(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定位置に位置決めされ、電子部品が装着された基板の下面を電子部品が存在しない箇所でバックアップするものであって、基台と、この基台の上面から上方に向けて突出するとともに前記基台に対して上下方向に移動自在に取り付けられた複数本のバックアップピンと、前記各バックアップピンをそれぞれ下方に付勢して下端位置に維持する弾発部材と、前記各バックアップピンに前記弾発部材の付勢力に抗して上昇する抗力を付与する抗力付与手段と、前記各バックアップピンについてそれぞれ係脱自在に設けられ、前記バックアップピンが前記基板の下面に当接する位置まで突出したときに前記バックアップピンを係止する複数のストッパと、前記基台の上面に水平方向に延びるように形成された直線状の溝に摺動自在に係合した摺動体と、この摺動体を両方向に摺動させる駆動手段とを備え、前記各ストッパは、垂直支軸を介して前記摺動体の上面に枢着されるとともに対応するバックアップピンに向かって付勢され、前記バックアップピンの外周部に形成された溝に係合して前記バックアップピンを係止するように形成されており、複数個のバックアップピンが前記ストッパにより係止された状態で前記摺動体が一方向に摺動すると、前記溝に係合したストッパがそれぞれ前記溝から離脱して前記複数個のバックアップピンの係止が解除されるようにしたことを特徴とする電子部品実装装置の基板バックアップ機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品実装装置に装備され、一方の面に部品が実装された基板の他方の面に部品を実装する際に基板の一方の面を電子部品が存在しない箇所で支持することにより基板の反りや歪みを防止する基板バックアップ機構に関し、さらに詳しくは、基板の一方の面に実装された電子部品を自動的に避けて基板を支持するように成した基板バックアップ機構及びそれを用いた基板のバックアップ方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、基板の表面に電子部品を自動的に装着する電子部品実装装置においては、処理中の基板の歪みや反りを防止するために、複数本のバックアップピンを備えた基板バックアップ機構により基板の一方の面を下方から支持するようにしている。なお、電子部品実装装置においては、サイズや形状の異なる複数種類の基板や、一方の面に既に電子部品が実装された基板を処理する必要があり、これらの基板を適切に支持できるように、基板に応じてバックアップピンの位置を選択変更できるようにした基板バックアップ機構が提案されている。
【０００３】
この種の基板バックアップ機構の先行技術例としては、例えば、特開平４−１２７５００号公報に開示されたものが知られている。この基板バックアップ機構は、図１０に示すように、上下方向に延びる複数本のバックアップピン１０１と、これらのバックアップピン１０１をそれぞれ独立して上下動させるバックアップピン駆動部１０２と、上下動させるバックアップピン１０１を指定する制御部１０３と、基板１０５に実装された電子部品１０６の位置を検出する検出部１０４とを備えている。
【０００４】
バックアップピン１０１はｍ行、ｎ列のマトリックス状に配列されており、各バックアップピン１０１の下端部にはエアシリンダ（不図示）が接続されている。各エアシリンダに取り付けられた電磁弁（不図示）をバックアップピン駆動部１０２が開閉制御することによりバックアップピン１０１が上下動を行うようになっている。
【０００５】
検出部１０４は、バックアップピン１０１と同様に配列された複数本の棒状のセンサ１０７を有しており、電子部品検出位置に配置された基板１０５に実装された電子部品１０６の位置をこれらのセンサ１０７で検出する。この検出情報は制御部１０３に送られ、制御部１０３は、電子部品１０６の存在しない箇所のバックアップピン１０１が上昇するようにバックアップピン駆動部１０２を制御してバックアップ位置に配置された基板１０５のバックアップを行う。
【０００６】
なお、検出部１０４で電子部品１０６の位置を検出する代わりに、基板１０５の種類を表す情報がエンコードされたバーコードラベルを基板１０５に貼付しておき、このバーコードラベルの情報をバーコードリーダに読み取らせ、この情報に基づいてバックアップピン駆動部１０２を制御してバックアップピン１０１の選択及び設定を行うようにすることもできる。
【０００７】
また、特開２０００−９１７９９号公報には、上述した基板バックアップ機構の問題点の解消を図った基板バックアップ機構が提案されている。この基板バックアップ機構は、図２に示すように、ｍ行、ｎ列のマトリックス状に配列されたバックアップピン２０１と、それぞれに連結されたエアシリンダ２０２とを備え、一行に位置する各バックアップピン２０１を駆動するエアシリンダ２０２に対して一体にエアを給排するための第１エア通路２０３を各行毎に設け、各第１エア通路２０３へのエアの給排を切り換え可能な第１切り換えバルブ２０４を設け、一列に位置する各バックアップピン２０１を駆動するエアシリンダ２０２に対して一体にエアを給排するための第２エア通路２０５を各列毎に設け、各第２エア通路２０５へのエアの給排を切り換え可能な第２切り換えバルブ２０６を設け、全てのエアシリンダ２０２に対して一体にエアを給排するための第３エア通路２０７を設け、第３エア通路２０７へのエアの給排を切り換え可能な第３切り換えバルブ２０８を設けている。
【０００８】
各エアシリンダ２０２は、バックアップピン２０１が下端位置にある状態で、第１エア通路２０３がエア排出状態に、第２エア通路２０５がエア供給状態にそれぞれ切り換わったとき、バックアップピン２０１を上昇させ、上昇後は、第３エア通路２０７がエア供給状態にある限り、他の通路の状態に関係なく、バックアップピン２０１を上昇位置に保持するようになっている。このような構成によれば、少ない数のバルブで合理的に各バックアップピンを選択的に昇降駆動することができるので、エア給排系統の簡素化や、占有スペース及びコストの削減を図ることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の基板バックアップ機構では、各バックアップピン毎、あるいは各行、各列毎にバルブ制御を行う必要があるため、バックアップの設定に時間がかかるという問題点がある。また、後者のものでは、上昇させたバックアップピンを個別に下降させることができないため、誤って上昇させたバックアップピンを下降させるには、一旦全バックアップピンを下降させて最初から設定をやり直す必要があり、手間がかっていた。
【００１０】
また、前者のものでは、全てのバックアップピンのエアシリンダにバルブを設けているため、非常にコスト高であり、後者のものも、前者のものよりもバルブの数は少ないものの、各行、各列毎にバルブが設けられているため、コストは高い。また、後者のものでは、各行、各列のバルブをマトリックス的に制御する必要があるため、バルブ機構及びその制御システムが非常に複雑となる。
【００１１】
また、前者のものでは、基板に取り付けられた電子部品の位置を検出するために、バックアップピンと同様に配列されたセンサーを備えた検出部を別途設け、この検出部で得られた情報に基づいてバックアップピンを選択駆動したり、基板に貼付されたバーコードラベルの情報をバーコードリーダで読み取り、この情報に基づいてバックアップピンを選択駆動するようにしている。そして、後者のものでは、このような検出部やバーコード等の具体的な方法は開示されていないが、何らかの方法で基板に取り付けられた電子部品の位置を検出するか、あらかじめ電子部品の位置情報をコンピュータ等にティーチングし、これに基づいてバルブの開閉制御を行うことにより、バックアップピンの自動設定を行うことはできるものの、検出部やティーチング部が必要となる。したがって、いずれの場合についても、非常にコスト高であるとともに、検出やティーチングに時間と手間がかかる。
【００１２】
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡素な構造で安価に製造することができるとともに、作業者が基板に取り付けられた電子部品の位置を検出したり、ティーチングしたりする必要がない基板バックアップ機構を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために請求項１の発明は、所定位置に位置決めされ、電子部品が装着された基板の下面を電子部品が存在しない箇所でバックアップするものであって、基台と、この基台の上面から上方に向けて突出するとともに前記基台に対して上下方向に移動自在に取り付けられた複数本のバックアップピンと、前記各バックアップピンをそれぞれ下方に付勢して下端位置に維持する弾発部材と、前記各バックアップピンに前記弾発部材の付勢力に抗して上昇する抗力を付与する抗力付与手段と、前記各バックアップピンについてそれぞれ係脱自在に設けられ、前記バックアップピンが前記基板の下面に当接する位置まで突出したときに前記バックアップピンを係止する複数のストッパと、前記基台の上面に水平方向に延びるように形成された直線状の溝に摺動自在に係合した摺動体と、この摺動体を両方向に摺動させる駆動手段とを備え、前記各ストッパは、垂直支軸を介して前記摺動体の上面に枢着されるとともに対応するバックアップピンに向かって付勢され、前記バックアップピンの外周部に形成された溝に係合して前記バックアップピンを係止するように形成されており、複数個のバックアップピンが前記ストッパにより係止された状態で前記摺動体が一方向に摺動すると、前記溝に係合したストッパがそれぞれ前記溝から離脱して前記複数個のバックアップピンの係止が解除されるようにしたことを特徴とする電子部品実装装置の基板バックアップ機構。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態である基板バックアップ機構の平面図、図２は図１のＸ−Ｘ線断面図、図３は図１のＹ−Ｙ線断面図、図４は図１のＺ−Ｚ線断面図、図５〜図９は図１の基板バックアップ機構の作用の説明図である。
【００１８】
本実施形態の基板バックアップ機構は、図１、２に示すように、略直方体状の基台１と、この基台１の上面から上方に向けて突出した複数本の円柱状のバックアップピン２、２、・・・とを備えている。バックアップピン２、２、・・・は、基台１に形成された上下方向に延びる孔３、３、・・・に収容されていて、上下方向に移動自在となっている。
【００１９】
各バックアップピン２の下端部には側方に向けて張り出したフランジ状のピストン部２ａが形成されていて、その下面には、下方に向けて突出した棒状の突起２ｂが形成されている。また、バックアップピン２の中間部には、溝２ｃが全周にわたって形成されている。
【００２０】
孔３は、上端部がバックアップピン２の外周部に摺接するように形成された径小部３ａとなっており、その下側の部分は径が拡大し、ピストン部２ａを上下動可能に収容しうるように形成された径大部３ｂとなっている。また、各孔３の径大部３ｂの下端部は基台１に形成されたエアー供給路４に連通しており、このエアー供給路４にはバルブ（電磁弁）５を介して空圧源（抗力付与手段）６が連通接続されている。
【００２１】
各バックアップピン２の外周部にはコイルスプリング（付勢手段）７が同軸状に巻装されている。このコイルスプリング７は、上端部が孔３の径大部３ｂの上面に当接し、下端部がバックアップピン２のピストン部２ａの上面に当接し、バックアップピン２を下方に付勢している。
【００２２】
基台１の上面には、バックアップピン２が基台１の上面から所定長さ突出したときに基台１に対して固定する矩形板状のストッパ（係止手段）８が各バックアップピン２毎に設けられている。また、基台１の上面には、図１の左右方向に延びるように一対の断面矩形状の溝９、９が形成されていて、これらにはそれぞれ角棒状の摺動体１０が摺動自在に係合している。
【００２３】
図７に示すように、各摺動体１０の一端はそれぞれ摺動体１０と整列するように配置されたシリンダ１１（駆動手段）のピストンロッド１１ａ（図示せず）に連結されており、このシリンダ１１には空圧源１２が連通接続されている。この空圧源１２を駆動しない状態においては、シリンダ１１のピストンロッド１１ａはスプリング１１ｂにより後退した状態に維持されている。空圧源１２を駆動すると、ピストンロッド１１ａがスプリング１１ｂの付勢力に抗して図７の左方向に摺動し、空圧源１２を停止すると、ピストンロッド１１ａが右方向に摺動して元の位置に復帰するようになっている。
【００２４】
各摺動体１０の上面には、それぞれ各ストッパ８と対応するように平面視が平行四辺形状の凹部１０ａ、１０ａ、・・・が交互に向きを変えて形成されている。各ストッパ８の一端は対応する凹部１０ａ内に収容されるとともに段付きネジ（垂直支軸）１３を介して水平方向に回動自在に枢着されている。各段付きネジ１３の外周部にはトーションスプリング１４が同心状に巻装されており、その一端はストッパ８の上面に凸設した円柱状の係止部１５の外周部に係合し、他端は摺動体１０の上面に凸設した円柱状の係止部１６の外周部に係合しており、ストッパ８を対応するバックアップピン２の外周部に接する方向に付勢している。
【００２５】
次に、上述した基板バックアップ機構の作用を説明する。
下面に電子部品が実装された基板が基板バックアップ機構の上方の所定の位置に位置決めされると、図示しない基板押さえ板が基板の上面に下降して基板を上昇しないように押さえる。また、空圧源６によりエアー供給路４内に高圧空気が供給され、この高圧空気は各孔３に流入して各バックアップピン２をコイルスプリング７の弾発性に抗して上昇させる。
【００２６】
図５に示すように、各バックアップピン２は、上端が基板２０又はその下面に実装された電子部品２１に当接するまで上昇する。基板２０の下面からストッパ８の上面までの距離Ｄは、バックアップピン２の上端から溝２ｃの上端までの距離ｄとほぼ等しくなるように設定されており、バックアップピン２が基板２０の下面に当接する位置（上端位置）に達するのとほぼ同時にストッパ８がスプリング１４の作用により溝２ｃに入り込む。一方、電子部品２１に当接したバックアップピン２においては、溝２ｃがストッパ８の位置まで達していないため、溝２ｃにストッパ８が入り込まない。
【００２７】
次いで、バルブ５が閉じられ、これによって、各バックアップピン２に空気源６の高圧空気による上昇力が作用しなくなるため、各バックアップピン２はスプリング７の付勢力によって下方に移動しようとする。このとき、基板２０の下面に当接しているバックアップピン２は、溝２ｃにストッパ８が入り込んでいるため、下方への移動が阻止され、上端位置に維持される。一方、電子部品２１に当接しているバックアップピン２は、溝２ｃにストッパ８が入り込んでいないため、下方への移動が阻止されず、図６に示すように、突起２ｂがエアー供給路４の底面に当接する下端位置（原点位置）に下降する。
【００２８】
この状態において、基板２０は、その下面に当接している複数本のバックアップピン２、２、・・・によりバックアップされた状態となっている。そして、図示しないチップマウンタにより基板２０の上面に電子部品が実装される。
【００２９】
基板の種類が変わるときには、ストッパ８により上端位置に保持されているバックアップピン２、２、・・・を下端位置に戻す処理が行われる。すなわち、各摺動体１０に連結されたシリンダ１１に空圧源１２により空気が供給される。これにより、各シリンダ１１のロッド１１ａがスプリング１１ｂの付勢力に抗して前進し、各摺動体１０が図７の左方向に摺動する。
【００３０】
これにより、各摺動体１０上に取り付けられた各ストッパ８も摺動体１０とともに移動し、段付きネジ１３を中心としてスプリング１４による付勢方向に回動する。さらに摺動体１０が左方向に摺動すると、図８に示すように、各ストッパ８の一側縁が凹部１０ａの角部に当接してストッパ８の回動が停止するが、この状態では、まだ、ストッパ８がバックアップピン２の溝２ｃに係合している。
【００３１】
そして、さらに摺動体１０が左方向に摺動すると、図９に示すように、溝２ｃに係合しているストッパ８が溝２ｃから離脱するため、ストッパ８により上端位置に保持されていたバックアップピン２がスプリング７の付勢力により下端位置に移動し、図２に示す初期状態に復帰する。そして、次の基板が所定位置に供給されると、上述した手順で基板バックアップ機構が新しい基板に対応した状態に設定される。
【００３２】
この基板バックアップ機構は、既に実装されている電子部品をバックアップピンが自動的に避けてバックアップを行うため、作業者が基板に取り付けられた電子部品の位置を確認してバックアップ箇所を決定したり、これを基板バックアップ機構にテーチィングしたり、センサで電子部品の位置を検出したり、基板に付着したバーコードを読み取らせたりする必要がない。したがって、作業者の手間が低減し、基板の機種の切り換え時の段取り時間が短縮し、生産効率の向上に大きく寄与するものである。また、バックアップピンが電子部品に当接した状態で実装を行うと電子部品が破損する恐れが有るが、そのような恐れもない。
【００３３】
また、この基板バックアップ機構は、実装済みの電子部品を検出するセンサや、センサからの情報に基づいて各バックアップピンを制御する複雑な制御システムを必要とせず、バルブも１個しか使用していないため、極めて簡素な構造で、安価に製造することができる。
【００３４】
さらに、この基板バックアップ機構では、バックアップピンを係止しているストッパを解除する機構が、一つの摺動体を摺動させることで同時に複数個のストッパを解除させることができるとともに、部品点数が少ない簡素な構造のものであるため、製造コストが安価である。
【００３５】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上述した実施形態に種々の変形を加えることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、基板をバックアップするにあたって、既に実装されている電子部品をバックアップピンが自動的に避けてバックアップを行うため、作業者が基板に取り付けられた電子部品の位置を確認してバックアップ箇所を決定したり、これをバックアップ機構にテーチィングしたり、センサで電子部品の位置を検出したり、基板に付着したバーコードを読み取らせたりする必要がない。したがって、作業者の手間が低減し、基板の機種の切り換え時の段取り時間が短縮し、生産効率の向上に大きく寄与するものである。また、バックアップピンが電子部品に当接した状態で実装を行うことがないため、部品の破損を防ぐことができる。さらに、本発明の基板バックアップ機構は、実装済みの電子部品を検出するセンサや、センサからの情報に基づいて各バックアップピンを制御する複雑な制御システム等を必要とせず、さらに、バックアップピンを係止しているストッパを解除する機構が、一つの摺動体を摺動させることで同時に複数個のストッパを解除させることができるとともに、極めて簡素な構造であるため、安価に製造することができるとともに、メンテナンスに要する手間と時間を低減することができる。
【００３７】
また、請求項４記載の基板バックアップ機構では、バックアップピンを係止しているストッパを解除する機構が、一つの摺動体を摺動させることで同時に複数個のストッパを解除させることができるとともに、部品点数が少ない簡素な構造のものであるため、製造コストが安価である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態である基板バックアップ機構の平面図。
【図２】  図１のＸ−Ｘ線断面図。
【図３】  図１のＹ−Ｙ線断面図。
【図４】  図１のＺ−Ｚ線断面図。
【図５】  図１の基板バックアップ機構の作用の説明図。
【図６】  図１の基板バックアップ機構の作用の説明図。
【図７】  図１の基板バックアップ機構の作用の説明図。
【図８】  図１の基板バックアップ機構の作用の説明図。
【図９】  図１の基板バックアップ機構の作用の説明図。
【図１０】  従来の基板バックアップ機構の概略構成図。
【図１１】  従来の基板バックアップ機構の概略構成図。
【符号の説明】
２  バックアップピン
６  空圧源（抗力付与手段）
７  コイルスプリング（付勢手段）
８  ストッパ（係止手段）
２０  基板
２１  電子部品
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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