JP6832454B2 - 部品実装機 - Google Patents

Description

本明細書に開示する技術は、部品実装機に関する。

特許文献１には部品を基板に実装する部品実装機が開示されている。特許文献１の部品実装機は、本体と、本体に部品を供給するフィーダとを備えている。また、特許文献１の部品実装機は、ヘッドと、ヘッドに対して上下動してフィーダから部品をピックアップし、ピックアップした部品を基板に実装するノズルとを備えている。

特開２０１６‐１７８２４３号公報

部品実装機では、ヘッドとノズルにケーブルが接続されており、ケーブルによってヘッドからノズルに電力を供給することがある。このケーブルでは、ヘッドに対してノズルが上下動することによって、大きな曲率で湾曲する状態と小さな曲率で湾曲する状態とが頻繁に繰り返される。そのため、ケーブルに対して繰り返しの負荷が頻繁に作用することになり、その負荷よってケーブルが断線することがある。一方、部品実装機では、ヘッドに対してノズルが頻繁に上下動することによって、ヘッドに対してノズルの負荷が頻繁に作用する。この負荷によって例えばヘッドの内部の電子部品が損傷し、ヘッドが故障することがある。このように部品実装機では、ケーブルの断線とヘッドの故障とが生じることがある。従来の技術では、部品実装機に不具合が生じたときに、その原因がケーブルの断線にあるのかヘッドの故障にあるのかを判断することができなかった。そこで本明細書は、部品実装機の不具合の原因を判断することができる技術を提供する。

本明細書に開示する技術は、部品を基板に実装する部品実装機である。部品実装機は、本体と、前記本体に部品を供給するフィーダと、第１ヘッドと、前記第１ヘッドに対して上下動して前記フィーダから部品をピックアップし、ピックアップした部品を基板に実装する第１ノズルと、前記第１ヘッドと前記第１ノズルに接続されており、前記第１ヘッドから前記第１ノズルに電力を供給する第１ケーブルと、前記第１ケーブルを流れる第１電流の値を検出する第１電流検出装置と、制御装置と、を備えている。前記制御装置は、前記第１電流検出装置が検出する第１電流の値が所定の電流閾値以上から電流閾値未満まで低下した場合に、第１電流の値の時間微分の絶対値が所定の微分閾値未満である場合は、前記第１ケーブルが断線したと判断し、第１電流の値の時間微分の絶対値が所定の微分閾値以上である場合は、前記第１ヘッドが故障したと判断する。

この構成によれば、部品実装機が故障したとしても、第１電流検出装置が検出する第１電流の値の時間微分の絶対値を監視することによって、故障の原因がケーブルの断線にあるのかヘッドの故障にあるのかを判断することができる。よって、部品実装機の不具合の原因を判断することができる。

実施例に係る部品実装機１０の構成を模式的に示す図である。 図１の要部ＩＩの拡大図である。 実施例に係る部品実装機１０で実行される第１処理のフローチャートである。 第１電流の値Ｉａの一例を示す図である。 実施例に係る部品実装機１０で実行される第２処理のフローチャートである。

（第１実施例）
実施例に係る部品実装機１０について図面を参照して説明する。図１は、部品実装機１０の構成を模式的に示す図である。部品実装機１０は、基板２に部品４を実装する装置である。部品実装機１０は、表面実装機やチップマウンタとも称される。通常、部品実装機１０は、はんだ印刷機、他の部品実装機及び基板検査機とともに併設され、一連の実装ラインを構成する。

部品実装機１０は、本体１１と、複数のフィーダ１２を備えている。本体１１は、フィーダ保持部１４と、第１ヘッド１６と、第２ヘッド３６と、撮像ユニット２０と、各ヘッド１６、３６及び撮像ユニット２０を移動させる移動装置１８と、基板コンベア２６と、操作パネル２８（報知装置の一例）と、制御装置３０とを備えている。また、本体１１は、第１電流検出装置４１と、第２電流検出装置４２とを備えている。

各フィーダ１２は、複数の部品４を収容している。各フィーダ１２は、本体１１のフィーダ保持部１４に着脱可能に取り付けられ、本体１１へ部品４を供給する。フィーダ１２の具体的な構成は特に限定されない。各フィーダ１２は、例えば、巻テープ上に複数の部品４を収容するテープ式フィーダ、トレイ上に複数の部品４を収容するトレイ式フィーダ、又は、容器内に複数の部品４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。

移動装置１８は、フィーダ１２と基板２との間で、第１ヘッド１６、第２ヘッド３６及び撮像ユニット２０を移動させる。本実施例の移動装置１８は、移動ベース１８ａをＸ方向及びＹ方向に移動させるＸＹロボットである。移動装置１８は、移動ベース１８ａを案内するガイドレールや、移動ベース１８ａ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。移動装置１８は、フィーダ１２及び基板２の上方に配置されている。移動ベース１８ａに対して第１ヘッド１６、第２ヘッド３６及び撮像ユニット２０が取付けられている。第１ヘッド１６、第２ヘッド３６及び撮像ユニット２０は、移動装置１８によってフィーダ１２の上方及び基板２の上方を移動する。なお、移動ベースを複数備え、第２ヘッド３６は第１ヘッド１６とは異なる移動ベースに取り付けられてもよい。

第１ヘッド１６は、本体１１に対して着脱可能に取り付けられている。操作者は、第１ヘッド１６を本体１１から容易に取り外すことができる。第１ヘッド１６は、部品４を吸着する第１ノズル６を備えている。第１ノズル６は、第１ヘッド１６に対して着脱可能である。第１ノズル６は、Ｚ方向（図面上下方向）に移動可能に第１ヘッド１６に取り付けられている。第１ノズル６は、第１ヘッド１６に収容されたアクチュエータ（図示省略）によって上下方向に昇降すると共に、部品４を吸着可能に構成されている。第１ヘッド１６により部品４を基板２に実装するには、まず、フィーダ１２に収容された部品４に第１ノズル６の下面（吸着面）が当接するまで、第１ノズル６を下方に移動させる。次いで、第１ノズル６に部品４を吸着して部品４をピックアップし、第１ノズル６を上方に移動させる。次いで、移動装置１８により第１ヘッド１６を基板２に対して位置決めする。次いで、第１ノズル６を基板２に向かって下降させることで、基板２に部品４を実装する。

図２に示すように、第１ヘッド１６と第１ノズル６の間には、第１ケーブル７１が配置されている。第１ケーブル７１は、第１ヘッド１６と、第１ヘッド１６用の第１モータ（θモータ）５６とに接続されている。第１ケーブル７１は、第１ヘッド１６から第１ヘッド１６用の第１モータ（θモータ）５６に電力を供給する。第１ケーブル７１は、第１ノズル６にも電力を供給する。第１ヘッド１６と第１ヘッド１６用の第１モータ（θモータ）５６は、第１ケーブル７１によって電気的に接続されている。第１ケーブル７１を介して第１ヘッド１６から第１ヘッド１６用の第１モータ５６へ電力が供給され、第１モータ５６が動作することによって第１ノズル６が動作する。第１ケーブル７１は、例えば湾曲した状態で第１ヘッド１６用の第１モータ５６に接続されており、第１ノズル６の動きに応じて湾曲状態が変化するよう可撓性を有する。

第２ヘッド３６は、第１ヘッド１６の隣に配置されている。第２ヘッド３６は、本体１１に対して着脱可能に取り付けられている。第２ヘッド３６は、部品４を吸着する第２ノズル４６を備えている。第２ヘッド３６と第２ノズル４６の間には、第２ケーブル７２が配置されている。第２ケーブル７２は、第２ヘッド３６から第２ヘッド３６用の第２モータ（θモータ）５７に電力を供給する。第２ヘッド３６は、上記の第１ヘッド１６と同様の構成を備えている。また、第２ノズル４６は、上記の第１ノズル６と同様の構成を備えている。また、第２ケーブル７２は、上記の第１ケーブル７１と同様の構成を備えている。また、第２モータ５７は、上記の第１モータ５６と同様の構成を備えている。したがって、第２ヘッド３６、第１ノズル６、第１ケーブル７１及び第２モータ５７の構成については詳細な説明を省略する。

図１に示すように、撮像ユニット２０は、移動ベース１８ａに取り付けられている。上記の第１ヘッド１６及び第２ヘッド３６が移動すると、撮像ユニット２０も一体となって移動する。撮像ユニット２０は、カメラ支持部２２とカメラ２４を備えている。カメラ支持部２２は、移動ベース１８ａに取り付けられている。カメラ支持部２２には、カメラ２４が取付けられている。カメラ２４は、各ノズル６、４６の側方（図面Ｙ方向）に配置されている。カメラ２４は、カメラ２４の動作を制御するカメラ制御装置（図示省略）を備えている。カメラ２４の動作は、カメラ制御装置によって制御される。

基板コンベア２６は、部品実装機１０への基板２の搬入、部品実装機１０への基板２の位置決め、及び部品実装機１０からの基板２の搬出を行う装置である。本実施例の基板コンベア２６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２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。

制御装置３０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えたコンピュータを備えている。図示はしていないが、制御装置３０には、フィーダ１２と、第１ヘッド１６と、第２ヘッド３６と、移動装置１８と、操作パネル２８が通信可能に接続されている。制御装置３０は、これら各部（１２，１６，３６，１８，２８等）を制御することで、部品４の基板２への実装を行う。

操作パネル２８には、部品実装機１０の状態が表示される。例えば、操作パネル２８には、第１ケーブル７１と第２ケーブル７２の断線状態が表示される。また、操作パネル２８には、第１ヘッド１６と第２ヘッド３６の故障状態が表示される。操作パネル２８は、部品実装機１０の正面であって、操作者から見えやすい位置に取付けられている。このため、操作者は、操作パネル２８に表示される情報に基づいて、部品実装機１０の状態を容易に認識することができる。

第１電流検出装置４１及び第２電流検出装置４２は、本体１１に着脱不能に取り付けられている。第１電流検出装置４１及び第２電流検出装置４２は、移動ベース１８ａにボルト等によって固定されている。第１電流検出装置４１は、第１ケーブル７１を流れる第１電流の値Ｉａを検出する。第２電流検出装置４２は、第２ケーブル７２を流れる第２電流の値Ｉｂを検出する。

次に、部品実装機１０で実行される情報処理について説明する。まず、図３を用いて部品実装機１０で実行される第１処理について説明する。この第１処理は、例えば部品実装機１０の電源がオンになると開始される。図３に示すように、第１処理のＳ１１では、制御装置３０が、第１電流検出装置４１が検出した第１電流の値Ｉａを取得する。第１電流検出装置４１から制御装置３０に第１電流の値Ｉａが送られる。

続いてＳ１２では、制御装置３０が、第１電流の値Ｉａが低下したか否かを判断する。より詳細には、制御装置３０は、図４に示すように、第１電流の値Ｉａが所定の電流閾値Ｉｔｈ以上から電流閾値Ｉｔｈ未満まで低下したか否かを判断する。制御装置３０は、第１電流の値Ｉａが電流閾値Ｉｔｈ未満まで低下した場合は、Ｓ１２でＹＥＳと判断してＳ１３に進む。一方、制御装置３０は、第１電流の値Ｉａが電流閾値Ｉｔｈ未満まで低下していない場合は、Ｓ１２でＮＯと判断してＳ１１に戻る。制御装置３０は、Ｓ１１とＳ１２の処理を繰り返して第１電流の値Ｉａを監視する。

続いてＳ１３では、制御装置３０が、第１電流の値Ｉａを時間微分する。例えば、制御装置３０は、第１電流の値Ｉａが電流閾値Ｉｔｈになる時刻ｔ１における時間微分の値を算出する。あるいは、制御装置３０は、時刻ｔ１を含む時間Ｔにおける時間微分の値の平均値を算出する。時間微分の算出方法は特に限定されるものではない。

続いてＳ１４では、制御装置３０が、Ｓ１３で算出した時間微分の絶対値が所定の微分閾値未満であるか否かを判断する。時間微分の絶対値が所定の微分閾値未満である場合は、制御装置３０がＳ１４でＹＥＳと判断してＳ１５に進む。Ｓ１４でＹＥＳの場合は、第１電流の値Ｉａが漸減的に低下している。一方、時間微分の絶対値が所定の微分閾値未満でない場合（所定の微分閾値以上である場合）は、制御装置３０がＳ１４でＮＯと判断してＳ２１に進む。Ｓ１４でＮＯの場合は、第１電流の値Ｉａが急激に低下している。

続いてＳ１５では、制御装置３０が、第１ケーブル７１が断線していると判断する。第１電流の値Ｉａが漸減的に低下している場合は（Ｓ１４でＹＥＳ）、第１ヘッド１６と第１ノズル６の間の第１ケーブル７１が断線していると判断される。

続いてＳ１６では、制御装置３０が、第１ケーブル７１の断線を報知する。より詳細には、制御装置３０が、第１ケーブル７１が断線していることを示す図柄を操作パネル２８に表示する。

一方、上記のＳ１４でＮＯと判断された後のＳ２１では、制御装置３０が、第１ヘッド１６が故障していると判断する。第１電流の値Ｉａが急激に低下している場合は（Ｓ１４でＮＯ）、第１ヘッド１６が故障していると判断される。この場合は、例えば第１ヘッド１６の内部の電子部品が故障している。

続いてＳ２２では、制御装置３０が、第１ヘッド１６の故障を報知する。より詳細には、制御装置３０が、第１ヘッド１６が故障していることを示す図柄を操作パネル２８に表示する。以上で第１処理が終了する。

以上、第１実施例に係る部品実装機１０について説明した。上記の説明から明らかなように、部品実装機１０は、本体１１と、本体１１に部品４を供給するフィーダ１２と、第１ヘッド１６と、第１ヘッド１６に対して上下動してフィーダ１２から部品４をピックアップし、ピックアップした部品４を基板２に実装する第１ノズル６と、を備えている。また、部品実装機１０は、第１ヘッド１６と第１ノズル６との間に配置されており第１ヘッド１６から第１ノズル６に電力を供給する第１ケーブル７１と、第１ケーブル７１を流れる第１電流の値Ｉａを検出する第１電流検出装置４１と、制御装置３０と、を備えている。制御装置３０は、第１電流検出装置４１が検出する第１電流の値Ｉａが所定の電流閾値Ｉｔｈ以上から電流閾値Ｉｔｈ未満まで低下した場合に、第１電流の値Ｉａの時間微分の絶対値が所定の微分閾値未満である場合は、第１ケーブル７１が断線したと判断する。また、制御装置３０は、第１電流の値Ｉａの時間微分の絶対値が所定の微分閾値以上である場合は、第１ヘッド１６が故障したと判断する。

この構成によれば、部品実装機１０に不具合が生じたとしても、第１電流検出装置４１が検出する第１電流の値Ｉａの時間微分の絶対値を監視することによって、不具合の原因を判断することができる。すなわち、第１電流の値Ｉａの時間微分の絶対値が所定の微分閾値未満である場合は、部品実装機１０の不具合の原因が第１ケーブル７１の断線にあると判断することができる。また、第１電流の値Ｉａの時間微分の絶対値が所定の微分閾値以上である場合は、部品実装機１０の不具合の原因が第１ヘッド１６の故障にあると判断することができる。

以上、一実施例について説明したが、具体的な態様は上記実施例に限定されるものではない。以下の説明において、上述の説明における構成と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

（第２実施例）
第２実施例に係る部品実装機１０について説明する。第２実施例に係る部品実装機１０では第２処理が実行される。第２処理は、上記の第１処理と組み合わされてもよい。図５を用いて第２処理について説明する。この第２処理は、例えば部品実装機１０の電源がオンになると開始される。図５に示すように、第２処理のＳ３１では、制御装置３０が、第１電流検出装置４１が検出した第１電流の値Ｉａを取得する。第１電流検出装置４１から制御装置３０に第１電流の値Ｉａが送られる。

続いてＳ３２では、制御装置３０が、第２電流検出装置４２が検出した第２電流の値Ｉｂを取得する。第２電流検出装置４２から制御装置３０に第２電流の値Ｉｂが送られる。

続いてＳ３３では、制御装置３０が、第１電流の値Ｉａが所定の電流閾値Ｉｔｈ未満であるか否かを判断する。制御装置３０は、第１電流の値Ｉａが所定の電流閾値Ｉｔｈ未満である場合は、Ｓ３３でＹＥＳと判断してＳ３４に進む。一方、第１電流の値Ｉａが所定の電流閾値Ｉｔｈ未満でない（以上である）場合は、制御装置３０がＳ３３でＮＯと判断してＳ４１に進む。

続いてＳ３４では、制御装置３０が、第１ノズル６を停止させる。第１ノズル６が既に停止している場合はその停止状態が維持される。また、制御装置３０は、第１ノズル６を停止させた場合であって、第２ノズル４６が動作している場合は、部品実装のために、第１ノズル６の代わりとして第２ノズル４６を用いる。すなわち、制御装置３０は、第１ノズル６がフィーダ１２からピックアップして基板２に実装する予定であった部品４を第２ノズル４６がフィーダ１２からピックアップして基板２に実装するように第２ノズル４６を動作させる。

続いてＳ３５では、制御装置３０が、第１ノズル６の停止を報知する。より詳細には、制御装置３０が、第１ノズル６が停止していることを示す図柄を操作パネル２８に表示する。

一方、Ｓ３３でＮＯと判断された後のＳ４１では、制御装置３０が、第１ノズル６を動作させる。第１ノズル６が既に動作している場合はその動作状態が維持される。

続いてＳ３６では、制御装置３０が、第２電流の値Ｉｂが所定の電流閾値Ｉｔｈ未満であるか否かを判断する。制御装置３０は、第２電流の値Ｉｂが所定の電流閾値Ｉｔｈ未満である場合は、Ｓ３６でＹＥＳと判断してＳ３７に進む。一方、第２電流の値Ｉｂが所定の電流閾値Ｉｔｈ未満でない（以上である）場合は、制御装置３０がＳ３６でＮＯと判断してＳ４２に進む。

続いてＳ３７では、制御装置３０が、第２ノズル４６を停止させる。第２ノズル４６が既に停止している場合はその停止状態が維持される。また、制御装置３０は、第２ノズル４６を停止させた場合であって、第１ノズル６が動作している場合は、部品実装のために、第２ノズル４６の代わりとして第１ノズル６を用いる。すなわち、制御装置３０は、第２ノズル４６がフィーダ１２からピックアップして基板２に実装する予定であった部品４を第１ノズル６がフィーダ１２からピックアップして基板２に実装するように第１ノズル６を動作させる。

続いてＳ３８では、制御装置３０が、第２ノズル４６の停止を報知する。より詳細には、制御装置３０が、第２ノズル４６が停止していることを示す図柄を操作パネル２８に表示する。

一方、Ｓ３６でＮＯと判断された後のＳ４２では、制御装置３０が、第２ノズル４６を動作させる。第２ノズル４６が既に動作している場合はその動作状態が維持される。制御装置３０は、Ｓ３６またはＳ４２の処理が終了した後にＳ３１に戻る。

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。第１ヘッド１６と第２ヘッド３６は一体化され、本体１１に対して着脱可能に取り付けられていてもよい。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。

２ ：基板
４ ：部品
６ ：第１ノズル
１０ ：部品実装機
１１ ：本体
１２ ：フィーダ
１４ ：フィーダ保持部
１６ ：第１ヘッド
１８ ：移動装置
１８ａ ：移動ベース
２０ ：撮像ユニット
２２ ：カメラ支持部
２４ ：カメラ
２６ ：基板コンベア
２８ ：操作パネル
３０ ：制御装置
３６ ：第２ヘッド
４１ ：第１電流検出装置
４２ ：第２電流検出装置
４６ ：第２ノズル
７１ ：第１ケーブル
７２ ：第２ケーブル

Claims (5)

1. 部品を基板に実装する部品実装機であって、
   本体と、
   前記本体に部品を供給するフィーダと、
   第１ヘッドと、
   前記第１ヘッドに対して上下動して前記フィーダから部品をピックアップし、ピックアップした部品を基板に実装する第１ノズルと、
   前記第１ヘッドと前記第１ノズルとの間に配置されており、前記第１ヘッドから前記第１ノズルに電力を供給する可撓性を有する第１ケーブルと、
   前記第１ケーブルを流れる第１電流の値を検出する第１電流検出装置と、
   制御装置と、を備えており、
   前記制御装置は、前記第１電流検出装置が検出する第１電流の値が所定の電流閾値以上から電流閾値未満まで低下した場合に、第１電流の値の時間微分の絶対値が所定の微分閾値未満である場合は、前記第１ケーブルが断線したと判断し、第１電流の値の時間微分の絶対値が所定の微分閾値以上である場合は、前記第１ヘッドが故障したと判断する、部品実装機。
2. 前記第１電流検出装置は、前記本体に着脱不能に取り付けられており、
   前記第１ヘッドは、前記本体に着脱可能に取り付けられている、請求項１に記載の部品実装機。
3. 前記第１ヘッドの隣に配置されている第２ヘッドと、
   前記第２ヘッドに対して上下動して前記フィーダから部品をピックアップし、ピックアップした部品を基板に実装する第２ノズルと、
   前記第２ヘッドと前記第２ノズルとの間に配置されており、前記第２ヘッドから前記第２ノズルに電力を供給する可撓性を有する第２ケーブルと、
   前記第２ケーブルを流れる第２電流の値を検出する第２電流検出装置と、を更に備えており、
   前記制御装置は、前記第１電流検出装置が検出した第１電流の値が所定の電流閾値未満である場合は、前記第１ノズルを動作させず、前記第２電流検出装置が検出した第２電流の値が所定の電流閾値未満である場合は、前記第２ノズルを動作させない、請求項１または２に記載の部品実装機。
4. 前記制御装置は、
   前記第１ノズルを動作させない場合であって、前記第２ノズルが動作している場合は、前記第１ノズルが前記フィーダからピックアップして基板に実装する予定であった部品を前記第２ノズルが前記フィーダからピックアップして基板に実装するように前記第２ノズルを動作させ、
   前記第２ノズルを動作させない場合であって、前記第１ノズルが動作している場合は、前記第２ノズルが前記フィーダからピックアップして基板に実装する予定であった部品を前記第１ノズルが前記フィーダからピックアップして基板に実装するように前記第１ノズルを動作させる、請求項３に記載の部品実装機。
5. 前記第１電流検出装置が検出した第１電流の値が所定の電流閾値未満である場合、または、前記第２電流検出装置が検出した第２電流の値が所定の電流閾値未満である場合に、所定の報知を実行する報知装置を更に備えている、請求項１から４にいずれか一項に記載の部品実装機。