特許 6204498 電子部品装着機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6204498

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】電子部品装着機

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/04 20060101AFI20170914BHJP

【ＦＩ】

   H05K13/04 A

【請求項の数】9

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2015-554459(P2015-554459)

(86)(22)【出願日】2013年12月27日

(86)【国際出願番号】JP2013085159

(87)【国際公開番号】WO2015097880

(87)【国際公開日】20150702

【審査請求日】2016年11月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000237271

【氏名又は名称】富士機械製造株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】特許業務法人快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 克明

(72)【発明者】

【氏名】菅野 正明

【審査官】 中田 誠二郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０６９８３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第３８５１０６０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２０１０−０５３７４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２４９６４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１９２２１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０６６６９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ １３／００−１３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回路基板に電子部品を装着する電子部品装着機であって、
少なくとも一つの電子部品を吸着保持する装着ヘッドと、
前記電子部品を吸着するための負圧を前記装着ヘッドへ供給する真空ポンプと、
前記回路基板を所定の位置へ搬入する基板搬送装置と、
前記電子部品を吸着保持した前記装着ヘッドを、前記所定の位置に搬入された回路基板に対して移動するヘッド移動装置と、
少なくとも前記ヘッド移動装置と前記真空ポンプとを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記装着ヘッドが前記電子部品の吸着を完了する一方で、前記基板搬送装置が前記回路基板の搬入を完了していないときは、前記ヘッド移動装置による前記装着ヘッドの移動を中断するとともに、前記真空ポンプの節電運転を実行する、
電子部品装着機。

【請求項2】

前記制御装置は、前記真空ポンプの節電運転において、前記真空ポンプへ印加する電圧を低下させる、請求項１に記載の電子部品装着機。

【請求項3】

前記制御装置は、ＰＷＭ制御を実行することによって、前記真空ポンプへ印加する電圧を低下させる、請求項２に記載の電子部品装着機。

【請求項4】

前記制御装置は、前記真空ポンプによる負圧の大きさが第１閾値を上回るときに、前記真空ポンプの節電運転を開始する、請求項１から３のいずれか一項に記載の電子部品装着機。

【請求項5】

前記制御装置は、前記真空ポンプの節電運転中に、前記真空ポンプによる負圧の大きさが第２閾値を下回ったときは、前記真空ポンプの節電運転を中断する、請求項１から４のいずれか一項に記載の電子部品装着機。

【請求項6】

前記制御装置は、前記真空ポンプの節電運転の中断中に、前記真空ポンプによる負圧の大きさが前記第２閾値よりも大きい第１閾値を上回ったときは、前記真空ポンプの節電運転を再開する、請求項５に記載の電子部品装着機。

【請求項7】

前記制御装置は、前記真空ポンプの節電運転を開始してから第１所定時間後に、当該真空ポンプの節電運転を中断する、請求項１から６のいずれか一項に記載の電子部品装着機。

【請求項8】

前記制御装置は、前記真空ポンプの節電運転を中断してから第２所定時間後に、前記真空ポンプの節電運転を再開する、請求項７に記載の電子部品装着機。

【請求項9】

前記制御装置は、前記装着ヘッドが吸着している電子部品の数と種類の少なくとも一方に基づいて、前記真空ポンプの節電運転の態様を変更する、請求項１から８のいずれか一項に記載の電子部品装着機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

ここで開示する技術は、回路基板に電子部品を装着する電子部品装着機を関し、特に、電子部品を吸着する装着ヘッドを有する電子部品装着機に関する。

【背景技術】

【0002】

回路基板に電子部品を装着する電子部品装着機が知られている。電子部品装着機は、典型的には、少なくとも一つの電子部品を吸着保持する装着ヘッドと、回路基板を所定の位置へ搬入する基板搬送装置と、電子部品を吸着保持した装着ヘッドを、前記所定の位置に搬入された回路基板に対して移動するヘッド移動装置とを備えている。電子部品装着機はさらに真空ポンプを有しており、電子部品を吸着するための負圧が、真空ポンプによって装着ヘッドへ供給される。例えば、特表２００８−５０８７４０公報に、装着ヘッドへ負圧を供給するための真空ポンプが記載されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

電子部品装着機では、例えば同じ生産ラインに配置された他の装置の遅れにより、基板搬送装置が回路基板の搬入を時間通りに完了できないときがある。このような場合、電子部品装着機は、装着ヘッドが電子部品の吸着を完了した後に、基板搬送装置が回路基板の搬入を完了するまで、一連の動作を中断する。しかしながら、電子部品装着機が一連の動作を中断している間でも、装着ヘッドは電子部品を吸着保持し続ける必要があるので、真空ポンプの運転を中断することはできない。そのため、電子部品装着機が一連の動作を中断している間でも、真空ポンプによって電力が消費されてしまう。

【課題を解決するための手段】

【0004】

上記の問題を解決又は低減するために、本明細書で開示する技術は、電子部品装着機が一連の動作を中断し、装着ヘッドが静止している間に、真空ポンプの節電運転を実行する。装着ヘッドが静止していれば、真空ポンプが供給する負圧の大きさが比較的に小さくても、装着ヘッドは電子部品を吸着保持し続けることができる。そのことから、真空ポンプに供給する電力を制限しても、真空ポンプは装着ヘッドへ十分な負圧を供給することができる。この真空ポンプの節電運転では、真空ポンプに印加する電圧を低下させることが好ましい。一例として、真空ポンプに印加する電圧は、ＰＷＭ制御によって低下させることができる。

【0005】

上記した技術の一側面により、新規で有用な電子部品装着機が提供される。この電子部品装着機は、少なくとも一つの電子部品を吸着保持する装着ヘッドと、電子部品を吸着するための負圧を装着ヘッドへ供給する真空ポンプと、回路基板を所定の位置へ搬入する基板搬送装置と、電子部品を吸着保持した装着ヘッドを、前記所定の位置に搬入された回路基板に対して移動するヘッド移動装置と、少なくともヘッド移動装置と真空ポンプとを制御する制御装置とを備える。制御装置は、装着ヘッドが電子部品の吸着を完了する一方で、基板搬送装置が回路基板の搬入を完了していないときは、ヘッド移動装置による装着ヘッドの移動を中断するとともに、真空ポンプの節電運転を実行する。

【0006】

本技術の一実施形態では、制御装置が、真空ポンプの節電運転において、真空ポンプへ印加する電圧を低下させることが好ましい。このような構成によると、真空ポンプの節電運転を容易に行うことができる。

【0007】

上記した実施形態では、制御装置が、ＰＷＭ制御を実行することによって、真空ポンプへ印加する電圧を低下させることが好ましい。ＰＷＭ制御により、電源と真空ポンプとを断続的に接続することによって、真空ポンプへ印加される電圧を実質的に低下させることができる。また、ＰＷＭ制御では、デューティ比を調整することによって、電圧の低下幅を任意に調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施例の電子部品装着機の構成を模式的に示す立面図である。

【図2】図２は、実施例の電子部品装着機の構成を模式的に示す平面図である。

【図3】図３は、負圧供給装置の構成を模式的に示すブロック図である。

【図4】図４は、通常運転時のＰＷＭ制御波形（Ｓ１）と、節電運転時のＰＷＭ制御波形（Ｓ２）との一例をそれぞれ示す。

【図5】図５は、通常運転時に真空ポンプに印加される電圧（Ｖ１）と、節電運転時に真空ポンプに印加される電圧（Ｖ２）との一例をそれぞれ示す図。

【図6】図６は、実施例の電子部品装着機の電気的な構成を示すブロック図である。

【図7】図７は、制御装置が実行する節電運転に係る処理を示すフローチャートである。

【図8】図８は、図７に示す処理の変形例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本技術の一実施形態では、制御装置が、真空ポンプによる負圧の大きさが第１閾値を上回るときに、真空ポンプの節電運転を開始することが好ましい。このような構成によると、真空ポンプによる負圧の大きさが不足している状態で、真空ポンプの節電運転が開始されることを避けることができる。なお、本明細書でいう「負圧の大きさ」とは、大気圧との差の絶対値を意味する。従って、絶対圧が小さくなるほど、「負圧の大きさ」は大きくなる。

【0010】

本技術の一実施形態では、制御装置が、真空ポンプの節電運転中に、真空ポンプによる負圧の大きさが第２閾値を下回ったときに、真空ポンプの節電運転を中断することが好ましい。このような構成によると、真空ポンプの節電運転により、真空ポンプによる負圧の大きさが過剰に低下する（即ち、大気圧に近づく）ことを避けることができる。

【0011】

上記した実施形態では、制御装置が、真空ポンプの節電運転の中断中に、真空ポンプによる負圧の大きさが第２閾値よりも大きい第１閾値を上回ったときは、真空ポンプの節電運転を再開することが好ましい。このような構成によると、真空ポンプによる負圧の大きさを適正範囲に維持しながら、真空ポンプの節電運転を適切に実行することができる。

【0012】

本技術の一実施形態では、制御装置が、真空ポンプの節電運転を開始してから第１所定時間後に、当該真空ポンプの節電運転を中断することが好ましい。このような構成によると、真空ポンプによる負圧を監視することなく、真空ポンプによる負圧の大きさが過剰に低下することを避けることができる。

【0013】

上記した実施形態では、制御装置は、真空ポンプの節電運転を中断してから第２所定時間後に、真空ポンプの節電運転を再開することが好ましい。このような構成によると、真空ポンプによる負圧を監視することなく、当該負圧の大きさを適正範囲に維持しながら、真空ポンプの節電運転を適切に実行することができる。

【0014】

本技術の一実施形態では、制御装置が、装着ヘッドが吸着している電子部品の数と種類の少なくとも一方に基づいて、真空ポンプの節電運転の態様を変更することが好ましい。例えば、装着ヘッドが吸着している電子部品の数が少ないほど、装着ヘッドの吸着部（例えばノズル）における負圧のリーク量は少なくなる。このような場合、制御装置は、真空ポンプに供給する電力をより大幅に制限することができる。また、装着ヘッドが吸着している電子部品の種類によっても、装着ヘッドの吸着部（例えばノズル）における負圧のリーク量は変化する。これらのことを考慮して、制御装置は、装着ヘッドが吸着している電子部品の数と種類の少なくとも一方に基づいて、真空ポンプの節電運転の態様（即ち、真空ポンプに供給する電力の制限量）を変更することで、節電運転を効果的に行うことができる。

【実施例】

【0015】

図面を参照して、実施例の電子部品装着機１０について説明する。電子部品装着機１０は、回路基板２に電子部品４を装着する装置である。電子部品装着機１０は、表面実装機やチップマウンタとも称される。電子部品装着機１０は、はんだ印刷機、他の電子部品装着機及び基板検査機といった他の基板作業機とともに併設され、一連の装着ラインを構成する。

【0016】

図１、図２に示すように、電子部品装着機１０は、複数の部品フィーダ１２を備える。各々の部品フィーダ１２は、複数の電子部品４を収容しており、電子部品４を順次供給する。なお、部品フィーダ１２の構成は特に限定されない。例えば、部品フィーダ１２は、巻テープに複数の電子部品４を収容するテープ式フィーダであってもよいし、トレイ上に複数の電子部品４を収容するトレイ式フィーダであってもよい。複数の部品フィーダ１２は、Ｘ方向に沿って配列されている。

【0017】

電子部品装着機１０は、装着ヘッド１４とヘッド移動装置１６とを備える。装着ヘッド１４は、複数のノズル６を有しており、各々のノズル６において電子部品４を吸着保持することができる。装着ヘッド１４は、各々のノズル６を上下方向に移動することによって、部品フィーダ１２が供給する電子部品４を取り上げる。ヘッド移動装置１６は、二軸のロボットであり、部品フィーダ１２及びその他の構成装置に対して、装着ヘッド１４をＸ方向及びＹ方向に移動させる。装着ヘッド１４は、ヘッド移動装置１６によって、部品フィーダ１２から電子部品４を取り上げる位置と、回路基板２へ電子部品４を装着する位置との間を移動する。なお、ヘッド移動装置１６の構成は特に限定されず、例えば複数の関節を有するアーム式のロボットであってもよい。

【0018】

電子部品装着機１０は、基板搬送装置１８と基板センサ２０とを備える。基板搬送装置１８は、回路基板２を搬送する装置である。回路基板２は、基板搬送装置１８によって、装着ヘッド１４の可動範囲内である所定の位置に搬入され、予定された電子部品４が装着された後、基板搬送装置１８によって、電子部品装着機１０の外部へ搬出される。本実施例の基板搬送装置１８は、ベルトコンベアであるが、基板搬送装置１８の構成は特に限定されない。本明細書では便宜上、基板搬送装置１８の搬送方向をＸ方向とし、当該搬送方向に垂直な方向をＹ方向とし、Ｘ方向及びＹ方向に垂直な方向をＺ方向としている。Ｘ方向とＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。基板センサ２０は、基板搬送装置１８による回路基板２の搬入及び搬出を検出する。

【0019】

図３に示すように、電子部品装着機１０は、負圧供給装置５０を備えている。負圧供給装置５０は、真空ポンプ３０とポンプドライバ４０とを備えている。真空ポンプ３０は、管路３２を通じて、装着ヘッド１４の各々のノズル６に接続されており、各々のノズル６に電子部品４を吸着するための負圧を供給する。真空ポンプ３０は、原動機として、直流式のモータ３０ａを備えている。ポンプドライバ４０は、真空ポンプ３０に供給する電力を調整する。ポンプドライバ４０の構成は特に限定されない。

【0020】

一例ではあるが、本実施例におけるポンプドライバ４０は、スイッチング素子４２と平滑回路４４とを備えており、スイッチング素子４２のオンオフをＰＷＭ制御することによって真空ポンプ３０（正確にはモータ３０ａ）に印加する電圧を調整し、それによって真空ポンプ３０に供給する電力を調整する。

【0021】

図４は、ポンプドライバ４０が用いるＰＷＭ制御波形の一例を示す。詳しくは後述するが、本実施例の電子部品装着機１０は、真空ポンプ３０の運転モードを、通常運転と節電運転との間で切り替えることができる。通常運転では、ポンプドライバ４０は、図４の波形Ｓ１を用いて、スイッチング素子４２を断続的にターンオンする。一方、節電運転では、ポンプドライバ４０は、図４の波形Ｓ２を用いて、スイッチング素子４２を断続的にターンオンする。図４から明らかなように、通常運転よりも節電運転の方が、デューティ比（スイッチング素子４２がオンする期間の割合）は小さくなる。その結果、図５に示すように、真空ポンプ３０に印加される電圧についても、通常運転（Ｖ１）よりも節電運転（Ｖ２）の方が、小さくなる。

【0022】

図３に戻り、負圧供給装置５０はさらに、第１圧力スイッチ５１と、第２圧力スイッチ５２と、第３圧力スイッチ５３とを備えている。これらの圧力スイッチ５１〜５３は、真空ポンプ３０によって装着ヘッド１４に供給される負圧を監視するためのセンサである。第１圧力スイッチ５１は、真空ポンプ３０による負圧の大きさ（大気圧との差の絶対値）が第１閾値を上回るとオンし、真空ポンプ３０による負圧の大きさが第１閾値を下回るとオフする。同様に、第２、第３圧力スイッチ５２、５３は、真空ポンプ３０による負圧の大きさが第２閾値、第３閾値をそれぞれ上回るとオンし、真空ポンプ３０による負圧の大きさが第２閾値、第３閾値をそれぞれ下回るとオフする。ここで、第１閾値は第２閾値よりも大きく、第２閾値は第３閾値よりも大きい。即ち、第１閾値＞第２閾値＞第３閾値である。なお、ここでいう「負圧の大きさ」とは、大気圧との差の絶対値を意味する。即ち、「負圧の大きさ」が大きいときほど、絶対圧は小さくなることを意味する。

【0023】

次に、図６を参照して、電子部品装着機１０の電気的な構成について説明する。図６に示すように、電子部品装着機１０は制御装置６０を備える。制御装置６０は、予め記憶している動作プログラムに基づいて、複数の部品フィーダ１２、装着ヘッド１４、ヘッド移動装置１６、基板搬送装置１８、ポンプドライバ４０といった、電子部品装着機１０の各部の動作を制御する。それにより、回路基板２に一又は複数の電子部品４を装着するための一連の動作を実行する。また、図６に示すように、基板センサ２０及び第１〜第３圧力スイッチ５１〜５３は制御装置６０に接続されており、それらの出力信号が制御装置６０へ入力される構成となっている。

【0024】

電子部品装着機１０が実行する一連の動作について簡単に説明する。先ず、基板搬送装置１８が回路基板２を所定の位置へ搬入する。それと並行して、装着ヘッド１４は、部品フィーダ１２から一又は複数の電子部品４を吸着保持する。装着ヘッド１４が電子部品４の吸着保持を完了すると、ヘッド移動装置１６が装着ヘッド１４を回路基板２に向けて移動する。装着ヘッド１４は、回路基板２の上方からノズル６を下降させ、回路基板２上に電子部品４を装着する。装着ヘッド１４は、部品フィーダ１２と回路基板２との間を繰り返し往来し、部品フィーダ１２からの電子部品４を回路基板２へ装着する動作を繰り返す。回路基板２に予定された全ての電子部品４が装着されると、回路基板２は基板搬送装置１８によって機外へ搬出される。回路基板２の搬出後、基板搬送装置１８は、次の回路基板２を搬入する。

【0025】

上記した一連の動作において、例えば同じ生産ラインに配置された他の装置の遅れにより、基板搬送装置１８が回路基板２の搬入を時間通りに完了できないときがある。このような場合、電子部品装着機１０は、装着ヘッド１４が一又は複数の電子部品４の吸着を完了した後に、基板搬送装置１８が回路基板２の搬入を完了するまで、一連の動作を中断する。このとき、本実施例の電子部品装着機１０は、真空ポンプ３０による消費電力を抑制するために、真空ポンプ３０の節電運転を実行することができる。

【0026】

図７を参照して、真空ポンプ３０の節電運転について説明する。図７は、真空ポンプ３０の節電運転に関して、制御装置６０が実行する処理を示すフローチャートである。図７に示すように、制御装置６０は、装着ヘッド１４が電子部品４の吸着を完了する一方で（Ｓ１２でＹＥＳ）、基板搬送装置１８が回路基板２の搬入を完了していない場合（Ｓ１４でＹＥＳ）、ヘッド移動装置１６の動作を停止する（Ｓ１６）。その結果、基板搬送装置１８による回路基板２の搬入が完了するまで、電子部品装着機１０は一連の動作を中断し、装着ヘッド１４は一又は複数の電子部品４を吸着保持したまま静止する。装着ヘッド１４が静止しているので、ノズル６に供給される負圧の大きさが比較的に小さくても、各々のノズル６は電子部品４を吸着保持し続けることができる。従って、制御装置６０は、ポンプドライバ４０に指令を与え、真空ポンプ３０の節電運転を開始する（Ｓ１８）。前述したように、真空ポンプ３０の節電運転では、通常運転よりも、真空ポンプ３０に印加される電圧が小さくなり、それによって、真空ポンプ３０に供給される電力が削減される。

【0027】

なお、制御装置６０は、節電運転を開始する前に（即ち、Ｓ１８の前に）、第１圧力スイッチ５１の出力信号を確認してもよい。第１圧力スイッチ５１がオンのときは、真空ポンプ３０による負圧が第１閾値を超えているので、真空ポンプ３０の節電運転を開始しても、真空ポンプ３０による負圧が直ちに不足することはない。従って、制御装置６０は、第１圧力スイッチ５１がオンのときに、即ち、真空ポンプ３０による負圧が第１閾値を超えているときに、真空ポンプ３０の節電運転を開始してもよい。

【0028】

真空ポンプ３０の節電運転が開始されると、真空ポンプ３０による負圧の大きさが徐々に低下することがある。そこで、制御装置６０は、第２圧力スイッチ５２がオフとなったときに（Ｓ２０でＹＥＳ）、ポンプドライバ４０へ指令を与えて、真空ポンプ３０の通常運転を開始する（Ｓ２２）。即ち、負圧の大きさが第２閾値を下回ったときは、真空ポンプ３０の節電運転が中断される。その後、制御装置６０は、第１圧力スイッチ５１がオンとなったときに（Ｓ２４でＹＥＳ）、真空ポンプ３０の節電運転を再開する（Ｓ１８）。即ち、負圧の大きさが第１閾値を上回るレベルまで回復すると、真空ポンプ３０の節電運転が再開される。このような構成によると、負圧の大きさを適正範囲に維持しながら、真空ポンプ３０の節電運転を適切に実行することができる。

【0029】

なお、制御装置６０は、通常運転中と節電運転中のいずれであっても、第３圧力スイッチ５３がオフとなったときは、真空ポンプ３０による負圧が異常に低下していると判断して、一連の動作を中止する。このような場合は、真空ポンプ３０又はそれに関連する部分に、異常が生じていると推定されるためである。

【0030】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。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。

【0031】

上記した実施例では、真空ポンプ３０による負圧の大きさに応じて、真空ポンプ３０の節電運転を中断及び再開する。それに対して、図８に示すように、制御装置６０は、タイマによる計測時間に応じて、真空ポンプ３０の節電運転を中断及び再開してもよい。即ち、制御装置６０は、真空ポンプ３０の節電運転を開始してから第１所定時間後に（Ｓ１２０でＹＥＳ）、節電運転を中断してもよい（Ｓ２２）。また、制御装置６０は、当該節電運転を中断してから第２所定時間後に（Ｓ１２４でＹＥＳ）、真空ポンプ３０の節電運転を再開してもよい。なお、制御装置６０は、真空ポンプ３０による負圧の大きさと、タイマによる計測時間との両者に応じて、真空ポンプ３０の節電運転を中断及び再開してもよい。

【0032】

制御装置６０は、真空ポンプ３０の節電運転について、異なる態様の節電運転を選択的に実行可能であることも好ましい。例えば、制御装置６０は、通常運転と、第１態様の節電運転と、第１の節電運転よりも電力供給の少ない第２態様の節電運転とを、選択的に実行可能であってもよい。この場合、制御装置６０は、装着ヘッド１４が吸着している電子部品４の数と種類の少なくとも一方に基づいて、第１態様の節電運転と第２態様の節電運転とのいずれかを選択的に実行することが好ましい。

【0033】

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み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わ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するものであり、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。

【符号の説明】

【0034】

２：回路基板
４：電子部品
６：ノズル
１０：電子部品装着機
１２：部品フィーダ
１４：装着ヘッド
１６：ヘッド移動装置
１８：基板搬送装置
２０：基板センサ
３０：真空ポンプ
３０ａ：モータ
４０：ポンプドライバ
５０：負圧供給装置
５１〜５３：第１〜第３圧力スイッチ
６０：制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】