(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の位置決め部と、電子部品の供給部と、この供給部に備えられた電子部品を前記基板に移送搭載する移載ヘッドと、この移載ヘッドを移動させる移動テーブルと、複数本のピンが上下動自在に配設されたピンユニットによって前記基板を下方から支持する支持部とを有する電子部品実装装置であって、前記ピンユニットがブロックを備え、かつ前記ピンがこのブロックに多数開孔されたピン孔に上下動自在に装着されるピストンを有し、このピン孔に対して気体を圧入・排出することにより前記ピンに上下動作を行わせる気体圧送手段を設け、かつ前記支持部の前記ピンに対して前記基板を相対的に上下動させる上下動手段を備え、また前記ブロックが平板状であり、前記ピン孔は前記ブロックにマトリクス状に開孔されており、更に前記ブロックに前記ピン孔の上部に連通する孔路と下部に連通する孔路を形成し、これらの孔路を通路を通じて前記気体圧送手段に接続するとともに、この通路に通路切替用のバルブを設け、ピンの上昇時は、下部に連通する前記孔路に高圧の前記気体圧送手段からエアを圧送した状態で突き上げ部材によりピンを突き上げてそのピストンの下面を前記孔路よりも上方へ上昇させることにより、所望のピンを上死点まで１本１本個別に次々に上昇させるようにし、またピンの下降時は、前記バルブを切り替えることにより、上部に連通する前記孔路へ前記気体圧送手段からエアを圧入することによりすべてのピンを下死点まで下降させるようにしたことを特徴とする電子部品実装装置。
【請求項２】
基板の位置決め部に位置決めされ、複数本のピンが上下動自在に配設されたピンユニットを有する支持部によって下方から支持された基板に、電子部品の供給部に備えられた電子部品を移載ヘッドによって移送搭載する電子部品実装方法であって、前記ピンは前記ピンユニットのブロックに多数開孔されたピン孔に上下動自在に装着されるピストンを有し、また前記ブロックが平板状であり、前記ピン孔は前記ブロックにマトリクス状に開孔されており、更に前記ブロックに前記ピン孔の上部に連通する孔路と下部に連通する孔路を形成し、これらの孔路及びこれらの孔部への通路に設けられた通路切替用のバルブを通して前記ピン孔に対して気体圧送手段により気体を圧入・排出することにより前記ピンに上下動作を行わせるにあたり、ピンの上昇時は、下部に連通する前記孔路に高圧の前記気体圧送手段からエアを圧送した状態で突き上げ部材によりピンを突き上げてそのピストンの下面を前記孔路よりも上方へ上昇させることにより、所望のピンを上死点まで１本１本個別に次々に上昇させるようにし、またピンの下降時は、前記バルブを切り替
えることにより、上部に連通する前記孔路へ前記気体圧送手段からエアを圧入することによりすべてのピンを下死点まで下降させるようにし、かつ前記支持部の前記ピンに対して前記基板を相対的に上下動させることを特徴とする電子部品実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を基板の所定の座標位置に自動搭載する電子部品実装装置および電子部品実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品実装装置は、テープフィーダ、チューブフィーダ、トレイフィーダなどのパーツフィーダに備えられた電子部品（以下、「チップ」という）を移載ヘッドのノズルにより真空吸着してピックアップし、次いで移載ヘッドを位置決め部に位置決めされた基板の所定の座標位置の上方へ移動させ、そこでノズルに上下動作を行わせて、電子部品を基板に搭載するようになっている。
【０００３】
位置決め部に位置決めされた基板は、自身の弾性により下方へたわみやすい。基板がたわんでいると、移載ヘッドのノズルの上下動のストロークに狂いが生じ、チップを基板に正しく搭載できないので、位置決め部の基板を下方から支持してそのたわみを矯正する支持部が設けられる。例えば特開平５−１１０２９７号公報に示されるように、支持部は多数本のピンを備えており、これらのピンにより基板を下方から支えて、基板がたわまないようにしている。
【０００４】
基板サイズは大小様々であり、従来、基板の品種変更にともなって基板サイズが変わる場合には、これに応じて作業者が手作業でピンを抜き差ししてピンを補充・削減していた。
【０００５】
また基板には両面実装基板（上面と下面に共にチップが実装される基板）がある。このような両面実装基板の場合、まず一方の面にチップを実装した後、基板を上下反転させて、他方の面にチップが実装される。この場合、先にチップが実装された一方の面が下面になるので、上記ピンは下面に実装されたチップに当らないようにしなければならない。そこで従来は、作業者が手作業でピンを抜き差ししてピンの配置替えを行い、チップが存在しない位置をピンで下方から支持するようにしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来方法は、基板の品種変更の度に、作業者が手作業で多数本のピンを抜き差ししなければならないため、多大な時間と労力を要するという問題点があった。殊に近年は、基板は多品種少量のものが多く、基板の品種変更はしばしば行われることから、その都度上述したピンの抜き差しを行わねばならないので、ピンの配置変更を自動的に段取りよく行われる装置の出現が強く望まれていた。
【０００７】
そこで本発明は、基板の品種変更に対応してピンの配置替えを自動的かつ迅速に行える基板の支持部を備えた電子部品実装装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品実装装置は、基板の位置決め部と、電子部品の供給部と、この供給部に備えられた電子部品を前記基板に移送搭載する移載ヘッドと、この移載ヘッドを移動させる移動テーブルと、複数本のピンが上下動自在に配設されたピンユニットによって前記基板を下方から支持する支持部とを有する電子部品実装装置であって、前記ピンユニットがブロックを備え、かつ前記ピンがこのブロックに多数開孔されたピン孔に上下動自在に装着されるピストンを有し、このピン孔に対して気体を圧入・排出することにより前記ピンに上下動作を行わせる気体圧送手段を設け、かつ前記支持部の前記ピンに対して前記基板を相対的に上下動させる上下動手段を備え、また前記ブロックが平板状であり、前記ピン孔は前記ブロックにマトリクス状に開孔されており、更に前記ブロックに前記ピン孔の上部に連通する孔路と下部に連通する孔路を形成し、これらの孔路を通路を通じて前記気体圧送手段に接続するとともに、この通路に通路切替用のバルブを設け、ピンの上昇時は、下部に連通する前記孔路に高圧の前記気体圧送手段からエアを圧送した状態で突き上げ部材によりピンを突き上げてそのピストンの下面を前記孔路よりも上方へ上昇させることにより、所望のピンを上死点まで１本１本個別に次々に上昇させるようにし、またピンの下降時は、前記バルブを切り替えることにより、上部に連通する前記孔路へ前記気体圧送手段からエアを圧入することによりすべてのピンを下死点まで下降させるようにした。
【０００９】
請求項２記載の電子部品実装方法は、基板の位置決め部に位置決めされ、複数本のピンが上下動自在に配設されたピンユニットを有する支持部によって下方から支持された基板に、電子部品の供給部に備えられた電子部品を移載ヘッドによって移送搭載する電子部品実装方法であって、前記ピンは前記ピンユニットのブロックに多数開孔されたピン孔に上下動自在に装着されるピストンを有し、また前記ブロックが平板状であり、前記ピン孔は前記ブロックにマトリクス状に開孔されており、更に前記ブロックに前記ピン孔の上部に連通する孔路と下部に連通する孔路を形成し、これらの孔路及びこれらの孔部への通路に設けられた通路切替用のバルブを通して前記ピン孔に対して気体圧送手段により気体を圧入・排出することにより前記ピンに上下動作を行わせるにあたり、ピンの上昇時は、下部に連通する前記孔路に高圧の前記気体圧送手段からエアを圧送した状態で突き上げ部材によりピンを突き上げてそのピストンの下面を前記孔路よりも上方へ上昇させることにより、所望のピンを上死点まで１本１本個別に次々に上昇させるようにし、またピンの下降時は、前記バルブを切り替えることにより、上部に連通する前記孔路へ前記気体圧送手段からエアを圧入することによりすべてのピンを下死点まで下降させるようにし、かつ前記支持部の前記ピンに対して前記基板を相対的に上下動させるようにした。
【００１０】
上記構成によれば、気体圧送手段によりピン孔に気圧を圧入することにより、ピンを自動的に上下動させることができるとともに、基板をピンに対して相対的に上下動させることにより、位置決め部への基板の搬入や、これからの搬出を難なく行える。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の斜視図、図２は同正面図である。１は基台であり、その上面には以下に述べる要素が配設されている。２ａ，２ｂは左右一対のガイドレールである。このガイドレール２ａ，２ｂは基板３を左右からクランプして位置決めする位置決め部となっている。基板３は、図示しないコンベアによりこのガイドレール２ａ，２ｂの間に搬入される（矢印Ｎ１）。そしてガイドレール２ａ，２ｂの間に位置決めされた状態で、その上面にチップが搭載（実装）される。搭載が終了すれば、基板３は図示しないコンベアにより次の工程へ搬出される（矢印Ｎ２）。
【００１２】
一方のガイドレール２ｂの側方には、パーツフィーダ４が多数個並設されている。各々のパーツフィーダには、様々な品種のチップ５が備えられている。すなわち、これらのパーツフィーダ４は、電子部品の供給部である。６は移載ヘッドであって、ノズル７を有している。この移載ヘッド６は移動テーブル１０に保持されてＸ方向やＹ方向に水平移動する。またノズル７は、移載ヘッド６に内蔵された駆動手段に駆動されて上下動作を行う。移載ヘッド６は、パーツフィーダ４の上方へ移動し、そこでノズル７が上下動作を行って、パーツフィーダ４に備えられたチップ５をノズル７の下端部に真空吸着してピックアップする。次に移載ヘッド６は基板３の上方へ移動し、そこでノズル７は再度上下動作を行って、ノズル７に真空吸着したチップ５を基板３の所定の座標位置に搭載する。なおノズル７の上下動のストロークは、チップデータなどに基づいて予めコンピュータプログラミングされている。
【００１３】
ガイドレール２ａ，２ｂは支柱８に支持されている。一方のガイドレール２ｂを支持する支柱８はリニヤテーブル９に立設されている。リニヤテーブル９のモータ９ａが駆動すると、このガイドレール２ｂは他方のガイドレール２ａに対して接近・離間し、ガイドレール２ａ，２ｂ間の間隔を基板３の幅に応じて調整する。
【００１４】
基板３の下方には、基板３の支持部１１が設けられている。この支持部１１は、ピンユニット１２と、その下方に設けられた突き上げユニット１３から成っている。以下、支持部１１について説明する。図３は本発明の一実施の形態の突き上げユニットの斜視図、図４、図５、図６は同ピンユニットの部分断面図、図７（ａ）（ｂ）は図４のＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図である。
【００１５】
図１、図２および図４において、ピンユニット１２は平板状のブロック１４を主体にしている。ブロック１４にはピン孔１５がマトリクス状に多数開孔されており、図４に示すように、各々のピン孔１５にピン１６が垂直に挿入されている。ピン１６の中央部には円柱状のピストン１７が一体形成されており、このピストン１７はピン孔１５に上下動自在に装着されている。
【００１６】
ブロック１４の内部には、ピン孔１５の上部に連通する孔路１８と、下部に連通する孔路１９が形成されている（図７も参照）。図４において、孔路１８と孔路１９は、通路２０，２１を通じて気体圧送手段としてのエア源２２に接続されている。また通路２０，２１の途中には通路切替用のバルブ２３が設けられている。このバルブ２３は電磁バルブである。
【００１７】
次に突き上げユニット１３を説明する。図２および図３において、３０は四角形のフレームであり、その内部にＸ方向の送りねじ３１とＹ方向の送りねじ３２が設けられている。送りねじ３１，３２にはそれぞれナット３３，３４が螺合している。ナット３３，３４にはガイドロッド３６，３７が結合されている。ガイドロッド３６，３７は十字形に交差しており、交差部にはブロック３８がガイドロッド３６，３７に沿ってスライド自在に保持されている。
【００１８】
ブロック３８にはシリンダ３９が設けられている。４０はシリンダ３９のロッドであり、上記ピン１６を下方から突き上げる突き上げ部材となっている。４１，４２は送りねじ３１，３２を回転させるモータである。モータ４１，４２が駆動して送りねじ３１，３２が回転すると、ナット３３，３４は送りねじ３１，３２に沿って移動し、ナット３３，３４に結合されたガイドロッド３６，３７も同方向に移動し、これによりブロック３８はＸ方向、Ｙ方向に移動し、ロッド４０を所望のピン１６の直下に位置させる。そこでシリンダ３９が作動してロッド４０は上昇し、ピン１６を突き上げる。すなわち、符号３０〜３８，４１，４２を付した要素は、ロッド４０を上下動させる駆動部であるシリンダ３９を水平方向に移動させる移動装置となっている。
【００１９】
図１および図２において、突き上げユニット１３の側面にはシリンダ４３が設けられている。シリンダ４３のロッド４４はピンユニット１２の側面に結合されている。また突き上げユニット１３の四隅にはガイドシャフト４５が立設されており、ピンユニット１２はガイドシャフト４５に上下動自在に装着されている。したがってロッド４４が上昇すると、ピンユニット１２はガイドシャフト４５に沿って上昇し、またロッド４４が引き込むと、ピンユニット１２はガイドシャフト４５に沿って下降する。すなわち、シリンダ４３は、ピンユニット１２を基板３に対して上下動させる上下動手段となっている。
【００２０】
この電子部品実装装置は上記のように構成されており、次に全体の動作を説明する。図２において、モータ４１，４２を駆動することによりブロック３８をＸ方向やＹ方向に移動させ、シリンダ３９のロッド４０を所望のピン１６の直下に位置させる。図４はこのときの状態を示しており、ピンユニット１２のすべてのピン１６は下死点にある。
【００２１】
次に図４においてシリンダ３９が作動してロッド４０は上昇し、ピン１６を鎖線位置まで突き上げる。この鎖線位置で、図示するようにピン１６のピストン１７の下面ａは下方の孔路１９よりも上方へ上昇し、孔路１９はピン孔１５の下部１２に連通する。このとき、エア源２２から通路２１を通じて孔路１９に高圧のエアが圧送されており、したがって高圧エアはピン孔１５の下部に圧入され、その圧力によりピン１６は上死点まで一気に上昇する。図５はその状態を示している。すなわち本手段は、シリンダ３９のロッド４０を所望のピン１６の直下に移動させ、そこでロッド４０を上昇させて、そのピン１６のピストン１７の下面ａを孔路１９よりも上方まで若干上昇させることにより、ピン孔１５の下部へ高圧エアを圧入して、ピン１６を上死点まで上昇させる。以下、同様の方法により、所望のピン１６を１本１本個別に次々に上死点まで上昇させる。
【００２２】
図２は、以上のようにして、所望の複数本のピン１６を上死点まで上昇させた状態を示している。この状態で、すべてのピン１６を上死点に保持するために、エア源２３により各ピン孔１５の下部にエア圧が加えられている。次にシリンダ４３のロッド４４を突出させれば、ピンユニット１２は実線位置から鎖線位置まで上昇し、ピン１６により基板３は下方から支持させる（図２において、鎖線で示すピン１６を参照）。この状態で、移載ヘッド６はパーツフィーダ４と基板３の間を繰り返し往復移動し、パーツフィーダ４に備えられた所望のチップ５を基板３の所定の座標位置に次々に移送搭載する。
【００２３】
すべてのチップ５が基板３に搭載されたならば、シリンダ４３のロッド４４は引き込み、ピンユニット１２は図２で実線で示す位置へ下降し、ピン１６は基板３から離れて基板３の支持状態を解除する。そこでこの基板３を次の工程へ搬出するとともに、次の基板３がガイドレール２ａ，２ｂの間に搬入され、上記した動作が繰り返される。
【００２４】
基板の品種変更のために、上方へ突出させるピン１６を変更する場合には、まずすべてのピン１６を下死点まで下降させてイニシャル状態にする。図６はこのときの状態を示している。この場合、まずバルブ２３を通路２０側に切り替え、孔路１８からピン孔１５の上部へエアを圧入する。するとそのエア圧により、すべてのピン１６は下死点まで下降する。したがって本手段によれば、すべてのピン１６を同時に瞬間的に下死点まで下降させてイニシャル状態に戻すことができる。
【００２５】
ピン１６の上方への突出動作は、基板の品種変更の度に行われるが、多数本のピン１６のうち、何れのピン１６を上昇させるかは、基板データに基づいて決定される。また基板が両面実装基板であって、下面側にチップがすでに実装されている場合には、チップに当らないピン１６を上昇させる。この場合も、どのピン１６を上昇させるかは基板データに基づいて決定される。上述した様々な制御は、コンピュータにより自動的に行われる。
【００２６】
本発明は上記実施の形態に限定されないのであって、例えば上記実施の形態では、シリンダ４３によりピンユニット１２を基板３に対して上下動させているが、基板３を保持するガイドレール２ａ，２ｂをピンユニット１２に対して上下動させてもよいものである。また移載ヘッドがロータリーヘッドに保持されてパーツフィーダと基板の間を円移動しながらチップの移送搭載を行うロータリーヘッド式の電子部品実装装置などの他の方式の電子部品実装装置にも適用できる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ピンを自動的に上昇させ、基板を下方から支持することができるので、基板の品種変更にともなう段取り替えを迅速に行える。特に両面実装基板であって、下面側にすでに電子部品が実装されている場合には、電子部品に当らないピンを上昇させて基板を支持することができる。また基板をピンに対して相対的に上下動させることにより、位置決め部への基板の搬入や、これからの搬出を難なく行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の正面図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の突き上げユニットの斜視図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のピンユニットの部分断面図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のピンユニットの部分断面図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のピンユニットの部分断面図
【図７】（ａ）本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のピンユニットの部分断面図（ｂ）本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のピンユニットの部分断面図
【符号の説明】
２ａ，２ｂ  ガイドレール（位置決め部）
３  基板
４  パーツフィーダ（電子部品の供給部）
５  チップ（電子部品）
６  移載ヘッド
７  ノズル
１０  移動テーブル
１１  支持部
１２  ピンユニット
１３  突き上げユニット
１４  ブロック
１５  ピン孔
１６  ピン
１７  ピストン
１８，１９  孔路
２２  エア源（気体圧送手段）
２３  バルブ
３１，３２  送りねじ
３３，３４  ナット
３８  ブロック
３９  シリンダ（駆動部）
４０  ロッド（突き上げ部材）
４１，４２  モータ
４３  シリンダ（上下動手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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