WO2024047760A1 - 基板作業機 - Google Patents

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component mounting
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寛芝 杉山
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Fuji Corp
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/08Monitoring manufacture of assemblages
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/04Mounting of components, e.g. of leadless components
    • H05K13/0404Pick-and-place heads or apparatus, e.g. with jaws

Definitions

  • the technology disclosed in this specification relates to a board working machine that performs specific work (for example, component mounting work) on a board.
  • Countermeasures for conventional PCB working machines include, for example, minimizing gaps in the housing to improve airtightness, and increasing the ability of the air conditioner to supply clean air to increase the internal pressure of the housing and expel dust. Measures are being taken to: However, if such a measure is taken, it becomes necessary to make exclusive settings for the casing in advance according to the cleanliness specifications, which poses a problem of increased costs.
  • this specification provides a technique for meeting the user's cleanliness specifications while suppressing high costs.
  • a substrate working machine that includes a substrate transport section, a cleanliness monitoring sensor, a movable section, and a control section.
  • the substrate transport section transports the substrate to a working position within the apparatus, and transports the board from the working position after the work is completed.
  • the cleanliness monitoring sensor detects the cleanliness inside the device.
  • the movable part performs a predetermined work on the board at the work position.
  • the control section controls the operation of the movable section so as to change the operating speed of the movable section according to the detection result of the cleanliness monitoring sensor. Therefore, according to the above-described configuration, the operating speed of the movable part is appropriately changed depending on the cleanliness level at that time, so that the movable part can perform an appropriate operation at the changed operating speed. Therefore, it is possible to meet the user's cleanliness specifications while suppressing high costs.
  • FIG. 1 is a schematic side view showing a component mounting machine of Example 1.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line AA of the component mounting machine in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing a plurality of component mounting machines according to an embodiment.
  • 3 is a flowchart for explaining the operation of the component mounter according to the first embodiment.
  • 7 is another flowchart for explaining the operation of the component mounter of the first embodiment.
  • control section may be configured to limit the operating speed of the movable section as the cleanliness level decreases. According to such a configuration, a reduction in cleanliness can be suppressed by limiting the operating speed of the movable part.
  • control unit is configured to store a preset reference value regarding cleanliness and to stop the apparatus when the cleanliness decreases and falls below the reference value. You can leave it there. According to such a configuration, it is possible to prevent the device from continuing to operate in a state where the cleanliness level is decreased.
  • the board working machine disclosed in this specification is a component mounting machine that mounts components on a board
  • the movable part may be an XY robot equipped with a component mounting head. According to such a configuration, the operating speed of the XY robot that performs component mounting work is changed according to the cleanliness level, and the cleanliness inside the apparatus can be maintained at a desired state.
  • the cleanliness monitoring sensor may be a particle counter that measures the number and size of dust inside the device. By using a particle counter, the cleanliness inside the device can be quantitatively detected.
  • the cleanliness monitoring sensor may perform measurement near the substrate that has been transported to the work position by the substrate transport section. According to such a configuration, by arranging the cleanliness monitoring sensor near the substrate, it is possible to appropriately monitor the cleanliness of the space where work is performed on the substrate.
  • the board working machine disclosed in this specification may further include a parts camera that images the parts near the board transport section.
  • the cleanliness monitoring sensor may be disposed between the substrate transport section and the parts camera.
  • FIG. 1 is a schematic side view showing a component mounting machine 21 of this embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic plan view showing a plurality of component mounting machines 21 of this embodiment.
  • the component mounter 21 is a device for mounting components 2 on the board 1, and is a device that mounts the components 2 on the board 1 along the longitudinal direction (X direction) of the board transport path 4 that transports the board 1.
  • a plurality of component mounting machines 21 are installed together with other board working machines in a component production line.
  • a printing machine (not shown) is provided upstream of the plurality of component mounting machines 21 .
  • the printing machine prints a solder pattern on the board 1, and carries out the printed board 1 to a plurality of component mounting machines 21.
  • a board inspection machine and a reflow machine are arranged downstream of the plurality of component mounting machines 21.
  • the board inspection machine inspects the board 1 after component mounting carried out from the plurality of component mounting machines 21.
  • the board inspection machine is, for example, a board appearance inspection machine, and inspects whether the component 2 is normally mounted on the board 1 or not. If the component 2 is normally mounted on the board 1, the board inspection machine carries out the board 1 to a reflow machine.
  • the reflow machine performs a reflow process on the board 1 inspected by the board inspection machine. That is, the reflow machine heats the board 1 that has been brought in to melt the solder and solder the component 2 to the board 1.
  • the various board working machines described above, including the component mounting machine 21 are installed, for example, in a clean room.
  • the component mounting machine 21 includes a plurality of component feeders 22, a head unit 23, an XY robot 24 for moving the head unit 23, a board transfer lane 25, an operation panel 26, an air conditioner (16, 17, 14), a parts camera 41, and a control unit. It is equipped with a device 31 and the like.
  • Each component feeder 22 accommodates a plurality of components 2.
  • the component feeder 22 is detachably attached to the feeder holding section 30 and supplies the component 2 to the holder 23a of the head unit 23.
  • the specific configuration of the component feeder 22 is not limited. For example, a tape type feeder that stores multiple parts 2 on a tape, a tray type feeder that stores multiple parts 2 on a tray, or a bulk type feeder that stores multiple parts 2 randomly in a container. There may be.
  • the XY robot 24 which is a movable part, moves the head unit 23 between above the component feeder 22 and above the substrate 1 by moving the moving base 24a in the X direction and the Y direction.
  • the XY robot 24 includes a guide rail that guides the moving base 24a, a moving mechanism that moves the moving base 24a along the guide rail, a motor that drives the moving mechanism, and the like.
  • the XY robot 24 is housed inside the housing 12 and is placed above the substrate 1.
  • a head unit 23 is attached to the moving base 24a. The head unit 23 is moved in the space from above the component feeder 22 to above the substrate 1 by the XY robot 24.
  • the head unit 23 is a movable unit that attaches the component 2 to the board 1.
  • the head unit 23 includes a holder 23a and a component mounting head 23b. Holder 23a is attached to moving base 24a.
  • the component mounting head 23b is detachably supported by the holder 23a.
  • the component mounting head 23b includes a plurality of suction nozzles 29.
  • the plurality of suction nozzles 29 are detachably supported by the component mounting head 23b.
  • the plurality of suction nozzles 29 are configured to be able to suction the component 2 while being raised and lowered in the vertical direction (Z direction in the drawing) by an actuator (not shown) housed in the component mounting head 23b.
  • the suction nozzle 29 is moved downward until the suction surface of the suction nozzle 29 comes into contact with the component 2 housed in the component feeder 22.
  • the suction nozzle 29 suctions the component 2, and the suction nozzle 29 is moved upward.
  • the XY robot 24 is driven to position the component mounting head 23b with respect to the substrate 1.
  • the component 2 is mounted on the substrate 1. Note that the component mounting head 23b and the suction nozzle 29 are automatically replaced by a replacement robot (not shown).
  • the board transport lane 25 which is a board transport unit, performs operations such as transporting the board 1 to the work position P1 (i.e., component mounting position) in the device, positioning the board 1 before mounting components at the work position P1, This is a device that performs an operation of carrying out the board 1 after mounting components from the work position P1 to the outside of the device.
  • the substrate transport lane 25 can also be regarded as a movable part that performs a predetermined operation on the substrate 1 at the operation position P1.
  • the substrate conveyance lane 25 of this embodiment may be configured by, for example, a pair of belt conveyors, a support device (not shown) that is attached to the belt conveyor and supports the substrate 1 from below, and a drive device that drives the belt conveyor. Can be done.
  • the substrate 1 is transported from upstream (left side in FIG. 3) to downstream (right side in FIG. 3).
  • the air conditioner is a device for supplying clean air into the device, and includes an intake fan 16, an exhaust fan 17, and a filter 14.
  • the intake fan 16 is installed in the upper region within the housing 12 .
  • the filter 14 is attached to the ceiling of the housing 12.
  • the intake fan 16 is a device for drawing air from outside the casing 12 into the inside of the casing 12. Air passes through the filter 14 when it is drawn into the housing 12 by the action of the intake fan 16 .
  • the air that has passed through the filter 14 flows downward and reaches the working position P1 where the substrate 1 is placed (see arrow A1 in FIG. 1).
  • the filter 14 collects dust contained in the air outside the housing 12 and purifies the air.
  • the filter 14 is not particularly limited, for example, a HEPA filter (High Efficiency Particulate Air Filter) can be used.
  • the exhaust fan 17 is installed in the rear area within the housing 12.
  • An exhaust duct 13 is provided in the housing 12 near the installation position of the exhaust fan 17.
  • the exhaust fan 17 is a device for exhausting air inside the housing 12 to the outside of the housing 12 via the exhaust duct 13.
  • the air that has reached the working position P1 flows sideways and is discharged from the exhaust duct 13 (see arrow A2 in FIG. 1).
  • the parts camera 41 is provided between the board transport lane 25 and the parts feeder 22 at a position below the moving path of the component mounting head 23b.
  • the parts camera 41 is a component imaging camera for capturing an image of the component 2 sucked by the component mounting head 23b from below.
  • a digital imaging device having an imaging element such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) is used.
  • the control device 31 (control unit) is configured using a computer including a CPU, ROM, and RAM.
  • the control device 31 is communicably connected to the component feeder 22, component mounting head 23b, XY robot 24, board transfer lane 25, operation panel 26, parts camera 41, and exchange robot via a bus.
  • a production management computer 6 that stores production programs is connected to the control device 31 so as to be able to communicate with each other via a bus (see FIG. 3).
  • Each control device 31 controls the operation of each part (component feeder 22, component mounting head 23b, XY robot 24, substrate transfer lane 25, operation panel 26, exchange robot) based on a production program. Through this control, each control device 31 executes a mounting process for mounting a plurality of components 2 on the board 1, and the like.
  • the component mounting machine 21 further includes a cleanliness monitoring sensor 42 for detecting the cleanliness of the air inside the device.
  • the cleanliness monitoring sensor 42 of this embodiment is a particle counter.
  • a particle counter measures the number and size of dust in the air by irradiating the sucked air with a laser and receiving scattered light from the particles.
  • the cleanliness monitoring sensor 42 performs measurement near the substrate 1 being transported to the work position P1 by the substrate transport lane 25. More specifically, the cleanliness monitoring sensor 42 is disposed between the substrate conveyance lane 25 and a parts camera 41 for photographing parts disposed in the vicinity thereof.
  • the height of the air intake portion of the cleanliness monitoring sensor 42 is set at a position approximately equal to the height of the substrate 1.
  • the cleanliness monitoring sensor 42 is communicably connected to the control device 31 and always outputs a sensor output signal to the control device 31. Therefore, the control device 31 can constantly monitor the cleanliness inside the device. Further, as shown in FIG. 3, in this embodiment, the cleanliness monitoring sensor 42 is provided in each of the plurality of component mounting machines 21.
  • the control device 31 of each component mounting machine 21 stores a moving part operation speed control program, which will be described later, in a storage area. The moving part operation speed control program is executed independently for each component mounting machine 21.
  • the control unit controls the operation of the movable part so as to change the operating speed of the movable part according to the detection result of the cleanliness monitoring sensor 42. That is, the control device 31 of this embodiment controls the operation of the XY robot 24 so as to change the operation speed of the XY robot 24 according to the detection result of the cleanliness monitoring sensor 42. Specifically, the control device 31 limits the operating speed of the XY robot 24 as the cleanliness level decreases. Note that the operating speed of the XY robot 24 can be set for each component type. For example, the storage area of the control device 31 stores a production program that sets the operating speed (that is, normal operating speed, limited operating speed) of the XY robot 24 for each component type.
  • the control device 31 determines the operating speed for each part type based on the production program and the cleanliness detection results. Further, the control device 31 stores in a storage area a first reference value C1 that is set in advance regarding the degree of cleanliness. The control device 31 is configured to determine whether to limit the operating speed of the XY robot 24 based on the first reference value C1. Note that the value of the first reference value C1 is appropriately set based on the specifications of the degree of cleanliness desired by the user.
  • the control device 31 executes the following steps according to the moving part operation speed control program. First, the control device 31 drives the substrate transport lane 25, carries the substrate 1 outside the device to the work position P1 inside the device, and positions it (step S110). Next, the control device 31 inputs the sensor output signal of the cleanliness monitoring sensor 42 in order to obtain a measured value of the cleanliness level (step S120). Next, the control device 31 reads the first reference value C1 from the storage area and compares the input cleanliness measurement value with the first reference value C1 (step S130).
  • step S130 If the control device 31 determines that the measured value of the cleanliness is equal to or higher than the first reference value C1, that is, if it determines that the cleanliness in the device satisfies the user's specifications (YES in step S130), The control device 31 moves to step S170.
  • step S170 the control device 31 controls the XY robot 24 to operate at a normal speed without particularly limiting the operating speed of the XY robot 24, and proceeds to the next step S150.
  • step (NO in S130) the control device 31 moves to step S140.
  • step S140 the control device 31 limits the operating speed of the XY robot 24, controls the XY robot 24 to operate at a low speed, and proceeds to the next step S150.
  • step S150 the control device 31 determines whether the component mounting work has been completed.
  • control device 31 determines that the component mounting work has not yet been completed (NO in step S150)
  • the control device 31 returns to step S120, measures the cleanliness, and compares the measured value of the cleanliness with the first reference value C1. The comparison and judgment of , and driving the XY robot 24 at normal speed or low speed are repeated.
  • the control device 31 determines that the component mounting work has been completed (YES in step S150)
  • the control device 31 moves to step S160 and carries out the board 1 after the component mounting is carried out of the device.
  • the component mounter 21 may operate in a procedure different from the flowchart in FIG. 4. Next, the operation of the component mounter 21 will be explained based on another flowchart shown in FIG.
  • two types of reference values (a first reference value C1 and a second reference value C2) are set in advance regarding the degree of cleanliness.
  • the second reference value C2 is a reference value set corresponding to a lower cleanliness level than the first reference value C1.
  • the control device 31 first carries the substrate 1 to the work position P1 and positions it, then inputs the sensor output signal of the cleanliness monitoring sensor 42, and further compares the measured value of the cleanliness with the first reference value C1 ( Steps S110 to S130). When the control device 31 determines that the measured value of the degree of cleanliness is equal to or greater than the first reference value C1 (YES in step S130), the control device 31 moves to step S170. In step S170, the control device 31 controls the XY robot 24 to operate at a normal speed without particularly limiting the operating speed of the XY robot 24, and proceeds to the next step S150.
  • step S135 the control device 31 reads the second reference value C2 from the storage area, and compares the input cleanliness measurement value with the second reference value C2. If the control device 31 determines that the measured value of the cleanliness is equal to or higher than the second reference value C2, that is, the cleanliness inside the device satisfies the user's specifications, but a relatively small decrease in the cleanliness has occurred. If it is determined that there is one (YES in step S135), the control device 31 moves to step S140.
  • step S140 the control device 31 limits the operating speed of the XY robot 24, controls the XY robot 24 to operate at a low speed, and proceeds to the next step S150. However, if the control device 31 determines that the measured value of the cleanliness is not equal to or higher than the second reference value C2, that is, the cleanliness inside the device does not meet the user's specifications, and a relatively large decrease in the cleanliness occurs. If it is determined that it is (NO in step S135), the control device 31 moves to step S180. In step S180, the control device 31 stops the XY robot 24 without operating it, and returns to step S120. Note that even if it is determined that the component mounting work is not completed after proceeding to step S150 (NO in step S150), the process similarly returns to step S120.
  • step S150 determines that the component mounting work has been completed (YES in step S150)
  • step S160 carries out the board 1 after the component mounting is carried out of the device.
  • the control device 31 maintains the operation of the air conditioner to clean the air. Control what happens.
  • the measured value of cleanliness recovers to the second reference value C2 or higher
  • the XY robot 24 starts operating at low speed
  • the XY robot 24 starts operating at normal speed. Start.
  • the control device 31 controls the operation of the movable part so as to change the operating speed of the movable part according to the detection result of the cleanliness monitoring sensor 42. . That is, the control device 31 controls the operation of the XY robot 24 so as to change the operation speed of the XY robot 24 according to the detection result of the cleanliness monitoring sensor 42.
  • the control device 31 of this embodiment can suppress the decrease in the cleanliness level by limiting the operating speed of the XY robot 24 as the cleanliness level decreases.
  • the component mounting work can be continued while suppressing the occurrence of airflow turbulence so as not to reduce the cleanliness.
  • component mounting work can be continued in an environment that satisfies the user's cleanliness specifications, and highly reliable and high quality boards 1 can be manufactured while maintaining productivity to some extent.
  • the control device 31 stores preset reference values regarding cleanliness (first reference value C1 and second reference value C2), and also stores the reference values set in advance regarding cleanliness. 2. If the value falls below the reference value C2, the device is stopped. If component mounting work is continued in a state where the cleanliness level is greatly reduced, not only will the reliability and quality of the manufactured board 1 deteriorate, but also the turbulence of airflow within the device will not be resolved. In contrast, in this embodiment, the component mounting work is not performed until the cleanliness is restored to a state that satisfies the user's cleanliness specifications, and the component mounting work is restarted after the cleanliness is restored. Therefore, the reliability and quality of the manufactured substrate 1 can be maintained at high levels.
  • a particle counter is used as the cleanliness monitoring sensor 42 to measure the number and size of dust inside the device. Since the particle counter is a relatively small device, it can be easily installed at a desired location within the housing 12. Furthermore, the degree of cleanliness can be accurately measured by measuring the number and size of particles in the air.
  • the cleanliness monitoring sensor 42 performs measurement near the board 1 being transported to the work position P1 by the board transport lane 25. More specifically, the cleanliness monitoring sensor 42 is disposed between the substrate transport lane 25 and a parts camera 41 for photographing parts arranged near the board transport lane 25, and performs measurement there. Therefore, the cleanliness of the air in the area where component mounting operations are performed can be measured more accurately.
  • Example 1 has been described above, the specific aspects are not limited to Example 1 above.
  • the board working machine is the component mounting machine 21 that mounts the component 2 on the board 1
  • the movable part that is subject to operation speed control according to the cleanliness level is the XY robot 24. It is not limited to the configuration.
  • something other than the XY robot 24 for example, an exchange robot, a substrate transfer lane 25, etc. may be added as a movable part subject to operation speed control.
  • the component mounting machine 21 was the board working machine subject to the operation speed control according to the cleanliness level, but the structure is not limited to this.
  • a board working machine other than the component mounting machine 21 for example, a printing machine, a visual inspection machine, etc.
  • the substrate working machine is a printing machine
  • the operating speed of its movable part XY robot that drives the print head and squeegee
  • the substrate working machine is an appearance inspection machine
  • the operating speed of the movable part XY robot that drives the camera
  • a particle counter is used as the cleanliness monitoring sensor 42 that detects the cleanliness inside the apparatus, but the configuration is not limited to this.
  • a cleanliness monitoring sensor other than a particle counter may be used.
  • the cleanliness monitoring sensor 42 was disposed between the substrate transport lane 25 and the parts camera 41, but the configuration is not limited to this.
  • the cleanliness monitoring sensor 42 may be provided at a different location than between the substrate transport lane 25 and the parts camera 41.
  • one cleanliness monitoring sensor 42 is provided for each component mounting machine 21, a plurality of cleanliness monitoring sensors 42 may be provided.
  • the cleanliness monitoring sensor 42 may be provided in some, but not all, of the plurality of component mounting machines 21.
  • the cleanliness monitoring sensor 42 may be provided in only one component mounter 21 (for example, only in the first component mounter 21).
  • the operating speed of the movable parts of all component mounting machines 21 may be uniformly controlled based on the measurement results of the cleanliness monitoring sensor 42.
  • a cleanliness monitoring sensor 42 may be provided for every other component mounting machine 21 of the plurality of component mounting machines 21. In this case, the operating speeds of the movable parts of two adjacent component mounting machines 21 may be uniformly controlled based on the measurement results of the cleanliness monitoring sensor 42.
  • Board 2 Component 21: Component mounting machine 23 as a board working machine: Component mounting head 24: XY robot 25 as a movable part: Board transport lane 31 as a board transport section: Control device 41 as a control section: Parts Camera 42: Cleanliness monitoring sensor

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Abstract

基板搬送部と、クリーン度監視センサと、可動部と、制御部とを備える基板作業機を開示する。基板搬送部は、基板を装置内の作業位置まで搬入し、作業の完了後に基板を作業位置から搬出する。クリーン度監視センサは、装置内のクリーン度を検知する。可動部は、作業位置にある基板に対して所定の作業を行う。制御部は、クリーン度監視センサの検知結果に応じて可動部の動作速度を変更するように、可動部の動作を制御する。

Description

基板作業機
 本明細書に開示する技術は、基板に特定の作業(例えば、部品の実装作業)を行う基板作業機に関する。
 従来から、基板に特定の作業を行う基板作業機がよく知られている。また、近年では高品質・高信頼性の製品を製造するために、塵埃等の少ないクリーンな環境で基板に作業を行うことができる基板作業機に対するニーズが高まっている。そのような基板作業機の一例として、例えば、特開平09-300271号公報に開示された従来技術がある。
 従来の基板作業機を稼働して可動部を動作させた場合、装置内に気流の乱れが発生し、それが主な原因となって装置内のクリーン度が低下する。その結果、ユーザのクリーン度の仕様を満たさなくなることがあった。従来の基板作業機における対策としては、例えば、筐体の隙間を極力なくして密閉性を高めると共に、クリーンエアを供給する空調装置の能力を上げることで、筐体の内圧を高めて塵埃を排出する、等の対策が講じられている。しかしながら、このような対策を講じようとすると、あらかじめ筐体をクリーン度の仕様に応じて専用の設定にする必要が生じ、コスト高を招くという問題があった。
 そこで本明細書は、コスト高を抑えつつユーザのクリーン度仕様を満たすための技術を提供する。
 本明細書は、基板搬送部と、クリーン度監視センサと、可動部と、制御部と、を備える基板作業機を開示する。基板搬送部は、基板を装置内の作業位置まで搬入し、作業の完了後に基板を作業位置から搬出する。クリーン度監視センサは、装置内のクリーン度を検知する。可動部は、作業位置にある基板に対して所定の作業を行う。制御部は、クリーン度監視センサの検知結果に応じて可動部の動作速度を変更するように可動部の動作を制御する。従って、上述した構成によると、その時点でのクリーン度に応じて可動部の動作速度が適宜変更されるため、変更された動作速度で可動部が適切な動作を行うことができる。よって、コスト高を抑えつつユーザのクリーン度仕様を満たすことができる。
実施例1の部品実装機を示す概略側面図である。 図1の部品実装機のA-A線における概略断面図である。 複数台設けられた実施例の部品実装機を示す概略平面図である。 実施例1の部品実装機の動作を説明するためのフローチャートである。 実施例1の部品実装機の動作を説明するための別のフローチャートである。
 本明細書が開示する基板作業機では、制御部は、クリーン度の低下に伴って可動部の動作速度に制限を加えるように構成されていてもよい。このような構成によると、可動部の動作速度に制限を加えることでクリーン度の低下を抑制することができる。
 本明細書が開示する基板作業機では、制御部は、クリーン度に関してあらかじめ設定された基準値を記憶すると共に、クリーン度が低下して基準値を下回った場合に装置を停止させるように構成されていてもよい。このような構成によると、クリーン度が低下した状態で装置が稼働し続けることを防止することができる。
 本明細書が開示する基板作業機は、基板に部品を実装する部品実装機であり、可動部は、部品実装ヘッドを備えたXYロボットであってもよい。このような構成によると、部品実装作業を行うXYロボットの動作速度がクリーン度に応じて変更され、装置内のクリーン度を所望の状態に維持することができる。
 本明細書が開示する基板作業機では、クリーン度監視センサは、装置内の塵埃の数及び大きさを計測するパーティクルカウンタであってもよい。パーティクルカウンタを用いることで、装置内のクリーン度を定量的に検知することができる。
 本明細書が開示する基板作業機では、クリーン度監視センサは、基板搬送部によって作業位置に搬送されてきた基板の近傍にて計測を行ってもよい。このような構成によると、基板の近傍にクリーン度監視センサを配置することで、基板に作業を行う空間のクリーン度を適切に監視することができる。
 本明細書が開示する基板作業機では、基板搬送部の近傍に部品を撮像するパーツカメラがさらに配設されていてもよい。クリーン度監視センサは、基板搬送部とパーツカメラとの間に配設されていてもよい。
(実施例1) 以下、本発明の部品実装機21(基板作業機の一例)の一実施例について図面を参照して説明する。図1は、本実施例の部品実装機21を示す概略側面図である。図2は、図1のA-A線における概略断面図である。図3は、複数台設けられた本実施例の部品実装機21を示す概略平面図である。
 図1~図3に示すように、部品実装機21は、基板1上に部品2を実装するための装置であって、基板1を搬送する基板搬送経路4の長手方向(X方向)に沿って複数配置されている。通常、複数の部品実装機21は、部品生産ラインにおいて他の基板作業機と共に併設されている。複数の部品実装機21の上流側には印刷機(図示省略)が配設される。印刷機は基板1にハンダパターンを印刷し、複数の部品実装機21に対してハンダパターン印刷後の基板1を搬出する。複数の部品実装機21の下流側には、基板検査機及びリフロー機(いずれも図示省略)が配設される。基板検査機は、複数の部品実装機21から搬出される部品実装後の基板1を検査する。基板検査機は、例えば基板外観検査機であって、基板1に正常に部品2が実装されているか否かを検査する。基板1に正常に部品2が実装されている場合、基板検査機はリフロー機に基板1を搬出する。リフロー機は、基板検査機で検査された基板1をリフロー処理する。すなわちリフロー機は、搬入されてきた基板1を加熱してハンダを溶解し、部品2を基板1にハンダ付けする。なお、部品実装機21をはじめとする上記各種の基板作業機は、例えばクリーンルーム内に設置されている。
 部品実装機21は、複数の部品フィーダ22、ヘッドユニット23、ヘッドユニット23を移動させるXYロボット24、基板搬送レーン25、操作パネル26、空調装置(16,17,14)、パーツカメラ41、制御装置31等を備えている。
 各々の部品フィーダ22は、複数の部品2を収容している。部品フィーダ22は、フィーダ保持部30に着脱可能に取り付けられ、ヘッドユニット23のホルダ23aへ部品2を供給する。部品フィーダ22の具体的な構成は限定されない。例えば、テープ上に複数の部品2を収容するテープ式フィーダ、トレイ上に複数の部品2を収容するトレイ式フィーダ、又は、容器内に複数の部品2をランダムに収容するバルク式フィーダのいずれであってもよい。
 可動部であるXYロボット24は、移動ベース24aをX方向及びY方向に移動させることにより、部品フィーダ22の上方と基板1の上方との間でヘッドユニット23を移動させる。XYロボット24は、移動ベース24aを案内するガイドレールや、移動ベース24aをガイドレールに沿って移動させる移動機構や、その移動機構を駆動するモータ等によって構成されている。XYロボット24は、筐体12の内部に収容されると共に、基板1の上方に配置されている。移動ベース24aにはヘッドユニット23が取付けられている。ヘッドユニット23は、XYロボット24によって、部品フィーダ22の上方から基板1の上方までの空間を移動する。
 ヘッドユニット23は、基板1へ部品2を装着する可動ユニットである。ヘッドユニット23は、ホルダ23aと部品実装ヘッド23bとを備えている。ホルダ23aは、移動ベース24aに取り付けられている。部品実装ヘッド23bは、ホルダ23aに着脱可能に支持されている。部品実装ヘッド23bは、複数の吸着ノズル29を備えている。複数の吸着ノズル29は、部品実装ヘッド23bに着脱可能に支持されている。複数の吸着ノズル29は、部品実装ヘッド23bに収容されたアクチュエータ(図示省略)によって上下方向(図面Z方向)に昇降されると共に、部品2を吸着可能に構成されている。
 部品実装ヘッド23bにより部品2を基板1に実装するには、まず、部品フィーダ22に収容された部品2に吸着ノズル29の吸着面が当接するまで、吸着ノズル29を下方に移動させる。次いで、吸着ノズル29で部品2を吸着し、吸着ノズル29を上方に移動させる。吸着ノズル29に部品2を吸着する処理が終了すると、XYロボット24を駆動して部品実装ヘッド23bを基板1に対して位置決めする。次いで、吸着ノズル29を基板1に向かって下降させることで、基板1に部品2を実装する。なお、部品実装ヘッド23b及び吸着ノズル29は、図示しない交換ロボットによって自動交換される。
  基板搬送部である基板搬送レーン25は、基板1を装置内の作業位置P1(すなわち、部品実装位置)まで搬入する動作、作業位置P1にて部品実装を行う前に基板1を位置決めする動作、及び部品実装後の基板1を作業位置P1から装置外に搬出する動作を行う装置である。なお、基板搬送レーン25も、作業位置P1にある基板1に対して所定の作業を行う可動部と捉えることができる。本実施例の基板搬送レーン25は、例えば、一対のベルトコンベアと、ベルトコンベアに取り付けられると共に基板1を下方から支持する支持装置(図示省略)と、ベルトコンベアを駆動する駆動装置により構成することができる。基板1は、上流(図3の左側)から下流(図3の右側)に向かって搬送される。
 空調装置は、装置内にクリーンエアを供給するための装置であって、吸気ファン16、排気ファン17及びフィルタ14を備えている。吸気ファン16は、筐体12内の上部領域に設置されている。フィルタ14は、筐体12の天井部に取り付けられている。吸気ファン16は、筐体12の外部の空気を筐体12の内部に取り込むための装置である。空気は、吸気ファン16の作用によって筐体12の内部に取り込まれる際に、フィルタ14を通過する。フィルタ14を通過した空気は、下向きの流れとなって、基板1が載置されている作業位置P1に到る(図1の矢印A1参照)。フィルタ14は、筐体12の外部の空気に含まれている塵埃を捕集して、その空気を清浄化する。フィルタ14としては特に限定されないが、例えば、HEPAフィルタ(High Efficiency Particulate Air Filter)を用いることができる。排気ファン17は、筐体12内の後部領域に設置されている。筐体12において排気ファン17の設置位置の近傍には、排気ダクト13が設けられている。排気ファン17は、排気ダクト13を介して筐体12の内部の空気を筐体12の外部に排出するための装置である。作業位置P1に到った空気は、横向きの流れとなり、排気ダクト13から排出される(図1の矢印A2参照)。
 パーツカメラ41は、基板搬送レーン25と部品フィーダ22との間であって、部品実装ヘッド23bの移動経路の下方位置となる位置に設けられている。パーツカメラ41は、部品実装ヘッド23bによって吸着された部品2を下方から撮像するための部品撮像用カメラである。パーツカメラ41としては、例えば、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が用いられる。
 制御装置31(制御部)は、CPU、ROM、RAMを備えたコンピュータを用いて構成されている。制御装置31は、部品フィーダ22、部品実装ヘッド23b、XYロボット24、基板搬送レーン25、操作パネル26、パーツカメラ41、交換ロボットとバスを介して相互に通信可能に接続されている。制御装置31には、生産プログラムを記憶する生産管理用コンピュータ6がバスを介して相互に通信可能に接続されている(図3参照)。各々の制御装置31は、生産プログラムに基づいて各部(部品フィーダ22、部品実装ヘッド23b、XYロボット24、基板搬送レーン25、操作パネル26、交換ロボット)の動作を制御する。この制御により、各々の制御装置31は、基板1に複数の部品2を実装する実装処理などを実行する。
 また、部品実装機21は、装置内における空気のクリーン度を検知するためのクリーン度監視センサ42をさらに備えている。本実施例のクリーン度監視センサ42はパーティクルカウンタである。パーティクルカウンタは、吸い込んだ空気にレーザを照射して粒子からの散乱光を受光することで、空気中の塵埃の数及び大きさを計測する。クリーン度監視センサ42は、基板搬送レーン25によって作業位置P1に搬送されてくる基板1の近傍にて計測を行う。より詳しくいうと、クリーン度監視センサ42は、基板搬送レーン25と、その近傍に配設された部品撮像用のパーツカメラ41との間に配設されている。クリーン度監視センサ42のエア取込部の高さは、基板1の高さとほぼ等しい位置に設定されている。クリーン度監視センサ42は、制御装置31と通信可能に接続されていて、制御装置31に対してセンサ出力信号を常時出力する。従って、制御装置31は装置内のクリーン度を常時監視することができる。また、図3に示されるように、本実施例ではクリーン度監視センサ42は複数台の部品実装機21の各々に設けられている。各々の部品実装機21の制御装置31は、後述する可動部動作速度制御プログラムを記憶領域に格納している。可動部動作速度制御プログラムは、部品実装機21ごとに独立して実行される。
 部品実装機21では、制御部が、クリーン度監視センサ42の検知結果に応じて、可動部の動作速度を変更するように可動部の動作を制御する。すなわち、本実施例の制御装置31は、クリーン度監視センサ42の検知結果に応じて、XYロボット24の動作速度を変更するようにXYロボット24の動作を制御する。具体的には、制御装置31はクリーン度の低下に伴ってXYロボット24の動作速度に制限を加える。なお、XYロボット24の動作速度は、部品種毎に設定することができる。例えば、制御装置31の記憶領域には、部品種毎に、XYロボット24の動作速度(すなわち、通常の動作速度、制限された動作速度)を設定する生産プログラムが記憶される。制御装置31は、生産プログラムとクリーン度の検知結果に基づいて、部品種毎に動作速度を決定する。また、制御装置31は、クリーン度に関してあらかじめ設定された第1基準値C1を記憶領域に記憶している。制御装置31は、第1基準値C1に基づき、XYロボット24の動作速度に制限を加えるか否かを決定するように構成されている。なお、第1基準値C1の値は、ユーザが求めるクリーン度の仕様に基づいて適宜設定される。
 以下、図4のフローチャートに基づいて部品実装機21の動作について説明する。
 制御装置31は、可動部動作速度制御プログラムに従って下記の諸ステップを実行する。まず制御装置31は、基板搬送レーン25を駆動し、装置外の基板1を装置内の作業位置P1に搬入して位置決めする(ステップS110)。次に制御装置31は、クリーン度の測定値を取得するために、クリーン度監視センサ42のセンサ出力信号を入力する(ステップS120)。次に制御装置31は、記憶領域から第1基準値C1を読み出すと共に、入力したクリーン度の測定値と第1基準値C1とを比較する(ステップS130)。クリーン度の測定値が第1基準値C1以上であると制御装置31が判定した場合、つまり装置内のクリーン度がユーザの仕様を満たしていると判定した場合には(ステップS130でYES)、制御装置31はステップS170に移行する。ステップS170において制御装置31は、XYロボット24の動作速度に特に制限を加えることなく、XYロボット24を通常の速度で動作させるように制御し、次のステップS150に移行する。一方、クリーン度の測定値が第1基準値C1以上ではないと制御装置31が判定した場合、つまり装置内のクリーン度が低くなりユーザの仕様を満たさなくなっていると判定した場合には(ステップS130でNO)、制御装置31はステップS140に移行する。ステップS140において制御装置31は、XYロボット24の動作速度に制限を加え、XYロボット24を低速で動作させるように制御し、次のステップS150に移行する。ステップS150において制御装置31は、部品実装作業が終了したか否かを判定する。部品実装作業がまだ終了していないと制御装置31が判定した場合(ステップS150でNO)、制御装置31はステップS120に戻り、クリーン度の測定、クリーン度の測定値と第1基準値C1との比較判定、XYロボット24の通常速度または低速での駆動、を繰り返す。一方、部品実装作業が終了したと制御装置31が判定した場合(ステップS150でYES)、制御装置31はステップS160に移行し、部品実装後の基板1を装置外に搬出する。
 なお、図4のフローチャートとは異なる手順で部品実装機21の動作を行ってもよい。次に、図5に示す別のフローチャートに基づいて部品実装機21の動作を説明する。ここでは、クリーン度に関して2種類の基準値(第1基準値C1、第2基準値C2)が予め設定されている。第2基準値C2は、上記の第1基準値C1よりも低いクリーン度に対応して設定された基準値である。
 制御装置31は、まず基板1を作業位置P1に搬入して位置決めした後、クリーン度監視センサ42のセンサ出力信号を入力し、さらにクリーン度の測定値と第1基準値C1とを比較する(ステップS110~S130)。クリーン度の測定値が第1基準値C1以上であると制御装置31が判定した場合(ステップS130でYES)、制御装置31はステップS170に移行する。ステップS170において制御装置31は、XYロボット24の動作速度に特に制限を加えることなく、XYロボット24を通常の速度で動作させるように制御し、次のステップS150に移行する。一方、クリーン度の測定値が第1基準値C1以上ではないと制御装置31が判定した場合(ステップS130でNO)、制御装置31はステップS135に移行する。ステップS135において制御装置31は、記憶領域から第2基準値C2を読み出すと共に、入力したクリーン度の測定値と第2基準値C2とを比較する。クリーン度の測定値が第2基準値C2以上であると制御装置31が判定した場合、つまり装置内のクリーン度はユーザの仕様を満たしているが、比較的に小さなクリーン度の低下が生じていると判定した場合には(ステップS135でYES)、制御装置31はステップS140に移行する。ステップS140において制御装置31は、XYロボット24の動作速度に制限を加え、XYロボット24を低速で動作させるように制御し、次のステップS150に移行する。しかし、クリーン度の測定値が第2基準値C2以上でないと制御装置31が判定した場合、つまり装置内のクリーン度がユーザの仕様を満たしておらず、比較的に大きなクリーン度の低下が生じていると判定した場合には(ステップS135でNO)、制御装置31はステップS180に移行する。ステップS180において制御装置31は、XYロボット24を動作させずに停止させ、ステップS120に戻る。なお、ステップS150に移行して部品実装作業が終了していないと判定された場合も(ステップS150でNO)、同様にステップS120に戻る。そしてこれらの場合、クリーン度の測定等のステップを繰り返す。一方、部品実装作業が終了したと制御装置31が判定した場合(ステップS150でYES)、制御装置31はステップS160に移行し、部品実装後の基板1を装置外に搬出する。ところで、装置内のクリーン度の低下度が比較的大きいと判定され、XYロボット24が停止している場合であっても、制御装置31は、空調装置の動作を維持して空気の清浄化を行わせるように制御する。その結果、クリーン度の測定値が第2基準値C2以上に回復すればXYロボット24が低速で動作を開始し、さらに第1基準値C1以上に回復すればXYロボット24が通常速度で動作を開始する。
 以上説明したように、本実施例の部品実装機21では、制御装置31は、クリーン度監視センサ42の検知結果に応じて、可動部の動作速度を変更するように可動部の動作を制御する。すなわち制御装置31は、クリーン度監視センサ42の検知結果に応じて、XYロボット24の動作速度を変更するようにXYロボット24の動作を制御する。ここで、XYロボット24を動作させると、装置内に気流の乱れが発生し、それが主な原因となって装置内のクリーン度が低下する。それゆえ本実施例の制御装置31は、クリーン度の低下に伴ってXYロボット24の動作速度に制限を加えることで、クリーン度の低下を抑制することができる。すなわち、XYロボット24が通常よりも低速で部品実装動作を行うことで、クリーン度を低下させないように気流の乱れの発生を抑制しながら、部品実装作業を継続することができる。つまり、ユーザのクリーン度仕様を満たした環境で部品実装作業を継続することができ、生産性をある程度維持した状態で、高信頼性かつ高品質の基板1を製造することができる。
 また、本実施例では、クリーン度監視センサ42を追加するだけでよいため、コスト高を抑えつつユーザのクリーン度仕様を満たすことができる。すなわち、従来技術のように、筐体12の隙間を極力なくして密閉性を高めると共に、空調装置の能力を上げるといった対策を行うと、設備を専用の設計にする必要があるため、コスト高を招く。これに対し、本実施例では、クリーン度監視センサ42を追加するだけでよいため、ユーザのクリーン度仕様を満たしながらコスト高となることを効果的に抑制することができる。
 本実施例の部品実装機21では、制御装置31は、クリーン度に関してあらかじめ設定された基準値(第1基準値C1及び第2基準値C2)を記憶すると共に、クリーン度が大きく低下して第2基準値C2を下回った場合に装置を停止させる。クリーン度が大きく低下した状態で部品実装作業を続けた場合、製造される基板1の信頼性及び品質が低下するばかりでなく、装置内の気流の乱れも解消されない。これに対し本実施例では、ユーザのクリーン度仕様を満たす状態にクリーン度が回復するまで部品実装作業が行われず、回復後に部品実装作業を再開する。ゆえに、製造される基板1の信頼性及び品質を高く維持することができる。
 本実施例の部品実装機21では、クリーン度監視センサ42として、装置内の塵埃の数及び大きさを計測するパーティクルカウンタを用いている。パーティクルカウンタは、比較的小型の装置であるため、筐体12内の所望の箇所に容易に設置することができる。また、空気中の微粒子の数及び大きさの計測を通じて、クリーン度を正確に測定することができる。
 本実施例の部品実装機21では、クリーン度監視センサ42は、基板搬送レーン25によって作業位置P1に搬送されてくる基板1の近傍にて計測を行う。より詳しくいうと、クリーン度監視センサ42は、基板搬送レーン25と、基板搬送レーン25の近傍に配設された部品撮像用のパーツカメラ41との間に配設され、そこで計測を行う。このため、部品実装動作が行われるエリアの空気のクリーン度をより正確に測定することができる。
 以上、実施例1について説明したが具体的な態様は上記実施例1に限定されるものではない。上記の実施例1では、基板作業機が基板1に部品2を実装する部品実装機21であり、クリーン度に応じた動作速度制御の対象となる可動部がXYロボット24であったが、この構成に限定されるものではない。例えば、他の実施例では、動作速度制御の対象となる可動部として、XYロボット24以外のもの(例えば交換ロボットや基板搬送レーン25等)を加えてもよい。
 上記の実施例1では、クリーン度に応じた動作速度制御の対象となる基板作業機が部品実装機21であったが、この構成に限定されるものではない。例えば、他の実施例では、部品実装機21以外の基板作業機(例えば印刷機や外観検査機等)をクリーン度に応じた動作速度制御の対象としてもよい。基板作業機が印刷機であれば、その可動部(印刷ヘッドやスキージを駆動するXYロボット)の動作速度をクリーン度に応じて制御すればよい。基板作業機が外観検査機であれば、可動部(カメラを駆動するXYロボット)の動作速度をクリーン度に応じて制御すればよい。
 上記の実施例1では、装置内のクリーン度を検知するクリーン度監視センサ42としてパーティクルカウンタを使用したが、この構成に限定されるものではない。例えば、他の実施例では、パーティクルカウンタ以外の方式のクリーン度監視センサを用いてもよい。
 上記の実施例1では、クリーン度監視センサ42を基板搬送レーン25とパーツカメラ41との間に配設したが、この構成に限定されるものではない。例えば、他の実施例では、基板搬送レーン25とパーツカメラ41との間ではない別の箇所に、クリーン度監視センサ42を設けてもよい。また、クリーン度監視センサ42を部品実装機21ごとに1つ設けたが、複数設けてもよい。
 上記の実施例1では、複数台の部品実装機21の全てにクリーン度監視センサ42を設けたが、この構成に限定されるものではない。例えば、他の実施例では、複数台の部品実装機21の全てではなくその一部にクリーン度監視センサ42を設けた構成としてもよい。例えば、1つの部品実装機21のみ(例えば先頭の部品実装機21のみ)にクリーン度監視センサ42を設けてもよい。この場合、クリーン度監視センサ42の測定結果に基づいて、全ての部品実装機21の可動部を一律に動作速度制御してもよい。また、複数台の部品実装機21に対して1つおきにクリーン度監視センサ42を設けてもよい。この場合、クリーン度監視センサ42の測定結果に基づいて、隣接する2つの部品実装機21の可動部を一律に動作速度制御してもよい。
 以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
1:  基板
2:  部品
21: 基板作業機としての部品実装機
23: 部品実装ヘッド
24: 可動部としてのXYロボット
25: 基板搬送部としての基板搬送レーン
31: 制御部としての制御装置
41: パーツカメラ
42: クリーン度監視センサ
C1: 第1基準値
C2: 第2基準値
P1: 作業位置

Claims (7)

  1.  基板を装置内の作業位置まで搬入し、作業の完了後に前記基板を前記作業位置から搬出する基板搬送部と、
     装置内のクリーン度を検知するクリーン度監視センサと、
     前記作業位置にある前記基板に対して所定の作業を行う可動部と、
     前記クリーン度監視センサの検知結果に応じて前記可動部の動作速度を変更するように前記可動部の動作を制御する制御部と、を備える基板作業機。
  2.  前記制御部は、前記クリーン度の低下に伴って前記可動部の動作速度に制限を加えるように構成されている、請求項1に記載の基板作業機。
  3.  前記制御部は、前記クリーン度に関してあらかじめ設定された基準値を記憶すると共に、前記クリーン度が低下して前記基準値を下回った場合に装置を停止させるように構成されている、請求項2に記載の基板作業機。
  4.  前記基板作業機は、前記基板に部品を実装する部品実装機であり、前記可動部は、部品実装ヘッドを備えたXYロボットである、請求項1~3のいずれか1項に記載の基板作業機。
  5.  前記クリーン度監視センサは、装置内の塵埃の数及び大きさを計測するパーティクルカウンタである、請求項1~3のいずれか1項に記載の基板作業機。
  6.  前記クリーン度監視センサは、前記基板搬送部によって前記作業位置に搬送されてきた前記基板の近傍にて計測を行う、請求項5に記載の基板作業機。
  7.  前記基板搬送部の近傍に前記部品を撮像するパーツカメラがさらに配設され、
     前記クリーン度監視センサは、前記基板搬送部と前記パーツカメラとの間に配設されている、請求項6に記載の基板作業機。
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