JP2015178164A

JP2015178164A - 穿孔装置

Info

Publication number: JP2015178164A
Application number: JP2014107652A
Authority: JP
Inventors: 松本　清; Kiyoshi Matsumoto; 清松本; 真二飯田; Shinji Iida; 敏広須田; Toshihiro Suda
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2014-05-26
Publication date: 2015-10-08

Abstract

【課題】プリント基板の穴明け時に基準マークの位置を自動的に検出する手段を提供すること。【解決手段】ワークＷを保持する基台１０に対して相対移動可能な移動ユニット１ａ,１ｂと、前記移動ユニット１ａ,１ｂに搭載された穿孔手段３ａ、３ｂとを備え、前記移動ユニット１ａ,１ｂのサーボ機構により位置検出、位置決めを行いながら穿孔作業を行う穿孔装置において、前記ワークＷの片面側に昇降可能に前記移動ユニット１ａ,１ｂに設けられた撮像手段５ａ,５ｂと、前記撮像手段５ａ,５ｂの第一の高さでの像に基づいて前記ワークＷの基準点を検索し、第一の高さより低い第二の位置での前記撮像手段５ａ,５ｂの前記基準点の像に基づいて前記穿孔手段３ａ、３ｂをワークＷに対して相対的に位置決めして規定の位置に穿孔を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、プリント基板等のワークに穴明けをする穿孔装置に係わり、より詳細にはその穴明け位置を自動検出する技術に関する。

電子部品を実装するために使用されるプリント基板は、製作の段階で、露光機による露光作業を行う際のアライメント用の穴、内層材用の穴、ガイドピン打ち込み用のガイド穴、ピンラミネーション用の穴等の穿孔作業を行う。
このような基準穴明け作業はその穴明け位置が表層を銅箔で覆われている基板の内層に存在するため、特許文献１に見られるようにＸ線検査装置を用いて基板を手動操作により適切な位置を検索、確定してから穿孔する。

この際、プリント基板の穿孔装置の外側に露出している領域を両手で操作してプリント基板の内層に設けられている基準マークの位置を検出を行う必要がある。

特開平６−１１４６９５号公報

しかし、上記のような基準穴明け方法では、加工毎にプリント基板を手動操作する必要があるため加工時間が運転者の習熟度により大幅に変動し、又プリント基板の一部が装置本体から露出しているためＸ線照射時に作業員が被爆する危険性が排除できないという問題があった。
このため穴明けを行う前工程にＸ線検査装置を有する仮位置決め装置を設け、仮整合させた基板を搬入する装置が実用化されているが、大掛かりな基板整合装置を穴け工程の前段に設置する必要があり、コストの増加と装置全体の大型化を伴うという問題がある。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところはプリント基板の穿孔作業において、より高速な加工速度により連続して穴明け加工が出来き、また操作者のＸ線被爆の危険性を排除した穿孔装置を提供することである。

このような課題を達成するために本発明はワークを保持する基台に対して相対移動可能な移動ユニットと、前記移動ユニットに搭載された穿孔手段とを備え、前記移動ユニットのサーボ機構により位置検出、位置決めを行いながら穿孔作業を行う穿孔装置において、前記ワークの片面側に昇降可能に前記移動ユニットに設けられた撮像手段と、前記撮像手段の第一の高さでの像に基づいて前記ワークの基準点を検索し、第一の高さより低い第二の位置での前記撮像手段の前記基準点の像に基づいて前記穿孔手段をワークに対して相対的に位置決めして規定の位置に穿孔を行うように構成されている。

高い位置で広い領域の画像を得てワークの基準位置を容易に自動で見出し、ついで低い位置での高倍率画像により基準位置への高い精度で位置決めを行うことができるばかりでなく、ワークを装置にセットしさえすれば以後は自動で位置決め作業、穿孔作業が進むのでＸ線被爆の危険をなくすることができる。

本発明の穿孔装置の一実施例を示す正面図である。図（ａ）（ｂ）は、それぞれ同上装置の撮像装置の動作を示す説明図である。図（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ同上装置の位置決め動作を模式的に示す説明図である。本発明の穿孔装置の他の実施例を示す正面図である。

そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例を示すものであってプリント基板Ｗに対してＸ,及びＹ軸方向（図面上、左右方向、及び垂直方向）へ移動する移動ユニット１ａ,１ｂと、移動ユニット１ａ,１ｂ上に構成されたガントリー２ａ,２ｂと、ガントリー２ａ,２ｂに構成された穴明け用スピンドル３ａ、３ｂと、昇降機構４ａ、４ｂを介してガントリー２ａ,２ｂに設けられた基準マーク検出用撮像装置、この実施例ではＸ線カメラ５ａ,５ｂと、プリント基板ＷをＹ軸方向（図面上垂直方向）に移動させる移動Ｙ軸テーブル６と、プリント基板Ｗの下面側でかつＸ線カメラ５ａ,５ｂに対向して移動ユニット１ａ,１ｂに配置されたＸ線源７ａ、７ｂとを備えている。

なお、図中符号８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂは移動ユニット１ａ,１ｂをＸ,及びＹ軸方向に移動させる駆動機構を、また符号１０は移動Ｙ軸テーブル６を移動させる駆動機構をそれぞれ示す。

この実施例において、先ずプリント基板ＷをＹ軸方向（図面上垂直方向）に移動させる移動Ｙ軸テーブル８に固定する。
そしてプリント基板Ｗの内層の導電層に形成された基準マークＳを広い領域で検出するため、Ｘ線カメラ５ａ,５ｂをＸ線カメラ昇降機構４a,４ｂによりプリント基板Ｗから高さＨ1まで上昇させる（図２（ａ））。

これによりＸ線カメラ５ａ、５ｂの視野が拡大されて容易にプリント基板Ｗの基準マークＳをＸ線カメラ５ａ、５ｂの像領域Ｉに捉えることができる（図３（ａ））。

ついでＸ線カメラ５ａ、５ｂの像領域Ｉの中心（図中十字マーク）に
基準マークＳの像が来るように移動ユニット１ａ,１ｂを移動させる（図３（ｂ））。

次にＸ線カメラ４ａ,4ｂを予め設定した所定の狭視野、つまり高分解能になる高さＨ2まで降下させる（図２（ｂ））（図３（ｃ））。これにより拡大像が表示されるため、Ｘ線カメラ５ａ、５ｂの像領域Ｉの中心と基準マークＳとの間の誤差を拡大して検出できる。

この状態でさらにＸ線カメラ５ａ、５ｂの像領域Ｉの中心（図中十字マーク）に基準マークＳの像が来るように移動ユニット１ａ,１ｂを移動させる（図３（ｄ））。

これにより、プリント基板Ｗの基準位置にガントリーベース１ａ,１ｂの位置を高い精度で位置決めすることできる。言うまでもなくこの位置の位置データは各駆動機構８ａ、８ｂ，９ａ、９ｂ、１０のサーボ機構に設けられているエンコーダやマグネットスケールなどにより把握することができる。

この基準位置データと要穿孔位置データとに基いて移動ユニット１ａ,１ｂにより穴明け用スピンドル３ａ、３ｂをプリント基板Ｗの個々の要穿孔位置に移動させて穿孔すると
いう工程を順次繰り返してプリント基板Ｗを完成させる。

すなわち撮像装置を高所に位置させて広い範囲を探索して基準マークＳを見出し、その位置まで移動ユニット１ａ,１ｂを移動させた後、撮像装置を低所に位置させて高倍率で基準マークＳの位置をより精密に検出して、その基準マークＳに位置合わせすることができる。
このようにプリント基板を装置にセットしさえすれば以後は自動で位置決め作業、穿孔作業が進むのでＸ線被曝をなくすることができる。

なお、上述の実施例においてはプリント基板の基準位置をＸ線で検出する場合を例にとって説明したが、プリント基板の表面に光学的に検出可能な基準マークが形成されている場合には、Ｘ線源を無くし、また撮像装置として半導体撮像装置を用いることができる。

また、上述の実施例においては、撮像装置もしくは穿孔手段をプリント基板の基準マークＳに位置合わせする場合を例にとって説明したが、プリント基板の角部、端部と基準マークとの相対座標、距離を計測する場合にも適用できることは明らかである。この場合、相対座標、距離は、移動ユニットの駆動機構や移動Ｙ軸テーブルのサーボ機構に設けられているエンコーダやマグネットスケールなどにより検出することができる。

さらに、上述の実施例においては撮像装置を昇降させて基準マークの探索視野領域、及び撮像倍率を切り替えているが、図４に示したようにガントリー２ａ,２ｂのそれぞれに基準マークを広域で探索できる第一の撮像装置１１ａ、１１ｂと、基準マークを高倍率で撮影できる第二の撮像装置１２ａ、１２ｂを取り付けても同様の作用効果を奏することは明らかである。

すなわち第一の撮像装置１１ａ、１１ｂからの画像データに基づいてプリント基板Ｗの内層の導電層に形成された基準マークＳを広い領域で検出し、第二の撮像装置１２ａ、１２ｂの視野の中央に基準マークＳが来るように移動ユニット１ａ,１ｂを移動させる。
この状態では第二の撮像装置１２ａ、１２ｂにより高倍率の画像データで基準マークＳを捉えることができるため、第二の撮像装置１２ａ、１２ｂの中心と基準マークＳとの間の誤差を拡大して検出できる。

この状態でさらに第二の撮像装置１２ａ、１２ｂの像領域の中心に基準マークＳの像が来るように移動ユニット１ａ,１ｂを移動させる。これにより、プリント基板Ｗの基準位置に移動ユニット１ａ,１ｂの位置を高い精度で位置決めすることできる。

なお、上述の実施例においては倍率の異なる撮像手段を複数、接近させて配置しているが、１台の撮像装置の対物レンズの光軸上に拡大レンズ、もしくは縮小レンズを進退可能に配置して撮影可能な領域、もしくは倍率を変更するようにしても同様の作用効果を奏することは明らかである。

Ｗプリント基板１ａ,１ｂ移動ユニット２ａ,２ｂガントリー３ａ、３ｂ穴明け用スピンドル４ａ、４ｂ昇降機構５ａ,５ｂ基準マーク検出用撮像装置（Ｘ線カメラ）６移動Ｙ軸テーブル７ａ、７ｂＸ線源８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂ移動ユニットの駆動機構１０移動Ｙ軸テーブル１１ａ、１１ｂ
第一の撮像装置１２ａ、１２ｂ第二の撮像装置

Claims

ワークを保持する基台に対して相対移動可能な移動ユニットと、前記移動ユニットに搭載された穿孔手段とを備え、前記移動ユニットのサーボ機構により位置検出、位置決めを行いながら穿孔作業を行う穿孔装置において、
前記ワークの片面側に昇降可能に前記移動ユニットに設けられた撮像手段と、前記撮像手段の第一の高さでの像に基づいて前記ワークの基準点を検索し、第一の高さより低い第二の位置での前記撮像手段の前記基準点の像に基づいて前記穿孔手段をワークに対して相対的に位置決めして規定の位置に穿孔を行う穿孔装置。
ワークを保持する基台に対して相対移動可能な移動ユニットと、前記移動ユニットに搭載された穿孔手段とを備え、前記移動ユニットのサーボ機構により位置検出、位置決めを行いながら穿孔作業を行う穿孔装置において、
前記ワークの片面側に前記移動ユニットに設けられた低倍率の第一と撮像手段と、第一の撮像手段に近接して前記移動ユニットに設けられた高倍率の第二と撮像手段と、第一の撮像手段の像に基づいて前記ワークの基準点を検索し、第二の前記撮像手段の前記基準点の像に基づいて前記穿孔手段をワークに対して相対的に位置決めして規定の位置に穿孔を行う穿孔装置。
前記基準位置が前記ワークに形成された基準マークである請求項１または２に記載の穿孔装置。
前記移動ユニットの前記ワークの他方の面側にＸ線源を有し、前記撮像手段がＸ線カメラである請求項１または２に記載の穿孔装置。