JP2018107274A - 基板搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の停止すべき位置とのズレ量を算出する基板搬送装置を提供すること。【解決手段】基板を搬送する搬送手段と、前記搬送手段により搬送された基板１０の停止位置の基準となる基板ストッパ１５と、基板１０に対する検出を行う基板検出手段と、前記基板ストッパ１５および前記基板検出手段を一体的に移動させる移動手段と、前記搬送手段および前記移動手段を駆動制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記移動手段を駆動制御して基板１０の作業位置に合わせて前記基板ストッパ１５を位置決めし、前記搬送手段を駆動制御して基板１０を前記作業位置に搬送した後、前記移動手段を駆動制御して前記基板検出手段を任意に設定した検出開始位置から移動させ、前記基板検出手段が検出した当該基板１０の搬送方向端部の位置に基づいて当該基板１０における前記作業位置とのズレ量を算出する基板搬送装置１。【選択図】図１

Description

本発明は、搬送される基板の停止すべき位置のズレを補正する基板搬送装置に関する。

実装機やスクリーン印刷機などは、基板を機内の所定の作業位置へと搬送する基板搬送装置が組み込まれている。例えば、下記特許文献１には、そうした実装機に組み込まれた基板搬送装置が開示されている。具体的に、その基板搬送装置は、一対のコンベアベルト（エンドレスベルト）を回転させ、その上に搭載した基板を作業位置まで搬送するものである。そして、作業位置の基板がクランプ装置によって把持され、そうして位置決めされた基板に対して電子部品が実装される。実装機の場合、部品を正確に実装するには基板が予め設定された作業位置でクランプされる必要がある。そのため、下記特許文献１の基板搬送装置では、基板の位置について次のようにしてズレ量が算出される。

すなわち、搬送された基板が作業位置に停止すると、基板マークについて予め記憶された位置情報に基づいてカメラの移動制御が行われ、カメラによって撮像された撮像データから基板マークの実際の停止位置が算出される。よって、基板マークについて実際の停止位置と予め設定された基準位置との誤差からズレ量が算出される。

特開２００９−０２７２０２号公報 特開２０１３−２０６９１２号公報

前記従来例では、カメラの撮像エリアに基板マークが存在するか否かの判定が行なわれるため、マークが無い場合には、カメラが所定の変数に従い、対応する探索位置へと段階的にシフトされるようになっている。そして、最終のシフト位置でも基板マークが検出されないときはズレ量が異常に大きいとして異常報知が行われ、実装機の運転停止等の処置がとられる。このように、カメラでマークを検出して基板のズレ量を算出する構成は、検出動作が繰り返し行われることになり、基板の位置確認に時間を要するほか、画像処理を行う制御装置の処理負担が大きくなる。

また、このようなことは例えば前記第２特許文献においても同じであり、基板のズレ量算出における処理工程が多く時間がかかってしまう。具体的には、カメラやセンサなどが検出器として使用され、その検出データから所定の範囲での基板の有無が判定される。基板が存在しないと判定された場合には、その検出器が所定の移動ピッチ分移動し、再度基板に対する検出データの取得が行われて基板の有無が判定される。そして、基板の実際の停止位置と作業位置との間に誤差が生じている場合には、基板のエッジ検出、基板マークの撮像、そして撮像データから求められたマーク位置と本来存在すべきマーク位置の比較が行われ、その比較に基づいて基板のズレ量が算出される。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、基板の停止すべき位置とのズレ量を算出する基板搬送装置を提供することを目的とする。

本発明に係る基板搬送装置は、基板を搬送する搬送手段と、前記搬送手段により搬送された基板の停止位置の基準となる基板ストッパと、基板に対する検出を行う基板検出手段と、前記基板ストッパおよび前記基板検出手段を一体的に移動させる移動手段と、前記搬送手段および前記移動手段を駆動制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記移動手段を駆動制御して基板の作業位置に合わせて前記基板ストッパを位置決めし、前記搬送手段を駆動制御して基板を前記作業位置に搬送した後、前記移動手段を駆動制御して前記基板検出手段を任意に設定した検出開始位置から移動させ、前記基板検出手段が検出した当該基板の搬送方向端部の位置に基づいて当該基板における前記作業位置とのズレ量を算出する。

前記構成によれば、基板ストッパを位置決めして基板を作業位置に搬送した後、移動手段を駆動制御して任意に設定した検出開始位置から基板検出手段を移動させことにより、その間に基板の搬送方向端部の位置が検出され、その検出に基づき、例えば移動手段を構成するモータのエンコーダから送信される信号により当該基板における作業位置のズレ量が算出される。

基板搬送装置の一部の構造を簡略化して示した側面図である。 基板検出センサによる基板停止位置の検出開始状況を示した図である。 基板検出センサによる基板停止位置の検出状況を示した図である。 基板検出センサによる基板停止位置の検出に対する予備状況を示した図である。

次に、本発明に係る基板搬送装置の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。基板搬送装置は、スクリーン印刷機や部品実装機などに組み込まれているが、そうした作業機は、例えば電子部品を搭載する回路基板を製造するための製造ラインを構成するものとして使用される。その製造ラインでは、スクリーン印刷機や部品実装機に対して基板が順番に送られ、機内において基板に対する印刷処理や実装処理などが行われる。そして、この印刷処置および実装処理などを正確に行うには基板が予め設定された作業位置に位置決めされることが必要となる。

図１は、スクリーン印刷機などに組み込まれる基板搬送装置について、その一部の構造を簡略化して示した側面図である。基板搬送装置１は、基板１０を水平な姿勢のまま搬送するものであり、矢印で示す搬送方向を基板前後方向とした場合、それに直交する基板幅方向（図面を貫く方向）の両側に一対のサイドフレーム２が配置されている。図１は、一方のサイドフレーム２を幅方向内側から示したものである。このサイドフレーム２は、基板１０の幅方向端部を下から支えて搬送するコンベアベルト６が設けられている。そして、一対のサイドフレーム２は、一方が固定され、他方が間隔を広げたり或は狭めたりすることにより、異なる基板１０の幅寸法に対応できるようになっている。

サイドフレーム２は、図示するように駆動プーリ３や複数の従動プーリ４ａ〜４ｅが所定位置に軸支され、そこにエンドレスのコンベアベルト６が張り渡されている。そして、駆動プーリ３には搬送用モータ７の出力軸が固定されて回転が与えられるようになっている。搬送用モータ７は、不図示の制御装置の駆動制御によって回転を出力するものであり、その駆動制御によってコンベアベルト６の回転方向や送り量が調整できるようになっている。また、従動プーリ４ａ〜４ｅのうち、同じ高さに配置された第１従動プーリ４ａと第２従動プーリ４ｂとの間に、コンベアベルト６が水平に張られた搬送部６０１が構成されている。基板１０は、幅方向端部が搬送部６０１上に載せられ、水平な姿勢のまま移動することができるようになっている。そして、その他の従動プーリ４ｃ〜４ｅと駆動プーリ３とを介してコンベアベルト６が張り渡され、途中にはコンベアベルト６のテンションが保たれるようにテンションローラ５が設けられている。

製造ラインを構成するスクリーン印刷機や部品実装機では、こうした基板搬送装置１が組み込まれ、搬送用モータ７の駆動によってコンベアベルト６が回転し、その搬送部６０１に載せられた基板１０が印刷処理や実装処理を行うための作業位置へと送られて位置決めされる。基板搬送装置１には、基板１０を作業位置において正確に位置決めさせるため、搬入側に基板１０を検出する基板搬入センサ１１が設けられ、その検出信号を受けて搬送用モータ７の回転が制御され、基板停止までのコンベアベルト６の送り量が調整される。また、基板搬送装置１には、作業位置に搬送された基板１０の先端位置に合わせて基板ストッパ１５が設けられている。

基板ストッパ１５は、シリンダ１６によって上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に取り付けられているほか、詳しく図示しないが、搬送方向（Ｘ軸方向）に移動可能な駆動機構を介して組み付けられている。例えばスクリーン印刷機には、基板やマスクの位置確認をするためのマークカメラがあり、ＸＹ平面（水平面）上を移動することができるように駆動機構を介して搭載されている。そのため、スクリーン印刷機の搬送装置であれば、マークカメラに基板ストッパ１５が一体的に組み付けられる。そして、このような基板ストッパ１５は、印刷処理などを行う作業位置に基板１０を停止させるものであるが、サイズが異なる基板１０であっても中心位置を揃えて印刷処理などを行う場合には、基板サイズに合わせて基板ストッパ１５のＸ軸方向の位置調整が行われる。一方で、基板１０のサイズに関わらず停止時の先端位置を常に一定とする場合には、基板ストッパ１５は常に同じ位置に設定される。

基板ストッパ１５は、基板１０の搬出時にはシリンダ１６が収縮作動して上昇した待機位置にある。一方、搬入時にはシリンダ１６が伸長作動して基板１０の移動高さにまで下降し、基板１０を定位置で停止させるようになっている。通常の搬送では、コンベアベルト６の送り量が調節され、基板１０は図１に示す基準停止位置Ｐ１に合わせて止められる。しかし、減速したコンベアベルト６上を基板１０が滑ってしまうようなことがある。原因としてはコンベアベルト６に対して基板１０の材質が滑りやすいものであったり、コンベアベルト６の表面が汚れてしまい基板１０との間の摩擦抵抗が低下することなどが考えられる。そのような場合、基板１０が基準停止位置Ｐ１の基板ストッパ１５に当たって停止することになる。

基板ストッパ１５に当たった基板１０は、図２に示すように跳ね返されて停止することになる。そのときの基板１０の停止位置は、衝突時のエネルギが小さければ基準位置から大きくずれることはないが、勢いよく当たってしまったような場合には跳ね返りが大きくなり、基準停止位置Ｐ１から搬送方向後方に大きくずれてしまうことがある。そして、基板１０の停止位置が大きくずれてしまうと、例えばスクリーン印刷機ではカメラによる基板マークの読み取りができずに搬送エラーとなるほか、補正装置による位置ズレ補正ができない状態になるなどの問題が生じる。そのため、基板搬送装置１によって基板１０を再搬送させた位置ズレ補正が必要になる。その再搬送には基板１０のズレ量を確認する必要があるが、この点本実施形態では、作業位置に搬送された基板１０の有無を判定するための基板検出センサ１２が使用される。

基板搬送装置１には、前述したように基板１０の搬入を検出する基板搬入センサ１１のほか、基板検出センサ１２や基板停止前で基板１０の搬送速度を減速させるために基板１０を検出する基板停止用センサ１３などが設けられている。そして、基板１０のズレ量を算出するためのセンサとして、本実施形態では基板ストッパ１５と一体的に組み付けられ、搬送方向に移動可能な基板検出センサ１２が使用される。このようにズレ量算出のための基板検出センサ１２は、基板ストッパ１５に隣接して基板搬送方向の上流側に設けられている。なお、基板停止用センサ１３も基板ストッパ１５と一体的に組み付けることにより、基板検出センサ１２に替えて基板１０のズレ量を算出するためのセンサとして使用してもよい。なお、本実施形態では、こうしたセンサ１１，１２，１３には非接触型の光電センサが使用されている。

基板搬送装置１は、基板検出センサ１２の検出信号を基に、搬送用モータ７を駆動制御するための補正プログラムが制御装置に格納され、次のようにして基板１０に対する位置ズレ補正が行われるようになっている。

光電センサからなる基板検出センサ１２は、図２に示すように、基準停止位置Ｐ１つまり基板ストッパ１５から検出距離Ｌ１の位置にあり、基板１０の有無を検出するように取り付けられている。本実施形態の場合、検出距離Ｌ１は３０ｍｍである。」前述した基板ストッパ１５に対する跳ね返りによって生じる最大のズレ量が１０ｍｍ程度であるため、十分な余裕をもって設定されている。そして、この検出距離Ｌ１は、搬送された基板１０の有無を検出するための位置を設定する距離であるとともに、基板１０の停止位置を確認するための検出開始位置Ｐ０でもある。

従って、基板１０が搬送されて作業位置に停止した後は、先ず、基板検出センサ１２の検出によって基板１０の存在が確認される。作業位置に基板１０が「有り」と判定された場合には、次に図３に示すように、基板検出センサ１２が基板ストッパ１５とともに矢印で示す基板１０の搬送方向に移動しながら基板１０の有無が継続して検出される。基板検出センサ１２の移動距離は、検出開始位置Ｐ０から基準停止位置Ｐ１までの検出距離Ｌ１である。そこで最後まで移動して基板１０が「有り」と判定された場合には、基板１０の先端が基板ストッパ１５の位置に存在することが分かる。一方、基板検出センサ１２が検出距離Ｌ１を移動する間に、基板検出センサ１２の検出によって「無し」と判定された場合には、その位置を基板１０の先端１０１として判定することができる。

基板ストッパ１５を移動させる駆動機構は、例えばエンコーダを備えたサーボモータから出力される回転運動をボールネジによって直線運動に変換するものである。検出開始位置Ｐ０から基板先端位置Ｐ２までの計測距離Ｌ２はエンコーダの出力信号によって算出することができる。従って、基板検出センサ１２によって「無し」と判定された時点での計測距離Ｌ２が検出開始位置Ｐ０から基板先端位置Ｐ２までの距離として算出される。その後、検出距離Ｌ１から計測距離Ｌ２の差をとった値がズレ量Ｌ３として算出される。そこで、基板ストッパ１５が再び基準停止位置Ｐ１に移され、基板搬送装置１によってズレ量Ｌ３だけ更に基板１０を進める再搬送が行われる。これにより、先端を基準停止位置Ｐ１に合わせた基板１０の位置決めが完了する。

ところで、より正確なズレ量を算出するには、基板１０の先端の位置をより正確に把握する必要がある。そのためには、基板「無し」を示す基板検出センサ１２からの検出信号の発信が基板１０の先端位置と正確に対応していることが必要である。この点、基板検出センサ１２には、例えば拡散反射形光電センサなどが使用されるが、拡散反射形光電センサは検出範囲が広くなっている。そこで、より正確な検出を行なうには、基板ストッパ１５の移動速度を下げ、基板検出センサ１２が基板１０の先端上方を低速で通過させることが望ましい。或いは基板「無し」の検出信号を受信したところで基板ストッパ１５を一旦後退させ、一定範囲で基板検出センサ１２を往復移動させるようにしてもよい。

また、拡散反射形の光電センサは、機種によっては応答時間が長いものがある。そのようなセンサでは、前述した基板１０のズレ量の算出に時間を要してしまいサイクルタイムが長くなってしまう。そのため、ズレ量の算出に要する時間を短くすることが求められるが、それには基板１０の先端位置を検出するための時間を短くすることが有効である。また、例えばスクリーン印刷機に基板搬送装置１が使用される場合、基板１０の搬送について常に位置ズレ補正を行う必要はない。つまり、許容範囲内のズレ量であれば、位置ズレ補正のために基板１０を再搬送する必要はないからである。スクリーン印刷機の場合であれば、位置ズレの許容範囲は例えば０．５ｍｍ程度である。

そこで、位置ズレ補正に関して図４に示すような制御を実行するようにしてもよい。先ず、基板検出センサ１２が検出開始位置Ｐ０から判定位置Ｐ５へと高速移動し、そこで基板１０の有無について判定が行なわれる。判定位置Ｐ５は、基準停止位置Ｐ１から距離Ｌ５（例えば０．５ｍｍ）だけ離れた位置ズレの許容範囲限界位置である。従って、基板１０の先端がＴ１の位置にあるような場合には、これ以上に基板１０を基準停止位置Ｐ１へ近づける必要がないため、例えばスクリーン印刷機であれば、基板１０をそのままクランプして印刷するなど次の処理に移るようにする。その一方で、基板１０の先端がＴ２の位置にあるような場合には位置ズレ補正が必要であるため、前述したように再び基板検出センサ１２を検出開始位置Ｐ０から移動させ、先端位置がＴ２の基板１０についてズレ量を算出して再搬送が行われる。

更に、別の制御方法として次のような制御を実行するようにしてもよい。先ず、所定回数の基板搬送について停止位置でのズレ量の平均値をとる。あるいは、前述したような通常の基板搬送時に行われる位置ズレ補正制御において、位置ズレ補正が行われた場合のズレ量がその都度記憶され、所定回数分のズレ量が収集された時点で平均値を求める。ズレ量の平均値から現状での基板停止位置の傾向が把握されるため、基板１０の先端位置を検出する基板検出センサ１２の移動範囲を特定することができる。そして、ズレ量を算出する正確さを高めるためには、前述したように基板検出センサ１２の移動速度を下げたり、移動方向を往復させたりすることが有効である。そこで、ズレ量の平均値から基板１０の先端位置を特定し、その先端位置から前後一定距離を検出範囲として定める。そして、先ずその位置まで基板検出センサ１２を高速移動させた後、検出範囲内での移動速度を下げたり往復移動させたりする。その際、検出範囲が許容範囲に重なるようであれば、前述したように基板検出センサ１２を検出開始位置Ｐ０から判定位置Ｐ５へと高速移動させるようにすればよい。

以上、本実施形態によれば、基板１０の停止後に基板検出センサ１２を検出開始位置Ｐ０から移動させ、基板１０の有無を判定することにより基板停止位置の確認および基準停止位置Ｐ１からのズレ量を算出して位置ズレ補正が行われる。従って、ズレ量を算出するための基板検出センサ１２の移動を簡単なものとし、またそこで得られたデータによる演算処理も制御装置にとって低負担となっている。本実施形態では、基板１０の停止に伴う位置ズレ補正をこのように極めて簡単な構成により達成することが可能になる。特に、基板ストッパ１５に固定された基板検出センサ１２を使用することにより、基板搬送装置１のこれまでの構造をそのままにして位置ズレ補正を行うことができる。しかも、基板ストッパ１５や基板検出センサ１２は、搬送された基板１０の停止時に配置された位置からの移動であるため、動作に無駄が無く効率よくズレ量を算出することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、スクリーン印刷機や部品実装機の基板搬送装置を例に挙げて説明したが、その他の機械などに使用するものであってもよい。
また、前記実施形態では、検出開始位置Ｐ０を基板検出センサ１２が搬送された基板１０の有無を確認する位置と同じにしているが、検出距離Ｌ１が長いようであれば検出開始位置Ｐ０をより基準停止位置Ｐ１に近づけた位置にしてもよい。

１…基板搬送装置 ６…コンベアベルト ７…搬送用モータ １０…基板 １２…基板検出センサ １５…基板ストッパ

Claims (4)

1. 基板を搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段により搬送された基板の停止位置の基準となる基板ストッパと、
   基板に対する検出を行う基板検出手段と、
   前記基板ストッパおよび前記基板検出手段を一体的に移動させる移動手段と、
   前記搬送手段および前記移動手段を駆動制御する制御手段とを有し、
   前記制御手段は、前記移動手段を駆動制御して基板の作業位置に合わせて前記基板ストッパを位置決めし、前記搬送手段を駆動制御して基板を前記作業位置に搬送した後、前記移動手段を駆動制御して前記基板検出手段を任意に設定した検出開始位置から移動させ、前記基板検出手段が検出した当該基板の搬送方向端部の位置に基づいて当該基板における前記作業位置とのズレ量を算出する基板搬送装置。
2. 前記基板検出手段は、前記作業位置に搬送された基板の有無を検出する基板検出センサであり、前記制御手段は、前記移動手段を構成するモータのエンコーダから送信される信号によって計測距離を算出するものである請求項１に記載の基板搬送装置。
3. 前記検出開始位置は、前記基板ストッパから基板の搬送方向上流側に所定の検出距離だけ離れた位置にあり、前記制御手段は、前記検出開始位置から前記停止端位置までの前記計測距離と前記検出距離との差からズレ量を算出するものである請求項1又は請求項２に記載の基板搬送装置。
4. 前記制御手段は、前記ズレ量が予め設定された許容範囲を超えた場合に前記搬送手段を駆動させて基板の位置調整を行うものである請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の基板搬送装置。
   
   
   
   

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