JP2022069563A - 部品装着システム - Google Patents

Abstract

【課題】部品装着装置の非生産時間を短縮して、基板の生産効率を向上することができる部品装着システムを提供する。【解決手段】部品装着システムは、部品収容器を含む交換要素が配列方向に配列される部品供給部を有する部品装着装置と、部品供給部に装備される交換要素を交換する交換装置と、を具備し、前記交換装置は、配列方向に移動可能に設けられた配列方向移動部と、配列方向移動部に設けられて複数の交換要素を配列方向に並べた状態で収容できる内部空間を有するケースと、を備え、交換装置は、装備交換要素と準備交換要素とを交換する場合に、ケースの準備用内部空間に準備交換要素を収容するとともに準備交換要素を収容していない回収用内部空間を確保しておき、装備交換要素を部品供給部から回収用内部空間に回収した後、配列方向移動部を前記配列方向に移動させ、装備交換要素が装備されていた配列位置に準備交換要素を装備する。【選択図】図１

Description

本明細書は、部品装着装置に着脱可能に装備される交換要素を自動で交換する交換装置に関する。

プリント配線が施された基板に対基板作業を実施して、回路基板を量産する技術が普及している。対基板作業を実施する対基板作業装置には、部品の装着作業を実施する部品装着装置などがある。部品装着装置が備える部品供給装置の代表例として、キャリアテープを用いて部品を供給するテープフィーダがある。近年、部品供給の手間を省力化するために、テープフィーダを自動で交換し、あるいはキャリアテープを巻回したテープリールを自動で交換する技術が開発されている。この種の交換装置に関する技術例が、特許文献１、２に開示されている。

特許文献１には、複数のカセット式フィーダを並べてセットする吸着作業エリアと、使用前および使用済みカセット式フィーダを収納するフィーダストックエリアと、吸着作業エリアとフィーダストックエリアの間でカセット式フィーダを入れ替える入替ロボットと、を備える部品装着装置のカセット式フィーダ入替システムが開示されている。これによれば、カセット式フィーダの交換作業を自動化でき、さらには、エリア間のカセット式フィーダの入れ替えをスムーズに行える、とされている。

また、特許文献２には、部品供給ユニットを複数保管するユニット保管庫と、複数の部品装着装置に取り付けられている部品供給ユニットとユニット保管庫にユニット保管庫に保管されている部品供給ユニットを交換するユニット交換装置と、ユニット交換装置を制御する制御装置と、を備える部品装着ラインが開示されている。これによれば、いずれの部品装着装置で使用される部品供給ユニットであっても、補給や回収に伴う搬入出をユニット保管庫で行え、使い勝手が良好となる、とされている。

国際公開第２０１４／１１８９９５号 国際公開第２０１７／０３３２６８号

ところで、特許文献１および２の交換装置の技術例において、部品装着装置の交換要素（カセット式フィーダ、部品供給ユニット）の交換は、１つずつ行われる。例えば、特許文献１において、装着作業によって部品が消費され尽したカセット式フィーダが吸着作業エリアから回収され、フィーダストックエリアに移送および収納され、その後に、新しいカセット式フィーダがフィーダストックエリアから引き出され、吸着作業エリアに移送およびセットされる。交換作業の間、装着作業は中断され、基板を生産できない非生産時間が発生する。

また、生産する基板の種類を変更する段取り替え作業の多くの場合に、部品装着装置の複数の交換要素の交換が必要となり、非生産時間が長引きがちである。このような非生産時間を短縮して、基板の生産効率を高めることが強く要望されている。

本明細書では、部品装着装置の非生産時間を短縮して、基板の生産効率を向上できる交換装置を提供することを解決すべき課題とする。

本明細書は、部品を複数収容する部品収容器を少なくとも含む交換要素が配列方向に配列される部品供給部を有する部品装着装置の前記部品供給部に着脱可能に装備される前記交換要素を交換する交換装置であって、前記部品装着装置に対して前記配列方向に移動可能に設けられた配列方向移動部と、前記配列方向移動部に対して互いに独立して前記交換要素の着脱方向に移動可能に前記配列方向移動部に設けられ、前記配列方向に互いに隣接する複数の着脱方向移動部と、複数の前記着脱方向移動部の各々にいずれも同じ方向を向いて少なくとも一つ設けられ、前記交換要素を保持可能な保持部と、前記配列方向移動部を前記配列方向に移動させる配列方向駆動装置と、複数の前記着脱方向移動部を互いに独立して前記着脱方向に移動させる着脱方向駆動装置と、を備える交換装置を開示する。

また、本明細書は、部品を複数収容する部品収容器を少なくとも含む交換要素が所定ピッチで、または前記所定ピッチの整数倍のピッチで配列方向に配列される部品供給部を有する部品装着装置の前記部品供給部に着脱可能に装備される前記交換要素を交換する交換装置であって、前記部品装着装置に対して前記配列方向に移動可能に設けられた配列方向移動部と、前記配列方向移動部に対して前記交換要素の着脱方向に移動可能に前記配列方向移動部に設けられた着脱方向移動部と、前記所定ピッチで、または前記所定ピッチの整数倍のピッチで前記配列方向に互いに隣接しつついずれも同じ方向を向いて前記着脱方向移動部に設けられ、前記交換要素を保持可能な複数の保持部と、前記配列方向移動部を前記配列方向に移動させる配列方向駆動装置と、前記着脱方向移動部を前記着脱方向に移動させる着脱方向駆動装置と、を備える交換装置を開示する。

本明細書で開示する交換装置は、複数の保持部を備えるので、同時に複数の交換要素を取り扱うことができる。したがって、一つの保持部を備える従来構成と比較して、交換要素の交換に要する非生産時間が短縮され、部品装着装置の生産時間の比率が高められて、基板の生産効率が向上する。

実施形態の交換装置を適用する部品装着システムの構成例を示した斜視図である。 交換要素に相当するテープフィーダの側面図である。 テープフィーダのロック部付近の構成および着脱方向移動部の内部の構成を示す側面図である。 交換部の内部の構成を示す斜視図である。 二つの着脱方向移動部の保持面付近を並べて拡大した部分拡大斜視図である。 標準的なテープフィーダ、および大形のテープフィーダの保持方法を模式的に示す平面図である。 超大形のテープフィーダの保持方法を模式的に示す平面図である。 保持部および解除部が動作した保持状態を示す着脱方向移動部の側面図である。 交換部がテープフィーダを収容した状態を示す斜視図である。 交換動作の手順例において、回収動作を開始する直前の状態を模式的に示す交換部の平面図である。 回収動作が終了した状態を模式的に示す交換部の平面図である。 装備動作を開始する直前の状態を模式的に示す交換部の平面図である。 装備動作が終了した状態を模式的に示す交換部の平面図である。 実施形態の交換装置を簡略化した第１応用例の交換装置を概念的に示す図である。 実施形態の交換装置を簡略化した第２応用例の交換装置を概念的に示す図である。

１．実施形態の交換装置１を適用する部品装着システム９の構成
まず、実施形態の交換装置１の適用箇所となる部品装着システム９の構成例について説明する。図１は、実施形態の交換装置１を適用する部品装着システム９の構成例を示した斜視図である。図１に示されるように、部品装着システム９の前後左右を便宜的に定める。部品装着システム９は、複数の対基板作業装置が左右方向に列設されて構成される。すなわち、半田印刷装置９１、印刷検査装置９２、第１部品装着装置９３、第２部品装着装置９４、第３部品装着装置９５、図略の基板外観検査装置、および図略のリフロー装置が、左側から右側へと列設される。

それぞれの対基板作業装置は、基板に対する所定の作業、すなわち対基板作業を実施する。具体的に、半田印刷装置９１は、ペースト状の半田を定められたパターン形状で基板に印刷する。印刷検査装置９２は、基板の半田印刷状態を撮像して検査する。第１部品装着装置９３、第２部品装着装置９４、および第３部品装着装置９５は、部品供給部９Ａから部品を採取して、基板の半田の上に装着する。基板外観検査装置は、基板に装着された部品を撮像して外観状態を検査する。リフロー装置は、半田を加熱および冷却することによって部品の半田付けを確かなものとする。対基板作業は、上記した作業内容に限定されず、付随する諸作業等も含む。例えば、基板の搬入出作業や位置決め作業、基板や部品を撮像してそれらの位置や姿勢を把握する確認作業も、対基板作業に含まれる。

第１部品装着装置９３、第２部品装着装置９４、および第３部品装着装置９５は、互いに同一構造である。部品装着装置（９３、９４、９５）は、部品供給部９Ａ、予備フィーダ保管部９Ｂ、図１には見えない基板搬送装置、および部品移載装置を有する。

部品供給部９Ａは、機台９９の前側の概ね中間高さに配置される。部品供給部９Ａは、前後方向に延びかつ所定ピッチＰｓ（図５～７参照）で互いに平行に形成された複数のスロットを有する。部品供給部９Ａの各スロットには、それぞれテープフィーダ８が挿入されて装備される。つまり、複数のテープフィーダ８は、図１の左右方向に並んで配列される。

テープフィーダ８は、部品供給部９Ａに着脱可能に装備される部品供給装置であり、交換要素に相当する。また、図１の左右方向は、交換要素の配列方向（以降、単に配列方向と略記）となり、図１の前後方向は、交換要素の着脱方向（以降、単に着脱方向と略記）となる。テープフィーダ８は、第１部品装着装置９３、第２部品装着装置９４、および第３部品装着装置９５で互換使用される。

予備フィーダ保管部９Ｂは、機台９９の前側の部品供給部９Ａの下側に配置される。予備フィーダ保管部９Ｂも、前後方向に延びかつ所定ピッチＰｓで互いに平行に形成された複数のスロットを有する。予備フィーダ保管部９Ｂのスロットには、使用準備が整った予備のテープフィーダ８や、使い終わったテープフィーダ８が配列されて一時的に保管される。基板搬送装置は、基板の搬入、位置決め、および搬出を行う。部品移載装置は、吸着ノズルなどの部品装着具を用いて部品供給部９Ａから部品を採取し、基板に装着する。

また、部品装着システム９には、フィーダ保管装置９６、ライン管理装置９７、および実施形態の交換装置１が設けられている。フィーダ保管装置９６は、半田印刷装置９１の左側に隣接し、かつ、部品装着装置（９３、９４、９５）の部品供給部９Ａと同じ高さに配置される。フィーダ保管装置９６も、前後方向に延びかつ所定ピッチＰｓで互いに平行に形成された複数のスロットを有する。フィーダ保管装置９６のスロットにも、使用準備が整ったテープフィーダ８や、使い終わったテープフィーダ８が配列されて保管される。

ライン管理装置９７は、フィーダ保管装置９６の左側に隣接して配置される。ライン管理装置９７は、複数の対基板作業装置と通信接続される。ライン管理装置９７は、基板の種類ごとに異なる対基板作業の作業内容を記述したジョブデータを管理する。ライン管理装置９７は、生産計画に基づいて、複数の対基板作業装置にそれぞれのジョブデータを送出する。ライン管理装置９７は、さらに、複数の対基板作業装置の動作状況を監視する。

２．テープフィーダ８の構造
次に、テープフィーダ８の構造について説明する。図２は、交換要素に相当するテープフィーダ８の側面図である。テープフィーダ８は、側板を含んだ枠体８１に各種の部材が組み付けられて、幅方向に薄く構成される。テープフィーダ８は、枠体８１、リール収容枠８２、収容板８３、開閉板８４、テープ送給部８５、部品供給位置８６、フィーダ制御部８７、突条８８、上位置決めピン８９、下位置決めピン８Ａ、コネクタ８Ｂ、およびロック部８Ｃなどを有する。

リール収容枠８２は、枠体８１の概ね中央に大きな円形の内部空間を形成する複数の枠部材である。リール収容枠８２は、内部空間にテープリールＴＲを回転自在に収容する。リール収容枠８２の下部寄りに、収容板８３が取り付けられる。収容板８３と枠体８１の側板との離間距離は、テープリールＴＲの厚さよりわずかに大きく設定される。収容板８３は、テープリールＴＲの離脱を防止する。

リール収容枠８２の中間高さよりも上寄りに、開閉板８４が取り付けられる。開閉板８４と枠体８１の側板との離間距離も、テープリールＴＲの厚さよりわずかに大きく設定される。かつ、開閉板８４は、上部の前後二箇所８４１が枠体８１に支持されて上方に開放するようになっている。開閉板８４が開放することにより、テープリールＴＲの交換が可能となる。テープリールＴＲには、複数の部品を収納したキャリアテープが巻回されている。テープリールＴＲは、部品を複数収容する部品収容器に相当する。

テープ送給部８５は、枠体８１の前上部に配設される。テープ送給部８５は、テープリールＴＲからキャリアテープを引き出し、枠体８１の上面の前部に設けられた部品供給位置８６まで送給する。テープ送給部８５は、キャリアテープの送り穴に嵌合する歯をもつスプロケット、および、スプロケットを回転駆動するモータなどで構成される。

フィーダ制御部８７は、枠体８１の後下部に配設される。フィーダ制御部８７は、テープ送給部８５を制御し、また、ロック部８Ｃの状態を監視する。フィーダ制御部８７は、コネクタ８Ｂを経由して、部品装着装置（９３、９４、９５）の本体側の制御装置と通信接続される。

突条８８は、枠体８１の底面に設けられる。突条８８は、部品供給部９Ａ、予備フィーダ保管部９Ｂ、およびフィーダ保管装置９６のいずれのスロットにも挿入されるようになっている。突条８８は、さらに、後述する交換装置１の交換部３のケース３１のスロット３１４にも挿入されるようになっている。これにより、テープフィーダ８は、交換時に突条８８がスロット３１４に案内されて、交換装置１から部品供給部９Ａ等に乗り移ったり、逆方向に乗り移ったりする。

上位置決めピン８９および下位置決めピン８Ａは、枠体８１の前面の上部に、上下に離隔して設けられる。上位置決めピン８９および下位置決めピン８Ａは、部品供給部９Ａの位置決め孔に嵌入して、テープフィーダ８を位置決めする。コネクタ８Ｂは、上位置決めピン８９と下位置決めピン８Ａの間に配設される。コネクタ８Ｂは、テープフィーダ８への電源供給および通信接続を担う。テープフィーダ８が位置決めされるとき、コネクタ８Ｂは、部品供給部９Ａの受け側コネクタに自動的に嵌合する。

ロック部８Ｃは、枠体８１の後上部に配設される。図３は、テープフィーダ８のロック部８Ｃ付近の構成、および交換装置１の着脱方向移動部３２（後述）の内部の構成を示す側面図である。ロック部８Ｃは、ロックピン８Ｄ、ロックばね８Ｅ、ロック操作部材８Ｆ、およびロックセンサ８Ｌなどで構成される。ロックピン８Ｄは、筒状の部材であり、枠体８１によって上下動可能に保持される。ロックばね８Ｅは、コイル形状に形成され、ロックピン８Ｄの内部に配置される。ロックばね８Ｅは、その一端が枠体８１に結合され、その他端がロックピン８Ｄに結合される。

ロックばね８Ｅは、ロックピン８Ｄを上向きに付勢する。部品供給部９Ａに装備されたテープフィーダ８において、付勢により上昇したロックピン８Ｄは、枠体８１の上面から突出し、部品供給部９Ａのロック孔９Ｈに嵌入する。これにより、ロック部８Ｃはロック状態となり、テープフィーダ８の離脱やガタツキが防止される。

ロック操作部材８Ｆは、揺動支点８Ｇを有するＹ字形状の部材である。揺動支点８Ｇは、枠体８１によって揺動可能に支承される。揺動支点８Ｇから前方に伸びる作用アーム８Ｈは、ロックピン８Ｄの下端に係止される。揺動支点８Ｇから上方に伸びる解除アーム８Ｊは、後述する直接動作部材６１により前方に押動される。揺動支点８Ｇから後方に伸びる手動アーム８Ｋは、枠体８１の後面から突出している。手動アーム８Ｋは、作業者の操作により上方に押動される。

解除アーム８Ｊまたは手動アーム８Ｋが押動されることにより、ロック操作部材８Ｆは、揺動支点８Ｇを中心にして図３の時計回りに揺動する。このとき、作用アーム８Ｈは、ロックばね８Ｅに抗してロックピン８Ｄを下降させる。すると、ロックピン８Ｄは、ロック孔９Ｈから抜け出る。これにより、ロック部８Ｃは、ロック状態から解除状態に移行する（図８参照）。また、テープフィーダ８は、スロットからの引き出し操作が可能な状態となる。

ロックセンサ８Ｌは、ロック部８Ｃの状態、すなわち、ロック状態であるかそれとも解除状態であるかを検出する。ロックセンサ８Ｌは、出力ケーブル８Ｍを経由して、検出結果をフィーダ制御部８７に出力する。部品供給部９Ａに装備されたテープフィーダ８において、フィーダ制御部８７は、ロック部８Ｃが解除状態であるときに部品の供給動作を進めない。その理由は、テープフィーダ８が良好な装備姿勢でないと判断されることに因る。

また、図３に示されるように、ロック部８Ｃの後側に、保持板８Ｎが鉛直方向に設けられる。保持板８Ｎは、保持部５によって保持される部位である。保持板８Ｎは、中央に保持孔８Ｐを有する。保持孔８Ｐは、コネクタ８Ｂと同じ高さ（所定高さ）に位置する。後方から見て、保持孔８Ｐの延長線上に、ロック操作部材８Ｆの解除アーム８Ｊが位置する。

テープフィーダ８は、テープリールＴＲの複数種類の厚みに対応して、配列方向の幅寸法が異なる複数種類が用意されている。標準的なテープフィーダ８Ｘは、幅寸法が所定ピッチＰｓ以下であり、隣り合うスロットに並んで装備される。換言すると、標準的なテープフィーダ８Ｘは、所定ピッチＰｓで配列方向に配列される（図６参照）。

幅寸法が所定ピッチＰｓを超え２倍以下の大形のテープフィーダ８Ｙは、２条のスロットを占有して装備される。換言すると、大形のテープフィーダ８Ｙは、所定ピッチＰｓの２倍のピッチで配列方向に配列される（図６参照）。さらに、幅寸法が所定ピッチＰｓの２倍を超える超大形のテープフィーダ８Ｚは、３条以上のスロットを占有して装備される。換言すると、超大形のテープフィーダ８Ｚは、所定ピッチＰｓの３倍以上のピッチで配列方向に配列される（図７参照）。

３．実施形態の交換装置１の構成
実施形態の交換装置１の説明に移る。交換装置１は、テープフィーダ８を自動で交換する。詳細には、交換装置１は、部品装着装置（９３、９４、９５）の部品供給部９Ａと、予備フィーダ保管部９Ｂとの間でテープフィーダ８を交換する。また、交換装置１は、部品装着装置（９３、９４、９５）とフィーダ保管装置９６との間を移動し、テープフィーダ８を搬送して交換する。

図１に示されるように、交換装置１は、配列方向移動部２、配列方向駆動装置２０、交換部３、および交換部３の内部に設けられる諸構成要素で構成される。配列方向移動部２は、部品装着装置（９３、９４、９５）に対して配列方向に移動可能に設けられる。配列方向移動部２は、前側が開いた縦長の箱形状の部材である。配列方向駆動装置２０は、配列方向移動部２を配列方向に移動させる。配列方向駆動装置２０は、移動しない側に設けられる軌道部、移動する側に設けられて前記軌道部に移動可能に係合する係合部、および移動用の動力を発生する駆動源などで構成される。

軌道部に相当する中段レール２１および下段レール２２は、複数の対基板作業装置の機台９９の後面、およびフィーダ保管装置９６の後面にそれぞれ設けられる。中段レール２１および下段レール２２は、配列方向に延在する。中段レール２１の高さ位置は、部品供給部９Ａと予備フィーダ保管部９Ｂの中間に統一されている。下段レール２２の高さ位置は、予備フィーダ保管部９Ｂの下側に統一されている。これにより、複数の中段レール２１および複数の下段レール２２は、フィーダ保管装置９６から第３部品装着装置９５まで続いて互いに平行する２条の軌道部を形成する。

係合部に相当する中段走行部２３および下段走行部２４は、配列方向移動部２の前側の左右にそれぞれ配置される。中段走行部２３は、中段レール２１に走行可能に係合し、下段走行部２４は、下段レール２２に走行可能に係合する。中段走行部２３は、さらに走行用の動力を発生する駆動源を含んでいる。これにより、配列方向移動部２は、中段レール２１および下段レール２２に装架され、配列方向に走行して移動する。

さらに、配列方向移動部２は、中段走行部２３と下段走行部２４の間の高さ位置であって、テープフィーダ８の交換を阻害しない高さ位置に非接触受電部２５を備える。非接触受電部２５は、複数の対基板作業装置の対応する高さに設けられた非接触送電部から非接触で電力を受電する。

また、配列方向移動部２は、昇降駆動部２６および交換部３を箱形状の内部に有する。昇降駆動部２６は、部品供給部９Ａの高さから予備フィーダ保管部９Ｂの高さまで、交換部３を昇降駆動する。昇降駆動部２６として、ボールねじ送り機構を例示でき、これに限定されない。図４は、交換部３の内部の構成を示す斜視図である。図４において、ケース３１の手前側の側板などが省略されている。

交換部３は、ケース３１、二つの着脱方向移動部３２、および二つの着脱方向駆動装置４からなる。ケース３１は、隣接して配列された４個の標準的なテープフィーダ８Ｘを並べた状態で出し入れできる開口部３１１を前側に有する。ケース３１は、さらに、４個の標準的なテープフィーダ８Ｘを収容できる内部空間をもつ。また、ケース３１の底板３１３には、所定ピッチＰｓで互いに平行に形成された４個のスロット３１４が刻設されている。さらに、底板３１３の各スロット３１４の前側に、それぞれガイドローラ３１５が配設される。これにより、テープフィーダ８は、突条８８がスロット３１４に案内されつつ開口部３１１およびガイドローラ３１５を経由して出し入れされる。

二つの着脱方向移動部３２は、配列方向移動部２に対して互いに独立して着脱方向に移動可能に設けられる。二つの着脱方向移動部３２は、ケース３１内に設けられ、配列方向に分かれて配置される。着脱方向移動部３２は、前側の上部に保持面３３を有し、前側の下部に当接面３４を有する。着脱方向移動部３２は、保持面３３でテープフィーダ８の後面上部の保持板８Ｎを保持する。このとき、当接面３４は、テープフィーダ８の後面下部に当接する。なお、当接面３４にコネクタを設けて、テープフィーダ８のフィーダ制御部８７に接続することも可能である。

移動する着脱方向移動部３２へ給電するために、可撓性を有する電源ケーブル３５が着脱方向移動部３２の上側に架設される。電源ケーブル３５は、着脱方向移動部３２の上部の電源端子３６に接続される。

着脱方向駆動装置４は、二つの着脱方向移動部３２を互いに独立して着脱方向に移動させる。着脱方向駆動装置４は、着脱方向移動部３２ごとに設けられる。着脱方向駆動装置４は、上レール４１、下レール４２、駆動モータ４３、固定プーリ４４、駆動ベルト４５などで構成される。図３には、紙面奥側の着脱方向移動部３２を駆動する着脱方向駆動装置４が示されている。

上レール４１および下レール４２は、ケース３１の側板３１２に設けられる。上レール４１および下レール４２は、上下に離隔しつつ平行し、着脱方向に延在する。駆動モータ４３は、ケース３１内の後部に配置される。駆動モータ４３から紙面奥側に突き出た出力軸に、減速機構が付設される。固定プーリ４４は、側板３１２の前部に配置される。環状の駆動ベルト４５は、減速機構の出力部と固定プーリ４４の間に水平に架け渡され、輪転可能となっている。

着脱方向移動部３２は、上レール４１および下レール４２に装架される。着脱方向移動部３２は、駆動ベルト４５の輪転により駆動され、交換部３の内部空間を着脱方向に移動する。着脱方向駆動装置４は、保持面３３に保持されたテープフィーダ８および着脱方向移動部３２を一緒に移動させる。当然ながら、着脱方向駆動装置４は、着脱方向移動部３２だけを移動させることもできる。

紙面手前側の着脱方向移動部３２を駆動する着脱方向駆動装置４に関して、構成自体は上述と同様であるが、部材の配置位置は相違する。すなわち、駆動モータ４７は、駆動モータ４３よりも高い位置に逆向きに設けられる。また、図９に示されるように、紙面手前側の図略の側板に設けられる固定プーリ４８および駆動ベルト４９も、対応する高い位置に配置される。このように二つの着脱方向駆動装置４を異なる高さに逆向きに配置することにより、交換部３および配列方向移動部２の薄型化が実現される。

着脱方向移動部３２の内部構成について、さらに説明を続ける。二つの着脱方向移動部３２の各々には、保持部５、解除部６、共通駆動部７、および制御部７９の組み合わせが２組設けられる。この２組は、同一構成であり、配列方向に並んで配置され、互いに独立して動作する。以降では、１組の構成について詳細に説明する。保持部５、解除部６、共通駆動部７、および制御部７９は、着脱方向移動部３２の一部であって鉛直方向に延在する本体部３７に取り付けられる。

共通駆動部７は、保持部５および解除部６を動作させる。図３に示されるように、共通駆動部７は、ステッピングモータ７１、第１ギヤ７３、第２ギヤ７６、および揺動部材７７で構成される。ステッピングモータ７１は、本体部３７の下部寄りに固定される。ステッピングモータ７１は、制御部７９からの指令にしたがい、正回転および逆回転が切り替わるとともに、指令された回転量だけ回転する。ステッピングモータ７１の出力軸には、少歯数の出力歯車７２が設けられる。

第１ギヤ７３は、ステッピングモータ７１よりも上側に配置され、本体部３７に回転可能に支承される。第１ギヤ７３は、相対的に多歯数の大歯車７４、および相対的に少歯数の小歯車７５が、一体的に同軸に重ねられて構成される。図４において、小歯車７５は、大歯車７４の裏側に位置して見えない。大歯車７４は、出力歯車７２と噛合する。

第２ギヤ７６は、第１ギヤ７３よりも上側に配置され、本体部３７に回転可能に支承される。第２ギヤ７６は、小歯車７５よりも多数の歯を有して、小歯車７５と噛合する。第２ギヤ７６の上部寄りに、揺動部材７７が設けられる。揺動部材７７は、第２ギヤ７６の外周よりも外側の位置に揺動ピン７８を有する。出力歯車７２、第１ギヤ７３、および第２ギヤ７６は、減速機構を構成する。これにより、ステッピングモータ７１の正回転および逆回転は、揺動ピン７８の着脱方向の揺動に変換される。

解除部６は、部品供給部９Ａに装備されたテープフィーダ８の離脱を防止するロック部８Ｃを解除可能である。解除部６は、直接動作部材６１および手動レバー６７などで構成される。直接動作部材６１は、着脱方向に長い棒状の部材である。直接動作部材６１は、長さ方向の概ね中間位置に、上下方向に長い長孔６２をもつ。この長孔６２に、揺動ピン７８が遊嵌している。したがって、揺動ピン７８の円弧を描く揺動は、直接動作部材６１の着脱方向の直動に変換される。また、直接動作部材６１は、ロック部８Ｃを解除する解除操作部６３を前側の先端にもつ。

さらに、直接動作部材６１は、長孔６２を挟んだ前後に、中間駆動ピン６４をもつ。２本の中間駆動ピン６４は、後述するスライドプレート５１の長孔５３に遊嵌する。これにより、直接動作部材６１の水平状態が維持される。さらに、直接動作部材６１は、前側の中間駆動ピン６４と解除操作部６３の間の上下の側面に、それぞれ間接駆動突起６５をもつ。上下一対の間接駆動突起６５は、後述する保持部５のチャック５５を駆動する。

手動レバー６７は、直接動作部材６１の後端から上方に立設される。手動レバー６７は、作業者によって着脱方向に操作され、共通駆動部７が不調のときなどに直接動作部材６１の手動動作を可能にする。手動レバー６７の下側に位置マーカ６８が設けられる。位置マーカ６８は、直接動作部材６１と一体的に動作して、直接動作部材６１の位置を示す。本体部３７には、位置マーカ６８を検出する基準位置センサ６Ａおよび保持位置センサ６Ｂが設けられる。

図３には、保持部５および解除部６が動作していない初期状態が示されている。基準位置センサ６Ａは、初期状態に対応する直接動作部材６１の後端位置において、位置マーカ６８を検出する。保持位置センサ６Ｂは、保持部５および解除部６が動作したときの保持状態に対応する直接動作部材６１の前端位置において、位置マーカ６８を検出する（図５参照）。基準位置センサ６Ａおよび保持位置センサ６Ｂは、検出結果を制御部７９に出力する。

保持部５は、交換対象となるテープフィーダ８を保持可能である。二つの保持部５は、保持面３３を共有している。保持部５の各々は、スライドプレート５１および上下一対のチャック５５などで構成される。スライドプレート５１は、概ね矩形板状の部材であり、台形状の切欠孔が設けられている。スライドプレート５１は、図略の付勢スプリングにより前側に付勢されている。スライドプレート５１の切欠孔の中で、揺動部材７７が揺動する。スライドプレート５１には、着脱方向に長い長孔形状のスライド孔５２が４個穿設されている。スライド孔５２の各々は、本体部３７に立設された支持ピン３８が遊嵌される。また、スライドプレート５１には、着脱方向に長い長孔５３が２個穿設されている。長孔５３の各々は、中間駆動ピン６４が遊嵌される。

スライド孔５２の着脱方向の遊び寸法と比較して、長孔５３の着脱方向の遊び寸法のほうが大きい。そして、スライド孔５２の着脱方向の遊び寸法と長孔５３の着脱方向の遊び寸法を加算すると、直接動作部材６１が着脱方向に動作する所定の動作ストローク長に一致する。図３に示される初期状態において、中間駆動ピン６４が長孔５３の後縁に接しており、前側に付勢されたスライドプレート５１の前進を阻んでいる。このとき、スライドプレート５１は、支持ピン３８がスライド孔５２の前縁に接した後退位置にある。

スライドプレート５１の前寄りの二箇所であって、直接動作部材６１に対して上下対称となる二箇所に、チャック支承座５４が設けられる。チャック支承座５４には、上下一対のチャック５５が揺動可能に支承される。上下一対のチャック５５は、後側が概ね平行する平行部となり、平行部の前側が相互に近付く接近部となり、接近部の前側が屈曲しながら相互に離れる屈曲部となっている。チャック５５は、平行部と接近部の境目あたりが支承される。

上下一対のチャック５５の向かい合う面に、直接動作部材６１の間接駆動突起６５がそれぞれ摺動する。図３において、間接駆動突起６５は、チャック５５の平行部の後尾に摺接している。このとき、上下一対のチャック５５は、接近部が直接動作部材６１に接する閉じた状態にある。そして、上下一対のチャック５５の屈曲部は、直接動作部材６１の解除操作部６３を挟みつつ、テープフィーダ８の保持孔８Ｐよりも小さく閉じている。

制御部７９は、本体部３７の下側に配置される。制御部７９は、基準位置センサ６Ａおよび保持位置センサ６Ｂの検出結果に基づいて、ステッピングモータ７１の回転方向および回転量を制御する。ステッピングモータ７１の回転量は制御可能であるので、基準位置センサ６Ａおよび保持位置センサ６Ｂは必須でない。しかしながら、交換装置１の電源が停止された場合や、手動レバー６７による操作が有った場合に、直接動作部材６１の位置が不明になるおそれがある。したがって、基準位置センサ６Ａおよび保持位置センサ６Ｂの少なくとも一方を設けることが好ましい。

次に、図５は、二つの着脱方向移動部３２の保持面３３付近を並べて拡大した部分拡大斜視図である。図５は、保持部５および解除部６が動作した保持状態を示している。後で詳述するように、保持部５の上下一対のチャック５５は、保持面３３から突出して開動作することにより、テープフィーダ８を保持する。また、解除部６の直接動作部材６１の先端の解除操作部６３は、保持面３３から突出して、テープフィーダ８のロック部８Ｃを解除操作する。

図示されるように、二つの着脱方向移動部３２は、所定ピッチＰｓの３倍のピッチで配列方向に隣接して設けられる。なお、二つの着脱方向移動部３２は、所定ピッチＰｓの２倍のピッチや、４倍以上の整数倍のピッチで隣接して設けられてもよい。また、各々の着脱方向移動部３２において、二つの保持部５は、所定ピッチＰｓで配列方向に隣接して設けられる。なお、二つの保持部５は、所定ピッチＰｓの２倍以上の整数倍のピッチで隣接して設けられてもよい。

４．実施形態の交換装置１の保持動作
ここで、実施形態の交換装置１の動作のうち、幅寸法が異なる複数種類のテープフィーダ（８Ｘ、８Ｙ、８Ｚ）の保持方法の相違について説明する。図６は、標準的なテープフィーダ８Ｘ、および大形のテープフィーダ８Ｙの保持方法を模式的に示す平面図である。図６の紙面上側の着脱方向移動部３２に示されるように、各々の保持部５は、それぞれ標準的なテープフィーダ８Ｘを保持する。

また、図６の紙面下側に示されるように、大形のテープフィーダ８Ｙは、配列方向において二つの保持部（５Ｙ、５）に対向する。それゆえ、一つの保持部５Ｙは、大形のテープフィーダ８Ｙを保持し、他の保持部５は、保持面３３から突出しない初期状態を維持する。これによれば、大形のテープフィーダ８Ｙを保持するときに、他の保持部５が邪魔にならない。

次に、図７は、超大形のテープフィーダ８Ｚの保持方法を模式的に示す平面図である。図示されるように、超大形のテープフィーダ８Ｚは、配列方向において二つの着脱方向移動部（３２Ｚ、３２）に対向する。それゆえ、紙面上側の一つの着脱方向移動部３２Ｚの一つの保持部５Ｚは、超大形のテープフィーダ８Ｚを保持し、他の保持部５は、保持面３３から突出しない初期状態を維持する。また、紙面下側の別の着脱方向移動部３２は、二つの保持部５が初期状態に維持される。かつ、別の着脱方向移動部３２は、着脱方向駆動装置４によって一つの着脱方向移動部３２Ｚよりも着脱方向の後側に維持される。通常、別の着脱方向移動部３２は、着脱方向の後端位置に留まる。これによれば、超大形のテープフィーダ８Ｚを保持するときに、他の保持部５や別の着脱方向移動部３２が邪魔にならない。上述したように、保持部５は、テープフィーダ（８Ｘ、８Ｙ、８Ｚ）の大きさを問わず保持することができる。

次に、実施形態の交換装置１がテープフィーダ８を保持する保持動作について詳細に説明する。保持対象となるテープフィーダ８は、フィーダ保管装置９６、部品供給部９Ａ、および予備フィーダ保管部９Ｂのどこに有っても、以降の説明は共通である。まず、配列方向駆動装置２０は、配列方向移動部２を保持対象となるテープフィーダ８の正面まで移動させる。次に、昇降駆動部２６は、交換部３の高さをテープフィーダ８に合わせる。次に、着脱方向駆動装置４は、テープフィーダ８に正対する着脱方向移動部３２を着脱方向に前進させる。着脱方向移動部３２は、保持面３３がテープフィーダ８の保持板８Ｎに当接するまで前進する。この時点で、図３に示される状態となる。

図３に示されるように、保持部５および解除部６は、動作しない初期状態では保持面３３から突出していない。このため、配列方向移動部２が配列方向にわずかに移動して着脱方向移動部３２の位置を微調整する場合が生じても、テープフィーダ８を損傷するおそれがない。仮に、直接動作部材６１やチャック５５が保持面３３から突出した状態であると、配列方向移動部２が移動する前に着脱方向移動部３２を一旦後退させる必要が生じるため、動作が煩雑かつ非効率になる。

次に、制御部７９は、ステッピングモータ７１を始動する。これにより、第２ギヤ７６および揺動部材７７は図３の時計回りに回転し始め、直接動作部材６１は着脱方向への前進を開始する。直接動作部材６１の中間駆動ピン６４の前進に伴い、スライドプレート５１も付勢されて前進を開始する。以降、スライドプレート５１は、支持ピン３８がスライド孔５２の後縁に接する前進位置まで前進する。これにより、直接動作部材６１および閉状態のチャック５５が共に保持面３３から突出して、保持孔８Ｐに入りこむ。

スライドプレート５１が前進位置で停止した後に直接動作部材６１がさらに前進すると、間接駆動突起６５がチャック５５の接近部にさしかかる。以降、間接駆動突起６５は、上下一対のチャック５５の接近部を押し拡げてチャック５５を開動作させる。すると、図８に示されるように、上下一対のチャック５５は、屈曲部が開いた状態となって、保持板８Ｎの内面を把持する。図８は、保持部５および解除部６が動作した保持状態を示す着脱方向移動部３２の側面図である。着脱方向移動部３２は、保持部５の上下一対のチャック５５を用いてテープフィーダ８を保持している。なお、保持状態においてチャック５５と保持板８Ｎの間に多少のガタが有ってもよい。

直接動作部材６１が所定の動作ストローク長の前進を終えるとき、解除操作部６３は、解除アーム８Ｊを前方へ押動する。これにより、ロック部８Ｃは、解除状態に移行する。次に、着脱方向駆動装置４は、テープフィーダ８を保持した着脱方向移動部３２を後退させる。このとき、テープフィーダ８は、底面の突条８８が底板３１３のスロット３１４に案内されつつスライド移動して、交換部３の内部空間に収容される。図９は、交換部３がテープフィーダ８を収容した状態を示す斜視図である。図９において、交換部３を構成するケース３１が省略されている。なお、別形態として、交換部３は、底板３１３のスロット３１４を備えず、保持部５だけでテープフィーダ８を支持してもよい。

テープフィーダ８を収容する際に、着脱方向移動部３２は、テープフィーダ８を着脱方向に水平に引き出す。このときの引き出し力は、チャック５５からテープフィーダ８に作用する。そして、チャック５５はコネクタ８Ｂと同じ高さにあるので、コネクタ８Ｂは真っ直ぐに引き抜かれる。したがって、コネクタ８Ｂの破損のおそれが軽減される。同様に、上位置決めピン８９および下位置決めピン８Ａも、斜め方向の引き出し力が殆ど作用しないので、破損のおそれが軽減される。加えて、必要な引き出し力も小さくて済む。

この後、交換部３は、フィーダ保管装置９６、部品供給部９Ａ、および予備フィーダ保管部９Ｂのいずれかの正面まで駆動される。そして、交換部３は、収容したテープフィーダ８を、いずれかのスロットに保管し、または装備することができる。テープフィーダ８の保管動作および装備動作は、上述した保持動作の概ね逆順で実施される。

５．実施形態の交換装置１の交換動作の手順例
次に、実施形態の交換装置１が部品供給部９Ａのテープフィーダ８を交換するときの交換動作の手順例について説明する。以降では、部品供給部９Ａに隣接して装備されている標準的な第１テープフィーダ８Ｘ１および第３テープフィーダ８Ｘ３を、準備された第２テープフィーダ８Ｘ２および第４テープフィーダ８Ｘ４に交換するときの手順例を説明する。

図１０は、交換動作の手順例において、回収動作を開始する直前の状態を模式的に示す交換部３の平面図である。図１１は、回収動作が終了した状態を模式的に示す交換部３の平面図である。図１２は、装備動作を開始する直前の状態を模式的に示す交換部３の平面図である。図１３は、装備動作が終了した状態を模式的に示す交換部３の平面図である。図１０～１３において、第２テープフィーダ８Ｘ２および第４テープフィーダ８Ｘ４は、便宜的にハッチングが付されて示される。

交換装置１は、まず、一つの着脱方向移動部３２（図１０の紙面の上側）の二つの保持部５がテープフィーダ８を保持しない状態とする。交換装置１は、次に、別の着脱方向移動部３２（図１０の紙面の下側）の二つの保持部５が第２テープフィーダ８Ｘ２および第４テープフィーダ８Ｘ４を保持して交換部３内に収容した状態とする。その次に、配列方向駆動装置２０および昇降駆動部２６が動作して、交換部３の一つの着脱方向移動部３２を部品供給部９Ａの第１テープフィーダ８Ｘ１および第３テープフィーダ８Ｘ３に正対させる。

次に、一つの着脱方向移動部３２は、着脱方向駆動装置４に駆動されて前進する（図１０の矢印Ｍ１参照）。次に、一つの着脱方向移動部３２において、共通駆動部７が動作し、二つの保持部５が第１テープフィーダ８Ｘ１および第３テープフィーダ８Ｘ３を保持して、図１０に示される状態となる。次に、一つの着脱方向移動部３２は、着脱方向駆動装置４に駆動されて後退する（図１１の矢印Ｍ２参照）。これにより、図１１に示されるように、第１テープフィーダ８Ｘ１および第３テープフィーダ８Ｘ３は、回収されて交換部３内に収容される。

次に、配列方向移動部２は、所定ピッチＰｓの３倍分だけ配列方向に移動する（図１２の矢印Ｍ３参照）。すると、図１２に示されるように、別の着脱方向移動部３２は、空になったスロットに正対する。次に、別の着脱方向移動部３２は、着脱方向駆動装置４に駆動されて前進し（図１３の矢印Ｍ４参照）、図１３に示される状態となる。次に、別の着脱方向移動部３２の保持部５は、共通駆動部７の逆方向の動作にしたがって、保持を解除する。また、解除部６は、ロック部８Ｃをロック状態とする。これにより、第２テープフィーダ８Ｘ２および第４テープフィーダ８Ｘ４は、部品供給部９Ａに装備される。この後、別の着脱方向移動部３２は、着脱方向駆動装置４に駆動されて後退し、交換動作が終了する。

なお、一つの着脱方向移動部３２のどちらかの保持部５で第１テープフィーダ８Ｘ１を回収し、別の着脱方向移動部３２のどちらかの保持部５で第２テープフィーダ８Ｘ２を装備する交換動作も可能である。さらには、合計で四つの保持部５を用いて、４個のテープフィーダ８Ｘを一緒に回収し、続いて４個のテープフィーダ８Ｘを一緒に装備することもできる。交換装置１は、その他にも様々な交換動作の方法を行える。

実施形態の交換装置１は、複数の保持部５を備えるので、同時に複数のテープフィーダ（８、８Ｘ、８Ｙ）を取り扱うことができる。これによれば、装着作業の途中で部品切れになったときの部品補給作業や、生産する基板の種類を切り替えるときの段取り替え作業などの際に、交換装置１は交換作業を効率的に行える。したがって、一つの保持部５を備える従来構成と比較して、テープフィーダ（８、８Ｘ、８Ｙ）の交換に要する非生産時間が短縮され、部品装着装置（９３、９４、９５）の生産時間の比率が高められて、基板の生産効率が向上する。

６．実施形態の応用および変形
なお、交換装置１は、三つ以上の着脱方向移動部３２を備えてもよい。また、着脱方向移動部３２に保持部５を三つ以上設けてもよい。さらに、保持部５の数や配置ピッチが着脱方向移動部３２によって異なっていてもよい。また、保持部５の配列ピッチがテープフィーダ８の配列ピッチＰｓの整数倍でなくてもよい。実施形態の交換装置１は、保持部５を四つ備えるが、図１４や図１５に示されるように、保持部５を二つに減らして簡略化することも可能である。図１４は、実施形態の交換装置１を簡略化した第１応用例の交換装置１１を概念的に示す図である。第１応用例の交換装置１１では、二つの着脱方向移動部３２の各々に、保持部５が一つずつ設けられている。

第１応用例の交換装置１１は、部品供給部９Ａに装備されている第１テープフィーダ８Ｘ１を、準備された第２テープフィーダに交換する場合に、一つの着脱方向移動部３２が第１テープフィーダ８Ｘ１を回収し、別の着脱方向移動部３２が第２テープフィーダ８Ｘ２を装備する。また、交換装置１１は、２個のテープフィーダ８Ｘを一緒に回収したり、２個のテープフィーダ８Ｘを一緒に装備したりできる。さらに、大形のテープフィーダ８Ｙを交換する場合に、交換装置１１の一つの着脱方向移動部３２の保持部５が大形のテープフィーダ８Ｙを保持し、他の着脱方向移動部３２は、着脱方向駆動装置４によって一つの着脱方向移動部３２よりも着脱方向の後側に維持される。

また、図１５は、実施形態の交換装置１を簡略化した第２応用例の交換装置１２を概念的に示す図である。第２応用例の交換装置１２では、一つの着脱方向移動部３２に、二つの保持部５が設けられている。第２応用例の交換装置１２は、一つの保持部５で第１テープフィーダ８Ｘ１を回収し、別の保持部５で第２テープフィーダ８Ｘ２を装備する交換動作の他に、２個のテープフィーダ８Ｘを一緒に回収したり、２個のテープフィーダ８Ｘを一緒に装備したりできる。さらに、大形のテープフィーダ８Ｙを交換する場合に、交換装置１２の一つの保持部５が大形のテープフィーダ８Ｙを保持し、他の保持部５が初期状態を維持する。

さらに、保持部５においてテープフィーダ８を把持するチャック５５に代え、テープフィーダ８を引っかけて引き出すフックや、テープフィーダ８を磁力で吸着する電磁石などを用いてもよい。また、昇降駆動部２６を備えない交換装置として、部品供給部９Ａとフィーダ保管装置９６との間のみでテープフィーダ８を交換してもよい。さらには、テープリールＴＲを後側に取り出せるようにテープフィーダ８を構成して、交換装置（１、１１、１２）が交換要素としてテープリールＴＲだけを交換するようにしてもよい。本実施形態は、その他にも様々な応用や変形が可能である。

１、１１、１２：交換装置 ２：配列方向移動部 ２０：配列方向駆動装置 ２６：昇降駆動部 ３：交換部 ３２、３２Ｙ、３２Ｚ：着脱方向移動部 ３３：保持面 ４：着脱方向駆動装置 ５、５Ｙ、５Ｚ：保持部 ５１：スライドプレート ５５：チャック ６：解除部 ６１：直接動作部材 ６３：解除操作部 ６４：中間駆動ピン ６５：間接駆動突起 ６７：手動レバー ６Ａ：基準位置センサ ６Ｂ：保持位置センサ ７：共通駆動部 ７１：ステッピングモータ ７３：第１ギヤ ７６：第２ギヤ ７７：揺動部材 ７９：制御部 ８：テープフィーダ ８Ｃ：ロック部 ８Ｘ：標準的なテープフィーダ ８Ｘ１～８Ｘ４：第１～第４テープフィーダ ８Ｙ：大形のテープフィーダ ８Ｚ：超大形のテープフィーダ ９：部品装着システム ９３：第１部品装着装置 ９４：第２部品装着装置 ９５：第３部品装着装置 ９６：フィーダ保管装置 ９Ａ：部品供給部 ９Ｂ：予備フィーダ保管部 Ｐｓ：所定ピッチ

Claims (3)

1. 部品を複数収容する部品収容器を少なくとも含む交換要素が配列方向に配列される部品供給部を有する部品装着装置と、
   前記部品供給部に着脱可能に装備される前記交換要素を交換する交換装置と、を具備し、
   前記交換装置は、
   前記部品装着装置に対して前記配列方向に移動可能に設けられた配列方向移動部と、
   前記配列方向移動部に設けられて複数の前記交換要素を前記配列方向に並べた状態で収容できる内部空間を有するケースと、を備え、
   前記交換装置は、
   前記部品供給部に装備されている装備交換要素と準備されている準備交換要素とを交換する場合に、前記ケースの準備用内部空間に前記準備交換要素を収容するとともに前記準備交換要素を収容していない回収用内部空間を確保しておき、
   前記装備交換要素を前記部品供給部から前記回収用内部空間に回収した後、前記配列方向移動部を前記配列方向に移動させ、
   前記装備交換要素が装備されていた配列位置に前記準備交換要素を装備する、
   部品装着システム。
2. 前記ケースの前記内部空間には、複数の前記交換要素が所定ピッチで、または前記所定ピッチの整数倍のピッチで前記配列方向に並べられた状態で収容される、請求項１に記載の部品装着システム。
3. 前記交換要素は、前記部品を供給する部品供給装置、または、前記部品収容器である、請求項１または２に記載の部品装着システム。

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