JP2001094297A - 基板位置決め機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】吸着による被処理基板の固定を利用しながら、
被処理基板の変形を伴うことなく、該基板を所定位置に
確実に位置決めする基板位置決め機構を提供することで
ある。 【解決手段】ステージ１３に載置された基板１１は、上
下移動機構１７によって上下方向に昇降される。そし
て、上記上下移動機構１７により押し上げられる基板１
１が、基板１１に形成された位置決め用基準孔１２との
関係で定まる基準位置の位置決め用の基準ピン２０によ
ってその面高が一定にされて位置規制される。上記基板
１１は、ステージ１３と上下移動機構１７との間に設け
られた弾性体１５によって、基板１１の主面方向に移動
自在に保持されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、回路基板に電子
部品を自動実装する装置や、プリント基板を自動検査す
る検査装置に利用される基板位置決め機構に関し、搬入
される被処理基板を所定の基準位置へと位置ずれを起こ
すことなく位置決めができるようにした基板位置決め機
構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】回路基板に必要な電子部品を自動実装す
る装置や、実装済み回路基板の電気的特性を自動検査す
る測定機に於いて、該回路基板を所定位置に定置させる
べく基板位置決め機構が利用されており、例えば、特開
平８−３０７０９９号公報に記載されているような基板
位置決め用治具機構が開示されている。

【０００３】図７は、上述した従来の基板位置決め用治
具機構の概略構成図である。

【０００４】図７に於いて、基板１には一対の基準用孔
２が複数組設けられており、位置決め機構には該基準用
孔２に対応する一対の位置決め用ピン３が用意されてい
る。上記基板２は、テーブル６上に載置されたまま上昇
移動され、その基準用孔２に位置決めピン３が挿入され
ることで基板１の位置決めが行われるようになってい
る。

【０００５】また、基板１を位置決めピン３の位置まで
上昇させる際や、処理後の基板１を次工程へ搬送するた
めに搬送路５に下降させる際に生じる、基板１の位置ず
れを防止する手段として、テーブル６に設けられた吸着
機構７によって、該基板１はテーブル６上に固定され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来例によれ
ば、基板１はテーブル６に吸着されるため、基準用孔２
へ位置決めピン３が挿入された状態の位置決め時には、
基板１は吸着力に抗してテーブル６と擦れながら移動さ
れることになる。

【０００７】この場合、位置補正力が吸着による基板１
と移動テーブル６の摩擦力に負けて、基準用孔２に位置
決めピン３が挿入しきらずに位置出しエラーが起こるこ
とも考えられる。また、上記位置決めピン３を無理に挿
入しようとすれば、基準用孔２と位置決めピン３のこじ
り等により、基準用孔２の破損にもつながりかねない。

【０００８】特に、薄手の基板や軟質基板の場合には、
位置補正力が基準用孔の変形や基板自体の変形により吸
収されて、適切な位置への位置決めが不能となってしま
うという課題を有している。

【０００９】したがってこの発明は、吸着による被処理
基板の固定を利用しながら、過大な力を加えることによ
る被処理基板の変形を伴うことなく、該基板を所定位置
に確実に位置決めすることができる基板位置決め機構を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち請求項１に記載
の発明は、位置決め用基準孔を有する被処理基板を載置
する載置台と、上記載置台に載置された被処理基板を固
定する基板吸着手段と、上記載置台に載置された上記被
処理基板を該被処理基板の主面方向に対して垂直方向に
昇降する基板昇降手段と、必要な基板処理を行うために
上記基板昇降手段により押し上げられる被処理基板を上
記位置決め用基準孔との関係で定まる基準位置の位置決
め用基準ピンによってその面高を一定にして位置規制す
る基準位置規制手段と、を備えた基板位置決め機構に於
いて、上記載置台と上記基板昇降手段との間に設けられ
て、上記被処理基板を該被処理基板の主面方向に移動自
在に保持する弾性体と、を具備することを特徴とする。

【００１１】また、請求項２に記載の発明は、位置決め
用基準孔を有する被処理基板を載置台の所定位置に位置
規制する基板位置決め機構に於いて、上記載置台に配設
される基板吸着手段と、上記載置台の下方に配置され、
昇降することで上記載置台の上面より上記被処理基板の
位置決め用基準孔に挿脱可能な位置決め用基準ピンと、
上記位置決め用基準ピンを昇降させる基準ピン昇降手段
と、上記載置台の上方に設置されて昇降可能な押し当て
ピンと、上記押し当てピンを昇降させる押し当てピン昇
降手段と、上記押し当てピンと上記押し当てピン昇降手
段との間に設けられて、上記被処理基板を該被処理基板
の主面方向に移動自在に保持する弾性体と、を具備する
ことを特徴とする。

【００１２】請求項１に記載の基板位置決め機構にあっ
ては、位置決め用基準孔を有する被処理基板が載置台に
載置され、基板吸着手段によって固定される。上記載置
台に載置された上記被処理基板は、昇降手段によって該
被処理基板の主面方向に対して垂直方向に昇降される。
そして、必要な基板処理を行うために、基準位置規制手
段により、上記基板昇降手段により押し上げられる被処
理基板が、上記位置決め用基準孔との関係で定まる基準
位置の位置決め用基準ピンによってその面高が一定にさ
れて位置規制される。上記被処理基板は、上記載置台と
上記基板昇降手段との間に設けられた弾性体によって、
被処理基板の主面方向に移動自在に保持されている。

【００１３】また、請求項２に記載の基板位置決め機構
にあっては、位置決め用基準孔を有する被処理基板が載
置台の所定位置に位置規制される。上記載置台には基板
吸着手段が配設され、更に上記載置台の下方に、上記載
置台の上面より上記被処理基板の位置決め用基準孔に挿
脱可能な位置決め用基準ピンが配置される。また、上記
位置決め用基準ピンは基準ピン昇降手段により昇降され
る。そして、上記載置台の上方には昇降可能な押し当て
ピンが設置され、押し当てピン昇降手段により上記押し
当てピンが昇降される。また、上記押し当てピンと上記
押し当てピン昇降手段との間には、上記被処理基板を該
被処理基板の主面方向に移動自在に保持する弾性体が設
けられている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
第１の実施の形態について説明する。

【００１５】図１は、この発明の基板位置決め機構の概
略を示した図である。

【００１６】図１に於いて、搬送路１０上の所定位置に
搬送されてきた基板１１は、例えば検査用または部品実
装用ステージ１３上で、該ステージ１３に設けられた吸
着機構１４による吸着作用により吸着固定される。ステ
ージ１３は、複数個の弾性体１５を介して上下移動部材
１６上に取付けられている。そして、弾性体１５の柔軟
性により、ステージ１３は、上下移動部材１６に対して
上下方向及び水平方向移動自在に保持されている。但
し、弾性体１５は、ステージ１３上に基板１１が載置さ
れただけの無負荷状態では、ステージ１３を所定位置に
静止して、不安定にふらふらすることはない程度のばね
力を有する。

【００１７】上記上下移動部材１６は、例えばシリンダ
を用いた上下移動機構１７を備えており、この上下移動
機構１７の作用によって基板１１を上昇または下降させ
る。

【００１８】上記基板１１には、例えば一対の基準用孔
１２が少なくとも２組設けられており、その上方の基準
用孔１２に相対する位置に基準板１９に備えられた一対
の基準ピン２０が設置されている。

【００１９】上昇された基板１１は、基準用孔１２に基
準ピン２０が挿入されて、水平（ＸＹ）方向の位置出し
が行われると同時に、基準板１９に押当てられることで
高さ方向に位置出しが行われる。このとき、基準ピン２
０の挿入力に抗して弾性体１５が水平方向に偏倚するの
で、基板１１は、弾性体１５の柔軟性によるステージ１
３と共に水平方向に移動することとなり、基板１１とス
テージ１３の間で滑りは発生しない。

【００２０】この状態で、基板１１上面から部品実装、
及び検査等の必要な処理が行われた後、ステージ１３は
基板１１を下降させ、吸着による固定が開放される。そ
して、基板１１は次工程にベルトコンベア等により搬送
される。

【００２１】次に、この発明の第２の実施の形態を説明
する。

【００２２】図２は、この発明の第２の実施の形態に係
る基板位置決め機構の構成を示したもので、後工程側か
ら見た様子を示した図である。

【００２３】図２に於いて、床面に固定された一対の搬
送壁２３には、搬送ベルト２４がそれぞれ架設されてい
る。この搬送ベルト２４が駆動されることにより、例え
ば複数組の基準用孔１２を備える基板１１を、前工程か
らこの位置決め機構を経由して後工程へと搬送可能とな
っている。

【００２４】この位置決め機構に載置される基板１１の
上方には、基準板１９が固定されている。この基準板１
９には、その先端がテーパ状に形成された基準ピン２０
が、上記基板１１に設けられた基準用孔１２と同数だ
け、基準用孔１２と相対する位置に配置されている。

【００２５】上記搬送壁２３の間には、基板１１を吸着
するための吸着機構１４と、搬送ベルト２４上を搬送さ
れてきた基板１１を停止させるためのストッパ２５とを
備えるステージ１３が設けられている。このステージ１
３は、複数個の弾性体であるばね１５を介して上下移動
部材１６に取付けられている。

【００２６】また、上下移動部材１６の下方には、ブラ
ケット２６を介してベース面に固定された上下移動機構
１７が、該上下移動部材１６と係合して設けられてい
る。そして、上下移動機構１７の作用によって、上記上
下移動部材１６は、ばね１５及びステージ１３を介し
て、基板１１を基準板１９の位置まで上昇可能となって
いる。

【００２７】尚、ばね１５は、ステージ１３上に基板１
１が載置されて上下移動する程度の負荷状態ではふらふ
らせず、安定した姿勢を保てるばね力を保有するものと
する。また、ばねの種類はコイルばねに限られずにＸＹ
Ｚ方向に偏倚可能な板ばね等で構成しても良く、更に
は、ゴムや合成樹脂性の弾性体を使用しても構わないの
は勿論である。

【００２８】次に、この第２の実施の形態による基板位
置決め機構の動作について説明する。

【００２９】いま、一対の搬送壁２３にそれぞれ架設さ
れた搬送ベルト２４の作用により、基板１１が前工程か
ら搬送されると、ストッパ２５により所定の位置で停止
される。基板１１は、吸着機構１４によりステージ１３
上に固定された後、上下移動機構１７の作用により、上
下移動部材１６、ばね１５及びステージ１３の動きに伴
って上昇する。

【００３０】このとき、基準板１９に設置された基準ピ
ン２０のそれぞれが、基板１１に設けられた基準用孔１
２に挿入されて、該基板１１の水平方向の位置決めが行
われると同時に、基準板１９に押し当てられることで高
さ方向の位置出しがなされる。この時、上述した第１の
実施の形態と同様に、水平方向の位置補正は、図３に示
されるように、ばね１５の柔軟性に起因するステージ１
３の水平移動によって行われる。これにより、基板１１
はステージ１３上で吸着力に逆らって滑るようなことは
ない。

【００３１】このように、ばね１５の作用によって保持
されたステージ１３上に基板１１が吸着され位置決めさ
れた状態で、部品実装、検査等の処理がなされた後、ス
テージ１３が下降し、基板１１が搬送ベルト２４上に達
した後、ストッパ２５が搬送路から退避する位置まで下
降される。この後、搬送ベルト２４により、基板１１は
後工程に搬送される。

【００３２】上述した第２の実施の形態によれば、基板
の水平方向の補正移動を、ばねの柔軟性を利用して行
い、吸着力の影響を無くすことにより、基準ピンの補正
力が吸着力に負けて補正エラーを起こすようなことが無
くなる。更に、より大きな補正量も安定して補正できる
ことから、補正しろを大きく取ることができ、結果とし
て搬送路と基板とのクリアランスを増やすことができる
ので、トラブルの少ないスムーズな前工程から後工程へ
の搬送を可能とする。

【００３３】また、補正に関する基準板へのあて付け力
も小さくすることができるので、基板へのストレスも少
なくすることができ、より薄手の基板や軟質基板にも対
応することが可能となる。

【００３４】次に、この発明の第３の実施の形態につい
て説明する。

【００３５】図４は、この発明の第３の実施の形態に係
る基板位置決め機構の構成を示す図である。

【００３６】尚、以下に述べる実施の形態に於いて、上
述した第２の実施の形態と同じ部分には同一の参照番号
を付してその説明は省略する。

【００３７】図４に於いて、搬送ベルト２４が架設され
ている搬送壁２７は、その高さが、ステージ１３が上昇
して最も高い位置に達したときの高さになるように形成
されている。

【００３８】尚、この搬送壁２７の高さは、前工程から
本位置決め機構、及び本位置決め機構から後工程までの
接合部では特に必要でなく、この発明の位置決め機構の
みで良い。

【００３９】次に、この第３の実施の形態に於ける基板
位置決め機構の動作について説明する。

【００４０】基板１１は、ステージ１３の上昇に伴って
上昇するが、この時、搬送壁２７がそのガイドとして機
能する。したがって、ばね１５の柔軟性により、ステー
ジ１３に揺れが発生した場合にも、搬送壁２７がその揺
れを規制し、基準用孔１２に基準ピン２０が挿入される
のを可能にする。

【００４１】この第３の実施の形態に於けるその他の基
板位置決め機構の動作は、上述した第２の実施の形態に
於ける基板位置決め機構の動作と同様であるので、ここ
では説明を省略する。

【００４２】このように、第３の実施の形態によれば、
ばね部に起因する不測の揺れが発生した場合にも、ガイ
ドの役目を果たす搬送壁２７により揺れが抑制され、確
実に基準用孔１２に基準ピン２０を導くことが可能とな
り、位置決め不良回数を減少させて、より確実な位置決
めを実施することが可能となる。

【００４３】次に、この発明の第４の実施の形態につい
て説明する。

【００４４】図５は、この発明の第４の実施の形態に係
る基板位置決め機構の構成を示す図である。

【００４５】図５に於いて、ベース面に固定された一対
の搬送壁２３には、それぞれ搬送ベルト２４が架設され
ていて、該搬送ベルト２４により基板１１が搬送可能と
なっている。基板１１の下方には、基準板３０が固定さ
れている。この基準板３０には吸着機構１４が備えられ
ており、この吸着機構１４によって基板１１が基準板３
０に吸着可能となっている。

【００４６】上記基準板３０の下方には、一対の基準ピ
ン３１を備えたピン固定部材３２が設けられている。こ
のピン固定部材３２は、ブラケット２６を介してベース
面に固定された上下移動機構１７に係合されることによ
り、上下移動可能である。

【００４７】尚、基準板３０には、基準ピン３１の相対
する位置に孔３０ａが形成されているもので、基準ピン
３１は、基準板３０の上面から上方に出し入れ可能とな
っている。

【００４８】一方、基板１１の上方には、押し当てピン
３４がばね３５を介して押し当て板３６と係合してい
る。上記押し当てピン３４は、図６に示されるように、
押し当て板３６に形成された孔３６ａに挿入されてお
り、ばね３５の伸縮により押し当て板３６に対して垂直
方向に移動自在となっている。

【００４９】更に、上記押し当て板３６の上方には、固
定板３７にシリンダ３８が固定されている。このシリン
ダ３８のロッド３９が押し当て板３６と係合しているこ
とで、該押し当て板３６を介して押し当てピン３４が垂
直方向に移動可能となっている。

【００５０】尚、押し当て板３６に形成された孔３６ａ
の径は、押し当てピン３４の軸部の径よりも大きく形成
されており、従って押し当てピン３４は押し当て板３６
に対して傾倒することが可能である。

【００５１】また、図５及び図６では、押し当てピン３
４の数は２本として示されているが、これに限られるも
のではなく、例えば基準ピン３１の左右両側を押すよう
に４本にする等の本数設定をしても良い。

【００５２】更に、図５及び図６では、押し当てピン３
４の基板側端部の形状は平面となっているが、これが例
えば球形状等に形成されていても構わない。

【００５３】次に、第４の実施の形態の動作について説
明する。

【００５４】前工程から搬送ベルト２４によって搬送さ
れてきた基板１１は、図示されないストッパにより所定
位置に停止される。ここで、上下移動機構１７の作用に
よりピン固定部材３２が上昇され、それに伴って基準ピ
ン３１が基準板３０に形成された孔３０ａを通って基板
１１の基準用孔１２に挿入される。薄い基板や軟質基板
の場合は、特に、基板自体の浮きや変形等が原因で、基
準用孔１２に基準ピン３１が挿入しきらない場合が考え
られる。

【００５５】しかしながら、第４の実施の形態に於いて
は、以下に述べるような作用により、確実に挿入され
る。

【００５６】すなわち、シリンダ３８が駆動されること
によって押し当て板３６と係合されている押し当てピン
３４は下降する。押し当てピン３４の下端は基板１１の
上面に押し当てられ、それ故、基板１１にはばね３５の
作用により下方に付勢力が与えられる。

【００５７】基準用孔１２が基準ピン３１から若干ずれ
ている場合、基準用孔１２に基準ピン３１の先端に形成
されたテーパ部が挿入されようとして、基板１１には水
平方向に補正しようとする力が働く。このとき、押し当
てピン３４は基板１１を下方に押しつけながら、基板１
１の水平補正方向に傾倒する。これにより、基板１１に
は過大なストレスをかけることなく、基準用孔１２に基
準ピン３１の挿入が完了する。

【００５８】以上により、基板１１の位置決めが完了
し、更に吸着機構１４により基板１１が基準板３０に吸
着固定されて必要な処理が行われる。その後、上述した
基板当て付けの作用と逆の作用により、基板１１が開放
されて、搬送ベルト２４の搬送により次工程に搬送され
る。

【００５９】尚、上記基板位置出しの作用順序は、基準
ピン３１の動作の後に押し当てピン３４を動作する順序
で説明したが、この順序が逆でも構わない。

【００６０】このように、第３の実施の形態によれば、
上述した第１の実施の形態と同様の効果をもって下面基
準の基板にも対応可能となる。

【００６１】尚、この発明の上記実施の形態によれば、
以下の如き構成を得ることができる。

【００６２】すなわち、 （１） 位置決め用基準孔を有する被処理基板を昇降す
る基板昇降手段と、必要な基板処理を行うために上記基
板昇降手段により押し上げられる被処理基板を上記位置
決め用基準孔との関係で定まる基準位置の位置決め用基
準ピンによってその面高を一定にして位置規制する基準
位置規制手段とを備え、被処理基板の載置台に設けた基
板吸着手段によって被処理基板を固定する基板位置決め
機構に於いて、被処理基板を載置する載置台と上記基板
昇降手段との間に弾性体を配設したことを特徴とする基
板位置決め機構。

【００６３】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、基板の
水平方向の補正移動をばねの柔軟性を利用して行い、吸
着力の影響を無くすことにより、補正力が吸着力に負け
て基準用孔にピンが入りきらないといったような補正エ
ラーを起こすようなことが無くなる。

【００６４】更に、より大きな補正量も安定して補正す
ることができるので、補正しろを大きく取ることがで
き、結果として搬送路と基板とのクリアランスを増やせ
ることから、トラブルの少ないスムーズな前工程から後
工程への搬送を可能とする。

【００６５】また、補正に要する基準板への当て付け力
も小さくすることができることで、基板へのストレスも
少なくでき、より薄手の基板や軟質基板にも対応するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態に係る基板位置決
め機構を示した図である。

【図２】この発明の第２の実施の形態に係る基板位置決
め機構の構成を示したもので、後工程側から見た様子を
示した図である。

【図３】図２の基板位置決め機構に於ける基板位置決め
時の形態の例を示した図である。

【図４】この発明の第３の実施の形態に係る基板位置決
め機構の構成を示す図である。

【図５】この発明の第４の実施の形態に係る基板位置決
め機構の構成を示す図である。

【図６】図５の基板位置決め機構に於ける基板押し当て
ピンの拡大図である。

【図７】従来技術の概略を示す図である。

【符号の説明】

１０ 搬送路、 １１ 基板、 １２ 基準用孔、 １３ ステージ、 １４ 吸着機構、 １５ 弾性体（ばね）、 １６ 上下移動部材、 １７ 上下移動機構、 １９、３０ 基準板、 ２０、３１ 基準ピン、 ２３、２７ 搬送壁、 ２４ 搬送ベルト、 ２５ ストッパ、 ２６ ブラケット、 ３０ａ 孔、 ３２ 固定部材、 ３４ 押し当てピン、 ３５ ばね。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 位置決め用基準孔を有する被処理基板を
   載置する載置台と、 上記載置台に載置された被処理基板を固定する基板吸着
   手段と、 上記載置台に載置された上記被処理基板を該被処理基板
   の主面方向に対して垂直方向に昇降する基板昇降手段
   と、 必要な基板処理を行うために上記基板昇降手段により押
   し上げられる被処理基板を上記位置決め用基準孔との関
   係で定まる基準位置の位置決め用基準ピンによってその
   面高を一定にして位置規制する基準位置規制手段と、 を備えた基板位置決め機構に於いて、 上記載置台と上記基板昇降手段との間に設けられて、上
   記被処理基板を該被処理基板の主面方向に移動自在に保
   持する弾性体と、 を具備することを特徴とする基板位置決め機構。
2. 【請求項２】 位置決め用基準孔を有する被処理基板を
   載置台の所定位置に位置規制する基板位置決め機構に於
   いて、 上記載置台に配設される基板吸着手段と、 上記載置台の下方に配置され、昇降することで上記載置
   台の上面より上記被処理基板の位置決め用基準孔に挿脱
   可能な位置決め用基準ピンと、 上記位置決め用基準ピンを昇降させる基準ピン昇降手段
   と、 上記載置台の上方に設置されて昇降可能な押し当てピン
   と、 上記押し当てピンを昇降させる押し当てピン昇降手段
   と、 上記押し当てピンと上記押し当てピン昇降手段との間に
   設けられて、上記被処理基板を該被処理基板の主面方向
   に移動自在に保持する弾性体と、 を具備することを特徴とする基板位置決め機構。