JP4701567B2 - 部品装着方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品装着時の電子回路基板の部品装着面の平面精度を出しながら部品装着位置にその電子回路基板を位置決めできる部品装着装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
先ず、部品装着装置における従来技術の基板位置決め装置を説明する。
【0003】
図5は一般的な部品装着装置の部品装着部の斜視図、図6は図5に示した部品装着部の一部側面図、図7は従来技術の部品装着装置における基板位置決め装置の要部を略線的に示していて、同図Aはその部品装着前の電子回路基板の支持状態を示す側面図、同図Bはその部品装着時の電子回路基板の位置決め状態を示す側面図、図8は従来技術の部品装着装置における他の基板位置決め装置の要部を略線的に示していて、同図Aはその部品装着前の電子回路基板の支持状態を示す側面図、同図Bはその部品装着時の電子回路基板の位置決め状態を示す側面図、図9は従来技術の基板位置決め装置を用いて下反りした電子回路基板の部品装着面の平面精度を矯正する場合の機能説明図、そして図10は従来技術の基板位置決め装置を用いて上反りした電子回路基板の部品装着面の平面精度を矯正できない場合の説明図である。
【0004】
図5及び図6において、符号1は全体として部品装着装置を指す。この部品装着装置1は負圧である真空圧により部品を吸着、保持しながら、水平状態に保持されている電子回路基板Bの上方に搬送し、その真空圧を破壊して吸着していた部品を電子回路基板Bの所定の位置に自動的に装着する装置である。この部品装着装置1は部品吸着部として吸着ノズル10、この吸着ノズル10を移動させる移動装置20、図示していない真空源、制御装置などから構成されている。
【0005】
前記吸着ノズル10は、中空のノズルであって、その下端の先端部11は、図6に示したように、電子部品Pを真空吸着して保持できる部品である。この吸着ノズル10は真空ポンプのような真空発生源に対して真空/真空破壊切替え電磁弁を介して接続されている(不図示)。真空発生源が作動し、そして真空/真空破壊切替え電磁弁が真空発生源側に切り換えられると、吸着ノズル10の先端部11は電子部品Pを吸着して保持することができる。
【0006】
前記移動装置20は、ベース21の上方に複数本の支持部材22により所定の間隔を開けて支持された状態で配設されている。この移動装置20は、X軸、Y軸、H軸の3軸制御型で、前記吸着ノズル10を互いに直交しているX軸、Y軸、H軸に沿って移動させるものであって、一対のガイド23と、移動ガイド24と、この移動ガイド24に取り付けられた移動ヘッド25などとから構成されている。
【0007】
前記一対のガイド23は後記する電子回路基板Bの搬送方向(矢印X軸方向)に対して直交する方向に延在する状態で前記複数本の支持部材22上に直接固定され、そして電子回路基板の搬送方向(矢印X軸方向)に所定の間隔を開けて互いに平行に配設されている。
【0008】
前記移動ガイド24は、前記一対のガイド23に直交するように掛け渡され、それらのガイド23上をY軸方向に移動できるように支持されている。即ち、それぞれのガイド23上には送りネジ26が設けられており、それぞれの送りネジ26に移動ガイド24の両端部に取り付けられているナット27が噛み合っている。それぞれの送りネジ26の一端にはモータ28が取り付けられていて、これらのモータ28を同期して作動させることにより、それぞれの送りネジ26が同期して回転し、前記移動ガイド24はY軸方向に移動し、Y軸方向の所定の位置で止めることができる。即ち、Y軸方向の位置決めができる。
【0009】
前記移動ヘッド25は、前記移動ガイド24上に配設されていて、その上でX軸方向に移動できるように構成されている。即ち、移動ガイド24上に、その長手方向に送りネジ29が配設されており、この移動ヘッド25に設けられているナット30が噛み合っていて、前記送りネジ29の両端部に取り付けられたモータ31を駆動することにより移動ヘッド25をX軸方向に移動させることができる。即ち、移動ヘッド25のX軸方向の位置決めができる。
【0010】
また、移動ヘッド25は、吸着ノズルヘッド11を矢印H軸方向に移動して高さ方向の位置決めを行う。即ち、移動ヘッド25上に、その高さ方向に送りネジ32が配設されており、この吸着ノズルヘッド11に設けられているナット(不図示)が噛み合っていて、前記送りネヂ32の一端部に取り付けられたモータ33を駆動することにより吸着ノズルヘッド11をガイドレール34に沿ってH軸方向に移動させることができる。即ち、移動ヘッド25のH軸方向(高さ方向)の位置決めができる。
【0011】
前記ベース21上にはコンベア35が配設されている。このコンベア35は、Y軸方向に所定の間隔を開けて互いに平行に配設された2本の直線状ベルトガイド36と2本のエンドレス状コンベアベルト37から構成されていて、図示していないモータのようなアクチュエータにより矢印Rの方向に電子回路基板Bを移送し、そして電子部品Pの装着位置JPに電子回路基板Bを位置決めする装置である。
【0012】
電子回路基板Bは、コンベアベルト37に載置されて装着位置JPまで搬送されて、吸着ノズルヘッド11の作用により各種の電子部品Pが電子回路基板Bの所定の位置に装着される。図5に示した部品供給カセット100は、各種の電子部品をそれらの種類毎に別々のカセットC1、C2・・・Cnに収納して配列されている収納部材であって、装着位置JPの側方近傍に配設されている。
【0013】
前記吸着ノズル10は、部品供給カセット100から所望の電子部品Pを吸着し、移動装置20によって装着位置JPの所定のXY位置まで運び、電子部品Pの厚みを加味してH軸方向に降下し、電子回路基板Bの所定の位置に、その電子部品Pを装着する。
【0014】
ここで重要なのは、電子部品Pを電子回路基板B上に降ろす時の電子回路基板B上の高さが常に一定であることであり、そして複数の電子部品を装着する間、電子回路基板BのXY(水平)方向位置が動かないこと、更に、電子回路基板Bの部品装着面が平面状態で保持されることである。
【0015】
このため、従来から各種の基板位置決め装置が開発されている。図7にその一つの基板位置決め装置50Aを示した。この基板位置決め装置50Aは、コンベア35A、その上端部に形成されたひさし51、シリンダ52、バックアップピン54、ストッパ58などから構成されている。
【0016】
コンベア35Aは、断面L型に段部38が形成され、その段部38の水平面が平面に仕上げられており、そしてその段部38が互いに向き合って配設されている2本のベルトガイド36と、これらのベルトガイド36の上端部に前記段部38を覆うように固定された前記ひさし51と、前記段部38の水平面に案内されて移動するコンベアベルト37とから構成されている。
【0017】
前記ひさし51は電子回路基板Bの上面を押さえることができるようにコンベアベルト37の上方を覆うようにコンベア35Aの上部に水平に形成されている。
【0018】
前記バックアッププレート53の上面には所定の間隔で複数本のバックアップピン54が立設されている。そしてそのバックアッププレート53の側方の下部には外方に向けて水平に係合片55が形成されている。
【0019】
また、前記ストッパ56はベース21に立設され、前記係合片55の上方の所定の高さ位置に水平に突出している。
【0020】
この基板位置決め装置50Aの位置決め動作は、図7Bに示したように、シリンダ52が作動して上昇することにより複数本のバックアップピン54が電子回路基板Bをひさし51まで押し上げ、それらバックアップピン54の高さはストッパ56に係合片55が当接することにより規制されて位置決めされる。
【0021】
このようにして電子回路基板Bの高さ及びXY(水平)方向の位置が規制され、電子回路基板Bが固定、位置決めされる。
【0022】
前記のような構成の基板位置決め装置50Aは、電子回路基板Bの厚さによってストッパ56の高さを変えるか、またはバックアップピン54の長さを変える必要がある。
【0023】
また、この機構では電子回路基板Bの水平方向の押さえ力が十分に得られず、別途保持機構を用意する必要がある。
【0024】
図8に示した他の従来技術の基板位置決め装置50Bは、前記基板位置決め装置50Aの前記高さ調整の手間を省くために改善された装置であって、コンベア35Bにも電子回路基板Bの上面を押さえるひさし361が形成されているが、ベルトガイド36が固定ガイド部36Aとこの固定ガイド部36Aの内側で上下方向に可動できる可動ガイド部36Bとから構成されている。コンベアベルト37は可動ガイド部36Bの上端部の平面に沿って案内される。また、可動ガイド部36Bの長さは投入される電子回路基板Bの厚さとコンベアベルト37の厚さに相当する間隔を開けてバックアップピン54の先端部の最上昇位置を規制できる寸法のものであり、また、前記固定ガイド部36Aは断面が逆L字型の部材であって、その上端部が前記基板位置決め装置のひさし51に相当するひさし361であり、そのひさし361はコンベアベルト37の上方を覆うように水平状態で形成されている。
【0025】
この基板位置決め装置50Bはベルトガイド36の可動ガイド部36Bが上下方向に移動し、ひさし361とコンベアベルト37とで電子回路基板Bを挟み込んで固定するものである。可動ガイド部36Bは、図8Bに示したように、シリンダ52の作動で上下させられるバックアッププレート53によって押し上げられ、その可動ガイド部36Bがシリンダ52の上昇端ストッパとなるため、バックアッププレート53と電子回路基板Bとの距離は電子回路基板Bの厚さに影響されず、一定となるため、図7の基板位置決め装置50Aに見られたバックアップピン54の高さを調整する必要はない。また、電子回路基板Bを挟み込むことによる摩擦力で水平方向の位置の固定もできる。
【0026】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電子回路基板Bの部品装着面が平面状態で保持されているとは限らない。電子回路基板Bは絶縁基板面Bb側に反っているもの(下反りしている)もあれば、部品装着面Ba側に反っている(上反りしている)ものもある。
【0027】
下反りしている電子回路基板Bの平面精度の矯正は、前記の基板位置決め装置50Bで行うことができる。このことを図9を用いて説明すると、コンベア35Bで基板位置決め位置に搬送されてきた下反りした電子回路基板B(図9A)はシリンダ52が作動してバックアッププレート53及びバックアップピン54が上昇すると、バックアップピン54の先端部によって下反り部分が押し上げられ、部品装着面Baを平面化させることができる(図9B)。
【0028】
しかし、図10Aに示したように、コンベア35Bで基板位置決め位置に搬送されてきた電子回路基板Bが上反りしている場合には、シリンダ52を作動させてバックアップピン54を上昇させても、反りの矯正機構が無いためにその反りを矯正することができない。従って、部品装着装置の部品装着精度の低下を招いていた。
【0029】
本発明は、これらの課題を解決しようとするものであって、部品装着時における電子回路基板の部品装着面の平面精度を向上させて部品を装着することができる部品装着方法及びその装置を得ることを目的とする。
【0030】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明の一つである部品装着方法では、部品装着面が上向きで電子回路基板が保持されており、真空吸着ノズルで吸着した部品を電子回路基板の所定の位置に装着する部品装着方法において、その電子回路基板の部品装着面に部品を装着するに当たり、前記電子回路基板に下反りさせる外力を強制的に加えながらその部品装着面の反対面から前記電子回路基板を押圧して前記部品装着面の平面精度を出した後、前記部品を前記電子回路基板の前記部品装着面に装着する方法を採って、前記課題を解決している。前記の下反りは外力を前記電子回路基板の相対向する側縁部に加えて下反りさせることが望ましい。
【0031】
また、本発明の他の一つである部品装着装置は、部品装着面が上向きで電子回路基板を保持、位置決めする電子回路基板の基板位置決め手段を備え、真空吸着ノズルで吸着した部品を前記電子回路基板の部品装着面の所定の位置に装着する部品装着装置において、前記基板位置決め手段を、前記電子回路基板を強制的に下反りさせる基板下反り手段と、その基板下反り手段により下反りしようとする、或いは下反りした前記電子回路基板を、その前記非部品装着面側から、その非部品装着面を押圧し、前記電子 回路基板の部品装着面を平面状態に規制する基板押圧手段とを具備して構成し、前記課題を解決している。
【0032】
前記基板下反り手段はあ、前記電子回路基板の両側縁部より内方の両側辺部をクランプする基板クランプ手段と、前記電子回路基板の両側縁部に、前記電子回路基板を下反りさせようとする 外力を加える外力付与手段とを具備せしめて構成することが望ましい。
【0033】
更に、前記基板クランプ手段を、対称的に配設された一対のコンベアレールと、そのコンベアレールの内側に配設された一対の第1ベルトガイドとから構成し、前記両コンベアレールにはその上方水平部の各先端部に形成された第1クランパを具備せしめ、前記各第1ベルトガイドにはその垂直部の上端に形成された第2クランパともなるストッパーと、下方の水平部に形成されたバネ係合部とを具備せしめ、
前記外力付与手段を、前記コンベアレールと前記第1ベルトガイドとのそれぞれの中間部に対称的に配設されていて、それぞれが前記バネ係合部に係合されたバネで押し上げられ、しかも前記各ストッパーで押し上げ位置が規制され、それぞれの上端がコンベアベルトのガイド面を備え、前記電子回路基板の両側縁部を前記コンベアベルトを介して、その部品装着面側に押圧する押圧部材でもある一対の第2コンベガイドで構成することが望ましい。
【0034】
従って、本発明の部品装着方法によれば、電子回路基板の反りが下反り、上反りの如何を問わず、その反りを矯正し、部品装着面の平面精度を出すことができる。
【0035】
そして本発明の部品装着装置によれば、電子回路基板の高さ及び厚さが変わっても、その位置決め精度を維持しながら、その部品装着面の平面精度を出すことができる。
【0036】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の部品装着装置を図を用いて説明する。
【0037】
図1は本発明の実施形態の部品装着装置における基板位置決め装置の要部を略線的に示した正面断面図、図2は電子回路基板の上反りを矯正するメカニズムを示す本発明の位置決め装置の正面断面図、図3は電子回路基板の上反りを矯正して部品装着面の平面精度を出す状態を示した正面断面図、そして図4は電子回路基板の下反りを矯正して部品装着面の平面精度を出す状態を示した正面断面図である。
【0038】
なお、本発明の基板位置決め装置の構成において、従来の基板位置決め装置の構成と同一の構成部分には同一の符号を付して説明する。
【0039】
図1において、符号60は本発明の一実施形態の基板位置決め装置を指す。この基板位置決め装置60は、コンベア61の電子回路基板Bの位置決め部分において、一対の基板クランプ手段、一対の外力付与手段、基板押圧手段とから構成されている。
【0040】
前記一対の基板クランプ手段は、電子回路基板Bの両側縁部Beより内方の両側辺部Bpをクランプする部材であって、それらの基板クランプ手段は、一対のコンベアレール62と一対の第1ベルトガイド63とから構成されている。一対のコンベアレール62は対称的に対向して逆L字型に形成されている板状の部材であり、一対の第1ベルトガイド63は対称的に対向してL字型に形成されている板状の部材である。両コンベアレール62の上方水平部の先端部にそれぞれ鈎状の一方のクランパ621が形成されており、前記両L字型第1ベルトガイド63の垂直板部にガイド孔632が開けられており、上端がそれぞれ他方のクランパ633ともなるストッパー631がそれぞれ形成されている。そして両L字型第1ベルトガイド63の下方の水平板部にバネ係合部634がそれぞれ形成されている。
【0041】
前記一対の外力付与手段はコンベアレール61と第1ベルトガイド63とのそれぞれの中間部に対称的に配設されていて、板状の部材の第2ベルトガイド64とバネ65とから構成されている。
【0042】
それぞれの第2ベルトガイド64はその上端面がコンベアベルト37のガイド面となるベルトガイド部材であり、下端部側方に第1ベルトガイド63のガイド孔632に挿入する係合突片641が形成されていて、第1ベルトガイド63のバネ係合部634に係合されたバネ65で上方に押し上げられており、係合突片641がストッパー631に当接して第1ベルトガイドの上方位置が規制される。このため、第2ベルトガイド64の上面を滑るコンベアベルト37とコンベアレール61の上方水平部との間に逃げ空間Sが形成される。
【0043】
そして第2ベルトガイド64は電子回路基板Bの非部品装着面Bbの両側縁部Beをコンベアベルト37を介して部品装着面Ba側に押圧して部品装着面Ba側に反らせようとする外力を加える押圧部材でもある。
【0044】
前記基板押圧手段は前記基板クランプ手段と前記外力付与手段との協働により非部品装着面Bb側に曲がろうとする(下反り)電子回路基板Bを、その非部品装着面Bb側から、その非部品装着面Bbを押圧し、電子回路基板Bの部品装着面Baを水平状態に規制する部材であって、これは従来技術の部品装着装置におけるエアーシリンダ52、バックアッププレート53、複数本のバックアップピン54から構成されている。
【0045】
次に、本発明の基板位置決め装置60の動作を図2乃至図4を用いて説明する。
【0046】
先ず、図2に示したように、基板押圧手段のバックアップピン54が全て無いものとし、そして元々上方に反り(上反り)が生じている電子回路基板Bが搬入されてきている場合を考える。上反りが生じている電子回路基板Bがコンベア61により基板位置決め装置60に搬送されてくると、エアーシリンダ52を作動させてバックアッププレート53を上昇させ、電子回路基板Bの位置決めを行うと、バックアッププレート53が第1ベルトガイド63の下端部を押し上げ、その電子回路基板Bはその両側縁部Beより内側の両側辺部Bpをコンベアレール62のクランパ621と第1ベルトガイド63のクランパ633とでクランプされ、更に、電子回路基板Bの両側縁部Beには第2ベルトガイド64を介してバネ65による押圧力が加わり、この押圧力が加わることで電子回路基板Bの両側縁部Beは上方の逃げ空間Sへ押し上げられる。電子回路基板Bはその両側辺部Bpでクランプされ、両側辺部Bpより外側の両側縁部Beが押し上げられることから、図2Bに示したように、電子回路基板Bは強制的に下方へ曲げられ、いわゆる下反りが生じることになる。なお、第2ベルトガイド64は係合突片641がストッパー631に当接して、上昇が制限される。
【0047】
このように本発明の基板位置決め装置60によれば、上反りが生じている電子回路基板Bであれば、強制的に下反りが生じる押圧力を掛けて保持しようとする。無論、元々下反りが生じている電子回路基板Bであっても、前記のようなメカニズムでその電子回路基板Bに下反りさせるような強制的な押圧力が働き、下反りさせて保持する。
【0048】
従って、本発明の基板位置決め装置60によれば、バックアッププレート53は複数本の所定の長さのバックアップピン54を備えていることから、図3Aに示したように、前記のメカニズムが働いて上反りが生じている電子回路基板Bに下反りさせようとする力が加わり、一方で同図Bに示したように、エアーシリンダ52を作動させ、第2ベルトガイド64のバネ65のバネ力に十分にうち勝つことができる押圧力をエアーシリンダ52に発生させでバックアッププレート53及びバックアップピン54が上昇させると、バックアップピン54がその電子回路基板Bの非部品装着面Bbを押し上げるため、強制的に下反りさせられる力が加わっている電子回路基板Bであっても、その下反りを矯正することができ、その部品装着面Baを平面に修正することができる。
【0049】
また、図4に示したように、元々下反りしている電子回路基板Bが基板位置決め装置60に搬送されてきても、やはり前記のメカニズムが働いて、その電子回路基板Bを強制的に下反りさせようとする力が働き、前記と同様にエアーシリンダ52が作動し、バックアップピン54の押圧力で前記下反りが矯正され、元々下反りした電子回路基板Bでも、その部品装着面Baを平面に修正することができる。
【0050】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、従来技術の部品装着装置では矯正することができなかった電子回路基板の上反りを矯正して部品装着面の平面精度を向上させることができ、従って、部品装着時の吸着ノズルの押し込み量を正確にコントロールすることができ、部品の装着精度の向上を図ることができるなど、数々の優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態の部品装着装置における基板位置決め装置の要部を略線的に示した正面断面図である。
【図2】 電子回路基板の上反りを矯正するメカニズムを示す本発明の位置決め装置の正面断面図である。
【図3】 電子回路基板の上反りを矯正して部品装着面の平面精度を出す状態を示した正面断面図である。
【図4】 電子回路基板の下反りを矯正して部品装着面の平面精度を出す状態を示した正面断面図である。
【図5】 一般的な部品装着装置の部品装着装部の斜視図である。
【図6】 図5に示した部品装着部の一部側面図である。
【図7】 従来技術の部品装着装置における基板位置決め装置の要部を略線的に示していて、同図Aはその部品装着前の電子回路基板の支持状態を示す側面図、同図Bはその部品装着時の電子回路基板の位置決め状態を示す側面図である。
【図8】 従来技術の部品装着装置における他の基板位置決め装置の要部を略線的に示していて、同図Aはその部品装着前の電子回路基板の支持状態を示す側面図、同図Bはその部品装着時の電子回路基板の位置決め状態を示す側面図である。
【図9】 従来技術の基板位置決め装置を用いて下反りした電子回路基板の部品装着面の平面精度を矯正する場合の機能説明図である。
【図10】 従来技術の基板位置決め装置を用いて上反りした電子回路基板の部品装着面の平面精度を矯正できない場合の説明図である。
【符号の説明】
1…部品装着装置、10…吸着ノズル(部品吸着部)、吸着ノズルヘッド11、20…移動装置、21…ベース、37…コンベアベルト、52…エアーシリンダ、53…バックアッププレート、54…バックアップピン、60…本発明の部品装着装置における一実施形態の基板位置決め装置、61…コンベア、62…コンベアレール、621…クランパ、63…第1ベルトガイド、631…ストッパー、632…ガイド孔、633…クランパ、634…バネ係合部、64…第2ベルトガイド、641…係合突片、100…部品供給力セット、CL,C2,Cn…カセット、B…電子回路基板、Ba…電子回路基板Bの部品装着面、Bb…電子回路基板Bの非部品装着面、Be…電子回路基板Bの側縁部Be、Bp…電子回路基板Bの側辺部、S…逃げ空間
Claims (3)
- 部品装着面を上向きにした電子回路基板の両側縁部より内方の両側辺部を前記電子回路基板の上下方向からクランプする基板クランプ手段と、
前記電子回路基板の両側縁部に下から上方に向かって、前記電子回路基板を下反りさせようとする外力を加える外力付与手段と、
前記電子回路基板の前記両側辺部よりも内側の部分を前記部品装着面の反対面から上方に押圧する基板押圧手段と
を具備する部品装着装置。 - 請求項1に記載の部品装着装置であって、
前記基板クランプ手段は、対称的に配設された一対のコンベアレールと、該コンベアレールの内側に配設された一対の第1ベルトガイドとから構成されていて、
前記両コンベアレールはその上方水平部の各先端部に形成された第1クランパを備えており、
前記各第1ベルトガイドはその垂直部の上端に形成された第2クランパと、少なくとも前記電子回路基板が垂直方向の押圧力を受けるまで前記第1ベルトガイドと前記外力付与手段との垂直方向の相対的な位置が変化しないように配設されたストッパーとを備え、
前記外力付与手段は、前記コンベアレールと前記第1ベルトガイドとのそれぞれの中間部に対称的に配設されていて、コンベアベルトのガイド面を備え、前記電子回路基板の両側縁部を前記コンベアベルトを介して、その部品装着面側に前記押圧力で押圧するように配設された第2ベルトガイドと、前記電子回路基板が前記第1クランパと前記第2クランパによりクランプされたときに、前記コンベアベルトを介して第2ベルトガイドで前記電子回路基板の両側縁部を前記押圧力で押圧するように前記第1ベルトガイドと前記第2ベルトガイドとの間に配設された弾性部材とを備える
部品装着装置。 - 基板クランプ手段により、部品装着面を上向きにした電子回路基板の両側縁部より内方の両側辺部を前記電子回路基板の上下方向からクランプし、外力付与手段により、前記電子回路基板の両側縁部に下から上方に向かって、前記電子回路基板を下反りさせようとする外力を加えるとともに、基板押圧手段により前記電子回路基板の前記両側辺部よりも内側の部分を前記部品装着面の反対面から上方に押圧することによって前記電子回路基板の平面精度を出した後、部品を前記電子回路基板の前記部品装着面に装着する
部品装着方法。
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