JP3939442B2 - 部品装着方法と装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は部品装着方法とその装置に関し、例えば回路基板を装着対象として各種の電子部品を仮装着ないしは実装して部品の装着を行い電子回路基板を製造するような場合に適用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子回路基板を製造するのに、本発明の実施の形態を示す図１の部品装着装置を参照して、回転できる部品装着ヘッド１１の周方向に等ピッチで配列支持されて、その配列ピッチずつ繰り返し間欠駆動される部品吸着ノズル１を用いて、部品供給部２での一時停止時に切換え供給されている電子部品３をピックアップして、これを持ち運び、部品装着部４での一時停止時にここに受け入れられ位置決めされた回路基板５に、前記持ち運んできた電子部品３を装着することを繰り返し行っている。部品装着部４では電子部品３の装着を終えた回路基板５を送り出すとともに、次の回路基板５を受け入れて電子部品３の装着に供するようにして、多数の電子回路基板が順次連続的に製造されるようにしている。
【０００３】
また、近時の高速運転化の要求に応えるのに部品吸着ノズル１の駆動速度は上昇の一途をたどり、部品装着ヘッド１１は高い一律な速度で駆動されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一方では、電子部品３の品種やサイズの種類が益々増大しているなか、制御対象である各種機器での多機能化などにより回路基板５への電子部品３の装着数や装着する電子部品３の種類数も増大している。これに併せて、１台の部品装着装置で取り扱う電子部品３の種類数もコネクタなども含め勢い増大している。
【０００５】
従って、部品装着装置の部品供給部２では、回路基板５に装着するのに必要な電子部品３ごとの部品供給機構６が図１、図２に例示するように多数併設される。また、部品の種類によっては供給形態が大きく違う部品供給機構６も装備される。このため、各部品供給機構６に装填されている電子部品３を切換え供給する場合、同じ供給形態の部品供給機構６どうしでの１つ１つの電子部品３を供給するのに要する時間に変わりがなくても、部品供給位置Ａに近いものと遠いものとで、部品供給のための移動距離に違いがあって部品供給の必要時間が異なる。しかも、電子部品３を供給するその時々の順序の違いによっても移動距離に違いがあって必要時間は変化する。また、部品供給形態が大きく違うと、部品供給位置Ａからの距離が同じでも、１つ１つの電子部品３を供給するのに要する時間は異なることがある。
【０００６】
また、部品装着部４では、回路基板５の部品装着数の増大から電子部品３の装着を受ける被装着部Ｃの間の最大距離も大きくなっていて、各被装着部Ｃの部品装着位置Ｂからの距離の違いによって部品装着位置Ｂへの位置決めのための移動量に違いがあって部品装着に要する時間に差が生じる。しかも、電子部品３を装着する順序の違いによっても位置決めのための移動距離が異なり位置決めに要する時間に差が生じる。
【０００７】
従って、上記のように装置の高速運転化が進んでいる今日、部品供給部２での電子部品３の切換え供給の時間が、吸着ノズル１の間欠移動サイクルに間に合わなかったり、部品装着部４での回路基板５の位置決め時間が、吸着ノズル１の間欠移動サイクルに間に合わなかったりすることが増えている。もっとも、吸着ノズル１の移動方向で見て、部品供給部２から部品装着部４までの往路に設定される吸着ノズル１の停止位置に設けられる各作業ステーション、あるいは部品装着部４から部品供給部２までの復路に設定される吸着ノズル１の停止位置に設けられる各作業ステーションでも同様なことが生じ得る。
【０００８】
そこで、部品装着ヘッド１１の駆動速度を高速駆動しながら、部品供給部２での部品供給時間や部品装着部４での回路基板５の位置決め時間が、吸着ノズル１の間欠回転サイクルに対して間に合わない場合にだけ、部品装着ヘッド１１の駆動速度を一時的に減速して対応し、対応後は所定速度まで増速して復帰を図ることにより対応はできる。
【０００９】
しかし、部品装着ヘッド１１の駆動速度を高速にするほど、前記のような部品供給部２や部品装着部４などでの作業時間が間に合わないことによる、部品装着ヘッド１１の加減速の必要頻度が増す。部品装着ヘッド１１は１つの吸着ノズルに対応して、吸着ノズル１を電子部品３のピックアップや装着のために昇降させたり、吸引源との接続を開閉したり、吸着ノズル１を回転させてピックアップした電子部品３の吸着姿勢の補正を行ったりする各種の機構、機器、配管を装備するので、吸着ノズル１の装備数が増すほどに重量が増大する。近時の装着部品の多品種化、多量化に対応すべく多くの吸着ノズル１が装備される状態では重量化の程度が大きい。
【００１０】
このため、部品装着ヘッド１１の前記加減速には駆動に相当な負担が掛かるので、加減速の頻度が高いと駆動系での消費エネルギーが増し電力消費が大きくなる。これが無駄に行われると特に問題である。
【００１１】
本発明の目的は、部品装着ヘッドの駆動速度の余裕度に応じて駆動速度を設定することにより、不利な加減速を低減できる部品装着方法およびその装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するため、本発明の部品装着方法は、回転できる部品装着ヘッドに周方向に等ピッチで配列支持され、その配列ピッチずつ繰り返し間欠駆動される部品取り扱いツールを用いて、部品供給部で供給される部品をピックアップしてこれを持ち運び、部品装着部でここに受け入れられ位置決めされた装着対象に前記持ち運んできた部品を装着することを繰り返し行い、部品装着部では部品の装着を終えた装着対象を送り出すとともに、次の装着対象を受け入れて部品の装着に供する部品装着方法において、部品装着部での、受け入れ装着対象の受給の過不足情報、および、送りだし装着対象の供給の過不足情報、の一方または双方に基づいて部品装着ヘッドの駆動速度を制御することを特徴としている。
【００１３】
部品装着ヘッドの駆動速度は部品供給部で供給される部品を部品装着部で位置決めされる装着対象に装着して行く速度を規定し、部品装着による生産速度を左右する。この生産速度はまた、装着対象を部品装着のために受給し、部品装着後他に供給するのに外部での作業と関わり、その作業速度に影響されたり、また影響したりする。
【００１４】
部品装着作業のトラブルなどで部品装着部での受け入れ装着対象の受給が過剰か適正なときに、部品装着ヘッドを最大速度で駆動すれば生産性を最大に保つともに、場合によっては過剰の解消に役立ち、装着対象の受給が不足しているときは駆動速度に余裕ができ、最大速度で駆動されるとかえって無駄が生じる。また、部品装着部から送りだして次へ供給する装着対象の供給が過剰であると、部品装着ヘッドの駆動速度に余裕ができ、最大速度で駆動するとかえって無駄が生じるし、衝突、重なり、詰まり、脱落と云ったトラブル発生の原因になりかねない。供給が不足していると最大速度を保った駆動ができ不足を補える利点がある。
【００１５】
このような受給、供給の過不足は、装着対象の流れが機械的に連続していなくても、装着対象の生産や準備の状況などによって、また、部品が装着された装着対象の処理や消費の状況などによって生じることもある。
【００１６】
そこで、これら部品装着ヘッドの駆動速度の余裕度に関連する外部情報、具体的には、部品装着部での、受け入れ装着対象の受給の過不足情報、および、送りだし装着対象の供給の過不足情報、の一方または双方に基づき、部品装着ヘッドの駆動速度を制御することにより、通常は、部品装着ヘッドを設定される最大速度で駆動して目標通りの高生産性を満足しながら、部品装着ヘッドの駆動速度に余裕があるときはその余裕に従った低速運転に切り換えることによって、必要最小限の生産性を保ちながら消費エネルギーを抑えて無駄な電力消費を低減することができる。しかも、部品装着ヘッドの駆動速度を、その時々の、部品供給部での部品供給に要する時間、または／および、部品装着部での装着対象の位置決めに要する時間の長短に応じて加減速する制御が行われるような場合、上記のような可能な限り低速に切換えておくと、それら部品供給時間および装着対象の位置決め時間に余裕を与えやすくなるので、部品装着ヘッドを部品供給時間や装着対象の位置決め時間との関係で加減速する頻度を少なくすることができ、このような加減速による消費エネルギーの低減を図ることができる。
【００１８】
以上のような方法を実現する部品装着装置としては、各種の部品を装備してその都度必要な部品を切換え供給する部品供給部と、装着対象を受け入れてその都度装着される部品に対応して位置決めして部品の装着に供し、部品装着後の装着対象を送りだす部品装着部と、複数の部品取り扱いツールを周方向に等ピッチで配列支持してその配列ピッチずつ繰り返し駆動でき、各部品取り扱いツールによって部品供給部で供給される部品をピックアップして持ち運び、部品装着部で装着対象に前記部品を装着することを繰り返す部品装着ヘッドと、この部品装着ヘッドを部品取り扱いツールの配列ピッチずつ間欠駆動して、各部品取り扱いツールを部品のピックアップおよび装着のために、部品供給部および部品装着部に順次一時停止させる駆動手段と、部品装着部での、受け入れ装着対象の受給の過不足情報、および、送りだし装着対象の供給の過不足情報を発信する情報発信手段と、情報発信手段からの受給の過不足情報および供給の過不足情報の一方または双方に基づいて部品装着ヘッドの駆動速度を制御する制御手段とを備えれば足り、各構成要素の所定のプログラムに従った動作で、消費エネルギーを必要最小限に抑えた無駄のない部品装着作業が自動的に安定して達成される。
【００２０】
本発明のそれ以上の目的および特徴は、以下の詳細な説明および図面の記載によって明らかになる。また、本発明の各特徴は、可能な限りそれ単独で、あるいは種々な組み合わせで複合して用いることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の部品装着方法および装置の実施の形態について、実施例とともに図を参照しながら説明する。
【００２２】
本実施の形態は部品の一例として各種の電子部品３を取り扱い、装着対象としてプリント配線などされた回路基板５に、電子部品３を仮装着ないしは実装して装着し、電子回路基板を製造する場合の一例であり、電子部品３を前記装着のために取り扱う部品取り扱いツールとして電子部品３を吸着し保持する吸着ノズル１を利用している。仮装着の場合はクリーム半田のリフロー処理など実装状態にするための後処理が必要である。しかし、これに限られることはなく、本発明は各種の部品を各種の装着対象に装着する装着作業一般に適用して有効である。部品取り扱いツールとしては部品を挟んで持ち取り扱うチャック類、あるいはねじ合わせなどで連結して取り扱う連結タイプなど種々なものがある。
【００２３】
本実施の形態の部品装着方法は、図１、図２の部品装着装置を参照して、回転できる部品装着ヘッド１１に周方向に等ピッチで配列支持され、その配列ピッチずつ繰り返し間欠駆動される吸着ノズル１を用いる。吸着ノズル１の部品供給部２での一時停止時にその時々の必要に応じ切換え供給される電子部品３をピックアップしてこれを持ち運び、部品装着部４での一時停止時にここに受け入れられ位置決めされた回路基板５に前記持ち運んできた電子部品３を装着することを繰り返し行って電子回路基板を製造する。
【００２４】
部品装着部４では電子部品３の装着を終えた回路基板５を搬出部１２を通じるなどして送り出すとともに、次の回路基板５を搬入部１３を通じるなどして受け入れて電子部品３の装着に供することにより、部品装着ヘッド１１の駆動速度に拘束されながら電子回路基板を連続的に生産する。
【００２５】
この電子回路基板の生産において、部品装着ヘッド１１の駆動速度の余裕度に関連する外部情報に基づいて、部品装着ヘッド１１の駆動速度を緩急に制御する。これにより、通常は、部品装着ヘッド１１を設定される最大速度で駆動して目標通りの高生産性を満足しながら、部品装着ヘッド１１の駆動速度に外部との関連上余裕があるときはその余裕に従った低速運転に切り換えて、必要最小限の生産性を保ちながら消費エネルギーを抑えて無駄な電力消費を低減することができる。
【００２６】
例えば、部品装着ヘッド１１の駆動速度は部品供給部２で供給される電子部品３を部品装着部４で位置決めされる回路基板５に装着して行く速度を規定し、電子部品３などの部品の装着による電子回路基板５ａなどの生産速度を左右する。
【００２７】
この生産速度はまた、回路基板５などを部品装着のために受給し、部品装着後他に供給するのに外部での作業と関わり、その作業速度に影響されたり、また影響したりする。
【００２８】
具体的には、部品装着作業のトラブルなどで部品装着部４での受け入れ回路基板５の受給が過剰か適正なときに、部品装着ヘッド１１を最大速度で駆動すれば生産性を最大に保つとともに、場合によっては過剰の解消に役立つ。回路基板５の受給が不足しているときは駆動速度に余裕ができ、最大速度で駆動されるとかえって無駄が生じる。また、部品装着部４から送りだして次へ供給する電子回路基板５ａの供給が過剰であると、部品装着ヘッド１１の駆動速度に余裕ができ、最大速度で駆動するとかえって無駄が生じるし、電子回路基板５ａの衝突、重なり、詰まり、脱落と云ったトラブル発生の原因になりかねない。供給が不足していると最大速度を保った駆動ができ不足を補える利点がある。
【００２９】
このような受給、供給の過不足は、回路基板５などの装着対象の流れが機械的に連続していなくても、装着対象の生産や準備の状況などによって、また、電子部品３などの部品が装着された装着対象の処理や消費の状況などによっても生じることもある。
【００３０】
このような、部品装着ヘッド１１の駆動速度の余裕度に関連する外部情報は、前記搬入部１３や搬出部１２などを通じて接続された他の設備や装置どうしの関連から、個々の設備、装置、機器、人為的な作業の関係から、自動的にあるいは人為的な判断によって得られる。
【００３１】
例えば、図１に示すように搬入部１３を通じた前工程からの回路基板５の受給経路２０において、前後のセンサ２１、２２により回路基板５の溜まり数を検出して部品装着部４での受給の過不足状態を自動的に判定することができる。また、搬出部１２を通じた次工程への電子回路基板５ａの供給経路２３において、前後のセンサ２４、２５により電子回路基板５ａの溜まり数を検出して部品装着部４での電子回路基板５ａの次への供給の過不足状態を自動的に判定することができる。このような自動的な判定に基づき制御装置３４が部品装着ヘッド１１の駆動速度を適宜自動的に切り換えるようにすることができる。また、各種の場合において人が判断して駆動速度の切換え操作をしたり、切換えの指令を制御装置３４に入力するなどしても対応できる。
【００３２】
一方、装置の高速運転化で、部品供給部２での電子部品３の切換え供給の時間が、吸着ノズル１の間欠移動サイクルに間に合わなかったり、部品装着部４での回路基板５の位置決め時間が、吸着ノズル１の間欠移動サイクルに間に合わなかったりする。そこで本実施の形態では、部品装着ヘッド１１の駆動速度を、その時々の、部品供給部２での部品供給に要する時間、および、部品装着部４での回路基板５の位置決めに要する時間の長短に応じて加減速する制御を行う。具体的には、部品装着ヘッド１１の駆動速度を最高速度Ｓ１に設定した高速駆動しながら、部品供給部２での部品供給時間や部品装着部４での回路基板５の位置決め時間が、吸着ノズル１の間欠回転サイクルに対して間に合わない場合にだけ、部品装着ヘッド１１の駆動速度を一時的に低速Ｓ２に減速して対応し、対応後は所定速度Ｓ１まで増速して復帰を図ることにより対応する。
【００３３】
このように、部品装着ヘッド１１の駆動速度に余裕があるとき、可能な限り低速Ｓ２に切換えておくと、それら部品供給時間および装着対象の位置決め時間に余裕を与えやすくなるので、部品装着ヘッドを部品供給時間や装着対象の位置決め時間との関係で加減速する頻度を少なくすることができ、このような加減速による消費エネルギーの低減を図ることができる。
【００３４】
例えば、部品装着ヘッド１１の最高速度Ｓ１での吸着ノズル１の間欠移動サイクル内で、部品供給部２の部品供給機構６が移動できる数は１０以内である。部品装着ヘッド１１の低速Ｓ２での移動数は１５に増える。また、部品装着部４で回路基板５を直行するＸＹ２方向に位置決めするＸＹテーブル２６による位置決めのＸＹ移動距離は、最高速度Ｓ１に対して４０ｍｍ以内であるのに、低速Ｓ２に対してＨＡ８０ｍｍと増大する。
【００３５】
従って、下記の表１に示すように、各部品供給機構６を動作制御するＮＣ制御ＮＯ．１〜１１について割り振られた各部品供給機構６の必要移動数に対し、高速Ｓ１である場合は、部品装着ヘッド１１の駆動の減速が必要なものは丸印で示す６つであるが、低速Ｓ２である場合には、丸印で示す２つだけとなって、加減速回数は１／３に減る。
【００３６】
【表１】

【００３７】
また、下記の表２に示すように、各部品供給機構６を動作制御するＮＣ制御ＮＯ．１〜１１について割り振られたＸＹテーブル２６の必要ＸＹ移動量に対し、高速Ｓ１である場合は、部品装着ヘッド１１の駆動の減速が必要なものは丸印で示す８つであるが、低速Ｓ２である場合には、丸印で示す４つだけとなって、加減速回数は１／２に減る。
【００３８】
【表２】

【００３９】
本実施の形態の部品装着装置は、上記のような方法を実現するために、部品供給部２は左右２つの部品供給装置３１を持ち、２つの部品供給装置３１に装備した多数の部品供給機構６がＺ方向に移動されて、その時々に必要な電子部品３を部品供給位置Ａに位置させる。部品装着部４は搬入部１３と搬出部１２との間に設けられ、搬入部１３を通じて受け入れた回路基板５をＸＹテーブル２６によりＸＹ方向に移動させて、その時々に電子部品３の装着を受ける被装着部Ｃを部品装着位置Ｂへ移動させ位置決めする。予定数の電子部品３が装着され製造された電子回路基板５ａは搬出部１２を通じて次へ供給する。部品装着ヘッド１１はモータ３２によって前記部品装着時間および回路基板５の位置決め時間に応じた加減速を行う変速機構３３を介し間欠駆動されるようにし、制御装置３４によりモータ３２の速度Ｓ１、Ｓ２の切換えおよび変速機構３３による加減速制御を行う。このために、部品装着ヘッド１１の駆動速度の余裕度に関連する情報を発信する情報発信手段としての判定手段３６および人の判断に基づく手操作入力３７が設けられ、判定手段３６または手操作入力３７による外部情報を基に、モータ３２による部品装着ヘッド１１の駆動速度を緩急に制御する。判定手段３６は制御装置３４の内部機能としてあり前記判定のために、前記ＮＣ制御のデータベース３８からの制御データと、前記センサ２１、２２、２４、２５の出力とが入力されるようにしている。制御装置３４はどのような回路構成にもできるが、部品装着装置全体の動作制御用のＣＰＵでもよいし、専用のものでもよい。なお、部品装着ヘッド１１の駆動速度に余裕度に応じた速度切換えは、本実施の形態のように高速Ｓ１と低速Ｓ２との２通りに限られることはなく、必要に応じ３通り以上に設定し切り換えることもできる。
【００４０】
このような装置により、各構成要素の所定のプログラム３９に従った動作で、消費エネルギーを必要最小限に抑えた無駄のない部品装着作業が自動的に安定して達成される。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、部品装着部での、受け入れ装着対象の受給の過不足、および、送りだし装着対象の供給の過不足に見合って、駆動速度を制御することにより、通常は、部品装着ヘッドを設定される最大速度で駆動して目標通りの高生産性を満足しながら、部品装着ヘッドの駆動速度に余裕があるときはその余裕に従った低速運転に切り換えることによって、必要最小限の生産性を保ちながら消費エネルギーを抑えて無駄な電力消費を低減することができる。しかも、部品装着ヘッドの駆動速度を、その時々の、部品供給に要する時間または／および装着対象の位置決めに要する時間に応じて加減速する場合、上記のように可能な限り低速に切換えて、部品供給時間や装着対象の位置決め時間に余裕を与え、部品装着ヘッドを部品供給時間や装着対象の位置決め時間との関係で加減速する頻度を少なくし、加減速による消費エネルギーの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る部品装着装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１の装置の動作状態を模式的に示す平面図である。
【図３】図１の装置の部品装着ヘッドの駆動速度と部品供給機構の移動可能数との関係を示すグラフである。
【図４】図１の装置の部品装着ヘッドの駆動速度とＸＹテーブルのＸＹ移動可能量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 吸着ノズル
２ 部品供給部
３ 電子部品
４ 部品装着部
５ 回路基板
５ａ 電子回路基板
６ 部品供給機構
１１ 部品装着ヘッド
１２ 搬出部
１３ 搬入部
２０ 受給経路
２１、２２、２４、２５ センサ
２３ 供給経路
２６ ＸＹテーブル
３１ 部品供給装置
３２ モータ
３３ 変速機構
３４ 制御装置
３６ 判定手段
３７ 手操作入力
３８ データベース
３９ プログラム
Ａ 部品供給位置
Ｂ 部品装着位置
Ｃ 被装着部

Claims (3)

1. 回転できる部品装着ヘッドに周方向に等ピッチで配列支持され、その配列ピッチずつ繰り返し間欠駆動される部品取り扱いツールを用いて、部品供給部で供給される部品をピックアップしてこれを持ち運び、部品装着部でここに受け入れられ位置決めされた装着対象に前記持ち運んできた部品を装着することを繰り返し行い、部品装着部では部品の装着を終えた装着対象を送り出すとともに、次の装着対象を受け入れて部品の装着に供する部品装着方法において、
   部品装着部での、受け入れ装着対象の受給の過不足情報、および、送りだし装着対象の供給の過不足情報、の一方または双方に基づいて部品装着ヘッドの駆動速度を制御することを特徴とする部品装着方法。
2. 部品装着ヘッドの駆動速度は、その時々の、部品供給部での部品供給に要する時間、または部品装着部での装着対象の位置決めに要する時間の長短に応じて、加減速される請求項１に記載の部品装着方法。
3. 各種の部品を装備してその都度必要な部品を切換え供給する部品供給部と、装着対象を受け入れてその都度装着される部品に対応して位置決めして部品の装着に供し、部品装着後の装着対象を送りだす部品装着部と、複数の部品取り扱いツールを周方向に等ピッチで配列支持してその配列ピッチずつ繰り返し駆動でき、各部品取り扱いツールによって部品供給部で供給される部品をピックアップして持ち運び、部品装着部で装着対象に前記部品を装着することを繰り返す部品装着ヘッドと、この部品装着ヘッドを部品取り扱いツールの配列ピッチずつ間欠駆動して、各部品取り扱いツールを部品のピックアップおよび装着のために、部品供給部および部品装着部に順次一時停止させる駆動手段と、を備えた部品装着装置において、
   部品装着部での、受け入れ装着対象の受給の過不足情報、および、送りだし装着対象の供給の過不足情報を発信する情報発信手段と、情報発信手段からの受給の過不足情報および供給の過不足情報の一方または双方に基づいて部品装着ヘッドの駆動速度を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする部品装着装置。

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