KR20190085979A

KR20190085979A - 부품 실장 장치 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR20190085979A
Application number: KR1020197017283A
Authority: KR
Inventors: 켄지 반도; 슈헤이 쿠라오카; 토시미쯔 키무라; 카즈노리 히라타
Original assignee: 카와사키 주코교 카부시키 카이샤
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2017-11-24
Publication date: 2019-07-19
Also published as: TW201834541A; DE112017006069T5; WO2018101169A1; CN110024509B; TWI669995B; JP2018088504A; JP6845671B2; CN110024509A; US20200068719A1

Abstract

본 발명의 부품 실장 장치는, 지지체(52)와, 지지체를 가압하여 소정의 이동 경로 상을 이동시키는 가압 기구(55)와, 지지체의 소정의 이동 경로 상에서의 위치를 검지하는 위치 검지기(57)와, 가압 기구를 제어하는 제어기를 구비하고, 소정의 이동 경로에서, 지지체에 지지된 부품(30)의 삽입 핀(31)이 기판(40)의 삽입 구멍(40a)으로부터 떨어져 있는 지지체의 위치가 시작 위치이고, 지지체에 지지된 부품의 삽입 핀이 기판의 삽입 구멍에 부분적으로 삽입되는 지지체의 위치 범위가 제1 위치 범위이고, 또한, 지지체에 지지된 부품의 삽입 핀이 기판의 삽입 구멍에 뿌리까지 삽입되는 지지체의 위치가 제2 위치 범위이며, 제어기는, 지지체를 제1 가압력으로 가압하여 시작 위치에서 제2 위치 범위를 향해 소정의 이동 경로를 이동시킨 경우에, 지지체가 제1 위치 범위보다 앞의 위치 또는 제1 위치 범위에서 정지하면, 제1 가압력과 다른 가압력으로 지지체를 가압하도록 가압 기구를 제어한다.

Description

부품 실장 장치 및 그 제어 방법

본 발명은, 부품 실장 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

종래, 전자 부품의 리드 단자를 전자 회로 기판의 삽입 구멍에 삽입하여, 전자 부품을 전자 회로 기판에 실장하고 있다. 이 리드 단자가 휘어져 있는 경우 등으로 리드 단자를 삽입 구멍에 삽입할 수 없는 문제가 있다.

이에 비하여, 예를 들어, 특허문헌 1의 부품 삽입 장치에서는, 삽입 부품을 척(chuck)으로 지지하고, 그 리드 단자를 프린트 기판의 삽입 구멍에 삽입한다. 이때, 리드 단자의 삽입 구멍으로의 삽입 불량이 검지되면, 척을 진동시키면서, 리드 단자를 삽입 구멍에 삽입한다.

특허문헌 1: 일본 특허공개 2011-041403호 공보

그러나 특허문헌 1의 부품 삽입 장치에서는, 삽입 불량을 로봇 팔과 척 사이에 설치된 판 스프링의 변형으로 검지하고 있다. 그리고 척에 파지된 삽입 부품의 리드 단자를 로봇 팔로 기판에 삽입할 때에, 로봇 팔과 척 사이에 설치된 판 스프링이 변형해서 삽입 불량이 검지되면, 삽입 동작을 일단 정지한다. 그리고 척을 진동시키면서, 리드 단자를 삽입 구멍에 삽입한다.

따라서, 이 종래의 부품 삽입 장치에는, 부품의 삽입 동작을 연속적으로 수행할 수 없다고 하는 문제가 있다.

본 발명은, 이러한 문제에 착안하여 이루어진 것으로, 부품의 삽입 동작을 연속적으로 수행하는 것이 가능한 부품 실장 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 어느 형태(aspect)에 따른 부품 실장 장치는, 삽입 핀을 갖는 부품의 상기 삽입 핀을 기판의 삽입 구멍에 삽입하여 상기 부품을 상기 기판에 실장하는 부품 실장 장치로서, 상기 부품을 지지하는 지지체와, 상기 지지체를 가압하여 소정의 이동 경로 상을 이동시키는 가압 기구와, 상기 지지체의 상기 소정의 이동 경로 상에서의 위치를 검지하는 위치 검지기와, 상기 위치 검지기에서 검지되는 상기 지지체의 위치에 기초해서 상기 가압 기구를 제어하는 제어기를 구비하고, 상기 소정의 이동 경로에서, 상기 지지체에 지지된 부품의 삽입 핀이 상기 기판의 삽입 구멍으로부터 떨어져 있는 상기 지지체의 위치가 시작 위치이고, 상기 지지체에 지지된 부품의 삽입 핀이 상기 기판의 삽입 구멍에 부분적으로 삽입되는 상기 지지체의 위치 범위가 제1 위치 범위이고, 또한, 상기 지지체에 지지된 부품의 삽입 핀이 상기 기판의 삽입 구멍에 뿌리까지 삽입되는 상기 지지체의 위치가 제2 위치 범위이며, 상기 제어기는, 상기 지지체를 제1 가압력으로 가압하여 상기 시작 위치에서 상기 제2 위치 범위를 향해 상기 소정의 이동 경로를 이동시킨 경우에, 상기 지지체가 상기 제1 위치 범위보다 앞의 위치 또는 상기 제1 위치 범위에서 정지하면, 상기 제1 가압력과 다른 가압력으로 상기 지지체를 가압하도록 상기 가압 기구를 제어하도록 구성되어 있다.

이 구성에 의하면, 제1 가압력을, 삽입 핀이 변형되어 있는 또는 반환부를 갖는 부품이 기판의 삽입 구멍에 부분적으로 삽입되어 정지하는 정도의 가압력으로 선택하는 것에 의해, 지지체를 제1 가압력으로 가압하여 시작 위치에서 제2 위치 범위를 향해 소정의 이동 경로를 이동시키면, 지지된 부품의 삽입 핀이 변형되어 있는 또는 반환부를 갖는 경우, 지지체가 제1 위치 범위에서 정지한다. 이때, 제1 가압력보다 큰 가압력으로 지지체를 가압하는 것에 의해, 지지체에 지지된 부품의 삽입 핀을 뿌리까지 삽입 구멍에 삽입할 수 있다. 또한, 부품의 위치 결정 오차, 삽입 핀의 더욱 큰 변형 등에 의해, 삽입 핀의 선단이 기판의 표면에 맞닿아 있는 경우, 지지체가 제1 위치 범위의 앞에서 정지한다. 이 경우에는, 예를 들어, 제1 가압력보다 작은 가압력으로 지지체를 가압하면서, 삽입 구멍을 뒤적거리도록, 기판에 평행한 방향으로 기판에 대해 상대적으로 부품을 이동시켜, 삽입 핀의 선단을 삽입 구멍에 삽입한다. 그러면, 부품의 삽입 핀이 뿌리까지 삽입 구멍에 삽입된다. 또는, 삽입 핀이 삽입 구멍에 부분적으로 삽입되고, 지지체가 제1 위치 범위에서 정지하므로, 상술한 바와 같이, 제1 가압력보다 큰 가압력으로 지지체를 가압하는 것에 의해, 지지된 부품의 삽입 핀이 뿌리까지 삽입 구멍에 삽입된다.

따라서, 지지된 부품이 정상적으로 삽입될 수 없는 상태에 있는 경우에는 지지체가 이동 경로의 도중에 정지하고, 계속해서, 그 처리 동작을 수행하므로, 부품의 삽입 동작을 연속적으로 수행할 수 있다.

상기 제어기는, 상기 제어기는, 상기 지지체가 상기 제1 위치 범위에서 정지하면, 상기 제1 가압력보다 큰 제2 가압력으로 상기 지지체를 가압하도록 상기 가압 기구를 제어하도록 구성되어 있어도 좋다.

이 구성에 의하면, 지지체에 지지된 부품의 삽입 핀이 변형되어 있는 또는 반환부를 갖는 것에 기인하여 제1 위치 범위에서 정지하고 있는 지지체를, 제1 가압력보다 큰 제2 가압력으로 가압하므로, 지지된 부품의 삽입 핀을 뿌리까지 삽입 구멍에 삽입할 수 있다.

상기 지지체에 지지된 부품을, 상기 기판의 삽입 구멍을 뒤적거리도록, 상기 기판에 평행한 방향으로 상기 기판에 대해 상대적으로 이동시키는 뒤적거림 동작을 수행하는 뒤적거림 기구를 더 구비하고, 상기 제어기는, 상기 지지체가 상기 제1 위치 범위의 앞에서 정지하면, 상기 제1 가압력보다 작은 제3 가압력으로 상기 지지체를 가압하도록 상기 가압 기구를 제어함과 동시에 상기 뒤적거림 동작을 수행하도록 상기 뒤적거림 기구를 제어하도록 구성되어 있어도 좋다.

이 구성에 의하면, 부품의 위치 결정 오차, 삽입 핀의 더욱 큰 변형 등에 의해, 삽입 핀의 선단이 기판의 표면에 맞닿아 있어도, 제1 가압력보다 작은 제3 가압력으로 뒤적거림 동작을 수행하는 것에 의해 삽입 핀의 선단이 삽입 구멍에 삽입된다. 그러면, 부품의 삽입 핀이 뿌리까지 삽입 구멍에 삽입된다. 또는, 삽입 핀이 삽입 구멍에 부분적으로 삽입되고, 지지체가 제1 위치 범위에서 정지하므로, 제1 가압력보다 큰 제2 가압력으로 지지체를 가압하는 것에 의해, 지지된 부품의 삽입 핀이 뿌리까지 삽입 구멍에 삽입된다.

상기 제어기는, 상기 가압 기구에 의한 가압 방향에서 볼 때, 상기 지지체의 궤적이, 소정의 영역에서, 복수의 평행선 군을 그리도록 상기 뒤적거림 기구를 제어하도록 구성되어 있어도 좋다.

이 구성에 의하면, 복수의 평행선의 간격을 작게 하는 것에 의해, 기판의 표면 상의 소정의 영역을 높은 정밀도로 스캔하듯이 지지체를 이동시킬 수 있으므로, 부품의 삽입 핀의 선단을 높은 확률로 삽입 구멍에 삽입할 수 있다.

상기 위치 검지기는, 상기 지지체의 상기 소정의 이동 경로 상에서의 위치를 연속적으로 검지하도록 구성되어 있어도 좋다.

이 구성에 의하면, 지지체가 제1 위치 범위 및 제2 위치 범위에 위치하는지 아닌지를 제어기가 호적하게 판정할 수 있다.

상기 부품을 지지하고 있지 않은 상기 지지체가 상기 기판에 맞닿는 상기 지지체의 위치가 제3 위치 범위이고, 상기 제어기는, 상기 지지체를 제1 가압력으로 가압하여 상기 시작 위치에서 상기 제2 위치 범위를 향해 상기 소정의 이동 경로를 이동시킨 경우에, 상기 지지체가 상기 제3 위치 범위에서 정지하면, 오류 신호를 출력하도록 구성되어 있어도 좋다.

이 구성에 의하면, 지지체가 부품을 지지하지 않은 이상(異常)을 검지할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 형태(aspect)에 따른 부품 실장 장치의 제어 방법은, 삽입 핀을 갖는 부품의 상기 삽입 핀을 기판의 삽입 구멍에 삽입하여 상기 부품을 상기 기판에 실장하는 부품 실장 장치의 제어 방법으로서, 상기 부품 실장 장치는, 상기 부품을 지지하는 지지체를 가압하여 소정의 이동 경로 상을 이동시키는 가압 기구와, 상기 지지체의 상기 소정의 이동 경로 상에서의 위치를 검지하는 위치 검지기와, 상기 위치 검지기에서 검지되는 상기 지지체의 위치에 기초해서 상기 가압 기구를 제어하는 제어기를 구비하고, 상기 소정의 이동 경로에서, 상기 지지체에 지지된 부품의 삽입 핀이 상기 기판의 삽입 구멍으로부터 떨어져 있는 상기 지지체의 위치가 시작 위치이고, 상기 지지체에 지지된 부품의 삽입 핀이 상기 기판의 삽입 구멍에 부분적으로 삽입되는 상기 지지체의 위치 범위가 제1 위치 범위이고, 또한, 상기 지지체에 지지된 부품의 삽입 핀이 상기 기판의 삽입 구멍에 뿌리까지 삽입되는 상기 지지체의 위치가 제2 위치 범위이며, 상기 제어기는, 상기 지지체를 제1 가압력으로 가압하여 상기 시작 위치에서 상기 제2 위치 범위를 향해 상기 소정의 이동 경로를 이동시킨 경우에, 상기 지지체가 상기 제1 위치 범위보다 앞의 위치 또는 상기 제1 위치 범위에서 정지하면, 상기 제1 가압력과 다른 가압력으로 상기 지지체를 가압하도록 상기 가압 기구를 제어한다.

이 구성에 의하면, 지지된 부품이 정상적으로 삽입될 수 없는 상태에 있는 경우에는 지지체가 이동 경로의 도중에 정지하고, 계속해서, 그 처리 동작을 수행하므로, 부품의 삽입 동작을 연속적으로 수행할 수 있다.

본 발명은, 부품의 삽입 동작을 연속적으로 수행하는 것이 가능한 부품 실장 장치 및 그 제어 방법을 제공할 수 있다고 하는 효과가 있다.

도 1은 실시형태 1에 따른 부품 실장 장치를 적용한 로봇의 일 예의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 2는 도 1의 로봇의 팔의 구성 및 동작을 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1의 부품 실장 장치의 주요부의 구성을 모식적으로 나타내는 모식도이다.
도 4는 도 1의 로봇의 제어 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 기능 블록도이다.
도 5a는 도 1의 부품 실장 장치의 주요부의 동작을 나타내는 도면으로서, 기판의 높이의 계측을 나타내는 도면이다.
도 5b는 도 1의 부품 실장 장치의 주요부의 동작을 나타내는 도면으로서, 로봇의 부품 삽입의 교시 위치를 나타내는 도면이다.
도 5c는 도 1의 부품 실장 장치의 주요부의 동작을 나타내는 도면으로서, 지지체가 부품을 지지하고 있지 않은 경우를 나타내는 도면이다.
도 5d는 도 1의 부품 실장 장치의 주요부의 동작을 나타내는 도면으로서, 부품의 삽입 핀이 기판의 삽입 구멍에 정상적으로 삽입된 경우를 나타내는 도면이다.
도 5e는 도 1의 부품 실장 장치의 주요부의 동작을 나타내는 도면으로서, 부품의 삽입 핀이 기판의 삽입 구멍에 들어가 있지 않은 경우를 나타내는 도면이다.
도 5f는 도 1의 부품 실장 장치의 주요부의 동작을 나타내는 도면으로서, 뒤적거림 동작을 나타내는 도면이다.
도 5g는 도 1의 부품 실장 장치의 주요부의 동작을 나타내는 도면으로서, 뒤적거림 동작의 결과, 삽입 핀이 부분적으로 기판의 삽입 구멍에 들어간 경우를 나타내는 도면이다.
도 5h는 도 1의 부품 실장 장치의 주요부의 동작을 나타내는 도면으로서, 삽입 핀이 부분적으로 기판의 삽입 구멍에 들어간 후, 삽입 핀이 뿌리까지 삽입 구멍에 들어갈 때까지 부품을 밀어 넣은 경우를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 1의 로봇의 제어 장치에 의한 부품 삽입 동작의 일 예의 개요를 나타내는 플로 차트이다.
도 7은 도 1의 로봇의 제어 장치에 의한 부품 삽입 동작의 일 예의 구체적인 공정을 나타내는 플로 차트이다.
도 8은 뒤적거림 동작에서 지지체의 궤적을 예시하는 모식도이다.
도 9는 뒤적거림 동작에서 지지체의 다른 궤적을 예시하는 모식도이다.
도 10은 삽입 핀을 갖는 부품의 구성을 예시하는 모식도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하에서는 모든 도면을 통해 동일 또는 상당하는 요소에는 동일한 참조 부호를 부여하고, 그 중복하는 설명을 생략한다. 또한, 도면은 이해를 쉽게 하기 위해, 각각의 구성 요소를 모식적으로 나타낸 것으로, 형상 및 치수 비율 등에 대해서는 정확한 표시가 아닌 경우가 있다. 나아가, 한 쌍의 팔을 펼친 방향을 좌우 방향이라고 칭하고, 기축의 축심에 평행한 방향을 상하 방향이라고 칭하며, 좌우 방향 및 상하 방향에 수직한 방향을 전후 방향이라고 칭한다.

(실시형태 1)

본 실시형태에 따른 부품 실장 장치(10)는, 부품의 삽입 핀을 기판의 삽입 구멍에 삽입하여, 부품을 기판에 실장하는 장치이다. 「부품」은, 기판의 삽입 구멍에 삽입하는 핀을 갖는 것이면, 어떠한 것이어도 좋고, 전자 부품, 전기 부품, 기계 부품 등이 예시된다. 「삽입 핀」은, 기판의 삽입 구멍에 삽입되는 「부품의 핀 모양의 돌기」를 의미한다. 「삽입 핀」으로서, 전자 부품 또는 전기 부품의 리드 선 또는 리드 단자, 기계 부품의 고정 핀 등이 예시된다. 「기판」은, 부품을 탑재(mount)하기 위한 보드, 패널 등을 의미한다. 「기판」으로서, 전자 회로 기판, 전기 회로 기판, 태양광 패널용 기판, 표시 패널용 기판 등이 예시된다. 이하에서는, 전자 회로 기판에 전자 부품을 실장하는 형태를 예시한다.

먼저, 부품의 삽입 핀의 구체적인 태양을 예시한다. 도 10은 삽입 핀을 갖는 부품의 구성을 예시하는 모식도이다.

도 10의 위에서 첫 번째 단락의 공간에는, 곧은 삽입 핀(31)을 갖는 부품(30)이 나타나 있다. 이러한 부품(30)의 경우, 자중 또는 근소한 가압력으로 부품(30)이 기판(40)에 실장된다(도 5d 참조). 이때, 부품(30)은 기판에 고정되지 않는다.

도 10의 위에서 두 번째 단락의 공간에는, 굴곡부가 형성된 삽입 핀(31)을 갖는 부품(30)이 나타나 있다. 이러한 부품(30)의 경우, 삽입 핀(31)의 선단의 치수(D1)가 삽입 구멍(40a)(도 5g 참조)의 직경보다 작고, 또한, 삽입 핀(31)의 굴곡부의 치수(D2)가 삽입 구멍(40a)의 직경보다 크기 때문에, 삽입 핀(31)의 선단이 삽입 구멍(40a)에 들어간 상태에서, 부품(30)을 기판(40)을 향해 가압하는 것에 의해, 부품(30)이 기판(40)에 실장된다(도 5h 참조). 이때, 부품(30)은 기판으로부터 빼내기 어렵다.

도 10의 위에서 세 번째 단락의 공간에는, 선단부에 경사지게 하방으로 연장된 발톱이 형성된 삽입 핀(31)을 갖는 부품(30)이 나타나 있다. 이러한 부품(30)의 경우, 먼저, 삽입 핀(31)의 선단을 삽입 구멍(40a)에 넣고, 그 후, 부품(30)을, 기판(40)을 향해 가압하면서 부품(30)의 중심축의 둘레로 회전시키는 것에 의해, 부품(30)이 기판(40)에 실장된다(후술하는 S2D 단계의 설명 참조). 이때, 부품(30)은 기판(40)에 고정(lock)된다.

도 10의 위에서 네 번째 단락의 공간에는, 선단부에 반환부 또는 굴곡부가 형성된 삽입 핀(31)을 갖는 부품(30)이 나타나 있다. 이러한 부품(30)의 경우, 먼저, 삽입 핀(31)의 선단을 삽입 구멍(40a)에 넣고, 그 후, 부품(30)을, 기판(40)을 향해 가압하는 것에 의해, 부품(30)이 기판(40)에 실장된다(도 5h 참조). 이때, 부품(30)은 기판(40)에 고정된다.

다음으로, 도 1 내지 도 3에 나타낸 로봇(11)에 본 발명에 따른 부품 실장 장치(10)를 적용한 경우에 대하여 설명한다. 다만, 부품 실장 장치(10)는 로봇(11)에 적용되는 경우로 한정되지 않는다. 예를 들어, 3차원 방향으로 이동 가능한 테이블을 구비하는 이동 기구여도 좋다. 또한, 이 로봇(11)에 대해서, 수평 다관절형 쌍팔 로봇을 설명하지만, 수평 다관절형·수직 다관절형 등의 로봇을 채용할 수 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 로봇(11)은, 대차(12)와, 대차(12)에 지지된 한 쌍의 로봇 팔(이하, 간단하게 「팔」이라고 기재하는 경우가 있다)(13, 13)과, 대차(12) 내에 수납된 제어 장치(14)를 구비하고 있다. 각 팔(13)은, 수평 다관절형 로봇 팔이고, 팔부(15)와 손목부(17)와 엔드 이펙터(핸드라고 칭하는 경우도 있다)(18, 19)를 구비하고 있다.

팔부(15)는, 부품을 기판 상에 반송하는 반송부 및 부품에 뒤적거림 동작을 시키는 뒤적거림 기구로서 기능한다. 본 예에서는, 팔부(15)가 제1 링크(15a) 및 제2 링크(15b)로 구성되어 있다. 또한, 좌우의 팔(13, 13)은, 엔드 이펙터(18, 19)를 제외하고 실질적으로 동일한 구조이며, 좌우의 엔드 이펙터(18, 19)는, 동일한 구성의 것이어도 좋고 다른 구성의 것이어도 좋다. 또한, 좌우의 팔(13, 13)은, 독립해서 동작하거나, 서로 관련해서 동작할 수 있다.

팔부(15)의 제1 링크(15a)는, 대차(12)의 상면에 고정된 기축(16)과 회전 관절에 의해 연결되고, 기축(16)의 축심을 지나는 회전 축선(L1) 둘레로 회동 가능하다. 제2 링크(15b)는, 제1 링크(15a)의 선단과 회전 관절에 의해 연결되고, 제1 링크(15a)의 선단에 규정된 회전 축선(L2) 둘레로 회동 가능하다. 손목부(17)는, 제2 링크(15b)의 선단과 직동(直動) 관절에 의해 연결되고, 제2 링크(15b)에 대해 승강 이동 가능하다. 엔드 이펙터(18, 19)는, 손목부(17)와 회전 관절에 의해 연결되고, 회전 축선 둘레로 회동 가능하다. 엔드 이펙터(18, 19)는, 각각, 장착부재(50)를 통해, 이 회전 관절에 장착되어 있다.

상기 구성의 각 팔(13)은, 각 관절에 대응하는 관절 축(J1~J4)을 갖는다. 그리고 팔(13)에는, 각 관절축(J1~J4)에 대응되도록, 구동용 서보 모터(도시하지 않음) 및 그 서보 모터의 회전각을 검출하는 인코더(도시하지 않음) 등이 설치되어 있다. 또한, 2개의 팔(13, 13)의 제1 링크(15a, 15a)의 회전 축선(L1)은 동일 축선 상에 있고, 한 쪽의 팔(13)의 제1 링크(15a)와 다른 쪽의 팔(13)의 제1 링크(15a)는 상하로 고저차(高低差)를 가지고 배치되어 있다.

우측 엔드 이펙터(18)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 예를 들어, 기판을 이송하는 이송부(핸드)에 의해 구성되어 있다. 또한, 좌측 엔드 이펙터(19)는, 부품 실장 장치의 주요부를 구성한다. 좌측 엔드 이펙터(19)는, 부품(30)을 파지하는 파지부(20)를 가지고 있고, 파지부(20)를 상하 방향으로 회전 이동시키는 회전부(21)를 더 가지고 있어도 좋다. 이 경우, 파지부(20) 및 회전부(21)가 부품(30)을 지지하는 지지체(52)를 구성한다. 또한, 좌측 엔드 이펙터(19)만이 파지부(20)를 가지고 있지만, 우측 엔드 이펙터(18) 및 좌측 엔드 이펙터(19)의 적어도 어느 한쪽이 파지부(20)를 가지고 있어도 좋다. 우측 엔드 이펙터(18) 및 좌측 엔드 이펙터(19)의 모두가 파지부(20)를 가지고 있는 경우, 각 파지부(20)의 형상은 달라도 좋다.

이 실시형태에서는, 회전부(21)는, 원형 모양의 판체(板體)이다. 회전부(21)의 중심축은, 손목부(17)의 관절축(J4)에 대해 직교하는 방향으로 연장된다. 회전축에는, 구동용 서보 모터(도시하지 않음) 및 그 서보 모터의 회전각을 검출하는 인코더(도시하지 않음) 등이 설치되어 있다. 이에 의해, 회전부(21)는, 중심축을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하고, 1개의 파지부(20)가 손목부(17)의 관절축(J4)에 평행한 방향이며 하방을 향하는 회전 위치(이하, 삽입 위치라고 한다)에 정지한다.

이 실시형태에서는, 예를 들어, 8개의 파지부(20)가 회전부(21)에 설치되어 있다. 이들 파지부(20)는 동일한 형상이어도 좋고, 부품(30)의 형상에 맞춰 달라져 있어도 좋다. 8개의 파지부(20)는, 회전부(21)의 외주에 서로 원주 방향으로 45도의 중심각만큼 떨어져서 배치되어 있다.

도 3에는, 설명을 이해하기 쉽게 하기 위해, 삽입 위치에 있는 파지부(20)만 나타내고 있다. 또한, 기판(40)은, 기판 전체 중, 파지부(20)의 근방에 위치하는 부분만 나타내고 있다. 파지부(20)는, 부품(30)을 파지 가능한 것이면 된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 파지부(20)는, 본 실시형태에서는, 한 쌍의 발톱 모양의 파지부재(54)와, 이 한 쌍의 파지부재(54)를 구동하는 파지부재 구동부(53)를 포함한다. 한 쌍의 파지부재(54)는, 척(chuck)을 구성하고 있다. 파지부재 구동부(53)는, 예를 들어, 에어 실린더이다. 파지부(20)는, 전체로서 기둥 모양으로 형성되고, 회전부(21)의 반경 방향의 외측으로 연장되도록 설치되어 있다. 구체적으로는, 회전부(21)의 외주에 파지부재 구동부(53)가 배치되고, 파지부재 구동부(53)의 선단에 한 쌍의 파지부재(54)(척)가 배치되어 있다. 한 쌍의 파지부재(54)는, 회전부(21)의 반경 방향에 수직한 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되고, 파지부재 구동부(53)에 의해, 부품(30)을 끼워 집고(挾持), 또한, 부품(30)을 해방(解放)하도록 구동된다. 참조 부호 61은, 파지부(20)의 협지 동작을 나타낸다. 한 쌍의 파지부재(54)의 슬라이딩 방향은, 회전부(21)의 반경 방향에 수직한 방향이면, 어느 방향이어도 좋지만, 여기에서는, 회전부(21)의 원주 방향(접선 방향)이다. 다만, 도 3에서, 부품(30)의 삽입 과정의 설명을 용이하게 하기 위해, 한 쌍의 파지부재(54)의 슬라이딩 방향이, 회전부(21)의 축 방향인 것처럼 그려져 있다. 또한, 파지부(20)는, 예를 들어, 부품(30)을 부압(負壓)으로 흡입하는 흡착 패드, 자성체를 갖는 부품(30)을 흡착하는 전자석 등이어도 좋다.

회전부(21)는, 슬라이더(51)를 통해 장착부재(50)에 장착되어 있다. 구체적으로는, 슬라이더(51)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 직선 모양의 안내부를 갖는 고정체(51a)와 이 안내부에 계합(契合)하여 안내부를 따라 슬라이딩 가능한 이동체(51b)를 포함한다. 이동체(51b)의 슬라이딩 방향은, 손목부(17)의 관절축(J4)(회전 관절의 회전 축선)에 평행한 방향이다.

도 3을 참조하면, 슬라이더(51)의 고정체(51a)가 장착부재(50)에 고정되고, 슬라이더(51)의 이동체(51b)에 회전부(21)가 고정되어 있다. 이동체(51b)는, 장착부재(50)에 고정된 가압 기구(55)에 의해 그 슬라이딩 방향으로 왕복 구동된다. 구체적으로는, 가압 기구(55)는, 예를 들어, 에어 실린더로 구성된다. 에어 실린더의 실린더(55a)가 장착부재(56)를 통해 장착부재(50)에 고정되고, 에어 실린더의 피스톤 로드(55b)의 선단이 회전부(21)에 고정된다. 이에 의해, 에어 실린더의 피스톤 로드(55b)가 진퇴하면, 회전부(21), 나아가서는 지지체(52)가 기판(40)에 대해 접근 및 이격한다. 따라서, 에어 실린더의 피스톤 로드(55b)가 진출하는 것에 의해 지지체(52)가 가압된다. 참조 부호 P는, 이 가압력을 나타낸다. 또한, 지지체(52)가 기판(40)에 대해 접근 및 이격하는 경로가 부품(30)의 삽입 핀(31)을 기판(40)의 삽입 구멍(41a)에 삽입하는 이동 경로(이하, 소정의 이동 경로라고 한다)이다. 또한, 삽입 위치에 정지하고 있는 파지부(20)의 기단에서 선단을 향하는 방향이 가압 방향이다. 여기에서는, 소정의 이동 경로는, 상하 방향으로 연장하고, 또한, 가압 방향은 하측 방향이지만, 소정의 이동 경로의 연장 방향 및 가압 방향은 어느 방향이어도 좋다.

좌측 엔드 이펙터(19)에는, 지지체(52)의 소정의 이동 경로 상의 위치를 검지하는 위치 검지기(57)가 설치되어 있다. 위치 검지기(57)는, 예를 들어, 리니어 스케일로 구성된다. 리니어 스케일을 이용하면, 지지체(52)의 소정의 이동 경로 상의 위치를 연속적으로 검지할 수 있다. 물론, 다른 위치 검지기를 이용해도 좋다. 예를 들어, 제1 내지 제3 위치 범위(A~C)의 중앙 위치를 검지하는 3개의 위치 센서(예를 들어, 자석 및 홀 소자)를, 슬라이더(51) 또는 에어 실린더(55)에 설치하고, 소프트웨어에 의해, 각 위치 센서에서 검출되는 위치를 소정의 위치 범위에 펼쳐도 좋다.

그리고 지지체(52)에, 기준점(21a)이 설정(규정)된다. 기준점(21a)은, 지지체(52)를 대표하는 위치이다. 이하에서는, 「지지체의 위치」란, 「기준점(21a)의 위치」를 의미한다. 예를 들어, 회전부(21)에 기준점(21a)이 설정된다. 또한, 기준점은, 지지체(52) 상이라면 어디에 설정해도 좋다. 그리고 소정의 이동 경로에서, 지지체(52)에 지지된 부품(30)의 삽입 핀(41)이 기판(40)의 삽입 구멍(41a)으로부터 떨어져 있는 지지체(52)의 위치가 시작 위치(도시하지 않음)이고, 지지체(52)에 지지된 부품(30)의 삽입 핀(31)이 기판(40)의 삽입 구멍(41a)에 부분적으로 삽입되는 지지체(52)의 위치 범위가 제1 위치 범위(A)이고, 지지체(52)에 지지된 부품(30)의 삽입 핀(31)이 기판(40)의 삽입 구멍(40a)에 뿌리까지 삽입되는 지지체(52)의 위치가 제2 위치 범위(B)이며, 또한, 부품(30)을 지지하고 있지 않은 지지체(52)가 기판(40)에 맞닿는 지지체(52)의 위치가 제3 위치 범위(C)라고 설정(규정)된다. 이들의, 시작 위치 및 제1 내지 제3 위치 범위(A~C)는, 위치 검지기(57)의 위치 눈금(위치 스케일)에 대응된다. 따라서, 시작 위치 및 제2 내지 제3 위치 범위(A~C)는, 슬라이더(51)에서 고정체(51a)에 대한 이동체(51b)의 상대 위치에 대응하고 있다. 소정의 이동 경로 및 시작 위치 및 제1 내지 제3 위치 범위(A~C)는, 본 실시형태에서는, 좌측 엔드 이펙터(19)의 좌표계에 의해 규정(정의)된다. 따라서, 좌측 엔드 이펙터(19)가, 기판(40)의 삽입 대상이 되는 삽입 구멍(40a)의 공간 위치에 따라 이동하여도, 소정의 이동 경로 및 시작 위치 및 제1 내지 제3 위치 범위(A~C)의 제어 상의 좌표는 변하지 않는다. 이에 의해, 부품 삽입의 제어가 간이해진다. 물론, 소정의 이동 경로 및 시작 위치 및 제1 내지 제3 위치 범위(A~C)의 좌표를 로봇(11)의 기준 좌표에 의해 규정(정의)해도 좋다.

제1 내지 제3 위치 범위(A~C)의 중앙 위치는, 예를 들어, 각각, 슬라이더(51), 지지체(52) 및 부품(30)의 치수 등에 기초해서 결정된다. 또한, 제1 위치 범위(A)의 범위는, 예를 들어, 로봇(11)의 팔의 위치 결정 정밀도, 지지체(52)의 치수 공차, 부품(30)의 치수 공차, 기판(40)의 두께 등에 기초해서 결정된다. 또한, 제2 위치 범위(B) 및 제3 위치 범위(C)의 범위는, 예를 들어, 로봇(11)의 팔의 위치 결정 정밀도, 지지체(52)의 치수 공차, 부품(30)의 치수 공차 등에 기초해서 결정된다. 즉, 제1 내지 제3 위치 범위(A~C)의 범위는, 상술한 위치 결정 정밀도 및 치수 공차에 기인하여 지지체(52)의 실제의 정지 위치가 흐트러져도, 지지체(52)의 정지를 위치 검지기(57)에 의해 검지하는 것이 가능하도록 결정된다.

또한, 장착부재(50)의 하면에 대한 기판(40)의 표면의 높이가 기판 높이(H)로서 설정(규정)된다. 기판 높이(H), 기준점(21a) 및 시작 위치 및 제1 내지 제3 위치 범위(A~C)의 설정은, 제어 장치(14)의 기억부(14b)에, 이들을 기억하는 것에 의해 수행된다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 제어 장치(14)는, CPU 등의 연산부(14a)와, ROM, RAM 등의 기억부(14b)와, 서보 제어부(14c)를 구비한다. 제어 장치(14)는, 예를 들어 마이크로 컨트롤러 등의 컴퓨터를 구비한 로봇 컨트롤러이다. 또한, 제어 장치(14)는, 집중 제어하는 단독의 제어 장치(14)에 의해 구성되어 있어도 좋고, 서로 협동하여 분산 제어하는 복수의 제어 장치(14)에 의해 구성되어 있어도 좋다.

기억부(14b)에는, 로봇 컨트롤러로서의 기본 프로그램, 각종 고정 데이터 등의 정보가 기억되어 있다. 연산부(14a)는, 기억부(14b)에 기억된 기본 프로그램 등의 소프트웨어를 읽어 내어 실행하는 것에 의해, 로봇(11)의 각종 동작을 제어한다. 예를 들어, 로봇(11)의 팔의 동작에 관해서, 연산부(14a)는, 로봇(11)의 제어 지령을 생성하고, 이를 서보 제어부(14c)에 출력한다. 서보 제어부(14c)는, 연산부(14a)에 의해 생성된 제어 지령에 기초해서, 로봇(11)의 각 팔(13)의 관절축(J1~J4)에 대응하는 서보 모터의 구동을 제어하도록 구성되어 있다.

또한, 제어 장치(14)는, 좌측 엔드 이펙터(19)의 동작을 제어한다. 구체적으로는, 제어 장치(14)는, 좌측 엔드 이펙터(19)의 가압 기구(55) 및 파지부재 구동부(53)의 동작을 제어한다. 따라서, 제어 장치(14)는, 로봇(11)의 일반적인 동작을 제어하는 제어기로서 기능함과 동시에 부품 실장 장치의 제어기로서 기능한다.

다음으로, 상기 구성의 로봇(11)에 의한 부품(30)을 기판(40)에 실장하는 동작(부품 실장 장치(10)의 제어 방법)에 대하여 도 3, 도 5a 내지 도 5h, 도 7 내지 도 10을 참조하여 설명한다. 또한, 도 5a 내지 도 5h에서는, 도면을 보기 쉽게 하기 위해, 가압 기구(55)(도 3 참조)의 도시가 생략되어 있다.

이 동작은 제어 장치(14)에 의해 제어된다. 또한, 8개의 파지부(20) 중 삽입 위치에 있는 파지부(20)에 대해서 설명한다. 다른 파지부(20)에 대해서도 이와 동일하기 때문에, 그 설명을 생략한다.

기판을 실장하기 전에, 기판(40)의 높이 계측 및 로봇(11)의 교시(敎示)가 수행된다.

<기판의 높이 계측>

이 공정은, 기판 높이(H)가 변하는 경우에 필요하다. 도 5a를 참조하면, 기판(40)이 재치(載置)부(24)에 재치되고(도 2 참조), 지지체(52)에 부품(30)이 지지되며, 또한 가압 기구(55)(도 3 참조)를 플로팅(비가압 상태)으로 한 상태에서, 부품(30)의 삽입 핀(31)의 선단을 기판(40)의 표면에 맞닿게하여, 좌측 엔드 이펙터(19)를 상하 방향으로 이동시키면서, 지지체(52)가 제2 위치 범위(B)의 중앙 위치에 위치하는 좌측 엔드 이펙터(19)의 높이 위치(여기에서는 장착부재(50)의 하면의 위치)를 센싱한다. 그리고 이 높이 위치에서, 슬라이더(51)의 이동체(51b)를 고정체(51a)에 고정(R)한다. 그리고 좌측 엔드 이펙터(19)의 높이 위치에서 기판(40)의 높이 위치(이미 알고 있음)를 빼서 임시 기판 높이 위치(H')를 산출한다. 나아가, 임시 기판 높이 위치(H')에서 부품(30)의 삽입 핀(31)의 길이를 빼서 기판 높이(H)를 구한다. 또한, 기판(40) 상의 계측 개소로서, 삽입 대상인 삽입 구멍(41a)(도 3 참조)의 근방에서 삽입 구멍(41a)에 삽입 핀(31)이 들어가지 않도록 하는 개소를 선택한다.

<교시>

다음으로, 부품을 삽입 구멍(41a)에 대해 위치 결정하기 위해, 좌측 엔드 이펙터(19)의 목표 위치를 교시한다. 구체적으로는, 지지체(52)에 부품(30)이 지지되고, 또한 가압 기구(55)(도 3 참조)를 플로팅(비가압 상태)으로 한 상태에서, 부품(30)의 삽입 핀(31)을 기판(40)의 삽입 구멍에 뿌리까지 삽입하고, 좌측 엔드 이펙터(19)를 상하 방향으로 이동시키면서, 지지체(52)가 제2 위치 범위(B)의 중앙 위치에 위치하는 좌측 엔드 이펙터(19)의 높이 위치를 센싱한다. 그리고 이 높이 위치에서, 슬라이더(51)의 이동체(51b)를 고정체(51a)에 고정(R)한다. 그리고 이때의 좌측 엔드 이펙터(19)의 위치를 목표 위치로서 교시한다.

이어서, 부품의 지지 동작 및 삽입 동작이 수행된다.

<부품의 지지 동작>

도 2에 나타낸 바와 같이, 로봇(11)의 앞(前)에는, 부품(30)이 배치된 작업대(32) 및 기판(40)이 이송되는 벨트 컨베이어(33)가 설치되어 있다. 작업대(32)의 부품(30)은 삽입 핀(31)을 아래로 하여 배치되어 있다. 벨트 컨베이어(33)는 좌우 방향으로 연장되고, 전후 방향으로 나란히 배치된 2개의 기판(40)이 벨트 컨베이어(33)에 의해 좌에서 우로 운반된다.

먼저, 로봇(11)은 좌 엔드 이펙터(19)를 기판(40)의 좌단에 대고 우측으로 이동시키고, 벨트 컨베이어(33)의 사이에 있는 재치부(24)에 기판(40)을 재치시킨다. 재치부(24)는, 벨트 컨베이어(33)보다 조금 높게 되어 있고, 재치부(24)에 재치된 기판(40)은, 로봇(11)의 앞에서 정지한다. 로봇(11)은 좌측 팔부(15)를 전방으로 움직여, 지지체(52)를 작업대(32)로 이동시킨다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 로봇(11)은, 삽입 위치에 있는 파지부(20)의 파지부재 구동부(53)를 동작시켜 한 쌍의 파지부재(54)에 의해 작업대(32)의 부품(30)을 협지한다. 이에 따라, 지지체(52)에 부품(30)이 지지된다.

이어서, 지지체(52)를 다른 부품의 상방으로 이동시키고, 다른 파지부(20)가 삽입 위치에 위치하도록, 회전부(21)를 회전시킨다. 그리고 동일하게, 삽입 위치에 있는 파지부(20)의 파지부재 구동부(53)를 동작시켜 한 쌍의 파지부재(54)에 의해 작업대(32)의 부품(30)을 협지한다. 이를 원하는 횟수, 반복한다.

<부품 삽입 동작>

로봇(11)은 좌측 팔부(15)를 후방으로 이동시켜, 파지부(20) 및 이에 의해 파지되어 있는 부품(30)을 기판(40) 위로 이동시킨다. 그리고 부품 삽입 동작을 수행한다.

도 6은 도 1의 로봇의 제어 장치(14)에 의한 부품 삽입 동작의 일 예의 개요를 나타내는 플로 차트이다. 여기에서는, 로봇(11)의 동작으로서 설명한다.

로봇(11)은, 시작 위치에 위치하는 지지체(52)를 가압 기구(55)에 의해 제1 가압력으로 가압한다(S1 단계).

이어서, 로봇(11)은, 지지체(52)가, 제1 위치 범위(A) 또는 제1 위치 범위(A)보다 앞에서 정지하고 있는지 아닌지 판정한다(S2 단계).

정지하고 있지 않은 경우(S2 단계에서 아니오), S4 단계로 나아간다.

정지하고 있는 경우(S2 단계에서 예), 제1 가압력과 다른 가압력으로 지지체(52)를 가압한다(S3 단계).

이어서, 지지체(52)가, 제2 위치 범위(B)에서 정지하고 있는지 아닌지 판정한다(S4 단계).

정지하고 있지 않은 경우(S4 단계에서 아니오), 지지체(52)가 제2 위치 범위(B)에서 정지할 때까지, 제1 가압력과 다른 가압력으로 지지체(52)를 가압한다(S3, S4 단계).

정지하고 있는 경우(S4 단계에서 예), 지지체(52)에 지지된 부품이 기판(40)의 삽입 구멍(40a)에 정상적으로 삽입되었다고 판단하고 삽입 동작을 종료한다. 그 후, 파지부(20)의 파지부재 구동부(53)를 동작시켜 한 쌍의 파지부재(54)에 의해 협지되어 있는 부품(30)을 해방한다. 그 후, 가압 기구(55)에 의해 지지체(5)를 시작 위치로 되돌린다.

다음으로, 이 부품 삽입 동작의 구체적인 예를 설명한다. 도 7은 도 1의 로봇의 제어 장치에 의해 부품 삽입 동작의 일 예의 구체적인 공정을 나타내는 플로 차트이다.

도 5c 내지 도 5h 및 도 7을 참조하면, 로봇(11)은, 먼저, 가압 기구(55)의 피스톤 로드(55b)를 후퇴시켜 지지체(52)를 시작 위치에 위치시킨다(S0 단계).

이어서, 로봇(11)은, 시작 위치에 위치하는 지지체(52)를, 가압 기구(55)의 피스톤 로드(55b)를 전진시켜, 제1 가압력으로 가압한다(S1 단계). 여기에서, 제1 가압력은, 부품에 따라 설정(선택)되지만, 예를 들어, 3N~5N이라고 할 수 있다.

이어서, 로봇(11)은, 소정 시간이 경과하는 것을 대기한다(S2A 단계). 이 소정 시간은, 예를 들어, 부품(30)이 제1 가압력으로 정상적으로 삽입되는데 충분한 시간이라고 할 수 있다.

로봇(11)은, 소정 시간이 경과하면, 지지체(52)가, 제3 위치 범위(A)에서 정지하고 있는지 아닌지 판정한다(S2B 단계).

정지하고 있는 경우(S2B 단계에서 예)는, 도 5c에 나타낸 바와 같이, 지지체(52)가 부품을 지지하고 있지 않은 경우이므로, 오류 신호를 출력하고(S5 단계), 삽입 동작을 종료한다.

정지하고 있지 않은 경우(S2B 단계에서 아니오), 지지체(52)가, 제2 위치 범위(B)에서 정지하고 있는지 아닌지 판정한다(S2C 단계).

정지하고 있는 경우(S2C 단계에서 예)는, 도 5d에 나타낸 바와 같이, 지지체(52)에 지지된 부품(30)의 삽입 핀(31)이 뿌리까지 삽입되어 있는 경우이다. 이러한 경우로서, 도 10의 위에서 첫 번째 단락의 공간에 나타나 있는 바와 같이, 부품(30)이 곧은 삽입 핀(31)을 가지고 있고, 그것이 변형되지 않은 경우가 예시된다. 이 경우, 부품(30)이 기판(40)의 삽입 구멍(40a)에 정상적으로 삽입되었다고 판단하고 삽입 동작을 종료한다. 그 후, 파지부(20)의 파지부재 구동부(53)를 동작시켜 한 쌍의 파지부재(54)에 의해 협지되어 있는 부품(30)을 해방한다. 그 후, 가압 기구(55)에 의해 지지체(5)를 시작 위치로 되돌린다.

정지하고 있지 않은 경우(S2C 단계에서 아니오), 지지체(52)가, 제1 위치 범위(A)에서 정지하고 있는지 아닌지 판정한다(S2D 단계).

정지하고 있지 않은 경우(S2D 단계에서 아니오), 도 5e에 나타낸 바와 같이, 부품(30)의 삽입 핀(31)의 선단이 기판(40)의 표면에 맞닿아 있는 상태이다. 이 상태는, 부품(30)의 위치 결정 오차, 삽입 핀(31)의 비교적 큰 변형 등에 의해 발생한다. 이 경우, 로봇(11)은, 뒤적거림 기구에 의해, 지지체(52)에 뒤적거림 동작을 수행시키고(S3A 단계), 그 후, S2D 단계로 돌아간다. 뒤적거림 동작은, 지지체(52)에 지지된 부품(30)을, 기판(40)의 삽입 구멍(40a)을 뒤적거리도록, 기판(40)에 평행한 방향으로 기판(40)에 대해 상대적으로 이동시키는 것에 의해 수행된다. 이 뒤적거림 동작은, 제1 가압력보다 작은 제3 가압력으로 지지체(52)를 가압하면서 수행된다. 제2 가압력은, 예를 들어, 1~2.5Nm라고 할 수 있다. 이 가압력이라면 삽입 핀(31)이, 뒤적거림 동작에 의해 구부러지는 것을 방지할 수 있기 때문이다. 한 쌍의 파지부재(54)는, 부품(30)을 협지하고 있어도 해방하고 있어도 상관없다. 여기에서는, 한 쌍의 파지부재(54)는, 해방 상태라고 한다(도 5f 참조).

도 8은 뒤적거림 동작에서 지지체(52)의 궤적을 예시하는 모식도이다. 도 8을 참조하면, 뒤적거림 동작은, 예를 들어, 가압 기구(55)에 의한 가압 방향에서 볼 때, 지지체(52)의 궤적이, 소정의 영역(71)(도 8a 참조)에서, 소정 간격의 복수의 평행선을 차례로 연결하여 이루어진 한 개의 직선을 그리도록 뒤적거림 기구를 제어하는 것에 의해 수행된다.

도 9는 뒤적거림 동작에서 지지체(52)의 다른 궤적을 예시하는 모식도이다. 도 9에서, 「+」는 뒤적거림 동작의 기점을 나타내고, S 및 E는, 시작 및 종료되는 동작을 나타낸다.

도 9의 위에서 첫 번째 단락의 공간에는, 「소용돌이형」의 뒤적거림 동작이 나타나 있다. 이 동작 패턴에서는, 지지체(52)의 궤적이 다각형의 소용돌이를 그리도록 지지체(52)가 이동된다. 다각형의 각수(角數)는 3이상이고, 여기에서는, 6각형인 경우의 동작 패턴이 나타나 있다.

도 9의 위에서 두 번째 단락의 공간에는, 「방사형」의 뒤적거림 동작이 나타나 있다. 이 동작 패턴은, 지지체(52)의 궤적이 다각형의 대각선을 따르도록 지지체(52)가 이동된다. 다각형의 각수는 3이상이고, 여기에서는, 사각형 및 6각형인 경우의 동작 패턴이 나타나 있다. 또한, 지지체(52)의 궤적은, 도중에 절단되어 있다. 이 절단되어 있는 부분에서는, 지지체(52)가 적절한 거리만큼 후퇴되어 있다. 이와 같이, 뒤적거림 동작은, 도 8에 나타낸 바와 같이, 한붓그리기 모양의 동작 패턴으로는 한정되지 않고, 절단되는 동작 패턴이어도 상관없다.

도 9의 위에서 세 번째 단락의 공간에는, 「다중(多重)형」의 뒤적거림 동작이 나타나 있다. 이 동작 패턴에서는, 지지체(52)의 궤적이 다중의 다각형을 그리도록 지지체(52)가 이동된다. 다각형의 각수는 3이상이고, 여기에서는 6각형인 경우의 동작 패턴이 나타나 있다.

도 9의 위에서 네 번째 단락의 공간에는, 「HH형」의 뒤적거림 동작이 나타나 있다. 이 동작 패턴에서는, 지지체(52)의 궤적이, 글자 H가 가로로 연결되어 이루어지는 HH자를 그리도록 지지체(52)가 이동된다.

도 8 및 도 9의 뒤적거림 동작을 정리하면, 지지체(52)의 궤적은, 가압 기구(55)에 의한 가압 방향에서 볼 때, 소정의 영역(71)에서, 복수의 평행선 군(群)을 그리는듯한 것이면 좋다. 환언하면, 소정의 영역(71)에 해칭을 입히는 것처럼, 지지체(52)를 이동시키듯이 뒤적거림 동작을 제어하면 좋다. 이에 의해, 복수의 평행선의 간격을 적절한 작은 간격으로 함으로써, 기판(40)의 표면 상의 소정의 영역(71)을 높은 정밀도로 스캔하듯이 지지체(52)를 이동시킬 수 있으므로, 부품(30)의 삽입 핀(31)의 선단을 높을 확률로 삽입 구멍(40a)에 삽입할 수 있다.

또한, 한 쌍의 파지부재(54)를 협지 동작으로 하여 뒤적거림 동작을 수행하는 경우에는, 부품(30)의 궤적은, 도 8 및 도 9에 나타낸 지지체(52)의 궤적과 동일하다. 한편, 한 쌍의 파지부재(54)를 해방하여 뒤적거림 동작을 수행하는 경우에는, 부품(30)의 궤적은, 도 8 및 도 9에 나타낸 지지체(52)의 궤적에서 무작위로 벗어나는 궤적을 그린다. 이에 의해, 부품(30)의 삽입 핀(3)의 선단을 삽입 구멍(40a)에 삽입할 수 있는 확률이 향상된다.

뒤적거림 기구는, 여기에서는, 로봇(11)의 팔(13)이다.

도 7로 돌아오면, S2D 단계에서 지지체(52)가 제1 위치 범위(A)에서 정지하고 있는 경우(S2D 단계에서 예), 도 5g에 나타낸 바와 같이, 부품(30)의 삽입 핀(31)이 기판(40)의 삽입 구멍(40a)에 부분적으로 삽입된 상태이다. 이 상태는, 상술한 뒤적거림 동작을 수행한 경우 및 부품(30)의 삽입 핀(31)이 반환부 또는 굴곡부를 갖는 경우(도 10의 위에서 두 번째 단락 및 네 번째 단락의 공간 참조)에 발생할 수 있다. 이 경우에는, 로봇(11)은, 제1 가압력보다 큰 제2 가압력으로 지지체(52)를 가압한다(S3B 단계). 제2 가압력은, 부품(30)의 종류에 따라, 적절하게 결정된다. 또한, 부품(30)의 삽입 핀(31)이 기판(40)의 삽입 구멍(40a)에 부분적으로 삽입된 상태는, 부품(30)의 삽입 핀(31)의 선단부에 경사지게 하방으로 연장된 발톱이 형성되어 있는 경우(도 10의 위에서 세 번째 단락의 공간 참조)에 발생할 수 있다. 이 경우에는, 로봇(11)은, 제1 가압력보다 큰 제2 가압력으로 지지체(52)를 가압하면서 부품(30)의 중심축의 둘레로 회전시킨다. 이 회전은 로봇(11)의 좌측 팔(13)을 적절하게 동작시키는 것에 의해 수행된다.

정지하고 있지 않은 경우(S4 단계에서 아니오), 지지체(52)가 제2 위치 범위(B)에서 정지할 때까지, 제2 가압력으로 지지체(52)를 가압한다(S4, S3B 단계). 또한, 부품(30)의 삽입 핀(31)의 선단부에 경사지게 하방으로 연장된 발톱이 형성되어 있는 경우에는 상기 회전 동작을 계속한다.

정지하고 있는 경우(S4 단계에서 예), 도 5h에 나타낸 바와 같이, 지지체(52)에 지지된 부품(30)이 기판(40)의 삽입 구멍(40a)에 정상적으로 삽입되었다고 판단하고 삽입 동작을 종료한다. 그 후, 파지부(20)의 파지부재 구동부(53)를 동작시켜 한 쌍의 파지부재(54)에 의해 협지되어 있는 부품(30)을 해방한다. 그 후, 가압 기구(55)에 의해 지지체(5)를 시작 위치로 되돌린다.

그리고 회전부(21)를 회전시키면서, 모든 부품(30)을 기판(40)에 삽입하면, 우측 엔드 이펙터(18)를 기판(40)의 좌단에 대고 우측으로 이동시킨다. 이에 의해, 기판(40)을 재치부(24)에서 벨트 컨베이어(33)로 이동시키고, 기판(40)이 벨트 컨베이어(33)에 의해 반송된다.

이상과 같이, 실시형태 1에 의하면, 지지체(52)에 지지된 부품(30)이 정상적으로 삽입될 수 없는 상태에 있는 경우에는 지지체(52)가 이동 경로의 도중에 정지하고, 계속해서, 그 처리 동작을 수행하므로, 부품(30)의 삽입 동작을 연속적으로 수행할 수 있다.

(실시형태 2)

본 발명의 실시형태 2는, 가압 기구(55)로서, 실시형태 1의 에어 실린더에 대신하여, 서보 모터(도시하지 않음) 및 회전-직동 변환 기구(도시)를 구비하고, 또한, 위치 검지기(57)로서, 실시형태 1의 리니어 스케일에 대신하여, 서보 모터의 출력축에 설치된 인코더를 구비하는 형태를 예시한다. 이들 이외의 구성은 실시형태 1과 동일하다. 서보 모터, 회전-직동 변환 기구 및 인코더는 주지이므로, 간단하게 설명한다.

회전-직동 변환 기구는, 서보 모터의 회전을 직동으로 변환하는 기구이며, 랙 피니언(rack pinion), 볼 스크루(ball screw) 기구 등이 예시된다.

이러한 실시형태 2에 의하면, 제어 장치(14)가, 인코더가 검지하는 서보 모터의 회전각에 기초해서, 서보 모터를 위치 제어하는 것에 의해, 지지체(52)의 왕복 운동을 더욱 정밀하게 제어할 수 있다. 또한, 서보 모터에 의해서도, 가압 기구(55)를 플로팅 상태로 하는 것이 가능하다.

(기타 실시형태)

실시형태 1 또는 2에서, 뒤적거림 기구로서, 기판(40)을 그 주면(主面)에 평행한 방향으로 이동시켜도 좋다.

상기 설명으로부터, 당업자로서는, 본 발명의 많은 개량이나 다른 실시형태가 명백하다. 따라서, 상기 설명은, 예시로서만 해석되어야 하고, 본 발명을 실행하는 최선의 형태를 당업자에 교시하는 목적으로 제공된 것이다. 본 발명의 정신을 벗어나지 않고, 그 구조 및/또는 기능의 상세를 실질적으로 변경할 수 있다.

본 발명은, 부품의 삽입 동작을 연속적으로 수행할 수 있는 부품 실장 장치로서 유용하다.

10: 부품 실장 장치
11: 로봇
13: 팔
14: 제어 장치
18: 우측 엔드 이펙터
19: 좌측 엔드 이펙터
20: 파지부
30: 부품
31: 삽입 핀
40: 기판
40a: 삽입 구멍
52: 지지체
54: 파지부재
55: 가압 기구
57: 위치 검지기
A: 제1 위치 범위
B: 제2 위치 범위
C: 제3 위치 범위

Claims

삽입 핀을 갖는 부품의 상기 삽입 핀을 기판의 삽입 구멍에 삽입하여 상기 부품을 상기 기판에 실장하는 부품 실장 장치로서,
상기 부품을 지지하는 지지체와,
상기 지지체를 가압하여 소정의 이동 경로 상을 이동시키는 가압 기구와,
상기 지지체의 상기 소정의 이동 경로 상에서의 위치를 검지하는 위치 검지기와,
상기 위치 검지기에서 검지되는 상기 지지체의 위치에 기초해서 상기 가압 기구를 제어하는 제어기를 구비하고,
상기 소정의 이동 경로에서, 상기 지지체에 지지된 부품의 삽입 핀이 상기 기판의 삽입 구멍으로부터 떨어져 있는 상기 지지체의 위치가 시작 위치이고, 상기 지지체에 지지된 부품의 삽입 핀이 상기 기판의 삽입 구멍에 부분적으로 삽입되는 상기 지지체의 위치 범위가 제1 위치 범위이고, 또한, 상기 지지체에 지지된 부품의 삽입 핀이 상기 기판의 삽입 구멍에 뿌리까지 삽입되는 상기 지지체의 위치가 제2 위치 범위이며,
상기 제어기는, 상기 지지체를 제1 가압력으로 가압하여 상기 시작 위치에서 상기 제2 위치 범위를 향해 상기 소정의 이동 경로를 이동시킨 경우에, 상기 지지체가 상기 제1 위치 범위보다 앞의 위치 또는 상기 제1 위치 범위에서 정지하면, 상기 제1 가압력과 다른 가압력으로 상기 지지체를 가압하도록 상기 가압 기구를 제어하도록 구성되어 있는, 부품 실장 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 지지체가 상기 제1 위치 범위에서 정지하면, 상기 제1 가압력보다 큰 제2 가압력으로 상기 지지체를 가압하도록 상기 가압 기구를 제어하도록 구성되어 있는, 부품 실장 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 지지체에 지지된 부품을, 상기 기판의 삽입 구멍을 뒤적거리도록, 상기 기판에 평행한 방향으로 상기 기판에 대해 상대적으로 이동시키는 뒤적거림 동작을 수행하는 뒤적거림 기구를 더 구비하고,
상기 제어기는, 상기 지지체가 상기 제1 위치 범위의 앞에서 정지하면, 상기 제1 가압력보다 작은 제3 가압력으로 상기 지지체를 가압하도록 상기 가압 기구를 제어함과 동시에 상기 뒤적거림 동작을 수행하도록 상기 뒤적거림 기구를 제어하도록 구성되어 있는, 부품 실장 장치.
제3항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 가압 기구에 의한 가압 방향에서 볼 때, 상기 지지체의 궤적이, 소정의 영역에서, 복수의 평행선 군을 그리도록 상기 뒤적거림 기구를 제어하도록 구성되어 있는, 부품 실장 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위치 검지기는, 상기 지지체의 상기 소정의 이동 경로 상에서의 위치를 연속적으로 검지하도록 구성되어 있는, 부품 실장 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부품을 지지하고 있지 않은 상기 지지체가 상기 기판에 맞닿는 상기 지지체의 위치가 제3 위치 범위이고,
상기 제어기는, 상기 지지체를 제1 가압력으로 가압하여 상기 시작 위치에서 상기 제2 위치 범위를 향해 상기 소정의 이동 경로를 이동시킨 경우에, 상기 지지체가 상기 제3 위치 범위에서 정지하면, 오류 신호를 출력하도록 구성되어 있는, 부품 실장 장치.
삽입 핀을 갖는 부품의 상기 삽입 핀을 기판의 삽입 구멍에 삽입하여 상기 부품을 상기 기판에 실장하는 부품 실장 장치의 제어 방법으로서,
상기 부품 실장 장치는,
상기 부품을 지지하는 지지체를 가압하여 소정의 이동 경로 상을 이동시키는 가압 기구와,
상기 지지체의 상기 소정의 이동 경로 상에서의 위치를 검지하는 위치 검지기와,
상기 위치 검지기에서 검지되는 상기 지지체의 위치에 기초해서 상기 가압 기구를 제어하는 제어기를 구비하고,
상기 소정의 이동 경로에서, 상기 지지체에 지지된 부품의 삽입 핀이 상기 기판의 삽입 구멍으로부터 떨어져 있는 상기 지지체의 위치가 시작 위치이고, 상기 지지체에 지지된 부품의 삽입 핀이 상기 기판의 삽입 구멍에 부분적으로 삽입되는 상기 지지체의 위치 범위가 제1 위치 범위이고, 또한, 상기 지지체에 지지된 부품의 삽입 핀이 상기 기판의 삽입 구멍에 뿌리까지 삽입되는 상기 지지체의 위치가 제2 위치 범위이며,
상기 제어기는, 상기 지지체를 제1 가압력으로 가압하여 상기 시작 위치에서 상기 제2 위치 범위를 향해 상기 소정의 이동 경로를 이동시킨 경우에, 상기 지지체가 상기 제1 위치 범위보다 앞의 위치 또는 상기 제1 위치 범위에서 정지하면, 상기 제1 가압력과 다른 가압력으로 상기 지지체를 가압하도록 상기 가압 기구를 제어하는, 부품 실장 장치의 제어 방법.