JP2007214227A - Board holding device, board holding method, part mounting device and method utilizing the both - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回路基板に部品を実装する部品実装装置、及び部品実装方法に関する。より具体的に、本発明は、部品実装の際に回路基板を規制保持する基板保持装置、及び基板保持方法、並びに当該基板保持装置及び方法を利用する部品実装装置、及び部品実装方法に関する。 The present invention relates to a component mounting apparatus and component mounting method for mounting components on a circuit board. More specifically, the present invention relates to a substrate holding device that regulates and holds a circuit board during component mounting, a substrate holding method, a component mounting device that uses the substrate holding device and method, and a component mounting method.
部品実装装置の1例を図5に示している。図において部品実装装置1は、実装すべき部品を供給する部品供給部2と、部品供給部2から吸着ノズル3を利用して部品を取り出し、回路基板14に実装する実装ヘッド4と、実装ヘッド4を所定位置に搬送するロボット5と、吸着ノズル3に保持された部品を撮像して位置と角度のずれを認識する部品認識装置6と、回路基板14を搬入して保持する基板保持装置7と、全体の動作を制御する制御部9とを備えている。
An example of a component mounting apparatus is shown in FIG. In the figure, a
以上のように構成された部品実装装置1の動作時、実装ヘッド4がロボット5の搬送で部品供給部2に搭載された部品供給装置8に対向する位置に移動し、吸着ノズル3を利用して部品供給装置8から部品を取り出す。その後、実装ヘッド4の移動により吸着ノズル3が部品認識装置6に対向する位置まで移動し、吸着された部品の位置、角度のずれを含む部品の保持状態を認識する。
During the operation of the
この間、回路基板14が部品実装装置1内に搬入され、基板保持装置7により所定の実装位置に規制して保持される。吸着ノズル3に部品を保持した実装ヘッド4は、ロボット5の搬送によって回路基板14に対向する位置まで移動する。実装ヘッド4に取り付けられた基板認識装置15が回路基板14を撮像してその位置、角度のずれを認識し、その認識結果を制御部9に送信する。制御部9には、あらかじめ回路基板14に実装される各部品の実装位置を記録したNCデータが読み込まれている。部品認識装置6から入力される部品の状態と、基板認識装置15から入力される回路基板14の状態とに基づき、制御部9が吸着ノズル3の位置と角度についての必要な補正を指令する。
During this time, the
実装ヘッド4は、前記指令に基づいて部品10の位置、角度に補正を加え、ノズル3を利用して部品10を回路基板14の所定実装位置に実装する。部品実装を終えた実装ヘッド4は、再度ロボット5の搬送によって部品供給装置8に対向する位置に移動し、以下、これまでの動作を反復する。所定の全部品の実装を終えた回路基板14は基板保持装置7により部品実装装置1外に搬出され、その後、次の回路基板14が搬入されてこれまでの動作が繰り返される。
The
図6は、回路基板14を実装位置にて保持する基板保持装置7を示しており、図は手前側の一部を切断している。図において、回路基板14は、X方向に延在して対向する一対のレールユニット21により幅方向両側から保持されている。各レールユニット21には溝部22が互いに対向する向きに設けられ、溝部22に沿って平ベルト23が移動可能に張設されている。2段に描かれた平ベルト23は、図示しないX方向両端側でつながって無端状になり、モータなどの駆動源に係合している。回路基板14は、対向する一対の溝部22にその両縁部が嵌り、一対の平ベルト23上に搭載されて図のX方向に搬送移動可能である。
FIG. 6 shows the substrate holding device 7 that holds the
レールユニット21の一方(例えば図の右側)は、他方のレールユニット21(同、左側)に対して対向する向き(Y方向)に移動可能であり、この移動によって各種幅寸法の回路基板14を搬送、保持することができる。各レールユニット21の上面には、L字状断面の基準レール24がメインレール25に固定ピン26によって固定されている。このL字状の基準レール24の回路基板14に対向する側の面(下面)は、回路基板14の上方向への移動を規制し、部品実装時においては回路基板14のZ方向上向きの基準面を形成する。
One of the rail units 21 (for example, the right side in the figure) can move in a direction (Y direction) opposite to the other rail unit 21 (the same left side), and the
両レールユニット21の下部にはサポートテーブル27が位置し、サポートテーブル27の上に載置されたホルダプレート30が、複数のサポートピン28を図のZ方向に保持している。サポートピン28は、後述するように回路基板14の背面に当接することによって部品実装時の負荷、振動に対して回路基板14を裏側から支持している。なお、本明細書では、吸着ノズル3によって部品実装される回路基板14の面と反対側となる裏側の面を背面と呼ぶものとする。
A support table 27 is positioned below the
以上のように構成された基板保持装置7の動作は以下のようである。まず回路基板14が図示しないローダにより部品実装装置1内に搬入されると、前記ローダに同期して回転する基板保持装置7の無端状の平ベルト23が回路基板14を搭載して実装位置に向けて搬送する。所定の実装位置には引き込み式のストッパ16が回路基板14の進路をさえぎるように突出している。搬送された回路基板14がストッパ16に突き当たることによって回路基板14が所定位置に位置決めされ、同時に平ベルト23も停止する。
The operation of the substrate holding device 7 configured as described above is as follows. First, when the
次に、サポートテーブル27の下側でサポートテーブル27を昇降自在に支持しているシリンダ19の伸張によってサポートテーブル27が上昇し、平ベルト23を収納している保持レール29と共に回路基板14を上方へ押し上げる。これにより、回路基板14の上面が基準レール24の下面である前記基準面に密着し、回路基板14がZ方向に位置決めされる。同時に、ホルダプレート30に取り付けられた複数のサポートピン28が、回路基板14の背面に当接してこれを裏側から支持し、部品実装時の荷重、振動に耐えるよう回路基板14を支える。
Next, the support table 27 is lifted by the extension of the
部品実装を終えた後の基板保持装置7の動作は、上述したものとは逆に、シリンダ19が収縮してサポートテーブル27が下降することによって平ベルト23による回路基板14の上方への押圧力が解除され、同時にサポートピン28による回路基板14の背面からの支持が解放される。次に平ベルト23が再駆動されて回路基板14をさらに図の奥方へと移動させ、同期して駆動する図示しないアンローダに載置されて部品実装装置1外へ搬出される。同時に次の回路基板14が平ベルト23に搭載されて所定位置まで搬入される。回路基板14の搬出時には、ストッパ16は一旦下方へ退避して回路基板14の移動を許容し、搬出後には次の回路基板14に対向して再び定位置に向けて突出する。
The operation of the board holding device 7 after the component mounting is completed is contrary to the above-described operation, and the pressing force of the
ホルダプレート30に取り付けられるサポートピン28の数は、支持すべき回路基板14の板厚や面積などの諸元によって異なる。板厚が厚く、高剛性の回路基板であれば、極端にはサポートピン28が不要となることもあり、逆に薄板で幅広の回路基板14にあっては、例えば10〜15mmピッチごとに多数のサポートピン28を用いることもある。
The number of
また、図6に示すように、回路基板14の背面に既に実装された部品10が存在しているような場合、該当する位置(空のピン固定穴31で示す)に対応するサポートピン28は取り付けず、実装された部品10とサポートピン28との干渉を避けている。したがって、回路基板14の大きさや背面への部品実装状態に応じて、生産される回路基板14の機種変更のたびに、このサポートピン28の配置を変えるための段取りが行われる。
Further, as shown in FIG. 6, when there is a
サポートテーブル27は、シリンダ19を介して部品実装装置1に固定されており、その回路基板14に対向する表面は、回路基板14を上方から位置規制する一対の基準レール24の下面と平行となるよう調整されている。サポートテーブル27に載置されるホルダプレート30の表面は、同じく一対の基準レール24の下面と平行になるように固定され、これによってホルダプレート30に取り付けられる各サポートピン28が、均等な荷重で回路基板14の背面を下方から支持することを可能にしている。
The support table 27 is fixed to the
図7は、サポートピン28を示している。図において、サポートピン28は、一般に円筒状にそれぞれ形成されたサポート部28a、段差部28b、固定部28cから構成される。サポート部28aは、その先端を回路基板14に当接させてこれを支持し、反対側にある固定部28cは、ホルダプレート30に設けられたピン固定穴31(図6参照)に差し込まれてサポートピン28全体をホルダプレート30の表面に対して略鉛直に支持する。その際、段差部28bは固定部28cがホルダプレート30に差し込まれた際のストッパとなって、ホルダプレート30の表面(すなわち、段差部28bの端面)からサポート部28aの先端までのサポート高さhを規定している。この場合のサポート高さhは、サポートテーブル27が上昇してその上死点に至った状態における高さをいう。なお、図示の例では固定部28cを差し込むのみでホルダプレート30に固定する方式となっており、これで十分な取り付け強度を得ることができるが、必要であれば固定部28cにねじを切ってホルダプレート30側のねじ穴31に締結することでもよい。
FIG. 7 shows the
しかしながら、上述した基板保持装置および保持方法はいわば理想形であり、すなわち、保持される回路基板14が理想的な平坦面形状を維持していることが前提となっている。回路基板14は、実際には各種要因によって必ずしも理想的な平坦面を形成せず、基板保持装置に保持された状態で上に凸、あるいは下に凸、さらには波状などに変形している場合が多い。この要因としては、例えばエポキシ樹脂などを主成分とする回路基板14自身がもともと理想的な平坦面を有していない場合のほか、既に片面に部品実装されて半田溶融のためにリフロー炉を通過したような場合に熱変形が加わること、などが挙げられる。
However, the substrate holding device and the holding method described above are in an ideal form, that is, it is assumed that the
このような平坦面を有しない回路基板14を上述したような基板保持装置7で保持した場合、たとえホルダプレート30の平面度、ホルダピン28の長さ精度が確保されていたとしても、回路基板14が上に凸の状態で変形していれば両レールユニット21の中央部分で回路基板14がホルダピン28から浮き上がることとなる。このような回路基板14に対して上方から吸着ノズル3(図5参照)により部品を下降させて実装した場合、浮き上がった回路基板14に部品が衝突して正しい実装ができなくなるほか、衝突による振動によって既に実装済みの他の部品へも悪影響を及ぼしかねない。逆に、下に凸の状態となった場合、上述したように回路基板14全体が複数のホルダピン28で下から支えられるために影響度は少なくなり得るものの、例えば図6の部品10に示すように干渉を避けるためにホルダピン28が抜かれている箇所もあり、局部的に回路基板14が沈むことになって部品実装への悪影響を及ぼすことは考えられる。
When the
このような不側な事態を回避するため、従来技術においても幾つかの対応策が開示されている。1つの方策は、上方に凸状態となった回路基板14を下方に配置した吸着パットと真空吸引手段とによって下方へ吸引して平坦度を確保するものである(例えば、特許文献1参照。)。また、他の方策としては、部品実装を開始する前に回路基板14の変形による反り量を予め計測手段で測定し、その測定量に応じて吸着ノズル3の下降量を調整し、回路基板14と部品との衝突を回避するものである(例えば、特許文献2参照。)。
しかしながら、回路基板の変形に対処する上述した従来技術による対応策には問題が残っていた。まず、回路基板を下方から真空により吸引する方策によれば、スペース的に制約のある回路基板14の背面に吸引手段を新たに設けることになって基板保持装置が複雑となり、また、背面に部品が実装されている場合には吸着パットをうまく配置できないなどの不都合が生じ得た。他方の回路基板14の反り量を測定する方策によれば、測定手段を新たに設ける必要があり、また搬入されて来る回路基板ごとに複数点における高さを測定し、この結果に応じて各点における吸着ノズル3の下降量を制御するなどの作業量の増大を招き、生産性を低下させるという問題を生じた。
However, there remains a problem with the above-mentioned countermeasures for dealing with the deformation of the circuit board. First, according to a measure for sucking the circuit board from below by vacuum, a suction means is newly provided on the back surface of the
以上より、本発明は上述した従来技術にある問題点を解消し、変形した回路基板にあってもこれに起因する部品実装時の不具合発生を回避し、生産性を低下させることなく正確な部品実装を実現することができる基板保持装置、および基板保持方法、並びに部品実装装置、部品実装方法を提供することを目的としている。 As described above, the present invention solves the above-described problems in the prior art, avoids the occurrence of problems when mounting components due to the deformed circuit board, and corrects components without reducing productivity. It is an object of the present invention to provide a substrate holding device, a substrate holding method, a component mounting device, and a component mounting method capable of realizing mounting.
本発明は、回路基板の変形の有無、変形量の大小に拘らず、当該変形量を吸収するよう回路基板を予め定められた方向に予め定められた量だけ弓状に湾曲させた状態で保持し、当該湾曲量に対応して吸着ノズルによる部品実装高さを制御することによって上述した課題を解決するもので、具体的には以下の内容を含む。 The present invention holds the circuit board curved in a predetermined amount in a predetermined direction in a predetermined direction so as to absorb the deformation amount regardless of whether the circuit board is deformed or not. And the problem mentioned above is solved by controlling the component mounting height by a suction nozzle corresponding to the said bending amount, Specifically, the following content is included.
すなわち、本発明にかかる1つの態様は、部品実装の間に回路基板を規制保持する部品実装装置の基板保持方法であって、回路基板を弓状に湾曲させて規制保持することにより、回路基板の変形を矯正して部品実装の間に回路基板を所定形状に保つことを特徴とする基板保持方法に関する。 That is, one aspect according to the present invention is a substrate holding method of a component mounting apparatus that regulates and holds a circuit board during component mounting, and the circuit board is regulated and held by curving the circuit board in a bow shape. The present invention relates to a substrate holding method characterized in that the circuit board is maintained in a predetermined shape during component mounting by correcting the deformation of the circuit board.
前記回路基板の湾曲した規制保持は、回路基板の幅方向両側を支持し、回路基板の背面を支える複数のサポートピンの高さを適切に選択することによって行うことができる。前記サポートピンの高さの選択は、各種高さのサポートピンから適切なサポートピンを選択すること、またはサポートピンの高さをサーボモータ等の位置決め手段により伸縮させることのいずれかによって可能である。 The curved regulation holding of the circuit board can be performed by appropriately selecting the heights of a plurality of support pins that support both sides of the circuit board in the width direction and support the back surface of the circuit board. The height of the support pin can be selected by either selecting an appropriate support pin from support pins of various heights, or by extending and contracting the height of the support pin by positioning means such as a servo motor. .
前記回路基板の湾曲した規制保持はまた、回路基板の幅方向両側を支持し、回路基板の所望湾曲形状に対応した湾曲形状を有するサポートテーブルに、回路基板の背面を支える複数のサポートピンを立設することによって行うこともできる。さらには、回路基板の幅方向両側を支持し、回路基板の所望湾曲形状に対応した湾曲面を有するサポートブロックを回路基板の背面に当接させることによっても可能である。回路基板を湾曲して規制保持する更なる代替の方法は、回路基板の幅方向両側を支持し、かつ回路基板が湾曲するよう前記両側から押付けることである。 The curved regulation holding of the circuit board also supports a plurality of support pins that support the back side of the circuit board on a support table that supports both sides of the circuit board in the width direction and has a curved shape corresponding to the desired curved shape of the circuit board. It can also be done by installing. Furthermore, it is possible to support both sides of the circuit board in the width direction and bring a support block having a curved surface corresponding to a desired curved shape of the circuit board into contact with the back surface of the circuit board. A further alternative method of curving and regulating and holding the circuit board is to support both sides of the circuit board in the width direction and press the circuit board from both sides to bend.
本発明にかかる他の態様は、部品供給部から供給された部品を吸着ノズルにより取り出し、規制保持された回路基板の実装位置に当該部品を実装する部品実装方法であって、上述したいずれかの基板保持方法を利用して部品実装時に回路基板を所定位置に規制保持することを特徴とする部品実装方法に関する。 Another aspect of the present invention is a component mounting method in which a component supplied from a component supply unit is taken out by a suction nozzle, and the component is mounted at a regulated mounting position of a circuit board. The present invention relates to a component mounting method characterized in that a circuit board is regulated and held at a predetermined position during component mounting using the substrate holding method.
前記湾曲により傾斜した回路基板の傾斜面に部品を実装するに際しては、実装される部品の実装面が回路基板の実装面と平行になるよう吸着ノズルまたは回路基板のいずれか一方をいずれか他方に対して傾斜させることができる。あるいは、吸着ノズルを傾斜した回路基板の傾斜面の法線方向に下降するよう制御してもよい。 When mounting a component on the inclined surface of the circuit board inclined by the curve, either the suction nozzle or the circuit board is set to either one so that the mounting surface of the component to be mounted is parallel to the mounting surface of the circuit board. It can be inclined with respect to. Alternatively, the suction nozzle may be controlled to descend in the normal direction of the inclined surface of the inclined circuit board.
本発明にかかる更に他の態様は、回路基板の幅方向両端を両側から支持する一対のレールユニットと、回路基板の背面に当接してこれを支持する複数のサポートピンと、前記サポートピンの高さ基準面を形成し、前記サポートピンを取付けるサポートテーブルと、前記サポートテーブルを昇降させる昇降駆動部とから構成され、部品実装される回路基板を部品実装の間に規制保持する基板保持装置であって、前記複数のサポートピンは、前記一対のレールユニットに近接する位置にあるサポートピンの高さが相対的に低く、前記一対のレールユニットの中央に進むにしたがってサポートピンの高さが相対的に高くなるよう配置され、または前記一対のレールユニットに近接する位置にあるサポートピンの高さが相対的に高く、前記一対のレールユニットの中央に進むにしたがってサポートピンの高さが相対的に低くなるよう配置され、これによって回路基板を上に凸、または下に凸となるよう弓状に湾曲した形態に支持することを特徴とする基板保持装置に関する。 According to still another aspect of the present invention, there is provided a pair of rail units that support both ends of the circuit board in the width direction from both sides, a plurality of support pins that contact and support the back surface of the circuit board, and the height of the support pins A substrate holding device that includes a support table that forms a reference surface and attaches the support pins, and an elevating drive unit that raises and lowers the support table, and restricts and holds a circuit board on which the component is mounted during component mounting. In the plurality of support pins, the height of the support pins in the position close to the pair of rail units is relatively low, and the height of the support pins is relatively large as it goes to the center of the pair of rail units. The height of the support pins that are disposed so as to be higher or close to the pair of rail units is relatively high, and the pair of labels The support pin is arranged so that the height of the support pin becomes relatively lower as it goes to the center of the unit, thereby supporting the circuit board in a curved shape that is convex upward or downward. The present invention relates to a substrate holding device.
前記サポートテーブルは、回路基板の湾曲形状に対応した湾曲面に形成することができる。あるいは、前記サポートテーブルが平坦な面に形成され、前記複数のサポートピンの高さが異なるよう形成してもよい。さらには、前記サポートピンが、前記サポートテーブルに対して相対的に昇降移動可能に取り付けることでもよい。 The support table can be formed on a curved surface corresponding to the curved shape of the circuit board. Alternatively, the support table may be formed on a flat surface and the plurality of support pins may have different heights. Furthermore, the support pin may be attached so as to be movable up and down relatively with respect to the support table.
本発明にかかるさらに他の態様は、同じく部品実装される回路基板を部品実装の間に規制保持する基板保持装置であって、前記サポートブロックの回路基板の背面に当接する面が、前記一対のレールユニットに近接する位置では高さが相対的に低く、前記一対のレールユニットの中央に進むにしたがって高さが相対的に高くなるよう形成され、または前記一対のレールユニットに近接する位置では高さが相対的に高く、前記一対のレールユニットの中央に進むにしたがって高さが相対的に低くなるよう配置され、これによって回路基板を上に凸、または下に凸となるよう弓状に湾曲した形態に支持することを特徴とする基板保持装置に関する。 Still another aspect according to the present invention is a board holding device that regulates and holds a circuit board on which components are also mounted during component mounting, and the surfaces of the support blocks that contact the back of the circuit board are the pair of The height is relatively low at a position close to the rail unit, and the height is relatively high as it goes to the center of the pair of rail units, or high at a position close to the pair of rail units. The height of the circuit board is relatively high, and the height is relatively low as it goes to the center of the pair of rail units, so that the circuit board is curved upward or convex downward. It is related with the board | substrate holding | maintenance apparatus characterized by supporting in the form which did.
本発明にかかるさらに他の態様は、同じく部品実装される回路基板を部品実装の間に規制保持する基板保持装置であって、前記一対のレールユニットは相互に接近移動可能に構成され、前記接近移動して保持した回路基板を前記両側から押付けることによって、回路基板を上に凸、または下に凸となるよう弓状に湾曲した形態に保持する機構を備えていることを特徴とする基板保持装置に関する。 Still another aspect according to the present invention is a board holding device that regulates and holds a circuit board on which components are also mounted during component mounting, wherein the pair of rail units are configured to be movable toward each other, and A board comprising a mechanism that holds the circuit board held in a bow shape so as to be convex upward or downward by pressing the circuit board that is moved and held from both sides. The present invention relates to a holding device.
前記回路基板の湾曲方向を上に凸、または下に凸となるようガイドするため、それぞれ事前に前記一対のレールユニットに保持された回路基板の幅方向の中央部分を上方、または下方に向けて押すプッシュロッドを更に備えることができる。 In order to guide the curved direction of the circuit board to be convex upward or downward, the center part in the width direction of the circuit board held in advance by the pair of rail units is directed upward or downward, respectively. A push rod can be further provided.
本発明にかかる更に他の態様は、部品を供給する部品供給部と、部品の取り出しと実装を行う吸着ノズルを備えた実装ヘッドと、前記実装ヘッドを搬送するロボットと、回路基板を搬入して位置決めする基板保持装置とから構成され、前記実装ヘッドにより前記部品供給部から部品を取り出して前記回路基板の実装位置に当該部品を実装する部品実装装置であって、回路基板を規制保持する前記基板保持装置が、上述したいずれかの基板保持装置であることを特徴とする部品実装装置に関する。 Still another aspect of the present invention includes a component supply unit that supplies components, a mounting head that includes a suction nozzle that takes out and mounts components, a robot that transports the mounting head, and a circuit board A component holding device configured to take out a component from the component supply unit by the mounting head and mount the component at a mounting position of the circuit substrate, the substrate holding and restricting the circuit substrate The present invention relates to a component mounting apparatus, wherein the holding device is any one of the above-described board holding devices.
前記湾曲により傾斜した回路基板の傾斜面に部品を実装するため、実装される部品の実装面が回路基板の実装面と平行になるよう吸着ノズル、または回路基板を傾斜可能に形成することができる。あるいは、前記実装ヘッドが吸着ノズルを、傾斜した回路基板の傾斜面の法線方向に下降するよう形成されてもよい。 Since the component is mounted on the inclined surface of the circuit board inclined by the curve, the suction nozzle or the circuit board can be inclined so that the mounting surface of the component to be mounted is parallel to the mounting surface of the circuit board. . Alternatively, the mounting head may be formed so that the suction nozzle descends in the normal direction of the inclined surface of the inclined circuit board.
本発明の実施により、何らかの要因によって変形した回路基板にあっても、当該回路基板を所定の形状に保持することによって変形を吸収することが可能となり、回路基板の変形に起因する部品実装の障害を回避し、部品実装の品質と生産性を高めることができる。 By implementing the present invention, even if the circuit board is deformed due to some factor, it becomes possible to absorb the deformation by holding the circuit board in a predetermined shape, and the component mounting failure caused by the deformation of the circuit board Can be avoided, and the quality and productivity of component mounting can be improved.
本発明では、回路基板を所定形状に湾曲させて保持することにより、回路基板の変形量の大小に拘らず、安定した部品実装を可能にする。図1(a)〜(f)は、本発明にかかる第1の実施の形態の基板保持装置、方法における各態様を示している。図は、いずれも回路基板14を保持した基板保持装置20を正面から見ている。
In the present invention, the circuit board is curved and held in a predetermined shape, thereby enabling stable component mounting regardless of the amount of deformation of the circuit board. FIGS. 1A to 1F show aspects of the substrate holding apparatus and method according to the first embodiment of the present invention. In each figure, the
まず、図1(a)に示す態様では、回路基板14を下から支持する複数のサポートピン28の内、図の左右にあるレールユニット21の中央部分に配置されたサポートピン28dの高さは相対的に高く、レールユニット21に近傍に配置されたサポートピン28eの高さは相対的に低く形成され、また、その中間に配置された他のサポートピン28は、回路基板14が略円弧状の弓状に湾曲するよう適切な高さに形成されている。なお、図に見られるサポートピン28の一列5本の配列は例示であり、回路基板14の幅寸法、板厚、実装された部品の配置などによって適切な数が選択可能である。また、図では手前側の列に位置する5本のサポートピン28のみを示しているが、通常は回路基板14の長さに応じて図面に垂直な方向に複数列が配置されている。
First, in the embodiment shown in FIG. 1A, among the plurality of support pins 28 that support the
各サポートピン28は、平坦な面に形成されたサポートテーブル27上に、嵌合、ねじ込みなどによって立設される。回路基板14の所定湾曲量に応じたサポートピン28を選択して取り付けることが可能であり、その高さの変化に関しては後述する。また、回路基板14の背面に既に実装された部品があるときには、サポートピン28は適宜除くことができる。これは、従来技術で述べたものと同様である。
Each
以上のようなサポートピン28を配置した基板保持装置20の動作時、まず回路基板14が図面に垂直な方向に搬入され、両レールユニット21に設けられた溝部22内に保持される。その後、シリンダ19(図6参照)によってサポートテーブル27が持ち上げられ、回路基板14を拘束すると共に、各サポートピン28が回路基板14の背面に当接する。この時、中央部が高く、レールユニット21に近付くに従って低くなるサポートピン28に押されて回路基板14は所定形状に湾曲して固定される。この際、回路基板14が事前にどの程度変形していたかには拘りなく、湾曲した後の形状は複数のサポートピン28の高さに規制されて常に一定に保たれる。
When the
部品実装装置1の制御部9(図5参照)には、予めこの湾曲した後の回路基板14の形状データが入力されている。このデータに基づく制御部9の制御により、部品を保持した吸着ノズル3は、当該部品が実装される位置に応じて回路基板14に対向した適切な実装高さまで下降し、実装動作を行う。実装の間において、回路基板14は複数のサポートピン28によって確実に支持されているため、回路基板14の振動などが生ずることはない。
The control unit 9 (see FIG. 5) of the
全ての部品の実装が完了して吸着ノズル3が退避した後、シリンダ19の動作でサポートテーブル27が下降し、これに応じてサポートピン28が回路基板14の拘束を解除して下降する。弾性変形していた回路基板14は元の形状に復し、その後、図面に垂直な方向に送られて部品実装装置1から搬出される。
After the mounting of all the components is completed and the
図1(b)は本実施の形態にかかる基板保持装置20の他の態様を示しており、ここでは、サポートテーブル27aが湾曲して形成され、その上に複数のサポートピン28が立設されている。この形態によれば、図1(a)に示す態様と比較してサポートピン28の高さを一定にすることができ、部品共通化のメリットが生ずる。サポートテーブル27aの湾曲形状は、回路基板14の変形量に応じて取り替えることで対応可能である。あるいは、先のサポートピン28の高さを変化させる態様と組み合わせることで、1つの湾曲したサポートテーブル27aを用いて複数の形状の回路基板14にも対応させることが可能である。なお、部品実装における動作は上述した態様のものと同様であり、これは以下に示す他の各態様においても同様である。
FIG. 1B shows another aspect of the
図1(c)に示す態様では、サポートピン28の代替としてサポートブロック38を使用している。このサポートブロック38は、回路基板14の全面積に対応したかまぼこ型のブロックとすることもでき、あるいは、図示する形態をした板状のサポートブロック38を図面に垂直な方向に複数枚並べることもできる。前者のかまぼこ型とした場合には、サポートピン28を一本、一本立設する手間を省き、少なくとも2本の位置決めピンを設けることによって固定可能である。また、後者の板状とした場合には、回路基板14の背面側に既に部品が実装されている場合に、当該部品を避けてサポートブロック38を配置することが可能となる。
In the embodiment shown in FIG. 1C, a
図1(d)は、調整可能なサポートピン28fを利用する態様を示している。図において、サポートピン28fの外周にはねじが設けられ、サポートテーブル27bに設けられた雌ねじを貫通して背後にある図示しないモータなどのアクチュエータに結合されている。そして、回路基板14が保持された後、アクチュエータの動作によって各サポートピン28fが所定の高さまで上昇して回路基板14を湾曲した状態で下から支持する。ここではねじを利用した昇降機構としているが、例えばエアシリンダ、ボールスクリュなどを利用した他の昇降機構を利用することができる。各サポートピンの上昇量は、部品実装装置1の制御部9(図5参照)によって制御可能である。
FIG. 1 (d) shows a mode in which an
次に、図1(e)に示す態様では、サポートピン28の代替として、回路基板14を両側にあるレールユニット21を利用して矢印Fで示すように押付け、湾曲させた形態で回路基板14を保持している。この場合、両側からの押付けのみでは回路基板14が上下いずれの方向にも湾曲し得ることから、押付け時には図示のようにプッシュロッド35aにより回路基板14を押上げて上方に凸になるようガイドすることが好ましい。このプッシュロッド35aは、実装の間においてもそのままサポートピンとして回路基板14を支持することもでき、あるいは一旦回路基板14をガイドした後に下降することでもよい。一般に回路基板14の板厚は0.5〜1.5mmほどの板厚を有しており、特に板厚が厚く、回路基板14自身による剛性が見込まれる場合には図1(e)に示すような態様としてサポートピン28配置の煩雑さを回避することもできる。
Next, in the embodiment shown in FIG. 1 (e), as an alternative to the support pins 28, the
図1(f)に示す態様では、これまでとは逆に回路基板14が下に凸になるように保持している。図1(e)に示す場合と同様、まずプッシュロッド35bが上から延びて回路基板14が下向きに湾曲するように規制しつつ、両側からレールユニット21を矢印Fで示す方向に押付けることによって回路基板14を保持する。この際、回路基板14自身が十分な剛性を備えている場合には図示のように下からの回路基板14の支持は不要であるが、図1(a)〜(d)に示すようなサポートピン28やサポートブロック38を合せて使用することで剛性が低い回路基板14であっても同様にして支持することができる。この場合、サポートピン28の高さの分布やサポートブロック38の形状は、下に凸となる回路基板14を受け入れるような高さに調節すべきことは勿論である。
In the embodiment shown in FIG. 1 (f), the
図2は、これまでの各態様に示す基板保持装置20によって保持される回路基板14の湾曲形状を示している。回路基板14を湾曲させることの意義は、リフロー炉通過などによる回路基板14の変形を解消して一定形状に保つことにある。しかしながら、極端に湾曲させた場合には実装されるべき部品10が正しく回路基板14に実装されない場合が起こり得る。
FIG. 2 shows the curved shape of the
図2に示す例において、部品10の長さLが長い場合、湾曲した回路基板14に部品10の胴部が接してリード線11が回路基板14から浮き上がることが起こり得る。回路基板14の表面には事前にクリーム半田が塗布されているが、一般にこのクリーム半田層の厚さは0.1mmほどしかない。今、回路基板14の湾曲時の曲率半径をR、部品の長さLに対応する曲率中心の角度(ラジアン)をYmaxとすると、図示の部品10の一端の浮き上がり両ΔHmaxは、
なお、上述の変形量は回路基板14が上に凸となる形態で保持される場合であるが、逆に下に凸となる場合、上述したような部品10の浮き上がりの心配がなくなるので少なくとも曲率に関する制約は緩和される。すなわち、回路基板14の幅方向に長尺の部品10を実装する場合には、このように回路基板14を下に凸の形態に保持することが有利となり得る。しかしながら、回路基板14の弾性、あるいは後述する回路基板14の湾曲に伴う実装動作の制御などにより、湾曲させる回路基板14の曲率半径には自ずから限度がある。
The above-mentioned deformation amount is a case where the
次に、本発明にかかる第2の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施の形態は、先の実施の形態で示したように湾曲して保持された回路基板に対し、部品実装を行う場合の実装制御に関する。図3の上側に示す図は、図の左右両側で保持されて湾曲した回路基板14を吸着ノズル3の側から見た平面図、下側に示す図は、これを側面から見ている。両図には、実装対象となる部品10の実装位置が示されている。ここで、図の左端の角度位置をY=0、右端の角度位置をY=Ymaxとし、部品10の実装角度位置をY=Ya(単位はいずれもラジアン)とすると、回路基板14の湾曲に伴う当該部品実装位置における回路基板14のそり量Haは、
すなわち、部品実装時において、回路基板14に向かって下降する吸着ノズル3の下降移動量を、数2の結果に基づいて補正することで、部品10を適切に実装することができる。一般に基板の幅は最大約400mm前後となるが、回路基板14の変形は高さ方向で1〜2mm程度であるため、最大そり量Hmaxは約2、3mmほど設ければよい。基板幅Ymax:400mm、最大そり量Hmax:3mmとすると、曲率半径Rは数2より近似計算にて(このときは数2にてHa=0、Ya=0として計算する)約6700mmとなる。このようにして曲率半径Rを求めれば、数2より任意位置のそり量Haを計算することができる。そり量Haは、回路基板14の幅の中央で最大Hmaxとなり、両サイドに近付くにしたがって減少する。実装される部品10のY方向の位置に応じてこのそり量Haに基づく修正値を予め制御部9(図5参照)に入力しておくか都度計算を行うことで、吸着ノズル3の下降移動量を適切に制御することができる。
That is, at the time of component mounting, the
なお、吸着ノズル3を保持する実装ヘッド4(図5参照)では、スプリングを介して吸着ノズル3を取り付けているため、回路基板14の変形量にある程度のばらつきがあってもこれをスプリングで吸収することができる。しかしながら、回路基板14に部品10が当接する際の衝撃、これによる回路基板14の振動などを考慮した場合、上述したような吸着ノズル3の下降移動量を適切に制御することが好ましい。
In the mounting head 4 (see FIG. 5) that holds the
次に、図4(a)〜(c)は、湾曲した回路基板14の湾曲面に部品10の実装される側の面が略平行に接するよう部品実装を行う場合の制御策を示している。湾曲した回路基板14に対し、平坦な水平面に実施する場合と同様にして鉛直方向に吸着ノズル3を下降させた場合、部品10を傾斜面に部品実装することとなって実装不良の原因ともなり得る。特に、幅方向の中央からずれて両サイドのレールユニット21近傍となる位置ほどこの傾斜が急になる。
Next, FIGS. 4A to 4C show control measures in the case where component mounting is performed such that the surface on which the
傾斜面に対して実装される部品10の角度補正を行う手段として、
(ア)吸着ノズルの下降方向を、回路基板の傾斜面の法線に沿わせる。
(ロ)吸着ノズルの先端面を回路基板の傾斜面に略平行にする。
(ハ)回路基板の傾斜面を部品の実装面に略平行にする。
が考えられる。
As means for correcting the angle of the
(A) The lowering direction of the suction nozzle is set along the normal line of the inclined surface of the circuit board.
(B) The tip surface of the suction nozzle is made substantially parallel to the inclined surface of the circuit board.
(C) The inclined surface of the circuit board is made substantially parallel to the component mounting surface.
Can be considered.
まず、図4(a)は、前記(ア)の対策を示しており、吸着ノズル3をノズル先端(または部品10の実装面)が傾斜面と平行になるよう傾斜させると共に、傾斜面の法線に沿って吸着ノズル3が下降するよう制御される。この場合、部品実装装置1には吸着ノズル3を傾斜させるための傾斜機構が追加され、また吸着ノズル3の下降時にはZ方向と共にY方向(図5参照)への移動制御が必要とされる。部品10を一番確実、安全に実装する理想的な方策となるが、制御が煩雑となることは避けられない。
First, FIG. 4A shows the countermeasure of the above-mentioned (A). The
次に、図4(b)は、前記(ロ)の対策を示しており、吸着ノズル3は傾斜させるものの、下降方向はZ方向(鉛直方向)のみとなり、(ア)の方策に対して制御は容易となるメリットがある。また、図4(c)は上記(ハ)の対策を示したもので、ここでは回路基板14を保持するレールユニット21が実装位置に応じて矢印Tに示すように傾斜し、吸着ノズル3(または部品10の実装面)が常に回路基板14の表面と平行に接する方向となるよう回路基板14を保持する。基板保持装置20には、当該傾斜を可能とする傾斜機能の追加が必要となる。
Next, FIG. 4B shows the countermeasure of the above (b). Although the
以上、本実施の形態で述べた部品10の実装面が回路基板14の傾斜面に接するように実装される各種方策は、部品を安全かつ確実に実装する上で好ましい対応ではあるが、先の実施の形態で示すように、回路基板14のそり量は最大でも2、3mm程度であり、曲率半径が非常に大きいため、実際には傾斜によって生ずる部品実装の障害はほとんど無視できるものといってもよいであろう。したがって図4(a)〜(c)に示すような各態様は、万一必要となった場合の救済策と考えることができる。但し、数2を用いて説明した吸着ノズル3の下降量の制御は実施することが好ましい。
As described above, various measures for mounting the
本発明に係る基板保持機構及び基板保持方法は、並びに部品実装装置、部品実装方法は、回路基板に電子部品などを実装する部品実装の産業分野において広く利用することができる。 The substrate holding mechanism and the substrate holding method, the component mounting apparatus, and the component mounting method according to the present invention can be widely used in the industrial field of component mounting in which electronic components are mounted on a circuit board.
1.部品実装装置、 3.吸着ノズル、 7.基板保持装置、 9.制御部、 10.部品、 11.リード線、 14.回路基板、 19.シリンダ、 20.基板保持装置、 21.レールユニット、 22.溝部、 27.サポートテーブル、 28.サポートピン、 35.プッシュロッド、 38.サポートブロック。
1. 2. component mounting device; 6. suction nozzle, 8. substrate holding device; Control unit, 10. Parts, 11. Lead wires, 14. Circuit board, 19. Cylinder, 20. Substrate holding device, 21. Rail unit, 22. Groove part, 27. Support table, 28. Support pin, 35. Push rod, 38. Support block.
Claims (20)
回路基板を弓状に湾曲させて規制保持することにより、部品実装の間に回路基板の変形を矯正して回路基板を所定形状に保つことを特徴とする基板保持方法。 In the board holding method of the component mounting apparatus that regulates and holds the circuit board during component mounting,
A circuit board holding method comprising: curving a circuit board in a bow shape and controlling and maintaining the circuit board in a predetermined shape by correcting deformation of the circuit board during component mounting.
請求項1から請求項6のいずれか一に記載の基板保持方法を利用して部品実装時に回路基板を所定位置に規制保持することを特徴とする部品実装方法。 In the component mounting method of taking out the component supplied from the component supply unit by the suction nozzle and mounting the component at the mounting position of the regulated circuit board,
7. A component mounting method using the substrate holding method according to claim 1, wherein the circuit board is regulated and held at a predetermined position during component mounting.
回路基板の背面に当接してこれを支持する複数のサポートピンと、
前記サポートピンの高さ基準面を形成し、前記サポートピンを取付けるサポートテーブルと、
前記サポートテーブルを昇降させる昇降駆動部とから構成され、部品実装される回路基板を部品実装の間に規制保持する基板保持装置において、
前記複数のサポートピンは、前記一対のレールユニットに近接する位置にあるサポートピンの高さが相対的に低く、前記一対のレールユニットの中央に進むにしたがってサポートピンの高さが相対的に高くなるよう配置され、または前記一対のレールユニットに近接する位置にあるサポートピンの高さが相対的に高く、前記一対のレールユニットの中央に進むにしたがってサポートピンの高さが相対的に低くなるよう配置され、これによって回路基板を上に凸、または下に凸となる弓状に湾曲した形態に支持することを特徴とする基板保持装置。 A pair of rail units that support both ends of the circuit board in the width direction;
A plurality of support pins that contact and support the back of the circuit board;
A support table for forming a height reference surface of the support pins and mounting the support pins;
In a substrate holding device that is configured by a lifting drive unit that lifts and lowers the support table, and that regulates and holds a circuit board on which components are mounted during component mounting,
In the plurality of support pins, the height of the support pins in a position close to the pair of rail units is relatively low, and the height of the support pins is relatively high as it goes to the center of the pair of rail units. The height of the support pins that are arranged so as to be close to each other or the position close to the pair of rail units is relatively high, and the height of the support pins is relatively low as it goes to the center of the pair of rail units. The substrate holding device is characterized in that the circuit board is supported in an arcuate shape that is convex upward or convex downward.
回路基板の背面に当接してこれを支持するサポートブロックと、
前記サポートブロックの高さ基準面を形成し、前記サポートブロックを取付けるサポートテーブルと、
前記サポートテーブルを昇降させる昇降駆動部とから構成され、部品実装される回路基板を部品実装の間に規制保持する基板保持装置において、
回路基板の背面に当接する前記サポートブロックの面が、前記一対のレールユニットに近接する位置では高さが相対的に低く、前記一対のレールユニットの中央に進むにしたがって高さが相対的に高くなるよう形成され、または前記一対のレールユニットに近接する位置では高さが相対的に高く、前記一対のレールユニットの中央に進むにしたがって高さが相対的に低くなるよう配置され、これによって回路基板を上に凸、または下に凸となる弓状に湾曲した形態に支持することを特徴とする基板保持装置。 A pair of rail units that support both ends of the circuit board in the width direction;
A support block that contacts and supports the back of the circuit board;
A support table for forming a height reference plane of the support block and mounting the support block;
In a substrate holding device that is configured by a lifting drive unit that lifts and lowers the support table, and that regulates and holds a circuit board on which components are mounted during component mounting,
The surface of the support block that contacts the back surface of the circuit board is relatively low at a position close to the pair of rail units, and the height is relatively high as it goes to the center of the pair of rail units. Or arranged so that the height is relatively high at a position close to the pair of rail units, and the height is relatively low as it goes to the center of the pair of rail units. A substrate holding apparatus, characterized in that the substrate is supported in an arcuate shape that is convex upward or convex downward.
前記一対のレールユニットは相互に接近移動可能に構成され、接近移動して保持した回路基板を前記両側から押付けることによって、回路基板を上に凸、または下に凸となる弓状に湾曲した形態に保持する機構を備えていることを特徴とする基板保持装置。 In a board holding device that includes a pair of rail units that support both ends of the circuit board in the width direction from both sides, and that holds the circuit board to which the component is mounted during component mounting,
The pair of rail units are configured so as to be able to move closer to each other, and by pressing a circuit board held close to each other from the both sides, the circuit board is curved in an arc shape that protrudes upward or protrudes downward. A substrate holding device comprising a mechanism for holding in a form.
回路基板を規制保持する前記基板保持装置が、請求項11から請求項17のいずれか一に記載の基板保持装置であることを特徴とする部品実装装置。 A component supply unit that supplies components, a mounting head that includes a suction nozzle that takes out and mounts components, a robot that transports the mounting head, and a substrate holding device that carries in and holds the circuit board. In the component mounting apparatus for taking out the component from the component supply unit by the mounting head and mounting the component on the mounting position of the circuit board,
The component mounting apparatus according to any one of claims 11 to 17, wherein the substrate holding device that regulates and holds a circuit board is the substrate holding device according to any one of claims 11 to 17.
The mounting head is configured to descend in a normal direction of the inclined surface of the circuit board with the suction nozzle inclined in order to mount components on the inclined surface of the circuit board inclined by the curve. Item 19. The board mounting apparatus according to Item 18.
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100126 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100525 |