JP2002517104A - 基板を直線的に位置決めしかつその位置を認識するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 基板の直線的な位置決め及び位置の認識を行なう方法及び該方法を実施する装置。自動実装機内へ搬送された基板（１）は、従来は超音波又は反射光センサで確認され、直線搬送装置（２）が制動され、基板が機械的に走行可能なストッパに対して移動させられ、これによって基板の位置が認識されていた。この場合にはストッパの不変の位置によって、基板は、最適な実装距離及び短い実装時間に適さない個所に停止させられることになる。自動実装機の実装領域（X）に亘って自由に位置決め可能なセンサ領域（１３）を有するセンサ（１０）の配置によって、搬送された基板（１）の位置を実装領域（X）にて検出することができるようになった。センサ（１０）は実装領域（X）において所定の基板特徴（９）を所定の制動位置（X１）で検出するので、基板（１）は基板特徴（９）で実装位置（X２）にて静止するようになる。センサ（１０）は実装位置（X２）において静止した基板特徴（９）を検出し、検出された位置に基づき基板の上に配置された調整マーク（１５）の位置を求める。次いでこの調整マーク（１５）は実装ヘッド（４）に取付けられた調整センサ（１４）で正確に検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は自動実装機の実装領域内で基板を直線的に位置決めしかつその位置を
認識するための方法並びに前記方法を実施するための装置に関する。

【０００２】 基板（例えばプリント配線板又はセラミック基板）を構成部材（例えばＳＭＤ
構成部材、ＳＭＤ＝Surface Mouted Device又はBall-Grad-Arrays＝ＢＧＡ）で
自動的に実装する場合には個々の構成部材は実装ヘッドでマガジン又は供給装置
から取出され、次いで所定の位置状態で基板の上に位置決めされる。基板はこの
場合にはマガジンから取出され、向き合った２つの面で案内され、直線搬送装置
で自動実装機内へ搬送される。正確な実装のためには搬送装置におけるプリント
配線板の位置が正確に判っていることが必要である。

【０００３】 本件出願前には公開されていなかった古いドイツ国特許出願第１９７３８９２
２Ａ１号明細書によれば、リードフレームを、統合されたスイッチで実装する方
法と装置とが公知である。この場合には、定置の検出装置が、統合されたスイッ
チの位置及び／又はリードフレームの位置を実装前に検出する。このような検出
ユニットを用いることでプリント配線板がすでに制動されたあとでプリント配線
板の位置を認識することはできるが、プリント配線板を制動する方法はここには
開示されていない。

【０００４】 ＧＢ２１５００９８Ａ号明細書によれば、基板を電気的な構成部分で実装する
機械であって、基板が実装位置にて、機械的なストッパにより停止させられる形
式のものが公知である。この場合には基板の孔へ係合し、より正確に位置決めさ
れ、次いでクランプ部材により、より正確な位置に固定されるテレスコープ式に
走出可能なピンが用いられる。この場合には機械的なストッパに当たる走行にお
ける突然の制動によって、望まれない形式で、既に実装された構成部材が滑り動
くことがある。さらにピンを用いた正確な位置決めは接続部の間隔の小さい構成
部材の実装にとっては十分に正確であるとは言えない。

【０００５】 ＤＥ−４３２５５６５号明細書によれば、プリント配線板フレームを第１の点
から第２の点へ搬送する方法と装置とが公知である。この方法と装置ではプリン
ト配線板はまず第１の点のあと第１の個所にて制動されかつクランプ機構に保持
される。次いでプリント配線板は保持された状態で加工室へ動かされ、そこで加
工され、次いで保持された状態で第２の点へ動かされる。この場合にはそのつど
の停止点の到達はセンサによって検出される。この場合には、２度の停止、つま
り第１の個所における停止と加工室における停止とにより、加工室における一度
だけの停止に較べて不都合な時間損失が発生する。さらに加工室においてはプリ
ント配線板フレームの実際の位置の確認はもはや行なわれない。この結果特に、
接続部の間の間隔がきわめてわずかな構成部材の場合には不精度が大きすぎるこ
とになる。

【０００６】 ＤＥ−３６３０１７８Ａ１号明細書からはコンピュータ制御された組立装置が
公知である。この装置はプリント配線板を実装するためにも使用される。この場
合、プリント配線板は搬送ステーションの上を個々の作業個所へ移動させられる
工作物保持体の上へ置かれる。この場合には、フォトセンサが工作物保持体の存
在を検出し、調整ピンによって工作物保持体はより正確に位置決めされる。制動
過程自体についてはここでは何にも言及されていない。調整ピンを用いた位置決
めは部分的に不正確であり過ぎる。さらにプリント配線板を認識するためには搬
送されたプリント配線板を認識する超音波反射走査器が用いられる。次いで直線
搬送装置が制動され、基板はわずかな速度で、走入可能な機械的なストッパに当
接させられる。超音波反射走査器の代わりに反射光センサが使用されることもし
ばしばある。しかし、異なるプリント配線板又はセラミック基板は使用された光
に対し異なる透明度、ひいては異なる反射特性を有している。したがって使用さ
れた超音波反射走査器もしくは反射光センサをすべての基板に対し使用すること
はできない。さらにこの方法ではすべての基板が固定的に位置決めされた機械的
なストッパに当接し、小さな基板において例えば供給装置の位置に関連して必要
であるよりも長い搬送距離を部分的に実装ヘッドで移動させることが必要である
。さらに基板は機械的なストッパによる突然の制動に際して加速され、この加速
により、既に実装された構成部分の滑動が発生する惧れがある。

【０００７】 発明の課題 本発明の課題は基板を材料とその空間的な寸法とに関連して、実装ヘッドを用
いた走行距離ができるだけわずかにしか必要とされなくなるように、自動実装機
に位置決めすることである。

【０００８】 この課題は本発明によれば、請求項１の特徴を有する方法並びに請求項４の特
徴を有する、前記方法を実施する装置によって解決された。

【０００９】 自動実装機の実装領域をほぼ包含するセンサ領域を有するセンサを使用するこ
とで、全実装領域において基板の位置を検出することができる。センサはまず、
実装領域に搬送された基板が制動位置にてセンサにより認識されるように配置さ
れる。この認識には所定の基板特徴、例えば基板の前縁、基板の所定個所に取付
けられたバーコード又は同様に基板に取付けられた接続部（パッド）又は他の透
光性の基板個所が用いられる。センサが基板特徴を認識したあとで直線搬送装置
が制動されるので、基板は実装位置に静止させられる。センサは基板特徴の位置
を実装位置にて検出して基板の位置を認識する。

【００１０】 請求項２によれば有利な形式で実装位置における基板特徴の位置検出は、より
正確な位置検出のために基板に取付けられた調整マークの領域へ光学的な調整セ
ンサを移動させるために用いられる。

【００１１】 請求項３に記載した方法は、基板のフロント縁部が基板特徴として認識される
ことで特に簡単に行なわれる。

【００１２】 請求項５に記載したような光学的なセンサを用いることにより種々の基板特徴
、例えばフロント縁又はバーコードを簡単に認識することができる。

【００１３】 請求項６による装置の有利な構成によればセンサは基板の上側を走行可能な実
装ヘッドに固定的に結合されているので、センサ、ひいてはセンサ領域は簡単に
、搬送路上の自由に選択可能な制動位置に調節可能である。

【００１４】 請求項７に記載した特に有利な実施例においては、通常は調整マークを識別す
るために実装ヘッドに配置された調整センサが、基板特徴を認識するためのセン
サとして用いられることにより、付加的なセンサのためのコストが節約される。

【００１５】 請求７記載の上方へ向けられた光源の配置によって有利な形式で、簡単な光学
的なセンサを実装ヘッドにおいて基板特徴を認識するために用いることができる
ようになる。

【００１６】 実施例 図１には基板１（例えばプリント配線板又はセラミック製の基板）が直線搬送
装置２の上で、どのように自動実装機内へ搬送方向３で移動させられるかが示さ
れている。自動実装機の実装領域は符号Xで示されている。ＸＹ方向に運動可能
な実装ヘッド４には、この実施例では、複数のサクションピペット５のための固
定装置６並びにセンサ１０及び調整センサ１４が固定されている。この場合、サ
クションピペット５は図示されていない供給装置から図示されていない構成部材
を受取りかつこの構成部材を基板１の上に位置決めするために役立つ。この場合
、直線搬送装置２、調整センサ１４、実装ヘッド４並びにセンサ１０は制御装置
７に接続されている。センサ１０は光学的なセンサとして構成され、検出器１１
と自由に選択可能な制動位置X１に位置決めされているセンサ領域１３を生ぜし
める光学的な結像装置１２とを有している。有利には全実装領域Xに亘って延在
する定置の光源８、特に白光源は、直線搬送装置２の下側に取付けられ、基板１
を下から照らす。この場合には、例えば切欠きを備えた基板を認識するためにま
ず直線的に延在する光源の他に、部分的に面状に構成された光源を使用すること
もできる。基板を正確に位置決めするためには基板１の上に調整マーク１５が設
けられている。

【００１７】 図２には基板１の前縁が制動位置X１における基板特徴９としてセンサ１０に
より識別されることが示されている。直線搬送装置２は制御装置７を介して制動
されるので、図３に示されているように基板は基板特徴９で実装位置X２に停止
させられる。実装位置X２を正確に検査するためにはセンサ１０はＸＹ方向に移
動可能な実装ヘッド４でセンサ１０のセンサ領域１３で実装位置X２に移動させ
られ、基板１の正確な位置を検出する。この位置の検出に基づいて基板１の調整
マーク１５の位置が算出され、したがって調整センサ１４が調整マーク１５の上
へ移動させられることができ、これにより基板１の高精度の位置検出が行なわれ
る。基板１の正確な位置検出により基板１は高精度で構成部材で実装される。基
板１が自動実装機において側方案内されていることにより、位置の認識には搬送
方向３での正確な位置認識だけで十分である。

【００１８】 基板の大きさに応じてこの方法は、短い実装距離で基板１の位置決めを最適化
し、ひいては短い実装時間及び高い実装仕事率が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 自動実装機内へ移動させられた基板を有する自動実装機の概略的な側面図。

【図２】 基板の基板特徴が制動位置で検出された自動実装機の概略的な側面図。

【図３】 実装位置で制動された基板が正確に検出される自動実装機の概略的な側面図。

【符号の説明】

１ 基板、 ２ 直線搬送装置、 ３ 搬送方向、 ４ 実装ヘッド、 ５
サクションピペット、 ６ 固定装置、 ７ 制御装置、 ８ 光源、 ９ 基
板特徴、 １０ センサ、 １１ 検出器、 １２ 結像装置、 １３ センサ
領域、 １４ 調整センサ １５ 調整マーク

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年８月９日（２０００．８．９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】 自動実装機の実装領域をほぼ包含するセンサ領域を有するセンサを使用するこ
とで、全実装領域において基板の位置を検出することができる。センサはまず、
実装領域に搬送された基板が制動位置（制動開始位置とも呼ばれる）にてセンサ
により認識されるように配置される。この認識には所定の基板特徴、例えば基板
の前縁、基板の所定個所に取付けられたバーコード又は同様に基板に取付けられ
た接続部（パッド）又は他の透光性の基板個所が用いられる。センサが基板特徴
を認識したあとで直線搬送装置が制動されるので、基板は実装位置（静止位置と
も呼ばれる）に静止させられる。センサは基板特徴の位置を実装位置にて検出し
て基板の位置を認識する。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 ド（４）に取付けられた調整センサ（１４）で正確に検 出される。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動実装機の実装領域内で直線搬送装置を用いて、基板（１
   ）を直線的に位置決めしかつその位置を認識する方法であって、基板（１）に向
   けられたセンサ領域（１３）を、基板特徴（９）の搬送路上の自由に選択可能な
   制動位置（X１）に実装領域（X）内で調整し、基板特徴（９）が制動位置（X１
   ）を通過したあとで直線搬送装置（２）を実装位置（X２）にほぼ達成するまで
   規定された状態で制動し、直線搬送装置（２）が制動されたあとでセンサ領域（
   １３）が、停止した基板（１）の基板特徴（９）の実装位置（X２）にほぼ調節
   されるようにし、静止した基板特徴（９）の実装位置（X２）を、基板（１）の
   位置を認識するために検出することを特徴とする、基板を直線的に位置決めしか
   つその位置を認識するための方法。
2. 【請求項２】 静止した基板特徴（９）の位置データに基づき、光学的な調
   整センサ（１４）を調整マーク（１５）の領域に移動させる、請求項１記載の方
   法。
3. 【請求項３】 基板特徴（９）として基板（１）のフロントエッジがセンサ
   （１０）により検出される、請求項１又は２記載の方法。
4. 【請求項４】 基板（１）を直線的に位置決めしかつその位置を認識するた
   めの装置において、基板（１）を搬送するための直線搬送装置（２）と、基板（
   １）の基板特徴（９）の搬送路上の自由に選択可能な制動位置（X１）にセンサ
   領域（１３）が調節されるセンサ（１０）と、直線搬送装置（２）及びセンサ（
   １０）に接続され、基板特徴（９）が実装位置（X２）で静止するように直線搬
   送装置（２）を制動しかつ停止させる制御装置（７）とを有する、基板を直線的
   に位置決めしかつその位置を認識するための装置。
5. 【請求項５】 センサ（１０）が光学的なセンサ（１１，１２）として構成
   されている、請求項４記載の装置。
6. 【請求項６】 自動実装機の、基板（１）の上を走行可能な実装ヘッド（３
   ）にセンサ（１０）が不動に結合されている、請求項４又は５記載の装置。
7. 【請求項７】 実装ヘッド（４）に配置された調整センサ（１４）が基板特
   徴（９）を認識するためのセンサ（１０）として役立つ、請求項４から６までの
   いずれか１項記載の装置。
8. 【請求項８】 基板（１）の下側に定置された、上方へ向けられた光源（８
   ）が、種々の基板（１）の基板特徴（９）の自由に選択可能なすべての位置決め
   領域を照射する、請求項４から７までのいずれか１項記載の装置。