JPH08340198A - 基板位置決め用吸着ピンユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】複数のバキュームテーブルが不用で、機種切り
換えにも短時間で対応できる基板位置決め用吸着ピンユ
ニットを提供する。 【構成】吸着ピン４は上方に開口する空洞部４−２ｃを
備え下部をバックアップピン支持プレート２のピン挿入
孔２−１に挿入されて所望の位置に配設される。空洞部
４−２ｃは内部に蛇腹パッド１７を備え周壁に外気導入
孔１９を備える。パッド１７は開口部４−３の周縁より
も上方へ開口し、中空止め具１８、空洞部４−２ｂ、４
−２ｃ、継ぎ手１１及び接続チューブ１２を介して減圧
ポンプに連通する。吸着ピン４はパッド１７により基板
６を吸着して基板６を開口部４−２ｃの高さに位置決め
する。基板６裏面の部品との位置関係が不正であると、
部品が開口部４−２ｃの周縁又はパッド１７の周縁に当
接して基板６裏面とパッド１７間に間隙が形成され、そ
の間隙及び外気導入孔１９からパッド１７に外気が吸入
され、減圧連通路内の減圧不良により位置関係不良が検
出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、部品自動搭載装置に搬
入されてくるプリント基板を吸着して位置固定する基板
位置決め用吸着ピンユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、基板を供給する基板供給装
置、その供給された基板上の所定位置にペースト状の半
田クリーム等を添付又は塗布するディスペンサ、その半
田クリーム等が添付又は塗布された基板に電子部品を搭
載する部品搭載装置、その搭載された電子部品を基板上
に固定するリフロー炉、搭載部品が固定されて完成した
基板を収納する基板収納装置等からなる基板部品製造ラ
インがある。

【０００３】このような基板部品製造ラインの中で、部
品搭載装置は、プリント基板上にＩＣ、抵抗、コンデン
サ等の多数のチップ状電子部品を自動搭載する。この部
品搭載装置は、上下及び平面をたてよこに、３次元にわ
たり自在に移動可能に支持された部品搭載ヘッドによ
り、チップ状の電子部品を、収納パレット又はロールカ
ートリッジ等からピックアップして、自動搬入されたプ
リント基板上に自動的かつ迅速に搭載する。このとき、
部品搭載ヘッドが正確にチップ搭載位置を決めても、プ
リント基板の位置が正確に固定されていないと電子部品
を正しい位置に搭載することができない。

【０００４】したがって、部品搭載装置内に搬入されて
きたプリント基板を位置決めするために、先ずプリント
基板を両側からレールで挟んで左右の位置決めを行い、
さらに前後から戻しストッパと基準ストッパで挟んで前
後の位置決めを行ない、次にプリント基板を下方からバ
ックアップピンで押し上げ、天板との間に挟んで上下の
位置決めを行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、電子
機器が小型化するにつれて、これに組込まれる電子部品
も、外部に張り出す配線端子を持たないリードレス型の
微小電子部品が多くなっており、また、これら微小電子
部品が搭載されるプリント基板には可撓性のある柔軟な
基板が用いられることが多くなっている。

【０００６】このため部品搭載位置に搬入されるプリン
ト基板には、凸型の反りがしばし発生する。しかし、上
述したようにプリント基板をバックアップピンによって
下方から突き上げる方式とか、あるいは前後左右から挟
み込む方式では、プリント基板に発生している凸型の反
りを矯正ができないため、微小な電子部品を正しい位置
に搭載することが出来ないという問題があった。

【０００７】もっとも、上記の問題を解決するものとし
て、バキュームテーブル方式が知られている。これらは
プリント基板の下面を吸着してプリント基板を平らに位
置決めするものである。しかしながら、それらの方式
は、いずれの場合も、プリント基板の機種毎に対応して
複数のバキュームテーブルを備える必要があるために、
このことがコスト上昇の要因となるという問題があっ
た。また、そればかりでなく、機種切り換えに対応して
バキュームテーブルを交換する作業に多大の時間を要し
て作業能率の向上を阻害するという問題もあった。

【０００８】本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、
複数のバキュームテーブルの備えを不用とし、機種切り
換えにも短時間で対応できる基板位置決め用吸着ピンユ
ニットを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】以下に、本発明
に係わる基板位置決め用吸着ピンユニットの構成を述べ
る。本発明の基板位置決め用吸着ピンユニットは、チッ
プ状電子部品を自動装着されるべく部品自動搭載装置内
に搬入されてくるプリント基板を吸着して位置固定する
吸着ピンと、該吸着ピンを着脱自在に保持して固定する
保持固定手段と、該保持固定手段により位置固定された
上記吸着ピンに着脱自在に連結される減圧チューブとを
備えて構成される。

【００１０】上記保持固定手段は、例えば請求項２記載
のように、バックアップピンを保持固定するバックアッ
プテーブルであり、該バックアップテーブルのバックア
ップピン保持孔に上記吸着ピンが着脱自在に増設又は移
設される。また、上記吸着ピンは、例えば請求項３記載
のように、吸着口と、該吸着口内に配設された吸着パッ
ドと、上記吸着口の側壁に形成され吸着口の内部と外部
とを連通させる少なくも１個の孔とを備えて構成され
る。

【００１１】これにより、吸着パッドが正しくプリント
基板に密着していないときは、吸着口とプリント基板間
の隙間、又は吸着口の内部と外部を連通する孔を介して
外気が吸入されて減圧チューブの減圧を不具合とし、こ
の不具合により吸着位置の不正又は吸着ピンの不正を検
出する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１(a) は、一実施例に係わる基板位置決め
用吸着ピンユニットが配設されたプリント基板（以下、
単に基板という）の位置固定装置の平面図であり、同図
(b) はその基板搬送方向から見た側面図である。これら
位置固定装置の構成は、部品（電子部品）搭載装置又は
ディスペンサの内部構成の一部となるものであるが、そ
の部品搭載装置（又はディスペンサ）の全体構成は図示
を省略している。

【００１３】図(a),(b) に示すように、基板の位置固定
装置は、２本の案内レール１ａ、１ｂと、これらの下方
に在る支持プレート２と、その支持プレート２に差し込
まれた複数のバックアップピン（支持ピン）３及び複数
の吸着ピン４と、支持プレート２を保持する昇降機５等
からなっている。

【００１４】案内レール１ａ、１ｂの、一方の案内レー
ル１ａは部品搭載装置の不図示の基台に固定されてお
り、他方の案内レール１ｂは上記固定側の案内レール１
ａに接離する方向に移動可能に配設され、処理する基板
６の機種に合わせて予め移動を行って間隔が設定され
る。案内レール１ａ、１ｂは、基板６を部品の搭載位置
まで案内して基板６の左右の位置を固定する。

【００１５】支持プレート２は、多数のピン挿入孔２−
１を備え、昇降機５に固定されて支持されている。上記
ピン挿入孔２−１には、作業開始前に予め基板６に対応
する適宜の位置に複数の支持ピン３及び複数の吸着ピン
４が差込まれて立設されている。

【００１６】昇降機５は、本体上端に上記支持プレート
２を保持し、本体側部には、部品搭載装置の基台に固定
されているスライド溝７に滑動自在に嵌合するスライド
レール５−１を備え、本体下部は、これも部品搭載装置
の基台に固定された油圧シリンダ８のピストン８−１に
連結されている。

【００１７】油圧シリンダ８の油圧が増圧してピストン
８−１がシリンダから進出すれば昇降機５が降下し、油
圧シリンダ８の油圧が減圧してピストン８−１がシリン
ダに退入すれば昇降機５が上昇する。

【００１８】上記の昇降機５は基板６の搬入前には降下
しており、基板６が部品搭載位置に搬入されて左右前後
の位置が固定されるに応じて、同図(b) に示す位置決め
完了位置まで矢印Ａで示すように上昇する。

【００１９】これにより、同図(b) に示すように、支持
プレート２の複数の支持ピン３が、天板９との間に基板
６を挟持して下方から支持して基板６の沈下を防止し、
吸着ピン４が基板６を下方に吸着して図の破線６−１で
示す基板６の浮き上がり（凸状の反り）を防止する。

【００２０】上記の支持ピン３及び吸着ピン４は、通常
は支持プレート２上に平均に配置され、電子部品を裏面
に搭載済みの基板６を支持する場合は、それらの電子部
品に当接しない位置に選択的に配設される。

【００２１】吸着ピン４には、着脱自在な自在継ぎ手１
１によって接続チューブ１２が連結されている。この接
続チューブ１２の他端は、固定側の案内レール１ａを支
持する支持台１０の下部の要所要所に配設された自在継
ぎ手１３に連結されている。自在継ぎ手１３は、減圧チ
ューブ１４によって不図示の減圧ポンプに接続されてい
る。上記の自在継ぎ手１１及び１３はチューブの連結を
解除すると自動的に通気が閉鎖され、チューブを連結す
ると自動的に通気が導通する。

【００２２】図２(a) は、上記吸着ピン４の外観を示す
側面図であり、同図(b) はその断面図である。同図(b)
は、上に平面図も示している。同図(a),(b) に示すよう
に、吸着ピン４は、下方の差込み部４−１の周面の切り
込み溝にゴム製のＯリング１６を備えている。これによ
って、吸着ピン４の差込み部４−１を支持プレート２の
ピン挿入孔２−１に挿入するだけで、吸着ピン４が支持
プレート２に強固に固定される。

【００２３】吸着ピン４の内部には内径に３段の段差を
有する空洞部４−２が形成されている。この空洞部４−
２は、一番内径の小さな下方の空洞部４−２ａに、上述
した継ぎ手１１を介して接続チューブ１２が連結されて
いる。この空洞部４−２ａの下端にはメス螺子が切られ
ており、この下端は、上述の差込み部４−１上部に形成
されているオス螺子との螺合により封止されている。空
洞部４−２の中央から上方へは内径が中位の段差を有す
る空洞部４−２ｂが形成され、これに続く最上部は一番
大きな内径の空洞部４−２ｃが形成され、上方に開口し
て吸着ピン４の開口部４−３を形成している。上記最上
部の空洞部４−２ｃ内にはゴム又は軟質合成樹脂等から
なる蛇腹チューブで形成されたパッド１７が収納されて
いる。

【００２４】このパッド１７の下部は、中空のビス状止
め具１８によって、空洞部４−２ｂと４−２ｃとの境界
の段差部に固着されている。そして、パッド１７の上部
は、吸着ピン４の開口部４−３の周縁よりもやや上方へ
競り出して開口している。この開口は、上記中空のビス
状止め具１８、中段の空洞部４−２ｂ、下段の空洞部４
−２ｃ、継ぎ手１１及び接続チューブ１２を介して図外
の減圧ポンプに連通する。

【００２５】そして、上記最上部の空洞部４−２ｃには
周壁に４個の外気導入孔１９が穿設されている。この外
気導入孔１９については詳しくは後述する。図３(a),
(b) は、上記構成の吸着ピン４における動作状態図（そ
の１）である。同図(a) は、図２(b) に示した断面図上
部の拡大図であり、支持プレート２に配設されて、基板
６を未吸着の状態を示している。図３(b) は、部品搭載
装置内に搬入されてきた基板６を吸着した状態を示して
いる。いずれも正常に動作している状態を示している。
この図３(a) に示す正常な状態における基板６を未吸着
の状態のパッド１７の上部は、前述したように吸着ピン
４の開口部４−３の周縁よりもやや上方へ競り出して開
口するように設定されているから、同図(b) に示すよう
に、基板６が案内レール１ａ、１ｂによって（図１(a),
(b) 参照）案内されて支持プレート２上方の所定の位置
に搬入され、前後左右を位置固定された基板６に対し、
吸着ピン４が支持プレート２によって下方から上昇して
その先端が基板６の裏面に当接するとき、上記吸着ピン
４の開口部４−３の周縁よりもやや上方に競り出してい
るパッド１７の開口が最初に基板６の裏面に当接する。
このとき図外の減圧ポンプに連通するパッド１７の開口
は減圧ポンプの減圧により外気を開口内に吸入してい
る。この外気吸入により基板６の裏面がパッド１７の開
口に吸着されて、パッド１７の開口と基板６の裏面とが
密着する。そして、この密着によりパッド１７の内部が
減圧され、この減圧により蛇腹チューブ製のパッド１７
が基板６裏面を吸着したまま下方向に収縮し、吸着ピン
４の開口部４−３の周縁と同一の高さに基板６裏面を位
置決めする。

【００２６】続いて、図４(a),(b),(c) は、吸着ピン４
の動作状態図（その２）であり、いずれも非正常な動作
状態を示している。先ず、吸着ピン４の支持プレート２
への配設位置が正しくない場合は、例えば同図(a) に示
すように、基板６の裏面に搭載済みの部品２１ａが吸着
ピン４の開口部４−３の周縁に当接する。これによっ
て、基板６の裏面が吸着ピン４の開口部４−３周縁に対
し、パッド１７の競り出し位置よりも上方に浮いて非吸
着状態になる。このため基板６の裏面とパッド１７の開
口との間に間隙２２が生じて、この間隙２２から外気が
パッド１７内に吸入される。即ち減圧ポンプによる減圧
にも拘らず、パッド１７の開口から減圧ポンプまでに至
る上述した連通路内は所定の圧力に減圧されないままの
状態に維持される。上記連通路内には、特には図示しな
いが、適宜の位置に圧力センサが配設されており、連通
路内の圧力を監視している。この圧力センサの出力が、
上記吸着ピン４が上昇して所定の基板位置決め位置で停
止した後も、所定時間が経過して尚連通路内の気圧が所
定値以下にならないときは、不図示の制御部において吸
着ピン４と基板６との位置関係が正しくないと判断され
る。

【００２７】また、例えば同図(b) に示すように、基板
６の裏面に搭載済みの部品２１ｂが吸着ピン４の開口部
４−３の周縁に当接しない場合でも、部品２１ｂが上記
の開口部４−３内に入り込んだ状態では、部品２１ｂが
パッド１７の上縁に当接してその当接した部分の、蛇腹
による柔構造をなすパッド１７の上縁を押し下げること
になり、この場合も、基板６の裏面とパッド１７の開口
との間に間隙が生じる。この場合、基板６の裏面と吸着
ピン４の開口部４−３との間には間隙はないが、開口部
４−３を形成する空洞部４−２ｃの周壁には前述した４
個の外気導入孔１９が設けられており、この外気導入孔
１９から外気が流入して基板６裏面とパッド１７の開口
間に形成された間隙からパッド１７内に吸入される。こ
れにより、この場合も、パッド１７の開口から減圧ポン
プまでに至る連通路内が所定の圧力に減圧されないまま
の状態に維持され、このため、上記制御部において吸着
ピン４と基板６との位置関係が正しくないと判断され
る。

【００２８】上記の２例は、いずれも吸着ピン４が誤っ
て不正な位置に配設されていた場合、又は基板６が正し
い位置に停止していない場合は、或いは基板の材種が異
なる場合の位置関係の不正を検出する動作状態である
が、同図(c) は、吸着ピン４と基板６の位置関係は正し
いが、パッド１７が経時変化により劣化して正常に動作
しなくなった場合の例を示している。同図(c) に示すよ
うに、パッド１７が劣化して、へたりを生じ、外部から
当接等の力が加えられていないにも拘らず、下方に縮ん
でその開口と正常位置にある基板６の裏面との間に間隙
を形成している。この場合も、基板６の裏面と吸着ピン
４の開口部４−３との間に間隙がなくても、空洞部４−
２ｃの周壁の外気導入孔１９から外気が流入して、その
外気が基板６裏面とパッド１７の開口間に形成された間
隙からパッド１７内に吸入される。これにより、パッド
１７の開口から減圧ポンプまでに至る連通路内が所定の
圧力に減圧されないままの状態に維持されて、上記制御
部において吸着ピン４と基板６との関係において正常な
状態ではないと判断される。

【００２９】上記の各判断は、例えば、吸着ピン４の配
置交換の直後であれば配設位置の異常又は経時変化と判
断され、吸着ピン４による位置決めが少なくとも１回は
実行された後、２回目以降に生じた異常であれば、経時
変化又は基板の機種が異常であると判断される。

【００３０】また、吸着ピン４の上述した３段の段差構
造は、内部が広ければ減圧ポンプからの減圧力の伝導が
緩やかであり、内部が狭ければ速やかである。これらの
ことを勘案して上記の３段構造が決定される。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
通常に配置されているバックアッププレートを用いて吸
着ピンを所望の位置に配設するので、複数のバキューム
テーブルの設備が不用となり、したがって生産コストが
低減する。また、基板の機種切り換えには吸着ピンの差
し替えで対応できるので、切り換え作業が容易であり切
り換え作業が短時間で終了するので全体として作業能率
が向上する。また、吸着ピンの吸着口を硬軟異なる材質
による二重構造にしてその外壁に外気導入孔を設けてい
るので、位置関係の異常に応じて吸着不良状態を容易に
形成することができ、したがって、吸着ピンと基板裏面
の部品との位置関係が不正である場合又は吸着ピンの構
成に経時変化が生じた場合等による基板吸着異常を簡単
に検知して異常に対処することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) はプリント基板の位置固定装置の平面図、
(b) はその基板搬送方向から見た側面図である。

【図２】(a) は吸着ピンの外観を示す側面図、(b) はそ
の断面図である。

【図３】吸着ピンの動作状態図（その１）であり、(a)
は正常な基板未吸着状態を示す図、(b) は正常な基板吸
着状態を示す図である。

【図４】(a),(b),(c) は吸着ピンの動作状態図（その
２）であり、いずれも非正常な動作状態を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ 案内レール ２ 支持プレート ２−１ ピン挿入孔 ３ バックアップピン（支持ピン） ４ 吸着ピン ４−１ 差込み部 ４−２ 空洞部 ４−２ａ 下段空洞部 ４−２ｂ 中段空洞部 ４−２ｃ 上段空洞部 ４−３ 開口部 ５ 昇降機 ５−１ スライドレール ６ 基板 ７ スライド溝 ８ 油圧シリンダ ８−１ ピストン ９ 天板 １０ 支持台 １１、１３ 自在継ぎ手 １２ 接続チューブ １４ 減圧チューブ １６ Ｏリング １７ 蛇腹チューブパッド １８ 中空ビス状止め具 １９ 外気導入孔 ２１ａ、２１ｂ 電子部品

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チップ状電子部品を自動装着されるべく
   部品自動搭載装置内に搬入されてくるプリント基板を吸
   着して位置固定する吸着ピンと、 該吸着ピンを着脱自在に保持して固定する保持固定手段
   と、 該保持固定手段により位置固定された前記吸着ピンに着
   脱自在に連結される減圧チューブと、 を備えたことを特徴とする基板位置決め用吸着ピンユニ
   ット。
2. 【請求項２】 前記保持固定手段は、バックアップピン
   を保持固定するバックアップテーブルであり、該バック
   アップテーブルのバックアップピン保持孔に前記吸着ピ
   ンは着脱自在に増設又は移設されることを特徴とする請
   求項１記載の基板位置決め用吸着ピンユニット。
3. 【請求項３】 前記吸着ピンは、吸着口と、該吸着口内
   に配設された吸着パッドと、前記吸着口の側壁に形成さ
   れ吸着口の内部と外部とを連通させる少なくも１個の孔
   と、を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の基
   板位置決め用吸着ピンユニット。