JP6564077B2

JP6564077B2 - 電子部品装着システム、および基板生産方法

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Publication number: JP6564077B2
Application number: JP2018009360A
Authority: JP
Inventors: 剛濱根
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Priority date: 2018-01-24
Filing date: 2018-01-24
Publication date: 2019-08-21
Anticipated expiration: 2033-05-09
Also published as: JP2018064123A

Description

本発明は、回路基板を保持する回路基板保持具を用いる電子部品装着システム等に関するものである。

作業機によって作業が行われる被作業体としては、例えば、電子部品の装着作業が行われる回路基板等が挙げられる。回路基板には、平坦な部品装着面のみを有する回路基板だけでなく、曲面，凹凸面等の平坦でない部品装着面を有する回路基板も存在する。このような平坦でない部品装着面に、電子部品を装着する際には、部品装着面を水平面に近い角度に維持する必要があるため、下記特許文献に記載されているように、回路基板を水平面に対する角度を変更可能な状態で保持する基板保持具の開発が進められている。

特開２０１２−１１９６４３号公報

本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、平坦でない部品装着面への電子部品の装着作業を適切に行うことが可能な基板保持具を用いる電子部品装着システム等の提供を課題とする。

上記課題を解決するために、本明細書は、回路基板を保持する回路基板保持具を用いる電子部品装着システムであって、装着作業を実行する電子部品装着機に配設され、前記回路基板保持具を支持するコンベア装置と、前記回路基板保持具を作動させることで、前記回路基板の水平面に対する角度を変更し、前記コンベア装置と異なる位置に設けられる変更機構とを備え、前記回路基板保持具に保持された回路基板の水平面に対する角度が前記変更機構により変更された後に、当該回路基板保持具を前記コンベア装置により支持させた状態で、前記電子部品装着機の作業位置まで移動させる電子部品装着システムを開示する。

また、上記課題を解決するために、本明細書は、回路基板保持具に保持された回路基板に電子部品を装着する基板生産方法であって、前記回路基板保持具が、前記回路基板を水平面に対する角度を変更可能な状態で保持する保持機構を備え、前記基板生産方法は、前記回路基板保持具を支持するコンベア装置を備える電子部品装着機において行われる方法であり、前記保持機構を作動させ、前記回路基板の水平面に対する角度を変更する変更機構が、前記コンベア装置と異なる位置に設けられており、前記回路基板保持具に保持された回路基板の水平面に対する角度が前記変更機構により変更された後に、当該回路基板保持具を前記コンベア装置により支持させた状態で、前記電子部品装着機の作業位置まで移動させて、当該回路基板保持具に保持された回路基板に電子部品を装着する基板生産方法を開示する。

また、上記課題を解決するために、本明細書は、回路基板保持具に保持された回路基板に電子部品を装着する基板生産方法であって、前記回路基板保持具が、前記回路基板を水平面に対する角度を変更可能な状態で保持する保持機構を備え、前記基板生産方法は、前記回路基板保持具を支持するコンベア装置を備える電子部品装着機においてプログラムに従って行われる方法であり、前記保持機構を作動させ、前記回路基板の水平面に対する角度を変更する変更機構が、前記コンベア装置と異なる位置に設けられており、前記回路基板保持具に保持された回路基板の水平面に対する角度が前記変更機構により前記プログラムに従って変更された後に、当該回路基板保持具を前記コンベア装置により支持させた状態で、前記電子部品装着機の作業位置まで移動させて、当該回路基板保持具に保持された回路基板に電子部品を装着する基板生産方法を開示する。

本明細書に記載の電子部品装着システム等では、回路基板の水平面に対する角度を変更する変更機構が、コンベア装置と異なる位置に設けられており、コンベア装置に支持された回路基板保持具を変更機構まで移動させて、変更機構により回路基板の水平面に対する角度が変更される。これにより、平坦でない部品装着面への電子部品の装着作業を適切に行うことが可能となる。

本発明の実施例である基板保持具に保持された回路基板に装着作業を行う電子部品装着機を示す図である。本発明の実施例である基板保持具を示す図である。変形例の基板保持具を示す図である。図３に示す基板保持具に保持された回路基板に装着作業を行う電子部品装着システムを示す図である。

以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。

＜電子部品装着機の構成＞
図１に、電子部品装着機１０を示す。電子部品装着機１０は、回路基板に電子部品を装着するための作業機である。電子部品装着機１０は、搬送装置２０と、装着ヘッド移動装
置（以下、「移動装置」と略す場合がある）２２と、装着ヘッド２４と、供給装置２６とを備えている。

搬送装置２０は、Ｘ軸方向に延びる１対のコンベアベルト３０と、コンベアベルト３０を周回させる電磁モータ（図示省略）とを有している。回路基板３４は、それら１対のコンベアベルト３０によって支持され、電磁モータの駆動により、Ｘ軸方向に搬送される。また、搬送装置２０は、基板保持装置（図示省略）を有している。基板保持装置は、コンベアベルト３０によって支持された回路基板３４を、所定の位置（図１での回路基板３４が図示されている位置）において固定的に保持する。なお、回路基板３４は平板形状をなし、電子部品の装着面は平坦である。

移動装置２２は、Ｘ軸方向スライド機構５０とＹ軸方向スライド機構５２とによって構成されている。Ｘ軸方向スライド機構５０は、Ｘ軸方向に移動可能にベース５４上に設けられたＸ軸スライダ５６を有している。そのＸ軸スライダ５６は、電磁モータ（図示省略）の駆動により、Ｘ軸方向の任意の位置に移動する。また、Ｙ軸方向スライド機構５２は、Ｙ軸方向に移動可能にＸ軸スライダ５６の側面に設けられたＹ軸スライダ６０を有している。そのＹ軸スライダ６０は、電磁モータ（図示省略）の駆動により、Ｙ軸方向の任意の位置に移動する。そのＹ軸スライダ６０には、装着ヘッド２４が取り付けられている。このような構造により、装着ヘッド２４は、移動装置２２によってベース５４上の任意の位置に移動する。

装着ヘッド２４は、回路基板３４に対して電子部品を装着するものである。装着ヘッド２４は、下端面に設けられた吸着ノズル７０を有している。吸着ノズル７０は、負圧エア，正圧エア通路を介して、正負圧供給装置（図示省略）に通じている。吸着ノズル７０は、負圧によって電子部品を吸着保持し、保持した電子部品を正圧によって離脱する。また、装着ヘッド２４は、吸着ノズル７０を昇降させる昇降装置（図示省略）を有している。その昇降装置によって、装着ヘッド２４は、保持する電子部品の上下方向の位置を変更する。

供給装置２６は、フィーダ型の供給装置であり、複数のテープフィーダ８０を有している。テープフィーダ８０は、テープ化部品を巻回させた状態で収容している。テープ化部品は、電子部品がテーピング化されたものである。そして、テープフィーダ８０は、送り装置（図示省略）によって、テープ化部品を送り出す。これにより、フィーダ型の供給装置２６は、テープ化部品の送り出しによって、電子部品を供給位置において供給する。

＜平坦な装着面を有する回路基板への装着作業＞
電子部品装着機１０では、上述した構成によって、平坦な装着面を有する回路基板３４に対して装着作業を行うことが可能とされている。具体的には、電子部品装着機１０の制御装置（図示省略）の指令により、回路基板３４が作業位置まで搬送され、その位置において、回路基板３４が固定的に保持される。また、テープフィーダ８０は、制御装置の指令により、テープ化部品を送り出し、電子部品を供給位置において供給する。そして、装着ヘッド２４が、制御装置の指令により、電子部品の供給位置の上方に移動し、吸着ノズル７０によって電子部品を吸着保持する。続いて、装着ヘッド２４は、回路基板３４の上方に移動し、保持している電子部品を回路基板上に装着する。

＜基板保持具の構成＞
電子部品装着機１０では、上述した手順により、平坦な装着面を有する回路基板３４に対して電子部品の装着作業が行われる。一方、曲面，凹凸面等の平坦でない面を有する回路基板への装着作業は、図２に示す基板保持具１００を用いることで、行われる。基板保持具１００は、固定板１０２と回転板１０４と保持機構１０６とを有している。固定板１
０２と回転板１０４とは、同寸法の板状の部材であり、回転板１０４が、固定板１０２の上に積層されている。固定板１０２と回転板１０４との中央部には、固定板１０２と回転板１０４との垂直方向に延びる軸１０８が設けられており、固定板１０２と回転板１０４とは、その軸１０８を中心に相対回転する。

また、保持機構１０６は、１対の支持部１１０と基板保持部１１２とによって構成されており、１対の支持部１１０は、回転板１０４の上に立設されている。基板保持部１１２は、回路基板１１６を保持するものであり、長手形状をしている。基板保持部１１２は、長手方向の両端部において、長手方向に延びる軸心回りに揺動可能に１対の支持部１１０によって挟持されている。

回路基板１１６は、長手形状をしており、長手方向に直交する方向、つまり、短手方向に湾曲している。その回路基板１１６の湾曲面の凸側の面は、電子部品の装着面であり、その装着面には、長手方向に３列に並ぶようにして、電子部品の装着部１１８が形成されている。３列に並ぶ複数の装着部１１８のうちの中央の列の装着部（以下、「第１装着部」と記載する場合がある）１１８ａは、同一の平面上に位置する。また、第１装着部１１８ａの一方側の側方の列の装着部（以下、「第２装着部」と記載する場合がある）１１８ｂは、第１装着部１１８ａの位置する平面とは異なる平面上に位置する。また、第１装着部１１８ａの他方側の側方の列の装着部（以下、「第３装着部」と記載する場合がある）１１８ｃは、第１装着部１１８ａおよび第２装着部１１８ｂの位置する平面とは異なる平面上に位置する。つまり、第１装着部１１８ａの位置する平面と、第２装着部１１８ｂの位置する平面と、第３装着部１１８ｃの位置する平面とは、互いに傾斜している。

基板保持具１００は、さらに、電磁モータ１２０，１２２と、バッテリ１２４と、制御装置１２６とを有している。電磁モータ１２０は、固定板１０２と回転板１０４とを相対回転させるものであり、電磁モータ１２２は、基板保持部１１２を揺動させるものである。電磁モータ１２０，１２２は、バッテリ１２４に接続されており、バッテリ１２４からの電力供給により駆動する。また、電磁モータ１２０，１２２は、制御装置１２６に接続されており、制御装置１２６によって制御される。なお、電磁モータ１２０，１２２、バッテリ１２４、制御装置１２６は、回転板１０４の上面に配設されている。

また、基板保持具１００は、操作スイッチ１２８，１３０，１３２，１３４を有している。操作スイッチ１２８は、電磁モータ１２２を操作するためのスイッチであり、操作スイッチ１２８の操作により、回路基板１１６の第１装着部１１８ａの位置する平面が水平となるように、基板保持部１１２が揺動する。操作スイッチ１３０は、電磁モータ１２２を操作するためのスイッチであり、操作スイッチ１３０の操作により、回路基板１１６の第２装着部１１８ｂの位置する平面が水平となるように、基板保持部１１２が揺動する。操作スイッチ１３２は、電磁モータ１２２を操作するためのスイッチであり、操作スイッチ１３２の操作により、回路基板１１６の第３装着部１１８ｃの位置する平面が水平となるように、基板保持部１１２が揺動する。操作スイッチ１３４は、電磁モータ１２０を操作するためのスイッチであり、操作スイッチ１３０の操作時間に応じて、回転板１０４が固定板１０２に対して回転する。なお、操作スイッチ１２８，１３０，１３２，１３４は、制御装置１２６の上面に配設されており、基板保持具１００の上面に露出している。

＜平坦でない装着面を有する回路基板への装着作業＞
上記構成の基板保持具１００は、電子部品装着機１０の搬送装置２０によって搬送されるとともに、固定板１０２が、搬送装置２０の基板保持装置によって固定的に保持される。これにより、電子部品装着機１０では、基板保持具１００に保持された回路基板１１６に対して装着作業を行うことが可能とされている。具体的には、まず、基板保持部１１２の長手方向と回路基板１１６の長手方向とが一致するように、回路基板１１６を基板保持
部１１２に保持させる。そして、基板保持部１１２の長手方向、つまり、基板保持部１１２の揺動中心の延びる方向と、Ｘ軸方向とが一致するように、基板保持具１００を搬送装置２０のコンベアベルト３０によって支持させる。

コンベアベルト３０に支持された基板保持具１００は、電子部品装着機１０の制御装置の指令により、作業位置まで搬送され、その位置において、基板保持具１００の固定板１０２が基板保持装置によって固定的に保持される。そして、装着ヘッド２４が、制御装置の指令により、基板保持具１００の操作スイッチ１２８の上方に移動し、吸着ノズル７０を下方に移動させることで、操作スイッチ１２８を操作する。これにより、基板保持部１１２が揺動し、回路基板１１６の第１装着部１１８ａの位置する平面が水平となる。

また、テープフィーダ８０は、制御装置の指令により、テープ化部品を送り出し、電子部品を供給位置において供給する。そして、装着ヘッド２４が、制御装置の指令により、電子部品の供給位置の上方に移動し、吸着ノズル７０によって電子部品を吸着保持する。続いて、装着ヘッド２４は、回路基板１１６の第１装着部１１８ａの上方に移動し、保持している電子部品を第１装着部１１８ａに装着する。この作業が繰返し行われることで、複数の第１装着部１１８ａに電子部品が装着される。

複数の第１装着部１１８ａに電子部品が装着されると、装着ヘッド２４が、制御装置の指令により、基板保持具１００の操作スイッチ１３０の上方に移動し、吸着ノズル７０を下方に移動させることで、操作スイッチ１３０を操作する。これにより、基板保持部１１２が揺動し、回路基板１１６の第２装着部１１８ｂの位置する平面が水平となる。そして、第１装着部１１８ａに対する装着作業と同様に、複数の第２装着部１１８ｂに対して装着作業が行われる。

そして、複数の第２装着部１１８ｂに電子部品が装着されると、装着ヘッド２４が、制御装置の指令により、基板保持具１００の操作スイッチ１３２の上方に移動し、吸着ノズル７０を下方に移動させることで、操作スイッチ１３０を操作する。これにより、基板保持部１１２が揺動し、回路基板１１６の第３装着部１１８ｃの位置する平面が水平となる。そして、第１装着部１１８ａに対する装着作業と同様に、複数の第３装着部１１８ｃに対して装着作業が行われる。なお、操作スイッチ１３４は、回路基板１１６への装着作業時には操作されないが、別の形状の回路基板への装着作業時において、回路基板を鉛直方向に延びる軸線回りに回転させる必要がある場合に操作される。

このように、電子部品装着機１０では、基板保持具１００を用いることで、平坦でない装着面を有する回路基板１１６への装着作業を行うことが可能となっている。つまり、基板保持具１００を用いることで、通常の回路基板、つまり、平板形状の回路基板３４に対する装着作業を行う電子部品装着機１０によって、平坦でない装着面を有する回路基板１１６への装着作業を行うことが可能となっている。これにより、従来の電子部品装着機に新たな機構等を取り付けることなく、平坦でない装着面を有する回路基板１１６への装着作業を行うことが可能となり、非常に経済的である。

また、基板保持具１００には、電磁モータ１２０，１２２の作動を制御する制御装置１２６が配設されており、基板保持具１００は、回路基板１１６の水平面に対する傾斜角度、つまり、回路基板１１６の保持姿勢を制御可能に変更することが可能となっている。このため、電子部品装着機１０で電磁モータ１２０，１２２の作動を制御する必要が無く、電子部品装着機１０と基板保持具１００との間で指令データ等を送受信する必要もない。これにより、従来の電子部品装着機に、新たな制御装置，データの送受信機等を設けることなく、平坦でない装着面を有する回路基板１１６への装着作業を行うことが可能となる。

さらに言えば、基板保持具１００では、電磁モータ１２０，１２２を操作するための操作スイッチ１２８，１３０，１３２，１３４が、基板保持具１００の上面に露出している。このため、電子部品装着機１０の装着ヘッド２４によって、操作スイッチ１２８，１３０，１３２，１３４を操作することで、回路基板１１６の水平面に対する傾斜角度が変化する。これにより、電子部品装着機１０は、任意のタイミングで回路基板１１６の傾斜角度を変化させることが可能となり、効率的に装着作業を行うことが可能となる。また、実装プログラム実行中に、装着ヘッド２４が所定の位置に移動し、操作スイッチを押すという標準的な実装プログラムの作成の運用が可能となる。

ちなみに、上記実施例において、電子部品装着機１０は、作業機の一例である。基板保持具１００は、被作業体保持具の一例である。固定板１０２は、パレットの一例である。保持機構１０６は、保持機構の一例である。回路基板１１６は、被作業体の一例である。電磁モータ１２０，１２２は、アクチュエータの一例である。バッテリ１２４は、電源の一例である。制御装置１２６は、制御装置の一例である。操作スイッチ１２８，１３０，１３２，１３４は、操作スイッチの一例である。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。具体的には、例えば、上記実施例では、本発明の技術を用いて、回路基板への電子部品の装着作業が行われているが、種々の作業を行うことが可能である。具体的には、例えば、被作業体への粘性流体の塗布作業，被作業体への組み付け作業，被作業体への加工処理作業等を行うことが可能である。このため、被作業体としては、回路基板だけでなく、種々のものを採用することが可能である。

また、上記実施例では、電磁モータ１２０，１２２の作動を制御する制御装置１２６が、基板保持具１００に設けられているが、電子部品装着機１０に、電磁モータ１２０，１２２の制御装置を設けてもよい。なお、制御装置が電子部品装着機１０に設けられる場合には、電子部品装着機１０に設けられた制御装置から、例えば、基板保持具に具備された受信機能を通じて無線通信された指令データ等が電磁モータ１２０，１２２に送信され、その指令データにより、電磁モータ１２０，１２２の作動が制御される。

また、上記実施例では、基板保持具１００に回路基板１１６の傾斜角度を変更するための電磁モータ１２０，１２２が設けられているが、電磁モータが設けられていない基板保持具であっても、電子部品装着機１０による回路基板１１６への装着作業を行うことが可能である。具体的には、例えば、図３に示す基板保持具１４０を、電磁モータが設けられていない基板保持具の一例として、以下に説明する。

基板保持具１４０は、固定板１４２と回転板１４４とを有している。固定板１４２と回転板１４４とは、基板保持具１００の固定板１０２と回転板１０４と同様の構造とされており、軸１４６を中心に相対回転する。また、回転板１４４の上面には、基板保持具１００の保持機構１０６と同じものが固定されている。この基板保持具１４０では、基板保持具１００と同様に、平坦でない面を有する回路基板１１６が、基板保持部１１２によって固定的に保持され、回路基板１１６の傾斜角度が、基板保持部１１２の揺動により変化する。なお、基板保持具１４０では、固定板１４２と回転板１４４との相対回転時、および、基板保持部１１２の揺動時には、基板保持具１００と異なり、例えば、ボールプランジャ等の機械的ノッチ機構やワンウェイクラッチ等を各々の回転軸部に具備しておくことで、各々の動作位置を維持することが可能となる。

基板保持具１４０によって保持された回路基板１１６には、回路基板１１６の傾斜角度
を変更するための作業機を含むシステムによって、装着作業が行われる。そのシステムは、図４に示すように、回路基板１１６の傾斜角度を変更するための作業機１５０と、２台の電子部品装着機１０とを備えている。作業機１５０は、電子部品装着機１０の搬送装置２０と同じ構造の搬送装置１５２を有しており、その搬送装置１５２の上流側には、電子部品装着機１０ａの搬送装置２０が接続され、下流側には、電子部品装着機１０ｂの搬送装置２０が接続されている。これにより、回路基板１１６を保持した基板保持具１４０は、電子部品装着機１０ａ，作業機１５０，電子部品装着機１０ｂの順に搬送される。

作業機１５０は、さらに、回転機構１５４と揺動機構１５６とを有している。回転機構１５４は、搬送装置１５２によって搬送される基板保持具１４０の回転板１４４を回転させるための機構であり、揺動機構１５６は、搬送装置１５２によって搬送される基板保持具１４０の基板保持部１１２を揺動させるための機構である。

上記構造とされたシステムでは、回路基板１１６の第１装着部１１８ａの位置する平面が水平となるように、基板保持具１４０を電子部品装着機１０ａの搬送装置２０によって搬送し、電子部品装着機１０ａでの装着作業を行うことで、回路基板１１６の第１装着部１１８ａに電子部品が装着される。次に、作業機１５０において、揺動機構１５６によって、回路基板１１６の第２装着部１１８ｂの位置する平面が水平となるように、基板保持部１１２を揺動させる。そして、第２装着部１１８ｂの位置する平面が水平となる状態で回路基板１１６を保持した基板保持具１４０に対して、電子部品装着機１０ｂが装着作業を行うことで、回路基板１１６の第２装着部１１８ｂに電子部品が装着される。これにより、回路基板１１６の互いに傾斜している第１装着部１１８ａと第２装着部１１８ｂとに電子部品が装着される。

１０：電子部品装着機（作業機）１００：基板保持具（被作業体保持具）１０２：固定板（パレット）１０６：保持機構１１６：回路基板（被作業体）１２０：電磁モータ（アクチュエータ）１２２：電磁モータ（アクチュエータ）１２４：バッテリ（電源）１２６：制御装置１２８：操作スイッチ１３０：操作スイッチ１３２：操作スイッチ１３４：操作スイッチ

Claims

回路基板を保持する回路基板保持具を用いる電子部品装着システムであって、
装着作業を実行する電子部品装着機に配設され、前記回路基板保持具を支持するコンベア装置と、
前記回路基板保持具を作動させることで、前記回路基板の水平面に対する角度を変更し、前記コンベア装置と異なる位置に設けられる変更機構と
を備え、
前記回路基板保持具に保持された回路基板の水平面に対する角度が前記変更機構により変更された後に、当該回路基板保持具を前記コンベア装置により支持させた状態で、前記電子部品装着機の作業位置まで移動させる電子部品装着システム。
前記回路基板保持具が、
前記回路基板を水平面に対する角度を変更可能な状態で保持する保持機構を備え、
前記変更機構が、
前記保持機構を作動させることで、前記回路基板の水平面に対する角度を変更する請求項１に記載の電子部品装着システム。
回路基板保持具に保持された回路基板に電子部品を装着する基板生産方法であって、
前記回路基板保持具が、
前記回路基板を水平面に対する角度を変更可能な状態で保持する保持機構を備え、
前記基板生産方法は、
前記回路基板保持具を支持するコンベア装置を備える電子部品装着機において行われる方法であり、
前記保持機構を作動させ、前記回路基板の水平面に対する角度を変更する変更機構が、前記コンベア装置と異なる位置に設けられており、
前記回路基板保持具に保持された回路基板の水平面に対する角度が前記変更機構により変更された後に、当該回路基板保持具を前記コンベア装置により支持させた状態で、前記電子部品装着機の作業位置まで移動させて、当該回路基板保持具に保持された回路基板に電子部品を装着する基板生産方法。
回路基板保持具に保持された回路基板に電子部品を装着する基板生産方法であって、
前記回路基板保持具が、
前記回路基板を水平面に対する角度を変更可能な状態で保持する保持機構を備え、
前記基板生産方法は、
前記回路基板保持具を支持するコンベア装置を備える電子部品装着機においてプログラムに従って行われる方法であり、
前記保持機構を作動させ、前記回路基板の水平面に対する角度を変更する変更機構が、前記コンベア装置と異なる位置に設けられており、
前記回路基板保持具に保持された回路基板の水平面に対する角度が前記変更機構により前記プログラムに従って変更された後に、当該回路基板保持具を前記コンベア装置により支持させた状態で、前記電子部品装着機の作業位置まで移動させて、当該回路基板保持具に保持された回路基板に電子部品を装着する基板生産方法。
前記保持機構が、
水平面に対する角度を少なくとも異なる２つの軸周りに変更可能である請求項３または請求項４に記載の基板生産方法。