JP2014041864A - 基板作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板作業機においてコンベアベルトの張力を正しく監視する。
【解決手段】 基板作業機は、コンベアベルトを用いて回路基板を搬送する搬送手段と、コンベアベルトの張力を測定する張力測定手段と、搬送手段による回路基板の搬送時間を測定する時間測定手段と、張力測定手段による測定張力と時間測定手段による測定時間との両者に基づいて、コンベアベルトの張力の正常／異常を判断する判断手段とを備える。判断手段は、測定された張力が所定の異常範囲にあるとともに、測定された時間が所定の異常範囲にあるときに、コンベアベルトの張力が異常と判断することが好ましい。
【選択図】図４

Description

ここで開示する技術は、回路基板に対して所定の作業を行う基板作業機に関する。ここでいう基板作業機には、例えば、回路基板にクリームはんだを印刷するはんだ印刷機、回路基板に電子部品を実装する実装機（表面実装機又はチップマウンタともいう）、電子部品が実装された回路基板を検査する基板検査機などが含まれる。

特許文献１に、基板作業機の一種である実装機が開示されている。この実装機は、コンベアベルトを用いて回路基板を搬送する搬送手段を備える。搬送手段は、回路基板を電子部品の実装が行われる位置まで搬入し、電子部品が実装された後の回路基板を外部へ搬出する。

特開２０１２−８０００３号公報

コンベアベルトを用いた搬送手段では、コンベアベルトの張力を正しく管理する必要がある。例えば、コンベアベルトの張力が不足していると、コンベアベルトとプーリーとの間で滑りが発生する。この場合、回路基板を搬送するのに要する時間が長くなって、基板作業機による作業能力（単位時間あたりに処理できる回路基板の数）が低下する。そのことから、従来の基板作業機では、コンベアベルトの張力を定期的に測定し、必要に応じて、コンベアベルトの張力を調整する作業が行われている。

ここで、コンベアベルトの張力については、それを測定する各種のセンサが既に利用可能となっている。従って、それらのセンサを基板作業機に採用することによって、コンベアベルトの張力を常に監視することが考えられる。しかしながら、コンベアベルトの張力は、コンベアベルトの動作状態や、回路基板の有無によって変動しやすい。そのことから、コンベアベルトの張力を測定するだけでは、コンベアベルトの張力が実際に不足しているのか、あるいは単なる測定誤差であるのかを判別することが難しい。

上記の問題を鑑み、本明細書では、コンベアベルトの張力を正しく監視することができる技術を提供する。

上記の課題を解決するために、本技術では、回路基板を搬送するコンベアベルトの張力を測定するだけでなく、コンベアベルトによって回路基板の搬送に要した時間についても測定する。そして、測定された張力と測定された時間に基づいて、コンベアベルトの張力が正常であるのか否かを判断する。コンベアベルトの張力と、コンベアベルトによる搬送時間との間には、有意な相関関係が認められる。従って、それらの両指標を利用することで、コンベアベルトの張力の正常／異常を正しく判断することができる。

上記の技術は、基板作業機に具現化することができる。この基板作業機は、コンベアベルトを用いて回路基板を搬送する搬送手段と、前記コンベアベルトの張力を測定する張力測定手段と、前記搬送手段による回路基板の搬送時間を測定する時間測定手段と、前記張力測定手段による測定張力と前記時間測定手段による測定時間との両者に基づいて、コンベアベルトの張力の正常／異常を判断する判断手段とを備える。それにより、コンベアベルトの張力と回路基板の搬送時間の両者を監視することで、コンベアベルトの張力の正常／異常を正しく判断することができる。

前記した判断手段は、前記測定張力が所定の異常範囲にあるとともに、前記測定時間が所定の異常範囲にあるときに、コンベアベルトの張力が異常と判断することが好ましい。コンベアベルトの張力が異常であるとしても、回路基板の搬送時間に異常が認められなければ、単なる測定上の誤差である可能性が高い。逆に、回路基板の搬送時間が異常であるとしても、コンベアベルトの張力に異常が認められなければ、他の要因による異常が疑われる。それに対して、コンベアベルトの張力と回路基板の搬送時間の両指標が異常であるときは、単なる測定上の誤差などではなく、コンベアベルトの張力に現に異常が生じていると判断することができる。

前記した判断手段は、先ず前記測定時間が所定の異常範囲にあるのか否かを判断し、前記測定時間が前記所定の異常範囲にあるときに限って、前記測定張力が所定の異常範囲にあるのか否かを判断することが好ましい。このような構成によると、測定された搬送時間が正常であるときは、測定された張力を検証する処理だけでなく、その張力を測定する処理についても、省略することができる。これらの処理を省略することで、判断手段による処理時間を短くすることができ、基板作業機の作業を遅延させるようなことを避けることができる。

基板作業機は、前記判断手段による判断結果に基づいて、前記コンベアベルトの張力を調整する張力調整手段をさらに備えることが好ましい。このような構成によると、基板作業機は、コンベアベルトの張力に異常があるときに、その調整作業を自ら行うことができる。ユーザによる調整作業が不要となり又は削減され、ユーザの負担を軽減することができる。

実装機１０の構成を模式的に示す斜視図。 コンベアベルト３２の張力の経時的変化と張力基準値を例示するグラフ。 回路基板１００の搬送時間の経時的変化と時間基準値を例示するグラフ。 張力監視装置５０の構成を示す図。 張力監視装置５０の判断処理部５６が実行する処理のフローチャート。 張力調整機構７０を付加した変形例を示す図。

本明細書に開示する技術は、例えば、回路基板にクリームはんだを印刷するはんだ印刷機、回路基板に電子部品を実装する表面実装機、回路基板を光学的又は電気的に検査する基板検査機など、回路基板に対して所定の作業を実施する各種の基板作業機に適用することができる。

コンベアベルトの張力を測定する張力測定手段は、特定の構成のものに限定されない。例えば、超音波を用いた非接触式のものや、接触子を用いてコンベアベルトの振動数を測定するものなど、コンベアベルトの張力を測定し得る各種の構成を採用することができる。

図面を参照して実施例の実装機１０について説明する。実装機１０は、回路基板１００に電子部品を実装（装着）する装置である。実装機１０は、表面実装機又はチップマウンタとも称される。実装機１０は、はんだ印刷機、他の実装機、及び基板検査機とともに左右に併設され、一連の実装ラインを構成する。

実装機１０は、複数の部品供給装置２０を備えている。複数の部品供給装置２０は、実装機１０の前部に取り付けられている。各々の部品供給装置２０は、複数の電子部品を収容しており、後述する可動ヘッド４０へ電子部品を順次供給する。本実施例の部品供給装置２０は、複数の電子部品をキャリアテープに収容するテープ式の部品供給装置である。ただし、部品供給装置２０は、複数の電子部品をトレイ上に収容するトレイ式の部品供給装置であってもよい。

実装機１０は、二つの基板搬送装置３０を備えている。各々の基板搬送装置３０は、一対のコンベアベルト３２（一方は図示されていない）によって、回路基板１００を搬送する。各々のコンベアベルト３２は、一対のプーリー３４によって支持されている。実装機１０の基板搬送装置３０は、隣接する他の装置の基板搬送装置と一連に接続される。それにより、回路基板１００は、はんだ印刷機、複数の実装機１０、基板検査機の順で、複数の装置に亘って搬送される。回路基板１００は、基板搬送装置３０によって所定の位置に搬送された後、基板支持装置３６によって所定の高さで支持される。

実装機１０は、可動ヘッド４０を備えている。可動ヘッド４０は、ＸＹ搬送機構４４によって、前後方向及び左右方向に移動可能となっている。可動ヘッド４０には、電子部品を吸着するノズル４２が取り付けられている。ノズル４２は、上下方向へ移動可能となっている。可動ヘッド４０は、部品供給装置２０によって供給される電子部品を、ノズル４２によって吸着支持する。ノズル４２に吸着された電子部品は、カメラ２２によって撮影され、その正確な位置が特定される。その後、可動ヘッド４０は、電子部品を基板搬送装置３０上の回路基板１００へ搬送し、決められた位置へ実装する。なお、可動ヘッド４０の具体的な構成については、各種の構造を適宜採用することができ、特に限定されない。

実装機１０では、基板搬送装置３０のコンベアベルト３２の張力を、正しく管理する必要がある。例えば、図２に示すように、コンベアベルト３２の張力は、通常、経時的に低下していく。コンベアベルト３２の張力が不足していると、コンベアベルト３２とプーリー３４との間で滑りが発生し始める。その結果、図３に示すように、回路基板１００を搬送するのに要する時間は、次第に長くなっていく。回路基板１００の搬送時間が長くなると、実装機１０の作業速度（処理能力）が低下し、その生産性が悪くなってしまう。

上記の問題に関して、本実施例の実装機１０では、図４に示すような、張力監視装置５０が設けられている。張力監視装置５０は、コンベアベルト３２の張力を自動的に監視するものである。図４に示すように、張力監視装置５０は、コンベアベルト３２の張力を測定する張力センサ５２と、回路基板１００の搬送に要した時間（搬送時間）を測定するタイマ５４を備えている。張力センサ５２の具体的な構成については、公知の構成を適宜採用することができ、特に限定されない。また、タイマ５４が測定する搬送時間は、所定の搬送開始位置から所定の搬送終了位置まで、基板搬送装置３０が回路基板１００を一定の距離だけ搬送するのに要した時間である。搬送開始位置及び搬送終了位置については、特に限定されず、適宜設定することができる。

張力監視装置５０はさらに、判断処理部５６と、判断処理部５６に接続された記憶部５８を備えている。判断処理部５６は、張力センサ５２及びタイマ５４にも接続されている。判断処理部５６と記憶部５８は、実装機１０に設けられたコンピュータ装置を用いて構成されている。判断処理部５６は、張力センサ５２による測定張力と、タイマ５４による測定時間との両者に基づいて、コンベアベルト３２の張力の正常／異常を判断する。より詳しくは、当該測定張力が所定の異常範囲にあるとともに、当該測定時間が所定の異常範囲にあるときに、コンベアベルト３２の張力が異常と判断する。この判断を行うために、記憶部５８には、張力基準値に関するデータ６０と時間基準値に関するデータ６２が記憶されている。

図２に示すように、張力基準値は、コンベアベルト３２の張力に関して、正常範囲と異常範囲との境界値を示すしきい値である。即ち、張力センサ５２による測定張力が、張力基準値よりも大きければ、コンベアベルト３２の張力は正常と判断でき、張力基準値よりも小さければ、コンベアベルト３２の張力は異常と判断できる。なお、本実施例の張力基準値は、正常範囲の下限値のみを示しているが、張力基準値は、正常範囲の上限値をさらに含むものであってもよい。即ち、張力基準値に関するデータ６０は、コンベアベルト３２の張力に関して、正常範囲と異常範囲の少なくとも一方を特定し得るものであればよい。

図３に示すように、時間基準値は、回路基板１００の搬送時間に関して、正常範囲と異常範囲との境界値を示すしきい値である。即ち、タイマ５４による測定時間が、時間基準値よりも短ければ、回路基板１００の搬送時間は正常と判断でき、時間基準値よりも長ければ、回路基板１００の搬送時間は異常と判断できる。なお、本実施例の時間基準値は、正常範囲の上限値のみを示しているが、時間基準値は、正常範囲の下限値をさらに含むものであってもよい。即ち、時間基準値に関するデータ６２は、回路基板１００の搬送時間に関して、正常範囲と異常範囲の少なくとも一方を特定し得るものであればよい。

図５は、判断処理部５６によって実行される処理のフローチャートである。図５に示すフローチャートに沿って、判断処理部５６によって実行される処理の流れを説明する。ここで、図５に示す処理は、実装機１０が一枚の回路基板１００を処理するたびに実行される。

先ず、ステップＳ１０では、判断処理部５６が、タイマ５４によって測定された搬送時間を取得する。次に、ステップＳ１２では、判断処理部５６が、ステップＳ１０で取得した搬送時間を、記憶部５８に記憶された時間基準値と比較し、当該搬送時間が正常範囲にあるのか異常範囲にあるのかを検証する。搬送時間が正常範囲にあるときは、コンベアベルト３２の張力に異常はないと判断することができる。従って、以後の処理を全てスキップして、本フローを終了する。一方、搬送時間が異常範囲にあるときは、ステップＳ１４の処理に進む。

ステップＳ１４では、判断処理部５６が、張力センサ５２によって測定された張力を取得する。次に、ステップＳ１６では、判断処理部５６が、ステップＳ１４で取得した張力を、記憶部５８に記憶された張力基準値と比較し、当該張力が正常範囲にあるのか異常範囲にあるのかを検証する。測定張力が正常範囲にあるときは、コンベアベルト３２の張力に異常はないと判断することができる。従って、以後の処理をスキップして、本フローを終了する。一方、測定張力が異常範囲にあるときは、コンベアベルト３２の張力に現に異常が生じていると判断して、ステップＳ１８の処理に進む。

ステップＳ１８では、判断処理部５６が、コンベアベルト３２の張力に関して、メンテナンスを要求する信号（メンテナンス要求信号）を出力する。メンテナンス要求信号は、実装機１０の表示パネル（図示省略）へ入力され、その旨が作業者に表示される。それにより、作業者は、コンベアベルト３２の張力を調整する作業を、適切なタイミングで行うことができる。また、メンテナンス要求信号は、実装機１０を管理するホストコンピュータにも送信され、実装機１０の管理者にも伝えられる。このとき、ホストコンピュータには、タイマ５４による測定時間や、張力センサ５２による測定張力も、併せて送信される。それにより、ホストコンピュータには、コンベアベルト３２の張力や回路基板１００の搬送時間に関するデータが蓄積され、張力基準値や時間基準値の設定や見直しにおいて、それらのデータを有効に利用することができる。

以上のように、本実施例の実装機１０では、コンベアベルト３２の張力に関して、測定された張力だけでなく、回路基板１００の搬送に要した時間（搬送時間）も考慮して、その正常／異常を判断する。この手法によると、測定上の誤差を排除して、正しい判断を行うことができる。従って、張力基準値及び時間基準値を、比較的に厳しい値（即ち、正常範囲が狭くなる値）に設定することができる。それにより、実装機１０が正しく動作できなくなる前に、コンベアベルト３２の張力に生じた僅かな異常を、早期に検出することができる。

さらに、本実施例の実装機１０では、先ず、回路基板１００の搬送時間の正常／異常を判断し（ステップＳ１２）、搬送時間が異常範囲にあるときに限って、コンベアベルト３２の測定張力について正常／異常を判断する。このような手法によると、測定された搬送時間が正常であるときは、コンベアベルト３２の測定張力を検証する処理（ステップＳ１６）だけでなく、その張力を測定する処理（ステップＳ１４）についても、スキップすることができる。これらの処理をスキップすることで、必要な処理を短時間で完了することができ、実装機１０の作業速度へ与える影響を最小限にすることができる。ただし、他の実施形態として、先ず、測定された張力の正常／異常を検証し、次いで、測定された搬送時間の正常／異常を検証する構成を採用することも可能である。

上記した実施例では、コンベアベルト３２の張力に異常があったときに、その調整が作業者等によって行われる。それに対して、図６に示すように、コンベアベルト３２の張力を自動的に調整する張力調整機構７０を付加することもできる。この場合、判断処理部５６によるメンテナンス要求信号が、張力調整機構７０に入力される構成にするとよい。それにより、張力調整機構７０は、メンテナンス要求信号を受けて、コンベアベルト３２の張力調整を適切なタイミングで行うことができる。張力調整機構７０の具体的な構成については特に限定されない。例えば、張力調整機構７０は、プーリー３４の位置を調整するものであってもよいし、あるいは、コンベアベルト３２に当接させたアイドラ（図示省略）の位置を調整するものであってもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

例えば、上述した本実施例では、測定された張力及び搬送時間の両者が異常範囲にあれば、直ちにコンベアベルトの張力に異常があると判断している。それに対して、測定された張力及び搬送時間の両者が異常範囲にあるという測定結果が、一度だけでなく、複数回に亘って繰り返し得られたときに初めて、コンベアベルトの張力に異常があると判断してもよい。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０：実装機
２０：部品供給装置
２２：カメラ
３０：基板搬送装置
３２：コンベアベルト
３４：プーリー
３６：基板支持装置
４０：可動ヘッド
４２：ノズル
４４：ＸＹ搬送機構
５０：張力監視装置
５２：張力センサ
５４：タイマ
５６：判断処理部
５８：記憶部
６０：張力基準値のデータ
６２：時間基準値のデータ
７０：張力調整機構
１００：回路基板

Claims (4)

1. 回路基板に対して所定の処理を行う基板作業機であって、
   コンベアベルトを用いて回路基板を搬送する搬送手段と、
   前記コンベアベルトの張力を測定する張力測定手段と、
   前記搬送手段による回路基板の搬送時間を測定する時間測定手段と、
   前記張力測定手段による測定張力と前記時間測定手段による測定時間との両者に基づいて、コンベアベルトの張力の正常／異常を判断する判断手段と、
   を備える基板作業機。
2. 前記判断手段は、前記測定張力が所定の異常範囲にあるとともに、前記測定時間が所定の異常範囲にあるときに、コンベアベルトの張力が異常と判断する請求項１に記載の基板作業機。
3. 前記判断手段は、先ず前記測定時間が所定の異常範囲にあるのか否かを判断し、前記測定時間が前記所定の異常範囲にあるときに限って、前記測定張力が所定の異常範囲にあるのか否かを判断する請求項２に記載の基板作業機。
4. 前記判断手段による判断結果に基づいて、前記コンベアベルトの張力を調整する張力調整手段をさらに備える請求項１から３のいずれか一項に記載の基板作業機。

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