(57)【要約】      （修正有）【課題】アームの回動のみによってトレイを直線的に移動可能なトレイ供給装置を提供する。【解決手段】トレイ供給装置１０は、複数のトレイ５０が複数段に配置されたストッカ部３０と、ストッカ部３０から引き出されたトレイ５０上の部品７０を供給する供給部２０と、回転軸を有し、軸に直交する配置でアーム４３、４４が設けられ、モータ４１によりアーム４３、４４を回動させる回転駆動部４０と、が有る。ストッカ部３０と供給部２０とが並ぶ方向を第１方向としたとき、供給部２０側を前側とし、ストッカ部３０側を後側としたときに、アーム４３、４４の回動によってトレイ５０を第１方向に直線的に移動させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のトレイが複数段に配置されたストッカ部と、
前記ストッカ部から引き出された前記トレイ上の部品を供給する供給部と、
回転軸を有し、前記回転軸に直交する配置でアームが設けられ、前記回転軸を回動させることで前記アームを回動させるモータが設けられた回転駆動部と、
前記ストッカ部と前記供給部とが並ぶ方向を第１方向としたとき、前記供給部側を前側とし、前記ストッカ部側を後側としたときに、前記アームの回動によって前記トレイを前記第１方向に直線的に移動させるレールと、を備えたトレイ供給装置。
【請求項２】
前記アームには係合部が設けられており、前記トレイの下面には前記係合部に係合可能な被係合部が設けられており、前記被係合部は、前記トレイの移動方向に交差する方向に延びており、前記係合部と前記被係合部が係合しつつ回動することで前記トレイを前記第１方向に移動させる請求項１に記載のトレイ供給装置。
【請求項３】
前記アームは、第１のアームと第２のアームを含み、前記第１のアームと前記第２のアームは、前記回転軸の両側に設けられており、前記回転軸が１８０°回動したときに前記第１のアームと前記第２のアームの位置が入れ替わるものとされ、前記第１のアームと前記第２のアームによって前記トレイの移動が継続的に行われる請求項１または請求項２に記載のトレイ供給装置。
【請求項４】
前記第２のアームは前記第１のアームよりも短いものとされ、短い方の前記第２のアームが前記後側に向いた状態では前記ストッカ部が上下動した場合に、短い方の前記第２のアームと前記ストッカ部とは干渉しない請求項３に記載のトレイ供給装置。
【請求項５】
前記アームの回転角度をＸ軸とし、前記トレイの位置をＹ軸として前記トレイが移動する様子をグラフに表した場合に、前記トレイの移動が直線に近くなるように前記アームの角速度を制御する制御部を備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のトレイ供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書によって開示される技術は、トレイ供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数段のパレットが配設されたトレイ収納部と、トレイ収納部からパレットを引き出す引出し機構とを備えた部品供給装置として、特開２００３−１７９３８５号公報（下記特許文献１）に記載のものが知られている。各パレットはガイドを介して引出し可能にトレイ収納部に保持されている。パレットの前端部に、平面視で鉤状のフック部が設けられている。一方、引出し機構は、パレット出入方向（Ｙ方向）に所定範囲だけ往復可能となった可動支持部材と、ベルト、モータ等からなる引出し用駆動手段と、可動支持部材に支持されたアームと、このアームを回動可能なロータリアクチュエータとを有している。
【０００３】
パレット引出しのための動作が行われる前の段階では、アームがトレイ収納部を向いた状態よりも９０°だけ回動した位置に配されており、パレットの前端のフック部から離間した状態となっている。ロータリアクチュエータの駆動によってアームが回動し、アームの先端の突出部がフック部に係合、連結される。引き続きアームが１８０°回動すると、アームの回動に伴ってパレットが引き出され、アームの先端がトレイ収納部とは反対側に向いた状態でロータリアクチュエータの駆動が停止される。
【０００４】
次に、引出し用駆動手段のモータの駆動により可動支持部材がアームとともに引出し方向に直線移動し、それに伴ってパレットが引き出される。パレットが部品吸着部まで引き出されるとモータの駆動が停止され、ヘッドユニットの実装ヘッドによりパレットのトレイ上から部品が吸着され、プリント基板上への実装が順次行われる。トレイ上の部品が全てなくなったら、パレット引出し時とは逆の手順でトレイ収納部へパレットが戻される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１７９３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の部品供給装置においてアームの回動動作によってパレットの引出し動作を行っているのは、アームの最初の半回転分のみであり、その後は引出し用駆動手段のモータによってパレットのみならず可動支持部材も直線移動させている。そのため、可動支持部材を直線移動させるためのモータ等の移動手段、直動案内、可動支持部材へ動力、信号を送るロボットケーブル等が必要になる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書によって開示されるトレイ供給装置は、複数のトレイが複数段に配置されたストッカ部と、前記ストッカ部から引き出された前記トレイ上の部品を供給する供給部と、回転軸を有し、前記回転軸に直交する配置でアームが設けられ、前記回転軸を回動させることで前記アームを回動させるモータが設けられた回転駆動部と、前記ストッカ部と前記供給部とが並ぶ方向を第１方向としたとき、前記供給部側を前側とし、前記ストッカ部側を後側としたときに、前記アームの回動によって前記トレイを前記第１方向に直線的に移動させるレールと、を備えた構成とした。
【０００８】
このような構成によると、アームの回動のみによってトレイを前側もしくは後側に直線的に移動させることができるため、直動システムが不要になり、安価な構造でトレイの出し入れ（ストッカ部からトレイを引き出す動作と、ストッカ部にトレイを戻す動作）を行うことができる。
【０００９】
本明細書によって開示されるトレイ供給装置は、以下の構成としてもよい。
前記アームには係合部が設けられており、前記トレイの下面には前記係合部に係合可能な被係合部が設けられており、前記被係合部は、前記トレイの移動方向に交差する方向に延びており、前記係合部と前記被係合部が係合しつつ回動することで前記トレイを前記第１方向に移動させる構成としてもよい。
このような構成によると、アームの係合部をトレイの被係合部に係合させることでトレイを第１方向に移動させることができる。また、被係合部はトレイの下面に設けられているため、トレイの前端部に被係合部を設ける場合に比べてトレイを小型化することができ、装置全体を小型化することができる。
【００１０】
前記アームは、第１のアームと第２のアームを含み、前記第１のアームと前記第２のアームは、前記回転軸の両側に設けられており、前記回転軸が１８０°回動したときに前記第１のアームと前記第２のアームの位置が入れ替わるものとされ、前記第１のアームと前記第２のアームによって前記トレイの移動が継続的に行われる構成としてもよい。
アームが回転軸の片側に１つだけ設けられている場合、アームが１８０°回動することでトレイを移動させた後、次に１８０°回動する際は空回りとなってしまう。その点、上記構成によると、第１のアームと第２のアームが回転軸の両側に設けられているから、第１のアームでトレイを移動させた後、引き続き第２のアームでトレイを移動させることができるため、トレイの移動速度を速くすることができる。
【００１１】
前記第２のアームは前記第１のアームよりも短いものとされ、短い方の前記第２のアームが前記後側に向いた状態では前記ストッカ部が上下動した場合に、短い方の前記第２のアームと前記ストッカ部とは干渉しない構成としてもよい。
このような構成によると、長い方の第１のアームでトレイを引き出している時、短い方の第２のアームは後側に向いた状態になるものの、この状態でストッカ部を上下動させてもストッカ部と短い方の第２のアームとが干渉することはない。したがって、トレイをストッカ部から供給部に引き出した状態でもストッカ部を上下動させることができる。
【００１２】
前記アームの回転角度をＸ軸とし、前記トレイの位置をＹ軸として前記トレイが移動する様子をグラフに表した場合に、前記トレイの移動が直線に近くなるように前記アームの角速度を調整する制御部を備える構成としてもよい。
アームが等速円運動をする場合、トレイは単振動動作となる。つまり、アームの角度をＸ軸とし、トレイの位置をＹ軸とし、トレイが移動する様子をグラフに表した場合に、サインカーブを描くことになり、トレイの加減速の変化も大きくなる。そこで、上記の構成によると、制御部によってアームの角速度を制御することによりトレイの動きを等速直線運動に近づけることができる。したがって、トレイの加減速の変化を小さくすることができ、トレイ上の部品がずれたりすることを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本明細書によって開示される部品供給装置によれば、アームの回動のみによってトレイを直線的に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】部品実装機の平面図
【図２】部品実装機の側面図
【図３】トレイをストッカ部から引き出す直前の状態であって、アームを回動させる前の状態を示したトレイ供給装置の平面図
【図４】トレイをストッカ部から引き出す途中の状態であって、アームを約６０°回動させた状態を示したトレイ供給装置の平面図
【図５】トレイをストッカ部から引き出す途中の状態であって、アームを１８０°回動させた状態を示したトレイ供給装置の平面図
【図６】トレイをストッカ部から供給部に引き出した状態であって、アームを５４０°回動させた状態を示したトレイ供給装置の平面図
【図７】回転駆動部を上方から見た平面図
【図８】回転駆動部を側方から見た側面図
【図９】アームの角度をＸ軸とし、トレイの位置をＹ軸としてトレイが移動する様子を表したグラフ
【図１０】アームの角度をＸ軸とし、トレイの加速度をＹ軸としてトレイが移動する様子を表したグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜実施形態＞
実施形態を図１から図１０の図面を参照しながら説明する。本実施形態の部品実装機１００は、図１と図２に示すように、基台１１０と、基台１１０上において前後方向（第１方向）に延びる一対のガイドレール１１１と、基台１１０上において左右方向に延びる一対の搬送レール１１２と、一対のガイドレール１１１上に架け渡されたフレーム１１３と、フレーム１１３の前面に設けられた実装ヘッド１２０と、基台１１０における実装ステージ１１４の後方に設けられたトレイ供給装置１０とを備えて構成されている。
【００１６】
実装ヘッド１２０は、フレーム１１３の前面に沿って左右方向に移動可能とされており、フレーム１１３は、一対のガイドレール１１１に沿って前後方向に移動可能とされている。実装ヘッド１２０は、複数の吸着ノズル１２１を有しており、吸着ノズル１２１によって部品７０を吸着可能とされている。図２に示すように、実装ヘッド１２０の各吸着ノズル１２１は、トレイ５０上の部品７０を吸着した後、一対の搬送レール１１２によって実装ステージ１１４に搬送された基板１３０の上空に向けて移動し、そこから下降して部品７０を順次移載するものとされている。なお、図示しない制御部によってトレイ供給動作、部品実装動作等が制御されている。
【００１７】
トレイ供給装置１０は、図１および図２に示すように、供給部２０と、ストッカ部３０と、回転駆動部４０と、を備えて構成されている。ストッカ部３０には複数のトレイ５０がそれぞれパレット６０に載せられた状態で複数段に分かれて配置されており、ストッカ部３０は一体となって上下動可能に構成されている。ストッカ部３０から一段目のパレット６０が引き出されて供給部２０に配置された後、このパレット６０に載せられたトレイ５０上の部品７０が吸着ノズル１２１によって吸着されていく。トレイ５０上の部品７０が全てなくなったら、供給部２０からストッカ部３０の一段目にパレット６０を戻し、ストッカ部３０全体を上方に一段移動させてから二段目のパレット６０を引き出し、このトレイ５０上の部品７０を吸着可能な状態にする。
【００１８】
ストッカ部３０には、図３に示すように、パレット６０の両側縁部を下方から支持してパレット６０を前後方向に案内する一対のストッカ側レール３１が設けられている。同様に、供給部２０にも、パレット６０の両側縁部を下方から支持してパレット６０を前後方向に案内する一対の供給部側レール２１が設けられている。ストッカ部３０のストッカ側レール３１と供給部２０の供給部側レール２１はいずれも直線状をなして前後方向に延びる形態とされ、一直線に並んで連続して配置されている。したがって、ストッカ部３０から供給部２０に向けてパレット６０が直線的に移動し、前後方向に並んだストッカ側レール３１から供給部側レール２１にパレット６０が受け渡される。また、供給部２０からストッカ部３０に向けてパレット６０が直線的に移動し、前後方向に並んだ供給部側レール２１からストッカ側レール３１にパレット６０が受け渡される。
【００１９】
さて、本実施形態のトレイ供給装置１０では、直動システムを用いることなく回転駆動部４０に設けられたアーム４３、４４の回動のみによってパレット６０を直線的に移動させることができるようになっている。具体的には図８に示すように、回転駆動部４０は、モータ４１と、モータ４１の駆動軸に連結されたモータ側プーリ４２と、長い方のアーム４３と、短い方のアーム４４と、各アーム４３、４４の回転軸４５Ａを有するアーム側プーリ４５と、モータ側プーリ４２とアーム側プーリ４５に掛け渡されたタイミングベルト４６と、各アーム４３、４４の先端部に回転可能に取り付けられた一対のベアリング４７とを備えて構成されている。モータ４１を回転させると、モータ側プーリ４２、タイミングベルト４６、アーム側プーリ４５を介して一対のアーム４３、４４がアーム側プーリ４５の回転軸４５Ａを共通の回転軸として同時に回転する。
【００２０】
図７に示すように、長い方のアーム４３と短い方のアーム４４は、アーム側プーリ４５の回転軸４５Ａを中心としてそれぞれ反対側を向いており、全体として一直線に並んだ配置とされている。このため、長い方のアーム４３が回転軸４５Ａを中心として１８０°回動すると、半円形の回動軌跡４８を描きながら短い方のアーム４４と入れ替わり、短い方のアーム４４が回転軸４５Ａを中心として１８０°回動すると、半円形の回動軌跡４９を描きながら長い方のアーム４３と入れ替わる。
【００２１】
一方、パレット６０の下面には、図２に示すように、ベアリング４７が係合可能なフック６１が設けられている。フック６１は、一対の係合壁６２によって構成されている。一対の係合壁６２は、図３に示すように、左右方向に延びる形態で平行に並んで設けられている。一対の係合壁６２のうち前側の係合壁６２は、図４に示すように、各アーム４３、４４の回動に伴ってベアリング４７と係合することによりパレット６０を前側（供給部２０側）へ引き出すように作用する。同様に、後側の係合壁６２は、各アーム４３、４４の回動に伴ってベアリング４７と係合することによりパレット６０を後側（ストッカ部３０側）へ戻すように作用する。
【００２２】
フック６１は、図３に示すように、前後方向に並んで３箇所設けられている。３つのフック６１のうち前から１番目のフック６１は、図３および図４に示すように、長い方のアーム４３のベアリング４７と係合し、２番目のフック６１は、図５に示すように、短い方のアーム４４のベアリング４７と係合し、３番目のフック６１は、図６に示すように、長い方のアーム４３のベアリング４７と係合する。図５に示すように、１番目のフック６１と長い方のアーム４３のベアリング４７との係合が終了すると同時に、これに代わって２番目のフック６１と短い方のアーム４３のベアリング４７との係合が開始される。つまり、隣り合う一対のフック６１のピッチは、長い方のアーム４３のベアリング４７の中心から短い方のアーム４４のベアリング４７の中心までの距離に等しいものとされている。
【００２３】
本実施形態のトレイ供給装置１０では、長い方のアーム４３と短い方のアーム４４とを併用しており、図２に示すように、パレット６０が供給部２０に至った状態では、短い方のアーム４４がストッカ部３０側を向いた姿勢となる。このとき、短い方のアーム４４の先端は、ストッカ部３０よりも前方に位置している。したがって、ストッカ部３０を上下動させても短い方のアーム４４とストッカ部３０とが干渉し合うことはないものとされている。
【００２４】
仮に、短い方のアーム４４を設けずに長い方のアーム４３を１つだけ設けた場合には、長い方のアーム４３を反時計回り方向に１８０°回動させてパレット６０をストッカ部３０から引き出した後、そのまま長い方のアーム４３を反時計回り方向に１８０°回動させることになるものの、この間パレット６０は停止したままであり、空転が発生することになる。その点、長い方のアーム４３に加えて短い方のアーム４４を併用すれば、短い方のアーム４４によってもパレット６０を移動させることができるため、ストッカ部３０から引き出す動作とストッカ部３０へ戻す動作をいずれも継続的に行うことが可能になる。
【００２５】
図９は、各アーム４３、４４が回動した角度とトレイ５０の位置とを示したグラフである。各アーム４３、４４を等角速度で回動させたとすると、Ｃ１で示すような曲線（サインカーブ）を描くことになる。このため、前後方向における速度および加速度も常に変動することになる。これでは、トレイ５０上の部品７０が位置ずれしやすくなる。さらに、各アーム４３、４４を同じ角度だけ回動させた場合、長い方のアーム４３の前後方向の移動距離は、短い方のアーム４４の前後方向の移動距離よりも大きいため、特に長い方のアーム４３で部品７０の位置ずれが発生しやすくなる。そこで、本実施形態ではトレイ５０が前後方向において直線Ｓ１で示すような等速直線運動を行うように各アーム４３、４４の角速度を制御部によって制御するようにしている。このため、本実施形態のモータ４１としては各アーム４３、４４の角度位置を把握することができ、角速度、角加速度等を自在に制御できるサーボモータが用いられている。
【００２６】
図１０は、各アーム４３、４４の回転角度とトレイ５０の加速度とを示したグラフである。各アーム４３、４４を等速で回動させたとすると、曲線Ｃ２で示すようなサインカーブを描くことになる。そして、トレイ５０が等速直線運動を行うように各アーム４３、４４の角速度を制御部によって制御した場合には、Ｓ２で示すような直線を描くことになる。図１０を見ても分かるように、直線Ｓ２の絶対値の最大値は曲線Ｓ２の絶対値の最大値よりも小さくなるため、トレイ５０上の部品７０に作用する力が小さくなり、部品７０の位置ずれを防ぐことができる。
【００２７】
以上のように上記実施形態では、アーム４３、４４の回動のみによってトレイ５０を前側もしくは後側に直線的に移動させることができるため、直動システムが不要になり、安価な構造でトレイ５０の出し入れ（ストッカ部３０からトレイ５０を引き出す動作と、ストッカ部３０にトレイ５０を戻す動作）を行うことができる。
【００２８】
アーム４３、４４には係合部（ベアリング４７）が設けられており、トレイ５０の下面には係合部に係合可能な被係合部（フック６１）が設けられており、被係合部は、トレイ５０の移動方向に交差する方向に延びており、係合部と被係合部が係合しつつ回動することでトレイ５０を前後方向に押し出す構成としてもよい。
このような構成によると、アーム４３、４４の係合部をトレイ５０の被係合部に係合させることでトレイ５０を前後方向に押し出すことができる。また、被係合部はトレイ５０の下面に設けられているため、トレイ５０の前端部に被係合部を設ける場合に比べてトレイ５０を小型化することができ、装置全体を小型化することができる。
【００２９】
アーム４３、４４は、回転軸４５Ａの両側に一対設けられており、回転軸４５Ａが１８０°回動したときに一対のアーム４３、４４の位置が入れ替わるものとされ、一対のアーム４３、４４によってトレイ５０の移動が継続的に行われる構成としてもよい。
アーム４３、４４が回転軸４５Ａの片側に１つだけ設けられている場合、アーム４３、４４が１８０°回動することでトレイ５０を移動させた後、次に１８０°回動する際は空回りとなってしまう。その点、上記構成によると、アーム４３、４４が回転軸４５Ａの両側に一対設けられているから、一方のアーム４３でトレイ５０を移動させた後、引き続き他方のアーム４４でトレイ５０を移動させることができるため、トレイ５０の移動速度を速くすることができる。
【００３０】
一対のアーム４３、４４の一方は同他方よりも短いものとされ、短い方のアーム４４が後側に向いた状態ではストッカ部３０が上下動した場合に、短い方のアーム４４とストッカ部３０とは干渉しない構成としてもよい。
このような構成によると、長い方のアーム４３でトレイ５０を引き出している時、短い方のアーム４４は後側に向いた状態になるものの、この状態でストッカ部３０を上下動させてもストッカ部３０と短い方のアーム４４とが干渉することはない。したがって、トレイ５０をストッカ部３０から供給部２０に引き出した状態でもストッカ部３０を上下動させることができる。
【００３１】
アーム４３、４４の回転角度をＸ軸とし、トレイ５０の位置をＹ軸としてトレイ５０が移動する様子をグラフに表した場合に、トレイ５０の移動が直線に近くなるようにアーム４３、４４の角速度を制御する制御部を備える構成としてもよい。
アーム４３、４４が等速円運動をする場合、トレイ５０は単振動動作となる。つまり、アーム４３、４４の回転角度をＸ軸とし、トレイ５０の位置をＹ軸とし、トレイ５０が移動する様子をグラフに表した場合に、サインカーブを描くことになり、トレイ５０の加減速の変化も大きくなる。そこで、上記の構成によると、制御部によってアーム４３、４４の角速度を制御することによりトレイ５０の動きを等速直線運動に近づけることができる。したがって、トレイ５０の加減速の変化を小さくすることができ、トレイ５０上の部品７０がずれたりすることを防ぐことができる。
【００３２】
＜他の実施形態＞
本明細書によって開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も含まれる。
（１）上記実施形態では係合部として回転可能なベアリング４７が例示されているものの、必ずしも回転する必要はなく、アームの先端部から上方に突出する円柱状の突起を係合部としてもよい。
【００３３】
（２）上記実施形態では係合壁６２がトレイ５０の移動方向に対して直交しているものの、係合壁はトレイ５０の移動方向に対して斜めに延びるものとしてもよい。また、係合壁は直線状に限らず、弧状をなして延びるものとしてもよい。
【００３４】
（３）上記実施形態では回転軸４５Ａの両側に一対のアーム４３、４４が設けられているものの、回転軸４５Ａの片側にアームを一つだけ設けてもよい。
【００３５】
（４）上記実施形態では長さの異なる一対のアーム４３、４４を設けているものの、一対のアームを同じ長さで設けてもよい。
【００３６】
（５）上記実施形態ではトレイ５０が等速直線運動を行うように制御しているものの、トレイ５０上の部品７０が位置ずれしなければ等速直線運動を行わなくてもよい。
【００３７】
（６）上記実施形態ではトレイ５０を前後方向に直線的に移動させているものの、トレイ５０を前後方向に対して斜めをなす方向に直線的に移動させてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１０…トレイ供給装置
２０…供給部
２１…供給部側レール（レール）
３０…ストッカ部
３１…ストッカ側レール（レール）
４０…回転駆動部
４１…モータ
４３…長い方のアーム（第１のアーム）
４４…短い方のアーム（第２のアーム）
４５Ａ…回転軸
４７…ベアリング（係合部）
５０…トレイ
６１…フック（被係合部）
７０…部品
Ｄ１…第１方向
Ｓ１、Ｓ２…直線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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