JP5003350B2 - 電子部品実装装置および電子部品実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品を基板に実装する電子部品実装装置および電子部品実装方法に関するものである。

電子部品を基板に実装する電子部品実装システムは、複数の電子部品実装装置を連結して構成される。電子部品実装装置には基板を水平方向に搬送するための基板搬送機構が設けられており、実装対象の基板が基板搬送機構によって各電子部品実装装置を上流側から下流側へ通過することにより、基板には順次電子部品が実装される。基板搬送機構としてはベルトコンベア方式のものが多用される（例えば特許文献１参照）。
特許第３６７１６８１号公報

ところで電子部品実装システムによる作業対象となる基板の種類は単一ではなく、用いられる電子部品実装装置はサイズの異なる複数種類の基板を対象として基板搬送動作および部品搭載動作を効率よく実行可能な汎用性に優れた設備であることが望まれる。例えば、長さ寸法が小さい小型基板を対象とする場合には、複数の基板を対象として同時並行的に部品搭載動作を実行可能であることが望ましい。しかしながら、上述の特許文献例を含め、従来の電子部品実装装置においては複数の基板を個別に位置決め可能な機構をコンパクトに実現することが困難で、複数種類の基板を対象としてフレキシブルな部品実装作業を実現することができなかった。

そこで本発明は、コンパクトな設備で複数種類の基板を対象としてフレキシブルな部品実装作業を実現することができる電子部品実装装置および電子部品実装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装置は、電子部品を部品供給部から取り出して基板に実装する電子部品実装装置であって、前記電子部品を保持した搭載ヘッドをヘッド移動機構によって移動させることにより前記電子部品を基板に移送搭載する部品搭載機構と、前記基板をベルトコンベアによって前記部品搭載機構による電子部品の搭載作業位置に搬送する実装コンベアと、前記実装コンベアの上流側に隣接して配設され上流側から搬入された前記基板を前記実装コンベアに搬入する搬入コンベアと、前記実装コンベアの下流側に隣接して配設され前記基板を前記実装コンベアから搬出する搬出コンベアと、前記実装コンベアの下方に前記搭載作業位置に対応して配設され前記搭載作業位置に搬入された基板に対して下方から下受け部材を上昇させて当接させることにより前記基板を前記ベルトコンベアから前記部品搭載機構による作業高さ位置まで持ち上げて保持する基板下受部と、前記実装コンベアにおいて単一の基板または複数の基板を単一または複数の前記搭載作業位置に個別に位置決めする基板位置決め手段とを備え、前記基板位置決め手段は、第一の透過型センサの検出信号に基づき前記基板の減速及び停止のタイミングのための位置検出を行い、第二の透過型センサの検出信号に基づき前記基板の部品搭載機構による搭載作業位置に位置決めするための位置検出を行う位置検出部と、前記位置検出部の位置検出結果に基づいて前記実装コンベアの駆動モータの制御を行う制御部を有し、上流側から搬送された基板が停止した状態における前記第二の透過型センサが所定幅を以て投光する光帯において、前記基板によってどの範囲が遮光されているかにより前記基板の前縁または後縁の位置を検出し、前記第二の透過型センサによって前記基板の停止位置が位置決め誤差範囲を超えて位置ずれしていることが検出された場合には、前記実装コンベアの駆動モータを制御して、前記基板の停止位置補正を行う。

本発明の電子部品実装方法は、電子部品を保持した搭載ヘッドをヘッド移動機構によって移動させることにより前記電子部品を基板に移送搭載する部品搭載機構と、前記基板をベルトコンベアによって前記部品搭載機構による電子部品の搭載作業位置に搬送する実装コンベアと、前記実装コンベアの上流側に隣接して配設され上流側から搬送された前記基板を前記実装コンベアに搬入する搬入コンベアと、前記実装コンベアの下流側に隣接して配設され前記基板を前記実装コンベアから搬出する搬出コンベアと、前記実装コンベアの下方に前記搭載作業位置に対応して配設され前記搭載作業位置に搬入された基板に対して下方から下受け部材を上昇させて当接させることにより前記基板を前記ベルトコンベアから前記部品搭載機構による作業高さ位置まで持ち上げて保持する基板下受部とを備えた電子部品実装装置によって、前記電子部品を部品供給部から取り出して基板に実装する電子部品実装方法であって、前記実装コンベアに１枚のみ載置可能な大型の基板を対象とする場合には単一の基板を前記単一の搭載作業位置に位置決めし、前記実装コンベアに複数枚が載置可能な小型の基板を対象とする場合には複数の基板を前記複数の搭載作業位置に個別に位置決めするものであり、前記位置決めは、第一の透過型センサの検出信号に基づき前記基板の減速及び停止のタイミングのための位置検出を行い、第二の透過型センサの検出信号に基づき前記基板の部品搭載機構による搭載作業位置に位置決めするための位置検出を行う位置検出工程と、前記位置検出工程の位置検出結果に基づいて前記実装コンベアの駆動モータの制御を行う制御工程を有し、上流側から搬送された基板が停止した状態における前記第二の透過型センサが所定幅を以て投光する光帯において、前記基板によってどの範囲が遮光されているかにより前記基板の前縁または後縁の位置の検出し、前記第二の透過型センサによって前記基板の停止位置が位置決め誤差範囲を超えて位置ずれしていることが検出された場合には、前記実装コンベアの駆動モータを制御して、前記基板の停止位置補正を行う。

本発明によれば、実装コンベアの下方に配設され搭載作業位置に搬入された基板をベルトコンベアから部品搭載機構による作業高さ位置まで持ち上げて保持する基板下受部と、実装コンベアにおいて単一の基板または複数の基板を単一または複数の搭載作業位置に個別に位置決めする基板位置決め手段とを備えることにより、大型の基板を対象とする場合には単一の基板を搭載作業位置に位置決めし、小型の基板を対象とする場合には複数の基板を複数の搭載作業位置に個別に位置決めすることが可能となり、コンパクトな設備で複数種類の基板を対象としてフレキシブルな部品実装作業を実現することができる。

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実装システムの構成説明図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムを構成する電子部品実装装置の斜視図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムを構成する電子部品実装装置の平面図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムを構成する電子部品実装装置の基板搬送機構の構造説明図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムを構成する電子部品実装装置の部分断面図、図６は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムを構成する電子部品実装装置における実装エリア、待機エリアおよびセンサ配置の説明図、図７は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムを構成する電子部品実装装置における基板の載置状態の説明図、図８は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムを構成する電子部品実装装置に使用されるセンサの機能説明図、図９は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおける基板待機状態の説明図である。

まず図１を参照して、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する機能を有する電子部品実装システムの構成を説明する。図１において電子部品実装システム１は、基板供給装置Ｍ１の下流側に複数の電子部品実装装置Ｍ２、Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５を直列に連結し、さらに下流側にリフロー装置（図示省略）を連結した構成となっている。基板供給装置Ｍ１は未実装の基板を複数枚収納し、これらの基板を１枚づつ順次下流側の装置へ供給する機能を有している。基板供給装置Ｍ１によって下流側の電子部品実装装置Ｍ２に供給された基板は、電子部品実装装置Ｍ２、Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５の順に下流側に搬送され、この搬送過程でいずれかの電子部品実装装置によって各基板を対象とした電子部品の実装作業が実行される。

次に図２，図３を参照して、電子部品実装装置Ｍ２〜Ｍ５の構造を説明する。この電子部品実装装置は、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システムにおいて使用され、電子部品を部品供給部から取り出して基板に実装する機能を有している。図２、図３において、基台１６上にはＸ方向に基板搬送機構２が配設されている。基板搬送機構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、基板搬送機構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部品搭載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は再び基板搬送機構２によって下流側へ搬送され、下流側装置へ搬出される。

基板搬送機構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１６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１４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はヘッド移動機構を構成し、このヘッド移動機構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、基板搬送機構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、電子部品を保持した搭載ヘッド１３をヘッド移動機構によって移動させることにより電子部品を基板４に移送搭載する部品搭載機構（すなわち電子部品実装用装置としての電子部品実装装置において、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と基板搬送機構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。

搭載ヘッド１３にはＸ軸移動テーブル１２の下面側に位置して一体的に移動する基板認識カメラ１５が装着されている（図５参照）。搭載ヘッド１３が移動することにより、基板認識カメラ１５は基板下受部３に保持された基板４の上方に移動し、基板４を撮像して認識する。搭載ヘッド１３による基板４への電子部品の搭載動作においては、部品認識装置７による電子部品の認識結果と、基板認識カメラ１５による基板認識結果とを加味して搭載位置補正が行われる。

次に図４を参照して、基板搬送機構２の構造を説明する。図４（ａ）に示すように、基板搬送機構２はいずれも内側に水平なコンベア機構を備えた２条の固定搬送レール２０Ａ、可動搬送レール２０Ｂを、相互に平行に配設した構成となっている。固定搬送レール２０Ａ、可動搬送レール２０Ｂには、２本の送りねじ２２が貫通しており、送りねじ２２が螺合したナット部材２１は可動搬送レール２０Ｂに固着されている。一方の送りねじ２２は幅調整用モータ２３によって回転駆動される駆動軸となっており、さらに他方の送りねじ２２はこの駆動軸によってベルト２４を介して回転駆動される。幅調整用モータ２３を駆動することにより、２つの送りねじ２２に螺合したナット部材２１は可動搬送レール２０ＢとともにＹ方向（基板搬送方向と直交する方向）に移動し、これにより基板搬送機構２における搬送幅を、対象となる基板４の幅に応じて調整することが可能となっている。

これらの搬送レールに設けられたコンベア機構は、基板搬送方向に関して３つに分割されており、コンベア駆動モータ２６によって駆動されるコンベア長Ｌ１の第１の搬送コンベア２５、コンベア駆動モータ２８によって駆動されるコンベア長Ｌ２の実装コンベア２７およびコンベア駆動モータ３０によって駆動されるコンベア長Ｌ３の第２の搬送コンベ
ア２９の３つのベルトコンベア機構より構成される。図４（ｂ）に示すように、第１の搬送コンベア２５、実装コンベア２７、第２の搬送コンベア２９はいずれも搬送面を電子部品実装システム１における基板搬送レベルＰＬに合わせて配置されている。これらのコンベア機構は搬送方向を正逆切り換えて使用可能となっており、図４において左側（矢印ａ方向）から搬送された基板４は、第１の搬送コンベア２５を介して実装コンベア２７へ受け渡され、右側（矢印ｂ方向）から搬送された基板４は、第２の搬送コンベア２９を介して実装コンベア２７へ受け渡される。

上記構成において、実装コンベア２７は基板４をベルトコンベアによって作業動作機構（部品搭載機構）による電子部品の作業位置（搭載作業位置）に搬送する作業コンベアとなっている。基板搬送方向を図４における矢印ａ方向に設定した場合には、第１の搬送コンベア２５は、作業コンベアである実装コンベア２７の上流側に隣接して配設され上流側から搬送された基板４を実装コンベア２７に搬入する搬入コンベアとしての機能を有している。さらに第２の搬送コンベア２９は、実装コンベア２７の下流側に隣接して配設され基板４を実装コンベア２７から搬出する搬出コンベアとして機能する。基板搬送方向を切り換えて、図４における矢印ｂ方向から基板を搬送する場合には、第２の搬送コンベア２９が搬入コンベアとなり、第１の搬送コンベア２５が搬出コンベアとなる。

次に図４（ｂ）を参照して、各コンベア機構の構造を説明する。第１の搬送コンベア２５は、コンベア長Ｌ１に応じた間隔で配列された２つのプーリ２５ｂにコンベアベルト２５ａを水平に調帯し、さらにコンベアベルト２５ａをプーリ２５ｃ、２５ｄを介してコンベア駆動モータ２６の駆動プーリまで導設した構成となっている。この構成においてコンベア駆動モータ２６を正逆駆動することにより、コンベアベルト２５ａは基板搬送レベルＰＬにおいて往復動し、これによりコンベアベルト２５ａ上に載置された基板４は正逆方向に搬送される。上述のコンベアベルト２５ａの導設方式において、プーリ２５ｄを追加配置することにより、コンベアベルト２５ａによる基板４の搬送側の面とコンベア駆動モータ２６の駆動プーリに接触するコンベアベルト２５ａの接触駆動面とを一致させることができ、滑りの少ないベルトコンベア機構が実現されている。

実装コンベア２７は、コンベア長Ｌ２に応じた間隔で配列された２つのプーリ２７ｂにコンベアベルト２７ａを水平に調帯し、さらにコンベアベルト２７ａをプーリ２７ｃ、２７ｄ、２７ｅ、２７ｆを介してコンベア駆動モータ２８の駆動プーリまで導設した構成となっている。この構成においてコンベア駆動モータ２８を正逆駆動することにより、コンベアベルト２７ａは基板搬送レベルＰＬにおいて往復動し、これによりコンベアベルト２７ａ上に載置された基板４は正逆方向に搬送される。上述のコンベアベルト２７ａの導設方式においても同様に、プーリ配置によりコンベアベルト２７ａによる基板４の搬送側の面とコンベア駆動モータ２８の駆動プーリに接触するコンベアベルト２７ａの接触駆動面とを一致させている。

第２の搬送コンベア２９は、コンベア長Ｌ３に応じた間隔で配列された２つのプーリ２９ｂにコンベアベルト２９ａを水平に調帯し、さらにコンベアベルト２９ａをプーリ２９ｃ、２９ｄを介してコンベア駆動モータ３０の駆動プーリまで導設した構成となっている。この構成においてコンベア駆動モータ３０を正逆駆動することにより、コンベアベルト２９ａは搬送レベルにおいて往復動し、これによりコンベアベルト２９ａ上に載置された基板４は正逆方向に搬送される。上述のコンベアベルト２９ａの導設方式においても同様に、プーリ配置によりコンベアベルト２９ａによる基板４の搬送側の面とコンベア駆動モータ３０の駆動プーリに接触するコンベアベルト２９ａの接触駆動面とを一致させている。

次に実装コンベア２７の下方に配設された基板下受部３について説明する。基板下受部
３は、部品搭載動作時に基板４を下方から支持する機能を有するものである。本実施の形態においては、実装コンベア２７に複数（ここでは２枚）の基板を個別に位置決めして部品搭載動作の対象とすることができるように、個別に動作可能な複数（ここでは２つ）の第１下受部３Ａ、第２下受部３Ｂが、図６に示す第１分割実装エリア［ＭＡ１］、第２分割実装エリア［ＭＡ２］の配置に対応して、すなわち部品搭載機構による搭載作業位置に対応して設けられている。

第１下受部３Ａ、第２下受部３Ｂは同一構造であり、いずれも下受けピン３３が植設された下受けブロック３２を昇降駆動モータ３１によって駆動される昇降機構３４によって昇降させる構成となっている。昇降駆動モータ３１を駆動することにより、下受け部材である下受けピン３３は下受けブロック３２とともに昇降機構３４によって昇降する。これにより下受けピン３３は搭載作業位置に搬入された基板４の下面に当接し、コンベアベルト２７ａから基板４を部品搭載機構の搭載ヘッド１３による作業高さ位置、すなわち部品実装レベルＭＬまで持ち上げて保持する。

基板搬送機構２における基板下受部３による基板４の下受方法の詳細について、図５を参照して説明する。固定搬送レール２０Ａ、可動搬送レール２０Ｂには、いずれもコンベアベルト２７ａを基板搬送レベルＰＬにて走行させるためのベルト受け部２０ａおよび基板下受部３によって持ち上げられた基板４の上面を部品実装レベルＭＬに保持するための基板押さえ部材２０ｂが設けられている。また下受けブロック３２の側端部には、基板４の下面に当接して基板押さえ部材２０ｂとの間で基板４を挟み込むための挟み込み部材３５が、バネ部材３６によって上方に付勢された状態で設けられている。

実装コンベア２７によって搬送された基板４が部品搭載作業位置に到達した状態で、下受けブロック３２を上昇させることにより、まず挟み込み部材３５が基板４の下面に当接し、基板４をコンベアベルト２７ａによる搬送レベルから持ち上げる。そして下受けブロック３２をさらに上昇させることにより、基板４の上面が基板押さえ部材２０ｂの下面に押し当てられて挟み込み部材３５と基板押さえ部材２０ｂによってクランプされるとともに、この状態において下受けピン３３の頂部が基板４の下面に当接して基板４の全体を下方から支持する。そしてこのようにして両側端部をクランプされ、下面を下受けピン３３によって下受けされた基板４に対して、各単位搭載ヘッド１４の吸着ノズル１４ａに吸着保持された電子部品Ｐが搭載される。

なお上述の基板搬送機構２において実装コンベア２７を駆動するコンベア駆動モータ２８は、基板下受部３との干渉を防止するため実装コンベア２７の直下を避けて、部品搭載機構を構成するＹ軸移動テーブル８の下方に配置されている。このような配置を採用することにより、実装コンベア２７の下方に第１下受部３Ａ、第２下受部３Ｂより成る基板下受部３を配置するためのスペースを確保することが可能となっている。すなわち本実施の形態に示す電子部品実装装置においては、搬出コンベアである第２の搬送コンベア２９の上方に、ヘッド移動機構を構成し搭載ヘッド１３を基板搬送方向（Ｘ方向）と直行する方向（Ｙ方向）に移動させるＹ軸移動テーブル８が配置されており、実装コンベア２７を駆動するコンベア駆動モータ２８は、Ｙ軸移動テーブル８の下方に配置されている。

次に図６を参照して、基板搬送機構２におけるエリア分割およびこれらの各エリアにおいて基板４の位置決めや搬送制御に用いられるセンサの種類および配置について説明する。図６において、実装コンベア２７に対応する範囲は、電子部品の搭載対象となる基板が位置決めして保持される実装エリア［ＭＡ］となっており、さらに実装エリア［ＭＡ］は、小サイズの基板を複数（ここでは２枚）同時に位置決めして保持するために第１分割実装エリア［ＭＡ１］、第２分割実装エリア［ＭＡ２］に分割（ここでは２分割）されている。

すなわち実装コンベア２７の実装エリア［ＭＡ］に１枚のみ載置可能な大型の基板４Ａを対象とする場合には、図７（ａ）に示すように、１枚の基板４Ａを実装エリア［ＭＡ］に位置決めし、第１下受部３Ａ、第２下受部３Ｂによって下受け支持させる。これに対し、実装エリア［ＭＡ］に複数枚（ここでは２枚）が載置可能な小型の基板４Ｂを対処とする場合には、図７（ｂ）に示すように、２枚の基板４Ｂを第１分割実装エリア［ＭＡ１］、第２分割実装エリア［ＭＡ２］のそれぞれの部品搭載位置に個別に位置決めし、それぞれ第１下受部３Ａ、第２下受部３Ｂによって個別に下受け支持させる。

実装エリア［ＭＡ］の上流側（図６において左側）、下流側（図６において右側）にはそれぞれ第１の搬送コンベア２５、第２の搬送コンベア２９に対応して、第１待機エリア［ＳＡ１］、第２待機エリア［ＳＡ２］が設定されている。第１待機エリア［ＳＡ１］は実装エリア［ＭＡ］に搬入される基板４が搬入タイミングまでスタンバイする待機エリアであり、第２待機エリア［ＳＡ２］は実装エリア［ＭＡ］から搬出された基板４が下流側への搬送を許可されるまでスタンバイする待機エリアとしての機能を有している。基板搬送方向が逆転する場合には、第１待機エリア［ＳＡ１］、第２待機エリア［ＳＡ２］のそれぞれの機能が入れ替わる。

固定搬送レール２０Ａ、可動搬送レール２０Ｂの上面において、第１待機エリア［ＳＡ１］、第２待機エリア［ＳＡ２］のそれぞれの両端に相当する位置には、１対の基板検出用センサＳ１が相対向して配設されている。また第１分割実装エリア［ＭＡ１］、第２分割実装エリア［ＭＡ２］のそれぞれの両端に相当する位置には、１対の基板位置決用センサＳ２が相対向して配設されている。さらに、第１分割実装エリア［ＭＡ１］、第２分割実装エリア［ＭＡ２］のそれぞれの中央部に相当する位置には、１対の基板検出用センサＳ１が相対向して配設されている。

基板検出用センサＳ１、基板位置決用センサＳ２の機能について図７を参照して説明する。基板検出用センサＳ１は、投光部Ｓ１ａと受光部Ｓ１ｂとを組み合わせた透過型の光センサであり、図８（ａ）に示すように、光軸Ｘが検出対象の基板４によって遮光されているか否かによって、光軸Ｘの位置における基板４の有無を検出する。これに対し、図８（ｂ）に示す基板位置決用センサＳ２は、図示するように基板検出用センサＳ１と同様の透過型のセンサであるが、投光部Ｓ２ａから受光部Ｓ２ｂに対して所定幅Ｂ（数ｍｍ程度）を以て投光される光帯Ｗにおいて、基板４によってどの範囲が遮光さているかを検出する機能を有している。すなわち受光部Ｓ２ｂからの信号を位置検出部４０が受信することにより、基板４の先端部の位置を光帯Ｗの基準位置（光帯Ｗの端部または中心位置など、適宜設定可能）と関連付けた計測値Δｘが検出される。

第１待機エリア［ＳＡ１］、第２待機エリア［ＳＡ２］における基板検出用センサＳ１は、上流側から搬送されてきた基板４の減速や停止のタイミング検出用として用いられる。また第１分割実装エリア［ＭＡ１］、第２分割実装エリア［ＭＡ２］における基板位置決用センサＳ２は、第１の搬送コンベア２５から受け渡された基板４を部品搭載機構による搭載作業位置に位置決めするための位置検出用として用いられる。

すなわち、第１分割実装エリア［ＭＡ１］、第２分割実装エリア［ＭＡ２］において、基板４が部品搭載作業のための位置に載置された状態おける基板４の前縁または後縁に相当する位置に基板位置決用センサＳ２を配設しておき、上流側から搬送された基板４が停止した状態において、基板位置決用センサＳ２によって基板４の前縁または後縁の位置を位置検出部４０によって検出し、この検出結果は制御部４１に送られる。このとき、実際の停止位置が予め設定された位置決め許容誤差範囲内であれば、基板４は正しく位置決めされており、この位置決めされた状態の基板４に対して部品搭載動作が実行される。

すなわち、搭載ヘッド１３を基板認識カメラ１５とともに基板４の上方に移動させ、基板認識カメラ１５によって基板４を撮像して基板認識を行った後、搭載ヘッド１３によって基板４に対して電子部品を移送搭載する。また、基板位置決用センサＳ２によって基板４の実際の停止位置が位置決め誤差範囲を超えて位置ずれしていることが検出された場合には、制御部４１は検出された位置ずれ量だけコンベアベルト２７ａを移動させるようにコンベア駆動モータ２８を制御して、基板４の停止位置補正を行う。

したがって、基板位置決用センサＳ２の検出信号に基づき基板４の位置検出を行う位置検出部４０および位置検出部４０の位置検出結果に基づいてコンベア駆動モータ２８の動作制御を行う制御部４１は、基板４を部品搭載機構による搭載作業位置に位置決めする基板位置決め手段を構成している。このように基板位置決用センサＳ２を利用した基板位置決め方式においては、従来装置において採用されていたメカニカルストッパによる機械式位置決め方式と比較して、基板搬送動作における基板停止時に基板の縁部がストッパ部材に当接することによる機械的な衝撃の発生が無く、したがって衝撃に起因して発生する不具合を排除することが可能となっている。

本実施の形態においては、第１分割実装エリア［ＭＡ１］、第２分割実装エリア［ＭＡ２］にそれぞれ２つの基板位置決用センサＳ２を配置する構成を採用している。これにより、小型の基板４Ｂを対象とする場合には第１分割実装エリア［ＭＡ１］、第２分割実装エリア［ＭＡ２］において個別に基板４の位置決めを行うことができるとともに、大型の基板４Ａを対象とする場合には、実装エリア［ＭＡ］全体に載置された基板４Ａの前縁または後縁を実装エリア［ＭＡ］の両端部に位置する基板位置決用センサＳ２によって検出するようにしている。すなわち、本実施の形態においては、実装コンベア２７において単一の基板４Ａまたは複数の基板４Ｂを、単一（実装エリア［ＭＡ］）または複数（第１分割実装エリア［ＭＡ１］、第２分割実装エリア［ＭＡ２］）の搭載作業位置に個別に位置決めする基板位置決め手段を備えた構成となっている。

図４に示すように、実装コンベア２７には図６に示す第１分割実装エリア［ＭＡ１］、第２分割実装エリア［ＭＡ２］に対応してそれぞれ第１下受部３Ａ、第２下受部３Ｂが個別に設けられており、さらに上述の基板位置決め手段が個別に設けられていることから、第１分割実装エリア［ＭＡ１］、第２分割実装エリア［ＭＡ２］の２つのエリアにおいて異なる作業動作を同時並行的に実行することが可能となっている。すなわち、先行して第２分割実装エリア［ＭＡ２］に搬入された基板４Ｂを対象として部品搭載動作を実行している間においては、基板４Ｂは第１下受部３Ａによってコンベアベルト２７ａから持ち上げられていることから、実装コンベア２７は第２分割実装エリア［ＭＡ２］における基板４とは無関係に動作可能である。したがって実装コンベア２７を駆動して、第１分割実装エリア［ＭＡ１］において後続の基板４を対象とする基板搬入・位置決め動作を同時に行うことが可能となっている。

図９は、本実施の形態に示す電子部品実装装置を直列に連結して、上流側装置（例えば電子部品実装装置Ｍ２）と下流側装置（例えば電子部品実装装置Ｍ３）のそれぞれの基板搬送機構２を連結した状態を示している。この状態では、上流側装置の第２の搬送コンベア２９と下流側装置の第１の搬送コンベア２５とが連結された状態となり、図９に示すように、上流側装置の第２待機エリア［ＳＡ２］と下流側装置の第１待機エリア［ＳＡ１］とを合体させて、より大きいサイズの基板を収容可能な待機エリア［ＳＡ］が形成される。すなわち複数の電子部品実装装置Ｍ２〜Ｍ５を連結した状態において、一の電子部品実装装置の第１の搬送コンベア２５（搬入コンベア）とこの一の電子部品実装用装置の上流側に位置する他の電子部品実装用装置の第２の搬送コンベア２９（搬出コンベア）とによって、一の電子部品実装用装置の実装コンベア２７（作業コンベア）に搬入される基板４Ａを一時待機させるための基板待機エリアが形成される。このように実装コンベア２７へ
の搬入前の基板４Ａを複数の電子部品実装装置を跨いで待機させる構成を採用することにより、無駄な装置スペースを排除して、設備のコンパクト化を促進することが可能となっている。

そして本実施の形態に示す電子部品実装システムによる電子部品実装方法においては、複数の電子部品実装装置Ｍ２〜Ｍ５を連結した状態において、一の電子部品実装装置の搬入コンベアとこの一の電子部品実装装置の上流側に位置する他の電子部品実装用装置の搬出コンベアとによって形成される基板待機エリアに、一の電子部品実装用装置の作業コンベアに搬入される基板を一時待機させるようにしている。これにより基板搬送に起因する無駄時間を排除して生産効率を向上させることが可能となっている。

また同一の電子部品実装システムによってサイズの異なる複数種類の基板を対象とする場合においても、長さ寸法が小さい小型の基板４Ｂを対象とする場合には、複数の基板４Ｂを対象として同時並行的に部品搭載動作を実行することが可能となっている。すなわち、サイズの異なる複数種類の基板を対象として、基板搬送動作および部品搭載動作を効率よく実行可能な汎用性に優れた設備となっており、コンパクトな設備で複数種類の基板を対象としてフレキシブルな部品実装作業を実現することが可能となっている。

なお本実施の形態に示す例では、電子部品実装用装置の例として、基板に電子部品を実装する部品搭載動作を行う電子部品実装装置を示したが、電子部品実装システムを構成する装置であれば、基板に電子部品接合用の半田を印刷する半田印刷装置や、基板の検査を行う検査装置などにも本発明に示す基板搬送機構２の構成を適用することができる。

本発明の電子部品実装システムおよび電子部品実装方法は、コンパクトな設備で複数種類の基板を対象としてフレキシブルな部品実装作業を実現することができるという効果を有し、複数の電子部品実装用装置によって電子部品を基板に実装して実装基板を製造する分野に有用である。

本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの構成説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムを構成する電子部品実装装置の斜視図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムを構成する電子部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムを構成する電子部品実装装置の基板搬送機構の構造説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムを構成する電子部品実装装置の部分断面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムを構成する電子部品実装装置における実装エリア、待機エリアおよびセンサ配置の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムを構成する電子部品実装装置における基板の載置状態の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムを構成する電子部品実装装置に使用されるセンサの機能説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおける基板待機状態の説明図

符号の説明

１ 電子部品実装システム
２ 基板搬送機構
３ 基板下受部
３Ａ 第１下受部
３Ｂ 第２下受部
４，４Ａ，４Ｂ 基板
５ 部品供給部
８ Ｙ軸移動テーブル
１３ 搭載ヘッド
２５ 第１の搬送コンベア（搬入コンベア）
２７ 実装コンベア
２８ コンベア駆動モータ
２９ 第２の搬送コンベア（搬出コンベア）
３２ 下受けブロック
３３ 下受けピン
Ｍ１ 基板供給装置
Ｍ２〜Ｍ５ 電子部品実装装置
［ＭＡ］ 実装エリア
［ＭＡ１］ 第１分割実装エリア
［ＭＡ２］ 第２分割実装エリア
［ＳＡ］ 待機エリア
［ＳＡ１］ 第１待機エリア
［ＳＡ２］ 第２待機エリア

Claims (4)

1. 電子部品を部品供給部から取り出して基板に実装する電子部品実装装置であって、
   前記電子部品を保持した搭載ヘッドをヘッド移動機構によって移動させることにより前記電子部品を基板に移送搭載する部品搭載機構と、前記基板をベルトコンベアによって前記部品搭載機構による電子部品の搭載作業位置に搬送する実装コンベアと、前記実装コンベアの上流側に隣接して配設され上流側から搬入された前記基板を前記実装コンベアに搬入する搬入コンベアと、前記実装コンベアの下流側に隣接して配設され前記基板を前記実装コンベアから搬出する搬出コンベアと、前記実装コンベアの下方に前記搭載作業位置に対応して配設され前記搭載作業位置に搬入された基板に対して下方から下受け部材を上昇させて当接させることにより前記基板を前記ベルトコンベアから前記部品搭載機構による作業高さ位置まで持ち上げて保持する基板下受部と、前記実装コンベアにおいて単一の基板または複数の基板を単一または複数の前記搭載作業位置に個別に位置決めする基板位置決め手段とを備え、
   前記基板位置決め手段は、第一の透過型センサの検出信号に基づき前記基板の減速及び停止のタイミングのための位置検出を行い、第二の透過型センサの検出信号に基づき前記基板の部品搭載機構による搭載作業位置に位置決めするための位置検出を行う位置検出部と、前記位置検出部の位置検出結果に基づいて前記実装コンベアの駆動モータの制御を行う制御部を有し、
   上流側から搬送された基板が停止した状態における前記第二の透過型センサが所定幅を以て投光する光帯において、前記基板によってどの範囲が遮光されているかにより前記基板の前縁または後縁の位置を検出し、
   前記第二の透過型センサによって前記基板の停止位置が位置決め誤差範囲を超えて位置ずれしていることが検出された場合には、前記実装コンベアの駆動モータを制御して、前記基板の停止位置補正を行うことを特徴とする電子部品実装装置。
2. 前記基板下受部は、前記複数の搭載作業位置に対応して配設され個別に動作可能な複数の下受部よりなることを特徴とする請求項１記載の電子部品実装装置。
3. 前記搬出コンベアの上方には、前記ヘッド移動機構を構成し前記搭載ヘッドを基板搬送方向と直交する方向に移動させる移動テーブルが配置されており、前記実装コンベアを駆動するモータは、前記移動テーブルの下方に配置されていることを特徴とする請求項１記載の電子部品実装装置。
4. 電子部品を保持した搭載ヘッドをヘッド移動機構によって移動させることにより前記電子部品を基板に移送搭載する部品搭載機構と、前記基板をベルトコンベアによって前記部品搭載機構による電子部品の搭載作業位置に搬送する実装コンベアと、前記実装コンベアの上流側に隣接して配設され上流側から搬送された前記基板を前記実装コンベアに搬入する搬入コンベアと、前記実装コンベアの下流側に隣接して配設され前記基板を前記実装コンベアから搬出する搬出コンベアと、前記実装コンベアの下方に前記搭載作業位置に対応して配設され前記搭載作業位置に搬入された基板に対して下方から下受け部材を上昇させて当接させることにより前記基板を前記ベルトコンベアから前記部品搭載機構による作業高さ位置まで持ち上げて保持する基板下受部とを備えた電子部品実装装置によって、前記電子部品を部品供給部から取り出して基板に実装する電子部品実装方法であって、
   前記実装コンベアに１枚のみ載置可能な大型の基板を対象とする場合には単一の基板を前記単一の搭載作業位置に位置決めし、前記実装コンベアに複数枚が載置可能な小型の基板を対象とする場合には複数の基板を前記複数の搭載作業位置に個別に位置決めするものであり、
   前記位置決めは、第一の透過型センサの検出信号に基づき前記基板の減速及び停止のタイミングのための位置検出を行い、第二の透過型センサの検出信号に基づき前記基板の部品搭載機構による搭載作業位置に位置決めするための位置検出を行う位置検出工程と、前記位置検出工程の位置検出結果に基づいて前記実装コンベアの駆動モータの制御を行う制御工程を有し、
   上流側から搬送された基板が停止した状態における前記第二の透過型センサが所定幅を以て投光する光帯において、前記基板によってどの範囲が遮光されているかにより前記基板の前縁または後縁の位置の検出し、
   前記第二の透過型センサによって前記基板の停止位置が位置決め誤差範囲を超えて位置ずれしていることが検出された場合には、前記実装コンベアの駆動モータを制御して、前記基板の停止位置補正を行うことを特徴とする電子部品実装方法。

Images