JP5171408B2 - 電子部品装着装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品装着装置及び基板処理装置に係わり、特にプリント基板を電子部品が装着位置にする位置に確実に搬送できる電子部品装着装置及び基板処理装置に関する。

電子部品装着装置や基板処理装置においては、例えばプリント基板（以下、単に基板という。）を所定に位置に搬送し、また、確実に基板を電子部品（以下、単に部品という。）が装着位置される位置に配置することが重要である。従来としては、基板の下方から光をあて、基板から反射光(反射型)又は基板による透過光(透過型)を受光素子で検出し、基板の有無を判断する方法が提案されている。

特開２００３−１７４２８２号公報

しかしながら、従来の反射型、透過型では次のような課題がある。
まず、誤検出の課題である。図９は従来例を説明する図で、図９(a)は基板Ｐの搬送部の上面、図９(b)は基板Ｐの搬入する方向から見た図である。図９(a)に示すよう基板に切り欠き９a又は孔９ｂがあると、光が通過してしまうので反射型(センサ：２９)では反射光を検出できないため、透過型（センサ：投光部３１、受光部３３）では透過光を検出しまうため、共に基板が存在するにも拘らず、プリント基板が存在しないと判断する。このようなケースの誤検出は反射型タイプでは、基板の色彩、材質によっても起こる。

基板検出は、(1)基板が所望の位置に搬送されたことを検出する基板搬送時検出、（2）その後基板が部品を装着できる位置に設置できたことを検出する基板位置決め検出、の２つのケースがある。前述の誤検出のうち、(1)は搬送中であるために切り欠き又は孔があっても基板を動けば必ず基板を検出できる。一方、(2)は搬送方向の位置は変わらないので誤検出は解消されないので、これに対処するための不必要な時間を要し生産性が低下する。したがって、基板位置決め検出を確実に行えることが重要である。

また、反射型では、電子部品２８を装着すために、基板搬送部の上方に待機している吸着ノズルが保持している電子部品２８や装着ヘッド１６により反射された光を受光してプリント基板有りとするケースである。これを回避するために、電子部品２８を待機させておくと、この待機動作により生産性が落ちてしまう課題がある。

そこで本発明の第一の目的は、基板位置決め時検出を確実に行え、より生産性の向上が図れる基板検出手段を有する電子部品装着装置を提供することを目的とする。

また、本発明の第二の目的は、基板搬送時検出を確実に行え、より生産性の向上が図れる電子部品装着装置及び基板処理装置を提供することにある。

本発明の第一の目的を達成するために、プリント基板の両端に有する一対の搬送手段により前記プリント基板が所望の位置まで搬送されたことを検出し、搬送されたプリント基板に電子部品を装着する装着位置に位置決めされたことを検出する基板検出手段を有する電子部品装着装置であって、前記基板検出手段は、光を出射する投光部と光を受光する受光部と、前記プリント基板を挟んで前記投光部と前記受光部に対峙する位置に設けられ前記発光を中継する光中継部とを有し、前記投光部と前記受光部の一方と前記光中継部は前記装着位置と前記プリント基板が搬送される位置間に設置されていることを特徴とする。

また、本発明の第一の目的を達成するために、プリント基板の両端に有する一対の搬送手段により前記プリント基板が所望の位置まで搬送されたことを検出し、搬送されたプリント基板に電子部品を装着する装着位置に位置決めされたことを検出する基板検出手段を有する電子部品装着装置であって、前記基板検出手段は、光を出射する投光部と光を受光する受光部と、前記プリント基板を挟んで前記投光部と前記受光部に対峙する位置に設けられ前記出射光を中継する光中継部とを有し、前記プリント基板が前記所望の位置に来た時は前記出射光は前記プリント基板とその端部で交差し、プリント基板に電子部品を装着する装着位置に来たときは前記光中継部の前記プリント基板で遮光されることを特徴とする。

さらに、本発明の第一の目的を達成するために、搬送されたプリント基板を電子部品を装着する装着位置に位置決めされたことを検出する基板位置決め検出手段を有する電子部品装着装置であって、前記検出手段は、光を出射する投光部と、前記プリント基板を挟んで前記対峙する位置に設けられた受光部とを有し、前記投光部と前記受光部は前記装着位置と前記プリントが搬送される上面との間の一部の領域に設置されていることを特徴とする。

また、本発明の第二の目的を達成するためにプリント基板の両端に有する一対の搬送手段により前記プリント基板が所定の位置まで搬送されたこと検知する検知手段を有する基板処理装置であって、前記検知手段は光を出射する投光部と光を受光する受光部とを有し、前記受光部は前記投光部と前記基板を挟んで対峙する位置にあり、前記出射光が前記基板の端部を横切る位置に設けたことを特徴とする。

本発明によれば、プリント基板に切り欠き又は孔があっても、またプリント基板の色彩、材質の種類などに関係なく、基板位置決め時検出を確実に行え、より生産性の向上が図れる電子部品装着装置を提供することができる。

また、本発明によれば、プリント基板に切り欠き又は孔があっても、またプリント基板の色彩、材質の種類などに関係なく、基板搬送時検出を確実に行え、より生産性の向上が図れる電子部品装着装置及び基板処理装置を提供することができる。

以下、図面に基づき、電子部品装着装置の実施形態を説明する。図１は電子部品装着装置１の平面図である。本電子部品装着装置１は、左側の上下に２ブロックＬＵ，ＬＤ、右側の上下２ブロックＲＵ，ＲＤの計4ブロック（符号は基本的にＬＵブロックのみ記す。）に分かれている。それぞれのブロックには公知のテープ・フィーダが多数設けられている部品供給エリア３、装着ヘッド１６、装着ヘッドが固定され、リニアモータで構成する左右移動用レール８上を移動する装着ヘッド体１１、及び基板への装着時に前記各装着ヘッド１６の吸着ノズルの位置補正をするために、前記吸着ノズルの部品の吸着保持状態を撮像する部品認識カメラ１９が設けられている。左右ブロックには、それぞれ上下ブロックに共通の装着ヘッド体１１が上下に移動するリニアモータで構成する上下移動用レール９が設けられている。また中央には、基板Ｐを搬送する４つのシュート５があり、上側２本のシュート５c,５dが上側ブロック用の基板搬送ラインＵを、下側２本のシュート５a,５bが下側ブロック用の基板搬送ラインＤを構成する。基板Ｐは、受渡部７により振分けられ基板搬送ラインＵ又はＤに搬入される。

図２は、図１に示す搬送ラインの構成を模式的に示したもので、図２(a)は各シュート５を矢印Ｂから見た側面図、図２(b)は、シュート５ｃ、５ｄ間の後述する基板位置決め部５pを矢印Ａの方向から見たときの簡略図ある。

各シュート５は、基板Ｐが搬入する基板供給部５s、基板位置決め部５p及び基板搬出部５eからなる。各部は、各シュータに取り付けられた搬送モータ５ms、５mp、５meによって各搬送ベルト５vs、５vp、５veを移動させて基板Ｐを搬入口から搬出口へと搬送する。

基板供給部５s及び基板搬出部５eには、基板が所望の位置に搬送されたことを検出する基板搬送時検出すために基板搬送時センサ３０bがそれぞれの出口付近に設置されている。例えば、基板供給部５sにおいて基板搬送時センサ３０bにより基板Pを検出すると、後段の基板位置決め部５pに当該図面を搬送できる状態であれば基板位置決め部５pに搬送し、できなければ停止し待機する。基板搬出部５eにおいても同様である。

基板位置決め部５pには、部品装着時に基板Ｐを支える基板バックアップ部２０がある。基板バックアップ部２０は、バックアップベース２１、バックアップピン２２、シリンダ２３及びＺクランプ２４からなる。装着ヘッド１６による部品２８を装着時には、図２(ｂ)に示すように、シリンダ２３によりバックアップベース２２が上昇し、基板Ｐは搬送ベルト５ｖｐから離れ、シュート５ｃ、５ｄに固定される。バックアップピン２２は、部品装着時に装着ヘッド１６による基板の撓みを防止する。図２(a)に示す基板位置決め部５pでは、一同に最大２枚の基板Ｐが搬送されて部品を装着できるようになっている。そのために、後述する基板搬送時センサ３０bの機能と基板が部品を装着できる位置に設置できたことを検出する基板位置決め検出機能を有する基板位置検出センサ３０が２箇所に設置されている。どちらで装着する基板Ｐであるかは図５に示す制御部５０が選択する。

そこで、基板Ｐが基板位置決め部５pに搬送されてくると、基板位置検出センサ３０により、まず基板Ｐがきたことを検出する基板搬送時検出が実施され、基板Ｐが検出されると搬送ベルト５vpを停止し基板Ｐを停止する。その後、基板Ｐは、基板バックアップ部２０により押し上げられ、基板位置検出センサ３０により基板位置決め時検出が行われ、基板Ｐが確実にシュートに固定されたことを確認される。

図３は、この基板位置検出センサ３０の実施形態を示す図である。図３は基板搬送時検出を、図４は基板位置決め時検出の基板位置検出センサの構成及び作用を示した図である。それぞれ（a）図が上面図であり、(b)図が図２(b)と同様にシュート５ｃ、５ｄ間の基板位置決め部５pを図１の矢印Ａの方向から見たときの簡略図ある。

本実施形態の基板位置検出センサ３０は、搬送ベルト５vpdより下方にシュータ５dに設置された投光部３１と、前記シュータと基板搬送ラインを構成する他方のシュータ５cの搬送ベルト５vpcとそのシュータの基板規制部５cｋの間に設置された光中継部３２、前記投光部３１と同一のシュータ５dに設置され、シュータ５dの基板規制部５ｄｋから搬送ベルト５vpdの上側まで至らない範囲で受光範囲を持つ受光部３３構成される。このような構成において、投光部３１は、光中継部３２に向かって出力光３４を出力し、光中継部３２は、その出力光３４を中継し、中継光３５を相対峙する位置に配置されている受光部３３に向かって出射し、受光部３３はその中継光３５を受光する。

このように構成における基板搬送時検出及び基板位置決め時検出における動作を説明する。図３における基板搬送時検出おいて出力光３４は、中継部３２に近い位置で基板の端部４５で交差する。多くの切り欠き９a又は孔９bは、基板Pの中央部にあり基板端部４５、４６に殆ど存在しない。従って、本構成によれば基板搬送時検出において基板Ｐを確実に検出することができる。基板搬送時検出の立場からすれば、投光部３１、光中継部３２のいずれか一方の設置位置はそれぞれ搬送ベルトに近い位置がよい。図３においては、光中継部３２を搬送ベルト５vpcの上部に設置し、投光部３１の位置を端部４５で出力光３４が基板と交差するように搬送ベルト５vpdの下方の位置に設置している。しかしながら、後述する基板位置決め時検出との関係もあるので、例えば、光中継部が搬送ベルト５vpc
の上部から離れた場合、それだけ投光部３１の設置を搬送ベルトの５ｖｄの下方に離れた位置に設置することになる。投光部３１の出力光３４は、特にビーム状のものがよいが、その多くが基板Ｐの端部４５に照射されるものでもよい。

本実施形態では中継部３２を用いているが、基板搬送時検出という単独の機能からすれば、中継部３２のと受光部３３の設置位置を入れ替えてもよい。

一方、図4における基板位置決め時検出おいては、受光部３３は、光中継部３２と相対峙された位置に配置され、その受光範囲は基板規制部５dkから最大搬送ベルト５vｄまで可能であるので、基板Ｐによる光中継光３５の一部の遮光を検知し、基板Pの存在を検出できる。その検知時がバックアップベース２１の停止時であれば所望の位置に位置決めされたことが判断できる。さらに、確実に検出するには、基板Ｐが位置決め位置に来たときに基板Ｐによって中継光３５の大部分又は完全に遮断されるように構成する。そのためには、受光部３３をシュータ５ｄの基板規制部５ｄｋ可能な限り近いところに設置し、しかも基板Ｐによりその受光部３３の受光面が遮光されるように設ける。その結果、中継光の多くが基板Ｐに遮光されるので確実に検出できる。

さらに、光中継部３２の出射面を基板規制部５ｃｋに可能な限り近いところに設置し、前記出射面が基板で遮光されるようにする。後者のほうが光中継部からの出射光自体が遮断されるので、前者よりさらにＳ/Ｎが高くなり、さらに確実に検出できる。

いずれにしても、本構成によれば基板位置決め時検出において基板Ｐを確実に検出することができる。

本実施形態では中継部３２を用いているが、基板位置決め時検出という単独の機能からすれば、中継部３２の位置に投光部を設けてもよい。

次に第１の実施例を図４から図６を用いて説明する。図５は図４に示すＡ部の拡大図であり、図６は図４に示すＢ部の拡大図である。

図５における投光部３１及び受光部３３は、複数の光ファイバー束からなる光ファイバー束４０t及び４０ｒが接続され、、シュータ５ｄの切欠き部６１，６２に固定されている。光ファイバー束４０t及び４０ｒの先端には、マイクロレンズ４１t，４１rが装着されている。光ファイバー束４０ｔの他端は発光素子４２、光ファイバー束４０ｒの他端は受光素子４３に接続され、ぞれぞれアンプ４４ｔ、４４ｒを介して制御部５０に制御される。

投光部３１は搬送ベルト５vpdの真下に設置され、その投光部径は発光素子４２の出力に依存するが本実施例では１．５ｍｍである。一方。受光部３３は、外部からの光を遮ることができる基板規制部５ｄｋの下に設けられ、受光面の径は、装着する基板Ｐの厚さよりにより完全に遮光されることが望ましいが、基板Ｐが存在しないときの受光量に基づき決める。本実施例では１ｍｍとした。

また、図６に示す光中継部３２は、特殊ミラー３２aとその前面に設けられた保護膜３２mから構成され、その反射面は、基板規制部５ckから搬送ベルト５vpcまでの幅約８ｍｍのうち基板規制部５ｃｋから３ｍｍ角の大きさを持つ。この特殊ミラー３２aは、投光部３１からの出射光３４を反射させて反射光となる。その反射光の一部は中継光となって受光部３３に集光する。このような特殊ミラーとして、例えば、（株）ナカネ製４５００を用いる。

制御部５０では、上位統括制御部(図示せず)に基づき、投光部３１、受光部３３を制御し、基板Ｐの存在の有無を判定する。

以上の実施例によれば、プリント基板に切り欠き又は孔があっても、またプリント基板の色彩、材質の種類などに関係なく、確実にプリント基板の有無の確認が行える基板検出手段を有する電子部品装着装置を提供することができる。

また、実施例によれば、基板の誤検出がなくなるのでより生産性の向上が図れる電子部品装着装置を提供することができる。

次の第２の実施例を図７を用いて説明する。実施例１では光中継部３２には特殊ミラーを用いたが、本実施例では、光中継部３２は集光レンズ４７と光ファイバー束４０ｃで構成する。集光レン４７は投光部３１から出射光３４を受光し、その出射光３４を光ファイバ束４０ｃ一端に４０ｃiに収束させる。また、光ファイバ束４０ｃの他端には４０ｃoにはマイクロレンズ４１cが装着されている。光中継部３２は、マイクロレンズ４１cにより平行光となった中継光３５を受光部３３に出力する。そのマイクロレンズ４１cの径、即ち出射径３６は、基板位置決め検出の観点がすれば、装着する基板Ｐの厚さにより完全に遮光される径にする。そうすれば、受光部３３の受光量は、基板Pとの差になるのでS/Nを高くとれる。しかしながら、搬送する基板Pには薄いものから厚いものもある。また、基板搬送時検出の観点がすれば、基板搬送位置に基板Ｐが存在しないときの受光量３７を十分に確保できることが必要である。従って、出射径は搬送する基板Pの厚さ、受光量３７などを考慮して決める。本実施形態での搬送する基板Pの厚さは、０．３〜５ｍｍであるので、本実施例ではXXｍｍとした。

以上の本実施例においても、プリント基板に切り欠き又は孔があっても、またプリント基板の色彩、材質の種類などに関係なく、基板位置決め時検出を確実に行え、より生産性の向上が図れる電子部品装着装置を提供することができる。
さらに、第３の実施例を図８に示す。実施例１では光中継部３２には特殊ミラーを用いたが、本実施例では光ファイバー束４０dで構成する。光ファイバー束４０の両端にはマイクロレンズ４１di、４１doがあり、投光部３１から出射光３４はマイクロレンズ４１diで受光され、マイクロレンズ４１doから平行光の中継光になって受光部３３に向けて出射される。出射径に対する考え方は実施例た２と同様である。

以上の第３の実施例においても、プリント基板に切り欠き又は孔があっても、またプリント基板の色彩、材質の種類などに関係なく、基板位置決め時検出を確実に行え、より生産性の向上が図れる電子部品装着装置を提供することができる。

今までは、プリント基板に電子部品を装着する電子部品装着装置について説明したが、
基板搬送時に基板Ｐを検出する部分は、光中継部を受光部に置き換えれば基板搬送時センサ３０bとなり、接着剤塗布装置などの基板を搬送する基板処理装置に適用できる。

そこで、基板搬送時センサ３０bとして適用すれば、基板搬送時検出を確実に行え、より生産性の向上が図れる電子部品装着装置及び基板処理装置を提供することができる。

以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

電子部品自動装着装置の平面図である。 搬送ラインの構成を模式的に示した図である。 基板位置検出センサの基板搬送時検出の実施形態を示す図である。 基板位置検出センサの基板位置決め時検出の実施形態を示す図である。 基板センサの第１の実施例のうち発光部及び受光部を示す図である。 基板センサの第１の実施例のうち光中継部を示す図である。 光中継部の第２の実施例を示す図である。 光中継部の第３の実施例を示す図である。 従来例を示す図である。

符号の説明

１：電子部品装着装置 ３： 部品供給エリア
５a、５b、５c、５d：シュート ５ms、５mp、５me：搬送モータ
５vs、５vp、５ve：搬送ベルト ５dk：基板規制部
７：受渡部 ８：シュータ左右用移動レール
１１：装着ヘッド体 １６：装着ヘッド
１９：部品認識カメラ ２０：基板バックアップ部
２１：バックアップベース ２２：バックアップピン
２３：シリンダ ２４：Ｚクランプ
２７：バックアップピン孔 ２８：電気部品(部品)
３０：基板位置検出センサ ３０b：基板搬送時センサ
３１：投光部 ３２：光中継部
３３：受光部 ３４：投光部から出力光
３５：中継光 ３６：中継光の出射径
３７：受光部３３の基板Ｐが存在しないときの受光量
４０ｔ、４０ｒ、４０ｃ、４０ｄ：光ファイバー束
４１ｔ、４２ｒ、４１ci、４１co、４１di、４１do、：マイクロレンズ
４２：発光素子 ４３：受光素子
４４t、４４r：アンプ ４５，４６：プリント基板の端部
４７：集光レンズ ５０：制御部
６１、６１：シュータにおける投光部３１、受光部３３設置用切欠き部
ＬＵ，ＬＤ，ＲＵ，ＲＤ：ブロック名
Ｐ：基板。

Claims (6)

1. プリント基板の両端に有する一対の搬送手段により前記プリント基板が所望の位置まで搬送されたことを検出し、搬送された該プリント基板を上昇させ、前記プリント基板が電子部品を装着する装着位置に位置決めされたことを検出する基板検出手段を有する電子部品装着装置であって、
   前記基板検出手段は、前記プリント基板の前記両端のうち一端側に設けられた光を出射する投光部と、前記プリント基板の前記両端の他端側であって前記投光部とに対峙する位置に設けられ前記出射光を中継し中継光を出射する光中継部と、前記一端側に設けられ前記中継光を受光する受光部と、を有し、
   前記出射光又は前記中継光のうち一方の前記プリント基板の上面と平行な平行光が前記装着位置に位置決めされた前記プリント基板の側面部で遮光されることを特徴とする電子部品装着装置。
2. 前記投光部は前記搬送手段の下側に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の電子部品装着装置。
3. 前記投光部と前記受光部との何れか一方の上端位置と前記光中継部の上端位置とが前記装着位置に位置決めされた前記プリント基板の上面の位置と同じ高さに設置され、前記何れか一方と前記光中継部との間の光は、前記プリント基板の上面と平行な平行光であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品装着装置。
4. 前記光中継部は前記出射光を中継して前記受光部に中継光を出力する中継光出力手段を有することを特徴とする請求項１に記載の電子部品装着装置。
5. 前記中継光出力手段は反射鏡でありその表面に多方面に光を反射するプリズムを有することを特徴とする請求項４に記載の電子部品装着装置。
6. 前記中継光出力手段は複数の光ファイバーが束ねられた光ファイバー束で構成され、その一端は前記発光を受光する面を、他端は前記受光部に光を出力する面を構成することを特徴とする請求項４に記載の電子部品装着装置。

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