２軸穴明け機

【構成】架台１に固定してある固定穴明けユニット３と、送りねじ２５およびモータによりＸ方向に移動可能な可動ベース２４上に可動穴明けユニット４とからなる１対の穴明けユニットを備えている。各ユニットには、撮像手段６，３６および穴明け手段７，３７を備えてある。モータによりＹ方向に移動可能なスライド台１３，４３上にＸ線カメラ９，３９が設けてある。固定穴明けユニット３のＸ線発生器８に垂設してあるＸ線フード１２には、回転クランパ装置２８の構成要素である昇降可能かつ回転自在な押圧手段１８が設けてある。
【作用】プリント基板Ｐの一方の識別マークを、固定穴明けユニットのカメラの視野内に収め、このプリント基板Ｐを回転クランパ装置２８でテーブル２上に保持し、回転クランパ装置２８の中心軸を中心にして回転させ、他方の識別マークを可動側のカメラの視野内に入れ、クランパ装置４８でテーブル２上に固定した後、両穴明け手段７，３７で識別マークの中心に穴を明ける。

【考案の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本考案は、プリント基板に予め形成されている穴明け位置識別用のパターンに基づいて、回路素子の取り付け用あるいは位置決め用の基準穴を明けるための２軸穴明け機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、プリント基板のスルーホールの穴明け等のガイドとして使用する基準穴を明けるための穴明け機として、プリント基板上に設けた穴明け位置識別用のパターンをＴＶカメラで撮像し、この画像信号によりパターンの中心位置を画像処理装置により算出し、この算出値に従ってＸＹテーブルに取り付けてあるプリント基板をＸＹ方向に移動させ、穿孔部材によってパターンの中心位置に穴明けするものがある。
【０００３】
１枚のプリント基板に２個の基準穴を明けるものとしては、通常振り分け式と呼ばれる、２個の穴明け位置識別用の基準穴マークを設け、その中心の距離を設計上の一定値にし、かつプリント基板のパターンの位置誤差が最小となるようにした完全自動の２軸穴明け機が採用されている。
【０００４】
【考案が解決しようとする課題】
上記した完全自動の２軸振り分け式の穴明け機は、任意の穴明け方式を採用可能であり、設計上の任意の位置に２個の穴を容易に明けることができる。しかし、自動化のための構成が複雑化し、それだけに高価となり、これを採用して穴明けしたプリント基板のコスト高の原因になっている。
【０００５】
また２軸穴明け機においては、２個の識別マークが１対の穴明けユニットの撮像手段の撮像領域内に入るようにプリント基板をセットすることが必要であり、この作業が面倒である。
【０００６】
そこで本考案の目的は、構成を簡略化し、かつ簡単な操作により設計上の任意の位置に２軸振り分け方式により穴明け可能な２軸穴明け機を安価に提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本考案の２軸穴明け機は、少なくとも二つの識別パターンを有するプリント基板が載置されるテーブルと、識別パターンを撮像する撮像手段と撮像結果に基づいてプリント基板に穴明けする穴明け手段とをそれぞれ有する１対の穴明けユニットと、これらの穴明けユニットの少なくとも一方に設けられており、プリント基板をテーブルに対して押圧するとともに回転自在な押圧手段を含む回転クランパ装置とを備えており、回転クランパ装置は、押圧手段によりプリント基板をテーブルに押圧して離脱不能に保持した状態でそのプリント基板の回転を許容し得るものである。
【０００８】
回転クランパ装置は、押圧手段と対向的にテーブル上に設けられている回転自在な座を含むものである。
【０００９】
撮像手段は、Ｘ線発生器およびＸ線用カメラによって構成され、多種類のプリント基板の穴明けに適用可能であるとともに、Ｘ線発生器を構成するＸ線フードの先端部に押圧手段が装着してある。
【００１０】
【実施例】
以下本考案の一実施例について、図面を参照して説明する。図１〜図３に示すように、箱状の架台１の天井部には、平板状のテーブル２が設けてあり、このテーブル２を挟むようにして、固定穴明けユニット３と可動穴明けユニット４からなる１対の穴明けユニットが並設してある。
【００１１】
はじめに、固定穴明けユニット３について説明する。架台１の内側に形成してある支持部（図示略）上に固定穴明けユニット３を取り付けた固定ベース５が設けてある。固定穴明けユニット３は、撮像手段６および穴明け手段７を基本構成としている。
【００１２】
撮像手段６は、Ｘ線発生器８とＸ線用カメラ９とを主たる構成要素としている。Ｘ線発生器８は、固定ベース５上に基端部を固定してある取り付けアーム１０の上端部手前側に取り付けてある。取り付けアーム１０は、角柱状の柱の上端部にテーブル２の手前側にやや被さるような状態に支持部を形成してあり、Ｘ線発生器８はこの取り付けアーム１０の上端部に片持ち支持されている。
【００１３】
Ｘ線発生器８は保護カバー８ａによって保護されており、内部には外からの操作によってＸ線を発生するＸ線源器１１を備えており、Ｘ線発生器で発生させたＸ線を、保護カバー８ａの下部から下方に向けて照射可能に設けてある。保護カバー８ａの下部には、Ｘ線の漏洩を防止しかつＸ線を一定方向に導くＸ線フード１２が垂設してある。一方、Ｘ線用カメラ９は、取り付けアーム１０の側方に、前後方向（Ｙ方向）に移動自在に設けてあるスライド台１３上に取り付け台１４を介して設けてある。
【００１４】
図２に示すように、スライド台１３には、このスライド台を前後方向（Ｙ方向）に移動させるモータ１５が取り付けてある。モータ１５は、図示しない画像処理装置によってＸ線用カメラ９で読み取った撮像結果に基づいて、スライド台１３を穴明けに適する所定位置に移動可能である。
【００１５】
スライド台１３上のＸ線用カメラ９の奥側には、支持部材１６（図１参照）を介して穴明け手段を構成する高速スピンドル７が設けてある。スピンドル７の上端部には、ドリル７ａが設けてある。支持部材１６上には、スピンドル上下用モータ１７が設けてある。
【００１６】
図１に示すように、Ｘ線フード１２の下端部には、回転クランパ装置２８の構成要素である押圧手段１８が昇降可能かつ水平方向に回転自在に設けてある。テーブル２の押圧手段１８と対向する位置には、回転クランパ装置２８のもう一つの構成要素である回転自在な座１９が設けてある。押圧手段１８と座１９との間に介在させたプリント基板は、押圧手段１８を降下させることによって挟持可能であるとともに、挟持された状態で水平方向に回転自在である。
【００１７】
図４に示すように、Ｘ線フード１２は、中心部にＸ線の通路１２ａが設けてあり、下端部は外径を細くして段差部１２ｂを設けた段付き筒体に形成してある。
押圧手段１８は、キャップ状に形成してあり、Ｘ線フード１２の段差部１２ｂに、回転自在に嵌合している。押圧手段１８の中心部には、Ｘ線フード１２に設けてあるＸ線用の通路１２ａと連通するＸ線通過用の通路１８ａが設けてある。また、押圧手段１８の上端部近傍の外周に、溝部１８ｂが形成してある。溝部１８ｂには、押圧手段１８を上下に往復移動させるための保持アーム２０の爪部２０ａ，２０ａが係合している。
【００１８】
保持アーム２０の基端部は、Ｘ線フード１２に揺動自在に支持されており、その中間位置には、ソレノイド（図示略）が設けられて、保持アームの他端部を中心にしてこれを揺動可能である。押圧手段１８は、ソレノイドのフットスイッチを操作し、このソレノイドを作動させることにより、Ｘ線フード１２の先端部で昇降可能となる。
【００１９】
座１９は、中心部に押圧手段１８の通路１８ａと対向する穴部１９ａを有し、外周部は筒部１９ｂとフランジ部１９ｃとによって段差を有する形状に形成してある。筒部１９ｂは、テーブル２の所定位置に設けてある貫通孔２ｂに嵌合しており、フランジ部１９ｃは、テーブル２に設けてある貫通孔２ｂの上部に形成してある座ぐり孔部２ｃに嵌め合わせてある。座１９の下端部には、筒部１９ａよりも大きい径に形成してある円板状の止め板２１がビス２２，２２によって取り付けてあり、座１９が上方へ浮上しないように固定してある。
【００２０】
次に、可動穴明けユニット４について説明する。図１〜図３に示すように、架台１内に形成してある支持部１ｂ，１ｂ上にレール２３，２３が右側の壁の内部から固定ベース５の近傍まで架け渡してある。各レール２３上には可動ベース２４が摺動可能に載置してある。
【００２１】
可動ベース２４の下方には、架台１の外側からハンドル２５ａを操作することにより回転可能な送りねじ２５を備えている。送りねじ２５は、レール２３と同程度の長さを有し、可動ベース２４の下面に取り付けてある移動用ナット２６と螺合している。また、可動ベース２４には、これを左右方向に移動させるモータ２７（図３参照）が設けてある。したがって、可動ベース２４は、送りねじ２５のハンドル２５ａの操作およびモータ２７の駆動により左右（Ｘ方向）に移動自在である。
【００２２】
可動ベース２４上には、図３に示す可動穴明けユニット４が設けてある。可動穴明けユニット４は、固定穴明けユニット３と同様の構成をしている。すなわち、撮像手段３６，穴明け手段３７，Ｘ線発生器３８，Ｘ線用カメラ３９，取り付けアーム４０，Ｘ線用フード４２，スライド台４３，モータ４７，押圧手段４８ａを含むクランパ装置４８その他の構成要素を備えている。
【００２３】
可動穴明けユニット４が設けてある側（図１右側）のテーブル２上には、突起２ｃが設けてある。突起２ｃは、固定穴明けユニット３側に設けてある座１９がテーブル２の上面に突出している高さと同じ高さに形成してあり、図２に示すように、この突起２ｃの内側には、穴明け手段３７のドリル３７ａが上昇した状態でＸ方向に移動可能な範囲に、長溝２ｄが形成してある。
【００２４】
次に、本考案の操作法および動作について、図５に示すようなプリント基板Ｐの２か所に基準穴ｈ１，ｈ２をあける場合を例にとって説明する。図６に断面図を示すように、プリント基板Ｐは、絶縁材５１，５２，５３と銅箔５４，５５，５６，５７とを交互に積層してなる多層基板であり、内側の銅箔によって、穴明けすべき位置に識別パターン５８が設けてある。この識別パターン５８は、基板の内部に設けてあるために肉眼では識別不可能であるが、一方の面からＸ線を照射し、他方の面でＸ線用カメラによって、透過したＸ線像の濃淡を撮像することにより識別可能となる。
【００２５】
上記した多層基板Ｐの識別パターン５８の中心に穴明けするためには、この位置にスピンドルを移動させる必要がある。本考案によって実際に穴明けする場合には、Ｘ線用カメラの視野内に識別パターン５８の影像を捕えてから、他方の識別パターンを可動穴明けユニット４のカメラ３９の視野内に収めればよい。プリント基板に設けられた識別パターンをカメラの視野に収める作業は、面倒な操作を必要とするが、本考案では、図７に示すような治具板Ｇを用いることによってさらに容易に操作可能にした。
【００２６】
治具板Ｇは、ゲージ鋼などの板材に、第１の標準穴６１を設けておき、この標準穴６１から、穴明けするプリント基板Ｐの識別パターンの中心間の距離と一致する距離Ｌに第２の標準穴６２を設けておく。その他、別のプリント基板にも利用可能とするために、多数の標準穴６３…を設けてある。
【００２７】
本考案によってプリント基板Ｐに１つの穴を明け、その穴を基準としてその穴から所定距離の位置に２つめの穴を明ける、いわゆる振分け式による２軸穴明けは、次の要領で行う。
【００２８】
（１）治具板Ｇをテーブル２の上面にわずかに突出している座１９上に載置し、図８に示すように、第１の標準穴６１の影像６１ａを、Ｘ線用カメラ９の視野９ａ内に収める。この状態で、回転クランパ装置２８用のフットスイッチ（図示せず。）を踏むと、ソレノイドによって押圧手段１８が降下し、治具板Ｇを座１９と押圧手段１８との間に挟み込んで押圧する。
【００２９】
（２）次に、治具板Ｇを押圧手段１８と座１９とに設けてある穴の中心軸を中心として、テーブル２の上面に沿って回転させ、他端部を可動穴明けユニット４の領域に移動させる。
【００３０】
（３）標準穴６２が、可動穴明けユニット４のＸ線用カメラ３９の視野内に入るように、送りねじ２５のハンドル２５ａを回して、可動ベース２４を介して可動穴明けユニット４を移動させる。標準穴６２の影像がカメラの視野内に入ったときに、可動穴明けユニット４を固定する。２つの標準穴６１，６２がカメラ９，３９の視野中央になくても穴の座標計算時に補正できるので、この操作はきわめて容易である。
【００３１】
（４）可動穴明けユニット４の位置が確定したら、治具板Ｇを取り外し、穴明けすべきプリント基板Ｐの１つ目の識別パターン５８が固定穴明けユニット３のカメラの視野内に入るようにテーブル２上にセットする。セットする要領は、治具板Ｇをセットするときと同様にして、まずプリント基板Ｐを押圧手段１８と座１９との間に挟み込み、テーブル２上に押圧した状態にする。
【００３２】
（５）次に、プリント基板Ｐを、回転クランパ装置２８の中心軸を中心として手動で回転させ、他方の識別パターンを、可動穴明けユニット４のＸ線用カメラ３９の視野内にもってくる。カメラ３９の位置は、すでに治具板Ｇを用いて定めてあるので、プリント基板Ｐを回転クランパ装置２８を中心として回すだけでよい。このため、他方の識別パターンをカメラの視野内に入れるのはきわめて容易である。
【００３３】
（６）他方の識別パターンを可動穴明けユニット４のＸ線用カメラ３９の視野内に入れたら、フットスイッチを踏んで固定穴あけユニット３のときと同様の方法によりクランパ装置４８を作動させる。この結果、押圧手段４８ａとテーブル２上に形成してある突起２ｃとによって、プリント基板Ｐはテーブル２上に押圧した状態に固定される。２つのＸ線用カメラ９、３９によって識別パターンを撮造し、この撮像結果を画像処理装置によって処理することにより、穴明けすべき位置は容易に求められる。
【００３４】
（７）穴明け位置が決まると、画像処理装置により初めに固定穴明けユニット３のスライド台１３がモータ１５によって前後方向に移動し、スピンドル７の先端に取り付けてあるドリル７ａの先端を識別パターンの中心に合わせる。次に、モータ１７によりスピンドル７が上昇し、ドリル７ａが高速回転して識別パターンの中心位置に穴を明ける。
【００３５】
（８）同様にして、可動穴明けユニット４の可動ベース２４がＸ方向に移動し、スライド台３６がＹ方向に移動し、穴明け位置にスピンドル３７の位置を合わせ、モータ４７によってスピンドル３７が上昇し、ドリル３７ａでプリント基板Ｐの識別パターンの中心位置に穴を明ける。識別パターンがそれぞれのカメラの視野内に入っていれば、穴明けする中心位置は、画像処理装置による画像処理の結果に基づいて、自動的に識別パターンの中心位置に補正されるので、きわめて容易に定められた位置に穴ｈ１，ｈ２を明けることができる。
【００３６】
本実施例では、プリント基板として多層基板に基準穴を明ける場合について適用しているが、本考案は、多層基板に限定される趣旨ではなく、通常のプリント基板の表面に識別パターンを施し、これらの識別パターン中心に基準穴を明けるようにしたものなどにも適用可能である。また、多層基板ではなく、通常のプリント基板に穴明けする場合に適用するものについては、撮像手段としてＸ線発生器やＸ線用カメラを使用する必要がないので、安全で安価な通常の可視光線と通常のカメラなどによって構成することができる。さらに、本実施例では穴明け手段をスピンドルとドリル等によって構成しているが、これについてもダイスとポンチなど他の手段を採用して穴を明ける構成にすることも可能である。
【００３７】
【考案の効果】
以上説明したように、本考案は、回転クランパ装置を採用したことにより、２軸振分け式の穴を明けるための穴明け位置を容易に定めることができるので、きわめて容易に正確な位置に穴を明けることができる。また、全自動にした場合よりも簡単な構成にすることができるので、２軸穴明け機のコストを引き下げることができる。
【００３８】
また、撮像手段としてＸ線発生器およびＸ線用カメラを使用すれば、基板の内部に識別パターンを形成してある多層基板に穴明けする際の穴明け位置を容易に決定できる上に、さらにＸ線フードの先端部に回転クランパ装置の押圧手段を設けることにより構成を簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本考案の一実施例を示す正面図である。
【図２】同平面図である。
【図３】同右側面図である。
【図４】プリント基板を回転クランパ装置によってテーブル上に保持した状態を示す拡大断面図である。
【図５】穴明けしたプリント基板の平面図である。
【図６】多層基板の構成を示す一部切欠拡大断面図である。
【図７】治具板の平面図である。
【図８】カメラの視野内に識別パターンが収められた状態を示す平面図である。
【符号の説明】
２テーブル
３，４穴明けユニット
６，３６撮像手段
７，３７穴明け手段
８，３８Ｘ線発生器
９，３９Ｘ線用カメラ
１２，４２Ｘ線用フード
１８押圧手段
１９座
４８回転クランパ装置
５８識別マーク
Ｐプリント基板

【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】少なくとも二つの識別パターンを有するプリント基板が載置されるテーブルと、上記識別パターンを撮像する撮像手段と、上記撮像結果に基づいて上記プリント基板に穴明けする穴明け手段とをそれぞれ有する１対の穴明けユニットと、上記穴明けユニットの少なくとも一方に設けられており、上記プリント基板を上記テーブルに対して押圧可能であるとともに回転自在な押圧手段を含む回転クランパ装置とを備えており、上記回転クランパ装置は、上記押圧手段により上記プリント基板を上記テーブルに押圧して離脱不能に保持した状態で、上記プリント基板の回転を許容し得るものであることを特徴とする２軸穴明け機。
【請求項２】上記回転クランパ装置は、上記押圧手段と対向的に上記テーブル上に設けられている回転自在な座を含むものであることを特徴とする請求項１に記載の２軸穴明け機。
【請求項３】上記撮像手段はＸ線発生器およびＸ線用カメラによって構成してあり、上記押圧手段は上記Ｘ線発生器を構成するＸ線フードの先端部に装着してあることを特徴とする請求項１または２に記載の２軸穴明け機。

【図１】