JP3766881B2 - 基板保持機構及びそれを用いたクリーム半田印刷装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板を保持する基板保持機構に係り、特に凹凸のある基板の面を支持しても基板の水平を確保できる基板保持機構及びそれを用いたクリーム半田印刷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、クリーム半田印刷装置で基板に半田を印刷する際のその基板の保持手段としては、例えば１対の水平クランプ片で保持するという特開平２００１−６２９９２号公報に開示されたものがある。具体的にこの特開平２００１−６２９９２号公報に開示されたクリーム半田印刷装置では、搬送されてきた基板を上下に移動可能な複数のピンから成るピンユニット上に受け、押圧手段と協動して仮保持した後、その基板を水平クランプ片に受け渡して保持している。また、他の保持手段としては、基板の下面から保持用の板で保持するというものもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上記特開平２００１−６２９９２号公報にはピンユニットの詳細構成の開示はないが、一般的な従来のピンユニット方式では、ピンを土台となる多数の穴の開いた板に、操作者が基板サイズに応じて穴に差すという方法が取られている。
【０００４】
ところで、基板に搭載する部品は、先ずクリーム半田を塗った基板上に搭載し、そのクリーム半田を溶かして基板に固定している。ここで、基板には、その部品を片面にのみ搭載するものと、両面に搭載するものがある。例えば両面に搭載する場合は、基板の片面に部品を固定した後、その基板を裏返しにし、再度クリーム半田印刷装置に入れて反対の面にクリーム半田を転写している。その際、基板の保持面には先に固定した部品があるので、基板保持用のピン或いは保持用の板はその部品を避ける必要がある。
【０００５】
以上のことから、ピンで基板を保持する場合にあっては、装置の操作者が基板の下面に固定された部品を視認して、その部品を避けるようにピンの配置を設定していた。しかしながら、このような場合には、操作者は常に下面の部品の位置とピンの位置を意識して設定しなければならず、ピンの設定に非常に手間取ってしまう、という不都合があった。また、保持用の板で保持する場合にあっては、部品の位置を避けた板を作る必要があり、基板の種類が多い場合は多くの種類の板を用意し、その都度板を交換しなければならないので対応が非常にやりづらい、という不都合があった。かかる場合、基板の下面には配線も設けられているので、その配線にピンや保持用の板が強く接触して傷つけてしまう等の不都合もあった。
【０００６】
本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、特に複数の基板保持ピンを用い、その基板保持ピンと当接する基板面に凹凸があっても水平に基板を保持できる基板保持機構を提供すると共に、両面に部品を設けたプリント基板に半田を印刷する場合であって、基板を保持する水平クランプ片に基板を受け渡す時に、自動的に水平状態を保って受け渡しができ、且つ高精度にクリーム半田を印刷できるクリーム半田印刷装置を提供することを、その目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為、本発明では、下面に部品等の凸部を有する基板の基板保持機構として、独立して往復移動可能な複数の基板保持ピンと、この基板保持ピンを支持すると共に往復移動させるピン駆動機構とを設けている。ここで、そのピン駆動機構は、内部に密閉空間を有するシリンダと、基板保持ピンを取着し且つシリンダ内を移動するピストンと、シリンダ内に気体を供給してピストンを移動させる第一及び第二の気体供給手段とを備えている。
【０００８】
具体的には、その第一気体供給手段を、シリンダの一方端に設け且つ前記密閉空間に連通する第一気体供給孔と、この第一気体供給孔からシリンダ内に低圧の気体を供給する低圧気体供給機構とで構成すると共に、前記第二気体供給手段を、シリンダの他方端に設け且つ前記密閉空間に連通する第二気体供給孔と、この第二気体供給孔からシリンダ内に高圧の気体を供給する高圧気体供給機構とで構成している。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明のクリーム半田印刷装置の一実施形態について図１から図５に基づいて説明する。
【００１０】
先ず、本実施形態のクリーム半田印刷装置の構成について説明する。このクリーム半田印刷装置は、図１に示すが如く、プリント基板（以下、「基板」という）１０を搬入するベルトコンベアを備えた基板搬入部１と、この基板搬入部１から受け取った基板１０にクリーム半田を印刷するクリーム半田印刷部４と、クリーム半田が印刷された基板１０を排出するベルトコンベアを備えた基板搬出部５とを有する。
【００１１】
ここで、上記クリーム半田印刷部４について詳述する。このクリーム半田印刷部４は、基板搬入部１から受け取った基板１０をマスク３の下方まで搬送すると共に、その基板１０を基板搬出部５まで搬送するベルトコンベアの如き搬送ベルト６と、この搬送ベルト６で搬送されてきた基板１０を保持する印刷テーブル部２と、マスク３を保持するマスク保持機構９と、マスク３の上方に配設された図示しないクリーム半田塗布機とを有している。
【００１２】
上記印刷テーブル部２には、上下，前後左右及び水平方向に移動可能なテーブルを有する基板保持機構７が設けられている。この基板保持機構７は、最上段のテーブルに設け且つ基板１０を下側より保持する複数本の基板保持ピン８を備えた基板保持ピン部と、この基板保持ピン部を上昇させて基板１０を持ち上げる上下移動可能な基板持ち上げ機構３６と、基板上面の位置を規制する為のその基板上面に対して半円形の矢印方向に移動可能な１対の基板押さえ６０ａ，６０ｂと、基板表面に対して平行に移動して基板外周部を保持する基板保持部材たる図５（ｂ）に示す１対のサイドクランプ１１ａ，１１ｂとを有する。
【００１３】
ここで、基板保持機構７の基板保持ピン部について詳述する。この基板保持ピン部は、上記複数本の基板保持ピン８と、その基板保持ピン８各々を支持すると共に上下移動させる図３に示すピン駆動機構とを有する。かかる基板保持ピン部において、各基板保持ピン８は、図２（ａ），（ｂ）に示すが如く、ピン挿入用中板７Ｕの縦，横方向に形成された複数の貫通孔に各々が独立して上下移動できるように挿通されている。また、この各基板保持ピン８は、図１に示すが如く、前述した搬送ベルト６を駆動する二つの搬送プーリ６Ｐの間に位置するよう配設されている。
【００１４】
次に、上記ピン駆動機構の一例を図３を用いて説明する。尚、図３（ａ）は基板保持ピン８が上昇している時の状態を，図３（ｂ）は基板保持ピン８が基板下面の配線や部品（本図においては図示略）に接触した状態を示すものであって、本装置に配設した状態において側面から見た断面図である。
【００１５】
本実施形態の基板保持ピン８のピン駆動機構は、内部に密閉空間を有するエアシリンダ室４０と、このエアシリンダ室４０内を上下方向に摺動するピストン４１と、エアシリンダ室４０側面の下部側に形成した上記密閉空間に連通する第一気体供給孔４２と、エアシリンダ室４０側面の上部側に形成した上記密閉空間に連通する第二気体供給孔４３と、第一気体供給孔４２からエアシリンダ室４０内に第一気体（低圧の気体）を供給する第一配管と、第二気体供給孔４３からエアシリンダ室４０内に第二気体（高圧の気体）を供給する第二配管とで構成される。かかるピン駆動機構において、基板保持ピン８は、エアシリンダ室４０の内部空間の気密性を確保した状態でその上面にて摺動可能に挿通され、ピストン４１に固定されている。即ち、基板保持ピン８は、ピストン４１の上下動によって協動する。また、図示しないが、第一配管には第一気体を送出する第一気体供給装置が，第二配管には第二気体を送出する第二気体供給装置が配設されている。ここで、第一気体，即ち低圧の気体とは、後述するが如く基板下面の配線や部品１５等の凸部に当接した基板保持ピン８が押し戻される（図３（ｂ）に示すような状態になる）程度のものをいう。
【００１６】
また、エアシリンダ室４０内の下部には、第一気体供給孔４２から低圧の圧縮気体が送られてきた際にピストン４１の下面に略均等に圧力が掛かるように、その内部空間と比して小さな空間部（空気室）４４が形成されている。更に又、第二気体供給孔４３は、少なくともその上端とエアシリンダ室４０内の上面との距離が基板下面の配線や部品１５等の凸部の高さよりも短くなるような位置に形成する。尚、エアシリンダ室４０内には、初期状態にて圧縮気体が供給されていないものとし、ピストン４１がエアシリンダ室４０内の下端に位置しているものとする。
【００１７】
次に、本実施形態のクリーム半田印刷装置の動作を説明する。ここでは、裏面（下面）にのみ部品が搭載されて凹凸ができた基板１０の上面（平面）を水平に位置決めする動作と印刷工程を説明する。
【００１８】
先ず、基板搬入部１から搬送されてきた基板１０は、クリーム半田印刷部４の搬送ベルト６上の所定の位置で停止する。次に、搬送ベルト６の両側に設けた図５（ｂ）に示す基板押さえ６０ａ，６０ｂを半円形の矢印方向に移動させる。この時、その基板押さえ６０ａ，６０ｂの一端をサイドクランプ１１ａ，１１ｂに当てることで、基板押さえ６０ａ，６０ｂにおける基板１０と当接する面がサイドクランプ１１ａ，１１ｂの上面と同じ高さになるようにする。
【００１９】
続いて、第一気体供給孔４２からエアシリンダ室４０内に低圧の気体を供給してピストン４１の下部に圧力を掛け、各基板保持ピン８のピストン４１をエアシリンダ室４０内の最上端まで移動させる。かかる状態で、基板持ち上げ機構３６を用いて、ピン挿入用中板７Ｕと共に基板保持ピン部を所定量（基板保持ピン８が基板１０の下面に接触する位置まで）上昇させる。その際、基板１０の下面に設けた配線や部品１５等の凸部に当接する基板保持ピン８は、その凸部に当接した位置で上昇が止まる。かかる状態において、その凸部に当接する基板保持ピン８を固定しているピストン４１は、その上方にて第二気体供給孔４３とエアシリンダ室４０内とが連通するようエアシリンダ室４０内の上端から下方の位置で停止している。
【００２０】
次に、上記の如きピストン４１の位置で第二気体供給孔４３から高圧の気体を供給し、第一気体供給孔４２からの低圧の気体の供給を停止すると、先ず基板１０の下面に当接している基板保持ピン８にあっては、その高圧の気体がピストン４１の側部に当たり、その圧力によってピストン４１の移動が阻止される（即ち基板保持ピン８の位置が固定される）。また、凸部に当接する基板保持ピン８にあっては、その高圧の気体がピストン４１の上方に流入するので、その圧力によってピストン４１が下降し、更に基板１０の下面から離間していく。そのピストン４１は、最終的にエアシリンダ室４０内の下端まで下降する。
【００２１】
このように、基板１０に当接する基板保持ピン８にあってはその位置で止まり、凸部に当接する基板保持ピン８にあっては下降させるので、即ち複数本の基板保持ピン８の内の何れかを基板１０の下面のみに当接させるものであるので、部品１５等の凸部への当接を回避することができる。
【００２２】
次に、基板持ち上げ機構３６を作動させることによって、基板１０を、その下面に接触している基板保持ピン８で持ち上げ、搬送ベルト６から離間させる。その基板１０は、基板上面の両端部が図５（ｂ）に示すが如く基板押さえ６０ａ，６０ｂの下面に接触すると、この高さを上限として上昇が止まる。続いて、サイドクランプ１１ａ，１１ｂを基板１０側に水平移動させることによって、基板１０を両端から挟んで固定する。
【００２３】
次に、基板１０とマスク保持機構９に保持されているマスク３の位置を図示しないカメラ等の位置計測機構で計測し、その計測結果に基づいて両者の位置補正を印刷テーブルを駆動して行う。そして、基板１０とマスク３の位置合わせが終了すると、印刷テーブルの上昇機構を用いて、基板１０をマスク３に接触する位置，又は印刷可能位置まで上昇させる。かかる状態でマスク３上面からクリーム半田塗布機を用いてクリーム半田を基板面に印刷する。
【００２４】
印刷終了後、クリーム半田が印刷された基板１０を印刷テーブルの上昇機構を用いて所定位置まで下げ、サイドクランプ１１ａ，１１ｂを解除し、更に基板保持ピン８を、基板持ち上げ機構３６を用いて搬送ベルト６の搬送面より下の位置になるまで下降させる。これにより、その基板１０が搬送ベルト６の搬送面に乗せられる。そして、その基板１０は、搬送ベルト６を駆動して基板搬出部５に送られ、そこから次の工程に運ばれる。
【００２５】
尚、その基板１０の次にクリーム半田を印刷する基板がその基板１０と同一の凸部を有する（即ち同じ部品配置の）基板である場合は、上記の如き状態から基板保持ピン８のピン駆動機構を作動させず、基板持ち上げ機構３６を作動させて基板の上下移動を行えばよい。これにより、基板保持ピン８個々の上下移動を行わずとも、基板保持ピン８を基板下面の部品に接触させることなく印刷位置まで上昇させることができる。
【００２６】
以上示したが如く、本実施形態のクリーム半田印刷装置を用いることによって、基板１０へのクリーム半田の印刷時に従来は人手で行っていた、基板下面の部品実装箇所を避ける基板保持ピン８の設定を自動的に行うことができる。更に、従来は裏面に部品のある箇所のピンは多少余裕を見て人が抜いていたので、基板面に対して部品のある場所が大きいと基板１０の支持箇所が少なくなり、印刷の際、上から印刷の圧力を掛けたときにその箇所（ピンの無い部分）で基板１０が撓む虞があった。しかしながら、本実施形態の如く基板保持ピン８のピン駆動機構を設けることによって、部品に当接する基板保持ピン８だけを確実に基板１０から離間させることができるので、基板１０を支持する基板保持ピン８が極端に少なくなることを回避でき、精度良く基板１０を支持することが可能となる。
また、各気体供給孔４２，４３の形成位置を工夫することで、部品に当接する基板保持ピン８の押圧力を、基板１０に当接する基板保持ピン８の押圧力よりも小さくすることもでき、部品を傷つけずに基板１０を支持することも可能となる。更に又、従来例の如き種々の保持用板を設けずとも基板１０を有効に保持することができるので、基板１０に対応して保持用板を変更する必要が無くなり、作業性の向上を図ることができる。
【００２７】
次に、前述した第一実施形態の基板保持ピン８のピン駆動機構の変形例を説明する。このピン駆動機構と第一実施形態のピン駆動機構との相違点は、ピストン４１の側面（円周面）に、図３に破線で示す凹部４６を設けた点にある。この凹部４６は、ピストン４１がエアシリンダ室４０内の上端に位置するときに第二気体供給孔４３と対向するよう形成される。これにより、前述した第一実施形態の効果に加えて、以下の如き効果を奏することができる。即ち、第一実施形態に示したが如き基板１０の下面に当接する基板保持ピン８にあっては、第二気体供給孔４３から高圧気体が供給されるとその高圧気体が凹部４６の面を押圧し、ピストン４１の移動をより効果的に抑制することができる。そして、これにより更に確実に基板１０を支持することが可能となる。
【００２８】
次に、前述した第一実施形態の基板保持ピン８のピン駆動機構の他の変形例を説明する。このピン駆動機構と第一実施形態のピン駆動機構との相違点は、ピストン４１に、図４（ａ），（ｂ）に示すが如く、その側面から下面に連通する導通孔４５を設けた点にある。ここで、この導通孔４５のピストン側面側は、ピストン４１がエアシリンダ室４０内の上端に位置するときに第二気体供給孔４３と対向する位置に設けられる。これが為、この導通孔４５は、第二気体供給孔４３から供給される高圧気体の流路を成す。
【００２９】
このような導通孔４５を有するピストン４１を設けることによって、前述した第一実施形態の如く第二気体供給孔４３から高圧の気体を供給し、第一気体供給孔４２からの低圧の気体の供給を停止すると、先ず基板１０の下面に当接している基板保持ピン８にあっては、その高圧気体が導通孔４５を経てピストン４１下方の低圧気体室内に流入し、ピストン４１を更に押し上げる大きな力が働く。これが為、かかる状態で第一気体供給孔４２からの低圧気体の供給を停止しても、その位置でのピストン４１（基板保持ピン８）の保持が図れる。
【００３０】
また、凸部に当接する基板保持ピン８にあっては、ピストン４１の側面が第二気体供給孔４３を閉塞しているので、低圧の気体の供給を停止することで、例えばピストン４１等の自重で下降する。そして、その下降につれてピストン４１の上方に第二気体供給孔４３と連通する空間ができるので、その空間に第二気体供給孔４３から高圧の気体が流入して、ピストン４１をシリンダ４０内の最下端位置まで押し下げ、かかる位置を保持する。これにより、凸部に接触した各基板保持ピン８は、完全に基板１０と接触しない状態になる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明に係る基板保持機構及びそれを用いたクリーム半田印刷装置は、基板保持面に部品が搭載された基板を基板保持ピンで保持する場合に、作業者が部品の搭載位置に応じて基板保持ピンを設定する必要が無いので作業者の手間を大幅に省くことができ、基板へのクリーム半田印刷時の装置の段取り等の作業性向上を図ることができる、という従来にない優れた基板保持機構及びそれを用いたクリーム半田印刷装置を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るクリーム半田印刷装置の第一実施形態の概略構成を示す側面図である。
【図２】本実施形態の基板保持ピンの配置を示す図であって、図２（ａ）はその斜視図で、図２（ｂ）はその側面図である。
【図３】本実施形態のピン駆動機構の構成を側面から見た断面図であって、図３（ａ）は基板保持ピンが上昇している状態を示す図で、図３（ｂ）は基板保持ピンが基板下面の凸部に接触した状態を示す図である。
【図４】本実施形態のピン駆動機構の他の変形例の構成を側面から見た断面図である。
【図５】本実施形態の基板保持機構の動作説明図であって、図５（ａ）は側面から見た側面図、図５（ｂ）は基板の移動方向側から見た図である。
【符号の説明】
１ 基板搬入部
２ 印刷テーブル部
３ マスク
４ クリーム半田印刷部
５ 基板搬出部
６ 搬送ベルト
７ 基板保持機構
８ 基板保持ピン
９ マスク保持機構
１０ 基板
１１ａ，１１ｂ サイドクランプ
４０ シリンダ
４１ ピストン
４２ 第一気体供給孔
４３ 第二気体供給孔
４５ 導通孔

Claims (4)

1. 供給された基板をその作業位置にて保持する為の基板保持機構において、
   前記基板を保持する複数本の基板保持ピンと、該基板保持ピン毎に内部に密閉空間を有するシリンダと、該シリンダ内を移動するピストンと、前記シリンダの一方端に低圧の気体を供給する第一気体供給孔と、前記シリンダの他方端に高圧の気体を供給する第二気体供給孔とを備え、
   前記ピストンに、該ピストンを駆動して前記シリンダの他方端に位置するまで移動したとき、前記第二気体供給孔からの高圧の気体が供給される凹形状の溝を設け、
   前記基板保持ピンを、前記ピストンに固定し、前記第一気体供給孔から低圧の気体を供給することにより上昇させる構成としたことを特徴とする基板保持機構。
2. 供給された基板をその作業位置にて保持する為の基板保持機構において、
   前記基板を保持する複数本の基板保持ピンと、該基板保持ピン毎に内部に密閉空間を有するシリンダと、該シリンダ内を移動するピストンと、前記シリンダの一方端に低圧の気体を供給する第一気体供給孔と、前記シリンダの他方端に高圧の気体を供給する第二気体供給孔とを備え、
   前記ピストンに、該ピストンを駆動して前記シリンダの他方端に位置するまで移動したとき、前記第一気体供給孔と前記第二気体供給孔とを連通する導通孔を設け、
   前記基板保持ピンを、前記ピストンに固定し、前記第一気体供給孔から低圧の気体を供給することにより上昇させる構成としたことを特徴とする基板保持機構。
3. 印刷対象物たる基板を印刷部まで搬送する搬送ベルトと、前記基板を所定の高さに保持する基板保持機構と、クリーム半田を塗布する為のマスクを保持するマスク保持機構とを備えたクリーム半田印刷装置において、
   前記基板保持機構として、複数本の基板保持ピンと、該基板保持ピンを往復動させるピン駆動機構と、前記基板の外周部を保持する基板保持部材とを設け、
   前記ピン駆動機構は、内部に密閉空間を有するシリンダと、前記基板保持ピンを取着し且つ前記シリンダ内を移動するピストンと、前記シリンダ内に気体を供給して前記ピストンを移動させる第一及び第二の気体供給手段とを備え、
   前記第一気体供給手段は、前記シリンダの一方端に設け且つ前記ピストンの下部と前記シリンダとの間に形成される密閉空間に連通する第一気体供給孔と、該第一気体供給孔から低圧の気体を供給する低圧気体供給機構とから構成され、
   前記第二気体供給手段は、前記シリンダの他方端に設け且つ前記ピストンの上部と前記シリンダとの間に形成される密閉空間に連通する第二気体供給孔と、該第二気体供給孔から前記低圧に比して高圧な高圧の気体を供給する高圧気体供給機構とから構成され、
   前記ピストンは、該ピストンを駆動して前記シリンダの他方端に位置するまで移動したとき、前記第二気体供給孔からの高圧の気体を供給することでピストンの位置を保持する凹状の溝を有し、
   前記ピストンの下部と前記シリンダとの間の密閉空間に、第一気体供給手段から第一気体供給孔を介して低圧の気体を供給することにより、ピストン及び該ピストンに取着した基板保持ピンを基板又は基板の凸部に当接させ、
   次いで前記凸部により形成されるピストン上部と前記シリンダとの間の密閉空間に、前記第二気体供給手段から第二気体供給孔を介して高圧の気体を供給してピストンに押し下げ力を作用させることを特徴としたクリーム半田印刷装置。
4. 前記ピストンに、該ピストンを駆動して前記シリンダの他方端に位置するまで移動したとき、前記第一気体供給孔と前記第二気体供給孔とを連通する導通孔を設け、前記第二気体供給孔から連通孔に高圧気体を供給することで、ピストン位置を保持する構成としたことを特徴とする請求項３記載のクリーム半田印刷装置。

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