JP2016025185A - 部品実装方法および部品実装装置 - Google Patents

部品実装方法および部品実装装置 Download PDF

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Abstract

【課題】生産開始に先立って同種の部品を格納した複数のトレイをトレイフィーダに予めセットすることが困難な場合でも、トレイ補給待ちに起因した生産性の低下を防止することができる部品実装装置における部品実装方法を提供する。
【解決手段】トレイA1から実装ヘッドによって部品を取り出して基板に実装する過程で部品の残数が所定以下になったとき、パレット保持部はトレイA1を保持したパレットを元の棚に返却する。次いで、パレット収納部に収納されている空きパレットをトレイ補給位置まで移動させ、トレイA1が格納する部品と同種の部品が格納されたトレイA2(補給用トレイ)を空きパレットに補給する。その後、トレイA1に格納された部品の部品切れが生じたとき、トレイA2から部品を取り出して基板に実装する。
【選択図】図3

Description

本発明は、トレイに格納された部品を基板に実装する部品実装装置における部品実装方法および部品実装装置に関するものである。
部品実装装置において、部品を供給するパーツフィーダの一種としてトレイフィーダが知られている。トレイフィーダは、部品が格納されたトレイを保持するパレットを収納するための複数の棚が上下方向に設けられたパレット収納部を備えている。パレット収納部に収納されたパレットはパレット引出機構により引き出され、実装ヘッドによる部品取り出し位置まで供給される。この部品取り出し位置にて、実装ヘッドはトレイから部品を取り出して基板に実装する。
実装基板の生産過程でトレイに格納された部品の部品切れが生じた場合、同種の部品を補充する必要がある。そこで従来、トレイフィーダに部品を補充するための方法が提案されている(例えば特許文献1を参照)。特許文献1に示す例では、部品切れした空のトレイを保持したパレットを一時的に載置するためのパレット載置部をトレイ収納部の上方の位置に設け、さらにパレット載置部の上方において開閉自在な開閉カバーを取り付けたトレイフィーダを部品実装装置に装着する。部品を補充する際には、パレット引出機構によって空のトレイを保持したパレットをパレット載置部に移動させる。そして、オペレータは開閉カバーを開けて当該パレットから空のトレイを取り出し、部品を格納した新たなトレイと交換する。
特開2012−114324号公報
しかしながら、上記従来技術では、トレイに格納された部品の部品切れが生じてからトレイ交換を行うため、トレイ交換が完了するまでは実装作業を一時的に停止せざるを得ず、このことが生産性を低下させる要因となっていた。また、この問題を解消する手段として、同種の部品を格納した補給用トレイを所望の棚に予め収納させておき、先行のトレイが部品切れにより空になったときに補給用トレイと入れ替えて実装作業を継続させる方法がある。しかしながら、近年では多品種少量生産が主流となっており、生産開始前に行われる段取り替え作業の段階で補給用トレイを収納する棚を確保できない場合がある。このように、生産開始に先立ってトレイ収納部に補給用トレイを予め収納させておくことができない場合、前述の理由によりトレイ交換に起因する生産性の低下が避けられなかった。
そこで本発明は、生産開始に先立って同種の部品を格納した複数のトレイをトレイフィーダに予めセットすることが困難な場合であっても、トレイ補給待ちに起因した生産性の低下を防止することができる部品実装装置における部品実装方法および部品実装装置を提供することを目的とする。
本発明の部品実装方法は、部品が格納されたトレイを保持する複数のパレットを収納するパレット収納部を有し、前記パレット収納部に収納された前記パレットを部品取り出し位置まで供給するトレイフィーダを備え、前記部品取り出し位置まで供給された前記パレットが保持する前記トレイから実装ヘッドによって部品を取り出して基板に実装する部品実装装置における部品実装方法であって、前記トレイに格納された部品の残数が所定以下になったか否かを判定する部品残数判定工程と、部品の残数が所定以下になったとき、前記パレット収納部に収納されている部品が格納されていない空のトレイを保持したパレット、又はトレイ自体を保持していないパレットである空きパレットをトレイ補給位置まで移動させ、前記空きパレットに前記トレイが格納する部品と同種の部品が格納された補給用トレイを補給する補給用トレイ補給給工程と、前記トレイに格納された部品の部品切れが生じたとき、前記補給用トレイから部品を取り出して基板に実装する部品実装工程とを含む。
本発明の部品実装装置は、部品が格納されたトレイを保持する複数のパレットを収納するパレット収納部を有し、前記パレット収納部に収納された前記パレットを部品取り出し位置まで供給するトレイフィーダを備え、前記部品取り出し位置まで供給された前記パレットが保持する前記トレイから実装ヘッドによって部品を取り出して基板に実装する部品実装装置であって、前記パレット収納部とは別の領域に設けられ、部品が格納されていない空のトレイを保持したパレット、又はトレイ自体を保持していないパレットである空きパレットに前記トレイに格納された部品と同種の部品を格納した補給用トレイを補給することが可能なトレイ補給部と、前記パレット収納部から前記パレットを引き出して前記トレイ補給部又は前記部品取り出し位置に移動させるパレット移動部と、前記トレイに格納された部品の残数が所定以下になったか否かを判定する部品残数判定部と、残数が所定以下になったと判定された部品と同種の部品を格納した前記補給用トレイの補給が完了したか否かを判断するトレイ補給完了判断手段を備え、前記トレイに格納された部品の残数が所定以下になったとき、前記空きパレットを前記トレイ補給部に設定されたトレイ補給位置まで移動させて前記補給用トレイを補給し、前記トレイ補給完了判断手段によって前記補給用トレイの補給が完了したと判断された後に前記トレイに格納された部品の部品切れが生じたとき、前記補給用トレイから部品を取り出して基板に実装する。
本発明によれば、生産開始に先立って同種の部品を格納した複数のトレイをトレイフィーダに予めセットすることが困難な場合であっても、トレイ補給待ちに起因した生産性の低下を防止することができる。
本発明の一実施の形態における部品実装装置の部分断面図 本発明の一実施の形態における部品実装装置の制御系を示すブロック図 本発明の一実施の形態における部品実装方法のフローチャート (a)(b)(c)(d)本発明の一実施の形態における部品実装動作を示す図 (a)(b)(c)(d)本発明の一実施の形態における部品実装動作を示す図
まず図1を参照して、本発明の一実施の形態における部品実装装置について説明する。部品実装装置1は基板2に部品3を実装する機能を有しており、装置本体部4、装置本体部4と通信可能に接続されたトレイフィーダ5を含んで構成される。以後、基板2の搬送方向をX軸方向とし、X軸方向と水平面内において直交する方向をY軸方向とする。また、垂直方向をZ軸方向とする。
装置本体部4は、基板搬送機構6と実装機構7を備えている。基板搬送機構6はX軸方向に伸びた搬送レールを有し、基板2をX軸方向に搬送して実装作業位置に位置決めする。実装機構7は、Y軸移動テーブル8Y、X軸移動テーブル8X、実装ヘッド9を備えている。X軸移動テーブル8XはY軸移動テーブル8Yに対してY軸方向に移動自在に装着されており、実装ヘッド9はX軸移動テーブル8Xに対してX軸方向に移動自在に装着されている。Y軸移動テーブル8Y、X軸移動テーブル8Xを駆動することにより、実装ヘッド9はX軸方向、Y軸方向に移動する。実装ヘッド9はZ軸方向に昇降自在な吸着ノズル9aを備えており、トレイフィーダ5から供給された部品3を吸着ノズル9aによって吸着して、実装作業位置に位置決めされた基板2に実装する。
装置本体部4の外部であって、オペレータのアクセス側(紙面右側)には操作パネル10が設けられている。操作パネル10は、装置稼働中にオペレータが参照する各種の案内画面を表示する表示機能と、オペレータが案内画面にしたがって後述する本体制御部30(図2)への操作入力を行う操作機能を備えている。
トレイフィーダ5は、フィーダ本体部11とパレット移動部12を含んで構成される。フィーダ本体部11はオペレータのアクセス側に配置され、パレット移動部12は装置本体部4側(紙面左側)に配置されている。フィーダ本体部11の内部には、トレイ13を保持したパレット14を収納可能な複数の棚15が上下方向に設けられている。トレイ13には複数の部品3が格子配列で格納されている。複数の棚15は、部品3が格納されたトレイ13を保持する複数のパレット14を収納するパレット収納部として機能する。
フィーダ本体部11のオペレータのアクセス側には開閉自在な扉16が設けられている。オペレータは、扉16を開けることで棚15にパレット14を収納し、若しくは棚15からパレット14を取り出すことができる。基板2の生産中は、オペレータの安全を確保するため、扉16はオペレータが開閉できないようにロックされる。
フィーダ本体部11において、パレット収納部とは別の領域であって、当該パレット収納部の上方(最上段の棚15の上方)にはトレイ補給部17が設けられている。トレイ補給部17にはトレイ補給位置T1が設定されており、部品3が格納されていない空のトレイ13を保持したパレット14、又はトレイ13自体を保持していないパレット14(以後、「空きパレット」と称する)がトレイ補給のために載置される。空きパレットは、基板2の生産開始前に所定の棚15に予め収納される(詳細は後述する)。なお、「トレイ補給」とは、部品3を格納したトレイ13をオペレータが空きパレットにセットすることによって、トレイフィーダ5に部品3を補充することを意味する。
フィーダ本体部11の天井部であって、オペレータのアクセス側にはヒンジ部18aを中心に開閉自在なカバー部材18が設けられている(矢印a)。通常、カバー部材18は閉じた状態にある。オペレータはカバー部材18を開けることでトレイ補給部17にアクセスし、空きパレットにトレイ13をセットすることができる。以後、空きパレットにセットされるトレイ13を「補給用トレイ」と称する。このように、オペレータはトレイ補給部17を介して空きパレットに補給用トレイを補給することが可能となっており、これによりトレイフィーダ5に部品3が補充される。
フィーダ本体部11において、オペレータのアクセス側の所定の位置には入力スイッチ20(図2)が設けられている。入力スイッチ20は、オペレータが空きパレットに補給用トレイをセットした後、オペレータによって操作される。
パレット移動部12は昇降機構21を備えており、昇降機構21にはパレット14を保持可能なパレット保持部22が昇降自在に装着されている(矢印b)。昇降機構21を駆動することにより、パレット保持部22は所定の棚15若しくはトレイ補給位置T1と対応する高さ位置まで移動し、また、パレット保持部22に保持されたパレット14は部品取り出し位置T2まで移動する。パレット保持部22はパレット引出機構を備えており、これにより棚15若しくはトレイ補給位置T1からパレット14を水平方向に引き出して保持し、また、パレット14を棚15若しくはトレイ補給位置T1に戻し入れることができる。このように、パレット移動部12は、パレット収納部からパレット14を引き出してトレイ補給部17(トレイ補給位置T1)又は部品取り出し位置T2に移動させる。
次に図2を参照して、部品実装装置1の制御系の構成について説明する。装置本体部4、トレイフィーダ5にはそれぞれ本体制御部30、フィーダ制御部31が備えられている。本体制御部30は、基板搬送機構6、実装機構7、操作パネル10と接続されている。フィーダ制御部31は、入力スイッチ20、昇降機構21、パレット保持部22と接続されている。本体制御部30とフィーダ制御部31は、通信インターフェイス32によって通信可能に接続されている。
本体制御部30は、記憶部33、機構駆動部34、部品残数判定部35、トレイ補給実行処理部36、トレイ補給完了判断部37を含んで構成される。記憶部33は、実装データ38、トレイデータ39等を記憶する。実装データ38は部品実装作業を実行するためのデータであり、部品種を示す部品データ、実装順序を示すシーケンスデータ、各機構の制御パラメータ等が含まれる。トレイデータ39は、トレイ13と当該トレイ13が収納される棚15を組み合わせたトレイ配置データ、トレイ13に格納される部品3の数や種類、空きパレットを特定するための情報等を含む。
機構駆動部34は、実装データ38に基づいて基板搬送機構6や実装機構7を制御する。これにより、基板2は実装作業位置に位置決めされ、実装ヘッド9によって基板2に部品3が実装される。
部品残数判定部35は、部品取り出し位置T2まで供給されたパレット14が保持するトレイ13を対象とした部品3の取り出しが繰り返される過程で、部品3の残数をカウントする。そして、部品残数判定部35はトレイ13に格納された部品3の残数が所定以下になったか否かを判定する。
トレイ補給実行処理部36は、部品残数判定部35により部品3の残数が所定以下になったと判定されたとき、トレイフィーダ5に補給用トレイを補給するための処理を実行する。具体的には、トレイ補給実行処理部36は昇降機構21とパレット保持部22を制御して、所定の棚15に収納された空きパレットをトレイ補給位置T1に移動させる。
また、トレイ補給実行処理部36は操作パネル10の他、部品実装装置1に設けられたブザーやシグナルタワー等の報知手段を介してトレイ補給を行うべき旨をオペレータに報知する。さらに、トレイ補給実行処理部36は補給対象となるトレイ13に関する情報(トレイ13に格納される部品種等)を操作パネル10に表示する。このように本実施の形態では、部品3の残数に基づいて最も早く部品切れが生じると予測されるトレイ13をオペレータに予告し、部品切れが生じる前に同種の部品3を格納した補給用トレイを補給するようにしている。
部品残数判定部35の判定基準、換言すればトレイ補給実行処理部36を実行させるタイミングは、オペレータが空きパレットに補給用トレイをセットするための作業時間を考慮して設定される。すなわち、オペレータは、トレイ13に格納された部品3が全て取り出されて部品切れになるまでの時間と、トレイ補給作業に要するであろうと想定される時間に基づいて、トレイ補給作業中にトレイ13が部品切れにならないような部品残数を設定する。
トレイ補給完了判断部37は、オペレータによる入力スイッチ20の操作の有無に基づいて、残数が所定以下になったと判定された部品と同種の部品を格納した補給用トレイの補給が完了したか否かを判断するトレイ補給完了判断手段として機能する。なお、入力スイッチ20ではなく、例えば操作パネル10に設けられたタッチパネルスイッチの操作の有無に基づいて補給完了を判断してもよい。また、カバー部材18の開閉を検知するセンサを設け、カバー部材18が閉じられたことを当該センサが検出することによって補給完了を判断してもよい。
フィーダ制御部31は、機構駆動部40を含んで構成される。機構駆動部40は、本体制御部30の指令に基づいて昇降機構21やパレット保持部22を制御することにより、パレット14を所定の位置へ移動させる。
本実施の形態における部品実装装置1は以上のような構成から成り、次に図3のフローチャートを参照しながら図4、図5の動作説明図を用いて部品実装方法について説明する。本実施の形態では、図4(a)に示すように、生産開始前に行われる段取り替え作業の段階で、複数の棚15にはそれぞれ種類の異なる部品3を格納したトレイ13が予め収納されている。便宜上、それぞれの棚15に収納されているトレイ13の符号を、上から順にA1,B1・・・G1とする。また、棚15の符号を、上から順に15A,15B・・・15Hとする。生産開始に先立ち、作業者は所定の棚15(ここでは最下段の棚15H)にトレイ13を保持していない空きパレット14*を予め収納しておく(空のトレイ13を保持した空きパレット14*でもよい)。
まず、図4(b)に示すように、パレット保持部22は最初の実装対象である部品3を格納したトレイA1を保持したパレット14を棚15Aから引き出し、部品取り出し位置T2まで供給する(矢印c)(ST1:第1のパレット供給工程)。次いで、実装ヘッド9はトレイA1から所望の部品3を取り出して基板2に実装する(ST2:第1の部品実装工程)。
次いで、本体制御部30は部品取り出し位置T2まで供給されたパレット14が保持するトレイA1に格納された部品3の残数が所定以下になったかを判定する(ST3:部品残数判定工程)。部品3の残数が所定以下でない場合は(ST2)に戻る。部品3の残数が所定以下である場合、トレイ補給を実行するための動作が行われる。まず、本体制御部30は実装ヘッド9による部品3の取り出しを中断させる。そして図4(c)に示すように、パレット保持部22はトレイA1を保持したパレット14を棚15Aに返却する(矢印d)(ST4:第1のパレット返却工程)。
次いで、パレット保持部22は棚15Hから空きパレット14*を引き出し、トレイ補給位置T1へ移動させる(矢印e)(ST5:空きパレット移動工程)。そして、本体制御部30は操作パネル10や報知手段を介してオペレータにトレイ補給を行うべき旨を報知し、また、補給対象となるトレイA1に関する情報を操作パネル10に表示する。
この後、オペレータはトレイ補給作業を行う。すなわち、オペレータは操作パネル10に表示される情報から、トレイA1が格納する部品3と同種の部品3を格納したトレイA2(補給用トレイ)を用意する。そして、オペレータはカバー部材18を開けて、空きパレット14*にトレイA2をセットする(図4(d))。その後、オペレータはカバー部材18を閉じ、入力スイッチ20を操作する。
トレイ補給はオペレータの手作業を伴うため一定の時間を要する場合がある。そこで本実施の形態では、オペレータによるトレイ補給作業が行われている間、トレイA1を対象とした部品実装作業を再開する。すなわち図4(d)に示すように、パレット保持部22は棚15AからトレイA1を保持したパレット14を再び引き出し、部品取り出し位置T2へ供給する(矢印f)(ST6:第2のパレット供給工程)。次いで、実装ヘッド9はトレイA1から部品3を取り出して基板2に実装する(ST7:第2の部品実装工程)。すなわち、オペレータによる補給用トレイの補給中は、トレイA1から部品3を取り出して基板2に実装する。このように、部品実装作業とオペレータによるトレイ補給作業を並行して行うことで、生産性の低下を防止することができる。
実装ヘッド9によって基板2に部品3を実装した後(ST7)、本体制御部30(トレイ補給完了判断部37)はオペレータによる入力スイッチ20の操作の有無に基づいてトレイ補給が完了したか否かを判断する(ST8:トレイ補給完了判断工程)。トレイ補給が完了していない場合は(ST7)に戻る。なお、オペレータにはトレイ補給作業を行うための十分な時間が与えられるので、トレイA1の部品切れが生じる前までにトレイ補給作業を完了させることができる。このように、(ST5)から(ST9)にかけては、部品の残数が所定以下になったとき、パレット収納部に収納されている部品が格納されていない空のトレイ13を保持したパレット、又はトレイ自体を保持していないパレットである空きパレット14*をトレイ補給位置T1まで移動させ、空きパレット14*にトレイ13が格納する部品と同種の部品が格納された補給用トレイを補給する補給用トレイ補給給工程が行われる。
(ST8)でトレイ補給が完了したと判断した場合、トレイA2を保持したパレット14(旧空きパレット)を元の棚15Hに返却するための動作が行われる。まず、本体制御部30は実装ヘッド9による部品3の取り出しを再び中断させる。そして図5(a)に示すように、パレット保持部22はトレイA1を保持したパレット14を棚15Aに返却する(矢印g)(ST9:第2のパレット返却工程)。
次いで、パレット保持部22はトレイA2を保持したパレット14をトレイ補給位置T1から引き出し、棚15Hに返却する(矢印h)(ST10:旧空きパレット返却工程)。このとき、本体制御部30は棚15HとトレイA2を組み合わせた情報をトレイ配置データに加える。
この後、トレイA1を対象とした部品実装作業を再開する。すなわち図5(b)に示すように、パレット保持部22は棚15Aからパレット14を再び引き出し、部品取り出し位置T2へ供給する(矢印i)(ST11:第3のパレット供給工程)。次いで、実装ヘッド9はトレイA1から部品3を取り出して基板2に実装する(ST12:第3の部品実装工程)。
その後、本体制御部30はトレイA1に格納された部品3の部品切れが生じたかを判断する(ST13:部品切れ判断工程)。部品切れが生じていない場合には(ST12)に戻る。部品切れが生じた場合は、本体制御部30はトレイA1を保持するパレット14を空きパレットとしてトレイデータ39に登録する。次いで図5(c)に示すように、パレット保持部22は空きパレット14*を棚15Aに移動させる(矢印j)(ST14:空きパレット移動工程)。
次いで、トレイA2を対象とした部品実装動作業を実行する。すなわち、パレット保持部22はトレイA2を保持したパレット14を棚15Hから引き出し、部品取り出し位置T2まで供給する(矢印k)(ST15:第4のパレット供給工程)。次いで、実装ヘッド9はトレイA2から部品3を取り出して基板2に実装する(ST16:第4の部品実装工程)。すなわち、トレイ補給完了判断手段によって補給用トレイの補給が完了したと判断された後にトレイA1に格納された部品3の部品切れが生じたとき、補給用トレイから部品3を取り出して基板2に実装する。
このように本実施の形態によれば、部品切れのトレイ13が生じた際、同種の部品3を格納した補給用トレイは既にトレイフィーダ5に補給されているため、トレイ補給待ちによる生産性の低下を防止することができる。特に、生産開始時に同種の部品3を格納した複数のトレイをパレット収納部にセットすることができない状況下、すなわち多品種少量生産を採用する場合に顕著な効果を奏する。
その後の動作について簡略して説明する。トレイA2を対象とした部品実装作業が終了したならば、次の実装対象であるトレイB1に格納された部品3の実装が行われる。すなわち図5(d)に示すように、パレット保持部22はトレイA2を保持したパレット14を棚15Hへ返却する(矢印l)。そして、パレット保持部22はトレイB1を保持したパレット14を棚15Bから引き出し、部品取り出し位置T2まで供給する(矢印m)。次いで、実装ヘッド9はトレイB1から部品3を取り出して基板2に実装する。その後、トレイB1に格納された部品3の残数が所定以下になった場合、前述したトレイ補給を行う。このとき、部品切れのトレイA1を保持したパレット14を空きパレット14*として用いる。
本発明によれば、生産開始に先立って同種の部品を格納した複数のトレイをトレイフィーダに予めセットすることが困難な場合でも、トレイ補給待ちに起因した生産性の低下を防止することができ、電子部品実装分野において有用である。
1 部品実装装置
2 基板
3 部品
5 トレイフィーダ
9 実装ヘッド
13 トレイ
14 パレット
14* 空きパレット
15 棚
37 トレイ補給完了判断部
T1 トレイ補給位置
T2 部品取り出し位置

Claims (3)

  1. 部品が格納されたトレイを保持する複数のパレットを収納するパレット収納部を有し、前記パレット収納部に収納された前記パレットを部品取り出し位置まで供給するトレイフィーダを備え、前記部品取り出し位置まで供給された前記パレットが保持する前記トレイから実装ヘッドによって部品を取り出して基板に実装する部品実装装置における部品実装方法であって、
    前記トレイに格納された部品の残数が所定以下になったか否かを判定する部品残数判定工程と、
    部品の残数が所定以下になったとき、前記パレット収納部に収納されている部品が格納されていない空のトレイを保持したパレット、又はトレイ自体を保持していないパレットである空きパレットをトレイ補給位置まで移動させ、前記空きパレットに前記トレイが格納する部品と同種の部品が格納された補給用トレイを補給する補給用トレイ補給給工程と、
    前記トレイに格納された部品の部品切れが生じたとき、前記補給用トレイから部品を取り出して基板に実装する部品実装工程とを含むことを特徴とする部品実装装置における部品実装方法。
  2. 前記補給用トレイの供給中は、前記トレイから部品を取り出して基板に実装することを特徴とする請求項1に記載の部品実装方法。
  3. 部品が格納されたトレイを保持する複数のパレットを収納するパレット収納部を有し、前記パレット収納部に収納された前記パレットを部品取り出し位置まで供給するトレイフィーダを備え、前記部品取り出し位置まで供給された前記パレットが保持する前記トレイから実装ヘッドによって部品を取り出して基板に実装する部品実装装置であって、
    前記パレット収納部とは別の領域に設けられ、部品が格納されていない空のトレイを保持したパレット、又はトレイ自体を保持していないパレットである空きパレットに前記トレイに格納された部品と同種の部品を格納した補給用トレイを補給することが可能なトレイ補給部と、
    前記パレット収納部から前記パレットを引き出して前記トレイ補給部又は前記部品取り出し位置に移動させるパレット移動部と、
    前記トレイに格納された部品の残数が所定以下になったか否かを判定する部品残数判定部と、
    残数が所定以下になったと判定された部品と同種の部品を格納した前記補給用トレイの補給が完了したか否かを判断するトレイ補給完了判断手段を備え、
    前記トレイに格納された部品の残数が所定以下になったとき、前記空きパレットを前記トレイ補給部に設定されたトレイ補給位置まで移動させて前記補給用トレイを補給し、前記トレイ補給完了判断手段によって前記補給用トレイの補給が完了したと判断された後に前記トレイに格納された部品の部品切れが生じたとき、前記補給用トレイから部品を取り出して基板に実装することを特徴とする部品実装装置。
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