JPWO2020070809A1

JPWO2020070809A1 - 作業機

Info

Publication number: JPWO2020070809A1
Application number: JP2020550991A
Authority: JP
Inventors: 寛之大嶋; 龍平神尾
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-10-02
Filing date: 2018-10-02
Publication date: 2021-03-25
Anticipated expiration: 2038-10-02
Also published as: CN112789959A; WO2020070809A1; CN112789959B; JP7075498B2

Abstract

電気回路を構成する部品と、電気回路を構成しない部品とを選択的に装着する装着作業を行う作業ヘッドを備える作業機。

Description

本発明は、電気回路を構成する部品の装着作業を行うための作業機に関するものである。

下記特許文献には、電気回路を構成する部品の装着作業を行うための作業機の一例が記載されている。

特開平８−２３６９８４号公報特開平１１−２９８１３７号公報

作業機では、電気回路を構成する部品だけでなく、電気回路を構成しない部品の装着作業も実行される場合がある。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、電気回路を構成する部品の装着作業と、電気回路を構成しない部品の装着作業とを好適に実行することである。

上記課題を解決するために、本明細書は、電気回路を構成する部品と、電気回路を構成しない部品とを選択的に装着する装着作業を行う作業ヘッドを備える作業機を開示する。

本開示によれば、作業ヘッドによって、電気回路を構成する部品と、電気回路を構成しない部品とを選択的に装着する装着作業が実行される。これにより、電気回路を構成する部品の装着作業と、電気回路を構成しない部品の装着作業とを好適に実行することができる。

電子部品装着機を示す斜視図である。キャリアを示す斜視図である。吸着ノズルを示す断面図である。制御装置を示すブロック図である。部品カバーが載置された状態のキャリアを示す斜視図である。電気部品が載置された状態のキャリアを示す斜視図である。電気部品及び部品カバーが載置された状態のキャリア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、本発明の実施例の電子部品装着機１０を示す。電子部品装着機１０は、キャリアへの電気部品の装着作業を実行するための装置である。電子部品装着機１０は、搬送装置２０と、移動装置（図４参照）２２と、装着ヘッド２４と、供給装置２６と、パーツカメラ２８と、マークカメラ（図４参照）３０と、ノズルステーション３２と、カバー載置台３４と、制御装置（図４参照）３６とを備えている。

搬送装置２０は、１対のコンベアベルト５０と、コンベアベルト５０を周回させる電磁モータ（図４参照）５２とを有している。１対のコンベアベルト５０は、ベース５３のＹ軸方向での略中央部において、Ｘ軸方向に延びるように配設されている。そして、それら１対のコンベアベルト５０によって、キャリア５４が支持され、電磁モータ５２の駆動により、Ｘ軸方向に搬送される。また、搬送装置２０は、クランプ装置（図４参照）５６を有している。クランプ装置５６は、コンベアベルト５０によって支持されたキャリア５４を、所定の作業位置（図１でのキャリア５４が図示されている位置）において固定的に保持する。さらに、搬送装置２０は、吸引装置（図４参照）５７を有している。吸引装置５７は、１対のコンベアベルト５０の間に配設されており、クランプ装置５６により保持されたキャリア５４の下面側から、キャリア５４に載置された電気部品を吸引する。

詳しくは、キャリア５４は、図２に示すように、概して矩形の平板形状とされており、キャリア５４には、電気部品（図５参照）５８を載置するための部品載置部６０が複数個、形成されている。また、それら複数の部品載置部６０の各々に上下方向に貫通する複数の貫通孔６２が形成されている。そして、キャリア５４がクランプ装置５６により保持された位置において、それら複数の貫通孔６２の各々に、キャリア５４の下面側から、吸引装置５７が連通する。これにより、キャリア５４に載置された電気部品５８が、キャリア５４の下面側から吸引装置５７により吸引される。また、キャリア５４には、複数の部品載置部６０の各々を挟むように、複数の磁石６６が、キャリア５４の上面に埋設されている。これにより、後に詳しく説明する部品カバー（図１参照）６７がキャリア５４に磁石６６により固着する。

移動装置２２は、装着ヘッド２４が取り付けられるスライダ（図示省略）と、Ｘ軸方向スライド機構（図示省略）と、Ｙ軸方向スライド機構（図示省略）とを有している。Ｘ軸方向スライド機構は、電磁モータ（図４参照）６８の作動によりスライダをＸ軸方向に移動させ、Ｙ軸方向スライド機構は、電磁モータ（図４参照）６９の作動によりスライダをＹ軸方向に移動させる。これにより、装着ヘッド２４は、移動装置２２によってベース５３上の任意の位置に移動する。

装着ヘッド２４は、電気部品５８を装着するものであり、下端面に設けられた吸着ノズル７０を有している。吸着ノズル７０は、本出願人が本願より先に出願した特願２０１６―５５２７７９に記載されているため簡単に説明すると、図３に示すように、概して円筒状のハウジング７２の下端部において、吸着パッド７４が上下方向に移動可能に保持されている。その吸着パッド７４は、弾性変形可能な素材により形成されており、その吸着パッド７４の下端はラッパ状とされている。また、吸着パッド７４の内部は空洞とされており、その吸着パッド７４の空洞とされた内部がエア通路７６を介して、正負圧供給装置（図４参照）７８に通じている。そして、正負圧供給装置７８によりエア通路７６に負圧が供給されることで、吸着パッド７４によって電気部品５８が吸着保持される。また、エア通路７６への負圧の供給により吸着パッド７４が上方に向かって移動する。この際、吸着パッド７４の外縁部が、ハウジング７２に下端部においてサポートされる。これにより、電気部品５８を吸着保持する際の吸着パッド７４の弾性変形が抑制され、吸着パッド７４による電気部品５８の吸着保持が担保される。そして、正負圧供給装置７８によりエア通路７６に僅かな正圧が供給されることで、吸着パッド７４による保持が解除され、電気部品５８が離脱する。また、装着ヘッド２４は、吸着ノズル７０を昇降させるノズル昇降装置（図４参照）８０を有しており、ノズル昇降装置８０によって、装着ヘッド２４は、保持する電気部品５８の上下方向の位置を変更する。なお、吸着ノズル７０は、装着ヘッド２４にワンタッチで着脱可能とされており、異なる種類の吸着ノズルに交換することが可能とされている。

また、供給装置２６は、図１に示すように、Ｙ軸方向での端部に配設されており、トレイ８２に載置された状態の電気部品５８を供給する装置である。供給装置２６は、トレイ収納庫（図示省略）と、トレイ移動装置８４とを有している。トレイ収納庫には、複数のトレイ８２が収納されている。そして、トレイ収納庫に収納されているトレイ８２がトレイ移動装置８４の作動により、部品供給位置（図１でのトレイ８２が図示されている位置）まで引き出され、その部品供給位置においてトレイ８２から部品が装着ヘッド２４に供給される。

パーツカメラ２８は、ベース５３に上を向いた状態で供給装置２６の隣に配設されている。これにより、装着ヘッド２４をパーツカメラ２８の上方に移動させることで、パーツカメラ２８は、吸着ノズル７０に保持された電気部品５８を撮像することが可能である。また、マークカメラ３０は、移動装置２２の装着ヘッド２４が取り付けられるスライダに下を向いた状態で固定されており、移動装置２２の作動により任意の位置に移動する。これにより、マークカメラ３０は、ベース５３上の任意の位置を撮像することが可能である。

ノズルステーション３２は、供給装置２６のパーツカメラ２８と反対側の隣に配設されており、ノズルトレイ８８を有している。ノズルトレイ８８には、ノズル径の異なる複数種類の吸着ノズルが収容されている。そして、ノズルステーション３２では、装着ヘッド２４に装着されている吸着ノズルと、ノズルトレイ８８に収容されている吸着ノズルとの交換が、自動で行われる。

カバー載置台３４は、搬送装置２０を挟んで、供給装置２６と対向するように配設されている。カバー載置台３４は、平板形状とされており、その上面は、３枚分の部品カバー６７を重ねることなく載置することが可能なスペースとされている。

また、制御装置３６は、図４に示すように、コントローラ１００と、複数の駆動回路１０２を備えている。複数の駆動回路１０２は、上記電磁モータ５２，６８，６９、クランプ装置５６、吸引装置５７、正負圧供給装置７８、ノズル昇降装置８０、トレイ移動装置８４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、搬送装置２０、移動装置２２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１００は、画像処理装置１０８にも接続されている。画像処理装置１０８は、パーツカメラ２８およびマークカメラ３０により撮像された撮像データを処理するための装置である。これにより、コントローラ１００は、撮像データから各種情報を取得する。

電子部品装着機１０では、上述した構成によって、電気部品５８が装着されていないキャリア５４が部品カバー６７を載せた状態で搬入される。そして、電子部品装着機１０において、部品カバー６７が外され、その部品カバー６７が外されたキャリア５４の上に、電気部品５８が装着される。その後に、電気部品５８の装着作業が完了すると、電気部品５８が装着されたキャリア５４の上に部品カバー６７が載せられ、そのキャリア５４が搬出される。

具体的には、図１に示すように、部品カバー６７は、概して正方形の平板とされており、部品カバー６７の１辺の長さ寸法が、キャリア５４の短辺の長さ寸法より僅かに短くされている。また、キャリア５４の長辺の長さ寸法は、部品カバー６７の１辺の長さ寸法の３倍より僅かに長くされている。これにより、キャリア５４の上面に、キャリア５４の長手方向に並んで、３枚の部品カバー６７を載せることができる。また、部品カバー６７には、２×２の配列で４個の正方形の露出孔１１０が形成されている。露出孔１１０は、キャリア５４への装着予定の電気部品５８より僅かに小さくされている。そして、電気部品５８が装着されていないキャリア５４の上に、露出孔１１０を介して、部品載置部６０が露出するように、３枚の部品カバー６７が載せられている。なお、部品カバー６７は、鉄などの磁性体により成形されており、キャリア５４の上面に埋設された磁石６６により固着されている。

このように、電気部品５８が装着されていないキャリア５４の上に３枚の部品カバー６７が載せられており、その状態のキャリア５４が、電子部品装着機１０に搬入される。なお、図１に示すキャリア５４には、部品載置部６０が１２個形成されており、３枚の部品カバー６７を載せることが可能とされており、図２に示すキャリア５４には、部品載置部６０が８個形成されており、２枚の部品カバー６７を載せることが可能とされている。そこで、８個の部品載置部６０が形成されたキャリア５４に、２枚の部品カバー６７を載置した状態のキャリア５４を、図５に示す。そして、キャリア５４が電子部品装着機１０に搬入されると、コントローラ１００の指令により、キャリア５４が作業位置まで搬送され、その位置において、キャリア５４が、クランプ装置５６によって固定的に保持される。この際、キャリア５４に形成されている貫通孔６２と吸引装置５７とが連通し、吸引装置５７の作動により貫通孔６２からエアが吸引される。また、装着ヘッド２４が、コントローラ１００の指令により、キャリア５４の上方に移動し、キャリア５４の上に載せられている部品カバー６７が、吸着ノズル７０によって吸着保持される。続いて、吸着ノズル７０により保持された部品カバー６７が、移動装置２２の作動により、キャリア５４の上からカバー載置台３４の上に移載される。

そして、キャリア５４の上から３枚の部品カバー６７がカバー載置台３４の上に移載されると、マークカメラ３０が、コントローラ１００の指令により、部品カバー６７の取り除かれたキャリア５４の上方に移動し、キャリア５４を撮像する。これにより、コントローラ１００において撮像データが分析され、キャリア５４の保持位置等に関する情報が得られる。また、供給装置２６では、コントローラ１００の指令により、電気部品５８が載置されたトレイが、トレイ移動装置８４の作動により、部品供給位置に引き出される。

そして、装着ヘッド２４が、コントローラ１００の指令により、トレイ８２の上方に移動し、吸着ノズル７０によって電気部品５８を吸着保持する。なお、吸着ノズル７０によって部品カバー６７が保持され、キャリア５４の上からカバー載置台３４の上に移載された後に、装着ヘッド２４に装着されている吸着ノズル７０は交換されることなく、電気部品５８を保持する。つまり、装着ヘッド２４に装着された同一の吸着ノズル７０によって、電気部品５８と部品カバー６７との各々が保持される。

続いて、装着ヘッド２４は、コントローラ１００の指令により、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７０に保持された電気部品５８が撮像される。これにより、コントローラ１００において撮像データが分析され、部品の保持姿勢や保持位置等に関する情報が得られる。そして、装着ヘッド２４が、コントローラ１００の指令により、キャリア５４の上方に移動し、保持している電気部品５８を、キャリア５４の保持位置，電気部品５８の保持姿勢等を補正し、図６に示すように、キャリア５４の部品載置部６０に装着する。この際、部品載置部６０では、貫通孔６２からエアが吸引されているため、部品載置部６０に装着された電気部品５８がエアの吸引により固定され、位置ズレが防止される。

そして、キャリア５４への電気部品５８の装着作業が完了すると、カバー載置台３４の上に移載された部品カバー６７がキャリア５４の上に戻される。つまり、装着ヘッド２４が、コントローラ１００の指令により、カバー載置台３４の上方に移動し、カバー載置台３４の上に載せられている部品カバー６７が、吸着ノズル７０によって吸着保持される。続いて、吸着ノズル７０により保持された部品カバー６７が、移動装置２２の作動により、カバー載置台３４の上からキャリアの上に移載される。この際、電気部品５８が装着されたキャリア５４の上に、外周の一部が覆われるものの、露出孔１１０を介して、電気部品５８が露出するように、部品カバー６７が載せられる（図７参照）。これにより、部品カバー６７が磁石６６によりキャリア５４に固着され、キャリア５４に装着された電気部品５８の外縁部が部品カバー６７の露出孔１１０を区画する縁部により押えられる。このように、一台の電子部品装着機１０では、部品カバー６７が、キャリア５４の上から、一端、取り外された後に、キャリア５４の上に電気部品５８が装着され、再度、キャリア５４の上に部品カバー６７が装着される。つまり、部品カバー６７は、キャリア５４に対して着脱され、電気部品５８は、キャリア５４に対して装着される。

そして、３枚の部品カバー６７がカバー載置台３４の上からキャリア５４の上に戻されると、吸引装置５７の作動が停止し、電気部品５８の吸引が解除される。続いて、クランプ装置５６によるキャリア５４のクランプが解除され、キャリア５４が電子部品装着機１０から搬出される。この際、キャリア５４に装着された電気部品５８が部品カバー６７により押えられているため、キャリア５４の搬出時における吸引が解除されている状態においても、キャリア５４の搬出時における電気部品５８の位置ズレが防止される。

なお、電子部品装着機１０から搬出されたキャリア５４は、例えば、電子部品装着機１０の下流側にある異なる電子部品装着機に搬入され、キャリア５４の上に載せられている部品カバー６７の露出孔１１０を介して、図７に示すように、電気部品５８の上に、何らか別の電気部品１２０が装着される。これにより、電気部品５８を含む製品が製造される。ちなみに、部品カバー６７は、キャリア５４の搬送時における電気部品５８の位置ズレ、あるいは電気部品５８に別の電気部品１２０を装着する際に電気部品５８にかかる力によって発生する装着ズレを防止するものであり、キャリアと導通する場合はあるものの、電気回路を構成するものでない。このため、電気部品５８を含む電気回路を構成する製品の製造が完了した後に、部品カバー６７は、キャリア５４の上から取り除かれる。また、キャリア５４は、電気回路を構成する製品を製造する上で、電気部品５８を搬送するために用いられるものであり、電気部品５８を含む製品が製造されると、その製品はキャリア５４から取り外される。このため、電気部品５８は、単体、若しくは、電気部品５８に装着される別の電気部品１２０とともに電気回路を構成する。

このように、電子部品装着機１０では、１台の電子部品装着機１０の装着ヘッド２４によって、電気部品５８の装着作業と、部品カバー６７の着脱作業とが選択的に実行される。これにより、電気部品５８と部品カバー６７との各々の専用の装着ヘッドを備える必要が無くなり、低コスト化，省スペース化などを図ることができる。さらに言えば、メンテナンス作業において、電気部品５８と部品カバー６７との各々の専用の装着ヘッドでなく、１台の装着ヘッド２４に対してのみメンテナンスを行えばよく、メンテナンス作業も少なくすることができる。

なお、電気部品５８は、電気回路を構成する部品であり、部品カバー６７は、電気回路を構成しない部品である。このため、上記説明は、１台の電子部品装着機１０の装着ヘッド２４によって、電気回路を構成する部品の装着作業と、電気回路を構成しない部品の着脱作業とが選択的に実行される場合の一例である。また、電気部品５８は電気的に導通する部品であり、部品カバー６７は電気回路を構成する上では電気部品５８とは電気的に導通しない部品である。このため、上記説明は、１台の電子部品装着機１０の装着ヘッド２４によって、電気的に導通する部品の装着作業と、電気部品５８とは電気的に導通しない部品の着脱作業とが選択的に実行される場合の一例であるともいえる。さらに言えば、電気部品５８は、電子部品装着機１０を含む１以上の作業機により製造される製品を構成する部品であり、部品カバー６７は、電子部品装着機１０を含む１以上の作業機により製造される製品を構成しない部品である。このため、上記説明は、１台の電子部品装着機１０の装着ヘッド２４によって、製造される製品を構成する部品の装着作業と、製造される製品を構成しない部品の着脱作業とが選択的に実行される場合の一例であるともいえる。

また、電子部品装着機１０では、装着ヘッド２４に吸着ノズルを自動で着脱することが可能とされており、例えば、ノズル径の異なる吸着ノズルに交換することが可能とされているが、同一の吸着ノズル７０によって、電気部品５８と部品カバー６７とが選択的に保持される。これにより、吸着ノズルの交換作業に要する時間を省くことが可能となり、サイクルタイムの短縮を図ることができる。

ちなみに、上記実施例において、電子部品装着機１０は、作業機の一例である。装着ヘッド２４は、作業ヘッドの一例である。電気部品５８は、電気回路を構成する部品の一例である。部品カバー６７は、電気回路を構成しない部品の一例である。吸着ノズル７０は、部品保持具の一例である。

なお、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、部品カバー６７が電気部品５８の一部を覆うようにキャリア５４に載置されることで、電気部品５８の位置ズレが防止されているが、部品カバー６７等の部材を電気部品５８に重なるように載置すれば、電気部品５８の位置ズレを防止することができる。例えば、板状の部材を、電気部品５８の全体を覆うように載置してもよく、塊状の部材を、電気部品５８の上面の一部に載置してもよい。また、キャリア５４への部品カバー６７の固定は、磁性体や磁石に限定されるものではなく、例えば、粘性物質を利用したものや、部品カバー６７をラバーなどの軟質材にしたものでもよい。また、電気部品５８に対して、比重が重い材料を用いて部品カバー６７を形成してもよい。また、最終的に電気部品５８からキャリア５４を取り外すことなく、電気回路を構成する部品として、キャリア５４を採用してもよい。

また、上記実施例では、装着ヘッド２４に装着された同一の吸着ノズル７０により、電気部品５８の装着作業と部品カバー６７の着脱作業とが選択的に実行されているが、異なる種類の吸着ノズルにより、電気部品５８の装着作業と部品カバー６７の着脱作業とが選択的に実行されてもよい。つまり、例えば、ノズル径の大きな吸着ノズルにより部品カバー６７が保持され、ノズルステーションに具備された複数種類の保持具のうちから自動で交換したノズル径の小さな吸着ノズルにより電気部品５８が保持されてもよい。

また、上記実施例では、１台の電子部品装着機１０が１台の装着ヘッド２４を備えており、その１台の装着ヘッド２４により、電気部品５８と部品カバー６７とが保持されているが、１台の電子部品装着機が２台以上の装着ヘッドを備え、２台以上の装着ヘッドのうちの１台の装着ヘッドにより、電気部品５８と部品カバー６７とが保持されてもよい。また、２台以上の装着ヘッドにより、電気部品５８と部品カバー６７とが個別に保持されてもよい。また、２台以上の各々の装着ヘッドにより、電気部品５８と部品カバー６７とが保持される場合には、２台以上の装着ヘッドに同じ種類の吸着ノズルを装着し、それら同じ種類の吸着ノズルにより、電気部品５８と部品カバー６７とが保持されてもよい。一方、２台以上の装着ヘッドに異なる種類の吸着ノズルを装着し、それら異なる種類の吸着ノズルにより、電気部品５８と部品カバー６７とが保持されてもよい。また、電気部品５８と部品カバー６７とを２台以上の装着ヘッドで同時に保持して作業を行ってもよい。複数の装着ヘッドを用いることで、さまざまな種類の電気部品と部品カバーとを保持して作業を行うことが出来、延いてはサイクルタイムの短縮に繋がる。また、２台以上の各々の装着ヘッドは、ひとつの移動装置に取り付けられ同時に移動するものであっても良いし、１台の電子部品装着機に複数の移動装置を設けて、それぞれの装着ヘッドを個別に移動させるものであってもよい。また、１台の電子部品装着機が備える装着ヘッドが、電気回路を構成する部品の装着作業と、電気回路を構成しない部品の取り外し作業とを行なってもよい。

また、上記実施例では、キャリア５４に電気部品５８が装着されているが、回路基板などに電気部品５８が装着されてもよい。このように、回路基板などに電気部品５８が装着され、回路基板と電気部品５８とが電気的に導通する場合は、回路基板と電気部品５８とによって電気回路が構成される。

また、例えば、上記実施例では、吸着ノズル７０により、電気部品５８の装着作業と部品カバー６７の装着作業とが選択的に実行されているが、２以上の爪部材により部品を把持する保持具、所謂、チャックにより、電気部品５８の装着作業と部品カバー６７の装着作業とが選択的に実行されてもよい。このような場合には、部品カバー６７などに、チャックにより把持される突起部等を形成すれば保持が容易である。

また、上記実施例において用いられる電気部品５８と別の電気部品１２０とは、異なる種類の電気部品であっても良いし、同じ種類の電気部品であっても良い。

１０：電子部品装着機（作業機）２４：装着ヘッド（作業ヘッド）５８：電気部品（電気回路を構成する部品）６７：部品カバー（電気回路を構成しない部品）７０：吸着ノズル（保持具）

Claims

電気回路を構成する部品と、電気回路を構成しない部品とを選択的に装着する装着作業を行う作業ヘッドを備える作業機。
前記作業ヘッドは、
部品を保持する保持具の交換が可能とされており、同一の保持具により前記電気回路を構成する部品と、前記電気回路を構成しない部品とを保持し、装着作業を行う請求項１に記載の作業機。
前記作業ヘッドは、
部品を保持する保持具の交換が可能とされており、異なる保持具により前記電気回路を構成する部品と、前記電気回路を構成しない部品とを保持し、装着作業を行う請求項１に記載の作業機。
前記作業ヘッドは、
前記電気回路を構成する部品と、前記電気回路を構成しない部品とが重なるように装着する装着作業を行う請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の作業機。