(57)【要約】【課題】基板への衝撃を緩和しつつ、基板のクランプ動作、クランプ解除動作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。【解決手段】シリンダによりリフト部材を昇降駆動して基板をクランプする基板保持装置において、リフト部材の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、リフト部材の昇降速度を高速、低速のいずれかに設定する速度設定部３２ｂとを備え、クランプ動作、クランプ解除動作においてリフト部材の上昇信号、下降信号が出されて昇降を開始してから速度を高速、低速のいずれかに切り替えるタイミングを規定する上昇時切り替えタイマ値Ｔ１、下降時切替えタイマ値Ｔ２を、作業対象となる基板の重量や種類に応じて可変に設定可能とする。【選択図】図４
2020092174.tif 000002
【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、予め設定された可変の低速移動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２の速度に設定し、
前記低速移動時間が経過した時点か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、基板保持装置。
【請求項２】
前記低速移動時間は、前記制御部が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基板から離隔した下降位置に到達するまでの所要時間に基づいて設定される、請求項１に記載の基板保持装置。
【請求項３】
前記低速移動時間は、前記基板の重量に基づいて設定される、請求項２に記載の基板保持装置。
【請求項４】
前記シリンダは下受けブロックを介して前記リフト部材を支持し、
前記低速移動時間は、前記下受けブロックの重量に基づいて設定される、請求項２に記載の基板保持装置。
【請求項５】
前記低速移動時間は、前記基板保持装置を備えた部品実装装置によって前記基板に実装された部品または当該部品実装装置の前工程の部品実装装置によって前記基板に実装された部品の種類に基づいて設定される、請求項１に記載の基板保持装置。
【請求項６】
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、
前記リフト部材が前記基板から離れた状態で前記方向切替部により前記駆動方向を上昇に切り替えて上昇信号が出されてから、予め設定された可変の高速移動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、
前記高速移動時間が経過した時点から、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７】
前記高速移動時間は、前記制御部が前記方向切替部により前記駆動方向を上昇に切り替えて上昇信号が出されてから、前記基板が前記リフト部材に当接した上昇位置に到達するまでの所要時間に基づいて設定される、請求項６に記載の基板保持装置。
【請求項８】
前記高速移動時間は、前記基板の重量に基づいて設定される、請求項７に記載の基板保持装置。
【請求項９】
前記シリンダは下受けブロックを介して前記リフト部材を支持し、
前記高速移動時間は、前記下受けブロックの重量に基づいて設定される、請求項７に記載の基板保持装置。
【請求項１０】
前記高速移動時間は、前記基板保持装置を備えた部品実装装置の前工程の部品実装装置によって前記基板に実装された部品の種類に基づいて設定される、請求項６に記載の基板保持装置。
【請求項１１】
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、予め設定された可変の低速移動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２の速度に設定し、
前記低速移動時間が経過した時点から、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、基板保持方法。
【請求項１２】
前記低速移動時間は、前記制御部が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基板から離隔した下降位置に到達するまでの所要時間に基づいて設定される、請求項１１に記載の基板保持方法。
【請求項１３】
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、
前記リフト部材が前記基板から離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上昇に切り替えて上昇信号が出されてから、予め設定された可変の高速移動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、
前記高速移動時間が経過した時点から、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２の速度に設定する、基板保持方法。
【請求項１４】
前記高速移動時間は、前記制御部が前記方向切替部により前記駆動方向を上昇に切り替えて上昇信号が出されてから、前記基板が前記リフト部材に当接した上昇位置に到達するまでの所要時間に基づいて設定される、請求項１３に記載の基板保持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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技術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】
【特許文献１】特開２００３−８２９０号公報
【特許文献２】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、基板のクランプ動作、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し、且つクランプ動作、クランプ解除動作を極力効率よく実行するため、基板を押し上げるリフト部材の昇降速度を高速・低速に切り替えるようにしている。従来より、この昇降速度の切り替えは制御装置に組み込まれたタイマの設定により行われており、予め基準とする基板を想定したうえで、この基板について適切と考えられるタイマ値を設定していた。
【０００６】
ところで同一装置の作業対象となる基板には、重量や衝撃荷重に対する許容度合いなどの要素が異なるものが多数存在する。このため、基板のクランプ動作、クランプ解除動作におけるタイマ設定の適否判断は、これらの要素を考慮した上でなされることが望ましい。ところが従来技術における昇降速度の切り替えに用いられるタイマ値は、予め定められた基板に対応して一意的に定められたいわば固定値であったため、作業対象となる基板によっては必ずしも最適なクランプ動作、クランプ解除動作が実現されない事態が生じていた。
【０００７】
例えば基準として用いた基板よりも軽い基板を対象とする場合には、クランプ動作におけるリフト部材の上昇速度は、上昇負荷である基板重さが少ないことから基準となる基板についての想定速度よりも早い速度パターンが可能となる。ところが、基準として用いた基板を対象として昇降速度の切り替えのタイマを設定している場合には、本来可能な速度パターンよりも低速上昇時間が長い非効率な速度パターンとなってしまう。そしてこのような不合理は、クランプ解除動作でリフト部材を下降させる場合において基準として用いた基板よりも重い基板を対象とする場合についても同様に発生する。このように従来技術においては、リフト部材の昇降速度を高速、低速に切り替えるためのタイマ値の設定に起因して、基板のクランプ動作、クランプ解除動作の動作効率の向上が制約されるという課題があった。
【０００８】
そこで本発明は、基板への衝撃を緩和しつつ、基板のクランプ動作、クランプ解除動作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】
【０００９】
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、予め設定された可変の低速移動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２の速度に設定し、前記低速移動時間が経過した時点か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。
【００１０】
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、前記リフト部材が前記基板から離れた状態で前記方向切替部により前記駆動方向を上昇に切り替えて上昇信号が出されてから、予め設定された可変の高速移動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、前記高速移動時間が経過した時点から、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。
【００１１】
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、予め設定された可変の低速移動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２の速度に設定し、前記低速移動時間が経過した時点から、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。
【００１２】
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、前記リフト部材が前記基板から離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上昇に切り替えて上昇信号が出されてから、予め設定された可変の高速移動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、前記高速移動時間が経過した時点から、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２の速度に設定する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基板への衝撃を緩和しつつ、基板のクランプ動作、クランプ解除動作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】
【００１４】
【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動作のタイミングチャートの説明図
【図６】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】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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いる。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が設けられている。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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
次に図４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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。ここでは、高低速切り替えタイマ値３６は上昇時切替えタイマ値Ｔ１、下降時切替えタイマ値Ｔ２を含んでいる。上昇時切替えタイマ値Ｔ１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の切り替えタイミング、すなわち高速である第１上昇速度３５ａから低速である第２上昇速度３５ｂに切り替えるタイミングを規定する（図５に示す上昇時切替えタイマ値Ｔ１参照）。また下降時切替えタイマ値Ｔ２は、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の切り替えタイミング、すなわち低速である第１下降速度３５ｃから高速である第２下降速度３５ｄに切り替えるタイミングを規定する（図６に示す下降時切替えタイマ値Ｔ２参照）。
【００４５】
制御部３０の基板保持処理部３２が方向切替部３２ａ、速度設定部３２ｂを制御することにより実行される基板保持動作においては、上述の速度パラメータ３５および高低速切り替えタイマ値３６が参照される。すなわち基板３を持ち上げてクランプするクランプ動作においては、制御部３０はリフト部材２ｅが基板３から離れた状態で方向切替部３２ａにより駆動方向を上昇に切り替えて上昇信号が出されてから、予め設定された可変の高速移動時間である上昇時切替えタイマ値Ｔ１（図５参照）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上昇速度３５ａ（第１の速度）に設定する。そして上昇時切替えタイマ値Ｔ１が経過した時点から、速度設定部３２ｂにより昇降速度を低速の第２上昇速度３５ｂ（第２の速度）に設定する。
【００４６】
また基板３を下降させてクランプを解除する基板クランプ動作においては、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、予め設定された可変の低速移動時間である下降時切替えタイマ値Ｔ２（図６参照）が経過するまでの間、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。そして下降時切替えタイマ値Ｔ２が経過した時点から、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）に設定する。
【００４７】
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ほか、以下に説明するタイマ値設定部３９によるタイマ値設定処理に使用される。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。
【００４８】
次に、上述の上昇時切替えタイマ値Ｔ１、下降時切替えタイマ値Ｔ２の設定処理について説明する。これらのタイマ値の設定は、制御部３０が備えたタイマ値設定部３９の演算処理機能によって実行される。タイマ値の設定は種々の方法によって行うことができ、例えば以下のような方法によって行われる。まず一つの方法は、生産対象となる基板３を対象として実際にクランプ動作、クランプ解除動作を行わせて、それらの動作における基板３の昇降に要する所要時間を求め、その所要時間に基づいてタイマ値を設定する方法である。
【００４９】
すなわちクランプ動作における高速移動時間である上昇時切替えタイマ値Ｔ１については、制御部３０が方向切替部３２ａにより駆動方向を上昇に切り替えて上昇信号が出されてから、基板３がリフト部材２ｅに当接した上昇位置（図５に示すリフト部材の基板当接高さＨｂ＊参照）に到達するまでの所要時間に基づいて設定される。またクランプ解除動作における低速移動時間である下降時切替えタイマ値Ｔ２については、制御部３０が方向切替部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、基板３がコンベア機構２ｄの上面に到達しリフト部材２ｅが基板３から離隔した下降位置（図６に示す基板の乗り移り高さＨｂ参照）に到達するまでの所要時間に基づいて設定される。
【００５０】
具体的には、実際の基板３を低速でテスト昇降させ、そのテスト昇降における所要時間を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の検出結果から求める。そして求められた所要時間から当該基板３を昇降させる際の駆動負荷を推定して、その駆動負荷に最適な高低速切り替えタイマ値３６を設定する。このとき、シリンダ２０は下受けプレート２１などの付帯動作部分を介してリフト部材２ｅを支持していることから、基板３を昇降させる際の駆動負荷には下受けプレート２１の重量を含めた値が用いられる。
【００５１】
すなわち、高速移動時間である上昇時切替えタイマ値Ｔ１、低速移動時間である下降時切替えタイマ値Ｔ２は、基板３の重量、下受けプレート２１の重量に基づいて設定される。テスト昇降を行ってタイマ値を設定する処理は、当該基板品種の生産データ作成時に予め実行するようにしてもよく、また実生産における自動運転開始時にその都度実行するようにしてもよい。
【００５２】
なお上述のように実際の基板３を対象としたテスト昇降に基づいてタイマ値を求める替わりに、生産対象の基板３の衝撃に対する許容度を予めランク付けしておき、このランク付けに基づいて基板クランプ動作、基板クランク解除動作における昇降速度の高低速切り替えタイミングを規定するようにしてもよい。すなわち、ある程度の衝撃が作用しても部品の位置ずれなどの不具合が生じないような特性を有するランクの基板３を対象とする場合には、高速移動時間を極力長く設定し低速移動時間を極力短く設定して、基板保持動作の動作効率を向上させるようにする。
【００５３】
この場合には、基板クランプ動作は新たに基板保持機構２ｃに搬入された基板３が対象であることから、上述の基板３のランクは当該基板保持機構２ｃを備えた部品実装装置１の前工程の部品実装装置によって基板３に実装された部品の種類によって規定される。すなわち、基板クランプ動作における高速移動時間は、基板保持装置である基板保持機構２ｃを備えた部品実装装置１の前工程の部品実装装置によって基板３に実装された部品の種類に基づいて設定される。
【００５４】
また基板クランプ解除動作において下降動作の対象となる基板３には、前工程において実装された部品に加えて当該部品実装装置１によって実装された部品を含んでいる可能性がある。このため、基板クランプ解除動作における低速移動時間は、基板保持機構２ｃを備えた部品実装装置１によって基板３に実装された部品、または当該部品実装装置１の前工程の部品実装装置によって基板３に実装された部品の種類に基づいて設定される。
【００５５】
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する基板クランプ動作と、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基板クランプ解除動作とを含んで構成されている。
【００５６】
図５、図６は、この基板保持方法における基板クランプ動作、基板クランプ解除動作のタイミングチャートをそれぞれ示している。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。
【００５７】
さらに、基板３を上昇させる過程において上昇速度を高速から低速に切り替え、また基板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の速度（第１上昇速度３５ａ、３５ｃ）および第１の速度よりも低速である第２の速度（第２上昇速度３５ｂ、第２下降速度３５ｄ）のいずれかに設定する速度設定ステップを含んでいる。
【００５８】
図５に示す基板クランプ動作において、タイミングｔ１にて上昇信号が出されると、シリンダ上下動バルブＳＶ１では上昇側がＯＮとなり、下降側がＯＦＦ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上昇時切替えタイマ値Ｔ１が経過するタイミングｔ２までの間、上昇速度を高速に設定する。すなわちリフト部材２ｅが基板３から離れた状態で前述の方向切替ステップを実行して、駆動方向を上昇に切り替えて上昇信号が出されてから高速移動時間である上昇時切替えタイマ値Ｔ１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上昇速度３５ａに設定する。
【００５９】
これにより、シリンダ２０は排気回路に絞り調整部２７が介在しない状態で高速で上昇動作を開始する。このときシリンダ２０はタイミングｔ１から幾分かの起動遅れ時間が経過した後、上昇動作を開始する。そしてこの後、上昇時切替えタイマ値Ｔ１が経過した時点であるタイミングｔ２から速度設定ステップを実行し、速度切替バルブＳＶ２によってシリンダ２０の上昇速度を高速の第１の速度である第１上昇速度３５ａから、低速の第２の速度である第２上昇速度３５ｂに切り替える。
【００６０】
これにより、リフト部材２ｅは低速で上昇し、タイミングｔ３においてリフト部材の基板当接高さＨｂ＊に到達した時点で基板３の下面に当接する。次いでこの後、リフト部材２ｅは基板３を押し上げながら上昇し、上限にてクランプ受け部材２ｂの下面に基板３を押し当ててクランプする。このとき、上昇時切替えタイマ値Ｔ１は適正に設定されてリフト部材２ｅの上昇速度は不具合を生じない程度の低速に切り替えられている。これにより、リフト部材２ｅやクランプ受け部材２ｂとの当接時に受ける基板３の衝撃は小さく、部品の位置ずれなどの不具合を抑制することができる。
【００６１】
次に図６に示す基板クランプ解除動作において、タイミングｔ４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ｔ４から予め設定された低速移動時間である下降時切替えタイマ値Ｔ２が経過するタイミングｔ５までの間、下降速度を低速に設定する。
【００６２】
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下降時切替えタイマ値Ｔ２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低速の第２の速度である第２下降速度３５ｄに設定する。これにより、基板３はリフト部材２ｅとクランプ受け部材２ｂでクランプされた状態からリフト部材２ｅとともに下降を開始する。このとき、リフト部材２ｅおよび基板３はタイミングｔ４から幾分かの起動遅れ時間の後、低速で下降を開始する。
【００６３】
ここでは下降時切替えタイマ値Ｔ２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到達するタイミングまでの時間に設定されており、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。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。
【００６４】
そしてこの後、下降時切替えタイマ値Ｔ２が経過した時点であるタイミングｔ５、すなわち基板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て乗り移る高さＨｂに到達するタイミングｔ５から、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。このとき、基板３はコンベア機構２ｄの搬送ベルトに低速で乗り移ることから、基板３への衝撃を極力緩和することができる。そしてタイミングｔ５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。
【００６５】
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を、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とを備えた構成としている。
【００６６】
そしてリフト部材２ｅが基板３から離れた状態で開始される基板クランプ動作において、方向切替部３２ａにより駆動方向を上昇に切り替えて上昇信号が出されてから、予め設定された上昇時切替えタイマ値Ｔ１で規定される可変の高速移動時間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の速度に設定し、基板３がクランプされた状態で開始される基板クランプ解除動作において、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、予め設定された下降時切替えタイマ値Ｔ２で規定される可変の低速移動時間が経過するまでの間、速度設定部３２ｂにより昇降速度を低速の第２の速度に設定するようにしている。これにより、リフト部材２ｅの昇降速度の高低速切り替えタイミングを対象となる基板３に応じて適正に設定して、基板への衝撃を緩和しつつ、基板のクランプ動作、クランプ解除動作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】
【００６７】
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、基板のクランプ動作、クランプ解除動作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】
【００６８】
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】
2020092174.tif 000003
【図２】
2020092174.tif 000004
【図３】
2020092174.tif 000005
【図４】
2020092174.tif 000006
【図５】
2020092174.tif 000007
【図６】
2020092174.tif 000008