JP5040808B2 - 電子部品実装用装置および電子部品実装用作業実行方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品を基板に実装して実装基板を製造する電子部品実装ラインに用いられる電子部品実装用装置および電子部品実装用作業実行方法に関するものである。

電子部品を基板に実装して実装基板を製造する電子部品実装システムを構成する電子部品実装用装置には、基板を上流側から下流側へ搬送するための基板搬送機構が設けられており、基板搬送機構には実装対象の基板を部品搭載作業位置などの所定の作業位置に位置決めするための基板位置決め手段を備えている。基板位置決め手段としては、機械式のストッパに基板の位置決め基準側の先端部を当接させることにより基板を位置決めするいわゆるメカストッパ方式や、センサによって基板の先端部を検出することにより基板を所定位置に停止させるセンサ方式などが用いられる。

電子部品実装用作業の対象となる基板の平面形状は一般に矩形を基本形状とする場合が多いが、基板の種類によっては、基板の先端部に部分的に切欠部が設けられたり先端部が部分的に突出した形状となっている異形基板を対象とする場合がある（特許文献１参照）。この特許文献では、先端部に切欠部分を有する基板を位置決め対象とする例が示されている（図８参照）。
特開２００１−１５９９５号公報

このような異形基板を位置決め対象とする場合に、ストッパが当接する部分やセンサによって検出対象となる部分が切り欠かれている場合には、基板が上流側から搬送される過程においてストッパは必ずしも基板の先端部に当接するとは限らず、またセンサは必ずしも基板の位置決め基準位置を検出するとは限らない。このため、このような異形基板を電子部品実装用作業の対象とする場合には、その都度ストッパやセンサの位置を調整する必要があり、調整作業を必要とせずに実装対象とすることが可能な基板には形状に制約があった。

そこで本発明は、基板位置決め基準側の先端部に切欠や突出部を有する異形基板を対象とする場合にあっても、ストッパやセンサの位置調整をほとんど必要とすること無く作業対象とすることができる電子部品実装用装置および電子部品実装用作業実行方法を提供することを目的とする。

本発明の電子部品実装用装置は、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装システムを構成し前記基板に対して所定の電子部品実装用作業を実行する電子部品実装用装置であって、前記電子部品実装用作業のための動作を行う作業ヘッドをヘッド移動機構によって移動させることにより前記電子部品実装用作業を実行する作業動作機構と、前記基板を基板搬送方向における上流側から下流側へ搬送する基板搬送コンベアと、前記基板搬送コンベアに設定され前記作業動作機構による電子部品実装用作業が行われる第１の作業位置およびこの第１の作業位置の下流に位置する第２の作業位置と、前記基板搬送コンベアにおいて前記下流側の端部を位置決め基準として前記基板を第１の作業位置または第２の作業位置に位置決めする基板位置決用センサと、前記位置決めにおける位置決め基準側の端部に切欠部を有し端部が残存する範囲が突出部を形成する異形基板を電子部品実装用作業の対象とする場合には、切欠端部を位置決め基準として前記異形基板を前記第１の作業位置に位置決めするように前記基板搬送コンベアおよび前記基板位置決め手段を制御する制御手段とを備え、前記異形基板の前記突出部は第２の作業位置に位置して部品搭載対象範囲内で部品搭載動作が実行され、前記異形基板の後縁部が前記第１の作業位置から上流側にはみ出し前記第１の作業位置外にあるときは、前記異形基板を下流側に移動させて前記後縁部側の端部の位置を前記基板位置決用センサによって検出し、前記後縁部が前記第１の作業位置内に包含されるように位置決めして部品搭載対象範囲内で部品搭載動作が実行される。

本発明の電子部品実装用作業実行方法は、基板を対象とする電子部品実装用作業のための動作を行う作業ヘッドをヘッド移動機構によって移動させることにより前記電子部品実装用作業を実行する作業動作機構と、前記基板を基板搬送方向における上流側から下流側へ搬送する基板搬送コンベアと、前記基板搬送コンベアに設定され前記作業動作機構による電子部品実装用作業が行われる第１の作業位置およびこの第１の作業位置の下流に位置する第２の作業位置と、前記基板搬送コンベアにおいて前記下流側の端部を位置決め基準として前記基板を第１の作業位置または第２の作業位置に位置決めする基板位置決用センサとを備えた電子部品実装用装置によって、前記基板に対して所定の電子部品実装用作業を実行する電子部品実装用作業実行方法であって、前記位置決めにおける位置決め基準側の端部に切欠部を有し端部が残存する範囲が突出部を形成する異形基板を電子部品実装用作業の対象とする場合には、切欠端部を位置決め基準として前記異形基板を前記第１の作業位置に位置決めするように前記基板搬送コンベアおよび前記基板位置決め手段を制御し、前記異形基板の前記突出部は第２の作業位置に位置して部品搭載対象範囲内で部品搭載動作が実行され、前記異形基板の後縁部が前記第１の作業位置から上流側にはみ出し前記第１の作業位置外にあるときは、前記異形基板を下流側に移動させて前記後縁部側の端部の位置を前記基板位置決用センサによって検出し、前記後縁部が前記第１の作業位置内に包含されるように位置決めして部品搭載対象範囲内で部品搭載動作が実行される。

本発明によれば、基板を上流側から下流側へ搬送する基板搬送コンベアに作業動作機構による電子部品実装用作業が行われる第１の作業位置およびこの第１の作業位置の下流に位置する第２の作業位置が設定され、下流側の端部を位置決め基準として基板を第１の作業位置または第２の作業位置に位置決めする基板位置決め手段とを備えた電子部品実装用装置において、位置決め基準側の端部に切欠部を有する異形基板を電子部品実装用作業の対象とする場合には、異形基板を第１の作業位置に位置決めして電子部品実装用作業を実行することにより、ストッパやセンサの位置調整をほとんど必要とすること無く、実装用作業の対象とすることができる。

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの構成説明図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムを構成する電子部品搭載装置の斜視図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の平面図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の基板搬送機構の構造説明図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の部分断面図、図６は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における実装エリア、待機エリアおよびセンサ配置の説明図、図７は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおいて作業対象となる基板の平面図、図８は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置に使用されるセンサの機能説明図、図９は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の制御系の構成を示すブロック図、図１０、図１１は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板の載置状態の説明図である。

まず図１を参照して、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する機能を有する電子部品実装システムの構成を説明する。図１において電子部品実装システムＭＳは、基板供給装置Ｍ１の下流側に複数の電子部品搭載装置Ｍ２、Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５を直列に連結し、さらに下流側にリフロー装置（図示省略）を連結した構成となっている。基板供給装置Ｍ１は未実装の基板を複数枚収納し、これらの基板を１枚づつ順次下流側の装置へ供給する機能を有している。基板供給装置Ｍ１によって下流側の電子部品搭載装置Ｍ２に供給された基板は、電子部品搭載装置Ｍ２、Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５の順に下流側に搬送され、この搬送過程でいずれかの電子部品搭載装置によって各基板を対象とした電子部品の実装作業が実行される。

次に図２，図３を参照して、電子部品搭載装置Ｍ２〜Ｍ５の構造を説明する。この電子部品搭載装置は、電子部品を基板に実装して実装基板を製造する電子部品実装システムを
構成し、電子部品を部品供給部から取り出して基板に実装する機能を有している。図２、図３において、基台１上にはＸ方向に基板搬送機構２が配設されている。基板搬送機構２には基板下受部３が設けられており、上流側装置から供給され当該装置による搭載作業動作の対象となる基板４は、基板搬送機構２によって基板下受部３まで搬送される。搬送された基板４は基板下受部３によって下面側から下受けして支持され、この状態で以下に説明する部品搭載機構による部品搭載作業が行われ、部品搭載作業が完了した基板４は再び基板搬送機構２によって下流側へ搬送され、下流側装置へ搬出される。

基板搬送機構２の両側には部品供給部５が設けられており、部品供給部５には複数のテープフィーダ６が装着されている。基台１のＸ方向の一端部にはリニア駆動機構を備えたＹ軸移動テーブル８がＹ方向に水平に配設されている。Ｙ軸移動テーブル８は水平方向に細長形状で設けられたビーム部材８ａを主体としており、ビーム部材８ａにはリニアレール９が水平方向に配設されている。リニアレール９には、矩形状の２つの結合ブラケット１１が、それぞれリニアブロック１０を介してＹ方向にスライド自在に装着されている。２つの結合ブラケット１１には、Ｙ軸移動テーブル８と同様にリニア駆動機構を備えたＸ軸移動テーブル１２が結合されており、それぞれのＸ軸移動テーブル１２には、電子部品実装用作業を行うための作業ヘッドである搭載ヘッド１３が、Ｘ方向に移動自在に装着されている。

搭載ヘッド１３は複数（ここでは８個）の単位搭載ヘッド１４を備えた多連型ヘッドであり、それぞれの単位搭載ヘッド１４の下端部には、電子部品を吸着して保持する吸着ノズル１４ａが装着されている。吸着ノズル１４ａは、単位搭載ヘッド１４に内蔵されたノズル昇降機構によって個別に昇降する。Ｙ軸移動テーブル８、Ｘ軸移動テーブル１２はヘッド移動機構を構成し、このヘッド移動機構を駆動することにより、搭載ヘッド１３はＸ方向、Ｙ方向に移動し、これにより、各単位搭載ヘッド１４は部品供給部５のテープフィーダ６から電子部品を取り出して、基板搬送機構２に位置決めされ基板下受部３によって下受けされた基板４に移送搭載する。

したがって、Ｙ軸移動テーブル８、第１のＸ軸移動テーブル１２および搭載ヘッド１３は、電子部品を保持した搭載ヘッド１３をヘッド移動機構によって移動させることにより電子部品を基板４に移送搭載する部品搭載機構（すなわち電子部品実装用装置としての電子部品搭載装置において、当該装置の作業動作を実行するための作業動作機構）となっている。部品供給部５と基板搬送機構２との間には部品認識装置７が配設されており、部品供給部５から電子部品を取り出した搭載ヘッド１３が部品認識装置７の上方を移動する際に、部品認識装置７は搭載ヘッド１３に保持された状態の電子部品を撮像して認識する。

搭載ヘッド１３にはＸ軸移動テーブル１２の下面側に位置して一体的に移動する基板認識カメラ１５が装着されている（図５参照）。搭載ヘッド１３が移動することにより、基板認識カメラ１５は基板下受部３に保持された基板４の上方に移動し、基板４を撮像して認識する。搭載ヘッド１３による基板４への電子部品の搭載動作においては、部品認識装置７による電子部品の認識結果と、基板認識カメラ１５による基板認識結果とを加味して搭載位置補正が行われる。

次に図４を参照して、基板搬送機構２の構造を説明する。図４（ａ）に示すように、基板搬送機構２はいずれも内側に水平なコンベア機構を備えた２条の固定搬送レール２０Ａ、可動搬送レール２０Ｂを、相互に平行に配設した構成となっている。固定搬送レール２０Ａ、可動搬送レール２０Ｂには、２本の送りねじ２２が貫通しており、送りねじ２２が螺合したナット部材２１は可動搬送レール２０Ｂに固着されている。一方の送りねじ２２は幅調整用モータ２３によって回転駆動される駆動軸となっており、さらに他方の送りねじ２２はこの駆動軸によってベルト２４を介して回転駆動される。幅調整用モータ２３を
駆動することにより、２つの送りねじ２２に螺合したナット部材２１は可動搬送レール２０ＢとともにＹ方向（基板搬送方向と直交する方向）に移動し、これにより基板搬送機構２における搬送幅を、対象となる基板４の幅に応じて調整することが可能となっている。

これらの搬送レールに設けられたコンベア機構は、基板搬送方向に関して３つに分割されており、コンベア駆動モータ２６によって駆動されるコンベア長Ｌ１の第１の搬送コンベア２５、コンベア駆動モータ２８によって駆動されるコンベア長Ｌ２の実装コンベア２７およびコンベア駆動モータ３０によって駆動されるコンベア長Ｌ３の第２の搬送コンベア２９の３つのベルトコンベア機構より構成される。図４（ｂ）に示すように、第１の搬送コンベア２５、実装コンベア２７、第２の搬送コンベア２９はいずれも搬送面を電子部品実装システムＭＳにおける基板搬送レベルＰＬに合わせて配置されている。これらのコンベア機構は搬送方向を正逆切り換えて使用可能となっており、図４において左側（矢印ａ方向）から搬送された基板４は、第１の搬送コンベア２５を介して実装コンベア２７へ受け渡され、右側（矢印ｂ方向）から搬送された基板４は、第２の搬送コンベア２９を介して実装コンベア２７へ受け渡される。

上記構成において、実装コンベア２７はベルトコンベアによって基板４を基板搬送方向における上流側から下流側へ搬送することにより、基板４を作業動作機構（部品搭載機構）による電子部品の作業位置（搭載作業位置）に位置させる作業コンベア（基板搬送コンベア）となっている。基板搬送方向を図４における矢印ａ方向に設定した場合には、第１の搬送コンベア２５は、作業コンベアである実装コンベア２７の上流側に隣接して配設され上流側から搬送された基板４を実装コンベア２７に搬入する搬入コンベアとしての機能を有している。さらに第２の搬送コンベア２９は、実装コンベア２７の下流側に隣接して配設され基板４を実装コンベア２７から搬出する搬出コンベアとして機能する。基板搬送方向を切り換えて、図４における矢印ｂ方向から基板を搬送する場合には、第２の搬送コンベア２９が搬入コンベアとなり、第１の搬送コンベア２５が搬出コンベアとなる。

次に図４（ｂ）を参照して、各コンベア機構の構造を説明する。第１の搬送コンベア２５は、コンベア長Ｌ１に応じた間隔で配列された２つのプーリ２５ｂにコンベアベルト２５ａを水平に調帯し、さらにコンベアベルト２５ａをプーリ２５ｃ、２５ｄを介してコンベア駆動モータ２６の駆動プーリまで導設した構成となっている。この構成においてコンベア駆動モータ２６を正逆駆動することにより、コンベアベルト２５ａは基板搬送レベルＰＬにおいて往復動し、これによりコンベアベルト２５ａ上に載置された基板４は正逆方向に搬送される。上述のコンベアベルト２５ａの導設方式において、プーリ２５ｄを追加配置することにより、コンベアベルト２５ａによる基板４の搬送側の面とコンベア駆動モータ２６の駆動プーリに接触するコンベアベルト２５ａの接触駆動面とを一致させることができ、滑りの少ないベルトコンベア機構が実現されている。

実装コンベア２７は、コンベア長Ｌ２に応じた間隔で配列された２つのプーリ２７ｂにコンベアベルト２７ａを水平に調帯し、さらにコンベアベルト２７ａをプーリ２７ｃ、２７ｄ、２７ｅ、２７ｆを介してコンベア駆動モータ２８の駆動プーリまで導設した構成となっている。この構成においてコンベア駆動モータ２８を正逆駆動することにより、コンベアベルト２７ａは基板搬送レベルＰＬにおいて往復動し、これによりコンベアベルト２７ａ上に載置された基板４は正逆方向に搬送される。上述のコンベアベルト２７ａの導設方式においても同様に、プーリ配置によりコンベアベルト２７ａによる基板４の搬送側の面とコンベア駆動モータ２８の駆動プーリに接触するコンベアベルト２７ａの接触駆動面とを一致させている。

第２の搬送コンベア２９は、コンベア長Ｌ３に応じた間隔で配列された２つのプーリ２９ｂにコンベアベルト２９ａを水平に調帯し、さらにコンベアベルト２９ａをプーリ２９
ｃ、２９ｄを介してコンベア駆動モータ３０の駆動プーリまで導設した構成となっている。この構成においてコンベア駆動モータ３０を正逆駆動することにより、コンベアベルト２９ａは搬送レベルにおいて往復動し、これによりコンベアベルト２９ａ上に載置された基板４は正逆方向に搬送される。上述のコンベアベルト２９ａの導設方式においても同様に、プーリ配置によりコンベアベルト２９ａによる基板４の搬送側の面とコンベア駆動モータ３０の駆動プーリに接触するコンベアベルト２９ａの接触駆動面とを一致させている。

次に実装コンベア２７の下方に配設された基板下受部３について説明する。基板下受部３は、部品搭載動作時に基板４を下方から支持する機能を有するものである。本実施の形態においては、実装コンベア２７に複数（ここでは２枚）の基板を個別に位置決めして部品搭載動作の対象とすることができるように、個別に動作可能な複数（ここでは２つ）の第１下受部３Ａ、第２下受部３Ｂが、図６に示す第１分割実装エリア［ＭＡ１］、第２分割実装エリア［ＭＡ２］の配置に対応して、すなわち部品搭載機構による搭載作業位置に対応して設けられている。

第１下受部３Ａ、第２下受部３Ｂは同一構造であり、いずれも下受けピン３３が植設された下受けブロック３２を昇降駆動モータ３１によって駆動される昇降機構３４によって昇降させる構成となっている。昇降駆動モータ３１を駆動することにより、下受け部材である下受けピン３３は下受けブロック３２とともに昇降機構３４によって昇降する。これにより下受けピン３３は搭載作業位置に搬入された基板４の下面に当接し、コンベアベルト２７ａから基板４を部品搭載機構の搭載ヘッド１３による作業高さ位置、すなわち部品実装レベルＭＬまで持ち上げて保持する。

基板搬送機構２における基板下受部３による基板４の下受方法の詳細について、図５を参照して説明する。固定搬送レール２０Ａ、可動搬送レール２０Ｂには、いずれもコンベアベルト２７ａを基板搬送レベルＰＬにて走行させるためのベルト受け部２０ａおよび基板下受部３によって持ち上げられた基板４の上面を部品実装レベルＭＬに保持するための基板押さえ部材２０ｂが設けられている。また下受けブロック３２の側端部には、基板４の下面に当接して基板押さえ部材２０ｂとの間で基板４を挟み込むための挟み込み部材３５が、バネ部材３６によって上方に付勢された状態で設けられている。

実装コンベア２７によって搬送された基板４が部品搭載作業位置に到達した状態で、下受けブロック３２を上昇させることにより、まず挟み込み部材３５が基板４の下面に当接し、基板４をコンベアベルト２７ａによる搬送レベルから持ち上げる。そして下受けブロック３２をさらに上昇させることにより、基板４の上面が基板押さえ部材２０ｂの下面に押し当てられて挟み込み部材３５と基板押さえ部材２０ｂによってクランプされるとともに、この状態において下受けピン３３の頂部が基板４の下面に当接して基板４の全体を下方から支持する。そしてこのようにして両側端部をクランプされ、下面を下受けピン３３によって下受けされた基板４に対して、各単位搭載ヘッド１４の吸着ノズル１４ａに吸着保持された電子部品Ｐが搭載される。

なお上述の基板搬送機構２において実装コンベア２７を駆動するコンベア駆動モータ２８は、基板下受部３との干渉を防止するため実装コンベア２７の直下を避けて、部品搭載機構を構成するＹ軸移動テーブル８の下方に配置されている。このような配置を採用することにより、実装コンベア２７の下方に第１下受部３Ａ、第２下受部３Ｂより成る基板下受部３を配置するためのスペースを確保することが可能となっている。すなわち本実施の形態に示す電子部品搭載装置においては、搬出コンベアである第２の搬送コンベア２９の上方に、ヘッド移動機構を構成し搭載ヘッド１３を基板搬送方向（Ｘ方向）と直行する方向（Ｙ方向）に移動させるＹ軸移動テーブル８が配置されており、実装コンベア２７を駆
動するコンベア駆動モータ２８は、Ｙ軸移動テーブル８の下方に配置されている。

次に図６を参照して、基板搬送機構２におけるエリア分割およびこれらの各エリアにおいて基板４の位置決めや搬送制御に用いられるセンサの種類および配置について説明する。図６において、実装コンベア２７に対応する範囲は、電子部品の搭載対象となる基板が位置決めして保持される実装エリア［ＭＡ］となっており、さらに実装エリア［ＭＡ］は、小サイズの基板を複数（ここでは２枚）同時に位置決めして保持するために第１分割実装エリア［ＭＡ１］、第２分割実装エリア［ＭＡ２］に分割（ここでは２分割）されている。すなわち本実施の形態においては、基板搬送コンベアとしての実装コンベア２７には、作業動作機構による電子部品実装用作業としての部品搭載動作が行われる第１の部品搭載作業位置（第１の作業位置）およびこの第１の作業位置の下流に位置する第１の部品搭載作業位置（第２の作業位置）が設定された形態となっている。

次に図７を参照して、電子部品実装システムＭＳの作業対象となる基板の種類について説明する。本実施の形態においては、基本的な平面形状が矩形状であって寸法や詳細形状が異なる複数種類の基板を同一装置による作業対象とするようにしている。これらの複数種類の基板には、図７（ａ）に示す基板４Ａのように、長さ寸法がＡの大型の基板、図７（ｂ）に示す基板４Ｂように、長さ寸法ＢがＡの約半分のＢの小型の基板、また図７（ｃ）に示すように、位置決め基準側（図において右側）の端部Ｅ１が部分的に切り欠かれた切欠部Ｃを有し、端部Ｅ１が残存する範囲が突出部Ｆを形成する形態の異形基板４Ｃも作業対象となる。

このような異形基板４Ｃを対象とする場合には、端部Ｅ１を位置決め基準として用いることができず、切欠部Ｃの後縁に相当する切欠端部Ｅ２が替わりに位置決め基準として用いられる。なおこの場合には、異形基板４Ｃにおける実装作業に用いられる実装データの位置基準が位置決め基準の変更に伴ってずれることとなる。このため、端部Ｅ１と切欠端部Ｅ２の間の寸法、すなわち異形基板４Ｃの位置決めにおいて当該異形基板４Ｃが実際に位置停止する際の位置決め基準（基板位置決用センサＳ２による検出対象となる端部）として用いられる検出部位との差異を示すオフセット距離Ｄだけ、実装データの位置基準の移動分を加味するデータ補正を行った上で、部品搭載動作を部品搭載機構に行わせる必要がある。このデータ補正を可能とするため、本実施の形態に示す電子部品搭載装置においては、オフセット距離Ｄを予め基板毎に記憶させるようにしている。

実装コンベア２７の実装エリア［ＭＡ］に１枚のみ載置可能な大型の基板４Ａを対象とする場合には、図７（ａ）に示す基板４Ａを１枚だけ実装エリア［ＭＡ］に位置決めし、第１下受部３Ａ、第２下受部３Ｂによって下受け支持させる。これに対し、実装エリア［ＭＡ］に複数枚（ここでは２枚）が載置可能な小型の基板４Ｂを対象とする場合には、図７（ｂ）に示す基板４Ｂを第１分割実装エリア［ＭＡ１］、第２分割実装エリア［ＭＡ２］のそれぞれの部品搭載位置に個別に位置決めし、それぞれ第１下受部３Ａ、第２下受部３Ｂによって個別に下受け支持させる。また図７（ｃ）に示す異形基板４Ｃを対象とする場合には、後述するように、変則的な基板載置・位置決め方法を採用する。

実装エリア［ＭＡ］の上流側（図６において左側）、下流側（図６において右側）にはそれぞれ第１の搬送コンベア２５、第２の搬送コンベア２９に対応して、第１待機エリア［ＳＡ１］、第２待機エリア［ＳＡ２］が設定されている。第１待機エリア［ＳＡ１］は実装エリア［ＭＡ］に搬入される基板４が搬入タイミングまでスタンバイする待機エリアであり、第２待機エリア［ＳＡ２］は実装エリア［ＭＡ］から搬出された基板４が下流側への搬送を許可されるまでスタンバイする待機エリアとしての機能を有している。基板搬送方向が逆転する場合には、第１待機エリア［ＳＡ１］、第２待機エリア［ＳＡ２］のそれぞれの機能が入れ替わる。

固定搬送レール２０Ａ、可動搬送レール２０Ｂの上面において、第１待機エリア［ＳＡ１］、第２待機エリア［ＳＡ２］のそれぞれの両端に相当する位置には、１対の基板検出用センサＳ１が相対向して配設されている。また第１分割実装エリア［ＭＡ１］、第２分割実装エリア［ＭＡ２］のそれぞれの両端に相当する位置には、１対の基板位置決用センサＳ２が相対向して配設されている。さらに、第１分割実装エリア［ＭＡ１］、第２分割実装エリア［ＭＡ２］のそれぞれの中央部に相当する位置には、１対の基板検出用センサＳ１が相対向して配設されている。

基板検出用センサＳ１、基板位置決用センサＳ２の機能について図８を参照して説明する。基板検出用センサＳ１は、投光部Ｓ１ａと受光部Ｓ１ｂとを組み合わせた透過型の光センサであり、図８（ａ）に示すように、光軸Ｘが検出対象の基板４によって遮光されているか否かを基板検出部４２（図９）によって、光軸Ｘの位置における基板４の有無を検出する。これに対し、図８（ｂ）に示す基板位置決用センサＳ２は、投光部Ｓ２ａから受光部Ｓ２ｂに対して所定幅ｂ（数ｍｍ程度）を以て投光される光帯Ｗにおいて、基板４によってどの範囲が遮光さているかを検出する機能を有している。すなわち受光部Ｓ１ｂからの信号を基板位置検出部４３（図９）が受信することにより、基板４の先端部の位置を光帯Ｗの基準位置（光帯Ｗの端部または中心位置など、適宜設定可能）と関連付けた計測値Δｘが検出される。

第１待機エリア［ＳＡ１］、第２待機エリア［ＳＡ２］における基板検出用センサＳ１は、上流側から搬送されてきた基板４の減速や停止のタイミング検出用として用いられる。また第１分割実装エリア［ＭＡ１］、第２分割実装エリア［ＭＡ２］における基板位置決用センサＳ２は、第１の搬送コンベア２５から受け渡された基板４を部品搭載機構による搭載作業位置に位置決めするための位置検出用として用いられる。

すなわち、第１分割実装エリア［ＭＡ１］、第２分割実装エリア［ＭＡ２］において、基板４が部品搭載作業のための位置に載置された状態おける基板４の前縁または後縁に相当する位置に基板位置決用センサＳ２を配設しておき、上流側から搬送された基板４が停止した状態において、基板位置決用センサＳ２によって基板４の前縁の端部または後縁の端部の位置を基板位置検出部４３によって検出し、この検出結果は制御部４０に送られる。このとき、実際の停止位置が予め設定された位置決め許容誤差範囲内であれば、基板４は正しく位置決めされており、この位置決めされた状態の基板４に対して部品搭載動作が実行される。すなわち、搭載ヘッド１３を基板認識カメラ１５とともに基板４の上方に移動させ、基板認識カメラ１５によって基板４を撮像して基板認識を行った後、搭載ヘッド１３によって基板４に対して電子部品を移送搭載する。

図９を参照して、制御系の構成を説明する。制御部４０はＣＰＵであり、以下に説明する各部の動作・処理の実行を制御する。記憶部４１は制御部４０によって実行される動作・処理の為のプログラムを記憶するほか、電子部品実装用作業において当該基板における作業対象位置を示す位置データ（ここでは実装動作における電子部品の実装位置を示す実装データ４１ａ）や、図７（ｃ）に示すオフセット距離Ｄを示すオフセット距離データ４１ｂを各基板ごとに記憶する。

基板検出部４２は、基板検出用センサＳ１の検出信号に基づいて、当該センサ位置における基板の有無を検出する（図８（ａ）参照）。基板位置検出部４３は基板位置検出用センサＳ２の検出信号に基づいて、当該センサ位置における基板の端部の位置を検出する（図８（ｂ）参照）。機構駆動部４４は制御部４０によって制御され、部品搭載機構４５を構成する各部や基板搬送機構２を構成する基板搬送コンベアの駆動モータなどの動作を駆動する。

基板位置決用センサＳ２によって基板４の実際の停止位置が位置決め誤差範囲を超えて位置ずれしていることが検出された場合には、制御部４０は検出された位置ずれ量だけコンベアベルト２７ａを移動させるようにコンベア駆動モータ２８を制御して、基板４の停止位置補正を行う。上記構成において、基板位置決用センサＳ２の検出信号に基づき基板４の位置検出を行う基板位置検出部４３および機構駆動部４４によって駆動されるコンベア駆動モータ２８は、基板４を部品搭載機構による搭載作業位置に位置決めする基板位置決め手段を構成している。なお、基板位置決め手段としてここでは基板位置決用センサＳ２による位置検出方式を用いる例を示したが、実装コンベア２７に機械式のストッパを配設して、基板４の位置決め基準側の端部をストッパに当接させることにより、この基板を機械的に位置決めする方式を採用してもよい。

上記構成において記憶部４１は、基板位置決め手段による異形基板４Ｃの位置決めにおいて、当該基板が実際に位置停止する際の位置決め基準として用いられた位置から位置決め基準となる端部までのオフセット距離Ｄを記憶するオフセット距離記憶部となっている。そして制御部４０は、基板位置決用センサＳ２および基板位置検出部４３の位置検出結果に基づいてコンベア駆動モータ２８の動作制御を行う制御手段を構成する。

図４に示すように、実装コンベア２７には図６に示す第１分割実装エリア［ＭＡ１］、第２分割実装エリア［ＭＡ２］に対応してそれぞれ第１下受部３Ａ、第２下受部３Ｂが個別に設けられており、さらに上述の基板位置決め手段が個別に設けられていることから、第１分割実装エリア［ＭＡ１］、第２分割実装エリア［ＭＡ２］の２つのエリアにおいて異なる作業動作を同時並行的に実行することが可能となっている。すなわち、先行して第２分割実装エリア［ＭＡ２］に搬入された基板４Ｂを対象として部品搭載動作を実行している間においては、基板４Ｂは第１下受部３Ａによってコンベアベルト２７ａから持ち上げられていることから、実装コンベア２７は第２分割実装エリア［ＭＡ２］における基板４Ｂとは無関係に動作可能である。したがって実装コンベア２７を駆動して、第１分割実装エリア［ＭＡ１］において後続の基板４を対象とする基板搬入・位置決め動作を同時に行うことが可能となっている。

次に図１０，図１１を参照して、前述の基板４Ａ，４Ｂ，４Ｃの位置決め方法について説明する。図１０（ａ）は、大型の基板４Ａを対象とする場合を示している。この場合には、実装エリア［ＭＡ］全体に載置された基板４Ａの前縁または後縁を実装エリア［ＭＡ］の両端部に位置する基板位置決用センサＳ２によって検出することにより、基板４Ａの位置決めが行われる。図１０（ｂ）は、小型の基板４Ｂを対象とする場合を示している。この場合には、第１分割実装エリア［ＭＡ１］、第２分割実装エリア［ＭＡ２］において、それぞれに備えられた基板位置決用センサＳ２によって２枚の基板４Ｂの位置を個別に検出して、２枚の基板４Ｂの位置決めを個別に行うようにしている。

また図１１は、異形基板４Ｃを対象とする場合の基板位置決め動作例を示している。この場合には予め当該基板が異形基板４Ｃである旨の指令がマシンオペレータにより制御装置に対して入力される。まず最初に、切欠端部Ｅ２を位置決め基準として第１分割実装エリア［ＭＡ１］に異形基板４Ｃを位置決めする。このとき、異形基板４Ｃの突出部Ｆは下流側に突出し、第２分割実装エリア［ＭＡ２］内に位置して部品搭載対象範囲内にあるが、異形基板４Ｃの後縁部Ｇは第１分割実装エリア［ＭＡ１］から上流側にはみ出し、部品搭載対象範囲外にある。そしてこの状態で、第１分割実装エリア［ＭＡ１］、第２分割実装エリア［ＭＡ２］内の異形基板４Ｃを対象として、部品搭載機構による部品搭載動作が実行される。

次いで異形基板４Ｃの後縁部Ｇを対象とする部品搭載動作を行う。すなわち、図１１（
ｂ）に示すように、異形基板４Ｃを下流側に移動させて、異形基板４Ｃの後縁部側の端部の位置を基板位置決用センサＳ２によって検出し、図１１（ｂ）に示すように、後縁部Ｇが第１分割実装エリア［ＭＡ１］内に包含されるように異形基板４Ｃを位置決めする。そしてこの状態で、後縁部Ｇを対象として部品搭載動作を実行することにより、１枚の異形基板４Ｃの全範囲を対象とした部品搭載動作が完了する。

上記基板位置決め動作は、マシンオペレータからの指示入力に応じて、制御部４０が基板搬送機構２および前述の基板位置決め手段を制御することによって行われる。すなわち、実装対象の基板として、位置決めにおける位置決め基準側の端部に切欠部を有する異形基板４Ｃを電子部品実装用作業の対象とする場合には、異形基板４Ｃを第１の作業位置である第１分割実装エリア［ＭＡ１］に位置決めするように、基板搬送機構２の基板搬送コンベアおよび前述の基板位置決め手段を制御する。そして制御部４０が部品搭載機構４５を制御する際には、記憶部４１からオフセット距離データ４１ｂを読み出し、ここに示されるオフセット距離Ｄを実装データ４１ａに加味して、位置決め基準位置の移動に伴う位置議差を補正した上で部品搭載動作を実行する。

上記説明したように、本発明においては、基板４を上流側から下流側へ搬送する基板搬送コンベアに作業動作機構による電子部品実装用作業が行われる第１の作業位置およびこの第１の作業位置の下流に位置する第２の作業位置が設定され、下流側の端部を位置決め基準として基板４を第１の作業位置または第２の作業位置に位置決めする基板位置決め手段とを備えた電子部品実装用装置において、位置決め基準側の端部に切欠部を有する異形基板４Ｃを電子部品実装用作業の対象とする場合には、異形基板４Ｃを第１の作業位置に位置決めして電子部品実装用作業を実行するようにしている。これにより、ストッパやセンサの位置調整をほとんど必要とすること無く、異形基板４Ｃを実装用作業の対象とすることができる。

なお本実施の形態に示す例では、電子部品実装用装置の例として、作業動作機構として部品搭載機構を備えた電子部品搭載装置を示したが、本発明は電子部品搭載装置に限定されるものではなく、電子部品実装システムを構成する装置であって、基板搬送機構によって搬送される基板を対象として所定の電子部品実装用作業を実行する形態の装置であれば、本発明の適用対象となる。例えば、作業動作機構として基板に電子部品接合用のペーストを塗布する塗布機構を有する塗布装置や、作業動作機構として基板を撮像して半田印刷状態や部品搭載状態の検査を光学的に行う検査機構を有する検査装置等に対しても、本発明を適用することができる。

本発明の電子部品実装用装置および電子部品実装用作業実行方法は、基板位置決め基準側の先端部に切欠や突出部を有する異形基板を対象とする場合にあっても、ストッパやセンサの位置調整をほとんど必要とすること無く実装対象とすることができるという効果を有し、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する分野に有用である。

本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの構成説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムを構成する電子部品搭載装置の斜視図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の平面図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の基板搬送機構の構造説明図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の部分断面図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における実装エリア、待機エリアおよびセンサ配置の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおいて作業対象となる基板の平面図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置に使用されるセンサの機能説明図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板の載置状態の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板の載置状態の説明図

符号の説明

ＭＳ 電子部品実装システム
２ 基板搬送機構
４，４Ａ，４Ｂ 基板
４Ｃ 異形基板
５ 部品供給部
２５ 第１の搬送コンベア
２７ 実装コンベア（基板搬送コンベア）
２８ コンベア駆動モータ
２９ 第２の搬送コンベア
Ｓ１ 基板検出用センサ
Ｓ２ 基板位置決用センサ
Ｍ１ 基板供給装置
Ｍ２〜Ｍ５ 電子部品搭載装置
［ＭＡ］ 実装エリア
［ＭＡ１］ 第１分割実装エリア
［ＭＡ２］ 第２分割実装エリア

Claims (4)

1. 基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装システムを構成し前記基板に対して所定の電子部品実装用作業を実行する電子部品実装用装置であって、
   前記電子部品実装用作業のための動作を行う作業ヘッドをヘッド移動機構によって移動させることにより前記電子部品実装用作業を実行する作業動作機構と、前記基板を基板搬送方向における上流側から下流側へ搬送する基板搬送コンベアと、前記基板搬送コンベアに設定され前記作業動作機構による電子部品実装用作業が行われる第１の作業位置およびこの第１の作業位置の下流に位置する第２の作業位置と、前記基板搬送コンベアにおいて前記下流側の端部を位置決め基準として前記基板を第１の作業位置または第２の作業位置に位置決めする基板位置決用センサと、
   前記位置決めにおける位置決め基準側の端部に切欠部を有し端部が残存する範囲が突出部を形成する異形基板を電子部品実装用作業の対象とする場合には、切欠端部を位置決め基準として前記異形基板を前記第１の作業位置に位置決めするように前記基板搬送コンベアおよび前記基板位置決め手段を制御する制御手段とを備え、
   前記異形基板の前記突出部は第２の作業位置に位置して部品搭載対象範囲内で部品搭載動作が実行され、
   前記異形基板の後縁部が前記第１の作業位置から上流側にはみ出し前記第１の作業位置外にあるときは、前記異形基板を下流側に移動させて前記後縁部側の端部の位置を前記基板位置決用センサによって検出し、前記後縁部が前記第１の作業位置内に包含されるように位置決めして部品搭載対象範囲内で部品搭載動作が実行されることを特徴とする電子部品実装用装置。
2. 前記基板位置決用センサによる前記異形基板の位置決めにおいて、当該基板が実際に位置停止する際の位置決め基準として用いられた位置から前記端部までのオフセット距離を記憶するオフセット距離記憶部を備え、前記制御手段は、前記電子部品実装用作業において当該基板における作業対象位置を示す位置データに前記オフセット距離を加味して前記作業動作機構を制御することを特徴とする請求項１記載の電子部品実装用装置。
3. 基板を対象とする電子部品実装用作業のための動作を行う作業ヘッドをヘッド移動機構によって移動させることにより前記電子部品実装用作業を実行する作業動作機構と、前記基板を基板搬送方向における上流側から下流側へ搬送する基板搬送コンベアと、前記基板搬送コンベアに設定され前記作業動作機構による電子部品実装用作業が行われる第１の作業位置およびこの第１の作業位置の下流に位置する第２の作業位置と、前記基板搬送コンベアにおいて前記下流側の端部を位置決め基準として前記基板を第１の作業位置または第２の作業位置に位置決めする基板位置決用センサとを備えた電子部品実装用装置によって、前記基板に対して所定の電子部品実装用作業を実行する電子部品実装用作業実行方法であって、
   前記位置決めにおける位置決め基準側の端部に切欠部を有し端部が残存する範囲が突出部を形成する異形基板を電子部品実装用作業の対象とする場合には、切欠端部を位置決め基準として前記異形基板を前記第１の作業位置に位置決めするように前記基板搬送コンベアおよび前記基板位置決め手段を制御し、前記異形基板の前記突出部は第２の作業位置に位置して部品搭載対象範囲内で部品搭載動作が実行され、
   前記異形基板の後縁部が前記第１の作業位置から上流側にはみ出し前記第１の作業位置外にあるときは、前記異形基板を下流側に移動させて前記後縁部側の端部の位置を前記基板位置決用センサによって検出し、前記後縁部が前記第１の作業位置内に包含されるように位置決めして部品搭載対象範囲内で部品搭載動作が実行されることを特徴とする電子部品実装用作業実行方法。
4. 前記基板位置決用センサによる前記異形基板の位置決めにおいて、当該基板が実際に位置停止する際の位置決め基準として用いられた位置から前記端部までのオフセット距離を予め記憶させておき、前記電子部品実装用作業において当該基板における作業対象位置を示す固有の位置データに前記オフセット距離を加味して前記作業動作機構を制御することを特徴とする請求項３記載の電子部品実装用作業実行方法。

Images