JP4457534B2 - 基板組立装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の組立に係わり、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。
【0002】
【従来の技術】
以下、従来のプリント基板の組立について説明する。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。
【0003】
そして、このプリント基板は専用に設けら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。
【0004】
次に、専用の部品装着機3で種々の部品が装着される。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。
【0005】
次に、専用の調整装置或いは検査装置5で調整や検査を行い、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。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのよう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。
【0007】
本発明はこのような問題点を解決するもので、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。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成する為に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、この固定フレームの上方に近接して設けられた収納部の係合溝に摺動自在に係止される係合部により前記収納部に収納可能であって前記固定フレームに着脱自在に固定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X方向とY方向とθ方向に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において、前記ワークカセットは、前記プリント基板への部品装着を行うための、部品を貯蔵する貯蔵部と前記部品を吸着保持するノズルとを有するワークカセットを含み、さらにプリント基板に対して加工・調整・検査のいずれか一つの基板組立作業を行うワークカセットも含み、前記部品装着・加工・調整・検査には前記テーブルが前記部品装着・加工・調整・検査の基板組立作業をされる個所へ移動することを特徴としたものである。
【0009】
これにより、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得ることができる。
【0040】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【0041】
(実施の形態1)
図3は、本発明の基板組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。
【0042】
そして次の工程12では、この加工された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。
【0043】
次に工程13では、基板組立装置に装着系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。
【0044】
次の工程14では、部品が装着されたプリ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。
【0045】
次の工程15では、基板組立装置に調整・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。
【0046】
そしてワークシート状のプリント基板においては、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。
【0047】
このようにしてプリント基板組み立てのほとんどの工程は、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。
【0048】
また、組立基板の変更が生じた場合、その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。
【0049】
なお、この基板組立装置は、工程の数だけ用いる必要もなく、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。
【0050】
以下、実施の形態2では、本組立基板工程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。
【0051】
(実施の形態2)
図1は基板組立装置の斜視図であり、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25から基板保持部24に供給され、このプリント基板23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。
【0052】
基板保持部24は、図1、図2に示すように、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。
【0053】
Yテーブル27、Xテーブル28、θテーブル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。
【0054】
また、基台22の上部には固定フレーム34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。
【0055】
なお、このワークカセット35は固定フレーム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。
【0056】
また、図2に示すように、固定フレーム34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。
【0057】
37は固定フレーム34の上方に設けられた係合溝であり、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。
【0058】
また、収納部36においても、この収納部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。
【0059】
(実施の形態3)
次に、装着系の作業をす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。
【0060】
ワークカセット52は、直方体形状をした金属製のフレーム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。
【0061】
部品51は、(詳細な説明は後述するが)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。
【0062】
この位置決め部56は、通路55に沿って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59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。
【0063】
また、位置決め部56の上部にはプッシャ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62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。
【0064】
このレバー64は、図4に示す電磁ソレノイド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。
【0065】
また、図5に示すように、位置決め部56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。
【0066】
なお、図4に示すように、ワークカセット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。
【0067】
また、貯蔵部54の前面にはバーコード50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。
【0068】
次に、基板組立装置21及びワークカセット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。
【0069】
このとき、同時に図1に示す基板保持部24のXテーブル28又はYテーブル27が夫々モータ32,31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。
【0070】
このとき、部品51を所定の角度でプリント基板23に実装する場合は、図1に示す基板保持部24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。
【0071】
以上のような構成とすることで、ばら状態の部品51を取り出して、安定した部品実装を行うことができる。
【0072】
また、ノズル61をワークカセット52に一体的に取り付け、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51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。
【0073】
更に、ワークカセット52を基板組立装置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。
【0074】
次に、ワークカセット52に用いられて、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。
【0075】
この収納室72の壁74の後方には、複数個の磁石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77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。
【0076】
このように構成されているので、磁石75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。
【0077】
一方、取入口77で整列していない部品51a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。
【0078】
80は通路55全長の半分より下流側の距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。
【0079】
なお、検出センサ80は、本実施の形態で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。
【0080】
81は、DCモータであり、ウオームギア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。
【0081】
(実施の形態4)
次に、装着系の作業をするためのワークカセット35のうち、有極性の部品101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。
【0082】
図7において、103は直方体形状をした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。
【0083】
テープリール105から導かれるエンボステープ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。
【0084】
この部品整列部でエンボステープ104のトップテープ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。
【0085】
一方、ロータリーノズル110に移された部品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。
【0086】
117は、ワークカセット102を図2に示す固定フレーム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。
【0087】
図8は、スプロケットホイール109とロータリーノズル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。121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110と別れて通路114のみを進行する。
【0088】
このようにして、エンボステープ104に収納された部品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114に導かれる。なおここで、スプロケットホイール109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106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。
【0089】
図10は、位置決め部115の断面図である。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131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。
【0090】
134は、下方に向かって開口したガイド部であり、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。
【0091】
136は、部品101が自然落下しない程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。
【0092】
ガイド部134の先端に近接してプリント基板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136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。
【0093】
そして、一つ目のプリント基板23に部品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。
【0094】
図11は、ガイドブロック130の要部の側面断面図である。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130の壁面に設けられている。更に詳しくは、ノズル131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。
【0095】
138は、部品101の有無を検出する光センサである。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。
【0096】
図12は、ガイドブロック130の要部の上面断面図である。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130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141の一点を中心として固定される。
【0097】
このようにして、部品101は常に角部137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。
【0098】
以上のように構成することにより、部品101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130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101が落下することはない。
【0099】
(実施の形態5)
次に、装着系の作業をす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151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。
【0100】
図14において、152は直方体形状をし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155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。
【0101】
このローラ163と端子158の間には電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。
【0102】
また、164は、部品供給口157の横方向の寸法であり、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。
【0103】
このワークカセット151は、図15に示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。
【0104】
なお、黄銅線153の線径は0.3mmから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。
【0105】
(実施の形態6)
次に、装着系の作業をす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。
【0106】
図16において、172は直方体形状をし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。
【0107】
そして、半田ボール170はノズル177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。
【0108】
(実施の形態7)
図18は加工系の作業を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。
【0109】
図18において、181は直方体形状をし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182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187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。
【0110】
ここで、ドリル185を用いればプリント基板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。
【0111】
また、この加工系のワークカセット180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。
【0112】
また、加工系としてはこの他に、超音波利用、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。
【0113】
なお、分割に対しても加工用のワークカセット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。
【0114】
(実施の形態8)
図21はクリーム半田を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200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。
【0115】
図21において、201は直方体形状をし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203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。
【0116】
そして、ソレノイド208を下方に移動させて、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205から流出し、プリント基板23に塗布される訳である。
【0117】
なお、本実施の形態ではクリーム半田の塗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。
【0118】
(実施の形態9)
図22は半田付けをするワークカセット210である。このワークカセット210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。
【0119】
図22において、211は直方体形状をし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。
【0120】
そして、半田塗布に必要な半田量がローラ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。
【0121】
なお、半田212をプリント基板23上に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。
【0122】
また、図23に示すようにリング状の半田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221の固定に用いることもできる。なお、テストピン221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。
【0123】
(実施の形態10)
図25は調整系ワークカセット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。
【0124】
図25において、226は直方体形状をし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233と、外枠227を下方に付勢するばね234とで構成されている。
【0125】
ここで、調整棒228は非磁性体で形成されている。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。
【0126】
図26は、プリント基板23上に装着されたコイル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。
【0127】
図27は、コンデンサ240と抵抗241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。
【0128】
(実施の形態11)
図29は検査系ワークカセット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。
【0129】
図29において、251は直方体形状をし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。
【0130】
そして、この検査端子253を降下させて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。
【0131】
(実施の形態12)
図30は確認系ワークカセット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。
【0132】
図30において、261は直方体形状をした金属製のフレームであり、このフレーム261にはCCD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。
【0133】
そして、この確認系のワークカセット260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265が基準になるように補正する。次に、例えば部品266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。
【0134】
なおこの確認系のワークカセット260は他のワークカセット35と協働して用いる。
【0135】
(実施の形態13)
ワークカセット内にバ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。
【0136】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、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。
【0137】
また、組立基板の変更が生じた場合、その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。さらに、ワークカセットを基板組立装置に取り付け、このワークカセットの下方の空間を基板保持部が移動するので、基板組立装置の構造が簡単なものとなり、小型化を図れる。さらにまた、ワークカセットを固定フレーム上方の収納部に収納可能なので、ワークカセットの自動交換が能率よくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態2における基板組立装置の斜視図
【図2】同、側面断面図
【図3】同、実施の形態1における基板組立装置を用いた基板組立の工程図
【図4】同、実施の形態3における基板組立装置のワークカセットの斜視図
【図5】同、要部断面図
【図6】同、ワークカセットを形成する部品整列部の正面図
【図7】同、実施の形態4による基板組立装置のワークカセットの側面図
【図8】同、要部拡大図
【図9】同、通路の断面図
【図10】同、位置決め部の断面図
【図11】同、要部の側面断面図
【図12】同、要部の上面断面図
【図13】同、ノズル近傍の断面図
【図14】同、実施の形態5による基板組立装置のワークカセットの側面図
【図15】同、プリント基板にジャンパー線を装着した平面図
【図16】同、実施の形態6による基板組立装置のワークカセットの側面図
【図17】同、プリント基板に半田ボールを装着した平面図
【図18】同、実施の形態7による基板組立装置のワークカセットの側面図
【図19】同、プリント基板を加工した平面図
【図20】同、パターンを切断した平面図
【図21】同、実施の形態8による基板組立装置のワークカセットの側面図
【図22】同、実施の形態9による基板組立装置のワークカセットの側面図
【図23】同、リング半田の平面図
【図24】同、半田付け完了時の断面図
【図25】同、実施の形態10による基板組立装置のワークカセットの側面図
【図26】同、コイルを調整する断面図
【図27】同、並列回路図
【図28】同、部品を積層搭載した場合の断面図
【図29】同、実施の形態11による基板組立装置のワークカセットの側面図
【図30】同、実施の形態12による基板組立装置のワークカセットの側面図
【図31】同、プリント基板を確認する平面図
【図32】従来の基板組立装置を用いた工程図
【符号の説明】
21 基板組立装置
22 基台
23 プリント基板
24 基板保持部
27 Yテーブル
28 Xテーブル
29 θテーブル
34 固定フレーム
35 ワークカセット
Claims (8)
- 基台上に固定して設けられた固定フレームと、この固定フレームの上方に近接して設けられた収納部の係合溝に摺動自在に係止される係合部により前記収納部に収納可能であって前記固定フレームに着脱自在に固定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X方向とY方向とθ方向に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において、前記ワークカセットは、前記プリント基板への部品装着を行うための、部品を貯蔵する貯蔵部と前記部品を吸着保持するノズルとを有するワークカセットを含み、さらにプリント基板に対して加工・調整・検査のいずれか一つの基板組立作業を行うワークカセットも含み、前記部品装着・加工・調整・検査には前記テーブルが前記部品装着・加工・調整・検査の基板組立作業をされる個所へ移動することを特徴とする基板組立装置。
- 部品装着・加工・調整・検査の基板組立作業を行う複数個のワークカセットが着脱自在に固定フレームに固定されるとともに、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。
- 部品装着・加工・調整・検査の基板組立作業を行う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2に記載の基板組立装置。
- 部品装着の基板組立作業を行うワークカセットは、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。
- 部品装着の基板組立作業を行うワークカセットは、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。
- 加工の基板組立作業を行うワークカセットは、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。
- 調整の基板組立作業を行うワークカセットは、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。
- 検査の基板組立作業を行うワークカセットは、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。
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