JPWO2014049688A1 - 部品装着機および部品保持デバイス昇降制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施例である部品装着機10を、図1および図2に示す。図1は、部品装着機10の斜視図であり、図2は、部品装着機10の側面図である。なお、基板に部品を装着する作業は、複数の種類の部品を基板に装着するために、複数の部品装着機10が配置される。図1には、それら複数の部品装着機10のうちの2つのものを示し、そのうちの1つのものは、外装パネルを外した状態のものを示している。部品装着機10は、ベース20と、ベース20に固定的に設けられたフレームとしてのビーム22と、ベースに配設された搬送装置である基板コンベア装置24と、当該部品装着機10の正面側においてベース20に交換可能に取り付けられた複数の部品フィーダ26と、基板コンベア装置24と複数の部品フィーダ26との間においてベース20に固定された部品カメラ28と、複数の部品フィーダ26のいずれかから供給される部品を保持してその部品を基板Sに装着するために離脱させる部品装着ヘッド30と、ビーム22に配設されて部品装着ヘッド30を移動させるヘッド移動装置32とを含んで構成されている。なお、以下の説明において、基板コンベア装置24によって基材が搬送される方向を左右方向(X方向)と、水平面上においてその左右方向に直角な方向を前後方向(Y方向)と、それら左右方向および前後方向に直角な方向を上下方向(Z方向)と称することとする。
本実施例の部品装着機10による部品装着作業について説明すれば、まず、基板コンベア装置24によって、作業に供される基板Sが、上流側から搬入され、所定の作業位置にて固定される。次いで、基板カメラ62がヘッド移動装置32によって移動させられ、基板Sの上面に付された基準マークが撮像される。その撮像によって得られた撮像データに基づき、装着位置の基準となる座標系が決定される。次に、レーザーセンサ64がヘッド移動装置32によって移動させられ、基板S上に設定された複数の測点の高さの計測が行われる。後に詳しく説明するが、それらの測定結果に基づいて、基板Sにおける部品装着位置の高さが求められる。
本実施例の部品装着機10は、部品保持デバイスである吸着ノズル70の上下方向の移動を制御する方法に特徴を有するものである。簡単に言えば、本実施例の部品装着機10においては、稼動に伴う発熱に起因して、部品装着ヘッド30とベース20との上下方向の相対距離が変化してしまうことがあるため、それにに対処するように、吸着ノズル70の昇降が制御されるようになっている。以下に、本部品装着機10における吸着ノズル70の昇降制御方法について詳しく説明する。
本実施例の部品装着機10は、稼動を開始した際に、高さセンサとしてのレーザーセンサ64の初期化が行われる。図2に示すように、1対のコンベア40のうちのベース20に固定されたものに隣接して、基準ブロック80が設けられている。レーザーセンサ64は、その基準ブロック80の高さを基準高H0として、その基準ブロック80と測点との上下方向の差に基づいて、測点の高さを求めるようになっている。なお、基準ブロック80は、基板コンベア装置24の基板固定装置52によって、基板Sが固定された時のその基板Sの高さと同じ高さとされている。
次いで、レーザーセンサ64によって、ベース20上に配置された12個の測点90のの各々の測定が行われる。これら12個の測点90は、基準ブロック80と同じ高さで、図4に示すように、ベース20の全体に拡がるように配置されている。詳しく言えば、測点90は、ベース20の部品フィーダ26が取り付けられる正面側に、左右方向に並んで3つが配置されるとともに、当該部品装着機10の後端側に、左右方向に並んで3つが配置されている。また、1対のコンベア40の各々の鍔部50の上面側に、それぞれ、左右方向に並んで3つずつ配置されている。なお、この12個の測点90を測定する工程である複測点測定工程は、前回測定が行われた時から設定時間Tを経過すると、その時点での作業中の基板に対する作業が完了した後に行われ、本部品装着機10が稼動している間、繰り返し行われるようになっている。
本部品装着機10においては、基板コンベア装置24によって基板Sが搬入されて所定の作業位置に固定されると、レーザーセンサ64がヘッド移動装置32によって移動させられ、基板S上に設定された3つの測点100の高さの計測が行われる。それら3つの測点100は、図5に示すように、基板Sの前後方向(Y方向)の中央に並び、基板Sの左端,右端,それら左右の端の中央とされている。なお、この基板高測定行程は、後に説明する、基板Sにおける部品装着位置の高さを求めるためのものである。
先にも述べたように、本部品装着機10においては、ヘッド移動装置32によって部品フィーダ26と基板Sとの間を部品装着ヘッド30が往復させられ、部品装着ヘッド30による部品の保持・装着が繰り返し行われる。本部品装着機10においては、そのヘッド移動装置32により部品装着ヘッド30を移動させる目標位置が決定される。また、部品フィーダ26により供給される部品を吸着する際、および、基板Sに部品を装着する際に、吸着ノズル70は下降させられる。それらの際には、ノズル昇降機構によって吸着ノズル70の目標となる下降量h*が決定される。ちなみに、その目標下降量h*は、基準高H 0を基準として算出された部品装着ヘッド30の高さからの下降量として算出されるものである。
本実施例の部品装着機10においては、稼動に伴う発熱に起因して、ビーム22に撓みが生じる場合があり、そのビーム22の撓みによって、部品装着ヘッド30は、基準高H 0に対して高さ方向のズレが生じる場合がある。ビーム22に撓みが生じていない場合には、レーザーセンサ64によって計測される12個の測点90の高さは、基準ブロック80の高さ、つまり、基準高H0と一致するはずである。つまり、図6に示すように、測点90の測定値と、基準ブロック80との間に差が生じた場合、その差分が、その測点90の位置でのビーム22の撓み量であると考えることができるのである。そして、本実施例の部品装着機10においては、部品装着ヘッド30がヘッド移動装置32によって移動させられて、XY平面上のどの位置に位置させられている場合であっても、12個の測点90の各々の測定値に基づいて、その部品装着ヘッド30の位置に対応する撓み量を推定することが可能である。換言すれば、本実施例の部品装着機10は、部品装着ヘッド30のXY平面上の位置に応じて、その部品装着ヘッド30の基準高H0に対する高さ方向のズレ量Δhを、推定することが可能とされているのである。
本部品装着機10においては、上述のように決定された吸着ノズル70の目標下降量h *が、部品装着ヘッド30の基準高H0に対する高さ方向のズレ量Δhに基づいて、補正下降量h’が決定される。具体的に言えば、下記の式のように補正され、補正下降量h’が決定される。
h’=h*−Δh
そして、その補正下降量h’に基づいて、ノズル昇降機構が制御されるようになっているのである。
本実施例の部品装着機10は、制御装置120によって制御される。詳しく言えば、制御装置120によって、本部品装着機10が有する基板コンベア装置24,部品フィーダ26,部品カメラ28,部品装着ヘッド30,ヘッド移動装置32等が統括して制御される。そして、その制御装置120は、吸着ノズル70の昇降を上記のように制御するために、種々の機能部を有していると考えることができる。具体的には、図7に示すような機能構成を有していると考えることができる。詳しく説明すれば、制御装置120は、上述の基準高測定工程,複測点測定工程,基板高測定工程,目標昇降量決定工程,ヘッドズレ推定工程,昇降量補正工程の各々の処理を行う機能部として、それぞれ、基準高測定部130,複測点測定部132,基板高測定部134,ヘッドズレ推定部138,保持デバイス移動量補正部としての昇降量補正部140を有しているのである。
本実施例の部品装着機10は、上述したように、稼動に伴う発熱に起因して生じる部品装着ヘッド30の基準高H0に対する高さ方向のズレ量Δhを推定し、そのズレ量Δhに基づいて、吸着ノズル70の上下方向の移動量を補正するように構成される。したがって、本部品装着機10によれば、ベース20上のどの位置においても、吸着ノズル70の高さを適切な位置に制御することが可能であり、部品フィーダ26における部品吸着時や、部品の基板Sへの装着時に、部品や基板Sに大きな負荷が掛からないようにすることが可能である。
上記実施例の部品装着機10は、部品装着ヘッド30が保持デバイス昇降装置としてのノズル昇降機構を備えるものとされていたが、そのノズル昇降機構に代えて、あるいは、そのノズル昇降機構に加えて、ヘッド移動装置32が保持デバイス昇降装置を有していてもよい。例えば、そのヘッド移動装置32が、部品装着ヘッド30を上下方向に移動させる構成のものとされ、その部品装着ヘッド30の上下方向の移動時に、基準高に対するズレを補正するように構成することも可能である。
64:レーザーセンサ〔高さセンサ〕 70:吸着ノズル〔部品保持デバイス〕 80:基準ブロック 90:測点(ベース上) 100:測点(基板上) 120:制御装置 130:基準高測定部 132:複測点測定部 134:基板高測定部 136:目標昇降量決定部 138:ヘッドズレ推定部 140:昇降量補正部
Claims (6)
- 部品を基板に装着する部品装着機であって
ベースと、
そのベースに固定されたフレームと、
部品を保持・離脱させる部品保持デバイスを有し、その部品を基板に装着させるための部品装着ヘッドと、
前記フレームに配設され、前記部品装着ヘッドを水平面に沿って移動させるヘッド移動装置と、
前記部品保持デバイスを上下方向に移動させる保持デバイス昇降装置と、
前記ヘッド移動装置によって、前記部品装着ヘッドとともに移動させられ、測点の高さを測定するための高さセンサと、
当該部品装着機の制御を司る制御装置と
を備え、
前記制御装置が、
前記ヘッド移動装置および前記高さセンサを制御することで、それぞれが前記測点であって前記ベース上に設けられた複数の測点の高さを測定させる複測点測定部と、
その複測点測定部によって測定された前記複数の測点の高さに基づいて、前記ヘッド移動装置によって移動させられた前記部品装着ヘッドの、当該部品装着機の稼動に伴う発熱に起因して生じる基準高に対する高さ方向のズレを推定するヘッドズレ推定部と、
前記保持デバイス昇降装置によって前記部品保持デバイスの上下方向の位置を制御する際に、前記ヘッドズレ推定部によって推定された前記部品装着ヘッドのズレに基づいて、その部品保持デバイスの上下方向の移動量を補正する保持デバイス移動量補正部と
を含んで構成された部品装着機。 - 前記ヘッドズレ推定部が、
前記ヘッド移動装置によって移動させられた前記部品装着ヘッドの位置に応じて、その部品装着ヘッドのズレを推定するように構成された請求項1に記載の部品装着機。 - 前記複測点測定部が、
当該部品装着機の稼働中において、設定された時間が経過するごとに、前記複数の測点の高さを測定するように構成された請求項1または請求項2に記載の部品装着機。 - 当該部品装着機が、前記ベース上に配設されて前記基板を搬送する搬送装置を備え、
前記複数の測点の一部が、前記搬送装置に設けられ、
前記制御装置が、
前記搬送装置によって搬送された基板への部品の装着位置の高さを推定する基板高推定部を有し、その基板高推定部が、部品の装着位置の高さを推定する際に、前記搬送装置に設けられた前記複数の測点の一部を用いるように構成された請求項1ないし請求項3のいずれか1つに記載の部品装着機。 - 前記搬送装置が、
基板の端が載せられてその基板を搬送する1対のコンベアと、それら1対のコンベアの各々との間で基板を挟み込んで固定するための基板固定装置とを含んで構成され、
前記複数の測点の一部が、前記1対のコンベアの各々に設けられた請求項4に記載の部品装着機。 - (A)ベースと、(B)そのベースに固定されたフレームと、(C)部品を保持・離脱させる部品保持デバイスを有し、その部品を基板に装着させるための部品装着ヘッドと、(D)前記フレームに配設され、前記部品装着ヘッドを水平面に沿って移動させるヘッド移動装置と、(E)前記部品保持デバイスを上下方向に移動させる保持デバイス昇降装置と、(F)前記ヘッド移動装置によって、前記部品装着ヘッドとともに移動させられ、測点の高さを測定するための高さセンサとを備えた部品装着機において、前記部品保持デバイスの上下方向の移動を制御する方法であって、
それぞれが前記測点であって前記ベース上に設けられた複数の測点の高さを、前記高さセンサによって測定する複測点測定工程と、
その複測点測定工程において測定された前記複数の測点の高さに基づいて、前記ヘッド移動装置によって移動させれた前記部品装着ヘッドの、前記部品装着機の稼動に伴う発熱に起因して生じる基準高に対する高さ方向のズレを推定するヘッドズレ推定工程と、
前記保持デバイス昇降装置によって前記部品保持デバイスの上下方向の位置を制御する際に、前記ヘッドズレ推定部によって推定された前記部品装着ヘッドのズレに基づいて、その部品保持デバイスの上下方向の移動量を補正する保持デバイス移動量補正工程と
を含む部品保持デバイス昇降制御方法。
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