JPS6274533A - 自動組立装置の部品実装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕　゛ 本発明は、印刷配線板等に部品を自動的に実装する自動
組立て装置の部品実装方法の改良に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、例えば電子機器の組立て工程では、印刷配線板等
に対し部品収納ケースからマニプレータにより部品を取
出して装着する自動組立て装置が多く導入されている。

この種の装置の導入により、組立能率および歩留りが向
上され、これにより生産性を大幅に高めることができる
。

ところが、この種の従来の装置の部品実装方法は、例え
ば第７図に示す如く、装着される部品の種類ａ、ｂ、ｃ
には関係なく、印刷配線板１に設けられた複数の部品装
着位置ａ１．ａ２．Ｃ２゜・・・相互の間隔を予め検出
してこの検出結果からマニプレータまたは印刷配線板を
載置するＸＹテープルの移動距離が最短になるように装
着順序を定め、この装着順序に従ってマニプレータまた
はＸＹテーブルを駆動制御して部品の装着を行なうもの
であった。このため、部品の形状や大きさによっては、
装着順序が後側となる部品の装着スペースが狭くなって
装着操作が難しくなり、この結果マニプレータおよびＸ
Ｙテーブルに高精度の制御が必要とする欠点があった。

また、一般に部品は種類別に部品収納ケースに収納され
ており、これらの部品収納ケースは一列に配列されて必
要とするものがＸＹテーブルと対向する位置へ搬送され
るようになっている。このため、前記従来の部品実装方
法のように部品の種類とは無関係にただ単にＲ短ルート
となるように装着順序を設定した場合には、装着する部
品が変わる毎にその都度部品収納ケースを搬送させなけ
ればならず、このため個々の部品の＠肴に要する時間が
長くなる欠点があった。また、この欠点を低減するため
に部品の装着順序に従って部品収納ケースを配列し、こ
れにより部品収納ケース４０の移動距離をできるだけ短
くすることが行なわれているが、このようにした場合で
も、印刷配線板の種類が変更になってそれに伴い部品の
装着順序が変化すると、上記部品収納ケースの配列順序
は無効になるため、その都度部品収納ケースの配列順序
を並べ換えなければならず、作業が著しく面倒だった。

〔発明の目的〕

本発明は、部品の大きさや形状に応じて最適な装着操作
を行なえるようにし、かつ部品収納ケースの搬送時間を
短縮するとともに配列順序の変更作業を簡単化し、これ
により装着能率が良くしかも作業者の負担を軽減し得る
自動組立【装置の部品実装方法を提供することを目的と
する。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的を達成するために、部品の装着に先
立ち組立基体の部品装着位置を装着される部品の種類毎
に分類してこれらの分類された部品装着位置群に対し部
品の種類に応じて装着優先順位を設定するとともに、上
記部品装着位置群毎にその各部品装着位置相互間の間隔
を検出してこの検出結果から組立基体とマニプレータと
の相対移動距離が最短となるように装着順序を設定し、
部品を装着する際に、先ず上記装着優先順位に従って部
品装着位置群を選択し、次にこの選択された部品装着位
置群毎に上記組立基体およびマニプレータの相対移動距
離が最短となるように定めた装着順序に従って部品の装
着を行なうようにしたものである。

〔発明の実施例〕

第２図は、本発明の一実施例における部品実装方法を実
施する自動組立装置の外観を示すもので、１０は装置ｌ
基台を示している。この装置基台１０の上面には、作業
ステージとしてのＸＹテーブル２０、マニプレータ３ｏ
およびこれらに挟まれる位置関係で複数の部品収納ケー
ス４０，４０．・・・が配設されている。ＸＹテーブル
２０は図示しないステップモータにより駆動されてＸ、
Ｙのいずれの方向にも移動できるもので、その上面には
組立基体としての印刷配線板１が固定的に載置される。

尚、この印刷配線板１は図示しない搬送機構により上記
ＸＹテーブル２０に搬入される。マニプレータ３０は、
Ｘ方向に自走可能な第１の移動機構３１を保持機構３２
に固定し、かつ先端部に作業ヘッドとしてのチャック３
４が取着された第３の移動機構３３を上記第１の移動機
構３１に７方向に移動可能に固定したもので、これらの
移動機構３１．３３によりチャック３４をＸ、ｚのいず
れの方向にもそれぞれ移動できるように支持している。

尚、上記各移動機構３１．３３の駆動源としては、サー
ボモータを駆動源としたリニア移動ＩＩＩ溝が使用され
る。各部品収納ケース４０゜４０、・・・は、各々種類
の異なる部品を収納したもので、それぞれ−列に配列さ
れた状態で搬送用のガイドレール４１に案内保持され、
図示しない搬送機構により搬送されるようになっている
。

一方策３図は、本実施例の自動組立装置の回路部分の構
成を示すものである。この装置は制御回路（ＣＰＵ）５
０を有しており、このＣＰＵ５０にはバス５１を介して
上記ＣＰＵ５０の制御手順を指定する制御プログラムが
記憶されたＲＯＭ５２、制御データ記憶用のＲＡ　Ｍ　
５３および複数の入出力ボート＜１１０＞５４．５５．
５６がそれぞれ接続されている。これらの入出力ボート
５４．５５．５６は、それぞれキー人力部５７、プリン
タ５８およびディスクドライバ５９に対し入力情報また
は出力情報の入出力を行なうものである。また本実施例
の装置は工業用テレビジョン（Ｉ　ＴＶ）カメラ６０を
備えており、この■ＴＶカメラ６０からのｍ像画像信号
は画情報入力回路６１に導入されてＣＰＵ５０の制御に
より入出力回路６２を介してモニタ６３に画像表示され
る。ざらにＣＰＵ５０には、バス５１を介してマニプレ
ータ駆動回路６４、テーブル駆動回路６５およびケース
駆動回路６６がそれぞれ接続されており、これらの回路
を介してマニプレータ３０゜ＸＹテーブル２０のステッ
プモータおよび部品収納ケース４０の搬送機構に駆動信
号が供給されるようになっている。

ところで、前記ＣＰＵ５０はマイクロコンピュータを主
制罪部として有するもので、その機能として第４図に示
す如く装着位置分類手段５０ａと、優先順位設定手段５
０ｂと、最短ルート設定手段５０ｃと、装着制御手段５
０ｄとを備えている。

これらの手段のうち５０ａ〜５０Ｃはそれぞれ装着手順
を設定する際に、つまり装着動作のスケジューリングを
行なう場合に使用されるものである。

装着位置分類手段５０ａ゛はキー人力部５７から入力さ
れた印刷配線板１の各部品装着位置と部品との対応表に
関するデータに基づいて、上記各部品装着位置を部品が
同じもの毎に分類する。また−優先順位設定手段５０ｂ
は、装着する各部品の大きさおよび形状に応じてその装
着優先順位を設定する。さらに最短ルート設定手段５０
Ｃは、前記ＩＴＶカメラ６０により印刷配線板１の装着
面を撮像してその撮像画像情報から各部品装着位置相互
の間隔を検出し、この検出結果からＸＹテーブル２０の
移動距離が最短となる装着順序を求める。

但し、このとき上記装着順序の設定は、前記装着位置分
類手段５０ａで分類された部品の共通な装着位置群毎に
行なわれる。一方装着制陣手段５０ｄは、部品装着動作
時に使用されるもので、上記各手段５０ａ〜５０Ｃで求
められた情報に従って印刷配線板１の各部品装着位置に
対し所定の装着順序を設定し、この順序で部品の装着を
行なうべくＸＹテーブル２０、マニプレータ３０および
部品収納ケース４０を動作制御する。

次に、以上の構成に基づいて本実施例の部品実装方法を
説明する。作業者は先ず部品装着前の状態の印刷配線板
１をＸＹテーブル２０に搬入させ、この状態でキー人力
部５７を操作して装置に装着動作のスケジューリングを
指示し、かつ上記印刷配線板１における部品装着位置と
その装着部品の対応表に関するデータを入力する。

この結実装置のＣＰＵ５０は、上記スケジューリングの
指示により自己の動作プログラムを第５図に示すスケジ
ューリング用プログラムに設定し、このプログラムのス
テップ５ａで先ず上記部品装着位置と装着部品との対応
表に関するデータを導入する。そして、ステップ５ｂで
上記対応表から各部品装着位置を部品毎に分類し、しか
るのちステップ５Ｃで各装着部品の大きざおよび形状か
ら部品の装着優先順位を設定する。この優先順位は、例
えば部品の小さい順に設定される。次にＣＰＵ５０は、
ステップ５ｄでＩＴＶカメラ６０を駆動して印刷配線板
１の部品装着面をａｍさせ、これにより得られた＋ａｍ
像画像情報入力する。そしてステップ５ｅで上記ｍ像画
像情報から所定の画像処理により各部品装着位置間の距
離を検出し、ステップ５ｆで舶記分類された部品装着位
置の各群毎に上記部品ｉ着位置間の距離からＸＹテーブ
ル２０の移動距離が最短となるべく各部品４Ａ＠位置に
対する装着順序を求める。そして、これらの各群毎の装
着順序を前記ステップ５ｃで設定した優先順位に従って
並べてこれを装着スケジュールとし、この装着スケジュ
ールをＲＡＭ５３に記憶させ、またステップ５ｈでフロ
ッピディスクに記憶させる。第１図は、装着スケジュー
ルの一例を示すもので、この装着スケジュールは先ず部
品ａが装着される部品装着位置群ａ１　、ａ２．ａ３゜
ａ４を優先順位の１位としてこれらのＲ短ルー１〜を設
定し、次に部品すが装着される部品装着位置群ｂ１．ｂ
２．ｂ３を優先順位２位としてその最短ルートを設定し
、最後に部品Ｃが装着される部品装着位置群ｃ１　、ｃ
２に対しその最短ルートを設定したものである。尚、上
記フロッピディスクは、共通の印刷配線板１に対し部品
の装着を行なう他の自動組立装置の装着動作設定用とし
て使用される。

さて、上記のようにｉ着スケジュールが作成されると作
業者は、部品収納ケース４０．４０．・・・を先に設定
した部品の優先順位ａ、ｂ、ｃの順に並べ、この状態で
キー人力部５７の装着動作開始スイッチを操作する。そ
うするとＣＰＵ５０は、第６図（ａ）、（ｂ）に示す如
く、先ずステップ６ａでＸＹテーブル２０、マニプレー
タ３０および部品収納ケース４０の初期位置をそれぞれ
設定し、この状態でステップ６ｂで印刷配線板（ＰＣ板
）１の搬入を監視し、ＸＹテーブル２０に印刷配線板１
が搬入されるとステップ６ＣでＩＴＶカメラ６０を駆動
して印刷配線板１の搬像画像情報を得、ステップ６ｄで
上記藏象画像情報から各部品装着位置の座標を検出する
。そしてステップ６ｅに移行してこのステップ６ｅで前
記装着スケジュールに従って先ず優先順位１位の部品装
着位置群ａ１〜ａ４を選択し、かつステップ６ｆでこの
部品装着位置群ａ１−　ａ４の各部品装着位置の装着順
位ａ１．ａ２．ａ’３．ａ４をセットする。

この装着順位のセットが終了するとＣＰＵ５０は、部品
収納ケース４０のうち第１番目に装着する部品ａが収納
された部品収納ケース４０の位置をマニプレータ３０に
対向する位置にセットし、しかるのちステップ６ｈで前
記ステップ６ｄで求めた各部品装着位置の座標に従って
ＸＹテーブル２０を移動させ、かつステップ６１でマニ
プレータ３０を駆動して第１番目の部品装着位置ａ１に
対し部品の装着を行なう。そしてこの装着を終了すると
、ステップ６ｊで部品装着位置群ａ１〜ａ４を構成する
全ての部品装着位置への部品の装着が終了したか否かを
判定し、今は終了していないのでステップ６ｈに戻って
次の部品ｉｔ位置ａ２に対する部品の装着動作を行なう
。以下同様に部品装着位置ａ３．ａ４に対しても部品ａ
の装着を行なう。そして部品装着位置群ａ１〜ａ４に対
する装着を完了すると、ＣＰＵ５０はステップ６ｊから
ステップ６ｋに移行し、ここで全ての部品装着位置群へ
の装着が終了したか否かの判定を行ない、今はまだ終了
していないのでステップ６ｅに戻る。

そしてこのステップ６ｅで優先順位２位の部品装着位置
群ｂ１〜ｂ３をセットし、しかるのちステップ６ｆで前
記部品装着位置ａ１〜ａ４の場合と同様にこの酊ｂ１〜
ｂ３のｎ届ルートをセラ１〜したのち、ステップ６ｇに
移行してここで部品すが収納された部品収納ケース４０
をマニプレータ３０と対向する位置へ移動させる。そし
て以下前記部品装着位置群ａ１〜ａ４の場合と同様にＸ
Ｙテーブル２０およびマニプレータ３０をそれぞれ駆動
して、各部品装着位置ｂｌ、ｂ２．ｂ３の順にそれぞれ
部品すの装着を行ない、これを終了すると再びステップ
６ｅに戻ってここで部品装着位置群ｃ１　、ｃ２をセッ
トする。そして、以下同様にステップ６ｆからステップ
６ｊの動作を繰返して部品装着位置ＣＩ　、Ｃ２に対す
る部品Ｃの装着を行ない、ステップ６にで全ての部品装
着位置群への部品の装着を完了した時点で１枚の印刷配
線板１に対する部品の装着動作を終了する。そうして、
以後新たな印刷配線板１がＸＹテーブル２０に搬入され
る毎に以上の装着動作を繰返し行なう。

このように本実施例によれば、部品の装着を行なう際に
、印刷配線８ｉ１の各部品装着位置を部品別に分類して
部品装着位置群とし、これらの部品装着位置群に対し部
品の大ぎさおよび形状に応じて装＠優先順位を定め、こ
の優先順位に従って部品の装着を行ない、かつこれらの
部品装着位置群内での各部品装着位置の装着順位をＸＹ
テーブル２０の移動距離がＲ短距離となるように設定し
たことによって、小さな部品は先に装着され、この装着
が終了したのちに大きな部品や形状が特殊な部品が装着
されることになるので、部品の大きさ等とは同等無関係
に装着するようにした従来の装着方法のように、５Ａ＠
順序が後側の部品を装着する場合に既に装着されている
部品が邪魔になって装着が難しくなるといった不具合を
生じず、最後の部品まで簡単かつ円滑に装着することが
できる。

これによりＸＹテーブル２０およびマニプレータ３０の
位置精度を比較的低く押えることができる。

また、各部品毎に順次装着しているので、各部品収納ケ
ース４０の移動距離を最短にできるとともに、各部品収
納ケース４０の移動制御も容易となる。さらに、部品の
装着優先順位を大ぎざが小さい順に設定したことにより
、印刷配線板の種類が変わったとしても部品収納ケース
４０の配列は略一定にすることができ、この結果印刷配
線板の変更により装着スケジュールを作成し直した場合
でも部品収納ケース４０の配列順序は大幅に変えなくて
もよく、これにより作業者の作業負担を軽減することが
できる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例
えば、前記実施例では部品の装着優先順位を部品の大き
さや形状により設定したが、それに加え印刷配線板の位
置（例えば中央部と周辺部）を考慮して設定するように
してもよい。また前記実施例は部品装着位置の位置合わ
せをＸＹテーブル２０により行なったが、マニプレータ
３０により行なってもよい。さらにマニプレータ３０を
Ｙ方向にも移動可能とし、部品の取出しおよび装着の動
作をこのマニプレータ３０のＹ方向への移動を利用して
行なうように°してもよい。また本実施例ではシーケン
ス制御用の構成部と部品の装着関係を行なう他の構成部
とを同一装置内に収容しているが、これらの構成部を別
体の装置とし、これらの装置間の制御データの授受をイ
ンタフェースを介して行なうようにしてもよい。このよ
うにすると、部品装着に関する動作時間を短縮すること
ができ、基板の生産性を高めることができる。またシー
ケンス制御用プログラムの変更や増加をも容易に行なう
ことができる。その他、ＸＹテーブル２０、マニプレー
タ３０の構成や制可回路の制御手順および制御内容、部
品収納ケースの搬送機構、取付基体の種類（シャーシで
もよい）、最短ルートの設定手段等についても、本発明
の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

（発明の効果） 以上詳述したように本発明によれば、部品の装着に先立
ち組立基体の部品装着位置を装着される部品の種類毎に
分類してこれらの分類された部品装着位置群に対し部品
の種類に応じて装着優先順位を設定するとともに、上記
部品装着位置群毎にその各部品装着位置相互間の間隔を
検出してこの検出結果から組立基体とマニプレータとの
相対移動距離が最短となるように装着順序を設定し、部
品を装着する際に、先ず上記装着優先順位に従って部品
装着位置群を選択し、次にこの選択された部品装着位置
群毎に上記組立基体およびマニプレータの相対移動距離
が最短となるように定めた装着順序に従って部品の装着
を行なうようにしたことによって、部品の大きさや形状
に応じてＲ適な装着操作を行なうことができ、かつ部品
収納ケースの搬送時間を短縮するとともに配列順序の変
更作業を簡単化し得、これにより装着能率が良くしかも
作業者の負担を軽減し１ｑる自動組立て装置の部品実装
方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における部品実装方法による
部品実装順序を示す印刷配線板の平面図、第２図は同部
品実装方法を実施するための自動組立装置の外観を示す
斜視図、第３図は同装置の回路部分の構成を示すブロッ
ク図、第４図は制御回路の機能構成を示すブロック図、
第５図乃至第６図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第４図に示
した制御回路の制御手順および制御内容を示すフローチ
ャー１・、第７図は従来の部品実装方法による部品装着
順序を示す印刷配線板の平面図である。 １・・・印刷配線板、１０・・・装置基台、２０・・・
ＸＹテーブル、３０・・・マニプレータ、３１．３２゜
３３・・・移動機構、３４・・・チャック、４ｏ・・・
部品収納ケース、５０　・ＣＰ　ｔＪ、６０−Ｉ　Ｔ　
Ｖ　カメラ、ａ１〜Ｃ２・・・部品装着位置、ａ１〜ａ
４．ｂ１〜ｂ３　、ｃｌおよびＣ２・・・部品装着位置
群、ａ、ｂ。 Ｃ・・・部品。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 第１図 第７因 第３図 第４区 第６図 （ａ） （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 作業ステージに搬入された組立基体の予め定められた複
   数の部品装着位置に、各々異なる部品を収納した複数の
   部品収納ケースからマニプレータにより所定の部品を選
   択的に取出して装着する自動組立装置において、部品の
   装着に先立ち、前記組立基体の部品装着位置を装着され
   る部品の種類毎に分類してこれらの分類された部品装着
   位置群に対し部品の種類に応じて装着優先順位を設定す
   るとともに、上記部品装着位置群毎にその各部品装着位
   置相互間の間隔を検出してこの検出結果から組立基体と
   マニプレータとの相対移動距離が最短となるように装着
   順序を設定し、部品を装着する際に、先ず上記装着優先
   順位に従つて部品装着位置群を選択し、次にこの選択さ
   れた部品装着位置群毎に上記組立基体およびマニプレー
   タの相対移動距離が最短となるように定めた装着順序に
   従つて部品の装着を行なうようにしたことを特徴とする
   自動組立装置の部品実装方法。