(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台上に固定して設けられた固定フレームと、この固定フレームの上方に近接して設けられた収納部の係合溝に摺動自在に係止される係合部により前記収納部に収納可能であって前記固定フレームに着脱自在に固定されるワークカセットと、このワークカセットの下方に載置されるとともにプリント基板を保持する基板保持部と、この基板保持部の位置をＸ方向とＹ方向とθ方向に移動制御するテーブルとを備え、前記ワークカセットを交換することにより、前記プリント基板に対して複数の基板組立作業を実施することが可能な基板組立装置において、前記ワークカセットは、前記プリント基板への部品装着を行うための、部品を貯蔵する貯蔵部と前記部品を吸着保持するノズルとを有するワークカセットを含み、さらにプリント基板に対して加工・調整・検査のいずれか一つの基板組立作業を行うワークカセットも含み、前記部品装着・加工・調整・検査には前記テーブルが前記部品装着・加工・調整・検査の基板組立作業をされる個所へ移動することを特徴とする基板組立装置。
【請求項２】
部品装着・加工・調整・検査の基板組立作業を行う複数個のワークカセットが着脱自在に固定フレームに固定されるとともに、このワークカセットは自立可能とした請求項１に記載の基板組立装置。
【請求項３】
部品装着・加工・調整・検査の基板組立作業を行う複数のワークカセットは、夫々外形を同じにするとともに、直方体形状とした請求項２に記載の基板組立装置。
【請求項４】
部品装着の基板組立作業を行うワークカセットは、線材を予め定められた長さに切断するとともにプリント基板に装着する請求項１に記載の基板組立装置。
【請求項５】
部品装着の基板組立作業を行うワークカセットは、粒子状部品をプリント基板に装着する請求項１に記載の基板組立装置。
【請求項６】
加工の基板組立作業を行うワークカセットは、プリント基板に設けられたパターンを切断するルーターを有する請求項１に記載の基板組立装置。
【請求項７】
調整の基板組立作業を行うワークカセットは、プリント基板に設けられた電子部品の調整を行う調整棒を有する請求項１に記載の基板組立装置。
【請求項８】
検査の基板組立作業を行うワークカセットは、プリント基板に装着された部品に当接して検査する検査端子を有する請求項１に記載の基板組立装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の組立に係わり、更に詳しくは多品種にも柔軟に対応できる基板組立装置とこれを用いた基板組立方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来のプリント基板の組立について説明する。従来のプリント基板の組立は図３２に示すようなものであった。即ち、１はプリント基板を加工する専用の金型であり、プリント基板に孔等をあけるものである。
【０００３】
そして、このプリント基板は専用に設けられたクリーム半田の印刷機２でクリーム半田の印刷がなされていた。また、必要に応じて、ディスペンサ等でクリーム半田の塗布がなされた。
【０００４】
次に、専用の部品装着機３で種々の部品が装着される。この部品には夫々複数種類の抵抗、コンデンサ、インダクタンス、半導体等がある。このように部品が装着されたプリント基板はリフロー炉４内を通過することによって、前記部品はプリント基板に半田付（固着）される。
【０００５】
次に、専用の調整装置或いは検査装置５で調整や検査を行い、最後にワークシート状のプリント基板においては、専用の分割金型６で分割をしていた。このようにしてプリント基板は組み立てられていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような従来の基板組立装置では、夫々の工程ごとに夫々専用の組立装置を用いているため、組立基板の変更等に対しては、これら専用の組立装置の工程を解体して、必要に応じて新しく専用の基板組立装置を導入するとともに専用の組立工程を準備する必要があり、その労力は大変なものであった。
【０００７】
本発明はこのような問題点を解決するもので、例え組立基板の変更等が生じても柔軟に対応できる基板組立装置を提供することを目的としたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成する為に本発明の基板組立装置は、基台上に固定して設けられた固定フレームと、この固定フレームの上方に近接して設けられた収納部の係合溝に摺動自在に係止される係合部により前記収納部に収納可能であって前記固定フレームに着脱自在に固定されるワークカセットと、このワークカセットの下方に載置されるとともにプリント基板を保持する基板保持部と、この基板保持部の位置をＸ方向とＹ方向とθ方向に移動制御するテーブルとを備え、前記ワークカセットを交換することにより、前記プリント基板に対して複数の基板組立作業を実施することが可能な基板組立装置において、前記ワークカセットは、前記プリント基板への部品装着を行うための、部品を貯蔵する貯蔵部と前記部品を吸着保持するノズルとを有するワークカセットを含み、さらにプリント基板に対して加工・調整・検査のいずれか一つの基板組立作業を行うワークカセットも含み、前記部品装着・加工・調整・検査には前記テーブルが前記部品装着・加工・調整・検査の基板組立作業をされる個所へ移動することを特徴としたものである。
【０００９】
これにより、例え組立基板の変更等が生じても柔軟に対応できる基板組立装置を得ることができる。
【００４０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００４１】
（実施の形態１）
図３は、本発明の基板組立装置を用いたプリント基板組立の工程図である。図１において、１１はプリント基板を加工する工程であり、基板組立装置（図１、図２を用いて実施の形態２で説明する）であり、この基板組立装置に加工系のワークカセットを挿入して、プリント基板に孔あけやパターンカット等の加工をする。
【００４２】
そして次の工程１２では、この加工されたプリント基板にクリーム半田の印刷機でクリーム半田の印刷がなされる。また、必要に応じて、基板組立装置に流体系のワークカセットを挿入してクリーム半田等の塗布がなされる。
【００４３】
次に工程１３では、基板組立装置に装着系のワークカセットを挿入して種々の部品が装着される。この部品装着工程ではワークカセットにより夫々複数種類の抵抗、コンデンサ、インダクタンス、半導体等が装着される。
【００４４】
次の工程１４では、部品が装着されたプリント基板がリフロー炉内を通過する。このことによって、前記部品はプリント基板に半田付（固着）される。また、必要に応じて、固着系のワークカセットを用いて特殊な部品を半田付することもある。
【００４５】
次の工程１５では、基板組立装置に調整・検査系のワークカセットを挿入して調整或いは検査を行う。
【００４６】
そしてワークシート状のプリント基板においては、工程１６で分割系のワークカセットを挿入してプリント基板をワークシートから分割する。
【００４７】
このようにしてプリント基板組み立てのほとんどの工程は、この基板組立装置に挿入されるワークカセットを交換することによって実現できる。従って、着脱自在なワークカセットを交換することにより、種々の基板組立作業が実施できるので、多種変量生産等で組立基板の変更等に柔軟に対応することができる。
【００４８】
また、組立基板の変更が生じた場合、その組立基板専用の専用機を設ける必要がないので、低価格の基板組立工程が実現できる。
【００４９】
なお、この基板組立装置は、工程の数だけ用いる必要もなく、適宜、生産量に応じて最適の数で構成すれば良い。この場合、ワークカセットを交換することにより、極端な話、一台の基板組立装置でもプリント基板を組み立てることができる。特に多品種少量生産においては特にその威力を発揮するものである。いわゆる、屋台方式の生産も可能となる。
【００５０】
以下、実施の形態２では、本組立基板工程に使用する基板組立装置の説明を行い。実施の形態３以降では夫々のワークカセットの説明を行う。特に実施の形態３と４では装着系のワークカセットの詳細な説明を行い、それ以降のワークカセットに関しては実施の形態３，４を参考に説明の簡略化を図っている。
【００５１】
（実施の形態２）
図１は基板組立装置の斜視図であり、図２はその断面図である。図１、図２に示すように、基板組立装置２１は、直方体形状をした基台２２の上面にプリント基板２３を保持して移動する基板保持部２４を備えている。基台２２の前記右側にはプリント基板２３を供給するローダ部２５が配置され、反対の左側には基板保持部２４からプリント基板２３を排出するアンローダ部２６が配置されている。プリント基板２３は、ベルトコンベアに連結された右側のローダ部２５から基板保持部２４に供給され、このプリント基板２３に後述するワークカセット３５で定められた夫々特有の作業が施された後、アンローダ部２６によって左側のベルトコンベアに連結される。そして、次の部品装着装置による作業へと進んで行く。
【００５２】
基板保持部２４は、図１、図２に示すように、基台２２の上面をＹ方向に摺動するＹテーブル２７と、その上部に取り付けられてＸ方向に摺動するＸテーブル２８と、その上部に取り付けられて回転するθテーブル２９から構成されている。そして、このθテーブル２９には、プリント基板２３の一対の端部を保持する一対のガイドレール３０が設けられている。
【００５３】
Ｙテーブル２７、Ｘテーブル２８、θテーブル２９は夫々モータ３１，３２，３３によって独立して駆動されるようになっている。
【００５４】
また、基台２２の上部には固定フレーム３４が取り付けられ、この固定フレーム３４の中央部の下側の空間にはワークカセット３５が固定フレーム３４から吊り下げられた状態で固定されて配置されている。そして、基板保持部２４はワークカセット３５の下部の空間をＸ，Ｙ，θ方向に移動するようになっており、ワークカセット３５から直接プリント基板２３に作業を加えることができる。従って、簡便な基板組立装置２１を実現することができる。
【００５５】
なお、このワークカセット３５は固定フレーム３４に着脱自在に装着できるので、ワークカセット３５を交換することにより、種々の基板組立作業に対応することができる。
【００５６】
また、図２に示すように、固定フレーム３４の上方には収納部３６が設けられている。この収納部３６にはワークカセット３５が収納されている。ワークカセット３５はその外形が直方体形状をしており、自立可能である。また固定フレーム３４の上方に近接して設けられている収納部３６内にワークカセット３５が挿入して固定され、自動交換が能率良くできるようになっている。
【００５７】
３７は固定フレーム３４の上方に設けられた係合溝であり、ワークカセット３５の上方に設けられた係合部３８に係合して上下方向が固定される。また、ワークカセット３５の後面に設けられた凸部３９と固定フレーム３４の立壁に設けられた凹部４０が係合して左右方向が固定される。
【００５８】
また、収納部３６においても、この収納部３６の上方に設けられた係合溝３７ａとワークカセット３５の上方に設けられた係合部３８とが係合して摺動自在に係止されて収納される。
【００５９】
（実施の形態３）
次に、装着系の作業をするためのワークカセット３５のうち、無極性の部品５１を供給するワークカセット５２について図４、図５を用いて説明する。
【００６０】
ワークカセット５２は、直方体形状をした金属製のフレーム５３を有し、このフレーム５３の上部に部品５１をばら状態で貯蔵している貯蔵部５４が設けられている。
【００６１】
部品５１は、（詳細な説明は後述するが）通路５５に導かれ、この通路５５に沿って一列に整列して搬送されるようになっている。この通路５５は、その始端が後ほど説明する部品整列部に連通するとともに、その終端は位置決め部５６に連結されている。
【００６２】
この位置決め部５６は、通路５５に沿って搬送された先頭の部品５１の前方面と当接する位置決め部５６と、部品５１を位置決め部材５７側に吸引する真空路５８により部品５１を確実に位置決め部材５７に当接させており、正確な位置決めが行われる。なお、真空路５８には、ニップル５９が接続され、このニップル５９を介して真空源が接続されて、吸引動作が所定のタイミングで行われるものとなっている。
【００６３】
また、位置決め部５６の上部にはプッシャ６０が配置されている。このプッシャ６０には、位置決め部５６で位置決めされた部品５１を吸着して保持するノズル６１と、このノズル６１を下方に付勢するばね６２を有している。ノズル６１内部には真空源に接続されるとともに所定のタイミングで吸着動作を行う真空路が設けられている。ノズル６１の上部には、ばね６２の受けとなるフランジ部６３が設けられており、このフランジ部６３の下面は揺動するレバー６４の上面と当接するようになっている。
【００６４】
このレバー６４は、図４に示す電磁ソレノイド６５によって、軸６６を中心として揺動するようになっている。つまり、電磁ソレノイド６５の駆動により、レバー６４は実線で描かれた位置から想像線で描かれた位置へと移動し、これに伴い、ばね６２の付勢力によりノズル６１が下方に移動することになる。逆に、このノズル６１の上昇は、電磁ソレノイド６５の駆動によってレバー６４が上方に揺動することによってなされる。
【００６５】
また、図５に示すように、位置決め部５６の下部には出口６７が設けられ、ノズル６１の下端に吸着保持された部品５１は、この出口６７を通ってプッシャ６０に連結されたノズル６１の下降に伴ってワークカセット５２からプリント基板２３に装着される。即ち、基板組立装置２１の基板保持部２４に保持されたプリント基板２３にそのまま直接実装される訳である。
【００６６】
なお、図４に示すように、ワークカセット５２のフレーム５３の上部には基板組立装置２１に取り付けられる係合部３８が設けられている。一方、基板組立装置２１の固定フレーム３４の中央部の下面には、図２に示すように、係合溝３７が設けられており、ワークカセット５２の係合部３８を固定フレーム３４の内壁に当接させて位置決めしている。また、この位置決めを更に確実なものにするために、ワークカセット５２の後面には図４に示す凸部３９を設け、図２に示す固定フレーム３４の立壁面の凹部４０に嵌合するようになっている。この固定フレーム３４の立壁面にはコネクタが設けられており、このコネクタにワークカセット５２の後面に設けられたコネクタ６８が接続するようになっている。これらのコネクタにより基板組立装置２１とワークカセット５２は電気的に接続されて、連続した動作ができるようになっている。
【００６７】
また、貯蔵部５４の前面にはバーコード５０が貼り付けられており、このバーコード５０には貯蔵部５４内の部品５１の品番等の情報が記載されている。従って、自動交換時に容易に品番等を確認することができる。また、フレーム５３は直方体であり、自動交換できるように自立可能となっている。
【００６８】
次に、基板組立装置２１及びワークカセット５２の動作について説明する。先ず、ワークカセット５２においては、図５に示すように部品５１が通路５５に沿って整列して搬送される。そして、通路５５の終端に設けられた位置決め部５６で、先頭の部品５１が真空路５８によって吸引され、この部品５１の前方面が位置決め部材５７に当接して正確に位置決めされる。次に、プッシャ６０のノズル６１が先頭の部品５１を吸着保持する。
【００６９】
このとき、同時に図１に示す基板保持部２４のＸテーブル２８又はＹテーブル２７が夫々モータ３２，３１によって駆動され、部品５１が実装される個所に移動させる。次に、部品５１を出口６７から下方へ移送し、プリント基板２３の所定個所に部品５１を実装する。
【００７０】
このとき、部品５１を所定の角度でプリント基板２３に実装する場合は、図１に示す基板保持部２４のθテーブル２９のモータ３３の駆動によって回転させて実装作業を行う。
【００７１】
以上のような構成とすることで、ばら状態の部品５１を取り出して、安定した部品実装を行うことができる。
【００７２】
また、ノズル６１をワークカセット５２に一体的に取り付け、このワークカセット５２の下方に配置されたプリント基板２３に直接実装するので、部品５１の位置決めから実装までの時間を大幅に短縮して、実装作業の高速化を図ることができる。
【００７３】
更に、ワークカセット５２を基板組立装置２１に吊り下げて取り付け、このワークカセット５２の下方の空間を基板保持部２４が移動するので、基板組立装置２１の構造が簡単なものとなり、小型化を図ることができる。
【００７４】
次に、ワークカセット５２に用いられて、ばら状態の部品５１を整列する部品整列部について図６に基づいて説明する。図６において、５３ａはフレームであり、７１はこのフレーム５３ａの上部に設けられた（磁性体電極を有するチップ状の）部品５１の投入口である。７２は部品５１の収納室であり、この外周には円形状のガイド７３が設けられている。
【００７５】
この収納室７２の壁７４の後方には、複数個の磁石７５がＢ方向に回転しており、この磁石７５に吸引されて部品５１もガイド７３に沿って上方に持ち上げられる。７７は部品５１の取入口であり、予め定められた方向に整列された部品５１のみこの取入口７７から取り入れられる。取り入れられた部品５１は、取入口７７に滑らかに連結して設けられた通路５５に整列された状態で流入され、下方の終端７８に向かって流れていく。
【００７６】
このように構成されているので、磁石７５が設けられた回転板７９がＢ方向に回転することにより、複数個の部品５１はガイド７３面と壁７４面の双方向に同時に吸引されて回転板７９と一緒に回転する。この状態で取入口７７にくると、この取入口７７に対して予め定められた方向に整列している部品５１は取り入れられ、通路５５内を下流に向かって流出して行く。
【００７７】
一方、取入口７７で整列していない部品５１ａは、取入口７７に流入することはできず、落下して再びガイド７３面と壁７４面の双方向に吸引されて回転板７９と一緒に回転する。このように、取入口７７に流入する前に部品５１はガイド７３面と壁７４面の双方向に同時に吸引されているので、多くの部品５１は既に整列されていることになる。本実施の形態では１分間に略１０００個の部品整列ができる。
【００７８】
８０は通路５５全長の半分より下流側の距離に設けられた検出センサであり、非接触の透過型光センサで形成されている。そして、この検出センサ８０で部品５１が充満していることを検出すると、磁石７５の回転を停止するように制御している。このことにより、部品５１が収納室７２内で不要に擦れることを防止するとともに磁石の回転エネルギーの省力化も図っている。
【００７９】
なお、検出センサ８０は、本実施の形態では透過型の光センサを用いたが反射型の光センサでも良い。また、磁気センサを用いることもできる。ここで、重要なことは、部品を傷めない点或いは検出スピードの速い点で非接触型の検出センサを用いることである。
【００８０】
８１は、ＤＣモータであり、ウオームギア８２を介して回転板７９に駆動力を伝え、回転板７９をＢ方向に回転させている。
【００８１】
（実施の形態４）
次に、装着系の作業をするためのワークカセット３５のうち、有極性の部品１０１を供給するワークカセット１０２について図７から図１３を用いて説明する。このワークカセット１０２は部品１０１の種類ごとに複数個用意されており、その外形形状は全て同じ直方体形状であり、自立可能となっている。
【００８２】
図７において、１０３は直方体形状をした金属製のフレームであり、このフレーム１０３内には部品１０１が収納されたエンボステープ１０４が巻き付けられたテープリール１０５が設けられている。なお、エンボステープ１０４は、部品１０１が収納されているキャリアテープ１０６と、このキャリアテープ１０６に収納された部品１０１と、この部品１０１がこぼれないように蓋をするトップテープ１０７とで構成されている。
【００８３】
テープリール１０５から導かれるエンボステープ１０４は、プーリ１０８で方向が略９０度変えられる。方向転換されたエンボステープ１０４は、部品整列部を形成するスプロケットホイール１０９と、このスプロケットホイール１０９に対向して設けられるとともにスプロケットホイール１０９と等速回転をするロータリーノズル１１０に導かれる。なお、スプロケットホイール１０９は、モータ１１１でドライブホイール１１２を回転させて、このドライブホイール１１２に連結されている。
【００８４】
この部品整列部でエンボステープ１０４のトップテープ１０７がめくり上げられ、キャリアテープ１０６内の部品１０１がロータリーノズル１１０側に移される。そして、部品１０１が取り出されたキャリアテープ１０６は再びトップテープ１０７と合わさってフレーム１０３のキャリアテープ出口１１３から排出される。
【００８５】
一方、ロータリーノズル１１０に移された部品１０１は通路１１４に取り込まれ後述する位置決め部１１５に送られる。この位置決め部１１５に導かれた部品１０１は、プッシャに連結されたノズル１３１で真下にあるプリント基板２３に直接部品１０１を装着する。
【００８６】
１１７は、ワークカセット１０２を図２に示す固定フレーム３４の係合溝３７に係合して上下方向を固定する係合部であり、フレーム１０３の上部に設けられている。また、１１８はワークカセット１０２を固定フレーム３４の凹部４０に挿入されて左右方向を固定する凸部であり、フレーム１０３の後面に設けられている。また、１１９は基板組立装置２１本体とワークカセット１０２との間の電気信号の授受を行うコネクタである。
【００８７】
図８は、スプロケットホイール１０９とロータリーノズル１１０対向部近傍の拡大図である。図８において、スプロケットホイール１０９とロータリーノズル１１０の対向面１２０にエンボステープ１０４が流入する。このとき対向面１２０の直前でエンボステープ１０４からトップテープ１０７がめくり上げられる。１２１はロータリーノズル１１０に設けられた孔であり、部品１０１をロータリーノズル１１０側へ真空吸着する。そして、部品１０１はロータリーノズル１１０に吸着したまま通路１１４に流入する。この通路１１４は図９に示すように断面が部品１０１の外形と相似形をしており、部品１０１の外形より若干大きくしてある。そして、ロータリーノズル１１０に吸着された部品１０１は、略９０度搬送されたところでロータリーノズル１１０と別れて通路１１４のみを進行する。
【００８８】
このようにして、エンボステープ１０４に収納された部品１０１はそのままの状態で極性の方向を変えることなくロータリーノズル１１０を介して通路１１４に導かれる。なおここで、スプロケットホイール１０９とロータリーノズル１１０とは等速度で回転している。また、部品１０１が取り出されたキャリアテープ１０６とトップテープ１０７は再び合わさって、スプロケットホイール１０９でキャリアテープ出口１１３に向かって搬送される。
【００８９】
図１０は、位置決め部１１５の断面図である。図１０において、１３０はガイドブロックである。通路１１４の端部１１４ａはガイドブロック１３０の縦方向の壁に連結されている。このガイドブロック１３０の内側は、部品１０１が一個のみ流入するように四角形をしている。１３１はプッシャであり、ガイドブロック１３０内に流入された部品１０１をプリント基板２３方向に押圧するプッシャに連結されている。このノズル１３１の中心には孔１３２が設けられており、部品１０１を上方向１３３に吸引して固定している。
【００９０】
１３４は、下方に向かって開口したガイド部であり、このガイド部１３４の長さは部品１０１の高さ寸法の略３倍（１０ｍｍ）にしている。この寸法にすることにより、確実に部品１０１をプリント基板２３の部品装着位置１３５へガイドする。１４６は、ガイド部１３４の終端に設けられた部品１０１の出口である。
【００９１】
１３６は、部品１０１が自然落下しない程度の吸引力を有する直径１ｍｍの永久磁石であり、通路１１４の端面１１４ａに対向する壁面に装着されている。なお、この磁石１３６の取付け位置については、図１１、図１２で詳細に説明する。
【００９２】
ガイド部１３４の先端に近接してプリント基板２３が位置している。このプリント基板２３は、Ｘ（横）方向とＹ（縦）方向とθ方向に精密に移動制御できる基板保持部２４上に載置される。１４５は、磁石１３６の中心に設けられた直径０．５ｍｍの吸着孔であり、部品１０１を略６００ｍＨｇの力で真空吸着するものである。
【００９３】
そして、一つ目のプリント基板２３に部品１０１の装着が完了した後、基板保持部２４を移動させて、次の部品１０１を装着する。このようにして、プリント基板２３に部品１０１を装着したら、次のプリント基板２３を基板保持部２４に載置する。以下この動作を繰り返す。
【００９４】
図１１は、ガイドブロック１３０の要部の側面断面図である。図１１において、磁石１３６は、通路１１４の端部１１４ａに対向するガイドブロック１３０の壁面に設けられている。更に詳しくは、ノズル１３１の押圧面１３１ａとの角部１３７に磁石１３６の中心がくるように設けられている。すなわち、部品１０１は角部１３７の一点を中心として固定される。
【００９５】
１３８は、部品１０１の有無を検出する光センサである。この光センサ１３８は、機構センサや磁気センサも考えられるが、磁石１３６の近傍で使用されるため光りセンサが最適である。
【００９６】
図１２は、ガイドブロック１３０の要部の上面断面図である。図１２において、磁石１３６は、通路１１４の端部１１４ａに対向するガイドブロック１３０の一方の壁面１３９に設けられている。更に詳しくは、一方の壁面１３９とこの壁面１３９に隣接する他方の壁面１４０の隅部１４１に磁石１３６の中心がくるように設けられている。すなわち、部品１０１は隅部１４１の一点を中心として固定される。
【００９７】
このようにして、部品１０１は常に角部１３７と隅部１４１の一点を中心として位置決めされるので、結局部品１０１は図１３に示すようにノズル１３１の下面中央の定まった位置に吸着されることになる。このようにして部品１０１はノズル１３１の下面中央に位置させることができるので、プリント基板２３上に装着された他の部品１０１ａにノズル１３１が当接することはなく、高密度実装が可能となる。
【００９８】
以上のように構成することにより、部品１０１は真空吸着する吸着孔１４５と磁石１３６を用いて固定される。その固定される位置はガイドブロック１３０の両壁とプッシャに連結されたノズル１３１の押圧面１３１ａで形成される角部１３７と隅部１４１を基準にして固定されるので、精密な位置決めができるとともに簡便な基板組立装置が実現できる。また、磁石１３６を用いているので、例え停電等があったとしても部品１０１が落下することはない。
【００９９】
（実施の形態５）
次に、装着系の作業をするためのワークカセットのうち、ジャンパーチップ部品（０オーム抵抗）１５０を供給するワークカセット１５１について、図１４を用いて説明する。このワークカセット１５１は部品１５０の長さの種類ごとに複数個用意されている。また、その外形形状は着脱自在を実現するため全て同じ直方体形状であり、自動交換のため自立可能となっている。
【０１００】
図１４において、１５２は直方体形状をした金属製のフレームであり、このフレーム１５２内には、黄銅線１５３が巻回されたリール１５４と、このリール１５４に巻回された黄銅線１５３が導かれる通路１５５と、この通路１５５の終端１５６に連結された部品供給口１５７と、この部品供給口１５７内において前記終端１５６の対向面に設けられた導電性の端子１５８と、前記部品供給部１５７内を上下方向に摺動するノズル１５９と、このノズル１５９の摺動をガイドするガイド部１６０と、ノズル１５９の中心に設けられた吸引用の孔１６１と、この孔１６１と真空源を接続するパイプ１６２と、前記黄銅線１５３を搬送するローラ１６３で構成されている。
【０１０１】
このローラ１６３と端子１５８の間には電圧が加えられており、黄銅線１５３の先端が端子１５８に当接すると電流が流れて、黄銅線１５３の先端が確実に端子１５８に当接したことを検出している。
【０１０２】
また、１６４は、部品供給口１５７の横方向の寸法であり、これは部品１５０の長さに対応している。従って、黄銅線１５３の先端が端子１５８に当接すれば、予め定められた部品１５０の長さを得ることができる。この時点で孔１６１で黄銅線１５３を吸引する。そして、黄銅線１５３を終端１５６で切断するとともにノズル１５９を下方に移動させてプリント基板２３に直接装着する。
【０１０３】
このワークカセット１５１は、図１５に示すようにプリント基板２３に設けられたパターン１６５をまたいでランド１６６ａ、１６６ｂ間を部品１５０で接続させるものである。
【０１０４】
なお、黄銅線１５３の線径は０．３ｍｍから０．４ｍｍのものを用い、部品１５０の長さは２ｍｍのものと１．６ｍｍのものができるように２種類のワークカセット１５１を用意している。
【０１０５】
（実施の形態６）
次に、装着系の作業をするためのワークカセットのうち、半田ボール（粒子状部品の一例として用いた。なおこの他に極小金属、非金属の極小部品等がある）１７０を供給するワークカセット１７１について図１６を用いて説明する。このワークカセット１７１の外形形状は着脱自在を実現するため全て同じ直方体形状であり、自動交換のため自立可能となっている。
【０１０６】
図１６において、１７２は直方体形状をした金属製のフレームであり、このフレーム１７２内には、半田ボール１７０が貯蔵された貯蔵部１７３と、この貯蔵部１７３の底面から連結された半田ボール１７０の通路１７４と、この通路１７４の終端１７５に連結された部品供給口１７６と、この部品供給口１７６内であって、前記終端１７５から供給される半田ボール１７０を吸着するノズル１７７と、このノズル１７７の上下運動をガイドするガイド部１７８とを有した構成となっている。
【０１０７】
そして、半田ボール１７０はノズル１７７に吸着されて下方へ移動してプリント基板２３に図１７に示すように装着される。このようにして、バルク部品装着用の半田ボール１７０を装着することができる。
【０１０８】
（実施の形態７）
図１８は加工系の作業をするためのワークカセット１８０である。このワークカセット１８０の外形形状は着脱自在を実現するため全て同じ直方体形状であり、自動交換のため自立可能となっている。
【０１０９】
図１８において、１８１は直方体形状をした金属製のフレームであり、このフレーム１８１内には、回転体１８２をガイドするガイド部１８３と、回転体１８２に圧縮空気を送って略毎分３０００回転させるための圧縮空気を供給するホース１８４と、回転体１８２の先端に着脱自在に取り付けられたドリル１８５と、このドリル１８５を上下方向に移動させるために回転体１８２からクラッチ機構を介して外表面に設けられたネジ溝１８６と、このネジ溝１８６と連結された歯車１８７と、この歯車１８７を回転させるモータ１８８とで構成されている。そして、ドリル１８５の上下方向の制御を行っている。この上下方向の制御にネジ溝１８６と歯車１８７を用いて精密に行う理由は、プリント基板２３に孔１８９をあける作業と、パターン１９１をカットする作業では上下方向の制御精度が大幅に異なるからである。
【０１１０】
ここで、ドリル１８５を用いればプリント基板２３に図１９に示すように丸穴１８９をあけることができるし、ルーターを用いれば長孔１９０を設けることもできる。また、ルーターを用いれば図２０に示すようにパターン１９１をカットすることもできる。このようにパターンカットすることにより、プリント基板２３の仕様違いによる回路変更や調整を行うことができる。
【０１１１】
また、この加工系のワークカセット１８０を用いることにより、従来のように金型を用いる必要がなくなる。
【０１１２】
また、加工系としてはこの他に、超音波利用、レーザ加工、スポット溶接、パターントリミング、１軸ダイシング等がある。
【０１１３】
なお、分割に対しても加工用のワークカセット１８０を用いて分割することができる。即ち、ワークシート状のプリント基板２３を加工用のワークカセット１８０のルーターを使って分割する。
【０１１４】
（実施の形態８）
図２１はクリーム半田を塗布するワークカセット（流体系のワークカセットの一例として用いた）２００である。このワークカセット２００の外形形状は着脱自在を実現するため全て同じ直方体形状であり、自動交換のため自立可能となっている。
【０１１５】
図２１において、２０１は直方体形状をした金属製のフレームであり、このフレーム２０１内にはクリーム半田が充填されたシリンジ２０２と、このシリンジ２０２の上下方向の運動をガイドするガイド部２０３と、このシリンジ２０２に連結されるとともにクリーム半田を押圧する圧縮空気が供給されるホース２０４と、シリンジ２０２の端部に着脱自在に設けられるとともにクリーム半田が流出する注射針２０５と、シリンジ２０２に連結されるとともに支点２０６で回動自在に軸支されたレバー２０７と、このレバー２０７に連結してシリンジ２０２を上下方向に駆動するソレノイド２０８とで構成されている。
【０１１６】
そして、ソレノイド２０８を下方に移動させて、ホース２０４から圧縮空気を送ることにより、シリンジ２０２内のクリーム半田が押圧されて注射針２０５から流出し、プリント基板２３に塗布される訳である。
【０１１７】
なお、本実施の形態ではクリーム半田の塗布について説明したが、これはクリーム半田に限ることはなく、全ての粘性流体に使用することができ、フラックスの塗布や接着剤の塗布にも使用が可能である。また、ペン文字書き、スタンプ、導体描画等への使用も可能である。
【０１１８】
（実施の形態９）
図２２は半田付けをするワークカセット２１０である。このワークカセット２１０の外形形状は着脱自在を実現するため全て同じ直方体形状であり、自動交換のため自立可能となっている。
【０１１９】
図２２において、２１１は直方体形状をした金属製のフレームであり、このフレーム２１１内には半田２１２が巻回されたリール２０９と、半田２１２を半田ごて２１３の先端に案内する通路２１４と、半田ごて２１３の上下運動をガイドするガイド部２１９と、この半田ごて２１３に連結されるとともに支点２１５で回動自在に軸支されたレバー２１６と、このレバー２１６に連結して半田ごて２１３を上下方向に駆動するソレノイド２１７と、半田２１２を搬送するローラ２１８とで構成されている。
【０１２０】
そして、半田塗布に必要な半田量がローラ２１８で搬送される。次に半田ごて２１３で半田２１２を溶かすとともに下方に移動させて、半田ごて２１３先端の半田をプリント基板２３に溶着させる。
【０１２１】
なお、半田２１２をプリント基板２３上に設けられたパターンに盛ることにより、パターンのインダクタンスを変えて、発振周波数の調整等に用いることができる。また、パターンを強化して大電流を流すようにすることもできる。
【０１２２】
また、図２３に示すようにリング状の半田２２０をワークカセットで製作するとともに、図２４に示すようにプリント基板２３に挿入されたテストピン２２１の固定に用いることもできる。なお、テストピン２２１の他にハトメ、リベット等の小物機構部品をワークカセットから供給することもできる。
【０１２３】
（実施の形態１０）
図２５は調整系ワークカセット２２５である。このワークカセット２２５の外形形状は着脱自在を実現するため全て同じ直方体形状であり、自動交換のため自立可能となっている。
【０１２４】
図２５において、２２６は直方体形状をした金属製のフレームであり、このフレーム２２６には外枠２２７と、この外枠２２７の一方の端に着脱自在に装着された調整棒２２８と、外枠２２７の他方の端に装着されるとともに調整棒２２８を微小回転させるパルスモータ２２９と、外枠２２７をガイドするガイド部２３０と、外枠２２７に連結されるとともに支点２３１で回動自在に軸支されたレバー２３２と、このレバー２３２に連結して外枠２２７を上下方向に駆動するソレノイド２３３と、外枠２２７を下方に付勢するばね２３４とで構成されている。
【０１２５】
ここで、調整棒２２８は非磁性体で形成されている。また、この調整棒２２８は、半固定ボリュームの調整においては先端がプラス型を用い、トリマーコンデンサの調整においては、先端がマイナス型を用い、コイルの調整においては、先端が錐状のものを用いる。そして、これらの部品を予備調整しておくことにより、本調整の時間を短縮させる。また、信号出力を他のワークカセットで観測しながら本調整をすることもできる。なおここで、ばね２３４は先端がプラス型あるいはマイナス型の調整棒２２８が確実に被調整側と嵌合するために設けたものである。
【０１２６】
図２６は、プリント基板２３上に装着されたコイル２３５を調整棒２２８で割ってインダクタンスを調整している例である。
【０１２７】
図２７は、コンデンサ２４０と抵抗２４１の並列回路及び、コンデンサ２４２とインダクタ２４３の並列回路である。このような回路の場合、図２８に示すようにプリント基板２３上に部品２４５を装着し、この上に更に部品２４４を積層搭載している。このことにより並列回路を立体的に形成することができる。また同種部品の並列接続によりインピーダンスを調整することもできる。なお、このときのワークカセットは、実施の形態３で用いたワークカセット５２或いは実施の形態４で用いたワークカセット１０２を用いると良い。また、このように部品２４５に部品２４４を積層搭載することにより、小型化を図ることができる。
【０１２８】
（実施の形態１１）
図２９は検査系ワークカセット２５０である。このワークカセット２５０の外形形状は着脱自在を実現するため全て同じ直方体形状であり、自動交換のため自立可能となっている。
【０１２９】
図２９において、２５１は直方体形状をした金属製のフレームであり、このフレーム２５１には外枠２５２と、この外枠２５２の一方の端に着脱自在に装着された検査端子２５３と、この検査端子２５３の信号を外部に導くケーブル２５４と、外枠２５２をガイドするガイド部２５５と、外枠２５２に連結されるとともに支点２５６で回動自在に軸支されたレバー２５７と、このレバー２５７に連結して外枠２５２を上下方向に駆動するソレノイド２５８とで構成されている。
【０１３０】
そして、この検査端子２５３を降下させて被検査物に当接させ、被検査物の信号をケーブル２５４を介して検査部に伝送する。このようにして、前もってデータをとったり、検査をしておくことにより、最終検査の検査スピードをあげることができる。また、調整系のワークカセット２２５と組み合わせて調整を行うこともできる。
【０１３１】
（実施の形態１２）
図３０は確認系ワークカセット２６０である。このワークカセット２６０の外形形状は着脱自在を実現するため全て同じ直方体形状であり、自動交換のため自立可能となっている。
【０１３２】
図３０において、２６１は直方体形状をした金属製のフレームであり、このフレーム２６１にはＣＣＤカメラ２６２と、このカメラ２６２の信号を外部に導くケーブル２６３が内蔵されている。
【０１３３】
そして、この確認系のワークカセット２６０は図３１に示すように、先ずプリント基板２３の位置決めマーク２６５を検出して、この位置決めマーク２６５が基準になるように補正する。次に、例えば部品２６６を装着し、次に半導体２６７を装着する。このとき、半導体２６７の脚２６８が予定された位置にあるかを再び確認して補正する。このようにフィードバックすることにより、正確な位置に部品を装着することができる。
【０１３４】
なおこの確認系のワークカセット２６０は他のワークカセット３５と協働して用いる。
【０１３５】
（実施の形態１３）
ワークカセット内にバーコードラベル等がテープに貼り付けられたリールを設け、このラベルをテープから剥がしながら直接プリント基板に貼り付けることができる。
【０１３６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、着脱自在なワークカセットを交換することにより、複数の基板組立作業が実施できるので、組立基板の変更等に柔軟に対応することができる。即ち、多種変量生産あるいは変種変量生産にも容易に対応することができる。
【０１３７】
また、組立基板の変更が生じた場合、その組立基板専用の専用機を設ける必要がないので、低価格の基板組立装置が実現できる。さらに、ワークカセットを基板組立装置に取り付け、このワークカセットの下方の空間を基板保持部が移動するので、基板組立装置の構造が簡単なものとなり、小型化を図れる。さらにまた、ワークカセットを固定フレーム上方の収納部に収納可能なので、ワークカセットの自動交換が能率よくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態２における基板組立装置の斜視図
【図２】同、側面断面図
【図３】同、実施の形態１における基板組立装置を用いた基板組立の工程図
【図４】同、実施の形態３における基板組立装置のワークカセットの斜視図
【図５】同、要部断面図
【図６】同、ワークカセットを形成する部品整列部の正面図
【図７】同、実施の形態４による基板組立装置のワークカセットの側面図
【図８】同、要部拡大図
【図９】同、通路の断面図
【図１０】同、位置決め部の断面図
【図１１】同、要部の側面断面図
【図１２】同、要部の上面断面図
【図１３】同、ノズル近傍の断面図
【図１４】同、実施の形態５による基板組立装置のワークカセットの側面図
【図１５】同、プリント基板にジャンパー線を装着した平面図
【図１６】同、実施の形態６による基板組立装置のワークカセットの側面図
【図１７】同、プリント基板に半田ボールを装着した平面図
【図１８】同、実施の形態７による基板組立装置のワークカセットの側面図
【図１９】同、プリント基板を加工した平面図
【図２０】同、パターンを切断した平面図
【図２１】同、実施の形態８による基板組立装置のワークカセットの側面図
【図２２】同、実施の形態９による基板組立装置のワークカセットの側面図
【図２３】同、リング半田の平面図
【図２４】同、半田付け完了時の断面図
【図２５】同、実施の形態１０による基板組立装置のワークカセットの側面図
【図２６】同、コイルを調整する断面図
【図２７】同、並列回路図
【図２８】同、部品を積層搭載した場合の断面図
【図２９】同、実施の形態１１による基板組立装置のワークカセットの側面図
【図３０】同、実施の形態１２による基板組立装置のワークカセットの側面図
【図３１】同、プリント基板を確認する平面図
【図３２】従来の基板組立装置を用いた工程図
【符号の説明】
２１  基板組立装置
２２  基台
２３  プリント基板
２４  基板保持部
２７  Ｙテーブル
２８  Ｘテーブル
２９  θテーブル
３４  固定フレーム
３５  ワークカセット
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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