【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、このガイド穴の穴明けは、ダイとこれに対向するパンチとの間にプリント基板を挿置し、このパンチを油圧または空気圧シリンダ、ソレノイドバルブによって駆動して行っていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６３−１２００９５号公報（第３頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のパンチ駆動手段には次の改良すべき点があった。すなわち、シリンダ等によってパンチを駆動する機構は、機構全体のサイズが大きくなり、穴明け装置の小型・軽量化、および穴明け手段を複数搭載することを困難にしていた。またプリント基板の材質や穴明けサイズ等の相違に対応させて、適正なパンチの駆動速度に変更・選択することを困難にしていた。このため、パンチの駆動速度が速すぎると、柔らかいプリント基板に対しては、加工穴にダレやバリ等が生じ、一方パンチの駆動速度が遅すぎると、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、加工穴に割れや剥離等が生じ易いという問題があった。したがって、板状ワークの加工穴の品質や歩留まりの向上を困難にしていた。
【０００６】
さらに、パンチの穴明け開始位置、すなわちパンチの待機位置を変更することが困難であった。すなわち、穴明けを行うためには、チャック等の投入手段によってプリント基板を保持し、ダイとこのダイに対向するパンチとの間に移動・挿置する。したがって、チャック等が移動中にパンチと干渉しないように、パンチをチャックから上方に十分離しておく必要がある。ところが、この位置から穴明けを開始すると、パンチがダイに至るまでの移動距離、すなわちパンチのストロークが長くなって、穴明け時間が長くなるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、板状ワークの穴明け時間を短縮すると共に、加工穴の品質や歩留まりを向上できる小型・軽量な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第１の特徴は、パンチの駆動手段としてモータを使用し、このパンチの待機位置を可変にしたことにある。すなわち、この穴明け装置は、ダイスと、このダイスに対向するパンチと、このパンチを駆動する駆動手段とを有し、このダイスとパンチとの間に板状ワークを挿置して、駆動手段によってパンチを駆動することにより、板状ワークを穴明け加工する穴明け装置であって、駆動手段には、ダイスとパンチとの間に板状ワークを挿置可能とする待機位置と、この板状ワークを穴明け加工する穴明け位置とに、このパンチを駆動するモータと、この待機位置を変更可能にこのモータの駆動を制御する制御手段とが設られている。
【０００９】
このようにパンチの駆動手段としてモータを使用することにより、穴明け手段の小型・軽量化が容易になる。また、制御手段によって、モータの累積回転数を容易に設定および検出することができるため、穴明け加工前のパンチの待機位置を、正確かつ迅速に変更することが可能になる。したがって、パンチの移動ストロークを最少にして、穴明け加工時間を短縮することができる。
【００１０】
また、上記モータの駆動を制御する制御手段によって、待機位置から穴明け加工位置へのパンチの駆動速度を変更できることが望ましい。
【００１１】
すなわち、制御手段によって、モータの回転速度を容易かつ正確に設定することができるので、板状ワークの材質や、加工穴サイズの相違等に対して、適正なパンチの駆動速度に変更・設定することが容易になる。したがって、加工穴にダレ、バリ、割れあるいは剥離等が生じるのを回避することができため、品質や歩留まりを大幅に向上することが可能になる。
【００１２】
さらに上記モータはサーボモータであって、上記駆動手段はこのサーボモータによって作動する送りねじ機構を含むように構成することが望ましい。すなわち、サーボモータによって作動する送りねじ機構を使用することによって、パンチの駆動手段の簡素化が容易になると共に、駆動精度と信頼性とを向上させることができる。
【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、パンチの駆動手段としてモータを使用することにより、穴明け手段の小型・軽量化が容易になる。また、穴明け前のパンチの待機位置を変更可能にすることによって、パンチの移動ストロークを最少にして、穴明け加工時間を短縮することができる。さらに、板状ワークの材質や加工穴サイズの相違等に対して、適正なパンチの駆動速度に変更可能にすることによって、加工穴にダレ、バリ、割れあるいは剥離等が生じるのを回避し、品質や歩留まりを大幅に向上することが可能になる。また、パンチの駆動手段に、サーボモータによって作動する送りねじ機構を使用することによって、パンチの駆動手段の簡素化が容易になると共に、駆動精度と信頼性とを向上することができる。
【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
５２ Ｙ軸移動板
５４ Ｘ軸移動板
６ 画像処理手段
７ 演算手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a punching device for a plate-shaped work, and more particularly to a punching device for a printed circuit board.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In electronic equipment and the like, a multilayer printed circuit board in which a plurality of boards on which a circuit pattern is formed is laminated and fixed is widely used. However, if the circuit patterns are displaced from each other when the substrates are stacked, predetermined functions and performances as a printed circuit board cannot be exhibited. For this reason, at least two guide holes are provided at predetermined positions of each substrate, and the guide shaft of a jig is inserted into the guide holes to position each substrate.
[0003]
Conventionally, the guide holes are formed by inserting a printed circuit board between a die and a punch facing the die, and driving the punch by a hydraulic or pneumatic cylinder or a solenoid valve (for example, see Patent Reference 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-63-120095 (page 3, FIG. 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional punch driving means has the following points to be improved. That is, the mechanism for driving a punch by a cylinder or the like has a large overall size, making it difficult to reduce the size and weight of the drilling device and to mount a plurality of drilling means. Further, it has been difficult to change and select an appropriate punch driving speed in accordance with the difference in the material of the printed circuit board, the perforated size, and the like. For this reason, if the driving speed of the punch is too fast, sagging or burrs will occur in the processed hole for a soft printed circuit board, while if the driving speed of the punch is too slow, a fragile printed circuit board or copper foil will be attached. However, there is a problem that cracks, peeling, and the like are apt to occur in the processed holes. Therefore, it has been difficult to improve the quality of the processing hole and the yield of the plate-shaped work.
[0006]
Further, it has been difficult to change the punching start position, that is, the punch standby position. That is, in order to make a hole, the printed circuit board is held by a charging means such as a chuck, and is moved and inserted between a die and a punch facing the die. Therefore, it is necessary to sufficiently separate the punch upward from the chuck so that the chuck or the like does not interfere with the punch during movement. However, when drilling is started from this position, there is a problem that the moving distance of the punch to the die, that is, the stroke of the punch becomes longer, and the drilling time becomes longer.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide a small and lightweight drilling device capable of shortening the drilling time of a plate-like work and improving the quality and yield of a drilled hole.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, a first feature of the drilling device according to the present invention is that a motor is used as driving means of the punch, and a standby position of the punch is made variable. That is, the punching device has a die, a punch facing the die, and a driving unit for driving the punch. A plate-like work is inserted between the die and the punch, and the driving unit A punching device for punching a plate-like work by driving a punch by means of a punching device, wherein a driving unit includes a standby position where a plate-like work can be inserted between a die and a punch; A motor for driving the punch and a control means for controlling the driving of the motor so that the standby position can be changed are provided at a drilling position where a workpiece is drilled.
[0009]
By using a motor as the driving means of the punch, the size and weight of the drilling means can be easily reduced. Further, since the accumulated number of rotations of the motor can be easily set and detected by the control means, the standby position of the punch before the drilling can be accurately and quickly changed. Accordingly, the punching stroke can be reduced by minimizing the movement stroke of the punch.
[0010]
Further, it is desirable that the control means for controlling the driving of the motor can change the driving speed of the punch from the standby position to the drilling position.
[0011]
That is, since the rotation speed of the motor can be easily and accurately set by the control means, the driving speed of the punch is changed and set to an appropriate driving speed according to the material of the plate-shaped work and the difference in the size of the processing hole. It becomes easier. Therefore, it is possible to avoid sagging, burrs, cracks, peeling, and the like in the machined holes, so that it is possible to greatly improve the quality and the yield.
[0012]
Further, it is preferable that the motor is a servomotor, and the driving means includes a feed screw mechanism operated by the servomotor. That is, by using the feed screw mechanism operated by the servomotor, the driving means of the punch can be easily simplified, and the driving accuracy and reliability can be improved.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The configuration of the drilling device according to the present invention will be described with reference to FIGS. First, the overall configuration will be outlined. In this drilling device, six drilling means 2 for drilling a plate-like work 1, input means 3 for holding and transferring the plate-like work to the drilling means, and each of these drilling means are integrated with the drilling means. And a moving means 5 capable of moving the respective drilling means independently of each other. Further, as shown in FIG. 10, the drilling device includes an image processing means 6 for processing an image pickup result of the image pickup means 4, an operation means 7 for calculating a processing result of the image processing means, an image pickup means 4, and an input means. And control means 8 for controlling the driving of the drilling means 2 and the moving means 5 based on the calculation result of the calculation means 7. Hereinafter, each means will be described in detail.
[0014]
In order to facilitate the explanation, the explanation will be made from the input means 3. As shown in FIG. 1, the loading means 3 is fixed to a base 100 that supports the punching device, and extends in the left-right direction (hereinafter, referred to as “Y direction”) in FIG. The arm 32 is vertically (hereinafter, referred to as “Z direction”), is guided by the horizontal rail, and is movable in the Y direction. The arm 32 and the unloading means 33 are integrally connected via a connecting member 34 and move integrally in the Y direction. The arm 32 and the unloading means 33 are moved in the Y direction by a servomotor 35 and a feed screw (not shown).
[0015]
At the lower end of the arm 32, a chuck 36 for holding the plate-shaped work 1 by suction is attached. The chuck 36 has a connection plate 361, and a jig plate 362 and a suction plate 363 which are respectively screwed on the lower surface of the connection plate. The connection plate 361 is lowered and raised in the Z direction via a spring 365 by an air cylinder 364 provided on the arm 32. The movement of the connecting plate 361 in the Z direction is guided by a hollow cylindrical member 366 provided at the lower end of the arm 32.
[0016]
The detailed structures of the jig plate 362 and the suction plate 363 will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a conceptual diagram of the configuration of the jig plate 362. That is, the jig plate 362 has a rectangular shape with a flat lower surface a, and a rectangular groove b is formed in the center of the lower surface, and elongated suction grooves d1, d2, and d3 are formed at left and right positions of the rectangular groove, respectively. It is formed. The suction groove d1 and the rectangular groove b communicate with each other via an air leak groove e1, the suction groove d1 and the suction groove d2 communicate with each other via an air leak groove e2, and the suction groove d2 and the suction groove d3 communicate with each other via an air leak groove e3. They are communicating. At the bottom of the rectangular groove b, two opening holes c communicating with a vacuum pump (not shown) are provided at left and right portions.
[0017]
In the jig plate 362, a large number of reference holes f and a relief hole g of a punch of the drilling means 2 to be described later are formed through. The suction plate 363 is attached in close contact with the lower surface a of the jig plate 362, and the suction plate has a through hole for sucking the plate-like work 1 at positions corresponding to the rectangular grooves b and the suction grooves d1 to d3 of the jig plate. Many holes 326a are provided (see FIG. 7).
[0018]
Here, the operation of the jig plate 362 will be described with reference to FIG. The jig plate 362 is capable of selectively adsorbing three types of plate-like works 11, 12, and 13 having different planar shapes, respectively, with the adsorption plate 363 interposed therebetween. The plate-shaped work 13 having the largest planar shape covers all the suction grooves d1 to d3, and is sucked and held on the suction plate 363 by all the suction grooves. On the other hand, the plate-shaped work 12 having a smaller planar shape than the plate-shaped work 13 does not have a shape that covers the suction groove d3. External air is sucked through the air leak groove e3 between the suction groove d3. Further, the plate-like work 11 having a smaller planar shape than the plate-like work 12 is not formed to cover the suction grooves d2 and d3, and when the plate-like work 11 is suction-held by the suction plate 363, the suction groove is not formed. External air is sucked in through the air leak groove e1 between d1 and the rectangular groove b.
[0019]
That is, in a state where the plate-shaped work 12 is suction-held by the suction plate 363, the end face of the plate-shaped work 12 crosses the air leak groove e3, and external air is sucked through the air leak groove e3. When the plate-like work 11 is held by the suction plate 363, the end face of the plate-like work 11 traverses the air leak groove e1, and external air is sucked through the air leak groove e1. If the cross-sectional areas of the air leak grooves e1 and e3 are reduced, the amount of air sucked from the outside is limited by the air leak groove acting as a throttle. Therefore, even if the area of the suction grooves d1 to d3 is increased in order to increase the suction area of the plate-like work 1, if the air inflow passage is narrowed by the air leak grooves e1 and e3, the amount of air suction is limited. Thus, a decrease in the suction force of the plate-like work 1 can be suppressed.
[0020]
The air leak grooves e1 to e3 have the same groove cross-sectional area, for example, by setting the respective groove widths to the same value, or the inner air leak groove has a groove width larger than the outer air leak groove. It is preferable to set the groove cross-sectional area of the inner air leak groove to be larger than the groove cross-sectional area of the outer air leak groove.
[0021]
That is, the plate-like work 12 is sucked through the rectangular groove b and the suction grooves d1 and d2, and the plate-like work 11 is sucked only through the rectangular groove b. The suction area of the plate-like work 11 is smaller than the suction area of the plate-like work 12 by the amount of the suction grooves d1 and d2. Then, the suction area of the plate-shaped work 11 is smaller than the suction area of the plate-shaped work 12, but the plate-shaped work 11 is lighter in weight because the size of the plate-shaped work 11 is smaller than the size of the plate-shaped work 12. Therefore, the plate-shaped work 11 can be suction-held on the suction plate 363 without any inconvenience. If the groove cross-sectional area of the inner air leak groove is set to be equal to or larger than the groove cross-sectional area of the outer air leak groove, suction is performed through the air leak groove e3 when the plate-like work 12 is suction-held on the suction plate 363. The amount of air to be discharged is not limited by the inner air leak grooves e2 and e1. Further, if the groove cross-sectional area of the inner air leak groove is set to be the same as the groove cross-sectional area of the outer air leak groove, the amount of air sucked through the air leak groove e3 when the plate-shaped work 12 is suction-held on the suction plate 363. When the plate-like work 11 is sucked and held on the suction plate 363, the amount of air sucked through the air leak groove e1 can be made the same, and the suction-holding state of the plate-like works 11, 12 can be determined by a single pressure sensor. It can be easily detected.
[0022]
The air leak grooves e1, e2, and e3 are not limited to one each, and a plurality of air leak grooves may be provided as shown in FIG. In such a case, if the cumulative groove cross-sectional area of the inner air leak groove is set to be equal to or larger than the cumulative groove cross-sectional area of the outer air leak groove, the same effect as in the above case can be obtained.
[0023]
FIG. 7 shows an example of a jig plate 362 and a suction plate 363 which are actually used. The same parts as those shown in FIG. 6 use the same symbols. The jig plate 362 also has a reference hole f, a through hole for punching the punching means 2 to be described later, and a through-hole g serving as a through-hole for imaging an identification mark marked on the plate-like work 1 to be described later. And a dedicated through-hole h for imaging the identification mark marked on the plate-shaped work 1. In the suction plate 363, a relief hole larger than the reference hole f, the through-holes g, and h is formed at a portion corresponding to the reference hole f, the through-holes g, and h of the jig plate 362. Numerous through holes 362a are provided at positions corresponding to the provided grooves (shown by broken lines).
[0024]
The jig plate 362 and the suction plate 363 are detachably attached to the connection plate 361 by screws 367. Therefore, it is possible to easily exchange the jig plate 362 or the suction plate 363 having different positions of the through-holes g and h and the reference hole f depending on the shape and type of the plate-like work 1. Note that the jig plate 362 and the suction plate 363 are not limited to the screws 367 and can be detachably attached to the connection plate 361 by various means. For example, the connection plate 361 is provided with an air chuck that engages with the jig plate 362 and the suction plate 363 by driving means such as an air cylinder, and the jig plate 362 and the suction plate 363 can be detachably attached to the connection plate 361 via the air chuck. With the engagement configuration, the jig plate 362 and the suction plate 363 can be easily attached and detached, and the workability of attaching and detaching the jig plate 362 and the adsorption plate 363 is improved.
As described above, the jig plate 362 has the rectangular groove b and the suction grooves d1, d2, and d3 formed on the lower surface a, and also has a function as the chuck 36 for sucking and holding the plate-shaped work together with the suction plate 363. In addition, there is no need to provide a dedicated plate for holding the plate-shaped work 1 by suction, so that the number of components is reduced and the cost is reduced. Note that the jig plate 362 is not limited to the case where it also functions as the chuck 36 for sucking and holding the plate-shaped work together with the suction plate 363, and may be provided on the chuck 36 as a dedicated component.
[0025]
Next, the unloading means 33 will be described.
The unloading means 33 is configured to be able to suck and hold the plate-like works 11, 12, and 13. The basic configuration thereof is the same as that of the charging means 3, and a description thereof will be omitted.
Note that the unloading means 33 may have any configuration capable of sucking and holding the plate-like works 11, 12, and 13. Instead of the jig plate 362, a plate material exclusively for suctioning in which the elongated through holes g and h and the reference hole f are omitted is used. Can be.
[0026]
Next, with reference to FIGS. 1 to 5, six drilling means 2 for drilling the plate-shaped work 1, and an imaging means 4 provided integrally with the drilling means, respectively. And the moving means 5 which can move the perforating means independently of each other. A total of six drilling means 2 are provided, three on each side of the work table 101 fixed to the upper part of the base 100. As shown in FIGS. 2 and 3, each of the drilling means 2 includes a Y-axis moving plate 52 provided on a base 100 via a bearing 51 so as to be movable in the Y-axis direction. An X-axis moving plate 54 is provided on the upper side via a bearing (not shown) so as to be movable in the left-right direction in FIG. 2 (hereinafter referred to as “X-axis direction”).
[0027]
The Y-axis moving plate 52 and the X-axis moving plate 54 are moved in the Y and X directions by feed screws 56 and 57 which are driven to rotate by servomotors 53 and 55, respectively. That is, the servomotor 55 is fixed to the Y-axis moving plate 52, and the feed screw 56 is rotationally driven by the servomotor via the coupling. A nut 57 screwed to the feed screw 56 is fixed to the X-axis moving plate 54, and moves in the X direction by rotation of the feed screw 56. A servo motor 53 is fixed to the base 100, and the feed screw 57 is rotationally driven by the servo motor via a coupling (not shown). A nut (not shown) screwed to the feed screw 57 is fixed to the Y-axis moving plate 52, and moves in the Y direction by rotation of the feed screw 57.
[0028]
The drilling means 2 is attached to the X-axis moving plate 54. The drilling means 2 will be described with reference to FIGS. The drilling means 2 has a die 21 exchangeably mounted on a gantry 24 and a punch 22 facing the die, and the punch moves up and down (Z direction) to move between the die and the die. A hole is drilled in the inserted plate-like work 1. The punch 22 is moved up and down by a driving unit 23. The drive means 23 is a servomotor 231 fixed to the gantry 24, a feed screw 232 driven to rotate by the servomotor via a coupling 233, and is screwed to the feed screw and moved up and down by rotation of the feed screw. And a nut 234.
[0029]
A guide member 235 is fixed to the nut 234, and the guide member slides up and down with a guide rod 242 provided on the gantry 24 to move up and down. One end of a swing lever 236 is rotatably connected to a long hole groove provided at the left end of the guide member 235 via a fulcrum pin 236a. The swing lever 236 swings around a rotation shaft 237, and a punch support member 238 is rotatably connected to the other end of the swing lever via a fulcrum pin 236b. Further, the punch support member 238 is guided by a vertical projection 241 provided on the gantry 24, and vertically moves the punch 22 exchangeably mounted on the tip thereof.
[0030]
The position of the rotation shaft 237 that supports the swing lever 236 is close to the position where it is connected to the punch support member 238. Therefore, the force of the guide member 235 that moves up and down by the servomotor 231 can be enhanced by the principle of leverage, and the punch support member 238 can move up and down. Further, since the vertical movement distance of the punch support member 238 due to the vertical movement of the guide member 235 can be reduced, the vertical movement position of the punch support member can be more finely controlled.
[0031]
Next, the configuration of the imaging means 4 provided integrally with the drilling means 2 will be described. As shown in FIG. 4, the imaging means 4 is attached to the gantry 24 so as to be parallel to the punch support member 238. The imaging means 4 is a so-called two-dimensional CCD camera, and images the plate-like work 1 to be drilled by the drilling means 2 and transmits the imaging result to the image processing means 6 (shown in FIG. 10). The relative position between the imaging means 4 and the punch 22 is accurately measured in advance, and even when the drilling means 2 is moved in the X and Y directions by the moving means 5, this position is always based on the position of the imaging means. The position of the punch can be accurately calculated.
[0032]
Next, the operation of the drilling means will be described. As an example of the plate-like work 1, a case where a printed board 11 as shown in FIG. 8 is used to form a guide hole 11b for determining a relative position with respect to a circuit pattern 11a formed on the printed board will be described. I do. It should be noted that two circular identification marks 11c for determining the positions of the guide holes 11b are printed on the printed circuit board 11 as described later. First, in the drilling operation, a jig plate 362 and a suction plate 363 corresponding to the drilled position of the printed circuit board 11 as shown in FIGS. 6 and 7 are selected, and these are attached to the connection plate 361. At this time, the input means 3 is moved to the input position on the left end by the servomotor 35, and the jig plate 362 and the suction plate 363 are attached to the connection plate 361 at this position. The jig plate 362 and the suction plate 363 can be easily attached and detached without the hindrance of the jig plate 362 and the suction plate 363 being hindered by the imaging device 2 and the imaging means 4.
[0033]
Next, as shown in FIG. 1, the loading means 3 is moved to the loading position at the left end by the servomotor 35, and the printed board 11 is sucked and held by the chuck 36 at this position. At this time, when the printed circuit board 11 is inserted into the position facing the perforating means 2 by the input means 3 as described later, the two identification marks 11c of the printed circuit board are provided on the perforated means. The printed circuit board 11 is suction-held on the chuck 36 in a state where the relative position between the chuck 36 and the printed circuit board is positioned so as to enter the image pickup area of the two image pickup means 4.
[0034]
That is, the positions of the guide holes 11b formed in the printed circuit board 11 correspond to the centers of the two identification marks 11c imaged by the imaging unit 4 and the centers of the two reference holes f arranged on the jig plate 362 as described later. It is calculated from the relative position. Therefore, when the printed circuit board 11 is inserted into a position facing the drilling means 2, the two identification marks 11 c are set in advance so as not to be out of the imaging area of the imaging means 4 waiting at a predetermined position. It is necessary to determine the relative position between the printed circuit board and the chuck 36 and hold it by suction.
[0035]
The following means will be described as an example of the means for determining the relative position between the printed board 11 and the chuck 36. That is, as shown in FIG. 1, an installation table 102 for setting the printed circuit board 11 is provided below the chuck 36, and two CCD cameras (not shown) are arranged above the installation table. The CCD camera takes images of the two identification marks 11c of the printed circuit board 11 through the through holes g or h of the jig plate 362, and displays the center position thereof as a cross symbol on a monitor screen. On this monitor screen, the image pickup areas of the two image pickup means 4 whose standby positions are determined by the computer are displayed as circles corresponding to the types of the printed circuit boards 11. Therefore, the relative position between the two is determined by manually moving the printed circuit board 11 on the installation base 102 so that the center of the cross symbol enters the imaging area indicated by a circle while watching the monitor screen. Can be.
[0036]
When the printed circuit board 11 on the mounting table 102 is set at the above-described relative position, the chuck 36 is lowered by the cylinder 364 to suck and hold the printed circuit board 11, and the chuck is moved up again by the cylinder. Then, the arm 35 moves to a position facing the drilling means 2. When the chuck 36 is moved to a position facing the perforating means 2, the chuck 36 is lowered by the cylinder 364, and the printed circuit board 11 held by suction is set on the work table 101 provided on the base 100. Since the chuck 36 presses the printed circuit board 11 onto the work table 101 via the spring 365, an excessive pressing force and a shock can be avoided.
[0037]
Next, a method of positioning the drilling means 2 for drilling the guide hole 11b in the printed circuit board 11 will be described. This drilling position is determined based on the following two basic ideas. First, the guide hole 11b of the printed circuit board 11 is formed with reference to the center position of two of the reference holes f accurately formed in the jig plate 362. Second, the relative position between the circuit pattern 11a printed on the printed circuit board 11 and the guide hole 11b is made as equal as possible to the relative position in design.
[0038]
The reason why the guide hole 11b is opened based on two of the reference holes f provided in the jig plate 362 as described above is as follows. That is, on the printed circuit board 11, a circuit pattern 11a and an identification mark 11c are printed at a design relative position with respect to the circuit pattern, and a guide hole 11b is opened at a center position of the identification mark 11c. In the means, when the relative position of the identification mark 11c is shifted due to a printing process or a change in temperature at the time of drilling, the guide hole 11b cannot be drilled at a position determined by design.
[0039]
As another means, there is a method in which two identification marks 11c are provided on the printed circuit board 11, the design drilling coordinates are determined based on the identification marks, and the guide holes 11b are opened at these coordinates. Conceivable. However, even in this method, when the interval between the two identification marks 11c is shifted due to the above-described temperature change or the like, the design punching coordinates based on the two identification marks are also shifted. Therefore, it is necessary to first correct the interval between the two identification marks 11c to a design value. For this reason, the jig plate 362 is provided with two reference holes f corresponding to the design intervals of the two identification marks 11c as the reference holes f, and the reference positions for drilling the guide holes 11b exactly adjusted to the intervals. Set. Next, when the printed board 11 is sucked and held on the chuck 36, the printed board and the chuck are displaced in the relative positions in the XY direction and the rotation direction. Must be corrected.
[0040]
Therefore, based on the above-described idea, drilling of the guide hole 11b in the printed circuit board 11 is performed as follows. At the position where the printed circuit board 11 is pressed against the work table 101 as described above, two identification marks 11c are respectively provided in the imaging areas of the two imaging means 4 through the through holes g or h of the jig plate 362. Is in. Therefore, the imaging device 4 images the two identification marks 11c and transmits the imaging result to the image processing means 5. Next, the moving unit 5 of the imaging device 4 moves the imaging device 4 to the positions of the two reference holes f provided in the jig plate 362, the relative positions of which are known in advance, and The two reference holes are imaged, and the imaging results are transmitted to the image processing means 5. When the identification marks are printed on the printed circuit board 11 so that the two identification marks 11c and the reference hole f facing the same simultaneously enter the imaging region of the imaging device 4, one time operation is performed. Imaging is enough.
[0041]
Next, the image processing means 5 obtains the XY coordinates of the center position between the two identification marks 11c and the two reference holes f from the captured image, and sends the result to the calculation means 7. Then, the calculating means 7 compares the straight lines connecting the XY coordinates of the respective center positions and calculates the intersection angle at which the two intersect. That is, the relative position between the printed circuit board 11 and the reference hole f provided in the jig plate 362 is deviated by the rotation angle. Therefore, the calculating means 7 next obtains the XY coordinates of the center coordinates (centroid) of the straight line connecting the respective center positions, and calculates the relative positional relationship between the two central coordinates (centroid).
[0042]
Thus, the reference position for forming the guide hole 11b on the printed board 11 can be obtained. That is, the reference position is obtained by shifting the center coordinates of the two reference holes f of the jig plate 362 by the relative positional relationship between the center coordinates (center of gravity) of the two and by rotating the center coordinates by the above-described intersection angle. Become. In other words, the coordinates are obtained by aligning the center of gravity of the two reference holes f provided on the jig plate 362 with the center of gravity of the two identification marks 11c provided on the printed circuit board 11, and further rotating by the intersection angle. This is the center position of the reference hole.
[0043]
By the way, in the method of obtaining a reference position for forming the guide hole 11a in the printed circuit board 11 from the two identification marks 11c and the two reference holes f, the relative positional relationship of the identification mark with respect to the reference position is as follows. , In only one direction (X direction or Y direction). Therefore, in order to obtain the relative positional relationship between the two marks with higher accuracy, it is sufficient to correct the deviation of the relative position in the direction orthogonal to the two identification marks. Hereinafter, this method will be described.
[0044]
As shown in FIG. 9, identification marks 11 c are provided at four locations on the printed circuit board 11. The jig plate 362 is also provided with four reference holes f at positions corresponding to the design positions of the four identification marks 11c. Note that the four identification marks 11c have a predetermined relative positional relationship with the circuit pattern printed on the printed circuit board 11. Then, the imaging means 4 images the four identification marks 11c and the reference holes f through the through-holes g or h of the jig plate 362, and from this imaging result, the image processing means 6 determines the respective center positions. From this center position, the calculation means 7 calculates the position of the center of gravity of both.
[0045]
Next, the calculation means 7 moves the positions of the centers of gravity of the four reference holes f to the positions of the centers of gravity of the four identification marks 11c, and makes the positions of the centers of gravity coincide. Then, the calculating means 7 calculates four sides formed of the four reference holes f and four sides formed of the four identification marks 11c, calculates the intersection angles of the corresponding four sides, and obtains an average value thereof. As described above, the relative positional relationship between the four identification marks 11c with respect to the four reference holes f in consideration of the displacement in the two directions of the X-axis direction and the Y-axis direction is determined.
[0046]
That is, the design positions of the four identification marks 11c provided on the printed circuit board 11, that is, the original four positions that are not subjected to temperature deformation or the like, are determined by dividing the barycentric positions of the four reference holes f by the four identification marks. The center positions of the four reference holes when rotated around the center of gravity by the above-described average value of the intersection angles of the four sides in accordance with the center of gravity of the mark 11c. Therefore, if any two reference holes are selected from the four reference holes f, the center coordinates of the two reference holes will be two reference positions for forming the guide holes 11b in the printed circuit board 11.
[0047]
As described above, when the two reference positions for forming the guide holes 11a on the printed circuit board 11, that is, the center positions of the two reference holes f whose XY coordinates have been moved are determined, the arithmetic unit 7 determines the positions of the two reference holes f. Based on the center position, a drilling position of the guide hole 11a at a relative position determined by design from the center position of the reference hole is calculated. Then, the moving means 5 moves the punch 22 of the drilling means 2 to the calculated XY coordinates.
[0048]
Next, punching of the printed circuit board 11 by the punching means 2 will be described. The punch 22 of the perforating means 2 is located at an initial position (see FIG. 11) which does not interfere with the movement of the chuck until the printed board 11 is held on the chuck 36 by suction and set on the work table 101. Then, the printed board 11 is inserted between the punch 22 and the die 21, and the chuck 36 holding the printed board 11 by suction is pressed onto the work table 101.
[0049]
Next, the servo motor 231 of the drilling means 2 rotates the feed screw 232 to lower the punch 22 via the swing lever 236, the punch support member 241 and the like, and moves the punch from the initial position to the standby position. (See FIG. 11). The standby position is set to a height position where the punch 22 does not interfere with the upper surface of the jig plate 362 of the chuck 36 on the work table 101 when the drilling means 2 is moved to a position where the guide hole 11a is opened. . Therefore, the punch 22 can freely move in the X and Y directions on the jig plate 362 and also has a punching stroke (moving distance from the standby position to a position where the punch 22 punches the printed circuit board 11 (see FIG. 11). )) Can be minimized, and the drilling operation can be performed quickly.
[0050]
Then, when the six drilling means 2 are respectively moved to the XY coordinate positions for drilling the guide holes 11a in the printed circuit board 11 by the moving means 5, the servo motor 231 is rotated, and the guide holes are formed in the printed circuit board 11. Drill. The guide member 235 that moves up and down by the rotation of the servomotor 231 is provided with a sensor 25 for detecting the position of the guide member in the Z direction as shown in FIGS. 4 and 5. The punch 22 is prevented from rising excessively to generate an excessive force on the punch 22.
[0051]
As described above with reference to FIG. 7, the jig plate 362 and the suction plate 363 are provided with the relief holes g of the punch 22, and the positions of the guide holes 11 a of the printed circuit board 11 are set within the clearance hole positions. It is arranged so that it becomes. Further, the rotation speed of the servo motor 231 for moving the punch 22 up and down can be appropriately changed depending on the material of the printed circuit board 11, the size of the guide hole 11a, and the like. For example, for a soft printed circuit board 11, the punching speed is increased so as not to cause sagging or burrs. The punching speed from the standby position to the drilling position (see FIG. 11) can be reduced so as not to occur. Further, by controlling the rotation speed of the servo motor 231, the punch 22 can be moved from the initial position to the standby position and the punching position regardless of the punching speed from the standby position to the punching position (see FIG. 11). It can be driven at high speed to the initial position, thereby shortening the drilling time and improving the workability (see FIG. 11). The standby position of the punch 22 can be changed by controlling the driving of the servo motor 231. The standby position of the punch 22 can be set to an optimum position according to the speed of the punch, the thickness of the printed circuit board 11, and the like. Further, since the punch 22 is driven by the servo motor 231 via the feed screw mechanism, the standby position of the punch 22 can be finely adjusted, which is optimal for drilling a thin plate-like work such as a printed circuit board.
[0052]
When the drilling of the guide hole 11a is completed, the punch 22 is driven up by the servo motor 231 to an initial position (shown in FIG. 11) that does not interfere with the movement of the chuck 36. Then, the chuck 22 stops sucking the printed circuit board 11, leaves the printed circuit board on the work table 101, is driven up by the cylinder 364, and returns to the original position to suck and hold the next printed circuit board. I do. When the chuck 36 moves to the original position, the unloading means 33 linked to the arm 35 connected to the chuck moves to a position facing the printed circuit board 11 left on the work table 101, and the same means as the chuck is used. This holds the printed circuit board by suction. Then, when the chuck 36 moves the next printed circuit board 11 to a position facing the perforating means 2 again, the carrying-out means 33 moves and carries out the printed circuit board on which the boring process has been completed.
[0053]
The operation of each movable component of the drilling device described above, that is, the position and timing of the start and end of the operation, etc., are recorded in advance by the control means 8 (shown in FIG. It is controlled according to the type of the substrate 11. In addition, means for finely adjusting the mounting position of each component member with an adjustment screw or the like as necessary is provided. The imaging means 4 is not limited to being provided integrally with the drilling means 2 but may be provided independently. In such a case, a moving unit for moving the imaging unit 4 in the XY directions is separately provided. In addition, the vertical movement of the punch 22 is not limited to the case where the punch 22 is driven via the servo motor 231, the feed screw 232, the swing lever 236, etc., but is driven via a gear mechanism, a rack and pinion mechanism, or the like. You may.
[0054]
When the identification mark 11c provided on the printed circuit board 11 is hidden by the lower surface of the jig plate 362, the position may be obtained through the use of an X-ray camera as the imaging means 4 through fluoroscopy. Further, the above-described drilling device can also be used as a determination unit for confirming the accuracy of the position of the guide hole 11a or the like already formed in the printed circuit board 11.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, in the drilling device according to the present invention, the use of the motor as the punch driving means facilitates the reduction in size and weight of the drilling means. Further, by making it possible to change the standby position of the punch before drilling, the moving stroke of the punch can be minimized and the drilling processing time can be shortened. Furthermore, by making it possible to change the driving speed of the punch to an appropriate value for the material of the plate-shaped work or the difference in the processing hole size, it is possible to avoid the occurrence of sagging, burr, crack or peeling in the processing hole, Quality and yield can be greatly improved. In addition, by using a feed screw mechanism operated by a servomotor as the punch driving means, the punch driving means can be simplified easily, and the driving accuracy and reliability can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG.
1 is an overall side view of a drilling device to which the present invention is applied.
FIG. 2
FIG. 2 is an overall front view of the drilling device of FIG. 1.
FIG. 3
FIG. 2 is an overall plan view of the drilling device of FIG. 1.
FIG. 4
It is an enlarged front view of a drilling means.
FIG. 5
It is an enlarged side view of a drilling means.
FIG. 6 is a conceptual diagram of a jig plate.
FIG. 7 is a diagram showing a planar shape of a jig plate and a suction plate.
FIG. 8 is a conceptual diagram of a printed circuit board.
FIG. 9 is a conceptual diagram of a printed circuit board according to another embodiment. FIG. 10 is a block diagram.
FIG. 11 is an operation graph showing an operation of a punch.
[Explanation of symbols]
1,11 Plate work (printed circuit board)
2 Drilling means 21 Die 22 Punch 23 Driving means 231 Servo motor 232 Feed screw 3 Feeding means 36 Chuck 362 Jig plate 362e1, e2 Air leak groove 362f Reference hole 363 Suction plate 4 Imaging means 5 Moving means 52 Y-axis moving plate 54 X-axis Moving plate 6 Image processing means 7 Calculation means
