| 【発明の名称】 |
部品装着装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】大野 勝彦
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| 【要約】 |
【課題】部品装着時における電子回路基板の上面の位置決め精度を向上させることができ、また、電子回路基板の厚さの違いによる機械的な調整が不要となる基板位置決め装置を備えた部品装着装置を得ること。
【解決手段】本発明の部品装着装置は、電子部品Ｐを装着しようとする電子回路基板Ｂの基板位置決め装置５０Ａを具備しており、その基板位置決め装置５０Ａが、基板Ｂの下面の水平高さ位置を規制し、その下面を基準面とする基板下面規制手段（第１シリンダ５２、バックアップピン５４など）と、その基板下面規制手段によって下面が規制されている前記基板Ｂの両側縁の上面を押し下げ、前記基板下面の前記両側縁を支持している送りベルト３７と共にベルトガイド３６の段部３８の水平面に押し付けて、前記基板Ｂの部品装着面を一定の水平高さ位置に規制する基板上面規制手段（ベルトガイド３６、第２シリンダ６０、押し下げアーム５８など）とから構成されている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 部品を装着する部品装着位置と、該部品装着位置へベルトガイドに沿って移動する送りベルトによって電子回路基板を搬送する基板搬送手段と、該基板搬送手段によって搬送されてきた前記電子回路基板を前記装着位置に位置決めする基板位置決め手段と、前記装着位置に位置決めされた前記電子回路基板の表面の所定の位置に自動的に部品を装着する部品装着手段とを備えた部品装着装置において、前記基板位置決め手段が、前記電子回路基板の下面の水平高さ位置を規制し、該下面を基準面とする基板下面規制手段と、該基板下面規制手段によって下面が規制されている前記電子回路基板の両側縁の上面を押し下げ、前記基板下面の前記両側縁を支持している前記送りベルトと共に前記ベルトガイドの水平面に押し付けて、前記電子回路基板の部品装着面を所定の水平高さ位置に規制する基板上面規制手段とから構成されていることを特徴とする部品装着装置。
【請求項２】 前記基板上面規制手段がベルトガイドの下面に固定されているアクチュエータと、該アクチュエータに連結された連結部材の上端部に固定され、前記電子回路基板の両側縁の上方に存在する押し下げ部材とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の部品装着装置。
【請求項３】 異種の電子回路基板の厚さに応じて部品装着面の高さが変化するのを、電子部品を吸着した前記部品装着手段のその電子回路基板上への降下ストロークを変化させる降下ストローク可変手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の部品装着装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、部品装着時の装着基準面を電子回路基板の下面として、その上方から電子回路基板の所定の位置に部品を自動的に装着する部品装着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】先ず、部品装着装置における従来技術の基板位置決め装置を説明する。図２は一般的な部品装着装置の部品装着部の斜視図、図３は図２に示した部品装着部の一部側面図、図４は従来技術の部品装着装置における基板位置決め装置の要部を略線的に示していて、同図Ａはその部品装着前の電子回路基板の支持状態を示す側面図、同図Ｂはその部品装着時の電子回路基板の位置決め状態を示す側面図、そして図５は従来技術の部品装着装置における他の基板位置決め装置の要部を略線的に示していて、同図Ａはその部品装着前の電子回路基板の支持状態を示す側面図、同図Ｂはその部品装着時の電子回路基板の位置決め状態を示す側面図である。
【０００３】図２及び図３において、符号１は全体として部品装着装置を指す。この部品装着装置１は負圧である真空圧により部品を吸着、保持しながら、水平状態に保持されている電子回路基板Ｂの上方に搬送し、その真空圧を破壊して吸着していた部品を電子回路基板Ｂの所定の位置に自動的に装着する装置である。この部品装着装置１は部品吸着部として吸着ノズル１０、この吸着ノズル１０を移動させる移動装置２０、図示していない真空源、制御装置などから構成されている。
【０００４】前記吸着ノズル１０は、中空のノズルであって、その下端の先端部１１は、図３に示したように、電子部品Ｐを真空吸着して保持できる部品である。この吸着ノズル１０は真空ポンプのような真空発生源に対して真空／真空破壊切替え電磁弁を介して接続されている（不図示）。真空発生源が作動し、そして真空／真空破壊切替え電磁弁が真空発生源側に切り換えられると、吸着ノズル１０の先端部１１は電子部品Ｐを吸着して保持することができる。
【０００５】前記移動装置２０は、ベース２１の上方に複数本の支持部材２２により所定の間隔を開けて支持された状態で配設されている。この移動装置２０は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｈ軸の３軸制御型で、前記吸着ノズル１０を互いに直交しているＸ軸、Ｙ軸、Ｈ軸に沿って移動させるものであって、一対のガイド２３と、移動ガイド２４と、この移動ガイド２４に取り付けられた移動ヘッド２５などとから構成されている。
【０００６】前記一対のガイド２３は後記する電子回路基板Ｂの搬送方向（矢印Ｘ軸方向）に対して直交する方向に延在する状態で前記複数本の支持部材２２上に直接固定され、そして電子回路基板の搬送方向（矢印Ｘ軸方向）に所定の間隔を開けて互いに平行に配設されている。
【０００７】前記移動ガイド２４は、前記一対のガイド２３に直交するように掛け渡され、それらのガイド２３上をＹ軸方向に移動できるように支持されている。即ち、それぞれのガイド２３上には送りネジ２６が設けられており、それぞれの送りネジ２６に移動ガイド２４の両端部に取り付けられているナット２７が噛み合っている。それぞれの送りネジ２６の一端にはモータ２８が取り付けられていて、これらのモータ２８を同期して作動させることにより、それぞれの送りネジ２６が同期して回転し、前記移動ガイド２４はＹ軸方向に移動し、Ｙ軸方向の所定の位置で止めることができる。即ち、Ｙ軸方向の位置決めができる。
【０００８】前記移動ヘッド２５は、前記移動ガイド２４上に配設されていて、その上でＸ軸方向に移動できるように構成されている。即ち、移動ガイド２４上に、その長手方向に送りネジ２９が配設されており、この移動ヘッド２５に設けられているナット３０が噛み合っていて、前記送りネジ２９の両端部に取り付けられたモータ３１を駆動することにより移動ヘッド２５をＸ軸方向に移動させることができる。即ち、移動ヘッド２５のＸ軸方向の位置決めができる。
【０００９】また、移動ヘッド２５は、吸着ノズルヘッド１１を矢印Ｈ軸方向に移動して高さ方向の位置決めを行う。即ち、移動ヘッド２５上に、その高さ方向に送りネジ３２が配設されており、この吸着ノズルヘッド１１に設けられているナット（不図示）が噛み合っていて、前記送りネジ３２の一端部に取り付けられたモータ３３を駆動することにより吸着ノズルヘッド１１をガイドレール３４に沿ってＨ軸方向に移動させることができる。即ち、移動ヘッド２５のＨ軸方向（高さ方向）の位置決めができる。
【００１０】前記ベース２１上にはコンベア３５が配設されている。このコンベア３５は、Ｙ軸方向に所定の間隔を開けて互いに平行に配設された２本の直線状ベルトガイド３６と２本のエンドレス状送りベルト３７から構成されていて、図示していないモータのようなアクチュエータにより矢印Ｒの方向に電子回路基板Ｂを移送し、そして電子部品Ｐの装着位置ＪＰに電子回路基板Ｂを位置決めする装置である。
【００１１】電子回路基板Ｂは、送りベルト３７に載置されて装着位置ＪＰまで搬送されて、吸着ノズルヘッド１１の作用により各種の電子部品Ｐが電子回路基板Ｂの所定の位置に装着される。図２に示した部品供給カセット１００は、各種の電子部品をそれらの種類毎に別々のカセットＣ１、Ｃ２・・・Ｃｎに収納して配列されているカセットであって、装着位置ＪＰの側方近傍に配設されている。
【００１２】前記吸着ノズル１０は、部品供給カセット１００から所望の電子部品Ｐを吸着し、移動装置２０によって装着位置ＪＰの所定のＸＹ位置まで運び、電子部品Ｐの厚みを加味してＨ軸方向に降下し、電子回路基板Ｂの所定の位置に、その電子部品Ｐを装着する。
【００１３】ここで重要なのは、電子部品Ｐを電子回路基板Ｂ上に降ろす時の電子回路基板Ｂ上の高さが常に一定であることであり、また、複数の電子部品を装着する間、電子回路基板ＢのＸＹ（水平）位置が動かないことである。
【００１４】このため、従来から各種の基板位置決め装置が開発されている。図４に従来技術の基板位置決め装置５０Ｂを示した。この基板位置決め装置５０Ｂは、コンベア３５、ひさし５１、シリンダ５２、バックアップピン５４、ストッパ５６などから構成されている。この基板位置決め装置５０Ｂの場合のコンベア３５は、断面Ｌ型に段部３８が形成され、その段部３８の水平面が平面に仕上げられており、そしてその段部３８が互いに向き合って配設されている２本のベルトガイド３６と、これらのベルトガイド３６の上端部に前記段部３８を覆うように固定された前記ひさし５１と、前記段部３８の水平面に案内されて移動する送りベルト３７とから構成されている。前記ひさし５１は電子回路基板Ｂの上面を押さえることができるように送りベルト３７の上方を覆うようにコンベア３５の上部に水平に形成されている。
【００１５】前記バックアッププレート５３の上面には所定の間隔で複数本のバックアップピン５４が立設されている。そしてそのバックアッププレート５３の側方の下部には外方に向けて水平に係合片５５が形成されている。また、前記ストッパ５６はベース２１に立設され、前記係合片５５の上方の所定の高さ位置に水平に突出している。
【００１６】この基板位置決め装置５０Ｂの位置決め動作は、図４Ｂに示したように、シリンダ５２が作動して上昇することにより複数本のバックアップピン５４が電子回路基板Ｂをひさし５１まで押し上げ、それらバックアップピン５４の高さはストッパ５６に係合片５５が当接することにより規制される。このようにしての電子回路基板Ｂ上の高さが規制され、電子回路基板Ｂが固定、位置決めされる。
【００１７】前記のような構成の基板位置決め装置５０Ｂは、電子回路基板Ｂの厚さによってストッパ５６の高さを変えるか、またはバックアップピン５４の長さを変える必要がある。また、この機構では電子回路基板Ｂの水平方向の押さえ力が十分に得られず、別途保持機構を用意する必要がある。
【００１８】図５に示した他の従来技術の基板位置決め装置５０Ｃは、前記基板位置決め装置５０Ｂの前記高さ調整の手間を省くために改善された装置であって、コンベア３５にも電子回路基板Ｂの上面を押さえるひさし５１が設けられているが、ベルトガイド３６が固定ガイド部３６Ａとこの固定ガイド部３６Ａの内側で上下方向に可動できる可動ガイド部３６Ｂとから構成されていて、可動ガイド部３６Ｂの上端部の平面に沿って送りベルト３７が案内され、また、その長さは投入される電子回路基板Ｂの厚さと送りベルト３７の厚さに相当する間隔を開けてバックアップピン５４の先端部の最上昇位置を規制できる寸法のものであり、また、前記固定ガイド部３６Ａの上端部には前記ひさし５１が送りベルト３７の上方を覆うように水平状態で固定されている。
【００１９】この基板位置決め装置５０Ｃはベルトガイド３６の可動ガイド部３６Ｂが上下に移動し、ひさし５１と送りベルト３７とで電子回路基板Ｂを挟み込んで固定するものである。可動ガイド部３６Ｂは、図５Ｂに示したように、シリンダ５２の作動で上下させられるバックアッププレート５３によって押し上げられ、その可動ガイド部３６Ｂがシリンダ５２の上昇端ストッパとなるため、バックアッププレート５３と電子回路基板Ｂとの距離は電子回路基板Ｂの厚さに影響されず、一定となるため、図４の基板位置決め装置５０Ｂに見られたバックアップピン５４の高さを調整する必要はない。また、電子回路基板Ｂを挟み込むことによる摩擦力で水平方向の位置の固定もできる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、電子回路基板Ｂの重さが場合によっては数Ｋｇになるため、電子回路基板Ｂと送りベルト３７の可動ガイド部３６Ｂとを持ち上げるためには相当の力が必要となり、前記シリンダ５２としては大型のエアーシリンダが必要となる。ところが、大型のシリンダを導入すると、その推力が可動ガイド部３６Ｂ、送りベルト３７、電子回路基板Ｂを介してコンベア３５全体を押し上げてしまい、電子回路基板Ｂの上面の高さの精度を確保することが困難となる。
【００２１】本発明は、これらの課題を解決しようとするものであって、部品装着時における電子回路基板の装着面の位置決め精度を向上させることができる基板位置決め装置を備えた部品装着装置を得ることを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】従って、請求項１に記載の本発明では、部品を装着する部品装着位置と、その部品装着位置へベルトガイドに沿って移動する送りベルトによって電子回路基板を搬送する基板搬送手段と、その基板搬送手段によって搬送されてきた前記電子回路基板を前記装着位置に位置決めする基板位置決め手段と、前記装着位置に位置決めされた前記電子回路基板の表面の所定の位置に自動的に部品を装着する部品装着手段とを備えた部品装着装置において、前記基板位置決め手段を、前記電子回路基板の下面の水平高さ位置を規制し、その下面を基準面とする基板下面規制手段と、その基板下面規制手段によって下面が規制されている前記電子回路基板の両側縁の上面を押し下げ、前記基板下面の前記両側縁を支持している前記送りベルトと共に前記ベルトガイドの水平面に押し付けて、前記電子回路基板の部品装着面を所定の水平高さ位置に規制する基板上面規制手段とから構成して、前記課題を解決している。また、請求項２に記載の本発明では、前記請求項１に記載の部品装着装置における前記基板上面規制手段を、ベルトガイドの下面に固定されているアクチュエータと、そのアクチュエータに連結された連結部材の上端部に固定され、前記電子回路基板の両側縁の上方に存在する押し下げ部材とから構成して、前記課題を解決している。更にまた、請求項３に記載の本発明では、前記請求項１及び請求項２に記載の部品装着装置における前記部品装着手段を、異種の電子回路基板の厚さに応じて部品装着面の高さが変化するのを、その電子回路基板上への降下ストロークを変化させて対応させる降下ストローク可変手段を具備せしめて、記課題を解決している。
【００２３】従って、請求項１に記載の本発明によれば、電子回路基板の高さの精度を大幅に向上させることができる。また、請求項２に記載の本発明によれば、請求項１に記載の作用効果に加えて、電子回路基板の位置決め時の力によるベルトガイドの変形を防止でき、電子回路基板の高さの保持精度を向上させることができる。更にまた、請求項１に記載の本発明によれば、請求項１及び請求項２に記載の作用効果に加えて、電子回路基板の厚さが変わっても、常に同一の条件で電子部品を装着することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の部品装着装置を図１を用いて説明する。図１は本発明の実施形態の部品装着装置における基板位置決め装置の要部を略線的に示していて、同図Ａはその部品装着前の電子回路基板の支持状態を示す側面図、同図Ｂはその部品装着時の電子回路基板の位置決め状態を示す側面図である。なお、本発明の基板位置決め装置の構成において、従来の基板位置決め装置の構成と同一の構成部分には同一の符号を付して説明する。
【００２５】図１において、符号５０Ａは本発明の一実施形態の基板位置決め装置を指す。この基板位置決め装置５０Ａも、コンベア３５の電子回路基板Ｂの位置決め部分において、図示のように、従来技術のベルトガイド３６、シリンダ５２、バックアップピン５４、ストッパ５６などの他に、第２シリンダ６０、押し下げアーム５８が付加された構造で構成されている。
【００２６】前記シリンダ５２（以下、「第１シリンダ５２」と記す）は、従来技術のものと同様に、ベース２１上に配設されており、この第１シリンダ５２にも複数本のバックアップピン５４が立設されたバックアッププレート５３が連結されている。そして、前記バックアッププレート５３の側方の下部には外方に向けて水平に係合片５５が形成されており、更に、ベース２１に立設されて、前記係合片５５の上方の所定の高さ位置に水平に突出した状態で前記ストッパ５６が配設されている。バックアップピン５４の高さは電子回路基板Ｂの下面の高さと一致するように前記ストッパ５６の高さ位置が調整されている。ここで電子回路基板Ｂの下面の高さは電子回路基板Ｂの厚みによらず常に一定であり、従って、ストッパ５６の高さ位置を電子回路基板Ｂの厚みに応じて調整し直す必要はない。
【００２７】そして本発明の実施形態の基板位置決め装置５０Ａにおいては、２本のベルトガイド３６と、電子回路基板Ｂの両側縁をそれぞれの上面から送りベルト３７と共に前記ベルトガイド３６の水平面に押さえて固定するための前記押し下げアーム５８と、この押し下げアーム５８を駆動する第２シリンダ６０などがそれぞれ配設されている。
【００２８】即ち、前記ベルトガイド３６は従来技術の基板位置決め装置５０Ｂにおけるベルトガイド３６と同一の構造のものであって、断面Ｌ型に段部３８が形成され、その段部３８の水平面が平面に仕上げられており、そしてその段部３８が互いに向き合って配設されている。前記押し下げアーム５８は、それぞれの先端部が電子回路基板Ｂの側縁の上方の高さ位置まで水平状態で延在し、その基端部がベルトガイド３６の下面に取り付けられたそれぞれの第２シリンダ６０の駆動先端部に連結され、コンベア３５の外側方を通って上方に延びるＬ字型の各連結部材５９の上端部に固定されている。本発明の実施形態の基板位置決め装置５０Ａは以上説明したような構造で構成されている。
【００２９】次に、この基板位置決め装置５０Ａの動作を説明する。図２及び図３に示した部品装着装置１の送りベルト３７によって電子回路基板Ｂが装着位置ＪＰまで搬送されてくると、それぞれの第２シリンダ６０が同期して作動し、それらの作動により押し下げアーム５８が下降し、電子回路基板Ｂの両側縁のそれぞれの上面を、それぞれの送りベルト３７と共にベルトガイド３６の段部３８の水平面に押し付けて固定する。この押し付け力により電子回路基板ＢはＸＹ（水平）方向への拘束も受ける。また、この押し付け力はコンベア３５内で完結しており、コンベア３５自体を変形させて電子回路基板Ｂの上面位置を変形させてしまうような事態は生じない。
【００３０】次に、第１シリンダ５２が作動し、バックアッププレート５３とバックアップピン５４とが上昇する。バックアップピン５４の先端の高さは電子回路基板Ｂの下面の高さと一致するようにストッパ５６の高さ位置が調整されていることから、係合片５５が前記ストッパ５６に当接することにより規制される。この場合、電子回路基板Ｂの下面の高さ位置はその厚みによらず常に一定であることから、ストッパ５６の高さ位置を投入しようとする電子回路基板Ｂの種類別の厚みに応じて調整し直す必要はない。もし、投入された電子回路基板Ｂに下方に湾曲する反りがあった場合、上昇したバックアップピン５４の先端が、その下面を押圧する状態になり、前記反りを矯正することができる。
【００３１】以上記したようにして位置決めされた電子回路基板Ｂに対して、従来は電子部品Ｐの厚みだけ高いＨ軸方向の高さ位置まで吸着ノズルヘッド１１を下降させ、その電子部品Ｐを電子回路基板Ｂの表面に装着するようにしていたが、本発明では、更に、電子回路基板Ｂの厚みの違い分だけＨ軸方向の高さを修正して吸着ノズルヘッド１１を降下させ、電子部品Ｐの装着を行っている。
【００３２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態の部品装着装置によれば、１．部品装着時における電子回路基板の上面の高さ位置の精度が向上する２．前記１項により電子部品の装着精度が向上する３．機械的な調整作業を排除し、装着ＮＣデータによる吸着ノズルのＨ軸方向の高さを変更することにより作業性が大幅に向上するなど、数々の優れた効果が得られる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００２１８５
【氏名又は名称】ソニー株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年４月２２日（１９９９．４．２２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６２８３４
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 光男
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| 【公開番号】 |
特開２０００−３０７２９９（Ｐ２０００−３０７２９９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１１月２日（２０００．１１．２） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１１４５２０ |
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