JP5027399B2 - 配線基板の搬送方法および搬送装置 - Google Patents
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Description
上記配線基板を各工程間で搬送する場合、これまでは、例えば、吸着ヘッドにおける複数のエア吸引孔を開設した底面に、配線基板の表面を真空ないし負圧で吸着し、上記吸着ヘッドと共に持ち上げた後、次の工程に搬送する方法が行われていた。あるいは、チャックユニットの底面に設けた互いに接近および離間する左右一対のアーム間に、上記配線基板の対向する両側面を挟み込んで持ち上げ、上記チャックユニットと共に、次の工程に搬送する方法も行われていた。
一方、前記チャックユニットを用いて配線基板を搬送する方法では、一対の前記アームに互いに接近する方向に沿ってある程度の締め付け力が加わるため、これらのアーム間に両側面を挟まれた前記配線基板が割れたり、変形する場合がある、という問題があった。
しかしながら、上記接触部材を設けた搬送ヘッドの形態では、かかる接触部材が製品の表面に接触するため、多数個取り用の配線基板を搬送する場合、その表面に設けたバンプなどの部分を損傷してしまう、という問題点があった。
即ち、本発明における第1の配線基板の搬送方法(請求項1)は、ベース上に載置された搬送すべき配線基板の表面と側面との間に位置する4辺のうち、少なくとも対向する位置にある一対の辺に、予め下向きに押圧されている少なくとも一対の接触部材を、かかる押圧力に抗して線接触させるステップの後に、前記接触部材の間に位置する配線基板の表面の中央部付近を吸引手段により負圧にするステップと、上記吸引手段の底面と配線基板の表面との距離を検知する検知ステップと、を含み、該検知ステップでは、上記距離が上記配線基板を吸引しつつ持ち上げ可能か否かを判定している、ことを特徴とする。
また、前記吸引手段は、後述するように、例えば、円柱形の本体と、その底面側の周辺に位置する平坦な環状の底面と、その内側に位置し且つ中心部寄り程深く凹んだ皿形の気体案内面と、この気体案内面の中心に位置し且つ斜め上向きでリング状に気体を吐出するノズルと、を備えたものである。上記本体の底面を配線基板の表面に接近させ、ノズルの周囲と上記気体案内面との環状のスリットから気体を、当該気体案内面に沿って放射状に吐出することで、かかる気体は、環状の底面から本体の外側に放出され、上記ノズルと配線基板の表面との間を負圧にできる。
更に、前記接触部材は、一対の直線形からなる形態のほか、互いに直交する二対の直線形からなる形態も含まれ、これらを下向きに押圧するため、例えばコイルバネなどの後述する弾性体が使用される。
加えて、前記距離を検知するステップには、後述する光センサなどの距離センサが用いられる。
尚、配線基板は、4つのコーナ全てが一対または二対の接触部材と点接触するようにしても良い。また、一対の接触部材の場合には、前記一対の直線形の形態のほか、互いに対称な一対の円弧形、またはアングル形などの形態としても良い。
これによれば、可及的に非接触に近く且つ外力の影響を最小限として、配線基板を接触部材などと共に、ベース上から持ち上げられ、配線基板を割らず且つ表面のバンプを損傷することなく、次の工程まで、確実に搬送することができる。
尚、配線基板を持ち上げた際、弾性体は元の長さに伸長するため、接触部材と共に配線基板の表面が吸引手段の底面から若干離れるが、かかる状態で配線基板を持ち上げ且つ搬送できるように、予め負圧および吸引手段と接触部材との間の距離の条件が設定される。
これによれば、弾性体の弾性に抗して接触部材を、配線基板における一対以上の辺または一対以上のコーナに押圧しつつ線接触または点接触させた際に、吸引手段により配線基板の表面との間を負圧とした後、かかる配線基板を可及的に非接触に近い状態で、前記ベース上から持ち上げる前記各ステップを確実に行うことが可能となる。
付言すれば、本発明には、前記接触部材の硬度が、前記配線基板の硬度よりも低い、配線基板の搬送方法または搬送装置も含まれ得る。これによる場合、前記接触部材と線接触または点接触する配線基板の各辺または各コーナを損なうことなく、ベース上から持ち上げて安全に搬送することが可能となる。
また、本発明には、前記一対の接触部材の底面は、配線基板の表面に向って対称に傾斜した傾斜面である、配線基板の搬送方法または搬送装置も含まれ得る。
これによる場合、接触部材との接触を、配線基板の一対以上の辺による線接触、または一対以上の各コーナによる点接触により、確実にすることが可能となる。
更に、本発明には、前記少なくとも一対の接触部材は、互いに接近および離間可能とされている、配線基板の搬送装置も含まれ得る。これによる場合、平面方向のサイズが異なる複数種類の配線基板に対しても、一対以上の前記接触部材を線接触または点接触にして接触させることが可能となる。
これによる場合、比較的平らな配線基板を水平な姿勢で安定して持ち上げ且つ搬送することが可能となる。
更に、前記吸引手段は、その本体の底面に、例えば、光または赤外線などを放射し且つその反射成分が検出可能な距離センサを有する、配線基板の搬送装置も含まれ得る。
これによる場合、前記吸引手段による負圧および接触部材との接触を保ちつつ、配線基板を持ち上げ可能か否かを容易に判定することが可能となる。
これによる場合、前記吸引手段による負圧および接触部材との接触を保ちつつ、ベース上から配線基板を持ち上げることが可能となる。尚、上記流体圧シリンダは、製造ラインの上方を水平に移動する搬送体(例えば、天井クレーン)に取り付けることで、横行可能となる。
加えて、本発明には、多関節アームの先端に接続され、昇降および横行可能とされている、前記搬送装置も含まれ得る。
これによる場合、配線基板を吸引した搬送装置を3次元方向に持ち上げ且つ搬送することが可能となる。
図1は、本発明における配線基板の搬送装置(以下、単に搬送装置と称する)1を示す平面図、図2は、一部に断面を含むその正面図、図3は、その右側面図である。
搬送装置1は、図1〜図3に示すように、平面視がほぼ長方形の搬送板2と、かかる搬送板2の中心部に垂直に取り付けた吸引手段6と、搬送板2の底面に沿って水平方向に接近・離間する左右一対のスライダ20と、かかるスライダ20の下方に位置し且つ下向きに押圧されている左右一対の接触部材30と、を備えている。搬送板2は、図1に示すように、平面視が長方形のステンレス鋼板またはアルミニウム合金板を加工して、左右の短辺に一端が開口するU形溝3を各短辺ごとに前後2つずつの合計4つを有すると共に、左右のU形溝3,3間には、平面視が長円形の貫通孔4を左右一対設けている。かかる貫通孔4,4間における搬送板2の中心部には、円形の貫通孔5が形成されている。
図1,図2に示すように、給気管9からエアタンク7に供給されたエアは、円筒形の給気路13を通って、上記ノズル14の下端から拡がるリング板15における斜め上向きの内側面に衝突した後、環状のスリット16から気体案内面12に沿って放射状に流動し、底面11の表面に沿って流れた後、本体10の外側に放出される。かかるエアの供給・流動状態で、後述する配線基板の表面を本体10の底面11に接近させると、かかる配線基板の表面とノズル14付近との間の空間が負圧状態となる。
尚、上記本体10の底面11には、後述する配線基板の表面との距離を検知するため、光センサ(距離センサ)18が下向きに配置されている。また、上記エアに替えて、Arなどの不活性ガスを用いても良い。
また、スライダ20の貫通孔23と凹部22とを貫通する一対の軸25の下端には、接触部材30が水平にして取り付けられている。各凹部22の天井面と接触部材30の上面との間における各軸25には、コイルバネ(弾性体)26が予め圧縮状態で巻き付けられている。即ち、左右一対の接触部材30は、直上の各スライダ20と共に、水平方向に沿って移動可能であると共に、一対のコイルバネ26により常に下向きに押圧されている。
更に、左右一対の接触部材30は、全体がほぼ直方体を呈する本体31と、その底面において互いに対向する側に設けた斜め上向きの傾斜面(底面)32と、を対称に有している。かかる接触部材30は、搬送すべき配線基板の硬度よりも低い硬度の樹脂(例えば、高分子量のポリエチレン樹脂)からなる。
図5は、搬送すべき配線基板KをベースBの上に載置した状態を示す。かかる配線基板Kは、例えば厚さ約1〜2mmのアルミナなどのセラミックからなり、図中の破線で示す切断予定線cに囲まれた複数個の製品となる配線基板部分pを平面(縦・横)方向に沿って併有し、これらの周囲を耳部mが囲んでいる。かかる配線基板Kの表面Kaにおける各配線基板部分pには、追って実装する電子部品と導通するためのバンプが形成され、且つ裏面Kbにおける各配線基板部分pには、外部接続の接続端子(何れも図示せず)が形成されている。尚、図5に示す配線基板Kは、各種の製造工程を経たもので且つ検査工程直前のものとする。
図5中の矢印で示すように、ベースB上に載置された配線基板Kの表面Kaと対向する左右の両側面との間に位置して対向する左右一対の辺に対し、各接触部材30の傾斜面32が接近するように、搬送装置1を下降させる。
尚、搬送装置1は、図示しない垂直姿勢のエアシリンダにおけるピストンロッドの下端に取り付けられ、且つ当該エアシリンダは、図示しないライン上方に配設された例えば天井クレーン(横行手段)に支持されている。
次に、各接触部材30を配線基板Kの一対の辺に線接触させた状態で、各コイルバネ26の弾性力(押圧力)に抗して搬送板2、吸引手段6、および各スライダ20を下降させると、図7に示すように、各コイルバネ26は軸方向に沿って圧縮される(接触ステップ)。同時に、かかる圧縮量に応じて、図7中の破線の矢印で示すように、各軸25と共に各摺動体24が若干上昇する。
次いで、前記光センサ18によって、吸引手段6における本体10の底面11と、配線基板Kの表面Kaとの距離が、持ち上げ可能な適正範囲にあると判定されると、前記給気管9、エアタンク7、および給気路13を介してエアが送給される。かかるエアは、図7中のカーブした矢印で示すように、ノズル14の周囲のスリット16から気体案内面12に沿って放射状に流動し、底面11と表面Kaとの隙間を通じて本体10の外側に放出される。当該エアの流動によって、上記ノズル14付近と表面Kaとの空間は、約0.3〜0.7気圧の負圧状態となる(負圧ステップ)。
前記負圧状態で、搬送装置1を配線基板Kと共に上昇させる。すると、図8に示すように、配線基板Kは、一対の辺を各接触部材30の傾斜面32に線接触させた状態で、ベースBから離れて持ち上げられる(持ち上げステップ)。
かかる持ち上げ状態では、吸引手段6による前記エアの供給・流動が続行されている。また、配線基板KがベースBから離れるので、前記負圧により圧縮されていた各コイルバネ26は、吸引手段6による負圧の吸引力に抗して伸長する。このため、かかるコイルバネ26が元の長さに伸長した状態で、配線基板Kを持ち上げ且つ搬送できるように、前記負圧および吸引手段と接触部材との間の距離の条件が予め設定されている。
尚、次の検査工程のベース上に配線基板Kを載置するには、前記図8の状態から搬送装置1を下降させて、前記図7のように、配線基板Kの裏面Kbを新たなベースBの表面に接触させ、吸引手段6によるエアの供給・流動を停止した後、前記図6,図5とは逆に、搬送装置1を持ち下げるよう前記各ステップを逆に行う。
また、第1の搬送方法は、図10の底面図で示すように、前記接触部材30よりも長手方向が短い2対の接触部材30aを互いに直角で且つ底面視でほぼ四角形に配設して用いると共に、配線基板Kの表面Kaと4つの各側面との間に位置する4辺に線接触させた状態で、前記負圧および持ち上げステップなどを行うようにしても良い。この場合、前記搬送装置1は、2対で合計4個の接触部材30aを、前記同様に下向きに押圧可能に装置構成するものとする。
図11の底面図は、前記搬送装置1における一対の接触部材30に対し、配線基板Kの表面Kaと隣接する2つの側面との間に位置する各コーナのうち、互いに対角位置にある一対のコーナを点接触させて、前記接触ステップ、負圧ステップ、距離検知ステップ、および持ち上げステップを順次行う第2の搬送方法の一形態を示す。かかる搬送方法によれば、対角位置にある2つのコーナでの点接触のみにより、配線基板Kを搬送装置1によって、上記各ステップを行えるため、表面Kaに形成したバンプなどを損傷せず、且つ配線基板K自体も割らずに、最も非接触状態を保ちつつ、清浄且つ安全にして次の工程に搬送することができる。
かかる形態の方法を行うため、図12に示すように、前記一対の接触部材30に替えて、長手方向が平面視で緩くカーブした円弧形の本体41と、その底面の内周側に沿って設けた傾斜面(底面)42と、を有する一対の接触部材40を、対称に前記搬送装置1の各軸25の下端に取り付ける。
かかる接触部材40を、配線基板Kの表面Ka側に位置する4つのコーナに接近させると、図12に示すように、配線基板の表面Ka側に位置する4つのコーナが、一対の接触部材40における各傾斜面42に個別に点接触する。かかる点接触の状態を保って、前記接触ステップ、負圧ステップ、距離検知ステップ、および持ち上げステップを順次行うことで、配線基板Kを水平姿勢に確実に保ちながら、確実で清浄且つ安全にして次の工程に搬送することが可能となる。しかも、接触部材40は、底面視でカーブしているため、異なるサイズの配線基板Kに対しても、容易に4つの各コーナに点接触することができる。尚、接触部材40は、平面視のカーブ形状をほぼ半円形に近いものにしても良い。
かかる形態の方法を行うため、図13に示すように、前記一対の接触部材30に替えて、平面視がアングル形(ほぼL字形)を呈する本体45と、その底面の内隅側に沿って設けた傾斜面(底面)46と、を有する一対の接触部材44を、互いに対称にして前記搬送装置1の各軸25の下端に取り付ける。
かかる接触部材44を、配線基板Kの表面Ka側に位置する4つのコーナに接近させると、図13に示すように、配線基板の表面Ka側に位置する4つのコーナが、一対の接触部材44における谷線47を挟んだ両側の傾斜面46に個別に点接触する。かかる点接触の状態を保って、前記接触ステップ、負圧ステップ、距離検知ステップ、および持ち上げステップを順次行うことで、配線基板Kを水平姿勢に確実に保ちながら、確実で清浄且つ安全にして、次の工程に搬送することが可能となる。しかも、接触部材44は、平面視がアングル形を呈するため、異なる平面サイズの配線基板Kに対しても、容易に4つの各コーナに点接触させることができる。尚、接触部材44は、平面視で本体45の中間が鈍角に曲がったほぼ「く」字形の形態としても良い。
前記搬送装置は、2つ以上の吸引手段を併設した形態としても良い。
また、接触部材を下向きに押圧する弾性体は、前記コイルバネ26に限らず、円筒形などのゴムまたは軟質樹脂や、板バネなどにしても良い。
更に、搬送板の底面にスライダを位置決めする手段は、前記貫通孔4、蝶ボルト27、および雌ネジ孔21からなる形態に限らず、前記搬送板2に設ける複数の貫通孔、かかる貫通孔とスライダ側の貫通孔とを貫通するボルト、およびこのボルトにネジ結合するナットからなる形態としても良い。
また、搬送すべき配線基板は、平面視が長方形を呈する多数個取り用の配線基板や、平面視がほぼ正方形または長方形である個々の製品の配線基板であっても良い。これらの配線基板の材質も、前記セラミックに限らす、ガラスーセラミックや、ポリエチレンなどの樹脂からなるものであっても良い。
更に、前記吸引手段6に設ける距離センサは、前記光センサ18に限らず、赤外線や超音波などを発信および受信できる距離センサとしても良い。
6……………………………吸引手段
11…………………………吸引手段の底面
26…………………………コイルバネ(弾性体)
30,30a,40,44…接触部材
32,42,46…………傾斜面(接触部材の底面)
K……………………………配線基板
Ka…………………………表面
B……………………………ベース
Claims (5)
- ベース上に載置された搬送すべき配線基板の表面と側面との間に位置する4辺のうち、少なくとも対向する位置にある一対の辺に、予め下向きに押圧されている少なくとも一対の接触部材を、かかる押圧力に抗して線接触させるステップの後に、
上記接触部材の間に位置する配線基板の表面の中央部付近を吸引手段により負圧にするステップと、
上記吸引手段の底面と配線基板の表面との距離を検知する検知ステップと、を含み、
上記検知ステップでは、上記距離が上記配線基板を吸引しつつ持ち上げ可能か否かを判定している、
ことを特徴とする配線基板の搬送方法。 - ベース上に載置された搬送すべき配線基板の表面と隣接する2つの側面との間に位置する4つのコーナのうち、少なくとも対角位置にある一対のコーナに、予め下向きに押圧されている少なくとも一対の接触部材を、かかる押圧力に抗して点接触させるステップの後に、
上記接触部材の間に位置する配線基板の表面の中央部付近を吸引手段により負圧にするステップと、
上記吸引手段の底面と配線基板の表面との距離を検知する検知ステップと、を含み、
上記検知ステップでは、上記距離が上記配線基板を吸引しつつ持ち上げ可能か否かを判定している、
ことを特徴とする配線基板の搬送方法。 - 前記検知ステップにおいて前記距離が所定の範囲にある場合において、
前記配線基板の前記各辺または各コーナを前記少なくとも一対の接触部材の底面に接触した姿勢で、かかる配線基板を、前記吸引手段および上記接触部材と共に前記ベースから上方に持ち上げるステップが行われる、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の配線基板の搬送方法。 - 搬送すべき配線基板の表面と対向する底面の中央部を負圧にする吸引手段と、
上記吸引手段を挟んで対称に配置される少なくとも一対の接触部材と、
上記吸引手段に対して上記接触部材を下向きに押圧する弾性体と、を含み、
上記弾性体に抗して上記接触部材を配線基板の表面側で対向する一対の辺または少なくとも対角位置にある一対のコーナに接触した際に、上記吸引手段の底面は、ベース上に載置された上記配線基板の表面に接触しない位置にある、
ことを特徴とする配線基板の搬送装置。 - 前記吸引手段に配置され、該吸引手段の底面と前記配線基板の表面との距離を検知するセンサを更に含む、
ことを特徴とする請求項4に記載の配線基板の搬送装置。
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