JP5350010B2

JP5350010B2 - 電子部品実装ライン

Info

Publication number: JP5350010B2
Application number: JP2009043836A
Authority: JP
Inventors: 忠幸山崎
Original assignee: Kojima Industries Corp
Current assignee: Kojima Industries Corp
Priority date: 2009-02-26
Filing date: 2009-02-26
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2029-02-26
Also published as: JP2010199380A

Description

本発明は、基板の両面にそれぞれ電子部品を実装するための電子部品実装ラインに関する。

この種の電子部品実装ラインは、例えば特許文献１に開示された技術が既に知られている。この技術では、二枚の基板を個別に搬送するための二列のコンベアを備えている。これらのコンベアは、個別にセットされた基板をハンダの印刷機から部品の実装機を経てリフロー炉に搬送する第１搬送路（往路）と、リフロー炉内で反転して実装機および印刷機といった逆順に個々の基板を搬送する第２搬送路（復路）とに分れている。
二列のコンベアによって搬送される個々の基板には、往路において部品の実装に必要な処理が併行して行われ、処理を終えた二枚の基板は復路によって印刷機前の作業位置に戻される。この作業位置では、往路における一方のコンベア（コンベアａと称する）に対して前工程から送り込まれた基板をセットし、往路における他方のコンベア（コンベアｂと称する）に対して復路のコンベアａによって戻されてきた基板を裏返してセットする。この結果、復路のコンベアｂによって戻された基板には、その表裏両面に実装処理が行われている。

特許第３９００１６６号公報

特許文献１に開示されている技術では、二列のコンベアが往路と復路とに分れており、復路は両コンベアによって個々の基板を印刷機前の作業位置に戻すだけである。つまり、往路によって基板を作業位置に戻す時間は何も処理を行わない無駄な時間であり、その分、作業時間が多く必要になる。また、実質的な処理が行われる往路をみてみると、その始点（印刷機前の作業位置）と処理の終点とが互いに反対側に離れていることから、実装ラインが長くなって大きな設置スペースが必要になる。

本発明は、このような課題を解決しようとするもので、その目的は、基板の両面に実装処理を行うのに必要な作業時間を大幅に短縮するとともに、実装ラインの長さも短縮して設置スペースを小さくすることである。

本発明は、上記の目的を達成するためのもので、以下のように構成されている。
基板の両面において電子部品を実装するための電子部品実装ラインであって、二枚の基板を相互に反対側の面が表側になるように個々に位置決めしてセットすることが可能なセット治具を備えている。このセット治具は、所定の作業位置からハンダの印刷工程を経て電子部品の実装工程までの間を往復搬送されるように構成されている。実装工程で電子部品の実装を終えた二枚の基板は、セット治具からハンダ付け工程において作業位置の側へ移動する一対のコンベア上に個別に移されるように設定されている。セット治具の往復搬送およびハンダ付け工程の両コンベアの移動を主体として、二枚の基板を作業位置からハンダの印刷工程、電子部品の実装工程、ハンダ付け工程の順で個別に搬送して作業位置に戻すことができる一巡目ラインと二巡目ラインとを構成し、かつ一巡目ラインのハンダ付け工程の終了点が二巡目ラインの印刷工程の開始点となるように構成している。

このように、一巡目ラインと二巡目ラインとを連続させることで、基板の両面に対する印刷、実装およびハンダ付けといった処理が並行してエンドレスに実行される。これにより、基板の両面に実装処理を行う作業時間が大幅に短縮されるとともに、実装ラインの長さも短縮されて設置スペースを小さくすることができる。

電子部品実装装置を表した平面図。図１の正面図。図１を模式的に表した平面図。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。
図面に示されているプリント配線基板の電子部品実装ラインは、該基板の両面に電子部品を実装するためのものである。このラインを構成するベース１０の上面には、基板をセットするためのセット治具１４、ハンダの印刷機２４、電子部品の実装機３０、リフロー炉３６がそれぞれ配置されている。なお、図１および図３におけるベース１０の手前側が作業位置１２であり、そのスペース、左右方向の幅スペースは作業者一人分程度に設定されている。セット治具１４および印刷機２４は図面の右側に配置され、リフロー炉３６は図面の左側に配置されている。また実装機３０は、作業位置１２の反対側に配置されている。

セット治具１４は金属製のプレートであって、その上面に一対の位置決め部１６，１７を備えている。これらの位置決め部１６，１７は、矩形の凹状に形成されており、個々にプリント配線基板（図示省略）を嵌め込んだ状態でセットすることが可能である。すなわち、セット治具１４には二枚の基板を同時にセットすることができる。
セット治具１４は、つぎに説明する搬送装置２０の駆動によって作業位置１２と実装機３０との間を往復搬送される。また、セット治具１４は、図２に示されている昇降用のシリンダ２３を駆動制御することにより、搬送装置２０側に対して図２の上下方向へ昇降することが可能である。

搬送装置２０は、ベース１０上に配置されているとともに、その駆動によって移動部材２２が作業位置１２と実装機３０との間を往復するように構成されている。この移動部材２２に対し、セット治具１４が共に往復移動可能で、かつ、昇降可能に装着されている。これにより、搬送装置２０は、前述のようにセット治具１４（昇降用のシリンダ２３を含む）を、作業位置１２と実装機３０との間で往復移動させることができる。

印刷機２４は、セット治具１４の上方に配置された一対のマスキングシート２６と、両マスキングシート２６上に位置する一対のスキージ２８とを備えている。これらのマスキングシート２６およびスキージ２８は、セット治具１４の位置決め部１６，１７にセットされる二枚の基板にそれぞれ対応して対をなしている。両スキージ２８は、印刷機２４の駆動機構（図示省略）によって個々のマスキングシート２６の上面に沿って搬送装置２０の移動部材２２と平行な方向へ往復移動する。これにより、両マスキングシート２６上に供給されたペースト状のハンダが、それぞれに対応する基板上に印刷される。

実装機３０は、ロボットアーム３２を主体として構成されている。このロボットアーム３２は、図１で示すアーム軸３３の軸心回りに旋回駆動される。また、ロボットアーム３２の先端部に設けられているスピンドル３４は、上下方向へ駆動させることができるとともに、その下端には基板に実装する各種の電子部品を把持することが可能なチャック（図示省略）を備えている。
なお、実装機３０に、基板をセット治具１４からリフロー炉３６に移す移送機能をもたせることも可能である。その場合には、ロボットアーム３２にスピンドル３４とは別に基板を把持するためのスピンドルを設ける。

リフロー炉３６は、基板にハンダ付けを実行するための設備であって、ベース１０上において印刷機２４の反対側（図面左側）に配置されている。このリフロー炉３６は、実装機３０の側から炉内を通過して作業位置１２の側へ連続的に移動する一対のコンベア３８を備えている。
リフロー炉３６の内部には、コンベア３８の移動方向に沿って配置された複数個のエアヒーター等（図示省略）から熱風が吹き出されるようになっている。この熱風により、両コンベア３８で運ばれる基板に向けて遠赤外線が放射される。

つづいて、実装ラインによる電子部品の実装について説明する。
まず、作業位置１２においてセット治具１４の位置決め部１６，１７に基板をそれぞれセットする。このとき、一方の位置決め部１６には片面（以下「Ａ面」と称する）を表側にした基板を位置決めしてセットし、他方の位置決め部１７には他面（以下「Ｂ面」と称する）を表側にした基板を位置決めしてセットする。なお、位置決め部１７にＢ面を表側にセットされる基板のＡ面については、後述するように既に電子部品が実装され、かつ、ハンダ付けが完了している。

このように単一のセット治具１４に二枚の基板を同時にセットするとともに、実装ラインの作動をスタートする。これにより、搬送装置２０によってセット治具１４が図１の実線で示す位置から印刷機２４による印刷位置まで移動して停止する。この印刷位置において、昇降用のシリンダ２３によってセット治具１４を上昇させ、二枚の基板の表面（Ａ面およびＢ面）を個々に対応するマスキングシート２６の下面にそれぞれ接触させる。
ここで、印刷機２４の両スキージ２８をマスキングシート２６の上面に沿って往復駆動させることにより、前述のようにペースト状のハンダが両基板のＡ面およびＢ面にそれぞれ印刷される。この後、昇降用のシリンダ２３によってセット治具１４を元の位置に下降させ、両基板のＡ面およびＢ面を個々のマスキングシート２６の下面から離す。以上によって、二枚の基板にハンダを同時に印刷するための「印刷工程」が完了する。

セット治具１４を元の位置に下降させ後、再び搬送装置２０が駆動制御されて該セット治具１４を図１の仮想線で示す実装位置まで移動させて停止する。この実装位置に運ばれた両基板の表面（Ａ面およびＢ面）には、前述の「印刷工程」において個々に所定パターンのハンダが印刷されている。そこで、実装位置では実装機３０が駆動制御され、ロボットアーム３２がアーム軸３３の軸心回りに旋回動作するとともに、スピンドル３４の上下移動とチャックの作動とが繰り返され、所定位置にストックされている電子部品が両基板のＡ面およびＢ面に実装される。これによって、二枚の基板に電子部品をそれぞれ実装するための「実装工程」が完了する。

つぎに、セット治具１４の位置決め部１６，１７にセットされている両基板を、適宜の手段によってリフロー炉３６の個々に対応するコンベア３８上に移す。なお、前述したように実装機３０に基板の移送機能をもたせている場合は、ロボットアーム３２の作動によって両基板を個々のコンベア３８上に移す。この時点で、セット治具１４は搬送装置２０によって図１の仮想線で示す実装位置から実線で示すスタート位置に戻される。
リフロー炉３６の両コンベア３８上にそれぞれ移された両基板は、これらのコンベア３８の移動によってリフロー炉３６の中を通過し、作業位置１２側に運ばれる。両基板はリフロー炉３６の中を通過することによって加熱され、「印刷工程」で個々に印刷されたハンダを溶かしてハンダ付けが行われる。これによって、二枚の基板に電子部品を実装した状態での「ハンダ付け工程」が完了する。

以上のように、作業位置１２においてセット治具１４の両位置決め部１６，１７にセットされた二枚の基板は、図３で示す一巡目ラインＩを搬送されてＡ面に対する実装処理が行われ、同時に二巡目ラインIIを搬送されてＢ面に対する実装処理が行われて再び作業位置１２側に戻される。そして、一巡目ラインＩを搬送されてＡ面に対する実装処理が完了した基板については、既にスタート位置に戻っているセット治具１４の一方の位置決め部１７に、今度はＢ面を表側にしてセットする。つまり、一巡目ラインＩにおける「ハンダ付け工程」の終了点は、二巡目ラインＩＩの「印刷工程」の開始点となっている。
二巡目ラインIIを搬送されてＢ面に対する実装処理が完了した基板は、その両面に対する実装およびハンダ付けが完了したことになるので、つぎの工程に送る。なお、セット治具１４の他方の位置決め部１６には、前工程から送られてきた新たな基板がＡ面を表側にしてセットされ、セット治具１４にセットされた二枚の基板は個々に一巡目ラインＩおよび二巡目ラインＩＩに沿って搬送される。

この実装ラインにおいては、前述のように一巡目ラインＩの終了点が二巡目ラインＩＩの開始点となるように相互を連続させているので、基板の両面に対する印刷、実装およびハンダ付けといった処理が並行してエンドレスに実行される。これにより、基板の両面に実装処理を行う作業時間が大幅に短縮される。また、一巡目ラインＩおよび二巡目ラインＩＩは、共に基板を一方向へ搬送してハンダの印刷および電子部品の実装を終えた後、基板の搬送方向を反転してハンダ付けを終えて元の作業位置１２側に戻るので、実装ラインの長さが短縮されて実装ラインの設置スペースを小さくできる。
さらに、対象となる基板は１個単位（１個取り）であり、多数個取りの基板を後で分離するのと異なり、分離作業に伴う粉塵の発生がなく、かつ、余分な工数もなくなる。

１２作業位置
２４印刷機
３０実装機
３６リフロー炉
I 一巡目ライン
II 二巡目ライン

Claims

基板の両面において電子部品を実装するための電子部品実装ラインであって、
二枚の基板を相互に反対側の面が表側になるように個々に位置決めしてセットすることが可能なセット治具を備え、このセット治具は、所定の作業位置からハンダの印刷工程を経て電子部品の実装工程までの間を往復搬送されるように構成され、実装工程で電子部品の実装を終えた二枚の基板は、セット治具からハンダ付け工程において作業位置の側へ移動する一対のコンベア上に個別に移されるように設定され、セット治具の往復搬送およびハンダ付け工程の両コンベアの移動を主体として、二枚の基板を作業位置からハンダの印刷工程、電子部品の実装工程、ハンダ付け工程の順で個別に搬送して作業位置に戻すことができる一巡目ラインと二巡目ラインとを構成し、かつ一巡目ラインのハンダ付け工程の終了点が二巡目ラインの印刷工程の開始点となるように構成した電子部品実装ライン。