프린트기판의 천공방법 및 프린트기판가공기 document_id A220517006419

본 발명은 드릴을 이용하여 프린트기판에 구멍을 가공하는 프린트기판의 천공방법 및 프린트기판가공기에 관한 것이다. 프린트기판에 가공하는 구멍은 깊이방향의 치수정밀도가 요구된다. 그래서 특허 제 2559788 호 공보에서는 가공에 앞서서 프레셔풋(pressure foot)의 선단과 공구의 선단의 거리를 구하고, 이 거리에 의거하여 스핀들헤드의 송출량을 제어하고 있다. 이하 이 기술에 대해서 설명한다. 도 5는 종래의 프린트기판가공기의 주요부 정면단면도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이 프린트기판(1)은 테이블(2)에 고정되어 있다. 드릴(3)에는 링(4)이 장착되어 있다. 드릴(3)은 콜레트(5)를 통하여 스핀들(6)에 회전 자유롭게 홀딩되어 있다. 콜레트(5)선단과 스핀들(6)선단은 동일면이다. 스핀들(6)은 스핀들헤드(7)에 지지되어 있다. 한쌍의 에어실린더(8)는 스핀들헤드(7)에 지지되어 있다. 스핀들헤드(7)는 서보모터(9)에 의해 도 5 중의 상하방향으로 이동 자유롭다. 스핀들(6)선단의 테이블(2) 표면으로부터의 높이는 이미 알려져 있다. 프레셔풋(10)은 에어실린더(8)의 로드에 지지되고, 에어실린더(8)에 의해 도 5 중에서 아래쪽으로 힘이 가해지고 있다. 스핀들헤드(7)와 프레셔풋(10)에 배치된 제 1 검출수단(11)은 스핀들헤드(7)와 프레셔풋(10)의 상대이동량(거리)을 측정한다. 테이블(2)상에 고정된 제 2 검출수단(12)은 드릴(3)선단의 위치(예를 들면 제 2 검출수단(12)의 표면이 테이블(2)의 표면으로부터 길이(11)만큼 돌출하여 있는 경우, 길이(11)를 감산하여 테이블(2)의 표면으로부터의 위치)를 측정한다. 제 1 검출수단(11)과 제 2 검출수단(12)은 연산회로(13)에 접속되어 있다. 제어회로(14)는 제 1 검출수단(11)과 연산회로(13)에 접속되고, 서보모터(9)의 제어를 실시한다. 다음으로 종래의 프린트기판가공기의 동작을 설명한다. 드릴(3)을 교환한 경우, 제어장치(14)는 새로운 드릴(3)을 제 2 검출수단(12)의 위쪽에 위치결정하고, 미리 정하는 거리만큼 스핀들헤드(7)를 하강시킨다. 프레셔풋(10)의 선단이 제 2 검출수단(12)에 맞닿아서 이동을 멈춘 후에도 스핀들헤드(7)는 하강한다. 여기에서 스핀들헤드(7)와 프레셔풋(10)간의 상대이동량은 제 1 검출수단(11)에 의해 검출한다. 스핀들헤드(7)가 소정량 하강하여 멈추면 제 2 검출수단(12)에 의해 드릴(3)의 선단(칼날끝)의 도달위치(즉 드릴(3)선단의 테이블(2) 표면으로부터의 높이)를 검출한다. 제어장치(14)는 스핀들헤드(7)와 프레셔풋(10)의 상대이동량과 드릴(3)의 도달위치의 차로부터 드릴(3)선단의 프레셔풋(10)선단에 대한 거리(12)를 구한다. 그리고 미리 지정된 가공깊이(13)와 거리(12)를 가산하여 가공에 필요한 스핀들헤드(7)와 프레셔풋(10)의 상대이동량을 송출량으로서 설정한다. 가공시 제어장치(14)는 프레셔풋(10)이 프린트기판(1)상에 맞닿고, 스핀들헤드(7)와 프레셔풋(10)이 상대이동한 양을 상기 송출량과 비교하여 양자가 일치했을 때, 서보모터(9)의 회전을 정지 또는 반전시킨다. 이와 같이 스핀들헤드(7)에 홀딩된 드릴(3)의 선단과 프레셔풋(10)의 선단의 거리를 검출하고, 이 거리와 미리 설정된 가공깊이에 의거하여 스핀들헤드(7)와 프레셔풋(10)의 상대이동개시로부터 가공종료까지의 드릴(3)의 이동량을 제어하기 때문에 미리 설정된 가공깊이(13)에 대하여 높은 정밀도의 가공을 실시할 수 있었다. 도 6은 종래의 공구데이터테이블의 기록격납내용을 나타내는 도면이다. 예를 들면 제어장치(14) 내에 격납되어 있는 공구데이터테이블(Tb2)에는 공구(여기에서는 드릴)의 격납장소(통상, 공구는 1개씩 격납되어 있다)와, 공구번호, 공구지름, 스핀들회전수, 절삭속도 및 공구수명(가공하는 구멍수의 허용값이다)이 각각 입력되어 있다. 도시하는 바와 같이 공구번호는 공구지름을 식별하는 번호이며, 각각의 공구는 격납장소에서 특정된다. 1장의 프린트기판에 대하여 수천～수만의 구멍을 가공하는 일이 많기 때문에 천공가공을 할 때에는 프린트기판을 재치하는 테이블의 일단에 복수(수100개)의 공구를 홀딩하는 공구카세트를 배치해 두고, 가공프로그램 또는 공구수명에 의한 공구홀딩지령에 의거하여 공구를 교환하면서 예를 들면 0.1～6.5mm의 구멍을 1대의 프린트기판 혈명기(穴明機)로 가공하고 있었다. 현재 프린트기판가공기용으로서 시판되고 있는 드릴의 섕크(shank)지름은 예를 들면 3.175mm와 2.00mm의 2종류이다. 그리고 호칭지름(칼날의 직경)에 관계없이 예를 들면 섕크지름 3.175mm의 드릴의 전체 길이는 38.1mm, 섕크지름 2.00mm의 드릴의 전체 길이는 31.75mm이다. 도 7은 종래의 드릴홀딩방법을 설명하는 도면이다. 종래의 제 1 방법은 합성수지제의 링(4)을 이용하는 방법이고, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이 링(4)을 단면(즉 스핀들의 선단)으로부터 드릴선단까지의 거리가 미리 정해지는 드릴의 돌출길이(이하, 「돌출길이」라한다)(A)가 되도록 하여 드릴(3)의 섕크에 장착시켜둔다. 그리고 링(4)을 장착한 드릴(3)을 2점쇄선으로 나타내는 공급배출포스트(21)에 홀딩시키고, 콜레트(5)에 의해 섕크를 홀딩시킨다. 종래의 제 2 방법은 도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 드릴(3)의 테이퍼면(3t)을 공급배출포스트(22)에 홀딩시켜두고, 드릴(3) 후단을 콜레트 내의 스토퍼(20)의 단면에 맞닿게 하여 드릴(3)을 위치결정하는 방법이다. 스토퍼(20)의 위치는 돌출길이가 A가 되는 위치에 위치결정되어 있고, 콜레트(5)에 홀딩된 드릴(3)의 돌출길이는 A가 된다. 또한 호칭지름이 섕크지름 이상인 경우는 도 7(c)에 나타내는 바와 같이 종래의 제 1 방법의 경우와 마찬가지로 링(4)을 섕크에 장착한 상태로 공급배출포스트(21)에 홀딩시키는데, 드릴 후단을 스토퍼에 맞닿게 하여 위치결정 하는 점에 대해서는 도 7(b)와 마찬가지이며, 링(4)과 스핀들(6)선단의 사이에는 극간(g)(g＞0)이 형성된다. 즉, 어느 쪽의 경우도 드릴 돌출길이를 드릴의 호칭지름에 관계없이 일정하게 하고 있다. 이와 같이 하면 가공이 종료된 위치로부터 다음의 가공 장소에 드릴(3)을 수평방향으로 이동시킬 때, 드릴선단의 워크표면에 대한 높이의 제어를 용이하게 할 수 있다. 그런데 근래 극소지름의 구멍을 가공하는 수요가 높아지고 있다. 극소지름의 구멍을 가공하기 위해서는 스핀들을 고속으로 회전시킬 필요가 있고, 고속의 스핀들(예를 들면 30만회전 이상/분)이 실용화되어 있다. 그런데 스핀들의 고속화에 동반하여 도 8에 나타내는 바와 같이 드릴선단의 흔들림(z)이 커지는 경우가 증가하고 있다. 드릴선단의 흔들림(z)이 크면 가공품질(구멍위치 정밀도 및 가공한 구멍의 진원도 등)이 악화될 뿐만 아니라 드릴이 부러지기 쉽기 때문에 가공능률이 저하한다.