JP6678057B2

JP6678057B2 - 電子部品装着機

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Publication number: JP6678057B2
Application number: JP2016068999A
Authority: JP
Inventors: 忠史山本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2020-04-08
Anticipated expiration: 2036-03-30
Also published as: JP2017183536A

Description

本発明は、部品供給装置に供給された電子部品を吸着して回路基板に装着する複数のロボットを備えた電子部品装着機に関するものである。

部品供給装置に供給された電子部品を吸着して回路基板に装着する２組のロボットを備えた電子部品装着機においては、２組のロボットが高速で同時に駆動されると、各ロボットを駆動する駆動モータに供給される電源電圧が低下し、電子部品装着機の生産中にサーボ系の動作不良による異音が発生したり、電圧不足のエラーが発生し、生産に好ましくない影響を及ぼす。特に、このような現象は、工場設備のトランス容量の不足や、供給電線サイズが細いなど、工場設備の電力供給能力に余裕がない場合に、発生しやすくなる。

従来、このような問題に対処すべく、例えば、特許文献１に記載されているように、電源電圧を監視して、電源電圧が低下しているときには、加減速度を抑えた低負荷運転を行うようにしたものが知られている。

特開２０１０−１５７６２２号公報

しかしながら、上記した特許文献１に記載のものは、電源電圧の低下時に、各駆動モータを個別に低負荷運転を行うことが記載されているにすぎず、複数のロボットの動作タイミングをずらすなどしながら、電子部品装着機の運転を継続することまでは考慮されていない。

本発明は、上記した課題に鑑みてなされたもので、複数のロボットの動作タイミングをずらすことにより、工場の電力設備能力が低い場合でも、電圧不足エラーの発生を抑制することができる電子部品装着機を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するため、本発明の電子部品装着機は、駆動モータによりそれぞれＸＹ方向に移動して、部品供給装置に供給された電子部品を吸着ノズルにより吸着し、前記吸着ノズルに吸着されている前記電子部品を部品認識カメラにより撮像し、前記電子部品を回路基板に装着する複数のロボットを備えた電子部品装着機にして、前記複数のロボットの各前記駆動モータに供給される電源電圧を監視する電圧監視装置と、前記複数のロボットの同時動作によって前記電圧監視装置にて監視された前記電源電圧が所定の閾値以下になったことに基づいて、前記複数のロボットの動作タイミングをずらして電流ピークが重ならないセーフティモード運転を実行するように制御する制御装置と、を備え、前記駆動モータは、前記吸着ノズルを支持する装着ヘッドを前記ＸＹ方向に移動させるためのＸ軸駆動モータおよびＹ軸駆動モータと、前記吸着ノズルを上下方向に移動させるためのＺ軸駆動モータとを含み、前記制御装置は、前記複数のロボットのうちの一の前記ロボットの動作タイミングに対して他の前記ロボットの動作タイミングをずらすことにより前記セーフティモード運転を実行するとともに、オペレータに、前記セーフティモード運転に移行中であることを警告することを特徴とするものである。

本発明によれば、電圧監視装置にて監視された電源電圧が所定の閾値以下になったことに基づいて、複数のロボットの動作タイミングをずらして電流ピークが重ならないセーフティモード運転を実行するように制御するので、工場の電力設備能力が低い場合でも、電圧不足のエラーを発生させることなく、電子部品装着機の生産を継続することができ、電子部品装着機の稼働率を向上することができる。

本発明の実施の形態を示す２組のロボットを備えた電子部品装着機の概略平面図である。電子部品装着機を制御する制御ブロックを示す図である。ロボットの駆動モータを制御する制御回路を示す図である。電子部品装着機を制御するフローチャートを示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態に係る電子部品装着機１０は、図１に示すように、基台２１上に配設され、回路基板ＰＢを搬送する基板搬送装置１１と、基板搬送装置１１を挟んで両側に配設され、回路基板ＰＢに装着する電子部品を供給する２組の部品供給装置１３、１４と、基台２１の上方に配設され、部品供給装置１３、１４によって供給された電子部品を吸着して回路基板ＰＢ上に搬送して装着する２組の部品装着装置１５、１６と、これら基板搬送装置１１、部品供給装置１３、１４、部品装着装置１５、１６等を制御する制御装置２０を備えている。なお、以下の説明においては、回路基板ＰＢの搬送方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向に直角な水平方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸およびＹ軸に直交する上下方向をＺ軸方向とする。

基板搬送装置１１は、回路基板ＰＢを部品装着位置Ａに搬入してクランプし、回路基板ＰＢへの電子部品の装着後、回路基板ＰＢを部品装着位置Ａより搬出する。基板搬送装置１１は、一対のガイドレール１１ａ、１１ｂに沿って回路基板ＰＢを搬送する一対のコンベアベルト（図示せず）などで構成されている。

部品供給装置１３、１４は、電子部品を一定の間隔に収容したキャリアテープを送り可能に装着した複数のテープフィーダ２３、２４によってそれぞれ構成され、これらテープフィーダ２３、２４は、基台２１上にＸ軸方向に並べて着脱可能に配設される。

部品装着装置１５、１６は、それぞれＸ軸方向およびＹ軸方向に水平移動可能なロボットからなっている。２組のロボット（部品装着装置）１５、１６は、Ｙ軸方向に延在する一対のＹ軸レール３１、３２と、これらＹ軸レール３１、３２に跨ってＹ軸方向にそれぞれ移動可能に支持された２組のＹ軸スライダ３３、３４と、２組のＹ軸スライダ３３、３４にそれぞれＸ軸方向に移動可能に支持された２組の装着ヘッド３５、３６とを備えている。

Ｙ軸スライダ３３、３４は、Ｙ軸レール３１、３２に設置されたＹ軸駆動モータ３７、３８によって、図略の送りねじ機構を介して送り駆動されるようになっている。また、装着ヘッド３５、３６は、Ｙ軸スライダ３３、３４に設置された図略のＸ軸駆動モータによって、送りねじ機構を介して送り駆動されるようになっている。

各装着ヘッド３５、３６には、１本もしくは複数本の吸着ノズル３９、４０がそれぞれ上下移動可能かつ回転可能に支持されている。装着ヘッド３５、３６には、図示省略したが、吸着ノズル３９、４０を上下方向（Ｚ軸方向）に移動させるためのＺ軸駆動モータと、吸着ノズル３９、４０を鉛直軸（θ軸）回りに回転させるθ軸駆動モータが設置されている。

基板搬送装置１１と２組の部品供給装置１３、１４の各間には、部品認識カメラ４１、４２がそれぞれ配設され、これら部品認識カメラ４１、４２によって、吸着ノズル３９、４０で吸着された電子部品を撮像し、吸着ノズル３９、４０に対する電子部品のＸＹ軸方向およびθ軸回りの位置ずれ量を検出できるようにしている。

電子部品装着機１０を制御する制御装置２０は、図２に示すように、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３およびそれらに接続された入出力インターフェース５４を備えている。入出力インターフェース５４には、基板搬送装置１１、部品供給装置１３、１４、ロボット（部品装着装置）１５、１６等を制御するコントローラ５５が接続されている。ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に格納された装着プログラムに従って、電子部品装着機１０を制御する。また、ＲＡＭ５３には、電子部品装着機１０を装着プログラムに従って制御するための各種のパラメータや、後述するセーフティモード運転を実行する際の電源電圧の閾値Ｐ０が記憶されている。

コントローラ５５には、図３に示すように、サーボアンプ５６を介して、ロボット１５、１６をＸ軸方向にそれぞれ移動する図略のＸ軸駆動モータおよびＹ軸方向にそれぞれ移動するＹ軸駆動モータ３７、３８、ならびに図略のＺ軸駆動モータおよびθ軸駆動モータを制御する。サーボアンプ５６には、モータ駆動用電源５７から電力が供給される。サーボアンプ５６には、電源電圧を監視する電圧監視装置５８が接続されており、電圧監視装置５８にて監視された電源電圧がコントローラ５５に入力される。コントローラ５５は、ＣＰＵ５１からの指令に基づいて、サーボアンプ５６に移動指令を送出し、サーボアンプ５６はＹ軸駆動モータ３７、３８等に所定の電流を供給し、ロボット１５、１６をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる。

なお、重量の大きなＹ軸スライダ３３、３４を駆動するＹ軸駆動モータ３７、３８の容量が、他の駆動モータに比して大きく、この２つのＹ軸駆動モータ３７、３８が高加速度等で同時に駆動される場合に、電源電圧の低下による電圧不足のエラーが発生しやすいため、図３においては、電圧低下に大きな影響を及ぼすＹ軸駆動モータ３７、３８のみを図示している。

次に、電子部品装着機１０の電源電圧を監視して、２組のロボット１５、１６の動作タイミングをずらすセーフティモード運転を実行する制御装置２０の処理プログラムを、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。

ステップＳ１００において、制御装置２０は、電圧監視装置５８によって監視されている電源電圧が予め設定された閾値Ｐ０より低下したか否かを判断する。電源電圧が閾値Ｐ０より低下していないと判断（判断結果がＮＯ）した場合には、ステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２において、制御装置２０は、電子部品装着機１０に対し通常モード運転を実行する。すなわち、電子部品装着機１０を、予めプログラムされた装着プログラムに従って制御する。

通常モード運転の実行中において、２組のロボット１５、１６のＹ軸スライダ３３、３４を同時に移動させるべく、サーボアンプ５６よりＹ軸駆動モータ３７、３８に同時に駆動指令が出力されると、Ｙ軸駆動モータ３７、３８の同時動作に伴って、電圧監視装置５８によって監視されている電源電圧が低下することがある。

特に、２つのＹ軸駆動モータ３７、３８が共に高加速度等の高負荷で駆動されるような場合には、電源電圧が上記の閾値Ｐ０より低くなる。これによって、ステップＳ１００における判断結果がＹＥＳになり、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４において、制御装置２０は、電圧不足エラーが発生して、電子部品装着機１０の運転が停止されないように、電子部品装着機１０の通常モード運転の一部を制限する。例えば、２組のロボット１５、１６のうち、後から動き始めた側の一方のロボットの動作を停止させ、電源電圧が閾値Ｐ０よりさらに低下することを抑制する。

次いで、制御装置２０は、ステップＳ１０６において、電力供給不足が発生したこと、および／あるいはセーフティモード運転に移行することをオペレータに報知し、オペレータに対して電力供給設備の改善対策を講ずるよう警告する。続いて、ステップＳ１０８において、制御装置２０は、電力供給が不足状態であることを示すフラッグをセットする。

次いで、ステップＳ１１０において、制御装置２０は、電子部品装着機１０の運転を通常モード運転からセーフティモード運転に移行、セーフティモード運転を実行する。セーフティモード運転としては、２組のロボット１５、１６の動作タイミングをずらして電流ピークが重ならないように、Ｙ軸駆動モータ３７、３８を制御するようにする。具体的には、２組のロボット１５、１６のＹ軸スライダ３３、３４のうち、いずれか一方、例えば、Ｙ軸スライダ３３のＹ軸駆動モータ３７が既に動作中である場合には、他方のＹ軸スライダ３４のＹ軸駆動モータ３８に動作指令が与えられても、動作させないようにし、Ｙ軸駆動モータ３７の動作完了後に、Ｙ軸駆動モータ３８の動作を開始させる。

このようなセーフティモード運転の実行によって、電源電圧が閾値Ｐ０より低下することが抑制され、電子部品装着機１０を電圧不足エラーが発生しないよう継続して運転することが可能となる。

次いで、ステップＳ１１２において、制御装置２０は、ステップＳ１０８でセットされたフラッグがリセットされたか否かを判断する。ステップＳ１０６で警告された電力供給設備が改善されていない間は、ステップＳ１１２の判断結果がＮＯとなり、ステップＳ１１０に戻って、セーフティモード運転を継続する。

しかるに、電力供給設備の改善警告に対し、オペレータが必要な改善対策を実施した場合には、上記したステップＳ１０８でセットされたフラッグがリセットされ、これにより、ステップＳ１１２の判断結果がＹＥＳとなって、処理プログラムがリターンされ、通常モード運転に復帰できるようになる。

上記した実施の形態においては、電子部品装着機は、２台のロボット１５、１６の各Ｙ軸駆動モータ３７、３８に供給される電源電圧を監視する電圧監視装置５８と、２台のロボット１５、１６の同時動作に伴って電圧監視装置５８にて監視された電源電圧が所定の閾値Ｐ０以下になったことに基づいて、２台のロボット１５、１６の動作タイミングをずらして電流ピークが重ならないセーフティモード運転を実行するように制御する制御装置２０とを備えている。

これにより、工場の電力設備能力が低い場合でも、電圧不足エラーの発生を抑制することができ、電子部品装着機１０の生産を継続することができ、電子部品装着機１０の稼働率を向上することができる。

また、上記した実施の形態においては、制御装置２０は、電圧監視装置５８によって監視された電源電圧が所定の閾値Ｐ０以下になった際は、オペレータに、電力供給不足であること、あるいはセーフティモード運転に移行中であることを警告するようになっているので、電力供給設備の改善を促すことができ、通常モード運転への復帰を可能にすることができる。

また、上記した実施の形態においては、制御装置２０は、電圧監視装置５８によって監視された電源電圧が所定の閾値Ｐ０以下になった際は、２組のロボット１５、１６のうち、後から動き始めた側の一方のロボットの動作を停止させ、その後セーフティモードを実行するようになっているので、２組のロボット１５，１６の動作を調和させながら、電圧不足のエラーを発生させることなく、電子部品装着機の生産を継続することができる。

上記した実施の形態においては、電圧監視装置５８によって監視された電源電圧が所定の閾値Ｐ０以下になった際は、後から動き始めた側の一方のロボット１５（１６）の動作を停止させた後、セーフティモード運転を実行する例について述べたが、電源電圧が所定の閾値Ｐ０以下になった際は、後から動き始めた側の一方のロボット１５（１６）の動作速度を指令速度より遅くする（例えば、５０％とする）ように制御し、その後セーフティモード運転を実行するようにしてもよい。

なお、本発明は、ロボット１５、１６は２台に限定されるものではなく、同時動作が可能な３台以上の複数のロボットを備えた電子部品装着機にも適用可能である。この場合にも、電圧監視装置５８によって監視された電源電圧が所定の閾値Ｐ０以下になった際は、一番最後に動き始めたロボットの動作を停止させるようにすればよい。

以上、本発明を実施の形態に即して説明したが、本発明は上記した実施の形態で述べた構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の形態を採り得るものである。

１０…電子部品装着機、１３、１４…部品供給装置、１５、１６…ロボット（部品装着装置）、２０…制御装置、３７、３８…Ｙ軸駆動モータ、５７…モータ駆動用電源、５８…電圧監視装置。

Claims

駆動モータによりそれぞれＸＹ方向に移動して、部品供給装置に供給された電子部品を吸着ノズルにより吸着し、前記吸着ノズルに吸着されている前記電子部品を部品認識カメラにより撮像し、前記電子部品を回路基板に装着する複数のロボットを備えた電子部品装着機にして、
前記複数のロボットの各前記駆動モータに供給される電源電圧を監視する電圧監視装置と、
前記複数のロボットの同時動作によって前記電圧監視装置にて監視された前記電源電圧が所定の閾値以下になったことに基づいて、前記複数のロボットの動作タイミングをずらして電流ピークが重ならないセーフティモード運転を実行するように制御する制御装置と、を備え、
前記駆動モータは、前記吸着ノズルを支持する装着ヘッドを前記ＸＹ方向に移動させるためのＸ軸駆動モータおよびＹ軸駆動モータと、前記吸着ノズルを上下方向に移動させるためのＺ軸駆動モータとを含み、
前記制御装置は、前記複数のロボットのうちの一の前記ロボットの動作タイミングに対して他の前記ロボットの動作タイミングをずらすことにより前記セーフティモード運転を実行するとともに、オペレータに、前記セーフティモード運転に移行中であることを警告する電子部品装着機。
前記制御装置は、前記電圧監視装置によって監視された前記電源電圧が所定の閾値以下になった際は、前記オペレータに、電力供給不足であることを警告する請求項１に記載の電子部品装着機。
前記制御装置は、前記電圧監視装置によって監視された前記電源電圧が所定の閾値以下になった際は、後から動き始めた側の一方の前記ロボットの動作を停止させ、その後前記セーフティモード運転を実行する請求項１または請求項２に記載の電子部品装着機。
前記制御装置は、前記電圧監視装置によって監視された前記電源電圧が所定の閾値以下になった際は、後から動き始めた側の一方の前記ロボットの動作速度を指令速度より遅くするように制御し、その後前記セーフティモード運転を実行する請求項１または請求項２に記載の電子部品装着機。