JP3183229B2 - 基板の前処理システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板に対
して部品実装するための貫通孔を形成する前に行う基板
の前処理システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子機器等で用いられるプリン
ト配線基板は、その外縁部に不良箇所が発生し易いの
で、予め要求サイズよりも多少大きなサイズの基板に製
作され、配線に応じて部品実装用の貫通孔を形成すると
ともにプリント配線を形成する前に、基板を所定サイズ
にカットするなどの前処理加工を施している。従来の前
処理加工は、図１６に示すように、先ず、マーキング工
程において、予め基板１００に対して形成されたマーキ
ングに基づいて、銅箔の外面に位置決め用のマーキング
１０１を施し、次の座ぐり工程において、マーキング１
０１部分に座ぐり加工を施して、予め基板１００に形成
したマーク１０３を露出させ、次の穴あけ工程におい
て、穴あけ装置によりマーキング部分に位置決め孔１０
４を形成する。次に、スタック工程において、位置決め
孔１０４にスタックピン１０５を装着して、複数の基板
１００を積層状に位置決め固定し、次の外周加工工程に
おいて、基板１００が所定サイズになるようにその外周
部をルーター１０６により研磨して除去する。次に、当
板捨板テープ貼り工程において、積層状にスタッキング
した複数の基板１００の上面側に、ドリルの先端のズレ
を防止するためのアルミニウム板１０７を、また下面側
にバリの発生を防止するための捨板１０８を夫々積層状
に配置させて、これらをテープ１０９で貼着して固定す
る。こうして、前処理加工を施した後、ＮＣ工作機械を
用いて部品実装位置に応じて部品実装用の穴を形成する
ことになる。

【０００３】ところで、前記前処理加工においては、基
板１００の外周加工工程での作業時間が、他の工程の作
業時間よりも格段に長くなるので、処理能力を十分に高
めることができなかった。また、処理能力の差を吸収す
るため、外周加工工程の直前で複数の基板１００を重ね
て一時的にストックさせる必要があったので、基板１０
０の表面が傷ついたりするという問題もあった。

【０００４】そこで、本出願人は、実開平６−８０５９
１号において、基板の外周の耳部を切除する基板の耳落
とし装置を、また実開平６−８０５１９号において、耳
部を切除した基板の外周部のバリを除去する基板のバリ
取り装置を夫々提案し、この装置を用いて、基板の外周
加工を行い、その後に複数の基板を積層状にスタッキン
グする基板の前処理システムを構築した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記のよう
な前処理システムにおいても、スタック組と外周加工の
処理速度が早くなったことから、今度はマーキング工程
〜穴あけ工程までの作業時間が、スタック組及び外周加
工に追従できなくなり、ラインバランスが崩れるという
問題が発生した。また、マーキング工程〜穴あけ工程ま
での作業を行うため、数人の作業者が必要となり、人的
な面での省力化という点においても問題があった。

【０００６】本発明の目的は、自動化を推進して作業人
員を極力少なくし、しかもラインバランスを良くして処
理能力を増大し得る基板の前処理システムを提供するこ
とである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る基板の前
処理システムは、テーブル上にセットした基板を吸着保
持した状態で、Ｘ方向とＹ方向と鉛直軸周りの回転方向
とに位置決めして穴あけする位置決め兼穴あけ装置を用
いて、基板に対して位置決め孔を形成する穴あけ工程
と、位置決め孔を基準に第１テーブル上に基板を位置決
めセットして、第１テーブルとともに基板を移送しなが
ら、基板の一方の対向辺の耳をそれぞれ、剪断刃を外周
に有する上下１対の円板状の回転刃間へ送給して切断す
る第１切断工程と、位置決め孔を基準に第２テーブル上
に基板を位置決めセットして、第２テーブルとともに基
板を移送しながら、基板の他方の対向辺の耳をそれぞ
れ、剪断刃を外周に有する上下１対の円板状の回転刃間
へ送給して切断する第２切断工程と、位置決め孔を基準
に基板を位置決めして移送しながら基板の一方の対向辺
のバリをそれぞれ切削により除去する第１バリ取り工程
と、位置決め孔を基準に基板を位置決めして移送しなが
ら基板の他方の対向辺のバリをそれぞれ切削により除去
する第２バリ取り工程とを備え、前記位置決め兼穴あけ
装置として、テーブル上に基板を目視にて仮位置決めす
るために、テーブルの適正な位置に基板をセットした状
態で、基板の位置決め孔の形成位置に予め形成した位置
決めマークを、照射面における直径が０．８〜０．５ｍ
ｍのレーザービームで照射するビーム照射手段を有する
ものを用い、第１テーブルから第２テーブルへ基板を移
載するための移載装置として、第１テーブル上の基板を
吸着保持して上方へ持ち上げ、第２テーブルの上方へ９
０°回転させながら移送し、その後下降させて第２テー
ブル上に移載する移載装置を設けたものである。

【０００８】この基板の前処理システムにおいては、従
来におけるマーキング工程から穴あけ工程までを、位置
決め兼穴あけ装置を用いて行うことになるので、位置決
め孔を形成するまでの処理能力が大幅に改善されること
になる。また、基板の外周加工として、第１切断工程及
び第２切断工程において、剪断刃を外周に有する上下１
対の円板状の回転刃を用いて基板の耳部を切断し、第１
バリ取り工程及び第２バリ取り工程において、切削によ
り基板の側縁のバリを除去するので、効率的な外周加工
が可能となり、前処理システム全体のラインバランスが
改善されることになる。しかも、第１、第２切断工程に
おいては、移載装置により、基板を吸着保持した状態で
移送しながら９０°回転させて、第１テーブルから第２
テーブルへ基板を移載するので、人手を使わない効率的
な移載が可能となる。また、基板に対するレーザービー
ムの照射面の直径を０．８〜０．５ｍｍに設定している
ので、人手による仮位置決めの作業時間を殆ど変化させ
ることなく、仮位置決めの位置決め精度を向上させ、位
置決め兼穴あけ装置による自動位置決めを従来の約 １／
２の時間で行うことが可能となり、前処理システムのラ
インバランスが大幅に改善されることになる。

【０００９】請求項２記載のように、移載装置では、電
動モータにより基板を９０°回転させるように構成する
ことが好ましい。つまり、エアシリンダ等のアクチュエ
ータでも、リンクを用いるなどして９０°回転させるこ
とは可能であるが、スムーズな回転が得られず、しかも
騒音や振動が大きくなるので、電動モータにより回転さ
せることが好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。先ず、基板の構成につ
いて簡単に説明する。図１、図２に示すように、この基
板１は、プリント配線基板で、多層の熱硬化性積層板２
の上下両面に銅箔３を貼着したもので、外縁部における
プリント不良を防止するため、要求のサイズよりも多少
大きなサイズに形成されている。但し、図例以外の構成
の基板に対しても本発明を同様に適用できる。熱硬化性
積層板２の中間板２ａの上面には基板１を位置決めする
ための左右１対の位置決めマーク４と、基板１の左右を
識別するための１つの位置決めマーク５とが印刷にて形
成され、この位置決めマーク４、５は銅箔３を通して目
視できるように構成されている。

【００１２】次に、基板１に対して部品実装用の貫通孔
を形成する前に施す前処理の全体システムについて説明
する。図３に示すように、基板１の前処理システムは、
基本的には、位置決めマーク４、５の位置に位置決め孔
６、７を形成するための穴あけ工程と、基板１の耳部８
を切除するための切断工程と、基板１の側縁を切削して
バリ取りするバリ取り工程と、図３、図４に示すよう
に、複数の基板１を積層状に重ねてその位置決め孔６に
スタッキングピン１０を装着して位置決め固定するスタ
ッキング工程と、積層された複数の基板１の上面と下面
とにアルミニウム板１１と捨板１２とを夫々積層状に配
した状態で、これらをテープ１３で固定するテーピング
工程とから構成されている。

【００１３】穴あけ工程では、図５に示すように、位置
決め兼穴あけ装置２０を用いて、テーブル２１上にセッ
トした基板１を吸着保持した状態で、位置決めマーク４
を左右１対のカメラ２２で撮影しながら、テーブル２１
とともに基板１を微小移動させて、基板１をＸ方向とＹ
方向と鉛直軸周りのθ方向とに自動位置決めし、３つの
ドリル２３により位置決めマーク４、５の形成位置に位
置決め孔６、７を夫々形成する。テーブル２１上には手
作業で基板１をセットすることになるが、このとき作業
者は、位置決め兼穴あけ装置２０に付設された１対のビ
ーム照射手段２４からのレーザービームで左右の位置決
めマーク４が照射されるように、基板１をテーブル２１
上に仮位置決めしてセットすることになる。ビーム照射
手段２４としては、基板１に対するレーザービームの照
射面における直径が０．８ｍｍよりも大きいと、手作業
で行う基板１の仮位置決めがラフになりすぎて、位置決
め兼穴あけ装置２０による基板１の自動位置決めのため
の所要時間が長くなり、０．５ｍｍよりも小さいと、手
作業で行う基板１の仮位置決めのための所要時間が長く
なるので、０．８〜０．５ｍｍのものを用いている。

【００１４】切断工程は、第１切断工程と第２切断工程
とに別れており、両工程では同様の構成の切断装置３０
を用いて、先ず第１切断工程では、基板１の幅方向を送
給方向に向けて第１の切断装置３０に基板１を送給し
て、基板１の幅方向の両側の耳部８を切断し、次に第２
切断工程では、基板１の長手方向を送給方向に向けて第
２の切断装置３０に基板１を送給して、基板１の長手方
向の両側の耳部８を切断することになる。但し、基板１
の長手方向の両側の耳部８を切断した後、幅方向の両側
の耳部８を切断してもよい。

【００１５】両切断装置３０は、図６、図７に示すよう
に、上下１対の回転刃３１を有する左右１組の切断手段
３２を備えており、左右の切断手段３２は相互に接近離
間可能に設けられ、上下の回転刃３１は３つの歯車３４
を介して同期回転され、左右の回転刃３１は図示外の電
動モータ等に接続されたスプライン軸３３を介して同期
回転される。回転刃３１は、略円板状のカッターホルダ
３５と、カッターホルダ３５に固定した略環状のカッタ
ー３６とを有しており、上下のカッター３６の周面間に
は基板１の厚さよりも小さい所定の隙間Ｈが形成され、
上下のカッター３６の対向する端面の外周部には切断し
た基板１の切断端面を逃がすための環状の逃げ部３７が
形成されている。この切断装置３０では、左右の切断手
段３２間の距離を適正な基板１のサイズに予め調整した
状態で、２つの位置決め孔６に図示外の位置決めピンを
それぞれ嵌め込んで、基板１をテーブル３８上に位置決
めセットし、テーブル３８とともに基板１を左右の切断
手段３２間へ送給することで、同期回転する上下の回転
刃３１間における剪断力で左右の耳部８を同時に切断す
る。

【００１６】両切断工程でそれぞれ用いる切断装置３０
は、基板１の移送方向を同方向に向けて並設され、両切
断装置３０間には、第１切断工程で用いる第１テーブル
３８Ａ上から第２切断工程で用いる第２テーブル３８Ｂ
上へ基板１を移載するための移載装置５０が設けられて
いる。移載装置５０について説明すると、図８〜図１１
に示すように、両切断装置３０の後方にわたって上下１
対のガイドレール５１が設けられ、ガイドレール５１の
前側には可動ベース５２がガイドレール５１に沿って移
動自在に設けられている。

【００１７】可動ベース５２の前側には昇降用シリンダ
５３にて昇降される昇降台５４が設けられ、昇降台５４
の下側には基板１を吸着保持するための吸着パッド５５
を複数の有する保持ユニット５６が設けられ、この保持
ユニット５６は昇降台５４に設けられた電動モータ５７
及び減速機５８を介して軸部材５９を中心に９０°回転
駆動可能に構成されている。但し、電動モータ５７に代
えてエアシリンダなどのアクチュエータにより保持ユニ
ット５６を９０°回転させてもよい。複数の吸着パッド
５５はエアシリンダ６０により昇降可能に構成され、吸
着パッド５５に吸着保持された基板１は、吸着パッド５
５を上昇させることで、その両側部が規制板６１に当接
して、吸着パッド５５から確実に離脱できるように構成
されている。

【００１８】この移載装置５０では、先ず、図９に示す
ように、昇降用シリンダ５３にて昇降台５４とともに保
持ユニット５６を下降させることで、第１切断工程にお
ける処理を完了した第１テーブル３８Ａ上の基板１に吸
着パッド５５を押し当てて、吸着パッド５５で基板１を
吸着保持する。次に、図１０に示すように、吸着パッド
５５で基板１を保持した状態で、昇降用シリンダ５３に
て昇降台５４とともに保持ユニット５６を上昇させ、第
１テーブル３８Ａ上の基板１を保持ユニット５６側に受
け渡す。次に、図１１に示すように、ガイドレール５１
に沿って可動ベース５２とともに昇降台５４及び保持ユ
ニット５６を第２テーブル３８Ｂの上方位置へ移動させ
るとともに、移送途中において電動モータ５７により保
持ユニット５６を９０°回転させる。そして、昇降用シ
リンダ５３にて昇降台５４とともに保持ユニット５６を
下降させ、保持ユニット５６に保持された基板１を第２
テーブル３８Ｂ上に位置決めセットすることで、第１テ
ーブル３８Ａ上の基板１を第２テーブル３８Ｂ上に移載
することになる。この移載装置５０では、基板１を第１
テーブル３８Ａの上方位置から第２テーブル３８Ｂの上
方位置へ移送しながら、保持ユニット５６を９０°回転
させるので、効率的に基板１を移載することが可能とな
る。

【００１９】バリ取り工程は、第１バリ取り工程と第２
バリ取り工程とに別れており、両工程では同様の構成の
切削装置４０を用いて、先ず第１バリ取り工程では、基
板１の長手方向を送給方向に向けて第１の切削装置４０
に基板１を送給して、基板１の長手方向の両側縁のバリ
を除去し、次に第２バリ取り工程では、基板１の幅方向
を送給方向に向けて第２の切断装置３０に基板１を送給
し、基板１の幅方向の両側縁のバリを除去することにな
る。但し、基板１の幅方向の両側縁のバリを除去した
後、長手方向の両側縁のバリを除去してもよい。また、
基板１の長手方向或いは幅方向の両側縁のバリを除去し
た後、同じ切削装置４０に基板１を還流させて、幅方向
或いは長手方向の両側縁のバリを除去させるようにして
もよい。切削装置４０は、図１２に示すように、図示外
の電動モータにより回転駆動される３つの切削ホイール
４１、４２、４３を有する左右１組の切削手段４４を備
えており、左右の切削手段４４は相互に接近離間可能に
支持されている。

【００２０】この切削装置４０では、左右の切削手段４
４間の距離を適正な基板１のサイズに予め調整した状態
で、位置決め孔６を介して位置決めしながら左右の切削
手段４４間へ基板１を送給することで、先ず、図１３に
示すように、第１の切削ホイール４１により基板１の側
縁の上端部が斜めに切削され、次に、図１４に示すよう
に、第２の切削ホイール４２により基板１の側縁の下端
部が斜めに切削され、次に、図１５に示すように、第３
の切削ホイール４３により基板１の厚さ方向の途中部が
鉛直方向に切削され、基板１の側縁が台形状に切削され
てバリが除去されることになる。尚、前述の移載装置５
０と同様の構成の移載装置を用いて、第１バリ取り工程
における研削装置４０から、第２バリ取り工程における
研削装置４０へ基板１を移載してもよい。

【００２１】スタッキング工程及びテーピング工程は、
基板１に対する前処理加工の後工程において、ＮＣ加工
機により複数枚の基板１に対して同時に、部品実装用の
貫通孔を形成できるようにするためのもので、周知の構
成なので簡単に説明すると、スタッキング工程では、３
枚の基板１を積層状に重ねてその位置決め孔６にスタッ
キングピン１０を装着し、３枚の基板１を積層状に位置
決め固定し、テーピング工程では、積層状に位置決め固
定された３枚の基板１の上面と下面とに、ドリルのスベ
リ止め用のアルミニウム板１１とバリ防止用の捨板１２
とを夫々積層状に配した状態で、これらをテープ１３で
固定する。但し、３枚以外の複数枚の基板１を積層状に
重ねてテーピングしてもよい。

【００２２】この前処理システムに必要な作業者は、穴
あけ工程で１名、切断工程で２名、バリ取り工程で２
名、スタッキング工程及びテーピング工程で１名、計６
名の作業者で良く、従来の前処理システムと比較して約
半分程度の人員で効率良く前処理を施すことが可能とな
る。また、全工程において１枚の基板１の加工に要する
時間が約９秒となり、ラインバランスが良くなって、能
率的に基板１を加工できるとともに、複数の基板１を積
層状にストックすることによる基板表面の損傷等の発生
を防止することが可能となる。

【００２３】

【発明の効果】本発明に係る基板の前処理システムによ
れば、従来におけるマーキング工程から穴あけ工程まで
を、位置決め兼穴あけ装置を用いて行うので、位置決め
孔を形成するまでの処理能力が大幅に改善されるととに
も、それに従事する作業要員も一人で済むことになる。
また、位置決め孔を形成するための穴あけ工程と、基板
の耳部を切除してバリ取りする外周加工工程とのライン
バランスが良くなり、全体的な処理能力を改善できると
ともに、基板を積み重ねてストックすることによる傷等
の発生を防止できる。しかも、第１、第２切断工程にお
いては、移載装置により、基板を吸着保持した状態で移
送しながら９０°回転させて、第１テーブルから第２テ
ーブルへ基板を移載するので、人手を使わない効率的な
移載が可能となる。また、位置決め兼穴あけ装置として
ビーム照射手段を有するものを用いると、テーブルに対
する基板の仮位置決めの位置決め精度を向上させ、位置
決め兼穴あけ装置による自動位置決めを従来の約１／２
の時間で行うことが可能となる。そして、位置決め孔を
形成するための穴あけ工程と、基板の耳部を切除してバ
リ取りする外周加工工程とのラインバランスを略完全に
合致させることが可能となる。

【００２４】請求項２記載のように構成すると、スムー
ズに基板を９０°回転させることが可能となり、騒音や
振動が発生を極力少なくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 基板の平面図

【図２】 図１のII−II線断面図

【図３】 前処理システムの工程説明図

【図４】 テーピングされた基板の位置決め穴付近の縦
断面図

【図５】 位置決め兼穴あけ装置の全体構成図

【図６】 切断装置の正面図

【図７】 上下のカッター付近の要部縦断面図

【図８】 移載装置の側面図

【図９】 移載装置の正面図

【図１０】 移載装置の作動説明図

【図１１】 移載装置の作動説明図

【図１２】 切削装置の斜視図

【図１３】 第１の切削ホイールの要部縦断面図

【図１４】 第２の切削ホイールの要部縦断面図

【図１５】 第３の切削ホイールの要部縦断面図

【図１６】 従来の前処理加工の工程説明図

【符号の説明】

１ 基板 ２ 熱硬化性積
層板 ２ａ 中間板 ３ 銅箔 ４ 位置決めマ
ーク ５ 位置決めマーク ６ 位置決め孔 ７ 位置決め孔 ８ 耳部 １０ スタッキングピン １１ アルミニウ
ム板 １２ 捨板 １３ テープ ２０ 位置決め兼穴あけ装置 ２１ テーブル ２２ カメラ ２３ ドリル ２４ ビーム照射手段 ３０ 切断装置 ３１ 回転刃 ３２ 切断手段 ３３ スプライン
軸 ３４ 歯車 ３５ カッターホ
ルダ ３６ カッター ３７ 逃げ部 ３８ テーブル ３８Ａ 第１テーブ
ル ３８Ｂ 第２テーブル ４０ 切削装置 ４１ 切削ホイー
ル ４２ 切削ホイール ４３ 切削ホイー
ル ４４ 切削手段 ５０ 移載装置 ５１ ガイドレール ５２ 可動ベース ５３ 昇降用シリンダ ５４ 昇降台 ５５ 吸着パッド ５６ 保持ユニッ
ト ５７ 電動モータ ５８ 減速機 ５９ 軸部材 ６０ エアシリン
ダ ６１ 規制板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B26D 7/06 B26D 1/24

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テーブル上にセットした基板を吸着保持
   した状態で、Ｘ方向とＹ方向と鉛直軸周りの回転方向と
   に位置決めして穴あけする位置決め兼穴あけ装置を用い
   て、基板に対して位置決め孔を形成する穴あけ工程と、 前記位置決め孔を基準に第１テーブル上に基板を位置決
   めセットして、第１テーブルとともに基板を移送しなが
   ら、基板の一方の対向辺の耳をそれぞれ、剪断刃を外周
   に有する上下１対の円板状の回転刃間へ送給して切断す
   る第１切断工程と、 前記位置決め孔を基準に第２テーブル上に基板を位置決
   めセットして、第２テーブルとともに基板を移送しなが
   ら、基板の他方の対向辺の耳をそれぞれ、剪断刃を外周
   に有する上下１対の円板状の回転刃間へ送給して切断す
   る第２切断工程と、 前記位置決め孔を基準に基板を位置決めして移送しなが
   ら基板の一方の対向辺のバリをそれぞれ切削により除去
   する第１バリ取り工程と、 前記位置決め孔を基準に基板を位置決めして移送しなが
   ら基板の他方の対向辺のバリをそれぞれ切削により除去
   する第２バリ取り工程と、 を備え、前記位置決め兼穴あけ装置として、テーブル上に基板を
   目視にて仮位置決めするために、テーブルの適正な位置
   に基板をセットした状態で、基板の位置決め孔の形成位
   置に予め形成した位置決めマークを、照射面における直
   径が０．８〜０．５ｍｍのレーザービームで照射するビ
   ーム照射手段を有するものを用い、 前記第１テーブルから第２テーブルへ基板を移載するた
   めの移載装置として、第１テーブル上の基板を吸着保持
   して上方へ持ち上げ、第２テーブルの上方へ９０°回転
   させながら移送し、その後下降させて第２テーブル上に
   移載する移載装置を設けた基板の前処理システム。
2. 【請求項２】 前記移載装置では、電動モータにより基
   板を９０°回転させる請求項１記載の基板の前処理シス
   テム。