JPH08316613A - プリント基板回路切断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】プリント基板の反り，絶縁剤の色等に影響され
ずに、多層プリント基板の層間の短い導線の切断を自動
で行うことができる。 【構成】固定クランプ部１０１とフリークランプ部１０
２により固定したプリント基板２４に対し、Ｘ−Ｙ−Ｚ
ロボット１２０のＺ軸１０４に取り付けられたカメラ１
３１，高さセンサ１３３により画像認識位置決め後にカ
ッティング深さを制御しながら導線の切断を自動的に行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプリント基板回路切断装
置に関し、特に電気回路を形成するプリント基板に生成
された導線の切断を行うプリント基板回路切断装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のプリント基板回路切断装
置として、例えば特開昭６２−７３７９４号公報に所載
の「パターン切断システム」を挙げることができる。こ
の発明は、パターンが高密度化されたプリント基板にお
いても、能率的かつ確実にパターンを切断することがで
きるパターン切断システムを提供することを目的として
いる。

【０００３】図６は従来の一例を示す機能ブロック図
で、上記公報に記載されたパターン切断システムを示し
ている。

【０００４】図６を参照すると、本例のパターン切断シ
ステムは制御部２００と、Ｘ−Ｙテーブル２１０と、カ
ッター部２２０とから構成されている。

【０００５】そして、制御部２００はフロッピーディス
ク装置２０１，マイクロプロセッサやメモリなどから構
成されたデータ処理装置２０２，キーボード付きのディ
スプレイ装置２０３，焦点制御装置２０４，カッター制
御装置２０５，位置データ発生装置２０６，焦点データ
発生装置２０７およびＸ−Ｙ位置決め装置２０８を備え
ている。

【０００６】また、カッター部２２０はＺ方向位置決め
装置２２１，レーザカッター２２２およびテレビカメラ
などのパターン撮像装置２２３を備えている。

【０００７】フロッピーディスク装置２０１にセットす
るフロッピーディスクには、パターン切断位置データや
少なくとも切断部分のパターンデータなどが格納されて
おり、データ処理装置２０２は必要な時にこれらのデー
タをアクセスする。

【０００８】ディスプレイ装置２０３はパターン切断に
関するデータや画像を表示するディスプレイとともに、
パターン切断長さやプリント基板サイズなどの情報を対
話形式で入力するためのキーボードを備えている。

【０００９】データ処理装置２０２は制御部２００内の
各部分の制御やデータの転送，入力データに基づくＸ−
Ｙ−Ｚ位置の算出，レーザカッターのパワー等の算出な
どを行うものである。

【００１０】焦点制御装置２０４は焦点データ発生装置
２０７から与えられるデータに応じてカッター部２２０
のＺ方向位置決め装置２２１を制御し、レーザカッター
２２２およびパターン撮像装置２２３の位置決めを行わ
せる。

【００１１】なお、パターン撮像装置２２３とレーザカ
ッター２２２とは一体的にＺ方向に移動するようになっ
ている。

【００１２】カッター制御装置２０５はデータ処理装置
２０２からの制御データに応じてレーザカッター２２２
からのレーザビームの発生を制御するとともに、レーザ
ビームの強さをモニタ信号によって監視して一定の強さ
に制御する。

【００１３】位置データ発生装置２０６はパターン撮像
装置２２３により撮像されたパターン像（パターン切断
部分のプリント基板表面の拡大像）とデータ処理装置２
０２から与えられるパターン像とを照合し、パターンの
ずれを補正するためのＸ−Ｙ方向位置の微調データを発
生する。

【００１４】焦点データ発生装置２０７はパターン撮像
装置２２３からのパターン像データからパターン撮像装
置２２３の焦点とＸ−Ｙテーブル２１０上にセットされ
るプリント基板の表面とのＺ方向のずれを補正するため
のＺ方向微調データを発生する。

【００１５】Ｘ−Ｙ位置決め装置２０８はデータ処理装
置２０２から指定されたＸ−Ｙ位置にＸ−Ｙテーブル２
１０を粗位置決めするとともに、位置データ発生装置２
０６から送出される微調データに従ってＸ−Ｙテーブル
２１０のＸ−Ｙ位置を微調する。

【００１６】次に、本例の動作について説明する。

【００１７】Ｘ−Ｙテーブル２１０にプリント基板がセ
ットされ、このプリント基板の固有のコードとそのプリ
ント基板のサイズとがディスプレイ装置２０３のキーボ
ードからデータ処理装置２０２に入力される。

【００１８】データ処理装置２０２はそのコードに対応
するプリント基板の最初のパターン切断位置データとそ
の部分のパターン像データとをフロッピーディスク装置
２０１から読み込む。

【００１９】そして、このパターン切断位置データおよ
び基板サイズデータからデータ処理装置２０２はその切
断位置のＸ−Ｙ座標を算出してそれをＸ−Ｙ位置決め装
置２０８に送り、また切断位置部分のパターン像データ
を位置データ発生装置２０６および焦点データ発生装置
２０７に送る。これによってパターン切断位置はＸ−Ｙ
方向に自動的に精密位置決めされる。

【００２０】また、焦点制御装置２０４の制御により自
動的にレーザカッター２２２およびパターン撮像装置２
２３のＺ方向位置決めが行われ、パターン撮像装置２２
３の焦点合わせが行われる。

【００２１】この焦点合わせによりレーザカッター２２
２のレーザビームの収束点とプリント基板の表面とが一
致する。

【００２２】データ処理装置２０２は上記の操作の完了
を確認すると、パターン切断深さおよび切断長さからレ
ーザビームの強さを決定し、そのレーザビームの強さデ
ータと起動指令とをカッター制御装置２０５の制御によ
ってレーザカッター２２２に指定の強さのレーザビーム
をある時間送出させる。

【００２３】これにより、注目のパターン切断位置で指
定の長さだけパターンが融解切断される。その後、次の
パターン切断が同様に実行される。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】この従来のパターン切
断システムでは、高さの制御を画像の焦点距離で行って
いるため高さ調整精度が低い。したがって、現在使用さ
れている１０層，１２層等の多層プリント基板の層間が
短い（０．１２ｍｍ等）導線切断に関しては対応が不可
能であるという問題点があった。

【００２５】また、導線の酸化防止のためのコーティン
グ剤が明瞭な色をしていないと、必要とする高さに焦点
を合わせられないという問題点があった。

【００２６】本発明の目的は、プリント基板の反り，絶
縁剤の色等に影響されずに、多層プリント基板の層間の
短い導線の切断を自動で行うプリント基板回路切断装置
を提供することにある。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、電気回
路を形成するプリント基板に生成された導線の切断を行
うプリント基板回路切断装置において、任意形状の前記
プリント基板を保持する基板保持手段と、前記プリント
基板の位置を認識する基板位置認識手段と、前記プリン
ト基板に生成された導線を切断する導線切断手段と、こ
の導線切断手段をＸ−Ｙ−Ｚ方向に移動する移動手段
と、前記導線の切断中に切断深さを制御する切断深さ制
御手段と、切断屑を吸い込む切断屑吸込み手段とを備え
ることを特徴とするプリント基板回路切断装置が得られ
る。

【００２８】また、本体と、この本体の上部に配置され
たＸ−Ｙ−Ｚロボットと，加工を施す前記プリント基板
を固定するための固定クランプ部およびフリークランプ
部と，前記プリント基板の撮像箇所を表示するディスプ
レイ装置と，前記プリント基板の位置情報を入力するた
めの操作部およびヘッド部と、前記本体の内部に格納さ
れた制御部とを備え、前記ヘッド部は前記Ｘ−Ｙ−Ｚロ
ボットのＺ軸に設置され前記プリント基板の切断箇所を
撮像するカメラと，前記プリント基板の切断箇所を切断
するカッターと，このカッターの近傍に配置され前記プ
リント基板に接触して前記Ｚ軸の高さデータを出力する
高さセンサとを備え、前記制御部は前記プリント基板の
切断位置データおよび切断箇所のパターンデータを含む
データを格納しているデータ記憶部と，前記制御部内の
各部の制御を行うデータ処理部と，前記カメラで撮像し
た画像情報を処理する画像処理装置と，前記カッターを
制御するカッター制御装置および前記Ｘ−Ｙ−Ｚロボッ
トの動作制御を行うロボットコントローラとを備えるこ
とを特徴とするプリント基板回路切断装置プリント基板
回路切断装置が得られる。

【００２９】さらに、切断屑を吸い込む切断屑吸込み手
段を備えることを特徴とする請求項１記載のプリント基
板回路切断装置プリント基板回路切断装置が得られる。

【００３０】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。

【００３１】図１は本発明のプリント基板回路切断装置
の一実施例を示す外観図、図２は本発明のプリント基板
回路切断装置の一実施例の機能ブロック図、図３（ａ）
は図１における固定クランプ部の詳細側面図、（ｂ）は
同図におけるＡ矢視図、図４（ａ）および（ｂ）は図１
におけるフリークランプ部の詳細正面図および側面図、
図５（ａ）および（ｂ）は図１におけるカッターのヘッ
ド部の部分断面を含む詳細正面図および側面図である。

【００３２】本実施例は図１および図２に示すように、
本体１００と、制御部１１０と、Ｘ−Ｙ−Ｚロボット１
２０と、ヘッド部１３０とを備えている。

【００３３】そして、制御部１１０はデータ記憶部１１
１，データ処理部１１２，キーボード付きのディスプレ
イ装置１１３，操作部１１４，画像処理装置１１５，カ
ッター制御装置１１６，ポイントマーカ電源１１７，バ
キューム１１８およびロボットコントローラ１１９を備
え、ヘッド部１３０はカメラ１３１，カッター１３２，
高さセンサ１３３，ポイントマーカ１３４およびバキュ
ームノズル１３５を備えている。

【００３４】また、Ｘ−Ｙ−Ｚロボット１２０，固定ク
ランプ部１０１，フリークランプ部１０２，ディスプレ
イ装置１１３および操作部１１４は本体１００の上部に
配置され、データ記憶部１１１，データ処理部１１２，
画像処理装置１１５，カッター制御装置１１６，ポイン
トマーカ電源１１７，バキューム１１８およびロボット
コントローラ１１９は本体１００の内部に格納されてい
る。

【００３５】さらに、カメラ１３１，カッター１３２，
高さセンサ１３３およびポイントマーカ１３４はＸ−Ｙ
−Ｚロボット１２０のＺ軸１０４に図５に示すように設
置されており、カメラ１３１はカメラシリンダ１３６
（図５に図示）によって上下する。なお、操作部１１４
にはボールとキーとが内蔵されている。

【００３６】本実施例の動作はプリント基板固定→プリ
ント基板位置情報入力→カッティングデータ入力→カッ
ティング動作→プリント基板解除の手順で行われ、その
順番に図３，図４および図５を併用して説明する。 （１）プリント基板固定 加工を施したいプリント基板２４の外形に合わせて固定
クランプ部１０１とフリークランプ部１０２とをセット
する。

【００３７】このとき固定クランプ部１０１はロックバ
ー１１がクランプベース１２より離れている上、リニア
ガイド１３によりガイドされているので、軸方向の任意
の位置に位置決めが可能である。

【００３８】また、フリークランプ部１０２はフリーク
ランプ本体１９の下部に電磁石２０を内包しているた
め、電流が流れない間は本体１００の金属製の天板１４
の任意の位置に自由に設置することができる。

【００３９】この位置決めが完了した後、固定クランプ
部１０１はロックバー１１が固定シリンダ１５の作動に
よりクランプベース１２に接触するため固定される。

【００４０】また、フリークランプ部１０２は内包され
た電磁石２０に電流を流すことにより天板１４に磁力で
固定される。

【００４１】その後、固定クランプ部１０１はロータリ
シリンダ１６の回転により固定クランプ爪１７を軸ごと
に動作させ、固定本体クランプ爪１８と固定クランプ爪
１７の先端でプリント基板２４を挟み込む。

【００４２】また、フリークランプ部１０２はジグシリ
ンダ２１を稼働させることによりフリークランプ爪２２
を動作させ、プリント基板２４をフリー本体クランプ爪
２３とフリークランプ爪２２の先端とで挟み込む。

【００４３】この際、固定本体クランプ爪１８とフリー
本体クランプ爪２３とは同じ高さで且つ天板１４よりプ
リント基板の実装部品高さより大きな距離をとっている
ため、両面実装のプリント基板もクランプすることがで
きる。 （２）プリント基板位置情報入力 本実施例におけるＸ−Ｙ−Ｚロボット１２０では、操作
部１１４のボールを操作することによりその操作量がデ
ータ処理部１１２に入力され、ロボットコントローラ１
１９が制御されることによって移動するようになってい
る。

【００４４】プリント基板２４のクランプ位置情報入力
箇所を確認した後、操作部１１４の操作によりＺ軸１０
４をその箇所に移動させる。このとき、ポイントマーカ
１３４が点灯しているので、作業者は目的の位置を容易
に認識することができる。

【００４５】目的の位置に移動した後、操作部１１４の
操作キーにより確定すると、カメラ１３１が下降してデ
ィスプレイ装置１１３にプリント基板の拡大画像が表示
される。

【００４６】そして、さらにこの拡大画像により画像認
識ポイントを決定すると、その箇所の画像情報が画像処
理装置１１５に取り込まれる。位置情報の入力はプリン
ト基板位置決め時のＸＹθ補正に利用するため、同様な
操作を最低２箇所について行う。 （３）カッティングデータ入力 プリント基板２４のカッティング箇所を決めた後、操作
部１１４の操作によってＺ軸１０４をその第１ポイント
に移動させる。

【００４７】このときも、ポイントマーカ１３４が点灯
しているので、作業者は所望の位置を容易に認識するこ
とができる。

【００４８】第１ポイントに移動した後、操作部１１４
の操作キーにより確定すると、カメラ１３１が下降して
ディスプレイ装置１１３に第１ポイントのカッティング
箇所を拡大表示する。

【００４９】その後、その拡大画像によりカッティング
ポイントの指定を行うと、その位置データはデータ処理
部１１２に送り込まれる。

【００５０】カッティングポイントが数箇所あるとき
は、そのカッティングポイントの数だけ操作部１１４で
操作を行う。 （４）カッティング動作 カッティング動作は操作部１１４の操作キーの決定によ
りスタートする。プリント基板２４のクランプ部への固
定位置を確認するため、データ処理部１１２は最初の位
置情報に従いロボットコントローラ１１９を制御してＺ
軸１０４を最初のクランプ位置情報確認位置へ移動させ
る。

【００５１】この移動後、カメラ１３１を下降させ、そ
のときの画像を画像処理装置１１５に取り込む。引き続
き２番目の位置情報に従ってＺ軸１０４を移動した後、
カメラ１３１を下降させ、そのときの画像を画像処理装
置１１５に取り込む。３番目以降の位置情報があれば、
同様な操作を繰り返し実行し、最終の位置情報を画像処
理装置１１２に取り込んだ後、画像処理装置１１２はそ
れらの取り込んだ画像情報からクランプされたプリント
基板の位置ずれデータを算出してデータ処理部１１２に
送る。

【００５２】次に、データ処理部１１２は画像処理装置
１１５からの位置ずれデータとカッティングポイントの
データを加味した上、ロボットコントローラ１１９に移
動指令を出し、Ｚ軸１０４は第１番目のカッティングポ
イントに移動する。

【００５３】この移動完了後、データ処理部１１２はカ
ッター制御装置１１６に指令を送ってカッター１３２を
回転させると同時に、Ｚ軸１０４を下降させてプリント
基板のカッティングを開始する。

【００５４】ここで、カッター１３２の近傍には高さセ
ンサ１３３が配置されてプリント基板２４に接触してお
り、連結されている高さセンサ１３３はＺ軸１０４の高
さデータをデータ処理部１１２に常時送っている。

【００５５】データ処理部１１２では、この高さデータ
を基にＺ軸１０４の高さをロボットコントローラ１１９
を通して制御しているので、一定の深さ制御が可能とな
り、プリント基板の反り等にも対応することができる。

【００５６】また、カッター１３２の近傍にはバキュー
ム１１８と連結されたバキュームノズル１３５が配置さ
れており、カッター１３２の回転と同時に動作したバキ
ューム１１８によって切削屑が吸い込まれる。

【００５７】そして、このカッティングが終了すると、
データ処理部１１２はロボットコントローラ１１９を通
してＺ軸１０４を上昇させた後、カッティングデータに
従って次の切削位置まで移動し、同じ動作を行いながら
連続してカッティングを実行する。 （５）プリント基板解除 すべてのカッティングが終了すると、Ｚ軸１０４は原点
に復帰する。その後、固定クランプ部１０１はロータリ
シリンダ１６が回転して固定クランプ爪１７を駆動さ
せ、フリークランプ部１０２はジグシリンダ２１が動作
することによりフリークランプ爪２２を駆動させ、プリ
ント基板２４の固定を解除する。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、電気回路
を形成するプリント基板に生成された導線の切断を行う
プリント基板回路切断装置において、任意形状のプリン
ト基板を保持する基板保持手段と、プリント基板の位置
を認識する基板位置認識手段と、プリント基板に生成さ
れた導線を切断する導線切断手段と、この導線切断手段
をＸ−Ｙ−Ｚ方向に移動する移動手段と、導線の切断中
に切断深さを制御する切断深さ制御手段と、切断屑を吸
い込む切断屑吸込み手段とを備え、実施態様としては、
本体と、この本体の上部に配置されたＸ−Ｙ−Ｚロボッ
トと，加工を施すプリント基板を固定するための固定ク
ランプ部およびフリークランプ部と，プリント基板の撮
像箇所を表示するディスプレイ装置と，プリント基板の
位置情報を入力するための操作部およびヘッド部と、本
体の内部に格納された制御部とを備え、ヘッド部はＸ−
Ｙ−ＺロボットのＺ軸に設置されプリント基板の切断箇
所を撮像するカメラと，プリント基板の切断箇所を切断
するカッターと，このカッターの近傍に配置されプリン
ト基板に接触してＺ軸の高さデータを出力する高さセン
サとを備え、制御部はプリント基板の切断位置データお
よび切断箇所のパターンデータを含むデータを格納して
いるデータ記憶部と，制御部内の各部の制御を行うデー
タ処理部と，カメラで撮像した画像情報を処理する画像
処理装置と，カッターを制御するカッター制御装置およ
びＸ−Ｙ−Ｚロボットの動作制御を行うロボットコント
ローラとを備えることにより、多層のプリント基板の切
削が可能となり、また導線の酸化防止コーティング剤の
色の如何に関わらず、さらにプリント基板の反りにも無
関係に高さ精度が保証されるという効果を有する。

【００５９】さらにまた、任意形状のプリント基板や両
面実装のプリント基板にも対応が可能であるという効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプリント基板回路切断装置の一実施例
を示す外観図である。

【図２】本発明のプリント基板回路切断装置の一実施例
の機能ブロック図である。

【図３】（ａ）は図１における固定クランプ部の詳細側
面図、（ｂ）は同図におけるＡ矢視図である。

【図４】（ａ）および（ｂ）は図１におけるフリークラ
ンプ部の詳細正面図および側面図である。

【図５】（ａ）および（ｂ）は図１におけるカッターの
ヘッド部の部分断面を含む詳細正面図および側面図であ
る。

【図６】従来の一例を示す機能ブロック図である。

【符号の説明】

１１ ロックバー １２ クランプベース １３ リニアガイド １４ 天板 １５ 固定シリンダ １６ ロータリシリンダ １７ 固定クランプ爪 １８ 固定本体クランプ爪 １９ フリークランプ本体 ２０ 電磁石 ２１ ジグシリンダ ２２ フリークランプ爪 ２３ フリー本体クランプ爪 ２４ プリント基板 １００ 本体 １０１ 固定クランプ部 １０２ フリークランプ部 １０４ Ｚ軸 １１０，２００ 制御部 １１１ データ記憶部 １１２，２０２ データ処理部 １１３，２０３ ディスプレイ装置 １１４ 操作部 １１５ 画像処理装置 １１６，２０５ カッター制御装置 １１７ ポイントマーカ電源 １１８ バキューム １１９ ロボットコントローラ １２０ Ｘ−Ｙ−Ｚロボット １３０ ヘッド部 １３１ カメラ １３２ カッター １３３ 高さセンサ １３４ ポイントマーカ １３５ バキュームノズル １３６ カメラシリンダ ２０１ フロッピーディスク装置 ２０４ 焦点制御装置 ２０６ 位置データ発生装置 ２０７ 焦点データ発生装置 ２０８ Ｘ−Ｙ位置決め装置 ２１０ Ｘ−Ｙテーブル ２２０ カッター部 ２２１ Ｚ方向位置決め装置 ２２２ レーザカッター ２２３ パターン撮像装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 26/04 Ｂ２３Ｋ 26/04 Ｃ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気回路を形成するプリント基板に生成
   された導線の切断を行うプリント基板回路切断装置にお
   いて、任意形状の前記プリント基板を保持する基板保持
   手段と、前記プリント基板の位置を認識する基板位置認
   識手段と、前記プリント基板に生成された導線を切断す
   る導線切断手段と、この導線切断手段をＸ−Ｙ−Ｚ方向
   に移動する移動手段と、前記導線の切断中に切断深さを
   制御する切断深さ制御手段とを備えることを特徴とする
   プリント基板回路切断装置。
2. 【請求項２】 本体と、この本体の上部に配置されたＸ
   −Ｙ−Ｚロボットと，加工を施す前記プリント基板を固
   定するための固定クランプ部およびフリークランプ部
   と，前記プリント基板の撮像箇所を表示するディスプレ
   イ装置と，前記プリント基板の位置情報を入力するため
   の操作部およびヘッド部と、前記本体の内部に格納され
   た制御部とを備え、前記ヘッド部は前記Ｘ−Ｙ−Ｚロボ
   ットのＺ軸に設置され前記プリント基板の切断箇所を撮
   像するカメラと，前記プリント基板の切断箇所を切断す
   るカッターと，このカッターの近傍に配置され前記プリ
   ント基板に接触して前記Ｚ軸の高さデータを出力する高
   さセンサとを備え、前記制御部は前記プリント基板の切
   断位置データおよび切断箇所のパターンデータを含むデ
   ータを格納しているデータ記憶部と，前記制御部内の各
   部の制御を行うデータ処理部と，前記カメラで撮像した
   画像情報を処理する画像処理装置と，前記カッターを制
   御するカッター制御装置および前記Ｘ−Ｙ−Ｚロボット
   の動作制御を行うロボットコントローラとを備えること
   を特徴とする請求項１記載のプリント基板回路切断装
   置。
3. 【請求項３】 切断屑を吸い込む切断屑吸込み手段を備
   えることを特徴とする請求項１記載のプリント基板回路
   切断装置。