KR20080028761A - 프린트기판의 가공방법 및 프린트기판 가공기 - Google Patents

Abstract

주축유닛의 온도가 변화되었을 경우에도 가공정밀도(구멍의 깊이 정밀도)를 향상시킬 수 있는 프린트기판의 가공방법 및 프린트기판 가공기를 제공한다.

스핀들의 운전시간과 상기 스핀들에 유지된 공구 선단의 축선방향 변위량(δ) 간의 관계를 미리 스핀들의 회전수마다 구해 두고, 가공을 위해 설정된 스핀들의 회전수와 가공개시 후의 경과시간에 기초하여, 공구의 절삭량(cut depth)을 미리 구해 둔 변위량(δ)만큼 보정한다.

Description

프린트기판의 가공방법 및 프린트기판 가공기{MACHINING METHOD OF PRINTED CIRCUIT BOARDS AND PRINTED CIRCUIT BOARD MACHINING APPARATUS}

본 발명은, 프린트기판의 가공방법 및 이것을 이용한 프린트기판 가공기에 관한 것이다.

도 2는 프린트기판 가공기의 구성도이다.

상기 도면에 있어서, 베드(bed, 1) 위에 고정된 직선안내장치(2)를 따라 이동할 수 있도록 지지된 테이블(3)은, 나사이송기구를 통해 모터(4)에 의해 구동된다. 칼럼(column, 5)은, 테이블(3)을 타넘도록 하여 베드(1)에 고정되어 있다. 칼럼(5)에 고정된 직선안내장치(6)를 따라 이동이 가능하도록 지지된 크로스 슬라이드(cross slide, 7)는, 나사이송기구를 통해 모터(8)에 의해 구동된다. 새들(saddle, 9)은, 크로스 슬라이드(7)에 고정된 도시되지 않은 직선안내장치에 이동이 가능하도록 지지되며, 나사이송기구를 통해 모터(10)에 의해 구동된다. 도시되지 않은 공구를 보유하여 회전하는 도시되지 않은 스핀들을 지지하는 주축유닛(11)은, 새들(9)에 고정되어 있다. 프레셔 풋(pressure foot, 12)은, 주축유닛(11)의 일단에 스핀들의 축방향으로 이동할 수 있게 지지되어 있다. 상기 프레 셔 풋(12)은, 집진(集塵)용 배관(13)을 통해 집진장치(14)에 접속되어 있다. 냉각장치(15)는, 배관(16)을 통해 주축유닛(11)에 접속되며, 주축유닛(11)에 형성된 통로에 액체냉매를 순환시켜 주축유닛(11)을 냉각시킨다.

그리고, 소요되는 공구가 유지된 스핀들을 필요한 회전수로 회전시키는 동시에, 집진장치(14)를 작동시켜 배관(13)을 통해 프레셔 풋(12) 내부를 흡인한다. 이 상태에서, 가공물(W)이 재치(載置)된 테이블(3)과 크로스 슬라이드(7)를 XY 방향으로 상대이동시켜, 공구를 가공물의 가공위치에 대향시킨 후에 새들(9)을 하강시킨다. 그러면, 우선, 프레셔 풋(12)이 가공물(W)에 접촉하여 가공물(W)을 가압한다. 새들(9)을 더욱 하강시키면, 주축유닛(11)과 프레셔 풋(12)이 상대이동하며, 공구가 가공물(W)에 파고들어 가공물(W)을 가공한다.

스핀들을 회전시키는 모터의 발열에 의해 주축유닛(11)이 고온이 되기 때문에, 냉각장치(15)를 일정한 시간간격(5∼15분)으로 작동시켜 주축유닛(11) 내부에 냉매를 순환시킴으로써, 주축유닛(11)의 온도를 필요한 온도범위 내로 유지한다.

그러나, 드릴교환이 빈번히 발생할 때 냉각장치가 작동하고 있으면, 주축유닛이 지나치게 냉각되어 필요한 온도범위를 벗어남에 따라, 가공위치 정밀도, 가공품질(예를 들면 가공된 구멍내면의 면 거칠기)을 저하시키는 경우가 있다. 이에, 냉각장치를 설치하는 대신에 스핀들을 지지하는 하우징의 내부에 집진장치에 접속되는 복수의 공기 유통로를 형성하고, 상기 유통로와 집진장치의 사이에 유량조정기를 배치하여, 주축이 회전하고 있을 때에는, 유통로에 흐르는 공기의 유량을 많게 하여 주축유닛의 온도가 설정온도 이상으로 상승하는 것을 방지하고, 가공물 교 환시, 공구 교환시 등, 주축의 회전이 정지되어 있을 때에는, 유통로에 흐르는 공기의 유량을 적게 하여 주축유닛의 과(過)냉각을 방지함으로써, 주축유닛의 온도를 비교적 좁은 범위로 제어하는 기술이 있다 (특허문헌 1).

또한, 프린트기판 천공기(drilling machine)를 커버로 덮고, 온도조절된 공기를 커버 내부로 보냄으로써, 프린트기판 천공기의 온도변화를 억제하도록 한 것도 있다 (특허문헌 2).

[특허문헌 1] 일본 특허공개공보 H7-328889호

[특허문헌 2] 일본 특허공개공보 H6-023647호

그러나, 특허문헌 1의 기술에 따르면, 온도변화의 범위를 작게 할 수는 있지만, 공기의 유량을 제어하여도 주축유닛의 온도가 즉시 변화되는 것은 아니기 때문에, 가공정밀도를 반드시 향상시킬 수 있다고는 할 수 없었다.

또한, 특허문헌 2의 기술의 경우에도, 특허문헌 1의 기술과 마찬가지로, 주축유닛의 온도가 즉시 변화되는 것은 아니므로, 가공정밀도를 항상 향상시킬 수 있다고는 할 수 없었다.

본 발명의 목적은, 상기 과제를 해결하여, 주축유닛의 온도가 변화되었을 경우에도 가공정밀도(구멍의 깊이 정밀도)를 향상시킬 수 있는 프린트기판의 가공방법 및 프린트기판 가공기를 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제 1 양태는, 스핀들의 운전시간과 상기 스핀들에 유지된 공구 선단(先端)의 축선방향 변위량 간의 관계를 미리 상기 스핀들의 회전수마다 구해 두고, 가공을 위해 설정된 상기 스핀들의 회전수와 가공개시 후의 경과시간에 기초하여, 상기 공구의 절삭량(cut depth)을 미리 구해 둔 상기 변위량만큼 보정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제 2 양태는, 스핀들의 제 1 회전수에서 제 2 회전수로 변경했을 경우의, 변경 후의 상기 스핀들의 운전시간과 상기 스핀들에 유지된 공구 선단의 축선방향 변위량 간의 관계를, 상기 제 1 및 제 2 회전수마다 미리 구해 두고, 상기 제 2 회전수와 상기 제 2 회전수로 변경한 후의 경과시간에 기초하여, 상기 공구의 절삭량을 미리 구해 둔 상기 변위량만큼 보정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제 3 양태는, 공구를 회전시키는 스핀들과, 상기 스핀들을 상기 공구의 축선방향으로 이동시키는 이동장치를 구비하고, 상기 공구를 상기 공구의 축선방향으로 지령값에 근거하는 거리만큼 이동시켜 가공하는 프린트기판 가공기로서, 상기 스핀들의 운전시간과 상기 스핀들에 유지된 공구 선단의 축선방향 변위량 간의 관계를, 미리 상기 스핀들의 회전수마다 기억시킨 기억장치와, 연산장치와, 타이머를 설치하며, 가공이 개시되었을 경우에는, 가공을 하기 위해 설정된 상기 스핀들의 회전수와 상기 타이머에 의해 계측된 가공개시 후의 경과시간에 기초하여, 상기 공구의 절삭량을 미리 구해 둔 상기 변위량만큼 보정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 주축유닛의 온도상승에 따라서 공구의 절삭량을 적절히 보정하므로, 구멍의 깊이 정밀도를 향상시킬 수가 있다.

도 1은 스핀들에 유지된 공구 선단의 이동량(이하, 「변위량」이라 함)을 실측한 실측 데이터로서, 횡축은 시간, 종축은 변위량(δ)을 나타낸다. 한편, 주축유닛의 전체길이는 약 300mm이며, 주축유닛에는 내부에 냉각매체의 통로가 설치되어 있다. 또한, 변위량 δ=0은, 온도 20℃에 있어서의 공구 선단의 위치이다.

상기 도면에 나타낸 바와 같이, 스핀들을 20만 회전/분으로 회전시키는 동시에 17℃의 냉각매체를 공급했을 경우(시각 T0), 직후에는 주축유닛이 수축함에 따라 공구의 선단이 마이너스 측으로 변위하지만, 1분 이내에 플러스 측 변위가 된다. 그리고, 약 5분이 경과된 시각 T1에서는 거의 변위량이 포화된다.

다음으로, 3만 회전/분으로 감속하면(시각 T2), 통상의 전류값보다도 큰 브레이크 전류값(brake current value)이 공급됨에 따라 주축유닛의 온도가 상승하여 변위량(δ)은 일시적으로 증가하지만, 시간의 경과와 함께 작아져, 시각 T4 (약 8분 경과 후)에서 변위량(δ)은 포화된다. 이 경우, 냉각효과가 크기 때문에, 온도가 20℃인 경우에 대하여 마이너스 측으로 변위한다.

한편, 시각 T0에서 시각 T2까지 스핀들을 정지시켜 두고, 시각 T2에서 스핀들을 3만 회전/분으로 회전시켰다고 할 때, 공구 선단의 변위량은 동 도면에 2점 쇄선으로 나타낸 것과 같게 된다.

여기서, 공구 선단의 변위량(δ)은 스핀들의 회전수와 운전시간(가공개시 후 의 경과시간)에 의해 거의 결정되며, 편차는 미미하다. 따라서(이에), 스핀들의 운전시간과 공구 선단의 변위량(δ) 간의 관계를 미리 구해 두고, 가공시에, 가공에 사용되는 공구의 회전수와 운전시간을 참조하여, 지정된 공구의 절삭량(cut depth)을 미리 구해 둔 공구 선단의 변위량(δ)만큼 보정하면, 우수한 깊이 정밀도로 가공할 수가 있다.

또한, 예를 들어 공구가 드릴(drill)일 경우에는, 지름마다 사용 회전수가 정해져 있다. 다시 말해, 직경이 0.3mm 이하인 경우에는 16∼20만 회전/분, 직경이 0.4mm∼1mm 이하인 경우에는 6∼8만 회전/분 등이므로, 드릴 직경마다 데이터를 채취(採取)할 필요는 없다.

그런데, 프린트기판 천공기의 경우, 공구인 드릴의 수명이 다했을 경우나 지름이 다른 구멍을 천공하기 위해 교환할 때 이외에는 대부분 연속해서 운전된다.

따라서, 제 1 회전수에서 제 2 회전수로 변경했을 경우의(도 1에서 시각 T2인 경우), 회전수가 변경된 후의 운전시간과 공구 선단의 변위량(δ) 간의 관계를 미리 구해 두고, 제 2 회전수의 운전시간에 따라 지정된 공구의 절삭량을, 미리 구해 둔 공구 선단의 변위량(δ)만큼 보정하면, 단순히 스핀들의 회전수와 운전시간으로 절삭량을 보정하는 경우에 비해 깊이 정밀도가 뛰어난 가공이 가능해진다.

또한, 도 1 및 도 2를 참조하여 프린트기판 가공기를 설명하면, 공구를 회전시키는 스핀들과, 스핀들을 공구의 축선방향으로 이동시키는 이동장치(10)를 구비하고, 공구를 지령값에 기초하여 공구의 축선방향으로 이동시켜 가공하는 프린트기판 가공기에, 스핀들의 운전시간과 스핀들에 유지된 공구 선단의 축선방향 변위량 (δ)간의 관계를, 미리 스핀들의 회전수마다 기억시킨 기억장치(20)와, 연산장치(21)와, 타이머(22)를 설치하며, 가공이 개시되었을 경우에는, 가공을 하기 위해 설정된 스핀들의 회전수와 타이머에 의해 계측된 가공개시 후의 경과시간에 기초하여, 공구의 절삭량을 미리 구해 둔 변위량(δ)만큼 보정하면, 우수한 깊이 정밀도로 가공할 수가 있다. 한편, 상기 기억장치(20), 연산장치(21) 및 타이머(22)는 NC장치(23) 내부에 설치된다.

도 1은 스핀들 선단의 신장량을 실측한 실측 데이터이다.

도 2는 프린트기판 가공기의 구성을 설명하는 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

δ : 변위량

20 : 기억장치

21 : 연산장치

22 : 타이머

Claims (3)

1. 스핀들의 운전시간과 상기 스핀들에 유지된 공구 선단의 축선방향 변위량간의 관계를 미리 상기 스핀들의 회전수마다 구해 두고,

   가공을 하기 위해 설정된 상기 스핀들의 회전수와 가공개시 후의 경과시간에 기초하여, 상기 공구의 절삭량을 미리 구해 둔 상기 변위량만큼 보정하는 것을 특징으로 하는 프린트기판의 가공방법.
2. 스핀들의 회전을 제 1 회전수에서 제 2 회전수로 변경했을 경우의, 변경 후의 상기 스핀들의 운전시간과 상기 스핀들에 유지된 공구 선단의 축선방향 변위량 간의 관계를, 상기 제 1 및 제 2 회전수마다 미리 구해 두고,

   상기 제 2 회전수와 상기 제 2 회전수로 변경된 후의 경과시간에 기초하여, 상기 공구의 절삭량을 미리 구해 둔 상기 변위량만큼 보정하는 것을 특징으로 하는 프린트기판의 가공방법.
3. 공구를 회전시키는 스핀들과, 상기 스핀들을 상기 공구의 축선방향으로 이동시키는 이동장치를 구비하고, 상기 공구를 상기 공구의 축선방향으로 지령값에 근거하는 거리만큼 이동시켜 가공하는 프린트기판 가공기로서,

   상기 스핀들의 운전시간과 상기 스핀들에 유지된 공구 선단의 축선방향 변위량간의 관계를 미리 상기 스핀들의 회전수마다 기억시킨 기억장치와, 연산장치와, 타이머를 설치하며,

   가공이 개시되었을 경우에는, 가공을 하기 위해 설정된 상기 스핀들의 회전수와 상기 타이머에 의해 계측된 가공개시 후의 경과시간에 기초하여, 상기 공구의 절삭량을 미리 구해 둔 상기 변위량만큼 보정하는 것을 특징으로 하는 프린트기판 가공기.

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