JP2002239877A - 穴加工位置補正方法、穴加工位置補正装置、およびレーザ加工装置 - Google Patents

穴加工位置補正方法、穴加工位置補正装置、およびレーザ加工装置

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JP2002239877A
JP2002239877A JP2001036236A JP2001036236A JP2002239877A JP 2002239877 A JP2002239877 A JP 2002239877A JP 2001036236 A JP2001036236 A JP 2001036236A JP 2001036236 A JP2001036236 A JP 2001036236A JP 2002239877 A JP2002239877 A JP 2002239877A
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hole
drilling
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Kenji Kasai
研二 河西
Satoru Kimura
悟 木村
Hiroshi Yamamoto
宏志 山本
Izuru Nakai
出 中井
Koichi Wakitani
康一 脇谷
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 穴加工工程での被加工物の保持位置誤差や基
準面の外形寸法誤差のみならず、被加工物の収縮の影響
を収縮状況に関わらず補償できるようにする。 【解決手段】 予め被加工物の表面の規定された位置に
穴加工位置を囲む4個の基準マークを印し、その規定の
基準マーク位置データと予め決められた穴加工位置デー
タとより、基準マークM1,M2,M3,M4が形成する矩形の
各辺が前記規定の穴加工位置Pからの垂線によって分割
される分割比を算出する。穴加工工程において、保持さ
れた被加工物の基準マークの位置を求め、求めた基準マ
ーク位置データより、基準マークM11,M12,M13,M14 が形
成する矩形の各辺が前記分割比で分割される分割点を求
め、対向する分割点どうしを結ぶ2直線の交点P’位置
を求め、この交点位置データで前記規定の穴加工位置の
穴加工位置データを置き換える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント配線基板
などの基板本体にスルーホールあるいはビアホールを設
ける際などに使用する穴加工位置補正方法、穴加工位置
補正装置、およびレーザ加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】プリント基板は年々、高密度化、高精度
化が求められている。そしてそのような高密度配線回路
基板にスルーホールあるいはビアホールを形成する穴加
工工程では、被加工物である基板の穴加工位置を加工治
具及び加工装置に正確に認識させる必要がある。このた
め従来は、図3(a) に示すように、基板21の基準面2
2,23を予め設定した基準位置に押し当てることによ
り基板21の保持位置を決定し、さらに基準面22,2
3の外形寸法誤差や保持位置誤差を影響を無くすため
に、図3(b) にも示すような、基板21の対角に予め設
けた基準マーク24の位置を認識装置などを用いて測定
し、穴加工位置を補正していた。最近では、プリント基
板の更なる高密度化が進み、他工程で受ける熱処理によ
る収縮量の影響を無視出来なくなってきたため、穴加工
位置を指示するデータに予め算出した収縮率係数を乗じ
ることにより穴加工位置を補正し、穴位置精度を維持す
るようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の穴加工位置補正方法では、図4(a) に示したよ
うに、基準位置1点を基準として収縮前の外形(破線で
示す)と収縮後の外形(実線で示す)とが相似形となる
場合の補正は行われているものの、図4(b) に示すよう
な非相似型の変形への対応は非常に困難である。
【0004】また収縮量の影響を考慮した穴加工位置補
正を行うには、まず予備試験によって収縮量の影響の測
定を行ない、それより収縮率係数を算出せねばならず、
煩雑な作業が必要である。
【0005】本発明は上記問題を解決するもので、穴加
工工程での被加工物の保持位置誤差や基準面の外形寸法
誤差のみならず、被加工物の収縮の影響を収縮状況に関
わらず容易に補償できるようにすることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項1記載の本発明は、板状の被加工物を予め決め
られた2次元の穴加工位置データに基づいて穴加工する
に先立ち、前記被加工物の変形や保持位置ずれに追随す
るように前記穴加工位置データを補正する穴加工位置補
正方法であって、前記被加工物の表面の予め規定された
位置に前記穴加工位置を囲む4個の基準マークを印し、
穴加工工程において前記被加工物の基準マークの位置を
計測するとともに、予め規定された基準マーク位置デー
タと前記穴加工位置データとより、基準マークが形成す
る矩形の各辺が前記規定の穴加工位置からの垂線によっ
て分割される分割比を求め、この分割比の値と計測され
た基準マーク位置データとに基づき、基準マークが形成
する矩形の各辺が前記分割比で分割される分割点を求め
た後、対向する分割点どうしを結ぶ2直線の交点位置を
求め、この交点位置データで前記規定の穴加工位置の穴
加工位置データを置き換えることを特徴とする。
【0007】上記構成によれば、穴加工工程での被加工
物の保持位置誤差や基準面の外形寸法誤差に対する補正
と、被加工物の熱処理などによる収縮に対する補正と
を、同時に行なうことができる。交点位置を求める際も
簡単な1次方程式を用いるだけなので、容易かつ短時間
に行える。穴加工位置を囲むエリアを小さくし、多数化
すれば、収縮によって複雑な変形が生じた場合も補正可
能である。
【0008】請求項2記載の本発明は、請求項1記載の
穴加工位置補正方法を実施する穴加工位置補正装置を、
板状の被加工物に対して予め決められた2次元の穴加工
位置データを記憶した記憶手段と、前記被加工物の表面
の予め規定された位置に前記穴加工位置を囲むように印
された4個の基準マークの位置を穴加工工程において計
測する位置計測手段と、予め規定された基準マーク位置
データと前記記憶手段に記憶された穴加工位置データと
より、基準マークが形成する矩形の各辺が前記規定の穴
加工位置からの垂線によって分割される分割比を求め、
この分割比の値と前記第2位置計測手段で計測された基
準マーク位置データとに基づき、基準マークが形成する
矩形の各辺が前記分割比で分割される分割点を求めた
後、対向する分割点どうしを結ぶ2直線の交点位置を求
め、この交点位置データで前記規定の穴加工位置の穴加
工位置データを置き換えるように前記記憶手段に指令す
る演算制御手段とを有した構成としたことを特徴とす
る。
【0009】上記構成によれば、交点位置を一次方程式
にて算出する簡単なソフトを演算制御手段に配すること
で、上記した穴加工位置補正方法を実施することができ
る。請求項3記載の本発明は、請求項2記載の穴加工位
置補正装置を搭載したレーザ加工装置としたことを特徴
とする。
【0010】上記構成によれば、穴加工位置の補正を精
度よく容易にかつ短時間に行うことができ、レーザ加工
製品の歩留まり、生産効率を向上できる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき説明する。図1は本発明の一実施形態における
レーザ加工機の概略構成を示し、図1(a)は平面図、図
1(b) は正面図である。このレーザ加工機は、従来のも
のと同様に、被加工物1をXY方向に移動させるXYテ
ーブル2と、被加工物1に対して穴加工を行うレーザ光
照射部3と、被加工物1上の基準位置および加工位置を
観測できる認識カメラ4(固定)と、XYテーブル2,
レーザ光照射部3,認識カメラ4を制御する制御部5と
を備えている。
【0012】XYテーブル2は、X方向可動部2aおよ
びその上に配置されたY方向可動部2bと、Y方向可動
部2bに対向配置されY方向可動部2bとの間に被加工
物1を保持するワーク保持部6とを有している。
【0013】レーザ光照射部3は、レーザ光7をレーザ
出射口8aより出射するレーザ発振器8と、出射された
レーザ光7を被加工物1上で走査させるレーザ走査用ユ
ニットであるガルバノミラー9とを有している。
【0014】制御部5は、XYテーブル2,レーザ光照
射部3,認識カメラ4の駆動を制御する制御手段、予め
決められた2次元の穴加工位置データなどを記憶する記
憶手段、認識カメラ4の撮像画像や記憶手段に記憶され
たデータに基づき後述する演算を行う演算手段を有して
いる(各手段の図示は省略する)。
【0015】したがって、認識カメラ4,制御部5が穴
加工位置補正装置を構成している。以下、上記したレー
ザ加工機において、プリント配線基板にスルーホールあ
るいはビアホールを形成する際のような、熱処理を含む
各種処理を受けた平板状の被加工物1に穴加工する際の
穴加工位置補正方法として、4点観測アライメント方法
を説明する。
【0016】各種処理に先立って、被加工物1の表面に
規定の穴加工位置を囲むように基準マークが4点刻印さ
れ、図2に示すような、基準マークに対応する点M1、
M2、M3、M4の予め規定された位置データが制御部
5に記憶される。
【0017】各種処理を終了した被加工物1がレーザ加
工機に供給されると、ワーク保持部6に保持され、被加
工物1の基準マークが認識カメラ4の視野に入るように
XYテーブル2が動作される。そして、認識カメラ4に
よって被加工物1の基準マークが撮像され、撮像画像上
で、基準マークに対応する点M11、M12、M13、
M14の座標が読み取られ、その位置データが制御部5
に保存される。
【0018】一方で、制御部5において、点M1、M
2、M3、M4の座標と、穴加工位置データによる規定
の穴加工位置P(x,y)とより、点M1、M2、M
3、M4が作る長方形の各辺に穴加工位置P(x,y)
から下ろされる垂線が交わる点A、B、C、Dの座標が
求められ、隣り合った辺上の点A、Dがその辺を分割す
る分割比m1:m2、n1:n2(0<m1/(m1+
m2),m2/(m1+m2)<1、n1/(n1+n
2),n2/(n1+n2)<1)が求められる。
【0019】その後に、点M11、M12、M13、M
14が作る4角形の各辺が、先に求められた分割比m
1:m2、n1:n2に分割される点A’、B’、
C’、D’が求められ、次いで、対向する点A’D’、
B’D’を結ぶ2直線の交点が求められる。この交点の
位置が、被加工物1についてワーク保持部6での保持位
置誤差や基準面の外形寸法誤差、熱処理収縮誤差を補償
する穴加工位置P’(x’,y’)である。この穴加工位
置P’(x’,y ’)の位置データによって、予め記憶さ
れた穴加工位置P(x,y)の位置データが置き換えら
れる。
【0020】そして、穴加工位置P’(x’,y ’)の位
置データに基づきXYテーブル2が動作されて、被加工
物1がガルバノミラー9に対して適正に配置され、レー
ザ光照射部3からのレーザ光7により穴加工が行なわれ
る。
【0021】このようにして被加工物1について基準マ
ークだけを利用して穴加工位置の補正を行うことは、穴
加工工程での保持位置誤差や基準面の外形寸法誤差に対
する補正と、他工程で受けた熱処理収縮量に対する補正
とを同時に行なえることを意味し、精度よく穴加工する
ことが可能になる。この方法によれば、従来は必要であ
った熱処理収縮量の影響の測定は不要であり、1点を基
準にした相似形を想定する従来法では不可能であった変
形にも対応可能である。
【0022】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、被加工物
の表面の規定された位置に穴加工位置を囲む基準マーク
を4点印しておき、穴加工工程において基準マークの位
置を計測し、計測した位置データを規定の位置データに
対して比較演算することにより、その穴加工工程での被
加工物の保持位置誤差や基準面の外形寸法誤差に対する
補正と、前段の熱処理などによる収縮に対する補正と
を、同時に行なうことができる。したがって従来に比べ
て、変形に対応した補正が可能になり、また熱収縮量の
影響の測定が不要となる。演算の際も簡単な1次方程式
を用いるだけなので、容易かつ短時間に行える。穴加工
位置を囲むエリアを小さくし、多数化すれば、複雑な変
形にも対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態におけるレーザ加工機の概
略構成を示す平面図および正面図
【図2】図1のレーザ加工機における穴加工位置補正方
法を説明する概念図
【図3】従来の穴加工位置補正方法で使用される被加工
物の基準面と基準マークを示した模式図
【図4】被加工物の2タイプの熱収縮状態を示す説明図
【符号の説明】
1 被加工物 2 XYテーブル 3 レーザ光照射部 4 認識カメラ 5 制御部 6 ワーク保持部 7 レーザ光 9 ガルバノミラー P 穴加工位置(補正前) P’ 穴加工位置(補正後)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05K 3/00 H05K 3/00 N // B23K 101:42 B23K 101:42 (72)発明者 山本 宏志 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 中井 出 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 脇谷 康一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 3C029 AA02 AA03 AA04 AA40 3C036 AA01 AA12 CC09 CC10 4E068 AF01 CA14 CB05 CC06 CE04 DA11

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 板状の被加工物を予め決められた2次元
    の穴加工位置データに基づいて穴加工するに先立ち、前
    記被加工物の変形や保持位置ずれに追随するように前記
    穴加工位置データを補正する穴加工位置補正方法であっ
    て、 前記被加工物の表面の予め規定された位置に前記穴加工
    位置を囲む4個の基準マークを印し、 穴加工工程において前記被加工物の基準マークの位置を
    計測するとともに、 予め規定された基準マーク位置データと前記穴加工位置
    データとより、基準マークが形成する矩形の各辺が前記
    規定の穴加工位置からの垂線によって分割される分割比
    を求め、 この分割比の値と計測された基準マーク位置データとに
    基づき、基準マークが形成する矩形の各辺が前記分割比
    で分割される分割点を求めた後、対向する分割点どうし
    を結ぶ2直線の交点位置を求め、この交点位置データで
    前記規定の穴加工位置の穴加工位置データを置き換える
    ことを特徴とする穴加工位置補正方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の穴加工位置補正方法を実
    施する穴加工位置補正装置であって、 板状の被加工物に対して予め決められた2次元の穴加工
    位置データを記憶した記憶手段と、 前記被加工物の表面の予め規定された位置に前記穴加工
    位置を囲むように印された4個の基準マークの位置を穴
    加工工程において計測する位置計測手段と、 予め規定された基準マーク位置データと前記記憶手段に
    記憶された穴加工位置データとより、基準マークが形成
    する矩形の各辺が前記規定の穴加工位置からの垂線によ
    って分割される分割比を求め、この分割比の値と前記第
    2位置計測手段で計測された基準マーク位置データとに
    基づき、基準マークが形成する矩形の各辺が前記分割比
    で分割される分割点を求めた後、対向する分割点どうし
    を結ぶ2直線の交点位置を求め、この交点位置データで
    前記規定の穴加工位置の穴加工位置データを置き換える
    ように前記記憶手段に指令する演算制御手段とを有した
    ことを特徴とする穴加工位置補正装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の穴加工位置補正装置を搭
    載したレーザ加工装置。
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