JPH11502777A - 精密ドリルビットの検査および装填 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ドリルビット容器(210)からの検査された精密ドリルビット(200)を有する既知の配列によって構成される複数個のドリルビット受け孔(74)が設けられたボール盤パッケージ(72)を自動装填するための装置および方法が開示されている。この装置は、制御手段(42)に連結される自動トランスファーマシン(30)、パッケージフレーム(60)、容器受け部材(44)および直径検知手段(104)からなる。前記パッケージフレーム(60)および前記容器受け部材(44)は、前記自動トランスファーマシン(30)が接近し得る位置に設けられている。前記自動トランスファーマシン(30)は、容器受け部材(44)上のドリルビット容器(210)より精密ドリルビット(200)を取り、直径検知手段(104)は、前記ドリルビット容器(200)の直径を計測する。前記自動トランスファーマシン(30)は前記精密ドリルビット(200)をパッケージフレーム(60)上のボール盤パッケージ(72)におけるドリルビット受け孔(74)に移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】 精密ドリルビットの検査および装填 発明の背景 本発明は、ドリルビットを検査した上で、ボール盤パッケージに装填するため の方法および装置に関する。より詳しくは、予め配置されたドリルビット容器よ りドリルビットを直径検査ステーションに移動させてから次に使用できる状態に あるプリント回路基盤ボール盤パッケージに移動させるための装置に関するもの である。 過去25年において、プリント回路基盤(PCB)の製造はかなりの改善を経てきた 。化学、機械および素材における技術的進歩によって極めて効率的な集積回路パ ターンを有するPCBの大きな容量を一貫して製造することが可能となった。 進歩の１つの特別な分野としては、PCBドリル作業に関するものが挙げられる 。１つの回路基盤は、文字通り何千もの穿設された孔を有する。通常の製造技術 において、作業のために数枚の回路基盤をパネルの上に乗せるため、１枚のパネ ルが10,000以上の穿設された孔を有することもある。これらの孔は、構成要素を 基盤および種々の回路トレースとに連結させ、また１つの層の回路トレースを別 の回路トレースに連結させ、その後の作業のために基準点を提供し、さらには最 終ハウジング内に完成された回路基盤を積載する際に役立つために使用される。 ドリルPCBにおいて使用されるドリルビットの製造には、例えば炭化タングス テンからなる強い耐磨耗性を有する物質が使用される。この物質は磨耗力に対し て耐性を有するが、所定の穿設された孔(「ビット」)の数を越えると、ドリルビ ットは劣化し、その後の孔に要求される直径および許容差を維持するための十分 な鋭さを失う。特定のパネルにおいては数100個の同じ直径を有する孔が必要と されることも多いので、作業のあいだにドリルビットの品質劣化を補填すること はかなり重要である。磨耗することによって単体のドリルビットは、全ての孔を 許容差内に穿設することが不可能になる。回路基盤の製造業者は、経験に基づい てドリルビットが鈍くなるまでの率を概算した。したがって、この磨耗率に基づ いて所定のビット数の後ドリルビットが取り替えられる。 ドリルに対する要求は作業によって異なるが、一般的に種々なサイズ（直径） の孔、またそれに伴って種々なサイズのドリルビットが用いられる。現在、約25 5種類の標準サイズのドリルビットが入手可能であり、その直径は0.002から0.26 10インチに亘る。通常のドリル作業においては、いくつかの異なる直径を有する 孔、したがって異なるドリルビットが必要とされる。さらに、ドリルビットが既 知のとおり磨耗することによって、作業のための許容差仕様によっては同じ直径 を有するドリルビットを複数個使用することが必要となる。したがって、通常作 業の経過においてボール盤は、ドリルビット交換を数回繰り返す必要がある。 初代のボール盤においては、１つの回路基盤に孔を穿設するためにオペレータ が手動で駆動させていた１つのスピンドル装置が設けられていた。後に、作業仕 様によって複合型のドリルビットを使用することが必要となるにつれて、複数個 のスピンドルを互いに連結させて一時に１つ以上の基盤に孔を穿設することが可 能になった。新式のボール盤には、複数個のスピンドルおよび基盤が固定される 可動ワークテーブルが設けられている。コンピュータ数値制御(CNC)によって自動 化されたワークテーブルに装着されたパネルは、必要な孔を穿設するためにスピ ンドルの下方に移動される。 各ドリル孔のために基盤を適切に位置づけすることに加えて、CNCボール盤は ドリルビットの交換を同様に自動化して行う。CNCボール盤がドリルビットを自 動的に交換するためには、個々のドリルビットがワークテーブルにおける所定の 位置において収納されていなければならず、その座標はボール盤のメモリにプロ グラムされている。 ドリルビット交換の際、ワークテーブルはピックアップされる新しいドリルビ ットを対応するスピンドルの真下に位置づけする。正しい位置づけを行うために 、各作業のためのドリルビットはカセットあるいはパッケージの上にまとめられ ている。本明細書において、「カセット」および「パッケージ」という用語は交 換可能に用いられているが、通常「パッケージ」とは、「カセット」にドリルビ ットが積載されているものを指すものとされる。パッケージは、複数個のドリル ビット受け孔を有しており、これらは各個々のドリルビットを標準的なあるいは 既知の位置に保持するように設けられている。ドリルビットは、PCBによって求 め られている穿設されるべき孔の直径に応じてボール盤パッケージ内に配列されて いる。例えばある特定の作業において、第１の直径においては５つ、第２の直径 においては３つ、そして第３の直径においては２つのドリルビットがそれぞれ使 用することが必要とされるものと仮定する。この場合、10個の連続的なドリルビ ット開口部を有するボール盤パッケージにおいては、第１の直径のドリルビット が開口部１から５、第２の直径のドリルビットが開口部６から８、そして第３の 直径のドリルビットが開口部９から10に保持される。この配列はCNCボール盤の メモリにプログラムされているので、呼び出しされた場合にはワークテーブルが 装着されているパッケージを正確にスピンドルの真下に位置づけしてパッケージ の適当な位置から所望される直径のドリルビットを移動させるようにする。 ボール盤パッケージの形状は、製造業者によって異なる。Excellon Automatio n社、Dyna Motion社、日立製作所、Posalux社、およびAdvanced Controls社とい った複数の競合するボール盤パッケージ製造業者が存在する。これらの業者は、 それぞれ独自のボール盤パッケージのデザインを開発してきた。ボール盤パッケ ージのそれぞれのスタイルによって、ドリルビット受け孔の間隔は異なり、さら には独自のドリルビットを配列するための縦横形状を有している。ボール盤がド リルビットをパッケージから回収する場合、ワークテーブルに装着されているパ ッケージ内におけるドリルビットの仮の位置によってコンピュータ制御されてい る動作が指示される。したがって、種々なボール盤パッケージのでデザインが存 在し、CNCボール盤のメモリに予めプログラムされた位置にドリルビットが存在 しないため一社のボール盤は他社のボール盤パッケージと正しく連動することが できない。 ドリル作業自体は自動化されたが、ボール盤パッケージの実質的な装填は未だ 主に手動にて行われている。前述のとおり、使用可能なボール盤パッケージは、 作業内容に応じて特定の配列における特定の直径を有するドリルビットが積載さ れているベースカセットを有する。ボール盤パッケージを手動装填する場合に、 オペレータはまず使用されるボール盤のタイプに応じて適当な製造業者のボール 盤パッケージを回収する必要がある。次に、作業に必要な適当な数のそれぞれの 直径を有するドリルビットが選択されなければならない。装填作業の前にはドリ ルビットはドリルビット収納容器に保持されている。ドリルビット容器には、そ れ自体に簡単に表示されている同一直径を有する複数個のドリルビットが保持さ れている。オペレータは、必要な数のドリルビットを各ドリルビット容器より手 動にて移動させて、ボール盤パッケージ内に適当な配列において位置づけする。 ボール盤パッケージの手動装填は、冗長な作業である。オペレータは、ボール 盤パッケージを繰り返し装填する際に数多くの決定をする必要があるために、人 的ミスの可能性がかなり多くなる。例えば、間違った直径のドリルビットが誤っ て選択されて装填されるかもしれない。同様に、正しくない数のある特定の直径 のドリルビットがパッケージに入れられるかもしれない。ボール盤パッケージの 手動装填をさらに複雑にする点は、装填におけるミスを肉眼にて発見することが 殆どの場合かなり困難であるという事実である。したがって、ドリル作業が実際 に行われるまで配列および／あるいはドリルビット直径におけるミスに気づかな いことがある。この時点には１つあるいは一連の間違った直径の孔が既に穿設さ れているために、通常かなり有害であり、作業が行われる（１つあるいはそれ以 上の）回路基盤に対してひどいダメージを与えることになる。 ボール盤パッケージを手動装填する際の別の問題としては、ドリルビット容器 に誤った直径のドリルビットが入れられた場合に生じる。ドリルビット容器から 個々のドリルビットを回収する場合、オペレータはそこに含まれる全てのドリル ビットの直径が正しく選択されているものと仮定する。しかしながら、ドリルビ ット容器は誤ってマークされているかもしれないので、必ずしもそうとは限らな い。同様の問題は、研ぎ直しされたドリルビットが使用される場合にも生じる。 研ぎ直しされたドリルビットは、その元の直径が許容差内にあったとしても、研 ぎ直しの作業によってドリルビットが許容差外になったかもしれない。時間的制 限によってオペレータが装填されている各ドリルビットの直径を検査することは 不可能であるので、誤ってマークされた、あるいは許容差外のドリルビットが誤 ってボール盤パッケージに入れられて、PCBが使用不可能なまでに傷つけられる までそのことに気づかないことが起こり得る。 ボール盤パッケージの手動装填に関する最後の問題は、オペレータの安全性に 関するものである。ドリルビットの刃は鋭い先端を有し、元来その直径が小さい ために破損し易い。一般的にドリルビットはドリルビット容器およびボール盤パ ッケージにおいてはその刃が外向きになるように保持されているため、オペレー タにとっては危険が生じる。１つのドリルビットを取ろうとして他のドリルビッ トの刃に接触し、オペレータの指に痛い切り傷を作ることがかなり多い。さらに 、刃が折れて指に刺さり、その除去のために医療的処置を施す必要が生じるかも しれない。 適当なサイズおよび配列のドリルビットを有するボール盤パッケージを手動で 装填することは、労働集約的型の作業であり、多くのミスが生じ易い。さらに、 装填される各ドリルビットの直径を検査することが不可能なことと、オペレータ の安全性という面でその他の問題もある。したがって、装填される各ドリルビッ トの直径を検査する能力と、種々の異なる業者のボール盤パッケージにおいてド リルビットを正確に配列する能力とを有する自動化されたボール盤パッケージを 自動装填する手段が実質的に求められている。 発明の要約 本発明は、精密ドリルビットの検査と、ドリルビット容器からボール盤パッケ ージへの装填とを自動化して行うための方法および装置を提供するものである。 各ドリルビットをボール盤パッケージの適当な位置に位置づけする前に、その直 径の検査が行われる。本発明の方法および装置によって、ボール盤パッケージと 精密ドリルビットとをすばやい速度において正確にまとめることが可能となる。 装填の前に各ドリルビットの直径が計測されて検査されるため、誤った直径のド リルビットをボール盤パッケージ内の所定の位置に位置づけする可能性は実際に はないと考えられる。最後に、装填作業が完全に自動化されているため、オペレ ータがドリルビットの刃に接触することがなく、よって手動装填による怪我が防 止される。 自動ボール盤パッケージ装填装置は、制御手段に連結される規定された作業範 囲を有する自動トランスファーマシンからなる。好ましい実施形態における自動 トランスファーマシンはロボットアームである。この装置はさらに、自動トラン スファーマシンの規定された作業範囲に設けられるパッケージフレームと容器受 け部材とからなる。さらに、この装置は作業の際に自動トランスファーマシンと 連動される直径検知装置を有する。パッケージフレームは、少なくとも１つのボ ール盤パッケージを自動トランスファーマシンに対する第１の位置に保持するの に用いられる。容器受け部材は、少なくとも１つのドリルビット容器を自動トラ ンスファーマシンに対する第２の位置に保持するのに用いられる。直径検知装置 は、ドリルビット容器から回収される個々のドリルビットの直径を検知・検査す るために用いられる。 操作方法は、正しい作業の配列と特定の範囲の位置づけに関する制御手段が情 報を呼び出すことから始まる。この情報によって、自動トランスファーマシンは ドリルビットをドリルビット容器から直径検知装置に移動させる。ドリルビット 容器は、複数個のドリルビットを既知の配列において保持する。ドリルビット容 器は、容器受け部材によってロボットアームに対する第１の位置に保持されてい るので、呼び出された情報と制御手段とによって自動トランスファーマシンがド リルビットが含まれる所定の位置を見つけることが可能となる。直径検知装置は 、自動トランスファーマシンと作業上連動しているので、直径検知装置は自動ト ランスファーマシンを通してドリルビットの直径を計測することができる。 ドリルビットの直径が計測されたならば、自動トランスファーマシンはドリル ビットを第１のボール盤パッケージに移動させる。パッケージフレームによって 第１のボール盤パッケージは、一般的には自動トランスファーマシンに対して一 定の位置である第２の位置に配置される。ボール盤パッケージ内のドリルビット 受け孔の形状は予め判っているので、各ドリルビット受け孔の位置もまた自動ト ランスファーマシンに対して一般的には一定である。自動トランスファーマシン はこうしてドリルビットをボール盤パッケージにおける第１のドリルビット受け 孔に装填する。 好ましい実施形態において制御手段は、容器受け部材、その上に保持されるド リルビット容器、パッケージフレーム、ボール盤パッケージおよび直径検知装置 のそれぞれの自動トランスファーマシンに対する位置を記憶している。さらに、 制御手段は、実行される作業に特有な情報を記憶している。具体的には、装填さ れるボール盤パッケージの種類、必要とされるドリルビットの(1つあるいはそれ 以上の)直径、直径に基づくドリルビットの正しい配列、および装填されるボー ル 盤パッケージの数とが記憶されている。したがって、本発明の好ましい方法には 、ボール盤パッケージに装填されるドリルビットの直径、数および配列データを 決定する工程が含まれる。 図面の簡単な説明 図１は、本発明による好ましい自動ボール盤パッケージ装填装置の透視図であ る。 図２は、ロボットアームの上部平面図を含む図１の装置におけるワークテーブ ル部分の拡大上部平面図である。 図３は、図１の装置における容器収納域部分の拡大透視図である。 図４は、図１の装置における容器保持域部分の分解図である。 図４ａおよび4bは、図４におけるパッケージフレームの別の実施形態の拡大透 視図である。 図５は、第１の真空源の概略図を含む図１の装置におけるドリルビット取出し ・検査域部分（unloading and verlfication area portion）の拡大透視図であ る。 図６は、第２の真空源の概略図を含む図１の装置における処理ステーション部 分の拡大透視図である。 図７は、ガイドを取り外した状態の図１の装置における作業シャフトアセンブ リ部分の拡大側断面図である。 図８は、図１の装置における脚部とコレット部分との拡大側断面図である。 図９は、図８における9-9線に沿った脚部とコレットの断面図である。 図10は、精密ドリルビットを含むドリルビット容器の分解図である。 図11は、図１の装置の透視図である。 図12は、ロボット制御手段の概略図を含むロボットアームの斜視図を含む、図 １の装置における処理ステーション部分の一部拡大上部平面図である。 図13は、第２の真空源の概略図を含むロボットアームがドリルビット容器を回 収している様子を示す図１の装置における処理ステーション部分の拡大透視図で ある。 図14は、第１の真空源の概略図を含むドリルビット容器の配置を示す図１の装 置におけるドリルビット取出し・検査域部分の拡大透視図である。 図15から18は、ドリルビット容器の開口部を示す図１の装置におけるドリルビ ット取出し・検査域の拡大透視図である。 図19は、第２の真空源の概略図を含む図１の装置における作業シャフトおよび ドリルビット取出し・検査域部分の拡大側面一部斜視図である。 図20は、精密ドリルビットの配置を示す図１の装置におけるドリルビット取出 し・検査域部分の拡大透視図である。 図21は、精密ドリルビットを含む図１の装置における直径検知装置の側面断面 図である。 図22は、作業シャフトによる精密ドリルビットの配置を示す図１の装置におけ る装置のパッケージフレーム部分の拡大一部透視図である。 図23は、第１の真空源および第２の真空源の概略図を含むロボットアームによ るドリルビット容器の回収を示す図１の装置におけるロボットアームのドリルビ ット取出し・検査域部分の拡大透視図である。 図24は、第２の真空源の概略図を含む図１の装置における処理ステーション部 分の拡大透視図である。 図25は、精密ドリルビットを有するボール盤パッケージの自動検査装置の方法 を示すブロック図である。 好ましい実施形態の詳細な説明 本発明によるボール盤パッケージ装填装置20の好ましい実施形態が図１におい て示されている。装置20は、データ入力ステーション22、配列ステーション24お よび作業ステーション26を有している。データ入力ステーション22は、様々なデ ータの受取、処理および転送を行うようプログラムされている制御手段であり、 配列ステーション24に連結されている。配列ステーション24もまた制御手段であ り、データ入力ステーション22によって与えられるデータをマシン言語に変換す るようにプログラムされている。配列ステーション24は、処理ステーション26に 連結されている。好ましい実施形態におけるデータ入力ステーション22および配 列ステーション24はコンピュータである。しかしながら、データを蓄積し処理す ることができるのであれば他の(1つあるいはそれ以上の)手段であって もよい。 処理ステーション26は、ワークテーブル28および自動トランスファーマシン30 とからなる。ワークテーブル28は、容器収納域32、パッケージ保持域34およびド リルビット取出し・検査域36とを含む複数の作業域を有する。好ましい実施形態 における自動トランスファーマシン30は、装着された作業シャフトアセンブリ40 を有する可動基部38と、可動基部38と作業シャフトアセンブリ40との動作を制御 する配列ステーションに連結されているロボット制御手段42とを有するロボット アームである。また、自動トランスファーマシン30はピックアンドプレースマシ ン、あるいはドリルビットを掴んで駆動させる能力を有するその他の手段であっ てもよい。 ワークテーブル28は、図１および図２において示されているように自動トラン スファーマシン30の作業域を囲んでいる。この形状によって、作業シャフトアセ ンブリ40が容器収納域32、パッケージ保持域34およびドリルビット取出し・検査 域36に接近して相互作動することが可能となる。好ましい実施形態におけるワー クテーブル28は、好ましい自動トランスファーマシンあるいはロボットアームに 対して対称に２つの容器収納域32および２つのパッケージ保持域34を有するよう に設けられているが、他のレイアウトであってもよい。例えば、容器収納域32お よびパッケージ保持域34は１づつであればよい。 好ましい操作方法において、ロボット制御手段42は配列ステーション24から作 業データを受け取る。この情報によってロボット制御手段42は作業シャフトアセ ンブリ40を容器収納域32の方向に移動させて容器を回収し、これをドリルビット 取出し・検査域36に移動させる。(図示されない)精密ドリルビットが作業シャフ トアセンブリ40から選択されて、その直径が検査される。最後に作業シャフトア センブリ40を駆動して、精密ドリルビットをパッケージ保持域34において装填す る。 １.容器収納域32 図２および図３において示されているように、容器収納域32はワークテーブル 28の上部表面46に装着される容器トレイ44を有する。明確さのために、図３はワ ークテーブル28からパッケージ保持域が省かれた状態で示されている。好まし い実施形態における容器トレイ44は、複数個の同じ大きさの開口部48を有するフ レームである。この開口部48は、基部51から上方に突出するフレーム壁50によっ て規定されている(図３参照)。これら開口部48は、複数個の(図示されない)ドリ ルビット容器を受け取り、設定された位置に保持できるサイズを有する。よって 開口部48のサイズは、長さが約３インチであり、幅が約２インチである。また、 開口部48のサイズをドリルビット容器を一定の位置において受け取り保持できる ようなその他のサイズにしてもよい。 図３において示されているように、容器トレー44はワークテーブル28上の特定 の位置に位置づけされている。好ましい自動トランスファーマシンあるいはロボ ットアーム30からの実際の距離が変わることがあり得るが、容器トレイ44はロボ ットアーム30が接近できる範囲内になければならない。実際の位置は(図１にお いて42で示される)ロボット制御手段において記憶されている。さらに、開口部4 8には記号名称52が付与されている。これら記号名称52は、各々の開口部48にド リルビット容器210を適切に配置するために役立つ。後述されるように、ロボッ トアーム30はドリルビット容器をドリルビット収納域32より選択的に回収する。 この回収の順番は、記号名称52と一致する。言い換えれば、まず(図２において5 2aで示される)記号名称「１」が付与された第１の開口部48aから回収される。順 次、連続した指名されている開口部48からの回収が続く。容器トレイ44は上部表 面46に固定されているように示されているが、容器トレイ44を容易に取り外すこ とができるように設計することも可能である。言い換えれば、ドリル容器44にハ ンドルあるいは他の掴むための手段を設けてワークテーブルの上部表面46に着脱 可能に装着することが可能である。 2.パッケージ保持域34 図４において示されているように、パッケージ保持域34は、ワークテーブル28 上に設けられるパッケージフレーム60と受け取り域62とからなる。なお、容易な 理解のために、図４のワークテーブル28は容器トレイが省略された状態で示され ている。基本的にパッケージフレーム60は、基部64、一対のハンドル66および２ 本の脚部68とを有している。脚部68は受け取り域62の２つのフレーム受け孔70に 嵌まるようなサイズを有する。パッケージフレーム60は、脚部68を２ つのフレーム受け孔70にかみ合わせることによって受け取り域62に対して摩擦力 によって保持されている。 フレーム受け孔70によってパッケージフレーム60はワークテーブル28上の一定 の位置に保持されている。言い換えれば、パッケージフレーム60の総体的な構成 に関係なく、パッケージフレーム68が常にワークテーブル28上の同じ位置に配置 されるように脚部68がパッケージフレーム60の上に配置される。しかしながら、 パッケージフレーム60の形状自体は作業要求によって変化する。ボール盤の製造 業者が異なればパッケージの形状も異なるため、パッケージフレーム60の構成も またそれに応じて変わらなければならない。 より詳細なパッケージフレーム60の形状の一例が図４において示されている。 図4aにおけるパッケージフレーム60は、Excellon Automation社製のボール盤の ためのカセット72を保持するように設計されている。なお、本文において明確さ のため「カセット」および「パッケージ」という用語は相互交換して使用され得 る。Excellon Automation社製のカセット72には(図示されない)ドリルビットを 受け取るサイズの、それぞれが縁75を有する複数個の受け部材74が設けられてい る。Excellon Automation社製の各カセット72上の受け部材の配列および間隔は 一定である。各カセット72は、パッケージフレーム60に対してポケット76内に固 定される。このポケット76は底面78、一対の肩80および停止壁82とによって規定 される。さらに、パッケージフレーム60の上部表面85に装着されてポケット76の 一部を横切るように突出するタブ84がカセット72をポケット76内に保持するのに 役立つ。一対の肩80のサイズは、対応するExcellon Automation社製のカセット7 2の形状に応じて定められる。カセット72は、カセット72を底面78およびポケッ ト76の一対の肩80に沿ってカセット72が停止壁82に接触するまでスライドさせて パッケージフレーム60に固定される。カセット72は、摩擦力による接触を利用し てタブ84によってポケット76内に保持される。この構成によって各カセット72、 したがってそれらに関連する受け部材74はパッケージフレーム60に対して既知の 位置に保持される。同様に、パッケージフレーム60が受け取り域62内のワークテ ーブル29の上に配置されると、カセット72は(図2において30で示される)ロボッ トアームに対して既知の位置に保持される。 図4aにおけるパッケージフレーム60は１つのカセット72を保持するように示さ れているが、その数はいくつであってもよい。さらにパッケージフレーム60には 、カセット72と係合するポケット76およびタブ84を設けることが好ましいが、他 の固定用の手段を用いてもよい。 Dyna Motion社製のカセットを使用するために設計されたパッケージフレーム6 0の別の実施形態が図4bにおいて示されている。Excellon Automation社製のカセ ット72に対してDyna Motion社製のカセット72'には、図４に示されるように、一 列のドリルビット受け孔74'が設けられている。各カセット72'の位置を維持する ために使用されるパッケージフレーム60は、保持ロッド86、スプリング90、肩92 および停止壁94を有している。スプリング90は一端において基部64に、また他端 において保持ロッド86に装着されている。Dyna Motion社製のカセット72'は、基 部98から上方に突出しているフィンガー96を有している。このカセット72'は、 基部98を肩92に対して一直線に合わせることによってパッケージフレーム60に設 置される。次に続くカセットも同様に、(例えば72'で示される)前のカセットに 対して一直線に合わせられる。各カセット72'を停止壁94に確実に接触させるた めに、フィンガー96は保持ロッド86に対してかみ合わされる。こうして位置され た後、保持ロッド86はスプリング90によって各カセット72'のフィンガー96に対 して押しつけられる。この押しつける力によって各カセット72'は停止壁94に当 接する。この前述の形状によりカセット72'はパッケージフレーム60に対して一 定位置に保持される。連続するカセット72'を互いに沿うように配置することに よって一連のカセット72'を保持ロッド86に固定することができる。パッケージ フレーム60が(図４において28で示される)ワークテーブルの受け取り域62に配置 されると、カセット72'とドリルビット受け孔74'とは(図２において30で示され る)ロボットアームに対して既知の位置に位置づけられる。 図4bにおけるパッケージフレーム60は、保持ロッド86およびスプリング90を含 むものとして表されているが、その他の積載手段を用いてもよい。さらに、図4a および4bに示されているものに加えて、他の製造業者のカセットを利用できるよ うな別のパッケージフレーム60を用いてもよい。 3.ドリルビット取出し・検査域36 図５において示されているように、ドリルビット取出し・検査域36は、プラッ トフォーム100、容器保持シュー102、直径検知装置104および脚部保持域106とを 有する。このプラットフォーム100は、(図２において28で示される)ワークテー ブルに装着され、それより上方に突出している。ドリルビット容器保持シュー10 2および直径検知装置104は、一体的にプラットフォーム100上に装着される。脚 部保持域106は、プラットフォーム100上のくぼみ域108上に規定されている。 容器保持シュー102は、底部受け部110およびカバー受け部112の２つの部分か らなる。分割壁114によって底部受け部110およびカバー受け部112が分割されて いる。底部受け部110は、プラットフォーム100の上部表面115における方形のく ぼみである。底部受け部110はさらに、その中心に空気チューブ118を備えるゴム カップ116を有している。この空気チューブ118は、第１の真空源120に連結され る。底部受け部110は、(図示されない)ドリルビット容器の底部を受け、保持す るためにある。好ましい実施形態における底部受け部110のサイズは、長さ約３ インチ、幅約２インチおよび深さ約0.25インチである。また、様々なドリルビッ ト容器のサイズに対応するためにその他の寸法を用いてもよい。ゴムカップ116 、空気チューブ118および第１の真空源120は互いに連動してドリルビット容器を 底部受け部110内に固定する。その他の、例えば摩擦力を利用するような保持手 段を用いてもよい。 底部受け部110と同様に、カバー受け部112もプラットフォーム100の上部表面1 15における方形のくぼみである。カバー受け部112は、光センサ121および突出ピ ン122からなり、そのサイズは(図示されない)ドリルビット容器のカバー部分を 受け摩擦力によって保持できるようになっている。好ましい実施形態におけるカ バー受け部112のサイズは、長さ約３インチ、幅約２インチおよび深さ約0.25イ ンチである。また、これ以外の寸法であってもよい。光センサ121は、カバー受 け部112内の物体が配置されたことを検知するために使用される。(図５において は退避位置において示される)突出ピンによって物体をカバー受け部112から押し 出す。また、カバー受け部112にさらに別の装着手段を設けてもよい。 直径検知装置104は、レーザスキャナ124、回転ベアリング126およびクリーニ ング装置128からなる。レーザスキャナ124はプラットフォーム100の上部表 面115に装着されて、レーザ光線と反射機構とを用いてドリルビットの直径を計 測する。レーザスキャナ124は、計測値を直径読みに変換する(図示されない)外 部処理装置にワイヤ130によって接続されている。好ましい実施形態におけるレ ーザスキャナ124は、キーエンス社製のLS-3034レーザスキャナである。しかしな がら、その他のレーザスキャナあるいはその他の直径検知手段を用いてもよい。 回転ベアリング126は、プラットフォーム100の上部表面115のテーパー孔132内に 設けられている。回転ベアリング126は、レーザ124のレーザ軌道134に沿ってそ の中央に設けられており、約0.25インチの開口部を有している。(図示されない) 装着されている外部サーボモータによって回転ベアリング126に回転力が付与さ れる。クリーニング装置128は、好ましくはプラットフォーム100の上部表面115 を通って上方に突出する密閉したチューブである。クリーニング装置128は回転 ベアリング126に隣接して設けられる。クリーニング装置128は複数個の空気口13 6を有しており、これらを通してクリーニングチューブ128に吹き込まれた空気が 回転ベアリング126を横切るように向けられる。これら空気口126は、好ましくは プラットフォーム100の上部表面115より約２インチ上に配置されるが、その他の 位置であってもよい。さらに、例えばガス、液体等のその他の種類のクリーニン グ装置128を用いてもよい。また、クリーニング装置128を省いてもよい。 好ましい実施形態における直径検知装置104は、単一の回転ベアリング126を有 するものとして説明されたが、その他の形状であってもよい。例えば、複数個の 異なるサイズのベアリング144を有する円筒形のキャリジを用いてもよい。この 形状であれば、長さあるいはシャンク直径等が異なったサイズのドリルビットを レーザスキャナ124を用いてスキャンする場合に適切に位置づけされ得る。 脚部保持域106は、(図５において点線にて示される)使用されていない時の脚 部174を保持する。後述されるように、脚部174は、ドリルビット容器を移動させ る時に役立つものとして設けられ、その目的のために使用されない場合には既知 の位置に収納されなければならない。脚部保持域106は、ガイドピン138とファイ バー光センサ140とからなる。ガイドピン138は、床の中央部に装着されてそこか ら上方に突出している。ファイバー光センサ140は、ガイドピン138の横 に設けられて、脚部保持域106に物体があることを検知する(図示されない)外部 処理手段に連結されている。 4.作業シャフトアセンブリ40 好ましい実施形態における図６において示されているロボットアーム30は、セ イコー社製のD-Tran TT8030である。ロボットアームは当業者にとって周知であ り、好ましい実施形態におけるもの以外のタイプのものであってもよい。図６に おいて示されているように、ロボットアーム30の可動基部38は作業シャフトアセ ンブリ40を水平方向に移動させるものであり、作業シャフトアセンブリ40は垂直 方向への移動のために(図示されない)サーボモータを有している。作業シャフト アセンブリ40の移動は、ロボット制御手段42によって指示される。 作業シャフトアセンブリ40は、ガード148、方向シャフト150、空気チューブ15 2、ヘッド154およびコレット156とを有する。ガード148は、方向シャフト150を 囲むように設けられ、作業シャフトアセンブリ40の移動の際に使用者が怪我をし ないように保護している。空気チューブ152は、方向シャフト150に対して密閉さ れている。方向シャフト150の移動の際に空気チューブ152を傷つけることが無い ように、ガード148から上方に突出するガイド158が設けられている。空気チュー ブ152はさらに他端において(ブロックによって示されている)第２の真空源160に 連結されている。コレット156はヘッド154に装着されており、下方に突出してい る。好ましい実施形態における方向シャフト150はステンレススチール製、また 空気チューブ152はプラスチック製である。 図７において、ガイド148が取り外された状態の作業シャフトアセンブリ40の さらに詳細な横断面図が示されている。ヘッド154は略円筒形であり、ヘッド154 の下部164に対して内側に固定された３つの軸センサ162を有している。これら３ つの軸センサ162にはスプリングが内蔵されており、ヘッド154内のコレット156 の回転を検知する。ワイヤリング機構166によって３つの軸162は(図示されない) 外部始動手段に連結されている。ヘッド154はさらにヘッド154の外周に沿って設 けられた環状ノッチ168を有している。後に詳述されるように環状ノッチ168は、 装填作業において役立つ。 ヘッド154およびコレット156は、好ましくは単体として製造される。コレッ ト156は３つの軸センサ162の上に保持され、ヘッド154における開口部169より下 方に突出している。コレット156は略円筒形で、その外周には環状溝170があり、 傾斜先端172が内側開口部173を形成している。コレット156の開口部173は、精密 ドリルビットを受けて保持できるサイズであり、その外径は約0.354インチ、内 径は約0.25インチであり、傾斜先端172の直径は約0.30インチである。精密ドリ ルビットの挿入およびピックアップを可能にするものであれば、どのような寸法 であってもよい。 後述されるように、好ましいコレット156は(図６において160で示される)第２ の真空源からの真空力によって精密ドリルビットを保持する。しかしながら、精 密ドリルビットを掴むための複数個の種々の掴み手段によって代用され得る。例 えば、この掴み手段は精密ドリルビットを掴むために開閉する２つの開口壁を有 する機械式かぎつめであってもよい。また、空気式あるいは油圧駆動式手段であ ってもよい。 コレット156は３つの軸センサ162と連動して、作業シャフトアセンブリ40の作 動に伴いコレット156が誤ってヘッド154内に強制的に動かされることによって生 じる被害を防止する。言い換えれば、コレット156はヘッド154内でわずかに回動 するように構成されている。この回動がコレット156が被害を被り得るレベルに 近づいた場合に、３つの軸センサ162が(図示されない)始動手段をワイヤリング 機構166を通して駆動させて、それにより作業シャフトアセンブリ40の動作が停 められるようにする。 図８において示されているように、脚部174をコレット156に対して取り外し可 能に連結することができる。脚部174は、ネック176、円錐形ハウジング178、空 気路180および吸い上げカップ182とからなる。ネック176と円錐形ハウジング178 とは、好ましくは単体として製造される。ネック176は、コレット156を囲むよう にように装備され得るサイズの中央に配置されるボア184を有している。このボ ア184の直径は、コレット156をきちんと受け止められるように約0,356インチで ある。空気路180は、ボア184から円錐形ハウジング178の底部186に向かって突出 している。吸い上げカップ182は、円錐形ハウジング178の底部186に対して摩擦 力によって装着されており、開口部188を有している。空気路180 は、吸い上げカップ182と開口部188において連動する。この形状によって、(図 ６において160で示される)第２の真空源によって作られた圧力差がヘッド154お よびコレット156を通過し、空気路180を通して吸い上げカップ182によって真空 効果を生み出す。 脚部174をコレット156に固定するために、ネック176は装着手段190を有してい る。図８および図９において示されでいるように、装着手段190は部分的にネッ ク176の孔194を通過する複数個のボールベアリング192とＯ−リング196とを有し ている。孔194によってボールベアリング192の一部がボア184内に突出するよう になっている。しかしながら、ボールベアリング192は孔194を貫通しないような サイズとされている。ボールベアリング192は、Ｏ−リング196によって孔194内 に保持されて、ネック176の周りに配置されると各ボールベアリング192の外部表 面に接するようになっている。コレット156を脚部174に装着するためには、コレ ット156をボールベアリング192がコレット156の環状溝170にかみ合うところまで ボア184内に挿入される。Ｏ−リング196は、ボールベアリング192を内側に付勢 することによってこのかみ合った状態を選択的に維持し、脚部174をコレット156 に固定する。 5.ドリルビット200およびドリルビット容器210の構成 プリント回路基盤に孔を穿設するためのドリルビットおよびドリルビットのた めの収納容器は、従来技術において周知である。図10において示されているよう に、ドリルビット200はシャンク202、設定リング204およびフルート206とからな る。シャンク202およびフルート206は単体として製造され、フルート206の直径 はいかなるサイズであってもよい。設定リング204は、後の使用のためシャンク2 02に沿って一定の位置に配置される。通常、設定リング204はシャンク202の終端 208より0.8インチ離れた位置に設けられる。設定リング204は、シャンク202に沿 ってこの位置に摩擦力によって保持される。 ドリルビット200は、ドリルビット容器210に収納される。ドリルビット容器21 0は、基部212およびカバー214とからなる。カバー214は、一対のヒンジ216によ って基部212に装着されている。カバー214を基部212に固定するため、カバー214 の第１のタブ220は基部212の第２のタブ222にかみ合うようにされる。 このようなデザインによって、ドリルビット容器210は開放位置あるいは閉鎖位 置を呈することができる。図10におけるドリルビット容器210は開放位置にある 。また、カバー214は一対のヒンジ216の回りを(図10において反時計回りの)閉鎖 位置に向かう方向に回動され得て、その場合にはカバーの先端縁223が基部212に 接続する。 基部212は、平らな上部表面224を有し、複数のドリルビット受け孔226が設け られている。これらドリルビット受け孔226の直径は約0.25インチであり、各ド リルビット200のシャンク部分202が通過するに十分な大きさを有している。しか しながら、ドリルビット受け孔226の直径はドリルビット200の設定リング224よ りも小さくされる。図10において示されているように、ドリルビット200は第１ のドリルビット受け孔226内に軸方向に挿入され、シャンク202は該孔226aの平ら な上部表面224の下に収納される。設定リング204は、基部212の平らな上部表面2 24の上に止まっている。したがって、フルート206は基部212より外側に突出して いる。 複数個のドリルビット受け孔226は、平らな上部表面224において特定の配列に おいて設けられている。図10において示されている構成においては、それぞれの 列が10個のドリルビット受け孔226を有する10列のドリルビット受け孔226が設け られている。ドリルビット容器210の全体のサイズを縮小するために、各列が１ 列毎にずらされている。図10における複数個のドリルビット受け孔226の形状は 当業者にとって標準的であり、Tycom Corporation社製の"Fifty Pack"として知 られている。しかしながら、複数個のドリルビット受け孔226がそれぞれ一定の 位置において不変に配置されるのであれば、その他のドリルビット受け孔226の 形状であってもよい。最後に、工業規準によってドリルビット容器210に含まれ る全てのドリルビット200が全て略同じ直径を有さなければならないと定義され ている。これを念頭に、ドリルビット容器210は、カバー214の側壁230における 直径の表示にてその容器に含まれるドリルビット200の直径を簡単に表示してい る。 6.操作方法 自動ドリルビット検知・装填装置20の操作方法は、図11から図25において示 されている。好ましい方法においては、まずオペレータが装置20に対して作業に 適したパラメータ情報を与えることによって始まる。より具体的には、(図示さ れない)オペレータが(図11において全体図が示される)データ入力ステーション2 2に接続し、ボール盤の種類、またそれに応じて使用されるボール盤パッケージ 、穿設される種々の孔のための様々なサイズ、それに応じて必要とされるドリル ビットの直径、各サイズあるいは直径の穿設される孔の数、および孔が穿設され る順番に関するこれら情報を入力する。この順番に基づいてあつらえのソフトウ ェアプログラムを通じてデータ入力ステーション22は、パッケージの種類とパッ ケージに含まれるドリルビットの直径、数および順番とを含む最終ボール盤パッ ケージの正確な形状を把握する。さらに、それに対応してデータ入力ステーショ ン22は容器収納域32におけるドリルビット容器の順番と処理ステーション26の操 作のための全体のプログラムとを組織する。データ入力ステーション22は、こう して得られたボール盤パッケージの形状および操作に関するプログラムをASCII 形式にて配列ステーション24に転送する。 配列ステーション24は、データ入力ステーション22からの未処理のASCII形式 の情報をマシン言語に翻訳する。具体的には、処理ステーション26の様々な座標 および配列がロボットアーム30のロボット制御手段42が理解できる言語に変換さ れる。前述のとおり、好ましいロボットアーム30はセイコー社製のものである。 したがって、DARLspとして知られるセイコー社固有の言語に翻訳されることにな る。その後マシン言語は、処理ステーション26におけるロボット制御手段42に入 力される。ロボットアーム以外の自動トランスファーマシン30が用いられている 場合には、その機械が理解し得る言語への翻訳が行われる。 配列ステーション24が必要なプログラムを処理ステーション26にダウンロード すると、処理ステーション26は単独で駆動され得る。しかしながら、好ましい実 施形態における配列ステーション24は、操作の間は処理のフィードバックを可能 にするために処理ステーション26に接続されたままになっている。特に、処理ス テーション26において操作エラーが生じると、そのエラーに関する情報がロボッ ト制御手段42から配列ステーション24に転送される。この情報はさらに、配列ス テーション24におけるディスプレイを通して処理ステーション26の作業を 監督しているオペレータに提供されることになる。 処理ステーション26がプログラムされると、図12において示されているように 、容器収納域32にはドリルビット容器210が装填される。ドリルビット容器210は 、データ入力ステーション22によって展開された配列プログラムに応じて容器ト レイ44に入れられる。前述のとおり、容器トレイ44は各ドリルビット容器210を 保持するための複数個の開口部48を有している。各開口部48内の記号名称52を参 照して、ドリルビット容器210はプログラムされた配列にしたがって容器トレイ4 4に配置される。言い換えれば、通常の作業においては複数個のドリルビット容 器210が必要とされるので、これら種々のドリルビット容器210はロボット制御手 段42に記憶されている予め定められた配列にしたがって容器トレイ44に位置づけ されねばならない。予め定められた配列によって、各ドリルビット容器210内に 含まれるドリルビットの直径に基づくドリルビット容器210が処理される順番が 決定される。 例えば、第１の直径のドリルビットが最初に処理されてボール盤パッケージに 装填されるべき作業パラメータである場合、配列は第１の直径を有するドリルビ ットを含む第１のドリルビット容器210aが記号名称52aが「１」である第１の開 口部48aに入れられることを指示する。次に配列は、第２の直径を有するドリル ビットを含む第２のドリルビット容器210bが記号名称52bが「２」である第２の 開口部48bに入れられることを指示する、というように続く。この配列によって( 図12において全体図が示される)ロボット制御手段42は、容器トレイ44から正し いサイズのドリルビット容器210の回収を指示することができる。図12において 示される容器収納域32には、７つのドリルビット容器210が装填されている。 パッケージ保持域34も同様に装填される。前述のとおり、パッケージ保持域34 において用いられるパッケージ72およびパッケージフレーム60の種類は作業仕様 (すなわちボール盤の種類)による。図12において示されているように、パッケー ジ保持域34は、Excellon Automation社製のボール盤において使用されるパッケ ージフレーム60とカセット72とを有している。パッケージフレーム60にカセット 72が装填されたならば、フレーム60はパッケージ保持域34のワークテーブル28に 装着される。 容器収納域32とパッケージ保持域34とが正しく装填されたならば、配列ステー ション24が作動される。ロボットアーム30は、脚部174を作業シャフトアセンブ リ40のコレット156に固定するように駆動される。図13において示されているよ うに、ロボットアーム30は次に第１の容器210aを脚部174に装着するように駆動 される。このために、ロボット制御手段42からの指示によって可動基部38は、元 は容器トレイ44に収納されていた第１のドリルビット容器210aの真上に作業シャ フトアセンブリ40を移動させる。この容器トレイ44における第１の開口部48aの 座標、したがって第１のドリルビット容器210aの座標は、ロボット制御手段42に おいて記憶されている。作業シャフトアセンブリ40は、脚部174が第１のドリル ビット容器210aに接触するまで下方に移動される。作業シャフトアセンブリ40に 対する脚部174の範囲および第１のドリルビット容器210aの高さは、操作プログ ラムの中に組み込まれているので、作業シャフトアセンブリ40の正確な垂直方向 への移動距離はロボット制御手段42に記憶されている。(概略的に示される)第２ の真空源160は次に、ロボット制御手段42によって駆動され、第１のドリルビッ ト容器210aを脚部174に固定する。第１のドリルビット容器210aは、第２の真空 源160が駆動されているかぎり、脚部174に固定されている。 ロボットアーム30は次に、第１のドリルビット容器210aをドリルビット取出し ・検査域36に転送する。このためは、作業シャフトアセンブリ40および装着され ている第１のドリルビット容器210aは、垂直方向に容器収納域32から離される。 可動基部38は次に、作業シャフトアセンブリ40を第１のドリルビット容器210aが ドリルビット取出し・検査域36の真上にくるように移動させる。具体的には、図 14において示されているように、第１のドリルビット容器210aは、ドリルビット 容器保持シュー102の底部受け部110に入れられるように配置される。作業シャフ トアセンブリ40を下降させて第１のドリルビット容器210aを底部サポート110に 入れるようにする。(図13において160で示される)第２の真空源の駆動が停止さ せられて、脚部174と第１のドリルビット容器210aとの間の密閉状態あるいは結 び付きを解除する。第１のドリルビット容器210aの基部212は、吸い上げカップ1 16と、空気チューブ118に連結されている(ブロックの形で示される)第１の真空 源120の駆動とによって底部サポート110に固定される。 なお、底部受け部110の座標と作業アーム40が移動すべき垂直方向への距離とは 、(図13において42で示される)ロボット制御手段に予め記憶されている。 第１のドリルビット容器210aが取出し・検査域36内に固定されている状態で、 脚部174がコレットから離脱される。作業アーム40は、(図13において42で示され る)ロボット制御手段によって脚部保持域106の上に移動され、そのための座標は 予め(図13において42で示される)ロボット制御手段に記憶されている。図15にお いて示されているように、作業シャフトアセンブリ40は、脚部174が床141のすぐ 上に配置されるようにガイドピン138に沿って脚部174を下げる。(図13において1 60で示される)第２の真空源が駆動され、それにより脚部174がコレット156から 抜き取られて床141に装着される。脚部174がコレット156から離脱されると、作 業シャフトアセンブリ40は第１のドリルビット容器210aを開くように移動される 。なお、脚部保持域106におけるファイバー光センサ140が脚部174の正しい配置 の検査を可能にする。ファイバー光センサ140によって作業シャフトアセンブリ4 0が退避させられる際に、脚部174が脚部収納域106にないということが検知され たならば、(図13において42で示される)ロボット制御手段は、ロボットアーム30 を停止させて機械の破損を防止するために警告信号を発生する。 図16において示されているように、ヘッド154はまず第１のドリルビット容器2 10aのカバー214を基部212から離すために用いられる。作業アーム40が駆動され 、ヘッド154を第１のドリルビット容器210aに隣接するようにする。ヘッド154は 、カバー214の第１のタブ220がヘッド154の環状ノッチ168内に納まるまで第１の ドリルビット容器210aにさらに接近させられる。いずれも予め(図13において42 で示される)ロボット制御手段に記憶されている情報である第１のタブ220のサイ ズ、第１のタブ220からカバー214までの範囲、底部受け部における第１のドリル ビット容器210aの位置、および環状ノッチ168の寸法と位置とに基づいてヘッド1 54が正確に配置される。作業シャフトアセンブリ40は上方に移動され、第１のタ ブ220、したがってカバー214に対して垂直力を付与する。基部212は、底部サポ ート110内において動かないように保持される。ヘッド154が上方に移動するにつ れて、カバー214が(図示されない)一対のヒンジの回りを回 動して開き始める。垂直シャフト40は、第１のタブ220がヘッド154の環状ノッチ 168と接触しなくなるまで上方への移動を続ける。その概算の垂直座標が予め(図 13において42で示される)ロボット制御手段に記憶されているこの位置において 、カバー214は一対のヒンジ216の回りを回動し、基部212の方に倒れる。 図17において示されているように、作業シャフトアセンブリ40はコレット156が カバー214の先端縁218に接触するように駆動される。作業シャフトアセンブリ14 0は次に、カバー214がカバー受け部112において停止されている開放位置にカバ ー214を回動させるように(図17において時計回りに)方向づける。 第１のドリルビット容器210aを開放位置に保持するために、コレット156がカ バー214の先端縁218に対して軽く圧力を加えることによって図18において示され るようにカバー214がカバー受け部112と摩擦的に連結されるように、作業シャフ トアセンブリ40が駆動される。(図17において121で示される)光センサは、作業 シャフトアセンブリ40がカバー214をカバー受け部112内に固定したことを検査す る。(図17において121で示される)光センサによってカバー214がカバー受け部11 2内に正しく固定されていないと検知された場合には、(図13において42で示され る)ロボット制御手段はロボットアーム30を停止させ、機械の破損を防止するた めに警告信号を発生する。 カバー214がカバー受け部112内に固定された状態でロボットアーム30は、図19 に示されているように、第１のドリルビット200aを第１のドリルビット容器210a から取り外すために用いられる。作業シャフトアセンブリ40は、第１のドリルビ ット容器210aの基部212内にある第１のドリルビット200aの真上の位置に駆動さ れる。前述のとおり、好ましいドリルビット容器210aは対称な形に配列された50 個のドリルビット200を含んでいる。第１のドリルビット200aは、この構成の手 前の角に位置されている。なお、第１のドリルビット200aの位置は、(図13にお いて42で示される)ロボット制御手段に予め記憶されている。作業シャフトアセ ンブリ40は、第１のドリルビット200aのフルート206がコレット156に入るように 下方に移動される。コレット156の先端172は傾斜されているので、基部212にお ける第１のドリルビット200aの正確な位置からわずかに変動したとしてもフルー ト206がコレット156に入ることが妨げられられることがないよう にされている。シャフト40は、先端172が設定リング204のすぐ上になるまで下方 に移動される。ドリルビット200aが空気チューブ152を通して上方に吸い上げら れてコレット156に入れられて設定リング204が先端172に接触するまで(ブロック の形で示されている)第２の真空源160が駆動される。第１のドリルビット200aは こうしてコレット156に固定され、第２の真空源160が駆動されているかぎりその まま保持される。 さらに加えられる安全面のための要素としては、第１の真空源160には(図示さ れない)圧力センサが設けられ、これにより真空力の駆動によってドリルビット2 00がコレット156に挿入されたかどうかが決定される。圧力センサが第１のドリ ルビット200aがコレット156に挿入されなかった(したがってドリルビット200が あるべき(図示されない)開口部にドリルビットが見つからなかった)と検知した 場合、作業シャフトは次のドリルビット200bを回収するべく駆動される。これは 、ドリルビット容器が完全にドリルビットで埋められているとは限らないので、 しばし役立つ要素である。ドリルビット200aが正しくコレット156に装着されて いれば作業シャフトアセンブリ40は、第１のドリルビット200aのシャンク202が 第１のドリルビット容器210aの基部212をクリアにするまで上方に移動される。 図20から図21において示されているように、作業シャフトアセンブリ40は第１ のドリルビット200aをドリルビット取出し・検査域36の直径検知装置104に移動 させる。なお、明確さのために図20においてはドリルビット取出し・検査域36か ら第１のドリルビット容器210aが省かれた状態で示されている。第１のドリルビ ット200aは、回転ベアリング126に収められる。これは、作業シャフトアセンブ リ40を回転ベアリング126が収められる傾斜した受け孔132の真上に位置づけるよ うに駆動することによって行われる。作業シャフトアセンブリ40は次に、第１の ドリルビット200aのシャンク202を傾斜した受け孔132を通って回転ベアリング12 6に導くために下降させられる。傾斜した受け孔132によって、作業シャフトアセ ンブリ40の位置づけにおいてわずかな誤りがあったとしても、シャンク202を回 転ベアリング126に導く際に役に立つ。こうして位置づけされた後、第１のドリ ルビット200aをコレット156から離すように(図19において160で示 される)第２の真空源の駆動が停止されて、作業シャフトアセンブリ40が退避さ せられる。回転ベアリング126は、シャンク202を受けるために精密なサイズを有 する。正しく位置づけされた場合には、第１のドリルビット200aの設定リング20 4が回転ベアリング126の真上に止まっている。 正確な直径読みを可能にするために、清掃装置128によってフルート206のいか なる破片もが除去される。フルート206を横切るように空気口136から空気がどっ と押し出される。第１のドリルビット200aが回転ベアリング126と回動するにつ れて、レーザスキャナ124はフルート206を横切るようにレーザ光線134を照射す る。直径検知装置104は、レーザ計測値を直径読みに変換し、この値と予め(図13 において42で示される)ロボット制御手段に記憶されている許容される直径の範 囲とが比較される。この許容される直径の範囲とは、単純に作業に必要な特定の 直径プラスマイナス所定の許容差である。 読まれた直径が許容される直径の範囲内にあれば、第１のドリルビット200aは 作業シャフトアセンブリ40によって直径検知装置104より取り除かれ、作業シャ フトアセンブリ40を正しく位置させた上で(図19において160で示される)第２の 真空源を駆動することによって(図22において34で示される)パッケージ保持域に 運ばれる。計測された直径が許容される範囲になければ、清掃装置128によって 第２の空気の一陣がフルート206を横切るように押し出されて、レーザスキャナ1 24によって直径が２度目に計測される。２度目に読まれた直径が許容される範囲 にあれば、第１のドリルビット200aは作業シャフトアセンブリ40によって取り除 かれて、作業シャフトアセンブリ40を正しく位置させた上で(図19において146で 示される)第１の真空源を駆動することによって(図22において34で示される)パ ッケージ保持域に運ばれる。２度目に読まれた直径が許容される範囲になければ 、第１のドリルビット200aは作業に使用できないので、作業シャフトアセンブリ 40によって(図19において102で示される)容器保持シューに戻され、(図19におい て210aで示される)第１のドリルビット容器に再び入れられる。１回目の読みの 後、適格と認められない場合に直径を再びチェックすることは必要ではないが、 過度な破片の存在によって読みにおけるミスを避けるためには好ましい。 さらに別の処理チェックとして、好ましい操作方法においては３つの連続する ドリルビット200が許容される範囲にないことが判明した場合には操作を停止す る。言い換えれば、特定のドリルビット容器210が１つかそれ以上の許容差内に ないドリルビット200を有することがあり得ることは理解される。しかしながら 、３つの連続するドリルビットが許容差内にないということは、ドリルビット容 器210が保持するドリルビット200の直径が誤ってマークされたか、あるいは間違 ったドリルビット容器210が誤って(図13において32で示される)容器収納域に位 置づけされたことを示す。 図22において示されているように、第１のドリルビット200aが許容される直径 を有すると仮定して、作業シャフトアセンブリ40は第１のドリルビット200aをパ ッケージ保持域34に移動させる。前述のとおり、パッケージ保持域34のパッケー ジフレーム60は、Excellon Automatlon社製のカセットである少なくとも第１の カセット72aを保持している。第１のカセット72a、したがって第１のカセット72 aに含まれる複数個の受け部材74の位置は、予め(図13において42で示される)ロ ボット制御手段に記憶されている。受け部材74は、第１のカセット72aにおいて 第１の受け部材74aが第１のドリルビット200aを受けるように配列されている。 その後のドリルビット200は同様に、残りの受け部材74に連続的に装填され得る 。作業シャフトアセンブリ40は、第１のドリルビット200aを第１の受け部材74a の真上に配置する。作業シャフトアセンブリ40は、第１のドリルビット200aのシ ャンク202が第１の受け部材74aを通過するまで下方に移動される。設定リング20 4が第2の受け部材74aの縁75に略接触した時点で、(図19において160で示される) 第１の真空源の駆動が停止され、それによって第１のドリルビット200aを第１の 受け部材74aの中に開放する。設定リング204は、第１の受け部材74aの縁75の上 に止まっている。第１のドリルビット200aの開放に続いて、作業シャフトアセン ブリ40は垂直方向に退避し、第１のドリルビット200aの装填サイクルを終了する 。なお、Excellon Automation社製のカセット72を用いた場合の装填方法につい て説明したが、他の製造業者によるカセットの装填も略同様である。 第１のドリルビット200aがコレット156に開放されないようなことがあれば、 ヘッド154には前述のような安全性のための要素が加えられている。(図19におい てその一部が示されている)3つの軸センサ162は、第１のドリルビット200が予期 せずコレット156内に位置された場合には、ロボットアーム30の駆動を停止させ る役目を果たす。ロボット制御手段42は、コレット156とその時点では未検査の 第１のドリルビット200aとが第１のドリルビット200の長さが未検査である平面 に沿う域を通過するように指示するので、第１のドリルビット200aは物体に出会 うことを強いられて、コレット156がヘッド154内を回動させられる。３つの軸セ ンサは、この動作を検知し、(図13において42で示される)ロボット制御手段に( 図13において30で示される)ロボットアームの動作を停止させる。 第１のドリルビット200aの直径が検査され、第１のカセット72aの中に装填さ れると、(図13において42で示される)ロボット制御手段は予め入力されたプログ ラムに基づいていくつかの処理の評価を行う。まず、(図13において42で示され る)ロボット制御手段は、第１のパッケージ72aには(第１のドリルビット200aと 同じ直径を有する)第２のドリルビット200bが必要とされているかどうかを決定 する。必要であれば、作業シャフトアセンブリ40はドリルビット取出し・検査域 36に戻り、(図19における)第２のドリルビット200bを第１のカセット72aに配置 すべく第１のドリルビット容器210aから回収する。第１のカセット72aに第１の ドリルビット200aと同じ直径を有する所定の数のドリルビット200が装填された ならば、(図13において42で示される)ロボット制御手段が第２のカセット72bに は第１のドリルビット200aと同じ直径を有するドリルビット200が必要とされて いるかどうかを決定する。必要であれば、作業シャフトアセンブリ40は(図19に おいて36で示される)ドリルビット取出し・検査域に戻り、第２のカセット72bに 必要なドリルビット200の回収および検査を行う。同様の処理がすべての残りの カセット72について繰り返され得る。 第１のドリルビット容器210aのための直径を有するドリルビットの装填処理が 完了すれば、あるいは第１のドリルビット容器210aにおけるドリルビットがなく なったのであれば、(図13において42で示される)ロボット制御手段はロボットア ーム30に第１のドリルビット容器210aを容器収納域32の元の位置に戻すように指 示する。図23において示されているように、脚部174は作業シャフトアセ ンブリ40を正しく位置づけて移動することによってコレット156に再装着される 。さらに、第１のドリルビット容器210aのカバー214は、突出ピン122によって基 部212に対する閉鎖位置に戻される。突出ピン122は、容器保持シュー102のカバ ー受け部112を通って上方に移動される。この動きによってカバー214は、(図示 されない)一対のヒンジの回りを(図２３において反時計回りの方向に)カバー214 が基部212の表面において止められる閉鎖位置に回動される。作業シャフトアセ ンブリ40は、カバー214の真上の位置に駆動されて脚部174がカバー214に接触す るまで下方に移動される。この動作によってカバー214の第１のタブ220が基部21 2の第２のタブ222とかみ合わされ、したがってカバー214が基部212に対してロッ クされる。(ブロック形にて示される)第２の真空源160の駆動が停止され、吸い 上げカップ116と基盤212との間の密閉状態が解除される。(ブロック形にて示さ れる)第２の真空源160は、第１のドリルビット容器210aを脚部174に装着するよ うに駆動される。作業シャフトアセンブリ40は、第１のドリルビット容器210aを 容器保持シュー102から離すように上方に移動される。 作業シャフトアセンブリ40は、図24において示されているように、第１のドリ ルビット容器210aを容器収納域32に戻すように駆動される。作業シャフトアセン ブリ40は、第１のドリルビット容器210を容器トレイ44の第１の開口部48aの真上 に移動させる。作業シャフトアセンブリ40は、第１の開口部48aに第１のドリル ビット容器210aを挿入するように下降されて、その後(概略的に示される)第２の 真空源160の駆動が停止させられて第１のドリルビット容器210aを脚部174から離 脱させる。その後、作業シャフトアセンブリ40が上昇させられる。予め記憶され た情報に基づいてロボット制御手段42は、処理のために第２のドリルビット容器 210bが必要かどうかを決定する。第２のドリルビット容器210bが必要でないなら ば、作業は終了する。しかしながら、さらなる(例えば別のドリルビット200につ いての)作業が必要であれば、作業シャフトアセンブリ40は脚部174を装着するた めに第２のドリルビット容器210bの真上に配置される。前述の取出し・検査およ びパッケージ装填機能は、この第２のドリルビット容器210bについて繰り返され る。容器保持域32に連続的に装填されるあらゆる残りのドリルビット容器210に ついて同様の処理が作業が終了するまで行われる。 操作方法248は、図25におけるブロック図において概略的に示されている。作 業に特有の情報がまずブロック250において入力される。ブロック252において、 この情報がロボット制御手段42にダウンロードされる。ドリルビット容器210は 、予めブロック254に入力されている作業情報によって順番に容器収納域32に配 置される。ブロック256において表されているように、ロボットアーム30は個々 のドリルビット容器210を順番に取出し・検査域36に移動させる。ブロック258に おいて、ロボットアーム30は移動されたドリルビット容器220を開くために使用 される。ブロック260は、直径検知装置104に移動される個々のドリルビット200 を示している。ブロック262において、ドリルビット200の直径が読まれる。この 読まれた直径は、ブロック264においてロボット制御手段42に記憶されている予 め定められた直径範囲と比較される。ブロック264における検査によってドリル ビット200の直径が許容される範囲にないことが判明した場合には、処理はブロ ック262に戻り、直径は再計測される。ドリルビットが２度許容されないと判明 した場合、ドリルビット200はブロック226に述べられているようにドリルビット 容器210に戻される。処理はブロック260に戻り、それによってロボットアーム30 は連続するドリルビット200を直径検知装置104に移動する。 ブロック264に戻り、検知されたドリルビット200の直径が許容される範囲内に 有る場合には、ロボットアーム30はブロック268においてドリルビット200をパッ ケージ72に連続的に装填する。ブロック270において示されているように、ロボ ット制御手段は、作業において第１のドリルビット200と同じ直径を有する別の ドリルビット200が必要とされるかどうかを決定する。同じ直径を有する別のド リルビット200が必要であれば、処理はブロック260に戻り、ドリルビット取出し および直径検査が行われる。ブロック270に戻り、前に装填されたものと同じ直 径を有する別のドリルビット200が必要とされない場合には、ブロック272におい て示されるようにドリルビット容器210が閉められる。ブロック274において述べ られているように、この時点では閉じられているドリルビット容器210は容器収 納域32に戻される。ブロック276においてロボット制御手段42は、処理のために 別の連続して装填されたドリルビット容器210が必要とされているかどうかを決 定する。必要であれば、ブロック256にて示されているように、連続 したドリルビット容器210が次の処理のために容器収納域32から取出し・検査域3 6に移動される。別のドリルビット容器210が必要とされないのであれば、処理は ブロック278に表されているように終了する。 精密ドリルビットの自動検査およびボール盤パッケージへの装填のための方法 および装置は、現在採用されている手動方法による多くの欠点を解消する。具体 的には、本発明によれば最小限のセットアップあるいはエラーでもって多種多様 のボール盤製造業者によるパッケージに精密ドリルビットをすばやく装填するこ とができる。本装置は、基本的な作業仕様に基づいて作業を配置する。さらに、 装填される各精密ドリルビットの直径が全て計測されて検査されるので、こうし て得られたボール盤パッケージに一貫して正確な精密ドリルビットを装填すると いう、以前では実現され得なかった作業が行われ得る。最後に、オペレータと個 々のドリルビットの実質的な接触を大幅に限定するために、オペレータの怪我を 実質的に防止する。 本発明は、好ましい実施形態を参照しつつ説明されたが、当業者にとっては発 明のお精神および範囲から逸することなくその形態および詳細を変更することが 可能であることは明らかである。例えば、ワークテーブルは１つのみのパッケー ジ保持域と１つのみの容器収納域を有するものでもよい。好ましい実施形態にお いてこれら域が２つずつ設けられているのは、装置が第１の作業を行っている間 に、オペレータが第１の作業が終了した後、第２の作業のために処理される必要 な要素を第２のパッケージ保持域および第２の容器収納域において準備すること ができるからである。同様に、データ入力ステーションと配列ステーションとを 一つの手段にまとめることができる。さらに、安全対策として自動トランスファ ーマシンの周りの床の周りに安全マットを敷いてもよい。オペレータが作業の危 険地帯に入るときには、安全マットによって装置の動作が必ず停止される。 本装置において、ロボット制御手段は特定の座標位置を記憶し、それらをロボ ットアームを指示するために用いられるものとして説明された。しかしながら、 作業シャフトを各作業段階において正しく位置づけするために光センサあるいは 視覚認識システムをロボットアームと連動させるようにしてもよい。このような システムを用いた場合、ロボット制御手段に正確な座標を記憶させることは必要 でなくなる。同様に、好ましい実施形態においては、ロボットアームと別の直径 検知装置を離れて設けているが、この装置をアーム上に直接積載してもよい。こ のようにすれば、精密ドリルビットの直径をロボットアームが１つの域から別の 域に移動するときに計測することができる。最後に、オペレータが手動にて各ド リルビット容器をドリルビット取出し・検査域に移動する場合には、容器収納域 が不要となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 テイラー，ティム エル. アメリカ合衆国 カリフォルニア 92660, ニューポート ビーチ，プロモントリー ポイント ウエスト 200

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 既知の形状に配置された複数個のドリルビット受け孔を有するボール盤パ ッケージにドリルビット容器より精密ドリルビットを装填するための装置であっ て、この装置は、 自動トランスファーマシン、 ボール盤パッケージを自動トランスファーマシンに対する第１の位置に保持す るための、自動トランスファーマシンが接近できる範囲内に位置されるパッケー ジフレーム、 ドリルビット容器を自動トランスファーマシンに対する第２の位置に保持する ための、自動トランスファーマシンが接近できる範囲内に位置される容器収納部 材、 精密ドリルビットの直径を検知するための、自動トランスファーマシンと操作 可能に連係され得る直径検知装置、および 自動トランスファーマシンの動作を制御するための、自動トランスファーマシ ンに連結される制御手段を有する、装置。 ２． 前記自動トランスファーマシンが、ロボットアームである請求項１に記載 の装置。 ３． 前記自動トランスファーマシンは、精密ドリルビットを運ぶために用いら れるロボットアームであって、前記ロボットアームはさらに、 下端部を有するシャフト、および 精密ドリルビットを着脱可能に固定するための、前記シャフトの下端部に装着 される掴み手段を有する請求項１に記載の装置。 ４． 前記ドリルビット容器は、開放位置および閉鎖位置とを可能にするために 基部に回動可能に装着されるカバーを有し、前記カバーは前記ドリルビット容器 のカバーを前記開放位置から前記閉鎖位置に移動させるためのタブを有し、前記 掴み手段は 前記カバーのタブをかみ合わせるための環状溝を含む外部表面を有するヘッド を有する請求項３に記載の装置。 ５． ドリルビット容器を前記自動トランスファーマシンに対する第３の位置に おいて収納するための、前記自動トランスファーマシンが接近できる範囲内に位 置される容器トレイをさらに有する請求項１に記載の装置。 ６． 前記制御手段は、さらに 前記ボール盤パッケージと前記ドリルビット容器とに関する情報を入力するた めの、メモリ手段に連結される入力手段、および 入力された情報を処理するための、前記メモリ手段を前記自動トランスファー マシンに連結する処理手段を有する請求項１に記載の装置。 ７． ボール盤パッケージに精密ドリルビットを装填する際に使用されるパッケ ージフレームであって、前記ボール盤パッケージは複数個のドリルビット受け孔 と上方に突出するフィンガーとを含む基部を有するものであり、前記パッケージ フレームは、 終端壁、 前記ボール盤パッケージの基部を支持するための底部、 前記ボール盤パッケージのフィンガーをかみ合わせるためのロッド、および 前記ボール盤パッケージが前記終端壁に接するように前記ロッドを前記フィン ガーに対して傾斜させるための、前記底部に装着されている第１の端部と前記ロ ッドに装着されている第２の端部とを有するスプリングとを有するパッケージフ レーム。 ８． ボール盤パッケージに精密ドリルビットを装填する際に使用されるパッケ ージフレームであって、前記ボール盤パッケージは複数個のドリルビット受け孔 を有するものであり、前記パッケージフレームは、 前記ボール盤パッケージを支持するための底部、および 前記ボール盤パッケージを前記底部に固定するための前記底部に対して平行に 突出しているヘッドを有する前記底部から上方に突出しているタブを有するパッ ケージフレーム。 ９． ボール盤パッケージに精密ドリルビットを装填する方法であって、この方 法は選択的なボール盤パッケージにおける選択された位置に挿入される精密ドリ ルビットを定義する情報を回収する工程、 前記回収された情報に基づいてドリルビット容器を容器収納域に位置させ、前 記容器収納域から容器受取域にドリルビット容器を移動させる工程、 精密ドリルビットを前記ドリルビット容器から直径センサに移動させる工程、 前記精密ドリルビットの直径を計測する工程、 前記回収された情報に基づいて前記精密ドリルビットの直径を許容差範囲と比 較する工程、 前記直径が許容差範囲内に有る場合には、前記回収された情報に基づくパッケ ージにおける選択された位置に前記精密ドリルビットを装填する工程、および 前記ドリルビット容器を前記容器収納域に戻す工程、を包含する方法。 10． 作業に関するデータが記憶されている制御手段を有する自動トランスファ ーマシンを用いてドリルビット容器から異なる直径の精密ドリルビットをボール 盤パッケージに装填する自動化された方法において、この方法は 前記記憶されたデータに基づく第１の直径を有する精密ドリルビットを含む第 １のドリルビット容器を容器受け部材の上に位置させる工程、 前記第１の精密ドリルビットを前記第１のドリルビット容器から移動するのに 前記自動トランスファーマシンを使用する工程、 前記第１の精密ドリルビットの直径を計測する工程、 前記第１の精密ドリルビットを第１のボール盤パッケージに移動させる工程、 および 前記第１の精密ドリルビットを第１のボール盤パッケージの第１の開口部に位 置させる工程、を包含する方法。 11． 選択的ボール盤パッケージにおける選択された位置に挿入される精密ドリ ルビットを定義するための情報を記憶する工程、をさらに包含する請求項10に記 載の方法。 12． 前記制御手段は、情報を入力するための入力手段を有し、この方法はさら に、選択的なボール盤パッケージにおける選択された位置に挿入される精密ドリ ルビットを定義するための情報を入力する工程、を包含する請求項10に記載の方 法。 13． 前記第１のドリルビット容器は、それに含まれる前記精密ドリルビットに 接近できる開放位置と閉鎖位置とを可能にするように基部に回動可能に連結され るカバーを有し、前記第１のドリルビット容器は前記閉鎖位置において前記容器 受け部材に移動され、この方法はさらに 第１のドリルビット容器のカバーを前記閉鎖位置から前記開放位置に移動させ る工程、を包含する請求項10に記載の方法。 14． 前記制御手段において記憶されているドリルビットのサイズ、数および配 列データとに基づいて計測された直径と許容差の範囲とを比較する工程、をさら に包含する請求項10に記載の方法。 15． 第１の直径の精密ドリルビットを容器受け部材に位置させる工程を繰り返 し、前記精密ドリルビットを前記センサに移動し、記憶されたデータに応じて前 記第１の直径の精密ドリルビットを前記第１のボール盤パッケージに装填する作 業が終了するまで前記精密ドリルビットの直径を計測し、第１のボール盤パッケ ージに配置する工程をさらに包含する請求項10に記載の方法。