JP6695193B2 - 部品装着機 - Google Patents

Description

本発明は、表示器を備え、作業者への作業支援情報を、その表示器に表示する部品装着機に関する。

回路基板に電子部品を装着する部品装着機は、表示器（モニタ）を有し、その表示器に作業支援情報を表示することで、作業者の作業を遅滞無く進行させている。その場合、部品装着機に対して作業を行う作業者の位置は、その作業内容に関連して変化する。しかし一般に、部品装着機の表示器は固定配置されており、作業者の各作業位置から常に視認しやすい状態にあるとは限らない。

このような表示器の視認性を改善する先行技術として、例えば、特許文献１がある。特許文献１によれば、セル方式で作業者が製品を製造する複数の組み立て装置において、作業支援情報の表示や作業の開始・終了を入力する１台の表示機器（モニタ）と、このモニタの位置を複数の組み立て装置間で移動制御するモニタ位置制御機器とから成り、当該作業エリアで行う作業の手順、および作業機毎に予め定義された位置データを登録・管理しておき、作業の開始が入力されると、上記データに基づいてモニタ画面の位置、角度等を装置間で移動、変更する。

特開２０１０−２５０４１５号公報

ところで実際に作業を行う作業者位置は、１台の部品装着機においても、作業内容によって変化すると共に、作業者の趣向によっても変化する。また作業者の身長も様々である。このように、装置毎に固定されたモニタ位置では、各種条件によってさまざまに変化する作業者（の顔の）位置にモニタが正対せず、視認しづらい場合がある。

本発明は、以上の課題を鑑みてなされたものであり、部品装着機に対する作業者作業時のモニタの視認性を向上することを目的としている。

以上の課題を解決するために、本発明に係る部品装着機は、表示器と、部品装着機に対して作業を行う作業者の位置を認識する認識手段と、認識手段が認識した作業者位置に正対するように少なくとも表示器の位置及び向きの何れか一方を変更する表示器移動手段と、前記表示器の移動を開始させる移動開始信号を入力する入力手段を有し、前記入力手段は、前期部品装着機で発生した該部品装着機の異常の発生、もしくはオペレータコールの発生を通知する通知部であり、前記移動開始信号が入力されたときに前記認識手段に作業者位置を認識させ、認識結果に基づいて前記表示器移動手段に表示器向きを変更、もしくは表示器を移動させることを特徴とする。

本発明の部品装着機によれば、作業者の位置を認識して、その認識した作業者位置に正対するように表示器の向きまたは位置を変更するので、各種条件によってさまざまに変化する作業者位置に、表示器が正対し得る。よって、その表示器に表示される作業支援情報を容易に視認できるため、作業者の作業を遅滞無く進行させることが出来る。

さらに移動開始信号を入力する入力手段を有し、移動開始信号が入力されたときに表示器の移動を行わせるようにすれば、無用なときに表示機の移動が発生することが無い。

また、入力手段を表示器の設けられた操作キーとすれば、作業者が作業位置に移動した後に任意のタイミングで表示器の移動を開始でき、表示器の変更位置を柔軟に調整できる。あるいは入力手段を前期部品装着機で発生した該部品装着機の異常の発生、もしくはオペレータコールの発生を通知する通知部とすれば、作業が必要なときに自動的に変更できる。

また、認識手段を人感センサとし、人感センサにより認識した作業者の顔部の位置に表示器を正対させるようにすれば、作業者の身長、姿勢に合わせて表示器を移動できる。その結果、その表示器に表示される作業支援情報を容易に視認できるため、作業者の作業を遅滞無く進行させることが出来る。

部品装着機を示す斜視図である。 部品装着機をそれの上部カバーを取り外した状態で示す平面図である。 部品装着機の備える制御装置を示すブロック図である。 部品装着機の作業支援情報案内方法の動作フローである。

以下、実施例の部品装着機１０について説明する。 図１および図２に、本発明の実施例の部品装着機１０を示す。図１は、部品装着機１０の斜視図であり、図２は、上部カバーを取り除いた状態での部品装着機１０を上方からの視点において示した概略平面図である。部品装着機１０は、回路基板１２に対して電子回路部品（以下、「電子部品」と略す）の装着作業を行うものであり、回路基板１２を搬送する搬送装置１４と、回路基板に対して電子部品を装着する作業ヘッド１６と、その作業ヘッド１６を移動させる移動装置１８と、電子部品を供給する１対の供給装置２０，２２とを備えている。

搬送装置１４は、１対のコンベアベルト２４を有しており、それら１対のコンベアベルト２４を電磁モータ（図３参照）２６によって周回させることで、コンベアベルト２４に支持される回路基板１２を搬送する構造とされている。また、搬送装置１４は、基板保持装置３２を有しており、所定の位置（図２での回路基板１２が図示されている位置）において回路基板１２を固定的に保持する構造とされている。なお、本実施例では、搬送装置１４による回路基板１２の搬送方向（図２における左右方向）をＸ軸方向とし、その方向に直角な方向をＹ軸方向と称し、説明を行う。

また、作業ヘッド１６は、搬送装置１４によって保持された回路基板１２に対して電子部品を装着するものであり、下面に電子部品を吸着する吸着ノズル３４を有する装着ヘッドである。吸着ノズル３４は、正負圧供給装置３６（図３参照）を介して負圧エア，正圧エア通路に通じており、負圧にて電子部品を吸着保持し、僅かな正圧が供給されることで保持した電子部品を離脱する構造とされている。さらに、作業ヘッド１６は、吸着ノズル３４を昇降させるノズル昇降装置（図３参照）３８および吸着ノズル３４をそれの軸心回りに自転させるノズル自転装置（図３参照）４０を有しており、保持する電子部品の上下方向の位置および電子部品の保持姿勢を変更することが可能とされている。なお、吸着ノズル３４は、作業ヘッド１６に着脱可能とされており、電子部品のサイズ，形状等に応じて変更することが可能とされている。

その作業ヘッド１６は、移動装置１８によって、ベース２８上の任意の位置に移動可能とされている。詳しく言えば、移動装置１８は、作業ヘッド１６をＸ軸方向に移動させるためのＸ軸方向スライド機構５０と、作業ヘッド１６をＹ軸方向に移動させるためのＹ軸方向スライド機構５２とを備えている。Ｘ軸方向スライド機構５０は、Ｘ軸方向に移動可能にベース２８上に設けられたＸ軸スライダ５４と、駆動源としての電磁モータ（図３参照）５６とを有しており、その電磁モータ５６によって、Ｘ軸スライダ５４がＸ軸方向の任意の位置に移動可能とされている。また、Ｙ軸方向スライド機構５２は、Ｙ軸方向に移動可能にＸ軸スライダ５４の側面に設けられたＹ軸スライダ５８と、駆動源としての電磁モータ（図３参照）６０とを有しており、その電磁モータ６０によって、Ｙ軸スライダ５８がＹ軸方向の任意の位置に移動可能とされている。そして、そのＹ軸スライダ５８に作業ヘッド１６が取り付けられることで、作業ヘッド１６は、移動装置１８によって、ベース２８上の任意の位置に移動可能とされている。なお、作業ヘッド１６は、Ｙ軸スライダ５８にワンタッチで着脱可能とされており、種類の異なる作業ヘッド、例えば、ディスペンサヘッド等に変更することが可能とされている。

また、１対の供給装置２０，２２は、搬送装置１４を挟むようにして、ベース２８のＹ軸方向における両側部に配設されている。それら１対の供給装置２０，２２は、フィーダ型の供給装置とされており、テーピング化された電子部品を保持して１つずつ電子部品を送り出すテープフィーダ７０を複数有している。そして、それら複数のテープフィーダ７０の各々によって、作業ヘッド１６への供給位置に電子部品を供給する構造とされている。また、テープフィーダ７０は、供給するべき電子部品の不足，電子部品の種類の交換等に対応するべく、ベース２８に着脱可能とされている。なお、１対の供給装置２０，２２を区別するべく、１対の供給装置２０，２２のうちの一方の供給装置（図２における下方に位置する供給装置）を第１供給装置２０と、他方の供給装置（図２における上方に位置する供給装置）を第２供給装置２２と呼ぶ場合がある。

また、部品装着機１０は、マークカメラ（図３参照）８０およびパーツカメラ（図３参照）８２を備えている。マークカメラ８０は、下方を向いた状態でＹ軸スライダ５８の下面に固定されており、移動装置１８によって移動させられることで、回路基板１２の表面を任意の位置において撮像することが可能となっている。一方、パーツカメラ８２は、上を向いた状態でベース２８上に設けられており、作業ヘッド１６の有する吸着ノズル３４によって吸着保持された電子部品を撮像することが可能となっている。マークカメラ８０によって得られた画像データおよび、パーツカメラ８２によって得られた画像データは、画像処理装置８４（図３参照）において処理され、回路基板１２に関する情報，基板保持装置３２による回路基板１２の保持位置誤差，吸着ノズル３４による電子部品の保持位置誤差等が取得される。

また、部品装着機１０には、図１に示すように、Ｙ軸方向における両側面に１対の表示器８６，８８が設けられている。各表示器８６，８８は、作業ヘッド１６等による装着作業に関する情報、部品補給や保守を行うための情報、異常が発生したときの異常情報等、作業者を支援するための情報を表示するものであり、タッチパネル式の表示器とされている。各表示器８６，８８は、表示器移動装置９８であるスライド機構により、部品装着機の側面上を昇降可能である。また、スライド機構は上昇端において、スライド方向を水平方向に変更することが可能であり、各表示器８６，８８は部品装着機の上部側面上を水平方向に移動可能であり、反対側の移動端においても昇降可能である。つまり各表示器８６，８８は部品装着機１０の各側面上を門型軌跡で移動可能である。さらに表示器８６，８８の姿勢（向き）を左右及び上下に変更する表示器姿勢変更装置９９を有する。

また、部品装着機１０には、図１に示すように、部品装着機の前にいる作業者を検知し、その位置を認識する人感センサである監視カメラ１００を有する。監視カメラ１００の撮像範囲は、部品装着機１０の略前方であって、部品装着機１０から１メートル程度以内の範囲とされる。監視カメラ１００によって撮像された画像は、第２画像処理装置８５（図３参照）において処理され、その撮像画像から顔画像が検出され、顔位置が算出される。

さらに、部品装着機１０は、図３に示すように、制御装置９０を備えている。制御装置９０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えたコンピュータを主体とするコントローラ９２と、上記電磁モータ２６，５６，６０，基板保持装置３２，正負圧供給装置３６，ノズル昇降装置３８，ノズル自転装置４０，テープフィーダ７０、表示器移動装置９８、表示器姿勢変更装置９９の各々に対応する複数の駆動回路９４と、表示装置８６，８８の制御回路９６とを備えている。コントローラ９２には、各駆動回路９４を介して搬送装置，移動装置等の各装置１４，１８等の駆動源が接続されており、搬送装置，移動装置等の各装置１４，１８等の作動を制御することが可能とされている。また、コントローラ９２には、制御回路９６を介して表示装置８６，８８が接続されており、表示装置８６，８８に各種情報を表示するとともに、表示装置８６，８８に表示されるタッチボタンの操作結果がコントローラ９２に入力されるようになっている。さらに、コントローラ９２には、マークカメラ８０およびパーツカメラ８２によって得られた画像データを処理する画像処理装置８４と監視カメラ１００によって得られた画像データを処理する第２画像処理装置８５が接続されている。

部品装着機１０では、上述した構成によって、搬送装置１４に保持された回路基板１２に対して、作業ヘッド１６によって装着作業を行うことが可能とされている。具体的に説明すれば、まず、搬送装置１４によって、回路基板１２を装着作業位置まで搬送するとともに、その位置において回路基板１２を固定的に保持する。次に、移動装置１８によって、作業ヘッド１６を回路基板１２上に移動させ、マークカメラ８０によって、回路基板１２を撮像する。その撮像により回路基板１２の種類，搬送装置１４による回路基板１２の保持位置誤差が取得される。その取得された回路基板１２の種類に応じた電子部品を、供給装置２０，２２のテープフィーダ７０によって供給し、その電子部品の供給位置に、作業ヘッド１６を移動装置１８によって移動させる。これにより、作業ヘッド１６の吸着ノズル３４によって電子部品が吸着保持される。続いて、電子部品を保持した状態の作業ヘッド１６を、移動装置１８によってパーツカメラ８２上に移動させ、パーツカメラ８２によって、作業ヘッド１６に保持された電子部品を撮像する。その撮像により電子部品の保持位置誤差が取得される。そして、移動装置１８によって、作業ヘッド１６を回路基板１２上の装着位置に移動させ、作業ヘッド５０によって、回路基板および電子部品の保持位置誤差に基づいて装着ノズル３４を自転させた後に，電子部品が装着される。

部品装着機１０において上記装着作業が行われる際に、何らかの問題が発生する場合がある。例えば、供給する電子部品がなくなる、吸着ノズル３４のメンテナンス時期になる、等の状況が発生する。このような場合には、部品装着機はオペレータコールを発生し、作業者に必要な作業を実施することを促す。また、搬送装置１４による回路基板１２の搬送異常、作業ヘッド１６による電子部品の吸着ミス、各駆動回路９４による動作異常等が発生する。このような異常の発生時には、部品装着機１０は作業者に異常の発生を知らせ、作業者に異常内容の確認、原因の追求、そして異常原因の解消を行わせる。このとき部品装着１０は、このような作業者の呼び出しと並行して作業支援情報を表示器８６，８８に表示し、作業者の作業を支援する。

一方、呼び出された作業者は、発生した問題の種類により、部品装着機１０に対して作業を行うときの位置、姿勢が異なる。また作業者の身長によって表示器８６，８８を見る作業者の顔の位置も異なる。さらに、同じ作業を行う場合であっても、作業者の趣向によって、作業位置が異なる場合もある。しかし、作業者が、その時々で入れ替わる場合や、作業者のその時々の趣向までは、予め設定して固定することは出来ない。そのため本実施例では、監視カメラ１００を使って作業者の顔部の位置を検出し、その顔部に正対するように表示器８６，８８の位置、および向きを変更する。

例えば、発生した問題が部品切れであれば、作業者は部品切れが発生した部品位置の前で作業を行なう。つまり供給装置２０の右端に配置されたテープフィーダ７０の部品がなくなった場合、作業者は部品装着機１０の右端で作業を行う。よって、表示器８６，８８を部品装着機１０の右側に移動する。一方、供給装置２０の左端に配置されたテープフィーダ７０の部品がなくなった場合、部品装着機１０の左端で作業を行う。よって、表示器８６，８８を部品装着機１０の右側に移動する。

また、発生した問題が回路基板１２の搬送異常であれば、作業者は供給装置２０を部品装着機１０から切り離し、部品装着機１０の内側に入り込んで作業を行う。よって、表示器８６，８８を回転し、部品装着機１０の内側を向いた姿勢とする。また作業ヘッド１６の移動装置１８の動作異常が発生した場合、作業者は対象の駆動回路９４の確認、設定変更、もしくは交換等の作業を行う。この場合、駆動回路９４は、部品装着機１０のベース２８の下部の電装ボックス（図示せず）内に格納されている。このため作業者は、供給装置２０を部品装着機１０から切り離し、ベース２８下部の電装ボックス扉を開け、座り込む等、姿勢を低くして作業を行う。よって、表示器８６，８８を部品装着機１０の下方に移動し、または、姿勢を下向きに回転する。

また、同じ部品切れによる部品補給作業であっても、作業者の身長が高い場合は、表示器８６，８８をより上部に移動、または姿勢を上向きとし、作業者の身長が低い場合は、表示器８６，８８をより下部に移動、または姿勢を下向きとする。さらに、同一の作業を行う場合であっても、作業者によっては、右向きで作業を行いたい人も、左向きで作業を行いたい人もいる。この場合表示器８６，８８の位置と向きは一概に決定できないが、部品装着機１０は、作業者の位置から作業者の趣向を判断し、表示器８６，８８を移動、または向きを変更する。

このように部品装着機１０は、発生した問題に応じて、もしくは作業者の身長に応じて、さらには作業者の趣向に応じて、作業者に正対するように表示器８６，８８を移動、および姿勢変更して、作業者の視認性を確保する。

以下に、上記の部品装着機の作業支援情報案内方法の動作を図４のフロー図に従って説明する。以下の説明において、回路基板の搬送異常が発生した場合を例として説明する。まず、Ｓ１において、部品装着機１０で部品切れが発生する。このような作業者による作業を要する状況の発生は、コントローラ９２の作業発生認識部１０２により認識され、コントローラ９２の作業対処部１０４に通知される。通知を受けた作業対処部１０４は、音声出力等により作業者を呼び出すと共に、制御回路９６を介して表示器８６，８８に必要となった作業に関する作業支援情報を表示させる。さらにＳ２に進み、監視カメラ１００を起動する。監視カメラ１００は部品装着機１０の前方の画像を取得する。取得された画像は第２画像処理装置８５により処理され、部品装着機１０の前方の作業者の顔位置を検出する（Ｓ３）。検出された顔位置は作業対処部１０４に通知される。通知を受けた作業対処部１０４は、表示器移動装置９８及び表示器姿勢変更装置９９を駆動して、認識した顔位置に正対するように表示器８６，８８の位置と向きを移動する（Ｓ４）。次にＳ５に進み、表示器８６，８８において移動完了操作キー１１０の入力がされたかどうかを判断する。入力が無ければＳ３に戻り、この作業者位置の監視、および表示器８６，８８の移動処理が繰り返し行われ、作業者の移動に追従して表示器８６，８８を移動する。

一方、作業者は部品装着機１０の表示器８６，８８に表示された情報を確認して、作業を行うのに最適と思われる位置へ移動する。この間もＳ３からＳ４による監視カメラ１００による作業者位置の監視は継続されており、作業者の移動にしたがって、表示器８６，８８の位置と姿勢も変更される。その後、作業者は表示器８６，８８の位置と姿勢がこれから行う作業に最適な状態に移動したと判断したら、表示器８６，８８上の移動完了操作キー１１０をタッチする。上記Ｓ５において、この移動完了操作キー１１０入力を認識すると、コントローラ９２は、監視カメラ１００による作業者位置の監視と表示器移動装置９８、表示器姿勢変更装置９９による表示器の移動を停止する。

以上により表示器８６，８８は、作業者が作業を行う場合の顔位置に正対される。その後、作業者は表示器８６，８８に表示された作業案内情報に従って、各種作業を行う。よって、表示器８６，８８が作業者の顔位置に正対した状態で作業が行えるので、表示器８６，８８の表示内容の視認性が向上し、各種作業を遅滞無く進行させることが出来る。

上記実施例において、表示器８６，８８は、表示器の一種である。表示器移動装置９８、表示器姿勢変更手段９９は、表示器移動手段の一種である。コントローラ９２は制御装置の一種である。監視カメラ１００は人感センサの一種である。監視カメラ１００は認識手段の一種である。作業発生認識部１０２は入力手段の一種である。作業発生認識部１０２は通知部の一種である。

なお、上記実施例において、表示器の移動を、表示器移動装置９８及び、表示器姿勢変更手段９９の両方により行うようにしているが、どちらか一方のみにより表示器を移動させても良い。

また、上記実施例において、認識手段である監視カメラ１００による監視の開始を、異常またはオペレータコールの発生を作業発生認識部１０２が作業対処部に通知することに基づいて行った。しかし、表示器８６，８８に監視を開始するための操作キーを設け、その入力を検出した作業発生認識部１０２が作業対処部へ通知することに基づいて行っても良い。この場合、入力手段は表示器８６，８８の操作キーとなる。

１０：部品装着機
１２：回路基板
１４：搬送装置
１６：作業ヘッド（装着ヘッド)
１８：移動装置
２０，２２：供給装置
２４：コンベアベルト
２６：電磁モータ
２８：ベース
３２：基板保持装置
３４：吸着ノズル
３６：正負圧供給装置
３８：ノズル昇降装置
４０：ノズル自転装置
５０：Ｘ軸方向スライド機構
５２：Ｙ軸方向スライド機構
５４：Ｘ軸スライダ
５６：電磁モータ
５８：Ｙ軸スライダ
６０：電磁モータ
７０：テープフィーダ
８０：マークカメラ
８２：パーツカメラ
８４：画像処理装置
８５：第２画像処理装置
８６，８８：表示器
９０：制御装置
９８：表示器移動装置
９９：表示器姿勢変更装置
１００：監視カメラ
１０２：作業発生認識部
１０４：作業対処部
１１０：移動完了操作キー

Claims (1)

1. 電子部品を回路基板に装着する部品装着機であって、
   表示器と、
   前記部品装着機に対して作業を行う作業者の位置を認識する認識手段と、
   前記認識手段が認識した作業者位置に正対するように少なくとも前記表示器の位置及び向きの何れか一方を変更する表示器移動手段と、
   前記表示器の移動を開始させる移動開始信号を入力する入力手段を有し、
   前記入力手段は、前期部品装着機で発生した該部品装着機の異常の発生、もしくはオペレータコールの発生を通知する通知部であり、
   前記移動開始信号が入力されたときに前記認識手段に作業者位置を認識させ、認識結果に基づいて前記表示器移動手段に表示器向きを変更、もしくは表示器を移動させる
   ことを特徴とする部品装着機。