WO2021079512A1

WO2021079512A1 - 部品実装機

Info

Publication number: WO2021079512A1
Application number: PCT/JP2019/042011
Authority: WO
Inventors: 晋吾藤村; 憲司渡邉
Original assignee: 株式会社Ｆｕｊｉ
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2021-04-29
Also published as: EP4050982A1; US20220408623A1; EP4050982A4; CN114424689B; JP7300606B2; US11871522B2; CN114424689A; JPWO2021079512A1

Abstract

部品実装機の部品吸着・実装動作を制御する制御装置（１１）と、部品吸着・実装動作を実行するための複数の装置（１２～１３）とを備え、前記複数の装置のうちの少なくとも１つの装置（１３）は、前記部品実装機に対して着脱可能に取り付けられていると共に、当該着脱可能な装置には、前記制御装置と通信して当該着脱可能な装置の各機能を動作させるＦＰＧＡ（２６）が設けられている。前記ＦＰＧＡは、作業者が前記着脱可能な装置を取り外すことが可能な状態になっているときに前記着脱可能な装置の各機能のうちの使用しない機能に対する処理を停止して当該着脱可能な装置に流れ込む電流を低減するクロックゲーティング機能（２７）を備えている。

Description

部品実装機

　本明細書は、回路基板に部品を実装する部品実装機に関する技術を開示したものである。

　部品実装機においては、特許文献１（国際公開ＷＯ２０１５／０１９４５７号公報）に記載されているように、複数本の吸着ノズルを交換可能に保持する実装ヘッドを、部品実装機のヘッド保持部に着脱可能（交換可能）に取り付けるようにしたものがある。この場合、実装ヘッドには、駆動源となるサーボモータや、吸着ノズルへの負圧供給をオン／オフする電磁バルブや、供給する負圧の圧力を検出する圧力センサ等の各種の電装品が設けられ、これらの電装品に対する配線をコネクタで部品実装機側に接続するようにしている。

国際公開ＷＯ２０１５／０１９４５７号公報

　例えば、作業者が吸着ノズルを交換する際に、作業者が実装ヘッドを部品実装機から取り外すことが可能であるため、事前に実装ヘッドへの電源供給をオフするようにしている。これは、実装ヘッドに電源を供給したまま実装ヘッドを取り外すと、電源供給側の回路に高電圧が発生して電子部品が損傷してしまう可能性があるためである。

　しかし、事前に実装ヘッドへの電源供給をオフすると、吸着ノズルの交換後に実装ヘッドへの電源供給を再開して再起動の処理を完了するまでに時間がかかってしまい、生産を再開できる状態に復帰するまでに時間がかかってしまう。

　また、作業者が吸着ノズルを交換する際に、実装ヘッドを部品実装機から取り外して作業するとは限らず、実装ヘッドを部品実装機に取り付けたままで作業する場合もある。この場合、実装ヘッドを部品実装機から取り外さなければ、実装ヘッドへの電源供給をオンし続けても、安全に吸着ノズルを交換でき、交換後に直ちに生産を再開できる状態に復帰することができる。

　しかし、作業者が吸着ノズルの交換時に実装ヘッドを部品実装機から取り外すか否かは部品実装機側では事前に分からないため、作業者が吸着ノズルを交換する際に常に実装ヘッドへの電源供給をオフするようにしている。このため、作業者が実装ヘッドを部品実装機に取り付けたままで吸着ノズルを交換する場合には、実際には実装ヘッドへの電源供給をオフする必要がないのに、実装ヘッドへの電源供給がオフされてしまうため、吸着ノズルの交換後に実装ヘッドへの電源供給を再開して再起動の処理を行わなければならず、生産を再開できる状態に復帰するまでに時間がかかってしまう。

　上記課題を解決するために、部品供給装置から供給される部品を吸着して回路基板に実装する部品実装機において、前記部品実装機の部品吸着・実装動作を制御する制御装置と、前記部品吸着・実装動作を実行するための複数の装置とを備え、前記複数の装置のうちの少なくとも１つの装置は、前記部品実装機に対して着脱可能に取り付けられていると共に、当該着脱可能な装置には、前記制御装置と通信して当該着脱可能な装置の各機能を動作させるＦＰＧＡが設けられ、前記ＦＰＧＡは、作業者が前記着脱可能な装置を取り外すことが可能な状態になっているときに前記着脱可能な装置の各機能のうちの使用しない機能に対する処理を停止して当該着脱可能な装置に流れ込む電流を低減するクロックゲーティング機能を備えた構成としたものである。

　この構成は、着脱可能な装置には、部品実装機の制御装置と通信して当該着脱可能な装置の各機能を動作させるＦＰＧＡが設けられていることに着目し、このＦＰＧＡに設けられたクロックゲーティング機能を有効に利用して前述した課題を解決する技術思想である。具体的には、着脱可能な装置に設けられたＦＰＧＡは、作業者が着脱可能な装置を取り外すことが可能な状態になっているときにクロックゲーティング機能によって当該着脱可能な装置の各機能のうちの使用しない機能に対する処理を停止して当該着脱可能な装置に流れ込む電流を低減するようにしたものである。この場合、実際に作業者が着脱可能な装置を取り外すときに電源供給側の回路に誘起電圧が発生するが、クロックゲーティング機能によって着脱可能な装置に流れ込む電流が低減されているため、作業者が着脱可能な装置を取り外したときに電源供給側の回路に発生する誘起電圧が低くなり、電子部品が損傷することを防止できる。従って、着脱可能な装置が実装ヘッドである場合には、作業者が実装ヘッドを部品実装機に取り付けたままで吸着ノズルを交換すれば、交換後に再起動の処理を行わずに速やかに生産を再開できる状態に復帰することができる。

図１は実施例１の実装ヘッドの制御系の構成を示すブロック図である。図２は実施例２の実装ヘッドの制御系の構成を示すブロック図である。

　以下、本明細書に開示した２つの実施例１、２を説明する。

　まず、図１を用いて実施例１を説明する。
　部品実装機は、部品吸着・実装動作を制御する制御装置１１と、部品吸着・実装動作を実行するための複数の装置とを備えている。ここで、部品吸着・実装動作を実行するための複数の装置としては、例えば、部品を供給するテープフィーダ、トレイフィーダ等の部品供給装置１２と、この部品供給装置１２から供給される部品を吸着する吸着ノズル（図示せず）を着脱可能（交換可能）に保持する実装ヘッド１３と、この実装ヘッド１３をＸＹ方向に移動させるヘッド移動装置１４と、回路基板を搬入・搬出するコンベア１５と、吸着ノズルに吸着した部品をその下面側から撮像する部品下面撮像用カメラ１６と、この部品下面撮像用カメラ１６の撮像時に撮像対象である部品下面を照明する照明装置１７等が設けられている。その他、図示はしないが、例えば、コンベア１５で搬入した回路基板をクランプするクランプ装置や、交換用の吸着ノズルを保管するノズルチェンジャ等が設けられている。

　部品実装機の制御装置１１は、コンピュータ（ＣＰＵ）を主体として構成され、上述した複数の装置の動作を制御して部品吸着・実装動作を実行する。

　実装ヘッド１３には、駆動源となる少なくとも１つのサーボモータ２１と、吸着ノズルへの負圧供給をオン／オフする電磁バルブ２２と、供給する負圧の圧力を検出する圧力センサ２３等の各種の電装品が設けられていると共に、回路基板の基準マークを上方から撮像するマーク撮像用カメラ２４と、その撮像対象を照明するＬＥＤ照明装置２５等が設けられている。この実装ヘッド１３に設けられた各種の電装品に対する対する配線は、コネクタ（図示せず）で部品実装機の制御装置１１側と接続されている。

　更に、部品実装機に対して着脱可能に取り付けられている装置である実装ヘッド１３には、部品実装機の制御装置１１と通信して実装ヘッド１３の各機能（各電装品）を動作させるＦＰＧＡ２６（Field Programable Gate Array）が設けられている。このＦＰＧＡ２６は、現場でプログラム可能（書き換え可能）な論理回路の多数配列（ゲートアレイＩＣ）であり、クロックゲーティング機能２７を備えている。このクロックゲーティング機能２７は、作業者が実装ヘッド１３を取り外すことが可能（吸着ノズルを交換することが可能）な状態になっているときに実装ヘッド１３の各機能のうちの使用しない機能に対する処理を停止して実装ヘッド１３に流れ込む電流を低減する。

　ここで、作業者が実装ヘッド１３を取り外すことが可能（吸着ノズルを交換することが可能）な状態になっているか否かの判定は、次の３つの判定方法１～３のいずれかで行われる。

［判定方法１］
　部品実装機の制御装置１１は、部品実装機が部品吸着・実装動作（生産）を停止しているときに作業者が実装ヘッド１３を取り外すことが可能（吸着ノズルを交換することが可能）であると判断してＦＰＧＡ２６に対して停止信号を出力してクロックゲーティング機能２７を動作させる。部品実装機が部品吸着・実装動作（生産）を停止しているか否かは、当該部品実装機の制御装置１１で判断できる。

［判定方法２］
　部品実装機の前面カバーの開放を検出する検出部（図示せず）を設け、部品実装機の制御装置１１は、前記検出部が前記前面カバーの開放を検出したときに作業者が実装ヘッド１３を取り外すことが可能（吸着ノズルを交換することが可能）であると判断してＦＰＧＡ２６に対して停止信号を出力してクロックゲーティング機能２７を動作させる。作業者が部品実装機から実装ヘッド１３を取り外すには、部品実装機の前面カバーを開放しなければならないことを考慮したものである。

［判定方法３］
　部品実装機の制御装置１１は、作業者が操作パネル等の入力装置（図示せず）を操作して実装ヘッド１３に対する吸着ノズル交換等の作業を行うための操作信号を入力したときに、作業者が実装ヘッド１３を取り外すことが可能（吸着ノズルを交換することが可能）であると判断してＦＰＧＡ２６に対して停止信号を出力してクロックゲーティング機能２７を動作させる。

　本実施例１では、作業者が実装ヘッド１３を取り外すことが可能（吸着ノズルを交換することが可能）な状態になっているときには、実装ヘッド１３の各機能のうちのサーボモータ２１に対する処理のみを継続し、サーボモータ２１以外の機能は使用しないため、これら使用しない機能に対する処理を停止する。この際、使用しない機能は、マーク撮像用カメラ２４を制御する機能と、ＬＥＤ照明装置２５のＬＥＤドライバを制御する機能と、圧力センサ２３のＩＯ入力制御を行う機能と、電磁バルブ２２のＩＯ出力制御を行う機能等である。

　以上説明した本実施例１では、部品実装機に対して着脱可能に取り付けられている実装ヘッド１３に設けられたＦＰＧＡ２６は、作業者が実装ヘッド１３を取り外すことが可能な状態になっているときに、サーボモータ２１に対する処理のみを継続し、クロックゲーティング機能２７によって実装ヘッド１３の各機能のうちの使用しない機能に対する処理を停止して実装ヘッド１３に流れ込む電流を低減するようにしている。この場合、実際に作業者が実装ヘッド１３を取り外したときには電源供給側の回路に誘起電圧が発生するが、クロックゲーティング機能２７によって実装ヘッド１３に流れ込む電流が低減されているため、作業者が実装ヘッド１３を取り外したときに電源供給側の回路に発生する誘起電圧が低くなり、電子部品が損傷することを防止できる。従って、作業者が実装ヘッド１３を部品実装機に取り付けたままで吸着ノズルを交換すれば、交換後にＦＰＧＡ２６の再起動の処理を行わずに速やかに生産を再開できる状態に復帰することができる。

　次に、図２を用いて実施例２を説明する。但し、上述した実施例１と実質的に同じ部分については同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として異なる部分について説明する。

　図２に示す実施例２では、実装ヘッド１３には、マーク撮像用カメラ２４とＬＥＤ照明装置２５の他に、吸着ノズルに吸着した部品をその側面側から撮像する部品側面撮像用カメラ３１と、この部品側面撮像用カメラ３１の撮像時に撮像対象である部品側面を照明するＬＥＤ照明装置３２が設けられている。

　本実施例２においても、作業者が実装ヘッド１３を取り外すことが可能（吸着ノズルを交換することが可能）な状態になっているときに実装ヘッド１３の各機能のうちの使用しない機能に対する処理を停止して実装ヘッド１３に流れ込む電流を低減する。この際、実装ヘッド１３の各機能のうちの使用しない機能は、前記実施例１で説明した各機能の他に、部品側面撮像用カメラ３１を制御する機能と、ＬＥＤ照明装置３２のＬＥＤドライバを制御する機能も含まれる。その他の構成は、前記実施例１と同じである。
　以上説明した本実施例２においても、前記実施例１と同様の効果を得ることができる。

　尚、本発明は、上記実施例１、２に限定されず、実装ヘッド１３以外であっても、部品実装機に対して着脱可能な装置で且つ部品実装機の制御装置１１と通信して当該着脱可能な装置の各機能を動作させるＦＰＧＡが設けられている場合には、当該着脱可能な装置に対して本発明を適用して実施することができる。

　その他、本発明は、部品実装機の構成や実装ヘッド１３の構成を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは勿論である。

　１１…制御装置、１２…部品供給装置、１３…実装ヘッド（着脱可能な装置）、２１…サーボモータ、２２…電磁バルブ、２３…圧力センサ、２４…マーク撮像用カメラ、２５…ＬＥＤ照明装置、２６…ＦＰＧＡ、２７…クロックゲーティング機能、３１…部品側面撮像用カメラ、３２…ＬＥＤ照明装置

Claims

　部品供給装置から供給される部品を吸着して回路基板に実装する部品実装機において、
　前記部品実装機の部品吸着・実装動作を制御する制御装置と、
　前記部品吸着・実装動作を実行するための複数の装置とを備え、
　前記複数の装置のうちの少なくとも１つの装置は、前記部品実装機に対して着脱可能に取り付けられていると共に、当該着脱可能な装置には、前記制御装置と通信して当該着脱可能な装置の各機能を動作させるＦＰＧＡが設けられ、
　前記ＦＰＧＡは、作業者が前記着脱可能な装置を取り外すことが可能な状態になっているときに前記着脱可能な装置の各機能のうちの使用しない機能に対する処理を停止して当該着脱可能な装置に流れ込む電流を低減するクロックゲーティング機能を備えている、部品実装機。
　前記着脱可能な装置は、前記部品供給装置から供給される部品を吸着する吸着ノズルを着脱可能に保持する実装ヘッドである、請求項１に記載の部品実装機。
　前記制御装置は、前記部品実装機が部品吸着・実装動作を停止しているときに作業者が前記着脱可能な装置を取り外すことが可能であると判断して前記ＦＰＧＡに対して停止信号を出力して前記クロックゲーティング機能を動作させる、請求項１又は２に記載の部品実装機。
　前記部品実装機の前面カバーの開放を検出する検出部を備え、
　前記制御装置は、前記検出部が前記前面カバーの開放を検出したときに作業者が前記着脱可能な装置を取り外すことが可能であると判断して前記ＦＰＧＡに対して停止信号を出力して前記クロックゲーティング機能を動作させる、請求項１又は２に記載の部品実装機。
　前記制御装置は、作業者が前記着脱可能な装置に対する作業を行うための操作信号を入力したときに作業者が前記着脱可能な装置を取り外すことが可能であると判断して前記ＦＰＧＡに対して停止信号を出力して前記クロックゲーティング機能を動作させる、請求項１又は２に記載の部品実装機。
　前記着脱可能な装置は、前記機能の少なくとも１つとしてサーボモータを備え、
　前記ＦＰＧＡは、作業者が前記着脱可能な装置を取り外すことが可能な状態になっているときに前記着脱可能な装置の各機能のうちの前記サーボモータに対する処理を継続し、前記サーボモータ以外の機能に対する処理を停止する、請求項１乃至５のいずれかに記載の部品実装機。