JP2015015368A - 部品交換台車、電子部品実装装置及び電子部品供給装置 - Google Patents
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Description
そして、電子部品実装装置では、このようにして部品交換台車に載置装備された個々の電子部品フィーダーの部品受け渡し位置にヘッドを位置決めして吸着し、基板に対する実装を行っていた。
例えば、電子部品フィーダーの部品受け渡し位置に対して要求される位置精度が±30[μm]であるのに対して、部品交換台車に取り付けられた電子部品フィーダーの並び方向に生じる誤差が100〜150[μm]となり、製造の精度だけでは実装動作の要求に対応することができなかった。
このため、設計寸法により忠実な部品交換台車の基準モデルと電子部品フィーダーの基準モデルとを高精度の加工によって作成し、電子部品フィーダーの基準モデルを複数の所定位置に載置装備した部品交換台車の基準モデルを電子部品実装装置にセットして、各所定位置での電子部品フィーダーの受け取り位置を測定していた。
そして、上記測定データを予め電子部品実装装置の制御装置内の記憶部に格納し、部品交換台車に載置した各電子部品フィーダーに対する電子部品の受け取りを行う際にヘッドの位置を測定データに基づいて補正していた。
複数の電子部品供給装置を複数の所定の保持位置で保持した状態で電子部品実装装置の所定の取り付け位置に対して着脱可能とする部品交換台車において、前記部品交換台車が当該部品交換台車に固有の実測位置データが記録された記録部を有し、
前記固有の実測位置データは、予め前記部品交換台車の複数の所定の保持位置の一部又は全部に対して前記電子部品供給装置又は当該電子部品供給装置と同寸の模型を取り付けてその部品受け渡し位置を実測した値からなることを特徴とする。
また、電子部品実装装置側では、部品交換台車の記録部から実測位置データを読み取るだけで良いので、新たな部品交換台車が取付位置に取り付けられるたびに新たにティーチングを行うことが不要であり、作業負担の軽減を図ることが可能となる。
また、部品交換台車の記録部から実測位置データを読み取ることができるので、個々の部品交換台車に対するティーチングを行うことが不要であり、作業負担の軽減を図ることが可能となる。
発明の実施形態について、図1乃至図4に基づいて説明する。図1は、本実施形態たる電子部品実装装置100及び部品交換台車200の斜視図、図2は電子部品供給装置としての電子部品フィーダー300を所定の保持位置で保持した状態で電子部品実装装置100の予め定められた所定の取り付け位置102に取り付けた状態を示す平面図、図3はこれらの制御系を示すブロック図である。また、図4は実測位置データを取得するための構成を示した説明図である。図2に示すように、水平面において互いに直交する二方向をそれぞれX軸方向とY軸方向とし、これらに直交する鉛直方向をZ軸方向というものとする。なお、図2では電子部品実装装置100の表面カバーを取り除いて内部の主要な構成のみを図示している。
電子部品実装装置100は、基板に各種の電子部品の搭載を行うものであって、電子部品の搭載手段として、図1に示すように、搭載される電子部品を供給する複数の電子部品フィーダー300と、一定方向に基板を搬送する基板搬送手段103と、当該基板搬送手段103による基板搬送経路の途中に設けられた基板の実装作業領域である基板保持部104と、電子部品の保持と解放を行う吸着ノズル105を搭載して電子部品の移送を行うヘッド106と、ヘッド106を所定の搬送範囲内の任意の位置に搬送する移動機構としてのX−Yガントリ107と、ヘッド106に搭載された撮像手段としての撮像カメラ108と、上記各構成を支持する基台114と、電子部品実装装置100の各構成に対して制御を行う制御部としての制御装置120とを備えている。
なお、図1では電子部品フィーダー300が一つのみ図示されているが、実際には、より多くの電子部品フィーダー300を部品交換台車200に搭載することが可能である。
また、前述したように、基板搬送手段103による基板搬送経路の途中には、電子部品を基板Kへ搭載する基板保持部104が設けられている。基板搬送手段103は、基板保持部104まで基板Kを搬送すると共に停止して、図示しない保持機構により基板Kの保持を行う。つまり、基板Kは保持機構により保持された状態で安定した電子部品の搭載作業が行われる。
また、各吸着ノズル105は負圧発生源に接続され、当該吸着ノズル105の先端部において吸引や大気開放等を行うことにより電子部品の吸着保持と解放とが行われる。
さらに、ヘッド106の移動領域内には下方から吸着ノズル105に吸着された電子部品の撮像を行う図示しないカメラが設けられている。
つまりこれらの構造により、搭載作業時には、吸着ノズル105の先端部で部品交換台車200に搭載された電子部品フィーダー300から電子部品を吸着し、吸着された電子部品をカメラにより下方から撮像し、吸着ノズル105に対する電子部品の位置ズレ及び角度ズレを求める。さらに、角度ズレを吸着ノズル105の回転により補正し、位置ズレはヘッド106を基板Kに対する実装位置に位置決めする際に補正する。そして、その後に、吸着ノズル105を下降させて基板Kに電子部品を実装させる。
また、この撮像カメラ108は、実装作業前に、部品交換台車200に設けられた後述する基準マーク201の撮像を行い、これにより、制御装置120は、部品交換台車200に搭載された各電子部品フィーダー300の部品受け渡し位置301の認識を行う。
なお、各モーター109,110は、ぞれぞれの回転量が制御装置120に認識され、所望の回転量となるように制御されることにより、ヘッド106を介して吸着ノズル105や撮像カメラ108の位置決めを行っている。
また、電子部品実装作業の必要上、部品交換台車200に搭載された電子部品フィーダー300の部品受け渡し位置301と部品交換台車200の基準マーク201はいずれもX−Yガントリ107によるヘッド106の搬送可能領域内に配置されている。
部品交換台車200は、四つの車輪202を下部に備えた支持フレーム203と、支持フレーム203の上部に設けられた矩形の載置台204と、載置台204の上面であって電子部品実装装置100側となる一端部に立設され、電子部品フィーダー300の先端部が突き当てられるフィーダー保持板205とを備えている。
また、前述したように、部品交換台車200は、電子部品実装装置100から電源の供給を受けており、さらに、部品交換台車200から各電子部品フィーダー300に電源供給を行っている。このため、図示を省略しているが、載置台204上の保持位置に電子部品フィーダー300を取り付けたときに、電子部品フィーダー300と相互に連結される給電コネクタが設けられている。
この送り機構は、電子部品フィーダー300内において、部品テープを送るスプロケットを回転駆動する送りモーター302(図3)を駆動源としている。
図3に示すように、電子部品実装装置100の制御装置120は、主に、X−Yガントリ107のX軸モーター109、Y軸モーター110、ヘッド106において吸着ノズル105の昇降を行うZ軸モーター111、吸着ノズル105の回転を行う回転モーター112、撮像カメラ108の動作制御を行い、所定の制御プログラムに従って各種の処理及び制御を実行するCPU121と、各種の処理及び制御を実行するためのプログラムが格納されたシステムROM122と、各種のデータを格納することで各種の処理の作業領域となるRAM123と、CPU121と各種の機器との接続を図る図示しないI/F(インターフェイス)と、各種の設定や操作に要するデータの入力を行うための操作パネル124と、各種の処理及び制御を実行するための設定データが格納されたEEPROM126と、各種設定の内容や後述する検査の結果等を表示する表示モニタ125とを有している。また、前述した各モーター109〜112は、図示しないモータードライバを介して制御装置120に接続されている。
この通信インターフェイス113は、有線、無線いずれでも良い。また、有線通信の場合、電気信号による通信と光通信のいずれを用いても良い。また、無線通信の場合、遠距離通信と近距離通信のいずれの規格を使用しても良いが、電子部品実装装置100と部品交換台車200は近接しているので近距離通信が好ましい。また、無線の場合も電波、光通信のいずれを用いても良い。
また、装置同士が接触する構造であるため、例えば、USB(Universal Serial Bus)やIEEE(The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.)1394のような有線の通信インターフェイスを好適に利用することができるが、Bluetooth(登録商標)やNFC(Near Field Communication)等の近距離無線通信インターフェイスも好適に利用することができる。
部品交換台車200の制御装置210は、内蔵するメモリ211に記録された実測位置データ212を電子部品実装装置100及び電子部品フィーダー300に送信する通信制御を行う。
ここで、実測位置データ212について図4に基づいて説明する。
部品交換台車200は、各部品の加工精度及び組付け精度によって、製造時に個々の寸法差が生じている。従って、製造後の個々の部品交換台車200について個別に行った測定に基づく実測位置データ212をメモリ211に記録している。
即ち、部品交換台車200を傾きのない水面面上に設置し、当該部品交換台車200のそれぞれの保持位置に順番にマスターフィーダーMを取り付けて、個別に上方から部品受け渡し位置301の水平面内の位置を測定する。
例えば、その測定方法は、部品交換台車200の二つの基準マーク201,201を結ぶ直線をX軸とし、一方の基準マークを原点とする部品交換台車200の座標系について、各保持位置に取り付けたマスターフィーダーMの部品受け渡し位置M1の実測位置を測定し、上記の座標系におけるX座標とY座標とを取得する。
即ち、実測位置データ212は、基準マーク201,201の位置から相対的に各電子部品フィーダー300の部品受け渡し位置301を求めることが可能な位置情報を含んでいることになる。
従って、そのような傾向で位置誤差を生じることが分かっている場合には、部品交換台車200の全ての保持位置にマスターフィーダーMを取り付けて部品受け渡し位置M1の位置を測定しなくとも良い。例えば、間隔をあけて何点かの保持位置においてマスターフィーダーMの部品受け渡し位置M1について位置測定を行い、求めた各位置から最小二乗法などにより近似直線を求め、当該近似直線の上の一点の位置座標とX軸方向に対する傾きとを実測位置データとしても良い。
電子部品フィーダー300の制御装置310は、通信インターフェイス303及び部品交換台車200の通信インターフェイス206を介して電子部品実装装置100の制御装置120から電子部品の送り動作の実行指令を受信して、送りモーター302に対して部品テープを所定ピッチで送る動作制御を実行する。
制御装置120は、各基準マーク201,201のそれぞれの撮像画像に対して画像処理を行い、撮像画像中から基準マーク201,201を抽出し、撮像範囲内における基準マーク201,201の各位置を算出する。
そして、各基準マーク201,201を撮像したときのヘッド106のそれぞれの位置と、撮像範囲内での基準マーク201,201の位置とから、電子部品実装装置100の座標系における各基準位置マーク201,201の位置座標を取得する。
従って、前述した基準マーク201,201の撮像によって、電子部品実装装置100の座標系における各基準位置マーク201,201の位置座標を得ることにより、各部品受け渡し位置301も電子部品実装装置100の座標系における位置座標を算出することが可能である。
これにより、電子部品実装装置100の制御装置120は、各電子部品フィーダー300の部品受け渡し位置301の位置座標を取得し、各電子部品フィーダー300から電子部品を吸着する際に、ヘッド106に搭載された吸着ノズル105をより正確に位置決めすることが可能となっている。
即ち、上記実装データには基板Kに対して実装を行う電子部品の電子部品フィーダー300の部品受け渡し位置301の所在と基板Kに対する実装位置の情報が記録されており、生産プログラムの記録の順番に従って電子部品の実装操作を実行する。
例えば、制御装置120のCPU121は、X軸モーター109及びY軸モーター110を制御して、所定の電子部品を保有する電子部品フィーダー300の部品受け渡し位置301に対してヘッド106を位置決めする。このとき、目標位置となる部品受け渡し位置301の位置座標は、実測位置データ212に基づいて部品交換台車200の位置誤差を反映しているので、ヘッド106の吸着ノズル105をより正確に位置決めすることが可能となっている。
そして、Z軸モーター111を制御して吸着ノズル105の下降により電子部品を吸着し、再び、吸着ノズル105を上昇させて図示しないカメラの撮像位置にヘッド106を搬送する。
そして、吸着ノズル105に吸着された電子部品を下方から撮像し、吸着ノズル105に対する電子部品の位置ズレと角度ズレとを検出する。
角度ズレについては、回転モーター112の駆動により補正し、位置ズレについては、位置ズレを相殺するようにヘッド106の吸着ノズル105を基板Kの実装位置に位置決めすることで補正する。
そして、基板Kの実装位置においてZ軸モーター111の駆動によって吸着ノズル105を下降させて、電子部品の実装動作を完了する。
上記実施形態に示す部品交換台車200は、複数の電子部品フィーダー(電子部品供給装置)300を複数の所定の保持位置で保持した状態で電子部品実装装置100の所定の取り付け位置102に対して着脱可能であり、
部品交換台車200が当該部品交換台車に固有の実測位置データ212が記録された記録部(メモリ)211を有し、
固有の実測位置データ212は、予め部品交換台車200の複数の所定の保持位置の一部又は全部に対して電子部品フィーダー(電子部品供給装置)300又は当該電子部品フィーダー(電子部品供給装置)300と同寸の模型であるマスターフィーダーMを取り付けてその部品受け渡し位置を実測した値からなる。
また、電子部品実装装置100は、通信インターフェイス113,206を介して部品交換台車200のメモリ211から実測位置データ212を読み取るだけで良いので、新たな部品交換台車200が取付位置102に取り付けられるたびに新たにティーチングを行うことが不要となり、作業負担の軽減を図ることが可能となる。
即ち、実測位置データ212は、各基準マーク201,201の位置を結ぶ直線をX軸とし、一方の基準マーク201を原点とする座標系で各部品受け渡し位置301の位置座標を示している。
従って、より正確に電子部品フィーダー300の部品受け渡し位置301にヘッド106を位置決めすることが可能となる。
上記構成において、電子部品フィーダー300の通信インターフェイス303が部品交換台車200のメモリ211から実測位置データ212を取得した場合に、その制御装置310は、実測位置データ212が示す部品受け渡し位置301と正規の位置(例えば、設計上の部品受け渡し位置301の正規の位置)とのY軸方向における誤差を算出する。
そして、制御装置310は、部品テープの電子部品の各格納部が毎回、部品受け渡し位置301に停止するようにY軸方向に沿った送りモーター302による送り動作の制御を行っている。
このとき、制御装置310は、部品受け渡し位置301についてY軸方向に生じた誤差分を相殺するように、部品テープの部品受け渡し位置301に対する停止位置を補正するように、送りモーター302を制御する。
これにより、部品交換台車200に搭載された電子部品フィーダー300の部品受け渡し位置301について、少なくともY軸方向の誤差を解消することが可能となる。
部品交換台車200では、実測位置データ212を記録する記録部としてメモリ211を使用しているが、外部から情報を読み取ることが可能な他の記録部を部品交換台車200に設けても良い。
例えば、実測位置データの内容を1次元または2次元のコード化し(例えば、バーコード、QRコード(登録商標)等)、当該コードを記載したプレート、シートその他の平面状のものを部品交換台車200の外部に装備または貼着しても良い。
これに対して、電子部品実装装置100には、コード読み取り用のリーダーや撮像するカメラを設けることが望ましい。
これにより、部品交換台車200を電子部品実装装置100の取付位置102に取り付ける際に、コードで表示された実測位置データを読み取り、電子部品実装装置100において実測位置データを取得することができる。
また、例えば、記録部を持たない部品交換台車に対しても容易に記録部を装備することが可能となり、既存の部品交換台車を有効に活用することが可能となる。
本実施形態で示した電子部品フィーダー300は、上記構成のものに限定されない。
例えば、その後端部で部品テープのリールを保持する電子部品フィーダー300を例示したが、これに限らず、リールを別に保持するタイプの電子部品フィーダーを部品交換台車200に搭載することも可能である。
また、駆動源を備える電子部品フィーダー300を例示したがこれに限定されない。例えば、部品交換台車200を電子部品実装装置100に取り付けた状態で、当該電子部品実装装置100が有するアクチュエーターにより電子部品フィーダーに対して送り動作を行う駆動源の非搭載型の電子部品フィーダーを使用することも可能である。
102 取付位置
103 基板搬送手段
104 基板保持部
105 吸着ノズル
106 ヘッド
107 X−Yガントリ(移動機構)
108 撮像カメラ
113 通信インターフェイス(取得部)
114 基台
120 制御装置(制御部)
200 部品交換台車
201 基準マーク
206 通信インターフェイス(通信部)
210 制御装置(制御部)
211 メモリ(記録部)
212 実測位置データ
300 電子部品フィーダー(電子部品供給装置)
301 部品供給位置
302 送りモーター
303 通信インターフェイス(取得部)
310 制御装置(制御部)
K 基板
M マスターフィーダー(模型)
M1 部品受け渡し位置
Claims (6)
- 複数の電子部品供給装置を複数の所定の保持位置で保持した状態で電子部品実装装置の所定の取り付け位置に対して着脱可能とする部品交換台車において、
前記部品交換台車が当該部品交換台車に固有の実測位置データが記録された記録部を有し、
前記固有の実測位置データは、予め前記部品交換台車の複数の所定の保持位置の一部又は全部に対して前記電子部品供給装置又は当該電子部品供給装置と同寸の模型を取り付けてその部品受け渡し位置を実測した値からなることを特徴とする部品交換台車。 - 前記電子部品実装装置から位置認識可能な基準マークを前記部品交換台車の所定の位置に設け、
前記実測位置データは、前記基準マークの位置から相対的に前記部品受け渡し位置を求めることが可能な位置情報を含むことを特徴とする請求項1記載の部品交換台車。 - 前記記録部の前記実測位置データを前記電子部品実装装置に対して有線又は無線により送信可能な通信部を備えることを特徴とする請求項1又は2記載の部品交換台車。
- 前記記録部は、光学的に読み取り可能な1次元又は2次元コードにより前記実測位置データの情報を記録していることを特徴とする請求項1又は2記載の部品交換台車。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載の部品交換台車を所定の取り付け位置に取り付け可能な電子部品実装装置であって、
前記電子部品の実装が行われる基板を保持する基板保持部と、
前記電子部品の保持と解放を行うヘッドと、
前記基板保持部と前記部品交換台車との間で前記ヘッドの移動を行う移動機構と、
前記部品交換台車の記録部から前記実測位置データを取得する取得部と、
前記部品交換台車に保持された前記電子部品供給装置の部品受け渡し位置に前記ヘッドを位置決めする場合に、前記取得部から取得された前記実測位置データに基づいて補正を行うように前記移動機構を制御する制御部とを備えることを特徴とする電子部品実装装置。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載の部品交換台車の所定の保持位置に保持される電子部品供給装置であって、
前記電子部品を一定間隔で格納する部品テープを部品受け渡し位置に搬送する駆動源を備えた送り機構と、
前記部品交換台車の記録部から前記実測位置データを取得する取得部と、
前記送りテープの電子部品の格納部を前記部品受け渡し位置に搬送する場合に、前記送り機構の駆動源に対して、前記取得部から取得された前記実測位置データに基づいて、送り方向について補正を行うように制御する制御部とを備えることを特徴とする電子部品供給装置。
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