JP4911101B2 - 基板支持装置および電子部品実装装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の支持軸によって基板を支える基板支持装置および基板支持装置によって支えられた基板に実装を行う電子部品実装装置に関するものである。

表面実装の分野においては、半田の印刷時や電子部品の搭載時などに基板に力が加わるため、この力によって基板が撓んでしまわないようにしなければならない。そのため、基板は同じ高さに配列された複数のピン（支持軸）によって下側から支持されることで、上面に加えられた力による変形を防止している。複数の支持軸は支持台に形成された孔に挿入することで起立姿勢に維持されており、支持台を昇降させることでその先端を基板の下面に接触させたり離反させたりすることができるようになっている。

半田の印刷や電子部品の搭載を終え、基板を次の工程に移送する際には、支持台を下降させて支持軸を基板の下面から離反させなければならないが、基板の下面にフラックスや油分が付着しているような場合には支持軸の先端が基板の下面に粘着し、支持台の下降に支持軸が追随せずに孔から抜け出したり、抜け出すまではなくとも浮き上がったりすることがある。孔から抜け出した支持軸は転倒し、基板の支持の用はなさなくなるので撓み防止の効果が薄れることになる。また、浮き上がった支持軸は他の正常に挿入されている支持軸に比べ先端が高くなるので基板の姿勢が不安定になり、最悪の場合には支持台を上昇させた際に基板を突き破ってしまうことになる。また、浮き上がった支持軸によって本来の高さ以上に持ち上げられた基板に搭載ヘッドが衝突して破損することもある。

このような問題を解決するため、支持軸を先細形状とすることで基板の下面と接する先端の面積を減少させて粘着しにくくすることが行われている（特許文献１参照）。
特許第３２８９７２４号公報

このように支持軸と基板の下面との接触面積を極小化することで粘着の度合いを軽減することはできるが、それでも粘着が起きた場合には支持軸の抜け出しや浮き上がりの可能性が依然として残る。

本発明は、支持軸が支持台から抜け出しにくい基板支持装置、および基板支持装置によって支えられた基板に実装を行う電子部品実装装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の基板支持装置は、一方の端部が基板の下面に接触する複数の支持軸と、前記支持軸を他方の端部側から挿入する複数の孔を有する支持台を備え、前記孔に挿入されて起立姿勢に維持された前記支持軸の前記一方の端部によって基板を水平姿勢に支える基板支持装置であって、前記支持軸が、前記他方の端部側の方向への磁力の作用が許容される磁気シールドに覆われた磁石を備え、前記支持軸の少なくとも前記一方の端部側が非磁性体であり、前記支持台の少なくとも前記複数の孔の各周辺部が磁性体であり、前記支持軸が、前記一方の端部側の小径部と前記他方の端部側の大径部で構成されており、前記孔には前記大径部が挿入され、前記大径部の径より小さい径を有する孔が形成された前記磁石と前記磁気シールドが前記小径部に挿着される。

請求項２に記載の電子部品実装装置は、請求項１に記載の基板支持装置と、基板を移送する基板移送装置と、前記基板支持装置を前記基板に対して相対的に昇降させる昇降装置を備え、所定の位置に移送された基板の下面に前記支持軸の前記一方の端部を接触させた状態で基板の上面に電子部品を実装する。

本発明によれば、支持軸は挿着された磁石の磁力によって支持台から抜け出す方向に移動することが規制され、基板の下面と粘着している場合であっても離反の際に支持台から抜け出したりすることがないので、基板を安定して支持することが可能になり、実装効率と実装品質の向上が実現できる。

添付した図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態の電子部品実装装置の構成図、図２は本発明の実施の形態の基板支持装置の断面図である。

最初に電子部品実装装置について説明する。基板移送装置１は、基板２の移送手段となる一対のベルトコンベア３を水平方向に対向して備え、ベルトコンベア３に両端部が載置された基板２を水平方向に移送する。一対のベルトコンベア３の上方には基板押さえ４がそれぞれ備わっている。基板押さえ４は、その下面に基板２の両端部の上面が接触することにより基板２を所定の高さ（基板押さえ４の下面の高さ）で水平姿勢に規制する。基板支持装置５は、３層に重ねられたプレート６、７、８からなる支持台と、支持台によって起立姿勢に維持された複数の支持軸９とで構成され、基板移送装置１の下方に設置されている。昇降装置１０は基板支持装置５を鉛直方向に昇降させる。電子部品搭載ヘッド１１は基板２の上方で水平方向および鉛直方向に移動し、吸着した電子部品１２を基板２の上面の任意の箇所に実装する。

電子部品１２を実装する際には基板２を所定の位置および高さに固定しておく必要がある。基板２を固定するには、まずベルトコンベア３の駆動制御により基板２を所定の位置、すなわち基板支持装置５の真上に移送し、次に昇降装置１０の駆動制御により基板支持装置５を上昇させる。基板支持装置５の上昇の過程で複数の支持軸９の先端部が基板２の下面に接触してこれを持ち上げる。持ち上げられた基板２はベルトコンベア３から離反し、両端部の上面が一対の基板押さえ４に接触する。基板２はその両端部が基板押さえ４によって下方に押圧され、それ以外の領域が複数の支持軸９によって上方に押圧されることで所定の位置および高さに固定される。

基板２を上下方向から押圧する力は昇降装置１０によって上昇した基板支持装置５の高さ（支持軸９の先端部の高さ）によって定まるので、過不足のない力で押圧されるように昇降装置１０の駆動制御がなされる。この制御は高さ位置を制御対象としたシーケンス制御でも良いし、押圧力を制御対象としたフィードバック制御でも良い。

全ての電子部品１２の実装を終えると、昇降装置１０の駆動制御により基板支持装置５を下降させる。基板支持装置５の下降の過程で基板２の両端部が一対のベルトコンベア３に接触し、さらに下降を続けることで支持軸９の先端部が基板２の下面から離反する。これにより基板２の支持は支持軸９によるものからベルトコンベア３によるものに移行し、基板２はベルトコンベア３の駆動制御によって次の工程に搬出される。

次に基板支持装置について詳細に説明する。３層に重ねられたプレート６、７、８のうち最上層のプレート６はマルテンサイト系のステンレス鋼などの磁性体で構成されている。上の２層のプレート６、７には鉛直方向に貫通する孔６１、７１が形成されている。支持軸９は、径の異なる２つの円柱が上下に連続した形状であり、使用時に上側となる先端部側は径ｄ１の小径部９１であり、下端部側は径ｄ２（＞ｄ１）の大径部９２である。この大径部９２を孔６１、７１に挿入することで支持軸９は鉛直方向に起立した姿勢に維持される。小径部９１と大径部９２の境界は最下層のプレート８と最上層のプレート６との
距離によって定まり、孔６１、７１に挿入した大径部９２の下端部がプレート８の上面に接地したときに、境界とプレート６の上面との間に僅かな隙間ｃが生じる程度であればよい。

孔６１、７１はそれぞれプレート６、７に複数形成されており、複数の支持軸９を挿着できるようになっている。プレート６、７に挿着された支持軸９の先端部の高さは、下端部が接地するプレート８の上面の高さによって定まるので、プレート８の上面が平坦であり、支持軸９の長さが均一である限り、複数の支持軸９の先端部の高さは同一となり、基板２は水平姿勢に支持される。

支持軸９に挿着されたマグネットブロック２０は、磁石２１と、磁石２１の上方および側方を覆う磁気シールド２２と、磁石２１の下方を覆う樹脂カバー２３で構成されている。樹脂カバー２３の存在により、磁気シールド２２と磁石２１との空隙２２ａに異物がたまりにくくなっている。マグネットブロック２０には、磁気シールド２２と磁石２１と樹脂カバー２３を貫通する孔２４が形成されている。孔２４の径ｄ３は支持軸９の小径部９１の径ｄ１より大きく、かつ大径部９２の径ｄ２より小さく形成されているので、マグネットブロック２０は小径部９１のみを軸方向に移動可能である。マグネットブロック２０は小径部９１に設けられたストッパ２５によって上方への移動範囲が規制され、支持軸９から抜け出ないようになっている。なおストッパ２５は小径部９１に対して着脱可能であり、メンテナンス時などには支持軸９とマグネットブロック２０を分離することができる。

支持軸９をプレート６、７に挿着すると、マグネットブロック２０は自重によって下方に移動し、プレート６の上面に接触する。仮にプレート６に反りが生じるなどしてプレート８との距離が小さくなるところがあったとしても、隙間ｃがいわゆる遊びとして作用することで、大径部９２がプレート６の上面に突出するようなことが起きないようにされている。

磁石２１は、その上方と側方が磁気シールド２２で覆われ、樹脂カバー２３で覆われた下方に集中して磁力が作用するため、マグネットブロック２０は磁性体で構成されたプレート６に磁着する。磁気シールド２２で覆われた側方にはほとんど磁力が作用しないので、隣り合う支持軸９間で磁気干渉を起こすおそれがない。また上方にも磁力が作用しないので、素材に磁性体を含むことが多い電子部品の実装に影響を与えることもない。

マグネットブロック２０がプレート６に磁着することで、径ｄ２は径ｄ３よりも大きいので、支持軸９を孔６１、７１から抜き取るには磁力に対抗するだけの力が必要となる。そのため、仮に基板２の下面に付着しているフラックスや油分に支持軸９の先端部が粘着しているような場合であっても、実装を終えた基板２の下面から支持軸９の先端部を離反させるときに、支持軸９が孔６１、７１から抜け出してしまうような事態を招くことはほとんどない。

なお、プレート６は、マグネットプレート２０が接触する少なくとも孔６１の周辺部が磁性体であれば本発明の期待する効果を奏するに十分であり、必ずしも全面が磁性体であることは要求されない。

また、支持軸９は長期にわたって形状（特に軸方向の長さ）が維持できるものであれば特に材質を問わないが、少なくともマグネットブロック２０が挿着される小径部９１の先端部寄りの部分についてはオーステナイト系のステンレス鋼などの非磁性体（例えばＳＵＳ３０３等）であることが望ましい。これは、実装の際には小径部９１の先端部が基板２の下面に接触するので、この部分が磁性体であって磁力を帯びることがあれば、素材に磁性体を含むことが多い電子部品に磁気的な影響を与えることが考えられるからである。

本発明によれば、基板を安定して支持することが可能になり、実装効率と実装品質の向上が実現できるという効果があり、電子部品の実装分野において有用である。

本発明の実施の形態の電子部品実装装置の構成図 本発明の実施の形態の基板支持装置の断面図

符号の説明

１ 基板移送装置
２ 基板
５ 基板支持装置
６、７、８ プレート
９ 支持軸
１０ 昇降装置
１２ 電子部品
２１ 磁石
２２ 磁気シールド
２４ （磁石２１と磁気シールド２２の）孔
６１ （プレート６の）孔
９１ 小径部
９２ 大径部

Claims (2)

1. 一方の端部が基板の下面に接触する複数の支持軸と、前記支持軸を他方の端部側から挿入する複数の孔を有する支持台を備え、前記孔に挿入されて起立姿勢に維持された前記支持軸の前記一方の端部によって基板を水平姿勢に支える基板支持装置であって、
   前記支持軸が、前記他方の端部側の方向への磁力の作用が許容される磁気シールドに覆われた磁石を備え、前記支持軸の少なくとも前記一方の端部側が非磁性体であり、前記支持台の少なくとも前記複数の孔の各周辺部が磁性体であり、
   前記支持軸が、前記一方の端部側の小径部と前記他方の端部側の大径部で構成されており、前記孔には前記大径部が挿入され、前記大径部の径より小さい径を有する孔が形成された前記磁石と前記磁気シールドが前記小径部に挿着されることを特徴とする基板支持装置。
2. 請求項１に記載の基板支持装置と、基板を移送する基板移送装置と、前記基板支持装置を前記基板に対して相対的に昇降させる昇降装置を備え、所定の位置に移送された基板の下面に前記支持軸の前記一方の端部を接触させた状態で基板の上面に電子部品を実装する電子部品実装装置。

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