JP4706668B2

JP4706668B2 - 電子部品実装用装置および電子部品実装用装置における基板下受け方法

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Publication number: JP4706668B2
Application number: JP2007157205A
Authority: JP
Inventors: 修奥田; 周蔵八木; 正雄中根
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-06-14
Filing date: 2007-06-14
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2027-06-14
Also published as: JP2008311400A

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使用される電子部品実装用装置および電子部品実装用装置において基板を下受けして支持する基板下受け方法に関するものである。

電子部品搭載装置やスクリーン印刷装置など、電子部品実装ラインにて使用される電子部品実装用装置においては、各装置に備えられた基板下受装置によって基板の下面を下受けピンや下受けブロックなどで支持した状態で、部品搭載動作やスクリーン印刷動作などの作業動作が実行される（例えば特許文献１参照）。この特許文献に示す先行技術例では、エアシリンダによって昇降するバックアッププレートに立設された複数のバックアップピンによって基板の下面を支持するとともに、基板の縁部をクランプして強制的に下反りを生じさせ、バックアップピンへの基板の密着性を向上させるようにしている。これにより、作業対象となる基板上面の高さ位置や平面度を良好に保つことができ、高さのばらつきや平面度不良に起因する実装不良を減少させることが可能となっている。
特開２００３−８６９９７号公報

ところで同一の電子部品実装用装置の作業対象となる基板は単一種類ではなく、平面形状・サイズのみならず厚み寸法の異なる様々な形態の基板が作業対象となる。このため基板下受装置においても、厚みの異なる複数種類の基板に対応できることが求められている。しかしながら上述の先行技術例を含め、従来装置においては、基板下受け装置において厚み差分を補正するための機械的な調整あるいは制御データ上での設定変更など何らかの作業を必要とする場合が多く、品種切替時の作業負担を増大させる一因となっていた。

さらに実際の生産ラインでは、同一品種を対象として連続生産する場合においても供給される基板の厚みが生産ロット毎にばらついている場合がある。このような場合には、基板が正しい高さ位置に良好な平面度で保持されない状態のまま部品搭載などの作業が行われることとなり、実装作業品質を低下させる要因となっていた。このように、従来の電子部品実装用装置においては、品種切替時の作業を必要とすることなく基板を正しい高さ位置に良好な平面度で支持することが困難であるという課題があった。

そこで本発明は、基板の厚みが異なる場合にあっても、品種切替時の作業を必要とすることなく基板を正しい高さ位置に良好な平面度で支持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装置における基板下受け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、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使用される電子部品実装用装置であって、前記電子部品実装用装置において当該装置の作業動作の対象となる基板を下面側から下受けして支持する基板下受部は、前記基板の両側縁部が下方から当接する平面位置に、下面の高さ位置を前記作業動作における作業高さ位置に合わせて配設された１対の固定クランプ部材と、前記固定クランプ部材の下方に昇降自在に配設された昇降部材と、前記昇降部材を高さ制御パラメータにしたがって昇降させる昇降駆動手段と、前記昇降部材に対して相対上下動が可能に且つ付勢手段によって上方に付勢された状態で保持され、前記昇降部材と一体に上昇した状態において前記基板の両側縁部の下面に当接して前記固定クランプ部材との間に前記基板の両側縁
部を挟み込む１対の可動クランプ部材と、前記昇降部材に設けられて一体に昇降し、上昇した状態において前記基板の下面に当接してこの基板を下受けする下受当接部材と、前記可動クランプ部材と前記固定クランプ部材との間に前記基板が挟み込まれさらに前記可動クランプ部材の前記昇降部材に対する相対上下位置が予め設定されたオフセット位置になったことを検出して検出信号を出力するクランプ検出手段とを有し、前記クランプ検出手段が前記検出信号を出力した検出タイミングにおける前記可動クランプ部材の上面と前記下受当接部材の上面との高さ差を、当該装置固有の下受け高さオフセットとして記憶する記憶部と、前記基板下受部によって前記基板を下受けして支持するために前記昇降部材を上昇させる基板下受動作において、前記昇降駆動手段を制御して前記オフセット位置になったことが検出されるまで前記昇降部材を上昇させ、次いで前記下受け高さオフセット分だけ前記昇降部材を上昇させることにより、前記下受当接部材の上面が前記基板の下面に当接する下受け高さ位置に到達させる昇降制御手段とを備えた。

本発明の電子部品実装用装置における基板下受け方法は、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使用される電子部品実装用装置において、当該装置の作業動作の対象となる基板を基板下受部によって下面側から下受けして支持する電子部品実装用装置における基板下受方法であって、前記基板下受部は、前記基板の両側縁部が下方から当接する平面位置に、下面の高さ位置を前記作業動作における作業高さ位置に合わせて配設された１対の固定クランプ部材と、前記固定クランプ部材の下方に昇降自在に配設された昇降部材と、前記昇降部材を高さ制御パラメータにしたがって昇降させる昇降駆動手段と、前記昇降部材に対して相対上下動が可能に且つ付勢手段によって上方に付勢された状態で保持され、前記昇降部材と一体に上昇した状態において前記基板の両側縁部の下面に当接して前記固定クランプ部材との間に前記基板の両側縁部を挟み込む１対の可動クランプ部材と、前記昇降部材に設けられて一体に昇降し、上昇した状態において前記基板の下面に当接してこの基板を下受けする下受当接部材と、前記可動クランプ部材と前記固定クランプ部材との間に前記基板が挟み込まれさらに前記可動クランプ部材の前記昇降部材に対する相対上下位置が予め設定されたオフセット位置になったことを検出して検出信号を出力するクランプ検出手段とを有し、前記クランプ検出手段が前記検出信号を出力した検出タイミングにおける前記可動クランプ部材の上面と前記下受当接部材の上面との高さ差を、当該装置固有の下受け高さオフセットとして記憶させておき、前記基板下受部によって前記基板を下受けして支持するために前記昇降部材を上昇させる基板下受動作において、前記昇降駆動手段を制御して前記オフセット位置になったことが検出されるまで前記昇降部材を上昇させ、次いで前記下受け高さオフセット分だけ前記昇降部材を上昇させることにより、前記下受当接部材の上面が前記基板の下面に当接する下受け高さ位置に到達させる。

本発明によれば、可動クランプ部材と固定クランプ部材との間に基板が挟み込まれさらに可動クランプ部材の昇降部材に対する相対上下位置が予め設定されたオフセット位置になったことを検出して検出信号を出力するクランプ検出手段を設け、検出タイミングにおける可動クランプ部材の上面と下受当接部材の上面との高さ差を当該装置固有の下受け高さオフセットとして記憶させておき、基板下受動作においてオフセット位置になったことが検出されるまで昇降部材を上昇させ、次いで下受け高さオフセット分だけ昇降部材を上昇させるように動作制御することにより、基板の厚みが異なる場合にあっても、品種切替時の作業を必要とすることなく基板を正しい高さ位置に良好な平面度で支持することができる。

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搭載装置の斜視図、図２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
下受部の断面図、図３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下受部の部分断面図、図４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厚み異常検出の説明図、図５，図６，図７，図８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下受け方法の動作説明図である。

まず図１を参照して、電子部品搭載装置の構造を説明する。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ラインにおいて使用される電子部品実装用装置である。図１において、基台１上にはＸ方向に搬送路２が配設されている。搬送路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は搬送路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作業動作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は再び搬送路２によって下流側へ搬送され、下流側装置へ搬出される。

搬送路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１３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、搬送路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、部品供給部５から電子部品を取り出して基板４上に移送して基板４に搭載する部品搭載動作、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と搬送路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。

次に図２を参照して、基板下受部３の構造を説明する。図２において基台１の上面には搬送路２を構成する２条の搬送レール２ａが平行に配設されており、搬送レール２ａの上部の内側面には基板搬送レベルに高さ位置を合わせてコンベア機構２０が設けられている。コンベア機構２０はコンベアレール２０ａの上下面に沿って搬送ベルト２０ｂを往復動させる構成となっており、搬入された基板４は搬送レール２ａによって側端部をガイドされ、搬送ベルト２０ｂによって搬送される。

搬送レール２ａの上端部には、内側方向に延出して平板状の１対の固定クランプ部材２１が、基板４の両側端部が下方から当接する平面位置に設けられている。固定クランプ部材２１は、前述の作業動作機構による作業動作、すなわち吸着ノズル１４ａによって電子
部品Ｐを基板４の実装面に搭載する部品搭載作業における作業高さ位置に下面の高さ位置を合わせて配設されている。すなわちここでは、実装対象の基板４を上下から挟み込んでクランプする構成において、基板の上面に位置する側のクランプ部材を固定とし、この固定クランプ部材２１の下面に基板４を押し付けることにより、基板４の上面が所定の作業高さ位置に保持されるようになっている。

固定クランプ部材２１の下方には、昇降部材２４が昇降自在に配設されており、昇降部材２４はサーボモータなど数値制御が可能な回転駆動機構３１によって送りねじ３２を回転駆動する構成の昇降駆動手段によって昇降する。すなわち、回転駆動機構３１を制御部３４によって高さ制御パラメータにしたがって制御することにより、昇降部材２４を高さ制御パラメータにしたがって任意の高さ位置に停止させ、また任意の速度で昇降させることが可能となっている。

昇降部材２４の上面には、固定クランプ部材２１の下方に位置して１対の可動クランプ部材２２が弾性支持部２３によって支持されている。弾性支持部２３は、可動クランプ部材２２の下面に結合された軸摺動部２５、軸摺動部２５に上下方向に設けられた摺動孔２５ａに摺動自在に嵌合する軸部材２６および昇降部材２４の上面と軸摺動部２５の下面との間に介装された圧縮バネ２７より構成される。軸部材２６が摺動孔２５ａ内で上下動することにより、可動クランプ部材２２は昇降部材２４に対して相対上下動し、このとき圧縮バネ２７は常に軸摺動部２５に上向きの付勢力を与える。そしてこの付勢力により、基板４は固定クランプ部材２１と可動クランプ部材２２とによって上下からクランプされる。

昇降部材２４を上昇させることにより可動クランプ部材２２も昇降部材２４と一体に上昇し、これにより可動クランプ部材２２は基板４の下面を押し上げ、固定クランプ部材２１の下面との間に基板４の両側端部を挟み込む。すなわち、可動クランプ部材２２は、昇降部材２４に対して相対上下動が可能に且つ付勢手段である圧縮バネ２７によって上方に付勢された状態で保持され、昇降部材２４と一体に上昇した状態において基板４の両側縁部の下面に当接して固定クランプ部材２１との間に基板４の両側縁部を挟み込む機能を有している。

昇降部材２４の上面には、複数の下受けピン３０が立設されており、昇降部材２４を所定の高さ位置まで上昇させることにより、下受けピン３０の上面３０ａは基板４の下面に当接する。すなわち、下受けピン３０は昇降部材２４に設けられて一体に昇降し、上昇した状態において基板４の下面に当接してこの基板４を下受けする下受当接部材となっている。なお下受け当接部材としては、基板４を複数の点で支持する下受けピン３０以外にも種々の形態のものを用いることができる。例えば、基板４の下面を面で支持する場合には、上面に基板４の下面と当接して面支持する下受面が設けられた方形ブロック形状の下受ブロックを用いることができる。

ここで、可動クランプ部材２２と下受けピン３０とでは基板４に対する機能が異なり、可動クランプ部材２２は基板４の下面に当接して基板４を固定クランプ部材２１に対して圧縮バネ２７の付勢力により押し付けてクランプする機能を有している。これに対し下受けピン３０は基板４の下面に当接して下方から支持する機能のみを有している。したがって、昇降部材２４を可動クランプ部材２２および下受けピン３０とともに上昇させて基板４を下受けする基板下受け動作において、正しい下受け状態を実現するためには、可動クランプ部材２２を基板４の下面に当接させて適正なクランプ力で基板４をクランプするとともに、下受けピン３０の上面が基板４の下面に正しく当接する位置まで昇降部材２４を上昇させることが必要となる。

昇降部材２４の一方側の端部にはフォトセンサ２９が配置されており、フォトセンサ２９の上方には、一方の可動クランプ部材２２の外端部から下方に延出した遮光ドグ２８が位置している。遮光ドグ２８はフォトセンサ２９の検出隙間に進入可能に設けられており、昇降部材２４の下降動作に伴って遮光ドグ２８が検出隙間内を下降して下端部がフォトセンサ２９の検出位置２９ａに一致したタイミングで、フォトセンサ２９は検出信号を出力する。

本実施の形態においては、この検出信号が出力される検出位置は、可動クランプ部材２２の昇降部材２４に対する相対上下位置が、基板４を下受けするための正規位置から所定のオフセット寸法（図３（ａ）に示すΔＨ）だけ隔てられた状態にあることを示すオフセット位置としての意味合いを有している。ここで、基板４を下受けするための正規位置とは、可動クランプ部材２２の上面２２ａと下受けピン３０の上面３０ａとが同一レベルになるような（図３（ｃ）参照）、可動クランプ部材２２と昇降部材２４との相対位置関係をいう。

フォトセンサ２９によって検出された検出信号は制御部３４に伝達され、制御部３４はこの検出信号に基づいて後述する昇降動作制御を行う。制御部３４は吸着ノズル１４ａを昇降させるノズル昇降機構３３を制御するとともに、ノズル昇降機構３３の駆動モータに備えられたエンコーダのパルス信号を監視することにより、吸着ノズル１４ａの下端部の高さ位置を検出することが可能となっている。すなわち吸着ノズル１４ａの下端部を高さ検出対象に接触させることにより、高さ検出対象部位の高さ位置を計測できるようになっている。本実施の形態においては、この高さ計測機能を用いて、後述する下受け高さオフセットを計測するようにしている。

制御部３４には記憶部３５、報知部３６が付属しており、記憶部３５は部品搭載動作に必要な各種の制御プログラムやデータを記憶する。ここで記憶されるデータには、下受け高さオフセットの値や、作業対象の基板４の厚みが正規厚みと異なる厚み異常を検出するために設定される検出基準高さ（後述）についてのデータが含まれる。また報知部３６は部品搭載動作の実行過程における各種の報知を行う。この報知には、基板４の厚みが正規厚みと異なる場合の厚み異常報知が含まれる。

次に図３を参照して、固定クランプ部材２１、可動クランプ部材２２による基板のクランプ動作、下受けピン３０による基板４の下受け動作およびフォトセンサ２９によって出力される検出信号について説明する。前述のように、本実施の形態に示す基板下受部３においては、厚みの異なる複数種類の基板４を下受け対象とするに際して、基板４を固定クランプ部材２１に対して下方から押し付けて高さ位置を合わせるいわゆる上面基準を採用している。

このため下受け状態における基板４の下面の高さ位置は、対象とする基板４の厚みによって異なったものとなり、下受け状態において基板４の下面に当接する可動クランプ部材２２や下受けピン３０を上昇させる昇降部材２４の高さ位置を、それぞれの基板４の厚みに応じて個別に正しく設定することが必要となる。すなわち、制御部３４が回転駆動機構３１を制御するための高さ制御パラメータを、それぞれの基板の厚みに応じて複数種類設定しておき、品種切換の都度高さ制御パラメータを変更する作業操作が必要とされる。

本実施の形態においては、このような高さ制御パラメータの変更作業の煩を避けるため、前述のフォトセンサ２９の検出信号が出力される検出タイミングにおける可動クランプ部材２２と昇降部材２４との相対上下位置（換言すれば可動クランプ部材２２の上面２２ａと昇降部材２４に設けられた下受けピン３０の上面３０ａとの高さ差）を予め各装置固有のオフセット値（下受け高さオフセット）として計測により求めて記憶させておき、昇
降部材２４を上昇させる基板下受け動作においては、フォトセンサ２９の検出タイミングと下受け高さオフセットとを組み合わせて昇降部材２４の昇降動作制御を行うようにしている。

次に、図３を参照して、下受け高さオフセットを求めるための作業について説明する。なお図３においては、各装置固有の下受け高さオフセットを教示するためのティーチング用として実際の基板４よりも幅が狭く作業に便宜なダミー基板４０を用いた例を示している。まず可動クランプ部材２２の上面にダミー基板４０を載置した状態で昇降部材２４を上昇させ、ダミー基板４０を固定クランプ部材２１と可動クランプ部材２２との間に挟み込む。このときクランプ状態が弱く可動クランプ部材２２が圧縮バネ２７を下方に押し下げる量が小さい間は遮光ドグ２８の下端部はフォトセンサ２９の検出位置２９ａにはまだ到達せず、フォトセンサ２９からの検出信号は出力されない。

この後、回転駆動機構３１を駆動して昇降部材２４を徐々に上昇させ、可動クランプ部材２２が圧縮バネ２７をさらに下方に押し下げる過程において、図３（ａ）に示すように、遮光ドグ２８の下端部が検出位置２９ａに一致するタイミング、すなわち昇降部材２４の高さ位置がクランプ検出高さ位置Ｈ０に到達するタイミングにて、フォトセンサ２９は検出信号を制御部３４に対して出力する。そしてこの検出タイミングにおける下受けピン３０の上面と可動クランプ部材２２の上面との高さ差ΔＨが、求める対象の下受け高さオフセットとなる。

本実施の形態においては、高さ計測を吸着ノズル１４ａの高さ検出機能によって行うようにしているため、計測対処となる下受けピン３０を極力吸着ノズル１４ａによる高さ計測が行いやすくなるよう、昇降部材２４を図３（ａ）に示すクランプ検出高さ位置Ｈ０から固定高さ寸法（例えば２ｍｍ）だけさらに上昇させた状態で高さ計測を行うようにしている。すなわち、図３（ｂ）に示すように、昇降部材２４を固定高さ寸法Ｃだけ上昇させた状態で停止させ、下受け高さオフセットの計測を行う。

この計測においては、吸着ノズル１４ａをダミー基板４０の端部において挟み込まれずに露呈した部分の上面４０ａおよび下受けピン３０の上面３０ａに順次下降させ、ノズル昇降機構３３、制御部３４の高さ計測機能を利用して高さ計測を行う。そして計測された高さ差（基板４０の上面４０ａと下受けピン３０の上面３０ａとの高さ差）からダミー基板４０の既知の厚みｔを減算することにより、求める対象の高さ差ΔＨから固定高さ寸法Ｃを減算した寸法（ΔＨ−Ｃ）が求められる。そして求めた寸法（ΔＨ−Ｃ）に固定高さ寸法Ｃを加算することにより、フォトセンサ２９による検出タイミングにおける下受けピン３０の上面３０ａと可動クランプ部材２２の上面２２ａとの高さ差ΔＨ、すなわち下受け高さオフセットを求めることができる。

この下受け高さオフセットΔＨは当該基板下受部３に固有のオフセット値であり、後述するように対象とする基板４の厚みに関係なく、同一の下受け高さオフセットΔＨを用いて基板下受け動作を正しく制御出来る。すなわち図３（ｃ）に示すように、フォトセンサ２９が検出した検出タイミングにおける昇降部材２４のクランプ検出高さ位置Ｈ０から、昇降部材２４をさらに下受け高さオフセットΔＨだけ上昇させることにより、下受けピン３０は図３（ａ）に示す状態から同様にΔＨだけ上昇し、これにより下受けピン３０の上面３０ａはダミー基板４０の下面に正しく当接する位置まで上昇する。このときの昇降部材２４の高さ位置Ｈ１は、ダミー基板４０の厚みｔと等しい厚みを有する基板４を対象とする場合の下受け高さ位置を示す高さ制御パラメータとして記憶部３５に記憶される。

上記構成において、遮光ドグ２８と組み合わされたフォトセンサ２９は、可動クランプ部材２２の昇降部材２４に対する相対上下動において、相対上下位置が予め設定された可
動クランプ部材２２と固定クランプ部材２１との間に基板４が挟み込まれさらに可動クランプ部材２２の昇降部材２４に対する相対上下位置が予め設定されたオフセット位置になったことを検出して検出信号を出力するクランプ検出手段として機能している。

また記憶部３５は、クランプ検出手段が検出信号を出力した検出タイミングにおける可動クランプ部材２２の上面２２ａと下受けピン３０の上面３０ａとの高さ差を、当該装置固有の下受け高さオフセットΔＨとして記憶するとともに、図３（ｃ）に示す下受け高さ位置Ｈ１，すなわち対象となった基板４の厚みに対応して設定される下受け高さ位置Ｈ１を記憶する。

次に図４を参照して、フォトセンサ２９の検出タイミングの差異を利用して基板４の厚みの異常を検知する方法について説明する。図４（ａ）は、特定品種の基板４において当該品種についての正しい規定厚みｔｏを有する正規の基板４が固定クランプ部材２１、可動クランプ部材２２によってクランプされ、フォトセンサ２９によって検出信号が出力された状態を模式的に示している。このとき、検出タイミングにおける昇降部材２４の高さ位置は、当該規定厚みｔ０に対応した検出基準高さ位置Ｈｓとなっている。この検出基準高さ位置Ｈｓは、図３に示す例において基板４０の厚みがｔ０である場合におけるクランプ検出高さ位置に相当するものである。

検出基準高さ位置Ｈｓは新たな基板品種を対象とする度に、その都度その基板を実際にクランプして基板下受け動作を実行させることにより求められる。すなわち、フォトセンサ２９からの検出信号が出力される検出タイミングにおける昇降部材２４の高さ位置を、回転駆動機構３１，制御部３４によって検出することにより求められ、求められた検出基準高さ位置Ｈｓは当該基板品種に対応した基準検出高さ位置として記憶部３５に記憶される。

図４（ｂ）は、規定厚みｔｏよりも厚い厚みｔ１を有する基板４Ａが固定クランプ部材２１、可動クランプ部材２２によってクランプされた状態におけるフォトセンサ２９の検出タイミングを示している。すなわち、ｔ１がｔ０よりも厚いため、昇降部材２４の高さ位置が検出基準高さ位置Ｈｓに到達する以前に遮光ドグ２８の下端部が検出位置２９ａに一致し、フォトセンサ２９は検出信号を出力する。図４（ｃ）はこの反対に、規定厚みｔｏよりも薄い厚みｔ２を有する基板４Ｂが固定クランプ部材２１、可動クランプ部材２２によってクランプされた状態におけるフォトセンサ２９の検出タイミングを示している。すなわち、ｔ１がｔ０よりも薄いため、昇降部材２４の高さ位置が検出基準高さ位置Ｈｓに到達しても遮光ドグ２８の下端部は検出位置２９ａに到達せず、昇降部材２４の高さ位置が検出基準高さ位置Ｈｓを通過して行き過ぎた後に遮光ドグ２８の下端部が検出位置２９ａに一致して、フォトセンサ２９は検出信号を出力する。

換言すれば、フォトセンサ２９の検出タイミングを監視することにより、その時点において固定クランプ部材２１、可動クランプ部材２２によってクランプされた基板の厚みが規定厚みに対して正常なばらつき範囲にあるか、あるいは正常範囲を超えた厚み異常であるかを判定することができる。すなわち、図４（ｂ）、（ｃ）に示す検出タイミングにおける高さ位置の上下の変動が、予め厚みの許容誤差寸法ｄに対応して設定された上方異常位置ＵＬ、下方異常位置ＬＬ内に収まっていない場合には、制御部３４はその時点でクランプされている基板の厚みが異常であると判定し、その旨報知部３６によって報知する。すなわち、制御部３４、報知部３６は基板の厚みが異常であると判定しその旨の報知を行う異常判定報知手段となっている。

ここで、基板の厚みが異常であると判定されたならば、いずれかに誤差またはミスが発生していると判断して対応策を選定する。対応策としては、下受け高さオフセットのティ
ーチングを再度実行して更新するとともに、図３（ｃ）に示す下受け高さ位置Ｈ１を示す高さ制御パラメータを更新するようにしている。すなわちこの場合には、制御部３４は下受け高さオフセットを更新するオフセット更新手段として機能する。

次に、図５，図６，図７，図８を参照して、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使用される電子部品実装用装置において、当該装置の作業動作の対象となる基板を基板下受部３によって下面側から下受けして支持する基板下受け方法について説明する。

まず上流側装置から対象となる基板４が供給され、図５（ａ）に示すように、コンベア機構２０に受け渡されて基板下受部３による下受け位置まで搬送される。次いで、下受け昇降動作が開始され、図５（ｂ）に示すように、回転駆動機構３１を駆動して昇降部材２４を可動クランプ部材２２、下受けピン３０とともに基板４に対して上昇させる。図６（ａ）は、この上昇過程において、可動クランプ部材２２が基板４の下面に当接した状態を示しており、これ以後さらに昇降部材２４を上昇させることにより、図６（ｂ）に示すように、基板４はコンベア機構２０から浮き上がってさらに上昇する。

次いで図７（ａ）に示すように、可動クランプ部材２２によって持ち上げられた基板４はさらに上昇して基板４の上面が固定クランプ部材２１の下面に当接する。これにより、基板４の両側端部は固定クランプ部材２１と可動クランプ部材２２によって挟み込まれた状態となる。この状態からさらに昇降部材２４を徐々に上昇させることにより、図７（ｂ）に示すように、遮光ドグ２８の下端部が検出位置２９ａに一致し、これによりフォトセンサ２９は検出信号を出力する。この出力信号を受信した制御部３４は記憶部３５に記憶されている下受け高さオフセットΔＨを読み出し、この検出タイミングから下受け高さオフセットΔＨ分だけ昇降部材２４を上昇させるように、回転駆動機構３１を制御する。

すなわち、制御部３４は、基板下受部３によって基板４を下受けして支持するために昇降部材２４を上昇させる基板下受動作において、昇降駆動手段としての回転駆動機構３１を制御してオフセット位置になったことが検出されるまで昇降部材２４を上昇させ、次いで下受け高さオフセットΔＨ分だけ昇降部材２４を上昇させることにより、下受当接部材である下受けピン３０の上面が基板４の下面に当接する下受け高さ位置に到達させる昇降制御手段となっている。

図５〜図８に示す基板下受け動作を、同種類の基板を対象として反復する場合には、最初の基板を対象とした基板下受け動作において図３（ｃ）に示す状態における昇降部材２４の下受け高さ位置Ｈ１が制御部３４によって読み込まれて記憶部３５に記憶される。そして後続の基板を対象とする基板下受け動作においては、下受け高さ位置Ｈ１を目標として昇降部材２４を停止させることなく上昇させる。

すなわち本実施の形態においては、記憶部３５は作業動作の最初の基板を対象とした基板下受動作における下受け高さ位置Ｈ１を記憶し、制御部３４は最初の基板４と同種類の基板を対象とする後続の基板下受動作において、記憶された下受け高さ位置Ｈ１を目標位置として回転駆動機構３１を制御するようにしている。

同様に基板下受け動作を反復して実行する過程においては、図４に示す方法によって、基板の厚みの異常有無が監視される。すなわち、対象となる正規厚みの基板が固定クランプ部材２１と可動クランプ部材２２に挟み込まれた状態で、フォトセンサ２９の検出信号が出力された検出タイミングにおける昇降部材２４の高さ位置を、検出基準高さ位置Ｈｓとして記憶部３５に記憶させる。

基板下受部３によって基板４を下受けして支持するために昇降部材２４を上昇させる基板下受動作において、昇降部材２４の高さ位置が検出基準高さ位置Ｈｓよりも所定高さである許容誤差寸法ｄだけ下方に設定された下方検出限界位置ＬＬに到達した時点で昇降部材２４の上昇を停止させ、フォトセンサ２９の信号出力を監視する。ここでフォトセンサ２９からすでに検出信号が出力されたならば、制御部３４はその時点で可動クランプ部材２２と固定クランプ部材２１との間に挟み込まれている基板の厚みが異常であると判定し、報知部３６によってその旨の報知を行う。

また昇降部材２４が検出基準高さ位置Ｈｓに到達してもフォトセンサ２９からの検出信号が出力されず、さらに検出基準高さ位置Ｈｓよりも許容誤差寸法ｄだけ上方に設定された上方検出限界位置ＵＬに到達した時点で昇降部材２４の上昇を停止させ、フォトセンサ２９の信号出力を監視する。ここでもフォトセンサ２９からまだ検出信号が出力されないならば、制御部３４は同様にその時点で可動クランプ部材２２と固定クランプ部材２１との間に挟み込まれている基板の厚みが異常であると判定し、報知部３６によってその旨の報知を行う。このような基板厚みの異常有無検出動作は、基板が当該装置に搬入されて、基板認識カメラによる位置認識のための撮像などの作業を実行している間の時間を利用して実行される。

ここで、基板の厚みが異常であると判定されたならば、いずれかに誤差またはミスが発生していると判断して対応策を選定する。ここに示す実施例においては、異常と判定されたその基板を対象として、図３に示す高さ差Δを再度計測により求めて新たに記憶部３５に記憶させ、下受け高さオフセットΔＨを更新する。これとともに、当該基板を対象として、図３（ｃ）に示す下受け高さ位置Ｈ１を示す高さ制御パラメータを新たに求め、記憶部３５に記憶させて更新する。

上記説明したように、本実施の形態に示す基板下受部３は、可動クランプ部材２２と固定クランプ部材２１との間に基板４が挟み込まれさらに可動クランプ部材２２の昇降部材２４に対する相対上下位置が予め設定されたオフセット位置になったことを検出して検出信号を出力するクランプ検出手段を設け、検出タイミングにおける可動クランプ部材２２の上面と下受ピン３０の上面との高さ差を当該装置固有の下受け高さオフセットΔＨとして記憶させておくようにしている。

そして基板下受動作においてオフセット位置になったことが検出されるまで昇降部材を上昇させ、次いで下受け高さオフセットΔＨ分だけ昇降部材２４を上昇させるように動作制御するようにしたものである。これにより、対象とする複数品種の基板の厚みがそれぞれ異なる場合にあっても、品種切替時の機械調整や制御パラメータの変更などの作業を必要とすることなく、基板を正しい高さ位置に良好な平面度で支持することができる。

さらに基板下受動作において、昇降部材２４の高さ位置が基準検出高さ位置Ｈｓから許容誤差寸法ｄだけ下方に設定された下方検出限界位置ＬＬに到達した時点ですでに検出信号が出力されたならば、あるいは基準検出高さ位置Ｈｓから許容誤差寸法ｄだけ上方に設定された上方検出限界位置ＵＬに到達した時点でまだ検出信号が出力されないならば、その時点でクランプされている基板の厚みが異常であると判定してその旨の報知を行うようにしている。これにより、厚みが異なる異種基板が搬入された場合や、製造ロット間の厚み誤差などで基板の厚みがばらついている場合にあっても、厚み異常を正しく検出することができ、厚み異常に起因する基板の高さ位置誤差や、平面度不良を防止することができる。

なお本実施の形態においては、電子部品実装ラインにおいて使用される電子部品実装用装置として、基板に電子部品を搭載する電子部品搭載装置の例を示したが、本発明はこれ
に限定されるものではない。例えばスクリーン印刷装置や検査装置など、電子部品実装ラインにおいて使用される装置であって、基板を下面側から下受けして支持する形態の基板下受部を備えたものであれば、本発明の適用対象となる。

本発明の電子部品実装用装置および電子部品実装用装置における基板下受け方法は、基板の厚みが異なる場合にあっても、品種切替時の作業を必要とすることなく基板を正しい高さ位置に良好な平面度で支持することができるという効果を有し、スクリーン印刷装置や電子部品実装装置など電子部品実装用装置において基板を下受けする用途に利用可能である。

本発明の一実施の形態の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における基板下受部の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基板下受部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基板厚み異常検出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下受け方法の動作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下受け方法の動作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下受け方法の動作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下受け方法の動作説明図

符号の説明

２搬送路
３基板下受部
４，４Ａ．４Ｂ基板
５部品供給部
１３搭載ヘッド
２１固定クランプ部材
２２可動クランプ部材
２３弾性支持部
２７圧縮バネ
２８遮光ドグ
２９フォトセンサ
３０下受けピン
３１回転駆動機構
３２送りねじ
４０ダミー基板

Claims

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使用される電子部品実装用装置であって、
前記電子部品実装用装置において当該装置の作業動作の対象となる基板を下面側から下受けして支持する基板下受部は、
前記基板の両側縁部が下方から当接する平面位置に、下面の高さ位置を前記作業動作における作業高さ位置に合わせて配設された１対の固定クランプ部材と、
前記固定クランプ部材の下方に昇降自在に配設された昇降部材と、前記昇降部材を高さ制御パラメータにしたがって昇降させる昇降駆動手段と、
前記昇降部材に対して相対上下動が可能に且つ付勢手段によって上方に付勢された状態で保持され、前記昇降部材と一体に上昇した状態において前記基板の両側縁部の下面に当接して前記固定クランプ部材との間に前記基板の両側縁部を挟み込む１対の可動クランプ部材と、
前記昇降部材に設けられて一体に昇降し、上昇した状態において前記基板の下面に当接してこの基板を下受けする下受当接部材と、
前記可動クランプ部材と前記固定クランプ部材との間に前記基板が挟み込まれさらに前記可動クランプ部材の前記昇降部材に対する相対上下位置が予め設定されたオフセット位置になったことを検出して検出信号を出力するクランプ検出手段とを有し、
前記クランプ検出手段が前記検出信号を出力した検出タイミングにおける前記可動クランプ部材の上面と前記下受当接部材の上面との高さ差を、当該装置固有の下受け高さオフセットとして記憶する記憶部と、
前記基板下受部によって前記基板を下受けして支持するために前記昇降部材を上昇させる基板下受動作において、前記昇降駆動手段を制御して前記オフセット位置になったことが検出されるまで前記昇降部材を上昇させ、次いで前記下受け高さオフセット分だけ前記昇降部材を上昇させることにより、前記下受当接部材の上面が前記基板の下面に当接する下受け高さ位置に到達させる昇降制御手段とを備えたことを特徴とする電子部品実装用装置。
前記記憶部は、前記作業動作の最初の基板を対象とした前記基板下受動作における前記下受け高さ位置を記憶し、
前記昇降制御手段は、前記最初の基板と同種類の基板を対象とする後続の基板下受動作において、前記記憶された下受け高さ位置を目標位置として前記昇降駆動手段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。
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使用される電子部品実装用装置において、当該装置の作業動作の対象となる基板を基板下受部によって下面側から下受けして支持する電子部品実装用装置における基板下受方法であって、
前記基板下受部は、前記基板の両側縁部が下方から当接する平面位置に、下面の高さ位置を前記作業動作における作業高さ位置に合わせて配設された１対の固定クランプ部材と、前記固定クランプ部材の下方に昇降自在に配設された昇降部材と、前記昇降部材を高さ制御パラメータにしたがって昇降させる昇降駆動手段と、前記昇降部材に対して相対上下動が可能に且つ付勢手段によって上方に付勢された状態で保持され、前記昇降部材と一体に上昇した状態において前記基板の両側縁部の下面に当接して前記固定クランプ部材との間に前記基板の両側縁部を挟み込む１対の可動クランプ部材と、前記昇降部材に設けられて一体に昇降し、上昇した状態において前記基板の下面に当接してこの基板を下受けする下受当接部材と、前記可動クランプ部材と前記固定クランプ部材との間に前記基板が挟み込まれさらに前記可動クランプ部材の前記昇降部材に対する相対上下位置が予め設定されたオフセット位置になったことを検出して検出信号を出力するクランプ検出手段とを有し、
前記クランプ検出手段が前記検出信号を出力した検出タイミングにおける前記可動クランプ部材の上面と前記下受当接部材の上面との高さ差を、当該装置固有の下受け高さオフセットとして記憶させておき、
前記基板下受部によって前記基板を下受けして支持するために前記昇降部材を上昇させる基板下受動作において、前記昇降駆動手段を制御して前記オフセット位置になったことが検出されるまで前記昇降部材を上昇させ、次いで前記下受け高さオフセット分だけ前記昇降部材を上昇させることにより、前記下受当接部材の上面が前記基板の下面に当接する下受け高さ位置に到達させることを特徴とする電子部品実装用装置における基板下受け方法。
前記作業動作の最初の基板を対象とした前記基板下受動作における前記下受け高さ位置を記憶させておき、
前記最初の基板と同種類の基板を対象とする後続の基板下受動作において、前記記憶された下受け高さ位置を目標位置として前記昇降駆動手段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装置における基板下受け方法。