JP2013008729A - 電子部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各トレイに収容された部品の部品残数を管理することにより、部品残数の少ないトレイより順番に使用できるようにした電子部品実装装置を提供する。
【解決手段】複数のトレイ４２に収容された電子部品Ｐの部品種および部品残数をトレイ毎に記憶する部品残数データ記憶手段と、部品残数データ記憶手段に記憶された電子部品の部品種および部品残数に基づいて同じ部品種の電子部品を収容したトレイのうち部品残数の少ない順にトレイの使用順序を決定する使用順序決定手段Ｓ１０６を備え、使用順序決定手段で決定されたトレイの使用順序に従って部品実装ヘッド２５により電子部品を順次取り出し、基板Ｂに実装するようにした。
【選択図】図７

Description

本発明は、トレイ型部品供給装置に装着された複数のトレイより電子部品を吸着ノズルにより吸着して基板に実装する電子部品実装装置に関するものである。

一般にトレイ型部品供給装置を備えた電子部品実装装置においては、トレイ型部品供給装置のパレットに、電子部品を収容した複数のトレイが装着され、これらトレイより電子部品を部品実装ヘッドに設けた吸着ノズルによって吸着し、回路基板上の定められた座標位置に実装するようになっている。この種の電子部品実装装置として、例えば、特許文献１に記載されたものがある。

特開２００８−２５１７０５号公報

従来のこの種の電子部品実装装置においては、同一の部品種の電子部品が複数のトレイに収容されている場合、若いスロットに配置されたトレイより順番に電子部品を取り出すようにしたり、あるいは、予め登録した順番に電子部品を取り出すようにしている。

しかしながら、ジョブ切り替え等に伴う部品の補給時に、部品残数の少ない使いかけの電子部品を収容したトレイがパレットにセットされる場合があり、この使いかけのトレイがいつまでも使用されずに、取り残されることがある。

ユーザにとっては、電子部品の使用期限や部品管理の観点から、使いかけの電子部品を収容したトレイから順次使用していきたいが、そのようにするためには、部品残数が少ないトレイから部品が取り出されるように電子部品の配置替え等を行わなければならず、オペレータの作業負担が大きくなり、段取り作業に多大の時間を要してしまう問題がある。

本発明は、上記した従来の問題を解決するためになされたもので、各トレイに収容された部品の部品残数を管理することにより、部品残数の少ないトレイより順番に使用できるようにした電子部品実装装置を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、基台に設けられ基板の搬入、搬出および位置決め保持を行う基板搬送装置と、前記基台に対し移動可能に支持された移動台と、前記基板に実装する電子部品を収容した複数のトレイを備えた部品供給装置と、前記移動台に取付けられ電子部品を吸着する吸着ノズルを保持し該吸着ノズルに吸着した電子部品を前記基板搬送装置に位置決め保持された前記基板上に実装する部品実装ヘッドと、前記吸着ノズルに吸着された電子部品を撮像する部品検出手段とを備えた電子部品実装装置において、前記複数のトレイに収容された電子部品の部品種および部品残数を含むデータを前記トレイ毎に記憶する部品残数データ記憶手段と、該部品残数データ記憶手段に記憶された電子部品の部品種および部品残数に基づいて同じ部品種の電子部品を収容したトレイのうち部品残数の少ない順にトレイの使用順序を決定する使用順序決定手段を備え、該使用順序決定手段で決定された前記トレイの使用順序に従って前記部品実装ヘッドにより電子部品を順次取り出し、前記基板に実装するようにしたことである。

請求項２に係る発明の特徴は、請求項１において、前記部品供給装置は、複数の平板状のパレットを備え、これらパレットに前記トレイがそれぞれ複数ずつ装着されていることである。

請求項３に係る発明の特徴は、請求項１において、前記部品供給装置は、複数のパレットを上下方向に収納したマガジンを備え、これらパレットに前記トレイが段積み状に装着されていることである。

請求項４に係る発明の特徴は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、ジョブ切り替え等の部品の補給時に、前記使用順序決定手段による使用順序決定処理を実行するようにしたことである。

上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、複数のトレイに収容された電子部品の部品種および部品残数を含むデータをトレイ毎に記憶する部品残数データ記憶手段と、部品残数データ記憶手段に記憶された電子部品の部品種および部品残数に基づいて同じ部品種の電子部品を収容したトレイのうち部品残数の少ない順にトレイの使用順序を決定する使用順序決定手段を備え、使用順序決定手段で決定されたトレイの使用順序に従って部品実装ヘッドにより電子部品を順次取り出し、基板に実装するようにした。

この構成により、使いかけの電子部品を収容したトレイが長期間使用されずに残存することがなくなり、しかも、これが自動で行われるので、オペレータがトレイに部品残数を調べて古い順にセットする等の必要がなく、オペレータの作業を軽減できるとともに、ジョブ切り替え時の段取り作業時間を削減することができる。

請求項２に係る発明によれば、部品供給装置は、複数の平板状のパレットを備え、これらパレットにトレイがそれぞれ複数ずつ装着されているので、各トレイの部品残数を比較して、トレイの使用順序を決定することにより、部品残数の少ないトレイから順に使用することができる。

請求項３に係る発明によれば、部品供給装置は、複数のパレットを上下方向に収納したマガジンを備え、これらパレットにトレイが段積み状に装着されているので、段積みされた最上面にあるトレイの部品残数を比較して、トレイの使用順序を決定することにより、部品残数の少ないトレイから順に使用することができる。

請求項４に係る発明によれば、部品の補給時に、使用順序決定手段による使用順序決定処理を実行するようにしたので、ジョブ切り替え等に、オペレータによる段取り作業を軽減することができる。

本発明の実施の形態に係る電子部品実装装置の全体を示す平面図である。 実施の形態に係る部品実装ヘッドの吸着ノズル部を示す図である。 実施の形態に係るトレイ型部品供給装置のパレットに装着されたトレイを示す図である。 実施の形態に係る電子部品実装装置を制御する制御装置を示す図である。 部品データを示す図である。 複数のトレイより予め定められた使用順序に従って電子部品を取り出す動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態に係る部品残数データを示す図である。 本発明の変形例を示すトレイ型部品供給装置を示す図である。 変形例におけるトレイ使用順序を決定する説明図である。

以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、電子部品実装装置１０の全体平面図を示すもので、電子部品実装装置１０は、トレイ型部品供給装置１１と、フィーダ型部品供給装置１２と、部品移載装置１３と、基板保持装置１４と、基板搬送装置１５を備えている。

基板搬送装置１５は、電子部品実装装置１０の基台２１上に設けられ、回路基板Ｂを搬送するベルトコンベヤ２２を備え、回路基板Ｂをベルトコンベア２２に沿って搬送して基板保持装置１４上に搬入するとともに、基板保持装置１４より搬出するものである。図１においては、基板搬送方向をＸ軸方向とし、基板搬送方向に直交する方向をＹ軸方向としている。基板保持装置１４は、図示を省略するが、回路基板Ｂを下方から支持する基板支持装置と、回路基板Ｂをクランプするクランプ装置とを含んでいる。

部品移載装置１３はＸＹロボットからなり、基台２１の上方位置にＹ軸方向に移動可能に支持されたＹ軸移動台２３と、Ｙ軸移動台２３上にＸ軸方向に移動可能に支持されたＸ軸移動台２４と、Ｘ軸移動台２４上に取付けられた部品実装ヘッド２５とを備えている。Ｘ軸移動台２４およびＹ軸移動台２３は、Ｘ軸サーボモータ２７およびＹ軸サーボモータ２８（図４参照）により、Ｘ軸方向およびＹ軸方向への移動が制御されるようになっている。

部品実装ヘッド２５には、図２に示すように、昇降軸３０がＸ軸およびＹ軸方向と直交するＺ軸方向（上下方向）に昇降可能に、かつＺ軸線の回りに回転可能に支持されている。昇降軸３０は、Ｚ軸サーボモータ３１およびθ軸サーボモータ３２（図４参照）により、Ｚ軸方向への移動および回転角度が制御されるようになっている。昇降軸３０には、電子部品Ｐを吸着する吸着ノズル３３が保持されている。

図１において、Ｘ軸移動台２４上には、基板カメラ３５が取付けられ、基板カメラ３５は、基板保持装置１４上に位置決めされた回路基板Ｂに設けられた基準マークおよび基板ＩＤマークを撮像し、基板位置基準情報および基板ＩＤ情報を取得するようになっている。そして、基板カメラ３５によって取得された基板位置基準情報に基づいて、部品実装ヘッド２５を回路基板Ｂに対してＸＹ方向に位置補正するとともに、基板ＩＤ情報に基づいて、電子部品Ｐの実装作業を制御するようになっている。

また、基台２１上には、吸着ノズル３３によって吸着された電子部品Ｐを下方より撮像する部品検出手段としての部品カメラ３６が設けられている。部品カメラ３６は、部品実装ヘッド２５の吸着ノズル３３に吸着した電子部品Ｐを、部品供給装置１１、１２から回路基板Ｂ上に移動する途中で撮像し、吸着ノズル３３の中心に対する電子部品Ｐの芯ずれおよび角度ずれ等を検出し、この芯ずれ等に基づいて部品実装ヘッド２５のＸＹ方向等の移動量を補正し、電子部品Ｐが回路基板Ｂ上の定められた座標位置に正確に装着できるようにしている。

トレイ型部品供給装置１１とフィーダ型部品供給装置１２は、Ｙ軸方向に互いに隔たって、基板搬送装置１５の両側に設けられている。トレイ型部品供給装置１１は、デバイス台１１ａ上の複数のスロットＳに着脱可能に載置される平板状の複数のパレット４１を備え、これらパレット４１に、電子部品Ｐを収容した複数のトレイ４２がそれぞれ装着されている。

一方、フィーダ型部品供給装置１２には、テーピングされた電子部品Ｐを供給する複数のテープフィーダ４３がデバイス台１２ａ上に着脱可能に装着されており、複数のテープフィーダ４３はＸ軸方向に並設されてデバイス台１２ａの定められたスロットにそれぞれ装着されている。

トレイ型部品供給装置１１の各パレット４１には、図３に示すように、識別コードとしてのバーコード４１ａが貼付されており、バーコード４１ａは、パレット４１のシリアルＩＤを表示する情報表示子として機能している。また、パレット４１に装着された各トレイ４２には、識別コードとしてのバーコード４２ａがそれぞれ貼付されており、バーコード４２ａは、各トレイ４２に収容された電子部品ＰのシリアルＩＤ（部品種）を表示する情報表示子として機能している。これらバーコード４１ａ、４２ａは、部品補給時に図略のバーコードリーダによって読取られ、これによりパレット４１のシリアルＩＤ、およびトレイ４２のシリアルＩＤが取得され、後述する部品管理サーバに記憶されるようになっている。

各トレイ４２には、横方向にＸ１列（実施の形態においては４列）、縦方向にＹ１列（実施の形態においては３列）の電子部品Ｐが収容され、各トレイ４２に収容された部品数（部品残数）が、後述する部品データに登録されるようになっている。なお、一例として、図３の上方に位置するトレイ４２は、電子部品Ｐが一部消費された使いかけのトレイ４２で示している。

図４は、電子部品実装装置１０を制御する制御装置５０を示し、制御装置５０は、ＣＰＵ５１と、ＲＯＭ５２およびＲＡＭ５３からなる記憶装置と、それらを接続するバス５４を備えている。バス５４には、入出力インタフェース５５が接続され、入出力インタフェース５５に、入出力装置５６が接続されている。入出力装置５６は、作業者に必要な案内（表示）を行う表示装置５６ａと、キーボードおよびマウス等を備えている。

また、入出力インタフェース５５には、部品実装ヘッド２５を駆動する各サーボモータ２７、２８、３１、３２を制御するモータ制御ユニット５７が接続されているとともに、基板カメラ３５および部品カメラ３６によって撮像された画像データを画像処理する画像処理装置５８等が接続されている。なお、制御装置５０のＲＯＭ５２には、電子部品実装装置１０の実装作業を制御する実装制御プログラム等が格納されている。

さらに、制御装置５０には、ホストコンピュータ６０が接続されている。ホストコンピュータ６０は、複数の電子部品実装装置１０およびこれに付随する印刷機および検査機等を統括制御するものであるとともに、各電子部品実装装置１０で使用する電子部品Ｐを一元的に管理する部品管理サーバとしての機能を有するものである。部品管理サーバで管理される部品データＤＰとしては、図５に示すように、各基板種の回路基板Ｂを生産するに必要な部品に関するデータ（電子部品Ｐの型番，寸法、実装座標位置等）と、部品の部品種および部品残数を表わすデータを、トレイ４２（およびフィーダ４３）のシリアルＩＤ毎に対応付けたテーブルからなっており、当該部品データＤＰが部品管理サーバに記憶されている。そして、各電子部品実装装置１０においてジョブの切り替えが行われた際に、指定された回路基板Ｂを生産するに必要な部品の情報が、ホストコンピュータ６０より各電子部品実装装置１０の制御装置５０に送信されるようになっている。これに基づいて、ある基板種の回路基板Ｂの生産に必要な部品残数を含むデータが作成され、制御装置５０のＲＡＭ５３に記憶される。

次に、トレイ型部品供給装置１１のトレイ４２より予め定められた使用順序に従って、電子部品Ｐを取り出す動作を、図６に示すフローチャートに基づいて説明する。

まず、ステップＳ１００において、トレイ４２に収容される電子部品Ｐの登録作業が実施される。部品登録作業は、図５の部品データＤＢに示すように、トレイ４２のＩＤと、各ＩＤのトレイ４２に収容される電子部品Ｐに関する各種部品データと、部品種と、トレイ４２に収容された部品収容数（部品残数）との対応表からなっている。これらの部品登録作業は、通常、トレイ４２を保管する部品倉庫で実施される。

ステップＳ１０２において、回路基板Ｂを生産するジョブ（Ｊｏｂ）が切り替えられると、ホストコンピュータ６０にジョブが伝送され、ホストコンピュータ６０より電子部品実装装置１０に、指定された基板種の回路基板Ｂを生産するに必要な電子部品Ｐに関する情報が通知され、制御装置５０の入出力装置５６の表示装置５６ａに表示される。具体的には、どのＩＤのトレイ４２をどのＩＤのパレット４１に装着し、それらパレット４１をトレイ型部品供給装置１１のどのスロットＳに装着するかが案内される。

かかる案内に基づき、ステップＳ１０４において、オペレータは、トレイ型部品供給装置１１に必要なパレット４１およびトレイ４２をセットし、回路基板Ｂを生産するに必要な電子部品Ｐをトレイ型部品供給装置１１に準備する。

この場合、パレット４１に貼付されたバーコード４１ａ、およびトレイ４２に貼付されたバーコード４２ａが、図略のバーコードリーダによって読み取られ、パレット４１およびトレイ４２が定められた位置に正しくセットされているか否かの照合（ベリファイ）が行われる。これにより、図７（Ａ）に示すように、各トレイ４２毎に、装着されたパレットＩＤ、収容された電子部品Ｐの部品種、収容された部品残数を含む部品残数データＤＰ１が作成され、制御装置５０のＲＡＭ５３に記憶される。かかる制御装置５０の記憶装置（ＲＡＭ）５３によって、部品残数データ記憶手段を構成している。

ここで、図７（Ａ）においては、ある基板種の回路基板Ｂを生産するに必要な部品種は、ＰＡとＰＢの２種類からなり、各トレイ４２には、未だ電子部品Ｐが使用されていない部品残数が満杯のＮ１（＝Ｘ１×Ｙ１）のトレイ４２と、電子部品Ｐが一部消費され、部品残数がＮ２あるいはＮ３（Ｎ１＞Ｎ２＞Ｎ３）のトレイ４２が存在している例で示している。すなわち、部品種ＰＡを収容したトレイＩＤが「３」のトレイ４２と、トレイＩＤが「６」のトレイ４２は使いかけであり、部品種ＰＢを収容したトレイＩＤが「５」のトレイ４２は使いかけであることを示している。

次いで、ステップＳ１０６において、トレイ４２に収容された部品種毎に、部品残数（部品収容数）の少ない順にトレイ４２がソートされ、トレイ４２の使用順序を決定する使用順序決定処理が実施される。かかる使用順序決定処理によって、上記部品残数データＤＰ１が図７（Ｂ）に示すように編集される。すなわち、部品種ＰＡについては、トレイ４２の使用順序が、まず最初に、部品残数の最も少ない使いかけのトレイＩＤが「６」のトレイ４２に決定され、次いで、部品残数の少ないトレイＩＤが「３」のトレイ４２に決定される。そして、それ以外の未使用のトレイ４２については、スロットＮｏ.の若い順序に使用順序が決定される。

部品種ＰＢについても、上記したと同様に、トレイ４２の使用順序が、まず最初に、部品残数の最も少ない使いかけのトレイＩＤが「５」のトレイ４２に決定される。上記したステップＳ１０６によって、請求項における使用順序決定手段を構成している。

しかる後、ステップＳ１０８において、回路基板Ｂの生産が開始される。これにより、部品種ＰＡの電子部品Ｐを回路基板Ｂに実装する場合には、部品実装装置２５は、トレイＩＤが「６」のトレイ４２上の所定位置に移動制御され、トレイＩＤが「６」のトレイ４２より吸着ノズル３３によって電子部品Ｐがピックアップされ、回路基板Ｂの定められた座標位置に実装される。そして、トレイＩＤが「０６」のトレイ４２より電子部品Ｐが取り出される毎に、該当するトレイＩＤの部品残数が１つずつ減算され、この部品残数が０になると、トレイＩＤが「３」のトレイ４２より電子部品Ｐを取り出すように、部品実装ヘッド２５が制御され、部品実装動作が実行される。

同様にして、部品種ＰＢの電子部品Ｐを回路基板Ｂに実装する場合には、トレイＩＤが「５」のトレイ４２より電子部品Ｐを取り出して回路基板Ｂに実装するための部品実装動作が実行される。このようにして、部品実装動作が継続され、部品供給装置２０に収容された電子部品Ｐの残数が少なくなると、部品の補給が案内され、補給作業が実施される。

このように、回路基板Ｂを生産するジョブの切り替えにより、ホストコンピュータ６０より電子部品実装装置１０に、基板生産に必要な部品残数を含む情報が案内され、各電子部品実装装置１０において、トレイ４２に収容された部品種毎に、部品残数（部品収容数）の少ない順にトレイ４２がソートされ、トレイ４２の使用順序が決定される。

従って、上記した実施の形態によれば、部品残数が少ないトレイ４２より、電子部品実装装置１０が自動で電子部品を消費していくようにしたので、使いかけの電子部品を収容したトレイ４２が長期間使用されずに残存することがなくなり、しかも、これが自動で行われるので、オペレータがトレイ４２に部品残数を調べて古い順にセットする等の必要がなく、オペレータの作業を軽減できるとともに、ジョブ切り替え時の段取り作業時間を削減できるようになる。

次に、段積みのトレイを備えたトレイ型部品供給装置１１１に適用した本発明の変形例を、図８および図９に基づいて説明する。

図８に示すように、トレイ型部品供給装置１１１の収納箱１１２内には、マガジン１１３が上下方向に移動可能に設けられ、このマガジン１１３内に複数枚のパレット１４１が複数段のスロットＳに１枚ずつ収納されている。各パレット１４１上には、電子部品を収容した複数枚のトレイ１４２がそれぞれ段積み状態もしくは平積み状態で載置されている。

かかる変形例においても、上記した実施の形態で述べたと同様に、ホストコンピュータ６２において部品残数を含む部品データＤＰが作成され、ある基板種の回路基板Ｂの生産時に、その回路基板Ｂの生産に必要な部品残数を含む部品残数データＤＰ１が、ホストコンピュータ６２より電子部品実装装置１０の制御装置に通知され、これにより、各トレイ１４２に収容された部品残数に基づいて、トレイ１４２の使用順序が決定される。

ただし、変形例のように複数のトレイ１４２を段積みしたものにおいては、通常、部品残数は、段積みしたトレイ１４２すべての部品残数を足し合わせた総残数としているので、その部品残数（総残数）をそのまま用いて使用順序を決定すると、段積みされたトレイ１４２は平積みされたトレイより使用順序が後回しになってしまう。

そこで、本発明の変形例においては、例えば、図９に示すように、最上面にあるトレイ１４２Ａ、１４２Ｂ、１４２Ｃの部品残数を比較して使用順序を決定することにより、段積みされたトレイ１４２の使用順序が後回しになってしまうことを予防している。

なお、最上面にあるトレイ１４２の部品残数Ｎｘは、下記式で求められる。
Ｎｘ＝総残数−トレイ１枚当たりの部品収容数×（トレイ段積み数−１）

ここで、各トレイ１４２に収容される部品収容数を、実施の形態で述べたように、縦３列、横４列の１２個、段積みされたトレイ１４２の段数を３とすれば、総残数が２８個であれば、最上面にあるトレイ１４２の部品残数Ｎｘは、上記式より４個（２８−１２×（３−１））となる。

従って、段積みされた最上面のトレイ１４２に収容された部品残数と、平積みされたトレイ１４２に収容された部品残数を、部品残数の少ない順にソートして使用順序を決定することにより、部品残数が少ないトレイ１４２より順番に電子部品Ｐが取り出され、使いかけの部品がトレイ１４２に長期間残存する事態を防止できるようになる。

上記した実施の形態においては、パレット４１にそれぞれ複数ずつのトレイ４２を装着した例で説明したが、必ずしも複数である必要はなく、１つであってもよい。

また、上記した実施の形態においては、トレイ型部品供給装置１１とフィーダ型部品供給装置１２とを備えた電子部品実装装置１０を例に説明したが、少なくとも、トレイ型部品供給装置１１を備えた電子部品実装装置１０に適用可能である。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

本発明に係る電子部品実装装置は、トレイ型部品供給装置に装着された複数のトレイより電子部品を吸着ノズルにより吸着して基板に実装するものに用いるのに適している。

１０…電子部品実装装置、１１、１１１…トレイ型部品供給装置、１２…フィーダ型部品供給装置、１３…部品移載装置、１５…基板搬送装置、２５…部品実装ヘッド、３３…吸着ノズル、３６…部品検出手段（部品カメラ）、４１、１４１…パレット、４２、１４２…トレイ、５０…制御装置、５４…部品残数データ記憶手段（ＲＡＭ）、６０…ホストコンピュータ、Ｓ１０６…使用順序決定手段、Ｐ…電子部品、Ｂ…基板。

Claims (4)

1. 基台に設けられ基板の搬入、搬出および位置決め保持を行う基板搬送装置と、前記基台に対し移動可能に支持された移動台と、前記基板に実装する電子部品を収容した複数のトレイを備えた部品供給装置と、前記移動台に取付けられ電子部品を吸着する吸着ノズルを保持し該吸着ノズルに吸着した電子部品を前記基板搬送装置に位置決め保持された前記基板上に実装する部品実装ヘッドと、前記吸着ノズルに吸着された電子部品を撮像する部品検出手段とを備えた電子部品実装装置において、
   前記複数のトレイに収容された電子部品の部品種および部品残数を含むデータを前記トレイ毎に記憶する部品残数データ記憶手段と、該部品残数データ記憶手段に記憶された電子部品の部品種および部品残数に基づいて同じ部品種の電子部品を収容したトレイのうち部品残数の少ない順にトレイの使用順序を決定する使用順序決定手段を備え、該使用順序決定手段で決定された前記トレイの使用順序に従って前記部品実装ヘッドにより電子部品を順次取り出し、前記基板に実装するようにしたことを特徴とする電子部品実装ヘッド。
2. 請求項１において、前記部品供給装置は、複数の平板状のパレットを備え、これらパレットに前記トレイがそれぞれ複数ずつ装着されていることを特徴とする電子部品実装ヘッド。
3. 請求項１において、前記部品供給装置は、複数のパレットを上下方向に収納したマガジンを備え、これらパレットに前記トレイが段積み状に装着されていることを特徴とする電子部品実装ヘッド。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、ジョブ切り替え等の部品の補給時に、前記使用順序決定手段による使用順序決定処理を実行するようにしたことを特徴とする電子部品実装ヘッド。

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