JP2010045295A - 部品実装装置における電動式部品供給装置の原点位置合わせ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】取り付けられた多数の電動式部品供給装置について部品ピックアップ位置の原点位置合わせを行うに際して、部品実装装置の必要最大電力を低減することが可能な部品実装装置における電動式部品供給装置の原点位置合わせ制御方法を提供する。
【解決手段】電動式部品供給装置Ｆを取り付けるための複数のスロットＳと、該スロットＳに取り付けられた電動式部品供給装置Ｆの動作を制御する制御部１２と、該電動式部品供給装置Ｆと該制御部１２との間の通信路１４と、を有する部品実装装置１０において、前記スロットＳに取り付けられた電動式部品供給装置Ｆを、部品実装装置１０から電動式部品供給装置Ｆに同時に供給可能な電力の範囲内で複数のグループに分け、分けられたグループごとに原点位置合わせを行う電動式部品供給装置Ｆの順序を決定し、前記複数のグループについて同時に原点位置合わせを行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、部品実装装置における電動式部品供給装置の原点位置合わせ制御方法に関し、詳しくは、取り付けられた多数の電動式部品供給装置について部品ピックアップ位置の原点位置合わせを行うに際して、部品実装装置の必要最大電力の低減を可能とする部品実装装置における電動式部品供給装置の原点位置合わせ制御方法に関する。

図６は、電子部品実装装置の概略図であり、同図に示すように、電子部品実装装置２０１は、中央部から少し後方で左右方向に延在する回路基板搬送路２１５と、装置２０１の前部（図示の下側）に配設され、回路基板２１０に実装される部品を供給する部品供給部２１１と、装置２０１の前部に配設されたＸ軸移動機構２１２とＹ軸移動機構２１４を備えている。

Ｘ軸移動機構２１２は、部品を吸着する吸着ノズル２１３ａを備えた吸着ヘッド部２１３をＸ軸方向に移動させ、またＹ軸移動機構２１４は、Ｘ軸移動機構２１２並びに吸着ヘッド部２１３をＹ軸方向に移動させる。また装着ヘッド部２１３は、吸着ノズル２１３ａを垂直方向（Ｚ軸方向）に昇降可能に移動させるＺ軸移動機構を備え、また吸着ノズルをノズル軸（吸着軸）を中心に回転させるθ軸移動機構を備えている。また、吸着ヘッド部２１３には、支持部材に取り付けるようにして、回路基板２１０上に形成された基板マークを撮像する基板認識カメラ２１７が搭載されている。また、部品供給部２１１の側部には、吸着ノズル２１３ａに吸着された部品を下方から撮像する部品認識カメラ（撮像手段）２１６が配置されている。

図７は、電子部品実装装置の制御系の構成を示している。２２０は、装置全体を制御するマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）、並びにＲＡＭ、ＲＯＭなどからなるコントローラ（制御手段）であり、これに以下の２２１〜２３１の構成が接続され、それぞれを制御している。

Ｘ軸モータ２２１は、Ｘ軸移動機構２１２の駆動源で、吸着ヘッド部２１３をＸ軸方向に移動させ、また、Ｙ軸モータ２２２は、Ｙ軸移動機構２１４の駆動源で、Ｙ軸移動機構２１４をＹ軸方向に駆動し、それにより吸着ヘッド部２１３はＸ軸方向とＹ軸方向に移動可能となる。

Ｚ軸モータ２２３は、吸着ノズル２１３ａを昇降させるＺ軸駆動機構（不図示）の駆動源で、吸着ノズル２１３ａをＺ軸方向（高さ方向）に昇降させる。また、θ軸モータ２２４は、吸着ノズル２１３ａのθ軸回転機構（不図示）の駆動源で、吸着ノズル２１３ａをそのノズル中心軸（吸着軸）を中心にして回転させる。

画像認識装置２２７は、吸着ノズル２１３ａに吸着された部品２１８の画像認識を行うもので、Ａ／Ｄ変換器２２７ａ、メモリ２２７ｂ及びＣＰＵ２２７ｃから構成される。そして、吸着された部品２１８を撮像した部品認識カメラ２１６から出力されるアナログの画像信号をＡ／Ｄ変換器２２７ａによりデジタル信号に変換してメモリ２２７ｂに格納し、ＣＰＵ２２７ｃがその画像データに基づいて吸着された部品の認識を行う。すなわち、画像認識装置２２７は、部品中心と吸着角度を演算し、部品の吸着姿勢を認識する。また、画像認識装置２２７は、基板認識カメラ２１７で撮像された基板マークの画像を処理して基板マーク位置を演算する。

また、画像認識装置２２７は、部品認識カメラ２１６で撮像された部品２１８の画像データと基板認識カメラ２１７で撮像された基板マークデータを処理して、両方の補正データを制御手段２２０へ転送する。

キーボード２２８とマウス２２９は、部品データなどのデータを入力するために用いられる。

記憶装置２３０は、フラッシュメモリなどで構成され、キーボード２２８とマウス２２９により入力された部品データ、及び不図示のホストコンピュータから供給される部品データなどを格納するのに用いられる。

表示装置（モニタ）２３１は、部品データ、演算データ、及び部品認識カメラ２１６で撮像した部品２１８の画像などをその表示面２３１ａに表示する。

実際に、基板の生産を開始し、部品を回路基板に搭載する段階では、予め基板認識カメラ２１７で撮像された基板マークによる回路基板２１０の基板補正データ（Δｘ、Δｙ、Δθ）は記憶装置２３０に格納されている。そして、部品供給装置２１１から供給される部品を吸着ノズル２１３ａで吸着し、吸着ヘッド部２１３を部品認識カメラ２１６上部に移動させて、部品を同カメラで撮像する。撮像された部品の画像は、画像認識装置２２７で画像処理され補正データを制御手段２２０へ転送する。制御手段２２０は記憶装置２３０から基板補正データと当該部品の部品データを読み出して、この部品データと前記転送された画像認識装置２２７で演算された部品中心と部品の傾きをもとに、部品の搭載位置と吸着姿勢を認識する。続いて、部品搭載位置の部品中心と吸着中心との間の水平方向位置ずれや部品の向きについての角度ずれが検出されると、これら水平方向位置ずれや角度ずれがＸ軸モータ２２１、Ｙ軸モータ２２２、θ軸モータ２２４を駆動することにより、補正され、部品が所定の回路基板位置に正しい姿勢（基準角度）で搭載される。

以上、電子部品実装装置について説明したが、この分野においても、他の機械装置分野と同様、コスト低減への取り組みがなされている。

例えば、特許文献１には、図６（特許文献１の図１）に示すように、電源の接続および遮断を適切に制御して、消費電力量を削減する技術が提案されている。この技術は、具体的には、部品供給装置１０１Ａ、１０１Ｂを駆動する部品供給駆動部１０７Ａ、１０７Ｂ、部品移載装置１０２を駆動する部品移載駆動装置１０８、基板位置決め装置１０３を駆動する基板位置決め駆動装置１０９の各々に対し制御装置１０４からの指令により動力用電源と制御用電源を別々に接続、遮断できるようにしている。このため、部品実装装置１００の構成各部が個々に停止する条件発生を制御装置１０４が検知したとき、制御装置１０４は、停止中の駆動装置への動力用電源を遮断することができる。これにより、部品実装装置１００は、無駄な電力消費がなくなり必要最小限の電力で生産稼動を継続することができる。

特開２０００−３３２５００号公報（図１）

ここで、部品供給装置として良く用いられている電動式テープフィーダは、その駆動に際しては比較的大きな電力を必要とするが、特許文献１に示された部品実装装置１００では、前述のように、使用していない部品供給装置への電源を遮断することができ、無駄な電力消費がなくなり必要最小限の電力で生産稼動を継続することができる。

しかしながら、一般的に部品実装装置においては、部品実装を開始する前に、取り付けられた電動式テープフィーダの部品ピックアップ位置の原点位置合わせを行う必要がある。この原点位置合わせの動作は、例えば部品実装装置の電源投入時等に、該部品実装装置に取り付けられている全ての電動式テープフィーダについて同時に行われるため、部品実装装置の必要最大電力は、該部品実装装置に取り付けられた電動式テープフィーダの全てを同時に駆動させるために必要な電力となってしまい、大きくなってしまっていた。このため、部品実装装置のために用意する電源の容量を大きくすることが必要となり、コストアップにつながっていた。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、取り付けられた多数の電動式部品供給装置について部品ピックアップ位置の原点位置合わせを行うに際して、部品実装装置の必要最大電力を低減することが可能な部品実装装置における電動式部品供給装置の原点位置合わせ制御方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決した本発明に係る部品実装装置における電動式部品供給装置の原点位置合わせ制御方法は、電動式部品供給装置を取り付けるための複数のスロットと、該スロットに取り付けられた電動式部品供給装置の動作を制御する制御部と、該電動式部品供給装置と該制御部との間の通信路と、を有する部品実装装置において、前記スロットに取り付けられた電動式部品供給装置を、部品実装装置から電動式部品供給装置に同時に供給可能な電力の範囲内で複数のグループに分け、分けられたグループごとに原点位置合わせを行う電動式部品供給装置の順序を決定し、前記複数のグループについて同時に原点位置合わせを行うことを特徴とする。

前記グループの数は、前記部品実装装置が同時に吸着することができる部品の数と同じ数であることが好ましい。

本発明によれば、スロットに取り付けられた電動式部品供給装置を、部品実装装置から電動式部品供給装置に供給可能な電力の範囲内で複数のグループに分け、分けられたグループごとに原点位置合わせを行う電動式部品供給装置の順序を決定し、前記複数のグループで同時に原点位置合わせを行うので、取り付ける電動式部品供給装置の数が増えても、部品実装装置の必要最大電力を供給可能な電力の範囲内に抑えることができ、スロットに取り付けられた全ての電動式部品供給装置について同時に原点位置合わせを行う従来の方法よりも、部品実装装置の必要最大電力を低減することができる。

このため、部品実装装置のために用意する電源の大型化を抑制することができ、コストを低減することができる。

特に、前記グループの数が、前記部品実装装置が同時に吸着することができる部品の数と同じ数である場合には、電動式部品供給装置の原点位置合わせを行うために必要となる電力は、同時に吸着することができる最大数の部品を部品実装装置が吸着して基板に搭載する際に必要となる電力よりも大きくなることはなく、電動式部品供給装置の原点位置合わせを行うことが原因となって、部品実装装置の必要最大電力が大きくなることはない。また、前記グループの数が、前記部品実装装置が同時に吸着することができる部品の数と同じ数である場合には、電動式部品供給装置の原点位置合わせのために部品実装装置の必要最大電力を大きくする必要のない範囲内で、電動式部品供給装置の原点位置合わせを開始してから終了するまでの時間を最大限に短くすることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る、部品実装装置の必要最大電力の低減のための部品実装装置における電動式部品供給装置の原点位置合わせ制御方法について具体的に説明する。

図１は、本実施形態に係る方法を実施する部品実装装置１０の制御ブロック図である。

この部品実装装置１０は、電動式テープフィーダＦ（以下では単にテープフィーダＦと記す）を取り付けるための差込口である複数のスロットＳと、スロットＳに取り付けられたテープフィーダＦと通信して制御を行う制御部１２と、制御部１２がテープフィーダＦと通信を行うための通信路１４と、を有してなる。ここでは、部品実装装置１０が有するスロットＳの数は３０である。

また、部品実装装置１０は６つの吸着ノズル（図示せず）を備えており、同時吸着できる部品の最大数は６つである。このため、部品実装装置１０は、６台のテープフィーダＦが同時に動作するために必要となる電力を少なくとも供給することができる電源に接続されている。

スロットＳは、テープフィーダＦを取り付けるために部品実装装置１０に設けられた差込口であり、それぞれが識別番号（以下ＩＤと記すことがある）を持っている。図１に示す部品実装装置１０が有するスロットＳの数は３０であり、各スロットＳに割り振られたＩＤは１〜３０である。

スロットＳに差し込まれて取り付けられたテープフィーダＦは、部品実装装置１０の電源が入ると、全てのテープフィーダＦへの制御電源も入り自らが取り付けられたスロットＳのＩＤを取得する。そして、テープフィーダＦは、自らが取り付けられたスロットＳのＩＤを通信路１４を介して制御部１２に通知する。この際、テープフィーダＦは、自らが何ｍｍ送りフィーダであるかという情報も制御部１２に通知する。これにより、制御部１２は、ＩＤが割り振られたスロットＳごとに、それぞれ、テープフィーダＦが取り付けられているかどうか、取り付けられている場合、その取り付けられたテープフィーダＦは何ｍｍ送りフィーダであるかということを認識する。

テープフィーダＦの送りピッチは、その種類によって、８ｍｍ、１６ｍｍ、２４ｍｍ、５６ｍｍ等が存在する。原点位置合わせのためにテープを送る長さは、最大で送りピッチの長さとなるので、送りピッチの長さが長いほど、原点位置合わせにかかる最大の時間は長くなる。

図２は、ＩＤが１〜３０の各スロットＳごとに、テープフィーダＦが取り付けられているかどうか、および、取り付けられたテープフィーダＦが何ｍｍ送りフィーダであるかということを制御部１２が認識した結果の一例である。

制御部１２は、図２のような認識を行った後、原点位置合わせを行うテープフィーダＦの順序を決定する。この順序の決定は、認識した各テープフィーダＦを送りピッチの長さが長い順に並べ、送りピッチの長さが同じテープフィーダＦがある場合は、取り付けられたスロットＳのＩＤが若い順に並べる。このようにして、原点位置合わせを行う順序を決定した結果が図３である。

さらに、制御部１２は、原点位置合わせを行う順序を決定した後、その決定結果に基づき、取り付けられたテープフィーダＦの原点位置合わせを行うためのタイムチャートを作成する。

ここで、部品実装装置１０は、同時吸着できる部品の最大数が６つであり、部品実装装置１０は、６台のテープフィーダＦが同時に動作するために必要となる電力を少なくとも供給することができる電源に接続されている。そこで、同時に原点位置合わせを行うテープフィーダＦの台数を６台に制限して原点位置合わせを順次行って、取り付けられた全てのテープフィーダＦの原点位置合わせを行うようにすれば、テープフィーダＦの原点位置合わせを行うことが原因となって、部品実装装置１０の必要最大電力が大きくなることはない。そこで、同時に原点位置合わせを行うテープフィーダＦの台数を６台に制限して原点位置合わせを順次行うためのタイムチャートを作成する。

このためには、部品実装装置１０に取り付けられたテープフィーダＦを６つのグループ（ここでは、グループ１〜６とする。）に分ける必要がある。このグループ分けは、図３の原点位置合わせを行う順序に従って、テープフィーダＦをグループ１〜６のいずれかに割り振っていくことで行う。この割り振りの際には、原点位置合わせを行うのに必要な最大の時間がなるべくグループ１〜６で均等になるように割り振る。具体的には、あるテープフィーダＦをグループ１〜６のうちのどれかに割り振る際、グループ１〜６のうち、その時点で原点位置合わせを行うのに必要な最大の時間が最も少ないグループにテープフィーダＦを割り振っていく。割り振られた必要最大時間が同じグループがある場合は、グループの番号の最も若いところに割り振る。

このようにして、部品実装装置１０に取り付けられたテープフィーダＦをグループ１〜６に割り振っていくと、図４のようなタイムチャートが得られる。図４において、あるテープフィーダＦが原点位置合わせを行うのに必要な最大の時間は、そのテープフィーダＦに対応した高レベル部の長さで表している。高レベル部の下に記された数字が、そのテープフィーダＦが取り付けられたスロットＳのＩＤである。例えば、ＩＤ１１のスロットＳに取り付けられたテープフィーダＦが原点位置合わせを行うのに必要な最大の時間は、図４において、長さＬ₁₁で表されている。

次に、本実施形態に係る方法によって、各テープフィーダＦの原点位置合わせがどのように行われるかについて、図５に示すフローチャートを用いて説明する。

部品実装装置１０の電源が入ると（ステップＳ１）、各テープフィーダＦは、自らが取り付けられているスロットＳのＩＤを取得する（ステップＳ２）。そして、各テープフィーダＦは、自らが取り付けられているスロットＳのＩＤと、自らが何ｍｍ送りフィーダであるかということを、通信路１４を介して制御部１２に通知する（ステップＳ３）。

これにより、制御部１２は、ＩＤが１〜３０の各スロットＳごとに、テープフィーダＦが取り付けられているかどうか、および、取り付けられたテープフィーダＦが何ｍｍ送りフィーダであるかということを認識する（ステップＳ４）。

次に、部品実装装置１０の原点位置合わせボタン（図示せず）を押して、取り付けられた各テープフィーダＦについて原点位置合わせを開始する（ステップＳ５）。

テープフィーダＦの原点位置合わせの際、まず、部品実装装置１０の制御部１２は、同時吸着できる部品の最大数を確認する（ステップＳ６）。ここでは、部品実装装置１０が同時吸着することができる部品の最大数は６である。

次に、認識した各テープフィーダＦを送りピッチの長さが長い順に並べ、送りピッチの長さが同じテープフィーダＦがある場合は、取り付けられたスロットＳのＩＤが若い順に並べて、図３に示すように、認識した各テープフィーダＦの原点位置合わせの順序を設定する（ステップＳ７）。

次に、ステップＳ７で設定した各テープフィーダＦの原点位置合わせの順序に従って、各テープフィーダＦをグループ１〜６に割り振っていく。その際、前述したように、割り振るテープフィーダＦが原点位置合わせに要する時間を考慮して割り振り、原点位置合わせを行うのに必要な最大の時間がなるべくグループ１〜６で均等になるように割り振って、図４に示すようなタイムチャートを得る（ステップＳ８）。

次に、ステップＳ８で得たタイムチャートに従って、グループ１〜６について同時に原点位置合わせを行っていく（ステップＳ９）。この際、制御部１２からテープフィーダＦに通信路１４を介して、原点位置合わせをする指示がなされる。原点位置合わせが完了したテープフィーダＦは、通信路１４を介して、原点位置合わせが完了したことを制御部１２に通知する。この通知を受けた制御部１２は、ステップＳ８で得たタイムチャートに従って、次のテープフィーダＦに原点位置合わせを指示する。このようにして、ステップＳ８で得たタイムチャートに従って、認識した全てのテープフィーダＦの原点位置合わせを実行する。

制御部１２が認識した全てのテープフィーダＦについて原点位置合わせが完了したかどうかを判断し（ステップＳ１０）、全てのテープフィーダＦについて原点位置合わせが完了したら、原点位置合わせ動作は完了する。

以上のようにして部品実装装置１０に取り付けられたテープフィーダＦについて原点位置合わせを行うことによって、同時に原点位置合わせを行うテープフィーダＦの台数を、同時吸着できる部品の最大数と同じ台数に制限することにより、部品実装装置１０が必要とする最大電力を、同時吸着できる部品の最大数と同じ台数のテープフィーダＦを駆動するのに必要な電力以内に常にすることができる。

また、部品実装装置１０に取り付けられたテープフィーダＦは、同時吸着できる部品の最大数とグループ数が同じとなるように割り振られるが、ステップＳ８で得られたタイムチャートでは、原点位置合わせに要する最大の時間がグループ間でなるべく均等になるように割り振られているので、原点位置合わせを完了するのに要する時間が特定のグループのみ長くかかるということがなく、全ての原点位置合わせ動作を完了するまでの時間は短くなる。

以上説明した実施形態では、部品実装装置１０のスロットＳの数は３０であり、部品実装装置１０に取り付けることができるテープフィーダＦの台数は最大で３０台であったが、スロットＳの数を３０より多くして、部品実装装置１０に取り付けるテープフィーダＦの台数を３０台よりも多くしてもよい。この場合であっても、同時に原点位置合わせを行うテープフィーダＦの台数を、同時吸着できる部品の最大数と同じ台数に制限することができ、部品実装装置１０が必要とする最大電力を、同時吸着できる部品の最大数と同じ台数のテープフィーダＦを駆動するのに必要な電力以内に常にすることができる。

また、以上説明した実施形態では、部品実装装置１０が同時吸着できる部品の最大数は６つであり、部品実装装置１０は６台のテープフィーダＦが同時に動作するために必要となる電力を少なくとも供給することができる電源に接続されている。そこで、部品実装装置１０に取り付けられたテープフィーダＦについて、同時に原点位置合わせを行う台数を６台に制限して原点位置合わせを順次行うようにしたが、同時に原点位置合わせを行う台数は６台でなくてもよく、５台以下あるいは７台以上であってもよい。

ただし、同時に原点位置合わせを行う台数を５台以下とした場合、同時に原点位置合わせを行う台数を６台としたときよりも、部品実装装置１０に取り付けられた全てのテープフィーダＦについて原点位置合わせを終了するのに要する時間は長くなる。また、同時に原点位置合わせを行う台数を７台以上とした場合、同時に原点位置合わせを行う台数を６台としたときよりも、部品実装装置１０の必要最大電力は大きくなり、テープフィーダＦの原点位置合わせを行うことが原因となって、部品実装装置１０の必要最大電力が大きくなり、部品実装装置１０のために用意する必要のある電源の容量が大きくなってしまう。

したがって、同時吸着できる部品の最大数が６つである部品実装装置１０においては、同時に原点位置合わせを行う台数は６台とすることが好ましい。

また、以上説明した実施形態では、部品供給装置としてテープフィーダＦを用いたが、用いる部品供給装置はテープフィーダに限定されない。

本実施形態に係る方法を実施する部品実装装置の制御ブロック図 テープフィーダの取り付け状況について制御部が認識した結果の一例を示す表 取り付けられたテープフィーダの原点位置合わせを行う順序を決定した結果を示す表 前記順序に従いテープフィーダが原点位置合わせを行う際のタイムチャート 取り付けられたテープフィーダの原点位置合わせの動作手順を示すフローチャート 電子部品実装装置の概略図 電子部品実装装置の制御系の構成を示す図 消費電力量を削減する従来技術の制御系統を示す概略系統図（特許文献１の図１）

符号の説明

１０…部品実装装置
１２…制御部
１４…通信路
Ｆ…テープフィーダ
Ｓ…スロット

Claims (2)

1. 電動式部品供給装置を取り付けるための複数のスロットと、該スロットに取り付けられた電動式部品供給装置の動作を制御する制御部と、該電動式部品供給装置と該制御部との間の通信路と、を有する部品実装装置において、
   前記スロットに取り付けられた電動式部品供給装置を、部品実装装置から電動式部品供給装置に同時に供給可能な電力の範囲内で複数のグループに分け、分けられたグループごとに原点位置合わせを行う電動式部品供給装置の順序を決定し、前記複数のグループについて同時に原点位置合わせを行うことを特徴とする部品実装装置における電動式部品供給装置の原点位置合わせ制御方法。
2. 前記グループの数が、前記部品実装装置が同時に吸着することができる部品の数と同じ数であることを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置における電動式部品供給装置の原点位置合わせ制御方法。

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