JP6751445B2 - 部品実装ラインのフィーダ自動交換システム - Google Patents

Description

本明細書は、回路基板の搬送方向に沿って配列した複数台の部品実装機のフィーダ載置台に載置されているフィーダを自動交換する自動交換装置を備えた部品実装ラインのフィーダ自動交換システムに関する技術を開示したものである。

この種の部品実装ラインのフィーダ自動交換システムは、特許文献１（国際公開ＷＯ２０１４／０１００８３号公報）に記載されているように、部品実装ラインを構成する複数台の部品実装機の配列に沿って設けられた移動レーンに自動交換装置（交換ロボット）を移動可能に設置し、この自動交換装置を生産ジョブ（生産プログラム）等で指示された部品実装機の前面へ移動させて、当該部品実装機のフィーダ載置台に載置されているフィーダを自動交換するようにしている。このシステムでは、自動交換装置の移動位置を制御する際に、自動交換装置を移動させる駆動源となるモータの回転角をエンコーダ等で検出することで、その検出値に基づいて自動交換装置の移動距離を測定して自動交換装置の移動位置を制御するようにしている。

国際公開ＷＯ２０１４／０１００８３号公報

ところで、部品実装ラインを構成する複数台の部品実装機の各々が位置ずれなく正確に設置されていれば、自動交換装置の移動距離と複数台の部品実装機の各々の位置との対応関係にずれが生じないが、実際には、複数台の部品実装機の各々が少しずつ位置ずれして設置されている可能性があるため、自動交換装置の移動距離と複数台の部品実装機の各々の位置との対応関係にずれが生じている可能性がある。この対応関係がずれていると、複数台の部品実装機の各々に対して自動交換装置の移動位置を精度良く制御できず、各部品実装機のフィーダ載置台に対して自動交換装置がフィーダの自動交換に失敗する可能性がある。

上記課題を解決するために、回路基板を搬送する搬送経路に複数台の部品実装機を配列して、前記複数台の部品実装機で、各部品実装機のフィーダ載置台の各スロットに載置したフィーダから供給される部品を前記回路基板に実装する部品実装ラインのフィーダ自動交換システムにおいて、前記複数台の部品実装機の配列に沿って移動して前記各部品実装機のフィーダ載置台の各スロットに載置されている前記フィーダを自動交換する自動交換装置と、前記各部品実装機のフィーダ載置台のうちの前記自動交換装置と対向する側の所定部位にそれぞれ設けられた基準位置部と、前記自動交換装置に前記基準位置部を検出するように設けられた検出部とを備え、前記自動交換装置は、移動時に前記検出部が前記各部品実装機のフィーダ載置台の基準位置部を検出した位置を基準にして前記各部品実装機のフィーダ載置台のスロット位置に対する前記自動交換装置の移動位置を制御して前記フィーダを自動交換するようにしたものである。

この構成では、各部品実装機のフィーダ載置台毎に基準位置部が設けられているため、自動交換装置が複数台の部品実装機の配列に沿って移動する際に、自動交換装置の検出部が各部品実装機のフィーダ載置台の基準位置部を検出した位置を基準にして各部品実装機のフィーダ載置台のスロット位置に対する自動交換装置の移動位置を制御することができる。このため、部品実装ラインを構成する複数台の部品実装機の各々が少しずつ位置ずれして設置されている場合でも、各部品実装機の位置ずれに影響されることなく、各部品実装機のフィーダ載置台のスロット位置に対して自動交換装置の移動位置を精度良く制御することができ、各部品実装機の位置ずれによって自動交換装置がフィーダの自動交換に失敗することを防止できる。

この場合、自動交換装置は、各部品実装機のフィーダ載置台に対してフィーダの自動交換を行う際に前記検出部が前記各部品実装機のフィーダ載置台の基準位置部を検出した位置の高さを基準にして前記各部品実装機のフィーダ載置台の高さを測定して、当該フィーダ載置台上の前記フィーダの高さを判断して当該フィーダの自動交換を行うようにしても良い。このようにすれば、自動交換装置の検出部が各部品実装機のフィーダ載置台の基準位置部を検出した位置の高さを基準にして、各部品実装機のフィーダ載置台の高さやフィーダ載置台上のフィーダの高さを測定できるため、各部品実装機のフィーダ載置台の高さが少しずつずれていたとしても、各部品実装機のフィーダ載置台の高さのずれによって自動交換装置がフィーダの自動交換に失敗することを防止できる。

更に、各部品実装機のフィーダ載置台にそれぞれ基準位置部を複数個ずつ設けた構成としても良い。このようにすれば、各部品実装機のフィーダ載置台の傾き等によって各フィーダ載置台の各スロット（各フィーダのセット位置）の位置ずれや高さのずれがあったとしても、フィーダ載置台の複数個の基準位置部を検出して、それらを基準にすることで、自動交換装置がフィーダ載置台の傾き等による各スロット（各フィーダのセット位置）の位置ずれや高さのずれにも対応できる。

また、フィーダのうちの取り出し方向側の端面に基準位置部を設けると共に、自動交換装置には、前記フィーダの基準位置部を検出するフィーダ位置検出部を設け、前記自動交換装置は、移動時に前記フィーダ位置検出部が前記各部品実装機のフィーダ載置台上の前記フィーダの基準位置部を検出した位置に基づいて当該フィーダの位置を測定して当該フィーダ固有の位置ずれ量を検出し、当該フィーダを別の位置に載せ替える際に当該フィーダ固有の位置ずれ量分だけ前記自動交換装置の移動位置を補正するようにしても良い。このようにすれば、自動交換装置がフィーダ載置台上の各フィーダ固有の位置ずれにも対応できる。

自動交換装置で検出した各フィーダ固有の位置ずれ量は、各フィーダの記憶部に保存しても良いし、自動交換装置の記憶部又は自動交換装置と通信可能な外部の記憶装置にフィーダの識別情報と対応させて保存するようにしても良い。

また、フィーダ載置台は、部品実装機に対して交換可能に取り付ける構成としても良い。部品実装機に対してフィーダ載置台が交換可能になっている場合は、フィーダ載置台を交換する毎にフィーダ載置台の位置がずれる可能性があるが、本発明により、フィーダ載置台の位置ずれによって自動交換装置がフィーダの自動交換に失敗することを防止できる。

図１は一実施例における部品実装ライン全体の構成を示す斜視図である。 図２は自動交換装置と部品実装機の構成を概略的に示す斜視図である。 図３はフィーダ載置台を示す斜視図である。 図４は自動交換装置付きの部品実装ラインの制御系の構成を概略的に示すブロック図である。 図５はカセット式のフィーダを示す斜視図である。

以下、一実施例を説明する。
まず、図１乃至図４に基づいて部品実装ライン１０の構成を説明する。
部品実装ライン１０は、回路基板１１の搬送方向（Ｘ方向）に沿って複数台の部品実装機１２を配列して構成され、該部品実装ライン１０の基板搬入側には、回路基板１１に半田を印刷する半田印刷機（図示せず）やカセット式のフィーダ１４（図５参照）を保管するフィーダ保管装置１９等が設置されている。

図２に示すように、各部品実装機１２には、回路基板１１を搬送する２本のコンベア１３と、複数のカセット式のフィーダ１４を交換可能に載置するフィーダ載置台２４（図１、図３参照）と、このフィーダ載置台２４に載置したカセット式のフィーダ１４から供給される部品を吸着して回路基板１１に実装する吸着ノズル（図示せず）を保持する実装ヘッド１５と、この実装ヘッド１５をＸＹ方向（左右前後方向）に移動させるヘッド移動装置１６と、吸着ノズルに吸着した部品をその下方から撮像する部品撮像用カメラ１７（図４参照）等が設けられている。ヘッド移動装置１６には、回路基板１１の基準マーク（図示せず）を撮像するマーク撮像用カメラ１８（図４参照）が実装ヘッド１５と一体的にＸＹ方向に移動するように取り付けられている。

その他、図４に示すように、部品実装機１２の制御装置２０には、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力装置２１と、制御用の各種プログラムや各種データ等を記憶するハードディスク、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶装置２２と、液晶ディスプレイ、ＣＲＴ等の表示装置２３等が接続されている。各部品実装機１２の制御装置２０は、部品実装ライン１０全体の生産を管理する生産管理コンピュータ７０とネットワークで接続され、該生産管理コンピュータ７０によって部品実装ライン１０全体の生産が管理される。

部品実装ライン１０の各部品実装機１２は、上流側の部品実装機１２から搬送されてくる回路基板１１をコンベア１３によって所定位置まで搬送してクランプ機構（図示せず）で該回路基板１１をクランプして位置決めして、該回路基板１１の基準マークをマーク撮像用カメラ１８で撮像して該基準マークの位置（該回路基板１１の基準位置）を認識すると共に、カセット式のフィーダ１４から供給される部品を、実装ヘッド１５の吸着ノズルで吸着して、その吸着位置から撮像位置へ移動させて、該部品をその下面側から部品撮像用カメラ１７で撮像して該部品の吸着位置ずれ量等を判定した後、その吸着位置ずれ量を補正するように該部品をコンベア１３上の回路基板１１に実装して部品実装基板を生産する。

次に、図５を用いてカセット式のフィーダ１４の構成を説明する。
カセット式のフィーダ１４のカセットケース３２は、透明又は不透明のプラスチック板又は金属板等により形成され、その側面部（カバー）が開閉可能となっている。カセットケース３２内には、部品供給テープ３３が巻回されたテープリール３４を着脱可能（交換可能）に装填するテープ装填部３５が設けられている。テープ装填部３５の中心には、テープリール３４を回転可能に保持するリール保持軸３６が設けられている。

カセットケース３２内には、テープリール３４から引き出した部品供給テープ３３を部品吸着位置へ送るテープ送り機構３８と、部品吸着位置の手前で部品供給テープ３３からトップフィルム４０（カバーテープとも呼ばれる）を剥離して該部品供給テープ３３内の部品を露出させるトップフィルム剥離機構３９とが設けられている。

テープ送り機構３８は、部品吸着位置の下方付近に設けられたスプロケット４２と、このスプロケット４２を回転駆動するモータ４３等から構成され、部品供給テープ３３の片方の側縁に所定ピッチで形成されたテープ送り穴にスプロケット４２の歯を噛み合わせて該スプロケット４２を回転させることで、部品供給テープ３３を部品吸着位置へピッチ送りするようになっている。

トップフィルム剥離機構３９は、部品吸着位置の手前で部品供給テープ３３を押さえて該部品供給テープ３３の上面からトップフィルム４０を剥離するためのテープ押え４５と、該テープ押え４５で剥離したトップフィルム４０をテープ送り方向とは逆方向に引っ張ってカセットケース３２の上部に設けられたトップフィルム回収部４６内へ送り込むトップフィルム送りギア機構４７と、該トップフィルム送りギア機構４７を駆動するモータ４８等から構成されている。

カセットケース３２のうちのテープ送り方向側の端縁部には、部品吸着位置を通過して部品が取り出された廃棄テープ３３ａ（本実施例ではトップフィルム４０が剥離されたキャリアテープのみ）を下方に案内して排出する廃棄テープ排出通路５０が下方に延びるように設けられ、該廃棄テープ排出通路５０の出口５０ａがカセットケース３２のテープ送り方向側の端面の中央より下側の位置に設けられている。

カセットケース３２内には、テープ送り機構３８のモータ４３やトップフィルム剥離機構３９のモータ４８を制御する制御装置５２が設けられている。その他、図示はしないが、カセットケース３２には、部品実装機１２側の通信・電源用のコネクタと接続される通信・電源用のコネクタが設けられている。

図１に示すように、部品実装ライン１０の前面側には、各部品実装機１２のフィーダ載置台２４へのカセット式のフィーダ１４のセット及び取り外しを行う自動交換装置２６が設置されている。各部品実装機１２のフィーダ載置台２４の下方に、当該フィーダ載置台２４にセットする複数のフィーダ１４を収納するストック部７１が設けられている。自動交換装置２６は、複数の部品実装機１２のフィーダ載置台２４から交換対象のフィーダ１４を取り出してストック部７１に回収すると共に、ストック部７１から生産ジョブ（生産プログラム）で指定されたフィーダ１４を取り出して複数の部品実装機１２のフィーダ載置台２４にセットするようにしている。

部品実装ライン１０の前面側には、部品実装機１２の配列に沿って自動交換装置２６をＸ方向（左右方向）に移動させるガイドレール７５が部品実装ライン１０全体にＸ方向に延びるように設けられている。ガイドレール７５の基板搬入側は、フィーダ保管装置１９まで延長され、自動交換装置２６がフィーダ保管装置１９の前面側へ移動して、自動交換装置２６がフィーダ保管装置１９から生産ジョブで指定されたフィーダ１４を取り出したり、使用済みのフィーダ１４をフィーダ保管装置１９内に戻すようにしている。

各部品実装機１２のフィーダ載置台２４は、交換可能に取り付けられ、各部品実装機１２に取り付けられているフィーダ載置台２４を作業者が交換できるようになっている。各部品実装機１２のフィーダ載置台２４のうちの自動交換装置２６と対向する前端側の所定部位（但しフィーダ１４の出し入れに邪魔にならない部位）には、それぞれ、フィーダ載置台２４の基準位置となる１個又は複数個の基準位置部８１が設けられている。図２、図３に示すように、フィーダ載置台２４の前端側に２個の基準位置部８１を設ける場合は、フィーダ載置台２４の前端側の左右両側に設けると良い。また、フィーダ載置台２４の前端側に基準位置部８１を１個のみ設ける場合は、フィーダ載置台２４の前端側の中央に設けると良い。

これに対応して、自動交換装置２６の所定位置には、フィーダ載置台２４の基準位置部８１を検出する検出部である基準位置検出部８２（図４参照）が設けられている。基準位置検出部８２は、例えば、光センサ、近接センサ、超音波センサ等の非接触型センサ、リミットスイッチ等の接触型センサ、画像センサ（カメラ）のいずれを用いても良い。基準位置検出部８２が非接触型センサや接触型センサである場合は、そのセンサがフィーダ載置台２４の基準位置部８１を検出できるように基準位置部８１をドッグや基準面等の形状に形成すれば良い。また、基準位置検出部８２が画像センサ（カメラ）の場合は、フィーダ載置台２４の基準位置部８１を撮像して、その画像を処理して基準位置部８１の位置を認識できるようにすれば良く、例えば、基準位置部８１として画像認識可能な基準マークや特定の形状を形成するようにすれば良い。

自動交換装置２６の基準位置検出部８２は、全ての部品実装機１２に搭載された全てのフィーダ載置台２４の基準位置部８１及び後述する全てのフィーダ１４の基準位置部８３を測定して、その情報を記憶する。各フィーダ載置台２４及び各フィーダ１４には、それぞれシリアルナンバー（識別ＩＤ）の情報が付与されており、フィーダ載置台２４又はフィーダ１４の交換を検知した際には、自動交換装置２６が測定動作する。

自動交換装置２６の制御装置９０は、自動交換装置２６の移動時に基準位置検出部８２が各部品実装機１２のフィーダ載置台２４の基準位置部８１を検出した位置（Ｘ座標）を基準にして各部品実装機１２のフィーダ載置台２４に対する自動交換装置２６の移動位置（Ｘ座標）を制御する。更に、自動交換装置２６の制御装置９０は、各部品実装機１２のフィーダ載置台２４に対してフィーダ１４の自動交換を行う際に基準位置検出部８２が各部品実装機１２のフィーダ載置台２４の基準位置部８１を検出した位置の高さを基準にして各部品実装機１２のフィーダ載置台２４の高さを測定して、当該フィーダ載置台２４上のフィーダ１４の高さを判断して当該フィーダ１４の自動交換を行うようにしている。

この場合、各部品実装機１２のフィーダ載置台２４にそれぞれ基準位置部８１を複数個ずつ（図２、図３の例では２個ずつ）設けた構成とすれば、各部品実装機１２のフィーダ載置台２４の傾き等によって各フィーダ載置台２４の各スロット（各フィーダ１４のセット位置）の位置ずれや高さのずれがあったとしても、フィーダ載置台２４の複数個の基準位置部８１を検出して、それらを基準にすることで、自動交換装置２６の制御装置９０がフィーダ載置台２４の傾き等による各スロット（各フィーダ１４のセット位置）の位置ずれや高さのずれも補正できて、フィーダ１４の自動交換に失敗することを防止できる。

更に、本実施例では、図５に示すように、フィーダ１４のうちの取り出し方向側の端面に１個の基準位置部８３が設けられている。これに対応して、自動交換装置２６の所定位置には、フィーダ１４の基準位置部８３を検出するフィーダ位置検出部８４が設けられている。フィーダ位置検出部８４は、例えば、光センサ、近接センサ、超音波センサ等の非接触型センサ、リミットスイッチ等の接触型センサ、画像センサ（カメラ）のいずれを用いても良い。フィーダ位置検出部８４が非接触型センサや接触型センサである場合は、そのセンサがフィーダ１４の基準位置部８３を検出できるように基準位置部８３をドッグや基準面等の形状に形成すれば良い。また、フィーダ位置検出部８４が画像センサ（カメラ）の場合は、フィーダ１４の基準位置部８３を撮像して、その画像を処理して基準位置部８３の位置を認識できるようにすれば良く、例えば、基準位置部８３として画像認識可能な基準マークや特定の形状を形成するようにすれば良い。

自動交換装置２６の制御装置９０は、自動交換装置２６の移動時にフィーダ位置検出部８４が各部品実装機１２のフィーダ載置台２４上のフィーダ１４の基準位置部８３を検出した位置に基づいて当該フィーダ１４の位置を測定して当該フィーダ１４固有の位置ずれ量を検出し、当該フィーダ１４を当該フィーダ載置台２４上の別の位置や他のフィーダ載置台２４に載せ替える際に当該フィーダ１４固有の位置ずれ量分だけ自動交換装置２６の移動位置を補正するようにしている。このようにすれば、自動交換装置２６の制御装置９０がフィーダ載置台２４上の各フィーダ１４固有の位置ずれも補正できて、フィーダ１４の自動交換に失敗することを防止できる。

自動交換装置２６の制御装置９０で検出した各フィーダ１４固有の位置ずれ量は、各フィーダ１４の書き換え可能な不揮発性の記憶部（図示せず）に保存しても良いし、自動交換装置２６の書き換え可能な不揮発性の記憶装置９２又は自動交換装置２６と通信可能な外部の記憶装置（図示せず）に当該フィーダ１４の識別情報と対応させて保存するようにしても良い。要は、フィーダ１４毎にその固有の位置ずれ量を保存して位置ずれの補正に利用できるようにすれば良い。

以上説明した本実施例によれば、各部品実装機１２のフィーダ載置台２４毎に基準位置部８１が設けられているため、自動交換装置２６が複数台の部品実装機１２の配列に沿って移動する際に、自動交換装置２６の基準位置検出部８２が各部品実装機１２のフィーダ載置台２４の基準位置部８１を検出した位置を基準にして各部品実装機１２のフィーダ載置台２４に対する自動交換装置２６の移動位置を制御することができる。このため、部品実装ライン１０を構成する複数台の部品実装機１２の各々が少しずつ位置ずれして設置されている場合でも、各部品実装機１２の位置ずれに影響されることなく、各部品実装機１２のフィーダ載置台２４に対して自動交換装置２６の移動位置を精度良く制御することができ、各部品実装機１２の位置ずれによって自動交換装置２６がフィーダ１４の自動交換に失敗することを防止できる。

しかも、自動交換装置２６の制御装置９０は、各部品実装機１２のフィーダ載置台２４に対してフィーダ１４の自動交換を行う際に基準位置検出部８２が各部品実装機１２のフィーダ載置台２４の基準位置部８１を検出した位置の高さを基準にして各部品実装機１２のフィーダ載置台２４の高さを測定して、当該フィーダ載置台２４上のフィーダ１４の高さを判断して当該フィーダ１４の自動交換を行うようにしたので、各部品実装機１２のフィーダ載置台２４の高さが少しずつずれていたとしても、各部品実装機１２のフィーダ載置台２４の高さのずれによって自動交換装置２６がフィーダ１４の自動交換に失敗することを防止できる。

本実施例では、各部品実装機１２に対してフィーダ載置台２４を交換可能に取り付ける構成となっているため、フィーダ載置台２４を交換する毎にフィーダ載置台２４の位置がずれる可能性があるが、本実施例のように構成すれば、フィーダ載置台２４の位置ずれによって自動交換装置２６がフィーダ１４の自動交換に失敗することを防止できる。

但し、本発明は、部品実装機１２に取り付けたフィーダ載置台２４を交換できない構成としても良い。
その他、本発明は、上記実施例に限定されず、部品実装機１２の構成や自動交換装置２６の構成を適宜変更したり、フィーダ１４の構成を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。

１０…部品実装ライン、１１…回路基板、１２…部品実装機、１３…コンベア、１４…カセット式のフィーダ、１５…実装ヘッド、１６…ヘッド移動装置、２０…部品実装機の制御装置、２４…フィーダ載置台、２６…自動交換装置、８１…基準位置部、８２…基準位置検出部（検出部）、８３…基準位置部、８４…フィーダ位置検出部、９０…自動交換装置の制御装置、９２…記憶装置

Claims (7)

1. 回路基板を搬送する搬送経路に複数台の部品実装機を配列して、前記複数台の部品実装機で、各部品実装機のフィーダ載置台の各スロットに載置したフィーダから供給される部品を前記回路基板に実装する部品実装ラインのフィーダ自動交換システムにおいて、
   前記複数台の部品実装機の配列に沿って移動して前記各部品実装機のフィーダ載置台の各スロットに載置されている前記フィーダを自動交換する自動交換装置と、
   前記各部品実装機のフィーダ載置台のうちの前記自動交換装置と対向する側の所定部位にそれぞれ設けられた基準位置部と、
   前記自動交換装置に前記基準位置部を検出するように設けられた検出部とを備え、
   前記自動交換装置は、移動時に前記検出部が前記各部品実装機のフィーダ載置台の基準位置部を検出した位置を基準にして前記各部品実装機のフィーダ載置台のスロット位置に対する前記自動交換装置の移動位置を制御して前記フィーダを自動交換する、部品実装ラインのフィーダ自動交換システム。
2. 前記自動交換装置は、移動時に前記検出部が前記各部品実装機のフィーダ載置台の基準位置部を検出した位置のＸ座標（ここでＸ座標は前記自動交換装置の移動方向の座標）を基準にして前記各部品実装機のフィーダ載置台のスロット位置に対する前記自動交換装置の移動位置のＸ座標を制御する、請求項１に記載の部品実装ラインのフィーダ自動交換システム。
3. 前記自動交換装置は、前記各部品実装機のフィーダ載置台に対して前記フィーダの自動交換を行う際に前記検出部が前記各部品実装機のフィーダ載置台の基準位置部を検出した位置の高さを基準にして前記各部品実装機のフィーダ載置台の高さを測定して、当該フィーダ載置台上の前記フィーダの高さを判断して当該フィーダの自動交換を行う、請求項１又は２に記載の部品実装ラインのフィーダ自動交換システム。
4. 前記各部品実装機のフィーダ載置台にそれぞれ前記基準位置部が複数個ずつ設けられている、請求項１乃至３のいずれかに記載の部品実装ラインのフィーダ自動交換システム。
5. 前記フィーダのうちの取り出し方向側の端面には、基準位置部が設けられ、
   前記自動交換装置には、前記フィーダの基準位置部を検出するフィーダ位置検出部が設けられ、
   前記自動交換装置は、移動時に前記フィーダ位置検出部が前記各部品実装機のフィーダ載置台上の前記フィーダの基準位置部を検出した位置に基づいて当該フィーダの位置を測定して当該フィーダ固有の位置ずれ量を検出し、当該フィーダを別の位置に載せ替える際に当該フィーダ固有の位置ずれ量分だけ前記自動交換装置の移動位置を補正する、請求項１乃至４のいずれかに記載の部品実装ラインのフィーダ自動交換システム。
6. 前記自動交換装置は、検出した前記フィーダ固有の位置ずれ量を前記フィーダの記憶部に保存する、請求項５に記載の部品実装ラインのフィーダ自動交換システム。
7. 前記フィーダ載置台は、前記部品実装機に対して交換可能に取り付けられている、請求項１乃至６のいずれかに記載の部品実装ラインのフィーダ自動交換システム。

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