JP6748858B2 - 部品実装装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板に電子部品を実装する部品実装装置に関するものである。

部品実装装置は、基台に取り付けられた状態で部品を供給するパーツフィーダと、基台に取り付けられたパーツフィーダから部品を取り出して基板に装着する装着ヘッドを備えている。パーツフィーダは基台に結合及び離脱が自在な台車に保持されており、台車を基台に結合させることでパーツフィーダを基台に取り付けることができる。基台と基台の上方を覆って設けられたカバー部材との間には開口部が形成されており、装着ヘッドはその開口部を通して台車が保持するパーツフィーダから部品を取り出す。

このような部品実装装置において台車を基台から離脱させると、基台の端部に形成された空洞部が形成される。空洞部は開口部を通じて装着ヘッドの可動領域に通じる。このため、作業者が誤って移動中の装着ヘッドに触れてしまう等の不安全状態が生じる。このような不安全状態を防ぐため、台車を基台から離脱させた場合には、装着ヘッドの動作は停止させて作業者の安全状態を保つようにしている。基台の対向する一方側と他方側に台車を取り付け可能な部品実装装置では、基台の一方側から台車を取り外したときには、基台の他方側の台車からの部品供給を停止するとともに、装着ヘッドの動作も一切停止するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１５１３３２号公報

しかしながら、パーツフィーダを保持する台車を基台の一方側から離脱させた場合であっても作業者の安全状態を確保できるのであれば、離脱された台車側の装着ヘッドを動作させることができる。

そこで本発明は、作業者の安全状態を確保しつつ装着ヘッドの動作を継続できる部品実装装置を提供することを目的とする。

本発明の部品実装装置は、基台に結合された台車が保持するパーツフィーダの部品供給口の上方に形成された開口部を通して前記パーツフィーダから部品を取り出して基板に装着する装着ヘッドと、前記開口部を開放する開放位置から前記開口部を閉止する閉止位置に移動されるシャッターとを備え、前記台車が前記基台から離脱されている状態、かつ前記シャッターが前記閉止位置に位置している状態で、前記装着ヘッドは前記台車と異なる他の台車が保持するパーツフィーダから部品を取り出し、基板に装着する。

本発明によれば、作業者の安全状態を確保しつつ装着ヘッドの動作を継続できる。

本発明の一実施の形態における部品実装装置の（ａ）側面図（ｂ）平面図 本発明の一実施の形態における部品実装装置の要部斜視図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装装置の部分斜視図 本発明の一実施の形態における部品実装装置の（ａ）部分斜視図（ｂ）部分側面図 本発明の一実施の形態における部品実装装置の（ａ）部分斜視図（ｂ）部分側面図 本発明の一実施の形態における部品実装装置の（ａ）部分斜視図（ｂ）部分側面図 本発明の一実施の形態における部品実装装置の（ａ）部分斜視図（ｂ）部分側面図 本発明の一実施の形態における部品実装装置の（ａ）部分斜視図（ｂ）部分側面図 本発明の一実施の形態における部品実装装置の制御系統を示すブロック図 本発明の一実施の形態における部品実装装置の（ａ）側面図（ｂ）平面図 本発明の一実施の形態における部品実装装置の部分斜視図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１（ａ），（ｂ）及び図２に示す部品実装装置１は本発明の一実施の形態を示すものである。部品実装装置１は、基台１１上に基板搬送部１２、部品供給部１３、部品装着部１４を備えて基板２に部品３を装着する動作を繰り返し実行する。ここでは説明の便宜上、基板搬送部１２による基板２の搬送方向（図１（ｂ）及び図２中に示す矢印Ａ）をＸ軸方向（作業者から見た左右方向）とし、Ｘ軸方向と直交する水平面内方向（作業者から見た前後方向）をＹ軸方向とする。また、上下方向をＺ軸方向とする。

図１（ａ），（ｂ）及び図２において、基板搬送部１２は、上流工程側の他の装置から送出された基板２を受け取ってＸ軸方向に搬送する前後の２つの基板搬送レーン１２Ｌから成る。部品供給部１３は、基台１１の前後方向に対向する２箇所に取り付けられた一又は複数のパーツフィーダ２１及びこれらパーツフィーダ２１をフィーダベース２２ａに取り付けて保持する台車２２から成る。台車２２は、基台１１の前後方向に対向する一方側或いは他方側に結合し或いは分離することで、その台車２２に保持されているパーツフィーダ２１を一括して基台１１に取り付け或いは取り外すことができる。パーツフィーダ２１は例えばテープフィーダから成り、基台１１に取り付けられた状態で、部品供給口２１ｐに部品３を供給する。

部品装着部１４は、基台１１の前後方向に対向して位置する２つの装着ヘッド３１と、これら２つの装着ヘッド３１を互いに独立して水平面内移動させるヘッド移動機構３２から成る。各装着ヘッド３１は基台１１に取り付けられたパーツフィーダ２１が供給する部品３を吸着する複数の吸着ノズル３１ａを備えている。

２つの装着ヘッド３１のそれぞれには、撮像視野を下方に向けた基板カメラ３３が設けられている。各基板カメラ３３は装着ヘッド３１と一体となって移動し、基板搬送レーン１２Ｌが作業位置に位置決めした基板２上に設けられたマーク（図示せず）を撮像する。

基台１１に取り付けられたパーツフィーダ２１と基板搬送部１２との間の位置（２箇所）には部品カメラ３４が設けられている。各部品カメラ３４は撮像視野を上方に向けており、装着ヘッド３１が吸着ノズル３１ａにより吸着した部品３を下方から撮像する。

基台１１には、基台１１の上方領域（２つの装着ヘッド３１の可動領域）を覆って安全カバー３６（カバー部材）が設けられている。安全カバー３６は、一部が開閉可能になっている。作業者はヘッド移動機構３２による装着ヘッド３１の移動が停止されている状態では、安全カバー３６の一部を開くことで、基板搬送部１２や装着ヘッド３１等にアクセスすることができる。

図３（ａ），（ｂ）において、基台１１の前後には、左右両側に配置されたボックス部４１とその中間部に配置されて鉛直面内を左右方向に延びた左右の隔壁４２とによって平面視凹形状の台車挿入部４３が形成されている。各台車挿入部４３の上方には安全カバー３６の一部（張り出し部分３６ａ）が張り出しており、この安全カバー３６の張り出し部分３６ａと左右のボックス部４１及び隔壁４２によって矩形の開口部４４が形成されている。台車挿入部４３に台車２２を挿入して基台１１に結合させると（図３（ｂ））、フィーダベース２２ａが基台１１に取り付けられ、フィーダベース２２ａに保持された各パーツフィーダ２１の基台１１に対する位置決めがなされる。これにより各パーツフィーダ２１の部品供給口２１ｐは開口部４４の直下に位置する。

図４（ａ），（ｂ）において、隔壁４２の台車２２と対向する側の領域には板状の部材から成るシャッター４５が左右方向に延びたほぼ鉛直姿勢で設けられており、左右のボックス部４１内にはシャッター駆動機構４６が収容されている。シャッター４５はシャッター駆動機構４６によって、上記ほぼ鉛直姿勢で開口部４４を開放する「開放位置」と、ほぼ水平姿勢になって開口部４４を閉止する「閉止位置」との間で移動される。

図４（ａ），（ｂ）において、シャッター駆動機構４６は、前後方向に延びたベース部材５０、ベース部材５０の外側方を前後方向に延びて設けられたシリンダ５１、ベース部材５０に取り付けられた第１ピン５２によって中央部が支持されたＬ字形のアーム部材５３を有する。ここで、基台１１に挿入される空洞部の隔壁４２が配置される面を奥側、奥側の反対側を手間側とする。シリンダ５１は手前側の面の端部がベース部材５０に設けられたシリンダ支持部材５４によって支持されており、奥側の面の端部が第２ピン５５によってアーム部材５３の手前側の端部に結合されている。

また、シャッター駆動機構４６は、第１ガイド溝５６、第２ガイド溝５７、第１リンク部材５８、第２リンク部材５９及び第３リンク部材６０を有する。第１ガイド溝５６は、ベース部材５０の奥側の位置を上下方向に延びて設けられており、第２ガイド溝５７は、ベース部材５０の第１ガイド溝５６よりも手前側の位置を上下方向に延びて設けられている。第２ガイド溝５７はその上端が手前側に屈曲している。

図４（ｂ）において、第１リンク部材５８は直線形を有しており、一端側に設けられた第２ピン６１を第１ガイド溝５６内に位置させるとともに、他端側に設けられた第３ピン６２を第２ガイド溝５７内に位置させている。第１リンク部材５８には開放位置に位置した状態のシャッター４５の下端部が結合されている。第２リンク部材５９はほぼ上下方向に延びた直線形を有しており、下端部に設けられた第４ピン６３がアーム部材５３の奥側の端部に結合されるとともに、上端部に設けられた第５ピン６４が第１リンク部材５８の中間部に結合されている。第３リンク部材６０は、一端側がベース部材５０に設けられた第６ピン６５に結合されており、他端側に設けられた長孔６６内にはアーム部材５３の中間部に設けられた第７ピン６７が位置している。

シャッター４５が開放位置にある状態（図４（ａ），（ｂ））からシリンダ５１が伸長すると、アーム部材５３が第１ピン５２回りに揺動し、これにより第２リンク部材５９を介して第１リンク部材５８が押し上げられる。このとき第１リンク部材５８の一端側に設けられた第２ピン６１は第１ガイド溝５６に沿って上昇し、他端側に設けられた第３ピン６２は第２ガイド溝５７に沿って上昇する（図４（ａ），（ｂ）、図５（ａ），（ｂ））。第１リンク部材５８には前述のようにシャッター４５が取り付けられており、第２ガイド溝５７はその上端が手前側に向けて屈曲しているので、シリンダ５１の伸長によって第１リンク部材５８が更に上昇すると、これに従ってシャッター４５はその全体が手前側に倒れるように揺動し（図５（ａ），（ｂ）、図６（ａ），（ｂ）、図７（ａ），（ｂ））、最終的に、シャッター４５は水平姿勢になって閉止位置に位置する（図８（ａ），（ｂ））。一方、シャッター４５が閉止位置にある状態からシリンダ５１が収縮すると、シリンダ５１の伸長時と逆の経路でシャッター４５が移動し、開放位置に位置する。

本実施の形態では、シャッター４５は板状の部材から成り、閉止位置ではほぼ水平姿勢であり、開放位置でほぼ鉛直姿勢となっているため、シャッター４５の移動範囲を狭い領域に限定でき、シャッター４５及びその駆動機構（シャッター駆動機構４６）をコンパクトな構成とすることができる。

図９において、制御装置７０は、基板２に部品３を実装して搬送するために、基板搬送レーン１２Ｌ、パーツフィーダ２１、ヘッド移動機構３２及びノズル動作機構３１Ｇの動作を制御する。また、制御装置７０は、基台１１の前後に対向して設けられたシャッター４５それぞれの駆動を制御するシャッター制御部７０ａを有する。シャッター制御部７０ａは、各シャッター４５に対応するシャッター駆動機構４６の動作を制御する。

図１（ａ）において、第１の検出器７１（第１の検出手段）は、基台１１の前後の位置に設けられている。これら第１の検出器７１は、台車２２に設けられた突起２２ｂと嵌合することによって、その台車２２が基台１１に結合されている状態を検出する。第１の検出器７１の検出信号は制御装置７０のシャッター制御部７０ａに入力される（図９）。第１の検出器７１は、基台１１に結合されていた台車２２が基台１１から離脱した状態を検出する離脱検出器としても機能する。

図３（ａ）において、第２の検出器７２（第２の検出手段）は、ボックス部４１の台車２２が接触する位置に設けられている。第２の検出器７２は、本実施の形態ではマイクロスイッチ等のメカ式スイッチのＯＮ／ＯＦＦによって結合と離脱を検出する。第２の検出器７２は、台車２２が第２の検出器７２のアクチュエータ部７２ａに接触して押圧することでスイッチがＯＮされて、台車２２の結合を検出する。また、第２の検出器７２は、押圧されている第２の検出器７２のアクチュエータ部が離れることでスイッチがＯＦＦされて、台車２２の離脱を検出する。

図９において、シャッター操作ボタン７３は、安全カバー３６の前後それぞれに設けられている。前方又は後方のシャッター操作ボタン７３が作業者によって操作されると、制御装置７０のシャッター制御部７０ａは、操作された側のシャッター操作ボタン７３に対応するシャッター駆動機構４６を作動させてシャッター４５を開放位置から閉止位置へ移動させ、或いは閉止位置から開放位置へ移動させる。

作業者が基板２の機種切り替え等により基台１１の前後方向に対向する一方側或いは他方側に取り付けられたパーツフィーダ２１を交換するために台車２２を基台１１から離脱させる際の一連の動作を説明する。作業者は、交換しようとするパーツフィーダ２１に対応する側のシャッター操作ボタン７３を操作する。これによりシャッター駆動機構４６はシャッター制御部７０ａによって作動し、シャッター４５を開放位置から閉止位置に移動させる。これにより、パーツフィーダ２１の上方に位置した装着ヘッド３１が部品３を吸着するときの吸着ノズル３１ａの昇降動作時の通路である開口部４４が、シャッター４５によって閉止される（図８（ａ），（ｂ）及び図１０（ａ），（ｂ））。このように本実施の形態では、台車２２が基台１１から取り外される際には、シャッター４５が、開口部４４を開放する開放位置から開口部４４を閉止する閉止位置に移動される。

作業者は、台車２２を基台１１から取り外し、機種切り替え後の部品３を供給するパーツフィーダ２１をフィーダベース２２ａに取り付けた後、改めて台車２２を基台１１に結合させる。この作業の間、開口部４４はシャッター４５によって閉止された状態となっている（図１１）。このため、作業者は台車２２が基台１１から離脱されることによって基台１１の端部に台車挿入部４３の後の空洞部が形成されても、その空洞部から開口部４４を通じて装着ヘッド３１の可動領域に手を差し入れてしまうおそれがない。

台車２２を改めて基台１１に結合させると、機種切り替え後の部品３に対応するパーツフィーダ２１が装着ヘッド３１の可動領域内にセットされる。台車２２を基台１１に結合させたら、作業者はシャッター操作ボタン７３を操作する。これによりシャッター制御部７０ａによってシャッター駆動機構４６は作動し、シャッター４５を閉止位置から開放位置に位置させる。これにより開口部４４は開放状態となり、装着ヘッド３１は交換後のパーツフィーダ２１が供給する部品３の吸着が可能となる。

本実施の形態における部品実装装置１では、上記のようにして台車２２を基台１１から取り外した状態において作業者の安全状態が図られる。このため、基台１１の前後方向の一方側に結合された台車２２が基台１１から離脱された場合であっても、基台１１の前後方向の他方側に結合された台車２２に取り付けられたパーツフィーダ２１からの部品３の供給及びそのパーツフィーダ２１が供給する部品３を取り出して基板２に装着する装着ヘッド３１による部品３の装着動作を継続して、基板２の生産を続行できる。

次に本実施の形態における制御装置７０によるシャッター制御の変形例を説明する。上述の例では、シャッター４５は作業者がシャッター操作ボタン７３を操作することによって（すなわち手動によって）シャッター４５を開放位置から閉止位置へ、或いは閉止位置から開放位置へ移動させる例を示したが、変形例では、シャッター４５の動作と台車２２の動きを連動させて安全状態を維持してもよい。以下、本実施の形態と重複する構成の説明は省略する。

はじめに、一方側或いは他方側の台車２２を基台１１から離脱する一連の動作を説明する。作業者は基台１１に結合された台車２２を離脱方向に移動させて台車２２を基台１１から離脱させる。シャッター制御部７０ａは、第１の検出器７１により台車２２が基台１１から離脱した状態を検出すると、シャッター駆動機構４６を作動させる。そして、シャッター４５が開放位置から閉止位置に移動させるのに伴い、作業者は台車２２を基台１１から完全に離脱させる。

ここで、シャッター４５が閉止位置まで移動を完了する間は開口部４４が開放状態にある。つまり、シャッター４５が閉止位置まで移動を完了する前に台車２２を基台１１から完全に離脱させると開口部４４を通じて装着ヘッド３１の可動領域に手を差し入れてしまうおそれがある。そのため、制御装置７０はシャッター４５の動作と台車２２の動きを連動させる必要がある。以下に制御装置７０のシャッター制御について説明する。

制御装置７０は第１の検出器７１が台車２２の離脱を検出すると安全状態から不安全状態に遷移して、第１の検出器７１が台車２２の結合を検出すると不安全状態から安全状態に遷移する。制御装置７０は、シャッター４５が閉止位置又は開放位置に移動したことを検知する。また、制御装置７０は、第１の検出器７１が台車２２の離脱を検出すると装着ヘッド３１の動作を停止させないために安全状態を一定時間だけ維持させるためのタイマ７４（図９）を備える。タイマ７４は、第１の検出器７１が基台１１から台車２２の離脱を検出してから、計測を開始する。タイマ７４の計測開始から一定時間（数秒程度）は制御装置７０を安全状態に維持させる。なお、制御装置７０は安全状態の場合に装着ヘッド３１を動作させ、不安全状態の場合に装着ヘッド３１を停止させる。

制御装置７０は、第１の検出器７１が台車２２の離脱を検出すると、タイマ７４を作動させて、安全状態を維持する。そして、制御装置７０はタイマ７４の計測開始から一定時間（数秒程度）内にシャッター４５が開放位置から閉止位置まで移動が完了すると安全状態を維持し続ける。このように制御装置７０によって、台車２２が離脱している間も安全状態を維持させるように制御することで開口部４４を通じて装着ヘッド３１の可動領域に手を差し入れてしまうおそれがないため、より安全状態を確保することができる。なお、制御装置７０は、一定時間内（数秒程度）にシャッター４５が開放位置から閉止位置まで移動が完了していない場合、シャッター４５が移動していないためシャッター４５の移動に問題が生じたと判断し、不安全状態に遷移して装着ヘッド３１の動作を停止させる。

次に、一方側或いは他方側の離脱した台車２２を基台１１に結合する手順を説明する。制御装置７０は台車２２が所定位置に移動された状態を第２の検出器７２が検出すると安全状態を維持させる。第２の検出器７２が台車２２の結合を検出すると、シャッター４５が動作をはじめる。第２の検出器７２が台車２２の結合を検出すると、作業者は台車２２によって、開口部４４を通じて装着ヘッド３１の可動領域に手を差し入れてしまうおそれがない。そのため、制御装置７０は安全状態を維持し続けて、作業者によって台車２２に結合されて、第１の検出器７１が台車２２と結合される。このように制御装置７０によって、台車２２が基台１１に結合している間も安全状態を維持させるように制御することで装着ヘッド３１の動作を継続させることができる。

なお、制御装置７０は、タイマ７４を用いて、一定時間（数秒程度）内にシャッター４５が閉止位置から開放位置まで移動が完了していない場合、シャッター４５が移動していないためシャッター４５の移動に問題が生じたと判断する。そして、制御装置７０は安全状態から不安全状態に遷移して装着ヘッド３１の動作を停止させる。また、一定時間（数秒程度）内に第１の検出器７１が台車２２に結合されていない場合も、台車２２の移動が適切に行われていないと判断して安全状態から不安全状態に遷移して装着ヘッド３１の動作を停止させてもよい。また、このような構成は、基台１１に取り付けられた状態の台車２２と基台１１との間隔が狭く、台車２２を基台１１に結合した状態ではシャッター４５を開放位置から閉止位置に移動させることができない場合等においても有効である。

制御装置７０は、台車２２を基台１１から離間した際に何らかのエラーが発生したことを検知する報知器７５と報知器制御部７０ｂ（図９）を有して構成される報知手段を更に備えていてもよい。例えば、シャッター４５に何らかの異物が挟まりシャッター駆動機構４６の動作ができなくなった場合に、報知器制御部７０ｂは、シャッター制御部７０ａからの異常が発生した旨を受信し、報知器７５を作動（エラー報知）させる。また、タイマ７４が計測した時間が予め設定した所定時間に達しても第２の検出器７２により台車２２が所定の位置まで作業者の側に引き出されなかったことが検出された場合に、報知器制御部７０ｂは、異常が発生した旨を受信し、報知器７５を作動（エラー報知）させる。

以上説明したように、本実施の形態における部品実装装置１では、基台１１から台車２２を取り外す際、装着ヘッド３１が基台１１に取り付けられたパーツフィーダ２１から部品３を取り出すとき基台１１と基台１１の上方を覆って設けられた安全カバー３６との間に形成された開口部４４をシャッター４５が閉止するので、作業者は台車２２が基台１１から離脱させることによって基台１１の端部に空洞部が形成されても、その空洞部から開口部４４を通じて装着ヘッド３１の可動領域に手を差し入れてしまうおそれがない。このため、台車２２を基台１１から離脱させた場合であっても作業者の安全を確保しつつ装着ヘッド３１の動作を継続できる。

この実施の形態は例示であり、それらの構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なことまたそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

作業者の安全を確保しつつ装着ヘッドの動作を継続できる部品実装装置を提供する。

１ 部品実装装置
２ 基板
３ 部品
１１ 基台
２１ パーツフィーダ
２１ｐ 部品供給口
２２ 台車
３１ 装着ヘッド
３６ 安全カバー（カバー部材）
４４ 開口部
４５ シャッター
４６ シャッター駆動機構
７０ａ シャッター制御部
７３ シャッター操作ボタン

Claims (7)

1. 基台に結合された台車が保持するパーツフィーダの部品供給口の上方に形成された開口部を通して前記パーツフィーダから部品を取り出して基板に装着する装着ヘッドと、
   前記開口部を開放する開放位置から前記開口部を閉止する閉止位置に移動されるシャッターとを備え、
   前記台車が前記基台から離脱されている状態、かつ前記シャッターが前記閉止位置に位置している状態で、前記装着ヘッドは前記台車と異なる他の台車が保持するパーツフィーダから部品を取り出し、基板に装着する部品実装装置。
2. 前記シャッターを駆動させるシャッター駆動機構を更に備えた請求項１に記載の部品実装装置。
3. 前記シャッターは、前記台車が前記基台から離脱される際、前記シャッター駆動機構によって前記開放位置から前記閉止位置に移動される請求項２に記載の部品実装装置。
4. 前記基台及び前記基台の上方領域を覆うカバー部材を更に備え、前記パーツフィーダは前記基台に取り付けられ、前記開口部は、前記基台及び前記カバー部材の間に設けられている請求項１〜３のいずれかに記載の部品実装装置。
5. 前記シャッター駆動機構を制御するシャッター制御部を更に備えた請求項１〜４のいずれかに記載の部品実装装置。
6. 前記シャッター制御部は、作業者によってシャッター操作ボタンが操作されると、前記シャッター駆動機構を作動させて、前記シャッターを前記開放位置から前記閉止位置へ移動させる請求項５に記載の部品実装装置。
7. 前記シャッター制御部は、作業者によってシャッター操作ボタンが操作されると、前記シャッター駆動機構を作動させて、前記シャッターを前記閉止位置から前記開放位置へ移動させる請求項５に記載の部品実装装置。

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