JP2021082787A - 部品実装機 - Google Patents

Abstract

【課題】 部品実装機において、異常が生じた箇所を効率良く特定することができる技術を提供する。【解決手段】 部品実装機は、回路基板に電子部品を実装する。部品実装機は、複数の電源と、複数の稼働部と、複数の電源のそれぞれと複数の稼働部のそれぞれとを電気的に接続する複数の配線と、複数の電源と複数の稼働部との間に配置され、複数の配線が経由する中間基板とを備える。中間基板は、複数の配線のそれぞれに対応する複数の出力部を備えており、出力部は、対応する配線の導通状態に異常が生じているか否かを出力する。【選択図】図４

Description

本明細書に開示する技術は、部品実装機に関する。

特許文献１には、部品実装機が開示されている。この部品実装機は、ヘッドに装着されたノズルにより電子部品を吸着し、吸着した電子部品を回路基板に実装する。

特開２００８−２１８６５４号公報

部品実装機は、複数の稼働部を稼働させることにより電子部品を回路基板に実装する。このため、部品実装機には、複数の稼働部のそれぞれを稼働させるために複数の電源や複数の配線が設けられており、当該複数の配線のいずれかの導通状態に異常が生じているために動作エラーが発生することがある。このような場合には、発生した動作エラーに基づいて、順に配線の状態を調査する必要があり、当該動作エラーの真因を特定するために多くの工数を要する。本明細書では、部品実装機において、異常が生じた箇所を効率良く特定することができる技術を提供する。

本明細書に開示する部品実装機は、回路基板に電子部品を実装する。前記部品実装機は、複数の電源と、複数の稼働部と、複数の配線と、中間基板とを備える。前記複数の配線は、前記複数の電源のそれぞれと前記複数の稼働部のそれぞれとを電気的に接続する。前記中間基板は、前記複数の電源と前記複数の稼働部との間に配置され、前記複数の配線が経由する。前記中間基板は、前記複数の配線のそれぞれに対応する複数の出力部を備えており、前記出力部は、対応する前記配線の導通状態に異常が生じているか否かを出力する。

上記の部品実装機では、複数の電源のそれぞれと複数の稼働部のそれぞれとを電気的に接続する複数の配線のそれぞれが、中間基板を経由する。すなわち、複数の配線が中間基板において集約される。この中間基板には、複数の配線のそれぞれに対応する複数の出力部が設けられている。すなわち、中間基板において、複数の配線の全てについて、導通状態に異常が生じているか否かが出力される。したがって、部品実装機に動作エラーが生じた場合、中間基板の各出力部を確認することにより、いずれの配線の導通状態に異常が生じているかを効率良く特定することができる。このように、上記の部品実装機では、配線の状態を順に調査することを要することなく、部品実装機に生じた動作エラーの真因を早期に特定することができる。

実施例に係る部品実装機の構成を模式的に示す図。 中間基板の構成を示す図。 実施例に係る部品実装機の電気系統の構成を示す図。 ケースＡにおける中間基板の撮像画像を示す図。 ケースＢにおける中間基板の撮像画像を示す図。

本技術の一実施形態では、前記複数の配線の少なくとも１つの導通状態に異常が生じているか否かを判断する判断部と、前記複数の配線の少なくとも１つの導通状態に異常が生じていると前記判断部が判断する場合に、前記中間基板に設けられた前記複数の出力部を撮像する撮像部と、をさらに備えてもよい。

このような構成では、複数の配線のいずれかの導通状態に異常が生じた場合、撮像部が中間基板を撮像する。このため、例えば、複数の配線の全ての導通状態が正常である場合の中間基板の画像を予め取得しておくことにより、当該画像と、異常が生じたときに撮像された中間基板の画像とを比較して、複数の配線のうち、いずれの配線の導通状態に異常が生じたか否かを特定することができる。

本技術の一実施形態では、前記部品実装機の外部に配置され、ユーザにより視認可能な表示部をさらに備えていてもよい。前記表示部は、撮像部により前記中間基板が撮像された場合に、前記中間基板の画像を表示してもよい。

このような構成では、複数の配線のいずれかの導通状態に異常が生じた際に、ユーザは撮像された中間基板の画像を確認することができる。このため、ユーザは、いずれの配線の導通状態に異常が生じたか、すなわち、部品実装機に生じた動作エラーの真因を早期に把握することができる。

本技術の一実施形態では、前記複数の出力部のそれぞれは、ＬＥＤ（light emitting diode）によって構成されていてもよい。

（実施例）
以下、図面を参照して、実施例の部品実装機１０について説明する。部品実装機１０は、回路基板２に電子部品４を実装する装置である。部品実装機１０は、表面実装機やチップマウンタと称される。通常、部品実装機１０は、はんだ印刷機及び基板検査機といった他の基板作業機とともに併設され、一連の実装ラインを構成する。

図１に示すように、部品実装機１０は、ハウジング１１と、複数の部品フィーダ１２と、フィーダ保持部１４と、ヘッド１６と、ヘッド移動機構１９と、基板搬送装置２０と、撮像ユニット２２と、中間基板２４と、タッチパネル３０と、制御部３２を備える。

各々の部品フィーダ１２は、複数の電子部品４を収容している。部品フィーダ１２は、フィーダ保持部１４に着脱可能に取り付けられ、ヘッド１６へ電子部品４を供給する。本実施例では、部品フィーダ１２は、巻テープ上に複数の電子部品を収容するテープ式フィーダである。各部品フィーダ１２は、リール１２ａと、テープ送出機構１２ｂを有している。

リール１２ａには、複数の電子部品４を一定間隔で収容する長尺のテープ１３が巻かれている。テープ１３は、ベーステープ１３ａとカバーテープ１３ｂを有しており、ベーステープ１３ａとカバーテープ１３ｂの間に電子部品４が収容されている。

テープ送出機構１２ｂは、電子部品４を収容するテープ１３を、リール１２ａから一定量ずつ送り出す。テープ送出機構１２ｂによるテープ１３の送り出し量は、テープ１３に収容された電子部品４の間隔に応じて設定される。送り出されたテープ１３上の電子部品４は、所定の吸着位置において、ヘッド１６により取り上げられる。

部品実装機１０が稼働を続けていくと、電子部品４が取り出された後のベーステープ１３ａ及びカバーテープ１３ｂが、空テープとして部品フィーダ１２から排出される。空テープとなったベーステープ１３ａは、ダクト４０を通じて部品実装機１０の下部へ送られる。ダクト４０の下端にはカッター４２が設けられている。部品実装機１０の下部へ送られたベーステープ１３ａは、カッター４２により所定の長さに切断され、回収カゴ４４に収容される。空テープとなったカバーテープ１３ｂについても同様に所定の長さに切断された上で、回収カゴ４４に収容される。なお、部品フィーダ１２の具体的な構成は特に限定されず、例えば、トレイ上に複数の電子部品４を収容するトレイ式フィーダ、又は、容器内に複数の電子部品４をランダムに収容するバルク式フィーダのいずれであってもよい。

フィーダ保持部１４は、複数のスロットを有しており、複数のスロットのそれぞれには、部品フィーダ１２が着脱可能に設置される。フィーダ保持部１４は、部品実装機１０に固定されたものであってもよいし、部品実装機１０に対して着脱可能なものであってもよい。

ヘッド１６は、電子部品４を吸着するノズル６を着脱可能に構成されている。ヘッド１６は、移動ベース１７に固定されている。ヘッド１６は、装着したノズル６をＺ方向（すなわち、鉛直方向）に移動させるためのアクチュエータ（不図示）を備えており、部品フィーダ１２や回路基板２に対してノズル６を近接及び離反させる。例えば、ヘッド１６は、部品フィーダ１２から電子部品４をノズル６によって吸着するとともに、ノズル６に吸着された電子部品４を回路基板２上に実装することができる。なお、ヘッド１６は、単一のノズル６を着脱可能な構成に限られず、複数のノズル６を着脱可能であってもよい。

ヘッド移動機構１９は、移動ベース１７をＸ方向及びＹ方向（すなわち、水平方向）に移動させるＸＹロボットである。ヘッド移動機構１９は、移動ベース１７を案内するガイドレールや、移動ベース１７をガイドレールに沿って移動させるアクチュエータ等によって構成される。ヘッド移動機構１９は、部品フィーダ１２及び基板搬送装置２０の上方に設置されている。

基板搬送装置２０は、回路基板２の搬入、支持及び搬出を行う、基板搬送装置２０は、回路基板２をＸ方向に搬送する。本実施例では、基板搬送装置２０は、一対のベルトコンベアと、ベルトコンベアに取り付けられるとともに、回路基板２を下方から支持する支持装置（不図示）と、ベルトコンベアを駆動するアクチュエータ（不図示）によって構成されている。

撮像ユニット２２は、移動ベース１７に取り付けられている。このため、ヘッド１６が移動すると、撮像ユニット２２も一体となって移動する。撮像ユニット２２は、カメラ支持部２２ａと、カメラ２２ｂを備えている。カメラ２２ｂは、ヘッドの側方に配置されている。カメラ２２ｂは、撮像光軸が下方を向くように配置されている。本実施例では、カメラ２２ｂは、中間基板２４を撮像する。撮像ユニット２２は、実装時においては、例えば、回路基板２に付されたマークを撮像し、その位置情報に基づいて電子部品４を回路基板２上に正確に実装できるようにするものである。

中間基板２４は、部品フィーダ１２と基板搬送装置２０との間に配置されている。ただし、中間基板２４が設けられる位置は特に限定されず、カメラ２２ｂによって撮像可能な範囲に設ければよい。中間基板２４には、部品実装機１０の電気系統の複数の配線が経由している。すなわち、部品実装機１０の電気系統の配線が、中間基板２４で集約されている。図２に示すように、中間基板２４は、複数の出力部２５を有している。各出力部２５は、ＬＥＤにより構成されている。各出力部２５は、後述する複数の配線に接続されている。図２に示すように、部品実装機１０が正常に稼働している状態（以下、正常時という。）では、中間基板２４に設けられた各出力部２５が点灯（黒塗りにより示す）している。

図１に示すように、ハウジング１１は、部品実装部（ヘッド１６、基板搬送装置２０等）を収容する。ハウジング１１の上部には、カバー１１ａが設けられている。カバー１１ａを開放することにより、ハウジング１１の内部に外部からアクセス可能となる。カバー１１ａは、ハウジング１１を閉塞する閉状態と、開放する開状態とに切り換え可能に構成されている。本実施例では、カバー１１ａの開状態と閉状態の切り換えは、ユーザにより手動で行われる。ただし、当該状態の切り換え機構は特に限定されず、アクチュエータを駆動することにより自動で切り換えられるように構成されてもよい。カバー１１ａは、ロック機構６４（図３参照）によってカバー１１ａを移動不能にするロック状態と、カバー１１ａを移動可能にする非ロック状態とに切り換えられる。ロック機構６４には、ソレノイドコイルを利用した電磁ロック機構が用いられる。ただし、ロック機構６４の構成は特に限定されず、公知の種々の機構を用いてもよい。

タッチパネル３０は、ユーザからの指示や情報を受け付けるユーザインターフェースである。タッチパネル３０はまた、ユーザに各種の情報を提供する表示部としても機能する。

制御部３２は、各部品フィーダ１２、フィーダ保持部１４、ヘッド１６、移動ベース１７、基板搬送装置２０、撮像ユニット２２、及びタッチパネル３０と通信可能に構成されている。制御部３２は、上記各部を制御することにより、回路基板２に電子部品４を実装する処理等を実行する。また、制御部３２は、部品実装機１０の各部に動作エラーが生じたか否かを判断する判断部としても機能する。

図３は、部品実装機１０の電気系統の構成を示すブロック図である。図３に示すように、部品実装機１０は、制御ボックス５２、ＣＰＵボックス５４等を有している。制御ボックス５２及びＣＰＵボックス５４は、制御部３２に格納されている。制御ボックス５２及びＣＰＵボックス５４は、図示しない外部電源に接続されており、制御ボックス５２及びＣＰＵボックス５４には、当該外部電源から電力が供給される。また、部品実装機１０は、図３に示すように、サーボアンプ５６、セーフティリレー５８、Ｘ軸駆動基板６０、Ｙ軸駆動基板６２、Ｉ／Ｏ基板６３、ロック機構６４、スタートボタン６６、カッター駆動用コイル６８、ロックセンサ７０、を有している。

サーボアンプ５６は、ＸＹロボットを駆動するための信号をＸ軸駆動基板６０及びＹ軸駆動基板６２に出力するとともに、ＸＹロボットを駆動するための電力をモータ（不図示）に供給する。セーフティリレー５８は、強制ガイド接点構造を有する有接点リレーである。Ｘ軸駆動基板６０及びＹ軸駆動基板６２は、サーボアンプ５６から出力された信号に基づいてＸＹロボット（ヘッド移動機構１９）を駆動する。Ｉ／Ｏ基板６３は、ＣＰＵボックス５４から出力された信号や、ロックセンサ７０から出力された信号等の入出力インターフェースである。スタートボタン６６は、部品実装機１０を稼働させるためのボタンである。ユーザがスタートボタン６６を操作することにより、部品実装機１０が稼働を開始する。カッター駆動用コイル６８は、カッター４２を駆動するための電磁力を生成する。ロックセンサ７０は、カバー１１ａが閉状態である場合に、カバー１１ａがロック状態であるのか非ロック状態であるのかを検出する。

図３に示すように、制御ボックス５２とＣＰＵボックス５４は、中間基板２４を介して配線１１０によって互いに通信可能に接続されている。サーボアンプ５６は、中間基板２４を介して、配線１１２によって制御ボックス５２に接続されている。セーフティリレー５８は、中間基板２４を介して、配線１１４によって制御ボックス５２に接続されている。Ｘ軸駆動基板６０及びＹ軸駆動基板６２は、中間基板２４を介して、配線１１６、１１８によってそれぞれサーボアンプ５６に接続されている。ロック機構６４、カッター駆動用コイル６８、及びロックセンサ７０は、中間基板２４及びＩ／Ｏ基板６３を介して、配線１２０、１２２、１２４によってそれぞれＣＰＵボックス５４に接続されている。スタートボタン６６は、中間基板２４を介して、配線１２６によってＣＰＵボックス５４に接続されている。以下では、本実施例の部品実装機１０において、動作エラーが生じた場合にその真因を特定する例について、ケースに分けて説明する。

（ケースＡ）
まず、中間基板２４が図４に示す状態となるケースＡについて説明する。ケースＡでは、カッター４２の動作にエラーが生じた状況となっている。まず、カッター４２の動作にエラーが生じたことが制御部３２によって判断されると、カメラ２２ｂによって中間基板２４が撮像される。撮像された中間基板２４の画像は、図４に示すように、タッチパネル３０に出力される。ここで、カッター４２の動作指示は、ＣＰＵボックス５４から中間基板２４及びＩ／Ｏ基板６３を介して、配線１２２によってカッター駆動用コイル６８に出力される。しかしながら、本ケースでは、図４に示すように、配線１２２に対応する出力部２５ａが点灯していない（白抜きにより示す）。すなわち、カッター４２を駆動するための信号がＣＰＵボックス５４から出力されていない。

ここで、カッター駆動用コイル６８が作動するためには、セーフティリレー５８がオン状態である必要がある。セーフティリレー５８をオフ状態からオン状態に切り換える信号は、制御ボックス５２から出力される。当該信号は、中間基板２４を介して、配線１１４によって伝達される。しかしながら、中間基板２４の撮像画像を正常時（図２）と比較すると、配線１１４に対応する出力部２５ｂが点灯していない。すなわち、セーフティリレー５８がオフ状態である。

ここで、セーフティリレー５８をオン状態に切り換えるためには、カバー１１ａが閉状態かつロック状態である必要がある。ケースＡでは、ロックセンサ７０とＣＰＵボックス５４とを接続する配線１２４に対応する出力部２５ｃが点灯していない。すなわち、ロックセンサ７０は、カバー１１ａが非ロック状態であることを検出している。一方で、配線１２２に対応する出力部２５ｄを確認すると、カバー１１ａを非ロック状態からロック状態に切り換える信号が、ＣＰＵボックス５４から中間基板２４及びＩ／Ｏ基板６３を介して、配線１２２によってロック機構６４に出力されている（すなわち、点灯している）ことがわかる。すなわち、カバー１１ａをロック状態にするための指示は正常に出力されている。

以上のように、本ケースでは、カッター４２の動作に生じたエラーが、カバー１１ａのロック機構６４の不良に起因するものであることが把握できる。

（ケースＢ）
続いて、中間基板２４が図５に示す状態となるケースＢについて説明する。ケースＢでは、部品実装機１０のスタートボタン６６を操作したにも関わらず、部品実装機１０が稼働しない状況となっている。まず、当該状況が生じたことが制御部３２によって判断されると、カメラ２２ｂによって中間基板２４が撮像される。撮像された中間基板２４の画像は、図５に示すように、タッチパネル３０に出力される。ここで、スタートボタン６６を操作した場合、部品実装機１０を稼働させる信号が、スタートボタン６６から中間基板２４を介して、配線１２６によってＣＰＵボックス５４に入力される。撮像された画像では、配線１２６に対応する出力部２５ｅが点灯している。すなわち、部品実装機１０を稼働させるための信号はＣＰＵボックス５４に正常に入力されている。

スタートボタン６６が操作されると、セーフティリレー５８をオフ状態からオン状態に切り換える信号が出力される。セーフティリレー５８をオフ状態からオン状態に切り換える信号は、ケースＡと同様に、制御ボックス５２から中間基板２４を介して、配線１１４によって伝達される。本ケースでは、配線１１４に対応する出力部２５ｂが点灯している。すなわち、セーフティリレー５８は、オン状態に切り換わっている。

また、スタートボタン６６が操作されると、サーボアンプ５６の電源をオフ状態からオン状態に切り換える信号が出力される。サーボアンプ５６の電源をオン状態に切り換えるための信号は、制御ボックス５２から中間基板２４を介して、配線１１２によってサーボアンプ５６に出力される。本ケースでは、配線１１２に対応する出力部２５ｆが点灯している。すなわち、サーボアンプ５６は、オン状態に切り換わっている。

サーボアンプ５６の電源がオンすると、サーボアンプ５６から中間基板２４を介して、ＸＹロボットを駆動するための信号が、配線１１６によってＸ軸駆動基板６０に、また、配線１１８によってＹ軸駆動基板６２にそれぞれ出力される。しかしながら、中間基板２４の撮像画像を正常時（図２）と比較すると、配線１１６に対応する出力部２５ｇは点灯しているものの、配線１１８に対応する出力部２５ｈが点灯していない。すなわち、Ｙ軸駆動基板６２に正常に信号が入力されていないことがわかる。

以上のように、本ケースでは、スタートボタン６６を操作したにも関わらず、部品実装機１０が稼働しない原因が、Ｙ軸駆動基板６２に接続された配線１１８の不良に起因するものであることが把握できる。

上述した各ケースのように、本実施例では、部品実装機１０に何等かの動作エラーが生じた場合に、各配線の状態を順に調査することを要さず、中間基板２４の各出力部２５の出力状態を確認することによって、早期に動作エラーの真因を特定することができる。

（対応関係）
制御ボックス５２、ＣＰＵボックス５４が、「電源」の一例である。サーボアンプ５６、セーフティリレー５８、Ｘ軸駆動基板６０、Ｙ軸駆動基板６２、ロック機構６４、カッター駆動用コイル６８が、「稼働部」の一例である。制御部３２が、「判断部」の一例である。カメラ２２ｂが、「撮像部」の一例である。タッチパネル３０が、「表示部」の一例である。

上述した実施例では、部品実装機１０に生じる動作エラーとして、２つのケースを挙げて説明した。しかしながら、本明細書に開示の技術は、部品実装機１０の電気系統の各配線について中間基板を経由させることによって、様々な動作エラーの真因を特定することができる。

また、上述した実施例では、中間基板２４を撮像した画像をタッチパネル３０に表示させた。しかしながら、予め正常時の中間基板２４の画像を取得しておき、当該画像と動作エラーが生じた際の中間基板２４の画像とを、制御部３２により自動的に比較してもよい。この場合、比較結果（例えば、制御部３２によって特定した動作エラーの真因）をタッチパネル３０に表示してもよい。さらには、特定した動作エラーを解消する操作手順をタッチパネル３０に表示してもよい。

また、上述した実施例では、部品実装機１０に動作エラーが生じたことが判断された場合に、カメラ２２ｂにより中間基板２４が撮像された。しかしながら、カメラ２２ｂにより中間基板２４を撮像するタイミングは、これに限られない。例えば、カメラ２２ｂは、部品実装機１０の稼働中に、所定の時間間隔で中間基板２４を撮像してもよい。また、当該所定の時間間隔で撮像した中間基板２４の画像をタッチパネル３０に表示させてもよい。このような構成では、定期的に部品実装機１０の稼働状況を確認することができるとともに、例えば、実装作業中には稼働させない稼働部に接続された配線に異常が生じていることを事前に把握することができる。

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合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合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。

２：回路基板
４：電子部品
６：ノズル
１０：部品実装機
１１：ハウジング
１１ａ：カバー
１２：部品フィーダ
１３：テープ
１４：フィーダ保持部
１６：ヘッド
１７：移動ベース
１９：ヘッド移動機構
２０：基板搬送装置
２２：撮像ユニット
２２ａ：カメラ支持部
２２ｂ：カメラ
２４：中間基板
２５：出力部
３０：タッチパネル
３２：制御部
４２：カッター
４４：回収カゴ
５２：制御ボックス
５４：ＣＰＵボックス
５６：サーボアンプ
５８：セーフティリレー
６０：Ｘ軸駆動基板
６２：Ｙ軸駆動基板
６３：Ｉ／Ｏ基板
６４：ロック機構
６６：スタートボタン
６８：カッター駆動用コイル
７０：ロックセンサ

Claims (5)

1. 回路基板に電子部品を実装する部品実装機であって、
   複数の電源と、
   複数の稼働部と、
   前記複数の電源のそれぞれと前記複数の稼働部のそれぞれとを電気的に接続する複数の配線と、
   前記複数の電源と前記複数の稼働部との間に配置され、前記複数の配線が経由する中間基板であって、
   前記中間基板は、前記複数の配線のそれぞれに対応する複数の出力部を備えており、
   前記出力部は、対応する前記配線の導通状態に異常が生じているか否かを出力する、前記中間基板と、を備える、
   部品実装機。
2. 前記中間基板に設けられた前記複数の出力部を撮像する撮像部をさらに備える、請求項１に記載の部品実装機。
3. 前記複数の配線の少なくとも１つの導通状態に異常が生じているか否かを判断する判断部をさらに備えており、
   前記撮像部は、前記複数の配線の少なくとも１つの導通状態に異常が生じていると前記判断部が判断する場合に、前記複数の出力部を撮像する、請求項２に記載の部品実装機。
4. 前記部品実装機の外部に配置され、ユーザにより視認可能な表示部をさらに備えており、
   前記表示部は、前記撮像部により前記中間基板が撮像された場合に、前記中間基板の画像を表示する、請求項２又は３に記載の部品実装機。
5. 前記複数の出力部のそれぞれは、ＬＥＤ（light emitting diode）によって構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の部品実装機。
   
   
   

Images