JP2006108138A - 部品保持部材の照合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 部品実装機において、基板上に装着される電子部品を吸着するノズル等の部品保持部材が誤って装着されたまま部品実装処理が行われるのを防止する部品保持部材の照合方法を提供する。
【解決手段】 部品実装機１００のＲＷ部７０１は装着ヘッド部１１２に取り付けられている各ノズル３０１のＩＣタグ５００をスキャンして（Ｓ９０１）、現実のノズル配列を特定する（Ｓ９０２）。次に、判断部８０８は、ノズル情報格納部８０５及びデータベース部８０７を参照することで、正しいノズル配列を取得する（Ｓ９０３）。そして、判断部８０８は、現実のノズル配列と正しいノズル配列とが一致している否かを判断し（Ｓ９０４）、それらのノズル配列が一致している場合においては（Ｓ９０４でＹｅｓ）、ノズルが正常に取り付けられていると判断し、ノズル配列に誤りがある場合等においては（Ｓ９０４でＮｏ）、警告を行うように判断する（Ｓ９０５）。
【選択図】 図９

Description

本発明は、電子部品等の部品を基板上に実装する部品実装機において、装着ヘッド部に取り付けられ、電子部品を吸着するノズル等の部品保持部材の照合方法に関する。

従来、電子部品をプリント基板に実装する部品実装機は、例えば、電子部品を収納又は固定する部品テープが巻きつけられたリールから部品テープを引き出しながら、その部品テープに収納又は固定された電子部品を取り出し、装着ヘッド部に取り付けられたノズルを用いて電子部品を吸着して、認識カメラを用いて吸着された電子部品の認識補正を行い、電子部品をプリント基板上に実装する。

そして、近年の部品実装機においては、多連ヘッドに様々な部品の種類に対応できるように、それら種類に応じた吸着ノズルを装備できるため、ほぼ全ての種類の電子部品（装着対象となる部品として、０．４ｍｍ×０．２ｍｍのチップ抵抗から２００ｍｍのコネクタまで）を装着でき、この部品実装機を必要台数だけ並べることで、基板の生産ラインを構成することができる。この部品実装機においては、基板上に装着される様々な種類の電子部品に対応するために、これらの様々な種類の電子部品の吸着に対応した複数の種類のノズルを使用する必要がある。尚、このような部品実装機は、各最小単位の実装機のそれぞれについて、装備するヘッドやノズルの種類、搭載部品供給部の種類を選択し、それら実装機をモジュール的に組み合わせることで、様々なタイプの実装ラインが構成されるため、モジュラー機と呼ばれることがある。

近年のモジュラー機においては、部品実装機の装着ヘッド部がノズルステーションへ移動してノズル交換を自動的に実施することができる。ところが、ノズル交換を自動で行う部品実装機であっても、ノズルステーションへのノズルの配置は手作業で行われる。一方、設備稼働中にノズル交換できないタイプの部品実装機、あるいは、ノズル交換自体の機能を削除した部品実装機では、作業者が生産開始前に、基板上に装着する電子部品の種類に合ったノズルを手作業で装着ヘッド部に取り付けておくこととなる。

このような部品実装機のノズルに関連した従来の技術として、部品実装機において装着ヘッドに取り付けられるノズルにバーコード、ＩＣカード等を取り付け、部品を実装する度にノズル情報を読み取り、例えばどのノズルを使用しどのようなエラーが発生したかという履歴を蓄積することが可能な部品実装機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３４２１３７２号公報

しかしながら、上記従来技術の部品実装機では、ノズルごとの実装エラーが履歴として蓄積されるだけであり、ノズルに起因する立ち吸着や未吸着などの実装エラーの発生や装着時の部品の位置ずれを未然に防止することができないという問題がある。たとえば、装着ヘッドに取り付けられたノズルの種類が予定されたものと異なっている場合に、従来の部品実装機は、そのような事態を検知するすべがなく、誤ったノズルで実装が行われてしまう。

作業者がノズル交換を手作業で行う場合には、誤ったノズルの交換、取り付けが起こり得る。これは、ノズルの種類が多数である上に、ノズルの外観がＳサイズ、Ｍサイズ等の異なるサイズにおいてほとんど外観的には区別できない場合が多く、作業者が判断を誤りやすいためである。一方、部品実装機がノズルを自動交換する場合であっても、ノズルを供給するノズルステーションにおいて、予定された位置に予定された種類のノズルが配置されている必要があるが、この場合においても、作業者が手作業でノズルをノズルステーションに配置しておくために、やはり、ノズルステーション上の正しい位置に全てのノズルが配置されるとは限らない。そのために、このように誤ったノズルの配置パターンであるノズル配列で部品実装が行われることとなり、電子部品の基板への装着精度の低下や、電子部品の吸着率の低下が生じてしまうという問題が発生し得る。

本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものであり、電子部品の吸着処理を行うノズル等の部品保持部材を備える部品実装機において、作業者による手作業等に起因して部品保持部材の取り付けの誤りが生じた場合においても、部品保持部材の配列を照合することにより、誤った部品保持部材を用いた部品実装処理が行われることを未然に、かつ、確実に防止できる部品保持部材の照合方法を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明に係る部品保持部材の照合方法は、部品保持部材を用いて部品を保持して、基板上に前記部品を実装する部品実装機において使用される部品保持部材の照合方法であって、前記部品を保持する部品保持部材に取り付けられた記憶部から、前記部品保持部材に関する内容を読み出すリードステップと、前記読み出された内容に基づいて、装着ヘッド部に取り付けられた複数の前記部品保持部材の配列を特定し、特定した配列と正しい配列とを照合する照合ステップとを含むことを特徴とする。

この構成により、部品保持部材に関する内容を記憶部に記録して、リードステップにおいて読み出して、照合ステップにおいて部品保持部材の配列の適否を判断するために、作業者によるノズル等の部品保持部材の装着誤りが生じた場合においても、誤ったノズルを用いて部品実装処理が行われることを未然に、かつ、確実に防止することが可能となる。

また、本発明に係る部品保持部材の照合方法は、前記部品の実装処理後において、前記部品保持部材に関する内容として前記部品保持部材の使用履歴を書き込むライトステップを含むことを特徴とする。

この構成により、使用回数や使用時間等の使用履歴をライトステップにおいて記憶部に書き込むために、ノズル等の部品保持部材の使用状態を管理することが可能となる。

さらに、本発明に係る部品保持部材の照合方法において、部品保持部材はノズルであり、前記照合方法は、さらに、前記リードステップにおいて読み出された内容に基づいて、前記ノズルが取り付けられる装着ヘッドに、前記ノズルのタイプを割り当てたノズル配列を決定するノズル配列決定ステップと、決定された前記ノズル配列における前記ノズルのタイプと、収納された部品を保持するための前記ノズルのタイプとが一致するように部品カセットの配置を決定する部品配置決定ステップとを含むことを特徴とする。

この構成により、ノズル配列決定ステップにおいてノズル配列を決定し、部品配置決定ステップにおいてノズル配列に合うように部品カセットの並びを最適化するために、部品の吸着回数および実装時間が短縮される。仮に、作業者がノズル配置を誤って取り付けた場合であっても、最適な部品カセットの配置とすることが可能となる。

尚、前記目的を達成するために、本発明は、部品保持部材の照合方法の特徴的なステップを手段とする各種装置として実現したり、ノズル自体や、コンピュータに各ステップを実行させるためのプログラムとして実現することもできる。そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体やインターネット等の伝送媒体を介して配信することができるのは言うまでもない。

本発明に係る部品保持部材の照合方法においては、ＩＣタグを用いることにより、装着ヘッド部に取り付けられるノズル等の部品保持部材の配列照合を適切に行うことができ、ノズルの装着誤りによる立ち吸着や未吸着などの実装エラーの発生や装着時の部品の位置ずれを未然に防止することができるようになり、生産される基板の品質を確保することができる。

以下、本発明に係るノズル等の部品保持部材の照合方法を用いた部品実装システム及び部品実装機の実施の形態について図面を参照しながら説明を行う。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１に係る部品実装システムの構成を示す構成図である。尚、本実施の形態１の部品実装機１００は、電子部品を吸着して基板上に装着するノズルに記憶部の一例であるＩＣタグが取り付けられ、このＩＣタグを用いてノズル配列を照合することを特徴とする。

図１に示す部品実装システムは、上流から下流に向けて回路基板を送りながら電子部品を実装していく生産ラインを構成する複数の部品実装機１００、２００と、ノズル照合装置８００を備える。

部品実装機１００は、同時かつ独立して、部品実装を行う２つのサブ設備（前サブ設備１１０及び後サブ設備１２０）を備える。

各サブ設備１１０（１２０）は、直交ロボット型装着ステージであり、部品供給部１１５ａ及び１１５ｂと、マルチ装着ヘッド１１２と、ＸＹロボット１１３と、部品認識カメラ１１６と、トレイ供給部１１７と、ＲＷ(Read and Write)部７０１等を備える。

部品供給部１１５ａ及び１１５ｂはそれぞれ、部品テープを収納する最大４８個の部品カセット１１４の配列からなる。マルチ装着ヘッド１１２は、１０ノズルヘッド又は単にヘッドとも呼ばれ、上述の部品カセット１１４から最大１０個の部品を吸着して基板２０に装着することができる１０個の吸着ノズル（以下、単に「ノズル」ともいう。）を有する。ＸＹロボット１１３は、そのマルチ装着ヘッド１１２を移動させるものである。部品認識カメラ１１６は、マルチ装着ヘッド１１２に吸着された部品の吸着状態を２次元又は３次元的に検査するために用いられる。トレイ供給部１１７は、トレイ部品を供給する。ＲＷ部７０１は、読み込み手段及び書き込み手段の一例であり、ＩＣタグに格納された情報を読み出したり、ＩＣタグに情報を書き込んだりするものである。このような各サブ設備は、相互に独立して（並行して）、それぞれの担当する基板への部品実装を実行する。

このようなノズル用のＩＣタグは、いわゆるＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）技術を利用して非接触で通信を行うものであって、その通信により情報を記憶したり、記憶している情報を送信したりする。

また、ノズル照合装置８００は、部品保持部材照合装置の一例であり、部品実装機１００の装着ヘッド１１２に取り付けられた部品保持部材、つまり、ノズルの適否を判断する装置である。より詳しくは、装着ヘッド１１２に取り付けられたノズルの配列が正しいか否かを判断し、正しくない場合に警告等を発する装置である。このノズル照合装置８００は、ノズルに書き込まれる管理データを、その部品実装機１００から取得して一括して保存するために、後述の図８において説明するノズル情報格納部８０５を備える。なお、本実施の形態ではノズル照合装置８００は部品実装機１００とは別のハードウェアであるが、本発明はこのような構成に限定られず、例えば、ノズル照合装置８００が部品実装機１００に含まれる１機能であってもよい。

そして、本図に示す部品実装機１００は、具体的には高速装着機と呼ばれる部品実装機１００と多機能装着機と呼ばれる部品実装機１００のそれぞれの機能を併せ持つ実装機である。高速実装機とは、主として、１０ｍｍ角以下の電子部品を１点当たり０．１秒程度のスピードで装着する高い生産性を特徴とする設備であり、多機能装着機とは、１０ｍｍ角以上の大型電子部品やスイッチ・コネクタ等の異型部品、ＱＦＰ（Quad Flat Package）、ＢＧＡ（Ball Grid Array）等のＩＣ部品を装着する設備である。即ち、この部品実装機１００では、ほぼ全ての種類の電子部品（装着対象となる部品として、０．４ｍｍ×０．２ｍｍのチップ抵抗から２００ｍｍのコネクタまで）を装着できるように設計されており、この部品実装機１００を必要台数だけ並べることで、基板２０の生産ラインを構成することができる。

図２は、図１に示された部品実装機１００の主要な構成を示す平面図である。シャトルコンベヤ１１８は、トレイ供給部１１７から取り出された部品を載せて、装着ヘッド１１２による吸着可能な所定位置まで運搬するための移動テーブル（移動コンベア）である。ノズルステーション１１９は、各種形状の部品種に対応する交換用の吸着ノズルが置かれるテーブルである。

各サブ設備１１０（または１２０）を構成する２つの部品供給部１１５ａおよび１１５ｂは、それぞれ、部品認識カメラ１１６を挟んで左右に配置されている。したがって、部品供給部１１５ａまたは１１５ｂにおいて部品を吸着した装着ヘッド１１２は、部品認識カメラ１１６を通過した後に、基板２０の実装点に移動し、吸着した全ての部品を順次装着していく動作を繰り返す。

なお、各サブ設備に向かって左側の部品供給部１１５ａを「左ブロック」、右側の部品供給部１１５ｂを「右ブロック」とも呼ぶ。また、装着ヘッド１１２による部品の吸着・移動・装着という一連の動作の繰り返しにおける１回分の動作（吸着・移動・装着）、または、そのような１回分の動作によって実装される部品群を「タスク」と呼ぶ。例えば、本部品実装機１００が備える装着ヘッド１１２によれば、１個のタスクによって実装される部品の最大数は１０となる。なお、ここでいう「吸着」には、ヘッドが部品を吸着し始めてから移動するまでの全ての吸着動作が含まれ、例えば、１回の吸着動作（装着ヘッド１１２の上下動作）で１０個の部品を同時に吸着する場合だけでなく、複数回の吸着動作によって１０個の部品を吸着する場合も含まれる。

図３は、装着ヘッド１１２の外観図である。この装着ヘッド１１２は、「ギャングピックアップ方式」と呼ばれる作業ヘッドであり、独立して部品の吸着・装着を行う最大１０個の吸着ノズル３０１ａ〜３０１ｂ（向かって左端に装着された第１番目の吸着ノズル３０１ａから右端に装着された第１０番目の吸着ノズル３０１ｂまでの合計１０個の吸着ノズル）が着脱可能であり、最大１０個の部品カセット１１４それぞれから部品を同時に（１回の上下動作で）吸着することができる。つまり、装着ヘッド１１２は、部品供給部１１５ａおよび１１５ｂに移動し、部品を吸着する。このとき、例えば、一度に１０個の部品を同時に吸着できないときは、吸着位置を移動させながら複数回、吸着上下動作を行うことで、最大１０個の部品を吸着することができる。

図４は、本実施の形態１に係る部品実装機１００の装着ヘッド部１１２に取り付けられるノズル３０１のレイアウトを示すための断面図であり、同時吸着が可能なヘッドに取り付けられる１０個のノズルが直線状に配置された１０ノズルヘッドの断面図を示している。尚、装着ヘッド部１１２の先端部に取り付けられるノズル３０１は、装着される電子部品の種類に応じて変更されるものである。

図５は、本実施の形態１に係る部品実装機１００のノズル３０１に取り付けられるＩＣタグ５００の配置例を示す外観図である。

図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、ＩＣタグ５００は、例えば、ノズル３０１を構成するフランジ３０１ｃの下面、上面や側面に設けられる。尚、本図は一例であり、ノズル３０１毎に貼り付けられたＩＣタグ５００の内容を読み込み及び書き込みできる範囲内であれば、そのような箇所においてＩＣタグ５００を貼り付けることができることは言うまでもない。

図６は、本実施の形態１に係るノズル３０１に取り付けられるＩＣタグ５００に記録される内容を示すノズルデータ情報の内容表示図の一例である。

ＩＣタグ５００へ記憶されるノズルデータの内容には、ノズル３０１毎の識別番号であるノズルＩＤ、ノズル名称、ノズル径や寸法、吸着対象となる対象部品、ノズル３０１の使用可能な設備名、使用可能なノズルステーション名、ノズル３０１が取り付け可能な装着ヘッド部１１２の名称等の情報が含まれる。例えば、ノズルＩＤには「０２０５」、ノズル名称には「ＳＸノズル」、ノズル径・寸法には「０．６ｍｍ・０．６×０．３５ｍｍ」、吸着対象となる対象部品には「０６０３Ｒ，Ｃ」、ノズル３０１の使用できる設備名には「Ｍ０１」等の情報が記載される。

また、部品実装中において、あるいは、部品実装後において、ＲＷ部７０１によってＩＣタグ５００の内容（使用履歴情報）が更新される。使用履歴情報としては、例えば、ノズル３０１の使用回数、使用時間、メンテナンス時期、及びメンテナンス履歴等である。なお、このＩＣタグ５００に使用履歴情報を書き込むタイミングは、個々の部品を実装する度、１枚の基板の実装を終える度、あるいは、部品実装機の運転が停止される直前ごと等である。

図７は、本実施の形態１に係る部品実装機１００が備えるＲＷ部７０１の配置構成の一例を示す参考図である。

ＲＷ部７０１は、読み出しコマンドを含む所定周波数の電波をＩＣタグ５００に送信し、ＩＣタグ５００に記憶された情報を含む所定周波数の電波をＩＣタグ５００から受信する。

そして、ＲＷ部７０１は、図７（ａ）に示すように、フライングヘッド部に設けられ、このフライングヘッド部が移動しながらＩＣタグ５００の情報を読み込んだり書き込んだりする。あるいは、ＲＷ部７０１は、図７（ｂ）に示すように、各ノズル３０１が取り付けられる装着ヘッド側に設けられていたり、図７（ｃ）に示すように、ノズル３０１が取り付けられる装着ヘッド３０１側の両端部に設けられたりする。尚、ＩＣタグ５００の位置は、２つのＲＷ部７０１が受信する電波の方向により特定されることとなる。このように、ＲＷ部７０１が各ノズル３０１のＩＣタグ５００に格納されたノズルデータを読み出すことにより、どの位置にいかなる種類のノズルが取り付けられているかという情報（ノズル配列）等が特定される。なお、ＩＣタグ５００が受信する伝送媒体としては、電波だけに限られず、電磁波その他の媒体であってもよい。

図８は、本実施の形態１に係るノズル照合装置８００の構成を示す機能ブロック図を示す。

このノズル照合装置８００は、基板に実装される電子部品の吸着に使用するノズル３０１の照合（現実のノズル配列と正しいノズル配列との照合）等を行うことができ、下記に詳細を説明する演算制御部８０１、表示部８０２、入力部８０３、メモリ８０４、ノズル情報格納部８０５、通信Ｉ／Ｆ部８０６、データベース部８０７、判断部８０８等から構成される。

演算制御部８０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や数値プロセッサ等であり、ユーザからの指示等に従って、メモリ８０４に必要なプログラムをダウンロードして実行し、その実行結果に従って各構成要素を制御する。

表示部８０２は、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）やＬＣＤ(Liquid Crystal Display)等である。

入力部８０３はキーボードやマウス等であり、これらは、演算制御部８０１により制御の下で部品実装機１００側と操作者が対話するために用いられる。

メモリ８０４は、演算制御部８０１による作業領域を提供するＲＡＭ（Random Access Memory）等である。

ノズル情報格納部８０５は、部品保持部材情報格納部の一例であり、ノズル３０１に関する情報、例えば、ノズル３０１の種類毎の吸着対象となる部品、ノズル３０１毎に使用できる設備名、ノズル３０１毎の使用できるノズルステーション、ノズル３０１毎の使用できる装着ヘッド部１１２の名称等の情報やメンテナンス情報を格納している。メンテナンス情報としては、ノズル３０１の種類毎の使用可能回数、使用可能時間、メンテナンス時期等の情報が格納されている。

通信Ｉ／Ｆ部８０６は、ＬＡＮ（Local Area Network）アダプタ等であり、本ノズル照合装置８００と部品実装機１００との通信等に用いられる。

データベース部８０７は、この部品実装機１００による最適化処理に用いられる入力データ（実装点データ８０７ａ、部品ライブラリ８０７ｂ、及び実装機情報８０７ｃ）や最適化によって生成された実装点データ等を記憶するハードディスクである。

判断部８０８は、照合手段の一例であり、ＲＷ部７０１が読み出した情報とノズル情報格納部８０５及びデータベース部８０７に格納されている情報とに基づいて、電子部品の装着時においてノズル３０１が装着ヘッド部１１２の正しい位置にセットされているか、セットされた各ノズルの使用可否（ノズルの使用回数・時間が使用可能回数・時間を越えていないか、ノズルのメンテナンス時期が到来していないか）等を判断する。

図９は、本実施の形態１に係る部品実装機１００のノズル照合における動作手順を示すフローチャートである。

最初に、部品実装機１００のＲＷ部７０１は、ノズル配列決定手段の一例として、装着ヘッド部１１２に取り付けられている各ノズル３０１のＩＣタグ５００をスキャンして（Ｓ９０１）、全てのノズル３０１に関するノズル情報、つまり、現実のノズル配列（装着ヘッドに取り付けられた各ノズルの位置と種類との対応）を特定する（Ｓ９０２）。

次に、判断部８０８は、ノズル情報格納部８０５及びデータベース部８０７を参照することで、正しいノズル配列（装着ヘッドに取り付けられるべき各ノズルの位置と種類との対応）を取得する（Ｓ９０３）。具体的には、データベース部８０７に格納された実装点データ等を参照することで、装着ヘッド部１１２を構成する１０個のヘッドそれぞれによって実装される部品の種類を特定し、続いてノズル情報格納部８０５に格納されたノズルの種類と吸着対象部品との対応関係を参照することで、装着ヘッド部１１２を構成する１０個のヘッドそれぞれに取り付けられるべきノズルの種類、つまり、正しいノズル配列を特定する。

そして、判断部８０８は、上記ステップＳ９０２で特定した現実のノズル配列と上記ステップＳ９０３で取得した正しいノズル配列とが一致している否かを判断する（Ｓ９０４）。

その結果、判断部８０８は、それらのノズル配列が一致している場合においては（Ｓ９０４でＹｅｓ）、ノズルが正常に取り付けられていると判断し、この判断処理を終了する一方、ノズル配列に誤りがある場合や、ノズル３０１の取り付け誤りがある場合においては（Ｓ９０４でＮｏ）、通知手段の一例である警告部（図示せず）に対して、画面に警告表示や音や光による警告を行うように判断する（Ｓ９０５）。

なお、判断部８０８は、判断手段の一例として、上記２つのノズル配列の一致性を確認することに加えて、ノズル情報格納部８０５に格納されたノズルの種類毎に使用できる設備名やノズルの種類ごとに使用できる装着ヘッド部の名称等を参照することで、装着ヘッド部１１２に取り付けられたノズルがこれらの制約を満たしているかについても確認し、同様の判断処理（警告等）を行ってもよい。さらに、判断部８０８は、装着ヘッド部にセットされたノズルのＩＣタグ５００をスキャンしたときにメンテナンス情報も読み出し、ノズル情報格納部８０５に格納されたメンテナンス情報と照合することで、ノズル毎に、既に使用可能回数・期限に達していないか否か、メンテナンス時期が到来していないか否か等の使用可否についても判断し、達している場合には警報等の通知を行うと判断してもよい。

そして、この警報に連動して、停止手段としての判断部８０８が部品実装機を自動停止するように制御してもよい。つまり、現実のノズル配置が正しいノズル配置と一致しない場合、あるいは、ノズルが使用不可と判断された場合等において、その判断結果に連動して部品実装機の運転を停止する機能を部品実装機が備えてもよい。

また、本実施の形態１においては、部品実装機１００のノズル交換を手作業で行うことを前提として説明を行っているが、ノズルの自動交換機能を備える部品実装機についても図９に示されたノズル配列の照合を適用することができる。つまり、自動交換によって装着ヘッド部１１２に新たなノズルが取り付けられる度に、図９に示されたノズル配列の照合を行うことができる。さらに、上記ステップＳ９０５における警告や通知の後処理として、誤ったノズルから正しいノズルへの自動交換をしても良い。

以上の説明のように、本実施の形態１に係る部品実装機１００は、ノズル３０１にノズル情報を記述したＩＣタグ５００が貼り付けられている。また、ＲＷ部７０１を備え、ノズル３０１に関連する内容を読み書きして、判断部８０８は、ノズル情報からノズル配列を取得して、正しいノズル配列であるか否かの判断を行う。

従って、たとえ手作業により誤ったノズル３０１が取り付けられ、誤ったノズル配列となった場合においても、誤ったノズル３０１が取り付けられたまま電子部品の吸着処理や基板上への実装処理が行われることを未然に且つ確実に防ぐことができ、部品実装処理が行われる基板の品質を向上させることができる。

また、ノズル照合装置８００が各部品実装機１００、２００と通信してノズル管理データを一括して管理するために、ＲＷ部７０１は、各ノズル３０１に関する内容や、作業結果を示す使用履歴等の内容を自動的に更新し、ノズル情報を正確に管理することが可能となる。

尚、本実施の形態１においては部品保持部材としてノズル３０１を用いて説明を行ったが、ノズル３０１以外の部品を保持するための部材、例えば、電子部品を把持して基板上に装着、挿入するチャック等においても本発明を適用できる。また、記憶部としてＩＣタグ５００を用いて説明を行ったが、ＩＣタグ５００以外にも、ＲＷ部７０１において読み込み（あるいは、読み込み及び書き込み）可能な、例えば、２次元バーコード、メモリ等を用いることも可能である。

さらに、本実施の形態の説明においては部品実装機にモジュラー機を用いて説明を行ったが、他の機種の部品実装機、例えば、回転機構を有する装着ヘッドを備え、電子部品を高速実装することが可能な部品実装機であるロータリー機の部品保持部材の照合方法としても本発明を適用する事ができるのは言うまでもない。

（実施の形態２）
次に、本発明に係る部品実装機１００の実施の形態２について説明する。

本実施の形態２に係る部品実装機１００は、ＩＣタグ５００から読み取られたノズル情報に基づいて現実のノズル配列を特定し、特定したノズル配列に合致するように、部品カセットの配列を最適化することを特徴としている。尚、上述した実施の形態１と同様となる部品実装機１００の外観構成等は、繰り返しとなるため、その詳細な説明は省略する。

図１０は、本実施の形態２に係るノズル照合装置８００の機能ブロック図を示す。
本実施の形態２においては、上述した実施の形態１のノズル照合装置８００の機能構成に加えて、判断部８０８において特定された現実のノズル配列を用いて部品カセットのＺ配列の最適化決定を行う部品配置決定手段の一例であるＺ配列決定部８０５ａを備える。なお、Ｚ配列とは、部品カセットの配列をいい、部品カセットの並び方向をＺ軸と仮定したことによる用語である。

図１１は、本実施の形態２に係る部品実装機１００において、部品カセットのＺ配列の最適化処理を行う場合の動作手順を示すフローチャートである。

最初に、部品実装機１００のＲＷ部７０１は、全てのノズル３０１に貼り付けられているＩＣタグ５００をスキャンして、ノズル情報を取得する（Ｓ１１０１）。

次に、判断部８０８は、ノズル情報から現実のノズル配列を特定して（Ｓ１１０２）、ノズル配列をスキャンしたノズル３０１から装着処理を行うノズル３０１を決定する（Ｓ１１０３）。

そして、判断部８０８は、部品実装機１００における同時吸着タスク算出して（Ｓ１１０４）、基板上へ電子部品を実装して基板の生産を開始する（Ｓ１１０５）。尚、Ｚ配列決定部８０５ａにおいて最適化を行うタイミングは、例えば、基板の生産開始時、エラー発生時、ノズル３０１の交換時、吸着率が低下した時、装着ズレが生じた時点等である。

以下、図１２〜２３を用いて、図１１に示すＳ１１０４の同時吸着タスクの算出手順について具体的に説明を行う。

図１２は、Ｚ配列決定部８０５ａによる部品カセットのＺ配列の決定手順を示すフローチャートである。Ｚ配列決定部８０５ａは、まず、判断部８０８によりステップＳ１１０２で求められたノズル配列に基づいて、Ｚ配列の初期解を生成する（Ｓ２００）。初期解の生成方法については後述するが、１回の吸着動作でなるべく多くの部品を同時吸着できるように、Ｚ配列の初期解が求められる。

次に、Ｚ配列決定部８０５ａは、生成された初期解に基づいて、Ｚ配列を構成する部品カセットの並びの一部を変更しながら、吸着回数が最小となるように、Ｚ配列の最適解を探索する（Ｓ２０１）。この最適解の探索処理については、後述する。

図１３は、図１２におけるステップＳ２００（Ｚ配列の初期解生成処理）の詳細な手順を示すフローチャートである。

最初に、Ｚ配列決定部８０５ａは、ノズル配列に含まれる吸着ノズルと実装対象となっている部品を基板２０上に装着する際に使用される吸着ノズルとを比較し、吸着ノズルの位置が一致するように、部品カセット１１４をＺ軸上に配置する（Ｓ２１２）。ここで、同じ吸着ノズルを使用する部品カセット１１４が複数ある場合には、実装対象の員数が多い部品カセット１１４から順にＺ軸上に配置を行なう。

ここで、ステップＳ２１３以降の処理については後述することとし、図１４の説明を行う。図１４は、実装対象となっている部品に関する情報を示した部品テーブルの一例を示す図である。部品テーブル４００の左欄は部品名を示しており、中欄は、実装対象の部品の員数を示しており、右欄は、部品実装時に使用する吸着ノズルのタイプを示している。例えば、部品名「ａ」で特定される部品は、基板２０上に「２０個」実装され、かつその部品を吸着する際に使用される吸着ノズルのタイプは「Ｘタイプ」であることが示されている。

図１５は、部品カセット１１４の配置処理（Ｓ２１２）の具体例を示す図である。図１５（ａ）は、ノズル配列を示しており、図１５（ｂ）は、部品カセット１１４の配置処理（Ｓ２１２）による配置結果を示している。ここでは、図１５（ａ）に示されたノズル配列に一致するように、Ｚ配列の１番目から１０番目までの部品カセット１１４の配置位置が求められる。まず、ヘッド番号１の位置に配置されているＸタイプの吸着ノズルで吸着可能な部品が部品テーブル４００より抽出される。この条件に合致する部品は、部品名「ａ」および「ｇ」の部品である。このうち、員数の多い部品名「ａ」の部品カセット１１４がＺ配列の１番目に配置される。同様にして、ヘッド番号２の位置に配置されているＤタイプの吸着ノズルで吸着可能な部品として、部品名「ｉ」および「ｋ」の部品が抽出される。このうち、員数の多い部品名「ｉ」の部品カセット１１４がＺ配列の２番目に配置される。同様の処理をヘッド番号３〜１０の位置に配置されている吸着ノズルに対しても行なうことにより、Ｚ軸上の各位置に部品カセット１１４が配置される。

なお、Ｚ配列の６番目および９番目に部品カセット１１４が配置されていないのは、配置可能な部品カセット１１４がないことによる。すなわち、部品テーブル４００より、Ｙタイプの吸着ノズルで吸着可能な部品は、部品名「ｈ」、「ｃ」および「ｂ」の３種類のみであるが、これらの部品の部品カセット１１４は、Ｚ配列の３番目、４番目および５番目にそれぞれ配置済みである。したがって、Ｙタイプの吸着ノズルで吸着可能な部品の部品カセット１１４をＺ配列の６番目に配置することができないからである。Ｚ配列の９番目に部品カセット１１４が配置されていないのも、同様の理由による。

次に、図１３に示されたフローチャートの続きとして、Ｚ配列決定部８０５ａは、Ｚ配列上に部品カセット１１４の未配置部分があるか否かを調べる（Ｓ２１３）。図１５（ｂ）の例では、６番目および９番目の２箇所に部品カセット１１４が未配置である。

部品カセット１１４の未配置部分がある場合には（Ｓ２１３でＹｅｓ）、未配置部分に以下の基準に従い、部品カセット１１４を配置する（Ｓ２１４）。すなわち、Ｚ配列決定部８０５ａは、未配置の部品カセット１１４のうち、実装対象となっている部品の員数が多いものから順にＺ配列に配置していく。例えば、図１５（ｂ）に示した例では、上述のようにＺ配列の６番目および９番目に部品カセット１１４が配置されていない。また、Ｚ配列に部品カセット１１４が未配置の部品の部品テーブル４０２が図１６のように示される。したがって、図１７に示すように、Ｚ配列の６番目には、部品テーブル４０２の中から最も員数が大きい部品名「ｊ」の部品を収納した部品カセット１１４が配置される。また、Ｚ配列の９番目には、次に員数が大きい部品名「ｆ」の部品を収納した部品カセット１１４が配置される。このように、部品の員数の多いものから順に部品カセット１１４を配置するようにしたのは、装着ヘッド１１２は、Ｚ配列において番号の小さい方向から大きい方向へ移動する。このため、員数の大きい部品カセット１１４をなるべく番号の小さいＺ位置に配置することにより、装着ヘッド１１２の移動距離を少なくすることができる。よって、部品の吸着に必要な時間を減少させることができ、部品の実装時間を減少させることができるからである。その後、Ｚ配列の初期解生成処理（図１２のＳ２００）を終了する。

部品カセット１１４の未配置部分がなければ（Ｓ２１３でＮｏ）、未配置部分への部品カセット配置処理（Ｓ２１４）は実行することなく、Ｚ配列の初期解生成処理（図１２のＳ２００）を終了する。

次に、初期解生成処理（図１２のＳ２００、図１３のＳ２１２〜Ｓ２１４）に基づいて求められたＺ配列の初期解に基づいて、吸着回数が最小となるようにＺ配列の最適解を探索する処理（図１２のＳ２０１）について、詳細に説明する。

図１８は、図１２におけるステップＳ２０１（Ｚ配列の最適解探索処理）の詳細な手順を示すフローチャートである。

最初に、Ｚ配列決定部８０５ａは、ノズル配列を固定させた上で、Ｚ配列を構成する部品カセットの並びを一部入れ替えながら、最も吸着回数が小さくなるようなＺ配列の局所解を探索する（Ｓ２３１）。Ｚ配列の局所解探索処理（Ｓ２３１）については、後述する。

Ｚ配列決定部８０５ａは、Ｚ配列の局所解探索（Ｓ２３１）において吸着回数の減少が見られたか否かを調べる（Ｓ２３２）。吸着回数の減少が見られない場合には（Ｓ２３２でＮｏ）、再度、Ｚ配列の局所解探索を行なったとしても、吸着回数の減少は見られない、すなわち、Ｚ配列の局所解が求められたと判断し、Ｚ配列の最適解探索処理（図１２のＳ２０１）を終了する。

吸着回数の減少が見られた場合には（Ｓ２３２でＹｅｓ）、Ｚ配列決定部８０５ａは、
上述のＺ配列の局所解探索処理（Ｓ２３１）を再度実行する。以上のように、ノズル配列を固定させた状態でのＺ配列の局所解探索（Ｓ２３１）を実行し、解が収束した時点で処理を終了させることにより、吸着回数を最小とするようなＺ配列の最適解を求めることができる。

図１９及び図２０は、図１８に示したＺ配列最適解探索処理（図１２のＳ２０１）の手順を概念的に示した図である。図１９及び図２０に示すグラフの縦軸は、装着ヘッド１１２の上下動作の回数（吸着回数）を示しており、横軸は、処理の反復回数（部品カセットの並びの入れ替え回数）を示している。

そして、図１９に示すように、当該局所解４１２を初期解として、ノズル配列を固定させた上で、Ｚ配列を構成する部品カセットの並びを入れ替えながら、Ｚ配列の局所解を探索する（図１８のＳ２３１）。探索途中のＺ配列の解４１６に基づいて、Ｚ配列を構成する部品カセットの並びをどのように入れ替えたとしても、解４１６と比較して吸着回数の大きな解４１８しか求めることができなくなった場合には、図２０に示すように、解４１６をＺ配列の局所解４１６とする。

次に、Ｚ配列の局所解探索処理（図１８のＳ２３１）について詳細に説明する。図２１は、図１８におけるＳ２３１（Ｚ配列の局所解探索処理）の詳細な手順を示すフローチャートである。

Ｚ配列決定部８０５ａは、現在求められているノズル配列を用いて、現在のＺ配列Ｘ、すなわち初期解のＺ配列Ｘに並べられた部品カセット１１４より部品を吸着した場合の吸着回数ｆ（Ｘ）を計算する（Ｓ２５１）。次に、Ｚ配列Ｘに含まれる部品カセット１１４を２つ選択し、それらの並びを交換する（Ｓ２５３）。例えば、図２２（ａ）に示すようなＺ配列において、２番目および５番目のＺ位置にそれぞれ配置されている部品名「ｉ」および部品名「ｂ」の部品カセット１１４が選択された場合には、図２２（ｂ）に示すように、２つの部品カセット１１４の並びが入れ替えられ、３番目および５番目のＺ位置に部品名「ｂ」および部品名「ｉ」の部品カセット１１４がそれぞれ配置されたＺ配列が生成される。

Ｚ配列決定部８０５ａは、部品カセット１１４の並び入れ替え後のＺ配列における吸着回数ｆ（Ｙ）を計算する（Ｓ２５４）。次に、Ｚ配列決定部８０５ａは、部品カセット１１４のＺ位置入れ替え前の吸着回数ｆ（Ｘ）とＺ位置入れ替え後の吸着回数ｆ（Ｙ）との大小を比較する（Ｓ２５５）。吸着回数ｆ（Ｙ）が吸着回数ｆ（Ｘ）よりも等しいか大きい場合には（Ｓ２５５でＮｏ）、Ｚ位置を入れ替えても吸着回数が小さくならない。このため、そのような状態が続く限り、すべての部品カセット１１４の組み合わせについて、Ｚ位置の交換を行なう（ループＡ（Ｓ２５２〜Ｓ２５７））。Ｚ配列Ｘに含まれるすべての部品カセット１１４の組み合わせについてＺ位置の入れ替えを行なっても、吸着回数が小さくならない場合には、Ｚ配列Ｘを局所解として、Ｚ配列の局所解探索処理（図１８のＳ２３１）を終了する。

吸着回数ｆ（Ｙ）が吸着回数ｆ（Ｘ）よりも小さい場合には（Ｓ２５５でＹｅｓ）、部品カセット１１４のＺ位置を入れ替えることにより吸着回数が小さくなっている。このため、Ｚ位置入れ替え後のＺ配列Ｙを新たなＺ配列Ｘとして、Ｚ配列の局所解探索処理（Ｓ２５２〜Ｓ２５７）を行なう。

以上のようにして、Ｚ配列の局所解が求められる。
以上の説明のように、本実施の形態２に係る部品実装機１００は、判断部８０８で特定した現実のノズル配列を用いて、Ｚ配列決定部８０５ａがノズル配列に合致するように部品カセットの配列を最適化するために、より多くの部品の同時吸着が可能な最適な部品カセットの並び（Ｚ配列）が決定され、これに伴い、部品の吸着回数および実装時間が短縮されるとともに、部品実装順序の最適化に要する時間が短縮される。

また、作業者が仮にノズル３０１の配置を誤って取り付けた場合においても、判断部８０８においてノズル配列を照合するために、ノズル配列に合致するように部品カセットの配列とすることが可能となる。

本発明に係る部品保持部材の照合方法は、モジュラー機やロータリー機等の部品実装機、つまり、ノズル等の部品保持部材を用いて部品実装を行う装置に適用することができ、特に、複数種類の部品実装を一度に行うための複数の装着ヘッドを有している部品実装機に適用できる。

実施の形態１に係る部品実装システムの構成を示す構成図 図１に示す部品実装機の主要な構成を示す平面図 装着ヘッドの外観図 実施の形態１に係る部品実装機の装着ヘッド部に取り付けられるノズルのレイアウトを示すための断面図 実施の形態１に係る部品実装機のノズルに取り付けられるＩＣタグの配置例を示す外観図 実施の形態１に係るノズルに取り付けられるＩＣタグに記録される内容を示すノズルデータ情報の内容表示図 実施の形態１に係る部品実装機が備えるＲＷ部の配置構成の一例を示す参考図 実施の形態１に係るノズル照合装置のハードウェア構成を示す機能ブロック図 実施の形態１に係る部品実装機のノズル照合における動作手順を示すフローチャート 本実施の形態２に係るノズル照合装置の機能ブロック図 本実施の形態２に係る部品実装機において、部品カセットのＺ配列の最適化処理を行う場合の動作手順を示すフローチャート Ｚ配列決定部によるＺ配列の決定手順を示すフローチャート 図１２におけるＳ２００（Ｚ配列の初期解生成処理）の詳細な手順を示すフローチャート 実装対象となっている部品に関する情報を示した部品テーブルの一例を示す図 部品カセットの配置処理（図１３のＳ２１２）の具体例を示す図 未配置の部品の部品テーブルの一例を示す図 部品カセットの配置処理（図１３のＳ２１２）の具体例を示す図 図１２におけるＳ２０１（最適解探索処理）の詳細な手順を示すフローチャート 図１８に示したＺ配列最適解探索処理（図１２のＳ２０１）の手順を概念的に示した図 図１８に示したＺ配列最適解探索処理（図１２のＳ２０１）の手順を概念的に示した図 図１８におけるＳ２３１（Ｚ配列の局所解探索処理）の詳細な手順を示すフローチャート Ｚ配列の局所解探索処理の具体例を示す図

符号の説明

１００，２００ 部品実装機
１１０ 前サブ設備
１１２ 装着ヘッド
１１３ ＸＹロボット
１１４ 部品カセット
１１５ａ，１１５ｂ 部品供給部
１１６ 部品認識カメラ
１１７ トレイ供給部
１１８ シャトルコンベア
１１９ ノズルステーション
１２０ 後サブ設備
３０１ ノズル
３０１ｃ フランジ
５００ ＩＣタグ
７０１ ＲＷ部
８００ ノズル照合装置
８０１ 演算制御部
８０２ 表示部
８０３ 入力部
８０４ メモリ
８０５ ノズル情報格納部
８０５ａ Ｚ配列決定部
８０６ 通信Ｉ／Ｆ部
８０７ データベース部
８０８ 判断部

Claims (23)

1. 部品保持部材を用いて部品を保持して、基板上に前記部品を実装する部品実装機において使用される部品保持部材の照合方法であって、
   前記部品を保持する部品保持部材に取り付けられた記憶部から、前記部品保持部材に関する内容を読み出すリードステップと、
   前記読み出された内容に基づいて、装着ヘッド部に取り付けられた複数の前記部品保持部材の配列を特定し、特定した配列と正しい配列とを照合する照合ステップとを含む
   ことを特徴とする部品保持部材の照合方法。
2. 前記照合方法は、さらに、
   前記部品の実装処理後において、前記部品保持部材に関する内容として前記部品保持部材の使用履歴を書き込むライトステップを含む
   ことを特徴とする請求項１記載の部品保持部材の照合方法。
3. 前記部品保持部材はノズルであり、
   前記部品保持部材に関する内容には、ノズルＩＤ、ノズル名称、ノズル径、寸法、使用できる設備名、使用できるノズルステーション、保持対象となる部品、及び使用できる装着ヘッド名のうち少なくとも１つが含まれる
   ことを特徴とする請求項１記載の部品保持部材の照合方法。
4. 前記使用履歴には、前記部品保持部材の使用回数、使用時間、修理履歴、及びメンテナンス履歴のうち少なくとも１つが含まれる
   ことを特徴とする請求項２記載の部品保持部材の照合方法。
5. 前記記憶部は、前記部品保持部材に取り付け可能なＩＣ（Integrated Circuit）タグである
   ことを特徴とする請求項１記載の部品保持部材の照合方法。
6. 前記部品保持部材はノズルであり、
   前記照合方法は、さらに、
   前記リードステップにおいて読み出された内容に基づいて、前記ノズルが取り付けられる装着ヘッドに、前記ノズルのタイプを割り当てたノズル配列を決定するノズル配列決定ステップと、
   決定された前記ノズル配列における前記ノズルのタイプと、収納された部品を保持するための前記ノズルのタイプとが一致するように部品カセットの配置を決定する部品配置決定ステップとを含む
   ことを特徴とする請求項１記載の部品保持部材の照合方法。
7. 前記照合方法は、さらに、
   前記リードステップにおいて読み出された内容に基づいて、前記部品保持部材の使用可否を判断する判断ステップを含む
   ことを特徴とする部品保持部材の照合方法。
8. 前記部品実装機は、さらに、
   部品保持部材に関する情報を格納する部品保持部材情報格納部を備え、
   前記判断ステップにおいては、前記部品保持部材情報格納部において格納されている情報、及び前記リードステップにおいて前記記憶部から読み込まれる内容に基づいて、前記部品保持部材の使用可否を判断する
   ことを特徴とする請求項７記載の部品保持部材の照合方法。
9. 前記部品保持部材はノズルであり、
   前記部品保持部材情報格納部において格納されている情報には、前記ノズルの使用限度回数、使用限度時間、保持対象となる部品、使用できる設備名、使用できるノズルステーション名、又は取り付け可能な装着ヘッド名に関する情報が含まれ、
   前記判断ステップにおいては、前記リードステップにおいて前記記憶部から読み込まれる内容、及び前記部品保持部材情報格納部において格納されている前記情報を比較することにより、前記ノズルの使用可否を判断する
   ことを特徴とする請求項８記載の部品保持部材の照合方法。
10. 前記照合方法は、さらに、
    前記判断ステップにおいて、前記ノズルの使用が不可と判断された場合においては、ユーザにその旨の通知を行う通知ステップを含む
    ことを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載の部品保持部材の照合方法。
11. 前記照合方法は、さらに、
    前記判断ステップにおいて、前記ノズルが使用不可と判断された場合においては、前記部品実装機の運転を停止する停止ステップを含む
    ことを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載の部品保持部材の照合方法。
12. 基板上に実装される部品を保持するノズルであって、
    当該ノズルに関する内容を記憶するための領域を有する記憶部を備える
    ことを特徴とするノズル。
13. 前記記憶部は、ＩＣ（Integrated Circuit）タグである
    ことを特徴とする請求項１２記載のノズル。
14. 前記ノズルに関する内容には、ノズルＩＤ、ノズル名称、ノズル径、寸法、使用できる設備名、使用できるノズルステーション、保持対象となる部品、又は取り付け可能な装着ヘッド名、前記ノズルの使用回数、使用時間、修理履歴、及びメンテナンス履歴のうち少なくとも１つが含まれる
    ことを特徴とする請求項１２記載のノズル。
15. 部品保持部材を用いて部品を保持して、基板上に前記部品を実装する部品実装機であって、
    前記部品を保持する部品保持部材に取り付けられた記憶部から、前記部品保持部材に関する内容を読み出す読み込み手段と、
    前記読み出された内容に基づいて、装着ヘッド部に取り付けられた複数の前記部品保持部材の配列を特定し、特定した配列と正しい配列とを照合する照合手段とを備える
    ことを特徴とする部品実装機。
16. 前記部品実装機は、さらに、
    前記部品の実装処理後において、前記部品保持部材に関する内容として前記部品保持部材の使用履歴を書き込む書き込み手段を含む
    ことを特徴とする請求項１５記載の部品実装機。
17. 前記記憶部は、前記部品保持部材に取り付け可能なＩＣ（Integrated Circuit）タグである
    ことを特徴とする請求項１４記載の部品実装機。
18. 前記部品保持部材はノズルであり、
    前記部品実装機は、さらに、
    前記読み込み手段において読み出された内容に基づいて、前記ノズルが取り付けられる装着ヘッドに、前記ノズルのタイプを割り当てたノズル配列を決定するノズル配列決定手段と、
    決定された前記ノズル配列における前記ノズルのタイプと、収納された部品を保持するための前記ノズルのタイプとが一致するように部品カセットの配置を決定する部品配置決定手段とを備える
    ことを特徴とする請求項１５記載の部品実装機。
19. 前記部品実装機は、さらに、
    前記判断手段において、前記部品保持部材が使用不可と判断された場合においては、前記部品実装機の運転を停止する停止手段を備える
    ことを特徴とする請求項１５に記載の部品実装機。
20. 前記読み込み手段又は前記書き込み手段は、
    （ａ）前記部品保持部材近傍に設置されるフライングヘッド部
    （ｂ）前記部品保持部材が取り付けられる装着ヘッド部
    のいずれかに、少なくとも１つ以上装着される
    ことを特徴とする請求項１５又は１６記載の部品実装機。
21. コンピュータに、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法のステップを実行させるためのプログラム。
22. 請求項２１に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
23. 部品保持部材を用いて部品を保持して、基板上に前記部品を実装する部品実装機において使用される部品保持部材の適否を判断する部品保持部材照合装置であって、
    前記部品を保持する部品保持部材に取り付けられた記憶部から、前記部品保持部材に関する内容を読み出す読み込み手段と、
    前記読み出された内容に基づいて、装着ヘッド部に取り付けられた複数の前記部品保持部材の配列を特定し、特定した配列と正しい配列とを照合する照合手段とを備える
    ことを特徴とする部品保持部材の照合装置。

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