特許 7281621 基板保持装置および基板保持方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-18

(45)【発行日】2023-05-26

(54)【発明の名称】基板保持装置および基板保持方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/04 20060101AFI20230519BHJP

【ＦＩ】

H05K13/04 P

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018228786

(22)【出願日】2018-12-06

(65)【公開番号】P2020092173

(43)【公開日】2020-06-11

【審査請求日】2021-10-05

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106116

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100131495

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 健児

(72)【発明者】

【氏名】木村 知博

(72)【発明者】

【氏名】多田 翔吾

【審査官】板澤 敏明

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１３５２７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０６３１６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１４３０８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ １３／００－１３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンベアによって搬送される基板をシリンダによって昇降駆動されるリフト部材で持ち上げ、前記リフト部材と前記基板の上方に位置するクランプ受け部材とで挟んでクランプし、前記基板がクランプされた状態で前記基板に対して所定の作業を実施し、前記作業の後に前記シリンダによって前記リフト部材を下降させて前記クランプを解除する基板保持装置において、
前記シリンダによる前記リフト部材の昇降駆動における駆動方向を上昇と下降とに切り替える方向切替部と、
前記シリンダに供給される流体の流量を切り替えることにより、前記リフト部材の昇降速度を第１の速度および前記第１の速度よりも低速である第２の速度のいずれかに設定する速度設定部と、
前記方向切替部と前記速度設定部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記基板がクランプされた状態で前記方向切替部により前記駆動方向を下降に切り替えて下降信号が出されてから前記リフト部材が実際に下降を開始する前に所定時間が経過するまでの間、前記速度設定部により前記昇降速度を前記第１の速度に設定し、
前記所定時間が経過した時点から、前記基板が下降して前記コンベアの上面に到達し前記リフト部材が前記基板から離隔する位置である下降位置に到達するまで、前記速度設定部により前記昇降速度を前記第２の速度に設定する、基板保持装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記基板が前記コンベアの上面に到達し前記リフト部材が前記下降位置に到達したら、前記速度設定部により前記昇降速度を前記第１の速度に設定する、請求項１に記載の基板保持装置。

【請求項3】

コンベアによって搬送される基板をシリンダによって昇降駆動されるリフト部材で持ち上げ、前記リフト部材と前記基板の上方に位置するクランプ受け部材とで挟んでクランプし、前記基板がクランプされた状態で前記基板に対して所定の作業を実施し、前記作業の後に前記シリンダによって前記リフト部材を下降させて前記クランプを解除する基板保持方法において、
前記シリンダによる前記リフト部材の昇降駆動における駆動方向を上昇と下降とに切り替える方向切替ステップと、
前記シリンダに供給される流体の流量を切り替えることにより、前記リフト部材の昇降速度を第１の速度および前記第１の速度よりも低速である第２の速度のいずれかに設定する速度設定ステップと、を含み、
前記基板がクランプされた状態で前記方向切替ステップを実行して前記駆動方向を下降に切り替えて下降信号が出されてから前記リフト部材が実際に下降を開始する前に所定時間が経過するまでの間、前記速度設定ステップを実行して前記昇降速度を前記第１の速度に設定し、
前記所定時間が経過した時点から、前記基板が下降して前記コンベアの上面に到達し前記リフト部材が前記基板から離隔する位置である下降位置に到達するまでの間、前記速度設定ステップを実行して前記昇降速度を前記第２の速度に設定する、基板保持方法。

【請求項4】

前記基板が前記コンベアの上面に到達し前記リフト部材が前記下降位置に到達したら、前記速度設定ステップを実行して前記昇降速度を前記第１の速度に設定する、請求項３に記載の基板保持方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンベアによって搬送される基板をクランプして保持する基板保持装置および基板保持方法に関する。

【背景技術】

【0002】

基板に電子部品を実装して実装基板を製造する部品実装ラインに配備される実装用設備には、各設備に搬入された基板を所定の作業が実行される間クランプして保持する基板保持装置が設けられている。この種の基板保持装置では、コンベアによって搬入された基板をリフト部材によって持ち上げて上方に位置する受け部材との間で挟み込んでクランプするクランプ動作と、作業が実行された後の基板をリフト部材とともに下降させてコンベアに戻すクランプ解除動作とが反復して実行される。このような基板保持装置を備えた部品実装設備における生産性の向上には、上述のクランプ動作、クランプ解除動作の所要時間を極力短縮して、基板保持装置の動作効率を向上させる必要がある。このため、従来より表面実装機などの部品実装設備には、基板のクランプの効率向上を目的とした各種の方策が取り入れられている（例えば特許文献１，２参照）。

【0003】

特許文献１に示す先行技術では、基板を押し上げるクランププレートを駆動手段であるシリンダによって押し上げる構成において、クランププレートの上昇過程の途中において上昇速度を切り替えるようにしている。これにより、クランププレートが基板に接触する際の上昇速度を減速して基板への衝撃を緩和するとともに、それ以外では増速してサイクルタイムの短縮を図ることができる。また特許文献２に示す先行技術では、リフトプレートの上昇過程において所定の高さ位置に到達したことが検出されたタイミングにて、基板に形成された基準マークをカメラで繰り返し認識する処理を開始し、この認識結果に基づいて基板の上昇が完了したか否かを判定するようにしている。これによりクランプ完了時期を精度よく検出して、次の作業動作に速やかに移行することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００３－８２９０号公報

【文献】特開２００６－４９７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら上述の特許文献例を含め、従来技術には基板のクランプを含む作業動作のさらなる効率向上を追求する上で、以下のような課題があった。すなわち、基板のクランプ解除動作においては、基板を下降させてコンベアのベルトに載せる際の衝撃荷重を緩和するため低速でリフト部材の下降を開始し、基板がベルトに載せられた後に下降速度を高速に切り替えるようにしている。このとき下降動作は低速で開始されるため、下降開始指令が出されてもリフト部材は必ずしも即座には応答せず、幾らかのタイムラグの後に下降を開始する。この結果、クランプ解除動作における所要時間が遅延し、動作効率の向上を妨げることとなっていた。

【0006】

そこで本発明は、基板への衝撃を緩和しつつ、基板のクランプ解除の動作効率を向上させることができる基板保持装置および基板保持方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の基板保持装置は、コンベアによって搬送される基板をシリンダによって昇降駆動されるリフト部材で持ち上げ、前記リフト部材と前記基板の上方に位置するクランプ受け部材とで挟んでクランプし、前記基板がクランプされた状態で前記基板に対して所定の作業を実施し、前記作業の後に前記シリンダによって前記リフト部材を下降させて前記クランプを解除する基板保持装置において、前記シリンダによる前記リフト部材の昇降駆動における駆動方向を上昇と下降とに切り替える方向切替部と、前記シリンダに供給される流体の流量を切り替えることにより、前記リフト部材の昇降速度を第１の速度および前記第１の速度よりも低速である第２の速度のいずれかに設定する速度設定部と、前記方向切替部と前記速度設定部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記基板がクランプされた状態で前記方向切替部により前記駆動方向を下降に切り替えて下降信号が出されてから前記リフト部材が実際に下降を開始する前に所定時間が経過するまでの間、前記速度設定部により前記昇降速度を前記第１の速度に設定し、前記所定時間が経過した時点から、前記基板が下降して前記コンベアの上面に到達し前記リフト部材が前記基板から離隔する位置である下降位置に到達するまで、前記速度設定部により前記昇降速度を前記第２の速度に設定する。

【0008】

本発明の基板保持方法は、コンベアによって搬送される基板をシリンダによって昇降駆動されるリフト部材で持ち上げ、前記リフト部材と前記基板の上方に位置するクランプ受け部材とで挟んでクランプし、前記基板がクランプされた状態で前記基板に対して所定の作業を実施し、前記作業の後に前記シリンダによって前記リフト部材を下降させて前記クランプを解除する基板保持方法において、前記シリンダによる前記リフト部材の昇降駆動における駆動方向を上昇と下降とに切り替える方向切替ステップと、前記シリンダに供給される流体の流量を切り替えることにより、前記リフト部材の昇降速度を第１の速度および前記第１の速度よりも低速である第２の速度のいずれかに設定する速度設定ステップと、を含み、前記基板がクランプされた状態で前記方向切替ステップを実行して前記駆動方向を下降に切り替えて下降信号が出されてから前記リフト部材が実際に下降を開始する前に所定時間が経過するまでの間、前記速度設定ステップを実行して前記昇降速度を前記第１の速度に設定し、前記所定時間が経過した時点から、前記基板が下降して前記コンベアの上面に到達し前記リフト部材が前記基板から離隔する位置である下降位置に到達するまでの間、前記速度設定ステップを実行して前記昇降速度を前記第２の速度に設定する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、基板への衝撃を緩和しつつ、基板のクランプ解除の動作効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施の形態の基板保持装置が組み込まれた部品実装装置の構成を示す平面図

【図2】本発明の一実施の形態の基板保持装置の構成説明図

【図3】本発明の一実施の形態の基板保持装置の空圧回路の説明図

【図4】本発明の一実施の形態の基板保持装置が組み込まれた部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図

【図5】本発明の一実施の形態の基板保持装置による基板クランプ解除動作のタイミングチャートの説明図

【発明を実施するための形態】

【0011】

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１，図２を参照して、本実施の形態の基板保持装置が組み込まれた部品実装装置１の全体構成を説明する。部品実装装置１は実装ヘッドに装着された吸着ノズルによって部品を保持して基板に実装する機能を有している。

【0012】

図１において、基台１ａの中央部には、Ｘ方向（基板搬送方向）に基板搬送機構２が配設されている。基板搬送機構２は上流側から搬入された基板３を搬送し、以下に説明する部品実装機構による実装作業位置に位置決めする機能を備えるものであり、並行に配設された２条の搬送コンベア２ａを有している。基板搬送機構２の中央部には、搬入された基板３を下受けして保持する基板保持機構２ｃが設けられている。

【0013】

基板保持機構２ｃは、以下に説明する基板保持動作を実行する。すなわちこの基板保持動作においては、搬送コンベア２ａによって搬送される基板３をシリンダ２０（図２、図３参照）によって昇降駆動されるリフト部材２ｅで持ち上げ、リフト部材２ｅと基板３の上方に位置するクランプ受け部材２ｂとで挟んでクランプし、基板３がクランプされた状態で基板３に対して所定の作業である部品実装作業を実施し、部品実装作業の後にシリンダ２０によってリフト部材２ｅを下降させてクランプを解除する。

【0014】

基板搬送機構２の両側には、実装対象の部品を供給する部品供給部４が配置されている。部品供給部４には複数のテープフィーダ５が並列に配置されており、テープフィーダ５はキャリアテープに保持された部品を以下に説明する部品実装機構による取出位置までピッチ送りする機能を有している。基台１ａ上面のＸ方向の１端部上にはＹ軸移動テーブル６が配設されており、Ｙ軸移動テーブル６には２台のＸ軸移動テーブル７がＹ方向にスライド自在に結合されている。Ｘ軸移動テーブル７には、それぞれ実装ヘッド８がＸ方向にスライド自在に装着されている。

【0015】

実装ヘッド８は複数の単位保持ヘッド９より成る多連型ヘッドであり、単位保持ヘッド９に装着された部品吸着用の吸着ノズル（図示省略）によってテープフィーダ５から実装対象の部品を真空吸着によって保持する。Ｙ軸移動テーブル６およびＸ軸移動テーブル７を駆動することにより、実装ヘッド８は部品供給部４と基板搬送機構２に位置決めされた基板３との間で移動する。これにより実装ヘッド８は、保持した部品を基板３に実装する。実装ヘッド８および実装ヘッド８を移動させるヘッド移動機構は、部品供給部４から部品を取り出して基板３に実装する部品実装機構１３（図４参照）を構成する。

【0016】

Ｘ軸移動テーブル７の下面には、それぞれ実装ヘッド８と一体的に移動する基板認識カメラ１０が装着されている。ヘッド移動機構を駆動して基板認識カメラ１０を基板搬送機構２に保持された基板３の上方へ移動させることにより、基板認識カメラ１０は基板３に形成された認識マークを撮像する。部品供給部４と基板搬送機構２との間の実装ヘッド８の移動経路には、部品認識カメラ１１，ノズル収納部１２が配設されている。部品供給部４から部品を取り出した実装ヘッド８が部品認識カメラ１１の上方を所定方向に通過する走査動作を行うことにより、部品認識カメラ１１は実装ヘッド８に保持された状態の部品を撮像する。

【0017】

ノズル収納部１２には，単位保持ヘッド９に装着される吸着ノズルが部品種に対応して複数収納保持されている。実装ヘッド８がノズル収納部１２にアクセスしてノズル交換動作を行うことにより、単位保持ヘッド９に装着される吸着ノズルを目的および対象とする部品種に応じて交換することができる。

【0018】

図２を参照して、基板搬送機構２の構成および機能について説明する。図２に示すように、基板搬送機構２は並行に配設された２条の搬送コンベア２ａより構成される。搬送コンベア２ａの内側には、基板３を搬送する搬送ベルトを備えたコンベア機構２ｄが搬送方向に沿って設けられている。基板３の両側端部をコンベア機構２ｄの搬送ベルトに当接させた状態でコンベア機構２ｄを駆動することにより、基板３は基板搬送方向に搬送される。

【0019】

基板搬送機構２の中央部には、部品実装機構による作業位置に対応して基板保持機構２ｃが配設されている。基板保持機構２ｃは、水平な板状の下受けプレート２１をシリンダ２０によって昇降（矢印ａ）させる構成となっている。下受けプレート２１の上面には、基板３の側端部に対応する位置に２つのリフト部材２ｅが、また基板３を下面側から支持する位置に複数の下受けピン２２が立設されている。

【0020】

図２（ｂ）に示すように、シリンダ２０を駆動して下受けプレート２１を上昇させる（矢印ｂ）ことにより、基板３は複数の下受けピン２２によって下受け支持されるとともに、基板３の両側端部がリフト部材２ｅによってクランプ受け部材２ｂの下面に押し付けられてクランプされる。部品実装機構による部品実装作業はこのようにして基板３がクランプされた状態で行われる。そして部品実装作業の後には、シリンダ２０によって下受けプレート２１とともにリフト部材２ｅおよび下受けピン２２を下降させて、基板３のクランプおよび下受けを解除する。

【0021】

ここで図３を参照して、基板保持機構２ｃにおけるシリンダ２０の動作、シリンダ２０のエア駆動に用いられる空圧制御機器および空圧回路系について説明する。前述のようにシリンダ２０を駆動することにより、下受けプレート２１を介してリフト部材２ｅを昇降させて、基板保持機構２ｃにおける基板３と、リフト部材２ｅやコンベア機構２ｄとの相対位置を変更することが可能となっている。シリンダ２０には、ロッドの突没状態を検出するためのクランプ上限センサＳＳ１、クランプ下限センサＳＳ２、基板乗り移りセンサＳＳ３が設けられている。

【0022】

シリンダ２０のロッドが上限位置まで突出して基板３がクランプ受け部材２ｂに押しつけられたクランプ状態では、クランプ上限センサＳＳ１が検出信号を発出し、ロッドが下限位置まで没入してクランプ下限センサＳＳ２が検出信号を発出する。そして基板３がクランプ状態から下降する過程において（矢印ｃ）、図３に示すように基板３の側端部がコンベア機構２ｄの搬送ベルトに乗り移ったタイミングは、基板乗り移りセンサＳＳ３によって検出される。すなわち基板乗り移りセンサＳＳ３によって検出される高さ位置は、基板３が下降してコンベア機構２ｄの搬送ベルトの上面に到達しリフト部材２ｅが基板３から離隔する位置である下降位置に相当する。

【0023】

空圧制御機器及び空圧回路について説明する。シリンダ２０に設けられた下降ポート２０ａ、上昇ポート２０ｂには、それぞれエア回路２９ａ、２９ｂが接続されている。エア回路２９ａ、２９ｂには、エア供給源２３から供給されるシリンダ駆動用の空圧回路がシリンダ上下動バルブＳＶ１、速度切替バルブＳＶ２を介して接続されている。

【0024】

シリンダ上下動バルブＳＶ１、速度切替バルブＳＶ２の機能を説明する。シリンダ上下動バルブＳＶ１は下降側ソレノイドＳＬ１Ａ、上昇側ソレノイドＳＬ１Ｂの二つのソレノイドを備えた５ポート３位置（クローズドセンタ）のダブルソレノイド型のバルブである。ここで下降側ソレノイドＳＬ１Ａは下降ポート２０ａに給気するソレノイドであり、上昇側ソレノイドＳＬ１Ｂは上昇ポート２０ｂに給気するソレノイドである。また速度切替バルブＳＶ２は、ソレノイドＳＬ２を備えた３ポート２位置のシングルソレノイド型のバルブである。速度切替バルブＳＶ２のＡポートは、エア回路２９ａを介してシリンダ２０の下降ポート２０ａに接続されている。

【0025】

シリンダ上下動バルブＳＶ１のセンタ位置にあるＰポートには、エア供給源２３に通じるエア供給配管２４が接続されており、ＥＡポート、ＥＢポートにはマフラ２５が接続されている。シリンダ上下動バルブＳＶ１のＡポート、Ｂポートのうちの一方のＢポートはエア回路２９ｂを介してシリンダ２０の上昇ポート２０ｂに接続されている。

【0026】

シリンダ上下動バルブＳＶ１のＡポートにはエア回路２８が接続されている。ここでエア回路２８は第１回路２８ａ、第２回路２８ｂに分岐しており、一方の第２回路２８ｂには複数の逆止弁と可変絞りを組み合わせて構成されて絞り値の調整が可能な絞り調整部２７が介設されている。第１回路２８ａは速度切替バルブＳＶ２のＰポートに接続されており、第２回路２８ｂは速度切替バルブＳＶ２のＲポートに接続されている。

【0027】

このシリンダ上下動バルブＳＶ１、速度切替バルブＳＶ２の組み合わせにおいて、シリンダ上下動バルブＳＶ１を切り替えることにより、エア供給源２３からの給気をシリンダ２０の下降ポート２０ａ、上昇ポート２０ｂのいずれか一方に切り替えて、シリンダ２０の駆動方向を上昇と下降とに切り替えることができる。

【0028】

すなわち下降側ソレノイドＳＬ１Ａ、上昇側ソレノイドＳＬ１Ｂのいずれかを励磁して、図３に示す中立位置からシリンダ上下動バルブＳＶ１をいずれかの方向に切り替えることにより、シリンダ２０によるリフト部材２ｅの昇降駆動における駆動方向の切替が可能となっている。したがってシリンダ上下動バルブＳＶ１は、シリンダ２０によるリフト部材２ｅの昇降駆動における駆動方向を上昇と下降とに切り替える方向切替部３２ａ（図４参照）として機能する。

【0029】

また速度切替バルブＳＶ２を切り替えることにより、エア回路２９ａを第１回路２８ａ、または絞り調整部２７が介設された第２回路２８ｂに選択的に接続することができる。第２回路２８ｂをエア回路２９ａに接続した状態では、シリンダ上下動バルブＳＶ１から速度切替バルブＳＶ２を経てシリンダ２０へ至る給気回路に、絞り調整部２７が介在した回路構成となる。

【0030】

すなわちエア回路２９ａを介して下降ポート２０ａに給気してシリンダ２０を駆動する下降動作においては、上述の給気回路を絞り調整部２７によって絞る形態となる。このようにして給気回路が絞られることにより、シリンダ２０に供給される流体である空気の流量が制限され、シリンダ２０の下降動作速度、換言すればリフト部材２ｅの下降速度が低下する。

【0031】

またエア回路２９ｂを介して上昇ポート２０ｂに給気してシリンダ２０を駆動する上昇動作においては、下降ポート２０ａから速度切替バルブＳＶ２を経てシリンダ上下動バルブＳＶ１に戻る戻り回路を絞り調整部２７によって絞る形態となる。このようにして戻り回路が絞られることにより、下降動作と同様にシリンダ２０に供給される流体である空気の流量が制限され、シリンダ２０の上昇動作速度、換言すればリフト部材２ｅの上昇速度が低下する。

【0032】

このように本実施の形態に示す基板保持機構２ｃにおいては、上述の給気回路に絞り調整部２７を介在させずにシリンダ２０に下降動作を行わせた場合における下降速度は第１下降速度（第１の速度）であり、給気回路に絞り調整部２７を介在させてシリンダ２０に下降動作を行わせた場合における下降速度は第１下降速度よりも低速の第２下降速度（第２の速度）である。また上述の戻り回路に絞り調整部２７を介在させずにシリンダ２０に上昇動作を行わせた場合における上昇速度は第１上昇速度（第１の速度）であり、戻り回路に絞り調整部２７を介在させてシリンダ２０に上昇動作を行わせた場合における上昇速度は、第１上昇速度よりも低速の第２上昇速度（第２の速度）である。

【0033】

そして上述構成において、シリンダ上下動バルブＳＶ１は、シリンダ２０に供給される流体である空気の流量を切り替えることにより、リフト部材２ｅの昇降速度を第１の速度および第１の速度よりも低速である第２の速度のいずれかに設定する速度設定部３２ｂ（図４参照）として機能している。

【0034】

なお、上述の第１の速度は基板保持機構２ｃの作業動作効率を極力向上させるために、安定した動作が可能な範囲で極力高速に設定することが望ましい。これに対し、第２の速度は基板保持機構２ｃによる基板保持動作において基板３の昇降速度を基板３への衝撃を緩和することが可能な安全速度に維持することを目的としており、実際の作業における経験値に基づいて適宜設定される。

【0035】

次に図３を参照して、本実施の形態における基板保持装置が組み込まれた部品実装装置１の制御系の構成について説明する。図４において、部品実装装置１は制御部３０、記憶部３３、機構駆動部３７、画像認識部３８を備えている。制御部３０は記憶部３３に記憶された各種のデータに基づき、以下に説明する各部を制御して部品実装装置１による部品実装動作や各種の作業処理を実行させる。

【0036】

制御部３０は内部処理機能としての実装処理部３１、基板保持処理部３２を備えている。実装処理部３１が記憶部３３に記憶された実装データ３４に基づき、機構駆動部３７を制御して部品実装機構１３、基板搬送機構２を駆動することにより、部品供給部４から取り出した部品を基板３に実装する部品実装作業が実行される。

【0037】

また基板保持処理部３２は、方向切替部３２ａ、速度設定部３２ｂを備えている。方向切替部３２ａ、速度設定部３２ｂは、図３に示すシリンダ上下動バルブＳＶ１、速度切替バルブＳＶ２によって実現される機能である。すなわち方向切替部３２ａは、シリンダ２０によるリフト部材２ｅの昇降駆動における駆動方向を上昇と下降とに切り替える。また速度設定部３２ｂは、シリンダ２０に供給される流体である空気の流量を切り替えることにより、リフト部材２ｅの昇降速度を第１の速度および第１の速度よりも低速である第２の速度のいずれかに設定する。

【0038】

基板保持処理部３２が機構駆動部３７を制御して基板保持機構２ｃを駆動することにより、前述の基板保持動作が実行される。したがって基板保持機構２ｃおよび基板保持処理部３２を制御する制御部３０は、この基板保持動作を実行する基板保持装置を構成する。なお本実施の形態では、このような基板保持装置が部品実装装置１に組み込まれた実施例を示しているが、本発明はこの実施例には限定されない。すなわちコンベアによって搬送された基板を持ち上げて基板をクランプして保持する構成であれば、本発明の適用対象となる。

【0039】

基板保持処理部３２による機構駆動部３７の制御においては、記憶部３３に記憶された速度パラメータ３５、高低速切り替えタイマ値３６が参照される。速度パラメータ３５は、基板保持機構２ｃにおけるリフト部材２ｅの昇降速度を規定するパラメータである。ここでは、基板３を持ち上げてクランプする上昇動作における上昇速度をそれぞれ規定する高低二つの第１上昇速度３５ａ、第２上昇速度３５ｂおよび基板３を下降させてクランプを解除する下降動作における下降速度をそれぞれ規定する高低二つの第１下降速度３５ｃおよび第２下降速度３５ｄが含まれている。

【0040】

高低速切り替えタイマ値３６はこれらの高低二つの速度を切り替えるタイミングを規定するタイマ値である。本実施の形態においては、このタイマ値には、クランプ解除時に基板３を下降させる下降動作において下降指令が出されてから実際に基板３が下降を開始する起動動作を促進するために設定される起動促進タイマ値Ｔａが含まれている。

【0041】

すなわち、シリンダ２０のような空圧アクチュエータでは、駆動流体である空気の圧縮性によって給気開始時における動作応答に遅れを生じるという動作特性が避けられない。特に本実施の形態における動作態様のように、起動時には低速で起動を開始し途中で高速に切り替える方式においては、起動時の動作所要時間が遅延する結果、全体の動作時間の短縮を困難にしている。

【0042】

このような課題に対処するため、本実施の形態においては、クランプ解除のための基板３の下降動作において、下降信号が出されたタイミングから所定時間として設定された起動促進タイマ値Ｔａの間、速度設定部３２ｂによる設定速度を高速の第１下降速度３５ｃに設定するようにしている。これにより、給気回路に絞り調整部２７が介在しない状態でシリンダ２０を動作させることができる。したがって下降信号が出されたタイミングからより多くの量の空気をシリンダ２０に給気することができ、シリンダ２０内における圧力上昇を促進して動作応答を改善する効果を得る。起動促進タイマ値Ｔａの決定は、実際の試行の結果に基づいて適宜適正値を選択することにより行う。

【0043】

クランプ上限センサＳＳ１、クランプ下限センサＳＳ２、基板乗り移りセンサＳＳ３からの検出出力は制御部３０に取り込まれ、基板保持処理部３２による基板保持動作におけるシーケンス制御に使用される。画像認識部３８は、基板認識カメラ１０、部品認識カメラ１１による撮像結果を認識処理する。これにより、基板搬送機構２に位置決めされた基板３、基板３における実装点の位置が認識されるとともに、単位保持ヘッド９に保持された状態の部品の識別や位置認識が行われる。部品実装機構１３による部品の基板３への実装に際しては、これらの認識処理結果を反映して部品搭載位置の補正が行われる。

【0044】

次に上記構成の部品実装装置１において基板保持機構２ｃによって基板３を保持する基板保持方法について説明する。この基板保持方法は、制御部３０が基板保持処理部３２を介して機構駆動部３７を制御することによって実行されるものであり、搬送コンベア２ａによって搬送される基板３をシリンダ２０（図２、図３参照）によって昇降駆動されるリフト部材２ｅで持ち上げ、リフト部材２ｅと基板３の上方に位置するクランプ受け部材２ｂとで挟んでクランプし、基板３がクランプされた状態で基板３に対して所定の作業である部品実装作業を実施し、部品実装作業の後にシリンダ２０によってリフト部材２ｅを下降させてクランプを解除する動作を含んで構成されている。

【0045】

図５はこの基板保持方法における基板クランプ解除動作のタイミングチャートを示している。この基板保持方法は、基板クランプ動作においてリフト部材２ｅで持ち上げられた基板３を下降させてクランプを解除する動作を含むことから、シリンダ２０によるリフト部材２ｅの昇降駆動における駆動方向を上昇と下降とに切り替える方向切替ステップを含んでいる。さらに、基板３を下降させる過程において下降速度を低速から高速に切り替えるようにしていることから、シリンダ２０に供給される流体の流量を切り替えることにより、リフト部材２ｅの昇降速度を第１下降速度３５ｃ（第１の速度）および第１の速度よりも低速である第２下降速度３５ｄ（第２の速度）のいずれかに設定する速度設定ステップを含んでいる。

【0046】

図５において、タイミングｔ１にて下降信号が出されると、シリンダ上下動バルブＳＶ１では上昇側がＯＦＦとなり、下降側がＯＮとなる。これとともに、速度切替バルブＳＶ２ではタイミングｔ１から予め設定された起動促進タイマ値Ｔａが経過するタイミングｔ２までの間、下降速度を高速に設定する。すなわち基板３がクランプされた状態で前述の方向切替ステップを実行して、駆動方向を下降に切り替えて下降信号が出されてから所定時間である起動促進タイマ値Ｔａが経過するまでの間、速度設定ステップを実行して昇降速度を高速の第１の速度である第１下降速度３５ｃに設定する。

【0047】

これにより、前述のように給気回路に絞り調整部２７が介在しない状態でシリンダ２０を動作させて、シリンダ２０内における圧力上昇を促進して動作応答を改善することができる。すなわち、下降信号が出されたタイミングｔ１からリフト部材２ｅが基板３とともに実際に下降を開始するタイミングｔ３までの起動遅れ時間Ｔｄを短縮することが可能となっている。

【0048】

そしてこの後、起動促進タイマ値Ｔａが経過したタイミングｔ２から、基板３が下降してコンベア機構２ｄの搬送ベルトの上面に到達しリフト部材２ｅが基板３から離隔する位置である前述の下降位置に到達するタイミングｔ４までの間、前述の速度設定ステップを実行して昇降速度を低速の第２の速度である第２下降速度３５ｄに設定する。ここで下降位置は、基板３が搬送ベルトに乗り移る基板の乗り移り高さＨｂである。

【0049】

乗り移り高さＨｂより上の位置では、基板３はリフト部材２ｅによって下面側を支持されていることから、リフト部材２ｅが乗り移り高さＨｂに到達するまでは、基板３への衝撃緩和などを考慮した低速で下降動作が実行される。なおリフト部材２ｅがこの乗り移り高さＨｂに到達したことは、図３に示す基板乗り移りセンサＳＳ３による検出結果に基づいて判断する。もしくは、基板乗り移りセンサＳＳ３がない場合は、予め基板３が確実に乗り移る時間を示す基板乗り移りタイマ値Ｔｂ（タイミングｔ２からタイミングｔ４までの時間に相当）を決めておき、タイミングｔ２から基板乗り移りタイマ値Ｔｂが経過した時点で基板乗り移りと判断する。

【0050】

そしてタイミングｔ４において基板３がコンベア機構２ｄの搬送ベルトの上面に到達し、リフト部材２ｅが下降位置である乗り移り高さＨｂに到達したら、このタイミングｔ４において前述の速度設定ステップを実行して昇降速度を高速の第１の速度である第１下降速度３５ｃに設定する。そしてタイミングｔ４以降、リフト部材２ｅは高速の第１下降速度３５ｃで下降して、速やかに下限位置に復帰する。これにより、基板保持方法における基板クランプ解除動作の動作効率を向上させることが可能となっている。

【0051】

上記説明したように、本実施の形態では、前述機能を有する基板保持装置において、シリンダ２０によるリフト部材２ｅの昇降駆動における駆動方向を上昇と下降とに切り替える方向切替部３２ａと、シリンダ２０に供給される流体の流量を切り替えることにより、リフト部材２ｅの昇降速度を第１の速度および第１の速度よりも低速である第２の速度のいずれかに設定する速度設定部３２ｂと、方向切替部３２ａと速度設定部３２ｂを制御する制御部３０と、を備え、制御部３０は、基板３がクランプされた状態で方向切替部３２ａにより駆動方向を下降に切り替えて下降信号が出されてから所定時間である起動促進タイマ値Ｔａが経過するまでの間、速度設定部３２ｂにより昇降速度を高速の第１下降速度３５ｃ（第１の速度）に設定し、起動促進タイマ値Ｔａが経過した時点から、基板３が下降してコンベア機構２ｄの搬送ベルトの上面に到達しリフト部材２ｅが基板３から離隔する位置である乗り移り高さＨｂ（下降位置）に到達するまで、速度設定部３２ｂにより昇降速度を低速の第２下降速度３５ｄ（第２の速度）に設定するようにしている。

【0052】

これにより、基板クランプ解除動作において、下降信号が発出されてから基板３がリフト部材２ｅとともに実際に下降を開始するまでに要する起動遅れ時間Ｔｄを短縮することができる。したがって乗り移り高さＨｂ（下降位置）に到達するまでの下降速度を低速に維持して基板３への衝撃を緩和しつつ、基板３のクランプ解除の動作効率を向上させることができる。

【産業上の利用可能性】

【0053】

本発明の基板保持装置および基板保持方法は、基板への衝撃を緩和しつつ、基板のクランプ解除の動作効率を向上させることができるという効果を有し、クランプされた基板に部品を実装する部品実装分野において有用である。

【符号の説明】

【0054】

１ 部品実装装置
２ 基板搬送機構
２ｂ クランプ受け部材
２ｄ コンベア機構
２ｅ リフト部材
３ 基板
２０ シリンダ
２７ 絞り調整部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】