(57)【要約】  基板（Ｂ）の振動を検出可能な基板振動検出装置（６）、および当該基板振動検出装置（６）を備える電子部品実装機（１）を提供することを課題とする。  基板振動検出装置（６）は、基板（Ｂ）の高度に関する信号を検出可能な基板センサ（６０）と、信号に基づいて、基板（Ｂ）の振動を検出する制御装置（７）と、を備える。
2019123546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の高度に関する信号を検出可能な基板センサと、
前記信号に基づいて、前記基板の振動を検出する制御装置と、
を備える基板振動検出装置。
【請求項２】
前記振動は、前記高度の時系列変化である請求項１に記載の基板振動検出装置。
【請求項３】
前記基板センサは、レーザ光を基板に投光する投光器と、前記レーザ光を受光する受光器と、を有するレーザセンサである請求項１または請求項２に記載の基板振動検出装置。
【請求項４】
前記制御装置は、所定のしきい値よりも前記振動の振幅が小さくなるように、前記基板に対する電子部品の装着動作を制御する請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板振動検出装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記振動を予測して、前記基板に対する電子部品の装着動作を制御する請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の基板振動検出装置。
【請求項６】
前記制御装置は、任意の電子部品と、該電子部品装着時の前記振動と、を関連付けて記憶する請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の基板振動検出装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の基板振動検出装置と、
前記基板センサと共に移動可能であって、電子部品を吸着し前記基板に装着可能な吸着ノズルと、
を備える電子部品実装機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、基板の振動を検出する基板振動検出装置、および当該基板振動検出装置を備える電子部品実装機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の基板高さ測定装置は、空気発砲装置と、超音波センサと、を備えている。空気発砲装置は、基板の上面の任意箇所に対して、空気塊を発砲する。空気塊が衝突すると、当該任意箇所は振動する。このため、当該任意箇所を発生源とする、振動波が発生する。超音波センサは、当該振動波を基に当該任意箇所の高度を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１５９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
同文献記載の基板高さ測定装置によると、基板の上面の任意箇所の高度を測定することができる。ところが、同文献記載の基板高さ測定装置は、基板の振動を検出することができない。そこで、本開示は、基板の振動を検出可能な基板振動検出装置、および当該基板振動検出装置を備える電子部品実装機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】
【０００５】
上記課題を解決するため、本開示の基板振動検出装置は、基板の高度に関する信号を検出可能な基板センサと、前記信号に基づいて、前記基板の振動を検出する制御装置と、を備えることを特徴とする。【０００６】
また、上記課題を解決するため、本開示の電子部品実装機は、前記基板振動検出装置と、前記基板センサと共に移動可能であって、電子部品を吸着し前記基板に装着可能な吸着ノズルと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の基板振動検出装置、電子部品実装機によると、基板の振動を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本開示の一実施形態の電子部品実装機の右側面図である。
【図２】図２は、同電子部品実装機のブロック図である。
【図３】図３は、電子部品装着時の装着座標の高度の時系列的変化の模式図（その１）である。
【図４】図４は、電子部品装着時の装着座標の高度の時系列的変化の模式図（その２）である。
【図５】図５は、電子部品装着時の装着座標の高度の時系列的変化の模式図（その３）である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の基板振動検出装置、電子部品実装機の実施の形態について説明する。図１に、本実施形態の電子部品実装機の右側面図を示す。図２に、同電子部品実装機のブロック図を示す。なお、図１においては、モジュール３のハウジング３６を透過して示す。また、図１の枠ＩＩと、図２の枠ＩＩと、は対応している。
【００１０】
＜電子部品実装機の構成＞
まず、本実施形態の電子部品実装機の構成について説明する。電子部品実装機１は、ベース２と、モジュール３と、テープフィーダ（部品供給装置）４と、デバイスパレット５と、基板振動検出装置６と、制御装置７と、を備えている。
【００１１】
ベース２は、工場のフロア（図略）に配置されている。モジュール３は、ベース２に搭載されている。モジュール３は、基板搬送装置３０と、ＸＹロボット３１と、装着ヘッド３２と、基板昇降装置３５と、ハウジング３６と、を備えている。
【００１２】
ハウジング３６は、モジュール３の外殻を構成している。基板搬送装置３０は、固定壁３００と、可動壁３０１と、基板搬送部３０２と、を備えている。固定壁３００と可動壁３０１とは、前後方向に対向している。可動壁３０１は、前後方向に移動可能である。すなわち、基板Ｂの搬送幅は変更可能である。基板搬送部３０２は、ベルトコンベアである。基板搬送部３０２は、前後一対のベルトを備えている。一方のベルトは固定壁３００の後面（内面）に、他方のベルトは可動壁３０１の前面（内面）に、各々、配置されている。一対のベルトは、各々、左右方向に延在している。一対のベルトは、基板Ｂを、左側（上流側）から右側（下流側）に、搬送可能である。
【００１３】
基板昇降装置３５は、固定壁３００と可動壁３０１との間に配置されている。基板昇降装置３５は、バックアップテーブル３５０と、バックアップピン３５１と、を備えている。バックアップテーブル３５０は、上下方向に移動可能である。バックアップピン３５１は、バックアップテーブル３５０の上面に配置されている。バックアップピン３５１は、基板Ｂを、下側から支持可能である。このため、基板昇降装置３５は、基板Ｂを、基板搬送部３０２から持ち上げることができる。
【００１４】
ＸＹロボット３１は、Ｙ（前後）方向スライダ３１０と、Ｘ（左右）方向スライダ３１１と、左右一対のＹ方向ガイドレール３１２と、上下一対のＸ方向ガイドレール３１３と、を備えている。左右一対のＹ方向ガイドレール３１２は、ハウジング３６の上壁下面に配置されている。Ｙ方向スライダ３１０は、左右一対のＹ方向ガイドレール３１２に、前後方向に摺動可能に取り付けられている。上下一対のＸ方向ガイドレール３１３は、Ｙ方向スライダ３１０の前面に配置されている。Ｘ方向スライダ３１１は、上下一対のＸ方向ガイドレール３１３に、左右方向に摺動可能に取り付けられている。
【００１５】
装着ヘッド３２は、Ｘ方向スライダ３１１に取り付けられている。このため、装着ヘッド３２は、ＸＹロボット３１により、前後左右方向に移動可能である。装着ヘッド３２の下側には、吸着ノズル３２０が取り付けられている。吸着ノズル３２０は、装着ヘッド３２に対して、下側に移動可能である。このため、吸着ノズル３２０は、前後、左右、上下、回転方向に移動可能である。Ｙ方向スライダ３１０はＹ軸モータ３１０ａにより、Ｘ方向スライダ３１１はＸ軸モータ３１１ａにより、吸着ノズル３２０はＺ（上下）軸モータ３２０ａにより、各々駆動される。
【００１６】
基板振動検出装置６は、レーザセンサ６０と、制御装置７（電子部品実装機１の制御装置７と兼用）と、を備えている。レーザセンサ６０は、装着ヘッド３２と共に、Ｘ方向スライダ３１１に取り付けられている。レーザセンサ６０は、吸着ノズル３２０の後側に配置されている。レーザセンサ６０は、ＸＹロボット３１により、装着ヘッド３２と共に、前後左右方向に移動可能である。
【００１７】
レーザセンサ６０は、投光器６００と、受光器６０１と、を備えている。投光器６００は、基板Ｂにおける電子部品Ｐの装着座標Ａ（吸着ノズル３２０の真下に設定される）に対して、レーザ光を投光可能である。受光器６０１は、投光されたレーザ光の反射光を、受光可能である。
【００１８】
制御装置７は、入出力インターフェイス７０と、演算部７１と、記憶部７２と、を備えている。入出力インターフェイス７０は、レーザセンサ６０に接続されている。また、入出力インターフェイス７０は、駆動回路（図略）を介して、Ｘ軸モータ３１１ａ、Ｙ軸モータ３１０ａ、Ｚ軸モータ３２０ａに、接続されている。
【００１９】
デバイスパレット５は、ハウジング３６の前側に装着されている。テープフィーダ４は、デバイスパレット５に装着されている。吸着ノズル３２０は、テープフィーダ４から電子部品Ｐを取り出し、基板Ｂの装着座標Ａに装着する。
【００２０】
＜電子部品実装機の動き＞
次に、本実施形態の電子部品実装機の動きについて説明する。生産ライン（図略）には、複数の電子部品実装機１が、左右方向に並置されている。複数の電子部品実装機１は、各々、自身に割り当てられた電子部品Ｐを、基板Ｂの所定の装着座標Ａに装着する。まず、任意の電子部品実装機１の制御装置７は、基板搬送装置３０を駆動し、左側（上流側）の対基板作業機から、基板Ｂを搬入する。次に、制御装置７は、基板昇降装置３５を駆動し、基板Ｂを所定の装着高度まで持ち上げる。続いて、制御装置７は、ＸＹロボット３１、装着ヘッド３２を駆動し、吸着ノズル３２０を用いて、テープフィーダ４から基板Ｂの装着座標Ａまで電子部品Ｐを搬送し、当該装着座標Ａに電子部品Ｐを装着する。自身に割り当てられた電子部品Ｐの装着が完了したら、制御装置７は、基板昇降装置３５を駆動し、基板Ｂを下降させる。その後、制御装置７は、基板搬送装置３０を駆動し、右側（下流側）の対基板作業機に、基板Ｂを払い出す。
【００２１】
＜基板振動検出装置の動き＞
次に、本実施形態の基板振動検出装置の動きについて説明する。上述した電子部品実装機１の一連の動きのうち、吸着ノズル３２０が基板Ｂの装着座標Ａに電子部品Ｐを装着する動きに着目する。
【００２２】
電子部品装着時においては、吸着ノズル３２０が下降し、吸着ノズル３２０に吸着された電子部品Ｐが、基板Ｂの上面に当接する。続いて、電子部品Ｐを基板Ｂに残して、吸着ノズル３２０が上昇する。
【００２３】
この際、図２に点線で示すように、基板Ｂが振動してしまう場合がある。なお、振動の状況は、装着座標Ａに装着した電子部品Ｐの種類（質量、形状、大きさなど）、当該電子部品Ｐ以前に基板Ｂに装着済みの電子部品Ｐの数、装着座標、種類、基板昇降装置３５による基板Ｂの支持位置などにより、変動する。基板Ｂが振動すると、装着座標Ａの高度が上下方向に変化する。このため、装着座標Ａに装着された電子部品Ｐの上面の高度も上下方向に変化する。ここで、電子部品Ｐの上面には、レーザ光が照射されている。したがって、電子部品Ｐの上面の高度が上下方向に変化すると、受光器６０１の受光素子（図略）におけるレーザ光の反射光の結像位置も変化する。当該結象位置の変化に関する信号は、受光器６０１から制御装置７に伝送される。制御装置７の演算部７１は、伝送された信号を基に、基板Ｂの振動、つまり装着座標Ａ（詳しくは、装着座標Ａに装着された電子部品Ｐ）の高度の時系列的変化を算出する。記憶部７２は、当該時系列的変化を記憶する。このようにして、本実施形態の基板振動検出装置６は、基板Ｂの振動を検出している。
【００２４】
＜作用効果＞
次に、本実施形態の基板振動検出装置、電子部品実装機の作用効果について説明する。本実施形態の基板振動検出装置６は、レーザセンサ６０と制御装置７とを備えている。このため、基板Ｂの振動、具体的には装着座標Ａの高度の時系列的変化を検出することができる。
【００２５】
また、レーザセンサ６０は、レーザ光を用いて、基板Ｂの振動を検出している。すなわち、レーザセンサ６０は、基板Ｂに接触することなく、基板Ｂの振動を検出している。このため、接触式の基板センサを用いて基板Ｂの振動を検出する場合（この場合も、本開示の実施形態に含まれる）と比較して、基板センサが基板Ｂに接触したことに起因する基板Ｂの振動を、抑制することができる。
【００２６】
また、レーザ光は指向性が高い。このため、レーザセンサ６０以外の非接触式の基板センサを用いて基板Ｂの振動を検出する場合（この場合も、本開示の実施形態に含まれる）と比較して、基板Ｂ上の所望の位置（例えば、電子部品Ｐ未装着の装着座標Ａ、基板Ｂの上面のうち装着座標Ａ以外の部分、装着座標Ａに装着済みの電子部品Ｐ、装着座標Ａ以外の装着座標に装着済みの電子部品Ｐ）の振動を、簡単に検出することができる。
【００２７】
また、レーザセンサ６０は、反射式センサである。このため、レーザセンサ６０が透過式センサである場合（この場合も、本開示の実施形態に含まれる）と比較して、レーザセンサ６０を小型化することができる。また、投光器６００と受光器６０１とを、相対的な距離を変えることなく、一体的に移動させることができる。
【００２８】
また、制御装置７の記憶部７２は、任意の電子部品Ｐと、当該電子部品Ｐ装着時の振動と、を関連付けて記憶することができる。図３に、電子部品装着時の装着座標の高度の時系列的変化の模式図（その１）を示す。図３に示すように、電子部品Ｐを装着すると、装着座標Ａの高度は、波状（例えば、正弦波状）に上下動する。また、上下動の振幅は、徐々に減衰する。記憶部７２は、電子部品Ｐと、装着座標Ａの高度の時系列的変化に関するデータ（図３に示す波形、波長Ｃ、振幅Ｄなど）と、を関連付けて記憶することができる。このため、電子部品Ｐごとに、装着作業をトレーサビリティ管理することができる。また、電子部品Ｐごとに、振動の特性（波形、波長Ｃ、振幅Ｄなど）を把握することができる。
【００２９】
また、制御装置７の記憶部７２は、任意の電子部品Ｐと、当該電子部品Ｐ装着時の振動と、当該電子部品Ｐの装着座標Ａと、を関連付けて記憶することができる。このため、電子部品Ｐ、装着座標Ａごとに、装着作業をトレーサビリティ管理することができる。また、電子部品Ｐ、装着座標Ａごとに、振動の特性を把握することができる。
【００３０】
また、制御装置７の演算部７１は、所定のしきい値よりも振動の振幅が小さくなるように、基板Ｂに対する電子部品Ｐの装着動作を制御することができる。図４に、電子部品装着時の装着座標の高度の時系列的変化の模式図（その２）を示す。前述したように、記憶部７２には、電子部品Ｐと、装着座標Ａの高度の時系列的変化に関するデータと、が関連付けられた状態で、記憶されている。演算部７１は、記憶部７２の当該記憶を参照して、Ｚ軸モータ３２０ａの出力を制御する。すなわち、演算部７１は、記憶部７２の当該記憶を参照して、電子部品装着時における吸着ノズル３２０の下降速度および上昇速度のうち少なくとも一方を調整する。このため、図４に示すように、振動の振幅を、所定のしきい値Ｅ以下になるように、調整することができる。したがって、基板Ｂに対する電子部品Ｐの装着精度を向上させることができる。このように、本実施形態の基板振動検出装置６によると、制御装置７が基板Ｂの振動を学習することにより、電子部品装着時における基板Ｂの振動を小さくすることができる。
【００３１】
また、基板振動検出装置６のレーザセンサ６０は、基板生産時において、継続的に基板Ｂの振動を監視している。すなわち、制御装置７は、基板Ｂの振動を継続的に学習している。このため、記憶部７２には、基板生産時間の経過に応じて、振動データ（基板Ｂの振動に関するデータ）が蓄積される。したがって、基板Ｂに対する電子部品Ｐの装着精度を向上させることができる。
【００３２】
また、制御装置７の演算部７１は、基板Ｂの振動を予測して、基板Ｂに対する電子部品Ｐの装着動作を制御することができる。図５に、電子部品装着時の装着座標の高度の時系列的変化の模式図（その３）を示す。前述したように、記憶部７２には、電子部品Ｐと、装着座標Ａの高度の時系列的変化に関するデータと、が関連付けられた状態で、記憶されている。演算部７１は、記憶部７２の当該記憶を参照して、Ｚ軸モータ３２０ａの出力を制御する。すなわち、演算部７１は、記憶部７２の当該記憶を参照して、電子部品装着のタイミングを調整する。具体的には、図５に示すように、時刻Ｆ１に、吸着ノズル３２０は装着座標Ａに電子部品Ｐを装着する。当該装着作業により、基板Ｂは、図５に示す波形で振動する。
【００３３】
ここで、仮に、時刻Ｇ１に、次の装着座標（装着座標Ａ付近の装着座標）に次の電子部品を装着する場合を想定する。この場合、基板Ｂは下降中である。このため、吸着ノズル３２０を当該装着座標に近づけようとしても、装着座標が吸着ノズル３２０から逃げてしまう。したがって、装着精度が低下してしまう。
【００３４】
また、仮に、時刻Ｇ２に、次の装着座標（装着座標Ａ付近の装着座標）に次の電子部品を装着する場合を想定する。この場合、基板Ｂは上昇中である。このため、吸着ノズル３２０を当該装着座標に近づけようとすると、装着座標が吸着ノズル３２０に向かってきてしまう。したがって、装着精度が低下してしまう。
【００３５】
この点、時刻Ｆ２に、次の装着座標（装着座標Ａ付近の装着座標）に次の電子部品を装着する場合、基板Ｂは、振動の上昇ピークに差し掛かっている。このため、基板Ｂは、ほぼ静止している。したがって、時刻Ｆ２に電子部品を装着すると、装着精度を向上させることができる。また、後述するように、時刻Ｆ４まで待ってから電子部品Ｐを装着する場合と比較して、基板Ｂの生産速度を向上させることができる。
【００３６】
また、時刻Ｆ３に、次の装着座標（装着座標Ａ付近の装着座標）に次の電子部品を装着する場合、基板Ｂは、振動の下降ピークに差し掛かっている。このため、基板Ｂは、ほぼ静止している。したがって、時刻Ｆ３に電子部品を装着すると、装着精度を向上させることができる。また、後述するように、時刻Ｆ４まで待ってから電子部品Ｐを装着する場合と比較して、基板Ｂの生産速度を向上させることができる。
【００３７】
また、時刻Ｆ４に、次の装着座標（装着座標Ａ付近の装着座標）に次の電子部品を装着する場合、基板Ｂの振動は収束している。このため、基板Ｂは、完全に静止している。したがって、時刻Ｆ４に電子部品を装着すると、装着精度を向上させることができる。また、前述の時刻Ｆ２、Ｆ３に電子部品Ｐを装着する場合と比較して、さらに装着精度を向上させることができる。
【００３８】
このように、本実施形態の基板振動検出装置６によると、基板Ｂの振動を予測して、基板Ｂに対する電子部品Ｐの装着動作を制御することができる。このため、装着精度を向上させることができる。
【００３９】
また、本実施形態の電子部品実装機１によると、レーザセンサ６０と吸着ノズル３２０とが、Ｘ方向スライダ３１１、装着ヘッド３２を介して、一体化されている。すなわち、レーザセンサ６０と吸着ノズル３２０とは、相対的な水平方向距離を変えることなく、一体的に水平方向に移動することができる。このため、装着座標Ａの振動を確実に検出することができる。
【００４０】
＜その他＞
以上、本開示の基板振動検出装置、電子部品実装機の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【００４１】
レーザセンサ６０のレーザ光の照射対象（振動検出対象）は、基板Ｂでもよい。また、電子部品Ｐでもよい。レーザ光の照射位置（振動検出位置）は、レーザ光の照射直後に電子部品Ｐを装着する装着座標Ａでも、その後に電子部品を装着する別の装着座標でもよい。また、照射位置は、装着座標でなくてもよい。例えば、上から見た場合の基板Ｂの重心でもよい。
【００４２】
レーザセンサ６０が基板Ｂの振動を監視するタイミングは特に限定しない。基板生産時において、常時、基板Ｂを監視してもよい。また、電子部品装着時だけ、基板Ｂを監視してもよい。
【００４３】
基板振動検出装置６は、電子部品Ｐの装着作業とは無関係の基板Ｂの振動を検出してもよい。基板振動検出装置６は、例えば、基板昇降装置３５が基板Ｂを移動させる際の、基板Ｂの振動を検出してもよい。また、基板振動検出装置６は、例えば、基板搬送装置３０が基板Ｂを移動させる際の、基板Ｂの振動を検出してもよい。基板振動検出装置６は、電子部品実装機１以外の対基板作業機に用いてもよい。対基板作業機としては、例えば、スクリーン印刷機、基板外観検査装置、リフロー炉などが挙げられる。
【００４４】
生産ラインに、複数の対基板作業機が並んでいる場合、上流側の対基板作業機の基板振動検出装置６の振動データ（基板Ｂの振動に関するデータ）を、下流側の対基板作業機の基板振動検出装置６に、伝送してもよい。この場合、下流側の対基板作業機の基板振動検出装置６は、受け取った振動データを用いて、基板Ｂに所定の処理（例えば、基板Ｂの検査、電子部品Ｐの装着）を行ってもよい。
【００４５】
基板センサの種類は特に限定しない。非接触式センサ（例えば、超音波センサ、カメラ）でも、接触式センサでもよい。レーザセンサ６０の種類は特に限定しない。反射式（正反射式、拡散反射式）でも、透過式でもよい。透過式のレーザセンサ６０を用いる場合、例えば、基板Ｂを挟んで、前後方向一方に投光器６００を、前後方向他方に受光器６０１を、各々配置してもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１：電子部品実装機、２：ベース、３：モジュール、４：テープフィーダ、５：デバイスパレット、６：基板振動検出装置、７：制御装置、３０：基板搬送装置、３１：ＸＹロボット、３２：装着ヘッド、３５：基板昇降装置、３６：ハウジング、６０：レーザセンサ、７０：入出力インターフェイス、７１：演算部、７２：記憶部、３００：固定壁、３０１：可動壁、３０２：基板搬送部、３１０：Ｙ方向スライダ、３１０ａ：Ｙ軸モータ、３１１：Ｘ方向スライダ、３１１ａ：Ｘ軸モータ、３１２：Ｙ方向ガイドレール、３１３：Ｘ方向ガイドレール、３２０：吸着ノズル、３２０ａ：Ｚ軸モータ、３５０：バックアップテーブル、３５１：バックアップピン、６００：投光器、６０１：受光器、Ａ：装着座標、Ｂ：基板、Ｃ：波長、Ｄ：振幅、Ｅ：しきい値、Ｐ：電子部品
【図１】
2019123546.tif 000003
【図２】
2019123546.tif 000004
【図３】
2019123546.tif 000005
【図４】
2019123546.tif 000006
【図５】
2019123546.tif 000007
【国際調査報告】
2019123546.tif 000008
2019123546.tif 000009
2019123546.tif 000010
2019123546.tif 000011