JP4637006B2 - Component mounting device - Google Patents
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Description
本発明は、部品搭載装置、特に電子部品等の部品をプリント基板等の基板に自動的に搭載を行なう動作中に停電等の異常が発生したとしても搭載ヘッドの異常動作に起因する装置破損等の発生を防止する際に適用して好適な、部品搭載装置に関する。 The present invention relates to a component mounting device, in particular, a device breakage caused by an abnormal operation of a mounting head even if an abnormality such as a power failure occurs during an operation of automatically mounting a component such as an electronic component on a substrate such as a printed circuit board. The present invention relates to a component mounting apparatus that is suitable for application in preventing the occurrence of the above.
図5は、チップマウンタ(部品搭載装置)が備えている駆動系のイメージを模式的に示す斜視図、図6は、その装置内電力供給系と制御駆動系の概要を示すブロック図である。 FIG. 5 is a perspective view schematically showing an image of a drive system provided in the chip mounter (component mounting apparatus), and FIG. 6 is a block diagram showing an outline of the in-device power supply system and the control drive system.
一般に、チップマウンタは電子部品等をプリント基板等に搭載するための搭載ヘッド1を備えており、該搭載ヘッド1はX軸モータ2で駆動されるX軸(X駆動部)3によりX方向に移動され、Y軸モータ4で駆動されるY軸(Y駆動部)5により、X軸3と一体でY方向に移動される。このように、搭載ヘッド1は、XY方向(平面方向)の所定位置に移動されることにより、取り付けられているZ軸モータ6により上下方向に駆動されるZ軸7の下端に、予め吸着してある部品を、位置決めされている基板上に搭載する搭載動作を自動的に行なうようになっている。
In general, a chip mounter includes a
このようなチップマウンタに対しては、工場設備電源を装置内の必要な電位に降圧するためのトランス10を介して供給される交流電力により、サーボモータからなる前記X軸モータ2、Y軸モータ4、Z軸モータ6、後述するθ軸モータ11を、モータドライバ12A〜12Dによりそれぞれ回転駆動すると共に、その一部をDC電源13により直流電力に変換し、装置を制御するためのCPU基板やモータコントローラを有する制御基板14に供給し、該制御基板14により前記サーボモータを駆動するためのドライバ12A〜12Dをそれぞれ制御するようになっている。なお、前記トランス10は、工場設備電源の電圧によっては使用されない場合もある。
For such a chip mounter, the
一般に、チップマウンタの動作中に突然電源電圧が遮断された場合は、サーボモータを制御するコントローラを構成する制御基板14やドライバ12A〜12Dといった制御系自体の動作も困難となるため、サーボモータの回転を停止させるためには、電源電圧OFFに伴う逆起電力の作用によるダイナミックブレーキを使用するのが一般的である。
In general, when the power supply voltage is suddenly cut off during the operation of the chip mounter, it becomes difficult to operate the control system itself such as the
ところが、停電が発生したタイミングで、サーボモータが高速回転している場合や、負荷慣性が大きい部品を搭載する動作をさせている場合は、ダイナミックブレーキだけではその動作を瞬時に停止することは不可能である。 However, if the servo motor is rotating at a high speed at the timing of a power failure or if an operation is performed with a component with a large load inertia, it is not possible to stop the operation instantaneously with just the dynamic brake. Is possible.
そのため、例えば基板に対して部品を搭載させる動作を行なっているときに停電が発生した場合、下端部に吸着した部品を搭載するための前記Z軸7は基板面高さまで下降していたり、又は下降している動作を止めることができずに下降してしまったりすることが起こる。このとき、基板面高さは基板を搬送するための搬送レール等と同じ位置にあるため、Z軸7がこの搬送レールを構成する部材等(装置部材)に干渉してしまうという問題があった。 Therefore, for example, when a power failure occurs during the operation of mounting the component on the substrate, the Z axis 7 for mounting the component adsorbed on the lower end is lowered to the height of the substrate surface, or It may happen that the descending operation cannot be stopped and it descends. At this time, since the substrate surface height is at the same position as the transport rail for transporting the substrate, there is a problem that the Z-axis 7 interferes with members (apparatus members) constituting the transport rail. .
この場合の対策としては、UPS(無停電電源装置)を取付けて、停電時にUPSから電力を補ってZ軸7の干渉が発生しないようにチップマウンタの制御を継続する方法がある(例えば、特許文献1参照)。 As a countermeasure in this case, there is a method of attaching a UPS (uninterruptible power supply) and supplementing the power from the UPS at the time of a power failure to continue the control of the chip mounter so as not to cause interference with the Z-axis 7 (for example, a patent) Reference 1).
又、Z軸7にばねを介在させ、無負荷時には常に該Z軸7が上方に押し上げられる構造とする方法も考えられる。 Further, a method is conceivable in which a spring is interposed in the Z-axis 7 so that the Z-axis 7 is always pushed upward when there is no load.
しかしながら、前記UPSから電力を補う方法には、大容量のUPSを使用しなければならず、それ故に高額な設備となってしまうという問題がある。 However, the method of supplementing power from the UPS has to use a large-capacity UPS, and therefore has a problem that it becomes expensive equipment.
又、前記Z軸7をばねで上方に押し上げる構造を採用する場合には、部品搭載時等における通常のZ軸動作の負荷となるばかりか、負荷が一定でなくなるため、サーボモータの応答性や高速駆動を妨げる等の不具合が発生してしまうという問題がある。 In addition, when adopting a structure in which the Z-axis 7 is pushed upward by a spring, it becomes a load of normal Z-axis operation when mounting parts, etc., and the load becomes non-constant. There is a problem that problems such as hindering high-speed driving occur.
又、前記Z軸7が搬送レールの構成部材等に干渉することは、電源電圧が遮断される場合に限らず、正常動作が維持できる基準電圧を下回ったり、駆動系が故障する等の装置異常が発生する場合にも、同様に起こる。 Further, the interference of the Z-axis 7 with the components of the transport rail is not limited to the case where the power supply voltage is cut off, but the device abnormality such as a voltage lower than the reference voltage at which normal operation can be maintained or a failure of the drive system. The same occurs when the error occurs.
本発明は、搭載動作中に停電等により電源電圧が遮断された場合でも、Z軸が搬送レール等の装置部材と干渉することを防止できる部品搭載装置を提供することを第1の課題とする。 It is a first object of the present invention to provide a component mounting apparatus that can prevent the Z-axis from interfering with apparatus members such as a transport rail even when a power supply voltage is interrupted during a mounting operation. .
本発明は、又、搭載動作中に装置異常が発生した場合でも、同様にZ軸が装置構成部材と干渉することを防止できる部品搭載装置を提供することを第2の課題とする。 It is a second object of the present invention to provide a component mounting apparatus that can similarly prevent the Z-axis from interfering with apparatus constituent members even when an apparatus abnormality occurs during the mounting operation.
第1発明は、XY駆動部により平面方向に移動され、所定位置の基板上に部品を搭載する搭載ヘッドを備えた部品搭載装置において、前記搭載ヘッドが、部品を吸着保持するZ軸が、Z駆動部により上下方向に移動可能に取付けられている第1ベースと、該第1ベースを上下方向に移動可能に支持すると共に、前記XY駆動部に固定される第2ベースと、該第2ベースに対して、前記第1ベースを、前記Z軸による搭載動作が可能な下方の搭載位置と、前記Z軸が装置部材に干渉することのない上方の退避位置とに、それぞれ移動させ保持するエアシリンダとを備えていると共に、該エアシリンダが、前記第1ベースを、電源投入時に前記搭載位置に移動させ、電源電圧が基準値以下になると、前記退避位置に移動させることにより、前記第1の課題を解決したものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a component mounting apparatus including a mounting head that is moved in a plane direction by an XY driving unit and mounts a component on a substrate at a predetermined position. A first base that is movably mounted in a vertical direction by a drive unit; a second base that supports the first base so as to be movable in a vertical direction; and is fixed to the XY drive unit; and the second base On the other hand, the first base is moved and held at a lower mounting position where the mounting operation by the Z axis is possible and an upper retracted position where the Z axis does not interfere with the apparatus member. And the air cylinder moves the first base to the mounting position when power is turned on, and moves the first base to the retracted position when the power supply voltage becomes a reference value or less. It is the issue that was resolved.
第2発明は、XY駆動部により平面方向に移動され、所定位置の基板上に部品を搭載する搭載ヘッドを備えた部品搭載装置において、前記搭載ヘッドが、部品を吸着保持するZ軸が、Z駆動部により上下方向に移動可能に取付けられている第1ベースと、該第1ベースを上下方向に移動可能に支持すると共に、前記XY駆動部に固定される第2ベースと、該第2ベースに対して、前記第1ベースを、前記Z軸による搭載動作が可能な下方の搭載位置と、前記Z軸が装置部材に干渉することのない上方の退避位置とに、それぞれ移動させ保持するエアシリンダとを備えていると共に、搭載動作中に発生する装置異常を検出する異常検出手段と、前記エアシリンダが、前記第1ベースを、電源投入時に前記搭載位置に移動させ、前記異常検出手段により装置異常が検出されると、前記退避位置に移動させるエアシリンダ制御手段とを備えたことにより、前記第2の課題を解決したものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a component mounting apparatus including a mounting head that is moved in a planar direction by an XY driving unit and mounts a component on a substrate at a predetermined position. A first base that is movably mounted in a vertical direction by a drive unit; a second base that supports the first base so as to be movable in a vertical direction; and is fixed to the XY drive unit; and the second base On the other hand, the first base is moved and held at a lower mounting position where the mounting operation by the Z axis is possible and an upper retracted position where the Z axis does not interfere with the apparatus member. An abnormality detecting means for detecting an apparatus abnormality that occurs during the mounting operation, and the air cylinder moves the first base to the mounting position when the power is turned on. More device abnormality is detected, by providing an air cylinder control means for moving the retracted position, it is obtained by solving the second problem.
第1発明によれば、搭載動作中に電源電圧が遮断されると、部品搭載時に上下動するZ軸が取付けられている第1ベースを、シリンダによりZ軸が装置部材と干渉することがない退避位置に、強制的に上昇させるようにしたので、停電等により電圧OFFの状態が起こっても、装置等に損傷が生じることを確実に防止することができる。 According to the first aspect of the present invention, when the power supply voltage is cut off during the mounting operation, the Z-axis does not interfere with the device member by the cylinder on the first base to which the Z-axis that moves up and down when the component is mounted. Since it is forcibly raised to the retreat position, it is possible to reliably prevent damage to the device or the like even if a voltage OFF state occurs due to a power failure or the like.
又、第2発明によれば、搭載動作中に装置異常が発生した場合に、第1ベースを前記退避位置に強制的に上昇させる制御を行なうようにしたので、同様に装置等に損傷が生じることを確実に防止することができる。 Further, according to the second aspect of the invention, when the apparatus abnormality occurs during the mounting operation, the control for forcibly raising the first base to the retracted position is performed, so that the apparatus is similarly damaged. This can be surely prevented.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る第1実施形態のチップマウンタ(部品搭載装置)が備えている搭載ヘッドの概要を示す側面図である。 FIG. 1 is a side view showing an outline of a mounting head provided in a chip mounter (component mounting apparatus) according to a first embodiment of the present invention.
本実施形態のチップマウンタは、図1に示した搭載ヘッドを備えている以外は、基本構成は前記図5、図6に示したものと実質的に同一であるので、同一部材には同一の符号を使用し、詳細な説明を省略する。 The chip mounter of the present embodiment is substantially the same as that shown in FIGS. 5 and 6 except that the mounting head shown in FIG. 1 is provided. Reference numerals are used and detailed description is omitted.
本実施形態における搭載ヘッド1は、下端部に図示しない部品を吸着保持するZ軸7が、スライドブラケット20に固定され、該スライドブラケット20が第1ヘッドプレート(第1ベース)22に固定されている上部フレーム24に支持固定されているZ軸モータ6により、タイミングベルト26を介して回転されるボールねじ28と、スライドブラケット20に固定されているナット28Aの作用により、第1ヘッドプレート22に固定されているリニアウェイ30に案内され、上下方向に移動されるようになっている。
In the
又、Z軸7は、第1ヘッドプレート22に固定されている下部フレーム32に支持固定されているθ軸モータ11により、タイミングベルト34により軸中心に回転され、部品の吸着角度を調整可能になっている。
The Z-axis 7 is rotated about the axis by the
本実施形態では、以上のように部品を吸着保持するZ軸7と、該Z軸7を上下方向に移動させるZ軸モータ(Z駆動部)6と、Z軸7を回転させるθ軸モータ11等が取付けられている第1ヘッドプレート22が、第2ヘッドプレート(第2ベース)36にリニアガイド38を介して上下方向に移動可能に支持されていると共に、該第2ヘッドプレート36は前記X軸(XY駆動部)3に固定され、XY方向に移動可能になっている。
In the present embodiment, as described above, the Z-axis 7 that sucks and holds the components, the Z-axis motor (Z drive unit) 6 that moves the Z-axis 7 in the vertical direction, and the θ-
本実施形態においては、X軸3に固定される第2ヘッドプレート36に対して、前記第1ヘッドプレート22を、前記Z軸7による搭載動作が可能な下方の搭載位置と、前記Z軸7が装置部材に干渉することのない、図1に示されている上方の退避位置とに、それぞれ移動させて保持するエアシリンダ40とを備えている。そして、このエアシリンダ40が、前記第1ヘッドプレート22を、電源投入時に前記搭載位置に移動(下降)させ、電源電圧が予め設定された基準値以下になると、前記退避位置に移動(上昇)させる機能を有している。
In the present embodiment, with respect to the second head plate 36 fixed to the
以上の構成からなる搭載ヘッド1について更に説明すると、エアシリンダ40はチップマウンタの電源がOFFであるとき、該チップマウンタに工場から供給されている圧縮空気によりシャフト(ロッド)42が突出した状態となっている。この状態では、図1に示されるように第1ヘッドプレート22がエアシリンダ40のシャフト42により上方の退避位置に押し上げられ、故に第1ヘッドプレート22に取付けられている図示しない他の各Z軸も上方へと支持される。
The
このように第1ヘッドプレート22が上方の退避位置に保持されている状態では、Z軸7は動作範囲いっぱいに下降したとしても、マウンタ内の他の装置部材からなる剛体に干渉することが無いように設計されている。
Thus, in the state where the
次に、図2のフローチャートと図3のタイムチャートを参照しながら、図1に示されている状態からの搭載ヘッド1の動作について具体的に説明する。
Next, the operation of the
まず、タイミングT0でチップマウンタの電源がONされ(ステップ1)、該マウンタ内のDC電源13がT1で立上ると(ステップ2)、T2でエアシリンダをON動作させ(ステップ3)、これによりT3でエアシリンダ動作をヘッド上方保持から下方保持に変更し(ステップ4)、シャフト42が引込んだ状態(図示せず)にし、ヘッド高さを通常位置にする(ステップ5)。これにより、第1ヘッドプレート22に対する退避位置への上方保持が無くなり、通常のチップマウンタとして動作が可能な搭載位置に保持された状態となる。
First, at timing T0, the power of the chip mounter is turned on (step 1), and when the
なお、この場合、第1ヘッドプレート22は自重によって下方に位置させることも可能であるが、自重のみではマウンタの振動等により第1ヘッドプレート22の上下動が発生することも考えられるため、エアシリンダ40は第1ヘッドプレート22を強制的に押し下げるヘッド下方保持の動作を行なう。安定した部品搭載を実現するためには、このようなエアシリンダ40の駆動が重要である。
In this case, the
本実施形態においては、例えば基板に対する部品搭載動作を行なっている最中のT4のタイミングに停電が発生し(ステップ6)、マウンタの制御回路やサーボモータドライバの制御回路が正常に動作できない状態に陥ったとしても、マウンタ内のDC電源13の出力が、T5の時点で正常値から低下すると(ステップ7)、マウンタ制御回路の異常動作に左右されることなく、T6でエアシリンダがOFF状態となる(ステップ8)。その結果、実質同時刻のT7でシリンダ動作がヘッド上方保持に切り替わり(ステップ9)、エアシリンダ40のシャフト42が前記図1に示した状態に突出して第1ヘッドプレート22を上方に移動させることにより、ヘッド高さ、即ちZ軸7の絶対高さを、装置部材と干渉することのない上方の退避位置へ押し上げることができる(ステップ10)。
In the present embodiment, for example, a power failure occurs at the timing of T4 during the component mounting operation on the board (step 6), and the mounter control circuit and the servo motor driver control circuit cannot operate normally. Even if it falls, if the output of the
但し、停電時等の電圧OFF時の第1ヘッドプレート22の上方への移動速度は、Z軸7の下降速度に相当する速度以上で行わなければならない。仮に、Z軸7が部品搭載のために下降中である場合に停電が発生したとすると、Z軸7の下降はダイナミックブレーキによりある程度抑制されるが、正常動作により本来停止すべき位置を大幅に下回ることが考えられる。従って、停電時等におけるエアシリンダ40の上方への動作速度もZ軸7の下降速度に準じた速度以上でなければ、Z軸7の絶対的な高さが下がってしまい、干渉事故が発生してしまう恐れがあるからである。
However, the upward movement speed of the
本実施形態においては、停電等と同時に電圧OFFになると自動的にエアシリンダ40の動作モードが切り替わり、シャフト42を常時供給されている加圧空気により突出させ、第1ヘッドプレート22を退避位置へ高速上昇させるようにしたので、Z軸7が下降途中であっても、上記干渉事故の発生を確実に防止することができる。
In the present embodiment, when the voltage is turned off simultaneously with a power failure or the like, the operation mode of the
なお、一般的に停電が発生した場合、工場設備の停止により圧縮空気の供給停止も予想されるが、エアシリンダ40で必要とされる圧縮空気は微量であるため、特に問題にはならない。仮に、圧縮空気の不足が予想される場合には、安価なエアタンクを配置する等により問題を回避することができる。
In general, when a power failure occurs, the supply of compressed air is expected to be stopped due to the stop of the factory equipment. However, since the amount of compressed air required by the
以上詳述した本実施形態によれば、停電時等の電圧OFFにより制御が正常に行なえない状態になったとしても、Z軸7の高さを強制的に上方の退避位置へ移動させて保持できるため、Z軸7がマウンタ内の構成部材からなる剛体に干渉する事故を確実に防ぐことができる。 According to the embodiment described in detail above, even if the control cannot be normally performed due to the voltage OFF at the time of a power failure or the like, the height of the Z-axis 7 is forcibly moved to the upper retracted position and held. Therefore, it is possible to reliably prevent an accident in which the Z-axis 7 interferes with a rigid body made up of components in the mounter.
又、UPS等を使用して停電時のサーボモータ動作を補償する対策に比べ、安価にZ軸7の干渉事故防止を達成することができる。 In addition, the Z-axis 7 interference accident prevention can be achieved at a lower cost than a measure that compensates the servo motor operation at the time of power failure using UPS or the like.
図4は、本発明に係る第2実施形態のチップマウンタの制御駆動系の概要を示す、前記図6に相当するブロック図である。 FIG. 4 is a block diagram corresponding to FIG. 6 showing an outline of the control drive system of the chip mounter according to the second embodiment of the present invention.
本実施形態のチップマウンタは、前記第1実施形態の制御ブロックに、トランス10を介して入力される電源電圧を監視する電圧検出器50と、4つの各サーボモータを駆動制御する各モータドライバ12A〜12Dから出力される信号から、いずれかの駆動部に異常が発生したことを判定する判定部(OR回路)52とを追加すると共に、これらによる異常検出信号(エラー信号)A、Bに基づいて、前記制御基板14により前記搭載ヘッド1が有するエアシリンダ40を駆動制御するエアシリンダドライバ54を追加したものに相当する。
The chip mounter of this embodiment includes a
本実施形態によれば、部品搭載時に入力電圧の監視結果やサーボモータ及びそのドライバの動作状況に異常が発生した場合には、エアシリンダ40を積極的に制御し、第1ヘッドプレート22を搭載位置から退避位置へ強制的に移動できるようにしたため、停電以外の異常が発生し、チップマウンタの制御が正常に行なえない状態に陥ってしまったとしても、Z軸7の干渉事故の発生を確実に防止でき、装置破損の発生を防止できる。
According to the present embodiment, when an abnormality occurs in the monitoring result of the input voltage or the operation status of the servo motor and its driver when the components are mounted, the
なお、このエアシリンダ制御を、前記第1実施形態に適用するようにしてもよい。この場合、停電時のエアシリンダ制御をより早く行なうことができると共に、チップマウンタ内のエラー内容に基づき、必要であればエアシリンダ制御を実施し、事故防止を強化することができる。 Note that this air cylinder control may be applied to the first embodiment. In this case, air cylinder control at the time of a power failure can be performed earlier, and if necessary, air cylinder control can be performed based on the error content in the chip mounter to enhance accident prevention.
1…搭載ヘッド
2…X軸モータ
3…X軸
4…Y軸モータ
5…Y軸
6…Z軸モータ
7…Z軸
10…トランス
11…θ軸モータ
12…モータドライバ
13…DC電源
14…制御基板
20…スライドブラケット
22…第1ヘッドプレート(第1ベース)
36…第2ヘッドプレート(第2ベース)
38…リニアガイド
40…エアシリンダ
42…シャフト(ロッド)
50…電圧検出器
52…エラー判定部
54…エアシリンダドライバ
DESCRIPTION OF
36 ... Second head plate (second base)
38 ... Linear guide 40 ...
50 ...
Claims (2)
前記搭載ヘッドが、
部品を吸着保持するZ軸が、Z駆動部により上下方向に移動可能に取付けられている第1ベースと、
該第1ベースを上下方向に移動可能に支持すると共に、前記XY駆動部に固定される第2ベースと、
該第2ベースに対して、前記第1ベースを、前記Z軸による搭載動作が可能な下方の搭載位置と、前記Z軸が装置部材に干渉することのない上方の退避位置とに、それぞれ移動させ保持するエアシリンダとを備えていると共に、
該エアシリンダが、前記第1ベースを、電源投入時に前記搭載位置に移動させ、電源電圧が基準値以下になると、前記退避位置に移動させることを特徴とする部品搭載装置。 In a component mounting apparatus including a mounting head that is moved in the plane direction by an XY drive unit and mounts a component on a substrate at a predetermined position.
The mounting head is
A first base on which a Z-axis for sucking and holding a component is attached so as to be movable in the vertical direction by a Z drive unit;
A second base fixed to the XY drive unit and supporting the first base so as to be movable in the vertical direction;
With respect to the second base, the first base is moved to a lower mounting position where the mounting operation by the Z axis is possible and an upper retracted position where the Z axis does not interfere with the apparatus member. And an air cylinder for holding
The component mounting apparatus, wherein the air cylinder moves the first base to the mounting position when power is turned on, and moves the first base to the retracted position when a power supply voltage becomes a reference value or less.
前記搭載ヘッドが、
部品を吸着保持するZ軸が、Z駆動部により上下方向に移動可能に取付けられている第1ベースと、
該第1ベースを上下方向に移動可能に支持すると共に、前記XY駆動部に固定される第2ベースと、
該第2ベースに対して、前記第1ベースを、前記Z軸による搭載動作が可能な下方の搭載位置と、前記Z軸が装置部材に干渉することのない上方の退避位置とに、それぞれ移動させ保持するエアシリンダとを備えていると共に、
搭載動作中に発生する装置異常を検出する異常検出手段と、
前記エアシリンダが、前記第1ベースを、電源投入時に前記搭載位置に移動させ、前記異常検出手段により装置異常が検出されると、前記退避位置に移動させるエアシリンダ制御手段とを備えたことを特徴とする部品搭載装置。 In a component mounting apparatus including a mounting head that is moved in the plane direction by an XY drive unit and mounts a component on a substrate at a predetermined position.
The mounting head is
A first base on which a Z-axis for sucking and holding a component is attached so as to be movable in the vertical direction by a Z drive unit;
A second base fixed to the XY drive unit and supporting the first base so as to be movable in the vertical direction;
With respect to the second base, the first base is moved to a lower mounting position where the mounting operation by the Z-axis is possible and an upper retracted position where the Z-axis does not interfere with the apparatus member. And an air cylinder for holding
An anomaly detecting means for detecting an apparatus anomaly that occurs during the mounting operation;
The air cylinder includes an air cylinder control unit that moves the first base to the mounting position when power is turned on, and moves the first base to the retracted position when an abnormality is detected by the abnormality detection unit. A component mounting device.
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