JP2022027594A - ローディング組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ローディング組立体、装着機、及び部品供給キット、並びに装着機に部品を積載するための方法に関する。【解決手段】装着機は、必要なカートリッジ又はフィーダを装着機の選択された供給ポートと位置合わせするためにマガジンを移動させるために、ローディングフィーダ及びカートリッジによって、装着機の側面において、水平に移動可能なマガジンのマガジンポートそれぞれにローディングされる。マガジンは、供給ポートから垂直に離隔した距離でフィーダ及びカートリッジを保持している。フィーダ又はカートリッジは、供給ポート又は供給ポートと既に係合しているフィーダと係合する。【選択図】図４

Description

本発明は、ローディング組立体、装着機（placement machine）、及び部品供給キット、並びに装着機に部品を積載するための方法に関する。

本発明は、一般に、いわゆる表面実装技術（ＳＭＴ）プロセスにおいて、例えばプリント回路板（ＰＣＢ）、基板やワークピースのような部品キャリア（component carrier）に電子部品を装着する技術分野に関する。

電子部品サブ組立体（electronic subassembly）は、典型的には、いわゆる装着機によって製造される。装着機は、部品供給装置から電子部品を自動化された態様で取り出し、取り出された電子部品を例えばプリント回路板のような部品キャリアに装着することができる。部品は、例えばいわゆる装着ヘッドのような部品ハンドリング装置によって、部品供給装置から装着位置に搬送される。

小型電子部品のための最も一般的なパッケージは、小さいポケットが形成された“ベルト”と呼称される場合もあるテープを利用している。一の部品がポケットそれぞれに配設されているが、利用される装着ヘッド又は他の部品ハンドリング装置が複数の部品から一の部品を選定することができる場合には、複数の部品が一のポケットに配設されている場合もある。一のタイプの部品のみがベルトそれぞれの内部に配置されている。スペースを節約しつつ輸送を容易にするために、従来通り、テープは、スプールに巻回することによって、リールとして形成されている。一般に、テープリールは、供給装置モジュールの内部に装着されている。ここで、供給装置モジュールは、例えばテープの長さに沿って配設された穴と係合するモータ駆動式ピンホイールのような、テープを前方に駆動させるための駆動手段と、部品にアクセス可能とするためのピックアップ領域又はピックアップ窓とを含んでおり、供給装置モジュールは、装着機に取り外し可能に挿入されている。

近年、比較的安価なプラスチック製容器とされるか又はロボットによって容易に保持される所定の形状の外装（envelope）とされる、受動的なカートリッジモジュール又はカセットにリールが装着されているカートリッジシステムが提案されている。カートリッジモジュール又はカセットは、中央ローディングステーションにローディングされた後に、供給装置に挿入可能とされる。代替的に装着機自体がテープ駆動機構を備えている場合には、カートリッジモジュールが装着機に直接挿入可能とされる。カートリッジ及び送給装置の一例は、特許文献１に開示されている。このようなシステムでは、ベルトのポケットに配置された部品が、装着機の装着ヘッドが部品にアクセス可能となるピックアップ領域に移動されるように、供給装置ユニットは、カートリッジユニットの内部に配置された部品ベルトを駆動するために利用される。ピックアップ領域は、具体的な構造に従ってカートリッジの内部又は供給装置の内部に配置されている。

装着機を動作させるためには、供給装置（及び／又は設定次第ではカートリッジ）と部品ベルトとを供給可能であることが必要とされる。例えばスマートフォンの製造のように、部品の供給の大部分が動作中に高いスループット率で連続するが、他の電子部品の製造プロセスは、しばしばの設定変更によって特徴づけられているので、供給装置及び／又はカートリッジの交換又は入替が必要とされる。

しかしながら、このような既知のシステムに関連して、様々な問題が存在する。

ラインにおける材料（すなわち部品ベルト）の再充填は、設備の一新（retooling）（すなわち異なる供給装置／カートリッジの据付）と同様に、現時点では、作業員の高いレベルの技能を必要とする手作業による処理である。ここ数年の間、手作業による補充及び切替を自動化するために、莫大な努力が払われてきた。例えば改良されたシャトルテーブルの自動輸送のような、現在の手法についての一の問題は、材料補充ではなく迅速な設備の一新のみが予定されていること、又は切替プロセスに長時間を要する程に低速で材料が供給されることである。

具体的な背景技術については、特許文献２に開示されている。特許文献２に開示されるように、外部交換装置は、供給能力と材料貯蔵との両方を含む供給装置を貯蔵位置と動作位置との間で搬送させるために配設されており、外部交換装置は、ワークピースの処理方向に対して平行に装着機に沿って移動するように動作可能とされる。上述のシステムは、フレキシビリティにかけており、例えばカートリッジベースの供給システムを管理することができない。

独国特許出願公開第１０２０１９１２７２９９号明細書 欧州特許出願公開第３４１９４０２号明細書

本発明は、これら問題を処理すること、並びに、設備の一新及び材料の切替の両方についての、迅速で信頼することができる効率的な自動化を可能とするシステムを提供することを目的としている。

本発明では、このような目的は、供給装置を改良及び一新するために並びに部品カートリッジの形態をした材料を再充填するために利用可能とされる単一の供給システムを提供することによって達成される。当該システムによって、材料の連続的な補充と迅速な設定変更との両方が可能となる。

本発明における第１の実施態様は、装着機の動作高さに取り付けられた複数の供給ユニットからピックアップされた部品と共に、水平輸送経路に沿って移動するワークピースを装着するように、利用時に動作可能とされる装着機のためのローディング組立体において、
利用時に供給ユニットそれぞれを受容し、一時的に保管するための複数のマガジンポートを具備するマガジンであって、マガジンポートが、垂直方向において動作高さから離隔して配置されており、マガジンが、利用時に水平輸送経路に対して平行に駆動可能とされる、マガジンと、
供給ユニットと係合するように、且つ、マガジンのマガジンポートそれぞれと装着機の動作高さとの間に供給ユニットを移動させるように動作可能とされる揚重部材を具備する垂直作動機構と、
を備えていることを特徴とするローディング組立体である。

本発明における第２の実施態様は、装着機であって、装着機の動作高さに取り付けられている複数の供給ユニットからピックアップされた部品と共に、水平輸送経路に沿って移動するワークピースを装着するように、利用時に動作可能とされる装着機において、
装着機が、第１の実施態様におけるローディング組立体を備えていることを特徴とする装着機である。

本発明における第３の実施態様は、部品供給キットであって、
部品ベルトを収容するためのカートリッジと、
部品ベルトから装着機に至るまで部品を供給するためのフィーダと、
を備えている部品供給キットにおいて、
フィーダとカートリッジとがそれぞれ、装着機のローディング組立体に設けられている共通のマガジンポートにモジュール式で係合することができるインターフェースを備えていることを特徴とする部品供給キットである。

本発明における第４の実施態様は、水平輸送経路に沿って移動するワークピースを装着するように、部品と共に装着機をローディングするための方法であって、部品が、装着機の動作高さで供給ポートそれぞれに取付可能とされる複数のフィーダのうち一のフィーダからピックアップされる、方法において、
ｉ）第１のフィーダを装着機のローディング組立体にローディングするステップであって、第１のフィーダが、マガジンの複数のマガジンポートのうち一のマガジンポートに受容され、マガジンポートが、装着機の動作高さから垂直方向に離隔している、ステップと、
ｉｉ）第１のフィーダが水平輸送経路に沿って空の第１の供給ポートと位置合わせされるように、水平輸送経路に対して平行にマガジンを移動させるステップと、
ｉｉｉ）空の第１の供給ポートと係合するように第１のフィーダを揚重するステップと、
を備えていることを特徴とする方法である。

本発明の他の実施態様及び特徴は、特許請求の範囲に記載されている。

本発明について、添付図面（正確な縮尺ではない）を参照しつつ説明する。

本発明の一の実施例における、独立した供給ユニットを具備するモジュール式部品供給キットの概略的な斜視図である。 部分的に接続された供給ユニットを具備する、図１Ａに表わす供給キットの概略図である。 係合された供給ユニットを具備する、図１Ａに表わす供給キットの概略図である。 本発明の第２の実施例における、独立した供給ユニットを具備するモジュール式部品供給キットの概略的な斜視図である。 本発明におけるローディング組立体の主要部品の斜視図である。 動作高さに２つのフィーダを含んでいる、図３に表わすローディング組立体の概略図である。 ローディング動作の開始時における、図３に表わすローディング組立体の概略的な正面図である。 ローディング動作の割り出しステップの後における、図５に表わすローディング組立体の概略的な正面図である。 図５に表わすローディング組立体の概略的な断面側面図である。 フィーダの揚重の際における、図５に表わすローディング組立体の概略的な正面図である。 図８に表わすローディング組立体の概略的な断面側面図である。 ローディング動作の後における、図９に表わすローディング組立体の概略的な断面側面図である。 カートリッジのためのローディング動作における概略的な断面側面図である。 カートリッジのためのローディング動作における概略的な断面側面図である。 カートリッジのためのローディング動作における概略的な断面側面図である。 カートリッジのためのローディング動作における概略的な断面側面図である。 供給ユニット搬送位置における、図５に表わすローディング組立体の概略的な断面側面図である。 既にカートリッジがローディングされたフィーダをローディングするための方法における、概略的な断面側面図である。 既にカートリッジがローディングされたフィーダをローディングするための方法における、概略的な断面側面図である。 既にカートリッジがローディングされたフィーダをローディングするための方法における、概略的な断面側面図である。 代替的なローディング組立体の概略的な断面側面図である。 代替的なローディング組立体の概略的な断面側面図である。 図２に表わす供給ユニットと共に利用するための、さらなる代替的なローディング組立体の概略的な断面側面図である。 図２に表わす供給ユニットと共に利用するための、さらなる代替的なローディング組立体の概略的な断面側面図である。 図２に表わす供給ユニットと共に利用するための、さらなる代替的なローディング組立体の概略的な断面側面図である。 図２に表わす供給ユニットと共に利用するための、さらなる代替的なローディング組立体の概略的な断面側面図である。 図２に表わす供給ユニットと共に利用するための、さらなる代替的なローディング組立体の概略的な断面側面図である。

類似する要素については、参照符号が可能な限り維持される。

上述のように、本発明は、フィーダとカートリッジとの両方を臨機応変にロードすることができる供給システムを提供する。本発明では、図１Ａ～図１Ｃそれぞれが、部品ベルト（図示しない）から装着機に部品を供給するためのフィーダ１の形態をした第1の供給ユニットと、部品ベルト（図示しない）を収容するためのカートリッジ２の形態をした第２の供給ユニットと、を備えているモジュール部品供給キットの概略的な斜視図である。実際には、多数のフィーダ及びカートリッジが、装着機によって必要とされるが、本明細書では、供給ユニットそれぞれのうち一の供給ユニットのみについて説明することに留意すべきである。このようなキットは、完全にモジュラー式であるので、以下の説明するように、様々なカートリッジを様々なフィーダに取り外し可能に装着することができる。図１Ａに表わすように、フィーダ１とカートリッジ２とは分離している。フィーダ１とカートリッジ２とがそれぞれ、自身の前方端部に、メス型インターフェース３，４を含んでいる。図示の如く、メス型インターフェース３，４は、オメガ“Ω”状の断面を有するポートの形態をしている。オメガ“Ω”状の断面は、当該メス型インターフェースの長さに沿って略一定とされる。ここで、“前方（front）”との用語は、利用時に装着機に最も近接した供給ユニットの端部を説明するために利用されている。フィーダ１の後方端部は、オメガ“Ω”状の断面を有する対応するオス型インターフェースとして形成されたカートリッジインターフェース５を含んでいる。
オメガ“Ω”状の断面は、当該オス型インターフェースの長さに沿って略一定とされ、利用時にカートリッジ２のメス型インターフェース４に嵌入されるような大きさとされる。図１には表わさないが、装着機のためのローディング組立体は、以下に詳述するが、メス型インターフェース３，４それぞれを介してフィーダ１又はカートリッジ２に係合する同様のオス型インターフェースを共通マガジンポートに含んでいる。また、フィーダ１は、フィーダ１の前方端部と頂端部との接合部において、装着機に配設された関連するインターフェースと機能的に係合するための（以下に詳述するような）機械インターフェースを含んでいる。このようなタイプのオス型／メス型インターフェースによって、図示の如く、フィーダ１とカートリッジ２とが、オス型インターフェース及びメス型インターフェースの長さに対して平行な軸線に沿って係合方向Ｄに（図１Ｂ参照）、すなわち図示の如く垂直方向にカートリッジ２を揚重することによって、カートリッジインターフェース５とメス型インターフェース４とを一体化させ、これにより、相互にロックされた態様で係合可能とされる。フィーダ１は、供給ポート５の上方に配置されている突起７を含んでいる。突起７は、カートリッジインターフェース５の上方端部を覆っている。カートリッジ２は、メス型インターフェース４の上方端部に、対応して形成されている凹所８を有している。

図１Ｂは、部分的に接続されている場合のフィーダ１及びカートリッジ２を表わす。図１Ｃは、完全に接続され且つ係合されているフィーダ１及びカートリッジ２を表わす。このような構成では、突起７と凹所８とが適合するので、フィーダ１とカートリッジ２とのさらなる相対移動が防止される。このように係合された構成の場合には、フィーダ１は、カートリッジ２の内部に配置された部品ベルトを駆動するために利用される。これにより、部品ベルトのポケットに配設された部品は、装着機の装着ヘッドが部品にアクセス可能となるピックアップ領域（図示しない）に移動される。ピックアップ領域は、具体的な構造に従って、例えばカートリッジ２の内部に又はフィーダ１の内部に配置されている。ピックアップ領域がカートリッジ２の内部及びフィーダ１の内部それぞれに配置されている構成であっても、本発明の技術的範囲に属している。このようなシステムは従来技術として知られているので、本明細書において詳細には説明しない。

相互ロック可能なインターフェースの他の形態が、例えば異なる断面の形状を有していても、インターフェースのオスとメスとが逆転されていても、同様に実施可能であることは、当業者にとって明らかである。

図２は、代替的な実施例のおける、独立した供給ユニットを具備するモジュール式部品供給キットの概略的な斜視図である。ここで、フィーダ１１とカートリッジ１２とは、図１Ｂに表わす係合方向Ｄに対して横方向の且つ利用時の輸送経路に対して横方向の係合方向Ｄにおいて、カートリッジ２をフィーダ１に向かって移動させることによって係合するように構成されている。フィーダ１１は、フィーダ１１の後方端部に、ピン１３を備えており、カートリッジ１２は、カートリッジ１２の前方端部に、対応する大きさの穴（図示しない）を備えているので、当該穴は、フィーダ１１とカートリッジ１２とが係合された場合にピン１３を収容することができ、例えば締まり嵌めやボールラッチ等によって、フィーダ１１とカートリッジ１２とを共に解除可能にロックすることができる。このような実施例では、ローディング組立体は、マガジンポートに、ピンによって同様に付与されており、フィーダ１１は、フィーダ１１の前方端部に、ピンに係合するための穴（図示しない）を含んでいる。

図３及び図４は、本発明におけるローディング組立体２０の第１の実施例の斜視図を概略的に表わす。図３及び図４は、図４が装着機（図示しない）の動作高さ（operative level）に配置された２つのフィーダ２１を表わす一方、明確にするために図３がそのようなフィーダ２１を省略していることを除いて、同一である。明確にするために、図３及び図４はいずれも、垂直動作機構（後述する）を表わしていないが、実際には、当該垂直動作機構が存在することに留意すべきである。可能であれば、従前の図面で利用される参照符号は、同様の形体についても同様に付されている。当該実施例は、図２に表わす供給ユニットではなく、図１Ａ～図１Ｃに表わす供給ユニットと同一又は類似の供給ユニットと共に利用するように構成されている。

ローディング組立体２０は、利用時に装着機の側面に配置されており、装着機を通過するワークピースの輸送経路Ｔの方向が図４に示している。利用される装着機のタイプに依存して、付加的なローディング組立体が、装着機の反対側の側面に、若しくは同一の装着機における少なくとも１つの他のローディング組立体に隣接して配置されているので、又は代替的には、単一のローディング組立体が、輸送経路Ｔの方向において比較的長いので、輸送経路Ｔは、ワークピース製造ラインにおいて複数の隣り合う装着機を横断して延在している。

サポート２２は、装着機に対する接続部を備えている。任意には、サポート２２は、装着機の一体部分として、又は利用時に装着機に取り付けるための別部品として形成されている場合がある。サポート２２は、自身の上側部分に、連続する列で配置されている複数の供給ポート２４を備えているギャラリー２３を含んでいる。供給ポート２４はそれぞれ、利用時に供給ユニットそれぞれと、特にフィーダ１，２１それぞれと係合するように構成されている。ギャラリー２３ひいては供給ポート２４は、利用時に装着機の動作高さに配置されているので、装着機の装着ヘッド（図示しない）は、装着動作の際に、フィーダ１，２１それぞれから電気部品等をピックアップすることができる。供給ポート２４それぞれが、利用時に供給ユニットそれぞれの相手側セクション、例えばメス型インターフェース３、４と相互ロックして係合するための形状を有する突出端部セクションを含んでいる。従って、供給ポート２４それぞれの端部セクションは、カートリッジインターフェース５と同一の断面形状、例えばΩ状の形状を有している。供給ポートそれぞれの突出端部セクションは、当該突出端部セクションに受容された供給ユニットが供給ポートに対して垂直に滑動することができるように垂直に配置されている。供給ユニットが、図４に表わすフィーダ２１のように、垂直方向最上部に至るまで滑動された場合には、当該供給ユニットが、当該供給ユニットの機械インターフェース６がサポート２２の頂部の近傍でフィーダインターフェース２９と機能的に係合された状態で、その係合位置にロックされるので、電力又はデータが、サポート２２を介して、供給ユニットと装着機との間で伝送可能となる。平坦なベースプレート２５が、サポート２２の下側端部に配設されており、ベースプレート２５は、利用時に水平面内において装着機の外部に突出している。ベースプレート２５は、ローディング組立体に配置された供給ユニットを水平方向の衝撃から保護するように機能し、シャトルを支持している（後述する）。利用時に装着機から最も遠位の側であるローディング組立体２０の遠位側２６は、開放されている。すなわち、ベースプレート２５の上方には障害物が存在しないので、利用時に供給ユニットをローディング組立体に挿入したり、ローディング組立体から取り外すことができる。このことについては、以下に詳述する。

サポート２２は、ギャラリー２３の下方にマガジン２７を保持しており、マガジン２７は、水平輸送経路Ｔに対して平行とされる方向ＭＸにおいてサポート２２に対して相対的に駆動可能とされる。このことについては、以下に詳述する。当該実施例では、マガジン２７は、水平輸送経路Ｔ及び垂直軸の両方に対して直角とされる水平ローディング経路Ｌに沿った方向ＳＹにおいてシャトル及びマガジンを移動させるように動作可能とされる、水平アクチュエータ（図３及び図４には図示しない）によって駆動可能とされるシャトル（３４；以下参照）にも取り付けられている。マガジン２７は、輸送方向Ｔに対して平行に位置合わせされた連続する列に配置されている複数のマガジンポート２８を含んでおり、マガジンポート２８はそれぞれ、利用時に供給ユニットそれぞれと係合するように構成されている。マガジンポート２８は、利用時に装着機の動作高さより低い保管レベルに配置されている。マガジンポート２８はそれぞれ、利用時に供給ユニットそれぞれの相手側セクション、例えばメス型インターフェース３、４と相互ロックして係合するための形状を有する突出端部セクションを含んでいる。従って、マガジンポート２８それぞれの突出端部セクションは、カートリッジインターフェース５と同一の断面形状、例えばΩ状の形状を有している。マガジンポート２８それぞれの突出端部セクションは、当該突出端部セクションに受容された供給ユニットがマガジンポートに対して垂直に滑動することができるように垂直に配置されている。供給ユニットが垂直方向に最下部に至るまで滑動された場合には、マガジン２７の移動の際にマガジン２７の内部に安全に留められるように、その位置でロックされる。供給ユニットがマガジンポート２８から垂直上方に滑動された場合には、当該供給ユニットが、マガジンポートと供給ポートが位置合わせされている限り、ギャラリー２３の内部において供給ポート２４に向かって滑動する。
すなわち、マガジン２７は、当該マガジンのマガジンポート２８がギャラリー２３の下方に直接配置されるように水平ローディング経路Ｌに沿って方向ＳＹに移動され、且つ、マガジンポート２８が選択された空の供給ポート２４の下方に配置されるように方向ＭＸに移動される。マガジンを方向ＭＸに移動させることによって、マガジンポート２８それぞれが供給ポート２４それぞれと位置合わせされる。ギャラリー２３に配設される供給ポート２４の数量、及びマガジン２７に配設されるマガジンポート２８の数量は柔軟に変更可能であるが、好ましい実施例では、マガジンポート２８の数量は、供給ポート２４の数量より幾らか多い。

ローディング組立体２０のローディング動作について、図５から図１０を参照して説明する。図５及び図６は、ローディング組立体２０を正面から模式的に示している。図５及び図６は、マガジン２７とギャラリー２３との位置合わせ又は割り出しを示す、ローディング組立体２０の概略的な正面図である。図５は、マガジン２７のマガジンポート２８Ａからギャラリー２３の内部の空の供給スロット２４Ａにフィーダ１Ａを移動させるためのローディング動作を開始する前のローディング組立体２０を表わす。当該実施例に表わすように、ギャラリー２３は、合計で１０個の供給ポート２４を含んでおり、最も右側の３つの供給ポート２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃが空であり、残りの７つの供給ポートはフィーダ２１それぞれを保持している。一方、マガジン２７は、供給ポート２４から垂直方向に離隔している合計で１２個のマガジンポート２８を有している。マガジン２７の右端にあるマガジンポート２８Ａを含む３つのマガジンポートを除いて、すべて空である。図示の如く、インデックス動作の開始時に、マガジンポート２８Ａひいてはフィーダ１Ａは、所望の供給ポート２４Ａとは位置合わせされず、代わりに供給ポート２４Ｂと位置合わせされるので、マガジン２７を左側に一の位置だけずらす（index）する必要がある。マガジン２７は、サポート２２とシャトルとの両方に対して相対的にマガジンレール３０に沿ってＭＸ方向に移動可能とされるように、シャトル（後述する）に固定されていると共に水平方向に延在しているマガジンレール３０に取り付けられている。このような水平方向移動を実現するために、例えばリニアモータのような水平駆動機構（図示しない）が設けられている。代替的には、当業者であれば理解可能なように、リードスクリュー又は類する機構を介してマガジンに接続されている回転式アクチュエータが利用される。水平駆動機構は、例えば装着機に設けられたコンピュータ、プロセッサのような別体の制御手段（図示しない）によって制御される。

垂直作動機構は、マガジン２７の下方においてシャトルに設けられており、揚重部材、当該実施例では揚重プラットフォーム３２を具備するリフターキャリッジ３１と、垂直方向において揚重プラットフォーム３２を移動させる用に動作可能とされる垂直アクチュエータ（明確にするために図示しない）とを備えている。リフターキャリッジ３１は、ＭＸ方向に対して平行に移動可能とされるように、シャトルに取り付けられていると共に水平方向に延在しているリフターレール３３に取り付けられている。マガジンと同様に、このような水平方向移動を実現するために、例えばリニアモータのような水平駆動機構（図示しない）が設けられている。代替的には、当業者であれば理解可能であるように、例えばリードスクリュー又は類する機構を介してリフターキャリッジ３１に接続されている回転式アクチュエータが利用される。同様に、垂直方向のアクチュエータは、例えば、リードスクリュー等を介して動作するリニアモータ又は回転式アクチュエータを備えている。作動機構又は駆動機構はそれぞれ、例えば装着機に配設されたコンピュータやプロセッサ等の別体の制御手段（図示しない）によって制御される。揚重プラットフォーム３２は、供給ユニットと係合し、マガジン２７のマガジンポート２８それぞれと装着機の動作高さとの間において供給ユニットを移動させるように動作可能とされる。

図６は、インデックス動作後のローディング組立体２０を表わす。これにより、マガジンの水平駆動機構の適切な動作によって、マガジン２７が、隣接する供給ポート２４同士のピッチに等しい距離だけ左側に移動される。これにより、フィーダ１Ａが、空の供給ポート２８Ａと位置合わせされる。一方、リフターキャリッジ３１は、水平駆動機構の適切な動作によって、揚重プラットフォーム３２がフィーダ１Ａの下面と位置合わせされるように右側に移動される。

図７は、ローディング組立体２０の、図５に表わす断面Ａ－Ａに沿った概略的な断面側面図である。図７は、マガジン２７、垂直作動機構、及びシャトル３４の相対的な配置を明確に表わす。図示の如く、シャトル３４は、最も右側の位置（以下において、フィーダローディング位置と呼称する）に位置しており、フィーダローディング位置では、フィーダ１は、垂直作動機構によって、装着機と直接係合するために、動作高さに至るまで移動可能とされる。シャトル３４の下面には、ローラ３５が設けられており、これにより、シャトルは、例えば装着機に配設されたコンピュータ、プロセッサ等のような別体の制御手段（図示しない）によって制御されるシャトル作動機構（図示しない）の制御下において、水平ローディング経路Ｌに沿って図示の如く左側にベースプレート２５を転がることができる。揚重プラットフォーム３２は、利用時に揚重プラットフォーム３２とフィーダ１とを確実に正しく位置合わせするために、フィーダ１のベースプレートの対応する形体と係合するための任意の係合形体３６を備えている。

インデックス動作が終了した場合に、フィーダ１を動作高さのギャラリー２３に至るまで揚重することによって、ローディング動作が継続する。図８及び図９はそれぞれ、フィーダ１の揚重する際におけるローディング組立体２０の概略的な正面図及び断面側面図である。図示の如く、揚重プラットフォーム３２は、当該揚重プラットフォームと共にフィーダ１を運搬するために、リフターキャリッジ３１から離隔するように持ち上げられる。

図１０は、フィーダ１が動作高さに至るまで完全に持ち上げられると、フィーダ１のマシンインターフェース６がフィーダインターフェース２９と機能的に係合するように移動される、ローディング組立体２０を表わす。その後に、フィーダ１は、例えばサポート２２に収容されたロックボルト３７のようなロック手段によってその位置でロックされる。当該ロック手段は、フィーダ１の相補的な凹所に延伸可能とされる。例えば締まり嵌めを利用した他のロック機構であっても利用可能とされる。ロックされると、揚重プラットフォーム３２は、フィーダ１が動作高さに維持された状態で、リフティングキャリッジ３１に戻るまで降下させることができる。

動作高さに配置された例えばフィーダ２１のような供給ユニットは、動作高さから取り外すことができ、基本的に上述の手順を逆順で実行することによって、マガジンに至るまで降下させることができることに留意すべきである。このためには、揚重プラットフォームは、例えば専用の係合形体３６を利用することによって、供給ユニットを揚重プラットフォームの供給ポートからロック解除することができる。

フィーダが動作高さに配置されている場合には、装着作業で当該フィーダを使用するために、カートリッジをフィーダと機能的に係合するようにローディングする必要がある。図１１～図１４は、カートリッジのローディング動作を概略的に表わす。図１１に表わすように、フィーダ２１は供給ポート２４に配置されている。マガジン２７は、メス型インターフェース４を介してマガジンポート２８に取り付けられているカートリッジ２を有している。カートリッジ５がフィーダ２１と搬送経路５に対して平行に位置合わせされていることが必要である。従って、図５～図８を参照しつつ上述したインデックス動作は、必要に応じて実施可能である。インデックス動作は、後続のローディング動作の前に実施され、より効率的には、図１２に表わすローディング動作のステップの最中に実施される場合がある。

図１２に表わすように、シャトル３４は、カートリッジがカートリッジローディング位置に到達するまでＳＹ方向に移動される。カートリッジローディング位置では、取付ポート２８がフィーダ２１のカートリッジインターフェース５と垂直に位置合わせされている。

その後に、図１３に表わすように、揚重プラットフォーム３２が上昇され、これにより、揚重プラットフォーム３２がカートリッジ２と係合し、カートリッジ２を垂直方向ＦＺにおいて上方に運搬する。カートリッジ２のメス型インターフェース４は、フィーダ２１のカートリッジインターフェース５と相互ロックする。

図 １４は、カートリッジ２が動作高さに至るまで、ひいてはフィーダ２１と機能的に係合するように完全に引き上げられたカートリッジ２１を表わす。このように係合した場合、カートリッジ２は、例えば延伸ボルト、締まり嵌め、及びボールラッチ等によってフィーダ２１にロックされる。その後に、揚重プラットフォーム３２は、カートリッジ２から離隔するように安全に降下させることができる。

上述のプロセスは、供給ユニットが既にローディング組立体に配置されている場合を説明している。言うまでも無く、例えば自律走行型インテリジェントビークル（“ＡＩＶ”）からローディング組立体に少なくとも１つの供給ユニットを最初に搬送することが必要とされる。自律動作のためには、例えばカートリッジに電気部品が無い場合、又は故障したフィーダを取り外す必要がある場合に、ローディング組立体から供給ユニットを取り外し可能であることも必要とされる。図１５は、そのような移送を実現するための方法を示す。図１５は、揚重プラットフォーム３２に配置された供給ユニットがマガジンポート２８それぞれと相互ロックして係合する、ひいては移送に適していない、中間垂直位置における揚重プラットフォーム３２を表わすことに留意すべきである。図示の如く、シャトル３４は、搬入経路Ｌの全長に亘って方向ＳＹに移動され、搬送位置に至る。当該搬送位置では、揚重プラットフォームは、動作高さに位置する供給ユニットに影響を与えることなく、供給ユニットを上昇又は下降させるように動作することに留意すべきである。供給ユニットは、様々な方法でローディング組立体に又はローディング組立体から移送される。例えば、ＡＩＶは、揚重プラットフォーム３２の垂直方向移動を必要としないで、１つ以上の供給ユニットが、ローディング組立体に移送される場合にマガジンポート２８それぞれと係合するようにマガジンに降下されるように、又は、１つ以上の供給ユニットが、取り外される場合にマガジンポート２８それぞれから持ち上げられるように構成されている。代替的には、ＡＩＶは、揚重プラットフォーム３２を最大限度まで上昇させた後に、供給ユニットを揚重プラットフォーム３２の頂部に搬送し、又は供給ユニットを揚重プラットフォーム３２の頂部から取り外すことができるので、これにより、供給ユニットとマガジンポート２８それぞれとが係合しなくなる。

図１６～図１８は、カートリッジを動作高さに至るまでローディングするための代替的な方法を概略的に表わす。図１６に表わすように、初期段階では、フィーダ１がマガジンポート２８それぞれに取り付けられており、カートリッジ２がフィーダ１に取り付けられている。図１７及び図１８に表わすように、その後に、揚重プラットフォーム３２が、フィーダ１及びカートリッジ２を同時に動作高さに移動させるために上昇させる。当該方法は、動作高さにおいてギャラリーの内部に位置する接続されたフィーダとカートリッジとが、同時にマガジンに向かって下方に移動され、図１６に表わす状態になる場合に特に利用される。

図１９及び図２０は、代替的な実施例を表わす。当該実施例では、シャトル２７は、シャトル２７の前面から上向きに延在している壁３８を備えており、これにより、凹所３９がシャトル２７の内部に形成される。凹所３９は、揚重プラットフォーム３２を具備する揚重機構を収容するように大きさとされる。壁３８は、マガジンポートに取り付けられた場合に、覆っている供給ユニットを支持するのに有効であるので、壁３８は、片持ち支持されている訳ではない。さもなければ、図２０に表わすように、ローディング組立体の動作は、上述の実施例と同一である。

図２１～図２５は、代替的なの実施例を概略的に表わす。図２１～２５は、図２を参照して上述した供給ユニットをローディングするためのローディング動作の段階それぞれを表わす。図２１は、一対の垂直に位置合わせされたマガジンピン４４（図２２参照）によって形成されたマガジンポートでマガジン４７に取り付けられているフィーダ１１を表わす。当該実施例では、揚重機構は、フィーダ１１をマガジンポートから係合解除させるように構成されているので、さらなる移動機構が、揚重プラットフォーム４２に設けられている。当該さらなる移動機構は、複数のプラットフォームローラ４１を介して揚重プラットフォーム４２に載置されている移動プラットフォームを含んでいる。移動プラットフォーム４０は、揚重プラットフォーム４２に取り付けられた係合アクチュエータ（図示しない）によって、ＳＹ方向に対して平行に駆動される。

図２２に表わすように、揚重プラットフォーム４２は、マジックハンド（lazy tongs）すなわちハサミ機構４３によって僅かに上昇され、フィーダ１１の底部に係合する。当該垂直位置では、移動プラットフォーム４０が左側に移動され、フィーダ１１がマガジンピン４４から係合解除される。

揚重プラットフォーム４２は、図２３に表わすように、ハサミ機構４３によってさらに上昇され、図２４に表わすように、フィーダ１１を動作高さに至るまで持ち上げる。

図２５に表わすように、その後に、移動プラットフォーム４０が、ギャラリーに配置されると共に供給ポートを形成する一対のギャラリーピン４５とフィーダ１１を係合させるように、右側に移動される。その後に、揚重プラットフォーム４２が、必要に応じて下降される。

カートリッジ１２は、実質的に同様の方法で接続され、供給ユニットは、当該手順を逆順で実施することによって接続解除される。

上述した実施例は例示にすぎず、本発明の技術的範囲内であれば、他の可能性や置換も当業者にとって明白である。例えば、上述の実施例では、選択された供給ユニットと係合するように搬送経路に対して平行に移動可能とされる単一の揚重機構が利用されるが、複数の供給ユニットが同時に供給ポートそれぞれにローディングされるように、それぞれ搬送経路に対して平行に移動可能とされる少なくとも１つのさらなる揚重機構が利用される場合がある。このような揚重機構は、（衝突しないように）独立又は半独立して動作可能とされ、例えば、一のこのような揚重機構が供給ユニットをローディングする一方、他方のこのような揚重機構が他の供給ポートから供給ユニットをアンローディングする。代替的には、マガジンは、マガジンポートそれぞれと係合された供給ユニットを持ち上げるために、マガジンポートごとに一の専用の揚重機構を備えている。この場合には、リフティング機構は、搬送経路に対して平行に移動可能である必要はないが、その代わりにマガジンに固定されている。

ギャラリー又はマガジンの内部の予備ポートは、材料又は予備のフィーダを確実に装着機に供給するために、いずれかのタイプの供給ユニットを一時的又は半永続的に保管するために利用される。

上述の実施例では、マガジンは、係合された供給ユニットを装備した状態でＳＹ方向に移動可能である。代替的な実施例では、マガジンはＳＹ方向に移動可能ではなく、その代わりに供給ユニットそれぞれをマガジンに対して相対的に且つＳＹ方向に対して平行に移動させるように動作可能とされるプッシュ機構が設けられている。このような実施例では、ＡＩＶが隣り合うポートの隣接するマガジンポートに取り付けられた供給ユニットと衝突するリスクが低減されるという利点がある。このような実施例については、図２を参照して説明した供給ユニットの配置が好ましいことに留意すべきである。

他の実施例では、複数のマガジンがサポートごとに設けられている。例えばギャラリーの様々な端部に供給ユニットを同時にローディングすることができるように、搬送経路に対して平行に独立又は半独立して移動可能とされる。このような概念の拡張として、例えばマガジンごとに１つ又は２つのマガジンポートのみを有するように、マガジンを小型化することができる。

揚重機構に揚重プラットフォームの垂直位置を決定するためのセンサー及び／又はアクチュエータを設けられており、供給ユニットと供給ポート又はマガジンポートを堅牢に係合させる係合操作を行い、供給ユニットのロックを有効又は無効にすることができる。

上述の供給ユニットはΩ状の形状を利用するが、他の形状であっても同様に可能である。

供給ユニットは、図示の幅に限定されない。例えば、フィーダの前方端部が、隣り合う供給ポート又はマガジンポートと係合するための２つのインターフェースを備えている場合に、約２倍の幅を有する供給ユニットを利用することができる。また、カートリッジが、隣り合う供給ポート又はマガジンポートと係合するための２つのインターフェースと、フィーダの遠位端部に配設された対応するカートリッジインターフェースとを備えている場合がある。同様に、利用時に３つ、４つ、又はそれ以上の供給ポート又はマガジンポートと係合するように構成されている、幅広の供給ユニットが利用される場合がある。

１，１１ フィーダ
２，１２ カートリッジ
３ メス型インターフェース
４ メス型インターフェース
５ カートリッジインターフェース
６ マシンインターフェース
７ 突起
８ 凹所
１３ ピン
２０ ローディング組立体
２１ 動作高さにおけるフィーダ
２２ サポート
２３ ギャラリー
２４ 供給ポート
２５ ベースプレート
２６ 遠位側
２７，４７ マガジン
２８ マガジンポート
２９ 供給インターフェース
３０ マガジンレール
３１ 揚重キャリッジ
３２，４２ 揚重プラットフォーム
３３ 揚重レール
３４ シャトル
３５ ローラ
３６ 係合形体
３７ ロッキングボルト
３８ 壁
３９ 凹所
４０ 移動プラットフォーム
４１ プラットフォームローラ
４３ ハサミ機構
４４ マガジンピン
４５ ギャラリーピン
Ｄ 係合方向
Ｔ 搬送経路
ＭＸ 搬送経路に対して平行なマガジンの移動
ＳＹ 搬送経路に対して垂直なシャトルの移動
ＦＺ 垂直方向における供給ユニットの移動
Ｌ 水平ローディング経路

Claims (27)

1. 装着機の動作高さに取り付けられた複数の供給ユニットからピックアップされた部品と共に、水平輸送経路に沿って移動するワークピースを装着するように、利用時に動作可能とされる装着機のためのローディング組立体において、
   利用時に供給ユニットそれぞれを受容し、一時的に保管するための複数のマガジンポートを具備するマガジンであって、前記マガジンポートが、垂直方向において前記動作高さから離隔して配置されており、前記マガジンが、利用時に前記水平輸送経路に対して平行に駆動可能とされる、前記マガジンと、
   供給ユニットと係合するように、且つ、前記マガジンの前記マガジンポートそれぞれと前記装着機の前記動作高さとの間に前記供給ユニットを移動させるように動作可能とされる揚重部材を具備する垂直作動機構と、
   を備えていることを特徴とするローディング組立体。
2. 前記マガジンが、シャトルに取り付けられており、
   前記シャトルが、前記水平輸送経路に対して垂直とされる方向に移動可能とされることを特徴とする請求項１に記載のローディング組立体。
3. 前記揚重部材が、前記水平輸送経路に対して平行に前記マガジンに対して相対的に移動可能とされることを特徴とする請求項１又は２に記載のローディング組立体。
4. 前記揚重部材が、前記マガジンに移動可能に取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載のローディング組立体。
5. 前記揚重部材が、前記シャトルに移動可能に取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載のローディング組立体。
6. 前記垂直作動機構が、少なくとも１つのさらなる揚重部材を備えており、
   少なくとも１つの前記さらなる揚重部材が、前記水平輸送経路に対して平行に前記マガジンに対して相対的に移動可能とされることを特徴とする請求項１に記載のローディング組立体。
7. 前記垂直作動機構が、マガジンに配設された複数の揚重部材を備えており、
   前記揚重部材それぞれが、前記マガジンポートそれぞれと位置合わせされており、前記マガジンポートそれぞれに受容された供給ユニットと係合するように、且つ、前記供給ユニットを移動させるように動作可能とされることを特徴とする請求項１又は２に記載のローディング組立体。
8. 前記ローディング組立体が、水平アクチュエータを備えており、
   前記水平アクチュエータが、フィーダローディング位置とカートリッジローディング位置との間において、前記水平輸送経路に対して垂直とされる水平ローディング経路に沿って、前記マガジンに受容された供給ユニットを移動させるように動作可能とされ、
   前記フィーダローディング位置では、前記供給ユニットが、前記垂直作動機構によって、前記装着機と直接係合するように前記動作高さに至るまで移動可能とされ、
   前記カートリッジローディング位置が、水平方向において前記フィーダローディング位置から離隔している位置とされ、前記カートリッジローディング位置では、前記供給ユニットが、前記垂直作動機構によって、前記動作高さに配置された供給ユニットと直接係合するように前記動作高さに至るまで移動可能とされることを特徴とする請求項１に記載のローディング組立体。
9. 前記水平アクチュエータが、前記フィーダローディング位置及び前記カートリッジローディング位置の両方から水平方向に離隔している搬送位置に至るまで前記マガジンに受容された供給ユニットを移動させるように動作可能とされ、
   前記搬送位置では、前記供給ユニットが、前記ローディング組立体から取り外し可能とされることを特徴とする請求項８に記載のローディング組立体。
10. 前記水平アクチュエータが、前記マガジンを前記水平ローディング経路に沿って移動させるように動作可能とされることを特徴とする請求項８又は９に記載のローディング組立体。
11. 前記水平アクチュエータが、前記供給ユニットと前記供給ユニットの前記マガジンポートそれぞれとの距離を変化させるために、供給ユニットと係合するように、且つ、水平ローディング経路に沿って前記供給ユニットを移動させるように動作可能とされることを特徴とする請求項８又は９に記載のローディング組立体。
12. 前記ローディング組立体が、利用時に前記装着機から遠位の側に、前記供給ユニットを通過させるための開口部を備えていることを特徴とする請求項１に記載のローディング組立体。
13. 前記マガジンポートそれぞれが、利用時に前記供給ユニットそれぞれの相手側セクションと相互ロックして係合するための形状を有するセクションを備えており、
    前記マガジンポートそれぞれの前記セクションが、前記セクションに受容された前記供給ユニットが前記マガジンポートに対して垂直に滑動するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のローディング組立体。
14. 装着機であって、前記装着機の動作高さに取り付けられている複数の供給ユニットからピックアップされた部品と共に、水平輸送経路に沿って移動するワークピースを装着するように、利用時に動作可能とされる前記装着機において、
    前記装着機が、請求項１に記載のローディング組立体を備えていることを特徴とする装着機。
15. 前記装着機が、利用時に前記供給ユニットそれぞれと係合するように前記動作高さに配置されている複数の供給ポートを備えていることを特徴とする請求項１４に記載の装着機。
16. 前記供給ポートそれぞれが、利用時に前記供給ユニットそれぞれの相手側セクションと相互ロックして係合するための形状を有するセクションを備えていることを特徴とする請求項１５に記載の装着機。
17. 前記供給ポートそれぞれの前記セクションが、前記セクションに受容された供給ユニットが前記供給ポートに対して垂直に滑動するように形成されていることを特徴とする請求項１６に記載の装着機。
18. 前記装着機が、供給ユニットを備えており、
    前記供給ユニットが、部品ベルトから前記装着機の装着ヘッドに部品を供給するためのフィーダを備えていることを特徴とする請求項１４に記載の装着機。
19. 前記装着機が、供給ユニットを備えており、
    前記供給ユニットが、部品ベルトを収容するためのカートリッジを備えていることを特徴とする請求項１４に記載の装着機。
20. ２０． 請求項１８及び１９のいずれかに記載の装着機であって、供給ユニットは、利用時にシャトルポートの相手側セクションと連動係合するためのプロファイル部を備え、供給ユニットのプロファイル部は、シャトルポートに受け入れられたときに供給ユニットがシャトルポートに対して垂直方向にスライドすることを可能にするように形成されていることを特徴とする装着機。
21. 部品供給キットであって、
    部品ベルトを収容するためのカートリッジと、
    前記部品ベルトから装着機に至るまで部品を供給するためのフィーダと、
    を備えている前記部品供給キットにおいて、
    前記フィーダと前記カートリッジとがそれぞれ、前記装着機のローディング組立体に設けられている共通のマガジンポートにモジュール式で係合することができるインターフェースを備えていることを特徴とする部品供給キット。
22. 前記フィーダが、前記カートリッジの前記インターフェースとモジュール式で係合するように構成されているカートリッジインターフェースを備えていることを特徴とする請求項２１に記載の部品供給キット。
23. 水平輸送経路に沿って移動するワークピースを装着するように、部品と共に装着機をローディングするための方法であって、前記部品が、前記装着機の動作高さで供給ポートそれぞれに取付可能とされる複数のフィーダのうち一のフィーダからピックアップされる、前記方法において、
    ｉ）第１のフィーダを前記装着機のローディング組立体にローディングするステップであって、前記第１のフィーダが、マガジンの複数のマガジンポートのうち一のマガジンポートに受容され、前記マガジンポートが、前記装着機の動作高さから垂直方向に離隔している、前記ステップと、
    ｉｉ）前記第１のフィーダが前記水平輸送経路に沿って空の第１の供給ポートと位置合わせされるように、前記水平輸送経路に対して平行に前記マガジンを移動させるステップと、
    ｉｉｉ）空の前記第１の供給ポートと係合するように前記第１のフィーダを揚重するステップと、
    を備えていることを特徴とする方法。
24. 前記方法が、
    ｉｖ）部品ベルトを収容しているカートリッジを前記装着機の前記ローディング組立体にローディングするステップであって、前記カートリッジが、前記マガジンの複数の前記マガジンポートのうち第２のマガジンポートに受容される、前記ステップと、
    ｖ）前記カートリッジが、前記水平輸送経路に沿って前記第１の供給ポートの第１のフィーダと位置合わせされるように、シャトルを前記水平輸送経路に対して平行に移動させるステップと、
    ｖｉ）前記第１のフィーダと係合するように前記カートリッジを揚重するステップと、
    を備えていることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
25. 前記ステップｖ）が、前記カートリッジのインターフェースが前記第１のフィーダそれぞれのインターフェースと位置合わせされるまで、前記水平輸送経路に対して垂直とされる水平ローディング経路に沿って前記カートリッジを移動させるステップを備えていることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
26. 前記方法が、前記第１のフィーダが前記マガジンポートに受容されている際に前記ローディング組立体が第１のフィーダと係合するように、部品ベルトを収容しているカートリッジを前記ローディング組立体にローディングするステップを備えており、
    前記ステップｉｉ）において、前記マガジンが、前記カートリッジと前記第１のフィーダとが前記水平輸送経路に沿って空の前記第１の供給ポートと位置合わせされるように、前記水平輸送経路に対して平行に移動され、
    前記ステップｉｉｉ）において、前記カートリッジが、前記第１のフィーダと共に揚重されることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
27. 前記方法が、第１の供給ポートを空にする初期ステップを備えており、
    前記第１の供給ポートが、
    空のマガジンポートが前記水平輸送経路に沿って前記第１の供給ポートと位置合わせされるように、マガジンを移動させることによって、且つ、
    前記供給ポートを空にするために、前記第１の供給ポートとの係合を解除するように第２のフィーダを降下させることによって、
    第２のフィーダによって初期に占有されることを特徴とする請求項２３～２５のいずれか一項に記載の方法。

Images