WO2022130444A1 - 部品実装機およびクランプ制御方法 - Google Patents

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side clamp
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繁人 市川
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    • H05K13/0404—Pick-and-place heads or apparatus, e.g. with jaws
    • H05K13/0408—Incorporating a pick-up tool
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    • H05K13/0015—Orientation; Alignment; Positioning

Definitions

  • This specification discloses a component mounting machine and a clamp control method.
  • a substrate holding plate, a clamper, and an elevating device for raising and lowering the clamper are provided, and a clamping device for sandwiching and holding the substrate between the clamper and the substrate pressing plate is provided.
  • component mounting machines that mount electronic components.
  • the clamper is raised at a high speed to a predetermined distance before the target clamp position determined based on the size data (thickness) of the substrate measured for each lot, and the clamper is raised to the predetermined distance before the target clamp position.
  • a component mounting machine equipped with a clamping device that switches from high speed to low speed to raise the clamper when reached is disclosed.
  • Patent Document 2 includes a substrate surface height acquisition unit that acquires the vertical position of the substrate clamped by the clamping device, and obtains the substrate surface height acquired by the substrate surface height acquisition unit as an electronic component.
  • the component mounting machine to be reflected in the mounting of the above is disclosed.
  • Patent Document 3 discloses a substrate transfer device for measuring the thickness of a substrate sandwiched between a pair of sandwiching pieces.
  • JP-A-2017-103334 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-289199 JP-A-2015-060988
  • the substrate is used as the substrate holding plate before reaching the target clamp position, that is, while the clamper is rising at high speed. It may be pressed against the motor, causing an excessive load on the motor or deforming the board holding plate. If you raise the clamper at a low speed from the beginning, these problems will not occur, but it will take a long time to clamp.
  • the main purpose of this disclosure is to clamp the substrate with an appropriate load while shortening the time required for clamping.
  • the component mounting machine of the present disclosure is It is a component mounting machine that mounts components on a board.
  • a transport device that transports the substrate and It has a fixed side clamp member, a movable side clamp member, and a moving device for moving the movable side clamp member up and down by driving a motor, and the movable side clamp member is moved by the moving device to carry the moving device.
  • a clamping device that clamps the substrate by abutting the substrate carried in by the device against the fixed side clamping member from both sides.
  • a sensor for measuring the thickness of the substrate carried in by the transfer device, and The target position of the movable side clamp member for moving the abutting surface of the substrate to the abutting surface of the fixed side clamp member is set based on the detection value of the sensor, and the position of the movable side clamp member is set.
  • the abutting surface of the board can be aligned with the abutting surface of the fixed side clamp member regardless of the individual difference of the board, so that the board is pressed against the fixed side clamp member with an excessive load. It becomes difficult to get rid of. Therefore, it is possible to prevent the fixed side clamp member from being deformed and to prevent the substrate from being warped or damaged. Further, since the clamp is performed by position control, the time required for clamping can be shortened.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the component mounting machine 10 of the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the substrate transfer device 20 and the clamp device 30.
  • FIG. 3A is an explanatory diagram showing how the substrate height H1 of the jig substrate J is detected.
  • FIG. 3B is an explanatory diagram showing how the substrate height H of the substrate S is detected.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an electrical connection relationship of the control device 70.
  • the left-right direction of FIGS. 1 and 2 is the X-axis direction
  • the front (front) and rear (back) directions are the Y-axis directions
  • the vertical direction is the Z-axis direction.
  • the component mounting machine 10 includes a component supply device 16 for supplying a component P, a substrate transfer device 20 for transporting a substrate S, a clamping device 30 for clamping a substrate S, and a suction nozzle for the component P. It includes a head 50 that is attracted to 51 and mounted on the substrate S, an XY robot 40 that moves the head 50 in the XY direction, and a control device 70 (see FIG. 4) that controls the entire mounting machine.
  • the component supply device 16, the board transfer device 20, and the clamp device 30 are installed on a support base 14 provided in the middle stage of the housing 12.
  • the component mounting machine 10 also includes a mark camera 56 for capturing a reference mark attached to the substrate S, a substrate height sensor 57 for detecting the height of the substrate S, and a suction nozzle 51. It also has a parts camera 58 for capturing the suction posture of the sucked parts P.
  • the mark camera 56 and the board height sensor 57 are installed on the head 50 and the X-axis slider 42 of the XY robot 40, which will be described later, so that the mark camera 56 and the substrate height sensor 57 can be moved in the XY directions by the XY robot 40.
  • the parts supply device 16 is, for example, a tape feeder that supplies parts by pulling out a carrier tape containing parts at predetermined intervals from a reel and sending the carrier tape to a parts supply position.
  • the substrate transfer device 20 is a belt conveyor device that conveys the substrate S by the conveyor belt 24.
  • the substrate transfer device 20 orbits a pair of side frames 22 arranged at predetermined intervals in the Y-axis direction, a conveyor belt 24 provided on each of the pair of side frames 22, and a conveyor belt 24. It is equipped with a belt drive device 26 (see FIG. 4).
  • Each of the pair of side frames 22 is supported by two support columns 21 arranged in the X-axis direction.
  • the lower ends of the two support columns 21 that support one of the pair of side frames 22 are each guided rail 27 provided on the support base 14 along the Y-axis direction.
  • a slider 28 that can be moved on is attached.
  • the board transfer device 20 can transfer boards S of different sizes by moving the two support columns 21 and adjusting the distance between the pair of side frames 22.
  • the clamp device 30 is a substrate holding device that holds the edge of the substrate S by sandwiching it between two members (board holding plate 32, clamper 34).
  • the clamp device 30 is a pair of a pair of substrate holding plates 32 provided at the upper ends of a pair of side frames 22, a pair of clampers 34, and a pair via a support plate 35 driven by a motor 38 (see FIG. 4).
  • a lifting device 36 for raising and lowering the clamper 34 of the above is provided.
  • the support plate 35 is provided with a plurality of support pins for supporting the back surface of the substrate S when the substrate S is clamped.
  • the clamper 34 is provided with a protruding portion 34a protruding downward on the lower end surface, and when the support plate 35 is raised by the elevating device 36, the upper surface of the support plate 35 abuts on the protruding portion 34a and is pushed up. ing.
  • the substrate S is conveyed by orbiting the conveyor belt 24 while being placed on the conveyor belt 24 (see FIG. 2). Further, when the clamper 34 is raised while the substrate S is placed on the conveyor belt 24, the substrate S is pushed up by the clamper 34 and pressed against the substrate holding plate 32. As a result, the substrate S is sandwiched between the clamper 34 and the substrate holding plate 32 and clamped.
  • the head 50 includes a Z-axis actuator 52 that moves the suction nozzle 51 in the vertical (Z-axis) direction, and a ⁇ -axis actuator 54 that rotates the suction nozzle 51 around the Z-axis.
  • the suction port of the suction nozzle 51 is adapted to selectively communicate with either the vacuum pump 62 or the air pipe 64 via the solenoid valve 60.
  • the suction nozzle 51 can apply a negative pressure to the suction port to suck the component P, and the suction port communicates with the air pipe 64.
  • a positive pressure can be applied to the suction port to release the suction of the component P.
  • the board height sensor 57 detects the board height H, which is the surface height (position in the Z-axis direction) of the board S.
  • the substrate height sensor 57 is a reflection type distance sensor (for example, a laser sensor or a photoelectric sensor) having a light projecting unit (not shown) that emits light downward and a light receiving unit (not shown) that receives reflected light.
  • the board height sensor 57 is used to control the elevating position of the component P when the component P is mounted on the board S.
  • the board height may be the distance between the board height sensor 57 and the upper surface of the board S in the Z-axis direction.
  • the board height sensor 57 is also used to measure (calculate) the thickness T of the board S.
  • the measurement of the thickness T of the substrate S using the substrate height sensor 57 is performed as follows. That is, first, the operator prepares the jig board J having a known thickness T1 and sets it in the board transfer device 10 of the component mounting machine 10.
  • the control device 70 (see FIG. 4) of the component mounting machine 10 acquires the substrate height H1 of the jig substrate J from the substrate height sensor 57, as shown in FIG. 3A, for example, before the start of production. Then, the control device 70 stores the acquired substrate height H1 in the HDD 73 in association with the thickness T1 of the jig substrate J input in advance.
  • the control device 70 conveys the substrate S by the substrate transfer device 20, acquires the substrate height H of the substrate S from the substrate height sensor 57, and obtains the substrate height H from the substrate height sensor 57, as shown in FIG. 3B.
  • the thickness T of the substrate S is calculated using the heights H and H1 and the thickness T1. Specifically, the control device 70 calculates the difference ⁇ H (board height H1-board height H) between the board height H and the board height H1 and obtains the sum of the known thickness T1 and the difference ⁇ H.
  • the thickness T (thickness T1 + difference ⁇ H) of the substrate S is calculated.
  • the XY robot 40 spans a pair of Y-axis guide rails 43 provided in the upper part of the housing 12 along the front-rear (Y-axis) direction and a pair of Y-axis guide rails 43.
  • the head 50 is attached to the X-axis slider 42 and can be moved to an arbitrary position on the XY plane by the XY robot 40.
  • the X-axis slider 42 is driven by the X-axis actuator 46 (see FIG. 4), and the Y-axis slider 44 is driven by the Y-axis actuator 48 (see FIG. 4).
  • the control device 70 includes a CPU 71, a ROM 72, an HDD 73, a RAM 74, and an input / output interface 75. These are electrically connected via a bus 76.
  • the control device 70 includes an elevating position sensor 37 that detects the elevating position (clamper position) of the clamper 34, an X-axis position sensor 47 that detects the position of the X-axis slider 42, and a Y-axis that detects the position of the Y-axis slider 44.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of a component mounting processing routine executed by the CPU 71 of the control device 70. This routine is executed based on instructions from the operator.
  • the CPU 71 of the control device 70 first drives and controls the belt drive device 26 so that the board S is conveyed into the machine (S100). Then, a clamp control for clamping the conveyed substrate S is executed (S110). Clamp control is performed by executing the clamp control routine illustrated in FIG. Here, the description of the component mounting processing routine is interrupted, and the clamp control routine will be described.
  • the substrate height H from the substrate height sensor 57 to the substrate S is acquired, and the CPU 71 acquires the substrate height H based on the substrate height H acquired from the substrate height sensor 57.
  • the thickness T of is measured (S200). The method for measuring the thickness T of the substrate S has already been described.
  • the CPU 71 sets the target position E1 of the clamper 34 (S210).
  • the target position E1 is the position of the clamper 34 for moving the abutting surface C1 of the substrate S to the abutting surface C2 of the substrate holding plate 32, and is set based on the thickness T of the substrate S.
  • the target position E1 is the distance D1 obtained by subtracting the thickness T of the substrate S from the distance L from the reference surface B (upper surface of the conveyor belt 24) to the abutted surface C2.
  • (distance L-thickness T) it is set at a position separated upward by a distance D1 from the reference surface B. This is because even in the same substrate S, there are individual differences in the thickness T for each substrate S.
  • the CPU 71 drives and controls the motor 38 of the elevating device 36 by position control so that the clamper 34 rises at high speed (S220).
  • the position control is performed by driving and controlling the motor 38 by feedback control (PI control or the like) based on the deviation between the two so that the position of the clamper 34 detected by the elevating position sensor 37 matches the target position E1.
  • the CPU 71 waits until the clamper position coincides with the target position E1 (S230). If the position of the clamper 34 coincides with the target position E1 as shown in FIG. 7B, the CPU 71 controls the motor 38 so that the clamper 34 is held (S240), and ends the clamp control routine.
  • the CPU 71 performs suction control to suck the component P supplied from the component supply device 16 to the suction nozzle 51 (S120).
  • the suction control is performed after the XY robot 40 (X-axis actuator 46 and Y-axis actuator 48) is driven and controlled so that the suction nozzle 51 mounted on the head 50 moves above the component supply position.
  • the Z-axis actuator 52 is driven and controlled so that the suction nozzle 51 descends until the suction port abuts on the component P, and the electromagnetic valve 60 is driven and controlled so that a negative pressure acts on the suction port of the suction nozzle 51.
  • the CPU 71 drives and controls the XY robot 40 so that the component P adsorbed on the suction nozzle 51 moves above the parts camera 58, and the component P is imaged by the parts camera 58 (S130). Then, the CPU 71 determines the suction deviation of the component P with respect to the suction nozzle 51 based on the captured image (captured image), and corrects the target mounting position of the component P in the direction of eliminating the suction deviation (S140) Z-axis. The target mounting position in the direction is set based on the board height H detected by the board height sensor 57.
  • the component mounting processing routine is terminated.
  • the CPU 71 drives and controls the XY robot 40 (X-axis actuator 46 and Y-axis actuator 48) so that the suction nozzle 51 mounted on the head 50 moves above the target mounting position, and then the component P
  • the Z-axis actuator 52 is driven and controlled so that the suction nozzle 51 descends until it comes into contact with the substrate S, and the solenoid valve 60 is driven and controlled so that a positive pressure acts on the suction port of the suction nozzle 51.
  • the substrate transfer device 20 (belt conveyor device) of the present embodiment corresponds to the transfer device of the present disclosure
  • the substrate holding plate 32 corresponds to the fixed side clamp member
  • the clamper 34 corresponds to the movable side clamp member
  • the motor. 38 corresponds to a motor
  • the clamp device 30 corresponds to a clamp device
  • the substrate height sensor 57 corresponds to a sensor
  • the control device 70 corresponds to a control device.
  • the head 50 corresponds to the mounting head.
  • the abutting surface C1 of the substrate S can be aligned with the abutting surface C2 of the substrate holding plate 32 regardless of the individual difference of the substrate S, so that an excessive load is applied. This makes it difficult for the substrate to be pressed against the substrate holding plate 32. Therefore, it is possible to prevent the substrate holding plate 32 from being deformed and to prevent the substrate S from being warped or damaged. Further, since the clamp is performed by position control, the time required for clamping can be shortened.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the clamping process of the modified example.
  • 9A, 9B, and 9C are explanatory views showing how the substrate S is clamped.
  • the same processing as the clamping processing routine of FIG. 6 is assigned the same step number, and the same components of FIGS. 9A, 9B, 9C as those of FIGS. 7A, 7B are the same.
  • a reference numeral is added, and the description thereof is omitted because it is duplicated.
  • the CPU 71 sets the target position E11 (S320).
  • the target position E11 is the position of the clamper 34 for moving the abutting surface C1 of the substrate S to a position in front of the abutting surface C2 of the substrate holding plate 32 by the distance M, and is based on the thickness T of the substrate S. Set. Specifically, as shown in FIG. 9A, the target position E11 is separated from the reference surface B by the distance D11 when the distance D11 (distance D1-distance M) is set to be shorter than the distance D1 by the distance M. It is set to the position. In the CPU 71, after the clamper position is matched with the target position E11 as shown in FIG.
  • the substrate S is abutted against the substrate S with a constant torque as shown in FIG. 9C.
  • the motor 38 of the elevating device 36 is driven and controlled by torque control so as to abut against the surface C2 (S340).
  • the torque control is performed by feedback control based on the current from a current sensor (not shown) provided in the drive circuit so that a predetermined target current is applied to the motor 38.
  • the CPU 71 determines whether or not the detection value of the clamp position of the clamper 34 detected by the elevating position sensor 37 has not changed for a certain period of time (S350).
  • the CPU 71 proceeds to S240 assuming that the clamp is completed. On the other hand, if the detection position of the clamp position has changed, the CPU 71 returns to S340 again. Further, in this case, the distance M may be 0, and the motor 38 is driven and controlled by position control to move the abutting surface C1 of the substrate S to the abutting surface C2 of the substrate holding plate 32, and then torque. The motor 38 may be driven and controlled by control.
  • the motor 38 is driven and controlled by torque control. Therefore, it is possible to prevent the substrate from being pressed against the substrate holding plate 32 while the motor 38 is being driven and controlled by position control. Therefore, it is possible to prevent an unexpected excessive load from being applied to the substrate by the position control, and to more reliably prevent deformation of the substrate holding plate 32 and the like. Further, the motor 38 is driven and controlled by position control until the clamp position of the clamper 34 matches the target position E11. As a result, the target position E11 can be brought close to the abutting position, so that the time required for clamping can be shortened.
  • the component mounting machine 10 has been described, but for example, it may be a clamp control method of the clamp device 30. This point is the same in the modified example.
  • the side frame 22 and the substrate holding plate 32 are formed separately, but both may be integrally formed.
  • the thickness of the substrate S is measured by using the substrate height sensor 57.
  • a camera may be used to measure the thickness of the substrate S.
  • the CPU 71 captures a mark attached to the substrate S by a mark camera 56 (camera), recognizes the mark reflected in the captured image, and measures the thickness of the substrate S according to the size of the mark or the like. You may.
  • the clamper 34 provided below the substrate S is moved upward by the elevating device 36 to push up the substrate S, and the substrate S is placed on the substrate holding plate 32 provided above the substrate S. It was supposed to be clamped by hitting it.
  • the clamper 34 is arranged above the substrate S, the substrate pressing plate 32 is arranged below the substrate S, and the clamper 34 is moved downward by the elevating device 36 to push down the substrate S and push down the substrate pressing plate 32.
  • the substrate S may be abutted against the surface and clamped.
  • This disclosure can be used in the manufacturing industry of component mounting machines.

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Abstract

部品実装機は、基板押さえプレートと、クランパと、モータの駆動によりクランパを上下に移動させる昇降装置と、を有し、昇降装置によりクランパを移動させて、搬送装置により搬入された基板を基板押さえプレートに突き当てることにより基板を両側から挟んでクランプするクランプ装置を備える。そして、部品実装機は、クランプ制御ルーチンにおいて、クランパの突当て面が固定側クランプ部材の被突き当て面に移動するように、基板の厚みに応じたクランパの目標位置を設定し（Ｓ２００，Ｓ２１０）、クランパ位置と目標位置とが一致するようにモータを位置制御にて駆動制御する（Ｓ２２０，Ｓ２３０）。

Description

部品実装機およびクランプ制御方法
　本明細書は、部品実装機およびクランプ制御方法を開示する。
　従来、基板押さえプレートと、クランパと、クランパを昇降させる昇降装置とを有し、クランパと基板押さえプレートとの間に基板を挟んで保持するクランプ装置を備え、クランプ装置にクランプされた基板に対して電子部品を実装する部品実装機が知られている。例えば、特許文献１には、ロットごとに計測された基板のサイズデータ（厚み）に基づいて定められた目標クランプ位置の所定距離手前までクランパを高速で上昇させ、目標クランプ位置の所定距離手前に達したならば高速から低速に切り替えてクランパを上昇させるクランプ装置を備えた部品実装機が開示されている。また、特許文献２には、クランプ装置にクランプされた基板の上下方向の位置を取得する基板面高さ取得部を備え、基板面高さ取得部により取得された基板面高さを、電子部品の実装に反映させる部品実装機が開示されている。更に、特許文献３には、一対の挟持片で挟持した基板の厚みを測定する基板搬送装置が開示されている。
特開２０１７－１０３３３４号公報 特開２００３－２８９１９９号公報 特開２０１５－０６０９８８号公報
　しかしながら、基板の個体差により実際の基板の厚みがサイズデータ（厚み）よりも大きい場合には、目標クランプ位置に到達する前、すなわちクランパが高速で上昇している途中に基板を基板押さえプレートに押しつけてしまい、モータに過大な負荷が生じたり、基板押さえプレートを変形させたりするおそれがある。最初からクランパを低速で上昇させればこうした問題は生じないが、クランプに長時間を要してしまう。
　本開示は、クランプに要する時間を短縮しつつ、適切な荷重で基板をクランプすることを主目的とする。
　本開示は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
　本開示の部品実装機は、
　部品を基板に実装する部品実装機であって、
　前記基板を搬送する搬送装置と、
　固定側クランプ部材と、可動側クランプ部材と、モータの駆動により前記可動側クランプ部材を上下に移動させる移動装置と、を有し、前記移動装置により前記可動側クランプ部材を移動させて、前記搬送装置により搬入された基板を前記固定側クランプ部材に突き当てることにより該基板を両側から挟んでクランプするクランプ装置と、
　前記搬送装置により搬入された基板の厚みを測定するためのセンサと、
　前記センサの検出値に基づいて前記基板の突き当て面を前記固定側クランプ部材の被突き当て面へ移動させるための前記可動側クランプ部材の目標位置を設定し、前記可動側クランプ部材の位置が前記目標位置に一致するように位置制御により前記モータを駆動制御する制御装置と、
　を備えることを要旨とする。
　本開示の部品実装機では、基板の個体差に拘らず、基板の突当て面を固定側クランプ部材の被突き当て面に合わせることができるため、過大な荷重で基板が固定側クランプ部材に押しつけられ難くなる。そのため、固定側クランプ部材の変形を防止したり基板の反りや破損を回避したりすることができる。また、位置制御によりクランプするため、クランプに要する時間を短縮することができる。
本実施形態の部品実装機１０の概略構成図である。 基板搬送装置２０およびクランプ装置３０の概略構成図である。 治具基板Ｊの基板高さＨ１を検出する様子を示す説明図である。 基板Ｓの基板高さＨを検出する様子を示す説明図である。 制御装置７０の電気的な接続関係を示す説明図である。 部品実装処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 クランプ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 基板Ｓをクランプする様子の一例を示す説明図である。 基板Ｓをクランプする様子の一例を示す説明図である。 クランプ制御ルーチンの変形例を示すフローチャートである。 基板Ｓをクランプする様子の一例を示す説明図である。 基板Ｓをクランプする様子の一例を示す説明図である。 基板Ｓをクランプする様子の一例を示す説明図である。
　本開示を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
　図１は、本実施形態の部品実装機１０の概略構成図である。図２は、基板搬送装置２０およびクランプ装置３０の概略構成図である。図３Ａは、治具基板Ｊの基板高さＨ１を検出する様子を示す説明図である。図３Ｂは、基板Ｓの基板高さＨを検出する様子を示す説明図である。図４は、制御装置７０の電気的な接続関係を示す説明図である。なお、図１および図２の左右方向がＸ軸方向であり、前（手前）後（奥）方向がＹ軸方向であり、上下方向がＺ軸方向である。
　部品実装機１０は、図１に示すように、部品Ｐを供給する部品供給装置１６と、基板Ｓを搬送する基板搬送装置２０と、基板Ｓをクランプするクランプ装置３０と、部品Ｐを吸着ノズル５１に吸着させて基板Ｓ上へ実装するヘッド５０と、ヘッド５０をＸＹ方向へ移動させるＸＹロボット４０と、実装機全体をコントロールする制御装置７０（図４参照）とを備える。部品供給装置１６と基板搬送装置２０とクランプ装置３０は、筐体１２の中段部に設けられた支持台１４上に設置されている。また、部品実装機１０は、これらの他に、基板Ｓに付された基準マークを撮像するためのマークカメラ５６や、基板Ｓの高さを検出する基板高さセンサ５７や、吸着ノズル５１に吸着させた部品Ｐの吸着姿勢を撮像するためのパーツカメラ５８なども備えている。マークカメラ５６や基板高さセンサ５７は、ＸＹロボット４０によりＸＹ方向に移動可能となるように、ヘッド５０や後述するＸＹロボット４０のＸ軸スライダ４２に設置されている。
　部品供給装置１６は、例えば、部品が所定間隔で収容されたキャリアテープをリールから引き出して、部品供給位置まで送り出すことにより、部品を供給するテープフィーダである。
　基板搬送装置２０は、図２に示すように、コンベアベルト２４により基板Ｓを搬送するベルトコンベア装置である。この基板搬送装置２０は、Ｙ軸方向に所定の間隔を隔てて配置された一対のサイドフレーム２２と、一対のサイドフレーム２２の各々に設けられたコンベアベルト２４と、コンベアベルト２４を周回駆動するベルト駆動装置２６（図４参照）とを備える。一対のサイドフレーム２２は、各々、Ｘ軸方向に並ぶ２本の支持柱２１により支持されている。なお、一対のサイドフレーム２２のうち一方（図中右側のサイドフレーム２２）を支持する２本の支持柱２１の下端部は、各々支持台１４にＹ軸方向に沿って設けられたガイドレール２７上を移動可能なスライダ２８が取り付けられている。基板搬送装置２０は、２本の支持柱２１を移動させて一対のサイドフレーム２２の間隔を調整することにより、異なるサイズの基板Ｓを搬送できるようになっている。
　クランプ装置３０は、図２に示すように、基板Ｓの縁部を２つの部材（基板押さえプレート３２，クランパ３４）で挟んで保持する基板保持装置である。このクランプ装置３０は、一対のサイドフレーム２２の上端部に各々設けられた一対の基板押さえプレート３２と、一対のクランパ３４と、モータ３８（図４参照）の駆動により支持プレート３５を介して一対のクランパ３４を昇降させる昇降装置３６とを備える。なお、支持プレート３５には、基板Ｓがクランプされたときに、基板Ｓの裏面を支持するための複数の支持ピンが設けられる。
　クランパ３４は、下端面に下方に突出する突出部３４ａが設けられており、昇降装置３６によって支持プレート３５が上昇すると、支持プレート３５の上面が突出部３４ａに当接して、押し上げられるようになっている。
　基板Ｓは、コンベアベルト２４に乗せられた状態で、コンベアベルト２４を周回駆動することにより搬送される（図２参照）。また、基板Ｓは、コンベアベルト２４上に乗せられている状態で、クランパ３４が上昇されると、クランパ３４によって押し上げられて基板押さえプレート３２に押し付けられる。これにより、基板Ｓは、クランパ３４と基板押さえプレート３２との間に挟まれて、クランプされることとなる。
　ヘッド５０は、図４に示すように、吸着ノズル５１を上下（Ｚ軸）方向に移動させるＺ軸アクチュエータ５２と、吸着ノズル５１をＺ軸周りに回転させるθ軸アクチュエータ５４とを備える。吸着ノズル５１の吸引口は、電磁弁６０を介して真空ポンプ６２およびエア配管６４のいずれか一方に選択的に連通するようになっている。吸着ノズル５１は、吸引口が真空ポンプ６２に連通するよう電磁弁６０を駆動することにより、吸引口に負圧を作用させて部品Ｐを吸着することができ、吸引口がエア配管６４に連通するよう電磁弁６０を駆動することにより、吸引口に正圧を作用させて部品Ｐの吸着を解除することができる。
　基板高さセンサ５７は、基板Ｓの表面高さ（Ｚ軸方向の位置）である基板高さＨを検出する。基板高さセンサ５７は、下方へ投光する図示しない投光部と反射光を受光する図示しない受光部とを有する反射型の距離センサ（例えばレーザセンサや光電センサ）である。基板高さセンサ５７は、基板Ｓに部品Ｐを実装する際の部品Ｐの昇降位置の制御に用いられる。なお、基板高さは、基板高さセンサ５７と基板Ｓの上面とのＺ軸方向の距離としてもよい。
　また、基板高さセンサ５７は、基板Ｓの厚みＴを測定（演算）するのにも用いられる。基板高さセンサ５７を用いた基板Ｓの厚みＴの測定は、以下のように行われる。すなわち、まず、作業者は、厚みＴ１が既知の治具基板Ｊを準備し、部品実装機１０の基板搬送装置１０にセットしておく。部品実装機１０の制御装置７０（図４参照）は、例えば、生産開始前に、図３Ａに示すように、治具基板Ｊの基板高さＨ１を基板高さセンサ５７から取得する。そして、制御装置７０は、取得した基板高さＨ１を、予め入力した治具基板Ｊの厚みＴ１と対応付けてＨＤＤ７３に記憶する。そして、生産が開始された後に、制御装置７０は、基板Ｓを基板搬送装置２０により搬送し、図３Ｂに示すように、基板高さセンサ５７から基板Ｓの基板高さＨを取得し、基板高さＨ，Ｈ１および厚みＴ１を利用して、基板Ｓの厚みＴを算出する。具体的には、制御装置７０は、基板高さＨと基板高さＨ１との差ΔＨ（基板高さＨ１－基板高さＨ）を演算し、既知の厚みＴ１と差ΔＨとの和により、基板Ｓの厚みＴ（厚みＴ１＋差ΔＨ）を算出する。
　ＸＹロボット４０は、図１に示すように、筐体１２の上段部に前後（Ｙ軸）方向に沿って設けられた一対のＹ軸ガイドレール４３と、一対のＹ軸ガイドレール４３に架け渡されたＹ軸スライダ４４と、Ｙ軸スライダ４４の下面に左右（Ｘ軸）方向に沿って設けられたＸ軸ガイドレール４１と、Ｘ軸ガイドレール４１に沿って移動可能なＸ軸スライダ４２とを備える。ヘッド５０は、Ｘ軸スライダ４２に取り付けられており、ＸＹロボット４０によって、ＸＹ平面上の任意の位置に移動できるようになっている。なお、Ｘ軸スライダ４２は、Ｘ軸アクチュエータ４６（図４参照）によって駆動され、Ｙ軸スライダ４４は、Ｙ軸アクチュエータ４８（図４参照）によって駆動される。
　制御装置７０は、図４に示すように、ＣＰＵ７１とＲＯＭ７２とＨＤＤ７３とＲＡＭ７４と入出力インタフェース７５とを備える。これらは、バス７６を介して電気的に接続されている。制御装置７０には、クランパ３４の昇降位置（クランパ位置）を検知する昇降位置センサ３７や、Ｘ軸スライダ４２の位置を検知するＸ軸位置センサ４７、Ｙ軸スライダ４４の位置を検知するＹ軸位置センサ４９、吸着ノズル５１の昇降位置（吸着ノズル５１に吸着された部品の昇降位置）を検知するＺ軸位置センサ５３、マークカメラ５６、基板高さセンサ５７、パーツカメラ５８などからの各種信号が入出力インタフェース７５を介して入力されている。一方、制御装置７０からは、部品供給装置１６や、ベルト駆動装置２６、昇降装置３６（モータ３８を駆動する駆動回路）、Ｘ軸アクチュエータ４６、Ｙ軸アクチュエータ４８、Ｚ軸アクチュエータ５２、θ軸アクチュエータ５４、電磁弁６０などへの各種制御信号が入出力インタフェース７５を介して出力されている。
　次に、こうして構成された本実施形態の部品実装機１０の動作について説明する。図５は、制御装置７０のＣＰＵ７１により実行される部品実装処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、オペレータからの指示に基づいて実行される。
　部品実装処理ルーチンが実行されると、制御装置７０のＣＰＵ７１は、まず、基板Ｓが機内に搬送されるようベルト駆動装置２６を駆動制御する（Ｓ１００）。そして、搬送された基板Ｓをクランプするクランプ制御を実行する（Ｓ１１０）。クランプ制御は、図６に例示するクランプ制御ルーチンを実行することにより行われる。ここで、部品実装処理ルーチンの説明を中断し、クランプ制御ルーチンについて説明する。
　クランプ制御ルーチンでは、基板Ｓが搬送されてきたら基板高さセンサ５７から基板Ｓまでの基板高さＨを取得し、ＣＰＵ７１は、基板高さセンサ５７から取得した基板高さＨに基づいて基板Ｓの厚みＴを測定する（Ｓ２００）。なお、基板Ｓの厚みＴの測定方法については、既に説明した通りである。
　続いて、ＣＰＵ７１は、クランパ３４の目標位置Ｅ１を設定する（Ｓ２１０）。ここで、目標位置Ｅ１は、基板Ｓの突き当て面Ｃ１を基板押さえプレート３２の被突き当て面Ｃ２まで移動させるためのクランパ３４の位置であり、基板Ｓの厚みＴに基づいて設定される。具体的には、目標位置Ｅ１は、図７Ａに示すように、基準面Ｂ（コンベアベルト２４の上面）から被突き当て面Ｃ２までの距離Ｌから基板Ｓの厚みＴを引いた距離を距離Ｄ１（距離Ｌ－厚みＴ）としたときに、基準面Ｂから距離Ｄ１だけ上方に離れた位置に設定される。このようにするのは、同じ基板Ｓでも、基板Ｓごとに厚みＴの個体差があるためである。
　続いて、ＣＰＵ７１は、クランパ３４が高速で上昇するよう昇降装置３６のモータ３８を位置制御にて駆動制御する（Ｓ２２０）。位置制御は、昇降位置センサ３７により検出されるクランパ３４の位置が目標位置Ｅ１に一致するように、両者の偏差に基づいてフィードバック制御（ＰＩ制御等）によりモータ３８を駆動制御することにより行う。続いて、ＣＰＵ７１は、クランパ位置が目標位置Ｅ１と一致するまで待つ（Ｓ２３０）。クランパ３４の位置が、図７Ｂに示すように、目標位置Ｅ１と一致したならば、ＣＰＵ７１は、クランパ３４が保持されるようにモータ３８を制御して（Ｓ２４０）、クランプ制御ルーチンを終了する。
　図５の部品実装処理ルーチンに戻って、こうしてクランプ制御を実行すると、ＣＰＵ７１は、部品供給装置１６から供給された部品Ｐを吸着ノズル５１に吸着させる吸着制御を行う（Ｓ１２０）。ここで、吸着制御は、具体的には、部品供給位置の上方にヘッド５０に装着された吸着ノズル５１が移動するようＸＹロボット４０（Ｘ軸アクチュエータ４６およびＹ軸アクチュエータ４８）を駆動制御した後、吸引口が部品Ｐに当接するまで吸着ノズル５１が下降するようＺ軸アクチュエータ５２を駆動制御し、吸着ノズル５１の吸引口に負圧が作用するよう電磁弁６０を駆動制御することにより行う。
　次に、ＣＰＵ７１は、吸着ノズル５１に吸着させた部品Ｐがパーツカメラ５８の上方へ移動するようＸＹロボット４０を駆動制御して、部品Ｐをパーツカメラ５８で撮像する（Ｓ１３０）。そして、ＣＰＵ７１は、撮像された画像（撮像画像）に基づいて吸着ノズル５１に対する部品Ｐの吸着ズレを判定し、吸着ズレを解消する方向に部品Ｐの目標実装位置を補正する（Ｓ１４０）Ｚ軸方向の目標実装位置は、基板高さセンサ５７により検出される基板高さＨに基づいて設定される。そして、目標実装位置に部品Ｐが実装されるように、Ｘ軸アクチュエータ４６、Ｙ軸アクチュエータ４８、Ｚ軸アクチュエータ５２および電磁弁６０を駆動制御した後（Ｓ１５０）、部品実装処理ルーチンを終了する。具体的には、ＣＰＵ７１は、目標実装位置の上方にヘッド５０に装着された吸着ノズル５１が移動するようＸＹロボット４０（Ｘ軸アクチュエータ４６およびＹ軸アクチュエータ４８）を駆動制御した後、部品Ｐが基板Ｓ当接するまで吸着ノズル５１が下降するようＺ軸アクチュエータ５２を駆動制御し、吸着ノズル５１の吸引口に正圧が作用するよう電磁弁６０を駆動制御する。
　ここで、本実施形態の主要な要素と発明の開示の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。即ち、本実施形態の基板搬送装置２０（ベルトコンベア装置）が本開示の搬送装置に相当し、基板押さえプレート３２が固定側クランプ部材に相当し、クランパ３４が可動側クランプ部材に相当し、モータ３８がモータに相当し、クランプ装置３０がクランプ装置に相当し、基板高さセンサ５７がセンサに相当し、制御装置７０が制御装置に相当する。また、ヘッド５０が実装ヘッドに相当する。
　以上説明した本実施形態の部品実装機１０は、基板Ｓの個体差に拘らず、基板Ｓの突き当て面Ｃ１を基板押さえプレート３２の被突き当て面Ｃ２に合わせることができるため、過大な荷重で基板が基板押さえプレート３２に押しつけられ難くなる。そのため、基板押さえプレート３２の変形を防止したり基板Ｓの反りや破損を回避したりすることができる。また、位置制御によりクランプするため、クランプに要する時間を短縮することができる。
　なお、本開示は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
　部品実装機１０で実行されるクランプ処理ルーチンの変形例について説明する。図８は、変形例のクランプ処理を示すフローチャートである。図９Ａ，９Ｂ，９Ｃは、基板Ｓをクランプする様子を示した説明図である。なお、図８のクランプ処理ルーチンの各処理のうち図６のクランプ処理ルーチンと同じ処理については同じステップ番号を付し、図９Ａ，９Ｂ，９Ｃのうち図７Ａ，７Ｂと同じ構成要素については同じ符号を付し、その説明は重複するから省略する。Ｓ２１０の後、ＣＰＵ７１は、目標位置Ｅ１１を設定する（Ｓ３２０）。目標位置Ｅ１１は、基板Ｓの突き当て面Ｃ１を基板押さえプレート３２の被突き当て面Ｃ２の距離Ｍだけ手前の位置まで移動させるためのクランパ３４の位置であり、基板Ｓの厚みＴに基づいて設定される。具体的には、目標位置Ｅ１１は、図９Ａに示すように、距離Ｄ１より距離Ｍだけ短い距離を距離Ｄ１１（距離Ｄ１－距離Ｍ）としたときに、基準面Ｂから距離Ｄ１１だけ上方に離れた位置に設定される。ＣＰＵ７１は、上述した位置制御により、図９Ｂに示すように、クランパ位置を目標位置Ｅ１１と一致させた後（Ｓ２３０）、図９Ｃに示すように、基板Ｓが一定のトルクで基板が被突き当て面Ｃ２に突き当たるように昇降装置３６のモータ３８をトルク制御にて駆動制御する（Ｓ３４０）。トルク制御は、モータ３８に予め定められた目標電流が印加されるように、駆動回路に設けられた図示しない電流センサからの電流に基づいて、フィードバック制御することにより行う。続いて、ＣＰＵ７１は、昇降位置センサ３７で検出したクランパ３４のクランプ位置の検出値が一定時間変化していないか否かを判定する（Ｓ３５０）。クランプ位置の検出値が一定時間変化していないならば、クランプが完了したとして、ＣＰＵ７１はＳ２４０に進む。一方、クランプ位置の検出位置が変化しているならば、ＣＰＵ７１は、再びＳ３４０に戻る。また、この場合、距離Ｍは、０としてもよく、位置制御にてモータ３８を駆動制御して基板Ｓの突き当て面Ｃ１を基板押さえプレート３２の被突き当て面Ｃ２まで移動させた後、トルク制御にてモータ３８を駆動制御してもよい。
　変形例のクランプ処理ルーチンを実行する部品実装機１０では、基板Ｓの突き当て面Ｃ１が基板押さえプレート３２の被突き当て面Ｃ２に到達する際には、モータ３８はトルク制御により駆動制御されており、モータ３８を位置制御により駆動制御している途中に、基板が基板押さえプレート３２に押しつけらないようにすることが可能である。そのため、位置制御により基板に予期しない過大な荷重がかかるのを回避し、基板押さえプレート３２の変形等をより確実に防止することができる。また、クランパ３４のクランプ位置を目標位置Ｅ１１と一致させるまでは、モータ３８を位置制御にて駆動制御する。これにより、目標位置Ｅ１１を突き当て位置に近接させることができるため、クランプに要する時間を短縮することができる。
　また、上述した実施形態では、部品実装機１０として説明したが、例えば、クランプ装置３０のクランプ制御方法としてもよい。なお、この点は、変形例においても同様である。
　また、上述した実施形態では、サイドフレーム２２と基板押さえプレート３２とを別体に形成したが、両者を一体に形成するものとしてもよい。
　また、上述した実施形態では、基板高さセンサ５７を用いて、基板Ｓの厚みを測定した。しかし、カメラを用いて、基板Ｓの厚みを測定するものとしてもよい。例えば、ＣＰＵ７１は、マークカメラ５６（カメラ）により、基板Ｓに付されたマークを撮像し、撮像画像に写ったマークを認識することにより、当該マークの大きさ等により基板Ｓの厚みを測定してもよい。
　また、上述した実施形態では、基板Ｓの下方に設けられたクランパ３４を昇降装置３６で上方に移動させることで基板Ｓを押し上げて、基板Ｓの上方に設けられた基板押さえプレート３２に基板Ｓを突き当ててクランプするものとした。しかし、基板Ｓの上方にクランパ３４を配置すると共に、基板Ｓの下方に基板押さえプレート３２を配置し、クランパ３４を昇降装置３６で下方に移動させることで基板Ｓを押し下げて、基板押さえプレート３２に基板Ｓを突き当ててクランプするものとしてもよい。
　本開示は、部品実装機の製造産業などに利用可能である。
　１０　部品実装機、１２　筐体、１４　支持台、１６　部品供給装置、２０　基板搬送装置、２１　支持柱、２２　サイドフレーム、２４　コンベアベルト、２６　ベルト駆動装置、２７　ガイドレール、２８　スライダ、３０　クランプ装置、３２　基板押さえプレート、３４　クランパ、３４ａ　突出部、３５　支持プレート、３６　昇降装置、３７　昇降位置センサ、３８　モータ、４０　ＸＹロボット、４１　Ｘ軸ガイドレール、４２　Ｘ軸スライダ、４３　Ｙ軸ガイドレール、４４　Ｙ軸スライダ、４６　Ｘ軸アクチュエータ、４７　Ｘ軸位置センサ、４８　Ｙ軸アクチュエータ、４９　Ｙ軸位置センサ、５０　ヘッド、５１　吸着ノズル、５２　Ｚ軸アクチュエータ、５３　Ｚ軸位置センサ、５４　θ軸アクチュエータ、５６　マークカメラ、５７　基板高さセンサ、５８　パーツカメラ、６０　電磁弁、６２　真空ポンプ、６４　エア配管、７０　制御装置、７１　ＣＰＵ、７２　ＲＯＭ、７３　ＨＤＤ、７４　ＲＡＭ、７５　入出力インタフェース、７６　バス、Ｂ　基準面、Ｃ１　突当て面、Ｃ２　被突き当て面、Ｄ，Ｄ１，Ｄ１１，Ｌ，Ｍ　距離、Ｈ，Ｈ１　基板高さ、ΔＨ　差、Ｅ１，Ｅ１１　目標位置、Ｊ　治具基板、Ｔ，Ｔ１　厚み、Ｐ　部品、Ｓ　基板。

Claims (5)

  1. 　部品を基板に実装する部品実装機であって、
    　前記基板を搬送する搬送装置と、
    　固定側クランプ部材と、可動側クランプ部材と、モータの駆動により前記可動側クランプ部材を上下に移動させる移動装置と、を有し、前記移動装置により前記可動側クランプ部材を移動させて、前記搬送装置により搬入された基板を前記固定側クランプ部材に突き当てることにより該基板を両側から挟んでクランプするクランプ装置と、
    　前記搬送装置により搬入された基板の厚みを測定するためのセンサと、
    　前記センサの検出値に基づいて前記基板の突き当て面を前記固定側クランプ部材の被突き当て面へ移動させるための前記可動側クランプ部材の目標位置を設定し、前記可動側クランプ部材の位置が前記目標位置に一致するように位置制御により前記モータを駆動制御する制御装置と、
    　を備える部品実装機。
  2. 　請求項１記載の部品実装機であって、
    　前記部品を保持可能な保持部材を有する実装ヘッドを備え、
    　前記制御装置は、前記位置制御により、前記可動側クランプ部材の位置を前記目標位置と一致させた状態で、前記保持部材に保持された前記部品が前記基板に実装されるように前記実装ヘッドを制御する、
    　部品実装機。
  3. 　部品を基板に実装する部品実装機であって、
    　前記基板を搬送する搬送装置と、
    　固定側クランプ部材と、可動側クランプ部材と、モータの駆動により前記可動側クランプ部材を上下に移動させる移動装置と、を有し、前記移動装置により前記可動側クランプ部材を移動させて、前記搬送装置により搬入された基板を前記固定側クランプ部材に突き当てることにより該基板を両側から挟んでクランプするクランプ装置と、
    　前記搬送装置により搬入された基板の厚みを測定するためのセンサと、
    　前記センサの検出値に基づいて前記基板の突き当て面を前記固定側クランプ部材の被突き当て面よりも所定距離手前まで移動させるための前記可動側クランプ部材の目標位置を設定し、前記可動側クランプ部材の位置が前記目標位置に一致するように位置制御により前記モータを駆動制御し、前記可動側クランプ部材の位置が前記目標位置に達すると、前記位置制御に代えて一定のトルクにより前記基板が前記固定側クランプ部材に突き当たるようにトルク制御により前記モータを駆動制御する制御装置と、
    　を備える部品実装機。
  4. 　固定側クランプ部材と、可動側クランプ部材と、モータの駆動により前記可動側クランプ部材を上下に移動させる移動装置と、を有し、前記移動装置により前記可動側クランプ部材を移動させて、前記搬送装置により搬入された基板を前記固定側クランプ部材に突き当てることにより該基板を両側から挟んでクランプするクランプ装置に用いられるクランプ制御方法であって、
    　前記基板の厚みを測定し、
    　測定した前記基板の厚みに基づいて、前記基板の突き当て面を前記固定側クランプ部材の被突き当て面へ移動させるための前記可動側クランプ部材の目標位置を設定し、前記可動側クランプ部材の位置が前記目標位置に一致するように位置制御により前記モータを駆動制御する
    　クランプ制御方法。
  5. 　固定側クランプ部材と、可動側クランプ部材と、モータの駆動により前記可動側クランプ部材を上下に移動させる移動装置と、を有し、前記移動装置により前記可動側クランプ部材を移動させて、前記搬送装置により搬入された基板を前記固定側クランプ部材に突き当てることにより該基板を両側から挟んでクランプするクランプ装置に用いられるクランプ制御方法であって、
    　前記基板の厚みを測定し、
    　測定した前記基板の厚みに基づいて、前記基板の突き当て面を前記固定側クランプ部材の被突き当て面よりも所定距離手前まで移動させるための前記可動側クランプ部材の目標位置を設定し、前記可動側クランプ部材の位置が前記目標位置に一致するように位置制御により前記モータを駆動制御し、前記可動側クランプ部材の位置が前記目標位置に達すると、前記位置制御に代えて一定のトルクにより前記基板が前記固定側クランプ部材に突き当たるようにトルク制御により前記モータを駆動制御する
    　クランプ制御方法。
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