JP5212429B2 - 部品実装装置および部品実装方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電子部品を基板に実装する部品実装装置および部品実装方法に関するものである。
電子部品を基板に実装する部品実装装置には電子部品を供給するための部品供給部が設けられており、部品供給部には実装される部品種類に応じてテープフィーダやトレイフィーダなどの部品供給装置が配置される。これらの部品供給装置では、収納部品が消費されて品切れとなった場合や、生産品種の切り換えのために収納部品の部品種類を変更する場合などに、作業者によって部品補給や部品交換のための作業が行われる。テープフィーダの場合には部品を保持したキャリアテープが卷回収納されたテープリールが交換され、トレイフィーダでは部品を平面収納したトレイが交換される。
近年、部品実装ラインにおける生産性向上の要請から、上述の部品補給や部品交換を、生産を停止させることなく装置稼働を継続した状態で行えるようにした部品供給装置が用いられるようになっている。例えばテープフィーダにおいては、既装着のテープリールのキャリアテープと新たに交換されるテープリールのキャリアテープとを継ぎ合わせるテープスプライン方式が採用されている。またトレイフィーダでは、トレイを収納したマガジンを装置運転中に交換可能にした部品供給装置が用いられている(例えば特許文献1参照)。この特許文献例に示す先行技術においては、上下方向に移動する2つのパレット部のそれぞれにマガジンを着脱可能に装着しておき、交換対象となるマガジンが装着されたパレット部を上昇端または下降端に設定された作業位置に移動させて、マガジンを交換するようにしている。
特開平5−96425号公報
近年、電子機器製造業を含めた製造業の生産現場では、作業者が操作を行う際の安全性に従来よりも配慮した生産設備が求められるようになっている。例えば、未熟練作業者が機器操作を行う状況などを想定して、本来作業者によるアクセスが想定されていない箇所に誤って手先を進入させたような場合にあっても、作業者の安全が確保されるような設備であることが求められている。しかしながら上述の先行技術例を含め、トレイフィーダによる部品供給を含む部品実装においては、このような安全対策は必ずしも万全ではなく、装置稼働中にトレイ交換などの段取り替え作業を行う際の安全性の確保が求められていた。
そこで本発明は、トレイフィーダによる部品供給を含む部品実装において、装置稼働中に段取り替え作業を行う際の安全性を確保することができる部品実装装置および部品実装方法を提供することを目的とする。
本発明の部品実装装置は、部品供給部から取り出した電子部品を基板に実装する部品実装装置であって、前記部品供給部に配置され前記電子部品を平面配列で格納したトレイを収納するトレイ収納部からこのトレイをトレイ引出し部によって引き出して、前記トレイ収納部の上端高さ近傍に設定された部品取出位置まで移動させる機能を有するトレイフィーダと、前記部品取出位置まで移動した前記トレイから電子部品を取り出して保持する実装ヘッドおよびこの実装ヘッドを移動させるヘッド移動機構より成る部品実装機構と、前記トレイフィーダにおいて前記トレイ収納部に設けられた作業アクセス用の扉の開閉をロックする扉ロック機構と、前記部品供給部、部品実装機構および扉ロック機構を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記トレイ引出し部が前記部品取出位置にあって前記トレイフィーダの内部と前記実装ヘッドが移動するヘッド移動空間との間をこのトレイ引出し部が遮断した状態においてのみ、前記扉ロック機構による扉のロック状態を解除する。
本発明の部品実装方法は、部品供給部に配置され電子部品を平面配列で格納したトレイを収納するトレイ収納部からこのトレイをトレイ引出し部によって引き出して、前記トレイ収納部の上端高さ近傍に設定された部品取出位置まで移動させる機能を有するトレイ供給機構を複数並設したトレイフィーダと、前記部品取出位置まで移動した前記トレイから電子部品を取り出して保持する実装ヘッドおよびこの実装ヘッドを移動させるヘッド移動機構より成る部品実装機構と、前記複数のトレイ供給機構のそれぞれにおいて前記トレイ収納部に設けられた作業アクセス用の扉の開閉をロックする扉ロック機構と、前記部品供給部、部品実装機構および扉ロック機構を制御し、前記トレイ引出し部が前記部品取出位置にあってトレイフィーダの内部と前記実装ヘッドが移動するヘッド移動空間とをトレイ引出し部が遮断した状態においてのみ前記扉ロック機構による扉のロック状態を解除する機能を有する制御部とを備えた部品実装装置によって、前記部品供給部から取り出した電子部品を基板に実装する部品実装方法であって、いずれかの前記トレイ供給機構において前記扉のロック状態を解除してこの扉を開放した状態で当該トレイ収納部を対象として行われるトレイ交換作業と、他のトレイ供給機構においてトレイ収納部からトレイを前記トレイ引出し部によって引き出して、前記実装ヘッドによる部品取り出しのために前記部品取出位置まで移動させるトレイ供給作業とを同時並行的に実行する。
本発明によれば、トレイ収納部からトレイをトレイ引出し部によって引き出して、トレイ収納部の上端高さ近傍に設定された部品取出位置まで移動させる機能を有するトレイ供給機構を並設したトレイフィーダにおいて、トレイ引出し部が部品取出位置にあってトレイフィーダの内部と実装ヘッドが移動するヘッド移動空間との間をこのトレイ引出し部が遮断した状態においてのみ、扉ロック機構による扉のロック状態を解除する構成とすることにより、トレイフィーダによる部品供給を含む部品実装において、装置稼働中に段取り替え作業を行う際の安全性を確保することができる。
本発明の一実施の形態の部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の側断面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置に用いられるトレイフィーダの構成説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の部分平面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置におけるトレイフィーダの側断面図
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図1、図2を参照して、部品供給部から取り出した電子部品を基板に実装する部品実装装置1の構造を説明する。図1において、部品実装装置1の基台1a上には、基板搬送機構2が配設されている。基板搬送機構2は、それぞれ実装対象の基板を搬送する第1基板搬送レーンLIおよび第2基板搬送レーンLIIを、基板搬送方向(X方向)に並列配置した構成となっている。第1基板搬送レーンLI、第2基板搬送レーンLIIは、それぞれ1対の第1基板搬送コンベア2A、第2基板搬送コンベア2Bより構成され、上流側から受け渡された基板3を搬送して、以下に説明する部品搭載機構による作業位置に位置決めして保持する。第1基板搬送レーンLI、第2基板搬送レーンLIIにはそれぞれ基板検出センサS1、S2が設けられており、基板検出センサS1、S2は搬入された基板3を検出する。
基板搬送機構2の両側方には、それぞれ第1部品供給部4A、第2部品供給部4Bが配設されている。第1部品供給部4Aは、第1トレイ供給機構5A、第2トレイ供給機構5Bを並設してなるトレイフィーダ5が配置されている。図2に示すように、トレイフィーダ5を構成する第1トレイ供給機構5A、第2トレイ供給機構5Bは、実装対象となる電子部品のうち、形状が比較的大型のものを平面配列で格納したトレイを保持するパレット16を、トレイ収納部5bから引き出して、トレイ収納部5bの上端高さ近傍に設定された部品取出し位置5aまで移動させる機能を有している。
第2部品供給部4Bには、複数のテープフィーダ6が並設されている。テープフィーダ6は、小型の電子部品を保持したキャリアテープ15をピックアップ位置6a(図2参照)までピッチ送りする機能を有している。テープフィーダ6は第2部品供給部4Bに移動自在にセットされる台車13に装着され、キャリアテープ15は、台車13に保持された供給リール14から引き出され、テープフィーダ6に供給される。
基台1aの上面において一方側の端部には、Y軸移動テーブル7がY方向に配設されており、Y軸移動テーブル7には第1X軸移動テーブル8A、第2X軸移動テーブル8BがY方向にスライド自在に装着されている。第1X軸移動テーブル8A、第2X軸移動テーブル8Bにはそれぞれ第1実装ヘッド9A、第2実装ヘッド9BがX方向にスライド自在に装着されている。第1実装ヘッド9A、第2実装ヘッド9Bは、いずれも複数の単位搭載ヘッド10を備えたマルチタイプヘッドであり、各単位搭載ヘッド10の下端部には電子部品を吸着保持する吸着ノズル10a(図2参照)が装着されている。
Y軸移動テーブル7、第1X軸移動テーブル8A、第2X軸移動テーブル8Bを駆動することにより、第1実装ヘッド9A、第2実装ヘッド9Bはそれぞれ個別に水平移動し、第1実装ヘッド9Aは第1部品供給部4Aのトレイフィーダ5から、また第2実装ヘッド9Bは第2部品供給部4Bのテープフィーダ6からそれぞれ電子部品を取り出して保持し、第1基板搬送レーンLI、第2基板搬送レーンLIIに搬入された基板3に移送搭載する。Y軸移動テーブル7、第1X軸移動テーブル8A、第2X軸移動テーブル8Bは、第1実装ヘッド9A、第2実装ヘッド9Bを移動させるヘッド移動機構を構成し、このヘッド移動機構と第1実装ヘッド9A、第2実装ヘッド9Bは、第1部品供給部4Aにおいてトレイフィーダ5の部品取出し位置5aまで移動したパレット16から、また第2部品供給部4Bにおいてテープフィーダ6から、電子部品を取り出して基板3に実装する部品実装機構を構成している。
第1実装ヘッド9A、第2実装ヘッド9Bには、それぞれ一体的に移動する基板認識カメラ11が、第1X軸移動テーブル8A、第2X軸移動テーブル8Bの下面側に位置して配設されており、第1実装ヘッド9A、第2実装ヘッド9Bを基板3の上方に移動させることにより、基板認識カメラ11によって基板3を撮像することができる。この撮像結果を認識処理することにより、基板3や部品実装点の位置が認識される。
実装ヘッド9A,9Bがそれぞれの部品供給部から基板3に移動する経路には、部品認識カメラ12が配設されている。電子部品を保持した実装ヘッド9A,9Bが部品認識カメラ12の上方を移動することにより、保持された電子部品が部品認識カメラ12によって撮像され、これにより実装ヘッド9A,9Bに保持された状態における電子部品の位置が認識される。これらの基板3への実装動作に際しては、基板認識カメラ11による基板認識結果及び部品認識カメラ12による部品認識結果を加味して、第1実装ヘッド9A、第2実装ヘッド9Bの搭載位置が補正される。
次に図3を参照して、トレイフィーダ5の構造を説明する。図3(a)に示すように、トレイフィーダ5は、それぞれ独立して動作可能な第1トレイ供給機構5A、第2トレイ供給機構5Bを並列配置した構成となっている。第1トレイ供給機構5A、第2トレイ供給機構5Bは、電子部品が格納されたトレイを保持したパレット16を部品取出し位置5aに位置させる機能を有する。
図3(b)は、第1トレイ供給機構5A、第2トレイ供給機構5Bの構成を示している。フレーム25にはトレイ収納部5bが固着されており、トレイ収納部5b内には、マガジン内に積層された複数のパレット16が段積みされている。トレイ収納部5b内に収納されたパレット16には、電子部品が多数格子状に格納されたトレイが装着される。なお、本図においては、トレイの図示を省略している。トレイ収納部5bの背後には作業アクセス用に開閉自在の扉29が設けられ、マガジンに収納されたパレット16をマガジン毎に収納・取り出しが行えるようになっている。ここで扉29の開閉動作は、トレイ収納部5bに設けられた扉ロック機構29aによって制御自在にロックされるようになっており、扉ロック機構29aによるロック状態が解除された状態においてのみ、扉29を開放できるようになっている。
また扉29には、第1トレイ供給機構5A、第2トレイ供給機構5B毎に扉開閉検知センサS3、S4が設けられており、扉開閉検知センサS3、S4は、扉29の開閉状態を検出する。扉29の開閉状態は、部品実装装置1の可動機構部の動作状態とインターロックされており、作業者の安全保護のため、扉29が開放された状態では、予め設定されたアクセス許容条件が満たされていない限り、装置稼働が許容されないようになっている。
フレーム22にはモータ26および送りねじ27を備えた昇降機構20が配設されており、昇降機構20を駆動することにより、トレイ引出し部28が昇降する。トレイ引出し部28はトレイ収納部5bに収納されたパレット16を引き出し、上面に保持する。トレイ引出し部28はパレット移動機構(図示省略)を備えており、パレット移動機構によりトレイ収納部5b内のパレット16をトレイ引出し部28に引き出し、またトレイ収納部5b内に押送して収納することができる。昇降機構20を駆動してトレイ引出し部28を上昇させることにより、パレット16は保持したトレイとともに、第1実装ヘッド9A、第2実装ヘッド9Bによる電子部品の部品取出し位置5aに移動する。
そして第1実装ヘッド9A、第2実装ヘッド9Bは、単位搭載ヘッド10の吸着ノズル10aによってパレット16に保持されたトレイから電子部品を取り出し、基板搬送機構2に移送搭載する。トレイ収納部5bの上方には、実装されずに排出される電子部品を収容する排出部5cが配設され、さらに排出部5cの上方には、電子部品がピックアップされた後の空トレイが装着されたパレット16の取り出し、および電子部品補給後のパレット16の再投入を行う補給部5dが配設されている。
次に図4を参照して、制御系の構成を説明する。図4において、部品実装装置1は、制御部30、記憶部31、認識処理部32、機構駆動部33、操作・入力部34、表示部35より構成される。制御部30は、記憶部31に記憶された制御プラグラムや各種データに基づき、部品実装装置1の作業動作に必要な動作制御や演算処理を実行する機能を有しており、内部処理機能として実装制御処理部30a、アクセス許否処理部30bを備えている。実装制御処理部30aは、基板3に電子部品を実装するための実装動作を制御する処理を行う。
アクセス許否処理部30bは、実装ヘッドおよび作業者によるトレイ供給機構へのアクセス許否を設定する処理を行う。すなわち、第1トレイ供給機構5A、第2トレイ供給機構5Bにおいて、扉開閉検知センサS3、S4が扉29の開状態を検知したならば、当該トレイ供給機構への実装ヘッドのアクセスが禁止される。また、作業者がトレイ供給機構へアクセスするためには、扉29を開放することが必要であるが、本実施の形態においては、作業者の安全を確保するため、扉ロック機構29aは後述する所定状態が満たされている場合においてのみ、扉29のロック状態を解除するように制御上のインターロックが設定されている。
記憶部31は、部品実装作業を実行するために必要な各種の動作プログラムのほか、実装データ31a、部品格納データ31bを記憶する。実装データ31aは、実装対象の基板3における実装部位を実装順序に従って示す実装点に、実装される部品の部品種および実装位置を特定する実装座標を対応させたデータである。部品格納データ31bは、第1トレイ供給機構5A、第2トレイ供給機構5Bのそれぞれのトレイ収納部5bにおけるトレイの格納状態を示すデータであり、これにより、各トレイ収納部5bに収納されたトレイの部品種および収納位置が特定される。
認識処理部32は、基板認識カメラ11、部品認識カメラ12の撮像結果を認識処理することにより、基板3における部品実装位置の検出および第1実装ヘッド9A、第2実装ヘッド9Bに保持された状態の電子部品の識別や位置検出を行う。実装制御処理部30aによる部品実装動作の制御においては、これらの位置検出結果が加味されて、部品搭載時の位置補正が行われる。機構駆動部33は、実装制御処理部30aに制御されて、基板搬送機構2、第1部品供給部4A、第2部品供給部4BおよびY軸移動テーブル7、第1X軸移動テーブル8A、第2X軸移動テーブル8B、第1実装ヘッド9A、第2実装ヘッド9Bより成る部品実装機構、扉ロック機構29aを駆動する。制御部30による機構駆動部33の制御においては、アクセス許否処理部30bの制御処理によって、トレイ引出し部28が上端部近傍の部品取出し位置5aにあって、トレイフィーダ5の内部と実装ヘッド9A,9Bが移動するヘッド移動空間との間を、このトレイ引出し部28が遮断した状態においてのみ、扉ロック機構29aによる扉29のロック状態を解除するようにしている。
操作・入力部34は、タッチパネルスイッチやキーボードなどの入力装置であり、作業者による操作コマンドや各種データの入力を行う。この操作コマンドには、第1トレイ供給機構5A、第2トレイ供給機構5Bを対象として使用停止設定を行うための入力コマンドが含まれる。表示部35は液晶などの表示パネルであり、操作・入力部34による入力操作時の案内画面や各種の報知画面を表示する。
この部品実装装置1は上記のように構成されており、以下、図5、図6を参照して、部品実装装置1を用いて、部品供給部4A、4Bから実装ヘッド9A,9Bによって電子部品を取り出して基板搬送機構2によって搬送された基板3に実装する部品実装方法について説明する。
部品実装作業の開始に際しては、まず第1部品供給部4Aにおいて、第1トレイ供給機構5A、第2トレイ供給機構5Bに、実装対象となる基板3の実装作業に対応した部品種の電子部品を格納したトレイを配置する。次いで、部品実装作業が開始され、第1トレイ供給機構5A、第2トレイ供給機構5Bから取り出されたパレット16上のトレイから、第1実装ヘッド9Aによって電子部品を取り出し、基板3に移送搭載する。
この部品実装作業を継続して実行する過程において、いずれかのトレイ供給機構を対象として部品切れ時の部品補給や、次の基板品種を生産するための先行段取り替え作業など、作業者がトレイ供給機構にアクセスする必要が生じる場合がある。このような場合、従来は作業者の安全を確保するため、トレイフィーダ5への第1実装ヘッド9Aのアクセスを禁止して動作停止にした状態でトレイ交換などの作業を実行するようにしていた。このため、トレイフィーダ5が複数の第1トレイ供給機構5A、第2トレイ供給機構5Bを備えている場合には、これらトレイ供給機構のいずれをも動作停止の対象としなければならなかった。
これに対し、本実施の形態に示す部品実装装置1においては、アクセスの必要が生じたトレイ供給機構のみを動作停止とし、他方側についてはそのまま第1実装ヘッド9Aによる部品取り出し対象とするようにしている。すなわち例えば第2トレイ供給機構5Bにてトレイ交換作業を必要とする場合には、図5に示すように、第1トレイ供給機構5Aについては扉29を閉じたまま第1実装ヘッド9Aによる部品取り出し対象を継続し、第2トレイ供給機構5Bについては扉29を開放する。
この扉29の開放は、図6(a)に示すように、トレイ引出し部28をトレイ収納部5bの上端部近傍の部品取出し位置5aに位置させることにより可能となる。すなわち、トレイ引出し部28が部品取出し位置5aにあってトレイフィーダ5の内部と第1実装ヘッド9Aが移動するヘッド移動空間との間を遮断した状態とする。これにより、当該トレイ収納部5bの内部に作業者が手先を進入させた場合にあっても、手先が第1実装ヘッド9Aに干渉することによる危険性のあるヘッド移動空間内に進入する事態が発生しない。
このとき、第1トレイ供給機構5Aについてはトレイ引出し部28はトレイ収納部5bからパレット16を引き出すためにトレイフィーダ5内を昇降することから、アクセス許否処理部30bが扉ロック機構29aをロック状態とすることによって、常に扉29の開放が禁止された状態となる。したがって、作業者は当該トレイ収納部5b内に作業アクセスすることができず、第1実装ヘッド9Aが動作中のヘッド移動空間に作業者が手先を進入させる不安全行為が完全に排除される。
すなわち本実施の形態に示す部品実装方法においては、複数のトレイ供給機構を備えたトレイフィーダ5において、一方側のいずれかのトレイ供給機構において扉29のロック状態を解除してこの扉29を開放した状態で当該トレイ収納部5bを対象として行われるトレイ交換作業と、他のトレイ供給機構においてトレイ収納部5bからパレット16をトレイ引出し部28によって引き出して、第1実装ヘッド9Aによる部品取り出しのために、部品取出し位置5aまで移動させるトレイ供給作業とを同時並行的に実行する形態となっている。
これにより、トレイフィーダによる部品供給を含む部品実装において、次の基板品種の生産のための段取り替え作業を、実行中の部品実装作業の完了を待つことなく開始することができる。したがって、複数の基板品種を対象として品種切り換えに伴う段取り替え作業を高頻度で反復実行する必要がある場合においても、品種切替に伴う装置停止時間を極力排除して生産性を向上させることができるとともに、装置稼働中に段取り替え作業を行う際の安全性を確保することができる。
本発明の部品実装装置および部品実装方法は、トレイフィーダによる部品供給を含む部品実装において、装置稼働中に段取り替え作業を行う際の安全性を確保することができるという効果を有し、多品種の基板を対象として部品実装作業を行う分野において有用である。
1 部品実装装置
2 基板搬送機構
3 基板
4A 第1部品供給部
4B 第2部品供給部
5 トレイフィーダ
5A 第1トレイ供給機構
5B 第2トレイ供給機構
5a 部品取出し位置
5b トレイ収納部
6 テープフィーダ
7 Y軸移動テーブル
8A 第1X軸移動テーブル
8B 第2X軸移動テーブル
9A 第1実装ヘッド
9B 第2実装ヘッド
10 単位搭載ヘッド
16 パレット
20 昇降機構
28 トレイ引出し部
29 扉
29a 扉ロック機構

Claims (2)

  1. 部品供給部から取り出した電子部品を基板に実装する部品実装装置であって、前記部品供給部に配置され前記電子部品を平面配列で格納したトレイを収納するトレイ収納部からこのトレイをトレイ引出し部によって引き出して、前記トレイ収納部の上端高さ近傍に設定された部品取出位置まで移動させる機能を有するトレイフィーダと、
    前記部品取出位置まで移動した前記トレイから電子部品を取り出して保持する実装ヘッドおよびこの実装ヘッドを移動させるヘッド移動機構より成る部品実装機構と、
    前記トレイフィーダにおいて前記トレイ収納部に設けられた作業アクセス用の扉の開閉をロックする扉ロック機構と、
    前記部品供給部、部品実装機構および扉ロック機構を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記トレイ引出し部が前記部品取出位置にあって前記トレイフィーダの内部と前記実装ヘッドが移動するヘッド移動空間との間をこのトレイ引出し部が遮断した状態においてのみ、前記扉ロック機構による扉のロック状態を解除することを特徴とする部品実装装置。
  2. 部品供給部に配置され電子部品を平面配列で格納したトレイを収納するトレイ収納部からこのトレイをトレイ引出し部によって引き出して、前記トレイ収納部の上端高さ近傍に設定された部品取出位置まで移動させる機能を有するトレイ供給機構を複数並設したトレイフィーダと、
    前記部品取出位置まで移動した前記トレイから電子部品を取り出して保持する実装ヘッドおよびこの実装ヘッドを移動させるヘッド移動機構より成る部品実装機構と、
    前記複数のトレイ供給機構のそれぞれにおいて前記トレイ収納部に設けられた作業アクセス用の扉の開閉をロックする扉ロック機構と、
    前記部品供給部、部品実装機構および扉ロック機構を制御し、前記トレイ引出し部が前記部品取出位置にあってトレイフィーダの内部と前記実装ヘッドが移動するヘッド移動空間とをトレイ引出し部が遮断した状態においてのみ前記扉ロック機構による扉のロック状態を解除する機能を有する制御部とを備えた部品実装装置によって、前記部品供給部から取り出した電子部品を基板に実装する部品実装方法であって、
    いずれかの前記トレイ供給機構において前記扉のロック状態を解除してこの扉を開放した状態で当該トレイ収納部を対象として行われるトレイ交換作業と、他のトレイ供給機構においてトレイ収納部からトレイを前記トレイ引出し部によって引き出して、前記実装ヘッドによる部品取り出しのために前記部品取出位置まで移動させるトレイ供給作業とを同時並行的に実行することを特徴とする部品実装方法。
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