JP2009173433A - 基板検出装置及び基板搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】配置レイアウトの自由度を向上させることができる基板検出装置及び基板搬送装置を提供することを目的とする。
【解決手段】搬送ベルト２６により搬送される基板４の行路上の所定位置を通るように検査光４０を投光する投光器４１、投光器４１が投光する検査光４０を受光する受光器４２及び搬送ベルト２６により搬送される基板４が上記所定位置に達して検査光４０の一部が基板４により遮られたとき、受光器４２が受光する検査光４０の受光量が低下することに基づいて基板４がその所定位置に達したことの検出を行う検出部（制御装置１５）から成る。検査光４０は搬送ベルト２６により搬送される基板４の搬送方向と直交する方向に、かつ、その光路中に搬送ベルト２６の幅方向の両端部を含むように投光器４１から投光され、受光器４２は搬送ベルト２６の上下の領域をその幅方向に通過した検査光を受光する。
【選択図】図４

Description

本発明は、基板搬送装置によって搬送される基板が所定位置に達したことの検出を行う基板検出装置及びこの基板検出装置を備えた基板搬送装置に関するものである。

部品実装装置やスクリーン印刷装置などにおいて基板の搬送及び位置決めに用いられる基板搬送装置は、左右一対の搬送ベルトの上面に基板の左右両端を載置させて基板の搬送を行う。このような基板搬送装置には、搬送される基板が所定位置に達したことの検出を行う基板検出装置が設けられており、この基板検出装置によって基板が所定位置に位置したことが検出されたときに、基板の搬送速度を低下させたり停止させたりする制御が行われる。基板検出装置は検査光を投光する投光器及びこの投光器から投光される検査光を受光する受光器を備えており、基板搬送装置によって搬送される基板によって検査光が遮られたとき、受光器が受光する検査光の受光量が低下することに基づいて、基板がその所定位置に達したことの検出を行う。

また、基板の検出を行いたい位置において、検査光がちょうど基板に設けられた孔（例えば基板の位置を認識するための孔や、基板の固定のための螺子穴など）を通過してしまうような状況では基板の検出を行うことができないため、検査光を鉛直方向ではなく斜めに傾斜した方向に投光し、検査光が孔に入り込んだ場合であっても検査光が孔の内壁で反射されるようにして基板の検出を行うことができるようにしたものも知られている（特許文献１）。
特開平６−２１１３３４号公報

しかしながら、上記のように検査光を基板の上下方向に投光するもの（特許文献１のもののように斜めに傾斜した方向に投光するものも含む）では、検査光が左右の搬送ベルトの間を通過するようにする必要があり、投光器及び受光器の配置レイアウトの自由度が低いという難点があった。

そこで本発明は、配置レイアウトの自由度を向上させることができる基板検出装置及び基板搬送装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の基板検出装置は、搬送ベルトにより搬送される基板の行路上の所定位置を通るように検査光を投光する投光器と、投光器が投光する検査光を受光する受光器と、搬送ベルトにより搬送される基板が前記所定位置に達して検査光の一部が基板により遮られたとき、受光器が受光する検査光の受光量が低下することに基づいて基板が前記所定位置に達したことの検出を行う検出部とから成り、検査光は搬送ベルトにより搬送される基板の搬送方向と直交する方向に、かつ、その光路中に搬送ベルトの幅方向の両端部を含むように投光器から投光され、受光器は搬送ベルトの上下の領域を通過した検査光を受光する。

請求項２に記載の基板搬送装置は、搬送ベルトにより基板の搬送を行う基板搬送装置であって、請求項１に記載の基板検出装置を２つ備え、各基板検出装置が有する投光器及び受光器が基板の搬送方向に並んで設けられており、基板の搬送方向の手前側に設けられた投光器及び受光器を有する一方の基板検出装置により基板が検出されたときに基板の搬送
速度を低下させ、他方の基板検出装置により基板が検出されたときに基板の搬送を停止させる基板搬送制御部を備えた。

請求項３に記載の基板搬送装置は、搬送ベルトにより基板の搬送を行う基板搬送装置であって、請求項１に記載の基板検出装置を複数備え、各基板検出装置が有する投光器及び受光器が基板の搬送方向に並んで設けられており、各基板検出装置が基板を検出しているか否かの情報に基づいて基板の位置の検出を行う基板位置検出部を備えた。

本発明の基板検出装置では、検査光は搬送ベルトにより搬送される基板の搬送方向と直交する方向に、かつその光路中に搬送ベルトの幅方向の両端部を含むように（すなわち、搬送ベルトを厚さ方向に跨ぐように）投光器から投光され、受光器は搬送ベルトの上下の領域を通過した検査光を受光するようになっているので、従来のように、検査光が左右の搬送ベルトの間を通過するようにしなければならないといった制約がなく、投光器及び受光器の配置レイアウトの自由度を向上させることができる。また、検査光は光路中に搬送ベルトの幅方向の両端部を含むように投受光されるようになっていることから、搬送ベルトが上下方向に移動（微小振動）した場合であっても、また基板の厚さが極めて小さい場合であっても、基板の高精度な検出を行うことができる。また、本発明の基板搬送装置は、上記本発明の基板検出装置を備えたものとなっているので、基板の搬送速度の低下や停止制御或いは基板の位置検出を極めて精度よく行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施の形態における部品実装装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態における基板搬送装置の平面図、図３は本発明の一実施の形態における基板搬送装置の側面図、図４は本発明の一実施の形態における基板搬送装置の断面正面図、図５は本発明の一実施の形態における基板搬送装置の部分分解斜視図、図６（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は本発明の一実施の形態における基板検出装置が備える光センサと基板との位置関係を示す図である。

図１において、部品実装装置１は基台２上に本発明の一実施の形態における基板搬送装置３を備えており、この基板搬送装置３によって基板４が水平面内の一の方向（Ｘ軸方向）に搬送される。基板搬送装置３は基台２上をＸ軸方向に延びており、基板搬送装置３の上方にはＸ軸方向と水平に直交する方向（Ｙ軸方向）に延びたＹ軸テーブル５が設けられている。Ｙ軸テーブル５の側面には２本の平行なスライドガイド６がＹ軸方向に延びて設けられており、これら２本のスライドガイド６には２つのＹ軸スライダ７がスライドガイド６に沿って（すなわちＹ軸方向に）移動自在に設けられている。各Ｙ軸スライダ７にはＸ軸方向に延びたＸ軸テーブル８の一端部が取り付けられており、各Ｘ軸テーブル８にはＸ軸テーブル８に沿って（すなわちＸ軸方向に）移動自在な移動ステージ９が設けられている。

各移動ステージ９には移載ヘッド１０が取り付けられており、各移載ヘッド１０には複数の吸着ノズル１１が上下方向（Ｚ軸方向）の下方に延びて設けられている。基板搬送装置３の側方領域には移載ヘッド１０に部品を供給する複数のパーツフィーダ１２がＸ軸方向に並んで設けられている。移載ヘッド１０には撮像面を下方に向けた基板カメラ１３が設けられており、基台２上には撮像面を上方に向けた部品カメラ１４が設けられている。

基板搬送装置３は基板４をＸ軸方向に搬送した後、予め定められた所定の実装作業位置に位置決めする。移動ステージ９は、Ｘ軸テーブル８のＹ軸方向への移動と移動ステージ９自身のＸ軸方向への移動とによって実装作業位置に位置決めされた基板４に対して相対移動し、基板４の上方に位置させた基板カメラ１３に基板４の位置決めマーク（図示せず
）の画像認識（撮像）を行わせた後、移載ヘッド１０が備える吸着ノズル１１によってパーツフィーダ１２が供給する部品をピックアップする。そして、吸着ノズル１１に吸着された部品が部品カメラ１４の上方（部品カメラ１４の視野内）を通過するように水平方向に移動して部品カメラ１４に部品の下面の画像認識（撮像）を行わせ、次いで、吸着ノズル１１により吸着した部品をその部品に対して与えられている搭載位置データに基づいて基板４上に搭載する。このとき、基板カメラ１３の画像認識によって得られる基板４の位置ずれと、部品カメラ１４の画像認識によって得られる吸着ノズル１１に対する部品の吸着ずれが修正され、部品は基板４上の正しい位置に搭載される。

次に、この部品実装装置１に備えられた基板搬送装置３について説明する。基板搬送装置３は図２及び図３に示すように、基台２上にＸ軸方向に延びて設けられた左右のコンベア基部２２（図１も参照）と、これら左右のコンベア基部２２に取り付けられたコンベア機構を備えている。コンベア機構は、基板４の搬送方向を基準にしたときの最も上流側に位置する後方コンベア機構２３、後方コンベア機構２３の下流側に位置する中央コンベア機構２４及び中央コンベア機構２４の下流側に位置する前方コンベア機構２５から成る。

図２及び図３において、上記３つのコンベア機構（後方コンベア機構２３、中央コンベア機構２４及び前方コンベア機構２５）はそれぞれ左右の搬送ベルト２６を有しており、各搬送ベルト２６は左右のコンベア基部２２に設けられた複数のプーリ２７に掛け渡されている。各搬送ベルト２６が掛け渡されている複数のプーリ２７のうちの１つには左右のコンベア基部２２に固定された搬送駆動モータ２８の回転軸が連結されており、基台２内に設けられた制御装置１５からこれらの搬送駆動モータ２８を駆動することにより、各搬送ベルト２６を図２及び図３中に示す矢印Ａの方向に送ることができる。このとき後方コンベア機構２３、中央コンベア機構２４及び前方コンベア機構２５それぞれが備える左右一対の搬送ベルト２６の上面に基板４の左右端部が載置されていれば、その基板４は搬送ベルト２６の送り動作によって矢印Ａの方向に搬送され、後方コンベア機構２３、中央コンベア機構２４、前方コンベア機構２５の順に受け渡されて基板４の搬送行路上を後方から前方に移動する。

図３及び図４において、中央コンベア機構２４の中央部には基板昇降機構３０が設けられている。この基板昇降機構３０は制御装置１５によって作動制御がなされる昇降モータ３１、この昇降モータ３１によって昇降される昇降ブロック３２及び昇降ブロック３２の上面から上方に延びて設けられた多数のピン部材３３から成り、中央コンベア機構２４によって搬送された基板４が昇降ブロック３２の上方の実装作業位置に静止（位置決め）された状態で制御装置１５から昇降モータ３１を作動させて昇降ブロック３２を上昇させ、多数のピン部材３３によって基板４を下方から押し上げれば、実装作業位置に位置決めされた基板４を中央コンベア機構２４の左右の搬送ベルト２６から上方に浮かせた状態で持ち上げ支持することができる。

次に、この基板搬送装置３に備えられた基板検出装置２１について説明する。図２及び図３において、基板検出装置２１は、基板搬送装置３が備える左右一対の搬送ベルト２６により搬送される基板４の行路上の所定位置（この所定位置は、基板４の検出を行いたい位置として予め定められる）を通るように検査光４０を投光する投光器４１、この投光器４１が投光する検査光４０を受光する受光器４２及び搬送ベルト２６により搬送される基板４が上記所定位置に達して検査光４０の一部が基板４により遮られたとき、受光器４２が受光する検査光４０の受光量が低下することに基づいて基板４がその所定位置に達したことの検出を行う検出部としての制御装置１５から成る。

投光器４１及び受光器４２は、基板搬送装置３の非可動部である左右のコンベア基部２２に固定されており、検査光４０は左右一対の搬送ベルト２６により搬送される基板４の
搬送方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）に、かつ、その光路中に搬送ベルト２６の幅方向の両端部を含むように（搬送ベルト２６をその厚さ方向に跨ぐように）投光器４１から投光され、受光器４２は搬送ベルト２６の上下の領域をその幅方向（Ｙ軸方向）に通過した検査光４０を受光する。すなわち、図４において、検査光４０の上縁４０ａは左右の搬送ベルト２６の上面２６ａよりも上方に位置し、検査光４０の下縁４０ｂは左右の搬送ベルト２６の下面２６ｂよりも下方に位置するようになっている。

図５において、左右の各コンベア基部２２はそれぞれ下部部材２２ａと上部部材２２ｂが上下方向に結合されて成り、下部部材２２ａと上部部材２２ｂが結合された状態では、下部部材２２ａに上方に開口して形成された下側切欠き部４４ａと、上部部材２２ｂに下方に開口して形成された上側切欠き部４４ｂが上下に合わさって検査光４０の通路４４が形成される（図４参照）。上部部材２２ｂと結合された下部部材２２ａには取り付け螺子４６によってセンサ取り付け部材４５が取り付けられており、投光器４１又は受光器４２はこのセンサ取り付け部材４５に固定されている。投光器４１の投光面及び受光器４２の受光面はコンベア基部２２に形成された上記通路４４を介して露出し、水平方向に対向する。

投光器４１が投光する検査光４０は受光器４２によって受光されるが、上記のように検査光４０はその光路中に搬送ベルト２６の幅方向（Ｙ軸方向）の両端部を含むように（搬送ベルト２６をその厚さ方向に跨ぐように）投光器４１から投光されることから、検査光４０の光路中には搬送ベルト２６が存在しており、受光器４２による検査光４０の受光量は、検査光４０の光路中に搬送ベルト２６が存在していない場合よりも常に低い値となっている。しかし、検査光４０の一部が搬送ベルト２６のみによって遮られている場合には、その遮光量は一定であるので、搬送ベルト２６によって搬送されてきた基板４が検査光４０の光路内に入って検査光４０の一部を遮らない限り、受光器４２が受光する検査光４０の受光量は時間によらず一定である。

ここで、搬送ベルト２６により搬送される基板４が上記所定位置に達して検査光４０の一部を遮るようになると、受光器４２が受光する検査光４０の受光量はその分（基板４によって遮られた分）低下するので、受光器４２が受光する検査光４０の受光量は低下し、制御装置１５はそのことに基づいて、基板４が所定位置に達したことの検出を行うことができる。

基板搬送装置３は、図２及び図３に示すように、中央コンベア機構２４による基板４の搬送領域内にこのような基板検出装置２１を３つ備えるとともに（検出部としての制御装置１５は共通）、基板搬送制御部及び基板位置検出部としての制御装置１５を備えている。以下の説明では便宜上、投光器４１と受光器４２を合わせて光センサと称するとともに、基板４の搬送方向（Ｘ軸方向）に並んで設けられた３つの光センサのうち、中央コンベア機構２４の搬送領域内の最も上流側に位置する光センサを第１光センサ４３ａ、第１光センサ４３ａの下流側に位置する光センサを第２光センサ４３ｂ、第２光センサ４３ｂの下流側に位置する光センサを第３光センサ４３ｃと称することにする（図６（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ））。

第１光センサ４３ａの投光器４１は、基板４の行路上の第１の所定位置を通るように検査光４０を投光し、第２光センサ４３ｂの投光器４１は、基板４の行路上の第２の所定位置を通るように検査光を投光し、第３光センサ４３ｃの投光器４１は、基板４の行路上の第３の所定位置を通るように検査光を投光する。ここで、第１の所定位置は搬送ベルト２６により搬送されている基板４がその位置に達したときに基板４の搬送速度の低下（減速）を開始すべき位置に設定されており、第２の所定位置は搬送ベルト２６により搬送されている基板４がその位置に達したときに基板４の搬送を停止すべき位置に設定されている
。また、第３の所定位置は、搬送ベルト２６により搬送されている基板４が第２の所定位置に達して基板４の搬送が停止された後、停止した基板４の先端（先頭）部が達してはならない位置に設定されている。

ここで、第２の所定位置と第３の所定位置は極めて近接した位置に設定されるため、第２光センサ４３ｂを構成する投光器４１と第３光センサ４３ｃを構成する投光器４１、及び、第２光センサ４３ｂを構成する受光器４２と第３光センサ４３ｃを構成する受光器４２はそれぞれ同一のセンサ取り付け部材４５に取り付けられている（図２）。

このように３つの基板検出装置２１を備えた基板搬送装置３では、中央コンベア機構２４により搬送されている基板４の先端（先頭）部が第１光センサ４３ａの投光器４１が投光する検査光４０の一部を遮る位置に差し掛かったとき（図６（ａ）→図６（ｂ））、検出部としての制御装置１５は、第１光センサ４３ａの受光器４２が受光する検査光４０の受光量が低下することに基づいて、基板４が第１の所定位置、すなわち基板４の搬送速度の低下（減速）を開始すべき位置に達したことの検出を行い、基板搬送制御部としての制御装置１５は、基板４の搬送速度が低下されるように、搬送駆動モータ２８の作動制御を行う。

このようにして基板４の搬送速度の低下が開始された後、次いで基板４の先端部が第２光センサ４３ｂの投光器４１が投光する検査光４０の一部を遮る位置に差し掛かったとき（図６（ｂ）→図６（ｃ））、検出部としての制御装置１５は、第２光センサ４３ｂの受光器４２が受光する検査光４０の受光量が低下することに基づいて、基板４が第２の所定位置、すなわち基板４の搬送を停止すべき位置に達したことの検出を行い、基板搬送制御部としての制御装置１５は、基板４の搬送が停止されるように搬送駆動モータ２８の作動制御を行う。これにより中央コンベア機構２４によって搬送されていた基板４は第２の所定位置をやや前方に通り過ぎた位置に停止される。

このようにして基板４の搬送が停止された後、基板位置検出部としての制御装置１５は、第２光センサ４３ｂ及び第３光センサ４３ｃそれぞれが基板４を検出しているか否かの情報に基づいて基板４の位置の検出を行い、基板４が正しい位置に停止されたことの確認を行う。具体的には、制御装置１５は、第２光センサ４３ｂが基板４を検出し、第３光センサ４３ｃが基板４を検出していない状態であれば、基板４の先端部が第２の所定位置と第３の所定位置に位置していることが分かるので、基板４は正しい位置に停止されたと判断することができる（図６（ｄ））。これに対し、第２光センサ４３ｂと第３光センサ４３ｃの双方が基板４を検出している場合には、基板４は正しい位置に停止されなかったと判断し、基板４の位置修正をするなど所定の処置を行う。

このように本実施の形態における基板搬送装置３は、第１光センサ４３ａを有する基板検出装置２１、第２光センサ４３ｂを有する基板検出装置２１及び基板搬送制御部としての制御装置１５を備え、基板４の搬送方向の手前側に光センサ（投光器４１及び受光器４２）を備えた一方の基板検出装置２１（第１光センサ４３ａを有する基板検出装置２１）により基板４が検出されたときに基板４の搬送速度を低下させ、他方の基板検出装置２１（第２光センサ４３ｂを有する基板検出装置２１）により基板４が検出されたときに基板４の搬送を停止させる構成となっている。

また、本実施の形態における基板搬送装置３は、第２光センサ４３ｂを有する基板検出装置２１、第３光センサ４３ｃを有する基板検出装置２１及び基板位置検出部としての制御装置１５を備え、各基板検出装置２１が基板４を検出しているか否かの情報に基づいて基板４の位置の検出を行う構成となっている。

以上説明したように、本実施の形態における基板検出装置２１は、搬送ベルト２６により搬送される基板４の行路上の所定位置を通るように検査光４０を投光する投光器４１、投光器４１が投光する検査光４０を受光する受光器４２及び搬送ベルト２６により搬送される基板４が上記所定位置に達して検査光４０の一部が基板４により遮られたとき、受光器４２が受光する検査光４０の受光量が低下することに基づいて基板４がその所定位置に達したことの検出を行う検出部（制御装置１５）とから成る。そして、検査光４０は搬送ベルト２６により搬送される搬送方向と直交する方向に、かつ、その光路中に搬送ベルト２６の幅方向の両端部を含むように投光器４１から投光され、受光器４２は搬送ベルト２６の上下の領域を搬送ベルト２６の幅方向に通過した検査光４０を受光するようになっている。このため従来のように、検査光４０が左右の搬送ベルト２６の間を通過するようにしなければならないといった制約がなく、投光器４１及び受光器４２の配置レイアウトの自由度を向上させることができる。

また、検査光４０は搬送ベルト２６の幅方向の両端部を含むように投受光されるようになっていることから、搬送ベルト２６が上下方向に移動（微小振動）した場合であっても、また基板４の厚さが極めて小さい場合であっても、基板４の高精度な検出を行うことができる。

また、本実施の形態における基板搬送装置３は、上記構成の基板検出装置２１を備えたものとなっているので、基板４の搬送速度の低下や停止制御或いは基板の位置検出を極めて精度よく行うことができる。

これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述の実施の形態に示したものに限定されない。例えば、上述の実施の形態では、基板検出装置２１が複数のコンベア機構のうち、１つ（中央コンベア機構２４）の搬送領域にだけ設けられる構成となっていたが、これは一例であり、コンベア機構が複数ある場合には、基板検出装置２１が各コンベア機構の搬送領域内に設けられるようにしてもよい。

配置レイアウトの自由度を向上させることができる基板検出装置及び基板搬送装置を提供する。

本発明の一実施の形態における部品実装装置の斜視図 本発明の一実施の形態における基板搬送装置の平面図 本発明の一実施の形態における基板搬送装置の側面図 本発明の一実施の形態における基板搬送装置の断面正面図 本発明の一実施の形態における基板搬送装置の部分分解斜視図 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）本発明の一実施の形態における基板検出装置が備える光センサと基板との位置関係を示す図

符号の説明

３ 基板搬送装置
４ 基板
１５ 制御装置（検出部、基板搬送制御部、基板位置検出部）
２１ 基板検出装置
２６ 搬送ベルト
４０ 検査光
４１ 投光器
４２ 受光器

Claims (3)

1. 搬送ベルトにより搬送される基板の行路上の所定位置を通るように検査光を投光する投光器と、投光器が投光する検査光を受光する受光器と、搬送ベルトにより搬送される基板が前記所定位置に達して検査光の一部が基板により遮られたとき、受光器が受光する検査光の受光量が低下することに基づいて基板が前記所定位置に達したことの検出を行う検出部とから成り、検査光は搬送ベルトにより搬送される基板の搬送方向と直交する方向に、かつ、その光路中に搬送ベルトの幅方向の両端部を含むように投光器から投光され、受光器は搬送ベルトの上下の領域を通過した検査光を受光することを特徴とする基板検出装置。
2. 搬送ベルトにより基板の搬送を行う基板搬送装置であって、請求項１に記載の基板検出装置を２つ備え、各基板検出装置が有する投光器及び受光器が基板の搬送方向に並んで設けられており、基板の搬送方向の手前側に設けられた投光器及び受光器を有する一方の基板検出装置により基板が検出されたときに基板の搬送速度を低下させ、他方の基板検出装置により基板が検出されたときに基板の搬送を停止させる基板搬送制御部を備えたことを特徴とする基板搬送装置。
3. 搬送ベルトにより基板の搬送を行う基板搬送装置であって、請求項１に記載の基板検出装置を複数備え、各基板検出装置が有する投光器及び受光器が基板の搬送方向に並んで設けられており、各基板検出装置が基板を検出しているか否かの情報に基づいて基板の位置の検出を行う基板位置検出部を備えたことを特徴とする基板搬送装置。

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