KR20040078067A

KR20040078067A - 천공 장치

Info

Publication number: KR20040078067A
Application number: KR1020040013910A
Authority: KR
Inventors: 토노무라유지
Original assignee: 세이코 프리씨존 인크.
Priority date: 2003-03-03
Filing date: 2004-03-02
Publication date: 2004-09-08
Also published as: TW200418620A; JP2004261926A; CN1526523A; KR100591822B1; TWI235701B

Abstract

본 발명은, 판형상 워크의 천공 장치의 소형·경량화를 도모함과 더불어 천공 가공 시간을 단축하여 가공 구멍의 품질이나 수율을 향상시키는 것을 목적으로 하며 그것을 위한 수단으로서, 펀치(22)를 서보모터(231)와 이 서보모터로 회전 구동되는 이송 나사(232) 등으로 구동한다. 서보모터(231)의 제어에 의해 천공 전의 펀치(22)의 대기 위치와 구동 속도를 가변으로 한다. 이로써 펀치(22)의 이동 스트로크를 최소로 하여 천공 가공 시간을 단축할 수 있는 동시에, 적정한 펀치의 구동 속도에 의해 가공 구멍에 시어 드루프, 버르, 분열 또는 박리 등이 생기는 것을 회피할 수 있다.

Description

천공 장치{PERFORATING DEVICE}

본 발명은, 판형상 워크의 천공 장치에 관한 것으로, 특히 프린트 기판의 천공 장치에 관한 것이다.

종래의 기술

전자 기기 등에서는, 회로 패턴이 형성된 기판을 복수매 적층하여 고착한 다층 프린트 기판이 널리 사용되고 있다. 그런데, 이 기판을 적층할 때 회로 패턴끼리의 위치가 어긋나면, 프린트 기판으로서의 소정의 기능이나 성능을 발휘할 수 없게 된다. 이 때문에, 각 기판의 소정 위치에 적어도 2개의 가이드 구멍을 마련하고, 이 가이드 구멍에 지그의 가이드 축을 삽입하여 각 기판의 위치 맞춤을 행하고 있다.

종래에는, 이 가이드 구멍의 천공은 다이와 이에 대향하는 펀치와의 사이에 프린트 기판을 삽입 배치하고, 이 펀치를 유압 또는 공기압 실린더, 솔레노이드 밸브에 의해 구동하여 행하고 있다(예를 들면, 특개소63-120095호 공보(제 3페이지, 도 1) 참조)

그러나, 종래의 펀치 구동 수단에는 다음의 개량하여야 할 점이 있다. 즉, 실린더 등에 의해 펀치를 구동하는 기구는, 기구 전체의 사이즈가 커지고, 천공 장치의 소형·경량화, 및 천공 수단을 복수 탑재하는 것이 곤란하다. 또한 프린트 기판의 재질이나 천공 사이즈 등의 상위에 대응시켜, 적정한 펀치의 구동 속도로 변경·선택하는 것이 곤란하다. 이 때문에, 펀치의 구동 속도가 너무 빠르면, 유연한 프린트 기판에 대해서는 가공 구멍에 시어 드루프(shear droop)나 버르(burr) 등이 생기고, 한편 펀치의 구동 속도가 너무 늦으면, 취약한 프린트 기판이나 동박 등을 부착한 프린트 기판에 대해서는, 가공 구멍에 분열이나 박리 등이 생기기 쉽다는 문제가 있다. 따라서 판형상 워크의 가공 구멍의 품질이나 수율을 향상시키는 것이 어려워진다.

또한, 펀치의 천공 시작 위치, 즉 펀치의 대기 위치를 변경하는 것이 곤란하였다. 즉, 천공을 행하기 위해서는 척 등의 투입 수단에 의해 프린트 기판을 지지하고, 다이와 이 다이에 대향하는 펀치와의 사이에 이동·삽입 배치한다. 따라서 척 등이 이동중에 펀치와 간섭하지 않도록 펀치를 척으로부터 상방으로 충분히 떼어 둘 필요가 있다. 그런데, 이 위치에서 천공을 시작하면, 펀치가 다이에 이르기까지의 이동 거리, 즉 펀치의 스트로크가 길어져 천공 시간이 길어진다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 판형상 워크의 천공 시간을 단축함과 더불어 가공 구멍의 품질이나 수율을 향상시킬 수 있는 소형·경량인 천공 장치를 제공하는것이다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관한 천공 장치의 제 1의 특징은, 펀치의 구동 수단으로서 모터를 사용하고, 이 펀치의 대기 위치를 가변으로 하는 것이다. 즉, 이 천공 장치는 다이스와, 이 다이스에 대향하는 펀치와, 이 펀치를 구동하는 구동 수단을 가지며, 이 다이스와 펀치와의 사이에 판형상 워크를 삽입 배치하고, 구동 수단에 의해 펀치를 구동함으로써, 판형상 워크를 천공 가공하는 천공 장치로서, 구동 수단에는 다이스와 펀치와의 사이에 판형상 워크를 삽입 배치 할 수있는 대기 위치와 이 판형상 워크를 천공 가공하는 천공 위치에 이 펀치를 구동하는 모터와 이 대기 위치를 변경할수 있도록 이 모터의 구동을 제어하는 제어 수단이 마련되어 있다.

이와 같이 펀치의 구동 수단으로서 모터를 사용함에 의해, 천공 수단의 소형·경량화가 용이해진다. 또한, 제어 수단에 의해 모터의 누적 회전수를 용이하게 설정 및 검출할 수 있기 때문에, 천공 가공 전의 펀치의 대기 위치를 정확하고 신속하게 변경하는 것이 가능해진다. 따라서 펀치의 이동 스트로크를 최소로 하여, 천공 가공 시간을 단축할 수 있다.

또한, 상기 모터의 구동을 제어하는 제어 수단에 의해, 대기 위치로부터 천공 가공 위치로의 펀치의 구동 속도를 변경할 수 있는 것이 바람직하다.

즉, 제어 수단에 의해 모터의 회전 속도를 용이하고 정확하게 설정할 수 있기 때문에, 판형상 워크의 재질이나 가공 구멍 사이즈의 상위 등에 대해, 적정한 펀치의 구동 속도로 변경·설정하는 것이 용이해진다. 따라서 가공 구멍에 시어 드루프, 버르, 분열 또는 박리 등이 생기는 것을 회피할 수 있기 때문에, 품질이나 수율을 대폭으로 향상시킬 수 있다.

또한 상기 모터는 서보모터이고, 상기 구동 수단은 이 서보모터에 의해 작동하는 이송 나사 기구를 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 서보모터에 의해 작동하는 이송 나사 기구를 사용함에 의해, 펀치의 구동 수단의 간소화가 용이해짐과 더불어 구동 정밀도와 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용된 천공 장치의 전체 측면도.

도 2는 도 1의 천공 장치의 전체 정면도.

도 3은 도 1의 천공 장치의 전체 평면도.

도 4는 천공 수단의 확대 정면도.

도 5는 천공 수단의 확대 측면도.

도 6은 지그판의 개념도.

도 7은 지그판 및 흡착판의 평면 형상을 도시한 도면.

도 8은 프린트 기판의 개념도.

도 9는 다른 형태의 프린트 기판의 개념도.

도 10은 블록도.

도 11은 펀치의 동작을 도시한 동작 그래프.

♣부호의 설명♣

1, 11 : 판형상 워크(프린트 기판) 2 : 천공 수단

3 : 투입 수단 4 : 촬상 수단

5 : 이동 수단 6 : 화상 처리 수단

7 : 연산 수단 21 : 다이

22 : 펀치 23 : 구동 수단

36 : 척 52 : Y축 이동판

54 : X축 이동판 231 : 서보모터

232 : 이송 나사 362 : 지그판

363 흡착판 e1, e2 : 에어 리크 홈

f : 기준 구멍

도 1 내지 도 11을 참조하면서, 본 발명에 의한 천공 장치의 구성을 설명한다. 최초로 전체 구성을 개략 설명한다. 이 천공 장치에서는 판형상 워크(1)에 천공하는 6개의 천공 수단(2)과, 이 판형상 워크를 지지하여 이 천공 수단으로 이송하는 투입 수단(3)과, 이 천공 수단에 각각 일체적으로 마련되어 있는 촬상 수단(4)과, 각각의 천공 수단을 서로 독립하여 이동할수 있는 이동 수단(5)을 구비하고 있다. 또한, 천공 장치는 도 10에 도시한 바와 같이 촬상 수단(4)의 촬상 결과를 처리하는 화상 처리 수단(6)과, 이 화상 처리 수단의 처리 결과를 연산하는 연산 수단(7)과, 촬상 수단(4) 및 투입 수단(3)의 구동을 제어함과 함께 연산 수단(7)의 연산 결과에 의거하여 천공 수단(2) 및 이동 수단(5)의 구동을 제어하는 제어 수단(8)을 구비하고 있다. 이하 각각의 수단에 대해 상술한다.

설명을 용이하게 하기 위해, 투입 수단(3)부터 설명한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 투입 수단(3)은 천공 장치를 지지하는 베이스(100)에 고정되어, 도 1의 좌우 방향(이하「Y방향」이라 한다)으로 연장하는 수평 레일(31)과, 이 수평 레일에 수직(이하「Z방향」이라 한다)으로서, 이 수평 레일에 가이드되어 Y방향으로 이동 가능한 암(32)과 반출 수단(33)을 구비하고 있다. 암(32)과 반출 수단(33)은 연결 부재(34)를 통하여 일체적으로 연결되어 Y방향으로 일체로 이동한다. 또한, 암(32)과 반출 수단(33)과는 서보모터(35)와 이송 나사(도시 생략)에 의해 Y방향으로 이동한다.

암(32)의 하단에는, 판형상 워크(1)를 흡착 지지하는 척(36)이 부착되어 있다. 척(36)은, 연결 플레이트(361)와 이 연결 플레이트의 하면에 각각 중합하여 나사로 체결되는 지그판(362)과 흡착판(363)을 가지고 있다. 연결 플레이트(361)는 암(32)에 마련한 에어 실린더(364)에 의해 스프링(365)을 통해 Z방향으로 하강, 상승한다. 연결 플레이트(361)의 Z방향의 이동은, 암(32)의 하단에 마련한 중공 원통 부재(366)에 의해 가이드된다.

도 6 및 도 7에 의거하여, 지그판(362)과 흡착판(363)의 상세 구조를 설명한다. 도 6은, 지그판(362)의 구성의 개념도이다. 즉, 지그판(362)은 하면(a)이 평평한 직사각형 형상으로서, 이 하면의 중앙부에 직사각형 홈(b)을 형성하고, 이 직사각형홈의 좌우 위치에, 각각 가늘고 긴 흡인 홈(d1, d2, d3)을 형성하고 있다. 그리고, 흡인 홈(d1)과 직사각형 홈(b)은 에어 리크 홈(e1)에 의해 연통하고, 흡인 홈(d1)과 흡인 홈(d2)은 에어 리크 홈(e2)에 의해 연통하고, 흡인 홈(d2)과 흡인홈(d3)은 에어 리크 홈(e3)에 의해 연통하고 있다. 직사각형 홈(b)의 홈 바닥에는, 도시되지 않은 진공 펌프에 연통하는 개구 구멍(c)이 좌우 2곳에 마련되어 있다.

또한, 지그판(362)에는 다수의 기준 구멍(f)과, 후술하는 천공 수단(2)의 펀치의 릴리프 구멍(g)이 관통 형성되어 있다. 흡착판(363)은 지그판(362)의 하면(a)에 밀착하여 부착되고, 이 흡착판에는 지그판의 직사각형 홈(b) 및 흡인 홈(d1 내지 d3)에 대응하는 위치에 판형상 워크(1)를 흡착하는 관통 구멍(326a)이 다수 마련되어 있다(도 7 참조).

여기서, 지그판(362)의 작용에 대해 도 6에 의거하여 설명한다. 지그판(362)에는 흡착판(363)을 끼워 각각 평면 형상의 크기가 다른 3종류의 판형상 워크(11, 12, 13)를 선택적으로 흡착할 수 있게 되어 있다. 그리고, 가장 평면 형상이 큰 판형상 워크(13)는 모든 흡인 홈(d1 내지 d3)을 덮는 형상으로 되어 있으며, 이들의 모든 흡인 홈에 의해 흡착판(363)에 흡착 지지된다. 한편, 판형상 워크(13)보다도 평면 형상이 작은 판형상 워크(12)는 흡인 홈(d3)을 덮는 형상으로는 되어 있지 않고, 판형상 워크(12)가 흡착판(363)에 흡착 지지된 상태에서는 흡인 홈(d2)과 흡인 홈(d3)과의 사이의 에어 리크 홈(e3)을 통하여 외부의 공기가 흡입되게 된다. 또한, 판형상 워크(12)보다도 평면 형상이 작은 판형상 워크(11)는 흡인 홈(d2, d3)을 덮는 형상으로는 되어 있지 않고, 판형상 워크(11)가 흡착판(363)에 흡착 지지된 상태에서는 흡인 홈(d1)과 직사각형 홈(b) 사이의 에어 리크 홈(e1)을 통하여 외부의 공기가 흡입된다.

즉, 판형상 워크(12)가 흡착판(363)에 흡착 지지된 상태에서는 판형상워크(12)의 단면(端面)이 에어 리크 홈(e3)을 가로질러 에어 리크 홈(e3)을 통해 외부의 공기가 흡입된다. 또한, 판형상 워크(11)가 흡착판(363)에 흡착 지지된 상태에서는 판형상 워크(11)의 단면이 에어 리크 홈(e1)을 가로질러 에어 리크 홈(e1)을 통해 외부의 공기가 흡입된다. 이들의 에어 리크 홈(e1, e3)의 홈 단면적을 작게 해 두면, 에어 리크 홈이 조리개로 되어 외부에서 흡인하는 공기의 양이 제한된다. 따라서 판형상 워크(1)의 흡인 면적을 늘리기 위해 흡인 홈(d1 내지 d3)의 면적을 크게 한 경우에도, 에어 리크 홈(e1, e3)에 의해 공기의 유입 통로를 조여 두면, 공기의 흡입량을 제한할 수 있고, 판형상 워크(1)의 흡인력의 저하를 억제할 수 있다.

그런데, 에어 리크 홈(e1 내지 e3)은 각각의 홈 폭을 동일하게 설정하는 등 각각의 홈 단면적을 동일하게 하거나, 또는 내측의 에어 리크 홈의 홈 폭을 그 외측의 에어 리크 홈의 홈 폭보다도 크게 설정하여 내측의 에어 리크 홈의 홈 단면적을 그 외측의 에어 리크 홈의 홈 단면적보다도 크게 설정하는 것이 바람직하다.

즉, 판형상 워크(12)는 직사각형 홈(b) 및 흡인 홈(d1, d2)을 통해 흡인되는 것이 되고, 판형상 워크(11)는 직사각형 홈(b)만을 통해 흡인된다. 그리고, 판형상 워크(11)의 흡인 면적은 판형상 워크(12)의 흡인 면적과 비교하면, 흡인 홈(d1, d2)분만큼 적어진다. 그리고, 판형상 워크(11)의 흡인 면적이 판형상 워크(12)의 흡인 면적보다도 작아지지만, 판형상 워크(11)의 크기가 판형상 워크(12)의 크기보다도 작은분만큼 판형상 워크(11)가 경량이기 때문에 불편함이 없이 판형상 워크(11)를 흡착판(363)에 흡착 지지할 수 있다. 또한, 내측의 에어 리크 홈의 홈단면적을 그 외측의 에어 리크 홈의 홈 단면적과 동일 또는 그보다 크게 설정하면, 판형상 워크(12)를 흡착판(363)에 흡착 지지했을 때 에어 리크 홈(e3)을 통하여 흡입되는 공기량이 그 내측의 에어 리크 홈(e2, e1)에 의해 제한되지 않는다. 또한, 내측의 에어 리크 홈의 홈 단면적을 그 외측의 에어 리크 홈의 홈 단면적과 동일하게 설정하면, 판형상 워크(12)를 흡착판(363)에 흡착 지지했을 때 에어 리크 홈(e3)을 통하여 흡입되는 공기량과 판형상 워크(11)를 흡착판(363)에 흡착 지지했을 때 에어 리크 홈(e1)을 통하여 흡입된 공기량을 동일하게 할 수 있고, 판형상 워크(11, 12)의 흡착 지지 상태를 단일한 압력 센서에 의해 간단히 검출할 수 있다.

에어 리크 홈(e1, e2, e3)은 각각 1개씩으로 한정하지 않고, 도 7에 도시한 바와 같이 복수개씩 마련하여도 좋다. 이러한 경우에는 내측의 에어 리크 홈의 누적 홈 단면적을 외측의 에어 리크 홈의 누적 홈 단면적과 동일 또는 그보다 크게 설정하면, 상술한 경우와 같은 효과를 이룰 수 있다.

도 7에, 실제로 사용하는 지그판(362)과 흡착판(363)의 한 예를 도시한다. 또한, 도 6에 도시한 것과 같은 부분은 같은 기호를 사용하고 있다. 또한 지그판(362)에는 기준 구멍(f)과 후술하는 천공 수단(2)의 펀치의 릴리프 구멍과 후술하는 판형상 워크(1)에 표시한 식별용 마크를 촬상하기 위한 관통 구멍을 겸한 긴 관통구멍(g)과, 판형상 워크(1)에 표시한 식별용 마크를 촬상하기 위한 전용의 긴 관통구멍(h)이 마련되어 있다. 흡착판(363)에는 지그판(362)의 기준 구멍(f), 긴 관통구멍(g, h)에 대응하는 부위에 기준 구멍(f), 긴 관통구멍(g, h)보다도 큰릴리프 구멍이 형성되어 있음과 함께 지그판(362)에 마련한 각 홈(파선으로 도시한다)에 대응하는 위치에 다수의 관통 구멍(362a)이 마련되어 있다.

지그판(362) 및 흡착판(363)은 작은 나사(367)에 의해, 연결 플레이트(361)에 탈착 가능하게 부착된다. 따라서 판형상 워크(1)의 형상이나 종류에 따라 긴 관통구멍(g, h)이나 기준 구멍(f)의 위치 등이 다른 지그판(362)이나 흡착판(363)으로 용이하게 교환할 수 있다. 또한, 지그판(362) 및 흡착판(363)은 작은 나사(367)에 한하지 않고, 다양한 수단에 의해 연결 플레이트(361)에 탈착 가능하게 부착할 수 있다. 예를 들면, 연결 플레이트(361)에 에어 실린더 등의 구동 수단에 의해 지그판(362) 및 흡착판(363)에 걸어 계합하는 에어 척을 마련하고, 해당 에어 척을 통하여 지그판(362) 및 흡착판(363)을 연결 플레이트(361)에 탈착 가능하게 계합하는 구성으로 하면, 지그판(362) 및 흡착판(363)을 용이하게 탈착할 수 있고, 지그판(362) 및 흡착판(363)의 탈착 작업성이 향상된다.

이와 같이 지그판(362)에는 하면(a)에 직사각형 홈(b) 및 흡인 홈(d1, d2, d3)이 형성되고, 흡착판(363)과 함께 판형상 워크를 흡착 지지하는 척(36)으로서의 기능도 갖기 때문에, 흡착판(363)과 함께 판형상 워크(1)를 흡착 지지하는 전용의 플레이트를 마련할 필요가 없으며, 부품 개수가 감소하여 저비용이다. 또한, 지그판(362)은 흡착판(363)과 함께 판형상 워크를 흡착 지지하는 척(36)으로서의 기능을 겸하는 경우에 한하지 않고, 전용 부품으로서 척(36)에 마련하여도 좋다.

다음에, 반출 수단(33)에 대하여 설명한다.

반출 수단(33)은 판형상 워크(11, 12, 13)를 흡착 지지할 수 있는 구성으로되어 있으며, 그 기본적 구성은 투입 수단(3)과 동일하기 때문에 설명을 생략한다.

또한, 반출 수단(33)은 판형상 워크(11, 12, 13)를 흡착 지지할 수 있는 구성이면 좋고, 지그판(362) 대신에 긴 관통구멍(g, h)이나 기준 구멍(f)을 생략한 흡착 전용의 판재를 이용할 수 있다.

그리고 다음에, 도 1 내지 도 5를 참조하면서, 판형상 워크(1)에 천공하는 6개의 천공 수단(2)과, 이 천공 수단에 각각 일체적으로 마련되어 있는 촬상 수단(4)과, 각각의 천공 수단을 서로 독립하여 이동 가능한 이동 수단(5)에 대해 설명한다. 천공 수단(2)은 베이스(100)의 상부에 고정된 작업 테이블(101)의 양 사이드에 3개씩, 합계 6개가 마련되어 있다. 각각의 천공 수단(2)은 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 베이스(100)상에 베어링(51)을 통하여 Y축방향으로 이동 자유롭게 마련한 Y축 이동판(52)과, 이 Y축 이동판 위에 베어링(도시 생략)을 통하여, 도 2에 있어서 좌우 방향(이하「X축방향」이라 한다)으로 이동이 자유롭게 마련한 X축 이동판(54)을 구비하고 있다.

Y축 이동판(52)과 X축 이동판(54)은 서보모터(53, 55)로 회전 구동되는 이송 나사(56, 57)에 의해 각각 Y방향과 X방향으로 이동한다. 즉, 서보모터(55)가 Y축 이동판(52)에 고정되며, 이 서보모터에 의해 커플링을 통해 이송 나사(56)가 회전 구동된다. 그리고, X축 이동판(54)에는 이송 나사(56)에 나사 결합하는 너트(57)가 고정되어 있으며, 이송 나사(56)의 회전에 의해 X방향으로 이동한다. 또한, 베이스(100)에는 서보모터(53)가 고정되고, 이 서보모터에 의해 도시하지 않은 커플링을 통해 이송 나사(57)가 회전 구동된다. 그리고, Y축 이동판(52)에는 이 이송나사(57)에 나사 결합하는 도시하지 않은 너트가 고정되어 있으며, 이송 나사(57)의 회전에 의해 Y방향으로 이동한다.

X축 이동판(54)에는 천공 수단(2)이 부착되어 있다. 도 4 및 도 5를 참조하면서 천공 수단(2)을 설명한다. 천공 수단(2)은 크로스 바(24)에 교환 가능하게 장착한 다이(21)와, 이 다이에 대향하는 펀치(22)를 가지고 있으며, 이 펀치가 상하(Z방향) 이동하여, 이 다이와의 사이에 삽입 배치한 판형상 워크(1)에 천공한다. 펀치(22)는 구동 수단(23)에 의해 상하 이동한다. 구동 수단(23)은 크로스 바(24)에 고정된 서보모터(231)와, 이 서보모터에 의해 커플링(233)을 통하여 회전 구동되는 이송 나사(232)와, 이 이송 나사에 나사 결합하여 이송 나사의 회전에 의해 상하 이동하는 너트(234)를 가지고 있다.

너트(234)에는 안내부재(235)가 고정되어 있으며, 이 안내부재는 크로스 바(24)에 마련된 가이드 봉(242)과 요동 안내되어 상하 이동한다. 그리고, 안내부재(235)의 좌단에 마련된 긴 구멍 홈에는 지점 핀(236a)을 통하여 요동 레버(236)의 일단이 회전 자유롭게 연결되어 있다. 요동 레버(236)는 회전축(237)을 중심으로 하여 요동하고, 이 요동 레버의 타단에는 지점 핀(236b)을 통하여 펀치 지지 부재(238)가 회전 자유롭게 연결되어 있다. 또한, 펀치 지지 부재(238)는 크로스 바(24)에 마련된 수직 돌기부(241)에 가이드되어, 그 선단에 교환 가능하게 장착한 펀치(22)를 상하 이동한다.

또한, 요동 레버(236)를 지지하는 회전축(237)의 위치는 펀치 지지 부재(238)와 연결하는 위치에 근접하여 있다. 따라서 지레의 원리에 의해서보모터(231)에 따라 상하 이동하는 안내부재(235)의 힘을 증강시켜 펀치 지지 부재(238)를 상하 이동할 수 있다. 또한, 안내부재(235)의 상하 이동에 의한 펀치 지지 부재(238)의 상하 이동의 거리를 작게 할 수 있기 때문에, 이 펀치 지지 부재의 상하 이동 위치를 보다 미세하게 제어함이 용이해진다.

다음에, 천공 수단(2)으로 일체적으로 마련되어 있는 촬상 수단(4)의 구성에 대해 설명한다. 도 4에 도시한 바와 같이 촬상 수단(4)은 펀치 지지 부재(238)와 평행해지도록 하여 크로스 바(24)에 부착되어 있다. 촬상 수단(4)은 소위 2차원 CCD 카메라로서 천공 수단(2)으로 천공되는 판형상 워크(1)를 촬상하고, 그 촬상 결과를 화상 처리 수단(6)(도 10에 도시)으로 송신한다. 그리고, 촬상 수단(4)과 펀치(22)의 상대 위치는 미리 정확하게 측정하고 있고, 천공 수단(2)이 이동 수단(5)에 의해 XY방향으로 이동하여도, 이 촬상 수단의 위치를 기준으로 하여 항상 이 펀치의 위치를 정확하게 산출할 수 있도록 되어 있다.

다음에, 이 천공 수단의 작용에 대해 설명한다. 판형상 워크(1)의 한 예로서, 도 8에 도시한 바와 같은 프린트 기판(11)을 사용하고, 이 프린트 기판에 형성되어 있는 회로 패턴(11a)과의 상대 위치를 결정하는 가이드 구멍(11b)을 천공하는 경우를 설명한다. 또한, 프린트 기판(11)에는 후술하는 바와 같이 가이드 구멍(11b)의 천공 위치를 결정하기 위한 2개 원형의 식별 마크(11c)가 프린트되어 있다. 우선, 천공 작업에 있어서 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같은 프린트 기판(11)의 천공 위치에 대응하는 지그판(362)과 흡착판(363)을 선택하고, 이들을 연결 플레이트(361)에 부착한다. 이 때, 서보모터(35)에 의해 투입 수단(3)을 좌단의 투입 위치로 이동하고, 이 위치에서 지그판(362) 및 흡착판(363)을 연결 플레이트(361)에 부착하도록 하면, 다른 주변 기기, 예를 들면, 천공 수단(2)이나 촬상 수단(4)이 지그판(362) 및 흡착판(363) 탈착의 장애가 되지 않아 지그판(362) 및 흡착판(363)을 용이하게 탈착할 수 있다.

다음에, 도 1에 도시한 바와 같이, 서보모터(35)에 의해 투입 수단(3)을 좌단의 투입 위치로 이동하고, 이 위치에서 프린트 기판(11)을 척(36)에 흡착 지지시킨다. 이 때에는 투입 수단(3)에 의해 프린트 기판(11)을 후술하는 바와 같이 천공 수단(2)에 대향하는 위치에 투입했을 때 이 프린트 기판의 2개의 식별 마크(11c)가 이 천공 수단에 마련된 2개의 촬상 수단(4)의 촬상 영역 내에 들어가도록, 척(36)과 이 프린트 기판과의 상대 위치를 위치 결정한 상태에서 프린트 기판(11)을 척(36)에 흡착 지지한다.

즉, 프린트 기판(11)에의 가이드 구멍(11b)의 천공 위치는 후술하는 바와 같이 촬상 수단(4)으로 촬상한 2개의 식별 마크(11c)의 중심과, 지그판(362)에 배치한 2개의 기준 구멍(f)의 중심과의 상대 위치로부터 산출한다. 따라서 프린트 기판(11)을 천공 수단(2)에 대향하는 위치에 투입했을 때, 2개의 식별 마크(11c)가 소정의 위치에서 대기하고 있는 촬상 수단(4)의 촬상 영역의 범위 밖으로 나가지 않도록, 미리 이 프린트 기판과 척(36)과의 상대 위치를 결정하여 흡착 지지할 필요가 있다.

이 프린트 기판(11)과 척(36)과의 상대 위치를 결정하는 수단의 한 예로서, 다음의 수단을 설명한다. 즉, 도 1에 도시한 바와 같이 척(36)의 아래쪽에 프린트기판(11)을 세트한 설치대(102)를 마련해 놓고, 이 설치대의 상방에 2개의 CCD 카메라(도시 생략)를 배치한다. CCD 카메라는 지그판(362)의 긴 관통구멍(g 또는 h)을 통하여 프린트 기판(11)의 2개의 식별 마크(11c)를 각각 촬상하고, 그 중심 위치를 예를 들면 열십자 기호로서, 모니터 화면에 표시한다. 이 모니터 화면에는 프린트 기판(11)의 종류마다 대응하여, 컴퓨터에 의해 대기 위치가 결정된 2개의 촬상 수단(4)의 촬상 영역을 원으로 하여 표시시킨다. 따라서 모니터 화면을 보면서 열십자 기호의 중심이 원으로 표시된 촬상 영역 내에 들어가도록 설치대(102)상에서 프린트 기판(11)을 수동으로 이동시킴에 의해 양자의 상대 위치를 위치 결정할 수 있다.

설치대(102)상의 프린트 기판(11)을 상술한 상대 위치에 세트하면, 척(36)이 실린더(364)에 의해 하강하여 이 프린트 기판(11)을 흡착 지지하고, 이 척이 재차 이 실린더에 의해 상승한다. 그리고, 암(35)이 천공 수단(2)에 대향하는 위치까지 이동한다. 천공 수단(2)에 대향하는 위치까지 이동하면, 척(36)이 실린더(364)에 의해 하강하고, 흡착 지지한 프린트 기판(11)을 베이스(100)의 상부에 마련한 작업 테이블(101)상에 설치한다. 또한, 척(36)은 스프링(365)을 통하여 프린트 기판(11)을 작업 테이블(101)상에 가압하기 때문에, 과대한 압압력과 쇼크가 생기는 것을 회피할 수 있다.

다음에, 프린트 기판(11)에 가이드 구멍(11b)을 천공하기 위한, 천공 수단(2)의 위치 결정 방법을 설명한다. 이 천공 위치는 다음 2개의 기본적인 생각에 의거하여 결정한다. 제 1은 프린트 기판(11)의 가이드 구멍(11b)은 지그판(362)에 정확하게 형성한 기준 구멍(f)중 2개의 기준 구멍(f)의 중심 위치를 기준으로 하여 천공한다. 제 2는 프린트 기판(11)에 프린트된 회로 패턴(11a)과, 가이드 구멍(11b)과의 상대 위치가 설계상의 상대 위치에 가능한 한 동등하게 되도록 한다.

이와 같이, 지그판(362)에 마련한 기준 구멍(f)중 2개의 기준 구멍(f)을 기준으로 하여, 가이드 구멍(11b)을 뚫는 것은 다음의 이유에 의한다. 즉 프린트 기판(11)에 회로 패턴(11a)과 이 회로 패턴에 대한 설계상의 상대 위치에 식별 마크(11c)를 프린트하여 두고, 이 식별 마크(11c)의 중심 위치에 가이드 구멍(11b)을 뚫는 수단이 고려되지만, 이 수단에서는 식별 마크(11c)의 상대 위치가 프린트 공정이나 천공시의 기온의 변화에 의해 어긋난 경우에는 설계상 정한 위치에 가이드 구멍(11b)을 뚫을 수 없게 된다.

다른 수단으로서는 프린트 기판(11)상에 2개의 식별용 마크(11c)를 마련하여 두고, 이 식별용 마크를 기준으로 하는 설계상의 천공 좌표를 정하고, 이 좌표에 가이드 구멍(11b)을 뚫는 방법이 고려된다. 그러나, 이 방법에서도 상술한 온도 변화 등에 의해 2개의 식별용 마크(11c)의 간격이 어긋난 경우에는, 2개의 식별용 마크를 기준으로 하는 설계상의 천공 좌표도 어긋나 버린다. 따라서 우선 2개의 식별용 마크(11c)의 간격을 설계상의 값으로 올바르게 수정할 필요가 있다. 이 때문에, 지그판(362)에 기준 구멍(f)으로서 2개의 식별용 마크(11c)의 설계상의 간격에 대응한 2개의 기준 구멍(f)을 마련하여 이 간격에 정확하게 맞춘 가이드 구멍(11b)의 천공 기준 위치를 설정한다. 다음에, 프린트 기판(11)을 척(36)에 흡착 지지하는 경우에는 이 프린트 기판과 척에 XY방향 및 회전 방향의 상대 위치의 어긋남이 생기기 때문에, 천공 기준 위치와의 상대 위치의 어긋남을 수정하여야 한다.

그래서, 상술한 생각에 의거, 프린트 기판(11)에의 가이드 구멍(11b)의 천공은 다음과 같이 하여 행한다. 상술한 바와 같이 프린트 기판(11)이 작업 테이블(101)에 가압된 위치에서는 지그판(362)의 긴 관통구멍(g 또는 h)을 통하여 2개의 촬상 수단(4)의 촬상 영역 내에 2개의 식별용 마크(11c)가 각각 들어가고 있다. 따라서 촬상 장치(4)는 2개의 식별용 마크(11c)를 촬상하고, 그 촬상 결과를 화상 처리 수단(5)에 송신한다. 다음에, 촬상 장치(4)의 이동 수단(5)은 미리 천공 수단(2)과의 상대 위치가 판명되어 있다, 지그판(362)에 마련한 2개의 기준 구멍(f)의 위치에 촬상 장치(4)를 이동시키고, 2개의 기준 구멍을 촬상하고, 그 촬상 결과를 화상 처리 수단(5)에 송신하다. 또한, 2개의 식별용 마크(11c)와 그것에 대향하는 기준 구멍(f)이 동시에 촬상 장치(4)의 촬상 영역 내에 들어가도록 이 식별용 마크가 프린트 기판(11)에 프린트되어 있는 경우에는 한번의 촬상으로 족하다.

다음에, 화상 처리 수단(5)은 촬상 화상으로부터 2개의 식별용 마크(11c)와 2개의 기준 구멍(f)과의 중심 위치의 XY 좌표를 구하고, 그 결과를 연산 수단(7)에 보낸다. 그리고, 연산 수단(7)은 각각의 중심 위치의 XY 좌표를 잇는 직선을 비교하여 양자가 교차하는 교차 각도를 산출한다. 즉, 이 교차 각도분만큼 프린트 기판(11)과 지그판(362)에 마련한 기준 구멍(f)과의 상대적 위치에 회전의 어긋남이 있게 된다. 그래서, 다음으로 연산 수단(7)은 각각 각 중심 위치를 잇는 직선의 중심 좌표(중심(重心))의 XY 좌표를 구하고, 이 양자의 중심 좌표(중심(重心))의상대 위치 관계를 산출한다.

이상으로 프린트 기판(11)상에 가이드 구멍(11b)을 뚫기 위한, 기준 위치를 구할 수 있다. 즉, 이 기준 위치는 지그판(362)의 2개의 기준 구멍(f)의 중심 좌표를 각각 상술한 양자의 중심 좌표(중심(重心))의 상대 위치 관계분만큼 어긋나고, 또한 상술한 교차 각도만큼 회전시킨 좌표가 된다. 이 좌표는 환언하면, 프린트 기판(11)에 마련한 2개의 식별용 마크(11c)의 중심(重心) 위치에 지그판(362)에 설치한 2개의 기준 구멍(f)의 중심(重心) 위치를 맞추고, 또한 교차 각도만큼 회전시켰을 때의 기준 구멍의 중심 위치가 된다.

그런데, 상술 한 2개의 식별용 마크(11c)와 2개의 기준 구멍(f)으로부터 프린트 기판(11)에 가이드 구멍(11a)을 뚫기 위한 기준 위치를 구하는 방법에서는, 이 기준 위치에 대한 식별용 마크의 상대 위치 관계는 일방향(X방향 또는 Y방향)에 관해서만 구하는 것이 된다. 따라서 더욱 정밀도 좋게 양자의 상대 위치 관계를 구하는 경우에는 2개의 식별용 마크와 직교하는 방향의 상대 위치의 어긋남을 수정하면 좋다. 이하 이 방법에 관하여 설명한다.

프린트 기판(11)에 도 9에 도시된 바와 같이 주위 4곳에 식별용 마크(11c)를 마련한다. 또한, 지그판(362)에도 4개의 식별용 마크(11c)의 설계상의 배치 위치에 상당하는 위치에 4개의 기준 구멍(f)을 마련한다. 또한, 4개의 식별용 마크(11c)는 프린트 기판(11)에 프린트한 회로 패턴과는 소정의 상대 위치 관계에 있다. 그리고, 촬상 수단(4)은 지그판(362)의 긴 관통구멍(g 또는 h)을 통하여 각각 4개의 식별용 마크(11c)와 기준 구멍(f)을 촬상하고, 이 촬상 결과로부터 화상 처리수단(6)은 각각의 중심 위치를 구하고, 이 중심 위치로부터 연산 수단(7)은 양자의 중심(重心) 위치를 구한다.

다음에, 연산 수단(7)은 4개의 기준 구멍(f)의 중심(重心) 위치를 4개의 식별용 마크(11c)의 중심(重心) 위치로 이동시키고, 양자의 중심(重心) 위치를 일치시킨다. 그리고, 연산 수단(7)은 4개의 기준 구멍(f)으로 이루어지는 4변과 4개의 식별용 마크(11c)로 이루어지는 4변을 구하고, 각각 대응하는 4변의 교차 각도를 산출하여 그 평균치를 구한다. 이상에 의해, 4개의 기준 구멍(f)에 대해 X축방향 및 Y축방향의 2방향의 어긋남을 고려한 4개의 식별용 마크(11c)의 상대 위치 관계가 판명된다.

즉, 프린트 기판(11)상에 마련한 4개의 식별용 마크(11c)의 설계상의 위치, 즉 온도 변형 등을 받지 않은 본래의 4개의 위치는, 4개의 기준 구멍(f)의 중심(重心) 위치를 4개의 식별용 마크(11c)의 중심(重心) 위치에 맞추어 상술한 4변의 교차 각도의 평균치만큼 중심 주위에 회전시켰을 때, 이 4개의 기준 구멍의 중심 위치가 된다. 따라서 4개의 기준 구멍(f)으로부터 임의의 2개의 기준 구멍을 선택하면, 이 2개의 기준 구멍의 중심 좌표가 프린트 기판(11)에 가이드 구멍(11b)을 뚫기 위한 2개의 기준 위치가 된다.

이상에 의해, 프린트 기판(11)에 가이드 구멍(11a)을 뚫기 위한 2개의 기준 위치, 즉 XY 좌표를 이동한 2개의 기준 구멍(f)의 중심 위치가 판명되면, 연산 수단(7)은 이 2개의 기준 구멍(f)의 중심 위치를 기준으로 하여, 이 기준 구멍의 중심 위치로부터 설계상에서 결정된 상대 위치에 있는, 가이드 구멍(11a)의 천공 위치를 산출한다. 그리고, 이동 수단(5)은 이 산출한 XY 좌표로 천공 수단(2)의 펀치(22)를 이동한다.

다음에, 천공 수단(2)에 의한 프린트 기판(11)에의 천공을 설명한다. 천공 수단(2)의 펀치(22)는 프린트 기판(11)이 척(36)에 흡착 지지되고, 작업 테이블(101)상에 설치될 때까지는 이 척의 이동과 간섭하지 않는 초기 위치(도 11 참조)에 위치한다. 그리고, 프린트 기판(11)이 펀치(22)와 다이(21)의 사이에 삽입되고, 프린트 기판(11)을 흡착 지지한 척(36)은 작업 테이블(101)상에 가압한다.

이어서, 천공 수단(2)의 서보모터(231)는 이송 나사(232)를 회전시켜 요동 레버(236), 펀치 지지 부재(241) 등을 통하여 펀치(22)를 하강시키고, 이 펀치를 초기 위치로부터 대기 위치로 이동시킨다(도 11 참조). 이 대기 위치는 천공 수단(2)을 가이드 구멍(11a)을 뚫는 위치로 이동할 때 펀치(22)가 작업 테이블(101)상에 있는 척(36)의 지그판(362) 윗면에 간섭하지 않는 높이 위치로 설정된다. 따라서 펀치(22)는 지그판(362)상을 자유롭게 XY방향으로 이동 가능함과 함께, 천공 스트로크(펀치(22)가 대기 위치로부터 프린트 기판(11)에 천공하는 위치까지의 이동 거리(도 11 참조))를 최소한으로 할 수 있으며, 신속하게 천공 작업을 행할 수 있다.

그리고, 6개의 천공 수단(2)이 이동 수단(5)에 의해 각각 프린트 기판(11)에 가이드 구멍(11a)을 천공하는 XY 좌표 위치로 이동하면, 서보모터(231)가 회전하고, 이 프린트 기판에 가이드 구멍을 천공한다. 또한, 서보모터(231)의 회전에 의해 상하 이동하는 안내부재(235)에는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 이 안내부재의 Z방향 위치를 검출하는 센서(25)가 마련되어 있고, 이 안내부재(235)가 과잉으로 상승하여 펀치(22)에 과대한 힘이 생기지 않도록 한다.

또한, 도 7에서 이미 기술한 바와 같이, 지그판(362) 및 흡착판(363)에는 펀치(22)의 릴리프 구멍(g)이 마련되어 있고, 프린트 기판(11)의 가이드 구멍(11a)의 천공 위치는 이 릴리프 구멍 위치 내가 되도록 배치한다. 또한, 펀치(22)를 상하 이동시키는 서보모터(231)의 회전 속도는 프린트 기판(11)의 재질이나, 가이드 구멍(11a)의 사이즈 등에 의해 적절히 변화시킬 수 있다. 예를 들면, 유연한 프린트 기판(11)에 대해서는 시어 드루프나 버르 등이 생기지 않도록 천공 속도를 빠르게 하고, 한편 취약한 프린트 기판이나 동박 등을 부착한 프린트 기판에 대해서는 분열이나 박리 등이 생기지 않도록 대기 위치로부터 천공 위치(도 11 참조)에 이르기까지의 천공 속도를 느리게 할 수 있다. 또한, 서보모터(231)의 회전 속도를 제어함에 의해 펀치(22)가 대기 위치로부터 천공 위치(도 11 참조)에 이르기까지의 천공 속도에 관계없이 펀치(22)를 초기 위치로부터 대기 위치, 및 천공 위치로부터 초기 위치까지 고속으로 구동할 수 있고, 이로써 천공 시간이 단축되어 작업성이 향상된다(도 11 참조). 또한, 서보모터(231)의 구동을 제어함에 의해 펀치(22)의 대기 위치도 변경 가능하고, 이 펀치의 속도나 프린트 기판(11)의 두께 등에 따라 펀치(22)의 대기 위치를 최적인 위치에 설정할 수 있다. 또한, 서보모터(231)에 의해 이송 나사 기구를 통하여 펀치(22)를 구동하도록 하였기 때문에 펀치(22)의 대기 위치를 미소 조정할 수 있어, 프린트 기판 등의 박판형상의 워크의 천공에 최적이다.

가이드 구멍(11a)의 천공이 종료되면, 펀치(22)는 척(36)의 이동에 간섭하지 않는 초기 위치(도 11에 도시)까지 서보모터(231)에 의해 상승 구동된다. 그리고, 척(22)은 프린트 기판(11)의 흡인을 정지하고, 이 프린트 기판을 작업 테이블(101)상에 남겨 두고, 실린더(364)에 의해 상승 구동되고, 다음의 프린트 기판을 흡착 지지하기 위해 원래의 위치로 복귀한다. 척(36)이 원래의 위치로 이동할 때에는, 이 척에 연결한 암(35)과 연동하는 반출 수단(33)이 작업 테이블(101)상에 남긴 프린트 기판(11)에 대향하는 위치로 이동하고, 이 척과 같은 수단에 의해 이 프린트 기판을 흡착 지지한다. 그리고, 척(36)이 다음 프린트 기판(11)을 재차 천공 수단(2)에 대향하는 위치까지 이동할 때, 반출 수단(33)은 천공 가공이 완료된 프린트 기판을 이동 반출한다.

또한, 이상 설명한 천공 장치의 각 가동 구성 부재의 작동, 즉 작동 시작이나 작동 종료의 위치나 타이밍 등은 연산 수단(7)에 부수되는 제어 수단(8)(도 10에 도시)에 의해 미리 기록한 프린트 기판(11)의 종류에 따라 제어된다. 또한, 각 구성 부재의 부착 위치는, 조정 나사 등에 의해 필요에 따라 미세한 조정을 할 수 있는 수단이 마련되어 있다. 촬상 수단(4)은 천공 수단(2)과 일체적으로 마련한 경우에 한하지 않고, 독립적으로 마련하여도 좋다. 이러한 경우에는 촬상 수단(4)을 XY방향으로 이동하는 이동 수단을 별도로 마련한다. 또한, 펀치(22)의 상하 이동을 서보모터(231)와 이송 나사(232)와 요동 레버(236) 등을 통하여 구동하는 경우에 한하지 않고, 기어 기구나 래크·앤드·피니언 기구등을 통하여 구동하여도 좋다.

또한, 프린트 기판(11)에 마련한 식별용 마크(11c)가 지그판(362)의 하면에은폐되어 버리는 경우에는, 촬상 수단(4)에 X선 카메라를 사용하여, 그 위치를 투시에 의해 구하도록 하여도 좋다. 또한, 상술한 천공 장치는 프린트 기판(11)에 이미 뚫린 가이드 구멍(11a) 등의 위치의 정밀도 확인의 판정 수단으로서도 사용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 관한 천공 장치에서는, 펀치의 구동 수단으로서 모터를 사용함에 의해 천공 수단의 소형·경량화가 용이해진다. 또한, 천공 전의 펀치의 대기 위치를 변경 가능하게 함에 의해, 펀치의 이동 스트로크를 최소로 하여, 천공 가공에 시간을 단축할 수 있다. 또한, 판형상 워크의 재질이나 가공 구멍 사이즈의 상위 등에 대해, 적정한 펀치의 구동 속도로 변경 가능하게 함에 의해 가공 구멍에 시어 드루프, 버르 분열 또는 박리 등이 생기는 것을 회피하고, 품질이나 수율을 대폭적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 펀치의 구동 수단에 서보모터에 의해 작동하는 이송 나사 기구를 사용함에 의해, 펀치의 구동 수단의 간소화가 용이해짐과 함께 구동 정밀도와 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims

다이와 상기 다이에 대향하는 펀치와, 상기 펀치를 구동하는 구동 수단을 가지며, 상기 다이와 펀치와의 사이에 판형상 워크를 삽입 배치하고, 상기 구동 수단에 의해 상기 펀치를 구동함으로써 상기 판형상 워크를 천공 가공하는 천공 장치로서,

상기 구동 수단에는, 상기 다이와 펀치와의 사이에 상기 판형상 워크를 삽입 배치할 수 있는 대기 위치와 상기 판형상 워크를 천공 가공하는 천공 위치에 상기 펀치를 구동하는 모터와, 상기 대기 위치를 변경할 수 있도록 상기 모터의 구동을 제어하는 제어 수단이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 천공 장치.
다이와 상기 다이에 대향하는 펀치와, 상기 펀치를 구동하는 구동 수단을 가지며, 상기 다이와 펀치와의 사이에 판형상 워크를 삽입 배치하고, 상기 구동 수단에 의해 상기 펀치를 구동함으로써 상기 판형상 워크를 천공 가공하는 천공 장치로서,

상기 구동 수단에는, 상기 다이와 펀치와의 사이에 상기 판형상 워크를 삽입 배치할 수 있는 대기 위치와 상기 판형상 워크를 천공 가공하는 천공 위치에 상기 펀치를 구동하는 모터와, 상기 대기 위치로부터 상기 천공 위치로의 상기 펀치의 구동 속도를 변경할 수 있도록 상기 모터의 구동을 제어하는 제어 수단이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 천공 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 모터는 서보모터이고, 상기 구동 수단은 상기 서보모터에 의해 작동하는 이송 나사 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 천공 장치.