JP6832450B2 - 演算装置 - Google Patents

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Description

本発明は、保持具に保持されたリード部品のリードを基板の穴に挿入することで、リード部品を基板に装着する作業機による作業時の保持具に保持されたリード部品の離脱位置を演算する演算装置に関する。
基板には、複数の部品が装着されるため、装着対象の部品、つまり、保持具により保持された保持部品の装着作業時に、その保持部品より先に基板に装着されている先付部品への干渉が発生する虞がある。このため、下記特許文献に記載されているように、保持部品の装着作業時における先付部品への干渉が防止される。
特開平9−130095号公報
本発明は、保持部品の装着作業時における先付部品への干渉を好適に防止することを課題とする。
上記課題を解決するために、本明細書は、リードとボディとから構成されるリード部品を保持する保持具を有する保持ヘッドと、前記保持ヘッドを移動させる移動装置とを備え、前記移動装置の作動により、前記保持具に保持された前記リード部品のリードを、基板に形成された穴に挿入することで、前記リード部品を前記基板に装着する作業機による作業時の前記保持具に保持された前記リード部品の離脱位置を演算する演算装置であって、前記演算装置が、前記保持具により保持されたリード部品である保持部品の装着作業時に、前記保持部品のボディが既に基板に装着されている先付部品と干渉することなく、リードを前記穴に挿入可能な当該保持部品の高さを、前記先付部品の寸法と、前記保持部品のリードの寸法と、前記保持具の寸法とに基づいて、前記保持具による保持部品の離脱高さとして演算する演算装置を開示する。
本開示によれば、保持部品の装着作業時に保持部品のボディが先付部品と干渉することなく、リードを基板の穴に挿入可能な保持部品の高さが、先付部品の寸法と、保持部品のリードの寸法と、保持具の寸法とに基づいて、保持具による保持部品の離脱高さとして演算される。そして、保持具が、演算された離脱高さで保持部品を離脱すると、保持部品のボディが基板から離れた状態で、保持部品は自重などにより下降し、リードが基板の穴に挿入される。これにより、保持部品の装着作業時における先付部品への干渉を好適に防止することができる。
部品実装機を示す斜視図である。 部品実装機の部品装着装置を示す斜視図である。 部品保持具を示す側面図である。 部品保持具を示す正面図である。 アーム部の拡大図である。 部品保持具を示す側面図である。 部品保持具を示す図である。 制御装置を示すブロック図である。 リード部品装着時の部品保持具の作動図である。 リード部品装着時の部品保持具の作動図である。 リード部品装着時の部品保持具の作動図である。 リード部品装着時の部品保持具の作動図である。 リード部品装着時の部品保持具の作動図である。
以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。
部品実装機の構成
図1に、部品実装機10を示す。部品実装機10は、回路基材12に対する部品の実装作業を実行するための装置である。部品実装機10は、装置本体20、基材搬送保持装置22、部品装着装置24、マークカメラ26、パーツカメラ28、部品供給装置30、ばら部品供給装置32、制御装置(図8参照)36を備えている。なお、回路基材12として、回路基板、三次元構造の基材等が挙げられ、回路基板として、プリント配線板、プリント回路板等が挙げられる。
装置本体20は、フレーム部40と、そのフレーム部40に上架されたビーム部42とによって構成されている。基材搬送保持装置22は、フレーム部40の前後方向の中央に配設されており、搬送装置50とクランプ装置52とを有している。搬送装置50は、回路基材12を搬送する装置であり、クランプ装置52は、回路基材12を保持する装置である。これにより、基材搬送保持装置22は、回路基材12を搬送するとともに、所定の位置において、回路基材12を固定的に保持する。なお、以下の説明において、回路基材12の搬送方向をX方向と称し、その方向に直角な水平の方向をY方向と称し、鉛直方向をZ方向と称する。つまり、部品実装機10の幅方向は、X方向であり、前後方向は、Y方向である。
部品装着装置24は、ビーム部42に配設されており、2台の作業ヘッド56,58と作業ヘッド移動装置62とを有している。作業ヘッド移動装置62は、X方向移動装置63とY方向移動装置64とZ方向移動装置65とによって構成されている。X方向移動装置63及びY方向移動装置64は、それぞれ、電磁モータ(図8参照)66,68を有している。そして、各電磁モータ66,68の作動により、2台の作業ヘッド56,58が、一体的にフレーム部40上の任意の位置に移動する。また、Z方向移動装置65は、電磁モータ(図8参照)70,72を有しており、各電磁モータ70,72の作動により、スライダ74,76が個別に上下方向に移動する。そして、そのスライダ74,76に作業ヘッド56,58が着脱可能に装着されている。これにより、作業ヘッド56,58は、Z方向移動装置65によって、個別に上下方向に移動する。
また、各作業ヘッド56,58の下端面には、図2に示すように、部品保持具78が取り付けられている。部品保持具78は、リード部品のリード線を保持するものであり、図3乃至図6に示すように、本体部80とアーム部82と開閉装置(図8参照)86とプッシャ88とエアシリンダ(図8参照)89とを含む。ちなみに、図3は、部品保持具78の側面図であり、図4は、部品保持具78の正面図であり、図5は、アーム部82を下からの視点において示す拡大図であり、図6は、リード部品92を保持した状態の部品保持具78の側面図である。
アーム部82は、1対の爪部90と補助プレート91とによって構成されている。1対の爪部90は、本体部80によって搖動可能に保持されており、開閉装置86の作動により、1対の爪部90が搖動しながら、互いの先端部が接近・離間する。1対の爪部90の内側には、保持対象のリード部品92のリード94の線径の応じた大きさの凹部95が形成されている。また、補助プレート91は、1対の爪部90の間に位置しており、1対の爪部90と共に搖動する。つまり、1対の爪部90及び補助プレート91は、図3に示す状態(以下、「解除状態」と記載する場合がある)と図6に示す状態(以下、「把持状態」と記載する場合がある)との間で搖動する。そして、1対の爪部90及び補助プレート91が把持状態に向かって搖動することで、補助プレート91が、リード部品92の1対のリード94の間に侵入し、1対の爪部90が補助プレート91に接近する。この際、リード部品92の1対のリード94の各々が、爪部90の凹部と補助プレート91とによって、両側面から挟持される。これにより、リード部品92は、図6に示すように、リード94の基端部、つまり、リード94の部品本体96に近い側の端部において、アーム部82により保持される。
また、プッシャ88は、本体部80により上下方向に移動可能に保持されており、エアシリンダ89の作動により、昇降する。なお、プッシャ88は、下降した際に、アーム部82により保持されたリード部品92の部品本体96に接触し、リード部品92を下方に向かって押つける。なお、プッシャ88によってリード部品92が下方に向かって押し付けられる際に、アーム部82によるリード94の保持は解除される。つまり、アーム部82が、把持状態から解除状態に向かって揺動され、アーム部82により保持されたリード部品92が離脱する。
なお、部品保持具78は、作業ヘッド56,58に着脱可能とされており、部品保持具78と異なる部品保持部に交換可能とされている。詳しくは、部品実装機10には、ノズルステーション(図示省略)が配設されており、ノズルステーションに、図7に示す部品保持具100が収容されている。そして、ノズルステーションにおいて、作業ヘッド56,58に装着されている部品保持具78と、ノズルステーションに収容されている部品保持具100との交換等が、必要に応じて行われる。
なお、部品保持具100は、本体部102と1対の爪部104とを含む。1対の爪部104は、本体部102の下面から下方に延び出すように配設されており、互いに接近・離間可能にスライドする。これにより、部品保持具100は、1対の爪部104を接近させることで、1対の爪部104によってリード部品92の部品本体96を狭持し、1対の爪部104を離間させることで、リード部品92を離脱する。
また、マークカメラ26は、図2に示すように、下方を向いた状態でスライダ74に取り付けられており、作業ヘッド56とともに、X方向,Y方向およびZ方向に移動させられる。これにより、マークカメラ26は、フレーム部40上の任意の位置を撮像する。また、パーツカメラ28は、図1に示すように、フレーム部40上の基材搬送保持装置22と部品供給装置30との間に、上を向いた状態で配設されている。これにより、パーツカメラ28は、作業ヘッド56,58の部品保持具78等に保持された部品を撮像する。
また、部品供給装置30は、図1に示すように、フレーム部40の前後方向での一方側の端部に配設されている。部品供給装置30は、トレイ型部品供給装置116とフィーダ型部品供給装置(図8参照)118とを有している。トレイ型部品供給装置116は、トレイ上に載置された状態の部品を供給する装置である。フィーダ型部品供給装置118は、テープフィーダ、スティックフィーダ(図示省略)によって部品を供給する装置である。
ばら部品供給装置32は、フレーム部40の前後方向での他方側の端部に配設されている。ばら部品供給装置32は、ばらばらに散在された状態の複数の部品を整列させて、整列させた状態で部品を供給する装置である。つまり、任意の姿勢の複数の部品を、所定の姿勢に整列させて、所定の姿勢の部品を供給する装置である。
制御装置36は、図8に示すように、コントローラ120、複数の駆動回路122、画像処理装置126、制御回路127を備えている。複数の駆動回路122は、上記搬送装置50、クランプ装置52、電磁モータ66,68,70,72、開閉装置86、エアシリンダ89、トレイ型部品供給装置116、フィーダ型部品供給装置118、ばら部品供給装置32に接続されている。コントローラ120は、CPU,ROM,RAM等を備え、コンピュータを主体とするものであり、複数の駆動回路122に接続されている。これにより、基材搬送保持装置22、部品装着装置24等の作動が、コントローラ120によって制御される。
また、コントローラ120は、画像処理装置126にも接続されている。画像処理装置126は、マークカメラ26およびパーツカメラ28によって得られた画像データを処理するものであり、コントローラ120は、画像データから各種情報を取得する。さらに、コントローラ120は、制御回路127に接続されており、その制御回路127は、ばら部品供給装置32に配設されている表示パネル(図1参照)128に接続されている。これにより、コントローラ120の指令に従って、表示パネル128に任意の画像が表示される。なお、コントローラ120は、演算部150を有しており、演算部150は、後に詳しく説明するが、部品実装機10による部品の装着手順を演算する。
部品実装機の作動
部品実装機10では、上述した構成によって、基材搬送保持装置22に保持された回路基材12に対して部品の装着作業が行われる。部品実装機10では、種々の部品を回路基材12に装着することが可能であるが、部品保持具78に保持されたリード部品92を回路基材12に装着する場合について、以下に説明する。
具体的には、回路基材12が、作業位置まで搬送され、その位置において、クランプ装置52によって固定的に保持される。次に、マークカメラ26が、回路基材12の上方に移動し、回路基材12を撮像する。そして、コントローラ120は、その撮像データに基づいて、回路基材12の保持位置等に関する情報を演算する。また、部品供給装置30若しくは、ばら部品供給装置32が、所定の供給位置において、リード部品92を供給する。そして、部品保持具78の装着された作業ヘッド56,58が、部品の供給位置の上方に移動し、部品保持具78によってリード部品92が保持される。
次に、部品保持具78によってリード部品92が保持されると、部品保持具78がパーツカメラ28の上に移動し、部品保持具78により保持されたリード部品92が、パーツカメラ28によって撮像される。そして、コントローラ120は、その撮像データに基づいて、リード部品92のリード94の先端のXY方向における位置座標を演算する。
続いて、回路基材12に形成された貫通孔(図9参照)130のXY方向における位置座標と、リード94の先端のXY方向における位置座標とが一致するように、作業ヘッド移動装置62の作動が制御される。これにより、リード部品92を保持する部品保持具78が、回路基材12に形成された貫通孔130の上方に移動し、その貫通孔130と、リード94の先端とが上下方向において一致する。
続いて、作業ヘッド移動装置62の作動が制御され、リード部品92を保持する部品保持具78が下降される。これにより、図9に示すように、リード部品92のリード94の先端が、貫通孔130に挿入される。なお、部品保持具78は、回路基材12の上面と部品保持具78のアーム部82の下端との間の距離が設定距離X1となる位置まで、下降し、停止する。次に、エアシリンダ89の作動により、プッシャ88が下降され、そのプッシャ88が、図10に示すように、リード部品92の部品本体96の上面に当接することで、リード部品92が回路基材12に向かって押し付けられる。
この際、アーム部82は、把持状態から解除状態に向かって揺動され、アーム部82によるリード部品92のリード94の把持が解除される。これにより、アーム部82による把持が解除されたリード部品92が、プッシャ88によって回路基材12に向かって押し付けられることで、部品本体96の下面が回路基材12の上面に接触するまで、リード94が貫通孔130に挿入される。このようにして、部品実装機10では、部品保持具78に把持されたリード部品92が、リード94を貫通孔130に挿入させた状態で、回路基材12に装着される。
演算部による装着手順の演算
部品実装機10では、上述した手順に従って、装着作業が実行されるが、回路基板には、複数の部品が装着されるため、回路基板に先に装着された部品(以下、「先付部品」と記載する)と、装着作業時に部品保持具78によって保持されているリード部品(以下、「保持部品」と記載する)92とが干渉する虞がある。
具体的には、図11に示すように、保持部品92の装着作業の前に、その保持部品92の装着予定位置、つまり、保持部品92のリード94の挿入が予定されている貫通孔130の近傍に、先付部品140が既に装着されている場合がある。このような場合に、保持部品92のリード94を貫通孔130に挿入するべく、部品保持具78を、回路基材12の上面と部品保持具78のアーム部82の下端との間の距離が設定距離X1となる位置まで下降させると、部品保持具78と先付部品140とが当接する虞がある。そこで、先付部品140の高さ寸法などを考慮し、装着作業時における部品保持具78の下降位置が演算され、演算された数値に従って、作業ヘッド移動装置62の作動が制御され、部品保持具78と先付部品140との干渉が防止される。
具体的には、コントローラ120が有する演算部150は、回路基材12に装着される全ての部品の各々の装着予定位置,各部品の寸法,部品保持具78の寸法,回路基材12の寸法などの装着作業に必要な情報(以下、「作業情報」と記載する)を記憶している。そして、演算部150は、作業情報に基づいて、作業時間が短くなるように、部品の装着順を演算する。次に、演算部150は、演算された装着順に従って部品が装着された場合に、装着対象の部品、つまり、保持部品92を保持する部品保持具78を設定距離X1まで下降させると、部品保持具78が先付部品140に干渉するか否かを判断する。ちなみに、部品保持具78が先付部品140に干渉するか否かの判断は、先付部品140の装着位置,保持部品92の装着予定位置,先付部品140の寸法,部品保持具78の寸法等に基づいて判断される。そして、部品保持具78が先付部品140に干渉すると判断された場合に、演算部150は、部品保持具78が先付部品140に干渉しないように、保持部品92の部品本体96が回路基材12から離れた状態でリード94を貫通孔130に挿入可能な保持部品92の高さを演算する。
具体的には、例えば、図12に示すように、先付部品140の高さ寸法がhであり、所定のクリアランスSを考慮した場合に、保持部品92を保持する部品保持具78をX2(=h+S)まで下降させても、部品保持具78は先付部品140に干渉しない。ただし、部品保持具78をX2(=h+S)まで下降させた際に、保持部品92のリード94の先端が貫通孔130に挿入可能な高さまで下降している必要がある。
なお、貫通孔130に挿入可能な高さとは、部品保持具78が保持している保持部品92を離脱した場合に、保持部品92の自重、若しくは、プッシャ88の押し込みにより、リード94が貫通孔130に挿入される高さである。具体的には、例えば、部品保持具78に保持された保持部品92のリード94の先端が、回路基材12の上面より下方に位置する高さである。また、例えば、部品保持具78に保持された保持部品92のリード94の先端が、回路基材12の上面と下面との間に位置する高さである。また、例えば、部品保持具78に保持された保持部品92のリード94の先端が、回路基材12の上面より僅か(例えば、1mm程度)に上方に位置する高さである。ちなみに、本明細書では、貫通孔130に挿入可能な高さとは、部品保持具78に保持された保持部品92のリード94の先端が、回路基材12の上面より下方に位置する高さである。
また、リード94の長さ寸法をLとし、リード94の上端、つまり、部品本体96側の端から、リード94を把持するアーム部82の下端までの距離をKとした場合に、アーム部82の下端から延び出すリード94の長さ寸法(以下、「延出寸法」と記載する)Nは、(L−K)となる。そして、この延出寸法N(=L−K)がX2(=h+S)より長い場合に、図12に示すように、部品保持具78をX2(=h+S)まで下降させた際に、保持部品92のリード94の先端が、回路基材12の上面より下方に位置する。
そして、保持部品92のリード94の先端が、回路基材12の上面より下方に位置している状態において、部品保持具78が保持している保持部品92を離脱した場合に、保持部品92の自重、若しくは、プッシャ88の押し込みにより、リード94が貫通孔130に挿入される。このようなことに鑑みて、延出寸法N(=L−K)がX2(=h+S)より長い場合に、部品保持具78の下降位置X2が(h+S)に設定される。つまり、部品保持具78が先付部品140に干渉しないように、保持部品92の部品本体96が回路基材12から離れた状態でリード94を貫通孔130に挿入可能な保持部品92の高さが、部品保持具78の下降位置X2(=h+S)として設定される。そして、設定された下降位置X2に基づいて、作業ヘッド移動装置62の作動が制御されることで、装着作業時における部品保持具78と先付部品140との干渉を防止することが可能となる。
また、延出寸法N(=L−K)がX2(=h+S)以下である場合には、図13に示すように、部品保持具78をX2(=h+S)まで下降させた際に、保持部品92のリード94の先端は、回路基材12の上面より上方に位置する。この際、部品保持具78が保持している保持部品92を離脱した場合に、保持部品92の自重、若しくは、プッシャ88の押し込みにより、リード94を貫通孔130に適切に挿入できない虞がある。このため、演算部150は、延出寸法N(=L−K)がX2(=h+S)以下である場合に、部品保持具78に保持された保持部品92の装着作業時において、部品保持具78と先付部品140との干渉を回避できないと判断する。
この際、部品保持具78と先付部品140との干渉を回避できないと判断されると、演算部150は、部品保持具100により保持部品92が保持された場合において、部品保持具100と先付部品140との干渉の可否を判断する。そして、部品保持具100と先付部品140とが干渉する場合に、演算部150は、先付部品140の高さ寸法などに基づいて、装着作業時における部品保持具100の下降位置X2を演算する。なお、部品保持具100の下降位置の演算手法は、上述した部品保持具78の下降位置X2の演算手法と似ているため説明を省略する。ただし、部品保持具100の下降位置の演算時における部品保持具100の下降位置X2は、図7に示すように、部品保持具100の下端と回路基材12の上面との間の距離である。また、延出寸法Nは、保持部品92の爪部104の下端により把持された箇所と、リード94の先端との間の距離である。
そして、演算部150において、装着作業時における部品保持具100と先付部品140との干渉を防止することができると判断された場合に、保持部品92を保持する保持具として、部品保持具100が設定されるとともに、その部品保持具100の下降位置X2が設定される。そして、部品実装機10において、作業ヘッド56,58に装着されている部品保持具78が、部品保持具100に交換され、設定された下降位置X2に基づいて、作業ヘッド移動装置62の作動が制御されることで、装着作業時における部品保持具100と先付部品140との干渉を防止することが可能となる。
一方、演算部150において、装着作業時における部品保持具100と先付部品140との干渉を防止することができないと判断された場合において、部品保持具78と部品保持具100との何れを用いても、先付部品140への干渉を回避することができない。このため、このような場合に、表示パネル128にエラー画面が表示される。これにより、作業者は、部品保持具78と部品保持具100との何れを用いても、先付部品140への干渉を回避することができないことを認識する。そして、その保持部品92は、部品実装機10による装着作業完了後などに、作業者により回路基材12に装着される。
なお、部品実装機10は、作業機の一例である。回路基材12は、基板の一例である。作業ヘッド56,58は、保持ヘッドの一例である。作業ヘッド移動装置62は、移動装置の一例である。部品保持具78は、保持具の一例である。リード部品92は、リード部品及び保持部品の一例である。リード94は、リードの一例である。部品本体96は、ボディの一例である。部品保持具100は、保持具の一例である。貫通孔130は、穴の一例である。先付部品140は、先付部品の一例である。演算部150は、演算装置の一例である。
また、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。具体的には、例えば、上記実施例では、保持具として、部品保持具78,100等のチャックが採用されているが、吸着ノズル等を採用することが可能である。
また、上記実施例では、部品保持具78の下降位置X2などが演算される際に、先付部品140の寸法,リード94の長さ寸法,部品保持具78によるリード94の把持位置などが用いられているが、回路基材12の厚さ寸法,プッシャのストローク量などを用いることも可能である。
また、上記実施例では、演算部150が、制御装置36のコントローラ120の一部を構成しているが、別の制御装置を構成するものであってもよい。つまり、部品実装機10から独立した制御装置内に演算部150が構成されていてもよい。
10:部品実装機(作業機) 12:回路基材(基板) 56:作業ヘッド(保持ヘッド) 58:作業ヘッド(保持ヘッド) 62:作業ヘッド移動装置(移動装置) 78:部品保持具(保持具) 92:リード部品(保持部品) 94:リード 96:部品本体(ボディ) 100:部品保持具(保持具) 130:貫通孔(穴) 140:先付部品 150:演算部(演算装置)

Claims (5)

  1. リードとボディとから構成されるリード部品を保持する保持具を有する保持ヘッドと、前記保持ヘッドを移動させる移動装置とを備え、前記移動装置の作動により、前記保持具に保持された前記リード部品のリードを、基板に形成された穴に挿入することで、前記リード部品を前記基板に装着する作業機による作業時の前記保持具に保持された前記リード部品の離脱位置を演算する演算装置であって、
    前記演算装置が、
    前記保持具により保持されたリード部品である保持部品の装着作業時に、前記保持部品のボディが既に基板に装着されている先付部品と干渉することなく、リードを前記穴に挿入可能な当該保持部品の高さを、前記先付部品の寸法と、前記保持部品のリードの寸法と、前記保持具の寸法とに基づいて、前記保持具による保持部品の離脱高さとして演算する演算装置。
  2. 前記演算装置が、
    前記保持部品の装着作業時に、前記保持部品のボディが前記先付部品と干渉することなく、リードの先端が前記穴に挿入された状態の前記保持部品の高さを、前記先付部品の寸法と、前記保持部品のリードの寸法と、前記保持具の寸法とに基づいて、前記保持具による保持部品の離脱高さとして演算する請求項1に記載の演算装置。
  3. 前記演算装置が、
    前記保持部品の装着作業時に、前記保持部品を保持する保持具が前記先付部品に干渉することなく、リードを前記穴に挿入可能な当該保持部品の高さを、前記先付部品の寸法と、前記保持部品のリードの寸法と、前記保持具の寸法とに基づいて、前記保持具による保持部品の離脱高さとして演算する請求項1または請求項2に記載の演算装置。
  4. 前記演算装置が、
    第1の保持具による保持部品の離脱高さを演算しても、前記第1の保持具の前記先付部品への干渉を回避できない場合に、第2の保持具による保持部品の離脱高さを演算する請求項3に記載の演算装置。
  5. 前記演算装置が、
    前記保持部品を保持可能な1以上の保持具の各々による保持部品の離脱高さを演算しても、前記1以上の保持具の各々の前記先付部品への干渉を回避できない場合に、エラーを報知する請求項3または請求項4に記載の演算装置。
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