專利名稱：開孔裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種板狀工件的開孔裝置，特別是涉及一種印刷電路板的開孔裝置。
背景技術(shù)：
在電子儀器等中，廣泛使用著將形成電路圖案的多個(gè)基板層疊固定的多層印刷電路板。然而，層積該基板時(shí)，一旦電路圖案相互的位置錯(cuò)開，作為印刷電路板的規(guī)定的功能和性能不能充分地發(fā)揮。為此，要在各基板的規(guī)定位置上至少設(shè)有二個(gè)導(dǎo)向孔，將夾具的導(dǎo)向軸插入該導(dǎo)向孔中，以實(shí)現(xiàn)各基板的定位。
現(xiàn)有技術(shù)中，所述導(dǎo)向孔開孔時(shí)，將電路板插入沖模和與沖模相對置的沖頭之間，通過液壓缸或氣缸、電磁閥進(jìn)行驅(qū)動(dòng)(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1日本特開昭63-120095號(hào)公報(bào)(第3頁、第1圖)但是，以往的沖頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有如下需要改進(jìn)的方面。即，通過氣缸等驅(qū)動(dòng)沖頭的機(jī)構(gòu)加大了機(jī)構(gòu)整體的尺寸，因此很難使開孔裝置小型和輕量化以及裝載有多個(gè)開孔機(jī)構(gòu)。另外，根據(jù)印刷電路板的材質(zhì)或開孔尺寸等的不同，很難適當(dāng)?shù)刈兏瓦x擇沖頭的驅(qū)動(dòng)速度。為此，沖頭的驅(qū)動(dòng)速度過快時(shí)，相對柔軟的印刷電路板，加工孔會(huì)產(chǎn)生塌邊或毛刺等，而沖頭的驅(qū)動(dòng)速度過慢時(shí)，相對于較脆的印刷電路板或貼附銅箔等的印刷電路板，存在著加工孔容易產(chǎn)生破裂或剝離等的問題。因此，很難提高板狀工件的加工孔的品質(zhì)或有效利用率。
此外，很難變更沖頭的開孔開始位置即沖頭的待機(jī)位置。即，為了開孔，由夾具等投入機(jī)構(gòu)保持印刷電路板，并將印刷電路板移動(dòng)并插入沖模和與該沖模相對置的沖頭之間。因此，為了使夾具等在移動(dòng)中不與沖頭發(fā)生干涉，必須使沖頭在上方充分(遠(yuǎn))離開夾具?？墒?，從該位置開始開孔時(shí)，沖頭移動(dòng)到?jīng)_模的距離即沖頭的行程會(huì)變長，存在著開孔時(shí)間變長的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明的目的在于提供一種縮短板狀工件的開孔時(shí)間，同時(shí)，可提高加工孔的品質(zhì)和成品率的小型、輕量化的開孔裝置。
為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的開孔裝置的第1特征為，作為沖頭的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使用了電機(jī)，從而使該沖頭的待機(jī)位置可變。即，該開孔裝置，具有沖模、與該沖模相對置的沖頭和驅(qū)動(dòng)該沖頭的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過將板狀工件插入所述沖模與沖頭之間并由所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該沖頭，對該板狀工件開孔加工，其中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)有將該沖頭驅(qū)動(dòng)于可將板狀工件插入沖模與沖頭之間的待機(jī)位置和對該板狀工件進(jìn)行開孔加工的開孔位置的電機(jī)，和可變更該待機(jī)位置地控制該電機(jī)的驅(qū)動(dòng)的控制機(jī)構(gòu)。
作為如此沖頭的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使用電機(jī)，容易使開孔機(jī)構(gòu)小型化和輕量化。另外，通過控制機(jī)構(gòu)，因能夠容易地設(shè)定和檢測出電機(jī)的累積回轉(zhuǎn)數(shù)，而可正確且迅速地變更開孔加工前的沖頭的待機(jī)位置。因此，可使沖頭的移動(dòng)行程最小，能夠縮短開孔加工的時(shí)間。
此外，優(yōu)選地，可通過控制上述電機(jī)的驅(qū)動(dòng)的控制機(jī)構(gòu)變更沖頭從待機(jī)位置到開孔加工位置的驅(qū)動(dòng)速度。
即，由于通過控制機(jī)構(gòu)，能夠容易且正確地設(shè)定電機(jī)的回轉(zhuǎn)速度，所以容易相對于板狀工件的材質(zhì)或加工孔尺寸的不同等，適當(dāng)?shù)刈兏驮O(shè)定沖頭的驅(qū)動(dòng)速度。因此，因能夠避免加工孔中產(chǎn)生塌邊、毛刺、破裂或剝離等，而可大幅度地提高品質(zhì)和成品率。
此外，優(yōu)選地，上述電機(jī)為伺服電機(jī)，上述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)包含由該伺服電機(jī)帶動(dòng)的進(jìn)給螺桿機(jī)構(gòu)。即，通過使用由伺服電機(jī)帶動(dòng)的進(jìn)給螺桿機(jī)構(gòu)，容易簡化沖頭的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，同時(shí)，可提高驅(qū)動(dòng)精度和可靠性。


圖1為適用本發(fā)明的開孔裝置的整體側(cè)視圖。
圖2為圖1的開孔裝置的整體主視圖。
圖3為圖1的開孔裝置的整體俯視圖。
圖4為開孔機(jī)構(gòu)的放大的主視圖。
圖5為開孔機(jī)構(gòu)的放大的側(cè)視圖。
圖6為夾具板的概念圖。
圖7為示出夾具板和吸附板的平面形狀的視圖。
圖8為印刷電路板的概念圖。
圖9為另一實(shí)施例的印刷電路板的概念圖。
圖10為框圖。
圖11為示出沖頭動(dòng)作的動(dòng)作圖表。
具體實(shí)施例方式
下面，參照圖1～圖11說明本發(fā)明的開孔裝置的結(jié)構(gòu)。先對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行大致地說明。在該開孔裝置中，具有在板狀工件1上開孔的六個(gè)開孔機(jī)構(gòu)2，保持著該板狀工件并將其輸送到該開孔機(jī)構(gòu)的投入機(jī)構(gòu)3，分別與該開孔機(jī)構(gòu)設(shè)置成一體的攝像機(jī)構(gòu)4，以及可使各開孔機(jī)構(gòu)相互獨(dú)立地移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)5。并且，開孔裝置具有如圖10所示的處理攝像機(jī)構(gòu)4的拍攝結(jié)果的圖像處理機(jī)構(gòu)6，計(jì)算該圖像處理機(jī)構(gòu)的處理結(jié)果的計(jì)算機(jī)構(gòu)7，和控制攝像機(jī)構(gòu)4和投入機(jī)構(gòu)3的驅(qū)動(dòng)的同時(shí)、根據(jù)計(jì)算機(jī)構(gòu)7的計(jì)算結(jié)果控制開孔機(jī)構(gòu)2和移動(dòng)機(jī)構(gòu)5的驅(qū)動(dòng)的控制機(jī)構(gòu)8。以下，分別對各機(jī)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)地說明。
為了便于說明，從投入機(jī)構(gòu)3開始說明。如圖1所示，投入機(jī)構(gòu)3具有固定在支承開孔裝置的基座100上、朝圖1的左右方向(以下稱作“Y方向”)延伸的水平軌道31，垂直于該水平軌道的方向(以下稱作“Z方向”)并由該水平軌道導(dǎo)引著可在Y方向移動(dòng)的臂32，以及移出機(jī)構(gòu)33。臂32與移出機(jī)構(gòu)33通過連接部件34連接成一體地沿著Y方向一體地移動(dòng)。另外，臂32和移出機(jī)構(gòu)33通過伺服電機(jī)35和進(jìn)給螺桿(未圖示)朝Y方向移動(dòng)。
在臂32的下端安裝著吸附式保持板狀工件1的夾頭36。夾頭36具有連接板361，分別重合于并通過小螺釘固定到該連接板下面的夾具板362和吸附板363。連接板361在設(shè)置于臂32上的氣缸364的作用下，通過彈簧365朝Z方向下降、上升。連接板361在Z方向的移動(dòng)由設(shè)置于臂32下端的中空圓筒部件366導(dǎo)引。
根據(jù)圖6和圖7，說明夾具板362和吸附板363的詳細(xì)構(gòu)造。圖6為夾具板362的結(jié)構(gòu)的概念圖。即，夾具板362的下面a為平的矩形形狀，在其下面的中央形成矩形槽b，在該矩形槽的左右位置分別形成細(xì)長的吸引槽d1、d2、d3。并且，吸引槽d1和矩形槽b通過漏氣槽e1連通，吸引槽d1和吸引槽d2通過漏氣槽e2連通，吸引槽d2與吸引槽d3通過漏氣槽e3連通。矩形槽b的槽底在左右二處設(shè)有與未圖示的真空泵連通的開口孔c。
另外，夾具板362上貫通形成多個(gè)基準(zhǔn)孔f和后述的開孔機(jī)構(gòu)2的沖頭的退讓孔g。吸附板363貼靠于夾具板362的下面a的方式安裝著，該吸附板上在與夾具板的矩形槽b和吸引槽d1～d3相對應(yīng)位置設(shè)有多個(gè)吸附板狀工件1的貫通孔326a(參照圖7)。
在此，根據(jù)圖6對夾具板362的作用進(jìn)行說明。夾具板362可以夾持著吸附板363的方式分別有選擇地吸附平面形狀的大小不同的三種板狀工件11，12，13。并且，平面形狀最大的板狀工件13成為覆蓋所有的吸引槽d1～d3的形狀，通過所有這些吸引槽由吸附板363吸附式保持著。另外，平面形狀小于板狀工件13的板狀工件12成為不能覆蓋吸引槽d3的形狀，板狀工件12在由吸附板363吸附保持的狀態(tài)下，通過吸引槽d2與吸引槽d3間的漏氣槽e3，吸入外部空氣。并且，平面形狀小于板狀工件12的板狀工件11成為不能覆蓋吸引槽d2，d3的形狀，板狀工件11在由吸附板363吸附保持的狀態(tài)下，通過吸引槽d1和矩形槽b之間的漏氣槽e1，吸入外部的空氣。
即，板狀工件12在由吸附板363吸附保持的狀態(tài)下，板狀工件12的端面橫切漏氣槽e3，通過漏氣槽e3而吸入外部的空氣。另外，板狀工件11在由吸附板363吸附保持的狀態(tài)下，板狀工件11的端面橫切漏氣槽e1，通過漏氣槽e1，吸入外部的空氣。如果這些漏氣槽e1，e3的槽斷面積較小，從外部吸入的空氣量因漏氣槽縮小而受到限制。因此，為了增加板狀工件1的吸引面積，即使加大吸引槽d1～d3的面積時(shí)，如果因漏氣槽e1，e3縮小了空氣的流入通路，可限制空氣的吸入量，能夠抑制板狀工件1的吸力的降低。
但最好是，漏氣槽e1～e3各自的槽寬設(shè)定成相同而且各自的槽斷面積相同，或者將內(nèi)側(cè)的漏氣槽的槽寬設(shè)定成大于其外側(cè)的漏氣槽的槽寬，并且內(nèi)側(cè)的漏氣槽的槽斷面積設(shè)定成大于其外側(cè)的漏氣槽的槽斷面積。
即，板狀工件12通過矩形槽b和吸引槽d1，d2吸引，板狀工件11只通過矩形槽b吸引。并且，板狀工件11的吸引面積與板狀工件12的吸引面積相比，只是吸引槽d1，d2的程度變小。另外，板狀工件11的吸引面積小于板狀工件12的吸引面積，但板狀工件11的大小只比板狀工件12的大小稍小，因板狀工件11較輕，能夠由吸附板363可靠地吸附保持著板狀工件11。另外，內(nèi)側(cè)的漏氣槽的槽斷面積如果設(shè)定成與其外側(cè)的漏氣槽的槽斷面積相同或比其稍大，則在板狀工件12由吸附板363吸附保持時(shí)，通過漏氣槽e3吸入的空氣量不會(huì)受到其內(nèi)側(cè)的漏氣槽e2，e1的限制。另外，如果內(nèi)側(cè)的漏氣槽的槽斷面積設(shè)定成與其外側(cè)的漏氣槽的槽斷面積相同，則在由吸附板363吸附保持著板狀工件12時(shí)、通過漏氣槽e3吸入的空氣量可與由吸附板363吸附保持板狀工件11時(shí)、通過漏氣槽e1吸入的空氣量相同，板狀工件11，12的吸附保持狀態(tài)可由單一的壓力傳感器簡單地檢測出。
漏氣槽e1，e2，e3各自并不限于一個(gè)，如圖7所示，每種均可設(shè)有多個(gè)。如此情況下，如果內(nèi)側(cè)的漏氣槽的累積槽斷面積設(shè)定成與外側(cè)的漏氣槽的累積槽斷面積相同或比其大，則可獲得與上述情況相同的效果。
圖7示出實(shí)際使用的夾具板362和吸附板363的一例。另外，與圖6所示相同的部分被標(biāo)以相同的符號(hào)。在夾具板362上，設(shè)有基準(zhǔn)孔f，兼作后述的開孔機(jī)構(gòu)2的沖頭的退讓孔和對后述的板狀工件1上標(biāo)注的識(shí)別用標(biāo)記拍攝用的貫通孔的貫通長孔g，以及將板狀工件1上標(biāo)注的識(shí)別用標(biāo)記拍攝用的專用的貫通長孔h。在吸附板363上，在與夾具板362的基準(zhǔn)孔f、貫通長孔g，h相對應(yīng)的部位形成比基準(zhǔn)孔f、貫通長孔g，h要大的退讓孔，同時(shí)，在與位于夾具板362上的各槽(虛線示出)相對應(yīng)的位置上設(shè)有多個(gè)貫通孔362a。
夾具板362和吸附板363通過小螺釘367可裝脫地安裝于連接板361上。因此，能夠根據(jù)板狀工件1的形狀或種類，方便地更換貫通長孔g，h或基準(zhǔn)孔f的位置等不同的夾具板362或吸附板363。另外，夾具板362和吸附板363不限于小螺釘367還可通過各種機(jī)構(gòu)可裝脫地安裝于連接板361上。例如，如連接板361上設(shè)有通過氣缸等驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)而與夾具板362和吸附板363接合的氣動(dòng)卡盤，并通過該氣動(dòng)卡盤，成為夾具板362和吸附板363與連接板361可裝脫地接合的結(jié)構(gòu)，則能夠容易地裝脫夾具板362和吸附板363，提高了夾具板362和吸附板363的裝脫作業(yè)性。
對于如此夾具板362由于還具有其下面a形成矩形槽b和吸引槽d1，d2，d3、并且作為與吸附板363一同吸附保持著板狀工件的夾具36的功能，就不必設(shè)有與吸附板363一同吸附保持著板狀工件1的專用的板件，減少了部件數(shù)目，降低了成本。另外，夾具板362并不限于兼作與吸附板363一同吸附保持著板狀工件的夾具36的功能，可作為專用部件設(shè)置在夾具36上。
下面，對移出機(jī)構(gòu)33進(jìn)行說明。
移出機(jī)構(gòu)33為可吸附保持板狀工件11，12，13的結(jié)構(gòu)，其基本的結(jié)構(gòu)與投入機(jī)構(gòu)3是相同的，在此省略對其說明。
另外，移出機(jī)構(gòu)33可以是可吸附保持板狀工件11，12，13的結(jié)構(gòu)，可使用省略了貫通長孔g，h或基準(zhǔn)孔f的吸附專用的板材來代替夾具板362。
接下來，參照圖1～圖5，對在板狀工件1上開孔的六個(gè)開孔機(jī)構(gòu)2、分別與該開孔機(jī)構(gòu)設(shè)置成一體的攝像機(jī)構(gòu)4、可使各開孔機(jī)構(gòu)相互獨(dú)立地移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)5進(jìn)行說明。開孔機(jī)構(gòu)2在固定于基座100上部的作業(yè)臺(tái)101的兩側(cè)分別設(shè)有三個(gè)，合計(jì)為六個(gè)。各開孔機(jī)構(gòu)2正如圖2和圖3所示，具有在基座100上通過軸承51設(shè)置成可在Y軸方向自由移動(dòng)的Y軸移動(dòng)板52和在該Y軸移動(dòng)板上通過軸承(未圖示)設(shè)置成可在圖2的左右方向(以下，稱作“X軸方向”)自由移動(dòng)的X軸移動(dòng)板54。
Y軸移動(dòng)板52和X軸移動(dòng)板54在由伺服電機(jī)53，55回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的進(jìn)給螺桿56，57的作用下，分別在Y方向和X方向移動(dòng)。即，伺服電機(jī)55固定在Y軸移動(dòng)板52上，在該伺服電機(jī)作用下，通過聯(lián)軸節(jié)回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給螺桿56。而X軸移動(dòng)板54上固定著與進(jìn)給螺桿56螺紋配合的螺母57，通過進(jìn)給螺桿56的回轉(zhuǎn)，朝X方向移動(dòng)。另外，基座100上固定著伺服電機(jī)53，在該伺服電機(jī)的作用下，通過未圖示的聯(lián)軸節(jié)回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給螺桿57。并且，在Y軸移動(dòng)板52上固定著與該進(jìn)給螺桿57螺紋配合的未圖示的螺母，通過進(jìn)給螺桿57的回轉(zhuǎn)而在Y方向移動(dòng)。
開孔機(jī)構(gòu)2安裝于X軸移動(dòng)板54上。參照圖4和圖5，說明開孔機(jī)構(gòu)2。開孔機(jī)構(gòu)2具有可更換地安裝于臺(tái)座24上的沖模21，和與該沖模21相對置的沖頭22。該沖頭上下(Z方向)移動(dòng)，以在插入其與該沖模間的板狀工件1上開孔。沖頭22通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)23而上下移動(dòng)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)23具有固定于臺(tái)座24上的伺服電機(jī)231、在該伺服電機(jī)作用下通過聯(lián)軸節(jié)233回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的進(jìn)給螺桿232、和與該進(jìn)給螺桿螺紋配合且通過進(jìn)給螺桿的回轉(zhuǎn)而上下移動(dòng)的螺母234。
在螺母234上固定著導(dǎo)引部件235，該導(dǎo)引部件由設(shè)置在臺(tái)座24上的導(dǎo)桿242滑動(dòng)式導(dǎo)引而上下移動(dòng)。并且，設(shè)置在導(dǎo)引部件235左端上的長孔槽，通過支點(diǎn)銷236a，與搖動(dòng)桿236的一端可自由回轉(zhuǎn)地連接著。搖動(dòng)桿236以回轉(zhuǎn)軸237為中心搖動(dòng)，該搖動(dòng)桿的另一端通過支點(diǎn)銷236b而與沖頭支持部件238可自由回轉(zhuǎn)地連接著。另外，沖頭支持部件238由設(shè)置在臺(tái)座24上的垂直突起部241導(dǎo)引，使在其前端可更換安裝著的沖頭22上下移動(dòng)。
此外，支承搖動(dòng)桿236的回轉(zhuǎn)軸237的位置接近于與沖頭支持部件238連接的位置。因此，通過杠桿的原理，增強(qiáng)了通過伺服電機(jī)231而上下移動(dòng)的導(dǎo)引部件235的力，能夠使沖頭支持部件238上下移動(dòng)。另外，由于能夠減小導(dǎo)引部件235上下移動(dòng)所致的沖頭支持部件238上下移動(dòng)的距離，容易更加微細(xì)地控制該沖頭支持部件的上下移動(dòng)的位置。
下面，對與開孔機(jī)構(gòu)2設(shè)置成一體的攝像機(jī)構(gòu)4的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖4所示的攝像機(jī)構(gòu)4與沖頭支持部件238相平行地安裝于臺(tái)座24上。攝像機(jī)構(gòu)4為所謂的二維CCD攝像機(jī)，對由開孔機(jī)構(gòu)2開有孔的板狀工件1進(jìn)行拍攝，并將其拍攝結(jié)果傳送給圖像處理機(jī)構(gòu)6(圖10所示)。并且，攝像機(jī)構(gòu)4與沖頭22的相對位置預(yù)先正確地測定，即使開孔機(jī)構(gòu)2在移動(dòng)機(jī)構(gòu)5的作用下朝XY方向移動(dòng)，也可以該攝像機(jī)構(gòu)的位置為基準(zhǔn)，能夠正常地正確地算出該沖頭的位置。
下面，對該開孔機(jī)構(gòu)的作用進(jìn)行說明。以板狀工件1作為一例，使用圖8所示的印刷電路板11，開有對與形成于該印刷電路板上的回路圖案11a的相對位置加以確定的導(dǎo)向孔11b的情況進(jìn)行說明。另外，印刷電路板11上印刷上用于確定后述的導(dǎo)向孔11b的開孔位置的二個(gè)圓形的識(shí)別標(biāo)記11c。首先，當(dāng)開孔作業(yè)時(shí)，如圖6和圖7所示，選擇與印刷電路板11的開孔位置相對應(yīng)的夾具板362，和吸附板363，并將這些構(gòu)件安裝于連接板361上。此時(shí)，通過伺服電機(jī)35，將投入機(jī)構(gòu)3移動(dòng)到左端的投入位置，如果在該位置，將夾具板362和吸附板363安裝于連接板361上，則其他的外圍設(shè)備例如開孔機(jī)構(gòu)2或攝像機(jī)構(gòu)4就不會(huì)妨礙夾具板362和吸附板363的裝脫，能夠容易地裝脫夾具板362和吸附板363。
接著，如圖1所示，通過伺服電機(jī)35，將投入機(jī)構(gòu)3移動(dòng)到左端的投入位置，并在該位置將印刷電路板11由夾具36吸附保持著。此時(shí)，通過投入機(jī)構(gòu)3，將印刷電路板11投入到與后述的開孔機(jī)構(gòu)2相對置的位置時(shí)，該印刷電路板的二個(gè)識(shí)別標(biāo)記11c為了進(jìn)入設(shè)置在該開孔機(jī)構(gòu)2上的二個(gè)攝像機(jī)構(gòu)4的拍攝區(qū)域內(nèi)，在確定夾具36與該印刷電路板的相對位置的狀態(tài)下，由夾具36吸附保持著印刷電路板11。
即，朝印刷電路板11上開導(dǎo)向孔11b的開孔位置根據(jù)由后述的攝像機(jī)構(gòu)4拍攝的二個(gè)識(shí)別標(biāo)記11c的中心與設(shè)置在夾具板362上的二個(gè)基準(zhǔn)孔f的中心的相對位置算出。因此，將印刷電路板11投入到與開孔機(jī)構(gòu)2相對置的位置時(shí)，二個(gè)識(shí)別標(biāo)記1c必須以不會(huì)超出在規(guī)定的位置上待機(jī)的攝像機(jī)構(gòu)4的拍攝區(qū)域的范圍外的方式、預(yù)先確定該印刷電路板與夾具36的相對位置地吸附保持著。
作為確定該印刷電路板11與夾具36的相對位置的機(jī)構(gòu)一例將在下面說明。即，正如圖1所示，在夾具36的下方設(shè)有設(shè)置印刷電路板11的設(shè)置臺(tái)102，在該設(shè)置臺(tái)的上方，設(shè)有二個(gè)CCD攝像機(jī)(未圖示)。CCD攝像機(jī)通過夾具板362的貫通孔g和h，分別拍攝印刷電路板11的二個(gè)識(shí)別標(biāo)記11c，其中心位置例如作成十字符號(hào)，并在監(jiān)視器畫面中顯示。在該監(jiān)視器畫面中，與印刷電路板11的每個(gè)種類相對應(yīng)，通過計(jì)算機(jī)，將確定待機(jī)位置的二個(gè)攝像機(jī)構(gòu)4的拍攝區(qū)域作成圓加以表示。因此，在觀看監(jiān)視器畫面的同時(shí)，為了進(jìn)入十字符號(hào)的中心用圓表示的拍攝區(qū)域內(nèi)，通過在設(shè)置臺(tái)102上用手移動(dòng)印刷電路板11，就能夠確定兩者的相對位置。
在將設(shè)置臺(tái)102上的印刷電路板11設(shè)置于上述的相對位置時(shí)，夾具36通過氣缸364下降，吸附保持著該印刷電路板11，該夾具再次通過該氣缸上升。然后，臂35一直移動(dòng)到與開孔機(jī)構(gòu)2相對置的位置。一直移動(dòng)到與開孔機(jī)構(gòu)2相對置的位置時(shí)，夾具36通過氣缸364下降，吸附保持著的印刷電路板11設(shè)置于位于基座100上部的作業(yè)臺(tái)101上。另外，因夾具36通過彈簧365，將印刷電路板11推壓到作業(yè)臺(tái)101上，從而能夠避免發(fā)生過大的推壓力和震動(dòng)。
接著，對在印刷電路板11上開有導(dǎo)向孔11b的開孔機(jī)構(gòu)2的定位方法進(jìn)行說明。該開孔位置基于下面的二個(gè)基本考慮點(diǎn)確定。第一為，印刷電路板11的導(dǎo)向孔11b以正確形成于夾具板362上的基準(zhǔn)孔f中的二個(gè)基準(zhǔn)孔f的中心位置為基準(zhǔn)開孔。第二為，印刷于印刷電路板11上的回路圖案11a與導(dǎo)向孔11b的相對位置盡可能與設(shè)計(jì)上的相對位置相同。
如此將設(shè)置在夾具板362上的基準(zhǔn)孔f中的二個(gè)基準(zhǔn)孔f為基準(zhǔn)，開有導(dǎo)向孔11b的理由如下。即，盡管是在印刷電路板11上印刷上回路圖案11a，和在相對該回路圖案的設(shè)計(jì)上的相對位置印刷上識(shí)別標(biāo)記11c，并考慮在該識(shí)別標(biāo)記11c的中心位置開有導(dǎo)向孔11b的方案，但在該方案中，識(shí)別標(biāo)記11c的相對位置在印刷工序或者因開孔時(shí)的氣溫變化錯(cuò)開的情況下，不能在設(shè)計(jì)確定的位置上開設(shè)導(dǎo)向孔11b。
作為其他的手段，考慮了在印刷電路板11上，設(shè)有二個(gè)識(shí)別用標(biāo)記11c，確定以該識(shí)別用標(biāo)記為基準(zhǔn)的設(shè)計(jì)上的開孔坐標(biāo)，以在該坐標(biāo)上開導(dǎo)向孔11b的方法。可是，在該方法中，也因上述的氣溫變化等，二個(gè)識(shí)別用標(biāo)記11c的間隔錯(cuò)開的情況下，二個(gè)識(shí)別用標(biāo)記作為基準(zhǔn)的設(shè)計(jì)上的開孔坐標(biāo)也錯(cuò)開。因此，首先，必須將二個(gè)識(shí)別用標(biāo)記11c的間隔正確地修正為設(shè)計(jì)上的數(shù)值。為此，在夾具板362上，設(shè)有與作為基準(zhǔn)孔f的二個(gè)識(shí)別用標(biāo)記11c的設(shè)計(jì)上的間隔相對應(yīng)的二個(gè)基準(zhǔn)孔f，并設(shè)定與該間隔正確吻合的導(dǎo)向孔11b的開孔基準(zhǔn)位置。接著，將印刷電路板11由夾具36吸附保持的情況下，因該印刷電路板與夾具在XY方向和回轉(zhuǎn)方向的相對位置會(huì)發(fā)生錯(cuò)位，必須修正開孔基準(zhǔn)位置的相對位置的錯(cuò)位。
在此，基于上述的考慮，朝印刷電路板11上開導(dǎo)向孔11b的作業(yè)按如下方式進(jìn)行。在上述的印刷電路板11推壓到作業(yè)臺(tái)101上的位置，二個(gè)識(shí)別用標(biāo)記11c分別通過夾具板362的貫通孔g和h，進(jìn)入二個(gè)攝像機(jī)構(gòu)4的拍攝區(qū)域內(nèi)。因此，攝像裝置4對二個(gè)識(shí)別用標(biāo)記11c拍攝，并將其拍攝結(jié)果傳送給圖像處理機(jī)構(gòu)5。接著，攝像裝置4的移動(dòng)機(jī)構(gòu)5預(yù)先判明與開孔機(jī)構(gòu)2的相對位置。將攝像裝置4移動(dòng)到位于夾具板362上的二個(gè)基準(zhǔn)孔f的位置上，對二個(gè)基準(zhǔn)孔拍攝，并將其拍攝結(jié)果傳送給圖像處理機(jī)構(gòu)5。另外，為了將二個(gè)識(shí)別用標(biāo)記11c和與之相對置的基準(zhǔn)孔f同時(shí)進(jìn)入攝像裝置4的拍攝區(qū)域內(nèi)，在印刷電路板11上印刷上該識(shí)別用標(biāo)記的情況下，一次拍攝足以。
接下來，圖像處理機(jī)構(gòu)5根據(jù)拍攝圖像，求出二個(gè)識(shí)別用標(biāo)記11c和二個(gè)基準(zhǔn)孔f的中心位置的XY坐標(biāo)，并將其結(jié)果送入計(jì)算機(jī)構(gòu)7中。然后，計(jì)算機(jī)構(gòu)7將連接各自的中心位置的XY坐標(biāo)的直線進(jìn)行比較，算出兩者交叉的交叉角度。即，印刷電路板11與設(shè)置在夾具板362上的基準(zhǔn)孔f的相對位置回轉(zhuǎn)錯(cuò)開的程度只能是該交叉角度。接著，計(jì)算機(jī)構(gòu)7求出分別連接各中心位置的直線的中心坐標(biāo)(重心)的XY坐標(biāo)，算出這兩者的中心坐標(biāo)(重心)的相對位置關(guān)系。
根據(jù)上述，能夠求出用于在印刷電路板11上開有導(dǎo)向孔11b的基準(zhǔn)位置。即，該基準(zhǔn)位置，是將夾具板362的二個(gè)基準(zhǔn)孔f的中心坐標(biāo)分別錯(cuò)開上述兩者的中心坐標(biāo)(重心)的相對位置關(guān)系的程度，進(jìn)而以上述交叉角度回轉(zhuǎn)后的坐標(biāo)。換言之，該坐標(biāo)為使設(shè)置在印刷電路板11上的二個(gè)識(shí)別用標(biāo)記11c的重心位置與夾具板362上設(shè)置的二個(gè)基準(zhǔn)孔f的重心位置重合、進(jìn)而回轉(zhuǎn)交叉角度時(shí)的基準(zhǔn)孔的中心位置。
可是，在根據(jù)上述的二個(gè)識(shí)別用標(biāo)記11c和二個(gè)基準(zhǔn)孔f求出用于在印刷電路板11上開導(dǎo)向孔11a的基準(zhǔn)位置的方法中，相對該基準(zhǔn)位置的識(shí)別用標(biāo)記的相對位置關(guān)系只與一方向(X方向或Y方向)有關(guān)地求出。因此，在進(jìn)一步高精度地求出兩者的相對位置關(guān)系時(shí)，最好要修正與二個(gè)識(shí)別用標(biāo)記相垂直方向的相對位置的錯(cuò)位。以下對該方法進(jìn)行說明。
印刷電路板11上設(shè)有圖9所示的處于周圍四個(gè)場所的識(shí)別用標(biāo)記11c。并且，夾具板362上，與四個(gè)識(shí)別用標(biāo)記11c的設(shè)計(jì)上的配置位置相當(dāng)?shù)奈恢蒙?，也設(shè)有四個(gè)基準(zhǔn)孔f。此外，四個(gè)識(shí)別用標(biāo)記11c與印刷在印刷電路板11上的回路圖案具有規(guī)定的相對位置關(guān)系。并且，攝像機(jī)構(gòu)4通過夾具板362的貫通長孔g或h，分別對四個(gè)識(shí)別用標(biāo)記11c和基準(zhǔn)孔f拍攝，圖像處理機(jī)構(gòu)6根據(jù)其拍攝結(jié)果，求出各自的中心位置，而計(jì)算機(jī)構(gòu)7根據(jù)其中心位置求出兩者的重心位置。
接著，計(jì)算機(jī)構(gòu)7將四個(gè)基準(zhǔn)孔f的重心位置移動(dòng)到四個(gè)識(shí)別用標(biāo)記11c的重心位置，以使兩者的重心位置相一致。然后，計(jì)算機(jī)構(gòu)7求出由四個(gè)基準(zhǔn)孔f構(gòu)成的四邊和由四個(gè)識(shí)別用標(biāo)記11c構(gòu)成的四邊，算出各自相對應(yīng)的四邊的交叉角度，求出其平均值。以上，判明考慮了相對四個(gè)基準(zhǔn)孔f的X軸方向和Y軸方向這二個(gè)方向錯(cuò)位的、四個(gè)識(shí)別用標(biāo)記11c的相對位置關(guān)系。
即，設(shè)置在印刷電路板11上的四個(gè)識(shí)別用標(biāo)記11c的設(shè)計(jì)上的位置即不受溫度變形等的原來的四個(gè)位置，成為使四個(gè)基準(zhǔn)孔f的重心位置與四個(gè)識(shí)別用標(biāo)記11c的重心位置吻合、只是上述四邊的交叉角度的平均值圍繞著重心回轉(zhuǎn)時(shí)的、這四個(gè)基準(zhǔn)孔的中心位置。因此，如從四個(gè)基準(zhǔn)孔f任意選擇二個(gè)基準(zhǔn)孔，則這二個(gè)基準(zhǔn)孔的中心坐標(biāo)成為在印刷電路板11上開導(dǎo)向孔11b用的二個(gè)基準(zhǔn)位置。
以上判明在印刷電路板11上開有導(dǎo)向孔11a用的二個(gè)基準(zhǔn)位置即移動(dòng)XY坐標(biāo)的二個(gè)基準(zhǔn)孔f的中心位置后，計(jì)算機(jī)構(gòu)7以這二個(gè)基準(zhǔn)孔f的中心位置為基準(zhǔn)，由該基準(zhǔn)孔的中心位置算出處于設(shè)計(jì)上確定的相對位置的、導(dǎo)向孔11a的開孔位置。然后，移動(dòng)機(jī)構(gòu)5將開孔機(jī)構(gòu)2的沖頭22移動(dòng)到該算出的XY坐標(biāo)上。
下面，對開孔機(jī)構(gòu)2朝印刷電路板11上開孔的作業(yè)進(jìn)行說明。開孔機(jī)構(gòu)2的沖頭22直到印刷電路板11由夾具36吸附保持并設(shè)置于作業(yè)臺(tái)101上，而位于不干涉該夾具移動(dòng)的初期位置(參照圖11)。然后，印刷電路板11插入沖頭22與沖模21間，將吸附保持著印刷電路板11的夾具36推壓到作業(yè)臺(tái)101上。
接著，開孔機(jī)構(gòu)2的伺服電機(jī)231使進(jìn)給螺桿232回轉(zhuǎn)，通過搖動(dòng)桿236、沖頭支持部件241等，使沖頭22下降，將該沖頭從初期位置移動(dòng)到待機(jī)位置上(參照圖11)。該待機(jī)位置設(shè)定成，開孔機(jī)構(gòu)2移動(dòng)到開有導(dǎo)向孔11a的位置時(shí)，沖頭22不與處于作業(yè)臺(tái)101上的夾具36的夾具板362的上面干涉的高度位置。因此，沖頭22可在夾具板362上沿著XY方向自由移動(dòng)，同時(shí)，可使開孔行程(沖頭22從待機(jī)位置移動(dòng)到在印刷電路板11上開孔的位置的距離(參照圖11))最小，可迅速地進(jìn)行開孔作業(yè)。
并且，六個(gè)開孔機(jī)構(gòu)2通過移動(dòng)機(jī)構(gòu)5移動(dòng)到分別在印刷電路板11開導(dǎo)向孔11a的XY坐標(biāo)位置時(shí)，伺服電機(jī)231回轉(zhuǎn)，以在該印刷電路板上開導(dǎo)向孔。另外，在通過伺服電機(jī)231的回轉(zhuǎn)而上下移動(dòng)的導(dǎo)引部件235上設(shè)有圖4和圖5所示的、檢測出該導(dǎo)引部件在Z方向位置的傳感器25，從而即使該導(dǎo)引部件235上升過度，也不會(huì)對沖頭22作用過大的力。
在圖7中，正如前述，在夾具板362和吸附板363上設(shè)有沖頭22的退讓孔g，印刷電路板11的導(dǎo)向孔11a的開孔位置設(shè)置成處于該退讓孔位置內(nèi)。另外，使沖頭22上下移動(dòng)的伺服電機(jī)231的回轉(zhuǎn)速度可根據(jù)印刷電路板11的材質(zhì)或?qū)蚩?1a的尺寸等適當(dāng)?shù)刈兓＠?，相對柔軟的印刷電路?1，可以不產(chǎn)生塌邊或毛刺等的狀態(tài)加快沖孔速度，而相對較脆的印刷電路板或貼附有銅箔等的印刷電路板，可以不產(chǎn)生破裂或剝離等的狀態(tài)減慢從待機(jī)位置到開孔位置(參照圖11)的沖孔速度。另外，通過控制伺服電機(jī)231的回轉(zhuǎn)速度，不管沖頭22從初期位置到開孔位置(參照圖11)的沖孔速度，沖頭22從初期位置到待機(jī)位置和從開孔位置到初期位置均能夠高速驅(qū)動(dòng)，由此，縮短了開孔時(shí)間，提高了作業(yè)性(參照圖11)。另外，通過控制伺服電機(jī)231的驅(qū)動(dòng)，沖頭22的待機(jī)位置也可變更，根據(jù)該沖頭的速度或印刷電路板11的厚度等，可將沖頭22的待機(jī)位置設(shè)定在最合適的位置上。另外，由于是在伺服電機(jī)231作用下，通過進(jìn)給螺桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)沖頭22的，能夠微量地調(diào)整沖頭22的待機(jī)位置，最適用于印刷電路板等薄板狀工件的開孔。
導(dǎo)向孔11a的開孔結(jié)束時(shí)，沖頭22通過伺服電機(jī)231上升驅(qū)動(dòng)到不與沖頭36的移動(dòng)干涉的初期位置(參照圖11)。并且，沖頭22停止印刷電路板11的吸引，將該印刷電路板保留在作業(yè)臺(tái)101上，通過氣缸364驅(qū)動(dòng)上升，吸附保持著下個(gè)印刷電路板，并還原到原來的位置。夾具36移動(dòng)到原來的位置時(shí)，同與該夾具連接的臂35連動(dòng)的移出機(jī)構(gòu)33移動(dòng)到與留在作業(yè)臺(tái)101上的印刷電路板11相對置的位置，通過與該夾具同樣的機(jī)構(gòu)，吸附保持著該印刷電路板。并且，夾具36將下個(gè)印刷電路板11再次移動(dòng)到與開孔機(jī)構(gòu)2相對置的位置時(shí)，移出機(jī)構(gòu)33移出開孔加工結(jié)束的印刷電路板。
另外，上述的開孔裝置的各可動(dòng)構(gòu)件的動(dòng)作即動(dòng)作開始或動(dòng)作結(jié)束的位置或時(shí)間等通過屬于計(jì)算機(jī)構(gòu)7的控制機(jī)構(gòu)8(參照圖10)、根據(jù)預(yù)先記錄的印刷電路板11的種類而加以控制。另外，設(shè)有將各構(gòu)件的安裝位置通過調(diào)整螺桿等根據(jù)需要可微調(diào)整的機(jī)構(gòu)。攝像機(jī)構(gòu)4并不限于與開孔機(jī)構(gòu)2設(shè)置成一體的場合，也可獨(dú)立地設(shè)置。如此場合，可另外地設(shè)置將攝像機(jī)構(gòu)4朝XY方向移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。另外，沖頭22的上下移動(dòng)并不限于由伺服電機(jī)231、進(jìn)給螺桿232、搖動(dòng)桿236等驅(qū)動(dòng)的場合，也可通過齒輪機(jī)構(gòu)或齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)等驅(qū)動(dòng)。
此外，設(shè)置在印刷電路板11上的識(shí)別用標(biāo)記11c隱藏在夾具板362的下面時(shí)，攝像機(jī)構(gòu)4也可使用X線攝像機(jī)，通過透視求出其位置。另外，上述的開孔裝置也可作為在印刷電路板11上已開有導(dǎo)向孔11a等的位置的精度確認(rèn)的判定機(jī)構(gòu)。
根據(jù)上述的本發(fā)明的開孔裝置，作為沖頭的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使用電機(jī)，容易使開孔機(jī)構(gòu)小型化和輕量化。另外，可變更開孔前的沖頭的待機(jī)位置，沖頭的移動(dòng)行程最小，可縮短開孔加工的時(shí)間。此外，相對于板狀工件的材質(zhì)或加工孔尺寸的不同等，可適當(dāng)?shù)刈兏鼪_頭的驅(qū)動(dòng)速度，避免了加工孔中產(chǎn)生塌邊、毛刺、破裂或剝離等，可大幅度地提高品質(zhì)或成品率。另外，沖頭的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過使用由伺服電機(jī)帶動(dòng)的進(jìn)給螺桿機(jī)構(gòu)，容易簡化沖頭的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，同時(shí)，可提高驅(qū)動(dòng)精度和可靠性。
權(quán)利要求
1.一種開孔裝置，具有沖模、與該沖模相對置的沖頭和驅(qū)動(dòng)該沖頭的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過將板狀工件插入所述沖模與沖頭之間并由所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該沖頭，對該板狀工件開孔加工，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)有將該沖頭驅(qū)動(dòng)于可將所述板狀工件插入所述沖模與沖頭之間的待機(jī)位置和對該板狀工件進(jìn)行開孔加工的開孔位置的電機(jī)，和可變更該待機(jī)位置地控制該電機(jī)的驅(qū)動(dòng)的控制機(jī)構(gòu)。
2.一種開孔裝置，具有沖模、與該沖模相對置的沖頭和驅(qū)動(dòng)該沖頭的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過將板狀工件插入所述沖模與沖頭之間并由所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該沖頭，對該板狀工件開孔加工，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)有將該沖頭驅(qū)動(dòng)于可將所述板狀工件插入所述沖模與沖頭之間的待機(jī)位置和對該板狀工件進(jìn)行開孔加工的開孔位置的電機(jī)，和可改變該沖頭從該待機(jī)位置朝該開孔位置的驅(qū)動(dòng)速度地控制該電機(jī)的驅(qū)動(dòng)的控制機(jī)構(gòu)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的開孔裝置，其特征在于，所述電機(jī)為伺服電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包含由該伺服電機(jī)帶動(dòng)的進(jìn)給螺桿機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可使板狀工件的開孔裝置小型化和輕量化的同時(shí)，縮短開孔加工時(shí)間和提高加工孔的品質(zhì)和成品率的開孔裝置。由伺服電機(jī)(231)和靠該伺服電機(jī)回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的進(jìn)給螺桿(232)等驅(qū)動(dòng)沖頭(22)。在伺服電機(jī)(231)的控制下，開孔前的沖頭(22)的待機(jī)位置和驅(qū)動(dòng)速度可變。由此，可使沖頭(22)的移動(dòng)行程最小，可縮短開孔加工時(shí)間，同時(shí)，通過適當(dāng)?shù)臎_頭的驅(qū)動(dòng)速度可避免加工孔中發(fā)生塌邊、毛刺、破裂或剝離等。
文檔編號(hào)B26F1/14GK1526523SQ20041000398
公開日2004年9月8日 申請日期2004年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月3日
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