JP6975327B2 - 部品実装ライン - Google Patents

Description

本明細書は、回路基板の搬送経路に沿って配列した複数台の部品実装機のフィーダセット部に対してフィーダの自動交換（セット及び／又は取り外し）を行う自動交換装置を備えた部品実装ラインに関する技術を開示したものである。

近年、特許文献１（国際公開ＷＯ２０１６／０３５１４５号公報）に記載されているように、部品実装ラインを構成する複数台の部品実装機の配列に沿って設けられた移動レーンに自動交換装置（交換ロボット）を移動可能に設置し、この自動交換装置を自動交換要求が発生した部品実装機の前方へ移動させて、当該部品実装機のフィーダセット部に対してフィーダを自動交換するようにしたものがある。

国際公開ＷＯ２０１６／０３５１４５号公報

部品実装ラインの各部品実装機のフィーダセット部にセットするフィーダの配置は、部品実装ラインで回路基板に実装する部品の種類や数量に応じて最適化される。実装する部品の種類や数量が少ない場合は、各部品実装機のフィーダセット部にセットするフィーダの数も少なくなり、その結果、フィーダセット部の空きスペース（空きスロット）が増大して、その空きスペースによりフィーダセット部に前後方向に貫通する大きな隙間が出来てしまう。生産中は、フィーダセット部の奥方でＸＹロボット（ヘッド移動装置）が実装ヘッドを高速移動させているため、フィーダセット部の空きスペースが大きくなると、実装ヘッドの高速移動スペースの前方側（作業者側）に大きな隙間が出来た状態となり、その大きな隙間に作業者が誤って手を入れると、手が実装ヘッドと接触するおそれがある。

この対策として、部品実装ラインの前面側に、各部品実装機のフィーダセット部への作業者の手や物体の侵入を検知するライトカーテン（エリアセンサ）を設けて、作業者の手や物体の侵入を検出したときにＸＹロボットを自動停止させることが考えられる。しかし、この構成では、生産中に部品実装機のフィーダセット部に対して自動交換装置がフィーダを自動交換する毎に、ライトカーテンが作動してＸＹロボットを自動停止させてしまい、生産に支障が出てしまう。

上記課題を解決するために、回路基板の搬送経路に沿って複数台の部品実装機を配列し、前記複数台の部品実装機で各部品実装機のフィーダセット部にセットしたフィーダから供給される部品を前記回路基板に実装する部品実装ラインにおいて、前記部品実装ラインの前面に沿って前記複数台の部品実装機の配列方向に移動して前記各部品実装機のフィーダセット部に対してフィーダを自動交換する自動交換装置と、前記各部品実装機のフィーダセット部にセットされているフィーダの配置状況を監視するフィーダ配置監視部と、前記自動交換装置の動作を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記フィーダ配置監視部の監視結果に基づいていずれかの部品実装機のフィーダセット部の空きスペースが所定値以上になっていると判断したときに当該部品実装機のフィーダセット部の空きスペースに自動交換可能なユニットをセットするように前記自動交換装置の動作を制御するようにしたものである。

この構成によれば、部品実装ラインの各部品実装機のフィーダセット部にセットされているフィーダの配置状況を監視するフィーダ配置監視部の監視結果に基づいて、制御装置が部品実装ラインのいずれかの部品実装機のフィーダセット部の空きスペースが所定値以上になっていると判断したときに当該部品実装機のフィーダセット部の空きスペースに自動交換可能なユニットをセットするように自動交換装置の動作を制御するため、生産中にいずれかの部品実装機のフィーダセット部に、作業者が誤って手を入れるおそれのある大きな空きスペースが出来ると、その都度、自動交換装置によって当該部品実装機のフィーダセット部の空きスペースを自動交換可能なユニットで自動的に埋めることができる。この場合、フィーダセット部の空きスペースを埋める自動交換可能なユニットは、例えば、現生産に使用しないフィーダ、部品を供給しないダミーフィーダ（テープリールが取り外されたフィーダ等）、部品以外の物（例えば吸着ノズル等）を供給するユニットのいずれを用いても良い。

図１は一実施例における部品実装ライン全体の構成を示す斜視図である。 図２は自動交換装置と部品実装機の構成を概略的に示す斜視図である。 図３は手動交換エリアに設置する部品実装機の構成を概略的に示す斜視図である。 図４は自動交換装置付きの部品実装ラインの制御系の構成を概略的に示すブロック図である。 図５は部品実装ラインの自動交換エリアと手動交換エリアとの関係を説明する図である。

以下、本明細書で開示する一実施例を説明する。
まず、図１乃至図４に基づいて部品実装ライン１０の構成を説明する。

部品実装ライン１０は、回路基板１１の搬送方向（Ｘ方向）に沿って複数台の部品実装機１２を１列に配列して構成され、該部品実装ライン１０の基板搬入側には、回路基板１１に半田を印刷する半田印刷機（図示せず）や自動交換可能なフィーダ１４を保管するフィーダ保管装置１９等が設置されている。

図２に示すように、各部品実装機１２には、回路基板１１を搬送する２本のコンベア１３と、複数の自動交換可能なフィーダ１４を交換可能（着脱可能）にセットするフィーダセット部２４と、このフィーダセット部２４にセットしたフィーダ１４から供給される部品を吸着して回路基板１１に実装する吸着ノズル（図示せず）を保持する実装ヘッド１５と、この実装ヘッド１５をＸＹ方向（左右前後方向）に移動させるヘッド移動装置１６（ＸＹロボット）と、吸着ノズルに吸着した部品をその下方から撮像する部品撮像用カメラ１７（図４参照）等が設けられている。ヘッド移動装置１６には、回路基板１１の基準マーク（図示せず）を撮像するマーク撮像用カメラ１８（図４参照）が実装ヘッド１５と一体的にＸＹ方向に移動するように取り付けられている。

その他、図４に示すように、部品実装機１２の制御装置２０には、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力装置２１と、制御用の各種プログラムや各種データ等を記憶するハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置２２と、液晶ディスプレイ、ＣＲＴ等の表示装置２３等が接続されている。各部品実装機１２の制御装置２０は、部品実装ライン１０全体の生産を管理する生産管理コンピュータ７０とネットワークで接続され、該生産管理コンピュータ７０によって部品実装ライン１０全体の生産が管理される。

部品実装ライン１０の各部品実装機１２は、上流側の部品実装機１２から搬送されてくる回路基板１１をコンベア１３によって所定位置まで搬送してクランプ機構（図示せず）で該回路基板１１をクランプして位置決めして、該回路基板１１の基準マークをマーク撮像用カメラ１８で撮像して該基準マークの位置（該回路基板１１の基準位置）を認識すると共に、フィーダ１４から供給される部品を、実装ヘッド１５の吸着ノズルで吸着して、その吸着位置から撮像位置へ移動させて、該部品をその下面側から部品撮像用カメラ１７で撮像して該部品の吸着位置ずれ量等を判定した後、その吸着位置ずれ量を補正するように実装ヘッド１５を移動させて該部品をコンベア１３上の回路基板１１に実装して部品実装基板を生産する。

図１に示すように、部品実装ライン１０の前面側には、各部品実装機１２のフィーダセット部２４へのフィーダ１４の自動交換（セット及び／又は取り外し）を行う自動交換装置２６が設置されている。各部品実装機１２のフィーダセット部２４の下方には、当該フィーダセット部２４にセットする複数のフィーダ１４を収容するストック部７１が設けられている。自動交換装置２６は、部品実装ライン１０を構成する複数台の部品実装機１２のいずれかでフィーダ１４の自動交換要求が発生したときに当該自動交換要求が発生した部品実装機１２へ移動して当該部品実装機１２のフィーダセット部２４から交換対象のフィーダ１４を取り出してストック部７１に回収すると共に、ストック部７１から必要なフィーダ１４を取り出して当該フィーダセット部２４にセットするように構成されている。尚、自動交換装置２６は、自動交換要求に応じて、フィーダセット部２４から取り出したフィーダ１４をストック部７１に回収するだけの作業を行う場合もあり、その反対に、ストック部７１から取り出したフィーダ１４をフィーダセット部２４の空きスロットにセットするだけの作業を行う場合もある。

部品実装ライン１０の前面側には、部品実装機１２の配列に沿って自動交換装置２６をＸ方向（左右方向）に移動させるガイドレール７５が部品実装ライン１０全体にＸ方向に延びるように設けられている。ガイドレール７５の基板搬入側は、フィーダ保管装置１９まで延長され、自動交換装置２６がフィーダ保管装置１９の前面側へ移動して、自動交換装置２６がフィーダ保管装置１９から自動交換に必要なフィーダ１４を取り出したり、使用済みのフィーダ１４をフィーダ保管装置１９内に戻すようにしている。

自動交換装置２６には、部品実装ライン１０に対する自動交換装置２６の位置を検出する位置検出装置３４（図４参照）が設けられている。自動交換装置２６の制御装置９０は、いずれかの部品実装機１２で自動交換要求が発生したときに、位置検出装置３４の検出信号により自動交換装置２６の位置を検出しながら当該自動交換要求が発生した部品実装機１２へ移動してフィーダ１４の自動交換を行う。

尚、自動交換装置２６は、フィーダ１４の自動交換の他に、図示はしないが、交換用の吸着ノズルを収容したカセット式のノズル交換ユニットや、キャリブレーション用部品を供給するカセット式のキャリブレーション用部品供給ユニット等についてもフィーダセット部２４に対して自動交換できるようになっている。

生産管理コンピュータ７０（制御装置）は、生産中に部品実装ライン１０を構成する複数台の部品実装機１２のいずれかで自動交換要求が発生したか否かを監視し、いずれかの部品実装機１２で自動交換要求が発生したときに、その情報を自動交換装置２６の制御装置９０へ送信して、自動交換装置２６を自動交換要求が発生した部品実装機１２の前方へ移動させるようにしている。或は、自動交換装置２６の制御装置９０は、自動交換要求が発生した部品実装機１２の情報をネットワークを介して当該部品実装機１２から直接取得して自動交換装置２６が当該部品実装機１２の前方へ移動するようにしても良い。

ところで、自動交換装置２６が自動交換するフィーダ１４は、図２に示すように、その内部にテープリール４１を収容したリール収容型のフィーダ（カセット型のフィーダ）であるが、回路基板１１に実装する部品の種類やサイズによっては、図３に示すように、部品供給テープを巻回したテープリール４２のサイズが、フィーダセット部２４にセットするフィーダ４３のサイズよりも大きく、テープリール４２をフィーダ４３内に収容できないために、フィーダ４３の外部に設けたリールホルダ４４にテープリール４２を保持させるリールホルダ型のフィーダ４３を使用しなければならない場合がある。このようなリールホルダ型のフィーダ４３は、自動交換装置２６で自動交換できないため、作業者が手作業で交換する必要がある。

そこで、本実施例の部品実装ライン１０では、図５に示すように、部品実装機１２のフィーダセット部２４に対するフィーダ１４の交換作業を自動交換装置２６で自動的に行う自動交換エリアと、部品実装機１２のフィーダセット部２４に対するフィーダ４３の交換作業を作業者が手作業で行う手動交換エリアとが設けられている。自動交換装置２６は、自動交換エリアのみを移動し、手動交換エリアへは移動しないように構成されている。

本実施例のように、部品実装ライン１０に自動交換装置２６を１台のみ設ける場合は、手動交換エリアは部品実装ライン１０の端（最上流又は最下流）に設ける必要がある。部品実装ライン１０に自動交換装置２６を２台以上設ける場合は、部品実装ライン１０の途中に手動交換エリアを設けても良い。要するに、１台の自動交換装置２６が移動する自動交換エリアの端に隣接して手動交換エリアを設ければ良い。

一般に、回路基板１１に実装する部品は、小型部品から順番に実装して、最後に大型部品を実装する傾向がある。小型部品は、自動交換装置２６で自動交換できるリール収容型のフィーダ１４で供給できるが、大型部品は、リール収容型のフィーダ１４では供給できず、外部に設けたリールホルダ４４に大型のテープリール４２を保持させるリールホルダ型のフィーダ４３を使用しなければならない場合がある。この点を考慮して、本実施例では、部品実装ライン１０の最下流に手動交換エリアを設けた構成としている。

ここで、手動交換エリアのサイズは、生産に必要なリールホルダ型のフィーダ４３の数に応じて設定すれば良く、部品実装ライン１０の最下流の１台又は２台以上の部品実装機１２の全体を手動交換エリアに設定しても良いし、部品実装ライン１０の最下流の１台の部品実装機１２のうちの下流側の一部分のみを手動交換エリアに設定しても良い。この場合は、部品実装ライン１０の最下流の１台の部品実装機１２については、上流側が自動交換エリア、下流側が手動交換エリアとなる。尚、手動交換エリアで作業者が手動交換するフィーダは、リールホルダ型のフィーダ４３のみであっても良いし、リールホルダ型のフィーダ４３の他に、少数の自動交換可能なリール収容型のフィーダ１４が含まれていても良い。一方、自動交換エリアで自動交換装置２６が自動交換するフィーダは、その内部にテープリール４１を収容したリール収容型のフィーダ１４のみである。

本実施例では、部品実装ライン１０のフィーダ配置を最適化する工程で、自動交換エリアには、自動交換装置２６が自動交換できるリール収容型のフィーダ１４のみを配置し、自動交換装置２６が自動交換できないリールホルダ型のフィーダ４３は、手動交換エリアのみに配置するように部品実装ライン１０のフィーダ配置を最適化するようにしている。

更に、部品実装ライン１０の生産管理コンピュータ７０又は各部品実装機１２の制御装置２０は、各部品実装機１２のフィーダセット部２４にセットされている自動交換可能なフィーダ１４の配置状況を監視するフィーダ配置監視部としても機能し、その監視結果に基づいていずれかの部品実装機１２のフィーダセット部２４の空きスペース（空きスロット）が、作業者が誤って手を入れるおそれのある所定値以上になっていると判断したときに、当該部品実装機１２のフィーダセット部２４の空きスペースに自動交換可能なユニットをセットするように、その情報を自動交換装置２６の制御装置９０に送信する。これにより、自動交換装置２６は、当該部品実装機１２のフィーダセット部２４の空きスペースに自動交換可能なユニットをセットする。

ここで、フィーダセット部２４の空きスペースにセットする自動交換可能なユニットは、例えば、現生産に使用しないフィーダ１４（次の生産又はそれ以降の生産に使用するフィーダ１４）、部品を供給しないダミーフィーダ（テープリール４１が取り外されたフィーダ１４、テープリール４１やテープ送り装置等の内蔵電装品が取り外されたフィーダ等）、部品以外の物（例えば吸着ノズル、キャリブレーション用部品等）を供給するユニットのいずれを用いても良い。要は、フィーダセット部２４の空きスペースに対して自動交換装置２６が自動交換できるユニットであれば、どの様なユニットを用いても良い。フィーダセット部２４の空きスペースにセットする自動交換可能なユニットは、予めフィーダ保管装置１９又は各部品実装機１２のストック部７１に収容しておけば良い。

各部品実装機１２のフィーダセット部２４にセットされているフィーダ１４の配置状況を監視する手法としては、生産管理コンピュータ７０又は各部品実装機１２の制御装置２０が、各部品実装機１２のフィーダセット部２４の各スロットのフィーダ１４の有無を検知して、その検知結果に基づいて各部品実装機１２のフィーダ１４の配置状況を監視するようにしても良い。或は、生産管理コンピュータ７０又は各部品実装機１２の制御装置２０が、生産ジョブ（生産プログラム）で指定された各部品実装機１２のフィーダ配置データに基づいて各部品実装機１２のフィーダ１４の配置状況を監視するようにしても良い。

また、生産管理コンピュータ７０又は各部品実装機１２の制御装置２０は、各部品実装機１２のフィーダセット部２４の空きスペースにセットされている自動交換可能なユニットのセット状況を監視して、その自動交換可能なユニットを作業者が間違って取り外したと判断したときに当該部品実装機１２の生産を停止し、当該部品実装機１２のフィーダセット部２４の空きスペースに自動交換可能なユニットをセットしてから当該部品実装機１２の生産を再開する。これにより、部品実装機１２の安全性を高めることができる。

以上説明した本実施例によれば、部品実装ライン１０の生産管理コンピュータ７０又は各部品実装機１２の制御装置２０は、各部品実装機１２のフィーダセット部２４にセットされているフィーダ１４の配置状況を監視し、その監視結果に基づいて、いずれかの部品実装機１２のフィーダセット部２４の空きスペースが、作業者が誤って手を入れるおそれのある所定値以上になっていると判断したときに、当該部品実装機１２のフィーダセット部２４の空きスペースに自動交換可能なユニットをセットするように自動交換装置２６の動作を制御するため、生産中にいずれかの部品実装機１２のフィーダセット部２４に、作業者が誤って手を入れるおそれのある大きな空きスペースが出来ると、その都度、自動交換装置２６によって当該部品実装機１２のフィーダセット部２４の空きスペースを自動交換可能なユニットで自動的に埋めることができる。これにより、当該部品実装機１２のフィーダセット部２４の空きスペースに作業者が誤って手を入れることを確実に防止でき、部品実装ライン１０の安全性を高めることができる。

しかも、本実施例では、部品実装ライン１０に、部品実装機１２のフィーダセット部２４に対するフィーダ４３の交換作業を作業者が手作業で行う手動交換エリアを設けているため、自動交換装置２６が自動交換するリール収容型のフィーダ１４では供給できない大型部品等を、手動交換エリアにセットしたリールホルダ型のフィーダ４３によって部品実装機１２に供給することができる。これにより、自動交換装置２６が自動交換するリール収容型のフィーダ１４では供給できない大型部品等を実装した部品実装基板も、自動交換装置２６付きの部品実装ライン１０で生産することができる。

尚、本発明は、上記実施例の構成に限定されず、例えば、部品実装ライン１０の構成を変更したり、各部品実装機１２の構成を変更したり、自動交換装置２６の構成を変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。

１０…部品実装ライン、１１…回路基板、１２…部品実装機、１４…リール収容型のフィーダ、１５…実装ヘッド、１９…フィーダ保管装置、２０…部品実装機の制御装置（フィーダ配置監視部）、２４…フィーダセット部、２６…自動交換装置、４１，４２…テープリール、４３…リールホルダ型のフィーダ、４４…リールホルダ、７０…生産管理コンピュータ（フィーダ配置監視部，制御装置）、７１…ストック部、９０…自動交換装置の制御装置

Claims (8)

1. 回路基板の搬送経路に沿って複数台の部品実装機を配列し、前記複数台の部品実装機で各部品実装機のフィーダセット部にセットしたフィーダから供給される部品を前記回路基板に実装する部品実装ラインにおいて、
   前記部品実装ラインの前面に沿って前記複数台の部品実装機の配列方向に移動して前記各部品実装機のフィーダセット部に対してフィーダを自動交換する自動交換装置と、
   前記各部品実装機のフィーダセット部にセットされているフィーダの配置状況を監視するフィーダ配置監視部と、
   前記自動交換装置の動作を制御する制御装置と
   を備え、
   前記制御装置は、前記フィーダ配置監視部の監視結果に基づいていずれかの部品実装機のフィーダセット部の空きスペースが所定値以上になっていると判断したときに当該部品実装機のフィーダセット部の空きスペースに自動交換可能なユニットをセットするように前記自動交換装置の動作を制御する、部品実装ライン。
2. 前記自動交換可能なユニットは、現生産に使用しないフィーダ又は部品を供給しないダミーフィーダである、請求項１に記載の部品実装ライン。
3. 前記部品実装ラインには、部品実装機のフィーダセット部に対するフィーダの交換作業を作業者が手作業で行う手動交換エリアが設けられ、
   前記自動交換装置は、前記手動交換エリアへは移動しないように構成されている、請求項１又は２に記載の部品実装ライン。
4. 前記手動交換エリアは、前記部品実装ラインの最下流に設けられている、請求項３に記載の部品実装ライン。
5. 前記手動交換エリアで作業者が手動交換するフィーダは、前記自動交換装置が自動交換できないフィーダである、請求項３又は４に記載の部品実装ライン。
6. 前記部品実装ラインを構成する前記各部品実装機のフィーダセット部へのフィーダの配置は、前記自動交換装置が移動する自動交換エリアには、前記自動交換装置が自動交換できるフィーダのみを配置し、前記自動交換装置が自動交換できないフィーダは、前記手動交換エリアのみに配置するように最適化されている、請求項３乃至５のいずれかに記載の部品実装ライン。
7. 前記自動交換装置が自動交換するフィーダは、その内部にテープリールを収容したリール収容型のフィーダであり、
   前記手動交換エリアで作業者が手動交換するフィーダは、その外部に設けたリールホルダにテープリールを保持させるリールホルダ型のフィーダである、請求項３乃至６のいずれかに記載の部品実装ライン。
8. 前記制御装置は、前記部品実装機のフィーダセット部の空きスペースにセットされている自動交換可能なユニットを作業者が間違って取り外したと判断したときに当該部品実装機の生産を停止し、当該部品実装機のフィーダセット部の空きスペースに自動交換可能なユニットをセットしてから当該部品実装機の生産を再開する、請求項１乃至５、７のいずれかに記載の部品実装ライン。
   

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