JP6401708B2 - 対基板作業装置 - Google Patents

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Description

本発明は、対基板作業装置内の複数の箇所に基板を位置決めする基板搬送装置と塗布ヘッド、高速ヘッド、中速ヘッド、低速ヘッドなどの複数のヘッドを使用した装置の構成に関する。
特許文献1では、対基板作業装置内の複数の箇所に基板を位置決めする基板搬送装置電子部品装着装置が開示されている。
特許文献2では、塗布ヘッド、高速ヘッド、中速ヘッド、低速ヘッドなどの複数のヘッドを使用した装置が開示されている。
特開2006−253457号公報 特開2004−221518号公報
ところで、上記特許文献において、対基板作業装置内の複数の箇所に基板を位置決めする基板搬送装置と複数のヘッドを使用した装置の構成については開示されていない。このような点は、効率とあわせて省スペース化を図ろうとする対基板作業装置において問題となる。
本発明は係る従来の問題に鑑みてなされたものであり、対基板作業装置内の複数の箇所に基板を位置決めする基板搬送装置と塗布ヘッド、高速ヘッド、中速ヘッド、低速ヘッドなどの複数のヘッドを使用した装置の構成を提供することで従来の問題を解決する。
上述した課題を解決するために、請求項1に係る発明の構成上の特徴は、基板を搬送して対基板作業装置内の複数の箇所に位置決めする基板搬送装置と、前記基板を作業位置に位置決めして前記基板に対して作業を行う複数の作業装置と、前記複数の箇所の内、前記基板が基板の進行方向について上流側の位置から順に位置決めして、前記複数の作業装置のうちの第1の装置により作業を行い、前記複数の箇所の内、前記基板が基板の進行方向について前記第1の装置による作業中最も下流側の位置の作業が完了したら、前記複数の作業装置のうちの第2の装置により前記最も下流側の位置における作業を始め、前記第2の装置による作業は、前記複数の箇所の内、前記基板が基板の進行方向について前記最も下流側の位置から順に前記最も上流側の位置まで位置決めして行い、前記複数の作業装置の うちの第3の装置による作業は、前記複数の作業装置のうちの第2の装置による前記最も 上流側の位置における作業が完了したら、前記複数の箇所の内、前記基板が基板の進行方 向について前記最も上流側の位置から順に位置決めして行う制御装置と、を備えていることである。
本発明により、効率の良い、省スペースな対基板作業装置を提供することができる。
実施形態に係る電子部品装着装置の概略を示す平面図。 実施形態に係る基板を示す平面図。 電子部品装着装置に保持されて接着剤塗布モジュールを構成する接着剤塗布ヘッドを示す側面図(一部断面)である。 高速ヘッドを示す図。 中速ヘッドを示す図。 低速ヘッドを示す図。 実施形態1、実施形態2に係る各コンベアにおける装着順1を示す図。 実施形態1、実施形態2に係る各コンベアにおける装着順2を示す図。 実施形態1に係る各コンベアにおける装着順3を示す図。 実施形態1に係る各コンベアにおける装着順4を示す図。 実施形態1に係る各コンベアにおける装着順5を示す図。 実施形態1に係る各コンベアにおける装着順6を示す図。 実施形態2に係る各コンベアにおける装着順3を示す図。 実施形態2に係る各コンベアにおける装着順4を示す図。 実施形態2に係る各コンベアにおける装着順5を示す図。 各コンベアにおけるストッパーによる基板の位置決めを示す図。 各コンベアにおけるマークカメラによる基板の位置決めを示す図。 異常が検出された場合に基板のマークを探索する方法を示す図。 異常が検出された場合に基板のエッジを探索する方法を示す図。
対基板作業装置の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。電子部品装着装置2は、図1に示すように、基板3を搬入位置に搬入して所定の位置に位置決めする基板搬送装置4と、部品供給装置5と、基台6に対して水平方向であるX方向及びY方向に移動可能に支持された移動台8に設けられた装着ヘッド10を有する部品移載装置12及びマーク認識用カメラ14と、基台6に固定された部品認識用カメラ16と、部品移載装置12による装着を制御する制御装置18とを備えている。
基板搬送装置4は、いわゆるダブルコンベヤタイプで、各コンベヤは、X方向に延在するガイドレール20に沿って並設されて基板3を位置決めされた位置まで搬入する平行に設けられたコンベアベルト(図略)と、搬入された基板3を夫々支持する支持フレーム(図略)と、支持された基板3を実装される位置(所定の位置)まで上昇させる昇降装置(図略)と、実装される位置(装着位置)において基板3をクランプするクランプ装置(図略)とを夫々備えている。
部品供給装置5は、前記基板搬送装置4の側部(図1において手前側)に複数のカセット式フィーダ21を並設して構成したものである。カセット式フィーダ21は、いずれも図略の前記スロットに離脱可能に取り付けたケース部と、ケース部の後部に設けた供給リールと、ケース部の先端に設けた部品取出部を備えている。供給リールには電子部品がそれぞれ所定ピッチで封入された細長いテープ(図略)が巻回保持され、このテープがスプロケット(図略)により所定ピッチで引き出され、電子部品が封入状態を解除されて部品取出部に順次送り込まれる。カセット式フィーダ21にはコード(識別符号)が貼着され、このコードと電子部品のID・部品番号・封入数・部品重量等との対応データが、制御装置18にライン全体を管理するホストコンピュータ(図略)から伝送された装着プログラムデータに予め記録されている。基板搬送装置4の側部(図1における上部側)には部品トレイ17が配置され、部品トレイ17には大型の電子部品などが収納されている。これらも部品供給装置5の一種である。
基板搬送装置4の上方にはX方向移動ビーム22が設けられ、該X方向移動ビーム22はY方向に延在するとともに、前記基板搬送装置4に沿ってX方向に延在するX方向レール(図略)に沿って移動可能に設けられる。X方向移動ビーム22には、図1に示すように、移動台8がX方向移動ビーム22の側面に設けられたY方向レール(図略)にスライダ(図略)を介して移動可能に設けられている。該移動台8には装着ヘッド10を備えた部品移載装置12とマーク認識用カメラ14とが移動台8とともに移動可能に保持されている。X方向移動ビーム22はいずれも図略のボールねじ機構を介してサーボモータにより駆動され、移動台8は、図略のY方向移動用ボールねじ機構を介して図略のサーボモータにより駆動される。これらのサーボモータはその駆動を制御装置18によって制御されている。
マーク認識用カメラ14の光軸はX方向及びY方向に直角なZ方向に平行になっている。
マーク認識用カメラ14により撮像された撮像画像は、図略のA/D変換機を備えた図略の画像認識装置に入力される。画像認識装置は、撮像された画像を取込んで、参照マーク106,107,108,109(図2参照)からの情報を読み取る。そして、制御装置18に備えられた演算装置(図略)により参照マーク106等の位置ずれを演算する。次にマーク認識用カメラ14が移動されるときには、この位置ずれを補正して移動する。
実施形態において、作業ヘッドである装着ヘッド10は、部品移載装置12に対して着脱可能とされ、互いに構成の異なる複数のものの中から選択して装着可能とされている。つまり、部品移載装置12は、作業ヘッドを種類の違うものに交換することが可能とされているのである。図3〜図6に、装着可能な作業ヘッドの一例として、図3に示す1つの塗布ヘッド1100と、3つの実装ヘッド201a,201b,201cを示す。それぞれを簡単に説明すれば、図4に示す実装ヘッド201aは、概して軸状をなす実装ユニット140を複数(8つ)備えて、それらをインデックス回転させる形式の作業ヘッドである。実装ヘッド201aの動作を簡単に説明すれば、実装ユニット140は、その下端部に、部品を吸着保持する部品保持デバイスとしての吸着ノズル142を有している。実装ヘッド201aがカセット式フィーダ21の上方に位置する状態で、実装ユニット140の1つを下降させ、その実装ユニット140が有する吸着ノズル142に、カセット式フィーダ21の部品供給位置において供給される電子部品を保持させることによって、その電子部品を取り出す。実装ユニット140は間欠回転させられて、順次、各々の実装ユニット142が電子部品を取り出す。各実装ユニット140が電子部品を保持した状態で、実装ヘッド201aは、クランプ装置に固定保持された基板の上方に移動させられる。基板の上方において、部品取り出し時に下降させられた位置に位置する1つの実装ユニット140が下降させられ、その実装ユニット140が保持する電子部品が基板の表面に載置される。実装ユニット140は間欠回転させられて、順次、各々の実装ユニット140が保持する電子部品を基板に載置する。実装ヘッド201aは、このような動作を行う作業ヘッドであり、比較的小型の電子部品の高速実装に適した作業ヘッド(高速ヘッド)である。なお、図示は省略するが、実装ヘッド201aと同じ形式の作業ヘッドとして、装備する実装ユニット140の数が異なるものも存在する。
図6に示す実装ヘッド201cは、実装ユニット140を1つ装備した作業ヘッドであり、カセット式フィーダ21の上方および基板の上方において、実装ユニット140を下降させ、カセット式フィーダ21と基板の1往復において、1つの電子部品が実装されるようにされている。実装ヘッド201cは、実装速度は比較的遅いものの、比較的大きな吸着ノズル142をも装備することができ、大きな電子部品、特殊形状の電子部品の実装が可能であり、汎用性に優れた作業ヘッド(低速ヘッド)である。図5に示す実装ヘッド201bは、2つの実装ユニット140を有する実装ヘッドであり、実装ヘッド201aと実装ヘッド201cとの中庸的な特性を有する作業ヘッド(中速ヘッド)である。なお、2つの実装ユニット140のうち、前方側の実装ユニット140は、その実装ユニット140の軸線に直角な軸線まわりに放射状に配置された複数の吸着ノズル142を有し、それらの吸着ノズル142は、その軸線まわりに回転させられることによって、使用されるノズルが選択されるような構造とされている。部品移載装置12は、実装作業の形態に応じて、上記説明した作業ヘッドから任意に選択した1つのものを装着することができるのである。なお、図1の交換装置401において部品移載装置12は作業ヘッドを適宜交換する。
塗布ヘッド1100は、図3に示すようにヘッド本体に昇降可能に保持された昇降部材1104を備えている。昇降部材1104はヘッド本体に設けられた昇降装置(図示省略)により昇降させられる。昇降部材1104には、接着剤塗布具1106が搭載されている。接着剤塗布具1106は、例えば、特許第3242120号公報に記載の接着剤塗布具と同様に構成されており、塗布ノズル1108および接着剤収容器としてのシリンジ1110を有している。シリンジ1110内に高粘性流体の一種である接着剤1112が収容されており、シリンジ1110内に図示を省略する圧縮空気供給源から圧縮空気が供給されれば、接着剤が吐出管1114を通って吐出され、基板30に所定量塗布される。
基板搬送装置4と部品供給装置5との間には、部品認識用カメラ16が設けられ、この部品認識用カメラ16によって前記吸着ノズル142に吸着された電子部品が撮像されて、生産される基板の種類に適合する種類の電子部品であるか、吸着状態良いか、部品自体の不良箇所がないか等が判定される。
電子部品装着
装置2には、基板データ、部品データ等を入力するためのキーボード等の入力装置42が設けられている。入力装置42には表示装置44が併設され、表示装置44の画面には基板データ、部品データ、演算データやマーク認識用カメラ14等で撮像した画像が表示できるようになっている。
ここで交換装置401について説明する。交換装置401には塗布ヘッド1100、実装ヘッド201a、201b、201cが搭載可能である。制御装置18の指示により部品移載装置12は装着ヘッド10を交換装置401の内、空きスペースに搭載し、次に装着すべき作業ヘッドを交換装置401から装着する。このように、部品移載装置12は塗布ヘッド1100、実装ヘッド201a、201b、201cが全て装着可能である。
図2、図7〜図12により実施形態1について説明する。図2は実施形態において生産される基板3の平面図である。基板3にはエリア101、エリア102、エリア103、がある。第1装着エリアとはエリア101とエリア102を指し、第2装着エリアとはエリア102とエリア103を指す。また、基板3には第1装着エリア用の参照マーク106,107と第2装着エリア用の参照マーク108,109が付されている。
図7は実施形態1に係る各コンベアにおける装着順1を示す。基板3は基板搬送装置4によって搬送され、ストッパー140により停止する。そして、クランプ装置104,105が基板3をクランプする。実施形態ではクランプ装置104,105の搬送方向の長さが電子部品装着装置2の装着可能範囲に対応している。電子部品装着装置2はマーク認識用カメラ14により第1装着エリア用の参照マーク106,107を認識し、制御装置18に備えられた演算装置(図略)により参照マーク106等の位置ずれを演算する。演算結果は電子部品の装着時の補正に使われる。この時点において、部品移載装置12は作業ヘッドとして実装ヘッド201aを装着している。次に、電子部品装着装置2は電子部品122,125を実装ヘッド201aによって部品供給装置5より吸着し、基板3の所定の位置へ装着する。
図8は実施形態1に係る各コンベアにおける装着順2を示す。基板3は基板搬送装置4によって搬送され、所定の停止位置に停止する。ストッパー140は基板3の搬送の妨げにならないように、図示しないシリンダによって退避している。そして、クランプ装置104,105が基板3をクランプする。電子部品装着装置2はマーク認識用カメラ14により第2装着エリア用の参照マーク108,109を認識し、制御装置18に備えられた演算装置(図略)により参照マーク108等の位置ずれを演算する。演算結果は電子部品の装着時の補正に使われる。この時点において、部品移載装置12は作業ヘッドとして実装ヘッド201aを装着している。次に、電子部品装着装置2は電子部品128,131を実装ヘッド201aによって部品供給装置5より吸着し、基板3の所定の位置へ装着する。
図9は実施形態1に係る各コンベアにおける装着順3を示す。基板3はクランプ装置104,105にクランプされたままである。電子部品装着装置2はマーク認識用カメラ14により第2装着エリア用の参照マーク108,109を図8の状態において認識しているため、さらに認識することはしない。そして、部品移載装置12は交換装置401により作業ヘッドとして実装ヘッド201bを装着する。次に、電子部品装着装置2は電子部品127,130を実装ヘッド201bによって部品供給装置5より吸着し、基板3の所定の位置へ装着する。
図10は実施形態1に係る各コンベアにおける装着順4を示す。基板3は基板搬送装置4によってこれまでの進行方向とは逆に搬送され、所定の停止位置に停止する。ここで、基板搬送装置4は所定の停止位置よりも多く基板を搬送し、さらに元の進行方向に基板を搬送して、ストッパー140により基板3を停止させてもよい。そして、クランプ装置104,105が基板3をクランプする。電子部品装着装置2はマーク認識用カメラ14により第1装着エリア用の参照マーク106,107を認識し、制御装置18に備えられた演算装置(図略)により参照マーク106等の位置ずれを演算する。この時点において、部品移載装置12は作業ヘッドとして実装ヘッド201bを装着している。次に、電子部品装着装置2は電子部品121,124を実装ヘッド201bによって部品供給装置5より吸着し、基板3の所定の位置へ装着する。
図11は実施形態1に係る各コンベアにおける装着順5を示す。基板3はクランプ装置104,105にクランプされたままである。電子部品装着装置2はマーク認識用カメラ14により第1装着エリア用の参照マーク106,107を図10の状態において認識しているため、さらに認識することはしない。そして、部品移載装置12は交換装置401により作業ヘッドとして実装ヘッド201cを装着する。次に、電子部品装着装置2は電子部品120,123を実装ヘッド201cによって部品供給装置5より吸着し、基板3の所定の位置へ装着する。
図12は実施形態1に係る各コンベアにおける装着順6を示す。基板3は基板搬送装置4によって搬送され、所定の停止位置に停止する。ストッパー140は基板3の搬送の妨げにならないように、図示しないシリンダによって退避している。そして、クランプ装置104,105が基板3をクランプする。電子部品装着装置2はマーク認識用カメラ14により第2装着エリア用の参照マーク108,109を認識し、制御装置18に備えられた演算装置(図略)により参照マーク108等の位置ずれを演算する。演算結果は電子部品の装着時の補正に使われる。この時点において、部品移載装置12は作業ヘッドとして実装ヘッド201cを装着している。次に、電子部品装着装置2は電子部品126,129を実装ヘッド201cによって部品供給装置5より吸着し、基板3の所定の位置へ装着する。
図13〜図15により実施形態2について装着順3から装着順5までを説明する。実施形態2は実施形態1から第1装着エリアに実装ヘッド201bで装着する電子部品がなくなった場合を示す。つまり実施形態1から図10の装着順4が省かれ、装着順5(図11)と装着順6(図12)が入れ替わるのである。
図13は実施形態2に係る各コンベアにおける装着順3を示す。基板3はクランプ装置104,105にクランプされたままである。電子部品装着装置2はマーク認識用カメラ14により第2装着エリア用の参照マーク108,109を図8の状態において認識しているため、さらに認識することはしない。そして、部品移載装置12は交換装置401により作業ヘッドとして実装ヘッド201bを装着する。次に、電子部品装着装置2は電子部品127,130を実装ヘッド201bによって部品供給装置5より吸着し、基板3の所定の位置へ装着する。
図14は実施形態2に係る各コンベアにおける装着順4を示す。基板3はクランプ装置104,105にクランプされたままである。電子部品装着装置2はマーク認識用カメラ14により第2装着エリア用の参照マーク108,109を図8の状態において認識しているため、さらに認識することはしない。そして、部品移載装置12は交換装置401により作業ヘッドとして実装ヘッド201cを装着する。次に、電子部品装着装置2は電子部品126,129を実装ヘッド201cによって部品供給装置5より吸着し、基板3の所定の位置へ装着する。
図15は実施形態2に係る各コンベアにおける装着順5を示す。基板3は基板搬送装置4によってこれまでの進行方向とは逆に搬送され、所定の停止位置に停止する。ここで、基板搬送装置4は所定の停止位置よりも多く基板を搬送し、さらに元の進行方向に基板を搬送して、ストッパー140により基板3を停止させてもよい。そして、クランプ装置104,105が基板3をクランプする。電子部品装着装置2はマーク認識用カメラ14により第1装着エリア用の参照マーク106,107を認識し、制御装置18に備えられた演算装置(図略)により参照マーク106等の位置ずれを演算する。この時点において、部品移載装置12は作業ヘッドとして実装ヘッド201cを装着している。次に、電子部品装着装置2は電子部品120,123を実装ヘッド201cによって部品供給装置5より吸着し、基板3の所定の位置へ装着する。
以上のように塗布ヘッド、高速ヘッド、中速ヘッド、低速ヘッドの順に対基板作業を行うことは、基板とヘッドの距離が短い順に作業が行われるため最適化に繋がる。また、例えば図8から図9へ装着順が変わる時のように参照マークの認識を少なくすることができる。実施形態は、高速ヘッド、中速ヘッド、低速ヘッドにて説明したが、塗布ヘッドも同じように用いることができる。
そして、他の電子部品装着装置などの前工程から基板が搬入された時はストッパーを用い、装置内で搬送する時はマーク認識用カメラによって基板の位置決めを行うため、基板位置ずれの大きい前工程からの搬入に対応しながら、ストッパーなどのメカ的な機構を少なくすることができる。
さらに、位置決めについて異常が検出された場合は、図18、図19のように基板搬送装置4によって基板3を進行方向前後に搬送しながら参照マークや基板のエッジを認識することで基板3の位置決めのリトライをすることができる。
なお、実施形態においては、基板搬送装置4についてダブルコンベアを例示したがこれに限らず、シングルコンベア、トリプルコンベアでもよいし、リターンコンベアを含む態様でもよい。また、装着エリアとは、レールに対応する部分に限らず、基板搬送装置内の所定の範囲であることも含む。クランプ装置は基板をクランプできればよく、サイドからクランプする方式や、上下方向からクランプする方式を含む。上下方向クランプにおいて上方側の部材が動作してもよいし、下方側の部材が動作してもよいし、両方でもよい。
参照マークは1つのエリアについて2つ、エリアは1つの基板について2つ、有することを例示したが、これに限らず、3つ以上有する態様でもよい。
対基板作業装置内とは対基板作業装置において作業が可能な状態を言い、基板の端が装置からはみ出す場合も含む。また、対基板作業とは塗布、装着、検査を含む概念である。
対基板作業装置内には、バックアップピンが設けられる場合がある。本実施形態において特に基板3の装着面とは反対の側に電子部品が既に装着されている場合は、第1装着エリアと第2装着エリアにてバックアップピンが共通の位置に配置されることが望ましい。
塗布ヘッド、高速ヘッド、中速ヘッド、低速ヘッド、のうちいずれかがその機能を共用するものも本発明に含まれる。また、交換装置が2つ以上のヘッドを交換してもよい。
2:電子部品装着装置 3:基板 4:基板搬送装置 5:部品供給装置 6:基台8:移動台10:装着ヘッド12:部品移載装置14:マーク認識カメラ16:部品認識用カメラ17:部品トレイ18:制御装置20:ガイドレール21:カセット式フィーダ22:X方向移動ビーム30:基板42:入力装置44:表示装置101:エリア102:エリア103:エリア106:参照マーク107:参照マーク108:参照マーク109:参照マーク110:基板のエッジ120:電子部品121:電子部品122:電子部品123:電子部品124:電子部品125:電子部品126:電子部品127:電子部品128:電子部品129:電子部品130:電子部品131:電子部品140:ストッパー301:マーク認識カメラの視野401:交換装置1100:塗布ヘッド1104:昇降部材1106:接着剤塗布具1108:塗布ノズル1110:シリンジ1112:接着剤1114:吐出管

Claims (6)

  1. 基板を搬送して対基板作業装置内の複数の箇所に位置決めする基板搬送装置と、前記基板を作業位置に位置決めして前記基板に対して作業を行う複数の作業装置と、前記複数の箇所の内、前記基板が基板の進行方向について上流側の位置から順に位置決めして、前記複数の作業装置のうちの第1の装置により作業を行い、前記複数の箇所の内、前記基板が基板の進行方向について前記第1の装置による作業中最も下流側の位置の作業が完了したら、前記複数の作業装置のうちの第2の装置により前記最も下流側の位置における作業を始め、前記第2の装置による作業は、前記複数の箇所の内、前記基板が基板の進行方向について前記最も下流側の位置から順に前記最も上流側の位置まで位置決めして行い、前記複 数の作業装置のうちの第3の装置による作業は、前記複数の作業装置のうちの第2の装置 による前記最も上流側の位置における作業が完了したら、前記複数の箇所の内、前記基板 が基板の進行方向について前記最も上流側の位置から順に位置決めして行う制御装置と、を備えていることを特徴とする対基板作業装置。
  2. 請求項に記載の対基板作業装置は、前記複数の作業装置の選択の順番を、塗布ヘッド、高速ヘッド、中速ヘッド、低速ヘッドの順を遵守して行う選択装置、を備えていることを特徴とする対基板作業装置。
  3. 請求項に記載の対基板作業装置は、前記塗布ヘッド、前記高速ヘッド、前記中速ヘッド、前記低速ヘッドを交換する交換装置、を備え
    さらに、前記対基板作業装置は前記作業装置の内の一つを装着する部品移載装置を備え、前記対基板作業装置は前記作業装置の内の少なくとも二つの種類の作業装置を備え、前記交換装置は前記部品移載装置が着脱し交換する前記作業装置をそれぞれ搭載する複数の搭載部を備えていることを特徴とする対基板作業装置。
  4. 請求項1乃至請求項に記載の対基板作業装置は、前記基板が対基板作業装置内の作業可能領域を超えることを特徴とする対基板作業装置。
  5. 請求項1乃至請求項に記載の対基板作業装置は、前記複数の箇所の内、前記基板が基板の進行方向について最も上流側の位置における位置決めは、前記基板搬送装置が備える位置決め装置により行い、前記対基板作業装置は、前記複数の作業装置の移動を行う移動装置を備え、前記複数の箇所の内、前記基板が基板の進行方向について最も上流側の位置以外の位置決めは、前記移動装置が備える対基板位置検出装置により行う、位置決め制御装置を備えていることを特徴とする対基板作業装置。
  6. 請求項に記載の対基板作業装置は、最も上流側の位置以外の位置決めについて異常が検出された場合に、前記基板に付された被検出対象又は前記基板の端を前記基板位置検出装置により検出を行うものであり、
    前記基板をバックアップするバックアップ部材が、前記基板が位置決めされる対基板作業装置内の複数の箇所において前記基板がいずれの位置に位置しても、前記基板のバックア ップ面の電子部品に干渉しない位置に配置されることを特徴とする対基板作業装置。
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