JP3499080B2

JP3499080B2 - プリント基板の穴明け装置及びこれを用いた穴明け方法

Info

Publication number: JP3499080B2
Application number: JP11723396A
Authority: JP
Inventors: 努斉藤; 真一加藤
Original assignee: Seiko Precision Inc
Current assignee: Seiko Precision Inc
Priority date: 1995-06-06
Filing date: 1996-05-13
Publication date: 2004-02-23
Anticipated expiration: 2016-05-13
Also published as: JPH0957695A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】この発明は、プリント基板の穴明け
装置及びその穴明け装置を用いた穴明け方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、回路基板の製作には、１枚の大面
積の基板に多数の回路パターンを印刷した後に各回路パ
ターン毎に切断・分離して多数の回路基板を得る方法が
行われている。この切断に際しては、基板に少なくとも
１対のガイド穴を設け、このガイド穴を加工装置に設け
られたガイドピンに挿着するなどして位置決めし、順次
切断することが行なわれている。したがってガイド穴は
切断位置を決める基礎になるもので、正確な位置に穴明
けすることが要求されている。

【０００３】このような穴明けをするための穴明け装置
として、回路パターンを印刷する際に予め１対の穴明け
位置にマークを付しておき、このマークを穴明け装置に
設けられたＴＶカメラやＸ線カメラなどの撮像手段によ
って撮像し、これを画像処理してその結果求められた位
置にドリルなどの穴明け手段を移動させて穴明けするも
のが用いられている。特開平３−２７７４１１号に開示
されているように、１対の撮像手段および１対の穴明け
手段を有し同時に１対の穴を明けられるようにした装置
がある。これは、様々なサイズのプリント基板の穴明け
を行い得るように、一方の撮像手段および穴明け手段を
移動可能に設けてある。そして、両撮像手段間の間隔は
予めわかっているので、明けるべき穴の間隔に合わせて
数値制御により移動側の撮像手段および穴明け手段を移
動した後、両撮像手段により両識別用マークをそれぞれ
撮像し、画像処理により両識別用マークの中心位置を求
め、この中心位置に両穴明け手段により穴明けするもの
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成による
と、プリント基板のサイズに合わせて数値制御により撮
像手段および穴明け手段を移動させているが、具体的に
は、明けるべき穴の間隔から初期状態における両撮像手
段間の間隔を引いた量だけ移動させている。しかし、初
期状態における両撮像手段間の間隔が不正確であると穴
明け精度が悪くなる。

【０００５】測定用のゲージを用い両撮像手段の位置ず
れ量を求めこれに基づいて補正する方法もあるが、経時
的な精度劣化も考えられるため定期的に位置ずれ量を求
めることが望まれる。そのために測定用のゲージを穴明
け装置に付属させると構成が複雑になる。また、定期的
な位置ずれ量測定のために、使用者がゲージをセットす
るのプリント基板の識別マークを撮像する前に、１対の
撮像手段により位置確認用のが面倒である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】１対の孔部を撮像し画像
認識して求めた中心位置と、１対の孔部の実際の間隔と
から撮像手段の位置ずれ量を求める。これに基づいて、
プリント基板の識別マーク撮像結果を補正して、各穴明
け位置を決定する。

【０００７】１対の孔部のうち、第１の孔部を作業テー
ブルに設けるとともに、第２の孔部を移動部材に設け、
撮像手段を実際に基板に穴明けすべき穴の間隔に応じて
移動した後に間隔を求めるようにして、移動時の誤差な
ども補正可能とする。なお、この場合移動部材の位置は
移動量検出手段を用いて求める。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に係るプリント基板の穴明
け装置は、１対の識別用マークが設けられたプリント基
板を載置する作業テーブルと、識別用マークをそれぞれ
撮像可能である１対の撮像手段と、識別用マークの撮像
結果に基づいて作業テーブル上のプリント基板に穴明け
する１対の穴明け手段と、撮像手段と穴明け手段からな
る組の一方を他方に対し接近、離反させる移動手段と、
撮像手段の位置確認用の１対の孔部とを有している。

【０００９】撮像手段位置確認用の孔部のうち第１の孔
部は、作業テーブルに設けて他方の組の穴明け手段の穿
孔部材が貫通可能にし、第２の孔部は、一方の組の撮像
手段及び穴明け手段の移動方向に沿って移動可能な移動
部材に設け、穴明け手段の穿孔部材が貫通可能にし、作
業テーブル上における移動部材の移動量を移動量検出手
段により検出するようにした。

【００１０】この場合の穴明け方法は、プリント基板に
穴明けすべき１対の穴の間隔に応じて、移動部材と一方
の組の撮像手段及び穴明け手段とを移動し、移動量検出
手段により移動部材の移動量を検出し、これにより両孔
部間の間隔を求め、両撮像手段により両孔部をそれぞれ
撮像し、その画像領域内における両孔部の中心の位置座
標を画像処理により求め、両孔部の中心位置座標と両孔
部間の間隔とに基づいて両撮像手段の位置ずれ量を検出
した後、両識別マークが両撮像手段の画像領域内にそれ
ぞれ入るようにプリント基板を作業テーブル上にセット
し、両撮像手段により両識別マークを撮像し、画像処理
により両識別マークの中心位置を検出し、検出した識別
マークの中心位置と、両撮像手段の位置ずれ量とに基づ
いて、両識別マーク間の間隔と穴明けすべき両穴の間隔
との誤差を求め、この誤差を補正して穴明け位置を設定
し、両穴明け手段によりプリント基板に穴明けする。

【００１１】

【実施例】図１には本発明に係る穴明け装置の全体構造
を示している。作業テーブル１の上方には、所定の間隔
をおいて１対のＸ線照射手段４が支持してある。まず、
このＸ線照射手段４の構成について説明する。Ｘ線照射
手段４には、照射するＸ線の通路５を構成する防護管６
が連結してある。防護管６にはＸ線の通路５を横切るよ
うにシャッタ７が設けてあり、このシャッタは進退駆動
されて通路５を開閉する。防護管６の外周に上下方向の
ガイド溝８が形成してある。防護管６の下方には、通路
５に連通するＸ線の通路９を有する保護筒１０が作業テ
ーブル１に対して近接および離反可能に設けてある。保
護筒１０は、防護管６の外周に嵌合する筒体１３の下端
に固着してある。筒体１３の一部に、ガイド溝８を摺動
可能なガイド１４が設けてある。保護筒１０の周囲には
シリンダ１１により上下可能な遮蔽部材１２が設けられ
ている。この遮蔽部材１２は、鉛含有の合成樹脂シート
を用い、裾の部分に適当な間隔で縦の切れ目を入れたも
のを２枚並設して設けてあり、その内部に、Ｘ線遮断効
果を上げる金属性の鎖が設けられている。Ｘ線を照射す
る際には、裾の部分がテーブル上のワークに当って、内
側を密閉することによりＸ線が周囲に漏洩しないように
遮蔽可能である。

【００１２】このような構成のＸ線照射手段のうち、図
面左側に設けてあるのが固定側Ｘ線照射手段４ａであ
り、右側に設けてあるのが移動側Ｘ線照射手段４ｂであ
る。移動側Ｘ線照射手段４ｂにはナット１５が設けてあ
り、このナット１５は、モータ１６により回転されるリ
ードスクリュー１７に螺合している。また、移動側Ｘ線
照射手段４ｂには、レール１８上を摺動するスライダ１
９が設けてある。従って、モータ１６の作動により、移
動側Ｘ線照射手段２ｂは図面左右方向に移動可能であ
る。

【００１３】図２，３には作業テーブル１より下方が示
してある。Ｘ線の照射を受けるワークの透過像を撮像す
る１対の撮像手段２と、１対の穴明け手段３と、移動手
段２０が配設してある。まず、撮像手段２および穴明け
手段３について説明する。Ｙテーブル２１上には、支持
板３９が立設し、この支持板３９には、連結板４０およ
び筒部材４１を介して撮像手段であるＸ線カメラ２が保
持されている。Ｘ線カメラ２には、画像処理装置や中央
処理装置などが接続されており、ワークの透過像の撮像
を画像処理した結果に基づいて後述の移動手段２０等の
動作が制御される。支持板３９の片面には１対のレール
４２が取り付けてある。そして、穴明け手段３を保持す
る保持フレーム４４にレールガイド４４ａが設けてあ
り、このレールガイド４４ａがレール４２に摺動自在に
嵌合している。穴明け手段３は、エアスピンドル４３ａ
と、その上端に固着してあるコレットチャック４３ｂ
と、コレットチャック４３ｂに保持されるドリル４３ｃ
などの穿孔部材とを有している。エアスピンドル４３ａ
の駆動によりドリル４３ｃが回転し、プリント基板を穴
明けするものである。穴明け手段３の上端には切屑カバ
ー４５が取り付けてある。

【００１４】次に、図３を参照しこの穴明け手段３を上
下方向（ｚ方向）に駆動する駆動機構４６について以下
に説明する。支持板３９には取り付け部材４７を介し
て、ｚ方向に延びるリードスクリュー４８が回転自在に
取付けてある。このリードスクリュー４８にはナット４
９が螺合し、さらにこのナットは、ナットホルダ５０を
介して前述の保持フレーム４４に固着されている。リー
ドスクリュー４８の上端はベルト車５１に連結されてい
る。また、取付け部材４７にはモータ５２が保持されて
おり、モータ５２の駆動軸がベルト車５３に連結されて
いる。ベルト車５１，５３にはベルト５４が掛け回され
ている。従って、モータ５２の駆動によりベルト車５３
が回転すると、ベルト５３を介してベルト車５１に回転
が伝達され、それによってリードスクリュー４８が回転
する。すると、ナット４９と一体的にナットホルダ５０
及び保持フレーム４４がＺ方向に移動し、この保持フレ
ームに保持されている穴明け手段３が上下動する。

【００１５】このような構成の撮像手段２および穴明け
手段３のうち、図面左側に設けてあるのが固定側撮像手
段２ａおよび固定側穴明け手段３ａであり、右側に設け
てあるのが移動側撮像手段２ｂおよび移動側穴明け手段
３ｂである。

【００１６】移動手段２０は、作業テーブル１の下方に
位置する撮像手段２及び穴明け手段３を作業位置へ移動
させるもので、図１，２の左右方向（Ｘ方向）に１対の
レール２９が設けてある。このレール２９には、Ｘ方向
に摺動可能なスライダ２２が取付けてあり、さらにこれ
らスライダ２２上にＸテーブル２３が取り付けてある。
固定側のＸテーブル２３ａには、モータ２５ａに連結さ
れた短リードスクリュー２６ａに螺合するナット２４ａ
が固着されている。移動側のＸテーブル２３ｂには、ロ
ーラ３３およびプーリ３４によりＴ字型に掛け回されて
いるタイミングベルト３５を介してモータ２５ｂに連結
された１対の長リードスクリュー２６ｂに螺合する１対
のナット２４ｂが固着されている。従って、モータ２５
の駆動によりリードスクリュー２６が回転すると、ナッ
ト２４と一体的にＸテーブル２３はＸ方向に移動する。
なお、固定側Ｘテーブル２３ａの移動範囲は小さく、移
動側Ｘテーブル２３ｂの移動範囲は大きい。

【００１７】Ｘテーブル２３上には、図２上下方向（Ｙ
方向）に延びるレール２７が固着されている。このレー
ル２７上に、スライダ２８が摺動可能に嵌合されてい
る。スライダ２８上にはＹテーブル２１が固着されてい
る。Ｙテーブル２１の下面には、ナット３２が固着して
ある。そして、Ｘテーブル２３上にはモータ３０が固着
され、このモータの駆動軸と連結されたリードスクリュ
ー３１が回転自在に配設されている。そしてこのリード
スクリュー３１には、前述のナット３２が螺合してい
る。従って、モータ３０の駆動によりリードスクリュー
３１が回転すると、ナット３２と一体的にＹテーブル２
１はＹ方向に移動する。

【００１８】図４に示すように、作業テーブル１には、
固定側撮像手段２ａまたは穴明け手段３ａと対向する位
置に、孔部６０ａが設けられた円板６１が組み込まれ、
移動側Ｘテーブル２３ｂが初期状態にあるときに移動側
撮像手段２ｂまたは穴明け手段３ｂと対向する位置に、
孔部６０ｂが設けられた円板６２が組み込まれている。

【００１９】次にプリント基板に穴明けする方法につい
て説明する。この実施例では穴明けの対象となるプリン
ト基板は、回路パターンや穴明けのための識別用マーク
が露出してない多層基板である。識別用マークはプリン
ト基板の左右両側に対称的に設けてある。

【００２０】本実施例では、最初に両撮像手段２間の間
隔を確認するところに特徴がある。両撮像手段２は設計
通りの間隔となるように配設してあるが、製造時の誤差
などにより位置が不正確になっている可能性がある。そ
こでこれを補正して正確な穴明けを行うためのものであ
る。

【００２１】まず、移動側撮像手段２ｂまたは穴明け手
段３ｂが初期状態にあるときに、プリント基板を載置す
る前に、両Ｘ線照射手段４からＸ線を作業テーブル１に
向けて照射する。このＸ線による孔部６０ａ，６０ｂの
透過像を、両撮像手段（Ｘ線カメラ）２ａ，２ｂにて撮
像し、これを画像処理して、孔部６０ａ，６０ｂの中心
位置を求める。その時、孔部６０ａの中心と固定側撮像
手段２ａの中心との位置の差を求め、孔部６０ｂの中心
と固定側撮像手段２ｂの中心との位置の差を求める。こ
れにより両撮像手段２ａ，２ｂの位置ずれ量が求められ
る。

【００２２】ところで、穴明けすべきプリント基板に設
けられた識別用マーク間の間隔は、予めわかっている。
設計上の撮像手段間隔から識別用マーク間隔を引いた量
だけ移動手段２０により移動側Ｘテーブル２３ｂを移動
する。

【００２３】そこで、作業テーブル１上プリント基板を
セットし、両撮像手段２によって両識別用マークを撮像
し、これを画像処理して識別用マークの中心位置を求め
る。そして、撮像手段２の設計上の間隔と、先に算出し
た両撮像手段２ａ，２ｂの位置ずれ量と、移動手段２０
による移動量とにより、識別用マーク間の間隔を正確に
求める。そしてこれと穴明けすべき穴の間隔との誤差を
正確に求める。両識別用マークの位置をこの誤差分だけ
補正して穴明け位置を設定する。そこで移動手段２０を
再度作動させ、この穴明け位置に両ドリル４３ｃを位置
させて、エアスピンドル４３ａを作動させて穴明けす
る。この時、固定側のドリル４３ｃは孔部６０ａを貫通
し、移動側のドリル４３ｃは長穴６３を貫通して、プリ
ント基板穴明けが行われる。

【００２４】図５，６には本発明に係る穴明け装置の実
施例を示している。作業テーブル１には、固定側撮像手
段２ａまたは穴明け手段３ａと対向する位置に、孔部７
０ａが設けられた円板７１が組み込まれている。また、
孔部７０ｂが設けられた円板（移動部材）７２が、Ｘ方
向に延びるガイド溝７３内に組み込まれている。円板７
２は、図示しない駆動機構によりＸ方向に移動可能であ
り、移動側Ｘテーブル２３ｂによって移動側撮像手段２
ｂ及び穴明け手段３ｂが移動しても、これに対応して円
板７２が移動することにより、移動側撮像手段２ｂまた
は穴明け手段３ｂは孔部７０ｂと対向可能である。ガイ
ド溝７３の近傍には移動量検出手段の一つであるレーザ
ー変位計７４が設けられており、円板７２の移動量が検
出可能である。この孔部７０ａ，７０ｂは、両撮像手段
２の位置確認のためのものであり、レーザー変位計７４
によって検出される円板７２の移動量から両孔部間の間
隔は正確に求められる。

【００２５】次にこの実施例でプリント基板に穴明けす
る方法について説明する。両撮像手段２ａ，２ｂは、初
期状態においては正確な位置にあっても、撮像手段の移
動時に誤差を生じたり、Ｘ線照射手段と撮像手段との中
心がずれたりして穴明け位置精度が悪くなるおそれもあ
る。そこで本実施例では、これらを補正して正確な穴明
けを行う。

【００２６】まず、穴明けすべきプリント基板に設けら
れた識別マーク間の間隔は予めわかっているので、識別
マーク間隔から設計上の初期状態の撮像手段間隔を引い
た量だけ、駆動手段２０により移動側Ｘテーブル２３ｂ
上の移動側撮像手段２ｂ及び穴明け手段３ｂをＸ方向に
移動する。同様に、モータ１６により移動側Ｘ線照射手
段４ｂを、図示しない駆動機構により円板７２をそれぞ
れＸ方向に移動する。こうして、移動側撮像手段２ｂと
移動側Ｘ線照射手段４ｂと孔部７０ｂとが一直線に並ぶ
ようにする。

【００２７】そこで、プリント基板を載置する前に、両
Ｘ線照射手段４からＸ線を作業テーブル１に向けて照射
する。このＸ線による孔部７０ａ，７０ｂの透過像を、
両撮像手段（Ｘ線カメラ）２ａ，２ｂにて撮像し、これ
を画像処理して、孔部７０ａ，７０ｂの中心位置を求め
る。その時、孔部７０ａの中心と固定側撮像手段２ａの
中心との位置の差を求め、孔部７０ｂの中心と固定側撮
像手段２ｂの中心との位置の差を求める。一方、円板７
２の実際の移動量はレーザー変位計７４により正確に求
められるため、両孔部７０ａ，７０ｂ間の正確な距離が
算出される。これらに基づいて、両撮像手段２ａ，２ｂ
の位置ずれ量が求められる。この位置ずれ量は、初期状
態における誤差や、移動時に生じた誤差や、撮像手段と
Ｘ線照射手段とのずれなど様々な要因に基づく誤差を全
て含むものである。

【００２８】そこで、作業テーブル１上にプリント基板
をセットし、両撮像手段２によって両識別マークを撮像
し、これを画像処理して識別マークの中心位置を求め
る。そして、先に算出した両撮像手段２ａ，２ｂの位置
ずれ量を補正して、識別マーク間の間隔を正確に求め
る。そしてこの識別マーク間の間隔と穴明けすべき穴の
間隔との差を正確に求め、その分だけ両識別マークの位
置を補正して穴明け位置を設定する。そこで駆動手段２
０を再度作動させ、この穴明け位置に両ドリル４３ｃを
位置させて、エアスピンドル４３ａを作動させて穴明け
する。この時、固定側のドリル４３ｃは孔部７０ａを貫
通し、移動側のドリル４３ｃは７０ｂを貫通して、プリ
ント基板穴明けが行われる。

【００２９】なお、本実施例では、穴明け位置を設定す
る際に、両識別用マークの誤差の２等分値を両識別用マ
ークにそれぞれの振り分けて穴明けすることが望まし
い。また、撮像手段の位置ずれ量の算出は、装置の使用
開始前のみならず、使用量に応じてたびたび行うことが
望ましい。

【００３０】本実施例では、穴明けするプリント基板を
多層基板とし、表面に露出してない位置決め用マークを
撮像するために、撮像手段としてＸ線カメラを採用して
いるが、多層基板ではなく、位置決め用マークが露出し
ているプリント基板に穴明けするだけのものであれば、
通常のＴＶカメラでよい。通常のＴＶカメラを採用する
ものでは、高価なＸ線発生装置や危険防止対策も不要と
なるので、コスト面で有利なものとなる。また、穴明け
手段としてドリルを採用しているが、これはパンチなど
他の手段に代替可能である。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、ゲージなどの付属部品
を必要とせず簡単な構成で、撮像手段の位置ずれ量の算
出が行え、これに基づいて極めて正確な穴明けが可能で
あり、プリント基板の品質を向上させることができる。

【００３２】また、位置確認用の孔部の一方を、一方の
撮像手段の移動方向に沿って移動可能な移動部材に設
け、撮像手段及び穴明け手段を初期状態から移動させた
後に位置ずれ量の算出を行うため、初期状態における誤
差のみならず、移動時に生じた誤差や、撮像手段と照射
手段とのずれや、熱または経時的変化による機械的誤差
など様々な要因に基づく誤差を完全に補正するので、精
度が非常によい。さらに、撮像手段を交換する場合に、
孔部を利用して位置ずれ量を求めて補正するため、特別
に位置合わせをする必要がなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る穴明け装置の正面断面図である。

【図２】作業テーブルより下方の一部切欠平面図であ
る。

【図３】作業テーブルより下方の一部切欠側面図であ
る。

【図４】作業テーブルの平面図である。

【図５】本発明に係る穴明け装置の実施例の正面断面図
である。

【図６】実施例の作業テーブルの平面図である。

【符号の説明】

１作業テーブル２，２ａ，２ｂ撮像手段（Ｘ線カメラ）３，３ａ，３ｂ穴明け手段２０移動手段４３ｃ穿孔部材（ドリル）６０ａ，６０ｂ孔部６３長穴７０ａ第１の孔部７０ｂ第２の孔部７２移動部材（円板）７４移動量検出手段（レーザー
変位計）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＨ０５Ｋ 3/00 Ｈ０５Ｋ 3/00 Ｍ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B26F 1/16 B23B 41/00 B23Q 17/24 B26D 5/20 H05K 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】１対の識別マークが設けられたプリント
基板を載置する作業テーブルと、上記識別マークをそれ
ぞれ撮像可能である１対の撮像手段と、上記識別マーク
の撮像結果に基づいて上記作業テーブル上の上記プリン
ト基板に穴明けする１対の穴明け手段と、上記撮像手段
と上記穴明け手段からなる組の一方を他方に対し接近、
離反させる駆動手段と、上記作業テーブルに設けてあり
上記他方の組の穴明け手段の穿孔部材が貫通可能である
撮像手段位置確認用の第１の孔部と、上記一方の組の撮
像手段及び穴明け手段の移動方向に沿って移動可能で上
記穴明け手段の穿孔部材が貫通可能である撮像手段位置
確認用の第２の孔部を有する移動部材と、上記作業テー
ブル上における上記移動部材の移動量を検出する移動量
検出手段とを有することを特徴とするプリント基板の穴
明け装置。
【請求項２】プリント基板に穴明けすべき１対の穴の
間隔に応じて、上記移動部材と上記一方の組の撮像手段
及び穴明け手段とを移動し、上記移動量検出手段により
上記移動部材の移動量を検出し、これにより上記両孔部
間の間隔を求め、上記両撮像手段により上記両孔部をそ
れぞれ撮像し、その画像領域内における上記両孔部の中
心の位置座標を画像処理により求め、上記両孔部の中心
位置座標と、上記両孔部間の間隔とに基づいて、上記両
撮像手段の位置ずれ量を検出し、上記両識別マークが上
記両撮像手段の画像領域内にそれぞれ入るように、上記
プリント基板を上記作業テーブル上にセットし、上記両
撮像手段により上記両識別マークを撮像し、画像処理に
より上記両識別マークの中心位置を検出し、検出した上
記識別マークの中心位置と、上記両撮像手段の位置ずれ
量とに基づいて、上記両識別マーク間の間隔と穴明けす
べき両穴の間隔との誤差を求め、上記誤差を補正して穴
明け位置を設定し、上記両穴明け手段により上記プリン
ト基板に穴明けすることを特徴とする請求項１に記載の
プリント基板の穴明け装置を用いた穴明け方法。