JP2012151332A - 部品実装装置および部品実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の実装レーンを備えた部品実装装置において、基板種の変更に伴う機種切替え作業を、生産中の実装レーンの稼働を停止させることなく、且つオペレータの安全を損なうことなく実行することが可能な部品実装装置および部品実装方法を提供する。
【解決手段】第１の実装レーンＬ１、第２の実装レーンＬ２を備え、独立実装モード、交互実装モードを選択可能に構成された部品実装装置１において、実装対象となる基板種の変更に伴う機種切替え作業を実行するに際し、部品供給部においてオペレータの身体の一部または異物が進入可能な開口部１９の近傍に設けられたテープフィーダ浮き検出センサ１７がオペレータの手指２６などの身体の一部または異物を検出したならば、当該部品供給部の属する実装レーンとは反対側の実装レーンに属する部品実装機構による作業動作を停止させる。
【選択図】図７

Description

本発明は、基板に電子部品を実装する部品実装装置および部品実装方法に関するものである。

電子部品を基板に実装して実装基板を製造する電子部品実装システムは、半田接合用のペーストが印刷された後の基板を対象として、電子部品を実装する複数の部品実装装置を連結して構成されている。近年電子業界においては生産形態の多様化が進展したことに伴って、部品実装分野においても多品種少量生産型の生産形態が増加している。このため、部品実装システムにおいては、生産対象の基板種の切替えに伴う機種切替え作業の頻度が増加しており、部品実装の生産現場では生産性の向上を目的として機種切替え作業を効率的に行うための各種の方策が提案されている（例えば特許文献１参照）。この特許文献例に示す先行技術においては、実装作業を実行する実装モードのほかに作業者が機種切替のための作業を行う段取りモードを選択可能とし、段取りモードでは、可動部が障害物を検知した状態や機器の開閉カバーの開放を検知した場合などにおいても動力電源部を通電状態とするようにしている。これにより、段取り作業が終了した後の実装作業再開時に原点復帰の操作を行う必要がないという効果を有している。

特開２００３−１３３８００号公報

ところで部品実装装置として、基板を搬送する基板搬送機構および基板に部品を実装する部品実装機構より成る２つの独立した実装レーンを備えた構成の部品実装装置が知られている。このような構成とすることにより、２つの実装レーンによって２種類の異なる基板を対象として、同時並行的に部品実装作業を実行することができる。しかしながら、このような構成の部品実装装置において１つの生産ロットの終了のタイミングは各実装レーン毎に異なっていることから、基板種の変更に伴う機種切替え作業はそれぞれの実装レーン毎に行う必要がある。装置稼働率を向上させる観点からは、生産継続中の実装レーンの稼働は停止させないで、生産ロットが終了した実装レーンのみを対象として機種切り替え作業を行えることが望ましい。

ところがこの機種切替え作業は、部品実装機構に部品を供給するテープフィーダなどの部品供給装置の入れ替えや、部品実装機構に用いられる吸着ノズルの入れ替えなど、オペレータによる手動作業を伴うことから、一方側の実装レーンが生産状態で他方側の実装レーンにおいて機種切替え作業を可能とするためには、従来技術においてはオペレータの安全が損なわれないように両方の実装レーンを停止させる必要があり、機種切替えを高頻度で実行すると生産性の低下を余儀なくされていた。このため、複数の実装レーンを備えた部品実装装置において、基板種の変更に伴う機種切替え作業を、一方側の実装レーンの稼働を停止させることなく、且つオペレータの安全を損なうことなく実行することが可能な部品実装装置および部品実装方法が求められていた。

そこで本発明は、複数の実装レーンを備えた部品実装装置において、基板種の変更に伴う機種切替え作業を、生産中の実装レーンの稼働を停止させることなく、且つオペレータの安全を損なうことなく実行することが可能な部品実装装置および部品実装方法を提供することを目的とする。

本発明の部品実装装置は、上流側装置から受け渡された基板を基板搬送方向に搬送し、前記基板を位置決めして保持する基板保持部をそれぞれ有する第１の基板搬送機構、第２の基板搬送機構と、前記第１の基板搬送機構、第２の基板搬送機構のそれぞれの側方に設けられ、前記基板に実装される部品を供給する第１の部品供給部、第２の部品供給部と、前記第１の基板搬送機構、第２の基板搬送機構のそれぞれに対応して設けられ前記第１の部品供給部、第２の部品供給部から実装ヘッドによって部品を取り出して前記第１の基板搬送機構の基板保持部、前記第２の基板搬送機構の基板保持部に保持された基板に実装する第１の部品実装機構、第２の部品実装機構と、前記第１の基板搬送機構、第１の部品供給部、第１の部品実装機構より構成される第１の実装レーンおよび前記第２の基板搬送機構、第２の部品供給部、第２の部品実装機構より構成される第２の実装レーンを制御する実装制御部と、前記第１の部品供給部、第２の部品供給部の少なくとも１つにおいて、オペレータの身体の一部または異物が進入可能な開口部の近傍に設けられた光学センサとを備え、前記実装制御部は、前記第１の実装レーン、第２の実装レーンのいずれかにおいて、実装対象となる基板種の変更に伴う機種切替え作業を実行するに際し、前記センサが前記身体の一部または異物を検出したならば、当該センサが設けられた前記部品供給部の属する実装レーンとは反対側の実装レーンに属する部品実装機構による作業動作を停止させる。

本発明の部品実装方法は、上流側装置から受け渡された基板を基板搬送方向に搬送し、前記基板を位置決めして保持する基板保持部をそれぞれ有する第１の基板搬送機構、第２の基板搬送機構と、前記第１の基板搬送機構、第２の基板搬送機構のそれぞれの側方に設けられ、前記基板に実装される部品を供給する第１の部品供給部、第２の部品供給部と、前記第１の基板搬送機構、第２の基板搬送機構のそれぞれに対応して設けられ前記第１の部品供給部、第２の部品供給部から実装ヘッドによって部品を取り出して前記第１の基板搬送機構の基板保持部、前記第２の基板搬送機構の基板保持部のいずれかに保持された基板に実装する第１の部品実装機構、第２の部品実装機構と、前記第１の部品供給部、第２の部品供給部のうちの少なくとも１つにおいて、オペレータの身体の一部または異物が進入可能な開口部の近傍に設けられた光学センサとを備えた部品実装装置によって、前記基板に部品を実装する部品実装方法であって、前記第１の基板搬送機構、第１の部品供給部、第１の部品実装機構より構成される第１の実装レーンおよび第２の基板搬送機構、第２の部品供給部、第２の部品実装機構より構成される第２の実装レーンを制御する実装制御工程において、前記第１の実装レーン、第２の実装レーンのいずれかにおいて、実装対象となる基板種の変更に伴う機種切替え作業を実行するに際し、前記光学センサが前記身体の一部または異物を検出したならば、当該光学センサが設けられた前記部品供給部の属する実装レーンとは反対側の実装レーンに属する部品実装機構による作業動作を停止させる。

本発明によれば、第１の実装レーン、第２の実装レーンのいずれかにおいて、実装対象となる基板種の変更に伴う機種切替え作業を実行するに際し、部品供給部においてオペレータの身体の一部または異物が進入可能な開口部の近傍に設けられた光学センサが身体の一部または異物を検出したならば、当該光学センサが設けられた部品供給部の属する実装レーンとは反対側の実装レーンに属する部品実装機構による作業動作を停止させることにより、生産中の実装レーンの作業動作に起因する危険がオペレータに及ぶことがなく、複数の実装レーンを備えた部品実装装置において、基板種の変更に伴う機種切替え作業を、生産中の実装レーンの稼働を停止させることなく、且つオペレータの安全を損なうことなく実行することができる。

本発明の一実施の形態の部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の断面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の部品実装装置における実装ヘッドの可動限界領域の説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置における実装ヘッドの可動限界領域の説明図 本発明の一実施の形態の部品実装方法における部品実装作業処理のフロー図 本発明の一実施の形態の部品実装方法における機種切替え作業の安全確保方法の説明図 本発明の一実施の形態の部品実装方法における機種切替え作業の安全確保方法の説明図 本発明の一実施の形態の部品実装方法における機種切替え作業の安全確保方法の説明図 本発明の一実施の形態の部品実装方法における機種切替え作業の安全確保方法の説明図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１、図２を参照して、部品実装装置１の構成について説明する。図１において、基台１ａの中央部には、第１の基板搬送機構２Ａ、第２の基板搬送機構２Ｂが、Ｘ方向（基板搬送方向）に設けられており、それぞれ上流側装置から受け渡された基板４をＸ方向下流側へ搬送する。第１の基板搬送機構２Ａ、第２の基板搬送機構２Ｂはそれぞれ基板保持部３を有し、上流側から搬送された基板４は基板保持部３によって以下に説明する部品実装機構による実装作業位置に位置決め保持される。

第１の基板搬送機構２Ａ、第２の基板搬送機構２Ｂのそれぞれの外側方には、基板４に実装される部品を供給する第１の部品供給部５Ａ、第２の部品供給部５Ｂが設けられている。図２に示すように、第１の部品供給部５Ａ、第２の部品供給部５Ｂには、複数のテープフィーダ６が配置された台車７が装着されており、テープフィーダ６は供給リール８から部品を収納保持したキャリアテープ引き出してピッチ送りすることにより、これらの部品を部品実装機構による部品取り出し位置に供給する。実装対象となる基板種の切替えに際しては、台車７を第１の部品供給部５Ａ、第２の部品供給部５Ｂに対して着脱することにより、複数のテープフィーダ６を一括して交換することができる。

なお本実施の形態においては、第１の部品供給部５Ａ、第２の部品供給部５Ｂのいずれにもテープフィーダ６が配列された台車７を装着する例を示しているが、第１の部品供給部５Ａ、第２の部品供給部５Ｂのいずれか一方は、トレイフィーダなどテープフィーダ６以外のパーツフィーダが配置されている構成であってもよい。すなわち、第１の部品供給部５Ａ、第２の部品供給部５Ｂの少なくとも１つにはキャリアテープに保持された部品を供給するテープフィーダ６が並列して装着されている。

基台１ａのＸ方向の一端部にはリニア駆動機構を備えたＹ軸移動テーブル１０がＹ方向に水平に配設されており、Ｙ軸移動テーブル１０には同様にリニア駆動機構を備えた第１のＸ軸移動テーブル１１Ａ、第２のＸ軸移動テーブル１１Ｂが、ガイドレール１０ａに沿ってスライド自在に結合されている。第１のＸ軸移動テーブル１１Ａ、第２のＸ軸移動テーブル１１Ｂにはそれぞれ第１の実装ヘッド１３Ａ、第２の実装ヘッド１３ＢがＸ方向にスライド自在に装着されている。Ｙ軸移動テーブル１０及び第１のＸ軸移動テーブル１１Ａ、Ｙ軸移動テーブル１０及び第２のＸ軸移動テーブル１１Ｂはそれぞれ第１のヘッド移動機構１２Ａ、第２のヘッド移動機構１２Ｂを構成する。

第１のヘッド移動機構１２Ａ、第２のヘッド移動機構１２Ｂを駆動することにより、第１の実装ヘッド１３Ａ、第２の実装ヘッド１３ＢはＸ方向及びＹ方向に水平移動し、下端部に装着された吸着ノズル１３ａによって、それぞれ第１の部品供給部５Ａ、第２の部品供給部５Ｂのテープフィーダ６から部品を取り出して、第１の基板搬送機構２Ａ、第２の基板搬送機構２Ｂのそれぞれの基板保持部３に位置決め保持された基板４に実装する。

すなわち、第１のヘッド移動機構１２Ａ及び第１の実装ヘッド１３Ａ、第２のヘッド移動機構１２Ｂ及び第２の実装ヘッド１３Ｂの組み合わせは、第１の基板搬送機構２Ａ、第２の基板搬送機構２Ｂのそれぞれに対応して設けられ、第１の部品供給部５Ａ、第２の部品供給部５Ｂから部品を取り出して、第１の基板搬送機構２Ａ、第２の基板搬送機構２Ｂのそれぞれの基板保持部３に保持された基板４に実装する第１の部品実装機構、第２の部品実装機構を構成する。

第１のＸ軸移動テーブル１１Ａ、第２のＸ軸移動テーブル１１Ｂの下面側には、それぞれ第１の実装ヘッド１３Ａ、第２の実装ヘッド１３Ｂと一体的に移動する基板認識カメラ１４が備えられている。第１の実装ヘッド１３Ａ、第２の実装ヘッド１３Ｂがそれぞれ第１の基板搬送機構２Ａ、第２の基板搬送機構２Ｂの基板４上に移動することにより、基板認識カメラ１４はそれぞれの基板４を撮像する。また第１の部品供給部５Ａと第１の基板搬送機構２Ａ、第２の部品供給部５Ｂと第２の基板搬送機構２Ｂとの間には、部品認識カメラ１５及びノズル収納部１６が配設されている。

第１の部品供給部５Ａ、第２の部品供給部５Ｂから部品を取り出した第１の実装ヘッド１３Ａ、第２の実装ヘッド１３Ｂが部品認識カメラ１５の上方を移動することにより、部品認識カメラ１５は第１の実装ヘッド１３Ａ、第２の実装ヘッド１３Ｂに保持された状態の部品を撮像する。ノズル収納部１６には複数種類の吸着ノズル１３ａが実装対象の部品種に対応して収納されており、第１の実装ヘッド１３Ａ、第２の実装ヘッド１３Ｂをノズル収納部１６にアクセスさせてノズル交換動作を行わせることにより、吸着ノズル１３ａを部品種に応じて交換することができる。

そして基板認識カメラ１４の撮像結果を認識処理部２５（図３参照）によって認識処理することにより、基板４における部品実装位置が認識され、部品認識カメラ１５の撮像結果を認識処理することにより第１の実装ヘッド１３Ａ、第２の実装ヘッド１３Ｂに保持された状態の部品の識別や位置ずれ検出が行われる。第１の部品実装機構、第２の部品実装機構による部品実装動作においては、これらの認識結果を加味して搭載位置が補正される。

部品実装装置１において、第１の基板搬送機構２Ａ、第１の部品供給部５Ａ、第１のヘッド移動機構１２Ａ及び第１の実装ヘッド１３Ａは、第１の基板搬送機構２Ａに沿って搬送される基板４に対して部品実装作業を実行する第１の実装レーンＬ１を構成する。同様に、第２の基板搬送機構２Ｂ、第２の部品供給部５Ｂ、第２のヘッド移動機構１２Ｂ及び第２の実装ヘッド１３Ｂは、第２の基板搬送機構２Ｂを連結した一連の基板搬送レーンに沿って搬送される基板４に対して部品実装作業を実行する第２の実装レーンＬ２を構成する。

上述の第１の実装レーンＬ１，第２の実装レーンＬ２は、図２に示すように、Ｙ軸移動テーブル１０，第１のＸ軸移動テーブル１１Ａ、第２のＸ軸移動テーブル１１Ｂの上方を覆う全体カバー部材１８によって閉囲されている。全体カバー部材１８のＹ方向の両端部に設けられた保護カバー部１８ａは、第１の部品供給部５Ａ、第２の部品供給部５Ｂにおいてテープフィーダ６が配列された台車７の上方に外側から延入して、第１の部品供給部５Ａ、第２の部品供給部５Ｂとそれぞれの部品実装機構の可動範囲，すなわち第１の実装ヘッド１３Ａ、第２の実装ヘッド１３Ｂの移動可能範囲とを隔てている。これにより、第１の部品供給部５Ａ、第２の部品供給部５Ｂを対象として作業を行うオペレータが、動作状態の第１の実装ヘッド１３Ａ、第２の実装ヘッド１３Ｂに接触することがなく、作業時のオペレータの安全が確保される。

図２の拡大図に示すように、保護カバー部１８ａの端部には、テープフィーダ６の部品取出し位置６ａの上方に対応して、吸着ノズル１３ａによって部品を吸着するために必要な所定開口サイズの開口部１９が設けられている。部品実装動作においては、第１の実装ヘッド１３Ａ、第２の実装ヘッド１３Ｂがそれぞれの第１の部品供給部５Ａ、第２の部品供給部５Ｂに移動する。そして吸着ノズル１３ａを開口部１９を介して昇降させることにより（矢印ａ）、テープフィーダ６の部品取出し位置６ａから部品をピックアップする。

第１の部品供給部５Ａ、第２の部品供給部５Ｂにおいて、台車７に配列されたテープフィーダ６の先端部の上方であって開口部１９の開口範囲には、テープフィーダ浮き検出センサ１７が配設されている。テープフィーダ浮き検出センサ１７は遮光型の光学センサであり、第１の部品供給部５Ａ、第２の部品供給部５Ｂに台車７が装着された状態におけるテープフィーダ６の装着状態の異常の有無、例えば台車７に配列されたテープフィーダ６がフィーダベースから浮き上がった状態となっているか否かを検出するために設けられている。本実施の形態においては、テープフィーダ６の装着状態を検出する目的以外にも、テープフィーダ浮き検出センサ１７を機種切替え作業時におけるオペレータの安全確保の目的にも用いるようにしている。

すなわち、第１の部品供給部５Ａ、第２の部品供給部５Ｂに設けられた開口部１９は、台車７を分離した状態においてオペレータによるアクセスが可能であることから、オペレータの身体の一部または異物が開口部１９を介して進入した状態で第１の実装ヘッド１３Ａ、第２の実装ヘッド１３Ｂが動作すると、不安全状態を招くおそれがある。このような不安全状態を防止するため、ここでは、テープフィーダ浮き検出センサ１７をオペレータの安全確保用の光学センサとして用いるようにしている。

例えば、テープフィーダ浮き検出センサ１７がオペレータの手先や作業ツールなど、身体の一部または異物を検出したならば、検出信号は実装制御部２０（図３）に伝達される。そして実装制御部２０のインターロック処理部２０ｂは、当該テープフィーダ浮き検出センサ１７が設けられた部品供給部の属する実装レーンとは反対側の実装レーンに属する部品実装機構による作業動作を停止させる。すなわち本実施の形態においては、オペレータの安全確保用の光学センサとして、テープフィーダ６の装着状態の異常の有無を検出するために設けられたテープフィーダ浮き検出センサ１７を用いるようにしている。

次に図３を参照して、制御系の構成を説明する。図３において、実装制御部２０は、記憶部２１に記憶された各種のデータに基づき、部品実装装置１を構成する以下の各部を制御する。すなわち、実装制御部２０は、第１の基板搬送機構２Ａ、第１の部品供給部５Ａ、第１の部品実装機構（第１のヘッド移動機構１２Ａ、第１の実装ヘッド１３Ａ）より構成される第１の実装レーンＬ１および第２の基板搬送機構２Ｂ、第２の部品供給部５Ｂ、第２の部品実装機構（第２のヘッド移動機構１２Ｂ、第２の実装ヘッド１３Ｂ）より構成される第２の実装レーンＬ２を制御する。

ここで実装制御部２０は、内部処理機能としての安全動作処理部２０ａ、インターロック処理部２０ｂを備えている。安全動作処理部２０ａは、部品実装作業におけるオペレータの安全を確保するために予め定められた動作条件に従って各部の動作を規定する処理を行う。またインターロック処理部２０ｂは、予め定められた所定のインターロック条件に従って、オペレータの安全を損なうおそれのある機構各部の動作を禁止する処理を行う。これらの処理においては、以下に説明する各種のデータが参照される。

ここで、部品実装装置１における第１の実装レーンＬ１、第２の実装レーンＬ２の作業形態を示す作業モードについて説明する。本実施の形態においては、第１の実装レーンＬ１、第２の実装レーンＬ２の第１の実装ヘッド１３Ａ、第２の実装ヘッド１３Ｂが作業対象とする範囲によって、第１の作業モード、第２の作業モードの２つの作業モードが設定されており、実装対象に応じて適宜選択される。すなわち第１の作業モードは、１つの実装ヘッドとこの実装ヘッドの作業対象となる基板を搬送する基板搬送機構との対応関係が固定された作業モードであり、第１の実装レーンＬ１、第２の実装レーンＬ２においてそれぞれ個別独立に部品実装作業が実行される（いわゆる独立実装モード）。換言すれば第１の作業モードでは、一の部品実装機構によってこの部品実装機構に対応した基板搬送機構の基板保持部３に保持された基板４のみを対象として部品実装作業を実行させる。

これに対し、第２の作業モードでは、第１の実装レーンＬ１、第２の実装レーンＬ２に属するそれぞれの実装ヘッドは、自己の属する実装レーンの基板搬送機構のみならず、対向する実装レーンの基板搬送機構をも作業対象とする。すなわちこの作業モードでは、各実装ヘッドは２つの基板搬送機構によって搬送される基板に対して交互に部品実装作業を実行する（いわゆる交互実装モード）。換言すれば、第２の作業モードでは、一の部品実装機構によって第１の基板搬送機構、第２の基板搬送機構のいずれの基板保持部３に保持された基板４をも対象として部品実装作業を実行させる。

このように、第１の作業モード、第２の作業モードでは実装ヘッドの動作態様が異なるため、記憶部２１には、第１の作業モードに対応した第１の実装データ２２、第２の作業モードに対応した第２の実装データ２３が記憶されている。すなわち、実装制御部２０が第１の実装データ２２に基づいて第１の実装レーンＬ１、第２の実装レーンＬ２を制御することにより、独立実装モードによる部品実装作業が実行される。そして実装制御部２０が第２の実装データ２３に基づいて第１の実装レーンＬ１、第２の実装レーンＬ２を制御することにより、交互実装モードによる部品実装作業が実行される。

本実施の形態においては、第１の実装データ２２、第２の実装データ２３にはそれぞれ第１の可動限界領域、第２の可動限界領域を特定する第１の可動限界領域データ２２ａ、第２の可動限界領域データ２３ａが含まれている。第１の可動限界領域、第２の可動限界領域は、実装データを構成する動作プログラム上で実装ヘッドの水平方向の移動が許容される限界領域であり、いわばソフトウェアによって設定された実装ヘッドの移動許容リミットである。ここでは、第１の実装レーンＬ１、第２の実装レーンＬ２においてそれぞれの実装ヘッドの水平方向の移動が許容される限界領域が、第１の作業モード、第２の作業モードのそれぞれに対応して、相異なる領域として設定されている。

ここで、図４，図５を参照して、第１の可動限界領域、第２の可動限界領域について説明する。まず図４は、第１の作業モードに対応して設定される第１の可動限界領域Ｒ１Ａ，Ｒ１Ｂを示している。第１の可動限界領域Ｒ１Ａは、第１の実装レーンＬ１において第１のヘッド移動機構１２Ａによって移動する第１の実装ヘッド１３Ａの水平方向の移動が許容される領域を示しており、ここでは第１の作業モードにおいて、第１の実装ヘッド１３Ａが第１の基板搬送機構２Ａの基板保持部３に保持された基板４の全範囲をカバーするために必要十分な移動領域として設定される。すなわち、第１の可動限界領域Ｒ１Ａの外側の限界領域は第１の実装ヘッド１３Ａが第１の部品供給部５Ａから部品を取り出すために必要な移動範囲によって規定され、内側の限界領域は第１の基板搬送機構２Ａにおける基板保持部３の周縁部に所定の余裕幅を加えた範囲として規定される。

また第１の可動限界領域Ｒ１Ｂは、第２の実装レーンＬ２において第２のヘッド移動機構１２Ｂによって移動する第２の実装ヘッド１３Ｂの水平方向の移動が許容される領域を示しており、ここでは第１の作業モードにおいて、第２の実装ヘッド１３Ｂが第２の基板搬送機構２Ｂの基板保持部３に保持された基板４の全範囲をカバーするために必要十分な移動領域として設定される。同様に第１の可動限界領域Ｒ１Ｂの外側の限界領域は第２の実装ヘッド１３Ｂが第２の部品供給部５Ｂから部品を取り出すために必要な移動範囲によって規定され、第２の基板搬送機構２Ｂにおける基板保持部３の周縁部に所定の余裕幅を加えた範囲が第１の可動限界領域Ｒ１Ｂとなる。

次に図５（ａ）、（ｂ）は、第２の作業モードに対応して設定される第２の可動限界領域Ｒ２Ａ，Ｒ２Ｂを示している。図５（ａ）に示す第２の可動限界領域Ｒ２Ａは、第１の実装レーンＬ１において第１のヘッド移動機構１２Ａによって移動する第１の実装ヘッド１３Ａの水平方向の移動が許容される領域を示しており、ここでは第２の作業モードにおいて、第１の実装ヘッド１３Ａが第１の基板搬送機構２Ａ，第２の基板搬送機構２Ｂそれぞれの基板保持部３に保持された基板４の全範囲をカバーするために必要十分な移動領域として設定される。すなわち、第２の可動限界領域Ｒ２Ａの外側の限界領域は第１の実装ヘッド１３Ａが第１の部品供給部５Ａから部品を取り出すために必要な移動範囲によって規定され、内側の限界領域は第２の基板搬送機構２Ｂにおける基板４の周縁部に所定の余裕幅を加えた範囲として規定される。

また 図５（ｂ）に示す第２の可動限界領域Ｒ２Ｂは、第２の実装レーンＬ２において第２のヘッド移動機構１２Ｂによって移動する第２の実装ヘッド１３Ｂの水平方向の移動が許容される領域を示しており、ここでは第２の作業モードにおいて、第２の実装ヘッド１３Ｂが第１の基板搬送機構２Ａ，第２の基板搬送機構２Ｂそれぞれの基板保持部３に保持された基板４の全範囲をカバーするために必要十分な移動領域として設定される。すなわち、第２の可動限界領域Ｒ２Ｂの外側の限界領域は第２の実装ヘッド１３Ｂが第２の部品供給部５Ｂから部品を取り出すために必要な移動範囲によって規定され、内側の限界領域は第１の基板搬送機構２Ａにおける基板４の周縁部に所定の余裕幅を加えた範囲として規定される。

このように、第１の実装レーンＬ１、第２の実装レーンＬ２においてそれぞれの実装ヘッドの水平方向の移動が許容される限界領域を、第１の作業モード、第２の作業モードのそれぞれに対応して、相異なる領域として設定することにより、以下のような効果を得る。すなわち、第１の作業モードにて部品実装装置１が稼働している状態において、一方側の実装レーンにおける機種切替え作業を実行する場合には、稼働中の対向する実装レーンの実装ヘッドが当該機種切り替え作業中の実装レーンの領域に進入すると、状況によってはオペレータと実装ヘッドとの接触による不安全全状態が生じるおそれがある。このような場合にあっても、本実施の形態においては第１の作業モードでの実装ヘッドの移動限界領域が設定されていることから、稼働中の実装レーンの実装ヘッドが機種切り替え作業中の実装レーンの領域に進入する事態が発生せず、オペレータの安全が確保される。

ヘッド退避位置データ２４は、第１の作業モードにおいて一方側の実装レーンにて機種切替え作業を実行する際に、オペレータの安全のために第１の実装ヘッド１３Ａ、第２の実装ヘッド１３Ｂを退避させる退避位置［Ｐ］（図８〜図１０参照）を規定するデータである。この退避位置［Ｐ］の詳細及び技術的意義については、後述の動作例にて詳述する。認識処理部２５は、基板認識カメラ１４、部品認識カメラ１５による撮像結果を認識処理する。これにより、実装対象の基板４の部品実装点が認識されるとともに、第１の実装ヘッド１３Ａ、第２の実装ヘッド１３Ｂに保持された状態の部品が認識される。認識結果は実装制御部２０に伝達され、第１の実装ヘッド１３Ａ、第２の実装ヘッド１３Ｂによる基板４への部品搭載動作においては、実装制御部２０はこの認識結果を加味して第１のヘッド移動機構１２Ａ、第２のヘッド移動機構１２Ｂを制御する。

テープフィーダ浮き検出センサ１７による検出結果は、実装制御部２０に伝達される。このとき、第１の部品供給部５Ａ、第２の部品供給部５Ｂにテープフィーダ６が配列された台車７が装着されている場合には、テープフィーダ浮き検出センサ１７の検出結果に基づき、実装制御部２０はテープフィーダ６の装着状態の異常を報知する。また機種切替え作業中において、テープフィーダ浮き検出センサ１７からの検出信号を実装制御部２０が受信した場合には、実装制御部２０は予め設定されたインターロック条件に従って、インターロック処理部２０ｂによってオペレータの安全確保に必要な動作制御処理を行う。

次に、部品実装装置１を第１の作業モード（独立実装モード）にて稼働させる過程において、一方側の実装レーン（ここでは第１の実装レーンＬ１）を対象とした機種切替え作業を、他方側の実装レーン（ここでは第２の実装レーンＬ２）における生産を継続しながら実行する際のオペレータの安全確保策について、図６の部品実装作業処理フローに則して、各図を参照しながら説明する。

図６において、まず最初に、図３に示す第１の実装データ２２、第２の実装データ２３にそれぞれ含まれる第１の可動限界領域、第２の可動限界領域を設定する（ＳＴ１）。すなわち、図４に示すように、第１の実装レーンＬ１、第２の実装レーンＬ２に対応してそれぞれ第１の可動限界領域Ｒ１Ａ，Ｒ１Ｂを設定し、さらに図５に示すように、第１の実装レーンＬ１、第２の実装レーンＬ２に対応してそれぞれ第２の可動限界領域Ｒ２Ａ，Ｒ２Ｂを設定する（ＳＴ１）。

次いで、上述のように第１の可動限界領域Ｒ１Ａ，Ｒ１Ｂ、第２の可動限界領域Ｒ２Ａ，Ｒ２Ｂがそれぞれ設定された第１の実装データ２２、第２の実装データ２３を記憶部２１に記憶させる（実装データ記憶工程）（ＳＴ２）。すなわちここでは、実装データ記憶工程に先立って、第１の実装データ２２、第２の実装データ２３に、第１の可動限界領域Ｒ１Ａ，Ｒ１Ｂ、第２の可動限界領域Ｒ２Ａ，Ｒ２Ｂを、第１の作業モード、第２の作業モードのそれぞれに対応して、相異なる領域として設定するようにしている。

そして部品実装装置１による部品実装作業が開始されると、実装制御部２０が、記憶部２１に記憶された実装データに基づいて、第１の実装レーンＬ１および第２の実装レーンＬ２を制御することにより（実装制御工程）、上流側から搬入される基板４を対象として部品を実装する部品実装作業を実行する（ＳＴ３）。ここで、第１の作業モードによって部品実行作業を継続して実行する過程において、第１の実装レーンＬ１、第２の実装レーンＬ２のいずれかにて、１つの基板種を対象とする生産ロットが完了したならば、当該実装レーンを対象として、機種切替え作業が実行される（ＳＴ４）。

第１の実装レーンＬ１、第２の実装レーンＬ２のいずれかにおいて、実装対象となる基板種の変更に伴う機種切替え作業を実行するに際しては、作業を行うオペレータの安全確保を目的として、以下に説明する安全確保策が実行される。すなわち、まず安全動作処理部２０ａの機能により、機種切替えの対象となる実装レーンの実装ヘッドを、予め設定された所定の退避位置に退避させる（ＳＴ５）。ここでは第１の実装レーンＬ１が機種切替え作業の対象となっており、第１の実装ヘッド１３Ａを、図７に示す退避位置［Ｐ］に移動させて、Ｙ軸移動テーブル１０のリニアモータ機構が備えたブレーキ機能により位置を固定する（実装ヘッド退避工程）。なお第２の実装レーンＬ２が機種切替え作業の対象となる場合には、第１の実装レーンＬ１側に同様に設定された退避位置［Ｐ］に、第２の実装ヘッド１３Ｂを退避させる。

このように第１の実装ヘッド１３Ａ、第２の実装ヘッド１３Ｂが退避位置［Ｐ］に位置していることは、Ｙ軸移動テーブル１０に内蔵されたリニアエンコーダ機能（図示省略）によって検出され、検出結果は実装制御部２０に伝達される。すなわち、Ｙ軸移動テーブル１０に内蔵されたリニアエンコーダ機能は、第１の実装ヘッド１３Ａ、第２の実装ヘッド１３Ｂが退避位置［Ｐ］に停止していることを検出する位置検出手段として機能する。そして実装制御部２０は、第１の実装ヘッド１３Ａ、第２の実装ヘッド１３Ｂが退避位置［Ｐ］に位置していることを、この位置検出手段により確認した場合にのみ、反対側の実装レーンにおける部品実装作業を開始させるように、インターロック条件が設定されている。

機種切替え作業に際しては、図７，図８に示すように、対象となる第１の実装レーンＬ１の第１の部品供給部５Ａから、テープフィーダ６が配列された台車７を引き出して、次基板種に対応したテープフィーダ６と交換するフィーダ交換作業が実行される。このとき、第１の部品供給部５Ａにおいては、保護カバー部１８ａの端部に設けられた開口部１９の下方に位置する台車７が除去されることから、開口部１９は開放状態となり、図７，図８に示すように、オペレータが手指２６や作業ツールなどの異物を開口部１９を介して部品実装機構を構成する可動機構の動作領域に進入させることが可能な状態となる。この状態では、オペレータが不用意に開口部１９から進入させた手指２６に実装ヘッドなどの可動機構が接触することによる事故が予測されることから、本実施の形態においては、以下に説明する複数段階の安全確保策によって、オペレータの安全を確保に万全を期すようにしている。

まず第１は、第１の実装データ２２に設定された第１の可動限界領域により、第２の実装ヘッド１３Ｂの移動が制限されることによる安全確保効果である。すなわち第２の実装レーンＬ２において生産継続中にあっても、第２の実装ヘッド１３Ｂは第１の可動限界領域Ｒ１Ｂを超えて第１の実装レーンＬ１側には移動しないように制御プログラム上で移動リミットが設けられていることから、第１の実装レーンＬ１の第１の部品供給部５Ａを対象として作業を行うオペレータが、第２の実装ヘッド１３Ｂの動作によって不安全な状態となる事態が発生しない。

次に第１の部品供給部５Ａに配置されたテープフィーダ浮き検出センサ１７の検出結果とリンクされた、第２の実装ヘッド１３Ｂの動作上のインターロックによる安全確保効果である。すなわち、本実施の形態においては、第１の部品供給部５Ａから台車７を分離除去した状態においても、テープフィーダ浮き検出センサ１７の検出機能をＯＮ状態にしておく。これにより、図７，図７に示すように、何らかの理由でオペレータの身体の一部である手指２６または作業ツールなどの異物を下方から開口部１９を介して進入させると、これらの進入物はテープフィーダ浮き検出センサ１７の検出光軸１７ａが遮光されることによって検出される（ＳＴ６）。そしてテープフィーダ浮き検出センサ１７がこれらの進入物を検出したならば、インターロック処理部２０ｂは、機種切替え作業時に既に停止状態にある第１の実装ヘッド１３Ａのみならず、生産動作中の反対側の第２の実装レーンＬ２の部品実装機構による第２の実装ヘッド１３Ｂの作業動作を停止させる（ＳＴ７）。これにより、第２の実装ヘッド１３Ｂが制御異常によって誤動作したような場合にあっても、第２の実装ヘッド１３Ｂが第１の部品供給部５Ａに向かって移動することがない。このインターロックにより、上述の制御プログラム上で設定された可動限界領域による安全確保策が、何らかの理由で正常に機能しなかった場合にあっても、オペレータの安全が確保される。

さらに本実施の形態においては、第１の実装レーンＬ１、第２の実装レーンＬ２のいずれかにおいて、実装対象となる基板種の変更に伴う機種切替え作業を実行するに際し、前述の第１の実装ヘッド１３Ａ、第２の実装ヘッド１３Ｂを退避させるための退避位置［Ｐ］を、以下に説明する条件を満たす位置に設定する。すなわち退避位置［Ｐ］は、当該実装レーンに属する部品実装機構の実装ヘッドを、部品供給部と部品実装機構の可動範囲とを隔てる保護カバー部１８ａに設けられた開口部１９を介してオペレータが身体の一部または異物を進入させる行為をブロックすることが可能な位置であって、且つ当該実装レーンとは反対側の実装レーンに属する部品実装機構の作業動作によってオペレータの安全が損なわれないような位置に設定される。

具体的には、図８に示すように、部品認識カメラ１５の上方に第１の実装ヘッド１３Ａが位置するように、退避位置［Ｐ］を設定する。これにより、開口部１９の上方に第１のＸ軸移動テーブル１１Ａが位置して、開口部１９から手指２６などを進入させた場合に、第１のＸ軸移動テーブル１１Ａや第１の実装ヘッド１３Ａによって手指２６などの第１の基板搬送機構２Ａ、第２の基板搬送機構２Ｂ側への進入が妨害される。

さらに、退避位置［Ｐ］の設定においては、生産中の反対側の実装ヘッドの暴走を想定して、退避位置［Ｐ］に待機中の実装ヘッドに反対側の実装ヘッドが衝突しても、オペレータの安全が確保されるように考慮されている。すなわち退避位置［Ｐ］は、実装ヘッドが部品供給部にアクセスして部品をピックアップするための開口部１９よりも基板搬送機構側に当該実装ヘッドが位置し、且つ反対側の実装レーンに属する部品実装機構の実装ヘッドが制御異常により暴走して当該実装レーンの実装ヘッドに衝突した場合にあっても、開口部１９内に進入した手指２６などの身体の一部または異物が、衝突により移動する実装ヘッドと開口部１９の端部との間に挟み込まれないだけの移動代を確保可能な位置に設定される。

図９、図１０を参照して、このような退避位置［Ｐ］の詳細及び移動代について説明する。図９は、機種切替え作業中の第１の実装レーンＬ１において、退避位置［Ｐ］にて待機中の第１の実装ヘッド１３Ａに、制御異常によって第２の実装レーンＬ２側から暴走（矢印ｂ）した第２の実装ヘッド１３Ｂが衝突した状態を示している。第１のＸ軸移動テーブル１１Ａ、第２のＸ軸移動テーブル１１Ｂを共通のＹ軸移動テーブル１０によって駆動する構成において、第１のＸ軸移動テーブル１１Ａ、第２のＸ軸移動テーブル１１Ｂの移動プレート２７Ａ、２７Ｂには、干渉センサ２８を構成する近接部２８ａ、検出部２８ｂがそれぞれ装着されている。動作途中において第１のＸ軸移動テーブル１１Ａ、第２のＸ軸移動テーブル１１Ｂが相互に接近して、近接部２８ａと検出部２８ｂとが所定距離まで近接すると干渉センサ２８から干渉信号が出力され、第１のＸ軸移動テーブル１１Ａ、第２のＸ軸移動テーブル１１Ｂのいずれもが停止するようになっている。

しかしながら、干渉センサ２８が正常に作動しない場合には、停止中の第１のＸ軸移動テーブル１１Ａに動作中の第２のＸ軸移動テーブル１１Ｂが衝突する事態が発生し得る。このため、本実施の形態においては、このような干渉センサ２８の作動不良による第１のＸ軸移動テーブル１１Ａと第２のＸ軸移動テーブル１１Ｂとの衝突が発生した場合にあってもオペレータの安全が確保されるように、第１のＸ軸移動テーブル１１Ａの退避位置［Ｐ］を適正位置に設定するようにしている。図１０（ａ）は、機種切替え側の実装レーンにて第１の実装ヘッド１３Ａが、部品認識カメラ１５の上方近傍に設定された退避位置［Ｐ］に退避した状態を示している。ここでは退避位置［Ｐ］は、開口幅Ｃ１を有する開口部１９の端部から、距離Ａだけ隔てた位置に設定されている。

次いで図１０（ｂ）に示すように、第２の実装ヘッド１３Ｂが第２の実装レーンＬ２側から移動し（矢印ｃ）、図１０（ｃ）に示すように、待機して停止状態の第１の実装ヘッド１３Ａに衝突する（矢印ｄ）。そしてこの衝突により、停止状態の第１の実装ヘッド１３Ａは、退避位置［Ｐ］から第２の実装ヘッド１３Ｂの移動方向と同方向へ移動する（矢印ｅ）。これにより、第１の実装ヘッド１３Ａは、退避位置［Ｐ］から移動代Ｂだけ移動する。移動代Ｂは、第１の実装ヘッド１３Ａを退避位置［Ｐ］に位置固定するブレーキ機構の制動力と衝突時の第２の実装ヘッド１３Ｂの衝突速度などによって規定される。そしてこの衝突により、第１の実装ヘッド１３Ａは、図１０（ｄ）に示すように、開口部１９の上方へはみ出した位置へ移動する。

このとき第１の実装ヘッド１３Ａが開口部１９の上方を覆うように移動すると、開口部１９内にオペレータの手指２６が進入している場合には、第１の実装ヘッド１３Ａと開口部１９の端部との間で手指２６が挟み込まれる事態が発生する。そこで、このような労働災害につながりかねない不安全状態を防止するため、本実施の形態においては、上述のような場合にあっても、開口部１９の端部と第１の実装ヘッド１３Ａとの間に手指２６が挟み込まれない十分な残留隙間Ｃ２が存在するように、退避位置［Ｐ］の位置を設定する。

すなわち残留隙間Ｃ２は、距離Ａと開口幅Ｃ１との和から移動代Ｂを減じた寸法であり、Ｃ２＝Ａ＋Ｃ１−Ｂで表される。ここで、開口幅Ｃ１は固定値で既知であり、移動代Ｂも衝突側の実装ヘッドのヘッド移動速度や停止状態の実装ヘッドのブレーキ強度などの動作条件などに基づいて試行により求めることができる。したがって、距離Ａを適切に設定することにより、オペレータの手指２６が開口部１９内に進入した状態にあっても、手指２６が第１の実装ヘッド１３Ａと保護カバー部１８ａの端面との間に挟み込まれる不安全状態が発生しないように、十分な大きさの残留隙間Ｃ２を確保することができる。

そして本実施の形態においては、機種切替え実行側の実装レーンにおいて実装レーンが上述の退避位置［Ｐ］に位置していることを前述の位置検出手段によって検出し、この位置検出が正常になされていることを確認して、反対側の実装レーンにおける部品実装動作を開始するようにしている。これにより、実装ヘッドが正規の退避位置［Ｐ］に位置しない状態で、機種切替え作業および反対側実装レーンでの部品実装作業が実行されることがなく、安全確保策が確実に保証される。

上記説明したように、本実施の形態に示す部品実装装置では、第１の作業モードによる装置稼働中の機種切り替え作業におけるオペレータの安全を、複数段の安全確保策によって確保するようにしている。すなわち、まず第１段の安全確保策として、第１の実装レーンＬ１、第２の実装レーンＬ２において実装ヘッドの水平方向の移動が許容される領域を、制御プログラム上で設定された可動限界領域として設定することにより、反対側の実装レーンの実装ヘッドが機種切替え側の実装レーンに進入することを防止する。

次に、第２段の安全確保策として、第１の部品供給部５Ａ、第２の部品供給部５Ｂに設けられた開口部１９からオペレータが手指２６などの身体の一部や異物を進入させた場合に、これらの進入物をテープフィーダ浮き検出センサ１７によって検出し、この検出結果に基づいて反対側の実装レーンの実装ヘッドの動作を停止させるようにしている。さらに、上述の第１段、第２段の安全確保策が何らかの理由によって正常に作動しなかった場合を想定して、第３段の安全確保策として、機種切替え側の実装ヘッドの退避位置［Ｐ］を、反対側の実装レーンの実装ヘッドが暴走して、退避位置にある実装ヘッドに衝突した場合にあってもなおオペレータの安全が確保されるような位置に設定するようにしている。

このように、２つの実装レーンのそれぞれが個別に部品実装作業を実行する独立実装モードにて稼働中の部品実装装置１において、一方側の実装レーンで機種切替え作業を実行し、且つ反対側の実装レーンで生産を継続する場合において、上述のようにオペレータの安全確保策を複数段に講じることにより、反対側の実装レーンを稼働させながら機種切り替え作業を実行するという従来では不可能とされた作業形態が実現される。すなわち複数の実装レーンを備えた部品実装装置において、基板種の変更に伴う機種切替え作業を、一方側の実装レーンの稼働を停止させることなく、且つオペレータの安全を損なうことなく実行することができる

本発明の部品実装装置および部品実装方法は、複数の実装レーンを備えた部品実装装置において、基板種の変更に伴う機種切替え作業を、一方側の実装レーンの稼働を停止させることなく、且つオペレータの安全を損なうことなく実行することができるという効果を有し、配線基板に部品を実装して実装基板を製造する分野において有用である。

１ 部品実装装置
２Ａ 第１の基板搬送機構
２Ｂ 第２の基板搬送機構
３ 基板保持部
４ 基板
５Ａ 第１の部品供給部
５Ｂ 第２の部品供給部
６ テープフィーダ
７ 台車
９ キャリアテープ
１０ Ｙ軸移動テーブル
１１Ａ 第１のＸ軸移動テーブル
１１Ｂ 第２のＸ軸移動テーブル
１２Ａ 第１のヘッド移動機構
１２Ｂ 第２のヘッド移動機構
１３Ａ 第１の実装ヘッド
１３Ｂ 第２の実装ヘッド
１３ａ 吸着ノズル
１７ テープフィーダ浮き検出センサ
１８ 全体カバー部材
１８ａ 保護カバー部
１９ 開口部
［Ｐ］ 退避位置

Claims (4)

1. 上流側装置から受け渡された基板を基板搬送方向に搬送し、前記基板を位置決めして保持する基板保持部をそれぞれ有する第１の基板搬送機構、第２の基板搬送機構と、
   前記第１の基板搬送機構、第２の基板搬送機構のそれぞれの側方に設けられ、前記基板に実装される部品を供給する第１の部品供給部、第２の部品供給部と、
   前記第１の基板搬送機構、第２の基板搬送機構のそれぞれに対応して設けられ前記第１の部品供給部、第２の部品供給部から実装ヘッドによって部品を取り出して前記第１の基板搬送機構の基板保持部、前記第２の基板搬送機構の基板保持部に保持された基板に実装する第１の部品実装機構、第２の部品実装機構と、
   前記第１の基板搬送機構、第１の部品供給部、第１の部品実装機構より構成される第１の実装レーンおよび前記第２の基板搬送機構、第２の部品供給部、第２の部品実装機構より構成される第２の実装レーンを制御する実装制御部と、
   前記第１の部品供給部、第２の部品供給部の少なくとも１つにおいて、オペレータの身体の一部または異物が進入可能な開口部の近傍に設けられた光学センサとを備え、
   前記実装制御部は、前記第１の実装レーン、第２の実装レーンのいずれかにおいて、実装対象となる基板種の変更に伴う機種切替え作業を実行するに際し、前記センサが前記身体の一部または異物を検出したならば、当該センサが設けられた前記部品供給部の属する実装レーンとは反対側の実装レーンに属する部品実装機構による作業動作を停止させることを特徴とする部品実装装置。
2. 前記少なくとも１つの部品供給部にはキャリアテープに保持された部品を供給するテープフィーダが並列して装着されており、前記光学センサは、前記テープフィーダの装着状態の異常の有無を検出するために設けられたテープフィーダ浮き検出用センサであることを特徴とする請求項１記載の部品実装装置。
3. 上流側装置から受け渡された基板を基板搬送方向に搬送し、前記基板を位置決めして保持する基板保持部をそれぞれ有する第１の基板搬送機構、第２の基板搬送機構と、前記第１の基板搬送機構、第２の基板搬送機構のそれぞれの側方に設けられ、前記基板に実装される部品を供給する第１の部品供給部、第２の部品供給部と、前記第１の基板搬送機構、第２の基板搬送機構のそれぞれに対応して設けられ前記第１の部品供給部、第２の部品供給部から実装ヘッドによって部品を取り出して前記第１の基板搬送機構の基板保持部、前記第２の基板搬送機構の基板保持部のいずれかに保持された基板に実装する第１の部品実装機構、第２の部品実装機構と、前記第１の部品供給部、第２の部品供給部のうちの少なくとも１つにおいて、オペレータの身体の一部または異物が進入可能な開口部の近傍に設けられた光学センサとを備えた部品実装装置によって、前記基板に部品を実装する部品実装方法であって、
   前記第１の基板搬送機構、第１の部品供給部、第１の部品実装機構より構成される第１の実装レーンおよび第２の基板搬送機構、第２の部品供給部、第２の部品実装機構より構成される第２の実装レーンを制御する実装制御工程において、前記第１の実装レーン、第２の実装レーンのいずれかにおいて、実装対象となる基板種の変更に伴う機種切替え作業を実行するに際し、前記光学センサが前記身体の一部または異物を検出したならば、当該光学センサが設けられた前記部品供給部の属する実装レーンとは反対側の実装レーンに属する部品実装機構による作業動作を停止させることを特徴とする部品実装方法。
4. 前記少なくとも１つの部品供給部にはキャリアテープに保持された部品を供給するテープフィーダが並列して装着されており、前記光学センサとして、前記テープフィーダの装着状態の異常の有無を検出するために設けられたテープフィーダ浮き検出用センサを用いることを特徴とする請求項３記載の部品実装方法。

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