JPH09323241A - 監視手段を有する切削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 球状刃を備えた切削手段で被切削物を切削中
に、切削部分を監視できる監視カメラを備えた切削装置
を提供する。 【解決手段】 リュータ６に取り付けた被切削物を切削
する球状刃８と、球状刃８で切削される状態を監視する
ために撮影するＣＣＤカメラ２５を備える監視手段を有
する切削装置において、球状刃８とＣＣＤカメラ２５の
光軸２５ａとを被切削物面に対して相互に反対向きにそ
れぞれ傾斜させて配置する。球状刃８とＣＣＤカメラ２
５の光軸２５ａを被切削物面の垂線に対して１０度乃至
２０度の範囲内の任意の角度で傾斜させて配置すると、
高密度実装済プリント基板の配線パターンの切削中の状
態をモニタにて監視することが容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、監視手段を有する
切削装置に関し、特に部品実装済みプリント基板の配線
パターンの切削に好適な監視手段を備えた切削装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板の配線パターンの不要配線
を切削したり、設計変更のために配線パターンを切削す
ることが行われる。特に、小ロット生産での基板変更は
配線パターンの切削による変更で済ませることが少なく
ない。

【０００３】従来、プリント基板の配線パターンを切削
する方法として、図９に示すように、プリント基板１の
垂直方向からエンドミル型カッタ２を当てて、該エンド
ミル型カッタ２をリュータ３により高速回転させてパタ
ーン１ａの切削を行っていた。そして、前記リュータ３
から所定距離だけ離れた位置に光軸４ａがプリント基板
面に垂直なＣＣＤカメラ４を配置して、切削後のパター
ンをモニタに映して観察していた。また、他の方法とし
て、光ファイバカメラやプリズムを利用して切削中の状
態の観察を行うことも提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記エンドミル型カッ
タ２をプリント基板面に垂直に当ててパターン１ａの切
削を行うと返りばり５が出易くなる。また、ＣＣＤカメ
ラ４を前記のように配置すると、切削中の状態を監視す
ることができない。そこで、光ファイバカメラやプリズ
ムを利用すると切削中の状態を観察することはできる
が、機構が複雑になりコスト高にならざるをえない。

【０００５】本発明は、切削中の状態を監視できる監視
手段を有する切削装置を提供する点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の監視手段を有す
る切削装置は、球状刃を備えた切削手段と監視カメラの
光軸とを被切削物面に対して相互に反対向きにそれぞれ
傾斜させて配置する。切削手段と監視カメラを傾斜させ
て配置することにより、球状刃を備えた切削手段による
切削を可能にし、同時に被切削物の切削状態を切削中に
監視することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】まず、本発明に利用する球状刃を
備えた切削装置を図１に示す模式図に基づいて説明す
る。モータを内蔵したリュータ６の先端に設けたテーパ
状クランプ７に、シャンク９に球状刃８を備えたパター
ン切削手段１０（以下、球状刃切削手段１０という）が
交換可能に取り付けられている。

【０００８】そして、該球状刃切削手段１０及び前記ク
ランプ７を同軸状に囲む、テーパ部１１ａと円筒部１１
ｂを備えたストッパ１１が設けられている。このような
構成のストッパ１１を前記球状刃切削手段１０に設ける
ことにより、スットパ１１は刃先のカバーの役目をはた
し、実装済み部品を球状刃切削手段１０から保護できる
ため、狭い箇所でも安全に切削作業ができる。また、ス
トッパ１１は球状刃切削手段１０と近接しているので、
プリント基板の反りやシルクなどの影響を受けずに正確
な深さに配線パターンを切削することができる。

【０００９】さらに、ストッパを小型にできるので、部
品実装済みプリント基板上でも邪魔にならないため、高
密度実装基板での配線パターンの切削が可能となる。ま
た、ストッパ１１と球状刃８の先端が近いため、後述す
るように刃先のストッパ１１からの突き出し量を容易に
確認することができ、刃先の突き出し量の調整がし易く
なる。

【００１０】前記リュータ６は、リュータホルダ１２に
支持されており、該リュータホルダ１２は、レール１３
をスライドするスライドガイド１４に連結されている。
また、前記ストッパ１１も前記レール１３をスライドす
るスライドガイド１５に連結されている。

【００１１】前記レール１３をスライドするスライドガ
イド１４とスライドガイド１５間には、マイクロメータ
ヘッド１６がセットされるとともに、前記スライドガイ
ド１４とスライドガイド１５は、引っ張りばね１７にて
前記レール１３上で相互に引き合うようになっている。

【００１２】一方、前記ストッパ１１に連結されたスラ
イドガイド１５は、マイクロメータヘッド１８で支えら
れており、圧縮コイルばね１９で上向きに付勢されてい
る。

【００１３】そして、前記マイクロメータヘッド１６で
引っ張りばね力１７の引っ張り力を調整することによ
り、前記球状刃８が前記ストッパ１１の先端から突き出
す突き出し量を変えて、配線パターンへの切削深さを調
整する。また、前記マイクロメータヘッド１８で前記圧
縮コイルばね１９を調整することにより、前記リュータ
６の自重を調整して、プリント基板にかかる球状刃８の
先端の力を調整する。

【００１４】このように、同一レール上にある前記２つ
のスライドガイド１４及び１５を設けた調整機構を有す
ることにより、前記ストッパ１１からの球状刃８の突き
出し量を前記マイクロメータヘッド１６で簡単に調整で
きるようになっている。また、同時に球状刃８をプリン
ト基板に突き当たる力の調整を、前記マイクロメータヘ
ッド１８により簡単に行うことができる。さらに、万
一、実装部品に間違って球状刃８が当たっても、前記リ
ュータ６が前記引っ張りばね１７の引っ張り力に抗して
上方に逃げるので、部品の破損を回避することができ
る。

【００１５】前記切削装置全体は、Ｚ軸ストッパ２０ａ
で上昇が規制されたＺ軸調整用のＺ軸シリンダ２０に連
結されたプレート２１上に固定され、またこれら全体が
ＸＹロボット２２に連結されている。また後述するよう
に、前記リュータ６やマイクロメータヘッド１６、１８
などは、プリント基板に立てた垂線に対して所定角度傾
斜させて前記プレート２１に固着されている。

【００１６】以下、前記ストッパ１１の一例を図２に基
づいて詳述する。図２の（Ａ）は図２の（Ｄ）のＡ−
Ａ’断面を示し、図２の（Ｂ）は図２の（Ａ）の円筒部
１１ｂの要部左側面を示し、図２の（Ｃ）は図２の
（Ａ）の右側面を球状刃８と共に示し、図２の（Ｄ）は
平面を示している。

【００１７】図２に示すように、ストッパ１１は、後述
する切欠部１１ｃが形成されたフランジ１１ｄから下向
きにテーパ部１１ａと、該テーパ部１１ａの底面から下
方に球状刃８及びシャンク９が挿通できる円筒部１１ｂ
とを備えている。

【００１８】前記円筒部１１ｂの先端には、前記球状刃
８の一部を取り巻くように、円弧状片１１ｅを備えるよ
うに形成されている。さらに、前記円弧状片１１ｅの先
端面は水平面に対して１０度〜２０度の範囲の任意の角
度で傾斜面１１ｆとなっている。この傾斜面１１ｆを設
けると、前記球状刃８を、例えば１０度傾けて配線パタ
ーンを除去する場合、前記傾斜面１１ｆの角度を１０度
にすることで配線パターン面に水平に当てることができ
る。

【００１９】また、前記ストッパ１１の先端を円弧状片
１１ｅにするとストッパ先端に空間が形成され、この空
間は後述するエアーノズル２７（図４）にて空気を送
り、切削屑の清掃を行う通路となる。

【００２０】図３、図４及び図５には、切削装置を具体
化した実施の形態を示しており、図３は切削装置と後述
するＣＣＤカメラの要部正面を示し、図４は要部側面を
示し、図５は切削装置と後述するＣＣＤカメラの配置関
係の一例を示している。

【００２１】図３及び図４に示すように、上部にＺ軸ス
トッパ２０ａを備えたＺ軸調整シリンダ２０には、右側
端に傾斜を有するプレート２３がねじ２４等で取り付け
られている。該プレート２３上には、前記リュータ６及
びストッパ１１をガイドするありで形成されたレール１
３が設けられており、前記各スライドガイド１４、１５
には前記レール１３に嵌るあり溝が形成されている。

【００２２】前記リュータ６の右側には、前記引っ張り
ばね１７にて付勢された連結部材１４ａ及び１５ａが設
けられており、該連結部材１４ａは前記リュータ６のス
ライドガイド１４に連結され、該連結部材１５ａは前記
ストッパ１１のスライドガイド１５に連結されている。
そして、前記マイクロメータヘッド１６で前記引っ張り
ばね１７の引っ張り力を調整する。

【００２３】一方、前記リュータ６の左側には、前記ス
ライドガイド１５に連結された連結部材１５ｂと前記プ
レート２３に固着された固定部材１５ｃが設けられてお
り、前記連結部材１５ｂと固定部材１５ｃ間に設けられ
た圧縮ばね１９で前記スライドガイド１５を上方に付勢
している。そして、前記マイクロメータヘッド１８で前
記圧縮ばね１９を調整することにより、前記リュータの
自重を変えることができる。

【００２４】以上のようなリュータ自重の調整機構及び
ストッパからの球状刃突き出し量調整機構を備えた切削
装置は、配線パターンの切削位置を監視するＣＣＤカメ
ラ２５などの監視手段とともにＸＹロボット２２に連結
されている。前記ＣＣＤカメラ２５には、後述するよう
に切削位置を示すレーザポインタ２６が取り付けられて
いる。さらに、切削屑を清掃する空気を送るためのエア
ーノズル２７が前記リュータ６の先端に取り付けられて
いる。

【００２５】そして、図５に示すように、前記ＣＣＤカ
メラ２５の光軸２５ａは、プリント基板に立てた垂線２
７から一例として１２度傾斜させ、リュータ６は垂線２
７から一例として１０度傾斜させて前記ＸＹロボット２
２に連結されている。図示しないが、前記傾斜角を調整
できる角度調整機構を前記ＸＹロボット２２に設けて、
切削すべきプリント基板の態様に応じて傾斜角を調整す
れば良い。

【００２６】以下、前記傾斜を持たせた理由を前記スト
ッパを備えた球状刃切削手段の機構も参照しながら説明
する。球状刃切削手段１０は、一般的に切削面に対して
垂線から傾斜させて所定の切削作業を行うものである。
ところで、部品実装済みプリント基板には種々の部品が
実装されており、特に大型のパッケージ部品が実装され
ている場合は、その近傍に配線されたパターンを切削す
る際に、切削手段の垂線からの傾斜が大きいと、前記ス
トッパ１１が部品の縁などに当たり切削作業が困難にな
る。

【００２７】そこで、実際に市販されている大型部品の
高さなどを考慮すると、球状刃切削手段１０の最適傾斜
角が１０度〜２０度の範囲にあるのが好適であることが
分かった。また、前記球状刃８は、標準の球状刃では垂
直方向での切削はできないが、約１０度の角度より切削
が可能となり、１０度〜２０度の範囲の傾斜角で切削を
行うと、切削部での前記返りばりの発生を抑えることが
できるのに好適であった。

【００２８】そこで、前記ストッパ１１の先端がプリン
ト基板面に水平に当たるように１０度〜２０度の前記傾
斜面１１ｆを設けて前記球状刃切削手段１０の傾斜角に
対応させている。また、前記ストッパ１１のフランジ１
１ｄに形成した切欠部１１ｃは、前記ＣＣＤカメラ２５
の切削箇所の視野確保とともに前記レーザポインタ２６
からのレーザビームがストッパ１１に遮られないように
するために設けられたものである。

【００２９】図６には前記切削装置及び切削位置を監視
するＣＣＤカメラを利用して実際にパターンを切削する
際の装置全体の外観図を示している。図６に示すよう
に、ＸＹロボットに連結されたテーブル２９上のバック
アッププレート３０に差し込まれたバックアップピン３
１、３１で部品実装済みプリント基板３２がバックアッ
プされている。

【００３０】また、照明器具３３で照明されたパターン
切削位置が前記ＣＣＤカメラ２５にて撮影され、＋マー
ク３８とともにモニタ３７に重畳して表示されるように
なっている。さらに、前記リュータ６、前記ＣＣＤカメ
ラ２５、前記照明器具３３には、電源装置３４、３５、
３６からそれぞれ電源が供給されるようになっている。

【００３１】図７は、前記図６に示す切削装置の制御系
統をブロック的に示している。図７に示すように、リュ
ータ６、Ｚ軸シリンダ２０、サーボモータで駆動される
Ｘ軸テーブル２８ａ、サーボモータで駆動されるＹ軸テ
ーブル２８ｂ、照明器具３３などは、制御信号インター
フェース３９を介して端末装置４０に接続されており、
該端末装置４０からの指令に基づいて自動制御がなされ
る。また、前記ＣＣＤカメラ２５からの映像は、＋マー
ク発生器４１が発生する＋マークと重畳してモニタ３７
に表示される。

【００３２】以下、図８に示すフローチャートを参照し
ながら前記切削装置を利用したパターン切削手順の一例
を説明する。最初にマニュアルにて前記各マイクロメー
タヘッド１６、１８にて各ばね１７、１９の強さを調整
し、リュータ６の自重及び球状刃８のストッパ１１から
の突き出し量を設定する。そして、パターン切削を開始
する前にテスト用基板を用意しパターン切削装置のティ
ーチングを開始する。

【００３３】〈ステップ１〉基板のパターン切削位置を
ＣＣＤカメラ２５及びモニタ３７で確認する。 〈ステップ２〉マニュアルでＸＹテーブルを移動させて
パターン切削位置にモニタ３７上の＋マークを合わせ
る。

【００３４】〈ステップ３〉球状刃切削手段の回転及び
リュータのＺ軸移動を行い、マニュアル動作でパターン
切削を行う 〈ステップ４〉パターン切削位置及び切削深さをモニタ
にて確認する。

【００３５】〈ステップ５〉ステップ４の結果がＯＫの
場合は、パターン切削位置データ及びパターン切削深さ
データを端末装置４０のメモリに書き込む。 〈ステップ６〉次のパターン切削位置を同様に確認し、
各データをメモリに書き込み、以下同様のステップを繰
り返してティーチングを終了する。

【００３６】〈ステップ７〉パターンの切削をすべき基
板をセットする。 〈ステップ８〉端末装置４０から前記メモリに書き込ん
だ順に自動切削を指令する。

【００３７】〈ステップ９〉球状刃切削手段が切削すべ
きＸＹ切削位置上に移動する。 〈ステップ10〉球状刃切削手段が下降して球状刃が回転
し、パターン切削を実行する。 〈ステップ11、12〉パターン切削が全て終了すると、切
削箇所をモニタに映して目視検査をする。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、切削手段と監視カメラ
を傾斜させて配置することにより、球状刃を備えた切削
手段による切削を可能にし、同時に被切削物の切削状態
を切削中に監視することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の切削装置を説明する模式図である。

【図２】本発明の切削装置に使用するストッパの説明図
である。

【図３】本発明の切削装置の正面図である。

【図４】本発明の切削装置の側面図である。

【図５】本発明の切削装置と監視用ＣＣＤカメラ配置関
係を示す図である。

【図６】本発明の切削装置とＣＣＤカメラを利用してパ
ターンの切削を行う装置構成図である。

【図７】本発明の切削装置とＣＣＤカメラを利用してパ
ターンの切削を行う装置の制御系統のブロック図であ
る。

【図８】本発明の切削装置を利用した切削手順を示すフ
ローチャートである。

【図９】従来の切削装置の説明図である。

【符号の説明】

５・・返りばり ６・・リュータ ８・・球状刃 １１
・・ストッパ １３・・レール １４、１５・・スライ
ドガイド １６、１８・・マイクロメータヘッド１７・
・引っ張りばね １９・・圧縮コイルばね ２５・・Ｃ
ＣＤカメラ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被切削物を切削する球状刃を備えた切削
   手段と、前記切削手段で切削される状態を監視するため
   に撮影する監視カメラとを備える監視手段を有する切削
   装置において、前記切削手段と前記監視カメラの光軸と
   を被切削物面に対して相互に反対向きにそれぞれ傾斜さ
   せたことを特徴とする監視手段を有する切削装置。
2. 【請求項２】 前記切削手段と前記監視カメラの光軸
   を、前記被切削物面の垂線に対して１０度乃至２０度の
   範囲内の任意の角度で傾斜させたことを特徴とする請求
   項１の監視手段を有する切削装置。
3. 【請求項３】 前記監視カメラからの映像を映すモニタ
   を備えることを特徴とする請求項１の監視手段を有する
   切削装置。
4. 【請求項４】 前記モニタの中央に切削位置を示すマー
   クを表示することを特徴とする請求項３の監視手段を有
   する切削装置。