基板位置決め装置

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【発明の名称】	基板位置決め装置
【発明者】	【氏名】柿沼武一
【要約】	【課題】基板の大きさに関係なく確実に基板を一対のガイドレールに密着状態に位置決めできる基板位置決め装置を提供する。【解決手段】一対のガイドレール１の下方に水平に配設され前記一対のガイドレール１の内面側に上下動可能な一対の押圧部材５の下端に当接して前記一対の押圧部材５を上昇させる昇降プレート９と、昇降プレート９の上面に垂直に立設され前記基板３の両側端以外の下面を支持する複数の押付けピン１５と、昇降プレート９の下部の複数箇所を支持し回転力により昇降プレート９を昇降させる複数の昇降機構１７と、各昇降機構１７に回転力を付与する駆動部４５と、駆動部４５からの回転力を前記各々の昇降機構１７に同時に伝達する回転力伝達機構２９とにより基板位置決め装置７が構成され、複数の昇降機構１７が昇降プレート９を昇降する機能と昇降ガイドの機能を兼ね備えている。

【特許請求の範囲】
【請求項１】互いに平行して対向する側面部と、側面部の上端から互いに近づく方向に突出する上面部とからなるガイドレールが前記上面部を水平にして一対設けられ、この一対のガイドレールにより、両側面部の間で上面部の下方において当該ガイドレールの所定位置まで搬送されて電子部品が装着される基板のガイドレール側に位置する両側端を、前記一対のガイドレールの側面部の内面で上下移動可能に設けられた押圧部材を介して前記一対のガイドレールの上面部に向けて上昇させることにより、前記基板を一対のガイドレールの上面部の下面に押圧して位置決めする基板位置決め装置において、前記一対のガイドレールの下方に水平に配設され前記一対の押圧部材の下端に当接して前記一対の押圧部材を上昇させる昇降プレートと、前記昇降プレートの上面に垂直に立設され前記基板の両側端以外の下面を支持する複数の押付けピンと、前記昇降プレートの下部の複数箇所を支持し回転力により前記昇降プレートを昇降させる複数の昇降機構と、前記昇降機構に回転力を付与する駆動部と、前記駆動部からの回転力を前記各々の昇降機構に同時に伝達する回転力伝達機構と、を備えたことを特徴とする基板位置決め装置。
【請求項２】前記昇降機構が、前記昇降プレートの下部に、互いにほぼ等間隔をあけた３箇所に設けられたことを特徴とする請求項１記載の基板位置決め装置。
【請求項３】前記昇降機構が、前記昇降プレートの下部の四隅に設けられたことを特徴とする請求項１記載の基板位置決め装置。
【請求項４】前記昇降機構が、前記昇降プレートの下部に水平に固定されたボールネジナットと、前記ボールネジナットに螺合して下端部が基台に回転自在に支持され回転により前記ボールネジナットおよび昇降プレートを昇降させるボールネジ軸とからなるボールネジにより構成されたことを特徴とする請求項１記載の基板位置決め装置。
【請求項５】前記回転力伝達機構が、前記各々のボールネジのボールネジ軸に軸着されたプーリと、これらのプーリに掛け渡されたタイミングベルトと、このタイミングベルトおよび前記駆動部に連結されたブロックとにより構成されたことを特徴とする請求項４記載の基板位置決め装置。
【請求項６】前記回転力伝達機構が、前記複数のボールネジのボールネジ軸に軸着されたスプロケットと、これらのスプロケットに掛け渡されたチェーンと、このチェーンおよび前記駆動部に連結されたブロックとにより構成されたことを特徴とする請求項４記載の基板位置決め装置。
【請求項７】前記駆動部が、前記ブロックにロッドを連結したエアシリンダにより構成されたことを特徴とする請求項６記載の基板位置決め装置。
【請求項８】前記駆動部が、モータにより構成され、このモータの回転軸が歯車機構を介して前記ブロックに連結されたことを特徴とする請求項６記載の基板位置決め装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＩＣなどの電子部品が装着される基板を一対のガイドレールの所定位置に密着状態に位置決めする基板位置決め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来において、水平で前後左右方向に移動するＸーＹテーブル上に、所定の間隔を保って互いに平行に一対のガイドレールが配置され、このガイドレールの所定位置まで移動機構により基板が搬送される。そして、ＩＣなどの電子部品を基板に装着するために、搬送されてきた基板を一対のガイドレールの所定位置に密着状態で基板位置決め装置により位置決めが行なわれ、基板位置決め装置は、例えば、特許第２５６５１８１号などで公知である。
【０００３】このような基板位置決め装置６１は、図８および図９に示すように、所定の大きさの矩形状に形成されて基台６５の上方に水平に配設された昇降プレート６３を備える。基台６５はＸーＹテーブル上に固設され、昇降プレート６３の中央部の下面には、基台６５に固設されたエアシリンダ６７のロッド６７ａの先端部が固着され、エアシリンダ６７のロッド６７ａの伸縮により昇降プレート６３が水平な状態を保って上下動される。昇降プレート６３の上面には複数の押付けピン６９が垂直に立設され、これらの押付けピン６９は同じ長さに形成され、これらの押付けピン６９により基板７１が水平に支持される。昇降プレート６３の四隅の下面には垂直な昇降ガイド７３が設置され、各々の昇降ガイド７３は垂直に設けられたガイドピン７５を備え、このガイドピン７５の先端が昇降プレート６３に固着され、ガイドピン７５が基台６５に固定されたガイド筒７７に上下移動可能に支持されている。
【０００４】また、一対のガイドレール７９は、互いに平行して対向する側面部７９Ａと、側面部７９Ａの上端から互いに近づく方向に突出する上面部７９Ｂとで断面がＬ字状に形成され、不図示の移動機構により一対のガイドレール７９を介して基板７１の両側端が側面部７９Ａの内側で案内されつつ搬送され、基板７１の両側端は、図１０に示すように、一対のガイドレール７９の側面部７９Ａの内面に上下動可能に設けられた一対の押圧部材８１の上端に支持されている。この状態で、エアシリンダ６７を駆動してロッド６７ａを伸長させると、昇降プレート６３が上昇し、更に上昇すると、図１１および図１２に示すように、一対の押圧部材８１および押付けピン６９により基板７１の下面が支持されて、昇降プレート６３の上昇に伴って基板７１が上昇し、一対の押圧部材８１により基板７１が一対のガイドレール７９の上面部７９Ｂの下面に押圧されて密着状態に一対のガイドレール７９に位置決めされる。この場合、昇降プレート６３の上昇に伴って、昇降プレート６３の四隅の各々の昇降ガイド７３のガイドピン７５がガイド筒７７に支持された状態で上昇するため、昇降プレート６３が水平に保持された状態が維持され、これにより、図１１および図１２に示すように、両側端の押圧部材８１による基板７１の押付けが確実となり、基板７１の全体を一対のガイドレール７９に密着状態で位置決めされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したような従来の基板位置決め装置において、昇降プレートに対して幅および長さが小さな基板を位置決めする際には、以下のような不具合が生じてしまう問題があった。すなわち、小さな基板に電子部品を装着するには、図１３の矢印で示すように、一対のガイドレール７９を移動して小さな基板７１の幅に合わせ、基板７１が一対のガイドレール７９により搬送され、一対のガイドレール７９の内面側に上下動可能に設けられた一対の押圧部材８１の上端に基板７１が支持されている。この状態で、エアシリンダ６７により昇降プレート６３を上昇させて一対の押圧部材８１により基板７１を一対のガイドレール７９に向けて押圧すると、基板７１が小さいことから、密着させようとする基板７１の下方にエアシリンダ６７が位置しなくなるため、図１４および図１５に示すように、基板７１が存在しない昇降プレート６３の箇所が矢印で示すように上昇して、昇降プレート６３が傾いてしまい、基板７１の正確な位置決めができなくなり、部品装着の精度が悪化するという問題が生ずる。これを防止するためには、昇降プレート６３の四隅に設置された昇降ガイド７３を剛性の高い構造に形成することもできるが、コストが嵩むとともに、基板７１のサイズが大きくなるに伴って昇降プレート６３も大型化し、昇降ガイド７３を更に剛性の高いものにする必要がある。
【０００６】そこで、本発明は、昇降プレートを昇降する昇降機構に昇降プレートを水平に維持する機能と昇降プレートを昇降させる機能の双方を付与することにより、基板の大きさに関係なく確実に基板を一対のガイドレールに密着状態に位置決めできる基板位置決め装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の基板位置決め装置は、互いに平行して対向する側面部と、側面部の上端から互いに近づく方向に突出する上面部とからなるガイドレールが前記上面部を水平にして一対設けられ、この一対のガイドレールにより、両側面部の間で上面部の下方において当該ガイドレールの所定位置まで搬送されて電子部品が装着される基板のガイドレール側に位置する両側端を、前記一対のガイドレールの側面部の内面で上下移動可能に設けられた押圧部材を介して前記一対のガイドレールの上面部に向けて上昇させることにより、前記基板を一対のガイドレールの上面部の下面に押圧して位置決めする基板位置決め装置において、前記一対のガイドレールの下方に水平に配設され前記一対の押圧部材の下端に当接して前記一対の押圧部材を上昇させる昇降プレートと、前記昇降プレートの上面に垂直に立設され前記基板の両側端以外の下面を支持する複数の押付けピンと、前記昇降プレートの下部の複数箇所を支持し回転力により前記昇降プレートを昇降させる複数の昇降機構と、前記昇降機構に回転力を付与する駆動部と、前記駆動部からの回転力を前記各々の昇降機構に同時に伝達する回転力伝達機構とを備えたことを特徴とする。
【０００８】本発明では、一対のガイドレールにより搬送されてきた基板の両側端は、一対のガイドレールの側面部の内面に上下動可能に設けられた一対の押圧部材の上端に支持されている。駆動部を駆動すると、回転力伝達機構により回転力が昇降機構により伝達され、昇降プレートおよび押付けピンが上昇して各押付けピンの先端が基板の下面に当接するとともに、基板の両側端を支持している押圧部材の下端が昇降プレートに当接する。更に昇降プレートが上昇すると、一対の押圧部材および複数の押付けピンにより基板の下面が支持され基板が上昇して、基板の両側端が一対の押圧部材により一対のガイドレールの上面部の下面に押圧されて密着状態に一対のガイドレールに位置決めされ、この状態で、基板に電子部品の装着が行なわれる。
【０００９】したがって、複数の昇降機構が昇降プレートを昇降するとともに、昇降機構が従来の昇降ガイドの機能を果すので、昇降プレートが水平に維持された状態で昇降され、これにより、小さな基板を一対の押圧部材によりガイドレールに押圧する際にも昇降プレートが傾くことがなくなり、基板の全体を一対のガイドレールに密着状態で位置決めすることが可能となる。また、複数の昇降機構が昇降プレートを昇降させる機能と従来の昇降ガイドの機能を果すため、特に大きな基板の場合でも別に高剛性の昇降ガイドを設けることなく、大きな基板の位置決めを確実に行うことが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、図１は基板位置決め装置を示す平面図、図２は基板位置決め装置を示す正面図、図３は空圧回路図、図４および図５は基板位置決め装置の動作を説明する概略正面図である。
【００１１】図１～図５において、１は一対のガイドレール、３は基板、５は一対の押圧部材、７は基板位置決め装置を示す。前後左右方向に移動するＸーＹテーブル上に基台２７が固着され、ガイドレール１は基台２７の上方で、互いに平行し左右方向に水平に延在して一対配置され、互いの間隔を任意にセットできるようになっている。ガイドレール１は互いに対向する側面部１Ａと、側面部１Ａの上端から互いに近づく方向に突出する上面部１Ｂとから断面がＬ字状に形成されている。また、押圧部材５は、図５に示すように、一対のガイドレール１の側面部１Ａの内面に上下動可能に設けられ、一対のガイドレール１により側面部１Ａの間で、かつ上面部１Ｂの下方で搬送されてきた基板３の両側端を各上端で支持している。
【００１２】基板位置決め装置７は、図１～図３に示すように、所定の幅および長さの長方形の外形に形成されて水平に配設された昇降プレート９を備えている。この昇降プレート９は、図１に示すように、正面から見て、左右の両側および後方側の奥部を残すように、平面形状で正面から内部に切欠かれた逆Ｕ字状に形成され、軽量構造となっている。また、昇降プレート９の上面で上記ガイドレール１の延在方向における両側部には、四角い棒状の固定部材１１がガイドレール１の延在方向と直交する方向に延在して固着され、これらの固定部材１１の上面に上記一対の押圧部材５の下端が当接する。また、上記両側の固定部材１１に挟まれるように昇降プレート９の上面に取付けプレート１３が設置され、取付けプレート１３の上面には基板３の両側端を除く下面を先端で水平に支持する複数の押付けピン１５が上方に向け垂直に突設されている。
【００１３】昇降プレート９は、手前の両隅と奥部の中央部の３箇所が昇降機構１７を介して基台２７上に水平に昇降可能に支持され、これらの昇降機構１７は昇降プレート９の周方向に互いにほぼ等間隔に配設されている。各々の昇降機構１７はボールネジ１９により構成されており、ボールネジ１９は、図２に示すように、右回りにネジが設けられたボールネジ軸１９ａと、このボールネジ軸１９ａに螺合するボールネジナット１９ｂとにより構成されている。ボールネジ１９のボールネジナット１９ｂは、図２に示すように、筒状の取付けハウジング２１を介して水平に昇降プレート９の下部に取付けられている。
【００１４】また、ボールネジ１９を取付ける３つの取付けハウジング２１のうち、１つの取付けハウジング２１はその先端面が昇降プレート９に設けられた孔２３ａを介してボルトにより固着され、他の２つの取付けハウジング２１の先端面が昇降プレート９に設けられた長穴２３ｂを介してボルトにより固着されており、上記２つの取付けハウジング２１が長穴２３ｂにより後述するタイミングベルト３３の張力を調整できるようになっている。上記ボールネジナット１９ｂにはボールネジ軸１９ａが螺合されてボールネジ軸１９ａが垂直に配設され、ボールネジ軸１９ａの下端部はボールベアリング２５を介して基台２７に回転自在に支持されている。
【００１５】さらに、上記３つの昇降機構１７の各ボールネジ軸１９ａに回転力を伝達する回転力伝達機構２９が基台上に設けられており、この回転力伝達機構２９は、図２に示すように、ボールネジ軸１９ａのボールネジナット１９ｂとボールベアリング２５との間に軸着されたプーリ３１と、輪状に形成されたタイミングベルト３３と、テンションリール３５と、ブロック３７により構成されている。すなわち、各々の昇降機構１７のボールネジ軸１９ａの各プーリ３１にタイミングベルト３３が掛け渡され、タイミングベルト３３の途中にテンションリール３５が介装され、これによりタイミングベルト３３に張力を付与するようになっている。上記テンションリール３５は長穴３５ａを介してボルトにより基台２７に固着され、長穴３５ａによりテンションリール３５を僅かに移動することによりタイミングベルト３３の張力の調節ができるようになっている。
【００１６】さらに、上記昇降プレート９の正面の両側に設けられたボールネジ１９の間に位置するタイミングベルト３３の中央部分にボルトにより長方形に形成されたブロック３７が取付けられている。このブロック３７は、上記正面に位置するタイミングベルト３３に平行に基台２７上に固着されたガイド板３９上に設置され、タイミングベルト３３に沿って移動することができる。また、上記ガイド板３９の先端部および基端部には、上記ブロック３７に当接して衝撃をやわらげるショックアブソーバ４１、４３が設けられている。
【００１７】上記ブロック３７には、タイミングベルト３３を回動する駆動部であるエアシリンダ４５のロッド４５ａが連結されている。エアシリンダ４５はそのロッド４５ａが上記正面のタイミングベルト３３に沿うように基台２７上に固設されており、エアシリンダ４５のロッド４５ａの伸縮によりブロック３７を介してタイミングベルト３３が移動して各昇降機構１７のボールネジ１９の各プーリ３１を介してボールネジ軸１９ａを回動し、これによりボールネジナット１９ｂおよび取付けハウジング２１を介して昇降プレート９および取付けプレート１３を昇降できるようになっている。
【００１８】また、上記エアシリンダ４５は図３に示すような空圧回路に接続されている。すなわち、エアシリンダ４５の各ポートにはスピードコントローラ４７を介してエアシリンダ４５のロッド４５ａの伸長と縮小とを切換える電磁弁５１に連結され、電磁弁５１にはレギュレータ５３を介して空気ポンプ５５に連結されている。そして、空気ポンプ５５の駆動によりレギュレータ５３、電磁弁５１およびスピードコントローラ４７を介してエアシリンダ４５に圧縮空気が送給され、電磁弁５１の切換えにより、エアシリンダ４５のロッド４５ａの伸縮が行なわれる。
【００１９】次に、上記構成の基板位置決め装置７により基板３を位置決めする場合について説明する。不図示の移動機構により一対のガイドレール１に沿って搬送されてきた基板３の両側端は、図４に示すように、一対のガイドレール１の側面部１Ａの内面に上下動可能に設けられた一対の押圧部材５の上端に支持されている。
【００２０】そこで、電磁弁５１をエアシリンダ４５のロッド４５ａが伸長するように切換えておき、空気ポンプ５５を駆動すると、エアシリンダ４５のロッド４５ａが伸長してブロック３７が図１中のａ方向に移動する。これに伴って、タイミングベルト３３が図１中の時計方向に移動し、各々の昇降機構１７のボールネジ軸１９ａに軸着された各プーリ３１を介して各々のボールネジ軸１９ａが図５の矢印で示す時計方向に回転する。各ボールネジ軸１９ａの回転により、ボールネジ軸１９ａにそれぞれ螺着されたボールネジナット１９ｂおよび取付けハウジング２１が上方に移動し、これと同時に昇降プレート９および押付けピン１５が上昇して各押付けピン１５の先端が基板３の下面に当接するとともに、基板３の両側端を支持している押圧部材５の下端が昇降プレート９に固着された固定部材１１に当接する。昇降プレート９が更に上昇すると、一対の押圧部材５および複数の押付けピン１５により基板３が支持されて、昇降プレート９の上昇に伴って基板３が側面部１Ａの間で上昇し、図５に示すように、両側端の一対の押圧部材５により基板３が一対のガイドレール１の上面部１Ｂの下面に押圧されて密着状態に一対のガイドレール１に位置決めされる。そして、ブロック３７が最先端まで移動した際には、ショックアブソーバ４１に衝突してそれ以上タイミングベルト３３の移動が行なわれない。
【００２１】この場合、昇降プレート９を昇降する複数の昇降機構１７のボールネジ軸１９ａおよびボールネジナット１９ｂが従来の昇降ガイドの機能を果すため、昇降プレート９が水平に維持された状態で昇降され、これにより、面積の小さな基板３を一対の押圧部材５によりガイドレール１に押圧する際に昇降プレート９が傾くことがなくなり、基板３の全体を一対のガイドレール１に密着状態で位置決めすることが可能となる。また、複数の昇降機構１７が昇降プレート９を昇降させる機能と従来の昇降ガイドの機能を果すため、特に大きな基板３の場合でも別に高剛性の昇降ガイドを設けることなく、大きな基板３の位置決めを確実に行うことが可能となる。
【００２２】基板３を位置決めして基板３に電子部品が装着されると、空気ポンプ５５を停止して電磁弁５１を切換え、その後、空気ポンプ５５を駆動することにより、エアシリンダ４５のロッド４５ａが伸縮してブロック３７が移動し、タイミングベルト３３が図１中の矢印ｂ方向に移動する。これに伴って、各々のプーリ３１を介してボールネジ軸１９ａが反時計方向に回転し、これによりボールネジナット１９ｂおよび取付けハウジング２１が下方に移動し、同時に昇降プレート９および押付けピン１５が下降する。上記ブロック３７が最基端まで移動すると、ショックアブソーバ４３に衝突して、それぞれ以上のロッド４５ａの縮小が行なわれない。
【００２３】このように本基板位置決め装置７においては、昇降プレート９の下部の３箇所にほぼ等間隔で配設された昇降機構１７により昇降プレート９を昇降するとともに、複数の昇降機構１７が従来の昇降ガイドの機能を果すため、小さな基板３をガイドレール１に押圧する際に昇降プレート９が傾くことがなくなり、小さな基板３の位置決めを正確に行うことが可能となる。また、複数の昇降機構１７が昇降プレート９を昇降させる機能と従来の昇降ガイドの機能を果すため、特に大きな基板３の場合でも別に高剛性の昇降ガイドを設けることなく、大きな基板３の位置決めを確実に行うことが可能となる。
【００２４】次に、本発明の他の実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、図６は基板位置決め装置を示す平面図、図７は基板位置決め装置を示す正面図である。本実施の形態の基板位置決め装置７では、図６および図７に示すように、昇降プレート９の下部の四隅にボールネジ１９からなる昇降機構１７を配設し、大型の基板３に対応できるようにしたものである。本実施の形態の基板位置決め装置７でも、上記実施の形態と同様に昇降プレート９が逆Ｕ字状に形成されており、ボールネジ１９、ブロック３７、エアシリンダ４５および空圧回路が上記同様に構成されている。そして、上記同様に、複数の昇降機構１７により昇降プレート９が昇降されるため、小さな基板３をガイドレール１に押圧する際に昇降プレート９が傾くことがなくなり、小さな基板３の位置決めを正確に行うことが可能となるとともに、複数の昇降機構１７が昇降プレート９を昇降させる機能と従来の昇降ガイドの機能を果すため、特に大きな基板３の場合でも別に高剛性の昇降ガイドを設けることなく、大きな基板３の位置決めを確実に行うことが可能となる。
【００２５】尚、昇降機構１７として、ボールネジナット１９ｂとボールネジナット１９ｂからなるボールネジ１９により構成したが、これに限らず、回転力により昇降プレート９を昇降させる機構であれば、適用することができる。また、回転力伝達機構２９として、各々のボールネジ軸１９ａに軸着されたプーリ３１と、こられのプーリ３１に掛け渡されたタイミングベルト３３と、タイミングベルト３３および駆動部に連結されたブロック３７とにより構成したが、これに限らず、各々のボールネジ軸１９ａに軸着されるスプロケットと、これらのスプロケットに掛け渡されたチェーンと、チェーンおよび駆動部に連結されたブロック３７とにより構成してもよい。さらに、駆動部として、ブロック３７にロッド４５ａを連結したエアシリンダ４５により構成したが、これに限らず、駆動部をモータにより構成し、モータの回転軸を歯車機構を介してブロック３７に伝達するようにしてもよく、同様な効果を得ることができる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、昇降プレートの下部の複数箇所にほぼ等間隔で配設された昇降機構により昇降プレートを昇降するとともに、複数の昇降機構が従来の昇降ガイドの機能を果すため、小さな基板をガイドレールに押圧する際に昇降プレートが傾くことがなくなり、小さな基板の位置決めを正確に行うことが可能となる。また、複数の昇降機構が昇降プレートを昇降させる機能と従来の昇降ガイドの機能を果すため、特に大きな基板の場合でも別に高剛性の昇降ガイドを設けることなく、大きな基板の位置決めを確実に行うことが可能となる。

【出願人】	【識別番号】０００００２１８５【氏名又は名称】ソニー株式会社
【出願日】	平成１０年（１９９８）２月９日
【代理人】
【公開番号】	特開平１１－２３３９９８
【公開日】	平成１１年（１９９９）８月２７日
【出願番号】	特願平１０－２６９３８