JP4474206B2 - 基板保持装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板保持装置、特に任意サイズの基板に電子部品を実装する際に適用して好適な基板保持装置に関する。

従来より、電子部品をプリント基板の表面に実装する電子部品実装装置においては、上流側から搬送されてくるプリント基板を、部品搭載エリアの所定位置に搬入して位置決めした後、該基板上に真空吸着ノズルに保持された部品を搭載すると共に、必要な部品の搭載が終了した後、該エリアより下流側に搬出することが行なわれている。

図５には、前記部品搭載エリアに設置されている基板搬送装置の要部を示す。ここでは、紙面に垂直な搬送方向から見た状態を示し、説明の便宜上一部を断面図にしてある。

この基板搬送装置では、図中左側がオペレータ側であり、右側がマウンタ（搭載装置）の後ろ側に当たる。又、左側の基板搬送装置１０Ａは、電子部品の搭載時に基板を位置決め固定するための基準となるため、基本的に左右方向（マウンタ側からは前後方向）の位置が固定されている。一方、右側の搬送装置１０Ｂは搬送する基板の幅に合わせて左右（図中矢印Ａ方向）の間隔が調節可能な可動構造になっている。

この左右一対の基板搬送装置１０Ａ、１０Ｂはほぼ対称の構成からなり、レールガイド１２にはシャフトサポート１４が固定されており、該シャフトサポート１４に設けられている直動軸受により、搬送レール１６と結合されたシャフト１８が上下方向に案内され、これによって搬送レール１６が矢印Ｂ方向に昇降動作可能な構造になっている。

この基板搬送装置１０Ａ、１０Ｂでは、搬送レール１６に沿って設けられている搬送ベルト２０上に基板が置かれ、紙面に垂直な方向に搬送されるようになっていると共に、左右の搬送レール１６が上昇すると、図６に示すように搬送ベルト２０ごと基板Ｓを持ち上げ、それぞれの基板ガイドプレート２２との間で挟み込み、該基板Ｓを固定することが可能になっている。

前記搬送ベルト２０は、搬送レール１６の上を動くことにより基板Ｓを搬送するが、該基板Ｓが電子部品搭載位置に到達すると動作を止め、図７に示すようにバックアップテーブル３０が、ステッピングモータ等のアクチュエータ（図示せず）によって矢印Ｃで示すように上昇する。このようにバックアップテーブル３０が上昇し、両サイドの搬送レール１６にそれぞれ連結固定されているレールガイドシャフト３２を持ち上げることにより、両サイドの搬送レール１６が基板Ｓをクランプするようになっている。

以上の構成からなる基板搬送装置１０Ａ、１０Ｂにおいては、図７に併記するように、バックアップテーブル３０上にはバックアップピン３４が設置され、基板Ｓを下から支持することが可能である。通常、このバックアップピン３４は、マグネット３６でバックアップテーブル３０上の任意の位置に固定することができるようになっている。

ところが、基板Ｓ上へ電子部品を搭載するために、真空吸着ノズル（図８参照）により基板上面に下方向の力がかかった場合、基板の厚み、大きさ、材質等によっては基板Ｓが大きく撓んでしまい、正確な位置に電子部品を搭載することができなくなってしまう。そこで、図８に示すように、複数のバックアップピン３４で基板Ｓを下側から支えることによって該基板Ｓの撓み等を軽減することも行なわれている。つまり、基板Ｓを梁に見立てた場合、その幅が広い（長い）とノズル３７による荷重が同一であっても撓み量は大きくなるので、複数のバックアップピン３４を設置して梁の長さを短くすることにより、撓み量を少なくすることも行なわれている。

ところが、基板Ｓが非常に薄い場合や、フィルムのような変形し易い材質でできていたり、熱等により変形して平坦性が十分でない場合等には、図９に示すように両サイドの搬送レール１６と、基板ガイドプレート２２とのクランプによって基板が撓んでしまったり、変形した状態で固定されてしまうことがある。この場合には、図のように基板Ｓが浮き上がってしまうとバックアップピン３４による支えはその数に関係なく有効ではなくなってしまう。

このように、バックアップピン３４によって有効に支持できない場合には、上面が平坦な載置プレート（図示せず）を使って基板Ｓの下面を全体的に受ける（支える）ような構造にして対応することも行なわれている。更に、基板Ｓが両サイドの搬送レール１６によるクランプで変形してしまうために、単なる平坦面では対応できないような場合には、図１０に示すようなバキュームプレート３８も使用されている。このバキュームプレート３８は、載置プレートの平坦面に複数の吸気口３８ａを設け、その裏側からエアチューブを介して図示しない真空ポンプにより負圧をかけ、平坦面上に基板Ｓを吸着して固定できるようにしたものに相当する。

このような平坦上に基板Ｓを載置する載置プレートやバキュームプレート３８は、平坦面のサイズが決まっているため、基板の長さや幅が大きく変わってしまうと設置が不可能になったり、受け面積が足りなくなったりしてしまう。更に、バキュームプレート３８の場合は、基板によって塞がれない吸気口が存在すると、吸着圧力が不十分となることもある。

従って、基板下面を平坦面で受けて支持固定する載置プレート（バキュームプレートを含む）を設置する場合には、生産する基板の形状（大きさ）に合わせた専用の装置を、基板の種類の数だけ用意しなければならないことになる。このような問題点を改善したものとして、特許文献１には、バックアップピンの先端にバキューム機能を持たせ、それを所望の本数配置することにより任意の基板に対応できるようにした技術が開示されている。

特許第３３４８７５６号明細書

しかしながら、特許文献１に開示されている技術は、従来のバックアップピンと同様に、複数使用するとしても各ピンは局部支持であることから、基板を下面全体で支持することはできないという問題があった。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、サイズ等が異なる複数種類の基板の支持固定に容易に対応でき、しかも基板を下面全体で支持することができる基板保持装置を提供することを課題とする。

本発明は、基板の上面に部品を搭載する際に、該基板の下面を支持する載置面を有する基板保持装置において、基板の面積より小さい平坦な上面を有する直方体形状のブロックを単位とし、複数の前記ブロックを、隣接するブロック間で互いに一側面を当接させて各上面が面方向に並ぶように組み合わせ、該複数のブロックの上面により前記載置面を形成すると共に、前記各ブロックには、上面に開口した吸気口と、隣接するブロック間で互いに一致する周囲四側面の各位置にそれぞれ開口した連結部と、該吸気口及び前記各連結部に連通した減圧可能な内部空間とが形成され、前記各ブロックが、隣接するブロック間で互いに一致する位置の前記連結部の周囲に配されたＯリングを介して、互いに連通された前記内部空間の気密状態を維持していることにより、前記課題を解決したものである。

本発明は、又、前記各ブロックが、隣接するブロックとの間で、互いに連通された前記内部空間の気密状態を維持した上で、上面の高さを変更可能な連結手段を備えているようにしてもよい。

本発明によれば、サイズ等が異なる複数種類の基板の支持固定に容易に対応でき、しかも基板を下面全体で支持することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る実施形態の特徴を示す概略断面図である。

本実施形態の基板保持装置は、前記図８等に示した場合と同様に、電子部品実装装置の部品搭載エリアにおいて、基板搬送装置より搬送されてくる基板の支持固定に適用される。なお、基板搬送装置１０Ａ、１０Ｂは、既に図５等を用いて説明してあるので、同一符号を使用して詳細な説明は省略する。

本実施形態の基板保持装置１は、基板搬送装置１０Ａ、１０Ｂの搬送ベルト２０と、基板ガイドプレート２２に挟持された状態で所定位置に位置決めされたプリント基板Ｓを、その下面全体に当接可能な平坦な載置面により支持するものであり、マグネット３６に固定された支柱４４を介してバックアップテーブル３０に支持固定されている。

この基板保持装置１は、直方体のブロック２を単位として構成されている。この１つのブロック２は、基板Ｓの面積より小さい平坦な上面を有し、図中両サイドの端部固定板３の間に複数のブロック２を各上面が同方向に並ぶように、左右方向及び紙面に垂直な方向に組み合わせることにより、複数のブロックの上面により、基板Ｓの下面を支持する前記載置面が形成されるようになっている。

各ブロック２は、上面に吸気口２ａを有し、該吸気口２ａに連通し、減圧可能な内部空間２ｂが形成されている。この内部空間２ｂは、隣接するブロック間で気密状態で連通されるようになっているため、組み合わされた複数ブロックの内部空間の全体が連通した状態で気密保持可能になっている。

又、各ブロック２の内部空間２ｂは、下面側にも連通しているが、１つに連結部４２を介してバキューム用エアチューブ４０が連結され、内部空間２ｂを減圧可能になっている以外は、ストッパ４６により密閉されている。又、バキューム用エアチューブ４０の一端側は吸引源としての真空モータや真空発生機（図示せず）に接続されている。その結果、全ブロック２の吸気口２ａから等しい吸引力で基板Ｓを吸着固定することが可能となっている。

本実施形態の基板保持装置１は、構成単位となるブロックを図２の分解斜視図に示すように、Ａタイプ、Ｂタイプの２種類のブロック（図中２Ａ、２Ｂで示す）を横方向に組み合わせることにより、載置面のサイズ、形状を容易に変更することが可能となっている。

Ａタイプのブロックは、空間２ｂの連結部にＯリング４を嵌入するためのリング溝２ｃが形成され、Ｂタイプのブロックは、対応する位置が平坦面であることから、両ブロックの側面を互いに密着させることにより、両者の内部空間２ｂの間が気密保持されるようになっている。

又、各ブロック２には、対角線位置に、それぞれ丸穴２ｄと長穴２ｅが形成され、長穴位置には固定用ねじ５のヘッドより大きい長穴溝２ｆが形成され、この構造によって隣接するブロックは、長穴２ｅと丸穴２ｄとを組み合わせて該ねじ５により密着状態に連結することが可能になっている。このように、Ｏリング４、リング溝２ｃ、丸穴２ｄ、長穴溝２ｆ等で連結手段を構成するようにしたことにより、気密状態を保持した上で、長穴の長さの範囲でブロック２を上下動させることが可能であることから、各ブロック２の上面高さに差を付けることが可能になっている。

従って、本実施形態の基板保持装置では、図３に示すように、一部のブロックの上面高さを低くすることができ、両面搭載基板で下面に大きな部品Ｐが既に搭載されている場合にも適切に対応することができる。

又、図４には、基板保持装置のみを抽出した断面図で気密構造を模式的に示す。この図に示されるように、単位ブロックとしてＡタイプ、Ｂタイプを組み合わせることにより、各ブロック間はＯリング４を介して内部空間２ｂが気密状態に保持され、下面側も同様にＯリング４を介してストッパ４６がねじ止めされることにより気密性が保持されている。又、この図に示されるように、マグネット３６に固定された支柱４４の上部に形成されたねじ部が、ジョイント部４４ａに固定されているナット４４ｂに螺合されていることから、該支柱４４を回転させることにより、基板保持装置１の高さを調整することが可能で、且つ固定ボルト４４ｃを締め付けることにより、その位置で固定することが可能になっている。

以上詳述した本実施形態によれば、組み合わせるブロックの数を変更することにより、任意のサイズ、形状の基板の支持固定に容易に対応することができる。

又、基板の下面全体を支持することができるので、バックアップピンや特許文献１に開示されているバキュームピンでは安定して支持できないような、薄くて剛性の低い基板をも確実に支持固定することができる。

更に、バキュームピンの場合は、ピンの数だけエアチューブが必要であり、そのため設置作業も大変である上に複雑になるため、種々の不具合が発生する原因になるのに対し、本実施形態によれば、内部空間が全体に連通しているため、エアチューブは１本でも十分であることから、設置も容易で且つシンプルにできる。

なお、基板保持装置を構成する単位ブロックの具体的な形状や連結の仕方は、前記実施形態に示したものに限定されないことは言うまでもない。

以上説明した本発明によれば、サイズ等が異なる複数種類の基板の支持固定に容易に対応でき、しかも基板の下面全体で支持することが可能となるため、剛性の低い薄い基板をも確実に指示することが可能となる。

本発明に係る実施形態の基板保持装置を示す概略断面図 本実施形態の基板保持装置を構成する単位ブロックを示す分解斜視図 本実施形態の基板保持装置の他の使用状態を示す断面図 本実施形態の基板保持装置の詳細を示す断面図 従来の基板搬送装置の特徴を示す概略断面図 従来の基板搬送装置による基板の保持状態を示す断面図 基板を１本のバックアップピンで支持した状態を示す正面図 基板を複数のバックアップピンで支持している様子を示す正面図 バックアップピンによる基板支持の問題点を示す正面図 基板をバキュームプレートで支持している様子を示す正面図

符号の説明

１…基板保持装置
２…ブロック
２ａ…吸気口
２ｂ…内部空間
２ｃ…リング溝
２ｄ…丸穴
２ｅ…長穴
２ｆ…長穴溝
３…端部固定板
４…Ｏリング
１０…基板搬送装置
１２…レールガイド
１４…シャフトサポート
１６…搬送レール
１８…シャフト
２０…搬送ベルト
２２…基板ガイドプレート
３０…バックアップテーブル
３２…レールガイドシャフト
３４…バックアップピン
３６…マグネット

Claims (2)

1. 基板の上面に部品を搭載する際に、該基板の下面を支持する載置面を有する基板保持装置において、
   基板の面積より小さい平坦な上面を有する直方体形状のブロックを単位とし、
   複数の前記ブロックを、隣接するブロック間で互いに一側面を当接させて各上面が面方向に並ぶように組み合わせ、該複数のブロックの上面により前記載置面を形成すると共に、
   前記各ブロックには、上面に開口した吸気口と、隣接するブロック間で互いに一致する周囲四側面の各位置にそれぞれ開口した連結部と、該吸気口及び前記各連結部に連通した減圧可能な内部空間とが形成され、
   前記各ブロックが、隣接するブロック間で互いに一致する位置の前記連結部の周囲に配されたＯリングを介して、互いに連通された前記内部空間の気密状態を維持していることを特徴とする基板保持装置。
2. 前記各ブロックが、隣接するブロックとの間で、互いに連通された前記内部空間の気密状態を維持した上で、上面の高さを変更可能な連結手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。

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