JP4483690B2 - 電子部品実装用装置における基板下受装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品搭載装置やスクリーン印刷装置など電子部品実装用装置において下受ピンによって基板を下受けする電子部品実装用装置における基板下受装置に関するものである。

電子部品が実装される基板には、基板の片面のみならず両面に電子部品が実装されるいわゆる両面実装基板がある。この両面実装基板の実装工程では、まず第１面への実装が行われた後、基板を反転して第２面へ半田印刷、電子部品搭載およびリフローなどの実装作業が行われる。この第２面への実装の際には、電子部品が既に実装された既実装面が下向きとなるため、半田のスクリーン印刷や部品搭載など基板を位置決めして保持する必要がある装置においては、この既実装面が下方から支持される。

この時に、下受けピンは直接既実装部品に接触しないように配列され、基板面のみを支持して既実装面を下受けする。また、既実装面を下受けする際において、部品が存在しない基板面のみでは下受支持点数が不十分な場合には、基板下面のみならず既実装部品を直接下受ピンによって支持する構成の基板下受装置が知られている（特許文献１参照）。この特許文献に示す例では、複数のバックアップピン（下受ピン）を所定格子配列で基台に昇降自在に保持させ、バックアップピンをスプリングおよび作動流体によって昇降させるとともに、任意高さ位置にてバックアップピンの位置固定ができるようにしている。これにより、基板品種毎に作業者がバックアップピンを個別に高さ調整することなく、下受装置の段取り替えを行えるようになっており、多品種対応性に優れた基板下受装置が実現される。
特開２００３−３７３９５号公報

近年電子機器の小型化により、電子部品が実装される実装密度も高度化し、基板下受けにおいて従来より狭いピッチで下受けする必要が生じている。しかしながら上述の従来装置においては、作動流体の切換を行う制御バルブ機構をバックアップピンが配列される基台に設けるようにしていることから、下受装置の構造が複雑化することが避けられなかった。このため従来装置では、狭ピッチの下受けを要する基板に対応することが困難であるとともに、構造の複雑さに起因して装置コストが上昇するという難点があった。

そこで本発明は、多品種対応性に優れ低コストで狭ピッチの下受けが可能な基板下受装置を提供することを目的とする。

本発明の電子部品実装用装置における基板下受装置は、電子部品実装用装置において基板を下面側から下受けして支持する電子部品実装用装置における基板下受装置であって、上端部が前記基板に当接して前記基板を支持するピン部材と、このピン部材が上下方向の位置が可変に垂直姿勢で配設された下受ピンモジュールと、この下受ピンモジュールが所定配列で複数装着される下受ベース部と、前記下受ピンモジュールにおける前記ピン部材の上下方向の位置固定を行う位置固定手段と、前記位置固定を解除する位置固定解除手段とを備え、前記下受ピンモジュールは、前記ピン部材が上下方向に摺動自在に嵌合する摺動孔が設けられた筒状の保持体と、この保持体に保持されたピン部材を上方に付勢するピン付勢手段と、前記保持体の側面に上下方向に設けられ上端部がこの保持体の上端部に開口した割り溝とを有し、前記位置固定手段は、前記保持体において前記割り溝が形成された割溝形成部を周囲から締め付けることにより前記摺動孔内の前記ピン部材を締結固定し、前記位置固定解除手段は、前記割溝形成部の締め付けを解除することにより前記ピン部材の締結固定を解除するものであって、前記位置固定手段および前記位置固定解除手段は、前記保持体の外面に設けられた上拡がりの外テーパ面に倣う形状の締付け面を有する締付け孔が前記下受ベース部における前記下受ピンモジュールの配列に対応して複数設けられた締付け板と、前記締付け板を昇降させる締付け板昇降手段である。

本発明によれば、ピン部材を上下方向の位置可変に保持する下受ピンモジュールを、上下方向の割り溝を有する筒状の保持体にピン部材を摺動自在に嵌合させ、割り溝を締め付けることによってピン部材の位置固定を行う構成とすることにより、下受ピンを昇降させる作動流体の切換制御のための機構を設ける必要がなく、多品種対応性に優れ低コストで狭ピッチの下受けが可能な基板下受装置が実現される。

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の平面図、図２，図３は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の断面図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板下受部の側面図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板下受部の下受ピンモジュールの側面図、図６は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板下受部の下受ピンモジュールの側断面図、図７は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板下受部の下受ピンモジュールの動作説明図、図８、図９は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板下受動作の動作説明図、図１０は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板下受部の下受ピンモジュールの位置固定解除機構の説明図、図１１は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板下受部の下受ピンモジュールの動作説明図、図１２は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板下受状態の側面図である。

まず図１〜図３を参照して、電子部品実装用装置としての電子部品搭載装置の構造を説明する。この電子部品搭載装置は、搭載ヘッドによって電子部品を保持して基板に移送搭載する機能を有するものである。なお図２、図３は、図１のＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面をそれぞれ示している。

図１において基台１の上面には、Ｘ方向に搬送路２が配設されている。搬送路２は上流側（図１において左側）から搬入された基板を下流側に搬送する。搬送路２には、実装ステージ３Ａ、３Ｂが設けられており、搬送路２によって搬送された基板は実装ステージ３Ａ、３Ｂにおいて位置決めされ、ここで後述する部品搭載機構によって基板に電子部品が搭載される。

基台１において、実装ステージ３Ａ、３Ｂの手前側にはそれぞれ部品供給部５Ａ、５Ｂが設けられており、部品供給部５Ａ、５Ｂには複数のテープフィーダ６が配列されている。テープフィーダ６はキャリアテープに保持された電子部品を以下に説明する搭載ヘッド７に対して供給する。搭載ヘッド７は複数の単位搭載ヘッド８およびこれらと一体的に移動する基板認識カメラ９を備えており、図２、図３に示すように、Ｘ軸テーブル１１によってＸ方向に移動し、Ｙ軸テーブル１２によってＹ方向に移動する。

この搭載ヘッド７の移動により、単位搭載ヘッド８は吸着ノズル８ａ（図２，図３参照）によってテープフィーダ６から電子部品を吸着保持し、実装ステージ３Ａ、３Ｂに位置決めされた基板１３（図３）に移送搭載する。搭載ヘッド７、Ｘ軸テーブル１１、Ｙ軸テーブル１２は、電子部品を搭載ヘッド７によって部品供給部５Ａ，５Ｂから取り出して基板１３に移送搭載する部品搭載機構を構成する。搭載ヘッド７が実装ステージ３Ａ、３Ｂ上に位置した状態で、基板認識カメラ９によって基板１３を撮像することにより、基板１
３の位置認識が行われる。

実装ステージ３Ａと部品供給部５Ａ、実装ステージ３Ｂと部品供給部５Ｂとの間の搭載ヘッド７の移動経路には、それぞれ部品認識カメラ１０が配置されている。部品供給部５Ａ、５Ｂから電子部品を取り出した搭載ヘッド７が実装ステージ３Ａ、３Ｂへ移動する際に、吸着ノズル８ａに保持された電子部品を部品認識カメラ１０の上方でＸ方向に移動させることにより、部品認識カメラ１０は吸着ノズル８ａに保持された電子部品を撮像する。そして撮像結果を認識処理部（図示省略）によって認識処理することにより、吸着ノズル８ａに保持された状態における電子部品の位置が認識されるとともに、電子部品Ｐの種類が識別される。

次に図４を参照して実装ステージ３Ａ、３Ｂに配設された基板下受部４について説明する。基板下受部４は、電子部品実装用装置において基板１３を下面側から下受けして支持する基板下受装置として機能する。図４に示すように、基板下受部４は水平な下受ベース部２０に複数の下受ピンモジュール２１を所定配列で装着した構成となっている。下受ピンモジュール２１は、上下方向の位置が可変に垂直姿勢で配設されたピン部材２２を備えている。

基板下受部４を下受昇降機構１４（図２、図３参照）によって上昇させた状態では、ピン部材２２の上端部は、搬送路２に保持された基板１３の下面もしくは基板１３の下面に既に実装された既実装部品である電子部品Ｐに当接し、基板１３を下面側から支持する。

下受ベース部２０の両端部の下面にはそれぞれシリンダ２４がロッド２４ａを上方に突出させて配設されており、ロッド２４ａの先端部には水平な締付け板２３が結合されている。シリンダ２４を駆動することにより締付け板２３は昇降し、これにより後述するように、ピン部材２２の上下方向の位置固定および位置固定の解除が行われる。

次に図５、図６を参照して下受ピンモジュール２１の構造を説明する。図６に示すように、下受ピンモジュール２１はピン部材２２をピンホルダ２５に保持させた構成となっている。ピンホルダ２５は、ピン部材２２が上下方向に摺動自在に嵌合する摺動孔２５ｄが設けられた筒状の保持体であり、摺動孔２５ｄにはピン部材２２の下部に径違いで設けられた摺動部２２ａが嵌合している。

摺動部２２ａには下方が開口したバネ嵌合孔２２ｂが設けられており、バネ嵌合孔２２ｂには、圧縮バネ３０が下方から嵌入している。圧縮バネ３０の下端部は、摺動孔２５ｄの下端部を塞いで装着されたプラグ３１によって支持されており、圧縮バネ３０は常にピン部材２２を上方に付勢している。すなわち圧縮バネ３０は、保持体であるピンホルダ２５に保持されたピン部材２２を上方に付勢するピン付勢手段となっている。

下受ベース部２０には、所定の格子配列で下受ピンモジュール２１装着用の装着孔２０ａが複数設けられており、ピンホルダ２５の下端部側には外ネジ部２５ｅが設けられている。外ネジ部２５ｅを装着孔２０ａに上面側から挿通させ、下面側からワッシャ２６を介してナット２７を外ネジ部２５ｅに螺合締結することにより、下受ピンモジュール２１は下受ベース部２０に固着される。このときの下受ピンモジュール２１の上下位置は、ピンホルダ２５に嵌着された止め輪２９によって規定される。

ピンホルダ２５の上端部には、上方に向って径が増大する形状の締付部２５ｂが設けられており、締付部２５ｂの外面は、上拡がりの外テーパ面２５ｃとなっている。そしてピンホルダ２５の側面には、上下方向に割り溝２５ａが設けられている。割り溝２５ａは、上部がピンホルダ２５の上端部に開口し、下部は締付部２５ｂの下方まで延出して設けら
れている。割り溝２５ａが形成された割り溝形成部を外側から挟み込むことにより、締付部２５ｂは摺動孔２５ｄの内径がわずかに小さくなる方向に変形する。

下受ピンモジュール２１を下受ベース部２０に装着した状態では、締付部２５ｂは締付け板２３に設けられた締付け孔２３ａを挿通する。締付け孔２３ａの内面２３ｂは外テーパ面２５ｃに倣う形状となっており、締付け板２３がシリンダ２４（図４参照）によって上昇した状態では、締付け孔２３ａの内面２３ｂは締付部２５ｂの外面側の外テーパ面２５ｃに当接して締付部２５ｂを外側から締め付ける。したがって、締付け孔２３ａの内面２３ｂは、締付部２５ｂを締め付ける締め付け面となっている。

また締付部２５ｂの上方には、シールド板２８がピン挿通孔２８ａにピン部材２２を貫通させた状態で装着されている。シールド板２８は、ピンホルダ２５の内部へのゴミなどの異物の侵入を防止する機能を有している。これにより、摺動孔２５ｄと摺動部２２ａとの摺動面にの異物が噛み込むことによるピン部材２２の動作不良が防止される。

次に図７を参照して、下受ピンモジュール２１の機能を説明する。図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ締付け板２３が下降した状態、上昇した状態を示している。図７（ａ）に示すように、締付け板２３を下降させた状態では、締付け孔２３ａの内面２３ｂは締付部２５ｂに当接せず、締付部２５ｂを外側から狭み込む外力が作用しない。したがって摺動孔２５ｄの内径は変化せず、摺動部２２ａの摺動孔２５ｄ内での上下方向の摺動が許容された状態となる。このため、摺動部２２ａは摺動孔２５ｄ内で圧縮バネ３０の付勢力によって上方に押し上げられ、ピン部材２２は上昇位置にある。

図７（ｂ）は、この状態から締付け板２３を上昇させた状態を示しており、締付け板２３の上昇によって、締付け孔２３ａの内面２３ｂが締付部２５ｂの外テーパ面２５ｃに当接する。これにより、締付部２５ｂは両側から狭み込まれ、摺動部２２ａの摺動孔２５ｄ内での摺動が拘束され、ピン部材２２の上下位置が固定される。この位置固定は、ピン部材２２が任意の高さ位置にある状態で行うことができる。そしてこの位置固定の状態から、締付け板２３を下降させることにより図７（ａ）に示す状態となり、ピン部材２２の位置固定が解除される。

したがって上記構成において、ピンホルダ２５の外面に設けられた上拡がりの外テーパ面２５ｃに倣う形状の内面２３ｂを有する締付け孔２３ａが、下受ベース部２０における下受ピンモジュール２１の配列に応じて複数設けられた締付け板２３と、締付け板２３を昇降させる締付け板昇降手段であるシリンダ２４は、下受ピンモジュール２１におけるピン部材２２の上下方向の位置固定を行う位置固定手段であるとともに、位置固定を解除する位置固定解除手段となっている。すなわち、ピンホルダ２５において割り溝２５ａが形成された割溝形成部を周囲から締め付けることにより、摺動孔２５ｄ内の摺動部２２ａが締結固定され、割溝形成部の締め付けを解除することにより、摺動部２２ａの締結固定が解除される。

次に基板下受部４による基板下受動作について、図８、図９を参照して説明する。図８は、前工程にて電子部品Ｐが実装された基板１３が、既実装面を下側に向けて搬送路２によって搬送され、実装ステージ３Ａ，３Ｂに位置決めされた状態を示している。これらの実装ステージにおいては、基板１３の下受けのため下受昇降機構１４（図２、図３参照）を駆動して基板下受部４を上昇させる。

これにより下受ベース部２０とともに下受ピンモジュール２１が上昇する。この上昇の過程において、各下受ピンモジュール２１のピン部材２２は基板１３の下面または電子部品Ｐに当接する。このとき、圧縮バネ３０がピン部材２２によって押し込まれることによ
り、ピン部材２２は基板１３の下面や電子部品Ｐを下受けする高さに倣って下降する。

そしてこの状態で、図９に示すように、シリンダ２４を駆動して締付け板２３を上昇させる。これにより、図７（ｂ）に示す状態と同様に、各下受ピンモジュール２１においてピン部材２２は、基板１３の下面もしくは既実装の電子部品Ｐに当接した状態で、上下方向に位置固定される。このように、既実装部品を有する基板の下受けにおいて、上述構成の下受ピンモジュール２１を用いることにより、複数品種の基板を対象とする場合においても、下受ピンの高さを個別に調整することなく、品種切換作業を容易に行うことができ、多品種対応性に優れた基板下受装置が実現される。

また従来装置において同様機能を実現するために必要とされた機構、すなわちピン昇降をエアシリンダなどによってピン毎に個別に行う方式において必要とされる作動流体の切換制御のための複雑なバルブ機構を設ける必要がない。これにより、狭ピッチの下受けを必要とする基板を対象とする場合にも、低コストで対応することが可能となっている。

なお、下受ピンモジュール２１においてピン部材２２の位置固定、位置固定解除を行う機構として、図１０に示すような構成を採用してもよい。図１０において、下受ピンモジュール２１Ａは、下受ピンモジュール２１と同様のピンホルダ２５にピン部材２２を保持させたものである。締付部２５ｂの外側には、外テーパ面２５ｃに当接して摺動する形状の内テーパ面３２ａを有する締付リング３２が装着されている。締付リング３２は止め輪２９の上面によって支持された圧縮バネ３３によって常に上方に付勢されている。圧縮バネ３３は締付リング３２を上方に付勢する締め付け付勢手段となっている。この付勢力により、締付部２５ｂが両側から狭み込まれ、ピン部材２２の上下方向の位置固定が行われる。

そして位置固定を解除する場合には、締付リング３２の上方に昇降機構３５によって昇降自在に設けられた押し下げ部材３４によって、締付リング３２を圧縮バネ３３の付勢力に抗して押し下げる。昇降機構３５および押し下げ部材３４は、締付リング３２を押し下げる押し下げ手段となっている。これにより、締付部２５ｂを狭み込む力が消失し、ピン部材２２の位置固定が解除される。

したがって図１０に示す例においては、ピンホルダ２５の外周面に設けられた上拡がりの外テーパ面２５ｃに倣う形状の締付け面（内テーパ面３２ａ）を有する締め付け部材である締付リング３２と、この締付リング３２を上方に付勢する締付け付勢手段がピン部材２２の位置固定手段となっており、締付リング３２を圧縮バネ３３の付勢力に抗して押し下げる押し下げ手段が、位置固定解除手段となっている。

なお基板の既実装面を下受けする場合において、部品特性などから既実装部品にピン部材２２を接触させることが好ましくない場合が存在する。このような場合には、図１１，図１２に示すような方法を用いることができる。下受け対象面に電子部品Ｐが実装された基板を対象とする場合には、まず図１１に示すように、既実装の電子部品Ｐにスペーサ３５を予め装着したマスター基板３４を準備し、このマスター基板３５を対象として、図８，図９と同様の動作を行わせる。

すなわち、マスター基板３４に対して基板下受部４を上昇させ、各下受ピンモジュール２１のピン部材２２をマスター基板３４の下面または電子部品Ｐに装着されたスペーサ３５に当接させる。そしてこの状態でシリンダ２４を駆動して、締付け板２３を上昇させ、各下受ピンモジュール２１におけるピン部材２２の高さ位置を固定する。これにより、電子部品Ｐの平面位置と重なる位置にあるピン部材２２は、上端部が電子部品Ｐの下面からスペーサ３５の厚み分だけ下方に位置した状態で固定される。

図１２は、このようにしてピン部材２２の高さが設定された基板下受部４によって、基板１３を下受けした状態を示している。すなわち下受け対象面に電子部品Ｐが実装された基板１３が搬入されると、ピン部材２２の高さ設定済みの基板下受部４を下受昇降機構１４によって基板１３に対して上昇させる。これにより、電子部品Ｐとの平面位置と重なる位置にあるピン部材２２は、上端部と電子部品Ｐの下面との間にスペーサ３５の厚み分に相当する隙間ΔＺが確保された状態となる。これにより基板１３は既実装部品をピン部材２２と接触させることなく下受け支持される。

本発明の電子部品実装用装置における基板下受装置は、多品種対応性に優れ狭ピッチの下受けが可能で低コストの基板下受装置が実現できるという効果を有し、電子部品搭載装置やスクリーン印刷装置などの電子部品実装用装置に利用可能である。

本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の平面図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の断面図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の断面図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板下受部の側面図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板下受部の下受ピンモジュールの側面図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板下受部の下受ピンモジュールの側断面図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板下受部の下受ピンモジュールの動作説明図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板下受動作の動作説明図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板下受動作の動作説明図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板下受部の下受ピンモジュールの位置固定解除機構の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板下受部の下受ピンモジュールの動作説明図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板下受状態の側面図

符号の説明

４ 基板下受部
１３ 基板
１４ 下受昇降機構
２０ 下受ベース部
２１ 下受ピンモジュール
２２ ピン部材
２３ 締付け板
２５ ピンホルダ
２５ａ 割り溝
２５ｃ 外テーパ面
３０ 圧縮バネ
３２ 締付リング
３３ 圧縮バネ

Claims (2)

1. 電子部品実装用装置において基板を下面側から下受けして支持する電子部品実装用装置における基板下受装置であって、
   上端部が前記基板に当接して前記基板を支持するピン部材と、このピン部材が上下方向の位置が可変に垂直姿勢で配設された下受ピンモジュールと、この下受ピンモジュールが所定配列で複数装着される下受ベース部と、前記下受ピンモジュールにおける前記ピン部材の上下方向の位置固定を行う位置固定手段と、前記位置固定を解除する位置固定解除手段とを備え、
   前記下受ピンモジュールは、前記ピン部材が上下方向に摺動自在に嵌合する摺動孔が設けられた筒状の保持体と、この保持体に保持されたピン部材を上方に付勢するピン付勢手段と、前記保持体の側面に上下方向に設けられ上端部がこの保持体の上端部に開口した割り溝とを有し、
   前記位置固定手段は、前記保持体において前記割り溝が形成された割溝形成部を周囲から締め付けることにより前記摺動孔内の前記ピン部材を締結固定し、前記位置固定解除手段は、前記割溝形成部の締め付けを解除することにより前記ピン部材の締結固定を解除するものであって、
   前記位置固定手段および前記位置固定解除手段は、前記保持体の外面に設けられた上拡がりの外テーパ面に倣う形状の締付け面を有する締付け孔が前記下受ベース部における前記下受ピンモジュールの配列に対応して複数設けられた締付け板と、前記締付け板を昇降させる締付け板昇降手段であることを特徴とする電子部品実装用装置における基板下受装置。
2. 電子部品実装用装置において基板を下面側から下受けして支持する電子部品実装用装置における基板下受装置であって、
   上端部が前記基板に当接して前記基板を支持するピン部材と、このピン部材が上下方向の位置が可変に垂直姿勢で配設された下受ピンモジュールと、この下受ピンモジュールが所定配列で複数装着される下受ベース部と、前記下受ピンモジュールにおける前記ピン部材の上下方向の位置固定を行う位置固定手段と、前記位置固定を解除する位置固定解除手段とを備え、
   前記下受ピンモジュールは、前記ピン部材が上下方向に摺動自在に嵌合する摺動孔が設けられた筒状の保持体と、この保持体に保持されたピン部材を上方に付勢するピン付勢手段と、前記保持体の側面に上下方向に設けられ上端部がこの保持体の上端部に開口した割り溝とを有し、
   前記位置固定手段は、前記保持体において前記割り溝が形成された割溝形成部を周囲から締め付けることにより前記摺動孔内の前記ピン部材を締結固定し、前記位置固定解除手段は、前記割溝形成部の締め付けを解除することにより前記ピン部材の締結固定を解除するものであって、
   前記位置固定手段は、前記保持体の外周面に設けられた上拡がりの外テーパ面に倣う形状の締付け面を有する締付け部材と、この締付け部材を上方に付勢する締付け付勢手段であり、前記位置固定解除手段は、前記締め付け部材を前記締付け付勢手段の付勢力に抗して押し下げる押し下げ手段であることを特徴とする電子部品実装用装置における基板下受装置。

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