JP7266101B2 - 部品実装機のバックアップピン自動配置システム - Google Patents

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Description

本明細書は、部品を実装する回路基板を下方から支えるためのバックアップピンを生産ジョブで指定された位置に自動配置する機能を搭載した部品実装機のバックアップピン自動配置システムに関する技術を開示したものである。
近年の部品実装基板は薄型化が進み、曲りやすくなっているため、部品実装機で回路基板に部品を実装する場合は、回路基板を下方からバックアップピンで支えて回路基板の曲りを防ぐようにしている。更に、特許文献1(国際公開WO2015/040755号公報)に記載されているように、回路基板のサイズ等に応じてバックアップピンの配置を変更するために、バックアップピンを自動配置する機能を搭載した部品実装機がある。この部品実装機は、バックアップピンを自動配置する際に、XYロボットに取り付けたチャック等でバックアップピンを保持して生産ジョブで指定された位置に自動配置するようにしている。
一般に、部品実装基板を生産する部品実装ラインでは、回路基板の搬送経路に沿って配列された複数の部品実装機で順番に回路基板に部品を実装して部品実装基板を生産するようにしている。
国際公開WO2015/040755号公報
一般に、バックアップピンは、回路基板に部品を実装する位置の真下付近に配置するのが望ましい。また、部品実装ラインの部品実装機毎に回路基板に部品を実装する位置が異なるため、部品実装機毎に部品を実装する位置に合わせてバックアップピンの配置を変更するのが望ましい。このため、部品実装機毎にバックアップピンの配置が異なる場合があるが、部品実装機毎に異なるバックアップピンの配置を生産ジョブに設定すると、生産ジョブの作成作業が面倒になる欠点がある。
そこで、生産ジョブの作成作業を簡単化するために、部品実装ラインの複数の部品実装機で共通する位置のみのバックアップピンの配置を生産ジョブに設定するようにしている。
しかし、部品実装ラインの複数の部品実装機で共通する位置のみバックアップピンを配置するようにすると、複数の部品実装機で共通しない位置のバックアップピンは配置できないため、本来配置したい位置が複数の部品実装機で共通しない位置に存在すれば、本来配置したい位置にバックアップピンを配置できないという欠点がある。
上記課題を解決するために、部品を実装する回路基板を下方から支えるためのバックアップピンを生産ジョブで指定された位置に自動配置する機能を搭載した部品実装機のバックアップピン自動配置システムにおいて、前記生産ジョブで指定された前記バックアップピンの配置は、前記回路基板の搬送経路に沿って配列された複数の部品実装機で共通して使用され、且つ、各バックアップピンの位置が前記回路基板に対する相対的な位置で指定され、前記各部品実装機は、部品実装動作とバックアップピン自動配置動作を行うXYロボットが搭載され、前記各部品実装機の動作を制御する制御装置は、前記生産ジョブで指定された前記バックアップピンの配置のうち自動配置できない位置のバックアップピンが存在するか否かを判定し、自動配置できない位置のバックアップピンが存在する場合には、当該位置のバックアップピンについては前記生産ジョブで指定された前記バックアップピンの配置から除外して自動配置せず、それ以外のバックアップピンのみを前記生産ジョブで指定された位置に自動配置することを第1の特徴とし、更に、前記生産ジョブで指定された前記バックアップピンの配置は、前記複数の部品実装機で共通する位置のバックアップピンの配置だけではなく、前記複数の部品実装機で共通しない位置のバックアップピンの配置も含めて指定されていることを第2の特徴とするものである。
この構成では、各部品実装機の制御装置は、生産ジョブで指定されたバックアップピンの配置のうち自動配置できない位置のバックアップピンが存在するか否かを判定し、自動配置できない位置のバックアップピンが存在する場合には、当該位置のバックアップピンについては生産ジョブで指定されたバックアップピンの配置から除外して自動配置せず、それ以外のバックアップピンのみを生産ジョブで指定された位置に自動配置するようにしたので、生産ジョブで指定するバックアップピンの配置は、複数の部品実装機で共通する位置のバックアップピンの配置だけではなく、複数の部品実装機で共通しない位置のバックアップピンの配置も含めて指定することができる。これにより、各部品実装機の制御装置は、生産ジョブで指定されたバックアップピンの配置を使用して、複数の部品実装機で共通する位置のバックアップピンの配置に加え、複数の部品実装機で共通しない位置にもバックアップピンを自動配置することができる。これにより、部品実装機毎に異なるバックアップピンの配置を生産ジョブに設定する必要がなく、生産ジョブの作成作業を簡単化できると共に、本来配置したい位置が複数の部品実装機で共通しない位置であってもバックアップピンを自動配置することができる。
図1は一実施例の2台の部品実装機を配列し、一方の部品実装機からフィーダや上部カバー等を取り除いて示す斜視図である。 図2はフィーダと上部カバー等を取り除い示す部品実装機の斜視図である。 図3は図2に示す部品実装機の平面図である。 図4はコンベアとバックアッププレートとバックアップピンとの位置関係を示す斜視図である。 図5は隣接する各部品実装機の2台のXYロボットの移動可能エリアと移動範囲外のエリアと回路基板の搬送停止位置との位置関係を説明する平面図である。 図6は生産ジョブで指定されたバックアップピンの配置のイメージを示す平面図である。 図7は部品実装機の制御系の構成を示すブロック図である。
以下、本明細書に開示した一実施例を説明する。
まず、図1乃至図3を用いて部品実装機10の構成を説明する。
この部品実装機10は、部品実装基板を生産する部品実装ラインに複数台配列される。図1は、2台の部品実装機10を設置した例を示している。
各部品実装機10は、コンベア11で搬送されてくる回路基板12に部品を実装する2つの実装ヘッド13L,13R(図2参照)と、2つの実装ヘッド13L,13Rを別々に回路基板12の搬送方向であるX方向とこのX方向と直交する方向であるY方向に移動させる2つのXYロボット14L,14Rとを搭載した構成となっている。
2つのXYロボット14L,14Rは、同一の構成でサイズも同じであり、2つの実装ヘッド13L,13Rを別々にX方向に移動させる2つのXスライド15L,15Rと、該Xスライド15L,15Rを別々にY方向に移動させる2つのYスライド16L,16Rとを組み合わせて構成されている。2つのXYロボット14L,14Rは、2つのYスライド16L,16RがX方向に異なる移動可能エリアAL,AR(図5に示す基板搬入側の移動可能エリアALと基板搬出側の移動可能エリアAR)をY方向に移動するように配置され、且つ、各Yスライド16L,16Rには、各Xスライド15L,15Rが支持されていると共に、各Xスライド15L,15RをX方向に移動させる各駆動源である各X軸駆動装置17L,17R(図7参照)が支持されている。
この場合、図5に示すように、2つのXYロボット14L,14Rが移動できる移動可能エリアAL,AR(基板搬入側の移動可能エリアALと基板搬出側の移動可能エリアAR)が回路基板12の搬送方向であるX方向に離れて位置して、2つのXYロボット14L,14Rの移動可能エリアAL,ARの間に移動範囲外のエリアMが存在し、移動可能エリアAL,ARでのみ部品実装動作と後述するバックアップピン自動配置動作を行うことができるようになっている。
各X軸駆動装置17L,17Rは、例えば送りねじ装置又はリニアモータ等を用いて構成されている。更に、各Yスライド16L,16Rに支持された各Xスライド15L,15Rには、各実装ヘッド13L,13Rが支持されていると共に、回路基板12の基板マークを撮像するマーク撮像用のカメラ(図示せず)が支持されている。
各実装ヘッド13L,13Rには、それぞれ部品を吸着する1本又は複数本の吸着ノズル18(図2参照)が保持されていると共に、部品吸着動作時や部品実装動作時に各吸着ノズル18を下降/上昇させるZ軸駆動装置19L,19R(図7参照)が設けられている。各実装ヘッド13L,13Rは、回転型の実装ヘッドであっても良いし、回転しない実装ヘッドであっても良い。
一方、各Yスライド16L,16RをY方向に移動させる駆動源であるY軸駆動装置は、リニアモータ21L,21Rを用いて構成されている。2つのリニアモータ21L,21Rは、各々のシャフト状の固定子23L,23RがY方向に平行に延びて各固定子23L,23RのY方向両端部が実装機本体31に支持され、各固定子23L,23Rに沿って直線運動する各可動子22L,22Rに各Yスライド16L,16Rが取り付けられている。各リニアモータ21L,21RのX方向の位置は、各Yスライド16L,16RのX方向幅の中央に相当する位置となっている。本実施例では、各リニアモータ21L,21Rは、シャフト型のリニアモータを用いているが、フラット型のリニアモータを用いても良い。その他、Y軸駆動装置は、リニアモータに代えて、送りねじ装置を用いて構成しても良い。
各リニアモータ21L,21Rの固定子23L,23Rの両端部を支持する実装機本体31は、部品実装機10の骨組みを構成する箱型の構造体であり、その内側には、回路基板12をX方向に搬送するコンベア11が配置され、その上方を2つの実装ヘッド13L,13RがXY方向に移動するようになっている。実装機本体31の正面側には、部品を供給するテープフィーダ、トレイフィーダ等の部品供給装置32(図1参照)をセットするスペースが設けられている。
各実装ヘッド13L,13RのY方向の位置情報(Y座標)である各Yスライド16L,16RのY方向の位置情報(Y座標)を測定するために、実装機本体31に2つのリニアスケール33L,33R(図3参照)がY方向に平行に延びるように設けられている。各リニアスケール33L,33Rは、例えば磁気式、光電式(光学式)、電磁誘導式等、いずれの方式のものであっても良い。
実装機本体31の中央部(2つのXYロボット14L,14Rの間)に梁状に設けられた中フレーム37(図1乃至図3参照)の下面側には、各Yスライド16L,16Rの内側の端部をY方向にガイドする各ガイドレール35R,36L(図2参照)が取り付けられている。各Yスライド16L,16Rの左右両端部には、各ガイドレール35L,35R,36L,36Rと摺動自在に嵌合するガイド部材38(図1参照)が設けられている。
各Yスライド16L,16Rのうち、各リニアスケール33L,33Rから各Yスライド16L,16RのY方向の位置情報を読み取り可能な位置に、その位置情報を読み取る各センサ40L,40R(図7参照)が設けられている。
各実装ヘッド13L,13RのX方向の位置情報(X座標)である各Xスライド15L,15RのX方向の位置情報(X座標)を測定するために、各センサ41L,41R(図7参照)が設けられている。各Xスライド15L,15RのX方向の位置情報を測定する構成については図示しないが、例えば、各Yスライド16L,16Rに各Xスライド15L,15Rの移動方向であるX方向に沿って各リニアスケールを設け、各リニアスケールから各Xスライド15L,15RのX方向の位置情報を読み取る各センサ41L,41Rを各Xスライド15L,15Rに設けた構成としても良い。或は、各Xスライド15L,15RをX方向に移動させる各X軸駆動装置17L,17Rとして送りねじ装置を用いる場合には、その送りねじ装置のモータに設けられたエンコーダ(センサ41L,41R)の出力パルスをカウントして、そのカウント値から各Xスライド15L,15RのX方向の位置情報(実装ヘッド13L,13RのX座標)を算出するようにしても良い。
次に、図4を用いてコンベア11の構成を説明する。
コンベアベルト52,53は、回路基板12の両辺部を載せて搬送するように該回路基板12の搬送方向と平行に配置され、一方のコンベアベルト53を保持するレール55は、位置が固定された基準レールであり、他方のコンベアベルト52を保持するレール54は、回路基板12の幅に応じてその幅方向に移動する可動レールとなっている。
このコンベア11には、複数のバックアップピン51を載せるバックアッププレート56が水平に設けられている。このバックアッププレート56は、鉄等の磁性材料で形成され、バックアップピン51の下部に設けられた磁石(図示せず)によりバックアッププレート56上にバックアップピン51が吸着保持されるようになっている。このバックアッププレート56は、昇降装置57によって昇降するように構成され、搬入されてきた回路基板12をクランプするときにバックアッププレート56が上限位置へ上昇し、回路基板12のクランプを解除するときにバックアッププレート56が下限位置へ下降するようになっている。
本実施例では、バックアッププレート56のサイズが回路基板12のサイズよりも大きく形成され、バックアッププレート56のうちの回路基板12の真下から張り出す部分で且つXYロボット14L,14Rの移動可能エリアAL,ARの範囲内に、バックアップピン51を保管するストックエリアSL,SRが設けられ、このストックエリアSL,SRに、少なくとも生産ジョブで指定されたバックアップピン51の配置に必要な数のバックアップピン51を保管できるようになっている。尚、ストックエリアSL,SRは、バックアッププレート56とは別の場所(例えばコンベアベルト52,53の近傍)に設けても良く、要は、XYロボット14L,14Rの移動可能エリアAL,ARの範囲内で実装ヘッド13L,13Rが回路基板12やコンベア11の構成部材と干渉しない場所に設ければ良い。
また、本実施例では、バックアップピン51の上部外周には、複数の係合突起58が等角度間隔で設けられている。XYロボット14L,14Rがバックアップピン51をバックアッププレート56上に自動配置する際には、XYロボット14L,14Rの実装ヘッド13L,13Rに交換可能に取り付けられた係合保持具(図示せず)でバックアップピン51の係合突起58をバヨネット係合方式で係合保持するようにしている。尚、実装ヘッド13L,13Rに交換可能に取り付けられたチャック(図示せず)でバックアップピン51を挟持するようにしても良い。
部品実装ラインの各部品実装機10の動作を制御する制御装置45は、1台又は複数台のコンピュータ(CPU)により構成され、コンベア11の基板搬送動作を制御すると共に、各XYロボット14L,14Rにより各実装ヘッド13L,13Rを別々にXY方向に移動させて、部品供給装置32から供給される部品を吸着ノズル18で吸着する部品吸着動作と、該部品を回路基板12に実装する部品実装動作とを制御する。
更に、部品実装ラインの各部品実装機10の制御装置45は、生産ジョブ(生産プログラム)に従って生産を開始する際に、2つのXYロボット14L,14Rの動作を制御して、バックアッププレート56のストックエリアSL,SRに保管されているバックアップピン51をピックアップしてバックアッププレート56のうちの生産ジョブで指定された位置に自動配置するバックアップピン自動配置動作を行ってから生産を開始する。
生産ジョブで指定されたバックアップピン51の配置は、部品実装ラインを構成する複数の部品実装機10で共通して使用され、且つ、図6に示すように、バックアップピン51の位置が回路基板12に対する相対的な位置で指定される。図5に示すように、部品実装機10毎に回路基板12の搬送停止位置が異なる場合があるためである。
ところで、図5に示すように、各部品実装機10の2つのXYロボット14L,14Rが移動できる移動可能エリアAL,ARが回路基板12の搬送方向であるX方向に離れて位置するため、2つのXYロボット14L,14Rの移動可能エリアAL,ARの間に移動範囲外のエリアMが存在する。各部品実装機10は、移動可能エリアAL,ARでのみ部品実装動作とバックアップピン自動配置動作が可能であるため、移動範囲外のエリアMを跨いだ位置で回路基板12の搬送を停止させて2つのXYロボット14L,14Rで部品を当該回路基板12に実装する場合には、図5に示すように、部品実装機10毎に回路基板12の搬送停止位置を変更して当該回路基板12と移動範囲外のエリアMとの相対的な位置関係を変更することで、部品実装機10毎に当該回路基板12の実装可能エリアの位置を変更して部品を実装するようにしている。
各部品実装機10は、移動範囲外のエリアMにはバックアップピン51を自動配置することができないため、各部品実装機10の制御装置45は、生産ジョブで指定されたバックアップピン51の配置のうち移動範囲外のエリアMに対応する位置のバックアップピン51が存在するか否かを回路基板12の搬送停止位置と移動範囲外のエリアMとの相対的な位置関係を考慮して判定し、移動範囲外のエリアMに対応する位置のバックアップピン51が存在する場合には、当該位置のバックアップピン51については生産ジョブで指定されたバックアップピン51の配置から除外してストックエリアSL,SRに残して自動配置せず、それ以外のバックアップピン51のみをストックエリアSから取り出して生産ジョブで指定された位置に自動配置する。
以上説明した本実施例によれば、部品実装ラインの各部品実装機10の制御装置45は、生産ジョブで指定されたバックアップピン51の配置のうち移動範囲外のエリアMと回路基板12の搬送停止位置との位置関係で自動配置できない位置のバックアップピン51が存在するか否かを判定し、自動配置できない位置のバックアップピン51が存在する場合には、当該位置のバックアップピン51については生産ジョブで指定されたバックアップピン51の配置から除外して自動配置せず、それ以外のバックアップピン51のみを生産ジョブで指定された位置に自動配置するようにしたので、生産ジョブで指定するバックアップピン51の配置は、部品実装ラインの複数の部品実装機10で共通する位置のバックアップピン51の配置だけではなく、複数の部品実装機10で共通しない位置のバックアップピン51の配置も含めて指定することができる。これにより、各部品実装機10の制御装置45は、生産ジョブで指定されたバックアップピン51の配置を使用して、複数の部品実装機10で共通する位置のバックアップピン51の配置に加え、複数の部品実装機10で共通しない位置にもバックアップピン51を自動配置することができる。これにより、部品実装機10毎に異なるバックアップピン51の配置を生産ジョブに設定する必要がなく、生産ジョブの作成作業を簡単化できると共に、本来配置したい位置が複数の部品実装機で共通しない位置であってもバックアップピン51を自動配置することができる。
尚、上記実施例では、部品実装機10に2つのXYロボット14L,14Rを搭載しているが、本発明は、1つのXYロボットのみを搭載した部品実装機にも適用して実施できる。一般に、バックアップピンは、回路基板に部品を実装する位置の真下付近に配置するのが望ましい。また、回路基板に部品を実装する位置は部品実装機毎に異なるため、部品実装機毎に部品を実装する位置に合わせてバックアップピンの配置を変更するのが望ましい。しかし、下面に部品が実装されている回路基板の上面に部品を実装する場合には、回路基板の上面に部品を実装する位置の真下付近に部品が実装されている場合がある。このような場合には、部品を実装する位置の真下付近に存在する実装済み部品が干渉してバックアップピンを自動配置できない。そこで、部品実装ラインの各部品実装機の制御装置は、生産ジョブで指定されたバックアップピンの配置のうち回路基板下面側の実装済み部品と干渉して自動配置できない位置のバックアップピンが存在するか否かを判定し、自動配置できない位置のバックアップピンが存在する場合には、当該位置のバックアップピンについては生産ジョブで指定されたバックアップピンの配置から除外して自動配置せず、それ以外のバックアップピンのみを生産ジョブで指定された位置に自動配置する。
その他、本発明は、上記実施例に限定されず、例えば、各部品実装機に2つのコンベアを並設して、各部品実装機に搬入した2枚の回路基板に対してバックアップピンを自動配置して2枚の回路基板に部品を実装する構成としたり、バックアップピン51の構成を変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは勿論である。
10…部品実装機、11…コンベア、12…回路基板、13L,13R…実装ヘッド、14L,14R…XYロボット、15L,15R…Xスライド、16L,16R…Yスライド、17L,17R…X軸駆動装置、18…吸着ノズル、19L,19R…Z軸駆動装置、21L,21R…リニアモータ、31…実装機本体、32…部品供給装置、45…制御装置、51…バックアップピン、56…バックアッププレート、AL,AR…移動可能エリア、M…移動範囲外のエリア

Claims (3)

  1. 部品を実装する回路基板を下方から支えるためのバックアップピンを生産ジョブで指定された位置に自動配置する機能を搭載した部品実装機のバックアップピン自動配置システムにおいて、
    前記生産ジョブで指定されたバックアップピンの配置は、前記回路基板の搬送経路に沿って配列された複数の部品実装機で共通して使用され、且つ、各バックアップピンの位置が前記回路基板に対する相対的な位置で指定され、
    前記各部品実装機は、部品実装動作とバックアップピン自動配置動作を行うXYロボットが搭載され、
    前記各部品実装機の動作を制御する制御装置は、前記生産ジョブで指定された前記バックアップピンの配置のうち自動配置できない位置のバックアップピンが存在するか否かを判定し、自動配置できない位置のバックアップピンが存在する場合には、当該位置のバックアップピンについては前記生産ジョブで指定された前記バックアップピンの配置から除外して自動配置せず、それ以外のバックアップピンのみを前記生産ジョブで指定された位置に自動配置する、部品実装機のバックアップピン自動配置システムであって、
    前記生産ジョブで指定された前記バックアップピンの配置は、前記複数の部品実装機で共通する位置のバックアップピンの配置だけではなく、前記複数の部品実装機で共通しない位置のバックアップピンの配置も含めて指定されている、部品実装機のバックアップピン自動配置システム。
  2. 前記各部品実装機は、部品実装動作とバックアップピン自動配置動作を行う2つのXYロボットが搭載され、前記2つのXYロボットが移動できる移動可能エリアが前記回路基板の搬送方向であるX方向に離れて位置して、前記2つのXYロボットの移動可能エリアの間に移動範囲外のエリアが存在し、前記移動可能エリアでのみ部品実装動作とバックアップピン自動配置動作が可能であり、前記移動範囲外のエリアを跨いだ位置で前記回路基板の搬送を停止させて前記2つのXYロボットで部品を当該回路基板に実装する場合には、前記部品実装機毎に前記回路基板の搬送停止位置を変更して当該回路基板と前記移動範囲外のエリアとの相対的な位置関係を変更することで前記部品実装機毎に当該回路基板の実装可能エリアの位置を変更して部品を実装し、
    前記各部品実装機の制御装置は、前記生産ジョブで指定された前記バックアップピンの配置のうち前記移動範囲外のエリアに対応する位置のバックアップピンが存在するか否かを前記回路基板の搬送停止位置と前記移動範囲外のエリアとの相対的な位置関係を考慮して判定し、前記移動範囲外のエリアに対応する位置のバックアップピンが存在する場合には、当該位置のバックアップピンについては前記生産ジョブで指定された前記バックアップピンの配置から除外して自動配置せず、それ以外のバックアップピンのみを前記生産ジョブで指定された位置に自動配置する、請求項1に記載の部品実装機のバックアップピン自動配置システム。
  3. 前記バックアップピンを載置するバックアッププレートを備え、
    前記バックアッププレートは、前記回路基板よりも大きく形成され、
    前記バックアッププレートのうちの前記回路基板の外側に張り出した部分で且つ前記XYロボットの移動可能エリアの範囲内に、少なくとも前記生産ジョブで指定された前記バックアップピンの配置に必要な数のバックアップピンを保管するストックエリアが設けられ、
    前記各部品実装機の制御装置は、前記生産ジョブで指定された前記バックアップピンの配置から除外したバックアップピンについは前記ストックエリアに残して自動配置せず、それ以外のバックアップピンのみを前記ストックエリアから取り出して前記生産ジョブで指定された位置に自動配置する、請求項2に記載の部品実装機のバックアップピン自動配置システム。
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