JP4962204B2 - 基板搬送装置および基板搬送方法 - Google Patents

基板搬送装置および基板搬送方法 Download PDF

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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、投光部と受光部を前記経路の両側方にそれぞれ配置され、基板の移動方向に幅広な光の検出幅を有する第1の透過型センサと第2の透過型センサと、前記第1の透過型センサの検出幅が基板によって遮光された遮光幅の前記検出幅に対する比率に基づいて基板の前端位置を認識するとともに前記第2の透過型センサの検出幅が基板によって遮光された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前記第1の透過型センサの検出幅内に位置し、次に基板の後端が前記第2の透過型センサの検出幅内に位置するように前記基板搬送手段の駆動制御を行う制御手段、を備え、前記2つの比率は前記第1及び第2の透過型センサの電圧の変化からそれぞれ算出される
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前記第2の透過型センサの検出幅内に位置するように前記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、投光部と受光部を前記経路の両側方にそれぞれ配置され、基板の移動方向に幅広な光の検出幅を有する第1の透過型センサと第2の透過型センサと、前記第1の透過型センサの検出幅が基板によって遮光された遮光幅の前記検出幅に対する比率に基づいて基板の前端位置を認識するとともに前記第2の透過型センサの検出幅が基板によって遮光された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、を含み、前記2つの比率は前記第1及び第2の透過型センサの電圧の変化からそれぞれ算出される
本発明によれば、基板によって遮光された遮光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。
図2において、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基板搬送経路の両側方にそれぞれ配置した第1、第2、第3の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遮光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、投光部と受光部を前記経路の両側方にそれぞれ配置され、基板の移動方向に幅広な光の検出幅を有する第1の透過型センサと第2の透過型センサと、前記第1の透過型センサの検出幅が基板によって遮光された遮光幅の前記検出幅に対する比率に基づいて基板の前端位置を認識するとともに前記第2の透過型センサの検出幅が基板によって遮光された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前記第1の透過型センサの検出幅内に位置し、次に基板の後端が前記第2の透過型センサの検出幅内に位置するように前記基板搬送手段の駆動制御を行う制御手段、を備え、前記2つの比率は前記第1及び第2の透過型センサの電圧の変化からそれぞれ算出されることを特徴とする基板搬送装置。
  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前記第2の透過型センサの検出幅内に位置するように前記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、投光部と受光部を前記経路の両側方にそれぞれ配置され、基板の移動方向に幅広な光の検出幅を有する第1の透過型センサと第2の透過型センサと、前記第1の透過型センサの検出幅が基板によって遮光された遮光幅の前記検出幅に対する比率に基づいて基板の前端位置を認識するとともに前記第2の透過型センサの検出幅が基板によって遮光された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、を含み、前記2つの比率は前記第1及び第2の透過型センサの電圧の変化からそれぞれ算出されることを特徴とする基板搬送方法。
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