JP6352764B2 - 基板支持装置,基板支持システムおよび支持部材配置方法 - Google Patents

基板支持装置,基板支持システムおよび支持部材配置方法 Download PDF

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Description

本発明は、基台に立設された1以上の支持部材の先端において基板を支持する基板支持装置に関し、特に、1以上の支持部材の基台への配置を容易にする技術に関する。
基板には、例えば、電子回路の構成部品である電子回路部品の装着や接着剤等高粘性流体の塗布等、種々の作業が施される。これらの作業が行われる場合、基板が裏面側へ撓むことを防止するために、基板を裏面側から支持させることが行われている。その際、例えば、基板の裏側にすでに電子回路部品等が装着されている場合や、基板に孔がある場合には、基板が支持部材によって支持される位置は限定される。つまり、そのような場合には、電子回路部品や孔を避けて基板を支持するように、1以上の支持部材が配置される。
下記特許文献1には、予め基台に設けられた複数のセット位置のうちから支持部材をセット可能な位置を判断すべく、基板の裏面における複数のセット位置に対応する位置に光を順次照射して、複数のセット位置の各々が支持部材を配置可能な位置か否かを、作業者が判断する方法が記載されている。
特開平11−121996号公報
しかしながら、基台に支持部材を適切に配置するとともにその配置に要する時間を短縮する余地は、未だ残されていると考えられる。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、基板を支持するための支持部材の基台への配置を適切かつ迅速に行い得るようにすることを課題としてなされたものである。
上記課題を解決するために、本発明の基板支持装置は、
(a)基台と(b)その基台の上面に立設される1以上の支持部材とを備え、前記1以上の支持部材の前記基台上における立設位置を変更可能とされ、部品が装着される基板を、前記基台に立設された前記1以上の支持部材の先端において支持するものであって、前記基台が、その上面に、光が照射された部分が光を蓄えて発光する蓄光層が形成されたものであることを特徴とする。
また、本発明の基板支持システムは、
(A)上記の基板支持装置と、(B)光源を有し、前記基台の上面に向かって光を照射する光照射装置とを含んで構成され、前記光照射装置によって前記基台の上面の一部を蓄光させることで、基板に対して前記1以上の支持部材の立設位置となり得る領域である立設可能領域を現出させるように構成されたことを特徴とする。
さらに、本発明の支持部材配置方法は、
(I)光が照射された部分が光を蓄えて発光する蓄光層が上面に形成された基台と、その基台の上面に向かって光を照射する光照射装置とを準備する準備工程と、(II) 前記光照射装置により前記基台の上面に向かって光を照射させて、前記基台の前記1以上の支持部材の立設位置を作業者が認識できるように、前記基台の上面の一部を蓄光させる蓄光工程と、(III)その蓄光工程において蓄光させられた前記基台の上面に、前記1以上の支持部材を作業者により配置する配置工程とを含むことを特徴とする。
本発明の基板支持装置,基板支持システムによれば、基台の上面における、基板に対して1以上の支持部材の立設位置となり得る領域、あるいは、その基板に対して立設位置となり得ない領域を蓄光させることで、1以上の支持部材の立設位置を作業者に認識させることが可能である。つまり、本発明の基板支持装置,基板支持システム,支持部材配置方法によれば、支持部材の基台への配置を適切かつ迅速に行うことが可能である。なお、基台の蓄光させた箇所については、時間の経過とともに発光しなくなるため、繰り返し使用することが可能である。
本発明の第1実施例であるスクリーン印刷機の側面図(一部断面)である。 図1に示すスクリーン印刷機の内部を示す正面図である 図2に示す基板保持装置を示す側面図である。 図3に示す基板保持装置のスクリーンに対する動作を示す図であり、(a)が、回路基板がスクリーンから離間させられた状態を示す図であり、(b)が、回路基板がスクリーンに接触させられた状態を示す図である。 図2に示した光源移動装置として機能する移動装置の平面図である。 図1に示すスクリーン印刷機の制御を司るコントローラを概念的に示すブロック図である。 図3に示す基板支持装置が備える基台の平面図である。 第1実施例のスクリーン印刷機における支持部材配置方法を示す概略図であり、(a)が、蓄光工程を示す図であり、(b)が、配置工程を示す図である。 第2実施例のスクリーン印刷機における支持部材配置方法を示す概略図であり、(a)が、蓄光工程を示す図であり、(b)が、配置工程を示す図である。
以下、本発明の基板支持装置,基板支持システムおよび支持部材配置方法を実施するための形態として、本発明のいくつかの実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施形態の他、当業者の知識に基づいて種々の変更を施した態様で実施することができる。
第1実施例
<スクリーン印刷機の構成>
図1および図2に、本発明の実施例として、回路基板Sにクリーム状はんだ(以後、はんだと略称する)を印刷するスクリーン印刷機が、図示されている。本スクリーン印刷機は、印刷機本体10,スクリーン12,そのスクリーン12を保持するスクリーン保持装置14,印刷作業の主体となるスキージ装置16,回路基板Sを搬送する基板搬送装置18,印刷作業の際に回路基板Sを固定保持する基板保持装置20を含んで構成されている。なお、以下の説明では、開閉扉24が設けられている側を正面側と呼び、本スクリーン印刷機に関する「前後」,「左右」,「上下」を、そのスクリーン印刷機の正面側から見た場合における前後,左右,上下として扱うこととする。つまり、図1には、側面からの視点におけるスクリーン印刷機(一部断面)が示され、図2には、正面からの視点におけるスクリーン印刷機が示されている。
スクリーン12は、印刷機本体10の上部に設けられたスクリーン保持装置14によって、水平な姿勢で保持されている。そのスクリーン12には、回路基板Sへの印刷箇所に対応する部分に複数の貫通孔が形成されており、それら貫通孔を通って、はんだが回路基板S上に印刷される。
スキージ装置16は、スクリーン12の上方に設けられており、1対のスキージ30a,30bと、それら1対のスキージ30a,30bの各々を昇降させる1対のスキージ昇降装置32a,32bと、1対のスキージ30をスクリーン12に沿って前後方向(図1における左右方向)に移動させるスキージ移動装置34とを含んで構成される。印刷作業が行われる場合、1対のスキージ30a,30bは、スキージ移動装置34によって前後方向に往復移動させられ、それら1対のスキージ30a,30bが交互に使用されるようになっている。具体的には、1対のスキージ30a,30bが前方から後方に向かって移動させられる際には、前方側に設けられたスキージ30aがスキージ昇降装置32aによって下降させられ、その前方側のスキージ30aによって印刷が行われる。一方、1対のスキージ30a,30bが後方から前方に向かって移動させられる際には、後方側に設けられたスキージ30bがスキージ昇降装置32bによって下降させられ、その後方側のスキージ30bによって印刷が行われる。
基板搬送装置18は、回路基板Sを左右方向(図2における左右方向)に搬送するものであり、本スクリーン印刷機に搬入された回路基板Sを、印刷作業が行われる位置まで搬送するとともに、印刷作業が終了した回路基板Sを、本スクリーン印刷機からの搬出位置まで搬送する。基板搬送装置18は、図3に示すように、1対のコンベア40を有しており、詳細な説明は省略するが、1対のコンベア40の各々のコンベアベルトを搬送モータによって周回させることで、1対のコンベア40上に載せられる回路基板Sを左右方向に搬送する構造とされている。
基板保持装置20は、基板搬送装置18によって左右方向における印刷作業位置まで搬送された回路基板Sを固定保持するものである。基板保持装置20は、図3に示すように、回路基板Sを、基板支持装置50によって下方から支持するとともに、クランプ装置52によってクランプするようになっている。基板支持装置50は、基台としてのパックアップテーブル60と、そのバックアップテーブル60の上面に立設される1以上の支持部材としてのサポートピン62とを含んで構成され、1以上のサポートピン62の先端において、回路基板Sの下面を支持して、印刷作業時における回路基板Sの撓みを防止するものである。なお、基板支持装置50の構成については、後に詳しく説明するため、ここでの詳細な説明は留保する。
クランプ装置52は、前後方向に対向して設けられた1対のクランプ64a,64bを主体として構成され、前方側の固定クランプ64aに対して、後方側の可動クランプ64bを接近・離間させることが可能とされている。なお、それら1対のクランプ64の各々に、先に説明した1対のコンベア40の各々が固定されており、1対のクランプ64の幅を変更することで、種々の幅の回路基板に対応できるようになっている。
また、基板保持装置20は、自身の本体部70に対して、基板支持装置50を昇降させる支持装置昇降装置72と、クランプ装置52を昇降させるクランプ装置昇降装置74とを備えている。つまり、基板保持装置20は、基板支持装置50とクランプ装置52とを、それぞれ独立して昇降させることが可能とされている。
さらに、基板保持装置20は、基板押え装置80を備えており、その基板押え装置80によって、クランプ装置52によって回路基板Sをクランプする際、回路基板Sの上面と1対のクランプ64の上端面とが揃えられる。具体的には、図4(a)に示すように、基板押え装置80が有する1対の押え部材82に向かって、クランプ装置52を1対のクランプ64の上端が当接するまで上昇させるとともに、基板支持装置50を回路基板Sの上面が当接するまで上昇させるのである。その状態において、クランプ装置52によって、回路基板Sがクランプされる。
そして、印刷機本体10には、基板保持装置20を昇降させる保持装置昇降装置86が設けられており、図4(b)に示すように、本スクリーン印刷機は、基板保持装置20によって固定保持された回路基板Sを、印刷作業が行われる上下方向における位置まで上昇させるようになっている。なお、この基板保持装置20を上昇させて回路基板Sを印刷作業位置に上昇させる際、上記の基板押え装置80は、印刷作業の妨げとならないよう、クランプ装置52の外側に位置させられるようになっている。
本スクリーン印刷機は、スクリーン12と回路基板Sとの位置合わせを行うために、スクリーン12および回路基板Sにそれぞれ設けられたマークを撮像する撮像装置90を備えている。また、本スクリーン印刷機は、スクリーン12と基板保持装置20との間において、撮像装置90をスクリーン12および回路基板Sと平行に移動させる移動装置92を備えている。その移動装置92は、図5に示すように、XY型の移動装置であって、X方向として左右方向に移動させる左右方向移動装置94と、Y方向として前後方向に移動させる前後方向移動装置96とを含んで構成される。左右方向移動装置94は、第1スライダ100と、左右移動用モータ102と、ボールねじ機構104とを含んで構成され、第1スライダ100を、印刷機本体10に固定された1対のガイドレール106に沿って左右方向に移動させるものである。また、前後方向移動装置96は、第2スライダ110と、前後移動用モータ112と、ボールねじ機構114とを含んで構成され、第2スライダ110を、第1スライダ100上に設けられたガイドレール116に沿って前後方向に移動させるものである。撮像装置90は、第2スライダ110に固定されており、移動装置92は、その撮像装置90を、スクリーン12と回路基板Sとの間の一平面内における任意の位置に位置させることが可能とされている。
また、第2スライダ110には、光源としてのLEDライト120も固定されており、そのLEDライト120は、下方に向かってスポット光を照射するものである。つまり、移動装置92は、光源移動装置として機能し、LEDライト120をも、スクリーン12と回路基板Sとの間の一平面内における任意の位置に位置させることが可能とされているのである。
本スクリーン印刷機は、図6に示すコントローラ150により制御される。コントローラ150は、コンピュータ152を主体とするものであり、CPU154,ROM156,RAM158,入・出力部160がバス162により接続されたものである。入・出力部160には、撮像装置90により撮像された画像のデータを解析する画像処理コンピュータ164や、エンコーダ付サーボモータのエンコーダ166等、各種コンピュータ,検出器等が接続されている。なお、本スクリーン印刷機を構成する各種装置の駆動源の多くはエンコーダ付サーボモータにより構成され、それらのエンコーダが図6では1つに表されている。また、入・出力ポート160には、駆動回路170を介して移動装置92等、各種装置のアクチュエータ等が接続され、制御回路172を介して操作パネル174が接続されている。なお、操作パネル174は、種々のデータ等が表示されるとともに、データ等を入力したり、選択するための表示が行われるようになっている。
<基板支持装置の構成>
次に、先の説明において留保しているところの基板支持装置50の構成について、詳しく説明する。基板支持装置50は、先に説明したように、バックアップテーブル60(以下、単に「テーブル60」と呼ぶ場合がある。)に立設された複数のサポートピン62の先端において、回路基板Sを背面から支持するものである。回路基板Sは、本スクリーン印刷機による印刷作業が行われる表面とは逆の背面に、電子回路部品P等が既に装着されている。そのため、基板支持装置50においては、回路基板Sに装着された電子回路部品Pを避けて、サポートピン62がテーブル60に配置されている。なお、テーブル60の上面、および、各サポートピン62の台座178は、磁石で形成されており、各サポートピン62は、テーブル60上に磁力によって固定されるようになっている。
そして、回路基板Sに対する準備や、回路基板の変更に伴う段取替えの際には、サポートピン62のテーブル60への配置作業は、短時間で行われることが望まれる。本実施例のスクリーン印刷機は、基板支持装置50の構成に特徴を有しており、本実施例のスクリーン印刷機によれば、サポートピン62のテーブル60への配置作業を容易にかつ迅速に行うことが可能とされているのである。
本発明の基板支持装置50は、基台としてのバックアップテーブル60の上面に、光が照射された部分が光を蓄えて発光する蓄光層180が形成されていることを特徴としている。具体的には、テーブル60は、上面全体に蓄光性の塗料が塗られることで、蓄光層180が形成されているのである。なお、基台の蓄光層は、例えば、蓄光性のシールを張り付けることで形成されてもよい。
上述のように構成された基板支持装置50は、先に説明したLEDライト120を利用して、テーブル60の上面のうち、光が照射された箇所のみを蓄光させることが可能である。つまり、本基板支持装置50は、テーブル60の上面の一部が蓄光させられることで、回路基板Sに対してサポートピン62の立設位置に相応しい領域を現出ることが可能となっている。
本スクリーン印刷機においては、複数のサポートピン62を立設させるべき箇所を蓄光させるべく、上述したコントローラ150により、光源としてのLEDライト120、および、光源移動装置として機能する移動装置92とが制御される。上述したコントローラ150のROM156には、回路基板Sに対して予め設定された立設位置に関するデータが記憶されている。コントローラ150は、そのデータに基づいて、順次、移動装置92によりLEDライト120をそれら複数のサポートピン62の立設位置に移動させ、LEDライト120によってテーブル60の上面に光を照射させて、複数のサポートピン62の立設位置を蓄光させるのである。具体的に言えば、本スクリーン印刷機においては、図7に示すように、各サポートピン62の台座178の外形が描かれるようになっている。また、その図7には、回路基板Sの外形と、その回路基板Sに装着された電子回路部品が存在する位置とが点線で示されており、その図7からもわかるように、各サポートピン62が、それら電子回路部品を避けて配置されているのである。
以上のような構成から、光源としてのLEDライト120,光源移動装置として機能する移動装置92,それらLEDライト120および移動装置92を、回路基板Sに対して予め設定された立設位置に関するデータに基づいて制御する制御装置としてのコントローラ150とを含んで、光照射装置190が構成されているのである。そして、本スクリーン印刷機は、テーブル60の上面の一部を蓄光させることで、回路基板Sに対してサポートピン62の立設位置となり得る領域である立設可能領域を現出させる基板支持システムを含んで構成されているのである。なお、本実施例のスクリーン印刷機は、立設可能領域として、回路基板Sに対して複数のサポートピン62を立設させるべき箇所のみを蓄光・現出させるように構成されている。
<支持部材配置方法>
(i)準備工程
次いで、サポートピン62のテーブル60への配置方法、つまり、本発明の支持部材配置方法について、説明する。本発明の支持部材配置方法では、まず、上述したスクリーン印刷機のように、上面に蓄光層180が形成された基台としてのバックアップテーブル60と、そのテーブル60の上面に向かって光を照射する光照射装置190とが、準備される。
(ii)蓄光工程
そして、回路基板Sに応じて基板支持装置50をセッティングすべく、操作パネル174から、回路基板Sに応じたサポートピン62の立設可能領域(立設位置)を現出させるための指示が作業者により入力された場合には、コントローラ150は、回路基板Sに対して複数のサポートピン62を立設させるべき箇所を蓄光させるべく、移動装置92およびLEDライト120を制御する。具体的には、コントローラ150のROM156には、回路基板Sに対して7つのサポートピン62を立設させるように、各サポートピン62の座標P1〜P7が記憶されている。コントローラ150は、図7に示すように、各サポートピン62の座標Pに対し、サポートピン62の台座178の外形を現出させるべく、各座標Pを中心とした円形形状を描くように、テーブル60を蓄光させるのである。具体的には、コントローラ150は、図8(a)に示すように、移動装置92を制御してLEDライト120を、7つの座標を中心とする円上を順次移動させつつ、LEDライト120が、その円上を移動している間だけLEDライト120を発光させるのである。つまり、テーブル60の上面のうち、座標P1〜P7の各々を中心とした円形の部分のみが蓄光させられることになるのである。
(iii)配置工程
そして、図8(b)に示すように、作業者によって、7つのサポートピン62の各々が、テーブル60の上面の蓄光させられた円形の箇所に配置されることで、回路基板Sに応じた基板支持装置50のセッティングが完了する。
<本発明の効果>
本発明の基板支持装置50,基板支持システム,支持部材配置方法によれば、作業者によってサポートピン62の配置に差が生じることもなく、サポートピン62のテーブル60への配置を適切かつ迅速に行うことが可能である。なお、テーブル60の蓄光させた箇所については、時間の経過とともに発光しなくなるため、回路基板の変更に伴う段取替えの際には、その回路基板に応じた立設位置を再び蓄光させればよい、つまり、本基板支持装置50は、繰り返し使用することが可能となっている。
ちなみに、本実施例においては、本発明の基板支持装置,基板支持システム,支持部材配置方法は、スクリーン印刷機に用いられていたが、スクリーン印刷機に限定されず、例えば、部品装着機など、基板に対して作業を行う種々の対基板作業機に用いることが可能である。
第2実施例
第2実施例のスクリーン印刷機は、第1実施例のスクリーン印刷機と同様に、基台としてバックアップテーブル60の上面に蓄光層180が形成された基板支持装置200を備えている。ただし、第1実施例のスクリーン印刷機が備えたLEDライト120は備えていない。第2実施例のスクリーン印刷機は、基板支持装置200のテーブル60を機外に取り出すことが可能とされており、機外において、テーブル60の上面の一部を蓄光させて、回路基板Sに応じた立設可能領域が現出させられるようになっている。以下に、本実施例のスクリーン印刷機におけるサポートピン62のテーブル60への配置方法を詳しく説明する。
(i)準備工程
本実施例のスクリーン印刷機における支持部材配置方法においては、まず、蓄光層180が形成された基台としてのバックアップテーブル60と、そのテーブル60の上面の全体に光を照射させることが可能な光源としての照明210と、回路基板Sに対してサポートピン62の立設位置となり得る立設領域と立設位置となり得ない領域である立設不可能領域との一方に光を透過させるためのフィルタとしてのフィルム212とが、準備される。フィルム212は、回路基板Sのガーバーデータに基づいて作成され、電子回路部品が装着される部分が開口となっているものである。つまり、本実施例において用いられるフィルタとしてのフィルム212は、立設不可能領域に光を透過させるものとなっている。
(ii)蓄光工程
次いで、それら照明210およびフィルム212を利用して、テーブル60の上面の一部を蓄光させる工程である蓄光工程が行われる。本実施例において、蓄光工程は、先にも説明したように、スクリーン印刷機器の機外、詳しくは、光が十分でない暗所において行われる。まず、図9(a)に示すように、フィルム212が、実際に印刷作業が行われる平面位置に合わせて、テーブル60の上面に載せられる。そして、そのフィルム212が載せられたテーブル60に、照明210によって光を照射させる。それにより、テーブル60の上面は、フィルム212の開口となっている部分、つまり、立設不可能領域のみが蓄光させられることになるのである。なお、本実施例においては、光源としての照明210とフィルタとしてのフィルム212とを含んで、光照射装置が構成されている。ちなみに、蓄光させる際には、照明210に代えて、太陽光等を利用することも可能である。
(iii)配置工程
続いて、立設不可能領域が蓄光させられたテーブル60は、スクリーン印刷機の所定の箇所にセットされ、フィルム212が取り除かれる。そして、図9(b)に示すように、作業者によって、テーブル60上における、蓄光させられていない領域、つまり、立設可能領域に、複数のサポートピン62が配置されるのである。
したがって、第2実施例のスクリーン印刷機においても、第1実施例のものと同様に、サポートピン62のテーブル60への配置を適切かつ迅速に行うことが可能となっているのである。
10:印刷機本体 12:スクリーン 14:スクリーン保持装置 16:スキージ装置 18:基板搬送装置 20:基板保持装置 50:基板支持装置 60:バックアップテーブル〔基台〕 62:サポートピン〔支持部材〕 92:移動装置〔光源移動装置〕 94:左右方向移動装置 96:前後方向移動装置 120:LEDライト〔光源〕 150:コントローラ〔制御装置〕 178:台座 180:蓄光層 190:光照射装置 200:基板支持装置 210:照明〔光源〕 212:フィルム〔フィルタ〕

Claims (8)

  1. (a)基台と(b)その基台の上面に立設される1以上の支持部材とを備え、前記1以上の支持部材の前記基台上における立設位置を変更可能とされ、部品が装着される基板を、前記基台に立設された前記1以上の支持部材の先端において支持する基板支持装置であって、
    前記基台が、その上面に、光が照射された部分が光を蓄えて発光する蓄光層が形成されたものである基板支持装置。
  2. 請求項1に記載の基板支持装置と、
    光源を有し、前記基台の上面に向かって光を照射する光照射装置と
    を含んで構成され、
    前記光照射装置によって前記基台の上面の一部を蓄光させることで、基板に対して前記1以上の支持部材の立設位置となり得る領域である立設可能領域を現出させる基板支持システム。
  3. 前記光源が、局所的な光であるスポット光を照射するものであり、
    前記光照射装置が、
    前記光源を前記基台の上面と平行に移動させる光源移動装置と、基板に応じた前記立設可能領域に関するデータに基づいて前記基台の上面の一部を蓄光させるべく前記光源移動装置および前記光源を制御する制御装置とを有する請求項2に記載の基板支持システム。
  4. 前記光照射装置が、
    基板に応じた前記立設可能領域と、その基板に対して前記1以上の支持部材の立設位置となり得ない領域である立設不可能領域との一方に、光を透過させるためのフィルタを有し、そのフィルタを介して前記基台の上面に光を照射することで、前記立設可能領域と前記立設不可能領域との一方を蓄光させるように構成された請求項2に記載の基板支持システム。
  5. 前記光源が、前記基台の上面全体に光を照射可能なものである請求項4に記載の基板支持システム。
  6. 前記基板支持システムが、
    前記立設可能領域として、前記1以上の支持部材を立設させるべきポイントのみを現出させるように構成された請求項2ないし請求項5のいずれか1つに記載の基板支持システム。
  7. 前記光照射装置が、
    前記1以上の支持部材を立設させるべきポイントのみを蓄光させるように構成された請求項6に記載の基板支持システム。
  8. (a)基台と(b)その基台の上面に立設される1以上の支持部材とを備え、前記1以上の支持部材の前記基台上における立設位置を変更可能とされ、部品が装着される基板を、前記基台に立設された前記1以上の支持部材の先端において支持する基板支持装置において、前記1以上の支持部材を前記基台へ配置する方法であって、
    光が照射された部分が光を蓄えて発光する蓄光層が上面に形成された基台と、その基台の上面に向かって光を照射する光照射装置とを準備する準備工程と、
    前記光照射装置により前記基台の上面に向かって光を照射させて、前記基台の前記1以上の支持部材の立設位置を作業者が認識できるように、前記基台の上面の一部を蓄光させる蓄光工程と、
    その蓄光工程において蓄光させられた前記基台の上面に、前記1以上の支持部材を作業者により配置する配置工程と
    を含むことを特徴とする支持部材配置方法。
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