JP2006237650A - バックアップピン設定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品を搭載したプリント配線基板を支持する為のバックアップピン設定装置に関し、バックアップピンの設定を誤りなく且つ容易に実施可能とする。
【解決手段】プリント配線基板に搭載した各種部品に当接しない位置を選択して、そのプリント配線基板を支持する為のバックアップピン設定装置であって、複数のバックアップピン５２を挿入する為の挿入孔５３をマトリクス状又は千鳥状に形成した支持板５１と、プリント配線基板に搭載した各種部品に当接しない位置を求め、その位置に対応する挿入孔５３に、バックアップピン５２を挿入指示する為の光を下方から照射するように制御する位置指示制御部１０とを備えている。
【選択図】図８

Description

本発明は、両面実装のプリント配線基板の一方の面に部品を搭載した後、他方の面にクリームはんだをスクリーン印刷する時や、部品を自動機により搭載する時に、一方の面に搭載した部品を避けてプリント配線基板を支持するバックアップピンの位置を設定するバックアップピン設定装置に関する。

片面実装のプリント配線基板は、クリームはんだ塗布過程や部品を実装する過程に於いて、はんだ塗布面や部品実装面と反対側の面は、平面状であるから、特別の支持手段を必要としないものであった。しかし、両面実装のプリント配線基板に対しては、一方の面に部品を実装した後、他方の面に、クリームはんだをスクリーン印刷する時の圧力や、部品を自動機で搭載する時の圧力でプリント配線基板が損傷しないように支持する必要がある。その為の手段として、バックアップピンを用いる手段や、専用受台を用いる手段等が提案されている。

図２１の（Ａ）は専用吸着受台を用いた従来例の概略上面図を示し、（Ｂ）は概略断面図を示す。同図に於いて、２０１はプリント配線基板、２０２はチップ部品等の部品、２０３は専用吸着受台、２０４は排気用パイプ、２０５は逃げ孔、２０６は吸引孔、２０７は搬送レールを示す。

専用吸着受台２０３は、プリント配線基板２０１に搭載した部品２０２に対応した位置に、切削加工等により逃げ孔２０５を形成し、排気用パイプ２０４からの排気により吸引孔２０７を介してプリント配線基板２０１を吸着して支持する構成を有するものである。従って、搬送レール２０７上を搬送されたプリント配線基板２０１は、専用吸着受台２０３上に到達すると、この専用吸着受台２０３の逃げ孔２０５にプリント配線基板２０１に搭載した部品２０２が入るように位置合わせした後、排気用パイプ２０４から排気してプリント配線基板２０１を吸着保持する。この状態でクリームはんだのスクリーン印刷や、自動機による部品の搭載が行われる。

又バックアップピンを用いた従来例は、例えば、図２２の（Ａ）の概略上面図と（Ｂ）の概略断面図に示す構成を有するもので、２１１はプリント配線基板、２１２は部品、２１３は支持テーブル、２１４はバックアップピンを挿入する挿入孔、２１５はバックアップピン、２１６は搬送レール、２１７はＸ軸モータ、２１８はＹ軸モータ、２１９はＸ−Ｙテーブルを示す。

Ｘ−Ｙテーブル２１９上に固定した支持テーブル２１３は、マトリクス状又は千鳥状の挿入孔２１４を形成した構成を有し、プリント配線基板２１１に搭載した部品２１２に当たらないようにバックアップピン２１５を挿入孔２１４に挿入するものである。搬送レール２１６上を搬送されたプリント配線基板２１１と支持テーブル２１３とを、Ｘ軸モータ２１７とＹ軸モータ２１８とを制御して、Ｘ−Ｙテーブル２１９によって位置合わせする。それにより、複数のバックアップピン２１５によって、搭載した部品２１２を避けてプリント配線基板２１１は支持される。この状態で、クリームはんだのスクリーン印刷や自動機による部品の搭載が行われる。

又ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）データを基に、バックアップピンを自動的に植設する手段が提案されている（例えば、特許文献１参照）。又複数のバックアップピンをスプリングによりプリント配線基板側に押し上げて、部品に当接した状態のバックアップピンと、基板に当接した状態のバックアップピンとを、クランププレートのスライドによって固定し、この固定状態のバックアップピンにより配線基板を支持する手段も提案されている（例えば、特許文献２参照）。又ＣＡＤによる基板情報と基板支持情報とを基に、選択したバックアップピンの上下動及びストローク設定により、配線基板を支持する手段も提案されている（例えば、特許文献３参照）。又複数のピンをシリンダ構成により支持し、気体圧力により上下動可能の構成とし、基板情報に従って選択したピンを気体圧力により上昇させて、配線基板を支持する手段も提案されている（例えば、特許文献４参照）
特開平１−１１７０９９号公報 特開平４−２９３３００号公報 特開平６−４５７９７号公報 特開平８−２７９６９９号公報

前述の従来例の図２１に示す構成は、搭載部品に当接しないようにする逃げ孔の最適化により、プリント配線基板を確実に支持することができるが、高密度実装化のプリント配線基板に対する専用吸着受台の製作が容易ではなく、コストアップとなる問題がある。又プリント配線基板のレイアウトの変更に対しては、再度専用吸着受台の設計，製作が必要となり、従って、迅速に対応することができない問題がある。

又図２２に示す従来例は、プリント配線基板のレイアウトの変更に対して、バックアップピンの挿入位置を変更することにより容易に対処することが可能であるが、ＣＡＤデータ等を基にバックアップピンの位置を作業者が判断して挿入することになり、バックアップピンの本数が一般的に多いから、そのバックアップピンの挿入作業性が悪いと共に、誤挿入が生じる可能性が大きい問題がある。

又ＣＡＤデータを基にバックアップピンを自動植設する従来例の手段は、作業者が手作業で行うバックアップピンの植設を自動化したに過ぎないものであり、その為の装置が大掛かりなものとなると共に、準備作業に要する時間が多く且つコストアップとなる問題がある。

又複数のバックアップピンをフリー状態として直接的にプリント配線基板に当接させて固定する従来例の手段は、準備作業は簡単となるが、プリント配線基板を支持した時に、部品の搭載位置誤差等により、突出して固定したバックアップピンがその部品に当接することがあり、その場合には、搭載した部品が損傷する可能性が大きい問題がある。

本発明は、部品を搭載したプリント配線基板を支持する為のバックアップピンの設定を誤りなく容易に実施可能とすることを目的とする。

本発明のバックアップピン設定装置は、プリント配線基板に搭載した各種部品に当接しない位置を選択して該プリント配線基板を支持する為のバックアップピン設定装置に於いて、前記バックアップピンを挿入する挿入孔をマトリクス状又は千鳥状に形成した支持板と、前記プリント配線基板に搭載した前記部品に当接しない位置を求め、該位置に対応する前記挿入孔に前記バックアップピンを挿入指示する光を下方から照射するように制御する位置指示制御部とを備えている。

プリント配線基板を支持するバックアップピンのみを挿入孔に挿入する構成に於いて、バックアップピンを挿入する位置の挿入孔に、光ファイバや発光ダイオードによって光を放射させる構成とすることにより、誤挿入の問題がなくなり、且つバックアップピンを導光構成とすると、バックアップピンの挿入後の誤挿入の判定が容易に可能となる。

本発明のバックアップピン設定装置は、図８を参照して説明すると、プリント配線基板に搭載した各種部品に当接しない位置を選択して、そのプリント配線基板を支持する為のバックアップピン設定装置であって、バックアップピン５２を挿入する挿入孔５３をマトリクス状又は千鳥状に形成した支持板５１と、プリント配線基板に搭載した部品に当接しない位置を求め、その位置に対応する挿入孔５３に、バックアップピン５２を挿入指示する光を下方から照射するように制御する位置指示制御部１０とを備えている。

図１に於いて、１は支持テーブル、２はマトリクス状或いは千鳥状に配列したバックアップピン、３はＣＡＤデータベース、４は部品ライブラリデータベース，５はマトリクスデータベース、６は演算処理部、７は制御部を示す。バックアップピン２は、選択指定した位置に挿入するか、後述のように、エアシリンダ，油圧シリンダ，スプリング等によりピン先端を上昇させる構成を有すると共に、選択指定したバックアップピン２については、制御部７からの制御により上昇位置に固定可能とした構成とする。

又支持テーブル１のバックアップピン２は、マトリクス状又は千鳥状に配置し、その配置ピッチは数ｍｍ程度とすることができる。又そのバックアップピン２をプリント配線基板の搭載部品が存在しない位置に上昇させた状態で固定し、他のバックアップピン２はフリー状態とする。なお、バックアップピン２を固定した状態で１本当たり１００数ｇ程度の支持力があれば充分であり、このような条件に従ってバックアップピン２の直径や固定手段を選定することができる。

このバックアップピン２を上昇させて固定する為に、ＣＡＤデータベース３に格納されたプリント配線基板の全搭載部品の品種データと搭載位置データ及び搭載角度データを演算処理部６により読出し、部品の品種データを基に部品ライブラリデータベース４から外形寸法等を読出し、マトリクスデータベース５からバックアップピン２の座標データとピン径データとを読出して、プリント配線基板に搭載した部品に当接しないバックアップピン２の座標位置を算出する。

演算処理部６で算出した座標位置のバックアップピン２を制御部７から制御して、プリント配線基板を支持できるように上昇させた位置に固定する。この上昇及び固定の手段は、例えば、エアシリンダの電磁弁を開けて圧縮したエアを供給してバックアップピン２を上昇させ、エアの供給を継続して、或いは電磁石等により、その上昇位置で固定するか、又はスプリングの把持力やラチェット等の係合力を利用して上昇位置で固定することができる。又はバックアップピン２を挿入して固定することができる。従って、プリント配線基板のレイアウト変更に際しては、ＣＡＤデータが変更になることから、演算処理部６に於いて再演算し、プリント配線基板を支持する為のバックアップピン２を選択して、その座標位置を求めることができる。即ち、プリント配線基板の設計変更にも容易に対処できることになる。又プリント配線基板に搭載した部品に当接する位置のバックアップピン２は、フリー状態又は省略するものであるから、搭載した部品に当接することなく、支持することができる。

図２の（Ａ）は変位センサを用いた場合を示し、（Ｂ）は圧力センサを用いた場合を示す。同図に於いて、１１はプリント配線基板、１２は搭載した部品、１３はバックアップピン、１４はピン固定機構、１５はスプリング、１６は変位センサ、１７は圧力センサを示す。即ち、バックアップピンを（Ａ）又は（Ｂ）に示す構成として、前述の支持テーブル１にマトリクス状又は千鳥状に配置する。

この構成の場合は，ＣＡＤデータを用いることなく、プリント配線基板１１に搭載した部品１２に当接しない位置を認識して、プリント配線基板１１を支持する位置のバックアップピン１３のみを油圧，空気圧，弾性力，電磁力等による固定機構１４によって固定し、部品１２に当接するバックアップピン１３はフリーの状態とするものである。

図２の（Ａ）の変位センサ１６を用いた場合の構成を図３に示す。同図に於いて、１３はバックアップピン、１４は固定機構、１５はスプリング、１６は変位センサ、１８は外筒、２１は支持テーブル、２２はアンプユニット、２３は制御部を示す。支持テーブル２１に、バックアップピン１３を保持した外筒１８をマトリクス状又は千鳥状に複数配置する。又外筒１８内のスプリング１５はバックアップピン１３を上昇させるだけの弾性力があれば良いものである。又変位センサ１６は，既に知られている光、静電容量，磁場等を利用した構成を適用することができる。アンプユニット２２は変位センサ１６の出力信号を増幅して制御部２３に入力するものであり、制御部２３は、変位センサ１６の出力信号に対応して固定機構１４を制御し、バックアップピン１３を上昇位置に固定する。

この場合、図２の（Ａ）に示すように、部品１２を搭載したプリント配線基板１１に対してスプリング１５によってバックアップピン１３を上昇させた状態で、前述の支持テーブルを上昇させる。最初のバックアップピン１３の先端とプリント配線基板１１との間の距離をＡとし、バックアップピン１３の先端が当接した時の移動距離をＸとすると、ピン１，２，３，・・・ｎ−１，ｎについて、移動距離がそれぞれＸ１，Ｘ２，Ｘ３，・・・Ｘｎ−１，Ｘｎとすると、ピン１はＸ１＝Ａであるから、ピン１は部品１２に当接しないで、プリント配線基板１１に直接的に接触していると判定し、この状態でピン１は前述の固定機構１４によって固定する。

又ピン２は、部品１２のはんだ付けの部分に当接していることにより、Ｘ２＜Ａとなるから、このピン２はフリーとする。同様に、ピン３は部品１２に当接し、Ｘ３＜Ａとなるから、このピン３もフリーとする。又ピンｎ−１はプリント配線基板１１に直接的に当接しているから、Ｘｎ−１＝Ａの関係となり、ピン１と同様に固定する。又ピンｎはＸｎ＜Ａの関係となるからフリーとする。

又図２の（Ｂ）に示す場合は、圧力センサ１７によりプリント配線基板１１に直接的に当接したバックアップピン１３による圧力に比較して、部品１２に当接したバックアップピン１３による圧力が大きくなるから、圧力センサ１７の出力信号により、例えば、ピン１とピンｎとを固定機構１４により固定し、他のピンはフリーとする。従って、プリント配線基板１１のレイアウトが変更になっても、プリント配線基板１１にバックアップピン１３を当接した時の変位量又は圧力によって、バックアップピン１３を上昇した状態に固定して、プリント配線基板１３を支持できるように設定することができる。又圧力センサ１７は既に知られている各種の構成を適用することができる。

又図４の（ａ）に示すように、プリント配線基板１１の部品１２の搭載側をレーザでスキャンして凹凸パターンを測定する。この測定結果は、（ｂ）に示すものとなる。このような測定手段は、レーザ変位センサとして知られている。そして、（ｂ）に於いて、基準線を３０とすると、測定された凹凸パターンは、曲線３１のように変位量を示すものとなる。なお、図示を省略しているが、図１のマトリクスデータベース５のように、バックアップピンの配置位置の座標データを保持しているもので、この座標データと計測した凹凸パターン３１とを基に、（ｃ）に示すように、ピン対応の基準値（基準線３０）からの変位量を求める。そして、（ｄ）に示すように、変位量＝０となる位置のピンは突出して固定し、変位量＞０となるピンは、部品１２に当接するからフリーとする。それにより、プリント配線基板１１に搭載した部品１２に当接しないバックアップピンのみを上昇させて固定し、これによりプリント配線基板１１を支持し、他のバックアップピンはフリーの状態となるように制御して、部品１２に対して損傷を与えないようにする。

図５はレーザスキャンによる測定手段の概略説明図であり、（Ａ）は概略上面図、（Ｂ）は概略側面図を示す。部品１２を搭載したプリント配線基板１１を矢印方向に移動させる。このプリント配線基板１１が、１５０ｍｍ×１５０ｍｍの大きさの場合、レーザ変位センサとして２０〜３５ｍｍ程度の幅Ｗを担当させる構成とし、例えば、図示のように、５個の変位センサ３３を配置し、駆動制御部３４によってレーザの駆動と反射レーザ光検出とを行い、並列処理による検出結果を演算部３５に加えてプリント配線基板１１の搭載部品１２による凹凸パターンを求めることができる。又スキャンピッチは０．０５ｍｍとすることも可能であるから、搭載した部品１２の端子のはんだ付け部分の凹凸も変位量として測定することができる。

又図６に於いて、図１と同一符号は同等の機能部分を示し、支持テーブル１は、１〜ｎ個の列対応部１ａからなり、各列対応部１ａは矢印方向にバックアップピン２の１ピッチ以内で移動できる構成を備えている。この列対応部１ａを列制御部８により制御するものである。

ＣＡＤデータベース３と部品ライブラリデータベース４とマトリクスデータベース５とのデータを基に、演算処理部６に於いて、プリント配線基板を支持する為のバックアップピン２を選択指定するものであるが、前述のように、プリント配線基板の部品実装パターンデータを利用する場合は、この部品実装パターンデータと、マトリクスデータベース５のバックアップピン２の座標データとを、演算処理部６に入力する構成とすることができる。

又制御部７は、演算処理部６により求めた座標位置のバックアップピン２を突出固定する制御を行うもので、これによってプリント配線基板を充分に支持できる場合は、図１に示す構成でも充分である。しかし、高密度実装プリント配線基板の場合には、効率よくバックアップピン２を選択できない場合が生じる。例えば、図２に於いて、ピン２は、右側に僅か移動できればプリント配線基板を支持できるものである。そこで、各列毎にバックアップピン２の支持率を求めて、支持率が低い列について、バックアップピン２の１ピッチ内の移動による支持率の改善効果を再演算処理により求める。

演算処理部６に於ける再演算結果、移動する列対応部１ａと移動量とを列制御部８に加える。それにより、プリント配線基板を支持するバックアップピン２の本数を増加して、プリント配線基板に対するクリームはんだの印刷や、部品の自動搭載処理に於ける支持強度を充分なものとすることができる。即ち、演算処理部６は、１回目の演算により求めたプリント配線基板支持用のバックアップピンの本数が所定数以上且つバランス良く選択指定できた場合は、その演算結果に基づいて制御部７にバックアップピンの選択指定情報を加えるが、バランスが悪い場合又は本数が不足する場合は、選択指定本数の少ない列について１ピッチ内の移動による本数が増加するか否かを判定し、増加する場合は、再演算結果に基づいて制御部７と列制御部８とに制御情報を加えることになる。なお、前述の列対応部１ａは、複数列を一つのブロックとして、ブロック単位で移動できる構成とすることも可能である。

又図７に於いて、図１と同一符号は同一機能部分であり、９は回転角制御部である。又バックアップピン２は、下方の上面図（ａ）と側面図（ｂ）とに示す構成を有するものである。即ち、サーボモータやパルスモータ等の回転角制御モータ４４と、エアシリンダ，油圧シリンダ，電磁石等の上下スライド機構部４３と、支持部４１と、ピン４２とを含む構成を有し、ピン４２を基準位置とした状態に於いて、図１及び図６について説明したように、プリント配線基板に搭載した部品に当接しないバックアップピンの位置を選択指定する。

ＣＡＤデータベース３と部品ライブラリデータベース４とマトリクスデータベース５とのデータを基に、演算処理部６に於いて、プリント配線基板を支持する為のバックアップピン２を指定するものであるが、図７に示す構成に於いても、前述のプリント配線基板の部品実装パターンデータを利用する場合は、この部品実装パターンデータと、マトリクスデータベース５のバックアップピン２の座標データとを演算処理部６に入力する構成とすることができる。

又制御部７は、演算処理部６により求めた座標位置のバックアップピン２を突出固定する制御を行うもので、これによってプリント配線基板を充分に支持できる場合は、図１に示す構成でも充分である。しかし、前述のように、高密度実装プリント配線基板の場合には、効率よくバックアップピン２を選択できない場合がある。例えば、前述のように、図２に於いて、ピン２は、右側に僅か移動できればプリント配線基板を支持できる場合がある。

そこで、選択指定したバックアップピンの本数が所定数を超えない場合や、バランス良く選択できない場合は、選択指定されなかったバックアップピンについて、ピン４２を基準位置から或る角度回転することによりプリント配線基板を支持可能となるか否かを求める。支持可能となる場合は、そのバックアップピンの位置情報を制御部７に、且つ、その位置情報と回転角情報とを回転角制御部９に加える。それによって、上下スライド機構部４３によりピン４２を上昇させると共に回転角制御モータ４４によりピン４２をプリント配線基板の支持可能位置に回転させる。従って、バックアップピンによる支持可能の本数を多くして、プリント配線基板の支持強度を充分なものとすることができる。

図８は本発明の実施例の要部説明図であり、（Ａ）は全体構成図、（Ｂ），（Ｃ）は支持テーブルの説明図、（Ｄ）はバックアップピンの説明図を示す。同図の（Ａ）に於いて、図１と同一符号は同一機能部分を示し、１０は位置指示制御部を示す。又同図の（Ｂ），（Ｃ）は支持テーブル１の概略断面を示し、又同図の（Ｄ）はバックアップピンの異なる構成を示す。

ＣＡＤデータベース３と部品ライブラリデータベース４とマトリクスデータベース５とのデータを基に、演算処理部６に於いて、プリント配線基板を支持する為のバックアップピン２の位置を選択指定するものであるが、この実施例に於いても、前述のプリント配線基板の部品実装パターンデータを利用することができるものであり、この部品実装パターンデータと、マトリクスデータベース５のバックアップピン２の座標データとを演算処理部６に入力する構成とすることができる。即ち，ＣＡＤデータベース３と部品ライブラリデータベース４とを省略した構成とすることもできる。

前述のように、演算処理部６により求めたプリント配線基板の支持位置データを基に、位置指示制御部１０から、支持テーブル１のバックアップピン２によるプリント配線基板の支持位置を光で指示するように制御するものである。その為に、図８の（Ｂ），（Ｃ）に示す支持テーブルの構成を適用することができる。

図８の（Ｂ），（Ｃ）に於いて、５１は不透光性の硬質合成樹脂や金属等による支持板、５２はバックアップピン、５３はマトリクス状又は千鳥状に配列した挿入孔、５４は光ファイバ、５６は不透光性の硬質合成樹脂や金属等による光ガイド板、５７はプリント回路基板、５８は発光ダイオードを示す。又図８の（Ｄ）に於いて、５２ａは透光性合成樹脂等により構成したバックアップピン、５２ｂは光を透過させる為の中空の合成樹脂又は金属によるバックアップピンを示し、下方の光ファイバ又は発光ダイオードからの光を上方に導光できる構成を有する。

図８の（Ｂ）に示す構成の場合、光ファイバ５４の一端を挿入孔５３の下方から挿入し、その光ファイバ５４の他端に、位置指示制御部１０によって制御される図示を省略したランプや発光ダイオード等の光源を配置し、演算処理部６により求めたプリント配線基板の支持位置に対応する光源を位置指示制御部１０によって発光制御する。

それにより、バックアップピン５２でプリント配線基板を支持する位置の挿入孔５３の光ファイバ５４の先端から光が放出される。従って、光が放出される挿入孔５３にバックアップピン５２を挿入するだけですむから、作業性が良いことになり、又支持板５１は不透光性であるから、隣接した一方の挿入孔５３の光ファイバ５４の先端から光を放射しても、他方の挿入孔５３に光がもれることはなく、誤挿入が生じない利点がある。

又図８の（Ｃ）の構成の場合、プリント回路基板５７上の支持板５１の挿入孔５３に対応する位置に、発光ダイオード５８を配置してプリント回路に接続固定し、このプリント回路基板５７のプリント回路と位置指示制御部１０とを接続する。そして、支持板５１と光ガイド板５６とプリント回路基板５７とを重ねて一体化した構成を有するもので、位置指示制御部１０によってバックアップピン５２を挿入する位置の発光ダイオード５８を制御して発光させる。光ガイド板５６は、プリント回路基板５７上の発光ダイオード５８を保護すると共に、発光ダイオード５８からの光を、側方に漏れることなく、上方の支持板５１の挿入孔５３にガイドする為のものである。

位置指示制御部１０の制御により選択指定した発光ダイオード５８を発光させることにより、バックアップピン５２でプリント配線基板を支持する位置の挿入孔５３から光が放出される。従って、（Ａ）に示す構成の場合と同様に、光が放出される挿入孔５３にバックアップピン５２を挿入するだけですむから、作業性が良いことになり、又支持板５１は不透光性であるから、隣接した一方の挿入孔５３から光を放射しても、他方の挿入孔５３に光がもれることはなく、誤挿入が生じない利点がある。

又図８の（Ｄ）に示すように、光を上方に放射可能とする導光性のバックアップピン５２ａ，５２ｂを用いると、このバックアップピンを挿入孔５３に挿入した後のバックアップピンの誤挿入の有無のチェックが容易となる。即ち、挿入孔５３に挿入したバックアップピン５２ａ，５２ｂから光が放射されている場合は、選択指定された位置であり、光が放射されないバックアップピンは、誤挿入であることが判る。又プリント配線基板のレイアウト変更に伴って、バックアップピンの位置の変更がある場合、例えば、光を放射していないバックアップピンを抜き、光を放射している挿入孔５３にバックアップピンを挿入することになる。従って、簡単にレイアウト変更にも対処できる。

又図９は、バックアップピンを取り付けた支持テーブルを取り替えることができる構成、即ち、段取り替え構成を示す。同図の（Ａ），（Ｂ）は、図８の（Ｂ），（Ｃ）に相当する構成を示し、６１は不透光性の支持板、６２はバックアップピン、６３は挿入孔、６４は光ファイバ、６５は位置合せ用孔、６６は挿入位置指示板、６７は位置合せ用ピン、６８は発光ダイオード、６９は光ガイド板、７０はプリント回路基板を示す。

又図９の（Ｃ）は、搬送レール７３によって搬送されたプリント配線基板１１をバックアップピン６２により支持する状態の概略上面図を示し、黒丸はバックアップピンが挿入されていない挿入孔６３、白丸は挿入孔６３に挿入したバックアップピン６２を示す。又（Ｄ）は、プリント配線基板１１の部品搭載パターンに対応して選択指定した位置の挿入孔６３にバックアップピン６２を挿入した支持板６１を、自動機のＸ−Ｙテーブル７１上に、位置合せピン７２により位置合せして組み立てる過程の概略断面図を示す。

図９の（Ａ）又は（Ｂ）に示すように、自動機のラインとは異なる場所で支持板６１の挿入孔６３のバックアップピン６２挿入位置を光ファイバ６４又は発光ダイオード６８によって発光表示し、バックアップピン６２を光が放射されている挿入孔６３に挿入した後、その支持板６１を挿入位置指示板６６又は光ガイド板６９から取り外して、自動機のＸ−Ｙテーブル７１に位置合せして固定する。従って、自動機のラインを稼動中に、プリント配線基板１１のレイアウト変更に伴ってバックアップピン６２による支持位置が変更されても、前述のように、バックアップピン６２の挿入位置を変更した新たな支持板６１を作成して、Ｘ−Ｙテーブル７１上の支持板と交換することによって、新たなレイアウトによるプリント配線基板を支持することができる。

図１０はバックアップピン選択指定位置の算出説明図であり、前述の演算処理部６に於ける処理による表示例を示し、ＣＡＤデータベース３に格納されたプリント配線基板の搭載部品の品種データと搭載位置の座標データと搭載角度等のデータとを演算処理部６が読出す。例えば、品種Ｐ００１について、搭載位置の座標Ｘ＝１５，Ｙ＝３０、搭載角度θ＝０、品種Ｐ００２について、搭載位置の座標Ｘ＝３０，Ｙ＝２０、搭載角度θ＝９０、品種Ｐ００３について、搭載位置の座標Ｘ＝５０，Ｙ＝２０、搭載角度θ＝１８０として、それぞれの位置を表示すると、（ａ）に示すものとなる。

次に、品種データを基に、部品ライブラリデータベース４から外形寸法データを読出し、部品の搭載位置に表示すると、（ｂ）に示すものとなる。この搭載部品の閉じた図形部分を抽出して表示すると、（ｃ）に示すものとなる。次に、部品を自動機により搭載する時の誤差と、バックアップピンが部品に当接しないようにする為の安全率とを基に、オフセット量を設定し、このオフセット量を付加した部品図形を表示すると、（ｄ）に示すものとなる。

次に、マトリクスデータベース５からバックアップピンのピン径と座標データとを読出して、このバックアップピンの図形と、（ｄ）に示す部品図形とを重ねると、（ｅ）に示すものとなる。そして、バックアップピンのピン番号を（ｆ）に示すように、ｐ０１〜ｐ１５とすると、黒丸で示すピンｐ０４，ｐ０８〜ｐ１１は部品に当接し、白丸で示すピンｐ０１〜ｐ０３，ｐ０５〜ｐ０７，ｐ１２〜ｐ１５は部品に当接しないことが判る。

そこで、ピンの座標データ対応にフラグを設定する。例えば、白丸のピン対応のフラグを１、黒丸のピン対応のフラグを０に設定し、演算処理部６は、バックアップピンを上昇して固定する制御を行う制御部７に対して、バックアップピンの座標データ対応のフラグを転送することにより、制御部７は、フラグを参照して、搭載部品に当接しないバックアップピンを上昇させて固定し、搭載部品に当接するバックアップピンはフリーとなるような制御を行うことになる。又図８又は図９に示す実施例の構成に於いては、フラグ＝１に対応する挿入孔５３，６３から光が放射されるように、光ファイバ又は発光ダイオードを制御することになる。

図１１は変位センサを設けたバックアップピンユニットを用いた場合の動作説明図であり、図２の（Ａ）及び図３に示す動作を更に詳細に示すものである。バックアップピンユニット８１は、バックアップピン１３と、固定機構１４と、スプリング１５と、変位センサ１６と、外筒１８とを含み、ユニット固定板８２上にマトリクス状又は千鳥状に固定する。このユニット固定板８２を油圧シリンダ，エアシリンダ，電磁石等を用いた上下可動機構８３により上下に移動できるように構成する。又プリント配線基板１１には、各種の部品１２が搭載され、このプリント配線基板１１がユニット支持板８２の上方に搬送されて位置決めされる。

図１２はバックアップピンの設定動作の説明図であり、（Ａ１）〜（Ａ５）の設定動作を含むもので、以下図１１を参照して説明する。プリント配線基板１１を搬送コンベア又は搬送レールによってユニット支持板８２の上方に搬送し、位置決めして、図示を省略したクランプ機構等により固定する（Ａ１）。この時、ユニット固定板８２は実線位置にある。次に、このユニット固定板８２を上下可動機構８３を制御して、距離Ａだけ上昇させて点線で示す位置とし、バックアップピン１３の先端をプリント配線基板１１に当接させる（Ａ２）。

次に各ピンの変位量Ｘを変位センサ１６により検出する。即ち、この変位センサ１６により距離Ｈを求め、その初期値Ｈ０に対する変化分ΔＨを求めて記憶する。又は変化分ΔＨのみを求めて記憶する（Ａ３）。次に記憶した各ピンの変位量Ｘと、距離Ａとを比較する。又は前述の変化分ΔＨが零か否かを比較する（Ａ４）。

そして、図２について説明した場合は、Ｘ＝Ａか否かを判定するものであるが、誤差分αを用いて、Ｘ＝Ａ±α又はΔＨ＝０±αの場合は、バックアップピン１３の先端がプリント配線基板１１に当接していると判定して、固定機構１４によりバックアップピン１３を固定する。又Ｘ≠Ａ±α又はΔＨ≠０±αの場合は、バックアップピン１３の先端が部品１２等に当接していると判定して、バックアップピン１３をフリーの状態、即ち、固定機構１４を動作させない。従って、この場合のバックアップピン１３はスプリング１５の弱い力で上昇されている状態となる（Ａ５）。

即ち、図２について説明した場合と同様に、ピン１，ピンｎ−１は固定、ピン２，ピン３，ピンｎはフリーとする。この状態で、プリント配線基板１１は、固定機構１４により固定されたバックアップピン１３によって支持される。このような動作は、プリント配線基板１１が搬送される毎に実行することができるから、レイアウトの異なるプリント配線基板１１に対しても、部品１２に当接することなく、バックアップピンによって支持することができる。

図１３は圧力センサを設けたバックアップピンユニットを用いた場合の動作説明図であり、図２の（Ｂ）及び図１１と同一符号は同一部分を示し、８４はバックアップピンユニットであり、図１１に示す構成のバックアップピンユニット８１の変位センサ１６を圧力センサ１７とした構成に相当する。

図１４はバックアップピンの設定動作説明図であり、（Ｂ１）〜（Ｂ５）の設定動作を含むもので、以下図１３を参照して説明する。プリント配線基板１１を搬送コンベア又は搬送レールによってユニット支持板８２の上方に搬送し、位置決めして、図示を省略したクランプ機構等により固定し（Ｂ１）、次に、ユニット固定板８２を、上下可動機構８３を制御して、距離Ａだけ上昇させて点線で示す位置とし、バックアップピン１３の先端をプリント配線基板１１に当接させる（Ｂ２）。

次に各ピンの圧力Ｐを圧力センサ１７により検出して記憶する（Ｂ３）。そして、検出した各ピンの圧力Ｐと初期圧力Ｐ０とを比較する。又は圧力の変化分ΔＰが零か否かを比較する（Ｂ４）。そして、Ｐ＝Ｐ０±α又はΔＰ＝０±αの場合は、プリント配線基板１１の部品１２にピンの先端が当接していないと判定し、固定機構１４を制御して固定する。又Ｐ≠Ｐ０±α又はΔＰ≠０±αの場合は、プリント配線基板１１の部品１２にピンの先端が当接していると判定し、フリーの状態とする（Ｂ５）。

例えば、ピン１，ピンｎ−１対応の圧力センサによる圧力Ｐ１，Ｐｎ−１は、それぞれＰ１＝Ｐ０±α，Ｐｎ−１＝Ｐ０±αとなるから、固定してプリント配線基板１１を支持するようにし、又ピン２，ピン３，ピンｎは、それぞれＰ２≠Ｐ０±α，Ｐ３≠Ｐ０±α，Ｐｎ≠Ｐ０±αとなるから、フリーの状態とする。それにより、プリント配線基板１１の部品１２に当接しないピン１，ピンｎ−１によって支持することができる。

図１５は列対応部の移動構成の説明図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は移動動作の状態の上面図である。又図１６及び図１７は、バックアップピン設定動作の説明図である。マトリクス状に配列したバックアップピン２は、各列対応の列対応部１ａを構成している。又バックアップピン２は、バックアップピンユニット９１として、上昇固定が可能の構成を有し、スライド部９２上に固定されている。このスライド部９２は、固定板９４上のスライドレール９３上に支持されて、図示を省略したモータ，油圧機構，空気圧機構，電磁石機構等によって移動可能に構成されている。又固定板９４は、油圧，空気圧，電磁石等を用いた上下可動機構９５により上昇又は下降することができる。

図１６及び図１７は、図１５に示す構成のバックアップピンの設定動作説明図であり、バックアップピンユニット９１は、図１１又は図１３に示すバックアップピンユニット８１，８４と同様な変位センサ又は圧力センサを有する場合について、図１５と図１１と図１３とを参照して説明する。

部品を搭載したプリント配線基板を搬送コンベア又は搬送レールによって固定板９４の上方に搬送して位置決めし、クランプ機構等によりプリント配線基板を固定し（Ｃ１）、列単位又はブロック単位でスライド部９２によって移動可能の構成としたバックアップピン２の先端がプリント配線基板に当接するように、上下可動機構９５によって固定板９４を上昇させる（Ｃ２）。

次に、バックアップピン２の先端がプリント配線基板又は部品に当接することによる変位量Ｘを変位センサにより測定し、初期値Ｈ０との変化分ΔＨを求めて記憶する。又は圧力センサによりバックアップピン２の圧力を測定して記憶する（Ｃ３）。次に、ΔＨ＝０±α、又は圧力の場合のΔＰ＝０±αとなる場合は、バックアップピン２の先端が部品に当接していないので、バックアップピン対応の固定可能フラグを設定し、ΔＨ≠０±α、又は圧力の場合のΔＰ≠０±αとなる場合は、バックアップピン２の先端が部品に当接しているので、バックアップピン対応の固定不可フラグを設定する（Ｃ４）。

次に、各ブロック毎（列対応部１ａ毎）に、バックアップピンの固定可能フラグの数を求めて、ブロックＮの基準位置Ｓ０又は任意の位置Ｓｎに於けるバックアップピンの固定可能ピン数を記憶する（Ｃ５）。次に、上下可動機構９５により固定板９４を元の位置に下降させる（Ｃ６）。次に、各ブロック（各列対応部１ａ）を距離βだけ移動させて、（Ｃ２）〜（Ｃ６）の処理ステップを繰り返す（Ｃ７）。

そして、各ブロック毎（列対応部１ａ毎）に、バックアップピンの固定可能フラグの数を求め、各ブロック（列対応部１ａ）の固定可能ピン数（プリント配線基板を支持可能とするピン数）として記憶し、固定板９４を元の位置に下降する（Ｃ８）。任意の移動距離β毎に順次スライド部９２をスライドレール９３上に移動させて、移動距離の合計がバックアップピン２のピッチｐとなるまで、前述の（Ｃ７），（Ｃ８）を繰り返す（Ｃ９）。

例えば、図１５の（Ｃ）に示すように、初期位置Ｓ０からピッチｐの間に、任意の距離βを順次移動させて、それぞれの位置Ｓ１〜Ｓｎに於けるバックアップピン２の固定可能フラグを設定した時、黒丸は固定可能フラグを設定したバックアップピン、白丸は固定不可フラグを設定したバックアップピンとすると、初期位置Ｓ０に於ける固定可能フラグ数は３、距離βを移動させた位置Ｓ１に於ける固定可能フラグ数は４、距離２・βを移動させた位置Ｓ２に於ける固定可能フラグ数は５、更に移動させた位置Ｓｎ−１，Ｓｎに於ける固定可能フラグ数は４及び３となったとすると、位置Ｓ２の移動状態に於ける固定可能フラグ数が最大となる。

このように、ブロック（列対応部１ａ）毎にバックアップピンの固定可能フラグ数が最大となる位置Ｓを求めて記憶する（Ｃ１０）。次に、各ブロック（列対応部１ａ）を、バックアップピンの固定可能フラグ数が最大となる位置に移動させてから固定板９４の上昇、及びバックアップピンの固定可能フラグが付与されているバックアップピンを固定機構１４により固定する（Ｃ１１）。この場合、バックアップピンを固定した後、固定板９４の上昇の動作となるように制御することになる。このような構成と制御とにより、複雑なパターンで部品が搭載されているプリント配線基板を、多数のバックアップピンにより、充分な強度で支持することが可能となる。

前述の図２の（Ａ），（Ｂ）及び図１１，図１３に示す構成のバックアップピンユニットを用いて、プリント配線基板の部品搭載パターンを直接的に取得し、最適化する場合を示すものであるが、図１及び図１０に示す構成のバックアップピンと部品搭載パターンとのデータを基に、プリント配線基板を支持するバックアップピンを選択指定する構成に対しても適用可能である。この場合、各ブロック（列対応部１ａ）の移動距離と固定可能フラグ数とをそれぞれ求めて、固定可能フラグ数が最大となる移動距離に、各ブロック（列対応部１ａ）を移動した後、固定板９４を上下可動機構９５によって上昇させて、バックアップピンによってプリント配線基板を支持することになる。

図１８は回転機構を有する構成の説明図であり、図７に示す構成に対応するものである。図１８の（Ａ）は上面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は回転角度対応の状態を示し、同図に於いて、１０１はバックアップピンユニット、１０２は固定板、１０３は上下可動機構、１０４は回転板、１０５は回転機構、２はバックアップピンを示す。

バックアップピンユニット１０１は、前述の図１１，図１３に示す構成と同様に、バックアップピン２を上昇して固定可能とする構成を有するもので、回転板１０４の回転中心に対してずれた位置に固定し、モータ等の回転機構１０５によって任意の角度θの回転を可能とするものである。

図１９及び図２０はバックアップピンの設定動作説明図であり、図１８及び前述の各図を参照して説明する。処理ステップ（Ｄ１），（Ｄ２）は、図１６に於ける処理ステップ（Ｃ１），（Ｃ２）と同様であり、固定板１０４を上下可動機構１０３によって上昇させ、バックアップピン２の先端をプリント配線基板に当接させる。この時に、バックアップピンユニット１０１は基準位置、例えば、（Ｃ）のθ0 に示す位置とする。

次に、図１６に於ける処理ステップ（Ｃ３）と同様に、バックアップピン２の変位量又は圧力を求め（Ｄ３）、次に、図１６に於ける処理ステップ（Ｃ４）と同様に、変位量ΔＨ又は圧力差ΔＰを基に、固定可能フラグ又は固定不可フラグを設定する（Ｄ４）。

そして、バックアップピンユニット１０１対応に基準角度θ０又は任意回転角θｎに於けるフラグデータを記憶する（Ｄ５）。例えば、図１８の（Ｃ）の角度θ０又は角度θｎに於いては、部品搭載エリアと重なることにより、固定不可フラグが設定されることになる。

次に、固定板１０２を上下可動機構１０３により元の位置に下降させて、バックアップピン２をプリント配線基板から離す（Ｄ６）。次に、個々のバックアップピン２を任意のきざみ回転角ωだけ回転させて、前述の（Ｄ２）〜（Ｄ６）の処理ステップを繰り返す。この時、固定可能フラグが設定されているバックアップピンに対する回転角制御を省略する（Ｄ７）。そして、バックアップピンユニット１０１毎に、任意回転角度に於ける固定可能フラグ又は固定不可フラグのフラグデータを記憶し、固定板１０２を下降させる（Ｄ８）。

そして、任意のきざみ回転角ωの積算値が元の位置となるまで、即ち、１回転となるまで、前述の処理ステップ（Ｄ７），（Ｄ８）を繰り返す（Ｄ９）。そして、バックアップピン２の固定可能フラグが付与されている回転角度θに回転板１０４を回転機構１０５により回転し、固定板１０２を上下可動機構１０３によって上昇させる。又固定可能フラグが設定されたバックアップピンユニット１０１対応に、固定機構１４によってバックアップピン２を固定し、固定不可フラグが設定されたバックアップピンユニット１０１対応に、フリーの状態とする（Ｄ１０）。

例えば、図１８の（Ｃ）の回転角度θ０とθｎとに於いては、部品搭載エリアと重なる為に、固定不可フラグが設定されるが、回転角度θ１，θ２に於いては、部品搭載エリアと重ならないから、固定可能フラグが設定される。即ち、固定不可フラグが設定されたバックアップピンユニット１０１に対して、回転機構１０５を制御して、きざみ回転角ω＝９０度とすると、基準回転角度θ０に於ける固定不可フラグは、θ１＝ω又はθ２＝２・ωとすると、固定可能フラグを設定できる状態とすることができる。従って、プリント配線基板を支持できるバックアップピンの本数を増加して、充分な強度でプリント配線基板を支持することが可能となる。

この場合も、図１及び図１０に示す構成のバックアップピンと部品搭載パターンとのデータを基に、プリント配線基板を支持するバックアップピンを選択指定する構成に対して適用可能である。又演算処理部６に於いて、バックアップピンユニット１０１対応に、基準角度と、きざみ回転角度毎とに於ける固定可能フラグが設定可能となるか否かを判定して、固定可能フラグの設定ができるバックアップピンユニット１０１の位置座標データと回転角データとを求めて、制御部からバックアップピンユニット１０１と回転機構１０５とを制御することになる。

又回転板１０４の回転中心から変位した位置にバックアップピンユニット１０１を固定した構成を示すが、図７に示すように、回転機構４４の上に上下スライド機構４３を設け、この上下スライド機構４３の上に回転板４１を設け、回転機構４４による回転中心から変位した位置にピン４２を設けた構成とすることも可能である。

本発明は、前述の各構成に限定されるものではなく、種々付加変更することが可能であり、バックアップピンユニットは、総て電磁力で動作する構成とし、固定板にプリント配線を形成して、各バックアップピンユニットと制御部とを接続する構成とすることも可能である。又バックアップピン２を上昇させて固定する手段として、例えば、ラチェット機構を利用し、バックアップピン２を上昇させた時にラチェットに係合して上昇位置に固定され、ラチェット爪を電磁力等により外すことにより、バックアップピン２を下降してフリー状態とする構成等を適用することができる。

（付記１）プリント配線基板に搭載した各種部品に当接しない位置を選択して該プリント配線基板を支持する為のバックアップピン設定装置に於いて、上昇させた位置に固定可能に制御できるバックアップピンをマトリクス状又は千鳥状に配置した支持テーブルと、前記プリント配線基板のＣＡＤデータと前記部品の形状を示す部品ライブラリデータと前記バックアップピンの座標位置を示すデータとを基に前記バックアップピンによる支持位置を求める演算処理部と、該演算処理部により求めた支持位置のバックアップピンに対して上昇位置に固定する制御を行う制御部とを備えたことを特徴とするバックアップピン設定装置。
（付記２）前記演算処理部は、前記ＣＡＤデータと前記部品ライブラリデータと前記座標位置データとを基に、部品外形にオフセット量を付加した部品搭載エリアと前記バックアップピンとが重ならない位置を算出する構成を有することを特徴とする付記１記載のバックアップピン設定装置。

（付記３）プリント配線基板に搭載した各種部品に当接しない位置を選択して該プリント配線基板を支持する為のバックアップピン設定装置に於いて、上昇させた位置に固定可能に制御できるバックアップピンをマトリクス状又は千鳥状に配置した支持テーブルと、該支持テーブルを前記プリント配線基板に対して上昇させて前記バックアップピンの先端を当接させた時の該バックアップピンの変位量又は圧力を検出して、前記部品に前記バックアップピンの先端が当接するか否かを判定し、当接するバックアップピンはフリーの状態に、又前記部品に当接しないバックアップピンは固定状態にそれぞれ制御する制御部とを備えたことを特徴とするバックアップピン設定装置。
（付記４）前記バックアップピンを上昇させた状態で該バックアップピンの先端が前記プリント配線基板に搭載した部品に当接した時の変位量又は圧力を検出する変位センサ又は圧力センサと、前記バックアップピンをフリーの状態又は上昇させた位置に固定した状態に制御する固定機構とを含むバックアップピンユニットを、固定板上にマトリクス状又は千鳥状に配列した構成を有することを特徴とする付記３記載のバックアップピン設定装置。
（付記５）前記バックアップピンユニットを前記バックアップピンの少なくとも１ピッチ内で移動可能に支持した列対応部を有することを特徴とする付記３又は４記載のバックアップピン設定装置。
（付記６）前記バックアップピンユニットを回転中心から変位した位置に固定した回転板と、該回転板を回動する回転機構とを設けたことを特徴とする付記３記載のバックアップピン設定装置。

（付記７）プリント配線基板に搭載した各種部品に当接しない位置を選択して該プリント配線基板を支持する為のバックアップピン設定装置に於いて、前記バックアップピンを挿入する挿入孔をマトリクス状又は千鳥状に形成した支持板と、前記プリント配線基板に搭載した前記部品に当接しない位置を求め、該位置に対応する前記挿入孔に前記バックアップピンを挿入指示する光を下方から照射するように制御する位置指示制御部とを備えたことを特徴とするバックアップピン設定装置。
（付記８）前記支持板の前記挿入孔に挿入する前記バックアップピンを導光構成としたことを特徴とするバックアップピン設定装置。

バックアップピン設定装置の説明図である。 バックアップピン設定装置の説明図である。 変位センサを用いたバックアップピンの説明図である。 レーザスキャンを適用して部品測定の説明図である。 レーザスキャンによる測定手段の概要説明図である。 バックアップピン選択処理の説明図である。 バックアップピン微調整の説明図である。 バックアップピン選択挿入の説明図である。 バックアップピン支持テーブルの説明図である。 バックアップピン選択指定位置の算出説明図である。 変位センサを設けたバックアップピンユニットを用いた実施の形態の動作説明図である。 バックアップピンの設定動作説明図である。 圧力センサを設けたバックアップピンユニットを用いた実施の形態の動作説明図である。 バックアップピンの設定動作説明図である。 列対応部の移動構成の実施の形態の説明図である。 バックアップピンの設定動作説明図である。 バックアップピンの設定動作説明図である。 回転機構を有する実施の形態の説明図である。 バックアップピンの設定動作説明図である。 バックアップピンの設定動作説明図である。 従来の専用吸着受台の説明図である。 従来のバックアップピンの説明図である。

符号の説明

１ 支持プレート
２ バックアップピン
３ ＣＡＤデータベース
４ 部品ライブラリデータベース
５ マトリクスデータベース
６ 演算処理部
７ 制御部

Claims (1)

1. プリント配線基板に搭載した各種部品に当接しない位置を選択して該プリント配線基板を支持する為のバックアップピン設定装置に於いて、
   前記バックアップピンを挿入する挿入孔をマトリクス状又は千鳥状に形成した支持板と、
   前記プリント配線基板に搭載した前記部品に当接しない位置を求め、該位置に対応する前記挿入孔に前記バックアップピンを挿入指示する光を下方から照射するように制御する位置指示制御部と
   を備えたことを特徴とするバックアップピン設定装置。

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