JP4485267B2 - 電子部品装着装置及び電子部品装着方法 - Google Patents

Description

本発明は、吸着ヘッドを移動させる手段、例えば間欠回転するロータリテーブルの周縁に所定間隔を存して複数の装着ヘッドを配設し、このロータリテーブルの間欠回転により前記装着ヘッドに設けられた吸着ノズルにより前記間欠回転の停止位置にて駆動モータにより部品供給ユニットから電子部品を取出して、該電子部品をプリント基板上に装着する電子部品装着装置又は電子部品装着方法に関する。

この種電子部品装着装置は、特許第３１２８４０６号公報などにて開示されている。
特許第３１２８４０６号公報

しかしながら、ロータリテーブルを間欠回転させるための駆動モータや、部品供給テーブルを往復動させる駆動モータに過負荷異常が発生したり、回生過負荷異常が発生すると、電子部品装着装置が停止してしまうので、生産性に支障をきたす問題がある。特に、装着順序毎に装着位置や配置番号等を示す装着データに従って、部品供給テーブルを往復動させる駆動モータが加減速の激しい動作が長時間続く場合や、常に最高速度で長時間動作すると熱が発生し易い場合などの問題がある。

そこで本発明は、ロータリテーブルを間欠回転させるインデックスユニットを構成する駆動モータや、部品供給テーブルを往復動させる駆動モータを駆動させるための駆動回路からモータ情報を読取って一定基準に達したか否かを判断し、一定基準に達したものと判断した場合に前記駆動モータの最高速度を一定の速度に落とすように制御することにより、電子部品装着装置を停止させずに、生産性を向上させることを目的とする。

このため第１の発明は、装着ヘッドに設けられた吸着ノズルにより部品供給ユニットから電子部品を取出して、該電子部品をプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、前記吸着ヘッドを移動させる手段の駆動モータを駆動させるための駆動回路と、この駆動回路から前記駆動モータの回生負荷率を読取って一定基準に達したか否かを判断する判断手段と、この判断手段が一定基準に達したものと判断した場合に前記駆動モータの最高速度を一定の速度に落とすように制御する制御手段とを設けたことを特徴とするものである。

第２の発明は、装着ヘッドに設けられた吸着ノズルにより部品供給ユニットから電子部品を取出して、該電子部品をプリント基板上に装着する電子部品装着方法において、前記吸着ヘッドを移動させる手段の駆動モータを駆動させるための駆動回路から前記駆動モータの回生負荷率を読取って一定基準に達したか否かを判断手段が判断し、この判断手段が一定基準に達したものと判断した場合に前記駆動モータの最高速度を一定の速度に落とすように制御手段が制御することを特徴とする。

本発明は、吸着ヘッドを移動させる手段である例えば、ロータリテーブルを間欠回転させるインデックスユニットを構成する駆動モータを駆動させるための駆動回路から前記駆動モータの回生負荷率を読取って一定基準に達したか否かを判断し、一定基準に達したものと判断した場合に前記駆動モータの最高速度を一定の速度に落とすように制御することにより、電子部品装着装置を停止させずに、生産性を向上させることができる。

以下、プリント基板上にチップ状電子部品を装着する電子部品装着装置の一実施形態を図に基づき詳述する。１はＹ軸駆動モータ２の回動によりＹ方向に移動するＹテーブルであり、３はＸ軸駆動モータ４の回動により前記Ｙテーブル１上でＸ方向に移動することにより結果的にＸＹ方向に移動するＸＹテーブルであり、チップ状電子部品５（以下、「チップ部品」あるいは「部品」という。）が装着されるプリント基板６が一対の搬送シュート３１、３２に図示しない固定手段に固定されて載置される。

７は供給台であり、チップ部品５を供給する部品供給ユニット８が多数台配設されている。９はサーボモータで構成された供給台駆動モータであり、ボールネジ１０を回動させることにより、該ボールネジ１０が嵌合し供給台７に固定されたナット１９を介して、供給台７がリニアガイド１２に案内されてＸ方向に移動する。１３はインデックスユニットにより間欠回転するロータリテーブルであり、該テーブル１３の外縁部には吸着ノズル１８を複数本有する装着ヘッド１５が間欠ピッチに合わせて等間隔に配設されている。

吸着ノズル１８が部品供給ユニット８より部品５を吸着し取出す装着ヘッド１５の停止位置（図１の１２時の位置）が吸着ステーションであり、該吸着ステーションにて吸着ノズル１８が部品５を吸着する。

前記吸着ステーションの一つ前の装着ヘッド１５の停止位置が吸着補正ステーションであり、吸着補正装置１１により供給台７の移動方向に直行する方向であるＹ方向の吸着ノズル１８の位置補正を行う。

吸着ステーションの次の装着ヘッド１５の停止位置が回動戻しステーションであり、回動戻し装置１４により前記吸着補正ステーションにて部品５の中央を吸着ノズル１８が吸着できるよう補正された吸着ノズル１８の位置が元の位置に戻される。

１６は吸着ノズル１８が吸着する部品５の下面を撮像する部品認識カメラであり、ロータリテーブル１３が回動してゆき装着ヘッド１５が該カメラ１６上方に停止するステーションは認識ステーションである。

認識ステーションの次の装着ヘッド１５の停止する位置が角度補正ステーションであり、部品認識カメラ１６による撮像した画像の認識処理結果に基づき装着ヘッド１５がθ軸駆動モータ１７Ａを備えたヘッド回動装置１７によりθ方向に回動されることにより吸着ノズル１８の吸着する部品５の回転角度の位置ずれが補正される。

角度補正ステーションの次の次の停止位置が装着ステーションであり、前記プリント基板６上に吸着ノズル１８が吸着する部品５が装着される。

前記装着ヘッド１５はロータリテーブル１３を内側と外側の２ケ所で上下動可能に貫通するヘッド昇降シャフト４０の下部に取付けられており、該シャフト４０上部はＬ字形状のローラ取付け体４１に固定されている。該取付け体４１の上部にはその内側に突出する上カムフォロワ４２及び下カムフォロワ４３が回動可能に枢支される。

４４はロータリテーブル１３を下方で水平方向に回動可能に支持している支持台で、該支持台４４の周囲には円筒カム４５が形成されている。該円筒カム４５を前記上カムフォロワ４２及び下カムフォロワ４３がバネ（図示せず）により挟んで、該円筒カム４５により前記装着ヘッド１５は支持されながらロータリテーブル１３の回動により移動する。

前記吸着ステーション及び装着ステーションにおいては、前記円筒カム４５は切り欠かれており、図示しないカムの駆動により上下動する上下動体が前記上カムフォロワ４２及び下カムフォロワ４３に挟まれた状態で上下動することにより、装着ヘッド１５はこれらのステーションで部品の吸着及び装着のために上下動する。

２０は上下動する昇降棒であり、部品供給ユニット８の揺動レバー２１に係合して揺動させチップ部品５を所定間隔に封入した図示しない部品収納テープを該間隔に合わせて間欠送りさせ吸着ノズル１８の部品吸着位置にチップ部品５を供給する。２２は該図示しない部品収納テープを巻回するテープリールである。

次に、図３に基づいて、電子部品自動装着装置の制御ブロックについて説明する。３３は本装着装置の電子部品装着に係る動作を統括制御する制御部としてのＣＰＵ、３４は記憶装置としてのＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）、３５はプログラムを格納するＲＯＭ（リ−ド・オンリー・メモリ）である。

前記ＲＡＭ３４には、装着順序毎（ステップ番号毎）にプリント基板６内でのＸ方向、Ｙ方向及び角度情報や、各部品供給ユニット８の配置番号情報等のプリント基板６の種類毎に装着データが記憶されており、また前記各部品供給ユニット８の配置番号（レーン番号）に対応した各チップ部品の種類（部品ＩＤ）の情報、即ち部品配置情報が格納されている。更に、この部品ＩＤ毎に当該チップ部品の特徴を表す部品ライブラリデータも記憶されている。

そして、ＣＰＵ３３は前記ＲＡＭ３４に記憶されたデータに基づき、前記ＲＯＭ３５に格納されたプログラムに従い、電子部品装着装置の部品装着動作に係る動作を統括制御する。即ち、ＣＰＵ３３は、駆動回路２５を介して前記Ｘ軸駆動モータ４の駆動を、駆動回路２６を介して前記Ｙ軸駆動モータ２の駆動を、駆動回路２７を介して前記θ軸駆動モータ１７Ａの駆動を、また駆動回路２８を介して前記供給台駆動モータ９の駆動を、駆動回路２９を介して前記インデックスユニットを構成するサーボモータで構成されたインデックスモータ３０の駆動を制御している。

そして、前述した如く、前記駆動回路２８、２９は前記供給台駆動モータ９、インデックスモータ３０を駆動させるための回路であり、夫々回生抵抗器（図示せず）を備えていると共に各モータ９、３０の回生抵抗器が処理可能な回生電力を１００％とした時に回生抵抗器が実際に処理している値である回生負荷率（１０ｓｅｃ周期の消費電力を表示）や、推力値である発生トルクなどのモータ情報を駆動回路２８、２９の図示しないＣＰＵによりを常時計算している。従って、定期的にＣＰＵ３３はこの駆動回路２８、２９からモータ情報である回生負荷率や発生トルクをシリアル通信により読取り、監視している。

ここで、長時間加速運転したり、長時間減速運転している場合に、回生負荷異常が発生し易い。回生負荷異常は、特に、インデックスモータ３０についてはプリント基板６上に搭載する電子部品の種類によって、ロータリテーブル１３が早く回転動作したり、遅く回転動作したり、またそれが長時間動作する場合に発生し、前記供給台駆動モータ９については供給台７が長距離移動することが長時間続く場合に発生する。

３７はインターフェース３６を介して前記ＣＰＵ３３に接続される認識処理装置で、前記部品認識カメラ１６により撮像して取込まれた画像の認識処理が該認識処理装置３７にて行われ、ＣＰＵ３３に処理結果が送出される。即ち、ＣＰＵ３３は、部品認識カメラ１６に撮像された画像を認識処理（位置ずれ量の算出など）するように指示を認識処理装置３７に出力すると共に、認識処理結果を認識処理装置３７から受取るものである。

以上の構成により以下動作について説明する。先ず、図示しない操作部が操作され、電子部品自動装着装置の自動運転が開始されると、プリント基板６が上流側装置（図示せず）より受継がれて供給コンベア上に存在すると、供給コンベア上のプリント基板６が搬送シュート３１、３２へ、またＸＹテーブル３上のプリント基板６は排出コンベアへ載せ換えられる。

その後、シリンダ（図示せず）のロッドが下降され、これに伴ってシュ−ト昇降レバ−が下方に回動されて、ガイドシャフトにより搬送シュ−ト３１、３２に支持されているプリント基板６は搬送シュート３１、３２及びシュ−ト支持具と共に下降する。この下降によって、ＸＹテーブル３上のバックアップピン３７がプリント基板６の裏面に当接し、該基板６を水平に保持するように押し上げ支持する。また、この搬送シュート３１、３２が下降したときに、図示しない駆動源により一方の位置決めピンが揺動してプリント基板６を他方位置決めピンに押圧するようにして挟むようにして固定することにより、プリント基板６の左右方向（搬送方向）を位置決めする。

また、ＲＡＭ３４に記憶された図示しない装着順序に装着すべき部品５に関するデータが格納された装着データに従って、ＣＰＵ３３は駆動回路２８を介して供給台駆動モータ９を駆動させて供給台７を移動させ、供給すべきチップ部品５を供給する部品供給ユニット８が吸着ステ−ションの吸着ノズル１８の吸着位置に停止して該ノズル１８の下降によりチップ部品５が取出されることとなる。

この場合、インデックスモータ３０の回転によりロータリテーブル１３がインデックスユニットを介して間欠回転を行い、当該装着ヘッド１５は吸着ステーションに移動して停止し、チップ部品５を取出すこととなる。その後、装着ヘッド１５は次々と移動して停止し、その後認識ステ−ションに移動して停止する。この認識ステーションにおいて、部品認識カメラ１６により吸着ノズル１８に吸着されたチップ部品５が撮像され、認識処理装置３７により認識処理が行われる。即ち、認識処理装置３７で画像を取り込み（画像入力）、認識処理されてチップ部品５の位置が認識処理される。即ち、前記部品認識カメラ１６により撮像して取込まれた画像の認識処理を該認識処理装置３７にて行ない、ＣＰＵ３３に処理結果が送出される。

このため、前記認識処理装置３７の認識処理によりチップ部品５の位置が把握され、その結果を受けたＣＰＵ３３はＸ軸駆動モータ４及びＹ軸駆動モータ２の駆動によりＸＹテーブル３をＸＹ方向に移動させ、またθ軸駆動モータ１７Ａにより装着ヘッド１５（吸着ノズル）をθ回転させ、Ｘ、Ｙ方向の補正及び鉛直軸線回りへの回転角度位置の補正がなされるものである。

従って、前記認識処理装置３７の該認識結果に基づき、ヘッド回動装置１７により装着ヘッド１５がチップ部品５の角度振りのために回動し、装着ステ−ションにおいてＸＹテーブル３の移動により位置決めされたプリント基板６に該チップ部品５の装着が行われる。

以上のように、前記ＲＡＭ３４に格納された装着データに従い、次々に供給台駆動モータ９の移動により任意の部品供給ユニット８が吸着ステーションに移動し、この部品供給ユニット８からチップ部品５が取出され、ロータリテーブル１３がインデックスモータ２９により間欠回転して前記チップ部品５を吸着保持する吸着ノズル１８が装着ステーションに移動し、この装着ステーションにおいてプリント基板６上に該チップ部品５が装着されることとなる。

やがて、装着データに従った全てのチップ部品５がプリント基板６上に装着されると、また搬送シュート３１、３２は上昇してプリント基板６は排出コンベアへ載せ換えられることとなる。

なお、前述したように、プリント基板６の生産運転が開始されて、各駆動モータが駆動されることとなるが、このとき、前記供給台駆動モータ９、インデックスモータ３０を駆動させるための回路である駆動回路２８、２９は各モータ９、３０の処理可能な回生電力を１００％とした時の実際に処理している値である回生負荷率（１０ｓｅｃ周期の消費電力を表示）や、推力値である発生トルクなどのモータ情報を常時計算している。即ち、図４に示すように、駆動回路２８、２９はある一定時間の消費電力を監視しており、これを数値化している。従って、ＣＰＵ３３はシリアル通信で前記供給台駆動モータ９、インデックスモータ３０の回生負荷率を読取り、この回生負荷率がある基準率である所定％以下（過負荷異常とされる回生負荷率より低い率）であるかを判定する。

そして、ＣＰＵ３３により回生負荷率が所定％以下であると判定されると、回生過負荷異常にならないので、前記供給台駆動モータ９、インデックスモータ３０の運転は継続される。しかし、長時間加速運転したり、長時間減速運転している場合の回生負荷異常が発生する前に、回生負荷率が前記所定％を越える場合があるので、越えたとＣＰＵ３３に判定されると、越えない場合の最高速度に比してモータ速度を遅くして所定の最高速度に落とすように、ＣＰＵ３３は前記供給台駆動モータ９、インデックスモータ３０の各駆動回路２８、２９を制御する。

このような制御は各モータの回生負荷率が前記所定％を越える間は、前述したように制御するので、サーボアラーム異常になる前にモータ速度を遅くして所定の最高速度に落とすように、ＣＰＵ３３は前記供給台駆動モータ９、インデックスモータ３０の各駆動回路２８、２９を制御する運転が継続することとなる。これにより、回生負荷異常となった場合の従来のように電子部品装着装置を停止させることがないから、生産性を向上させることができると共に処理可能な回生電力を増やし回生負荷異常を回避するために駆動回路に外付けで回生抵抗器を付けなくともよい。

即ち、サーボモータである前記供給台駆動モータ９、インデックスモータ３０が発電機モード（回生）で駆動しているときはサーボアンプ側に電力が変換され、回生電力はサーボアンプの平滑コンデンサでの充電で吸収されるが、充電可能なエネルギーを越えた場合は回生抵抗器で回生電力を消費する。加減速が大きい動作が長時間続く場合、あるいは長時間加速運転したり、長時間減速運転している場合には、回生負荷異常が発生し易いが、この回生負荷異常が発生する前の回生負荷率が所定％を越えたときに、モータ速度を遅くして所定の最高速度に落とすように制御するものである。

そして、ＣＰＵ３３により回生負荷率が所定％以下であると判定されると、回生負荷異常にならないので、前記供給台駆動モータ９、インデックスモータ３０の落とした最高速度を元の最高速度に戻すように、ＣＰＵ３３が前記供給台駆動モータ９、インデックスモータ３０の各駆動回路２８、２９を制御する。

また、回生負荷率に限らず、駆動回路２８、２９からの推力値である発生トルクなどのモータ情報に基づいて、異常が発生して電子部品装着装置を停止させることなく、その異常発生前に、ＣＰＵ３３が前述と同様な制御をしてもよい。ここで、特に生産開始直後であり、供給台７上の各部品供給ユニット８が重いときには、供給台７の移動に要する供給台駆動モータ９のトルクが大きくなるが、発生トルクの情報に基づいて最高速度を制限することにより、電子部品装着装置の運転を継続することができる。

尚、本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

電子部品装着装置の平面図である。 電子部品装着装置の一部縦断面図である。 制御ブロック図である。 フローチャート図である。

符号の説明

６ プリント基板
９ 供給台駆動モータ
２８、２９ 駆動回路
３０ インデックスモータ
３３ ＣＰＵ
３４ ＲＡＭ

Claims (2)

1. 装着ヘッドに設けられた吸着ノズルにより部品供給ユニットから電子部品を取出して、該電子部品をプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、前記吸着ヘッドを移動させる手段の駆動モータを駆動させるための駆動回路と、この駆動回路から前記駆動モータの回生負荷率を読取って一定基準に達したか否かを判断する判断手段と、この判断手段が一定基準に達したものと判断した場合に前記駆動モータの最高速度を一定の速度に落とすように制御する制御手段とを設けたことを特徴とする電子部品装着装置。
2. 装着ヘッドに設けられた吸着ノズルにより部品供給ユニットから電子部品を取出して、該電子部品をプリント基板上に装着する電子部品装着方法において、
   前記吸着ヘッドを移動させる手段の駆動モータを駆動させるための駆動回路から前記駆動モータの回生負荷率を読取って一定基準に達したか否かを判断手段が判断し、
   この判断手段が一定基準に達したものと判断した場合に前記駆動モータの最高速度を一定の速度に落とすように制御手段が制御することを特徴とする電子部品装着方法。

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