JP2009032825A - バックアッププレート形成装置、これを備えた表面実装機、及びバックアッププレート形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バックアッププレートの形成作業を容易にし作業者の負担を軽減するバックアッププレート形成装置を提供する。
【解決手段】バックアッププレート形成装置は、複数のバックアップピン８０が着脱可能にセットされると共に、異なる識別情報がそれぞれ記録された複数の小型プレートと、複数の小型プレートの識別情報に対応する位置情報がそれぞれ記録された複数のプレート配置部を有し、そのプレート配置部に配置された小型プレートと共にバックアッププレートを構成するマザープレートと、プレート配置部の位置情報を取得する基板カメラ１４と、小型プレートの識別情報を取得する基板カメラ１４と、各小型プレートが各プレート配置部にそれぞれ配置されたことを条件に、基板カメラ１４によってそれぞれ取得された識別情報及び位置情報に基づいて各小型プレートが正規の各プレート配置部に配置されたか否かを判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の小型プレートをマザープレート上に配置してなるバックアッププレート形成装置、これを備えた表面実装機、及びバックアッププレート形成方法に関する。

従来より、基板を支持するためのバックアッププレートとして、複数の小型プレートをマザープレートで支持した構成のものがある。このようなバックアッププレートによると、小型プレートが一体化した大型のバックアッププレートを持ち運ぶ場合と比較して、作業負担を大幅に軽減することができる。また、一体化したバックアッププレートを実装機の機内に搬入するよりも搬入しやすくなるという利点もある。この種のバックアッププレート形成装置としては、例えば下記特許文献１に記載のバックアッププレート形成装置が知られている。
特開平８−２７９６９５号公報

しかしながら、上記バックアッププレート形成装置では、バックアップピンがセットされた小型プレートをマザープレート上に配置する際に、作業者が配置図等を見ながらマザープレート上の配置場所を目視で確認していたため、バックアッププレートの形成作業に多大な時間を要していた。また、間違った位置に小型プレートを配置したとしても、正しく配置されたか否かを判定する手段がなかったため、バックアッププレート上に基板を実際に置く等して確認しなければならなかった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、バックアッププレートの形成作業を容易にし、作業時間と作業者の負担を軽減することを目的とする。

本発明は、複数のバックアップピンが着脱可能にセットされると共に、異なる識別情報がそれぞれ記録された複数の小型プレートと、複数の小型プレートの識別情報に対応する位置情報がそれぞれ記録された複数のプレート配置部を有し、そのプレート配置部に配置された小型プレートと共にバックアッププレートを構成するマザープレートと、プレート配置部の位置情報を取得する位置情報取得手段と、小型プレートの識別情報を取得する識別情報取得手段と、各小型プレートが各プレート配置部にそれぞれ配置されたことを条件に、識別情報取得手段によって取得された識別情報と位置情報取得手段によって取得された位置情報とに基づいて各小型プレートが正規の各プレート配置部に配置されたか否かを判定する判定手段とを備えた構成としたところに特徴を有する。

このような構成によると、小型プレート上に複数のバックアップピンをセットした後に、この小型プレートをマザープレート上のプレート配置部に配置することができる。すなわち、小型プレート単位でマザープレート上に配置できるから、配置作業が簡易になる。また、識別情報取得手段によって取得された識別情報と位置情報取得手段によって取得された位置情報とに基づいて、小型プレートが正規のプレート配置部に配置されたか否かを判定手段によって判定することができる。したがって、小型プレートを正しい位置に確実に配置することができる。

本発明の実施の態様として、以下の構成が好ましい。
複数のバックアップピンをセットするセット作業が完了したことを条件に、小型プレートを配置すべきプレート配置部の位置情報を表示させる表示装置を備える構成としてもよい。このような構成によると、作業者は表示装置を見ることで小型プレートを配置すべき位置情報を知ることができる。よって、小型プレートの配置を迅速かつ確実に行うことができる。

複数のバックアップピンをセットすべき小型プレートのピン位置データを記憶させるピン位置データ記憶手段と、識別情報取得手段によって取得された識別情報に基づいて対象となる小型プレートのピン位置データをピン位置データ記憶手段から取り出し、このピン位置データを表示させる表示装置とを備える構成としてもよい。このような構成によると、識別情報に基づいて対象となる小型プレートのピン位置データをピン位置データ記憶手段から取り出し、このピン位置データを表示装置に表示させることができる。これにより、作業者は、表示装置に表示された小型プレートのピン位置データを見ることで、バックアップピンのセット作業を簡易に行うことができる。

また、複数のバックアップピンを保管するピン保管部と、複数の小型プレートを保管するプレート保管部と、バックアップピンをピン保管部から小型プレート上のセット位置に搬送してセットするピン搬送手段と、セット作業が完了した小型プレートをマザープレートに向けて搬送するプレート搬送手段とを備える構成としてもよい。このような構成によると、ピン搬送手段によってバックアップピンのセット作業を行うことができると共に、プレート搬送手段によってセット作業が完了した小型プレートをマザープレートに向けて搬送することができる。

ピン搬送手段は、小型プレートを吸着保持するプレート吸着部を備える構成としてもよい。このような構成によると、小型プレートをプレート吸着部によって吸着保持した上で搬送することが可能になる。

本発明は、上記バックアッププレート形成装置と、このバックアッププレート形成装置によって形成されたバックアッププレートによって支持された基板に対して電子部品を実装する実装ヘッドとを備えた表面実装機に適用してもよい。このようにすれば、バックアッププレート形成装置によって形成されたバックアッププレートによって基板を支持し、実装ヘッドによって電子部品の実装を行うことができる。

また、本発明は、異なる識別情報がそれぞれ記録された小型プレートに対し、その小型プレート上の所定のセット位置に複数のバックアップピンを着脱可能にセットするセット作業を行うピンセット工程と、各小型プレートの識別情報に対応する位置情報がそれぞれ記録された各プレート配置部を有するマザープレートに対し、ピンセット工程においてセット作業が完了した各小型プレートを配置するプレート配置工程と、各小型プレートが各プレート配置部にそれぞれ配置されたことを条件に、識別情報取得手段によって取得された識別情報と位置情報取得手段によって取得された位置情報とに基づいて、プレート配置工程で配置された各小型プレートが正規の各プレート配置部に配置されたか否かを判定手段によって判定する判定工程とを備えたバックアッププレート形成方法としてもよい。

本発明によると、バックアッププレートの形成作業を容易に行うことができる。

＜実施形態１＞
＜全体構成＞
本発明の実施形態１について図１〜図４の図面を参照しながら説明する。本実施形態における表面実装機１０は、バックアッププレートＢＰによって支持されたプリント基板（本発明の「基板」に相当し、以下、略して基板という。）Ｂ上に電子部品Ｐを実装するための装置である。本実施形態におけるバックアッププレートＢＰは、図４に示すように、表面実装機１０の機内に予め搭載されたマザープレートＭＰに対し、複数のバックアップピン８０が着脱可能にセットされた小型プレートＳＰを配置することにより構成される。マザープレートＭＰは、横３×縦３の計９個に区画されたプレート配置部７０を有し、このプレート配置部７０に小型プレートＳＰが載置される。また、表面実装機１０から所定距離だけ離れた位置には、図１に示すように、小型プレートＳＰに複数のバックアップピン８０をセットするための外段取り装置１００が設けられている。

＜表面実装機の構成＞
まず、表面実装機１０の構成について図１を参照しながら説明する。表面実装機１０は、基台１１上に配置されて基板Ｂを搬送する一対のコンベア２０と、両コンベア２０の両側に配置された部品供給部３０と、基台１１の上方に設けられた電子部品実装用のヘッドユニット（本発明の「実装ヘッド」に相当する。）４０とを備えている。尚、以下の説明において、ＸＹ平面とは水平面に対してほぼ平行となる面とし、Ｚ軸方向とはＸＹ平面に対して直交する方向とする。一対のコンベア２０の一方は固定コンベアであり、他方は基板Ｂのサイズに応じて固定コンベアとの距離を可変とするための可動コンベアである。一対のコンベア２０のＸ方向中央下方に、基板バックアップ装置を構成する、昇降可能なマザープレート支持台９０が設けられている。このマザープレート支持台９０に、小型プレートＳＰが搭載固定されたマザープレートＭＰが、搭載され固定保持される。

部品供給部３０は、コンベア２０に対してフロント側とリア側のそれぞれ上流部と下流部の合計４箇所に設けられている。この部品供給部３０には、部品供給装置５０が複数並列配置されている。部品供給装置５０は、複数の電子部品Ｐが保持されたテープフィーダを備え、部品供給装置取付部６０に対して、その並列配置方向に直交する水平方向にスライドさせて取り付けられるようになっている。

ヘッドユニット４０は、部品供給部３０から吸着ノズル（図示せず）によって電子部品Ｐをピックアップして基板Ｂ上に装着し得るように、部品供給部３０と基板Ｂとの間を移動可能である。具体的には、ヘッドユニット４０は、Ｘ方向（ＸＹ平面内においてコンベア２０の基板搬送方向にほぼ沿う方向）に延びるヘッドユニット支持部材４２によってＸ方向に移動可能に支持され、このヘッドユニット支持部材４２は、その両端部においてＹ方向（ＸＹ平面内においてＸ方向と直交する方向）に延びる一対のＹ方向可動支持部材４３の各ガイドレール４３ＡによってＹ方向に移動可能に支持されている。

このヘッドユニット４０は、Ｘ軸モータ４４によりボールねじ軸４５、及びこのボールねじ軸４５に嵌合し、ヘッドユニット４０に固定支持されるボールナット（図示せず）を介してＸ方向の駆動が行われる。ヘッドユニット支持部材４２は、Ｙ軸モータ４６によりボールねじ軸４７、及びこのボールねじ軸４７に嵌合し、ヘッドユニット支持部材４２に固定支持されるボールナット（図示せず）を介してＹ方向の駆動が行われるようになっている。

また、ヘッドユニット４０には、複数のヘッド４１がＸ方向に並んで搭載されている。各ヘッド４１は、Ｚ軸モータ（図示せず）を駆動源とする昇降機構によりＺ軸方向に延びる駆動軸に沿って駆動されると共に、Ｒ軸モータ（図示せず）を駆動源とする回転駆動機構により回転方向に駆動されるようになっている。尚、各ヘッド４１の先端には、電子部品Ｐを吸着して基板Ｂ上面の所定の実装位置に搭載するための吸着ノズルが設けられている。

基台１１においてコンベア２０のフロント側とリア側には、それぞれ部品認識カメラ１２が設置されている。部品認識カメラ１２は、吸着ノズルで吸着された電子部品Ｐの吸着姿勢をＺ軸方向下方から撮像して、電子部品Ｐの下面側の撮像画像を得ることができる。

ヘッドユニット４０の外部には、基板カメラ（本発明の「識別情報取得手段」及び「位置情報取得手段」の一例）１４がヘッドユニット４０と一体に取り付けられている。基板カメラ１４は、ヘッドユニット４０と共にＸ方向及びＹ方向に移動される。この基板カメラ１４は、基板Ｂ上面に付されたフィデューシャルマーク（図示せず）を撮像して、その基板Ｂの現在の位置を把握可能である。また、基板カメラ１４は、マザープレートＭＰのプレート配置部７０に付された位置情報（Ａ，Ｂ，Ｃ，…）を撮像してプレート配置部７０の位置を把握すると共に、小型プレートＳＰに付された識別情報（Ａ，Ｂ，Ｃ，…）を撮像して、その小型プレートＳＰの種類、向き等を把握することができるようになっている。

＜外段取り装置の構成＞
次に、小型プレートＳＰにバックアップピン８０をセットするための外段取り装置１００について図１を参照しながら説明する。外段取り装置１００は基台１０１を有し、この基台１０１上には、小型プレートＳＰにバックアップピン８０をセットする作業を行うためのセット作業台１１０と、モニタ（本発明の「表示装置」の一例）１２０と、複数のバックアップピン８０を保管するピン保管部１３０と、セット作業前の小型プレートＳＰを保管するプレート保管部１４０とが設けられている。また、基台１０１の下方には、パソコン（図示せず）が配置されており、このパソコンの入力端子には小型プレートＳＰに付された識別情報を読み取る読取装置（本発明の「識別情報取得手段」の一例）１０２の端末が接続されている。読取装置１０２は、いわゆるバーコードリーダのようにレーザ光を小型プレートＳＰに照射して識別情報を読み取ることが可能に構成されている。

各小型プレートＳＰには、「Ａ，Ｂ，Ｃ，…」のローマ字が付されており、これらのローマ字が本発明の「識別情報」の一例に相当する。また、マザープレートＭＰの各プレート配置部７０にも同様に、図４に示すように、「Ａ，Ｂ，Ｃ，…」のローマ字が付されており、これらのローマ字が本発明の「位置情報」の一例に相当する。尚、本実施形態では、識別情報と位置情報が一致する（例えば、識別情報Ａと位置情報Ａが対応する）ように設定しているものの、識別情報と位置情報は必ずしも一致する関係である必要はなく、識別情報と位置情報が一定の対応関係を有する（例えば、識別情報Ａと位置情報Ｂが対応する）ように適宜設定してもよい。

尚、本発明における「バックアッププレート形成装置」は、基板カメラ１４、プレート配置部７０、外段取り装置１００、マザープレートＭＰ、小型プレートＳＰ、バックアップピン８０等により構成されている。また、表面実装機１０の制御装置あるいは外段取り装置１００の制御装置（パソコン等）は、識別情報と位置情報とに基づいて各小型プレートＳＰが正規の各プレート配置部７０に配置されたか否かを判定する判定手段を備えている。

＜外段取り装置におけるバックアップピン８０のセット作業＞
続いて、外段取り装置１００においてバックアップピン８０のセット作業について図２に示すフローチャートを参照して説明する。本実施形態においてバックアップピン８０のセット作業は作業者によって手作業で行われるものの、モニタ１２０を有効に活用することでフィードフォワード的作業が実現可能である。

まず、次に実装生産する基板に関わるデータの取り込みを行う（Ｓ１）。各小型プレートＳＰ毎のピン位置データの中から、１番目となる小型プレートＳＰのピン位置データを抽出し、所定のメモリ（本発明の「ピン位置データ記憶手段」に相当）にデータを保持する。この後、モニタ１２０の画面に、所定の識別情報が付された小型プレートＳＰを準備すること、小型プレートＳＰの識別情報を読み取ることを指示する表示（以下「Ａ１表示」という）を表示させる（Ｓ２）。作業者によって読取装置１０２による識別情報の読み取りが行われ、小型プレートＳＰに付された識別情報の入力があると（Ｓ３でＹｅｓ）、読み取られた識別情報が所定の識別情報と一致するか否かを判定する（Ｓ４）。一致すれば（Ｓ４でＹｅｓ）、前記所定のメモリ（ピン位置データ記憶手段）から対象となる小型プレートＳＰのピン位置データを取り出し、このピン位置データをモニタ１２０に画像として表示させると共に、バックアップピン８０のセット作業の指示を表示させる（Ｓ６）。一方、ステップＳ４で一致しなければ（Ｓ４のＮｏ）、Ａ１表示内容を一時的に点滅させ、その後再度トライの指示を表示させる（Ｓ５）。

セット作業が終了した時に押されるスイッチ１が、作業者によってＯＮ入力されると（Ｓ７でＹｅｓ）、モニタ１２０の画面にマザープレートＭＰと、セット作業が終了した小型プレートＳＰを配置すべきプレート配置部７０の位置情報を表示させる。作業者は、モニタ１２０の画面を見ながら、セット作業が終了した小型プレートＳＰを所定のプレート配置部７０に配置する。具体的には、図４に示すように、外段取り装置１００のセット作業台１１０を台車Ｄに載せて、表面実装機１０の正面に移動させた後、台車Ｄ上の「Ｃ」と表示された小型プレートＳＰを、「Ｃ」と表示されたプレート配置部７０に移載する。そして、小型プレートＳＰの配置作業が終了した時に押されるスイッチ２が、作業者によってＯＮ入力されると（Ｓ９でＹｅｓ）、対象となる小型プレートＳＰの配置作業が全て終了したか否かを判断する（Ｓ１０）。

対象となる小型プレートＳＰのセット作業及び配置作業が全て終了していなければ（Ｓ１０のＮｏ）、次にセットすべき小型プレートＳＰの位置データを抽出して（Ｓ１１）、所定のメモリにデータを保持した上で、ステップＳ２へ戻ってＡ１表示を行う。一方、ステップＳ１０で対象となる全ての小型プレートＳＰについて終了していたら（Ｓ１０でＹｅｓ）、ステップＳ１２に進んでプレート配置部７０に付された位置情報と各小型プレートＳＰに付された識別情報との照合を行う。尚、ヘッドユニット４０の基板カメラ１４は、小型プレートＳＰをプレート配置部７０に配置する前に、予めプレート配置部７０に付された位置情報を撮像して、所定のメモリにデータを保持しておく。

次に、モニタ１２０の画面に、マザープレートＭＰ及びプレート配置部７０の外形を模式的に表示させると共に、そのプレート配置部７０の枠内に配置すべき小型プレートＳＰの識別情報を表示させる。また、基板カメラ１４によって撮像すべきプレート配置部７０を赤色表示させると共に、基板カメラ１４による撮像指示を表示させる（Ｓ１２）。基板カメラ１４による撮像が行われ、プレート配置部７０に配置された小型プレートＳＰの識別情報が確認されると、次に撮像すべきプレート配置部７０を赤色表示させると共に、基板カメラ１４による撮像指示を表示させ、全てのプレート配置部７０について撮像を行う。

各プレート配置部７０に配置された小型プレートＳＰに付された識別情報が、基板カメラ１４によって取得されると、全てのプレート配置部７０において、各プレート配置部７０に付された位置情報とそのプレート配置部７０に配置された小型プレートに付された識別情報とが対応しているか否かを判断する（Ｓ１３）。対応していない場合には（Ｓ１３でＮｏ）、入れ替えるべき小型プレートＳＰとその小型プレートＳＰを配置すべき正しいプレート配置部７０とをモニタ１２０の画面に表示させて入れ替え指示を行う（Ｓ１４）。入れ替え作業が完了したら、入れ替え対象となった小型プレートＳＰの識別情報の撮像指示を行い（Ｓ１５）、撮像が完了すればステップＳ１３に戻って確認作業を行う。一方、対応している場合には（Ｓ１３のＹｅｓ）、モニタ１２０の画面に所定時間、マザープレート準備完了と表示させる（Ｓ１６）。

＜実装機本体へマザープレートを搭載後の確認作業＞
引き続き、表面実装機１０のマザープレート支持台９０固定保持されたマザープレートＭＰ（バックアップピン８０がセットされた小型プレートＳＰが配置されたもの）についてバックアップピン８０が正しい位置にセットされているか否かの確認を行う。この確認作業について、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。ヘッドユニット４０に搭載された基板カメラ１４のピントをバックアップピン８０の上端面に合わせて、マザープレートＭＰ上を分割撮像する（Ｓ２１）。そして、画像処理を行うことにより分割画像を接合し、一枚のマザープレートＭＰ撮像画像に編集する。さらに、編集された画像を２値化処理によりバックアップピン８０のある部分とバックアップピン８０のない部分とのコントラストをはっきりさせる、バックアップピン８０の上端面画像の鮮明化処理を行う（Ｓ２２）。

次に、検査画像データ（バックアップピン８０が正しい位置にセットされたマザープレートＭＰの基準画像データ）と検査対象画像データとのパターンマッチングを実施する（Ｓ２３）。全てのバックアップピン８０について合致するか否かを検証し、１箇所でも合致しなければ（Ｓ２４でＮｏ）、本来セットされるべきバックアップピン８０が抜けている箇所、本来あるべきでないバックアップピン８０がセットされている箇所、及びそれらの箇所のある小型プレートＳＰを順次表示させると共に、作業者に修正作業を指示する（Ｓ２５）。作業者は、モニタ１２０の画面を見ながら、小型プレートＳＰ毎に修正作業が終われば、修正作業が終了したことを制御装置（図示せず）に知らせるキー入力を行う。

キー入力があれば、修正対象となっている小型プレートＳＰについて修正作業が終了したか否かを判断し、終了していなければ（Ｓ２６のＮｏ）、ステップＳ２５に戻って、次に修正対象となっている小型プレートＳＰについて修正を行う。一方、小型プレートＳＰの修正作業が全て完了したら（Ｓ２６でＹｅｓ）、作業者に基台１１上からの退避指示を行い、修正対象であった小型プレートＳＰを全て撮像する最小数の分割撮像を行う。この撮像画像についてバックアップピン８０の上端面画像の鮮明化処理を行い、非修正小型プレートＳＰの画像と、修正対象であった小型プレートＳＰの画像を組み合わせて接合し、１枚のマザープレートＭＰ画像を組み合わせて接合し、１枚のマザープレートＭＰ画像を形成する。そして、ステップＳ２３へ進んで検査画像データと検査対象画像データとのパターンマッチングを実施する。こうして、ステップＳ２４で全てのバックアップピン８０について合致すると判断されると（Ｓ２４のＹｅｓ）、モニタ１２０の画面に段取り完了を所定時間表示後、終了させる。

＜表面実装機による電子部品の実装＞
続いて、表面実装機１０により電子部品Ｐを基板Ｂ上面の所定の実装位置に搭載する動作方法について図１を参照しながら簡単に説明する。
コンベア２０によって運搬されてきた基板Ｂが所定位置において停止すると、マザープレート支持台８０を所定量上昇させ、基板Ｂの背面をバックアップピン８０で支持すると共に、基板Ｂが基板クランプユニット（図示せず）により保持される。次に、基板カメラ１４により基板Ｂのフィデューシャルマーク（図示せず）が認識されることで基板ＢのＸ方向及びＹ方向における位置が認識される。すると、制御装置によりＸ軸モータ４４、Ｙ軸モータ４６、及びＺ軸モータが作動され、吸着ノズルが電子部品Ｐを吸着可能な位置に運ばれる。この後、ヘッド４１が下降すると共に吸着ノズルに負圧が供給され、テープフィーダに保持された電子部品Ｐを吸着して、ヘッド４１が上昇することでテープフィーダから電子部品Ｐをピックアップし、部品認識カメラ１２上空へ向けてＸ方向及びＹ方向に移動する。

電子部品Ｐは、部品認識カメラ１２によってＺ軸方向下方から撮像されてその下面側が認識される。このとき、電子部品Ｐの吸着ずれ量が所定の許容範囲内にない等、正規の吸着姿勢にないと判断されたときには、その電子部品Ｐを廃棄し、再び電子部品Ｐの吸着動作を行う。一方、電子部品Ｐが正規の吸着姿勢にあると判断されると、電子部品Ｐの吸着ずれ量に基づいてヘッド４１の補正位置を算出し、この補正位置に向けてヘッドユニット４０をＸ方向及びＹ方向に移動し、ヘッド４１を基板Ｂ上面に向けてＺ軸方向に下降させる。電子部品Ｐが基板Ｂ上面に搭載されたら、ヘッド４１を上昇させて、ヘッドユニット４０を原点位置に復帰させる。こうして電子部品Ｐの部品搭載動作が終了すると、ヘッドユニット４０は、次に搭載される電子部品Ｐがある場合には、再びヘッドユニット４０を部品供給部３０のテープフィーダへ移動し、次に搭載される電子部品Ｐの吸着を行う。

以上のように本実施形態では、以下の効果を奏することができる。
１．小型プレートＳＰ単位でマザープレートＭＰのプレート配置部７０に配置することができる。この結果、マザープレートＭＰ単位で表面実装機１０の機内に配置するよりも軽量で配置作業を行うことができ、作業者の負担を軽減することができる。また、マザープレートＭＰよりも小さいサイズで配置作業を行うことができるから、小型プレートＳＰの取り回しが容易になる。これらに加えて、小型プレートＳＰの配置が完了した後に小型プレートＳＰの識別情報とプレート配置部７０の位置情報とが正しく対応してるか否かの確認を行うことで、小型プレートＳＰを正しい位置に確実に配置することができる。

２．モニタ１２０の画面を有効に活用してバックアッププレートＢＰの形成作業をフィードフォワード的に支援することができる。すなわち、マザープレートＭＰ上の小型プレートＳＰを配置すべき位置をその配置作業開始前にモニタ１２０の画面に表示させることで、小型プレートＳＰの配置作業を迅速かつ確実に行うことができる。また、バックアップピン８０を小型プレートＳＰにセットする際には、正規の小型プレートＳＰであるか否かを確認すると共に、小型プレートＳＰ上のセット位置をそのセット作業開始前にモニタ１２０の画面に表示させることで、バックアップピン８０のセット作業を正確かつ容易に行うことができる。

＜実施形態２＞
＜全体構成＞
次に、本発明の実施形態２について図５〜図７の図面を参照しながら説明する。本実施形態は、外段取り装置２００を表面実装機１０に一体で構成することにより、バックアップピン８０の小型プレートＳＰへのセット作業、ピン段取り済み小型プレートＳＰの搬送、及び搬送された小型プレートＳＰを表面実装機１０に搭載されたマザープレートＭＰ上に載置する作業を人手を介さずに自動化したものである。尚、表面実装機１０は実施形態１とほぼ同様な構成であり、重複する構成及び作用についてはその説明を省略する。表面実装機１０の手前には、外段取り装置２００が設けられ、表面実装機１０の基台１１と外段取り装置２００の基台２０１との間には、小型プレートＳＰを運搬する小型プレート運搬装置（本発明の「プレート搬送手段」の一例）３００が設置されている。

＜外段取り装置の構成及び作用＞
外段取り装置２００は、図５に示すように、基台２０１を有し、その基台２０１上には、バックアップピン８０のセット作業を行う際に小型プレートＳＰを載置するためのピン段取りステージ２１０と、バックアップピン８０を搬送するピン段取りヘッド（本発明の「ピン搬送手段」の一例）２２０と、バックアップピン８０を保管するピンストッカ（本発明の「ピン保管部」の一例）２３０と、小型プレートＳＰを保管するプレートストッカ（本発明の「プレート保管部」の一例）２４０とを備えている。尚、以下の説明において、ＸＹ平面とは水平面に対してほぼ平行となる面とし、Ｚ軸方向とはＸＹ平面に対して直交する方向とする。ピン段取りヘッド２２０は、ピン段取りヘッド支持部材２２１にＹ方向に移動可能に支持され、Ｙ軸モータ（図示せず）により、ボールねじ軸（図示せず）、及びこのボールねじ軸に嵌合し、ピン段取りヘッド２２０に固定支持されるボールナット（図示せず）を介してＹ方向に駆動される。また、ピン段取りヘッド支持部材２２１は、ガイドレール部材２２２にＸ方向に移動可能に支持され、Ｘ軸モータ（図示せず）により、ボールねじ軸（図示せず）、及びこのボールねじ軸に嵌合し、ピン段取りヘッド支持部材２２１に固定支持されるボールナット（図示せず）を介してＸ方向に駆動される。これにより、ピン段取りヘッド２２０は、Ｘ方向及びＹ方向（ＸＹ平面内においてＸ方向と直交する方向）に移動可能であり、ピンストッカ２３０、プレートストッカ２４０、ピン段取りステージ２１０、小型プレート運搬装置３００の一方側端部（この一方側端部に位置する場合の次述する移動シャトル）の各上方位置へ移動可能である。

ピン段取りヘッド２２０は、図６に示すように、バックアップピン８０を掴む複数の（例えば３つ）チャック装置２２４を備えている。これらのチャック装置２２４はＸ方向（水平面内において小型プレート運搬装置３００の運搬方向にほぼ沿う方向）に並んで設けられている。ピン段取りヘッド２２０においてチャック装置２２４のＸ方向両側には、小型プレートＳＰを吸着保持する２つの吸着ノズル（本発明の「プレート吸着部」の一例）２２５が設けられている。また、ピン段取りヘッド２２０の外部には、小型プレートＳＰに付された識別情報を撮像して認識するための基板カメラ（本発明の「識別情報取得手段」の一例）２２３が取り付けられている。

各チャック装置２２４及び各吸着ノズル２２５はＺ軸方向に昇降可能であり、これらの昇降動作を行わせるための各昇降装置がピン段取りヘッド２２０に設けられている。

２つの吸着ノズル２２５のうち一方は固定されているものの、他方は一方との距離を可変とする可動とされている。これにより、ピン段取りヘッド２２０は、２つの吸着ノズル２２５間ピッチを調整した後に、プレートストッカ２４０に保管されている小型プレートＳＰを２つの吸着ノズル２２５で吸着してピン段取りステージ２１０へ移動可能である。さらに、ピン段取りヘッド２２０は、セット済の小型プレートＳＰの重量バランス等を勘案してバランスを崩すことなく吸着可能な吸着位置を求めた上で、セット済の小型プレートＳＰを２つの吸着ノズル２２５で吸着して小型プレート運搬装置３００の移動シャトルへ移動可能である。

ピン段取りヘッド２２０は、ピンストッカ２３０の上方に移動した後に、少し移動してはチャック装置２２４でバックアップピン８０を掴み上げる動作を順次実施することで、３つのチャック装置２２４全てがバックアップピン８０を掴み上げた状態でピン段取りステージ２１０の上方に移動する。ピン段取りヘッド２２０は、表面実装機１０から送られたバックアップピン８０のセット位置の座標データに基づいて、ピン段取りステージ２１０の上方で、バックアップピン８０を一つ一つ小型プレートＳＰの各所定位置にセットしていく。セットが終われば、ピン段取りヘッド２１０は、ピンストッカ２３０の上方に移動し、上記と同様の動作を繰り返す。

ピン段取りヘッド２２０は、バックアップピン８０のセットが全て終了すると、バックアップピン８０との干渉を避けつつ、かつ、バランスを崩すことなく小型プレートＳＰを持ち上げることができる２箇所を求め、２つの吸着ノズル２２５間ピッチを修正した上で、ピン段取りステージ２１０の上方における算出された位置に移動する。この後、２つの吸着ノズル２２５が下降して、段取り済みの小型プレートＳＰを吸着して持ち上げ、小型プレートＳＰ運搬装置３００の一方端にある移動シャトルの小型プレート保持台の上まで運搬し載置する。ピン段取りヘッド２２０は、プレートストッカ２４０の上方に移動し、２つの吸着ノズル２２５が下降して小型プレートＳＰを吸着して持ち上げ、ピン段取りステージ２１０上まで運搬する。

ここで、プレートストッカ２４０には上下方向に複数の保持部が設けられ、各保持部に小型プレートＳＰが保持されている。一番上位の保持部が開放され、小型プレートＳＰがピン段取りヘッド２２０によりピン段取りステージ２１０上に移動されると、全ての保持部が開放されると共に、各小型プレートＳＰが一斉に上位に移動し、各保持部が上昇してきた各小型プレートＳＰを保持する。各小型プレートＳＰの間には、各保持部のピッチと各小型プレートＳＰのピッチを一致させるためのスペーサが介装されており、次に小型プレートＳＰがピン段取りヘッド２２０によりピン段取りステージ２１０に移動される前に、最上位のスペーサは吸着ノズル２２５により吸着され持ち上げられた後、スペーサストッカ内に移される。

小型プレート運搬装置３００は、一方端にある移動シャトルの小型プレート保持台にセット済の小型プレートＳＰが載置されると、バキューム式吸盤（図示せず）で小型プレートＳＰを小型プレート支持台に固定保持した状態で、移動シャトルを他方端（表面実装機１０の基台１１上方）まで移動させる。他方端で小型プレート保持台から小型プレートＳＰが運び出されると、移動シャトルは一方端に移動する。小型プレート運搬装置３００は、単軸ロボットであり、ケース内長手方向に配置された２つのガイドと、ガイドと平行でケースに対し軸方向も固定かつ周方向に回動可能なように保持されるボールねじ軸と、両ガイドに摺接するスライダ（移動シャトル）３０１と、ケースに支持されボールねじ軸を回転させる駆動モータとからなる。移動シャトルには、ボールねじ軸とねじ嵌合するナットが固定されている。これにより、駆動モータが所定角度所定方向に回転することで、移動シャトルが移動して小型プレートＳＰが運搬される。

表面実装機１０のヘッドユニット４０には、それぞれ部品吸着用の吸着ノズルが取り付けられた複数のヘッド４１のみでなく、一方が固定され、他方が一方との距離を可変とする可動とされた２つの吸着ノズル４８が取り付けられている。ヘッドユニット４０は、セット済の小型プレートＳＰが移動シャトルで表面実装機１０の基台１１の上方まで移動されると、セット済の小型プレートＳＰの上方まで移動する。この後、ヘッドユニット４０は、２つの吸着ノズル４８を下降させ、小型プレートＳＰを吸着して上昇させる。そして、ヘッドユニット４０は、マザープレートＭＰの上方まで移動し、小型プレートＳＰを所定のプレート配置部７０に載置させる。

表面実装機１０の制御装置は、外段取り装置２００の制御装置と連携を取り、マザープレートＭＰの所定のプレート配置部７０に載置すべき小型プレートＳＰの識別情報、所定枚数分のピン位置情報を外段取り装置２００の制御装置へ送出する。外段取り装置２００の制御装置は、順次、基板カメラ２２３によって得られた小型プレートＳＰの識別情報に基づいて所定の小型プレートＳＰを特定し、この識別情報に対応するピン位置データに基づいて小型プレートＳＰにバックアップピン８０をセットし、セット済の小型プレートＳＰを基台１１の上方まで運搬させ、所定枚数分についてバックアップピン８０の装着及び運搬を終えて停止させる。一方、表面実装機１０の制御装置は、基板カメラ１４によって小型プレート運搬装置３００の他方端にあるセット済の小型プレートＳＰに付された識別情報を撮像して認識すると共に、この識別情報に対応する位置情報の付されたプレート配置部７０を特定し、このプレート配置部７０の位置情報に基づいてセット済の小型プレートＳＰを、マザープレート支持台９０上に載置固定されたマザープレートＭＰの所定位置に載置させる。この後、表面実装機１０の制御装置は、所定枚数分の小型プレートＳＰの載置を終えると、載置された小型プレートＳＰをマザープレートＭＰに固定保持させて停止させる。

以上のように本実施形態では、小型プレートＳＰへのバックアップピン８０のセット作業及び表面実装機１０の基台１１上への小型プレートＳＰの運搬作業を全て自動化したから、バックアッププレートＢＰの形成作業を迅速かつ正確に行うことができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）本実施形態では基板カメラ１４や読取装置１０２を用いて小型プレートＳＰに記録された識別情報を読み取るものを例示しているものの、本発明によると、小型プレートＳＰに埋め込まれたＩＣチップに識別情報を記録しておき、これを読み取るようにしてもよい。この点は、マザープレートＭＰの位置情報についても同様である。

（２）本実施形態では小型プレートＳＰが配置されるプレート配置部７０の位置を表示させる表示装置（モニタ１２０）が、複数のバックアップピン８０がセットされる小型プレートＳＰ上のセット位置を表示させる表示装置を兼ねているものの、本発明によると、これらの表示装置は別々に設けてもよい。また、これらの表示装置のうちいずれか一方の表示装置のみを備えた構成としてもよい。

（３）本実施形態ではバックアッププレート形成装置を表面実装機１０に適用しているものの、本発明によると、スクリーン印刷機や検査装置に適用することも可能である。

（４）実施形態１では表面実装機１０と外段取り装置１００が別体で構成されているものを例示しているものの、本発明によると、表面実装機１０と外段取り装置１００とは一体で構成してもよい。

実施形態１における表面実装機及び外段取り装置を示した平面図 そのバックアップピンのセット作業を示したフローチャート そのマザープレートに配置された小型プレートのピン位置の検査及び修正作業を示したフローチャート その小型プレートをプレート配置部に配置する作業を示した図 実施形態２における表面実装機及び外段取り装置を一体に構成して自動化したものを示した図 その外段取り装置の正面図 その表面実装機の正面図

符号の説明

１０…表面実装機
１４…基板カメラ（位置情報取得手段、識別情報取得手段）
４０…ヘッドユニット（実装ヘッド）
７０…プレート配置部
８０…バックアップピン
１００…外段取り装置
１０２…読取装置（識別情報取得手段）
１２０…モニタ（表示装置）
２００…外段取り装置
２２０…ピン段取りヘッド（ピン搬送手段）
２２３…基板カメラ（識別情報取得手段）
２２５…吸着ノズル（プレート吸着部）
２３０…ピンストッカ（ピン保管部）
２４０…プレートストッカ（プレート保管部）
３００…小型プレート運搬装置（プレート搬送手段）
Ｂ…プリント基板
ＢＰ…バックアッププレート
ＭＰ…マザープレート
ＳＰ…小型プレート
Ｐ…電子部品

Claims (7)

1. 複数のバックアップピンが着脱可能にセットされると共に、異なる識別情報がそれぞれ記録された複数の小型プレートと、
   前記複数の小型プレートの識別情報に対応する位置情報がそれぞれ記録された複数のプレート配置部を有し、そのプレート配置部に配置された前記小型プレートと共にバックアッププレートを構成するマザープレートと、
   前記プレート配置部の位置情報を取得する位置情報取得手段と、
   前記小型プレートの識別情報を取得する識別情報取得手段と、
   前記各小型プレートが前記各プレート配置部にそれぞれ配置されたことを条件に、前記識別情報取得手段によって取得された前記識別情報と前記位置情報取得手段によって取得された前記位置情報とに基づいて前記各小型プレートが正規の前記各プレート配置部に配置されたか否かを判定する判定手段とを備えたバックアッププレート形成装置。
2. 前記複数のバックアップピンをセットするセット作業が完了したことを条件に、前記小型プレートを配置すべき前記プレート配置部の位置情報を表示させる表示装置を備える請求項１に記載のバックアッププレート形成装置。
3. 前記複数のバックアップピンをセットすべき前記小型プレートのピン位置データを記憶させるピン位置データ記憶手段と、前記識別情報取得手段によって取得された前記識別情報に基づいて対象となる前記小型プレートの前記ピン位置データを前記ピン位置データ記憶手段から取り出し、このピン位置データを表示させる表示装置とを備える請求項１又は請求項２に記載のバックアッププレート形成装置。
4. 前記複数のバックアップピンを保管するピン保管部と、
   前記複数の小型プレートを保管するプレート保管部と、
   前記バックアップピンを前記ピン保管部から前記小型プレート上のセット位置に搬送してセットするピン搬送手段と、
   前記セット作業が完了した前記小型プレートを前記マザープレートに向けて搬送するプレート搬送手段とを備える請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のバックアッププレート形成装置。
5. 前記ピン搬送手段は、前記小型プレートを吸着保持するプレート吸着部を備える請求項４に記載のバックアッププレート形成装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のバックアッププレート形成装置と、このバックアッププレート形成装置によって形成された前記バックアッププレートによって支持された基板に対して電子部品を実装する実装ヘッドとを備えた表面実装機。
7. 異なる識別情報がそれぞれ記録された小型プレートに対し、その小型プレート上の所定のセット位置に複数のバックアップピンを着脱可能にセットするセット作業を行うピンセット工程と、
   前記各小型プレートの識別情報に対応する位置情報がそれぞれ記録された各プレート配置部を有するマザープレートに対し、前記ピンセット工程において前記セット作業が完了した前記各小型プレートを配置するプレート配置工程と、
   前記各小型プレートが前記各プレート配置部にそれぞれ配置されたことを条件に、識別情報取得手段によって取得された前記識別情報と位置情報取得手段によって取得された前記位置情報とに基づいて、前記プレート配置工程で配置された前記各小型プレートが正規の前記各プレート配置部に配置されたか否かを判定手段によって判定する判定工程とを備えたバックアッププレート形成方法。

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