JP2003031996A - 電子部品実装装置の基板バックアップ機構及びそれを用いた基板のバックアップ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡素な構造で安価に製造することができ、作
業者が基板に取り付けられた電子部品の位置を検出した
り、ティーチングしたりする必要がない基板バックアッ
プ機構をする。 【解決手段】 所定位置に位置決めされ、電子部品２１
が装着された基板２０の一方の面を電子部品が存在しな
い箇所でバックアップするものであって、軸線が基板の
一方の面に直交するように配されるとともに軸方向に移
動自在の複数本のバックアップピン２と、各バックアッ
プピンをそれぞれ基板から離間する方向に付勢して基板
から所定距離離間した下端位置に維持するスプリング７
と、各バックアップピンにスプリング７の付勢力に抗し
て基板に接する方向に移動する抗力を付与する空圧源６
と、基板に接する位置に移動したバックアップピンをそ
の位置に係止するストッパ８と、を備えたことを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品実装装置
に装備され、一方の面に部品が実装された基板の他方の
面に部品を実装する際に基板の一方の面を電子部品が存
在しない箇所で支持することにより基板の反りや歪みを
防止する基板バックアップ機構に関し、さらに詳しく
は、基板の一方の面に実装された電子部品を自動的に避
けて基板を支持するように成した基板バックアップ機構
及びそれを用いた基板のバックアップ方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来から、基板の表面に電子部品を自動
的に装着する電子部品実装装置においては、処理中の基
板の歪みや反りを防止するために、複数本のバックアッ
プピンを備えた基板バックアップ機構により基板の一方
の面を下方から支持するようにしている。なお、電子部
品実装装置においては、サイズや形状の異なる複数種類
の基板や、一方の面に既に電子部品が実装された基板を
処理する必要があり、これらの基板を適切に支持できる
ように、基板に応じてバックアップピンの位置を選択変
更できるようにした基板バックアップ機構が提案されて
いる。

【０００３】この種の基板バックアップ機構の先行技術
例としては、例えば、特開平４−１２７５００号公報に
開示されたものが知られている。この基板バックアップ
機構は、図１０に示すように、上下方向に延びる複数本
のバックアップピン１０１と、これらのバックアップピ
ン１０１をそれぞれ独立して上下動させるバックアップ
ピン駆動部１０２と、上下動させるバックアップピン１
０１を指定する制御部１０３と、基板１０５に実装され
た電子部品１０６の位置を検出する検出部１０４とを備
えている。

【０００４】バックアップピン１０１はｍ行、ｎ列のマ
トリックス状に配列されており、各バックアップピン１
０１の下端部にはエアシリンダ（不図示）が接続されて
いる。各エアシリンダに取り付けられた電磁弁（不図
示）をバックアップピン駆動部１０２が開閉制御するこ
とによりバックアップピン１０１が上下動を行うように
なっている。

【０００５】検出部１０４は、バックアップピン１０１
と同様に配列された複数本の棒状のセンサ１０７を有し
ており、電子部品検出位置に配置された基板１０５に実
装された電子部品１０６の位置をこれらのセンサ１０７
で検出する。この検出情報は制御部１０３に送られ、制
御部１０３は、電子部品１０６の存在しない箇所のバッ
クアップピン１０１が上昇するようにバックアップピン
駆動部１０２を制御してバックアップ位置に配置された
基板１０５のバックアップを行う。

【０００６】なお、検出部１０４で電子部品１０６の位
置を検出する代わりに、基板１０５の種類を表す情報が
エンコードされたバーコードラベルを基板１０５に貼付
しておき、このバーコードラベルの情報をバーコードリ
ーダに読み取らせ、この情報に基づいてバックアップピ
ン駆動部１０２を制御してバックアップピン１０１の選
択及び設定を行うようにすることもできる。

【０００７】また、特開２０００−９１７９９号公報に
は、上述した基板バックアップ機構の問題点の解消を図
った基板バックアップ機構が提案されている。この基板
バックアップ機構は、図２に示すように、ｍ行、ｎ列の
マトリックス状に配列されたバックアップピン２０１
と、それぞれに連結されたエアシリンダ２０２とを備
え、一行に位置する各バックアップピン２０１を駆動す
るエアシリンダ２０２に対して一体にエアを給排するた
めの第１エア通路２０３を各行毎に設け、各第１エア通
路２０３へのエアの給排を切り換え可能な第１切り換え
バルブ２０４を設け、一列に位置する各バックアップピ
ン２０１を駆動するエアシリンダ２０２に対して一体に
エアを給排するための第２エア通路２０５を各列毎に設
け、各第２エア通路２０５へのエアの給排を切り換え可
能な第２切り換えバルブ２０６を設け、全てのエアシリ
ンダ２０２に対して一体にエアを給排するための第３エ
ア通路２０７を設け、第３エア通路２０７へのエアの給
排を切り換え可能な第３切り換えバルブ２０８を設けて
いる。

【０００８】各エアシリンダ２０２は、バックアップピ
ン２０１が下端位置にある状態で、第１エア通路２０３
がエア排出状態に、第２エア通路２０５がエア供給状態
にそれぞれ切り換わったとき、バックアップピン２０１
を上昇させ、上昇後は、第３エア通路２０７がエア供給
状態にある限り、他の通路の状態に関係なく、バックア
ップピン２０１を上昇位置に保持するようになってい
る。このような構成によれば、少ない数のバルブで合理
的に各バックアップピンを選択的に昇降駆動することが
できるので、エア給排系統の簡素化や、占有スペース及
びコストの削減を図ることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
基板バックアップ機構では、各バックアップピン毎、あ
るいは各行、各列毎にバルブ制御を行う必要があるた
め、バックアップの設定に時間がかかるという問題点が
ある。また、後者のものでは、上昇させたバックアップ
ピンを個別に下降させることができないため、誤って上
昇させたバックアップピンを下降させるには、一旦全バ
ックアップピンを下降させて最初から設定をやり直す必
要があり、手間がかっていた。

【００１０】また、前者のものでは、全てのバックアッ
プピンのエアシリンダにバルブを設けているため、非常
にコスト高であり、後者のものも、前者のものよりもバ
ルブの数は少ないものの、各行、各列毎にバルブが設け
られているため、コストは高い。また、後者のもので
は、各行、各列のバルブをマトリックス的に制御する必
要があるため、バルブ機構及びその制御システムが非常
に複雑となる。

【００１１】また、前者のものでは、基板に取り付けら
れた電子部品の位置を検出するために、バックアップピ
ンと同様に配列されたセンサーを備えた検出部を別途設
け、この検出部で得られた情報に基づいてバックアップ
ピンを選択駆動したり、基板に貼付されたバーコードラ
ベルの情報をバーコードリーダで読み取り、この情報に
基づいてバックアップピンを選択駆動するようにしてい
る。そして、後者のものでは、このような検出部やバー
コード等の具体的な方法は開示されていないが、何らか
の方法で基板に取り付けられた電子部品の位置を検出す
るか、あらかじめ電子部品の位置情報をコンピュータ等
にティーチングし、これに基づいてバルブの開閉制御を
行うことにより、バックアップピンの自動設定を行うこ
とはできるものの、検出部やティーチング部が必要とな
る。したがって、いずれの場合についても、非常にコス
ト高であるとともに、検出やティーチングに時間と手間
がかかる。

【００１２】本発明は上述した問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、簡素な構造で安価に製造する
ことができるとともに、作業者が基板に取り付けられた
電子部品の位置を検出したり、ティーチングしたりする
必要がない基板バックアップ機構を提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために請求項１の発明は、所定位置に位置決めされ、電
子部品が装着された基板の一方の面を電子部品が存在し
ない箇所でバックアップするものであって、軸線が前記
基板の一方の面に直交するように配されるとともに軸方
向に移動自在の複数本のバックアップピンと、前記各バ
ックアップピンをそれぞれ前記基板から離間する方向に
付勢して前記基板から所定距離離間した原点位置に維持
する付勢手段と、前記各バックアップピンに前記付勢手
段の付勢力に抗して前記基板に接する方向に移動する抗
力を付与する抗力付与手段と、前記基板に接する位置に
移動したバックアップピンをその位置に係止する係止手
段と、を備えたことを特徴とする基板バックアップ機構
である。

【００１４】また、請求項２の発明は、請求項１記載の
基板バックアップ機構を用いた基板のバックアップ方法
であって、前記所定位置に基板を位置決めするステップ
と、前記抗力付与手段により前記各バックアップピンを
移動させてその一端を前記基板の一方の面または該面に
実装された電子部品に当接させるステップと、前記各バ
ックアップピンに対する抗力の付与を停止して前記電子
部品に当接したバックアップピンのみを前記原点位置に
復帰させるステップと、を含むことを特徴とする基板の
バックアップ方法である。

【００１５】また、請求項３の発明は、所定位置に位置
決めされ、電子部品が装着された基板の下面を電子部品
が存在しない箇所でバックアップするものであって、基
台と、この基台の上面から上方に向けて突出するととも
に前記基台に対して上下方向に移動自在に取り付けられ
た複数本のバックアップピンと、前記各バックアップピ
ンをそれぞれ下方に付勢して下端位置に維持する弾発部
材と、前記各バックアップピンに前記弾発部材の付勢力
に抗して上昇する抗力を付与する抗力付与手段と、前記
各バックアップピンについてそれぞれ係脱自在に設けら
れ、前記バックアップピンが前記基板の下面に当接する
位置まで突出したときに前記基台に対して係止するスト
ッパと、を備えたことを特徴とする電子部品実装装置の
基板バックアップ機構である。

【００１６】また、請求項４の発明は、請求項３記載の
基板バックアップ機構が、前記基台の上面に水平方向に
延びるように形成された直線状の溝に摺動自在に係合し
た摺動体と、この摺動体を両方向に摺動させる駆動手段
とを備え、前記各ストッパは、垂直支軸を介して前記摺
動体の上面に枢着されるとともに対応するバックアップ
ピンに向かって付勢され、前記バックアップピンの外周
部に形成された溝に係合して前記バックアップピンを係
止するように形成されており、複数個のバックアップピ
ンが前記ストッパにより係止された状態で前記摺動体が
一方向に摺動すると、前記溝に係合したストッパがそれ
ぞれ前記溝から離脱して前記複数個のバックアップピン
の係止が解除されるようにしたことを特徴としている。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
を図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施
形態である基板バックアップ機構の平面図、図２は図１
のＸ−Ｘ線断面図、図３は図１のＹ−Ｙ線断面図、図４
は図１のＺ−Ｚ線断面図、図５〜図９は図１の基板バッ
クアップ機構の作用の説明図である。

【００１８】本実施形態の基板バックアップ機構は、図
１、２に示すように、略直方体状の基台１と、この基台
１の上面から上方に向けて突出した複数本の円柱状のバ
ックアップピン２、２、・・・とを備えている。バック
アップピン２、２、・・・は、基台１に形成された上下
方向に延びる孔３、３、・・・に収容されていて、上下
方向に移動自在となっている。

【００１９】各バックアップピン２の下端部には側方に
向けて張り出したフランジ状のピストン部２ａが形成さ
れていて、その下面には、下方に向けて突出した棒状の
突起２ｂが形成されている。また、バックアップピン２
の中間部には、溝２ｃが全周にわたって形成されてい
る。

【００２０】孔３は、上端部がバックアップピン２の外
周部に摺接するように形成された径小部３ａとなってお
り、その下側の部分は径が拡大し、ピストン部２ａを上
下動可能に収容しうるように形成された径大部３ｂとな
っている。また、各孔３の径大部３ｂの下端部は基台１
に形成されたエアー供給路４に連通しており、このエア
ー供給路４にはバルブ（電磁弁）５を介して空圧源（抗
力付与手段）６が連通接続されている。

【００２１】各バックアップピン２の外周部にはコイル
スプリング（付勢手段）７が同軸状に巻装されている。
このコイルスプリング７は、上端部が孔３の径大部３ｂ
の上面に当接し、下端部がバックアップピン２のピスト
ン部２ａの上面に当接し、バックアップピン２を下方に
付勢している。

【００２２】基台１の上面には、バックアップピン２が
基台１の上面から所定長さ突出したときに基台１に対し
て固定する矩形板状のストッパ（係止手段）８が各バッ
クアップピン２毎に設けられている。また、基台１の上
面には、図１の左右方向に延びるように一対の断面矩形
状の溝９、９が形成されていて、これらにはそれぞれ角
棒状の摺動体１０が摺動自在に係合している。

【００２３】図７に示すように、各摺動体１０の一端は
それぞれ摺動体１０と整列するように配置されたシリン
ダ１１（駆動手段）のピストンロッド１１ａ（図示せ
ず）に連結されており、このシリンダ１１には空圧源１
２が連通接続されている。この空圧源１２を駆動しない
状態においては、シリンダ１１のピストンロッド１１ａ
はスプリング１１ｂにより後退した状態に維持されてい
る。空圧源１２を駆動すると、ピストンロッド１１ａが
スプリング１１ｂの付勢力に抗して図７の左方向に摺動
し、空圧源１２を停止すると、ピストンロッド１１ａが
右方向に摺動して元の位置に復帰するようになってい
る。

【００２４】各摺動体１０の上面には、それぞれ各スト
ッパ８と対応するように平面視が平行四辺形状の凹部１
０ａ、１０ａ、・・・が交互に向きを変えて形成されて
いる。各ストッパ８の一端は対応する凹部１０ａ内に収
容されるとともに段付きネジ（垂直支軸）１３を介して
水平方向に回動自在に枢着されている。各段付きネジ１
３の外周部にはトーションスプリング１４が同心状に巻
装されており、その一端はストッパ８の上面に凸設した
円柱状の係止部１５の外周部に係合し、他端は摺動体１
０の上面に凸設した円柱状の係止部１６の外周部に係合
しており、ストッパ８を対応するバックアップピン２の
外周部に接する方向に付勢している。

【００２５】次に、上述した基板バックアップ機構の作
用を説明する。下面に電子部品が実装された基板が基板
バックアップ機構の上方の所定の位置に位置決めされる
と、図示しない基板押さえ板が基板の上面に下降して基
板を上昇しないように押さえる。また、空圧源６により
エアー供給路４内に高圧空気が供給され、この高圧空気
は各孔３に流入して各バックアップピン２をコイルスプ
リング７の弾発性に抗して上昇させる。

【００２６】図５に示すように、各バックアップピン２
は、上端が基板２０又はその下面に実装された電子部品
２１に当接するまで上昇する。基板２０の下面からスト
ッパ８の上面までの距離Ｄは、バックアップピン２の上
端から溝２ｃの上端までの距離ｄとほぼ等しくなるよう
に設定されており、バックアップピン２が基板２０の下
面に当接する位置（上端位置）に達するのとほぼ同時に
ストッパ８がスプリング１４の作用により溝２ｃに入り
込む。一方、電子部品２１に当接したバックアップピン
２においては、溝２ｃがストッパ８の位置まで達してい
ないため、溝２ｃにストッパ８が入り込まない。

【００２７】次いで、バルブ５が閉じられ、これによっ
て、各バックアップピン２に空気源６の高圧空気による
上昇力が作用しなくなるため、各バックアップピン２は
スプリング７の付勢力によって下方に移動しようとす
る。このとき、基板２０の下面に当接しているバックア
ップピン２は、溝２ｃにストッパ８が入り込んでいるた
め、下方への移動が阻止され、上端位置に維持される。
一方、電子部品２１に当接しているバックアップピン２
は、溝２ｃにストッパ８が入り込んでいないため、下方
への移動が阻止されず、図６に示すように、突起２ｂが
エアー供給路４の底面に当接する下端位置（原点位置）
に下降する。

【００２８】この状態において、基板２０は、その下面
に当接している複数本のバックアップピン２、２、・・
・によりバックアップされた状態となっている。そし
て、図示しないチップマウンタにより基板２０の上面に
電子部品が実装される。

【００２９】基板の種類が変わるときには、ストッパ８
により上端位置に保持されているバックアップピン２、
２、・・・を下端位置に戻す処理が行われる。すなわ
ち、各摺動体１０に連結されたシリンダ１１に空圧源１
２により空気が供給される。これにより、各シリンダ１
１のロッド１１ａがスプリング１１ｂの付勢力に抗して
前進し、各摺動体１０が図７の左方向に摺動する。

【００３０】これにより、各摺動体１０上に取り付けら
れた各ストッパ８も摺動体１０とともに移動し、段付き
ネジ１３を中心としてスプリング１４による付勢方向に
回動する。さらに摺動体１０が左方向に摺動すると、図
８に示すように、各ストッパ８の一側縁が凹部１０ａの
角部に当接してストッパ８の回動が停止するが、この状
態では、まだ、ストッパ８がバックアップピン２の溝２
ｃに係合している。

【００３１】そして、さらに摺動体１０が左方向に摺動
すると、図９に示すように、溝２ｃに係合しているスト
ッパ８が溝２ｃから離脱するため、ストッパ８により上
端位置に保持されていたバックアップピン２がスプリン
グ７の付勢力により下端位置に移動し、図２に示す初期
状態に復帰する。そして、次の基板が所定位置に供給さ
れると、上述した手順で基板バックアップ機構が新しい
基板に対応した状態に設定される。

【００３２】この基板バックアップ機構は、既に実装さ
れている電子部品をバックアップピンが自動的に避けて
バックアップを行うため、作業者が基板に取り付けられ
た電子部品の位置を確認してバックアップ箇所を決定し
たり、これを基板バックアップ機構にテーチィングした
り、センサで電子部品の位置を検出したり、基板に付着
したバーコードを読み取らせたりする必要がない。した
がって、作業者の手間が低減し、基板の機種の切り換え
時の段取り時間が短縮し、生産効率の向上に大きく寄与
するものである。また、バックアップピンが電子部品に
当接した状態で実装を行うと電子部品が破損する恐れが
有るが、そのような恐れもない。

【００３３】また、この基板バックアップ機構は、実装
済みの電子部品を検出するセンサや、センサからの情報
に基づいて各バックアップピンを制御する複雑な制御シ
ステムを必要とせず、バルブも１個しか使用していない
ため、極めて簡素な構造で、安価に製造することができ
る。

【００３４】さらに、この基板バックアップ機構では、
バックアップピンを係止しているストッパを解除する機
構が、一つの摺動体を摺動させることで同時に複数個の
ストッパを解除させることができるとともに、部品点数
が少ない簡素な構造のものであるため、製造コストが安
価である。

【００３５】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上
述した実施形態に種々の変形を加えることができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、基
板をバックアップするにあたって、既に実装されている
電子部品をバックアップピンが自動的に避けてバックア
ップを行うため、作業者が基板に取り付けられた電子部
品の位置を確認してバックアップ箇所を決定したり、こ
れをバックアップ機構にテーチィングしたり、センサで
電子部品の位置を検出したり、基板に付着したバーコー
ドを読み取らせたりする必要がない。したがって、作業
者の手間が低減し、基板の機種の切り換え時の段取り時
間が短縮し、生産効率の向上に大きく寄与するものであ
る。また、バックアップピンが電子部品に当接した状態
で実装を行うことがないため、部品の破損を防ぐことが
できる。さらに、本発明の基板バックアップ機構は、実
装済みの電子部品を検出するセンサや、センサからの情
報に基づいて各バックアップピンを制御する複雑な制御
システム等を必要とせず、極めて簡素な構造であるた
め、安価に製造することができるとともに、メンテナン
スに要する手間と時間を低減することができる。

【００３７】また、請求項４記載の基板バックアップ機
構では、バックアップピンを係止しているストッパを解
除する機構が、一つの摺動体を摺動させることで同時に
複数個のストッパを解除させることができるとともに、
部品点数が少ない簡素な構造のものであるため、製造コ
ストが安価である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態である基板バックアップ
機構の平面図。

【図２】 図１のＸ−Ｘ線断面図。

【図３】 図１のＹ−Ｙ線断面図。

【図４】 図１のＺ−Ｚ線断面図。

【図５】 図１の基板バックアップ機構の作用の説明
図。

【図６】 図１の基板バックアップ機構の作用の説明
図。

【図７】 図１の基板バックアップ機構の作用の説明
図。

【図８】 図１の基板バックアップ機構の作用の説明
図。

【図９】 図１の基板バックアップ機構の作用の説明
図。

【図１０】 従来の基板バックアップ機構の概略構成
図。

【図１１】 従来の基板バックアップ機構の概略構成
図。

【符号の説明】

２ バックアップピン ６ 空圧源（抗力付与手段） ７ コイルスプリング（付勢手段） ８ ストッパ（係止手段） ２０ 基板 ２１ 電子部品

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定位置に位置決めされ、電子部品が装
   着された基板の一方の面を電子部品が存在しない箇所で
   バックアップするものであって、軸線が前記基板の一方
   の面に直交するように配されるとともに軸方向に移動自
   在の複数本のバックアップピンと、前記各バックアップ
   ピンをそれぞれ前記基板から離間する方向に付勢して前
   記基板から所定距離離間した原点位置に維持する付勢手
   段と、前記各バックアップピンに前記付勢手段の付勢力
   に抗して前記基板に接する方向に移動する抗力を付与す
   る抗力付与手段と、前記基板に接する位置に移動したバ
   ックアップピンをその位置に係止する係止手段と、を備
   えたことを特徴とする電子部品実装装置の基板バックア
   ップ機構。
2. 【請求項２】 請求項１記載の基板バックアップ機構を
   用いた基板のバックアップ方法であって、 前記所定位置に基板を位置決めするステップと、 前記抗力付与手段により前記各バックアップピンを移動
   させてその一端を前記基板の一方の面または該面に実装
   された電子部品に当接させるステップと、 前記各バックアップピンに対する抗力の付与を停止して
   前記電子部品に当接したバックアップピンのみを前記原
   点位置に復帰させるステップと、を含むことを特徴とす
   る基板のバックアップ方法。
3. 【請求項３】 所定位置に位置決めされ、電子部品が装
   着された基板の下面を電子部品が存在しない箇所でバッ
   クアップするものであって、基台と、この基台の上面か
   ら上方に向けて突出するとともに前記基台に対して上下
   方向に移動自在に取り付けられた複数本のバックアップ
   ピンと、前記各バックアップピンをそれぞれ下方に付勢
   して下端位置に維持する弾発部材と、前記各バックアッ
   プピンに前記弾発部材の付勢力に抗して上昇する抗力を
   付与する抗力付与手段と、前記各バックアップピンにつ
   いてそれぞれ係脱自在に設けられ、前記バックアップピ
   ンが前記基板の下面に当接する位置まで突出したときに
   前記基台に対して係止するストッパと、を備えたことを
   特徴とする電子部品実装装置の基板バックアップ機構。
4. 【請求項４】 前記基台の上面に水平方向に延びるよう
   に形成された直線状の溝に摺動自在に係合した摺動体
   と、この摺動体を両方向に摺動させる駆動手段とを備
   え、前記各ストッパは、垂直支軸を介して前記摺動体の
   上面に枢着されるとともに対応するバックアップピンに
   向かって付勢され、前記バックアップピンの外周部に形
   成された溝に係合して前記バックアップピンを係止する
   ように形成されており、複数個のバックアップピンが前
   記ストッパにより係止された状態で前記摺動体が一方向
   に摺動すると、前記溝に係合したストッパがそれぞれ前
   記溝から離脱して前記複数個のバックアップピンの係止
   が解除されるようにしたことを特徴とする請求項３に記
   載の電子部品実装装置の基板バックアップ機構。