JP2823375B2

JP2823375B2 - 基板分割装置

Info

Publication number: JP2823375B2
Application number: JP6249291A
Authority: JP
Inventors: 昌吾谷; 収三加藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-03-05
Filing date: 1991-03-05
Publication date: 1998-11-11
Anticipated expiration: 2013-11-11
Also published as: JPH04279223A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多面取り基板方式によ
る電子回路基板の製造工程において使用される基板分割
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子回路基板組立工程において、多面取
り基板に電子部品を装着した後、打抜金型によつて複数
の分割基板に分割することは、従来からよく行われてい
る。

【０００３】この分割作業を自動化した例として特開平
２−１２７９３１号公報に記載された基板分割装置で
は、基板搬入後、上部、下部打抜型により基板を分割し
た後、スクラツプ材と分割基板を別々の搬出経路によつ
て分離搬送している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の装置によると次
に示す問題があつた。

【０００５】図３に示すような、基板の周囲がスク
ラツプ材であれば良いが、例えば図４に示すようにスク
ラツプ材が周囲に無いものには適用できない。

【０００６】分割する基板の種類が変わると、上部
と下部の打抜金型の交換作業が必要となり、連続的な無
人作業が困難となる。

【０００７】分割前に基板にたわみが生じている場
合、上部打抜金型又は下部打抜金型により、基板分割時
にたわみを復元する方向へ衝撃が印加され、基板上に搭
載されている部品、特にチツプ部品に機械的ストレスが
加わり、部品破壊の懸念がある。

【０００８】なお、図３、及び図４の基板５において、
５’は分割により独立した基板となる部分で、以下、分
割後基板と呼ぶもの、３２は分割処理後スクラツプ材と
なる部分、３３は基板打抜きライン、３４は細孔状貫通
部、そして３５は連結部であり、従って、基板打抜ライ
ン３３は細孔状貫通部３４と連結部３５から構成されて
いることになる。

【０００９】本発明は、基板又はスクラツプ材の形状に
関係なく、基板とスクラツプ材の分割分離が可能で、基
板の種類が変わっても人手による作業が不要で、交換が
必要なものについても自動的に対応でき、常に連続的な
無人作業が可能な基板分割装置の提供を目的とし、更に
分割前に基板にたわみが生じていても、基板上搭載部品
に機械的ストレスを加えないで分割可能な多面取り基板
の基板分割装置の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、ａ．基板の上方と下方に、夫々打抜時には
基板方向に移動可能な上部打抜金型と下部打抜金型を備
えた装置において、平面板状部材の平面上に複数本の柱
状部材をほぼ垂直に備えた基板支え治具を設けたもので
ある。

【００１１】この基板支え治具は基板分割時にスクラツ
プ材が分離された場合、スクラツプ材だけが下方に落下
してゴミ箱に収納され、分割基板が分離されても基板支
え治具上にとどまるように構成されている。

【００１２】ｂ．上記基板支え治具を有する基板分割装
置において、分割後の基板を後工程に自動的に搬送でき
るように、基板の下方に挿入可能な支持部材を設けたも
のである。

【００１３】この支持部材は、基板の下方に挿入後、基
板をすくい上げ、後工程、例えばコンベア上に移載可能
なように構成されている。

【００１４】ｃ．上記支持部材を有する基板分割装置に
おいて、上記支持部材は、平行に配置した複数枚の帯板
状部材で作られ、且つ、これら複数枚の帯板状部材は相
互に長さ方向に独立して移動可能に構成されている。

【００１５】ｄ．上記基板分割装置において、基板支え
治具把持機構と移載機構を設けたものである。

【００１６】これら基板支え治具把持機構と移載機構
は、分割すべき基板の種類が変わったとき、基板支え治
具を自動的に交換できるように構成されている。

【００１７】ｅ．上記基板分割装置において、上部打抜
金型と下部打抜金型を、夫々打抜き時には基板方向に移
動させる手段を設けたものである。

【００１８】この手段は、基板を打抜く前に、基板の分
割位置の高さを測定し、それに合わせて上部打抜金型と
下部打抜金型の双方を移動させるように構成されてい
る。

【００１９】

【作用】位置決めテーブルの上に基板支え治具がセツト
され、その上に基板が置かれると、予め設定された分割
位置へ位置決めされる。分割位置の基板高さをセンサに
より測定し、予め定めた高さとなるようテーブルのＺ軸
を動かす。基板の上方と下方にある上部打抜金型と下部
打抜金型が夫々基板方向に移動し分割位置を打抜く。ス
クラツプ材は、基板支え治具の穴を通して下方に落下し
てゴミ箱に収納され、分割基板は基板支え治具上に留ま
り、支持部材により取り出され、搬送手段により後工程
に搬送される。支持部材を基板下方に挿入していったと
き、障害物に当った場合、当つた支持部材だけは、そこ
から進まないようになる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明による基板分割装置について、
図示の実施例により詳細に説明する。

【００２１】図１は本発明の一実施例で、図において、
５は分割すべき基板で、この基板５は、ＩＣチツプ等の
電子部品が搭載され、且つ、複数個に分割が可能なよう
に、例えば、図４に基板打抜きライン３３で示すような
分割補助加工が予め施こされているものである。

【００２２】上記したように、この図４に示す基板５
は、複数の分割後基板５’及びスクラツプ材３２が基板
打抜きライン３３で複数個に区画された基板であり、基
板打抜ライン３３は細孔状貫通部３４と複数個の残され
た連結部３５からなる。なお、連結部３５は、基板の種
類によって異なっている。

【００２３】基板５には、機種識別用のバーコードが貼
付けてあり、このバーコードによる機種情報を装置に取
込むためのバーコードリーダ１が、この装置の前工程に
設置してある。

【００２４】図１において、２はコンベアで、基板５
は、このコンベア２の１対のガイドレール状の支持材３
により支持され、基板搬送用に設置されているモータ４
により搬送されるようになっている。

【００２５】６はピツクアツプロボツトで、コンベア２
上に張出して設置されている１対のガイドレール２５、
２６の上に支持されている。そして、このピツクアツプ
ロボツト６には、基板把持用の２対のハンド７ａ、７ｂ
及び基板支え治具９のチヤツク８が設けてある。

【００２６】基板分割部Ａは、基板５のＸ及びＹ方向移
動用の位置決めテーブル１２、上部打抜金型１４、下部
打抜金型１６により構成されている。そして、この位置
決めテーブル１２上にはクランプユニツト１３が設置さ
れており、これにより基板支え治具９が位置決めテーブ
ル１２上に固定されるようになっている。なお、図示さ
れていないが、この位置決めテーブル１２にはＺ軸方向
の移動手段も設けられている。

【００２７】上部打抜金型１４は、ライン流れ方向に対
して平行方向のパンチ１５ａと垂直方向のパンチ１５
ｂ、及び基板高さ検出センサ２４とで構成されており、
下部打抜金型１６にはダイ１６’が設けてある。そし
て、この下部打抜金型１６の周辺部は、基板５から分割
時に切り離されたスクラツプ材３２の収納部分となる。

【００２８】基板分割部Ａの後方部には分割基板搬送ユ
ニツト１７が設置されている。これは、分割後基板５’
をすくい上げるための支持部材１８、すくい上げた支持
部材１８上の分割後基板５’を後工程へ続くベルトコン
ベア２１上に送り出す基板送り材２０、及びこの分割基
板搬送ユニツト１７を前後進、回転させるための駆動機
構１９とにより構成されている。

【００２９】図２は制御系のシステム構成を示したもの
で、システム全体の管理を行なうパソコン(パーソナル
コンピュータ)２７を備え、これに基板５の機種情報を
読み込むバーコードリーダ１、位置決めテーブル１２を
駆動するためのＮＣ制御装置２８、及びピツクアツプロ
ボツト６を制御するロボツトコントローラ３０が接続さ
れている。

【００３０】ＮＣ制御装置２８は、基板高さ検出センサ
２４からの信号を取込み、サーボモータ３１を駆動制御
して位置決めテーブル１２を動かす。また、このＮＣ制
御装置２８には、上部打抜金型１４、及び下部打抜金型
１６を駆動するためのメカ制御装置２９が接続されてい
る。

【００３１】次に、個々の部分の構成について説明す
る。図５は基板支え治具９の詳細を示したもので、これ
は、ベース板３６と基板端面支持ブロツク１０、及び基
板支持ピン１１により構成されており、この上に載置さ
れた基板５は、基板端面支持ブロツク１０により、基板
端面で位置決めされる。そして基板支持ピン１１は、ベ
ース板３６の上で、基板５面の部品及び、基板打抜部分
に干渉しない位置に取付けてある。

【００３２】ベース板３６には、下部打抜金型１６との
干渉防止及びスクラツプ材３２の下部収納部への落下性
を良くするため、各所に打抜孔２２が設けてあり、さら
にこのベース板３６の周囲には、位置決めテーブル１２
上での位置決め用の孔３７が設けられている。

【００３３】ところで、この基板支え治具９は、基板１
機種ごとに対応した専用の治具であり、従って、機種変
更時には、ピツクアツプロボツト６により治具の交換を
行なう必要がある。

【００３４】そこで、ピツクアツプロボツト６のチャッ
ク８による治具の把持が可能なように、ベース板３６に
は把持孔３８が設けられている。そして、これに対応し
て、図１に示すように、使用していない数機種の基板支
え治具９を収納するために、治具ストツカ２３が設置さ
れている。

【００３５】次に分割基板搬送ユニツト１７の詳細を図
６に示す。この図で、(a)は上面図であり、(b)は側面図
である。ベース３９に取付けたガイドレール４０上にリ
ニアガイド４１を取付け、この上を水平櫛歯状支持部材
１８の１４枚並列に並んだ各々の帯板状部材が独立して
直動運動を行なえるように構成してある。ベース３９の
前後駆動用ガイドレール４２がユニツトベース４３に設
置されており、ベース３９の駆動はエアアクチユエータ
４４により行なう。

【００３６】また、ユニツトベース４３には、支持部材
１８上にある分割後基板５’をベルトコンベア２１上に
送り出すための基板送り材２０、及び前進しなかった支
持部材１８を押し出すプツシヤ４５が設けられている。
そして支持部材１８には、ベース３９の先端に突き出た
状態で固定されるように、ボールプランジヤ４６とサポ
ート４７からなるストツパが取付けられている。

【００３７】次に、この実施例の動作について、図１か
ら図１５を用いて説明する。バーコードリーダ１からパ
ソコン２７に、基板５の機種情報が伝達されると、その
情報を基にして、パソコン２７は、ＮＣ制御装置２８に
対し、機種毎のＮＣプログラムの実行指令をする。又、
これと並行して、ロボットコントローラ３０に対し、以
下の指令を行なう。すなわち、該当機種の基板支え治具
９を、治具ストッカ２３より取出し、位置決めテーブル
１２上に設置し、その後、基板５をピックアップし、基
板支え治具９上に取付けるという一連の作業内容の指令
を行なうのである。そして、この結果、ピックアップロ
ボット６により、基板支え治具９が位置決めテーブル１
２上に置かれると、治具クランプユニット１３が下降
し、基板支え治具９は位置決め穴３７を利用して位置決
めテーブル１２上に固定される。

【００３８】次にピックアップロボット６によって基板
５が基板支え治具９上に設置されると、基板５は基板支
え治具９の基板端面支持ブロック１０により、端面位置
決めされる。

【００３９】ＮＣ制御装置２８の中には、基板５の基板
打抜ライン３３のうちの複数の連結部３５が上部打抜金
型１４のパンチ１５及び下部打抜金型１６のダイ１６’
の噛み合わされる点に一致するように、位置決めテーブ
ル１２を動作させるＮＣプログラムが予め機種毎に作成
保持されており、このＮＣプログラムに従ってサーボモ
ータ３１が制御され、位置決めテーブル１２が動かされ
て基板切断位置で停止する。

【００４０】次に、上部打抜金型１４が下降すると共に
下部打抜金型１６が上昇し、パンチ１５とダイ１６’の
間に基板５をはさみ込んで連結部３５を破断する。連結
部３５を含む打抜ライン３３が、装置の基板５の流れ方
向に平行である場合は、基板流れ方向専用のパンチ１５
ａを使用して、また、流れ方向に対し垂直である場合に
は、基板垂直方向専用のパンチ１５ｂを使用して、それ
ぞれ基板連結部３５が切断される。

【００４１】こうして、或る１部の連結部３５の切断が
終了したら、上部打抜金型１４及び下部打抜金型１６は
初期位置に戻り、位置決めテーブル１２は、次の連結部
３５に移動・停止し、前述の基板切断作業を繰返し行な
う。

【００４２】ところで、基板５は、図７〜図１１に示す
ように、たわみを生じている場合が多い。そこで、この
ような基板５を、たわみによる高さ方向の変化を考慮し
ないで切断しようとすると、図８に示すように基板５が
変形し、基板５に搭載されたＩＣのリード部及びチツプ
部品のはんだ付部に機械的ストレスが加わり、製品の信
頼性を低下させる要因となる。そこで、この実施例で
は、図９に示すように、上部打抜金型１４に基板高さ検
出センサ２４を取付け、基板高さを測定するように構成
してある。

【００４３】このセンサ２４は光学式の非接触形のもの
で、発光部４８から出力されたレーザ光５０の基板面か
らの反射光５１を受光部４９で検知し、基板高さを検出
するものであり、図９に示すように、基板５の位置が上
方にずれていると、反射光５１は受光部４９に入射せ
ず、従ってセンサ２４は感知しない。そこで、図示しな
い高さ方向移動手段によって、図１０に示すように、基
板支え治具９上の基板５を下降させ、基板高さ検出セン
サ２４の受光部４９に反射光５１が入射するようにして
やり、センサ２４が検知した時点で、基板５の下降動作
を停止させるようにするのである。

【００４４】そして、図１０の状態で、上部打抜金型１
４を下降させると共に下部打抜金型１６を上昇させ、図
１１に示すようにして、基板５の連結部３５を破断する
ことにより、基板５の変形によるストレス印加を防ぐこ
とができ、製品信頼性の低下を防止できる。

【００４５】こうして、連結部３５の破断が全て完了し
た基板５は、複数の最小単位、すなわち分離後基板５’
に分かれた状態になるが、それでも、基板支持ピン１１
及び基板端面支持ブロツク１０によって、基板支え治具
９上に全てそのまま保持されている。しかして、スクラ
ツプ材３２は、このような支持がなされないので、連結
部３５の破断に伴って基板支え治具９上から落下し、ベ
ース板３６上に開けてある打抜孔２２を通つて下方のス
クラツプ材収納部(図示してない)に集積されて行くこと
になり、従って、この実施例によれば、スクラップの処
理、廃棄の管理を容易に行なうことができる。

【００４６】次に、このようにして基板支え治具９上に
保持されている分割後基板５’は、分割基板搬送ユニツ
ト１７により取り出され、ベルトコンベア２１上に搬送
されるのであるが、このときの動作について、図１２〜
図１５により説明する。

【００４７】まず図１２に示すように、分割基板搬送ユ
ニツト１７が基板支え治具９上の分割後基板５’の横に
配置される。次に、この状態で、図１３に示すように、
分割基板搬送ユニツト１７のベース３９が、図の右方向
に前進し、支持部材１８が分割後基板５’と基板支え治
具９のベース板３６の間に挿入される。

【００４８】しかして、このとき、図示のように、支持
部材１８が基板支え治具９の基板支持ピン１１、或いは
基板端面支持ブロツク１０に当接した場合には、図６に
示したボールプランジヤ４６とサポート４７より成るス
トツパがはずれ、当接した支持部材１８だけは、そこか
らは前進しない。一方、当接しなかった支持部材１８は
ベース３９のストローク分挿入される。

【００４９】次に、図１４に示すように、ベース３９が
エアシリンダ５２により上昇させられ、これにより分割
後基板５’は基板支え治具９から持ち上げられ、基板端
面支持ブロツク１０から分離される。

【００５０】この状態で、図１に示すように、駆動機構
１９により、分割基板搬送ユニツト１７は９０°回動さ
れ、後工程へ続くベルトコンベア２１上に分割基板５’
を搬送する。次にベース３９を後退させると、分割後基
板５’はユニツトベース４３上に取付けた基板送り材２
０に引掛かり、ベース３９の後退と共に支持部材１８が
後部へ引き込まれ、分割後基板５’はベルトコンベア２
１上に落下する。またベース３９が後退すると同時に、
図１５に示すように、ユニツトベース４３上に取付けた
プツシヤ４５により、挿入時に障害物に干渉し、後退し
ていた支持部材１８が逆に戻され、ベース３９が後退し
初期位置に戻つた時には、全ての支持部材１８は完全に
伸び切つた状態でリセツトされるように構成されてい
る。

【００５１】従って、この実施例によれば、図３に示す
ような、基板の周囲にスクラツプ材がある基板に限ら
ず、図４に示すように、スクラツプ材が周囲に無い基板
の分割についても、容易に自動化された分割処理を行な
うことができ、且つ分割すべき基板の種類が変っても、
そのまま連続的な無人作業が可能である。

【００５２】また、この実施例によれば、分割前に基板
にたわみが生じている場合でも、基板上に搭載されてい
る部品、特にチツプ部品に機械的ストレスが加わる虞れ
が全く無く、高信頼性を容易に保ことができる。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、基板分割後、分割基板
が落下しないように基板支え治具を使用したことによ
り、基板又はスクラツプ材の形状に関係なく、基板とス
クラツプ材との分離が可能である。

【００５４】また、分割基板自動搬送ユニツトにより、
分割後の基板の自動搬送を行ない、さらに、ピツクアツ
プロボツトにより、基板支え治具の交換を自動で行なう
こともでき、基板の種類が変つても途中で中断すること
なく、連続的な完全無人作業が可能である。

【００５５】さらに、基板にたわみが発生している場合
でも、基板高さ検出センサにより、基板分割点の高さを
検知し、基板をＺ方向に動かすことにより、基板に機械
的ストレスを印加しないで分割することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による基板分割装置の一実施例の全体構
成を示す斜視図である。

【図２】本発明による基板分割装置の一実施例における
制御系のシステム構成を示すブロック図である。

【図３】従来技術が対象としている基板の説明図であ
る。

【図４】本発明が対象としている基板の説明図である。

【図５】本発明における基板支え治具の一実施例を示す
説明図である。

【図６】本発明における分割基板搬送ユニツトの一実施
例を示す説明図である。

【図７】基板にたわみがある場合での打抜きに伴う問題
点の説明図である。

【図８】基板にたわみがある場合での打抜きに伴う問題
点の説明図である。

【図９】本発明の一実施例における基板たわみ検出動作
の説明図である。

【図１０】本発明の一実施例における基板たわみ検出動
作の説明図である。

【図１１】本発明の一実施例における基板たわみ検出動
作の説明図である。

【図１２】本発明の一実施例における分割基板搬送ユニ
ツトの動作説明図である。

【図１３】本発明の一実施例における分割基板搬送ユニ
ツトの動作説明図である。

【図１４】本発明の一実施例における分割基板搬送ユニ
ツトの動作説明図である。

【図１５】本発明の一実施例における分割基板搬送ユニ
ツトの動作説明図である。

【符号の説明】

Ａ基板分割部１バーコードリーダ２コンベア３１対のガイドレール状の支持材４モータ５基板５’ 分割後基板６ピツクアツプロボツト７ａ、７ｂ基板把持用の２対のハンド８チャック９基板支え治具１０基板端面支持ブロツク１１基板支持ピン１２位置決めテーブル１３クランプユニツト１４上部打抜金型１６下部打抜金型１７分割基板搬送ユニツト１８支持部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05K 3/00 B21D 28/04 B21D 28/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一部に連結部分を残した細孔状貫通部か
らなる基板打抜ラインが形成され、上記連結部分の切断
により複数の独立した基板に分割可能に作成されている
多面取り回路基板のための基板分割装置であって、ほぼ
水平に保持した上記多面取り回路基板の上記連結部分の
切断を、上部打抜金型と下部打抜金型との相互移動によ
り行なうようにした基板分割装置において、平面板状部
材の平面上に複数本の柱状部材をほぼ垂直に備えた基板
支え治具を用い、この基板支え治具の上記柱状部材の上
に上記多面取り回路基板を位置決め保持した状態で上記
連結部分の切断を行なうように構成したことを特徴とす
る基板分割装置。
【請求項２】請求項１の発明において、少なくとも上
下方向と水平方向に移動可能な水平櫛歯状支持部材を設
け、この水平櫛歯状支持部材を上記基板支え治具の上記
柱状部材の上に位置決め保持した上記多面取り回路基板
の下側に、側方からほぼ水平に挿入した後、移動させる
ことにより、上記連結部分の切断により複数の独立した
基板に分割された各基板を上記基板支え治具の上から取
り出すように構成したことを特徴とする基板分割装置。
【請求項３】請求項２の発明において、上記水平櫛歯
状支持部材が互いに平行に配置した複数枚の帯板状部材
で作られ、且つ、これら複数枚の帯板状部材は相互に長
さ方向に独立して移動可能に構成されていることを特徴
とする基板分割装置。
【請求項４】請求項１の発明において、上記基板支え
治具を移動させるロボット機構を設け、上記多面取り回
路基板の種別に応じて基板支え治具の選定が自動的に行
なわれるように構成したことを特徴とする基板分割装
置。
【請求項５】請求項１の発明において、上記基板支え
治具の上記柱状部材の上に位置決め保持した上記多面取
り回路基板の切断部の上下方向の位置を検出するセンサ
手段を設け、上記上部打抜金型と下部打抜金型による上
記多面取り回路基板の上記連結部分の上下方向における
切断位置が、このセンサ手段による検出結果に応じて自
動的に補正されるように構成したことを特徴とする基板
分割装置。