TWI408024B - 工件加工機 - Google Patents

Description

工件加工機

本發明係有關於一種工件加工機，用以透過從定位偵測通孔穿過該工件的反射光偵測該工件的位置，以對該工件進行加工。

到目前為止，印刷電路板的定位，例如，一欲被加工的工件，以一工件加工機加工，於一平台之上，已經藉由設於印刷電路板表面之上或是內層的校準記號而實現。接著，目前已有從印刷電路板的底側放射光線以偵測印刷電路板之校準記號的方法，其中，印刷電路板的絕緣層為透明或是半透明的，該技術如日本第3023320號專利所揭露的。

最近，可藉由雷射形成一盲孔以連接印刷電路板的上層以及內層，即使印刷電路板的最上層表面為同層也一樣可行。在此例子中，最上層的銅層表面會被表面處理以形成以氧化銅層，藉此以避免雷射被該銅層所反射。接著，一通孔被用來當作一校準記號，因為該銅層並無法傳遞光線且不易在其表面上藉由印刷的方式形成校準記號。

第6圖係顯示習知之透過校準記號之影像偵測校準記號的方法，第7圖顯示沿第6圖中之箭頭K方向之印刷電路板P。

該印刷電路板P的最上層為一銅層以及一黑色氧化銅 層，其厚度約為2μm，形成於該銅層表面。該印刷電路板P的厚度為1mm至3mm。複數個通孔18(以下稱之為校準記號)穿過該印刷電路板P。該校準記號18的直徑d1為1mm至3mm。一環形光22設於一相機20的外圍。該相機20連接於一影像處理裝置(未圖式)。

當該校準記號18被斜著照射時，校準機構18的輪廓會變的模糊，由於陰影S因為照射而投影在校準記號18之中。而由於該影像處理裝置藉由偵測該校準記號的輪廓而計算該校準記號的中心座標，其偵測校準記號中心座標的準確度會隨著偵測校準記號輪廓的準確度下降。因此，工件加工機的加工精度也因此而下降。當校準記號18的周圍出現刮痕時，該輪廓偵測準確度下降的特別明顯。

上述的問題可以藉由日本第3023320號專利而獲得解決。然而，當照明器的數量降低時，校準記號在配置上的自由度將會降低。當照明器的數量提高，以提高校準記號在配置上的自由度時，該工件加工機的成本將會提高，且設置真空吸附孔的空間將會更狹窄。因此將限制用於吸附印刷電路板P的真空吸附孔數量，並降低工件的夾持效果。

因此，本發明之一目的在於提供一工件加工機，其具有較佳的工件加工精度。

本發明即為了欲解決習知技術之問題而提供之一種工件加工機100，包括一可動平台9、一定位偵測手段20以 及平板中介元件10。可動平台9用以支撐欲被加工的工件P。定位偵測手段20用以偵測該工件P的位置，該定位偵測手段20藉由通過形成於該工件P之一定位偵測通孔18的反射光以偵測該工件P的位置。該工件加工機100更包括一平板中介元件10，設於該可動平台19以及該工件P之間，該平板中介元件10具有一光接收開口12重疊於該定位偵測通孔18，且該光接收開口12的開口面積大於該定位偵測通孔18的開口面積。

進入該定位偵測通孔18的光線於該平台9被反射，並經過該光接收開口12以從平台9側照射該定位偵測通孔18。因此，整個定位偵測通孔18被照射，且不會產生定位偵測通孔18的陰影。該定位偵測手段20偵測該定位偵測通孔18，定位偵測通孔18沒有陰影且具有模糊的輪廓，定位偵測手段20可精確的偵測該定位偵測通孔18的中心座標。

需要注意的是，前述說明中所標示的標號僅用於連結圖式以方便理解，其並未限制本發明。

由於本發明可精確的偵測定位偵測通孔的中心座標，因此本發明之工件加工機可穩定的偵測工件的位置，而提供較佳的工件加工精度。

以下說明本發明之較佳實施例。

第1圖係顯示一雷射加工機的前視圖，該雷射加工機 做為本發明實施例之一工件加工機。第2圖係為第1圖中之該雷射加工機之平台的截面圖，第3圖係顯示本發明之夾持平板的平面圖。

本實施例之該雷射加工機用以透過雷射加工工件。然而，由於本發明有關於工件加工機的工件位置偵測技術，以精確的對工件進行加工，因此本發明並不僅限於光接收技術，亦關於透過鑽孔或端銑進行加工的加工機。此外，雖然在本發明之實施例中係以印刷電路板做為工件，本發明中所提之工件亦不限於印刷電路板。

以下先行描述該雷射加工機的整體結構。

在第1圖中，該雷射加工機100的一X平台2係透過導軌2G所支撐，藉此以可移動的方式設於基座1之上，並可沿垂直於紙面的方向移動(從紙面正面到紙面背面的方向，或第3圖中的X箭頭方向)。一Y平台8由導軌8G所支撐，其於X平台2之上沿箭頭Y的方向移動。一平台9固定於該Y平台8之上。一夾持平板10透過螺栓(未顯示)固定於該平台9之上。一印刷電路板P至於該夾持平板10之上，並藉由空氣所吸附(稍後討論)。

鏡5、一對光學鏡4以及一Fθ鏡片3設於光束6a的光路之上，該光束6a從雷射振盪器6所輸出。該等光學鏡4以及該Fθ鏡片3設於頭座40之上，並可以於一垂直方向上移動(沿箭頭Z的方向)。一相機20以及照明器22設於該頭座40的一側。相機20之X平台21的中心軸平行於Fθ鏡片3的中心軸。該照明器22環繞該相機20。

以下解釋平台9。

如第2圖所顯示的，一空問9i形成於該平台9之中，透過一接頭9j連接於一真空幫浦(未圖式)。複數個真空吸附孔9h連通該內空間9i，並形成於該平台9的表面之上。因此，該平台9具有良好的工件夾持效果，有助於減少運轉成本。

接著，說明該夾持平板10。

如第3圖所顯示的，該夾持平板10具有安裝孔11，相等數量的光接收孔12貫穿該印刷電路板P作為校準孔，以及貫穿該印刷電路板P的真空吸附孔13。螺栓(未圖示)穿過安裝孔11，以將該夾持平板10固定於平台9。參照第2圖，該等吸附孔13的中心重疊於貫穿平台9的吸附孔9h。因此，該夾持平台10亦具有良好的工件夾持效果，有助於降低運轉成本。

四個光接收孔12的中心重疊於校準記號18。光接收孔12的直徑d2符合下列公式(1)，其中，校準記號18的直徑為d1，且安置印刷電路板P於夾持平板10的定位精度A(一般為1mm)。作為該夾持平板10的平板具有一厚度T，並符合下列公式(2)。

d2>(1.2d1+A)………公式(1)

T>1.5d2………公式(2)

根據上述公式(1)、(2)可得到下列公式(3)：(T/1.5)>d2>(1.2d1+A)………公式(3)

因此，光接收孔12的直徑d2較佳為： T>d2>d1………公式(4)

接著，說明偵測校準記號18的操作過程。

第4圖係顯示光接收孔12以及校準記號18的截面圖，而第5圖係顯示該印刷電路板P沿第4圖中之K1方向的視圖。

當校準記號18的中心軸對準欲定位的中心點時，光源40點亮，部分的光線從光源40射出，並進入該光接收孔12。進入該光接收孔12的該光線被平台9的表面所反射，並從校準記號18的底側照射校準記號18。因此，校準記號18不會有陰影產生，且校準記號18的輪廓可以如第5圖所示般清楚。

一影像處理裝置(未圖示)二進位處理相機20所擷取的校準記號18周圍影像(在圖式中，校準記號18被標示成黑色，而該印刷電路板P的表面則被標示成白色)，以偵測校準記號18的輪廓並直接從校準記號的輪廓或是中心點計算該校準記號的中心座標。

需要注意的是雷射加工係於決定校準記號18的中心點之後進行，其相關技術與習知技術相同，因此省略相關描述。

相較於習知技術，本發明改善了偵測精度，由於二進位處理影像資料時，其容許的較高的臨界值寬度(例如，較模糊的)，並且將印刷電路板P之上，校準記號18周圍的刮痕定義為白色。

此外，由於雷射加工機可精確的偵測校準記號18的輪 廓，本發明可精確的偵測校準記號18的中心座標，以改善加工精度。

並且，根據本發明之實施例，該印刷電路板P穩定的由吸附孔13所吸附，吸附孔13形成於夾持平板10之上，並連通形成於平台9之上的吸附孔9h。

需要注意的是，夾持平板10的厚度約為光接收孔12的直徑d2的1.5倍以上，以使對比度更明顯，其比例亦可以接近1倍。

此外，該夾持平板10的材料可以為金屬或是合成樹脂，只要其能確實的反射光線。

雖然本發明已以具體之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，仍可作些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧基座

2‧‧‧X平台

2G‧‧‧導軌

3‧‧‧Fθ鏡片

4‧‧‧光學鏡

5‧‧‧鏡

6‧‧‧雷射振盪器

6a‧‧‧光束

8‧‧‧Y平台

8G‧‧‧導軌

9‧‧‧可動平台

9i‧‧‧空間

9j‧‧‧接頭

9h‧‧‧真空吸附孔

10‧‧‧夾持平板

11‧‧‧安裝孔

12‧‧‧光接收孔

13‧‧‧真空吸附孔

18‧‧‧校準記號

20‧‧‧相機

21‧‧‧X平台

22‧‧‧環形光(照明器)

40‧‧‧頭座(光源)

100‧‧‧工件加工機

P‧‧‧印刷電路板

第1圖係顯示本發明實施例之工件加工機(雷射加工機)的前視圖；第2圖係顯示第1圖中之雷射加工機之平台的截面圖；第3圖係顯示本發明之一夾持平板的平面圖；第4圖係顯示光接收孔以及校準記號的截面圖；第5圖係顯示印刷電路板P沿第4圖中之箭頭K1方向的視圖；第6圖係顯示習知之掃瞄校準記號影像的方法；以及 第7圖係顯示印刷電路板P沿第6圖中之箭頭K方向的視圖。

1‧‧‧基座

2‧‧‧X平台

2G‧‧‧導軌

3‧‧‧Fθ鏡片

4‧‧‧光學鏡

5‧‧‧鏡

6‧‧‧雷射振盪器

6a‧‧‧光束

8‧‧‧Y平台

9‧‧‧可動平台

10‧‧‧夾持平板

20‧‧‧相機

21‧‧‧X平台

22‧‧‧環形光(照明器)

40‧‧‧頭座(光源)

100‧‧‧工件加工機

P‧‧‧印刷電路板

Claims (4)

1. 一種工件加工機，包括：一可動平台，用以支撐欲被加工的工件；以及一定位偵測手段，用以偵測該工件的位置，該定位偵測手段藉由通過形成於該工件之一定位偵測通孔的反射光以偵測該工件的位置，並以一相機對該通孔攝影，一環狀光源以圍繞該相機般被設置；該工件加工機更包括一平板中介元件，設於該可動平台以及該工件之間，該平板中介元件具有一光接收開口重疊於該定位偵測通孔，且該光接收開口的開口面積大於該定位偵測通孔的開口面積。
2. 如申請專利範圍第1項所述之工件加工機，其中，該光接收開口於一水平方向的截面呈圓形。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之工件加工機，其中，該光接收開口的直徑大於該定位偵測通孔的直徑。
4. 如申請專利範圍第3項所述之工件加工機，其中，該平板中介元件的厚度大於該光接收開口的直徑。