JP5464650B2 - 部品実装機 - Google Patents

Description

本発明は、吸着ノズルに吸着した部品が実装不可と判定された場合に当該部品を回路基板に実装せずに部品廃棄トレイに廃棄する部品実装機に関する発明である。

電子部品を回路基板に実装する部品実装機においては、特許文献１（特開２００４−１６５４５６号公報）、特許文献２（特開２００９−４４６８号公報）に記載されているように、吸着ノズルに吸着した部品が実装不可と判定されると、当該部品を回路基板に実装せずに部品廃棄トレイに廃棄するようにしている。この際、部品廃棄トレイ内で部品同士が乱雑に積み重なっていると、リードの曲り等が発生する原因となって、その部品の再利用が困難になるため、部品廃棄トレイに部品を他の部品と重ならないように部品間に隙間をあけて廃棄すると共に、部品廃棄トレイに部品をスペース効率良く廃棄するために、部品の間隔を詰めて廃棄するようにしている。

特開２００４−１６５４５６号公報 特開２００９−４４６８号公報

上記従来の部品廃棄方法では、部品の平面的なサイズ（ＸＹ方向のサイズ）のみから部品の廃棄位置を決めるため、次のような問題が発生していた。

部品廃棄トレイに廃棄する部品には、様々な高さ寸法の部品があるため、部品廃棄トレイに背の高い大型部品（高背型部品）と背の低い小型部品（低背型部品）を廃棄する場合に、先に廃棄した背の高い部品の隣に背の低い部品を間隔を詰めて廃棄しようとすると、その廃棄動作のために下降する実装ヘッドが、先に廃棄した背の高い部品と干渉（衝突）してしまう可能性がある。

特に、複数の実装ヘッドを備えた部品実装機では、背の低い小型部品を吸着する複数本の吸着ノズルを備えた実装ヘッド（例えばリボルバ型ヘッド等）と、背の高い大型部品を吸着する１本の吸着ノズルを備えた実装ヘッド（シングルヘッド）を備えたものがあるが、このものでは、図６に示すように、部品廃棄トレイ１１に先に廃棄した背の高い部品１２の隣に背の低い部品１３を間隔を詰めて廃棄しようとすると、その廃棄動作のために下降する実装ヘッド１４（例えば実装ヘッド１４の下面又は該実装ヘッド１４に保持されている吸着ノズル１５又は該吸着ノズル１５に吸着されている部品）が、先に廃棄した背の高い部品１２と干渉してしまう可能性がある。

また、１つの実装ヘッドでも、その実装ヘッドに保持された１本又は複数本の吸着ノズルに背の高い部品と背の低い部品を選択して吸着可能な部品実装機では、部品廃棄トレイに背の高い部品と背の低い部品を廃棄する場合に、先に廃棄した背の高い部品の隣に背の低い部品を間隔を詰めて廃棄しようとすると、その廃棄動作のために下降する実装ヘッド（例えば実装ヘッドの下面又は該実装ヘッドに保持されている吸着ノズル又は該吸着ノズルに吸着されている部品）が、先に廃棄した背の高い部品と干渉してしまう可能性がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、吸着ノズルに吸着した部品を部品廃棄トレイに廃棄する場合に、廃棄動作のために下降する実装ヘッドが部品廃棄トレイに先に廃棄した部品と干渉することを防止できると共に、１つの部品廃棄トレイに背の高い部品と背の低い部品をスペース効率良く廃棄することができる部品実装機を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、吸着ノズルに吸着した部品が実装不可と判定された場合に当該部品を回路基板に実装せずに１つの部品廃棄トレイに廃棄する部品実装機において、廃棄する部品の高さ寸法の情報を取得し、当該部品の高さ寸法に応じて前記部品廃棄トレイの部品廃棄エリアを区分して、当該１つの部品廃棄トレイの部品廃棄エリア毎に異なる高さ寸法の部品を載置して廃棄する制御手段を備えた構成としたものである。この構成では、廃棄する部品の高さ寸法に応じて１つの部品廃棄トレイの部品廃棄エリアを区分して部品を廃棄するため、部品廃棄トレイに先に廃棄した部品とその隣に廃棄する部品との高さ寸法の差を小さくすることが可能となり、廃棄動作のために下降する実装ヘッド（例えば実装ヘッドの下面又は該実装ヘッドに保持されている吸着ノズル又は該吸着ノズルに吸着されている部品）が、部品廃棄トレイに先に廃棄した部品と干渉することを防止できると共に、１つの部品廃棄トレイに背の高い部品と背の低い部品をスペース効率良く載置して廃棄することができる。

この場合、廃棄する部品の高さ寸法の情報の取得方法は、例えば、廃棄する部品を側方からカメラで撮像して画像処理により部品の高さ寸法の情報を取得するようにしても良いし、或は、請求項２のように、部品の高さ寸法の情報を、予め部品データに含めて記憶手段に記憶しておくようしても良い。このようにすれば、記憶手段に記憶された部品データから、廃棄する部品の高さ寸法の情報を簡単に取得することができる。

本発明は、１つの実装ヘッドに保持された１本又は複数本の吸着ノズルに背の高い部品と背の低い部品を選択して吸着可能な部品実装機に適用しても良いし、或は、複数の実装ヘッドを備えた部品実装機に適用しても良い。

本発明を複数の実装ヘッドを備えた部品実装機に適用する場合は、請求項３のように、廃棄する部品を吸着した吸着ノズルが保持された実装ヘッドの種類毎に１つの部品廃棄トレイの部品廃棄エリアを区分して、当該１つの部品廃棄トレイの部品廃棄エリア毎に異なる実装ヘッドの吸着ノズルに吸着した部品を載置して廃棄する制御手段を備えた構成としても良い。一般に、複数の実装ヘッドを備えた部品実装機では、実装ヘッドの種類毎に吸着可能な部品の高さ寸法が決められており、同一の実装ヘッドであれば、それに保持される吸着ノズルが複数本であっても、吸着可能な部品の高さ寸法の差が小さくなっているため、同一の実装ヘッドであれば、いずれの吸着ノズルに吸着した部品を廃棄する場合でも、先に廃棄した部品と実装ヘッドとの干渉の問題はほとんど発生しないと考えられる。従って、実装ヘッドの種類毎に１つの部品廃棄トレイの部品廃棄エリアを区分して部品を廃棄するようにすれば、廃棄動作のために下降する実装ヘッドが、部品廃棄トレイに先に廃棄した部品と干渉することを防止できると共に、１つの部品廃棄トレイに背の高い部品と背の低い部品をスペース効率良く載置して廃棄することができる。この場合、廃棄する部品を吸着した吸着ノズルが保持された実装ヘッドの情報が廃棄する部品の高さ寸法の代用情報として用いられる。

また、請求項４のように、部品廃棄トレイに区分された複数の部品廃棄エリアのいずれかに部品を廃棄する場合に、部品を廃棄する部品廃棄エリアのうち、隣接する部品廃棄エリアから遠い方の端から部品を詰めて廃棄するようにしても良い。部品廃棄エリアの境界付近に背の低い部品を廃棄する場合に、隣接する部品廃棄エリアの境界付近に背の高い部品が廃棄されていると、廃棄動作のために下降する実装ヘッドが隣接する部品廃棄エリアの境界付近に先に廃棄した背の高い部品と干渉する可能性がある。従って、部品を廃棄する部品廃棄エリアのうち、隣接する部品廃棄エリアから遠い方の端から部品を詰めて廃棄するようにすれば、隣接する２つの部品廃棄エリアに跨がる実装ヘッドと部品との干渉の問題を回避することができる。

更に、請求項５のように、部品廃棄エリア間の実装ヘッドの幅に応じた所定幅以内のエリアには部品を廃棄しないようにしても良い。このようにすれば、部品廃棄エリアの境界付近に干渉防止エリアを設けることができ、隣接する２つの部品廃棄エリアに跨がる実装ヘッドと部品との干渉をより確実に防止することができる。

図１は本発明の実施例１，２で使用する部品実装機の制御系の概略構成を示すブロック図である。 図２は部品廃棄トレイの各部品廃棄エリアの位置と部品の廃棄位置との関係を説明する平面図である。 図３は部品廃棄トレイの各部品廃棄エリアの部品廃棄順序を説明する正面図である。 図４は実施例１の部品廃棄動作制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 図５は実施例２の部品廃棄動作制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 図６は部品廃棄トレイに先に廃棄した背の高い部品と実装ヘッドとが干渉する一例を説明する図である。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した２つの実施例１，２を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図４に基づいて説明する。
図１に示すように、部品実装機には、１台又は複数台のリボルバ型ヘッド２１と、１台又は複数台のシングルヘッド２２と、各ヘッド２１，２２の吸着ノズル（図示せず）に吸着した部品を撮像するパーツカメラ２３と、回路基板表面の基準位置マークを撮像するマークカメラ２４と、部品を供給するフィーダ２５と、制御プログラムや部品データ等の各種データを記憶する記憶装置２６（記憶手段）等が設けられている。

リボルバ型ヘッド２１は、複数本の吸着ノズルを円周方向に所定ピッチで配列した回転型の実装ヘッドであり、各吸着ノズルには、背の低い小型部品（低背型部品Ａ）が吸着される。一方、シングルヘッド２２は、背の高い大型部品（高背型部品Ｂ）を吸着する吸着ノズルを１本のみ備えた実装ヘッドである。リボルバ型ヘッド２１やシングルヘッド２２は、生産に使用する部品の種類に応じて他の実装ヘッドに付け替え可能（リボルバ型ヘッドとシングルヘッドのいずれにも付け替え可能）となっている。

部品実装機の制御装置２７（制御手段）は、フィーダ２５により供給される部品をリボルバ型ヘッド２１又はシングルヘッド２２の吸着ノズルで吸着し、当該部品をパーツカメラ２３で撮像して、その画像処理結果に基づいて、当該部品の品種、吸着姿勢等を判定し、その結果、何等かの異常（エラー）が検出されて実装不可と判定されれば、当該部品を回路基板に実装せずに、部品実装機の所定位置に設置された１つの部品廃棄トレイ２８（図２、図３参照）に載置して廃棄し、一方、異常（エラー）が検出されなければ、当該部品を回路基板に実装する。

本実施例１では、図２及び図３に示すように、部品の高さ寸法に応じて１つの部品廃棄トレイ２８のエリアが２つの部品廃棄エリアに区分されて、その一方の部品廃棄エリアを、リボルバ型ヘッド２１の吸着ノズルに吸着した背の低い小型部品（低背型部品Ａ）を載置して廃棄する低背型部品廃棄エリアとし、他方の部品廃棄エリアを、シングルヘッド２２の吸着ノズルに吸着した背の高い大型部品（高背型部品Ｂ）を載置して廃棄する高背型部品廃棄エリアとしている。更に、低背型部品廃棄エリアと高背型部品廃棄エリアとの間には、各ヘッド２１，２２の幅に応じた所定幅の干渉防止エリアが設けられ、この干渉防止エリアには、部品を廃棄しないようにしている。更に、本実施例１では、一方の部品廃棄エリアに部品を廃棄する場合に、他方の部品廃棄エリアから遠い方の端から部品を詰めて廃棄するようにしている。

一般に、複数の実装ヘッドを備えた部品実装機では、実装ヘッドの種類毎に吸着可能な部品の高さ寸法が決められており、同一の実装ヘッドであれば、それに保持される吸着ノズルが複数本であっても、吸着可能な部品の高さ寸法の差が小さくなっているため、同一の実装ヘッドであれば、いずれの吸着ノズルに吸着した部品を廃棄する場合でも、先に廃棄した部品と実装ヘッドとの干渉の問題はほとんど発生しないと考えられる。

この点を考慮して、本実施例１では、廃棄する部品を吸着した吸着ノズルが保持された実装ヘッドの情報を、廃棄する部品の高さ寸法の代用情報として用い、実装ヘッドの種類毎に部品廃棄トレイ２８の部品廃棄エリアを区分して部品を廃棄するようにしている。

以上のように構成した部品実装機の制御装置２７は、部品実装作業中に各ヘッド２１，２２の吸着ノズルに吸着した部品の画像処理を行う毎に、図４の部品廃棄動作制御プログラムを実行して、画像処理結果に基づいて実装不可と判定された部品を次のようにして部品廃棄トレイ２８に廃棄する。

本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、吸着ノズルに吸着した部品が廃棄する部品（実装不可と判定された部品）であるか否かを判定し、廃棄する部品と判定されなければ、そのまま本プログラムを終了する。

一方、上記ステップ１０１で、廃棄する部品と判定されれば、ステップ１０２に進み、廃棄する部品を吸着した実装ヘッドがリボルバ型ヘッド２１であるか否かを判定し、リボルバ型ヘッド２１であると判定されれば、ステップ１０３に進み、部品を廃棄する部品廃棄エリアとして低背型部品廃棄エリアを選択する。これは、リボルバ型ヘッド２１に吸着される部品は、背の低い小型部品（低背型部品Ａ）であることを考慮したものである。

これに対して、上記ステップ１０２で「Ｎｏ」と判定されれば、廃棄する部品を吸着した実装ヘッドがシングルヘッド２２と判断して、ステップ１０４に進み、部品を廃棄する部品廃棄エリアとして高背型部品廃棄エリアを選択する。これは、シングルヘッド２２に吸着される部品は、背の高い大型部品（高背型部品Ｂ）であることを考慮したものである。

この後、ステップ１０５に進み、上記ステップ１０３又は１０４で選択した部品廃棄エリアに部品を廃棄する。この際、一方の部品廃棄トレイに部品を廃棄する場合に、他方の部品廃棄エリアから遠い方の端から部品を詰めて廃棄する。

但し、本実施例１では、低背型部品廃棄エリアと高背型部品廃棄エリアとの間に、実装ヘッド２１，２２の幅に応じた所定幅の干渉防止エリアを設け、この干渉防止エリアには、部品を廃棄しないようにしているため、２つの部品廃棄エリアに同じ方の端から部品を詰めて廃棄するようにしても良く、この場合でも、２つの部品廃棄エリアに跨がる実装ヘッドと部品との干渉の問題は発生しない。

尚、２つの部品廃棄エリアのいずれか一方が廃棄した部品で満杯になった場合には、干渉防止エリアを部品の廃棄スペースが残っている他方の部品廃棄エリア側にずらして、先に満杯になった部品廃棄エリアを拡大して、部品の廃棄スペースが空いている方の部品廃棄エリアを縮小するようにしても良い。

以上説明した本実施例１によれば、廃棄する部品の高さ寸法（実装ヘッドの種類）に応じて部品廃棄トレイ２８の部品廃棄エリアを区分して部品を廃棄するため、部品廃棄トレイ２８に先に廃棄した部品とその隣に廃棄する部品との高さ寸法の差を小さくすることが可能となり、廃棄動作のために下降する実装ヘッド（例えば実装ヘッドの下面又は該実装ヘッドに保持されている吸着ノズル又は該吸着ノズルに吸着されている部品）が部品廃棄トレイ２８に先に廃棄した部品と干渉することを防止できると共に、１つの部品廃棄トレイ２８に背の高い部品と背の低い部品をスペース効率良く廃棄することができる。

しかも、本実施例１では、低背型部品廃棄エリアと高背型部品廃棄エリアとの間に、実装ヘッド２１，２２の幅に応じた所定幅の干渉防止エリアを設け、この干渉防止エリアには、部品を廃棄しないようにしているため、隣接する２つの部品廃棄エリアに跨がる実装ヘッドと部品との干渉を確実に防止することができる。

更に、本実施例１では、一方の部品廃棄トレイに部品を廃棄する場合に、他方の部品廃棄エリアから遠い方の端から部品を詰めて廃棄するようにしたので、隣接する２つの部品廃棄エリアに跨がる実装ヘッドと部品との干渉の問題をより確実に回避することができる。

上記実施例１では、廃棄する部品を吸着した吸着ノズルが保持された実装ヘッドの情報を、廃棄する部品の高さ寸法の代用情報として用い、実装ヘッドの種類毎に１つの部品廃棄トレイ２８の部品廃棄エリアを区分して、当該１つの部品廃棄トレイ２８の部品廃棄エリア毎に異なる実装ヘッドの吸着ノズルに吸着した部品を載置して廃棄するようにしたが、図５に示す本発明の実施例２では、廃棄する部品の高さ寸法のデータを、記憶装置２６に記憶された部品データから取得し、又は、廃棄する部品の高さ寸法を画像処理技術等により実測し、当該部品の高さ寸法に応じて１つの部品廃棄トレイ２８の部品廃棄エリアを区分して、当該１つの部品廃棄トレイ２８の部品廃棄エリア毎に異なる高さ寸法の部品を載置して部品を廃棄するようにしている。

本実施例２の部品廃棄動作の制御は、部品実装機の制御装置２７によって図５の部品廃棄動作制御プログラムに従って次のように実行される。
図５の部品廃棄動作制御プログラムは、部品実装作業中に各ヘッド２１，２２の吸着ノズルに吸着した部品の画像処理を行う毎に実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ２０１で、吸着ノズルに吸着した部品が廃棄する部品（実装不可と判定された部品）であるか否かを判定し、廃棄する部品と判定されなければ、そのまま本プログラムを終了する。

一方、上記ステップ２０１で、廃棄する部品と判定されれば、ステップ２０２に進み、廃棄する部品の高さ寸法のデータを取得する。廃棄する部品の高さ寸法の情報の取得方法は、例えば、予め部品の高さ寸法のデータを部品データに含めて記憶装置２６に記憶しておき、廃棄する部品の高さ寸法のデータを、記憶装置２６に記憶された部品データから取得しても良いし、或は、廃棄する部品を側方からカメラで撮像して画像処理により部品の高さ寸法の情報を取得しても良い。

その後、ステップ２０３に進み、廃棄する部品の高さ寸法をしきい値と比較して、廃棄する部品の高さ寸法がしきい値よりも小さければ、廃棄する部品が低背型部品と判断して、ステップ２０４に進み、部品を廃棄する部品廃棄エリアとして低背型部品廃棄エリアを選択する。これに対して、廃棄する部品の高さ寸法がしきい値以上であれば、廃棄する部品が高背型部品と判断して、ステップ２０５に進み、部品を廃棄する部品廃棄エリアとして高背型部品廃棄エリアを選択する。
この後、ステップ２０６に進み、上記ステップ２０４又は２０５で選択した部品廃棄エリアに部品を前記実施例１と同様の方法で廃棄する。

以上説明した本実施例２でも、前記実施例１と同様の効果を得ることができる。
尚、上記各実施例１，２では、部品の高さ寸法（実装ヘッドの種類）に応じて部品廃棄トレイ２８のエリアを２つの部品廃棄エリアに区分したが、３つ以上の部品廃棄エリアに区分するようにしても良い。

その他、本発明は、実装ヘッドとしてリボルバ型ヘッドやシングルヘッドを備えた部品実装機に限定されず、それ以外の実装ヘッドを備えた部品実装機にも適用して実施でき、また、複数の実装ヘッドを備えた部品実装機に限定されず、１つの実装ヘッドに保持された１本又は複数本の吸着ノズルに背の高い部品と背の低い部品を選択して吸着可能な部品実装機に適用しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

２１…リボルバ型ヘッド（実装ヘッド）、２２…シングルヘッド（実装ヘッド）、２６…記憶装置（記憶手段）、２７…制御装置（制御手段）、２８…部品廃棄トレイ、Ａ…背の低い小型部品（低背型部品）、Ｂ…背の高い大型部品（高背型部品）

Claims (5)

1. 吸着ノズルに吸着した部品が実装不可と判定された場合に当該部品を回路基板に実装せずに１つの部品廃棄トレイに廃棄する部品実装機において、
   廃棄する部品の高さ寸法の情報を取得し、当該部品の高さ寸法に応じて前記１つの部品廃棄トレイの部品廃棄エリアを区分して、当該１つの部品廃棄トレイの部品廃棄エリア毎に異なる高さ寸法の部品を載置して廃棄する制御手段を備えていることを特徴とする部品実装機。
2. 前記部品の高さ寸法の情報は、予め部品データに含めて記憶手段に記憶されていることを特徴とする請求項１に記載の部品実装機。
3. 複数の実装ヘッドを備え、いずれかの実装ヘッドの吸着ノズルに吸着した部品を回路基板に実装せずに１つの部品廃棄トレイに廃棄する部品実装機において、
   廃棄する部品を吸着した吸着ノズルが保持された実装ヘッドの種類毎に前記１つの部品廃棄トレイの部品廃棄エリアを区分して、当該１つの部品廃棄トレイの部品廃棄エリア毎に異なる実装ヘッドの吸着ノズルに吸着した部品を載置して廃棄する制御手段を備えていることを特徴とする部品実装機。
4. 前記制御手段は、前記部品廃棄トレイに区分された複数の部品廃棄エリアのいずれかに部品を廃棄する場合に、部品を廃棄する部品廃棄エリアのうち、隣接する部品廃棄エリアから遠い方の端から部品を詰めて廃棄することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の部品実装機。
5. 前記制御手段は、前記部品廃棄エリア間の実装ヘッドの幅に応じた所定幅以内のエリアには部品を廃棄しないことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の部品実装機。

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