(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
穴が開けられる印刷配線板を載置して、水平方向に移動するテーブルと、
ドリルと、該ドリルを上下方向に移動する昇降手段と、前記印刷配線板を固定する固定手段とから構成され前記印刷配線板に穴を開ける穿孔手段と、
前記印刷配線板の穴開け位置又は基準点の位置を測定する少なくとも２つの撮像手段と、
前記撮像手段と前記穿孔手段との距離を保ったまま、両者を同時に水平方向に移動する移動手段と、
前記ドリルを前記移動手段の上で前記撮像手段に対して水平方向に移動するドリル移動手段と、
を備える穴開け装置における穴開け方法において、
前記穴開け装置は、
印刷配線板の基準マークを前記撮像手段で撮像するための撮像穴と、該印刷配線板の所定の穿孔位置に前記穿孔手段で穴をあけるためのジグ穴とを有するジグ板であって、前記印刷配線板の少なくとも２つの所定の基準マークと所定の穿孔位置の関係に等しく、２つの前記撮像穴の中心相互の距離と、前記２つの撮像穴の中心に対する前記ジグ穴の中心が形成されたジグ板を備え、
前記穴開け方法は、
前記印刷配線板の２つの所定の基準マークの関係に等しくなるように、前記２つの撮像手段の撮像中心の位置をセットする撮像手段位置仮決め工程と、
前記印刷配線板の２つの所定の基準マークに対する所定の穿孔位置の関係に等しくなるように、前記２つの撮像手段に対して前記穿孔手段の位置をセットするドリル位置仮決め工程と、
前記テーブルに載置された前記ジグ板に対して、前記２つの撮像穴中心と前記２つの撮像手段の撮像中心がそれぞれ一致するように前記移動手段と前記テーブルを調節する撮像位置調節工程と、
前記ジグ板に載置された穿孔位置補正用の基板に、前記穿孔手段によって穴を開けたのち、前記テーブルを作動させて前記穿孔手段によって開けられた穴の位置を前記撮像中心に移動して、前記ジグ穴中心と前記穿孔位置補正用基板に開けられた穴の中心の位置を測定し、前記ジグ穴中心に対する前記穴開け位置中心の誤差を測定する誤差測定工程と、
前記誤差測定工程で測定されたジグ穴中心に対する穴開け位置中心の誤差を補正するように、前記ドリル移動手段を作動させて前記撮像手段に対する前記ドリルの位置をセットするドリル位置決め工程と、
前記テーブルに載置された少なくとも２つの所定の基準マークが記された穴開け対象の印刷配線板について、前記テーブルを作動させて、前記２つの所定の基準マークをそれぞれ、前記２つの撮像手段の撮像中心の位置に一致させる基板位置決め工程と、
前記テーブルに載置された少なくとも２つの所定の基準マークが記された穴開け対象の印刷配線板に対して、前記穿孔手段によって該印刷配線板の所定の位置に穴を開ける穴開け工程と、
を備えることを特徴とする穴開け方法。
【請求項２】
穴が開けられる印刷配線板を載置して、水平方向に移動するテーブルと、
ドリルと、該ドリルを上下方向に移動する昇降手段と、前記印刷配線板を固定する固定手段とから構成され前記印刷配線板に穴を開ける穿孔手段と、
前記印刷配線板の穴開け位置又は基準点の位置を測定する少なくとも２つの撮像手段と、
前記撮像手段と前記穿孔手段との距離を保ったまま、両者を同時に水平方向に移動する移動手段と、
前記ドリルを前記移動手段の上で前記撮像手段に対して水平方向に移動するドリル移動手段と、
を備える穴開け装置において、
印刷配線板の基準マークを前記撮像手段で撮像するための撮像穴と、該印刷配線板の所定の穿孔位置にドリルで穴をあけるためのジグ穴とを有するジグ板であって、２つの前記撮像穴の中心相互の距離が前記印刷配線板の２つの所定の基準マークの距離に等しく、前記２つの撮像穴の中心に対する前記ジグ穴の中心が前記印刷配線板の２つの所定の基準マークと所定の穿孔位置の関係に等しく、前記２つの撮像穴とジグ穴が形成されたジグ板と、
前記印刷配線板の２つの所定の基準マークの関係に等しくなるように、前記２つの撮像手段の撮像中心の位置をセットする撮像手段位置仮決め手段と、
前記印刷配線板の２つの所定の基準マークに対する所定の穿孔位置の関係に等しくなるように、前記２つの撮像手段に対して前記穿孔手段の位置をセットするドリル位置仮決め手段と、
前記テーブルに載置された前記ジグ板に対して、前記２つの撮像穴中心と前記２つの撮像手段の撮像位置中心がそれぞれ一致するように前記移動手段と前記テーブルを調節する撮像位置調節手段と、
前記ジグ板に載置された穿孔位置補正用の基板に、前記穿孔手段によって穴を開けたのち、前記テーブルを作動させて前記穿孔手段によって開けられた穴の位置を前記撮像中心に移動して、前記ジグ穴中心と前記穿孔位置補正用基板に開けられた穴の中心の位置を測定し、前記ジグ穴中心に対する前記穴開け位置中心の誤差を測定する誤差測定手段と、
前記誤差測定手段で測定されたジグ穴中心に対する穴開け位置中心の誤差を補正するように、前記ドリル移動手段を作動させて前記撮像手段に対する前記ドリルの位置をセットするドリル位置決め手段と、
前記テーブルに載置された少なくとも２つの所定の基準マークが記された穴開け対象の印刷配線板について、前記テーブルを作動させて、前記２つの所定の基準マークをそれぞれ、前記２つの撮像手段の撮像中心の位置に一致させる基板位置決め手段と、
前記テーブルにセットされた少なくとも２つの所定の基準マークが記された穴開け対象の印刷配線板に対して、前記穿孔手段によって該印刷配線板の所定の位置に穴を開ける穴開け手段と、
を備えることを特徴とする穴開け装置。
【請求項３】
前記基板位置決め手段は、
前記印刷配線板を長手方向及び幅方向に移動させるＸＹテーブル手段と、
前記ＸＹテーブル手段と並設され前記印刷配線板を幅方向に移動させるＹテーブル手段と、
から構成されることを特徴とする請求項２に記載の穴開け装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板等に基準穴を加工する穴開け装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器においては、ＩＣチップ、抵抗、コンデンサ等の表面実装用の電子部品の小型化に伴い、これらを実装するプリント配線板も高密度化が要求されて、多層化されるものが多い。多層プリント配線板は表裏２層の外部に露出した導体層と、数層の露出しない内層の導体層で構成される。各導体層の間に絶縁性の基板が挿入され、この基板によって導体層が接着された構造となっている。
【０００３】
多層プリント配線板は、たとえば、予め位置決め用の少なくとも２個の基準穴が両面配線板に開けられ、この基準穴を基準にして表裏両面のパターン等が形成される。両面プリント配線板の表裏のパターンは平面的には、相互にその位置が保たれている。このように複数枚の両面配線板には同じ座標位置の基準穴を使用してパターン等が形成される。内層板となる両面プリント配線板に形成されたパターンには、単一配線板のパターンの他に、新たに設けられる基準穴用のガイドマーク及び、表裏識別用の基準穴の位置を示すガイドマークなどが複数個用意され、エッチング工程でこれらのガイドマークも形成される。
【０００４】
複数枚のエッチング済みの内層用両面プリント配線板を重ねて、それぞれの配線板の導体部に形成されたパターンの位置関係を正しく揃えることをレイアップ（Ｌａｙ ｕｐ）と言う。レイアップを行うために、複数のピンが植設された治具板が用意される。通常、ピンは既に設けられている基準穴に適合する位置に設けられる。完成した多層配線板の各層のパターンをより正確に揃えるため、新しくレイアップ用の基準穴が設けられる場合もある。
【０００５】
１枚のエッチング済みの両面配線板が、その基準穴に治具板のピンを挿通して治具板上に置かれる。その上に基準穴を開けられた、加熱前の基板材料（プリプレグと呼ばれる）が載せられる。更に他の１枚の両面配線板が、その基準穴に治具板のピンを挿通して治具板上に重ねられる。この段階で２枚の両面配線板とその間に置かれたプリプレグの外周を仮止めしてレイアップが完了する。
【０００６】
レイアップされた２枚の両面プリント配線板の両側にプリプレグと導体材料の銅箔をおいてホットプレスで加圧加熱すると、銅箔や両面配線板の間に挿入されたプリプレグが熱硬化して（絶縁）基板に変化し、各導体間の接着が完了する。この後、多層配線板の内層パターンに対応した基準穴が開けられ、この基準穴を基準として最外層の導体配線パターンのエッチング、スルーホールの穴開け加工等が行われる。更に、めっき工程、防錆処理工程等を施し、機械加工で単一配線板に分割し、所要の外形形状に切り出して多層プリント配線板が完成する。
【０００７】
多層プリント配線板製造過程で、基準穴としてはレイアップ用の基準穴と、ホットプレス工程後に形成される基準穴の２種が使用されている。既に述べたように、多層プリント配線板の内層を形成する両面プリント配線板には、単一配線板のパターンの他に、基準穴のためのガイドマーク等が複数個用意され、エッチング工程でこのガイドマークもエッチングされている。これらのガイドマークの座標は、単一配線板のパターンとある位置関係を保つよう定められているので、これらのガイドマークの位置を測定すれば、電気回路を構成するパターンの座標が判明する。これらの複数のガイドマーク等を観測し、その観測値から計算された結果に基づき新たな基準穴の座標を求め、基準穴の穴開けを行うのに、通常は、穴開け装置が使用される。
【０００８】
穴開け装置の加工対象として、第１はレイアップ工程、ホットプレス工程が終了して、多層プリント配線板とされたものであり、第２は多層プリント配線板を構成する部材である、レイアップ工程前の両面プリント配線板である。即ち、基準穴穴開け装置のワークとしては、多層、両面のプリント配線板があり、今後この２者を総称して、ワーク又は単にプリント配線板と記す場合がある。
【０００９】
前述のように、ホットプレスで加圧加熱された多層プリント配線板の表裏両外面は無垢の導体層で覆われており、肉眼で可視光線を使って内層に形成されたガイドマークを明瞭に透視することは不可能である。このような可視光で観測不能な場合に対応して、観測手段として可視光線を使用しない超音波その他の測定法も種々研究されており、現在では微弱なＸ線で多層配線板を透視して、内層の導体層に形成されたガイドマークを観測する、Ｘ線（基準穴）穴開け機が多用されている。
【００１０】
プリント配線板の加工精度は、基準穴の精度に依存する。プリント配線板の加工精度を向上する技術として、例えば次の特許文献がある。
【００１１】
特許文献１は、 簡単な構成でプリント基板の正確な穴開けを目的とする技術が記載されている。特許文献１の技術は、作業テーブル上の治具板に複数の孔部が設けられた治具板を用意する。複数の孔部の透過像を２つの撮像手段にて撮像し、これらの中心位置と画像中心との位置ずれを求める。孔部間の間隔は既知なので、両撮像手段の間隔が算出できる。そこで、プリント基板をセットし、両撮像手段によって両識別用マークを撮像し、画像処理してこれらの中心位置と画像中心との位置ずれを求めて、両撮像手段間の間隔から、識別用マーク間の間隔を算出する。そこで、識別用マーク間の間隔と穿孔すべき穴間の間隔との誤差分だけ振り分け修正して穴開け位置を設定し、そこをドリルで穴開けする。
【００１２】
また、特許文献２に記載された技術は、配線板押さえの中央部に、回転軸が可動テーブルの移動方向と直角に設けられ、可動テーブルの移動により廻転する押さえローラを設置し、押さえローラは加工終了までワークを可動テーブルに押圧して位置ズレを防止する。
【特許文献１】特開平９−８５６９３号公報
【特許文献２】特開２００１−３１０２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来の穴開け装置は、カメラとドリルとの位置関係を測定し、両者中心位置の偏差を補正値として予め求めておく（ゼロセット）。そして、実際に穴を開ける際にワークに設けられた穴開け位置を示すマークを画像処理を用いて計測し、その中心座標に補正値を加えた上でドリルを移動させ、そののちドリルにより穴を開けていた。
【００１４】
この方法では、ドリルがワークの穴を開けるべき場所に正確に移動したかを確認する手段がなく、オープンループ制御となっていた。ドリルが移動する際に発生する移動誤差のために、穴開け精度を低下させる原因となっていた。
【００１５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、穴開け手段が移動する際に発生する移動誤差をなくし、穴開け精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る穴開け方法は、穴が開けられる印刷配線板を載置して、水平方向に移動するテーブルと、
ドリルと、該ドリルを上下方向に移動する昇降手段と、前記印刷配線板を固定する固定手段とから構成され前記印刷配線板に穴を開ける穿孔手段と、
前記印刷配線板の穴開け位置又は基準点の位置を測定する少なくとも２つの撮像手段と、
前記撮像手段と前記穿孔手段との距離を保ったまま、両者を同時に水平方向に移動する移動手段と、
前記ドリルを前記移動手段の上で前記撮像手段に対して水平方向に移動するドリル移動手段と、
を備える穴開け装置における穴開け方法において、
前記穴開け装置は、
印刷配線板の基準マークを前記撮像手段で撮像するための撮像穴と、該印刷配線板の所定の穿孔位置に前記穿孔手段で穴をあけるためのジグ穴とを有するジグ板であって、前記印刷配線板の少なくとも２つの所定の基準マークと所定の穿孔位置の関係に等しく、２つの前記撮像穴の中心相互の距離と、前記２つの撮像穴の中心に対する前記ジグ穴の中心が形成されたジグ板を備え、
前記穴開け方法は、
前記印刷配線板の２つの所定の基準マークの関係に等しくなるように、前記２つの撮像手段の撮像中心の位置をセットする撮像手段位置仮決め工程と、
前記印刷配線板の２つの所定の基準マークに対する所定の穿孔位置の関係に等しくなるように、前記２つの撮像手段に対して前記穿孔手段の位置をセットするドリル位置仮決め工程と、
前記テーブルに載置された前記ジグ板に対して、前記２つの撮像穴中心と前記２つの撮像手段の撮像中心がそれぞれ一致するように前記移動手段と前記可動テーブルを調節する撮像位置調節工程と、
前記ジグ板に載置された穿孔位置補正用の基板に、前記穿孔手段によって穴を開けたのち、前記テーブルを作動させて前記穿孔手段によって開けられた穴の位置を前記撮像中心に移動して、前記ジグ穴中心と前記穿孔位置補正用基板に開けられた穴の中心の位置を測定し、前記ジグ穴中心に対する前記穴開け位置中心の誤差を測定する誤差測定工程と、
前記誤差測定工程で測定されたジグ穴中心に対する穴開け位置中心の誤差を補正するように、前記ドリル移動手段を作動させて前記撮像手段に対する前記ドリルの位置をセットするドリル位置決め工程と、
前記テーブルに載置された少なくとも２つの所定の基準マークが記された穴開け対象の印刷配線板について、前記テーブルを作動させて、前記２つの所定の基準マークをそれぞれ、前記２つの撮像手段の撮像中心の位置に一致させる基板位置決め工程と、
前記テーブルに載置された少なくとも２つの所定の基準マークが記された穴開け対象の印刷配線板に対して、前記穿孔手段によって該印刷配線板の所定の位置に穴を開ける穴開け工程と、
を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第２の観点に係る穴開け装置は、穴が開けられる印刷配線板を載置して、水平方向に移動するテーブルと、
ドリルと、該ドリルを上下方向に移動する昇降手段と、前記印刷配線板を固定する固定手段とから構成され前記印刷配線板に穴を開ける穿孔手段と、
前記印刷配線板の穴開け位置又は基準点の位置を測定する少なくとも２つの撮像手段と、
前記撮像手段と前記穿孔手段との距離を保ったまま、両者を同時に水平方向に移動する移動手段と、
前記ドリルを前記移動手段の上で前記撮像手段に対して水平方向に移動するドリル移動手段と、
を備える穴開け装置において、
印刷配線板の基準マークを前記撮像手段で撮像するための撮像穴と、該印刷配線板の所定の穿孔位置にドリルで穴をあけるためのジグ穴とを有するジグ板であって、２つの前記撮像穴の中心相互の距離が前記印刷配線板の２つの所定の基準マークの距離に等しく、前記２つの撮像穴の中心に対する前記ジグ穴の中心が前記印刷配線板の２つの所定の基準マークと所定の穿孔位置の関係に等しく、前記２つの撮像穴とジグ穴が形成されたジグ板と、
前記印刷配線板の２つの所定の基準マークの関係に等しくなるように、前記２つの撮像手段の撮像中心の位置をセットする撮像手段位置仮決め手段と、
前記印刷配線板の２つの所定の基準マークに対する所定の穿孔位置の関係に等しくなるように、前記２つの撮像手段に対して前記穿孔手段の位置をセットするドリル位置仮決め手段と、
前記テーブルに載置された前記ジグ板に対して、前記２つの撮像穴中心と前記２つの撮像手段の撮像位置中心がそれぞれ一致するように前記移動手段と前記テーブルを調節する撮像位置調節手段と、
前記ジグ板に載置された穿孔位置補正用の基板に、前記穿孔手段によって穴を開けたのち、前記テーブルを作動させて前記穿孔手段によって開けられた穴の位置を前記撮像中心に移動して、前記ジグ穴中心と前記穿孔位置補正用基板に開けられた穴の中心の位置を測定し、前記ジグ穴中心に対する前記穴開け位置中心の誤差を測定する誤差測定手段と、
前記誤差測定手段で測定されたジグ穴中心に対する穴開け位置中心の誤差を補正するように、前記ドリル移動手段を作動させて前記撮像手段に対する前記ドリルの位置をセットするドリル位置決め手段と、
前記テーブルに載置された少なくとも２つの所定の基準マークが記された穴開け対象の印刷配線板について、前記テーブルを作動させて、前記２つの所定の基準マークをそれぞれ、前記２つの撮像手段の撮像中心の位置に一致させる基板位置決め手段と、
前記テーブルにセットされた少なくとも２つの所定の基準マークが記された穴開け対象の印刷配線板に対して、前記穿孔手段によって該印刷配線板の所定の位置に穴を開ける穴開け手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１８】
好ましくは、前記基板位置決め手段は、前記印刷配線板を長手方向及び幅方向に移動させるＸＹテーブル手段と、前記ＸＹテーブル手段と並設され前記印刷配線板を幅方向に移動させるＹテーブル手段とから構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の穴開け方法によれば、ドリル位置を較正する際に、所定の位置に穴開けが行われるようにドリルの位置を実際に移動させて調整し、調整が完了したら、ドリルはその位置を保ったまま、以後はその位置から動かさない。
本発明の穴開け装置では、印刷配線板を載置する可動テーブル上にジグ穴を設ける。このジグ穴を基準として移動結果をフィードバックすることにより、正しい位置に動いたことを検証しながら位置決めすることが可能になる。この方法により、印刷配線板の穴開け位置をドリル位置に移動させるときの誤差をなくすことができる。
従来のオープンループ制御から、クローズドループ制御とすることによって、ドリルの移動に関わる誤差をなくし、より精度の高い位置に穴開けを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施の形態に係る穴開け装置１について、図を参照して説明する。
【００２１】
図１は本発明の実施の形態に係る穴開け装置１の外観の斜視図である。図１は穴開け装置１の筺体２を透視して内部を表している。また、図１に記入した機械座標系（原点Ｏ、Ｘ、Ｙ、Ｚ）は穴開け装置１の不動部分（例えば筺体２や架台３）に固定された座標系で、送り装置の各種機械部分の移動方向がこの座標軸に平行になされている。なお、図１の白抜きの矢印１７は作業者の定位置であって、作業者は矢の方向（Ｙ軸の正方向）に向かって立ち、ワークである印刷配線板（図示せず）を投入し、加工が終われば穴開け装置１から取り出す。ワークの供給と取り出しは、搬送装置によって行ってもよい。搬送装置は、例えばエアによって吸着する吸着器を備えたロボットアームで構成することができる。
【００２２】
穴開け装置１の筺体２の内部に、架台３が固定されている。左右１対のＸ移動架台１０は、ほぼチャンネル状に形成され、左右で鏡像関係をなす形状とされている。このＸ移動架台１０は架台３の上端に配置された直線ガイド１０ａによって支承されている。ボールねじ１０ｂとこれと係合するＸ移動架台１０の下面に取り付けられたボールナット（図示せず）により、基準穴を穴開けする配線板の大きさに合わせて、あらかじめ、Ｘ軸に平行に移動してＸ線カメラ６がマーク６０ｍの観測可能の位置に待機している。なお、Ｘ移動架台１０を個別に駆動するために、ボールねじ１０ｂは各Ｘ移動架台１０毎に配置されている。
【００２３】
Ｘ移動架台１０の上部にＸ線発生装置４が固定され、下部には直線ガイド１１ａが取り付けられている。そして、Ｙ移動架台１１がこの直線ガイド１１ａで支承されている。ボールねじ１１ｂとこれと係合するＹ移動架台１１の下面に取り付けられたボールナット（図示せず）により、Ｙ移動架台１１はＹ軸に平行に移動可能である。Ｙ移動架台１１はチャンネル状に形成され、上部にＸ線防護管５が配置され、これと並んでクランパ９とクランパ９を上下動させるエアシリンダ９ａが設置されている。下部にはドリル７を載せたドリル移動架台７ａ（図３参照）とＸ線カメラ６が固定されている。
【００２４】
Ｙ軸と平行に配置され筐体２の中央部分に固定された直線ガイド１２ａとボールねじ１２ｂにより支承され、駆動されて、多層プリント配線板を搭載する可動テーブル１２はＹ軸に平行に運動する。可動テーブル１２は１２Ａの位置で、ワークである基準穴６０ｈを穴開けする印刷配線板６０を載置し、Ｙ軸に沿って移動してマーク測定、基準穴開け位置に引き込まれる。また、図１には示されていないが、可動テーブル１２はＸ軸に平行に配置された直線ガイドとボールねじによって、Ｘ軸に平行に運動する。さらに、Ｙ軸に平行に配置されたもう１つの直線ガイドとボールねじによって、可動テーブル１２の一端がボールねじ１２ｂとは独立にＹ軸に平行に運動して、可動テーブル１２をＺ軸に平行な軸を中心として回転運動させることができる。
【００２５】
ドリル７は、Ｙ移動架台１１に対して、Ｘ軸及びＹ軸方向に移動できるようになっている。ドリル７はＸ線カメラ６に対して水平方向の位置を調節できる。
【００２６】
なお、ボールねじ１０ｂ、１１ｂ、１２ｂ等を駆動し、Ｘ移動架台１０とＹ移動架台１１、及び可動テーブル１２の移動を制御する制御装置は図示されていない。
【００２７】
ここで、穴開け装置１の主要構成要素として、Ｘ線発生装置４とＸ線防護管５及びＸ線カメラ６でマーク６０ｍの観測装置、ドリル７とクランパ９で穴開け装置１、Ｘ移動架台１０とＹ移動架台１１と可動テーブル１２及びこれらを支承し、駆動する直線ガイド１０ａ、１１ａ、１２ａ、ボールねじ１０ｂ、１１ｂ、１２ｂ等で駆動装置をそれぞれ形成している。また、図示されていない制御装置は、一連の穴開け作業手順に従って、上記の各種装置の制御を行う。
【００２８】
なお、図１ではＸ移動架台１０の上部にＸ線発生装置４を備えているが、図２に示すように、Ｘ線発生装置４をＹ移動架台１１の上部に設けて、Ｘ線防護管５と一体に構成してもよい。図２は、本実施の形態に係る穴開け装置の異なる構成例を示す図である。図２の構成では、Ｘ線発生装置４がＹ移動架台１１とともに移動するので、Ｘ線カメラ６で撮像する位置がＹ方向のある場所に限定されることがない。
【００２９】
図３は、穴開け装置１の内部をＹ軸方向に見た立面図である。図３では、筐体２及び架台３が省略されている。また、Ｘ移動架台１０はチャンネル形状の部分が省略されている。
【００３０】
左右に配置された２つのＸ移動架台１０は、それぞれ独立にＸ方向（図３では左右方向）に運動する。Ｘ移動架台１０の上に配置されたＹ移動架台１１は、直線ガイド１１ａに沿って、Ｙ方向（図３では紙面に垂直）に運動する。Ｘ線カメラ６はＹ移動架台１１に固定されているので、Ｘ移動架台１０及びＹ移動架台１１の動きに従って移動する。
【００３１】
ドリル７を支承するドリル移動架台７ａは、Ｙ移動架台１１に固定されており、ドリル７をＹ移動架台１１に対して（従って、Ｘ線カメラ６に対して）、Ｘ軸及びＹ軸方向に運動させることができる。また、ドリル７はエアシリンダ（図示せず）によってＺ軸方向に昇降する。ドリル７が昇降することによって、ドリル７の先に取り付けられたドリルビット７ｂで印刷配線板６０に穴を開ける。
【００３２】
可動テーブル１２は、Ｘ移動架台１０及びＹ移動架台１１と独立に、Ｘ軸及びＹ軸方向に運動する。また、前述のとおり、可動テーブル１２の一端、たとえば図３で言えば右端が、Ｙ軸方向に独立に運動し、可動テーブル１２がＺ軸のまわりに回転する。
【００３３】
可動テーブル１２の上に、ジグ板５０が取り付けられている。ジグ板５０の中央に印刷配線板６０等を吸着して固定する吸着部５１が設けられている。図３では省略されているが、クランパ９とエアシリンダ９ａによって、印刷配線板６０の穴開け位置付近が固定され、ドリルビット７ｂで穴を開けるときに印刷配線板６０が動かないようになっている。ジグ板５０には、印刷配線板６０に穴を開けるときに、ドリル７とドリルビット７ａが干渉しないように、ジグ穴５３が設けられている。
【００３４】
制御装置２０は、Ｘ線カメラ６の撮像を入力して、撮像から穴やマークの位置を計測する。制御装置２０は、Ｘ移動架台１０、Ｙ移動架台１１、可動テーブル１２およびドリル移動架台７ａの電動機（図示せず）を駆動し、それらのボールねじを回転させて、各架台およびテーブルを移動させる。また、制御装置２０は、Ｘ移動架台１０、Ｙ移動架台１１、可動テーブル１２およびドリル移動架台７ａのリニアスケールから、それぞれの架台またはテーブルの位置情報（および速度情報）を入力し、フィードバック制御する。
【００３５】
図４は、制御装置２０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。制御装置２０は、図４に示すように、制御部２１、主記憶部２２、外部記憶部２３、操作部２４、表示部２５及び入出力部２６を備える。主記憶部２２、外部記憶部２３、操作部２４、表示部２５及び入出力部２６はいずれも内部バス２８を介して制御部２１に接続されている。
【００３６】
制御部２１はＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成され、外部記憶部２３に記憶されているプログラムに従って、後述する穴開けのための処理を実行する。
【００３７】
主記憶部２２はＲＡＭ（Random-Access Memory）等から構成され、外部記憶部２３に記憶されているプログラムをロードし、制御部２１の作業領域として用いられる。
【００３８】
外部記憶部２３は、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Digital Versatile Disc Random-Access Memory）、ＤＶＤ−ＲＷ（Digital Versatile Disc Rewritable）等の不揮発性メモリから構成され、前記の処理を制御部２１に行わせるためのプログラムを予め記憶し、また、制御部２１の指示に従って、このプログラムが記憶するデータを制御部２１に供給し、制御部２１から供給されたデータを記憶する。
【００３９】
操作部２４はキーボードおよびマウスなどのポインティングデバイス等と、キーボードおよびポインティングデバイス等を内部バス２８に接続するインターフェース装置から構成されている。操作部２４を介して、処理の開始または終了の指令などが入力され、制御部２１に供給される。
【００４０】
表示部２５は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）またはＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などから構成され、Ｘ線カメラ６の撮像や、Ｘ線カメラ６およびドリル７の位置座標、および計測した印刷配線板６０のマーク６０ｍ（図５参照）または穴の座標などを表示する。
【００４１】
入出力部２６は、シリアルインタフェース又はＬＡＮ（Local Area Network）インターフェースから構成されている。入出力部２６を介して、Ｘ線カメラ６から撮像した画像信号を入力する。また、Ｘ移動架台１０、Ｙ移動架台１１、可動テーブル１２およびドリル移動架台７ａの電動機を駆動する信号を出力する。そして、入出力部２６を介して、Ｘ移動架台１０、Ｙ移動架台１１、可動テーブル１２およびドリル移動架台７ａのリニアスケールから、それぞれの架台またはテーブルの位置情報（および速度情報）を入力する。
【００４２】
なお、前述のワークの搬送装置（図示せず）を備える場合、搬送装置の動作と同期をとるために、入出力部２６を介して、搬送装置に動作の指令を出力し、搬送装置から動作の完了指示を入力してもよい。
【００４３】
図５は、ジグ板５０の詳細を表した図である。図５の（ａ）はジグ板５０の平面図、（ｂ）はジグ板５０に印刷配線板６０を載せた状態、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００４４】
本実施の形態では、印刷配線板６０の両端に２つのマーク６０ｍが存在し、このマーク６０ｍを中心としてある一定の間隔で２つの穴の位置を振分けて、合計４つの穴を開ける場合を例として説明する。
【００４５】
図５（ａ）に示すように、ジグ板５０は両端にＸ線カメラ６で印刷配線板６０のマーク６０ｍを撮影するための撮像穴５２が設けられている。そして、撮像穴５２を中心として、それぞれ２カ所に振り分けられた、ジグ穴５３が開けられている。撮像穴５２の中心と、ジグ穴５３の中心は、それぞれ印刷配線板６０のマーク６０ｍと基準穴６０ｈを開ける位置に合わせて正確に形成されている。
【００４６】
ジグ板５０には、前述のとおり、中央部に吸着部５１が形成されている。吸着部５１には、穴５１ａが開けられた板５１ｂが嵌められ（図５（ｃ）参照）、吸引装置（図示せず）に接続された吸気管５１ｃからエアを吸引することによって、ジグ板５０の上に載置されたワーク（印刷配線板６０又は補正用基板６１）を吸着する。印刷配線板６０はマーク６０ｍがほぼ撮像穴５２の中心に位置するように載置される（図５（ｂ）参照）。
【００４７】
図６は、可動テーブル１２の動きを表す図である。図６の（ａ）は可動テーブル１２の平面図、（ｂ）は可動テーブル１２が回転する様子を表す平面図、（ｃ）は可動テーブル１２の立面図である。
【００４８】
可動テーブル１２は、Ｘ方向に移動するＸ１テーブル１２ｃとＸ１テーブル１２ｄで支えられている。Ｘ１テーブル１２ｃはボールねじとボールナットによってＸ軸方向に運動する。Ｘ１テーブル１２ｄはＸガイド１２ｄ２に沿ってＸ方向に自由に動く。Ｘ１テーブル１２ｃとＸ１テーブル１２ｄはフレーム１２ｇで連結されているので、Ｘ１テーブル１２ｄはＸ１テーブル１２ｃの動きに連動する。
【００４９】
Ｘ１テーブル１２ｃの上にＹ１テーブル１２ｅが設けられている。Ｘ１テーブル１２ｄの上にＹ２テーブル１２ｆが設けられている。Ｙ１テーブル１２ｅとＹ２テーブル１２ｆはそれぞれ独立に、Ｙ軸方向に動く。Ｙ１テーブル１２ｅとＹ２テーブル１２ｆにフレーム１２ｇが回転自在に取り付けられている。Ｙ１テーブル１２ｅとＹ２テーブル１２ｆを同時に同じ方向に動かすことによって、フレーム１２ｇはＹ軸方向に平行移動する。例えばＹ１テーブル１２ｅを固定したまま、Ｙ２テーブル１２ｆを動かすと、Ｘ１テーブル１２ｄはＸ方向に自由に移動するので、フレーム１２ｇはＹ１テーブル１２ｅを中心として回転する。
【００５０】
例えば、図６（ｂ）に示すように、フレーム１２ｇをθラジアン回転させる場合、フレーム１２ｇのＹ１テーブル軸とＹ２テーブル軸の距離をＬとして、Ｙ２テーブル１２ｆをＬｓｉｎθだけ動かせばよい。そのとき、Ｘ１テーブル１２ｄはＬ（１−ｃｏｓθ）移動する。フレーム１２ｇの位置と角度は、フレーム１２ｇに設けられた２つの穴１２ｈ、１２ｉを観測することによって測定できる。
【００５１】
可動テーブル１２は、大きな角度を動かす必要がないので、Ｙ１テーブル１２ｅ又はＹ２テーブル１２ｆのように直線動作で行ってよい。可動テーブル１２の回転運動を、Ｙ２テーブル１２ｆ（又はＹ１テーブル１２ｅ）の直線動作に置き換えて実現することによって、簡単な機構で精度よく所望の角度変位が得られる。
【００５２】
次に、穴開け装置１の動作について、図７乃至図１０を参照して説明する。図７は、穴開け装置１の動作の一例を示すフローチャートである。図８は、補正用基板６１を用いてドリル７の位置を較正する様子を示す図である。なお、前述のように、穴開け装置１の動作は、制御部２１が主記憶部２２、外部記憶部２３、操作部２４、入出力部２６、Ｘ線カメラ６、Ｘ移動架台１０、Ｙ移動架台１１、可動テーブル１２およびドリル移動架台７ａと協働して行う。
【００５３】
事前に、２つのＸ線カメラ６の間隔は、印刷配線板（以下、基板ともいう）６０のマーク６０ｍの間隔に合わせて、Ｘ移動架台１０の位置が決められる。また、ドリル７の位置は、マーク６０ｍに対する基準穴６０ｈの位置になるように、Ｘ線カメラ６に対してセットされる。すなわち、Ｘ線カメラ６が撮像穴５２の中心に位置したときに、ドリル７はジグ穴５３に位置する。
【００５４】
はじめに、ジグ板５０の撮像穴５２の中心をＸ線カメラ６の撮像中心に正確に合わせる（ステップＳ１）。このとき、可動テーブル１２のみを移動させてもよいし、Ｘ移動架台１０及びＹ移動架台１１を動かしてもよい。但し、Ｘ線カメラ６とドリル７の相対位置は変えない。
【００５５】
次に、補正用基板６１をジグ板５０の上に載置し、ジグ板５０の撮像穴５２の中心をＸ線カメラ６の撮像中心に正確に合わせた状態で、ドリル７を昇降させて穴６１ｈを開ける（ステップＳ２）。このときの様子を図８の（ａ）に示す。Ｘ線カメラ６の撮像中心と、撮像穴５２の中心が合った状態で、補正用基板６１のジグ穴５３に位置する４カ所に穴６１ｈが開けられる。
【００５６】
ドリル７で補正用基板６１に穴６１ｈを開けるには、ドリル７を１つずつ昇降して、１つずつ開けてもよいし、全部同時に開けてもよい。後述する印刷配線板６０に基準穴６０ｈを開けるときに、同じ動作とすることが望ましい。
【００５７】
可動テーブル１２を移動して、穴開け位置をＸ線カメラ６の撮像中心に移動し、ジグ穴５３と補正用基板６１に開けられた穴６１ｈとの誤差を測定する（ステップＳ３）。図８の（ｂ）は、奥側の穴開け位置をＸ線カメラ６の撮像中心に移動した場合を示す。図８の（ｃ）は、手前側の穴開け位置をＸ線カメラ６の撮像中心に移動した場合を示す。本実施の形態では、穴６１ｈの位置は左右対称なので、左右同時に測定することができる。穴６１ｈの位置が左右対称でない場合は、１つずつＸ線カメラ６の撮像位置に合わせて測定する。
【００５８】
図９は、ジグ穴５３と穴６１ｈの誤差の例を示す図である。図９では、ジグ穴５３の中心に対して穴６１ｈの中心はＸ軸方向にΔｘ、Ｙ軸方向にΔｙずれている。また、同時にＸ線カメラ撮像中心とジグ穴中心の誤差も測定する。Ｘ線カメラ撮像中心とジグ穴中心の誤差は可動テーブル１２の移動誤差である。
【００５９】
図７のフローチャートに戻って、次に、ドリル７（ドリルビット７ｂ）の位置を補正する（ステップＳ４）。穴６１ｈは本来、ジグ穴中心に開けられる。従って、ジグ穴中心と穴６１ｈの中心の誤差を打ち消すように、Ｘ線カメラ６に対してドリル７の位置を補正する。例えば図９に示すように、誤差がΔｘ及びΔｙであれば、ドリル７の位置を−Δｘ及び−Δｙの量、補正する。
【００６０】
全てのドリル７について、同様に誤差を補正する。すなわち、全ドリル７の誤差補正が完了していなければ（ステップＳ５；Ｎｏ）、ステップＳ３とステップＳ４を繰り返す。
【００６１】
全ドリル７について誤差の補正が完了したら（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、それらの誤差が許容範囲であるかどうかを判定する（ステップＳ６）、誤差が許容範囲でない場合は（ステップＳ６；Ｎｏ）、新たな補正用基板６１をジグ板５０に載置して、ドリル位置の較正を行う（ステップＳ２乃至ステップＳ６を繰り返す）。
【００６２】
ジグ穴５３の中心と穴６１ｈの中心の許容誤差は、例えば、Ｘ線カメラ６の解像度とドリル移動架台７ａの分解能で決められる。
【００６３】
ジグ穴５３の中心と穴６１ｈの中心の誤差が許容範囲に収まった状態で（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、Ｘ線カメラ６の撮像中心とドリル７による穴開け位置の関係は、ジグ板５０の撮像穴中心とジグ穴中心に（許容誤差の範囲で）一致しているはずである。
【００６４】
そこで、今度はＸ線カメラ６とドリル７の位置を保持したまま、印刷配線板６０に基準穴６０ｈを開ける。すなわち、Ｘ移動架台１０、Ｙ移動架台１１及びドリル移動架台７ａを較正が完了した状態に保持したまま、基準穴６０ｈを開ける印刷配線板６０をジグ板５０に載置し、可動テーブル１２を調節して、印刷配線板６０のマーク６０ｍをＸ線カメラ６の撮像中心に合わせる（ステップＳ７）。
【００６５】
そして、その状態を保持したまま、ドリル７を昇降させて基準穴６０ｈを開ける（ステップＳ８）。このとき、前述のとおり、ドリル位置の較正のときに補正用基板６１に穴６１ｈを開けたのと同じ動作で基準穴６０ｈを開けることが望ましい。
【００６６】
図１０は、印刷配線板６０をジグ板５０に載置し、マーク６０ｍをＸ線カメラ６の撮像中心に合わせて、ドリル７で基準穴６０ｈを開ける工程を示す。図１０の（ａ）は、印刷配線板６０をジグ板５０に載置して、Ｘ線カメラ６の撮像中心とマーク６０ｍがずれている状態を表す。図１０の（ｂ）は、可動テーブル１２を調節して、印刷配線板６０のマーク６０ｍがＸ線カメラ６の撮像中心に合った状態を表す。図１０の（ｃ）は、印刷配線板６０のマーク６０ｍがＸ線カメラ６の撮像中心に合った状態で、ドリル７で基準穴６０ｈを開けた状態を表す。
【００６７】
印刷配線板６０のマーク６０ｍをＸ線カメラ６の撮像中心に合わせるには、図６で説明した可動テーブル１２のＸ−Ｙ−Ｙ機能を用いる。まず、可動テーブル１２をＸ軸及びＹ軸方向に平行移動して、例えば左側のマーク６０ｍを一方のＸ線カメラ６の撮像中心に合わせる。次に、２つのＸ線カメラ６と右側のマーク６０ｍのなす角度を画像計測によって測定し、角度誤差がなくなるように、図６のＹ２テーブル１２ｆを調節する。マーク６０ｍは可動テーブル１２のフレーム１２ｇの支点に一致しているわけではないので、Ｙ２テーブル１２ｆを動かすことによって、左側のマーク６０ｍがＸ線カメラ６の撮像中心からずれるので、ずれる量を予め計算してＸ１テーブル１２ｃ及びＹ１テーブル１２ｅを調節する。すなわち、可動テーブル１２の回転中心が、既にＸ線カメラ６の撮像中心に合っているマーク６０ｍの中心になるように、可動テーブル１２を制御する。
【００６８】
図７のフローチャートに戻って、印刷配線板６０に基準穴６０ｈを開けたのち、基準穴６０ｈを開けるべき印刷配線板６０があるかどうかを判定する（ステップＳ９）。基準穴６０ｈを開けるべき印刷配線板６０があれば（ステップＳ９；Ｙｅｓ）、ステップＳ７に戻って、その印刷配線板６０の基準穴６０ｈを開ける。印刷配線板６０が尽きれば（ステップＳ９；Ｎｏ）、動作を終了する。
【００６９】
このようにして、穴開け装置１の条件、例えばドリルビット７ｂの摩耗や温度などの条件が変化しない限り、ドリル７の位置を一度較正することにより、複数の印刷配線板６０のロットについて、正確に基準穴６０ｈを開けることができる。
【００７０】
本発明の穴開け装置１はジグ板５０に合わせてフィードバック制御しているので、本発明の穴開け装置１の穴開け精度は、ジグ板５０の精度に従う。ジグ板５０の撮像穴５２とジグ穴５３の精度を上げればそれだけ、印刷配線板６０の基準穴６０ｈの精度が高くなる。
【００７１】
本発明の穴開け方法によれば、ドリル位置を較正する際に、所定の位置に穴開けが行われるようにドリル７の位置を実際に移動させて調整し、調整が完了したら、ドリル７はその位置を保ったまま、以後はその位置から動かさない。従って、ドリル７を移動させるときの誤差によって、基準穴６０ｈの位置がずれることがない。
【００７２】
本発明の穴開け装置では、印刷配線板６０を載置する可動テーブル１２上にジグ穴５３を設ける。このジグ穴５３を基準として移動結果をフィードバックすることにより、正しい位置に動いたことを検証しながら位置決めすることが可能になる。この方法により、印刷配線板６０の穴開け位置をドリル位置に移動させるときの誤差をなくすことができる。
【００７３】
その他、前記のハードウエア構成やフローチャートは一例であり、任意に変更及び修正が可能である。上述した実施の形態では、印刷配線板のマークが両端に２つで、それぞれのマークについて等間隔に２カ所の基準穴を開ける場合について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、マークの位置は左右対称でなくてもよいし、基準穴は等間隔でなくてもよい。また、マークに対して基準穴が２カ所でなく、１カ所又は３カ所以上であってもよい
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の形態に係る穴開け装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る穴開け装置の異なる構成例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る穴開け装置の主要な内部の構成例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る制御装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るジグ板の詳細を表した図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る穴開け装置の可動テーブルの動きを表す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る穴開け装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態に係る穴開け装置において、補正用基板を用いてドリルの位置を較正する様子を示す図である。
【図９】ジグ穴と穿孔の誤差の例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る穴開け装置において、印刷配線板に基準穴を開ける工程を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１    穴開け装置
２    筐体
３    架台
４    Ｘ線発生装置
５    Ｘ線防護管
６    Ｘ線カメラ
７    ドリル
７ａ  ドリル移動架台
７ｂ  ドリルビット
９    クランパ
９ａ  エアシリンダ
１０    Ｘ移動架台
１１    Ｙ移動架台
１２    可動テーブル
１０ａ、１１ａ、１２ａ  直線ガイド（ＬＭガイド）
１０ｂ、１１ｂ、１２ｂ  ボールねじ
１７    作業者位置（白抜き矢印）
５０    ジグ板
５１    吸着部
５２    撮像穴
５３    ジグ穴
６０    印刷配線板
６０ｈ  基準穴
６０ｍ  マーク
６１    補正用基板
６１ｈ  穴
【図１】
0004542046.tif 000002
【図２】
0004542046.tif 000003
【図３】
0004542046.tif 000004
【図４】
0004542046.tif 000005
【図５】
0004542046.tif 000006
【図６】
0004542046.tif 000007
【図７】
0004542046.tif 000008
【図８】
0004542046.tif 000009
【図９】
0004542046.tif 000010
【図１０】
0004542046.tif 000011