(57)【要約】【課題】ワークの加工精度を向上させること。【解決手段】レーザ加工機は、加工されるプリント基板Ｐを支持する移動自在なテーブル９と、プリント基板Ｐに形成されたアライメントマーク１８からの反射光によってプリント基板Ｐの位置を検知するカメラ２０とを、備え、さらに、テーブル９とプリント基板Ｐとの間に設けられて、アライメントマーク１８と重なって該貫通孔より大きい光受け入れ孔１２を形成された治具プレート１０を備えている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工されるワークを支持する移動自在なテーブルと、
前記ワークに形成された位置検知用の貫通孔からの反射光によって前記ワークの位置を検知する位置検知手段とを、備えたワーク加工機において、
前記テーブルと前記ワークとの間に設けられて、前記位置検知用の貫通孔と重なって該貫通孔より大きい光受け入れ用の貫通孔を形成された板状の中間部材を備えた、
ことを特徴とするワーク加工機。
【請求項２】
前記位置検知用の貫通孔と前記光受け入れ用の貫通孔は、中心が一致した円形の孔である、
請求項１に記載のワーク加工機。
【請求項３】
前記光受け入れ用の貫通孔は、前記位置検知用の貫通孔より大径の孔である、
請求項１又は２に記載のワーク加工機。
【請求項４】
前記中間部材の板厚は、前記光受け入れ用の貫通孔の直径より厚く設定されている、
請求項１又は２に記載のワーク加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークに形成された位置検知用の貫通孔からの反射光によって、ワークの位置を検知してワークを加工するワーク加工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワーク加工機によってワークを加工されるワークであるプリント基板をテーブルに位置決めするのには、プリント基板の表面あるいは内層に設けられたアライメントマークを基準にして行っていた。絶縁層が透明あるいは半透明であるプリント基板のアライメントマークを検出するため、プリント基板の下方から光を照射し、アライメントマークをシルエットとして検出する方法がある（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特許第３０２３３２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、表面層（最上層）が銅層であるプリント基板であっても、レーザにより上層と内層を接続するためのブラインドホールを加工できるようになった。この場合、レーザが銅層で反射されることを予防するため、最上層の銅層表面に例えば黒色のＣｕＯ層を形成する等の表面処理が施されることが多い。表面の銅層は光を透過させないこと、および表面に印刷等によるアライメントマークの配置が困難であることから、アライメントマークとして貫通孔が採用される。
【０００５】
図６は、従来のアライメントマークを撮像によって検知する状態を示す図である。図７は図６を矢印Ｋ方向から見た図である。
【０００６】
プリント基板Ｐの最上層は銅層であり、表面には厚さが２μｍ程度の黒色のＣｕＯ層が形成されている。プリント基板Ｐの板厚は１ｍｍ〜３ｍｍである。プリント基板Ｐにはアライメントマークとしての貫通孔１８（以下、「アライメントマーク」という。）が複数形成されている。アライメントマーク１８の直径ｄ１は、１ｍｍ〜３ｍｍである。カメラ２０の外周にはリング状の照明装置２２が配置されている。カメラ２０は不図示の画像処理装置に接続されている。
【０００７】
アライメントマーク１８を斜めから照明すると、図６、図７に示すように、アライメントマーク１８の内部に照明による陰Ｓが発生するため、アライメントマーク１８の輪郭が不明瞭になる。画像処理装置はアライメントマーク１８の輪郭を抽出してアライメントマーク１８の中心座標を演算するので、輪郭の検出精度が低下すると中心座標の検出精度が低下する。この結果、ワーク加工機の加工精度が低下していた。特に、アライメントマーク１８の周囲に擦り傷が付いている場合、輪郭の検出精度が低下していた。
【０００８】
特許文献１の技術を採用すれば、上記課題は解決できる。しかし、照明装置の数を減らすとアライメントマークの配置の自由度が小さくなる。そこで、アライメントマークの配置の自由度を増すために照明装置の数を増すと、装置構造が高価になるだけでなく、真空吸着用の孔を配置するスペースが小さくなる。このため、プリント基板Ｐを吸着するための孔の数が制限されて、ワークの保持性能が低下することになる。
【０００９】
本発明は、ワークの加工精度を向上させたワーク加工機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のワーク加工機（１００）は、加工されるワーク（Ｐ）を支持する移動自在なテーブル（９）と、前記ワーク（Ｐ）に形成された位置検知用の貫通孔（１８）からの反射光によって前記ワーク（Ｐ）の位置を検知する位置検知手段（２０）とを、備え、さらに、前記テーブル（９）と前記ワーク（Ｐ）との間に設けられて、前記位置検知用の貫通孔（１８）と重なって該貫通孔（１８）より大きい光受け入れ用の貫通孔（１２）を形成された板状の中間部材（１０）を備えた、ことを特徴としている。
【００１１】
位置検知用の貫通孔（１８）に入射した光は、光受け入れ用の貫通孔（１２）を照射しながら通過してテーブル（９）で反射し、位置検知用の貫通孔（１８）をテーブル（９）側からも照射する。このため、位置検知用の貫通孔（１８）全体が照射されることになり貫通孔（１８）に陰が生じることがない。位置検知手段（２０）は、陰が生じていない輪郭がはっきりとした位置検知用の貫通孔（１８）を検知するため、貫通孔（１８）の中心座標を正確に検知できる。
【００１２】
上記括弧内の符号は、図面と対照するものであって、本発明の構成を何ら限定するものではない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のワーク加工機は、位置検知用の貫通孔の中心座標を正確に検知できるので、ワークの位置を確実に検知して、ワークの加工精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態におけるワーク加工機としての、レーザ加工機の正面図である。図２は、図１に示すレーザ加工機のテーブルの断面図である。図３は本発明に係る治具プレートの平面図である。
【００１６】
実施形態には、レーザによってワークを加工するレーザ加工機が示してある。本発明は、ワークの位置を正確に検知してワークの加工を正確に行えるようにしたワーク加工機であるので、レーザ加工機に限定されるものではなく、ドリルやエンドミル等の工具によってワークを加工する加工機等も含まれるものである。また、ワークとしてプリント基板を示してあるが、ワークは、プリント基板に限定されるものではない。
【００１７】
レーザ加工機の全体を説明する。
【００１８】
図１において、レーザ加工機１００のＸテーブル２は、ガイド２Ｇに支持されて、ベース１上を紙面に対して垂直な（紙面の表裏方向、図３の矢印Ｘ方向）に移動するようになっている。Ｙテーブル８は、ガイド８Ｇに支持され、Ｘテーブル２上をＹ方向に移動するようになっている。テーブル９はＹテーブル８上に固定されている。テーブル９上には治具プレート１０が不図示のボルトにより固定されている。治具プレート１０上には、プリント基板Ｐが載置されて、後述するエアーによって吸着されるようになっている。
【００１９】
レーザ発振器６から出力されるビーム６ａの光路上には、ミラー５、１対のガルバノミラー４、Ｆθレンズ３が配置されている。ガルバノミラー４とＦθレンズ３は上下方向（矢印Ｚ方向）に移動自在のヘッド４０に配置されている。ヘッド４０の側面にはカメラ２０と光源２２とが配置されている。カメラ２０のレンズ２１の中心軸はＦθレンズ３の中心軸と平行である。光源２２はカメラ２０を囲むように配置されている。
【００２０】
テーブル９を説明する。
【００２１】
図２に示すように、テーブル９の内部に形成された空間９ｉは、継ぎ手９ｊを介して不図示の真空ポンプに接続されている。テーブル９の表面には内部の空間９ｉに連通する複数の吸着孔９ｈが形成されている。このため、テーブル９のワーク保持性能が優れて、ランニングコストを下げることができる。
【００２２】
治具プレート１０を説明する。
【００２３】
図３に示すように、治具プレート１０には、取付孔１１と、プリント基板Ｐに形成されたアライメントマーク１８と同数の光を受け入れる光受け入れ孔１２と、吸着孔１３とが形成されている。取付孔１１には、治具プレート１０をテーブル９に固定するための不図示のボルトが貫通している。吸着孔１３は、治具プレート１０をテーブル９に固定したときに、図２に示すように、テーブル９に形成された吸着孔９ｈの内、１つおきの吸着孔９ｈに対して中心が一致するように配置されている。このため、治具プレート１８のワーク保持性能が優れて、ランニングコストを下げることができる。
【００２４】
４つの光受け入れ孔１２はアライメントマーク１８と中心が一致する位置に形成されている。光受け入れ孔１２の直径ｄ２は、アライメントマーク１８の直径をｄ１、プリント基板Ｐを治具プレート１０にセットするときの位置決め精度をＡ（通常、１ｍｍ程度である。）とすると、式１を満たす大きさに形成されている。また、治具プレート１０には、式２を満たす板厚ｔの板が使用されている。
【００２５】
ｄ２＞（１．２ｄ１＋Ａ）        （式１）  
ｔ＞１．５ｄ２              （式２）  
式１、式２から、
（ｔ／１．５）＞ｄ２＞（１．２ｄ１＋Ａ）        （式３）が求められる。
【００２６】
従って、光受け入れ孔１２の直径ｄ２は、
ｔ＞ｄ２＞ｄ１                （式４）
に設定されていることが好ましい。
【００２７】
アライメントマーク１８の検出動作を説明する。図４は、光受け入れ孔１２とアライメントマーク１８との断面図である。図５は、図４中、矢印Ｋ１方向にプリント基板Ｐを見た図である。
【００２８】
カメラ２０の中心軸を設計上のアライメントマーク１８の中心に位置決めした後、光源２２を点灯すると、光源２２から照射された光の一部は光受け入れ孔１２の内部に入射する。光受け入れ孔１２の内部に入射した光は、テーブル９の表面で反射されてアライメントマーク１８を下側から照射する。この結果、図５に示すように、アライメントマーク１８の陰が発生せず、アライメントマーク１８の輪郭が明瞭になる。
【００２９】
不図示の画像処理装置はカメラ２０で撮像したアライメントマーク１８周辺の画像データを２値化して（図示の場合、アライメントマーク１８は黒に、プリント基板Ｐの表面は白に識別される）アライメントマーク１８の輪郭を検出し、検出した丸形の輪郭から直接あるいは中心からアライメントマーク１８の中心座標を演算する。
【００３０】
なお、アライメントマーク１８の中心座標が決定された後のレーザ加工は従来と同じであるので、説明を省略する。
【００３１】
本発明によれば、画像データを２値化する場合の閾値の幅を従来に比べて大きく（すなわち、ラフに）することができると共に、アライメントマーク１８周囲のプリント基板Ｐの表面に発生した傷は白に識別されるため、検出精度が低下することはない。
【００３２】
また、レーザ加工機は、アライメントマーク１８の輪郭を精度良く検出できるので、アライメントマーク１８の中心座標を正確に知ることができ、加工精度が向上する。
【００３３】
また、この実施形態では治具プレート１０にテーブル９に形成された吸着孔９ｈに連通する吸着孔１３を設けたので、プリント基板Ｐを確実に吸着することができる。
【００３４】
なお、この実施形態ではコントラストを明瞭にするため、治具プレート１０の板厚ｔを光受け入れ孔１２の直径ｄ２の１．５倍以上としたが、１倍程度でもよい。
【００３５】
また、治具プレート１０の材質としては金属にしてもよいし、合成樹脂にしてもよい。光を反射し易い材質ならばよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態におけるワーク加工機としての、レーザ加工機の正面図である。
【図２】図１に示すレーザ加工機のテーブルの断面図である。
【図３】本発明に係る治具プレートの平面図である。
【図４】光受け入れ孔とアライメントマークとの断面図である。
【図５】図４中、矢印Ｋ１方向にプリント基板Ｐを見た図である。
【図６】従来のアライメントマークの撮像方法を示す図である。
【図７】図６におけるＫ矢視図である。
【符号の説明】
【００３７】
Ｐ      プリント基板（ワーク）
１      ベース
２      Ｘテーブル
６      レーザ発振器
８      Ｙテーブル
９      テーブル
１０      治具プレート（中間部材）
１２      光受け入れ孔（光受け入れ用の貫通孔）
１８      アライメントマーク（位置検知用の貫通孔）
２０      カメラ（位置検知手段）
２１      レンズ
２２      光源
４０      ヘッド
１００      レーザ加工機（ワーク加工機）
【図１】
2008246660.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2008246660.tif 000006
【図５】
2008246660.tif 000007
【図６】
2008246660.tif 000008
【図７】
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