JP2006173606A - ピック・アンド・プレイスマシーン用の非接触インタフェース - Google Patents

Abstract

【課題】 ピック・アンド・プレイス電子組立装置において利用されるフィーダまたはフィーダカートを制御する装置及び方法を提供する。
【解決手段】 ピック・アンド・プレイスマシーン２０1と、ピック・アンド・プレイスマシーン補助装置２０８と、前記ピック・アンド・プレイスマシーン補助装置の制御システム２０７との物理的接続を有する第１送受信モジュール２０５と、前記ピック・アンド・プレイスマシーンの制御システム、または第２ピック・アンド・プレイスマシーン補助装置との物理的接続を有する第２光送受信モジュール２０４とから構成されるＳＭＴシステムであって、前記第１光送受信モジュール２０５は、前記第２光送受信モジュール２０４と非接触接続により接続されるシステムにより解決される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、一般に表面実装マシーン及びその補助装置のシステムの制御に関し、より詳細には、フィーダ交換システムまたはフィーダと表面実装マシーンとの間の制御システムインタフェースのためのシステム及び方法に関する。

表面実装技術（ＳＭＴ）は、プリントされた回路ボード（ＰＣＢ）を当該ボードの表面上にコンポーネントを実装することにより構成するのに用いられる。市販のピック・アンド・プレイスマシーンは、通常はしばしばコンピュータ制御によりＳＭＴプロセスを自動化し、コンポーネントがＰＣＢ上の各自の適切な位置に配置されることを確実にするのに利用される。

フィーダは、ＰＣＢ上に表面実装可能なコンポーネントを配置するピック・アンド・プレイスマシーンのピックアップヘッドにコンポーネントを供給するのに用いられる。フィーダ装置は、マイクロプロセッサにより制御されるようにしてもよく、特に機械的または空気圧コンベア、空気圧シリンダ、空気圧バルブまたは電気モータを利用して、フィーダ装置からピックアップヘッドにコンポーネントを移動する。

多数のタイプのフィーダが利用可能であり、特にピック・アンド・プレイスマシーン及び取り扱われるコンポーネントの仕様に応じて利用されるかもしれない。テープ、スティック、バルク及びトレイフィーダが、通常のタイプである。テープフィーダでは、例えば、コンポーネントはテープ上に載置され、テープがフィーダを通過するときにピック・アンド・プレイスマシーンにリリースされる。スティックフィーダは、スティックやチューブを振動させることにより、あるいは、圧縮空気を送出し、スティックやチューブからコンポーネントをスライドさせ、それを所望の方向に送り出すことにより、スティックやチューブからコンポーネントをリリースする。

フィーダ補助品やＰＣＢ上に実装されるコンポーネントは、カートやトロリー上に置かれてもよい。フィーダ交換システム（ＦＥＳ）は、例えばしばしば、特にコンポーネントの補充品をフィーダフィーダに自動補充することにより、フィーダのシームレスな統合を表面実装マシーンに提供するよう設計されたフィーダ交換カート、トロリー及び他の装置を有する。次の生産ラインのためのコンポーネントが用意され、生産ラインの終わりでピック・アンド・プレイスマシーンに迅速に接続される場合、生産ライン間の時間は分単位で短縮されるかもしれない。

多数の市販されているフィーダ、ＦＥＳ及び他の補助品は、例えばフィーダに関しては、クリアランス、ピックポイント位置及び実装デザイン間の相違、特にＦｕｊｉ、Ｐａｎａｓｏｎｉｃ、Ｓａｎｙｏ、Ｓｉｅｍｅｎｓ、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ、Ｚｅｖａｔｅｃｈ、ＴＤＫ、Ｐｈｉｌｉｐｓ、Ｑｕａｄ、Ｉｎｔｅｌｌｉｐｌａｃｅ、Ｓａｍｓｕｎｇ、Ｍａｍｉｙａ、Ｔｅｎｒｙｕなどのメーカーからのピック・アンド・プレイス装置のより一般的なモデルの間の相違に対応できるように、ピック・アンド・プレイスマシーンの多数の各種モデルに適応可能である。

しかしながら現在、制御及び動作データは、電気的接触または他の物理的接続を介し、表面実装マシーンとそれらの補助装置との間で転送されている。

ＷＯ０１０３４８９Ａ１では、固定された格子パターンやラスタにおける情報を送信するのに必要なケーブル接続を回避するため、光導波路や光送受信機が、ピック・アンド・プレイスマシーンの制御ユニットとフィーダユニットの制御ユニットとの間の通信リンクとして用いられる。フィーダは、双方向バスとして機能する光導波路上の任意の位置に接続されてもよい。

非接触型光データ通信システムが、通信及びデータ処理においてよく知られている。例えば、Ｓａｎｄｅｒｓらによる米国特許第３，７０５，９８６号は、光送受信ユニットのペアが無線通信ラインを介しコンピュータ装置間をリンクさせるようなパルス変調赤外線または光ビームを用いたポイント間デジタルデータ送信システムを開示している。

Ｋａｎｏらによる米国特許第６，３５３，６９３号は、ピック・アンド・プレイスマシーン内部で用いられる非接触光接続を開示している。一対の光カプラが、電子コンポーネント実装装置のスリップリングユニットのロータとステータとの間に、ステータ側回路とロータ側回路の間の双方向通信を実行するため配置される。

非接触インタフェースは、ＲＦ信号を用いて実現されてもよい。フィーダ補助品のシリアル番号を近接ＲＦ送信によりピック・アンド・プレイスマシーンの制御系に送信するため、例えば、ヤマハＩＭによる無線周波数識別タグが用いられる。

参照することによりここに含まれる２００４年２月１８日に出願された米国特許出願第６０／５４５，４４０号は、無線通信ユニットを有するフィーダカートを開示している。当該ピック・アンド・プレイスマシーンは、フィーダの動作を制御するため、無線ネットワークを介しコマンドを送信する。カートは、無線通信ユニット及び無線ネットワークを介しフィーダに関するデータをピック・アンド・プレイスマシーンに送信する。

小型で２０〜３０ｃｍのリンク距離を有するＡｇｉｌｅｎｔ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓのＨＳＤＬ−３２００赤外線送受信モジュールなどのＲＦや光カップリングなどの非接触カップリングを用いた送受信モジュールが、通常は利用可能であり、容易にＳＭＴへの利用に適応される。

従来のフィーダ及び他のピック・アンド・プレイスマシーン補助装置に関する第１の問題点は、これらフィーダ機構のコントローラが、許容レベルの機能性のため、導波路やケーブルにより機械的に接続される必要があるということである。ケーブルは１つの表面実装マシーンまたはフィーダに対して６０本もの信号ラインを搬送しているかもしれない。特にケーブルは、特定のフィーダ装置と特定のプレイスメント装置と適合する必要がある。物理的な電気接触の物理的構成は、例えば、各種タイプのフィーダ／フィーダカートとピック・アンド・プレイスマシーンとの間で一意的なものとなっている。
ＷＯ０１０３４８９Ａ１ 米国特許第３，７０５，９８６号 米国特許第６，３５３，６９３号 米国特許出願第６０／５４５，４４０号

以上より、表面実装マシーン及びその補助装置の動作中にケーブルを接続、切断及び再接続することを不要にするため、フィーダ機構と各種ピック・アンド・プレイスマシーンとを自動的にインタフェースをとる効率的かつ効果的な手段を有することが高く望まれる。

従って、非接触通信を用いて、ピック・アンド・プレイスマシーンと共に用いられるピック・アンド・プレイス組立マシーン、フィーダ、フィーダカート及び他の補助装置との間においてデータを送信するための方法を提供することが望まれる。

また、ピック・アンド・プレイスマシーンとフィーダ、フィーダカートまたは他の補助ヒントを接続するケーブルを必要とすることなく、それらの間のデータ転送を行う装置を提供することが望まれる。

さらに、異なるタイプのフィーダ、フィーダカート及びピック・アンド・プレイスマシーンとの間の汎用的インタフェースを実現する構成及び方法を提供することが望まれる。

本発明の上記及び他の課題は、ここで開示されるピック・アンド・プレイスマシーン、フィーダ、フィーダカート、ＦＥＳまたはピック・アンド・プレイス電子組立装置と共に利用される他の補助装置との間でデータを転送するための非接触通信リンクを用いた方法及び装置により実現される。本方法は、ＲＦや光送受信機などのリンクを利用し、非接触インタフェース、すなわち、放射エネルギービーム、好ましくは、ＲＦ放射、可視光線、赤外線を介しフィーダ、フィーダカート及び／またはＦＥＳとピック・アンド・プレイスマシーンとの間のデータを転送する物理的接触を必要としない。当該データは、フィーダトリガー信号、フィーダ準備信号、コンポーネントＩＤ及びコンポーネント使用情報を有するものであってもよい。

本発明は、例えば、フィーダからフィーダカート、フィーダカートからメインマシーンなどへ信号を転送する非接触型の一般化された方法を提供する。

図１は、ピック・アンド・プレイスマシーンとＦＥＳとの間の典型的なケーブル接続を示す概略図である。ピック・アンド・プレイスマシーン制御システム１０２のＩ／Ｏコンバータ１１０は、いくつかのリード１１１により第１スティックフィーダコントロール１１３のソレノイドバルブ１１２に物理的に接続されている。他のリードが同様にして、第２スティックフィーダコントロール１１４、第３スティックフィーダコントロール１１５及び第４スティックフィーダコントロール１１６に接続される。ＦＥＳは、ＦＥＳフィーダスティックコントロールＡＳＩＣ１１７を有するＦＥＳ制御システム１０７を有する。ＦＥＳは、各フィーダタイプに固有のものである。ＦＥＳ制御システム１０７は、ピック・アンド・プレイスマシーンのフィーダの動作を制御し、フィーダからデータを抽出する。

図１に示されるユニット間でやりとりされるデータ量は、比較的小さなものである。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、ＳＭＹシステムのパーツ間のデータのやりとりの増大をカバーすることが可能である。

本発明では、データフローは以下の通りである。すなわち、フィーダカートなどの補助装置を動作させるため、信号が実装装置からピック・アンド・プレイスマシーンに送信される。非接触型インタフェースの実装装置側のマルチプレクサが当該信号を符号化し、それをＲＦ、赤外線または可視光線などの非接触型送信手段を用いて送信機に送信する。当該信号は、非接触手段を介しカートに送信される。カートの受信機は、当該信号をデマルチプレクサに送信する。デマルチプレクサは、当該信号を復号化し、フィーダタイプに基づき、パーツを送り出すためフィーダ上の必要なバルブまたはソレノイドを動作させる。フィーダタイプの変更に伴い変更するシステムのパーツのみが、フィーダカート上のデマルチプレクサの後のセクションである。

図２において、非接触型光インタフェースを用いた本発明の一実施例が示される。ピック・アンド・プレイスマシーン２０１は、ＦＥＳ制御システム２０７を有するＦＥＳ２０８と光学的に接続されるピック・アンド・プレイスマシーン制御システム２０２を有する。ＦＥＳ２０８とピック・アンド・プレイスマシーン２０１との間のケーブル、導波路または他の物理的リンクを設けることなく、非接触型光インタフェース２０９を介しピック・アンド・プレイスマシーン光送受信モジュール２０４とＦＥＳ光送受信モジュール２０５との間の通信が行われる。

ピック・アンド・プレイスマシーン制御システム２０２は、典型的には１以上のマイクロプロセッサの制御の下、空気圧、水圧、空気または電気駆動モータ、ソレノイド及び同様の装置を用いた複雑なシステムである。

各光送受信モジュール２０４（２０５）は、他方の光送受信モジュール２０５（２０４）の対応する光検出器または光源との非接触型光カプラを構成するため、光送信機として機能する１以上の光ソースと光受信機として機能する１以上の光検出器を有する。光源は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）またはレーザであってもよい。光源は、典型的には可視光または赤外線などの放射エネルギーのパルスを送信するため、デジタルデータストリームにより変調される。検出器は、放射エネルギーパルスを受信し、デジタルデータストリームに変換することが可能な任意のタイプの光検出器であってもよい。

ピック・アンド・プレイス制御システム２０２とＦＥＳ制御システム２０７は、それぞれピック・アンド・プレイスマシーンインタフェースユニット２０３とＦＥＳインタフェースユニット２０６に接続される。

ピック・アンド・プレイスマシーンインタフェースユニット２０３のマルチプレクサは、ピック・アンド・プレイスマシーン制御システム２０２からの各種信号を、単一媒体を介した光送受信モジュール２０４への送信のため合成する。ピック・アンド・プレイスマシーンインタフェースユニット２０３のデマルチプレクサは、ピック・アンド・プレイスマシーン光送受信モジュール２０４から受信した多重化信号を、ピック・アンド・プレイスマシーン制御システム２０２に送信される一群の離散的データポイントに分離する。

ＦＥＳインタフェースユニット２０６は、ＦＥＳ制御システム２０７からの各種信号を単一媒体を介した光送受信モジュール２０５への送信のために合成するマルチプレクサ／デマルチプレクサを有する。ＦＥＳインタフェースユニット２０６のデマルチプレクサは、ＦＥＳ光送受信モジュール２０５から受信した多重化信号を、ＦＥＳ制御システム２０７のリレイ、ソレノイドバルブまたは他のコンポーネントに直接送信されるか、あるいはプロセッサに送信される一群の離散的データポイントに分離する。

あるいは、マルチプレクサ／デマルチプレクサは、光送受信モジュール２０４または送受信モジュール２０５の一部であってもよい。

ＦＥＳ制御システム２０７は、ピック・アンド・プレイスマシーンにコンポーネントをリリースするためのプログラマブル論理コントローラ（ＰＬＣ）、センサ及びシステムを有するようにしてもよい。しかしながら、ＦＥＳ制御システム２０７は、例えば、ＰＬＣや他のマイクロプロセッサベースコントローラなしに電気的及び電気機械的センサ及びインターロックのみを有するはるかにシンプルなものとすることも可能である。

フィーダ制御システム２０７は、例えば、空気出口を介した振動する空気圧によるコンポーネントの移動を可能にするソレノイドバルブを制御するコントローラを有し、これにより、１以上のコンポーネントをＰＣＢへの実装位置に配置することが可能となる。

第２実施例では、ピック・アンド・プレイスマシーン２０１が、フィーダと直接インタフェースをとる。フィーダは、典型的には、自己完結型の電気空気圧機械装置である。フィーダ動作サイクルは、各メーカーにより供給されるピック・アンド・プレイスマシーンと互換性を有するようＰＬＣにより調整可能である。フィーダ装置により実行されるステップシーケンスのタイミング決定と共に、ピック・アンド・プレイスマシーンのピックアップアラームとピックアップポイントとを合わせるためのフィーダの位置決定は、ピックアップアームの到着を検出する光センサからのデータなど、フィーダ制御システムのセンサからＰＬＣにより決定される。

本発明は、インタフェースの実装装置側による標準的な信号群の送受信を可能にする。例えば、所与の位置にあるフィーダが前進する必要がある場合、実装装置は単に当該フィーダに迅速にトグル処理する。フィーダがＡｓｓｅｍｂｌｅｏｎやヤマハＩＭにより製造販売されているような電気空気圧タイプのものである場合、カートにより信号が受信され、１２ＶのＤＣ信号がエアーバルブをオンするためフィーダに送信される。フィーダがＵＩＣフィーダである場合、カートは実装装置から同様の信号を受信し、２４ＶのＤＣ信号をフィーダに供給する。

最後に、上記説明は本発明を単に例示したものであり、添付された請求項をこれらの実施例に限定するものではない。使用される各システムは、他のシステムと共に利用されてもよい。本発明が具体的実施例を参照することにより詳細に説明されたが、請求項に与えられるような本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、多数の変更及び改良が可能であるということは、当業者には理解されるであろう。例えば、フィーダに加えて、本発明はパーツ番号のバーコード検証用の装置、モニタリング装置、自動ノズル変更装置などのピック・アンド・プレイスマシーンの他の多数の補助品と共に実現されてもよい。明細書及び図面は例示的に与えられたものであり、添付された請求項の範囲を限定するものではない。

添付された請求項を解釈する際、ａ）「有する」という表現は、与えられた請求項に列挙される以外の他の要素またはステップの存在を排除するものでなく、ｂ）ある要素が、複数形で記載されていない場合でも、当該要素が複数存在することを排除するものではなく、ｃ）請求項における参照符号は単なる参照用であり、請求項の範囲を限定するものではなく、ｄ）複数の「手段」が同一アイテムまたはハードウェアあるいはソフトウェアにより実現される構成または機能により表現され、ｅ）開示された要素は、ハードウェア（電子回路を含む）、ソフトウェア（コンピュータプログラムなど）及びこれらの組み合わせにより構成されてもよく、ｆ）ハードウェアは、アナログまたはデジタル部分として構成されてもよく、ｇ）開示された装置は、特に記載されていない場合には、合成またはさらなる部分に分離可能であり、ｈ）特に示されていない場合には、特定のステップ順序に限定されない、ことに留意されたい。

図１は、フィーダとＳＭＴマシーンとの典型的なケーブル接続を示す概略図である。 図２は、本発明によるピック・アンド・プレイスマシーンの非接触型光インタフェースのブロック図である。

符号の説明

１０２ ピック・アンド・プレイスマシーン制御システム
１０７ ＦＥＳ制御システム
１１０ Ｉ／Ｏコンバータ
１１１ リード
１１２ ソレノイドバルブ
１１３〜１１６ スティックフィーダコントロール
１１７ ＦＥＳフィーダスティックコントロールＡＳＩＣ
２０１ ピック・アンド・プレイスマシーン
２０２ ピック・アンド・プレイスマシーン制御システム
２０３ ピック・アンド・プレイスマシーンインタフェースユニット
２０４、２０５ 光送受信モジュール
２０６ ＦＥＳインタフェースユニット
２０７ ＦＥＳ制御システム
２０８ ＦＥＳ
２０９ 非接触型光インタフェース

Claims (20)

1. ピック・アンド・プレイスマシーン（２０８）と、
   ピック・アンド・プレイスマシーン補助装置（２０８）と、
   前記ピック・アンド・プレイスマシーン補助装置の制御システム（２０７）との物理的接続を有する第１送受信モジュール（２０５）と、
   前記ピック・アンド・プレイスマシーンの制御システム、または第２ピック・アンド・プレイスマシーン補助装置との物理的接続を有する第２光送受信モジュール（２０４）と、
   から構成されるＳＭＴシステムであって、
   前記第１光送受信モジュールは、前記第２光送受信モジュールと非接触接続により接続されることを特徴とするシステム。
2. 請求項１記載のシステムであって、
   前記ピック・アンド・プレイスマシーン補助装置は、フィーダ交換システム、フィーダ、フィーダプレート、パーツ番号のバーコード検証装置、モニタリング装置、または自動ノズル変更装置であることを特徴とするシステム。
3. 請求項１記載のシステムであって、
   前記非接触接続は、光接続であることを特徴とするシステム。
4. 請求項３記載のシステムであって、
   前記非接触光接続は、赤外線ビームであることを特徴とするシステム。
5. 請求項３記載のシステムであって、
   前記非接触光接続は、可視光ビームであることを特徴とするシステム。
6. 請求項１記載のシステムであって、
   前記非接触接続は、ＲＦ放射であることを特徴とするシステム。
7. 請求項１記載のシステムであって、
   前記第１送受信モジュールは、前記ピック・アンド・プレイスマシーン補助装置の制御システムからの信号に接続され、該信号に対応するデータを前記第２送受信モジュールに送信することを特徴とするシステム。
8. 請求項７記載のシステムであって、
   前記ピック・アンド・プレイスマシーン補助装置は、フィーダ交換システムまたはフィーダであり、
   前記ピック・アンド・プレイスマシーン補助装置の制御システムからの信号は、フィーダ準備信号、コンポーネント識別情報またはコンポーネント使用情報から構成される、
   ことを特徴とするシステム。
9. 請求項１記載のシステムであって、
   前記第２送受信モジュールは、前記ピック・アンド・プレイスマシーンの制御システムからの信号に接続され、該信号に対応するデータを前記第１送受信モジュールに送信することを特徴とするシステム。
10. 請求項９記載のシステムであって、
    前記ピック・アンド・プレイスマシーン補助装置は、フィーダ交換システムまたはフィーダであり、
    前記ピック・アンド・プレイスマシーンの制御システムからの信号は、フィーダトリガー信号から構成される、
    ことを特徴とするシステム。
11. 請求項１記載のシステムであって、
    前記ピック・アンド・プレイスマシーン補助装置の制御システムとの接続は、マルチプレクサから構成されることを特徴とするシステム。
12. 請求項１記載のシステムであって、
    前記ピック・アンド・プレイスマシーンの制御システムとの接続は、デマルチプレクサから構成されることを特徴とするシステム。
13. ＰＣＢを製造する方法であって、
    ピック・アンド・プレイスマシーンを用いて前記ＰＣＢを組み立てるステップと、
    前記ピック・アンド・プレイスマシーンの制御システムと補助装置のコントローラとを、非接触インタフェースを介し前記コントローラに対しデータを送受信することによりインタフェースをとるステップと、
    から構成されることを特徴とする方法。
14. 請求項１３記載の方法であって、
    前記補助装置は、フィーダであることを特徴とする方法。
15. 請求項１３記載の方法であって、
    前記補助装置は、フィーダ交換システムであることを特徴とする方法。
16. 請求項１３記載の方法であって、
    前記補助装置は、フィーダまたはフィーダ交換システムであり、
    前記コントローラに対し送受信されるデータは、フィーダトリガー信号、フィーダ準備信号、コンポーネント識別情報及びコンポーネント使用情報から構成されることを特徴とする方法。
17. 請求項１３記載の方法であって、さらに、
    ピック・アンド・プレイスマシーン制御システム（２０２）からの信号を合成し、前記合成された信号から、前記非接触インタフェースを介し前記ピック・アンド・プレイスマシーンから送信されるデータのすべてまたは一部を生成するステップを有することを特徴とする方法。
18. 請求項１３記載の方法であって、さらに、
    前記補助装置の制御システムからの信号を合成し、前記合成された信号から、前記非接触インタフェースを介し前記補助装置から送信されるデータのすべてまたは一部を生成するステップを有することを特徴とする方法。
19. 請求項１３記載の方法であって、
    前記非接触インタフェースは、光インタフェースであることを特徴とする方法。
20. 請求項１３記載の方法であって、
    前記非接触インタフェースは、ＲＦインタフェースであることを特徴とする方法。
    

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