JP6867365B2 - 部品実装機に配置されるリール保持装置およびリール保持装置を備えるロボットシステム - Google Patents

Description

本発明は、部品実装機に配置されるリール保持装置およびリール保持装置を備えるロボットシステムに関する。

従来の技術においては、プリント基板の表面に連続的に電子部品等の部品を実装する部品実装機が知られている。部品実装機は、部品を基板の予め定められた位置に配置する装着機を含む。装着機には、複数の部品が保持されたキャリアテープによって部品が供給される。キャリアテープの内部には、予め定められた間隔ごとに部品が配置されている。キャリアテープは、リールに巻回にされて部品実装機に配置される。リールは回転可能に支持されている。装着機にキャリアテープが供給されるとリールが回転することにより、連続的に部品を供給することができる。１つのリールに巻回されたキャリアテープの供給が終了した時には、リールが交換される（例えば、特開２０１８−９３２２９号公報および特開２０１７−７４９９５号公報を参照）。

近年においては、１つの部品を供給するために複数のリールを保持する装置を備える部品実装機が知られている（例えば、特開２０１６−１６２７６８号公報および国際公開第２０１７／０９８６２８号を参照）。このような部品実装機では、１つのリールに巻回されたキャリアテープの使用が終了した後に、他のリールに巻回されているキャリアテープを装着機に供給することができる。更に、１つのリールのキャリアテープの供給が終了した時に、自動的に他のリールのキャリアテープを装着機に供給するテープ供給機を備える部品実装機が知られている（例えば、国際公開第２０１６／２０３６２７号を参照）。

特開２０１８−９３２２９号公報 特開２０１７−７４９９５号公報 特開２０１６−１６２７６８号公報 国際公開第２０１７／０９８６２８号 国際公開第２０１６／２０３６２７号

部品実装機は、複数の種類の部品を基板の表面に配置することができる。１つのキャリアテープには、１種類の部品が含まれている。部品実装機には、複数の種類の部品を基板の表面に配置するために複数のリールが配置される。複数のリールは並べて配置される。キャリアテープは、リールからテープ供給機まで延びている。このために、リールからテープ供給機までの空間には、複数のキャリアテープが配置される。

キャリアテープの供給が完了したリールは、部品実装機から取り出されると共に、新しいリールを部品実装機に配置する必要が有る。１つのリールのキャリアテープの供給が終了した時に、自動的に次のリールのキャリアテープを装着機に供給するテープ供給機を備える部品実装機においても、使用が終了したリールを取り出して、新しいリールを配置する必要がある。

ところが、従来の技術においては、リールからテープ供給機までの空間に存在する複数のキャリアテープを避けながら、使用が終了したリールを取り出す必要が有る。また、複数のキャリアテープを避けながら、新しいリールを配置する必要が有る。すなわち、空中に存在する複数のキャリアテープ同士の間を通ってリールを取り出したり、リールを配置したりする必要がある。

このために、使用が終了したリールを取り出したり、新しいリールを配置したりする作業が難しいという問題があった。また、リールの交換をロボットにて行うことが難しいという問題があった。または、リールの交換作業には時間がかかるという問題があった。

本開示の一態様のリール保持装置は、部品を基板の表面に実装する装着機を含む部品実装機に配置され、部品が保持されているキャリアテープが巻回されたリールを保持する。リール保持装置は、第１のリールを回転可能に支持する第１の載置部材を含む第１のリール支持部材と、第２のリールを支持する第２の載置部材を含む第２のリール支持部材とを備える。第１のリール支持部材は、第１のリールのキャリアテープを装着機に供給する時の位置である基準位置と、第１のリールを排出する位置である排出位置との間で回動可能である。第２の載置部材は、第２のリールが配置される領域と第１の載置部材の第１のリールが配置される領域とが直線状に並ぶように配置されている。第１の載置部材は、第１のリール支持部材が基準位置に配置されている時に第２の載置部材に対向する部分に形成された第１の当接部を含む。第１の載置部材は、第１のリール支持部材が排出位置に配置されている時に第２の載置部材に対向する部分に形成された第２の当接部を含む。第１の載置部材は、第１の当接部と第２の当接部とに挟まれる領域に形成され、第２のリールが通過することができる大きさを有する開口部を含む。第１のリール支持部材が基準位置に配置されている時に、第２のリールは第１の当接部に当接して第１の載置部材の内部への移動が阻止される。第１のリール支持部材が排出位置に配置されている時に、第２のリールは第２の当接部に当接して第１の載置部材の内部への移動が阻止される。第１のリール支持部材が基準位置から排出位置に向かって回動することにより、第１のリールは、開口部を通して第１の載置部材から落下して排出される。第１のリール支持部材が排出位置から基準位置に戻るときに第２のリールが開口部を通って第１の載置部材の内部に移動する。

本開示の一態様のロボットシステムは、前述のリール保持装置を含む部品実装機を備える。ロボットシステムは、第１のリール支持部材を操作する第１のハンドおよびキャリアテープを操作する第２のハンドを含む作業ツールと、作業ツールの位置および姿勢を変更するロボットとを備える。ロボットシステムは、ロボットおよび作業ツールを制御するロボット制御装置を備える。部品実装機は、装着機にキャリアテープを供給するテープ供給機を含む。第１のリールのキャリアテープの供給が終了した後に、第１のハンドは第１のリール支持部材を把持し、ロボットは第１のリール支持部材が基準位置から排出位置まで回動するように位置および姿勢を変更する。更に、ロボットは第１のリール支持部材が排出位置から基準位置まで戻るように位置および姿勢を変更する。

本開示の態様によれば、キャリアテープの供給が終了したリールを取り出したり新しいリールを配置したりする作業を容易に行うことができるリール保持装置と、このリール保持装置およびロボットを備えるロボットシステムとを提供することができる。

実施の形態における部品実装機の斜視図である。 実施の形態におけるキャリアテープの概略断面図である。 実施の形態におけるリール保持装置およびテープ供給機の斜視図である。 実施の形態における１個のリール保持部を示したリール保持装置およびテープ供給機の第１の斜視図である。 実施の形態におけるリール保持部の第１の拡大斜視図である。 実施の形態におけるテープ供給機において、新しいキャリアテープを供給する第１工程を説明する拡大概略断面図である。 テープ供給機において、新しいキャリアテープを供給する第２工程を説明する拡大概略断面図である。 テープ供給機において、新しいキャリアテープを供給する第３工程を説明する拡大概略断面図である。 １個のリール保持部を示したリール保持装置およびテープ供給機の第２の斜視図である。 リール保持部の第２の拡大斜視図である。 １個のリール保持部を示したリール保持装置およびテープ供給機の第３の斜視図である。 リール保持部の第３の拡大斜視図である。 実施の形態におけるロボットシステムの斜視図である。 ロボットシステムのブロック図である。 ロボットにてリールを交換する作業の第１工程を説明するリール保持部およびロボットの拡大斜視図である。 ロボットにてリールを交換する作業の第２工程を説明するリール保持部およびロボットの拡大斜視図である。 ロボットにてリールを交換する作業の第３工程を説明するリール保持部およびロボットの拡大斜視図である。 ロボットにてリールを交換する作業の第４工程を説明するリール保持部およびロボットの拡大斜視図である。 ロボットにてリールを交換する作業の第５工程を説明するリール保持部およびロボットの拡大斜視図である。 ロボットにてリールを交換する作業の第６工程を説明するリール保持部およびロボットの拡大斜視図である。 実施の形態における吸着ハンドがキャリアテープを把持する状態を示す作業ツールおよびリールの拡大斜視図である。

図１から図２１を参照して、実施の形態におけるリール保持装置と、リール保持装置を備える部品実装機と、部品実装機およびロボットを備えるロボットシステムとについて説明する。

図１に、本実施の形態における部品実装機の斜視図を示す。本実施の形態の部品実装機４は、プリント基板などの基板の表面に複数の種類の部品を配置する。部品実装機４は、表面実装機とも称される。基板に配置する部品としては電子部品を例示することができる。部品実装機４は、例えば、ソルダーペースト等と共に基板に部品を配置する。次の工程において、ソルダーペーストが加熱され、部品が基板に固定することができる。

部品実装機４は、部品を把持して基板の表面に配置する機械を含む装着機３を備える。装着機３は、例えば、部品を把持して移動するロボットを含む。ロボットは、例えば、部品を吸着等の方法により把持するヘッドを備える。ヘッドは、基板の表面に対して、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動するように形成されている。ロボットは、基板の予め定められた位置に部品を配置する。装着機は、この形態に限られず、部品を基板の表面に配置する任意の機構を採用することができる。例えば、装着機は、部品を把持したロータリーヘッドが回転しながら部品を基板に配置すると共に、基板がＸ軸方向およびＹ軸方向に移動するように形成されていても構わない。

部品実装機４は、キャリアテープが巻回されたリールを保持するリール保持装置１と、キャリアテープをリールから装着機３に供給するテープ供給機２とを含む。本実施の形態のリール保持装置１は、複数のリール９１，９２を保持するように形成されている。部品実装機４は、キャリアテープの供給が終了したリールが回収される回収箱７を含む。本実施の形態では、キャリアテープの供給が終了したリールがリール保持装置１から落下し、回収箱７に回収される。

図２に、本実施の形態におけるキャリアテープの概略断面図を示す。キャリアテープ８１は、テープ状に形成されている。キャリアテープ８１は、電子部品８６が配置される凹部を有するベーステープ８４と、ベーステープ８４を覆うカバーテープ８５とを含む。カバーテープ８５は、ベーステープ８４から剥ぎ取ることができるように形成されている。電子部品８６は、ベーステープ８４の凹部とカバーテープ８５とに挟まれる空間に配置されている。電子部品８６は、キャリアテープ８１の延びる方向に沿って、一定の間隔ごとに配置されている。キャリアテープとしては、この形態に限られず、複数の部品を保持することができる任意のテープを採用することができる。

図３に、本実施の形態におけるテープ供給機およびリール保持装置の拡大斜視図を示す。リール保持装置１は、床面に載置される枠部材１６と、枠部材１６に支持されているリール保持部１０とを含む。１つのリール保持部１０には、複数のリール９１，９２，９３が保持されている。図３に示す例では、第１のリール９１、第２のリール９２、および第３のリール９３がリール保持部１０に保持されている。第１のリール９１には、第１のキャリアテープ８１が巻回されている。第２のリール９２には、第２のキャリアテープ８２が巻回されている。第３のリール９３には、第３のキャリアテープ８３が巻回されている。リール保持装置１は、複数のリール保持部１０を備える。複数のリール保持部１０は、矢印１０６に示す部品実装機４の幅方向に並んで配置されている。

１個のキャリアテープには、１種類の電子部品が保持されている。本実施の形態の１個のリール保持部１０に配置されたリール９１，９２，９３には、同一の電子部品８６が保持されたキャリアテープ８１，８２，８３が巻回されている。本実施の形態では、複数のリール９１，９２，９３は、互いに同じ大きさを有するが、この形態に限られない。複数のリール９１，９２，９３は、互いに大きさが異なっていても構わない。

部品実装機４には、基板に実装する部品の数に応じた複数のリールが配置される。リール保持装置１は、互いに異なる種類のキャリアテープを保持した複数のリールを保持することができるように形成されている。部品実装機４には、基板に実装する部品の種類の数に応じて、複数のリール保持部１０が配置されている。図３に示す例においては、それぞれのリール保持部１０のリール９１，９２，９３には、互いに種類が異なる電子部品を含むキャリアテープ８１，８２，８３が巻回されている。

本実施の形態のテープ供給機２の内部では、ベーステープ８４からカバーテープ８５が剥離される。装着機３は、ベーステープ８４から電子部品８６を取り出して、電子部品８６を基板の表面に配置することができる。

図４に、複数のリール保持部のうち１個のリール保持部を示したリール保持装置およびテープ供給機の第１の斜視図を示す。図５に、リール保持部の第１の拡大斜視図を示す。図４および図５を参照して、１個のリール保持部１０には、第１のリール９１、第２のリール９２、および第３のリール９３が配置されている。本実施の形態のテープ供給機２では、同一の電子部品８６を保持した第１のキャリアテープ８１および第２のキャリアテープ８２が、テープ供給機２の供給口２１に挿入される。テープ供給機２に最も近い位置に配置されている第１のリール９１の第１のキャリアテープ８１は、テープ供給機２により装着機３に供給される。

第２のリール９２の第２のキャリアテープ８２は、第１のキャリアテープ８１の次に使用される。キャリアテープ８２は、キャリアテープ８１の上側に重ねて供給口２１に挿入されている。テープ供給機２は、キャリアテープ８２を装着機３に送らずに、内部に保持する機能を有する。更に、第１のリール９１および第２のリール９２の使用が終了した後に使用される第３のリール９３が、リール保持部１０に配置されている。

図６に、本実施の形態におけるテープ供給機の第１の概略断面図を示す。本実施の形態のテープ供給機２は、第１のリール９１の第１のキャリアテープ８１の供給が終了した時に、第１のキャリアテープ８１に続けて第２のキャリアテープ８２を装着機３に供給する機構を有する。すなわち、テープ供給機２は、第１のキャリアテープ８１の使用が終了した場合に、自動的に第２のキャリアテープ８２を装着機３に供給する。

テープ供給機２は、下側のガイド部材４１と上側のガイド部材４２とを含む。ガイド部材４１とガイド部材４２とに挟まれる空間により、第１のキャリアテープ８１の通路が形成されている。第１のキャリアテープ８１は、スプロケット４３が回転することにより、矢印１０６に示す向きに移動して装着機３に供給される。第１のキャリアテープ８１の通路の上側には、第２のキャリアテープ８２が配置される通路が形成されている。第２のキャリアテープ８２が配置される通路の終端は閉止されている。第１のキャリアテープ８１を供給している期間中には、第２のキャリアテープ８２は、移動が阻止されてテープ供給機２に保持されている。

図７に、本実施の形態におけるテープ供給機の第２の概略断面図を示す。図８に、本実施の形態におけるテープ供給機の第３の概略断面図を示す。図７および図８を参照して、第１のキャリアテープ８１の使用が終了すると、第２のキャリアテープ８２は、重力により矢印１０５に示すように、装着機３に供給するための通路に落下する。第１のキャリアテープ８１の終端に続けて第２のキャリアテープ８２の先端が、装着機３に供給するための通路に配置される。スプロケット４３が回転することにより、矢印１０６に示す向きに、第２のキャリアテープ８２を装着機３に供給することができる。

このように、本実施の形態におけるテープ供給機２は、１個のキャリアテープの使用が終了したときに、次のキャリアテープに自動的に供給することができる。このようなテープ供給機は、オートローディングフィーダとも称される。

次に、第２のキャリアテープ８２を供給している期間中に、第３のリール９３に巻回された第３のキャリアテープ８３をテープ供給機２の供給口２１に挿入することにより、第２のキャリアテープ８２の上側に、第３のキャリアテープ８３を配置することができる。すなわち、図６に示す状態と同様の状態にキャリアテープを配置することができる。この作業を繰り返すことにより、１つのリールに巻回されたキャリアテープの使用が終了しても、装着機３を停止させることなく、連続的に部品を装着機３に供給することができる。すなわち、リールを交換する度に装着機３を停止する必要はなく、装着機３は連続的に部品を実装することができる。

次に、リール保持装置１において、リールを交換する作業について説明する。図４および図５を参照して、リール保持部１０は、第１のリール支持部材１１と、第２のリール支持部材１２とを含む。回収箱７は、第１のリール支持部材１１の下側に配置されている。第１のリール支持部材１１には、装着機３にキャリアテープ８１を供給する第１のリール９１が載置されている。第２のリール支持部材１２には、第２のキャリアテープ８２が巻回されている第２のリール９２が載置されている。さらに、第２のリール支持部材１２には、第２のリール９２の次に使用される第３のリール９３が載置されている。

第１のリール支持部材１１は、第１のリール９１が載置されて第１のリール９１を支持する第１の載置部材３１を含む。第１の載置部材３１は、第１のリール９１を回転可能に支持する。第１の載置部材３１は、リール９１を挟む様に配置されている２枚の側板３１ｅと、側板３１ｅの底部に配置され、リール９１が載置される底板とを含む。本実施の形態の側板３１ｅは、平面形状が台形になるように形成されている。２枚の側板３１ｅと底板とに囲まれる空間に第１のリール９１が収容されている。なお、第１の載置部材３１の底部には、第１のリール９１が滑らかに回転するようにローラが配置されていても構わない。第１の載置部材３１は、第２のリール支持部材１２の第２の載置部材３５に向かう側に形成された開口部３１ｄを有する。開口部３１ｄは、第２のリール９２が通過することができる大きさを有する。

第１のリール支持部材１１は、支持棒１３に支持されている。支持棒１３は、枠部材１６に支持されている。第１のリール支持部材１１は、支持棒１３の周りに回動するように形成されている。第１のリール支持部材１１は、第１のキャリアテープ８１を装着機３に供給するときの位置である基準位置と、基準位置から下側に向かって回動した排出位置との間で回動可能に形成されている。排出位置は、第１のリール９１が回収箱７に向かって排出される位置である。図４および図５に示す第１のリール支持部材１１は、基準位置に配置されている。

第１の載置部材３１は、第１のリール支持部材１１が基準位置の時に、底面の高さがテープ供給機２に向かって徐々に低くなるように、水平方向に対して傾斜して配置されている。すなわち、第１のリール９１が、テープ供給機２に向かって転がるように傾いて配置されている。第１の載置部材３１は、第１のリール支持部材１１が基準位置の時に、第１のリール９１が第１の載置部材３１から落下しないように、第１のリール９１を支持する第３の当接部３１ｃを有する。当接部３１ｃは、板状に形成されている。当接部３１ｃは、第１の載置部材３１の壁部によって構成されている。

本実施の形態における当接部３１ｃは、第１の載置部材３１の上部に形成されているが、この形態に限られない。当接部３１ｃは、第１の載置部材３１の下部に形成されていても構わない。または、当接部３１ｃは、第１の載置部材３１の上部から下部に亘って形成されていても構わない。

第２のリール支持部材１２は、第２の載置部材３５を含む。第２の載置部材３５は、リール９２，９３を挟むように形成された２枚の側板３５ａと、側板３５ａの底部に配置され、第２のリール９２および第３のリール９３が載置される底板とを含む。２枚の側板３５ａおよび底板に囲まれる空間にリール９２，９３が配置されている。第２のリール支持部材１２は、固定棒１４に支持されている。第２のリール支持部材１２は回動せずに、固定棒１４を介して枠部材１６に固定されている。

第２の載置部材３５は、第２の載置部材３５に載置されたリール９２，９３が第１の載置部材３１に向かって転がるように、水平方向に対して傾いて配置されている。すなわち、第２の載置部材３５は、テープ供給機２に向かう側の端部の位置が、テープ供給機２に向かう側と反対側の端部の位置よりも低くなるように配置されている。

第２の載置部材３５は、第２のリール９２が配置される領域と第１の載置部材３１の第１のリール９１が配置される領域とが直線状に並ぶように配置されている。第２の載置部材３５は、後述するように第２のリール９２が第２の載置部材３５から第１の載置部材３１に向かって移動するように第１の載置部材３１に並んで配置されている。本実施の形態では、第２の載置部材３５は、第１の載置部材３１の側板３１ｅと、第２の載置部材３５の側板３５ａとが同一平面状になるように配置されている。

第１の載置部材３１は、第１のリール支持部材１１が基準位置に配置されている時に、第２の載置部材３５に対向する部分に形成された第１の当接部３１ａを有する。第１の当接部３１ａは、板状に形成されている。第１の当接部３１ａは、第１の載置部材３１の壁部によって構成されている。第２のリール９２には、第１の載置部材３１に向かって移動する力が作用する。第２のリール９２が第１の当接部３１ａに接触することにより、第２のリール９２が第１の載置部材３１の内部に向かう移動が阻止されている。第３のリール９３は、第２のリール９２に接触することにより移動が阻止されている。

第１のリール支持部材１１が基準位置に配置されている状態で、テープ供給機２は、第１のキャリアテープ８１を装着機３に供給する。第１のキャリアテープ８１に含まれる全ての部品の供給が終了すると、テープ供給機２は、第２のリール９２の第２のキャリアテープ８２に切り替える。第１のリール９１は、第１のキャリアテープ８１が巻回されていない空のリールになる。このために、第１のリール９１を排出する作業を行う。

図９に、１個のリール保持部を示したリール保持装置およびテープ供給機の第２の斜視図を示す。図１０に、リール保持部の第２の拡大斜視図を示す。図９および図１０を参照して、第１のリール支持部材１１は、第１の載置部材３１から第２の載置部材３５に沿って延びるように形成された操作部３３を含む。操作部３３は、第１の載置部材３１から第２の載置部材３５の底面に沿って延びるように形成された棒状部３３ａを有する。

操作部３３は、棒状部３３ａを第２の載置部材３５に固定する固定部としての磁石３３ｂを有する。磁石３３ｂは、棒状部３３ａの端部に配置されている。第１のリール支持部材１１が基準位置に配置されている時に、磁石３３ｂが第２の載置部材３５の底面に吸着することにより、第１のリール支持部材１１は基準位置に固定される。固定部としては、この形態に限られず、第１のリール支持部材１１が回動しないように、第１のリール支持部材１１を第２のリール支持部材１２に固定する任意の機構を採用することができる。また、操作部３３は、作業者が操作部３３を掴むためのつまみ部３３ｃを有する。つまみ部３３ｃは、棒状部３３ａの端部に配置されている。

第１のリール９１の第１のキャリアテープ８１の供給が終了した時に、作業者は、つまみ部３３ｃを矢印１０１に示すように下向きに移動する。第１のリール支持部材１１は、基準位置から排出位置に向かって回動する。第１のリール支持部材１１が回動することにより、第１の載置部材３１に形成された開口部３１ｄは下側に向かう。この結果、第１のキャリアテープ８１の供給が終了した第１のリール９１は、開口部３１ｄから落下する。このように、開口部３１ｄから第１のリール９１が落下するまで回動させた第１のリール支持部材１１の位置が排出位置に相当する。第１のリール９１は、矢印１０２に示すように回収箱７に落下する。

第１の載置部材３１は、第１のリール支持部材１１が排出位置に配置されている時に、第２の載置部材３５に対向する部分に形成された第２の当接部３１ｂを有する。第２の当接部３１ｂは、第１の載置部材３１の壁面により構成されている。第２の当接部３１ｂは、第１のリール支持部材が基準位置に配置されている時に、第１の載置部材３１の上部に形成されている。開口部３１ｄは、第１の当接部３１ａと第２の当接部３１ｂとに挟まれる領域に形成されている。

第１のリール支持部材１１が回動することにより、第１の当接部３１ａによる第２のリール９２の移動の阻止は解除される。第２のリール９２は、第１のリール９１に接触することにより、第１のリール支持部材１１に向かう移動が阻止される。更に、第１のリール支持部材１１が回動することにより、図１０に示すように、第２のリール９２は、第２の当接部３１ｂに当接して、第２のリール９２が第１の載置部材３１の内部に向かう移動が阻止される。このように、第２のリール９２の移動を阻止しながら、第１のリール９１を回収箱７に落下させることができる。

図１１に、１個のリール保持部を示したリール保持装置およびテープ供給機の第３の斜視図を示す。図１２に、リール保持部の第３の拡大斜視図を示す。図１１および図１２を参照して、第１のリール９１が排出された後に、作業者は、矢印１０３に示すように、つまみ部３３ｃを上方に移動する。第１のリール支持部材１１は排出位置から基準位置に向かって回動する。この時に、第２のリール９２は、第１の載置部材３１の第２の当接部３１ｂとの接触が解除される。第２のリール９２は、矢印１０４に示すように、重力の作用により開口部３１ｄを通って第１の載置部材３１の内部に移動する。

作業者は、更に、つまみ部３３ｃを上げることにより、第２のリール９２が第１の載置部材３１の内部に収容された状態で、第１のリール支持部材１１を基準位置に戻すことができる。磁石３３ｂが、第２の載置部材３５の底面に吸着することにより、第１のリール支持部材１１は、基準位置にて固定される。このように、空のリールを排出して、次に使用するリールを第１の載置部材３１に配置することができる。この後に、作業者は、第３のリール９３の第３のキャリアテープ８３を、テープ供給機２の供給口２１に挿入する。更に、新しい第４のリールを第２の載置部材３５に載置することにより、図４および図５に示す状態と同様の状態になる。

本実施の形態では、第１のリール９１を排出する作業および第３のリール９３の第３のキャリアテープ８３をテープ供給機２の供給口２１に挿入する作業は、第２のリール９２の第２のキャリアテープ８２の供給を継続しながら行うことができる。装着機３にて部品を実装する作業を実施しながらリールの交換を行うことができる。本実施の形態の部品実装機４では、部品の実装を止めることなくリールの交換を行うことができる。

なお、キャリアテープの供給が終了したリールを排出する作業および次に使用するリールのキャリアテープをテープ供給機の供給口に挿入する作業を行う場合に、装着機を停止しても構わない。

本実施の形態のリール保持装置では、第１のリール支持部材を回動することにより、キャリアテープの供給が終了したリールを排出することができる。また、新しいリールは、第２のリール支持部材の端部に配置することができる。このために、リールを交換する際に、リールから装着機に向かうように延びている複数のキャリアテープ同士の間を通して、リールを取り出したりリールを配置したりする必要はなく、容易にリールの交換を行うことができる。

本実施の形態の第２の載置部材３５は、第２のリール９２が第１の載置部材３１に向かって転がるように傾いて配置されている。この構成を採用することにより、重力の作用を利用して、第１のリール支持部材１１が排出位置から基準位置に戻るときに、第２のリール９２を第１の載置部材３１の内部に移動させることができる。第２のリールを第１の載置部材に向かって移動させる機構としては、この形態に限られず、任意の機構を採用することができる。例えば、ばね等の弾性部材により、第２のリールを第１の載置部材に向かって付勢しても構わない。

本実施の形態の第１のリール支持部材１１は、第１の載置部材３１から第２の載置部材３５に向かって延びるように形成された操作部３３を含む。操作部３３は、第１の載置部材３１から第２の載置部材３５の底面に沿って延びるように形成された棒状部３３ａと、棒状部３３ａを第２の載置部材３５に固定する固定部とを含む。この構成を採用することにより、棒状部３３ａの端部を作業者が立つ位置の近くに配置することができる。作業者は、棒状部を操作することにより、容易に第１のリール支持部材１１を回動することができる。

また、本実施の形態のテープ供給機２は、第１のリール９１のキャリアテープ８１の供給が終了した時に、第１のキャリアテープ８１に続けて第２のキャリアテープ８２を装着機３に供給する機構を有する。この構成を採用することにより、装着機３を停止することなく、使用が終了したキャリアテープを新しいキャリアテープに交換することができる。装着機３は、連続的に部品の供給および部品の実装を行うことができる。

テープ供給機としては、キャリアテープを自動的に供給する機能を有していなくても構わない。この場合に、作業者は、装着機を停止して新しいキャリアテープの先端を使用が終了したキャリアテープの終端に接続する作業を行うことができる。

上記の実施の形態においては、作業者がリールの交換を行っているが、この形態に限られない。本実施の形態のリール保持装置を採用することにより、作業者の作業をロボットにて行うことができる。次に、リールの交換をロボットが行うロボットシステムについて説明する。

図１３に、本実施の形態におけるロボットシステムの斜視図を示す。ロボットシステム９は、前述の部品実装機４と、ロボット６と、作業ツール５とを備える。ロボットシステム９は、ロボット６を移動するための搬送車８を含む。ロボット６は、搬送車８に固定されている。本実施の形態における搬送車８は、予め定められたプログラムにより自動的に移動する無人搬送車である。搬送車８には、新たな第４のリール９４が収容された供給箱９８が載置されている。

本実施の形態のロボット６は、複数の関節部を含む多関節ロボットである。ロボット６は、上部アーム６１と下部アーム６２とを含む。下部アーム６２は、旋回ベース６３に支持されている。旋回ベース６３は、ベース６４に支持されている。ロボット６は、上部アーム６１の端部に連結されているリスト６５を含む。作業ツール５は、リスト６５に固定されている。ロボットとしては、この形態に限られず、作業ツール５の位置および姿勢を変更可能な任意のロボットを採用することができる。

図１４に、本実施の形態におけるロボットシステムのブロック図を示す。図１５に、本実施の形態におけるリール保持部と作業ツールとの部分の第１の拡大斜視図を示す。図１５から図２０では、説明のために、複数のリール保持部１０のうち、１つのリール保持部１０が記載されている。図１４および１５を参照して、本実施の形態における作業ツール５は、リスト６５のフランジに固定された基材５１を含む。作業ツール５は、基材５１に固定された第１のハンドとしての挟持ハンド５２を含む。挟持ハンド５２は、２つの指部を有し、指部が開いたり閉じたりする。挟持ハンド５２は、ワークを挟むことによりワークを把持することができる。挟持ハンド５２は、第１のリール支持部材１１を操作する。また、挟持ハンド５２は、新たな第４のリール９４を第２のリール支持部材１２に供給するために、第４のリール９４を把持する機能を有する。

作業ツール５は、基材５１に固定された第２のハンドとしての吸着ハンド５３を含む。吸着ハンド５３は、第２のリール９２に巻回された第２のキャリアテープ８２を操作する。吸着ハンド５３は、棒状に形成されている。吸着ハンド５３は、内部が減圧されることにより、第２のキャリアテープ８２を吸着により把持することができる。

また、本実施の形態におけるロボットシステム９は、第２のリール９２の第２のキャリアテープ８２の先端の位置を取得するためのカメラ５９を含む。カメラ５９は、作業ツール５の基材５１に固定されている。本実施の形態のカメラ５９は、２次元カメラである。なお、カメラは、３次元カメラであっても構わない。

ロボット６は、ロボット６の位置および姿勢を変化させるロボット駆動モータを含む。ロボット駆動モータは、アームおよびリスト等の構成部材を駆動する。ロボット駆動モータが駆動することにより、それぞれの構成部材の向きが変化する。作業ツール５は、挟持ハンド５２および吸着ハンド５３を駆動するシリンダおよびポンプ等の駆動装置を含む。作業ツール５の駆動装置が駆動することにより、挟持ハンド５２の指部が開いたり閉じたりする。また、吸着ハンド５３がワークを吸着したり解放したりする。

本実施の形態のロボットシステム９は、ロボット６および作業ツール５を制御するロボット制御装置７０を備える。ロボット制御装置７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を有する演算処理装置（コンピュータ）を含む。演算処理装置は、ＣＰＵにバスを介して接続されたＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）等を有する。ロボット制御装置７０には、ロボット６および作業ツール５の制御を行うために予め作成された動作プログラム７１が入力される。動作プログラム７１は、記憶部７２に記憶される。ロボットシステム９は、動作プログラム７１に基づいて駆動する。

動作制御部７３は、動作プログラム７１に基づいてロボット６を駆動するための動作指令をロボット駆動部７５に送出する。ロボット駆動部７５は、ロボット駆動モータを駆動する電気回路を含む。ロボット駆動部７５は、動作指令に基づいてロボット駆動モータに電気を供給する。また、動作制御部７３は、動作プログラム７１に基づいて作業ツール５を駆動する動作指令を作業ツール駆動部７４に送出する。作業ツール駆動部７４は、動作指令に基づいて、挟持ハンド５２に供給する空気圧および吸着ハンド５３の内部の空気圧を調整するために駆動装置に電気を供給する。更に、動作制御部７３は、動作プログラム７１に基づいて、カメラ５９に画像を撮像する指令を送出する。

ロボット６は、ロボット６の位置および姿勢を検出するための状態検出器を含む。本実施の形態における状態検出器は、駆動軸に対応するロボット駆動モータに取り付けられた位置検出器６８を含む。位置検出器６８の出力により、それぞれの駆動軸における構成部材の向きを取得することができる。位置検出器６８の出力により、ロボット６の位置および姿勢に加えて、作業ツール５の位置および姿勢が検出される。

本実施の形態のロボットシステム９は、装着機３およびテープ供給機２を制御する実装制御装置４０を含む。実装制御装置４０は、ＣＰＵおよびＲＡＭ等を含む演算処理装置（コンピュータ）にて構成されている。実装制御装置４０は、装着機３およびテープ供給機２に動作指令を送出する動作制御部４６を含む。実装制御装置４０は、ロボット制御装置７０と通信が可能なように形成されている。実装制御装置４０は、動作プログラムに基づいて、装着機３およびテープ供給機２を制御する。

図１５に示す状態では、第１のリール支持部材１１が基準位置に配置されている。この状態では、第１のリール９１は、第１の載置部材３１の第３の当接部３１ｃに接触することにより移動が阻止されている（図５参照）。また、第２のリール９２は、第１の載置部材３１の第１の当接部３１ａに接触することにより移動が阻止されている。

第１のリール９１の第１のキャリアテープ８１の供給が終了すると、第２のリール９２の第２のキャリアテープ８２は、テープ供給機２により装着機３に供給される。実装制御装置４０は、第１のキャリアテープ８１の供給が終了したことを検出する。実装制御装置４０の動作制御部４６は、第２のキャリアテープ８２の供給を開始する。実装制御装置４０は、第１のキャリアテープ８１の供給が終了したことをロボット制御装置７０に送信する。

ロボット制御装置７０は、第１のリール９１を排出する制御を開始する。ロボット６は、挟持ハンド５２が第１のリール支持部材１１を把持できるように位置および姿勢を変更する。挟持ハンド５２は、第１のリール支持部材１１を把持する。本実施の形態の挟持ハンド５２は、操作部３３のつまみ部３３ｃを把持する。ロボット６は、つまみ部３３ｃが下側に移動するように、位置および姿勢を変更する。第１のリール支持部材１１は、矢印１０１に示す向きに回動する。第１のリール支持部材１１は、基準位置から排出位置に向かって回動する。

図１６に、本実施の形態におけるリール保持部と作業ツールとの部分の第２の拡大斜視図を示す。第１のリール支持部材１１が回動すると、第２のリール９２は、第１の当接部３１ａから離れる。第２のリール９２は、第１のリール９１に接触することにより、移動が阻止される。この間にも、第２のリール９２の第２のキャリアテープ８２は、テープ供給機２により装着機に３に供給され続けている。

図１７に、本実施の形態におけるリール保持部と作業ツールとの部分の第３の拡大斜視図を示す。図１８に、本実施の形態におけるリール保持部と作業ツールとの部分の第４の拡大斜視図を示す。図１７および図１８を参照して、ロボット６は、更に、矢印１０１に示す向きに第１のリール支持部材１１を回動する。第１のリール９１は、矢印１０２に示すように、第１の載置部材３１の開口部３１ｄから落下する。第１のリール９１は、回収箱７に収容される。この時に、第２のリール９２は、第１の載置部材３１の第２の当接部３１ｂにより移動が阻止されている。

ロボット６は、排出位置まで第１のリール支持部材１１を回動する。この後に、ロボット６は、矢印１０３に示すように、第１のリール支持部材１１が排出位置から基準位置まで戻るように位置および姿勢を変更する。ロボット６は、つまみ部３３ｃを上側に移動して、第１のリール支持部材１１を回動する。

図１９に、本実施の形態におけるリール保持部と作業ツールとの部分の第５の拡大斜視図を示す。矢印１０３に示すように、第１のリール支持部材１１が基準位置に向かって回動することにより、第２のリール９２は、第１の載置部材３１の第２の当接部３１ｂから離れる。第１の載置部材３１の開口部３１ｄと第２のリール９２とが対向する。第２のリール９２は、第１の載置部材３１の内部に向かって移動する。第２のリール９２は、矢印１０４に示すように、第１の載置部材３１に収容される。

図２０に、本実施の形態におけるリール保持部と作業ツールとの部分の第６の拡大斜視図を示す。つまみ部３３ｃが上昇するように、ロボット６が位置および姿勢を変更することにより、操作部３３の磁石３３ｂは、第２の載置部材３５の底面に接触する。磁石３３ｂの作用により、操作部３３の棒状部３３ａを第２の載置部材３５の底面に固定することができる。第１のリール支持部材１１は基準位置にて固定される。第３のリール９３は、第１の載置部材３１に向かって転がる。第３のリール９３は、第１の載置部材３１の第１の当接部３１ａに接触することにより、移動が阻止される。

このように、ロボット６が駆動することにより、使用が終了した第１のリール９１を排出して、第２のリール９２を第１のリール支持部材１１に移動することができる。装着機３による部品の装着を継続した状態で、リールの交換を実施することができる。第２のリール９２の第２のキャリアテープ８２は、テープ供給機２により装着機に３に供給され続けている。次に、ロボット６は、第３のリール９３の第３のキャリアテープ８３を、テープ供給機２の供給口２１に挿入する作業を実施する。

図２１に、作業ツールと第３のリールとの部分の拡大斜視図を示す。図１４および図２１を参照して、本実施の形態におけるロボット制御装置７０は、動作プログラム７１に基づくロボット６の動作を修正する動作修正部７６を有する。カメラ５９は、ワークとしてのリールまたはキャリアテープを撮像する。動作修正部７６は、カメラ５９にて撮像した画像を処理する画像処理部７８を含む。動作修正部７６は、画像処理部７８により処理した画像に基づいて、ワークの位置を検出する位置検出部７７を含む。また、動作修正部７６は、位置検出部７７により検出されたワークの位置に基づいて、ワークを確実に操作するようにロボット６の位置および姿勢の修正量を算出する算出部７９を含む。

本実施の形態における第３のリール９３は、第２のリール支持部材１２の内部において移動する。このために、第２のリール支持部材１２の内部において、第３のリール９３が配置される位置が変化する。第３のリール９３に巻回されているキャリアテープ８３の先端の位置も変化する。

本実施の形態のロボットシステム９においては、カメラ５９が第３のリール９３に巻回されている第３のキャリアテープ８３を撮像できるように、ロボット６が位置および姿勢を変更する。カメラ５９は、第３のリール９３に巻回されている第３のキャリアテープ８３を撮像する。画像処理部７８は、カメラ５９にて撮像した画像を処理する。位置検出部７７は、キャリアテープ８３の先端の位置を検出する。本実施の形態では、位置検出部７７は、２次元的なワークの位置を検出することができる。例えば、カメラ５９を鉛直方向の下側に向けて撮像することにより、ワークの水平方向の位置を検出することができる。

ここで、第３のキャリアテープ８３の先端が、吸着ハンド５３にて把持できない範囲に配置されている場合がある。例えば、第３のキャリアテープ８３の先端が、カメラ５９にて撮像した画像に写っていない場合がある。この場合に、位置検出部７７は、第３のリール９３の位置を検出する。動作修正部７６は、位置検出部７７により検出された第３のリール９３の位置に基づいて、挟持ハンド５２にて第３のリール９３を把持する動作指令を動作制御部７３に送出する。また、動作修正部７６は、ロボット６にて第３のリール９３を回転する動作指令を動作制御部７３に送出する。例えば、動作修正部７６は、予め定められた回転角にて第３のリールを回転するようにロボット６を制御する動作指令を送出する。このように、キャリアテープ８３の先端の位置が吸着ハンド５３にて把持できる範囲に配置されるまで、第３のリール９３を回転する。

位置検出部７７により第３のキャリアテープ８３の先端の位置が検出された場合に、算出部７９は、キャリアテープ８３の先端の位置に基づいて、吸着ハンド５３にてキャリアテープ８３を把持するためのロボット６の位置および姿勢に関する動作プログラム７１の修正量を算出する。ロボット６の位置および姿勢の修正量は、動作制御部７３に送出される。動作制御部７３は、動作プログラム７１と位置および姿勢の修正量とに基づいて、ロボット６の位置および姿勢を修正する。

図２１を参照して、このように修正されたロボット６の位置および姿勢にて、吸着ハンド５３は、第３のリール９３に巻回されている第３のキャリアテープ８３の先端部を把持する。この後に、ロボット６は、第３のキャリアテープ８３の先端部がテープ供給機２の供給口２１に挿入されるように、位置および姿勢を変更する。このように、第３のキャリアテープ８３の先端部をテープ供給機２の供給口２１に挿入することができる。第３のキャリアテープ８３は、テープ供給機２の内部に保持される。

図２０を参照して、本実施の形態のロボット６は、供給箱９８に配置されている新しい第４のリール９４を第２のリール支持部材１２に配置する。この場合にも、カメラ５９にてリール９４を撮像することにより、動作修正部７６は、リール９４の正確な位置を取得することができる。そして、ロボット６は、リール９４を把持して第２のリール支持部材１２の第２の載置部材３５にリール９４を配置することができる。この結果、図１５に示すように、第１のリール支持部材１１に１つのリールが配置され、第２のリール支持部材１２に２つのリールが配置されている状態にすることができる。この後には、第１のリール支持部材１１に配置されているリールのキャリアテープの供給が終了する度に、上記の制御を繰り返して実施することができる。

本実施の形態におけるロボットシステムでは、従来の技術では難しかったリールの交換をロボットにて行うことができる。また、装着機を停止させることなく、自動的にリールの交換を行うことができる。

本実施の形態のロボットシステム９では、テープ供給機２は、第１のリール９１の第１のキャリアテープ８１の供給が終了した時に第１のキャリアテープ８１に続けて第２のキャリアテープ８２を供給する機構を有する。第１のリール支持部材１１が排出位置から基準位置まで戻った後に、挟持ハンド５２が第２の載置部材３５に載置された第３のリール９３に巻回された第３のキャリアテープ８３を把持する。ロボット６は第３のキャリアテープ８３をテープ供給機２の供給口２１に供給するように位置および姿勢を変更する。この制御を実施することにより、次に使用するキャリアテープを、自動的にテープ供給機２に供給することができる。なお、この作業は、作業者が行っても構わない。または、この作業は、ロボット以外の装置にて行っても構わない。

また、本実施の形態のロボットシステム９では、第２のリール９２の第２のキャリアテープ８２が装着機３に供給されている期間中に、ロボット６は、第３のリール９３に巻回されている第３のキャリアテープ８３をテープ供給機２の供給口２１に供給する。この制御を採用することにより、装着機３を停止せずにリールの交換を自動的に行うことができる。

さらに、本実施の形態におけるロボットシステム９は、新しい第４のリール９４が配置されている供給箱９８を備える。挟持ハンド５２は、第４のリール９４を把持し、ロボット６は、第２のリール支持部材１２に第４のリール９４を供給するように位置および姿勢が変化する。この構成により、新たなリールをロボット６にて部品実装機４に供給することができる。特に、本実施の形態のロボットシステム９は、搬送車８が自動的に移動してロボット６により新しいテープを供給することができる。

なお、ロボット６、作業ツール５、および搬送車８は、回収箱７に収容されたリールを回収するように制御されても構わない。この構成により、部品実装機による部品の実装に加えて、キャリアテープの供給が終了したリールの回収を自動的に行うことができる。

上述のそれぞれの制御においては、機能および作用が変更されない範囲において適宜ステップの順序を変更することができる。

上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される実施の形態の変更が含まれている。

１ リール保持装置
２ テープ供給機
３ 装着機
４ 部品実装機
５ 作業ツール
６ ロボット
９ ロボットシステム
１１ 第１のリール支持部材
１２ 第２のリール支持部材
２１ 供給口
３１ 第１の載置部材
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ 当接部
３１ｄ 開口部
３３ 操作部
３３ａ 棒状部
３３ｂ 磁石
３５ 第２の載置部材
３５ａ 側板
５２ 挟持ハンド
５３ 吸着ハンド
７０ ロボット制御装置
８１，８２，８３ キャリアテープ
９１，９２，９３，９４ リール
９８ 供給箱

Claims (8)

1. 部品を基板の表面に実装する装着機を含む部品実装機に配置され、部品が保持されているキャリアテープが巻回されたリールを保持するリール保持装置であって、
   第１のリールを回転可能に支持する第１の載置部材を含む第１のリール支持部材と、
   第２のリールを支持する第２の載置部材を含む第２のリール支持部材とを備え、
   前記第１のリール支持部材は、第１のリールのキャリアテープを装着機に供給する時の位置である基準位置と、第１のリールを排出する位置である排出位置との間で回動可能であり、
   前記第２の載置部材は、第２のリールが配置される領域と前記第１の載置部材の第１のリールが配置される領域とが直線状に並ぶように配置されており、
   前記第１の載置部材は、前記第１のリール支持部材が基準位置に配置されている時に前記第２の載置部材に対向する部分に形成された第１の当接部と、前記第１のリール支持部材が排出位置に配置されている時に前記第２の載置部材に対向する部分に形成された第２の当接部と、第１の当接部と第２の当接部とに挟まれる領域に形成され、第２のリールが通過することができる大きさを有する開口部とを含み、
   前記第１のリール支持部材が基準位置に配置されている時に、第２のリールは第１の当接部に当接して前記第１の載置部材の内部への移動が阻止され、前記第１のリール支持部材が排出位置に配置されている時に、第２のリールは第２の当接部に当接して前記第１の載置部材の内部への移動が阻止され、
   前記第１のリール支持部材が基準位置から排出位置に向かって回動することにより、第１のリールは、開口部を通して前記第１の載置部材から落下して排出され、前記第１のリール支持部材が排出位置から基準位置に戻るときに第２のリールが開口部を通って前記第１の載置部材の内部に移動する、リール保持装置。
2. 前記第２の載置部材は、第２のリールが前記第１の載置部材に向かって転がるように水平方向に対して傾いて配置されている、請求項１に記載のリール保持装置。
3. 前記第１のリール支持部材は、前記第１の載置部材から前記第２の載置部材に沿って延びるように形成された操作部を含み、
   前記操作部は、前記第１の載置部材から前記第２の載置部材の底面に沿って延びるように形成された棒状部と、棒状部を前記第２の載置部材に固定する固定部とを含む、請求項１または２に記載のリール保持装置。
4. 前記部品実装機は、装着機にキャリアテープを供給するテープ供給機を含み、
   前記テープ供給機は、第１のリールのキャリアテープを装着機に供給すると共に第２のリールのキャリアテープを前記テープ供給機の内部に保持し、第１のリールのキャリアテープの供給が終了した時に、第１のリールのキャリアテープに続けて第２のリールのキャリアテープを装着機に供給する機構を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のリール保持装置。
5. 請求項１に記載のリール保持装置を含む部品実装機と、
   前記第１のリール支持部材を操作する第１のハンドおよびキャリアテープを操作する第２のハンドを含む作業ツールと、
   作業ツールの位置および姿勢を変更するロボットと、
   ロボットおよび作業ツールを制御するロボット制御装置とを備え、
   前記部品実装機は、装着機にキャリアテープを供給するテープ供給機を含み、
   第１のリールのキャリアテープの供給が終了した後に、第１のハンドは、前記第１のリール支持部材を把持し、ロボットは、前記第１のリール支持部材が基準位置から排出位置まで回動するように位置および姿勢を変更し、更に、前記第１のリール支持部材が排出位置から基準位置まで戻るように位置および姿勢を変更する、ロボットシステム。
6. 前記テープ供給機は、第１のリールのキャリアテープを装着機に供給すると共に第２のリールのキャリアテープを前記テープ供給機の内部に保持し、第１のリールのキャリアテープの供給が終了した時に、第１のリールのキャリアテープに続けて第２のリールのキャリアテープを装着機に供給する機構を有し、
   前記第１のリール支持部材が排出位置から基準位置まで戻った後に、第２のハンドは前記第２の載置部材に載置された第３のリールに巻回されたキャリアテープを把持し、ロボットは第３のリールに巻回されたキャリアテープを前記テープ供給機の供給口に供給するように位置および姿勢を変更する、請求項５に記載のロボットシステム。
7. 第２のリールのキャリアテープが装着機に供給されている期間中に、ロボットは、第３のリールに巻回されたキャリアテープを前記テープ供給機の供給口に供給するように位置および姿勢を変更する、請求項６に記載のロボットシステム。
8. キャリアテープが巻回された第４のリールが収容される供給箱を備え、
   前記第１のリール支持部材が排出位置から基準位置まで戻った後に、第１のハンドは、供給箱に収容される第４のリールを把持し、ロボットは、前記第２の載置部材に第４のリールを配置するように位置および姿勢を変更する、請求項５から７のいずれか一項に記載のロボットシステム。

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