JP7299928B2

JP7299928B2 - 作業機

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Publication number: JP7299928B2
Application number: JP2020569323A
Authority: JP
Inventors: 太志松田
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Description

本発明は、部品を用いた作業を行う作業機に関するものである。

部品を用いた作業を行う作業機では、下記特許文献に記載されているように、部品に関する情報が取得される。

特開２００５－１０９２８７号公報

部品を用いた作業を行う作業機において、部品に関する情報を適切に取得することを課題とする。

上記課題を解決するために、本明細書は、供給位置において部品を供給する部品供給装置と、回路基材を搬送し保持する基材搬送保持装置と、前記基材搬送保持装置による前記回路基材の搬送方向と、前記搬送方向に直角な方向に移動させられ、前記部品の前記供給位置の上方で前記部品を保持し、保持している部品を前記回路基材上に装着する作業ヘッドと前記部品供給装置と前記基材搬送保持装置との間に配設され、前記作業ヘッドに保持された部品を下方から撮像するための撮像装置と、前記部品供給装置と前記基材搬送保持装置との間であって、前記撮像装置の隣に配設され、前記部品の側面に付された当該部品を識別する識別情報を読み取るための読取装置と、を備え、前記作業ヘッドに保持された部品の側方から当該部品に付された識別情報を読み取ることにより、前記読取装置による前記識別情報の読取作業を行う作業機を開示する。

本開示によれば、部品の側面に付された当該部品を識別する識別情報が、読取装置により読み取られる。これにより、部品に関する情報を適切に取得することができる。

部品実装機を示す斜視図である。部品装着装置を示す斜視図である。マークカメラ及びバーコードリーダを示す拡大斜視図である。制御装置を示すブロック図である。上面にバーコードが付された部品を示す斜視図である。下面にバーコードが付された部品を示す斜視図である。側面にバーコードが付された部品を示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。

図１に、部品実装機１０を示す。部品実装機１０は、回路基材１２に対する部品の実装作業を実行するための装置である。部品実装機１０は、装置本体２０、基材搬送保持装置２２、部品装着装置２４、マークカメラ２６、パーツカメラ２８、バーコードリーダ（図３参照）２９、部品供給装置３０、ばら部品供給装置３２、制御装置（図４参照）３６を備えている。なお、回路基材１２として、回路基板、三次元構造の基材等が挙げられ、回路基板として、プリント配線板、プリント回路板等が挙げられる。

装置本体２０は、フレーム４０と、そのフレーム４０に上架されたビーム４２とによって構成されている。基材搬送保持装置２２は、フレーム４０の前後方向の中央に配設されており、搬送装置５０とクランプ装置５２とを有している。搬送装置５０は、回路基材１２を搬送する装置であり、クランプ装置５２は、回路基材１２を保持する装置である。これにより、基材搬送保持装置２２は、回路基材１２を搬送するとともに、所定の位置において、回路基材１２を固定的に保持する。なお、以下の説明において、回路基材１２の搬送方向をＸ方向と称し、その方向に直角な水平の方向をＹ方向と称し、鉛直方向をＺ方向と称する。つまり、部品実装機１０の幅方向は、Ｘ方向であり、前後方向は、Ｙ方向である。

部品装着装置２４は、ビーム４２に配設されており、２台の作業ヘッド６０，６２と作業ヘッド移動装置６４とを有している。各作業ヘッド６０，６２の下端面には、図２に示すように、吸着ノズル６６が着脱可能に設けられており、吸着ノズル６６によって部品を保持する。また、作業ヘッド移動装置６４は、Ｘ方向移動装置６８とＹ方向移動装置７０とＺ方向移動装置７２とを有している。そして、Ｘ方向移動装置６８及びＹ方向移動装置７０は、それぞれ、電磁モータ（図示省略）を有しており、各電磁モータの作動により、２台の作業ヘッド６０，６２が、一体的にフレーム４０上の任意の位置に移動する。また、各作業ヘッド６０，６２は、スライダ７４，７６に着脱可能に装着されており、Ｚ方向移動装置７２は、スライダ７４，７６を個別に上下方向に移動させる。つまり、作業ヘッド６０，６２は、Ｚ方向移動装置７２によって、個別に上下方向に移動させられる。

マークカメラ２６は、下方を向いた状態でスライダ７４に取り付けられており、作業ヘッド６０とともに、Ｘ方向，Ｙ方向およびＺ方向に移動させられる。これにより、マークカメラ２６は、上方からの視点において、フレーム４０上の任意の位置を撮像することができる。パーツカメラ２８は、図１に示すように、フレーム４０上の基材搬送保持装置２２と部品供給装置３０との間に、上を向いた状態で配設されている。これにより、パーツカメラ２８は、下方からの視点において、作業ヘッド６０，６２の吸着ノズル６６に保持された部品を撮像することができる。

バーコードリーダ２９は、図３に示すように、パーツカメラ２８の隣に配設されている。バーコードリーダ２９は、ＣＣＤ式バーコードリーダであり、ＣＣＤイメージセンサを利用して、バーコードの読み取り作業が実行される。詳しくは、バーコードリーダ２９は、ＣＣＤイメージセンサ（図４参照）７７と光源（図４参照）７８とを有しており、読取対象のバーコードに光源７８から光が照射される。この際、ＣＣＤイメージセンサ７７が、反射光を受光し、画像データが作成される。そして、画像データが、バーコードの規則に従ってデコードされることで、バーコードの読取作業が実行される。つまり、バーコードリーダ２９は、透過光を利用するバックライト方式でなく、反射光を利用するフロントライト方式でバーコードを撮像し、画像データに基づいて、バーコードの読取作業を実行する。

ちなみ、バックライト方式では、ＣＣＤイメージセンサに対して直接、光が入るように光源が配設され、ＣＣＤイメージセンサと光源との間に被写体が設置される。そして、被写体の影が撮像される。このため、バックライト方式で、被写体としてバーコードが撮像されても、バーコードの読み取り作業を実行することはできない。一方、フロントライト方式では、被写体に照射された光が、反射光としてＣＣＤイメージセンサに入るように光源が配設される。このため、フロントライト方式で、被写体としてバーコードが撮像された場合には、適切にバーコードの読み取り作業を実行することができる。

なお、バーコードリーダ２９は、僅かに斜め上方を向いて傾斜し、側方を向いた状態で配設されている。このため、バーコードリーダ２９は、側方からの視点において、作業ヘッド６０，６２の吸着ノズル６６に保持された部品を撮像することができる。

また、部品供給装置３０は、図１に示すように、フレーム４０の前後方向での一方側の端部に配設されている。部品供給装置３０は、トレイ型部品供給装置８６とフィーダ型部品供給装置（図４参照）８７とを有している。トレイ型部品供給装置８６は、タワーの内部に複数のトレイを収容しており、それら複数のトレイのうちの任意のものをタワーから排出する。この際、図３に示すように、トレイ８８は、パーツカメラ２８及びバーコードリーダ２９の側方に排出される。そして、そのトレイ８８の上に載置された状態の部品、例えば、大型部品や異型部品などのトレイ部品が供給される。また、フィーダ型部品供給装置８７は、テープフィーダ、スティックフィーダ（図示省略）によって部品、例えば、小型部品や角チップなどのフィーダ部品を供給する。

ばら部品供給装置３２は、図１に示すように、フレーム４０の前後方向での他方側の端部に配設されている。ばら部品供給装置３２は、ばらばらに散在された状態の複数の部品を整列させて、整列させた状態で部品を供給する装置である。つまり、ばら部品供給装置３２は、任意の姿勢の複数の部品を、所定の姿勢に整列させて、所定の姿勢の部品を供給する。

制御装置３６は、図４に示すように、コントローラ１００、複数の駆動回路１０２、画像処理装置１０６を備えている。複数の駆動回路１０２は、上記搬送装置５０、クランプ装置５２、作業ヘッド６０，６２、作業ヘッド移動装置６４、トレイ型部品供給装置８６、フィーダ型部品供給装置８７、ばら部品供給装置３２に接続されている。コントローラ１００は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備え、コンピュータを主体とするものであり、複数の駆動回路１０２に接続されている。これにより、基材搬送保持装置２２、部品装着装置２４等の作動が、コントローラ１００によって制御される。また、コントローラは、画像処理装置１０６にも接続されている。画像処理装置１０６は、マークカメラ２６，パーツカメラ２８及びバーコードリーダ２９によって得られた画像データを処理するものである。これにより、コントローラ１００は、画像データから各種情報を取得する。

部品実装機１０では、上述した構成によって、基材搬送保持装置２２に保持された回路基材１２に対して部品の装着作業が行われる。具体的には、回路基材１２が、作業位置まで搬送され、その位置において、クランプ装置５２によって固定的に保持される。次に、マークカメラ２６が、回路基材１２の上方に移動し、回路基材１２を撮像する。これにより、回路基材１２の保持位置の誤差に関する情報が得られる。また、部品供給装置３０若しくは、ばら部品供給装置３２が、所定の供給位置において、部品を供給する。そして、作業ヘッド６０，６２の何れかが、部品の供給位置の上方に移動し、吸着ノズル６６によって部品を保持する。

続いて、部品を保持した作業ヘッド６０，６２が、パーツカメラ２８の上方に移動し、パーツカメラ２８によって、吸着ノズル６６に保持された部品が撮像される。これにより、部品の保持位置の誤差に関する情報が得られる。そして、部品を保持した作業ヘッド６０，６２が、回路基材１２の上方に移動し、保持している部品を、回路基材１２の保持位置の誤差，部品の保持位置の誤差等を補正し、回路基材１２上に装着する。

このように、部品実装機１０では、部品供給装置３０等により供給された部品が回路基材１２に装着されることで、電子部品等により構成された電子回路基板が製造される。なお、回路基材１２に装着される部品には、その部品の識別情報が記録されたバーコードが付されている。このバーコードに記録されている識別情報は、部品固有の製造番号等を示す情報であり、識別情報に基づいて、部品の製造工場，製造日時などを管理することができる。このため、部品実装機１０により電子回路基板が製造される際に、その電子回路基板を構成する部品の識別情報が、バーコードリーダ２９等により読み取られ、トレーサビリティ情報として制御装置３６に記憶される。ちなみに、電子回路基板を構成する部品としては、電子部品に限られず、カバー，嵩上げ部材等が採用される。

具体的には、例えば、図５に示すように、概して直方体形状の部品１１０の上面に、バーコード１１２が付されている。なお、この部品１１０は、トレイ型部品供給装置８６において、バーコード１１２を上に向けた状態で、トレイ８８の上に載置され、供給される。このため、部品１１０がトレイ８８に載置された状態において、その部品１１０が吸着ノズル６６により保持される前に、部品１１０の上面に付されたバーコード１１２がマークカメラ２６により撮像される。そして、撮像データが画像処理装置１０６によりデコードされることで、コントローラ１００は、部品１１０の識別情報を取得し、その識別情報をトレーサビリティ情報として記憶する。なお、本明細書で「付される」とは、貼付，記載，刻印などを含む概念である。

また、例えば、部品の上面に、バーコードを付するスペースがない場合には、図６に示すように、部品１２０の下面にバーコード１２２が付されている。なお、この部品１２０は、トレイ型部品供給装置８６において、バーコード１２２を下方に向けた状態で、トレイ８８の上に載置され、供給される。このため、部品１２０がトレイ８８に載置された状態において、バーコード１２２をマークカメラ２６により撮像することができない。そこで、その部品１２０が吸着ノズル６６により保持された後に、作業ヘッド移動装置６４の作動により、吸着ノズル６６がパーツカメラ２８の上方に移動することで、部品１２０の下面に付されたバーコード１２２がパーツカメラ２８により撮像される。そして、撮像データが画像処理装置１０６によりデコードされることで、コントローラ１００は、部品１２０の識別情報を取得し、その識別情報をトレーサビリティ情報として記憶する。なお、バーコード１２２の撮像とともに、部品１２０も撮像され、部品１２０の撮像データに基づいて、部品の保持位置の誤差に関する情報も得られる。つまり、吸着ノズル６６に保持された部品１２０がパーツカメラ２８により撮像されることで、コントローラ１００は、部品１２０の識別情報と、部品の保持位置の誤差に関する情報とを取得する。

また、図７に示す部品１３０は、概して枠形状をなし、部品１３０の上面には、複数のバンプ１３２が配設され、部品１３０の下面にも、複数のバンプ（図示省略）が配設されている。このため、部品１３０の上面及び下面には、バーコードを付するスペースがない。そこで、部品１３０には、側面にバーコード１３４が付されている。そして、この部品１３０は、トレイ型部品供給装置８６において、バーコード１３４を側方に向けた状態で、トレイ８８の上に載置され、供給される。このため、部品１３０がトレイ８８に載置された状態において、バーコード１３４をマークカメラ２６により撮像することができない。また、部品１３０が吸着ノズル６６により保持された状態においても、バーコード１３４をパーツカメラ２８により撮像することができない。そこで、その部品１３０が吸着ノズル６６により保持された後に、作業ヘッド移動装置６４の作動により、吸着ノズル６６がバーコードリーダ２９の側方に移動することで、部品１３０の側面に付されたバーコード１３４がバーコードリーダ２９により読み取られる。つまり、バーコード１３４がバーコードリーダ２９により撮像され、その撮像データが画像処理装置１０６によりデコードされることで、コントローラ１００は、部品１３０の識別情報を取得し、その識別情報をトレーサビリティ情報として記憶する。なお、本明細書での側面は、側方を向く面であり、斜め上方及び斜め下方を向く面も含む概念である。

また、バーコードリーダ２９によるバーコード１３４の読取作業と、パーツカメラ２８による部品１３０の撮像作業とは、連続して行われる。詳しくは、トレイ８８の上から部品１３０が吸着ノズル６６により保持された後に、例えば、作業ヘッド移動装置６４の作動により、吸着ノズル６６がバーコードリーダ２９の側方に移動し、バーコードリーダ２９によりバーコード１３４が撮像される。そして、バーコード１３４の撮像が完了した後に、作業ヘッド移動装置６４の作動により、吸着ノズル６６がパーツカメラ２８の上方に移動し、パーツカメラ２８により部品１３０が撮像される。また、トレイ８８の上から部品１３０が吸着ノズル６６により保持された後に、例えば、作業ヘッド移動装置６４の作動により、吸着ノズル６６がパーツカメラ２８の上方に移動し、パーツカメラ２８により部品１３０が撮像される。そして、部品１３０の撮像が完了した後に、作業ヘッド移動装置６４の作動により、吸着ノズル６６がバーコードリーダ２９の側方に移動し、バーコードリーダ２９によりバーコード１３４が撮像される。

このように、バーコードリーダ２９によるバーコード１３４の読取作業と、パーツカメラ２８による部品１３０の撮像作業とが、連続して行われることで、タクトタイムの短縮を図ることができる。これは、パーツカメラ２８とバーコードリーダ２９とが隣接して配設されているためである。つまり、バーコードリーダ２９は、パーツカメラ２８の隣において、そのパーツカメラ２８の上方から僅かに側方にズレた箇所を向いている。このため、パーツカメラ２８による部品の撮像作業時における作業ヘッド６０，６２の位置と、バーコードリーダ２９によるバーコードの読取作業時における作業ヘッド６０，６２の位置とは、非常に近い位置となる。これにより、バーコードリーダ２９によるバーコード１３４の読取作業と、パーツカメラ２８による部品１３０の撮像作業とが、連続して行われることで、作業ヘッド６０，６２の移動時間を短縮し、タクトタイムの短縮を図ることができる。

さらに言えば、パーツカメラ２８及びバーコードリーダ２９は、装着作業時における作業ヘッド６０，６２の動線上に配設されている。つまり、パーツカメラ２８及びバーコードリーダ２９は、部品供給装置３０と基材搬送保持装置２２との間に配設されている。このため、部品供給装置３０から部品を保持した作業ヘッド６０，６２が、基材搬送保持装置２２に保持された回路基材１２の上方に移動する途中に、パーツカメラ２８による撮像作業とバーコードリーダ２９によるバーコードの読取作業とが実行される。これにより、更なるタクトタイムの短縮を図ることができる。

なお、部品実装機１０は、作業機の一例である。パーツカメラ２８は、撮像装置の一例である。バーコードリーダ２９は、読取装置の一例である。吸着ノズル６６は、保持具の一例である。

また、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。具体的には、例えば、上記実施例では、バーコードに識別情報が記録されているが、ＱＲコード（登録商標）などの２次元コードに識別情報が記録されてもよい。つまり、識別情報が記録された２次元コードが部品に付され、読取装置により２次元コードから識別情報が読み取られてもよい。また、識別情報が記録された１次元コード，２次元コードに限定されず、識別情報と対応付けられた記号，識別情報自体が部品に付されてもよい。

また、上記実施例では、バーコード１３４がバーコードリーダ２９により直接的に読み取られているが、間接的に読み取られてもよい。具体的には、例えば、バーコード１３４を鏡などに映して、鏡などに映った鏡像を、バーコードリーダ２９により読み取ってもよい。このような手法を用いることで、側方でなく、上方、下方などの他の方向に向いた状態のバーコードリーダ２９により、バーコード１３４を読み取ることができる。

また、上記実施例では、ＣＣＤ式のバーコードリーダ２９が採用されているが、レーザ式のバーコードリーダが採用されてもよい。レーザ式のバーコードリーダは、レーザ光により、バーコード１３４上をスキャンさせ、その反射光をフォトダイオード等の受光素子により受光する。そして、受光した光の波形から、バーコード１３４を構成するバーとスペースとを認識し、バーコードの規則に従ってデコードされることで、バーコードの読取作業が実行される。また、バーコード１３４を読み取り可能な装置であれば、バーコードリーダに限られず、パーツカメラ２８等の撮像装置が採用されてもよい。

また、上記実施例では、回路基材１２に装着される部品、つまり、電子回路基板を構成する部品に、本発明が適用されているが、種々の部品に本発明を適用することができる。具体的には、例えば、複数の部品の組み立てにより製造されるものを構成する部品などに本発明を適用することができる。

１０：部品実装機（作業機）２８：パーツカメラ（撮像装置）２９：バーコードリーダ（読取装置）６６：吸着ノズル（保持具）

Claims

供給位置において部品を供給する部品供給装置と、
回路基材を搬送し保持する基材搬送保持装置と、
前記基材搬送保持装置による前記回路基材の搬送方向と、前記搬送方向に直角な方向に移動させられ、前記部品の前記供給位置の上方で前記部品を保持し、保持している部品を前記回路基材上に装着する作業ヘッドと
前記部品供給装置と前記基材搬送保持装置との間に配設され、前記作業ヘッドに保持された部品を下方から撮像するための撮像装置と、
前記部品供給装置と前記基材搬送保持装置との間であって、前記撮像装置の隣に配設され、前記部品の側面に付された当該部品を識別する識別情報を読み取るための読取装置と、
を備え、
前記作業ヘッドに保持された部品の側方から当該部品に付された識別情報を読み取ることにより、前記読取装置による前記識別情報の読取作業を行う作業機。
前記読取装置が、側方を向いた状態で配設された請求項１に記載の作業機。
前記撮像装置による部品の撮像作業と、前記読取装置による識別情報の読取作業とを連続して行う請求項１または請求項２に記載の作業機。