JP2003037393A - 基板組立装置とこれを用いた基板組立方法 - Google Patents
基板組立装置とこれを用いた基板組立方法Info
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Abstract
であった。 【解決手段】 基台22上に固定して設けられた固定フ
レーム34と、この固定フレーム34に着脱自在に装着
されるワークカセット35と、このワークカセット35
の下方に載置されるとともにプリント基板23を保持す
る基板保持部24と、この基板保持部24の位置を移動
制御するテーブル27,28,29とを備えたものであ
り、ワークカセット35を交換することにより、プリン
ト基板23に対して複数の基板組立作業を実施すること
が可能なものである。これにより、組立基板の変更等が
生じても柔軟に対応できる基板組立装置21を得ること
ができる。
Description
り、更に詳しくは多品種にも柔軟に対応できる基板組立
装置とこれを用いた基板組立方法に関するものである。
て説明する。従来のプリント基板の組立は図32に示す
ようなものであった。即ち、1はプリント基板を加工す
る専用の金型であり、プリント基板に孔等をあけるもの
である。
れたクリーム半田の印刷機2でクリーム半田の印刷がな
されていた。また、必要に応じて、ディスペンサ等でク
リーム半田の塗布がなされた。
装着される。この部品には夫々複数種類の抵抗、コンデ
ンサ、インダクタンス、半導体等がある。このように部
品が装着されたプリント基板はリフロー炉4内を通過す
ることによって、前記部品はプリント基板に半田付(固
着)される。
調整や検査を行い、最後にワークシート状のプリント基
板においては、専用の分割金型6で分割をしていた。こ
のようにしてプリント基板は組み立てられていた。
な従来の基板組立装置では、夫々の工程ごとに夫々専用
の組立装置を用いているため、組立基板の変更等に対し
ては、これら専用の組立装置の工程を解体して、必要に
応じて新しく専用の基板組立装置を導入するとともに専
用の組立工程を準備する必要があり、その労力は大変な
ものであった。
で、例え組立基板の変更等が生じても柔軟に対応できる
基板組立装置を提供することを目的としたものである。
本発明の基板組立装置は、基台上に固定して設けられた
固定フレームと、この固定フレームに着脱自在に装着さ
れるワークカセットと、このワークカセットの下方に載
置されるとともにプリント基板を保持する基板保持部
と、この基板保持部の位置を移動制御するテーブルとを
備え、前記ワークカセットを交換することにより、前記
プリント基板に対して複数の基板組立作業を実施するこ
とが可能なものである。
ても柔軟に対応できる基板組立装置を得ることができ
る。
は、基台上に固定して設けられた固定フレームと、この
固定フレームに着脱自在に装着されるワークカセット
と、このワークカセットの下方に載置されるとともにプ
リント基板を保持する基板保持部と、この基板保持部の
位置を移動制御するテーブルとを備え、前記ワークカセ
ットを交換することにより、前記プリント基板に対して
複数の基板組立作業を実施することが可能な基板組立装
置であり、着脱自在なワークカセットを交換することに
より、複数の基板組立作業が実施できるので、組立基板
の変更等に柔軟に対応することができる。即ち、多種変
量生産あるいは変種変量生産にも容易に対応することが
できる基板組立装置である。
組立基板専用の専用機を設ける必要がないので、低価格
の基板組立装置が実現できる。
は、プリント基板に対して加工・塗布・部品装着・部品
固着・調整・検査・フィルム貼付け・分割作業のいずれ
か一つの作業を行う請求項1に記載の基板組立装置であ
り、これらのワークカセットを交換することにより、ほ
とんど全ての基板組立ができる。従って、組立基板の変
更等に柔軟に対応することができる。
カセットが着脱自在に固定フレームに装着されるととも
に、このワークカセットは自立可能とした請求項1に記
載の基板組立装置であり、複数種のワークカセットが装
着されるので、複数種の部品をプリント基板に装着する
ことができる。また、ワークカセットは自立可能である
ので、ワークカセットの自動交換が可能となる。
セットを、夫々外形を同じにするとともに、直方体形状
とした請求項3に記載の基板組立装置であり、直方体形
状にすることにより、ワークカセットの管理が容易にな
る。また、自動交換も容易となる。
上方にワークカセットが収納される収納部が設けられた
請求項3に記載の基板組立装置であり、固定フレームの
上方に近接してワークカセットの収納部が設けられてい
るので、自動交換が容易になるとともに全体の小型化を
図ることができる。
にはバーコードが貼り付けられた請求項3に記載の基板
組立装置であり、バーコードが貼り付けられているの
で、ワークカセットの選択等を容易にコンピュータ等で
確認することができ、自動交換を簡便かつ容易に実現す
ることができる。
御するテーブルは、X方向とY方向とθ方向に制御可能
な請求項1に記載の基板組立装置であり、プリント基板
の任意の位置に対して作業をすることができる。
流にはローダ部が設けられるとともに下流にはアンロー
ダ部が設けられた請求項1に記載の基板組立装置であ
り、この基板組立装置をベルトコンベアの途中に設ける
ことができ、効率の良い工程設計を行うことができる。
は、プリント基板に対して無極性部品を装着する請求項
1に記載の基板組立装置であり、無極性部品をスピーデ
ィに装着することができる。
は、プリント基板に対して有極性部品を装着する請求項
1に記載の基板組立装置であり、有極性部品の極方向を
誤ることなくプリント基板に装着することができる。
は、線材を予め定められた長さに切断するとともにプリ
ント基板に装着する請求項1に記載の基板組立装置であ
り、0オームのチップ抵抗を使う必要がなく、低価格の
組立基板が実現できる。
は、粒子状部品をプリント基板に装着する請求項1に記
載の基板組立装置であり、バルク部品をプリント基板に
実装することができるので、プリント基板の小型化を図
ることができる。
は、プリント基板に長孔を設けるルーターを有する請求
項1に記載の基板組立装置であり、金型を使うことな
く、プリント基板の加工ができる。
は、プリント基板に設けられたパターンを切断するルー
ターを有する請求項1に記載の基板組立装置であり、同
一のプリント基板のパターンでありながら、切断により
仕様の違う組立基板への対応が容易にできる。また、パ
ターンカットにより周波数の調整等も行うことができ
る。
は、プリント基板を分割するルーターを有する請求項1
に記載の基板組立装置であり、金型を使うことなくプリ
ント基板の分割ができる。
は、プリント基板に粘性流体を塗布する注射針を有する
請求項1に記載の基板組立装置であり、クリーム半田や
フラックスや接着剤等の塗布を行うことができる。ま
た、スタンプや導体描画等を施すこともできる。
は、プリント基板のパターンに半田を溶着させる請求項
1に記載の基板組立装置であり、リフロー半田ができな
い特殊な部品の半田付等を行うことができる。
は、プリント基板のパターンに半田盛りを行う請求項1
に記載の基板組立装置であり、パターンを強化して大電
流を流すようにすることができる。また、半田盛りを行
うとパターンのインピーダンスが変わるので、発振周波
数の調整等も行うことができる。
は、プリント基板に設けられた電子部品の調整を行う調
整棒を有する請求項1に記載の基板組立装置であり、こ
の調整棒により、半固定ボリューウムやトリマコンデン
サやコイルの予備調整又は本調整ができる。
は、プリント基板に部品を積層搭載する請求項1に記載
の基板組立装置であり、部品を積層搭載することによ
り、並列回路の形成や調整を行うことができる。また、
部品を積層搭載することにより、組立基板の薄型化が図
れる。
は、プリント基板に装着された部品に当接して検査する
検査端子を有する請求項1に記載の基板組立装置であ
り、この検査端子を用いて組立基板の予備検査や本検査
ができる。
には、プリント基板の夫々の部品を確認すべくカメラが
設けられた請求項1に記載の基板組立装置であり、カメ
ラで確認しながら実装等の作業ができるので、精密実装
が可能となる。
は、プリント基板にフィルムを貼り付ける請求項1に記
載の基板組立装置であり、バーコードラベルとかマーク
等をプリント基板に貼り付けるので、多品種生産の場
合、組立基板の管理が容易となる。
にクリーム半田を印刷する第1の工程と、この第1の工
程の後に前記プリント基板に部品を装着する第2の工程
と、この第2の工程の後に前記部品を前記プリント基板
に半田付をする第3の工程とからなる基板組立方法にお
いて、少なくとも前記第2の工程は請求項1に記載の基
板組立装置を用いた基板組立方法であり、部品実装を簡
易な装置で行うことができる。また、複数種の部品であ
ってもワークカセットの着脱が容易なので対応が容易で
ある。更に、組立基板の種類が変わっても容易に対応す
ることができる。即ち、多種変量生産あるいは変種変量
生産にも容易に対応することができる。
前に、プリント基板を請求項1に記載の基板組立装置を
用いて加工をする工程を有した請求項24に記載の基板
組立方法であり、金型を用いることなくプリント基板の
加工工程も行うことができる。
後に、プリント基板に請求項16に記載の基板組立装置
を用いて粘性流体を塗布する工程を有した請求項24に
記載の基板組立方法であり、特殊な部分に任意の量のク
リーム半田等を容易に塗布する工程を設けることができ
る。
後に、プリント基板に請求項19に記載の基板組立装置
を用いて調整を行う第4の工程を有した請求項24に記
載の基板組立方法であり、専用の調整装置を使うことな
く、容易に組立基板の調整を行う工程を設けることがで
きる。
後に、プリント基板に請求項21に記載の基板組立装置
を用いて検査を行う第5の工程を有した請求項27に記
載の基板組立方法であり、専用の検査装置を使うことな
く、容易に組立基板の検査を行う工程を設けることがで
きる。
後に、プリント基板に請求項15に記載の基板組立装置
を用いて分割を行う第6の工程を有した請求項28に記
載の基板組立方法であり、金型を用いることなくプリン
ト基板の分割をする工程を設けることができる。
を用いて説明する。
立装置を用いたプリント基板組立の工程図である。図1
において、11はプリント基板を加工する工程であり、
基板組立装置(図1、図2を用いて実施の形態2で説明
する)であり、この基板組立装置に加工系のワークカセ
ットを挿入して、プリント基板に孔あけやパターンカッ
ト等の加工をする。
プリント基板にクリーム半田の印刷機でクリーム半田の
印刷がなされる。また、必要に応じて、基板組立装置に
流体系のワークカセットを挿入してクリーム半田等の塗
布がなされる。
のワークカセットを挿入して種々の部品が装着される。
この部品装着工程ではワークカセットにより夫々複数種
類の抵抗、コンデンサ、インダクタンス、半導体等が装
着される。
ント基板がリフロー炉内を通過する。このことによっ
て、前記部品はプリント基板に半田付(固着)される。
また、必要に応じて、固着系のワークカセットを用いて
特殊な部品を半田付することもある。
検査系のワークカセットを挿入して調整或いは検査を行
う。
いては、工程16で分割系のワークカセットを挿入して
プリント基板をワークシートから分割する。
とんどの工程は、この基板組立装置に挿入されるワーク
カセットを交換することによって実現できる。従って、
着脱自在なワークカセットを交換することにより、種々
の基板組立作業が実施できるので、多種変量生産等で組
立基板の変更等に柔軟に対応することができる。
組立基板専用の専用機を設ける必要がないので、低価格
の基板組立工程が実現できる。
用いる必要もなく、適宜、生産量に応じて最適の数で構
成すれば良い。この場合、ワークカセットを交換するこ
とにより、極端な話、一台の基板組立装置でもプリント
基板を組み立てることができる。特に多品種少量生産に
おいては特にその威力を発揮するものである。いわゆ
る、屋台方式の生産も可能となる。
に使用する基板組立装置の説明を行い。実施の形態3以
降では夫々のワークカセットの説明を行う。特に実施の
形態3と4では装着系のワークカセットの詳細な説明を
行い、それ以降のワークカセットに関しては実施の形態
3,4を参考に説明の簡略化を図っている。
視図であり、図2はその断面図である。図1、図2に示
すように、基板組立装置21は、直方体形状をした基台
22の上面にプリント基板23を保持して移動する基板
保持部24を備えている。基台22の前記右側にはプリ
ント基板23を供給するローダ部25が配置され、反対
の左側には基板保持部24からプリント基板23を排出
するアンローダ部26が配置されている。プリント基板
23は、ベルトコンベアに連結された右側のローダ部2
5から基板保持部24に供給され、このプリント基板2
3に後述するワークカセット35で定められた夫々特有
の作業が施された後、アンローダ部26によって左側の
ベルトコンベアに連結される。そして、次の部品装着装
置による作業へと進んで行く。
に、基台22の上面をY方向に摺動するYテーブル27
と、その上部に取り付けられてX方向に摺動するXテー
ブル28と、その上部に取り付けられて回転するθテー
ブル29から構成されている。そして、このθテーブル
29には、プリント基板23の一対の端部を保持する一
対のガイドレール30が設けられている。
ブル29は夫々モータ31,32,33によって独立し
て駆動されるようになっている。
4が取り付けられ、この固定フレーム34の中央部の下
側の空間にはワークカセット35が固定フレーム34か
ら吊り下げられた状態で固定されて配置されている。そ
して、基板保持部24はワークカセット35の下部の空
間をX,Y,θ方向に移動するようになっており、ワー
クカセット35から直接プリント基板23に作業を加え
ることができる。従って、簡便な基板組立装置21を実
現することができる。
ーム34に着脱自在に装着できるので、ワークカセット
35を交換することにより、種々の基板組立作業に対応
することができる。
4の上方には収納部36が設けられている。この収納部
36にはワークカセット35が収納されている。ワーク
カセット35はその外形が直方体形状をしており、自立
可能である。また固定フレーム34の上方に近接して設
けられている収納部36内にワークカセット35が挿入
して固定され、自動交換が能率良くできるようになって
いる。
た係合溝であり、ワークカセット35の上方に設けられ
た係合部38に係合して上下方向が固定される。また、
ワークカセット35の後面に設けられた凸部39と固定
フレーム34の立壁に設けられた凹部40が係合して左
右方向が固定される。
36の上方に設けられた係合溝37aとワークカセット
35の上方に設けられた係合部38とが係合して摺動自
在に係止されて収納される。
るためのワークカセット35のうち、無極性の部品51
を供給するワークカセット52について図4、図5を用
いて説明する。
金属製のフレーム53を有し、このフレーム53の上部
に部品51をばら状態で貯蔵している貯蔵部54が設け
られている。
通路55に導かれ、この通路55に沿って一列に整列し
て搬送されるようになっている。この通路55は、その
始端が後ほど説明する部品整列部に連通するとともに、
その終端は位置決め部56に連結されている。
搬送された先頭の部品51の前方面と当接する位置決め
部56と、部品51を位置決め部材57側に吸引する真
空路58により部品51を確実に位置決め部材57に当
接させており、正確な位置決めが行われる。なお、真空
路58には、ニップル59が接続され、このニップル5
9を介して真空源が接続されて、吸引動作が所定のタイ
ミングで行われるものとなっている。
60が配置されている。このプッシャ60には、位置決
め部56で位置決めされた部品51を吸着して保持する
ノズル61と、このノズル61を下方に付勢するばね6
2を有している。ノズル61内部には真空源に接続され
るとともに所定のタイミングで吸着動作を行う真空路が
設けられている。ノズル61の上部には、ばね62の受
けとなるフランジ部63が設けられており、このフラン
ジ部63の下面は揺動するレバー64の上面と当接する
ようになっている。
イド65によって、軸66を中心として揺動するように
なっている。つまり、電磁ソレノイド65の駆動によ
り、レバー64は実線で描かれた位置から想像線で描か
れた位置へと移動し、これに伴い、ばね62の付勢力に
よりノズル61が下方に移動することになる。逆に、こ
のノズル61の上昇は、電磁ソレノイド65の駆動によ
ってレバー64が上方に揺動することによってなされ
る。
の下部には出口67が設けられ、ノズル61の下端に吸
着保持された部品51は、この出口67を通ってプッシ
ャ60に連結されたノズル61の下降に伴ってワークカ
セット52からプリント基板23に装着される。即ち、
基板組立装置21の基板保持部24に保持されたプリン
ト基板23にそのまま直接実装される訳である。
52のフレーム53の上部には基板組立装置21に取り
付けられる係合部38が設けられている。一方、基板組
立装置21の固定フレーム34の中央部の下面には、図
2に示すように、係合溝37が設けられており、ワーク
カセット52の係合部38を固定フレーム34の内壁に
当接させて位置決めしている。また、この位置決めを更
に確実なものにするために、ワークカセット52の後面
には図4に示す凸部39を設け、図2に示す固定フレー
ム34の立壁面の凹部40に嵌合するようになってい
る。この固定フレーム34の立壁面にはコネクタが設け
られており、このコネクタにワークカセット52の後面
に設けられたコネクタ68が接続するようになってい
る。これらのコネクタにより基板組立装置21とワーク
カセット52は電気的に接続されて、連続した動作がで
きるようになっている。
0が貼り付けられており、このバーコード50には貯蔵
部54内の部品51の品番等の情報が記載されている。
従って、自動交換時に容易に品番等を確認することがで
きる。また、フレーム53は直方体であり、自動交換で
きるように自立可能となっている。
ト52の動作について説明する。先ず、ワークカセット
52においては、図5に示すように部品51が通路55
に沿って整列して搬送される。そして、通路55の終端
に設けられた位置決め部56で、先頭の部品51が真空
路58によって吸引され、この部品51の前方面が位置
決め部材57に当接して正確に位置決めされる。次に、
プッシャ60のノズル61が先頭の部品51を吸着保持
する。
4のXテーブル28又はYテーブル27が夫々モータ3
2,31によって駆動され、部品51が実装される個所
に移動させる。次に、部品51を出口67から下方へ移
送し、プリント基板23の所定個所に部品51を実装す
る。
ト基板23に実装する場合は、図1に示す基板保持部2
4のθテーブル29のモータ33の駆動によって回転さ
せて実装作業を行う。
の部品51を取り出して、安定した部品実装を行うこと
ができる。
一体的に取り付け、このワークカセット52の下方に配
置されたプリント基板23に直接実装するので、部品5
1の位置決めから実装までの時間を大幅に短縮して、実
装作業の高速化を図ることができる。
21に吊り下げて取り付け、このワークカセット52の
下方の空間を基板保持部24が移動するので、基板組立
装置21の構造が簡単なものとなり、小型化を図ること
ができる。
ばら状態の部品51を整列する部品整列部について図6
に基づいて説明する。図6において、53aはフレーム
であり、71はこのフレーム53aの上部に設けられた
(磁性体電極を有するチップ状の)部品51の投入口で
ある。72は部品51の収納室であり、この外周には円
形状のガイド73が設けられている。
個の磁石75がB方向に回転しており、この磁石75に
吸引されて部品51もガイド73に沿って上方に持ち上
げられる。77は部品51の取入口であり、予め定めら
れた方向に整列された部品51のみこの取入口77から
取り入れられる。取り入れられた部品51は、取入口7
7に滑らかに連結して設けられた通路55に整列された
状態で流入され、下方の終端78に向かって流れてい
く。
が設けられた回転板79がB方向に回転することによ
り、複数個の部品51はガイド73面と壁74面の双方
向に同時に吸引されて回転板79と一緒に回転する。こ
の状態で取入口77にくると、この取入口77に対して
予め定められた方向に整列している部品51は取り入れ
られ、通路55内を下流に向かって流出して行く。
1aは、取入口77に流入することはできず、落下して
再びガイド73面と壁74面の双方向に吸引されて回転
板79と一緒に回転する。このように、取入口77に流
入する前に部品51はガイド73面と壁74面の双方向
に同時に吸引されているので、多くの部品51は既に整
列されていることになる。本実施の形態では1分間に略
1000個の部品整列ができる。
離に設けられた検出センサであり、非接触の透過型光セ
ンサで形成されている。そして、この検出センサ80で
部品51が充満していることを検出すると、磁石75の
回転を停止するように制御している。このことにより、
部品51が収納室72内で不要に擦れることを防止する
とともに磁石の回転エネルギーの省力化も図っている。
は透過型の光センサを用いたが反射型の光センサでも良
い。また、磁気センサを用いることもできる。ここで、
重要なことは、部品を傷めない点或いは検出スピードの
速い点で非接触型の検出センサを用いることである。
82を介して回転板79に駆動力を伝え、回転板79を
B方向に回転させている。
るためのワークカセット35のうち、有極性の部品10
1を供給するワークカセット102について図7から図
13を用いて説明する。このワークカセット102は部
品101の種類ごとに複数個用意されており、その外形
形状は全て同じ直方体形状であり、自立可能となってい
る。
金属製のフレームであり、このフレーム103内には部
品101が収納されたエンボステープ104が巻き付け
られたテープリール105が設けられている。なお、エ
ンボステープ104は、部品101が収納されているキ
ャリアテープ106と、このキャリアテープ106に収
納された部品101と、この部品101がこぼれないよ
うに蓋をするトップテープ107とで構成されている。
テープ104は、プーリ108で方向が略90度変えら
れる。方向転換されたエンボステープ104は、部品整
列部を形成するスプロケットホイール109と、このス
プロケットホイール109に対向して設けられるととも
にスプロケットホイール109と等速回転をするロータ
リーノズル110に導かれる。なお、スプロケットホイ
ール109は、モータ111でドライブホイール112
を回転させて、このドライブホイール112に連結され
ている。
トップテープ107がめくり上げられ、キャリアテープ
106内の部品101がロータリーノズル110側に移
される。そして、部品101が取り出されたキャリアテ
ープ106は再びトップテープ107と合わさってフレ
ーム103のキャリアテープ出口113から排出され
る。
部品101は通路114に取り込まれ後述する位置決め
部115に送られる。この位置決め部115に導かれた
部品101は、プッシャに連結されたノズル131で真
下にあるプリント基板23に直接部品101を装着す
る。
示す固定フレーム34の係合溝37に係合して上下方向
を固定する係合部であり、フレーム103の上部に設け
られている。また、118はワークカセット102を固
定フレーム34の凹部40に挿入されて左右方向を固定
する凸部であり、フレーム103の後面に設けられてい
る。また、119は基板組立装置21本体とワークカセ
ット102との間の電気信号の授受を行うコネクタであ
る。
ータリーノズル110対向部近傍の拡大図である。図8
において、スプロケットホイール109とロータリーノ
ズル110の対向面120にエンボステープ104が流
入する。このとき対向面120の直前でエンボステープ
104からトップテープ107がめくり上げられる。1
21はロータリーノズル110に設けられた孔であり、
部品101をロータリーノズル110側へ真空吸着す
る。そして、部品101はロータリーノズル110に吸
着したまま通路114に流入する。この通路114は図
9に示すように断面が部品101の外形と相似形をして
おり、部品101の外形より若干大きくしてある。そし
て、ロータリーノズル110に吸着された部品101
は、略90度搬送されたところでロータリーノズル11
0と別れて通路114のみを進行する。
収納された部品101はそのままの状態で極性の方向を
変えることなくロータリーノズル110を介して通路1
14に導かれる。なおここで、スプロケットホイール1
09とロータリーノズル110とは等速度で回転してい
る。また、部品101が取り出されたキャリアテープ1
06とトップテープ107は再び合わさって、スプロケ
ットホイール109でキャリアテープ出口113に向か
って搬送される。
る。図10において、130はガイドブロックである。
通路114の端部114aはガイドブロック130の縦
方向の壁に連結されている。このガイドブロック130
の内側は、部品101が一個のみ流入するように四角形
をしている。131はプッシャであり、ガイドブロック
130内に流入された部品101をプリント基板23方
向に押圧するプッシャに連結されている。このノズル1
31の中心には孔132が設けられており、部品101
を上方向133に吸引して固定している。
部であり、このガイド部134の長さは部品101の高
さ寸法の略3倍(10mm)にしている。この寸法にす
ることにより、確実に部品101をプリント基板23の
部品装着位置135へガイドする。146は、ガイド部
134の終端に設けられた部品101の出口である。
度の吸引力を有する直径1mmの永久磁石であり、通路
114の端面114aに対向する壁面に装着されてい
る。なお、この磁石136の取付け位置については、図
11、図12で詳細に説明する。
基板23が位置している。このプリント基板23は、X
(横)方向とY(縦)方向とθ方向に精密に移動制御で
きる基板保持部24上に載置される。145は、磁石1
36の中心に設けられた直径0.5mmの吸着孔であ
り、部品101を略600mHgの力で真空吸着するも
のである。
101の装着が完了した後、基板保持部24を移動させ
て、次の部品101を装着する。このようにして、プリ
ント基板23に部品101を装着したら、次のプリント
基板23を基板保持部24に載置する。以下この動作を
繰り返す。
側面断面図である。図11において、磁石136は、通
路114の端部114aに対向するガイドブロック13
0の壁面に設けられている。更に詳しくは、ノズル13
1の押圧面131aとの角部137に磁石136の中心
がくるように設けられている。すなわち、部品101は
角部137の一点を中心として固定される。
センサである。この光センサ138は、機構センサや磁
気センサも考えられるが、磁石136の近傍で使用され
るため光りセンサが最適である。
上面断面図である。図12において、磁石136は、通
路114の端部114aに対向するガイドブロック13
0の一方の壁面139に設けられている。更に詳しく
は、一方の壁面139とこの壁面139に隣接する他方
の壁面140の隅部141に磁石136の中心がくるよ
うに設けられている。すなわち、部品101は隅部14
1の一点を中心として固定される。
37と隅部141の一点を中心として位置決めされるの
で、結局部品101は図13に示すようにノズル131
の下面中央の定まった位置に吸着されることになる。こ
のようにして部品101はノズル131の下面中央に位
置させることができるので、プリント基板23上に装着
された他の部品101aにノズル131が当接すること
はなく、高密度実装が可能となる。
01は真空吸着する吸着孔145と磁石136を用いて
固定される。その固定される位置はガイドブロック13
0の両壁とプッシャに連結されたノズル131の押圧面
131aで形成される角部137と隅部141を基準に
して固定されるので、精密な位置決めができるとともに
簡便な基板組立装置が実現できる。また、磁石136を
用いているので、例え停電等があったとしても部品10
1が落下することはない。
るためのワークカセットのうち、ジャンパーチップ部品
(0オーム抵抗)150を供給するワークカセット15
1について、図14を用いて説明する。このワークカセ
ット151は部品150の長さの種類ごとに複数個用意
されている。また、その外形形状は着脱自在を実現する
ため全て同じ直方体形状であり、自動交換のため自立可
能となっている。
た金属製のフレームであり、このフレーム152内に
は、黄銅線153が巻回されたリール154と、このリ
ール154に巻回された黄銅線153が導かれる通路1
55と、この通路155の終端156に連結された部品
供給口157と、この部品供給口157内において前記
終端156の対向面に設けられた導電性の端子158
と、前記部品供給部157内を上下方向に摺動するノズ
ル159と、このノズル159の摺動をガイドするガイ
ド部160と、ノズル159の中心に設けられた吸引用
の孔161と、この孔161と真空源を接続するパイプ
162と、前記黄銅線153を搬送するローラ163で
構成されている。
圧が加えられており、黄銅線153の先端が端子158
に当接すると電流が流れて、黄銅線153の先端が確実
に端子158に当接したことを検出している。
向の寸法であり、これは部品150の長さに対応してい
る。従って、黄銅線153の先端が端子158に当接す
れば、予め定められた部品150の長さを得ることがで
きる。この時点で孔161で黄銅線153を吸引する。
そして、黄銅線153を終端156で切断するとともに
ノズル159を下方に移動させてプリント基板23に直
接装着する。
すようにプリント基板23に設けられたパターン165
をまたいでランド166a、166b間を部品150で
接続させるものである。
ら0.4mmのものを用い、部品150の長さは2mm
のものと1.6mmのものができるように2種類のワー
クカセット151を用意している。
るためのワークカセットのうち、半田ボール(粒子状部
品の一例として用いた。なおこの他に極小金属、非金属
の極小部品等がある)170を供給するワークカセット
171について図16を用いて説明する。このワークカ
セット171の外形形状は着脱自在を実現するため全て
同じ直方体形状であり、自動交換のため自立可能となっ
ている。
た金属製のフレームであり、このフレーム172内に
は、半田ボール170が貯蔵された貯蔵部173と、こ
の貯蔵部173の底面から連結された半田ボール170
の通路174と、この通路174の終端175に連結さ
れた部品供給口176と、この部品供給口176内であ
って、前記終端175から供給される半田ボール170
を吸着するノズル177と、このノズル177の上下運
動をガイドするガイド部178とを有した構成となって
いる。
に吸着されて下方へ移動してプリント基板23に図17
に示すように装着される。このようにして、バルク部品
装着用の半田ボール170を装着することができる。
するためのワークカセット180である。このワークカ
セット180の外形形状は着脱自在を実現するため全て
同じ直方体形状であり、自動交換のため自立可能となっ
ている。
た金属製のフレームであり、このフレーム181内に
は、回転体182をガイドするガイド部183と、回転
体182に圧縮空気を送って略毎分3000回転させる
ための圧縮空気を供給するホース184と、回転体18
2の先端に着脱自在に取り付けられたドリル185と、
このドリル185を上下方向に移動させるために回転体
182からクラッチ機構を介して外表面に設けられたネ
ジ溝186と、このネジ溝186と連結された歯車18
7と、この歯車187を回転させるモータ188とで構
成されている。そして、ドリル185の上下方向の制御
を行っている。この上下方向の制御にネジ溝186と歯
車187を用いて精密に行う理由は、プリント基板23
に孔189をあける作業と、パターン191をカットす
る作業では上下方向の制御精度が大幅に異なるからであ
る。
基板23に図19に示すように丸穴189をあけること
ができるし、ルーターを用いれば長孔190を設けるこ
ともできる。また、ルーターを用いれば図20に示すよ
うにパターン191をカットすることもできる。このよ
うにパターンカットすることにより、プリント基板23
の仕様違いによる回路変更や調整を行うことができる。
を用いることにより、従来のように金型を用いる必要が
なくなる。
用、レーザ加工、スポット溶接、パターントリミング、
1軸ダイシング等がある。
ット180を用いて分割することができる。即ち、ワー
クシート状のプリント基板23を加工用のワークカセッ
ト180のルーターを使って分割する。
塗布するワークカセット(流体系のワークカセットの一
例として用いた)200である。このワークカセット2
00の外形形状は着脱自在を実現するため全て同じ直方
体形状であり、自動交換のため自立可能となっている。
た金属製のフレームであり、このフレーム201内には
クリーム半田が充填されたシリンジ202と、このシリ
ンジ202の上下方向の運動をガイドするガイド部20
3と、このシリンジ202に連結されるとともにクリー
ム半田を押圧する圧縮空気が供給されるホース204
と、シリンジ202の端部に着脱自在に設けられるとと
もにクリーム半田が流出する注射針205と、シリンジ
202に連結されるとともに支点206で回動自在に軸
支されたレバー207と、このレバー207に連結して
シリンジ202を上下方向に駆動するソレノイド208
とで構成されている。
せて、ホース204から圧縮空気を送ることにより、シ
リンジ202内のクリーム半田が押圧されて注射針20
5から流出し、プリント基板23に塗布される訳であ
る。
布について説明したが、これはクリーム半田に限ること
はなく、全ての粘性流体に使用することができ、フラッ
クスの塗布や接着剤の塗布にも使用が可能である。ま
た、ペン文字書き、スタンプ、導体描画等への使用も可
能である。
ワークカセット210である。このワークカセット21
0の外形形状は着脱自在を実現するため全て同じ直方体
形状であり、自動交換のため自立可能となっている。
た金属製のフレームであり、このフレーム211内には
半田212が巻回されたリール209と、半田212を
半田ごて213の先端に案内する通路214と、半田ご
て213の上下運動をガイドするガイド部219と、こ
の半田ごて213に連結されるとともに支点215で回
動自在に軸支されたレバー216と、このレバー216
に連結して半田ごて213を上下方向に駆動するソレノ
イド217と、半田212を搬送するローラ218とで
構成されている。
218で搬送される。次に半田ごて213で半田212
を溶かすとともに下方に移動させて、半田ごて213先
端の半田をプリント基板23に溶着させる。
設けられたパターンに盛ることにより、パターンのイン
ダクタンスを変えて、発振周波数の調整等に用いること
ができる。また、パターンを強化して大電流を流すよう
にすることもできる。
220をワークカセットで製作するとともに、図24に
示すようにプリント基板23に挿入されたテストピン2
21の固定に用いることもできる。なお、テストピン2
21の他にハトメ、リベット等の小物機構部品をワーク
カセットから供給することもできる。
カセット225である。このワークカセット225の外
形形状は着脱自在を実現するため全て同じ直方体形状で
あり、自動交換のため自立可能となっている。
た金属製のフレームであり、このフレーム226には外
枠227と、この外枠227の一方の端に着脱自在に装
着された調整棒228と、外枠227の他方の端に装着
されるとともに調整棒228を微小回転させるパルスモ
ータ229と、外枠227をガイドするガイド部230
と、外枠227に連結されるとともに支点231で回動
自在に軸支されたレバー232と、このレバー232に
連結して外枠227を上下方向に駆動するソレノイド2
33と、外枠227を下方に付勢するばね234とで構
成されている。
れている。また、この調整棒228は、半固定ボリュー
ムの調整においては先端がプラス型を用い、トリマーコ
ンデンサの調整においては、先端がマイナス型を用い、
コイルの調整においては、先端が錐状のものを用いる。
そして、これらの部品を予備調整しておくことにより、
本調整の時間を短縮させる。また、信号出力を他のワー
クカセットで観測しながら本調整をすることもできる。
なおここで、ばね234は先端がプラス型あるいはマイ
ナス型の調整棒228が確実に被調整側と嵌合するため
に設けたものである。
たコイル235を調整棒228で割ってインダクタンス
を調整している例である。
の並列回路及び、コンデンサ242とインダクタ243
の並列回路である。このような回路の場合、図28に示
すようにプリント基板23上に部品245を装着し、こ
の上に更に部品244を積層搭載している。このことに
より並列回路を立体的に形成することができる。また同
種部品の並列接続によりインピーダンスを調整すること
もできる。なお、このときのワークカセットは、実施の
形態3で用いたワークカセット52或いは実施の形態4
で用いたワークカセット102を用いると良い。また、
このように部品245に部品244を積層搭載すること
により、小型化を図ることができる。
カセット250である。このワークカセット250の外
形形状は着脱自在を実現するため全て同じ直方体形状で
あり、自動交換のため自立可能となっている。
た金属製のフレームであり、このフレーム251には外
枠252と、この外枠252の一方の端に着脱自在に装
着された検査端子253と、この検査端子253の信号
を外部に導くケーブル254と、外枠252をガイドす
るガイド部255と、外枠252に連結されるとともに
支点256で回動自在に軸支されたレバー257と、こ
のレバー257に連結して外枠252を上下方向に駆動
するソレノイド258とで構成されている。
被検査物に当接させ、被検査物の信号をケーブル254
を介して検査部に伝送する。このようにして、前もって
データをとったり、検査をしておくことにより、最終検
査の検査スピードをあげることができる。また、調整系
のワークカセット225と組み合わせて調整を行うこと
もできる。
カセット260である。このワークカセット260の外
形形状は着脱自在を実現するため全て同じ直方体形状で
あり、自動交換のため自立可能となっている。
た金属製のフレームであり、このフレーム261にはC
CDカメラ262と、このカメラ262の信号を外部に
導くケーブル263が内蔵されている。
0は図31に示すように、先ずプリント基板23の位置
決めマーク265を検出して、この位置決めマーク26
5が基準になるように補正する。次に、例えば部品26
6を装着し、次に半導体267を装着する。このとき、
半導体267の脚268が予定された位置にあるかを再
び確認して補正する。このようにフィードバックするこ
とにより、正確な位置に部品を装着することができる。
他のワークカセット35と協働して用いる。
ーコードラベル等がテープに貼り付けられたリールを設
け、このラベルをテープから剥がしながら直接プリント
基板に貼り付けることができる。
なワークカセットを交換することにより、複数の基板組
立作業が実施できるので、組立基板の変更等に柔軟に対
応することができる。即ち、多種変量生産あるいは変種
変量生産にも容易に対応することができる。
組立基板専用の専用機を設ける必要がないので、低価格
の基板組立装置が実現できる。
斜視図
た基板組立の工程図
クカセットの斜視図
面図
カセットの側面図
クカセットの側面図
平面図
クカセットの側面図
面図
クカセットの側面図
クカセットの側面図
クカセットの側面図
ークカセットの側面図
ークカセットの側面図
ークカセットの側面図
Claims (29)
- 【請求項1】 基台上に固定して設けられた固定フレー
ムと、この固定フレームに着脱自在に装着されるワーク
カセットと、このワークカセットの下方に載置されると
ともにプリント基板を保持する基板保持部と、この基板
保持部の位置を移動制御するテーブルとを備え、前記ワ
ークカセットを交換することにより、前記プリント基板
に対して複数の基板組立作業を実施することが可能な基
板組立装置。 - 【請求項2】 ワークカセットは、プリント基板に対し
て加工・塗布・部品装着・部品固着・調整・検査・フィ
ルム貼付け・分割作業のいずれか一つの作業を行う請求
項1に記載の基板組立装置。 - 【請求項3】 複数個のワークカセットが着脱自在に固
定フレームに装着されるとともに、このワークカセット
は自立可能とした請求項1に記載の基板組立装置。 - 【請求項4】 複数のワークカセットは、夫々外形を同
じにするとともに、直方体形状とした請求項3に記載の
基板組立装置。 - 【請求項5】 固定フレームの上方にワークカセットが
収納される収納部が設けられた請求項3に記載の基板組
立装置。 - 【請求項6】 ワークカセットにはバーコードが貼り付
けられた請求項3に記載の基板組立装置。 - 【請求項7】 基板保持部を制御するテーブルは、X方
向とY方向とθ方向に制御可能な請求項1に記載の基板
組立装置。 - 【請求項8】 基板保持部の上流にはローダ部が設けら
れるとともに下流にはアンローダ部が設けられた請求項
1に記載の基板組立装置。 - 【請求項9】 ワークカセットは、プリント基板に対し
て無極性部品を装着する請求項1に記載の基板組立装
置。 - 【請求項10】 ワークカセットは、プリント基板に対
して有極性部品を装着する請求項1に記載の基板組立装
置。 - 【請求項11】 ワークカセットは、線材を予め定めら
れた長さに切断するとともにプリント基板に装着する請
求項1に記載の基板組立装置。 - 【請求項12】 ワークカセットは、粒子状部品をプリ
ント基板に装着する請求項1に記載の基板組立装置。 - 【請求項13】 ワークカセットは、プリント基板に長
孔を設けるルーターを有する請求項1に記載の基板組立
装置。 - 【請求項14】 ワークカセットは、プリント基板に設
けられたパターンを切断するルーターを有する請求項1
に記載の基板組立装置。 - 【請求項15】 ワークカセットは、プリント基板を分
割するルーターを有する請求項1に記載の基板組立装
置。 - 【請求項16】 ワークカセットは、プリント基板に粘
性流体を塗布する注射針を有する請求項1に記載の基板
組立装置。 - 【請求項17】 ワークカセットは、プリント基板のパ
ターンに半田を溶着させる請求項1に記載の基板組立装
置。 - 【請求項18】 ワークカセットは、プリント基板のパ
ターンに半田盛りを行う請求項1に記載の基板組立装
置。 - 【請求項19】 ワークカセットは、プリント基板に設
けられた電子部品の調整を行う調整棒を有する請求項1
に記載の基板組立装置。 - 【請求項20】 ワークカセットは、プリント基板に部
品を積層搭載する請求項1に記載の基板組立装置。 - 【請求項21】 ワークカセットは、プリント基板に装
着された部品に当接して検査する検査端子を有する請求
項1に記載の基板組立装置。 - 【請求項22】 ワークカセットには、プリント基板の
夫々の部品を確認すべくカメラが設けられた請求項1に
記載の基板組立装置。 - 【請求項23】 ワークカセットは、プリント基板にフ
ィルムを貼り付ける請求項1に記載の基板組立装置。 - 【請求項24】 プリント基板にクリーム半田を印刷す
る第1の工程と、この第1の工程の後に前記プリント基
板に部品を装着する第2の工程と、この第2の工程の後
に前記部品を前記プリント基板に半田付をする第3の工
程とからなる基板組立方法において、少なくとも前記第
2の工程は請求項1に記載の基板組立装置を用いた基板
組立方法。 - 【請求項25】 第1の工程の前に、プリント基板を請
求項1に記載の基板組立装置を用いて加工をする工程を
有した請求項24に記載の基板組立方法。 - 【請求項26】 第1の工程の後に、プリント基板に請
求項16に記載の基板組立装置を用いて粘性流体を塗布
する工程を有した請求項24に記載の基板組立方法。 - 【請求項27】 第3の工程の後に、プリント基板に請
求項19に記載の基板組立装置を用いて調整を行う第4
の工程を有した請求項24に記載の基板組立方法。 - 【請求項28】 第4の工程の後に、プリント基板に請
求項21に記載の基板組立装置を用いて検査を行う第5
の工程を有した請求項27に記載の基板組立方法。 - 【請求項29】 第5の工程の後に、プリント基板に請
求項15に記載の基板組立装置を用いて分割を行う第6
の工程を有した請求項28に記載の基板組立方法。
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