(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品装着用の移動可能なヘッドユニットと部品供給部とを備え、上記ヘッドユニットにより部品供給部の部品供給装置から部品を取出して基板に装着する表面実装機において、
上記部品供給装置として、部品を載置したトレイを複数段に収納したトレイ収納部を有し、かつ各トレイを順次前記トレイ収納部から所定の部品供給位置にセットするように構成されたトレイフィーダーであって同一の部品を供給する複数のトレイフィーダーを上記部品供給部に配設するとともに、各トレイフィーダーが、上記トレイ収納部と部品供給位置との間でトレイの入替えを行う入替え動作中か否かを検知する検知手段と、上記ヘッドユニットによる部品取出しの際に上記検知手段による検知結果に基づいて上記部品供給位置にトレイがセットされているトレイフィーダーを判別し、そのトレイフィーダーから部品を取出させるべく上記ヘッドユニットを制御する制御手段と、を設けたことを特徴とする表面実装機。
【請求項２】
上記制御手段は、上記部品供給部に配設された上記複数のトレイフィーダーのいずれの部品供給位置にもトレイがセットされていない場合には、各トレイフィーダーのうち上記入替え動作により最も早く部品供給位置にトレイがセットされるトレイフィーダーを判別し、そのトレイフィーダーから部品を取出させるべく上記ヘッドユニットを制御することを特徴とする請求項１記載の表面実装機。
【請求項３】
部品装着用の移動可能なヘッドユニットと部品供給部とを備え、上記ヘッドユニットにより部品供給部の部品供給装置から部品を取出して基板に装着する表面実装機において、
上記部品供給装置として、部品を所定間隔おきに収納したテープを送り出すことにより所定の部品供給位置に部品を繰り出すように構成されたテープフィーダーであって同一の部品を供給する複数のテープフィーダーを上記部品供給部に配設するとともに、各テープフィーダーが、部品取り出し後、部品供給位置に部品を繰り出す部品繰り出し動作中であるか否かを調べ、上記ヘッドユニットによる部品取出しの際に部品繰り出し動作中でないテープフィーダーを、上記部品供給位置に部品がセットされているテープフィーダーと判別してそのテープフィーダーから部品を取出させるべく上記ヘッドユニットを制御する制御手段と、を設けたことを特徴とする表面実装機。
【請求項４】
上記制御手段は、上記部品供給部に配設された上記複数のテープフィーダーのいずれの部品供給位置にも部品がセットされていない場合には、各テープフィーダーのうち上記繰り出し動作により最も早く部品供給位置に部品がセットされるテープフィーダーを判別し、そのテープフィーダーから部品を取出させるべく上記ヘッドユニットを制御することを特徴とする請求項３記載の表面実装機。
【請求項５】
同一の部品を供給する上記複数のテープフィーダーを相互に隣設したことを特徴とする請求項３又は４記載の表面実装機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘッドユニットによりＩＣ等の電子部品を部品供給部から取り出してプリント基板やセラミック基板等の基板上の所定位置に実装する表面実装機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、吸着ヘッドを有するヘッドユニットにより、ＩＣ等の電子部品を部品供給部から吸着して、部品装着部に設置されているプリント基板上に移送し、プリント基板の所定位置に装着するようにした表面実装（以下、実装機と略す）は一般に知られており、例えば、１乃至複数の吸着ヘッドを具備したヘッドユニットがＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能となっているとともに、部品供給部に、各種部品を供給可能とすべくテープフィーダー、スティックフィーダーあるいはトレイフィーダー等の部品供給装置（以下、フィーダーという）が配置され、上記ヘッドユニットによりフィーダーから部品が取出されてプリント基板に実装されるような実装機がある。
【０００３】
また、最近では、上記ヘッドユニットに複数の吸着ヘッドを搭載することにより、一度に複数の部品を吸着してプリント基板上に移送できるようにした実装機も提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のテープフィーダーやスティックフィーダーでは、一の部品を吸着ヘッドにより取り出させた後、次の部品を所定の品取出し位置に繰り出すまでには所定の時間が必要である。そのため、ヘッドユニットに複数の吸着ヘッドを備えた装置では、連続して同一の部品を吸着する場合に、次の部品が繰り出されるまで吸着ヘッドを待機させる必要が生じることがある。
【０００５】
また、複数の部品をトレイフィーダーから連続して取出す場合も、トレイ上に必要な数の部品が無い場合には、次のトレイとの入替えが完了するまで吸着ヘッドを待機させる必要がある。
【０００６】
しかし、このように吸着ヘッドを待機させるのはタクトタイムの短縮化を図る上で好ましくなく、この点に改良の余地がある。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、部品の取出し動作におけるヘッドの待機の機会を少なくすることによりタクトタイムを短縮することができる部品の実装方法及び表面実装機を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、部品装着用の移動可能なヘッドユニットと部品供給部とを備え、ヘッドユニットにより部品供給部の部品供給装置から部品を取出して基板に装着する表面実装機において、上記部品供給装置として、部品を載置したトレイを複数段に収納したトレイ収納部を有し、かつ各トレイを順次前記トレイ収納部から所定の部品供給位置にセットするように構成されたトレイフィーダーであって同一の部品を供給する複数のトレイフィーダーを部品供給部に配設するとともに、各トレイフィーダーが、上記トレイ収納部と部品供給位置との間でトレイの入替えを行う入替え動作中か否かを検知する検知手段と、ヘッドユニットによる部品取出しの際に検知手段による検知結果に基づいて部品供給位置にトレイがセットされているトレイフィーダーを判別し、そのトレイフィーダーから部品を取出させるべくヘッドユニットを制御する制御手段と、を設けたものである（請求項１）。
【０００９】
また、本発明は、部品装着用の移動可能なヘッドユニットと部品供給部とを備え、ヘッドユニットにより部品供給部の部品供給装置から部品を取出して基板に装着する表面実装機において、上記部品供給装置として、部品を所定間隔おきに収納したテープを送り出すことにより所定の部品供給位置に部品を繰り出すように構成されたテープフィーダーであって同一の部品を供給する複数のテープフィーダーを部品供給部に配設するとともに、各テープフィーダーが、部品取り出し後、部品供給位置に部品を繰り出す部品繰り出し動作中であるか否かを調べ、ヘッドユニットによる部品取出しの際に部品繰り出し動作中でないテープフィーダーを、部品供給位置に部品がセットされているテープフィーダーと判別してそのテープフィーダーから部品を取出させるべくヘッドユニットを制御する制御手段と、を設けたものである（請求項３）。
【００１０】
これらの装置によれば、複数のトレイフィーダー（又はテープフィーダー）のうち、部品供給位置にトレイ（又は部品）がセットされているフィーダーに対してヘッドユニットによる部品の取出しが行われるため、連続して同一の部品を取出す場合でもヘッドユニットを待機させることなく部品を取出すことが可能となる。
【００１１】
特に、部品供給装置としてトレイフィーダーを設けた上記表面実装機において、上記制御手段は、部品供給部に配設された上記複数のトレイフィーダーのいずれの部品供給位置にもトレイがセットされていない場合には、各トレイフィーダーのうち上記入替え動作により最も早く部品供給位置にトレイがセットされるトレイフィーダーを判別し、そのトレイフィーダーから部品を取出させるべく上記ヘッドユニットを制御するものであるのが望ましい（請求項２）。また、部品供給装置としてテープフィーダーを設けた上記表面実装機においては、上記制御手段は、部品供給部に配設された上記複数のテープフィーダーのいずれの部品供給位置にも部品がセットされていない場合には、各テープフィーダーのうち上記繰り出し動作により最も早く部品供給位置に部品がセットされるテープフィーダーを判別し、そのテープフィーダーから部品を取出させるべく上記ヘッドユニットを制御するものであるのが望ましい（請求項４）。
【００１２】
また、部品供給装置としてテープフィーダーを設けた上記表面実装機においては、同一の部品を供給する上記複数のテープフィーダーを相互に隣設するのが好ましい（請求項５）。このようにすれば当該部品のヘッドユニットによる取出しが効率良く行われる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１４】
図１及び図２は本発明の実施の形態に係る表面実装機（以下、実装機と略す）の全体を概略的に示している。この図において、基台１上には、搬送ラインを構成するコンベア２が配置され、プリント基板３が上記コンベア２上を搬送されて所定の装着作業用位置で停止されるようになっている。
【００１５】
上記コンベア２の両側にはそれぞれ部品供給部４，５が配置されている。これらの部品供給部４，５のうち、一方側（図１では下側）の部品供給部４には多数列のテープフィーダー４ａ（部品供給装置）が備えられている。各テープフィーダー４ａは、それぞれＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるように構成されるとともに、テープ送り出し端には送り機構が具備され、後述のヘッドユニット７により部品がピックアップされるにつれてテープが間欠的に送り出されるようになっている。一方、他方側の部品供給部５には、二つのトレイフィーダー５ａ，５ｂが備えられている。各トレイフィーダー５ａ，５ｂは、後に詳述するが、それぞれＰＬＣＣ、ＱＦＰ等の比較的大型の部品を並べて載置した複数のトレイ６を有するとともに、これらのうち一のトレイ６を択一的にコンベア側近の供給位置にセットできるようになっており、ヘッドユニット５によりトレイ６上の部品をピックアップさせつつ、トレイ６上に部品が無くなると当該トレイ６を別のトレイ６と入れ替えるように構成されている。
【００１６】
一方、基台１の上方には、部品装着用のヘッドユニット７が装備され、このヘッドユニット７がＸ軸方向（コンベア２の方向）およびＹ軸方向（水平面上でＸ軸と直交する方向）に移動することができるようになっている。
【００１７】
すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向に延びる一対の固定レール８と、Ｙ軸サーボモータ１０により回転駆動されるボールねじ軸９とが配設され、上記固定レール８上にヘッドユニット支持部材１２が配置されて、この支持部材１２に設けられたナット部分１３が上記ボールねじ軸９に螺合している。また、上記支持部材１１には、Ｘ軸方向に延びるガイド部材１４と、Ｘ軸サーボモータ１６により駆動されるボールねじ軸１５とが配設され、上記ガイド部材１４にヘッドユニット７が移動可能に保持され、このヘッドユニット７に設けられたナット部分（図示せず）が上記ボールねじ軸１５に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ１０の作動によりボールねじ軸９が回転して上記支持部材１２がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１６の作動によりボールねじ軸１５が回転してヘッドユニット７が支持部材１２に対してＸ軸方向に移動するようになっている。
【００１８】
なお、Ｙ軸サーボモータ１０及びＸ軸サーボモータ１６には、それぞれエンコーダ１１，１７が一体に設けられ、これらエンコーダ１１，１７によりヘッドユニット７の位置が検知されるようになっている。
【００１９】
上記ヘッドユニット７には、部品を吸着するための吸着ヘッド２０が搭載され、当実施形態では３本の吸着ヘッド２０がＸ軸方向に並べて配設されている。
【００２０】
各ヘッド２０は、それぞれヘッドユニット７のフレームに対して昇降及び回転が可能となっており、Ｚ軸サーボモータ２２（図４示す）を駆動源とする昇降駆動手段及びＲ軸サーボモータ２４（図４に示す）を駆動源とする回転駆動手段により駆動されるようになっている。また、上記各ヘッド２０の下端には部品吸着用のノズル２１が設けられており、部品吸着時には、電磁バルブ等からなる吸装着バルブ２６（図４に示す）を介して図外の負圧供給手段からノズル２１に負圧が供給され、その負圧による吸引力で部品が吸着されるようになっている。
【００２１】
図３は上記トレイフィーダー５ａ（５ｂ）の構成を示している。この図に示すように、トレイフィーダー５ａ（５ｂ）は、基台１の側方にトレイ収納部３０を有し、この収納部３０内に複数のトレイ６を上下多段に備えている。図示を省略するが、トレイ収納部３０には、上下動モータ３１（図４示す）を駆動源とする昇降駆動手段が搭載されており、収納されているトレイ６を一体にトレイ収納部内で昇降させるようになっている。
【００２２】
上記トレイ収納部３０の前方（同図では左方）には、上記基台１上に、Ｙ軸方向に延びてコンベア２の近傍に至る固定レール３３と、引出しモータ３５により回転駆動されるボールねじ軸３４が配設され、上記固定レール３３上にチャック部材３７が移動可能に配置されて、このチャック部材３７に設けられたナット部分（図示せず）が上記ボールねじ軸３４に螺合している。これにより引出しモータ３５の作動によりボールねじ軸３４が回転すると、これに応じてチャック部材３７が固定レール３３に沿って移動し、同図の実線に示すコンベア近傍の所定のトレイセット位置と、一点鎖線に示すトレイ収納部側近のチャック位置とにわたってチャック部材３７が変位するようになっている。また、上記固定レール３３の上方には、上記固定レール３３と平行な一対のトレイガイド３８が設けられ、このトレイガイド３８が上記トレイ収納部３０からコンベア２の近傍に至っている。
【００２３】
つまり、上記トレイフィーダー５ａ（５ｂ）では、トレイ収納部３０内のトレイ６を一体に昇降させて所望のトレイ６をトレイガイド３８に対応する所定の引出し位置にセットすると、上記チャック位置にセットされたチャック部材３７によりトレイ６がチャックされる。そして、この状態でチャック部材３７が固定レール３３に沿ってトレイセット位置まで移動すると、当該トレイ６がトレイガイド３８に沿ってコンベア側方の所定の部品供給位置に引出される。そして、上記ヘッドユニット７によりトレイ上の部品が取出されると、上記と逆の動作によりトレイ６がトレイ収納部３０に戻され、新たなトレイ６がトレイ収納部３０から引出されて上記の部品供給位置にセットされるようになっている。
【００２４】
なお、上記上下動モータ３１及び引出しモータ３５には、それぞれエンコーダ３２（図４に示す），３６が一体に設けられており、エンコーダ３２により、上記引出し位置のトレイ６を検出する、すなわちトレイ収納部３０内の何段目のトレイ６が引出し位置にセットされたかが検出される一方、エンコーダ３６によりチャック部材３７の位置が検出されるようになっている。
【００２５】
図４は、上記実装機の制御系を示している。この図に示すように、上記実装機は、部品の実装動作を統括的に制御するコントローラ４０（制御手段）を有しており、上記各モータ１０，１６，２２，２４，３１，３６、吸装着バルブ１７、あるいは上記各モータに付設されるエンコーダ１１，１７，２３，２５，３２，３７等がこのコントローラ４０に接続されている。
【００２６】
そして、実装動作時には、予め記憶されたプログラムに従ってプリント基板３に対して所定の部品を実装すべくヘッドユニット７の動作や各トレイフィーダー５ａにおけるトレイ６の入替え動作等がコントローラ４０により制御されるようになっている。
【００２７】
特に、この実装機ではトレイフィーダー５ａ，５ｂにより同一部品を供給するようになっており、ヘッドユニット７による各トレイフィーダー５ａ，５ｂからの部品の取出し（部品吸着）動作においては、各トレイフィーダー５ａ，５ｂの作動状態が調べられ、その状態に応じていずれのトレイフィーダー５ａ，５ｂから部品を取り出すかが決定され、これに基づいてヘッドユニット７の動作が制御される。
【００２８】
すなわち、コントローラ４０は、上記エンコーダ３６の出力に基づいてチャック部材３７の位置を調べ、トレイフィーダー５ａ，５ｂがトレイ６の入替え動作中か否かを判断し、トレイ６の入替え動作中でないトレイフィーダー５ａ（又は５ｂ）、すなわち所定の部品供給位置にトレイ６がセットされているトレイフィーダー５ａ（又は５ｂ）から部品を吸着すべくヘッドユニット７を制御するようになっている。なお、トレイ６の入替え動作中か否かの判断は、チャック部材３７が上記トレイセット位置にあるか否かを上記エンコーダ３６の出力に基づいて判断することにより行うようになっている。
【００２９】
次に、上記実装機における部品の吸着動作について図５のフローチャートを用いて説明する。なお、以下の説明では、ヘッドユニット７により部品供給部５から部品を取出す場合について説明する。
【００３０】
部品吸着動作においては、まず、部品を取出すべきトレイフィーダー５ａ（又は５ｂ）がReady状態に有るか否か、すなわちトレイ６の入替え動作中でないか否かを判断する（ステップＳ１）。
【００３１】
ここで、トレイフィーダー５ａ（又は５ｂ）がReady状態に有ると判断した場合には、ヘッドユニット７をトレイフィーダー５ａのトレイ６上に移動させた後、吸着ヘッド２０を昇降させてトレイ６上の部品を吸着させる（ステップＳ２）。
【００３２】
一方、ステップＳ１において、部品を取出すべきトレイフィーダー５ａ（又は５ｂ）がReady状態にないと判断した場合には、スペアのフィーダーがあるか否かを判断し（ステップＳ６）、スペアがないと判断した場合にはステップＳ１に移行し、スペアがあると判断した場合には、部品を取り出すべきフィーダーをスペアのフィーダーに変更してステップＳ１に移行する（ステップＳ６，Ｓ７）。この際、上記実装機には同一部品を供給する２つのトレイフィーダー５ａ，５ｂが搭載されているため、通常、ステップＳ６はＹＥＳと判断するが、例えば、他方のトレイフィーダー５ｂ（又は５ａ）が故障等により稼動していないような場合にはＮＯと判断する。
【００３３】
ステップＳ２において一の部品を吸着したら、次いで、ステップＳ３においてさらに吸着する部品があるか否かを判断し、吸着する部品があると判断した場合にはステップＳ１に移行する。一方、吸着する部品がないと判断した場合には、ヘッドユニット７を図外のＣＣＤカメラからなる部品認識装置上に移動させて部品の吸着状態を調べ、その後、ヘッドユニット７をプリント基板３上に移動させて部品を実装する（ステップＳ３〜Ｓ５）。こうして本フローチャートを終了する。
【００３４】
以上説明したように上記実装機では、同一の部品を供給する２つのトレイフィーダー５ａ，５ｂを部品供給部５に配設し、部品供給部５から部品を取出す場合には、トレイ６の入替え動作が行われていないトレイフィーダー５ａ，５ｂを調べながら部品を取出すようにしているので、部品供給部５から連続して部品を取出す場合でも吸着ヘッド２０を待機させることが殆どなく、これによりタクトタイムが短縮される。
【００３５】
すなわち、トレイフィーダー５ａ（又は５ｂ）は、上述のように複数のトレイ６を備えているため、トレイ６を順次入替えながら一つのトレイフィーダーのみで部品を供給することも考えられる。しかし、この場合には、連続的に部品を取出す際に途中でトレイ６上に取出すべき部品が無くなると、トレイ６を入替える間、吸着ヘッド２０を待機させる必要がある。これに対し、上記実施形態の実装機では、連続的に部品を取出す際に途中で一方のトレイフィーダー５ａ（又は５ｂ）のトレイ６上に取出すべき部品が無くなっても、他方のトレイフィーダー５ａ（５ｂ）から部品を取出させることで吸着ヘッド２０の待機時間をなくし、もしくは短縮させることができる。そのため、タクトタイムが短縮されることとなる。
【００３６】
ところで、上記実装機は、本発明に係る実装機の一の実施の形態であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００３７】
例えば、上記部品供給部４に、同一の部品を供給する２つのテープフィーダー４ａを並設し、テープフィーダー４ａが部品繰り出し動作中か否かを調べならが各テープフィーダー４ａから択一的に部品を取出させるようにしてもよい。すなわち、テープフィーダー４ａにおいては、部品取出し後、テープを送って次の部品を繰り出すまでに一定の時間が必要であり、そのため一のテープフィーダー４ａから連続して部品を取出そうとすると、その時間だけ吸着ヘッド２０を待機させる必要が生じる場合ある。しかし、上記のように、２つのテープフィーダー４ａを並設して部品繰り出し動作中でないテープフィーダー４ａから部品を取出させるようにすれば、吸着ヘッド２０を待機させることなく連続してテープフィーダー４ａから部品を取出すことができる。従って、このような構成をさらに採用するようにすれば、タクトタイムをより短縮することが可能となる。この場合、同一の部品を供給するテープフィーダーを必ずしも隣設する必要はないが、隣設する方がヘッドユニット７の移動量を小さくすることができ効率的である。なお、トレイフィーダー、テープフィーダー以外の例えばスティックフィーダー等のフィーダーを搭載する場合にも同様の構成を採用することができる。
【００３８】
また、上記実施形態の実装機では、上記エンコーダ３６の出力に基づいてチャック部材３７がトレイセット位置にあるか否かを判断することにより、トレイフィーダー５ａ又は５ｂがトレイ６の入替え動作中にあるか否かを判断するようにしているが、例えば、これ以外に、トレイ６の入替えに要する時間をタイマーにより計時する方法、各トレイフィーダー５ａ，５ｂからトレイ６の入替え完了を示す信号をコントローラ４０に出力させる方法、あるいはＣＣＤカメラによる画像認識によりトレイ６の入替えが完了したことを検知する方法等に基づいてトレイフィーダー５ａ，５ｂがトレイ６の入替え動作中か否かを判断するようにしてもよい。
【００３９】
さらに、上記実施形態では説明していないが、例えば、トレイフィーダー５ａ，５ｂのいずれもがトレイ６の入替え動作中である場合の制御としては、これらトレイフィーダー５ａ，５ｂのうち、トレイ６の入替え動作が早く完了するフィーダー５ａ，５ｂを判断し、そのフィーダー５ａ，５ｂから部品を吸着すべくヘッドユニット７を制御するようにすればよい。すなわち、ヘッドユニット７をトレイ６の入替え動作が早く完了するフィーダー５ａ，５ｂの部品取出し位置の上方で待機させておくようにすればよい。この場合には、エンコーダ３６の出力に基づいて入替え動作が早く完了するフィーダー５ａ，５ｂを判断することがき、また、トレイ６の入替えに要する時間をタイマーにより計時しつつその残り時間を調べることにより判断することもできる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、部品装着用の移動可能なヘッドユニットにより部品供給部の部品供給装置から部品を取出して基板に実装する表面実装機において、部品供給装置として同一の部品を供給する複数のトレイフィーダーを部品供給部に配設するとともに、当該部品を実装する際に、各トレイフィーダーが、上記部品供給位置に対するトレイの入替え動作中か否かの検知に基づき、部品供給位置にトレイがセットされているトレイフィーダーを判別し、そのトレイフィーダーから部品を取出すようにしたので、連続して同一の部品を取出す場合でもヘッドユニットを待機させることなく部品を取出すことができる。そして、このように部品の取出し動作においてヘッドユニットを待機させることがなくなる分、タクトタイムが効果的に短縮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る表面実装機を示す平面図である。
【図２】  本発明に係る表面実装機を示す正面図である。
【図３】  表面実装機に搭載されるトレイフィーダーの構成を示す側面略図である。
【図４】  表面実装機の制御系を示すブロック図である。
【図５】  実装制御の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
４，５  部品供給部
４ａ  テープフィーダー
５ａ，５ｂ  トレイフィーダー
６  トレイ
７  ヘッドユニット
１０  Ｙ軸サーボモータ
１６  Ｘ軸サーボモータ
１１，１７，２３，２５，３２，３６  エンコーダ
２２  Ｚ軸サーボモータ
２４  Ｒ軸サーボモータ
２６  吸装着バルブ
３０  トレイ収納部
３１  上下動モータ
３５  引出しモータ
３７  チャック部材
４０  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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