JP2009245965A - 基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板色に拘わらず、感度調整などの設定調整作業が不要であり、かつ透明基板などについても高精度に検出可能な検出装置を有する基板処理装置を提供することを目的とする。
【解決手段】基台と、前記基台上に設けられる搬送路に沿ってプリント基板を直接的、或いは板状の基板支持体を介して間接的に搬送する搬送装置と、前記プリント基板、及び前記基板支持体を搬送対象物と定義したときに、前記搬送路上にて設定された検出位置における前記搬送対象物の有無を検出する検出装置と、前記搬送装置によって前記基台上の作業位置に搬入された前記プリント基板に対して半田ペーストの印刷、接着剤の塗布、電子部品の実装、基板検査など予め決められた処理を実行する実行部と、を備えた基板処理装置であって、前記検出装置は、超音波を送波する送波動作とその反射波を受波する受波動作を行う超音波センサ30である。
【選択図】図9
【解決手段】基台と、前記基台上に設けられる搬送路に沿ってプリント基板を直接的、或いは板状の基板支持体を介して間接的に搬送する搬送装置と、前記プリント基板、及び前記基板支持体を搬送対象物と定義したときに、前記搬送路上にて設定された検出位置における前記搬送対象物の有無を検出する検出装置と、前記搬送装置によって前記基台上の作業位置に搬入された前記プリント基板に対して半田ペーストの印刷、接着剤の塗布、電子部品の実装、基板検査など予め決められた処理を実行する実行部と、を備えた基板処理装置であって、前記検出装置は、超音波を送波する送波動作とその反射波を受波する受波動作を行う超音波センサ30である。
【選択図】図9
Description
本発明は、上流側から搬入されるプリント基板に対して、半田ペーストの印刷、接着剤の塗布、電子部品の実装、基板検査など予め決められた処理を実行し、処理済みの基板を下流側に搬出する基板処理装置に関する。
従来から、印刷機、ディスペンサ、表面実装機、リフロー装置などの各種基板処理装置を一列状に配置して製造ラインを構築し、プリント基板に、半田ペーストの印刷処理、接着剤の塗布処理、電子部品の実装処理、基板検査処理、リフロー処理の各処理を順に行うことで、実装基板を製造することが広く行われている。この種の基板処理装置においては、プリント基板を目的の作業位置に搬送、及び隣接する装置との間にて受け渡す必要があり、プリント基板搬送用の搬送装置を備えている。そして、搬送装置に光学式のセンサを付設してプリント基板の搬送状況を検出することで、搬送装置を制御している(下記特許文献1〜3参照)。
特開2005−93765公報
特開2005−45140公報
特開平6−211334号公報
光学式のセンサを用いてプリント基板の検出を行うものでは、以下の問題点がある。
(a)プリント基板の種類は多様であり、基板の種類に応じて基板色もそれぞれ異なる。基板色が異なると、それに応じて光の吸光度が変わるので、投光側の出力調整、受光感度の調整などの設定調整作業を行う必要があり、手間がかかる。
(b)透明基板の検出が不可能である。
(c)透明基板以外であってもプリント基板に反りがある場合には、光の反射方向が変わってしまうので、基板の検出を高精度に行うことが出来ない。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、基板色に拘わらず、感度調整などの設定調整作業が不要であり、かつ透明基板などについても高精度に検出可能な検出装置を有する基板処理装置を提供することを目的とする。
(a)プリント基板の種類は多様であり、基板の種類に応じて基板色もそれぞれ異なる。基板色が異なると、それに応じて光の吸光度が変わるので、投光側の出力調整、受光感度の調整などの設定調整作業を行う必要があり、手間がかかる。
(b)透明基板の検出が不可能である。
(c)透明基板以外であってもプリント基板に反りがある場合には、光の反射方向が変わってしまうので、基板の検出を高精度に行うことが出来ない。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、基板色に拘わらず、感度調整などの設定調整作業が不要であり、かつ透明基板などについても高精度に検出可能な検出装置を有する基板処理装置を提供することを目的とする。
本発明は、基台と、前記基台上に設けられる搬送路に沿ってプリント基板を直接的、或いは板状の基板支持体を介して間接的に搬送する搬送装置と、前記プリント基板、及び前記基板支持体を搬送対象物と定義したときに、前記搬送路上にて設定された検出位置における前記搬送対象物の有無を検出する検出装置と、前記搬送装置によって前記基台上の作業位置に搬入された前記プリント基板に対して半田ペーストの印刷、接着剤の塗布、電子部品の実装、基板検査など予め決められた処理を実行する実行部と、を備えた基板処理装置であって、前記検出装置は、(1)超音波を送波する送波器と、(2)前記超音波が送波された時刻を基準として、その後の経過時間を計時する計時手段と、(3)前記送波器より送波され、前記検出位置にある前記搬送対象物に対して下方から入射した超音波の反射波を受波し、受波した反射波のレベルに応じた検出信号を出力する受波器と、(4)前記受波器から出力される検出信号のうち、前記検出位置にある前記搬送対象物にて反射した反射波が受波される特定時間帯を超過する超過時間帯の検出信号を無効化する信号処理を前記計時手段と協働して行う信号処理手段と、を備える。
この発明の実施態様として、以下の構成としておくことが、好ましい。
・前記検出装置は電気的振動と機械的振動を相互に変換する単一個の圧電振動子により、前記送波器と前記受波器とを兼用してなるセンサ本体を備え、前記信号処理手段は、前記送波器による送波直後の、残響が発生する一定時間帯においても、出力される検出信号を無効化する。このようにしておけば、残響の影響を排除でき、より一層高精度に、搬送対象物を検出可能となる。
・前記検出装置は電気的振動と機械的振動を相互に変換する単一個の圧電振動子により、前記送波器と前記受波器とを兼用してなるセンサ本体を備え、前記信号処理手段は、前記送波器による送波直後の、残響が発生する一定時間帯においても、出力される検出信号を無効化する。このようにしておけば、残響の影響を排除でき、より一層高精度に、搬送対象物を検出可能となる。
・ある時刻T0にて送波された超音波が、送波元となる送波器から見て最も遠方にある障害物にて反射され、その反射波が前記受波器にて受波されるまでの時間を最大受波時間Tmaxと定義したときに、前記超音波を前記検出位置に向けて送波する送波動作と前記搬送対象物にて反射された反射波を受波する受波動作とからなる検出動作を、前記センサ本体に、前記最大受波時間Tmaxに対応する時間を1周期として繰り返し行わせるセンサ制御手段を備える。このようにしておけば、前回の検出動作が次回の検出動作に影響を及ぼすことがなく、より一層高精度に、搬送対象物を検出可能となる。
・前記信号処理手段の信号処理を経た検出信号に基づいて、前記搬送装置及びそれに付属される装置の駆動、或いは前記実行部の駆動を制御する制御手段を、備える。このような制御手段を設けることで、搬送装置、それに付属される装置、実行部を、搬送対象物の搬送状態に合わせて制御できる。
本発明によれば、搬送対象物の検出に超音波センサを用いている。超音波であれば、空気の振動を遮るような障害物は、障害物の表面色(透明/不透明も含む)が異なっても同じように反射するから表面色の別に拘わらず検出が可能であり、従来では必要であった設定調整作業を廃止できる。
加えて、本発明のものは、受波器から出力される検出信号のうち、特定時間帯を超過する超過時間帯の検出信号を無効化している。このようにしておけば、以下の効果を奏することが可能となる。送波器から超音波を送波したときに、搬送路の検出位置に搬送対象物がなければ、超音波は検出位置を通過しそのまま上方に抜けるが、このとき、検出位置の上方に基板処理装置を構成する他の装置(例えば、部品の実装を行うヘッドユニット、印刷用のメタルマスクなど)があると、超音波はこれら装置により反射し、その反射波が受波器に向かう。
その後、上記反射波は受波器にて受波されるが、それに対応して出力される検出信号は超過時間帯に含まれることとなり、全て無効化される。よって、検出位置を一旦通過し、その後、他の装置にて反射した反射波が受波されたとしても、それ起因する誤検出(本来的には、「プリント基板なし」と判定されるところ、上記反射波の受波により「プリント基板あり」と判定される誤検出)を排除することが可能となり、検出位置における搬送対象物の有無を高い検出精度にて検出することが可能となる。以上のことから、搬送対象物の搬送状況を正確に把握でき、搬送制御などを円滑に行うことが可能となる結果、基板処理装置を高稼働率にて稼動できる。
<実施形態1>
本発明の実施形態1を図1ないし図15によって説明する。図1は表面実装機の平面図、図2は図1中のA−A線断面図、図3は図2をC方向から見た図である。本表面実装機1はプリント基板(以下、単に基板)Pに対して電子部品Bを実装する装置であり、図1にて示すように、上面が平らな基台10上に各種装置(基板Pを搬送する搬送コンベア20、基板P上に電子部品Bを実装する実装作業装置100)を配置してなる。
本発明の実施形態1を図1ないし図15によって説明する。図1は表面実装機の平面図、図2は図1中のA−A線断面図、図3は図2をC方向から見た図である。本表面実装機1はプリント基板(以下、単に基板)Pに対して電子部品Bを実装する装置であり、図1にて示すように、上面が平らな基台10上に各種装置(基板Pを搬送する搬送コンベア20、基板P上に電子部品Bを実装する実装作業装置100)を配置してなる。
尚、以下の説明において、基台10の長手方向(図1、図3の左右方向)をX方向と呼ぶものとし、Y方向、Z方向をそれぞれ図1〜3の向きに定めるものとする。また、図1において右手側を上流側(作業対象となる基板Pの搬入側)、左手側を下流側(作業済みの基板Pの搬出側)として説明を行う。
1.基板Pを搬送するコンベア及びそれに付属する装置
基台10はX方向に長い長方形状をなしており、中央に搬送コンベア(以下、単にコンベアと呼ぶ)20を配置し、また、上流側にあたる基台10の右端に搬入コンベア12を、下流側にあたる基台10の左端に搬出コンベア13を配置している。これら3つのコンベア12、13、20は互いに段差なく連続しており、作業対象となる基板PをX方向(図1の右側から左側)に順々に送ることが出来る構成となっている。ここでは、図2を参照して、基台10の中央に設置される搬送コンベア20の構成について説明するものとする。
基台10はX方向に長い長方形状をなしており、中央に搬送コンベア(以下、単にコンベアと呼ぶ)20を配置し、また、上流側にあたる基台10の右端に搬入コンベア12を、下流側にあたる基台10の左端に搬出コンベア13を配置している。これら3つのコンベア12、13、20は互いに段差なく連続しており、作業対象となる基板PをX方向(図1の右側から左側)に順々に送ることが出来る構成となっている。ここでは、図2を参照して、基台10の中央に設置される搬送コンベア20の構成について説明するものとする。
搬送コンベア20は基台10上にて基板Pの搬送路Lcを形成するものであって、側壁体21、搬送ベルト25、及びコンベアモータ27を主体に構成されている。側壁体21は図2に示すようにY方向に向かい合う一対からなり、図3にて示すようにX方向に延びている。そして、各側壁体21の内周面であって、上部寄りの位置には一対のローラ23を掛け渡して搬送ベルト25が取り付けられている。両側壁体21の搬送ベルト25は、コンベアモータ27の作動により、X方向(図3の左右方向)に循環駆動する構成となっている。このような構成とすることで、ベルト上面の基板PをX方向に搬送できるようになっている。
また、図1に示す符号30(30F、30C、30Rの総称)は超音波センサである。超音波センサ30は、検出動作を行うセンサ本体31と、センサ本体31に付設されて同センサ本体31を電気的に制御するセンサ制御装置(後述する)40とから構成されている。センサ本体31の構成は図4に示す通りであり、下部に基板部を取り付けた金属製のケーシング35内に、電気的振動と機械的振動を相互に変換する圧電セラミック振動子(本発明の「圧電振動子」に相当)32を収容したものである。そして、ケーシング下部の基板部から端子34が引き出されており、この端子34と圧電セラミック振動子32との間がリードQにて接続されている。
係る圧電セラミック振動子32は超音波を送波する送波器としての機能と、超音波を受波する受波器の機能を兼用しており、高い周波数の電圧を印加すると圧電効果により超音波を送波し、また超音波を受波すると、そのレベルに応じた電気信号(以下、検出信号Srと呼ぶ)を出力する。尚、本実施形態では、ケーシングの上面壁35Aの下面に、圧電セラミック振動子32を密着させた状態で配置しており、上面壁(以下の説明にて出射面とも呼ぶ)35Aが圧電セラミック振動子32と共に振動部を構成している。尚、本実施形態では、指向性のよい、いわゆる高周波(300kHz〜400kHz)のもの使用することとしている。
係るセンサ本体31は超音波の出射面35Aを上に向けつつ、側壁体21の内側面にブラケット39を介して取り付けられている。これにより、基板Pが超音波センサ30の上方領域にて停止、或いは横切るときには、出射された超音波が、基板Pに反射してセンサ本体31に受波されることとなり、この反射波を検出することで基板Pの有無を判別できる。
本実施形態では、図1にあるように基台右端、基台中央、基台左端の合計3箇所に、上記超音波センサ30F、30C、30Rを設置しており、基板Pの搬送路Lc上に設定された各検出位置K1〜K3における基板Pの有無を検出することとしている。尚、以下の説明において、超音波センサ30と言うときは、これら3つの超音波センサ30F、30C、30Rを総称しているものとする。
また、図1に示す符号50は基板ストッパ、符号60はバックアップ装置である。基板ストッパ50は基台中央のやや左手側に配置され、シリンダ駆動などにより図3に示す下降位置と、図5に示す上昇位置に昇降操作可能なストッパピン51を備える。
図3に示す下降位置では、ストッパピン51のピン先端が搬送される基板Pの高さより下方に位置する結果、基板Pは基板ストッパ50の上方を通過可能となる。その一方、図5に示す上昇位置では、ストッパピン51のピン先端が、搬送される基板Pの高さより高くなる結果、搬送される基板Pがストッパピン51に突き当たってその位置、すなわち基台中央の実装作業位置(本発明の「作業位置」に相当)にて停止される構成となっている。
バックアップ装置60は基台中央の実装作業位置に取り付けられており、多数個のバックアップピン61を起立状態に保持したバックアッププレート65と、同バックアッププレート65を昇降させる昇降軸71を備えた昇降装置70とから構成されている。
バックアッププレート65は昇降装置70の作動により、図2に示す下降位置と、図6に示す上昇位置とに変位可能となっている。
バックアッププレート65を図2に示す下降位置に位置させると、コンベア上を搬送される基板Pの下方において、各バックアップピン61が、基板Pから所定距離隔てた離間状態となる。その一方、バックアッププレート65を図6に示す上昇位置に移動させると、バックアップピン61が基板下面の中央を下から持ち上げてバックアップしつつ、実装作業位置にて停止した基板Pを側壁体21の上部に取り付けられたガイド片29との間に挟み付けて保持する構成となっている。
2.実装作業を実行する実装作業装置100及びそれに付属する装置
基台10上であって、上記実装作業位置の周囲4箇所には部品供給部80が設けられ、そこには部品供給装置としてのフィーダ85がX方向に整列状に設置されている。各フィーダ85は、部品供給テープが巻回されたリール(不図示)、リールから部品供給テープを引き出す電動式の送出装置(不図示)などから構成されている。
基台10上であって、上記実装作業位置の周囲4箇所には部品供給部80が設けられ、そこには部品供給装置としてのフィーダ85がX方向に整列状に設置されている。各フィーダ85は、部品供給テープが巻回されたリール(不図示)、リールから部品供給テープを引き出す電動式の送出装置(不図示)などから構成されている。
部品供給テープには電子部品Bが一定間隔にて保持されており、送出装置を駆動させると、部品供給テープの引き出しに伴い、電子部品Bが一つずつ供給される。そして、供給された電子部品Bは、次に説明する実装作業装置100により、実装作業位置上にてバックアップされた基板P上に実装される構成となっている。
また、基台10上であって搬送コンべア20のY方向の両側には、部品認識カメラ95が一対設置されている。この部品認識カメラ95は、吸着ヘッド185により吸着保持された電子部品Bを撮影するためのものである。
実装作業装置100は電子部品Bを吸着保持する吸着ヘッド185と移動装置130と、から構成されている。本移動装置130はXYZの直交する3つの駆動軸145、155、165を備えた直交座標ロボットであり、これら3つの駆動軸145、155、165を複合的に駆動させることで、吸着ヘッド185を基台10上の任意位置に移動操作する。
具体的に説明してゆくと、図1に示すように基台10上には一対の支持脚141が設置されている。両支持脚141は実装作業位置の両側(X方向両側)に位置しており、共にY方向(図1では上下方向)にまっすぐに延びている。
両支持脚141にはY方向に延びるガイドレール(Y方向案内軸)142が支持脚上面に設置されると共に、これら左右のガイドレール142に長手方向の両端部を嵌合わさせつつヘット支持体151が取り付けられている。
また、図1において右側の支持脚141にはY方向に延びるY軸ボールねじ軸(Y方向駆動軸)145が装着され、更にY軸ボールねじ軸145にはボールナット(不図示)が螺合されている。そして、Y軸ボールねじ軸145の軸端部にはY軸モータ147が設けられている。
同Y軸モータ147を通電操作すると、Y軸ボールねじ軸145に沿ってボールナットが進退する結果、ボールナットに固定されたヘッド支持体151、ひいては次述するヘッドユニット160がガイドレール142に沿ってY方向に水平移動する(Y軸サーボ機構)。
図7に示すように、ヘッド支持体151にはX方向に延びるガイド部材(X方向案内軸)153が設置され、更に、ガイド部材153に対してヘッドユニット160が、移動自在に取り付けられている。このヘッド支持体151には、X方向に延びるX軸ボールねじ軸(X方向駆動軸)155が装着されており、更にX軸ボールねじ軸155にはボールナットが螺合されている。
そして、X軸ボールねじ軸155の軸端部にはX軸モータ157が設けられており、同X軸モータ157を通電操作すると、X軸ボールねじ軸155に沿ってボールナットが進退する結果、ボールナットに固定されたヘッドユニット160がガイド部材153に沿ってX方向に移動する(X軸サーボ機構)。
従って、X軸サーボ機構、Y軸サーボ機構を複合的に制御することで、基台10上においてヘッドユニット160を水平方向(XY方向)に移動操作出来る構成となっている。
係るヘッドユニット160は図8にて示すように支持ブラケット163を備えており、係る支持ブラケット163には軸を上下に向けてZ軸ボールねじ軸(Z方向駆動軸)165が取り付けられている。そして、Z軸ボールねじ軸165にはボールナット171が螺合してあり、係るボールナット171に対して吸着ヘッド185が装着されている。尚、このボールナット171は不図示のガイド手段によりヘッドユニット160に回り止めされている。
そして、Z軸モータ167を通電操作すると、Z軸ボールねじ軸165に沿ってボールナット171が上下する結果、ボールナット171に固定された吸着ヘッド185を、ヘッドユニット160に対して昇降操作出来る構成となっている。
また、吸着ヘッド185の先端には吸着ノズル186が設けられている。吸着ノズル186は図外の負圧手段から負圧が供給されるように構成されており、ヘッド先端に吸引力を生じさせるようになっている。
以上のことから、ヘッドユニット160を部品供給部80と基台中央の実装作業位置との間を往復移動させつつ、吸着ヘッド185を適宜昇降操作することにより、部品供給部80から電子部品Bを取り出すことが出来、かつ取り出した電子部品Bを実装作業位置にてバックアップされた基板P上に実装できる。
尚、本実施形態のものは、上記吸着ヘッド185がヘッドユニット160にX方向に列をなして複数本設けられており、部品供給部80から複数個の電子部品Bを同時に取り出すことが出来る構成となっている。また、各吸着ヘッド185はヘッドユニット160に付設されるR軸モータ(不図示)の駆動により、各吸着ヘッド185ごとに軸周りの回転動作が可能な構成となっている。
3.装置の電気的構成
表面実装機(超音波センサ30を除く)1は、装置全体がコントローラ200により制御されている。コントローラ200は図9にて示すように、CPU等により構成される演算処理部211、記憶装置212、モータ制御部213、画像処理部214、及び入出力部215を備えてなる。
表面実装機(超音波センサ30を除く)1は、装置全体がコントローラ200により制御されている。コントローラ200は図9にて示すように、CPU等により構成される演算処理部211、記憶装置212、モータ制御部213、画像処理部214、及び入出力部215を備えてなる。
記憶装置212には実装作業を行う実装作業装置100を制御するための実装プログラム及び、搬入コンベア12、搬送コンベア20、搬出コンベア13を制御するための各種データが格納されると共に、演算処理部211が各種演算を行う際の各情報を一時記憶させておくための作業領域が割り当てられている。
モータ制御部213は演算処理部211の指令の下、各モータを通電制御するものであり、実装作業装置100を構成するX軸モータ157、Y軸モータ147、Z軸モータ167、及び各コンベア12、20、13を駆動させる各コンベアモータ27が電気的に連なっている。
また、入出力部215には超音波センサ30のセンサ制御装置40が電気的に連なっている。センサ制御装置40の電気的構成は図9にて示す通りであり、センサ制御部41、送信回路部43、受信回路部45、メモリ46、カウンタ47、周期設定部48、入出力部49などを備えてなる。
各部の機能について説明すると、送信回路部43はセンサ制御部41の指令の下、圧電セラミック振動子32に高周波の電圧を印加して、圧電セラミック振動子32から超音波を送波させるものである。また、受信回路部45はセンサ制御部41の指令の下、超音波の受信動作を行うものであり、圧電セラミック振動子32から出力される電気信号(検出信号Sr)を増幅、A/D変換等して出力する。
センサ制御部41は上記送信回路部43と、受信回路部45とを交互に切り替え制御しつつ、センサ本体31に超音波を送波する送波動作と超音波を受波する受波動作を選択的に行わせるものである。
そして、センサ制御部41は上記した送信/受信回路43、45の切り替え制御に加えて、受信回路部45を通じて取り込まれる検出信号Srの信号処理を行う構成としてあり、信号処理を経た検出信号Srに基づいて基板Pの有無を検出し、その結果を入出力部49を通じて表面実装機1に通知(出力信号の出力)する構成となっている。
また、メモリ46には、センサ制御部41がセンサ本体31を制御するのに必要な情報、及び検出信号Srの信号処理を行うのに必要な情報(受波時間Tmask1、受波時間Tmask2、受波時間Tmaxなどの時刻に関する情報)が予め記憶されている。また、カウンタ47は後述する検出シーケンスを実行する過程で経過時間Tを計時する機能を担うものであり、また、周期設定部48は検出動作の検出周期TSを設定する機能を担うものである。
尚、図9には3つの超音波センサ30F、30C、30Rを代表させて、超音波センサ30を1つだけ示してあるが、これら3つの超音波センサ30F、30C、30Rはそれぞれセンサ制御装置40をそれぞれ備えており、各センサ30F〜30Cの各制御装置40が、コントローラ200の入出力部215に対して電気的に連なっている。
4.超音波センサ30による基板Pの具体的な検出動作
(a)検出原理とマスク処理
本実施形態では、センサ本体31から超音波を送波して、その反射波が受波されるか否かに基づいて基板Pの有無を判別しており、図10には、反射波を受波して得られた検出信号Srの波形を示してある。
(a)検出原理とマスク処理
本実施形態では、センサ本体31から超音波を送波して、その反射波が受波されるか否かに基づいて基板Pの有無を判別しており、図10には、反射波を受波して得られた検出信号Srの波形を示してある。
この例では、図10中の時刻T0から時間t1内の期間において、超音波が図11に示すように基板Pに向けて送波され、図10中の時刻Tsamに、その反射波が受波されている。超音波を送波してから、その反射波を受波するまでの受波時間Tは下記の(1)式にて求めることが出来、センサ出射面35Aから障害物までの距離Lに比例する。
T=2×L/V・・・・・・・・・・・・・・・(1)式
尚、Vは音速であり、約343m/Sである。
T=2×L/V・・・・・・・・・・・・・・・(1)式
尚、Vは音速であり、約343m/Sである。
そして、センサ本体31から基板Pまでの距離は基本的には一定であるから、基板Pにて反射された反射波は、送波後の特定時間帯に、常に観測されることとなる。その一方、図11にも示すように、超音波センサ30の検出領域内には、検出対象の基板Pの他にも、ヘッドユニット160など超音波の進行を妨げる障害物がある。
従って、例えば、基板Pが超音波センサの検出領域外を搬送中であっても、超音波が、これらの障害物(ヘッドユニット160)にて反射して、受波されることがある。この点を鑑み、本実施形態では、以下のマスク処理を行って、基板P以外の障害物にて反射した反射波に対応する検出信号Srを、基板Pの有無の判別処理から除外するようにしている。
本マスク処理は、図11に示す有効範囲Uc(距離L1〜距離L2の範囲)内の障害物にて反射した反射波に対応する検出信号Srのみを有効化するものである。このようなマスク処理を実現させるには、図12に示すように送波後の特定時間帯、すなわち距離L1上の障害物に対応する受波時間Tmask1から距離L2上の障害物に対応する受波時間Tmask2までの時間帯に観測される検出信号Srのみを有効化してやればよく、本実施形態では、後に説明する検出シーケンスを実行することで、係るマスク処理を実現させている。
Tmask1=2×L1/V・・・・・・・・・(2)式
Tmask2=2×L2/V・・・・・・・・・(3)式
Tmask1=2×L1/V・・・・・・・・・(2)式
Tmask2=2×L2/V・・・・・・・・・(3)式
ここで、有効範囲Ucの上限位置L2については、バックアップした際の、基板Pの上面高さ位置Lp2より少なくとも数ミリ程度、高い位置に設定しておくことが好ましい。このような設定としておけば、バックアップした基板Pの有無についても、超音波センサ30Cにより、ほぼ確実に検出することが可能となる。
尚、本マスク処理にて、センサ本体31からの距離が「L2以上」となる遠距離の範囲Ufに加えて「距離がL1未満」となる近距離の範囲Unを有効範囲から除外(図11参照)しているが、これは、いわゆる残響の影響を排除するためである。ここで言う、残響とは圧電セラミック振動子32の、送波動作後の残留振動であって、図10、図12の例では、送波動作直後のt2の時間帯に残響が生じている。
また、本実施形態では図11に示すように、有効範囲Ucの下限位置(距離L1)については、残響に重ならない範囲内において極力、センサ30の近距離に設定してある。具体的には、バックアッププレート65の上面の高さ位置Lp1より数ミリ程度上側の位置としてある。
このような構成としておくことで、両面実装タイプの基板Pで、裏面に大型電子部品B1が既に実装(上流側の表面実装機などにて実装)されているケースであっても、電子部品B1にて反射した反射波が有効範囲Uc内に入ることとなり、裏面に部品実装済み基板Pについても、検出が可能となる。
(b)検出周期の設定
また、本実施形態では、上記した超音波センサ30による検出動作(送波動作、受波動作)を繰り返し行って、基板Pの有無を検出している(図13)。ここで、基板Pの有無を早期に検出するには、検出動作のサイクルを、短いサイクルに設定してやればよいが、サイクル(すなわち、検出周期TS)を短くし過ぎると、その一方で、検出動作同士で相互干渉が起きる恐れがある。
また、本実施形態では、上記した超音波センサ30による検出動作(送波動作、受波動作)を繰り返し行って、基板Pの有無を検出している(図13)。ここで、基板Pの有無を早期に検出するには、検出動作のサイクルを、短いサイクルに設定してやればよいが、サイクル(すなわち、検出周期TS)を短くし過ぎると、その一方で、検出動作同士で相互干渉が起きる恐れがある。
ここで言う、相互干渉というのは、前回の検出動作により送波した超音波の反射波が、次の検出動作中に観測されてしまうことである。このような干渉は、例えば、超音波が、基板Pの搬送高さHpより遠くの障害物にて反射すると、その反射波は基板Pで反射した場合のそれに比べてセンサ30に遅れて到達するから、この遅れが原因となって発生する。
この点を鑑み、本実施形態のものは、超音波センサ30から超音波が送波されてから、それが最も遠方にある障害物(例えば、表面実装機の天井Fなど)にて反射され、その反射波が受波されるまでの受波時間Tmaxを検出周期TSに設定している(図11参照)。
Tmax=2×L3/V・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4)
Tmax=2×L3/V・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4)
このような構成としておけば、送波された超音波は、その回の検出動作にて必ず受波されるから、検出動作を繰り返し行ったとしても、各検出動作間での相互干渉が生じ得ず、基板Pの有無を正確に判別することが可能となる。尚、この受波時間Tmaxが本発明の「最大受波時間」に相当している。
(c)検出シーケンス
表面実装機1の電源が投入されると、超音波センサ30側に通信ラインDLを通じて基板Pの検出動作を開始する指令が与えられる。
表面実装機1の電源が投入されると、超音波センサ30側に通信ラインDLを通じて基板Pの検出動作を開始する指令が与えられる。
そして、指令が与えられると、超音波センサ30のセンサ制御部41により、図14、図15にて示す検出シーケンスが実行される。順に説明してゆくと、まず、S10にて、メモリ46の記憶状態(後述する判定結果に関する記憶)及び、カウンタ47のカウント値をリセットする処理が行われる。
その後、ステップ20で、センサ制御部41の制御下のもと、カウンタ47がカウント動作を開始し、検出動作の開始時刻T0からの経過時間Tを計時し始める。
その後、ステップ30では、センサ制御部41の制御下のもと、送信回路部43がドライブされ、圧電セラミック振動子32に高周波の電圧が印加される。これにより、センサ本体31から超音波が送波される。係る超音波の送波は図12にて示すように、カウンタ47が時刻を計時し始めた開始時刻T0の直後から、時間tの間継続される(送波動作)。
その後、送波動作が完了すると、次に、センサ制御部41の指令の下、受信回路部45が起動状態となり、受波動作が開始される。そして、係る受波動作と同時に、センサ制御部41は受信回路部45を通じて取り込まれる検出信号Srの信号処理(すなわち、マスク処理)を行う。
具体的に説明すると、まずS40にて、カウンタ47により計時される経過時間Tをメモリ46に記憶された情報「受波時間Tmask1」、「受波時間Tmask2」と大小比較して、経過時間Tが「受波時間Tmask1」から「受波時間Tmask2」までの範囲内にあるか、否かについて判定(Tmask1<T<Tmask2)する処理がセンサ制御部41により行われる。ここでは、経過時刻Tは「受波時間Tmask1」に達していないので、N0判定される。
次に行われるステップ60では、カウンタ47により計時される経過時間Tをメモリ46に記憶された情報「受波時間Tmax」と大小比較する処理がセンサ制御部41により行われ、そこでも、NO判定される。その結果、処理は再び、ステップ40に戻る。
このように、経過時間Tが「Tmask1」に達するまでの間は、図14にて示すループ1(ステップ40、ステップ60の処理)内にて処理を繰り返す状態となり、それ以外の処理は行われない。このようにしておくことで、図12に示す無効時間帯(本発明の「残響が発生する一定時間帯」に相当)Aについては、仮に、検出信号Srが観測されていたとしても、それは次に説明する信号確認処理に反映されず、無効化される。
やがて、経過時刻Tが「Tmask1」に達すると、その後、ステップ40の処理を実行したときにYes判定される結果、ループ1を抜ける。すると、今度は、ステップ50の信号確認処理を含むループ2の処理が、センサ制御部41により繰り返し実行されることとなる。このループ2の処理は、経過時刻Tが「Tmask2」に達するまで続けられる。
信号確認処理の内容は、図15に示す通りであり、検出信号Srの有無についての判定処理(S51)、及び判定結果を記憶する処理(S55)などから構成されている。これにより、特定時間帯にて、検出信号Srが観測されれば、センサ制御部41は、「検出信号Srあり」の情報をメモリ46に記憶させ、観測されなければ、「検出信号Srなし」の情報をメモリ46に記憶させる。
その後、経過時間Tが、「Tmask2」を過ぎると、次にS40の判定処理を行ったときに、NO判定される結果(S60についてもNO判定)、再び、ループ1内にて処理を繰り返す状態となり、それ以外の処理は行われない。このようにしておくことで、図12に示す無効時間帯(本発明の「超過時間帯」に相当)Bについては、仮に、検出信号Srが観測されていたとしても、上記信号確認処理に反映されず、無効化される。
やがて、経過時間Tが「Tmax」に達すると、S60の判定処理にてYes判定され、その後、ステップ70にて、表面実装機1のコントローラ200に検出結果を出力する処理がセンサ制御部41により行われる。具体的には、メモリ46にアクセスして判定結果が読み出され、「検出信号Srあり」の情報が記憶されていれば、出力信号としてON信号を、表面実装機1側に一定時間出力し、検出信号Srなしの情報が記憶されていれば、出力信号としてOFF信号が一定時間出力される。かくして、1回の検出動作が完了する。
あとは、再び、S10に戻り、次の検出動作が上記した要領に従って周期TS(すなわち、Tmax)にて繰り返し実行され、その都度、S70の処理にてセンサ制御部41が検出結果を表面実装機1に出力する。尚、このような検出動作は、表面実装機1に搭載される全3つの超音波センサ30F、30C、30Rについてそれぞれ独立して行われ、これら各超音波センサ30F、30C、30Rから表面実装機1のコントローラ200に対して、検出結果(ON/OFFの出力信号)がそれぞれ出力される。
一方、表面実装機1側では、入出力部215を通じて各超音波センサ30F、30C、30Rから出力される出力信号を取り込み、表面実装機1を構成する各装置を適宜制御する。例えば、作業対象となる基板Pを搬入コンベア12を介して基台10上に搬入するときに、図1にて示す基台右端に設置された超音波センサ30Fにより基板Pの搬入が確認(具体的には、出力信号がOFF信号→ON信号に切り替る)されると、その後、コントローラ200の制御下のもと、基台10上にて停止状態にある搬送コンベア20が駆動開始される。これにより、搬入コンベア12を介して搬入された基板Pは基台中央に送られる。
そして、超音波センサ30Cの出力信号がOFF信号→ON信号に切り替わる(基板なしの判定状態から基板有りの判定状態に切り替わる)と、その後、コントローラ200の制御下のもと、搬送コンベア20を減速させる処理が行われる。
これにより、基板Pは減速されつつ、基台中央の実装作業位置に向かう。そして、基板先端が上昇位置にあるストッパピン51に突き当たり、作業対象となる基板Pは実装作業位置にて停止する。その後、基台中央の超音波センサ30Cの出力信号がON信号となっていることを条件に、コントローラ200の制御下のもとバックアップ装置60が作動して、基板Pがバックアップされ、次いでバックアップされた基板Pに対する電子部品Bの実装作業が、コントローラ200の制御下のもと実装作業装置100により行われることとなる。
また、実装作業が完了すると、次いで、上昇位置にあるストッパピン51が下降位置に変位操作され、その後、搬送コンベア20が駆動される。これにより、部品実装済みの基板Pが実装作業位置から搬出されてゆく。このとき、基台中央の超音波センサ30Cの出力信号がON信号からOFF信号に切り替わると、コントローラ200の制御下のもと、再び、ストッパピン51が下降位置から上昇位置に変位操作(次に実装作業を行う新規基板Pを実装作業位置にて停止させるための準備動作)される。
そして、基台左端の超音波センサ30RからON信号が出力されることをもって、部品実装済みの基板Pが基台10の左端まで送られたことを確認出来、その後、コントローラ200の制御下のもと、停止状態にある搬出コンベア13が駆動開始される。これにより、部品実装済みの基板Pは、搬出コンベア13を介して隣接する他の装置(例えば、リフロー装置など)に搬出される。
5.本実施形態の効果
本実施形態によれば、基板Pの検出に超音波センサ30を用いている。超音波であれば、空気の振動を遮るような障害物は、障害物の表面色(透明/不透明も含む)が異なっても同じように反射するから表面色の別に拘わらず検出が可能であり、基板Pの色に応じた設定調整作業を廃止できる。
本実施形態によれば、基板Pの検出に超音波センサ30を用いている。超音波であれば、空気の振動を遮るような障害物は、障害物の表面色(透明/不透明も含む)が異なっても同じように反射するから表面色の別に拘わらず検出が可能であり、基板Pの色に応じた設定調整作業を廃止できる。
加えて、本実施形態のものは、特定時間帯に観測される検出信号Srのみ有効化し、それ以外の時間帯に観測される検出信号Srは全て無効化している。このようにしておけば、上部を通過、停止するヘッドユニット160などの障害物の影響を受けず、各検出位置K1〜K3における基板Pの有無を正確に把握でき、基板Pの搬送制御、基板Pに対する部品実装制御を円滑に行うことが可能となる結果、表面実装機1を高稼働率にて稼動できる。
また、本実施形態では、超音波センサ30の検出周期TSを設定する周期設定部48を設けており、周期設定部48に対する操作により、検出周期TSの設定を設定変更できる。このようにしておけば、超音波センサ30から見て最も遠方にある障害物までの距離L3が変われば、それに応じて検出周期を再設定できるので、この点も効果的である。
尚、この実施形態では、センサ制御部41が実行するS40〜S60の処理により、本発明の「信号処理手段」の果たす処理機能を実現させている。
<実施形態2>
次に、本発明の実施形態2を説明する。
上記実施形態では、特定時間帯に観測される検出信号Srを有効化し、それ以外の時間帯に観測される検出信号Srを全て無効化する処理を、超音波センサ30側にて行い、表面実装機1側には出力信号のON/OFFだけを出力する構成とした。これに対して実施形態2のものは、特定時間帯に観測される検出信号Srを有効化し、それ以外の時間帯に観測される検出信号Srを全て無効化する処理を、表面実装機1の演算処理部211にて実行するようにしている。
次に、本発明の実施形態2を説明する。
上記実施形態では、特定時間帯に観測される検出信号Srを有効化し、それ以外の時間帯に観測される検出信号Srを全て無効化する処理を、超音波センサ30側にて行い、表面実装機1側には出力信号のON/OFFだけを出力する構成とした。これに対して実施形態2のものは、特定時間帯に観測される検出信号Srを有効化し、それ以外の時間帯に観測される検出信号Srを全て無効化する処理を、表面実装機1の演算処理部211にて実行するようにしている。
尚、上記処理を演算処理部211にて実行するには、例えば、コントローラ200の記憶装置212に受波時間Tmask1、受波時間Tmask2、受波時間Tmaxの情報を予め記憶させておくと共に、超音波センサ30側から表面実装機1に対して、検出信号Srと共に同検出信号Srが観測された時刻に関する情報を送信してやればよい。これを行うことで、図14中のS40〜S70の処理を、表面実装機1側で実行することが可能となり、特定時間帯に観測される検出信号Srを有効化し、それ以外の時間帯に観測される検出信号Srを全て無効化する処理を、表面実装機1側にて実行可能となる。
<実施形態3>
実施形態1、2では、本発明の基板処理装置の一例として、基板Pに電子部品Bを実装する表面実装機1を例示したが、実施形態3では基板処理装置の一例として、基板Pに半田ペーストを印刷する印刷機300を例示するものである。以下、印刷機300の構成を図16〜図21を参照しつつ簡単に説明する。尚、以下の説明において、基板搬送方向(図16における左右方向)をX方向と呼ぶものとする。また、Y方向、Z方向をそれぞれ図16、図17の向きに定める。
実施形態1、2では、本発明の基板処理装置の一例として、基板Pに電子部品Bを実装する表面実装機1を例示したが、実施形態3では基板処理装置の一例として、基板Pに半田ペーストを印刷する印刷機300を例示するものである。以下、印刷機300の構成を図16〜図21を参照しつつ簡単に説明する。尚、以下の説明において、基板搬送方向(図16における左右方向)をX方向と呼ぶものとする。また、Y方向、Z方向をそれぞれ図16、図17の向きに定める。
印刷機300は、上面がフラットな基台310を備える。基台10の外周部にはフレーム310Aが設けられると共に、基台310上にはフレーム310Aの内側に位置して印刷作業装置320が取り付けられている。
印刷作業装置320は支持部材321、スキージヘッド支持フレーム340、Y軸移動装置327、スキージヘッド331、スキージ335などから構成されている。順に説明してゆくと、図17に示すように、支持部材321はX方向の両側に一対設置されると共に、基台310上においてY方向に延びておりY方向の前後両端部を支柱315によって支えられている。
両支持部材321の上面壁にはY方向に延びるレール323が設置されている。これら左右の支持部材321上には、レール323に端部下面の受け部343を嵌合させつつ、スキージヘッド支持フレーム340が横向きに設置されている。そして、図17において左方側の支持部材321上には、モータ325と同モータ325を駆動源とするY軸移動装置(ボールねじ328とボールナットからなる)327が設置されている。
これにより、モータ325を通電操作するとY軸移動装置327が作動して、スキージヘッド支持フレーム340をレール323に沿ってY方向に進退させるようになっている。
尚、図17では省略してあるが、上記スキージヘッド支持フレーム340のX方向の中央には、スキージヘッド331に支持されつつスキージ335が取り付けられている(図16参照)。スキージ335はX方向に水平に延びる横長な形状をなし、昇降可能とされている。
そして、スキージ335の下方にはマスク保持装置350を介してマスクMが取り付けられるようになっている。マスクMは、金属製の角パイプを枠状に形成したマスク枠M1の底面側に、テンショナーM2を介して、薄板に印刷用の開口(図略)を形成したステンシルM3を取り付けたものである。
次に、基板支持ユニット400の説明を行う。基板支持ユニット400はテーブル410、テーブル420、テーブル430、テーブル440、テーブル450を下から順に積み上げた構成とされる(図16参照)。
図19に示すように、4段目のテーブル440上には、最上段の5段目のテーブル450を間に挟むようにしてY方向の両側に搬送ベルト471が設置されている。両搬送ベルト471は共にX方向に水平に延びており、支持部480A、480Bによって支持されている。係る基板搬送ベルト471はX方向に循環駆動可能とされ、印刷対象の基板PをX方向に搬送する基板搬送コンベア470を構成している。
また、両支持部480A、480B上には、基板クランプ片480C、480Dがそれぞれ設置されている。図19において上側に位置する装置奥側の基板クランプ片480Dは支持部480Bに対してY方向にスライド可能とされており、テーブル450上に運ばれてきた基板Pを相手側の基板クランプ片480Cと共にY方向の両側から挟んで保持する機能(図21の(a)、(b)参照)を担っている。
そして、4段目のテーブル440上には、3つの超音波センサ30F、30C、30Rが、テーブル右端寄りの位置と、テーブル中央寄りの位置と、テーブル左端の位置にそれぞれ取り付けられており、基板搬送コンベア470上を運ばれる基板Pの有無を検出する構成となっている。尚、これら3つの超音波センサ30F、30C、30Rは、実施形態1にておいて表面実装機1に搭載したものと同じものであり、特定時間帯に観測される検出信号Srのみ有効化し、それ以外の時間帯に観測される検出信号Srは全て無効化することで、基板Pの有無を正確に把握できるものとなっている。
図19に戻って説明を続けると、最上段にあたる5段目のテーブル450上には、ピン保持孔(不図示)を行列状に配置したバックアッププレート490が設置されている。このバックアッププレート490上には、ピン保持孔にピン端部を挿通させつつ、バックアップピン495が複数本起立保持されている。
さて、基板支持ユニット400を構成する5つのテーブル410〜450はいずれも可動テーブルとなっている。順に説明してゆくと、基台310上にはY方向に延びるYレール311が4本設置されている(図17では省略してある)。そして、これらYレール311上に、テーブル下面に設けられたレール受け部413を嵌合させつつ、初段のテーブル410が乗っている。これにより、図外のY軸サーボ機構を作動させると、初段のテーブル410を含む基板支持ユニット400の全体をYレール411に沿ってY方向に移動できる。
初段のテーブル410はX方向に延びる横長な形状とされ、テーブル上面にはX方向に延びるXレール415が2本設置されている。そして、これらXレール415上に、テーブル下面に設けられたレール受け部423を嵌合させつつ、2段目のテーブル420が乗っている。
これにより、図外のX軸サーボ機構を作動させると、2段目のテーブル420をレールに沿ってX方向に移動できる。以上のことから、初段のテーブル410と2段目のテーブル420を複合的に動作させることで、基板支持ユニット400を基台310上における任意の位置に水平移動させることが出来る。
2段目のテーブル420上には回転機構425が設けられている。回転機構425は回転用サーボ機構(図略)の動力を得て駆動し、3段目のテーブル430を回転させる。また、3段目のテーブル430と4段目のテーブル440の間、4段目のテーブル440と5段目のテーブル450の間にそれぞれ昇降装置(不図示)が設けられており、4段目のテーブル440、5段目のテーブル450がそれぞれ独立して昇降できるようになっている。
そして、当実施形態のものは、4段目のテーブル440、5段目のテーブル450をいずれも下降した状態(以下、基板搬送姿勢と呼ぶ)にセットしておくと、バックアップピン495が基板搬送コンベア470の下方に位置すると共に、基板搬送コンベア470のレール高さが、当印刷機300に隣接する他の装置(検査装置や、実装機など)に設けられるレールと同じ高さとなる。
従って、基板搬送姿勢にある基板支持ユニット400を水平移動させつつ、基台310の端に移動させると、図19にて示すように、基板搬送コンベア470を隣接する装置に設けられるコンベア700に段差なく連続させることができ、同コンベアを通じて印刷対象の基板Pを、隣接する他の装置との間で受け渡すことが出来る。
尚、本実施形態のものは、既に説明を行ったように、4段目のテーブル440のX方向両側に超音波センサ30F、30Rを配置しており、これら超音波センサ30F、30Rの出力信号を基に、基板Pの受け渡しが確実になされたか否かを、演算制御部511(図20参照)にて確認できる構成となっている。
印刷機300の電気的構成は図20に示す通りであり、演算制御部511、記憶装置512、入出部515などを備え、演算制御部511に対して基板支持ユニット400、実装作業装置320、より具体的にはこれら各装置400、320を駆動させるアクチュエータ(モータなど)が電気的に連なっており、演算制御部511の制御下のもと、各装置400、320が制御される構成となっている。
次に、図21を参照して、基板受け渡し後に実施される当印刷機300による印刷動作を簡単に説明する。印刷対象の基板Pは上流側の装置より搬入された後、ベルト駆動によって基板搬送コンベア470上をX方向左側へと運ばれ、基板ユニット中央の基板停止位置に停止される(図21の(a))。
その後、基台中央の超音波センサ30Cの出力信号がON信号となっていることを条件に、演算制御部511の制御下のもと、5段目のテーブル440を昇降させる処理が行われ、下降状態にあったテーブル450、ひいてはバックアップピン495が持ち上げられてゆく。
そして、上昇動作の過程でバックアップピン495の上端が、基板停止位置にある基板Pの下面に当接し、印刷対象の基板Pを持ち上げる。これにより、印刷対象の基板Pは、基板搬送コンベア470から浮いた状態となり、基板搬送コンベア470から切り離される。
そして、テーブル450の昇降量が所定量に達し、印刷対象の基板Pが図21の(b)に示すように、基板クランプ片480C、480Dの上面と面一となる高さまで持ち上げられると、テーブル450はその高さで停止される。
テーブル450の上昇動作が停止されると、今度は不図示のシリンダ装置が駆動し、基板クランプ片480Dが、相手側の基板クランプ片480Cとの対向距離を狭めるようにY方向(図21では右側)に移動する。これにより、バックアップピン495により下面を支持された印刷対象の基板Pは、両基板クランプ片480C、480DによってY方向の両側から挟み込まれて保持される(図21の(b)参照)。
かくして、印刷対象の基板Pが保持されると、基板支持ユニット400は基台310上を水平移動してマスクMの下方に移動し、印刷対象の基板Pをステンシル下方の印刷作業位置(本発明の「作業位置」に相当)にセットさせる(図21の(c))。次いで、4段目のテーブル440を昇降させる処理が行われ、下降状態にあったテーブル440を上昇させる。
これにより、保持状態にある印刷対象の基板PはステンシルM3に接近してゆく。そして、テーブル440の昇降量が所定量に達すると、テーブル440の上昇動作は停止され、このときには、印刷対象の基板Pが図21の(d)に示すようにステンシルM3の下面に重装された状態となる。
あとは、スキージ435を下降させてステンシルM3の上面に当接させつつ、半田供給装置によってステンシルM3上にペースト状の半田を供給する。そして、スキージ435をY方向に往復移動させ、ペースト状の半田を引き延ばしてやれば、ステンシルM3の印刷用開口に半田が埋め込まれ、印刷対象の基板P上の所望位置に半田を印刷することが出来る。
そして、半田の印刷が完了したら、上記した動作を逆に辿ることで、基板支持ユニット400を基台中央まで移動させることが出来、また、基板支持ユニット400を基板搬送姿勢(すなわち、図16に示すように4段目のテーブル440、5段目のテーブル450をいずれも下降させた状態)に戻すことが出来る。
従って、あとは、基板搬送姿勢にある基板支持ユニット400を下流側の装置側、すなわち図1における左端側に移動させつつ基板搬送コンベア470の一部を装置外に突出させると、突出した基板搬送コンベア470が下流側の装置のコンベア700に段差なく連続する。これにより、同コンベア700を通じて印刷済みの基板Pを、下流側の装置に搬出できる。
この実施形態も、実施形態1と同様に、基板Pの検出に超音波センサ30を用いている。超音波であれば、空気の振動を遮るような障害物であれば、障害物の表面色(透明/不透明も含む)が異なっても同じように反射するから表面色の別に拘わらず検出が可能であり、従来では必要であった設定調整作業を廃止できる。
加えて、本実施形態のものは、特定時間帯に観測される検出信号Srのみ有効化し、それ以外の時間帯に観測される検出信号Srは全て無効化している。このようにしておけば、搬送対象物たる基板Pの有無を正確に把握でき、基板Pの搬送制御、基板Pに対する印刷制御を円滑に行うことが可能となる結果、印刷機300の高稼働率にて稼動できる。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)実施形態1〜3ではいずれも、送波器と受波器とを兼用させたタイプの超音波センサ30を例示したが、送波器と受波器を別べつにしてもよい。
(2)実施形態1では、超音波センサ30を搭載した基板処理装置の一例として「表面実装機1」を、実施形態3では「印刷機300」を例示したが、超音波センサ30を基板検査装置に使用することも可能である。ここで言う、基板検査装置とは、印刷処理後、部品実装後において、処理が正しく行われた否かを、基板画像に基づいて検査するものであり、その具体的構成は、例えば、図1にて示す表面実装機1のヘッドユニット160に、吸着ヘッド185に替えて、検査用のカメラ(図略)を搭載してやればよい。
(3)実施形態1では、超音波センサ30を搭載した基板処理装置の一例として「表面実装機1」を、実施形態3では「印刷機300」を例示したが、超音波センサ30を塗布装置に使用することも可能である。ここで言う、塗布装置とは印刷処理後、部品実装前において、基板P上に接着剤を塗布するものであり、その具体的構成は、例えば、図1にて示す表面実装機1のヘッドユニット160に、吸着ヘッド185に替えて、接着剤を塗布する塗布ヘッド(図略)を搭載してやればよい。
(4)実施形態1では、超音波センサ30の検出対象として基板Pを例示したが、例えば、図22にて示すように、基板Pを基板台(本発明の「板状の基板支持体」の一例)600に載せて運ぶ場合であれば、基板台600を検出することも無論可能である。
1…表面実装機(本発明の「基板処理装置」の一例)
10…基台
20…搬送コンベア(本発明の「搬送装置」の一例)
30…超音波センサ(本発明の「検出装置」に相当)
31…センサ本体
32…圧電セラミック振動子(本発明の「圧電振動子」に相当)
40…センサ制御装置
41…センサ制御部(本発明の「信号処理手段」、「センサ制御手段」に相当)
47…カウンタ(本発明の「計時手段」に相当)
100…実装作業装置(本発明の「実行部」の一例)
200…コントローラ(本発明の「制御手段」相当)
300…印刷機(本発明の「基板処理装置」の一例)
320…印刷作業装置(本発明の「実行部」の一例)
470…基板搬送コンベア(本発明の「搬送装置」の一例)
10…基台
20…搬送コンベア(本発明の「搬送装置」の一例)
30…超音波センサ(本発明の「検出装置」に相当)
31…センサ本体
32…圧電セラミック振動子(本発明の「圧電振動子」に相当)
40…センサ制御装置
41…センサ制御部(本発明の「信号処理手段」、「センサ制御手段」に相当)
47…カウンタ(本発明の「計時手段」に相当)
100…実装作業装置(本発明の「実行部」の一例)
200…コントローラ(本発明の「制御手段」相当)
300…印刷機(本発明の「基板処理装置」の一例)
320…印刷作業装置(本発明の「実行部」の一例)
470…基板搬送コンベア(本発明の「搬送装置」の一例)
Claims (4)
- 基台と、
前記基台上に設けられる搬送路に沿ってプリント基板を直接的、或いは板状の基板支持体を介して間接的に搬送する搬送装置と、
前記プリント基板、及び前記基板支持体を搬送対象物と定義したときに、前記搬送路上にて設定された検出位置における前記搬送対象物の有無を検出する検出装置と、
前記搬送装置によって前記基台上の作業位置に搬入された前記プリント基板に対して半田ペーストの印刷、接着剤の塗布、電子部品の実装、基板検査など予め決められた処理を実行する実行部と、を備えた基板処理装置であって、
前記検出装置は、
(1)超音波を送波する送波器と、
(2)前記超音波が送波された時刻を基準として、その後の経過時間を計時する計時手段と、
(3)前記送波器より送波され、前記検出位置にある前記搬送対象物に対して下方から入射した超音波の反射波を受波し、受波した反射波のレベルに応じた検出信号を出力する受波器と、
(4)前記受波器から出力される検出信号のうち、前記検出位置にある前記搬送対象物にて反射した反射波が受波される特定時間帯を超過する超過時間帯の検出信号を無効化する信号処理を前記計時手段と協働して行う信号処理手段と、を備えることを特徴とする基板処理装置。 - 前記検出装置は電気的振動と機械的振動を相互に変換する単一個の圧電振動子により、前記送波器と前記受波器とを兼用してなるセンサ本体を備え、
前記信号処理手段は、前記送波器による送波直後の、残響が発生する一定時間帯においても、出力される検出信号を無効化することを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。 - ある時刻T0にて送波された超音波が、送波元となる送波器から見て最も遠方にある障害物にて反射され、その反射波が前記受波器にて受波されるまでの時間を最大受波時間Tmaxと定義したときに、
前記超音波を前記検出位置に向けて送波する送波動作と前記搬送対象物にて反射された反射波を受波する受波動作とからなる検出動作を、前記センサ本体に、前記最大受波時間Tmaxに対応する時間を1周期として繰り返し行わせるセンサ制御手段を備えることを特徴とする請求項2に記載の基板処理装置。 - 前記信号処理手段の信号処理を経た検出信号に基づいて、前記搬送装置及びそれに付属される装置の駆動、或いは前記実行部の駆動を制御する制御手段を、備えることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の基板処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008087371A JP2009245965A (ja) | 2008-03-28 | 2008-03-28 | 基板処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2008087371A JP2009245965A (ja) | 2008-03-28 | 2008-03-28 | 基板処理装置 |
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JP2009245965A true JP2009245965A (ja) | 2009-10-22 |
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JP2008087371A Pending JP2009245965A (ja) | 2008-03-28 | 2008-03-28 | 基板処理装置 |
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JP (1) | JP2009245965A (ja) |
-
2008
- 2008-03-28 JP JP2008087371A patent/JP2009245965A/ja active Pending
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