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計畫緣起

PCB 鑽針研磨機的自動化機器設備，現在多半採用半

自動化研磨機，靠人工目視的方式進料、出料研磨鑽針，

並輔以顯微鏡等設備，以人工目視檢視研磨過後之成果。

以人工目視進料、出料方式，產能較低，此外，以人工目

視檢測作業，易造成鑽針準確性降低，影響鑽針品質與可

研磨次數。有鑑於此，我們將開發PCB全自動微型鑽針研

磨機，導入自動光學檢測(AOI)，使上料、研磨、檢測、下

料，為一全自動化作業流程，提高鑽針研磨產能與品質，

以滿足國內外 PCB 產業的需要。

新產品簡介

本計畫突破目前傳統的研磨作

業，也就是研磨機加工、研磨、檢測

過程完全不用人工，使用者只需要做

簡單的基本設定，平台將會自動取

鑽、影像鑽針刃長、鑽徑、定位檢

測、自動研磨、影像鑽針刃面檢測、

自動選別分類、卸鑽出料等鑽針研磨

檢測之一貫作業，其中：

使用伺服馬達、精密滾珠導螺桿、精密線性滑軌設計作

為快速進給與最終精磨修整的機構，自動進料與出料。

變更原先在機台上修整砂輪，採離線修整砂輪，除可節

省待機整修時間外，更方便整修的動作。

計畫創新重點

本計畫產出一套利用電腦視覺自動研磨與電腦視覺自

動檢測的全自動設備，其特點是：

全自動鑽針上料與下料，提高鑽針研磨產能

自動光學檢測系統(AOI)導入，提高鑽針研磨品質，提升

PCB 板鑽孔之可靠度，降低 PCB 鑽孔製程成本

自動研磨搭配自動檢測系統，提高鑽針研磨準確性，進

而提高了鑽針可重複研磨的次數，降低 PCB 業者成本

研發成果及衍生效益

本計畫預計產出一 PCB全自動微型鑽針研磨機器設備，

其規格如下：

公司小檔案

成立日期：98 年 2 月負 責 人：曾副語資 本 額：10,000 千元員工人數：5 人經營理念：服務：以客戶需求為核心；以顧客滿意為導向，熱忱行事、積極互動、竭盡全力，提供優質高效率的

專業服務。品質：專注品質、方正踏實、精益求精的執著。創新：力求研發、服務、經營策略的創新；顧全客戶最佳利益的創新；人力資訊管理的創新，以維

持企業永續的兢爭優勢。力行：秉持著勤奮努力之態度，腳踏實地之精神，落實承諾，以期達到互助共榮之願景。

本案合作之技轉單位：金松機械股份有限公司

全自動化微型鑽針研磨機

計畫

1 重量/尺寸 1500 ㎞/1000*1000*1465 ㎜

2 測量範圍及精度鑽針直徑範圍為 0.15mm.5mm，具自動直

徑檢測的功能

3 研磨檢測速度 產能約 5 支/分

4 檢測精度 正向±0.003 ㎜；側向±0.0025 ㎜

5 檢測鏡頭組 正向 36 萬 piexl；側向 125 萬 piexl

6 待料區容量 350pcs

7 不良區容量 50pcs

8 鑽尖角 120°-140°

9 主要角 0°-20°

10 次要角 0°-30°

11 鑽柄直徑 3.175

12 作業系統 Windows XP

13 電源 AC220V 50HZ/60HZ

14 氣壓 5-6 ㎏/㎝ 2

15 鑽針刀鋒檢測項目分離、重疊、缺角、大小面、圓角、崩

角、小頭、大頭、凹凸面、長短刃

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(2)衍生效益

專案執行重要心得

一、困難點

1.取卸鑽夾爪機構取卸鑽針流暢度及效率的提升。

2.馬達以皮帶式傳動馬達造成震動問題。

3.取卸鑽夾爪機構在研磨區取卸鑽針時，刃面視覺機構必

須向後位移，閃避取卸鑽夾爪機構，導致影響整體設備

運作產能。

4.旋轉夾針座夾持鑽針偏心量過大，導致研磨出的刃面呈

現偏心、長短邊及大小面等瑕疵。

5.鑽針倒立控制馬達因慣量導致失步問題。

6.鑽針進刀座與V槽座相對位子不一問題，導致重疊及分

離瑕疵。

7.砂輪進退控制傳動螺桿背隙問題，導致補正重疊、分離

不精確。

二、解決方案

1.以雙夾模式並由同一螺桿傳動，達到鑽針取卸流暢度及

效率的提升，並可達到鑽針回到原本針盒上。

2.以內藏式變頻精密主軸直接傳動砂輪，降低震動問題。

3.更改圖面將刃面視覺機構傾斜 50 度，以利閃避取卸鑽

夾爪機構，提高整體設備運作產能。

4.修改旋轉夾針座軸承及加工件的配置，以斜角滾珠軸承

取代現有深溝滾珠軸承，配置方式參考市 售精密主軸

其中結構，將偏心量下修小於 5 m。

5.以高解析度，低慣量，高扭力伺服馬達取代現有步進馬

達。

6.因研磨不同鑽徑前，須更換 V 槽，由於 V 槽座與 V 槽

配合公差過大時，易導致V槽固定時產生偏差，更改公

差配置，V槽座以光面線割方式加工，並做表面熱處理

硬度達 HRC50 度左右，增加 V 槽座耐用度。

7.以彈簧頂拉方式，將滾珠螺桿軸向背隙頂向單邊，抑制

軸向背隙的自由度。

為了讓機台運作更順暢，我們檢討了需要改進的問

題，包含了(1)如何提升取卸鑽夾爪機構取卸鑽針流暢度及

效率、(2)馬達以皮帶式傳動馬達造成震動問題及(3)取卸

鑽夾爪機構在研磨區取卸鑽針時，刃面視覺機構必須向後

位移，閃避取卸鑽夾爪機構，導致影響整體設備運作產

能。(4)旋轉夾針座夾持鑽針偏心量過大，導致研磨出的刃

面呈現偏心、長短邊及大小面等瑕疵、(5)鑽針倒立控制馬

達因慣量導致失步問題、(6)鑽針進刀座與 V 槽座相對位

子不一問題，導致重疊及分離瑕疵及(7)砂輪進退控制傳動

螺桿背隙問題，導致補正重疊、分離不精確。

其中我們發現以雙夾模式並由同一螺桿傳動，可以達

到鑽針取卸流暢度及效率的提升，並可達到鑽針回到原本

針盒上；而馬達震動問題可以用內藏式變頻精密主軸直接

傳動砂輪，來降低皮帶式傳動馬達所造成的震動；至於閃

避取卸鑽夾爪機構，導致影響整體設備運作產能的問題，

我們更改了圖面將刃面視覺機構傾斜 50 度，以利閃避取

卸鑽夾爪機構，有效的克服機台運作上的問題。

另外發現以修改旋轉夾針座軸承及加工件的配置，以

斜角滾珠軸承取代現有深溝滾珠軸承，配置方式參考市售

精密主軸其中結構，可以將偏心量下修小於 5 m；而馬達

失步問題可以以高解析度，低慣量，高扭力伺服馬達取代

現有步進馬達；至於鑽針進刀座與V槽座相對位子不一問

題，是因為研磨不同鑽徑前，須更換 V 槽，由於 V 槽座

與 V 槽配合公差過大時，易導致 V 槽固定時產生偏差，

所以我們更改公差配置，V槽座以光面線割方式加工，並

做表面熱處理硬度達 HRC50 度左右，增加 V 槽座耐用

度；而砂輪進退控制傳動螺桿背隙問題，以彈簧頂拉方

式，將滾珠螺桿軸向背隙頂向單邊，抑制軸向背隙的自由

度有效的克服機台運作上的問題。

克服上述 7 項困難後，目前機台的運作及執行上一切

順利，若仍有遇到困難，會持續改善並一一檢討。

產生效益及具體分析 時間點 產生效益必配合措施

鑽針可重覆研磨次由 1~2次提升為4~5 次

2011/04 透過本自動化設備研磨之賺針

鑽針研磨產能提高 1.5~2 倍 2011/04 透過本自動化設備研磨

鑽針研磨產能提高到3,600 支/12 小時

2011/04 透過本自動化設備研磨

鑽針研磨產值增加 0.6 千元 2011/04 自動化設備研磨，以 12 小時作業計算

鑽針直徑精度 0.15mm~0.5mm 2011/04 透過本自動化電腦作業