JP4514690B2 - コネクタ部の打ち抜き装置、コネクタ部の打ち抜き方法およびコネクタ部の打ち抜き方法を実現するためのプログラム - Google Patents

コネクタ部の打ち抜き装置、コネクタ部の打ち抜き方法およびコネクタ部の打ち抜き方法を実現するためのプログラム Download PDF

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    • B23B49/00Measuring or gauging equipment on boring machines for positioning or guiding the drill; Devices for indicating failure of drills during boring; Centering devices for holes to be bored

Description

本発明は、フレキシブル基板に形成されたコネクタ部を打ち抜くためのコネクタ部の打ち抜き装置、コネクタ部の打ち抜き方法およびコネクタ部の打ち抜き方法を実現するためのプログラムに関する。
従来から、フレキシブル基板に形成されたコネクタ部を、打ち抜き装置を用いて打ち抜く加工処理が行われており、この加工処理の精度を向上させるために、フレキシブル基板の設置位置と穿孔用治具の位置とを正確に一致させることが要求されている。このため、打ち抜き装置に撮影装置を設けて、この撮影装置による撮影画像にもとづいて、フレキシブル基板と穿孔用治具の位置を合わせる打ち抜き装置が開発されている(例えば、特許文献1参照)。この打ち抜き装置では、フレキシブル基板の両側部分にそれぞれ基準マークを設け、この2個の基準マークの中点を原点としている。そして、この原点に基づいて穿孔用治具を移動させることによりフレキシブル基板の打ち抜き加工が行われている。
特開平6−31598号公報
しかしながら、前述した従来の打ち抜き装置や打ち抜き方法では、フレキシブル基板の2個の基準マークや原点の近傍については正確な位置合わせができるが、他の部分については正確な位置合わせができない場合がある。例えば、膨張や収縮によって、フレキシブル基板にひずみが生じている場合には、コネクタ部の位置と穿孔用治具の位置とを正確に位置合わせすることが難しく、コネクタ部の一方に偏った状態で打ち抜きが行われることがある。
本発明は、前述した問題に対処するためになされたもので、その目的は、フレキシブル基板のコネクタ部の打ち抜きを精度よく行えるコネクタ部の打ち抜き装置、コネクタ部の打ち抜き方法およびコネクタ部の打ち抜き方法を実現するためのプログラムを提供することである。
前述した目的を達成するため、本発明に係るコネクタ部の打ち抜き装置の構成上の特徴は、フレキシブル基板に長手方向が略平行になるように形成された複数の帯状パターンからなるコネクタ部を打ち抜くためのコネクタ部の打ち抜き装置であって、コネクタ部を打ち抜くための金型を備えた穿孔部と、穿孔部を作動させてコネクタ部の打ち抜きを行う駆動装置と、金型とコネクタ部とを撮影する撮影装置と、フレキシブル基板を把持する把持装置と、撮影装置がコネクタ部の一方の縁部側部分と他方の縁部側部分とを撮影できるように、把持装置を移動させる移動装置と、撮影装置が撮影したコネクタ部の両縁部側部分の画像データからコネクタ部の両端部に位置する帯状パターンの長手方向に沿った中心線をそれぞれ求めて両中心線からコネクタ部の中点を求めるとともに、移動装置を作動させて、コネクタ部の中点と、撮影装置が撮影した金型の中心点とを一致させるように把持装置を移動させ、さらに、駆動装置を作動させて穿孔部にコネクタ部の打ち抜きを行わせる演算処理装置とを備えたことにある。
前述のように構成した本発明のコネクタ部の打ち抜き装置では、フレキシブル基板の両側ではなく、実際に打ち抜き処理が行われるコネクタ部の縁部を含む両側部分をそれぞれ撮影装置で撮影し、その画像データから両縁部の中点を求めるようにしている。そして、この中点と金型の中心点とを一致させた状態で打ち抜きが行われる。したがって、フレキシブル基板に、膨張や収縮によるひずみが生じていても、コネクタ部の両縁部をもとに打ち抜きが行われるため、正確にコネクタ部が打ち抜かれる。
また、本発明に係るコネクタ部の打ち抜き方法の構成上の特徴は、フレキシブル基板に長手方向が略平行になるように形成された複数の帯状パターンからなるコネクタ部を打ち抜くためのコネクタ部の打ち抜き方法であって、コネクタ部を打ち抜くための金型を撮影する金型撮影工程と、コネクタ部の一方の縁部側部分を撮影する一方縁部撮影工程と、コネクタ部の他方の縁部側部分を撮影する他方縁部撮影工程と、一方縁部撮影工程と他方縁部撮影工程とで撮影したコネクタ部の両縁部側部分の画像データからコネクタ部の両端部に位置する帯状パターンの長手方向に沿った中心線をそれぞれ求めて両中心線からコネクタ部の中点を求める中点算出工程と、コネクタ部の中点と、金型撮影工程で撮影した金型の中心点とを一致させるようにフレキシブル基板を移動させるフレキシブル基板設置工程と、コネクタ部の打ち抜きを行う打ち抜き工程とを備えたことにある。これによると、簡単な方法で、精度のよい打ち抜きができる。
また、本発明に係るコネクタ部の打ち抜き方法をコンピュータに実行させるためのプログラムの構成上の特徴は、フレキシブル基板に長手方向が略平行になるように形成された複数の帯状パターンからなるコネクタ部を打ち抜くためのコネクタ部の打ち抜き方法を実現するためのプログラムであって、コネクタ部を打ち抜くための金型を撮影する金型撮影工程と、コネクタ部の一方の縁部側部分を撮影する一方縁部撮影工程と、コネクタ部の他方の縁部側部分を撮影する他方縁部撮影工程と、一方縁部撮影工程と他方縁部撮影工程とで撮影したコネクタ部の両縁部側部分の画像データからコネクタ部の両端部に位置する帯状パターンの長手方向に沿った中心線をそれぞれ求めて両中心線からコネクタ部の中点を求める中点算出工程と、コネクタ部の中点と、金型撮影工程で撮影した金型の中心点とを一致させるようにフレキシブル基板を移動させるフレキシブル基板設置工程と、コネクタ部の打ち抜きを行う打ち抜き工程とをコンピュータに実行させることにある。
以下、本発明の一実施形態を、図面を用いて説明する。図1は、同実施形態で用いるコネクタ部の打ち抜き装置としてのパンチング装置10の概略構成図を示している。このパンチング装置10は、金型11を設置するための基台(図示せず)を備えており、金型11は、上面に形成された穿孔用凹部11aを、基台の上面に露出させた状態で基台に設置されている。そして、基台の上方には、フレキシブル基板12を固定するためのワーク把持機構(図示せず)が設けられている。フレキシブル基板12は、このワーク把持機構の作動によって、テンションを掛けられた状態で把持されるとともに、移動装置13の作動によって、ワーク把持機構とともに、基台の上面に沿って全ての方向に移動可能になっている。
すなわち、この移動装置13は、X軸移動機構14と、Y軸移動機構15と、Z軸移動機構(図示せず)で構成されている。そして、X軸移動機構14は、X軸方向(図1の左右方向)に延びるボールねじ14aと、サーボモータ14bとを備えており、サーボモータ14bの作動によって、ボールねじ14aは軸回り方向に回転する。このボールねじ14aの回転によりワーク把持機構は、X軸方向に移動する。また、Y軸移動機構15は、Y軸方向(水平面内においてX軸と直交する方向)に延びるボールねじ15aと、サーボモータ15bとを備えており、サーボモータ15bの作動によって、ボールねじ15aは軸回り方向に回転する。このボールねじ15aの回転によりワーク把持機構は、Y軸方向に移動する。また、Z軸移動機構は昇降装置で構成され、ワーク把持機構を上下方向に移動させる。
また、基台の上方には、本発明の駆動装置としての昇降機構(図示せず)を介してパンチ16が取り付けられている。このパンチ16は、昇降機構の作動によって上下方向に移動し、金型11の穿孔用凹部11aと嵌合することによりフレキシブル基板12に所定形状の穴を穿孔できるように構成されている。金型11とパンチ16とで本発明に係る穿孔部が構成される。そして、基台の上方におけるパンチ16の近傍には、CCDカメラ17が設けられている。このCCDカメラ17は基台の上面と平行する水平面内で移動可能に組み付けられており、X軸移動機構(図示せず)の駆動によってX軸方向に移動可能で、Y軸移動機構(図示せず)の駆動によってY軸方向に移動可能になっている。
また、パンチング装置10は、前述した各装置等の他に、本発明の演算処理装置としての電気制御装置20、入力装置21およびディスプレイ装置22を備えている。電気制御装置20は、サーボモータ制御ボード23と画像取込ボード24とを備えている。そして、サーボモータ制御ボード23は、CPU25、ROM26およびRAM27を備えており、画像取込ボード24は、画像処理部28を備えている。CCDカメラ17は、金型11の上面や、フレキシブル基板12に形成されたコネクタ部12aの両側の縁部側部分をそれぞれ撮影する。
そして、画像処理部28は、CCDカメラ17が撮影する画像を画像処理して座標データに変換する。また、CPU25は、画像処理部28から送られる座標データに基づいて、金型11の上面の中心点およびコネクタ部12aの両縁部の中点を算出する。そして、移動装置13を駆動制御して、その中心点および中点を一致させた状態で、金型11とコネクタ部12aとを位置合わせし、穿孔部にコネクタ部12aを打ち抜かせるための制御を行う。また、その際、CPU25は、X軸移動機構およびY軸移動機構を駆動制御してCCDカメラ17を移動させるための制御も行う。さらに、昇降機構を作動させるための制御や各種の演算処理も行う。
ROM26は、CPU25が実行する制御プログラムや各種のデータ等を記憶し、RAM27は、CPU25による演算結果や、画像処理部28による画像処理の結果を一時的に記憶する。また、入力装置21は、キーボードやマウスで構成され、各種の情報を入力するために用いられる。そして、ディスプレイ装置22は、画像処理部28によって画像処理された画像やCPU25によって表示指示された画像等を表示する。
つぎに、以上のように構成したパンチング装置10を用いて、フレキシブル基板12に形成されたコネクタ部12aを打ち抜くための処理について説明する。この場合、予め、CCDカメラ17により、金型11の上面を撮影し、その撮影画像のデータをRAM27に記憶させておく。この撮影画像のデータは、穿孔用凹部11aの縁部に沿った線や穿孔用凹部11aの幅方向の長さ等とする。また、フレキシブル基板12に形成されたコネクタ部12aの両側部分を構成する帯状パターン31a,31d(図8参照)の中心線を求める処理も予め行われる。この処理は、図2ないし図6に示したようにして進められ、まず、図2に示したように、目標とする帯状パターン31aの周囲に上下一対の画像処理枠32を複数配置していく処理が行われる。
各帯状パターン31a,31b,31cは、長手方向が略平行になるように形成されており、各一対の画像処理枠32は、帯状パターン31aの上側のエッジ部33aと下側のエッジ部33bとにかかるようにして、帯状パターン31a,31b,31cの長手方向に直交する方向に延びている。この場合、下側の画像処理枠32は、エッジ部33bだけでなく、帯状パターン31bの帯状パターン31a側のエッジ部33cにもかかるようにして延びている。
つぎに、CPU25は、画像処理部28に画像処理を実行させて、帯状パターン31a,31bの各エッジ部33a,33bを検出させる。この場合、エッジ部33cも検出される。そして、各エッジ部33a,33b,33cの検出が終わると、検出した各エッジ部33a,33b,33cから各画像処理枠32の中点34を算出する処理が行われる。この場合、図3に示したように、各エッジ部33a,33b,33cの中から帯状パターン31aのエッジ部33a,33bを選択してその中央の点を中点34とする。
また、エッジ部の選定は、各一対の画像処理枠32が形成されるときに、上側の画像処理枠32が下方から上方に向って延び最初に現れるエッジ部33aが帯状パターン31aの一方のエッジ部として選定され、下側の画像処理枠32が上方から下方に向って延び最初に現れるエッジ部33bが帯状パターン31aの他方のエッジ部として選定される。その後、その延長部分に位置するエッジ部33a,33bが順次エッジ部として選択されていく。また、その他、エッジ部33a,33b,33cの検出の強さによって、エッジ部が選択されることもあり、例えば、図2に示した右端の画像処理枠32と右から2番目の画像処理枠32において、エッジ部33bよりも帯状パターン31bのエッジ部33cの方が強く検出された場合、図3に示したように、エッジ部33a,33cが帯状パターン31aのエッジ部として選定される。
そして、選定された各エッジ部33a,33b,33cからエッジ部33a,33bの中点34とエッジ部33a,33cの中点34aが算出される。つぎに、算出された中点34,34aから図4に示した近似直線35を求める。この近似直線35は、中点34,34aを結んで形成される線を近似して直線にすることにより形成される。そして、近似直線35を形成したのちに、帯状パターン31aの中心線35a(図6参照)が本来なすべき角度を持つ直線を理想直線36として定義し、その理想直線36と近似直線35との角度差を算出する処理が行われる。
ここでは、近似直線35と理想直線36との角度が所定のしきい値以上であるか否かの判定が行われる。このしきい値は、適宜設定される値であり、近似直線35と理想直線36との角度がこのしきい値以下であれば、近似直線35は適正な角度を備えた線であると判定する。ここで、近似直線35と理想直線36との角度がしきい値以下であれば、この近似直線35を中心線35aとして設定する。また、近似直線35と理想直線36との角度がしきい値以上である場合には、各中点34,34aの中から理想直線36に最も遠い位置にある(理想直線36までの最短距離が最も長い)中点34aを除外して、再度、近似直線35を求めるための処理が行われる。
この場合、理想直線36に最も遠い位置にある中点は、図3ないし図5の右端の中点34aであるため、この右端の中点34aを除いた残りの中点34,34aに基づいて近似直線35が求められる。ついで、再度、求めた近似直線35と理想直線36との角度がしきい値以上であるか否かの判定が行われる。ここで、近似直線35と理想直線36との角度がしきい値以下であれば、この新たに求められた近似直線35を中心線35aとして設定する。
また、この場合も近似直線35と理想直線36との角度がしきい値以上であれば、再度各中点34,34aの中から理想直線36に最も遠い位置にある中点を除外して、近似直線35を求めるための処理が行われる。この場合、理想直線36に最も遠い位置にある中点は、図3ないし図5における右端から2番目の中点34aであるため、この右端から2番目の中点34aを除いた残りの中点34に基づいて近似直線35が求められる。そして、適正な帯状パターン31aの中心線35aが得られるまで、この処理を繰り返し、適正な帯状パターン31aの中心線35aが得られると、その近似直線35を中心線35aとして設定する。また、同様の処理によって、コネクタ部12aの他方の縁部側の帯状パターン31dの中心線35aを求めておく。
そして、コネクタ部12aを打ち抜くための処理は、フレキシブル基板12を把持機構に取り付けたのちに、図7に示したプログラムを電気制御装置20のCPU25が実行することにより行われる。このプログラムはROM26に記憶されており、パンチング装置10に電力が供給され、スイッチがオン状態にされたのちに実行される。
すなわち、このプログラムはステップ100において開始され、ステップ102において、初期情報の入力が行われる。この場合の初期情報は、使用する装置に関する機種情報、フレキシブル基板12におけるコネクタ部12aの撮影位置およびコネクタ部12aの幅(穿孔用凹部11aの幅方向の長さ)に関するデータである。ついで、プログラムは、ステップ104に進み、パンチ開始指示が有るか否かの判定が行われるが、ここでは、まだ、パンチは実行されてないため、「YES」と判定してステップ106に進む。
ステップ106では、ステップ102で取得した機種情報で示されたコネクタ部12aの一方の縁部がCCDカメラ17の画面に位置するようにフレキシブル基板12を移動させる処理が行われる。これによって、CCDカメラ17の画面には、図8に実線で示した画像aが表示される。そして、プログラムは、ステップ108に進み、コネクタ部12aの片側(一方の縁部側部分)を撮影して画像処理を行う。ここでは、帯状パターン31aの正確な位置を認識するプロセスが行われ、このプロセスは、前述した処理で求めた帯状パターン31aの詳細な位置情報を還元した正しいパターンマッチングを行うことで実施される。
ステップ108での処理が終了すると、プログラムは、ステップ110に進み、機種情報に基づいて、コネクタ部12aの他方の縁部がCCDカメラ17の画面に位置するようにフレキシブル基板12を移動させる処理が行われる。この場合、フレキシブル基板12はX軸方向に距離Lだけ移動する。これによって、CCDカメラ17の画面には、図8に破線で示した画像bが表示される。そして、プログラムは、ステップ112に進み、コネクタ部12aの他方の縁部側部分を撮影して画像処理を行う。ここでは、コネクタ部12aを構成する帯状パターン31dの正確な位置を認識するための処理が行われる。この処理は、ステップ108の処理と同じでありこれによって、帯状パターン31dの正確な位置が認識される。
つぎに、ステップ114において、コネクタ部12aの両側部分に位置する帯状パターン31a,31dの中心線35aの中点P1(x)を算出するための処理が行われる。この中点P1(x)のX座標は、図8の画像aの中心点cの座標をCam0fs(x)、画像aの中心点cと画像bの中心点dとの間の距離をL、画像aの中心点cと帯状パターン31aの中心線35aとの間の距離をL1、画像bの中心点dと帯状パターン31dの中心線35aとの間の距離をL2とすると下記の数式1で示される。
P1(x)=Cam0fs(x)+L1+(L−L1−L2)/2 …(数1)
この数式1に基づいて中点P1(x)を算出したのちに、プログラムはステップ116に進んで、金型11の穿孔用凹部11aの幅寸法のデータ(事前に登録されているパラメータ)をファイルから読み込んで穿孔用凹部11aの幅の中点f(図9参照)を算出する。コネクタ部12aの一方の縁部の座標P2(x)は、コネクタ部12aの幅をWとすると、下記の数式2で示される。また、パンチ16の位置PunchPos(x,y)は、図9に示した金型11における穿孔用凹部11aの一方の内角部eのx座標をPunchOfs(x)、y座標をPunchOfs(y)、画像aの中心点cのx座標をCam0fs(x)とすると、下記の数式3で示される。
P2(x)=P1(x)−W/2 …(数2)
PunchPos(x,y)=(PunchOfs(x)+P2(x)−Cam0fs(x),PunchOfs(y) …(数3)
この数式2,3からパンチ16の位置PunchPos(x,y)を算出する。そして、プログラムは、ステップ118に進み、フレキシブル基板12をパンチ16の位置PunchPos(x,y)に基づいて移動させる。この場合、座標P2(x)と内角部eとが一致するようにフレキシブル基板12を移動させる。また、図8では、説明の便宜上、座標P2(x)を画像aの下方に位置させているが、この座標P2(x)は、画像a内におけるコネクタ部12aの左側上端部の近傍に位置している。これによって、算出した中点P1(x)と穿孔用凹部11aの中点fとの二つの点が一致する。その状態で、金型11とパンチ16とによって、フレキシブル基板12のコネクタ部12aを穿孔する処理が行われる。そして、ステップ120からステップ122に進み、プログラムは終了する。
このように、本実施形態に係るパンチング装置10では、フレキシブル基板12における実際に打ち抜き処理が行われるコネクタ部12aの両側の縁部を撮影装置で撮影し、その画像データから両縁部の中点P1(x)を求めるようにしている。そして、この中点P1(x)と金型11の中点fとを一致させた状態で打ち抜きが行われる。したがって、フレキシブル基板12に、膨張や収縮によるひずみが生じていても、コネクタ部12aの両縁部をもとに打ち抜きが行われるため、正確にコネクタ部12aが打ち抜かれる。
なお、本発明は前述した実施形態に限定するものでなく、適宜変更して実施することができる。例えば、図7に示したプログラムは実施形態の一例であり、処理方法に応じて変更することができる。また、図8に示したコネクタ部12aの帯状パターン31a等の配置、形状や図2ないし図6に示した中点34の間隔等も適宜変更することができる。
本発明の一実施形態に係るパンチング装置の主要部を示した構成図である。 帯状パターンに複数の画像処理枠を配置した状態を示した説明図である。 各エッジ部から中点を求めた状態を示した説明図である。 中点から近似直線を求めた状態を示した説明図である。 理想直線から各中点までの距離を比較した状態を示した説明図である。 中心線が求められた状態を示した説明図である。 コネクタ部を打ち抜くためのプログラムを示したフローチャートである。 CCDカメラがコネクタ部を撮影する状態を示した説明図である。 金型の穿孔用凹部の形状を示した平面図である。
符号の説明
10…パンチング装置、11…金型、12…フレキシブル基板、12a…コネクタ部、13…移動装置、16…パンチ、17…CCDカメラ、20…電気制御装置、28…画像処理部、31a,31d…帯状パターン、35a…中心線、P1(x),f…中点。

Claims (3)

  1. フレキシブル基板に長手方向が略平行になるように形成された複数の帯状パターンからなるコネクタ部を打ち抜くためのコネクタ部の打ち抜き装置であって、
    前記コネクタ部を打ち抜くための金型を備えた穿孔部と、
    前記穿孔部を作動させて前記コネクタ部の打ち抜きを行う駆動装置と、
    前記金型と前記コネクタ部とを撮影する撮影装置と、
    前記フレキシブル基板を把持する把持装置と、
    前記撮影装置が前記コネクタ部の一方の縁部側部分と他方の縁部側部分とを撮影できるように、前記把持装置を移動させる移動装置と、
    前記撮影装置が撮影した前記コネクタ部の両縁部側部分の画像データから前記コネクタ部の両端部に位置する帯状パターンの長手方向に沿った中心線をそれぞれ求めて両中心線から前記コネクタ部の中点を求めるとともに、前記移動装置を作動させて、前記コネクタ部の中点と、前記撮影装置が撮影した金型の中心点とを一致させるように前記把持装置を移動させ、さらに、前記駆動装置を作動させて前記穿孔部に前記コネクタ部の打ち抜きを行わせる演算処理装置
    を備えたことを特徴とするコネクタ部の打ち抜き装置。
  2. フレキシブル基板に長手方向が略平行になるように形成された複数の帯状パターンからなるコネクタ部を打ち抜くためのコネクタ部の打ち抜き方法であって、
    前記コネクタ部を打ち抜くための金型を撮影する金型撮影工程と、
    前記コネクタ部の一方の縁部側部分を撮影する一方縁部撮影工程と、
    前記コネクタ部の他方の縁部側部分を撮影する他方縁部撮影工程と、
    前記一方縁部撮影工程と前記他方縁部撮影工程とで撮影した前記コネクタ部の両縁部側部分の画像データから前記コネクタ部の両端部に位置する帯状パターンの長手方向に沿った中心線をそれぞれ求めて両中心線から前記コネクタ部の中点を求める中点算出工程と、
    前記コネクタ部の中点と、前記金型撮影工程で撮影した金型の中心点とを一致させるように前記フレキシブル基板を移動させるフレキシブル基板設置工程と、
    前記コネクタ部の打ち抜きを行う打ち抜き工程と
    を備えたことを特徴とするコネクタ部の打ち抜き方法。
  3. フレキシブル基板に長手方向が略平行になるように形成された複数の帯状パターンからなるコネクタ部を打ち抜くためのコネクタ部の打ち抜き方法を実現するためのプログラムであって、
    前記コネクタ部を打ち抜くための金型を撮影する金型撮影工程と、
    前記コネクタ部の一方の縁部側部分を撮影する一方縁部撮影工程と、
    前記コネクタ部の他方の縁部側部分を撮影する他方縁部撮影工程と、
    前記一方縁部撮影工程と前記他方縁部撮影工程とで撮影した前記コネクタ部の両縁部側部分の画像データから前記コネクタ部の両端部に位置する帯状パターンの長手方向に沿った中心線をそれぞれ求めて両中心線から前記コネクタ部の中点を求める中点算出工程と、
    前記コネクタ部の中点と、前記金型撮影工程で撮影した金型の中心点とを一致させるように前記フレキシブル基板を移動させるフレキシブル基板設置工程と、
    前記コネクタ部の打ち抜きを行う打ち抜き工程と
    をコンピュータに実行させることによりコネクタ部の打ち抜き方法を実現するプログラム。
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