JPH0682956B2 - 部品装着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、チップコンデンサやチップ抵抗のような小型
の部品を基板に装着する装置に関する。

（ロ）従来の技術 上記の如き装置においては、真空吸着装置により部品の
ピックアンドプレース作業を行なうのが一般的である。
ところで真空吸着の対象となる部品は、近年その種類が
非常に多くなってきている。そこで、単一の装着装置で
可能な限り多種類の部品をこなすことが求められる訳で
あるが、そのためには、部品の形状に合わせた多様な吸
引具を一台の装着装置に備えさせ、これらの吸引具を適
宜選択して使用するようにしなければならない。吸引具
を選択使用する方式の一として、吸引具を真空吸着装置
から脱着できるようにし、部品形状に応じた吸引具を取
り付けて使用することが考えられる。その例を特開昭59
-69992号公報及び実開昭62-47167号公報に見ることがで
きる。ところがこれらの装置は、概念的に言えば、ツー
ルチェンジ機能を備えた真空吸着装置をロボットアーム
に取り付けたようなものであり、大量の部品を高速で装
着する用途に適しているとは言い難い。

（ハ）発明が解決しようとする課題 本発明は、吸引具の自動交換機能を備えた高速型部品装
着装置を提供することを目的とする。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明では、支持装置に複数個の真空吸着手段を支持さ
せ、これらの真空吸着装置を、作業ステーションから作
業ステーションへと閉ループ状の軌道に沿って間歇的に
移動させるものとする。真空吸着装置が停止する位置の
いくつかには、真空吸着装置を目標物に向かって接近さ
せ、また、そこから離脱させる駆動装置を配置する。真
空吸着装置の吸引具は着脱可能であり、これに対応し
て、部品装着ステーションを過ぎた後、部品供給ステー
ションに到るまでの間には、複数個の吸引具保持部を有
し、且つ、真空吸着装置の特定の停止位置に一致するよ
う移動可能であるところの吸引具ストッカを配置する。
そして、特定の停止位置にある真空吸着装置の吸引具に
係合し、これを分離して空き状態の前記吸引具保持部に
収納させると共に、その真空吸着装置に所望の吸引具を
装着する際には、前記停止位置にある吸引具への係合態
勢を解除する分離装置を設ける。吸引具の分離と装着
は、真空吸着装置の特定の同一停止位置（吸引具交換位
置）において行うこととし、駆動装置の２度の駆動に合
わせて、吸引具ストッカの移動と分離装置の態勢変更を
行わせる制御装置を設ける。

（ホ）作用 真空吸着装置は閉ループ状の軌道に沿って間歇的に移動
しつつ部品のピックアンドプレース作業を行う。制御装
置は、空き状態の吸引具保持部が吸引具交換位置に一致
するように吸引具ストッカを移動させ、駆動装置の第１
回駆動と分離装置の吸引具への係合を行い、真空吸着装
置側から吸引具を分離し吸引具保持部に収納させる。吸
引具が取り外された後、分離装置の係合態勢を解除し、
所望の吸引具を保持した吸引具保持部が吸引具交換位置
に一致するように吸引具ストッカを移動させた上で駆動
装置の第２回駆動を行い、所望の吸引具を真空吸着装置
に装着させる。

（ヘ）実施例 以下、一実施例を図に基いて説明する。

−全体的構成− 部品装着装置10を構成するユニットの平面的配置関係を
第２図に模型的に示す。そのユニットとは、装着ユニッ
ト11、部品供給ユニット12、基板支持ユニット13、基板
ローディングユニット14、基板アンローディングユニッ
ト15である。装着ユニット11は、ロータリーインデック
ステーブル型の支持装置の周縁に複数個の真空吸着装置
を配置したものである。部品供給ユニット12は、直線的
に移動する支持台20の上に複数個の部品供給装置21を並
べ、これらの部品供給装置21の中から所要の部品を貯蔵
したものを選択できるようにしている。部品貯蔵手段と
して使用するのはテープである。第１図に示す部品供給
テープ22がそれであって、図の構成では、プラスチック
素材にエンボス加工を施すことにより一定ピッチで形成
した凹部23に部品１を１個づつ入れ、その上をカバーテ
ープ24で覆い、カバーテープ24を剥ぎ取りながら部品供
給テープ22を１ピッチづつ送って、部品装着ユニット11
に部品１を引き渡す。基板支持ユニット13は基板２を位
置決めして載置する２次元移動テーブル型の基板支持装
置30がその主体をなす。基板ローディングユニット14
は、基板マガジン（図示せず）を内部でエレベータ状に
昇降させつつ、そこから基板２を１枚づつ押し出すロー
ダ40と、押し出された基板２をベルト（図示せず）によ
って基板支持ユニット13のところまで運ぶローディング
ブリッジ41からなる。基板アンローディングユニット15
は、ベルト（図示せず）により基板支持ユニット13のと
ころから部品装着済の基板２を運び去るアンローディン
グブリッジ51と、内部でエレベータ状に昇降する基板マ
ガジン（図示せず）へ、アンローディングブリッジ51か
ら基板２をとり込むアンローダ50からなる。

−装着ユニット− 装着ユニット11の主体をなすものは、第１図に示すロー
タリーインデックステーブル型の支持装置60である。支
持装置60は、装置フレーム61の軸受部62に垂直に支持さ
れた回転軸63の下端に固定されている。回転軸63は装置
フレーム61の上に支持されたインデックスドライブ装置
64によって一方向に（本実施例の場合、上から見て時計
回りに）間歇的に回転せしめられ、これにより支持装置
60は水平面内で間歇回転を行なう。回転軸63は中空であ
って、その中心の空洞部は図示しない真空源に接続する
真空吸引路65となっている。真空吸引路65の下端開口
は、真空ホース接続用の接続金具66を複数個備えた栓体
67で閉塞する。接続金具66には、後述する真空吸着装置
から延び出す真空ホースを接続する。

支持装置60の間歇回転単位は１回転の16分の１、すなわ
ち22.5°である。支持装置60の周縁上の１点は支持装置
60が１回転する間に16個所の停止地点を持つことにな
る。この種装置の通例に従い、かかる停止地点を作業ス
テーションに設定する。第３図に模型的に示すように、
支持装置60（同図では大きな円でこれを象徴する）は、
アルファベット順に従ってＡからＰまでの符号をつけ
た、計16個の作業ステーションをその周縁に配置するこ
とになる。支持装置60を象徴する大円と、作業ステーシ
ョンＫ、Ｌにおいて、また作業ステーションＭ、Ｎにお
いて、それぞれ交差する２個の小円は、後述する吸引具
ストッカを象徴するものである。支持装置60は、回転分
割数と同じ16個の真空吸着装置70をその周縁に有する。

−真空吸着装置の支持− 個々の真空吸着装置70は、支持装置60の外周に固定した
軸受ブロック71に昇降可能に支持されている。支持装置
60の中心から見て放射方向に並ぶ、２本の垂直なロッド
72、73が、軸受ブロック71をスライド可能に貫通してお
り、これらのロッド72、73の上端部及び下端部には、そ
れぞれ連結板74、75が固定されている。下方の連結板75
の外側への張り出し部分が真空吸着装置70を支持する。
上方の連結板74は「Ｌ」の字の形をしており、その垂直
に立ち上がった部分の両面に、支持装置60の回転中心に
向かってはローラ76が、それと反対の方向に向かっては
ローラ77が、それぞれ取り付けられている。ローラ76、
77は、いずれも水平軸線まわりに回転自在である。78は
装置フレーム61に固定した環状のカム部材で、その外周
のカム溝79にローラ76が係合する。すなわち連結板74、
ロッド72、73、連結板75、及び真空吸着装置70を含んだ
構造体80は、ローラ76によってカム部材78から吊り下げ
られた形になり、支持装置60が回転するにつれ、カム溝
79の起伏にならって上下する。特定の作業ステーション
においては、支持装置60の停止期間中に特別に大きな昇
降ストロークを真空吸着装置70に与えるため、ローラ76
の下降通路81をカム溝79から分岐して設けている。この
個所ではローラ76の支えがなくなるが、その代わり、ロ
ーラ77が「Ｃ」字形断面をした支持部材82に係合して、
ローラ76に代わり構造体吊り下げの役目を果たす。支持
部材82は垂直なロッド83の下端に固定され、駆動装置84
を構成する。ロッド83は装置フレーム61に固定された軸
受部85に支持される。ロッド83には、図示しない駆動機
構（例えばカム機構）によって、その作業ステーション
で必要とされるストローク長の降下→上昇運動が、所定
のタイミングで与えられる。降下を終えて上昇して来た
ローラ76は、次に支持装置60が動き出すことにより、再
びカム溝79に乗り移り、他方ローラ77は支持部材82から
抜け出すものである。このような下降通路81と駆動装置
84の組み合わせは、作業ステーションＡ、Ｄ、Ｉ、Ｋ、
Ｍに設けられる（第４図参照）。作業ステーションＫ、
Ｍにおいては、他の作業ステーションＡ、Ｄ、Ｉにおけ
る作業が駆動装置84の１回の駆動で終了するのに対し、
駆動装置84の２回の駆動をもって終了する。その動きは
後述する制御装置215により制御される。なおローラ76
又は77をカム溝79又は支持部材82の上向き支持面に確実
に接触させるため、ロッド72の上端から水平に突出した
ブラケット部材86と、支持装置60に固定したステー87と
の間に引張コイルばね88を張り渡して、このばねの力で
構造体80を下方へ引く。引張コイルばね88は支持装置60
を垂直に貫通する穴89の中を通り抜けている。

−真空吸着装置− さて真空吸着装置70であるが、これは第６図に示すよう
な構造を有し、全体としての主軸線は垂直である。支持
装置70は、連結板75に固定されるケーシング90を有す
る。ケーシング90は下部に軸受91を有し、この軸受91
は、中空の吸着軸92を、軸線まわりの回転ならびに軸線
方向のスライドが可能なる如く支持する。吸着軸92の下
部は軸受91より下に突出し、また軸の上部はケーシング
90の上部の空洞部112に入り込んでいる。吸着軸92の下
部は着脱自在な吸引具93を取り付ける吸引具取付部94と
なっている。吸引具取付部94は、吸引具93に雌雄嵌合す
る接続管部95と、吸引具93を両側から挟む１対の弾性係
止具96とを備えている。弾性係止具96は帯状の板ばねか
らなり、上端部はねじ97で吸着軸92に固定され、下部の
自由端には、「Ｖ」字形の折曲部98が形設される。折曲
部98の頂点は接続管部95の方を向く。吸引具93は、部品
１の種類・形状に合わせて様々な仕様のものが製作され
るが、上部の接続個所に関しては全て共通の形状を有し
ている。すなわち、第21図に最も良く示されているよう
に、吸引具93の上部は弾性係止具96をくさび作用で押し
開くよう上の方が細くなったテーパ部99となっており、
テーパ部99の下には弾性係止具96の折曲部98が係合する
断面「Ｖ」字形の溝100が形設されている。吸引具93の
中心穴101の上部が接続管部95にぴったりとはまり込む
寸法になっていることは勿論である。溝100より下のレ
ベルには平面形状矩形のフランジ102を形設する。フラ
ンジ102の両端面にはある法則をもってノッチを刻むが
その意味と作用については後述する。

吸着軸92は、第18図に最も良く示されるように、吸引具
取付部94の少し上に、円形のフランジ105を有する。フ
ランジ105と、その一部を切り欠いて形設した位置決め
用平坦部106の役割は、これもまた後述する。

ケーシング90の側面にはエルボ形の接続金具110を取り
付ける。接続金具110には図示しない真空ホースを接続
し、これにより、吸引具93の中心穴101から、吸着軸92
の中心穴111を通り、ケーシング90の空洞部112から接続
金具110へと抜ける、真空通路が形成される。吸着軸92
の上端には、焼結合金からなるキャップ状のストレーナ
113を取り付け、真空通路中枢部への異物の侵入をここ
でくい止める。ストレーナ取付個所より少し下のレベル
において、吸着軸92はブレーキフランジ114を有し、こ
れに対向する如く、ケーシング90の空洞部112底面には
ブレーキ面115を形設する。空洞部112の天井面には軸受
116により回転自在に支持された回転座117が配置されて
おり、この回転座117とブレーキフランジ114の間に挿入
された圧縮コイルばね118が吸着軸92を軸線方向に付勢
し、ブレーキフランジ114をブレーキ面115に圧接させ
る。

−真空切替バルブ− 真空吸着装置70の接続金具110に接続した真空ホースの
他端は、軸受ブロック71の側面に配置した真空切替バル
ブ120に接続される。次に、真空切替バルブ120の構造
を、第５図、第９図、第10図、第11図、第12図等の図面
を参照しつつ説明する。真空切替バルブ120の基礎的部
分は、軸受ブロック71から一体的に削り出された張り出
しブロック121である。張り出しブロック121には、ロッ
ド72、73の配列方向と平行する、水平な貫通穴122を形
設する。張り出しブロック121の前後面にボルト123で固
定された前蓋124と後蓋125が貫通穴122を密封する。張
り出しブロック121は、真空切替バブル120に付与される
幅をすべてまかなう程には軸受ブロック71から突出して
おらず、その不足分を補うため、張り出しブロック121
の前後において、軸受ブロック71の側面に堀り込み部12
6、127を形設し、前蓋124と後蓋125の、いずれも正面方
向から見た半分ほどをこの堀り込み部126、127の中に入
り込ませている。後蓋125には２個の接続金具128、129
を取り付ける。一方の接続金具128は図示しない真空ホ
ースにより真空吸着装置70の接続金具110に接続する。
他方の接続金具129に接続する真空ホース（図示せず）
は、支持装置60に形設した水平な貫通穴300を通り、更
にもう一度、支持装置60に形設した垂直な貫通穴301
（第１図に示す）を通って、回転軸63の栓体67の接続金
具66に接続する。なお当然のことながら、接続金具12
8、129のいずれもが、後蓋125の内部に対して連通関係
にある。

130は真空切替バルブ120に挿入した弁体である。弁体13
0は、直径の大きい本体部131と、それよりも直径の小さ
い軸部132とを有する、ピストン様の部材であって、本
体部131は後蓋125の内部に属する領域に主として位置
し、軸部132は前蓋124を貫通して外部に延び出してい
る。弁体130の本体部131には、２個の気密シール用のシ
ールリング133、134が軸線方向に間隔を置いて装着され
ている。一方のシールリング133は後蓋125の内部底面の
弁座135に対するものであり、他方のシールリング134
は、弁体130と後蓋125の内周面との間に配置したリング
状の可動弁座136に対するものである。可動弁座136は、
前蓋124との間に挿入した圧縮コイルばね137によって、
後蓋125の内面の肩部138に押し付けられる形になってい
る。弁体130も、本体部131と前蓋124との間に挿入した
圧縮コイルばね139によって、常時弁座135をシールリン
グ133で密栓する形になっている。弁体130の軸部132に
は、その先端から空気穴140が穿たれている。空気穴140
は、本体部131の内部まで進んだところで「Ｔ」字形に
分岐して、本体部131の側面に開口する。空気穴140の弁
体側面開口部は、第12図のようにシールリング133が弁
座135に着座している状態では（この時には接続金具128
と接続金具129の間の空気流通は遮断される）可動弁座1
36からはみ出した位置にあり、接続金具128の方に、真
空破壊用の空気を供給する。第10図のように圧縮コイル
ばね139の圧力に抗して弁体130を引き出し、シールリン
グ134を可動弁座136に着座させた状態では、接続金具12
8、129の間が連通し、逆に空気穴140は、弁体側面開口
部が可動弁座136の中に埋没することによって空気流入
の道を閉ざされる。

−バルブ切替装置− 真空切替バルブ120には、バルブ開閉状態を切り替え、
且つその状態を維持させるためのバルブ切替装置150が
付属する。バルブ切替装置150は、軸受ブロック71の前
面に一体的に削り出した棚部151を基礎として組み立て
られている。棚部151の上面には、ベルクランク152とレ
バー153を、取付軸154、155により、それぞれ水平面内
で回転できるよう枢支する。ベルクランク152は両端に
ローラ156、157を有する。ローラ156の方は、第10図か
ら明らかなように、取付軸154、155の頂部、また、ロー
ラ157及びその取付軸頂部よりも一段と高い位置に支持
されている。ローラ157は、ベルクランク152の角度によ
って、レバー153の側面に互に間隔を置いて形設した浅
い凹部158、159の内いずれか一方に係合する。レバー15
3の先端は、真空切替バルブ120の弁体130の軸部先端に
形設したフランジ（いわゆるダブルナットにより構成す
る）160の裏側に係合する。第９図のように、ベルクラ
ンク152のローラ157がレバー153の凹部158に係合すると
きは、レバー153によって弁体130が真空切替バルブ120
から引き出され、真空吸引通路が開通する。第11図のよ
うにローラ157が凹部159に係合するときは、弁体130は
圧縮コイルばね139の力で真空切替バルブ120の中に引っ
込み、真空吸引通路は遮断される。いずれのバルブ状態
も、ローラ157が凹部158ないし159から抜け出そうとす
る時に生じる抵抗によって、真空切替バルブ120が支持
装置60と共に空間を移動する間、何等動力補給なしに、
自律的に維持される。

真空切替バルブ120とバルブ切替装置150を、第11図の状
態から第９図の状態へと移行させるのは、切替アクチュ
エータ161である。切替アクチュエータ161は、簡単に言
えば、ローラ156を蹴る足のようなもので、図示しない
駆動力源により、第９図において実線位置から二点鎖線
位置へと直線移動ないしスイングし、ローラ156を押し
てベルクランク152を上から見て時計まわりに回転さ
せ、今まで凹部159に係合していたローラ157を凹部158
に移動させ、そして、レバー153の角度を変えるもので
ある。切替アクチュエータ161は作業ステーションＡに
配置する。切替アクチュエータ161は作業ステーション
Ａへやってくるバルブ切替装置150を静止状態で待ち受
ける訳であるが、前述のようにローラ156はバルブ切替
装置150の他部分よりも高い位置にあり、切替アクチュ
エータ161の下端もこれに合わせて持ち上げられている
ので、切替アクチュエータ161と移動物体との間に干渉
が生じることはない。

真空切替バルブ120とバルブ切替装置150を、第９図の状
態から第11図の状態へと移行させるのは、切替アクチュ
エータ162である。実施例では、切替アクチュエータ162
を次のように構成している。163は図示しない駆動力源
により水平方向にスライドせしめられる１対のロッド
で、その先端には連結板164が固定されている。連結板1
64はプッシャ165と空気注入ノズル166を支持する。空気
注入ノズル166は、前端にはゴム等の弾性物質からなる
マウスピース167を有し、後端には、図示しない圧縮空
気ホースを接続する接続金具168を有する。空気注入ノ
ズル166は連結板164に対し一定ストローク範囲でスライ
ド可能であり、圧縮コイルばね169により前端方向へ付
勢されている。切替アクチュエータ162がバルブ切替装
置150に接近すると、プッシャ165がローラ156を押して
ベルクランク152を上から見て反時計方向に回転させ、
凹部158に係合していたローラ157を凹部159に移動さ
せ、そして、レバー153の角度を変える。この時空気注
入ノズル166は、圧縮コイルばね169の弾発作用の下、マ
ウスピース167を弁体130の軸部132に押し付け、空気穴1
40から圧縮空気を吹き込む。圧縮空気は真空切替バルブ
120の後蓋125の内部に侵入するが、前述のようにこの時
は接続金具129への空気通路はシールリング133によりシ
ールされているので、圧縮空気は接続金具128のみに向
かう。この圧縮空気は、真空吸着装置70の内部の真空を
積極的に破壊し、吸着軸92の吸引を完全に終息させる役
割を果たす。切替アクチュエータ162は、作業ステーシ
ョンＩとＪに配置する。

−作業ステーション− 上述のように構成された装着ユニット11は、その保有す
る真空吸着装置70を、各々閉ループ状の軌道を描かせつ
つ、作業ステーションから作業ステーションへと間歇的
に移動させる。ＡからＰまでの作業ステーションには、
真空吸着装置70に対し格別の作用を行なわない遊びステ
ーションを交えつつも、各種装置を配置する。以下、各
作業ステーションに配置される装置について説明する。
なおここで、いくつかの作業ステーションには、その作
業ステーションで行なわれる作業内容を表象する、特別
の名称をつける。すなわち作業ステーションＡは部品供
給ステーションと、作業ステーションＣは吸着軸角度調
整ステーションと、作業ステーションＤは部品方向調整
ステーションと、作業ステーションＦは部品認識ステー
ションと、作業ステーションＩは部品装着ステーション
と、作業ステーションＪは部品投棄ステーションと、作
業ステーションＫ、Ｍは吸引具分離装着ステーション
と、作業ステーションＯは吸引具認識ステーションと、
それぞれ命名する。他の作業ステーションは遊びステー
ションとなる。

−部品供給ステーション− 部品供給ステーションＡは、「全体的構成」の項で述べ
た部品供給ユニット12がこれを占拠する。

−吸着軸角度調整ステーション− 吸着軸角度調整ステーションＣにはブレーキ解除装置17
0と吸着軸角度調整装置175を配置する（第７図参照）。
ブレーキ解除装置170は、図示しない駆動装置により空
間内を移動せしめられるアーム171と、アーム171の先端
に水平軸線まわりに回転自在に支持されたローラ172と
からなる。吸着軸角度調整装置175は、図示しない駆動
装置により水平方向にスライドせしめられるスライダ17
6と、垂直軸線まわりに回転するようスライダ176に支持
され、歯車列178、タイミングプーリ179、タイミングベ
ルト180等により構成される伝達トレインを介して図示
しない電動機に連結される摩擦ホイール177とからな
る。吸着軸92の角度を調整する時には、ブレーキ解除装
置170のローラ172によりフランジ105を持ち上げて、ブ
レーキフランジ114をブレーキ面115から浮上させる。こ
の状態で吸着軸角度調整装置175を吸着軸92に接近さ
せ、摩擦ホイール177をフランジ105より少し下の個所に
接触させ、所望角度の回転を吸着軸92に与える。吸着軸
92の回転完了後、吸着軸角度調整装置175を吸着軸92か
ら引き離し、ブレーキ解除装置170を降下させてブレー
キフランジ114をブレーキ面115に圧接させ、吸着軸92が
自由に回転しないようにする。なおブレーキ解除装置17
0は、ローラ172が吸着軸92の軌跡を侵犯しないような位
置に置いておけば、吸着軸92への接近・離脱運動をその
動作に加えるまでもなく、単に昇降運動を行なうのみ
で、ブレーキ解除動作を行なうことが可能である。

−部品方向調整ステーション− 部品方向調整ステーションＤには部品方向調整装置190
を配置する。部品方向調整装置190の概要を第８図に示
す。191は垂直軸線まわりに回転する回転盤で、図示し
ない電動機によって、ある角度単位、例えば１°単位
で、所望の角度に方向づけられる。回転盤191は、その
上面に１対の方向調整爪192を支持する。方向調整爪192
は点対称的に、且つ直線的にスライドできるよう支持さ
れ、図示しない駆動装置により、回転盤191の中心に向
かって接近し、またそこから遠ざかる。部品１を挟みつ
けることとなる方向調整爪192の端面は、方向調整爪192
の移動方向に対し正確に直角をなすよう仕上げる。

−部品認識ステーション− 部品認識ステーションＦには部品認識装置200を配置す
る。部品認識装置200は第23図に示すように構成されて
おり、以下これについて説明する。201はエレベータ
で、図示しない駆動装置により高さ調整が可能である。
エレベータ201の上面には２個の視覚センサ202、203と
２個の照射ユニット204、205を固定する。視覚センサ20
2と照射ユニット204、視覚センサ203と照射ユニット205
がそれぞれペアをなす。視覚センサ202、203はその配置
方向が互いに直交するように置かれ、照射ユニット20
4、205は、自らのペアとする視覚センサに正対する形で
置かれる。視覚センサ202、203は、水平方向に長い受光
窓206、207（これらは同じ高さに置かれている）の内側
に、多数の受光素子を並べている。照射ユニット204、2
05は受光窓206、207に向け幅広の平行光を照射する。か
かる平行光は、第24図に概念を示すように、半導体レー
ザー208の発するレーザー光を、反射鏡209とレンズ210
をもって平行化することにより得られる。照射ユニット
204の発する平行光と照射ユニット205の発する平行光と
は直角に交差する。作業ステーションＥを発し、視覚セ
ンサ203と照射ユニット204の間隙を通り抜けて視覚セン
サと照射ユニットによる囲いの中に侵入した真空吸着装
置70（第23図には吸着軸92の先端部分のみ示す）は、交
差する平行光に部品１をさらすようにして停止する。視
覚センサ202、203は、直交２方向からの部品１の影の投
影から、部品１の当該方向におけるシルエット幅と、そ
の位置を計測する。計測データは第４図に模型的に示す
制御装置215に伝えられる。制御装置215は、かかる計測
データと、前もって判っている部品１の形状データ、方
向データ等から部品１が真空吸着装置70の中心に対しど
の方向にどれだけずれているかを演算し、その結果によ
って、部品１が位置ずれゼロの理想位置にあるものとし
て移動・位置決めプログラムを組んである基板支持装置
30に然るべき位置補正指令を与え、部品１が正しい設定
位置に置かれるようにする。なお制御装置215は、単に
部品１の認識と基板支持装置30の移動を司るばかりのも
のではなく、部品装着装置全体の制御機能の表象である
と理解されたい。部品１の認識が終わると、真空吸着装
置70は、視覚センサ202と照射ユニット205の間隙を通り
抜けて作業ステーションＧへと向かう。

真空吸着装置70に吸着されて部品認識ステーションＦに
到着する部品１は、そのまま基板２の上に置くことが可
能な、正しい姿勢で吸着されている筈であるが、時とし
て、真空吸着装置70が部品供給装置21から部品１を吸い
上げる際、部品１の間違った側面を吸い付けてしまうこ
とがある。これは部品供給テープ22の送り運動のため部
品１がはね上がるといったことが原因で生じる。このよ
うに異常姿勢で吸着された部品１は、装着に到らせるこ
となく排除しなければならない。部品１の姿勢が正常で
あるか異常であるかは視覚センサ202、203の計測データ
から判定する。すなわち視覚センサ202、203に部品１の
シルエットが投影されると、シルエットの位置と長さが
計測データとして得られ、このデータに基き部品１の周
囲方向長さ量（水平方向のもの）を求めることができ
る。通常、正常姿勢の場合と異常姿勢の場合とでは得ら
れる結果に顕著な差を生じるから、これをもって容易に
正常か異常かを判定できる。正常姿勢の場合の周囲方向
長さと異常姿勢の場合の周囲方向長さの差が小さい、す
なわち立方体に近い形状の部品というのは殆ど例を見な
いから、この判定手法は有効である。部品姿勢が異常で
あるとの判定結果を得た場合には、制御装置215は、そ
の部品１を装着対象から除外する。すなわち、部品装着
ステーションＩに配置された駆動装置84及び切替アクチ
ュエータ162に指令を発し、真空吸着装置70が部品装着
ステーションＩに到着しても、これを降下させず、また
部品１の吸着を終了させもしない。

−部品装着ステーション− 部品装着ステーションＩには、「全体的構成」の項で述
べた基板支持ユニット13を配置する。基板支持装置30に
支持された基板２には、所定個所に接着剤が塗られてい
る。

−部品投棄ステーション− 部品投棄ステーションＪには、切替アクチュエータ162
と、図示しないが、真空吸着装置70から落下した部品１
を受け止める部品回収箱を配置する。また、吸着軸角度
調整ステーションＣと同様に、ブレーキ解除装置170と
吸着軸角度調整装置175を配置する。更にこのステーシ
ョンには角度規正装置220を配置する。角度規正装置220
の要部を第18図に示すが、これは図示しないアクチュエ
ータにより水平方向に往復動せしめられるスライダ221
の先端に、水平に並べた２個のローラ222からなるロー
ラ列223を装着したものである。ローラ列223は、第19図
ないし第20図に象徴化して示すばね224の弾発力を受け
つつ、吸着軸92のフランジ105の外周に押しつけられる
ものである。角度規正装置220の作用は、この次に述べ
る吸引具ストッカの構造に関連するので、次項において
説明を行なう。

−吸引具分離ステーション， 吸引具装着ステーション− 本実施例では、吸引具分離装着ステーションＫに１個の
吸引具ストッカ230を配置し、また、吸引具分離装着ス
テーションＭにもう１個の吸引具ストッカ231を配置す
る。吸引具ストッカ230と231の構造は同一であり、ここ
では両者の代表として吸引具ストッカ230をとり上げ、
その構造を第13図乃至第17図に基き説明する。232は装
着フレーム61に固定された下部デッキ、233は４本の支
柱234により４隅を支えられて下部デッキ232の上に固定
された上部デッキである。支柱234は、図が見にくくな
るのを避けるため、第14図には描いていない。下部デッ
キ232と上部デッキ233は各々軸受235、236を保持し、こ
れら上下の軸受235、236により、中空の回転盤237を垂
直軸線まわりに回転できるよう支持している。回転盤23
7はそれ自体が１個のタイミングプーリとなっており、
想像線でその存在を示すタイミングベルト238により図
示しない電動機に連結し、この電動機により任意角度の
回転を与えられる。

回転盤237には王冠形のホルダ239を固定する。ホルダ23
9は上端にフランジ240を有し、このフランジ240には吸
引具93のフランジ102がはまり込む浅い溝242と、吸引具
93のフランジ102よりも下の部分を通す透孔243からなる
吸引具保持部241が一定間隔で形成されている（第18図
参照）。244は下部デッキ232に固定されたブリッジであ
る。ブリッジ244は回転盤237の中心にあたる位置に軸受
290を保持している。291はロータリーアクチュエーター
で、ブリッジ244側面に固定されたＬ字形のステー292に
より、ロータリーアクチュエータ291の回動軸293の中心
が軸受290の中心と一致するように取付けられている。
ロータリーアクチュエータ291の下部には回動軸293の回
動角度を規制する規制装置294が設けられる。これは、
回動軸293の下端近くに設けた当り295を、ロータリーア
クチュエータ291の下端面に設けたＣ字形状のリング296
の開口部に通し、開口部の幅だけ回動可能としたもので
ある。245は回動ブロックで、下部を軸受け290に嵌合
し、下端に設けられた盲穴297にロータリーアクチュエ
ータ291の回動軸293が嵌合することにより、回動軸293
と共に回動するようになっている。回動ブロック245の
上端には、分離装置248が取付けられる。分離装置248
は、２個のブラケット246、247を備え、ブラケット246
は回動ブロック245の上端に位置し、ブラケット247はブ
ラケット246の側面から延びた連結部材298により、上部
デッキ233上にブラケット246の先端と向かい合うように
保持される。分離装置248は、吸引具分離時には吸引具
分離装着ステーションＫにその中心を一致させ（第13
図）、吸引具装着時にはそこから退避する（第15図）。
分離装置248は、ブラケット246とブラケット247に各１
個づつ垂直面内で回動できるよう向い合せて取付けた爪
249と、これらの爪249の上方先端部同士が一定間隔まで
接近するようこれらに付勢力を与える圧縮コイルバネを
有する。爪249の先端間隔は吸引具93のフランジ102の長
手方向寸法より少し小さい。ブリッジ244上面にはブラ
ケット252を固定する。これらのブラケット251、252に
は透過型光センサ253の発光部254と受光部255を取付け
る。光センサ253は、吸引具分離装着ステーションＫに
位置する吸引具保持部241における吸引具93の有無をチ
ェックし、これにより既に塞がっている吸引保持部241
に吸引具93を押し込むといった事故の発生を防ぐ。上部
デッキ233の上面に設けられた分離装置補強ブロック299
は、分離装置248が吸引具分離位置（第13図）にある時
にブラケット247の端を溝部に係合させることにより
（第16図）、片持ちの分離装置248のふらつきを完全に
固定するものである。作業ステーションＬの位置には識
別装置260を配置する。識別装置260は、３個の反射型セ
ンサにより構成される。図においては、光センサの構成
部分のうち発光部と受光部を兼ねる光ファイバー部（金
属製チューブの中に光ファイバー束をおさめたもの）の
み示し、これらに261、262、263と符号をつける。光フ
ァイバー部261、262、263の先端は、所定間隔で水平に
並んだ状態でホルダ264に保持されている。ホルダ264は
上部デッキ233に固定する。識別装置260は、ホルダ239
の支持する吸引具93のフランジ102と同じレベルにあっ
て、フランジ102の両端に付された種類識別記号265（第
21図参照）を読み取る役目をする。種類識別記号265
は、「真空吸着装置」の項でも触れたが、フランジ102
の端部に刻んだノッチ266により構成される。ノッチ266
を刻むべき個所は３個所であり、それらの個所の間隔は
光ファイバー部261、262、263の配列間隔に等しい。

ブリッジ243の上面には別種の反射型光センサ270を固定
する。光センサ270は回転盤237の内面に形設されたリン
グ部271に向かい合っており、リング部271の適当位置に
刻まれたノッチ272の存在を認識する。これにより、回
転盤237の回転位置を知ることができる。

吸引具ストッカ230は複数個の吸引具保持部241を閉ルー
プの一種である円に沿って配列しており、かかる吸引具
保持部241の配列ループはそのループに沿って移動可能
で、且つ真空吸着装置70の軌道ループとは高低差をもっ
て、すなわち立体的に交差している。その交差点である
吸引具分離装着ステーションＫには前述のように駆動装
置84が配置されており、この駆動装置84によって軌道ル
ープから降下せしめられることにより、真空吸着装置70
は吸引具ストッカ230と接触を持つに至る。制御装置215
は識別装置260から吸引具ストッカ230に保持された吸引
具93の種類の情報を、また光センサ270から回転盤237の
回転位置の情報を蓄え、吸引具分離装着ステーションＫ
における駆動装置84と、吸引具ストッカ230の動作を制
御するものである。

さて吸引具分離装着ステーションＫにおいては空いてい
る吸引具保持部241を真空吸着装置70の真下に位置さ
せ、この吸引具保持部241へ真空吸着装置70から吸引具9
3を移す訳であるが、吸引具保持部241の溝242はその長
手方向がホルダ239の中心からの放射線の方向に一致す
るよう配列されており、当該ステーションでは、第13図
に見られるように、溝242の長手方向が真空吸着装置70
の軌道ループの接線方向と一致するので、これに合わせ
て吸引具93もその向きを変えておかねばならない。この
目的のため、部品投棄ステーションＪに角度規正装置22
0を配置したものである。すなわち、第19図のように、
吸着軸92のフランジ105にローラ列223を圧接させつつ、
吸着軸角度調整装置175で吸着軸92を角度原点（吸引具
保持部241の溝242に吸引具93のフランジ102が一致する
ような角度のことをこのように称す）に向けて回転させ
ると、最終的にローラ列223がフランジ105の位置決め用
平坦部106に係合し、角度原点にぴったりと一致した状
態で、吸着軸92は停止する。その後吸着軸角度調整装置
175と角度規正装置220を、この順序で吸着軸92から引き
離し、更に、吸着軸92の回転期間中吸着軸92を持ち上げ
ていたブレーキ解除装置170を降下させて、吸着軸92を
再び制動状態に置く。吸着軸角度調整装置175の制御
は、予め概算した角度だけ吸着軸92を回転させ、その後
はローラ列223の圧接力で自然に角度規正されるように
しても良く、摩擦ホイール177を毎回一定角度だけ回転
させ、吸着軸92が角度原点に落ち着いた後は吸着軸92と
の間にスリップを生じさせて余分な回転を吸収するよう
にしても良く、あるいは摩擦ホイール177を駆動する電
動機の電流値を監視しておき、電流変化により装着軸92
の停止を知った時点で、摩擦ホイール177の駆動を中止
するようにしても良い。

上記のようにして、吸着軸角度調整ステーションＣで角
度調整した吸着軸92を角度原点に戻した後、吸引具分離
装着ステーションＫで真空吸着装置70に第１回目の降下
をさせると、吸引具93のフランジ102は第16図のように
分離装置248の爪249を押し開き、そして、爪249の先端
がフランジ102の上面に係合するに至る。次の動作で真
空吸着装置70が第１回目の上昇を行ない吸引具ストッカ
230から離脱すると、吸引具93は爪249により引き留めら
れるため真空吸着装置70から分離して吸引具保持部241
に残る（第17図）。分離装置248は、吸引具ストッカ230
が吸引具93を収納した後はロータリーアクチュエータ29
1により待機位置（第15図）まで回動し、次の吸引具分
離時まで待機している。吸引具93を失った真空吸着装置
70は、所望の吸引具が吸引具分離装着ステーションＫに
到着するまで待機している。ここでホルダ264が回転
し、次の電子部品装着作業に必要な吸引具93を吸引具分
離装着ステーションＫへ運ぶ。ここで真空吸着装置70が
第２回目の下降を行ない、吸引具93を拾い上げる。拾い
上げは真空吸着装置70を吸引具ストッカ230に接近さ
せ、その後離脱させるだけで事足りる。吸引具ストッカ
230への接近により真空吸着装置70の接続管部95が吸引
具93に嵌合し、弾性係止具96が吸引具93の溝100に係合
する。真空吸着装置70が吸引具ストッカ230からの離脱
を開始すると、吸引具93はそのまま吸引具保持部241か
ら引き抜かれる。

識別装置260は吸引具ストッカ230に保持された吸引具93
の種類識別記号265を読み取り、その情報を制御装置215
に伝える。制御装置215はこの情報をメモリに蓄え、プ
ログラムに従って装置の動作を進める際、必要に応じて
読み出す。さて種類識別記号265の構成であるが、これ
は、識別装置260がノッチ266を暗部と認識することを利
用して、ノッチ266の存在と不存在を２進記号の（1,0）
に対応させ、第22図に示すように３ビットで計７種を定
義する。３個所ともノッチ266を刻むのは、識別装置260
の受け取る情報が暗部情報ばかりということになり、吸
引具93そのものが存在しない場合と区別できないため、
採用しない。種類識別記号265の読み取りは、部品装着
装置10の運転を開始する前に吸引具ストッカ230の保持
するすべての吸引具93について行ない、その結果に基い
て動作シーケンスを組む。識別装置260は、設置場所を
適当に選べば、真空吸着装置70に装着された吸引具93の
種類を識別するにも用いることができる。

−吸引具認識ステーション− 吸引具認識ステーションＯには吸引具認識装置280を配
置する。吸引具認識装置280は第25図に示すように構成
されており、以下これについて説明する。281は固定デ
ッキで、その上面には、２個の視覚センサ282、283との
２個の照射ユニット284、285を固定する。視覚センサ28
2と照射ユニット284、視覚ユニット283と照射ユニット2
85がそれぞれペアをなす。視覚センサ282、283は、その
配置方向が互に直交するように置かれ、照射ユニット28
4、285は、自らのペアとする視覚センサ282、283と正対
する形で置かれる。視覚センサ282、283と照射ユニット
284、285の構成は、部品認識ステーションＦに配置した
視覚センサ202、203及び照射ユニット204、205の構成と
同じであるが、ただ視覚センサ282の受光窓が垂直に長
く、照射ユニット284の照射スリットも垂直方向に開口
している点で、部品認識装置200とは異なる。照射ユニ
ット284の発する平行光と照射ユニット285の発する平行
光とは直角に交差し、視覚センサ282と照射ユニット285
の間隙を通り抜けて視覚センサと照射ユニットによる囲
いの中に侵入した真空吸着装置70（第23図には吸着軸92
の先端部分のみ示す）は、光の交差部に吸引具93をさら
すようにして停止する。吸引具93は、まさにこれから部
品装着作業に向かおうとしているところのものであり、
視覚センサ282はこの吸引具93の先端高さを計測する。
その計測結果に基いて、部品認識ステーションＦのエレ
ベータ201が昇降し、部品１の計測高さが調整されるこ
とになる。エレベータ201の動作は、当然のことなが
ら、先端高さを計測した吸引具93が部品認識ステーショ
ンＦに到着する時点で生じる。視覚センサ283は吸引具9
3の太さを計測し、その計測値に基いて吸引具93の種類
が識別される。

−全体的動作− 部品供給ステーションＡで部品１を吸着した真空吸着装
置70は、吸着軸角度調整ステーションＣで吸着軸92の角
度を、部品装着ステーションＩで求められることになる
部品角度に合わせて、調整される。吸着軸92の角度調整
のみで部品１の角度を精密に設定することにはしていな
いので、この場合の角度調整はある程度大まかでよい。
すなわち、摩擦ホイール177のスリップを十分許容でき
る。真空吸着装置70は次に部品方向調整ステーションＤ
に到着する。ここでは部品方向調整装置190が、所定の
方位を指向し、方向調整爪192を開いた状態で待機して
いる。降下して来た部品１を方向調整爪192で挟めば、
大まかに角度の定まっていた部品１は、今度は精密に所
定の方向へ向けられる。このようにして角度の定まった
部品１は、部品認識ステーションＦで真空吸着装置70に
対する位置ずれ量を計測される。また、正しい姿勢で吸
着されているかどうかの識別もここで行なわれる。部品
認識ステーションＦを出た真空吸着装置70は部品装着ス
テーションＩへと向かい、部品１の位置ずれデータに基
き位置補正しておいた基板２に部品１を押しつけ、基板
２に塗布してあった接着剤に部品１を付着させた後、部
品１を残して上昇する。吸着した部品１の姿勢が異常で
あれば、真空吸着装置70は部品装着ステーションＩでは
降下することなく部品投棄ステーションＪに移動し、こ
こで部品１を捨てる。またこのステーションでは吸着軸
92が角度原点に戻される。真空吸着装置70に現在取り付
けられている吸引具93が、次回の部品装着作業にも使用
できる種類のものであれば、真空吸着装置70は吸引具ス
トッカ230、231の上空を素通りする。そうでなければ、
真空吸着装置70は吸引具ストッカ230又は231で吸引具93
を交換する。吸引具ストッカ230、231はその保持する吸
引具93の種類に応じて適宜使い分けられる。このように
して次回の部品装着作業に必要な吸引具93を装備した真
空吸着装置70は、吸引具認識ステーションＯでその吸引
具93に関する検査を受けた後、部品供給ステーションＡ
に戻って、新たな部品装着作業を開始する。

（ト）発明の効果 本発明では、閉ループ状の軌道に沿って間歇的に移動し
つつ部品のピックアンドプレース作業を行う真空吸着装
置に対し、部品装着ステーションを過ぎた後、部品供給
ステーションに到るまでの間の位置に、複数個の吸引具
保持部を有する吸引具ストッカを配置する。この吸引具
ストッカを、空の吸引具保持部と所望の吸引具を保持し
た吸引具保持部が順次真空吸着装置の停止位置に一致す
るよう移動させて、この位置で真空吸着装置からの吸引
具の受け取りと、真空吸着装置への吸引具供給を行うよ
うにしたものであり、一方で部品のピックアンドプレー
ス作業を遂行しつつ、他方で吸引具交換作業を同時進行
させることができ、吸引具交換により部品装着作業に中
断を生じることがなく、装置の高速性を損なわずに吸引
具自動交換の目的を達成することができる。また、特定
の停止位置で、真空吸着装置からの吸引具引き取りと真
空吸着装置への吸引具引き渡しを行うため、、吸引具の
やりとりを引き取りと引き渡しの２段階に分け、異なる
停止位置で行う方式に比べ、真空吸着装置を吸引具スト
ッカに接近させる駆動装置の配置を半減でき、支持装置
の軽量化を図ることができる。このように１箇所で吸引
具の交換が行えることから、吸引具ストッカの構造設計
において、支持装置の間歇移動ピッチを考慮する必要が
なくなり、且つストッカの配置面でも設計自由度が増
す。さらに、吸引具ストッカが真空吸着装置の支持装置
とは別個に設けられるので、多種類の吸引具を保持さ
せ、またそれに見合うようにストッカを大型化しても、
支持装置自身の質量は増えず、高速運動に影響はない。
しかも駆動装置により目標物に接近せしめられる真空吸
着装置の動きを利用して吸引具の受け渡しを行うから、
真空吸着装置と吸引具ストッカの間に吸引具移送用の中
間メカニズムを設ける必要がなく、構成を簡素化でき
る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示し、第１図は装着ユニットの
断面図、第２図は部品装着装置を構成する複数個のユニ
ットの配置説明図、第３図は作業ステーションの配置説
明図、第４図は各作業ステーションにおける作業内容を
示す展開図的説明図、第５図は真空吸着装置の主要部分
の正面図、第６図は第５図中の要部の断面図、第７図は
ブレーキ解除装置と吸着軸角度調整装置を関連させて描
いた、第６図と同じ個所の断面図、第８図は部品方向調
整装置の平面図、第９図は真空切替バルブとバルブ切替
装置の個所の平面図、第10図は真空切替バルブの断面図
にして、第９図のX-X線に沿って切断したもの、第11図
及び第12図は第９図及び第10図と同様の平面図及び断面
図にして、異なる動作状態を示すもの、第13図は吸引具
ストッカの平面図、第14図は吸引具ストッカの断面図に
して、第13図中のXIV-XIV線に沿って切断したもの、第1
5図は第13図と異なる動作状態における吸引具ストッカ
の平面図、第16図は第13図中のXVI-XVI線に沿って切断
した断面図、第17図は第16図と同様の断面図にして異な
る動作状態のもの、第18図は真空吸着装置、吸引具スト
ッカ、及び角度規正装置の、各々一部を示す斜視図、第
19図及び第20図は角度規正装置の作用説明図、第21図は
吸引具の斜視図、第22図は吸引具に付した種類識別記号
の説明図、第23図は部品認識装置の斜視図、第24図は視
覚センサに対する照射ユニットの照射メカニズム説明
図、第25図は吸引具認識装置の斜視図である。 １…部品、２…基板、10…部品装着装置、Ａ…部品供給
ステーション、21…部品供給装置、Ｉ…部品装着ステー
ション、30…基板支持装置、70…真空吸着装置、93…吸
引具、60…支持装置、84…駆動装置、230、231…吸引具
ストッカ、241…吸引具保持部、215…制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】次の構成要素を備えた部品装着装置。 （ａ）部品供給ステーションに配置した部品供給装置 （ｂ）部品装着ステーションに配置した基板支持装置 （ｃ）着脱可能な吸引具に部品を吸着して、前記部品供
   給装置から前記基板支持装置上の基板へ、部品のピック
   アンドプレース作業を行うべく配備した真空吸着装置 （ｄ）前記真空吸着装置を複数個支持し、これらの真空
   吸着装置を作業ステーションから作業ステーションへと
   閉ループ状の軌道に沿って間歇的に移動させる支持装置 （ｅ）前記支持装置に支持された真空吸着装置を、所定
   の停止位置で目標物に接近させ、また、そこから離脱さ
   せる駆動装置 （ｆ）部品装着ステーションを過ぎた後、部品供給ステ
   ーションに到るまでの間に設けられるものにして、複数
   個の吸引具保持部を有し、１個の選択された吸引具保持
   部が真空吸着装置の特定の停止位置に一致するよう移動
   可能な吸引具ストッカ。 （ｇ）特定の停止位置にある前記真空吸着装置の吸引具
   に係合し、これを分離して空き状態の前記吸引具保持部
   に収納させると共に、その真空吸着装置に所望の吸引具
   を装着する際には、前記停止位置にある吸引具への係合
   態勢を解除する分離装置。 （ｈ）前記真空吸着装置の特定の停止位置において、空
   き状態の吸引具保持部がこの停止位置に一致するよう吸
   引具ストッカを移動させた上でこの位置に配置した前記
   駆動装置の第１回駆動を行い、前記分離装置により真空
   吸着装置側の吸引具を吸引具保持部に移行させて吸引具
   を取り外した後、分離装置の係合態勢を解除し、所望の
   吸引具を保持した吸引具保持部がこの停止位置に一致す
   るように吸引具ストッカを移動させて駆動装置の第２回
   駆動を行い、吸引具を真空吸着装置に装着させる制御装
   置。