(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品実装装置において基板を下受けする基板下受けピンの脱着時にこの基板下受けピンをクランプする電子部品実装装置における基板下受けピンのクランプ機構であって、基板下受けピンを側方から挟み込むことによりクランプする複数の爪部材と、これらの爪部材を開閉駆動する開閉駆動手段と、クランプ時に前記基板下受けピンの軸心位置を位置決めする軸位置決め手段と、クランプ時に前記基板下受けピンの上下方向の位置を規制する上下位置決め手段と、クランプ時に前記基板下受けピンの起立姿勢を規制する起立姿勢位置決め手段と、基板下受けピンを下受治具に設けられたピン孔に押し込む押し込み手段とを備え、前記複数の爪部材のうちの１つの爪部材は下端部が内側方向に突出した端部を有し、また他の爪部材は内側面に上下方向の直線部を有し、前記突出した端部は基板下受けピンの側面に円周状に設けられた溝部に嵌入し、前記直線部は基板下受けピンの側面に当接することを特徴とする電子部品実装装置における基板下受けピンのクランプ機構。
【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おいて基板を下受けする基板下受けピンをクランプする電子部品実装装置における基板下受けピンのクランプ機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品が実装される基板には、基板の片面のみならず両面に電子部品が実装されるいわゆる両面実装基板がある。この両面実装基板の実装工程では、まず第１面への実装が行われた後、基板を反転して第２面への実装が行われる。この第２面への実装の際には、第１面すなわち電子部品が既に実装された既実装面が下向きとなるため、基板を実装位置に位置決めして保持する際には電子部品が障害となって基板面を直接的に面支持することが出来ない。
【０００３】
このため既実装面の電子部品実装点以外の下受け可能部位を適宜選定し、この位置を基板下受けピンによって支持する方法が用いられる。この方法では、多数のピン孔が設けられた下受け治具上で前述の下受け可能部位に対応した位置を選定し、これらの位置のピン孔に基板下受けピンを装着することにより、各基板種類に対応した下受け治具が準備される。このため、基板の品種切り替えに際しては、基板下受けピンの配置を対象基板に合わせるため基板下受けピンの下受け治具への脱着作業が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来は基板下受けピンの脱着作業は、主に作業者の手作業によって行われていた。しかしながら、この作業は定められた位置に正確に細いピンを挿入する煩雑な作業である上に基板下受けピンの数は多数であるため、手作業による基板下受けピンの脱着作業は作業者にとって負荷が大きく、この基板下受けピン脱着作業を自動化して容易にかつ正確に行えるようにすることが望まれていた。そしてそのためには、基板下受けピンを正しい姿勢・位置で保持できるクランプ機構および基板下受けピン脱着が容易に行えるピン装着方法が求められていた。
【０００５】
そこで本発明は、基板下受けピンを正しい姿勢・位置でクランプすることができる電子部品実装装置における基板下受けピンのクランプ機構を提供することを目的とする。
【０００６】
【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における基板下受けピンのクランプ機構は、電子部品実装装置において基板を下受けする基板下受けピンの脱着時にこの基板下受けピンをクランプする電子部品実装装置における基板下受けピンのクランプ機構であって、基板下受けピンを側方から挟み込むことによりクランプする複数の爪部材と、これらの爪部材を開閉駆動する開閉駆動手段と、クランプ時に前記基板下受けピンの軸心位置を位置決めする軸位置決め手段と、クランプ時に前記基板下受けピンの上下方向の位置を規制する上下位置決め手段と、クランプ時に前記基板下受けピンの起立姿勢を規制する起立姿勢位置決め手段と、基板下受けピンを下受治具に設けられたピン孔に押し込む押し込み手段とを備え、前記複数の爪部材のうちの１つの爪部材は下端部が内側方向に突出した端部を有し、また他の爪部材は内側面に上下方向の直線部を有し、前記突出した端部は基板下受けピンの側面に円周状に設けられた溝部に嵌入し、前記直線部は基板下受けピンの側面に当接する。
【００１１】
本発明によれば、基板下受けピンをクランプするクランプ機構に、クランプ時に基板下受けピンの軸心位置を位置決めする軸位置決め手段と、基板下受けピンの上下方向の位置を規制する上下位置決め手段と、基板下受けピンの保持方向を規制する方向決め手段とを備えることにより、基板下受けピンを正しい姿勢・位置でクランプすることができ、下受けピン脱着作業を自動化できる。
【００１３】
【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て説明する。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（ａ）は同電子部品実装装置の基板位置決め部の部分断面図、図２（ｂ）は同基板下受けピンの側面図、図３は同電子部品実装装置の基板下受けピンのクランプ機構の断面図、図４（ａ）は同基板下受けピンのクランプ機構の部分側面図、図４（ｂ）は同基板下受けピンのクランプ機構の部分断面図、図５は同電子部品実装装置における基板下受けピンの装着方法の工程説明図である。
【００１４】
まず図１を参照して電子部品実装装置について説明する。図１において、基台１の中央部にはＸ方向に搬送路２が配設されている。搬送路２は図示しない基板を搬送し基板位置決め部３に位置決めする。基板位置決め部３には、搬送路２の間に下受け治具３ａが配設されている。基板位置決め部３については後述する。
【００１５】
搬送路２の両側には電子部品の供給部４が配置され、供給部４には多数台のテープフィーダ５が並設されている。テープフィーダ５はテープに保持された電子部品を収納し、このテープをピッチ送りすることにより電子部品を搭載ヘッドによるピックアップ位置に供給する。Ｘ軸テーブル６には電子部品の搭載ヘッド７が装着されている。Ｘ軸テーブル６は、対向して並設された２基のＹ軸テーブル９に両端を支持されて架設されている。したがってＸ軸テーブル６およびＹ軸テーブル９を駆動することにより搭載ヘッド７は水平移動し、各ピックアップヘッド８によってテープフィーダ５のピックアップ位置から電子部品をピックアップし基板位置決め部３上の基板に実装する。
【００１６】
手前側の供給部４と搬送路２の間には、電子部品を認識するカメラ１０が配設されている。カメラ１０は搭載ヘッド７に保持された状態の電子部品を下方から撮像する。カメラ１０の側方には、ピンストッカ１１およびノズルストッカ１２が配設されている。以下、基板位置決め部３、ピンストッカ１１およびノズルストッカ１２について説明する。
【００１７】
図２（ａ）は、基板位置決め部３における搬送路２およびピンストッカ１１、ノズルストッカ１２の断面を示している。搬送路２のレールの間には、下受け治具３ａが上下動自在に配設されている。下受け治具３ａの上面には多数のピン孔１４が設けられており、ピン孔１４には基板下受けピン１３（以下、単に「ピン１３」と略称する）が装着される。ピン１３は、表裏両面に電子部品が実装される両面実装基板を対象とする場合に用いられる。
【００１８】
すなわち、電子部品実装済みの既実装面が下面となる場合には、既実装面を通常の基板のように平面的に下受けすることができない。このため、基板の下面のうち既実装電子部品と干渉しない下受け可能部位を選定してピン１３によって点状に下受けする必要がある。下受け可能部位は一般に基板種類によって異なっていることから、実装対象が替わる度にピンの配置が変更される。この配置変更は、下受け治具３ａに格子状に多数設けられたピン孔１４の中から対象基板の下受け可能部位に対応したピン孔１４を選定しこれらのピン孔１４にピン１３を装着することによって行われる。
【００１９】
搬送路２の外側にはピンストッカ１１が配設されている。ピンストッカ１１にはピン収納孔１１ａが多数設けられており、ピン収納孔１１ａにはピン１３が縦姿勢で収納される。図２（ｂ）に示すように、ピン１３は、細径ピンを所定長さに切断したものであり、下端部はピン孔１１ａへの挿入を容易にするための面取り１３ａが施されている。また、頭部から所定寸法下方の位置には、ピン１３の側面に円周状に設けられた溝部１３ｂが形成されている。この溝部１３ｂは後述するように、ピン１３をクランプする際の位置決め用として用いられるとともに、クランプ状態でのピン１３の落下を防止する機能を併せて有している。
【００２０】
ピンストッカ１１に隣接してノズルストッカ１２が配設されている。ノズルストッカ１２にはノズル収納孔１２ａが多数設けられており、ノズル収納孔１２ａには各電子部品種類に対応した吸着ノズル１５が収納される。電子部品の種類が切り換えられる度に、搭載ヘッド７はノズルストッカ１２にアクセスし、吸着ノズル１５の自動交換を行う。また、ノズルストッカ１２には、通常の吸着ノズル１５以外に下受けピンをクランプするための専用のクランプツール１６も併せて収納する。図２（ａ）はクランプツール１６を装着した搭載ヘッド７を示している。
【００２１】
基板品種の切り替え時にピン１３の配置変更が必要とされる場合には、搭載ヘッド７はノズルストッカ１２にアクセスしてツールチェンジを行う。すなわち装着している吸着ノズル１５をノズルストッカ１２に戻し、ピンクランプ用のクランプツール１６を搭載ヘッド７に装着する。これにより、電子部品実装用の搭載ヘッド７を用いて、ピン１３の下受け治具３ａへの脱着作業を人手を介することなく自動的に行わせることができる。
【００２２】
次に図３を参照して、ピンクランプ用のクランプツール１６に用いられるクランプ機構について説明する。図３において、クランプツール１６はテーパシャンク部２０およびクランプ機構部２１により構成される。テーパシャンク部２０のテーパ面２０ａは搭載ヘッド７の装着ブロック７ａに設けられた装着孔に嵌合する。テーパシャンク部２０には吸引孔２０ｂが設けられており、搭載ヘッド７に装着された状態では装着ブロック７ａに設けられた吸引孔７ｂと連通する。テーパシャンク部２０の下部には一般の吸着ノズル１５と同様につば部２０ｃが設けられており、ノズルストッカ１２に収納される際には、つば部２０ｃによって保持される。
【００２３】
吸引孔２０ｂの下部はテーパシャンク部２０に設けられた内孔２０ｄと連結しており、内孔２０ｄはクランプ機構部２１のブロック２２に設けられた内孔２２ａとともに、ピストン２３の動作室を形成している。ピストン２３の下部にはロッド２３ａが結合されており、ロッド２３ａは第１のクランプ部材２６および第２のクランプ部材２７とピン２４によってピン結合されている。第１のクランプ部材２６および第２のクランプ部材２７はそれぞれ異なる形状の爪部材であるクランプ爪２６ａ，２７ａを備えている。
【００２４】
クランプ爪２６ａは下端部が横方向（内側方向）に突出した端部２６ｂを有する形状となっており、ピン１３をクランプした状態では、この端部２６ｂはピン１３に設けられた溝部１３ｂに嵌入する。またクランプ爪２７ａは内側面に上下方向の直線部２７ｂが形成されており、ピン１３をクランプした状態では直線部２７ｂはピン１３の側面に当接するようになっている。クランプ爪２７ａの断面形状については後述する。
【００２５】
吸引孔７ｂから真空吸引することによりピストン２３は負圧により上方に移動し、これによりピン支点２５によって支持された第１のクランプ部材２６および第２のクランプ部材２７は、それぞれのクランプ爪２６ａ，２７ａが相互に接近する方向に移動する閉動作を行う。また真空吸引を解除することによりピストン２３は下降し、これにより第１のクランプ部材２６および第２のクランプ部材２７は、それぞれのクランプ爪２６ａ，２７ａが相互に遠ざかる方向に移動する開動作を行う。したがって、クランプ爪２６ａ，２７ａの間にピン１３を位置させた状態で吸引孔７ｂから真空吸引することにより、ピン１３は真空吸引力によって機械的にクランプされる。図示しない真空吸引源およびピストン２３は、クランプ爪２６ａ，２７ａを真空吸引力により開閉する開閉駆動手段となっている。
【００２６】
またブロック２２の下部は下方に突出した凸部２２ｂを形成しており、ピン１３の頭部に凸部２２ｂを当接させた状態で搭載ヘッド７を下降させることにより、ピン１３をピン孔１４内に押し込むことができる。すなわち、ブロック２２の凸部２２ｂは、ピン１３を押し込む押し込み手段となっている。
【００２７】
図４は、クランプツールによってピン１３をクランプした状態を示している。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡＡ断面を示すものであり、クランプ爪２６ａ，２７ａは、クランプ爪２６ａの端部２６ｂによる当接点Ｐ１、クランプ爪２７ａのＶ字状断面の内面の２つの当接点Ｐ１，Ｐ２との３点でピン１３に当接して挟み込んでいる。これにより、ピン１３の軸心位置はクランプ爪２６ａ，２７ａとの３つの当接点で位置決めされる。すなわち、クランプ爪２６ａ，２７ａはピン１３の軸心位置を位置決めする軸位置決め手段となっている。
【００２８】
図４（ａ）に示すように、クランプ状態ではクランプ爪２６ａの端部２６ｂはピン１３の溝部１３ｂに嵌入する。これにより、クランプ時にはクランプ爪２６ａに対するピン１３の上下方向の位置が規制される。すなわち、クランプ爪２６ａに設けられた端部２６ｂは、溝部１３ｂに嵌入する嵌入端部であり、ピン１３の上下方向の位置を規制する上下位置決め手段となっている。これによりピン脱着動作時のピン１３の脱落が防止される。
【００２９】
またクランプ時にはクランプ爪２７ａの直線部２７ｂがピン１３の側面に上下方向に沿って当接し、ピン１３はこの直線部２７ｂにならった起立姿勢で保持され、起立姿勢は直線部２７ｂによって規制される。すなわち、クランプ爪２７ａの直線部はピン１３の側面に沿って当接する当接部であり、ピン１３の起立姿勢を規制する起立姿勢位置決め手段となっている。この直線部２７ｂの長さは、ピン１３の長さに対して所定の比率となるように設定されるため、クランプ状態でのピン１３の起立姿勢の精度は十分に確保される。
【００３０】
次に、図５を参照してクランプツール１６を用いたピン１３の下受け治具３ａへの装着方法について説明する。この装着動作は、搭載ヘッド７にクランプツール１６を装着した後に行われる。まずクランプツール１６を装着した搭載ヘッド７をピンストッカ１１の上方に移動させ、クランプ爪２６ａ，２７ａによってピン１３をクランプする。その後、図５（ａ）に示すように搭載ヘッド７を上昇させることにより、ピン１３を取り出す。
【００３１】
次いで図５（ｂ）に示すように、搭載ヘッド７を下受け治具３ａの装着対象のピン孔１４の上方に位置させ、ピン１３をピン孔１４に位置合わせする。この後、搭載ヘッド７を下受け治具３ａに対して下降させ、図５（ｃ）に示すように下受けピン１３の下端部をピン孔１４のガイドテーパ部１４ａ内に挿入する。そしてこの状態で、クランプ爪２６ａ，２７ａに開動作を行わせてピン１３のクランプを解除する。
【００３２】
これにより、図５（ｄ）に示すようにピン１３は僅かに自由落下し、ピン孔１４内に仮挿入された状態となる。このとき多少の位置ずれがあっても、ピン孔１４のガイドテーパ１４ａ部およびピン１３の面取り部１３ａにより、ピン１３は自由落下の過程でピン孔１４に位置合わせされ、落下後にはピン１３の下端部がピン孔１４内に幾分入り込んだ仮挿入状態となる。
【００３３】
次いで、図５（ｅ）に示すように、クランプ爪２６ａ，２７ａを開いた状態で搭載ヘッド７を下降させる。これにより、クランプツール１６の凸部２２ｂがピン１３の頭部に当接し、さらに搭載ヘッド７の下降を継続することにより、ピン１３はピン孔１４内に押し込まれる。この押し込み動作において、ピン１３はクランプ爪２６ａ，２７ａによる拘束がない状態で上方向から押し込まれるため、拘束状態で押し込まれることによるカジリ現象が発生することなく、スムースにピン孔１４内への押し込みが行われる。そして所定の高さ位置までピン１３を押し込んだならば、搭載ヘッド７はピンストッカ１１上に戻り、上述のピン装着動作を反復する。
【００３４】
このピン装着動作に用いられるクランプツール１６のクランプ機構によれば、クランプ時にピン１３の軸心位置、上下方向位置および起立姿勢方向を規制することができるので、良好な姿勢・位置を保持した状態で確実にピン１３をクランプする。また、上下方向位置決め手段がピン１３の落下防止を兼ねており、クランプ時のピン落下を確実に防止できる。
【００３５】
またこのようなクランプ機構を用いることにより、ピン孔にピンを正しく位置合わせして、自由落下による仮挿入を行わせることが可能となる。これにより、拘束状態のピンを位置ずれ状態のまま圧入する際に生じやすいカジリなどの不具合が発生しない。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、基板下受けピンをクランプするクランプ機構に、クランプ時に基板下受けピンの軸心位置を位置決めする軸位置決め手段と、基板下受けピンの上下方向の位置を規制する上下位置決め手段と、基板下受けピンの保持方向を規制する方向決め手段とを備えたので、基板下受けピンを正しい姿勢、位置でクランプすることができ、下受けピン脱着作業を自動化できる。
【００３７】
またこの自動脱着において、基板下受けピンをクランプしてピン孔に位置合わせし、この基板下受けピンを所定長さだけ装着孔に仮挿入した状態で基板下受けピンのクランプを
解除した後に仮挿入された基板下受けピンを押し込むようにしたので、基板下受けピンのカジリによる不具合が発生せず装着ミスが防止される。
【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】  （ａ）本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の基板位置決め部の部分断面図
（ｂ）本発明の一実施の形態の基板下受けピンの側面図
【図３】  本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の基板下受けピンのクランプ機構の断面図
【図４】  （ａ）本発明の一実施の形態の基板下受けピンのクランプ機構の部分側面図
（ｂ）本発明の一実施の形態の基板下受けピンのクランプ機構の部分断面図
【図５】  本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における基板下受けピンの装着方法の工程説明図
【符号の説明】
３  基板位置決め部
３ａ  下受け治具
４  供給部
７  搭載ヘッド
１１  ピンストッカ
１３  ピン
１３ｂ  溝部
１４  ピン孔
１６  クランプツール
２６ａ、２７ａ  クランプ爪
２６ｂ  端部
２７ｂ  直線部
【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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