JP6931767B2 - 作業装置および作業方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワークに対して所定の作業を実行する作業装置および作業方法に関する。

従来、立体基板等と称される立体形状の基板が知られており、このような立体形状の基板をワークとしてそのワークに対して所定の作業を実行する作業装置が知られている（例えば、下記の特許文献１）。この特許文献では、所定の作業としての部品装着作業を行う部品実装装置が例示されている。このような部品実装装置では、姿勢調整機構によってワークの姿勢を自在に変化させてワークに設定された部品装着部位の表面を上方に向け、そのうえで装着ヘッドにより部品装着部位に部品を装着するようになっている。

特許第５７７９３４２号公報

しかしながら、上記従来の部品実装装置ではワークの姿勢を調整する機構（姿勢調整機構）は１つのワークを対象としてそのワークのあらゆる部位の表面を上方に向けることができる構成となっており、複数のワークに対する姿勢調整等の処理を一括して行うようにする場合には姿勢調整機構の構成が極めて複雑になってしまい、製造コストが高くなるおそれがあるという問題点があった。

そこで本発明は、安価な構成で複数のワークの姿勢調整を一括して行うことができ、生産性を向上させることができる作業装置および作業方法を提供することを目的とする。

本発明の作業装置は、搬送方向に沿って複数のワークを保持するワーク保持体と、上下に貫通し、且つ、前記搬送方向の上流側もしくは下流側のいずれかに開いた少なくとも一つの開口を有し、前記開口に前記ワーク保持体を載置する搬送キャリアと、前記搬送キャリアを搬送する搬送部と、前記搬送部によって搬送される前記搬送キャリアの両側部を支持する一対の搬送ガイドと、前記一対の搬送ガイドの間の空間を上昇し、前記開口を通過して前記ワーク保持体を前記搬送キャリアから持ち上げる支持部と、前記搬送方向に延びる回転軸を中心に前記支持部を傾斜させることにより前記ワーク保持体に保持されたワークの姿勢を変更する姿勢変更部と、姿勢が変更された前記ワークに対して所定の作業を実行する作業部と、を備え、前記搬送部は、前記開口が開いている方向とは逆方向に前記搬送キャリアを搬送して前記搬送キャリアを前記支持部と前記搬送ガイドの間から退避させ、前記姿勢変更部は、前記搬送キャリアが退避しているときに前記支持部を傾斜させる。
本発明の他の作業装置は、一つのワークを保持する複数のワーク保持体と、上下に貫通し、且つ、搬送方向の上流側もしくは下流側のいずれかに開いた複数の開口を有し、各々の前記開口に前記ワーク保持体を載置する搬送キャリアと、前記搬送キャリアを搬送する搬送部と、前記搬送部によって搬送される前記搬送キャリアの両側部を支持する一対の搬送ガイドと、前記一対の搬送ガイドの間の空間を上昇し、前記開口を通過して前記ワーク保持体を前記搬送キャリアから持ち上げる支持部と、前記支持部を傾斜させることにより前記ワーク保持体に保持されたワークの姿勢を変更する姿勢変更部と、姿勢が変更された前記ワークに対して所定の作業を実行する作業部と、を備え、前記搬送部は、前記開口が開いている方向とは逆方向に前記搬送キャリアを搬送して前記搬送キャリアを前記支持部と前記搬送ガイドの間から退避させ、前記姿勢変更部は、前記搬送キャリアが退避しているときに前記支持部を傾斜させる。

本発明の作業方法は、搬送方向に沿って複数のワークを保持するワーク保持体と、上下に貫通し、且つ、前記搬送方向の上流側もしくは下流側のいずれかに開いた少なくとも一つの開口を有し、前記開口に前記ワーク保持体を載置する搬送キャリアとを準備し、一対の搬送ガイドで前記搬送キャリアの両側部を支持し、前記一対の搬送ガイドの間で前記ワーク保持体を支持する支持部を上昇させて前記ワーク保持体を前記搬送キャリアから持ち上げ、前記開口が開いている方向とは逆方向に前記搬送キャリアを搬送して前記搬送キャリアを前記支持部と前記搬送ガイドの間から退避させ、前記搬送方向に延びる回転軸を中心に前記支持部を傾斜させることにより前記ワーク保持体に保持されたワークの姿勢を変更し、姿勢が変更された前記ワークに対して所定の作業を実行する。
本発明の他の作業方法は、一つのワークを保持する複数のワーク保持体と、上下に貫通し、且つ、搬送方向の上流側もしくは下流側のいずれかに開いた複数の開口を有し、各々の前記開口に前記ワーク保持体を載置する搬送キャリアとを準備し、一対の搬送ガイドで前記搬送キャリアの両側部を支持し、前記一対の搬送ガイドの間で前記ワーク保持体を支持する支持部を上昇させて前記ワーク保持体を前記搬送キャリアから持ち上げ、前記開口が開いている方向とは逆方向に前記搬送キャリアを搬送して前記搬送キャリアを前記支持部と前記搬送ガイドの間から退避させ、前記支持部を傾斜させることにより前記ワーク保持体に保持されたワークの姿勢を変更し、姿勢が変更された前記ワークに対して所定の作業を実行する。

本発明によれば、安価な構成で複数のワークの姿勢調整を一括して行うことができ、生産性を向上させることができる。

本発明の一実施の形態の部品実装装置の構成を示す斜視図 本発明の一実施の形態の部品実装装置における作業ステージの斜視図 本発明の一実施の形態の部品実装装置における作業ステージの斜視図 本発明の一実施の形態の部品実装装置における作業ステージの断面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置において作業対象となるワークの構成説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置においてワークを保持するワークキャリアの斜視図 本発明の一実施の形態の部品実装装置におけるワークキャリアによるワークの保持状態を示す斜視図 本発明の一実施の形態の部品実装装置においてワークキャリアを搬送する搬送キャリアの構成説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置における搬送キャリアへのワークキャリアの着脱状態を示す斜視図 本発明の一実施の形態の部品実装装置における搬送キャリアへのワークキャリアの装着状態を示す斜視図 本発明の一実施の形態の部品実装装置における搬送キャリアの搬送部および搬送ガイドの構成説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置における搬送キャリアの搬送動作の動作説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置における搬送キャリアの搬送動作の動作説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置における搬送キャリアの搬送動作の動作説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置における作業動作時のワークの姿勢変更の説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置における搬送キャリアの搬出動作の動作説明図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照して、部品実装装置１の全体構成を説明する。部品実装装置１は、ワークに対して所定の作業である部品実装作業を実行する作業装置である。本実施の形態においては、立体形状を有するワーク６（図５参照）の表面に形成された複数の実装面に、部品を実装する作業を行う。

図１において、矩形板形状のワーク保持体であるワークキャリア５には、複数（ここでは３つ）のワーク６が保持されている。部品実装装置１には、ワークキャリア５を載置する搬送キャリア７を搬送する搬送部２（図１においては不図示）が設けられている。搬送キャリア７には複数（ここでは２つ）のワークキャリア５が載置されて、鎖線（２）で示す搬送経路に沿って上流側から部品実装装置１に搬入される。

本実施の形態では搬送部２による搬送キャリア７の搬送方向をＸ方向と定義し、これと直交する方向をＹ方向と定義している。すなわち本実施の形態に示すワーク保持体であるワークキャリア５は、搬送キャリア７の搬送方向に沿って複数のワーク６を保持している。なおここでは、ワークキャリア５が複数のワーク６を保持する例を示しているが、複数のワーク６を保持することは必須ではなく、少なくとも１つのワーク６を保持していればよい。

搬送部２による搬送経路には作業ステージ３が設けられており、作業ステージ３は作業ステージ移動機構４によってＸ方向，Ｙ方向に水平移動するとともに、Ｚ方向に昇降する。搬送キャリア７に載置されて搬入された２つのワークキャリア５は、作業ステージ３によって支持される。このとき、搬送キャリア７はワークキャリア５と分離して、搬送経路の下流側に設定された待機位置［Ｐ］に退避する（矢印ａ）。ワーク６を対象とする部品実装作業は、この状態で実行される。

作業ステージ３の後方には部品供給部８が設けられている。部品供給部８には、複数のテープフィーダなどの部品供給フィーダ９が配置されている。部品供給フィーダ９はワーク６に実装される部品を、以下に説明する搭載ヘッド１２による部品取出位置に供給する。作業ステージ３の上方には、搭載ヘッド１２が配置されている。搭載ヘッド１２は搭載ヘッド移動機構１４によって移動し、下部に装着された部品保持ノズル１２ａによって部品供給フィーダ９から部品を真空吸着により取り出して、作業ステージ３に支持されたワーク６の実装面に搭載する。

部品供給部８と作業ステージ３との間の搭載ヘッド１２の移動経路には、カメラとＬＥＤなどの照明を備えた部品認識ユニット１１が配置されている。部品を保持した搭載ヘッド１２が部品認識ユニット１１の上方を移動する際に、部品認識ユニット１１は搭載ヘッド１２に保持された部品を下方から撮像して認識する。これにより、部品の保持姿勢、部品保持ノズル１２ａによる部品の吸着位置が認識される。

搭載ヘッド１２の側部には、基板認識ユニット１３が取り付けられている。基板認識ユニット１３は、カメラとＬＥＤなどの照明を備えて構成されている。基板認識ユニット１３は、搭載ヘッド移動機構１４を駆動することにより、搭載ヘッド１２と一体的に水平方向に移動する。搭載ヘッド１２が移動することにより、基板認識ユニット１３は作業ステージ３に保持されたワーク６の上方に移動してワーク６を撮像して認識する。これにより、ワーク６の実装面に設けられた認識マークＭ（図５参照）の位置が認識される。

部品実装装置１は制御部１５を備えており、制御部１５は、搬送部２、作業ステージ３、作業ステージ移動機構４、部品供給部８、搭載ヘッド１２および搭載ヘッド移動機構１４を制御する。制御部１５が搬送部２、作業ステージ３、作業ステージ移動機構４を制御することにより、ワークキャリア５を保持した搬送キャリア７の搬送動作、作業ステージ３におけるワークキャリア５の姿勢変更動作が実行される。また制御部１５が部品供給部８、搭載ヘッド１２、搭載ヘッド移動機構１４を制御することにより、部品供給フィーダ９から取り出した部品をワーク６に搭載する部品実装動作が実行される。

この部品実装動作において、制御部１５は、部品認識ユニット１１による部品認識結果および基板認識ユニット１３によるワーク認識結果を加味して搭載ヘッド１２、搭載ヘッド移動機構１４を制御する。これにより、作業ステージ３におけるワーク６の位置ずれおよび搭載ヘッド１２に保持された状態における部品位置ずれに起因する位置誤差が補正される。

次に、図２、図３、図４を参照して、作業ステージ３の詳細構成を説明する。図２において、作業ステージ移動機構４は底板部２０ａと底板部２０ａの両端部から立設された側板部２０ｂよりなるフレーム部２０を備えている。フレーム部２０は図１に示す作業ステージ移動機構４によって昇降可能な昇降ベースであり、作業ステージ移動機構４はこの昇降ベースを昇降させる昇降機構となっている。

フレーム部２０の上部には、ワークキャリア５の長辺方向であるＸ方向の両端部をそれぞれ保持する１対のワークキャリア保持部２１が、Ｘ方向に相対向して設けられている。これらの１対のワークキャリア保持部２１は、Ｙ方向に同一高さで２組並列して設けられている。

図４に示すように、ワークキャリア保持部２１は長短２つの延出端部２２ｃ、２２ｂが設けられたかぎ形状のスイングアーム２２を有している。側板部２０ｂに近接して位置する延出端部２２ｂは、側板部２０ｂを水平方向に貫通する支持軸２２ａと結合されて、スイング軸２１ａ廻りに回動自在に軸支されている。延出端部２２ｂと反対側に位置する延出端部２２ｃが上方に延出した上端部には、ワークキャリア５を下面側から支持可能な平面部を有する支持部２３が設けられている。さらに支持部２３の上面には、ワークキャリア５を構成するメインプレート５ａの両端部に形成されたピン係合穴５ｂに係合するピン２４が設けられている。

ワークキャリア５を作業ステージ３に保持させる際には、相対向する１対のワークキャリア保持部２１のピン２４を、メインプレート５ａの両端部のピン係合穴５ｂにそれぞれ係合させる。このようにワークキャリア５をワークキャリア保持部２１を介して作業ステージ３に保持させた状態において、ワークキャリア保持部２１のスイングアーム２２は、搬送方向であるＸ方向に延びたスイング軸２１ａ廻りに回動するスイング動作が可能となっている。これにより、ワークキャリア５に保持されたワーク６の姿勢を変更することができる。

以下、本実施の形態に示す作業ステージ３において、ワークキャリア５に保持されたワーク６の姿勢を変更する姿勢変更部の構成について説明する。図２、図４において、フレーム部２０の底板部２０ａの上面には、上述のスイング動作の駆動源であるスイング用モータ２５が、出力軸２５ａを水平にして配置されている。スイング用モータ２５の上方には、両側の側板部２０ｂを貫通して軸支された伝達軸２９が配置されている。出力軸２５ａ、伝達軸２９にそれぞれ結合されたモータ出力軸プーリ２６、伝達軸プーリ２８には、ベルト２７が調帯されている。

図４に示すように、両側の側板部２０ｂを貫通した伝達軸２９の両端部には、それぞれ駆動プーリ３０が結合されている。２組のワークキャリア保持部２１において、スイングアーム２２を軸支する支持軸２２ａが側板部２０ｂを貫通した両端部には、それぞれ従動プーリ３１が結合されている。両側の側板部２０ｂの外側面において、各組のワークキャリア保持部２１に対応した従動プーリ３１の中間には、テンションプーリ３３が上下方向の位置調節自在に設けられている。

図２に示すように、駆動プーリ３０、２つの従動プーリ３１およびテンションプーリ３３には、駆動伝達用のベルト３２が調帯されている。テンションプーリ３３の位置を調整することにより、ベルト３２のテンションを適正状態に調節することができる。このような構成において、スイング用モータ２５を駆動してモータ出力軸プーリ２６を回転させる（矢印ｃ）ことにより、伝達軸プーリ２８、伝達軸２９を介して駆動プーリ３０が回転する。そしてこの回転が従動プーリ３１に伝達されることにより、支持軸２２ａ（図４参照）を介してスイングアーム２２がスイング軸２１ａ廻りに回動する（矢印ｄ）。

このとき、スイング用モータ２５の回転量および回転方向を制御することにより、スイングアーム２２に設けられた支持部２３を所望の角度に傾斜させることができる。これにより支持部２３に支持されたワークキャリア５の傾斜が変更され、ワークキャリア５に保持されたワーク６の姿勢が変更される。ここで、２組のワークキャリア保持部２１のスイング動作は共通のスイング用モータ２５によって駆動される構成であることから、これら２組のワークキャリア保持部２１に支持された２つのワークキャリア５を対象として、同時に同一の変更量で姿勢変更が行われる。

上述構成において、スイング用モータ２５、モータ出力軸プーリ２６、ベルト２７、伝達軸プーリ２８、伝達軸２９、駆動プーリ３０、従動プーリ３１、ベルト３２、テンションプーリ３３およびスイングアーム２２は、支持部２３を傾斜させることによりワークキャリア５に保持されたワーク６の姿勢を変更する姿勢変更部を構成する。

上述の姿勢変更部の構成において、支持部２３が設けられたスイングアーム２２の回転軸であるスイング軸２１ａは、搬送方向であるＸ方向に延びて配置されている。すなわち図２に示す姿勢変更部は、搬送方向に延びる回転軸を中心に支持部２３を傾斜させる構成となっている。そしてスイング軸２１ａは昇降ベースであるフレーム部２０の側板部２０ｂを貫通して配置されていることから、昇降ベースであるフレーム部２０は支持部２３を搬送方向に延びる回転軸を介して支持している。したがって図２に示す姿勢変更部は、昇降ベースであるフレーム部２０に取り付けられた形態となっている。

図３は、１対のワークキャリア保持部２１がＹ方向に２組設けられた作業ステージ３に、２つのワークキャリア５を保持させた状態を示している。この状態において、ワークキャリア５の両端部は支持部２３によって下面側から支持されており、支持部２３に設けられたピン２４がワークキャリア５に設けられたピン係合穴５ｂに係合することにより、ワークキャリア５の位置が保持されている。

なお、ここでは、同時に作業ステージ３に保持された２つのワークキャリア５を、搬送方向（Ｘ方向）の下流側に対する左右位置によって区別する。すなわち左側に位置するワークキャリア５をワークキャリア５（Ｌ）、右側に位置するワークキャリア５をワークキャリア５（Ｒ）と記載して区別している。これらのワークキャリア５（Ｌ）、５（Ｒ）においては、前述の姿勢変更部によってワーク６の姿勢が同時に同一の変更量で変更される。そしてこのように姿勢が変更されたワーク６に対して、作業部である搭載ヘッド１２によって所定の作業である部品実装作業が実行される。

次に図５を参照して、部品実装装置１において部品が搭載されるワーク６の構造について説明する。図５（ａ）は、部品Ｐが搭載される前のワーク６の一例を示している。図５（ｂ）は、部品Ｐが搭載されたワーク６の状態を示している。図５（ａ）において、ワーク６は矩形ブロック状の下部６ａの上部に、台形断面を有する異形ブロック形状の上部６ｂを重ねた構造となっている。

下部６ａの下面には、円筒部６ｃが下方に突出して設けられている。下部６ａの左右の側面には、それぞれ耳部６ｄが側方に突出して設けられている。耳部６ｄには、上下に貫通する位置決め孔６ｅが形成されている。円筒部６ｃと位置決め孔６ｅは、ワーク６をワークキャリア５に保持させる際に、ワーク６をワークキャリア５に対して位置決めする機能を有している。

上述構成の６において、上部６ｂの上面は第１実装面Ｓ１であり、下部６ａの上面は第１実装面Ｓ１と平行で高さ位置が段違いの第２実装面Ｓ２である。また上部６ｂの斜面部は、第１実装面Ｓ１、第２実装面Ｓ２に対して傾斜した第３実装面Ｓ３である。第１実装面Ｓ１、第２実装面Ｓ２、第３実装面Ｓ３には、それぞれ対角の位置に２つの認識マークＭが形成されている。認識マークＭは、搭載ヘッド１２が部品Ｐを第１実装面Ｓ１、第２実装面Ｓ２、第３実装面Ｓ３の実装位置に搭載する際の位置決めに使用される。

そして図４（ｂ）に示すように、第１実装面Ｓ１、第２実装面Ｓ２、第３実装面Ｓ３の部品実装位置には、それぞれ部品Ｐが搭載される。この搭載ヘッド１２によるワーク６への部品搭載においては、第３実装面Ｓ３は第１実装面Ｓ１、第２実装面Ｓ２に対して傾斜していることから、ワーク６を同一姿勢に保持したままで全ての実装面に対して部品を搭載することができない。このため、前述の姿勢変更部によって、必要に応じてワーク６の姿勢を変更しながら部品搭載が実行される。

次に図６、図７を参照して、ワークキャリア５の構成およびワークキャリア５によるワーク６の保持状態について説明する。図６に示すように、ワークキャリア５は矩形板形状のメインプレート５ａを主体としている。メインプレート５ａの両短辺の上面には、それぞれ位置保持用のピン係合穴５ｂが設けられている。ワークキャリア５を作業ステージ３に保持させる際には、ワークキャリア保持部２１の支持部２３に設けられたピン２４をこれらのピン係合穴５ｂに係合させる。これら２つのピン係合穴５ｂのうち、一方はワークキャリア５を作業ステージ３に保持させる際の位置決め基準として機能する基準穴５ｂ＊となっている。

またワークキャリア５の下面には、メインプレート５ａの長辺側の端部に沿って下方に突出した凸部５ｃが形成されている。凸部５ｃは、搬送キャリア７に形成された溝部７ｃに係合する形状となっている。ワークキャリア５を搬送キャリア７（図８参照）に載置した状態において、凸部５ｃは溝部７ｃに係合してワークキャリア５の位置ずれを防止する。

メインプレート５ａには、ワーク６を保持するための複数（ここでは３つ）のワーク保持部５ｆが設けられている。ワーク保持部５ｆは、メインプレート５ａを貫通して設けられた開口部５ｄおよびメインプレート５ａの上面において開口部５ｄの両側に凸設された２つのピン形状の位置規制部５ｅよりなる。開口部５ｄの内径寸法はワーク６の円筒部６ｃの外径寸法に対応しており、位置規制部５ｅの外径寸法はワーク６の位置決め孔６ｅの内径寸法に対応している。

ワーク６をワークキャリア５に保持させる際には、図７に示すように、ワーク６をワーク保持部５ｆに対して位置合わせしながら下降させる（矢印ｅ）。すなわち、下部６ａから下方に延出した円筒部６ｃを開口部５ｄに嵌合させるとともに、位置規制部５ｅを位置決め孔６ｅに係合させる。これにより、複数のワーク６は、ワークキャリア５の各ワーク保持部５ｆに位置決めされた状態で保持される。

次に図８、図９、図１０を参照して、ワークキャリア５を載置して搬送部２（図１１参照）によって搬送される搬送キャリア７の構成および機能を説明する。図８に示すように、搬送キャリア７はいずれもワークキャリア５の長辺と略等しい長さを有する２つの外側部材４１および１つの中間部材４２を、連結部４３によって連結した構成となっている。

それぞれの外側部材４１と中間部材４２との間には、上下に貫通した開口７ａ、７ｂが、ワークキャリア５の幅寸法に対応した開口幅で形成されている。連結部４３は搬送キャリア７の搬送方向における下流側の端部において外側部材４１と中間部材４２とを連結しており、開口７ａ、７ｂは搬送方向の上流側に開いた形態となっている。搬送キャリア７を搬送部２によって搬送して作業ステージ３の上方に位置させた状態では、作業ステージ３に設けられたワークキャリア保持部２１の支持部２３は、開口７ａ、７ｂを通過して昇降可能な位置にある。

なお、ここに示す例では、図１に示す待機位置［Ｐ］を作業ステージ３の下流側に設定していることから、開口７ａ、７ｂが搬送方向の上流側に開いた形態となっている。これに対して、待機位置［Ｐ］を作業ステージ３の上流側に設定する場合には、開口７ａ、７ｂを搬送方向の下流側に開いた形態とする。またワーク６を保持するワークキャリア５が１つのみである場合には、対応する開口は１つのみでよい。

２つの外側部材４１の内側の縁部、中間部材４２の両側の縁部には、ワークキャリア５に形成された凸部５ｃが係合する形状の溝部７ｃが形成されている。ワークキャリア５を搬送キャリア７に載置する際には、図９に示すように、ワークキャリア５を開口７ａ、７ｂのいずれか（ここに示す例では開口７ｂ）に位置合わせする。このとき、凸部５ｃが溝部７ｃに係合するように、メインプレート５ａを位置合わせする。

これにより、図１０に示すように、搬送キャリア７の開口７ａ、７ｂには、それぞれワークキャリア５（Ｌ）、５（Ｒ）が載置される。この状態では、ワークキャリア５（Ｌ）、５（Ｒ）に保持されたワーク６は、開口７ａ、７ｂに位置した状態となる。すなわち上述構成の搬送キャリア７は、上下に貫通し、且つ、搬送方向の上流側もしくは下流側に開いた少なくとも一つの開口（開口７ａ、７ｂのいずれかまたは双方）を有し、この開口にワーク６を位置させた状態でワークキャリア５を載置する構成となっている。

図２に示す姿勢変更部によるワーク６の姿勢変更は、ワークキャリア５（Ｌ）、５（Ｒ）が図１０に示す位置関係で配置された状態で行われる。このため、図８に示す外側部材４１の幅寸法Ｂ１、中間部材４２の幅寸法Ｂ２は、以下に示す条件を満たすような寸法に設定される。すなわち幅寸法Ｂ１は、ワークキャリア５をワーク６の姿勢変更のために傾斜させた際に、ワークキャリア５やワーク６が搬送ガイド５０（図１１参照）と干渉しないようなクリアランスを確保するのに必要十分な寸法に設定される。また幅寸法Ｂ２は、同様にワークキャリア５をワーク６の姿勢変更のために傾斜させた際に、隣のワークキャリア５やワーク６が相互に干渉しない様なクリアランスを確保するのに必要十分な寸法に設定される。

次に図１１を参照して、搬送キャリア７を搬送する搬送部２およびこの搬送において搬送キャリア７をガイドする搬送ガイド５０の構成および機能を説明する。図１１（ａ）において、作業ステージ３の上方には、１対の搬送ベルト２ｂをコンベア駆動部２ａによって駆動する構成の搬送部２が、搬送方向（Ｘ方向）に設けられている。搬送部２の上流側には同様構成の上流側搬送部２Ａが接続されており、搬送部２の下流側には同様構成の下流側搬送部２Ｂが接続されている。

上流側搬送部２Ａ、搬送部２、下流側搬送部２Ｂには、それぞれに対応して１対の上流側搬送ガイド５０Ａ、搬送ガイド５０、下流側搬送ガイド５０Ｂが設けられている。上流側搬送部２Ａ、搬送部２、下流側搬送部２Ｂによる搬送キャリア７の搬送においては、搬送キャリア７の両側部はそれぞれ１対の上流側搬送ガイド５０Ａ、搬送ガイド５０、下流側搬送ガイド５０Ｂによって支持される。

図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、搬送ガイド５０は、搬送方向に沿って縦姿勢で設けられた縦ガイド部材５０ａと、縦ガイド部材５０ａの上端に結合された水平な板状の上カバー部材５０ｂおよび縦ガイド部材５０ａから内側に突出して設けられた凸部材５０ｃを備えている。搬送キャリア７の搬送時には、縦ガイド部材５０ａに外側部材４１の側端部が摺接して搬送キャリア７のＹ方向の位置がガイドされ、上カバー部材５０ｂは外側部材４１の側端部を上面から覆う（図１２（ｂ）参照）。凸部材５０ｃは、コンベア駆動部２ａによって駆動されて搬送方向に走行する搬送ベルト２ｂを下面側から下受けする。なお上流側搬送ガイド５０Ａ、下流側搬送ガイド５０Ｂも、同様の構成を有している。

この構成により、ワーク６を保持したワークキャリア５が載置された状態の搬送キャリア７を、上流側から作業ステージ３の上方に搬入し、また作業ステージ３の上方から下流側へ搬出するキャリア搬送動作を行うことができる。図１１（ｂ）に示すように、１対の搬送ガイド５０の間に配置された作業ステージ３は、搬送部２に搬入されたワークキャリア５を支持する支持部２３を備えている。作業ステージ３は作業ステージ移動機構４（図１）によって昇降自在となっており、作業ステージ移動機構４を駆動することにより、支持部２３は１対の搬送ガイド５０の間の空間を上昇し、また下降する。

図１２は、複数のワーク６を保持したワークキャリア５が載置された状態の搬送キャリア７を、搬送部２によって搬送して作業ステージ３の上方に位置させた状態を示している。この状態では、図１２（ａ）に示すように、作業ステージ３が備えたワークキャリア保持部２１の支持部２３は、ワークキャリア５の両端部の下方に位置する。このとき、図１２（ｂ）に示すように、支持部２３を備えたワークキャリア保持部２１は、搬送キャリア７に設けられた開口７ａ、７ｂの下方に位置している。

これにより、図１３（ａ）に示すように、支持部２３に設けられたピン２４がワークキャリア５のピン係合穴５ｂの直下に位置する。次いで作業ステージ移動機構４を駆動してフレーム部２０とともに作業ステージ３を上昇させる。このとき、図１３（ｂ）に示すように、ワークキャリア保持部２１が支持部２３とともに上昇し（矢印ｇ）、支持部２３は開口７ａ、７ｂを通過する。これにより、支持部２３の上面のピン２４が搬送キャリア７に載置されたワークキャリア５のピン係合穴５ｂに係合し、ワークキャリア５を位置決めするとともに支持部２３の上面によってメインプレート５ａを持ち上げる。すなわち支持部２３は、１対の搬送ガイド５０の間を上昇し、開口７ａ、７ｂを通過してワークキャリア５を搬送キャリア７から持ち上げる。

次に、ワークキャリア５が搬送キャリア７から持ち上げられた状態で、図１３（ｃ）に示すように、搬送部２を駆動して搬送キャリア７を下流側へ搬送して、下流側搬送部２Ｂに移動させる（矢印ｈ）。そして搬送キャリア７を下流側搬送部２Ｂに設定された待機位置［Ｐ］に退避させる。これにより、搬送キャリア７は、図１４（ａ）に示す状態から、図１４（ｂ）に示す状態に移動する。すなわち図１４（ａ）において作業ステージ３の上方に位置していた搬送キャリア７は、図１４（ｂ）に示すように、開口７ａ、７ｂがフリーとなった状態で待機位置［Ｐ］に移動する（矢印ｉ）。

この移動においては、外側部材４１が支持部２３が設けられたワークキャリア保持部２１と搬送ガイド５０との間から離脱し、また中間部材４２が支持部２３が設けられた２組のワークキャリア保持部２１の間から離脱する。なお、図１４においては、搬送部２、下流側搬送部２Ｂの図示を省略している。

すなわちここでは、搬送部２は搬送キャリア７において開口７ａ、７ｂが開いている上流側とは逆方向の下流側に搬送キャリア７を搬送して、搬送キャリア７を支持部２３と搬送ガイド５０の間から退避させる。これにより、ワークキャリア５（Ｌ）、５（Ｒ）を作業ステージ３の上方まで搬送した搬送キャリア７は、ワークキャリア５（Ｌ）、５（Ｒ）を作業ステージ３に保持させた状態で、作業ステージ３から離脱して退避した状態となる。そして図２に示す姿勢変更部による支持部２３の傾斜は、このようにして搬送キャリア７が退避した状態で行われる。

このとき、搬送キャリア７における外側部材４１の幅寸法Ｂ１（図８参照）は、前述のようにワークキャリア５（Ｌ）、５（Ｒ）をワーク６とともに姿勢変更のために傾斜させた際に、ワークキャリア５（Ｌ）、５（Ｒ）やワーク６が搬送ガイド５０と干渉しないような寸法設定となっている。したがって図１４（ｂ）に示す搬送ガイド５０とワークキャリア５（Ｌ）、５（Ｒ）との間には、姿勢変更のための傾斜時においてもワークキャリア５（Ｌ）、５（Ｒ）やワーク６が搬送ガイド５０と干渉しないような十分なクリアランスＤ１が確保されている。

また搬送キャリア７における中間部材４２の幅寸法Ｂ２は、同様にワークキャリア５（Ｌ）、５（Ｒ）をワーク６とともに姿勢変更のために傾斜させた際に、隣のワークキャリア５（Ｌ）、５（Ｒ）やワーク６が相互に干渉しないような寸法設定となっている。したがって図１４（ｂ）に示す隣接するワークキャリア５（Ｌ）、５（Ｒ）の間には、姿勢変更のための傾斜時においてもワークキャリア５（Ｌ）、（Ｒ）やワーク６が相互に干渉しないような十分なクリアランスＤ２が確保されている。

図１５は、作業ステージ３においてワークキャリア５に保持されたワーク６に対して、搭載ヘッド１２によって部品実装作業を実行する際のワーク６の姿勢変更を示している。図１５に示すように、ワークキャリア保持部２１が備えたスイングアーム２２は、スイング軸２１ａを回転軸とする支持軸２２ａによって回動する。これにより、スイングアーム２２の上端に設けられた支持部２３がメインプレート５ａとともに傾斜し、ワーク６の姿勢が変更される。ここに示す例では、スイングアーム２２の方向を示すスイング方向線２２θの垂直軸に対する角度を制御パラメータとして、ワーク６の姿勢を変更するようにしている。そしてこのようにして姿勢が変更されたワーク６に対して、搭載ヘッド１２によって部品Ｐ（図５参照）が搭載される。

図１５（ａ）は、ワークキャリア保持部２１に支持されたワークキャリア５（Ｌ）、５（Ｒ）が保持するワーク６において、第１実装面Ｓ１、第２実装面Ｓ２を対象として部品搭載を実行する際のワーク６の姿勢を示している。第１実装面Ｓ１、第２実装面Ｓ２は、ワーク６における水平面であることから、スイング方向線２２θが垂直軸に一致するように支持軸２２ａを回動させる（矢印ｊ）。これにより、第１実装面Ｓ１、第２実装面Ｓ２は部品搭載に適した正しい水平姿勢に保持される。

これに対し図１５（ｂ）は、ワーク６における傾斜面である第３実装面Ｓ３を対象として部品搭載を実行する際のワーク６の姿勢を示している。すなわちこの場合には、スイング方向線２２θが垂直軸に対して傾斜補正角度θｘ３だけ傾斜するように、支持軸２２ａを回動させる。傾斜補正角度θｘ３は、ワーク６における第３実装面Ｓ３の傾斜角度に応じて予め設定されている。これにより、第３実装面Ｓ３が部品搭載に適した正しい水平姿勢となるように、ワーク６の姿勢が保持される。

以下、上述構成の作業装置である部品実装装置１によって所定の作業を実行する作業方法について説明する。ここでは所定の作業として、ワークキャリア５に保持されたワーク６に対して搭載ヘッド１２によって部品Ｐを搭載する。この作業方法においては、まず準備作業として、少なくとも一つのワーク６を保持するワークキャリア５と、図８、図９、図１０に示す構成の搬送キャリア７とを準備する。すなわち搬送キャリア７は、上下に貫通し、且つ、搬送方向の上流側もしくは下流側に開いた開口７ａ、７ｂを有し、この開口にワーク６を位置させた状態でワークキャリア５を載置する構成となっている。

作業が開始されると、まず上述の搬送キャリア７を作業ステージ３の上方に搬送するキャリア搬送が行われる。図１２に示すように、一対の搬送ガイド５０でワークキャリア５が載置された搬送キャリア７の両側部を支持し、搬送部２によって搬送キャリア７を作業ステージ３の上方に搬入する。そして図１３（ａ）に示すように、作業ステージ３において支持部２３に設けられたピン２４をワークキャリア５のピン係合穴５ｂの直下に位置させる。

次いで作業ステージ移動機構４を駆動してフレーム部２０とともに作業ステージ３を上昇させる。すなわち、図１３（ｂ）に示すように、ワークキャリア保持部２１を支持部２３とともに上昇させ（矢印ｇ）、支持部２３の上面のピン２４を、搬送キャリア７に載置されたワークキャリア５のピン係合穴５ｂに係合させる。そしてさらに支持部２３を上昇させることにより、ワークキャリア５を搬送キャリア７から持ち上げる。すなわち１対の搬送ガイド５０の間でワークキャリア５を保持する支持部２３を上昇させて、ワークキャリア５を搬送キャリア７から持ち上げる。

次に、図１３（ｃ）に示すように、搬送部２を駆動して搬送キャリア７を下流側へ搬送して下流側搬送部２Ｂに移動させ（矢印ｈ）、待機位置［Ｐ］に退避させる。すなわち開口７ａ、７ｂが開いている方向（上流側）とは逆方向に搬送キャリア７を搬送して、この搬送キャリア７を支持部２３と搬送ガイド５０の間から退避させる（図１４（ｂ）参照）。

次いで搬送キャリア７が離脱した状態で作業ステージ３に保持された状態のワークキャリア５を対象として、ワーク６の姿勢変更を行う。すなわち図２に示す姿勢変更部によって、支持部２３を傾斜させることにより、図１５に示すように、ワークキャリア５に保持されたワーク６の姿勢を変更する。そしてこのようにして姿勢が変更されたワーク６に対して、搭載ヘッド１２によって所定の作業である部品実装作業を実行する。

このようにして部品実装作業が実行された後には、当該ワーク６を保持したワークキャリア５を搬送キャリア７とともに搬出するキャリア搬出動作が実行される。キャリア搬出動作に際しては、まず上述の所定の作業を終了した後に、支持部２３を傾斜する前の状態に戻す。すなわち、図１５（ｂ）に示す状態から、図１５（ａ）に示すように、支持部２３が水平姿勢となった状態に戻す。

次に図１６（ａ）に示すように、下流側搬送部２Ｂにて待機中の搬送キャリア７を下流側搬送部２Ｂから搬送部２へ移動させ（矢印ｋ）、搬送キャリア７を支持部２３と搬送ガイド５０の間に戻す。このとき、部品実装後のワーク６を保持したワークキャリア５が載置された搬送キャリア７は、支持部２３によって持ち上げられた状態にある。したがって搬送部２へ移動した搬送キャリア７はワークキャリア５の下面側に進入し、搬送キャリア７の外側部材４１がワークキャリア保持部２１の支持部２３と搬送ガイド５０との間に戻る（図１２（ｂ）参照）。

この後図１６（ｂ）に示すように、支持部２３をワークキャリア保持部２１とともに下降させて（矢印ｍ）、部品実装後のワーク６を保持したワークキャリア５を搬送キャリア７に載置する。次いでワークキャリア５が載置された搬送キャリア７を、支持部２３の上方から搬出する。すなわち図１６（ｃ）に示すように、搬送部２および下流側搬送部２Ｂを駆動して、搬送キャリア７を搬送部２から下流側搬送部２Ｂへ移動させる（矢印ｎ）。これにより、所定の作業である部品実装作業後の搬送キャリア７は、作業ステージ３の上方から下流側へ搬出される。

上記説明したように、本実施の形態に示す作業装置および作業方法では、少なくとも一つのワーク６を保持するワークキャリア５を、搬送方向の上流側もしくは下流側に開いた少なくとも一つの開口を有する搬送キャリア７に載置し、搬送部２によって搬送される搬送キャリア７の両側部を１対の搬送ガイド５０によって支持する構成を用いている。そして作業ステージ３において一対の搬送ガイド５０の間の空間を昇降する支持部２３によってワークキャリア５を搬送キャリア７から持ち上げ、支持部２３を傾斜させることによりワークキャリア５に保持されたワーク６の姿勢を変更し、姿勢が変更されたワーク６に対して搭載ヘッド１２によって所定の作業である部品実装作業を実行する。

上述構成において、搬送部２は、開口が開いている方向とは逆方向に搬送キャリア７を搬送して、搬送キャリア７を支持部２３と搬送ガイド５０の間から退避させ、搬送キャリア７が退避しているときに支持部２３を傾斜させてワーク６の姿勢変更を行う。このような構成により、安価な構成で複数のワークの姿勢調整を一括して行うことができ、生産性を向上させることができる。さらに、支持部２３に支持された状態のワークキャリア５と搬送ガイド５０との間に十分なクリアランスが確保されるように搬送キャリア７の寸法を設定することにより、ワーク６の姿勢変更のためにワークキャリア５を傾斜させた状態においても、ワークキャリア５やワーク６と搬送ガイド５０との干渉、ワークキャリア５やワーク６相互の干渉を防止することができる。

本発明の作業システムおよび作業方法は、安価な構成で複数のワークの姿勢調整を一括して行うことができ、生産性を向上させることができるという効果を有し、ワークに対して所定の作業を実行する作業分野において有用である。

１ 部品実装装置
２ 搬送部
３ 作業ステージ
５ ワークキャリア
６ ワーク
７ 搬送キャリア
７ａ、７ｂ 開口
１２ 搭載ヘッド
２０ フレーム部（昇降ベース）
２１ ワークキャリア保持部
２１ａ スイング軸（回転軸）
２２ スイングアーム
２３ 支持部
５０ 搬送ガイド

Claims (8)

1. 搬送方向に沿って複数のワークを保持するワーク保持体と、
   上下に貫通し、且つ、前記搬送方向の上流側もしくは下流側のいずれかに開いた少なくとも一つの開口を有し、前記開口に前記ワーク保持体を載置する搬送キャリアと、
   前記搬送キャリアを搬送する搬送部と、
   前記搬送部によって搬送される前記搬送キャリアの両側部を支持する一対の搬送ガイドと、
   前記一対の搬送ガイドの間の空間を上昇し、前記開口を通過して前記ワーク保持体を前記搬送キャリアから持ち上げる支持部と、
   前記搬送方向に延びる回転軸を中心に前記支持部を傾斜させることにより前記ワーク保持体に保持されたワークの姿勢を変更する姿勢変更部と、
   姿勢が変更された前記ワークに対して所定の作業を実行する作業部と、を備え、
   前記搬送部は、前記開口が開いている方向とは逆方向に前記搬送キャリアを搬送して前記搬送キャリアを前記支持部と前記搬送ガイドの間から退避させ、
   前記姿勢変更部は、前記搬送キャリアが退避しているときに前記支持部を傾斜させる、作業装置。
2. 前記作業装置は、
   前記支持部を前記搬送方向に延びる回転軸を介して支持した昇降ベースと、
   前記昇降ベースを昇降させる昇降機構とを備え、
   前記姿勢変更部は前記昇降ベースに取り付けられている、請求項１に記載の作業装置。
3. 一つのワークを保持する複数のワーク保持体と、
   上下に貫通し、且つ、搬送方向の上流側もしくは下流側のいずれかに開いた複数の開口を有し、各々の前記開口に前記ワーク保持体を載置する搬送キャリアと、
   前記搬送キャリアを搬送する搬送部と、
   前記搬送部によって搬送される前記搬送キャリアの両側部を支持する一対の搬送ガイドと、
   前記一対の搬送ガイドの間の空間を上昇し、前記開口を通過して前記ワーク保持体を前記搬送キャリアから持ち上げる支持部と、
   前記支持部を傾斜させることにより前記ワーク保持体に保持されたワークの姿勢を変更する姿勢変更部と、
   姿勢が変更された前記ワークに対して所定の作業を実行する作業部と、を備え、
   前記搬送部は、前記開口が開いている方向とは逆方向に前記搬送キャリアを搬送して前記搬送キャリアを前記支持部と前記搬送ガイドの間から退避させ、
   前記姿勢変更部は、前記搬送キャリアが退避しているときに前記支持部を傾斜させる、作業装置。
4. 前記作業装置は、
   前記支持部を前記搬送方向に延びる回転軸を介して支持した昇降ベースと、
   前記昇降ベースを昇降させる昇降機構とを備え、
   前記姿勢変更部は前記昇降ベースに取り付けられている、請求項３に記載の作業装置。
5. 搬送方向に沿って複数のワークを保持するワーク保持体と、上下に貫通し、且つ、前記搬送方向の上流側もしくは下流側のいずれかに開いた少なくとも一つの開口を有し、前記開口に前記ワーク保持体を載置する搬送キャリアとを準備し、
   一対の搬送ガイドで前記搬送キャリアの両側部を支持し、
   前記一対の搬送ガイドの間で前記ワーク保持体を支持する支持部を上昇させて前記ワーク保持体を前記搬送キャリアから持ち上げ、
   前記開口が開いている方向とは逆方向に前記搬送キャリアを搬送して前記搬送キャリアを前記支持部と前記搬送ガイドの間から退避させ、
   前記搬送方向に延びる回転軸を中心に前記支持部を傾斜させることにより前記ワーク保持体に保持されたワークの姿勢を変更し、
   姿勢が変更された前記ワークに対して所定の作業を実行する、作業方法。
6. さらに前記作業方法は、
   前記所定の作業を終了した後に前記支持部を傾斜させる前の状態に戻し、
   前記搬送キャリアを前記支持部と前記搬送ガイドの間に戻し、
   前記支持部を下降させて前記ワーク保持体を前記搬送キャリアに載置し、
   前記ワーク保持体が載置された前記搬送キャリアを前記支持部の上方から搬出する、請求項５に記載の作業方法。
7. 一つのワークを保持する複数のワーク保持体と、上下に貫通し、且つ、搬送方向の上流側もしくは下流側のいずれかに開いた複数の開口を有し、各々の前記開口に前記ワーク保持体を載置する搬送キャリアとを準備し、
   一対の搬送ガイドで前記搬送キャリアの両側部を支持し、
   前記一対の搬送ガイドの間で前記ワーク保持体を支持する支持部を上昇させて前記ワーク保持体を前記搬送キャリアから持ち上げ、
   前記開口が開いている方向とは逆方向に前記搬送キャリアを搬送して前記搬送キャリアを前記支持部と前記搬送ガイドの間から退避させ、
   前記支持部を傾斜させることにより前記ワーク保持体に保持されたワークの姿勢を変更し、
   姿勢が変更された前記ワークに対して所定の作業を実行する、作業方法。
8. さらに前記作業方法は、
   前記所定の作業を終了した後に前記支持部を傾斜させる前の状態に戻し、
   前記搬送キャリアを前記支持部と前記搬送ガイドの間に戻し、
   前記支持部を下降させて前記ワーク保持体を前記搬送キャリアに載置し、
   前記ワーク保持体が載置された前記搬送キャリアを前記支持部の上方から搬出する、請求項７に記載の作業方法。

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