JPS6174399A - 組立ロボツトによる電子部品自動組立てシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は複数種類の印刷回路基板に電子部品を挿入固定
する電子部品自動組立てシステムに係わり、特に、組立
ロボットを肋−作させるための動作プログラムを構成す
る動作位置データと動作指示命令とを、工場管理用コン
ピュータに予め記憶された設計情報と操作盤よりキー入
力された印刷回路基板の挿入電子部品数等の情報に基づ
き自動作成するようにした組立ロボットによる電子部品
自動組立てシステムに関する。

［発明の技術的背景とその問題点コ 例えば、カラーテレビジョンセットに組込まれている印
刷回路基板には多数の電子部品が取付けられている。近
年、これ等電子部品を印刷回路基板に取付ける作業は産
業用組立ロボットで自動的に実行するようになっている
。

一般に、これ等組立ロボットは、部品供給装置にセット
された電子部品を掴んで印刷基板に穿設された貫通孔へ
挿入するロボット本体、このロボット本体の動作を制御
する組立ロボットコントローラ、挿入された電子部品を
印刷回路基板の裏面からこの印刷回路基板に固定するＸ
−Ｙテーブル。

このＸ−Ｙテーブルの動作を制御するＸ−Ｙテーブルコ
ントローラ、Ｆ３よびロボット本体の動作位置とＸ−Ｙ
テーブルの動作位置との同期タイミングを制御するシー
ケンスコントローラ等で構成されている。そして、これ
等各装置を動作させるための動作命令コードは、通常の
高度なプログラム言語とは異なり、その装置特有の言語
である。

したがって、この組立ロボットに新規の印刷回路基板に
対する電子部品の組立て動作をさせるためには、作業者
は組立ロボット自身の動作シーケンス、セットされた印
刷回路基板の下側に配置されたＸ−Ｙテーブルの動作と
の同期タイミング等を考慮して、動作命令コードを組合
わせた動作プログラムを作成する。そして、この動作プ
ログラムを１６進法の機械語に変換して、組立ロボット
に設けられた複数のデジスイッチから１ステツプづつ手
動で入力する必要がある。

また、組立ロボットを実際に動作させる場合、上記動作
命令コードの他に動作命令が実行されたときの、電子部
品を掴んだヘッド部の組立ロボットの座標系に換算した
位置を示す動作位置データを上記動作プログラムに設定
する必要がある。

したがって、この動作プログラムの入力作業を行なうに
は、組立ロボットの各動作命令コードの意味を熟知した
熟練者を必要とする。しかも、熟練者においても、入力
作業に多くの時間を必要とし、さらに、入力ミスが生じ
やすい。したがって、同一の組立ロボットでもって複数
種類の印刷回路基板にそれぞれ異なった電子部品を取付
は委場合においては、組立ロボットが実際に印刷回路基
板へ電子部品を挿入している稼働時間よりも、上記入力
作業等の組立ロボットの稼動準備時間の方が多くなり、
組立ロボットの稼！ａ率が低下する問題があった。

［発明の目的］ 本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり
、その目的とするところは、印刷回路基板に電子部品を
挿入する組立ロボットを動作させるための動作プログラ
ムを構成する動作位置データと動作指示命令とを自動作
成することによって、印刷回路基板の種類変更時に生じ
る組立ロボットに対する動作プログラムの変更を、熟練
者を要することなく、印刷回路基板に挿入する電子部品
数。

挿入順序等をキー入力するのみで実行でき、印刷回路基
板変更に伴う稼動準備時間を減少でき、組立ロボットの
稼働率を向上できる組立ロボットによる電子部品自動組
立てシステムを提供すことにある。

［発明の概要］ 本発明は、印刷回路基板の生産計画と設計情報とを記憶
した工場管理用コンピュータから送出された設計情報に
基づき組立ロボットの動作プログラムを製造管理用コン
ピュータで作成してライン管理用コンピュータを介して
組立ロボットへ送出して、この組立ロボットに各電子部
品の印刷回路基板への挿入動作を行なわせる組立ロボッ
トによる電子部品自動組立てシステムにおいて、製造管
理用コンピュータに、工場管理用コンピュータから送出
された設計情報に含まれる電子部品の印刷回路基板に対
する挿入位置データおよび挿入方向データに基づき、動
作プログラムを構成する組立ロボットの動作位置データ
を自動作成する動作位置データ作成システムと、設計情
報および操作型からキー入力された電子部品の挿入数と
挿入順序に基づき、動作プログラムを構成する組立ロボ
ットの動作順序を示す動作指示命令を自動作成する動作
指示命令システムとを組込んだものである。

［発明の実施例］ 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は実施例の組立ロボットによる電子部品自動組立
てシステムを示す模式図であり、第２図はそのブロック
構成図である。図中１は大型の工場管理用コンピュータ
であり、この工場管理用コンピュータ１には、第２図に
示すように、工場全体の１か月の生産計画情報、１か月
の生産計画に基づいて生産される全ての種類の印刷回路
基板の設計情報が記憶されている。そして、この設計情
報は生産計画情報に従って次の製造管理用コンピュータ
２へ送出される。製造管理用コンピュータ２には、工場
管理コンピュータから送出された設計情報に含まれる電
子部品の印刷回路基板に対する組立ロボットの動作位置
データを自動作成する動作位置データ作成システム３と
、前記設計情報および図示しない操作盤からキー入力さ
れた電子部品の挿入数と挿入順序に基づき組立ロボット
の動作順序を示す動作指示命令を自動作成する動作指示
命令作成システム４と、組立ロボットの稼動率等の生産
管理を実行するステータス管理システム５とが形成され
ている。動作位置データ作成システム３および動作指示
命令作成システム４にて作成された動作位置データおよ
び動作指示命令は動作プログラムに形成されて次のライ
ン制御用コンピュータ６へ送出される。

ライン制御用コンピュータ６は組立ロボット７のロボッ
ト本体８およびこのロボット本体８にセットされた印刷
回路基板９の裏面下方に配置されたＸ−Ｙテーブル１０
を、前記動作プログラムに従って組立ロボットコントロ
ーラ１１およびＸ−Ｙテーブルコントローラ１２を介し
て制御する。

また、組立ロボット本体８の動作位置の移動とＸ−Ｙテ
ーブル１０の動作位置との同期タイミングをとるための
シーケンスコントローラ１３も制御する。

前記組立ロボット７には、複数の電子部品を同時にセッ
トできる電子部品供給装置１４が組込まれており、この
組立ロボット７の円盤状のヘッド部１５は倒えば周上に
４個のチャック部を有し、４個の電子部品を一度に掴む
ことが可能である。

また、この組立ロボット７は印刷回路基板９へ挿入する
電子部品数に応じて数台設置されている。

前記製造管理用コンピュータ２の動作指示命令作成シス
テム４には、組立ロボット７のロボット本体８とＸ−Ｙ
テーブルの動作位置の基本動作を示す動作シーケンス１
６が記憶されている。この動作シーケンス１６は第３図
に示すように構成されている。すなわち、第３図は例え
ばｎ個の電子部品を印刷回路基板９に挿入して裏面から
Ｘ−Ｙテーブル１０にて固定する場合を示し、図中、円
内に示した記号（Ｐ・・・）はロボット本体８のヘッド
部１５の電子部品を掴むチャック部の位置、又はＸ−Ｙ
テーブル１０による印刷回路基板９に挿入された電子部
品の端子を掴む位置、すなわちこの組立ロボット７の動
作位置を示すものである。

そして、Ｐｌｌ、ＰＩ３・・・・・・Ｐｌｎは上記動作
位置が部品供給準備位置にあることを示し、Ｐ２１゜Ｐ
２２・・・・・・Ｐ２ｎは部品供給装置から電子部品を
掴む部品供給位置を示し、ＰＳは部品挿入開始位置を示
す。また、ＰＳ１．Ｐ３２・・・・・・Ｐ３ｎは部品供
給準備位置を示し、Ｐ４１．Ｐ４２・・・・・・Ｐ４ｎ
は印刷回路基板６に電子部品を挿入する部品挿入位置を
示し、ＰＥは部品挿入完了位置を示す。

さらに、Ｐ５１　、ＰＳ２・−・−・Ｐ５ｎはＸ−Ｙ７
−ブル１０の電子部品の端子を掴む掴み位置を示し、Ｐ
Ｆは動作開始位置を示す。

さらに、動作指示命令作成システム４内には、第４図に
示すように、作業者がキーボードからキー入力した挿入
電子部品数ｎと挿入順次を部品番号ＰＮＯ３，ＰＮＯＩ
・・・・・・等で記憶する部品挿入順序メモリ１７２部
品供給装置１４の各電子部品をセットする位置の番号と
その位置にセットされた電子部品の部品番号を記憶する
セット位置メモリ１８．第３図に示した動作シーケンス
１６の各動作位置を示す位置シンボル（Ｐ・・・）とそ
の位置シンボルに対応する動作位置データを格納する動
作位置メモリ１９０組立ロボットの各命令コード等を記
憶するロボット言語マスター２０．このロボット言語を
通常の命令言語に変換する言語変換マスター２１等が形
成されている。

一方、動作位置データ作成システム３内には、第５図に
示すように、各動作位置データを自ｖＪ作成するときに
必要とする、印刷回路基板９上の座標と組立ロボット７
上の座標との共通座標位置。

組立ロボット７のヘッド部１５およびＸ−Ｙテーブル１
０の動作可能範囲、固定座標位置２部品供給装置の電子
部品がセットされる各セット位置の座標等の主に装置の
囲域仕様で決まる条件を記憶する装置条件メモリ２２．
設計情報に基づいて算出された動作位置データと実際の
動作位置データとの誤差を修正するための補正値を記憶
する補正値メモリ２３等が形成されている。− しかして、製造管理用コンピュータ２は、工場管理用コ
ンピュータ１から生産計画情報、設計情報を受信すると
第６図の流れ図に従って、組立ロボット７の動作プログ
ラムを自動作成すると共に、組立ロボット７に対して生
産計画に従って電子部品の印刷回路基板９に対する組立
て作業を実行させる。すなわち、各コンピュータ１，２
．６および組立ロボット７の電源が投入されて動作状態
に　　　−なると、最初に、Ｐｌにて生産計画設定処理
を実施する。この生産計画設定処理においては、第７図
に示すように、工場管理用コンピュータ１から、本日の
生産計画情報の入力を待ち、入力されると、各組立ロボ
ット７毎の生産指示を作成する。次に作成された生産指
示が妥当なものであることを確認した後、第６図のメイ
ンルーチンへ戻る。なお、生産指示が不適確であればこ
の生産指示データを対圧したのち、メインルーチンへ戻
る。

生産計画設定処理が終了すると、印刷回路基板９の種類
番号ｉを１に初期設定した後、Ｐ２にて第８図に示す動
作プログラム設定処理を実行する。

すなわち、Ｓｌにおいて、この１番目の種類の印刷回路
基板９に対する動作プログラムが既に設定されているか
否かを調べる。まだ設定されていなければ第４図に示す
部品挿入順序メモリ１７．セット位置メモリ１８にそれ
ぞれ所定の挿入電子部品数、挿入順次１部品番号が格納
されているが否かを調べる。部品挿入順序メモリ１７．
セット位置メモリ１８に上記各データが格納されていな
ければ、作業者がキーボードから上記各データをキー入
力するのを待つ。そして、データが正規にキー入力され
たならば、そのデータを部品挿入順序メモリ１７．セッ
ト位置メモリ１８に格納する。

各動作条件データの各メモリ１７．１８への設定が済む
と、工場管理用コンピュータ１から入力された１番目の
印刷回路基板９の設計情報と上記各メモリ１７．１８に
格納された条件に基づき第３図に示す動作シーケンス１
６から必要とする基本動作を抽出してこれ等を組合わせ
て組立ロボット７の動作順序を示す動作指示命令を作成
する。

動作指示命令の作成が終了すると、この動作指示命令が
正しいことを確認する。

動作指示命令が正しく作成されると、各動作位置データ
の作成動作を開始する。まず、第５図の装置条件メモリ
２２および補正値メモリ２３に既に各条件および補正値
が格納されているが否がを調べる。各メモリ２２．２３
に上記各条件および補正値が格納され℃いなければ、・
Ｓ２にて作業者がキーボードから上記各条件データおよ
び補正データをキー入力するのを待つ。そして、データ
が正規にキー入力されたならば、工場管理用コンピュー
タ１から入力された設計情報に含まれる各電子部品の印
刷回路基板９上の挿入位Ｕ、挿入方向のデータを座標変
換式および上記各メモリ２２゜２３に格納された各条件
データ、補正値を用いて先に作成した動作指示命令に含
まれる動作位置を示す各位置シンボル（Ｐｌｌ・・・・
・・ＰＦ）に対応する動作位置データへ変換して第４図
の動作位置メモリ１９へ格納する。

動作位置メモリ１９に格納された各動作位置データが正
しいデータであることの確認が終了すると、先に求めた
動作指示命令の各位ｎシンボル（Ｐｌｌ・・・・・・Ｐ
Ｆ）に、動作位置メモリ１９に格納された各動作位置デ
ータを代入して動作プログラムとする。

以上で動作プログラムの作成が終了すると、Ｓ３にて生
産指示データをライン制御用コンピュータ６へ送出し、
さらに、作成された動作プログラムをライン制御用コン
ピュータ６を介して組立ロボット７へ送出する。そして
、組立ロボット７を１ステツプつづ動作させて、ヘッド
部１５．Ｘ−Ｙテーブル１０の動作位置を印刷回路基板
９上で確認して動作位置精度を調べる。そして、動作位
置精度が許容範囲内の場合、この動作プログラムの設定
処理を終了して第６図のメインルーチンへ戻る。

動作位置精度が許容範囲を逸脱した場合、実際に組立ロ
ボット７を動かして動作位置を実測し、この実測値と補
正値で補正する前の計算値とを比較して、その差を新た
な補正値とする。そして、＄２へ戻り、新たな補正値を
補正値メモリ２３へ格納する。次に、補正値メモリ２３
に格納された新たな補正値を用いて動作位置データの作
成をやり直す。そして、やり直した結果、動作位置精度
が許容範囲に入ると、メインルーチンへ戻る。なお、Ｓ
ｌにて既に動作プログラムが設定されていた場合、動作
プログラムの作成動作を省略してＳ３へ進む。

第６因において動作プログラム設定処理が終了　　　−
すると、ライン制御用コンピュータ６を介して組立ロボ
ット７に対して生産開始指令を送出する。

同時に印刷回路基板９の生産枚数ｊを初期値の１に設定
する。そして、Ｐ３にて作成した動作プログラムに従っ
て組立ロボット７を稼働させる。この稼働中にＰ４に示
す稼働状態監視処理を実行する。

この稼働状態監視処理は第９図に示すように、先ず電子
部品の印刷回路基板９への挿入ミスが発生したか否かを
調べ、発生した場合、挿入ミス回数ｍを１だけ増加する
。ざらに、故障、テスト等によって、停止信号が入力さ
れると、停止時間Δｔを計測して合計停止時間Ｔに加算
する。これ等挿入ミス回数ｍおよび停止時間Ｔの計測は
１枚の印刷回路基板９に対する全ての電子部品の挿入作
業が終了するまで続ける。１枚の印刷回路基板９の製造
が終了すると、第６図のメインルーチンへ戻る。

Ｐ４にて稼働状態監視処理が終了すると、１枚の印刷回
路基板９の電子部品取付は動作が終了したので、生産枚
数ｊを１だけ増加し、増加後の生産枚数ｊが計画生産枚
数ＮＡを越えていないことを確認したのち、Ｐ３へ戻り
次の印刷回路基板９に対する電子部品挿入動作を開始さ
せる。

生産枚数ｊが計画生産枚数ＮＡに達したならば、Ｐ５の
生産実績データ処理を実行する。生産実績データ処理に
おいては、第１０口に示すように、稼働状態監視処理で
計測された電子部品の挿入ミス回数ｍ１合計停止時間Ｔ
等を用いて、このｉ番目の種類の印刷回路基板９全体に
対する部品挿入ミス率１組立ロボット７の稼鋤率を算出
する。さらに、これ等に基づいて生産進捗率を求める。

そして、メインルーチンへ戻る。

生産実績データ処理が終了すると、印刷回路基板９の種
類を示す種類番号ｉを１だけ増加して、増加した後の種
類番号１が生産計画された種類数ＭＡを越えていないこ
とを確認してＰ２へ戻り次の種類の印刷回路基板９に対
する動作プログラムの設定処理を開始する。そして、種
類番号ｉか生産計画の種類数Ｍ八に達すると、１日分の
全てのｆ１項の印刷回路基板９の生産が終了したと判断
して、このメインルーチンを終了する。

このように構成された組立ロボットによる電子部品自動
組立てシステムであれば、各電子部品を印刷回路基板９
の予め定められた位置に設けられた貫通孔にそれぞれ挿
入固定する組立ロボット７の動作シーケンス１６が予め
製造管理用コンピュータ２に記憶され、また、工場管理
用コンピュータ１から該当印刷回路基板９の設計情報が
送出されるので、作業者はキーボードから挿入電子部品
数と挿入順序をキー入力するのみで、動作指示命令作成
システム４にて組立ロボット７の動作順序を示す動作指
示命令が作成される。また、工場管理用コンピュータ１
から該当印刷回路基板９の設計情報が製造管理用コンピ
ュータ２へ入力されると、動作位置データ作成システム
３にて各動作位置データが作成される。そして、それぞ
れ作成ざれた動作指示命令と動作位置データとで組立ロ
ボット７を動作させるための１ｌｌｆｆｆブＯグラムが
自動的に作成される。そして、第６図の流れ因にに従っ
て、製造管理用コンピュータ２がライン制御用コンピュ
ータ６を介して組立ロボット７に対して動作命令を送出
する。

したがって、このような電子部品の自動組立てシステム
であれば、作業者は、印刷回路基板９の種類が変更にな
った場合、変更後の印刷回路基板９に挿入する電子部品
数と挿入順序を、数字、英字等の簡単な作業者レベルの
言語でキー入力するのみでよいので、組立ロボットの各
命令コード等を熟知した作業者を必要としない。また、
設定ミスを抑制できる。

なお、装置条件メモリ２２へ各条件データを設定する作
業はこの組立ロボット７が据付けられた時に一旦設定す
ると変更する必要ない。また、補正値メモリ２３に設定
する補正値も一旦最適値に設定すると、印刷回路基板９
の種−が変更になったとしても、はとんど値を変更する
必要ない。その結果、印刷回路基板９の生産計画から生
産終了までコンピュータ１．２．６にてほぼ一括制御で
きる。

したがって、印刷回路基板変更に伴う組立ロボットに対
する動作プログラムは、上述したように自動的に作成さ
れるので、稼働準備時間を従来の作業者が手動で入力し
ていた方法に比較して大幅に短縮できる。例えば従来、
組立ロボット１台当り約６時間必要であった稼動準備時
間が、このシステムを採用することによって約０．５時
間に短縮できた。従って、第１１図の印刷回路基板のロ
ットサイズ（枚数）に対する組立ロボットの稼働率（％
）特性で示すように、従来方法であれば、７０％の稼働
率を得るためにはロフトサイズを約２５００枚に設定す
る必要があったが、この実施例のシステムを採用するこ
とによって、ロットサイズを約２００に設定しても稼働
率７０％を確保できる。その結果、多品種少量生産の生
産計画に対しても＾い稼働率を維持することが可能とな
った。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、印刷回路基板に電
子部品を挿入する組立ロボットを動作させるための動作
プログラムを構成する動作位置データと動作指示命令と
を製造管理用コンピュータにて自動作成させている。し
たがって、印刷回路基板の種類変更時に生じる組立ロボ
ットに対する動作プログラムの変更を、熟練者を要する
ことなく、印刷回路基板に挿入する電子部品数、挿入順
序等をキー入力するのみで実行でき、印刷回路基板変更
に伴う稼働準備時間を減少でき、組立ロボ、　ットの稼
働率を向上できる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例に係わる組立ロボットによる電子
部品自動組立てシステムを示すものであり、第１図はシ
ステム全体を示す模式図、第２図は同システム全体を示
すブロック構成図、第３図は組立ロボットの動作位置と
動作シーケンスを示す図、第４図は動作指示命令作成シ
ステムに記憶された主なメモリを示す図、第５図は動作
位置データ作成システムに記憶された主なメモリを示す
図、第６図乃至第１０図はそれぞれ動作を示す流れ図、
第１１図は実施例の効果を説明するための組立ロボット
の稼動率特性図である。 １・・・工場管理用コンピュータ、２・・・製造管理用
コンピュータ、３・・・動作位置データ作成システム、
４・・・動作指示命令作成システム、５・・・ステータ
ス管理システム、６・・・ライン制御用コンピュータ、
７・・・組立ロボット、８・・・ロボット本体、９・・
・印刷回路基板、１ｏ・・・Ｘ−Ｙテーブル、１５・・
・ヘッド部、１６・・・動作シーケンス、１７・・・部
品挿入順序メモリ、１８・・・セット位置メモリ、１９
・・・動作位置メモリ、２２・・・装置条件メモリ、２
３・・・補正値メモリ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第９図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一定期間内における複数種類の印刷回路基板の生産計画
   情報および前記各印刷回路基板の設計情報を記憶し、前
   記生産計画情報に従った種類の印刷回路基板の設計情報
   を出力する工場管理用コンピュータと、外部から入力さ
   れた動作プログラムに従って、部品供給装置にセットさ
   れた電子部品を掴んで印刷回路基板に穿設された貫通孔
   に挿入するとともに、挿入された電子部品を前記印刷回
   路基板の裏面からこの印刷回路基板に固定するＸ−Ｙテ
   ーブルを有した組立ロボットと、前記工場管理用コンピ
   ュータから送出された設計情報に基づき、前記組立ロボ
   ットへライン制御用コンピュータを介して送出する前記
   動作プロクララムを自動作成する製造管理用コンピュー
   タとを具備した組立ロボットによる電子部品自動組立て
   システムにおいて、前記製造管理用コンピュータは、前
   記工場管理用コンピュータから送出された設計情報に含
   まれる電子部品の印刷回路基板に対する挿入位置データ
   および挿入方向データに基づき、前記動作プログラムを
   構成する組立ロボットの動作位置データを自動作成する
   動作位置データ作成システムと、前記設計情報および操
   作盤からキー入力された電子部品の挿入数と挿入順序に
   基づき、前記動作プログラムを構成する組立ロボットの
   動作順序を示す動作指示命令を自動作成する動作指示命
   令作成システムとを備えたことを特徴とする組立ロボッ
   トによる電子部品自動組立てシステム。