JP6528134B2

JP6528134B2 - 部品供給装置および部品供給方法

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Publication number: JP6528134B2
Application number: JP2016046420A
Authority: JP
Inventors: 門田　昌三; 昌三門田; 洋松村; 伊藤　克彦; 克彦伊藤; 中島　誠; 誠中島; 遠藤　忠士; 忠士遠藤; 弘之藤原
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-03-10
Filing date: 2016-03-10
Publication date: 2019-06-12
Anticipated expiration: 2036-03-10
Also published as: JP2017163004A

Description

本発明は、部品を収納するトレイをマガジンから取り出して部品供給位置に移動させる部品供給装置および部品供給方法に関するものである。

従来、複数の部品を収納したトレイを装着したパレットをマガジンから取り出して、部品実装装置において部品がピックアップされる部品供給位置まで移動させる部品供給装置が知られている（特許文献１参照）。特許文献１に記載の部品供給装置は、マガジンから取り出したパレットを保持する第１の待機テーブルと、第１の待機テーブルから受け取ったパレットを部品供給位置に保持する第２の待機テーブルを備えている。

部品供給位置に部品を供給するパレットを供給する際は、まず、第１の待機テーブルに、部品を収納する使用前のトレイを装着したパレットをマガジンから引き出して待機させる。そして、第１の待機テーブルを第２の待機テーブルと同じ高さに移動させて、第１の待機テーブル上で待機しているパレットを第２の待機テーブルに引き出している。

特開平１１−３４６０９１号公報

ところで、トレイが供給する部品には、抵抗チップやＬＳＩチップのように部品の高さの低いものからコネクタのように部品の高さの高いものまで多種多様にある。しかしながら、特許文献１に記載の部品供給装置は、部品を供給する第２の待機テーブルの高さは一定であるため、次のような問題があった。すなわち、供給する部品の高さに応じて、部品を吸着して取り出す部品実装装置が備える吸着ノズルの下降高さ位置を変更する必要がある。そのため、部品の高さの範囲に合わせた下降ストロークの大きな部品実装装置が必要となって装置の価格が高くなり、また、高さの低い部品を吸着する際は下降時間が大きくなって実装効率が低下するという問題があった。

そこで本発明は、トレイから部品を効率良く取り出すことができる部品供給装置および部品供給方法を提供することを目的とする。

本発明の部品供給装置は、部品を収納するトレイを装着したパレットを段積みして収納するマガジンと、前記マガジンの前方に設けられ、待機テーブルを有する待機ユニットと、前記待機ユニットを上下動させる第１昇降手段と、前記待機ユニットの前方に設けられ、前記部品が供給される部品供給位置に前記パレットを保持する供給テーブルを有する供給ユニットと、前記供給ユニットを上下動させる第２昇降手段とを備え、前記待機ユニットは、前記マガジンと前記待機テーブルとの間で前記パレットを出し入れする第１出し入れ手段を有し、前記供給ユニットは、前記待機テーブルと前記供給テーブルとの間で前記パレットを出し入れする第２出し入れ手段を有する。

本発明の部品供給方法は、部品を収納するトレイを装着したパレットを段積みして収納するマガジンの前方に設けられ、待機テーブルを有する待機ユニットと、前記待機ユニットを上下動させる第１昇降手段と、前記待機ユニットの前方に設けられ、前記部品が供給される部品供給位置に前記パレットを保持する供給テーブルを有する供給ユニットとを備え、前記待機ユニットは、前記マガジンと前記待機テーブルとの間で前記パレットを出し入れする第１出し入れ手段を有し、前記供給ユニットは、前記待機テーブルと前記供給テーブルとの間で前記パレットを出し入れする第２出し入れ手段を有する部品供給装置を用いる部品供給方法であって、前記部品供給装置は、前記供給ユニットを上下動させる第２昇降手段をさらに備え、前記待機テーブルに保持される前記パレットが装着する前記トレイに収納される前記部品に対応する所定の高さに前記供給テーブルを移動させ、前記第２出し入れ手段が前記パレットを前記待機テーブルから出し入れする高さに前記待機テーブルを移動させる。

本発明によれば、トレイから部品を効率良く取り出すことができる。

本発明の一実施の形態の部品供給装置が装着された部品実装装置の平面図本発明の一実施の形態の部品供給装置の斜視図本発明の一実施の形態の部品供給装置の構成説明図本発明の一実施の形態の部品供給装置の部分構成説明図本発明の一実施の形態の部品供給装置において（ａ）高さの低い部品を供給する説明図（ｂ）高さの高い部品を供給する説明図（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態の部品供給装置におけるパレットを部品供給位置に移送させる方法を示す工程説明図本発明の一実施の形態の部品供給装置におけるパレット供給方法を示すフロー図（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態の部品供給装置におけるパレット供給方法を示す工程説明図（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態の部品供給装置におけるパレット供給方法を示す工程説明図

以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、部品実装装置、部品供給装置（トレイフィーダ）の仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図１、及び後述する一部では、水平面内で互いに直交する２軸方向として、基板搬送方向のＸ方向（図１における左右方向）、基板搬送方向に直交するＹ方向（図１における上下方向）が示される。図２、及び後述する一部では、水平面と直交する高さ方向としてＺ方向が示される。Ｚ方向は、部品実装装置が水平面上に設置された場合の上下方向または直交方向である。

まず図１を参照して、部品実装装置１の構成を説明する。図１において、基台１ａの上面には、基板搬送機構２がＸ方向に配設されている。基板搬送機構２は、部品実装対象となる基板３を搬送して、以下に説明する部品実装機構による作業位置に位置決め保持する。基板搬送機構２の両側方には、基板３に実装される部品を供給する部品供給部４Ａ、４Ｂが配設されている。

部品供給部４Ａには、部品供給装置５（トレイフィーダ）が配置されている。部品供給装置５は、部品Ｐを格子配列に収納するトレイ６（ここでは２つ）を装着したパレット７を、以下に説明する部品実装機構に部品Ｐを供給する部品供給位置に移動させる。部品供給部４Ｂには、複数のテープフィーダ８が並列して配置されている。テープフィーダ８は、部品Ｐを保持したキャリアテープをピッチ送りすることにより部品実装機構に部品Ｐを供給する。

基台１ａ上面においてＸ方向の一方側の端部には、リニア駆動機構を備えたＹ軸ビーム９が配設されている。Ｙ軸ビーム９には、同様にリニア駆動機構を備えた２基のＸ軸ビーム１０が、Ｙ方向に移動自在に結合されている。２基のＸ軸ビーム１０には、それぞれ実装ヘッド１１がＸ方向に移動自在に装着されている。実装ヘッド１１は複数の保持ヘッドを備えた多連型ヘッドであり、それぞれの保持ヘッドの下端部には部品Ｐを吸着する吸着ノズル１１ａが装着されている（図５参照）。各保持ヘッドは、装着される吸着ノズル１１ａをＺ方向に昇降させる。

Ｙ軸ビーム９、Ｘ軸ビーム１０を駆動することにより、実装ヘッド１１は部品供給部４Ａ、４Ｂと基板搬送機構２に保持された基板３との間で水平移動（Ｘ方向、Ｙ方向）し、部品供給部４Ａ、４Ｂが供給する部品Ｐを吸着ノズル１１ａを下降させて取り出して基板３に実装する。したがって、Ｙ軸ビーム９、Ｘ軸ビーム１０、実装ヘッド１１は、吸着ノズル１１ａによって部品Ｐを基板３に実装する部品実装機構を構成する。

部品供給部４Ａ、４Ｂと基板搬送機構２との間には、部品認識カメラ１２が配設されている。部品供給部４Ａ、４Ｂから部品Ｐを取り出した実装ヘッド１１が部品認識カメラ１２の上方を移動する際に、部品認識カメラ１２は実装ヘッド１１に保持された部品Ｐを撮像する。これにより、実装ヘッド１１に保持された部品Ｐの識別や位置認識が行われる。実装ヘッド１１にはＸ軸ビーム１０の下面側に位置して、それぞれ実装ヘッド１１と一体的に移動する基板認識カメラ１３が装着されている。実装ヘッド１１が移動することにより、基板認識カメラ１３は基板搬送機構２に位置決め保持された基板３の上方に移動して基板３を撮像する。これにより、基板３の位置認識が行われる。

次に図２〜４を参照して、部品供給装置５の構成を説明する。部品供給装置５は車輪２１によって作業床上で移動自在な台車部２０を備えている。台車部２０の上面には、ラック部２２、パレット待機部２３、パレット供給部２４が備えられている。ラック部２２には、部品Ｐを収納するトレイ６を装着するパレット７を段積みして収納するマガジン４０を収納する複数（ここでは２つ）のマガジン保持部２５が上下方向に配設されている。

ラック部２２の作業者による操作側には、各マガジン保持部２５のマガジン出入口２５ａに対応して、上下方向に開放自在（図３の矢印ａ）の扉２５ｂが設けられている。扉２５ｂを開けてマガジン出入口２５ａを開放した状態（図３における上段側）で、その扉２５ｂに対応するマガジン出入口２５ａよりマガジン４０が水平方向に挿抜される。扉２５ｂを閉じると、その扉２５ｂに対応するマガジン出入口２５ａは閉止される（図３における下段側の状態）。このように、ラック部２２は、上下方向に配設された複数のマガジン保持部２５を有し、各マガジン保持部２５に対応して設けられたマガジン出入口２５ａより水平方向に挿入されたマガジン４０をマガジン保持部２５に保持する。

図３において、パレット待機部２３はラック部２２の前方（作業者による操作側とは反対側）に設けられ、待機ユニット５０、第１の昇降機構２６を備えている。第１の昇降機構２６は、上下方向に延びたボールねじ２６ａおよびボールねじ２６ａを回転駆動するモータ２６ｂを有している。第１の昇降機構２６は、モータ２６ｂを駆動させて待機ユニット５０を昇降させる（矢印ｂ）。すなわち、第１の昇降機構２６は、待機ユニット５０を上下動させる第１昇降手段となる。

図４において、待機ユニット５０は、待機テーブル５１、第１の係合機構５２を備えている。待機テーブル５１は、移送されるパレット７をその上面に保持する。第１の係合機構５２は、第１の係合具５２ａおよび第１の移動機構５３を備えている。第１の移動機構５３は、モータ５３ａを有しており、モータ５３ａを駆動させて第１の係合具５２ａを前後方向（矢印ｃ）に移動させる。すなわち、パレット待機部２３は、マガジン４０の前方に設けられた待機テーブル５１を有する待機ユニット５０を備えており、待機ユニット５０は、マガジン４０と待機テーブル５１との間でパレット７を取り出す第１の係合機構５２（第１出し入れ手段）を有している。

図４において、パレット供給部２４はパレット待機部２３の前方、（作業者による操作側とは反対側）に設けられ、供給ユニット６０、第２の昇降機構２７を備えている。第２の昇降機構２７は、上下方向に延びたボールねじ２７ａおよびボールねじ２７ａを回転駆動するモータ２７ｂを有している。第２の昇降機構２７は、モータ２７ｂを駆動させて供給ユニット６０を昇降させる（矢印ｄ）。すなわち、第２の昇降機構２７は、供給ユニット６０を上下動させる第２昇降手段となる。

図４において、供給ユニット６０は、供給テーブル６１、第２の係合機構６２を備えている。供給テーブル６１は、待機ユニット５０の待機テーブル５１より受け取ったパレット７を、部品Ｐを供給する部品供給位置に保持する。第２の係合機構６２は、第２の係合具６２ａおよび第２の移動機構６３を備えている。第２の移動機構６３は、モータ６３ａを有しており、モータ６３ａを駆動させて第２の係合具６２ａを前後方向（矢印ｅ）に移動させる。

次に図５を参照して、部品供給位置に供給される部品Ｐに対応して供給テーブル６１の高さを変える方法と、その技術的意義について説明する。図５（ａ）は部品供給位置に高さが低い部品Ｐ（Ｓ）が供給されたパレット供給部２４の状態を、図５（ｂ）は部品供給位置に高さが高い部品Ｐ（Ｌ）が供給されたパレット供給部２４の状態を示している。パレット供給部２４は、部品供給位置に供給される部品Ｐの形状に拘わらず、吸着ノズル１１ａが部品Ｐを吸着してトレイ６から取り出す吸着高さＨＳが一定となるように、供給テーブル６１の上面の高さ（供給移送高さＨＴ）を変更する。

すなわち、第２の昇降機構２７（第２昇降手段）は、部品供給位置に供給される部品Ｐの形状に対応して、部品Ｐの上面の高さ位置が所定の高さ位置（部品吸着高さＨＳ）となるように供給テーブル６１を移動させる。具体的には、パレット供給部２４は高さが低い部品Ｐ（Ｓ）の場合は供給テーブル６１を上昇させた（矢印ｆ）供給移送高さＨＴ（Ｓ）でパレット７を保持し、高さが高い部品Ｐ（Ｌ）の場合は供給テーブル６１を下降させた（矢印ｇ）供給移送高さＨＴ（Ｌ）でパレット７を保持する。

これによって、吸着ノズル１１ａは、形状、高さが異なる部品Ｐであっても、常に同じ吸着高さＨＳで部品Ｐを取り出すことができ、部品Ｐを取り出す制御が単純となる。また、高さの小さな部品Ｐ（Ｓ）に合わせて吸着ノズル１１ａの下降ストロークを大きくする必要がないため、吸着ノズル１１ａの下降時間を縮小して部品実装効率を向上することができる。

次に図６を参照して、マガジン４０が収納するパレット７を取り出して供給テーブル６１の部品供給位置に移動させるまでのパレット待機部２３とパレット供給部２４の動作を説明する。まず、図６（ａ）に示すように、パレット待機部２３は第１の係合具５２ａ、待機テーブル５１を取り出そうとするパレット７の移送高さに移動し、第１の係合具５２ａをパレット７の係合部７ａに係合させて引き出す（矢印ｈ）。

次いで、図６（ｂ）に示すように、パレット待機部２３は、パレット７を待機テーブル５１の待機位置まで移動させると、待機テーブル５１を供給テーブル６１の供給移送高さＨＴまで移動させる。この状態で、パレット供給部２４は、係合部７ａに第２の係合具６２ａを係合させる。次いで、図６（ｃ）に示すように、パレット供給部２４は、第２の係合具６２ａを移動させて（矢印ｊ）パレット７を部品供給位置まで移動させる。

この例では、係合部７ａ、第１の係合具５２ａ、第２の係合具６２ａは、それぞれ２つ設けられている。そして各係合部７ａには、第１の係合具５２ａが係合する第１の係合位置７ｂと、第２の係合具６２ａが係合する第２の係合位置７ｃが設けられている。これにより、係合部７ａに第１の係合具５２ａと第２の係合具６２ａが同時に係合した状態でも、第１の係合具５２ａと第２の係合具６２ａが干渉することがない。さらに各係合部７ａには、係合部７ａから外周まで切り欠いた逃がし部７ｄが設けられている。これにより、第１の係合具５２ａまたは第２の係合具６２ａが係合部７ａに位置する状態で、パレット７と第１の係合具５２ａまたは第２の係合具６２ａが相対的に上下動しても、両者が干渉することがない。

このように、パレット供給部２４は、待機ユニット５０の前方に設けられ、部品Ｐが供給される部品供給位置にパレット７を保持する供給テーブル６１を有する供給ユニット６０を備えており、供給テーブル６１は、待機テーブル５１と供給テーブル６１との間でパレット７を出し入れする第２の係合機構６２（第２出し入れ手段）を有している。

次に、部品供給装置５の制御系の構成について説明する。部品供給装置５は、制御部３０、記憶部３１を備えている。制御部３０は、記憶部３１が記憶する作業パラメータに基づいて、モータ２６ｂ、モータ２７ｂ、モータ５３ａ、モータ６３ａを制御して部品供給位置のパレット７の交換を実行させる。

部品供給装置５を部品実装装置１に装着した状態で、制御部は部品実装装置１が備える実装制御部（図示省略）と供給テーブル６１の高さを調整するための情報の授受をおこなう。制御部は、実装制御部との間で信号を授受することにより、部品実装装置１が要求する部品Ｐを部品供給位置に供給する。また制御部は、実装制御部から部品Ｐの高さやトレイの厚みなど、供給テーブル６１の高さを調整するための情報を受けとり、供給テーブル６１の高さ（供給移送高さＨＴ）を変更させる。

次に図７のフローに則して、図８〜９を参照しながら、部品供給装置５において部品供給位置にパレット７を供給して部品Ｐを供給するパレット供給方法（部品供給方法）について説明する。図８（ａ）において、マガジン保持部２５に保持されたマガジン４０には、上下方向に６段の棚４１（１）〜４１（６）が設けられている。上方の棚４１（１）〜４１（３）には、高さの低い部品Ｐ（Ｓ）を収納したトレイ６（１）〜６（３）を装着するパレット７（１）〜７（３）が収納されている。一番下の棚４１（６）には、高さの高い部品Ｐ（Ｈ）を収納したトレイ６（６）を装着するパレット７（６）が収納されている。なお、パレット７（６）は、棚４１（４）、４１（５）も占有している。

また、供給テーブル６１の部品供給位置にはパレット７がなく、供給テーブル６１の高さは高さの低い部品Ｐ（Ｓ）に対応する供給移送高さＨＴ（Ｓ）に設定されている。この状態から、部品供給位置に棚４１（６）に収納されている部品補給用のパレット７（６）（以下、「補給パレット７（６）」と称する。）に供給するパレット供給方法を説明する。

図７において、待機テーブル５１を棚４１（６）から補給パレット７（６）を引き出す移送高さに移動させる（ＳＴ１）。次いで第１の係合具５２ａを補給パレット７（６）の係合部７ａに係合させ、補給パレット７（６）を待機テーブル５１の待機位置に搬入（図８（ａ）の矢印ｋ）させる（ＳＴ２）。次いで供給テーブル６１を部品Ｐ（Ｌ）に対応する供給移送高さＨＴ（Ｌ）に移動（図９（ｂ）の矢印ｍ）させる（ＳＴ３）。次いで第２の係合具６２ａを待機位置にある補給パレット７（６）の係合部７ａと係合することができる供給係合位置まで移動（図９（ｂ）の矢印ｎ）させる（ＳＴ４）。

次いで待機テーブル５１を供給テーブル６１との間で補給パレット７（６）を授受する供給移送高さＨＴ（Ｌ）まで上昇（図９（ａ）の矢印ｐ）させる（ＳＴ５）。次いで補給パレット７（６）を供給テーブル６１に搬入（図９（ｂ）の矢印ｑ）させる（ＳＴ６）。以降、部品供給位置にあるパレット７（６）をマガジン４０に収納すると、次の部品補給用のパレット７の部品Ｐに対応して供給テーブル６１の高さ（供給移送高さＨＴ）が変更されて、部品供給位置に次の部品供給用のパレット７が供給される。

上記説明したように、本実施の形態のパレット供給方法（部品供給方法）において、待機テーブル５１に保持されるパレット７が装着するトレイ６に収納される部品Ｐに対応する所定の高さ（供給移送高さＨＴ）に供給テーブル６１を移動させ、第２の係合機構６２（第２出し入れ手段）がパレット７を待機テーブル５１から出し入れする高さ（供給移送高さＨＴ）に待機テーブル５１を移動させている。これによって、吸着ノズル１１ａはトレイ６から部品Ｐを効率良く取り出すことができる。

本発明の部品供給装置および部品供給方法は、トレイから部品を効率良く取り出すことができるという効果を有し、部品を基板に実装する部品実装分野において有用である。

５部品供給装置
６トレイ
７パレット
２６第１の昇降機構（第１昇降手段）
２７第２の昇降機構（第２昇降手段）
４０マガジン
５０待機ユニット
５１待機テーブル
５２第１の係合機構（第１出し入れ手段）
６０供給ユニット
６１供給テーブル
６２第２の係合機構（第２出し入れ手段）
Ｐ部品

Claims

部品実装機構に部品を供給する部品供給位置に移動させる部品供給装置において、
部品を収納するトレイを装着したパレットを段積みして収納するマガジンと、
前記マガジンの前方に設けられ、待機テーブルを有する待機ユニットと、
前記待機ユニットを上下動させる第１昇降手段と、
前記待機ユニットの前方に設けられ、前記部品が供給される部品供給位置に前記パレットを保持する供給テーブルを有する供給ユニットと、
前記供給ユニットを上下動させる第２昇降手段と、
前記第１昇降手段と前記第２昇降手段を制御する制御部とを備え、
前記待機ユニットは、前記マガジンと前記待機テーブルとの間で前記パレットを出し入れする第１出し入れ手段を有し、
前記供給ユニットは、前記待機テーブルと前記供給テーブルとの間で前記パレットを出し入れする第２出し入れ手段を有し、
前記制御部は、前記部品実装機構から前記供給テーブルの高さを調整するための情報を受け取り、前記供給テーブルの高さを変更させる部品供給装置。
前記第２昇降手段は、前記部品供給位置に供給される部品の形状に対応して前記供給テーブルを移動させる請求項１に記載の部品供給装置。
前記第２昇降手段は、前記部品供給位置に供給される部品の上面の高さ位置が所定の高さ位置となるように前記供給テーブルを移動させる請求項１に記載の部品供給装置。
部品実装機構に部品を供給する部品供給位置に移動させる部品供給装置において、部品を収納するトレイを装着したパレットを段積みして収納するマガジンの前方に設けられ、待機テーブルを有する待機ユニットと、前記待機ユニットを上下動させる第１昇降手段と、前記待機ユニットの前方に設けられ、前記部品が供給される部品供給位置に前記パレットを保持する供給テーブルを有する供給ユニットとを備え、前記待機ユニットは、前記マガジンと前記待機テーブルとの間で前記パレットを出し入れする第１出し入れ手段を有し、前記供給ユニットは、前記待機テーブルと前記供給テーブルとの間で前記パレットを出し入れする第２出し入れ手段を有する部品供給装置を用いる部品供給方法であって、
前記部品供給装置は、前記供給ユニットを上下動させる第２昇降手段をさらに備え、
前記部品実装機構から前記供給テーブルの高さを調整するための情報を受け取り、前記待機テーブルに保持される前記パレットが装着する前記トレイに収納される前記部品に対応する所定の高さに前記供給テーブルを移動させ、
前記第２出し入れ手段が前記パレットを前記待機テーブルから出し入れする高さに前記待機テーブルを移動させる部品供給方法。
前記部品に対応する所定の高さは、前記部品の形状で決まる請求項４に記載の部品供給方法。
前記部品に対応する所定の高さは、前記部品の上面の高さ位置で決まる請求項４に記載の部品供給方法。