JP2023111175A - 部品実装機 - Google Patents

Abstract

【課題】実装可能ではないと判定された電子部品を、その種類毎に適切に回収する技術を提供する。【解決手段】部品実装機は、複数種類の電子部品を基板に実装する。部品実装機は、電子部品を吸着するノズルと、ノズルに吸着された電子部品が実装可能か否かを判定する判定部と、判定部で実装可能でないと判定された電子部品を回収する部品回収部であって、第１の種類の電子部品を回収する第１回収部分と、第１の種類の電子部品とは異なる第２の種類の電子部品を回収する第２回収部分と、を備え、第1回収部分の底面の高さ及び第２回収部分の底面の高さは、それぞれ変更可能に構成されている、部品回収部と、を備える。【選択図】図４

Description

本明細書に開示する技術は、電子部品を基板に実装する部品実装機に関する。

電子部品を基板に実装する部品実装機には、電子部品をノズルに吸着させて基板まで移動させるものがある。この種の部品実装機では、ノズルに吸着された電子部品が実装可能であるか否かを判定する判定部が設けられている。電子部品がノズルに適切に吸着されていない等の理由によって判定部で実装可能ではないと判定された電子部品は、基板に実装されず、部品回収部に回収される。部品回収部には、複数種類の電子部品が回収されることがある。部品回収部に回収された電子部品は、その種類に応じて、廃棄されるものもあれば、再利用されるものもある。例えば、特許文献１には、部品回収部を備える部品実装機が開示されている。特許文献１の部品回収部は、予め設定された特定種類の電子部品を収容する第１の回収室と、その他の種類の電子部品を回収する第２の回収室を備えている。第１の回収室は、複数の指定収容位置を備えており、特定種類の電子部品は、部品種毎に異なる指定収容位置に収容される。

特願２０１３－１８２９７０号公報

特許文献１の部品実装機では、再利用する電子部品は、電子部品の種類毎に分類して回収される。しかしながら、特許文献１では、第１の回収室に設けられる複数の指定収容位置は、同様の構成を有しているため、電子部品の種類によっては、適切に回収できないことがある。例えば、各指定収容位置の深さが深いと、回収数が少ない電子部品は取り出し難くなる。また、各指定収容位置の深さが深いと、電子部品を指定収容位置に収容する際に、電子部品に衝撃が加わり、電子部品が破損することがある。一方で、各指定収容位置の深さが浅いと、回収数が多い電子部品を十分に回収できない虞がある。

本明細書は、実装可能ではないと判定された電子部品を、その種類毎に適切に回収するための技術を開示する。

本明細書に開示する部品実装機は、複数種類の電子部品を基板に実装する。部品実装機は、電子部品を吸着するノズルと、ノズルに吸着された電子部品が実装可能か否かを判定する判定部と、判定部で実装可能でないと判定された電子部品を回収する部品回収部であって、第１の種類の電子部品を回収する第１回収部分と、第１の種類の電子部品とは異なる第２の種類の電子部品を回収する第２回収部分と、を備え、第１回収部分の底面の高さ及び第２回収部分の底面の高さは、それぞれ変更可能に構成されている、部品回収部と、を備える。

上記の部品実装機では、第１の種類の電子部品を回収する第１回収部分の高さを変更できると共に、第２の種類の電子部品を回収する第２回収部分の高さを変更できる。これにより、回収する電子部品の種類に応じて部品回収部（具体的には、第１回収部分と第２回収部分）の高さを変更できる。このため、実装可能でないと判定された電子部品をその種類に合わせて適切に回収できる。

実施例に係る部品実装機の概略構成を示す図。 図１のＩＩ－ＩＩ線における断面図。 部品回収部の概略構成を示す上面図。 図３のＩＶ－ＩＶ線における断面図。 実施例に係る部品実装機の制御系を示すブロック図。 ノズルに吸着した電子部品が実装可能でない場合に、その電子部品を部品回収部４０に収容する処理の一例を示すフローチャート。 変形例の部品回収部の概略構成を示す上面図。 図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線における断面図。

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、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、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。

本明細書に開示する部品実装機では、第１回収部分の底面の材質及び第２回収部分の底面の材質は、それぞれ変更可能であってもよい。このような構成によると、回収される電子部品の種類に応じて、第1回収部分の底面及び前記第２回収部分の底面をそれぞれ適切な材質に変更できる。

本明細書に開示する部品実装機では、第１の種類の電子部品は、第１回収部分に回収された後に再利用される電子部品であってもよい。第２の種類の電子部品は、第２回収部分に回収された後に廃棄される電子部品であってもよい。第１回収部分の底面の高さは、第２回収部分の底面の高さより高くされていてもよい。このような構成によると、再利用される電子部品を回収する第１回収部分の底面の高さを高くすることにより、再利用される電子部品が第1回収部分に回収されるときに破損することを抑制することができる。

図面を参照して、実施例に係る部品実装機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、電子部品装着装置やチップマウンタとも称される。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共に併設され、一連の実装ラインを構成する。

図１及び図２に示すように、部品実装機１０は、複数の部品フィーダ１２と、フィーダ保持部１４と、装着ヘッド１６と、ヘッド移動装置１８と、基板コンベア２０と、撮像装置３０と、部品回収部４０と、制御装置２６と、タッチパネル２４を備える。部品実装機１０の外部には、部品実装機１０と通信可能に構成された管理装置８が配置されている。

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、装着ヘッド１６へ電子部品４を供給する。部品フィーダ１２の具体的な構成は特に限定されない。各々の部品フィーダ１２は、例えば、テープ上に収容された複数の電子部品４を供給するテープ式フィーダ、トレイ上に収容された複数の電子部品４を供給するトレイ式フィーダ、又は、容器内にランダムに収容された複数の電子部品４を供給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、複数のスロットを備えており、複数のスロットのそれぞれには部品フィーダ１２を着脱可能に設置することができる。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。

装着ヘッド１６は、電子部品４を吸着するノズル６を有する。ノズル６は、装着ヘッド１６に着脱可能に取り付けられている。装着ヘッド１６は、ノズル６をＺ方向（ここでは鉛直方向）に移動可能であり、部品フィーダ１２や回路基板２に対して、ノズル６を接近及び離間させる。装着ヘッド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共に、ノズル６に吸着された電子部品４を回路基板２上に装着することができる。なお、装着ヘッド１６は、単一のノズル６を有するものに限られず、複数のノズル６を有するものであってもよい。

ヘッド移動装置１８は、部品フィーダ１２と回路基板２との間で装着ヘッド１６を移動させる。一例ではあるが、本実施例のヘッド移動装置１８は、移動ベース１８ａをＸ方向及びＹ方向に移動させるＸＹロボットであり、移動ベース１８ａに対して装着ヘッド１６が固定されている。ヘッド移動装置１８は、ノズル６を回路基板２の表面と平行な平面（ＸＹ平面）で平行移動可能である。なお、装着ヘッド１６は、移動ベース１８ａに固定されるものに限られず、移動ベース１８ａに着脱可能に取り付けられるものであってもよい。

基板コンベア２０は、回路基板２の搬入、位置決め及び搬出を行う装置である。一例ではあるが、本実施例の基板コンベア２０は、一対のベルトコンベアと、回路基板２を下方から支持する支持装置（図示省略）とを有する。

撮像装置３０は、部品フィーダ１２と基板コンベア２０（詳細には、一対の基板コンベア２０のうち部品フィーダ１２側に設置される基板コンベア２０）との間に配置されている。撮像装置３０は、カメラと光源を備えている。カメラは、その撮像方向が上方に向かうように配置されており、電子部品４を吸着した状態のノズル６を下方から撮像する。すなわち、カメラは、ノズル６が電子部品４を吸着したとき、ノズル６に吸着された電子部品４の下面を撮影する。カメラには、例えばＣＣＤカメラが用いられる。光源は、ＬＥＤにより構成されており、ノズル６に吸着された電子部品４の下面（撮像面）を照明する。撮像装置３０によって撮像された画像の画像データは、制御装置２６のメモリ（図示省略）に記憶される。

部品回収部４０は、部品フィーダ１２から供給された電子部品４のうち、回路基板２上に実装できないと判定された電子部品４を回収する。回路基板２上に実装できるか否かの判定は、制御装置２６で実行される。回路基板２上に実装できないと判定される電子部品４は、例えば、欠陥や欠損等がある電子部品４（以下、不良な電子部品４ともいう）や、ノズル６に適切に吸着されなかった電子部品４（以下、吸着ミスした電子部品４ともいう）等である。不良な電子部品４を回路基板２に実装すると、不良な電子部品４を含む回路基板２が生産されてしまう可能性がある。また、部品フィーダ１２から供給されたときに、電子部品４がノズル６の適切な吸着位置に対してずれて吸着されることがある。電子部品４がノズル６に適切に吸着されないと、回路基板２上の適切な位置に実装できない。回路基板２上に実装できないと判定された電子部品４は、回路基板２上に実装されずに、部品回収部４０に収容される。

図２～図４に示すように、部品回収部４０は、再利用部品収容部４２と、廃棄部品収容部４８を備えている。再利用部品収容部４２及び廃棄部品収容部４８は、導電性部材で形成される支持台５０上に載置されている。

再利用部品収容部４２と廃棄部品収容部４８は、いずれも上面視したときに矩形の箱状である。再利用部品収容部４２と廃棄部品収容部４８は、その内部に、部品フィーダ１２から供給された電子部品４のうち、回路基板２上に実装できないと判定された電子部品４が収容される。

回路基板２上に実装できないと判定された電子部品４が、再利用部品収容部４２と廃棄部品収容部４８のどちらに収容されるのかは、電子部品４の種類によって分類される。詳細には、再利用部品収容部４２には、回収後に再利用するか否かを検討される電子部品４が収容され、廃棄部品収容部４８には、回収後に廃棄される電子部品４が収容される。上述したように、回路基板２上に実装できないと判定された電子部品４には、不良の電子部品４の他に、吸着ミスした電子部品４も含まれる。吸着ミスした電子部品４には、再利用可能なものもある。しかしながら、例えば、安価な電子部品４やサイズが小さい電子部品４については、回収後に再利用可能か否かを検討するより、新たな電子部品４を用いたほうがコストを低減できる。一方で、高価な電子部品４については、回収後に再利用可能か否かを検討しても、それにより再利用可能な電子部品４を発見して再利用したほうがコストを低減できる場合がある。複数種類の電子部品４のそれぞれについて、再利用部品収容部４２に収容するのか（すなわち、回収後に再利用するか否かを検討するのか）、廃棄部品収容部４８に収容するのか（すなわち、回収後に廃棄するのか）は、作業者又は管理者によって決定される。なお、回収後に再利用するか否かを検討する電子部品４には、再利用できないものも含まれるが、以下では、回収後に再利用するか否かを検討する種類の電子部品４を「再利用する電子部品４」と称する。また、回収後に、再利用するか否かを検討せずに廃棄する種類の電子部品４を単に「廃棄する電子部品４」と称する。

再利用部品収容部４２は、廃棄部品収容部４８よりも部品フィーダ１２側に配置されている。再利用部品収容部４２には、再利用する電子部品４が収容されるため、回収後に部品実装機１０から取り出す際に欠陥や欠損等が生じないように取り扱う必要がある。再利用部品収容部４２を部品フィーダ１２側に配置することにより、作業者が再利用部品収容部４２に収容された電子部品４を取り出し易くなる。

図４に示すように、再利用部品収容部４２は、回収部４４と、支持部４６を備えている。回収部４４は、再利用部品収容部４２の上部側に配置されている。回収部４４は、上面視すると矩形の筒状であり、再利用する電子部品４を収容する空間が設けられている。支持部４６は、回収部４４の下方に配置されている。支持部４６は、立方体形状を有しており、上面視すると、その外周が回収部４４の外周と一致している。支持部４６の上面は、その外周が回収部４４の下端に接続しており、その他の部分は露出している。支持部４６は、導電性部材で形成されている。再利用部品収容部４２に電子部品４を収容する際には、電子部品４は、支持部４６の露出する上面に載置される。

再利用部品収容部４２が支持部４６を備えることにより、電子部品４が載置される面は、高い位置に配置される。すなわち、支持部４６により、再利用部品収容部４２は上げ底になる。これにより、再利用部品収容部４２に電子部品４を収容する際に、電子部品４の落下距離が短くなり、電子部品４に衝撃が加わることを抑制できる。再利用部品収容部４２には、再利用する電子部品４が収容される。再利用部品収容部４２の電子部品４が載置される面の位置を高くすることにより、再利用される電子部品４が回収の際に不良となることを抑制できる。また、再利用部品収容部４２の支持部４６は導電性部材で形成されているため、電子部品４が載置される面も導電性部材で形成されている。また、支持台５０も導電性部材で形成されている。このため、再利用部品収容部４２に電子部品４を収容したときに発生した静電気を支持部４６及び支持台５０を介して外部に逃がすことができ、再利用される電子部品４が回収の際に不良となることを抑制できる。なお、再利用部品収容部４２は、上記の構成に限られず、種々の形態で実施することができる。例えば、再利用部品収容部は、下端及び上端を開放した筒状部材と、該筒状部材の内部に着脱可能に配置される底部材とで構成することができる。底部材を筒状部材の内部に配置したときに、底部材の下面が支持台５０に接触するようにする。かかる構成においては、高さが異なる複数の底部材を用意することで、再利用部品収容部４２の底面の高さを容易に変更することができる。

廃棄部品収容部４８は、再利用部品収容部４２より基板コンベア２０側に配置されている（図２参照）。本実施例では、廃棄部品収容部４８の材質は、特に限定されない。図４に示すように、廃棄部品収容部４８の電子部品４が載置される面は、再利用部品収容部４２の電子部品４が載置される面より低くされている。別言すると、廃棄部品収容部４８は、再利用部品収容部４２の支持部４６に相当する部位を備えておらず、上げ底になっていない。これにより、廃棄部品収容部４８内に設けられる電子部品４を収容する空間が大きくなり、多くの電子部品４を収容することができる。一方で、廃棄部品収容部４８は上げ底になっていないので、電子部品４が廃棄部品収容部４８に収容される際の落下距離が長くなる。しかしながら、廃棄部品収容部４８には、廃棄する電子部品４が収容されるため、廃棄部品収容部４８に収容される際に衝撃等によりその電子部品４が破損しても問題は生じない。

制御装置２６は、ＣＰＵ及び記憶装置を備えるコンピュータを用いて構成されている。制御装置２６は、管理装置８から送信される生産プログラムに基づいて、部品実装機１０の各部の動作を制御する。図５に示すように、制御装置２６は、ヘッド移動装置１８、基板コンベア２０、タッチパネル２４及び撮像装置３０と接続しており、ヘッド移動装置１８、基板コンベア２０、タッチパネル２４及び撮像装置３０の各部を制御している。また、制御装置２６のメモリ（図示省略）には、再利用する電子部品４の種類が予め記憶されている。再利用する電子部品４の種類は、作業者によって管理装置８に入力されており、管理装置８から制御装置２６に送信される。タッチパネル２４は、作業者に部品実装機１０の各種の情報を提供する表示装置であると共に、作業者からの指示や情報を受け付ける入力装置である。

次に、ノズル６に吸着した電子部品４が実装可能でない場合に、その電子部品４を部品回収部４０に収容する処理について説明する。図６に示すように、まず、制御装置２６は、部品フィーダ１２から供給される電子部品４をノズル６に吸着させる（Ｓ１２）。具体的には、制御装置２６は、部品フィーダ１２の供給位置の上方にノズル６を移動させる。次いで、制御装置２６は、ノズル６を下降させる。すると、ノズル６は、電子部品４を吸着する。

次いで、制御装置２６は、撮像装置３０を用いて、ノズル６に吸着された電子部品４を撮像する（Ｓ１４）。具体的には、制御装置２６は、ノズル６に吸着された電子部品４が撮像装置３０の上方に位置するように、移動ベース１８ａを移動させる。そして、制御装置２６は、撮像装置３０で電子部品４を下方から撮像する。

次いで、制御装置２６は、ステップＳ１４で撮像された撮像画像から、ノズル６に吸着された電子部品４が実装可能であるか否かを判定する（Ｓ１６）。制御装置２６のメモリ（図示省略）には、各電子部品４に関する情報が記憶されており、各電子部品４の形状や寸法等が記憶されている。制御装置２６は、ステップＳ１４で撮像された撮像画像内の電子部品４の外形が、その電子部品４が適切にノズル６に吸着されたときに撮像装置３０で撮像される電子部品４の外形と一致しない場合に、その電子部品４が実装可能ではないと判定する。例えば、電子部品４に欠損等の不良がある場合や、電子部品４がずれた位置でノズル６に吸着されていたり、水平方向に回転した状態でノズル６に吸着されていたりする等のように、電子部品４が適切にノズル６の吸着されていない場合が、これに該当する。ノズル６に吸着された電子部品４が実装可能であると判定された場合（ステップＳ１６でＹＥＳ）、制御装置２６は、ノズル６に吸着された電子部品４を回路基板２に実装する（Ｓ１８）。

一方、ノズル６に吸着された電子部品４が実装可能でないと判定された場合（ステップＳ１６でＮＯ）、制御装置２６は、ノズル６に吸着された電子部品４が再利用する電子部品４であるか否かを判定する（Ｓ２０）。上述したように、再利用する電子部品４の種類は、作業者又は管理者によって選択され、予め制御装置２６のメモリ（図示省略）に記憶されている。

ノズル６に吸着された電子部品４が再利用する電子部品４である場合（ステップＳ２０でＹＥＳ）、制御装置２６は、ノズル６に吸着された電子部品４を再利用部品収容部４２に収容する（Ｓ２２）。具体的には、制御装置２６は、再利用部品収容部４２の上方にノズル６を移動させ、再利用部品収容部４２の上方で電子部品４を落下させる。上述したように、再利用部品収容部４２は上げ底になっており、再利用部品収容部４２の電子部品４を載置する面の位置は高くなっている。このため、電子部品４の落下距離が短くなり、電子部品４を再利用部品収容部４２に収容する際に電子部品４が破損等により不良となることを抑制できる。また、再利用部品収容部４２の電子部品４を載置する面は、導電性部材で形成されている。これにより、電子部品４が再利用部品収容部４２の電子部品４を載置する面に接触する際に静電気が発生しても、発生した静電気を、再利用部品収容部４２（具体的は、支持部４６）に逃がすことができる。このため、電子部品４を再利用部品収容部４２に収容する際に電子部品４が静電気により不良となることを抑制できる。

なお、電子部品４を再利用部品収容部４２に収容する際に、制御装置２６は、再利用部品収容部４２の上方でノズル６を下降させてもよい。これにより、電子部品４の落下距離がさらに短くなり、電子部品４が再利用部品収容部４２の電子部品４を載置する面に接触する際に、電子部品４に加わる衝撃をさらに低減することができる。このため、電子部品４を再利用部品収容部４２に収容する際に電子部品４が不良となる可能性をより低減することができる。

一方、ノズル６に吸着された電子部品４が再利用する電子部品４ではない場合（ステップＳ２０でＮＯ）、制御装置２６は、ノズル６に吸着された電子部品４を廃棄部品収容部４８に収容する（Ｓ２２）。具体的には、制御装置２６は、廃棄部品収容部４８の上方にノズル６を移動させ、廃棄部品収容部４８の上方で電子部品４を落下させる。

なお、本実施例では、部品回収部４０は、再利用部品収容部４２と廃棄部品収容部４８の２つの部位を備えていたが、このような構成に限定されない。例えば、再利用部品収容部４２は、さらに複数の部位に分割可能に構成されていてもよい。

図７及び図８は、再利用部品収容部１４２が２つの部位に分割されている例を図示している。図７及び図８に示すように、再利用部品収容部１４２は、第１収容部１４２ａと、第２収容部１４２ｂを備えている。図８に示すように、第１収容部１４２ａの電子部品４を載置する面は、第２収容部１４２ｂの電子部品４を載置する面より高くされている。再利用部品収容部１４２には、異なる２種類の電子部品４が収容される。２種類の電子部品４のうち、より高価な電子部品４を第１電子部品４とし、もう一方を第２電子部品４とする。この場合、第１収容部１４２ａには、第１電子部品４が収容され、第２収容部１４２ｂには、第２電子部品４が収容される。異なる２種類の電子部品４が異なる収容部１４２ａ、１４２ｂにそれぞれ収容することにより、再利用される複数の電子部品４が種類毎に異なる部位に収容され、回収後に再利用される複数の電子部品４を種類毎に分ける必要がなくなる。また、２種類の電子部品４のうちのより高価な第１電子部品４が、電子部品４を載置する面が高くされている第１収容部１４２ａに収容されることにより、より高価な第１電子部品４が回収の際に不良となる可能性を低減することができる。なお、上記の例では、再利用部品収容部１４２が２つの部位に分割されてるが、再利用部品収容部は、３つ以上の部位に分割されていてもよい。また、分割された複数の部位において、電子部品４を載置する面の高さは、異なっていてもよいし、同一であってもよい。

また、本実施例では、ノズル６に吸着された電子部品４を下方から撮像する撮像装置３０によって撮像された撮像画像から、ノズル６に吸着された電子部品４が実装可能であるか否かを判定したが、このような構成に限定されない。例えば、ノズル６に吸着された電子部品４を側方から撮像する撮像装置によって撮像された撮像画像から、ノズル６に吸着された電子部品４が実装可能であるか否かを判定してもよい。

実施例で説明した部品実装システム１に関する留意点を述べる。実施例の制御装置２６は、「判定部」の一例であり、再利用部品収容部４２は、「第１回収部分」の一例であり、廃棄部品収容部４８は、「第２回収部分」の一例である。

以上、本明細書に開示の技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。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。また、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
１２：部品フィーダ
１４：フィーダ保持部
１６：装着ヘッド
１８：ヘッド移動装置
２０：基板コンベア
２４：タッチパネル
２６：制御装置
３０：撮像装置
４０：部品回収部
４２：再利用部品収容部
４８：廃棄部品収容部

Claims (3)

1. 複数種類の電子部品を基板に実装する部品実装機であって、
   前記電子部品を吸着するノズルと、
   前記ノズルに吸着された電子部品が実装可能か否かを判定する判定部と、
   前記判定部で実装可能でないと判定された電子部品を回収する部品回収部であって、
   第１の種類の電子部品を回収する第１回収部分と、
   前記第１の種類の電子部品とは異なる第２の種類の電子部品を回収する第２回収部分と、を備え、
   前記第１回収部分の底面の高さ及び前記第２回収部分の底面の高さは、それぞれ変更可能に構成されている、部品回収部と、
   を備える、部品実装機。
2. 前記第１回収部分の底面の材質及び前記第２回収部分の底面の材質は、それぞれ変更可能である、請求項１に記載の部品実装機。
3. 前記第１の種類の電子部品は、前記第１回収部分に回収された後に再利用される電子部品であり、
   前記第２の種類の電子部品は、前記第２回収部分に回収された後に廃棄される電子部品であり、
   前記第１回収部分の底面の高さは、前記第２回収部分の底面の高さより高くされている、請求項１又は２に記載の部品実装機。

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