专利名称：板状工件的开孔装置和开孔方法
技术领域：
本发明涉及一种板状工件的开孔装置和开孔方法，特别是涉及一种印刷电路板的开孔装置和开孔方法。
背景技术：
在电子仪器等中，广泛使用着将形成电路图案的多个基板层积固定的多层印刷电路板。然而，层积该基板时，电路图案相互的位置错开时，作为印刷电路板的规定的功能和性能不能充分地发挥。为此，要在各基板的规定位置上至少设有2个导向孔，将夹具的导向轴插入该导向孔中，以实现各基板的定位。由于是根据导向孔的位置精度，确定层积各基板时的相互的位置精度的，因此，必须在基板上高精度地开有导向孔。
该导向孔的开孔作业是通过预先在印刷电路板的导向孔的开孔位置印刷上识别用标记，检测出该识别用标记的中心位置，以在该检测位置开有导向孔而实现的。可是，多层印刷电路板是由铜箔、玻璃纤维和树脂等构成的复合材料，由于层积时的热压机的温度分布或加热时间、压力机的压力分布、材料的热变形或电路图案形成时的曝光位置的错位等的影响，识别用标记的中心会与设计上的位置错开，存在着不能实现导向孔功能的情况。
为此，本发明的申请人提出了一种如下的导向孔的开孔机构(例如参照专利文献1)。在该机构中，首先，在印刷电路板上印刷上一对识别用标记，同时，准备一块设有以设计上的尺寸间隔正确开孔的一对基准孔的夹具板。接着，计测一对基准孔与一对识别用标记的相对位置关系，以修正了两者相对位置偏差的一对基准孔的中心位置作为基准位置。然后，以该基准位置即修正了相对位置的偏差的一对基准孔的中心位置为基准，根据该一对基准孔的中心位置，求出预先判明的设计上的导向孔的位置，以在该位置时开出导向孔。通过使用如此机构，不会受到印刷电路板变形等的影响，能够在规定的位置上高精度地开出导向孔。图12示出以往的夹具板的安装构造。根据该构造，作业台111设置成在基座112上可沿XY方向自由移动，夹具板114通过铰链119可自由开关地安装于该作业台111上。并且，夹具板114与作业台111之间夹持固定着印刷电路板P(板状工件)。
专利文献1日本特开平10-43917号公报(第1-5页、第1-6图)但是，在上述以往的开孔装置中，由于是夹具板114安装于本体侧的作业台111上的构造，在根据印刷电路板P的种类等更换夹具板114的情况下，用于检测识别用标记的摄像机或用于在印刷电路板P上开孔的冲头等的外围设备会妨碍夹具板14的装脱作业，存在着夹具板114的更换费时费力的问题。
发明内容
为此，本发明的目的在于提供一种可根据印刷电路板等的板状工件的种类容易地更换夹具板，并且可提高开孔作业性的板状工件的开孔装置和开孔方法。
为了解决上述的技术问题，本发明的板状工件的开孔装置的特征为，将设有多个基准孔的夹具板可装脱地设置在投入机构上。即，本发明的开孔装置，具有在设有多个识别用标记的板状工件上开孔的开孔机构，保持着所述板状工件将其移送到所述开孔机构的投入机构，摄像机构，使所述开孔机构对所述板状工件进行相对移动的移动机构，处理所述摄像机构的摄像结果的图像处理机构，和计算所述图像处理机构的处理结果的计算机构，其中，设有多个基准孔的夹具板可装脱地设置在所述投入机构中；所述基准孔相互的相对位置预先判明；所述摄像机构对所述各识别用标记和所述各基准孔摄像；所述图像处理机构根据所述摄像机构的摄像结果求出所述各识别用标记和所述各基准孔的各中心位置，所述计算机构根据所述各识别用标记的中心位置和所述各基准孔的中心位置求出所述夹具板与所述板状工件的相对位置关系，同时，基于该各基准孔的中心位置与所述相对位置关系算出所述板状工件的开孔装置；所述移动机构将所述开孔机构移动到所述开孔位置。
另外，本发明的板状工件的开孔方法的特征在于，具有在设有多个识别用标记的板状工件上开孔的开孔机构，保持着所述板状工件将所述板状工件移送到所述开孔机构的投入机构，摄像机构，使所述开孔机构对所述板状工件进行相对移动的移动机构，处理所述摄像机构的摄像结果的图像处理机构，计算所述图像处理机构的处理结果的计算机构，设有多个基准孔并可装脱地设置在所述投入机构上的夹具板；将所述夹具板装到所述投入机构后，通过所述投入机构保持所述板状工件将所述板状工件移送到所述开孔机构；之后，通过所述摄像机构，对所述各识别用标记和所述各基准孔摄像，根据该摄像结果，借助所述图像处理机构求出所述各识别用标记和所述各基准孔的各中心位置，基于该各识别用标记的中心位置和该各基准孔的中心位置，通过所述计算机构求出所述夹具板与所述板状工件的相对位置关系，并根据所述各基准孔的中心位置和所述相对位置关系算出所述板状工件的开孔位置，由所述移动机构将所述开孔机构移动到该开孔位置，并在该开孔位置通过所述开孔机构对所述板状工件开孔。
根据本发明的板状工件的开孔装置和开孔方法，用于夹具板可装脱地设置在保持板状工件并移送到开孔机构的投入机构上，可在投入板状工件的位置上更换夹具板，其他的外围设备不会影响夹具板的更换作业，能够非常容易且快速地进行夹具板的更换作业。
本发明的板状工件的开孔装置的第2特征在于，上述特征1所述的开孔机构设有多个，这些开孔机构可分别通过所述移动机构相互独立地移动，所述摄像机构分别与所述各开孔机构设置成一体。
根据如此结构，第1，由于设有多个可相互独立地移动的开孔机构，能够在板状工件上同时开有导引孔等，可迅速地进行开孔作业。第2，通过使摄像机构分别与各开孔机构设置成一体，无需移动摄像机构的专用的移动机构，并且，因不必考虑各开孔机构与摄像机构的相对位置的移动，可简化结构，同时可提高开孔精度。
图1为适用本发明的板状工件的开孔装置的整体侧视图。
图2为图1的板状工件的开孔装置的整体主视图。
图3为图1的板状工件的开孔装置的整体俯视图。
图4为开孔机构的放大的主视图。
图5为开孔机构的放大的侧视图。
图6为夹具板的概念图。
图7为示出夹具板和吸附板的平面形状的视图。
图8为印刷电路板的概念图。
图9为另一实施例的印刷电路板的概念图。
图10为框图。
图11为示出冲头动作的动作图表。
图12为示出现有的夹具板的安装构造的侧视图。
具体实施例方式
下面，参照图1～图11，说明适用本发明的板状工件的开孔装置的结构。先对整体结构进行大致地说明。在该开孔装置中，具有在板状工件1上开孔的6个开孔机构2，保持着该板状工件将所述板状工件输送到该开孔机构的投入机构3，分别与该开孔机构设置成一体的摄像机构4，以及可使各开孔机构相互独立地移动的移动机构5。并且，开孔装置具有处理如图10所示的摄像机构4的摄像结果的图像处理机构6，计算该图像处理机构的处理结果的计算机构7，和控制摄像机构4和投入机构3的驱动的同时、根据计算机构7的计算结果控制开孔机构2和移动机构5的驱动的控制机构8。以下，分别对各机构进行详细地说明。
为了便于说明，从投入机构3开始说明。如图1所示，投入机构3具有固定在支承开孔装置的基座100上、朝图1的左右方向(以下称作“Y方向”)延伸的水平轨道31，垂直于该水平轨道(以下称作“Z方向”)并由该水平轨道导引着可在Y方向移动的臂32，以及移出机构33。臂32与移出机构33通过连接部件34连接成一体地沿着Y方向一体地移动。另外，臂32和移出机构33通过伺服电机35和进给螺杆(未图示)朝Y方向移动。
在臂32的下端安装着吸附式保持板状工件1的夹头36。夹头36具有连接板361，分别重合于并通过小螺钉固定到该连接板下面的夹具板362和吸附板363。连接板361在设置于臂32上的气缸364的作用下，通过弹簧365朝Z方向下降、上升。连接板361在Z方向的移动由设置于臂32下端的中空圆筒部件366导引。
根据图6和图7，说明夹具板362和吸附板363的详细构造。图6为夹具板362的结构的概念图。即，夹具板362的下面a为平的矩形形状，在其下面的中央形成矩形槽b，在该矩形槽的左右位置分别形成细长的吸引槽d1，d2，d3。并且，吸引槽d1和矩形槽b通过漏气槽e1连通，吸引槽d1和吸引槽d2通过漏气槽e2连通，吸引槽d2与吸引槽d3通过漏气槽e3连通。矩形槽b的槽底在左右2处设有与未图示的真空泵连通的开口孔c。
另外，夹具板362上贯通形成多个基准孔f和后述的开孔机构2的冲头的退让孔g。吸附板363贴靠于夹具板362的下面a的方式安装着，该吸附板上在与夹具板的矩形槽b和吸引槽d1～d3相对应位置设有多个吸附板状工件1的贯通孔326a(参照图7)。
在此，根据图6对夹具板362的作用进行说明。夹具板362可以夹持着吸附板363的方式分别有选择地吸附平面形状的大小不同的3种板状工件11，12，13。并且，平面形状最大的板状工件13成为覆盖所有的吸引槽d1～d3的形状，通过所有这些吸引槽由吸附板363吸附保持着。另外，平面形状小于板状工件13的板状工件12成为不能覆盖吸引槽d3的形状，板状工件12在由吸附板363吸附保持的状态下，通过吸引槽d2与吸引槽d3间的漏气槽e3，吸入外部空气。并且，平面形状小于板状工件12的板状工件11成为不能覆盖吸引槽d2，d3的形状，板状工件11在由吸附板363吸附保持的状态下，通过吸引槽d1和矩形槽b之间的漏气槽e1，吸入外部的空气。
即，板状工件12在由吸附板363吸附保持的状态下，板状工件12的端面横切漏气槽e3，通过漏气槽e3而吸入外部的空气。另外，板状工件11在由吸附板363吸附保持的状态下，板状工件11的端面横切漏气槽e1，通过漏气槽e1，吸入外部的空气。如果这些漏气槽e1，e3的槽断面积较小，从外部吸入的空气量因漏气槽缩小而受到限制。因此，为了增加板状工件1的吸引面积，即使加大吸引槽d1～d3的面积时，如果因漏气槽e1，e3缩小了空气的流入通路，可限制空气的吸入量，能够抑制板状工件1的吸引力的降低。
但最好是，漏气槽e1～e3各自的槽宽设定成相同而且各自的槽断面积相同，或者将内侧的漏气槽的槽宽设定成大于其外侧的漏气槽的槽宽，并且内侧的漏气槽的槽断面积设定成大于其外侧的漏气槽的槽断面积。
即，板状工件12通过矩形槽b和吸引槽d1，d2吸引，板状工件11只通过矩形槽b吸引。并且，板状工件11的吸引面积与板状工件12的吸引面积相比，只是吸引槽d1，d2的程度变小。另外，板状工件11的吸引面积小于板状工件12的吸引面积，但板状工件11的大小只比板状工件12的大小稍小，因板状工件11较轻，能够由吸附板363可靠地吸附保持着板状工件11。另外，内侧的漏气槽的槽断面积如果设定成与其外侧的漏气槽的槽断面积相同或比其稍大，则在板状工件12由吸附板363吸附保持时，通过漏气槽e3吸入的空气量不会受到其内侧的漏气槽e2，e1的限制。另外，如果内侧的漏气槽的槽断面积设定成与其外侧的漏气槽的槽断面积相同，则在由吸附板363吸附保持着板状工件12时、通过漏气槽e3吸入的空气量可与由吸附板363吸附保持板状工件11时、通过漏气槽e1吸入的空气量相同，板状工件11，12的吸附保持状态可由单一的压力传感器简单地检测出。
漏气槽e1，e2，e3各自并不限于一个，如图7所示，每种均可设有多个。如此情况下，如果内侧的漏气槽的累积槽断面积设定成与外侧的漏气槽的累积槽断面积相同或比其大，则可获得与上述情况相同的效果。
图7示出实际使用的夹具板362和吸附板363的一例。另外，与图6所示相同的部分被标以相同的符号。在夹具板362上，设有基准孔f，兼作后述的开孔机构2的冲头的退让孔和对后述的板状工件1上标注的识别用标记拍摄用的贯通孔的贯通长孔g，以及将板状工件1上标注的识别用标记拍摄用的专用的贯通长孔h。在吸附板363上，在与夹具板362的基准孔f、贯通长孔g，h相对应的部位形成比基准孔f、贯通长孔g，h要大的退让孔，同时，在与位于夹具板362上的各槽(虚线示出)相对应的位置上设有多个贯通孔362a。
夹具板362和吸附板363通过小螺钉367可装脱地安装于连接板361上。因此，能够根据板状工件1的形状或种类，方便地更换贯通长孔g，h或基准孔f的位置等不同的夹具板362或吸附板363。另外，夹具板362和吸附板363可通过小螺钉367外的各种机构可装脱地安装于连接板361上。例如，如连接板361上设有通过气缸等驱动机构而与夹具板362和吸附板363接合的气动卡盘，并通过该气动卡盘，成为夹具板362和吸附板363与连接板361可装脱地接合的结构，则能够容易地装脱夹具板362和吸附板363，提高了夹具板362和吸附板363的装脱作业性。
对于如此夹具板362由于还具有其下面a形成矩形槽b和吸引槽d1，d2，d3、并且作为与吸附板363一同吸附保持着板状工件的夹具36的功能，就不必设有与吸附板363一同吸附保持着板状工件1的专用的板件，减少了部件数目，降低了成本。另外，夹具板362并不限于兼作与吸附板363一同吸附保持着板状工件的夹具36的功能，可作为专用部件设置在夹具36上。
下面，对移出机构33进行说明。
移出机构33为可吸附保持板状工件11，12，13的结构，其基本的结构与投入机构3是相同的，在此省略对其说明。
另外，移出机构33只要是可吸附保持板状工件11，12，13的结构就可以，可使用省略了贯通长孔g，h或基准孔f的吸附专用的板材来代替夹具板362。
接下来，参照图1～图5，对在板状工件1上开孔的6个开孔机构2、分别与该开孔机构设置成一体的摄像机构4、可使各开孔机构相互独立地移动的移动机构5进行说明。开孔机构2在固定于基座100上部的作业台101的两侧分别设有3个，合计为6个。各开孔机构2正如图2和图3所示，具有在基座100上通过轴承51设置成可在Y轴方向自由移动的Y轴移动板52和在该Y轴移动板上通过轴承(未图示)设置成可在图2的左右方向(以下，称作“X轴方向”)自由移动的X轴移动板54。
Y轴移动板52和X轴移动板54在由伺服电机53，55回转驱动的进给螺杆56，57的作用下，分别在Y方向和X方向移动。即，伺服电机55固定在Y轴移动板52上，在该伺服电机作用下，通过联轴节回转驱动进给螺杆56。而X轴移动板54上固定着与进给螺杆56螺纹配合的螺母57，通过进给螺杆56的回转，朝X方向移动。另外，基座100上固定着伺服电机53，在该伺服电机的作用下，通过未图示的联轴节，回转驱动进给螺杆57。并且，在Y轴移动板52上固定着与该进给螺杆57螺纹配合的未图示的螺母，通过进给螺杆57的回转而在Y方向移动。
开孔机构2安装于X轴移动板54上。参照图4和图5，说明开孔机构2。开孔机构2具有可更换地安装于台座24上的冲模21，和与该冲模21相对置的冲头22。该冲头上下(Z方向)移动，以在插入其与该冲模间的板状工件1上开孔。冲头22通过驱动机构23而上下移动。驱动机构23具有固定于台座24上的伺服电机231、在该伺服电机作用下通过联轴节3回转驱动的进给螺杆232、和与该进给螺杆螺纹配合且通过进给螺杆的回转而上下移动的螺母234。
在螺母234上固定着导引部件235，该导引部件由设置在台座24上的导杆242滑动着导引而上下移动。并且，设置在导引部件235左端上的长孔槽，通过支点销236a，与摇动杆236的一端可自由回转地连接着。摇动杆236以回转轴237为中心摇动，该摇动杆的另一端通过支点销236b而与冲头支持部件238可自由回转地连接着。另外，冲头支持部件238由设置在台座24上的垂直突起部241导引，使在其前端可更换式安装的冲头22上下移动。
此外，支承摇动杆236的回转轴237的位置接近于与冲头支持部件238连接的位置。因此，通过杠杆的原理，增强了通过伺服电机238而上下移动的导引部件235的力，能够使冲头支持部件238上下移动。另外，由于能够减小导引部件235上下移动所致的冲头支持部件238上下移动的距离，容易更加微细地控制该冲头支持部件的上下移动的位置。
下面，对与开孔机构2设置成一体的摄像机构4的结构进行说明。图4所示的摄像机构4与冲头支持部件238相平行地安装于台座24上。摄像机构4为所谓的2维CCD摄像机，对由开孔机构2开有孔的板状工件1进行拍摄，并将其拍摄结果传送给图像处理机构6(图10所示)。并且，摄像机构4与冲头22的相对位置预先正确地测定，即使开孔机构2在移动机构5的作用下朝XY方向移动，也可以该摄像机构的位置为基准，能够正常地正确地算出该冲头的位置。
下面，对该开孔机构的作用进行说明。以板状工件1作为一例，使用图8所示的印刷电路板11，开有对与形成于该印刷电路板上的回路图案11a的相对位置加以确定的导引孔11b的情况进行说明。另外，印刷电路板11上印刷上用于确定后述的导引孔11b的开孔位置的2个圆形的识别标记11c。首先，当开孔作业时，如图6和图7所示，选择与印刷电路板11的开孔位置相对应的夹具板362，和吸附板363，并将这些构件安装于连接板361上。此时，通过伺服电机35，将投入机构3移动到左端的投入位置，如在该位置，将夹具板362和吸附板363安装于连接板361上，则其他的外围设备例如开孔机构2或摄像机构4不会妨碍夹具板362和吸附板363的装脱，能够容易地装脱夹具板362和吸附板363。
接着，如图1所示，通过伺服电机35，将投入机构3移动到左端的投入位置，并在该位置将印刷电路板11由夹具36吸附保持着。此时，通过投入机构3，将印刷电路板11投入到与后述的开孔机构2相对置的位置时，该印刷电路板的2个识别标记11c为了进入设置在该开孔机构2上的2个摄像机构4的摄像区域内，在确定夹具36与该印刷电路板的相对位置的状态下，由夹具36吸附保持着印刷电路板11。
即，朝印刷电路板11上开导引孔11b的开孔位置根据由后述的摄像机构4拍摄的2个识别标记11c的中心与设置在夹具板362上的2个基准孔f的中心的相对位置算出。因此，将印刷电路板投入到与开孔机构2相对置的位置时，2个识别标记1c必须以不会超出在规定的位置上待机的摄像机构4的摄像区域的范围外的方式，预先确定该印刷电路板与夹具36的相对位置地吸附保持着。
作为确定该印刷电路板11与夹具36的相对位置的机构的一例将在下面说明。即，正如图1所示，在夹具36的下方设有设置印刷电路板11的设置台102，在该设置台的上方，设有2个CCD摄像机(未图示)。CCD摄像机通过夹具板362的贯通孔g和h，分别拍摄印刷电路板11的2个识别标记11c，其中心位置例如作成十字符号，并在监视器画面中显示。在该监视器画面中，与印刷电路板11的每个种类相对应，通过计算机，将确定待机位置的2个摄像机构4的摄像区域作成圆加以表示。因此，在观看监视器画面的同时，为了进入十字符号的中心用圆表示的摄像区域内，通过在设置台102上用手移动印刷电路板11，就能够确定两者的相对位置。
在将设置台102上的印刷电路板11设置于上述的相对位置时，夹具36通过气缸364下降，吸附保持着该印刷电路板11，该夹具再次通过该气缸上升。然后，臂35一直移动到与开孔机构2相对置的位置。一直移动到与开孔机构2相对置的位置时，夹具36通过气缸364下降，吸附保持着的印刷电路板11设置于位于基座100上部的作业台101上。另外，因夹具36通过弹簧365，将印刷电路板11推压到作业台101上，从而能够避免发生过大的推压力和震动。
接着，对在印刷电路板11上开有导引孔11b的开孔机构2的定位方法进行说明。该开孔位置基于下面的2个基本考虑点确定。第1为，印刷电路板11的导引孔11b以正确形成于夹具板362上的基准孔f中的2个基准孔f的中心位置为基准开孔。第2为，印刷于印刷电路板11上的回路图案11a与导引孔11b的相对位置尽可能与设计上的相对位置相同。
如此以设置在夹具板362上的基准孔f中的2个基准孔f为基准，开设导引孔11b的理由如下。即，尽管是在印刷电路板11上印刷上回路图案11a，和在相对该回路图案的设计上的相对位置印刷上识别标记11c，并考虑在该识别标记11c的中心位置开有导引孔11b的方案，但在该方案中，识别标记11c的相对位置在印刷工序或者因开孔时的气温变化错开的情况下，不能在设计上确定的位置开设导引孔11b。
作为其他的手段，考虑了在印刷电路板11上，设有2个识别用标记11c，确定以该识别用标记为基准的设计上的开孔坐标，以在该坐标上开导引孔11b的方法。可是，在该方法中，也因上述的气温变化等，2个识别用标记11c的间隔错开的情况下，2个识别用标记作为基准的设计上的开孔坐标也错开。因此，首先，必须将2个识别用标记11c的间隔正确地修正为设计上的数值。为此，在夹具板362上，设有与作为基准孔f的2个识别用标记11c的设计上的间隔相对应的2个基准孔f，并设定与该间隔正确吻合的导引孔11b的开孔基准位置。接着，将印刷电路板11由夹具36吸附保持的情况下，因该印刷电路板与夹具在XY方向和回转方向的相对位置会发生错位，必须修正开孔基准位置的相对位置的错位。
在此，基于上述的考虑，朝印刷电路板11上开导引孔11b的作业按如下方式进行。在上述的印刷电路板11推压到作业台101上的位置，2个识别用标记11c分别通过夹具板362的贯通孔g和h，进入2个摄像机构4的摄像区域内。因此，摄像装置4对2个识别用标记11c摄像，并将其摄像结果传送给图像处理机构5。接着，摄像装置4的移动机构5预先判明与开孔机构2的相对位置。将摄像装置4移动到位于夹具板362上的2个基准孔f的位置上，对2个基准孔摄像，并将其拍摄结果传送给图像处理机构5。另外，为了将2个识别用标记11c和与之相对置的基准孔f同时进入摄像装置4的拍摄区域内，在印刷电路板11上印刷上该识别用标记的情况下，一次拍摄就足矣。
接下来，图像处理机构5根据拍摄图像，求出2个识别用标记11c和2个基准孔f的中心位置的XY坐标，并将其结果送入计算机构7中。然后，计算机构7将连接各自的中心位置的XY坐标的直线进行比较，算出两者交叉的交叉角度。即，印刷电路板11与设置在夹具板362上的基准孔f的相对位置回转错开的程度只能是该交叉角度。为此，接着，计算机构7求出分别连接各中心位置的直线的中心坐标(重心)的XY坐标，算出这两者的中心坐标(重心)的相对位置关系。
根据上述，能够求出用于在印刷电路板11上开设导引孔11b的基准位置。即，该基准位置，是将夹具板362的2个基准孔f的中心坐标分别错开上述两者的中心坐标(重心)的相对位置关系的量，进而回转上述的交叉角度的量而成的坐标。换言之，该坐标为使设置在印刷电路板11上的2个识别用标记11c的重心位置与夹具板362上设置的2个基准孔f的重心位置重合、进而只回转交叉角度时的基准孔的中心位置。
可是，在根据上述的2个识别用标记11c和2个基准孔f求出用于在印刷电路板11上开导引孔11d的基准位置的方法中，相对该基准位置的识别用标记的相对位置关系只与一方向(X方向或Y方向)有关地求出。因此，在进一步高精度地求出两者的相对位置关系时，最好要修正与2个识别用标记相垂直方向的相对位置的错位。以下对该方法进行说明。
印刷电路板11上设有图9所示的处于周围4个场所的识别用标记11c。并且，夹具板362上，与4个识别用标记11c的设计上的配置位置相当的位置上，也设有4个基准孔f。此外，4个识别用标记11c与印刷在印刷电路板11上的回路图案具有规定的相对位置关系。并且，摄像机构4通过夹具板362的贯通长孔g或h，分别对4个识别用标记11c和基准孔f拍摄，图像处理机构6根据其拍摄结果，求出各自的中心位置，而计算机构7根据其中心位置求出两者的重心位置。
接着，计算机构7将4个基准孔f的重心位置移动到4个识别用标记11c的重心位置，以使两者的重心位置相一致。然后，计算机构7求出由4个基准孔f构成的4边和由4个识别用标记11c构成的4边，算出各自相对应的4边的交叉角度，求出其平均值。由上，判明考虑了相对4个基准孔f的X轴方向和Y轴方向这2个方向错位的、4个识别用标记11c的相对位置关系。
即，设置在印刷电路板11上的4个识别用标记11c的设计上的位置即不受温度变形等的原来的4个位置成为，使4个基准孔f的重心位置与4个识别用标记11c的重心位置吻合、只是上述4边的交叉角度的平均值围绕着重心回转时的、这4个基准孔的中心位置。因此，如从4个基准孔f任意选择2个基准孔，则这2个基准孔的中心坐标成为在印刷电路板11上开导引孔11b用的2个基准位置。
由上，判明在印刷电路板11上开有导引孔11a用的2个基准位置即移动XY坐标的2个基准孔f的中心位置后，计算机构7以这2个基准孔f的中心位置为基准，根据该基准孔的中心位置算出处于设计上确定的相对位置的、导引孔11a的开孔位置。然后，移动机构5将开孔机构2的冲头22移动到该算出的XY坐标上。
下面，对开孔机构2朝印刷电路板11上开孔的作业进行说明。开孔机构2的冲头22直到印刷电路板11由夹具36吸附保持并设置于作业台101上，都位于不干涉该夹具移动的初期位置(参照图11)。然后，印刷电路板11插入冲头22与冲模21间，吸附保持着印刷电路板11的夹具36推压到作业台101上。
接着，开孔机构2的伺服电机231使进给螺杆232回转，通过摇动杆236、冲头支持部件241等，使冲头22下降，将该冲头从初期位置移动到待机位置上(参照图11)。该待机位置设定成，开孔机构2移动到开有导引孔11a的位置时，冲头22不与处于作业台101上的夹具36的夹具板362的上面干涉的高度位置。因此，冲头22可在夹具板362上沿着XY方向自由移动，同时，可使开孔行程(冲头22从待机位置移动到在印刷电路板11上开孔的位置的距离(参照图11))最小，可迅速地进行开孔作业。
并且，6个开孔机构2通过移动机构5移动到分别在印刷电路板11开导引孔11a的XY坐标位置时，伺服电机231回转，以在该印刷电路板上开导引孔。另外，在通过伺服电机231的回转而上下移动的导引部件235上设有图4和图5所示的、检测出该导引部件在Z方向位置的传感器25，从而即使该导引部件235上升过度，也不会对冲头22作用上过大的力。
在图7中，正如前述，在夹具板362和吸附板363上设有冲头22的退让孔g，印刷电路板11的导引孔11a的开孔位置设置成处于该退让孔位置内。另外，使冲头22上下移动的伺服电机231的回转速度可根据印刷电路板11的材质或导引孔11a的尺寸等适当地变化。例如，相对柔软的印刷电路板11，可以不产生塌边或毛刺等地状态加快冲孔速度，而相对较脆的印刷电路板或贴附有铜箔等的印刷电路板，可以不产生破裂或剥离等的状态减慢从待机位置到开孔位置(参照图11)的冲孔速度。另外，通过控制伺服电机231的回转速度，不管冲头22从初期位置到开孔位置(参照图11)的冲孔速度，将冲头22从初期位置到待机位置和从开孔位置到初期位置均能够高速驱动，由此，缩短了开孔时间，提高了作业性(参照图11)。另外，通过控制伺服电机231的驱动，冲头22的待机位置也可变更，根据该冲头的速度或印刷电路板11的厚度等，可将冲头22的待机位置设定在最合适的位置上。另外，由于是在伺服电机231作用下，通过进给螺杆机构驱动冲头22的，能够微量地调整冲头22的待机位置，最适用于印刷电路板等薄板状工件的开孔。
导引孔11a的开孔结束时，冲头22通过伺服电机231上升驱动到不与冲头36的移动干涉的初期位置(参照图11)。并且，冲头22停止印刷电路板11的吸引，将该印刷电路板保留在作业台101上，通过气缸364驱动上升，吸附保持着下个印刷电路板，并还原到原来的位置。夹具36移动到原来的位置时，同与该夹具连接的臂35连动的移出机构33移动到与留在作业台101上的印刷电路板11相对置的位置，通过与该夹具同样的机构，吸附保持着该印刷电路板。并且，夹具36将下个印刷电路板11再次移动到与开孔机构2相对置的位置时，移出机构33移出开孔加工结束的印刷电路板。
另外，上述的开孔装置的各可动构件的动作即动作开始或动作结束的位置或时间等通过随带于计算机构7的控制机构8(参照图10)，根据预先记录的印刷电路板11的种类而加以控制。另外，设有将各构件的安装位置通过调整螺杆等根据需要可微调整的机构。摄像机构4并不限于与开孔机构2设置成一体的场合，可独立地设置。如此场合下，可另外地设置将摄像机构4朝XY方向移动的移动机构。另外，冲头22的上下移动并不限于由伺服电机231、进给螺杆232、摇动杆236等驱动的场合，可通过齿轮机构或齿条和小齿轮机构等驱动。
此外，设置在印刷电路板11上的识别用标记11c隐藏在夹具板362的下面时，摄像机构4使用X线摄像机，可通过透视求出其位置。另外，上述的开孔装置也可作为在印刷电路板11上已开有导引孔11a等的位置的精度确认的判定机构。
根据上述的本发明的板状工件的开孔装置和开孔方法，由于保持着板状工件移送到开孔机构的投入机构中可装脱地设有夹具板，能够非常容易和迅速地进行夹具板的更换作业。
另外，如设有多个可相互独立的可移动的开孔机构，同时，摄像机构与各开孔机构分别成一体地设置，则可在板状工件上同时开孔有多个导引孔等，可成为快速的开孔作业，并且，无需移动摄像机构的专用的移动机构，并且不必考虑各开孔机构与摄像机构的相对位置的移动，在简化结构的同时，可提高开孔精度。
权利要求
1.一种板状工件的开孔装置，具有在设有多个识别用标记的板状工件上开孔的开孔机构，保持着所述板状工件将所述板状工件移送到所述开孔机构的投入机构，摄像机构，使所述开孔机构对所述板状工件进行相对移动的移动机构，处理所述摄像机构的摄像结果的图像处理机构，和计算所述图像处理机构的处理结果的计算机构，其特征在于设有多个基准孔的夹具板可装脱地设置在所述投入机构中；所述基准孔相互的相对位置预先判明；所述摄像机构对所述各识别用标记和所述各基准孔摄像；所述图像处理机构根据所述摄像机构的摄像结果求出所述各识别用标记和所述各基准孔的各中心位置；所述计算机构根据所述各识别用标记的中心位置和所述各基准孔的中心位置求出所述夹具板与所述板状工件的相对位置关系，同时，基于该各基准孔的中心位置与所述相对位置关系算出所述板状工件的开孔装置；所述移动机构将所述开孔机构移动到所述开孔位置。
2.按照权利要求1所述的开孔装置，其特征在于，所述开孔机构设有多个，这些开孔机构可分别通过所述移动机构相互独立地移动，所述摄像机构分别与所述各开孔机构设置成一体。
3.一种板状工件的开孔方法，其特征在于，具有在设有多个识别用标记的板状工件上开孔的开孔机构，保持着所述板状工件将所述板状工件移送到所述开孔机构的投入机构，摄像机构，使所述开孔机构对所述板状工件进行相对移动的移动机构，处理所述摄像机构的摄像结果的图像处理机构，计算所述图像处理机构的处理结果的计算机构，设有多个基准孔并可装脱地设置在所述投入机构上的夹具板；将所述夹具板装到所述投入机构后，通过所述投入机构保持所述板状工件将所述板状工件移送到所述开孔机构；之后，通过所述摄像机构，对所述各识别用标记和所述各基准孔摄像，根据该摄像结果，借助所述图像处理机构求出所述各识别用标记和所述各基准孔的各中心位置，基于该各识别用标记的中心位置和该各基准孔的中心位置，通过所述计算机构求出所述夹具板与所述板状工件的相对位置关系，并根据所述各基准孔的中心位置和所述相对位置关系算出所述板状工件的开孔位置，由所述移动机构将所述开孔机构移动到该开孔位置，并在该开孔位置通过所述开孔机构对所述板状工件开孔。
全文摘要
本发明提供一种可根据印刷电路板的种类、对设有用于在印刷电路板上正确开有导引孔用的基准孔的夹具板容易更换的板状工件的开孔装置和开孔方法。设有多个基准孔(362f)的夹具板(362)可装脱地设置在吸附保持着板状工件(1)将其移送到开孔部的夹具(36)上，吸附保持板状工件(1)的夹具(36)兼作夹具板(362)的功能。为此，不必另外制作和安装夹具板(362)，可大幅度地降低成本。另外，通过将夹具板(362)可装脱地设置在夹具上，能够非常容易且快速地进行该夹具板的更换作业。
文档编号B23Q15/00GK1526524SQ200410005550
公开日2004年9月8日 申请日期2004年2月18日 优先权日2003年3月3日
发明者东海林健 申请人:精工精密株式会社