JP6837941B2 - 基板バックアップ装置及びこれを用いた基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板の下面を支持するバックアップピンを備えた基板バックアップ装置、及びこれを用いた基板処理装置に関する。

例えば、基板上に電子部品を搭載する表面実装機では、基板が機内の所定の作業位置まで搬送され、テープフィーダ等から供給される電子部品を、吸着ノズルで吸着させると共に、前記作業位置に停止されている前記基板に実装させる。この際、前記基板は、バックアップピンを備えた基板バックアップ装置により、その下面が支持される。電子部品が実装された基板は、機外に搬出される（例えば特許文献１）。前記基板の前記作業位置への搬入に際しては、前記基板と干渉して該基板を前記作業位置にて停止させるストッパーが用いられる。

特開２００３−２８３１９６号公報

従来、前記ストッパーは、基板搬送経路の所定位置に固定的に配置されている。このため、基板のサイズ、搭載する部品のサイズ或いは基板認識カメラ等との位置関係などを考慮した適切な位置に基板を固定することができない場合がある。また、例えば切り欠き部を有する基板のように、基板の形状によっては、固定的に配置されたストッパーでは所望の位置に、基板を停止させることができないことがある。さらに、前記ストッパーは、基板搬送経路を搬送される基板と干渉するストップ位置と、前記基板と干渉しない退避位置との間で移動させる必要があるため、前記ストッパー用に別個の移動軸を具備させる必要がある。

本発明の目的は、構造を複雑化させることなく、基板を所望の位置で停止させることが可能な基板バックアップ装置、及びこれを用いた基板処理装置を提供することにある。

本発明の一局面に係る基板バックアップ装置は、基板の搬送経路の下方に配置され、複数の固定部がマトリクス状に配列された上面を有するバックアッププレートと、前記複数の固定部のうち任意の固定部に着脱可能に装着され、前記基板を下側から支持するバックアップピンと、前記複数の固定部のうち任意の固定部に着脱可能に装着され、前記搬送経路に沿って搬送される基板と干渉することで、前記基板を前記バックアッププレート上の所定位置に停止させるストッパーピンと、前記バックアッププレートを上下方向に移動させる昇降機構と、を備え、前記昇降機構は、前記ストッパーピンが前記搬送経路に沿って搬送される前記基板の搬送方向先端部と接触する一方で、前記バックアップピンが前記基板の下面に接触しないストップ高さと、前記ストッパーピンが前記基板の搬送方向先端部と接触すると共に、前記バックアップピンの頂部が前記基板の下面に接触するバックアップ高さと、前記ストッパーピン及び前記バックアップピンの双方が前記搬送経路の下方に退避したリセット高さと、の間で前記バックアッププレートを上下方向に移動させるものであり、前記ストッパーピンは直線状に延びるピンであって、前記ストッパーピンが前記固定部に装着されている状態では当該ストッパーピンは上下方向に延びている。

この基板バックアップ装置によれば、バックアッププレートにマトリクス状に備えられたバックアップピンの固定部を利用して、ストッパーピンを前記バックアッププレートの任意の位置に配置することができる。このため、基板のサイズ、搭載する部品のサイズ、或いは部品認識カメラ等との位置関係などを考慮して、前記ストッパーピンの配置を選択することで、基板の停止位置を最適化することができる。また、切欠き部を備える等、特殊な形状を有する基板に対しても、当該基板に応じて前記ストッパーピンを配置することで、所望の位置に前記基板を停止させることができる。

さらに、前記ストッパーピンは前記バックアッププレートに搭載されているので、前記バックアップピンの昇降のために備えられている昇降機構を利用して、前記ストッパーピンも昇降させることができる。従って、前記ストッパーピン用に別個の移動軸を具備させずとも、前記ストッパーピンを、基板の搬送経路を搬送される基板と干渉するストップ位置と、前記基板と干渉しない退避位置との間で移動させることが可能となる。

上記の基板バックアップ装置において、前記バックアップピン及び前記ストッパーピンは直線状に延びるピンであり、前記バックアッププレートの上面に対して直立するように前記固定部に装着され、前記固定部に装着された状態において、前記バックアップピンは第１の高さを備え、前記ストッパーピンは前記第１の高さよりも高い第２の高さを有することが望ましい。

この基板バックアップ装置によれば、前記ストッパーピンは、前記バックアップピンが有する前記第１の高さよりも高い第２の高さを有する。このため、前記昇降機構による前記バックアッププレートの上昇位置を選択することで、前記ストッパーピンにより基板を停止させる状態と、前記バックアップピンにより当該基板を支持する状態とを容易に形成することができる。

上記の基板バックアップ装置において、前記バックアップピンは、前記固定部に対して着脱自在な第１装着部と、この第１装着部から上方に延びる第１ピン部とを含み、前記第１の高さを有する第１バックアップピンであり、前記ストッパーピンは、前記固定部に対して着脱自在な第２装着部と、この第２装着部から上方に延びる第２ピン部とを含み、前記第２の高さを有する第２バックアップピンであることが望ましい。

この基板バックアップ装置によれば、前記バックアップピン及び前記ストッパーピンが、前記固定部に対して共に装着可能な第１、第２装着部を備え、ピン高さの異なる第１及び第２バックアップピンからなる。このため、前記ストッパーピンを前記バックアップピンと同等にハンドリングすることができる。例えば、基板処理装置に、バックアップピンの自動配置機構が備えられている場合、その自動配置機構を利用して、バックアップピン（前記第１バックアップピン）だけではなく、ストッパーピン（前記第２バックアップピン）も自動配置させることができる。

上記の基板バックアップ装置において、前記ストッパーピンの前記バックアッププレートへの装着位置情報を記憶する記憶手段をさらに備えることが望ましい。

この基板バックアップ装置によれば、ユーザーにより教示された前記ストッパーピンの位置や、画像認識手段によって認識された前記ストッパーピンの位置などからなる装着位置情報が、前記記憶手段に記憶される。そして、前記装着位置情報に基づいて、当該基板バックアップ装置の各種の制御を実現することが可能となる。すなわち、基板の停止位置を自在に設定したり、その基板停止位置に応じて当該基板の搬送制御を実行したりすることができる。

上記の基板バックアップ装置において、前記昇降機構は、前記ストッパーピンが前記搬送経路に沿って搬送される前記基板の搬送方向先端部と接触する一方で、前記バックアップピンが前記基板の下面に接触しないストップ高さと、前記ストッパーピンが前記基板の搬送方向先端部と接触すると共に、前記バックアップピンの頂部が前記基板の下面に接触するバックアップ高さと、前記ストッパーピン及び前記バックアップピンの双方が前記搬送経路の下方に退避したリセット高さと、の間で前記バックアッププレートを上下方向に移動させることが望ましい。

この基板バックアップ装置によれば、前記昇降機構は、前記ストップ高さ、前記バックアップ高さ及び前記リセット高さの少なくとも３段階の姿勢を取るよう、前記バックアッププレートを上下方向に移動させる。従って、基板の所定位置への停止時（ストップ高さ）、基板に対する処理作業時（バックアップ高さ）、及び基板の搬入及び搬出時（リセット高さ）において、簡単なバックアッププレートの上下位置制御によって、前記ストッパーピン及び前記バックアップピンに各々適切な姿勢を取らせることができる。

本発明の他の局面に係る基板処理装置は、基板に所定の処理を施す処理部と、前記基板に対する前記所定の処理の際に前記基板をバックアップする上記の基板バックアップ装置と、を備える。従って、上記の基板バックアップ装置の利点を有する基板処理装置、例えば基板に電子部品を実装する表面実装機や、基板表面にはんだ等を印刷するスクリーン印刷装置等を提供することができる。

本発明によれば、構造を複雑化させることなく、基板を所望の位置で停止させることが可能な基板バックアップ装置、及びこれを用いた基板処理装置を提供することができる。

図１は、本発明に係る基板バックアップ装置が適用される表面実装機の概略構成を示す平面図である。 図２は、表面実装機のヘッドユニット部分の概略構成を示す側面図である。 図３は、バックアッププレートの上面図である。 図４は、基板バックアップ装置の概略構成を示す側面図である。 図５は、本実施形態に係る表面実装機のブロック図である。 図６（Ａ）〜（Ｃ）は、基板バックアップ装置の動作を示す概略図である。 図７（Ａ）〜（Ｃ）は、基板バックアップ装置の動作を示す概略図である。 図８は、比較例に係る基板ストッパーを備えた基板バックアップ装置の概略的な上面図である。 図９（Ａ）〜（Ｃ）は、図８の比較例に係る基板バックアップ装置による、基板の停止状況を模式的に示す図である。 図１０（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施形態に係る基板バックアップ装置による、基板の停止状況を模式的に示す図である。 図１１は、基板バックアップ装置のバックアッププレートの昇降制御を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、本発明に係る基板バックアップ装置が、プリント基板に電子部品を実装する表面実装機に適用される例を示す。図１及び他の図において、ＸＹＺの方向表示が付されている。以下の説明において、Ｘ方向を左右方向（基板Ｐの移動方向）、Ｙ方向を前後方向、Ｚ方向を上下（昇降）方向という場合がある。

［表面実装機の全体構造］
図１は、本発明に係る基板バックアップ装置が適用される表面実装機１の概略構成を示す平面図、図２は、表面実装機１のヘッドユニット４部分の概略構成を示す側面図である。表面実装機１（基板処理装置）は、各種の電子部品を基板Ｐに実装する装置である。表面実装機１は、ベース部１０と、ベース部１０上に配置された基板搬送部２、部品供給部３、ヘッドユニット４（処理部）及び基板バックアップ装置５を備えている。

基板搬送部２は、電子部品が実装される基板Ｐを、図１に矢印で示す搬送経路Ｃに沿って搬送する。基板搬送部２は、ベース部１０上において、基板Ｐを搬送経路Ｃの上流から下流へ搬送する一対のコンベア２１、２２を有している。コンベア２１、２２は、基板Ｐを図１の右側から表面実装機１の機内に搬入し、所定の作業位置（図１に示す基板Ｐの位置）まで左方へ搬送して一旦停止させる。この作業位置において、電子部品が基板Ｐに実装される。前記作業位置の下方領域には、実装作業中に基板Ｐをバックアップピン７により支持する基板バックアップ装置５が配置されている。実装作業後、コンベア２１、２２は基板Ｐを左方へ搬送し、表面実装機１の左側から機外へ搬出する。

部品供給部３は、実装される電子部品Ｄを供給する。部品供給部３は、基板搬送部２の前後方向両側に配置されている。各部品供給部３は、左右方向に配列された複数のテープフィーダ３１を備えている。各テープフィーダ３１は、集積回路（ＩＣ）、トランジスタ、抵抗、コンデンサ等の小片状の電子部品を所定間隔で収容、保持したテープが巻回されたリールを保持している。テープフィーダ３１は、前記リールからテープを間欠的に繰り出し、フィーダ先端の部品供給位置に電子部品を供給する。

ヘッドユニット４は、部品供給部３から電子部品を取り出し、これを基板Ｐに実装する。ヘッドユニット４は、ベース部１０の上空にＸＹ方向に移動可能に配置され、前記部品供給位置においてテープフィーダ３１から電子部品を取り出し、前記作業位置において前記電子部品を基板Ｐの所定位置に実装する。本実施形態では、このヘッドユニット４が、基板Ｐに所定の処理を施す処理部となる。

ベース部１０の上方には、Ｘ方向に延びる支持ビーム２３が立設されている。ヘッドユニット４は、支持ビーム２３に固定されたＸ軸固定レール２４に移動可能に支持されている。また、支持ビーム２３は、両端部がＹ方向に延びるＹ軸固定レール２５に支持され、このＹ軸固定レール２５に沿ってＹ方向に移動可能である。Ｘ軸固定レール２４に対して、Ｘ軸サーボモータ２６及びボールねじ軸２７が配置され、Ｙ軸固定レール２５に対して、Ｙ軸サーボモータ２８及びボールねじ軸２９が配置されている。ヘッドユニット４は、Ｘ軸サーボモータ２６によるボールねじ軸２７の回転駆動によってＸ方向に移動し、Ｙ軸サーボモータ２８によるボールねじ軸２９の回転駆動によってＹ方向に移動する。

ヘッドユニット４には、電子部品を保持して搬送するための複数の実装用ヘッド４Ｈが搭載されている。図１、図２では、合計８本の実装用ヘッド４ＨがＸ方向に一列に配置されている例を示している。各ヘッド４Ｈは、Ｚ方向（上下方向）に延びるシャフトと、該シャフトの下端に装着された吸着ノズルとを含む。前記シャフトは、ヘッドユニット４に対して昇降及びノズル中心軸（Ｒ軸）回りの回転が可能とされている。前記吸着ノズルは、電子部品を吸着して保持し、これを基板Ｐの表面（部品搭載面）に搭載することが可能である。

基板バックアップ装置５は、ヘッドユニット４による電子部品の実装の際（所定の処理の際）に、基板Ｐを下側から持ち上げて支持（バックアップ）する。基板Ｐが下側から基板バックアップ装置５で支持されることで、電子部品の基板Ｐへの実装を安定的に行わせることができる。基板バックアップ装置５は、バックアッププレート６と、バックアッププレート６の上面６Ａに植設されるバックアップピン７と、バックアッププレート６を上下方向に移動させるバックアップ昇降機構５１とを含む。この基板バックアップ装置５については、後記で詳述する。

表面実装機１は、撮像手段として、部品認識カメラ１１及び基板認識カメラ４１を備えている。部品認識カメラ１１は、ベース部１０に組み込まれ、ベース部１０の上方（Ｚ方向）を撮像視野とするカメラである。部品認識カメラ１１の主たる役目は、実装用ヘッド４Ｈによる当該電子部品の保持状態を画像認識するために、実装用ヘッド４Ｈの吸着ノズルに吸着された電子部品を下面側から撮像することにある。部品認識カメラ１１の撮像により得られた画像データ上で、電子部品の中心位置と前記吸着ノズルの基準位置とのズレ量（Ｘ軸、Ｙ軸方向の位置ズレ量）、及びＲ軸方向の回転ズレ量が検知される。これらズレ量が部品実装時に参照され、前記位置ズレ量及び前記回転ズレ量に応じた補正が行われることで、電子部品が正確に基板Ｐの所定の実装位置に実装される。

基板認識カメラ４１は、ヘッドユニット４の左側部に固定的に搭載され、コンベア２１、２２により表面実装機１の前記作業位置に搬入された基板Ｐの上面に付設されている各種マーク、例えばフィデューシャルマークを撮像する。前記フィデューシャルマークは、搬入された基板Ｐの前記作業位置の原点座標に対する位置ズレ量を検知するためのマークである。また、基板認識カメラ４１は、バックアップピン７が装着されたバックアッププレート６も撮像対象とする。バックアッププレート６の画像に基づき、バックアップピン７がバックアッププレート６の所望の位置に装着されているか否かが確認される。

表面実装機１は、バックアップピン７の移載動作のために、ピンステーション３２及びピン着脱機構４２を備えている。ピンステーション３２は、バックアップピン７を立設状態で保管するエリアである。ピンステーション３２は、バックアップピン７のうち、バックアッププレート６に装着する必要のないバックアップピン７や、基板Ｐの種類変更を伴う段取り時などに、バックアッププレート６から撤去されたバックアップピン７を一時的に保管する場所として利用される。

ピン着脱機構４２は、ヘッドユニット４の右側部に搭載され、バックアップピン７を移載させるためのチャック部４２１を備える。チャック部４２１はヘッドユニット４に対して昇降し、バックアップピン７の上端付近の把持と、その把持の解除とを実行することが可能である。ヘッドユニット４のＸＹ移動によって、ピン着脱機構４２（チャック部４２１）がバックアッププレート６上で、若しくはバックアッププレート６とピンステーション３２との間で移動される。

すなわち、チャック部４２１が把持ターゲットとするバックアップピン７に位置合わせされ、下降された後に、当該バックアップピン７を把持する。そして、バックアップピン７を把持した状態でチャック部４２１が上昇され、バックアッププレート６又はピンステーション３２の所定位置まで移動される。しかる後、前記所定位置でチャック部４２１が下降され、バックアップピン７の把持が解除される。このようなバックアップピン７の移動は、ユーザーから与えられるバックアップピン７のバックアッププレート６への装着に関する教示データや、基板認識カメラ４１によるバックアップピン７のバックアッププレート６への装着状態の認識結果等に基づいて実行される。

［基板バックアップ装置の詳細］
上述の通り、基板バックアップ装置５は、バックアッププレート６、バックアップピン７及びバックアップ昇降機構５１を含む。図３は、バックアッププレート６の上面図、図４は、基板バックアップ装置５の概略構成を示す側面図である。

バックアッププレート６は、基板Ｐの搬送経路Ｃ（図１）の下方に配置され、バックアップピン７を保持するための基台であって、プレート本体６１及び複数のピン孔６２（複数の固定部）を含む。プレート本体６１は、矩形の平板からなり、搬送経路Ｃを搬送される基板Ｐの下面と対向することになる上面６Ａを含む。ピン孔６２は、バックアップピン７が植設される固定孔であって、上面６Ａにマトリクス状に配列されている。ピン孔６２のＸ方向及びＹ方向の配列ピッチは、５ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。プレート本体６１の適所には、バックアッププレート６をバックアップ昇降機構５１の固定台５２に取り付けるために、締結ボルト６３による締結部が設けられている。

バックアップピン７は、基板Ｐを支持するという本来的な役目を果たす第１バックアップピン７１（バックアップピン）と、搬送経路Ｃを搬送される基板Ｐを停止させるストッパーピンとしての役目を果たす第２バックアップピン７２（ストッパーピン）とを含む。第１バックアップピン７１は、バックアッププレート６が備える複数のピン孔６２のうち任意のピン孔６２に着脱可能に装着され、基板Ｐを下側から支持する。第２バックアップピン７２も、複数のピン孔６２のうち任意のピン孔６２に着脱可能に装着され、搬送経路Ｃに沿って搬送される基板Ｐと干渉することで、基板Ｐをバックアッププレート６上の所定位置に停止させる。なお、第２バックアップピン７２は実質的には基板Ｐをバックアップしないが、ピン着脱機構４２及びピンステーション３２において、第１バックアップピン７１と同様にハンドリングされるので、「バックアップピン」と呼称している。

第１バックアップピン７１及び第２バックアップピン７２は、いずれもＺ方向に直線状に延びるピンであり、バックアッププレート６の上面６Ａに対して直立するようにピン孔６２に装着される。第１バックアップピン７１は、ピン孔６２に対して着脱自在な第１装着部７３と、この第１装着部７３から上方に延びる第１ピン部７４とを含む。第１装着部７３は、ピン孔６２に嵌合する凸部を下端に備え、ピン孔６２よりも外径が大きい円柱状の部分である。第１ピン部７４は、第１装着部７３よりも小径の細長い円柱体であり、その上端面が基板Ｐの下面に接触することにより、当該基板Ｐを支持する。

第２バックアップピン７２は、ピン孔６２に対して着脱自在な第２装着部７５と、この第２装着部７５から上方に延びる第２ピン部７６とを含む。第２装着部７５は、第１装着部７３と同一の部分であって、ピン孔６２に嵌合する凸部を下端に備える円柱状の部分である。第２ピン部７６は、第２装着部７５よりも小径の細長い円柱体であって、第１ピン部７４よりもＺ方向の長さが長く設定されている。この第２ピン部７６の側周壁の、第１ピン部７４よりも高い領域は、搬送経路Ｃに沿って搬送される基板Ｐの搬送方向の先端縁と当接する領域である。

第１バックアップピン７１は、バックアッププレート６に装着された状態で、上面６ＡからのＺ方向の突出高さにおいて第１高さｈ１を有している。これに対し、第２バックアップピン７２は、バックアッププレート６に装着された状態で、Ｚ方向に第１高さｈ１よりも高い第２の高さｈ２を備えている（ｈ１＜ｈ２）。第１高さｈ１及び第２高さｈ２は任意に設定できるが、例えばｈ２をｈ１の１．５倍〜３倍程度に設定することができる。

バックアップ昇降機構５１は、バックアッププレート６を昇降させる機構であって、固定台５２及び支柱５３を備える。固定台５２は、矩形の平板からなり、プレート本体６１の下面に接して配置される。固定台５２には、締結ボルト６３によってプレート本体６１が固定される。支柱５３は、固定台５２を支持しており、エアシリンダ等によってＺ方向に伸縮する。すなわち、支柱５３が伸長することで固定台５２が上昇し、これによりバックアッププレート６が上昇される。逆に、支柱５３が縮むことで、バックアッププレート６が下降される。図６及び図７に基づき後述するが、バックアップ昇降機構５１は、バックアッププレート６を、少なくともリセット高さＨ１、ストップ高さＨ２及びバックアップ高さＨ３の間で上下方向に移動させる。

［表面実装機の電気的構成］
図５は、表面実装機１の電気的構成を示すブロック図である。表面実装機１は、図１及び図２に示した構造部に加えて、センサー２０、Ｚ軸サーボモータ４３、Ｒ軸サーボモータ４４、基板搬送モータ４５及び制御部８を備えている。

センサー２０は、温度センサー等の環境センサー、位置センサー、圧力センサー等、表面実装機１の制御のために必要な情報を取得する。本実施形態では、センサー２０の一つとして、基板Ｐがストッパーピンの役目を果たす第２バックアップピン７２に当止したことを検知するセンサーを具備している。

Ｚ軸サーボモータ４３は、ヘッドユニット４の実装用ヘッド４ＨをＺ方向に移動（昇降）させる駆動源である。Ｒ軸サーボモータ４４は、実装用ヘッド４ＨをＺ軸回りに回転させる駆動源である。なお、上述の通り、Ｘ軸サーボモータ２６、Ｙ軸サーボモータ２８は、それぞれヘッドユニット４をＸ方向、Ｙ方向に移動させるための駆動源である。基板搬送モータ４５は、コンベア２１、２２を備える基板搬送部２を駆動するための駆動源である。

制御部８は、マイクロコンピューター等からなり、表面実装機１の動作を統括的に制御する。制御部８は、所定のプログラムが実行されることで、機能的に撮像制御部８１、画像処理部８２、演算処理部８３、軸制御部８４、搬送制御部８５、昇降制御部８６、ピン着脱制御部８７及び記憶部８８を有するように動作する。

撮像制御部８１は、部品認識カメラ１１及び基板認識カメラ４１の撮像動作を制御する。具体的には撮像制御部８１は、基板Ｐのフィデューシャルマークを基板認識カメラ４１に撮像させる動作、実装用ヘッド４Ｈに吸着された電子部品を部品認識カメラ１１に撮像させる動作を制御する。さらに本実施形態において撮像制御部８１は、バックアップピン７の配置状況を認識させるために、バックアッププレート６の上面６Ａを基板認識カメラ４１に撮像させる動作を制御する。

画像処理部８２は、部品認識カメラ１１及び基板認識カメラ４１によって取得された画像データに、形状認識のためのエッジ検出処理等の画像処理を行う。当該画像処理によって、前記フィデューシャルマーク、前記電子部品及びバックアップピン７などの位置情報が認識される。

演算処理部８３は、表面実装機１の制御のために必要な各種の演算処理を行う。演算処理部８３は、さらに、センサー２０が取得した各所の情報に基づき、状況認識、制御条件変更のための演算処理を行う。

軸制御部８４は、Ｘ軸サーボモータ２６及びＹ軸サーボモータ２８の駆動を制御することによって、ヘッドユニット４をＸＹ方向に移動させる。これにより、ヘッドユニット４に搭載されている実装用ヘッド４Ｈ、基板認識カメラ４１及びピン着脱機構４２のＸＹ方向の位置が制御される。また軸制御部８４は、Ｚ軸サーボモータ４３及びＲ軸サーボモータ４４の駆動を制御することによって、実装用ヘッド４Ｈの昇降及びＺ軸回りの回転の動作を制御する。これにより、実装用ヘッド４Ｈに吸着された電子部品の基板Ｐへの実装、電子部品の回転位置調整が実行される。

搬送制御部８５は、コンベア２１、２２による基板Ｐの搬送経路Ｃに沿った基板の搬送及び停止の動作を実行させるために、基板搬送モータ４５を制御する。かかる制御によって、基板Ｐの表面実装機１内の前記作業位置への搬入、当該作業位置からの搬出動作が制御される。

昇降制御部８６は、バックアッププレート６による基板Ｐの昇降動作を制御するためにバックアップ昇降機構５１を制御する。すなわち、昇降制御部８６は、バックアップ昇降機構５１に具備されているエアシリンダ等の駆動を制御することで、支柱５３の伸長度合いを制御し、バックアッププレート６を所望の高さ位置に移動させる。この昇降制御部８６によるバックアッププレート６の高さ位置制御の具体例については、図６及び図７に基づき後記で詳述する。

ピン着脱制御部８７は、バックアップピン７のバックアッププレート６又はピンステーション３２への装着及びその取り外し動作を実行させるために、ピン着脱機構４２を制御する。例えばピン着脱制御部８７は、チャック部４２１を駆動するサーボモータがピン着脱機構４２に備えられている場合、前記サーボモータの駆動を制御することで、チャック部４２１によるバックアップピン７の把持及びその解除を制御する。

記憶部８８は、基板Ｐの種類に応じた。バックアップピン７のバックアッププレート６への装着位置情報を記憶する。この装着位置情報には、ストッパーピンとしての役目を果たす第２バックアップピン７２の、基板Ｐの種類毎のバックアッププレート６への装着位置情報が含まれる。前記装着位置情報は、例えばユーザーによる教示によって制御部８に与えられる。あるいは、基板Ｐの種類に応じた段取り替え時や、非常停止からの再開時等において、基板認識カメラ４１によりバックアッププレート６を撮像させ、その画像に基づいて前記装着位置情報が取得される。そして、記憶部８８に格納された装着位置情報に基づいて第１、第２バックアップピン７１、７２をバックアッププレート６へ植設することで、基板Ｐの停止位置を自在に設定したり、その基板停止位置に応じて当該基板Ｐの搬送制御を実行したりすることができる。

［バックアッププレートの昇降制御について］
図６（Ａ）〜図７（Ｃ）は、昇降制御部８６によるバックアッププレート６の昇降制御の具体例を示す概略図である。これらの図において、バックアップ昇降機構５１の固定台５２の記載は省かれている。また、基板Ｐの搬送経路Ｃの高さが一点鎖線で示されており、その搬送方向は図の左方から右方へ向かう方向としている。ストッパーピンとなる第２バックアップピン７２は、搬送方向の最も下流側に植設され、基板Ｐを下側から支持する複数の第１バックアップピン７１が、第２バックアップピン７２よりも搬送方向上流側に植設されている。

図６（Ａ）は、表面実装機１の運転開始時の初期状態におけるバックアッププレート６の姿勢であって、バックアッププレート６がリセット高さＨ１に位置している状態を示している。リセット高さＨ１は、第１、第２バックアップピン７１、７２の双方が搬送経路Ｃの下方に退避する高さである。リセット高さＨ１に設定される場合、昇降制御部８６は、第２バックアップピン７２の頂部が搬送経路Ｃよりも下方に位置するように、支柱５３を介してバックアッププレート６を下降させる。従って、バックアッププレート６がリセット高さＨ１にあるとき、基板Ｐは搬送経路Ｃを自在に通過できる。

図６（Ｂ）は、コンベア２１、２２によって表面実装機１へ基板Ｐが搬入されている状態、乃至は、前記搬入の実行を待つ待機状態のバックアッププレート６の姿勢を示している。この場合、昇降制御部８６は、バックアッププレート６をストップ高さＨ２に位置させる。ストップ高さＨ２は、リセット高さＨ１よりも所定高さだけバックアッププレート６が上昇された高さである。ストップ高さＨ２では、第２バックアップピン７２が搬送経路Ｃ上に突出して当該搬送経路Ｃに沿って搬送される基板Ｐの搬送方向先端部と接触する一方で、第１バックアップピン７１が基板Ｐの下面に接触しない。

ストップ高さＨ２にバックアッププレート６が位置する状態では、搬送経路Ｃを搬送される基板Ｐは、その搬送方向先端部が第２バックアップピン７２に当止されることになる。基板Ｐが第２バックアップピン７２に当止したことは、センサー２０により検知される。この検知に応じて、搬送制御部８５は基板搬送モータ４５を停止させ、コンベア２１、２２による基板Ｐの搬送が停止される。もちろん、コンベア２１、２２を停止させず、空転状態としても良い。なお、第２バックアップピン７２のようなストッパーを用いることなく、コンベア２１、２２の基準位置からの駆動時間を制御要素として基板Ｐを所定位置に停止させることは可能である。しかし、この場合、基板Ｐとコンベア２１、２２との滑り等に起因した誤差が発生するため、本実施形態の如きストッパー方式の方が優れている。

図６（Ｃ）は、基板Ｐの搬入が完了し、実装用ヘッド４Ｈにより電子部品の実装が行われる状態を示している。この場合、昇降制御部８６は、バックアッププレート６をバックアップ高さＨ３に位置させる。バックアップ高さＨ３は、ストップ高さＨ２よりもさらに所定高さだけバックアッププレート６が上昇された高さである。バックアップ高さＨ３では、第２バックアップピン７２が基板Ｐの搬送方向先端部と接触すると共に、第１バックアップピン７１の頂部が基板Ｐの下面に接触して当該基板Ｐを押し上げる。これにより、基板Ｐは第１バックアップピン７１で下面が支持され、且つ、コンベア２１、２２から持ち上げられた状態となる。

図７（Ａ）は、基板Ｐへの電子部品の実装が完了し、当該基板Ｐの表面実装機１からの搬出を待つ状態を示している。この場合、昇降制御部８６は、バックアッププレート６を図６（Ｃ）のバックアップ高さＨ３からストップ高さＨ２に下降させる。この状態では、第２バックアップピン７２で基板Ｐの搬送方向先端部が当止されているので、たとえコンベア２１、２２が駆動されても、基板Ｐは搬送方向下流側には移動しない。

図７（Ｂ）は、基板Ｐが表面実装機１から搬出されている状態を示している。この場合、昇降制御部８６は、バックアッププレート６を図７（Ａ）のストップ高さＨ２から、さらにリセット高さＨ１まで下降させる。この状態では、第２バックアップピン７２と基板Ｐとの干渉は解除されるので、基板Ｐはコンベア２１、２２によって搬送方向下流側に移動（搬出）される。

図７（Ｃ）は、先に処理された基板Ｐに続く次の基板Ｐの搬入を待つ状態を示している。この場合、昇降制御部８６は、バックアッププレート６をリセット高さＨ１からストップ高さＨ２へ上昇させる。従って、次の基板Ｐが表面実装機１に搬入された場合、当該基板Ｐは、第２バックアップピン７２で当止されることになる。

［ストッパーピンの位置を自在に設定できる利点］
本実施形態では、バックアッププレート６にマトリクス状に配設されたピン孔６２を利用して、第２バックアップピン７２をバックアッププレート６の任意の位置に配置することができる。従って、基板Ｐのサイズや形状、搭載する電子部品のサイズ、或いは部品認識カメラ１１等との位置関係などを考慮して、第２バックアップピン７２の配置を選択することで、実装対象の基板Ｐを最適な位置で停止させることができる。この点を、比較例を交えて説明する。

図８は、比較例に係る基板ストッパー６４を備えた基板バックアップ装置の概略的な上面図である。基板ストッパー６４は、基板Ｐの搬送経路Ｃに臨む所定位置に固定的に配置されたストッパーである。基板ストッパー６４は、搬送経路Ｃを搬送される基板Ｐと干渉するストップ位置と、基板Ｐと干渉しない退避位置との間での移動を実現する専用の移動軸を具備している。ここでは、バックアッププレート６上の搬送方向下流端付近に、基板ストッパー６４が配置されている例を示している。部品認識カメラ１１は、バックアッププレート６上の搬送方向中央付近の位置に配置されている。

図９（Ａ）〜（Ｃ）は、上記比較例に係る基板バックアップ装置による、各種基板Ｐの停止状況を模式的に示す図である。図９（Ａ）は、搬送方向の幅が比較的長い基板Ｐ１がコンベア２１、２２で搬送されている例を示している。基板Ｐ１の搬送方向先端部が基板ストッパー６４に当止され、バックアップピン７Ａで当該基板Ｐ１が下側から支持されている。基板Ｐ１の搬送方向における基板中心Ｐ１Ｃは、基板Ｐ１が長尺基板であるため、部品認識カメラ１１の配置中心位置から搬送方向上流側にずれている。

電子部品を吸着した実装用ヘッド４Ｈ（ヘッドユニット４）は、その実際の吸着状態を画像認識するために、基板Ｐ１へ当該電子部品を搭載する前に部品認識カメラ１１の上空を通過する。このため、基板中心Ｐ１Ｃに対して、部品認識カメラ１１の配置中心位置が偏心していると、実装用ヘッド４Ｈが部品認識カメラ１１の上空を通過後に基板Ｐ１上の実装位置まで移動する距離の長くなる領域が、基板Ｐ１上に発生する。図９（Ａ）の例では、基板Ｐ１の搬送方向後端縁付近の実装位置に対しては、実装用ヘッド４Ｈの移動距離が長くなる。この場合、移動距離が長くなる分、移動に要する時間も長くなり、部品実装の効率が低下する。

図９（Ｂ）は、搬送方向の幅が比較的短い基板Ｐ２がコンベア２１、２２で搬送されている例を示している。基板Ｐ２の搬送方向先端部が基板ストッパー６４に当止され、バックアップピン７Ａで当該基板Ｐ２が下側から支持されている。この場合、基板Ｐ２の基板中心Ｐ２Ｃは、基板Ｐ２が短尺基板であることから、部品認識カメラ１１の配置中心位置よりも搬送方向下流側に位置する。このため、部品認識カメラ１１の上空を通過後、基板Ｐ２の搬送方向先端部付近の実装位置に向かう実装用ヘッド４Ｈの移動経路が長くなる。従って、この場合も部品実装の効率が低下する。

図９（Ｃ）は、搬送方向先端部付近に切り欠き部ＰＡを有する基板Ｐ３がコンベア２１、２２で搬送されている例を示している。切り欠き部ＰＡの位置において基板Ｐ３の搬送方向先端部が基板ストッパー６４に当止され、バックアップピン７Ａで当該基板Ｐ３が下側から支持されている。ここでは、本来の搬送方向先端部ではなく、切り欠き部ＰＡの位置で基板ストッパー６４に当止されることで、基板Ｐ３が想定よりも搬送方向下流に搬送された位置で停止している状態を表している。

この例のように、基板ストッパー６４の配置位置と基板Ｐ３の切り欠き部ＰＡとが一致してしまうと、当該基板Ｐ３を設定通りの位置に停止させることができないケースが生じ得る。図９（Ｃ）では、基板Ｐ３が想定よりも搬送方向下流に搬送された結果、基板Ｐ３を支持するものとしてバックアッププレート６に装着されたバックアップピン７Ａのうち、搬送方向上流に位置するバックアップピン７ＡＥが、基板Ｐ３を支持していない状態を例示している。このような状態では、良好な部品実装動作が確保できない場合がある。

図１０（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施形態に係る基板バックアップ装置５による、基板の停止状況を模式的に示す図である。図１０（Ａ）は、先に図９（Ａ）に示した長尺の基板Ｐ１がコンベア２１、２２で搬送されている例を示している。基板Ｐ１の搬送方向先端部Ｐ１Ｆがストッパーピンとなる第２バックアップピン７２Ａに当止され、第１バックアップピン７１Ａで当該基板Ｐ１が下側から支持されている。長尺の基板Ｐ１の場合、第２バックアップピン７２Ａは、例えばバックアッププレート６上の搬送方向の最も下流端に位置するピン孔６２に植設される。このような第２バックアップピン７２Ａで端縁Ｐ１Ｆが当止されることにより、図９（Ａ）の比較例に比べ、バックアッププレート６のより下流端付近で基板Ｐ１を停止させることができる。

その結果、基板Ｐ１の基板中心Ｐ１Ｃが、部品認識カメラ１１の配置中心位置に近い位置にて、当該基板Ｐ１を停止させることができる。従って、実装用ヘッド４Ｈが部品認識カメラ１１の上空を通過後に移動する距離を、全般的に短くすることができる。すなわち、図９（Ａ）の比較例のような、実装用ヘッド４Ｈの移動距離が極端に長くなってしまう実装位置の発生が防止され、部品実装の効率を高めることができる。

図１０（Ｂ）は、先に図９（Ｂ）に示した短尺の基板Ｐ２がコンベア２１、２２で搬送されている例を示している。基板Ｐ２の搬送方向先端部Ｐ２Ｆが第２バックアップピン７２Ｂに当止され、第１バックアップピン７１Ｂで当該基板Ｐ２が下側から支持されている。このような短尺の基板Ｐ２の場合、第２バックアップピン７２Ｂは、図９（Ｂ）の基板ストッパー６４よりも上流側に位置しているピン孔６２に植設される。換言すると、基板Ｐ２の基板中心Ｐ２Ｃが、部品認識カメラ１１の配置中心位置と一致する位置で当該基板Ｐ２が停止するよう、第２バックアップピン７２Ｂの植設位置が選定される。これにより、実装用ヘッド４Ｈの移動経路を短くし、部品実装の効率を高めることができる。

図１０（Ｃ）は、先に図９（Ｃ）に示した切り欠き部ＰＡを有する基板Ｐ３がコンベア２１、２２で搬送されている例を示している。切り欠き部ＰＡの位置ではなく、基板Ｐ３の搬送方向先端部Ｐ３Ｆが第２バックアップピン７２Ｃに当止され、第１バックアップピン７１Ｃで当該基板Ｐ３が下側から支持されている。ここでは、第２バックアップピン７２Ｃは、図９（Ｃ）の基板ストッパー６４よりもコンベア２１、２２の幅方向の中央寄りに位置しているピン孔６２に植設される。これにより、第２バックアップピン７２Ｃが切り欠き部ＰＡの位置で基板Ｐ３に当接することを回避でき、当該基板Ｐ３を設定通りの位置に停止させることができる。また、基板Ｐ３の搬送方向後端縁Ｐ３Ｒの付近も、第１バックアップピン７１Ｃで支持させることができる。

以上の通り、本実施形態の基板バックアップ装置５によれば、基板Ｐ１〜Ｐ３のサイズや形状、部品認識カメラ１１との位置関係などを考慮して、第２バックアップピン７２Ａ〜７２Ｃの配置を自在に選択することができる。これにより、基板Ｐ１〜Ｐ３の表面実装機１内における停止位置を最適化し、部品実装の効率を高めると共に、安定的な部品実装を確保することができる。

［動作フロー］
続いて、本実施形態の基板バックアップ装置５におけるバックアッププレート６の昇降制御を、図１１に示すフローチャートに基づいて説明する。表面実装機１の運転が開始されると、制御部８の昇降制御部８６（図５）は、バックアッププレート（ＢＰ）６を、図６（Ａ）のリセット高さＨ１からストップ高さＨ２まで上昇させる（ステップＳ１）。この後、搬送制御部８５はコンベア２１、２２を駆動させて、基板Ｐを表面実装機１内の作業位置に向けて搬入させる。

昇降制御部８６は、基板Ｐの搬入中であるか否か、つまり基板がストッパーピンとしての第２バックアップピン７２に当止されたか否かを判定する（ステップＳ２）。具体的には、基板Ｐの存在を検知するセンサー２０が、第２バックアップピン７２による当止位置に当該基板Ｐが到達したことを検知した場合に、昇降制御部８６は、基板Ｐの搬入が完了したと判定する。基板Ｐの搬入が完了していない場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、昇降制御部８６は待機する。

基板Ｐの搬入が完了すると（ステップＳ２でＮＯ）、昇降制御部８６はバックアッププレート６を、現状のストップ高さＨ２から図６（Ｃ）に示すバックアップ高さＨ３まで上昇させる（ステップＳ３）。これにより、基板Ｐは第１バックアップピン７１によって下側から支持され、実装用ヘッド４Ｈによる基板Ｐに対する電子部品の実装が可能な状態となる。

昇降制御部８６は、基板Ｐに対する電子部品の実装中であるか否か、すなわち軸制御部８４が電子部品の実装のための動作を実装用ヘッド４Ｈに実行させているか否かを判定する（ステップＳ４）。電子部品の実装中である場合（ステップＳ４でＹＥＳ）、現状のバックアップ高さＨ３を維持するべく、昇降制御部８６は待機する。

一方、電子部品の実装が完了した場合（ステップＳ４でＮＯ）、昇降制御部８６は実装が完了した基板Ｐの搬送方向下流側において、基板Ｐが存在しているか否かを判定する（ステップＳ５）。これは、コンベア２１、２２上に先に処理した基板Ｐが滞留している場合、処理を終えたばかりの基板Ｐを搬出待ちの状態とする必要があるからである。

下流側に基板Ｐが存在している場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、昇降制御部８６は、バックアッププレート６を、図７（Ａ）に示すように、現状のバックアップ高さＨ３からストップ高さＨ２まで下降させる（ステップＳ６）。これにより、基板Ｐは、第１バックアップピン７１による支持状態は解除されるが、第２バックアップピン７２で当止された状態は継続され、搬出待ちの状態となる。

一方、下流側に基板Ｐが存在していない場合（ステップＳ５でＮＯ）、昇降制御部８６は、バックアッププレート６を、図７（Ｂ）に示すように、現状のバックアップ高さＨ３又はストップ高さＨ２から、リセット高さＨ１まで下降させる（ステップＳ７）。これにより、基板Ｐはコンベア２１、２２によって下流側へ搬出可能な状態となる。

その後、昇降制御部８６は、基板Ｐの搬出が完了したか否かを判定する（ステップＳ８）。基板Ｐの搬出中である場合（ステップＳ８でＹＥＳ）、現状のリセット高さＨ１を維持するべく、昇降制御部８６は待機する。これに対し、基板Ｐの搬出が完了した場合（ステップＳ８でＮＯ）、ステップＳ１に戻り、昇降制御部８６はバックアッププレート６をリセット高さＨ１からストップ高さＨ２まで上昇させ、次に処理される基板Ｐの搬入待ちも状態とするものである。

［作用効果］
以上説明した、本発明に係る基板バックアップ装置５が適用された表面実装機１によれば、バックアッププレート６にマトリクス状に備えられたピン孔６２を利用して、ストッパーピンとなる第２バックアップピン７２をバックアッププレート６の任意の位置に配置することができる。このため、基板Ｐのサイズ、搭載する電子部品のサイズ、或いは部品認識カメラ１１等との位置関係などを考慮して、第２バックアップピン７２の配置を選択することで、基板Ｐの表面実装機１内における停止位置を最適化することができる。また、切欠き部ＰＡを備える等、特殊な形状を有する基板Ｐ３に対しても、当該基板Ｐ３に応じて第２バックアップピン７２Ｃを配置することで、所望の位置に基板Ｐ３を停止させることができる。

さらに、ストッパーピンの役目を果たす第２バックアップピン７２はバックアッププレート６に搭載されているので、基板Ｐを下側から支持する第１バックアップピン７１の昇降のために備えられているバックアップ昇降機構５１を利用して、第２バックアップピン７２も昇降させることができる。従って、第２バックアップピン７２用に別個の移動軸を具備させずとも、第２バックアップピン７２を、基板の搬送経路Ｃを搬送される基板Ｐと干渉するストップ高さＨ２と、前記基板と干渉しないリセット高さＨ１との間で移動させることができる。

第２バックアップピン７２は、第１バックアップピン７１が有する第１高さｈ１さよりも高い第２高さｈ２を有する。このため、バックアップ昇降機構５１によるバックアッププレート６の上昇位置を選択することで、第２バックアップピン７２により基板Ｐを停止させる状態（ストップ高さＨ２）と、第１バックアップピン７１により当該基板Ｐを支持する状態（バックアップ高さＨ３）とを容易に形成することができる。

また、第１、第２バックアップピン７１、７２は、ピン孔６２に対して共に装着可能な第１、第２装着部７３、７５を備え、両者はピン高さｈ１、ｈ２が異なるだけの共通構造を備えたピンからなる。このため、第１バックアップピン７１及び第２バックアップピン７２を同等にハンドリングすることができる。このため、表面実装機１に本来的に具備されているバックアップピン７のピン着脱機構４２を利用して、バックアップピン（第１バックアップピン７１）だけではなく、ストッパーピン（第２バックアップピン７２）も自動配置させることができる。

［変形実施形態の説明］
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では本発明の基板クランプ装置を表面実装機１に適用する例を示した。基板クランプ装置は、他の基板処理装置にも適用可能である。例えば、プリント基板の表面に半田ペーストを塗布するスクリーン印刷装置において、スクリーン印刷処理時に基板を下側から支持する装置として、本発明に係る基板処理装置を適用することができる。

１ 表面実装機（基板処理装置）
１１ 部品認識カメラ
４ ヘッドユニット（処理部）
４Ｈ 実装用ヘッド
５ 基板バックアップ装置
５１ バックアップ昇降機構（昇降機構）
６ バックアッププレート
６Ａ 上面
６２ ピン孔（固定部）
７ バックアップピン
７１ 第１バックアップピン（バックアップピン）
７２ 第２バックアップピン（ストッパーピン）
７３ 第１装着部
７４ 第１ピン部
７５ 第２装着部
７６ 第２ピン部
８ 制御部
８８ 記憶部（記憶手段）
Ｃ 搬送経路
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 基板
Ｈ１ リセット高さ
Ｈ２ ストップ高さ
Ｈ３ バックアップ高さ
ｈ１ 第１高さ
ｈ２ 第２高さ

Claims (5)

1. 基板の搬送経路の下方に配置され、複数の固定部がマトリクス状に配列された上面を有するバックアッププレートと、
   前記複数の固定部のうち任意の固定部に着脱可能に装着され、前記基板を下側から支持するバックアップピンと、
   前記複数の固定部のうち任意の固定部に着脱可能に装着され、前記搬送経路に沿って搬送される基板と干渉することで、前記基板を前記バックアッププレート上の所定位置に停止させるストッパーピンと、
   前記バックアッププレートを上下方向に移動させる昇降機構と、
   を備え、
   前記昇降機構は、
   前記ストッパーピンが前記搬送経路に沿って搬送される前記基板の搬送方向先端部と接触する一方で、前記バックアップピンが前記基板の下面に接触しないストップ高さと、
   前記ストッパーピンが前記基板の搬送方向先端部と接触すると共に、前記バックアップピンの頂部が前記基板の下面に接触するバックアップ高さと、
   前記ストッパーピン及び前記バックアップピンの双方が前記搬送経路の下方に退避したリセット高さと、の間で前記バックアッププレートを上下方向に移動させるものであり、
   前記ストッパーピンは直線状に延びるピンであって、前記ストッパーピンが前記固定部に装着されている状態では当該ストッパーピンは上下方向に延びている、基板バックアップ装置。
2. 請求項１に記載の基板バックアップ装置において、
   前記バックアップピンは直線状に延びるピンであり、前記バックアッププレートの上面に対して直立するように前記固定部に装着され、
   前記固定部に装着された状態において、前記バックアップピンは第１の高さを備え、前記ストッパーピンは前記第１の高さよりも高い第２の高さを有する、基板バックアップ装置。
3. 請求項２に記載の基板バックアップ装置において、
   前記バックアップピンは、前記固定部に対して着脱自在な第１装着部と、この第１装着部から上方に延びる第１ピン部とを含み、前記第１の高さを有する第１バックアップピンであり、
   前記ストッパーピンは、前記固定部に対して着脱自在な第２装着部と、この第２装着部から上方に延びる第２ピン部とを含み、前記第２の高さを有する第２バックアップピンである、基板バックアップ装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板バックアップ装置において、
   前記ストッパーピンの前記バックアッププレートへの装着位置情報を記憶する記憶手段をさらに備える、基板バックアップ装置。
5. 基板に所定の処理を施す処理部と、
   前記基板に対する前記所定の処理の際に前記基板をバックアップする請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板バックアップ装置と、
   を備える基板処理装置。

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