JP2005067971A - 基板切断装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板切断時に発生する粉塵の集塵効率を向上させる。
【解決手段】 基板切断装置１０は、ルータヘッド１８，集塵装置４１，除電装置５１を備えている。ルータヘッド１８には、プリント基板１１に対して切断加工を施すルータビット２３が取り付けられている。集塵装置４１は、切断加工時にプリント基板１１から発生する粉塵を吸引する。除電装置５１は、イオン化した空気をプリント基板１１に吹き付けることによりプリント基板１１の帯電を除去する。イオン化空気は、除電ヘッド５２に取り付けられた吹きつけノズル５６から、ルータビット２３の先端部に向けて吹き付けられる。プリント基板１１が除電されるので、粉塵の付着がなくなり、集塵効率が向上する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ルータビットを用いた基板の切断装置及び方法に関するものである。

回路パターンがプリントされ各種電子部品が実装されるプリント基板などの被加工物を切断する基板切断装置が知られている。この基板切断装置のカッタとしては、例えば、回転軸の先端部に刃が形成されたルータが使用される（例えば、下記特許文献１〜３参照）。こうした基板切断装置では、切断時に発生する粉塵を吸引して収集する集塵装置が設けられている。特許文献１の切断装置では、基板を挟んでルータと対向する位置に集塵口が配置されており、この集塵ノズルによって切断位置から発生する粉塵を集塵している。特許文献２の切断装置では、基板の両面に付着する粉塵を集塵するために、基板の各面にそれぞれ対向する位置に集塵口を設けている。特許文献３の切断装置では、吸引した空気中の粉塵を分離機によって抽出し、抽出した粉塵を集塵箱に格納することにより、いったん収集した粉塵が外気中に飛散することがないようにしている。

特開平７−９３９７号公報 特開２００２−１７８２９５号公報 特開２００２−３５５５１６号公報

しかしながら、前記基板には、前記ルータとの摩擦によってその切断位置に静電気が発生する。この静電気によって粉塵が基板に吸着してしまい、集塵効率が低下するという問題があった。

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたもので、集塵効率が高い基板切断装置を提供することを目的とする。

本発明の基板切断装置は、被加工物である平板形状の基板と略平行な面内を移動自在に設けられ回転軸の先端部に刃が形成されたルータビットを用いて、前記基板を所定の切断線に沿って切断する基板切断装置において、前記ルータビットの先端部に向けてイオン化された空気を吹き付ける除電装置を設けたことを特徴とする。

なお、前記空気を、それが前記ルータビットの軸に沿って流れるように吹き出して、ルータビットの回りにエアーカーテンが形成されるようにするとよい。

なお、省電力化に配慮して、前記ルータビットが複数の切断ポイント間を移動する際には、前記空気の吹き付けを停止することが好ましい。

なお、前記基板の切断位置から発生する粉塵を吸引により収集する集塵装置と、この集塵装置の集塵口を前記ルータビットに追従させる移動機構とを設けてもよい。

また、本発明の別の基板切断装置は、被加工物である平板形状の基板と略平行な面内を移動自在に設けられ回転軸の先端部に刃が形成されたルータビットを用いて、所定の切断線に沿って前記基板を切断する基板切断装置において、前記基板の切断位置から発生する粉塵を吸引により収集する集塵装置と、この集塵装置の集塵口を前記ルータビットに追従させる移動機構とを設けたことを特徴とする。

本発明の基板切断方法は、被加工物である平板形状の基板と略平行な面内を移動自在に設けられ回転軸の先端部に刃が形成されたルータビットを用いて、前記基板を所定の切断線に沿って切断する基板切断方法において、前記ルータビットの先端部に向けてイオン化された空気を吹き付けることにより前記基板を除電しながら切断を行うことを特徴とする。

なお、ルータビットの回りにエアーカーテンを形成するために、前記空気を、それが前記ルータビットの軸に沿って流れるように吹き出すとよい。

なお、省電力化に配慮して、前記ルータビットが複数の切断ポイント間を移動する際には、前記空気の吹き付けを停止するとよい。

なお、集塵装置の集塵口を前記ルータビットに追従させながら、前記基板から発生する粉塵を吸引するとよい。

本発明の別の基板切断方法は、被加工物である平板形状の基板と略平行な面内を移動自在に設けられ回転軸の先端部に刃が形成されたルータビットを用いて、所定の切断線に沿って前記基板を切断する基板切断方法において、集塵装置の集塵口を前記ルータビットに追従させながら、前記基板から発生する粉塵を吸引することを特徴とする。

本発明は、ルータビットの先端部に向けてイオン化された空気を吹き付けることにより被加工物である基板を除電しながら切断を行うようにしたから、基板への粉塵の付着が防止されるので、集塵効率を向上させることができる。

また、集塵装置の集塵口を前記ルータビットに追従させながら、前記基板から発生する粉塵を吸引するようにしたから、集塵効率を向上させることができる。

図１は、回路パターンがプリントされたプリント基板など平板形状の基板を切断する基板切断装置１０を示す。基板切断装置１０は、被加工物であるプリント基板１１が載置される載置台１２と、この載置台１２に固定された前記プリント基板１１に対して切断加工を施す切断加工部１３とを備えている。載置台１２は、台座１６の中央に固定されており、載置台１２上には、プリント基板１１を位置決めするための位置決めピン１２ａが立設されている。この位置決めピン１２ａをプリント基板１１の位置決め穴に貫通させることにより、プリント基板１１の位置決めがなされる。

載置台１２の両脇には、フレーム１７が設けられている。載置台１２の上方に配置される切断加工部１３は、このフレーム１７によって支持される。切断加工部１３は、ルータヘッド１８と、このルータヘッド１８をプリント基板１１の基板面と平行な方向（本例では水平方向）に移動させるルータヘッド移動機構１９とからなる。

ルータヘッド１８は、ヘッド本体２１，スピンドル２２，ルータビット２３からなる。ヘッド本体２１には、スピンドル２２が回転自在に取り付けられており、ルータビット２３はこのスピンドル２２に取り付けられる。また、ヘッド本体２１内には、スピンドル２２を駆動するモータや、スピンドル２２を図上Ｚ方向（垂直方向）に移動させる昇降機構が組み込まれている。これにより、ルータビット２３が、待機位置と、プリント基板１１と接触可能な切断位置との間で昇降する。ルータビット２３は、周知のように、細長い棒状をしており、その先端部には軸回りに刃が形成されている。ルータビット２３は、軸回りに回転しながら水平方向に移動することにより、被加工物を切断する。ルータヘッドコントローラ２４は、スピンドル２２の駆動モータ及び昇降機構を制御する。

図２（Ａ）に示すように、プリント基板１１には、所定の切断線２６に沿って予めミシン目が形成されている。図２（Ｂ）に示すように、ミシン目は、複数の長穴２７と、隣接する各長穴２７を繋ぐ複数の継ぎ目２８とからなる。これら複数の継ぎ目２８をルータビット２３によって切断することによって、プリント基板１１は複数の部分に分割される。ルータヘッド１８は、各継ぎ目２８が存在する切断ポイントまで水平方向に移動し、切断ポイントに達すると水平方向の移動を停止して、待機位置から切断位置に向けてＺ方向に下降する。そして、先端を長穴２７に挿入した状態で、隣接する長穴２７に向けて水平方向に移動しながら、継ぎ目２８を削り取る。１つの継ぎ目２８を切断すると、再び待機位置に向けて上昇し、次の切断ポイントへ移動する。こうした工程を切断ポイントの数、すなわち、継ぎ目２８の数だけ繰り返すことによって、プリント基板１１が切断されて分割される。

ルータヘッド移動機構１９は、例えば、長手方向をＸ方向に沿って配置されたボールネジ３１及びガイド軸（図示せず）と、長手方向をＹ方向に沿って配置されたボールネジ３２及びガイド軸３３とを備えている。ルータヘッド１８は、Ｘ方向のボールネジ３１に、その軸方向に移動自在に取り付けられており、ボールネジ３１が回転するとＸ方向へ移動する。Ｘ方向のボールネジ３１は、一方の端部がボールネジ３２に、他方がガイド軸３３にそれぞれ移動自在に取り付けられる。これにより、Ｙ方向のボールネジ３２が回転すると、ルータヘッド１８が取り付けられたＸ方向のボールネジ３１がＹ方向へ移動する。各ボールネジ３１，３２は、それぞれモータによって駆動される。ルータヘッド移動コントローラ３６は、各駆動モータの回転量を制御して、ルータヘッド１８を所定の切断ポイントへ移動させる。

基板切断装置１０には、切断時に発生する粉塵（切粉）や埃などのゴミを集塵する集塵装置４１が設けられている。集塵装置４１は、吸引ポンプが組み込まれた本体４２と、この本体４２に一端が取り付けられ、他端に集塵ノズル４３が設けられたホース４４とからなる。集塵ノズル４３は、略漏斗形状をしており、集塵口４３ａがプリント基板１１の下面と対面するように配置される。切断時には、吸引ポンプが作動して、集塵口４３ａへ粉塵が吸い込まれる。集塵口４３ａのサイズは、すべての切断ポイントから発生する粉塵を収集できるように、プリント基板１１のサイズに合わせて決められる。

また、基板切断装置１０には、プリント基板１１に発生する静電気を取り除く除電装置５１が設けられている。上述したとおり、プリント基板１１に静電気が発生すると、粉塵がプリント基板１１に吸着するため集塵効率が低下する。除電装置５１は、イオン化した空気（以下、イオン化空気という）を対象物に吹き付けて除電を行う。この除電装置５１は、例えば、除電ヘッド５２，ポンプ及び電磁弁が組み込まれた空気供給部５３，除電ヘッドコントローラ５４からなる。

図３に示すように、除電ヘッド５２には、空気供給部５３と接続され空気供給部５３から除電ヘッド５２へ空気を搬送するホース５５，除電ヘッドコントローラ５４と電気的に接続するケーブル，イオン化空気を除電対象物に向けて噴射する吹きつけノズル５６が取り付けられている。吹きつけノズル５６は、噴射されるイオン化空気が、プリント基板１１の上方から切断ポイントの長穴２７を通過して、集塵ノズル４３が配置されるプリント基板１１の下方に向かって流れるように、配置される。これにより、粉塵が集塵ノズル４３に向かうようにしている。

除電ヘッド５２は、その内部にイオン発生電極が組み込まれており、このイオン発生電極に電圧が印加されると、コロナ放電により、ホース５５から供給される空気をイオン化する。印加される電圧の極性により、発生イオンの極性は変化する。すなわち、プラスの高電圧が印加されると電極近傍の空気の電子が吸収されて、プラスイオンが発生する。他方、マイナスの高電圧が印加されると電子が放出されてマイナスイオンが発生する。電圧の印加方式としては、例えば、プラスイオンとマイナスイオンを交互に発生させるＡＣ方式が採用されている。これにより、プラス及びマイナスの異なる極性を持つ各静電気の両方が除電される。

空気供給部５３の電磁弁をオンすると、吹きつけノズル５６からイオン化空気が噴射される。噴射されたイオン化空気は、プリント基板１１やルータビット２３の先端部に向けて吹き付けられて、静電気を除去するとともに、プリント基板１１に付着した粉塵を吹き飛ばす。除電ヘッドコントローラ５４は、空気供給部５３の電磁弁のオンに同期して、イオン発生電極へ電圧を印加する。

メインコントローラ５８は、ルータヘッドコントローラ２４，ルータヘッド移動コントローラ３６，除電ヘッドコントローラ５４，空気供給部５３，集塵装置４１と電気的に接続されており、これら各部を制御する。メインコントローラ５８は、ルータヘッド１８が複数の切断ポイント間を移動している間は、空気供給部５３の電磁弁をオフしてイオン化空気の噴射を停止する。電磁弁がオフされる場合には、メインコントローラ５８から除電ヘッドコントローラ５４へ停止信号が送信され、イオン発生電極への電圧の印加も停止される。このように、粉塵が発生しない場合には除電を停止することにより、省電力化を図っている。

メインコントローラ５８は、ＣＰＵ，メモリ，操作パネルなどを備えている。メモリには、予め設定した切断線２６に沿って切断加工が施されるように、装置各部を制御するプログラムが格納されている。この制御プログラムは、ルータヘッド１８の制御プログラム，除電装置５１の制御プログラムなど複数のプログラムからなり、ルータヘッド１８の制御プログラムには、各切断ポイントの座標を表すデータが含まれている。ルータヘッド移動コントローラ３６は、この座標に従ってルータヘッド１８の移動位置を制御する。

以下、上記構成による作用について、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。オペレータは、プリント基板１１を載置台１２に位置決めして固定して、操作パネルから加工指示を与える。加工指示が与えられると、メインコントローラ５８は、ルータヘッドコントローラ２４に対して、ルータビット２３の回転指令を送るとともに、集塵装置４１に対して作動指令を与える。これにより、ルータビット２３の回転と、集塵装置４１の集塵が開始される。ルータヘッド１８は、制御プログラムに従って水平方向に移動されて、原点位置から１つ目の切断ポイントに移動する。ルータヘッド１８が切断ポイントに到達すると、メインコントローラ５８は、除電装置５１に対して除電開始指令を与える。これにより、空気供給部５３及び除電ヘッド５２が作動して、吹きつけノズル５６からイオン化空気が噴射されて、除電が開始される。

除電開始後、ルータヘッド１８が下降して、切断線２６に沿って切断が行われる。切断ポイントから発生する粉塵は、集塵ノズル４３によって吸引されて集塵される。また、吹きつけノズル５６からイオン化空気によりプリント基板１１が除電されるので、プリント基板１１へ粉塵が付着することはない。このため、プリント基板１１上に残留する粉塵がなくなり、集塵効率が向上する。

１つ目の切断ポイントの切断が終了すると、いったん除電が停止される。ルータヘッド１８が上昇して、次の切断ポイントへ移動する。こうした手順を繰り返してすべての切断ポイントの加工が行われる。すべての切断ポイントの加工が終了した場合には、ルータヘッド１８が原点へ復帰する。集塵装置４１が停止されるとともに、ルータビット２３の回転が停止される。この後、載置台１２から、加工済みの基板が取り外される。

上記実施形態においては、イオン化空気を特定の部位に対して噴射するスポット型の除電ヘッドを備えた除電装置を使用した例で説明したが、除電装置としては、例えば、図５に示すように、イオン化空気を送風するブロー型の除電装置６１を使用してもよい。この除電装置６１は、本体内に、イオン発生電極及び送風ファンを備えている。イオン化空気は、送風口６１ａに一端が接続されたホース６２を介してルータヘッド１８へ搬送される。

ルータヘッド１８には、吹き出し口６３ａを備えた吹き出しノズル６３が取り付けられている。吹き出しノズル６３は、例えば、略円筒形状をしており、ルータヘッド１８の先端部に、ルータビット２３及びスピンドル２２を覆うようにして取り付けられる。ルータビット２３の先端は、吹き出し口６３ａから外部に露呈される。吹き出しノズル６３には、ホース６２と接続する接続口６３ｂが設けられており、この接続口６３ｂから該ノズル６３内部にイオン化空気が送り込まれる。

そして、そのイオン化空気は吹き出し口６３ａからプリント基板１１に向けて吹き出される。吹き出し口６３ａは、プリント基板１１の基板面と対面するように配置されている。吹き出したイオン化空気は、ルータビット２３の側方から、前記基板面に対して略垂直な向きに吹き下ろされ、長穴２７を通過して、プリント基板１１の下方に吹き抜ける。このため、このイオン化空気は、ルータビット２３の周囲を取り囲むエアーカーテンとして機能する。このエアーカーテンによって、ルータビット２３の先端部から発生する粉塵がプリント基板１１の上面へ飛散することが防止される。

また、上記実施形態では、大きめの集塵口を備えた集塵ノズルをプリント基板の下方に固定配置した例で説明したが、図６に示すように、水平方向に移動自在な集塵ノズル７２を備えた集塵装置７１を設け、集塵ノズル７２をルータヘッド１８に追従させてもよい。集塵ノズル７２は、上述のルータヘッド移動機構と同様の構成である集塵ノズル移動機構７３に取り付けられており、水平方向に移動する。集塵ノズル７２には、プリント基板１１の下面と対面する集塵口７２ａと、吸い込みホース７４と接続される吸い込み口７２ｂが形成されている。吸い込みホース７４の他端は、装置本体７５に接続される。集塵ノズル７２が移動するため、吸い込みホース７４としては、伸縮性及び可撓性を備えたものが使用される。

集塵口７２ａは、上述の実施形態の集塵口４１ａと比較して、そのサイズが小さい。こうすることで、集塵口７２ａの流速を上げることができるので、集塵効率が向上する。しかし、そうすると、集塵ノズル７２を固定していたのでは、すべての切断ポイントをカバーすることができない。このため、集塵ノズル移動機構７３により集塵ノズル７２をルータヘッド１８に追従させている。集塵ノズル移動コントローラ７６は、メインコントローラ５８に接続されており、メインコントローラ５８からの指令に基づいて、集塵ノズル移動機構７３を制御する。メインコントローラ５８は、ルータヘッド移動コントローラ３６に対する制御信号と同期して、集塵ノズル移動コントローラ７６に対する制御信号を送る。

図７は、この実施形態のフローチャートを示す。ルータヘッド１８が切断ポイントへ移動すると、それに追従して、集塵ノズル７２も前記切断ポイントへ移動する。そして、除電が開始された後、切断が行われる。切断が終了すると、ルータヘッド１８が次の切断ポイントへ移動し、集塵ノズル７２もこれに追従する。

図８は、集塵ノズル７２の停止位置を示す説明図である。集塵ノズル７２の停止位置は、集塵口７２ａの中心が切断ポイントの中心Ｐｃと一致する位置に設定することが好ましい。中心Ｐｃは、ルータビット２３の下降位置Ｐｄと、その上昇位置Ｐｕの中点として求められる。このため、下降位置Ｐｄの座標と上昇位置Ｐｕの座標が分かれば演算により求めることができる。

従って、集塵ノズル７２を移動位置を制御するための制御プログラムを、ルータヘッド２３の制御プログラムを流用して作成すると、非常に効率的である。図９は、集塵ノズル７２の制御プログラムの作成手順を示すフローチャートである。まず、ルータヘッドの上昇位置Ｐｕの座標と下降位置Ｐｄの座標とを含むルータヘッド用移動制御プログラムを作成する。このルータヘッド用移動制御プログラムから、上昇位置Ｐｕの座標と下降位置Ｐｄの座標を抽出して、中点Ｐｃの座標を算出する。ルータヘッド用移動制御プログラムの上昇位置Ｐｕ及び下降位置Ｐｄの座標を、算出した中点Ｐｃの座標に置換することにより、集塵ノズル用移動制御プログラムを作成する。

なお、上記実施形態では、除電装置と集塵ノズル移動機構とを組み合わせた例で説明したが、集塵ノズル移動機構を単独で使用してもよい。

なお、プリント基板を切断する例で説明したが、本発明は、これに限られず、プリント基板の他、各種の基板の切断装置に実施することができる。

基板切断装置の概略構成を示す説明図である。 プリント基板の切断方法の説明図である。 除電ヘッド及びルータヘッドの説明図である。 切断手順を示すフローチャートである。 ブロー型の集塵装置を用いた例を示す説明図である。 集塵ノズルが移動する集塵装置を設けた例を示す説明図である。 図６の基板切断装置の切断手順を示すフローチャートである。 集塵ノズルの停止位置の説明図である。 集塵ノズル移動制御用プログラムの作成手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 基板切断装置
１１ プリント基板
１８ ルータヘッド
１９ ルータヘッド移動機構
２３ ルータビット
４１ 集塵装置
４３ 集塵ノズル
５１，６１ 除電装置
５２ 除電ヘッド
５６ 吹きつけノズル
６３ 吹き出しノズル
７３ 集塵ノズル移動機構

Claims (10)

1. 被加工物である平板形状の基板と略平行な面内を移動自在に設けられ回転軸の先端部に刃が形成されたルータビットを用いて、前記基板を所定の切断線に沿って切断する基板切断装置において、
   前記ルータビットの先端部に向けてイオン化された空気を吹き付ける除電装置を設けたことを特徴とする基板切断装置。
2. 前記空気を、それが前記ルータビットの軸に沿って流れるように吹き出すことを特徴とする請求項１記載の基板切断装置。
3. 前記ルータビットが複数の切断ポイント間を移動する際には、前記空気の吹き付けを停止することを特徴とする請求項１又は２記載の基板切断装置。
4. 前記基板の切断位置から発生する粉塵を吸引により収集する集塵装置と、この集塵装置の集塵口を前記ルータビットに追従させる移動機構とを設けたことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の基板切断装置。
5. 被加工物である平板形状の基板と略平行な面内を移動自在に設けられ回転軸の先端部に刃が形成されたルータビットを用いて、所定の切断線に沿って前記基板を切断する基板切断装置において、
   前記基板の切断位置から発生する粉塵を吸引により収集する集塵装置と、この集塵装置の集塵口を前記ルータビットに追従させる移動機構とを設けたことを特徴とする基板切断装置。
6. 被加工物である平板形状の基板と略平行な面内を移動自在に設けられ回転軸の先端部に刃が形成されたルータビットを用いて、前記基板を所定の切断線に沿って切断する基板切断方法において、
   前記ルータビットの先端部に向けてイオン化された空気を吹き付けることにより前記基板を除電しながら切断を行うことを特徴とする基板切断方法。
7. 前記空気を、それが前記ルータビットの軸に沿って流れるように吹き出すことを特徴とするを請求項６記載の基板切断方法。
8. 前記ルータビットが複数の切断ポイント間を移動する際には、前記空気の吹き付けを停止することを特徴とする請求項６又は７記載の基板切断方法。
9. 集塵装置の集塵口を前記ルータビットに追従させながら、前記基板から発生する粉塵を吸引することを特徴とする請求項６〜８いずれか記載の基板切断方法。
10. 被加工物である平板形状の基板と略平行な面内を移動自在に設けられ回転軸の先端部に刃が形成されたルータビットを用いて、所定の切断線に沿って前記基板を切断する基板切断方法において、
    集塵装置の集塵口を前記ルータビットに追従させながら、前記基板から発生する粉塵を吸引することを特徴とする基板切断方法。

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