JP5271779B2

JP5271779B2 - 部品実装装置

Info

Publication number: JP5271779B2
Application number: JP2009096404A
Authority: JP
Inventors: 義章溝口
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2009-04-10
Filing date: 2009-04-10
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2029-04-10
Also published as: JP2010251381A

Description

本発明は、部品実装装置、特に電磁弁の開閉により流体圧シリンダを駆動して電子部品が収容されているテープを間欠的に送ることにより、該部品を所定位置に供給する機械式フィーダを採用する部品実装装置に関する。

一般に、プリント基板等の基板に電子部品を実装する際には、部品実装装置が用いられている。

このような部品実装装置では、複数種類の電子部品を所定のピックアップ位置に供給するために、多数の部品が収納されているテープを間欠的に搬送する、所謂機械式フィーダが採用されている。

図１には、このような機械式フィーダが採用されている従来の部品実装装置１０を正面から見た状態を模式的に示す。

この部品実装装置１０では、フィーダ用台車２０に複数の機械式フィーダ２２を横方向に並列に装着しておき、その台車２０を所定位置に取付けることにより、各機械式フィーダを目的の位置に装着することができるようになっている。なお、従来の部品実装装置としては、図示は省略するが、フィーダ用台車２０を使用せずに、各機械式フィーダ２２を装置本体の所定位置に直接装着する方式のものもある。

図１に示す従来の部品実装装置１０に採用されているフィーダ用台車２０においては、装着される機械式フィーダ２２に対応する各位置に、流量調整機能（スピードコントローラ）付の電磁弁（明示せず）が一体化されたエアシリンダ２４が配設されている。各エアシリンダ２４は、電磁弁をＯＮ／ＯＦＦしてロッドを上下動させることにより、その先端に連結されているノック部材２６が、対応する機械式フィーダ２２のノック受け部２８を上下動させることにより、該受け部２８に連結されているノックレバーに駆動力が伝達され、テープによる電子部品の間欠送りが実現されるようになっている。

このようなノック部材２６により電子部品を間欠的に送る方式の機械式フィーダに関する技術については、例えば特許文献１に説明されている。

又、前記部品実装装置では、以上のような電子部品の送り動作を実現するために、各エアシリンダ２４に内蔵されている電磁弁には、圧縮空気源３０が経路３０Ａを介して連結されているとともに、各エアシリンダ（電磁弁）２４は、部品実装装置１０の全体を制御する制御装置３２を構成する本体ソフトの一部により、信号ケーブル３４を介して入力される制御信号により適切に制御されるようになっている。

以上のように、機械式フィーダ２２の部品送り動作は、制御装置（本体ソフト）３２からの制御信号により電磁弁を開閉駆動させ、電磁弁の開閉により上下動されるエアシリンダ２４のロッドと機械的に繋がったノック部材２６を上昇させることにより、機械式フィーダ２２のノック受け部２８が上方に押される力を利用して行われる。

ノック部材２６は、その上昇動作により部品が飛び出したり、正確な部品送りが妨げられないような速度に調整する必要があることから、フィーダ用台車（直接装着方式の場合は部品実装装置１０）の製造時に、エアシリンダ２４の一つ一つについて、電磁弁のスピードコントローラにより動作速度を適切に調整し、その後出荷している。

出荷後、顧客工場における生産時に、特定のエアシリンダ（電磁弁）２４が、高頻度で使用したことによる磨耗等により、他のエアシリンダ２４との間で動作速度に相違が発生してしまった場合や、誤った操作によりスピードコントローラの調整ミスを行った場合などには、工場出荷時と同じタイミングで動作指令信号を出力して制御しても、ノック部材の実際の動作開始タイミングは正常に調整されている時と比較して異常となってしまうことになる。

このような不具合が発生すると、エアシリンダ２４が正常に動作できないことになって機械式フィーダ２２から電子部品が正常に供給されないことになるため、生産に支障をきたすことになる。

そのため、顧客工場へ出荷した後、ノック部材２６やエアシリンダ（電磁弁）２４が古くなり、磨耗などの影響で動作が変化してしまっている場合には、電磁弁を含むエアシリンダ２４等からなる駆動機構の動作速度の再調整を行わなければならないことになる。

又、常に安定した部品供給を実現するためにも、使用する前に予め正常に動作するか否かを適宜チェックし、調整しておくことも重要である。

このような電磁弁等の駆動機構のチェックは、図２に示すように機械式フィーダが未装着の状態で簡易的に行うことも出来る。なお、図１、図２においては、左から４番目のエアシリンダ２４の電磁弁にＯＮ信号を出力し、該電磁弁を駆動したことによりノック部材２６が動作した状態が示してある。

特開平１１−１２１９８３号公報

しかしながら、顧客工場などに設置して設備として使用されている場合には、設置したままの状態で調整を行わなければならないため、調整に時間が長くかかってしまう場合がある。特に、電磁弁の調整は、不具合がある電磁弁が事前に特定されていればよいが、されていない場合には、全てについて一つ一つエアシリンダの動きの調整を行う必要があるため、作業工数が大幅に増大してしまうという問題があった。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、機械式フィーダによる電子部品の送りを駆動する、電磁弁を含む流体圧シリンダ等の駆動機構の正異常を短時間で正確に判定できることから、駆動機構の調整作業の工数を大幅に減少させることができる部品実装装置を提供することを課題とする。

本発明は、複数の機械式フィーダを横方向に並列に装着するフィーダ装着部と、該フィーダ装着部に装着された各機械式フィーダに対して、電子部品を間欠送りする駆動力をそれぞれ付与する、横方向に同列に配設されたノック部材と、各ノック部材をそれぞれ上下に駆動する、電磁弁を有する流体圧シリンダと、各電磁弁を開閉させるＯＮ／ＯＦＦ信号を出力し、対応する機械式フィーダによる電子部品の送り動作を含む装置全体を制御する制御装置と、を備えた部品実装装置において、前記フィーダ装着部には、上昇時の各ノック部材に光軸が遮断される透過型センサが配設されていると共に、各ノック部材に対応する電磁弁を開閉する制御信号を順次出力する電磁弁制御手段と、各制御信号に基づいて上昇するノック部材が前記光軸を遮断する遮光タイミングをそれぞれ検出するセンサ信号検出手段と、各制御信号の出力タイミングと各制御信号に対応して検出される遮光タイミングの差分をそれぞれ算出し、算出された各差分に基づいて、対応するノック部材の駆動機構について正異常を判定する判定手段と、を備えたことにより、前記課題を解決したものである。

本発明においては、前記判定手段は、算出される前記差分がノック部材の正常時の動作速度に対応する閾値の範囲以内であるか否かにより、駆動機構の正異常を判定するようにしてもよい。

本発明においては、又、前記フィーダ装着部には、第２の透過型センサが配設され、該透過型センサの光軸に一致する位置の各ノック部材には、光軸方向の貫通孔が形成されているようにしてもよい。

本発明においては、又、前記フィーダ装着部が、複数の機械式フィーダを一括して装着するフィーダ用台車であるようにしてもよい。

本発明によれば、各流体圧シリンダの電磁弁を開閉させる制御信号を順次出力すると共に、各制御信号の出力タイミングと、対応して検出されるセンサの遮光タイミングの差分から、対応するノック部材の上下動について正異常を判定できるようにしたので、シリンダ及び電磁弁等からなる駆動機構のチェック・調整作業を容易かつ短時間で実現することが可能となる。

従来の機械式フィーダが装着されたフィーダ用台車が取付けられている部品実装装置を模式的に示す正面図図１から機械式フィーダを除いた状態の部品実装装置を模式的に示す正面図本発明に係る第１実施形態の部品実装装置を模式的に示す、前記図１に相当する正面図本実施形態の部品実装装置の要部を拡大して示す、動作前後の部分側面図本実施形態の部品実装装置が備えている制御系の概要を示すブロック図本実施形態の作用を示すフローチャート図３から機械式フィーダを除いてセンサの動作状態を模式的に示す正面図本発明に係る第２実施形態の部品実装装置を模式的に示す正面図第２実施形態の動作前の状態を模式的に示す正面図第２実施形態の動作中の状態を模式的に示す正面図

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。

図３には、本発明に係る第１実施形態の部品実装装置の概要を模式的に示す。

本実施形態の部品実装装置は、前記図１に示した従来の部品実装装置１０と基本的な構成は同一であるので、共通部分については同一の符号を使用し詳細な説明は省略する。

本実施形態では、複数の機械式フィーダ２２を横方向に並列に装着するフィーダ用台車（フィーダ装着部）２０において、同列に配設されている全てのノック部材２６を間に挟む対向位置に、上昇時の各ノック部材２６に光軸が遮断される発光部と受光部からなる透過型センサ４０が設置され、該センサ４０による検出信号がセンサ用ケーブル４０Ａを介して制御装置３２に入力されるようになっていると共に、図４（Ａ）、（Ｂ）に一つの機械式フィーダ２２について、ノック部材２６の上昇前と上昇後の横から見た関係をそれぞれ示すように、電磁弁を含むエアシリンダ２４等からなる駆動機構によりノック部材２６が上昇してノック受け部２８をノックしてノックレバー２８Ａをノック動作（揺動）させる場合には、該ノック部材２６によりセンサ４０の光透過部分（光軸）が遮断されるようになっている。

又、本実施形態では、装置全体を制御する制御装置（本体ソフト）３２において、図５のブロック図に示すような、各ノック部材２６に対応する電磁弁を開閉するＯＮ／ＯＦＦ制御信号を順次出力する電磁弁制御部４２と、該制御信号に基づいて上昇するノック部材２６が前記光軸を遮断する遮光タイミングをそれぞれ検出するセンサ信号検出部４４と、各制御信号の出力タイミングと各制御信号に対応して検出される遮光タイミングの差分をそれぞれ算出し、算出された各差分に基づいて、対応するノック部材２６ごとの駆動機構について正異常を判定するカウント時間判定部４６とが、ソフトウェアにより構築して備えられている。

以上の構成からなる本実施形態においては、機械式フィーダ２２が装着されているフィーダ用台車２０におけるシリンダ２４の電磁弁動作タイミングの再調整を行う場合に、図６に示すフローチャートに従って電磁弁動作タイミングの確認（駆動機構の正異常の判定）を自動的に行う手順について説明する。但し、以下の具体例では、駆動機構が電磁弁であるとして説明する。なお、調整に際しては、図７のように機械式フィーダ２２を取り去った、ノック部材２６に対する負荷が小さい状態で簡易的に行う様にしても良い。

まず、作業者が制御装置（本体ソフト）３２で電磁弁動作タイミング確認用プログラムをスタートさせる。フィーダ用台車２０において、調整対象の電磁弁番号をｎで表すと、フィーダ台車の全電磁弁数に達するまでｎの小さいｎ＝１から1つずつ電磁弁を駆動するＯＮ／ＯＦＦ信号を出力し、以下に説明するステップ１〜１４の各動作を繰り返す。

具体的には、電磁弁ｎが駆動し（ステップ３）、ノック部材２６が動作すると透過型センサ４０でノック部材２６の動作が検出される。

センサ４０で検出されたノック部材２６のＯＮ／ＯＦＦ信号はセンサ信号検出部４４へ伝達される。本体ソフト３２の判定部４６では、センサ信号検出部４４で検出されたＯＮ／ＯＦＦ信号タイミング（遮光タイミング）と、電磁弁の開閉動作を開始させるために電磁弁制御部４２から出力されるＯＮ／ＯＦＦ信号の出力タイミングとを計測し比較して差分を算出する。この両タイミングの時間差(ｔとする)が、閾値下限をＴ_min、上限をＴ_maxとすると、事前に設定した一定範囲の閾値内(Ｔ_min＜ｔ＜Ｔ_max)なら（ステップ５、６でＮｏ）、電磁弁が正常な速度で動作し、正確な部品送りが出来るとする（ステップ７、８）。

図６のフローチャートでは、まず、上限閾値Ｔ_maxよりさらに遅い、通常の動作では考えられない遅いタイミングで、(Ｔ_min＜Ｔ_max＜Ｔ_out)の関係があるタイムアウト時間Ｔ_outを設定し、本体ソフト３２にて、差分ｔが定められた回数Ｔ_out＜ｔとなっているか否かの確認（判定）を行う（ステップ４）。図６ではステップ９でＥＲＲ≧３として、その回数を３回としているが別に定める事が出来る。

設定回数以上タイムアウトになる場合は、電磁弁をＯＮさせてもセンサの反応がない為、電磁弁が破損しているか電磁弁駆動のための動作指令信号が正しく伝達されていないと考えられる。このような場合には確認中の電磁弁ｎで異常が発生した事を本体ソフトに記録し（ステップ１１）、次の電磁弁の確認へ移る（ステップ１４）。

次に、差分ｔが閾値内(Ｔ_min＜ｔ＜Ｔ_max)かを判定する（ステップ５、６）。ｔ＜Ｔ_minではタイミングが早過ぎ、Ｔ_max＜ｔでは遅過ぎと判定できる。判定された電磁弁ｎのタイミングについて、遅い／速いを本体ソフトに記録する（ステップ１２、１３）。

全ての電磁弁の確認終了後（ステップ２でＮｏ）、本体ソフト３２にて動作指令信号（ＯＮ／ＯＦＦ制御信号）出力タイミングと実動作開始タイミングの差分ｔが閾値を外れた、またはセンサが反応しなかった電磁弁について作業者に分かる様に、遅い／速い／異常などの表示を行い（ステップ１５）、作業者は表示に従って電磁弁を調整し、電磁弁の使用の可否、途中の通信経路の確認を行う。

また、本体ソフト３２に、タイミングだけでなく電磁弁毎のＥＲＲ数を記録しておくと、電磁弁毎のＥＲＲ数を比較する事により、今後交換が必要になりそうな電磁弁を早めに知ることもできる。

以上のように、シリンダの電磁弁動作タイミングの確認（判定）動作を自動化すると、作業者による全数チェックが不必要となるため、作業時間を大幅に短縮することが期待できる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られる。

（１）電磁弁のスピードコントローラによる調整時間を減らすことが出来る。

（２)実生産においても、本判定機能により電磁弁の動作不良の有無を生産前に確認する事が出来る。

図８は、本発明に係る第２実施形態の部品実装装置を模式的に示す正面図である。但し、機械式フィーダは省略してある。

前記図３に示した第１実施形態では、１つのフィーダ用台車２０において1組の透過型センサ４０を対向する位置に設けていたが、本実施形態では図８のように第２の透過型センサ４８を設けている。また、横方向に並ぶノック部材２６には、センサ４８の光軸に対応する直線上に貫通孔２６Ａが形成されている。

従って、このノック部材２６の上昇を検知する第２の透過型センサ４８は、図９に示すように全てのノック部材２６の貫通孔２６Ａをセンサ光が通過する間だけセンサ４８がＯＦＦになり、図１０に示すように電磁弁がＯＮしてセンサ光を遮る間だけＯＮになるようになっている。

これにより、第１実施形態の効果に加えて、ノック部材２６の移動量が小さくても第２の透過型センサ４８の光軸を確実に遮るようになる為、精度が上がり、例えば完全に故障して全く動かないのか否かを確認することが可能となる。

なお、前記実施形態では、機械式フィーダ２２を装着するフィーダ装着部がフィーダ用台車２０である場合を示したが、これに限定されず、フィーダ装着部は部品実装装置の本体に形成されている直接装着方式であってもよい。

１０…部品実装装置
２０…フィーダ用台車
２２…機械式フィーダ
２４…エアシリンダ
２６…ノック部材
２６Ａ…貫通孔
２８…ノック受け部
３０…圧縮空気源
３２…制御装置
３４…信号ケーブル
４０…透過型センサ
４２…電磁弁制御部
４４…センサ信号検出部
４６…カウント時間判定部
４８…第２の透過型センサ

Claims

複数の機械式フィーダを横方向に並列に装着するフィーダ装着部と、
該フィーダ装着部に装着された各機械式フィーダに対して、電子部品を間欠送りする駆動力をそれぞれ付与する、横方向に同列に配設されたノック部材と、
各ノック部材をそれぞれ上下に駆動する、電磁弁を有する流体圧シリンダと、
各電磁弁を開閉させるＯＮ／ＯＦＦ信号を出力し、対応する機械式フィーダによる電子部品の送り動作を含む装置全体を制御する制御装置と、を備えた部品実装装置において、
前記フィーダ装着部には、上昇時の各ノック部材に光軸が遮断される透過型センサが配設されていると共に、
各ノック部材に対応する電磁弁を開閉する制御信号を順次出力する電磁弁制御手段と、
各制御信号に基づいて上昇するノック部材が前記光軸を遮断する遮光タイミングをそれぞれ検出するセンサ信号検出手段と、
各制御信号の出力タイミングと各制御信号に対応して検出される遮光タイミングの差分をそれぞれ算出し、算出された各差分に基づいて、対応するノック部材の駆動機構について正異常を判定する判定手段と、を備えていることを特徴とする部品実装装置。
前記判定手段は、算出される前記差分がノック部材の正常時の動作速度に対応する閾値の範囲以内であるか否かにより、駆動機構の正異常を判定することを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置。
前記フィーダ装着部には、第２の透過型センサが配設され、該透過型センサの光軸に一致する位置の各ノック部材には、光軸方向の貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置。
前記フィーダ装着部が、複数の機械式フィーダを一括して装着するフィーダ用台車であることを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置。