JP2008004677A

JP2008004677A - 表面実装機

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Publication number: JP2008004677A
Application number: JP2006171303A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Saijo; 洋志西城
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2006-06-21
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2008-01-10
Also published as: CN101094586A; CN101094586B

Abstract

【課題】サイクルタイムを短縮して生産効率を向上させる表面実装機を提供する。
【解決手段】エアシリンダの駆動に応じて部品を部品取出し位置まで送り出すテープフィーダと、このテープフィーダから供給された部品を吸着ノズルにより取り出してプリント基板まで搬送する移動可能なヘッドユニットとを備えた表面実装機において、エアシリンダの非駆動時間ｔに基づいてテープフィーダの駆動所要時間Ｔを求めるとともに、このテープフィーダの駆動所要時間Ｔに応じて、部品取出し位置に吸着ノズルを接近させるタイミングを変化させるように制御する。
【選択図】図８

Description

本発明は、電子部品等の小片状の部品を供給するためのフィーダと、このフィーダから供給された部品を吸着用のノズルにより取り出して基板まで搬送する移動可能なヘッドユニットとを備えた表面実装機に関する。

従来から、上記表面実装機に用いられるフィーダ（部品供給装置）として、いわゆるテープフィーダが広く知られている。このテープフィーダは、部品が所定間隔おきに収容されたテープと、このテープが巻き掛けられたスプロケット等を備えており、このスプロケットの回転駆動に伴って上記テープが間欠的に巻き回されることにより、このテープに収容された部品が所定の部品取出し位置まで送り出されるようになっている。そして、上記スプロケットを回転駆動するための駆動源としては、エア式アクチュエータのひとつであるエアシリンダが用いられることが多い（例えば下記特許文献１参照）。
特開２００５−７２０７５号公報

ところで、上記のようにテープフィーダの駆動源としてエアシリンダを用いた表面実装機において、このエアシリンダに駆動信号が送られてから実際にエアシリンダのロッドが圧縮空気によって押動されてテープが所定量導出されるまでの時間（テープフィーダの駆動所要時間）は、エアシリンダの直近の駆動時刻からの経過時間（エアシリンダの非駆動時間）によって変化する。このため、上記テープフィーダの部品取出し位置に上記ヘッドユニットの吸着ノズルを接近させるタイミングを適正に制御しないと、上記吸着ノズルによる部品の吸着動作が適正に行われないおそれがある。そこで、このような部品の吸着不良を確実に防止するための措置として、上記吸着ノズルを接近させるタイミングを、上記テープフィーダの駆動所要時間が最も長い場合を想定した遅めのタイミングに定常的に設定することが考えられる。

しかしながら、吸着ノズルの移動開始タイミングを上記のように設定してしまうと、例えば連続運転時のように、テープフィーダの駆動所要時間が短いために部品が比較的早く部品取出し位置に到着できる場合でも、吸着ノズルは依然として一定の遅めのタイミングで到着するため、上記部品取出し位置に部品が到着してから吸着ノズルに吸着されるまでの間に余計な待ち時間が発生し、その分だけサイクルタイムが増大してしまう。

なお、このような問題点は、上記テープフィーダに限らず、エア式アクチュエータの駆動に応じて部品を送り出す各種フィーダにも同様に生じ得るものである。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、フィーダから供給された部品を吸着ノズルにより取り出して搬送する表面実装機において、部品取出し位置に部品が到着してから吸着ノズルに吸着されるまでの間の待ち時間を短縮することにより、サイクルタイムをより短縮して生産効率を効果的に向上させることを目的とする。

上記課題を解決するためのものとして、本発明は、部品を搬送して基板に実装する表面実装機であって、上記部品をエア式アクチュエータの駆動に応じて所定の部品取出し位置まで送り出すフィーダと、このフィーダから供給された部品を吸着用のノズルにより取り出して上記基板まで搬送する移動可能なヘッドユニットと、上記フィーダとヘッドユニットとを連動的に駆動制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、上記フィーダ駆動用のエア式アクチュエータに駆動命令を与えてから実際にフィーダに部品の送出動作を完了させるまでの所要時間であるフィーダの駆動所要時間を、上記エア式アクチュエータを直近に駆動させた時刻からの経過時間であるエア式アクチュエータの非駆動時間に基づいて求めるとともに、上記部品取出し位置に上記ヘッドユニットの吸着ノズルを接近させるタイミングを、上記フィーダの駆動所要時間に応じて可変的に設定することを特徴とするものである（請求項１）。

本発明によれば、エア式アクチュエータを駆動源とするフィーダによって所定の部品取出し位置まで送り出された部品を、ヘッドユニットの吸着ノズルにより取り出して搬送する表面実装機において、上記エア式アクチュエータの非駆動時間に基づいて上記フィーダの駆動所要時間を求めるとともに、このフィーダの駆動所要時間に応じて、上記部品取出し位置にヘッドユニットの吸着ノズルを接近させるタイミングを変化させるようにしたため、例えば連続運転時のように、エア式アクチュエータの非駆動時間が短いためにフィーダの駆動所要時間が相対的に短くなる場合に、その分を考慮した早めのタイミングで上記吸着ノズルを部品取出し位置に接近させることが可能になる。これにより、部品取出し位置に部品が到着してから吸着ノズルに吸着されるまでの間の待ち時間を短縮することができるため、サイクルタイムをより短縮して生産効率を効果的に向上させることができる。

上記のような構成は、例えば上記フィーダが、所定間隔おきに部品が収容されたテープを、エア式アクチュエータを駆動源としたテープ繰り出し機構によって間欠送りするテープフィーダである場合に好適に適用することができる（請求項２）。

上記構成においては、上記エア式アクチュエータの直近の駆動時刻である最終駆動時刻を記憶する駆動実績記憶手段をさらに備え、上記制御手段は、この駆動実績記憶手段から読み出された最終駆動時刻に基づいて上記エア式アクチュエータの非駆動時間を算出することが好ましい（請求項３）。

このようにすれば、駆動実績記憶手段から読み出したエア式アクチュエータの最終駆動時刻と現時刻との時間差から容易かつ正確に上記エア式アクチュエータの非駆動時間を算出することができ、この非駆動時間に応じたフィーダの正確な駆動所要時間を容易に求めることができる。

上記フィーダが、実装機本体に対して着脱可能に取り付けられている場合、上記駆動実績記憶手段は、上記フィーダに設けられていることが好ましい（請求項４）。

このようにすれば、フィーダが実装機本体に対して交換されたとしても、この交換後のフィーダの駆動実績記憶手段からエア式アクチュエータの最終駆動時刻を確実に読み出すことができるため、これに基づいたエア式アクチュエータの正確な非駆動時間をフィーダの交換にかかわらず容易に算出できるという利点がある。

また、上記フィーダが同じく実装機本体に対して着脱可能に取り付けられている場合に、上記フィーダにエア式アクチュエータ識別用のＩＤタグを設けておけば、上記駆動実績記憶手段を上記フィーダの外部に設けることも可能である。この場合、上記駆動実績記憶手段は、上記エア式アクチュエータの最終駆動時刻を上記ＩＤタグから読み出された識別情報と対応付けて記憶することが好ましい（請求項５）。

このようにすれば、フィーダに設けられたＩＤタグの識別情報と照合しながら上記エア式アクチュエータの最終駆動時刻を読み出すことができるため、上記構成と同様に、フィーダの交換にかかわらずエア式アクチュエータの正確な非駆動時間を算出することができる。

上記制御手段は、上記エア式アクチュエータの非駆動時間とフィーダの駆動所要時間との関係を特定するためにあらかじめ測定された実測データに基づいて上記フィーダの駆動所要時間を求めることが好ましい（請求項６）。

このように、あらかじめ測定された実測データに基づいて上記フィーダの駆動所要時間を求めるようにした場合には、実機に即したより正確な駆動所要時間を求めることができ、これに応じて上記吸着ノズルを接近させるタイミングをより適正に設定できるという利点がある。

以上説明したように、本発明によれば、フィーダから供給された部品を吸着ノズルにより取り出して搬送する表面実装機において、部品取出し位置に部品が到着してから吸着ノズルに吸着されるまでの間の待ち時間を短縮することができるため、サイクルタイムをより短縮して生産効率を効果的に向上させることができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１および図２は本発明の一実施形態にかかる表面実装機１を概略的に示している。同図に示すように、実装機本体１０の基台３０上には、プリント基板Ｐ搬送用のコンベア３２が配置され、プリント基板Ｐがこのコンベア３２に沿って搬送されて所定の実装作業用位置で停止されるようになっている。

上記コンベア３２を挟んだ両側には、それぞれ部品供給ユニット１２，１２が設けられている。各部品供給ユニット１２は多数列のテープフィーダ２０，２０・・をそれぞれ有しており、各テープフィーダ２０は、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状の部品を所定間隔（供給ピッチ）おきに収納、保持したテープがリールから導出されるようになっているとともに、後述するヘッドユニット３５により部品がピックアップされるにつれてテープが間欠的に繰り出されるようになっている。なお、このテープフィーダ２０の構成については後に詳述する。

上記基台３０の上方には、部品装着用のヘッドユニット３５が装備され、このヘッドユニット３５がＸ軸方向（コンベア３２の搬送方向）およびＹ軸方向（水平面上でＸ軸と直交する方向）に移動するようになっている。

すなわち、上記基台３０上には、Ｙ軸方向に延びる一対の固定レール３７と、Ｙ軸サーボモータ３９により回転駆動されるボールねじ軸３８とが配設され、上記固定レール３７上にヘッドユニット支持部材４１が配置されて、この支持部材４１に設けられたナット部分（図示せず）が上記ボールねじ軸３８に螺合している。また、上記支持部材４１には、Ｘ軸方向に延びるガイド部材４３と、Ｘ軸サーボモータ４５により駆動されるボールねじ軸４４とが配設され、上記ガイド部材４３にヘッドユニット３５が移動可能に保持され、このヘッドユニット３５に設けられたナット部分（図示せず）が上記ボールねじ軸４４に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ３９の作動によりボールねじ軸３８が回転して上記支持部材４１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ４５の作動によりボールねじ軸４４が回転して、ヘッドユニット３５が支持部材４１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。

上記ヘッドユニット３５には、部品吸着用の複数の吸着ヘッド３６が設けられており、当実施の形態では、図２に示すように８本の吸着ヘッド３６がＸ軸方向に一列に並べて設けられている。各吸着ヘッド３６は、ヘッドユニット３５本体に対して昇降移動（Ｚ軸方向の移動）および中心軸（Ｒ軸）回りの回転が可能とされ、Ｚ軸サーボモータ４６およびＲ軸サーボモータ４７（図４参照）によってそれぞれ各方向に駆動されるようになっている。また、各吸着ヘッド３６の下端には部品吸着用の吸着ノズル３６ａが設けられており、部品吸着時に図外の負圧供給手段から吸着ノズル３６ａの先端に負圧が供給されることにより、この負圧による吸引力で部品が吸着されるようになっている。

図３は、上記テープフィーダ２０の具体的構成を示している。本図に示すように、テープフィーダ２０は、実装機本体１０側にあたる前側（図３にて左側）に配されたフィーダ本体２０ａと、その後側のリール保持部２０ｂとを有し、多数の部品を収納したテープ２１がリール２２に巻回された状態で上記リール保持部２０ｂに保持されている。上記テープ２１は、その詳細の図示は省略するが、上方に開口した部品収納部を所定間隔おきに配設したテープ本体と、その上面に接着されて各部品収納部を覆うカバーテープとから構成されている。そして、このテープ２１は、後述するテープ繰り出し機構１４により間欠的に一定量ずつ繰り出されることにより、上記リール保持部２２からフィーダ本体２０ａ前方の部品取出し位置２３まで導出されるとともに、この部品取出し位置２３で上記カバーテープが剥がされるようになっている。

上記テープ繰り出し機構１４は、部品取出し位置２３の下方に設置されたスプロケット２４と、リンク２６およびラチェット（図示せず）を介してこのスプロケット２４を駆動するエアシリンダ２５とを備えている。上記スプロケット２４は、テープ２１に設けられた係合孔に係合しており、このスプロケット２４がエアシリンダ２５の作動により一定方向に所定量だけ回転駆動されるのに応じて、上記テープ２１が間欠的に繰り出されるようになっている。

上記エアシリンダ２５は、筒状のシリンダ２５ａと、このシリンダ２５ａの内周面に周接しつつ往復移動するピストン２５ｂと、このピストン２５ｂからシリンダ２５ａの外部に延びるピストンロッド２５ｃとを備えており、上記ピストン２５ｂを境とした２つのシリンダ内室のいずれか一方に選択的に圧縮空気が送り込まれることによって上記ピストン２５ｂおよびピストンロッド２５ｃが進退し、これに応じて当該ピストンロッド２５ｃにリンク２６等を介して連結された上記スプロケット２４を回転駆動するように構成されている。上記ピストン２５ｂの外周面には、不図示のゴム製のＯリングが設けられており、ピストン２５ｂの外周面とシリンダ２５ａの内周面との隙間が上記Ｏリングによってシールされるようになっている。また、上記シリンダ内室に送り込まれる圧縮空気には僅かなミスト状の潤滑油が混入しており、この潤滑油は、上記ピストン２５ｂ外周のＯリングとシリンダ２５ａ内壁との間に介在してピストン２５ｂの摺動抵抗を低減させる役割を果たしている。

また、テープフィーダ２０には、上記エアシリンダ２５の最終駆動時刻、すなわちエアシリンダ２５が直近に駆動された時刻を記憶する駆動実績記憶手段２９（図４参照）が設けられている。具体的に、この駆動実績記憶手段２９は、エアシリンダ２５が駆動されるごとにそのときの時刻を記憶することにより、エアシリンダ２５の最終駆動時刻を順次更新しながら記憶するように構成されている。

以上のように構成されたテープフィーダ２０は、互いに並び合う状態で図略の交換用台車の上に支持され、この交換用台車ごと上記実装機本体１０の基台３０に着脱自在に取り付けられるようになっている。図３において符号４８で表わされる部材は、上記交換用台車に設置されたフィーダ支持プレートであり、各テープフィーダ２０がこのフィーダ支持プレート４８に取付け金具２８や位置決めピン２７を介して着脱自在に取り付けられている。すなわち、テープフィーダ２０は、１つずつ個別に交換できるようになっているとともに、テープフィーダ２０を支持する交換用台車ごと取り替えることにより、部品供給ユニット１２に含まれる全てのテープフィーダ２０をまとめて交換することも可能となっている。

図４に示すように、上記実装機本体１０には、上記テープフィーダ２０内のエアシリンダ２５に圧縮空気を供給するコンプレッサ等からなるエア供給手段５４が設けられているとともに、このエア供給手段５４から供給されるエアを上記エアシリンダ２５に導入するためのエア配管５６が、実装機本体１０とテープフィーダ２０とにわたって配設されている。そして、実装機本体１０側のエア配管５６の途中部には、電磁弁からなるフィーダ駆動バルブ１６が設けられており、このフィーダ駆動バルブ１６の切替動作に応じて、上記エアシリンダ２５のピストン２５ｂ（図３）を境とした２つのシリンダ内室のいずれか一方に選択的に圧縮空気が送り込まれるようになっている。すなわち、フィーダ駆動バルブ１６は、上記２つのシリンダ内室の一方のシリンダ内室が加圧されるとともに他方のシリンダ内室が大気開放とされる状態と、他方のシリンダ内室が加圧されるとともに一方のシリンダ内室が大気開放とされる状態との間で上記エアシリンダ２５へのエア供給状態を切り替えることにより、上記エアシリンダ２５におけるピストン２５ｂおよびピスピストンロッド２５ａを進退させるように構成されている。なお、エアシリンダ２５の最終駆動時刻を記憶する上記駆動実績記憶手段２９は、上記フィーダ駆動バルブ１６と電気的に接続され、このフィーダ駆動バルブ１６に切替操作信号が入力されるのを読み取ってそのときの時刻を順次記憶するように構成されている。

次に、表面実装機１の制御系について図４を用いて説明する。本図に示すように、実装機本体１０には、論理演算を実行する周知のＣＰＵ、そのＣＰＵを制御する種々のプログラム等を予め記憶するＲＯＭ、プログラム実行中等に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ、各種データやソフトを記憶するＨＤＤ等から構成された制御手段５０が設けられている。この制御手段５０は、内蔵された記憶部５２にあらかじめ記憶されている生産プログラムに従って一連の実装作業、つまり実装機本体１０へのプリント基板Ｐの搬入から搬出までの間に実行される一連の作業を進めるべく、実装機本体１０におけるコンベア３２およびヘッドユニット３５や、部品供給ユニット１２における各テープフィーダ２０等の動作を統括的に制御するとともに、その作業に伴う各種演算処理等を行うものである。

具体的に、上記制御手段５０は、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，Ｒ軸の各サーボモータ４５，３９，４６，４７の駆動を制御することにより上記ヘッドユニット３５の動作制御を行うとともに、フィーダ駆動バルブ１６，１６・・の切替動作を制御することにより各テープフィーダ２０内のエアシリンダ２５に適宜圧縮空気を送り込み、これに応じて各テープフィーダ２０のテープ繰り出し動作を制御する。そして、このようにして各部が制御手段５０に制御されることにより、表面実装機１は、例えば以下のようにして実装作業を行う。

実装作業が開始されてプリント基板Ｐがコンベア３２に沿って図１に示した実装作業位置に搬入されると、表面実装機１は、まず部品の吸着動作を開始する。この部品の吸着動作では、まずヘッドユニット３５がＸ軸およびＹ軸サーボモータ４５，３９の駆動に応じて部品供給ユニット１２上方の所定位置に水平移動することにより、ヘッドユニット３５の吸着ノズル３６ａ，３６ａ・・のうちの一つが、特定のテープフィーダ２０の部品取出し位置２３（図３）の上方に位置決めされる。このとき、テープフィーダ２０では、上記吸着ノズル３６ａが位置決めを完了する前の所定のタイミングでテープ２１の繰り出し動作が開始され、このテープ２１に収容されている部品が上記部品取出し位置２３に送り出されるとともに、上記部品の収容部の上面を覆っていたカバーテープが剥がされる。これにより、上記吸着ノズル３６ａによってテープ２１内の部品を吸着して取り出すことが可能な状態になる。

そして、上記部品取出し位置２３の上方に位置決めされた吸着ノズル３６ａは、Ｚ軸サーボモータ４６の駆動に応じて下方に移動することにより、上記部品取出し位置２３に送出された部品を先端に吸着してテープ２１から取り出す。このような部品吸着動作は他の吸着ノズル３６ａにおいても次々に行われ、これによりヘッドユニット３５に設けられた複数の吸着ノズル３６ａ，３６ａ・・にそれぞれ部品が吸着される。

このようにして部品の吸着動作が完了した後は、ヘッドユニット３５がプリント基板Ｐ上に移動し、当該プリント基板Ｐ上の適宜の箇所で各吸着ヘッド３６が昇降駆動されることにより、各吸着ノズル３６ａに吸着されていた部品がプリント基板Ｐ上の所定位置にそれぞれ実装される。

ここで、上述したようなヘッドユニット３５による部品の吸着動作に関し、より具体的な制御内容を説明する。上記テープフィーダ２０の部品取出し位置２３上に位置決めされた吸着ノズル３６ａは、その時点で既にテープフィーダ２０の繰り出し動作が完了している場合（つまりテープ２１内の部品が上記部品取出し位置２３に既に到着している場合）には、上記のように部品取出し位置２３の上方に位置決めされた後直ちに下降を開始するが、上記位置決め時にテープフィーダ２０の繰り出し動作がまだ完了していない場合には、その繰り出し動作が完了するのを待ってから下降を開始する。このときの待ち時間の増大を抑制することがサイクルタイムの短縮につながるため、制御手段５０は、テープフィーダ２０の繰り出し動作が完了してすぐに吸着ノズル３６ａが下降を開始するようにＺ軸サーボモータ４６の駆動を制御する。ただし、図５に示すように、テープフィーダ２０の駆動所要時間Ｔ、つまり、フィーダ駆動バルブ１６に切替操作信号が入力されてから実際にエアシリンダ２５に圧縮空気が送られてテープ２１がスプロケット２４を介して所定量巻回される（テープ２１内の部品の送出が完了する）までの時間は、エアシリンダ２５の非駆動時間ｔ（エアシリンダ２５の最終駆動時刻からの経過時間）に応じて変化するため、上記吸着ノズル３６ａの下降開始タイミングは、このようなテープフィーダ２０の駆動所要時間Ｔの変化を考慮して決定される必要がある。すなわち、エアシリンダ２５では、上述したように、エアに混入された潤滑油をピストン２５ｂ外周のＯリングとシリンダ２５ａ内壁との間に介在させてピストン２５ｂの摺動抵抗を低減させるようにしているが、エアシリンダ２５の非駆動時間ｔが長いと、上記ピストン２５ｂ外周のＯリングが潤滑油を介してシリンダ２５ａ内壁に貼り付く現象が発生してしまうため、その分だけエアシリンダ２５の応答時間が長くなり、これに応じて上記駆動所要時間Ｔが長くなる。一方、エアシリンダ２５の非駆動時間ｔが短い場合には、上記のようなピストン２５ｂの貼り付き現象が発生しにくいので、上記駆動所要時間Ｔは相対的に短くなる。したがって、このようなテープフィーダ２０の駆動所要時間Ｔの変化に合わせて上記吸着ノズル３６ａの下降開始タイミングを決定することが、この吸着ノズル３６ａの待ち時間を抑制する上で必要である。そこで、制御手段５０は、対象となるテープフィーダ２０に設けられた駆動実績記憶手段２９からエアシリンダ２５の最終駆動時刻を読み出し、当該時刻に基づいてそのエアシリンダ２５の非駆動時間ｔを算出するとともに、この算出された非駆動時間ｔに応じたテープフィーダ２０の駆動所要時間Ｔを、記憶部５２にあらかじめ記憶された実測データに照らして求める。そして、このようにして求められたテープフィーダ２０の駆動所要時間Ｔに基づいて、上記吸着ノズル３６ａの下降開始タイミングを決定する。具体的には、テープフィーダ２０の駆動所要時間Ｔが短いほど（つまりエアシリンダ２５の非駆動時間ｔが短いほど）吸着ノズル３６ａの下降開始タイミングを早め、テープフィーダ２０の駆動所要時間Ｔが長いほど（つまりエアシリンダ２５の非駆動時間ｔが長いほど）吸着ノズル３６ａの下降開始タイミングを遅らせるようにする。これにより、テープフィーダ２０の駆動所要時間Ｔの変化にかかわらず、テープフィーダ２０の繰り出し動作が完了した直後に吸着ノズル３６ａの下降を開始させることが可能になる。

上記記憶部５２に記憶された実測データ、すなわち、上記エアシリンダ２５の非駆動時間ｔからテープフィーダ２０の駆動所要時間Ｔを求める際の基準となる実測データは、代表的なテープフィーダ２０に対してあらかじめ測定された実測値に基づいて作成されている。具体的に、上記記憶部５２には、図６に示すように、エアシリンダ２５における複数の異なる非駆動時間ｔ（α，β，γ・・）と、これら各非駆動時間ｔに対応して測定されたテープフィーダ２０の駆動所要時間Ｔの実測値（ｘ，ｙ，ｚ・・）とからなるテーブル状のデータが記憶されている。そして、制御手段５０は、上記駆動実績記憶手段２９に記憶されたエアシリンダ２５の最終駆動時刻を基にそのエアシリンダ２５の非駆動時間ｔを算出すると、この値と上記図６のテーブルデータとから、上記非駆動時間ｔに対応するテープフィーダ２０の駆動所要時間Ｔを求める。この駆動所要時間Ｔの値は、図５からも導かれるとおり、エアシリンダ２５の非駆動時間ｔが短いほど短くされ、非駆動時間ｔが長いほど長くされる。なお、上記非駆動時間ｔが図６のテーブルデータに存在しない場合でも、補完法等によってこれに対応する駆動所要時間Ｔが求められる。

次に、以上のような制御手段５０による部品吸着時の制御動作を、図７および図８に示すフローチャートに基づいて説明する。

図７は、部品吸着時の制御動作の内容を示すメインフローチャートである。この制御動作がスタートすると、制御手段５０は、まず、内部の記憶部５２に記憶された生産プログラムから、吸着すべき部品の位置や順番等の各種データを読み出す制御を実行する（ステップＳ１）。

次いで、制御手段５０は、ヘッドユニット３５の吸着ノズル３６ａの現在位置と、吸着すべき部品が収容されたテープフィーダ２０の部品取出し位置２３との位置関係等から、上記吸着ノズル３６ａが部品取出し位置２３の上方まで水平移動するのに要する時間（ＸＹ方向の移動所要時間）Ｔｎを算出する制御を実行するとともに（ステップＳ３）、対象となるテープフィーダ２０の駆動所要時間Ｔを算出する制御を実行する（ステップＳ５）。

図８は、上記ステップＳ５において実行される駆動所要時間Ｔの算出制御の具体的内容を示すサブルーチンである。このサブルーチンがスタートすると、制御手段５０は、上記テープフィーダ２０を駆動するエアシリンダ２５の最終駆動時刻を、テープフィーダ２０に設けられた駆動実績記憶手段２９から読み出すとともに（ステップＳ５１）、この最終駆動時刻と現時刻との時間差から上記エアシリンダ２５の非駆動時間ｔを算出する制御を実行する（ステップＳ５３）。

そして、制御手段５０は、上記ステップＳ５３で求めた非駆動時間ｔと、記憶部５２に記憶された図６のデータベースとから、上記非駆動時間ｔに対応するテープフィーダ２０の駆動所要時間Ｔを算出する（ステップＳ５５）。

以上のような手順でテープフィーダ２０の駆動所要時間Ｔが求められると、制御手段５０は、再び図７のメインフローに戻って、吸着ノズル３６ａを水平移動（ＸＹ方向に移動）させる制御を開始する（ステップＳ７）。すなわち、Ｘ軸およびＹ軸サーボモータ４５，３９を駆動してヘッドユニット３５を移動させ始めることにより、吸着ノズル３６ａを上記テープフィーダ２０の部品取出し位置２３上に位置決めする動作を開始する。また、制御手段５０は、上記ステップＳ７で吸着ノズル３６ａの移動を開始するのと同時に、タイマーのカウント値ｔｍ１をリセットする（ステップＳ９）。

次いで、制御手段５０は、上記テープフィーダ２０内のエアシリンダ２５に駆動命令を出力する制御を実行する（ステップＳ１１）。すなわち、フィーダ駆動バルブ１６に操作信号を出力し、これに応じて圧縮空気が送り込まれる先のシリンダ内室を切り替えてエアシリンダ２５のピストン２５ｂおよびピストンロッド２５ｃを駆動することにより、テープフィーダ２０にテープ２１の繰り出し動作を開始させる。また、制御手段５０は、上記ステップＳ１１でエアシリンダ２５に駆動命令を出力するのと同時に、タイマーのカウント値ｔｍ２をリセットする（ステップＳ１３）。

次いで、制御手段５０は、上記タイマーのカウント値ｔｍ１≧吸着ノズル３６ａの移動所要時間Ｔｎであるか否かを判定するとともに（ステップＳ１５）、上記タイマーのカウント値ｔｍ２≧テープフィーダ２０の駆動所要時間Ｔであるか否かを判定する（ステップＳ１７）。すなわち、吸着ノズル３６ａがＸＹ方向の移動を開始してから移動所要時間Ｔｎ以上が経過したかどうか、および、エアシリンダ２５に駆動命令が与えられてからテープフィーダ２０の駆動所要時間Ｔ以上が経過したかどうかを判定する。そして、制御手段５０は、これら両ステップにおいてＹＥＳと判定されたとき、すなわち、吸着ノズル３６ａが部品取出し位置２３の上方に位置決めされかつテープ２１内の部品が同位置２３に到着した（テープフィーダ２０の繰り出し動作が完了した）ことが確認されたときに、吸着ノズル３６ａを下降させる制御を開始する（ステップＳ１９）。具体的には、Ｚ軸サーボモータ４６を駆動して吸着ヘッド３６を下方に移動させ始めることにより、上記部品取出し位置２３に送出された部品に吸着ノズル３６ａを接近させる。そして、これに合わせて吸着ノズル３６ａの先端に負圧を供給することにより、この吸着ノズル３６ａに上記部品を吸着させる制御を実行する（ステップＳ２１）。

このフローから分かるように、上記テープフィーダ２０の繰り出し動作が完了する（ステップＳ１７でＹＥＳとなる）タイミングの方が、吸着ノズル３６ａが部品取出し位置２３上方に位置決めされる（ステップＳ１５でＹＥＳとなる）タイミングよりも早いか同時である場合には、ステップＳ１７での待ち時間がゼロになり、上記位置決め後直ちに吸着ノズル３６ａの下降が開始されることになる。これに対し、例えば吸着ノズル３６ａとテープフィーダ２０との位置関係等の諸条件によっては、吸着ノズル３６ａが位置決めされるよりも遅いタイミングでテープフィーダ２０の繰り出し動作が完了することがあり、このような場合には、ステップＳ１７でテープフィーダ２０の繰り出し動作が完了するまで待ってから、上記吸着ノズル３６ａの下降が開始されることになる。ただしこの場合でも、上記のようにエアシリンダ２５の非駆動時間ｔに応じて変化するテープフィーダ２０の正確な駆動所要時間Ｔが分かっており、この駆動所要時間Ｔの変化に応じて上記吸着ノズル３６ａの下降開始タイミングも変化するようになっていることから、上記テープフィーダ２０の駆動所要時間Ｔが相対的に短くなれば、その分だけ上記ステップＳ１７での待ち時間も短くなる。

以上説明したように、上記実施形態によれば、エアシリンダ２５を駆動源とするテープフィーダ２０によって部品取出し位置２３まで送り出された部品を、ヘッドユニット３５の吸着ノズル３６ａにより取り出して搬送する表面実装機１において、上記エアシリンダ２５の非駆動時間ｔに基づいてテープフィーダ２０の駆動所要時間Ｔを求めるとともに、このテープフィーダ２０の駆動所要時間Ｔに応じて、上記部品取出し位置２３上方に位置決めされた吸着ノズル３６ａを下降させてテープ２１内の部品に接近させるタイミングを変化させるようにしたため、例えば連続運転時のように、エアシリンダ２５の非駆動時間ｔが短いためにテープフィーダ２０の駆動所要時間Ｔが相対的に短くなる場合に、その分を考慮した早めのタイミングで上記吸着ノズル３６ａを部品に接近させることが可能になる。これにより、部品取出し位置２３に部品が到着してから吸着ノズル３６ａに吸着されるまでの間の待ち時間を短縮することができるため、サイクルタイムをより短縮して生産効率を効果的に向上させることができる。

また、上記実施形態のように、各テープフィーダ２０に設けられた駆動実績記憶手段２９にエアシリンダ２５の最終駆動時刻を記憶させるようにした場合には、この最終駆動時刻と現時刻との時間差から容易かつ正確に上記エアシリンダ２５の非駆動時間ｔを算出することができ、この非駆動時間ｔに応じたテープフィーダ２０の正確な駆動所要時間Ｔを容易に求めることができるという利点がある。

特に、上記実施形態のように、実装機本体１０に対してテープフィーダ２０を着脱可能に設け、このうちのテープフィーダ２０側に上記駆動実績記憶手段２９を設けるようにした場合には、テープフィーダ２０が実装機本体１０に対して交換されたとしても、この交換後のテープフィーダ２０の駆動実績記憶手段２９からエアシリンダ２５の最終駆動時刻を確実に読み出すことができるため、これに基づいたエアシリンダ２５の正確な非駆動時間ｔをテープフィーダ２０の交換にかかわらず容易に算出できるという利点がある。

また、上記実施形態のように、エアシリンダ２５の非駆動時間ｔとテープフィーダ２０の駆動所要時間Ｔとの関係を代表的なテープフィーダ２０に対してあらかじめ測定しておき、この実測データに基づいて上記テープフィーダ２０の駆動所要時間Ｔを求めるようにした場合には、実機に即したより正確な駆動所要時間Ｔを求めることができ、これに応じて上記吸着ノズル３６ａの下降タイミングをより適正に設定できるという利点がある。

なお、上記実施形態では、ヘッドユニット３５を水平方向に（ＸＹ方向に）移動させてテープフィーダ２０の部品取出し位置２３の上方に吸着ノズル３６ａを一旦位置決めした後で、この吸着ノズル３６ａを下降させてテープ２１内の部品に接近させるようにしたが、この吸着ノズル３６ａの下降を上記吸着ノズル３６ａの水平移動中に開始するようにしてもよい。このようにすれば、部品が部品取出し位置２３に到着してから吸着ノズル３６ａに吸着されるまでの待ち時間をさらに短縮することができる。

また、上記実施形態では、エアシリンダ２５の最終駆動時刻を記憶する駆動実績記憶手段２９をテープフィーダ２０側に設けることにより、このテープフィーダ２０の交換にかかわらずエアシリンダ２５の正確な非駆動時間ｔを算出できるようにしたが、上記駆動実績記憶手段２９を各テープフィーダ２０（部品供給ユニット１２）の外部に、例えばネットワーク等を介して集約的に設けることも可能である。この場合、各テープフィーダ２０にそれぞれエアシリンダ２５識別用のＩＤタグを取り付けておき、外部に設けられた上記駆動実績記憶手段２９に、このＩＤタグから読み出された識別情報と対応付けてエアシリンダ２５の最終駆動時刻を記憶させるようにすることが好ましい。このようにすれば、上記ＩＤタグの識別情報と照合しながらエアシリンダ２５の最終駆動時刻を読み出すことができるため、上記実施形態と同様に、テープフィーダ２０の交換にかかわらずエアシリンダ２５の正確な非駆動時間ｔを算出することができる。

また、上記実施形態では、テープフィーダ２０に設けられた駆動実績記憶手段２９からエアシリンダ２５の最終駆動時刻をその都度読み出し、この最終駆動時刻から算出された非駆動時間ｔに基づいてテープフィーダ２０の駆動所要時間Ｔを求めるようにしたが、制御手段５０の記憶部５２に記憶される生産プログラムに、各テープフィーダ２０の使用計画等から予想される各時点でのエアシリンダ２５の非駆動時間ｔおよびこれに基づいたテープフィーダ２０の駆動所要時間Ｔをあらかじめ含ませるようにしてもよい。このようにすれば、エアシリンダ２５の最終駆動時刻を記憶する上記駆動実績記憶手段２９を省略できるため、装置の低コスト化を図ることができる。

また、上記実施形態では、部品供給用のフィーダ（部品供給装置）としてテープフィーダ２０を用いたが、本発明の構成は、このようなテープフィーダ２０に限らず、エアシリンダ等のエア式アクチュエータを駆動源とするフィーダが搭載された表面実装機に好適に適用することができる。例えば、多数の部品を収容するトレイと、このトレイから自重等に応じて移送されてくる部品の通路となる部品搬送路と、この部品搬送路から出てきた部品を押し出して所定の部品取出し位置まで送出する押動機構とを備えたフィーダ（いわゆるパーツフィーダ）において、上記押動機構の駆動源としてエアシリンダが用いられることがある。このようなパーツフィーダでは、上記実施形態のテープフィーダ２０と同様に、エアシリンダの非駆動時間に応じてフィーダの駆動所要時間（エアシリンダに駆動命令が出されてから上記押動機構が部品の押し出しを完了するまでに要する時間）が変化するため、この駆動所要時間の変化に応じて吸着ノズルの接近タイミングを制御すれば、サイクルタイムを効果的に短縮することができる。

本発明の一実施形態にかかる表面実装機を概略的に示す平面図である。上記表面実装機の正面図である。テープフィーダの概略構成を示す図である。上記表面実装機の制御系を示すブロック図である。エアシリンダの非駆動時間とテープフィーダの駆動所要時間との関係を説明するための図である。上記関係を特定するために測定された実測データの内容を示す図である。上記表面実装機における部品吸着動作の一例を示すメインフローチャートである。図７に示すフローチャートにおいて実行されるテープフィーダの駆動所要時間算出制御の内容を示すサブルーチンである。

符号の説明

１表面実装機
１０実装機本体
１４テープ繰り出し機構
２０テープフィーダ
２１テープ
２５エアシリンダ（エア式アクチュエータ）
２９駆動実績記憶手段
３５ヘッドユニット
３６ａ吸着ノズル
５０制御手段
Ｔ（テープフィーダの）駆動所要時間
ｔ（エアシリンダの）非駆動時間
Ｐプリント基板（基板）

Claims

部品を搬送して基板に実装する表面実装機であって、
上記部品をエア式アクチュエータの駆動に応じて所定の部品取出し位置まで送り出すフィーダと、
このフィーダから供給された部品を吸着用のノズルにより取り出して上記基板まで搬送する移動可能なヘッドユニットと、
上記フィーダとヘッドユニットとを連動的に駆動制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記フィーダ駆動用のエア式アクチュエータに駆動命令を与えてから実際にフィーダに部品の送出動作を完了させるまでの所要時間であるフィーダの駆動所要時間を、上記エア式アクチュエータを直近に駆動させた時刻からの経過時間であるエア式アクチュエータの非駆動時間に基づいて求めるとともに、上記部品取出し位置に上記ヘッドユニットの吸着ノズルを接近させるタイミングを、上記フィーダの駆動所要時間に応じて可変的に設定することを特徴とする表面実装機。
請求項１記載の表面実装機において、
上記フィーダは、所定間隔おきに部品が収容されたテープを、エア式アクチュエータを駆動源としたテープ繰り出し機構によって間欠送りするテープフィーダであることを特徴とする表面実装機。
請求項１または２記載の表面実装機において、
上記エア式アクチュエータの直近の駆動時刻である最終駆動時刻を記憶する駆動実績記憶手段をさらに備え、
上記制御手段は、この駆動実績記憶手段から読み出された最終駆動時刻に基づいて上記エア式アクチュエータの非駆動時間を算出することを特徴とする表面実装機。
請求項３記載の表面実装機において、
上記フィーダは、実装機本体に対して着脱可能に取り付けられており、
上記駆動実績記憶手段は、上記フィーダに設けられていることを特徴とする表面実装機。
請求項３記載の表面実装機において、
上記フィーダは、エア式アクチュエータ識別用のＩＤタグを有するとともに、実装機本体に対して着脱可能に取り付けられており、
上記駆動実績記憶手段は、上記フィーダの外部に設けられているとともに、上記エア式アクチュエータの最終駆動時刻を上記ＩＤタグから読み出された識別情報と対応付けて記憶するように構成されていることを特徴とする表面実装機。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の表面実装機において、
上記制御手段は、上記エア式アクチュエータの非駆動時間とフィーダの駆動所要時間との関係を特定するためにあらかじめ測定された実測データに基づいて上記フィーダの駆動所要時間を求めることを特徴とする表面実装機。