JPWO2019229786A1

JPWO2019229786A1 - ユニット交換装置

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Publication number: JPWO2019229786A1
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Inventors: 茂人大山; 雅浩近藤; 春菜小林
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Abstract

部品を供給する複数の部品供給ユニットが着脱可能に装着される複数の部品実装機との間で部品供給ユニットを自動交換するユニット交換装置は、部品供給ユニットを把持する把持部と、部品供給ユニットを部品実装機に着脱する位置と、ユニット交換装置内の待機位置との間で把持部を所定方向に沿って移動させる移動部と、把持部による部品供給ユニットの把持および把持の解除と、移動部による把持部の移動とを制御可能で、把持部における部品供給ユニットの把持状態に応じて待機位置を変更して移動部を制御する制御部と、を備える。

Description

本明細書は、ユニット交換装置を開示する。

従来、部品を供給するカセット式のフィーダ（部品供給ユニット）が着脱可能に装着される部品実装機との間で、フィーダを自動交換するロボットなどのユニット交換装置を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このユニット交換装置は、フィーダをクランプするクランプ機構と、クランプ機構を移動させる移動機構などを備えており、クランプ機構によりクランプされたフィーダを移動機構により移動させることでフィーダの自動交換を行うものとしている。

特開２０１７−１３０５９３号公報

上述したユニット交換装置では、一時期に交換すべきフィーダの数が多くなると、クランプ機構の移動回数も増えてその移動時間も多くなるから、自動交換に時間を要するものとなる。このようなユニット交換装置や部品実装機を備えるシステムにおいては、実装処理の生産性を向上させるために、部品供給ユニットの交換を効率よく行うことが要求されることから、なお改善の余地がある。

本開示は、部品供給ユニットを着脱する際のクランプ機構の移動時間を抑えて交換効率を向上させることを主目的とする。

本開示は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本開示のユニット交換装置は、部品を供給する複数の部品供給ユニットが着脱可能に装着される複数の部品実装機との間で前記部品供給ユニットを自動交換するユニット交換装置であって、前記部品供給ユニットを把持する把持部と、前記部品供給ユニットを前記部品実装機に着脱する位置と、前記ユニット交換装置内の待機位置との間で前記把持部を所定方向に沿って移動させる移動部と、前記把持部による前記部品供給ユニットの把持および把持の解除と、前記移動部による前記把持部の移動とを制御可能で、前記把持部における前記部品供給ユニットの把持状態に応じて前記待機位置を変更して前記移動部を制御する制御部と、を備えることを要旨とする。

本開示のユニット交換装置では、把持部による部品供給ユニットの把持および把持の解除と、移動部による把持部の移動とを制御可能な制御部が、把持部における部品供給ユニットの把持状態に応じて待機位置を変更して移動部を制御する。これにより、把持部の待機位置を自動交換に適した位置に変更することができるから、移動部により移動する把持部の移動量を抑えることが可能となる。したがって、部品供給ユニットを着脱する際の把持部の移動時間を抑えて交換効率を向上させることができる。

部品実装システム１０の構成の概略を示す構成図。部品実装機２０の構成の概略を示す構成図。フィーダ３０の構成の概略を示す構成図。ローダ５０の構成の概略を示す構成図。ローダ５０によるフィーダ３０の自動交換の様子を示す説明図。部品実装システム１０の制御に関する構成図。フィーダ管理情報の一例を示す説明図。フィーダ自動交換処理の一例を示すフローチャート。フィーダ着脱処理の一例を示すフローチャート。フィーダ３０を保持しているクランプ部５４の待機位置を示す説明図。フィーダ３０を保持しているクランプ部５４の待機位置を示す説明図。フィーダ３０を保持していないクランプ部５４の待機位置を示す説明図。フィーダ３０を保持していないクランプ部５４の待機位置を示す説明図。変形例のフィーダ自動交換処理を示すフローチャート。待機位置調整処理の一例を示すフローチャート。比較例のフィーダ移載機構５３の作動の様子を示す説明図。変形例のフィーダ移載機構５３の作動の様子を示す説明図。

次に、本開示を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本実施形態の部品実装システム１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は部品実装機２０の構成の概略を示す構成図であり、図３はフィーダ３０の構成の概略を示す構成図である。また、図４はローダ５０の構成の概略を示す構成図であり、図５はローダ５０によるフィーダ３０の自動交換の様子を示す説明図であり、図６は部品実装システム１０の制御に関する構成図である。なお、図１の左右方向がＸ方向であり、前後方向がＹ方向であり、上下方向がＺ方向である。

部品実装システム１０は、図１に示すように、印刷機１２と、印刷検査機１４と、複数の部品実装機２０と、実装検査機（図示略）と、ローダ５０と、フィーダ保管庫６０と、管理装置８０（図６参照）とを備える。印刷機１２は、基板Ｓ上にはんだを印刷する。印刷検査機１４は、印刷機１２で印刷されたはんだの状態を検査する。部品実装機２０は、基板Ｓの搬送方向（Ｘ方向）に沿って複数並べて設置され、フィーダ３０から供給された部品を基板Ｓに実装する。実装検査機は、部品実装機２０で実装された部品の実装状態を検査する。ローダ５０は、複数の部品実装機２０に対して必要なフィーダ３０を補給したり部品実装機２０から使用済みのフィーダ３０を回収したりする。フィーダ保管庫６０は、部品実装機２０で使用予定のフィーダ３０や使用済みのフィーダ３０を保管する。管理装置８０は、システム全体を管理する。印刷機１２と印刷検査機１４と複数の部品実装機２０と実装検査機は、この順番で基板Ｓの搬送方向に並べて設置されて生産ラインを構成する。フィーダ保管庫６０は、部品実装システム１０の生産ライン内に組み込まれており、複数の部品実装機２０のうち基板Ｓの搬送方向の最も上流側の部品実装機２０と印刷検査機１４との間に設置されている。本実施形態では、作業者がフィーダ保管庫６０にフィーダ３０を補給したり、フィーダ保管庫６０からフィーダ３０を回収したりする。なお、部品実装システム１０が、これらの装置以外に部品が実装された基板Ｓのリフロー処理を行うリフロー装置などを備えてもよい。

部品実装機２０は、図２に示すように、基板ＳをＸ方向に搬送する基板搬送装置２１と、フィーダ３０が供給した部品を吸着する吸着ノズルを有するヘッド２２と、ヘッド２２をＸＹ方向に移動させるヘッド移動機構２３と、装置全体を制御する実装制御装置２８（図６参照）とを備える。実装制御装置２８は、周知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成され、基板搬送装置２１やヘッド２２、ヘッド移動機構２３などに駆動信号を出力する。

フィーダ３０は、図３に示すように、部品を所定ピッチで収容するテープを送り出すテープフィーダとして構成されている。フィーダ３０は、テープが巻回されたテープリール３２と、テープリール３２からテープを送り出すテープ送り機構３３と、２本の位置決めピン３４を有するコネクタ３５と、下端に設けられたレール部材３７と、フィーダ制御装置３９（図６参照）と、を備える。フィーダ制御装置３９は、周知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成され、テープ送り機構３３に駆動信号を出力する。また、フィーダ制御装置３９は、コネクタ３５を介してフィーダ３０の取付先の制御部（実装制御装置２８や管理装置８０など）と通信可能となる。

部品実装機２０は、図２に示すように、前方にフィーダ３０を取り付け可能な上下２つのエリアを有する。上のエリアはフィーダ３０が部品を供給可能な供給エリア２０Ａであり、下のエリアはフィーダ３０をストック可能なストックエリア２０Ｂである。供給エリア２０Ａとストックエリア２０Ｂには、側面視がＬ字状に形成され、それぞれ複数のフィーダ３０が取り付けられるフィーダ台４０が設けられている。フィーダ台４０は、フィーダ３０のレール部材３７が挿入可能な間隔でＸ方向に複数配列されたスロット４２と、２本の位置決めピン３４が挿入可能な２つの位置決め穴４４と、２つの位置決め穴４４の間に設けられコネクタ３５が接続されるコネクタ４５とを備える。なお、部品実装機２０がフィーダストックエリア２０Ｂを備えるものに限られず、これを備えないものでもよい。

ローダ５０は、図１に示すように、複数の部品実装機２０の前面およびフィーダ保管庫６０の前面に基板の搬送方向（Ｘ方向）に対して平行に設けられたＸ軸レール１８に沿って移動可能となっている。なお、図２では、Ｘ軸レール１８の図示を省略した。ローダ５０は、図４〜図６に示すように、ローダ移動機構５１と、フィーダ移載機構５３と、Ｘ軸位置センサ５７ａと、Ｙ軸位置センサ５７ｂと、左右の監視センサ５８ａ，５８ｂと、ローダ制御装置５９とを備える。

ローダ移動機構５１は、Ｘ軸レール１８に沿ってローダ５０を移動させるものであり、駆動用ベルトを駆動するサーボモータなどのＸ軸モータ５２ａと、Ｘ軸レール１８に沿ったローダ５０の移動をガイドするガイドローラ５２ｂとを備える。フィーダ移載機構５３は、フィーダ３０を部品実装機２０やフィーダ保管庫６０に移載するものである。このフィーダ移載機構５３は、フィーダ３０をクランプするクランプ部５４と、２つ（２対）のクランプ部５４が配設されＹ軸モータ５５ａの駆動により２つのクランプ部５４を一体的にＹ軸ガイドレール５５ｂに沿って前後方向（Ｙ方向）に移動させるＹ軸スライダ５５とを備える。フィーダ移載機構５３は、２つのＹ軸スライダ５５のそれぞれにクランプ部５４が２つずつ配設されることにより、計４つ（４対）のクランプ部５４を２つずつ独立してＹ方向に移動させるものとなっている。また、Ｙ軸位置センサ５７ｂは２つ設けられており、それぞれが各Ｙ軸スライダ５５の２つのクランプ部５４のＹ方向の位置を検出可能となっている。なお、フィーダ移載機構５３は、例えばＹ軸モータ５５ａの回転動力をベルト機構やラックアンドピニオン機構などの変換機構により前後方向に変換してＹ軸スライダ５５をスライドさせるように構成されており、ボールねじ機構などの変換機構を用いて構成してもよい。なお、図５Ａは各クランプ部５４のそれぞれで計４つのフィーダ３０をクランプしている状態を示す。また、図５Ｂは左側の２つのクランプ部５４が部品実装機２０側（後方）に移動して部品実装機２０の２つのスロット４２のそれぞれにフィーダ３０が取り付けられた状態を示す。また、フィーダ移載機構５３は、クランプ部５４およびＹ軸スライダ５５がスライド可能に取り付けられたスライドベース５６を、Ｚ軸ガイドレール５６ｂに沿って上下方向（Ｚ方向）に移動させるＺ軸モータ５６ａを備える。

Ｘ軸位置センサ５７ａは、ローダ５０のＸ方向の移動位置を検出するものである。監視センサ５８ａ，５８ｂは、障害物（作業者を含む）の有無を監視するものであり、例えば赤外線センサにより構成される。監視センサ５８ａは、ローダ５０の左側（基板Ｓの搬送方向と逆側）に取り付けられており、主にローダ５０よりも左側の監視領域における障害物を検知する。監視センサ５８ｂは、ローダ５０の右側（基板Ｓの搬送方向と同側）に取り付けられており、主にローダ５０よりも右側の監視領域における障害物を検知する。ローダ制御装置５９は、周知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成されている。ローダ制御装置５９は、Ｘ軸位置センサ５７ａやＹ軸位置センサ５７ｂ、監視センサ５８ａ，５８ｂからの検知信号を入力し、ローダ移動機構５１（Ｘ軸モータ５２ａ）やフィーダ移載機構５３（クランプ部５４、Ｙ軸モータ５５ａ、Ｚ軸モータ５６ａ）に駆動信号を出力する。

ローダ制御装置５９は、フィーダ３０の自動交換を行う場合、まず、Ｘ軸モータ５２ａを制御して自動交換を行う部品実装機２０のスロット４２に、ローダ５０のＹ軸スライダ５５が対向することとなる位置までローダ５０を移動させる。また、ローダ制御装置５９は、部品実装機２０の供給エリア２０Ａとの間で自動交換を行う場合には、Ｚ軸モータ５６ａを制御して供給エリア２０Ａに対向する上部移載エリア５０Ａにスライドベース５６（Ｙ軸スライダ５５）を移動させる。一方、ローダ制御装置５９は、部品実装機２０のストックエリア２０Ｂとの間で自動交換を行う場合には、Ｚ軸モータ５６ａを制御してストックエリア２０Ｂに対向する下部移載エリア５０Ｂにスライドベース５６を移動させる。ローダ制御装置５９は、ローダ５０内のフィーダ３０を部品実装機２０に取り付ける場合には、クランプ部５４でフィーダ３０をクランプさせた状態で（図５Ａ参照）、Ｙ軸モータ５５ａを制御してＹ軸スライダ５５を部品実装機２０側（後方）へ移動させる。これにより、フィーダ３０のレール部材３７がフィーダ台４０のスロット４２に挿入される（図５Ｂ参照）。続いて、ローダ制御装置５９は、クランプ部５４によるフィーダ３０のクランプを解除させることで、フィーダ３０を部品実装機２０のフィーダ台４０に取り付ける。また、ローダ制御装置５９は、フィーダ３０を部品実装機２０から取り外してローダ５０内に回収する場合には、Ｙ軸モータ５５ａを制御してＹ軸スライダ５５を部品実装機２０側（後方）へ移動させる。続いて、ローダ制御装置５９は、フィーダ台４０に取り付けられているフィーダ３０をクランプ部５４にクランプさせてから、Ｙ軸モータ５５ａを制御してＹ軸スライダ５５を前方へ移動させる。これにより、フィーダ３０がフィーダ台４０から取り外されて、ローダ５０内に回収される。

フィーダ保管庫６０は、複数のフィーダ３０を収容するために、部品実装機２０に設けられるフィーダ台４０と同じ構成のフィーダ台４０が設けられている。また、フィーダ保管庫６０のフィーダ台４０は、部品実装機２０の供給エリア２０Ａのフィーダ台４０と同じ高さ（Ｚ方向位置）に設けられている。このため、ローダ５０は、部品実装機２０のフィーダ台４０に対してフィーダ３０を着脱するのと同じ動作で、フィーダ保管庫６０のフィーダ台４０に対してフィーダ３０を着脱することができる。

また、フィーダ保管庫６０の後方には、基板ＳをＸ方向に搬送する基板搬送装置６２が設けられている。この基板搬送装置６２は、印刷検査機１４の図示しない基板搬送装置および隣接する部品実装機２０の基板搬送装置２１と、前後方向および上下方向の位置が同じ位置となっている。このため、基板搬送装置６２は、印刷検査機１４の基板搬送装置から受け取った基板Ｓを搬送して隣接する部品実装機２０の基板搬送装置２１に受け渡すことが可能となっている。

管理装置８０は、図６に示すように、周知のＣＰＵ８０ａやＲＯＭ８０ｂ、ＨＤＤ８０ｃ、ＲＡＭ８０ｄなどで構成され、ＬＣＤなどのディスプレイ８２と、キーボードやマウスなどの入力デバイス８４とを備える。管理装置８０は、基板Ｓの生産プログラムやフィーダ管理情報などを記憶している。基板Ｓの生産プログラムは、どの基板Ｓにどの部品を実装するか、また、そのように実装した基板Ｓを何枚作製するかなどを定めたプログラムをいう。フィーダ管理情報は、各部品実装機２０やフィーダ保管庫６０が保有するフィーダ３０に関する情報である。図７は、フィーダ管理情報の一例を示す説明図である。フィーダ管理情報には、図示するように、各フィーダ３０が装着されるフィーダ台４０のスロット番号（位置情報）や各スロット４２に装着されているフィーダ３０のフィーダＩＤ（識別情報）、各フィーダ３０が保有する部品種、部品残量、フィーダ３０のＸ方向の幅ＷとＹ方向の長さＬとを示すサイズなどが含まれる。なお、フィーダ３０のなかには、幅Ｗが広いために、レール部材３７が挿入される１のスロット４２だけでなく、隣接する複数のスロット４２を占有するものがある。一例として、図７ではスロット番号００４の幅Ｗ２のフィーダ３０がスロット番号００４，００５を占有している場合を示し、スロット番号００４，００５に共通のフィーダＩＤが登録され、それ以外の情報はスロット番号００４に登録されている。勿論、スロット番号００５にもスロット番号００４の各情報と同じ情報が登録されていてもよい。

また、管理装置８０は、実装制御装置２８と有線により通信可能に接続されると共にローダ制御装置５９と無線により通信可能に接続される他、印刷機１２や印刷検査機１４、実装検査機の各制御装置と通信可能に接続される。管理装置８０は、実装制御装置２８から部品実装機２０の実装状況に関する情報や着脱されたフィーダ３０に関する情報を受信したり、ローダ制御装置５９からローダ５０の駆動状況に関する情報を受信したりする。管理装置８０は、部品実装機２０のフィーダ台４０に取り付けられたフィーダ３０やフィーダ台４０から取り外されたフィーダ３０に関する情報を実装制御装置２８から受信すると、その部品実装機２０のフィーダ管理情報を更新する。また、管理装置８０は、フィーダ保管庫６０の基板搬送装置６２に駆動信号を出力して基板搬送装置６２に基板Ｓを搬送させる。また、管理装置８０は、フィーダ保管庫６０のフィーダ台４０に取り付けられたフィーダ３０のフィーダ制御装置３９とコネクタ３５，４５を介して通信可能に接続され、フィーダ３０の情報を取得可能となっている。管理装置８０は、フィーダ保管庫６０のフィーダ台４０に取り付けられたフィーダ３０やフィーダ台４０から取り外されたフィーダ３０に関する情報を取得すると、フィーダ保管庫６０のフィーダ管理情報を更新する。

こうして構成された部品実装システム１０の動作について、特にローダ５０がフィーダ３０を自動交換する際の動作について説明する。図８はフィーダ自動交換処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、ローダ５０のローダ制御装置５９により実行される。フィーダ自動交換処理では、ローダ制御装置５９は、管理装置８０から出力されたフィーダ３０の自動交換指示を受信するのを待つ（Ｓ１００）。自動交換指示には、フィーダ３０の着脱の指示とその着脱位置とが含まれている。なお、管理装置８０は、基板Ｓの生産プログラムに基づいて、次の実装処理に必要な部品を収容したフィーダ３０をフィーダ保管庫６０から取り外す指示や、取り外したフィーダ３０を各部品実装機２０の供給エリア２０Ａに取り付ける指示を送信する。また、管理装置８０は、次の実装処理に不要な部品を収容したフィーダ３０や部品残量が値０となったフィーダ３０を供給エリア２０Ａから取り外す指示や、取り外したフィーダ３０をストックエリア２０Ｂやフィーダ保管庫６０に取り付ける指示を送信する。なお、複数のスロット４２を占有する幅広のフィーダ３０を対象とした自動交換指示には、フィーダ３０を着脱する着脱位置としてのスロット番号に加えて、フィーダ３０が占有することとなる隣接のスロット番号が含まれる。

ローダ制御装置５９は、Ｓ１００で自動交換指示を受信すると、受信した自動交換指示から、着脱対象となるフィーダ情報と、フィーダ３０を着脱する位置情報とを取得する（Ｓ１０５）。Ｓ１０５の位置情報は、フィーダ３０の着脱が、フィーダ保管庫６０や部品実装機２０の供給エリア２０Ａ、ストックエリア２０Ｂのいずれのフィーダ台４０で行われるかの情報と、各フィーダ台４０におけるフィーダ３０の着脱先のスロット番号の情報とを含む。次に、ローダ制御装置５９は、Ｓ１０５の位置情報に基づいてローダ５０の目標位置を設定する（Ｓ１１０）。なお、目標位置は、ローダ５０が着脱位置でのフィーダ３０の着脱が可能となる位置である。

続いて、ローダ制御装置５９は、目標位置とローダ５０の現在位置とに基づく進行方向において、監視センサ５８ａまたは監視センサ５８ｂにより障害物（作業者）が検知されるか否かを判定する（Ｓ１１５）。ローダ制御装置５９は、進行方向に障害物が検知されていないと判定すると、Ｘ軸モータ５２ａを制御し目標位置に向かってローダ５０を移動させ（Ｓ１２０）、Ｘ軸位置センサ５７ａによる検出位置に基づいてローダ５０が目標位置に到達したか否かを判定する（Ｓ１２５）。一方、ローダ制御装置５９は、障害物が検知されたと判定すると、ローダ５０を停止させて（Ｓ１３０）、Ｓ１１５に戻る。このように、ローダ制御装置５９は、ローダ５０の進行方向において障害物（作業者）が検知されると、ローダ５０を停止させ、障害物が検知されなくなるとローダ５０の移動を再開させる。そして、ローダ制御装置５９は、Ｓ１２５でローダ５０が目標位置に到達したと判定すると、ローダ５０を停止させて（Ｓ１３５）、フィーダ着脱処理を実行して（Ｓ１４０）、Ｓ１００に戻る。

ここで、図９はフィーダ着脱処理の一例を示すフローチャートである。このフィーダ着脱処理では、ローダ制御装置５９は、まず、今回の自動交換指示にフィーダ３０の取り外しが含まれるか否かを判定し（Ｓ２００）、取り外しが含まれないと判定すると、Ｓ２２５に進む。ローダ制御装置５９は、フィーダ３０の取り外しが含まれると判定すると、Ｓ１０５で取得したフィーダ情報から取り外し対象のフィーダ３０の長さＬに応じた待機位置を設定する（Ｓ２０５）。Ｓ２０５では、ローダ制御装置５９は、取り外し対象のフィーダ３０の長さＬに応じて、クランプ部５４が保持するフィーダ３０をローダ５０内に収めつつ前後方向（Ｙ方向）において最も部品実装機側２０となる待機位置が設定される。次に、ローダ制御装置５９は、取り外し対象のフィーダ３０が取り付けられているスロット４２の前方（向かい合う位置）にクランプ部５４を移動させてから（Ｓ２１０）、クランプ部５４をＹ方向に移動させて取り外し対象のフィーダ３０をクランプする（Ｓ２１５）。続いて、ローダ制御装置５９は、クランプしたフィーダ３０を引き出して待機位置までクランプ部５４を移動させて（Ｓ２２０）、Ｓ２２５に進む。

図１０，図１１はフィーダ３０を保持しているクランプ部５４の待機位置を示す説明図であり、図１０は本実施形態を示し、図１１は比較例を示す。本実施形態では、Ｓ２０５でフィーダ３０の長さＬに応じた待機位置を設定し、Ｓ２２０ではその待機位置までフィーダ３０を引き出して保持するものとしている。このため、図１０に示すように、フィーダ３０の長さＬが比較的長い長さＬ１のフィーダ３０を保持する場合には、前方側の待機位置Ｐ１で待機し、比較的短い長さＬ２のフィーダ３０を保持する場合には、保持位置Ｐ１よりも部品実装機２０側（後方）の待機位置Ｐ２で待機することになる。一方、比較例では、図１１に示すように、長さＬ１に応じた一定の待機位置Ｐ１で待機させる。このため、長さＬ２のフィーダ３０を着脱する際のフィーダ３０の移動量（図中矢印参照）は、比較例よりも本実施形態の方が小さくなる。したがって、本実施形態では、比較例よりもクランプ部５４の移動量を抑えることができるから、フィーダ３０の取り外しに要する時間を短くすることができる。また、本実施形態では、取り外したフィーダ３０を他のフィーダ台４０に取り付ける際に、その取り付けに要する時間も短くすることができる。

次に、ローダ制御装置５９は、今回の自動交換指示にスロット４２へのフィーダ３０の取り付けが含まれるか否かを判定し（Ｓ２２５）、取り付けが含まれないと判定すると、フィーダ着脱処理を終了する。ローダ制御装置５９は、フィーダ３０の取り付けが含まれると判定すると、今回の取り付け対象のスロット４２の前方（向かい合う位置）にクランプ部５４を移動させる（Ｓ２３０）。続いて、ローダ制御装置５９は、クランプ部５４をＹ方向に移動させてスロット４２内にフィーダ３０を挿入し（Ｓ２３５）、クランプ部５４によるクランプを解放してスロット４２にフィーダ３０を取り付ける（Ｓ２４０）。そして、ローダ制御装置５９は、クランプ部５４を部品実装機２０側（後方）の待機位置まで後退させて（Ｓ２４５）、フィーダ着脱処理を終了する。

図１２，図１３はフィーダ３０を保持していないクランプ部５４の待機位置を示す説明図であり、図１２は本実施形態を示し、図１３は比較例を示す。本実施形態では、図１２に示すように、フィーダ３０を保持していないクランプ部５４がローダ５０内に収まる範囲のうち、最も部品実装機２０側（後方）となる待機位置Ｐ３で待機させるものとしている。一方、比較例では、図１３に示すように、フィーダ３０を保持している場合と同じ待機位置Ｐ１で待機させており、部品実装機２０側から最も遠い前方側の位置を待機位置とすることになる。このため、実施形態では、スロット４２にフィーダ３０を取り付けてからクランプ部５４がローダ５０内に戻るのに必要な移動量（図中矢印参照）を比較例よりも小さくすることができるから、フィーダ３０を取り付けてからローダ５０内に戻る際のクランプ部５４の移動量を抑えて移動時間を短くすることができる。また、実施形態では、フィーダ３０を保持していないクランプ部５４が、次にフィーダ３０をクランプする際にも、移動量を抑えて移動時間を短くすることができる。これらのことから、本実施形態では、フィーダ３０の着脱に要する時間を抑えて、フィーダ３０の自動交換を効率よく行うことができる。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のフィーダ３０が部品供給ユニットに相当し、部品実装機２０が部品実装機に相当し、ローダ５０がユニット交換装置に相当し、フィーダ移載機構５３のクランプ部５４が把持部に相当し、フィーダ移載機構５３のＹ軸スライダ５５とＹ軸モータ５５ａとが移動部に相当し、図８のフィーダ自動交換処理のＳ１４０（図９のフィーダ着脱処理）を実行するローダ制御装置５９が制御部に相当する。

以上説明した部品実装システム１０は、クランプ部５４におけるフィーダ３０のクランプ状態に応じてローダ５０内のクランプ部５４の待機位置を変更するから、クランプ部５４の待機位置をフィーダ３０の着脱に適した位置とすることができる。このため、クランプ部５４のＹ方向の移動量を抑えることができるから、フィーダ３０の着脱に要する時間を抑えて、フィーダ３０の自動交換を効率よく行うことができる。

また、ローダ制御装置５９は、クランプ部５４がフィーダ３０をクランプしていない状態では、ローダ５０内で部品実装機２０により近い位置をクランプ部５４の待機位置とする。このため、フィーダ３０をスロット４２に取り付けた後にローダ５０内に戻る際のクランプ部５４の移動量やスロット４２から取り外すためにフィーダ３０をクランプしにいく際のクランプ部５４の移動量を抑えて移動時間を短くすることができる。

また、ローダ制御装置５９は、クランプ部５４がフィーダ３０をクランプしている状態では、そのフィーダ３０の長さＬに基づいてフィーダ３０をローダ５０内に収めつつ部品実装機２０により近い位置を待機位置とする。このため、フィーダ３０の着脱を行う際のクランプ部５４の移動量を抑えて移動時間を短くすることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、クランプ部５４におけるフィーダ３０のクランプ状態に応じてクランプ部５４の待機位置を定めたが、これに限られず、クランプ部５４における予定のクランプ状態に応じて待機位置を定めてもよい。例えば、一方のＹ軸スライダ５５により移動するクランプ部５４でのクランプ予定に応じて、他方のＹ軸スライダ５５により移動するクランプ部５４の待機位置を変更するものとしてもよい。図１４は変形例のフィーダ自動交換処理を示すフローチャートである。なお、変形例では、図８のフローチャートと同じ処理には同じステップ番号を付して詳細な説明は省略する。変形例では、ローダ制御装置５９は、ローダ５０の移動中に調整処理済みフラグが値０であるか否かを判定し（Ｓ１２２）、調整処理済みフラグが値０でなく値１であると判定すると、Ｓ１２５に進む。一方、ローダ制御装置５９は、調整処理済みフラグが値０であると判定すると、図１５に示す待機位置調整処理を実行して（Ｓ１２４）、Ｓ１２５に進む。

Ｓ１２４（図１５）の待機位置調整処理では、ローダ制御装置５９は、いずれかのクランプ部５４における次の着脱対象が幅広のフィーダ３０であるか否かを判定し（Ｓ３００）、幅広のフィーダ３０でないと判定すると、Ｓ３１５に進む。上述したように、幅広のフィーダ３０は、１のスロット４２だけでなく複数のスロット４２を占有するように取り付けられるものである。このため、いずれかのクランプ部５４で幅広のフィーダ３０がクランプされる場合、そのクランプ部５４を移動させる一方のＹ軸スライダ５５に隣接する他方のＹ軸スライダ５５によって移動するクランプ部５４にフィーダ３０が干渉することがある。ローダ制御装置５９は、いずれかのクランプ部５４における次の着脱対象が幅広のフィーダ３０であると判定すると、他方のＹ軸スライダ５５のクランプ部５４（以下、他方のクランプ部５４）が部品実装機２０側から最も遠い前方位置で待機しているか否かを判定する（Ｓ３０５）。ローダ制御装置５９は、他方のクランプ部５４が前方位置で待機していないと判定すると、他方のクランプ部５４を前方位置へ退避させて（Ｓ３１０）、Ｓ３１５に進む。また、ローダ制御装置５９は、他方のクランプ部５４が前方位置で待機していると判定すると、Ｓ３１０をスキップしてＳ３１５に進む。そして、ローダ制御装置５９は、調整処理済みフラグを値１として（Ｓ３１５）、待機位置調整処理を終了する。なお、図１４のフィーダ自動交換処理では、ローダ制御装置５９は、Ｓ１４０でフィーダ自動交換処理を実行すると、調整処理済みフラグを値０にリセットして（Ｓ１４５）、Ｓ１００に戻る。

ここで、図１６は比較例のフィーダ移載機構５３の作動の様子を示す説明図であり、図１７は変形例のフィーダ移載機構５３の作動の様子を示す説明図である。ここでは、図１６Ａ，図１７Ａに示すように、通常の幅Ｗ１のフィーダ３０よりも幅広の幅Ｗ２のフィーダ３０をフィーダ台４０から取り外す際の様子を説明する。図１６Ａのように、クランプ部５４がいずれも部品実装機２０側（後方）の待機位置にある場合、左側のクランプ部５４で幅Ｗ２のフィーダ３０を取り外すと、他方のクランプ部５４（ここでは右側のクランプ部５４）と干渉することになる（図１６Ｂの点線参照）。このため、ローダ５０が目標位置に到達すると、他方のクランプ部５４を部品実装機２０側から最も遠い前方位置まで移動させてから、幅Ｗ２のフィーダ３０を取り外す必要がある。したがって、比較例では、ローダ５０が目標位置に到達してから、他方のクランプ部５４が前方位置まで移動するのを待ってフィーダ３０の取り外しを開始することになる。これに対して変形例では、ローダ５０の移動中に待機位置調整処理が実行されるから、ローダ５０の移動中に他方のクランプ部５４が前方位置へ移動を開始する（図１７Ａ）。このため、ローダ５０が目標位置まで移動すると、既に他方のクランプ部５４の移動は完了しているため（図１７Ｂ）、他方のクランプ部５４の移動を待つことなく、直ちにフィーダ３０の取り外しを開始することが可能となる。したがって、変形例では、ローダ５０が目標位置に到達してから待ち時間が生じることなく、フィーダ３０の自動交換処理を迅速に行うことが可能となる。

このように、変形例では、クランプ部５４において予定されるフィーダ３０のクランプ状態に応じて待機位置を変更するから、クランプ部５４の待機位置を予め変更しておくことができる。また、変形例では、いずれかのクランプ部５４における次の着脱対象が幅広のフィーダ３０である場合に他方のクランプ部５４の待機位置を変更するから、幅広のフィーダ３０による干渉が生じるのを適切に防止することができる。さらに、変形例では、ローダ５０の移動中に、他方のクランプ部５４の位置調整を行うから、他方のクランプ部５４の待機位置を変更するための待ち時間が生じるのを抑えることができる。したがって、フィーダ３０の自動交換を速やかに行って交換効率をさらに向上させることができる。

上述した実施形態では、ローダ制御装置５９が管理装置８０との通信を介して着脱対象のフィーダ情報を受信するものとしたが、これに限られるものではない。例えば、ローダ制御装置５９が各部品実装機２０の実装制御装置２８との通信を介して着脱対象のフィーダ情報を受信するものとしてもよい。そのようにする場合、各部品実装機２０のフィーダ管理情報は、管理装置８０が管理するものに限られず、各部品実装機２０の実装制御装置２８がそれぞれ管理するものとしてもよい。

上述した実施形態では、ローダ制御装置５９がクランプ部５４の待機位置を設定するものとしたが、これに限られず、管理装置８０や各部品実装機２０の実装制御装置２８が待機位置を設定しフィーダ情報に含めてローダ制御装置５９に送信するものなどとしてもよい。あるいは、フィーダ３０のサイズに応じた適切な待機位置が予めフィーダ情報に含まれているものなどとしてもよい。

上述した実施形態では、２つのＹ軸スライダ５５を備えるものとしたが、これに限られず、３以上のＹ軸スライダ５５を備えるものとしてもよい。また、Ｙ軸スライダ５５がそれぞれ１つのクランプ部５４を移動させるものとしてもよい。

上述した実施形態では、Ｙ軸スライダ５５がベルト機構などの変換機構によりＹ軸モータ５５ａの回転動力を変換してスライドするものとしたが、これに限られず、例えばエアシリンダなどによってＹ軸スライダ５５がスライドするものとしてもよい。そのようにする場合、エアシリンダを複数のシリンダを直列に連結した多段シリンダなどとして、クランプ部５４を複数位置で待機できるように構成するものなどとすればよい。また、エアを供給しない状態で、部品実装機２０側から最も遠い前方側の位置である待機位置Ｐ１でクランプ部５４が待機し、エアを供給することで上述した待機位置Ｐ２や待機位置Ｐ３でクランプ部５４が待機するように構成する。また、ローダ制御装置５０は、例えばクランプ部５４が所定時間以上にわたってフィーダ３０をクランプしないことが予定される場合には、エアコンプレッサなどのエア供給装置の駆動を停止させるため待機位置Ｐ１でクランプ部５４を待機させるものなどとすればよい。

本開示のユニット交換装置において、前記制御部は、前記把持部が前記部品供給ユニットを把持していない状態で、前記ユニット交換装置内で前記部品実装機により近い位置となるように前記待機位置を変更するものとしてもよい。こうすれば、部品供給ユニットを把持していない把持部が、部品実装機から部品供給ユニットを取り外す際の移動量を少なくして移動時間を抑えることができる。

本開示のユニット交換装置において、前記所定方向における前記部品供給ユニットの長さを取得する長さ取得部を備え、前記制御部は、前記把持部が前記部品供給ユニットを把持している状態で、把持対象の前記部品供給ユニットの長さに基づいて当該部品供給ユニットを前記ユニット交換装置内に収めつつ前記部品実装機により近い位置となるように前記待機位置を変更するものとしてもよい。こうすれば、部品供給ユニットを把持している把持部が、部品実装機に部品供給ユニットを取り付ける際の移動量を少なくして移動時間を抑えることができる。

本開示のユニット交換装置において、前記制御部は、前記把持部において予定される前記部品供給ユニットの把持状態に応じて前記待機位置を変更するものとしてもよい。こうすれば、把持部の待機位置を、予定される把持状態に応じた位置に予め変更しておくことが可能となるから、部品供給ユニットの自動交換をより効率よく行うことができる。

本開示のユニット交換装置において、複数の前記把持部と、前記所定方向に直交する直交方向に並んで配置され、それぞれが前記把持部を移動させる複数の前記移動部と、を備え、前記制御部は、複数の前記移動部のうち一の移動部により移動する前記把持部で把持予定の前記部品供給ユニットにおける前記直交方向の幅に基づいて、前記一の移動部以外の他の移動部により移動する前記把持部と当該部品供給ユニットとの干渉が予定される場合、前記他の移動部により移動する前記把持部の前記待機位置を前記干渉を回避するように変更するものとしてもよい。こうすれば、把持部の待機位置を、部品供給ユニットの幅による干渉が生じない位置へ予め変更しておくことができるから、部品供給ユニットの自動交換をより効率よく行うことができる。

本開示のユニット交換装置において、前記制御部は、複数の前記部品実装機の並び方向に沿って前記部品供給ユニットの着脱が可能な位置まで前記ユニット交換装置が移動中に、前記待機位置を変更するように前記移動部を制御するものとしてもよい。こうすれば、把持部の待機位置の変更をユニット交換装置の移動中に行うことができるから、把持部の待機位置を変更するための待ち時間が生じるのを抑えることができる。したがって、部品供給ユニットの自動交換をさらに効率よく行うことができる。

本発明は、部品実装システムの製造産業などに利用可能である。

１０部品実装システム、１２印刷機、１４印刷検査機、１８Ｘ軸レール、２０部品実装機、２０Ａ供給エリア、２０Ｂストックエリア、２１基板搬送装置、２２ヘッド、２３ヘッド移動機構、２８実装制御装置、３０フィーダ、３２テープリール、３３テープ送り機構、３４位置決めピン、３５コネクタ、３７レール部材、３９フィーダ制御装置、４０フィーダ台、４２スロット、４４位置決め穴、４５コネクタ、５０ローダ、５０Ａ上部移載エリア、５０Ｂ下部移載エリア、５１ローダ移動機構、５２ａＸ軸モータ、５２ｂガイドローラ、５３フィーダ移載機構、５４クランプ部、５５Ｙ軸スライダ、５５ａＹ軸モータ、５５ｂＹ軸ガイドレール、５６スライドベース、５６ａＺ軸モータ、５６ｂＺ軸ガイドレール、５７ａＸ軸位置センサ、５７ｂＹ軸位置センサ、５８ａ，５８ｂ監視センサ、５９ローダ制御装置、６０フィーダ保管庫、６２基板搬送装置、８０管理装置、８０ａＣＰＵ、８０ｂＲＯＭ、８０ｃＨＤＤ、８０ｄＲＡＭ、８２ディスプレイ、８４入力デバイス、Ｓ基板。

Claims

部品を供給する複数の部品供給ユニットが着脱可能に装着される複数の部品実装機との間で前記部品供給ユニットを自動交換するユニット交換装置であって、
前記部品供給ユニットを把持する把持部と、
前記部品供給ユニットを前記部品実装機に着脱する位置と、前記ユニット交換装置内の待機位置との間で前記把持部を所定方向に沿って移動させる移動部と、
前記把持部による前記部品供給ユニットの把持および把持の解除と、前記移動部による前記把持部の移動とを制御可能で、前記把持部における前記部品供給ユニットの把持状態に応じて前記待機位置を変更して前記移動部を制御する制御部と、
を備えるユニット交換装置。
請求項１に記載のユニット交換装置であって、
前記制御部は、前記把持部が前記部品供給ユニットを把持していない状態で、前記ユニット交換装置内で前記部品実装機により近い位置となるように前記待機位置を変更する
ユニット交換装置。
請求項１または２に記載のユニット交換装置であって、
前記制御部は、前記把持部が前記部品供給ユニットを把持している状態で、把持対象の前記部品供給ユニットにおける前記所定方向の長さに基づいて、当該部品供給ユニットを前記ユニット交換装置内に収めつつ前記部品実装機により近い位置となるように前記待機位置を変更する
ユニット交換装置。
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のユニット交換装置であって、
前記制御部は、前記把持部において予定される前記部品供給ユニットの把持状態に応じて前記待機位置を変更する
ユニット交換装置。
請求項４に記載のユニット交換装置であって、
複数の前記把持部と、
前記所定方向に直交する直交方向に並んで配置され、それぞれが前記把持部を移動させる複数の前記移動部と、
を備え、
前記制御部は、複数の前記移動部のうち一の移動部により移動する前記把持部で把持予定の前記部品供給ユニットにおける前記直交方向の幅に基づいて、前記一の移動部以外の他の移動部により移動する前記把持部と当該部品供給ユニットとの干渉が予定される場合、前記他の移動部により移動する前記把持部の前記待機位置を前記干渉を回避するように変更する
ユニット交換装置。
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のユニット交換装置であって、
前記制御部は、複数の前記部品実装機の並び方向に沿って前記部品供給ユニットの着脱が可能な位置まで前記ユニット交換装置が移動中に、前記待機位置を変更するように前記移動部を制御する
ユニット交換装置。