JP2009123936A - 電子部品実装装置およびノズル有無検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】真空吸引時の真空度の計測結果に基づいてノズル有無を検出する場合に生じる不都合を解消することができる電子部品実装装置およびノズル有無検出方法を提供することを目的とする。
【解決手段】搭載ヘッドに着脱自在に装着された吸着ノズル２０によって電子部品を真空吸着によりピックアップして基板に実装する電子部品実装装置において、エア供給源２６から吸着ノズル２０に至るエアブロー回路に介設された流量センサ２４を備え、エア供給源２６を駆動して正圧空気を吐出しながら流量センサ２４によってエアブロー回路を流れる空気の流量を計測した流量計測結果を判定部２７が判定パラメータと比較することにより、搭載ヘッドにおける吸着ノズル２０の有無を判定する。
【選択図】図５

Description

本発明は、搭載ヘッドに着脱自在に装着された吸着ノズルによって電子部品を基板に実装する電子部品実装装置および電子部品実装装置において搭載ヘッドにおける吸着ノズルの有無を検出するノズル有無検出方法に関するものである。

電子部品を基板に実装する電子部品実装装置において電子部品を保持する方法として、真空吸着による方法が用いられる。この方法は、下端部に吸着孔が設けられた吸着ノズルを電子部品の上面に当接させた状態で吸着孔から真空吸引することにより発生する負圧を利用して電子部品を保持するものである。この吸着ノズルに保持された電子部品を基板に搭載する際には、真空吸引を解除することにより電子部品を吸着ノズルから離脱させる。吸着ノズルは、一般に吸着対象の電子部品に応じて種類や大きさが異なっており、吸着対象に応じて交換して装着されるため、従来より電子部品実装装置として搭載ヘッドに吸着ノズルが装着されているか否かを検出するためのノズル有無検出機能を備えたものが知られている（特許文献１参照）。特許文献１に示す先行技術例においては、吸着ノズルの装着孔から真空吸引源に至る回路に設けられた真空度計測手段によって求められた真空度の計測結果に基づいて、吸着ノズルの装着の有無を判定するようにしている。
特開２００１−２３０５９９号公報

しかしながら上述の先行技術例においては、吸着ノズルの有無の判定方式に起因して、以下のような問題点があった。すなわち、ノズル有無検出は装置稼動状態において長時間連続して検出機能を作動させてノズルの有無を常時監視する場合があり、このような場合には、吸着ノズルから長時間に亘って真空吸引が継続実行される。このため、真空吸引回路内に吸着ノズルを介して吸引された微細な異物が堆積しやすく、真空吸引回路に装着されたフィルタの早期の目詰まりを招く結果となっていた。

またこのような監視時間内において吸着ノズルの交換を行う必要がある場合には吸着ノズルには吸引力が作用していることから、吸着ノズルを搭載ヘッドから離脱させるのに大きな力を要し、交換時のノズル取り外し作業に余分な時間を要する結果となっていた。このように、従来技術においては、吸着ノズルの有無検出を真空度の計測結果に基づいて行うことに起因して、上述のような不都合があった。

そこで本発明は、真空吸引時の真空度の計測結果に基づいてノズル有無を検出する場合に生じる不都合を解消することができる電子部品実装装置およびノズル有無検出方法を提供することを目的とする。

本発明の電子部品実装装置は、搭載ヘッドに着脱自在に装着された吸着ノズルによって部品供給部から電子部品を真空吸着によりピックアップして基板に実装する電子部品実装装置であって、前記吸着ノズルから正圧空気を吐出させるエアブロー手段と、このエアブロー手段から前記吸着ノズルに至るエアブロー回路に介設されこのエアブロー回路を流れる正圧空気の流量を計測する流量センサと、この流量センサによる流量計測結果に基づいて前記搭載ヘッドにおける前記吸着ノズルの有無を判定する判定部とを備えた。

本発明のノズル有無検出方法は、搭載ヘッドに着脱自在に装着された吸着ノズルによっ
て部品供給部から電子部品を真空吸着によりピックアップして基板に実装する電子部品実装装置において、前記搭載ヘッドにおける前記吸着ノズルの有無を検出するノズル有無検出方法であって、前記電子部品実装装置は、前記吸着ノズルから正圧空気を吐出させるエアブロー手段と、このエアブロー手段から前記吸着ノズルに至るエアブロー回路に介設されこのエアブロー回路を流れる正圧空気の流量を計測する流量センサとを備え、前記エアブロー手段を駆動して正圧空気を吐出しながら前記流量センサによってエアブロー回路を流れる空気の流量を計測し、前記流量センサによる流量計測結果に基づいて前記搭載ヘッドにおける前記吸着ノズルの有無を判定する。

本発明によれば、エアブロー手段を駆動して正圧空気を吐出しながらエアブロー回路に介設された流量センサによってエアブロー回路を流れる空気の流量を計測し、流量センサによる流量計測結果に基づいて搭載ヘッドにおける吸着ノズルの有無を判定する方式を採用することにより、真空吸引時の真空度の計測結果に基づいてノズル装着有無を検出する場合に生じる不都合を解消することができる。

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のカバー配置を示す図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の搭載ヘッドの構成を示す図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における吸着ノズルの識別情報の読み取り動作の説明図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の真空吸引・エアブロー回路の構成を示すブロック図、図６は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における吸着ノズルの装着有無検出の説明図、図７は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図、図８は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における吸着ノズル装着履歴の自動更新処理を示すフロー図、図９は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における表示画面を示す図である。

まず図１を参照して電子部品実装装置の構造を説明する。図１において基台１の中央には、Ｘ方向に基板搬送機構２が配設されている。基板搬送機構２は基板３を搬送し、基板搬送機構２に設定された部品実装ステージに基板３を位置決めする。基板搬送機構２の両側方には、部品供給部４が配置されており、それぞれの部品供給部４には複数のテープフィーダ５が並設されている。テープフィーダ５はテープに保持された電子部品を収納し、このテープをピッチ送りすることにより、以下に説明する搭載ヘッドによるピックアップ位置に電子部品を供給する。

基台１上面の両端部上にはＹ軸テーブル６Ａ，６Ｂが配設されており、Ｙ軸テーブル６Ａ、６Ｂ上には２台のＸ軸テーブル７Ａ，７Ｂが架設されている。Ｙ軸テーブル６Ａを駆動することにより、Ｘ軸テーブル７ＡがＹ方向に水平移動し、Ｙ軸テーブル６Ｂを駆動することにより、Ｘ軸テーブル７ＢがＹ方向に水平移動する。Ｘ軸テーブル７Ａ，７Ｂには、それぞれ搭載ヘッド８および搭載ヘッド８と一体的に移動する基板認識カメラ９が装着されている。基板３上に移動した基板認識カメラ９は、基板３を撮像して認識する。この撮像結果を認識処理部３６（図７参照）によって認識処理することにより、基板３の位置認識が行われる。

Ｙ軸テーブル６Ａ，Ｘ軸テーブル７Ａ，Ｙ軸テーブル６Ｂ，Ｘ軸テーブル７Ｂをそれぞれ組み合わせて駆動することにより搭載ヘッド８は水平移動し、搭載ヘッド８に着脱自在に装着された吸着ノズル２０（図３参照）によってそれぞれの部品供給部４から電子部品を真空吸着によりピックアップし、基板搬送機構２の部品実装ステージに位置決めされた基板３上に実装する。Ｙ軸テーブル６Ａ，Ｘ軸テーブル７Ａ，Ｙ軸テーブル６Ｂ，Ｘ軸テ
ーブル７Ｂは、搭載ヘッド８を基板認識カメラ９とともに一体的に移動させるヘッド移動機構（図７に示すヘッド移動機構３５参照）を構成する。

部品供給部４から基板搬送機構２に至る経路には、部品認識カメラ１０、ノズルストッカ１１が配設されている。ノズルストッカ１１は、異なる種類の電子部品に対応した吸着ノズル２０を収納保持しており、搭載ヘッド８がノズルストッカ１１にアクセスしてノズル装着動作を行うことにより、搭載ヘッド８にはノズルストッカ１１に収納された吸着ノズル２０が装着される。また吸着ノズル２０が既に装着された状態の搭載ヘッド８をノズルストッカ１１にアクセスさせた場合には、既装着の吸着ノズル２０を取り外すノズル離脱動作を行わせた後にノズル装着動作を行わせることにより、既装着の吸着ノズル２０を他の吸着ノズルと交換することができる。

部品認識カメラ１０は、それぞれの搭載ヘッド８に保持された状態の電子部品を下方から撮像する。この撮像結果を認識処理部３６（図７参照）によって認識処理することにより、吸着ノズル２０に保持された状態の電子部品を認識することができる。これにより、吸着ノズル２０に保持された電子部品の姿勢を検査する。すなわち電子部品の吸着ノズル２０に対するＸＹ方向、回転方向の位置ずれを検出する。そして搭載ヘッド８によって電子部品を基板３に移送搭載する際には、この検査結果に基づいて電子部品の姿勢を補正して基板に実装する。

図２は、この電子部品実装装置の外観図およびカバー配置を示している。図２（ａ）に示すように、この電子部品実装装置は部品供給部４に相当する部分および装置内部へのアクセス用に設けられたカバー扉１３の範囲を除いて、固定のカバー部材１２によって搭載ヘッド８の動作範囲が閉囲されている。基板搬送機構２は、Ｘ方向の両側面のカバー部材１２に設けられた搬送用開口を介して水平方向に突出している。

カバー扉１３の一方側の側方には、マシンオペレータが当該装置を操作するための操作部１４が設けられており、操作部１４には操作パネル１５および表示パネル１６が配置されている。操作パネル１５は操作ボタンや入力キーが設けられており、マシンオペレータがこれらの操作ボタンや入力キーを操作することにより、当該装置を作動させるための操作コマンドや各種のデータ入力を行う。表示パネル１６は液晶パネルなどの表示装置であり、操作入力時の案内画面や動作異常時などの報知画面が表示される。

図２（ｂ）に示すように、カバー扉１３は上下に開閉自在となっており、カバー扉１３を開放した状態では、装置側面にはカバー部材１２によって閉囲されない作業用開口部１２ａが確保され、これにより、マシンオペレータは作業用開口部１２ａを介して装置内部の点検や保守作業を行うことが可能となる。作業用開口部１２ａの内部には、カバー扉１３の開閉状態を検知するための扉開閉検知センサ１３ａが設けられており、カバー扉１３を上方に旋回させて開放した状態では、扉開閉検知センサ１３ａからカバー扉１３が開状態である旨の信号が開閉検知部３７（図７参照）に対して出力される。扉開閉検知センサ１３ａおよび開閉検知部３７は、搭載ヘッド８の動作範囲を閉囲するカバー扉１３およびこのカバー扉１３の開閉を検知する開閉検知手段を構成する。

次に図３を参照して搭載ヘッド８について説明する。図３に示すように、搭載ヘッド８はマルチタイプであり、単位搭載ヘッド８ａを複数備えた構成となっている。これらの単位搭載ヘッド８ａはそれぞれ下端部に電子部品を吸着して保持する吸着ノズル２０を備え、個別に昇降動作が可能となっている。吸着ノズル２０は、単位搭載ヘッド８ａの下部に設けられたノズル装着部８ｂに、電子部品の種類に応じて着脱自在に装着されるようになっている。

吸着ノズル２０は、ノズル装着部８ｂに設けられた装着孔（図６（ｂ）に示す装着孔８ｃ参照）に嵌合する形状の嵌合部２０ｃの下部に円板状のフランジ部２０ｂを設け、さらにフランジ部２０ｂから下方にノズル軸２０ａを延出させた形状となっている。フランジ部２０ｂの下面は、部品認識カメラ１０による撮像時に下方から照射された照明光を下方に反射する機能を有している。ノズル軸２０ａの下端部には吸着孔２０ｄ（図５参照）が開孔しており、この吸着孔から真空吸引することにより、ノズル軸２０ａの下端面によって電子部品を吸着保持する。

フランジ部２０ｂの上面には、２次元バーコードラベル２１が貼着されており、２次元バーコードラベル２１には当該吸着ノズル２０を識別するための識別情報が印加されている。吸着ノズル２０を搭載ヘッド８の各単位搭載ヘッド８ａに装着する際には、ノズルストッカ１１において予め吸着ノズル２０を上方から基板認識カメラ９によって撮像する。この撮像により取り込まれた２次元バーコードラベル２１の画像を認識処理部３６（図７参照）によって認識することにより、当該吸着ノズル２０の識別情報が読み取られる。

すなわち、ここでは、識別情報を付与する手段として吸着ノズル２０の上面側に２次元バーコードラベル２１により印加されたバーコードが用いられており、搭載ヘッド８と一体に設けられた基板認識カメラ９は、吸着ノズルに付与された識別情報を読み取る識別情報読取部となっている。この識別情報は、当該吸着ノズル２０が実行しようとする部品種に対応した適正種類のノズルであるか否かのツール正誤確認のために用いられるとともに、取り込まれた識別情報をノズル装着履歴データとして記憶させておくことにより、品質管理上のトレーサビリティを確保することが可能となる。なお識別情報を印加する手段としては、吸着ノズル２０にＲＦタグを装備し、搭載ヘッド８にＲＦタグへのデータの書き込み・読み出しを行うリーダ・ライタを、識別情報読取部として装備するようにしてもよい。また、吸着ノズル２０の上面側に、２次元バーコードなどの識別情報を刻印するようにしてもよい。

次に図４を参照して、搭載ヘッド８をノズルストッカ１１に移動させて単位搭載ヘッド８ａに吸着ノズル２０を装着する動作を説明する。ノズルストッカ１１は吸着ノズル２０を載置するための載置テーブル１１ａを備えており、載置テーブル１１ａには吸着ノズル２０を収納するための収納孔１１ｂが、搭載ヘッド８における単位搭載ヘッド８ａの配列ピッチに対応して設けられている。なおここでは、吸着ノズル２０が未装着の各単位搭載ヘッド８ａに新たに吸着ノズル２０を装着する場合の動作例を示している。

まず図４（ａ）に示すように、搭載ヘッド８をノズルストッカ１１の上方へ移動させて、装着対象となる吸着ノズル２０＊の上方に基板認識カメラ９を位置させる。この状態で基板認識カメラ９によって吸着ノズル２０＊を撮像することにより、図３に示すフランジ部２０ｂの上面に予め貼着された２次元バーコードラベル２１の画像が取り込まれる。そしてこの画像データを認識処理部３６によって認識処理することにより、当該吸着ノズル２０＊の識別情報が読み取られる。

この後、図４（ｂ）に示すように、搭載ヘッド８を移動させて装着対象の単位搭載ヘッド８ａを識別情報読み取り済みの吸着ノズル２０＊の上方に位置合わせし、単位搭載ヘッド８ａにノズル装着動作を実行させる。これによりノズル装着部８ｂが下降して（矢印ａ）、嵌合部２０ｃが嵌合孔８ｃに嵌合し、ノズル装着が完了する。そしてこの後図４（ｃ）に示すように、ノズル装着部８ｂを上昇させる（矢印ｂ）ことにより、当該単位搭載ヘッド８ａへの吸着ノズル２０の装着処理が完了する。このように、搭載ヘッド８を構成する個別の単位搭載ヘッド８ａへの吸着ノズル２０の装着の都度、基板認識カメラ９による２次元バーコードラベル２１の読み取りを実行することにより、前述のツール正誤確認が確実に行われるとともにノズル装着履歴データを取得することができる。

なお複数の吸着ノズル２０を各単位搭載ヘッド８ａに同時に装着する場合には、ノズル装着動作に先立ってまず装着対象となる複数の吸着ノズル２０を基板認識カメラ９によって順次撮像して２次元バーコードラベル２１の読み取りを予め実行しておき、その後に吸着ノズル２０のノズル装着部８ｂへの装着動作を実行するようにしてもよい。また図４においては、ノズル未装着の単位搭載ヘッド８ａに新たに吸着ノズル２０を装着する際の動作例を示したが、既に吸着ノズル２０が装着された状態の単位搭載ヘッド８ａにおいて、既装着の吸着ノズル２０を他の種類の吸着ノズル２０と交換するノズル交換動作においても同様に、基板認識カメラ９による２次元バーコードラベル２１の読み取りが実行される。この場合には、既装着の吸着ノズル２０をノズル装着部８ｂから離脱させて載置テーブル１１ａ上に載置した後、図４に示す各動作が実行される。

次に図５を参照して、吸着ノズル２０から真空吸引し、また吸着ノズル２０から正圧空気を吐出する真空吸引・エアブロー回路の構成について説明する。図５に示すように、単位搭載ヘッド８ａにおいて吸着ノズル２０が装着されるノズル装着部８ｂには、３方弁である切換バルブ２２が接続されている。切換バルブ２２の一方側のポートには真空吸引手段である真空ポンプ２３が接続されており、他方側のポートには流量センサ２４を介してオンオフ弁であるマウントブローバルブ２５が接続されている。切換バルブ２２は、後述する真空吸引手段とエアブロー手段とを選択的に吸着ノズル２０に接続させる切り換え手段となっている。

ノズル装着部８ｂに吸着ノズル２０が装着された状態で真空ポンプ２３を駆動し、切換バルブ２２を真空ポンプ２３側に切り換えることにより、吸着ノズル２０は真空ポンプ２３と接続され、これにより吸着ノズル２０のノズル軸２０ａに設けられた吸着孔２０ｄより真空吸引する。吸着ノズル２０から真空ポンプ２３に至る回路は、真空吸引時に空気が流れる真空吸引回路となっている。

マウントブローバルブ２５はエア供給源２６に接続されており、切換バルブ２２をマウントブローバルブ２５側に切り換えることにより、吸着ノズル２０はマウントブローバルブ２５を介してエア供給源２６と接続される。この状態でマウントブローバルブ２５を開状態にすることにより、エア供給源２６から供給された正圧空気が吸着ノズル２０の吸着孔２０ｄから吐出される。このエアブロー動作は、吸着ノズル２０によって吸着保持された電子部品を基板３の実装点に着地させた後、電子部品を吸着ノズル２０から離脱させたり（ノズル真空破壊）、吸着孔２０ｄ内の異物を吹きとばして清掃したり（ノズル清掃ブロー）するために行われるものである。エア供給源２６は、吸着ノズル２０から正圧空気を吐出させるエアブロー手段となっており、エア供給源２６から吸着ノズル２０に至る回路は、エアブロー時に正圧空気が流れるエアブロー回路となっている。なお、流量センサ２４をノズル装着部８ｂと切換バルブ２２との間に配置してもよい。このようにすれば、吸引側の流量も単一の流量センサ２４によって計測することができるので望ましい。

本実施の形態においては、搭載ヘッド８における吸着ノズル２０の有無を検出する必要がある場合には、上述構成を利用したノズル有無検出方法が用いられる。すなわちエアブロー手段を駆動して正圧空気を吐出しながら、流量センサ２４によってエアブロー回路を流れる空気の流量を計測し、流量センサ２４による流量計測結果に基づいて、搭載ヘッド８における吸着ノズル２０の有無を判定するようにしている。

このノズル有無検出において、エアブロー回路に介設された流量センサ２４は、内部を流れる流体の温度差を検出することにより、エアブローによって単位時間当たりにエアブロー回路内を流れる正圧空気の流量を経時的な変化を示す流量パターン（図６参照）として計測する。流量センサ２４による流量計測結果は判定部２７に送られ、判定部２７はこ
の流量計測結果を記憶部３１に記憶されている判定パラメータ３１ｃと比較することにより、搭載ヘッド８のそれぞれの単位搭載ヘッド８ａに吸着ノズル２０が装着されているか否かを判定して、吸着ノズル２０の有無を検出する。すなわち判定部２７は、流量センサ２４の流量計測結果に基づいて、搭載ヘッド８の各単位搭載ヘッド８ａにおける吸着ノズル２０の有無を判定する。なお、ノズル有無検出時には、ノズル真空破壊時よりもノズル清掃ブロー時のエアブローを用いる方が圧力が高いので、より安定した検出ができるため望ましい。

図６は、吸着ノズル２０の有無の判定例を示している。図６（ａ）は、単位搭載ヘッド８ａにおいてノズル装着部８ｂに吸着ノズル２０が装着されている状態で、エアブロー動作を行わせた状態を示すものである。この場合には、エアブローによる正圧空気はノズル軸２０ａに設けられた吸着孔２０ｄから吐出されることから（矢印ｃ）、吐出流量は吸着孔２０ｄの孔径によって制限され、エアブロー開始から所定時間ｔ０が経過して定常吐出状態になった後の流量センサ２４による流量計測値は、この孔径に応じた所定の第１の流量値Ｑ１に収束する。ノズル有無検出においては所定時間ｔ０が経過した後の流量計測値が、第１の流量値Ｑ１に対して適正なマージンを見込んで設定されたしきい値Ｑｔｈを下回っていることによって「ノズル有り」の判定がなされる。しきい値Ｑｔｈは、以下に示す「ノズル無し」の状態の流量計測値（第２の流量値Ｑ２）よりも十分小さい値に設定される。

また図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すノズル装着状態から、吸着ノズル２０をノズル装着部８ｂから一旦取り外し（矢印ｄ）、さらのその後にノズル装着部８ｂに再装着した（矢印ｆ）場合の、流量センサ２４の流量計測値の変化を示している。吸着ノズル２０が装着された状態での流量計測値は図６（ａ）に示す第１の流量値Ｑ１であり、この状態から吸着ノズル２０を取り外すことにより、ノズル装着部８ｂの嵌合孔８ｃは開放された状態となり、エアブローによる正圧空気は嵌合孔８ｃを介して直接外気中に吐出する（矢印ｅ）。したがって流量センサ２４による流量計測値は、吸着ノズル２０が取り外されたタイミングｔ１から急激に上昇し、しきい値Ｑｔｈを超えた第２の流量値Ｑ２に収束する。

そしてこの状態から吸着ノズル２０を再装着すると、嵌合部２０ｃが嵌合孔８ｃ内に嵌合したタイミングｔ２から流量センサ２４による流量計測値は急激に低下し、再び第１の流量値Ｑ１に収束する。この流量計測値の増減は、吸着ノズル２０の有無に起因するものであり、エアブロー動作を実行中に流量センサ２４の流量計測値を監視することにより、単位搭載ヘッド８ａにおける吸着ノズル２０の有無や、吸着ノズル２０が一旦取り外された後に再装着されたことを検知することができる。

次に図７を参照して、制御系の構成を説明する。制御部３０はＣＰＵであり、記憶部３１に記憶された処理プログラムを実行することにより、以下に説明する各部を制御する。この制御処理においては、記憶部３１に記憶されたデータが参照される。記憶部３１は、処理プログラム３１ａ、実装データ３１ｂ、判定パラメータ３１ｃ、識別情報３１ｄを記憶する。処理プログラム３１ａは以下に説明する各部の動作や演算を実行するために必要なプログラムである。実装データ３１ｂは、部品データや実装座標データなど、基板３に電子部品を実装する実装動作において用いられるデータである。

判定パラメータ３１ｃは、流量センサ２４による流量計測結果に基づいて搭載ヘッド８における吸着ノズル２０の有無を判定するために用いられるしきい値データである。識別情報３１ｄは、吸着ノズル２０に貼着された２次元バーコードラベル２１を識別情報読取部である基板認識カメラ９によって撮像することにより読み取られた識別情報であり、前述のようにツール正誤確認やノズル装着歴データとして用いられる。したがって記憶部３１は、識別情報読取部によって読み取られた識別情報を、搭載ヘッド８における吸着ノズ
ル２０の装着履歴データとして記憶する識別情報記憶部となっている。

操作・入力部３２は、装置側面の操作部１４に設けられた操作パネル１５のボタン操作やテンキー操作によって入力される信号や、表示パネル１６の画面に設定されたタッチパネルスイッチからの入力信号により、操作指令やデータ入力のための処理を行う。表示部３３は、操作パネル１５に隣接して設けられた表示パネル１６に、操作パネル１５による操作時の案内画面などの各種の画面を表示する処理を行う。

機構制御部３４は、基板搬送機構２や搭載ヘッド８を基板認識カメラ９と一体に移動させるヘッド駆動機構３５および切換バルブ２２の動作を制御する。これにより、基板認識カメラ９をノズルストッカ１１に移動させ、任意の吸着ノズル２０を撮像して２次元バーコードラベル２１の読み取りを行うことができる。認識処理部３６は、基板認識カメラ９、部品認識カメラ１０による撮像結果の認識処理を行う。これにより、基板３の位置認識や搭載ヘッド８に保持された状態の電子部品の位置認識が行われるとともに、吸着ノズル２０に印加された２次元バーコードラベル２１の読み取りが行われる。

判定部２７は、流量センサ２４による流量計測結果を記憶部３１に記憶された判定パラメータ３１ｃと比較して所定の判定処理を実行することにより、搭載ヘッド８における吸着ノズル２０の有無を検出する処理を行う。したがって、流量センサ２４および判定部２７は、搭載ヘッド８における吸着ノズル２０の有無を検出するノズル有無検出部となっている。

なお、ノズル有無検出部としては、本実施の形態に示す構成以外にも、各種の構成を採用することが可能である。例えば、エアブロー回路の流量を流量センサ２４によって計測する替わりに、真空ポンプ２３から真空吸引する真空吸引回路に流量センサ２４と同様の流量センサを介設し、この流量計測結果に基づいて吸着ノズル２０の有無を検出するようにしてもよい。この場合には、吸着ノズル２０の有無によって真空吸引流量が変動することを利用する。また、真空ポンプ２３を作動させて吸着ノズル２０から真空吸引する際の真空吸引回路内の真空度を計測し、この計測結果に基づいて吸着ノズル２０の有無を検出するようにしてもよい。この場合には、吸着ノズル２０の有無によって到達真空度が異なることを利用する。さらには吸着ノズル２０の存在を、光センサによって直接検出するようにしてもよい。

但しノズル有無の検出の構成として、真空吸引流量や到達真空度の計測結果を用いる場合には、以下のような不都合が生じることも考えられる。すなわちこれらによる方法では、真空吸引回路から真空吸引することが前提とされることから、真空吸引回路内に吸着ノズルを介して微細な異物が吸引されることが避けられず、吸引された異物が堆積して真空吸引回路に装着されたフィルタの早期の目詰まりを招くおそれがある。またこのような監視時間内において吸着ノズルの交換を行う必要がある場合には、ノズルには吸引力が作用していることから、吸着ノズルを搭載ヘッドから離脱させるのに大きな力を要する。これに対し本実施の形態に示すように、エアブロー時の流量計測結果に基づいてノズル有無を検出する方法を採用することにより、装置稼動状態において長時間連続して検出機能を作動させてノズルの有無を常時監視する場合においても、上述のような真空吸引動作に伴って不可避的に生じる不都合を排除することができる。

開閉検知部３７は、扉開閉検知センサ１３ａの出力信号に基づいて、電子部品実装装置においてカバー扉１３が開放されているか否かを検知する。再装着検知部３８は、開閉検知部３７によるカバー扉の開閉検出結果と判定部２７の判定結果に基づき、吸着ノズルが一旦取り外された後にマシンオペレータによって再装着されたことを検知する処理を行う。ここではカバー扉１３が開放されたことが開閉検知部３７によって検知されると、再装
着検知部３８は切換バルブ２２をエアブロー側に切り換えてマウントブローバルブ２５を開状態にするとともに、エア供給源２６を作動させて吸着ノズル２０から正圧空気を吐出させる。そしてこの状態で、判定部２７が流量センサ２４の流量計測値を監視することにより、図６（ｂ）に示す吸着ノズル２０の再装着検知処理が実行される。

すなわち、再装着検知部３８はカバー扉１３の開閉検出信号をトリガーとしてノズル有無検出処理を継続して実行し、カバー扉開放時間中に「ノズル有り」−「ノズル無し」−「ノズル有り」の順で連続して検出されたならば、吸着ノズル２０がマシンオペレータによって一旦取り外された後に再装着されたと見なしてその旨報知する。換言すれば、再装着検知部３８は開閉検知手段によるカバー扉の開閉検出結果と、ノズル有無検出結果とを組み合わせることにより、吸着ノズルが一旦取り外された後にマシンオペレータによって再装着されたことを推定検知する。識別制御部３９は、再装着検知部３８の検知結果に基づき、識別情報読取部に前記識別情報の読み取り動作を行わせる処理を実行する。識別情報更新部４０は、新たに読み取られた識別情報を識別情報記憶部に書き込んで装着履歴データを更新する処理を実行する。

電子部品実装装置の稼動時においては、種々の要因に起因する動作異常が発生し、これらの動作異常は装置各部に設けられたセンサや、予め動作プログラム中に組み込まれた監視プログラムによって検出され、マシンオペレータにその旨報知される。このような場合には、マシンオペレータは当該装置にアクセスし、報知された異常を解消するための点検や処置を行う。

このとき、異常発生状態が吸着ノズル２０に関連していると思われるような場合には、マシンオペレータはカバー扉１３を開放して内部を点検し、場合によっては吸着ノズル２０手動操作によって取り外してノズル吸着面の摩耗や目詰まり状態などを観察する。そしてノズル不良と判断した場合には、その吸着ノズル２０を同一種類の新たな吸着ノズル２０と交換する処置を行う。このような場合には、記憶部３１にはノズル履歴データとして不良と判断された吸着ノズル２０のものが記憶されたままとなっており、ノズル交換が行われた事実がノズル履歴データに反映されない結果となる。

このような事態を防止するため、本実施の形態においては、図８に示すような吸着ノズル装着履歴の自動更新処理を行わせるようにしている。この処理は、搭載ヘッド８における吸着ノズル２０の装着履歴データを管理するノズル装着履歴データ管理方法を示すものである。

図８において、電子部品実装装置の稼働中に動作異常が報知されると（ＳＴ１）、マシンオペレータが当該装置にアクセスする（ＳＴ２）。このとき報知された異常内容により、マシンオペレータはカバー扉１３を開放して装置内部の点検作業を実行する（ＳＴ３）。この点検作業において、異常内容が吸着ノズル２０に関連するものである場合には、マシンオペレータは異常報知された単位搭載ヘッド８ａに装着されている吸着ノズル２０を、手動操作により取り外して状態をチェックする。チェック結果により、異物による目詰まりなど手直しによって修復可能な場合には、必要な修復処置を施した後、当該吸着ノズル２０をそのまま再装着する。これに対し、ノズル端部摩耗など修復不可能な状態であると判断した場合には、マシンオペレータは同一種類の新たな吸着ノズル２０を装着するノズル交換作業を行う。

この点検作業を実行している過程において、再装着検知部３８は吸着ノズル２０の再装着の有無を監視している。すなわちカバー扉１３の開放を開閉検知部３７が検知することにより、判定部２７による吸着ノズル２０の着脱監視が開始される（ＳＴ４）。この着脱監視は、流量センサ２４による流量計測結果に基づいて、ノズル有無検出部である判定部
２７が吸着ノズル２０の有無を検出することによって行われる。

この着脱監視において再装着検知部３８によって吸着ノズル２０の再装着が検知されたならば、すなわちカバー扉１３の開閉検出結果とノズル有無検出結果とを組み合わせることにより、吸着ノズル２０が一旦取り外された後に、マシンオペレータによって再装着されたことをノズル有無検出部による検出結果に基づき検知されたならば、表示部３３は、表示パネル１６に再装着検知を報知するための報知画面を表示する（ＳＴ５）。

すなわち図９に示すように、表示パネル１６の表示画面１６ａには、一旦取り外された吸着ノズル２０が再装着され、ＩＤ（識別情報）読取りエラーの可能性がある旨の警告がなされるとともに、ＩＤの自動読み取りを実行するか否か（「ＹＥＳ」ｏｒ「ＮＯ」）の入力を促すメッセージが表示され（ＳＴ６）、マシンオペレータは状況に応じて吸着ノズル２０の識別情報の読み取り動作の要否を判断する（ＳＴ７）。

（ＳＴ５）において再装着が検知されない場合および（ＳＴ７）においてマシンオペレータが読み取り動作不要と判断し、表示画面１６ａにて「ＮＯ」を選択した場合には、通常動作に復帰する（ＳＴ１０）。「ＮＯ」を選択する場合とは、点検作業において吸着ノズルの再装着は行われたものの、既装着のものがそのまま再装着されたのみでノズル交換は行われなかったような場合である。この場合には、作業を実行したマシンオペレータ自身がそのことを承知しているため、ＩＤの読み取り動作が不要であると判断される。

これに対し、点検作業においてノズル交換が行われた場合には、（ＳＴ７）においてマシンオペレータは新たな吸着ノズル２０を対象とする読み取り動作が必要と判断し、表示画面１６ａにて「ＹＥＳ」を選択する。そしてこの指示入力は識別制御部３９に伝達され、図４に示す吸着ノズル２０の識別情報の読み取り動作が実行される（ＳＴ８）。

すなわち搭載ヘッド８をノズルストッカ１１上に移動させ、再装着が検知された単位搭載ヘッド８ａに装着されている吸着ノズル２０を一旦ノズルストッカ１１の載置テーブル１１ａに載置する。次いで当該吸着ノズル２０を搭載ヘッド８と一体に設けられた基板認識カメラ９によって撮像して２次元バーコードラベル２１を読み取る。そしてこの後、この吸着ノズル２０を再度当該単位搭載ヘッド８ａに装着する。さらにこの後、読み取った識別情報を識別情報更新部４０によって記憶部３１に書き込むことにより（ＳＴ９）、識別情報３１ｄを更新する。

上記処理においては、吸着ノズル２０の再装着が検知されたならば、識別情報読取部である基板認識カメラ９に２次元バーコードラベル２１の読み取り動作を行わせ、新たに読み取られた識別情報３１ｄを識別情報記憶部としての記憶部３１に書き込んで更新するようにしている。そして上記処理において、表示パネル１６および表示部３３は、再装着検知部３８による検知結果を表示する表示手段として機能している。また操作パネル１５および操作・入力部３２は、表示された検知結果を承けてマシンオペレータが判断した識別情報の読み取り動作の要否を、識別制御部３９に指示するための入力手段として機能している。

そして本実施の形態においては、表示された検知結果を承けたマシンオペレータが、識別情報の読み取り動作の要否を判断して、識別情報読取部に識別情報の読み取り動作を行わせるようにしている。このような吸着ノズル装着履歴の自動更新処理を実行することにより、ノズル装着履歴データを正しく管理して、データ信頼性を確保することができる。また吸着ノズル装着履歴の自動更新を行わない場合においても、マシンオペレータの手動操作による吸着ノズルの再装着が行われた場合には、再装着検知部３８による検知結果に基づいて必要に応じて識別情報の読み取り動作を行わせることが可能となる。同様にノズ
ル装着履歴データを正しく更新管理してデータ信頼性を確保することができる。

なお、マシンオペレータのヒューマンエラーに起因するノズル装着履歴データのミスを絶無にしたい場合には、図８において（ＳＴ６）、（ＳＴ７）のプロセスを省略してもよい。この場合には、（ＳＴ５）にて吸着ノズル２０の再装着が検知されたならば、マシンオペレータによる判断に委ねることなく、無条件に（ＳＴ８）に進んで識別情報の読み取り動作を実行する。これにより、吸着ノズル２０が再装着された場合には当該吸着ノズル２０の２次元バーコードラベル２１が必ず読み取られることとなり、常に正しいノズル装着履歴がヒューマンエラーの介在なく記録され、トレーサビリティを高い信頼性で確保することが可能となる。

また上記実施の形態においては、再装着検知部３８による再装着検知を開始するトリガー信号として、カバー扉１３が開放されたことを示す扉開閉検出信号を用いた例を示しているが、マシンオペレータによる何らかの操作が行われたことを示す信号であれば、扉開閉検出信号以外の信号を用いてもよい。例えば、部品供給部４においてテープフィーダ５の近傍の隙間空間にマシンオペレータの上肢など身体の一部が侵入したことを検知するための安全確保用のセンサが設けられているような場合には、このセンサの検出信号をトリガーとして再装着検知部３８による再装着検知を開始するようにしてもよい。さらには、電子部品実装装置の部品搭載機能が停止している場合に常時エアブロー動作を継続し、流量センサ２４および判定部２７を機能させて、再装着検知部３８による再装着検知を常に実行するようにしてもよい。

本発明の電子部品実装装置およびノズル有無検出方法は、真空吸引時の真空度の計測結果に基づいてノズル有無を検出する場合に生じる不都合を解消することができるという効果を有し、電子部品を吸着保持によって基板に実装する電子部品実装の分野に利用可能である。

本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のカバー配置を示す図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の搭載ヘッドの構成を示す図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における吸着ノズルの識別情報の読み取り動作の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の真空吸引・エアブロー回路の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における吸着ノズルの装着有無検出の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における吸着ノズル装着履歴の自動更新処理を示すフロー図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における表示画面を示す図

符号の説明

３ 基板
４ 部品供給部
８ 搭載ヘッド
８ａ 単位搭載ヘッド
８ｂ ノズル装着部
９ 基板認識カメラ
１１ ノズルストッカ
１３ カバー扉
１５ 操作パネル
１６ 表示パネル
２０ 吸着ノズル
２１ ２次元バーコードラベル

Claims (2)

1. 搭載ヘッドに着脱自在に装着された吸着ノズルによって部品供給部から電子部品を真空吸着によりピックアップして基板に実装する電子部品実装装置であって、
   前記吸着ノズルから正圧空気を吐出させるエアブロー手段と、このエアブロー手段から前記吸着ノズルに至るエアブロー回路に介設されこのエアブロー回路を流れる正圧空気の流量を計測する流量センサと、この流量センサによる流量計測結果に基づいて前記搭載ヘッドにおける前記吸着ノズルの有無を判定する判定部とを備えたことを特徴とする電子部品実装装置。
2. 搭載ヘッドに着脱自在に装着された吸着ノズルによって部品供給部から電子部品を真空吸着によりピックアップして基板に実装する電子部品実装装置において、前記搭載ヘッドにおける前記吸着ノズルの有無を検出するノズル有無検出方法であって、
   前記電子部品実装装置は、前記吸着ノズルから正圧空気を吐出させるエアブロー手段と、このエアブロー手段から前記吸着ノズルに至るエアブロー回路に介設されこのエアブロー回路を流れる正圧空気の流量を計測する流量センサとを備え、
   前記エアブロー手段を駆動して正圧空気を吐出しながら前記流量センサによってエアブロー回路を流れる空気の流量を計測し、前記流量センサによる流量計測結果に基づいて前記搭載ヘッドにおける前記吸着ノズルの有無を判定することを特徴とするノズル有無検出方法。

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