JP5946287B2 - Component mounting device - Google Patents
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Description
本発明は、基板に部品を装着する部品装着装置に関し、より詳細には、装着ヘッドへの非接触給電を行う部品装着装置に関する。 The present invention relates to a component mounting apparatus that mounts a component on a substrate, and more particularly to a component mounting apparatus that performs non-contact power feeding to a mounting head.
多数の部品が実装された基板を生産する設備として、はんだ印刷装置、部品装着装置、リフロー装置、基板検査装置などがあり、これらを基板搬送装置で連結して基板生産ラインを構築する場合が多い。このうち部品装着装置は、部品供給装置から部品を吸着採取して位置決めされた基板に装着する装着ヘッドを備え、装着ヘッドをボールねじ機構などで駆動するのが一般的になっている。したがって、装着ヘッドには、水平二次元方向への移動を行うためのサーボ駆動機構の一部および移動制御回路が搭載されている。また、装着ヘッドには、エアポンプで生成した負圧を利用して部品を吸着採取し基板上に装着する吸着ノズルが設けられ、加えて、吸着ノズルの上下動および回転を行う駆動機構、ならびに吸着ノズルの駆動および吸着動作を制御する回路も搭載されている。さらに、装着ヘッドには、基板上のコードやマークを確認したり、部品や吸着ノズルなどの状態を確認したりするために、カメラが搭載されている。 There are solder printing equipment, component mounting equipment, reflow equipment, board inspection equipment, etc. as equipment for producing a board on which a large number of components are mounted. In many cases, a board production line is constructed by connecting them with a board transport device. . Among these, the component mounting apparatus is generally provided with a mounting head for picking up components from a component supply device and mounting them on a positioned substrate, and the mounting head is generally driven by a ball screw mechanism or the like. Therefore, a part of a servo drive mechanism and a movement control circuit for moving in the horizontal two-dimensional direction are mounted on the mounting head. In addition, the mounting head is provided with a suction nozzle that picks up parts by using negative pressure generated by an air pump and mounts them on the substrate. In addition, a drive mechanism that moves the suction nozzle up and down and rotates, and a suction mechanism A circuit for controlling the nozzle drive and suction operation is also installed. Furthermore, a camera is mounted on the mounting head in order to check codes and marks on the board and to check the status of components and suction nozzles.
移動する装着ヘッドに搭載された上記の各種電気負荷に電力を供給するために、従来技術では変形可能な給電用ケーブルが用いられていた。しかも電気負荷の種類によって電圧が異なり、加えて通信ケーブルが並行して用いられる場合も多く、多数本のケーブルが錯綜しないように整形あるいは結束されて用いられていた。したがって、装着ヘッドの移動に際し、ヘッド自重にケーブルの張力が加わって荷搬重量が増加してしまい、移動速度の低下を招いていた。さらに、ケーブルによる給電では、繰り返し変形によって生じる金属疲労で断線するリスクもある。このため、近年では、給電用ケーブルを用いない非接触給電技術を部品装着装置に応用することが検討されており、その一例が特許文献1に開示されている。
In order to supply electric power to the various electric loads mounted on the moving mounting head, a deformable power feeding cable has been used in the prior art. Moreover, the voltage varies depending on the type of electric load, and in addition, communication cables are often used in parallel, and many cables are shaped or bundled so as not to be complicated. Therefore, when the mounting head is moved, the tension of the cable is added to the head's own weight, resulting in an increase in the carrying weight, resulting in a decrease in moving speed. Furthermore, there is a risk of disconnection due to metal fatigue caused by repeated deformation in power supply by a cable. For this reason, in recent years, it has been studied to apply a non-contact power feeding technique that does not use a power feeding cable to a component mounting apparatus, and an example thereof is disclosed in
特許文献1に開示された表面実装機(部品装着装置)は、実装機本体に給電部および実装機側光通信部を備え、フィーダー(部品供給装置)に受電部およびフィーダー側光通信部を備え、非接触給電および非接触通信を可能にしている。詳細には、給電部はフィーダー配列方向に延びる給電線を有し、受電部はピックアップコイルを有しており、電磁誘導方式の非接触給電を行う構成になっている。これにより、電磁誘導による非接触給電を行う場合であっても、電磁誘導ノイズの影響を受けることなく通信制御を行える、と記載されている。
The surface mounting machine (component mounting apparatus) disclosed in
ところで、特許文献1に開示された非接触給電技術は、交換されることは有っても移動することの無いフィーダー(部品供給装置)を対象としているため、移動する装着ヘッドに対しては適用することができない。装着ヘッドは、単に所定のレール上を一次元的に移動するのでなく水平面内を二次元的に移動し、かつ移動ルートは生産する基板の種類に依存して変化するので、これまで非接触給電技術の適用は難しいと考えられていた。
By the way, the non-contact power feeding technique disclosed in
本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたもので、移動する装着ヘッド上の電気負荷に給電するためのケーブルを無くしあるいは減らすことでケーブル張力分の荷搬重量を軽減して移動のスピードアップを可能とし、加えて、金属疲労によるケーブル断線のリスクを低減した部品装着装置を提供することを解決すべき課題とする。 The present invention has been made in view of the problems of the background art described above, and moves by reducing the load weight corresponding to the cable tension by eliminating or reducing the cable for supplying the electric load on the moving mounting head. It is an object to be solved to provide a component mounting apparatus that can reduce the risk of cable breakage due to metal fatigue.
上記課題を解決する請求項1に係る部品装着装置の発明は、基板を搬送経路に沿って部品装着位置に搬入し位置決めし搬出する基板搬送装置と、複数の部品を収容する部品収容装置が複数個脱着可能に取り付けられる部品供給装置と、前記部品供給装置から前記部品を吸着採取して位置決めされた基板に装着する装着ヘッド、および前記装着ヘッドを水平面内の直交2方向に移動させるヘッド駆動機構を有する部品移載装置と、を基台に備える部品装着装置であって、前記装着ヘッドが動作する途中で一時的に停止する一時停止位置に設けられた非接触給電用素子、ならびに前記非接触給電用素子に高周波電力を給電する高周波電源部を前記基台側に有し、前記一時停止位置で前記非接触給電用素子に対向して非接触で高周波電力を受け取る非接触受電用素子、前記非接触受電用素子が受け取った高周波電力を直流電力に変換する電力変換部、ならびに前記直流電力を蓄電して前記装着ヘッドに搭載された電気負荷への給電を可能とする二次電池を前記装着ヘッド側に有して構成された非接触給電機構をさらに備え、前記部品供給装置は、所定のスロット幅を有するフィーダ式部品収容装置が複数個並んで取り付けられ、前記一時停止位置は、前記装着ヘッドがそれぞれのフィーダ式部品収容装置から前記部品を吸着採取するときの複数箇所の吸着位置を含み、前記非接触給電用素子は、前記スロット幅以下の大きさとされ、前記複数箇所の吸着位置に対応して前記スロット幅のピッチで複数個設けられ、前記非接触受電用素子は、前記装着ヘッドがいずれかの吸着位置で一時的に停止したときに複数個の非接触給電用素子の一部にずれなく正対するように複数個設けられている。
The invention of the component mounting apparatus according to
請求項2に係る発明は、請求項1において、前記非接触給電用素子および前記非接触受電用素子はそれぞれコイルである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the contactless power feeding element and the contactless power receiving element are coils.
請求項1に係る部品装着装置の発明では、装着ヘッドの一時停止位置で非接触給電用素子から非接触受電用素子への非接触給電を行うことができ、さらに給電された電力を二次電池に蓄電できる。したがって、間欠的に繰り返して非接触給電を行うことで、装着ヘッドに搭載された電気負荷に継続的に給電することができる。これにより、移動する装着ヘッド上の電気負荷に給電するためのケーブルを無くしあるいは減らしてケーブル張力分の荷搬重量を軽減でき、移動のスピードアップが可能になる。加えて、金属疲労によるケーブル断線のリスクが低減される。 In the invention of the component mounting apparatus according to the first aspect, the contactless power feeding from the contactless power feeding element to the contactless power receiving element can be performed at the temporary stop position of the mounting head, and the fed power is further transferred to the secondary battery. Can be stored. Therefore, it is possible to continuously supply power to the electrical load mounted on the mounting head by performing contactless power supply repeatedly and intermittently. This eliminates or reduces the cable for supplying the electric load on the moving mounting head to reduce the load weight corresponding to the cable tension, thereby increasing the speed of movement. In addition, the risk of cable breakage due to metal fatigue is reduced.
さらに、装着ヘッドの一時停止位置として吸着位置を含む。吸着位置は、装着ヘッドが確実に一時停止するとともに一時停止時間も比較的長いので、確実に非接触給電を行うことができる。 Further comprising an adsorption position and a stop point of the mounting head. Adsorption position, since relatively longer pause with the mounting head is reliably pause, can be reliably non-contact power supply.
さらに、複数個のフィーダ式部品収容装置が取り付けられた部品供給装置の吸着位置で、複数個の非接触受電用素子と複数個の非接触給電用素子とがずれなく正対する。したがって、効率よく非接触給電を行うことができる。 Further, the plurality of non-contact power receiving elements and the plurality of non-contact power feeding elements face each other without deviation at the suction position of the component supply device to which the plurality of feeder-type component housing devices are attached. Therefore, non-contact power feeding can be performed efficiently.
請求項2に係る発明では、非接触給電用素子および非接触受電用素子はそれぞれコイルとされている。これにより、狭隘な一時停止位置で電磁誘導方式により非接触給電を行うことができ、電界結合方式などの他の非接触給電方式と比較して格段に多くの電力を給電できる。
In the invention according to
本発明の第1実施形態の部品装着装置1について、図1〜図6を参考にして説明する。図1は、本発明を実施できる部品装着装置9の構成例を説明する斜視図である。図1には共通ベース90上に並設された2台の部品装着装置9が示されており、各部品装着装置9は、基板搬送装置91、部品供給装置92、部品移載装置93、部品カメラ94、および図略の制御コンピュータなどが基台99に組み付けられて構成されている(符号は右手前側の部品装着装置9のみに付してある)。
A
基板搬送装置91は、部品装着装置9の長手方向(Y軸方向)の中央付近に配設されている。基板搬送装置91は、第1搬送装置911および第2搬送装置912が並設された、いわゆるダブルコンベアタイプの装置である。第1および第2搬送装置911、912はそれぞれ、基台99上の幅方向(X軸方向)に平行に並設された一対のガイドレール、およびガイドレールにそれぞれ案内され基板Kを載置して搬送する一対のコンベアベルト(図示省略)などにより構成されている。また、第1および第2搬送装置911、912にはそれぞれ、部品実装位置まで搬送された基板Kを基台99側から押し上げて位置決めするクランプ装置(図示省略)が設けられている。
The
部品供給装置92は、部品装着装置9の長手方向の前部(図2の左前側)に設けられている。部品供給装置92は、所定のスロット幅を有する10個のフィーダ式部品収容装置921が着脱可能に並んで取り付けられている。フィーダ数は10個に限定されず、例えば20個、45個、60個などの構成とすることもできる。各フィーダ式部品収容装置921は、フィーダ本体922と、フィーダ本体922の後部(部品装着装置9の前側)に回転可能かつ脱着可能に装着された供給リール923と、フィーダ本体922の先端(部品装着装置9の中央寄り)に設けられた部品供給部924とを備えている。供給リール923は部品を供給する媒体であり、所定個数の部品を一定の間隔で保持したキャリアテープ(図示省略)が巻回されている。このキャリアテープの先端が部品供給部924まで引き出され、キャリアテープごとに異なる部品が供給される。
The
部品移載装置93は、幅方向(X軸方向)および長手方向(Y軸方向)に移動可能ないわゆるXYロボットタイプの装置であり、部品装着装置9の長手方向の後部(図2の右奥側)から前部の部品供給装置92の上方にかけて配設されている。部品移載装置93は、Y軸移動機構931、X軸駆動機構932および装着ヘッド2などにより構成されている。Y軸移動機構931およびX軸駆動機構932は、装着ヘッド2をX軸方向およびY軸方向に独立して駆動する。装着ヘッド2の詳細構造については後述する。
The
部品カメラ94は、部品移載装置93の装着ヘッド2の吸着ノズル251、252が部品を吸着採取した状態を撮像し、撮像データを制御コンピュータに伝送する装置である。部品カメラ94は、部品供給装置92の部品供給部924と第1搬送装置911との間の基台99上に、上方を向くように配設されている。
The
図略の制御コンピュータは、基板搬送装置91、部品供給装置92、部品移載装置93、および部品カメラ94と通信ケーブルによって接続されており、必要な情報を入手して演算および判定を行い、適宜指令を発して各部の動作を制御する。オペレータが制御コンピュータからの情報を確認し、さらには必要な操作や設定を行うために、上部のカバー95の前側上部に表示操作装置96が配設されている。
The control computer (not shown) is connected to the
次に、装着ヘッド2の詳細構造について説明する。図2は、部品移載装置93の装着ヘッド2を横から見た側面図である。装着ヘッド2は、X軸スライダ21、R軸モータ22、インデックス軸体23、ノズルホルダ24、吸着ノズル251、252、θ軸モータ26、図略のZ軸モータや負圧発生機構、制御部などを有している。
Next, the detailed structure of the mounting
X軸スライダ21は上下一対のガイドブロック28を有し、X軸方向(紙面表裏方向)に延在するY軸スライダ2の上下一対のガイドレール27に移動可能に支持されている。また、Y軸スライダ29には図略のX軸サーボモータが固設されており、このX軸サーボモータの出力軸にはX軸方向に延びるボールねじ2Aが取り付けられている。ボールねじ2Aは、図略のボールを介して、X軸スライダ21に固設されたボールナット2Bに螺合されている。これにより、X軸サーボモータが回転すると、ボールねじ2Aが回転してボールナット2Bが螺進し、X軸スライダ21とともに装着ヘッド2の全体がX軸方向に移動する。X軸スライダ21、ガイドレール27、ガイドブロック28、X軸サーボモータ、ボールねじ2A、およびボールナット2BによりX軸駆動機構932が構成されている。また、Y軸スライダ29は、Y軸移動機構931の一部であり、X軸スライダ21および装着ヘッド2をY軸方向(紙面左右方向)に移動させる。
The
X軸スライダ21には、部品を吸着採取する吸着ノズル251、252と、吸着のための負圧発生機構(図略)および移動や回転のための駆動モータ類が搭載されている。詳述すると、X軸スライダ21には、インデックス軸体23が回転可能に軸承されている。インデックス軸体23の上端はR軸モータ22の出力軸に結合され、インデックス軸体23の下側にはノズルホルダ24が回転可能に保持されている。R軸モータ22は、インデックス軸体23およびノズルホルダ24を垂直方向のR軸の周りに回転駆動する。ノズルホルダ24から下向きに複数の吸着ノズル251、252が同心円上に所定間隔で配設され、上下動可能とされている。吸着ノズル251、252は、図中には2個が例示されているが、実際には8個などの多数とされる場合が多い。
The
θ軸モータ26は、回転伝達機構2Cを介して各吸着ノズル251、252を回転駆動する。図略のZ軸モータは、吸着ノズル251、252を上下方向(Z軸方向)に駆動する。図略の負圧発生機構は、エアポンプや電磁弁、圧力スイッチなどで構成され、各吸着ノズル251、252の圧力を個別に制御する。装着ヘッド2内のR軸モータ22、θ軸モータ26、Z軸モータ、および負圧発生機構は、図略の制御部によって制御される。なお、図2中の非接触受電用素子51〜55、受電用電源基板2D、および二次電池8は第1実施形態で搭載される部材であり、従来技術では搭載されていない。
The θ-axis motor 26 rotationally drives the
制御コンピュータから制御部への指令により、部品移載装置93は動作する。部品移載装置93の装着ヘッド2は、まず部品供給装置92の指令されたフィーダ式部品収容装置921に移動し、一時停止して部品を吸着採取する。装着ヘッド2は、次に部品カメラ94に移動して一時停止し、部品カメラ94によって部品吸着状態が撮像される。装着ヘッド2は、三番目に基板K上に移動して部品を装着し、最後に部品供給装置92に戻る。この一連の動作が部品装着サイクルである。フィーダ式部品収容装置921における装着ヘッド2の一時停止位置が吸着位置であり、部品カメラ94の付近における装着ヘッド2の一時停止位置が撮像位置である。また、装着ヘッド2は、動作しない時間帯には基台99上の所定の待機位置で一時停止して待機する。
The
従来技術において、上述した駆動モータ類22、26、負圧発生機構、および制御部などの電気負荷に電力を供給するために、変形可能なフレキシビリティを有する給電用ケーブルが用いられていた。しかも、駆動モータ類、負圧発生機構、および制御部の3区分で電圧が異なる場合が多く、加えて、制御部と制御コンピュータとの間で制御信号を伝送する通信ケーブルを用いる場合も多く、多数本のケーブルが錯綜しないように整形あるいは結束されて用いられていた。 In the prior art, in order to supply electric power to the electric loads such as the drive motors 22 and 26, the negative pressure generating mechanism, and the control unit described above, a power supply cable having deformable flexibility has been used. Moreover, the voltage is often different in the three sections of the drive motors, the negative pressure generating mechanism, and the control unit, and in addition, in many cases, a communication cable that transmits a control signal between the control unit and the control computer is used. A large number of cables were shaped or bundled so as not to be complicated.
次に、このケーブルを無くしあるいは減らした第1実施形態の部品装着装置1について説明する。図3は本発明の第1実施形態の部品装着装置1を模式的に説明する要部の側面図であり、図4は第1実施形態の部品装着装置1を模式的に説明する要部の平面図である。部品装着装置1は、基板搬送装置91、部品供給装置92、部品移載装置93、および部品カメラ94を備えており、これらは図1で説明したものに概ね一致しているので同一の符号を付して説明は省略する。さらに、実施形態の部品装着装置1は、非接触給電機構を備えている。非接触給電機構は、基台99側の非接触給電用素子31および高周波電源部4と、装着ヘッド2側の非接触受電用素子51〜55、電力変換部6、充電制御部7、および二次電池8とで構成されている。
Next, the
非接触給電用素子31は、図略のコアに導体を巻回して形成されたコイルであり、装着ヘッド2の吸着位置に近い基台99側に配設されている。詳述すると、図3および図4に示されるように、部品供給装置92の両端のフィーダ式部品収容装置921の外側の位置にそれぞれ、基台99から中空の給電用支柱36が立設されている。そして、2本の給電用支柱36の上端同士は、中空の給電用梁37で連結されている。給電用梁37は、部品供給装置92の上方を幅方向(X軸方向)に横断している。
The non-contact
給電用梁37の内部には、フィーダ数に等しい10個の非接触給電用素子31が後方に向けて設けられている。非接触給電用素子31の外形は、フィーダ式部品収容装置921のスロット幅dよりもわずかに小さい。各非接触給電用素子31は、各フィーダ式部品収容装置921の真上の位置に、スロット幅dのピッチで配設されている(図4参照)。10個の非接触給電用素子31は、給電用梁37および給電用支柱36の中空内部を通る配線ケーブル311により、基台99内部に設けられた高周波電源部4に並列に接続されている。
Inside the
一方、5個の非接触受電用素子51〜55もコイルであり、装着ヘッド2の前側に前方を向くように、かつ幅方向(X軸方向)にスロット幅dのピッチで列設されている(図4参照)。5個の非接触受電用素子51〜55は互いに並列接続され、一括して電力変換部6に入力されている。電力変換部6の出力側は充電制御部7に入力接続され、充電制御部7の出力側は二次電池8に接続されている。
On the other hand, the five non-contact
さらに、装着ヘッド2側の構成について詳述する。図2において、5個の非接触受電用素子51〜55は、X軸スライダ21の前側(図中の左側)の下方寄りに、前方を向けて配設されている。非接触受電用素子51〜55は、コア57に導体58を巻回して形成されたコイルであり、対向する非接触給電用素子31と特性を揃えて給電効率を高めることが好ましい。X軸スライダ21の前寄りの中間高さには、受電用電源基板2Dが配設されている。受電用電源基板2D上には、電力変換部6および充電制御部7の回路が構成されている。X軸スライダ21の前側上方寄りには、二次電池8が配設されている。
Further, the configuration on the mounting
図4において、装着ヘッド2は吸着位置から離れており、部品を吸着するときには図中の左方に移動する。すると、図3に示されるように、フィーダ式部品収容装置921の部品供給部924の真上の吸着位置に装着ヘッド2が移動して一時停止し、吸着ノズル251が下降して部品を吸着採取する。ここで、装着ヘッド2が吸着位置で一時停止するとき、非接触受電用素子51〜55は、非接触給電用素子31の一部にずれなく正対して接近する。
In FIG. 4, the mounting
例えば、図4の状態から装着ヘッド2が図中の左方に移動して、吸着ノズル251が図中の上から4番目のフィーダ式部品収容装置921から部品を吸着採取するとき、5個の非接触受電用素子51〜55は、上から2番目〜6番目の非接触給電用素子31にずれなく正対して接近する。つまり、5組の非接触受電用素子51〜55および非接触給電用素子31が正対して、電磁誘導方式の非接触給電が可能になる。
For example, when the mounting
また、別の吸着ノズル252で同じ4番目のフィーダ式部品収容装置921から部品を吸着採取するときには、装着ヘッド2は移動せず、吸着ノズル251が上昇し、ノズルホルダ24が回転し、吸着ノズル252が下降する。したがって、この間の非接触給電が可能になる。一方、別の吸着ノズル252で別のフィーダ式部品収容装置921から部品を吸着採取するときには、装着ヘッド2が移動し、移動先の別の吸着位置での非接触給電が可能になる。
Further, when picking up and picking up parts from the same fourth feeder-type
なお、装着ヘッド2が両端のフィーダ式部品収容装置921から部品を吸着採取するときには、2つの非接触受電用素子(51と52、または54と55)が部品供給装置2の幅方向(X軸方向)に外れてしまう。したがって、正対する非接触受電用素子51〜55と非接触給電用素子31の組数は3組に減少する。また、装着ヘッド2が両端から2番目のフィーダ式部品収容装置921から部品を吸着採取するときには、正対する非接触受電用素子51〜55および非接触給電用素子31の組数は4組になる。このように、部品を吸着採取するフィーダ式部品収容装置921の位置に依存して非接触給電の給電量が減少するが、最少でも3組の非接触受電用素子51〜55および非接触給電用素子31による非接触給電を確保できる。
When the mounting
図5は、非接触給電機構の基台99側の電気的構成を模式的に示す回路図である。図示されるように、10個の非接触給電用素子31はそれぞれ、スイッチ32を介して高周波電源部4に並列に接続されている。各スイッチ32は、制御コンピュータからの指令により独立して開閉制御される。高周波電源部4は、非接触給電に好適なMHz帯以上の高い周波数の高周波電圧を出力する。高周波電源部4の出力のオン/オフも制御コンピュータからの指令により制御される。
FIG. 5 is a circuit diagram schematically showing an electrical configuration on the base 99 side of the non-contact power feeding mechanism. As shown in the figure, each of the ten contactless
図6は、非接触給電機構の装着ヘッド2側の電気的構成を模式的に示す回路図である。図示されるように、5個の非接触受電用素子51〜55は互いに並列接続され、一括して電力変換部6に入力されている。電力変換部6は、4個の整流ダイオード61〜64で構成された公知の全波整流回路であり、出力側の平滑用素子は図示省略されている。電力変換部6の出力側は充電制御部7に入力接続されている。充電制御部7は、出力側に接続されている二次電池8の充電状態などを参照して出力電圧および出力電流(充電電圧および充電電流)を制御し、充電動作を適正に保つ。二次電池8には装着ヘッド2に搭載された全てのあるいは一部の電気負荷Lが接続されている。
FIG. 6 is a circuit diagram schematically showing an electrical configuration of the non-contact power feeding mechanism on the mounting
次に、第1実施形態の部品装着装置1の作用について説明する。制御コンピュータは、装着ヘッド2の制御部に指令を発し、部品装着サイクルを順次制御する。ここで、制御コンピュータは、装着ヘッド2が部品供給装置92の特定のフィーダ式部品収容装置921の吸着位置で部品を吸着採取することをスケジュール化して制御する。したがって、制御コンピュータは、装着ヘッド2が吸着位置に到達する直前に、高周波電源部4の出力をオンに制御する。これと同時に、制御コンピュータは、特定のフィーダ式部品収容装置921およびその両側に対応する5個のスイッチ32を閉じ、5個の非接触給電用素子31を選択して高周波電圧を印加する。また、制御コンピュータは、装着ヘッド2が吸着位置から離れた直後に、高周波電源部4の出力をオフに制御する。
Next, the operation of the
これにより、基台99側の5個の非接触給電用素子31から装着ヘッド2側の5個の非接触受電用素子51〜55へと、電磁誘導方式による非接触給電を行うことができる。非接触給電は、装着ヘッド2が吸着位置で一時停止している時間帯だけ継続する。5個の非接触受電用素子51〜55は、電磁誘導により高周波電力を受け取り、同位相の高周波電流を出力する。高周波電流は電力変換部6で直流電力に変換され、充電制御部7を介して二次電池8に蓄電される。したがって、装着ヘッド2が吸着位置で一時停止するたびに間欠的に繰り返して非接触給電を行い、装着ヘッド2に搭載された電気負荷Lに継続的に給電することができる。
Thereby, non-contact electric power feeding by an electromagnetic induction system can be performed from the five non-contact
第1実施形態の部品装着装置1によれば、非接触給電機構により吸着位置で一時停止の時間帯に非接触給電を行って、装着ヘッド2に搭載された電気負荷Lに継続的に給電することができる。ここで、装着ヘッド2に搭載された全ての電気負荷Lに非接触給電する構成では、給電ケーブルを無くすことができる。また、給電可能な電力量の制約や電気負荷Lの電圧の違いなどに起因して一部の電気負荷Lに非接触給電する構成では、給電ケーブルの本数を減らすことができる。さらに、通信ケーブルも無線通信手段などに置き換えることができる。これにより、装着ヘッド2に加わるケーブルの張力を無くしあるいは減らして荷搬重量を軽減でき、装着ヘッド2の移動のスピードアップが可能になる。加えて、金属疲労によるケーブル断線のリスクが低減される。
According to the
さらに、吸着位置で、複数個の非接触受電用素子51〜55と複数個の非接触給電用素子3とがずれなく正対して接近する。また、非接触給電用素子51〜55および非接触受電用素子31はそれぞれコイルとされている。これらの総合的な作用により、狭隘な一時停止位置で電磁誘導方式の非接触給電を行うことができ、電界結合方式や磁界共鳴方式などと比較して格段に多くの電力を給電できる。
Further, at the suction position, the plurality of non-contact
次に、吸着位置に加えて撮像位置で非接触給電を行う第2実施形態の部品装着装置1Aについて、第1実施形態と異なる点を主に説明する。図7は本発明の第2実施形態の部品装着装置1Aを模式的に説明する要部の側面図である。第2実施形態では、撮像位置で非接触給電を行うために、非接触給電用素子33や非接触受電電用素子56などが第1実施形態に追加されている。
Next, regarding the
非接触給電用素子33は、図略のコアに導体を巻回して形成されたコイルであり、装着ヘッド2の撮像位置に近い基台99側に配設されている。詳述すると、図7に示されるように、部品カメラ94の近くの位置に、基台99から中空の給電用支柱38が立設されている。給電用支柱38の上端の内部に、非接触給電用素子33が上方を向くように設けられている。非接触給電用素子33の高さは、部品カメラ94の高さと同程度に設定されている。非接触給電用素子33の構造および電気的特性は、吸着位置に設けた非接触給電用素子31と同一でもよく、異なっていてもよい。非接触給電用素子33は、給電用支柱38の中空内部を通る配線ケーブル331により、図略のスイッチを介して高周波電源部4に並列に接続されている。
The non-contact
一方、非接触受電用素子56も図略のコアに導体を巻回して形成されたコイルであり、装着ヘッド2の下側のY軸スライダ29寄りに下方を向くように設けられている。非接触受電用素子56の構造および電気的特性は、吸着位置用に設けた非接触受電用素子51〜55と同一でもよく、異なっていてもよいが、対向する非接触給電用素子33と特性を揃えて給電効率を高めることが好ましい。非接触受電用素子56は、電力変換部6Aに接続されている。電力変換部6Aの出力側は充電制御部7に入力接続され、充電制御部7の出力側は二次電池8に接続されている。
On the other hand, the non-contact
図7において、装着ヘッド2は部品カメラ94の上方の撮像位置に到達しており、部品カメラ94は吸着ノズル251、252の部品吸着状態を撮像する。ここで、装着ヘッド2が撮像位置で一時停止するとき、非接触受電用素子56は、非接触給電用素子33の真上からずれなく正対するように接近し、電磁誘導方式の非接触給電が可能になる。
In FIG. 7, the mounting
図8は、非接触給電機構の装着ヘッド2側の電気的構成を模式的に示す回路図である。図示されるように、第1実施形態と比較して、電力変換部6Aの全波整流回路の入力側に、入力切替スイッチ65が付加されている。入力切替スイッチ65は、制御部からの指令によって制御され、吸着位置用の5個の非接触受電用素子51〜55と撮像位置用の非接触受電用素子56とを、選択的に切り替える。図8には、撮像位置用の非接触受電用素子56に切り替えられた状態が例示されている。
FIG. 8 is a circuit diagram schematically showing an electrical configuration on the mounting
また、二次電池8には、一部の電気負荷L1と電圧レギュレータ81とが並列接続されている。一部の電気負荷L1には、二次電池8の出力電圧V1がそのまま給電される。電圧レギュレータ81は、二次電池8の出力電圧V1を変換してレギュレータ電圧V2を発生し、電圧が異なる別の電気負荷L2に給電する。なお、複数の電圧レギュレータを設けて、電圧が異なる3区分以上の電気負荷に給電することもできる。あるいは、複数の電圧を出力するマルチ出力タイプの充電制御部、および各電圧に対応する複数の二次電池を設けて、電圧が異なる2区分以上の電気負荷に給電することもできる。
In addition, a part of the electric load L1 and a
次に、第2実施形態の部品装着装置1Aの作用について説明する。制御コンピュータは、装着ヘッド2の制御部に指令を発し、部品装着サイクルを順次制御する。ここで、制御コンピュータは、装着ヘッド2が吸着位置および撮像位置に移動することをスケジュール化して制御する。したがって、制御コンピュータは、装着ヘッド2が吸着位置に到達するときに、吸着位置の5個の非接触給電用素子31を選択して高周波電圧を印加する。同時に、制御コンピュータは、装着ヘッド2上の制御部に指令を発し、電力変換部6Aの入力切替スイッチ65を吸着位置用の5個の非接触受電用素子51〜55側に切り替える。
Next, the operation of the
同様に、制御コンピュータは、装着ヘッド2が撮像位置に到達するときに、撮像位置の非接触給電用素子33を選択して高周波電圧を印加する。同時に、制御コンピュータは、装着ヘッド2上の制御部に指令を発し、電力変換部6Aの入力切替スイッチ65を撮像位置用の非接触受電用素子56側に切り替える。
Similarly, when the mounting
これにより、吸着位置および撮像位置の両方で、電磁誘導方式の非接触給電を行うことができる。第2実施形態の部品装着装置1Aでは、撮像位置における非接触給電の分だけ、第1実施形態よりも給電量が大きくなる。さらに、電圧レギュレータ81を用いることで、電圧V1、V2が異なる2区分の電気負荷L1、L2に継続的に給電することができ、適用範囲が拡がる。
Thereby, the electromagnetic induction type non-contact power feeding can be performed at both the suction position and the imaging position. In the
なお、第1および第2実施形態において、高周波電源部4の出力のオン/オフ制御や、スイッチ32による非接触給電用素子31、33の選択制御は必須ではない。すなわち、装着ヘッド2が動作している時間帯を通して高周波電源部4をオンとし、全ての非接触給電用素子31、33に高周波電圧を印加するようにしてもよい。この態様では、装着ヘッド2が接近した非接触給電用素子31、33で自動的に非接触給電が行われる。これにより、非接触給電用素子31、33の常時の励磁損失が多少増加するが、非接触給電の制御を大幅に簡易化できる。
In the first and second embodiments, the output on / off control of the high frequency
また、装着ヘッド2が動作しない時間帯に待機する待機位置で非接触給電を行うこともできる。この態様では、非接触給電用素子を基台99側の待機位置に新たに設けることが必要になるが、装着ヘッド2側では吸着位置用または撮像位置用の非接触受電用素子51〜55、56を兼用することができる。さらに、第1および第2実施形態で非接触給電用素子31、33および非接触受電用素子51〜56に電磁誘導方式のコイルを用いたが、電界結合方式や磁界共鳴方式などを適用してもよい。本発明は、その他にも様々な応用や変形が可能である。
Further, non-contact power feeding can be performed at a standby position where the mounting
1、1A:部品装着装置
2:リニアモータ装置
21:X軸スライダ 22:R軸モータ 23:インデックス軸体
24:ノズルホルダ 251、252:吸着ノズル
26:θ軸モータ 27:ガイドレール 28:ガイドブロック
29:Y軸スライダ 2A:ボールねじ 2B:ボールナット
2C:回転伝達機構 2D:受電用電源基板
31:非接触給電用素子(吸着位置用) 32:スイッチ
33:非接触給電用素子(撮像位置用)
36:給電用支柱 37:給電用梁 38:給電用支柱
4:高周波電源部
51〜55:非接触受電用素子(吸着位置用)
56:非接触受電用素子(撮像位置用)
6、6A:電力変換部 61〜64:整流ダイオード 65:入力切替スイッチ
7:充電制御部
8:二次電池 81:電圧レギュレータ
9:部品装着装置
90:共通ベース 91:基板搬送装置
92:部品供給装置 921:フィーダ式部品収容装置
93:部品移載装置 94:部品カメラ 95:カバー
96:表示操作装置 99:基台
K:基板 d:スロット幅 L、L1、L2:電気負荷
1, 1A: Component mounting device 2: Linear motor device
21: X-axis slider 22: R-axis motor 23: Index shaft body
24:
26: θ-axis motor 27: Guide rail 28: Guide block
29: Y-
2C: Rotation transmission mechanism 2D: Power receiving power supply board 31: Element for non-contact power feeding (for suction position) 32: Switch 33: Element for non-contact power feeding (for imaging position)
36: Power supply support 37: Power supply beam 38: Power supply support 4: High frequency power supply unit 51-55: Non-contact power receiving element (for suction position)
56: Non-contact power receiving element (for imaging position)
6, 6A: Power conversion unit 61-64: Rectifier diode 65: Input changeover switch 7: Charge control unit 8: Secondary battery 81: Voltage regulator 9: Component mounting device
90: Common base 91: Substrate transfer device
92: Component supply device 921: Feeder-type component storage device
93: Parts transfer device 94: Parts camera 95: Cover
96: Display operation device 99: Base K: Substrate d: Slot width L, L1, L2: Electric load
Claims (2)
前記装着ヘッドが動作する途中で一時的に停止する一時停止位置に設けられた非接触給電用素子、ならびに前記非接触給電用素子に高周波電力を給電する高周波電源部を前記基台側に有し、
前記一時停止位置で前記非接触給電用素子に対向して非接触で高周波電力を受け取る非接触受電用素子、前記非接触受電用素子が受け取った高周波電力を直流電力に変換する電力変換部、ならびに前記直流電力を蓄電して前記装着ヘッドに搭載された電気負荷への給電を可能とする二次電池を前記装着ヘッド側に有して構成された非接触給電機構をさらに備え、
前記部品供給装置は、所定のスロット幅を有するフィーダ式部品収容装置が複数個並んで取り付けられ、
前記一時停止位置は、前記装着ヘッドがそれぞれのフィーダ式部品収容装置から前記部品を吸着採取するときの複数箇所の吸着位置を含み、
前記非接触給電用素子は、前記スロット幅以下の大きさとされ、前記複数箇所の吸着位置に対応して前記スロット幅のピッチで複数個設けられ、
前記非接触受電用素子は、前記装着ヘッドがいずれかの吸着位置で一時的に停止したときに複数個の非接触給電用素子の一部にずれなく正対するように複数個設けられている部品装着装置。 From the component supply device, a substrate conveyance device that carries a substrate into a component mounting position along a conveyance path, positions and unloads the substrate, a component supply device in which a plurality of component accommodation devices that accommodate a plurality of components are detachably attached, and A component mounting apparatus comprising: a mounting head that mounts a component on a substrate that has been picked up and mounted; and a component transfer device that includes a head drive mechanism that moves the mounting head in two orthogonal directions within a horizontal plane. There,
A non-contact power supply element provided at a temporary stop position where the mounting head is temporarily stopped during operation, and a high frequency power supply unit that supplies high frequency power to the non-contact power supply element are provided on the base side. ,
A non-contact power receiving element that receives high-frequency power in a non-contact manner facing the non-contact power feeding element at the temporary stop position, a power conversion unit that converts high-frequency power received by the non-contact power receiving element into DC power, and A non-contact power feeding mechanism configured to have a secondary battery on the mounting head side that stores the DC power and enables power feeding to an electrical load mounted on the mounting head ;
The component supply device is attached with a plurality of feeder-type component storage devices having a predetermined slot width,
The temporary stop position includes a plurality of suction positions when the mounting head picks up and picks up the parts from each feeder-type part storage device,
The non-contact power feeding element has a size equal to or smaller than the slot width, and a plurality of the non-contact power feeding elements are provided at a pitch of the slot width corresponding to the plurality of suction positions.
A plurality of non-contact power receiving elements are provided so as to face each other without misalignment when a plurality of the non-contact power feeding elements are temporarily stopped at any suction position. Mounting device.
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