JP7158607B2

JP7158607B2 - 部品実装ライン

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Publication number: JP7158607B2
Application number: JP2021570570A
Authority: JP
Inventors: 明宏野田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-01-16
Filing date: 2020-01-16
Publication date: 2022-10-21
Anticipated expiration: 2040-01-16
Also published as: EP4093171A4; EP4093171B1; EP4093171A1; CN114830848B; US12426225B2; CN114830848A; US20230033844A1; WO2021144921A1; JPWO2021144921A1

Description

本明細書は、複数台の部品実装機の配列に沿って移動して各部品実装機に対して部品を供給するフィーダを自動交換する自動交換ロボット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、部品実装基板を生産する部品実装ラインにおいては、例えば特許文献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の部品実装機に対して部品を供給するフィーダを自動交換する自動交換ロボットを設置し、生産スケジュールに従って各部品実装機に対してフィーダを自動交換して部品実装基板を生産するようにしたものがある。

国際公開ＷＯ２０１６／０３５１４５号公報

ところで、生産を開始する前に、各部品実装機の部品吸着・実装動作や画像処理等が正常に行われることを確認するために各部品実装機をテスト動作させる場合がある。また、生産中にいずれかの部品実装機がエラー停止したり、何等かのトラブルが発生した場合に、当該部品実装機をテスト動作させてエラー停止やトラブルの原因を解明する必要がある場合がある。

部品実装機をテスト動作させる場合には、部品実装ラインの生産を管理する生産管理コンピュータ（ホストコンピュータ）に対して作業者がテスト動作実行の入力操作することで、当該部品実装機をリモート操作して当該部品実装機をテスト動作させるようにしている。この際、リモート操作する部品実装機のテスト動作に必要な部品を供給するフィーダが当該部品実装機にセットされていない場合には、作業者が当該部品実装機まで行って当該必要な部品を供給するフィーダを手作業で当該部品実装機にセットしなければならず、面倒である。自動交換ロボットは、生産スケジュールに従ってフィーダを自動交換するだけであるため、部品実装機をリモート操作する場合には、作業者が手作業でフィーダの交換作業を行う必要がある。

上記課題を解決するために、回路基板を搬送する搬送経路に複数台の部品実装機を配列して、各部品実装機で、前記回路基板に部品を実装して部品実装基板を生産する部品実装ラインにおいて、前記複数台の部品実装機の配列に沿って移動して前記各部品実装機に対して部品を供給するフィーダを自動交換する自動交換ロボットと、部品実装ラインの生産スケジュールを管理する生産管理装置とを備え、前記生産管理装置は、前記生産スケジュールに従って前記自動交換ロボットの自動交換動作を管理して部品実装基板を生産する自動生産モードの他に、作業者の入力操作に従って前記部品実装機をリモート操作してテスト動作させるリモート操作モードを実行可能に構成され、作業者が前記リモート操作モードに切り換える入力操作を行ったときに、リモート操作する前記部品実装機のテスト動作に必要な部品を供給するフィーダが当該部品実装機にセットされているか否かを判断し、当該部品実装機に当該必要な部品を供給するフィーダがセットされていない場合には、前記自動交換ロボットを当該部品実装機へ移動させて当該必要な部品を供給するフィーダを当該部品実装機にセットして当該部品実装機をテスト動作させるようにしたものである。

この構成によれば、作業者が生産管理装置の入力操作を行って部品実装機をリモート操作してテスト動作させる場合には、自動交換ロボットが当該部品実装機へ移動してテスト動作に必要なフィーダをセットして当該部品実装機をテスト動作させるようにしているため、作業者が手作業でフィーダの交換作業を行う必要がなくなり、リモート操作時の作業性を向上できる。

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は自動交換ロボットと部品実装機の構成を概略的に示す斜視図である。図３は自動交換ロボット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４は生産管理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。図５はリモート操作モード実行プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本明細書に開示した一実施例を説明する。
まず、図１及び図２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の搬送方向である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）や部品を供給するカセット式のフィーダ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、複数のカセット式のフィーダ１４を交換可能にセットするフィーダセット台２４（図１参照）と、このフィーダセット台２４にセットしたカセット式のフィーダ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３参照）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）等を撮像するマーク撮像用カメラ１８（図３参照）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３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ＨＤＤ、ＳＳＤ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置２２と、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等の表示装置２３等が設けられている。各部品実装機１２の制御装置２０は、部品実装ライン１０の生産スケジュールを管理する生産管理コンピュータ７０（生産管理装置）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の各部品実装機１２の生産が管理される。この生産管理コンピュータ７０にも、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力装置７６と、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等の表示装置７７等が設けられている。

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、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、各フィーダ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の所定位置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のフィーダセット台２４へのフィーダ１４のセット及び／又は取り外し（以下「自動交換」という）を行う自動交換ロボット２６が設置されている。各部品実装機１２のフィーダセット台２４の下方には、当該フィーダセット台２４にセットする複数のフィーダ１４を収納するストック部７１が設けられている。

生産管理コンピュータ７０は、生産スケジュールに従って部品実装ライン１０の各部品実装機１２の生産（フィーダ１４の配置や部品切れ等）を管理して、いずれかの部品実装機１２でフィーダ１４の自動交換が必要になったときに、自動交換ロボット２６の制御装置９０に対してフィーダ１４の自動交換が必要な部品実装機１２を指示し、自動交換ロボット２６が指示された部品実装機１２の前面側へ移動して当該部品実装機１２のフィーダセット台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台２４にセットするようにしている。尚、自動交換ロボット２６は、自動交換指示に応じて、フィーダセット台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をフィーダセット台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、自動交換ロボット２６を部品実装機１２の配列に沿って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。このガイドレール７５の基板搬入側は、フィーダ保管装置１９まで延長され、自動交換ロボット２６がフィーダ保管装置１９の前面側へ移動して、自動交換ロボット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。

自動交換ロボット２６には、部品実装ライン１０に対する自動交換ロボット２６の位置を検出する位置検出装置３４（図３参照）が設けられている。自動交換ロボット２６の制御装置９０は、生産管理コンピュータ７０によっていずれかの部品実装機１２のフィーダ１４の自動交換が指示されたときに、位置検出装置３４の検出信号により自動交換ロボット２６の位置を検出しながらフィーダ１４の自動交換が指示された部品実装機１２の前面側へ移動してフィーダ１４の自動交換を行う動作を制御するようになっている。

尚、自動交換ロボット２６は、フィーダ１４の自動交換の他に、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２７もフィーダセット台２４に対して自動交換できるようになっている。自動交換に必要なノズル交換ユニット２７や使用済みのノズル交換ユニット２７は、フィーダ保管装置１９やストック部７１にフィーダ１４と並べて保管される。

生産管理コンピュータ７０は、後述する図４の生産管理プログラムを実行することで、生産スケジュールに従って自動交換ロボット２６の自動交換動作を管理して部品実装基板を生産する自動生産モードの他に、作業者による入力装置７６の入力操作に従って部品実装機１２をリモート操作してテスト動作させるリモート操作モードを実行可能となっている。ここで、部品実装機１２のテスト動作には、例えば、次のようなものがある。

(1) 吸着ノズルに部品を吸着してその部品の吸着状態を部品撮像用カメラ１７で撮像して、その画像を処理することで部品の吸着状態（吸着位置のずれ量や吸着姿勢等）を検査する。

(2) 部品撮像用カメラ１７で撮像した部品画像を処理して部品を正しく認識できるか否かを判定して、その画像処理に用いた画像処理用データが適正か否か（画像処理用データの修正が不要であるか否か）を検査する。

(3) 吸着ノズルに部品を吸着して搬送する際の搬送パラメータ（速度、加減速度等）を最適化するために、搬送パラメータを少しずつ変化させて吸着ノズルに吸着した部品を搬送し、その部品の位置ずれの有無を画像処理により確認するという動作を繰り返して、搬送中に部品が位置ずれしない安定した搬送が可能な範囲内で最速の搬送パラメータを求める。

次に、生産管理コンピュータ７０が実行する図４の生産管理プログラム及び図５のリモート操作モード実行プログラムの処理内容を説明する。

図４の生産管理プログラムは、生産管理コンピュータ７０の電源オン中に所定周期で繰り返し実行される。生産管理コンピュータ７０が図４の生産管理プログラムを起動すると。まず、ステップ１００で、作業者が生産管理コンピュータ７０の入力装置７６を操作してリモート操作モードに切り換える入力操作が行われたか否かを判定し、当該入力操作が行われていない場合には、ステップ２００に進み、自動生産モードを実行する。この自動生産モードでは、生産スケジュールに従って自動交換ロボット２６の自動交換動作を管理して各部品実装機１２に対してフィーダ１４を自動交換して、各部品実装機１２で回路基板１１に部品を実装して部品実装基板を生産する。

一方、上述したステップ１００で、リモート操作モードに切り換える入力操作が行われたと判定すれば、ステップ３００に進み、リモート操作モードに切り換えて図５のリモート操作モード実行プログラムを実行する。

このリモート操作モード実行プログラムでは、まず、ステップ３０１で、リモート操作する部品実装機１２のテスト動作に必要な部品を供給するフィーダ１４が当該部品実装機１２にセットされているか否かを判定する。生産スケジュールの切り換え時に作業者がリモート操作モードに切り換える入力操作を行ったときには、リモート操作する部品実装機１２のテスト動作に必要な部品とは、当該部品実装機１２が次の生産スケジュールで使用する部品のうち、テストが必要な部品（例えば使用実績のない部品）である。

上述したステップ３０１で、リモート操作する部品実装機１２のテスト動作に必要な部品を供給するフィーダ１４が当該部品実装機１２にセットされていると判定した場合には、後述するステップ３０３の判定処理に進むが、当該必要な部品を供給するフィーダ１４が当該部品実装機１２にセットされていないと判定した場合には、ステップ３０２に進み、自動交換ロボット２６を当該部品実装機１２の前面側へ移動させて当該必要な部品を供給するフィーダ１４を当該部品実装機１２のフィーダセット台２４にセットする。この際、当該部品実装機１２のフィーダセット台２４に空きスペース（空きスロット）が無い場合には、自動交換ロボット２６がフィーダセット台２４からテスト動作に使用しないフィーダ１４又はノズル供給ユニット２７を取り出してから、必要な部品を供給するフィーダ１４をセットする。

この後、ステップ３０３に進み、リモート操作する部品実装機１２のテスト動作に必要な吸着ノズルを供給するノズル供給ユニット２７が当該部品実装機１２にセットされているか否かを判定する。生産スケジュールの切り換え時に作業者がリモート操作モードに切り換える入力操作を行ったときには、リモート操作する部品実装機１２のテスト動作に必要な吸着ノズルとは、当該部品実装機１２が次の生産スケジュールで使用する吸着ノズルのうち、テストが必要な吸着ノズル（例えば使用実績のない吸着ノズル）である。

上述したステップ３０３で、リモート操作する部品実装機１２のテスト動作に必要な吸着ノズルを供給するノズル供給ユニット２７が当該部品実装機１２にセットされていると判定した場合には、ステップ３０５に進み、当該部品実装機１２をテスト動作させる。

一方、ステップ３０３で、リモート操作する部品実装機１２のテスト動作に必要な吸着ノズルを供給するノズル供給ユニット２７が当該部品実装機１２にセットされていないと判定した場合には、ステップ３０４に進み、自動交換ロボット２６を当該部品実装機１２の前面側へ移動させて当該必要な吸着ノズルを供給するノズル供給ユニット２７を当該部品実装機１２のフィーダセット台２４にセットする。この際、当該部品実装機１２のフィーダセット台２４に空きスペース（空きスロット）が無い場合には、自動交換ロボット２６がフィーダセット台２４からテスト動作に使用しないフィーダ１４又はノズル供給ユニット２７を取り出してから、必要な吸着ノズルを供給するノズル供給ユニット２７をセットする。この後、ステップ３０５に進み、当該部品実装機１２をテスト動作させる。

以上説明した本実施例によれば、作業者が生産管理コンピュータ７０の入力装置７６を操作して部品実装機１２をリモート操作してテスト動作させる場合には、自動交換ロボット２６が当該部品実装機１２の前面側へ移動してテスト動作に必要なフィーダ１４及び／又はノズル供給ユニット２７をセットして当該部品実装機１２をテスト動作させるようにしているため、作業者が手作業でフィーダ１４やノズル供給ユニット２７の交換作業を行う必要がなくなり、リモート操作時の作業性を向上できる。

尚、本発明は、上述した実施例の構成に限定されず、例えば、部品実装ライン１０の構成を適宜変更したり、部品実装機１２の構成を適宜変更したり、自動交換ロボット２６の構成を適宜変更して実施しても良い等、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勿論である。

１０…部品実装ライン、１１…回路基板、１２…部品実装機、１４…フィーダ、１５…実装ヘッド、２０…部品実装機の制御装置、２４…フィーダセット台、２６…自動交換ロボット、２７…ノズル供給ユニット、７０…生産管理コンピュータ（生産管理装置）、９０…フィーダ自動交換ロボットの制御装置

Claims

回路基板を搬送する搬送経路に複数台の部品実装機を配列して、各部品実装機で、前記回路基板に部品を実装して部品実装基板を生産する部品実装ラインにおいて、
前記複数台の部品実装機の配列に沿って移動して前記各部品実装機に対して部品を供給するフィーダを自動交換する自動交換ロボットと、
部品実装ラインの生産スケジュールを管理する生産管理装置とを備え、
前記生産管理装置は、前記生産スケジュールに従って前記自動交換ロボットの自動交換動作を管理して部品実装基板を生産する自動生産モードの他に、作業者の入力操作に従って前記部品実装機をリモート操作してテスト動作させるリモート操作モードを実行可能に構成され、作業者が前記リモート操作モードに切り換える入力操作を行ったときに、リモート操作する前記部品実装機のテスト動作に必要な部品を供給するフィーダが当該部品実装機にセットされているか否かを判断し、当該部品実装機に当該必要な部品を供給するフィーダがセットされていない場合には、前記自動交換ロボットを当該部品実装機へ移動させて当該必要な部品を供給するフィーダを当該部品実装機にセットして当該部品実装機をテスト動作させる、部品実装ライン。
前記各部品実装機は、部品を吸着する吸着ノズルを自動交換可能に構成され、
前記自動交換ロボットは、前記フィーダの自動交換の他に、前記各部品実装機に対して前記吸着ノズルを供給するノズル供給ユニットも自動交換するように構成され、
前記生産管理装置は、作業者が前記リモート操作モードに切り換える入力操作を行ったときに、リモート操作する前記部品実装機のテスト動作に必要な吸着ノズルを供給するノズル供給ユニットが当該部品実装機にセットされているか否かを判断し、当該部品実装機に当該必要な吸着ノズルを供給するノズル供給ユニットがセットされていない場合には、前記自動交換ロボットを当該部品実装機へ移動させて当該必要な吸着ノズルを供給するノズル供給ユニットを当該部品実装機にセットして当該部品実装機をテスト動作させる、請求項１に記載の部品実装ライン。
前記生産管理装置は、前記生産スケジュールの切り換え時に作業者が前記リモート操作モードに切り換える入力操作を行ったときに、リモート操作する前記部品実装機が次の生産スケジュールで使用する部品及び／又は吸着ノズルのうち、テストが必要な部品及び／又は吸着ノズルを供給するフィーダ及び／又はノズル供給ユニットが当該部品実装機にセットされているか否かを判断し、当該部品実装機に当該必要な部品及び／又は吸着ノズルを供給するフィーダ及び／又はノズル供給ユニットがセットされていない場合には、当該必要な部品及び／又は吸着ノズルを供給するフィーダ及び／又はノズル供給ユニットを優先的に前記自動交換ロボットにより当該部品実装機にセットして当該部品実装機をテスト動作させる、請求項２に記載の部品実装ライン。
前記部品実装機のテスト動作は、吸着ノズルに吸着した部品の吸着状態、当該部品の画像処理、当該部品を搬送する搬送パラメータのうちの少なくとも１つをテストする動作である、請求項１乃至３のいずれかに記載の部品実装ライン。