JP2004261925A

JP2004261925A - 穴明け装置

Info

Publication number: JP2004261925A
Application number: JP2003055239A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Shoji; 健東海林
Original assignee: Seiko Precision Inc
Current assignee: Seiko Precision Inc
Priority date: 2003-03-03
Filing date: 2003-03-03
Publication date: 2004-09-24

Abstract

【課題】板状ワークをエアの吸引力により吸着保持して穴明け部に移送するチャックが、外形サイズが異なる板状ワークを吸着保持できるようにする。
【解決手段】チャック３６の吸着面を構成する冶具板３６２に、第１の板状ワーク１１の端面を横切る第１のエアリーク溝３６２ｅ１と、第２の板状ワーク１２の端面を横切る第２のエアリーク溝３６２ｅ２とを設ける。吸着溝ｄ２、ｄ３から流入する外部空気は、この第１のエアリーク溝と第２のエアリーク溝を通じてのみ吸引されるので、これらの溝断面積を小さくしておけば、その絞り効果によって外部空気の流入量が制限され、吸引力の低下を抑えることができる。
【選択図】図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板状ワークの穴明け装置に関し、特にプリント基板の穴明け装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器等では、回路パターンが形成された基板を複数枚積層して固着した多層プリント基板が広く使用されている。しかるに、この基板を積層するときに回路パターン同士の位置がずれると、プリント基板としての所定の機能や性能が発揮できなくなる。このため、各基板の所定の位置に少なくとも２個のガイド穴を設け、このガイド穴に冶具のガイド軸を挿入して各基板の位置合わせを行っている。
【０００３】
従来では、プリント基板への穴明け加工は、エアの吸引力を利用したチャックが投入部でプリント基板を吸着保持し、次いでこのプリント基板を穴明け部に移送して、この穴明け部にてパンチ等の穴明け手段によって穴明け加工していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１６５２９９号公報（第３頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるにプリント基板には多くの種類があり、外形のサイズも異なるものも多いところ、従来のエアの吸引力を利用したチャックでは、プリント基板のサイズが異なった場合には、そのプリント基板を吸着保持して穴明け部に移送することが困難であった。すなわち、エアの吸引力を利用したチャックは、吸着面に多数の吸引溝や吸引穴を設け、これらに連通した真空ポンプによってプリント基板を吸着保持している。したがって、サイズの小さいプリント基板を吸着保持しようとすると、このプリント基板の外周端より外側にはみ出した吸引溝や吸引穴から外部の空気を吸引してしまい、プリント基板を吸着保持する吸引力が低下してしまう。
【０００６】
このような吸引力の低下を補うためには、真空ポンプの能力を増加するか、あるいはプリント基板毎に、その外形サイズに適合したチャックに交換する必要があり、穴明け装置のコストと作業コストとの増加を招いていた。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、外形サイズが異なる板状ワークを確実に吸着保持できるチャックを備える穴明け装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく本発明に係る穴明け装置の特徴は、エアの吸引力により板状ワークを吸着保持するチャックを有し、このチャックを介してこの板状ワークを投入部から穴明け部に移送して、この穴明け部にてこの板状ワークを穴明け加工する穴明け装置であって、上記チャックには、第１の板状ワークと、この第１の板状ワークよりも平面形状の小さい第２の板状ワークとを選択的に吸着可能な吸着面が設けられており、上記吸着面には、上記第１の板状ワークの吸着状態にてこの第１の板状ワークの端面を横切る第１のエアリーク溝と、上記第２の板状ワークの吸着状態にてこの第２の板状ワークの端面を横切る第２のエアリーク溝とが設けられていることにある。
【０００９】
すなわち、外形サイズの小さい板状ワークをチャックの吸着面に吸着させたときには、この板状ワークの外周端より外側にはみ出した吸引溝等から吸引される外部空気は、この板状ワークの外周端を横切るエアリーク溝を通じてのみ吸引される。したがって、このエアリーク溝の溝断面積を小さく絞っておけば、外部から吸引される空気流量を制限することができるため、板状ワークの外周端よりも内側に位置する吸引溝等の吸引力の低下を抑えることができる。したがって、外形サイズが異なる多種の板状ワークを、吸引力の低下を回避しつつ吸着保持することができる。
【００１０】
また、上記第２のエアリーク溝の溝断面積は、上記第１のエアリーク溝の溝断面積以上に設定することが望ましい。さらに、上記第１のエアリーク溝と第２のエアリーク溝とをそれぞれ複数設け、それぞれの第２のエアリーク溝の溝断面積の総和が、それぞれの第１のエアリーク溝の溝断面積の総和以上に設定することもできる。
【００１１】
すなわち、第２の板状ワークの端面を横切る第２のエアリーク溝の溝断面積よりも、外形サイズの大きい第１の板状ワークの端面を横切る第１のエアリーク溝の溝断面積を小さくすると、この外形サイズの大きい第１の板状ワークの吸引力が低下するという問題が生じる。すなわち第１の板状ワークの端面よりも外側にはみ出た吸引溝等から流入する外部空気は、第１のエアリーク溝と、この第１のエアリークの内側に設けた第２のエアリーク溝とを通じて吸引される。
【００１２】
しかるに、内側の第２のエアリーク溝の溝断面積を外側の第１のエアリーク溝より小さくすると、流入空気は内側の第２のエアリーク溝にて流路が絞られるので、外側の第１のエアリーク溝の絞り効果が減少してしまう。したがって、内側の第２のエアリーク溝よりも外側に位置する吸引溝等の吸引力が低下してしまうので、第１の板状ワークの吸引力が低下する。そこで、内側の第２のエアリーク溝の溝断面積を、外側の第１のエアリーク溝の溝断面積以上とすることで、このような問題を解決することができる
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１〜図１１を参照しつつ、本発明による穴明け装置の構成を説明する。最初に全体構成を概説する。この穴明け装置では、板状ワーク１に穴明けする６個の穴明け手段２と、この板状ワークを保持してこの穴明け手段に移送する投入手段３と、この穴明け手段にそれぞれ一体的に設けられている撮像手段４と、それぞれの穴明け手段を相互に独立して移動可能な移動手段５とを備えている。また、穴明け装置は、図１０に示されるように撮像手段４の撮像結果を処理する画像処理手段６と、この画像処理手段の処理結果を演算する演算手段７と、撮像手段４および投入手段３の駆動を制御するとともに演算手段７の演算結果に基づいて穴明け手段２および移動手段５の駆動を制御する制御手段８とを備えている。以下それぞれの手段について詳述する。
【００１４】
説明を容易にするために、投入手段３から説明する。図１に示すように、投入手段３は、穴明け装置を支持するベース１００に固定され、図１の左右方向（以下「Ｙ方向」という。）に延伸する水平レール３１と、この水平レールに垂直（以下「Ｚ方向」という。）であって、この水平レールにガイドされて、Ｙ方向に移動可能なアーム３２と、搬出手段３３とを備えている。アーム３２と搬出手段３３とは、連結部材３４を介して一体的にに連結されてＹ方向に一体に移動する。なお、アーム３２と搬出手段３３とは、サーボモーター３５と送りねじ（図示せず。）とによってＹ方向に移動する。
【００１５】
アーム３２の下端には、板状ワーク１を吸着保持するチャック３６が取り付けてある。チャック３６は、連結プレート３６１と、この連結プレートの下面に、それぞれ重合してビス止めされる冶具板３６２と吸着板３６３とを有している。連結プレート３６１は、アーム３２に設けたエアシリンダ３６４によって、バネ３６５を介してＺ方向に下降、上昇する。連結プレート３６１のＺ方向の移動は、アーム３２の下端に設けた中空円筒部材３６６によってガイドされる。
【００１６】
図６および図７に基づいて、冶具板３６２と、吸着板３６３との詳細構造を説明する。図６は、冶具板３６２の構成の概念図である。すなわち、冶具板３６２は、下面ａが平らな矩形形状であって、この下面の中央部に矩形溝ｂを形成し、この矩形溝の左右位置に、それぞれ細長の吸引溝ｄ１、ｄ２、ｄ３を形成してある。そして、吸引溝ｄ１と矩形溝ｂとは、エアリーク溝ｅ１によって連通し、吸引溝ｄ１と吸引溝ｄ２とは、エアリーク溝ｅ２によって連通し、吸引溝ｄ２と吸引溝ｄ３とは、エアリーク溝ｅ３によって連通してある。矩形溝ｂの溝底には、図示しない真空ポンプに連通する開口穴ｃが左右２箇所に設けてある。
【００１７】
また、冶具板３６２には、多数の基準穴ｆと、後述する穴明け手段２のパンチの逃げ穴ｇが貫通形成してある。吸着板３６３は、冶具板３６２の下面ａに密着して取り付けてあり、この吸着板には、冶具板の矩形溝ｂおよび吸引溝ｄ１〜ｄ３に対応する位置に板状ワーク１を吸着する貫通穴３２６ａが多数設けてある（図７参照）。
【００１８】
ここで、冶具板３６２の作用について図６に基づいて説明する。冶具板３６２には、吸着板３６３を挟んで、それぞれ平面形状の大きさの異なる３種類の板状ワーク１１、１２、１３を選択的に吸着可能になっている。そして、最も平面形状の大きい板状ワーク１３は、全ての吸引溝ｄ１〜ｄ３を覆う形状になっており、これらの全ての吸引溝によって吸着板３６３に吸着保持される。一方、板状ワーク１３よりも平面形状の小さい板状ワーク１２は、吸引溝ｄ３を覆う形状とはなっておらず、板状ワーク１２が吸着板３６３に吸着保持された状態では吸引溝ｄ２と吸引溝ｄ３との間のエアリーク溝ｅ３を通して外部の空気が吸入されることとなる。また、板状ワーク１２よりも平面形状の小さい板状ワーク１１は、吸引溝ｄ２、ｄ３を覆う形状とはなっておらず、板状ワーク１１が吸着板３６３に吸着保持された状態では吸引溝ｄ１と矩形溝ｂとの間のエアリーク溝ｅ１を通して外部の空気が吸入されることとなる。
【００１９】
すなわち、板状ワーク１２が吸着板３６３に吸着保持された状態では、板状ワーク１２の端面がエアリーク溝ｅ３を横切り、エアリーク溝ｅ３を通して外部の空気が吸入されることとなる。また、板状ワーク１１が吸着板３６３に吸着保持された状態では、板状ワーク１１の端面がエアリーク溝ｅ１を横切り、エアリーク溝ｅ１を通して外部の空気が吸入されることとなる。これらのエアリーク溝ｅ１、ｅ３の溝断面積を小さくしておけば、外部から吸引する空気の量は、エアリーク溝が絞りとなって制限される。したがって、板状ワーク１の吸引面積を増すために、吸引溝ｄ１〜ｄ３の面積を大きくした場合でも、エアリーク溝ｅ１、ｅ３によって空気の流入通路を絞っておけば、空気の吸入量を制限することができ、板状ワーク１の吸引力の低下を抑えることができる。
【００２０】
ところで、エアリーク溝ｅ１〜ｅ３は、それぞれの溝幅を同一に設定する等してそれぞれの溝断面積を同一にするか、または内側のエアリーク溝の溝幅をその外側のエアリーク溝の溝幅よりも大きく設定して内側のエアリーク溝の溝断面積をその外側のエアリーク溝の溝断面積よりも大きく設定することが好ましい。
【００２１】
すなわち、板状ワーク１２は、矩形溝ｂおよび吸引溝ｄ１、ｄ２を通して吸引されることとなり、板状ワーク１１は、矩形溝ｂのみを通して吸引されることとなる。そして、板状ワーク１１の吸引面積は板状ワーク１２の吸引面積と比較すると、吸引溝ｄ１、ｄ２の分だけ少なくなる。そして、板状ワーク１１の吸引面積が板状ワーク１２の吸引面積よりも小さくなるが、板状ワーク１１の大きさが板状ワーク１２の大きさよりも小さい分だけ板状ワーク１１が軽量であるため不都合なく板状ワーク１１を吸着板３６３に吸着保持することができる。また、内側のエアリーク溝の溝断面積をその外側のエアリーク溝の溝断面積と同一又はそれよりも大きく設定すれば、板状ワーク１２を吸着板３６３に吸着保持したときにエアリーク溝ｅ３を通して吸入される空気量がその内側のエアリーク溝ｅ２、ｅ１によって制限されることがない。また、内側のエアリーク溝の溝断面積をその外側のエアリーク溝の溝断面積と同一に設定すれば、板状ワーク１２を吸着板３６３に吸着保持したときにエアリーク溝ｅ３を通して吸入される空気量と板状ワーク１１を吸着板３６３に吸着保持したときにエアリーク溝ｅ１を通して吸入される空気量とを同一とすることができ、板状ワーク１１、１２の吸着保持状態を単一の圧力センサによって簡単に検出することができる。
【００２２】
エアリーク溝ｅ１、ｅ２、ｅ３は、それぞれ一個づつに限らず、図７に示されるように複数個づつ設けてもよい。かかる場合には、内側のエアリーク溝の累積溝断面積を外側のエアリーク溝の累積溝断面積と同一又はとそれよりも大きく設定すれば、上述の場合と同様の効果を奏することができる。
【００２３】
図７に、実際に使用する冶具板３６２と、吸着板３６３の一例を示す。なお、図６に示すものと同じ部分は、同じ記号を使用している。また冶具板３６２には、基準穴ｆと、後述する穴明け手段２のパンチの逃げ穴と後述する板状ワーク１に標した識別用マークを撮像するための貫通穴とを兼ねる貫通長穴ｇと、板状ワーク１に標した識別用マークを撮像するための専用の貫通長穴ｈとが設けてある。吸着板３６３には、冶具板３６２の基準穴ｆ、貫通長穴ｇ、ｈに対応する部位に基準穴ｆ、貫通長穴ｇ、ｈよりも大きな逃げ穴が形成されているとともに冶具板３６２に設けた各溝（破線で示す）に対応する位置に、多数の貫通穴３６２ａが設けてある。
【００２４】
冶具板３６２および吸着板３６３は、ビス３６７によって、連結プレート３６１に着脱可能に取り付けられる。したがって、板状ワーク１の形状や種類に応じて貫通長穴ｇ、ｈや基準穴ｆの位置等が異なる冶具板３６２や吸着板３６３に容易に交換することができる。なお、冶具板３６２および吸着板３６３はビス３６７に限らず、種々の手段によって連結プレート３６１に着脱可能に取り付けることができる。例えば、連結プレート３６１にエアシリンダ等の駆動手段によって冶具板３６２および吸着板３６３に係合するエアチャックを設け、当該エアチャックを介して冶具板３６２および吸着板３６３を連結プレート３６１に着脱可能に係合する構成とすれば、冶具板３６２および吸着板３６３を容易に着脱することができ、冶具板３６２および吸着板３６３の着脱作業性が向上する。
このように冶具板３６２には、下面ａに矩形溝ｂおよび吸引溝ｄ１、ｄ２、ｄ３が形成され、吸着板３６３と共に板状ワークを吸着保持するチャック３６としての機能も有するので、吸着板３６３と共に板状ワーク１を吸着保持する専用のプレートを設ける必要がなく、部品点数が減少し、低コストである。なお、冶具板３６２は、吸着板３６３と共に板状ワークを吸着保持するチャック３６としての機能を兼ねる場合に限らず、専用部品としてチャック３６に設けるようにしてもよい。
【００２５】
次に、搬出手段３３について説明する。
搬出手段３３は板状ワーク１１、１２、１３を吸着保持できる構成となっており、その基本的構成は投入手段３と同一であるので説明を省略する。
なお、搬出手段３３は板状ワーク１１、１２、１３を吸着保持できる構成であればよく、冶具板３６２に代え、貫通長穴ｇ、ｈや基準穴ｆを省略した吸着専用の板材を用いることができる。
【００２６】
さて次に、図１〜図５を参照しつつ、板状ワーク１に穴明けする６個の穴明け手段２と、この穴明け手段にそれぞれ一体的に設けられている撮像手段４と、それぞれの穴明け手段を相互に独立して移動可能な移動手段５とについて説明する。穴明け手段２は、ベース１００の上部に固定した作業テーブル１０１の両サイドに３個づつ、合計６個が設けてある。各々の穴明け手段２は、図２および図３に示すように、ベース１００上にベアリング５１を介して、Ｙ軸方向に移動自在に設けたＹ軸移動板５２と、このＹ軸移動板の上にベアリング（図示せず。）を介して、図２において左右方向（以下「Ｘ軸方向」という。）に移動自在に設けたＸ軸移動板５４を備えている。
【００２７】
Ｙ軸移動板５２とＸ軸移動板５４とは、サーボモータ５３、５５で回転駆動される送りねじ５６、５７によって、それぞれＹ方向とＸ方向とに移動する。すなわち、サーボモータ５５がＹ軸移動板５２に固定してあり、このサーボモータによって、カップリングを介して送りネジ５６が回転駆動される。そして、Ｘ軸移動板５４には、送りネジ５６に螺合するナット５７が固定されており、送りネジ５６の回転によりＸ方向に移動する。また、ベース１００には、サーボモータ５３が固定してあり、このサーボモータによって、図示しないカップリングを介して送りネジ５７が回転駆動される。そして、Ｙ軸移動板５２には、この送りネジ５７に螺合する図示しないナットが固定されており、送りネジ５７の回転によりＹ方向に移動する。
【００２８】
Ｘ軸移動板５４には、穴明け手段２が取り付けてある。図４および図５を参照しつつ穴明け手段２を説明する。穴明け手段２は、架台２４に交換可能に装着したダイ２１と、このダイに対向するパンチ２２とを有しており、このパンチが上下（Ｚ方向）移動して、このダイとの間に挿置した板状ワーク１に穴明けする。パンチ２２は、駆動手段２３によって上下移動する。駆動手段２３は、架台２４に固定したサーボモータ２３１と、このサーボモータによってカップリング２３３を介して回転駆動される送りねじ２３２と、この送りねじに螺合して送りねじの回転により上下移動するナット２３４とを有している。
【００２９】
ナット２３４には、案内部材２３５が固定されており、この案内部材は、架台２４に設けたガイド棒２４２と摺動案内されて上下移動する。そして、案内部材２３５の左端に設けた長穴溝には、支点ピン２３６ａを介して、揺動レバー２３６の一端が回転自在に連結している。揺動レバー２３６は、回転軸２３７を中心として揺動し、この揺動レバーの他端には、支点ピン２３６ｂを介して、パンチ支持部材２３８が回転自在に連結している。また、パンチ支持部材２３８は、架台２４に設けた垂直突起部２４１にガイドされて、その先端に交換可能に装着したパンチ２２を上下移動する。
【００３０】
なお、揺動レバー２３６を支持する回転軸２３７の位置は、パンチ支持部材２３８と連結する位置に近づけてある。したがって、梃子の原理により、サーボモータ２３１によって上下移動する案内部材２３５の力を増強して、パンチ支持部材２３８を上下移動することができる。また、案内部材２３５の上下移動によるパンチ支持部材２３８の上下移動の距離を小さくすることができるので、このパンチ支持部材の上下移動位置をより微細に制御することが容易になる。
【００３１】
次に、穴明け手段２に一体的に設けられている撮像手段４の構成について説明する。図４に示すように撮像手段４は、パンチ支持部材２３８と平行となるようにして架台２４に取り付けてある。撮像手段４は、いわゆる２次元ＣＣＤカメラであって、穴明け手段２で穴明けされる板状ワーク１を撮像し、その撮像結果を画像処理手段６（図１０に図示）に送信する。そして、撮像手段４とパンチ２２との相対位置は、予め正確に測定してあり、穴明け手段２が移動手段５によってＸＹ方向に移動しても、この撮像手段の位置を基準として、常にこのパンチの位置が正確に算出できるようになっている。
【００３２】
次に、この穴明け手段の作用について説明する。板状ワーク１の１例として、図８に示すようなプリント基板１１を使用して、このプリント基板に形成してある回路パターン１１ａとの相対位置を決めるガイド穴１１ｂを穴明けする場合を説明する。なお、プリント基板１１には、後述するようにガイド穴１１ｂの穴明け位置を決めるための２つの円形の識別マーク１１ｃがプリントしてある。まず、穴明け作業にあたって、図６および図７に示すような、プリント基板１１の穴明け位置に対応する冶具板３６２と、吸着板３６３とを選択し、これらを連結プレート３６１に取り付ける。この際、サーボモータ３５によって投入手段３を左端の投入位置に移動し、この位置において冶具板３６２および吸着板３６３を連結プレート３６１に取り付けるようにすれば、他の周辺機器、例えば、穴明け手段２や撮像手段４が冶具板３６２および吸着板３６３の着脱の妨げとなることがなく、冶具板３６２および吸着板３６３を容易に着脱できる。
【００３３】
次に、図１に示すように、サーボモータ３５によって投入手段３を左端の投入位置に移動し、この位置においてプリント基板１１をチャック３６に吸着保持させる。この際には、投入手段３によって、プリント基板１１を後述するように穴明け手段２に対向する位置に投入したときに、このプリント基板の２つの識別マーク１１ｃが、この穴明け手段に設けた２つの撮像手段４の撮像領域内に入るように、チャック３６とこのプリント基板との相対位置を位置決めした状態にてプリント基板１１をチャック３６に吸着保持する。
【００３４】
すなわち、プリント基板１１へのガイド穴１１ｂの穴明け位置は、後述するように撮像手段４で撮像した２つの識別マーク１１ｃの中心と、冶具板３６２に配置した２つの基準穴ｆの中心との相対位置から算出する。したがって、プリント基板１１を穴明け手段２に対向する位置に投入したときに、２つの識別マーク１１ｃが所定の位置で待機している撮像手段４の撮像領域の範囲外に出ないように、予めこのプリント基板とチャック３６との相対位置を決めて、吸着保持する必要がある。
【００３５】
このプリント基板１１とチャック３６との相対位置を決める手段の一例として、次の手段を説明する。すなわち、図１に示すように、チャック３６の下方にプリント基板１１をセットする設置台１０２を設けておき、この設置台の上方に、２つのＣＣＤカメラ（図示せず。）を配置する。ＣＣＤカメラは、冶具板３６２の貫通長穴ｇ又はｈを通してプリント基板１１の２つの識別マーク１１ｃをそれぞれ撮像し、その中心位置を例えば十文字記号として、モニタ画面に表示する。このモニタ画面には、プリント基板１１の種類毎に対応して、コンピュータによって待機位置が決められた２つの撮像手段４の撮像領域を円として表示させる。したがって、モニタ画面を見ながら、十文字記号の中心が円で表示された撮像領域内に入るように、設置台１０２上でプリント基板１１を手動で移動させることにより、両者の相対位置を位置決めすることができる。
【００３６】
設置台１０２上のプリント基板１１を、上述した相対位置にセットすると、チャック３６がシリンダ３６４によって下降して、このプリント基板１１を吸着保持し、このチャックが再びこのシリンダによって上昇する。そして、アーム３５が、穴明け手段２に対向する位置まで移動する。穴明け手段２に対向する位置まで移動すると、チャック３６がシリンダ３６４によって下降して、吸着保持したプリント基板１１を、ベース１００の上部に設けた作業テーブル１０１上に設置する。なお、チャック３６は、バネ３６５を介して、プリント基板１１を作業テーブル１０１上に押圧するため、過大な押圧力とショックとが生じることを回避できる。
【００３７】
次に、プリント基板１１にガイド穴１１ｂを穴明けするための、穴明け手段２の位置決め方法を説明する。この穴明け位置は、次の２つの基本的な考えに基づき決定する。第１は、プリント基板１１のガイド穴１１ｂは、冶具板３６２に正確に形成した基準穴ｆのうちの２つの基準穴ｆの中心位置を基準として穴明けする。第２は、プリント基板１１にプリントされた回路パターン１１ａと、ガイド穴１１ｂとの相対位置が、設計上の相対位置にできるだけ等しくなるようにする。
【００３８】
このように冶具板３６２に設けた基準穴ｆのうちの２つの基準穴ｆを基準として、ガイド穴１１ｂを開けるのは次の理由による。すなわちプリント基板１１に、回路パターン１１ａと、この回路パターンに対する設計上の相対位置に識別マーク１１ｃをプリントしておき、この識別マーク１１ｃの中心位置にガイド穴１１ｂを開ける手段が考えられるが、この手段では、識別マーク１１ｃの相対位置が、プリント工程や、穴明け時の気温の変化によってずれた場合には、設計上定めた位置にガイド穴１１ｂを明けることができなくなる。
【００３９】
他の手段としては、プリント基板１１上に、２つの識別用マーク１１ｃを設けておき、この識別用マークを基準とする設計上の穴明け座標を定め、この座標にガイド穴１１ｂを開ける方法が考えられる。しかし、この方法でも、上述した温度変化等によって、２つの識別用マーク１１ｃの間隔がずれた場合には、２つの識別用マークを基準とする設計上の穴明け座標もずれてしまう。したがって、まず２つの識別用マーク１１ｃの間隔を設計上の値に正しく修正する必要がある。このため、冶具板３６２に、基準穴ｆとして２つの識別用マーク１１ｃの設計上の間隔に対応した２つの基準穴ｆを設け、この間隔に正確に合わせた、ガイド穴１１ｂの穴明け基準位置を設定する。次に、プリント基板１１を、チャック３６に吸着保持する場合には、このプリント基板とチャックとに、ＸＹ方向および回転方向の相対位置のずれが生じるため、穴明け基準位置との相対位置のずれを修正しなければならない。
【００４０】
そこで、上述した考えに基づき、プリント基板１１へのガイド穴１１ｂの穴明けは、次のようにして行う。上述したようにプリント基板１１が作業テーブル１０１に押圧された位置おいては、冶具板３６２の貫通長穴ｇ又はｈを通して２つの撮像手段４の撮像領域内に、２つの識別用マーク１１ｃがそれぞれ入っている。したがって、撮像装置４は、２つの識別用マーク１１ｃを撮像して、その撮像結果を画像処理手段５に送信する。次に、撮像装置４の移動手段５は、予め穴明け手段２との相対位置が判明している、冶具板３６２に設けた２つの基準穴ｆの位置に、撮像装置４を移動させて、２つの基準穴を撮像し、その撮像結果を画像処理手段５に送信する。なお、２つの識別用マーク１１ｃと、それに対向する基準穴ｆとが同時に撮像装置４の撮像領域内に入るように、この識別用マークがプリント基板１１にプリントされている場合には、一度の撮像で足りる。
【００４１】
次に、画像処理手段５は、撮像画像から、２つの識別用マーク１１ｃと、２つの基準穴ｆとの中心位置のＸＹ座標を求めて、その結果を演算手段７に送る。そして、演算手段７は、それぞれの中心位置のＸＹ座標を結んだ直線を比較して、両者が交差する交差角度を算出する。すなわち、この交差角度分だけ、プリント基板１１と冶具板３６２に設けた基準穴ｆとの相対的位置に、回転のずれがあることになる。そこで、次に演算手段７は、それぞれ各中心位置を結ぶ直線の中心座標（重心）のＸＹ座標とを求め、この両者の中心座標（重心）の相対位置関係を算出する。
【００４２】
以上によりプリント基板１１上にガイド穴１１ｂを開けるための、基準位置を求めることができる。すなわち、この基準位置は、冶具板３６２の２つの基準穴ｆの中心座標を、それぞれ上述した両者の中心座標（重心）の相対位置関係分だけずらし、さらに上述した交差角度だけ回転させた座標となる。この座標は換言すると、プリント基板１１に設けた２つの識別用マーク１１ｃの重心位置に、冶具板３６２に設けた２つの基準穴ｆの重心位置を合わせ、さらに交差角度だけ回転させたときの、基準穴の中心位置になる。
【００４３】
ところで、上述した２つの識別用マーク１１ｃと、２つの基準穴ｆとから、プリント基板１１にガイド穴１１ａを開けるための基準位置を求める方法では、この基準位置に対する識別用マークの相対位置関係は、一方向（Ｘ方向またはＹ方向）に関してのみ求めたことになる。したがって、さらに精度良く両者の相対位置関係を求める場合には、２つの識別用マークと直交する方向の相対位置のずれを修正すればよい。以下この方法について説明する。
【００４４】
プリント基板１１に、図９に示されるように周囲４箇所に識別用マーク１１ｃを設ける。また、冶具板３６２にも、４つの識別用マーク１１ｃの設計上の配置位置に相当する位置に、４つの基準穴ｆを設ける。なお、４つの識別用マーク１１ｃは、プリント基板１１にプリントした回路パターンとは、所定の相対位置関係にある。そして、撮像手段４は、冶具板３６２の貫通長穴ｇ又はｈを通してそれぞれ４つの識別用マーク１１ｃと、基準穴ｆとを撮像し、この撮像結果から、画像処理手段６は、それぞれの中心位置を求め、この中心位置から、演算手段７は、両者の重心位置を求める。
【００４５】
次に、演算手段７は、４つの基準穴ｆの重心位置を、４つの識別用マーク１１ｃの重心位置に移動させ、両者の重心位置を一致させる。そして、演算手段７は、４つの基準穴ｆからなる４辺と、４つの識別用マーク１１ｃからなる４辺とを求め、それぞれ対応する４辺の交差角度を算出し、その平均値を求める。以上により、４つの基準穴ｆに対してＸ軸方向およびＹ軸方向の２方向のずれを考慮した、４つの識別用マーク１１ｃの相対位置関係が判明する。
【００４６】
すなわち、プリント基板１１上に設けた４つの識別用マーク１１ｃの設計上の位置、すなわち温度変形等を受けていないない本来の４つの位置は、４つの基準穴ｆの重心位置を４つの識別用マーク１１ｃの重心位置に合わせて、上述した４辺の交差角度の平均値だけ重心周りに回転させたときの、この４つの基準穴の中心位置になる。したがって、４つの基準穴ｆから任意の２つの基準穴を選択すれば、この２つの基準穴の中心座標が、プリント基板１１にガイド穴１１ｂを開けるための２つの基準位置となる。
【００４７】
以上によって、プリント基板１１に、ガイド穴１１ａを開けるための２つの基準位置、すなわちＸＹ座標を移動した２つの基準穴ｆの中心位置が判明したら、演算手段７は、この２つの基準穴ｆの中心位置を基準として、この基準穴の中心位置から設計上で決められた相対位置にある、ガイド穴１１ａの穴明け位置を算出する。そして、移動手段５は、この算出したＸＹ座標に、穴明け手段２のパンチ２２を移動する。
【００４８】
次に、穴明け手段２によるプリント基板１１への穴明けを説明する。穴明け手段２のパンチ２２は、プリント基板１１がチャック３６に吸着保持されて、作業テーブル１０１上に設置されるまでは、このチャックの移動と干渉しない初期位置（図１１参照）に位置する。そして、プリント基板１１がパンチ２２とダイ２１の間に挿入され、プリント基板１１を吸着保持したチャック３６は、作業テーブル１０１上に押圧する。
【００４９】
次いで、穴明け手段２のサーボモータ２３１は、送りねじ２３２を回転させて、揺動レバー２３６、パンチ支持部材２４１等を介して、パンチ２２を下降させ、このパンチを初期位置から待機位置に移動させる（図１１参照）。この待機位置は、穴明け手段２をガイド穴１１ａを開ける位置に移動するときに、パンチ２２が、作業テーブル１０１上にあるチャック３６の冶具板３６２の上面に干渉しない高さ位置に設定される。したがって、パンチ２２は、冶具板３６２上を、自由にＸＹ方向に移動可能であると共に、穴明けストローク（パンチ２２が、待機位置からプリント基板１１に穴明けする位置までの移動距離（図１１参照））を最小限にすることができ、迅速に穴明け作業を行うことができる。
【００５０】
そして、６個の穴明け手段２が、移動手段５によって、それぞれぞれプリント基板１１にガイド穴１１ａを穴明するＸＹ座標位置に移動すると、サーボモータ２３１が回転し、このプリント基板にガイド穴を穴明けする。なお、サーボモータ２３１の回転によって、上下移動する案内部材２３５には、図４および図５に示されるようにこの案内部材のＺ方向位置を検出するセンサ２５が設けてあり、この案内部材２３５が過剰に上昇して、パンチ２２に過大な力が生じないようにしてある。
【００５１】
また、図７において既述したように、冶具板３６２および吸着板３６３には、パンチ２２の逃げ穴ｇが設けてあり、プリント基板１１のガイド穴１１ａの穴明け位置は、この逃げ穴位置内になるように配置してある。また、パンチ２２を上下移動させるサーボーモータ２３１の回転速度は、プリント基板１１の材質や、ガイド穴１１ａのサイズ等によって適宜変化させることができる。例えば、柔らかいプリント基板１１に対しては、ダレやバリ等が生じないようにパンチング速度を早くし、一方脆いプリント基板や銅箔等を貼り付けたプリント基板に対しては、割れや剥離等が生じないように待機位置から穴明け位置（図１１参照）に至るまでのパンチング速度を遅くすることができる。また、サーボーモータ２３１の回転速度を制御することにより、パンチ２２が待機位置から穴明け位置（図１１参照）に至るまでのパンチング速度にかかわらず、パンチ２２を初期位置から待機位置および穴明け位置から初期位置まで高速駆動でき、これによって穴明け時間が短縮して作業性が向上する（図１１参照）。また、サーボーモータ２３１の駆動を制御することにより、パンチ２２の待機位置も変更可能であり、このパンチの速度やプリント基板１１の厚み等に応じてパンチ２２の待機位置を最適な位置に設定できる。また、サーボーモータ２３１により送りねじ機構を介してパンチ２２を駆動するようにしたのでパンチ２２の待機位置を微小調整することができ、プリント基板等の薄板状のワークの穴明けに最適である。
【００５２】
ガイド穴１１ａの穴明けが終了すると、パンチ２２は、チャック３６の移動と干渉しない初期位置（図１１に図示）まで、サーボモータ２３１によって上昇駆動される。そして、チャック２２は、プリント基板１１の吸引を停止して、このプリント基板を作業テーブル１０１上に残して、シリンダ３６４によって上昇駆動され、次のプリント基板を吸着保持すべく、元の位置に復帰する。チャック３６が元の位置に移動するときには、このチャックに連結したアーム３５と連動する搬出手段３３が、作業テーブル１０１上に残したプリント基板１１に対向する位置に移動し、このチャックと同様な手段によって、このプリント基板を吸着保持する。そして、チャック３６が次のプリント基板１１を再度穴明け手段２に対向する位置まで移動するときに、搬出手段３３は、穴明け加工の完了したプリント基板を移動搬出する。
【００５３】
なお、以上説明した穴明け装置の各可動構成部材の作動、すなわち作動開始や作動終了の位置やタイミング等は、演算手段７に付随する制御手段８（図１０に図示）によって、予め記録したプリント基板１１の種類に応じて制御される。また、各構成部材の取り付け位置は、調整ねじ等により、必要に応じて微調整ができる手段が設けてある。撮像手段４は、穴明け手段２と一体的に設ける場合に限らず、独立に設けてもよい。かかる場合には、撮像手段４をＸＹ方向に移動する移動手段を別に設ける。また、パンチ２２の上下移動を、サーボモーター２３１と、送りねじ２３２と、揺動レバー２３６等とを介して駆動する場合に限らず、歯車機構やラック・アンド・ピニオン機構等を介して駆動してもよい。
【００５４】
また、プリント基板１１に設けた識別用マーク１１ｃが冶具板３６２の下面に隠れてしまう場合には、撮像手段４にＸ線カメラを使用して、その位置を透視によって求めるようにしてもよい。また、上述した穴明け装置は、プリント基板１１に既に開けたガイド穴１１ａ等の位置の精度確認の判定手段としても使用することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る穴明け装置では、板状ワークの外周端を横切るエアリーク溝の絞り効果によって、外部から吸引される空気流量を制限して吸引力の低下を抑えることで、外形サイズが異なる多種の板状ワークを、吸引力の低下を回避しつつ吸着保持することができる。したがって、真空ポンプの容量の増加や、チャックの取り替え作業が不要となる。また、内側に位置するエアリーク溝の溝断面積よりも、外側に位置するエアリーク溝の溝断面積を同等以上にすることによって、吸引力の低下を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された穴明け装置の全体側面図である。
【図２】図１の穴明け装置の全体正面図である。
【図３】図１の穴明け装置の全体平面図である。
【図４】穴明け手段の拡大正面図である。
【図５】穴明け手段の拡大側面図である。
【図６】冶具板の概念図である。
【図７】冶具板および吸着板の平面形状を示す図である。
【図８】プリント基板の概念図である。
【図９】他の形態のプリント基板の概念図である
【図１０】ブロック図である。
【図１１】パンチの動作を示す動作グラフである。
【符号の説明】
１、１１板状ワーク（プリント基板）
２穴明け手段
２１ダイ
２２パンチ
２３駆動手段
２３１サーボモータ
２３２送りねじ
３投入手段
３６チャック
３６２冶具板
３６２ｅ１、ｅ２エアリーク溝
３６２ｆ基準穴
３６３吸着板
４撮像手段
５移動手段
５２Ｙ軸移動板
５４Ｘ軸移動板
６画像処理手段
７演算手段

Claims

エアの吸引力により板状ワークを吸着保持するチャックを有し、このチャックを介してこの板状ワークを投入部から穴明け部に移送して、この穴明け部にてこの板状ワークを穴明け加工する穴明け装置であって、
上記チャックには、第１の板状ワークと、この第１の板状ワークよりも平面形状の小さい第２の板状ワークとを選択的に吸着可能な吸着面が設けられており、上記吸着面には、上記第１の板状ワークの吸着状態にてこの第１の板状ワークの端面を横切る第１のエアリーク溝と、上記第２の板状ワークの吸着状態にてこの第２の板状ワークの端面を横切る第２のエアリーク溝とが設けられている
ことを特徴とする穴明け装置。
請求項１において、上記第２のエアリーク溝の溝断面積は、上記第１のエアリーク溝の溝断面積以上に設定されていることを特徴とする穴明け装置。
請求項１または２において、上記第１のエアリーク溝と第２のエアリーク溝とはそれぞれ複数設けられており、それぞれの第２のエアリーク溝の溝断面積の総和がそれぞれの第１のエアリーク溝の溝断面積の総和以上に設定されていることを特徴とする穴明け装置。