JP7295644B2 - フィーダ運搬装置 - Google Patents

Description

本明細書は、複数のフィーダを台車に積載して運搬するフィーダ運搬装置に関する技術を開示したものである。

近年、特許文献１（国際公開ＷＯ２０１８／１２７９５６号公報）に記載されているように、複数台の部品実装機を配列した部品実装ラインの上流側に、各部品実装機にセットするフィーダや各部品実装機から取り外した使用済みのフィーダを一時的に保管するフィーダ保管庫を設置し、更に、作業者がフィーダ調整作業等を行う作業場所と部品実装ラインのフィーダ保管庫との間を自動走行するフィーダ運搬装置を配置し、各部品実装機にセットする複数のフィーダを、フィーダ運搬装置に積載してフィーダ保管庫まで運搬し、このフィーダ運搬装置からフィーダをフィーダ保管庫に載せ替えたり、フィーダ保管庫から使用済みのフィーダをフィーダ運搬装置に載せ替えたりした後、フィーダ運搬装置を元の作業場所まで走行させて使用済みのフィーダを回収するようにしたものがある。

国際公開ＷＯ２０１８／１２７９５６号公報

ところで、フィーダ運搬装置に積載した複数のフィーダの中には、電源ショートやテープ送り動作の異常が発生したフィーダが含まれている場合があるが、フィーダ運搬装置に積載した各フィーダが電源ショートやテープ送り動作の異常が発生しているか否かは不明である。このため、フィーダ運搬装置で運搬した異常のフィーダがフィーダ保管庫や部品実装機のフィーダセット部にセットされてしまう可能性がある。その結果、フィーダの電源ショートによりフィーダ保管庫や部品実装機の電気回路が故障したり、生産中にフィーダのテープ送り動作の異常により部品実装機の部品吸着不良が頻発して生産が停止してしまい、生産時間のロスが発生するという問題があった。

上記課題を解決するために、回路基板に部品を実装する複数台の部品実装機と、前記複数台の部品実装機にセットするフィーダを一時的に保管するフィーダ保管庫とを備えた部品実装ラインに使用され、所定の作業場所と前記フィーダ保管庫との間を複数のフィーダを台車に積載して運搬するフィーダ運搬装置において、前記台車に積載した各フィーダに電源を供給する電源供給部と、前記台車に積載した各フィーダの異常の有無を検査する検査部と、前記台車に積載した各フィーダを前記フィーダ保管庫に載せ替える移載装置とを備え、前記移載装置は、前記検査部が異常を検出したフィーダについては載せ替えを行わず、前記検査部が異常を検出しなかったフィーダのみを前記フィーダ保管庫に載せ替えるようにしたものである。
或は、フィーダ運搬装置は、前記電源供給部と、前記検査部と、前記部品実装ラインの生産を管理する生産管理コンピュータ及び／又は前記部品実装ラインの各部品実装機の制御装置と通信する通信部とを備え、前記検査部は、前記台車に積載した各フィーダの制御部との間で通信して各フィーダの識別情報を取得し、前記通信部は、前記検査部がいずれかのフィーダの異常を検出したときにそのフィーダの異常の情報をそのフィーダの識別情報と関連付けて前記生産管理コンピュータ及び／又は前記各部品実装機の制御装置へ送信して異常なフィーダを使用しないように管理するようにしても良い。

この構成では、フィーダ運搬装置の台車に積載した各フィーダに電源を供給してテープ送り動作させて台車上で各フィーダの異常の有無を検査することができる。これにより、台車に積載した複数のフィーダの中に異常なフィーダが含まれている場合には、台車上で異常なフィーダを発見して使用しないように処置することができる。例えば、検査部がいずれかのフィーダの異常を検出したときに、そのフィーダの異常を表示及び／又は音声で作業者に知らせるようにしたり、或は、そのフィーダの異常の情報を部品実装ラインの生産管理コンピュータ及び／又は部品実装機の制御装置へ送信して、異常なフィーダを使用しないようにするようにしても良い。

図１は一実施例の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は自動交換装置付きの部品実装ラインの構成を概略的に示すブロック図である。 図４はフィーダ運搬装置の側面図である。 図５はフィーダ運搬装置の電気的構成を示すブロック図である。

以下、本明細書に開示した一実施例を説明する。
まず、図１乃至図３を用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、当該部品実装ライン１０の上流側（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を一時的に保管するフィーダ保管庫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、回路基板を搬送する２本のコンベア１３と、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）を交換可能に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、液晶ディスプレイ、ＣＲＴ等の表示装置２３（図１参照）等が設けられている。

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）で当該回路基板１１をクランプすると共に、フィーダ１４により供給される部品を、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、当該部品をその下面側から部品撮像用カメラ（図示せず）で撮像して当該部品の吸着位置ずれ量等を判定した後、当該部品の吸着位置ずれ量を補正するように実装ヘッド１５を回路基板１１の上方へ移動させて当該部品を回路基板１１に実装して部品実装基板を生産する。

図１に示すように、部品実装ライン１０の前面側には、複数台の部品実装機１２のフィーダセット部５１に対してフィーダ１４の自動交換（セット及び取り外し）を行う自動交換装置２６がフィーダ保管庫１９と複数台の部品実装機１２とに跨がって移動するように配置されている。各部品実装機１２のフィーダセット部５１の下方には、当該部品実装機１２のフィーダセット部５１に対して自動交換するフィーダ１４を一時的に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、フィーダ保管庫１９から取り出したフィーダ１４をいずれかの部品実装機１２のフィーダセット部５１又はストック部７１にセットしたり、いずれかの部品実装機１２のストック部７１から取り出したフィーダ１４を当該部品実装機１２のフィーダセット部５１にセットしたり、いずれかの部品実装機１２のフィーダセット部５１から取り外したフィーダ１４を当該部品実装機１２のストック部７１に回収したり、いずれかの部品実装機１２のフィーダセット部５１又はストック部７１から取り外したフィーダ１４をフィーダ保管庫１９に回収する。

フィーダ保管庫１９には、部品実装機１２のフィーダセット部５１と同様に、複数のフィーダ１４をセットする複数のスロット（図示せず）が設けられ、各スロットにそれぞれ電源供給及び通信兼用のコネクタ（図示せず）が設けられている。フィーダ保管庫１９に保管されている各フィーダ１４は、その取り付け方向側の端面部に設けられたコネクタ４３（図４参照）をフィーダ保管庫１９側のコネクタに差し込み接続することで、フィーダ保管庫１９側から各フィーダ１４内の制御部３８やテープ送り装置のステッピングモータ３９等の各種電装品に電源が供給される。これにより、フィーダ保管庫１９の制御部３１（図３参照）は、各フィーダ１４の制御部３８と通信して、各フィーダ１４の識別情報（フィーダＩＤ）を取得して各フィーダ１４の種別と各フィーダ１４がセットされているスロットの位置（スロット番号）を認識する。

図３に示すように、部品実装ライン１０の各部品実装機１２の制御部２０とフィーダ保管庫１９の制御部３１と自動交換装置２６の制御部２７は、部品実装ライン１０全体を管理する生産管理コンピュータ７０と有線ＬＡＮ又は無線ＬＡＮ等のネットワーク２８を介して相互に通信可能に接続され、この生産管理用コンピュータ７０によって部品実装ライン１０の各部品実装機１２の動作と自動交換装置２６の動作が管理される。

更に、本実施例の部品実装ライン１０には、作業者がフィーダ調整作業等を行う作業場所とフィーダ保管庫１９との間を自動走行するフィーダ運搬装置７６（図１及び図４参照）が配置され、前記作業場所で作業者がフィーダ運搬装置７６の台車７７に交換用のフィーダ１４を積載してフィーダ運搬装置７６がフィーダ保管庫１９まで運搬し、フィーダ運搬装置７６が交換用のフィーダ１４をフィーダ保管庫１９に載せ替えると共に、フィーダ保管庫１９に回収されている使用済みのフィーダ１４をフィーダ運搬装置７６の台車７７に載せ替えて前記作業場所に戻るようにしている。このようにすれば、フィーダ保管庫１９から離れた作業場所で、作業者が交換用のフィーダ１４の補給と、回収した使用済みのフィーダ１４のテープリールの交換、メンテナンスや修理を能率良く行うことができる。

尚、複数本の部品実装ライン１０が並設された工場では、各部品実装ライン１０毎にそのライン専用のフィーダ運搬装置７６を設けても良いし、複数本の部品実装ライン１０で同じフィーダ運搬装置７６を共用するようにしても良い。複数本の部品実装ライン１０で同じフィーダ運搬装置７６を共用するようにすれば、複数本の部品実装ライン１０のフィーダ保管庫１９への交換用のフィーダ１４の補給と、複数本の部品実装ライン１０から回収した交換済みのフィーダ１４のテープリールの交換、メンテナンスや修理を、共通の作業場所で同じ作業者が行うことが可能となる。これにより、各部品実装ライン１０毎に作業場所やフィーダ運搬装置７６を設ける必要がなく、その分、工場内に複数本の部品実装ライン１０をコンパクトに設置できると共に、複数本の部品実装ライン１０の管理に従事する作業者の人数を削減することができて、一層の省力化が可能となる。

フィーダ運搬装置７６の台車７７には、フィーダ保管庫１９と同様に、複数のフィーダ１４をセットする複数のスロットが設けられ、各スロットにそれぞれ電源供給及び通信兼用のコネクタ７８（図４参照）が設けられている。フィーダ運搬装置７６の台車７７に積載されている各フィーダ１４は、そのコネクタ４３をフィーダ運搬装置７６側のコネクタ７８に差し込み接続することで、フィーダ運搬装置７６の電源供給部８１（図５参照）から各フィーダ１４内の制御部３８やテープ送り装置のステッピングモータ３９等の各種電装品に電源が供給される。これにより、フィーダ運搬装置７６の制御装置８０（図５参照）は、各フィーダ１４の制御部３８と通信して、各フィーダ１４の識別情報（フィーダＩＤ）を取得して各フィーダ１４の種別と各フィーダ１４がセットされているスロットの位置（スロット番号）を認識する。

フィーダ運搬装置７６の制御装置８０は、１台又は複数台のコンピュータ（ＣＰＵ）とその周辺回路により構成され、車輪８２を駆動する車輪駆動装置８３の動作を制御してフィーダ運搬装置７６の自動走行を制御すると共に、台車７７とフィーダ保管庫１９との間でフィーダ１４を載せ替える移載装置８４の動作を制御する。更に、フィーダ運搬装置７６の制御装置８０は、台車７７に積載した各フィーダ１４の上端面に設けられた画像処理用の基準マークを撮像するカメラ８５と、このカメラ８５をフィーダ１４の配列方向とその直角方向に移動させるカメラ移動装置８６の動作を制御すると共に、台車７７に積載したフィーダ１４の異常を後述する検査部８８の検査により検出したときにそのフィーダ１４の異常を表示及び／又は音声で作業者に知らせる異常報知部８７の動作を制御する。

このフィーダ運搬装置７６の制御装置８０は、生産管理コンピュータ７０と無線ＬＡＮ等で通信する通信部８９を備え、台車７７に積載した各フィーダ１４から取得したフィーダＩＤを各フィーダ１４の位置（スロット番号）と関連付けて生産管理コンピュータ７０へ送信する。これにより、生産管理コンピュータ７０は、フィーダ運搬装置７６の台車７７に積載した各フィーダ１４のフィーダＩＤと位置（スロット番号）の情報を管理し、その情報をフィーダ保管庫１９の制御部３１に送信する。更に、フィーダ運搬装置７６の制御装置８０は、台車７７に積載したフィーダ１４の異常を後述する検査部８８の検査により検出したときにそのフィーダ１４の異常の情報をそのフィーダ１４の位置（スロット番号）と関連付けて生産管理コンピュータ７０へ送信する。生産管理コンピュータ７０は、受信した異常なフィーダ１４の情報をフィーダ保管庫１９の制御部３１や各部品実装機１２の制御部２０に転送するようにしても良い。或は、フィーダ運搬装置７６の制御装置８０から生産管理コンピュータ７０を経由せずにフィーダ保管庫１９の制御部３１や各部品実装機１２の制御部２０に異常なフィーダ１４の情報を送信するようにしても良い。これにより、フィーダ保管庫１９の制御部３１や各部品実装機１２の制御部２０が異常なフィーダ１４の情報を共有できれば、異常なフィーダ１４を使用しないように処置することができる。

更に、フィーダ運搬装置７６の制御装置８０は、台車７７に積載した各フィーダ１４の異常の有無を検査する検査部８８としても機能する。以下、この検査部８８の各検査機能（１）～（７）について説明する。

（１）フィーダ電源ショート検査機能
フィーダ運搬装置７６の制御装置８０には、フィーダ１４の電源ショートを検知する電源ショート検知回路（図示せず）が設けられている。この電源ショート検知回路は、フィーダ１４の電源がショートしている場合に、フィーダ運搬装置７６の制御装置８０の入力ポートの電位が変化するように構成され、その入力ポートの電位の変化によりフィーダ１４の電源ショートが検知される。

（２）画像処理用の基準マーク位置ずれ量検査機能
この機能は、台車７７に積載した各フィーダ１４の上端面に設けられた画像処理用の基準マークをカメラ８５で撮像し、その画像を処理することで、基準マークの位置の設計値からのずれ量を計測し、その計測位置ずれ量が許容誤差範囲（正常範囲）内であるか否かでフィーダ１４の正常／異常を検査する。この検査を行う理由は、フィーダ１４の基準マークの位置ずれ量が許容誤差範囲を超えていると、部品実装機１２が吸着ノズルで部品を吸着する部品吸着位置のずれ量が過大になって部品吸着不良を発生しやすくなるためである。

（３）ステッピングモータのトルク検査機能
この機能は、テープ送り動作の駆動源となるステッピングモータ３９のトルクを計測して、その計測トルクがトルクの許容誤差範囲（正常範囲）内であるか否かでフィーダ１４の正常／異常を検査する。この検査を行う理由は、ステッピングモータ３９のトルクが不足したり、トルク変動量が過大になると、テープ送り動作が異常（不安定）になって部品吸着不良を発生しやすくなるためである。具体的なトルク計測方法は、例えば、ステッピングモータ３９が１回転する間に複数の回転角度でトルクを計測し、その計測トルクの平均値（平均トルクＴav）を算出すると共に、最大の計測トルクＴmax と平均トルクＴavとの差分（Ｔmax －Ｔav）を算出し、平均トルクＴavと差分（Ｔmax －Ｔav）の両方が各々の許容誤差範囲（正常範囲）内であるか否かでフィーダ１４の正常／異常を検査する。

（４）バックラッシ検査機能
この検査は、ステッピングモータ３９で駆動するテープ送り用のスプロケット（図示せず）のバックラッシ量を計測し、その計測値が許容誤差範囲（正常範囲）内であるか否かでフィーダ１４の正常／異常を検査する。この検査を行う理由は、スプロケットのバックラッシ量が許容誤差範囲を超えていると、部品供給テープの先頭の部品（吸着ノズルで吸着する部品）の停止位置のずれ量が過大になって部品吸着不良を発生しやすくなるためである。尚、スプロケットの複数の回転角度でバックラッシ量を計測するようにしても良い。スプロケットの回転角度によってバックラッシ量が変動する場合があるためである。

（５）テープ送り穴位置ずれ量検査機能
この検査は、各フィーダ１４にセットされた部品供給テープの送り穴をカメラ８５で撮像し、その画像を処理することで、送り穴の位置の設計値からのずれ量を計測し、その計測位置ずれ量が許容誤差範囲（正常範囲）内であるか否かでフィーダ１４の正常／異常を検査する。この検査を行う理由は、スプロケットの歯と噛み合う部品供給テープの送り穴の位置ずれ量が許容誤差範囲を超えていると、部品供給テープの先頭の部品（吸着ノズルで吸着する部品）の停止位置のずれ量が過大になって部品吸着不良を発生しやすくなるためである。

（６）停止精度検査機能
この検査は、スプロケットが１回転した前後でのスプロケットの基準歯のずれ量を計測し、その計測ずれ量が許容誤差範囲（正常範囲）内であるか否かでフィーダ１４の正常／異常を検査する。この検査を行う理由は、スプロケットが１回転した前後での基準歯のずれ量が許容誤差範囲を超えていると、部品供給テープの先頭の部品（吸着ノズルで吸着する部品）の停止位置のずれ量が過大になって部品吸着不良を発生しやすくなるためである。

上述した検査機能（３）～（６）は、テープ送り動作の異常の有無を検査する機能の具体例である。

（７）スプライシングセンサ検査機能
この検査は、部品供給テープの継ぎ目を検出するスプライシングセンサ（図示せず）の動作を確認する検査で、所定時間内（例えば数十秒以内）にスプライシングセンサのＯＮ信号を検出できたか否かでフィーダ１４の正常／異常を検査する。この検査を行う理由は、部品供給テープの継ぎ目を正しく検出できないと、その継ぎ目の後の部品供給テープの先頭の部品の停止位置がずれて部品吸着不良を発生する可能性があるためである。

尚、上述した検査機能（１）～（７）のうちの一部の検査機能を省略した構成としても良い。

上述した検査部８８の検査機能（１）～（７）のいずれかでフィーダ１４の異常を検出した場合には、移載装置８４は、異常が検出されたフィーダ１４についてはフィーダ保管庫１９への載せ替えを行わず、異常が検出されなかったフィーダ１４のみをフィーダ保管庫１９に載せ替える。更に、検査部８８は、上述した検査機能（１）～（７）のいずれかでフィーダ１４の異常を検出した場合には、異常報知部８７を動作させて、フィーダ１４の異常を表示及び／又は音声で作業者に知らせると共に、フィーダ１４の異常の情報をそのフィーダ１４の位置（スロット番号）と関連付けて生産管理コンピュータ７０へ送信して、部品実装ライン１０で異常なフィーダ１４を使用しないように管理する。

以上説明した本実施例によれば、フィーダ運搬装置７６の台車７７に積載した各フィーダ１４に電源を供給してテープ送り動作させて台車７７上で各フィーダ１４の異常の有無を検査することができるので、台車７７に積載した複数のフィーダ１４の中に異常なフィーダ１４が含まれている場合には、台車７７上で異常なフィーダ１４を発見して異常なフィーダ１４を部品実装ライン１０のフィーダ保管庫１９に載せ替えないようにすることができる。これにより、台車７７に積載した複数のフィーダ１４の中に電源がショートしたフィーダ１４が含まれている場合には、そのフィーダ１４の電源ショートによりフィーダ保管庫１９の制御部３１が故障することを未然に防止できる。また、台車７７に積載した複数のフィーダ１４の中に、テープ送り動作の異常等により部品吸着不良が発生しやすいフィーダ１４が含まれている場合には、その部品吸着不良が発生しやすいフィーダ１４は部品実装ライン１０のフィーダ保管庫１９に載せ替えられないため、テープ送り動作の異常等により部品吸着不良が発生しやすいフィーダ１４が部品実装機１２のフィーダセット部５１にセットされることを未然に防止でき、部品吸着不良による生産停止の頻度を低減して部品実装ライン１０の稼働率を向上させることができる。

尚、本実施例では、フィーダ運搬装置７６とフィーダ保管庫１９との間のフィーダ１４の載せ替えを移載装置８４によって自動的に行うようにしたが、このフィーダ１４の載せ替えを作業者が手作業で行うようにしても良い。この場合でも、フィーダ運搬装置７６の台車７７に積載した複数のフィーダ１４の中に、異常なフィーダ１４が含まれている場合には、検査部８８によって異常なフィーダ１４を検出して異常報知部８７によってフィーダ１４の異常を表示及び／又は音声で作業者に知らせることができるため、作業者が異常なフィーダ１４を部品実装ライン１０のフィーダ保管庫１９に載せ替えることを防止することができる。

また、本実施例では、各部品実装機１２のフィーダセット部５１に対するフィーダ１４の交換を自動交換装置２６によって自動的に行うようにしたが、フィーダ運搬装置７６と各部品実装機１２のフィーダセット部５１との間のフィーダ１４の載せ替えを作業者が手作業で行うようにしても良い。

その他、本発明は、フィーダ運搬装置７６の構成を変更したり、部品実装ライン１０や部品実装機１２の構成を変更しても良い等、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勿論である。

１０…部品実装ライン、１１…回路基板、１２…部品実装機、１４…フィーダ、１５…実装ヘッド、１９…フィーダ保管庫、２０…部品実装機の制御部、２３…表示装置、２６…自動交換装置、２７…自動交換装置の制御部、２８…ネットワーク、３１…フィーダ保管庫の制御部、３８…フィーダの制御部、３９…ステッピングモータ、４３…コネクタ、５１…フィーダセット部、７１…ストック部、７６…フィーダ運搬装置、７７…台車、７８…コネクタ、８０…フィーダ運搬装置の制御装置、８１…電源供給部、８２…車輪、８３…車輪駆動装置、８４…移載装置、８５…カメラ、８６…カメラ移動装置、８７…異常報知部、８８…検査部、８９…通信部

Claims (5)

1. 回路基板に部品を実装する複数台の部品実装機と、前記複数台の部品実装機にセットするフィーダを一時的に保管するフィーダ保管庫とを備えた部品実装ラインに使用され、所定の作業場所と前記フィーダ保管庫との間を複数のフィーダを台車に積載して運搬するフィーダ運搬装置において、
   前記台車に積載した各フィーダに電源を供給する電源供給部と、
   前記台車に積載した各フィーダの異常の有無を検査する検査部と、
   前記台車に積載した各フィーダを前記フィーダ保管庫に載せ替える移載装置と
   を備え、
   前記移載装置は、前記検査部が異常を検出したフィーダについては載せ替えを行わず、前記検査部が異常を検出しなかったフィーダのみを前記フィーダ保管庫に載せ替える、フィーダ運搬装置。
2. 回路基板に部品を実装する複数台の部品実装機と、前記複数台の部品実装機にセットするフィーダを一時的に保管するフィーダ保管庫とを備えた部品実装ラインに使用され、所定の作業場所と前記フィーダ保管庫との間を複数のフィーダを台車に積載して運搬するフィーダ運搬装置において、
   前記台車に積載した各フィーダに電源を供給する電源供給部と、
   前記台車に積載した各フィーダの異常の有無を検査する検査部と、
   前記部品実装ラインの生産を管理する生産管理コンピュータ及び／又は前記部品実装ラインの各部品実装機の制御装置と通信する通信部と
   を備え、
   前記検査部は、前記台車に積載した各フィーダの制御部との間で通信して各フィーダの識別情報を取得し、
   前記通信部は、前記検査部がいずれかのフィーダの異常を検出したときにそのフィーダの異常の情報をそのフィーダの識別情報と関連付けて前記生産管理コンピュータ及び／又は前記各部品実装機の制御装置へ送信して異常なフィーダを使用しないように管理する、フィーダ運搬装置。
3. 前記検査部がいずれかのフィーダの異常を検出したときにそのフィーダの異常を表示及び／又は音声で作業者に知らせる異常報知部を備える、請求項１又は２に記載のフィーダ運搬装置。
4. 前記検査部は、少なくともフィーダの電源ショート、画像処理用の基準マークの位置ずれ、テープ送り動作の異常の有無のうちの少なくとも１つを検査する、請求項１乃至３のいずれかに記載のフィーダ運搬装置。
5. 前記検査部は、テープ送り動作の駆動源となるモータのトルク、バックラッシ、部品供給テープの送り穴の位置ずれ量、停止位置精度のうちの少なくとも１つを計測してその計測値が正常範囲内に収まっていないときにテープ送り動作の異常と判定する、請求項４に記載のフィーダ運搬装置。

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