JPH0425310A - プリント基板の回路切断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプリント基板の回路を切断する回路切断装置に
おける基板支えピン機構、基板位置決め時の角度ずれ補
正機構、基板表面位置検出機構。

スピンドル位置決め機構に関する。

〔従来の技術〕

従来の回路切断装置は、特開昭６０−１４０８９３号公
報に記載のように、二枚のカッタをプリント基板に押し
付けてパターンに切り込みを入れ、カッタをパターンに
交叉する方向に移動させてパターンを剥離するパターン
カット方式の装置となっていた。又、特開昭６０−１５
０６８８号公報に記載のように、エンドミルでパターン
を切断する装置でエンドミルの先端がパターン内部に食
込む部分の長さを任意の長さに制限できるストッパを設
けたパターンカット装置、特開昭５９−１８１０８９号
公報に記載のように、エンドミルでパターンを切断する
装置でエンドミルの周辺に導通チエツクのプローブを設
けて導通チエツクしながらパターンをカットする方式の
パターンカット装置となっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術はプリント基板に部品が実装されている場
合の考慮がなされておらず、高密度で部品が実装されて
いる場合、カッタが部品と干渉し、パターンカットが出
来ないという問題があった。

本発明の目的は、部品が実装されている基板でも表層及
び内層のパターンカットを正確に行なうことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は基板表面位置検出用
プローブを基板表面に接触させ、切断方向の原点である
基板表面位置を検出し、原点からの切込み深さを求め、
この深さに相当する分だけ、あらかじめプローブの先端
との高さを一致させてあるスピンドルにチャックしたエ
ンドミルを下降させる。

〔作用〕

先端周辺に何も配置させていないエンドミルは切断位置
の近くに部品がある場合でも、部品と干渉を起こさない
。それによって、部品搭載後の基板でもパターンカット
を行うことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例であるプリント基板のパターン
カット装置を第１図により説明する。第１図はパターン
カット装置全体を示す。まず、基板ｌはローディングユ
ニット２、および、Ｘ、　Ｙテーブル３上に設けた基板
搬送レール４により所定の位置へ位置決め固定される。

基板１は位置決め固定された後、基板ｌがたわまないよ
うに所定の位置を下方より、第２図に示すような基板支
えピンユニット５により支持される。この基板支えピン
ユニット５には第３図（ａ）に示すブロック６を数個取
付ける。第３図（ａ）で基板１を、直接、下方より支え
る支えピン７はブロック６に取付けたスライドレール８
およびスライドレール８に取付けたローラ９、および、
ばねｌＯにより横方向から、常時、おされている、また
、ブロック６を取付けた可動ベース１１はＡＣモータ１
２を用いて上。

下に移動可能となっている。また可動ベース１１の下に
は、支えピンの高さを設定するための高さ設定用部材１
３および支えピン７を左右よりはさみ込み、支えピン７
の上下の動きを止めるための支えピン固定用ゴム部剤１
４が配置されている。さらに、搬送レール４には基板ｌ
の上面を上方より押える押えピン４８が固定されている
。支えピン７の動作を第３図（ｂ）、　（ｃ）、　（ｄ
）を用いてさらに詳細に説明する。プリント基板ｌが所
定の位置に位置決め固定されると、第３図（ｂ）の状態
で待機していたブロック６は、第３図（Ｃ）のように可
動ベース１１をＡＣモータ１２により支えピン７が基板
１の下面に接触するまで上方に移動する。支えピン７が
基板１の下面に接触した後、さらに、可動ベース１１を
５１１ｍ程度上方に移動させると、支えピン７は基板ｌ
の下面より下方に力が加えられて下方に移動する。その
位置で可動ベース１１の移動を止める。

次に、第３図（ｄ）のように支えピン固定用ゴム部材１
４を内側に移動させ、支えピン７をはさみ込む。

これにより、支えピン７は基板１の下面を支えたまま固
定されるため、以後の回路切断時にも基板ｌを下方より
支えることができる。また、支えピンユニット５はＸＹ
子テーブルに固定されているため、ＸＹ子テーブルの移
動に応じて移動する。

基板ｌを支えピンユニット５により支持した後、ＸＹ子
テーブルを移動させ、第４図（ａ）に示す基板１にあら
かじめ印刷された二個の同心円状のマ・−ク１５．１６
のうち片方のマーク、例えば、マーク１５の位置が第５
図に示す視覚ユニット１７のカメラ１８の中心にくるよ
うにする。

第５図（ｂ）においてＴＶカメラ１８は支えプレート５
４に固定されており、支えプレート５４は直進ガイド５
５の上をなめらかに移動できる構造となっている。また
支えプレート５４はボールネジ５６およびパルスモータ
５７により上下に移動できる。また支えプレート５４の
上下の移動量はエンコーダ５８により制御することが可
能である。また基板１の表面は落射照明装置５９により
照らされておりＴＶカメラ１８への画像の取込みを容易
にしている。

第６図（ａ）に示すようにＴＶカメラ１８の視野（第４
図（ａ）の４９）内の画像として入力したビデオ信号を
ＡＤ変換器１９によりＡ／Ｄ変換し、画像の濃淡をレベ
ル分けしてビデオメモリ２０に記憶させる。その後、こ
の中央処理装置２１により、第６図（ｂ）、　（Ｃ）に
示すように、同心円状のマーク１５を横断する部分でデ
ィジタル化した濃淡のレベル毎の画素数をカウントし、
第６図（ｂ）、　（Ｃ）の度数分布を求め、同数分布の
中心値を算出する。この場合、中心値が第６図（ｂ）、
　（ｃ）に示すように二個所存布することになり、この
二個所の中心位置が同心円状のマーク１５の中心となる
。この中心位置をＸＹ子テーブルを移動させるサーボモ
ータ２２の中心軸に取付けたエンコーダ２３によりＸＹ
座標として認識する。同様にして、他方のマーク１６の
中心位置のＸＹ座標として認識する０次に、このように
して認識したマーク１５．１６の中心位置のＸＹ座標よ
り基板１の位置決め固定時の角度ずれおよび実際にカッ
トするポイントの中心座標の補正方法について、第４図
（ａ）（ｂ）を用いて説明する。マーク１５の中心位置
のＸＹ座標を（ｘ＋、　ｙ＋）、マーク１６の中心位置
のＸＹ座標を（Ｘｚ、　ｙよ）とする。基板１の傾きθ
は Ｌｘ となる。このときのＬｘはマーク１５．１６の間の距離
である。傾きθを用いることによりカットするパターン
５０のポイント５１の角度ずれ補正後の中心位置５１’
すなわち（ｘｃｅ　ｙｅ）は、ｘｃ＝ｘＣＯ８θ−ｙ　
ｓｉｎθ Ｙ　ｃ　＝Ｘ　Ｓｌｎθ十ｙ　ｃｏｓθなお、ｘ、ｙは
補正前のカットするポイント５１の中心位置の座標、す
なわち、基板ｌの取付は時の角度ずれがなかった場合の
座標である。また５２はカットするポイント５１をＴＶ
カメラ１８でとらえた視野である。基板１の位置決め固
定時の角度ずれを求め、実際のカットするポイントの中
心位置を補正した後、このカットするポイントが基板表
面位置検出部５３の真下にくるように、ＸＹ子テーブル
を移動させる。基板表面位置検出方法について第７図を
用いて説明する。基板表面に接触するプローブ２４は、
可動ブロック２５に取付けられており、可動ブロッーク
２５は直進ガイド２６．スライドレール２７を介してベ
ース２８に対し上下に移動可能である。

可動ブロック２５はベース２８に固定したエアシリンダ
ー２９およびエアシリンダー２９の先端についているス
トッパ６０により下方に押下げられる。また、ベース２
８にはりニヤセンサ３０が取付けである。リニヤセンサ
３０のヘッド３１は上方に向くように取付けられており
、可動ブロック２５が下降した際に、押し下げられる位
置に取付けられている。また、可動ブロック２５はベー
ス２８に取付けたばね３２により重量バランスするよう
になっている。基板表面位置検出手順について、第７図
を用いて説明する。

可動ブロック２５はエアシリンダ２９を作動させること
により下降する。可動ブロック２５に取付けたプローブ
２４の先端が基板１の表面に接触すると、可動ブロック
２５の上方がリニヤセンサ３０のヘッド３１に接触し、
ヘッド３１を押し下げる。エアシリンダ２９のストロー
クは一定にしておき、基板ｌの表面にプローブ２４の先
端が接触し、さらに、エアーシリンダ２９が下降しても
、リニヤセンサ３０のヘッド３１は、それ以上は押し下
げられることはない。リニヤセンサ３０の原点を、基板
１にまったくそりがない場合の表面位置にセットしてお
くことにより、基板１にそりがある場合、前述のヘッド
３１が押し下げられた量が、実際のそりの量となる。す
なわち、原点から基板表面位置までのずれ量を求めるこ
とができ、基板１の正確な表面位置を検出することが可
能になる。

次に、基板ｌをＸＹ子テーブルを移動させ、ＴＶカメラ
１８の真下にカットポイントがくるようにする。同心円
状のマーク１５．１６の中心位置を認識する手順と同じ
手順で、カットポイントの実際の中心位置を求める。こ
の場合の中心位置を求める手順を、ＴＶカメラ１８の視
野内に三本のパターンが入っている場合を例に第８図（
ａ）を用いて説明する。カットポイントを横断する部分
でディジタル化した濃淡のレベル毎の画素数をカウント
し度数分布は第８図（ａ）のようになる。この場合、度
数分布の中心位置は三個所となる。カットポイントは７
７画面の中心なので真中のパターンがカットされるパタ
ーンとなり中央の度数分布の中心位置がカットポイント
の中心位置として認識される。なお、基板ｌの表面には
緑色のレジストが印刷されており基板１の種類によりこ
の緑色の濃淡に差があり、濃淡のレベル毎の画素数をカ
ウントした度数分布の高さが異なる。従って、度数分布
の中心を求めるための濃淡レベルのスレッシュホールド
を一定にしておくと濃淡の差によっては度数分布の高さ
が、このスレッシュホールドより低い場合は、中心位置
を認識することができない。

そのため、本実施例ではレジスト色の濃淡により第８図
（ａ）　（ｂ）　（ｃ）（ｄ）に示すように、四段階に
スレッシュホールドを設定してあり、あらかじめ基板ｌ
の種類、または、カットするポイントの区分、例えば、
表層パターンか内層パターンかを指示しておくことによ
り、スレッシュホールドを自動的に選択し、カットする
ポイントの正確な中心位置を認識することができる。

カットするポイントの正確な中心位置を認識した後、基
板１はＸＹ子テーブルによりカットポイントが第９図（
ａ）（ｂ）に示すカット部３３の真下にくるように移動
される。カット部３３によるカット手順について第９図
（ａ）（ｂ）を用いて説明する。パターンをカットする
ためのカッタであるエンドミル３４は、スピンドル３５
に取付られている。スピンドル３５は可動板３６に取付
られており、この可動板３６を上、下に所定量移動させ
るためのパルスモータ３７が可動板３６に取付られてい
る。さらに、可動板３６は、ベース３８に対しスライド
レール３９をボールネジ６１を介し、上下に移動可動な
構造となっている。可動板３６はベース３８に取付けた
エアーシリンダ４０によりベース４１に対して下方に移
動できる。

カットの動作について説明する。まず、可動板３６がエ
アーシリンダ４０により下降させられる。この時、エン
ドミル３４が基板ｌの表面より４ｍｍ程度上方にくる位
置まで下降させられる０次に、パルスモータ３７．ホー
ルネジ６１により可動板３６が下降させられる。この時
のエンドミル３４の先端の移動量は４Ｉ１ｍと先に求め
た基板表面位置からパターンを完全にカットできる切込
み深さを加えた量である。

切込み深さはカットするパターン、すなわち表層パター
ン、内層パターンによりそれぞれ一定の値としてあらか
じめ決められている。この切込み深さはパルスモータ３
７の中心軸に取付けたエンコーダ４２により正確に制御
される。また下降前のエンドミル３４の先端位置は、第
７図に示す基板表面位置検出部５３のプローブ２４の先
端位置と一致させておく。エンドミル３４とプローブ２
４の先端位置を一致させる手段を第１θ図（ａ）（ｂ）
を用いて説明する。

第１θ図（ａ）（ｂ）において、ＸＹ子テーブルに取付
けである基−仮搬送用レール４に固定した固定駒４３に
さらに取付けであるリテーナ４４の中に、可動シャフト
４５が、リテーナ４４の中をスムーズに動けるクリアラ
ンスを保ちはめられている。可動シャフト４５の真下に
は、ロードセル４６が固定駒４３にはめ込まれている。

第１０図（ａ）で、まず、エンドミル３４の先端を第９
図で説明したパルスモータ３７により下方に移動させ、
先端が可動シャフト４５に接触すると、可動シャフト４
５によりロードセル４６が押され微小な荷重、すなわち
、１００　ｇ　程度の荷重を検出した瞬間に、パルスモ
ータ３７を止める。パルスモータ３７を止めた位置をエ
ンコーダ４２によりエンドミル３４の先端の位置として
記憶させる。次に、ＸＹ子テーブルを移動させ、基板表
面位置検出部のプローブの真下に、可動シャフト４５が
来るようにする。第７図に示す基板表面位置検出部５３
のエアシリンダ２９を下降させ、プローブ２４の先端が
可動シャフト４５に接触した瞬間を前述のようにロード
セル４６により検出する。ロードセル４６が検出した瞬
間のりニヤセンサ３０の読取値をプローブ２４の先端の
位置と記憶させる。エンドミル３４の先端位置とプロー
ブ２４の先端位置に差異があっても、この差異も正確に
求めることができるため、プローブ２４により検出した
基板表面位置より正確に所定深さエンドミル３４の先端
を下降させることができる。このように、カットポイン
トの中心を正確に所定深さ切込むことが可能となる。ま
た第９図（ａ）において基板ｌをカットする際に発生す
る切屑を吸取る吸取りノズル６２がスピンドル３５の左
右に取付けられており、かつ、吸取りノズル６２はエア
ーシリンダ６３により上下に移動できる。

また、切込みが完了した後、カットポイントの中心位置
が第７図に示す基板表面位置検出部５３のプローブ２４
の真下に来るように基板ｌをＸＹ子テーブルにより移動
させる０次に、再度、プローブ２４をカットポイントの
中心位置に下降させる。プローブ２４の先端には第１１
図のように直径０．２ｍ。

高さｌＩｕの突起４７がプローブ２４の中心軸に設けで
ある。この突起４７の直径０．２ｍはエンドミル３４の
直径０．３ｍｍより小さいため、カットポイントにおけ
るカットされた穴に入り込み、穴の底面でプローブ２４
は止まる。この止まった位置をリニヤセンサ３０により
検出する。カットポイントをカットする前のプローブ２
４の先端位置、すなわち、基板表面位置としてリニヤセ
ンサ３０により検出した位置とプローブ２４の先端の突
起４７がカットポイントのカット後の穴の底面に接触し
、リニヤセンサ３０で検出した位置との差異を孔の深さ
として正確に求めることができる。この方法によりカッ
トポイントにおけるカット後の穴の深さを測定すること
が可能となり、回路を確実に切断したことを確認するこ
とができる。

本実施例によればプリント基板の仕様変更による回路の
論理変更のための表層、および、内層のパターンカット
を部品を搭載した後の基板に対しても正確、かつ、早く
行なうことができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、パターンカット作業においてカットポ
イント中心位置検出手段により、基板位置決め時の角度
ずれ量の検出およびカットポイントの中心位置を正確に
検出した後、基板表面位置検出手段により切断深さ方向
の原点である基板表面位置を検出し、原点からの切込み
深さを制御しながら、エンドミル中心をカットポイント
の中心位置に下降させることにより、表層および多層基
板の場合の内層のパターンカットを正確、かつ、自動的
に行なうことができる６また、基板は下方より支えピン
機構で支え、上、下にたわまないようにできる。また、
カットポイントをカットした後の孔の深さも基板表面位
置検出手段により正確に測定することができる。さらに
、基板表面位置検出手段に設けたプローブとエンドミル
とを別々に設けたため、基板表面位置検出時、および、
エンドミルによるカットポイントのカット時に、プロー
ブ、エンドミルが部品搭載後の基板の部品と干渉するこ
となく、パターンカットを正確に、かつ、早く行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のパターンカット装置斜視図
、第２図は支えピンユニットの断面図、第３図（支）は
支えピンの動作説明図、第４図は基板位置決め時の角度
ずれ補正手段の説明図、第５図は視覚ユニットの側面図
、第６図は視覚ユニットによるマーク中心位置を検出す
る原理図、第７図は基板表面位置検出部の正面図（ａ）
、側面図（ｂ）、第８図はパターンのカット位置の中心
を求める原理図、第９図はカッティング部の構成を示す
正面図（ａ）、側面図（ｂ）、第１０図は基板表面位置
検出部のプローブとエンドミル先端の高さ合わせ方法を
示す断面図、第１１図はカッティング後のパターンの孔
の深さを計測するためのプローブ先端の形状を示す説明
図である。 ■・・・基板　２・・・ローディングユニット　３・・
・ＸＹ子テーブル４・・・搬送レール　５・・・支えピ
ンユニット　１７・・・視覚ユニット。 才２図 一一一 （Ｑ 第５呪 ″Ａ″ワ隔 （α） （勺 牙Ｓ図 （勾 才９図 ン１０図 シ］］ 図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．プリント基板を所定の位置に固定して、支えピン機
   構により前記プリント基板を下方より支え、上下にたわ
   まないようにし前記プリント基板を固定した際の位置ず
   れを補正する手段により前記プリント基板の位置決めに
   おける角度ずれ補正をした後、前記プリント基板の回路
   切断位置の中心に、表面位置検出手段の中心を正確に合
   わせ、前記表面位置検出手段により切断深さ方向の原点
   である基板表面位置を検出し、原点からの切込みの深さ
   量を決定し、スピンドル中心を前記プリント基板の前記
   回路切断位置の中心に位置決め手段により正確に位置決
   めした後、表層及び内層の回路の切断を行い、そのとき
   の切断幅はスピンドルにチャックさせてあるエンドミル
   を横方向に送り、集塵装置により切断時に発生する切屑
   を除去することを特徴とするプリント基板の回路切断装
   置。
2. ２．請求項１において、前記支えピン機構は前記プリン
   ト基板の下方に設けた支えピンで前記プリント基板の下
   から前記プリント基板を支える機構であり、前記プリン
   ト基板のそりおよび前記プリント基板の下面の部品の高
   さに合わせ、上，下方向の位置を自由に変えるプリント
   基板の回路切断装置。
3. ３．請求項１において、前記プリント基板を固定した際
   の位置決めにおける角度ずれ補正手段は、ＴＶカメラに
   より前記プリント基板上にあらかじめ設けられた二個の
   同心円状のマークの中心位置を検出し、その検出した中
   心位置の座標値より位置決め時の角度ずれ量を算出し、
   その後、前記角度ずれ量をもとに各回路切断位置を自動
   的に補正するプリント基板の回路切断装置。
4. ４．請求項１において、前記プリント基板の表面位置検
   出手段は、上下に移動可能なスライド板に取付けたプロ
   ーブおよびスライド板を上下させる直進ガイドを取付け
   た固定板に固定した測長器により構成され、前記プロー
   ブが前記プリント基板の表面に接触した際の測長器の出
   力データによりあらかじめ決められた平面からの位置ず
   れ量を求めるプリント基板の回路切断装置。
5. ５．請求項１において、前記スピンドル中心を基板の回
   路切断位置の中心に位置決めするための位置決め手段は
   、ＴＶカメラよりビデオメモリに取込んだ画像をもとに
   、表層，内層の回路切断位置の中心を常に検出しＸ−Ｙ
   テーブル駆動モータの制御信号を補正することにより、
   スピンドルの中心を回路切断位置の中心に正確に位置決
   めし、また、前記プリント基板の表面に印刷されたレジ
   スト色の濃淡の差があつても自動的にビデオメモリに取
   込んだ画像の検出レベルを変えることにより回路切断位
   置の中心を検出するプリント基板の回路切断装置。
6. ６．請求項１において、前記プリント基板の表面位置検
   出手段により基板表面位置を検出し、原点からの切込み
   深さを決定しスピンドルを下降させて回路を切断する際
   の、スピンドル下降量は、あらかじめ前記プリント基板
   表面位置検出手段におけるプローブの先端とスピンドル
   先端の位置を高さ合せ手段により自動的に合わせるプリ
   ント基板の回路切断装置。
7. ７．請求項１において、前記プリント基板表面位置検出
   手段のプローブ先端に小径の突起を設け、表層または内
   層の回路をエンドミルで所定深さに切込んだ後、この突
   起を再度、回路切断位置に下降させて切込んだ深さを計
   測するプリント基板の回路切断装置。
8. ８．請求項１において、前記プリント基板に部品が搭載
   されている場合でも表層、または、内層のパターンカッ
   トを行なうプリント基板の回路切断装置。