JP6312027B2 - ルータ加工装置における基板固定並びに交換方法 - Google Patents
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Description
本発明は、先端にドリルを設けたルータ加工装置により、1枚の基板から製品となるプリント基板を複数枚切り出すに際して(以下、元となる1枚の基板を「親基板」、当該親基板から複数枚切り出され製品となるプリント基板を「子基板」と言う。)、子基板の外周形状を所望の形状に正確且つ迅速に加工することを可能とし、更には自動化をも可能とする基板加工方法であって、特に親基板及び子基板をルータ加工装置のテンプレート上で固定する基板位置決めピン穴及び内ピン穴の開口、並びにそれらピン穴に嵌入されるピンの打ち方及び該ピンの抜き方等に工夫を凝らすことによる、ルータ加工装置のテンプレートへの基板の固定並びに交換に関するものである。
従来、プリント基板は基板上に配線パターンがエッチング等で印刷されるとともに、その上に電子部品が実装され、1枚のプリント基板が電子部品として機能していた。しかし、特にスマートホンやデジタルカメラ等では、プリント基板は電子部品としての機能だけでなく、機構部品、機械部品としての役割をも持たされるようになり、しかも、そのプリント基板自体も小型化、高精度化が求められることから、1枚の親基板から製品となる子基板を複数枚切り出す際に、その子基板自体の外周加工(以下、子基板の外周加工を「ルータ加工」と言う。)の精度が求められるようになった。すなわち、従来は1枚の親基板から製品となる子基板をルータ加工により複数枚切り出す際、複数の子基板がVカットやマイクロジョイントで繋がった状態で切り出され、組立に応じてそれらの繋がりを切断して、独立した複数の子基板が製造されていた。しかし、子基板自体が独立した単一部品として組立てが進められるようになった関係で、そのルータ加工においても高い精度が要求されることとなった。
そのため従来、親基板から子基板を切り出す作業においては、以下のような工程が採られていた。図1についての詳細は後述するが、1枚の親基板1からルータ外周加工部11をルータ加工装置によりルータ加工して6枚の子基板2を切り出す際の、親基板1の表面模式図である。また、図1を見やすくするために、基板位置決めピン6と内ピン5は図示していない。
第1に、ルータ加工装置によりルータ加工する際、その前提として、親基板1に設けられる基準位置決めピン穴3及び内ピン穴4は、当該ルータ加工装置とは別に、事前にND加工装置等の別の装置により開口される。尚、図1においては、基準位置決めピン穴3として径2mmの穴を4個、内ピン穴4として径1.5mmの穴を各子基板2の切り出される範囲内に各3個、合計18個設けたものである。この穴径は、その親基板の大きさや形状、また1枚の親基板から切り出す子基板の数やその形状等によって、区々であるが、ここでは多くの場合に使用される穴径で説明する。
第2に、図1のT−T’の位置における縦断面図である図7の(ア)にも記載されているように、下板8にも親基板1に設けた基準位置決めピン穴3及び内ピン穴4に対応する位置に、親基板1と同一径の基準位置決めピン穴3及び内ピン穴4が設けられる。尚、当該内ピン穴4の開口に際しては、下板8の厚さが親基板1の厚さに比較して圧倒的に厚いということとも関係して、前記第1に記載した基準位置決めピン穴3及び内ピン穴4の開口とは別工程として行われ、場合によっては、当該ルータ加工装置自体により開口される。
第3に、ルータ加工する際の基準面となるルータ加工装置のテンプレート7の表面(以下、テンプレート7の「表面」とは、加工対象である親基板1の載置される側を言い、その反対面を「裏面」と言う。)にも、親基板1と下板8に設けられた基準位置決めピン穴6に対応する位置に基準位置決めピン用ホール106を、また、内ピン穴4に対応する位置に内ピン用ホール104が、当該ルータ加工装置により設けられる。その際、基準位置決めピン用ホール106は径2mmとし、また、内ピン用ホール104は径1.5mmとして設けられる。
第4に、その上で、ルータ加工装置のテンプレート7の各基準位置決めピン用ホール106にそれぞれ径2mmとするストレートピンである基板位置決めピン6を嵌入し、また、内ピン用ホール104には、大径部分を径1.5mmとし、細径部分を径1.45mmとする段付きピンである内ピン105の大径部分を嵌入し、それら基板位置決めピン6と内ピン105がテンプレート7上に立設される。
第5に、下板8を最下層として、その上に親基板1を、各基準位置決めピン穴3及び内ピン穴4位置が重なるよう4枚積層したものを1ユニットとして(図7では模式的に示すために親基板1の積層枚数を3枚とし、下板8と合わせて4枚としているが、実際にはより多数枚の親基板1が積層される。尚、以後、「ユニット」とは最下段に下板を1枚設け、その上に複数の親基板を積層したものを言う。)、各基準位置決めピン穴3に、前記ルータ加工装置のテンプレート7の基準位置決めピン用ホール106に嵌入されてテンプレート7上に立設する基板位置決めピン6の上部を、また、各内ピン穴4に、同様にテンプレート7の内ピン用ホール104に嵌入されてテンプレート7上に立設する内ピン105の上部の細径部分を、それぞれ嵌入する。
このようにしてルータ加工装置の基準面となるテンプレート7上に1ユニットとしての下板8及び3枚の親基板1が固定される。
ただ、その固定に際しては、以下のような事情から内ピン穴4と内ピン105との径には若干の径差が設けられていた。すなわち、第1に、親基板1に設けられた内ピン穴4と、下板8に設けられた内ピン穴4とは、別工程として、場合によっては別の機械装置によって開口されることから、その開口された径に微差が生じ易いことである。第2に、テンプレート7の内ピン用ホール104に嵌入されて、テンプレート7から立設した状態となっている内ピン105に対して、1ユニットとしての下板8及び3枚の親基板1の各内ピン穴4を嵌入して行くことになり、図7においては18個の内ピン穴4に同時に内ピン105を嵌入させることとなる。そのために、内ピン105がテンプレート7から正確に垂直に立設されているとともに、一つのユニットとしての親基板1及び下板8を正確に水平に下降させて内ピン穴4に嵌入させなければならないことから、この方式においては内ピン穴4の径と内ピンの径が同一であって公差が±略0であると、その嵌入が困難で時間のかかるものとなった。そのため、内ピン105のテンプレート7に嵌入される部分は径1.5mmであるものの、下板8や親基板1の各内ピン穴4に嵌入する部分は径1.45mmとする段付きピンが用いられていた。
第6に、このようにルータ加工装置のテンプレート7上に1ユニットとして固定された下板8及び3枚の親基板1を、当該ルータ加工装置によりルータ外周加工部11を加工して、各子基板2を親基板1から分離する。
しかし、この図7に記載の従来の工程をとる方法においては、以下のような欠点があった。
第1に、前述したように、親基板1に設けられた内ピン穴4と下板8の内ピン穴4とは別工程で別の装置により開口されることから、その径長の間に微差が生じ易いものであった。更に、テンプレート7上に立設された多数の内ピン105の先端を、多数の内ピン穴4を有する1ユニットとなった親基板1と下板8に対して、下板8側の内ピン穴4から最上部の親基板1の内ピン穴4に向けて嵌入させて行くには、立設された多数の内ピン105を正確に垂直に立設させ、且つ、1ユニットとなった親基板1と下板8とを正確に垂直に下降させて、その多数設けられた内ピン穴4それぞれに同時に内ピン105を嵌入させなければならなかった。そのため、その作業を迅速に行えるようにするためにも、内ピン105は段付きピンを用い、例えば前述したようにテンプレート7の内ピン用ホール104並びに下板8及び3枚の親基板1の各内ピン穴4がいずれも径1.5mmで形成されるのに対して、内ピン105はテンプレート7の内ピン用ホール104に嵌入される大径部分は径1.5mmであるものの、それ以外の部分は径1.45mmとして、下板8及び3枚の親基板1の各内ピン穴4の径とは0.05mmの差を設けるようにしていた。そのため、ルータ加工に際して、その0.05mmの差の分だけ子基板2が揺動しうることとなって、ルータ加工の精度は±100μmが限度であった。
第2に、ルータ加工後、その切り出された子基板2から内ピン10を抜く作業を人手で行う必要があった。特に、図7に示すものは親基板1が3枚であって、各親基板1から6枚の子基板2が切り出されることとなっているが、実際には、親基板1枚から多いものでは子基板2が30枚程度切り出されることから、子基板1枚当り3本の内ピン105を用いたとしても、内ピン105の本数は場合によっては100本を超えることもあり、それを一々人手で抜き取るには多くの工数を必要とした。
また別の方法として、後記特許文献に記載されているような、テンプレートの表面に基準位置決めピン用ホールは開口するものの、内ピン用ホールは開口しない方法も考えられた。すなわち、第1に、親基板及び下板の所定位置に内ピン穴を開口する。ただ、後記特許文献においては、その内ピン穴を開口する際、親基板と下板とを同時に同一の機械・装置を使用して開口するか否かは明かではない。そして第2に、テンプレート上に下板のみを載置して、その下板の内ピン穴に内ピンを嵌入して、内ピンを下板から立設し、第3に、複数枚積層した親基板の内ピン穴に当該内ピンを嵌入する。その上で第4に、親基板に設けられた基準位置決めピン穴から、テンプレートに設けられた基準位置決めピン用ホールにまで基板位置決めピンを嵌入させることによって、ルータ加工装置の基準面となるテンプレート上に1ユニットとしての下板及び複数の親基板を固定するものである。
しかし、この方法において、親基板と下板とを同時且つ同一機械・装置で内ピン穴を開口するとしても、やはり立設された内ピンを積層された複数の親基板の、しかも多数の内ピン穴に同時に嵌入することから、その作業を迅速に行えるようにするためには、前記方法の場合と同様にそれらの穴の径と内ピンの径との間にやはり0.05mm程度の差違を設けておく必要があり、ルータ加工に際して、その0.05mmの差の分だけ子基板が揺動しうることから、ルータ加工の精度はやはり±100μmが限度であった。
また、前記方法の場合と同様に、ルータ加工後にその切り出された子基板2から内ピンを抜く作業を人手で行う必要があり、その際、その多数の内ピンを一々人手で抜き取る他なく、やはり多くの工数を必要とするものであった。
本願発明において解決しようとする課題は、機構部品あるいは機械部品としての役割を求められている基板の外周加工において、その加工精度が±100μmとなって、その基板に求められる精度を低コストで容易には達成しえないことである。
本願発明は、1ユニットとなる親基板及び下板を基板位置決めピンによってテンプレートに重層して固定した上で、その親基板及び下板を同時且つ、同一機械・装置によって加工して内ピン穴を設けることにより、また、子基板を固定する内ピンを親基板及び下板の内ピン穴に個別に嵌入することで、基板の外周加工精度を±50μm以下として、その基板に求められる精度を簡易な構成で容易に達成するとともに、工数の低減によりその加工に要する時間の短縮化を諮って加工コストを低減させ、更には、加工自体の全自動化を達成させようとするものである。
本願発明は、ピン打ち機構を有するルータ加工装置における基板の固定並びに交換方法であって、
予め所定の位置に、基板位置決めピンと同径の複数の基板位置決めピン穴が開口された親基板及び下板を用いて、
ルータ加工装置のテンプレート表面に、前記親基板に設けた基板位置決めピン穴に対応する位置であって、且つ、同一径となる基板位置決めピン用ホールと、
後記内ピン穴に対応する位置であり、且つ該内ピン穴より大径となる内ピン用ホールを、それぞれ当該ルータ加工装置により開口した上で、
以下の工程によって1枚の親基板から複数の子基板を切り出すルータ加工を行うものである。
記
1.1枚の下板を最下段として積層した複数の親基板を、親基板及び下板の基板位置決めピン穴及びテンプレートに設けられた基板位置決めピン用ホールの位置が全て重なるようにして、前記テンプレート上に載置する。
2.最上段の親基板に設けられた基板位置決めピン穴から、テンプレートに設けられた基板位置決めピン用ホールまで、基板位置決めピンを嵌入する。
3.親基板から切り出す各子基板となる範囲内の所定の位置に、当該ルータ加工装置により下板まで内ピンと同一径の内ピン穴を開口する。
4.最上段の親基板における内ピン穴から、下板の内ピン穴まで、ピン打ち機構により内ピンを嵌入する。
5.当該ルータ加工装置により、子基板となる範囲の外周を所定の形状に加工して子基板を切り出す。
6.ピン打ち機構により内ピンを更に打ち込んで、当該ルータ加工装置のテンプレートに設けられた前記内ピン用ホールに内ピンを落とし込んで、子基板を取り出す。
これにより、親基板に設けられた基板位置決めピン穴から、テンプレートに設けられた基板位置決めピン用ホールまで基板位置決めピンを嵌入して、1ユニットとなった親基板と下板とをテンプレート上に固定し、その上で、各子基板となる範囲内の所定の位置に、当該ルータ加工装置により下板まで内ピンと同一径の内ピン穴を開口することから、親基板の内ピン穴と下板の内ピン穴とを同一機械で同時に開口でき、しかも、内ピンを最上段の親基板における内ピン穴から、下板の内ピン穴に向けて、個別に嵌入することから、内ピン穴と内ピンとの径に有意的な相違を設けることなく、公差を±略0として内ピン穴に内ピンを嵌入して子基板を固定することが可能となり、子基板の切り出しに当たっても、ルータ加工装置の作動によって子基板が揺動することがなく、その子基板切り出しの加工精度を±50μm以下とすることができる。
更に、当該子基板は多数枚製造されるものであり、積層された親基板と下板からなる一つのユニットから複数の子基板を切り出した後、次々とそのユニットを交換して、同寸・同形状の子基板を多数切り出して行かねばならないのであり、そのユニットの交換に際しては、基板位置決めピンを基板位置決めピン穴から離脱させるだけでなく、数的に圧倒的に多い内ピンをも内ピン穴から離脱させる必要ある。そのため、そのユニットの交換に際して、基板位置決めピンは人手により基板位置決めピン穴から抜き取るにしても、ルータ加工装置と一体となるか、あるいは別装置として設けられるピン打ち機構を用いることで、数的に圧倒的に多い内ピンを該ピン打ち機構によって更に打ち込んで、テンプレートに設けられた内ピン用ホールに落とし込むことによって、内ピン穴から迅速に離脱させることができ、人手を省略して、スピーディーにユニットの交換を可能とすることができる。
またその上で、より一層の自動化を図るために、以下の方法が有用である。すなわち、搬入・搬出機構及びピン打ち機構を有するルータ加工装置における基板の固定並びに交換方法として、
予め所定の位置に、基板位置決めピンと同径の複数の基板位置決めピン穴が開口された親基板及び下板を用いて、
ルータ加工装置のテンプレート表面に、前記親基板に設けた基板位置決めピン穴に対応する位置であって、且つ、その表面側は基板位置決めピン穴と同一径であるものの、内部においては基板位置決めピン穴より大径となる基板位置決めピン用ホールと、
後記内ピン穴に対応する位置であり、且つ該内ピン穴より大径となる内ピン用ホールを、それぞれ当該ルータ加工装置により開口した上で、
以下の工程を複数回繰り返すことによって1枚の親基板から複数の子基板を連続的に切り出すルータ加工を行うものである。
記
1.搬入・搬出機構を作動させて、1枚の下板を最下段として積層した複数の親基板をルータ加工装置のテンプレート上に搬入した上、親基板及び下板の基板位置決めピン穴及びテンプレートに設けられた基板位置決めピン用ホールの位置が全て重なるように前記テンプレート上に載置する。
2.最上段の親基板に設けられた基板位置決めピン穴から、テンプレートに設けられた基板位置決めピン用ホールまで、ピン打ち機構により基板位置決めピンを嵌入する。
3.親基板から切り出す各子基板となる範囲内の所定の位置に、当該ルータ加工装置により下板まで内ピンと同一径の内ピン穴を開口する。
4.最上段の親基板における内ピン穴から、下板の内ピン穴まで、ピン打ち機構により内ピンを嵌入する。
5.当該ルータ加工装置により、子基板となる範囲の外周を所定の形状に加工して子基板を切り出す。
6.ピン打ち機構により内ピンを更に打ち込んで、当該ルータ加工装置のテンプレートに設けられた前記内ピン用ホールに内ピンを落とし込む。
7.ピン打ち機構により基板位置決めピンを更に打ち込んで、当該ルータ加工装置のテンプレートに設けられた前記基板位置決めピン用ホールに基板位置決めピンを落とし込む。
8.搬入・搬出機構を作動させて、子基板を切り抜いた親基板の残り部分と、子基板並びに下板とをテンプレートより搬出する。
これにより、ルータ加工装置のテンプレート上へのユニットとなった親基板及び下板の搬入から子基板切り出し後の搬出までを全自動化することが可能となり、ルータ加工工程を完全無人化して、基板製造コストのより一層の低減化を図ることができる。
本願発明にかかるルータ加工装置における基板の固定方法は、簡単な構成で、且つ、低コストに内ピン穴と内ピンとの公差を±略0とすることを可能にして、その径差によって生じる子基板の切り出しに際しての揺動を防止し、子基板の外形を正確に加工して切り出すことができるという優れた効果を有するものである。また、ピン打ち機構と連動させることによって、積層された親基板と下板からなるユニットを短時間に交換することを可能として、短時間に多数の子基板の切り出しを可能とする優れた効果を有するものである。
特に、併せて搬入・搬出機構を設けることによって、単に内ピン穴への内ピンの嵌入及び離脱だけでなく、ルータ加工装置のテンプレート上への載置・固定から始まり、子基板の切り出しはもちろん、切り出した後の子基板及び親基板の残存物のテンプレートからの搬出までを全自動化することができ、ルータ加工のより一層の低コスト化を図ることができるという優れた効果を有するものである。
簡単、且つ、低コストでルータ加工の精度を向上させるという目的を、テンプレート表面に内ピン穴より大径の内ピン用ホールを設けることで、親基板と下板の内ピン穴を当該ルータ加工装置によって同時に開口することを可能とし、しかも、最上段の親基板の内ピン穴に対して内ピンの先端から内ピンを差し込んで嵌入することによって、内ピン穴と内ピンとの公差を±略0としてルータ加工に際しての子基板の揺動を防止し、ルータ加工すなわち子基板の切り出しに際しての加工精度を±50μm以下とすることを可能とするとともに、内ピン穴に嵌入されている内ピンを、ルータ加工後にピン打ち機構によって該内ピン用ホールに落とし込むことによって、ユニットとなって積層された親基板と下板とをルータ加工毎に交換するために要する時間を短縮して、連続して多数枚の子基板を切り出すのに要する時間を、全体として短縮することを可能とするものである。
更にそれに加えて、テンプレートに設けられる基板位置決めピン用ホールを、その表面側は基板位置決めピン穴と同一径であるものの、内部においては基板位置決めピン穴より大径となるようにすることで、ルータ加工後に、内ピンだけでなく基板位置決めピンをもピン打ち機構によって基板位置決めピン用ホールに落とし込むことができ、また、搬入・搬出機構によってユニットとなって積層された親基板と下板とをルータ加工毎に自動的に交換することができることから、連続したルータ加工による多数枚の子基板の切り出しを完全自動化して行うことを可能とするものである。
図1は、ルータ加工によって子基板2を切り出す際の、親基板1の平面図である。この図面においては、仮に親基板1から長方形の子基板2を6枚切り出すように記載されているが、実際には、子基板2の形状は複雑である上、1枚の親基板1から切り出す枚数も30枚程度となる場合があり、更に、同一形状の子基板2を全体として何万枚と製造する場合がある。尚、前述の通り、図1は見やすくするために、基板位置決めピン6と内ピン5は記載していない。3は基板位置決めピン穴であって、その径は定まっているものではないが、通常2mmとされている。また、1枚の親基板1に設けられる基板位置決めピン穴3の個数も定まっているものではないが、4箇所程度設けられるのが通常であるため、図1では4箇所記載している。また、図1においては、子基板2を切り出すためのルータ外形加工部11を記載しているが、この部分は、ルータ加工装置によってルータ加工される位置を示しているだけで、その位置が親基板1上に示されているというものではない。このルータ外形加工部11をルータ加工するよう、予めルータ加工装置の制御機構となるコンピュータに、その位置情報が入力されている。また、4は内ピン穴であって、ルータ外周加工部11によって範囲を画され、子基板2として切り出される範囲内に適宜設けられる。その径及び個数も定まっているものではないが、通常その径は1.5mmで、子基板内となる範囲内に3箇所設けられることから、図1においても3箇所記載している。
なお、前記基板位置決めピン穴3の開口は、図1に記載された親基板1と同一の形状の下板8を用意し、複数枚の親基板1と下板8とを積層して一体としたものを一つのユニットAとして、事前に前記基板位置決めピン穴1を穴開け加工装置もしくは当該ルータ加工装置によって開口するものである。そして、子基板2を何万枚も切り出す必要があることから、このユニットAを多数準備しておくこととなる。
一方、ルータ加工装置のテンプレート7に対しては、事前に以下の加工を施すこととなる。すなわち、テンプレート7の表面には、そこに載置された親基板1の位置決めをするために、X基準12とそれに直行するY基準13とが設けられており、そのX基準12及びY基準13とによって、テンプレート7上にユニットAとなった親基板1及び下板8が所定位置に載置された際に、その親基板1に設けた基板位置決めピン穴3と重なる位置に基板位置決めピン用ホール10を、当該ルータ加工装置により開口する。また、同様に、その親基板1において切り出し前の子基板2となるべき範囲内に設けた内ピン穴4に重なる位置に、内ピン用ホール9を当該ルータ加工装置により開口する。本実施例では前述のように基板位置決めピンの径を2mmとしていることから、基板位置決めピン用ホール10の径は2mmとして、基板位置決めピン6を当該基板位置決めピン用ホール10の底まで嵌入した際に、基板位置決めピン6の逆の端部がユニットAより若干突き出るよう、その深さを調整する。また、内ピン用ホール9については、同様に本実施例では内ピン5の径を1.5mmとしていることから、内ピン用ホール9の径はそれよりも大径であり、本実施例では5mmとしている。7.5mm以上とすると撓み等の原因ともなることから、内ピン用ホール9の径は内ピン5より大きく、その4倍以下程度が望ましい。そして、内ピン用ホール9は、ルータ加工後に内ピン5をそこへ落とし込むことによってユニットAから内ピン5を離脱させるものであることから、多数の内ピン5を落とし込めるだけの十分な深さが必要である。
上記のような事前準備の上で、第1に、1枚の下板8を最下段としてその上に複数の親基板1を積層して一つのユニットAを作出する。その際、親基板1及び下板8の基板位置決めピン穴3の位置が全て正確に重なるようにする。そしてその上で、当該ユニットAをルータ加工装置のテンプレート7に設けられたX基準12及びY基準13に基づき、当該ユニットAにおける基板位置決めピン穴3の位置とテンプレート7の基板位置決めピン用ホール10の位置が正確に重なるようにして、テンプレート7上に載置する。尚、ユニットAとして必要に応じて上板を用いる場合もあるが、その場合には、上板にも親基板1と同一の位置に基板位置決めピン穴3を開口しておくこととなる。
第2に、当該ユニットAの最上段の親基板1に設けられた基板位置決めピン穴3から、テンプレート7に設けられた基板位置決めピン用ホール10まで、基板位置決めピン6を嵌入する。この時、基板位置決めピン6はその先端はテンプレート7に設けられた基板位置決めピン用ホール10の底部に到達し、逆の端部はユニットAの最上段から若干突出した状態として、ユニットA全体をテンプレート7上に安定的に固定する。
第3に、親基板1から切り出すこととなる各子基板2(本実施例では図1に示すように、1枚の親基板1からルータ加工により切り出す子基板2の枚数は6枚に設定されている。)の範囲内の所定の位置(本実施例では図1に示すように、各子基板2を切り出す範囲内に3箇所、合計18箇所)に、当該ルータ加工装置により下板8まで内ピン5と同一径の内ピン穴4を開口する。親基板1はユニットAとしてテンプレート7上に固定されているので、そのユニットAを構成する複数の親基板1及び下板8全部に対して、当該ルータ加工装置により最上段の親基板1から最下段の下板8まで貫通するように、同時期に内ピン穴4が開口されることとなる。なお、当該内ピン穴4の径は内ピン5と同一径であるので、本実施例では1.5mm径となる。
第4に、当該ユニットAに対して、最上段の親基板1に開口された内ピン穴4から、その最下段の下板8の内ピン穴4まで、ピン打ち機構により内ピン5を嵌入する。当該内ピンは、1.5mm径のストレートの円柱状のピンであり、その先端が下板8からテンプレート7の内ピン用ホール9に突出する一方、逆の端部はユニットAの最上段の親基板1から若干上方へ突出するよう、長さが調整されている。
また、ピン打ち機構としては、ルータ加工装置のドリル保持部分がチャック機能を有していることから、そのチャック機能を利用して内ピン5を保持する一方、テンプレート7上に載置されるユニットAの内ピン穴4の位置をルータ加工装置の制御コンピュータに記憶させておけば、記憶させた位置情報によりそのルータ加工装置を使用して正確に内ピン5を内ピン穴4に嵌入させることができる。また、その嵌入深さ、すなわち前述のように内ピン5の先端が下板8からテンプレート7の内ピン用ホール9に突出する一方、逆の端部はユニットAの最上段の親基板1から若干上方へ突出した位置となるように内ピン5を嵌入することも、予めルータ加工装置の制御コンピュータに記憶させておけば、内ピン5のピン打ちを自動化することができる。
これによって、ユニットAを構成する親基板1及び下板8自体は、基板位置決めピン6によってテンプレート7に固定され、また、その親基板1からルータ加工によって切り出される各子基板2は、子基板として切り出されることのない下板8にそれぞれ支持されることから、ルータ加工による振動が親基板1に伝達されても、その切り出される子基板2部分が独自に揺動することはなく、正確にルータ加工を行い、所望の形状及び寸法精度を有する子基板2を切り出すことが可能となる。
尚、ピン打ち機構としては、記憶させた位置情報に基づきその作動を自動制御しうるものであれば、既存の他のピン打ち機構を利用するものでもよい。
第5に、当該ルータ加工装置によりルータ加工を行い、子基板2の外周となるルータ外周加工部11を加工して切り抜く。その際、ルータ加工を行うルータ加工装置からの振動がユニットAに伝達されることとなるが、前述のようにその切り出される子基板2部分だけが独自に揺動することはないので、正確にルータ加工を行い、所望の形状及び寸法精度を有する子基板2を切り出すことが可能となる。
第6に、ユニットAについてルータ加工を行った後、ピン打ち機構により内ピン5を更に打ち込んで、当該ルータ加工装置のテンプレート7に設けられた内ピン用ホール9に内ピン5を落とし込む。前述したように、テンプレート7に設けられた内ピン用ホール9は、多数の内ピン5を落とし込めるだけの深さを有していることから、その落とし込まれた内ピン5を当該内ピン用ホール9から一々除去しなくとも、ユニットを交換して、そこが満杯になるまで連続して使用し続けることができる。
一方、基板位置決めピン穴3からテンプレート7の基板位置決めピン用ホール10に嵌入されている基板位置決めピン6は、基板位置決めピン用ホール10の底部にまで嵌入されていることから、上方へ引き抜いて除去することになる。そして、これら内ピン5及び基板位置決めピン6を除去した後、ルータ加工により切り出された複数の子基板2(実施例においては18枚の子基板2)を製品として取り出すとともに、当該子基板2を切り出した後の親基板1の残存片をテンプレート7から除去することとなる。以後、新しいユニットをテンプレート7上に載置して同様の作業を繰り返すことにより、何万枚もの同一形状の子基板2を正確な寸法の下に切り出すことができる。
以上のような方法でルータ加工装置により親基板1からルータ加工によって子基板2を切り出すことで、何万枚もの同一形状の子基板2を正確な寸法の下に切り出すことができることとなるが、それは専ら以下のような理由によるものである。すなわち第1に、基板位置決めピン6によってユニットAとしてテンプレート7上に固定された状態で、子基板2を固定する内ピン穴4が当該ルータ加工装置により開口されることから、そのユニットAを構成する各親基板1及び下板8の重なり合う内ピン穴4が同時に同一装置により開口されることとなり、それら重なり合う内ピン穴4の径はいずれも完全に一致することとなり、その内ピン穴4の径と、そこに嵌入される内ピン5の径との公差を±略0としてもその嵌入が容易となるからである。第2に、そのユニットAを構成する各親基板1及び下板8の内ピン穴4に対して内ピン5を嵌入するのは、各内ピン5毎に行うことができ、従来例のようにテンプレートあるいは下板から内ピンを正確に垂直に立設した上、80センチ角等の親基板を水平に保持しつつ下降させて、その立設された内ピンの先端を親基板の内ピン穴に嵌入させるという困難な方法をとる必要がなく、水平なテンプレート7上に載置・固定された状態で、内ピン5を個別に嵌入させることができるからである。しかも、その嵌入に当たっては、ピン打ち機構を使用して、低コスト且つ短時間で行うことができる。
そして、この方法によってテンプレート上に固定したユニットAに対してルータ加工装置によりルータ加工を行って、親基板1から子基板2を切り出したところ、最大±30μmまで精度を上げることができた。
更に、この方法においては、内ピン5の子基板2からの除去に際しては、ピン打ち機構を利用して内ピン5をテンプレート7に設けられた内ピン用ホール9に落とし込むことによって、短時間化且つ省力化して、ルータ加工の低コスト化を実現することができる。すなわち、前述したようにピン打ち機構としては、ルータ加工装置のドリル保持部分がチャック機能を有していることから、そのチャック機能を利用して内ピン5よりも細径のピンを保持した上、ルータ加工装置の制御コンピュータに記憶させた、テンプレート7上に載置されるユニットAの内ピン穴4の位置情報に基づき、内ピン穴4に嵌入されている内ピン5の上面を当該細径のピンによって、内ピン5がテンプレート7の内ピン用ホール9に落とし込まれるまで下方へ押勢することによって行われる。これらの作動を、全て予めルータ加工装置の制御コンピュータに記憶させておけば、内ピン5の内ピン穴4からの除去も自動化することができる。
ところで、前記実施例1に示した方法では、ルータ加工装置Mのテンプレート7へのユニットAの搬入及び搬出は自動化されておらず、また、基板位置決めピン6の少なくとも除去は手作業で行う必要がある。そのため、このままでは何万枚もの同一形状の子基板2を切り出す作業を全自動化することはできないため、更にユニットの搬入・搬出機構による作業工程を付加するとともに、基板位置決めピン6もピン打ち機構により自動的に基板位置決めピン穴3から除去しうるようにして、何万枚もの同一形状の子基板2を切り出す作業を全自動化したものが、実施例2に示す方法である。すなわち、実施例1と同様に図1に示すように親基板1及び下板8自体に基板位置決めピン穴3を開口しておき、複数枚の親基板1(本実施例においては、仮に親基板1は3枚重ねとしている。)と1枚の下板8とで一つのユニットBを形成し、必要とする子基板2の枚数を充足しうるだけのユニットを予め準備して、基板ストッカー14に蓄積する。一方、ルータ加工装置Mのテンプレート7に対して、事前に以下の加工を行う。すなわち、前記実施例1と同様に、テンプレート7上にユニットBとなった親基板1が所定位置に載置された際に、その親基板1に設けた基板位置決めピン穴3と重なるテンプレート7の表面の位置に、基板位置決めピン用ホール10’を開口するが、その際、テンプレート7の裏面側から当該基板位置決めピン6より大径となるホール部分(基板位置決めピン用ホールの大径部分10’b)をテンプレート7の中間位置まで開口し、更に、そこからテンプレート7の表面まで当該基板位置決めピン6と同一径のホール部分(基板位置決めピン用ホールの小径部分10’a)を開口する。その結果、このテンプレート7の表面側からすれば、テンプレート7の中間位置までが基板位置決めピン6と同一径10’aであり、それより裏面側は基板位置決めピン6の径より大径10’bとなった基板位置決めピン用ホール10’を開口することができる。なお、本実施例においては、基板位置決めピンの径を2mmとしていることから、基板位置決めピン用ホール10’のテンプレート7表面側の径は2mmであり、裏面側の径は7mmとしている。
前記のような準備工程の上で、以下の工程を繰り返すことにより、親基板1のルータ加工を自動化することができるようになる。
すなわち、第1に、搬入・搬出機構15を作動させて、基板ストッカー14上に準備された、1枚の下板8を最下段として3枚の親基板1を積層したユニットBを、テンプレート7上に移動させる。この移動方法は種々あり得るが、ここでは、テンプレート7のX基準12と直行し、且つ、Y基準13と対向する一端部にシフトレバー15を設け、テンプレート7上にユニットBを移動させた際に、そのユニットBの一部がシフトレバー15上にもかかるようにした上、そのシフトレバー15の一端を中心として他端をテンプレート7上方へ回動させることにより、そこに傾斜面を作出して、ユニットBを滑らせてX基準12に当接させる(図6の図(ア)参照)。その後、シフトレバー15を元の位置に戻す(図6の図(イ)参照)。その上で、搬入・搬出機構15によってX基準12及びY基準13側に正確に当接するまで微調整しつつ移動させることによって、テンプレート7上の所定の位置にユニットBを載置する(図6の図(ウ)参照)。この時、ユニットBを構成する親基板1及び下板8の基板位置決めピン穴3及びテンプレート7に設けられた基板位置決めピン用ホール10’の位置が全て正確に重なるように微調整しつつ移動させるために、CCDカメラによって撮影した映像情報を制御機構に随時入力させればよい。
第2に、最上段の親基板1に設けられた基板位置決めピン穴3から、テンプレート7に設けられた基板位置決めピン用ホール10’まで、ピン打ち機構により基板位置決めピン6を嵌入する。この時、基板位置決めピン6の先端は基板位置決めピン用ホール10’の大径部分10’bにまで至り、逆の端部は最上段の親基板1から若干突出するだけの長さを有する基板位置決めピン7が使用され、また、ピン打ち機構はその位置までピンを打ち込むよう、予め制御装置により制御されている。基板位置決めピン6はテンプレート7に設けられた基板位置決めピン用ホール10’の小径部分10’aによって支持されることから、ユニットB全体がテンプレート7上に安定的に固定されることとなる。
第3に、実施例1の場合と同様に、親基板1から切り出す各子基板2(本実施例では図1に示すように、1枚の親基板1からルータ加工により切り出す子基板2の枚数は6枚に設定されている。)となる範囲内の所定の位置(本実施例では図1に示すように、各子基板2を切り出す範囲内に3箇所、合計18箇所)に、当該ルータ加工装置Mにより下板8まで内ピン5と同一径の内ピン穴4を開口する。なお、実施例1と同様に当該内ピン穴4の径は内ピン5と同一径であるので、本実施例では1.5mm径となる。
第4に、実施例1の場合と同様に、当該ユニットBに対して、最上段の親基板1に開口された内ピン穴4から、その最下段の下板8の内ピン穴4まで、ピン打ち機構により内ピン5を嵌入する。当該内ピンは、1.5mm径のストレートの円柱状のピンであり、その先端が下板8からテンプレート7の内ピン用ホール9に突出する一方、逆の端部はユニットBの最上段の親基板1から若干上方へ突出するよう、長さが調整されている。また、ピン打ち機構もその位置までピンを打ち込むよう、予め制御装置により制御されている。
第5に、実施例1と同様に、当該ルータ加工装置Mによりルータ加工を行い、子基板2の外周となるルータ外周加工部11を加工して切り抜く。その際、ルータ加工を行うルータ加工装置Mからの振動がユニットBに伝達されることとなるが、実施例1の場合と同様に、その切り出される子基板2部分だけが独自に揺動することはないので、正確にルータ加工を行い、所望の形状及び寸法精度を有する子基板2を切り出すことが可能となる。
第6に、ユニットBについてルータ加工を行った後、ピン打ち機構により内ピン5を更に打ち込んで、当該ルータ加工装置Mのテンプレート7に設けられた内ピン用ホール9に内ピン5を落とし込む。実施例1と同様に、テンプレート7に設けられた内ピン用ホール9は、多数の内ピン5を落とし込めるだけの深さを有していることから、その落とし込まれた内ピン5を当該内ピン用ホール9から一々除去しなくとも、ユニットを交換して、そこが満杯になるまで連続して使用し続けることができる。
第7に、ピン打ち機構により基板位置決めピン6を更に打ち込んで、当該ルータ加工装置Mのテンプレート7に設けられた前記基板位置決めピン用ホール10’に基板位置決めピン6を落とし込む。基板位置決めピン用ホール10’の中間部分より裏面側は大径部分10’bとなっている上、裏面は開口していることから、基板位置決めピン用ホール10’に落とし込まれた基板位置決めピン6はルータ加工装置Mの下に落ちることとなる。なお、ピン打ち機構による基板位置決めピン6の落とし込みに際してのピン打ち機構の操作及び制御は、内ピン5の落とし込みと同様であり、予め位置情報を制御機構に入力して行うとともに、基板位置決めピン6より細径のピンによって基板位置決めピン6を下方へ押勢して行うものである。
第8に、搬入・搬出機構15を作動させて、一旦、ユニットB全体の位置をシフトレバー16にかかる位置まで移動させた上、シフトレバーをその一端を中心として上方へ回動させて(図6の図(エ)参照)、子基板2を切り出した親基板1の残り部分と、子基板2並びに下板8とをテンプレートより搬出しつつ(図6の図(オ)参照)、製品ため子基板2だけを基板完成品ストッカー17に分別する。
以上のような工程を繰り返すことにより、予め必要数のユニットさえ基板ストッカー14に準備した上、搬入・搬出機構15及びピン打ち機構を有するルータ加工装置Mの制御機構に、ユニットBのテンプレート7上への載置に際しての位置情報、並びにピン打ちを行う位置及び深さに関する情報を入力しておけば、単にルータ加工による子基板の切り出しが迅速且つ正確であるというだけでなく、ルータ加工による子基板の連続した切り出し作業を無人で行うことができるものである。
ところで、実施例2に記載の方法に関して、以下の工程に従ってその事前準備の段階から各工程全てを制御する機構を有することにより、そのような制御機構とピン打ち機構とを有するルータ加工装置を製造することも可能である。すなわち、
第1に、当該ルータ加工装置自体のテンプレート表面に、親基板に設けられた基板位置決めピン穴に対応する位置であって、且つ、その表面側は基板位置決めピン穴と同一径であるものの、内部においては基板位置決めピン穴より大径となる基板位置決めピン用ホールと、内ピン穴に対応する位置であり、且つ該内ピン穴より大径となる内ピン用ホールをそれぞれ開口する工程、
第2に、テンプレート上に載置された、一つのユニットとしての積層された複数の親基板及び下板に対して、最上段の親基板に設けられた基板位置決めピン穴から、テンプレートに設けられた基板位置決めピン用ホールまで、ピン打ち機構により基板位置決めピンを嵌入する工程、
第3に、親基板から切り出す各子基板となる範囲内の所定の位置に、当該ルータ加工装置により下板まで内ピンと同一径の内ピン穴を開口する工程、
第4に、最上段の親基板における子基板の内ピン穴から、下板の内ピン穴まで、ピン打ち機構により内ピンを嵌入する工程、
第5に、当該ルータ加工装置により、子基板となる範囲の外周を所定の形状に加工して切り出す工程、
第6に、ピン打ち機構により内ピンを更に打ち込んで、当該ルータ加工装置のテンプレートに設けられた前記内ピン用ホールに内ピンを落とし込む工程、
第7に、ピン打ち機構により基板位置決めピンを更に打ち込んで、当該ルータ加工装置のテンプレートに設けられた前記基板位置決めピン用ホールに基板位置決めピンを落とし込む工程、
の各工程である。このルータ加工装置においては、複数の親基板及び下板からなるユニットのテンプレート上への搬入及びルータ加工後のユニットの交換には人手が必要となるものの、1ユニット毎のルータ加工は自動化することができることとなる。
また、更に、以下の工程に従ってその事前準備の段階から各工程全てを制御する機構を有することにより、搬入・搬出機構とピン打ち機構とを有するルータ加工装置を製造することも可能である。すなわち、
第1に、当該ルータ加工装置自体のテンプレート表面に、親基板に設けられた基板位置決めピン穴に対応する位置であって、且つ、その表面側は基板位置決めピン穴と同一径であるものの、内部においては基板位置決めピン穴より大径となる基板位置決めピン用ホールと、内ピン穴に対応する位置であり、且つ該内ピン穴より大径となる内ピン用ホールをそれぞれ開口する工程、
第2に、搬入・搬出機構により、一つのユニットとなる1枚の下板を最下段として積層した複数の親基板を、ルータ加工装置のテンプレート上に搬入した上、親基板及び下板の基板位置決めピン穴及びテンプレートに設けられた基板位置決めピン用ホールの位置が全て重なるように前記テンプレート上に載置する工程、
第3に、積層してテンプレート上に載置された複数の親基板及び下板に対して、最上段の親基板に設けられた基板位置決めピン穴から、テンプレートに設けられた基板位置決めピン用ホールまで、ピン打ち機構により基板位置決めピンを嵌入する工程、
第4に、親基板から切り出す各子基板となる範囲内の所定の位置に、当該ルータ加工装置により下板まで内ピンと同一径の内ピン穴を開口する工程、
第5に、最上段の親基板における子基板となる範囲内の内ピン穴から、下板の内ピン穴まで、ピン打ち機構により内ピンを嵌入する工程、
第6に、当該ルータ加工装置により、子基板となる範囲の外周を所定の形状に加工して切り出す工程、
第7に、ピン打ち機構により内ピンを更に打ち込んで、当該ルータ加工装置のテンプレートに設けられた前記内ピン用ホールに内ピンを落とし込む工程、
第8に、ピン打ち機構により基板位置決めピンを更に打ち込んで、当該ルータ加工装置のテンプレートに設けられた前記基板位置決めピン用ホールに基板位置決めピンを落とし込む工程、
第9に、搬入・搬出機構により、子基板を切り抜いた親基板の残り部分と、子基板並びに下板とをテンプレートより搬出する工程、
の各工程である。この装置により、ルータ加工装置への、複数の親基板及び下板からなるユニットの搬入及びルータ加工後のユニットの交換も含め、同一形状及び寸法精度の高い子基板を所望の枚数だけ多量に切り出す際、そのルータ加工を全自動化することができることとなる。
個々の子基板を切り出す範囲内に設けられる内ピン穴を同一機会に同一装置により開口する上、個々の内ピンを内ビン穴に差し込んで嵌入するという構成をとることから、内ピンと内ピン穴との公差を±略0としてルータ加工に際しての子基板部分の揺動を防止して、その加工精度を最大では±30μmまで縮小することができ、基板を使用する多数のIT機器の小型化に寄与するとともに、多数の基板の製造を自動化できることから、基板自体の低価格化、ひいては多数のIT機器の低価格に寄与しうるものである。
A ユニット
B ユニット
M (実施例2における)ルータ加工装置
1 親基板
2 子基板
3 基板位置決めピン穴
4 内ピン穴
5 内ピン
6 基板位置決めピン
7 テンプレート
8 下板
9 内ピン用ホール
10、10’ 基板位置決めピン用ホール
10’a 基板位置決めピン用ホールの小径部分
10’b 基板位置決めピン用ホールの大径部分
11 ルータ外周加工部
12 X基準
13 Y基準
14 基板ストッカー
15 搬入・搬出機構
16 シフトレバー
17 基板完成品ストッカー
104 (従来例における)内ピン用ホール
105 (従来例における)内ピン
106 (従来例における)基板位置決めピン用ホール
Claims (2)
- 予め所定の位置に、基板位置決めピンと同径の複数の基板位置決めピン穴が開口された親基板及び下板を用いて、
ルータ加工装置のテンプレート表面に、前記親基板に設けた基板位置決めピン穴に対応する位置であって、且つ、同一径となる基板位置決めピン用ホールと、
後記内ピン穴に対応する位置であり、且つ該内ピン穴より大径となる内ピン用ホールを、それぞれ当該ルータ加工装置により開口した上で、
以下の工程によって1枚の親基板から複数の子基板を切り出す、ピン打ち機構を有するルータ加工装置における基板の固定並びに交換方法。
記
1.1枚の下板を最下段として積層した複数の親基板を、親基板及び下板の基板位置決めピン穴及びテンプレートに設けられた基板位置決めピン用ホールの位置が全て重なるようにして、前記テンプレート上に載置する。
2.最上段の親基板に設けられた基板位置決めピン穴から、テンプレートに設けられた基板位置決めピン用ホールまで、基板位置決めピンを嵌入する。
3.親基板から切り出す各子基板となる範囲内の所定の位置に、当該ルータ加工装置により下板まで内ピンと同一径の内ピン穴を開口する。
4.最上段の親基板における内ピン穴から、下板の内ピン穴まで、内ピンを嵌入する。
5.当該ルータ加工装置により、子基板となる範囲の外周を所定の形状に加工して子基板を切り出す。
6.ピン打ち機構により内ピンを更に打ち込んで、当該ルータ加工装置のテンプレートに設けられた前記内ピン用ホールに内ピンを落とし込んで、子基板を取り出す。 - 予め所定の位置に、基板位置決めピンと同径の複数の基板位置決めピン穴が開口された親基板及び下板を用いて、
ルータ加工装置のテンプレート表面に、前記親基板に設けた基板位置決めピン穴に対応する位置であって、且つ、その表面側は基板位置決めピン穴と同一径であるものの、内部においては基板位置決めピン穴より大径となる基板位置決めピン用ホールと、
後記内ピン穴に対応する位置であり、且つ該内ピン穴より大径となる内ピン用ホールを、それぞれ当該ルータ加工装置により開口した上で、
以下の工程を複数回繰り返すことによって1枚の親基板から複数の子基板を連続的に切り出す、搬入・搬出機構及びピン打ち機構を有するルータ加工装置における基板の固定並びに交換方法。
記
1.搬入・搬出機構を作動させて、1枚の下板を最下段として積層した複数の親基板をルータ加工装置のテンプレート上に搬入した上、親基板及び下板の基板位置決めピン穴及びテンプレートに設けられた基板位置決めピン用ホールの位置が全て重なるように前記テンプレート上に載置する。
2.最上段の親基板に設けられた基板位置決めピン穴から、テンプレートに設けられた基板位置決めピン用ホールまで、ピン打ち機構により基板位置決めピンを嵌入する。
3.親基板から切り出す各子基板となる範囲内の所定の位置に、当該ルータ加工装置により下板まで内ピンと同一径の内ピン穴を開口する。
4.最上段の親基板における内ピン穴から、下板の内ピン穴まで、ピン打ち機構により内ピンを嵌入する。
5.当該ルータ加工装置により、子基板となる範囲の外周を所定の形状に加工して子基板を切り出す。
6.ピン打ち機構により内ピンを更に打ち込んで、当該ルータ加工装置のテンプレートに設けられた前記内ピン用ホールに内ピンを落とし込む。
7.ピン打ち機構により基板位置決めピンを更に打ち込んで、当該ルータ加工装置のテンプレートに設けられた前記基板位置決めピン用ホールに基板位置決めピンを落とし込む。
8.搬入・搬出機構を作動させて、子基板を切り抜いた親基板の残り部分と、子基板並びに下板とをテンプレートより搬出する。
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