JP2011029673A - Electronic component mounting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動源により一方向に移動可能な一対のビームにこれに沿った方向に駆動源により夫々移動可能な装着ヘッドを設け、該装着ヘッドに電子部品を吸着してプリント基板上に装着する吸着ノズルが設けられた電子部品装着装置に関する。
In the present invention, a pair of beams that can be moved in one direction by a driving source is provided with a mounting head that can be moved by the driving source in a direction along the pair of beams, and electronic components are attracted to the mounting head and mounted on a printed circuit board. The present invention relates to an electronic component mounting apparatus provided with a suction nozzle.
この種の電子部品装着装置は、例えば、特許文献1などに開示され、開示されている多機能型電子部品装着装置、即ち一対のビームを備えた電子部品装着装置において、装置の運転を効率良く行う為には、対峙する各々のビームが処理する部品装着点数(品種・点数)を、各ビームになるべく均等に割振って、バランスのとれた2ビームの協調運転を確立することがポイントである。
This type of electronic component mounting apparatus is disclosed in, for example,
しかしながら、前後ビームの間に位置決めされているプリント基板に、部品を装着していくものであるから、必然的に対峙するビーム同士で、装着バッティングによる協調崩れ(相手ビームとの位置干渉で装着を待たされる非稼動時間)が起こり、基板仕上げ時間の長短に影響を及ぼす場合も多い。スループットを稼ぐためには、最適な部品配置(割振り)の決定がポイントになる。少品種大量生産型なら時間をかけてもベストな部品配置にして生産する方が得策であるが、多品種少量生産形態にあっては、機種切替えの度に、部品配置を変更し2ビーム割振りの最適化を図るといった段取作業そのものが、全体からみたら逆にロス時間になって生産に響いてしまうケースも多い。 However, since the components are mounted on the printed circuit board positioned between the front and rear beams, inevitably colliding with each other between the opposing beams (displacement due to positional interference with the other beam) In many cases, the waiting time (non-operation time) occurs, which affects the length of the substrate finishing time. In order to increase the throughput, it is important to determine the optimal component arrangement (allocation). If it is a low-mix, high-volume production model, it is better to produce with the best parts layout over time. However, in the high-mix, low-volume production form, each time the model is switched, the layout of the parts is changed and two beams are allocated. In many cases, the setup work itself, such as optimizing the process, results in lost time from the overall perspective and affects production.
そこで本発明は、このような点を鑑みて、2ビーム間の協調崩れによるロスの是正及び低減を図ることを目的とする。即ち、2ビーム間の部品割振りの均等化ができず、偏りがあるような場合は、部品処理量の多い方のビーム側に、基板位置決め位置をあらかじめ寄せておくことで、協調バランスの調整を実現せんとするものである。 In view of the above, the present invention has an object of correcting and reducing a loss caused by collapsing between two beams. In other words, if the component allocation between the two beams cannot be equalized and there is a bias, the coordinated balance can be adjusted by bringing the substrate positioning position to the beam side with the larger amount of component processing in advance. It is something to be realized.
このため第1の発明は、駆動源により一方向に移動可能な一対のビームにこれに沿った方向に駆動源により夫々移動可能な装着ヘッドを設け、該装着ヘッドに電子部品を吸着してプリント基板上に装着する吸着ノズルが設けられた電子部品装着装置において、前記一方向に移動可能な一対のシュートを有し、装着エリアにて装着データに基づいて一対の前記シュートが何れかの前記ビームに予め片寄った位置に移動して前記プリント基板を前記片寄った位置で前記プリント基板の種類毎に位置決め固定する位置決め部と、前記プリント基板を上流側装置より受け継いだ後前記位置決め部に対応してスライドし前記プリント基板を前記一方向に移動させることにより前記位置決め部の前記シュートに連接させて該位置決め部に渡すための供給コンベアと、前記プリント基板を前記位置決め部から受け渡された後下流側装置のシュートに対応してスライドし前記プリント基板を前記一方向に移動させることにより下流側装置のシュートに連接させて該下流側装置に受け渡すための排出コンベアとを設けたことを特徴とする。 Therefore, according to the first aspect of the present invention, a pair of beams movable in one direction by a driving source is provided with a mounting head that can be moved by the driving source in a direction along the pair of beams, and the electronic component is sucked to the mounting head for printing. In the electronic component mounting apparatus provided with the suction nozzle to be mounted on the substrate, the electronic component mounting apparatus has a pair of chutes movable in the one direction, and the pair of chutes is one of the beams based on mounting data in the mounting area. A positioning unit that moves to a position that has been offset in advance and positions and fixes the printed circuit board for each type of the printed circuit board at the position that has been offset, and corresponds to the positioning unit after the printed circuit board is inherited from an upstream device. A supply cord that slides and moves the printed circuit board in the one direction to be connected to the chute of the positioning unit and to pass to the positioning unit. After the bearer and the printed board are delivered from the positioning unit, the downstream side apparatus slides in correspondence with the chute of the downstream apparatus and moves the printed board in the one direction so as to be connected to the chute of the downstream apparatus and the downstream side. A discharge conveyor for delivery to the side device is provided.
本発明は、2ビーム間の協調崩れによるロスの是正及び低減を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to correct and reduce a loss caused by collapsing between two beams.
図に基づき、本発明の実施の形態を以下説明するが、図1は電子部品装着装置1の平面図で、該装置1の基台2上には種々の電子部品を夫々その部品取出し部(部品吸着位置)に1個ずつ供給する部品供給ユニット3が複数並設されている。対向するユニット3群の間には、供給コンベア4、位置決め部5及び排出コンベア6が設けられている。供給コンベア4は上流側装置7より受けたプリント基板Pを前記位置決め部5に搬送し、位置決め部5で図示しない位置決め機構により位置決めされた該基板P上に電子部品が装着された後、排出コンベア6に搬送される。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of an electronic
そして、前記位置決め部5は電子部品の前記プリント基板Pへの部品処理量の多い方の後述のビーム10A又は10Bに予め片寄った位置で該プリント基板Pを位置決め固定するもので、一対の固定部5A間に設けられた両ガイド5Bに沿って、一対のシュート5Cは各駆動回路5Dを介して各駆動モータ5Eにより夫々独立してプリント基板Pのサイズに合わせてY方向に移動可能である。
The
前記供給コンベア4はプリント基板Pを上流側装置7のシュートより受け継ぐ毎に前記プリント基板PをY方向に移動させることにより前記基板位置決め部5に渡すためのもので、プリント基板Pを上流側装置7より受け継いだ後、一対の固定部4A間に設けられたガイド4Bに沿って、一対のシュート4Cは各駆動回路4Dを介して各駆動モータ4Eにより夫々独立して前記位置決め部5のシュート5Cと連接するようY方向に移動し、前記基板位置決め部5に渡す。
The
前記排出コンベア6は前記位置決め部5にて装着データに基づく電子部品の装着が終了する毎に位置決め部5から受け渡された前記プリント基板PをY方向に移動させることにより下流側装置8に受け渡すためのもので、プリント基板Pを位置決め部5より受け継いだ後、一対の固定部6A間に設けられたガイド6Bに沿って、一対のシュート6Cは各駆動回路6Dを介して各駆動モータ6Eにより夫々独立して下流側装置8のシュートと連接するようY方向に移動し、下流側装置8に受け渡す。
The
尚、前記供給コンベア4、位置決め部5及び排出コンベア6における駆動モータを2個ずつ設けたが、これを1個にしてクラッチを設けることにより各シュートを移動させるように構成してもよい。
Two drive motors are provided in the
10A、10BはX方向に長い一対のビームであり、夫々駆動回路20を介するY軸モータ21の駆動によりネジ軸(図示せず)を回転させ、左右一対のガイド11に沿って前記位置決め部5に固定されたプリント基板Pや部品供給ユニット3の部品取出し部(部品吸着位置)上方を個別にY方向に移動する。
各ビーム10A、10Bにはその長手方向、即ちX方向に駆動回路22を介してX軸モータ23によりガイド(図示せず)に沿って移動する装着ヘッド12A、12Bが夫々設けられている。各装着ヘッド12A又は12Bには各2本の吸着ノズル13を上下動させるための上下軸モータ24が夫々搭載され、また鉛直軸周りに回転させるためのθ軸モータ25が夫々搭載されている。したがって、2個の装着ヘッド12A、12Bの各吸着ノズル13はX方向及びY方向に移動可能であり、垂直線回りに回転可能で、かつ上下動可能となっている。
Each of the
14は部品位置認識用の部品認識カメラで、前記各装着ヘッド12A、12Bに対応して2個設けられ、電子部品が吸着ノズル13に対してどれだけ位置ずれして吸着保持されているかXY方向及び回転角度につき、位置認識するために電子部品を撮像する。15、15は種々の吸着ノズル13を収納するノズルストッカで、吸着ノズル13の交換のため収納している。
前記装着ヘッド12A、12Bにはそれぞれ基板認識カメラ17が設けられ、プリント基板Pに付されたマークの位置を認識するために該マークを撮像する。
Each of the
そして、装着ヘッド12A、12のためのケーブルやエアチューブを並列状態にして、それぞれ接着剤で固定し概ね平板状にしてフラットケーブル16、16を形成し、その一端部を前記各モータなどに接続し、他端部を制御回路基板(図示せず)やエア供給源(図示せず)に接続する。
Then, the cables and air tubes for the
次に、図5の制御ブロック図について、説明する。CPU30はRAM31に記憶されたデータに基づき、ROM32に格納されたプログラムに従い、電子部品装着装置1の部品装着動作に係る動作を統括制御する。即ち、CPU30は、駆動回路22を介して前記X軸モータ23の駆動を、駆動回路20を介して前記Y軸モータ21の駆動を、駆動回路26を介して前記θ軸モータ25の駆動を、駆動回路27を介して吸着ノズル13の上下軸モータ24の駆動を制御する。
Next, the control block diagram of FIG. 5 will be described. Based on the data stored in the
35はインターフェース33を介して前記CPU30に接続される部品認識処理部で、前記部品認識カメラ14により撮像して取込まれた画像の認識処理が該認識処理部35にて行われ、CPU30に処理結果が送出される。即ち、CPU30は、部品認識カメラ14に撮像された画像を認識処理(位置ずれ量の算出など)するように指示を部品認識処理部35に出力すると共に、認識処理結果を認識処理部35から受取るものである。
34は基板認識処理部で、前記基板認識カメラ17により撮像して取込まれた画像の認識処理が該基板認識処理部34にて行われ、CPU30に処理結果が送出される。即ち、CPU30は、基板認識カメラ17に撮像された画像を認識処理(位置ずれ量の算出など)するように指示を基板認識処理部34に出力すると共に、認識処理結果を基板認識処理部34から受取るものである。
A substrate
即ち、前記部品認識処理部35及び前記基板認識処理部34の認識処理により位置ずれ量が把握されると、その結果がCPU30に送られ、CPU30はY軸モータ21、X軸モータ23及びθ軸モータ25を駆動させ、X、Y方向及び鉛直軸線回りへの回転角度位置の補正が可能となる。
That is, when the amount of positional deviation is grasped by the recognition processing of the component
ここで以上の構成により、最適なプリント基板PのY方向における位置の決定について説明する。先ず、ビーム10A、10Bの基本動作は、部品吸着、部品認識、部品装着であり、ビームの吸着、装着の往復回数が多くならないよう、一回の往復動作で複数の部品をまとめて処理するマルチ吸着タイプが多くなっているが、ここでは、単独装着ヘッド、マルチ装着ヘッドに関係なく、何に注目してプリント基板PのY方向における位置の決定するかを説明する。
Here, the determination of the optimal position of the printed circuit board P in the Y direction will be described with the above configuration. First, the basic operations of the
プリント基板P毎の生産機種データ(装着データ)により、2つのビーム10A、10Bに割り振られ実施される部品装着シーケンスを個々のビームでシミュレーションして、2つのビームが共有する領域(装着エリア)での仕事時間の累計を割出す。
In the region (mounting area) where the two beams are shared by simulating the component mounting sequence assigned to the two
即ち、シミュレーションは下記要領にて実施し、図6に示す模式図を参照しつつ説明する。プリント基板PのY方向における位置は、プリント基板PのY方向におけるセンターが両シュート5Cの開き限のL寸法の中心(上側シュート開き限からみてL/2の位置)と見立て、ビーム10A、10BのX軸、Y軸などの各軸の制御指令計算値(速度・加速度)、並びに部品供給ユニット3の部品吸着位置、装着座標位置を元に定める。
That is, the simulation is performed in the following manner, and will be described with reference to the schematic diagram shown in FIG. The position in the Y direction of the printed circuit board P is assumed that the center of the printed circuit board P in the Y direction is the center of the L dimension at the opening limit of both the
ここで、夫々のビーム10A、10Bとも、一回の動作パターンは次のような流れであり、自分が受け持つ部品装着の全てが完了するまでそれを繰り返す。3往復で合計5点装着する1ビームの動作例を以下に示すと、1往復目(2点装着)は、吸着移動→吸着→吸着移動→吸着→両部品認識→装着移動→装着→装着移動→装着であり、2往復目(2点装着)は、吸着移動→吸着→吸着移動→吸着→両部品認識→装着移動→装着→装着移動→装着であり、3往復目(1点装着)は、ノズル交換→吸着移動→吸着→部品認識→装着移動→装着→ノズル交換→原点移動である。
Here, for each of the
このシーケンスの流れの中で、「装着移動」、「装着」で示したビームが装着エリアを占有している所要時間の合計時間を、ビーム10A、10B毎に算出する。MAをビーム10Aの装着エリア占有時間累計、MBをビーム10Bの装着エリア占有時間累計とし、その比率:RATIO=MA/MBとする。ビーム10A、10Bから見たプリント基板位置:yが、夫々のビームの装着エリア占有時間比率と逆の位置関係となる位置を算出して、最適位置とすればよい。即ち、図6に示した各間隔、寸法を用いて式にすると次の関係が成立するyである。
In this sequence flow, the total time required for the beam indicated by “mounting movement” and “mounting” to occupy the mounting area is calculated for each of the
尚、ここでは、RATIOをビーム10A、10Bによる装着エリア占有時間累計に基づいて決定したが、単純に、各ビーム10A、10Bの装着ヘッド12A、12Bによる装着点数比率、あるいは、ビーム10A、10Bの装着エリアへの往復回数比率として算出してもよい。即ち、装着点数比率が高い側のビームに予め基板位置を片寄らせ、または往復回数比率が高い側のビームに予め基板位置を片寄らせる。さらに、この算出及び算出結果の格納については、手動により又はROM32に格納されたプログラムにより自動的(CPU30の制御の下)に行うようにしてもよい。
In this example, RATIO is determined based on the total mounting area occupation time by the
上記式1に基づいて間隔yを算出し、この算出した間隔yにより前記一方又は他方のシュートの位置を決定するものであるから、前記一方又は他方のシュートの位置をプリント基板Pの種類毎に適切なものとすることができる。
Since the interval y is calculated based on the
このように、従来はプリント基板Pがシュートのうち固定シュート側へ偏り、ビーム10Aには近くなるが、ビーム10Bからは遠くなってしまい、部品割振りを均等にしても、このストロークの差異により協調性が崩れ、装着待ち等のロスが生じ、結果として基板仕上げ時間が長くなる要因になっていたものが、固定シュートという概念を変え、プリント基板PのY寸法に応じて、ビームの吸着・装着のストロークの均等化を図ったり、ビーム10A、10Bの部品均等割振りができない場合にも、そのバランスが是正できるように、故意に基板位置を偏らせる運用を行うことでプリント基板の仕上げ時間の短縮改善が図れるものである。
Thus, conventionally, the printed circuit board P is biased to the fixed chute side of the chute and is close to the
以上のように、プリント基板Pの種類に応じてプリント基板PのY方向における位置決め部5による位置決め位置を定め、即ち、RAM31に記憶された装着データ、同じくRAM31に記憶された部品供給ユニット3群における吸着ライン位置、同じくRAM31に記憶された各シュート5Cの開き限位置、同じくRAM31に記憶されたプリント基板のY方向におけるサイズなどに基づきプリント基板PのY方向における位置決め部5による位置決め位置を算出し、その算出結果をRAM31に格納する。そして、このRAM31に格納された算出結果に基づき、CPU30は位置決め部5の駆動モータ5Eを制御して各シュート5Cを生産するプリント基板Pの種類に応じて移動させる。
As described above, the positioning position of the printed circuit board P by the
即ち、基板位置決めするY方向における位置を機種切替え時点で事前に決定、セットアップしておくもので、自動運転の部品装着中に基板位置を装着するビーム側へY方向に移動させるものではなく、位置決め部5による位置決め完了後のプリント基板Pの移動はさせない。その理由は、基板認識により捉えた基板位置を変化させないことで補正装着時の絶対値精度保証をするのと、装着済み部品へのストレスをかけないようにプリント基板Pは動かさないものである。
In other words, the position in the Y direction for positioning the board is determined and set up in advance at the time of switching the model, and is not moved in the Y direction to the beam side for mounting the board position during automatic component mounting. The printed circuit board P is not moved after the positioning by the
そして、図3及び図4に示す如く、以上のようにこの位置決め部5の位置を定めた状態で、プリント基板Pを上流側装置7より受け継いだ供給コンベア4は、一対の固定部4A間に設けられたガイド4Bに沿って、一対のシュート4Cを駆動回路4Dを介して駆動モータ4Eにより前記位置決め部5のシュート5Cと連接するようY方向に移動させ、前記基板位置決め部5に渡す。該基板位置決め部5では、図示しない位置決め機構によりこのプリント基板Pを位置決め固定する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
そして、RAM31に格納されたプリント基板Pの装着すべきXY座標位置、鉛直軸線回りへの回転角度位置及び各部品供給ユニット3の配置番号等が指定された装着データに従い、電子部品の部品種に対応した吸着ノズルが装着すべき電子部品を所定の部品供給ユニット3から吸着して取出すこととなる。
Then, according to the mounting data in which the XY coordinate position to be mounted on the printed circuit board P stored in the
次に、装着ヘッド12Aの吸着ノズル13は装着すべき電子部品を収納する部品供給ユニット3上方に位置するよう移動するが、Y方向は駆動回路20によりY軸モータ21が駆動して一対のガイド11に沿ってビーム10Aが移動し、X方向は駆動回路22によりX軸モータ23が駆動して装着ヘッド12Aが移動し、既に所定の供給ユニット3は駆動されて部品吸着位置にて部品が取出し可能状態にあるため、駆動回路27により上下軸モータ24が駆動して前記吸着ノズル13が下降して電子部品を吸着し取出し、次に装着ヘッド12Aは上昇すると共に吸着ノズル13が次に装着すべき電子部品を収納する部品供給ユニット3上方に移動し、同じく前記ノズル13が下降して電子部品を吸着し取出す。
Next, the
このとき、装着ヘッド12Bの吸着ノズル13は装着すべき電子部品を収納する部品供給ユニット3上方に移動し、前記ノズル13が下降して電子部品を吸着し取出し、次に装着ヘッド12Bは上昇すると共に吸着ノズル13が次に装着すべき電子部品を収納する部品供給ユニット3上方に移動し、同じく前記ノズル13が下降して電子部品を吸着し取出す。
At this time, the
そして、装着ヘッド12Aの各吸着ノズル13が各部品認識カメラ14上方に位置するよう、前述の如くY軸モータ21及びX軸モータ23により移動し、前記各ノズル13に吸着されている各電子部品は撮像され、また装着ヘッド12Bの各吸着ノズル13が部品認識カメラ14上方に位置するよう移動し、前記各ノズル13に吸着されている各電子部品は撮像され、各電子部品が当該ノズルに対してどれだけ位置ずれして吸着保持されているかXY方向及び回転角度につき、部品認識処理部35により認識結果が算出される。
The electronic components that are moved by the Y-
そして、CPU30が装着エリアが未使用か否かが判断され、未使用なのでビーム10Aが装着エリアを取得する。具体的には、CPU30がRAM31にビーム10Aが装着エリアを占有した旨を書き込み、装着エリアを占有する処理をしたビーム10Aにとっての基板認識動作をすべく、ビーム10A及び装着ヘッド12Aを移動させてプリント基板P上のマークの位置を認識するために基板認識カメラ17により各マークを撮像し、その認識処理が該基板認識処理部34にて行われ、RAM31に記憶させ、再びビーム10A及び装着ヘッド12Aを移動させ、吸着ノズル13がプリント基板P上に前記基板認識結果に部品認識結果を加味して位置ずれを補正しつつ各電子部品を装着し、シーケンスデータを歩進して次ステップを切出して、次のステップデータがあるので、装着エリアを開放する(未使用状態とする)。
Then, the
次に、ビーム10Aによる装着エリアの開放後にビーム10Bが装着エリアを占有する。従って、装着エリアを占有する処理をしたビーム10Bにとっての基板認識動作をすべく、ビーム10B及び装着ヘッド12Bを移動させてプリント基板P上のマークの位置を認識するために基板認識カメラ17により各マークを撮像し、その認識処理が該基板認識処理部34にて行われ、RAM31に記憶させ、各吸着ノズル13がプリント基板P上に前記基板認識結果に部品認識結果を加味して位置ずれを補正しつつ各電子部品を装着し、シーケンスデータを歩進して次ステップを切出して、次のステップデータがあるので、装着エリアを開放する(未使用状態とする)。
Next, after the mounting area is released by the
以上のように、順次RAM31に格納された装着データに従い、プリント基板Pに装着して行くが、全ての部品装着を終了する前に、図4に示すように既に排出コンベア6の一対のシュート6Cは位置決め部5のシュート5Cと連接している状態にあるため、プリント基板Pは装着終了後に位置決め部5から排出コンベア6に搬送され受け継がれる。そして、前記位置決め部5から受け渡された前記プリント基板Pを位置決め部5より受け継いだ後、一対の固定部6A間に設けられたガイド6Bに沿って、一対のシュート6Cは各駆動回路6Dを介して各駆動モータ6Eにより下流側装置8と連接するようY方向に移動し、下流側装置8に受け渡すこととなる。
As described above, according to the mounting data sequentially stored in the
以上本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, various alternatives, modifications, and variations can be made by those skilled in the art based on the above description, and the present invention is not limited to the various alternatives described above without departing from the spirit of the present invention. It includes modifications or variations.
1 電子部品装着装置
4 供給コンベア
5 位置決め部
6 排出コンベア
10A、B ビーム
12A、B 装着ヘッド
13 吸着ノズル
30 CPU
31 RAM
DESCRIPTION OF
31 RAM
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