JP2009043955A - 基板搬送装置および基板搬送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ストッパを用いることなく基板を停止させる機能を備えた基板搬送装置を提供する。
【解決手段】所定の経路に沿って基板８を移動させる基板移動手段と、基板８の移動方向ａに幅広な検出幅ｂを有する位置センサ１８ａと、基板８によって遮光された幅ｃの検出幅ｂに対する比率に基づいて基板８の位置を認識する基板位置認識手段、を備え、遮光幅ｃの検出幅ｂに対する比率に基づいて基板移動手段の制御を行い、基板８を所定の位置に停止させるようにした。
【選択図】図４

Description

本発明は、基板の停止機能を備えた基板搬送装置および基板搬送方法に関するものである。

基板搬送装置には、例えば部品を表面実装するプリント配線基板を所定の経路に沿って移動させ、実装作業が行われる場所に正しく位置決めする機能が要求される。従来の基板搬送装置は、経路の途中にストッパを配置し、ストッパと連動したセンサが基板の接近を検知するとストッパを基板と交わる位置に変位させ、搬送中の基板の先端がストッパに接触することで基板を強制的に停止させる機能を備えたものが広く用いられている（特許文献１参照）。
特開平１０−２００２９９号公報

しかしながら、搬送される基板には既に部品が搭載されている場合があり、ストッパと接触する際に発生する衝撃が部品自体や部品と基板の接続状態に悪影響を与える問題が指摘されている。また、ストッパは基板の先端の一部分に点状に接触するため、基板の形状によっては先端に接触しないため停止位置が一律に定まらない。さらに、基板がストッパに接触した際に弾性によって後方に跳ね返されることも基板の停止位置のばらつきの原因となっている。

そこで本発明は、ストッパを用いることなく基板を停止させる機能を備えた基板搬送装置および基板搬送方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の基板搬送装置は、所定の経路に沿って基板を移動させる基板移動手段と、基板の移動方向に所定の距離をおいて配置され、基板の移動方向に幅広な検出幅を有する第１の透過型センサと第２の透過型センサと、第１の透過型センサの検出幅に対する遮光幅の比率に基づいて基板の前端位置を認識するとともに第２の透過型センサの検出幅に対する遮光幅の比率に基づいて基板の後端位置を認識する基板位置認識手段と、最初に基板の前端が第１の透過型センサの検出幅内に位置し、次に基板の後端が第２の透過型センサの検出幅内に位置するように基板搬送手段の駆動制御を行う制御手段、を備えた。

請求項２に記載の基板搬送装置は、請求項１に記載の基板搬送装置であって、前記第１の透過型センサと前記第２の透過型センサとの離間距離と基板の長さを予め記憶する記憶部をさらに備え、前記制御手段が、前記基板位置認識手段によって認識された基板の前端位置と前記記憶部に記憶された情報に基づいて基板の後端が第２の透過型センサの検出幅内に位置するように基板搬送手段の駆動制御を行う。

請求項３に記載の基板搬送方法は、所定の経路に沿って基板を移動させる基板移動手段と、基板の移動方向に所定の距離をおいて配置され、基板の移動方向に幅広な検出幅を有する第１の透過型センサと第２の透過型センサと、第１の透過型センサの検出幅に対する遮光幅の比率に基づいて基板の前端位置を認識するとともに第２の透過型センサの検出幅に対する遮光幅の比率に基づいて基板の後端位置を認識する基板位置認識手段、を備えた基板搬送装置における基板搬送方法であって、最初に基板の前端が第１の透過型センサの検出幅内に位置するように基板搬送手段の駆動制御を行う工程と、次に基板の後端が第２
の透過型センサの検出幅内に位置するように基板搬送手段の駆動制御を行う工程、を含む。

本発明によれば、基板によって遮光された幅の検出幅に対する比率に基づいて基板移動手段の駆動制御を行うので、ストッパに基板を突き当てずに、基板の停止位置を把握することができる。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の電子部品実装装置を示す斜視図である。電子部品実装装置１は、台座２上に配置された電子部品供給装置３、基板搬送装置４、電子部品認識カメラ５、直交ロボット６、実装ヘッド７を備えている。基板搬送装置４は所定の搬送経路に沿って基板８を搬送するとともに搬送経路に２箇所設けられた実装位置に正確に停止させて位置決めする機能を備えている。

図２は本発明の実施の形態の基板搬送装置を示す（ａ）平面図と（ｂ）側面図である。基板搬送装置４は、基板８の両側方から搬送をガイドする一対の搬送ガイド１０、１１と、両搬送ガイド１０、１１の間に形成された搬送経路に沿って基板８を移動させる３連コンベア１２、１３、１４と、両搬送ガイド１０、１１の間の距離を基板８の幅に合わせて調整するための搬送幅調整機構１５と、基板８を所定の実装位置で支持する基板支持機構１６、１７と、搬送経路に沿って両搬送ガイド１０、１１に設けられたセンサ１８ａ、１８ｂ、１８ｃで構成される。

３連コンベア１２、１３、１４は基板８の搬送経路に沿って順に並列されており、第１コンベア１２から第２コンベア１３、第３コンベア１４の順に受け渡しながら所定の経路に沿って基板８を移動させる基板移動手段である。第１コンベア１２は実装前の基板８を電子部品実装装置１に搬入して第２コンベア１３に受け渡し、第２コンベア１３は実装前の基板８を実装位置に位置決めし、実装後の基板８を第３コンベア１４に受け渡し、第３コンベア１４は基板８を電子部品実装装置１から搬出する。これらのコンベア１２、１３、１４はそれぞれに備えられたモータ１２ａ、１３ａ、１４ａの駆動制御によって基板８の移動量を調整する。

基板支持機構１６、１７は第２コンベア１３によって２箇所の実装位置に位置決めされた基板８をそれぞれ下方から支持する。基板支持機構１６、１７はモータ１６ａ、１７ａの駆動制御によって基板支持台１６ｂ、１７ｂを上方の基板８に対して接離可能であり、基板支持台１６ｂ、１７ｂに設けられた基板支持ピン１６ｃ、１７ｃを基板８の裏面に当接させて第２コンベア１３のベルト１３ｂから離反させることで基板８を支持する。図２では先に搬入された基板８を基板支持機構１７が下流側の実装位置で支持しており、この状態でモータ１３ａを駆動させると、先に搬入された基板８はベルト１３ｂから離反しているので下流側の実装位置で支持された状態が維持され、後に搬入された基板８のみを移動させて上流側の実装位置に位置決めすることができる。後に搬入された基板８は上流側の実装位置に位置決めされた後に基板支持機構１６によって支持される。

搬送幅調整機構１５は、両搬送ガイド１０、１１に直交するボールねじ１５ａと、一方の搬送ガイド１０に装着されてボールねじ１５ａと螺合するナット１５ｂと、ボールねじ１５ａを回転駆動させるモータ１５ｃで構成される。モータ１５ｃの駆動制御によって一方の搬送ガイド１０は他方の搬送ガイド１１に対して接離可能であり、基板８の搬送時には基板８の幅より若干大きい搬送幅を確保し、基板８が実装位置で支持されると、搬送幅を狭めて両搬送ガイド１０、１１の間に基板８を挟持して固定する。両搬送ガイド１０、１１の平行度を搬送幅に関わらず維持するため、ボールねじ１５ａは基板８の２箇所の実
装位置を挟む位置に２箇所設けられており、伝達ベルト１５ｄによってモータ１５ｃの回転駆動が他方のボールねじ１５ａに伝達される。

基板８の移動方向に所定の距離をおいて配置された第１の位置センサ１８ａと第２の位置センサ１８ｂ、両位置センサ１８ａ、１８ｂの間に配置された減速センサ１８ｃが、２箇所の実装位置に対してそれぞれ設けられている。これらのセンサ１８ａ、１８ｂ、１８ｃは一対の搬送ガイド１０、１１にそれぞれ投光部と受光部を対をなして配置した透過型センサであり、搬送経路に沿って移動する基板８によって光が遮られるようになっている。図３に示すようにセンサ１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、各モータ１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ｃ、１６ａ、１７ａとともに制御部２０と電気信号を送受信可能に接続されている。制御部２０は、各センサ１８ａ、１８ｂ、１８ｃの遮光状態に基づいて各モータ１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ｃ、１６ａ、１７ａの駆動制御を行う。

具体的には、基板８が搬送経路に沿って移動しているときに減速センサ１８ｃで遮光が検出されると、モータ１３ａの駆動量を低下させて基板８を減速させ、第１の位置センサ１８ａで一定量の遮光が検出されると、モータ１３ａの駆動を停止して基板８を下流側の実装位置に停止させる。なお、このようなモータ１３ａの減速・停止は予め実験して求めた条件（プログラム）に従って行う。この条件は記憶部２１に予め記憶させておく。その後モータ１７ａの駆動制御により基板支持台１７ｂを基板８の裏面に当接させて第２コンベア１３のベルト１３ｂから離反させる。次に搬入された基板８も同様の制御によって上流側の実装箇所に停止させ、基板支持台１６ｂを基板８の裏面に当接させて第２コンベア１３のベルト１３ｂから離反させる。その後モータ１５ｃの駆動制御によって両搬送ガイド１０、１１を近接させ、搬送幅を狭めることで両搬送ガイド１０、１１の間に２個の基板８を挟持して固定する。

図４は本実施の形態の位置センサの検出幅と遮光幅の関係を示す平面図である。位置センサ１８ａは基板８の移動方向に幅広な光を基板８の移動方向（矢印ａ）と直交する方向で投受光する透過型センサである。この光の幅ｂが位置センサ１８ａが基板８の位置を検出することが可能な検出幅であり、基板８が移動方向に移動するに従って遮光が進展し、遮光幅ｃの検出幅ｂに対する比率が高まるようになっている。位置センサ１８ａは光電素子を備え、受光量の変化を電圧の変化に変換して制御部２０に送信する。制御部２０は受信した電圧の変化から遮光幅ｃの検出幅ｂに対する比率を算出し、この比率に基づいて基板８の位置を認識する基板位置認識手段として機能し、さらに基板８が実装位置まで移動したことを認識するとモータ１３ａの駆動を停止して基板８の移動を停止させる制御手段として機能する。

遮光幅ｃの検出幅ｂに対する比率が高まるにつれて受光量が減少し、電圧の低下となって表れるが、基板８の移動量と電圧の変化量が比例関係となっていることが基板８の正確な位置検出の点で望ましいので、位置センサ１８ａで投受光される光の基板８の厚さ方向における高さは、基板８の厚さに収まる範囲内になるように調整されている。これにより、基板８の長さ方向において遮光された部分は基板８の厚さ方向において完全に遮光されるので、基板８の移動量と電圧の変化量とのリニアな比例関係が実現する。なお、光が基板８の厚さ方向において完全に遮光されない場合であっても、事前に適切なキャリブレーションを施しておくことにより、基板８の位置検出は可能である。

図５に示すよう検出幅ｂに対する遮光幅ｃの比率（遮光比率）が０％のときの電圧を１とすると、基板８の移動量に逆比例して電圧が低下し、遮光比率が１００％になった時点で電圧が０となる。従って、例えば実装位置に位置決めされた基板８の前端の位置を中心として遮光幅ｂを設定した場合には、電圧が０．５になったときの基板８の位置が実装位置となる。仮に基板８が実装位置に対して前後した位置に停止した場合であっても、その
ときの電圧（例えば０．４や０．６等）から基板８の位置を容易に把握することができ、電圧の差に応じた駆動量でモータ１３ａを再駆動し、基板８を再移動させて実装位置へ位置修正することも容易である。

なお、第１の位置センサ１８ａを用いて基板８の前端位置を基準として位置決めを行う方法のほかに、第２の位置センサ１８ｂを用いて基板８の後端位置を基準とした位置決めを行うことも可能である。また、基板８の移動方向を逆方向に変更した場合は、第２の位置センサ１８ｂが基板８の前端位置を検出し、第１の位置センサ１８ａが後端位置を検出することになる。さらに第１の位置センサ１８ａと第２の位置センサ１８ｂを併用することで長尺な基板の位置認識を行うことができる。

図６に示すような長尺基板３０の場合、最初に前端が第１の位置センサ１８ａの検出幅内に位置するように基板３０を移動させて基板３０の前端位置を認識し（図６（ａ））、次に後端が第２の位置センサ１８ｂの検出幅内に位置するように基板３０を移動させて基板３０の前端位置を認識する（図６（ｂ））。第１の位置センサ１８ａと第２の位置センサ１８ｂとの離間距離、基板３０の長さは予め記憶部２１に記憶されているので、制御部２０は最初に認識した基板３０の前端位置からどれだけ基板３０を移動させれば後端が第２の位置センサ１８ｂの検出幅内に位置するかを算出し、モータ１３ａの駆動制御によって基板３０を必要距離だけ移動させる。また記憶部２１には基板３０の前端から認識マーク３０ａまでの距離、基板３０の後端から認識マーク３０ｂまでの距離も予め記憶されている。制御部２０は最初に認識した基板３０の前端位置を基準として認識マーク３０ａの位置を算出し、次に認識した基板３０の後端位置を基準として認識マーク３０ｂの位置を算出し、実装ヘッド７に装着されたカメラ等の認識手段によってそれぞれの認識マーク３０ａ、３０ｂの位置認識を行う。さらに制御部２０は認識マーク３０ａ、３０ｂの位置に基づいて基板３０に設定された複数の部品実装箇所の位置認識を行い、各部品実装箇所に実装ヘッド７を順次位置決めして部品実装を行う。

以上説明したように本実施の形態の基板搬送装置４は、位置センサ１８ａ、１８ｂからの出力電圧に基づいたモータ１３ａの駆動制御によって基板８の位置決めを行うことができるので、従来のストッパとの接触によって強制的に停止させる場合のように基板８に衝撃荷重が加わることがなく、基板や基板に実装された部品、部品と基板の接続状態に与える影響を大きく緩和することができる。また、基板８の形状に関わらず前端位置を基準とした位置決めを行うことができ、基板８の形状に起因した停止位置のばらつきを排除することができる。

なお、位置センサとして一体化したものを示したが、これに限らず、複数の透過センサを組み合わせたものを使用しても良い。

本発明によれば、基板によって遮光された幅の検出幅に対する比率に基づいて基板移動手段の駆動制御を行うので、ストッパを用いることなく基板を所定の位置に停止させて位置決めすることができるという効果が得られ、特に精密なファインピッチ基板を扱う実装分野において特に有用である。

本発明の実施の形態の電子部品実装装置を示す斜視図 本発明の実施の形態の基板搬送装置を示す（ａ）平面図（ｂ）側面図 本発明の実施の形態の電子部品実装装置の制御ブロック図 本発明の実施の形態の位置センサの検出幅と遮光幅の関係を示す平面図 基板の位置と遮光比率、電圧の関係を示すグラフ 本発明の実施の形態の位置センサと基板の位置関係を示す平面図

符号の説明

８、３０ 基板
１８ａ 第１の位置センサ
１８ｂ 第２の位置センサ
２０ 制御部

Claims (3)

1. 所定の経路に沿って基板を移動させる基板移動手段と、基板の移動方向に所定の距離をおいて配置され、基板の移動方向に幅広な検出幅を有する第１の透過型センサと第２の透過型センサと、第１の透過型センサの検出幅に対する遮光幅の比率に基づいて基板の前端位置を認識するとともに第２の透過型センサの検出幅に対する遮光幅の比率に基づいて基板の後端位置を認識する基板位置認識手段と、最初に基板の前端が第１の透過型センサの検出幅内に位置し、次に基板の後端が第２の透過型センサの検出幅内に位置するように基板搬送手段の駆動制御を行う制御手段、を備えた基板搬送装置。
2. 前記第１の透過型センサと前記第２の透過型センサとの離間距離と基板の長さを予め記憶する記憶部をさらに備え、前記制御手段が、前記基板位置認識手段によって認識された基板の前端位置と前記記憶部に記憶された情報に基づいて基板の後端が第２の透過型センサの検出幅内に位置するように基板搬送手段の駆動制御を行う請求項１に記載の基板搬送装置。
3. 所定の経路に沿って基板を移動させる基板移動手段と、基板の移動方向に所定の距離をおいて配置され、基板の移動方向に幅広な検出幅を有する第１の透過型センサと第２の透過型センサと、第１の透過型センサの検出幅に対する遮光幅の比率に基づいて基板の前端位置を認識するとともに第２の透過型センサの検出幅に対する遮光幅の比率に基づいて基板の後端位置を認識する基板位置認識手段、を備えた基板搬送装置における基板搬送方法であって、
   最初に基板の前端が第１の透過型センサの検出幅内に位置するように基板搬送手段の駆動制御を行う工程と、次に基板の後端が第２の透過型センサの検出幅内に位置するように基板搬送手段の駆動制御を行う工程、を含む基板搬送方法。

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