JP7108470B2

JP7108470B2 - 基板組立装置

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Publication number: JP7108470B2
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Authority: JP
Inventors: 高史藤田; 陽介土田; 和弥松田
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Current assignee: Juki Corp
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Filing date: 2018-06-05
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Description

本開示は、基板組立装置に関する。

従来、複数種類の基板組立装置によって生産ラインを構築し、生産ラインで搬送される基板に対して部品の実装作業等の各種作業が実施されている。例えば、基板組立装置の一種である実装装置では、ノズルによってフィーダから部品をピックアップし、基板の所定位置でノズルを下げることで基板の表面に部品を実装している。このような基板組立装置では作業内容が限られており、一部の作業については手作業が必要となっていた。近年では、手作業で行われていた作業を垂直多関節ロボットに行わせることで、生産ラインの自動化及び省人化の取り組みが進められている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１５／０２９１４２号

特許文献１に記載の基板組立装置は、基板の生産性を高めることができるが、作業者の手作業と比較して設置スペースを広く確保しなければならない。特に、基板に対して複数の作業を実施するためには、生産ラインに沿って複数台の基板組立装置を設置しなければならなかった。

本開示はかかる点に鑑みてなされたものであり、複数の作業を並行に実施すると共に省スペース化を図ることができるという効果を奏しうる基板組立装置を提供することを目的の１つとする。

本開示の一態様の基板組立装置は、基板に対して部品の組み付け作業を実施する基板組立装置であって、前記基板の表面に対して上側から作業を実施する第１のロボットと、前記基板の裏面に対して下側から作業を実施する第２のロボットとを備え、前記第１のロボットが装置上側に設置され、前記第２のロボットが装置下側に設置され、前記第１のロボットには高さセンサが設けられており、前記第２のロボットの先端を前記第２のロボットの第２の座標系の所定高さに位置付けた状態で、前記高さセンサが前記第１のロボットの前記第１の座標系における前記第２のロボットの先端の高さを検出し、前記第１のロボットの前記第１の座標系に対して前記第２のロボットの前記第２の座標系の補正量を算出することを特徴とする。

本開示によれば、第１のロボットと第２のロボットによって基板の表面及び裏面に対して並行して作業が実施されるため、基板に対する作業効率を高めることができる。また、装置上側の第１のロボットと装置下側の第２のロボットが同一の設置スペースに設置されているため、基板組立装置の省スペース化を実現することができる。

本実施の形態の基板組立装置の外観斜視図である。本実施の形態の基板組立装置の装置内部の斜視図である。本実施の形態の基板組立装置の装置上側の部分拡大図である。本実施の形態のハンドの部分拡大図である。本実施の形態の基板組立装置の装置下側の部分拡大図である。本実施の形態の基板組立装置の制御ブロック図である。本実施の形態の第１の補正処理の説明図である。本実施の形態の第２の補正処理の説明図である。

以下、添付図面を参照して、基板組立装置について説明する。図１は、本実施の形態の基板組立装置の外観斜視図である。図２は、本実施の形態の基板組立装置の装置内部の斜視図である。なお、本実施の形態の基板組立装置は一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

図１に示すように、基板組立装置１は、生産ラインの一部を構築して、搬送ユニット１７で搬送された基板Ｗ（図２参照）に対して様々な処理を実施するように構成されている。基板組立装置１は、搬送ユニット１７の搬入口１１及び搬出口（不図示）等を除いて筐体１０で覆われている。筐体１０の上部前面には、作業室内を開閉する開閉扉１３が設けられており、開閉扉１３の隣には各種情報を表示するモニタ１４が設置されている。筐体１０の下部前面には、メインコントローラ等の電装系のメンテナンスの際に取り外し可能な外装パネル１５が設けられている。

図２に示すように、基板組立装置１の筐体１０の内側には、装置上側に基板Ｗの表面に対して上側から作業を実施する第１のロボット２０と、装置下側に基板Ｗの裏面に対して下側から作業を実施する第２のロボット４０とが設置されている。装置上側には、第１のロボット２０の前方の作業領域に向けて基板Ｗを搬送する搬送ユニット１７が設けられている。搬送ユニット１７は、左右一対のガイドレールに沿ったコンベア１８から成り、第１、第２のロボット２０、４０で基板Ｗの表面及び裏面にアクセス可能なように、基板Ｗの両面を露出させた状態で作業領域に基板Ｗを位置付けている。

このような基板組立装置１では、従来は手作業を行われてきたような様々な作業を第１、第２のロボット２０、４０で実施することが可能であるが、作業者の作業スペースと比較して設置スペースを広く確保しなければならない。そこで、本実施の形態の基板組立装置１では、装置上側に第１のロボット２０を設置し、装置下側に第２のロボット４０を設置して、基板Ｗの表面及び裏面に対する作業を上下両側から実施している。第１、第２のロボット２０、４０の並行作業によって、生産性を向上させると共に設置スペースの省スペース化が実現されている。

以下、図３から図５を参照して、基板組立装置の詳細構成について説明する。図３は、本実施の形態の基板組立装置の装置上側の部分拡大図である。図４は、本実施の形態のハンドの部分拡大図である。図５は、本実施の形態の基板組立装置の装置下側の部分拡大図である。

図３に示すように、装置上側の第１のロボット２０は、部品供給装置１９（図６参照）から供給された部品を基板Ｗの表面に実装するように構成されている。第１のロボット２０は、いわゆる垂直多関節ロボットであり、回転台２１に支持されたロボットアーム２２の先端のハンド２３にハンドツール２４が装着されている。回転台２１は設置面に対して垂直軸回りに回転可能に設置され、ロボットアーム２２は回転台２１に対して揺動可能に連結されている。ロボットアーム２２は、複数のアーム部を連結しており、各アーム部の関節の角度をサーボモータ等で制御することでハンドツール２４の先端を所望の位置及び角度に調整している。

図４に示すように、ハンド２３にはハンドツール２４（図３参照）の接続部２９が設けられており、この接続部２９にハンドツール２４が着脱可能に装着されている。ハンドツール２４の先端には、θ回りに回転可能なノズル２５（図３参照）が設けられている。また、ハンド２３にはブラケット２６を介して撮像部２７と高さセンサ２８が設けられている。撮像部２７によって装置各部や基板Ｗの基準マークが撮像されてノズル２５の水平方向（ＸＹ方向）が位置調整され、高さセンサ２８によって基板Ｗや部品の高さが検出されてノズル２５の高さ方向（Ｚ方向）が位置調整される。

図３に戻り、第１のロボット２０の前方には上記したように搬送ユニット１７が設けられ、第１のロボット２０の後方には複数の部品供給装置１９が設置される設置台３１が設けられている。第１のロボット２０の設置台３１と搬送ユニット１７の間には、第１のロボット２０の部品搬送中に部品形状を認識する認識ユニット３２（図６参照）が設けられている。認識ユニット３２は、発光部と受光部を水平方向で対向させ、発光部から部品に向けたレーザー光又はＬＥＤ光を受光部で受光している。発光部と受光部の間で第１のロボット２０に回転された部品の遮光幅の変化によって部品形状等が認識される。

搬送ユニット１７の出口付近には、左右一対のコンベア１８を跨ぐようにツール置き場３３が設けられ、ツール置き場３３には複数種類のハンドツール２４が用意されている。ツール置き場３３を搬送ユニット１７の上方に設けたことで省スペース化が図られている。ツール置き場３３には、左右から部品を把持するチャックノズル、部品を吸着するバキュームノズル等を装備した専用ハンドツールの他、複数のノズルを着け替え可能な汎用ハンドツールが支持されている。ツール置き場３３の近傍には、複数のノズルを用意したノズル交換装置３４が設けられており、汎用ハンドツールのノズルはノズル交換装置３４によって交換される。

第１のロボット２０にはハンドツール２４が交換可能に取り付けられているため、ツール置き場３３及びノズル交換装置３４で部品のサイズや形状に応じて、第１のロボット２０のハンドツール２４やノズル２５を交換することが可能になっている。なお、設置台３１には、部品供給装置１９として、例えば、テープフィーダ、スティックフィーダ、ラジアルフィーダ等が設置されてもよい。部品は、基板Ｗに実装されればよく、特に電子部品に限定されない。また、認識ユニット３２は、部品の遮光状態から部品形状等を認識する構成に限らず、撮像画像から部品形状等を認識してもよい。また、各ハンドツール２４には固有のピン配置のコネクタが設けられている。このため、第１のロボット２０でハンドツール２４が交換されると、ハンドツール２４のコネクタピンに、ロボット側コネクタが接続されて、ロボット２０が自動でハンドツール形式を認識できる。

図５に示すように、装置下側の第２のロボット４０は、ネジ供給装置４６から供給されたネジを基板Ｗの裏面に締め付けるように構成されている。第２のロボット４０も、いわゆる垂直多関節ロボットであり、回転台４１に設けたロボットアーム４２の先端のハンド４３にハンドツール４４が装着されている。回転台４１は設置面に対して垂直軸回りに回転可能に設置され、ロボットアーム４２は回転台４１に対して揺動可能に連結されている。ロボットアーム４２は、複数のアーム部を連結しており、各アーム部の関節の角度をサーボモータ等で制御することでハンドツール４４を所望の位置及び角度に調整している。

第２のロボット４０は、第１のロボット２０とは異なり、装置下側のフレーム４７で囲まれた狭い空間を利用して基板Ｗの裏面に対して作業を実施している。このため、第２のロボット４０は、第１のロボット２０よりも小型に形成されており、基板Ｗに対する作業領域の真下に位置付けられている。第２のロボット４０の小型化によって装置下側のフレーム４７内に収めることが可能になっている。また、第２のロボット４０の小型化に伴って可動範囲が狭くなっても、基板Ｗの作業領域に近づけて第２のロボット４０を設置したことで、第２のロボット４０の可動範囲で基板Ｗの作業領域をカバーすることが可能になっている。

ハンドツール４４の先端にはネジ締め用のドライバー４５が設けられており、ドライバー４５には刃先を囲むように吸引カバーが設けられている。ドライバー４５の刃先をネジの工具穴に差し込み、ネジの頭部を吸引カバーで覆って吸引することで、ドライバー４５でネジをピックアップすることが可能になっている。第２のロボット４０の前方には、ネジを順番に繰り出すネジ供給装置４６が設けられている。ネジ供給装置４６は、装置内にバラバラに投入されたネジを整列して、ドライバー４５にピックアップされる供給口からネジの頭部を順番に突出させている。

フレーム４７の内側面には、複数種類のハンドツール４４を用意したツール置き場４８が設けられている。フレーム４７の下面から浮かせてツール置き場４８を設置したことで、ツール置き場４８の下方にメインコントローラ５０の設置スペースを確保して、全体として省スペース化が図られている。ツール置き場４８には、ネジ締め用のハンドツール４４の他に、例えば、リードクリンチ用のハンドツール、リードカット用のハンドツール、半田付け用のハンドツール、マスキングテープ付けのハンドツールが支持されていてもよい。ハンドツール４４の交換によって基板Ｗの裏面に対して様々な作業を実施することが可能である。

装置下側には、メインコントローラ５０が２箇所に分けて設置されている。一方のメインコントローラ５０はフレーム４７の片側面に沿って縦置きされ、他方のメインコントローラ５０はフレーム４７の下面に横置きされている。メインコントローラ５０同士は配線等を通じて電気的に接続されて１つのメインコントローラとして機能している。メインコントローラ５０を２つに分けて設置することで、フレーム４７内で第２のロボット４０の可動範囲が確保されている。また、装置下側には、第２のロボット４０の可動範囲を避けるように第１、第２のロボット２０、４０用のロボットコントローラ５１、５２が設置されている。

なお、メインコントローラ５０及びロボットコントローラ５１、５２は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等によって構成されている。メモリは、用途に応じてＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成されている。メモリには、基板組立装置１全体の制御プログラムの他、基板組立装置１に補正処理等を実行させるプログラム等が記憶されている。メインコントローラ５０によってロボットコントローラ５１、５２を介して第１、第２のロボット２０、４０の動きが制御されて基板Ｗに対する各種作業が実施される。

例えば、基板Ｗに対してコネクタ等のネジ止め部品を組み付ける場合には、第１のロボット２０で基板Ｗの表面にコネクタを押えたまま、第２のロボット４０で基板Ｗの裏面からネジを締め込むことで基板Ｗに対してコネクタをネジ止めしている。第１、第２のロボット２０、４０を連携させることで、基板Ｗに対するコネクタの取り付け作業を実施することが可能になっている。単一の基板組立装置１において、基板Ｗに対するコネクタの実装作業とコネクタのネジ締め作業を実施することができ、生産性を向上させると共に省スペース化が図られている。

ところで、第１、第２のロボット２０、４０は、アーム部等の旋回動作を組み合わせて動くため、直交ロボットの直線動作と比較して誤差が生じ易い。第１のロボット２０であれば、撮像部２７で装置上側のＣＡＬ（Calibration）マークや基板表面のＢＯＣ（Board Offset Correction）マーク等の基準マークを撮像して、高さセンサ２８で基板表面の高さを検出することで誤差を補正することができる。しかしながら、第２のロボット４０には撮像部２７及び高さセンサ２８が設けられておらず、装置下側及び基板裏面には基準マークが付されていない。

そこで、本実施の形態では、後述する第１の補正処理又は第２の補正処理によって、第１のロボット２０の第１の座標系に対する第２のロボット４０の第２の座標系の補正量を算出し、第２のロボット４０の移動量を補正するようにしている。これにより、基準マークを認識できない第２のロボット４０であっても、基準マークに基づいて設定された第１のロボット２０と同じ精度で動かすことができる。よって、第１、第２のロボット２０、４０を精度よく連携させて、第１、第２のロボット２０、４０で基板Ｗの表面側と裏面側でズレが無い作業を実施することができる。

図６から図８を参照して、基板組立装置の制御構成について説明する。図６は、本実施の形態の基板組立装置の制御ブロック図である。図７は、本実施の形態の第１の補正処理の説明図である。図８は、本実施の形態の第２の補正処理の説明図である。

図６に示すように、メインコントローラ５０には、ロボットコントローラ５１を介して第１のロボット２０が接続され、ロボットコントローラ５２を介して第２のロボット４０が接続されている。また、メインコントローラ５０には、認識ユニット３２、搬送ユニット１７、撮像部２７、高さセンサ２８、部品供給装置１９、ネジ供給装置４６、センサやソレノイド等の各Ｉ／Ｏ５３が接続されている。さらに、メインコントローラ５０には、第１の座標系に対する第２の座標系の補正量を算出する算出部５５と、補正量に基づいて第２のロボット４０の動きを補正する補正部５６とが設けられている。

認識ユニット３２から部品形状の認識結果がメインコントローラ５０に入力されると、メインコントローラ５０で第１のロボット２０のノズル２５の保持位置のズレ量が求められる。メインコントローラ５０で搬送ユニット１７による基板Ｗの搬入出動作が制御されている。撮像部２７から基準マークの撮像画像がメインコントローラ５０に入力されると、メインコントローラ５０で第１のロボット２０の水平方向の基準位置が調整される。高さセンサ２８から基準高さの検出結果がメインコントローラ５０に入力されると、メインコントローラ５０で第１のロボット２０の高さ方向の基準位置が調整される。

また、メインコントローラ５０で部品供給装置１９及びネジ供給装置４６の供給動作が制御されている。さらに、部品供給装置１９の供給口には第１のロボット２０のノズル２５（図３参照）が位置付けられ、ネジ供給装置４６の供給口には第２のロボット４０のドライバー４５（図５参照）が位置付けられる。このとき、Ｉ／Ｏ５３によってノズル２５及びドライバー４５に繋がる空圧バルブ（不図示）が開閉される。これにより、ノズル２５で部品供給装置１９から部品をピックアップする際や、ドライバー４５でネジ供給装置４６からネジをピックアップする際に、部品やネジを吸着保持することが可能になっている。

算出部５５では、第１の補正処理又は第２の補正処理に基づいて第２のロボット４０に対する補正量が算出される。第１の補正処理は第１のロボット２０の撮像部２７及び高さセンサ２８を利用した補正処理であり、第２の補正処理は専用治具を用いた補正処理である。補正部５６では、第２のロボット４０に対して指示された移動位置が補正量で補正される。これにより、第１のロボット２０の第１の座標系に対して第２のロボット４０の第２の座標系が合わせられる。そして、メインコントローラ５０によってロボットコントローラ５１、５２を介して第１、第２のロボット２０、４０が精度良く制御される。

図７Ａに示すように、第１の補正処理では、設計上の寸法通りに加工された高精度な治具基板Ｗ１が作業領域に設置され、治具基板Ｗ１を用いて第１のロボット２０の水平方向（Ｘ_１Ｙ_１方向）及び高さ方向（Ｚ_１）の基準が設定される。具体的には、治具基板Ｗ１の基準マークＭを撮像部２７で撮像することで第１のロボット２０の水平方向の基準位置が調整され、治具基板Ｗ１の表面を高さセンサ２８で検出することで第１のロボット２０の高さ方向の基準位置が調整される。第１のロボット２０の第１の座標系（Ｘ_１Ｙ_１Ｚ_１座標系）を精度良く設定するために、治具基板Ｗ１の３箇所以上で上記の調整作業を実施することが好ましい。

次に、図７Ｂに示すように、搬送ユニット１７から治具基板Ｗ１が取り除かれ、第２の座標系（Ｘ_２Ｙ_２Ｚ_２座標系）を用いて第２のロボット４０が動かされて、ドライバー４５の刃先が第２の座標系の所定座標（ｘ_２、ｙ_２）に位置付けられる。ドライバー４５の刃先を真上に向けた状態で、撮像部２７によってドライバー４５の刃先が撮像される。撮像部２７は第１の座標系（Ｘ_１Ｙ_１Ｚ_１座標系）で動作するため、撮像画像の各画素が第１の座標系の座標に対応付けられている。撮像画像から第１の座標系におけるドライバー４５の刃先の位置座標（ｘ_１、ｙ_１）が検出されて算出部５５に出力され、算出部５５にて第２の座標系における所定座標と第１の座標系における検出座標から水平方向の補正量が算出される。

次に、図７Ｃに示すように、ドライバー４５の刃先を第２の座標系で基板Ｗの裏面高さ（ｚ_２）に位置付けた状態で、高さセンサ２８によってドライバー４５の刃先の高さ（ｚ_１）が検出される。高さセンサ２８は第１の座標系で動作するため、第１の座標系を基準にしてドライバー４５の刃先の高さが検出されて算出部５５に出力され、算出部５５にて第２の座標系における基板Ｗの裏面高さと第１の座標系における検出高さから高さ方向の補正量が算出される。なお、高さセンサ２８でドライバー４５の刃先高さを検出することが困難な場合、例えば、第２のロボット４０のハンドツール４４に高さ検出用のマーク（円柱等）を設けて、このマークを認識して補正量を算出することも考えられる。また、第１のロボット２０の第１の座標系に対する第２のロボット４０の第２の座標系の補正量の精度を高めるために、水平方向及び高さ方向の補正処理を３箇所以上で実施することが好ましい。

そして、補正部５６にてロボットコントローラ５２に対する位置指令が補正されることで、第１のロボット２０の第１の座標系に第２のロボット４０の第２の座標系が合わせられた状態で第２のロボット４０が精度良く動かされる。このように、第２のロボット４０は、第１のロボット２０の撮像部２７及び高さセンサ２８を利用して、第１のロボット２０に対して第２のロボット４０の座標系の水平方向及び高さ方向の基準位置が合わせられる。なお、第２のロボット４０には、ドライバー４５の代わりにドライバー４５に長さ寸法を合わせた専用治具が用いられてもよい。

図８Ａに示すように、第２の補正処理では、第１のロボット２０に対する調整処理（図７Ａ参照）後に、第１、第２のロボット２０、４０のハンドツール２４、４４に細長い棒状治具６１、６２が取り付けられる。第１の座標系（Ｘ_１Ｙ_１Ｚ_１座標系）を用いて第１のロボット２０が動かされて、第１のロボット２０の棒状治具６１の先端面を真下に向けた状態で所定座標（ｘ、ｙ、ｚ）に位置付けられる。第２の座標系（Ｘ_２Ｙ_２Ｚ_２座標系）を用いて第２のロボット４０が動かされて、第２のロボット４０の棒状治具６２の先端面を真上に向けた状態で所定座標（ｘ、ｙ、ｚ）に位置付けられる。第１、第２の座標系にズレが有る場合には、棒状治具６１、６２の先端面同士が一致しない。

次に、図８Ｂに示すように、ティーチング作業によって第２のロボット４０が水平方向及び高さ方向に動かされて、第２のロボット４０の棒状治具６２の先端面が第１のロボット２０の棒状治具６１の先端面に一致される。ティーチング作業による棒状治具６２の移動量が算出部５５に出力され、算出部５５にて棒状治具６２の移動量、すなわち棒状治具６１、６２の先端面のズレ量に基づいて水平方向及び高さ方向の補正量が算出される。なお、第１のロボット２０の第１の座標系に対する第２のロボット４０の第２の座標系の補正量の精度を高めるために、水平方向及び高さ方向の補正処理を３箇所以上で実施することが好ましい。

そして、補正部５６にてロボットコントローラ５２に対する位置指令が補正されることで、第１のロボット２０の第１の座標系に第２のロボット４０の第２の座標系が合わせられた状態で第２のロボット４０が精度良く動かされる。このように、第２のロボット４０は、ティーチング作業等によって棒状治具６１、６２の先端面同士を合わせることで、第１のロボット２０に対して第２のロボット４０の座標系の水平方向及び高さ方向の基準位置が合わせられる。なお、棒状治具６１、６２は、ノズル２５やドライバー４５の長さ寸法に合わせて形成されることが好ましい。

以上のように、本実施の形態の基板組立装置１では、第１のロボット２０と第２のロボット４０によって基板Ｗの表面及び裏面に対して並行して作業が実施されるため、基板Ｗに対する作業効率を高めることができる。また、装置上側の第１のロボット２０と装置下側の第２のロボット４０が同一の設置スペースに設置されているため、基板組立装置１の省スペース化を実現することができる。

なお、本実施の形態において、第１のロボットの作業として部品の実装作業を例示したが、第１のロボットは基板の表面に対して上側から行う作業であればよい。

また、本実施の形態において、第２のロボットの作業としてネジ締め作業を例示したが、第２のロボットは基板の裏面に対して下側から行う作業であればよい。例えば、第２のロボットは、基板の裏面から突出したリードのクリンチ作業、基板の裏面から突出したリードのカット作業、基板の裏面に対する半田付け作業、基板の裏面に対するマスキングテープ付け作業が実施されてもよい。

また、本実施の形態において、基板組立装置に第１、第２のロボット用にツール置き場が設けられたが、この構成に限定されない。第１、第２のロボットのハンドツールを手動で交換する場合には、基板組立装置にツール置き場が設けられていなくてもよい。

また、本実施の形態において、第１、第２のロボットが垂直多関節ロボットで構成されたが、第１、第２のロボットは水平多関節ロボット、直交ロボット等の他の産業用ロボットで構成されていてもよい。

また、本実施の形態において、第１、第２の補正処理を例示して説明したが、補正処理は、第１ロボットの第１の座標系に対して第２のロボットの第２の座標系の補正量を算出可能であれば特に限定されない。

また、本実施の形態において、第１のロボットが実装作業、第２のロボットがネジ締め作業を実施する構成にしたが、第１のロボットがネジ締め作業、第２のロボットが実装作業を実施する構成にしてもよい。第１、第２のロボットが並行で作業を実施する構成に限らず、第１、第２のロボットのいずれか一方が作業を実施している間に、いずれか他方が停止していてもよい。

また、本実施の形態において、部品は基板に対して実装可能であれば、特に電子部品に限定されない。

また、本実施の形態において、基板は、プリント基板に限定されず、治具基板上に載せられたフレキシブル基板であってもよい。

また、本実施の形態のプログラムは記憶媒体に記憶されてもよい。記憶媒体は、特に限定されないが、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等の非一過性の記憶媒体であってもよい。

また、本実施の形態及び変形例を説明したが、他の実施の形態として、上記実施の形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。

また、本開示の技術は上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。

下記に、上記の実施の形態における特徴点を整理する。
上記実施の形態に記載の基板組立装置は、基板に対して部品の組み付け作業を実施する基板組立装置であって、基板の表面に対して上側から作業を実施する第１のロボットと、基板の裏面に対して下側から作業を実施する第２のロボットとを備え、第１のロボットが装置上側に設置され、第２のロボットが装置下側に設置されたことを特徴とする。この構成によれば、第１のロボットと第２のロボットによって基板の表面及び裏面に対して並行して作業が実施されるため、基板に対する作業効率を高めることができる。また、装置上側の第１のロボットと装置下側の第２のロボットが同一の設置スペースに設置されているため、基板組立装置の省スペース化を実現することができる。

上記実施の形態に記載の基板組立装置において、第１のロボットが、部品供給装置から供給された部品を基板の表面に実装する。この構成によれば、第２のロボットによって基板の裏面で作業が実施されている間に、第１のロボットによって基板の表面に部品を実装することができる。

上記実施の形態に記載の基板組立装置において、第２のロボットが、ネジ供給装置から供給されたネジを基板の裏面に締め付ける。この構成によれば、第１のロボットによって基板の表面で作業が実施されている間に、第２のロボットによって基板の裏面にネジを締めることができる。

上記実施の形態に記載の基板組立装置において、第１のロボット及び第２のロボットにはハンドツールが交換可能に取り付けられており、装置上側及び装置下側には複数種類のハンドツールを用意したツール置き場が設置されている。この構成によれば、部品のサイズや形状に応じて第１のロボット及び第２のロボットのハンドツールを交換することができる。

上記実施の形態に記載の基板組立装置において、第２のロボットが、第１のロボットよりも小型に形成されており、基板に対する作業領域の真下に位置付けられている。この構成によれば、第２のロボットを小型化することによって装置下側に収めることができる。第２のロボットが小型化して可動範囲が狭くなっても、基板の作業領域の真下に第２のロボットを位置付けることで、第２のロボットの可動範囲で基板の作業領域をカバーすることができる。

上記実施の形態に記載の基板組立装置において、第１のロボットが、基板の表面に載置した部品を押え、第２のロボットが、基板の裏面から当該部品に対して作業を実施する。この構成によれば、第１のロボットと第２のロボットを連携して、基板に対して部品を組み付けることができる。

上記実施の形態に記載の基板組立装置において、第１のロボットの第１の座標系に対して第２のロボットの第２の座標系の補正量を算出する。この構成によれば、基板の表面側と裏面側とでズレがない作業を実施することができる。

上記実施の形態に記載の基板組立装置において、第１のロボットには撮像部が設けられており、第２のロボットの先端を第２の座標系の所定座標に位置付けた状態で、撮像部が当該第２のロボットの先端を撮像し、撮像画像から第１の座標系における第２のロボットの先端の座標を検出して、第１の座標系に対する第２の座標系の水平方向の補正量を算出する。この構成によれば、第１のロボットの撮像部を利用して、第１のロボットの座標系に対して第２のロボットの座標系の水平方向の基準位置を合わせることができる。

上記実施の形態に記載の基板組立装置において、第１のロボットには高さセンサが設けられており、第２のロボットの先端を第２の座標系の所定高さに位置付けた状態で、高さセンサが第１の座標系における当該第２のロボットの先端の高さを検出し、第１の座標系に対する第２の座標系の高さ方向の補正量を算出する。この構成によれば、第１のロボットの高さセンサを利用して、第１のロボットの座標系に対して第２のロボットの座標系の高さ方向の基準位置を合わせることができる。

上記実施の形態に記載の基板組立装置において、第１の座標系の所定座標に位置付けた第１のロボットの先端及び第２の座標系の所定座標に位置付けた第２のロボットの先端のズレ量に基づいて、第１の座標系に対する第２の座標系の水平方向及び高さ方向の補正量を算出する。この構成によれば、ティーチング作業等によって第１、第２のロボットの先端面同士を合わせることで、第１のロボットの座標系に対して第２のロボットの座標系の水平方向及び高さ方向の基準位置を合わせることができる。

１：基板組立装置
１９：部品供給装置
２０：第１のロボット
２４：第１のロボットのハンドツール
２５：ノズル
２７：撮像部
２８：高さセンサ
３３：第１のロボットのツール置き場
４０：第２のロボット
４４：第２のロボットのハンドツール
４５：ドライバー
４６：ネジ供給装置
４８：第２のロボットのツール置き場
５０：メインコントローラ
５５：算出部
５６：補正部
Ｗ：基板

Claims

基板に対して部品の組み付け作業を実施する基板組立装置であって、
前記基板の表面に対して上側から作業を実施する第１のロボットと、
前記基板の裏面に対して下側から作業を実施する第２のロボットとを備え、
前記第１のロボットが装置上側に設置され、前記第２のロボットが装置下側に設置され、
前記第１のロボットには高さセンサが設けられており、
前記第２のロボットの先端を前記第２のロボットの第２の座標系の所定高さに位置付けた状態で、前記高さセンサが前記第１のロボットの前記第１の座標系における前記第２のロボットの先端の高さを検出し、前記第１のロボットの前記第１の座標系に対して前記第２のロボットの前記第２の座標系の補正量を算出することを特徴とする基板組立装置。
前記第１のロボットが、部品供給装置から供給された部品を前記基板の表面に実装することを特徴とする請求項１に記載の基板組立装置。
前記第２のロボットが、ネジ供給装置から供給されたネジを前記基板の裏面に締め付けることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板組立装置。
前記第１のロボット及び前記第２のロボットにはハンドツールが交換可能に取り付けられており、
前記装置上側及び前記装置下側には複数種類のハンドツールを用意したツール置き場が設置されたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の基板組立装置。
前記第２のロボットが、前記第１のロボットよりも小型に形成されており、前記基板に対する作業領域の真下に位置付けられたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の基板組立装置。
前記第１のロボットが、前記基板の表面に載置した部品を押え、
前記第２のロボットが、前記基板の裏面から当該部品に対して作業を実施することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の基板組立装置。
前記第１のロボットには撮像部が設けられており、
前記第２のロボットの先端を前記第２の座標系の所定座標に位置付けた状態で、前記撮像部が当該第２のロボットの先端を撮像し、
撮像画像から前記第１の座標系における前記第２のロボットの先端の座標を検出して、前記第１の座標系に対する前記第２の座標系の水平方向の補正量を算出することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の基板組立装置。
前記第１の座標系の所定座標に位置付けた前記第１のロボットの先端及び前記第２の座標系の所定座標に位置付けた前記第２のロボットの先端のズレ量に基づいて、前記第１の座標系に対する前記第２の座標系の水平方向及び高さ方向の補正量を算出することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の基板組立装置。