(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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上方に付勢して上端位置に維持する手段と、前記各バックアップピンをそれぞれ前記基台に対して任意の位置で固定する手段と、前記基台の上方の所定の位置に位置決めされた基板の下面に向けて前記基台をあらかじめ設定された間隔まで相対的に接近させるとともに離間させる手段と、を備えた電子部品実装装置の基板バックアップ機構であって、前記バックアップピンを固定する手段は、前記基台に上下方向に延びるように形成され前記バックアップピンを上下方向に移動自在に収容するとともに作動流体が充填された複数個の孔と、前記各バックアップピンの外周部から側方に張り出すとともに前記孔の内周面に摺接するように形成されたピストン部と、前記各孔において前記ピストン部の上下に形成される一対のチャンバを相互に連通接続する連通路と、前記各連通路に設けられた開閉弁とから成る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。
【請求項２】
請求項１に記載の基板バックアップ機構を用いた基板のバックアップ方法であって、
前記基台の上方の所定の位置に下面に電子部品が実装された基板を位置決めするステップと、
前記基台を前記基板の下面に向けてあらかじめ設定された間隔まで相対的に接近させて前記基板の下面またはその面に実装された電子部品に前記バックアップピンを当接させるステップと、
前記各バックアップピンを前記基台に対して固定するステップと、
前記基板の上面に対する電子部品の実装が終了した後に前記基台を前記基板から相対的に離間させるステップと、
を含むことを特徴とする基板のバックアップ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品実装装置に装備される基板バックアップ機構に関し、さらに詳しくは、既に一方の面に電子部品が実装された基板の他方の面に電子部品の実装を行うにあたって、基板の歪みや反りを防止するべく、基板の一方の面を電子部品が存在しない箇所で複数本のバックアップピンにより支持するように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有する基板バックアップ機構で基板の下面を支持するようにしている。ところで、電子部品実装装置では、既に一方の面に電子部品が実装された基板の他方の面に実装を行うことがあり、また、この場合、電子部品の実装位置が異なる複数種類の基板を処理することもある。これらの場合に基板を適切に支持できるように、バックアップピンを基板面及び部品面に自動的に合わせて支持す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】
図７は従来のこの種の基板バックアップ機構の一例を示す正面断面図である。この基板バックアップ機構は、基台１０１と、この基台１０１の上面から上方に向けて突出するとともに基台１０１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１０２、１０２、・・・とを備えている。基台１０１は図示しない昇降機構により上下方向に移動するようになっている。
【０００４】
基台１０１の下部には隔室１０３が形成されていて、この隔室１０３の一端にはエアー出入口１０４が設けられている。このエアー出入口１０４には図示しない空圧源と真空吸引装置が接続されている。隔室１０３内にはゴム等により形成された弾性を有する容器１０５が収容されていて、この容器１０５内にはオイルが充填されている。また、基台１０１の上方にはバックアップピン１０２、１０２、・・・を上下動可能に収容するバックアップ室１０６、１０６、・・・が形成されていて、これらのバックアップ室１０６と容器１０５は連通している。そして、バックアップ室１０６と容器１０５を連通する部分に開閉弁１０７が設けられている。
【０００５】
この基板バックアップ機構を用いて基板に電子部品を実装する手順について説明する。基台１０１の上方の所定の位置に基板２０１が位置決めされると、基板押さえ１０８が基板２０１を上方に移動しないように押さえるとともに、前記昇降機構により基台１０１が所定の位置まで上昇する。そして、前記空圧源により隔室１０３内に高圧空気が供給され、これによって容器１０５が弾性変形し、その内部に充填されたオイルがバックアップ室１０６内に流入する。これによって各バックアップピン１０２が上昇し、図８に示すように、各バックアップピン１０２はそれぞれ基板２０１の下面またはその面に実装された電子部品２０２に当接して停止する。そして、開閉弁１０７が閉じて各バックアップピン２がその位置に固定される。
【０００６】
基板２０１の上面に対する電子部品の実装が終了すると、図９に示すように基台１０１が下降し、処理済みの基板２０１が次工程に向けて搬出されるとともに未処理の基板が基台１０１の上方に搬入されて位置決めされる。そして、基台１０１が上昇して各バックアップピン１０２がその基板の下面を支持する。基板の種類が変わる場合にはバックアップピン１０２の設定をやり直す必要が有る。その手順について説明すると、まず、開閉弁１０７が開くとともに前記真空引き装置が隔室１０３内の空気をエアー出入口１０４を介して外部に吸引する。これによって容器１０５が膨らみ、バックアップ室１０６内のオイルが容器１０５内に流入して各バックアップピン１０２が下端位置に移動し、図７に示す状態に戻る。そして、上述した手順で新しい基板に対するバックアップピン１０２の設定を行う。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の基板バックアップ機構では、バックアップピン１０２により押圧される基板２０１や電子部品２０２が破損するのを防止するために、隔室１０３内の空気圧をセンサで検知して空気圧が所定の圧力に達すると空圧源からの高圧空気の供給を遮断するか、空圧源による高圧空気の供給時間が所定の時間に達すると空圧源を遮断する等の方法がとられている。前者の場合には、センサが必要であるため装置が高価になるという問題が有る。
【０００８】
また、上述した基板バックアップ機構では、全てのバックアップ室１０６が互いに連通しており、一つのバックアップピン１０２が動くと他のバックアップピン１０２も動いてしまうため、信頼性に問題が有る。また、容器１０５がゴム等の弾性を有する材料により形成されているため、繰り返し圧力が与えられることにより亀裂が生じたり、経年変化により弾性が劣化する等、耐久性に問題が有り、信頼性を確保するために一定周期で保守点検あるいは部品交換を行う必要が有る。
【０００９】
さらに、上述した基板バックアップ機構では、隔室１０３への空気の供給及び排出、バックアップ室１０６へのオイルの供給及び排出に時間がかかるため、バックアップピンの設定に時間がかかる。したがって、基板の種類が変わる際の段取り作業に時間がかかり、これによって部品加工工数が高くなり、ひいては基板の製造コストが高くなるという問題が有る。特に、最近においては、高速マウンタにより基板上に電子部品がコンマ数秒単位の短い時間で実装されるため、それに伴って段取り作業の迅速化が求められるようになってきている。
【００１０】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板の種類が変わる際の段取り作業の迅速化を図った基板バックアップ機構を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、構造が簡素で安価に製造することができ、かつ耐久性及び信頼性が高い基板バックアップ機構を提供することにある。
【００１２】
【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、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上方に付勢して上端位置に維持する手段と、前記各バックアップピンをそれぞれ前記基台に対して任意の位置で固定する手段と、前記基台の上方の所定の位置に位置決めされた基板の下面に向けて前記基台をあらかじめ設定された間隔まで相対的に接近させるとともに離間させる手段と、を備えた電子部品実装装置の基板バックアップ機構であって、前記バックアップピンを固定する手段は、前記基台に上下方向に延びるように形成され前記バックアップピンを上下方向に移動自在に収容するとともに作動流体が充填された複数個の孔と、前記各バックアップピンの外周部から側方に張り出すとともに前記孔の内周面に摺接するように形成されたピストン部と、前記各孔において前記ピストン部の上下に形成される一対のチャンバを相互に連通接続する連通路と、前記各連通路に設けられた開閉弁とから成る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である。
【００１４】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の基板バックアップ機構を用いた基板のバックアップ方法であって、
前記基台の上方の所定の位置に下面に電子部品が実装された基板を位置決めするステップと、
前記基台を前記基板の下面に向けてあらかじめ設定された間隔まで相対的に接近させて前記基板の下面またはその面に実装された電子部品に前記バックアップピンを当接させるステップと、
前記各バックアップピンを前記基台に対して固定するステップと、
前記基板の上面に対する電子部品の実装が終了した後に前記基台を前記基板から相対的に離間させるステップと、
を含むことを特徴としている。
【００１５】
【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外観斜視図、図２は図１の基板バックアップ機構の横断面図、図３は図１の基板バックアップ機構の正面断面図、図４は図１の基板バックアップ機構の側面断面図、図５、図６は図１の基板バックアップ機構の作用の説明図である。
【００１６】
本実施形態の基板バックアップ機構は電子部品実装装置の一部を成すもので、図１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、基台１の底面に取り付けられたプレート３とを備えている。このプレート３は、図示しないが、公知の構造の昇降機構に連結されていて、この昇降機構を駆動すると基板バックアップ機構が上方または下方に移動する。
【００１７】
図３に示すように、各バックアップピン２は基台１に形成されたバックアップ室４に収容されている。このバックアップ室４は上下方向に延びる断面円形状のもので、粘度の低いオイル（作動流体）が充填されている。各バックアップピン２の略中央部には外周部から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、このピストン部２ａはバックアップ室４の内周面に摺接している。図６に示すように、このピストン部２ａにより、バックアップ室４の内部に、ピストン部２ａよりも上方のアッパーチャンバ４ａと、ピストン部２ａよりも下方のロアーチャンバ４ｂとが形成されている。
【００１８】
バックアップピン２におけるピストン部２ａよりも下方の部位にはコイル状のスプリング５が同軸状に巻装されていて、このスプリング５の上端はピストン部２ａの下面に接し、下端はバックアップ室４の底面に接し、バックアップピン２を上方に付勢している。このスプリング５により、バックアップピン２のピストン部２ａの上面がバックアップ室４の上端に形成されたストッパ片６に押し付けられてバックアップピン２が上端位置に維持されている。
【００１９】
図４に示すように、各バックアップ室４のアッパーチャンバ４ａとロアーチャンバ４ｂは、ピストン部２ａの可動範囲外において、コの字形の連通路７により連通接続されている。この連通路７の中間部には開閉弁８が設けられており、この開閉弁８は、図４の紙面に直交する方向に基台１を貫通するとともに基台１の両端面に取り付けられたベアリング９（図２参照）を介して基台１に軸線まわりに回転自在に支持されたシャフト８ａと、このシャフト８ａにおける各連通路７に対応する部分にそれぞれ設けられた貫通孔８ｂとから成っている。
【００２０】
貫通孔８ｂは連通路７とほぼ同径となっており、図４に示すように、貫通孔８ｂが連通路７と整列すると、アッパーチャンバ４ａとロアーチャンバ４ｂが連通路７を介して連通した状態となり、オイルが流動できるようになるため、各バックアップピン２が軸方向に移動自在となる。図２に示すように、シャフト８ａは前後に間隔をおいて二本配設されている。各シャフト８ａの一端にはギア１０が固着されており、これらは互いに噛合している。一方のシャフト８ａの一端はロータリアクチュエータ１１に連結されていて、このロータリアクチュエータ１１は図示しない保持具を介して基台１に固定されている。
【００２１】
図４に示す状態でロータリアクチュエータ１１を一方向に駆動すると、シャフト８ａ、８ａが互いに逆方向に所定角度ずつ回転して各貫通孔８ｂがそれぞれ連通路７と整列しない状態となり（図６参照）、各連通路７が遮断される。これによってオイルが流動できなくなるため、各バックアップピン２は軸方向の移動が阻止され、基台１に対して固定された状態となる。この状態からロータリアクチュエータ１１を他方向に駆動すると、各貫通孔８ｂがそれぞれ図４の状態に戻り、連通路７が開通してオイルが流動できるようになるため、各バックアップピン２は軸方向に移動自在となる。なお、ロータリアクチュエータ１１でシャフト８ａを駆動する代わりに、シャフト８ａの一端にツマミを取り付けて手でシャフト８ａを回転させるようにしてもよい。
【００２２】
次に、上述した基板バックアップ機構の作用を説明する。
図示しない基板搬送機構により、下面に電子部品２０２が実装された基板２０１が基板バックアップ機構の上方の所定の位置に搬送されて水平に位置決めされると、基板押さえ板１２が基板２０１の上面に下降して基板２０１を上昇しないように押さえる。また、ロータリアクチュエータ１１が一方向に駆動されて各連通路７が開通し、各バックアップピン２がスプリング５の付勢力により上端位置に移動する。
【００２３】
そして、前記昇降機構が駆動されて基板バックアップ機構が上昇する。このとき、一部のバックアップピン２は基板２０１の下面に実装された電子部品２０２に当接し、スプリング５の付勢力に抗して軸方向下方に移動する。そして、その他のバックアップピン２が基板２０１の下面に当接するのとほぼ同時に基板バックアップ機構の上昇が停止する。そして、ロータリアクチュエータ１１が一方向に駆動されて各バックアップピン２が基台１に対して固定される。
【００２４】
この状態において、基板２０１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、例えば図示しないスクリーン印刷機やチップマウンタなどにより基板２０１の上面にクリーム半田が塗布されたり電子部品が装着される。これが終了すると、前記昇降機構が駆動されて基板バックアップ機構が下降する。また、基板押さえ板１２が上昇して処理済みの基板２０１から離れるとともに、この基板２０１が前記基板搬送機構により次工程に向けて搬送される。そして、前記基板搬送機構により次の未処理の基板が基板バックアップ機構の上方の所定の位置に搬送されてきて位置決めされる。そして、上述した手順でその基板がバックアップされるとともに、その基板に対して電子部品の実装が行われる。
【００２５】
基板の種類が変わるときには、ロータリアクチュエータ１１が他方向に駆動されて各バックアップピン２が基台１に対して移動自在とされる。これによって各バックアップピン２はスプリング５の付勢力により上方に移動し、ピストン部２ａがストッパ片６に当接して停止する。そして、基板バックアップ機構の上方の所定の位置に新しい種類の基板が供給されると、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。
【００２６】
この基板バックアップ機構では、基板２０１をバックアップするにあたって、作業者が基板２０１に取り付けられた電子部品２０２の位置を確認してバックアップ箇所を決める必要がない。また、バックアップピン２が実際に基板２０１に当接しているか否かを確認する必要も無い。したがって、作業者の手間が低減し、生産効率の向上に大きく寄与するものである。
【００２７】
また、バックアップピン２を上昇させるために外部動力（空圧源、油圧源、電源など）を必要としないとともに、スプリング５の付勢力を基板２０１や電子部品２０２が破損しない大きさに設定することで、センサを用いずに基板２０１や電子部品２０２の破損を防止することができるので、低コスト化を図ることができる。また、バックアップ中においては、各バックアップピン２は基台１に固定されているとともに相互に干渉しないため、バックアップ中に各バックアップピン２が移動することがなく、信頼性が高い。
【００２８】
また、上述した基板バックアップ機構はスプリング５や開閉弁８を用いた簡素な構造であるため、安価に製造することができる。また、経年変化等による劣化が生じにくく、耐久性及び信頼性が高い。また、バックアップピン２の設定に時間がかからず、基板の種類が変わる際の段取り作業の迅速化を図ることができるので、部品加工工数及び基板の製造コストの低減を図ることができる。さらに、バックアップピン２間の距離を小さくすることができ、バックアップピン２を高密度に配置することができるため、基板を確実にバックアップすることができる。
【００２９】
なお、上述した実施形態では、基台の上方の所定の位置に位置決め固定された基板に対して基台を接離させるようにした場合について説明したが、基台の上方の所定の位置に位置決めされた基板を基台に対して接離させるようにしてもよい。
【００３０】
その他にも、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。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の基板バックアップ機構は、バックアップピンの設定を迅速に行うことができるため、基板の種類が変わる際の段取り作業の迅速化を図ることができ、部品加工工数及び基板の製造コストの低減を図ることができる。
【００３２】
さらに、基板バックアップ機構は、開閉弁の開閉によりバックアップピンのロックと解除を行うようにしているので、ロックと解除が容易で誤動作が生じにくいとともに、バックアップ中にバックアップピンが相互に干渉して移動することがないため、信頼性が高い。また、構造が簡素であるため、メンテナンス性と耐久性に優れているとともに、安価に製造することができる。さらに、バックアップピン間の距離を小さくすることができ、バックアップピンを高密度に配置することができるので、基板のバックアップを確実に行うことができる。
【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外観斜視図。
【図２】  図１の基板バックアップ機構の横断面図。
【図３】  図１の基板バックアップ機構の正面断面図。
【図４】  図１の基板バックアップ機構の側面断面図。
【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】  従来の基板バック正面断面図。
【図８】  図７の基板バックアップ機構の作用の説明図。
【図９】  図７の基板バックアップ機構の作用の説明図。
【符号の説明】
１    基台
２    バックアップピン
２ａ  ピストン部
４    孔
５    スプリング
７    連通路
８    開閉弁
【図１】
0004641676.tif 000002
【図２】
0004641676.tif 000003
【図３】
0004641676.tif 000004
【図４】
0004641676.tif 000005
【図５】
0004641676.tif 000006
【図６】
0004641676.tif 000007
【図７】
0004641676.tif 000008
【図８】
0004641676.tif 000009
【図９】
0004641676.tif 000010