JP4371313B2 - 生産装置及び生産方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンベアによって作業ステーションに搬送されてくる基板をクランプする機能を備えた生産装置及び生産方法に関する発明である。

例えば、回路基板に電子部品を実装する部品実装機においては、特許文献１（特開２００１−１９６７９９号公報）に記載されているように、コンベアによって基板を部品実装位置に搬送し、この部品実装位置で、基板をその下方からリフト部材により持ち上げて、その上方に位置するクランプ部材とリフト部材との間に該基板を挟み付けてクランプした後、該基板の上面に設けられた基準マークをカメラで撮像して、その画像データに基づいて基準マークの位置（ひいては基板の位置）を検出し、該基準マークの検出位置を基準にして基板に対する部品実装位置を補正して部品実装作業を行うようにしている。

この場合、基板のクランプ完了後に基板の基準マークをカメラで撮像して部品の実装作業を開始するようにしているため、クランプ完了時期を次のようにして判定するようにしている。使用する基板の厚みは一定とは限らず、薄い基板もあれば、厚い基板もあるため、クランプ動作中に上昇するリフト部材とクランプ部材との隙間が仕様範囲内の基板の最大厚みに相当する所定値に達したときにＯＮ作動するオートスイッチを設けている。そして、仕様範囲内の最小厚みの基板をクランプする場合に、オートスイッチのＯＮ作動後にクランプ動作が完了するまでの残り動作時間を予め実験等により設定しておき、実際のクランプ動作時には、基板の厚みとは関係なく、オートスイッチのＯＮ作動後に予め設定された残り動作時間が経過した時点で、クランプ完了と判断して、基板に対する作業（基準マークの撮像、部品の実装）を開始するようにしている。
特開２００１−１９６７９９号公報（第７頁等）

しかし、上記従来のクランプ完了の判定方法では、基板の厚みとは関係なく、オートスイッチのＯＮ作動後に予め設定された残り動作時間が経過するまで、クランプ完了と判断されない。このため、厚い基板をクランプする場合は、オートスイッチのＯＮ作動直後に実際にクランプ動作が完了しているにも拘らず、予め設定された残り動作時間が経過するまで、クランプ完了の判断を待たされることになり、その分、基板に対する作業（基準マークの撮像、部品の実装）の開始時期が遅れてスループット（単位時間当たりの生産量）が低下するという欠点がある。

しかも、オートスイッチのＯＮ作動から予め設定された残り動作時間が経過しても、何等かの原因でクランプ動作が完了していない場合は、クランプされていない基板に対して処理（基準マークの撮像、部品の実装）を開始してしまうことになり、部品の実装精度が悪化したり、実装不良が発生する可能性がある。

そこで、本発明の目的は、基板の厚みを問わず、実際のクランプ完了時期を精度良く検出できて、スループット向上、部品実装作業等の作業精度向上、不良発生防止を実現できると共に、現状の部品実装機等の生産装置に対しても新たなセンサ類やスイッチ類を追加することなく実施でき、コストアップの問題も回避できるようにすることである。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、コンベアによって作業ステーションに搬送されてくる基板をその下方からリフト部材により持ち上げて、その上方に位置するクランプ部材と該リフト部材との間に該基板を挟み付けてクランプした後、該基板に対して、部品実装、接着剤塗布、パターン印刷等のうちの少なくとも１つの作業を行う生産装置において、前記基板の上面に設けられた基準マークを撮像するカメラと、前記カメラで撮像した画像データに基づいて前記基準マークの位置を検出する画像処理手段と、前記画像処理手段で検出した前記基準マークの位置を基準にして前記基板に対する作業位置を補正して作業を行う制御手段とを備え、前記リフト部材を上昇させて前記基板をクランプする動作中に、前記画像処理手段によって前記基準マークの位置を検出する処理を所定周期で繰り返し、クランプ完了時期検出手段によって、前回の検出位置と今回の検出位置とを比較してクランプ完了時期を判断するようにしたものである。

この場合、基板をリフト部材により持ち上げてクランプする際に、そのクランプが完了する前は、リフト部材の上昇に応じて基板が上昇してその上面の基準マークも上昇し、その後、クランプが完了した時点で、基板の上昇が停止してその上面の基準マークの位置が一定位置に保持されるようになる。本発明はこの特性に着目し、クランプ動作中にカメラで基準マークの位置を検出する処理を所定周期で繰り返し、前回の検出位置と今回の検出位置とを比較して基板（基準マーク）の上昇が停止したと判断されるときに、クランプ完了時期と判断するものである。このようにすれば、基板の厚みを問わず、実際のクランプ完了時期を精度良く検出できて、スループット向上、部品実装作業等の作業精度向上、不良発生防止を実現できる。しかも、クランプ完了時期の検出に用いるカメラと画像処理手段は、現状の部品実装機等の生産装置にも装備されている基準マーク撮像用のカメラと画像処理手段を利用すれば良いため、現状の部品実装機等の生産装置に対しても新たなセンサ類やスイッチ類を追加することなく本発明を実施でき、コストアップの問題も回避できる。

ここで、前回の検出位置と今回の検出位置とを比較する場合は、例えば、両者の比を算出してその比がほぼ１となって基準マークの検出位置が一定位置に収束したと判断できる時点でクランプ完了時期と判断するようにしても良いが、請求項２のように、クランプ動作中に、前回の検出位置と今回の検出位置との差が検出誤差等を考慮して設定された設定値以下になった時点で、基板（基準マーク）の上昇が停止したと判断して、クランプ完了時期と判断するようにしても良い。このようにすれば、極めて簡単な演算処理によってクランプ完了時期を検出することができる。

また、請求項３のように、クランプ動作中に上昇するリフト部材とクランプ部材との隙間が仕様範囲内の基板の最大厚みを考慮して設定された所定値以下になったときに、検出作動するリフト部材検出手段を設け、このリフト部材検出手段が検出作動した後にクランプ完了時期を判断する処理を開始するようにしても良い。ここで、リフト部材検出手段は、現状の部品実装機等の生産装置にも装備されているオートスイッチを使用すれば良く、新たなセンサ類やスイッチ類を追加する必要はない。このリフト部材検出手段が検出作動した後にクランプ完了時期を判断する処理（基準マークの撮像・画像処理）を開始するようにすれば、クランプ動作開始後であっても、実際にリフト部材の位置（基板の位置）がクランプ完了の可能性がある位置に上昇するまでは、基準マークの撮像・画像処理を行わずに済み、画像処理手段の処理負荷を軽減することができる。

また、請求項４のように、クランプ完了時期検出手段によりクランプ完了時期が検出された時点で基板に対する作業（例えば部品の実装）を開始するようにしても良い。これにより、クランプ完了から最短の時間で基板に対する作業を開始することができ、スループットを向上することができる。この場合、クランプ完了時期の検出処理に用いた最後の基準マークの検出位置を用いて基板に対する作業位置（例えば部品実装位置等）を補正するようにしても良いが、クランプ完了時期の検出後に、再度、カメラで基板の基準マークの撮像して該基準マークの位置を検出し、該基準マークの検出位置を基準にして基板に対する作業位置を補正するようにしても良い。

また、請求項５のように、クランプ動作の経過時間が正常時の最長のクランプ動作時間を考慮して設定された所定時間を越えても、クランプ完了時期が検出されない場合に、以降の処理を中断して警告する異常診断手段を設けるようにすると良い。このようにすれば、異常なクランプ動作や装置の故障等を早期に検出する自己診断機能を持たせることができ、異常なクランプ動作や装置の故障等が発生したときに、早期に調査・修理の必要性をオペレータに知らせることができる。

一般に、クランプ動作時にリフト部材をエアシリンダによって上昇させ、最終的にエアシリンダの背圧を抜いてエアシリンダのピストンの押上げ力が設定値まで高められた状態で保持されるようになっている。このため、クランプ完了時期の検出後もエアシリンダのピストンの押上げ力が暫く上昇し続けると、その押上げ力によってクランプ部材が撓み変形し続けて基板の位置がずれる現象が発生する。このため、クランプ部材の撓み変形が終わる前に、カメラで基板の基準マークの撮像して該基準マークの位置を検出すると、その後のクランプ部材の撓み変形によって基板に対する作業位置の補正精度が悪化する可能性がある。

そこで、請求項６のように、クランプ完了時期検出手段によりクランプ完了時期が検出された時点で、背圧抜き手段によりエアシリンダの背圧を高速で抜いた後に、カメラで基準マークを撮像して画像処理手段により該基準マークの位置を検出し、該基準マークの検出位置を基準にして基板に対する作業位置を補正して作業を開始するようにしても良い。この場合、クランプ完了時期が検出された時点で、エアシリンダの背圧を高速で抜くため、クランプ完了時期の検出後に早期にクランプ部材の撓み変形（基準マークの位置ずれ）を終わらせることができ、その後、カメラで基準マークを撮像すれば、クランプ部材の撓み変形（基準マークの位置ずれ）が終わった状態で基準マークの位置を精度良く検出することができて、基板に対する作業位置を精度良く補正することができる。

尚、請求項７に係る発明は、請求項１に係る発明の技術思想を方法発明として表現したものである。

以下、本発明を部品実装機に適用して実施するための最良の形態を具体化した２つの実施例１，２を説明する。

本発明の実施例１を図１Ａ乃至図６に基づいて説明する。まず、図１Ａ乃至図２に基づいて部品実装機の基板クランプ機構１１の構成を説明する。ここで、図１Ａは基板クランプ機構１１のクランプ動作開始前の状態を示す断面図、図１Ｂは基板クランプ機構１１のクランプ完了後の状態を示す断面図、図２は、基板クランプ機構１１にクランプされた基板１２とカメラ１９との位置関係を説明する平面図である。

プリント配線基板等の基板１２は、２本のコンベアベルト１３によって基板供給位置から部品実装ステーション（作業ステーション）へ搬送され、部品実装作業の終了後に部品実装ステーションから次工程の位置へ搬出される。２本のコンベアベルト１３は、互いに平行で且つ水平に延びるように設けられ、両コンベアベルト１３間の間隔が基板１２の両辺部を受け支持するように設定されている。各コンベアベルト１３の上面に近接して基板ガイド１７が設けられ、この基板ガイド１７によって基板１２の搬送方向が規制されるようになっている。

各コンベアベルト１３の内側には、部品実装ステーションに搬送されてくる基板１２をその下方から持ち上げるためのリフトプレート１４（リフト部材）が配置されている。このリフトプレート１４は、エアシリンダ１５（図３参照）によって上下方向に移動され、通常は、図１Ａに示すように、リフトプレート１４の上端がコンベアベルト１３の上面よりも僅かに低くなる下限位置で待機させ、基板１２が部品実装ステーションに搬送されてきたときに、図１Ｂに示すように、リフトプレート１４を上昇させることで基板１２をコンベアベルト１３から持ち上げて、その上方に位置するクランプ片部１６（クランプ部材）と該リフトプレート１４との間に該基板１２を挟み付けてクランプするようになっている。クランプ片部１６は、基板ガイド１７の内側上端部に基板１２の一辺部と対向するようにフランジ状に形成されている。

一方、図２に示すように、部品実装ステーションの斜め上方には、基板１２の上面に設けられた基準マーク１８を撮像するカメラ１９が設置されている。部品実装機の制御装置（図示せず）は、このカメラ１９から出力される画像データを画像処理することで基準マーク１８の位置を検出する。この機能が特許請求の範囲でいう画像処理手段に相当する。

次に、図３乃至図５を用いて、リフトプレート１４を上下動させるエアシリンダ１５を駆動する空気圧回路の構成を説明する。ここで、図３は、空気圧回路の初期状態（クランプ動作を開始する前の待機状態）を示し、図４は、リフトプレート１４を上昇させるときの給気と排気の流れを矢印で示し、図５は、リフトプレート１４を下降させるときの給気と排気の流れを矢印で示している。図３乃至図５において、“ＡＡ”、“Ｃ”、“Ｇ”、“ＢＢ”、“Ｍ”はそれぞれ継手を表している。

空気回路中には、給気と排気の管路を切り換えるためのソレノイドバルブ２１、メカニカルバルブ２２及び２３と、給気と排気の流量を絞ってエアシリンダ１５のピストンの移動速度を調整する４つのスピードコントローラ２４〜２７と、エアシリンダ１６の背圧を高速で抜くための背圧抜きソレノイドバルブ２８（背圧抜き手段）と、チェックバルブ２９が設けられている。

エアシリンダ１５のピストン（リフトプレート１４）を上昇させる場合は、ソレノイドバルブ２１を図４に示す位置に切り換えて、コンプレッサ（図示せず）から供給される正圧エアを第３のスピードコントローラ２６を介してエアシリンダ１５の正圧室１５ａ側に供給すると共に、チェックバルブ２９に継手ＢＢ側から正圧が加わることで、該チェックバルブ２９から第１のメカニカルバルブ２２の方向に正圧エアが流れる。

その後、リフトプレート１４が基板１２に当接する直前に第１のメカニカルバルブ２２の駆動部が押されることで、第１のメカニカルバルブ２２内部の管路が開側から閉側に切り換えられ、エアシリンダ１５のピストンの突出速度が遅くなる。これは、ソレノイドバルブ２１の排気側につながる第１のスピードコントローラ２４の絞りが大きく、第１のメカニカルバルブ２２の出口側につながる第２のスピードコントローラ２５の絞りが少なくなるように設定されているためである。

その後、後述する方法でクランプ完了時期が検出されると、背圧抜きソレノイドバルブ２８が開側に切り換えられ、エアシリンダ１５の背圧（背圧室１５ｂのエア）が高速で抜かれる。この後、カメラ１９で基板１２の基準マーク１８を撮像して該基準マーク１８の位置を検出し、該基準マーク１８の検出位置を基準にして基板１２に対する部品実装位置（作業位置）を補正して部品実装作業を開始する。

一方、エアシリンダ１５のピストン（リフトプレート１４）を下降させる場合は、ソレノイドバルブ２１を図５に示す位置に切り換えて、正圧エアを第１のスピードコントローラ２４を介してエアシリンダ１５の背圧室１５ｂ側に供給して、エアシリンダ１５のピストン（リフトプレート１４）を下降させる。

そして、リフトプレート１４が基板１２から離れた直後に第２のメカニカルバルブ２３の駆動部の押し込みが解除されて、該第２のメカニカルバルブ２３内部の管路が閉側から開側に切り換えられ、エアシリンダ１５のピストンの引き込み速度が速くなる。これは、第３のスピードコントローラ２６の絞りが大きく、第４のスピードコントローラ２７の絞りが少なくなるように設定されているためである。

その後、エアシリンダ１５のピストン（リフトプレート１４）が下限位置まで下降すると、ピストンの下降を停止させ、図３に示す初期状態に戻る。

本実施例１では、クランプ動作中に上昇するリフトプレート１４とクランプ片部１６との隙間が仕様範囲内の基板１２の最大厚みに相当する所定値に達したときにＯＮ作動するオートスイッチ（リフト部材検出手段）が設けられ、クランプ動作中にこのオートスイッチがＯＮ作動したか否かで、リフトプレート１４の位置（基板１２の位置）がクランプ完了の可能性のある位置まで上昇したか否かを判断するようにしている。

次に、クランプ完了時期を判断する方法を説明する。基板１２をリフトプレート１４により持ち上げてクランプする際に、そのクランプが完了する前は、リフトプレート１４の上昇に応じて基板１２が上昇してその上面の基準マーク１８も上昇し、その後、クランプが完了した時点で、基板１２の上昇が停止してその上面の基準マーク１８の位置が一定位置に保持されるようになる。

この点に着目し、本実施例１では、クランプ動作中にオートスイッチのＯＮ作動によりリフトプレート１４の位置（基板１２の位置）がクランプ完了の可能性がある位置まで上昇したと判断された時点で、カメラ１９で基準マーク１８を撮像して該基準マーク１８の位置を検出する処理を所定周期で繰り返し、前回の検出位置と今回の検出位置とを比較して、基板１２（基準マーク１８）の上昇が停止したと判断されるときに、クランプ完了時期と判断する。

この場合、前回の検出位置と今回の検出位置とを比較する際に、両者の比を算出してその比がほぼ１となった時点でクランプ完了時期と判断するようにしても良いが、本実施例１では、クランプ動作中に、前回の検出位置と今回の検出位置との差（絶対値）が検出誤差等を考慮して設定された設定値以下になった時点（つまり基準マーク１８の検出位置が一定位置に収束したと判断できる時点）で、基板１２（基準マーク１８）の上昇が停止したと判断して、クランプ完了時期と判断するようにしている。

また、本実施例１では、異常なクランプ動作や基板クランプ機構１１の故障等を早期に検出する自己診断機能を持たせるために、クランプ動作の経過時間が正常時の最長のクランプ動作時間を考慮して設定された所定時間を越えても、クランプ完了時期が検出されない場合に、以降の処理を中断して、ディスプレー等に警告表示したり、ブザー等の警報器をを鳴動させたりするようにしている。

ところで、クランプ動作時には、リフトプレート１４をエアシリンダ１５によって上昇させ、最終的にエアシリンダ１５の背圧を抜いてエアシリンダ１５のピストンの押上げ力が設定値まで高められた状態で保持されるようになっている。このため、クランプ完了時期の検出後もエアシリンダ１５のピストンの押上げ力が暫く上昇し続けると、その押上げ力によってクランプ片部１６が撓み変形し続けて基板１２の位置がずれる現象が発生する可能性がある。このため、クランプ片部１６の撓み変形が終わる前に、カメラ１９で基板１２の基準マーク１８を撮像して該基準マーク１８の位置を検出すると、その後のクランプ片部１６の撓み変形によって基板１２に対する部品実装位置の補正精度が悪化する可能性がある。

そこで、本実施例１では、クランプ完了時期が検出された時点で、背圧抜きソレノイドバルブ２８を開側に切り換えてエアシリンダ１５の背圧を高速で抜いた後に、カメラ１９で基準マーク１８を撮像して該基準マーク１８の位置を検出し、該基準マーク１８の検出位置を基準にして基板１２に対する部品実装位置を補正して部品実装作業を開始するようにしている。この場合、クランプ完了時期が検出された時点で、エアシリンダ１５の背圧を背圧抜きソレノイドバルブ２８により高速で抜くため、クランプ完了時期の検出後に早期にクランプ片部１６の撓み変形（基準マーク１８の位置ずれ）を終わらせることができ、その後、カメラ１９で基準マーク１８を撮像すれば、クランプ片部１６の撓み変形（基準マーク１８の位置ずれ）が終わった状態で基準マーク１８の位置を精度良く検出することができて、基板１２に対する部品実装位置を精度良く補正することができる。

以上説明したクランプ動作の制御は、部品実装機の制御装置（図示せず）によって図６のクランプ動作制御ルーチンに従って実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、基板１２が部品実装ステーションに到着するまで待機し、基板１２が部品実装ステーションに到着した時点で、ステップ１０２に進み、クランプ動作を開始する。これにより、ソレノイドバルブ２１を図４に示す位置に切り換えて、コンプレッサ（図示せず）から供給される正圧エアを第３のスピードコントローラ２６を介してエアシリンダ１５の正圧室１５ａ側に供給して、エアシリンダ１５のピストンを突出させてリフトプレート１４を上昇させることで、コンベアベルト１３上の基板１２をリフトプレート１４により持ち上げる。

この後、ステップ１０３に進み、オートスイッチがＯＮ作動したか否か（つまりリフトプレート１４の位置がクランプ完了の可能性がある位置まで上昇したか否か）を判断し、まだオートスイッチがＯＮ作動していなければ、ステップ１０４に進み、クランプ動作開始後の経過時間が正常時のオートスイッチのＯＮ作動までに要する最長の時間を考慮して設定された所定時間を越えたか否かを判定し、まだ、この所定時間を越えていなければ、上記ステップ１０３に戻る。これにより、クランプ動作開始後の経過時間が所定時間を越えるまでは、オートスイッチがＯＮ作動するまで待機することになる。

もし、オートスイッチがＯＮ作動することなく、クランプ動作開始後の経過時間が所定時間を越えた場合は、基板クランプ機構１１の故障等の何等かの異常が発生していると判断して、ステップ１０８に進み、以降の処理を中断して、次のステップ１０９で、ディスプレー等に警告表示したり、ブザー等の警報器を鳴動させたり、オペレータに調査・修理の必要性を知らせて、本ルーチンを終了する。

これに対して、クランプ動作開始後の経過時間が所定時間を越える前に、オートスイッチがＯＮ作動した場合は、その時点で、ステップ１０５に進み、カメラ１９で基板１２の基準マーク１８を撮像して、このカメラ１９から出力される画像データを画像処理することで基準マーク１８の位置を検出する。

そして、次のステップ１０６で、基準マーク１８の前回の検出位置と今回の検出位置との差（絶対値）が検出誤差等を考慮して設定された設定値よりも小さくなったか否かで、クランプ完了であるか否かを判定する。ここで、前回の検出位置の初期値は、最大値に設定されている。このステップ１０６の処理が特許請求の範囲でいうクランプ完了時期検出手段としての役割を果たす。

このステップ１０６で、基準マーク１８の前回の検出位置と今回の検出位置と差が設定値以上であれば、まだクランプが完了していないと判断して、ステップ１０７に進み、オートスイッチのＯＮ作動後の経過時間が正常時のクランプ完了までに要する最長の時間を考慮して設定された所定時間を越えたか否かを判定し、まだ、この所定時間を越えていなければ、上記ステップ１０５に戻る。これにより、オートスイッチのＯＮ作動後の経過時間が所定時間を越えるまでは、カメラ１９で基準マーク１８を撮像して該基準マーク１８の位置を検出する処理（ステップ１０５）と、基準マーク１８の前回の検出位置と今回の検出位置との差（絶対値）が設定値よりも小さくなったか否かを判定する処理（ステップ１０６）を所定周期で繰り返す。

もし、基準マーク１８の前回の検出位置と今回の検出位置と差（絶対値）が設定値よりも小さくなることなく、オートスイッチのＯＮ作動後の経過時間が所定時間を越えた場合は、基板クランプ機構１１の故障等の何等かの異常が発生していると判断して、ステップ１０８に進み、以降の処理を中断して、次のステップ１０９で、ディスプレー等に警告表示したり、ブザー等の警報器を鳴動させたり、オペレータに調査・修理の必要性を知らせて、本ルーチンを終了する。

これに対して、オートスイッチのＯＮ作動後の経過時間が所定時間を越える前に、基準マーク１８の前回の検出位置と今回の検出位置と差（絶対値）が設定値よりも小さくなったと判定された場合は、クランプ完了時期と判断して、ステップ１１０に進み、背圧抜きソレノイドバルブ２８を開側に切り換えてエアシリンダ１５の背圧を高速で抜いて、早期にクランプ片部１６の撓み変形（基準マーク１８の位置ずれ）を終わらせる。

この後、ステップ１１１に進み、カメラ１９で基準マーク１８を撮像して該基準マーク１８の位置を検出した後、ステップ１１２に進み、基板１２に対する部品実装位置を補正する。この後、ステップ１１３に進み、基板１２に部品を実装する作業を開始し、全ての部品を実装し終えるまで、部品実装作業を繰り返す（ステップ１１４）。そして、全ての部品を実装し終えた時点で、ステップ１１５に進み、基板１２のクランプを解除する。このとき、ソレノイドバルブ２１を図５に示す位置に切り換えて、正圧エアを第１のスピードコントローラ２４を介してエアシリンダ１５の背圧室１５ｂ側に供給して、エアシリンダ１５のピストン（リフトプレート１４）を下降させ、基板１２をコンベアベルト１３に載せた状態にする。この後、ステップ１１６に進み、コンベアベルト１３により該基板１２を搬出した後、前記ステップ１０１に戻り、上述した処理を繰り返す。

尚、本ルーチンにおいて、ステップ１１２〜１１４の処理が特許請求の範囲でいう制御手段としての役割を果たし、ステップ１０４、１０７〜１０９の処理が特許請求の範囲でいう異常診断手段としての役割を果たす。

以上説明した本実施例１では、クランプ動作中にカメラ１９で基準マーク１８の位置を検出する処理を所定周期で繰り返し、前回の検出位置と今回の検出位置とを比較して基板１２（基準マーク１８）の上昇が停止したと判断されるときに、クランプ完了時期と判断するようにしたので、基板１２の厚みを問わず、実際のクランプ完了時期を精度良く検出できて、スループット向上、実装精度向上、実装不良防止を実現できる。しかも、クランプ完了時期の検出に用いるカメラ１９と画像処理装置は、現状の部品実装機にも装備されている基準マーク撮像用のカメラと画像処理装置を利用すれば良いため、現状の部品実装機に対しても新たなセンサ類やスイッチ類を追加することなく本発明を実施でき、コストアップの問題も回避することができる。

また、本実施例１では、オートスイッチのＯＮ作動後の経過時間（又はクランプ動作開始後の経過時間）が正常時の最長の時間を考慮して設定された所定時間を越えても、クランプ完了時期（又はオートスイッチのＯＮ作動）が検出されない場合に、以降の処理を中断して警告するようにしたので、異常なクランプ動作や基板クランプ機構１１の故障等を早期に検出する自己診断機能を持たせることができ、異常なクランプ動作や基板クランプ機構１１の故障等が発生したときに、早期に調査・修理の必要性をオペレータに知らせることができる。

更に、本実施例１では、クランプ完了時期が検出された時点で、背圧抜きソレノイドバルブ２８を開側に切り換えてエアシリンダ１５の背圧を高速で抜くことで、クランプ完了時期の検出後に早期にクランプ片部１６の撓み変形（基準マークの位置ずれ）を終わらせた後に、カメラ１９で基準マーク１８を撮像して該基準マーク１８の位置を検出し、該基準マーク１８の検出位置を基準にして基板１２に対する部品実装位置を補正するようにしたので、クランプ完了後のクランプ片部１６の撓み変形（基準マーク１８の位置ずれ）が問題になる部品実装機においても、基板１２に対する部品実装位置を精度良く補正することができる利点がある。

尚、クランプ片部１６がエアシリンダ１５の押上げ力に十分に耐え得るように頑丈に形成されていて、クランプ完了後のクランプ片部１６の撓み変形（基準マーク１８の位置ずれ）がほとんど問題にならない部品実装機においては、クランプ完了時期検出直後にエアシリンダ１５の背圧を高速で抜く処理を省略しても良く、この場合には、クランプ完了時期の検出処理に用いた最後の基準マーク１８の検出位置を用いて基板１２に対する部品実装位置を補正するようにすれば良い。このようにすれば、クランプ完了時期の検出後に基準マーク１８の位置を検出する処理を省略することができ、一層のスループット向上が可能となる。

また、本実施例１では、リフトプレート１４の位置（基板１２の位置）がクランプ完了の可能性がある位置まで上昇したときにＯＮ作動するオートスイッチを設け、このオートスイッチのＯＮ作動後にカメラ１９で基準マーク１８の位置を検出する処理を所定周期で繰り返し、前回の検出位置と今回の検出位置とを比較してクランプ完了時期を検出するようにしたので、クランプ動作開始後であっても、実際にリフトプレート１４の位置（基板１２の位置）がクランプ完了の可能性がある位置に上昇するまでは、基準マーク１８の撮像・画像処理を行わずに済み、画像処理装置（制御装置）の処理負荷を軽減することができる利点がある。

しかしながら、本発明は、オートスイッチを省略して、クランプ動作開始直後から基準マーク１８の前回の検出位置と今回の検出位置とを比較してクランプ完了時期を検出するようにしても良い。

本発明の実施例２では、クランプ動作中に上昇するリフトプレート１４とクランプ片部１６との隙間が仕様範囲内の基板１２の最大厚みを考慮して設定された所定値以下になったとき（つまりリフトプレート１４の位置がクランプ完了の可能性がある位置まで上昇したとき）にＯＮ作動するオートスイッチ（リフト部材検出手段）を設け、このオートスイッチのＯＮ作動から予め設定された残り動作時間が経過した時点で、クランプ完了と判断するようにしている。ここで、残り動作時間は、仕様範囲内の最小厚みの基板をクランプする場合に、オートスイッチのＯＮ作動後にクランプ動作が完了するまでの時間に設定されている。

更に、本実施例２では、図７Ａ及び図７Ｂのクランプ動作制御ルーチンを実行することで、オートスイッチのＯＮ作動から予め設定された残り動作時間が経過した時点で、背圧抜きソレノイドバルブ２８を開側に切り換えてエアシリンダ１５の背圧を高速で抜くことで、クランプ完了時期の検出後に早期にクランプ片部１６の撓み変形（基準マーク１８の位置ずれ）を終わらせると共に、前記実施例１と同様の方法で、クランプ完了を判定し、クランプ完了後にカメラ１９で撮像した基準マーク１８の位置を基準にして基板１２に対する部品実装位置を補正するようにしている。これ以外の構成は、前記実施例１と同じである。

以下、図７Ａ及び図７Ｂのクランプ動作制御ルーチンの処理内容を説明する。図７Ａ及び図７Ｂのクランプ動作制御ルーチンは、前記実施例１で説明した図６のクランプ動作制御ルーチンのステップ１０５〜１０７の処理を省略し、その代わりに、ステップ１０５ａの処理を追加すると共に、ステップ１１０とステップ１１１との間にステップ１１０ａ〜１１０ｃの処理を追加したものである。

図７Ａ及び図７Ｂのクランプ動作制御ルーチンでは、オートスイッチがＯＮ作動した時点で、ステップ１０６ａに進み、オートスイッチのＯＮ作動後の経過時間が予め設定された残り動作時間が経過したか否かを判定し、この残り動作時間が経過するまで待機する。そして、オートスイッチのＯＮ作動後の経過時間が予め設定された残り動作時間が経過した時点で、クランプ完了と判断して、ステップ１１０に進み、背圧抜きソレノイドバルブ２８を開側に切り換えてエアシリンダ１５の背圧を高速で抜いて、早期にクランプ片部１６の撓み変形（基準マーク１８の位置ずれ）を終わらせる。

この後、ステップ１１０ａに進み、基板１２の移動が完了するのを待った後、ステップ１１０ｂに進み、カメラ１９で基準マーク１８を撮像して該基準マーク１８の位置を検出する。そして、次のステップ１１０ｃで、基準マーク１８の前回の検出位置と今回の検出位置との差（絶対値）が検出誤差等を考慮して設定された設定値よりも小さくなったか否かで、クランプ完了であるか否かを判定し、クランプ完了と判定されるまで待機する。その後、クランプ完了と判定された時点で、図７Ｂのステップ１１１に進み、カメラ１９で基準マーク１８を撮像して該基準マーク１８の位置を検出した後、ステップ１１２に進み、基板１２に対する部品実装位置を補正し、ステップ１１３に進み、基板１２に部品を実装する作業を開始する。その他の各ステップの処理は、前記図６の各ステップの処理と同じである。

以上説明した本実施例２では、クランプ完了後に背圧抜きソレノイドバルブ２８を開側に切り換えてエアシリンダ１５の背圧を高速で抜くことで、クランプ完了後に早期にクランプ片部１６の撓み変形（基準マーク１８の位置ずれ）を終わらせた後に、カメラ１９で基準マーク１８を撮像して該基準マーク１８の位置を検出し、該基準マーク１８の検出位置を基準にして基板１２に対する部品実装位置を補正するようにしたので、クランプ完了後のクランプ片部１６の撓み変形（基準マーク１８の位置ずれ）が問題になる部品実装機においても、基板１２に対する部品実装位置を精度良く補正することができ、部品の実装精度を向上することができる。

以上説明した２つの実施例１，２は、本発明を部品実装機に適用した実施例であるが、本発明の適用範囲は、部品実装機に限定されず、基板に接着剤を塗布する接着剤塗布装置や、基板に配線パターン等を印刷するパターン印刷装置にも同様に適用して実施することができる。

本発明の一実施例における基板クランプ機構のクランプ動作開始前の状態を示す断面図である。 基板クランプ機構のクランプ完了後の状態を示す断面図である。 基板クランプ機構にクランプされた基板とカメラとの位置関係を説明する平面図である。 初期状態（クランプ動作を開始する前の待機状態）を示す空気圧回路の図である。 エアシリンダのピストン（リフトプレート）を上昇させる時の状態を示す空気圧回路の図である。 エアシリンダのピストン（リフトプレート）を下降させる時の状態を示す空気圧回路の図である。 実施例１のクランプ動作制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２のクランプ動作制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである（その１）。 実施例２のクランプ動作制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである（その２）。

符号の説明

１１…基板クランプ機構、１２…基板、１３…コンベアベルト、１４…リフトプレート（リフト部材）、１５…エアシリンダ、１６…クランプ片部（クランプ部材）、１７…基板ガイド、１８…基準マーク、１９…カメラ、２１…ソレノイドバルブ、２２，２３…メカニカルバルブ、２４〜２７…スピードコントローラ、２８…背圧抜きソレノイドバルブ（背圧抜き手段）

Claims (7)

1. コンベアによって作業ステーションに搬送されてくる基板をその下方からリフト部材により持ち上げて、その上方に位置するクランプ部材と該リフト部材との間に該基板を挟み付けてクランプした後、該基板に対して、部品実装、接着剤塗布、パターン印刷等のうちの少なくとも１つの作業を行う生産装置において、
   前記基板の上面に設けられた基準マークを撮像するカメラと、
   前記カメラで撮像した画像データに基づいて前記基準マークの位置を検出する画像処理手段と、
   前記画像処理手段で検出した前記基準マークの位置を基準にして前記基板に対する作業位置を補正して前記作業を行う制御手段と、
   前記リフト部材を上昇させて前記基板をクランプする動作中に、前記画像処理手段によって前記基準マークの位置を検出する処理を所定周期で繰り返し、前回の検出位置と今回の検出位置とを比較してクランプ完了時期を判断するクランプ完了時期検出手段と
   を備えていることを特徴とする生産装置。
2. 前記クランプ完了時期検出手段は、前記クランプ動作中に、前回の検出位置と今回の検出位置との差が設定値以下になった時点でクランプ完了時期と判断することを特徴とする請求項１に記載の生産装置。
3. 前記クランプ動作中に上昇する前記リフト部材と前記クランプ部材との隙間が仕様範囲内の基板の最大厚みを考慮して設定された所定値以下になったときに検出作動するリフト部材検出手段を備え、
   前記クランプ完了時期検出手段は、前記リフト部材検出手段が検出作動した後に前記クランプ完了時期を判断する処理を開始することを特徴とする請求項１又は２に記載の生産装置。
4. 前記制御手段は、前記クランプ完了時期検出手段によりクランプ完了時期が検出された時点で前記基板に対する作業を開始することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の生産装置。
5. 前記クランプ動作の経過時間が正常時の最長のクランプ動作時間を考慮して設定された所定時間を越えても前記クランプ完了時期検出手段によりクランプ完了時期が検出されないときに以降の処理を中断して警告する異常診断手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の生産装置。
6. 前記リフト部材を上下動させる駆動源としてエアシリンダを用い、
   前記クランプ完了時期検出手段によりクランプ完了時期が検出された時点で前記エアシリンダの背圧を高速で抜く背圧抜き手段を備え、
   前記制御手段は、前記背圧抜き手段により前記エアシリンダの背圧を高速で抜いた後に前記カメラで前記基準マークを撮像して前記画像処理手段により該基準マークの位置を検出し、該基準マークの検出位置を基準にして前記基板に対する作業位置を補正して前記作業を開始することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の生産装置。
7. コンベアによって作業ステーションに搬送されてくる基板をその下方からリフト部材により持ち上げて、その上方に位置するクランプ部材と該リフト部材との間に該基板を挟み付けてクランプした後、該基板に対して、部品実装、接着剤塗布、パターン印刷等のうちの少なくとも１つの作業を行う生産方法において、
   前記リフト部材を上昇させて前記基板をクランプする動作中に、前記基板の上面に設けられた基準マークをカメラで撮像し、そのカメラから出力される画像データに基づいて前記基準マークの位置を検出する処理を所定周期で繰り返し、前回の検出位置と今回の検出位置とを比較してクランプ完了時期を判断し、クランプ完了後に前記カメラで検出した前記基準マークの位置を基準にして前記基板に対する作業位置を補正して前記作業を行うことを特徴とする生産方法。

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