JP4389019B2 - トレイ型部品供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、部品が収容された複数枚のトレイを段積みしたトレイ型部品供給装置に関する発明である。

従来のトレイ型部品供給装置は、例えば特許文献１（特開平１１−１２１９８５号公報）に記載されているように、部品が収容されたトレイを載置した複数枚のパレットをマガジン内の複数段のスロット部に１枚ずつ収納し、部品実装工程時には、マガジンを上下動させて所望のパレットを部品供給ステージの高さに合わせた状態で、当該所望のパレットをマガジンから引き出して、当該所望のパレット上のトレイ内の部品を部品実装機の吸着ノズルでピックアップして基板に実装するようにしている。

この特許文献１のトレイ型部品供給装置は、パレット上にトレイを１枚のみ載置し、そのトレイ内の部品が全て無くなったら、そのトレイをパレットごとマガジンから引き出して新たなトレイ付きのパレットと交換するようにしている。パレットを交換する際には、部品実装作業を停止させるため、パレットの交換サイクルが短いと、部品実装作業の停止回数ひいては停止時間が増加して稼働率が低下する。

そこで、パレットの交換サイクルを長くするために、１枚のパレット上に複数枚のトレイを段積みし、その最上段のトレイ内の部品をピックアップして基板に実装し、当該最上段のトレイ内の部品が全て無くなったら、当該最上段のトレイを自動排出して、次段（次の最上段）のトレイ内の部品をピックアップして基板に実装するようにしたものがある。

この場合も、パレット上に段積みした全てのトレイが空（部品切れ）になると、パレットを交換する必要がある。このパレット交換のための部品実装作業の停止時間を短くするためには、部品切れになる前に、オペレータに部品切れ時期を予告して、補給準備をオペレータに促すようにすると良い。

この部品切れ時期を予告する公知技術として、特許文献２（特開平４−１５１９００号公報）に記載されたものがある。このものは、オペレータがトレイ内の残り部品数を計数して、その計数データを手入力で制御装置に入力し、この入力データ等に基づいて部品切れまでの予想時間を自動的に算出するようにしている。
特開平１１−１２１９８５号公報（第２頁〜第３頁等） 特開平４−１５１９００号公報（第４頁〜第５頁等）

しかしながら、上記特許文献２の技術では、部品切れまでの予想時間を算出するのに必要な作業として、オペレータがトレイ内の残り部品数を計数して、そのデータを制御装置に手入力するようにしているため、オペレータによる残り部品数の数え間違いやデータ入力ミスが発生する可能性があり、人為的なエラーが発生する可能性がある。

そこで、本発明の第１の目的は、複数枚のトレイを段積みするタイプのトレイ型部品供給装置において、人為的なエラーを極力排除しながら残りのトレイの段積み数を自動的に算出できるようにすることであり、また、第２の目的は、人為的なエラーを極力排除しながら部品切れ時期を予測して予告できるようにすることである。

上記第１の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、部品が収容された複数枚のトレイを段積みし、その最上段のトレイ内の部品をピックアップして基板に実装し、当該最上段のトレイ内の部品が全て無くなったら、当該最上段のトレイを自動排出するトレイ型部品供給装置において、前記トレイの段積み高さを段積み高さ検出手段により検出し、検出した段積み高さとトレイ１枚当たりの高さと該トレイの上下重なり量とに基づいて該トレイの段積み数を段積み数算出手段により算出するようにしたものであり、その算出の際に、トレイ１枚当たりの高さとトレイ排出前後の段積み高さの差分に基づいてトレイの上下重なり量を算出するようにしたものである。

複数枚のトレイを段積みする場合、各トレイが上下に少しずつ重なり合うため、トレイの段積み高さＨから段積み数Ｎを算出するには、トレイ１枚当たりの高さｈの他に、トレイの上下重なり量ｄも考慮する必要がある。

従って、段積み数Ｎは、段積み高さＨ、トレイ１枚当たりの高さｈ、トレイの上下重なり量ｄを用いて次式により算出することができる。
Ｎ＝（Ｈ−ｄ）／（ｈ−ｄ）

本発明は、段積み高さＨを検出することで、上式を用いて残りのトレイの段積み数Ｎを自動的に算出するものである。これにより、人為的なエラーを極力排除しながら残りのトレイの段積み数Ｎを自動的に算出することができる。

この場合、トレイ１枚当たりの高さｈは、トレイの仕様によって一定の寸法に決まっているため、このデータを予め設定しておけば良い。また、トレイの上下重なり量ｄについてもトレイの仕様によって分かるため、予め上下重なり量ｄについても一定の値を設定するようにしても良いが、トレイ間にごみ等を噛み込んだ場合等には、トレイの上下重なり量ｄが変化することがある。

そこで、請求項１に係る発明では、トレイ１枚当たりの高さｈとトレイ排出前後の段積み高さの差分に基づいてトレイの上下重なり量ｄを算出するようにしたものである。ここで、トレイ排出前の段積み高さをＨａ、トレイ排出後の段積み高さをＨｂとすると、トレイ排出前後の段積み高さの差分はＨａ−Ｈｂとなる。このトレイ排出前後の段積み高さの差分（Ｈａ−Ｈｂ）とトレイ１枚当たりの高さｈとからトレイの上下重なり量ｄを次式により算出することができる。
ｄ＝ｈ−（Ｈａ−Ｈｂ）
上式を用いて、トレイの上下重なり量ｄを算出すれば、何等かの原因でトレイの上下重なり量ｄが変化しても、実際の上下重なり量ｄを精度良く算出することができる。

更に、前記第２の目的を達成するために、請求項２のように、段積み数算出手段で算出した段積み数とトレイ１枚当たりの部品数と１部品当たりの生産時間とに基づいて段積みした全てのトレイ内の部品が無くなる部品切れ時期を部品切れ時期予測手段により予測し、予測した部品切れ時期を予告手段により予告するようにすると良い。この場合、オペレータがトレイ内の残り部品数を計数したり残り部品数を手入力するという作業を行わずに部品切れ時期を予測して予告できるため、人為的なエラーを極力排除しながら部品切れ時期を予測して予告できる。

この場合、１部品当たりの生産時間が既知の場合は、予め一定の値を設定するようにしても良いが、１部品当たりの生産時間が未知の場合は、請求項３のように、基板１枚当たりの生産時間と基板１枚当たりの部品実装個数とに基づいて前記１部品当たりの生産時間を算出するようにしても良い。このようにすれば、１部品当たりの生産時間を自動的に算出して部品切れ時期を予測することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した３つの実施例１〜３を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図５に基づいて説明する。まず、図１に基づいてトレイ型部品供給装置全体の概略構成を説明する。トレイ型部品供給装置の本体箱１１内にマガジン１２が上下動可能に設けられている。このマガジン１２は、図示はしないが、モータにより駆動される送りねじ機構によって上下方向に移動される。このマガジン１２内には、複数枚のパレット１３が複数段のスロット部（図示せず）に１枚ずつ収納され、各パレット１３上には、それぞれ複数枚のトレイ１４（図２参照）が段積みされている。

部品実装工程実行中は、送りねじ機構によってマガジン１２を上下動させて所望のパレット１３を部品供給ステージの高さに合わせた状態で、当該所望のパレット１３をパレット出し入れ機構（図示せず）によってマガジン１２からガイドレール１６に沿って部品吸着位置まで引き出して、当該所望のパレット１３上の最上段のトレイ１４内の部品を部品実装機の吸着ノズル（図示せず）てピックアップして基板に実装する。そして、当該最上段のトレイ１４内の部品が全て無くなったら、当該最上段のトレイ１４を自動トレイ排出機構（図示せず）によって自動排出して、次段（次の最上段）のトレイ１４内の部品をピックアップして基板に実装する。その後、最下段のトレイ１４内の部品が全て無くなって部品切れの状態になったら、そのトレイ１４が載せられたパレット１３をマガジン１２内に戻した上で、本体箱１１の扉１５を開放して空になったトレイ１４が載せられたパレット１３をマガジン１２の後部開口から引き出して、新たなトレイ１４が段積みされたパレット１３と交換する。

本実施例１では、パレット１３上のトレイ１４の段積み高さＨを検出する段積み高さ検出手段として、２つの透過型の光センサ１７，１８が同一高さ位置に設けられている。一方の光センサ１７は、発光素子１７ａが本体箱１１内に、受光素子１７ｂがガイドレール１６に光軸が水平となるように設置され、他方の光センサ１８は、発光素子１８ａと受光素子１８ｂが上記とは反対の位置関係に設置されている。これにより、２つの光センサ１７，１８が互いに相手側の受光素子１７ｂ，１８ｂの光を誤検知しないようになっている。

また、２つの光センサ１７，１８は、本体箱１１内に設置される発光素子１７ａと受光素子１８ｂとの間隔が、ガイドレール１６に設置される発光素子１８ａと受光素子１７ｂとの間隔よりも狭く（又は広く）設定され、それによって、２つの光センサ１７，１８の光軸が平行ではなく、斜めになっている。このようにすれば、図３に示すように、パレット１３上のトレイ１４の段積み場所がどこであっても、２つの光センサ１７，１８の少なくとも１つの光軸がトレイ１４と交差するようになり、トレイ１４の段積み高さＨを確実に検出できると共に、パレット１３上のトレイ１４の段積み場所の自由度を上げることができる。

パレット１３上のトレイ１４の段積み高さＨを検出する場合は、送りねじ機構によってマガジン１２を上下動させて、２つの光センサ１７，１８の出力信号を監視し、２つの光センサ１７，１８のいずれかがオン状態からオフ状態（又はオフ状態からオン状態）に切り替わった位置を最上段のトレイ１４の上端位置として検出する。具体的には、送りねじ機構のモータの回転角を検出するエンコーダ（図示せず）の出力パルスのカウント値に基づいてパレット１３の高さ位置を検出し、光センサ１７，１８によって最上段のトレイ１４の上端位置を検出した時（以下「最上段トレイ上端検出時」という）に、その時点のエンコーダの出力パルスのカウント値に基づいてトレイ１４の段積み高さＨを検出する。

このトレイ１４の段積み高さＨは、次式により算出される。
段積み高さＨ＝［最上段トレイ上端検出時の最上段のトレイ１４の上端位置］
−［最上段トレイ上端検出時のパレット１３の高さ位置］

ここで、［最上段トレイ上端検出時の最上段のトレイ１４の上端位置］は、定位置に設置された光センサ１７，１８によって検出されるため、常に一定値となる。従って、［最上段トレイ上端検出時のパレット１３の高さ位置］が判明すれば、段積み高さＨが判明する。［最上段トレイ上端検出時のパレット１３の高さ位置］は、最上段トレイ上端検出時のエンコーダの出力パルスのカウント値から判明するため、最上段トレイ上端検出時のエンコーダの出力パルスのカウント値からトレイ１４の段積み高さＨを算出することができる。

次に、トレイ１４の段積み数Ｎの算出方法を説明する。図２に示すように、１枚のパレット１３上に複数枚のトレイ１４を段積みする場合、各トレイ１４が上下に少しずつ重なり合うため、トレイ１４の段積み高さＨから段積み数Ｎを算出するには、トレイ１枚当たりの高さｈの他に、トレイ１４の上下重なり量ｄも考慮する必要がある。

従って、段積み数Ｎは、段積み高さＨ、トレイ１枚当たりの高さｈ、トレイ１４の上下重なり量ｄを用いて次式により算出することができる。
Ｎ＝（Ｈ−ｄ）／（ｈ−ｄ） ……（１）

この場合、トレイ１枚当たりの高さｈは、トレイ１４の仕様によって一定の寸法に決まっているため、このデータを予め設定しておけば良い。また、トレイ１４の上下重なり量ｄについてもトレイ１４の仕様によって分かるため、予め上下重なり量ｄについても一定の値を設定するようにしても良いが、トレイ１４間にごみ等を噛み込んだ場合等には、トレイ１４の上下重なり量ｄが変化することがある。

そこで、本実施例１では、トレイ１枚当たりの高さｈとトレイ排出前後の段積み高さの差分に基づいてトレイ１４の上下重なり量ｄを算出するようにしている。具体的には、トレイ排出前の段積み高さをＨａ、トレイ排出後の段積み高さをＨｂとすると、トレイ排出前後の段積み高さの差分はＨａ−Ｈｂとなる。このトレイ排出前後の段積み高さの差分（Ｈａ−Ｈｂ）とトレイ１枚当たりの高さｈとからトレイの上下重なり量ｄを次式により算出することができる。
ｄ＝ｈ−（Ｈａ−Ｈｂ） ……（２）
上式を用いて、トレイ１４の上下重なり量ｄを算出すれば、何等かの原因でトレイ１４の上下重なり量ｄが変化しても、実際の上下重なり量ｄを精度良く算出することができる。

更に、本実施例１では、上記（１）式により算出した段積み数Ｎとトレイ１枚当たりの部品数ｐと１部品当たりの生産時間ｔとに基づいて段積みした全てのトレイ１４内の部品が無くなるまでの部品切れ時間（部品切れになるまでの稼働時間）を次式により予測する。 部品切れ時間＝Ｎ×ｐ×ｔ ……（３）

ここで、最上段のトレイ１４内の部品残数は、実装工程中に徐々に減少するため、実装工程中に最上段のトレイ１４内からピックアップした部品数（使用済み部品数）をカウントしていき、パレット１３上に段積みしたＮ段のトレイ１４の当初の合計部品数（Ｎ×ｐ）から使用済み部品数を減算した値をＮ段のトレイ１４の合計部品残数とすれば良い。
Ｎ段のトレイ１４の合計部品残数＝Ｎ×ｐ−使用済み部品数 ……（４）

このＮ段のトレイ１４の合計部品残数を用いて部品切れ時間（部品切れになるまでの稼働時間）を予測する場合は、次式を用いれば良い。
部品切れ時間＝（Ｎ×ｐ−使用済み部品数）×ｔ ……（５）

この場合、１部品当たりの生産時間ｔが既知の場合は、予め一定の値を設定するようにしても良いが、１部品当たりの生産時間ｔが未知の場合は、基板１枚当たりの生産時間Ｔと基板１枚当たりの部品実装個数ｎとに基づいて１部品当たりの生産時間ｔを次式により算出するようにしても良い。
ｔ＝Ｔ／ｎ ……（６）

以上のようにして予測した部品切れ時間が所定時間以下になった時点で、部品切れの予告情報をディスプレイ等に表示したり、警告表示器に表示したり、ブザーを鳴動させたりして、オペレータに部品切れを予告する。尚、パレット１３毎の部品切れ時間を予測する毎にパレット１３毎の部品切れ時間をディスプレイ等に表示するようにしても良い。

以上説明したトレイ１４の段積み数Ｎの算出と部品切れ時間の予測は、図４及び図５のルーチンによって実行される。以下、これら各ルーチンの処理内容を説明する。

図４のトレイ段積み数算出ルーチンは、トレイ型部品供給装置の制御装置（図示せず）によって部品実装工程中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう段積み数算出手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、トレイ１４の自動排出後の最初の処理であるか否かを判定し、その判定結果が「Ｎｏ」であれば、ステップ１０４に進み、前記（１）式を用いてトレイ１４の段積み高さＨ等から段積み数Ｎを算出する。この際、トレイ１４の上下重なり量ｄは、前回のトレイ１４の自動排出後に算出された上下重なり量ｄを用いる。但し、上下重なり量ｄがまだ１回も算出されていなければ、初期設定値（例えば３．０ｍｍ）を用いる。

一方、ステップ１０１で、トレイ１４の自動排出後の最初の処理であると判定されれば、ステップ１０２に進み、トレイ排出前の段積み高さＨａとトレイ排出後の段積み高さＨｂとの差分ΔＨ（＝Ｈａ−Ｈｂ）を算出する。この後、ステップ１０３に進み、トレイ１枚当たりの高さｈとトレイ排出前後の段積み高さの差分ΔＨを用いてトレイ１４の上下重なり量ｄを算出する。
ｄ＝ｈ−ΔＨ

この後、ステップ１０４に進み、現在の段積み高さＨ（＝Ｈｂ）、トレイ１枚当たりの高さｈ、トレイ１４の上下重なり量ｄを用いて段積み数Ｎを次式により算出する。
Ｎ＝（Ｈ−ｄ）／（ｈ−ｄ）

図５の部品切れ時間予測ルーチンは、トレイ型部品供給装置の制御装置（図示せず）によって部品実装工程中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう部品切れ時期予測手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ２０１で、段積み数Ｎ、トレイ１枚当たりの部品数ｐ、最上段のトレイ１４内からピックアップした部品数（使用済み部品数）、１部品当たりの生産時間ｔを用いて、段積みした全てのトレイ１４内の部品が無くなるまでの部品切れ時間（部品切れになるまでの稼働時間）を次式により算出する。
部品切れ時間＝（Ｎ×ｐ−使用済み部品数）×ｔ

この後、ステップ２０２に進み、上記ステップ２０１で算出した部品切れ時間が所定時間以下であるか否かを判定し、所定時間以下でなければ、何もせずに本ルーチンを終了する。その後、部品切れ時間が所定時間以下になった時点で、ステップ２０３に進み、部品切れの予告情報をディスプレイに表示したり、警告表示器に表示したり、ブザーを鳴動させたりして、オペレータに部品切れを予告する。このステップ２０３の処理が特許請求の範囲でいう予告手段として機能する。

以上説明した本実施例１によれば、トレイ１４の段積み高さＨを検出して、トレイ１４の段積み数Ｎを算出するようにしたので、人為的なエラーを極力排除しながらトレイ１４の段積み数Ｎを自動的に算出することができる。

しかも、トレイ１枚当たりの高さｈとトレイ排出前後の段積み高さの差分に基づいてトレイ１４の上下重なり量ｄを算出するようにしたので、何等かの原因でトレイの上下重なり量ｄが変化しても、実際の上下重なり量ｄを精度良く算出することができる。

更に、本実施例１では、段積み数Ｎ、トレイ１枚当たりの部品数ｐ、１部品当たりの生産時間ｔ等を用いて段積みした全てのトレイ１４内の部品が無くなるまでの部品切れ時間（部品切れになるまでの稼働時間）を算出するようにしたので、オペレータがトレイ１４内の残り部品数を計数したり残り部品数を手入力するという作業を行わずに部品切れ時期を予測して予告でき、人為的なエラーを極力排除しながら部品切れ時期を予測して予告することができる。

尚、本実施例１では、光センサ１７，１８（段積み高さ検出手段）を２組設けたが、これを１組としても良い。

上記実施例１では、透過型の光センサ１７，１８を設けたが、図６及び図７に示す実施例２では、反射型の光センサ２１を、マガジン１２内に収納されたパレット１３上のトレイ１４の側面に対向する位置に設置すると共に、各トレイ１４の側面の所定位置に、光センサ２１から所定方向（例えば水平方向）に照射される光を反射する光反射部２２をシールや切り欠き等により設け、該光センサ２１がトレイ１４の光反射部２２で反射した光を受光することでＯＮ作動するようになっている。

そして、パレット１３上のトレイ１４の段積み数を検出する場合は、送りねじ機構によってマガジン１２を上昇又は下降させて、各パレット１３毎に光センサ２１がＯＮした回数をカウントすることで、各パレット１３上のトレイ１４の段積み数を検出し、この段積み数から部品切れ時間を計算して予告する。

図８に示す実施例３では、マガジン１２の各パレット１３を収容する各スロット部に、それぞれ圧力センサ２３（重量測定手段）を設け、トレイ１４を段積みしたパレット１３の重量を圧力センサ２３で検出するようにしている。この場合、予めパレット１３の重量とトレイ１枚当たりの重量を計測してそれらのデータを制御装置のメモリに記憶しておくことで、圧力センサ２３で検出した重量からパレット１３の重量を差し引いてトレイ総重量を求め、このトレイ総重量をトレイ１枚当たりの重量で割り算することで、パレット１３上のトレイ１４の段積み数を算出し、この段積み数から部品切れ時間を計算して予告する。

実施例１のトレイ型部品供給装置の斜視図である。 実施例１のパレット上のトレイの段積み状態を説明する図である。 実施例１の２組の光センサの発光素子と受光素子の位置関係を説明する平面図である。 実施例１のトレイ段積み数算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１の部品切れ時間予測ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２のトレイ型部品供給装置の斜視図である。 実施例２のパレット上のトレイの段積み状態を説明する図である。 実施例３のトレイ型部品供給装置の斜視図である。

符号の説明

１１…本体箱、１２…マガジン、１３…パレット、１４…トレイ、１５…扉、１６…ガイドレール、７，１８…光センサ（段積み高さ検出手段）、１７ａ，１８ａ…発光素子、１７ｂ，１８ｂ…受光素子、２１…反射型の光センサ、２２…光反射部、２３…圧力センサ（重量測定手段）

Claims (3)

1. 部品が収容された複数枚のトレイを段積みし、その最上段のトレイ内の部品をピックアップして基板に実装し、当該最上段のトレイ内の部品が全て無くなったら、当該最上段のトレイを自動排出するトレイ型部品供給装置において、
   前記トレイの段積み高さを検出する段積み高さ検出手段と、
   前記段積み高さ検出手段で検出した段積み高さとトレイ１枚当たりの高さと該トレイの上下重なり量とに基づいて該トレイの段積み数を算出する段積み数算出手段と
   を備え、
   前記段積み数算出手段は、前記トレイ１枚当たりの高さとトレイ排出前後の段積み高さの差分に基づいて前記トレイの上下重なり量を算出する手段を備えていることを特徴とするトレイ型部品供給装置。
2. 前記段積み数算出手段で算出した段積み数とトレイ１枚当たりの部品数と１部品当たりの生産時間とに基づいて段積みした全てのトレイ内の部品が無くなる部品切れ時期を予測する部品切れ時期予測手段と、
   前記部品切れ時期予測手段で予測した部品切れ時期を予告する予告手段と
   を備えていることを特徴とする請求項１に記載のトレイ型部品供給装置。
3. 前記部品切れ時期予測手段は、基板１枚当たりの生産時間と基板１枚当たりの部品実装個数とに基づいて前記１部品当たりの生産時間を算出する手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のトレイ型部品供給装置。

Images