JPH08323698A - プリント基板の穴明け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １つの穴明け装置で複数種の穴明けを可能に
する。 【構成】 ３つの穴明け手段Ｐ，Ｑ，ＲがＺ軸モータ２
１により独立して上下可能であるとともに、これらの穴
明け手段Ｐ，Ｑ，Ｒが保持される下ベース８が、Ｘ軸モ
ータ９，Ｙ軸モータ１５によりＸ，Ｙ方向に移動可能で
ある。これを用いプリント基板に加工する場合、加工装
置本体のテーブル上のプリント基板の位置決め用マーク
を撮像し、画像処理装置によってマーク中心を求めこれ
を穴明け位置とする。この穴明け位置には、穴明けユニ
ットＵの複数の穴明け手段のうちのＱがＸＹ方向に位置
合わせされるとともに、Ｚ軸方向に上昇され穴明けされ
る。その他の穴（回路素子用穴など）は、数値制御によ
り移動された他の穴明け手段Ｐ，Ｒによって明けられ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント基板の穴明け
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板には、例えば図５に示すよ
うに回路素子実装用の小穴ｓ…が多数設けられている
が、通常これらの小穴はプレスの打ち抜き加工によって
明けられている。プレス加工による穴明けは、予め設け
てあるガイド穴ｇを基準として別工程で回路素子用穴ｓ
が明けられることになる。すなわち、プリント基板の穴
明け加工は、一般に初めガイド穴をドリルで明け、次に
プレス加工によって回路素子用の穴を明ける２段階に分
けて行われており、２種類の穴明け装置を必要としてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、第
１に２つの工程でそれぞれガイド穴の穴明け用として、
それぞれドリルを備えた穴明け装置と、回路素子用穴の
穴明け用として打ち抜きによる穴明け装置との２装置が
必要とされるため、設備あるいは場所などの面で不経済
である。第２に異なる種類の穴を別工程で明けるため、
それだけ工数が増える問題がある。さらにガイド穴とプ
リント基板に印刷されている回路パターンとの間に誤差
があると、次工程で行われる回路素子用の穴明け位置の
精度が低下する問題がある。第３にプレス加工によって
同時に多数の穴を明ける場合には、小ピッチ大径の穴で
は、隣合う穴同士の間が破断してしまう問題がある。さ
らに第４にプレス加工では、穴の径や位置が異なる度に
別の金型を用意しなければならないので、多種少量生産
には向かない問題もある。

【０００４】そこで本発明の目的は、ガイド穴と回路素
子用の穴とを同一装置によって高精度かつ低コストで穴
明け加工が可能なプリント基板の穴明け装置を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のプリント基板の穴明け装置は、プリント
基板を把持してテーブル上の所望位置に移動可能に設け
てある把持手段と、プリント基板に付された位置決め用
マークを撮像可能に設けてある撮像手段と、撮像手段に
より撮像した画像を画像処理してプリント基板の穴明け
位置を求める画像処理装置と、それぞれ独立して穴明け
動作可能な複数の穴明け手段を備えた穴明けユニット
と、この穴明けユニットを移動させ、複数の穴明け手段
のうちのいずれかを選択的に穴明け位置に対向するよう
に配置する移動手段とを備えている。

【０００６】穴明け手段は、好ましくは、径の異なる穴
を明けることが可能な穴明け手段が採用される。

【０００７】

【実施例】以下本発明の一実施例について図面を参照し
て説明する。図４は、本発明の実施例の全体の構成を示
しており、加工装置本体Ｍの左側にワーク供給装置Ｋ、
右側にワーク排出装置Ｈが設けてある。加工装置本体Ｍ
は、基礎Ｅ上に据え付けられたフレームＦと、その上方
に支持された操作部Ｏとからなる。フレームＦの上面に
設けてあるテーブルＢ上には、ワークであるプリント基
板Ｗを把持して移動させる把持手段Ｃが設けてある。フ
レームＦ内には、後述する複数の穴明け手段Ｐ，Ｑ，Ｒ
を有する穴明けユニットＵと、この穴明けユニットＵを
移動させるＸＹテーブル機構を含む移動手段Ｇとが収納
してある。

【０００８】次に図１〜３を参照して穴明け手段Ｐ，
Ｑ，Ｒ及び移動手段Ｇについて説明する。図１は、後述
の上ベースを除去したテーブルＢの平面の状態を示すも
ので、ＸＹテーブル機構を含む移動手段Ｇ及び穴明け手
段Ｐ，Ｑ，Ｒが装着してある。

【０００９】移動手段Ｇは、同図の横方向（Ｘ方向）に
平行に設けられた１対のＸ軸ガイド２，２と、これらの
Ｘ軸ガイドと直交するように設けられた１対のＹ軸ガイ
ド３，３及びＸ軸ガイドに沿って移動可能に設けられた
ＸＹガイドナット４…及びＸ軸ボールねじ機構５とＹ軸
ボールねじ機構６を備えている。

【００１０】Ｘ軸ガイド２は上側が上ベース７（図２，
３参照）に固着しており、この上ベースはテーブルＢの
下面に固着してあるため、加工装置本体Ｍ（図４参照）
内で不動状態を保っている。Ｙ軸ガイド３は、ＸＹガイ
ド４の下側に設けられたガイド溝部に嵌合して、Ｘ軸ガ
イド２と直交する方向に相対的に摺動可能である。Ｙ軸
ガイド３の下側は、後述の穴明けユニットＵを装着した
下ベース８に固着している（図２，３参照）。このため
この穴明けユニットＵは、Ｙ軸ガイドと一体となって図
１の縦方向（Ｙ方向）に移動可能であるとともに、ＸＹ
ガイドナット４がＸ軸ガイド２に沿ってＸ方向に移動す
るのに対応してＸ方向に移動可能である。

【００１１】Ｘ軸ボールねじ機構５は、図１，２に示す
ように、本体ベース１及びモータ取付け部材９ａを介し
て上ベース７に固着されたＸ軸モータ９と、このＸ軸モ
ータの駆動軸の先端に、カップリング１０を介して連結
してあるＸ軸ボールねじ１１と、このＸ軸ボールねじに
嵌合されたＸ軸ナット１２とによって構成してある。こ
のＸ軸ナット１２には、Ｘ軸移動板１３が固着してあ
り、Ｘ軸ナット１２及びＸ軸移動板１３はＸ軸モータ９
（Ｘ軸ボールねじ１１）の回転によりＸ方向に移動可能
である。Ｘ軸移動板１３は、前述したＸＹ軸ガイドナッ
ト４，４に固着してあるので、Ｘ軸モータ９の回転によ
って下ベース８を介して穴明けユニットＵがＸ方向に移
動可能である。

【００１２】Ｙ軸ボールねじ機構６は、図１，３に示す
ように、下ベース８に取付け部材１４を介して固着され
たＹ軸モータ１５と、Ｙ軸モータの駆動軸の先端にカッ
プリング（図示略）を介して連結してあるＹ軸ボールね
じ１６と、このＹ軸ボールねじに嵌合しているＹ軸ナッ
ト１７とによって構成してある。Ｙ軸ナット１７にはＹ
軸移動板１８が固着してあり、Ｙ軸移動板１８はＸＹガ
イドナット４に固着されている。ＸＹガイドナット４は
Ｘ軸ガイド２に嵌合し、このＸ軸ガイド２は上ベース７
（図２，３参照）に固着してあるので、ＸＹガイドナッ
ト４はＹ軸方向に移動できない。相対的に、Ｙ軸モータ
１５，取付け部材１４および下ベース８の方が、Ｙ軸モ
ータ１５（Ｙ軸ボールねじ１６）の回転によって一体的
にＹ方向に移動可能である。従って、穴明け手段Ｐ，
Ｑ，Ｒは下ベース８に固着されているので、Ｙ軸方向に
移動可能である。

【００１３】このとき、下ベース８と一体になって移動
するＹ軸ガイド３，３は、ＸＹ軸ガイドナット４…の溝
部に沿ってＹ方向に摺動する。このＸＹ軸ガイドナット
４がＸ軸モータ９によってＸ方向に移動すると、Ｙ方向
に移動するとともに、Ｘ軸モータ９によってＸ方向にも
同時移動可能である。なおモータ９，１５はサーボモー
タなのでＸＹ方向の位置制御は可能である。

【００１４】図１，２に示すように、穴明けユニットＵ
は独立して穴明け動作可能な穴明け手段Ｐ，Ｑ，Ｒを備
えている。図２，３に示すように、３基の穴明け手段
Ｐ，Ｑ，Ｒはそれぞれ垂下ベース１９を介して下ベース
８の下側に装着してある。各垂下ベース１９の下端部裏
側（図３右側）には、取付け部材２０を介してＺ軸モー
タ２１が垂直に設けてある。Ｚ軸モータ２１の駆動軸の
先端には、カップリング２２を介してＺ軸ボールねじ２
３が設けてある。Ｚ軸ボールねじ２３は、上下端をベア
リングによって垂直に支持されている。

【００１５】各垂下ベース１９の前側（図４左側）に
は、１対のＺ軸ガイド２４，２４が設けてあり、これら
のＺ軸ガイドにはＺ軸ガイドナット２５，２５が上下方
向（Ｚ方向）に摺動自在に嵌合している。Ｚ軸ガイドナ
ット２５，２５には、スピンドルホルダ２６が固着して
あり、さらにこのスピンドルホルダにはエアスピンドル
２７が装着してある。エアスピンドル２７の上端の出力
軸には、コレットチャック２８ａを介してドリル２８が
取り付けてある。

【００１６】スピンドルホルダ２６には、Ｚ軸移動板２
９が固着しており、このＺ軸移動板はＺ軸ボールねじ２
３に螺合したＺ軸ナット３０に固着してある。したがっ
て各穴明け手段Ｐ，Ｑ，ＲはそれぞれＺ軸モータ２１の
回転によってスピンドルホルダ２６がＺ軸ガイド２４，
２４に沿って昇降し、ドリル２８を昇降させてそれぞれ
独立して穴明け動作可能である。図２の例では、穴明け
手段Ｑが穴明け動作可能な状態になっている。

【００１７】各穴明け手段Ｐ，Ｑ，Ｒには、それぞれ切
粉受け３３が設けてあり、各切粉受けに落下した切粉は
ダクト３３ａを通って図示しない切粉回収ボックスに回
収可能である。

【００１８】ここで図４に基づいて、加工装置本体Ｍの
その他の要素について説明すると、フレームＦ上に支持
された操作部Ｏの下部には、ＴＶカメラ３４が取付けて
あり、テーブル上に移動して来たワーク（図示せず。）
に付された穴明けの位置決め用マークを撮像可能であ
る。また操作部Ｏの下部にはＴＶカメラ３４と同軸上に
クランパ３５が設けてあり、図示しない昇降手段によっ
てワークをテーブルＢ上に押え付け可能である。

【００１９】操作部Ｏの正面にはＴＶカメラ用モニター
３６が設けてあり、さらにその右側方には、各種のスイ
ッチ等を配設してある操作パネル３７が設けてある。な
お、ＴＶカメラによって撮像された画像は、操作部Ｏ内
に備え付けれられた画像処理装置（図示せず）によって
画像処理され、撮像した位置決め用マークの中心位置を
決定可能である。フレームＦの右方には、図示しないパ
ーソナルコンピュータのキーボード３９が設けてあり、
各種の穴明け条件を入力可能である。これらの入力内容
はパソコンモニター４０に表示可能である。

【００２０】テーブルＢ上には、ワーク把持手段Ｃが設
けてある。このワーク把持手段Ｃはチャック爪４１を備
え、テーブルＢ上を任意の位置に移動可能なＸＹロボッ
ト（図示略）に取り付けられており、ワークＷをテーブ
ル上で任意の位置に移動可能である。

【００２１】加工装置本体Ｍの上流側（図４左側）に
は、エア吸着式のチャック４２を備えたワーク供給装置
Ｋが設けてある。ワーク供給装置Ｋの端部には、ワーク
ＷをＸＹ方向に向きを整えるプリント基板ガイド４３が
設けてある。またワーク供給装置Ｋの下方には、供給側
リフターコンベア４４がリフター４６上に設けてある。
また、リフター４６はフレームＦ内に昇降手段（図示せ
ず。）を持っている。一方、リフターコンベア４４の後
方には搬送コンベア４５が設置されており、ワークであ
るプリント基板Ｗが積層状に供給される。供給されたワ
ークＷは、上層面をテーブルＢの高さとほぼ同一の高さ
に調整され、エア式チャック４２による取り出しを容易
にしてある。

【００２２】加工装置本体Ｍの下流側（図１右側）に
は、ワーク排出装置Ｈが設けてある。ワーク排出装置Ｈ
は、テーブルＢの右端部に設けた排出装置（図示略）と
排出側リフターコンベア４７とからなる。排出側リフタ
ーコンベア４７はリフター４９上に設けてある。また、
リフター４９はフレームＦ内に昇降手段（図示せず。）
を持っており、加工装置本体Ｍから排出されたワークＷ
の積層高さに対応して昇降可能である。一方、リフター
コンベア４７の後方には搬送コンベアが設置されてお
り、ワークであるプリント基板Ｗを積層状に排出する。

【００２３】

【本実施例の操作法及び動作】予め、ワークであるプリ
ント基板Ｗの基準穴明け位置に、位置決め用マークを印
刷しておく（図５参照）。これらのプリント基板Ｗを搬
送コンベア４５にセットして、操作パネル３７（図３参
照）のスタートボタンを押す。搭載してあるパソコンの
キーボード３９からプリント基板Ｗの種類を入力し、そ
の内容をパソコンモニター４０に表示させる。入力デー
タはフロッピーディスクドライブ（図示略）によってフ
ロッピーディスクへ保存（読込も可能）しておく。

【００２４】積み重なっているプリント基板Ｗが供給側
リフターコンベア４４に送られ、一番上に位置するプリ
ント基板Ｗがパスラインの高さまで上昇し、そこでプリ
ント基板は、プリント基板ガイド４３によってＸＹ位置
が調整される。多数のプリント基板Ｗをリフターコンベ
ア４４上に積層した状態で、ワーク供給装置Ｋの下方へ
移動させる。

【００２５】次にワーク供給装置Ｋのエア式チャック４
２によって、プリント基板Ｗを１枚ずつ取り出し、これ
をテーブルＢ上に待機している把持手段Ｃに供給する。
把持手段Ｃはプリント基板Ｗをチャック爪４１で把持し
て、ＸＹロボットによってテーブルＢ上を移動させ、位
置決め用マークをＴＶカメラ３４の撮像領域に合わせ
る。ここでクランパ３５が下降して、プリント基板Ｗを
テーブルＢ上に押え付ける。次にＴＶカメラ３４によっ
て基準穴マークを撮像し、ここで撮像された画像を画像
処理装置によって処理することにより基準穴マークの中
心位置を計測して求められる。

【００２６】位置決め用マークの中心位置が定まると、
図１，２における移動手段Ｇにより３つの穴明け手段
Ｐ，Ｑ，Ｒのうちの所定のもの、例えば穴明け手段Ｐの
ドリル２８の中心をこの中心位置に微調整し、続いてＺ
軸モータ２１が回転してこの穴明け手段Ｐを上昇させる
とともに、エアスピンドル２７が回転してドリル２８に
よって基準穴ｇが穴明けされる。基準穴ｇの穴明けが終
わると、この穴明け手段Ｐは原位置に下降し，他の穴明
け手段、例えばＱが上昇し、基準穴を原点として数値制
御された位置に、回路素子用穴ｓ…を次々と明ける（図
５参照）。回路素子用穴の穴径が異なる場合には、第３
の穴明け手段Ｒによってさらに異なる径の穴が明けられ
る。すべての回路素子用穴の径が同一である場合には、
第３の穴明け手段Ｒは予備として待機させておく。

【００２７】穴明けが終了したプリント基板Ｗは，ＸＹ
ロボット機構によってテーブルＢ上を右方に移動させら
れ、排出装置Ｈへ排出される。ワーク排出装置Ｈに排出
されたワークＷは、リフターコンベア４７上に積層さ
れ、所定の高さになるとコンベアで収納ボックスに運ば
れて収納される。

【００２８】本実施例では、穴明け手段の数を３として
説明してあるが、この数は２以上であればよく、また並
べ方も一列でもマトリックス状などであってもよい。ま
たドリルの径についても異径でも同径でもよく、プリン
ト基板の穴明けの条件に応じて任意に変更可能である。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、従来別工程で行われていた基
準穴の穴明けと、回路素子用穴の穴明けとを同一装置及
び同一工程で行うものであるため、工程が短縮し、かつ
穴明け設備も単一でよくなるので設備上及び設置面積上
有利となり、プリント基板の穴明けコストの低減に寄与
する。また、従来技術のように回路素子の穴をプレス加
工によって穴明けする場合には、大径穴を近接して明け
ると穴間で基板を破損するおそれがあったが、本発明で
はドリルで穴明けするものであるため、破損のおそれが
ない。さらに複数の穴明け手段を備えているため、自動
工具交換が可能となり、工具交換の手間が省け、長時間
連続運転が可能になるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】穴明けユニットおよび移動手段の平面図であ
る。

【図２】穴明けユニットおよび移動手段の一部切欠断面
の正面図である。

【図３】穴明けユニットおよび移動手段の一部切欠断面
の側面図である。

【図４】本発明の穴明け装置全体の概要を示す正面図で
ある。

【図５】穴明けされたプリント基板の例を示す平面図で
ある。

【符号の説明】

Ｗ プリント基板 Ｂ テーブル Ｇ 移動手段 Ｕ 穴明けユニット Ｐ，Ｑ，Ｒ 穴明け手段 ３４ 撮像手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テーブル上のプリント基板に予め付され
   た位置決め用マークを撮像可能に設けてある撮像手段
   と、 上記撮像手段により撮像した画像を画像処理して上記プ
   リント基板の穴明け位置を求める画像処理装置と、 それぞれ独立して穴明け動作可能な複数の穴明け手段を
   備えた穴明けユニットと、 上記穴明けユニットを移動させ、上記複数の穴明け手段
   のうちのいずれかを選択的に上記穴明け位置に対向する
   ように配置する移動手段とを備えていることを特徴とす
   るプリント基板の穴明け装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記穴明け手段は、
   径の異なる穴を明けることが可能な穴明け手段を含むも
   のであることを特徴とするプリント基板の穴明け装置。