。これは、所定距離以上ドリルが移動するとワークの厚さやテーブルの平面度によって基準高さを変えなければならないためである。通常は所定距離を５０ｍｍ以上に設定すれば良い。ＮＯの場合、次にこれまでの基準決め動作が所定回数未満かどうかを判断する（Ｓ１０４）。これは基準決めのための高さ信号がばらつくために、後述する基準決め及びドリル折れ判定（Ｓ４００）を何度か行わなければならないためである。通常は所定回数を５回に設定すれば良い。これは、基準決め動作を５回行うことに相当する。

【0012】

上記ステップＳ１０１〜Ｓ１０４のどれかがＹＥＳの場合、基準決めが１回目かどうかを判断（Ｓ１０５）した後、１回目の場合にはＢ：基準決め（Ｓ３００）、それ以後の場合はＣ：基準決め及びドリル折れ判定（Ｓ４００）を行う。これらはもちろんサブルーチンではなくメインのプログラムの中に組み込まれていても良い。他のサブルーチンについても同様である。Ｂ：基準決め（Ｓ３００）、又はＣ：基準決め及びドリル折れ判定（Ｓ４００）の終了後は加工終了かどうかの判断を行う（Ｓ１０６）。

【0013】

上記ステップＳ１０１〜Ｓ１０４の全てがＮＯの場合、Ａ：通常加工（Ｓ２００）を行い、終了後加工終了かどうかの判断を行う（Ｓ１０６）。ＮＯの場合、ステップＳ１０１に戻り、ＹＥＳの場合は終了する。

【0014】

次に各サブルーチンについて説明するが、まず図２を用いてＡ：通常加工（Ｓ２００）のフローチャートを説明する。この時のドリルの動作及び各パラメータの定義を図３に示す。Ａ：通常加工が開始されると、まずＤ：加工及び信号検出を行う（Ｓ５００）。ここで、Ｄ：加工及び信号検出（Ｓ５００）のフローチャートを図４により説明する。Ｄ：加工及び信号検出が開始されると、まずスピンドルの下降指令が開始され（Ｓ５０１）、図示しないスピンドル上下駆動モータのエンコーダ出力（スピンドルの実際の応答位置。以下、応答位置という。）が予め設定された検出開始高さに到達（Ｓ５０２）すると信号の検出を開始する（Ｓ５０３）。ここで、信号は軸電圧を印加したドリルがワークの表面導体層と接触して表面導体層に発生する電圧（以下、「接触信号」又は単に「信号」という。）のことをいう。また、ドリルに印加する軸電圧はステータコイルに交流を印加することによりロータシャフトに発生する軸電圧を用いると良い。

【0015】

指令位置が最下点（Ｚ点）に到達すると（Ｓ５０４）、スピンドルの上昇指令を開始され（Ｓ５０５）、応答位置が予め設定された検出終了高さに到達すると（Ｓ５０６）、信号の検出を終了する（Ｓ５０７）。ここで、検出終了高さは検出開始高さよりΔｈだけ高くすると良い。尚、高さは全て基準点（Ｒ点）を０として下向きにマイナス値で測られている。

【0016】

図２に戻り、上記のようにＤ：加工及び信号検出（Ｓ５００）で信号を検出した後、ステップＳ２０１に進んで、信号を解析して応答位置が予め設定された検出限界高さに到達するまでに信号を検出したかを判断する。ＮＯの場合は、ドリル折れと判断しＦ：ドリル交換（Ｓ７００）に進む。

【0017】

ＹＥＳの場合にはステップＳ２０２に進み、ドリルが表面に導体層を有するワーク１に接触を開始して接触信号が０より大きくなる高さ（以下、「突入側信号検出高さ」という。）が突入側許容高さより高いかどうかを判定する。ここで図３を用いて突入側許容高さを説明する。突入側許容高さは後述する基準決め（Ｓ３００、Ｓ４００）で決定された突入側基準高さ２に突入側許容値Δｈｉｎを加えた高さである。即ち、（突入側許容高さ）＝（突入側基準高さ）＋（突入側許容値）である。突入側許容値は−０．１ｍｍ程度であり、突入側基準高さは−２０．０ｍｍ程度である。この突入側許容値はドリルの太さによって切り替えるのが望ましい。このステップでＮＯの場合はドリル折れと判断し、Ｆ：ドリル交換（Ｓ７００）に進む。

【0018】

ステップＳ２０２でＹＥＳの場合ステップＳ２０３に進んで、抜け側検出区間内で接触信号を検出したかを判断する。抜け側検出区間は図３に示したようにドリルの応答位置の最下点から検出終了高さに到達するまでの区間である。この間に接触信号が検出されない場合はドリル折れと判断し、Ｆ：ドリル交換（Ｓ７００）に進む。このステップＳ２０３は、ドリルが突入して直ぐに折れた場合、見かけ上、後述する抜け側信号検出高さが抜け側許容高さより高いと誤判断されてしまうのを防止するためのものである。

【0019】

ステップＳ２０３でＹＥＳの場合ステップＳ２０４に進んで、ドリルがワーク１から抜け出て接触信号が０になる高さ（以下、「抜け側信号検出高さ」という。）が抜け側許容高さより高いかどうかを判定する。抜け側許容高さは、図３に示したように上記突入側許容高さと同様に後述する基準決め（Ｓ３００、Ｓ４００）で決定された抜け側基準高さ３に抜け側許容値Δｈｏｕｔを加えた高さである。即ち、（抜け側許容高さ）＝（抜け側基準高さ）＋（抜け側許容値）である。抜け側許容値は−０．１ｍｍ程度であり、抜け側基準高さは−２０．０ｍｍ程度である。この抜け側許容値は突入側許容高さと同様にドリルの太さによって切り替えるのが望ましい。このステップでＮＯの場合はドリル折れと判断し、Ｆ：ドリル交換（Ｓ７００）に進む。ＹＥＳの場合はサブルーチンを終了する。

【0020】

次に図５を用いてＢ：基準決め（Ｓ３００）を説明する。図２と同じステップに関しては同じステップ番号を付して記述を省略する。この時のドリルの動作及び各パラメータの定義を図６に示す。Ｂ：基準決めが開始されると、まずＥ：基準決め用信号検出を行う（Ｓ６００）。ここで、Ｅ：基準決め用信号検出（Ｓ６００）のフローチャートを図７により説明する。図４と同様なフローチャートであり、同じステップに関しては同じステップ番号を付して記述を省略する。Ｅ：基準決め用信号検出が開始されてスピンドルの下降指令が開始され、指令位置が予め設定された検出開始高さに到達（Ｓ６０１）すると所定の時間、加工指令を停止する（ＢＨ点ドウエル）（Ｓ６０２）。その後、下降指令を再開かつ信号検出を開始する（Ｓ６０３）。その後は図４と同様である。このように基準決めにおいて所定時間の下降停止を入れたのは、基準高さの検出をできるだけ正確に行うためである。

【0021】

図５に戻り、上記のようにＥ：基準決め用信号検出を行う（Ｓ６００）で接触信号を検出した後、ステップＳ３０１で突入側信号検出高さを突入側基準高さ２とし、ステップＳ３０２で抜け側信号検出高さを抜け側基準高さ３とする。

【0022】

次に図８を用いてＣ：基準決め及びドリル折れ判定（Ｓ４００）を説明する。図２又は図５と同じステップに関しては同じステップ番号を付して記述を省略する。この時のドリルの動作及び各パラメータの定義は図６と同じである。Ｃ：基準決め及びドリル折れ判定が開始されると、まず図５と同様にＥ：基準決め用信号検出を行う（Ｓ６００）。Ｅ：基準決め用信号検出を行う（Ｓ６００）で接触信号を検出した後、ステップＳ４０１で突入側信号検出高さが（これまでに設定された）突入側基準高さより低いかどうかを判断する。ＹＥＳの場合は、ステップＳ４０２で突入側信号検出高さを突入側基準高さ２とする。その後、抜け側検出区間内で信号検出判定ステップ（Ｓ２０３）、抜け側信号検出高さは抜け側許容高さより高いかの判定ステップ（Ｓ２０４）を経て、ステップＳ４０３に進み、抜け側信号検出高さが（これまでに設定された）抜け側基準高さより低いかどうかを判断する。ＹＥＳの場合は、ステップＳ４０４で抜け側信号検出高さを抜け側基準高さ３とする。

【0023】

即ち、図９に示したように、突入側信号検出高さ及び抜け側信号検出高さは毎回ばらつくものであるが、所定回数基準決めを行った中で最も低い高さをそれぞれ突入側基準高さ２及び抜け側基準高さ３と設定することがよい。

【0024】

最後に、Ｆ：ドリル交換の手順を図１０で説明する。ドリル交換が開始されると、まずドリル交換機へ移動し（Ｓ７０１）、ドリル交換機に併設されたドリル径測定装置（例えば、特開平６−２４６５６９参照。）を用いてドリル折れは本当かどうかを判断する（Ｓ７０２）。ＹＥＳの場合、ドリル交換を行い（Ｓ７０３）、ＮＯの場合は交換しない。

【0025】

以上、本発明に係るプログラムの一例を説明したが、各判断において不等号が等号を含んでいても構わないのは当然である。（例：＜→≦）

【符号の説明】

【0026】

１ 表面に導体層を有するワーク
２ 突入側基準高さ
３ 抜け側基準高さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】