JP4980857B2 - 穴明け加工機における加工不良防止方法 - Google Patents

Description

本発明は、被加工物に穴明け加工を行う穴明け加工機における、被加工物の意図しない重ね加工による加工不良の防止方法に関する。

近年、電子機器の小型化、高機能化の進展により、プリント基板（ワーク）等においても高密度化、小型化、多層化が進んでいる。従って、例えばプリント基板のスルーホールおよびブラインドホール（ビアホール）の生産性に優れ且つ高精度な穴明け加工が要求されている。スルーホールはドリルにより、ブラインドホールはレーザにより穴明け加工することが一般的である。

レーザ穴明け加工を行うためのレーザ加工機は、ＸＹテーブル上に被加工物であるプリント基板を供給するワーク搬入装置（ローダ）と、穴明け加工が終了したプリント基板をＸＹテーブル上から回収するワーク搬出装置（アンローダ）とを備えている。

特許文献１には、板状のワークを、ワーク移載手段によって第１のワーク載置部から第２のワーク載置部に移載し、第２のワーク載置部に載置されたワークが１枚であるか否かをワーク厚みによって検知し、ワークが複数枚載置されている場合には、１枚になるまで余分なワークを第１のワーク載置部に移載する板状ワーク供給装置を備えたレーザ加工装置が開示されている。

特許第３８１９１９７号

ＸＹテーブル上にプリント基板が既に載置された状態で、ワーク搬入装置からＸＹテーブル上にさらにプリント基板を供給してしまうことがある。例えば特許文献１に開示されたレーザ加工装置においては、ワークをＸＹテーブルに搬入する前にＸＹテーブル上に既にワークが載置されているか否かを確認していない。

本発明の目的は、穴明け加工機において、ＸＹテーブルへのプリント基板供給の動作前に、ＸＹテーブル上のプリント基板の有無を検出することによって、プリント基板を重ねて載置することを防止する加工不良防止法を提供することである。

本発明によるテーブル上に載置された被加工物に穴明け加工を行う際の加工不良防止方法は、前記テーブル上における前記被加工物が載置される位置に予めマークを設け、前記テーブル上に前記被加工物を載置する前に、前記マークが視認できるか否かを確認することによって前記テーブル上の被加工物の有無を判別し、前記被加工物を重ねて載置することを防止することを特徴とする。

穴明け加工機におけるプリント基板の意図しない重ね加工による加工不良を防止することが可能になる。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係るレーザ加工機の構成図である。レーザ加工機は、機械装置部１４、ＮＣ装置部５、ワーク搬入装置１５およびワーク搬出装置１６から構成されている。ＮＣ装置部５は、ＣＲＴ１、キーボード２、演算装置３および記憶装置４等から構成されている。記憶装置４には、予め加工条件や加工プログラム等が入力されている。また、記憶装置４には、加工ロットにおいてセットした基板枚数、加工した基板枚数および不良基板枚数（不良基板ラックに搬出された基板枚数）が記憶される。機械装置部１４は、レーザ発振器６、レーザ発振器６から発振されたレーザ光の強度等を変化させるための波形整形装置７、プリント基板１２のアライメントマークおよび加工穴等を撮像するためのカメラ９、照明８、レーザ発振器６から発振されたレーザビームをプリント基板１２の加工部に導くための光学系（ガルバノミラー１０、ｆθレンズ１１）などから構成されている。また、ワーク搬出装置１６は、その内部に加工済みラック（図示せず）と不良基板ラック（図示せず）とを有している。

図２は、本実施例におけるレーザ加工機の加工不良防止方法を実施する為の概略構成図である。ここで、図１と同じ構成のものについては同じ参照番号を付している。光源１９は、照明８の照度調整を行う。検出マーク１７がＸＹテーブル１３上に設けられおり、当該検出マーク１７は、ＸＹテーブル１３上にプリント基板１２が載置されているか否かを判定するために用いられる。すなわち、検出マーク１７は、ＸＹテーブル１３において被加工物であるプリント基板１２が必ずその上に載置されるような位置に設けられる。また、検出マーク１７のＸＹテーブル１３表面からの高さは、当該表面と同じであるか或いは僅かに低くしても良い。画像処理装置１８は、カメラ９によって撮像された検出マーク１７の中心のＸＹ座標を求める。また、画像処理装置１８は、ＮＣ装置５に接続されている。本実施例において、検出マーク１７の中心のＸＹ座標は、レーザ加工機の機械座標系に基づいて示される。

図３は、ＸＹテーブル１３の平面図である。ＸＹテーブル１３には、例えばφ３−４ｍｍの吸着用の穴として用いられる貫通穴が一面に設けられており、ＸＹテーブル１３上に載置されたプリント基板１２は、吸着によりＸＹテーブル１３に固定される。本実施例においては、この貫通穴の１つを検出マークとして定める。

図４、図５は、本実施例におけるレーザ加工機の加工不良防止方法を示すフローチャートである。
まず、図４に基づいて説明する。
プリント基板１２を、ワーク搬入装置１５内部のラック（図示せず）にセットする（Ｓ１００）。ここでは、一枚ずつ加工されるプリント基板の複数枚がラックにセットされ、当該複数枚のプリント基板をまとめて１加工ロットと称する。加工ロットにおいてセットされる複数枚のプリント基板は同一加工条件で加工される。その後、ＮＣ装置５において検出マーク１７の設定を行う（Ｓ１０５）。当該設定においては、検出マーク１７の中心のＸＹ座標値、検出マーク１７の形状、色（黒または白）およびサイズ等の設定を行う。本実施例において使用する検出マーク１７である貫通穴の色は黒として認識される。ステップ１０５において設定されたデータは、画像処理装置１８に送られる。次に、加工プログラムおよび加工条件ファイルを呼び出した後（Ｓ１１０）、レーザ加工機のスタート釦をＯＮする（Ｓ１１５）。加工プログラムには、その加工ロットにおける加工穴の中心のＸＹ座標情報が含まれている。次に、ＸＹテーブル１３を移動させて、検出マーク１７の中心にカメラ９の光軸を位置決めした後（Ｓ１２０）、カメラ９で検出マーク１７を撮像し（Ｓ１２５）、画像処理装置１８に記憶されている検出マーク１７のデータと照合して検出マーク１７が視認できるか否かを確認する（Ｓ１３０）。

カメラ９によって検出マーク１７が検出されない場合にはＸＹテーブル１３上に基板があると判定され、検出マーク１７が検出された場合にはＸＹテーブル１３上に基板がないと判定される。検出マーク１７が視認できるか否かを判定するためのＸＹテーブル１３の移動量が小さくなるような位置に検出マーク１７を設けることによって、加工能率が更に向上する。

検出マーク１７が視認できない場合は、ＸＹテーブル１３上に既に載置された基板があるので、図５におけるステップ２００の処理を行う。検出マーク１７が視認できる場合は、ワーク搬入装置１５のラックからＸＹテーブル１３上に未加工のプリント基板１２を搬入して載置し（Ｓ１３５）、プリント基板の加工を行う（Ｓ１４０）。当該加工終了後、加工済みプリント基板をワーク搬出装置１６内部の加工済みラックに搬出する（Ｓ１４５）。次に、ワーク搬入装置１５のラックに未加工プリント基板が残っているか否かを確認し（Ｓ１５０）、未加工基板が残っている場合にはステップ１３５の処理を行い、未加工基板が残っていない場合には、次の加工ロットがあるか否かを確認する（Ｓ１５５）。次の加工ロットがある場合には、ステップ１００の処理を行い、次の加工ロットがない場合には加工を終了する。

次に、図５に基づいてステップ２００〜ステップ２５５の処理を説明する。ここで、本実施例のレーザ加工機においては、電源を切った場合でも、直前の加工ロットの加工プログラム、加工条件がＮＣ装置部５の記憶装置４に記憶され、直前の加工ロットにおける最初の（１穴目の）加工穴および最後の加工穴の中心のＸＹ座標を呼び出すことが可能である。ここでは、最初の加工穴および最後の加工穴の中心のＸＹ座標はレーザ加工機の機械座標系に基づいて示される。

ワーク搬入装置１５のラックから、次にＸＹテーブル１３に搬入されるべきプリント基板１２が、当該ラックの１枚目の（最初の）基板であるか否かをＮＣ装置５によって確認する（Ｓ２００）。ラックの１枚目の基板でない場合には、ＸＹテーブル１３を移動させて、現在の加工ロットにおける最初の加工穴の中心のＸＹ座標にカメラ９の光軸を位置決めした後（Ｓ２０５）、カメラ９で当該最初の加工穴を撮像し（Ｓ２１０）、ＸＹテーブル１３上に載置されている基板において最初の加工穴が視認できるか否かを確認する（Ｓ２１５）。最初の加工穴が視認できない場合には、図４におけるステップ１４０の処理が行われる。最初の加工穴が視認できる場合には、ＸＹテーブル１３を移動させて、最後の加工穴の中心のＸＹ座標にカメラ９の光軸を位置決めした後（Ｓ２２０）、カメラ９で当該最後の加工穴を撮像し（Ｓ２２５）、最後の加工穴が視認できるか否かを確認する（Ｓ２３０）。最後の加工穴が有ることを確認した場合には、ＸＹテーブル１３上に載置されている基板は良品であると判定され、図４におけるステップ１４５の処理が行われる。最後の加工穴が無いことを確認した場合には、ＸＹテーブル１３上に載置されている基板は不良品であると判定され、ワーク搬出装置１６内部の不良基板ラックにプリント基板を搬出した後（Ｓ２３５）、図４におけるステップ１５０の処理を行う。

ステップ２００において、ラックの１枚目の加工である場合、すなわち加工ロットの１枚目の加工である場合には、ＸＹテーブル１３上に載置されているプリント基板１２は、前の加工ロットにおいてラックにセットされた基板であると考えられる。従って、前の加工ロットにおける最初の加工穴の中心のＸＹ座標を記憶装置４から呼び出し、ＸＹテーブル１３を移動させて、カメラ９の光軸を当該呼び出されたＸＹ座標に合わせる（Ｓ２４０）。次に、前の加工ロットにおける最初の加工穴をカメラ９で撮像し（Ｓ２４５）、最初の加工穴が視認できるか否かを確認する（Ｓ２５０）。最初の加工穴が視認できる場合には、ステップ２３５の処理を行う。最初の加工穴が視認できない場合には、前の加工ロットの加工プログラム、加工条件を呼び出して穴明け加工を行った後（Ｓ２５５）、ステップ２３５の処理を行う。

図５において、ステップ２５０からステップ２３５への処理によってワーク搬出装置１６の不良基板ラックに搬出された基板の中には、最後の加工穴の穴明けが終了しており、良品とみなされる基板も搬出される。また、ステップ２５５からステップ２３５への処理によってワーク搬出装置１６の不良基板ラックに搬出された基板は良品である。すなわち、前の加工ロットにおける良品が、現加工ロットにおいて、ワーク搬出装置１６の不良基板ラックに搬出される。ここでは、現加工ロットのプリント基板と前の加工ロットのプリント基板とが加工済みラックにおいて混在するのを防ぐために、前の加工ロットにおける良品が不良基板ラックに搬出される。オペレータは、不良基板ラックに搬出された基板の中から良品を選択し、前の加工ロットの加工済み基板と合わせることが可能である。

本願の実施例においては、検出マーク１７をＸＹテーブル１３における１つの貫通穴に定めたが、加工ロット毎に、異なる位置の吸着用の穴として用いられる貫通穴を検出マーク１７として使用することとしても良い。

また、本願の実施例においては、検出マーク１７としてＸＹテーブル１３の貫通穴を使用したが、これに限定されるものではなく、ＸＹテーブル１３上にマークを別途に設け、当該マークを検出マーク１７として使用しても良い。

さらに、本願の実施例においてはレーザ加工機を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、他の穴明け加工機においても応用できることは言うまでもない。

本発明に係るレーザ加工機における加工不良防止方法によれば、これから加工するプリント基板をＸＹテーブル上に載置する前に、ＸＹテーブル上に別のプリント基板が載置されているか否かを確認するから、プリント基板が複数枚重なった状態で加工が行われることを防止することができる。結果として、歩留まりが高く、生産性に優れた加工を行うことが可能となる。

本発明に係るレーザ加工機の概略構成図である。 本発明に係るレーザ加工機における加工不良防止方法を実施するための概略構成図である。 本発明に係るレーザ加工機におけるＸＹテーブルの上面図である。 本発明に係る加工不良防止方法のフローチャートである。 本発明に係る加工不良防止方法のフローチャートである。

符号の説明

４ 記憶装置
５ ＮＣ装置
９ カメラ
１２ プリント基板
１３ ＸＹテーブル
１５ ワーク搬入装置
１６ ワーク搬出装置
１７ 検出マーク
１８ 画像処理装置

Claims (4)

1. テーブル上に載置された被加工物に穴明け加工を行う際の加工不良防止方法において、
   前記テーブル上における前記被加工物が載置される位置に、その上面が前記テーブルの表面以下になるようにしたマークを予め設け、
   前記テーブル上に前記被加工物を載置する前に、前記マークが視認できるか否かを確認し、
   前記マークが視認できる場合には、前記被加工物を前記テーブル上に載置して穴明け加工を行い、
   前記マークが視認できない場合には、前記被加工物の前記テーブル上への載置を行わず、前記テーブル上に載置されている被加工物の処理を行うことを特徴とする加工不良防止方法。
2. 同一加工条件で１枚ずつ加工する被加工物を複数枚まとめて１加工ロットとし、当該１加工ロット毎に加工条件を定めて加工を行う場合、前記マークが視認できない場合における前記テーブル上に載置されている被加工物の処理は、
   次に搬入しようとする被加工物が現在の加工ロットにおける何枚目であるかを確認し、
   次に搬入しようとする被加工物が、前記現在の加工ロットにおける２枚目以降である場合は、現在の加工条件における最初の加工穴を観測し、
   前記最初の加工穴が視認できない場合には、前記テーブル上に載置された被加工物を前記現在の加工条件で加工を行い、
   前記最初の加工穴が視認できる場合には、前記テーブル上に載置された被加工物を搬出する、
   ことを特徴とする請求項１記載の加工不良防止方法。
3. 請求項２において前記最初の加工穴が視認できる場合には、前記現在の加工条件における最後の加工穴を観測し、
   前記最後の加工穴が視認できない場合には、前記テーブル上に載置された被加工物が不良品であると、また、前記最後の加工穴が視認できる場合には、前記テーブル上に載置された被加工物が良品であると、それぞれ判定して、前記テーブル上から搬出する、
   ことを特徴とする請求項２記載の加工不良防止方法。
4. 同一加工条件で１枚ずつ加工する被加工物を複数枚まとめて１加工ロットとし、当該１加工ロット毎に加工条件を定めて加工を行う場合、現在の加工ロットにおいて、直前の加工ロットにおける加工条件、穴明け加工の最初および最後の加工穴の穴位置座標を記憶させておき、
   前記マークが視認できない場合における前記テーブル上に載置されている被加工物の処理は、
   次に搬入しようとする被加工物が、前記現在の加工ロットにおける１枚目である場合は、直前の加工ロットの加工条件における最初の加工穴を観測し、
   前記最初の加工穴が視認できない場合には、前記直前の加工ロットの加工条件で前記テーブル上に載置されている被加工物の加工を行い、
   前記最初の加工穴が視認できる場合には、前記テーブル上に載置されている被加工物を前記テーブル上から搬出する、
   ことを特徴とする請求項１記載の加工不良防止方法。

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