(57)【要約】【課題】サイズの小さい基板であっても均一な力で基板を確実に保持することのできる基板保持装置及びこれを搭載した部品実装装置を提供する。【解決手段】レール幅変更手段によりレール間幅が変更自在な一対の搬送レール１１４ａ，１１４ｂの下方に配置され、この搬送レール１１４ａ，１１４ｂの押し上げ部１８ａ，１８ｂに当接するサポートプレート１２４と、サポートプレート１２４への駆動力作用点（４０ａ，４０ｂに相当）を一対の搬送レール１１４ａ，１１４ｂのレール間幅方向に沿って異なる位置に複数配置してサポートプレート１２４を昇降動作させるプレート昇降手段１４とを備え、プレート昇降手段１４の駆動力作用点の少なくとも１点が、レール間幅方向の一対の搬送レール１１４ａ，１１４ｂの押し上げ部１８ａ，１８ｂ同士の間の領域内に常に存在するようにした。【選択図】　　　　図３
2004111482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
種々の大きさの基板の両端を支持して該基板を保持する基板保持装置であって、
上側に基板両端の下面を支持する基板載置部を有し、下側に押し上げ部をそれぞれ有すると共に、昇降自在に配設された一対の搬送レールと、
基板の大きさに応じて前記一対の搬送レールのレール間幅を変更するレール幅変更手段と、
前記一対の搬送レール上方に基板を挟んでそれぞれ固設した一対の上面プレートと、
前記搬送レールの下方に配置され前記搬送レールの押し上げ部に当接するサポートプレートと、
前記サポートプレートへの駆動力作用点を前記一対の搬送レールのレール間幅方向に沿って異なる位置に複数配置して前記サポートプレートを昇降動作させるプレート昇降手段とを備え、
前記プレート昇降手段の駆動力作用点の少なくとも１点が、前記レール間幅方向の前記一対の搬送レールの押し上げ部同士の間の領域内に常に存在することを特徴とする基板保持装置。
【請求項２】
前記プレート昇降手段が、前記サポートプレートの下方に回転自在に支持された駆動軸と、該駆動軸を揺動駆動する揺動駆動部と、一端部が前記駆動軸に固定し他端部が前記サポートプレートの駆動力作用点に設けた押し当て部に当接する昇降用アームとを有し、
前記サポートプレートの上昇時の前記昇降用アームのアーム長手方向が、前記サポートプレートのプレート面に対して略７０度以上の角度を有することを特徴とする請求項１記載の基板保持装置。
【請求項３】
前記プレート昇降手段が、複数の前記昇降用アームに対してそれぞれ設けられ該昇降用アームの前記駆動軸回りの揺動動作に連動する伝達用アーム、及び該伝達用アーム同士を連結する連結棒からなるリンク機構を備え、前記昇降用アームが固定されたいずれかの駆動軸を揺動駆動部に接続し、他の駆動軸を前記リンク機構により従動させることで、前記複数の駆動力作用点へ同時に前記サポートプレートの昇降駆動力を伝達することを特徴とする請求項２記載の基板保持装置。
【請求項４】
前記駆動力作用点が、格子上に配置された合計４点の駆動力作用点であって、隣り合ういずれか２点の駆動力作用点に対しては、前記駆動軸に前記揺動駆動部をそれぞれ個別に接続し、他の２点の駆動力作用点に対しては、前記揺動駆動部に接続された側の隣り合う駆動力作用点に対する駆動軸から昇降駆動力を伝達する前記リンク機構をそれぞれ他の２点の駆動力作用点に対する駆動軸に接続し、さらに前記リンク機構の各連結棒を連結バーにより連結したことを特徴とする請求項３記載の基板保持装置。
【請求項５】
前記揺動駆動部が、流体圧力によりロッドが進退動作するシリンダ装置と、該シリンダ装置のロッドに取り付けた並進−回転変換手段とを有して前記駆動軸を揺動駆動することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項記載の基板保持装置。
【請求項６】
前記揺動駆動部が、前記シリンダ装置への流体圧力を調整するレギュレータを備えてなることを特徴とする請求項５記載の基板保持装置。
【請求項７】
前記揺動駆動部が、前記シリンダ装置の流体圧力給排出ポートに速度制御弁を備えていることを特徴とする請求項５又は請求項６記載の基板保持装置。
【請求項８】
前記シリンダ装置のロッド基端部がストローク終端点近傍にあるときに閉塞され、該ロッド基端部がストローク終端点から所定距離離れた位置にあるときに前記流体圧力給排出ポートから前記速度制御弁を通過した流路に接続される小抵抗流路を、前記シリンダ装置に設けたことを特徴とする請求項７記載の基板保持装置。
【請求項９】
前記シリンダ装置が、１段目シリンダと２段目シリンダが直列に配置された二段形シリンダであって、１段目又は２段目のいずれか一方をメータインで流量制御すると共に他方をメータアウトで流量制御することを特徴とする請求項５記載の基板保持装置。
【請求項１０】
搬送されてくる基板を固定する一方、複数の部品が収容される部品供給部から装着ヘッドにより所望の部品を取り出して保持し、該保持された部品を基板上の所定位置に実装する部品実装装置であって、
請求項１〜請求項９のいずれか１項記載の基板保持装置を備えたことを特徴とする部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に電子部品等を搭載する際に基板を保持する基板保持装置及びこれを搭載した部品実装装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板上に電子部品を実装する部品実装装置には、プリント基板を順次搬送するための基板搬送装置が備わっている。以下、図面を参照しながら、従来の基板搬送装置を備えた部品実装装置について説明する。
図１３は部品実装装置の外観を示す斜視図、図１４は部品実装装置の動作を説明する平面図である。この部品実装装置１００は、主に、電子部品等の複数種類の部品を連続的に供給する部品供給部１０２と、部品供給部１０２の所定の部品供給位置１０４で部品（図示略）を吸着保持してこの吸着保持した部品を基板Ｓの所定位置に実装する装着ヘッドであるロータリーヘッド１０６と、ローダ部１１０側から搬入された基板Ｓを受け取り、実装する各部品の実装位置データに基づき移動させ、部品実装後の基板Ｓをアンローダ部１１５側へ搬送する基板搬送装置が載置されるＸＹテーブル１０８を備えている。
【０００３】
ロータリーヘッド１０６は、部品供給部１０２側の部品供給位置１０４で基板Ｓ上に実装する部品を吸着保持し、画像認識手段等を用いて部品吸着姿勢を認識し、正規位置からの吸着ずれ量を求め、これを補正して、部品供給位置１０４とは１８０度反転した部品実装位置１０５にて、電子部品を基板Ｓ上の所定位置に実装するように構成されている。
部品供給部１０２は、テープやスティック等に収納されている部品を順次供給する部品供給カセットを、部品種毎に複数並設させてなる。
ＸＹテーブル１０８は、部品実装用の基板Ｓを供給するローダ部１１０と、基板Ｓを搬出するアンローダ部１１５との間で、基板搬送装置１１２を水平面内で移動自在にして設けられている。
【０００４】
図１５は、従来より知られている基板搬送装置１１２の具体的な構成の一例を示す斜視図である。基板搬送装置１１２は、基板の端部を支持して搬送する一対の搬送レールとしての第１レール１１４ａ，及び第２レール１１４ｂを備え、第１及び第２レールは、それぞれレール長手方向にわたって搬送ベルト１１６が張架されている。そして、各搬送ベルト１１６は、その駆動軸にモータ１１８ａ，１１８ｂを接続してそれぞれが独立して駆動されるようになっている。これらのモータ１１８ａ，１１８ｂは、制御部（図示略）からの指令を受けて制御される。
【０００５】
また、第２レール１１４ｂは、第１レール１１４ａに対して平行な状態を保ちながら近接又は離反動作させることができるように構成されている。両レール１１４ａ，１１４ｂは、相対的に移動可能となっており、ボールネジ式等のレール幅変更手段１１９をモータ（図示略）で駆動することにより、第１レール１１４ａと第２レール１１４ｂの間隔を、搬送する基板の幅に対応させて自由に変更できるようになっている。このモータも制御部からの指令により制御される。
【０００６】
ここで、図１６に基板搬送装置とサポートプレートを示す斜視図、図１７に基板搬送装置の動作を図１６のＡ−Ａ断面で示す説明図、図１８に基板搬送装置の平面図及び側面図を示した。
基板搬送装置１１２の下側には、図１６〜図１８に示すように、第１レール１１４ａ及び第２レール１１４ｂを上下移動して基板のクランプあるいはアンクランプを行うと共に、基板を下側から支持するサポート部１２０が設けられている。
サポート部１２０では、プレート昇降手段１２２によりサポートプレート１２４がサポートフレーム１２６に対して上下動自在に設けられている。サポートプレート１２４の基板搬送方向前後（図１６における左上乃至右下方向）両端面にはサポートサイドフレーム１２８が取り付けられており、このサポートサイドフレーム１２８の昇降により第１レール１１４ａ及び第２レール１１４を昇降させる。また、サポートサイドフレーム１２８の下側には四隅にスライドシャフト１３０が設けられており、このスライドシャフト１３０に沿ってサポートフレーム１２４とサポートサイドフレーム１２８が上下動する。
【０００７】
プレート昇降手段１２２では、サポートフレーム１２６の一方（図１６における基板搬送方向手前側）の側端部付近にエアシリンダ１３２が基板搬送方向に沿って設けられている。サポートフレーム１２６の基板搬送方向後側には、駆動軸１３４が両端を回転軸受け（図示略）により回転自在に支持されている。駆動軸１３４のエアシリンダ１３２の前方位置には、第１の腕部材１３６ａが上方に張り出して駆動軸１３４に対し固定的に取り付けられている。エアシリンダ１３２のピストンロッド１３８には、断面Ｌ字状のガイドブロック１４０が取り付けられており、ガイドブロック１４０はピン１４２等により第１の腕部材１３６ａの先端部に回転自在に連結されている。
従って、エアシリンダ１３２がピストンロッド１３８を前後移動させると、ガイドブロック１４０が第１の腕部材１３６ａの先端部を前後移動させるので、駆動軸１３４を揺動させることになる。
【０００８】
駆動軸１３４の他方側端部には、第２の腕部材１３６ｂが上方に張り出して、駆動軸１３４に対し固定的に取り付けられている。一方、サポートフレーム１２６の後側端部には、回転軸受け（図示略）により回転自在に支持された回転軸１４４が駆動軸１３４と平行に設けられている。回転軸１４４のエアシリンダ１３２とは反対側には、前述した駆動軸１３４に取り付けられている第２の腕部材１３６ｂと同じ第３の腕部材１３６ｃが取り付けられている。そして、第２の腕部材１３６ｂと第３の腕部材１３６ｃは、連結棒１４６により連結されている。
従って、駆動軸１３４が回転して第２の腕部材１３６ｂを揺動させると、連結棒１４６によって連結されている第３の腕部材１３６ｃが第２の腕部材１３６ｂと同じ動きで基板搬送方向前後に揺動する。
【０００９】
駆動軸１３４及び回転軸１４４の中央部分には、各々一対の昇降アーム１４８，１４８を軸１３２，１４４から突出させて形成した昇降アームブロック１５０が各軸１３２，１４４に対し固定的に取り付けられている。昇降アーム１４８の先端には、サポートプレート１２４を押し上げる押上レバー１５２がピン１５４によって回転自在に取り付けられている。押上レバー１５２の先端は、ピン１５６によってサポートプレート１２４の下面に回転自在に設けられている。
従って、エアシリンダ１３２のピストンロッド１３８を前後移動させると、駆動軸１３４が回転すると共に、連結棒１４６を介して回転軸１４４が同期して回転する。これにより、４個所に設けられている昇降アーム１４８及び押上レバー１５２が同期してサポートプレート１２４を上下移動させる。このとき、サポートプレート１２４は、スライドシャフト１３０に沿って上下方向に移動することになる。
【００１０】
次に、部品の搬入、実装、搬出の動作説明をする。
図１３〜図１６を参照するに、ローダ部１１０及びアンローダ部１１５においては、基板搬送装置１１２への基板Ｓの搬送入を行う場合、基板Ｓの両端縁部を支持するために、レール幅変更手段１２０により第１レール１１４ａと第２レール１１４ｂとの間の幅を基板Ｓに合わせて調整する。これに合わせて、図示されていない別の駆動により基板搬送装置１１２をローダ部１１０又はアンローダ部１１５に搬送路が接続される位置に移動する。
次に、モータ１１８ａ，１１８ｂの同期を取りながら第１レール１１４ａ及び第２レール１１４ｂの搬送ベルトを駆動することにより、基板Ｓをローダ部１１０から基板搬送装置１１２へ、又は基板搬送装置１１２からアンローダ部１１５へと搬送する。
【００１１】
レール幅変更手段１２０によりレール幅の調整をした後、基板搬送装置１１２へ基板Ｓが搬送されてきたとき、搬送ベルト１１６をモータ１１８ａ，１１８ｂで駆動することにより、基板Ｓを基板搬送装置１１２へ搬入する。ローダ部１１０から基板搬送装置１１２に基板Ｓが搬入されると、基板Ｓは、基板搬送装置１１２の搬送ベルト１１６の駆動によって所定の位置まで搬送されて停止する。
そして、基板Ｓが停止した後、プレート昇降手段１２２により、基板Ｓの下方からサポートプレート１２４が上昇して、サポートプレート１２４に突設されたバックアップピン（図示略）が基板Ｓの下面に当接すると共に、第１、第２レール１１４ａ，１１４ｂが上昇して基板Ｓを上下方向に挟み込むことにより、基板Ｓを基板搬送装置１１２に固定する。
【００１２】
そして、基板Ｓの固定後、ＸＹテーブル１０８が実装する部品の実装位置データに応じて移動し、ロータリーヘッド１０６によって基板Ｓ上に部品を実装する。基板Ｓへの部品の実装を終了すると、ＸＹテーブル１０８は、原点位置に移動して、第１レール１１４ａ、第２レール１１４ｂ、及びサポートプレート１２４を下降させて固定を解放する。次いで、第１、第２レール１１４ａ，１１４ｂのモータ１１８ａ，１１８ｂが同期を取りながら左右の搬送ベルト１１６を駆動し、それにより基板搬送装置１１２から基板Ｓをアンローダ部１１５へ搬出する。
【００１３】
この種の基板搬送装置１１２としては、従来より例えば特許文献１や特許文献２等により知られている。
【特許文献１】
特開平１１−１８６７９７号公報（図１）
【特許文献２】
特開平５−２０６６９９号公報（図１）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したような従来の技術においては、サポートサイドフレーム１２８を上昇させることにより、ＸＹテーブル１０８の第１レール１１４ａ、及び第２レール１１４ｂを上昇させて、図１８（Ｂ）に示すように、基板が載置される第１レール１１４ａと第２レール１１４ｂと、上面プレート１６０との間に基板Ｓを挟みこんで固定している。また、サポートサイドフレーム１２８を下降させることにより第１レール１１４ａ及び第２レール１１４ｂを下降させて基板Ｓを解放するようにしている。
【００１５】
しかしながら、サポートサイドフレーム１２８を上下移動させる際に、サポートプレート１２４の下面に当接する押上レバー１５２の位置は一定である。このため、基板Ｓの大きさによっては、図１８（Ａ）に示すように、すべての押上レバー１５２が基板Ｓから外れた位置に位置する場合がある。このようなサイズの小さい基板を固定するときに、押上レバー１５２による上向きの力が作用すると、第１レール１１４ａを持ち上げる力は弱くなり、第２レール１１４ｂを持ち上げようとする力が大きくなる。このため第２レール１１４ｂを支点としてサポートプレート１２４を曲げさせようとしてサポートプレート１２４が傾くので、第１レール１１４ａとサポートサイドフレーム１２８との間に隙間が生じ、基板Ｓの固定が不十分な状態となる。これにより、基板Ｓ位置が規定の位置からずれてしまう問題が生じる。
【００１６】
本発明は、以上のような従来の技術の問題点に着目してなされたもので、サイズの小さい基板であっても均一な力で基板を確実に保持することのできる基板保持装置及びこれを搭載した部品実装装置を提供することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的達成のため、本発明に係る請求項１記載の基板保持装置は、種々の大きさの基板の両端を支持して該基板を保持する基板保持装置であって、上側に基板両端の下面を支持する基板載置部を有し、下側に押し上げ部をそれぞれ有すると共に、昇降自在に配設された一対の搬送レールと、基板の大きさに応じて前記一対の搬送レールのレール間幅を変更するレール幅変更手段と、前記一対の搬送レール上方に基板を挟んでそれぞれ固設した一対の上面プレートと、前記搬送レールの下方に配置され前記搬送レールの押し上げ部に当接するサポートプレートと、前記サポートプレートへの駆動力作用点を前記一対の搬送レールのレール間幅方向に沿って異なる位置に複数配置して前記サポートプレートを昇降動作させるプレート昇降手段とを備え、前記プレート昇降手段の駆動力作用点の少なくとも１点が、前記レール間幅方向の前記一対の搬送レールの押し上げ部同士の間の領域内に常に存在することを特徴とするものである。
【００１８】
この基板保持装置によれば、基板保持装置によって基板を保持する際には、レール幅変更手段により一対の搬送レールのレール間隔を基板に合わせて調整し、搬送レールの上側に設けられている基板載置部に基板を載置する。搬送レールの下側に設けられている押し上げ部を下方から支持するサポートプレートを、プレート昇降手段により押し上げ、基板を上面プレートと基板載置部との間で把持する。このとき、プレート昇降手段がサポートプレートを押し上げる際の駆動力作用点が、少なくとも１箇所、一対の搬送レールの押し上げ部同士の間の領域に常に位置しているので、サポートプレートを水平に維持したまま昇降させることができる。これに伴い、サポートプレートが一対の搬送レールを均一に押し上げることができるので、搬送レールに支持された基板をずれることなく適正に保持することができる。
【００１９】
請求項２記載の基板保持装置は、請求項１に記載した基板保持装置において、前記プレート昇降手段が、前記サポートプレートの下方に回転自在に支持された駆動軸と、該駆動軸を揺動駆動する揺動駆動部と、一端部が前記駆動軸に固定し他端部が前記サポートプレートの駆動力作用点に設けた押し当て部に当接する昇降用アームとを有し、前記サポートプレートの上昇時の前記昇降用アームのアーム長手方向が、前記サポートプレートのプレート面に対して略７０度以上の角度を有することを特徴とするものである。
【００２０】
この基板保持装置によれば、揺動駆動部が駆動軸を揺動駆動し、駆動軸に固定されている昇降用アームを揺動させることにより、昇降用アーム先端部がサポートプレートを昇降させる。サポートプレートを上昇させたときの昇降用アームのアーム長手方向の傾きを、サポートプレートのプレート面に対して略７０度以上あるようにする。これにより、昇降用アームがサポートプレートを押し上げる力を大きくすることができる。
【００２１】
請求項３記載の基板保持装置は、請求項２に記載した基板保持装置において、前記プレート昇降手段が、複数の前記昇降用アームに対してそれぞれ設けられ該昇降用アームの前記駆動軸回りの揺動動作に連動する伝達用アーム、及び該伝達用アーム同士を連結する連結棒からなるリンク機構を備え、前記昇降用アームが固定されたいずれかの駆動軸を揺動駆動部に接続し、他の駆動軸を前記リンク機構により従動させることで、前記複数の駆動力作用点へ同時に前記サポートプレートの昇降駆動力を伝達することを特徴とするものである。
【００２２】
この基板保持装置によれば、揺動駆動部により駆動軸を揺動して、この駆動軸に取り付けられている昇降用アームの揺動によりサポートプレートを昇降する。このとき、同じく駆動軸に取り付けられている伝達用アームも揺動する。この伝達用アームは、他の駆動軸に取り付けられている伝達用アームと連結棒で連結されているので、駆動軸と他の駆動軸は同期して揺動することになる。これにより、駆動軸に取り付けられている昇降用アームと、他の駆動軸に取り付けられている昇降用アームが同期して揺動するので、複数の駆動力作用点へ同時に昇降駆動力を伝達することができ、サポートプレートを複数の昇降用アームにより水平状態を維持して昇降することができる。
【００２３】
請求項４記載の基板保持装置は、請求項３に記載した基板保持装置において、前記駆動力作用点が、格子上に配置された合計４点の駆動力作用点であって、隣り合ういずれか２点の駆動力作用点に対しては、前記駆動軸に前記揺動駆動部をそれぞれ個別に接続し、他の２点の駆動力作用点に対しては、前記揺動駆動部に接続された側の隣り合う駆動力作用点に対する駆動軸から昇降駆動力を伝達する前記リンク機構をそれぞれ他の２点の駆動力作用点に対する駆動軸に接続し、さらに前記リンク機構の各連結棒を連結バーにより連結したことを特徴とするものである。
【００２４】
この基板保持装置によれば、格子上に配置された４点の駆動力作用点のうちの隣り合う２点の昇降用アームが取り付けられている駆動軸は、各々別個の揺動駆動部に接続されており、各揺動駆動部からの昇降駆動力により直接揺動してサポートプレートを昇降させる。他の２点の昇降用アームが取り付けられている駆動軸は、揺動駆動部に接続されている駆動軸とリンク機構の連結棒により連結されて昇降駆動力を得てサポートプレートを昇降する。このとき、連結棒同士が連結バーにより連結されており、各駆動力作用点の昇降用アームは同期して揺動するので、サポートプレートは水平状態を保持して昇降することができる。
【００２５】
請求項５記載の基板保持装置は、請求項２〜４のいずれか１項に記載した基板保持装置において、前記揺動駆動部が、流体圧力によりロッドが進退動作するシリンダ装置と、該シリンダ装置のロッドに取り付けた並進−回転変換手段とを有して前記駆動軸を揺動駆動することを特徴とするものである。
【００２６】
この基板保持装置によれば、シリンダ装置のロッドが進退動作を、並進−回転変換手段によって回転に変換することにより、駆動軸を揺動させ、駆動軸に取り付けられている昇降用アームを揺動させてサポートプレートを昇降させる。
【００２７】
請求項６記載の基板保持装置によれば、請求項５に記載した部品実装装置において、前記揺動駆動部が、前記シリンダ装置への流体圧力を調整するレギュレータを備えてなることを特徴とするものである。
【００２８】
この基板保持装置によれば、レギュレータを設けることにより、圧力を調整して、最適な基板挟み力で基板をクランプすることができる。
【００２９】
請求項７記載の基板保持装置は、請求項５又は請求項６に記載した基板保持装置において、前記揺動駆動部が、前記シリンダ装置の流体圧力給排出ポートに速度制御弁を備えていることを特徴とするものである。
【００３０】
この基板保持装置によれば、流体圧力給排出ポートに接続されている速度制御弁がロッドの移動速度を制御するので、サポートプレートを上昇させて基板を挟むとき、あるいはサポートプレートを下降させて基板固定を解除する際に、基板に対する衝撃を和らげることができる。従って、本基板保持装置を部品実装装置に搭載した場合には、基板上の部品が飛び散るのを防止することができる。
【００３１】
請求項８記載の基板保持装置は、請求項７に記載した基板保持装置において、前記シリンダ装置のロッド基端部がストローク終端点近傍にあるときに閉塞され、該ロッド基端部がストローク終端点から所定距離離れた位置にあるときに前記流体圧力給排出ポートから前記速度制御弁を通過した流路に接続される小抵抗流路を、前記シリンダ装置に設けたことを特徴とするものである。
【００３２】
この基板保持装置によれば、シリンダ装置のロッドの基端部がストローク終端点から所定距離はなれたときには小抵抗流路が使用されるので、ストローク速度を速くしてサポートプレートの昇降時間を短くすることができる。そして、基端部がストローク終端点の近傍にあるときには小抵抗流路は閉塞されるので、サポートプレートの昇降速度を制限し、基板をクランプする際の衝撃を和らげることができる。従って、本基板保持装置を部品実装装置に搭載した場合には、実装タクトを遅くすること無く、基板上の部品が飛び散るのを防止することができる。
【００３３】
請求項９記載の基板保持装置は、請求項５に記載した基板保持装置において、前記シリンダ装置が、１段目シリンダと２段目シリンダが直列に配置された二段形シリンダであって、１段目又は２段目のいずれか一方をメータインで流量制御すると共に他方をメータアウトで流量制御することを特徴とするものである。
【００３４】
この基板保持装置によれば、サポートプレートの昇降を行う際に、１段目シリンダと２段目シリンダが直列に配置された二段形シリンダを用いて、一方のロッドをメータインで流量制御すると共に他方のロッドをメータアウトで流量制限する。このため、シリンダ端での上昇時及び下降時の両方の移動速度を遅くすることができるので、基板をクランプする際及びアンクランプして下降した際の衝撃を和らげることができる。従って、本基板保持装置を部品実装装置に搭載した場合には、実装タクトを遅くすること無く、基板上の部品が飛び散るのを防止することができる。また、基板のクランプに影響しないシリンダ端以外の場所における上昇及び下降は、高速移動が可能なので、作業時間の短縮を図ることができる。
【００３５】
請求項１０記載の部品実装装置は、搬送されてくる基板を固定する一方、複数の部品が収容される部品供給部から装着ヘッドにより所望の部品を取り出して保持し、該保持された部品を基板上の所定位置に実装する部品実装装置であって、請求項１〜請求項９のいずれか１項記載の基板保持装置を備えたことを特徴とするものである。
【００３６】
この部品保持装置によれば、前述の基板保持装置を部品実装装置に搭載して基板の保持を行うことにより、サポートプレートが一対の搬送レールを均一に押し上げることができるので、搬送レールに支持された基板をずれることなく適正に保持することができる。また、昇降用アームがサポートプレートを押し上げる力を大きくしたり、レギュレータにより圧力を調整して、最適な基板挟み力で基板をクランプすることができる。また、サポートプレートを上昇させて基板を挟むとき、あるいはサポートプレートを下降させて基板を下降させる際に、基板に対する衝撃を和らげることができるので、基板上の部品が飛び散るのを防止することができる。また、基板のクランプに影響しないシリンダ端以外の場所における上昇及び下降は、高速移動が可能なので、作業時間の短縮を図ることができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る基板保持装置及びこれを搭載した部品実装装置の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
まず、図１〜図４を参照して、本発明の第一実施形態に係る基板保持装置１０の説明をする。ここで、図１（Ａ），（Ｂ）は、基板保持装置の要部構成を示す斜視図であり（Ａ）は基板クランプ前の状態、（Ｂ）は基板クランプ後の状態を示している。また、図２（Ａ）はサポートプレートを下降させた場合のプレート昇降手段の状態を示す側面図で、図２（Ｂ）はサポートプレートを上昇させて基板をクランプする際のプレート昇降手段の状態を示す側面図である。また、図３（Ａ）は基板保持装置の平面図、図３（Ｂ）は基板保持装置の側面図を示している。そして、図４（Ａ）は基板Ｓをクランプして保持している状態を示し、図４（Ｂ）は基板Ｓをアンクランプした状態を示している。
【００３８】
図１〜図３に示すプレート昇降手段１４は、流体圧力によりピストンロッド２２が進退動作するシリンダ装置であるエアシリンダ２４と、ピストンロッド２２に取り付けた駆動レバー２６とを備えた揺動駆動部を有している。駆動レバー２６の一端部はピン２８を介してピストンロッド２２の先端に取り付けられている並進−回転変換手段としての接続ブロック３０に接続されている。このエアシリンダ２４は、クレビス型のシリンダであって、駆動レバー２６とは反対側（シリンダの後端）の支持部３２を回転中心として揺動自在に取り付けられている。従って、駆動レバー２６の揺動に伴う垂直方向へのずれ（円弧状のずれ）が吸収される。なお、駆動レバー２６の他端部は、駆動軸としての第一駆動軸３４ａに固定的に取り付けられている。
【００３９】
第一駆動軸３４ａには一対の昇降用アーム３６ａ，３６ｂを有する昇降用アームブロック３８が固定的に取り付けられており、各昇降用アーム３６ａ，３６ｂの先端には駆動力作用点となるローラ４０ａ，４０ｂが回転自在に設けられている。このローラ４０ａ，４０ｂはサポートプレート１２４に対する駆動力作用点となるものであり、駆動レバー２６側のローラ４０ａが、押し上げ部４２ａ、４２ｂの間あるいは下方の領域に位置するように昇降用アームブロック３８が取り付けられている。
なお、ローラ４０ａ，４０ｂが当接するサポートプレート１２４の下面には、押し当て部としての昇降力受けブロック４２が各々取り付けられている。
【００４０】
第一駆動軸３４ａにおける駆動レバー２６と昇降用アームブロック３８との間には、伝達用アームである駆動側伝達用アーム４４ａが第一駆動軸３４ａの下側にアーム４４ａに対し固定的に取り付けられている。一方、エアシリンダ２４の後方には、第一駆動軸３４ａと平行に他の駆動軸である第二駆動軸３４ｂが回転自在に設けられている。この第二駆動軸３４ｂにおいて駆動側伝達用アーム４４ａに対向する位置には、伝達用アームである従動側伝達用アーム４４ｂが第二駆動軸３４ｂに対し固定的に取り付けられている。そして、駆動側伝達用アーム４４ａと従動側伝達用アーム４４ｂとは連結棒４６により連結されてリンク機構を構成し、両伝達用アーム４４ａ，４４ｂは同期して揺動するようになっている。
【００４１】
また、第二駆動軸３４ｂの軸中央部には、第一駆動軸３４ａに取り付けられている昇降用アームブロック３８と同じ昇降用アームブロック３８が固定的に取り付けられている。なお、両昇降用アームブロック３８、３８に設けられている４個の昇降用アーム３６は、すべて同期して揺動するように取り付けられている。
【００４２】
従って、駆動軸３４の揺動に伴って昇降用アーム３６が揺動することにより、ローラ４０が昇降力受けブロック４２を押し上げるので、サポートプレート１２４が昇降する。このとき、昇降用アーム３６の先端に設けられているローラ４０が回転するので、サポートプレート１２４はスライドシャフト１３０に沿って、垂直に上下移動する。なお、サポートプレート１２４の上昇時における昇降用アーム３６のアーム長手方向が、サポートプレート１２４のプレート面である下面に対して略７０度以上の角度の範囲で揺動するように昇降用アーム３６の長さを調整することにより、サポートプレート１２４を押し上げる力を大きくすることができる。すなわち、駆動軸３４の回転力により昇降用アーム３６に作用する力の垂直方向成分を、サポートプレート１２４の上昇動作に十分な強さにできる。
【００４３】
なお、この基板保持装置１０は、種々の大きさの基板Ｓの両端を支持して該基板Ｓを保持するものであり、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、上側に基板Ｓ両端の下面を搬送ベルト１１６を介して支持する基板載置部１６ａ（１６ｂ）を有し、下側に押し上げ部１８ａ（１８ｂ）をそれぞれ有すると共に、昇降自在に配設された一対の搬送レール１１４ａ，１１４ｂを有している。この搬送レール１１４ａ，１１４ｂのレール間幅は、ボールネジ等のレール幅変更手段（図１５参照）により基板Ｓの大きさに応じて変更可能となっている。
【００４４】
図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、一対の搬送レール１１４ａ，１１４ｂの上方には、基板Ｓを挟んでクランプするために上面プレート２０ａ，２０ｂが各々固設されている。また、押し上げ部１８ａ，１８ｂの下側にはサポートプレート１２４が設けられており、後述するプレート昇降手段１４によりサポートプレート１２４を昇降させて、搬送レール１１４ａ，１１４ｂを昇降させ、基板Ｓのクランプ、アンクランプを行うようになっている。
【００４５】
図５（Ａ），（Ｂ）には、エアシリンダ２４の回路の一例が示されている。エアシリンダ２４のロッド側シリンダ室２４ａに接続されている流体圧力給排出ポートとしての配管４８には、ロッド側シリンダ室２４から流出するエアーの量を直接制御するために、速度制御弁５２がメータアウトで設けられている。
従って、図５（Ａ）に示される状態から、ピストン５０を押し出す際にロッド側シリンダ室２４から流出するエアーは、流量制御されるため、ピストン５０は所定の速度以下で移動することになる（図５（Ｂ））。このため、昇降用アーム３６の揺動速度がゆっくりとなるので、サポートプレート１２４をゆっくり上昇させることができ、基板Ｓのクランプ時の衝撃を和らげることができる。
【００４６】
図６（Ａ），（Ｂ）には、エアシリンダ２４の回路の別の例が示されている。エアシリンダ２４のロッド側シリンダ室２４ａに接続されている流体圧力給排出ポートとしての配管５４ａには、ロッド側シリンダ室２４から流出するエアーの量を直接制御するために、速度制御弁５２ａがメータアウトで設けられている。また、ピストン側シリンダ室２４ｂに接続されている配管５４ｂには、ロッド側シリンダ室２４ａから流出するエアーの量を直接制御するために、速度制御弁５２ｂがメータアウトで設けられている。
【００４７】
従って、図６（Ａ）に示される状態から、ピストン側シリンダ室２４ｂにエアーを供給してピストン５０を押し出す際には、ロッド側シリンダ室２４ａから流出するエアーが流量制御されるため、ピストン５０は所定の速度以下で移動することになる。このため、昇降用アーム３６の揺動速度がゆっくりとなるので、サポートプレート１２４をゆっくり上昇させることができ、基板Ｓのクランプ時の衝撃を和らげることができる。
【００４８】
また、図６（Ｂ）に示される状態から、ロッド側シリンダ室２４ａにエアーを供給してピストン５０を戻す際には、ピストン側シリンダ室２４ｂから流出するエアーが流量制御されるため、ピストン５０は所定の速度以下で移動することになる。このため、昇降用アーム３６の揺動速度がゆっくりとなるので、サポートプレート１２４をゆっくり下降させることができ、基板Ｓのアンクランプ時の衝撃を和らげることができる。
【００４９】
図７（Ａ）、（Ｂ）には、エアシリンダ２４の回路のさらに別の例が示されている。すなわち、エアシリンダ２４のロッド側シリンダ室２４ａに接続されている流体圧力給排出ポートとしての配管５６ａには、ロッド側シリンダ室２４から流出するエアーの量を直接制御するために、速度制御弁５２がメータアウトで設けられている。
【００５０】
また、図７（Ｂ）に示すように、ロッド５８の基端部がストローク終端点（図７において左端）近傍にあるときに閉塞され、図７（Ａ）に示すように、ロッド５８の基端部がストローク終端点から所定距離離れた位置にあるときには開かれる小抵抗流路としての配管５６ｂが設けられている。なお、この配管５６ｂは、速度制御弁５２を通過した流路である配管に接続される。
【００５１】
従って、図８に示されるように、図７（Ａ）の状態からピストン５０を押し出す際には、配管５６ｂが閉ざされる位置までは、ロッド側シリンダ室２４ａのエアーは配管５６ｂから制限されず排出されるので、高速で押し出すことが可能である。そして、ピストン５０が配管５６ｂを閉ざした後は、図７（Ｂ）に示されるように、ロッド側シリンダ室２４ａのエアーは速度制御弁５２を介して排出されるので、ピストン５０はゆっくりと移動する。
これにより、サポートプレート１２４の上昇を途中まで高速で行い、基板Ｓをクランプする手前で速度を落として、ゆっくりと基板Ｓをクランプすることにより、基板Ｓへの衝撃を和らげることができる。
【００５２】
図９には、二段形シリンダ６０を用いた場合の回路図が示されている。二段形シリンダ６０は、１段目シリンダ６２と２段目シリンダ６４が直列に配置されている。１段目シリンダ６２のロッド側シリンダ室６２ａ及びピストン側シリンダ室６２ｂは、共にメータアウトで流量制御する速度制御弁５２、５２を介して制御弁６６に接続されている。また、２段目シリンダ６４のロッド側シリンダ室６４ａ及びピストン側シリンダ室６４ｂは、共にメータインで流量制御する速度制御弁６８、６８を介して制御弁７０に接続されている。
【００５３】
従って、図９に示す状態では、１段目シリンダ６２のロッド側シリンダ室６２ａにエアーが流量制限無く供給されるが、ピストン側シリンダ室６２ｂから排出されるエアーが速度制御弁５２によって流量制限されるので、１段目シリンダ６２のピストン５０ａはゆっくり右方向へ移動する。また、２段目シリンダ６４のピストン側シリンダ室６４ｂから排出されるエアーは流量制限なく排出可能であるが、ロッド側シリンダ室６４ａに供給されるエアーが流量制御弁６８によって流量制限されるので、２段目シリンダ６４のピストン５０ｂはゆっくり右方向へ移動する。
一方、両制御弁６６、７０を図９中上方向へ移動させると、１段目シリンダ６２及び２段目シリンダ６４は、上述したと同様の動きによりゆっくりと左方向へ移動する。
【００５４】
図１０には、二段形シリンダ６０を用いた場合の別の回路図が示されている。この回路では、前述した図９に示す回路に、レギュレータ７２を加えたものである。すなわち、レギュレータ７２は、両制御弁６６、７０の間に設けられており、２段目シリンダ６４に供給されるエアーの圧力を低下させるようになっている。これにより、２段目シリンダ６４によるサポートプレート１２４への昇降駆動力を低下させて、基板Ｓが過大な力でクランプされるのを防止することができる。
【００５５】
以上、説明したように、サポートプレート１２４を押し上げる駆動力作用点であるローラ４０ａが、搬送レール１１４ａ，１１４ｂの押し上げ部４２ａ，４２ｂの間あるいは下方の領域に位置するように取り付けられているので、サポートプレート１２４を平行に昇降させることができる。これに伴い、サポートプレート１２４が一対の搬送レール１１４ａ，１１４ｂを均一に押し上げることができるので、搬送レール１１４ａ，１１４ｂに支持された基板Ｓをずれることなく適正に保持することができる。
【００５６】
また、エアシリンダ２４に流量制御弁５２を介してエアーを供給、あるいは排出することにより、サポートプレート１２４の最上点付近における昇降速度を低下させて、基板Ｓに対する衝撃を和らげることができる。その他、レギュレータ７２を設けたり、小抵抗路である配管５６ｂを設けたり、二段形シリンダ６０を用いることにより、同様に基板Ｓに対する衝撃を和らげることができる。なお、二段型シリンダ６０以外にも、単段のクッション付きシリンダであっても前記同様の作用効果が奏される。
【００５７】
従って、以上説明したような基板保持装置１０を部品実装装置１００に用いた場合には、基板Ｓを水平に且つ適正に保持することができると共に、基板Ｓを保持する際の衝撃を和らげることにより、基板Ｓ上に供給されている電子部品等に衝撃を与えたり飛散したりするのを防止することができる。
【００５８】
なお、両側にピストンロッドが突出して設けられているエアシリンダを使用することもできる。この場合には、第１駆動軸３４ａと第２駆動軸３４ｂの同期を取るための連結棒４６を設けなくても、容易に両駆動軸３４ａ，３４ｂの同期を取ることができる。
【００５９】
次に、図１１及び図１２を参照して、第２実施形態について説明する。図１１は基板保持装置８０の斜視図が、図１２は平面図が示されている。なお、前述した第１実施形態と共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。
【００６０】
この基板保持装置８０では、隣り合ういずれか２点の駆動力作用点（図１１における４０ａに相当）に対しては、駆動軸８２ａに揺動駆動部であるエアシリンダ２４をそれぞれ個別に接続してある。そして、他の２点の駆動力作用点（４０ｂに相当）に対しては、エアシリンダ２４に接続された側の隣り合う駆動力作用点（４０ａに相当）に対する駆動軸８２ａから昇降駆動力を伝達するリンク機構８４をそれぞれ駆動軸８２ｂに接続すると共に該リンク機構８４の各連結棒８６を連結バー８８により連結してある。
【００６１】
すなわち、４個の駆動力作用点を構成するローラ４０ａ，４０ｂを備えた昇降用アーム３６ａ，３６ｂは、各々独立して駆動軸８２ａ，８２ａあるいは従動軸８２ｂに取り付けられている。駆動軸８２ａには、図１に示す構成と同様に、各々揺動駆動部としての駆動レバー２６が取り付けられており、各駆動レバー２６はエアシリンダ２４のピストンロッド２２に取り付けられている並進−回転変換手段としての接続ブロック３０に接続されている。また、駆動軸８２ａには伝達用アーム４４が取り付けられている。
一方、従動軸８２ｂにも伝達用アーム４４が各々取り付けられており、連結棒８６により駆動軸８２ａの伝達用アーム４４と各々接続されている。さらに、両連結棒８６，８６は、連結バー８８により連結されている。
【００６２】
従って、各エアシリンダ２４により独立して駆動軸８２ａを同期させつつ回転させると、各駆動軸８２ａに取り付けられている昇降用アーム３６ａ，３６ｂが共に揺動する。同時に、駆動軸８２ａに取り付けられている伝達用アーム４４、連結棒８６、及び従動軸８２ｂに取り付けられている伝達用アーム４４を介して従動軸８２ｂを揺動駆動するので、従動軸８２ｂに取り付けられている昇降用アーム３６ａ，３６ｂが、それぞれ同期して上下方向へ揺動する。このように、両連結棒８６、８６が連結バー８８により連結されて、同期して移動するので、すべての駆動軸８２ａ及び従動軸８２ｂは同期して揺動することになる。
【００６３】
上記構成によれば、前述した第１実施形態と同様の作用・効果を得ることができ、４個の昇降用アーム３６ａ，３６ｂは同期して揺動されるので、サポートプレート１２４を４点で水平に押し上げることができる。さらに加えて、２個のエアシリンダ２４，２４を使用することにより、出力の小さなエアシリンダ２４を使用することが可能になるので、駆動力作用点をより固定側の搬送レール１１４ａ側（図１２では下側となる）に近づけることができ、小さな基板Ｓを保持する際でも駆動力作用点を両搬送レール１１４ａ，１１４ｂを押し上げる押し上げ部１８ａ，１８ｂの間の領域に設けることができる（図３（ｂ）参照）。これにより、両搬送レール１１４ａ，１１４ｂを平行に上昇させ、基板Ｓを均一な力で水平に保持することができる。
【００６４】
以上説明した本発明に係る基板保持装置及びこれを搭載した部品実装装置は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜の変更をして実施することができる。例えば、前述した各実施形態においては、エアシリンダ２４を用いた場合について説明したが、この他、モータ駆動によるアクチュエータや油圧シリンダ等を用いることもできる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明に係る基板保持装置では、プレート昇降手段がサポートプレートを押し上げる際の駆動力作用点が、少なくとも１箇所、一対の搬送レールの押し上げ部同士の間の領域に常に位置しているので、サポートプレートを平行に昇降させることができる。これに伴い、サポートプレートが一対の搬送レールを均一に押し上げることができるので、搬送レールに支持された基板をずれることなく適正に保持することができる。
また、この発明に係る基板保持装置を搭載した部品実装装置では、サポートプレートを上昇させて基板を挟むとき、あるいはサポートプレートを下降させて基板を下降させる際に、基板に対する衝撃を和らげることができるので、基板上の部品が飛び散るのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基板保持装置の要部構成で（Ａ）は基板クランプ前の状態、（Ｂ）は基板クランプ後の状態を示す斜視図である。
【図２】プレート昇降手段の状態を示す側面図で（Ａ）はサポートプレートを下降させた場合のプレート昇降手段の状態を示す断面図であり、（Ｂ）はサポートプレートを上昇させて基板をクランプする際のプレート昇降手段の状態を示す断面図である。
【図３】（Ａ）は基板保持装置の平面図であり、（Ｂ）は基板保持装置の側面図である。
【図４】基板をクランプする様子を示す説明図で、（Ａ）は基板をクランプして保持している搬送レールを示す断面図、（Ｂ）は基板をアンクランプした搬送レールを示す断面図である。
【図５】エアシリンダの回路の一例を示す説明図である。
【図６】エアシリンダの回路の別の例を示す説明図である。
【図７】エアシリンダの回路のさらに別の例を示す説明図である。
【図８】サポートプレートのストロークに対する昇降動作の特性を示すグラフである。
【図９】シリンダ装置として二段形シリンダを用いた場合の回路図である。
【図１０】シリンダ装置として二段形シリンダを用いた場合の別の回路図である。
【図１１】他の基板保持装置の要部構成を示す斜視図である。
【図１２】図１１の基板保持装置の平面図である。
【図１３】部品実装装置の外観を示す斜視図である。
【図１４】部品実装装置の動作を説明する平面図である。
【図１５】基板搬送装置の具体的な一例を示す斜視図である。
【図１６】基板搬送装置とサポートプレートを示す斜視図である。
【図１７】基板搬送装置の動作を図１６のＡ−Ａ断面で示す説明図である。
【図１８】基板搬送装置の平面図及び側面図である。
【符号の説明】
１０　基板保持装置
１４　プレート昇降手段
１６　基板載置部
１８ａ，１８ｂ　押し上げ部
２０　上面プレート
２４　エアシリンダ（揺動駆動部、シリンダ装置）
２６　駆動レバー（揺動駆動部）
３０　接続ブロック（並進−回転変換手段）
３４　駆動軸
３６　昇降用アーム
４０　ローラ（駆動力作用点）
４２　昇降力受けブロック（係合部）
４４　伝達用アーム（リンク機構）
４６　連結棒（リンク機構）
５２　速度制御弁
４８，５４，５６ａ　配管（流体圧力給排出ポート）
５６ｂ　配管（小抵抗流路）
５８　ロッド
６０　二段形シリンダ
６２　１段目シリンダ
６４　２段目シリンダ
７２　レギュレータ
８８　連結バー
１００　部品実装装置
１０２　部品供給部
１０６　ロータリーヘッド（装着ヘッド）
１１４　搬送レール
１１９　レール幅変更手段
１２４　サポートプレート
Ｓ　基板
【図１】
2004111482.tif 000003
【図２】
2004111482.tif 000004
【図３】
2004111482.tif 000005
【図４】
2004111482.tif 000006
【図５】
2004111482.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004111482.tif 000009
【図８】
2004111482.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2004111482.tif 000015
【図１４】
2004111482.tif 000016
【図１５】
2004111482.tif 000017
【図１６】
2004111482.tif 000018
【図１７】
2004111482.tif 000019
【図１８】
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