JPH0620685B2 - 自動組立装置の部品実装方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、印刷配線板等に部品を自動的に実装する自動
組立装置の部品実装方法の改良に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、例えば電子機器の組立て工程では、印刷配線板等
に対し部品収納ケースからマニプレータにより部品を取
出して装着する自動組立て装置が多く導入されている。
この種の装置の導入により、組立能率および歩留りが向
上され、これにより生産性を大幅に高めることができ
る。

ところが、この種の従来の装置の部品実装方法は、例え
ば第７図に示す如く、装着される部品の種類ａ，ｂ，ｃ
には関係なく、印刷配線板１に設けられた複数の部品装
着位置ａ１，ａ２，ｃ２，…相互の間隔を予め検出して
この検出結果からマニプレータまたは印刷配線板を載置
するＸＹテーブルの移動距離が最短になるように装着順
序を定め、この装着順序に従ってマニプレータまたはＸ
Ｙテーブルを駆動制御して部品の装着を行なうものであ
った。このため、部品の形状や大きさによっては、装着
順序が後側となる部品の装着スペースが狭くなって装着
操作が難しくなり、この結果マニプレータおよびＸＹテ
ーブルに高精度の制御が必要とする欠点があった。ま
た、一般に部品は種類別に部品収納ケースに収納されて
おり、これらの部品収納ケースは一列に配列されて必要
とするものがＸＹテーブルと対向する位置へ搬送される
ようになっている。このため、前記従来の部品実装方法
のように部品の種類とは無関係にただ単に最短ルートと
なるように装着順序を設定した場合には、装着する部品
が変わる毎にその都度部品収納ケースを搬送させなけれ
ばならず、このため個々の部品の装着に要する時間が長
くなる欠点があった。また、この欠点を低減するために
部品の装着順序に従って部品収納ケースを配列し、これ
により部品収納ケース４０の移動距離をできるだけ短く
することが行なわれているが、このようにした場合で
も、印刷配線板の種類が変更になってそれに伴い部品の
装着順序が変化すると、上記部品収納ケースの配列順序
は無効になるため、その都度部品収納ケースの配列順序
を並べ換えなければならず、作業が著しく面倒だった。

〔発明の目的〕

本発明は、部品の大きさや形状に応じて最適な装着操作
を行なえるようにし、かつ部品収納ケースの搬送時間を
短縮するとともに配列順序の変更作業を簡単化し、これ
により装着能率が良くしかも作業者の負担を軽減し得る
自動組立装置の部品実装方法を提供することを目的とす
る。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的を達成するために、部品の装着に先
立ち組立基体の部品装着位置を装着される部品の種類毎
に分類してこれらの分類された部品装着位置群に対し部
品の種類に応じて装着優先順位を設定するとともに、上
記部品装着位置群毎にその各部品装着位置相互間の間隔
を検出してこの検出結果から組立基体とマニプレータと
の相対移動距離が最短となるように装着順序を設定し、
部品を装着する際に、先ず上記装着優先順位に従って部
品装着位置群を選択し、次にこの選択された部品装着位
置群毎に上記組立基体およびマニプレータの相対移動距
離が最短となるように定めた装着順序に従って部品の装
着を行なうようにしたものである。

〔発明の実施例〕

第２図は、本発明の一実施例における部品実装方法を実
施する自動組立装置の外観を示すもので、１０は装置基
台を示している。この装置基台１０の上面には、作業ス
テージとしてのＸＹテーブル２０、マニプレータ３０お
よびこれらに挟まれる位置関係で複数の部品収納ケース
４０，４０．…が配設されている。ＸＹテーブル２０は
図示しないステップモータにより駆動されてＸ，Ｙのい
ずれの方向にも移動できるもので、その上面には組立基
体としての印刷配線板１が固定的に載置される。尚、こ
の印刷配線板１は図示しない搬送機構により上記ＸＹテ
ーブル２０に搬入される。マニプレータ３０は、Ｘ方向
に自走可能な第１の移動機構３１を保持機構３２に固定
し、かつ先端部に作業ヘッドとしてのチャック３４が取
着された第３の移動機構３３を上記第１の移動機構３１
にＺ方向に移動可能に固定したもので、これらの移動機
構３１，３３によりチャック３４をＸ，Ｚのいずれの方
向にもそれぞれ移動できるように支持している。尚、上
記各移動機構３１，３３の駆動源としては、サーボモー
タを駆動源としたリニア移動機構が使用される。各部品
収納ケース４０，４０，…は、各々種類の異なる部品を
収納したもので、それぞれ一列に配列された状態で搬送
用のガイドレール４１に案内保持され、図示しない搬送
機構により搬送されるようになっている。

一方第３図は、本実施例の自動組立装置の回路部分の構
成を示すものである。この装置は制御回路（ＣＰＵ）５
０を有しており、このＣＰＵ５０にはバス５１を介して
上記ＣＰＵ５０の制御手順を指定する制御プログラムが
記憶されたＲＯＭ５２、制御データ記憶用のＲＡＭ５３
および複数の入出力ポート（Ｉ／Ｏ）５４，５５，５６
がそれぞれ接続されている。これらの入出力ポート５
４，５５，５６は、それぞれキー入力部５７、プリンタ
５８およびディスクドライバ５９に対し入力情報または
出力情報の入出力を行なうものである。また本実施例の
装置は工業用テレビジョン（ＩＴＶ）カメラ６０を備え
ており、このＩＴＶカメラ６０からの撮像画像信号は画
情報入力回路６１に導入されてＣＰＵ５０の制御により
入出力回路６２を介してモニタ６３に画像表示される。
さらにＣＰＵ５０には、バス５１を介してマニプレータ
駆動回路６４、テーブル駆動回路６５およびケース駆動
回路６６がそれぞれ接続されており、これらの回路を介
してマニプレータ３０、ＸＹテーブル２０のステップモ
ータおよび部品収納ケース４０の搬送機構に駆動信号が
供給されるようになっている。

ところで、前記ＣＰＵ５０はマイクロコンピュータを主
制御部として有するもので、その機能として第４図に示
す如く装着位置分類手段５０ａと、優先順位設定手段５
０ｂと、最短ルート設定手段５０ｃと、装着制御手段５
０ｄとを備えている。これらの手段のうち５０ａ〜５０
ｃはそれぞれ装着手順を設定する際に、つまり装着動作
のスケジューリングを行なう場合に使用されるものであ
る。装着位置分類手段５０ａはキー入力部５７から入力
された印刷配線板１の各部品装着位置と部品との対応表
に関するデータに基づいて、上記各部品装着位置を部品
が同じもの毎に分類する。また優先順位設定手段５０ｂ
は、装着する各部品の大きさおよび形状に応じてその装
着優先順位を設定する。さらに最短ルート設定手段５０
ｃは、前記ＩＴＶカメラ６０により印刷配線板１の装着
面を撮像してその撮像画像情報から各部品装着位置相互
の間隔を検出し、この検出結果からＸＹテーブル２０の
移動距離が最短となる装着順序を求める。但し、このと
き上記装着順序の設定は、前記装着位置分類手段５０ａ
で分類された部品の共通な装着位置群毎に行なわれる。
一方装着制御手段５０ｄは、部品装着動作時に使用され
るもので、上記各手段５０ａ〜５０ｃで求められた情報
に従って印刷配線板１の各部品装着位置に対し所定の装
着順序を設定し、この順序で部品の装着を行なうべくＸ
Ｙテーブル２０、マニプレータ３０および部品収納ケー
ス４０を動作制御する。

次に、以上の構成に基づいて本実施例の部品実装方法を
説明する。作業者は先ず部品装着前の状態の印刷配線板
１をＸＹテーブル２０に搬入させ、この状態でキー入力
部５７を操作して装置に装着動作のスケジューリングを
指示し、かつ上記印刷配線板１における部品装着位置と
その装着部品の対応表に関するデータを入力する。

この結果装置のＣＰＵ５０は、上記スケジューリングの
指示により自己の動作プログラムを第５図に示すスケジ
ューリング用プログラムに設定し、このプログラムのス
テップ５ａで先ず上記部品装着位置と装着部品との対応
表に関するデータを導入する。そして、ステップ５ｂで
上記対応表から各部品装着位置を部品毎に分類し、しか
るのちステップ５ｃで各装着部品の大きさおよび形状か
ら部品の装着優先順位を設定する。この優先順位は、例
えば部品の小さい順に設定される。次にＣＰＵ５０は、
ステップ５ｄでＩＴＶカメラ６０を駆動して印刷配線板
１の部品装着面を撮像させ、これにより得られた撮像画
像情報を入力する。そしてステップ５ｅで上記撮像画像
情報から所定の画像処理により各部品装着位置間の距離
を検出し、ステップ５ｆで前記分類された部品装着位置
の各群毎に上記部品装着位置間の距離からＸＹテーブル
２０の移動距離が最短となるべく各部品装着位置に対す
る装着順序を求める。そして、これらの各群毎の装着順
序を前記ステップ５ｃで設定した優先順位に従って並べ
てこれを装着スケジュールとし、この装着スケジュール
をＲＡＭ５３に記憶させ、またステップ５ｈでフロッピ
ディスクに記憶させる。第１図は、装着スケジュールの
一例を示すもので、この装着スケジュールは先ず部品ａ
が装着される部品装着位置群ａ１，ａ２，ａ３，ａ４を
優先順位の１位としてこれらの最短ルートを設定し、次
に部品ｂが装着される部品装着位置群ｂ１，ｂ２，ｂ３
を優先順位２位としてその最短ルートを設定し、最後に
部品ｃが装着される部品装着位置群ｃ１，ｃ２に対しそ
の最短ルートを設定したものである。尚、上記フロッピ
ディスクは、共通の印刷配線板１に対し部品の装着を行
なう他の自動組立装置の装着動作設定用として使用され
る。

さて、上記のように装着スケジュールが作成されると作
業者は、部品収納ケース４０，４０，…を先に設定した
部品の優先順位ａ，ｂ，ｃの順に並べ、この状態でキー
入力部５７の装着動作開始スイッチを操作する。そうす
るとＣＰＵ５０は、第６図（ａ），（ｂ）に示す如く、
先ずステップ６ａでＸＹテーブル２０、マニプレータ３
０および部品収納ケース４０の初期位置をそれぞれ設定
し、この状態でステップ６ｂで印刷配線板（ＰＣ板）１
の搬入を監視し、ＸＹテーブル２０に印刷配線板１が搬
入されるとステップ６ｃでＩＴＶカメラ６０を駆動して
印刷配線板１の撮像画像情報を得、ステップ６ｄで上記
撮像画像情報から各部品装着位置の座標を検出する。そ
してステップ６ｅに移行してこのステップ６ｅで前記装
着スケジュールに従って先ず優先順位１位の部品装着位
置群ａ１〜ａ４を選択し、かつステップ６ｆでこの部品
装着位置群ａ１〜ａ４の各部品装着位置の装着順位ａ
１，ａ２，ａ３，ａ４をセットする。この装着順位のセ
ットが終了するとＣＰＵ５０は、部品収納ケース４０の
うち第１番目に装着する部品ａが収納された部品収納ケ
ース４０の位置をマニプレータ３０に対向する位置にセ
ットし、しかるのちステップ６ｈで前記ステップ６ｄで
求めた各部品装着位置の座標に従ってＸＹテーブル２０
を移動させ、かつステップ６ｉでマニプレータ３０を駆
動して第１番目の部品装着位置ａ１に対し部品の装着を
行なう。そしてこの装着を終了すると、ステップ６ｊで
部品装着位置群ａ１〜ａ４を構成する全ての部品装着位
置への部品の装着が終了したか否かを判定し、今は終了
していないのでステップ６ｈに戻って次の部品装着位置
ａ２に対する部品の装着動作を行なう。以下同様に部品
装着位置ａ３，ａ４に対しても部品ａの装着を行なう。
そして部品装着位置群ａ１〜ａ４に対する装着を完了す
ると、ＣＰＵ５０はステップ６ｊからステップ６ｋに移
行し、ここで全ての部品装着位置群への装着が終了した
か否かの判定を行ない、今はまだ終了していないのでス
テップ６ｅに戻る。そしてこのステップ６ｅで優先順位
２位の部品装着位置群ｂ１〜ｂ３をセットし、しかるの
ちステップ６ｆで前記部品装着位置ａ１〜ａ４の場合と
同様にこの群ｂ１〜ｂ３の最短ルートをセットしたの
ち、ステップ６ｇに移行してここで部品ｂが収納された
部品収納ケース４０をマニプレータ３０と対向する位置
へ移動させる。そして以下前記部品装着位置群ａ１〜ａ
４の場合と同様にＸＹテーブル２０およびマニプレータ
３０をそれぞれ駆動して、各部品装着位置ｂ１，ｂ２，
ｂ３の順にそれぞれ部品ｂの装着を行ない、これを終了
すると再びステップ６ｅに戻ってここで部品装着位置群
ｃ１，ｃ２をセットする。そして、以下同様にステップ
６ｆからステップ６ｊの動作を繰返して部品装着位置ｃ
１，ｃ２に対する部品ｃの装着を行ない、ステップ６ｋ
で全ての部品装着位置群への部品の装着を完了した時点
で１枚の印刷配線板１に対する部品の装着動作を終了す
る。そうして、以後新たな印刷配線板１がＸＹテーブル
２０に搬入される毎に以上の装着動作を繰返し行なう。

このように本実施例によれば、部品の装着を行なう際
に、印刷配線板１の各部品装着位置を部品別に分類して
部品装着位置群とし、これらの部品装着位置群に対し部
品の大きさおよび形状に応じて装着優先順位を定め、こ
の優先順位に従って部品の装着を行ない、かつこれらの
部品装着位置群内での各部品装着位置の装着順位をＸＹ
テーブル２０の移動距離が最短距離となるように設定し
たことによって、小さな部品は先に装着され、この装着
が終了したのちに大きな部品や形状が特殊な部品が装着
されることになるので、部品の大きさ等とは何等無関係
に装着するようにした従来の装着方法のように、装着順
序が後側の部品を装着する場合に既に装着されている部
品が邪魔になって装着が難しくなるといった不具合を生
じず、最後の部品まで簡単かつ円滑に装着することがで
きる。これによりＸＹテーブル２０およびマニプレータ
３０の位置精度を比較的低く押えることができる。ま
た、各部品毎に順次装着しているので、各部品収納ケー
ス４０の移動距離を最短にできるとともに、各部品収納
ケース４０の移動制御も容易となる。さらに、部品の装
着優先順位を大きさが小さい順に設定したことにより、
印刷配線板の種類が変わったとしても部品収納ケース４
０の配列は略一定にすることができ、この結果印刷配線
板の変更により装着スケジュールを作成し直した場合で
も部品収納ケース４０の配列順序は大幅に変えなくても
よく、これにより作業者の作業負担を軽減することがで
きる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例
えば、前記実施例では部品の装着優先順位を部品の大き
さや形状により設定したが、それに加え印刷配線板の位
置（例えば中央部と周辺部）を考慮して設定するように
してもよい。また前記実施例は部品装着位置の位置合わ
せをＸＹテーブル２０により行なったが、マニプレータ
３０により行なってもよい。さらにマニプレータ３０を
Ｙ方向にも移動可能とし、部品の取出しおよび装着の動
作をこのマニプレータ３０のＹ方向への移動を利用して
行なうようにしてもよい。また本実施例ではシーケンス
制御用の構成部と部品の装着関係を行なう他の構成部と
を同一装置内に収容しているが、これらの構成部を別体
の装置とし、これらの装置間の制御データの授受をイン
タフェースを介して行なうようにしてもよい。このよう
にすると、部品装着に関する動作時間を短縮することが
でき、基板の生産性を高めることができる。またシーケ
ンス制御用プログラムの変更や増加をも容易に行なうこ
とができる。その他、ＸＹテーブル２０、マニプレータ
３０の構成や制御回路の制御手順および制御内容、部品
収納ケースの搬送機構、取付基体の種類（シャーシでも
よい）、最短ルートの設定手段等についても、本発明の
要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、部品の装着に先立
ち組立基体の部品装着位置を装着される部品の種類毎に
分類してこれらの分類された部品装着位置群に対し部品
の種類に応じて装着優先順位を設定するとともに、上記
部品装着位置群毎にその各部品装着位置相互間の間隔を
検出してこの検出結果から組立基体とマニプレータとの
相対移動距離が最短となるように装着順序を設定し、部
品を装着する際に、先ず上記装着優先順位に従って部品
装着位置群を選択し、次にこの選択された部品装着位置
群毎に上記組立基体およびマニプレータの相対移動距離
が最短となるように定めた装着順序に従って部品の装着
を行なうようにしたことによって、部品の大きさや形状
に応じて最適な装着操作を行なうことができ、かつ部品
収納ケースの搬送時間を短縮するとともに配列順序の変
更作業を簡単化し得、これにより装着能率が良くしかも
作業者の負担を軽減し得る自動組立て装置の部品実装方
法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における部品実装方法による
部品実装順序を示す印刷配線板の平面図、第２図は同部
品実装方法を実施するための自動組立装置の外観を示す
斜視図、第３図は同装置の回路部分の構成を示すブロッ
ク図、第４図は制御回路の機能構成を示すブロック図、
第５図乃至第６図（ａ），（ｂ）はそれぞれ第４図に示
した制御回路の制御手順および制御内容を示すフローチ
ャート、第７図は従来の部品実装方法による部品装着順
序を示す印刷配線板の平面図である。 １……印刷配線板、１０……装置基台、２０……ＸＹテ
ーブル、３０……マニプレータ、３１，３２，３３……
移動機構、３４……チャック、４０……部品収納ケー
ス、５０……ＣＰＵ、６０……ＩＴＶカメラ、ａ１〜ｃ
２……部品装着位置、ａ１〜ａ４，ｂ１〜ｂ３，ｃ１お
よびｃ２……部品装着位置群、ａ，ｂ，ｃ……部品。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作業ステージに搬入された組立基体の予め
   定められた複数の部品装着位置に、各々異なる部品を収
   納した複数の部品収納ケースからマニプレータにより所
   定の部品を選択的に取出して装着する自動組立装置にお
   いて、部品の装着に先立ち、前記組立基体の部品装着位
   置を装着される部品の種類毎に分類してこれらの分類さ
   れた部品装着位置群に対し部品の種類に応じて装着優先
   順位を設定するとともに、上記部品装着位置群毎にその
   各部品装着位置相互間の間隔を検出してこの検出結果か
   ら組立基体とマニプレータとの相対移動距離が最短とな
   るように装着順序を設定し、部品を装着する際に、先ず
   上記装着優先順位に従って部品装着位置群を選択し、次
   にこの選択された部品装着位置群毎に上記組立基体およ
   びマニプレータの相対移動距離が最短となるように定め
   た装着順序に従って部品の装着を行なうようにしたこと
   を特徴とする自動組立装置の部品実装方法。