JP2004006451A

JP2004006451A - ワーク支持機構

Info

Publication number: JP2004006451A
Application number: JP2002158499A
Authority: JP
Inventors: Isao Abe; 阿部　猪佐雄; Hirokuni Kurihara; 栗原　弘邦; Shinobu Watanabe; 渡辺　忍; Shinichiro Kawabe; 川辺　伸一郎; Naoaki Hashimoto; 橋本　尚明
Original assignee: Hitachi Industries Co Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2002-04-10
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2004-01-08

Abstract

【課題】従来は、基板の下面に装着された電子部品にワーク支持のロッドを直接当接させないように、手動でロッドを後退又は取り外しており、この自動化を図り作業の効率を向上させる必要があった。
【解決手段】本発明のワーク支持機構１では、支持台１０にそれぞれワークに接触するピストンロッド１４が設けられたピストン１３を往復動自在に収容するシリンダ室１２が複数形成され、シリンダ室１２には、ピストンの後端面側の前進用空気圧室１６に連通し、低圧の気体を給排する前進用供排口２１と、ピストンの前端面側の後退用空気圧室１８に連通し、高圧の気体を給排する後退用給排口２３を備え、前記ピストンロッド１４のうち、後退端に位置させるべきピストンロッド１４▲２▼を選択する手段と、選択されたピストンロッド１４▲２▼の先端に外部からピストンロッドを後退させる向きの推力を与えるための推力付与機構を備えた
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数のロッドにより板状のワークを支持するワーク支持機構に係り、例えば、ＩＣ等の電子部品が実装されるプリント基板の製造装置（クリームはんだ印刷機、接着剤ディスペンサ、マウンタ等）に適用して有用な機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のクリーム半田印刷装置は、特開平２００１−６２９９２号公報には、基板に半田を印刷する際に、基板を保持する１対の水平クランプ片で保持してる。すなわち、搬送されてきた基板を複数のピンからなり上下に移動可能なピンユニット上に受けて、押圧手段と協動してプリント基板を仮保持し、水平クランプ片に受け渡す構成の印刷機が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、ピンユニットの詳細構成の開示はないが、従来のピンユニット方式では、ピンは土台となる多数の穴の開いた板に基板サイズに対応して、操作者が穴に差す方法が取られている。
【０００４】
ところで、基板はクリーム半田を塗った後、部品を搭載してからクリーム半田を溶かして部品を基板に固定する。基板には部品を片側に搭載するものと両面に搭載するものがある。両面に搭載する場合は片側に部品を固定した後、基板を裏返しにして、再度クリーム半田印刷装置に入れて、クリーム半田を転写する。この際、裏側には先に固定した部品があるので、基板保持用のピン、あるいは保持用の板はこの部分を避ける必要がある。ピンの場合は装置の操作者がピンを設定するが、従来は基板の裏側の部品を目視で視認して、その部分にピンを差さないようにしていた。しかし、この方法では操作者は裏側の部品の位置とピンの位置を意識せねばならず、ピンの設定に非常に手間取っていた。保持用の板で受ける方法にしても、部品の位置を避けた板を作る必要があり、基板の種類が多い場合は対応が非常にやりづらい。
【０００５】
そこで、本発明は、基板の下面に装着された電子部品にワーク支持機構のロッドを直接当接させずに、基板に当接させたくないロッドを後退させることが可能なワーク支持機構を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のワーク支持機構は、それぞれワークに接触するピストンロッドが設けられたピストンを往復動自在に収容するシリンダ室が複数形成された支持台と、前記シリンダ室のうち、前記ピストンの後端面側の前進用空気圧室に連通し、低圧の気体を給排する前進用供排口と、前記シリンダ室のうち、前記ピストンの前端面側の後退用空気圧室に連通し、高圧の気体を給排する後退用給排口を備えたワーク支持機構と、前記ワーク支持機構のピストンロッドのうち、後退端に位置させるべきピストンロッドを選択する手段と、選択されたピストンロッドの先端に外部からピストンロッドを後退させる向きの推力を与えるための推力付与機構を備えたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の構成要素であるワーク支持装置（ワーク支持機構）の構成及び動作を図１〜図４を用いて説明する。
【０００８】
図１はワーク支持機構の一実施形態を示す斜視図であり、図２はその一部断面図である。図１に示すようにワーク支持機構１は、直方体形状の支持ブロック１０ａと、その上面の複数のねじ等（図示せず）によって締結されたカバー部材１０ｂとによって形成された支持台１０を有している。支持ブロック１０ａには、図２の部分断面図に示すように複数のシリンダ室１２が形成されている。すなわち、シリンダ室１２は図１に示すように、ピストンロッド１４の数と同じく９行５列のマトリックス状に形成されている。ただし、シリンダ室１２の数は４５個に限定されるものではなく、ワークのサイズに応じて任意の数に設定することができる。またその配列もマトリックス状に限定されるものではなく、必要に応じて、例えば千鳥配列等を選択することもできる。
【０００９】
それぞれのシリンダ室１２には、図２に示すように、ピストン１３が上下方向に往復動自在に収容されている。そして、それぞれのピストン１３にはピストンロッド１４がそれぞれのカバー部材１０ｂを貫通して上方に突き出して設けてある。それぞれのシリンダ室１２には、ピストン１３によってピストン１３の後端面１５側の前進用空気圧室１６と、前端面１７側の後退用空気圧室１８とに区画形成されている。それぞれのピストン１３及びピストンロッド１４は、支持台１０から突出する移動方向が前進方向であり、逆の方向が後退方向となっている。
【００１０】
支持台１０には図１に示すように前進用、及び後退用給排ポート（給排気口）２１、２３が形成されている。そのうち、前進用給排ポート２１に連通して支持台１０に形成された主流路２２ａは分岐流路２２ｂにより、それぞれの前進用空気圧室１６に連通しており、これらの主流路２２ａと分岐流路２２ｂによって、前進用流路２２が形成されている。さらに、後退用給排ポート２３に連通して支持台１０に形成されている主流路２４ａと分岐流路２４ｂにより、それぞれの後退室１８に連通するようになっており、これらの主流路２４ａと分岐流路２４ｂによって後退室用流路２４が形成されている。
【００１１】
それぞれのピストン１３は、図２に示されるように、その後端面１５がシリンダ室１２の底面部に形成されたストッパ面２５ａに当接する後退限位置と、前端面１７がカバー部材１０ｂの内面に形成されたストッパ面２５ｂに当接する前進限位置との間を往復動するようになっている。ピストンロッド１４に加わる外力によってピストン１３が前進端位置から後退移動し、支持ブロック１０ａとカバー部材１０ｂの接合面から所定のストロークＸよりも後退移動したらピストン１３の前端面１７が後退用空気圧室１８と後退用流路２４とを連通させる。
【００１２】
図３は後退用流路２４を介してそれぞれの後退用空気圧室１８に圧縮空気を供給し、前進用流路２２を介してそれぞれの前進用空気圧室１６に圧縮空気を供給するための空気圧回路図を示す図である。前進用給排ポート２１には、前進用空気圧制御部３１が流路を介して接続され、後進用給排ポート２３には、後退用空気圧制御部３２が流路を介して接続されている。それぞれの空気圧制御部３１、３２は、コンプレッサ等の空気圧源３３からの圧縮空気を所定の圧力に調整する圧力調整弁（図示せず）や流路開閉弁（図示せず）等を有しており、前進用給排ポート２１には、Ｐ_Ｂの圧力が供給される。
【００１３】
前進用給排ポート２１に供給される圧力Ｐ_Ｂは、例えば０．１ＭＰａ（ゲージ圧：以下圧力値はすべてゲージ圧とする）から０．３ＭＰａの範囲の圧力に調圧される。一方、後進用給排ポート２３に供給される圧力Ｐ_Ｒは、例えば０．５ＭＰａの圧力と０ＭＰａ（大気圧）の圧力に切り換えることができる。
【００１４】
従って、後退用流路２４に対する供給圧Ｐ_Ｒを０ＭＰａとし、前進用流路２２に対して例えば０．１ＭＰａ以上の圧力を供給すると図３に示すように、ピストン１３は前進方向に移動して、全てのピストンロッド１４が前進限位置となる。
【００１５】
この状態（図２のピストンロッド１４▲１▼の状態）では、ピストン１３が前進限位置となって、ピストン１３の前端面１７がストッパ面２５ｂと接触する位置となるため、後退用空気圧室１８と後退用流路２４との連通が遮断される。従って、前進用流路２２に対して供給される空気圧Ｐ_Ｂを例えば０．４ＭＰａに設定し、後退用流路２４に対してはＰ_Ｂよりも高い圧力、例えば０．５ＭＰａの空気圧を供給しても、ピストンロッド１４は後退移動することはない。
【００１６】
このようにして、ピストンロッド１４が図３に示すように前進限位置となった状態から、いずれかのピストンロッド１４に後退移動方向の推力を加えると、そのピストンロッド１４が所定のストローク、つまり図２に示すＸ以上に後退する。すると、後退用空気圧室１８と後退用流路２４とが連通して、後退用流路２４に供給されている空気圧が後退用空気圧室１８内に流入する。このとき、流入する圧力Ｐ_Ｒと前端面１７の受圧面積との積によりピストン１３に後退方向に加えられる推力は、前進用空気圧室１６に供給される圧力Ｐ_Ｂと後端面１５の受圧面積との積によりピストン１３に前進方向に加えられる推力よりも大きく設定しておけば、ピストン１３は後退限位置まで後退移動する。なお、図２において符号▲１▼を付したピストンロッド１４は前進限位置となっており、符号▲２▼を付したピストンロッド１４は後退限位置となって示されている。
【００１７】
次に、前述のワーク支持機構を備えた装置の一実施形態としてクリームはんだ印刷装置について説明する。
【００１８】
図４はワーク支持機構１を備えたクリームはんだ印刷装置を示す概略構成図である。
【００１９】
図４において、印刷テーブル４０は基板受入コンベア４１、テーブル位置決め機構４２、テーブル上下機構４３、中板４４、中板上下機構４５から構成されており、ワーク支持機構１は中板４４の上に取付けられている。
【００２０】
また、マスク４６には印刷すべきパターンが開口部として形成されている。基板位置合わせマーク認識用カメラヘッド４７及び推力付与ヘッド４８は、位置決め機構（図示せず）によって印刷テーブル４０の上面とマスク４６の下面の間の空間を２次元的に移動可能なように構成されている。
【００２１】
ワーク（プリント基板）５１は、基板搬送コンベア４９によって装置内に搬送され、基板搬出コンベア５０によって装置から搬出される。なお、本実施形態では搬送コンベア４９や搬出コンベア５０を用いたが、コンベアに代わり搬送ローラ等を用いて基板を搬入、搬出しても良いことは言うまでもない。
【００２２】
推力付与ヘッド４８は、ワーク支持機構１のシリンダロッド１４に外部から後退方向の推力を与えるための推力付与機構である。推力付与ヘッド４８はマーク認識用カメラ４７と一体となって、図示していない位置決め機構に取り付けられている。
【００２３】
図５はカメラヘッドと推力付与ヘッドの概略図である。マーク認識用カメラ４７はその上下に配置された照明部４７ａ、４７ｂと、ＣＣＤカメラ４７ｃと上下から取り込む画像をカメラ４７ｃに導く導光路部４７ｄから構成されている。推力付与ヘッド４８は空気圧シリンダで構成され、推力付与ヘッド４８のシリンダロッド４８ａが空気圧制御弁（図示せず）からの圧縮気体の供給を受けて伸長、後退の動作を行う構成となっている。なお、推力付与ヘッドの駆動を空気圧を用いる方式に限らず、電磁式の駆動機構を用いて実現することもできる。これらマーク認識用カメラと推力付与機構は一体構成され、図示していない移動部材に取り付けられており、図示しないガイドレールに沿って基板搬送方向に移動できるとともに、基板搬送方向と直角方向にも移動できるように構成してある。
【００２４】
次に図６〜図１０を用いて、本発明の一実施例であるワーク支持装置を備えたクリームはんだ印刷装置の動作を説明する。図６、図７に印刷動作のフローチャートを示す。
【００２５】
まず図６に示すように印刷するワーク（基板）５１を印刷テーブル４０上に搬入する前に、後述するように、予めワーク保持面側の凸部に対応してピストンロッド（ワーク支持ピン）１４を後退させるために、ワーク支持ピン段取り運転を開始する（ステップ１００）。このワーク支持ピン段取作業は、主にワーク保持面側の凸部にピストンロッド１４が接触しないように後退させる処理である（ステップ１０１）。このピストンロンド後退処理は図７（ａ）に示すように、まず、予め入力されている情報に基づいて、後退させるピイストンロッド１４▲２▼を選択する（ステップ１１０）。
【００２６】
次に、推力付与機構を該当するピストンロッド１４▲２▼の位置に移動する（図８）。推力付与機構の推力付加ヘッド４８を駆動して、シリンダロッド４８ａを伸長させて、該当するピストンロッド１４▲２▼に後退方向の推力を与える。そして、先に説明したように、ピストンロッド１４▲２▼が所定のストローク（Ｘ）以上後退すると、ピストンロッド１４▲２▼は図９（ｂ）に示すように、後退限の位置まで後退する。推力付加ヘッド４８はこの動作を、予め後退限に位置させるべきとして選択された全てのピストンロッド１４▲２▼に対して実行した後に、待機位置に移動する（ステップ１１３）。
【００２７】
次に、印刷すべき基板５１が印刷テーブル４０位置に搬送コンベア５０によって搬送されてくる（ステップ１０２）。搬送コンベア５０によって搬送されてきた基板５１は基板受け取りコンベア４１に移送される。そして、基板位置決め処理に移行する（ステップ１０３）。位置決め処理では、まず基板５１は基板ストッパと基板クランプによって、印刷テーブル４０上の所定位置に停止・仮位置決めされる（図７（ｂ）のステップ１３０）。
【００２８】
次に、ピストンロッド４１▲１▼が基板裏面に接触する位置まで、中板上下機構４５を駆動して印刷テーブル４０を上昇させる（ステップ１３１）。このとき、基板５１の下面に装着された電子部品の下部に位置するワーク支持装置１のピストンロッド１４▲２▼はピストンロッド後退処理（１０１）によって全てその後退限位置にあるため、ピストンロッド１４が基板５１に下面に装着された電子部品と接触することはない。その後、マーク認識用カメラヘッド４７を基板のマーク位置付近に移動する（ステップ１３２）。カメラ移動後、撮像した画像から基板５１とマスク４６との位置ズレ量を求める（ステップ１３３）。その後、印刷テーブル４０を駆動し、ズレ量を補正する（ステップ１３４）。
【００２９】
その後、印刷位置に印刷テーブル４０をテーブル上下機構４３を駆動して上昇させ、基板５１とマスク４６を接触させる（ステップ１０４）。図１０に示すようにスキージ５２によってクリーム半田がマスク４６の開口部に充填される（ステップ１０５）。その後、印刷テーブル４０が下降して版離れ動作が実行され（ステップ１０６）、印刷された基板５１は搬出コンベア５０に搬出されて一連の印刷動作が終了する（ステップ１０７）。
【００３０】
なお、ピストンロッドの後退処理終了後、印刷を開始する前に、人がスクリーン印刷装置の起動ボタンを押すことで印刷を開始するようにしても良い。
【００３１】
次にワーク支持機構１の後退限に位置すべきピストンロッド１４▲２▼を選択するための手段と方法について説明する。図１１は本発明の一実施例であるワーク支持機構を備えたクリーム半田印刷装置の外観を示す正面図である。図１１において、６０はクリーム半田印刷装置の本体であり、本体６０の下側内部に制御部６１を備え、本体外側に表示部６２と操作パネル６３とキーボード６４とを備えている。前述の制御部６１内には記憶部を有し、そこに予めピストンロッドの配置等のデータが記録されている。そして、表示部６２には図１２に示すようにピストンロッド１４の配置等が表示される。ワーク支持機構１において後退限に位置すべきピストンロッド１４▲２▼を選択する場合、操作者はキーボード６４とマウス（図示せず）を操作して、該当する基板名称を入力した後に段取りモードを選択し、図１２に示した画面を呼出す。図１２の画面中に、ワーク支持機構１のピストンロッド１４の配置を示す部分６５が表示され、そこにピストンダロッド１４の一本一本６６が表示されている。操作者は画面に表示されたピストンロッド１４の配置のうちから、後退限に位置すべきピストンロッド１４▲２▼を選択し、マウスによって画面６２上のカーソル６７を操作して該当するピストンロッドに合せ、クリック操作によって後退限に位置すべきピストンロッド１４▲２▼を決定する。そうすると、選択されたピストンロッド１４▲２▼は、制御部内の記憶部に記憶されると共に、画面６５に表示されたシリンダロッド配置図において、選択されたピストンロッド１４▲２▼の表示色が変化するようになっている。このため、操作者は制御部６１が指示を受け取ったことを確認できる。上記の操作を全ての後退限に位置すべきピストンロッド１４▲２▼に対して行なうことにより、後退限に位置すべきピストンロッド１４▲２▼の選択が完了する。
【００３２】
該当する基板に対して上記の操作によって後退限に位置すべきピストンロッド１４▲２▼の配置を登録しておけば、次に同じ基板に印刷する場合には印刷装置６０は自動的に後退限に位置すべきピストンロッド１４▲２▼に対する推力付与の動作を実行する。
【００３３】
また、他の実施形態として図１１には印刷装置６０の制御部６１に対し、上位コンピュータ７０が接続した状態を示してある。上位コンピュータ７０には、予め印刷すべき基板の装着部品配置と部品の属性がＣＡＤ情報（部品装着情報）として作成・登録されている。そのため、操作者が印刷すべき基板名称をキーボード６４から入力すると、制御部６１は上位コンピュータ７０からのＣＡＤ情報のアンロードを要求する。上位コンピュータ７０はその要求を受取ると直ちに、制御部６１に基板のＣＡＤ情報を転送する。制御部６１では、受取ったＣＡＤ情報を位置情報に変換し、かつワーク指示機構１の後退限に位置すべきピストンロッド１４▲２▼を選択する。このようにシステムを構成すると、操作者が基板名称を指定するだけで、ワーク指示機構１の後退限に位置すべきピストンロッド１４▲２▼が自動的に選択されるので、段取り作業の作業性が著しく向上される。
【００３４】
上記においてワーク支持機構を備えた装置の一例としてクリーム半田印刷装置を用いて説明したが、本発明はクリーム半田印刷装置への適用のみに限定されるものではなく、例えば、電子回路基板に接着剤を塗布するディスペンサや電子部品の搭載に用いられるマウンタにおいても容易に実現が可能である。すなわち、ディスペンサにおいては推力付加ヘッド４８はノズルヘッドに、マウンタにおいては搭載ヘッドにそれぞれ容易に取付けられるからである。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、基板の下面に装着された電子部品にワーク支持機構のロッドを直接当接させずに、基板に当接させたくないロッドを後退させることが可能なワーク支持機構を備えた装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のワーク支持機構の外観を示す斜視図である。
【図２】ワーク支持機構の部分断面図である。
【図３】ワーク支持機構の空気圧回路図である。
【図４】本発明のワーク支持機構を備えたクリームはんだ印刷装置の概略構成図である。
【図５】推力付加ヘッドとマーク認識用カメラヘッドの構成図である。
【図６】クリームはんだ印刷装置の動作のフローチャートである。
【図７】クリームはんだ印刷装置の動作のフローチャートである。
【図８】ワーク支持装置を備えたクリームはんだ印刷装置の動作を説明するための図である。
【図９】ワーク支持装置を備えたクリームはんだ印刷装置の動作を説明するための図である。
【図１０】ワーク支持装置を備えたクリームはんだ印刷装置の動作を説明するための図である。
【図１１】本発明のワーク支持機構を備えたクリームはんだ印刷装置の外観図である。
【図１２】本発明のワーク支持機構を備えたクリームはんだ印刷装置の表示画面の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…ワーク支持機構、１０…支持台、１３…ピストン、１４…ピストンロッド、２１…前進用給排ポート、２３…後退用給排ポート、３１、３２…空気圧制御部、３３…空気圧源、４０…印刷テーブル、４１…基板受け取りコンベア、４６…マスク、４７…マーク認識用カメラヘッド、４８…推力付与ヘッド、４９…基板搬入コンベア、５０…基板搬出コンベア、６０…クリームはんだ印刷装置本体、６１…制御部、６２…表示部、６３…操作パネル、６４…キーボード、６５…シリンダロッド配置図、６７…カーソル、７０…上位コンピュータ。

Claims

ワークに接触する複数のピストンロッドが取り付けられたピストンを往復自在に収容する複数のシリンダ室を形成した支持台と、前記シリンダ室の前記ピストンの後端面側の空気圧室に連通し、低圧の気体を供給することで前記ピストンロッドを伸びる方向に駆動する前進用給排気口と、前記シリンダ室の前記ピストンの前端面側の空気圧室に連通し、高圧の気体を供給することで前記ピストンロッドを縮める方向に駆動する後退用給排気口を前記支持台に設け、前記複数のピストンロッドの位置を表示する表示部と、表示されたピストンロッドのうちから後退させるピストンロッドを選択する選択手段と、選択されたピストンロッド先端を押して後退方向に移動させる推力付与機構とを設けたことを特徴とするワーク支持機構。
前記選択手段は前記ピストンロッドの配置を記憶する記憶部と、記憶されたピストンロッドの配置を表示する表示部と、後退させるピストンロッドを入力する入力手段と、入力されたピストンロッドを前記記憶部に記憶する手段とからなることを特徴とする請求項１に記載のワーク支持機構。
後退限に位置させるべきピストンロッドを選択する手段は、制御装置と、基板の部品装着情報を作成する情報作成手段とから構成され、前記制御装置は、前記情報作成手段からの部品装着情報の供給を受けて後退限に位置させるべきピストンロッドの位置情報に変換することを特徴とする請求項１記載のワーク支持機構。
推力付与機構は、推力付与ヘッドと、該推力付与ヘッドを少なくとも２次元的に移動させ、後退限に位置させるべく選択されたピストンロッドの位置に位置決めする推力付与ヘッド位置決め機構から構成されることを特徴とする請求項１記載のワーク支持機構。