JP4832410B2 - 電子部品装着装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品を部品供給装置より吸着ノズルにより吸着して取出し、位置決めされたプリント基板上に装着する電子部品装着装置に関する。詳述すれば、プリント基板を搬送する搬送装置と、電子部品を供給する部品供給装置と、第１モータにより一方向に移動可能な一対のビームと、それぞれ吸着ノズルを備えて前記各ビームに沿った方向に各第２モータにより移動可能な装着ヘッドとを備え、前記各モータを駆動して前記両ビームに設けられた各装着ヘッドを前記部品供給装置と前記搬送装置上のプリント基板との間を移動させて、前記各装着ヘッドに設けられた吸着ノズルにより前記部品供給装置から電子部品を取出して前記プリント基板上に装着する電子部品装着装置に関する。

この種の電子部品装着装置は、例えば、特許文献１などに開示されている。そして、装着ヘッドをＸＹ移動させるのに、ビームのＹ駆動源と装着ヘッドのＸ駆動源としてそれぞれサーボモータを使用する場合に、停電時やサーボアンプ故障時の際にはダイナミックブレーキにより緊急停止させている。また、電子部品装着装置を通電させている状態で、作業者の安全のための内部構造を覆う装置カバーを開けて、メンテナンスを行う際には、前記各サーボモータの通電を遮断して安全を確保するのが一般的である。

しかし、この状態で前記ビーム又は装着ヘッドを手動で移動させる、即ち作業者が手押ししようとした場合、ダイナミックブレーキ機能が働いていると、移動に係る負荷が非常に重くなってしまう弊害が生じるため、一時的にダイナミックブレーキ機能を解除させ、軽い力で手押し作業ができるようにするのが現実である。
特開２００６−２８６７０７号公報

しかし、前述したように一時的にダイナミックブレーキ機能を解除させて、作業者が一方のビームを手押し作業を行う際に、当該一方のビームに設けられた装着ヘッドが他方のビームやこの他方のビームに設けられた装着ヘッドに衝突する事態が発生する虞がある。

そこで、装置のメンテナンスなどの際には、ビームの手押し作業を軽く行えるようにすると共に、各ビームに設けられた装着ヘッドが衝突するのを未然に防止することを目的とする。

このため第１の発明は、プリント基板を搬送する搬送装置と、電子部品を供給する部品供給装置と、第１モータにより一方向に移動可能な一対のビームと、それぞれ吸着ノズルを備えて前記各ビームに沿った方向に各第２モータにより移動可能な装着ヘッドとを備え、前記各モータを駆動して前記両ビームに設けられた各装着ヘッドを前記部品供給装置と前記搬送装置上のプリント基板との間を移動させて、前記各装着ヘッドに設けられた吸着ノズルにより前記部品供給装置から電子部品を取出して前記プリント基板上に装着する電子部品装着装置において、装置内部を覆う装置カバーを開けて装置内部のメンテナンスを行う際に、いずれか一方のビームに設けられた装着ヘッドが他方のビーム又はこの他方のビームに設けられた装着ヘッドに衝突しない位置にあると前記各モータに対応するダイナミックブレーキ回路が働かないように制御すると共に、いずれか一方のビーム及び／又はこの一方のビームに設けられた前記装着ヘッドを作業者が手動で移動させる場合に、この一方のビームに設けられた装着ヘッドが他方のビーム又はこの他方のビームに設けられた装着ヘッドに衝突するほどに近接した場合には手動で移動させるビーム及び／又は装着ヘッドに係る前記モータの前記ダイナミックブレーキ回路が働くように制御する制御装置を設けたことを特徴とする。

また第２の発明は、プリント基板を搬送する搬送装置と、電子部品を供給する部品供給装置と、第１モータにより一方向に移動可能な一対のビームと、それぞれ吸着ノズルを備えて前記各ビームに沿った方向に各第２モータにより移動可能な装着ヘッドとを備え、前記各モータを駆動して前記両ビームに設けられた各装着ヘッドを前記部品供給装置と前記搬送装置上のプリント基板との間を移動させて、前記各装着ヘッドに設けられた吸着ノズルにより前記部品供給装置から電子部品を取出して前記プリント基板上に装着する電子部品装着装置において、前記各モータ毎に設けられて各モータの位置を検出する位置検出装置と、前記各モータ毎に設けられるダイナミックブレーキ回路と、装置内部を覆う装置カバーを開けて装置内部のメンテナンスを行うようにいずれか一方のビーム及び／又はこの一方のビームに設けられた前記装着ヘッドを作業者が手動で移動させる場合に前記位置検出装置に基づいてこの一方のビームに設けられた装着ヘッドが他方のビーム又はこの他方のビームに設けられた装着ヘッドに衝突するほどに近接したと判断した場合には手動で移動させるビーム及び／又は装着ヘッドに係る前記モータの前記ダイナミックブレーキ回路が働くように制御する制御装置を設けたことを特徴とする。

本発明は、装置のメンテナンスなどの際には、ビームの手押し作業を軽く行えるようにすると共に、各ビームに設けられた装着ヘッドが衝突するのを未然に防止することができる。

以下図１に基づき、プリント基板上に電子部品を装着する電子部品装着装置についての実施の形態を説明する。電子部品装着装置１には、プリント基板Ｐを搬送する搬送装置２と、電子部品を供給する部品供給装置３と、後述する駆動源により一方向（Ｙ方向）に移動可能な一対のビーム４Ａ、４Ｂと、それぞれ複数の吸着ノズル５を備えて前記各ビーム４Ａ、４Ｂに沿った方向に後述する各駆動源により移動可能な装着ヘッド６とが設けられている。

前記搬送装置２は電子部品装着装置１の中間部に配設され、上流側装置からプリント基板Ｐを受け継ぐ基板供給部と、前記各装着ヘッド６の吸着ノズル５に吸着保持された電子部品を装着するために基板供給部から供給されたプリント基板Ｐを位置決め固定する基板位置決め部と、この位置決め部で電子部品が装着されたプリント基板Ｐを受け継いで下流側装置に搬送する基板排出部とから構成される。

前記部品供給装置３は前記搬送装置２の両外方にそれぞれ配設され、電子部品装着装置１の装置本体に取り付けられるフィーダベース３Ａと、このフィーダベース３Ａ上に複数並設され種々の電子部品を夫々その部品取出し部（部品吸着位置）に１個ずつ供給する部品供給ユニット３Ｂ群とから構成される。

Ｘ方向に長い前後一対の前記ビーム４Ａ、４Ｂは、各サーボモータであるＹ方向リニアモータ（第１モータ）９の駆動により左右一対の前後に延びたガイドに沿って前記各ビーム４Ａ、４Ｂに固定されたスライダが摺動して個別にＹ方向に移動する。前記Ｙ方向リニアモータは、左右一対の基体１Ａ、１Ｂに沿って固定された上下一対の固定子９ａと、前記ビーム４Ａ、４Ｂの両端部に設けられた取付板の下部に固定された可動子９Ａとから構成される。

また、前記ビーム４Ａ、４Ｂにはその長手方向（Ｘ方向）にサーボモータであるＸ方向リニアモータ（第２モータ）２０によりガイドに沿って移動する前記装着ヘッド６が夫々内側に設けられており、前記Ｘ方向リニアモータは各ビーム４Ａ、４Ｂに固定された前後一対の固定子２０ａと、各固定子２０ａの間に位置して前記装着ヘッド６に設けられた可動子２０Ａとから構成される。

従って、各装着ヘッド６は向き合うように各ビーム４Ａ、４Ｂの内側に設けられ、前記搬送装置２の位置決め部上のプリント基板Ｐや部品供給ユニット３Ｂの部品取出し位置上方を移動する。

そして、各装着ヘッド６には１２本の各バネにより下方へ付勢されている吸着ノズル５が円周上に所定間隔を存して配設されており、各装着ヘッド６の３時と９時の位置に位置する吸着ノズル５により並設された複数の部品供給ユニット３Ｂから電子部品を同時に取出しすることも可能である。この吸着ノズル５は上下軸モータにより昇降可能であり、またθ軸モータにより装着ヘッド６を鉛直軸周りに回転させることにより、結果として各装着ヘッド６の各吸着ノズル５はＸ方向及びＹ方向に移動可能であり、垂直線回りに回転可能で、且つ上下動可能となっている。

また、各装着ヘッド６には基板認識カメラ８が設けられ、位置決めされているプリント基板Ｐに付された位置決めマークを撮像する。部品認識カメラ１０で、各吸着ノズル５に吸着保持された電子部品を一括して撮像する。

次に、図２に基づいて、前記ビーム４Ａ、４ＢのＹ方向への移動のための各Ｙ方向リニアモータ、ビーム４Ａ、４Ｂに沿って各装着ヘッド６をＸ方向に移動させるための各Ｘ方向リニアモータの計４つのリニアモータのうちの１つの前記ビーム４ＡのＹ方向リニアモータ９を例として説明し、他のＹ方向リニアモータやＸ方向リニアモータに係るものは説明の便宜上、省略する。即ち、各リニアモータ毎に後述するサーボアンプやリニアスケール読取ヘッドが設けられるが、前記ビーム４ＡのＹ方向リニアモータ９に係るもののみ説明する。

１１は前記ビーム４ＡのＹ方向リニアモータ９の駆動手段としてのサーボアンプで、電子部品装着装置１を統括制御する装置制御部１２から種々の信号に基いてビーム４ＡのＹ方向リニアモータ９の駆動の制御を行う。このサーボアンプ１１はインターフェース１３を介して内蔵するＣＰＵ１５が接続され、このＣＰＵ１５により３相の交流電源に変換する駆動制御部１６を介してＹ方向リニアモータ９は制御される。

１７はＤＢ抵抗等を備えたダイナミックブレーキ回路で、停電時やサーボアンプ１１故障時の際には、リレーのスイッチ１８を閉じてＹ方向リニアモータ９の電気回路を短絡させることによりＹ方向リニアモータ９を緊急停止させるものである。即ち、停電時やサーボアンプ故障時に、ダイナミックブレーキ回路１７はリニアモータの各相線を短絡して、リニアモータの回転エネルギーを消費させて、速やかにこのリニアモータを停止させるための回路である。１９は位置検出器としてのリニアスケール読取ヘッドで、このリニアスケール読取ヘッド１９は左右一対の基体１Ａ、１Ｂに付されたリニアスケールの目盛を読取り、Ｙ方向リニアモータ９の位置を検出する。

以上の構成により、以下装着動作について説明する。先ず、プリント基板Ｐが上流側装置（図示せず）より受継がれて搬送装置２の基板供給部上に存在すると、この基板供給部上のプリント基板Ｐを基板位置決め部へ移動させ、このプリント基板Ｐを位置決めして固定する。

そして、プリント基板Ｐの位置決めがされると、手前側のビーム４ＢがＹ方向リニアモータの駆動により前後に延びたガイドに沿ってスライダが摺動してＹ方向に移動すると共にＸ方向リニアモータにより装着ヘッド６がＸ方向に移動し、対応する部品供給ユニット３Ｂの部品取出し位置上方まで移動して上下軸モータの駆動により吸着ノズル５を下降させて部品供給ユニット３Ｂから電子部品を取出す。この場合、装着ヘッド６をＸ方向に移動させると共に回転させ、更に吸着ノズル５を昇降させることにより、複数の吸着ノズル５が部品供給ユニット３Ｂから電子部品を取出すことができる。

また、手前側の装着ヘッド６の吸着ノズル５による電子部品の取出しの後、或いは取出しているときに、奥側のビーム４ＡがＹ方向リニアモータの駆動によりＹ方向に移動すると共にＸ方向リニアモータにより装着ヘッド６がＸ方向に移動し、対応する部品供給ユニット３Ｂの部品取出し位置上方まで移動して上下軸モータの駆動により吸着ノズル５を下降させて部品供給ユニット３Ｂから電子部品を取出すことができる。但し、手前側のビーム４Ｂ及び奥側のビーム４Ａの吸着ノズル５が併行して取出し動作をする場合には、両ビーム４Ｂ、４Ａの装着ヘッド６が衝突しないように対応するＹ方向リニアモータ及びＸ方向リニアモータが制御される。

そして、取出した後は両装着ヘッド６の吸着ノズル５を上昇させて、両ビーム４Ａ、４Ｂの装着ヘッド６を部品認識カメラ１０上方を通過させ、この移動中に両装着ヘッド６の吸着ノズル５に吸着保持された複数の電子部品を一括して撮像して、この撮像された画像を認識処理装置が認識処理して吸着ノズル５に対する位置ズレを把握することができる。

その後、両ビーム４Ａの基板認識カメラ８をプリント基板Ｐ上方へ移動させて、位置決めされているプリント基板Ｐに付された位置決めマークを撮像し、この撮像された画像を認識処理装置が認識処理してプリント基板Ｐの位置を把握する。そして、装着データの装着座標にプリント基板Ｐの位置認識結果及び各部品認識処理結果を加味して、吸着ノズル５が位置ずれを補正しつつ、それぞれ電子部品をプリント基板Ｐ上に装着する。

このようにして、プリント基板Ｐ上に全ての電子部品の装着をしたら、このプリント基板Ｐを基板位置決め部から基板排出部を介して下流装置に受け渡す。

ここで、停電時や各サーボアンプ１１の故障時の際には、ＣＰＵ１５が各リレーのスイッチ１８を閉じるように制御して、各ダイナミックブレーキ回路１７により両Ｘ方向リニアモータ及び両Ｙ方向リニアモータの電気回路を短絡させ、Ｘ方向リニアモータ及びＹ方向リニアモータを緊急停止させ、装置の保護、作業者の安全が確保される。

次に、電子部品装着装置１を通電させている状態で、作業者の安全を確保するための内部構造を覆う装置カバー（図示せず）を開けて、メンテナンスを行う際の動作について、図３のフローチャートに基づいて説明する。この場合、装置カバーを開けると、開扉検出スイッチ（図示せず）が作動されるので、装置制御部１２は各リニアモータの通電を遮断して安全を確保し、更にダイナミックブレーキ回路１７による機能を解除して軽い力で各ビーム４Ａ、４Ｂなどの手押し作業ができるようにすると共にビーム４Ａ、４Ｂ及び２つの装着ヘッド６に対応する４つのリニアスケール読取ヘッド１９を監視して、ビーム４Ａ、４Ｂ及び２つの装着ヘッド６の位置を常時監視する。

そして、作業者が前記ビーム４Ａ、４Ｂや装着ヘッド６を手押し操作したかを装置制御部１２が確認し、手押し操作が発生したと判断したら、Ｘ方向のクリアランスがあるかを両装着ヘッド６のＸ方向リニアモータに対応する位置検出器１９の内容に基づいて絶えず確認する。

そして、Ｘ方向のクリアランスがある、即ち両装着ヘッド６同士がＸ方向では衝突しないクリアランスがあると判断した場合には、Ｙ方向の接近監視値（衝突しないように、ある程度余裕を持った距離）を「Ｙ−ＬＩＭＩＴ（１）」に設定する（図４参照）。即ち、一方のビーム４Ａに設けられた装着ヘッド６が他方のビーム４Ｂ又はこのビーム４Ｂに設けられた装着ヘッド６に衝突せずに、且つ他方のビーム４Ｂに設けられた装着ヘッド６が一方のビーム４Ａ又はこのビーム４Ａに設けられた装着ヘッド６に衝突しない十分な距離である「Ｙ−ＬＩＭＩＴ（１）」に設定する。

また、Ｘ方向のクリアランスがない、即ち両装着ヘッド６がＸ方向では衝突しないクリアランスがないと判断した場合には、Ｙ方向の接近監視値を「Ｙ−ＬＩＭＩＴ（２）」に設定する（図５参照）。即ち、両ビーム４Ａ、４Ｂに設けられた装着ヘッド６同士が衝突しない十分な距離である「Ｙ−ＬＩＭＩＴ（２）」に設定する。

初めに以上のようなＹ方向の接近監視値を設定したら、次にＹ方向のクリアランスがあるかを、即ち一方の装着ヘッド６が他方のビーム又は装着ヘッド６に衝突しないクリアランスがあるかを両ビーム４Ａ、４ＢのＹ方向リニアモータに対応する位置検出器１９の内容に基づいて確認する。このＹ方向のクリアランスがあるかの確認に際して、前述のＸ方向のクリアランスがあると判断した場合にはＹ方向接近距離が「Ｙ−ＬＩＭＩＴ（１）」より大きいかを比較し、Ｘ方向のクリアランスがないと判断した場合にはＹ方向接近距離が「Ｙ−ＬＩＭＩＴ（２）」より大きいかを装置制御部１２が比較する。

そして、Ｘ方向のクリアランスばかりかＹ方向のクリアランスもあると比較判断すると、前述したような装置カバーが開いているかの確認動作にまで戻り、前述したような確認・判断を繰り返す。この場合、各ダイナミックブレーキ回路１７の機能が解除されているので、両ビーム４Ａ、４Ｂ及びこれらに設けられた両装着ヘッド６の滑らかな負担の軽い移動が可能となる。

一方、Ｘ方向のクリアランスはあるが、Ｙ方向のクリアランスがなくなると、２つのＹ軸（ビーム４Ａ、４Ｂに対応する）のダイナミックブレーキ回路１７が作動済みでなければ、装置制御部１２がＣＰＵ１５を介してリレーのスイッチ１８を閉じてこのダイナミックブレーキ回路１７を作動させるように制御して手押しによる移動を重くすると共に装置制御部１２は異常報知をするように制御する。具体的には、作業者の手押し作業において、ビーム４Ａ、４Ｂの異常接近を検出したこととなるので、「手押し作業において、ビームの異常接近を検知しました。装置保護のため、Ｙ軸ダイナミックブレーキ機能を作動しました。」の旨をスピーカ（図示せず）で音声により報知する。

このとき、既にＹ軸のダイナミックブレーキ回路１７が作動済みであれば、再度Ｘ方向のクリアランスがあるかを装置制御部１２が確認する。

そして、Ｙ方向のクリアランスはないが、Ｘ方向のクリアランスがあると判断すれば、前述したような装置カバーが開いているかの確認動作にまで戻り、前述したような確認・判断を繰り返す。この場合、Ｙ軸のダイナミックブレーキ回路１７は作動して、両ビーム４Ａ、４ＢのＹ方向の移動は重くなり、作業者は両ビーム４Ａ、４ＢのＹ方向の移動が困難と理解するが、両装着ヘッド６のＸ方向の滑らかな移動は可能である。

そして、Ｙ方向のクリアランスがないばかりか、Ｘ方向のクリアランスもないと判断した場合には、装置制御部１２がＣＰＵ１５を介してリレーのスイッチ１８を閉じて２つのＸ軸（各装着ヘッド６に対応する）のダイナミックブレーキ回路１７を作動させるように制御して両装着ヘッド６の手押しによる移動も重くすると共に装置制御部１２は異常報知をするように制御する。具体的には、手押し作業において、両装着ヘッド６の異常接近を検出したこととなるので、「手押し作業において、装着ヘッドの異常接近を検知しました。装置保護のため、Ｘ軸ダイナミックブレーキ機能を作動しました。」の旨をスピーカ（図示せず）で音声により報知する。

従って、作業者がメンテナンスを行おうとしてビーム４Ａ、４Ｂや両装着ヘッド６を手押ししようとした場合には、作業者の負担を軽減して軽い力で手押し作業ができるように、一時的にダイナミックブレーキ機能が働らかないようにするが、前記手押し作業の過程で、両ビーム４Ａ、４Ｂが異常接近した場合や、両装着ヘッド６が異常接近した場合には、ダイナミックブレーキ機能が働くように制御して、未然にビーム４Ａ、４Ｂと各装着ヘッド６が衝突することが防止でき、音声でその旨を報知するので作業者はその旨を理解できる。

なお、前述したように、スピーカなどで音声により異常接近した旨を報知するようにしたが、これに限らず、表示装置に同様な旨を表示するようにして視覚的に報知してもよく、また音声による聴覚的な報知及び視覚的な報知の両者によって報知してもよい。

また、ＸＹ両方向同時に手押しした場合でも、両装着ヘッド６が近接したときは、ダイナミックブレーキ機能を働くようにすればよい。

また本実施形態では、サーボモータとしてリニアモータを使用したが、これに限らず、他の回転型モータにも適用できる。

以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

電子部品装着装置の概略平面図である。 リニアモータの制御ブロック図である。 フローチャートを示す図である。 Ｘ方向にクリアランスがある場合のＹ方向接近監視距離を示す電子部品装着装置の概略平面図である。 Ｘ方向にクリアランスがない場合のＹ方向接近監視距離を示す電子部品装着装置の概略平面図である。

符号の説明

１ 電子部品装着装置
２ 搬送装置
３ 部品供給装置
３Ｂ 部品供給ユニット
４Ａ、４Ｂ ビーム
５ 吸着ノズル
６ 装着ヘッド
９ Ｙ方向リニアモータ
１２ 装置制御部
１７ ダイナミックブレーキ回路
１８ スイッチ
１９ リニアスケール読取ヘッド

Claims (2)

1. プリント基板を搬送する搬送装置と、電子部品を供給する部品供給装置と、第１モータにより一方向に移動可能な一対のビームと、それぞれ吸着ノズルを備えて前記各ビームに沿った方向に各第２モータにより移動可能な装着ヘッドとを備え、前記各モータを駆動して前記両ビームに設けられた各装着ヘッドを前記部品供給装置と前記搬送装置上のプリント基板との間を移動させて、前記各装着ヘッドに設けられた吸着ノズルにより前記部品供給装置から電子部品を取出して前記プリント基板上に装着する電子部品装着装置において、装置内部を覆う装置カバーを開けて装置内部のメンテナンスを行う際に、いずれか一方のビームに設けられた装着ヘッドが他方のビーム又はこの他方のビームに設けられた装着ヘッドに衝突しない位置にあると前記各モータに対応するダイナミックブレーキ回路が働かないように制御すると共に、いずれか一方のビーム及び／又はこの一方のビームに設けられた前記装着ヘッドを作業者が手動で移動させる場合に、この一方のビームに設けられた装着ヘッドが他方のビーム又はこの他方のビームに設けられた装着ヘッドに衝突するほどに近接した場合には手動で移動させるビーム及び／又は装着ヘッドに係る前記モータの前記ダイナミックブレーキ回路が働くように制御する制御装置を設けたことを特徴とする電子部品装着装置。
2. プリント基板を搬送する搬送装置と、電子部品を供給する部品供給装置と、第１モータにより一方向に移動可能な一対のビームと、それぞれ吸着ノズルを備えて前記各ビームに沿った方向に各第２モータにより移動可能な装着ヘッドとを備え、前記各モータを駆動して前記両ビームに設けられた各装着ヘッドを前記部品供給装置と前記搬送装置上のプリント基板との間を移動させて、前記各装着ヘッドに設けられた吸着ノズルにより前記部品供給装置から電子部品を取出して前記プリント基板上に装着する電子部品装着装置において、前記各モータ毎に設けられて各モータの位置を検出する位置検出装置と、前記各モータ毎に設けられるダイナミックブレーキ回路と、装置内部を覆う装置カバーを開けて装置内部のメンテナンスを行うようにいずれか一方のビーム及び／又はこの一方のビームに設けられた前記装着ヘッドを作業者が手動で移動させる場合に前記位置検出装置に基づいてこの一方のビームに設けられた装着ヘッドが他方のビーム又はこの他方のビームに設けられた装着ヘッドに衝突するほどに近接したと判断した場合には手動で移動させるビーム及び／又は装着ヘッドに係る前記モータのの前記ダイナミックブレーキ回路が働くように制御する制御装置を設けたことを特徴とする電子部品装着装置。