專利名稱：增量步進鉆孔系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及印刷電路板鉆孔機的領(lǐng)域，特別是涉及一種改進的增量鉆孔的方法。
相關(guān)技術(shù)的討論和發(fā)明內(nèi)容在印刷電路板的制造中，在每塊印刷電路板上常常必須要鉆幾千個小孔。在電路板的大量生產(chǎn)中，由計算機控制的自動鉆孔機完成鉆孔，在該鉆孔機中印刷電路板通常安裝在工作臺上，該工作臺在水平的X-Y平面中是可移動的。
常常使用小直徑的鉆頭機械地鉆印刷電路板的孔。通常，工作臺水平移動以便這樣定位，使其中安裝鉆頭的軸可以在合適的鉆孔位置鉆孔。使每個鉆孔軸向下前進通過垂直的鉆孔行程完成電路板的鉆孔。
一般在鉆特別深的孔時，例如，在多層電路板中，使用增量鉆孔。在增量鉆孔時，按預定的增量鉆孔。通常，該增量是根據(jù)鉆孔的材料、鉆頭的直徑、鉆孔轉(zhuǎn)動的速度、鉆孔軸向速度和/或其他相關(guān)的參數(shù)來決定。在每次鉆完每一個增量之后，將鉆頭完全從孔中退出，以便允許該孔和鉆頭冷卻。退出還有利于碎屑的清除。然后將鉆頭重新插入到該孔中并接著鉆另一個增量距離。再將鉆頭從孔中完全退出和重復該過程直到該孔到達所需的深度。
在印刷電路板鉆孔機領(lǐng)域中一個重要的考慮因素是速度，機器可以鉆孔的速度。通常這是關(guān)系到鉆孔機的生產(chǎn)能力或生產(chǎn)量。雖然鉆任何單個孔所需的時間相對少，但是每塊印刷電路板通常需要鉆幾千個孔，例如，每塊板要鉆20,000個或更多的孔。因此，在鉆單個孔時所需時間的任何微小的節(jié)省都有很大的多重效應并且從長期看都有非常重要的意義。
所以，任何用于增加鉆孔方法整個產(chǎn)量的方法和/或設(shè)備可以有極大的價值。
本發(fā)明的一個方面是用于制造印刷電路板鉆孔機的一種方法。該鉆孔機有工作臺、軸、鉆頭和控制器?？刂破鞅粯?gòu)造成用于控制鉆孔機的操作。鉆孔機被構(gòu)造成用于鉆孔到工件上的某一點和將所述鉆頭退回一個縮回距離?？s回距離的被設(shè)置成使所述鉆頭的尖端仍停留在所述工件的上表面之下。鉆孔機還被構(gòu)造成鉆入所述工件中一個大于所述縮回距離的距離。
本發(fā)明的另一方面是一種印刷電路板鉆孔機，它包括工作臺、軸、鉆頭和控制器?？刂破鞅粯?gòu)造成指令鉆孔機鉆孔到工件中的某一點以及使所述鉆頭退回一個縮回距離?？s回距離的被設(shè)置成使所述鉆頭的尖端仍停留在所述工件的上表面之下?？刂破鬟€被構(gòu)造成鉆入所述工件中一個大于所述縮回距離的距離。
本發(fā)明還有另一方面是操作印刷電路板鉆孔機的一種方法，該鉆孔機包括工作臺、軸、鉆頭和用于控制鉆孔機操作的控制器。該方法包括在工件中鉆孔到某一點并使所述鉆頭退回一個縮回距離。縮回距離的長度被設(shè)置成使所述鉆頭的尖端仍停留在所述工件的上表面之下。該方法還包括鉆入所述工件中一個大于所述縮回距離的距離。
從下面優(yōu)選實施例的詳細描述中本發(fā)明其它方面、特點和優(yōu)點將變得很清楚。


現(xiàn)在將參考優(yōu)選實施例的各附圖描述本發(fā)明的這些和其他的特點，實施例是用于說明但不是限制本發(fā)明。附圖包括以下各圖圖1A-H是示意地說明增量鉆孔的標準的現(xiàn)有技術(shù)方法。
圖2A-H是示意地說明按照本發(fā)明具有某些特點和優(yōu)點的增量鉆孔方法。
圖3是比較現(xiàn)有技術(shù)和按照優(yōu)選實施例在Z方向移動的距離的圖。
圖4是比較現(xiàn)有技術(shù)和按照優(yōu)選實施例在Z方向移動距離的另一個圖。
圖5A和5B說明在增量鉆孔的標準現(xiàn)有技術(shù)方法和按照優(yōu)選實施例增量鉆孔期間發(fā)生的壁的擦痕。
圖6A和6B表示在增量鉆孔的標準現(xiàn)有技術(shù)方法和按照優(yōu)選實施例增量鉆孔期間在0.390英寸厚的多層板上500次鉆孔之后鉆頭的尖端磨損。
圖7是具有按照優(yōu)選實施例某些特點和優(yōu)點的多軸印刷電路板鉆孔機的透視圖。
圖8是圖7的多軸印刷電路板鉆孔機的單個軸的部分剖面圖，其軸處在升起的位置；圖9是圖7的多軸印刷電路板鉆孔機的單個軸的部分剖面圖，其軸處在下降的位置；圖10是用于控制圖7的多軸印刷電路板鉆孔機的控制器的示意圖；圖11A-D說明示范性的程序，可以應用該程序以便采用優(yōu)選實施例的某些特點、方面和優(yōu)點。
圖12是單個軸的示意性部分剖面圖。
圖13A和13B說明用于接受步進鉆孔參數(shù)的設(shè)定屏幕。
圖14A和14B說明用于顯示增量的顯示屏幕。
圖15示意地說明改進的增量鉆孔法的修改實施例。
具體實施例方式
圖1A-H說明用于在印刷電路板上增量鉆孔的標準現(xiàn)有技術(shù)方法。這個方法將稱為“標準增量鉆孔”。如在圖1A中所示，在標準增量鉆孔中，鉆頭12的尖端10最初位于退回位置，該位置在工件疊層16的上表面14之上有距離A。在這個例子中，通過工件疊層16的孔將被鉆6個相等的增量I。為了使孔穿過疊層16，6個增量的總和(即6I)必須大于工件疊層16的深度。取決于工件疊層16的深度、工件疊層16的材料組成、鉆頭12的直徑、鉆孔轉(zhuǎn)動速度、鉆孔軸向速度和/或其他相關(guān)的參數(shù)，可以采用更多/更少的增量或更小/更大的增量。當然，也可以使用下述的方法產(chǎn)生盲孔(即沒有完全穿透工件疊層16的孔)。
在第1步(圖1B)，鉆頭12通過鉆入到工件疊層16中一個增量I形成第1增量。然后鉆頭退回到縮回位置。在退回步驟時，鉆頭移動的縮回距離R1等于第1增量和距離A的和。
接著參考圖1C，在第2步時，鉆頭12在第1增量下面鉆進一個增量形成第2增量(即到達等于2個增量的深度)。鉆頭12縮回等于2個增量2I和距離A總和的距離R2返回到開始位置。在第3步時(圖1D)，鉆頭12在第2增量下面鉆進一個增量并后退距離R3(即3I+A)。
圖1E說明第4個增量。在這一步，鉆頭在第3增量下面鉆進一個增量并后退距離R4(即4I+A)。圖1F說明第5增量，其中鉆頭在第4增量下面鉆進一個增量并退回距離R5(即5I+A)。最后，對第6增量，鉆頭12通過鉆入到工件疊層16中6個增量6I前進通過工件疊層16的底(圖1G)。然后鉆頭12退回距離R6(即6I+A)。接著鉆頭移動到開始位置(見圖1H)，該位置位于縮回位置之上，在工件疊層16的上表面14之上距離B。這樣完成了標準的增量鉆孔循環(huán)以及可以將鉆頭12移動到工件疊層16上的另一個位置并可以增量方式鉆另一個孔。
圖2A-G是示意地說明改進的增量鉆孔方法，它具有按照優(yōu)選實施例的某些特點和優(yōu)點。如在圖2A中所示，鉆頭12的尖端10最初位于開始的縮回位置，該位置在工件疊層16的上表面14之上有距離A。在第1步(圖2B)，鉆頭12通過鉆入到工件疊層16中一個增量形成第1增量。接著鉆頭12移動縮回距離R1退回到最初的縮回位置，R1優(yōu)選地等于第1增量I和距離A的和。
如上所述，在說明的裝置中，鉆頭12在第1步結(jié)束時回到最初的縮回位置。但是，應該理解在改進的裝置中，可以使鉆頭12退回到位于最初縮回位置之下的位置。例如，第一退回距離R1的長度可以被設(shè)置成使鉆頭的尖端10位于工件疊層16的上表面14或在其下面。當鉆頭退回到最初縮回位置A之下的位置時，那么鉆頭12必須移動與標準增量鉆孔方法和這里描述的優(yōu)選實施例相比較更短的距離。
參考圖2c，鉆頭12在第1增量之后再鉆進一個增量形成第2增量。應該理解鉆頭12向下移動的距離等于2個增量2I加上距離A。而且，雖然鉆頭12在轉(zhuǎn)動，因而“鉆進”的基本上整個時間鉆頭是向下移動的，但是只有在最后一個增量距離中，鉆頭12才從工件疊層16切除材料，在優(yōu)選的實施例中這個最后的增量距離等于距離I。
在第1增量后鉆進一個增量之后，鉆頭12退回到中間的縮回位置，該位置優(yōu)選地是在工件疊層的上表面14之下。在優(yōu)選的實施例中，該中間縮回位置是前一步的深度。也就是說，在第2步的終端，鉆頭的尖端10位于工件疊層16的上表面14之下近似一個增量。換句話說，在優(yōu)選的實施例中，在第2步驟中，鉆頭12向下移動通過稍大于兩個增量2I的初始行程(即2I加A)和退回一個增量I的行程。
在第3步中(圖20)，鉆頭12在工件疊層16中鉆進2個增量2I，從而到達等于3個增量3I的深度。然后鉆頭12退回一個增量到中間縮回位置，該位置在優(yōu)選的裝置中是前面增量的深度(即2I)。圖2E說明第4步。與前面的步驟一樣，鉆頭12在工件疊層16中鉆進2個增量2I和退回一個增量I。圖2F說明第5步，其中鉆頭12在工件疊層16中鉆進2個增量2I和退回一個增量I。最后，在第6步中，鉆頭12鉆進2個增量因而穿透工件疊層16的底(見圖2G)。然后鉆頭12退回到最初的縮回位置，該位置在該縮回位置之上距離A。如在圖2H中所示，接著鉆頭12移動到開始位置，該位置在工件堆16的上表面14之上距離B。這樣完成了改進的增量鉆孔方法的一個循環(huán)?，F(xiàn)在可將鉆頭12移動到工件疊層16上的另一個位置并可以增量方式鉆另一個孔。
在改進的增量鉆孔方法中，鉆頭12的移動明顯小于標準增量鉆孔方法。例如在第2增量和最后增量之間的向下行程中，改進的增量鉆孔方法的優(yōu)選實施例節(jié)省的距離，是等于下面的公式DS＝(N-2)×I+A式中DS＝節(jié)省的距離N＝增量的數(shù)目I＝增量的長度A＝最初退回的高度例如，對第4增量來說(圖2F)，改進的增量鉆孔方法在向下行程時節(jié)省的距離等于2I+A的和。
除了最后一個增量，改進的增量鉆孔方法的優(yōu)選實施例節(jié)省的距離，是等于下面的方程式DS＝(N-1)×I+A式中DS＝節(jié)省的距離N＝增量的數(shù)目I＝增量的長度A＝最初退回的高度例如，在第3增量時(圖2F)，改進的增量鉆孔方法在退回行程時節(jié)省的距離等于3I+A。
圖3是說明采用改進的增量鉆孔方法的優(yōu)選實施例可能節(jié)省的距離的圖。在這個圖中，垂直軸表示用增量表示的移動的距離。一組柱子代表應用在圖1A-H中描述和說明的標準增量鉆孔方法所移動的距離。另一組柱子代表應用在圖2A-H中所說明的和上述的增量鉆孔方法優(yōu)選實施例所節(jié)省的距離。
圖4是說明采用改進的增量鉆孔方法的優(yōu)選實施例可能節(jié)省的距離的另一個圖。在圖4中，各柱代表節(jié)省的距離，它是作為鉆進到工件疊層16中各增量數(shù)目的函數(shù)。指示的節(jié)省距離是以在上述標準的增量鉆孔方法中移動距離的百分比表示。如圖所示，采用改進的增量鉆孔方法節(jié)省了大量的距離。
因為節(jié)省了距離，改進的增量鉆孔方法與標準的增量鉆孔方法比較，就需要較少的時間鉆透工件疊層。如上所述，鉆任何單個孔所需的時間是相對很短的。但是，每塊電路板通常需要鉆幾千個孔(如多至20,000)。因此當使用改進的增量鉆孔法鉆多個孔時所節(jié)省的時間可以大大增加鉆孔機的生產(chǎn)能力。
圖5A和5B說明使用標準的增量鉆孔法(圖5A)和改進的增量鉆孔法(圖5B)產(chǎn)生的壁的擦痕。壁的擦痕是由鉆頭凸紋、孔壁和孔中的任何碎屑之間的接觸造成的。如各圖中所示，在壁擦痕的程度上與標準的增量鉆孔法比較改進的增量鉆孔法僅產(chǎn)生邊緣的差別。一般來說，改進的增量鉆孔法在整個孔中產(chǎn)生略為多一點的壁擦痕。已經(jīng)確定兩種方法都需要提供合適的切屑清除，這在各個增量鉆孔法的退回部分進行。
圖6A和6B表示標準步進鉆孔法(圖6A)和快速步進鉆孔法(圖6B)中在0.390英寸厚多層板上進行500次鉆孔后的鉆頭的尖端。如這些圖所示，就這兩種增量鉆孔法來說在鉆頭尖端切削邊緣上的磨損是相當類似的。
在上述改進增量鉆孔法的優(yōu)選實施例中，增量I是相同的尺寸。但是，應該理解在修改的實施例中可以實現(xiàn)優(yōu)選實施例的幾個特點和優(yōu)點，其中增量是不相同的。在鉆透有不均勻特性的工件疊層時這樣不相同的增量可能特別有用。例如，如果當鉆頭鉆過工件疊層時工件變得更硬或更致密，那么當鉆頭鉆過工件疊層時可以要求減小增量的長度。
除了第1步和最后的一步，上述的改進增量鉆孔方法的優(yōu)選實施例所采用的退回距離都等于一個增量。也就是說，在退回行程時鉆頭12回到前面增量的深度。但是，在修改的實施例中還可以達到優(yōu)選實施例的幾個特點和優(yōu)點，其中使縮回的距離短于或長于一個增量。例如，縮回距離可以是長于一個增量1.5倍而鉆進距離進行相應的調(diào)整。
在還有一個修改的實施例中，可將“全部”退回結(jié)合到改進的增量鉆孔法中。也就是說，改進的增量鉆孔法可以被將鉆頭完全退出工件疊層而“中斷”。在將鉆頭完全退出之后，可以把鉆頭重新插入到孔中并可以繼續(xù)進行改進的增量鉆孔法的步進鉆孔。如果鉆頭和/或工件疊層將會變得太熱，這樣修改的實施例可能是很有用的。
圖7-10說明具有某些特點和優(yōu)點的。多軸印刷電路板鉆孔機100。特別是，如下面將要詳細描述那樣，鉆孔機100是按照上述改進的增量鉆孔法進行增量鉆孔。
首先，參考圖7，鉆孔機包括工作臺112，在它上面安裝工件114，如印刷電路板。在工作臺112上面，在支架(未示出)上安裝一個或多個軸116。優(yōu)選地工作臺112可在由X軸118和Y軸120定義的水平面中移動。優(yōu)選地工作臺112可平行于任一個軸118，120移動。在示出的裝置中，由第1馬達(見圖10)115移動工作臺112，該馬達分別轉(zhuǎn)動平行于X軸和Y軸的螺桿122和124。依次，優(yōu)選地由控制器119控制第1馬達115，該控制器表示在圖8中，下面將要詳細描述。如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣，可由另一種裝置獲得在鉆孔機上工作臺112相對軸116的定位，例如，沿X-Y平面中一個方向移動軸116和在另一個方向移動工作臺112。
每根軸116限定軸線A(圖8)，并可以在垂直于工作臺112的方向上從上升位置移動到下降位置。一般，軸線A平行于Z軸126。軸116是由第2馬達121(示意地表示在圖10中)移動，該馬達驅(qū)動對本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，眾所周知類型的螺桿裝置。如下面將要詳細描述那樣，由控制器119優(yōu)選地控制第2馬達121和軸116沿著Z軸的移動。
現(xiàn)在參考圖8和9，鉆頭128是安裝在軸116中，使鉆頭128垂掛在軸116的底部。軸116上的鉆夾頭130夾住鉆頭128的圓柱形的柄132。由第2馬達123(見圖10)驅(qū)動軸116，優(yōu)選地第2馬達也由控制器119控制，該馬達使鉆頭128轉(zhuǎn)動進行鉆孔。加壓腳134安裝在軸116下面和可在垂直方向相對軸116移動。在示出的裝置中將加壓腳134通過圓柱形桿136連接到軸116，該桿是氣動偏壓的，從而迫使加壓腳134向下，離開軸116。如圖9所示，加壓腳134的底表面138在鉆孔操作時與工件114的頂部接觸。在鉆孔時，驅(qū)動軸116向下從而使壓力腳的底表面138與工件114接合。軸116的向下力很容易克服桿136上的偏壓力，從而使軸繼續(xù)垂直向下移動，并同時開始相對壓力腳134向下移動。如在圖9中說明的那樣，軸116連續(xù)地向下移動使鉆頭128穿過加壓腳134中的孔140。
示出的鉆頭128可以有各種各樣的直徑D。優(yōu)選地，鉆頭128的直徑是在0.002和0.260英寸之間的范圍內(nèi)。如在圖8和9中說明的那樣，4到5個工件114的疊置通常組成工件疊層。另外，可將背襯材料件142放在工件疊層114和工作臺112之間以便防止對工作臺12上表面的損傷。
在操作中，軸116原先是在升起的開始位置，如在圖8中所示。工作臺112由螺桿122、124定位在X軸118和Y軸120定義的平面內(nèi)，從而使鉆頭128的軸線A與所需的孔的位置相交。所需孔的位置是一圓形的區(qū)域，由工件114外表面上所需鉆孔的投影限定。
然后使鉆軸116下降直到加壓腳134的底表面138接觸工件疊層114(即最初的縮回位置)。加壓腳134將工件疊層114保持在軸116的軸線A的位置。軸116克服從偏壓加壓腳134來的阻力繼續(xù)向下的行程。在到達它的行程底或者下降位置之后，軸116開始向上移動和回到它最初的升起的開始位置。接著由螺桿122、124將工作臺112移動到X-Y平面中的下一個位置，從而使軸的軸線A與下一個所需孔位置的中心點相交并開始新的鉆孔循環(huán)。優(yōu)選地，由控制器125(圖10)控制這些運動。過程一直進行到在印刷電路板疊層、或工件114中鉆完所需數(shù)目的孔。
如上所述，優(yōu)選地是由在圖8中示意地說明的控制器119控制鉆軸116的移動、鉆軸116的轉(zhuǎn)動和工作臺112的運動。控制器119優(yōu)選地包括CPU(中央處理器)202、存儲器204和用于在輸入/輸出界面208上接受指令和/或給用戶顯示信息的輸入/輸出裝置206。在示出的實施例中，輸入/輸出界面208包括顯示屏210和鍵盤212；但是，在修改的實施例中，輸入/輸出裝置208可以包括，例如，觸摸屏裝置。
控制器119可操作地與第1、第2、第3馬達115、121、123連接，以便控制鉆軸116的移動、鉆軸116的轉(zhuǎn)動和工作臺112的運動。當然，在修改的實施例中，可以使用一個以上的控制器和/或可以使用不同數(shù)目的馬達。
現(xiàn)在參考圖11A-D，圖中說明執(zhí)行改進的增量鉆孔方法優(yōu)選實施例的示范性程度300。該程序300優(yōu)選地從用戶接受步進鉆孔參數(shù)開始(S-1)。優(yōu)選地將這樣的步進鉆孔參數(shù)通過輸入/輸出界面208送入到控制器119的存儲器204。步進鉆孔參數(shù)優(yōu)選地包括下述參數(shù)“開始位置”、“疊層的高度”、“最初縮回位置”、“孔深”、“步進次數(shù)”、和“最小行程”。
參考圖12，開始位置是在鉆孔之后和移動到下一個孔的位置之前鉆頭128在工作臺112上面的高度。例如，在圖2H中開始高度是距離B。疊層的高度是工件疊層114的高度和優(yōu)選地是從工作臺112的上表面開始定義。控制器119使用疊層高度以便確定什么時候鉆頭128將接觸工件疊層114。最初縮回位置是在鉆第1個增量之前鉆頭在工件疊層114上面的高度。如上面解釋那樣，在上述的標準增量鉆孔方法中，這是在鉆完每個增量之后鉆頭退回到的位置(即距離A)。在改進的增量鉆孔方法優(yōu)選實施例中，這是鉆頭在鉆完第1增量之后退回到的位置。為了鉆盲孔，使用孔深來定義要鉆的孔的所需深度(見圖12)。步進鉆孔的數(shù)目是每個孔要鉆的增量的數(shù)目。優(yōu)選地，操作者根據(jù)所用的材料和其他因素選擇這個數(shù)目。更優(yōu)選地，控制器被配置成通過將孔深除以步進鉆孔數(shù)目來計算每個增量的長度。
如上所述，在優(yōu)選的實施例中，各增量是均勻的。但是，在修改的實施例中，各增量是可以不相同的。例如，如果工件疊層的密度隨深度增加，那么增量可以逐漸變小。最小行程限定在改進的增量鉆孔方法中可以使用的最小增量長度。優(yōu)選地，存儲器204存儲約0.005英寸的缺省值；但是，用戶可以選擇任何合適的長度?？刂破?19優(yōu)選地包括報警器以便警告操作者這樣的情況。使用的增量如小于最小增量，會產(chǎn)生過熱，這將損害孔的質(zhì)量。
對鉆盲孔(即孔沒有穿透工件疊層114的底部)來說上述的步進鉆孔參數(shù)特別有用。在鉆透工件時，步進鉆孔參數(shù)優(yōu)選地還包括如下參數(shù)“背襯高度”和“偏差”。背襯高度是從工作臺112測量的背襯材料的高度。偏差是參照背襯材料142孔的所需深度。正值表示孔在背襯材料142上面和負值表示孔已經(jīng)伸入到背襯材料142中?？椎淖罱K深度是疊層的高度減去偏差。在這個裝置中控制器119可以通過將最終深度除以步進數(shù)目計算出增量的長度。在鉆盲孔時，如果增量小于最小行程最好就警告操作者。
當然本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認識到，還可以用其他修改的方法限定包括在性能參數(shù)中的信息，同時仍能達到優(yōu)選實施例的某些特點和優(yōu)點。例如，步進鉆孔參數(shù)可以包括“增量深度”，它定義每個增量的深度。在這樣的布置中，用步進數(shù)目乘以增量深度可以定義孔深。在另一種布置中，步進鉆孔參數(shù)可以包括“退回限制”，它是退回行程的距離。優(yōu)選地，這個距離等于或小于增量的長度。當然，也可以用不同的名稱提供步進鉆孔參數(shù)。
圖13A和13B示出示范性設(shè)定屏幕302a、302b，這些屏幕可以顯示在輸入/輸出界面208上。設(shè)定屏幕302提示操作者將各種步進參數(shù)輸入到控制器119中。例如在圖13A中所示，示出的設(shè)定屏幕302a優(yōu)選地包括“步進鉆孔狀態(tài)”按鈕304a，可以使用它將鉆孔機100從非增量鉆孔模式切換到增量鉆孔模式。示出的“步進鉆孔狀態(tài)”按鈕304a還指示鉆孔機100的電流模式?？梢允褂谩安竭M鉆孔工具”306a按鈕從存儲器204選擇一組步進參數(shù)。也就是說，可以在存儲器204中存儲一組步進參數(shù)并與顯示在步進工具按鈕306a中的變量相聯(lián)系。以這種方式，操作者通過用步進參數(shù)按鈕306a選擇特定的變量可以調(diào)用一組步進參數(shù)。
用“疊層的高度”按鈕310a，可以將上述的疊層的高度輸入到控制器119中?？墒褂谩安竭M鉆孔數(shù)目”按鈕312a輸入每個孔要鉆的所需增量數(shù)目?？墒褂谩吧舷蕖卑粹o314a輸入上述的開始位置。類似地，可使用“第2上限”按鈕316a輸入上述的最初縮回位置。
在優(yōu)選的實施例中，在鉆盲孔時不用“下限”按鈕318a和“BOFS”按鈕320a。因此，這些按紐下面將結(jié)合圖13B進行描述?？梢允褂谩白罱K深度”按鈕322a和“最小行程”按鈕324a輸入上述的最終深度和最小行程。
圖13B說明鉆通孔(即孔穿過工件疊層114)的設(shè)定屏幕302b。與圖13A相同，這個設(shè)定屏幕302b包括“步進鉆孔狀態(tài)”按鈕304b、“步進鉆孔工具”306b、“疊層的高度”按鈕310b、“步進數(shù)目”按鈕312b、“上限”、“第2上限”按鈕316b、“下限”按鈕218b、“BOFS”按鈕320a、“最終深度”按鈕322b和“最小行程”按鈕324b。在這個布置中，“下限”按鈕218b優(yōu)選地能自動給定背襯材料(見圖12)的高度。使用“BOFS”按鈕320b調(diào)整相對映象表面高度的背襯高度。在這個裝置中，“最終深度”按鈕322b顯示用“下限”按鈕218b和“背襯偏差”按鈕322b輸入的數(shù)據(jù)的總和。
參考圖11A，在程序300接受步進參數(shù)之后，該程序計算出上述的步進增量(S-2)。在優(yōu)選的布置中，接著程序300在顯示器210上以在圖14A和14B中所示的表格的形式顯示出每個增量的步進深度(S-3)。在修改的布置中，可以用圖的形式表示每個增量的步進深度。
在顯示每個增量步進深度之后，程序移動工作臺112(如果需要)使鉆頭132中心定位在下一個要鉆的孔的位置上(S-4)。然后程序300確定操作者是否已經(jīng)選擇標準的增量鉆孔(S-5)。
如在圖11B中所示，如果已經(jīng)選擇標準的增量鉆孔，程序300將鉆頭128移動到最初縮回位置(S-6)。程序300還將(i)給定深度變量D為一個增量I和最初縮回高度A的總和以及(i)增量數(shù)N為1。程序300接著使鉆頭128鉆進到等于深度變量D的深度(S-7)。然后程序300將鉆頭退回到最初縮回位置(S-8)。
接著程序300確定是否已經(jīng)鉆完最后一個增量(S-9)。優(yōu)選地，這包括比較增量數(shù)目N與操作者選擇的步進數(shù)目。如果沒有鉆完最后一個增量，那么程序300將增量I加到深度變量D和將1加到增量數(shù)目N中(S-10)。然后程序300循環(huán)回到使鉆頭的鉆進深度等于深度變量(S-7)。重復步驟S-7到S-10，直到鉆完最后一步。
當鉆完最后一步時，程序300指令鉆頭退回到開始位置(S-11)。如在圖11C中所示，然后程序300確定是否已經(jīng)鉆完最后一個孔(S-12)。如果沒有鉆完最后一個孔，程序300循環(huán)回到操作方框S-4和移動工作臺112使鉆頭128中心定位在要鉆的下一個孔的位置之上。如果已經(jīng)鉆完最后一個孔，程序300停止。
回到參考圖11A的決定方框S-5，如果不是選擇標準的增量鉆孔，程序300接著確定是否已選擇改進的增量鉆孔法(S-13)。如果沒有選擇改進的方法，那么程序300停止。如果已經(jīng)選擇改進的方法，程序300進行到?jīng)Q定方框S-14(見圖11D)。在決定方框S-14，程序優(yōu)選地通過確定增量數(shù)目是否等于1，來確定是否已經(jīng)鉆完第1個增量。如果沒有鉆完第一步，程序300將鉆移動到最初的縮回位置(S-15)。接著程序300在工件中鉆進下一個增量(S-16)。對第一個增量，鉆進的距離優(yōu)選地等于距離A(即最初縮回位置在工件疊層114之上的距離)和增量I之總和。對接著的步驟，鉆進的距離優(yōu)選地等于兩個增量的總和(即2I)。
在已經(jīng)鉆完增量之后，程序300使鉆頭退回到最初縮回位置(S-17)。然后程序300確定是否已經(jīng)鉆完最后一個增量(S-18)，優(yōu)選地這是由確定增量數(shù)目N是否等于步進鉆孔數(shù)目來決定。如果沒有鉆完最后一個增量，程序移動到操作方框S-19。在操方框S-19，程序300使增量計數(shù)器加1和將最初縮回位置設(shè)定為前面增量鉆進深度的高度。
重復步驟S-16到S-19直到鉆完最后一個增量。當鉆完最后一步時，程序300使鉆頭退回到開始位置(S-20)。如在圖11C中所示，然后程序300確定是否已經(jīng)鉆完最后一個孔(S-12)。如果沒有鉆完最后一孔，程序300循環(huán)回到操作方框S-14。如果已經(jīng)鉆完最后一孔，程序300停止。
圖15說明改進的增量鉆孔方法修改的布置。在這個方法中，操作者可以設(shè)定“減速點”。在向下行程中在減速點減小鉆頭128的軸向速度。優(yōu)選地將軸向速度減小到特別適合清除材料的鉆削軸速度。一般，鉆進軸向速度與要鉆的材料、鉆頭的直徑、鉆頭的轉(zhuǎn)動速度和/或其他相關(guān)參數(shù)有關(guān)。以相同的方式在退回行程中優(yōu)選地在減速點增加鉆頭128的軸向速度。
控制器119優(yōu)選地這樣構(gòu)造，使操作者可以設(shè)定減速點。在優(yōu)選的布置中，定義減速點為在前面增量深度上面的距離。優(yōu)選地，這個距離小于單個增量的距離。優(yōu)選地控制器119還這樣構(gòu)造，使操作者可以設(shè)定在減速點上面的軸向速度。優(yōu)選地，這個軸向速度的范圍是從約每分鐘1英寸到每分鐘250英寸。如果操作者設(shè)定的軸向速度超出這個范圍，控制器119優(yōu)選地設(shè)定該軸向速度為缺省值(如每分鐘250英寸)。
還應該理解，可以將上述的布置結(jié)合到上述標準增量鉆孔法中。在這樣的布置中，在鉆每一個增量之后鉆頭完全退回。但是，如上所述在減速點可以減小鉆頭的軸向速度。
在某些優(yōu)選實施例和實例的內(nèi)容中已經(jīng)公開了本發(fā)明，對本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說將能理解，本發(fā)明可以擴展到特定公開的實施例3外的其他別的實施例和/或本發(fā)明的應用和明顯的修改以及它的等價物。另外，盡管已經(jīng)詳細和描述本發(fā)明各種各樣的變型，對本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說很顯然可以進行各種其他的修改，這些修改都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。還應當知道，可以進行各實施例特殊的特點和方面的各種組合和替換，但仍屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。因此，應該理解為了形成所公開的本發(fā)明的變化模式，可以互相組合或代替各公開實施例的各種特點和方面。所以，這里公開的本發(fā)明的范圍不應該被上述特定的公開實施例所限制，而僅應通過完整閱讀下述權(quán)利要求書來確定。
權(quán)利要求
1.一種用于制造印刷電路板鉆孔機的方法，該鉆孔機具有工作臺、軸、鉆頭和控制器，控制器被配置成用于控制鉆孔機的操作，該方法包括如下步驟將鉆孔機配置成鉆孔到工件中某一點；將鉆孔機配置成使所述鉆頭退回一縮回距離，縮回距離長度被配置成使所述鉆頭的尖端停留在所述工件的上表面之下，將鉆孔機配置成使其鉆進所述工件的距離大于所述縮回距離。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將所述鉆孔機配置成使所述鉆頭退回一縮回距離以及鉆進一大于所述縮回距離的距離，直到到達最終深度。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括將所述鉆孔機配置成在到達最終深度之后從所述工件完全退出所述鉆頭。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將所述控制器配置成從操作者接收所述縮回距離。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將所述控制器配置成由一組經(jīng)操作者輸入到所述控制器中的操作數(shù)據(jù)計算出所述縮回距離。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將所述控制器配置成從操作者接收表示疊層高度和增量數(shù)目的數(shù)據(jù)，以及將控制器配置成由所述疊層高度和所述增量數(shù)目計算出縮回高度。
7.如權(quán)利要求1所述的高度，還包括將所述控制器配置成從操作者接收表示孔深和增量數(shù)目的數(shù)據(jù)，以及將控制器配置成由所述孔深和所述增量數(shù)目計算出縮回高度。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將所述鉆孔機配置成在所述工件中鉆進第1深度以及從所述工件完全退出所述鉆頭。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將鉆孔機配置成使所述鉆頭退回一縮回距離以及鉆進一大于所述縮回距離的距離，直到到達最終深度，和將鉆孔機配置成使所述縮回距離是相同的。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將鉆孔機配置成使所述鉆頭退回一縮回距離以及鉆進一大于所述縮回距離的距離，直到到達最終深度，和將鉆孔機配置成使所述縮回距離是不相同的。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將鉆孔機配置成使所述鉆頭退回一縮回距離以及鉆進一大于所述縮回距離的距離，直到到達最終深度，和將鉆孔機配置成使大于所述縮回距離的所述距離是相同的。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將鉆孔機配置成使所述鉆頭退回一縮回距離以及鉆進一大于所述的縮回距離的距離，直到到達最終深度，和鉆孔機配置成使大于所述縮回距離的所述距離是不相同的。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將鉆孔機配置成使所述鉆頭退回一縮回距離以及鉆進一大于所述縮回距離的距離，直到到達最終深度，和將鉆孔機配置成使所述縮回距離是相同的且大于所述縮回距離的所述距離是相同的。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將鉆孔機配置成在鉆進一大于所述縮回距離的距離的同時，當鉆頭通過減速點時用于將鉆頭的軸向速度從第1軸向速度減小到第2軸向速度。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括將鉆孔機配置成從操作者接收所述減速點和第1軸向速度。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將鉆孔機配置成，在退回所述鉆頭的同時，當鉆頭通過減速點時用于將鉆頭的軸向速度從第1軸向速度減小到第2軸向速度。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括將鉆孔機配置成從操作者接收減速點和第1軸向速度。
18.一種印刷電路板鉆孔機，具有工作臺、軸、鉆頭和控制器，控制器被配置成指令鉆孔機鉆孔到工件中某一點、使所述鉆頭退回一縮回距離，所述縮回距離被配置成使所述鉆頭的尖端停留在所述工件的上表面之下和鉆進到所述工件中一個大于所述縮回距離的距離。
19.如權(quán)利要求18所述的鉆孔機，其特征在于所述控制器被進一步配置成使所述鉆頭退回一縮回距離以及鉆進一大于所述縮回距離的距離，直到到達最終深度。
20.權(quán)利要求19所述的鉆孔機，其特征在于所述控制器被進一步配置成，在到達所述最終深度之后將所述鉆頭完全退出所述工件。
21.如權(quán)利要求18所述的鉆孔機，其特征在于所述控制器被進一步配置成，從操作者接收所述縮回距離。
22.如權(quán)利要求18所述的鉆孔機，其特征在于所述控制器被進一步配置成，由經(jīng)操作者輸入到所述控制器中的一組操作數(shù)據(jù)計算出所述縮回距離。
23.如權(quán)利要求18所述的鉆孔機，其特征在于所述控制器被進一步配置成，從操作者接收表示疊層高度和增量數(shù)目的數(shù)據(jù)以及由所述疊層高度和所述增量數(shù)目計算出縮回高度。
24.如權(quán)利要求18所述的鉆孔機，其特征在于所述控制器被進一步配置成，從操作者接收表示孔深和增量數(shù)目的數(shù)據(jù)以及由所述孔深和所述增量數(shù)目計算出縮回高度。
25.如權(quán)利要求18所述的鉆孔機，其特征在于所述控制器被進一步配置成，在所述工件中鉆進到第1深度和將所述鉆頭從所述工件中完全退出。
26.如權(quán)利要求18所述的鉆孔機，其特征在于所述控制器被進一步配置成，使所述鉆頭退回一縮回距離和鉆進一大于所述縮回距離的距離，直到到達最終深度，而所述縮回距離是相同的。
27.如權(quán)利要求18所述的鉆孔機，其特征在于所述控制器被進一步配置成，使所述鉆頭退回一縮回距離和鉆進一大于所述縮回距離的距離，直到到達最終深度，而所述縮回距離是不相同的。
28.如權(quán)利要求18所述的鉆孔機，其特征在于所述控制器被進一步配置成，使所述鉆頭退回一縮回距離和鉆進一大于所述縮回距離的距離，直到到達最終深度，而大于所述縮回距離的所述距離是相同的。
29.如權(quán)利要求18所述的鉆孔機，其特征在于所述控制器被進一步配置成，使所述鉆頭退回一縮回距離和鉆進一大于所述縮回距離的距離，直到到達最終深度，而大于所述縮回距離的所述距離是不相同的。
30.如權(quán)利要求18所述的鉆孔機，其特征在于所述控制器被進一步構(gòu)造成，使所述鉆頭退回一縮回距離和鉆進一大于所述縮回距離的距離，直到到達最終深度，所述縮回距離是相同的且大于所述縮回距離的所述距離是相同的。
31.如權(quán)利要求18所述的鉆孔機，其特征在于所述控制器被進一步配置成，在鉆進一大于所述縮回距離的距離的同時，當鉆頭通過一減速點時將鉆頭的軸向速度從第1軸向速度減小到第2軸向速度。
32.如權(quán)利要求31所述的鉆孔機，其特征在于所述控制器被進一步配置成，從操作者接收所述減速點和第1軸向速度。
33.如權(quán)利要求32所述的鉆孔機，其特征在于所述控制器被進一步配置成，在將所述鉆頭退回的同時，當鉆頭通過一減速點時從第1軸向速度減小到第2軸向速度。
34.如權(quán)利要求33所述的鉆孔機，其特征在于所述控制器被進一步配置成，從操作者接收所述減速點和第1軸向速度。
35.一種操作印刷電路板鉆孔機的方法，該鉆孔機有工作臺、軸、鉆頭和被配置成控制鉆孔機操作的控制器，該方法包括如下步驟鉆進到工件中某一點；將所述鉆頭退回一縮回距離，所述縮回距離被配置成使所述鉆頭的尖端停留在所述工件的上表面之下，在所述工件中鉆進一大于所述縮回的距離的距離。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，還包括重復將所述鉆頭退回一縮回距離和鉆進一大于所述縮回距離的距離，直到到達最終深度。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，還包括在到達所述最終深度之后將所述鉆頭從所述工件中完全退出。
38.如權(quán)利要求35所述的方法，還包括從操作者接收所述縮回距離。
39.如權(quán)利要求35所述的方法，還包括由經(jīng)操作者輸入到所述控制器中的一組操作數(shù)據(jù)計算出所述縮回距離。
40.如權(quán)利要求35所述的方法，還包括從操作者接收表示疊層高度和增量數(shù)目的數(shù)據(jù)以及由所述疊層高度和所述增量數(shù)目計算出縮回高度。
41.如權(quán)利要求35所述的方法，還包括從操作者接收表示孔深和增量數(shù)目的數(shù)據(jù)以及由所述孔深和所述增量數(shù)目計算出縮回高度。
42.如權(quán)利要求35所述的方法，還包括在所述工件中鉆進到第1深度和將所述鉆頭從所述工件中完全退出。
43.如權(quán)利要求35所述的方法，還包括使所述鉆頭退回一縮回距離和鉆進一大于所述縮回距離的距離直到到達最終深度，其特征在于所述縮回距離是相同的。
44.如權(quán)利要求35所述的方法，還包括使所述鉆頭退回一縮回距離和鉆進一大于所述縮回距離的距離，直到到達最終深度，其中所述縮回距離是不相同的。
45.如權(quán)利要求35所述的方法，還包括使所述鉆頭退回一縮回距離和鉆進一大于所述縮回距離的距離，直到到達最終深度，其中大于所述縮回距離的所述距離是相同的。
46.如權(quán)利要求35所述的方法，還包括使所述鉆頭退回一縮回距離和鉆進一大于所述縮回距離的距離，直到到達最終深度，其中大于所述縮回距離的所述距離是不相同的。
47.如權(quán)利要求35所述的方法，還包括使所述鉆頭退回一縮回距離和鉆進一大于所述縮回距離的距離，直到到達最終深度，其中所述縮回距離是相同的且大于所述縮回距離的所述距離是相同的。
48.如權(quán)利要求35所述的方法，還包括在鉆進一大于所述縮回距離的距離的同時，當鉆頭通過減速點時將鉆頭的軸向速度從第1軸向速度減小到第2軸向速度。
49.如權(quán)利要求48所述的方法，還包括從操作者接收所述減速點和第1軸向速度。
50.如權(quán)利要求35所述的方法，還包括在將所述鉆頭退回的同時，當鉆頭通過減速點時將鉆頭的軸向速度從第1軸向速度減小到第2軸向速度。
51.如權(quán)利要求50所述的方法，還包括從操作者接收所述減速點和第1軸向速度。
全文摘要
一種用于在工件中，如在印刷電路板中，鉆孔的方法，包括在工件中鉆進到某一點和使所述鉆頭退回一縮回距離。所述縮回距離被配置成使所述鉆頭的尖端停留在所述工件的上表面之下。該方法還包括鉆進到所述工件中一大于所述縮回距離的距離。
文檔編號B23B35/00GK1500234SQ01823010
公開日2004年5月26日 申請日期2001年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月9日
發(fā)明者K·W·韋伯, W·K·王, C·楊, K W 韋伯, 王 申請人:?？巳麄愖詣踊?br>