(57)【要約】【課題】作業者における実装方向への部品持ち換え作業をなくし、実装方向の間違いを防止することができ、かつ実装時間の短縮化を実現する。【解決手段】テーピングされた電子部品を供給し、かつ部品供給角度を変更することができる複数のカセット型部品供給装置１０１を部品供給設置部１０２に設け、制御部１０８により、部品供給設置部１０２における各カセット型部品供給装置１０１の位置に応じて、電子部品を実装する実装基板８０１を保持する基板位置決め部１０４における基板基準位置１１２に合うように部品供給角度を変更し、作業者による実装方向の間違いの防止と、実装時間ロスを削減し、実装時間の短縮化を図る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーピングされた電子部品を供給し、かつ部品供給角度が変更可能な構成のカセット型部品供給装置と、
複数の前記カセット型部品供給装置が取り付けられる部品供給設置部と、
電子部品が実装される実装基板を位置決めして保持する基板位置決め部と、
前記カセット型部品供給装置の設置位置に応じて、前記各カセット型部品供給装置の前記部品供給角度を変更させる制御部とを備えたことを特徴とする電子部品手動実装機。
【請求項２】
前記各カセット型部品供給装置が、前記基板位置決め部の基準位置に対してそれぞれ傾斜することを特徴とする請求項１に記載の電子部品手動実装機。
【請求項３】
前記基板位置決め部の基準位置に対して前記部品供給設置部が前記基板位置決め部から離れる程、前記部品供給角度に対する変更量が大きくなることを特徴とする請求項１に記載の電子部品手動実装機。
【請求項４】
前記各カセット型部品供給装置を前記部品供給設置部に対して取り外し可能な構成にし、電子部品を供給する実装基板に対応して前記カセット型部品供給装置を取替え可能にしたことを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品手動実装機。
【請求項５】
前記制御部に実装順序と実装方向の情報が記録され、前記制御部が、表示部に前記各カセット型部品供給装置における部品取り出し指示と実装位置の表示をさせることを特徴とした請求項１に記載の電子部品手動実装機。
【請求項６】
前記制御部に作業者ごとの情報が記録され、前記制御部が、各作業者に合わせて前記部品供給角度を変更させることを特徴とする請求項１または５に記載の電子部品手動実装機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業者が実装基板に対して電子部品を手実装する場合に使用される電子部品手動実装機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の実装基板に部品を手実装するための装置として、実装基板の位置決めを行う位置決め部と、実装のために必要な部品を準備する供給装置と、供給装置における部品取り出し位置を示す取り出し位置表示装置と、実装プログラムに応じて位置表示装置と供給装置を制御する制御装置と備える手実装装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図８は特許文献１に記載された手実装装置の概略構成を示す斜視図である。
【０００４】
図８において、実装基板８０１が実装基板受け台８０２上に置かれ、実装プログラムにより、最初に取り出される部品の供給部８０３が、作業者に最も近い位置に対して上下動と回転を行って移動する。作業者に最も近い位置に達すると、部品供給部８０３の蓋が開き、作業者の方に部品取り出し位置を表示する位置表示灯８０４が点灯する構成になっている。
【０００５】
作業者は、点灯にて指示された部品供給部８０３から部品を取り出して手実装を行う。この実装作業が所定の部品個数繰り返された後、実装基板１枚分の手実装作業が終了する。
【特許文献１】特開昭６０−２１７７００号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の手実装装置の構成では、部品の供給方向が揃っていないバラバラの供給や、部品の荷姿に制約された１方向のみの供給であった。このため、実装対象となる様々な実装部品角度を有する実装基板に対応させるためには、作業者が実装角度を合わせるために、両手を使った部品持ち替え作業を行う必要があった。
【０００７】
このため、複数の方向に実装する部品であるような場合、実装方向を間違えたり、あるいは実装方向を間違えないようにするため、作業者としては作業に注意が必要となり、作業時間が延びてしまうという課題を有していた。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、作業者における実装方向への部品持ち換え作業をなくし、実装方向の間違いを防止することができ、かつ実装時間の短縮化を実現することが可能な電子部品手動実装機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明の電子部品手動実装機は、テーピングされた電子部品を供給し、かつ部品供給角度が変更可能な構成のカセット型部品供給装置と、複数の前記カセット型部品供給装置が取り付けられる部品供給設置部と、電子部品が実装される実装基板を位置決めして保持する基板位置決め部と、前記カセット型部品供給装置の設置位置に応じて、前記各カセット型部品供給装置の前記部品供給角度を変更させる制御部とを備えたことを特徴とし、テーピングされた電子部品を１部品ずつ、実装基板に対する手動実装に適合した方向に供給することが可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電子部品手動実装機によれば、作業者による手動実装における実装方向の間違い防止と、実装時間の短縮化が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施形態である電子部品手動実装機を平面状態から見た全体構成図である。なお、以下の説明において、図８にて説明した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を用い、その説明を省略する。
【００１３】
図１において、複数のカセット型部品供給装置１０１が、部品供給設置部１０２における複数の部品供給位置１０３に設置され、実装対象の実装基板８０１は、基板位置決め部１０４に設置されている。本例では、部品供給位置１０３は、基準位置ＰＯＳ０を挟むようにして、左右にＰＯＳ３〜−３が設けられている。
【００１４】
さらに、図１において、カセット型部品供給装置１０１の部品回転方向１０５が、実装対象の実装基板８０１の電子部品実装方向１０６と同じであると共に、カセット型部品供給装置１０１が設置される各部品供給位置１０３と、基板位置決め部１０４にある実装基板８０１との相対位置により、補正角度（θ１）１０７を持つことを表している。
【００１５】
次に、前記補正角度１０７の求め方について説明する。
【００１６】
以下の計算方法およびデータは、全てコンピュータなどの制御部１０８に格納されている。
【００１７】
まず、本電子部品手動実装機における基準として、基板位置決め部１０４における実装基板８０１の右下の位置をＸＹ方向の基準原点１０９とする。これは実装基板８０１を固定する際の基板右下を基準とすることにより、実装基板８０１の大きさが変わっても、基準が変わらないようにするためである。
【００１８】
本電子部品手動実装機においては、図１の座標に示すように、基準原点１０９から右側へ行く方向がＸ軸のプラス方向であり、基板位置決め部１０４から、部品供給設置部１０２に向かう方向がＹ軸のプラス方向である。回転角度は、Ｙ軸１１０を角度０度として、反時計方向をプラス方向と定義している。
【００１９】
次に、実装基板８０１の基板Ｘ方向長さ（Ｋ_ｘ）１１１から、基板基準位置１１２を求める。基板基準位置１１２は、（Ｘ，Ｙ）＝（−Ｋ_ｘ／２，０）の位置となる。
【００２０】
次に、基板基準位置１１２から、各カセット型部品供給装置１０１の部品回転中心位置１１３への相対角度（θｐｏｓ）１１４を求める。
【００２１】
部品回転中心位置１１３と基板基準位置１１２とのＹ方向距離（ＰＹ）１１５は、全ての各部品供給位置１０３において共通であり、Ｘ方向距離（ＰＸｐｏｓ）１１６は部品供給位置１０３ごとに値が異なる。
【００２２】
部品供給位置１０３が、ＰＯＳ０の位置にあるカセット型部品供給装置１０１における部品回転中心位置１１３と基板基準位置１１２とのｐｏｓ０Ｘ方向距離（ＰＸ０）１１７は、対象となる実装基板８０１の最大寸法を考慮して決められており、部品供給位置（ＰＯＳ）１０３は、供給ピッチ（ＰＰＸ）１１８で設定されている。
【００２３】
図１に示す部品供給位置１０３がＰＯＳ２における、Ｘ方向距離（ＰＸｐｏｓ）１１６は、式（１）で計算される。
ＰＸ２＝（Ｋ_ｘ／２）−ＰＸ０＋ＰＰＸ＊２‥‥（１）
部品供給位置１０３をｐｏｓを変数として、図１に示すように、ＰＯＳ−３〜３で定義すると、式（１）は式（２）で表される。
ＰＸｐｏｓ＝（Ｋ_ｘ／２）−ＰＸ０＋ＰＰＸ＊ｐｏｓ‥‥（２）
よって、部品供給位置１０３における、相対角度（θｐｏｓ）１１４は、式（３）で表される。
θｐｏｓ＝ｔａｎ−１（ＰＸｐｏｓ／ＰＹ）‥‥（３）
この相対角度（θｐｏｓ）１１４は、部品供給位置１０３が基板基準位置１１２から左側に行く程、プラス方向に大きくなり、右側に行く程、マイナス方向に大きくなることを示す。
【００２４】
この相対角度（θｐｏｓ）１１４の情報に基き、回転方向の補正を加えるための補正角度１０７を求めると下記のようになる。
【００２５】
θｐｏｓ≧  ４０度    ⇒  補正角度：  ３０度
４０度＞θｐｏｓ≧  ２５度    ⇒  補正角度：  １５度
２５度＞θｐｏｓ≧−２５度    ⇒  補正角度：    ０度
−２５度＞θｐｏｓ≧−４０度    ⇒  補正角度：−１５度
−４０度＞θｐｏｓ              ⇒  補正角度：−３０度
補正角度を実装すべき実装基板８０１の電子部品実装方向１０６に加算して、実際に回転させる角度である修正後回転角度１１９を決定する。
【００２６】
この場合の前記各式の固定値を下記に示す。
【００２７】
Ｋ_ｘ           ＝３３０ｍｍ
ＰＸ０          ＝１４０ｍｍ
ＰＹ            ＝３２０ｍｍ
ＰＰＸ          ＝１００ｍｍ
電子部品実装方向＝９０度
各部品供給位置１０３の修正後回転角度は下記のようになる。
【００２８】
ＰＯＳ    θｐｏｓ    補正角度        修正後回転角度
−３     ４０．６度    ３０度      ９０＋３０＝１２０度
−２     ２８．６度    １５度      ９０＋１５＝１０５度
−１     １３．２度      ０度      ９０＋  ０＝  ９０度
０     −４．７度      ０度      ９０＋  ０＝  ９０度
１   −２１．３度      ０度      ９０＋  ０＝  ９０度
２   −３５．１度  −１５度      ９０−１５＝  ７５度
３   −４５．４度  −３０度      ９０−３０＝  ６０度
相対角度（θｐｏｓ）１１４のデータは、制御装置１０８に格納されており、部品供給位置１０３を変更した場合に自動的に補正される。よって、作業者は、この補正角度（θ１）１０７を意識する必要は無い。
【００２９】
本例では、−３０度，−１５度，１５度，３０度の４種類の補正角度１０７としたが、２種類以上であれば効果はある。ただし、補正角度１０７が±３０度を越えると、隣の角度と間違えるという悪影響が発生するので適さない。
【００３０】
これにより、カセット型部品供給装置１０１の部品供給位置１０３が実装すべき実装基板８０１から離れていた場合に発生した作業時間ロスを短縮することが可能となる。
【００３１】
また、本例では、相対角度（θｐｏｓ）１１４の基板基準位置１１２を基板中心の１箇所としたが、作業者に応じて右腕用，左腕用として２箇所の基準点を設けてもよい。
【００３２】
また、相対角度（θｐｏｓ）１１４のみによる判定としたが、Ｘ方向距離（ＰＸｐｏｓ）１１６のみによる判定、あるいは距離と角度の両方の演算を用いた判定としてもよい。
【００３３】
さらに、相対角度（θｐｏｓ）１１４の算出に関して、作業者情報を与えておき、作業者の身長により、修正後回転角度１１９を変更するようにしても効果がある。
【００３４】
具体的には、標準身長より低い作業者の場合には、Ｙ方向距離（ＰＹ）１１５から、一定の値を引き、角度補正を早く始めて補正角度を大きくし、また、標準身長より高い作業者の場合、逆に設定する。
【００３５】
すなわち、一般的に身長の低い作業者は腕が短く、腕の付け根から指先までの距離が短い（支点からの距離が小さい）ので、部品取り出し位置の部品の回転は大きくする必要があり、一方、身長の高い作業者は腕が長く、腕の付け根から指先までの距離が長い（支点からの距離が大きい）ので、取り出し位置の部品の回転は小さくてよい、と設定することにより、作業者の身長の高低に対応した部品挿入にすることができる。
【００３６】
具体的に図面を参照して説明する。図２は作業者の身長の違いによる角度補正の違いについての説明図であり、図２（ａ）は身長の低い作業者と部品供給の関係を示す説明図、図２（ｂ）は身長の高い作業者と部品供給の関係を示す説明図である。
【００３７】
図２（ａ）に示すように、上述したように身長の低い作業者は腕が短く、部品取り出し位置の部品の回転を大きくする必要があり、これに対応させて角度補正を早めて回転角度が大きくなるようにする。一方、身長の高い作業者は腕が長く、上述したように部品取り出し位置の部品の回転を小さくてよいため、これに対応させて角度補正を遅めにして回転角度が小さくなるにする。
【００３８】
本例では、標準身長を１６００ｍｍとし、身長が５０ｍｍ変化する毎に、Ｙ方向距離（ＰＹ）１１５を５０ｍｍずつ変化させている。
【００３９】
さらに、部品供給設置部１０２には、複数台のカセット型部品供給装置１０１を設置できるので、複数機種の実装基板８０１に合わせて、カセット型部品供給装置１０１を複数個並べて使用することや、実装基板８０１の機種変更に合わせて、使用する部品を変更する際に、カセット型部品供給装置１０１を部品供給設置部１０２に対して着脱可能にし、抜き取りと差込を行って交換することができる構成とすることにより、機種変更の多い使用方法にも適用可能になる。
【００４０】
基板Ｘ方向長さ（Ｋ_ｘ）１１１が変わった機種を使用する場合において、修正後回転角度１１９に自動的に追従可能にすることにより、容易に使用する実装基板に合わせた動作を可能にすることができる。
【００４１】
次に、本実施形態におけるカセット型部品供給装置について説明する。
【００４２】
図３（ａ）は本実施形態におけるカセット型部品供給装置の平面図、図３（ｂ）は本実施形態におけるカセット型部品供給装置の側面図を示す。
【００４３】
図３（ａ）において、カセット型部品供給装置１０１には、テーピングされた電子部品２０１が複数搭載される。テーピングされた電子部品２０１は、案内部２０２により一方向に一定量ずつ送られ、図３（ｂ）に示すように、切断部２０３でテーピングから切断される。
【００４４】
切断により分離された電子部品２０４は、持ち上げ部２０５でテーピング高さ２０６よりも持ち上げられ、図３（ａ）に示すように、回転位置決めモータ２０７により、持ち上げ部２０５ごと、部品回転中心位置１１３を基準として、図３（ａ）に示す回転方向に回り、任意の位置に回転位置決めされる。
【００４５】
このような構成により、分離された電子部品２０４を任意の位置に回転位置決めして供給することが可能である。
【００４６】
また、カセット型部品供給装置１０１には表示ランプ２０８を設けており、制御機器により点灯／消灯が可能になっている。
【００４７】
次に、本実施形態における設置角度について説明する。
【００４８】
図４は本実施形態における電子部品手動実装機の側面図である。
【００４９】
カセット型部品供給装置１０１は、部品供給設置部１０２により、基板位置決め部１０４上に載置されている実装基板８０１，基板設置上面３０１から傾け角度３０２を持って取り付けられている。これは部品を傾けることにより、分離された電子部品２０４を取り出しやすくなり、部品を移動させる距離を短くし、作業時間を短縮させるためである。
【００５０】
傾け角度３０２として本例では２０度としたが、１０度〜３５度の範囲であれば効果がある。
【００５１】
次に、本実施形態における電子部品手動実装機の使用方法について説明する。
【００５２】
図５は本実施形態における制御プログラムの説明図である。
【００５３】
図５に示すように、電子部品手動実装機の制御部１０８には、使用される実装基板種類に対応する制御プログラム４０１が格納されている。具体的に、制御プログラム４０１には、実装部品４０２ごとに、実装順序４０３，実装時に使用する作業者の手４０４，実装位置４０５，実装角度４０６，取り出し位置４０７，表示画像４０８などのデータが格納されている。
【００５４】
図６は本実施形態の電子部品手動実装機における動作ステップのフローチャート、図７は本実施形態の電子部品手動実装機における一動作例を示す説明図である。
【００５５】
以下、図５〜図７を参照して本電子部品手動実装機における制御部による各部動作と作業者の作業について説明する。
【００５６】
作業者は、使用する実装基板８０１に合った制御プログラム４０１を選択し、実装機の運転をスタートさせ、図７に示すように、基板位置決め部１０４に実装基板８０１をセットする。
【００５７】
実装基板８０１がセットされると、制御プログラム４０１の実装順序４０３に従い、取り出し位置４０７に指定されたカセット型部品供給装置１０１が、分離された電子部品２０４を実装角度４０６に合わせて部品供給し、表示ランプ２０８が点灯する（ステップＳ１）。
【００５８】
制御プログラム４０１上で使用対象となる他のカセット型部品供給装置１０１は、分離された電子部品２０４を、実装角度４０６に合わせた角度での供給動作を開始する。
【００５９】
また、表示装置５０１は、実装基板８０１上に制御プログラム４０１に従い、実装位置４０５上に、実装角度４０６に合わせた、表示画像４０８の表示を行う（ステップＳ２）。
【００６０】
作業者は、表示ランプ２０８に従い分離された電子部品２０４を取り出し、電子部品２０４を、表示画像４０８に従い所定の位置に所定の角度で実装基板８０１上に手動実装する。
【００６１】
取り出し対象のカセット型部品供給装置１０１において、取り出しセンサとしての部品有／無センサ（図示せず）により、作業者により部品が取り出されたことを検出すると（ステップＳ３）、表示ランプ２０８が消灯する（ステップＳ４）。
【００６２】
制御部１０８は、取り出された部品が、選択された実装基板８０１における最後の部品であるか否かを判断し（ステップＳ５）、最後でない場合（ステップＳ５のＮＯ）、次の取り出し対象のカセット型部品供給装置１０１の表示ランプ２０８が点灯し（ステップＳ６）、作業者は、次にどの部品を取り出せばよいかが分かるようになっている。
【００６３】
さらに、最後の部品でない場合（ステップＳ５のＮＯ）、表示装置５０１は、部品有／無センサが部品が取り出されたことを検知してから一定時間後、表示画像４０８を消灯し、消灯と同時に、次に実装する表示画像４０８を所定の実装位置４０５に実装角度４０６として表示する（ステップＳ７）。
【００６４】
前記消灯までの一定時間は、制御部１０８において設定変更可能であって、本例では、初期値は２秒とした。ただし、２秒経過する前に、次の分離された電子部品２０４の存在を部品有／無センサが検知した場合、表示装置５０１は、すぐに実装位置４０５，実装角度４０６の表示画像４０８を表示する。
【００６５】
最後の実装すべき部品が取り出された場合、表示画像４０８が消灯すると（ステップＳ８）、制御部１０８は、ブザー（図示せず）を一定時間鳴らせ、生産に必要な実装作業が終了したことを報知する。
【００６６】
制御部１０８は、連続して実装基板８０１を実装生産するように各部をコントロールし、部品有／無センサにより、部品が取り出されたことを検出すると、次の生産に備えてカセット型部品供給装置１０１に、分離された電子部品１０５の供給動作を指令する。
【００６７】
本例では、表示装置５０１として、プロジェクタを使用したが、レーザポインタを用いてもよい。
【００６８】
以上のように本実施形態によれば、作業者は、実装方向の間違いがなく、さらに、実装時間が短縮された実装作業を行うことができる。
【００６９】
次に、本実施形態において、作業者が熟練した場合の動作例について図８を参照して説明する。図８は本実施形態の電子部品手動実装機における熟練者用動作例を示す説明図である。
【００７０】
作業時間をさらに短縮するためには、作業者により複数の部品を両手を用いて同時に実装することが求められる。これは部品の持ち替えをなくすことにより可能になる。
【００７１】
その場合、複数の供給場所と複数の実装場所とが発生し、作業者が、どちらの部品を、どちらの実装場所に実装するのかを間違える可能性がある。
【００７２】
そこで、カセット型部品供給装置１０１の前記表示ランプ２０８において、取り出し点灯５０２と取り出し点滅５０３とで異なる表示状態にし、また、実装基板８０１上の表示画像４０８も、表示点灯５０４と表示点滅５０５として異なる表示状態にして、どちらの部品が、どちらの実装場所になるかを、作業者が判断できる構成にする。
【００７３】
点灯／点滅に関する情報は、図５に示す制御プログラム４０１に、使用する手４０４の情報（右手，左手）として格納してある。
【００７４】
本例では、点滅サイクルは０．５秒サイクルとし、点灯サイクルは、短過ぎるたり、あるいは長過ぎたりすると、点灯状態との区別がしにくくなるので０．２秒〜１秒サイクルが望ましい。
【００７５】
また、本例では、点灯と点滅の区別としたが、表示ランプ２０８と表示画像４０８の両方の色を変えるか、点灯と点滅と色違いを組み合わせて表示にすることも考えられる。
【００７６】
このような構成により、両手作業で実装を行う熟練者の実装間違いを防止することができる。
【００７７】
制御部１０８には、作業者あるいは基板種類ごとに、取り出し時間，部品ごとの取り出し状況をチェックする機能や、必要な部品数を取り出さなかった場合に、エラーを出す機能を持たせることにより、実装間違い防止機能を強化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明の電子部品手動実装機は、電子部品手動実装機において実装時間の短縮化と実装方向間違いを防止する効果を有し、実装分野だけでなく、組立分野等の作業時間短縮や組立方向の間違い防止の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施形態である電子部品手動実装機を平面状態から見た全体構成図
【図２】（ａ），（ｂ）は作業者の身長の違いによる角度補正の違いについての説明図
【図３】（ａ）は本実施形態におけるカセット型部品供給装置の平面図、（ｂ）は実施の形態におけるカセット型部品供給装置の側面図
【図４】本実施形態における電子部品手動実装機の側面図
【図５】本実施形態における制御プログラムの説明図
【図６】本実施形態の電子部品手動実装機における動作ステップのフローチャート
【図７】本実施形態の電子部品手動実装機における一動作例を示す説明図
【図８】本実施形態の電子部品手動実装機における熟練者用動作例を示す説明図
【図９】従来の手実装装置の概略構成を示す斜視図
【符号の説明】
【００８０】
１０１  カセット型部品供給装置
１０２  部品供給設置部
１０３  部品供給位置
１０４  基板位置決め部
１０５  部品回転方向
１０６  電子部品実装方向
１０７  補正角度
１０８  制御部
１０９  基準原点
１１０  Ｙ軸
１１１  基板Ｘ方向長さ
１１２  基板基準位置
１１３  部品回転中心位置
１１４  相対角度：θｐｏｓ
１１５  Ｙ方向距離：ＰＹ
１１６  Ｘ方向距離：ＰＸ
１１７  ＰＯＳ０Ｘ方向距離：ＰＸ０
１１８  供給ピッチ：ＰＰＸ
１１９  修正後回転角度
２０１  テーピングされた電子部品
２０２  案内部
２０３  切断部
２０４  分離された電子部品
２０５  持ち上げ部
２０６  テーピング高さ
２０７  回転位置決めモータ
２０８  表示ランプ
３０１  基板設置上面
３０２  傾け角度
４０１  制御プログラム
４０２  実装部品
４０３  実装順序
４０４  実装時使用する手
４０５  実装位置
４０６  実装角度
４０７  取り出し位置
４０８  表示画像
５０１  表示装置
５０２  取り出し点灯
５０３  取り出し点滅
５０４  表示点灯  
５０５  表示点滅
８０１  実装基板
【図１】
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【図２】
2010238718.tif 000004
【図３】
2010238718.tif 000005
【図４】
2010238718.tif 000006
【図５】
2010238718.tif 000007
【図６】
2010238718.tif 000008
【図７】
2010238718.tif 000009
【図８】
2010238718.tif 000010
【図９】
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