JP7150563B2 - 部品実装装置 - Google Patents

Description

本発明は、部品載置部に載置された複数の部品から部品搬送装着装置により部品被装着部に部品を搬送して実装する部品実装装置に関するものである。

特許第４３０５１６１号公報（特許文献１）には、部品供給部から投入された複数の部品が載置される導電性を有する部品載置部と、部品載置部に揺動を与えて複数の部品の重なりを解消する揺動機構と、部品載置部に載置された複数の部品から画像認識技術により装着対象となる装着部品を認識して特定し、特定した装着部品を部品保持部材で保持して部品被装着部まで搬送した後に部品被装着部に装着する部品搬送装着装置とを具備する部品実装装置の従来例が開示されている。

特許第４３０５１６１号公報

特許文献１に記載の部品実装装置では、部品載置部が導電性を有する硬質材料により形成されている。そのため部品載置部に投入された部品に傷が付くだけでなく、部品載置部と部品との衝突により発生した粉塵が徐々に部品載置部上に溜まり、この粉塵が搬送される部品に付着して搬送される問題がある。

本発明の目的は、部品の損傷を防止し且つ搬送される部品に粉塵が付着することのない部品実装装置を提供することにある。

また従来の部品実装装置では、部品載置部に設ける複数の凸部間の間隔寸法を特定の範囲内のものとしているが、凸部の高さは意識されていない。そのためこの凸部の存在が原因となって、チャック部材により部品を挟んで搬送する際に、凸部がチャック部材による挟持動作の障害となる場合がある。

本発明の目的は、部品の損傷がない部品実装装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、チャック部材での搬送を確実に行うことができる部品実装装置を提供することにある。

本発明は、部品供給部から投入された複数の部品が載置される部品載置部と、部品載置部に振動、揺動または衝撃を与えて複数の部品の重なりを解消する部品重なり解消部と、部品載置部に載置された複数の部品から画像認識技術により装着対象となる装着部品を認識して特定し、特定した前記装着部品を部品保持部材で保持して部品被装着部まで搬送した後に部品被装着部に装着する部品搬送装着装置とを具備する部品実装装置を改良の対象とする。本発明においては、部品載置部の表面部は、柔軟性または弾性を有する被覆材料で覆われており、且つ表面部には、部品が乗ると該部品が不安定になる複数の凸部及び／または前記部品が嵌ると安定した状態になる複数の凹部が分散して配置されている。

本発明によれば、部品載置部の表面部が柔軟性または弾性を有する被覆材料で覆われているので、部品載置部に投入された複数の部品の損傷を防いで、粉塵の発生を防止することができる。また表面部には、部品が載ると部品が不安定になる複数の凸部及び／または部品が嵌ると安定した状態になる複数の凹部が配置されているので、画像認識技術により装着対象となる装着部品を認識して特定し、特定した装着部品を部品保持部材で保持することが簡単な構成で容易に行うことが可能になる。その結果、部品実装間隔が極端に短くならない用途では、安価に部品搬送を実現することができる。

なお被覆材料は、ポリテトラフルオロエチレンからなるのが好ましい。ポリテトラフルオロエチレンは、塗布が容易で且つその塗膜層は柔軟性を有している。

また複数の凸部及び凹部は、形状の異なる複数種類の部品に適用できるように分散してまたは規則正しく配置されているのが好ましい。複数の凸部及び凹部は、ある程度の長さ連続していても、また点在する状態であって、部品が単独で部品載置部の表面部上に並ぶことを可能にするものであれば、どのようなパターンで配置されていてもよい。

部品保持部材は、部品を挟むチャック部材である場合には、複数の凸部の高さ寸法は、複数の部品の最小高さ寸法の１／２以下であるのが好ましい。このようにすると、複数の凸部の存在が部品を挟むチャック部材による挟持動作の障害になることを防止できる。

部品保持部材が、部品を挟むチャック部材である場合には、複数の凹部の開口部の平面形状は、部品の平面輪郭形状よりも小さく、複数の凹部の深さ寸法は、複数の部品の最小高さ寸法の１／２以下であるのが好ましい。このようにすると凹部内に入っている部品がどのような形であっても、チャック部材で部品を確実に挟むことができる。

部品保持部材は、１以上の吸着パッドであってもよい。吸着パッドであれば、凸部及び凹部と部品の高さ寸法を特に規制する必要がなくなる利点がある。

部品載置部の表面部を上に向けた状態で回転する回転駆動機構をさらに備えていてもよい。この場合、回転駆動機構による部品載置部が１回転するのにかかる時間Ｔ１は、部品搬送装着装置により部品載置部に載置された複数の部品の５０％以上が搬送されるのに要する時間Ｔ２よりも長いことが好ましい。これは回転駆動機構による部品載置部が１回転するのにかかる時間Ｔ１がかなり長いことを意味している。このような条件の場合に、本発明は特に有効である。

また部品載置部の表面部とは当接しないが、部品搬送装着装置によって搬送されずに部品載置部上に残った複数の部品と当接して、残った複数の部品の位置を変更するかまたは残った複数の部品を回収する部品回収部に部品を集める板状部材が部品載置部の上方に配置されていてもよい。このような板状部材を設けると、定期的に部品載置部上に残った画像認識技術で認識できないまたは取り難い姿勢の部品を回収し再度投入することが可能になる。

板状部材には、部品載置部と部品載置部の移動方向の両側に向かって開口し且つ特定寸法の部品を通過させる大きさを有する複数の溝部が、長手方向に沿って形成されていてもよい。このような溝部を設けると、残った部品の一部は、回収されるものの、一部は部品載置部上に残って再度装着の対象となる。その結果、溝部の大きさを選択することにより、意図的に部品載置部上に残る部品の種類を決定することができる。

部品載置部の表面部とは当接しないが、前記部品搬送装着装置によって搬送されずに部品載置部上に残った複数の部品と当接して、残った複数の部品の位置を変更する位置変更部材が部品載置部の上方に配置されていてもよい。位置変更部材を設けると、部品載置部に投入された部品の多くを装着に使用することができる。

例えば、部品実装装置と、部品がインサート成形される樹脂成形品を成形するための成形機とから構成され、部品搬送装着装置によって部品が成形機の型内に装着されるインサート樹脂成形品成形システム等では、前述の条件が満たされる。

本発明の実施の形態の部品実装装置の斜視図である。 部品実装装置の平面図である。 部品実装装置の右側面図である。 部品載置部を拡大して示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ部品載置部の部分拡大断面図である。 （Ａ）は部品載置部の一例の円板部の平面図、（Ｂ）は円板部の断面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ部の拡大断面図である。 （Ａ）は部品載置部の他の一例の円板部の平面図、（Ｂ）は円板部の断面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ部の拡大断面図である。 （Ａ）は部品載置部の他の一例の円板部の平面図、（Ｂ）は円板部の断面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ部の拡大断面図である。 （Ａ）は部品載置部の他の一例の円板部の平面図、（Ｂ）は円板部の断面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ部の拡大断面図である。 （Ａ）は部品載置部の他の一例の円板部の平面図、（Ｂ）は円板部の断面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ部の拡大断面図である。 （Ａ）は部品載置部の他の一例の円板部の平面図、（Ｂ）は円板部の断面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ部の拡大断面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の他の実施の形態で用いる他の板状部材と位置変更部材の使用状態をそれぞれ示している。

以下図面を参照して、本発明の部品実装装置の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本実施の形態の部品実装装置１の斜視図を示しており、図２は部品実装装置１の平面図を示しており、図３は部品実装装置１の右側面図を示している。部品実装装置１は、設置台２の上に、部品供給部３と、部品載置部５と、部品再供給部７と、部品重なり解消部９と、部品被装着部１１と、部品保持部材１３を備えた部品搬送装着装置１５とを備えている。

部品供給部３は、実装の対象とする部品Ｐを部品載置部５の上に供給するためのもので、本実施の形態では、作業者が手作業で部品を投入することができるように、スロープ形状を呈している。部品再供給部７は、部品載置部５の上に残った部品を再度部品載置部５の上に供給しなおすものである。図１に示すように、部品載置部５の表面部５２の複数の凸部５４とは当接しないが、部品載置部５の表面部上に残った複数の部品と当接して、残った複数の部品の位置を変更するかまたは残った複数の部品を回収する部品回収部７１に部品を集めるワイパのような板状部材８が部品載置部５の上方に配置されている。このような板状部材８を設けると、部品搬送装着装置によって搬送されずに部品載置部５上に残った画像認識技術で認識できないまたは取り難い姿勢の部品Ｐを回収し再度投入することが可能になる。本実施の形態で用いた板状部材８は、部品載置部５の外周部近傍に位置する複数の部品を回収できる長さ寸法を有している。

本実施例で用いる部品再供給部７は、半筒状の部品回収部７１内に落下した部品を再投入路７２に搬送する搬送板７３を備えている。この搬送板７３は、再投入のために定期的に１回転する。搬送板７３から再投入路７２に移動した部品Ｐは、部品載置部５上に再投入される。

部品重なり解消部９は、本実施の形態の場合、部品載置部５を間欠的に回転させる間欠回転駆動機構によって構成されている。間欠回転駆動機構は、一度部品を取り出した後に例えば１０度回転する。したがって３６個（３６０／１０）の部品を取り出した後に、部品載置部５は１回転を完了する。間欠的に回転するときに部品載置部５に加わる振動で、重なっている複数の部品が崩れることが期待できる。なお部品搬送装着装置１５の部品保持部材１３を部品載置部５に直接当てて衝撃を加えるようにしてもよい。この場合には、部品搬送装着装置１５が部品重なり解消部として兼用されることになる。

また部品重なり解消部９を構成する回転駆動機構による部品載置部５が１回転するのにかかる時間Ｔ１は、部品搬送装着装置１５により部品載置部５に載置された複数の部品の５０％以上が搬送されるのに要する時間Ｔ２よりも長いことが好ましい。これは例えば、回転駆動機構による部品載置部５が１回転するのにかかる時間Ｔ１がかなり長いことを意味している。このような条件は、部品がインサート成形される樹脂成形品を成形するための成形機と部品実装装置から構成され、部品搬送装着装置１５によって部品が成形機の型内に装着されるインサート樹脂成形品成形システム等で満たされる。

部品載置部５の上方には、部品載置部５の部品Ｐを撮影する撮像装置としての二次元カメラ６が配置されている。部品搬送装着装置１５は、二次元カメラ６で撮影した画像データから装着対象となる装着部品（ＤＰ）を認識して特定し、特定した装着部品を部品保持部材１３で保持して部品被装着部１１まで搬送する。このような画像認識機能を備えた部品搬送装着装置１５は、多関節ロボットとして販売されている。

本実施の形態の部品被装着部１１は、簡易的に記載してあるが、例えば、成形品製造システムに本実施の形態が使用される場合には、成形機の型内に挿入されるインサート部品が部品被装着部１１に組立てられる。

図４は、部品載置部５を拡大して示す図であり、図５（Ａ）及び（Ｂ）は、部品載置部５の部分拡大断面図である。図１及び図２には、図示していないが、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示す通り、部品載置部５は、円板部５１の表面部５２が、柔軟性または弾性を有する被覆材料からなる被覆層５３［図５（Ａ）及び（Ｂ）参照］によって覆われた構造を有している。被覆層５３を構成する被覆材料としては、ポリテトラフルオロエチレン［テフロン（登録商標）］を用いている。被覆材料が、ポリテトラフルオロエチレであれば、塗布により被覆層を簡単に形成できるという利点が得られる。本実施の形態によれば、円板部５１の表面部５２が柔軟性または弾性を有する被覆材料で覆われているので、部品載置部５に投入された複数の部品Ｐの損傷を防いで、粉塵の発生を防止することができる。

また円板部５１の表面部５２には、部品Ｐが載ると該部品が不安定になる複数の凸部５４及び／または部品Ｐが嵌ると安定した状態になる複数の凹部５５が分散してまたは規則性を持って配置されている。複数の凸部５４または凹部５５は、形状の異なる複数種類の部品に適用できるように分散して配置されているのが好ましい。複数の凸部５４及び／または凹部５５は、ある程度の長さ連続していても、また点在する状態であって、部品が単独で部品載置部５の表面部５２上に並ぶことを可能にするものであれば、どのようなパターンで配置されていてもよい。図６（Ａ）乃至（Ｃ）～図１２（Ａ）乃至（Ｃ）には、複数の凸部５４または凹部５５の配置パターンの例を示してある。各図において、図（Ａ）は円板部の平面図、図（Ｂ）は円板部５１の断面図、図（Ｃ）は図（Ｂ）のＣ部の拡大断面図である。図６の配置パターンでは、Ｖ字状の断面形状を有する複数の凹部が升目状に形成されている。図７の配置パターンでは、Ｕ字状の断面形状を有する複数の凹部が升目状に形成されている。図８の配置パターンでは、断面形状がＶ字状で且つ平面形状が十字状の複数の凹部が、升目状に形成されている。図９の配置パターンでは、断面形状がＵ字状で且つ平面形状が十字状の複数の凹部が、升目状に形成されている。図１０の配置パターンでは、断面形状がＵ字状で且つ平面形状が十字状の複数の凸部が、升目状に形成されている。図１１の配置パターンでは、断面形状が上に向かって凸となる湾曲形状を有し且つ平面形状が円形状の複数の凸部が、同心の複数の仮想円に沿って分散して配置されている。

部品保持部材１３が、部品を挟むチャック部材である場合には、図５（Ａ）に示すように、複数の凸部５４の高さ寸法は、複数の部品Ｐの最小高さ寸法の１／２以下であるのが好ましい。このようにすると、複数の凸部５４の存在が部品を挟むチャック部材１１Ａによる挟持動作の障害になることを防止できる。また部品保持部材１３が、部品を挟むチャック部材１１Ａである場合には、複数の凹部５５の開口部の平面形状は、部品の平面輪郭形状よりも小さく、複数の凹部５５の深さ寸法は、複数の部品の最小高さ寸法の１／２以下であるのが好ましい。このようにすると凹部５５内に入っている部品がどのような形であっても、チャック部材１１Ａで部品を確実に挟むことができる。なお部品保持部材１３としては、１以上の吸着パッドによって構成されたものを用いてもよい。吸着パッドであれば、凸部５４及び凹部５５と部品Ｐの高さ寸法を特に制限または規制する必要がなくなる利点がある。

本実施の形態のように、表面部５２に、部品Ｐが乗ると部品が不安定になる複数の凸部５４及び／または部品が嵌ると安定した状態になる複数の凹部５５が分散して配置されているので、画像認識技術により装着対象となる装着部品ＤＰを認識して特定し、特定した装着部品ＤＰを部品保持部材１３で保持することが簡単な構成で実現することができる。その結果、部品実装間隔が極端に短くならない用途では、安価に部品搬送を実現することができる。

図１２（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の他の実施の形態で用いる板状部材８´と位置変更部材１８の使用状態を示している。この実施の形態では、板状部材８´には、部品載置部５と部品載置部５の移動方向の両側に向かって開口し且つ特定寸法の部品を通過させる大きさを有する複数の溝部８´Ａが、長手方向に沿って形成されている。また部品載置部５の表面部とは当接しないが、部品搬送装着装置１５によって搬送されずに部品載置部５上に残った複数の部品と当接して、残った複数の部品の位置を変更する位置変更部材１８が部品載置部の上方に配置されている。位置変更部材１８は、フレーム１８Ａとこのフレーム１８Ａの下面に設けられたフレーム１８Ａの長手方向に沿って間隔をあけて配置された複数の突起１８Ｂとを備えている。板状部材８´に溝部８´Ａを設けると、残った部品の一部は回収されるものの、一部は部品載置部５上に残って再度装着の対象となる。その結果、溝部８´Ａの大きさを選択することにより、意図的に部品載置部５上に残る部品の種類を決定することができる。また位置変更部材１８を設けると、部品載置部５に投入された部品をできるだけ装着に使用することができる。

本発明によれば、部品載置部の表面部が柔軟性または弾性を有する被覆材料で覆われているので、部品載置部に投入された複数の部品の損傷を防いで、粉塵の発生を防止することができる。また表面部には、部品が載ると部品が不安定になる複数の凸部及び／または部品が嵌ると安定した状態になる複数の凹部が分散して配置されているので、画像認識技術により装着対象となる装着部品を認識して特定し、特定した装着部品を部品保持部材で保持することが簡単な構成で容易に行うことが可能になる。その結果、部品実装間隔が極端に短くならない用途では、安価に部品搬送を実現することができる。

１ 部品実装装置
２ 設置台
３ 部品供給部
５ 部品載置部
７ 部品再供給部
８ 板状部材
９ 部品重なり解消部
１１ 部品被装着部
１３ 部品保持部材
１５ 部品搬送装着装置
１８ 位置変更部材
５１ 円板部
５２ 表面部
５３ 被覆層
５４ 凸部
５５ 凹部

Claims (10)

1. 部品供給部から投入された複数の部品が載置される部品載置部と、
   前記部品載置部に振動、揺動または衝撃を与えて前記複数の部品の重なりを解消する部品重なり解消部と、
   前記部品載置部に載置された前記複数の部品から画像認識技術により装着対象となる装着部品を認識して特定し、特定した前記装着部品を部品保持部材で保持して部品被装着部まで搬送した後に部品被装着部に装着する部品搬送装着装置とを具備する部品実装装置であって、
   前記部品載置部の表面部は、柔軟性または弾性を有する被覆材料で覆われており、且つ前記表面部には、前記部品が載ると該部品が不安定になる複数の凸部及び／または前記部品が嵌ると安定した状態になる複数の凹部が配置されており、
   前記部品載置部の前記表面部とは当接しないが、前記部品搬送装着装置によって搬送されずに前記部品載置部上に残った複数の部品と当接して、前記残った複数の部品の位置を変更するかまたは前記残った複数の部品を回収する部品回収部に集める板状部材が前記部品載置部の上方に配置されており、
   前記板状部材には、前記部品載置部と前記部品載置部の移動方向の両側に向かって開口し且つ特定寸法の部品を通過させる大きさを有する複数の溝部が、長手方向に沿って形成されていることを特徴とする部品実装装置。
2. 前記被覆材料は、ポリテトラフルオロエチレンからなる請求項１に記載の部品実装装置。
3. 前記複数の凸部及び／または凹部は、形状の異なる複数種類の部品に適用できるように分散して配置されている請求項１または２に記載の部品実装装置。
4. 前記複数の凸部及び／または凹部は、規則正しく配置されている請求項１または２に記載の部品実装装置。
5. 前記表面部には前記複数の凸部が配置されており、
   前記部品保持部材は、前記部品を挟むチャック部材であり、
   前記複数の凸部の高さ寸法は、前記複数の部品の最小高さ寸法の１／２以下である請求項１に記載の部品実装装置。
6. 前記表面部には前記複数の凹部が配置されており、
   前記部品保持部材は、前記部品を挟むチャック部材であり、
   前記複数の凹部の開口部の平面形状は、前記部品の平面輪郭形状よりも小さく、
   前記複数の凹部の深さ寸法は、前記複数の部品の最小高さ寸法の１／２以下である請求項１に記載の部品実装装置。
7. 前記部品保持部材は、１以上の吸着パッドである請求項１に記載の部品実装装置。
8. 前記部品載置部の前記表面部を上に向けた状態で回転する回転駆動機構をさらに備え、
   前記回転駆動機構による前記部品載置部が１回転するのにかかる時間Ｔ１は、前記部品搬送装着装置により前記部品載置部に載置された前記複数の部品の５０％以上が搬送されるのに要する時間Ｔ２よりも長いことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の部品実装装置。
9. 前記部品載置部の前記表面部とは当接しないが、前記部品搬送装着装置によって搬送されずに前記部品載置部上に残った複数の部品と当接して、前記残った複数の部品の位置を変更する位置変更部材が前記部品載置部の上方に配置されている請求項１乃至８のいずれか１項に記載の部品実装装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の部品実装装置と、前記部品がインサート成形される樹脂成形品を成形するための成形機とから構成され、前記部品搬送装着装置によって前記部品が前記成形機の型内に装着されるインサート樹脂成形品成形システム。
    

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