(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板自動処理装置を構成する装置本体側に取り付けて位置固定される取付け用ベース板と、該取付け用ベース板の上下方向に離間配置されたベルト車にタイミングベルトを巻き掛けてモータにより駆動制御される駆動手段と、前記タイミングベルト側に対するカメラの着脱と、被処理基板との関係で定まる適位置に静止させた状態での前記取付け用ベース板側に対する前記カメラの着脱との交互切り替えを可能に配設されたクランプ部材を備える位置決め手段と、前記タイミングベルト側に対する作業ヘッドの着脱と、静止させた状態での前記取付け用ベース板側への前記作業ヘッドの着脱との交互切り替えを可能に配設されたクランプ部材を備えて、前記カメラが前記適位置にて取得した位置情報に基づき前記タイミングベルトが駆動制御されて前記被処理基板の作業ポイントに対し前記作業ヘッドで所定の作業を行わせる自動処理手段とで作業用ユニットを構成し、これら位置決め手段と自動処理手段とは、その一方が前記タイミングベルト側に位置固定されて昇降する際に、他方が取付け用ベース板側に位置固定された静止状態となるように交互の切り換え動作を可能にして各別に配置したことを特徴とする被処理基板のための位置決め自動処理機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラを利用して被処理基板の高さ方向での正確な位置情報を取得し、この位置情報に基づいて被処理基板に対し所定の自動処理を行えるようにした被処理基板のための位置決め自動処理機構に関する技術である。
【０００２】
【従来の技術】
従来より基板検査機や部品実装機などの基板自動処理装置においては、被処理基板のための位置決め自動処理機構が配設されている。図４と図５とは、従来からある基板自動処理装置を部品実装機を例に示したものであり、このうちの図４は、カメラのレンズの焦点をカメラ全体を昇降させて合わせるようにした位置決め自動処理機構を、図５は、カメラのレンズの焦点をオートフォーカス方式で合わせるようにした位置決め自動処理機構をそれぞれ示す。
【０００３】
このうち、図４には、下方に向けられたレンズを備えるカメラ２ａと、該カメラ２ａを上下方向に昇降させる昇降駆動部２ｂと、該昇降駆動部２ｂに対し制御された駆動力を付与するモータ２ｃとからなるカメラ側ユニット２と、マウント作業時に被処理基板Ｐに部品を実装するために必要なマウントヘッド部３ａと、該マウントヘッド部３ａを上下方向に昇降させる昇降駆動部３ｂと、該昇降駆動部３ｂに対し制御された駆動力を付与するモータ３ｃとからなる作業側ユニット３との組合せで被処理基板Ｐのための位置決め自動処理機構１が示されている。
【０００４】
また、図５には、オートフォーカス用のモータ６ａと、該モータ６ａによる自動的な焦点調整を自在にそのレンズ面を下方に向けたレンズ６ｂを備えるカメラ６ｃとからなるカメラ側ユニット６と、マウント作業時に被処理基板Ｐに部品を実装するために必要なマウントヘッド部７ａと、該マウントヘッド部７ａを上下方向に昇降させる昇降駆動部７ｂと、該昇降駆動部７ｂに対し制御された駆動力を付与するモータ７ｃとからなる作業側ユニット７との組合せで被処理基板Ｐのための位置決め自動処理機構５が示されている。
【０００５】
また、上記従来例においては、被処理基板Ｐを定置した図示しないテーブルをｘ−ｙ方向での可動側としたり、あるいは前記テーブル側を位置固定して位置決め自動処理機構１，５をｘ−ｙ方向での可動側とすることにより必要な処理作業が行われていた。
【０００６】
上記従来例においては、カメラ側ユニット２，６と作業側ユニット３，７とのｘ−ｙ方向での位置関係は事前に算出されており、搬入された被処理基板Ｐに付されている基準マークＭの中心の位置データをカメラ２ａ，６ｃにより取り込んで画像処理することにより、当該被処理基板Ｐとカメラ２ａ，６ｃとの位置関係が算出され、その算出データに基づき被処理基板Ｐと作業側ユニット３，７との位置関係が求められるようになっていた。
【０００７】
このため、作業側ユニット３，７は、それぞれのマウントヘッド部３ａ，７ａを被処理基板Ｐの所定位置に移動させて部品を実装させることができることになる。
【０００８】
ところで、被処理基板Ｐの種類が異なるごとにその厚さも変化することから、テレセントリック系レンズが使用できない場合やレンズの倍率が大きい場合などにおいては、カメラ２ａ，６ｃのピントがぼけてしまうことになる。
【０００９】
このような場合におけるピント合わせ手法としては、被処理基板Ｐの厚さとカメラ２ａ，６ｃの位置もしくはレンズの焦点距離との関係との理論データに基づいて行う方法や、実際に画像処理を行って最適位置を探し出し、カメラ２ａ，６ｃの位置や焦点距離をこの最適位置に変更する方法などがある。
【００１０】
つまり、図４に示す位置決め自動処理機構１によるピント合わせは、カメラ側ユニット２におけるモータ２ｃを駆動してカメラ２ａを昇降させてレンズの位置を定めることにより、図５に示す位置決め自動処理機構５によるピント合わせは、カメラ側ユニット６におけるオートフォーカス用のモータ６ａを駆動してレンズ６ｂの焦点距離を変えることにより、それぞれが行われることになる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図４に示す位置決め自動処理機構１による場合には、部品点数が多くなってコスト高となるばかりでなく、そのためのスペースも広く確保しなければならなくなる不都合があった。
【００１２】
また、図５に示す位置決め自動処理機構５による場合には、レンズ６ｂ自体が高価であるほか、レンズ６ｂのサイズも大きくなってスペース的に窮屈になるなどの不具合があった。さらに、オートフォーカス機能に由来するレンズ６ｂの耐振動性やモータ６ａの寿命などの耐久性が問題になるほか、精度に直結する再現性に問題が生ずるおそれがあった。
【００１３】
本発明は、従来技術にみられた上記課題に鑑み、全体構成の簡素化と一体化とを実現してコストの低減と耐久性の向上とを図ることができる被処理基板のための位置決め自動処理機構を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成すべくなされたものであり、基板自動処理装置を構成する装置本体側に取り付けて位置固定される取付け用ベース板と、該取付け用ベース板の上下方向に離間配置されたベルト車にタイミングベルトを巻き掛けてモータにより駆動制御される駆動手段と、前記タイミングベルト側に対するカメラの着脱と、被処理基板との関係で定まる適位置に静止させた状態での前記取付け用ベース板側に対する前記カメラの着脱との交互切り替えを可能に配設されたクランプ部材を備える位置決め手段と、前記タイミングベルト側に対する作業ヘッドの着脱と、静止させた状態での前記取付け用ベース板側への前記作業ヘッドの着脱との交互切り替えを可能に配設されたクランプ部材を備えて、前記カメラが前記適位置にて取得した位置情報に基づき前記タイミングベルトが駆動制御されて前記被処理基板の作業ポイントに対し前記作業ヘッドで所定の作業を行わせる自動処理手段とで作業用ユニットを構成し、これら位置決め手段と自動処理手段とは、その一方が前記タイミングベルト側に位置固定されて昇降する際に、他方が取付け用ベース板側に位置固定された静止状態となるように交互の切り換え動作を可能にして各別に配置したことに構成上の特徴がある。
【００１５】
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一例を示す概略説明図であり、そのうちの（ａ）は正面図を、（ｂ）は右側面図をそれぞれ示す。
【００１７】
同図によれば、被処理基板Ｐのための位置決め自動処理機構１１は、モータ２３により上下方向に駆動制御される駆動手段２２と、被処理基板Ｐとの関係で定まる適位置に駆動手段２２を介して昇降制御される位置決め手段３２と、該位置決め手段３２が上記適位置にて取得した位置情報に基づき駆動手段２２が駆動制御されて被処理基板Ｐの作業ポイントへの移動を自在に昇降制御される自動処理手段５２とを取付け用ベース板１３に具備させてなる作業用ユニット１２として構成されている。
【００１８】
このうち、取付け用ベース板１３は、適宜の表面積と厚さとを備えた金属材や合成樹脂材により形成されており、垂直方向に一側表面１４ａと他側表面１４ｂとからなる板面１４を向けた配置関係のもとで、基板自動処理装置の図示しない装置本体の適宜部位に固定配置される。
【００１９】
また、駆動手段２２は、回転軸２３ａが取付け用ベース板１３の他側表面１４ｂと直交する方向で突出する配置関係でその一側表面１４ａ側に配設されるモータ２３と、該モータ２３の回転軸２３ａに強制回転を自在に連結されて取付け用ベース板１３の他側表面１４ｂ側に配設される原動側歯付きのベルト車２４と、該原動側歯付きのベルト車２４の下方に所定間隔をおいて同じく他側表面１４ｂ側に回転自在に配設される従動側歯付きのベルト車２５と、これらベルト車２４とベルト車２５との間に巻き掛けられるタイミングベルト２６とで形成されている。
【００２０】
位置決め手段３２は、レンズ３４のレンズ面３４ａを下方に向けたカメラ３３と、該カメラ３３のタイミングベルト２６を介しての昇降と、静止させた状態での位置固定とを電磁弁等のスイッチング手段を介して自在としたエアシリンダ構造のクランプ部材３５とで形成されている。
【００２１】
この場合、該クランプ部材３５は、図１（ａ）に示されているタイミングベルト２６との間の着脱を自在に配設される昇降側クランプ部３７と、図１（ｂ）に示されている取付け用ベース板１３との間の着脱を自在に配設される位置固定側クランプ部４４との組合せにより構成されている。
【００２２】
このうち、昇降側クランプ部３７は、図２に詳しく示されているように、取付け用ベース板１３の他側表面１４ｂにあってタイミングベルト２６の外方に位置する適宜長さ方向に沿わせて固着されるリニアガイド３８と、カメラ３２が取り付けられてリニアガイド３８を介しての昇降を自在に配設される一側アクチュエータ３９と、該アクチュエータ３９にロッド４０を介して進退自在に付設される押圧片４１と、同じくアクチュエータ３９からタイミングベルト２６の噛合面２７側に回り込むように延設されて押圧片４１との間で挟持力を発揮する支片部４２とで形成されている。
【００２３】
また、位置固定側クランプ部４４は、図３に詳しく示されているように、一側アクチュエータ３９に取り付けられて取付け用ベース板１３に固着されたリニアガイド３８を介して昇降自在に配設される他側アクチュエータ４５と、取付けベース板１３の一側表面１４ａ側に回り込むように屈曲形成されてアクチュエータ４５にロッド４６を介して進退自在に付設される押当て片４７とで形成されている。
【００２４】
一方、自動処理手段５２は、作業用ヘッド面５４を下方に向けた作業ヘッド５３と、該作業ヘッド５３のタイミングベルト２６を介しての昇降と、静止させた状態での位置固定とを電磁弁等のスイッチング手段を介して自在としたクランプ部材５５とで形成されている。なお、図示例では、作業ヘッド５２が部品を実装するためのマウントヘッドである場合が示されているが、点接触させる１本以上のプローブピンや面接触させる導通部材からなる検査ヘッドにより作業ヘッド５２を形成することもできる。
【００２５】
この場合、該クランプ部材５５は、図１（ａ），（ｂ）に示されているようにタイミングベルト２６との間の着脱を自在に配設される昇降側クランプ部５６と、取付け用ベース板１３との間の着脱を自在に配設される位置固定側クランプ部６３との組合せにより構成されている。
【００２６】
このうち、昇降側クランプ部５６は、図１（ａ）に示す位置決め手段３２の側の昇降側クランプ部３７と同様に、取付け用ベース板１３に固着されるリニアガイド５７と、作業ヘッド５３が取り付けられて昇降自在に配設される一側アクチュエータ５８と、該アクチュエータ５８にロッド５９を介して進退自在に付設される押圧片６０と、同じくアクチュエータ５８からタイミングベルト２６の噛合面２７側に回り込むように延設されて押圧片６０との間で挟持力を発揮する支片部６１とで形成されている。
【００２７】
また、位置固定側クランプ部６３は、図３に示す位置固定側クランプ部４４と同様に、一側アクチュエータ５８に取り付けられて昇降自在に配設される他側アクチュエータ６４と、取付けベース板１３の一側表面１４ａ側に回り込むように屈曲形成されて他側アクチュエータ６４にロッド６５を介して進退自在に付設される押当て片６６とで形成されている。
【００２８】
次に、上記構成からなる本発明の作用を図１に示す位置決め手段３２の作動時を例に説明すれば、従前の被処理基板Ｐとは厚さが異なる新規の被処理基板Ｐが基板実装機の装置本体内に定置される。
【００２９】
このとき、位置決め手段３２は、そのカメラ３３が被処理基板Ｐの例えば図４と図５とに示されている基準マークＭの中心位置を撮像して所定の画像処理を施すことで、ピントのぼけの有無を確認する。
【００３０】
かくして、カメラ３３のピントがぼけていると判別された場合には、昇降側クランプ部３７の側を作動させることにより、支片部４２に対しタイミングベルト２６を介在させた状態で押圧片４１を押し付けてタイミングベルト２６に挟着してこれと一体化させる。
【００３１】
このとき、位置決め手段３２の位置固定側クランプ部４４と自動処理手段５２の側の昇降側クランプ部５６とは非作動のフリー状態に、自動処理手段５２の側の位置固定側クランプ部６３は図１（ｂ）に示されているように押当て片６６を介して取付け用ベース板１３の側に位置固定して支持された作動状態となっている。
【００３２】
したがって、カメラ３３は、図１（ａ）に示すようにタイミングベルト２６の動きに従動させることができ、これによりピントがぼけない最適位置へとカメラ３３を昇降させてピント合わせを行うことができる。この場合におけるピント合わせの方法は、あらかじめ画像処理によりモデルパターンを登録しておき、この登録されたモデル画素面積と最も近く、かつ、ピントがシャープになるようにカメラ３３を昇降移動させながら画像処理を行って最適位置を算出することにより行われる。
【００３３】
このようにして被処理基板Ｐとの関係で定まるカメラ３３の最適位置にカメラ３３を配置した後は、位置固定側クランプ部４４の側を作動させて位置決め手段３２の側を図３示す押当て片４７を介して取付け用ベース板１３の側に位置固定して支持させる。その後、昇降側クランプ部３７を非作動のフリー状態とすることにより、タイミングベルト２６への挟着状態を解除する。
【００３４】
しかる後、自動処理手段５２の側の昇降側クランプ部５６の側を作動させることにより、支片部６１に対しタイミングベルト２６を介在させた状態で押圧片６０を押し付けてタイミングベルト２６に挟着してこれと一体化させる。
【００３５】
このとき、位置決め手段３２の昇降側クランプ部３７と自動処理手段５２の側の位置固定側クランプ部６３とは非作動のフリー状態に、位置決め手段３２の側の位置固定側クランプ部４４は図１（ｂ）に示されているように押当て片４７を介して取付け用ベース板１３の側に位置固定して支持された作動状態となっている。
【００３６】
しかも、このときは、被処理基板Ｐに付されている基準マークＭの中心の位置データがカメラ３３により既に取り込まれ、所定の画像処理が施されているので、当該被処理基板Ｐとカメラ３３との位置関係が算出され、その算出データに基づき被処理基板Ｐと自動処理手段５２との位置関係を求めることができる。
【００３７】
したがって  自動処理手段５２は、その作業用ヘッド面５４を被処理基板Ｐの作業ポイントである実装ポイントへと正確に移動させることにより、被処理基板Ｐに対し部品を実装することができる。
【００３８】
つまり、本発明によれば、位置決め手段３２と自動処理手段５２とは、それぞれの駆動源として同じ駆動手段２２を共用して作動させることができるので、用いるモータ２３も１個で足りることになる。
【００３９】
したがって、部品点数を少なくして全体コストの低減に寄与させることができ、さらには省スペース化をも実現することができるほか、位置決め手段３２を構成するカメラ３３としてサイズが大きくなるモータ内蔵のレンズを備えていない小型のものを用いることができ、耐久性の向上と再現性の維持にも有効に寄与させることができる。
【００４０】
なお、以上は、本発明の好適例について述べたものであり、その実施に際しては上述した内容に限定されるものではない。例えば、クランプ部材３５，５５は、エアシリンダ構造のアクチュエータに代え機械的に構成して挟持力を付与できる適宜の構造のものを採用することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上に述べたように本発明によれば、位置決め手段と自動処理手段との駆動源を共用することができるので、位置決め自動処理機構を１個のモータで駆動させることができ、部品点数を少なくして全体コストの低減と省スペース化との実現に有効に寄与させることができる。
【００４２】
しかも、位置決め手段を構成しているカメラは、内蔵モータなしのレンズを備えているものを用いることができ、それだけ位置決め手段内の機構を簡素化することができるので、耐久性の向上と再現性の維持の向上とにも有効に寄与させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一例を示す概略説明図であり、そのうちの（ａ）は正面図を、（ｂ）は右側面図をそれぞれ示す。
【図２】  本発明においてクランプ部材を構成している昇降側クランプ部の構成例を示す要部斜視図。
【図３】  本発明においてクランプ部材を構成している位置固定側クランプ部の構成例を示す要部斜視図。
【図４】  従来から採用されている位置決め自動処理機構の一例を被処理基板との関係で示す説明図。
【図５】  従来から採用されている位置決め自動処理機構の他例を被処理基板との関係で示す説明図。
【符号の説明】
１，５  位置決め自動処理機構
２，６  カメラ側ユニット
２ａ，６ｃ  カメラ
２ｂ  昇降駆動部
２ｃ，６ａ  モータ
６ｂ  レンズ
３，７  作業側ユニット
３ａ，７ａ  作業ヘッド部
３ｂ，７ｂ  昇降駆動部
３ｃ，７ｃ  モータ
１１  位置決め自動処理機構
１２  作業用ユニット
１３  取付け用ベース板
１４  板面
１４ａ  一側表面
１４ｂ  他側表面
２２  駆動手段
２３  モータ
２３ａ  回転軸
２４  ベルト車
２５  ベルト車
２６  タイミングベルト
２７  噛合面
３２  位置決め手段
３３  カメラ
３４  レンズ
３４ａ  レンズ面
３５，５５  クランプ部材
３７，５６  昇降側クランプ部
３８，５７  リニアガイド
３９，５８  一側アクチュエータ
４０，５９  ロッド
４１，６０  押圧片
４２，６１  支片部
４４，６３  位置固定側クランプ部
４５，６４  他側アクチュエータ
４６，６５  ロッド
４７，６６  押当て片
５２  自動処理手段
５３  作業ヘッド部
５４  作業用ヘッド面
Ｍ  基準マーク
Ｐ  被処理基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0004503189.tif 000005
【図５】
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