JPWO2016199241A1 - 部品実装機の制御装置および制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1.部品実装機1の全体構成)
部品実装機1は、図1に示すように、基板搬送装置10と、部品供給装置20と、部品移載装置30と、部品カメラ15と、基板カメラ16と、制御装置70とを備える。以下の説明において、部品実装機1の水平幅方向(図1の左右方向)をX軸方向とし、部品実装機1の水平長手方向(図1の上下方向に)をY軸方向とし、X軸およびY軸に垂直な鉛直方向(図1の前後方向)をZ軸方向とする。
基板搬送装置10は、ベルトコンベアなどにより構成され、回路基板Bdを搬送方向へと順次搬送する。基板搬送装置10は、部品実装機1の機内における所定の位置に回路基板Bdを位置決めする。そして、基板搬送装置10は、部品実装機1による実装制御が実行された後に、回路基板Bdを部品実装機1の機外に搬出する。
部品供給装置20は、供給位置Psにおいて、回路基板Bdに装着される電子部品を供給する。部品供給装置20は、X軸方向に並んで配置された複数のスロットを有する。複数のスロットには、フィーダ21が着脱可能にそれぞれセットされる。部品供給装置20は、フィーダ21によりキャリアテープを送り移動させて、フィーダ21の先端側(図1の上側)に位置する取出し部において電子部品を供給する。
部品移載装置30は、X軸方向およびY軸方向に移動可能に構成される。部品移載装置30は、部品実装機1の長手方向の後部側(図1の上側)から前部側の部品供給装置20の上方にかけて配置される。部品移載装置30は、ヘッド駆動装置31と、移動台32と、装着ヘッド40とを備える。ヘッド駆動装置31は、直動機構により移動台32をXY軸(推進軸)方向に移動可能に構成される。
部品カメラ15および基板カメラ16は、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子を有するデジタル式の撮像装置である。部品カメラ15および基板カメラ16は、通信可能に接続された制御装置70による制御信号に基づいてカメラ視野に収まる範囲の撮像を行い、当該撮像により取得した画像データを制御装置70に送出する。
制御装置70は、主として、CPUや各種メモリ、制御回路により構成され、部品実装機1を動作させるための制御プログラム、部品カメラ15および基板カメラ16の撮像により取得した画像データに基づいて、回路基板Bdへの電子部品T1の実装を制御する。この制御装置70は、図4に示すように、実装制御部71、画像処理部72、および記憶装置73に、バスを介して入出力インターフェース75が接続されている。入出力インターフェース75には、モータ制御回路76および撮像制御回路77が接続されている。
(2−1.吸着ノズル46および電子部品T1の概要)
吸着ノズル46は、上述したように、実装対象の電子部品T1に応じて種類を選択され、ノズルホルダ45の下端部に取り付けられて保持される。電子部品T1には、フィーダ21に装填されたキャリアテープに収容された小型部品や、トレイ25または仮置き台上に並べて載置された状態で供給される比較的大型のリード部品、LED素子80が含まれる。
LED素子80は、図5に示すように、部品本体81と、複数の発光部82と、複数の電極部83とを有する。部品本体81は、平板状に形成される。複数の発光部82は、部品本体81の上面に直線状に並べて配置される。複数の電極部83の各々は、複数の発光部82に対応して電力を供給可能に、部品本体81の上面に形成される。
上記のような構成からなる専用ノズル60がLED素子80を吸着して保持した状態において、吸着面63および補助面65は、図5の二点鎖線で示される位置において、LED素子80の上面に接触する。具体的には、吸着面63の開口部63aの内側には、LED素子80における複数の電極部83の各端部が位置する。吸着面63は、複数の電極部83の外周側で且つ複数の発光部82に非接触となる部品本体81の上面に接触する。
部品実装機1による電子部品T1の実装制御について、図7を参照して説明する。実装制御において、実装制御部71は、先ず複数の吸着ノズル46に電子部品T1を順次吸着させて、電子部品T1を保持する吸着サイクル(ステップ10(以下、「ステップ」を「S」と表記する))を実行する。
(4−1.装着処理の概要)
制御装置70の実装制御部71による装着処理(S30)では、電子部品T1を保持する吸着ノズル46が現在位置から回路基板Bd上の所定の装着位置(本発明の「処理位置」に相当する)へと移動されるとともに、吸着ノズル46が現在角度から所定の装着角度(本発明の「処理角度」に相当する)へと回転され、その後に吸着ノズル46が下降されて電子部品T1が回路基板Bdに装着される。このような部品移載装置30の動作が、吸着サイクル(S10)により保持された電子部品T1の数量だけ繰り返される。
部品移載装置30の動作は、ヘッド駆動装置31やθ軸駆動装置などにおけるバックラッシュやロストモーションによる影響を受ける。そのため、制御装置70は、部品移載装置30の動作に対して、吸着ノズル46による電子部品T1の吸着状態に基づく補正の他に、予め実行されたキャリブレーション処理によって取得された各駆動装置に対応した校正値を用いた校正を行う。
制御装置70は、図9に示すように、次の装着位置に対応する電子部品T1の装着処理(S30)を、通常モードまたは高精度モードで行うかを制御情報に基づいて判定する(S31)。ここで、通常モードの装着処理(S30)とは、吸着ノズル46を現在状態から装着状態へと移行させる際に、準備状態の経由を要しない処理である。一方で、高精度モードの装着処理(S30)とは、吸着ノズル46を現在状態から装着状態へと移行させる際に、準備状態を経由させる処理である。
装着処理(S30)を通常モードで実行する場合には(S31:Yes)、図10の二点鎖線の矢印で示す順に、吸着ノズル46が移動される。具体的には、現在位置Pcから次の装着位置Pm1に移動させる場合に、実装制御部71は、先ず、通常モード用の装着位置Pm1および装着角度Am1を算出する(S32)。通常モード用の装着位置Pm1は、キャリブレーション処理により取得したヘッド駆動装置31の動作に係る校正値を、現在位置Pcと次の装着位置Pm1との距離に応じた係数を用いて調整し、調整された校正値に基づいて制御プログラムにおける指令位置を校正し、さらに吸着状態に応じて補正した位置である。
通常モードの装着処理(S30)において、吸着ノズル46の推進軸(XY軸)方向の位置、および回転軸(θ軸)周りの角度は、上記の許容誤差の範囲内に収められる一方で、当該範囲内おいてばらつきが生じる。そのため、制御装置70は、より高精度な装着処理(S30)が求められる場合には、上記のばらつきを低減するために、高精度モードの装着処理(S30)を実行する。
部品実装機1の制御装置70は、実装制御において、複数の装着位置Pm1〜Pm3に電子部品T1を移載する順序が示された制御プログラムに従って吸着ノズル46の移動動作および回転動作を制御する。また、制御装置70は、制御プログラムに示される装着位置Pm1〜Pm3に対する電子部品T1の装着処理について、高精度モードで実行するか否かを判定して(S31)する。これにより、吸着ノズル46が装着状態に移行される前に、準備状態を経由するか否かが決定することになる。
本実施形態に係る制御装置70(制御方法)は、供給位置Psに供給された電子部品T1を保持部材(吸着ノズル46)により保持して回路基板Bd上の装着位置Pm1〜Pm3まで当該電子部品T1を移載する部品実装機1に適用され、当該保持部材(吸着ノズル46)の移動動作を制御する。
制御装置70は、保持部材(吸着ノズル46)を現在位置Pcから部品実装機1の機内における所定の処理位置(装着位置Pm1〜Pm3)へと移動させる場合に、当該処理位置(装着位置Pm1〜Pm3)に対して規定の推進方向および距離LPx,LPyに設定された準備位置Pr1〜Pr3に保持部材(吸着ノズル46)を移動させた後に、当該準備位置Pr1〜Pr3から処理位置(装着位置Pm1〜Pm3)へと保持部材(吸着ノズル46)を移動させる。
このような構成によると、吸着ノズル46は、キャリブレーション処理により取得された校正値に基づいて校正された装着位置Pm1〜Pm3から推進方向に規定の距離LPx,LPyに変位させた準備位置Pr1〜Pr3を経由する。これにより、準備位置Pr1〜Pr3から装着位置Pm1〜Pm3への移動に際しては、キャリブレーション処理により取得された校正値を調整することなく用いることができる。よって、制御処理の精度向上を図ることができる。
このような構成によると、吸着ノズル46は、現在位置Pcから準備位置Pr1〜Pr3に移動される際に、ヘッド駆動装置31の推進軸(XY軸)に係る動作を一時停止される。これにより、吸着ノズル46は、高精度モードの制御対象である推進軸(XY軸)の軸方向速度を一時的に0とされる。よって、吸着ノズル46の現在位置Pcに関わらず、準備位置Pr1〜Pr3から装着位置Pm1〜Pm3への移動における移動量をより確実に定量とすることができる。よって、移動後の吸着ノズル46の位置誤差が小さくなるので、実装制御の精度向上を図ることができる。
制御装置70は、保持部材(吸着ノズル46)を現在角度Acから当該保持部材(吸着ノズル46)を所定の処理角度(装着角度Am1〜Am3)へと回転させる場合に、当該処理角度(装着角度Am1〜Am3)に対して規定の回転方向および角度APθに設定された準備角度Ar1〜Ar3に保持部材(吸着ノズル46)を回転させた後に、当該準備角度Ar1〜Ar3から処理角度(装着角度Am1〜Am3)へと保持部材(吸着ノズル46)を回転させる。
このような構成によると、吸着ノズル46は、キャリブレーション処理により取得された校正値に基づいて校正された装着角度Am1〜Am3から回転方向に規定の角度APθに旋回させた準備角度Ar1〜Ar3を経由する。これにより、準備角度Ar1〜Ar3から装着角度Am1〜Am3への回転に際しては、キャリブレーション処理により取得された校正値を調整することなく用いることができる。よって、制御処理の精度向上を図ることができる。
このような構成によると、吸着ノズル46は、現在角度Acから準備角度Ar1〜Ar3に回転される際に、θ軸駆動装置の回転軸(θ軸)に係る動作を一時停止される。これにより、吸着ノズル46は、高精度モードの対象である回転軸(θ軸)の回転速度を一時的に0とされる。よって、吸着ノズル46の現在角度Acに関わらず、準備角度Ar1〜Ar3から装着角度Am1〜Am3への回転における回転量をより確実に定量とすることができる。よって、回転後の吸着ノズル46の回転誤差が小さくなるので、実装制御の精度向上を図ることができる。
(高精度モードの装着処理について)
実施形態において、制御装置70は、吸着ノズル46を準備状態に移行させた際に、ヘッド駆動装置31のXY軸に係る動作、およびθ軸駆動装置のθ軸に係る動作を一時停止させる。これに対して、制御装置70は、保持部材(吸着ノズル46)を準備位置Pr1〜Pr3に移動させた際に、当該保持部材(吸着ノズル46)の推進方向の移動速度を一定範囲に制限してもよい。同様に、制御装置70は、保持部材(吸着ノズル46)を準備角度Ar1〜Ar3に回転させた際に、当該保持部材(吸着ノズル46)の回転方向の回転速度を一定範囲に制限してもよい。
実施形態において、制御装置70は、本発明における「部品実装機の機内における所定の処理位置」として装着位置Pm1〜Pm3を適用し、また「保持部材の処理角度」として装着角度Am1〜Am3を適用し、高精度モードで装着処理(S30)を実行する。これに対して、制御装置70は、上記の高精度モードにおける動作を、電子部品T1の下面を撮像する撮像処理(S20)に適用してもよい。このとき、制御装置70は、「部品実装機の機内における所定の処理位置」として撮像位置を適用し、また「保持部材の処理角度」として撮像角度を適用する。
実施形態において、制御装置70は、本発明における「部品実装機の機内における所定の処理位置」として装着位置Pm1〜Pm3を適用し、また「保持部材の処理角度」として装着角度Am1〜Am3を適用し、高精度モードで装着処理(S30)を実行する。これに対して、制御装置70は、上記の高精度モードにおける動作を、電子部品T1を吸着する吸着処理(S14)に適用してもよい。このとき、制御装置70は、「部品実装機の機内における所定の処理位置」として吸着位置を適用し、また「保持部材の処理角度」として吸着角度を適用する。
このような構成によると、電子部品T1の上面のうち外形中心または重心位置に近い部位に接触して吸着できないLED素子80のような電子部品T1を対象として、専用ノズル60を用いて吸着することによって確実に電子部品T1を保持できる。また、専用ノズル60が異方的な下面形状を有する場合には、電子部品T1の吸着位置および吸着角度に対してより正確に位置決めおよび角度決めする必要性が高い。そのため、専用ノズル60を用いた吸着処理(S14)を高精度モードで実行することは特に有用である。
実施形態において、保持部材は、負圧エアを供給されて電子部品T1を吸着して保持する吸着ノズル46(専用ノズル60を含む)を採用される。これに対して、部品実装機1は、チャックにより電子部品T1を把持により保持する把持装置を、保持部材として採用してもよい。このような構成においても実施形態と同様の効果を奏する。
30:部品移載装置、 31:ヘッド駆動装置
40:装着ヘッド、 46:吸着ノズル(保持部材)
60:専用ノズル(保持部材)
61:円筒部、 62:ノズル本体
63:吸着面、 63a:開口部
64:退避部、 65:補助面
70:制御装置、 71:実装制御部
80:LED素子(電子部品)
81:部品本体、 82:発光部、 83:電極部
Bd:回路基板、 T1:電子部品
Ps:供給位置
LPx:(X軸方向の)規定の距離
LPy:(Y軸方向の)規定の距離
APθ:(θ軸方向の)規定の角度
Pc:現在位置、 Ac:現在角度
Pm1〜Pm3:(高精度モードの装着処理における)装着位置
Pr1〜Pr3:(高精度モードの装着処理における)準備位置
fPm1〜fPm3:(キャリブレーション処理における)装着位置
fPr1〜fPr3:(キャリブレーション処理における)準備位置
Am1〜Am3:(高精度モードの装着処理における)装着角度
Ar1〜Ar3:(高精度モードの装着処理における)準備角度
fAm1〜fAm3:(キャリブレーション処理における)装着角度
fAr1〜fAr3:(キャリブレーション処理における)準備角度
Claims (20)
- 供給位置に供給された電子部品を保持部材により保持して回路基板上の装着位置まで当該電子部品を移載する部品実装機に適用され、当該保持部材の移動動作を制御する制御装置であって、
前記保持部材を現在位置から前記部品実装機の機内における所定の処理位置へと移動させる場合に、当該処理位置に対して規定の推進方向および距離に設定された準備位置に前記保持部材を移動させた後に、当該準備位置から前記処理位置へと前記保持部材を移動させる、部品実装機の制御装置。 - 前記部品実装機は、前記保持部材が前記準備位置から前記処理位置へと移動される際に変位する推進軸を対象として、当該推進軸の軸方向および距離に対する校正値を取得するキャリブレーション処理を予め実行され、
前記規定の推進方向および距離は、前記キャリブレーション処理において前記保持部材を移動させた前記推進軸の軸方向および距離に設定される、請求項1に記載の部品実装機の制御装置。 - 前記準備位置は、前記校正値を用いて校正された前記処理位置に対して前記規定の推進方向および距離に設定される、請求項2に記載の部品実装機の制御装置。
- 前記制御装置は、前記保持部材を前記準備位置に移動させた際に、当該保持部材の推進方向の移動を一時停止させる、請求項1〜3の何れか一項に記載の部品実装機の制御装置。
- 前記制御装置は、前記保持部材を前記準備位置に移動させた際に、当該保持部材の推進方向の移動速度を一定範囲に制限する、請求項1〜3の何れか一項に記載の部品実装機の制御装置。
- 前記制御装置は、
前記現在位置から前記処理位置へと前記保持部材を移動させる場合に、前記準備位置を経由させる高精度モードであるか、当該準備位置の経由を要しない通常モードであるかを示す制御情報を有し、
前記保持部材を複数の前記処理位置へと順次移動させる際に、前記制御情報に基づいて前記高精度モードおよび前記通常モードを切り換えて前記保持部材の移動動作を制御する、請求項1〜5の何れか一項に記載の部品実装機の制御装置。 - 前記保持部材は、前記電子部品の上面に吸着して当該電子部品を保持する吸着ノズルであって、
前記制御装置は、
前記供給位置に供給された前記電子部品の上面を撮像して取得された画像データに基づいて、当該電子部品を吸着する際に位置決めされる前記吸着ノズルの吸着位置を前記処理位置として取得し、
前記吸着ノズルを前記現在位置から前記吸着位置へと移動させる場合に、当該吸着位置に対応する前記準備位置に前記吸着ノズルを移動させた後に、当該準備位置から前記吸着位置へと前記吸着ノズルを移動させる、請求項1〜6の何れか一項に記載の部品実装機の制御装置。 - 前記吸着ノズルは、前記電子部品の上面のうち当該電子部品の外形中心または重心位置から偏心した位置に前記吸着位置が設定された前記電子部品を吸着して保持する専用ノズルである、請求項7に記載の部品実装機の制御装置。
- 前記制御装置は、前記保持部材の回転動作を制御し、
前記保持部材を現在角度から当該保持部材を所定の処理角度へと回転させる場合に、当該処理角度に対して規定の回転方向および角度に設定された準備角度に前記保持部材を回転させた後に、当該準備角度から前記処理角度へと前記保持部材を回転させる、請求項1〜8の何れか一項に記載の部品実装機の制御装置。 - 供給位置に供給された電子部品を保持部材により保持して回路基板上の装着位置まで当該電子部品を移載する部品実装機に適用され、当該保持部材の回転動作を制御する制御装置であって、
前記保持部材を現在角度から当該保持部材を所定の処理角度へと回転させる場合に、当該処理角度に対して規定の回転方向および角度に設定された準備角度に前記保持部材を回転させた後に、当該準備角度から前記処理角度へと前記保持部材を回転させる、部品実装機の制御装置。 - 前記部品実装機は、前記保持部材が前記準備角度から前記処理角度へと回転される際に旋回する回転軸を対象として、当該回転軸の周方向および角度に対する校正値を取得するキャリブレーション処理を予め実行され、
前記規定の回転方向および角度は、前記キャリブレーション処理において前記保持部材を回転させた前記回転軸の周方向および角度に設定される、請求項9または10に記載の部品実装機の制御装置。 - 前記準備角度は、前記校正値を用いて校正された前記処理角度に対して前記規定の回転方向および角度に設定される、請求項11に記載の部品実装機の制御装置。
- 前記制御装置は、前記保持部材を前記準備角度に回転させた際に、当該保持部材の回転方向の回転を一時停止させる、請求項9〜12の何れか一項に記載の部品実装機の制御装置。
- 前記制御装置は、前記保持部材を前記準備角度に回転させた際に、当該保持部材の回転方向の回転速度を一定範囲に制限する、請求項9〜12の何れか一項に記載の部品実装機の制御装置。
- 前記制御装置は、
前記現在角度から前記処理角度へと前記保持部材を回転させる場合に、前記準備角度を経由させる高精度モードであるか、当該準備角度の経由を要しない通常モードであるかを示す制御情報を有し、
前記保持部材を複数の前記処理角度へと順次回転させる際に、前記制御情報に基づいて前記高精度モードおよび前記通常モードを切り換えて前記保持部材の回転動作を制御する、請求項9〜14の何れか一項に記載の部品実装機の制御装置。 - 前記保持部材は、前記電子部品の上面に吸着して当該電子部品を保持する吸着ノズルであって、
前記制御装置は、
前記供給位置に供給された前記電子部品の上面を撮像して取得された画像データに基づいて、当該電子部品を保持する際に角度決めされる前記吸着ノズルの吸着角度を前記処理角度として取得し、
前記吸着ノズルを前記現在角度から前記吸着角度へと回転させる場合に、当該吸着角度に対応する前記準備角度に前記吸着ノズルを回転させた後に、当該準備角度から前記吸着角度へと前記吸着ノズルを回転させる、請求項9〜15の何れか一項に記載の部品実装機の制御装置。 - 前記吸着ノズルは、前記吸着角度が前記電子部品の基準に対して所定の角度範囲に制限して設定された電子部品を吸着して保持する専用ノズルである、請求項16に記載の部品実装機の制御装置。
- 前記処理位置には、前記回路基板上の前記装着位置が含まれ、
前記制御装置は、複数の前記装着位置に前記電子部品を移載する順序が示された制御プログラムに従って前記保持部材の移動動作を制御し、
前記制御プログラムは、複数の前記装着位置に対応したそれぞれの前記準備位置への前記保持部材の移動に伴う当該保持部材の移動量または移動時間に基づいて、前記電子部品を移載する順序を最適化される、請求項1〜9の何れか一項に記載の部品実装機の制御装置。 - 供給位置に供給された電子部品を保持部材により保持して回路基板上の装着位置まで当該電子部品を移載する部品実装機に適用され、当該保持部材の移動動作を制御する制御方法であって、
前記保持部材を現在位置から前記部品実装機の機内における所定の処理位置へと移動させる場合に、当該処理位置に対して規定の推進方向および距離に設定された準備位置に前記保持部材を移動させた後に、当該準備位置から前記処理位置へと前記保持部材を移動させる、部品実装機の制御方法。 - 供給位置に供給された電子部品を保持部材により保持して回路基板上の装着位置まで当該電子部品を移載する部品実装機に適用され、当該保持部材の回転動作を制御する制御方法であって、
前記保持部材を現在角度から当該保持部材を所定の処理角度へと回転させる場合に、当該処理角度に対して規定の回転方向および角度に設定された準備角度に前記保持部材を回転させた後に、当該準備角度から前記処理角度へと前記保持部材を回転させる、部品実装機の制御方法。
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