JP2007258349A - ノズルの識別方法及び不良判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】同一のマシン内で吸着ノズルと挾持ノズルを併用するために類似する先端幅の情報が存在する場合でも、挾持ノズルを確実に識別できるようにする。
【解決手段】搭載ヘッドにノズルを装着した後、該ノズルの先端幅を光学手段により検出し、検出されたノズルの先端幅と予め記憶されている先端幅情報を比較し、装着されたノズルを識別する際、前記光学手段によるノズルの先端幅の検出を、挾持ノズルに対する挾持片の開動作の指令時と非指令時とで実行し（Ｓ６）、指令時と非指令時にそれぞれ検出される先端幅の差に基づいて、挾持ノズルと吸着ノズルとを識別する（Ｓ７、Ｓ８、Ｓ１０）。
【選択図】図５

Description

本発明は、ノズルの識別方法及び不良判定方法、特に部品実装装置において電子部品を挾持して回路基板に搭載する際に使用する挾持ノズルに適用して好適なノズルの識別方法及び不良判定方法に関する。

一般に、部品実装装置においては、搭載ヘッドに装着された吸着ノズルにより、部品供給装置から電子部品を吸着し、位置決めされている回路基板上の所定位置に搭載することが行われている。図７には、この吸着ノズルの一例を断面図で示す。

回路基板上への電子部品の搭載には、正確な精度が要求されることから、搭載する部品のサイズに応じて適切な大きさの吸着ノズル２を装着する必要がある。この吸着ノズル２の装着は、搭載ヘッドをノズルホルダに移動させ、そこに保持されているノズルの中から部品サイズに合った寸法のノズル先端部２Ａを有する吸着ノズル２を選択して行われる。

このように搭載ヘッドに装着した吸着ノズル２が目的のものであるか否かの判別は、例えば特許文献１に開示されているように、レーザセンサなどの光学的手段を用いてノズル先端部の幅（以下、先端幅ともいう）を測定し、その結果と予めマシン（部品実装装置）側に記憶してあるノズル先端幅情報とが一致した場合に、該ノズルが目的のものであると自動的に識別して確定することが行われている。

このような先端幅測定によるノズルの自動識別は、一般に対象とする部品のサイズごとに異なる先端幅のノズルを選択して装着する吸着ノズルのみを使用する部品実装装置の場合には、光学的に検出される幅方向両端から容易に先端幅が特定できるため特に問題はない。

特開平１０−１６３６９１号公報

しかしながら、電子部品の基板搭載に使用するノズルには、図８の断面図に一例を示すような電子部品を固定挾持片６と可動挾持片８とで両側から挟んで保持する挾持ノズルがあり、これを同一のマシンで吸着ノズルと併用する場合には、マシン内に予め記憶されているノズル先端幅の寸法に関する情報に、同一又は近似する寸法が混在するケースが考えられるため、従来のような自動識別ができないという問題がある。

また、挾持ノズルには、図９（Ａ）のように可動挾持片８が完全に開放しない不良状態で下降させ、電子部品Ｐに対する挾持動作を行うと、同図（Ｂ）に示すように該部品Ｐと緩衝しこれを破損させるおそれがあり、又、逆に可動挾持片８が完全に閉鎖しない不良状態で電子部品Ｐの挾持動作を行うと、該部品Ｐが不安定な状態に保持されるおそれがあり、搭載不良を発生させる原因になるという問題がある。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、同一マシン内で吸着ノズルと挾持ノズルを併用するために、同一又は類似（近似）する先端幅の情報が混在する場合でも、挾持ノズルを確実に識別することができるノズルの識別方法を提供することを第１の課題とする。

本発明は、又、挾持ノズルが有する挾持片の開閉動作が不良であるか否かを部品搭載を行う前に確実に判定することができるノズルの不良判定方法を提供することを第２の課題とする。

本発明は、搭載ヘッドにノズルを装着した後、該ノズルの先端幅を光学手段により検出し、検出されたノズルの先端幅と予め記憶されている先端幅情報を比較し、装着されたノズルを識別するノズルの識別方法であって、前記光学手段によるノズルの先端幅の検出を、挾持ノズルに対する挾持片の開動作の指令時と非指令時とで実行し、指令時と非指令時にそれぞれ検出される先端幅の差に基づいて、挾持ノズルと吸着ノズルとを識別することにより、前記第１の課題を解決したものである。

本発明は、又、搭載ヘッドに挾持ノズルを装着した後、該ノズルの先端幅を工学手段により検出し、検出されたノズルの先端幅から装着されたノズルの不良を判定するノズルの不良判定方法であって、前記光学手段によるノズルの先端幅の検出を、挾持ノズルに対する挾持片の開動作の指令時と非指令時とで実行し、指令時と非指令時にそれぞれ検出される先端幅と、予め求めてあるそれぞれの基準幅との差に基づいて、挾持ノズルの不良を判定することにより、前記第２の課題を解決したものである。

請求項１の発明によれば、吸着ノズル以外に挾持ノズルが併用されているため、ノズルの先端幅について同一又は類似の寸法の情報が存在する場合でも、挾持ノズルの開閉動作を指令する制御を行なうと共に、指令時と非指令時とにそれぞれ先端幅を検出することにより、開閉動作が実行されたか否かを判定でき、その結果から挾持ノズルと吸着ノズルとを確実に識別することができる。

請求項２の発明によれば、挾持ノズルの開閉動作の前後でそれぞれ先端幅を検出するようにしたので、検出された各先端幅の基準値からのずれにより、該ノズルの不良状態を容易かつ確実に判定することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１には、本発明に係る第１実施形態のノズルの識別方法に適用される部品搭載装置の要部を示す。

本実施形態に適用される部品搭載装置は、図示しない回路基板上に電子部品を搭載するための搭載ヘッド１０を備えている。

この搭載ヘッド１０は、先端にノズルを装着するシャフト１２と、該シャフト１２を回転可能に支持する可動フレーム１４と、該シャフト１２を軸中心を中心に回転させるθ軸モータ１６と、該シャフト１２を可動フレーム１４と一体で上下動させるＺ軸モータ１８とを備えている。

この搭載ヘッド１０は、図示しないＸＹ駆動機構により平面方向に移動され、ノズルホルダ２０の上方に位置決めされた後、Ｚ軸モータ１８によりシャフト１２を下降させて目的の吸着ノズル２や挾持ノズル４を先端に装着して上昇させることにより、図示されている状態にすることができる。因みに、図１では挾持ノズル４が装着されている。

又、このようにシャフト１２に装着された吸着ノズル２や挾持ノズル４は、図２に模式的に示すように、レーザセンサ（光学手段）３０が有する発光部３２と受光部３４との間に配置することにより、レーザ光を遮断する両側端の寸法から、ノズル先端幅を検出（測定）できるようになっている。このレーザサンセ３０は、図１では省略したが、Ｚ軸モータ１８によりノズル４が到達可能な位置の搭載ヘッド１０に付設されている。

又、レーザセンサ３０を構成する発光部３２としては、特開平７−７９０９４５号公報に開示されているような、レーザダイオードとコリメータレンズを組み合わせて平行光が照射されるものが、受光部３４としてはＣＣＤアレイからなるリニアセンサを利用することができる。

本実施形態においては、搭載ヘッド１０をノズルホルダ２０上に移動させ、保持されている前記図７に示したような吸着ノズル２か、図８に示したような挾持ノズル４のいずれかを選択的にシャフト１２に装着する。この挾持ノズル４としては、特開２００２−３６１５８７号公報に開示されているものを挙げることができる。

この挾持ノズル４は、図３に示すように可動挾持片８が閉鎖した先端寸法Ａの状態に、シャフト１２を通して矢印方向に加圧空気を駆動源として供給すると、ばねの付勢力に抗して駆動軸４Ａが下動して、係合ピン４Ｂが係合アームを押し下げることにより、可動挾持片８が回動ピン８Ａを中心に外側に回動され、図４に示す開放された先端寸法Ｂの状態にすることが可能になっている。

ここでは、図１に示されるように、制御装置４０により、コンプレッサ４２から挾持ノズル４が装着されるシャフト１２に加圧空気の供給と遮断の指令制御が行われると共に、前記レーザセンサ３０（図２参照）が制御され、該センサ３０から入力される検出信号により後述するノズルの識別動作が実行されるようになっている。

以上の構成からなる部品実装装置により、搭載ヘッド１０に先端寸法が実質同一の吸着ノズル２と挾持ノズル４が装着される場合を例に、ノズルの識別方法を図５のフローチャートに従って説明する。

まず、搭載ヘッド１０をノズルホルダ２０の上方に移動させ、所定位置のノズルをシャフト１２の先端に装着し（ステップ１）、Ｚ軸モータ１８を駆動させ、ノズルの先端部を前記レーザセンサ３０の発光部３２から照射されるレーザ光を遮る特定位置に一致させ（ステップ２）、受光部３４により検出されるノズル幅（先端幅）を取得する（ステップ３）。

次いで、取得されたノズル幅について、前記制御装置４０の図示しないメモリに記憶されている幅データ（先端幅情報）をチェックし、類似又は同一の先端幅のノズルが複数存在するか否か、即ち、ノズルの識別が可能であるか否かを判定し（ステップ４）、類似寸法データが登録されていなければ、該当するノズル番号を割り付けて、そのノズルの識別を終了する（ステップ５）。

一方、ステップ４で同一（又は類似）の先端幅のデータが登録されている場合は、前記制御装置４０から指令信号を出力して、コンプレッサ４２からシャフト１２に加圧空気を供給したときと、遮断したときにそれぞれレーザセンサ３０により検出を行なってノズル幅を取得し（ステップ６）、供給時と遮断時（開動作の指令時と非指令時）でノズル幅に変化（差）があるか否かを判定する（ステップ７）。その結果、図３、図４に示したような先端寸法に変化があれば、挾持ノズル４であると判断し（ステップ８）、該当するノズル番号を割り付けてその識別を終了する（ステップ９）。

一方、ステップ７で先端寸法に変化（差）がなかった場合は、吸着ノズル２であると判断し（ステップ１０）、該当するノズル番号を割り付けて識別を終了する（ステップ１１）。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られる。

（１）例えば、特許文献１に開示されているように、ノズルを識別するために切欠きなどの専用の目印を設けておくことなく、ノズルの識別を確実かつ安価に実現できる。

（２）一般に電子部品の認識に使用されているレーザセンサを用いてノズルを識別することができるため、ノズルの識別を容易かつ安価に行うことができる。

次に、本発明に係る第２実施形態のノズルの不良判定方法について、図６に示すフローチャートに従って説明する。

なお、この不良判定に際しては、前記ステップ６に相当する操作を正常な状態の挾持ノズル４に対して実行し、閉鎖時の正常寸法Ａと、開放時の正常寸法Ｂとを予め検出し、それぞれの値を基準値として登録しておくと共に、不良判定する際に使用する許容値を予め設定しておく。

まず、前記ステップ１の場合と同様に挾持ノズル４を搭載ヘッド１０に装着し（ステップ２１）、前記ステップ２と同様にノズル先端部をＺ軸モータ１８によりレーザセンサ３０による検出位置へ位置決めし（ステップ２２）、次いで前記ステップ６と同様に加圧空気を供給したときと遮断したときとでノズルの先端幅を検出して取得し、その検出値が基準値と比較して許容値内か否かを判定する（ステップ２４）。検出値が許容値内なら正常ノズルであると判断し（ステップ２５）、許容値外ならば異常ノズルと判断する（ステップ２６）。

以上の不良判断動作を定期的に行うことにより、以下の効果を得ることができる。

（３）一般に電子部品の認識に使用されているレーザセンサを用いて、挾持ノズルが不良か否かを判定することができるため、ノズルの不良判定を容易かつ安価に実現することができる。

（４）事前にノズル不良を発見できることにより、部品を破損させたり、搭載不良を発生させたりすることを防止できることから、確実に電子部品の実装を行うことができる。

本発明に係る第１実施形態に適用される部品実装装置の要部を示すブロック図を含む模式図 本実施形態に使用されるレーザセンサとノズルの関係を模式的に示す説明図 挾持ノズルの閉鎖時の状態を示す断面図 挾持ノズルの開放時の状態を示す断面図 ノズル識別方法の処理手順を示すフローチャート ノズルの不良判定時の処理手順を示すフローチャート 吸着ノズルの一例を示す断面図 挾持ノズルの一例を示す断面図 挾持ノズルの不良に起因する問題点を示す断面図

符号の説明

２…吸着ノズル
２Ａ…先端部
４…挾持ノズル
６…固定挾持片
８…可動挾持片
１０…搭載ヘッド
１２…シャフト
１４…可動フレーム
１６…θ軸モータ
１８…Ｚ軸モータ
２０…ノズルホルダ
３０…レーザセンサ
３２…発光部
３４…受光部
４０…制御装置
４２…コンプレッサ

Claims (2)

1. 搭載ヘッドにノズルを装着した後、該ノズルの先端幅を光学手段により検出し、検出されたノズルの先端幅と予め記憶されている先端幅情報を比較し、装着されたノズルを識別するノズルの識別方法であって、
   前記光学手段によるノズルの先端幅の検出を、挾持ノズルに対する挾持片の開動作の指令時と非指令時とで実行し、
   指令時と非指令時にそれぞれ検出される先端幅の差に基づいて、挾持ノズルと吸着ノズルとを識別することを特徴とするノズルの識別方法。
2. 搭載ヘッドに挾持ノズルを装着した後、該ノズルの先端幅を光学手段により検出し、検出されたノズルの先端幅から装着されたノズルの不良を判定するノズルの不良判定方法であって、
   前記光学手段によるノズルの先端幅の検出を、挾持ノズルに対する挾持片の開動作の指令時と非指令時とで実行し、
   指令時と非指令時にそれぞれ検出される先端幅と、予め求めてあるそれぞれの基準幅との差に基づいて、挾持ノズルの不良を判定することを特徴とするノズルの不良判定方法。

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