JP2018198262A - 表面実装機 - Google Patents
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Abstract
Description
実施形態1を図1ないし図9によって説明する。以降の説明では図1に示す左右方向をX軸方向、前後方向をY軸方向、図2に示す上下方向をZ軸方向という。また、以降の説明では図1に示す右側を上流側、左側を下流側という。また、以降の説明では同一の構成部材には一部を除いて図面の符号を省略している場合がある。
図1を参照して、表面実装システム1の全体構成について説明する。表面実装システム1はプリント基板などの基板Pの表面に部品Eを実装するものであり、実施形態1に係る表面実装機2、表面実装機2に部品Eを供給する3つのテープ部品供給装置3、及び、表面実装機2に部品Eを供給する1つのトレイ部品供給装置4を備えている。ここで部品Eを実装するとは、基板Pの表面に部品Eを搭載することをいう。
図1に示すように、表面実装機2は基台10、搬送コンベア11、ヘッドユニット12、ヘッド搬送部13、2つの部品撮像カメラ14、仮置きステージ15、図3に示す制御部31、操作部32などを備えている。図1において一点鎖線16は後述する端数のトレイ部品Eを吸着して仮置きステージ15に仮置きするときのヘッドユニット12の移動経路を示している。ヘッドユニット12及びヘッド搬送部13は実装部の一例である。仮置きステージ15はトレイ以外の場所の一例である。
搬送コンベア11は基板PをX軸方向の上流側から基台10の略中央に位置する作業位置に搬入し、作業位置で部品Eが実装された基板Pを下流側に搬出するものである。搬送コンベア11はX軸方向に循環駆動する一対のコンベアベルト11A及び11B、コンベアベルト11A及び11Bを駆動するコンベア駆動モータ43(図3参照)などを備えている。後側のコンベアベルト11Aは前後方向に移動可能であり、基板Pの幅に応じて2つのコンベアベルト11Aと11Bとの間隔を調整することができる。
なお、ここではインライン型のヘッドユニット12を例に説明するが、ヘッドユニット12は例えば複数の実装ヘッド17が円周上に配列された所謂ロータリーヘッドであってもよい。
仮置きステージ15は後述する端数の部品Eが一時的に載置(仮置き)される平坦な台であり、搬送コンベア11と後側のテープ部品供給装置3との間に配されている。なお、仮置きステージ15の位置は図1に示す位置に限定されるものではなく、適宜に決定することができる。
モータ制御部34は演算処理部33の制御の下でX軸サーボモータ39、Y軸サーボモータ40、Z軸サーボモータ41、R軸サーボモータ42、コンベア駆動モータ43などの各モータを回転させる。
外部入出力部37はいわゆるインターフェースであり、表面実装機2の本体に設けられている各種センサ類44から出力される検出信号が取り込まれるように構成されている。また、外部入出力部37は演算処理部33から出力される制御信号に基づいて各種アクチュエータ類45に対する動作制御を行うように構成されている。
操作部32は液晶ディスプレイなどの表示装置や、タッチパネル、キーボード、マウスなどの入力装置を備えている。作業者は操作部32を操作して各種の設定などを行うことができる。
次に、図1を参照して、テープ部品供給装置3の構成について説明する。テープ部品供給装置3は比較的小さな部品Eを供給するものであり、複数のフィーダ50が左右方向に横並び状に整列して取り付けられている。各フィーダ50は複数の部品Eが収容された部品テープ(不図示)が巻回されたリール(不図示)、及び、リールから部品テープを引き出す電動式の送出装置(不図示)等を備えており、搬送コンベア11側に位置する端部に設けられた部品供給位置から部品Eを一つずつ供給する。
以降の説明ではテープ部品供給装置3によって供給される部品Eのことをテープ部品Eという。
次に、図4を参照して、トレイ部品供給装置4の構成について説明する。トレイ部品供給装置4は比較的大きな部品Eを供給するものであり、縦長の箱状の本体部51、本体部51の内側に昇降可能に収容されており、複数のパレット53が格納されているマガジン57、本体部51から前側に延出するように設けられている略平板状の供給ステージ52、マガジン57を昇降させるマガジン昇降部(不図示)、パレット53を前後方向に搬送するパレット搬送部(不図示)などを備えている。
演算処理部62はCPU、ROM、RAMなどを備えており、ROMに記憶されている制御プログラムを実行することによってトレイ部品供給装置4の各部を制御する。モータ制御部63は演算処理部62の制御の下で昇降モータ66、搬送モータ67などの各モータを回転させる。
次に、図6を参照して、表面実装システム1の実装動作の概略を従来の実装動作と比較しながら説明する。理解を容易にするため、ここでは以下の場合を例に説明する。
・実装する基板Pの枚数=2枚(基板P1及び基板P2)
・トレイ54aに載置されているトレイ部品Eaの数=8個
・トレイ54bに載置されているトレイ部品Ebの数=10個以上
・一の基板Pに実装するトレイ部品Eaの数=5個
・一の基板Pに実装するトレイ部品Ebの数=5個
先ず、従来の実装動作について説明する。従来の実装動作では時点T0〜T1において基板P1が搬入され、これと並行して時点T0〜T2においてトレイ54aが引き出される。そして、時点T2〜T3において、トレイ54aに載置されているトレイ部品Eaが実装ヘッド17によって5個吸着される。ここで、トレイ54aに載置されているトレイ部品Eaの数は8個であるので、トレイ部品Eaを5個吸着するとトレイ54aには5個に満たない端数のトレイ部品Ea(ここでは3個のトレイ部品Ea)が残ることになる。
上述したトレイ部品Eaの実装と並行して、トレイ54bと交換するために時点T3〜T4においてトレイ54aが格納され、時点T4〜T6においてトレイ54bが引き出される。そして、時点T6〜T7において、トレイ54bに載置されているトレイ部品Ebが実装ヘッド17によって5個吸着される。前述したようにトレイ54bに載置されているトレイ部品Ebの数は10個以上であるので、トレイ部品Ebが5個吸着されてもトレイ54bにはまだ5個以上のトレイ部品Ebが残っている。
そして、時点T10〜T11において基板P2が搬入され、これと並行して、時点T10〜T12において、端数のトレイ部品Eaが残っているトレイ54a(時点T3〜T4で格納されたトレイ54a)が引き出される。そして、時点T12〜T13において、トレイ54aに載置されているトレイ部品Eaが実装ヘッド17によって吸着される。
次に、実施形態1に係る実装動作について説明する。実施形態1に係る実装動作では、時点V1〜V3までは従来の実装動作と同じであり、時点V2〜V3においてトレイ部品Eaを5個吸着すると、トレイ54aには5個に満たない端数(ここでは3個)のトレイ部品Eaが残る。そして、時点TV3〜V4において、吸着された5個のトレイ部品Eaが基板P1に実装される。
次に、シーケンスについて説明する。表面実装機2は部品Eの吸着、部品Eの認識、及び、基板Pへの実装という一連の動作を繰り返すことによって一の基板Pに複数の部品Eを実装する。ここではこの一連の動作を定義する情報をシーケンスという。表面実装機2の制御部31は、部品Eの実装を開始する前に、記憶部35に記憶されている各種のデータからシーケンスを生成し、生成したシーケンスを順に実行する。
・シーケンス1:トレイ部品Eaの吸着、トレイ部品Eaの認識、トレイ部品Eaの実装
・シーケンス2:トレイ部品Ebの吸着、トレイ部品Ebの認識、トレイ部品Ebの実装
また、トレイ部品供給装置4が制御部60を備えておらず、表面実装機2の制御部31がトレイ部品供給装置4の各部を制御する構成であってもよい。
次に、前述した実施形態1に係る実装動作を実現するために表面実装機2の制御部31によって実行される実装制御処理、及び、トレイ部品供給装置4の制御部60によって実行されるトレイ供給制御処理について説明する。
先ず、図7を参照して、実装制御処理について説明する。本処理は作業位置に基板Pが搬入されると開始される。
S101では、制御部31はシーケンスを一つ選択する。シーケンスは実行順に選択されるものとする。
S102では、制御部31は選択したシーケンスがトレイ部品Eを実装するシーケンスであるか否かを判断し、トレイ部品Eを実装するシーケンスである場合(S102:Yes)はS103に進み、トレイ部品Eを実装するシーケンスではない場合(S102:No)はS106に進む。
例えば前述した図6に示す例の場合、実装対象の基板Pが基板P1であり、選択されたシーケンスがシーケンス1であるとすると、シーケンス1を実行する時点(時点V2)では仮置きステージ15には端数のトレイ部品Eが仮置きされていないので仮置き部品Eはないと判断される。これに対し、実装対象の基板Pが基板P2であり、選択されたシーケンスがシーケンス1であるとすると、シーケンス1を実行する時点(時点V13)で仮置きステージ15にトレイ部品Eが仮置きされているので仮置き部品Eがあると判断される。
S105では、制御部31は実装するトレイ部品Eが載置されているトレイ54の引き出しが完了するまで待機し、引き出しが完了した場合(S105:Yes)はS106に進む。
具体的には、トレイ54の引き出しが完了すると後述するS204においてトレイ部品供給装置4から表面実装機2にその旨が通知される。制御部31はトレイ部品供給装置4からその旨が通知されるまで待機し、通知されるとS106に進む。
例えば実装対象の基板Pが基板P1であり、選択されたシーケンスがシーケンス1であるとすると、S104で仮置き部品Eは吸着されないので、S106では5個のトレイ部品Eaが吸着される(時点V2〜V3)。これに対し、実装対象の基板Pが基板P2であり、選択されたシーケンスがシーケンス1であるとすると、既にS104で仮置き部品Eが3個吸着されているので、S106では残りの2個(=5個―3個)のトレイ部品Eaが吸着される(時点V14〜V15)。
S108では、制御部31は認識した姿勢に応じて部品Eの実装位置や実装角度などを補正して基板Pに実装する。
S110では、制御部31はS109で端数のトレイ部品Eがあり且つ仮置き可能と判定した場合(S110:Yes)はS111に進み、端数のトレイ部品がないか又は仮置き不可と判定した場合(S110:No)はS112に進む。
ここで、制御部31は仮置きが完了するとトレイ部品供給装置4にその旨を通知するものとする。なお、ここでは仮置きが完了した時点V6でトレイ部品供給装置4にその旨を通知する場合を例に説明するが、端数のトレイ部品Eの吸着が完了した時点V5でトレイ部品供給装置4にその旨を通知してもよい。
S112では、制御部31は全てのシーケンスを選択したか否かを判断し、全てのシーケンスを選択した場合は本処理を終了し、まだ選択していないシーケンスがある場合はS101に戻って処理を繰り返す。
次に、図8を参照して、トレイ供給制御処理について説明する。本処理も作業位置に基板Pが搬入されると開始される。
S201では、制御部60はシーケンスを一つ選択する。シーケンスは実行順に選択されるものとする。
S202では、制御部60は選択したシーケンスがトレイ部品Eを実装するシーケンスであるか否かを判断し、トレイ部品Eを実装するシーケンスである場合(S202:Yes)はS203に進み、トレイ部品Eを実装するシーケンスではない場合(S202:No)は本処理を終了する。
S204では、制御部60はトレイ54の引き出しが完了したか否かを判断し、完了した場合(S204:Yes)はS205に進み、完了していない場合(S204:No)は完了するまで待機する。ここで、制御部60はトレイ54の引き出しが完了すると表面実装機2にその旨を通知するものとする。
具体的には、前述したS106においてトレイ部品Eの吸着が完了すると表面実装機2からトレイ部品供給装置4にその旨が通知される。ただし、前述したように吸着が完了しなかった場合は表面実装機2から吸着が完了しなかった旨が通知される。制御部60は、吸着が完了した旨の通知を受信した場合は吸着が完了したと判断してS206に進む。一方、吸着が完了しなかった旨の通知を受信した場合、あるいは表面実装機2からまだいずれの通知も受信していない場合は、制御部60は吸着が完了していないと判断してS210に進む。
S207では、制御部60はS206で端数のトレイ部品Eがあり且つ仮置き可能と判定した場合(S207:Yes)はS208に進み、端数のトレイ部品Eがないか又は仮置き不可と判定した場合(S207:No)はS209に進む。
具体的には、仮置きが完了すると前述したS111において表面実装機2からトレイ部品供給装置4にその旨が通知される。制御部60は表面実装機2からその旨が通知された場合はS209に進み、通知されていない場合は通知されるまで待機する。
S210では、制御部60はトレイ部品Eが部品切れであるか否かを判断し、部品切れの場合(S210:Yes)はS211に進み、部品切れではない場合(S210:No)はS205に戻って処理を繰り返す。
例えば前述したS205において制御部60が表面実装機2からまだいずれの通知も受信していない場合は部品切れでなくても吸着が完了していないと判断されて本ステップが実行される。その場合は本ステップにおいて部品切れではないと判断されることになる。
S212では、制御部60は別のトレイ54に交換し、交換後にS204に戻って処理を繰り返す。
S213では、制御部60は表示部61に部品切れを表すエラーメッセージを表示する。
次に、図9を参照して、前述したS109及びS206で実行される端数部品有無/仮置き可否判定処理について説明する。ここではS109で表面実装機2の制御部31によって実行される場合を例に説明する。
S301では、制御部31は仮置きステージ15があるか否かを判断し、ある場合(S301:Yes)はS302に進み、ない場合(S301:No)はS305に進む。
S302では、制御部31は、選択されたシーケンスによって実装されるトレイ部品Eの一基板当たりに実装される数をN個としたとき、トレイ54に残っているトレイ部品Eの数Rが1個以上N個未満であるか否かを判断し、1個以上N個未満である場合、すなわち端数のトレイ部品Eが残っている場合(S302:Yes)はS303に進み、数Rが0(ゼロ)個であるか又はN個以上である場合、すなわち端数のトレイ部品Eが残っていない場合(S302:No)はS305に進む。
S305では、制御部31は端数のトレイ部品Eがないか又は仮置き不可と判定する。
以上説明した実施形態1に係る表面実装機2によると、トレイ54aに端数のトレイ部品Eaが残った場合はそれら端数のトレイ部品Eaをトレイ54a以外の場所に移動させるので、トレイ54aを空にすることができる。このため、次の基板P2にトレイ部品Eaを実装するとき、トレイ部品Eaの実装を開始する前にトレイ部品Eaが載置されている別のトレイ54aに交換しておくことができる。このため、次の基板P2へのトレイ部品Eaの実装中に別のトレイ54aに交換するための待ち時間が生じない。
次に、実施形態2を図10ないし図14によって説明する。
前述した実施形態1では端数のトレイ部品Eを仮置きステージ15に仮置きすることによってトレイ54以外の場所に移動させる場合を例に説明した。これに対し、図2に示すように、実施形態2では端数のトレイ部品Eを実装ヘッド17によって一時的に吸着(言い換えると仮吸着)することによってトレイ54以外の場所に移動させる。すなわち実施形態2では端数のトレイ部品Eが実装ヘッド17に仮吸着されている状態がトレイ54以外の場所に移動されている状態である。
図10を参照して、実施形態2に係る表面実装システム1の実装動作の概略を従来の実装動作と比較しながら説明する。ここでは実施形態1と同様に以下の場合を例に説明する。
・実装する基板Pの枚数=2枚(基板P1及び基板P2)
・トレイ54aに載置されているトレイ部品Eaの数=8個
・トレイ54bに載置されているトレイ部品Ebの数=10個以上
・一の基板Pに実装するトレイ部品Eaの数=5個
・一の基板Pに実装するトレイ部品Ebの数=5個
従来の実装動作は前述した図6に示す従来の実装動作と同じであるので説明は省略する。
前述したように実施形態2では端数のトレイ部品Eを実装ヘッド17によって仮吸着する。しかしながら、端数のトレイ部品Eを実装ヘッド17によって仮吸着すると、その後に同じ基板Pに他の部品Eを実装する場合に、他の部品Eの吸着に用いることができる実装ヘッド17の数が減ってしまう。
具体的には、基板P1に部品Eを実装するとき、シーケンス2、シーケンス1の順に実行するように実行順序が入れ替えられる。この場合、時点V7〜V8で基板P1にトレイ部品Eaが実装された後、時点V8〜V10において、トレイ54aに残っている端数のトレイ部品Ea(ここでは3個のトレイ部品Ea)が実装ヘッド17に仮吸着される。以降の説明では実装ヘッド17に仮吸着されている部品Eのことを仮吸着部品Eという。
次に、実施形態2に係る実装制御処理、及び、トレイ供給制御処理について説明する。ここでは実施形態1で説明した処理と同一の処理には同一の符号を付して説明を省略する。
先ず、図11を参照して、実施形態2に係る実装制御処理について説明する。
S401では、制御部31はシーケンス選択処理を実行してシーケンスを一つ選択する。詳しくは後述するが、シーケンス選択処理では端数のトレイ部品Eが残るシーケンスが最後に実行されるように実行順序が入れ替えられてシーケンスが選択される。
例えば前述した図10に示す例の場合、実装対象の基板Pが基板P2であり、選択されたシーケンスがシーケンス1であるとすると、時点V8〜V9で実装ヘッド17に仮吸着部品Eが吸着されているので、吸着されていると判断される。
S404では、制御部31はS403で認識した姿勢に応じて仮吸着部品Eの実装位置や実装角度などを補正して基板Pに実装する(時点V12〜V13)。
S406では、制御部31は実装するトレイ部品Eが載置されているトレイ54の引き出しが完了するまで待機し、引き出しが完了するとS407に進む。
例えば前述した図10に示す例の場合、実装対象の基板Pが基板P2であり、選択されたシーケンスがシーケンス1であるとすると、既にS404で仮吸着部品Eが3個実装されているので、S407では残りの2個(=5個―3個)のトレイ部品Eaが吸着される(時点V13〜V14)。
S409では、制御部31は認識した姿勢に応じて部品Eの実装位置や実装角度などを補正して基板Pに実装する。
S411では、制御部31はS410で端数のトレイ部品Eがあり且つ仮吸着可能と判定した場合(S411:Yes)はS412に進み、端数のトレイ部品Eがないか又は仮吸着不可と判定した場合(S411:No)はS413に進む。
S413では、制御部31は全てのシーケンスを選択したか否かを判断し、全てのシーケンスを選択した場合(S413:Yes)は本処理を終了し、まだ選択していないシーケンスがある場合(S413:No)はS401に戻って処理を繰り返す。
次に、図12を参照して、トレイ供給制御処理について説明する。
S501では、制御部60はシーケンス選択処理を実行してシーケンスを一つ選択する。シーケンス選択処理についての説明は後述する。
S202〜S205についての説明は省略する。
S502では、制御部60は端数部品有無/仮吸着可否判定処理を実行する。端数部品有無/仮吸着可否判定処理についての説明は後述する。
S504では、制御部60は仮吸着が完了したか否かを判断し、完了している場合(S504:Yes)はS209に進み、完了していない場合(S504:No)は完了するまで待機する。
次に、図13を参照して、前述したS401及びS501で実行されるシーケンス選択処理について説明する。ここではS401で表面実装機2の制御部31によって実行される場合を例に説明する。
S601では、制御部31は未だ実行されていないシーケンスを一つ選択する。シーケンスは当初の実行順に選択されるものとする。
S603では、制御部31は選択したシーケンスを実行するとトレイ54に端数のトレイ部品Eが残るか否かを判断し、端数のトレイ部品Eが残る場合(S603:Yes)はS604に進み、残らない場合(S603:No)は本処理を終了して実装制御処理に戻る。
・シーケンス1=テープ部品E
・シーケンス2=トレイ部品Ea
・シーケンス3=トレイ部品Eb
・トレイ54aに載置されているトレイ部品Eaの数=8個
・トレイ54bに載置されているトレイ部品Ebの数=10個以上
・一の基板Pに実装するトレイ部品Eaの数=5個
・一の基板Pに実装するトレイ部品Ebの数=5個
次に、図14を参照して、前述したS410及びS502で実行される端数部品有無/仮吸着可否判定処理について説明する。ここではS410で表面実装機2の制御部31によって実行される場合を例に説明する。
S701では、制御部31は、選択されたシーケンスによって実装されるトレイ部品Eの一基板当たりに実装される数をN個としたとき、トレイ54に残っているトレイ部品Eの数Rが1個以上N個未満であるか否かを判断し、1個以上N個未満である場合、すなわち端数のトレイ部品Eが残っている場合(S701:Yes)はS702に進み、数Rが0(ゼロ)個であるか又はN個以上である場合、すなわち端数のトレイ部品Eが残っていない場合(S701:No)はS705に進む。
例えば前述した図10に示す例の場合、実装対象の基板Pが基板P1であり、選択されたシーケンスがシーケンス1であるとすると、シーケンス2、シーケンス1の順に実行順序が入れ替えられるので、シーケンス1が実行された後は、5つの実装ヘッド17は基板P1への部品Eの実装には用いられない。このため空き実装ヘッド17があると判断されることになる。
S704では、制御部31は端数のトレイ部品Eがあり且つ仮吸着可能と判定する。
S705では、制御部31は端数のトレイ部品Eがないか又は仮吸着不可と判定する。
以上説明した実施形態2に係る表面実装機2によると、端数のトレイ部品Eが残った場合はそれら端数のトレイ部品Eを実装ヘッド17によって仮吸着するので、端数のトレイ部品Eを仮置きするための仮置きステージ15を備えなくてもトレイ54を空にすることができる。このため、仮置きステージ15を備える場合に比べて表面実装機2の構成を簡素にすることができる。
本明細書によって開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書によって開示される技術的範囲に含まれる。
Claims (4)
- トレイ部品供給装置から供給されたトレイに載置されている部品を保持して基板に実装する実装部と、
複数の前記基板にそれぞれN(N≧2)個の前記部品を実装する場合に、一の前記基板にN個の前記部品を実装した後に前記トレイに1個以上N個未満の端数の部品が残った場合は当該端数の部品を前記実装部によって前記トレイ以外の場所に移動させ、移動させた前記端数の部品を次の前記基板に実装させる制御部と、
を備える表面実装機。 - 請求項1に記載の表面実装機であって、
前記端数の部品が仮置きされる仮置きステージを備え、
前記制御部は、前記端数の部品が残った場合は、前記端数の部品を前記仮置きステージに移動させる、表面実装機。 - 請求項1に記載の表面実装機であって、
前記制御部は、前記端数の部品が残った場合は、前記端数の部品を前記実装部に保持させる、表面実装機。 - 請求項3に記載の表面実装機であって、
前記制御部は、前記トレイに載置されている前記部品を前記基板に実装すると前記トレイに前記端数の部品が残るか否かを実装前に判断し、前記端数の部品が残る場合は前記トレイに載置されている前記部品を他の部品より後に実装するように実装順序を入れ替える、表面実装機。
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