JP5139569B1 - 基板搬送装置、基板搬送方法および表面実装機 - Google Patents

Abstract

【課題】第１位置に停止している基板を第２位置に向けて搬送し、当該第２位置に正確に、かつ安定して停止させる。
【解決手段】基板を基板停止位置から実装作業位置に向けて搬送している最中に中間位置到達時間ＡＴを計測し、これによって基板の搬送状況（突発的要因の発生の有無）を把握する。そして、基板を実装作業位置に搬送させる前に、中間位置到達時間ＡＴに応じて減速開始タイミングＴ１４および減速度ｂを変更することで減速パターンを制御し、これによって当該基板を正確に実装作業位置に停止位置決めする。このようにフィードフォワード制御によって基板を実装作業位置に搬送しているため、１枚目の基板であっても、２枚目以降の基板であっても、搬送中に突発的な要因によって基板搬送状況は変化しても、それに応じた基板搬送を行うので、基板を安定して実装作業位置に搬送することができる。
【選択図】図５

Description

この発明は、第１位置に停止している基板を第２位置に向けて搬送し、当該第２位置に停止させる基板搬送装置および基板搬送方法、ならびに基板搬送装置により第２位置に位置決めされる基板に部品を実装する表面実装機に関するものである。

基板に電子部品を実装する基板処理システムでは、印刷機、印刷検査機、表面実装機および実装検査機などの基板処理装置が搬送路に沿って並設されており、各基板処理装置が基板搬送路に沿って搬送される基板に対して処理プログラムにしたがって所望の処理を施す。例えば表面実装機では、基板搬送機構によって基板を所定の目標位置まで搬送して停止させた上で、テープフィーダーなどの部品供給部から供給されるＩＣ（Integrated Circuit）等の電子部品が基板に実装される。そして、部品実装の完了後に基板は目標位置から搬出される。このような一連の基板処理動作（基板搬送、部品実装および基板搬出）が繰り返される。

そして、同種の基板に対する上記基板処理動作を効率的に行うためには、基板を目標位置に正確に搬送して位置決めする必要がある。そこで、例えば特許文献１に記載の装置では、基板の目標位置に対する実際の基板停止位置の位置ズレ量を求め、この位置ズレ量に応じて基板搬送パラメータを修正して次の基板を搬送している。このようにフィードバック制御により基板搬送の適正化を図っている。

特開２００９−２７２０２号公報（図１３）

上記した特許文献１に記載の装置では、基板搬送の適正化を図るためには、少なくとも１枚の基板について基板処理動作を行う必要があり、１枚目の基板を正確に目標位置に搬送することは難しい。また、基板搬送中の突発的な要因、例えば基板をベルト搬送している際にベルト劣化や基板滑りなどが発生することがあるが、上記特許文献１に記載の装置では、このような突発的な要因に対応することができず、基板を目標位置に安定して搬送して位置決めすることは困難であった。

この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、第１位置に停止している基板を第２位置に向けて搬送し、当該第２位置に正確に、かつ安定して停止させることができることができる技術を提供することを目的とする。

この発明にかかる基板搬送装置は、第１位置に停止している基板を第２位置に向けて搬送し、第２位置に停止させる基板搬送装置であって、上記目的を達成するため、第１位置から第２位置に至る基板搬送路に沿って基板を搬送する基板搬送手段と、基板搬送路に沿って第１位置と第２位置との中間位置に移動してくる基板を検出する検出手段と、検出手段の検出結果に基づいて基板搬送手段を制御することで、第１位置から第２位置まで一の基板を搬送する際における一の基板の中間位置に到達後の速度を制御する制御手段とを備え、制御手段は、第１位置に停止している一の基板の搬送開始から検出手段により一の基板が検出されるまでに要する中間位置到達時間を計測する時間計測部と、検出手段により検出された一の基板を減速させる減速パターンを中間位置到達時間に応じて制御して一の基板を第２位置に停止させる速度制御部とを含むことを特徴としている。

また、この発明にかかる基板搬送方法は、第１位置に停止している基板を第２位置に向けて搬送し、第２位置に停止させる基板搬送方法であって、上記目的を達成するため、第１位置に停止している一の基板の搬送開始から、第１位置から第２位置に至る基板搬送路の中間位置に一の基板が移動してくるまでに要する中間位置到達時間を計測する工程と、中間位置に搬送された一の基板を減速させる減速パターンを中間位置到達時間に応じて制御して一の基板を第２位置に停止させる工程とを備え、第１位置から第２位置まで一の基板を搬送する際における一の基板の中間位置に到達後の速度を制御することを特徴としている。

このように構成された発明（基板搬送装置および基板搬送方法）では、第１位置に停止している基板が基板搬送手段により基板搬送路に沿って第２位置に向けて搬送されるが、その搬送中に第１位置と第２位置との中間位置で検出手段によって検出される。そして、この基板の搬送開始から検出手段による基板検出までに要する中間位置到達時間が計測される。したがって、基板搬送が予め設定されている加減速パターンからずれる場合はもちろんのこと、第１位置から基板検出位置（第１位置と第２位置との中間位置）に移動する間にベルト劣化や基板滑りなどの突発的な要因が発生した場合、中間位置到達時間が変化してしまう。例えば、基板滑りが発生すると、その分だけ中間位置到達時間が長くなる。そこで、本発明では、各基板を第１位置から第２位置に向けて搬送している最中に中間位置到達時間を求め、これによって基板の搬送状況を把握している。そして、基板を第２位置に搬送させる前に、中間位置到達時間に応じて減速パターンが制御され、これによって当該基板が正確に第２位置に停止させられる。このようにフィードフォワード制御によって各基板が第２位置に搬送されるため、１枚目の基板であっても、２枚目以降の基板であっても、常に基板を正確に第２位置に搬送することができる。また、搬送中に突発的な要因によって基板搬送状況は変化しても、その状況変化を中間位置到達時間によって把握し、それに応じた減速パターンで基板搬送を行っているため、基板を安定して第２位置に搬送することができる。

ここで、「減速パターンを中間位置到達時間に応じて制御する」とは、例えば第１位置に停止している基板を予め設定した加減速パターンで第２位置に向けて搬送したときに基板の搬送開始から検出手段により基板が検出されるまでに要すると予測される予測時間を記憶部に記憶させておき、その予測時間に対する中間位置到達時間の時間差に基づいて減速パターンを決定することを意味する。このように予測時間を予め記憶させておき、中間位置到達時間と対比することで、基板搬送が予め設定された加減速パターンからずれているか否か、およびベルト劣化や基板滑りなどの突発的な要因が発生したか否かを確実に、しかもずれ量、ベルト劣化量や基板滑り量などを定量的に求めることができ、第２位置への基板の搬送位置決めをさらに正確に、かつより安定して行うことができる。

また、時間差が実質的に存在しない、つまり中間位置到達時間が予測時間と完全に一致する、あるいは両者が相違しても計測誤差程度である場合には、基板は予め設定された加減速パターンにしたがって搬送されていると判断することができることから、検出手段により検出された基板をそのまま予め設定された加減速パターンにしたがって搬送してもよい。これによって安定的な基板搬送を行うことができる。

一方、基板の滑りなどが発生すると、時間差が実質的に存在する、つまり計測誤差範囲を超えて中間位置到達時間が予測時間よりも長くなることがある。このような場合、基板を確実に第２位置に搬送するためには、検出手段により検出された基板を予め設定された加減速パターンの減速度よりも小さな減速度で搬送して基板の滑り等の突発的な事象が発生するのを未然に防止するのが好適であり、これによって基板搬送をより安定的に行うことができる。

このように検出手段により検出された基板を予め設定された加減速パターンの減速度よりも小さな減速度で搬送する場合、検出手段により検出された基板の第２位置への搬送時間が予め設定された加減速パターンで搬送する場合の搬送時間よりも長くなる。このため、基板を第２位置に正確に停止させるためには、検出手段により検出された基板の搬送速度を減速させる減速開始タイミングを予め設定された加減速パターンでの減速開始タイミングよりも早めるのが望ましい。このように減速開始タイミングおよび減速度を制御することで減速パターンを高精度に制御することができ、基板を第２位置で正確に停止させることができる。

また、同一品種の基板を複数枚、所定順序で搬送し、しかも予め設定された加減速パターンで基板が第２位置に搬送される場合には、次のように加速度を高めた加減速パターンで搬送することで、複数枚の基板を順番に搬送するのに要するトータル時間を短縮することができる。つまり、第（ｎ−１）番目（ｎは２以上の自然数）の基板を予め設定された加減速パターンで第２位置に搬送したとき、予め設定された加減速パターンを、第（ｎ−１）番目の基板を搬送する際の加速度よりも大きな加速度を有する加減速パターンに書き換え、第１位置に停止している第ｎ番目の基板を書き換え後の加減速パターンで第２位置に向けて搬送することで、基板搬送時間を短縮することができる。なお、このように加減速パターンを書き換えた場合には、書き換え後の加減速パターンが、本発明の「予め設定された加減速パターン」に相当する。したがって、このように加減速パターンが書き換えられる毎に、書き換え後の加減速パターンに対応する予測時間を演算し、これに書き換えて予測時間を更新するのが望ましい。

さらに、本発明にかかる表面実装機は、上記目的を達成するため、部品を供給する部品供給部と、上記した基板搬送装置と、基板搬送装置の第２位置に位置決めされる基板の上方と、部品供給部の上方との間を移動可能に設けられて部品供給部から供給される部品を、基板上に移載するヘッドユニットとを備えることを特徴としている。

このように構成された表面実装機では、第２位置に基板が正確に、しかも安定して搬送されて位置決めされる。このため、基板の第２位置への搬送に続いて、当該基板への部品実装をスムーズに行うことができ、部品実装の作業効率を向上させることができる。

なお、検出手段をヘッドユニットに取り付け、当該ヘッドユニットと一体的に移動可能に構成することで、当該検出手段は、基板搬送を適正化するための基板検出機能と、基板上のマーク等を検出するマーク検出機能とを発揮することが可能となり、少ない部品点数で高機能な表面実装機が得られる。

以上のように、本発明によれば、第１位置から基板搬送路の中間位置（検出手段により基板を検出する位置）まで基板が移動するのに要する中間位置到達時間を計測し、その計測結果に応じて当該中間位置から第２位置に基板を搬送する際の減速パターンを制御して基板を第２位置に停止させる。このようにフィードフォワード制御によって基板を第２位置に搬送しているため、第１位置に停止している基板を第２位置に正確に、かつ安定して停止させることができる。

本発明にかかる基板搬送装置の第１実施形態を装備した表面実装機の概略構成を示す平面図である。 基板搬送装置でのコンベアおよびセンサーの配設関係を模式的に示す図である。 図１に示す表面実装機の主要な電気的構成を示すブロック図である。 図１の表面実装機における基板搬送の概要を模式的に示す図である。 図１の表面実装機において基板が予測通りに搬送される場合における基板の加減速パターンを示すグラフである。 図１の表面実装機において基板が予測通りに搬送されない場合における基板の加減速パターンを示すグラフである。 図１に示す表面実装機の動作を示すフローチャートである。 フィードフォワード制御を示すフローチャートである。 本発明にかかる基板搬送装置の第２実施形態でユーザなどにより設定される搬送データの一例を示す図である。

図１は本発明にかかる基板搬送装置の第１実施形態を装備した表面実装機の概略構成を示す平面図である。また、図２は基板搬送装置でのコンベアおよびセンサーの配設関係を模式的に示す図である。さらに、図３は図１に示す表面実装機の主要な電気的構成を示すブロック図である。なお、図１および図２では、各図の方向関係を明確にするために、ＸＹＺ直角座標軸が示されている。

表面実装機１では、基台１１上に本発明の「基板搬送手段」に相当する基板搬送機構２が配置されており、基板ＰＢを基板搬送方向Ｘに搬送可能となっている。より詳しくは、基板搬送機構２は、基台１１上において３つのコンベア対を有しており、基板搬送方向Ｘの上流側（図１、図２の右手側）から下流側（図１、図２の左手側）に向けて搬入コンベア２１ａ、２１ａ、メイン搬送コンベア２１ｂ、２１ｂおよび搬出コンベア２１ｃ、２１ｃが一列に配置されて基板ＰＢを図１および図２の右手側から左手側へ基板搬送路ＴＰに沿って搬送可能となっている。また、これらのコンベア２１ａ〜２１ｃには、コンベア駆動モーターＭ１ａ、Ｍ１ｂ、Ｍ１ｃがそれぞれ連結されており、表面実装機１全体を制御するコントローラ３のモーター制御部３３により各コンベア駆動モーターＭ１ａ、Ｍ１ｂ、Ｍ１ｃを駆動制御することで、図２（ａ）に示すように搬入コンベア２１ａ、２１ａ上の基板停止位置Ｐ１で停止している基板ＰＢが図２の２点鎖線で示す作業位置Ｐ２に向けて基板搬送路ＴＰに沿って搬送され、さらに部品実装された基板PBを搬出する。

また、各コンベア対に対して基板検出用センサーが固定配置されている。つまり、コンベア２１ａ、２１ａの下方位置には、搬入前の基板ＰＢを検出するためのセンサーＳＮａが固定配置されており、コンベア２１ａ、２１ａによって基板搬送方向Ｘに搬送される基板ＰＢを検出し、基板検出信号が外部入出力部３５を介してコントローラ３に出力する。なお、図２（および後の図４）においては、センサーＳＮａ（および後で説明するセンサーＳＮｂ）が基板ＰＢを検出している状態にある場合にはクロスハッチングを付す一方、未検出状態ではクロスハッチングを付していない。

そして、コントローラ３の演算処理部３１は、基板検出用センサーＳＮａにより基板ＰＢを検出した後にモーター制御部３３を介してコンベア駆動モーターＭ１ａを制御し、基板ＰＢを一定距離だけ搬送し、図２に示すように基板検出用センサーＳＮａから基板搬送方向Ｘに所定距離だけ進んだ基板停止位置（本発明の「第１位置」に相当）Ｐ１に停止させる。なお、本明細書では、基板ＰＢの先端位置を基準として基板ＰＢの位置を特定している。

また、コンベア２１ｂ、２１ｂの下方位置には、本発明の「第２位置」に相当する実装作業位置（図１および図２中において２点鎖線で示す基板ＰＢの位置）Ｐ２に向けて搬送される基板ＰＢを検出するためのセンサーＳＮｂが基板停止位置Ｐ１と実装作業位置Ｐ２との間の中間位置Ｐ３の下方で固定配置されている。このセンサーＳＮｂが中間位置Ｐ３に搬送されてきた基板ＰＢを検出すると、基板検出信号が外部入出力部３５を介してコントローラ３に出力する。そして、コントローラ３の演算処理部３１は、基板検出用センサーＳＮｂによる基板検出に基づいて各種演算処理を行うとともに、当該演算結果に基づいてモーター制御部３３を介してコンベア駆動モーターＭ１ｂを制御してセンサーＳＮｂに検出された基板ＰＢを実装作業位置Ｐ２に搬送して停止させる。なお、その動作については、後で詳述する。

さらに、コンベア２１ｃ、２１ｃの下方位置には、上記実装作業位置Ｐ２で部品が実装され、さらに実装作業位置Ｐ２から搬出されてくる基板、いわゆる部品実装基板ＰＢを検出するためのセンサーＳＮｃが固定配置されており、部品実装基板ＰＢを検出し、その基板検出信号が外部入出力部３５を介してコントローラ３に出力される。なお、本実施形態では、３つのセンサーＳＮａ〜ＳＮｃを設けて基板搬送機構２により搬送される基板ＰＢの現在位置や搬送速度などを検出可能となっており、特に本発明ではセンサーＳＮｂによる基板ＰＢの検出に応じて基板ＰＢの減速開始タイミングや減速度などを制御して基板ＰＢを実装作業位置Ｐ２に正確に、しかも安定して搬送する。

このようにして実装作業位置Ｐ２で停止された基板ＰＢは図略の保持装置により固定保持される。そして、当該基板ＰＢに対して部品収容部５から供給される電子部品（図示省略）がヘッドユニット６に複数搭載された吸着ノズル６１により移載される。このようにヘッドユニット６が部品収容部５に装着されるテープフィーダー５１の上方と基板ＰＢの上方の間を複数回往復して当該表面実装機１によって基板ＰＢに実装すべき部品の全部について実装処理が完了すると、基板搬送機構２はコントローラ３からの駆動指令に応じてコンベア駆動モーターＭ１ｂ、Ｍ１ｃが作動して基板ＰＢを搬出する。

基板搬送機構２のＹ軸方向の両側には、上記した部品収容部５が配置されており、これらの部品収容部５に対して１または複数のテープフィーダー５１を装着可能に構成されている。また、部品収容部５では、各フィーダー５１に対応して電子部品を一定ピッチで収納・保持したテープを巻回したリール（図示省略）が配置されており、各フィーダー５１による電子部品の供給が可能となっている。なお、この実施形態では、部品収容部５は、メイン搬送コンベア２１ｂ、２１ｂに対してフロント（＋Ｙ）側とリア（−Ｙ）側のそれぞれ上流部と下流部の合計４箇所に設けられており、各部品収容部５では、実装プログラムに基づいて実行される基板ＰＢへの部品実装に応じた適切なフィーダー５１がオペレータにより装着される。

また、表面実装機１では、基板搬送機構２の他に、ヘッド駆動機構７が設けられている。このヘッド駆動機構７はヘッドユニット６を基台１１の所定範囲にわたりＸ軸方向およびＹ軸方向に移動するための機構であり、Ｘ軸方向およびＹ軸方向への移動に、それぞれＸ軸モーターＭ２およびＹ軸モーターＭ３が使用される。そして、ヘッドユニット６の移動により吸着ノズル６１で吸着された電子部品が部品収容部５の上方位置から基板ＰＢの上方位置に搬送される。すなわち、このヘッドユニット６では、鉛直方向Ｚに延設された不図示の実装用ヘッドが８本、Ｘ軸方向（基板搬送機構２による基板ＰＢの搬送方向）に等間隔で列状配置されている。また、実装用ヘッドのそれぞれの先端部には、吸着ノズル６１が装着されている。

各実装ヘッドはヘッドユニット６に対してＺ軸モーターＭ４を駆動源とするノズル昇降駆動機構により昇降（Ｚ軸方向の移動）可能に、かつＲ軸モーターＭ５を駆動源とするノズル回転駆動機構によりノズル中心軸回りに回転可能となっている。これらの駆動機構のうちノズル昇降駆動機構は吸着もしくは装着を行う時の下降位置と、搬送や撮像を行う時の上昇位置との間で実装ヘッドを昇降させるものである。一方、ノズル回転駆動機構は部品吸着ノズルを、電子部品の実装方向への合致のためやＲ軸方向の吸着ズレの補正のため等、必要に応じて回転させるための機構であり、回転駆動により電子部品を実装時における所定のＲ軸方向に位置させることが可能となっている。

そして、ヘッド駆動機構７によってヘッドユニット６が部品収容部５の上方に移動し、Ｚ軸モーターＭ４によって吸着ノズル６１が吸着対象部品を搭載するフィーダー５１の部品吸着位置上方に位置されるとともに、吸着ノズル６１が下降して部品収容部５から供給される電子部品に対して吸着ノズル６１の先端部が接して吸着保持し、吸着ノズル６１が上昇する。こうして吸着ノズル６１で電子部品を吸着保持したままヘッドユニット６が基板ＰＢの上方に搬送され、所定位置において所定方向に向けて電子部品を基板ＰＢに移載する。

なお、搬送の途中において、搬送路の側方の２つの部品収容部５のＸ方向中間に配置される部品認識カメラＣ１の上方をヘッドユニット６が通過し、部品認識カメラＣ１が各吸着ノズル６１に吸着された電子部品を下方から撮像することで、各吸着ノズル６１における吸着ずれが検出され、各電子部品を基板ＰＢに移載する際に吸着ずれに見合った位置補正がされる。

また、ヘッドユニット６のＸ軸方向の両側部には、基板認識カメラＣ２がそれぞれ固定されており、ヘッド駆動機構７によりヘッドユニット６をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させることで任意の位置で基板ＰＢの上方から撮像可能となっている。このため、各基板認識カメラＣ２は、実装作業位置上にある基板ＰＢに付された複数のフィデューシャルマークを撮影して基板位置、基板方向を画像認識する。

このように構成された表面実装機１全体を制御するコントローラ３は、演算処理部３１と、ハードディスクドライブなどの記憶部３２と、モーター制御部３３と、画像処理部３４と、外部入出力部３５と、サーバー通信制御部３６とを備えている。これらの構成要素のうち演算処理部３１はＣＰＵ等により構成されており、
・基板停止位置Ｐ１に停止している基板ＰＢの搬送を開始してからセンサーＳＮｂで搬送中の基板ＰＢが検出されるまでに要する時間（以下「中間位置到達時間」という）を計測する時間計測部、
・予め設定された加減速パターン（図６（ａ）、（ｃ））で基板ＰＢを搬送したときに予想される中間位置到達時間（後で述べる「予測時間」に相当）と、上記時間計測部で実測される中間位置到達時間との時間差を求める時間差演算部、
・基板ＰＢの搬送速度を制御する速度制御部
として機能するとともに、記憶部３２に書き込まれた実装プログラムにしたがって表面実装機１の各部を制御して部品実装を行う。

記憶部３２には、上記した実装プログラム以外に、ロット内の最初の基板を搬送させる際に用いる標準加減速パターンを特定するための各種情報（標準加速度ａ０、標準加速時間、搬送速度Ｖ１、減速開始タイミングＴ０４、減速度ｂ０など）、中間位置到達時間の予測値ＥＴ、搬送加速度（加速度ａおよび減速度ｂ）の最小値および最大値、搬送速度の最小値および最大値などが記憶されている。

表面実装機１の電気的構成に戻って説明を続ける。モーター制御部３３には、図３に示すように、コンベア駆動モーターＭ１ａ〜Ｍ１ｃ、Ｘ軸モーターＭ２、Ｙ軸モーターＭ３、Ｚ軸モーターＭ４およびＲ軸モーターＭ５が電気的に接続されており、各モーターを駆動制御する。

また、画像処理部３４には部品認識カメラＣ１および基板認識カメラＣ２が電気的に接続されており、これら各カメラＣ１，Ｃ２から出力される撮像信号がそれぞれ画像処理部３４に取り込まれる。そして、画像処理部３４では、取り込まれた撮像信号に基づいて、部品画像の解析ならびに基板画像の解析がそれぞれ行われる。

この表面実装機１では、表示／操作ユニット４が設けられて実装プログラムや部品情報などを表示する。また、表示／操作ユニット４は、作業者がコントローラ３に対して搬送加速度や搬送速度の最大値および最小値などの各種データや指令などの情報を入力するためにも使用される。さらに、表面実装機１には、実装プログラムなどを作成するデータ作成装置（サーバーＰＣ）や他の表面実装機等との間で実装プログラムや部品情報などの各種データの授受を行うためにサーバー通信制御部３６が設けられている。

次に、上記のように構成された表面実装機１において、複数の基板ＰＢを含むロットの１枚目の基板ＰＢを実装作業位置Ｐ２に搬送する際の概要動作を、基板滑り等が発生せず予測通り（つまり、予め設定した加減速パターン通り）に搬送される場合と、ベルト劣化や基板滑りなどの要因により基板搬送に遅れが生じて予測通りに搬送されない場合とに分けて図４ないし図６を参照しつつ説明する。その後で、本実施形態での基板搬送方法について図７および図８をさらに参照しつつ説明する。

図４は図１の表面実装機における基板搬送の概要を模式的に示す図である。また、図５は図１の表面実装機において基板が予測通りに搬送される場合における基板の加減速パターンを示すグラフである。また、図６は、図１の表面実装機において基板が予測通りに搬送されない場合における基板の加減速パターンを示すグラフである。このように１枚目の基板ＰＢを搬送する場合には、標準加減速パターンが記憶部３２から読み出され、これを「予め設定された加減速パターン」とし、この加減速パターンで基板搬送を行う（図５（ａ）および図６（ａ））。なお、これら図５および図６中の符号Ｔ０１、Ｔ０２、Ｔ０３、Ｔ０４およびＴ０５は予め設定された加減速パターンにおける代表的な動作タイミングを示し、符号Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ１４およびＴ１５は当該加減速パターンにしたがって基板ＰＢを実際に搬送した際の上記動作タイミングＴ０１、Ｔ０２、Ｔ０３、Ｔ０４およびＴ０５にそれぞれ対応する動作タイミングを示している。つまり、基板搬送が予め設定された加減速パターン通りに実行される場合には、実際の動作タイミングＴ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ１４およびＴ１５は、それぞれ動作タイミングＴ０１、Ｔ０２、Ｔ０３、Ｔ０４およびＴ０５と一致する。

また、図４の左半分に示す図は、１枚目の基板ＰＢが標準加減速パターン通りに搬送される場合の基板搬送動作の予測図であり、各動作タイミングＴ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ１５での基板ＰＢの搬送状況およびセンサーＳＮａ、ＳＮｂのＯＮ／ＯＦＦ状況を示している。そして、その動作パターンは図５（ｂ）に示す通りである。一方、図４の右半分に示す図は、１枚目の基板ＰＢが標準加減速パターン通りに搬送されない場合の実際の基板搬送動作を模式的に示すものであり、各動作タイミングＴ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ１５での基板ＰＢの搬送状況およびセンサーＳＮａ、ＳＮｂのＯＮ／ＯＦＦ状況を示している。そして、その動作パターンは図６（ｂ）に示す通りである。

表面実装機１では、コントローラ３は、基板ＰＢを検出した旨の検出信号がセンサーＳＮａにより出力されると、コンベア２１ａ、２１ａの搬送速度Ｖを減速してセンサーＳＮａにより検出された位置から所定距離だけ進んだ基板停止位置Ｐ１で停止させる（タイミングＴ０１、Ｔ１１）。こうして、コントローラ３は当該基板ＰＢへの部品実装の開始準備が完了するまで基板停止位置Ｐ１で待機させる。

待機中の１枚目の基板ＰＢに対する部品実装が可能となると、コントローラ３は実装プログラムにしたがって装置各部を制御して予め設定された加減速パターンで基板ＰＢを実装作業位置Ｐ２に搬送して位置決めする。ここで、コンベア劣化や基板滑りなどの要因により搬送遅れが発生しない場合には、図４の左半分および図５（ｂ）に示すように、１枚目の基板ＰＢは予め設定された加減速パターン通りに搬送される。すなわち、搬入コンベア２１ａ，２１ａと、メイン搬送コンベア２１ｂ、２１ｂとが駆動されて基板ＰＢは加速度ａ１（＝標準加速度ａ０）で搬送され（タイミングＴ１２）、搬送速度Ｖが搬送速度Ｖ１となった時点より等速で搬送される。そして、コントローラ３はタイミングＴ１４より減速度ｂ１（＝標準減速度ｂ０）で基板ＰＢを減速させ、タイミングＴ１５で基板ＰＢを実装作業位置Ｐ２で停止させる。

ここで、コンベア劣化や基板滑りなどの要因が発生しない間、タイミングＴ１１、Ｔ１２、Ｔ１４、Ｔ１５はそれぞれ対応するタイミングＴ０１、Ｔ０２、Ｔ０４、Ｔ０５と完全に一致しており、基板ＰＢを正確に、かつ安定して実装作業位置Ｐ２に搬送することができる。しかしながら、例えば図６（ｂ）に示すように基板滑りが発生して搬送遅れが生じると、そのまま標準加減速パターンで基板ＰＢを搬送させてしまうと、基板ＰＢは実装作業位置Ｐ２に到達するまでに停止させられてしまう。

そこで、本実施形態では、基板停止位置Ｐ１から実装作業位置Ｐ２に基板ＰＢを搬送している途中の中間位置Ｐ３でセンサーＳＮｂによって基板ＰＢを検出し、その検出結果に基づいて減速パターンを制御している。すなわち、基板ＰＢの先端部がセンサーＳＮｂの直上位置Ｐ３に達すると、センサーＳＮｂから基板ＰＢを検出した旨の検出信号がコントローラ３に与えられる（タイミングＴ１３）。このように構成された表面実装機１では、図５（ｂ）に示すように標準加減速パターン通りに基板ＰＢが搬送されている場合、基板停止位置Ｐ１に停止している基板ＰＢの搬送を開始してからセンサーＳＮｂで検出されるまでに要する時間、つまり中間位置到達時間ＡＴは一定の予測時間ＥＴ（＝Ｔ０３−Ｔ０１）となる。すなわち、基板ＰＢがセンサーＳＮｂの直上位置Ｐ３に到達した段階で予測時間ＥＴに対する中間位置到達時間ＡＴの時間差ΔＴ３（＝Ｔ１３−Ｔ０３）はゼロとなる。一方、ベルト劣化や基板滑りなどの突発的な要因が発生して標準加減速パターン通りに搬送されない場合には、例えば図４の右半分および図６（ｂ）に示すように、中間位置到達時間ＡＴ（＝Ｔ１３−Ｔ１１）は予測時間ＥＴよりも時間差ΔＴ３だけ長くなる。したがって、時間差ΔＴ３に基づいて突発的な要因の発生の有無を確認することができる。

また、中間位置Ｐ３に基板ＰＢを搬送している間に基板滑りなどが発生する場合には、標準減速度ｂ０で基板ＰＢを搬送する際にも基板滑りが発生して基板ＰＢは実装作業位置Ｐ２の手前で停止させられてしまう可能性がある。そこで、上記したように中間位置到達時間ＡＴを予測時間ＥＴとの対比結果に基づいて突発的な要因の発生を確認した場合には、減速度ｂ１を予め設定された加減速パターンの減速度ｂ１よりも小さい値に変更するのが望ましい。このような減速度ｂ１の変更によって、センサーＳＮｂの直上位置Ｐ３から実装作業位置Ｐ２に基板ＰＢを搬送させるのに要する搬送時間は多少長くなるものの、基板ＰＢの滑りを確実に防止しながら基板ＰＢを実装作業位置Ｐ２に正確に位置決め停止させることができる。なお、本実施形態では、減速度ｂ１を標準減速度ｂ０よりも小さい値に変更するのに対応し、図６（ｂ）に示すように、減速開始タイミングＴ１４を標準加減速パターンの減速開始タイミングＴ０４よりも時間差ΔＴ４だけ早めている。このように、本実施形態では、減速開始タイミングＴ１４および減速度ｂ１を変更することで減速パターン（図６（ｂ）中の破線）を制御して基板ＰＢを実装作業位置Ｐ２で正確に停止させて位置決めしている。このように搬送速度Ｖ１で中間位置Ｐ３に搬送されてきた基板ＰＢを減速パターン（減速開始タイミングＴ１４および減速度ｂ１）で搬送して実装作業位置Ｐ２に停止させる場合、当該減速パターンにしたがって搬送される距離Ｄは、
Ｄ＝（Ｔ０４−Ｔ０３−ΔＴ３−ΔＴ４）×Ｖ１＋Ｖ１^２／（２×ｂ１）
である。この距離Ｄは、中間位置Ｐ３から実装作業位置Ｐ２までの距離であり、固定値であるため、上記式を変形することで、時間差ΔＴ４は、
ΔＴ４＝（Ｔ０４−Ｔ０３−ΔＴ３）＋Ｖ１／（２×ｂ１）−Ｄ／Ｖ１
となる。なお、図４ないし図６では、１枚目の基板ＰＢについて説明しているが、２枚目以降の基板ＰＢについても基本的に同様の処理が実行される。

以上のように、本実施形態では、基板ＰＢを基板停止位置Ｐ１から実装作業位置Ｐ２に向けて搬送している最中に中間位置到達時間ＡＴを計測し、これによって基板ＰＢの搬送状況（突発的要因の発生の有無）を把握している。そして、基板ＰＢを実装作業位置Ｐ２に搬送させる前に、中間位置到達時間ＡＴに応じて制御パラメータ（減速開始タイミングおよび減速度）を変更することで減速パターンを制御し、これによって当該基板ＰＢを正確に実装作業位置Ｐ２に停止位置決めする。このようにフィードフォワード制御によって基板ＰＢを実装作業位置Ｐ２に搬送しているため、１枚目の基板ＰＢであっても、２枚目以降の基板ＰＢであっても、常に基板ＰＢを正確に実装作業位置Ｐ２に搬送することができる。また、搬送中に突発的な要因によって基板搬送状況は変化しても、その状況変化を中間位置到達時間ＡＴによって把握し、それに応じた基板搬送を行っているため、基板ＰＢを安定して実装作業位置Ｐ２に搬送することができる。

また、本実施形態では、図５（ｃ）および図６（ｃ）に示すように、１枚目の基板搬送が完了すると、２枚目の基板搬送に先立って加減速パターンを更新している。これは２枚目の基板搬送時間を短縮することを狙ったものであり、その詳しい動作については、次に説明する上記動作の具体的な制御フローと併せて以下に説明する。

図７は図１に示す表面実装機の動作を示すフローチャートである。また、図８はフィードフォワード制御を示すフローチャートである。コントローラ３は記憶部３２に記憶されている実装プログラムにしたがって装置各部を制御しており、基本的にはロット中の１枚目の基板ＰＢについては図５（ａ）や図６（ａ）に示す標準加減速パターンにより基板停止位置Ｐ１で待機している基板ＰＢを実装作業位置Ｐ２に搬送し、部品実装動作を実行する。そのため、ステップＳ１でコントローラ３の演算処理部３１はモーター制御部３３を介して各コンベア駆動モーターＭ１ａ、Ｍ１ｂを作動させて標準加減速パターンで基板ＰＢの搬送を開始する（タイミングＴ１１）。また、搬送開始と同時に、演算処理部３１は、中間位置到達時間ＡＴを求めるために、経過時間の計測を開始する（ステップＳ２）。そして、基板ＰＢがセンサーＳＮｂの直上位置Ｐ３に達して当該センサーＳＮｂから検出信号が出力される（ステップＳ３）と、演算処理部３１は中間位置到達時間ＡＴを確定させるとともにフィードフォワード制御を行う（ステップＳ４）。

このフィードフォワード制御では、図８に示すように、予測時間ＥＴに対する中間位置到達時間ＡＴの時間差ΔＴ３を演算処理部３１が算出し（ステップＳ４１）、時間差ΔＴ３が実質的にないか否かを判断する（ステップＳ４２）。ここで、「時間差ΔＴ３が実質的にない」とは、計測誤差等を含む誤差範囲内に入っており、誤差を考慮すると時間差ΔＴ３は実質的にゼロであることを意味しており、このように判断した場合には、演算処理部３１は予め設定された加減速パターン（１枚目の場合には、標準加減速パターンであり、２枚目以降は後述するように書き換えられた加減速パターン）のまま維持する（ステップＳ４３）。そして、予め設定された加減速パターンのタイミングＴ０４と一致する減速開始タイミングＴ１４で減速を開始する（ステップＳ４４）。このときの減速度ｂは減速度ｂ０であり、タイミングＴ１５で基板ＰＢは実装作業位置Ｐ２に停止させられて位置決めされる（ステップＳ４５）。こうして、予め設定された加減速パターン通りに基板ＰＢが実装作業位置Ｐ２に正確に搬送される。

一方、ステップＳ４２で時間差ΔＴ３が実質的に存在する（誤差範囲を超えている）場合には、演算処理部３１は、減速開始タイミングＴ１４を予め設定されている加減速パターン（１枚目の場合には、標準加減速パターンであり、２枚目以降は後述するように書き換えられた加減速パターン）の減速開始タイミングＴ０４よりも時間ΔＴ４だけ早めるとともに、減速度ｂを変更して減速パターンを変化させる（ステップＳ４６）。なお、この実施形態では、基板ＰＢがロットの１枚目であるか、２枚目以降であるかに応じて減速度ｂの変更態様を相違させている。すなわち、１枚目である場合には、減速度ｂを減速度ｂ０よりも小さい値、より具体的には基板ＰＢの滑りが発生しない減速度ｂminに変更する。また、２枚目以降についても、一律に減速度ｂminに設定してもよいが、基板滑りなどが発生するのを抑制しつつ搬送時間の短縮化を図るために、本実施形態では、次のように２枚目以降の減速度ｂを減速度ｂminよりも高く設定している。すなわち、ｎ枚目（ｎは２以上の自然数）である場合、（ｎ−１）枚目の減速度を「ｂｎ−１」としたとき、
ｂ＝（ｂ０＋ｂｎ−１）／２
とする。

こうして変更された減速開始タイミングＴ１４で減速を開始し（ステップＳ４７）、変更後の減速度ｂで基板ＰＢの搬送速度を減速させて基板ＰＢを実装作業位置Ｐ２に停止させて位置決めする（ステップＳ４８）。

上記のようにして基板ＰＢが実装作業位置Ｐ２に正確に位置決めされると、当該基板ＰＢは図略の保持装置により固定保持される。そして、実装作業位置Ｐ２で固定された基板ＰＢに対して部品収容部５から供給される電子部品（図示省略）がヘッドユニット６に複数搭載された吸着ノズル６１により移載される（ステップＳ４９）。このようにヘッドユニット６が部品収容部５の上方と基板ＰＢの上方の間を複数回往復して当該表面実装機１によって基板ＰＢに実装すべき部品の全部について実装処理が完了すると、演算処理部３１からの駆動指令に応じてコンベア駆動モーターＭ１ｂ、Ｍ１ｃが作動して基板ＰＢを搬出する。

次に、図７に戻って動作説明を続ける。フィードフォワード制御（ステップＳ４）において時間差ΔＴ３が実質的になく予想通り、つまり搬送遅れが発生せずに予め設定された加減速パターン通りに基板が搬送されたか否かを、演算処理部３１は判断する（ステップＳ５）。そして、予測と異なった（つまり、予め設定された加減速パターンによれば、搬送遅れが発生する）と判断した際には、加減速パターンを規定する制御量（加速度ａ０、減速開始タイミングＴ０４、減速度ｂ０）を上記ステップＳ４６で再計算された結果に基づいて再設定し、この加減速パターン（図６（ｃ））を新たな「予め設定された加減速パターン」として書き換える。例えば同図に示すように、１枚目の基板搬送時に基板滑り等が発生した場合には、２枚目の基板ＰＢを搬送する加減速パターンの加速度を加速度ａ２（＜ａ１）に設定するとともに、減速度を減速度ｂ２（＜ｂ１）に設定し、これを本発明の「予め設定された加減速パターン」として書き換え、これによって２枚目の基板搬送時に基板滑り等が発生するのを防止してもよい。また、このように書き換えられた「予め設定された加減速パターン」で基板搬送を行った場合の予測時間ＥＴを求め、予測時間ＥＴを更新する（ステップＳ６）。

一方、予測と同じと判断した際には、演算処理部３１は、より速い基板搬送を実現するために、制御量（加速度、減速開始タイミング、減速度）を新たに決定し、加減速パターンを書き換えるとともに、当該書き換えられた加減速パターンで基板搬送を行った場合の予測時間ＥＴを求め、予測時間ＥＴを更新する（ステップＳ７）。ここで、新たな加速度ａｎは次のようにして決定してもよい。すなわち、１枚目の基板ＰＢについては加速度ａ１（＝標準加速度ａ０）で加速されるが、ｎ枚目以降（ｎは２以上の自然数）の基板ＰＢについては、１枚前の加速度（ａｎ−１）よりも大きな値に設定してもよく、ｎ枚目の加速度ａｎを次式
ａｎ＝（ａｍａｘ＋ａｎ−１）／２
ただし、ａｍａｘは加速度の上限値である、装置構成によって決まる値である、
に基づいて決定してもよい。また、減速度ｂｎについても、加速度ａｎと同様に、１枚前の減速度（ｂｎ−１）よりも大きな値に設定してもよく、ｎ枚目の減速度ｂｎを次式
ｂ＝（ｂｍａｘ＋ｂｎ−１）／２
ただし、ｂｍａｘは減速度の上限値であり、装置構成によって決まる値である、
に基づいて決定してもよい。

こうして書き換えられた加減速パターンが本発明の「予め設定された加減速パターン」に相当し、加減速パターンの書換および予測時間ＥＴの再設定が完了すると、次のステップＳ８でロット内に含まれる全基板ＰＢについて部品実装が完了したか否かを演算処理部３１が判断し、未実装の基板ＰＢが残っており、生産を継続させる場合には、書き換えられた加減速パターンを「予め設定された加減速パターン」として位置Ｐ１に待機している次の基板ＰＢの搬送を開始する（ステップＳ９）とともに、ステップＳ２に戻って上記一連の処理を繰り返す。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、搬送遅れが発生した場合に、減速開始タイミングＴ１４を加減速パターンの減速開始タイミングＴ０４よりも早めるとともに減速度を同加減速パターンの減速度よりも小さくして減速パターンを制御して基板ＰＢを実装作業位置Ｐ２に停止させているが、種々の要因により搬送が早まる場合には、次のように減速パターンを制御すればよい。このような場合には、タイミングＴ１３がタイミングＴ０３よりも早く、時間差ΔＴ３（＝Ｔ１３−Ｔ０３）がマイナス値となる。そこで、減速開始タイミングＴ１４および減速度ｂを変更して減速パターンを制御してセンサーＳＮｂで検出された基板ＰＢを実装作業位置Ｐ２で停止させればよく、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。

また、上記実施形態では、搬送速度Ｖ１、加速度ａの最大値ａｍａｘ、減速度ｂの最大値ｂｍａｘおよび減速度ｂの最小値ｂｍｉｎを固定化しているが、基板の品種によって基板滑りが生じやすい場合や生じ難い場合がある。そこで、例えば図９に示すように、表面実装機１の表示／操作ユニット４の表示部４１に搬送加速度（加速度、減速度）および搬送速度の最大値および最小値を表示させるとともに、各値をユーザやオペレータが表示／操作ユニット４の操作部（図示省略）を介して適宜設定できるように構成してもよい。また、基板の品種を示す基板情報、例えば基板ＩＤを入力したり、バーコードなどの基板識別情報に読み取らせることで基板品種に最適な搬送加速度および搬送速度が設定されるように構成してもよい。

また、上記実施形態では、中間位置到達時間ＡＴを計測するために専用のセンサーＳＮｂを設けているが、例えばヘッドユニット６に固定された基板認識カメラＣ２が中間位置Ｐ３の直上に位置するようにヘッドユニット６を位置決めし、基板認識カメラＣ２により基板ＰＢを検出して中間位置到達時間ＡＴを求めるように構成してもよい。このように基板認識カメラＣ２が、フィデューシャルマークを撮像する機能のみならず、本発明の「検出手段」としても機能するように構成することで、センサーＳＮｂが不要となり、装置コストの低減を図ることができる。

また、上記実施形態では、３組のコンベア対により基板搬送機構２を構成しているが、コンベア対の個数はこれに限定されるものではなく、任意のコンベア構成により基板ＰＢを搬送する基板搬送装置に対しても本発明を適用することができる。

また、コントローラ３により各モーターを制御するにあたって、モーターの回転状況に応じたパルス信号を出力するエンコーダを付設し、各エンコーダから出力されるパルス信号をコントローラ３に与えるように構成してもよい。

さらに、表面実装機１に装備された基板搬送装置に対して本発明を適用しているが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、基板停止位置（待機位置）Ｐ１から印刷位置（作業位置）Ｐ２に基板を搬送して半田ペーストなどを印刷する印刷装置に対して本発明を適用してもよい。また、印刷装置および表面実装機を組み合わせた実装ライン装置に設けられる基板搬送装置に対しても本発明を適用することができることは言うまでもない。

１…表面実装機
２…基板搬送機構（基板搬送手段）
３…コントローラ（制御手段）
６…ヘッドユニット
３１…演算処理部（制御手段、時間計測部、時間差演算部、速度制御部）
３２…記憶部
５１…テープフィーダー（部品供給部）
ＡＴ…中間位置到達時間
Ｃ２…基板認識カメラ
ＥＴ…予測時間
Ｐ１…基板停止位置
Ｐ２…実装作業位置
Ｐ３…中間位置
ＰＢ…基板
ＳＮｂ…基板検出用センサー（検出手段）
Ｔ０４、Ｔ１４…減速開始タイミング
ＴＰ…基板搬送路
Ｘ…基板搬送方向

Claims (10)

1. 第１位置に停止している基板を第２位置に向けて搬送し、前記第２位置に停止させる基板搬送装置であって、
   前記第１位置から前記第２位置に至る基板搬送路に沿って基板を搬送する基板搬送手段と、
   前記基板搬送路に沿って前記第１位置と前記第２位置との中間位置に移動してくる前記基板を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果に基づいて前記基板搬送手段を制御することで、前記第１位置から前記第２位置まで一の基板を搬送する際における前記一の基板の前記中間位置に到達後の速度を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   前記第１位置に停止している前記一の基板の搬送開始から前記検出手段により前記一の基板が検出されるまでに要する中間位置到達時間を計測する時間計測部と、
   前記検出手段により検出された前記一の基板を減速させる減速パターンを前記中間位置到達時間に応じて制御して前記一の基板を前記第２位置に停止させる速度制御部とを含む
   ことを特徴とする基板搬送装置。
2. 前記制御手段は、前記第１位置に停止している前記一の基板を予め設定した加減速パターンで前記第２位置に向けて搬送したときに前記一の基板の搬送開始から前記検出手段により前記一の基板が検出されるまでに要すると予測される予測時間を記憶する記憶部と、前記予測時間に対する前記中間位置到達時間の時間差を算出する時間差算出部とをさらに含み、
   前記速度制御部は前記時間差に基づいて前記減速パターンを決定する請求項１に記載の基板搬送装置。
3. 前記速度制御部は、前記検出手段により検出された前記一の基板を減速させる減速開始タイミングおよび前記減速開始タイミング後の減速度を制御して前記減速パターンで前記検出手段により検出された前記一の基板を前記第２位置に搬送する請求項２に記載の基板搬送装置。
4. 前記制御手段は、前記時間差が実質的に存在しないときには、前記検出手段により検出された前記一の基板を前記予め設定された加減速パターンにしたがって搬送する請求項２または３に記載の基板搬送装置。
5. 前記制御手段は、前記時間差が実質的に存在し、前記中間位置到達時間が前記予測時間よりも長いときには、前記検出手段により検出された前記一の基板を前記予め設定された加減速パターンの減速度よりも小さな減速度で搬送する請求項２ないし４のいずれか一項に記載の基板搬送装置。
6. 同一品種の基板を複数枚、所定順序で搬送する請求項２ないし５のいずれか一項に記載の基板搬送装置であって、
   前記制御手段は、第（ｎ−１）番目（ｎは２以上の自然数）の基板を前記予め設定された加減速パターンで第２位置に搬送したとき、前記予め設定された加減速パターンを、第（ｎ−１）番目の基板を搬送する際の加速度よりも大きな加速度を有する加減速パターンに書き換え、前記第１位置に停止している第ｎ番目の基板を書き換え後の加減速パターンで前記第２位置に向けて搬送する基板搬送装置。
7. 前記制御手段は、前記加減速パターンの書き換えに応じて前記第１位置に停止している前記第ｎ番目の基板の搬送開始から前記検出手段により前記基板が検出されるまでに要する時間を演算し、前記予測時間を前記演算時間に書き換える請求項６に記載の基板搬送装置。
8. 第１位置に停止している基板を第２位置に向けて搬送し、前記第２位置に停止させる基板搬送方法であって、
   前記第１位置に停止している一の基板の搬送開始から、前記第１位置から前記第２位置に至る基板搬送路の中間位置に前記一の基板が移動してくるまでに要する中間位置到達時間を計測する工程と、
   前記中間位置に搬送された前記一の基板を減速させる減速パターンを前記中間位置到達時間に応じて制御して前記一の基板を前記第２位置に停止させる工程と
   を備え、
   前記第１位置から前記第２位置まで前記一の基板を搬送する際における前記一の基板の前記中間位置に到達後の速度を制御することを特徴とする基板搬送方法。
9. 部品を供給する部品供給部と、
   請求項１ないし７のいずれか一項に記載の基板搬送装置と、
   前記基板搬送装置の前記第２位置に位置決めされる基板の上方と、前記部品供給部の上方との間を移動可能に設けられて前記部品供給部から供給される部品を、前記基板上に移載するヘッドユニットと
   を備えることを特徴とする表面実装機。
10. 前記検出手段は前記ヘッドユニットに取り付けられて前記ヘッドユニットと一体的に移動可能である請求項９に記載の表面実装機。

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