JP2001205428A - 自動組立装置及び自動組立装置の組立方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リフロー炉を備えた自動組立装置の処理速度
の向上を図る。 【解決手段】 部品３を搬送する搬送経路の数を３に増
加させ、部品３を搬送する３列変換部１と、３列変換部
１によって増加した搬送経路の数に対応した搬送チェー
ン５を備え、３列変換部１から１度に各搬送経路を介し
て部品３が、隣接する搬送チェーン５間に移送され、部
品３を加熱し半田付け処理を行うリフロー炉４と、搬送
チェーン５によってリフロー炉４から搬出される部品３
を搬送チェーン５から取り出す部品取出機構１０と、取
り出された部品３を並び替えて搬送経路の数を減少させ
次工程に移送する部品並び替え機構１１とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はリフロー炉での半田
付け行程を有する自動組立装置及びその組立方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、短冊フープを自動組立装置の組み
立てラインに供給して、部品実装行程、組立工程、ライ
ンに組み込まれたインライン方式のリフロー炉での半田
付け行程を自動で行う自動組立装置がある。このような
自動組立装置では、１つの短冊フープから供給された部
品は、その組立ラインの全行程にわたって１列に配列さ
れた状態でベルトコンベア等により搬送されて組立が行
われていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】組み立てラインに組み
込まれたインライン方式のリフロー炉の内部には、リフ
ロー炉の部品投入口側から部品取出口側へ部品を搬送す
る、ベルトコンベア状の搬送チェーンが設けられ、半田
付け行程の前行程から一列に配列された状態で供給され
る部品を搬送チェーン上に載せかえ、半田付けに必要な
時間、部品がリフロー炉内部に滞留するように所定の速
度で搬送し、リフロー炉の部品取出口から搬出される部
品を次行程のベルトコンベア等に載せかえるように構成
されていた。しかし、このような自動組立装置では、半
田付け行程の前行程、リフロー炉での半田付け行程、半
田付け行程の後工程にわたって部品を一列に配列した状
態で流すように構成されているが、リフロー炉を用いた
半田付け行程の処理速度が、他の組立工程の処理速度に
比べて遅く、他の組立工程を高速化しても、リフロー炉
を用いた半田付け行程の処理速度に制限されてしまい、
自動組立装置の高速化が図れないという問題点があっ
た。

【０００４】本発明は、上記課題を解決するために発明
されたものであって、その目的とするところは、インラ
イン方式のリフロー炉を備えた自動組立装置の処理速度
の向上が図れる自動組立装置の構造及びその組立方法を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の自動組立
装置は、部品を搬送する搬送経路の数を増加させ、次工
程に前記部品を搬送する多列変換部と、前記多列変換部
によって増加した搬送経路の数に対応した数の搬送手段
を備え、前記多列変換部から１度に各搬送経路を介して
前記部品が、対応する前記搬送手段に移送され、前記部
品を加熱し半田付け処理を行うリフロー炉と、並設され
た前記搬送手段によって前記リフロー炉から搬出される
前記部品をそれぞれの前記搬送手段から取り出す部品取
出手段と、その部品取出手段によって取り出された前記
部品を並び替えて、搬送経路の数を減少させ次工程に移
送する部品並び替え手段とを備えたことを特徴とするも
のである。

【０００６】請求項２記載の自動組立装置の組立方法
は、部品を搬送する搬送経路の数を増加させて、その搬
送経路の数と同数の前記搬送手段が並設されたリフロー
炉に前記部品を投入し半田付け処理を行った後、前記部
品の並び替えを行って搬送経路の数を減少させて次工程
に前記部品を搬送することを特徴とするものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】まず、図１の平面図に基づいて本
発明の自動組立装置の概略構成について説明する。図
で、１は１列で搬送レール２上を流れてくる部品３を３
列に並べ替えて、次行程の半田付け行程に備えられたリ
フロー炉に投入する３列変換部（多列変換部）、４は組
み立てラインに組み込まれたインライン方式のリフロー
炉であり、略長尺箱状の筐体を備え、長手方向の両端部
にそれぞれ部品投入口４ａ、部品取出口４ｂが形成され
ている。内部には、リフロー炉４の部品投入口４ａから
部品取出口４ｂへ部品を搬送する、ベルトコンベア状の
搬送チェーン５（搬送手段）が４列所定間隔で設けられ
ており、搬送チェーン５の両端部はそれぞれ、部品投入
口４ａまたは部品取出口４ｂを介してリフロー炉４の筐
体の外側に延設されている。６は、リフロー炉４の部品
取出口側に隣接して設置された１列変換部である。

【０００８】図１に示す自動組立装置の３列変換部１の
概略動作について説明する。まず、搬送レール２上を搬
送される部品３は、搬送レール２の端部で、汎用ロボッ
ト等により把持され、搬送レール２の配設方向と略直角
に配設された搬送レール７の一方の端部に載置され、搬
送爪８によって搬送レール７の他方の端部の方向に、所
定の時間間隔で所定距離ずつ搬送される。以上に説明し
た動作を繰り返し、搬送レール７上の所定の位置に３個
の部品３が搬送された状態で、それらの３個の部品３
は、汎用ロボット等により保持されて、それぞれ、隣接
する搬送チェーン５の間の位置に移送される。部品３は
その両端部がそれぞれ隣接する搬送チェーン５に支持さ
れた状態でリフロー炉４内部を移動する。搬送チェーン
５は４列設けられており、隣接する搬送チェーン５で、
その間に配置された部品３を搬送するので、部品３の搬
送経路は３列設けられていることになる。

【０００９】搬送チェーン５が部品３を搬送する速度
は、半田付けに必要な時間等を考慮して設定されるが、
搬送レール２の工程での部品搬送速度よりリフロー炉４
に設けられた搬送チェーン５の部品搬送速度は遅いが、
リフロー炉４は、搬送チェーン５を４個備え、３列の搬
送経路を備えているので、自動組立装置全体の処理速度
を低下させることがない。つまり、部品３を一旦搬送レ
ール７上に待避させ、一度に３個ずつ並列にリフロー炉
４に投入するように構成することによって見かけ上リフ
ロー炉４の処理速度を向上させることができるので、搬
送レール２によって搬送される部品を遅滞なく処理する
ことができる。

【００１０】例えば、部品３が、搬送レール２上を１．
３秒毎に所定距離だけ搬送されるように構成されている
場合、つまり、部品１個当たり１．３秒で処理される処
理速度である場合、部品３を一旦搬送レール７上に待避
させ、一度に３個ずつ並列にリフロー炉４に投入する方
式とすることによって、３．９秒以内に１組（３個）の
部品３をリフロー炉４を用いた半田付け工程で処理すれ
ばよいことになる。

【００１１】次に、図１に示した自動組立装置の１列変
換部６について説明する。１列変換部６は、リフロー炉
４の部品取出口４ｂ側の搬送チェーン５の近傍に配置さ
れた３列のベルトコンベア９と、部品３を把持してベル
トコンベア９から部品３を移送する部品取出機構１０
（部品取出手段）と、部品並び替え機構１１（部品並び
替え手段）とを備えている。詳細構造及びその詳細動作
は後述するが、部品取出機構１０が、ベルトコンベア９
から部品３を６個まとめて取り上げ、部品並び替え機構
１１が、その６個の部品３を一列に並び替えて、次工程
の搬送レール１２上にまとめて移送するように構成され
ている。このように構成し、部品３を再び１列に並び替
えて次工程に送ることにより、自動組立装置の処理速度
を低下させずに、他の工程と比べて処理速度の遅いリフ
ロー炉４を自動組立装置に組み込むことができる。以
下、各部の詳細な構造及び動作について説明する。

【００１２】図２に３列変換部１の構成を示す。（ａ）
は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ方向断面図である。２は３列
変換部１に部品３を搬送する搬送レールであり、搬送レ
ール２の端部で、汎用ロボット等により把持され、搬送
レール２の配設方向と略直角に配設された搬送レール７
の、搬送レール２側の端部に移送され、搬送レール７上
の部品３を送る複数の搬送爪８によって搬送レール７の
他方の端部の方向に、所定の時間間隔で所定距離ずつ搬
送される。搬送爪８は、搬送レール７の下方位置に配置
され、上下方向及び搬送レール７の配設方向に移動可能
に構成されている。搬送爪８は、搬送レール７の中央に
設けられた長尺の溝を介して搬送レール７の上面側に突
出するように構成されている。つまり、搬送レール７の
溝の、隣接する部品３間の位置に突出し、隣接する部品
３間に入り込み、次に、搬送レール２から遠ざかる方向
に所定距離移動することによって、部品３を所定距離移
動させる。次に、下方に移動して部品３に当接した状態
を解除し、搬送レール２に近づく方向に移動して初期位
置に戻る動作を繰り返す。

【００１３】以上に説明した搬送動作を繰り返し、搬送
レール７上の３箇所の位置に部品３が搬送されると、そ
れらの３個の部品３は、汎用ロボット等により保持され
て、同時に、それぞれ、隣接する搬送チェーン５の間
の、対応する位置に移送される。部品３はその両端部が
それぞれ隣接する搬送チェーン５に支持された状態でリ
フロー炉４の内部を移動する。搬送チェーン５は４列設
けられており、隣接する搬送チェーン５で、その間に配
置された部品３を搬送するので、部品３の搬送経路は３
列設けられていることになる。

【００１４】図３はリフロー炉４を示す図で、（ａ）は
平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はリフロー炉４の部品
取出口側の搬送チェーン５の端部を拡大した平面図、
（ｄ）はＢ方向矢視図である。但し、各図は要部のみを
図示した図である。図で１３は搬送チェーン５を回転さ
せる駆動装置、１４は搬送チェーン５と噛み合い、搬送
チェーン５を回転可能に支持して搬送チェーン５の位置
を決める回転車歯である。水平方向に長尺状に張られた
搬送チェーン５の一端は、リフロー炉４の部品取出口４
ｂを介してリフロー炉４の筐体の外側に突出するように
配置されており、同様に、図示を省略しているが、搬送
チェーン５の他端は、部品取出口と反対側に設けられた
部品投入口から外側に突出するように配置されている。

【００１５】また、（ｃ）に示すように、互いに平行に
４列配設された搬送チェーン５は、チェーンの回転方向
に対して略直角な方向に突出する略棒状の部品支持部５
ａを複数所定間隔で備えており、１つの搬送チェーン５
の部品支持部５ａと、その搬送チェーン５に隣接する搬
送チェーン５の部品支持部５ａとで部品３を下方から例
えば４点で支持して搬送するように構成されている。

【００１６】次に、図４に基づいてリフロー炉４の後段
に設けられる１列変換部６のベルトコンベア９について
説明する。（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。ベ
ルトコンベア９は、リフロー炉４の部品取出口４ｂ側の
搬送チェーン５の近傍に配置される。ベルトコンベア９
は、部品３を下方から支持して搬送する環状のベルト１
５と、ベルト１５を回転させる駆動装置１６と、ベルト
１５を支持しその位置を決定する回転ローラー１７と、
部品を検知する複数のセンサ１８とを備えている。回転
ローラー１７は、ベルトコンベア９の両端位置にその回
転軸が略水平となるようにそれぞれ配置され、ベルト１
５の内側に接してベルト１５を回転可能に支持するよう
に構成されている。２つの回転ローラー１７同士は、略
同じ高さに配置されており、１対の回転ローラー１７に
よって張られたベルト１５の、上側の部分が略水平とな
るように構成されている。以上に説明したベルト１５及
び回転ローラー１７を備えたベルトコンベア９は３組備
えられており、１つの駆動装置１６によって、１対の回
転ローラー１７間に張られたベルト１５の、上側の部分
がリフロー炉４から遠ざかる方向に移動してベルト１５
上に載置された部品３を搬送するように構成されてい
る。

【００１７】ここで、回転ローラー１７のうち、リフロ
ー炉４に近い側の回転ローラー１７は、図４（ｂ）に示
すように、部品取出口４ｂ側に配置された回転歯車１４
の中心軸の位置に対して、リフロー炉４に近い側に配置
されている。これにより、図４（ａ）に示すように、ベ
ルト１５の一方の端部が、隣接する搬送チェーン５間に
それぞれ位置するように構成されている。また、回転ロ
ーラー１７は、搬送チェーン５に両端部を支持された状
態の部品３の中央部分に、ベルト１５の上側の水平部分
が近接する、または、接する高さに固定されている。こ
のように、搬送チェーン５とベルト１５が一部重なるよ
うに配置し、搬送チェーン５が部品３を支持する高さ
と、ベルト１５が部品３を支持する高さとを略等しくす
ることによって、搬送チェーン５に両端部を支持された
状態の部品３の中央部分を、ベルト１５で支持すること
ができるので、部品３の支持高さを略維持したまま、搬
送チェーン５からベルト１５への部品３の移送をスムー
ズに行うことができる。

【００１８】また、図４（ｂ）に示すように、ベルトコ
ンベア９の、リフロー炉４から遠い側の端部にはセンサ
１８が設けられており、部品３がベルトコンベア９の端
部の所定位置に搬送されたことを検知するように構成さ
れている。本実施例に示す自動組立装置では、各ベルト
コンベア９において、ベルトコンベア９の、リフロー炉
４から遠い側の端部から３個目の部品３をストッパー
（図示省略）で移動しないように一時的に固定した状態
で、後述する部品取出機構１０によって、その端部側か
ら２個の部品３を一度に１つのベルトコンベア９から取
り出すように構成されている。本実施形態の自動組立装
置の場合、並設された３個のベルトコンベア９を備えて
いるので、１度に６個の部品３を部品取出機構１０によ
って取り出すように構成されている。一時的に部品３を
固定するストッパーは、例えば、ベルト１５の両側のレ
ール１９と、そのレール１９に対して当接自在に構成さ
れた突出構造（図示省略）とで部品３の両端部を挟持す
るように構成することによって実現することができる。
このように、３個目の部品３をストッパーで一時的に固
定しても、ベルト１５は回転しているので、ベルトコン
ベア９の、リフロー炉４から遠い側の端部から２個目ま
での部品３は、ベルト１５によってベルトコンベア９の
端部に送られることになる。

【００１９】さらに、図５に基づいて部品取出機構１０
及び部品並び替え機構１１について説明する。図で、
（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は部品取出機
構１０の要部拡大図、（ｄ）はＣ方向矢視図である。部
品３を把持してベルトコンベア９から部品３を移送する
部品取出機構１０は、部品３をガイドすると共に把持す
るチャック部１０ａと、チャック部１０ａをベルトコン
ベア９に近接する位置に移動可能に支持するスライド部
１０ｂとを備えている。チャック部１０ａは、一対の略
平行に対向するチャック腕１０ｃを備えており、対向す
るチャック腕１０ｃの内側には長手方向に延びる段差が
設けられ、部品３の両端部を下方から支持する段部１０
ｄが形成されている。対向するチャック腕１０ｃは、互
いに近づく方向に移動可能に構成されており、互いに遠
ざかった状態（チャックが開いた状態）では、部品３を
段部１０ｄによって下方から支持しているが、段部１０
ｄ上を摺動してチャック腕１０ｃの長手方向には移動可
能となるように構成されている。対向するチャック腕１
０ｃを互いに近づけることによって段部１０ｄによって
支持された状態の部品３を挟持することができるように
構成されている。

【００２０】次に、図５及び図６に基づいて部品取出機
構１０の動作について説明する。まず、スライド部１０
ｂを制御して、チャック部１０ａをベルトコンベア９に
近接する位置に移動させる。これにより、図６（ａ）に
示すように、ベルト１５の両端のレール１８にチャック
腕１０ｃが延長されたような位置関係となり、ベルトコ
ンベア９によって搬送されてくる部品３はチャック部１
０ａ側に移動し、その両端部がチャック腕１０ｃの段部
１０ｄに下方から支持されるようになり、スムーズにベ
ルトコンベア９からチャック部１０ａ側に移る。前述し
たように、３個目の部品３はストッパーにより一時的に
固定されるので、１対のチャック腕１０ｃ間には２個の
部品３が取り込まれる。この状態で、（ｂ）に示すよう
に、チャック腕１０ｃにより部品３を両側から把持し、
チャック部１０ａをベルトコンベア９から遠ざけ、把持
した状態を解除する。これにより、チャック部１０ａに
よって、（ｃ）に示すように、３行×２列のマトリクス
状に部品３を取り出すことができる。

【００２１】次に、部品並び替え機構１１について説明
する。部品並び替え機構１１は、図５（ｂ）に示す部品
取出機構１０の上方位置から、図５（ａ）に示す次工程
のベルトコンベア２０の上方位置にかけて水平方向及び
上下方向に移動可能に構成されており、部品３を２個ず
つ保持する保持構造（図示省略）を３組備えている。ま
た、それらの３個の保持構造は、向きを変えない状態
で、水平方向の相対的な位置を変えることができるよう
に構成されており、チャック部１０ａの配列方向と同じ
方向に並んだ状態と、チャック部１０ａの配列方向に対
して垂直方向に並んだ状態とに配列方向を変えることが
できるように構成されている。このように構成すること
により、（ｄ）に示すように、チャック部１０ａによっ
て、３行×２列のマトリクス状に取り出された部品３
を、１行×６列のマトリクス状態、つまり、図５（ａ）
に示す、次工程のベルトコンベア２０の配設方向に部品
３が６個、１列に並んだ状態となるように並び替えるこ
とができる。つまり、１行分、２個の部品３を１つの保
持構造で保持させるようにして、合計６個の部品３を、
３個の保持構造で保持し、３個の保持構造のうち、中央
の保持構造に対して、両側の保持構造を向きを変えない
状態で移動させることによって、部品３が６個、１列に
並んだ状態に並び替えを行うことができる。その後、そ
の状態で部品並び替え機構１１を次工程のベルトコンベ
ア２０の上方位置に移動させた後、下方に移動させ保持
状態を解除してベルトコンベア２０上に６個の部品３を
載置するように構成されている。

【００２２】なお、実施形態では、１列で搬送される部
品を３列に並び替え、搬送経路を３としてリフロー炉４
に投入するとして説明したが３列に限定されるものでは
ない。

【００２３】

【発明の効果】請求項１記載の自動組立装置及び請求項
２記載の自動組立装置の組立方法によれば、見かけ上、
組立ラインに組み込まれたリフロー炉の処理速度を向上
させることができ自動組立装置の処理速度向上を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動組立装置の概略構成を示す平面図
である。

【図２】３列変換部の構成を示す図で、（ａ）は平面
図、（ｂ）はＡ−Ａ方向断面図である。

【図３】リフロー炉の構成を示す図で、（ａ）は平面
図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はリフロー炉の部品取出口
側の搬送チェーンの端部を拡大した平面図、（ｄ）はＢ
方向矢視図である。

【図４】リフロー炉４の後段に設けられる１列変換部の
ベルトコンベアの構成を示す図で、（ａ）は平面図、
（ｂ）は側面図である。

【図５】部品取出機構及び部品並び替え機構の構成を示
す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は部
品取出機構の要部拡大図、（ｄ）はＣ方向矢視図であ
る。

【図６】部品取出機構及び部品並び替え機構の動作を示
す説明図である。

【符号の説明】

１ ３列変換部（多列変換部） ３ 部品 ４ リフロー炉 ５ 搬送チェーン（搬送手段） １０ 部品取出機構（部品取出手段） １１ 部品並び替え機構（部品並び替え
手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部品を搬送する搬送経路の数を増加さ
   せ、次工程に前記部品を搬送する多列変換部と、前記多
   列変換部によって増加した搬送経路の数に対応した数の
   搬送手段を備え、前記多列変換部から１度に各搬送経路
   を介して前記部品が、対応する前記搬送手段に移送さ
   れ、前記部品を加熱し半田付け処理を行うリフロー炉
   と、並設された前記搬送手段によって前記リフロー炉か
   ら搬出される前記部品をそれぞれの前記搬送手段から取
   り出す部品取出手段と、その部品取出手段によって取り
   出された前記部品を並び替えて、搬送経路の数を減少さ
   せ次工程に移送する部品並び替え手段とを備えたことを
   特徴とする自動組立装置。
2. 【請求項２】 部品を搬送する搬送経路の数を増加させ
   て、その搬送経路の数と同数の前記搬送手段が並設され
   たリフロー炉に前記部品を投入し半田付け処理を行った
   後、前記部品の並び替えを行って搬送経路の数を減少さ
   せて次工程に前記部品を搬送することを特徴とする自動
   組立装置の組立方法。