JP2005131723A - ユニット型組立装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 共通して使用できる制御機器を重複して備える必要がなく、操作性や拡張性を改善できるユニット型組立装置を提供する。
【解決手段】 ベースフレーム２と、該ベースフレーム２上に１つのラインを形成するように並設され所定の作業を行なう複数の機能ユニット３〜６と、該各機能ユニット３〜６毎に設けられ、該各機能ユニット３〜６を駆動するための信号を発信する機能制御部７〜１０と、該各機能制御部７〜１０の動作を制御する共通制御部１１とを備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、所定の作業を行なう機能ユニットを複数備えてなるユニット型組立装置に関する。

従来のユニット型組立装置として、例えば、ワークを搬送可能な搬送ユニットと、該搬送ユニットにより搬送されるワークに所定の処理作業を行なう作業ユニットとを備えた作業ステーションユニットを設け、各作業ステーションユニット連結時にそれぞれの搬送ユニットがワーク受け渡し可能に連設されるように各作業ステーションユニットにおける搬送ユニットのワーク受け入れ口及びワーク送出口の位置を設定してなるものがある（例えば特許文献１参照）。

また別の従来装置として、生産ラインを自立分散制御される複数の作業ユニットで構成し、作業ユニット及び搬送ユニットを分離可能な信号ラインで接続し、もって品種変更に伴うユニットの入れ替えを可能としたものがある（例えば特許文献２参照）。
特開２００２−１２０１１７号公報 特開２００３−８９０３９号公報

上記特許文献１に記載の装置では、制御部が、各作業ステーションユニット毎に独立しているため、共通して使用できる制御機器も重複して備えることとなり、ユニットがコストアップするとともに大型化してしまう問題がある。

また上記特許文献２に記載の装置では、自立分散制御していることにより機能のモジュール性を上げることはできるが、オペレータは各ユニットに対して個別に操作する必要があり、操作性が集中制御システムと比較して劣る。また制御プログラムとして複数のバリエーションを揃えることが可能で、品種の切り替えと共に変更可能であるが、プログラム単位で管理されており、機能のバリエーションが増加したときに多くのメモリが必要となるため拡張性が劣る、といった問題がある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、共通して使用できる制御機器を重複して備える必要がなく、操作性や拡張性を改善できるユニット型組立装置を提供することを目的としている。

請求項１の発明は、ベースフレームと、該ベースフレーム上に１つのラインを形成するように並設され所定の作業を行なう複数の機能ユニットと、該各機能ユニット毎に設けられ、該各機能ユニットを駆動するための信号を発信する機能制御部と、該各機能制御部の動作を制御する共通制御部とを備えたことを特徴とするユニット型組立装置である。

請求項２の発明は、請求項１において、上記各機能ユニットは、該各機能ユニットを並設したときに互いに繋がるように形成された搬送部を備えていること特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１又は２において、上記各機能ユニット同士は、互いに入れ替え可能に構成されていることを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項３において、上記ベースフレーム上の機能ユニット設置面と該機能ユニットの底面との間に互いに嵌合可能に位置決め部を形成し、該位置決め部は各機能ユニットについて同一位置関係を有することを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項１ないし４の何れかにおいて、上記機能制御部及び共通制御部は、上記ベースフレーム内に着脱可能に収納されていることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、ベースフレーム上に複数の機能ユニットを並設し、該各機能ユニット毎の機能制御部と、全ての機能制御部の動作を制御する共通制御部とを備えたので、共通して使用できる制御機器を重複して備える必要がなく、コスト低減，装置全体のコンパクト化を図ることができる。

また共通制御部により全ラインの操作が可能であるので、従来から行なわれている集中管理ラインと同等の操作性が得られる。また品種切り替えに伴うソフトの入れ替えを各ユニットの機能，搬送，供給毎等のブロック単位で行なうことが可能であり、ユニットの機能拡張に柔軟に対応できる。

請求項２の発明によれば、上記各機能ユニットを並設したときに互いに繋がるように形成された搬送部を備えたので、各機能ユニットの入れ替えや配置，調整が容易である。

また請求項３の発明によれば、上記各機能ユニット同士を、互いに入れ替え可能に構成したので、ラインの変更に合わせた組み替えを容易に行なうことができる。

請求項４の発明によれば、上記ベースフレーム上の機能ユニット設置面と該機能ユニットの底面との間に互いに嵌合可能に位置決め部を形成し、該位置決め部は各機能ユニットについて同一位置関係を有するようにしたので、各機能ユニットの入れ替えや配置，調整がより一層容易である。

請求項５の発明によれば、上記機能制御部及び共通制御部を、上記ベースフレーム内に着脱可能に収納したので、装置全体をコンパクトに構成できるとともに、機能制御部や共通制御部の入れ替え調整が容易である。

本発明の実施形態を添付図面に沿って説明する。
図１〜図８は本発明の一実施形態によるユニット型組立装置を説明するための図であり、図１，図２はその斜視図、図３は機能ユニットの並設構造を示す斜視図、図４，図５は機能ユニットの斜視図、図６は本実施形態装置で組立られる電子部品の分解斜視図、図７は制御部のブロック構成図、図８は制御プログラムの内部構造を示す図である。

図において、１はユニット型組立装置であり、該装置１は、ベースフレーム２と、該ベースフレーム２上に１つのラインを形成するように並設され所定の作業を行なう複数の機能ユニット３，４，５，６と、該各機能ユニット毎に設けられ、該各機能ユニットを駆動するための信号を発信する機能制御部７，８，９，１０と、これらの機能制御部７〜１０の動作を制御する共通制御部１１とを備えている。

上記各機能ユニット３〜６同士は、互いに入れ替え可能に構成されている。即ち、上記各機能ユニット３〜６は、同一形状でかつ同一サイズの底面３ｂ〜６ｂを有し、また上記ベースフレーム２上の各機能ユニット設置面２ａ〜２ｄと上記各機能ユニット３〜６の底面３ｂ〜６ｂとの間に互いに嵌合可能に位置決め部が形成されている。

より具体的には、上記ベースフレーム２の上面は、所望の平面度を有する１枚の金属等の板で形成されており、該ベースフレーム２の上面の、上記各機能ユニットが設置される設置面２ａ〜２ｄには位置決めピン１２ａが突設され、さらに各機能ユニットを位置決めするガイドプレート１２ｂが配設されている。また上記各機能ユニットの各底面３ｂ〜６ｂには上記各位置決めピン１２ａが嵌合するように位置決め孔（不図示）が形成されている。そして該各位置決めピン１２ａと位置決め孔の形成位置は、何れの機能ユニットにおいても同一位置関係になるように設定されている。

また上記各機能ユニット３〜６は、各工程における作業を行なう機構部と、該各機能ユニット３〜６を並設したときに互いに繋がるように形成された搬送部３ａ〜６ａとを備えている。

なお、上記各機能ユニットは、上記各機構部を制御するためのＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ），ＰＣ及びドライバ等の制御機器は備えていない。また上記各機能ユニットの底面に、金属又は弾性体からなる脚を付加しても良い。

またライン構成の変更による構成の増加時には、所望の機能ユニットが配設された別のベースフレームを連結させることも可能である。

ここで上記各機能ユニットの具体的な構成を説明する。
機能ユニット３は搬送されるフープ内のワークに半田を塗布する第１半田塗布ユニットとして機能する。機能ユニット４は第１半田塗布ユニットにより半田が塗布されたワークに部品１を搭載する第１部品搭載ユニットとして機能する。機能ユニット５は第１部品搭載ユニットにより搭載された部品１上に半田を塗布する第２半田塗布ユニットとして機能する。機能ユニット６は第２半田塗布ユニットにより半田が塗布された部品１上に部品２を搭載する第２部品搭載ユニットとして機能する。

上記搬送部３ａ〜６ａは、フープ又はパレットを搬送するための搬送レール２０ａ，搬送ガイド２０ｂと、モータで駆動されるローラ２０ｃを有する。上記フープ等は搬送レール２０ａと搬送ガイド２０ｂとで規制されている搬送経路内に供給され、搬送ローラ２０ｃで逐次移動搬送される。

上記機能ユニット（第１，第２半田塗布ユニット）３，５は、搬送部３ａ，５ａにより搬送供給されるワークに、シリンダとディスペンサを有する半田塗布部３ｃ，５ｃで半田を塗布し、チェックカメラ部３ｄ，５ｄによりワークを撮像し、塗布された半田の良／否（Ｇ／ＮＧ）判定を行い、否判定されたワークにＮＧマーク部３ｅ，５ｅでＮＧマークを付するように構成されている。

上記機能ユニット（第１，第２部品搭載ユニット）４，６は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸レールに沿って移動可能に構成された軸ユニット上に配置されている吸着ノズル４ｃ，６ｃにより供給パレット４ｄ，６ｄ上の任意の部品を吸着し、該吸着された部品を軸ユニットの駆動により搬送部４ａ〜６ａにより搬送される任意のワーク上に移動し、搭載するように構成されている。

上記各機能制御部７〜１０は、上記各機能ユニット３〜６独自の制御を行なう個別の制御部であり、該各機能ユニット固有の処理( 個別の画像処理や位置決め処理等) を行う機能と、共通制御部１１と各機能を実現する機械装置とのインターフエースを取る機能を司っている。具体的には、モータのドライバやセンサのアンプ等がこれに該当する。

。また上記共通制御部１１は、全ての機能ユニット３〜６に共通した制御を行なう制御部である。

上記ベースフレーム２の内側には上下２段の棚が設けられており、機能制御部７〜１０を収納するボックスが上側の棚に、共通制御部１１を収納するボックスが下側の棚にそれぞれ引き出し可能に収納されている。上記各棚にはレールが設けられており、上記各ボックスをスムーズに出し入れできるようになっている。上記各ボックスの背面には機能制御部，共通制御部と接続されたパネルが設けられており、該パネルに上記各機能ユニットからのケーブルが接続されている。

上記個別の機能制御部７〜１０内に組み込まれる機器の一例としては、該各機能ユニット内のＩ／Ｏを制御するＩ／Ｏ制御機器、モータを制御するドライバ、画像処理関係機器、各機能ユニットの情報を記録するための補助記録装置等がある。また機能制御部７〜１０は、対応する機能ユニット３〜６の配置に合わせて入れ替え可能となっている。

また上記共通制御部１１内に組み込まれる機器の一例としては、ＰＬＣ、全体電源、各機能ユニット間のＩ／Ｏを制御するＩ／Ｏ制御機器、表示及び操作系の制御機器等がある。

上記各機能ユニット３〜６，各機能制御部７〜１０及び共通制御部１１はコネクタを介して電気的に接続されており、機能ユニットの入れ替え時にはコネクタ部分で着脱できる構成となっている。

図７に示すように、共通制御部１１と各機能制御部７，８は電源ライン１７，Ｉ／Ｏライン１８、リモートバスライン１９の３種類のラインで接続されている。入れ替え時は、共通制御部１１、各機能制御部３〜６、オプション制御部７ａ，８ａを接続している各ラインを切り離すことにより容易に分離，接続可能である。図示していないが機能制御部９，１０についても同様である。

なお、上記リモートバスライン１９は、光ファイバーケーブル接続の制御バスラインであり、ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）と各ＰＬＣユニット間の制御情報伝送を担っている。またＩ／Ｏラインとはセンサやバルブ等のON/OFF信号を伝送するラインである。

ここで図７における１５ａ，１５ｂはオプションメカ部であり、これは各機能ユニットを機能させるためにその機能ユニットに付加されるものであり、生産ラインとしては直接的な付加価値は生まない機械装置を意味している。例えば部品搭載ユニット用のオプションメカ部の場合、搭載部品の供給を行なうためのパレット供給機やそのハンドラ，パーツフィーダ等がオプションメカ部となる。またオプション制御部７ａ，８ａは上記各オプションメカ部１５ａ，１５ｂを動作させるために付加される制御装置であり、例えばモータドライバ等がこれにあたる。

なお、図７における各制御部の構成は何れの機能ユニットにも対応可能に概念的に示されており、実際には制御すべき機能ユニットにおいて必要な構成のみが備えられることとなる。

各機能ユニット３〜６のプログラムは各機能ユニットに対して割り当てられたデバイスを用いて記述される。また個別機能ユニットプログラムは、機能，搬送，供給，オプション等に構造化されている。

また品種に関する情報は、上位ネットワーク接続されたＦＡ用ＣＰＵもしくはＧＰからの入力により登録される。品種に依存しないパラメータは機械パラメータとして同様に入力されるが、その内容としてライン構成情報が登録される。この情報について、設備起動時又はライン構成登録時に現在ＣＰＵに読み込まれているプログラムと整合がとれてるかのチェックが実施される。

品種変更により、各機能ユニットのプログラム入れ換えを行なう場合は、機能，搬送，供給，オプションの単位で交換される。

プログラム入れ換え後、品種に必要な構成を入力することにより、前出のチェック機能が働き、プログラム変更時のミスによるトラブルを防止する構成となっている。基本ソフトの交換は、上記コントローラからの転送，又は個別機能ユニットに持たせた補助記憶装置からの転送により行なわれる。

本実施形態装置により、例えば図６に示すような電子部品（例えばサーキュレータ）を組立る場合を説明する。

箱状のＩ／Ｏ端子１４ａが形成されているＩ／Ｏ端子フープが搬送部３ａ〜６ａにより所定位置に搬送されるに伴って、まず機能ユニット３によりＩ／Ｏ端子１４ａのコンデンサ接続部，及び抵抗接続部に半田が塗布され、機能ユニット４によりＩ／Ｏ端子１４ａの上記各接続部にコンデンサ１４ｂ，抵抗１４ｃが実装される。続いて機能ユニット５によりコンデンサ１４ｂ，抵抗１４ｃ上のフェライトアッシー接続部に半田が塗布され、機能ユニット６によりフェライトアッシー１４ｄが実装される。さらに該機能ユニット６によりスペーサ１４ｅ，マグネット１４ｆ及びキャップ１４ｇが順に実装される。

本実施形態に係るユニット型組立装置によれば、品種の変更等により、ライン構成に変更があった場合でも、所望の機能ユニットへの変更及び入れ替えをすることで、所望のライン構成を容易に形成できる。

また機能ユニット３〜６を、各工程を行なうのに必要な機械構成のみでユニット化できるので、機能ユニット単体の重量を極力軽くすることができる。

各機能ユニット３〜６に共通して必要になる制御機器を、ベースフレーム２内の１つの共通制御部１１に組み込むことにより、各機能ユニット間で重複する制御機器の削減を図ることができ、コストを低減し、装置をコンパクト化できる。

また各機能ユニット３〜６を共通のベースフレーム２上に並設したので、また共通のベースフレーム２から各搬送部３ａ〜６ａのパスラインまでの距離を近くしたので、搬送部の連結調整が容易になる。

共通制御部にＨＭＩ（GP) を設けライン全体の操作を一括して行なえるようにすることにより、従来からの集中管理ラインと同等の操作性が得られる。

品種切り替えに伴うソフトの入れ替えを各機能ユニットの、機能，搬送，供給，オプション毎にブロック単位で行なうことができるので、ユニットの機能拡張に柔軟に対応可能である。

ソフトウェアの管理を、共通制御部と接続された上位システム、または各機能制御部の補助記憶装置とユーザのシステム規模にあわせて行なうことが可能となる。各機能制御部の補助記憶装置を用いてソフト管理をした場合、パソコン等を使用することなく簡単にプログラム交換が可能となり、共通制御部で管理するライン構成情報と、各機能制御部の補助記憶装置で管理される個別情報を比較チェックすることにより、プログラムの入れ替えにおけるトラブル回避が可能となる。

本発明の一実施形態によるユニット型組立装置の斜視図である。 上記組立装置の分解斜視図である。 上記組立装置の機能ユニット部分の斜視図である。 上記機能ユニット（半田塗布ユニット）の斜視図である。 上記機能ユニット（部品搭載ユニット）の斜視図である。 上記組立装置で組み立てられる部品の分解斜視図である。 上記組立装置の各制御部の構成図である。 上記各制御部のプログラム構成図である。

符号の説明

１ ユニット型組立装置
２ ベースフレーム
３〜６ 機能ユニット
３ａ〜６ａ搬送部
７〜１０ 機能制御部
１１ 共通制御部
１２ 位置決めピン（位置決め部）

Claims (5)

1. ベースフレームと、該ベースフレーム上に１つのラインを形成するように並設され所定の作業を行なう複数の機能ユニットと、該各機能ユニット毎に設けられ、該各機能ユニットを駆動するための信号を発信する機能制御部と、該各機能制御部の動作を制御する共通制御部とを備えたことを特徴とするユニット型組立装置。
2. 請求項１において、上記各機能ユニットは、該各機能ユニットを並設したときに互いに繋がるように形成された搬送部を備えていること特徴とするユニット型組立装置。
3. 請求項１又は２において、上記各機能ユニット同士は、互いに入れ替え可能に構成されていることを特徴とするユニット型組立装置。
4. 請求項３において、上記ベースフレーム上の機能ユニット設置面と該機能ユニットの底面との間に互いに嵌合可能に位置決め部を形成し、該位置決め部は各機能ユニットについて同一位置関係を有することを特徴とするユニット型組立装置。
5. 請求項１ないし４の何れかにおいて、上記機能制御部及び共通制御部は、上記ベースフレーム内に着脱可能に収納されていることを特徴とするユニット型組立装置。

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