JP2015159187A - 電子部品装着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ノズル交換手段に配置されたノズルの認識を効率よく行う。【解決手段】 電子部品装着装置は、各々がノズルを収容する複数のノズル収容部を有するとともに、複数のノズル収容部と装着ヘッドとの間でノズルの受け渡しを行うノズル交換手段と、複数のノズル収容部に対して予め定められた順序で、各々のノズル収容部が収容するノズルに付された識別子を順に読み取るノズル識別手段と、ノズル識別手段が各々のノズルの識別子から読み取った識別情報に基づいて、装着ヘッドとノズル交換手段との少なくとも一方の動作を制御する制御手段とを備える。ノズル識別手段は、前記した識別子を順に読み取る一連の動作の途中において所定の条件が成立したときに、残余のノズル収容部を空のノズル収容部とみなして、当該一連の動作を終了する早期終了動作を実行する。【選択図】図４

Description

ここで開示する技術は、回路基板に電子部品を装着する電子部品装着装置に関し、特に、装着ヘッドのノズルを自動交換する電子部品装着装置に関する。

特許文献１に、装着ヘッドのノズルを自動交換する電子部品装着装置が開示されている。この電子部品装着装置は、各々がノズルを収容する複数のノズル収容部を有するとともに、複数のノズル収容部と装着ヘッドとの間でノズルの受け渡しを行うノズル交換手段と、複数のノズル収容部が収容する各々のノズルに付された識別子を読み取るノズル識別手段と、ノズル識別手段が各々のノズルの識別子から読み取った識別情報に基づいて、装着ヘッドとノズル交換手段との少なくとも一方の動作を制御する制御手段とを備える。ノズル識別手段は、複数のノズル収容部を巡回しながら、ノズルの有無を識別した上で、ノズルの識別子の読み取りを実行する。

特開平１１−２３９９２５号公報

上記した従来の構成では、ノズル交換手段に配置されたノズルの数にかかわらず、ノズル識別手段は、全てのノズル収容部を巡回する。即ち、例えば４０箇所のノズル収容部が存在し、そのうちの１０箇所のノズル収容部のみにノズルが配置されている場合でも、ノズル識別手段は、４０箇所のノズル収容部の全てを巡回するまで、ノズルの識別子を読み取るための一連の動作を継続する。そのため、当該一連の動作に必要とされる所要時間が、ノズル交換手段に配置されたノズルの数に対して、比較的に長くなるという問題がある。

本明細書は、上記の問題を解決又は少なくとも低減し得る技術を提供する。

本明細書が開示する技術では、ノズル識別手段が、複数のノズル収容部に対して予め定められた順序で、各々のノズル収容部が収容するノズルに付された識別子を順に読み取っていく。そして、ノズル識別手段は、その識別子を順に読み取る一連の動作の途中において所定の条件が成立したときに、残余のノズル収容部を空のノズル収容部とみなして、その動作を終了する。ここでいう所定の条件には、ノズル交換手段が収容する全てのノズルに対して識別子の読み取りが実行されたと判断し得る条件を、適宜設定することができる。このような構成によると、ノズル識別手段は、ノズル交換手段に配置されたノズルの数に応じて、その動作を早期に終了することができる。

本技術の一側面により、装着ヘッドのノズルを自動交換する電子部品装着装置が開示される。この電子部品装着装置は、各々がノズルを収容する複数のノズル収容部を有するとともに、複数のノズル収容部と装着ヘッドとの間でノズルの受け渡しを行うノズル交換手段と、複数のノズル収容部に対して予め定められた順序で、各々のノズル収容部が収容するノズルに付された識別子を順に読み取るノズル識別手段と、ノズル識別手段が各々のノズルの識別子から読み取った識別情報に基づいて、装着ヘッドとノズル交換手段との少なくとも一方の動作を制御する制御手段とを備える。ノズル識別手段は、前記した識別子を順に読み取る一連の動作の途中において所定の条件が成立したときに、残余のノズル収容部を空のノズル収容部とみなして、当該一連の動作を終了する早期終了動作を実行する。ここで、残余のノズル収容部とは、前記所定の条件が成立した時点において、その後にノズル識別手段がノズルの識別子を読み取る予定であったノズル収容部を意味する。

本技術の一実施形態では、ノズル収容部にノズルと代えて配置されるとともに、ノズル識別手段が前記ノズルと識別可能な終末部材をさらに備えることが好ましい。そして、ノズル識別手段は、識別子を順に読み取る一連の動作の途中において、終末部材を認識したときに、前記した早期終了処理を実行することが好ましい。この実施形態では、原則として、例えば作業者がノズル交換手段にノズルを配置するときに、ノズル識別手段が識別子を読み取る順序に沿って、全てのノズルが詰めて配置（即ち、空のノズル収容部が途中で発生しないように配置）されるとともに、その最後に終末部材が配置されることを前提とする。それにより、ノズル識別手段は、全てのノズルの識別子を読み取り、そして、終末部材を認識した段階で、その動作を早期に終了することができる。

上記した実施形態において、終末部材は、ノズルと異なる形状、模様、色彩を有するなど、ノズルと異なる各種の特徴を有することができる。この場合、ノズル識別手段又はその近傍に、終末部材の形状又は色彩を認識し得るセンサ（カメラを含む）を設けるとよい。あるいは、終末部材は、ノズル識別手段が読み取り可能であるとともに、その終末部材に割り当てられた識別情報を記述する識別子を有することも好ましい。この場合、ノズル識別手段は、識別子を順に読み取る一連の動作の途中において、終末部材の識別子を読み取ったときに、当該一連の動作を途中で終了するとよい。このような構成によると、ノズルの形状等を認識するためのセンサ等が必ずしも必要とされない。

実施例の電子部品装着装置の構成を模式的に示す側面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図であって、実施例の電子部品装着装置の構成を模式的に示す平面図。 ノズルホルダを示す側面図（一部断面図）。 ノズルホルダを示す平面図。 ノズルホルダを示す平面図であって、変形例を説明するための図。 ノズルホルダを示す平面図であって、変形例を説明するための図。

本技術の一実施形態では、ノズル識別手段が、前記した識別子を順に読み取る一連の動作の途中において、空のノズル収容部を第１の所定数だけ認識したときに、前記した早期終了動作を実行してもよい。ここで、空のノズル収容部とは、ノズルが配置されていないノズル収容部を意味する。この実施形態においても、原則として、例えば作業者がノズル交換手段にノズルを配置するときに、ノズル識別手段が識別子を読み取る順序に沿って、全てのノズルが詰めて配置されること前提とする。それにより、ノズル識別手段は、全てのノズルの識別子を読み取り、さらに、空のノズル収容部を第１の所定数だけ認識した段階で、その動作を早期に終了することができる。

上記した実施形態において、第１の所定数は１、２又はそれ以上であってもよい。例えば第１の所定数が２以上であれば、本来は詰めて配置されるべき複数のノズルの間に、空のノズル収容部が誤って存在するようなときでも、ノズル識別手段は、ノズル交換装置に収容された全てのノズルの識別子を読み取るまで、その動作を継続することができる。あるいは、ノズル識別手段は、ノズルが存在するノズル収容部を、空のノズル収容部として誤って認識したときでも、他の全てのノズルの識別子を読み取るまで、その動作を継続することができる。

本技術の一実施形態では、ノズル識別手段が、前記した識別子を順に読み取る一連の動作の途中において、空のノズル収容部を第２の所定数だけ連続して認識したときに、前記した早期終了動作を実行することが好ましい。この実施形態においても、原則として、例えば作業者がノズル交換手段にノズルを配置するときに、ノズル識別手段が識別子を読み取る順序に沿って、一又は複数のノズルが詰めて配置されること前提とする。それにより、ノズル識別手段は、全てのノズルの識別子を読み取り、さらに、空のノズル収容部を第２の所定数だけ連続して認識した段階で、その動作を早期に終了することができる。このような構成によると、ノズル識別手段は、空のノズル収容部が誤って存在する場合や、ノズルの有無を誤って認識した場合でも、それらが第２の所定数に亘って連続しないかぎり、全てのノズルの識別子を読み取るまで、その動作を継続することができる。

上記した各実施形態において、ノズル識別手段は、一つのノズル収容部に対して識別子の読み取りを所定回数に亘って失敗したときに、当該ノズル収容部を空のノズル収容部として認識することが好ましい。このような構成によると、ノズルの有無を識別するためのセンサを、ノズル識別手段又はその近傍等に必ずしも設ける必要がない。

図面を参照して、実施例の電子部品装着装置１０（以下、装着装置）について説明する。装着装置１０は、回路基板２に電子部品４を装着する装置である。装着装置１０は、表面実装機やチップマウンタとも称される。通常、装着装置１０は、はんだ印刷機、他の装着装置及び基板検査機といった他の基板作業機とともに併設され、一連の装着ラインを構成する。

図１、図２に示すように、装着装置１０は、複数の部品フィーダ１２と、フィーダ保持部１４と、装着ヘッド１６と、ヘッド移動装置１８と、基板コンベア２０と、基板支持装置２２と、制御装置２４と、タッチパネル２６とを備える。

各々の部品フィーダ１２は、複数の電子部品４を収容している。部品フィーダ１２は、フィーダ保持部１４に着脱可能に取り付けられ、装着ヘッド１６へ電子部品４を供給する。部品フィーダ１２の具体的な構成は特に限定されない。各々の部品フィーダ１２は、例えば、巻テープ上に複数の電子部品４を収容するテープ式フィーダ、トレイ上に複数の電子部品４を収容するトレイ式フィーダ、又は、容器内に複数の電子部品４をランダムに収容するバルク式フィーダのいずれであってもよい。また、フィーダ保持部１４は、装着装置１０において固定されたものであってもよいし、装着装置１０に対して着脱可能なものであってもよい。

装着ヘッド１６は、回路基板２へ電子部品４を装着する可動ユニットである。装着ヘッド１６は、一又は複数のノズル６を着脱可能に保持し、ノズル６を用いて電子部品４を吸着保持する。装着ヘッド１６は、ノズル６をＺ方向（ここでは鉛直方向）に移動可能であり、部品フィーダ１２や回路基板２に対して、ノズル６を接近及び離反させることができる。装着ヘッド１６は、部品フィーダ１２から電子部品４を取り上げ、その電子部品４を回路基板２上に装着する。なお、装着ヘッド１６の具体的な構成は特に限定されない。なお、本実施例におけるＺ方向は実質的に鉛直である。

ヘッド移動装置１８は、部品フィーダ１２と回路基板２との間で装着ヘッド１６を移動させる。一例ではあるが、本実施例のヘッド移動装置１８は、ＸＹロボットであり、装着ヘッド１６をＸ方向及びＹ方向に移動させることができる。なお、ヘッド移動装置１８は、ＸＹロボットに限定されず、多関節ロボットであってもよい。ヘッド移動装置１８の具体的な構成は特に限定されない。なお、本実施例におけるＸ方向及びＹ方向は実質的に水平である。

基板コンベア２０と基板支持装置２２は、回路基板２の搬入、位置決め、及び搬出を行う装置である。即ち、基板コンベア２０が回路基板２を搬入し、基板支持装置２２がその回路基板２を下方から支持する。そして、回路基板２に電子部品４が装着された後に、回路基板２は基板コンベア２０によって搬出される。本実施例の基板コンベア２０は、一対のベルトコンベアを用いて構成されているが、基板コンベア２０の具体的な構成は特に限定されない。

制御装置２４は、ＣＰＵ及び記憶装置を含む、コンピュータを用いて構成されている。制御装置２４は、教示された生産プログラムに基づいて、装着装置１０の各部の動作を制御する。それにより、部品フィーダ１２が供給する電子部品４が、回路基板２に装着されていく。タッチパネル２６は、作業者に各種の情報を提供する表示装置であるとともに、作業者からの指示や情報を受け付けるユーザインターフェースである。

本実施例の装着装置１０は、装着ヘッド１６のノズル６を自動交換する機能を有する。そのために、装着装置１０は、ノズル交換装置３０とノズル識別カメラ４０とを備える。ノズル交換装置３０は、複数のノズル６を収容可能であって、装着ヘッド１６との間でノズル６の受け渡しを行う手段の一例である。本実施例のノズル交換装置３０は、ノズルホルダ３２を有しており、ノズルホルダ３２は、ノズル交換装置３０に対して着脱可能に構成されている。図３、図４に示すように、ノズルホルダ３２は、複数のノズル収容部３４を有する。各々のノズル収容部３４は、一つのノズル６を収容可能に構成されている。一例ではあるが、本実施例のノズルホルダ３２は、２４箇所のノズル収容部３４を有している。

ノズル識別カメラ４０は、ノズル６に付された識別子８を読み取るリーダである。図３、図４に示すように、各々のノズル６には、識別子８が付されている。識別子８は、ノズル６の種類に応じて割り当てられた識別情報を記述する。本実施例の識別子８は、二次元コードであるが、識別子８は、バーコード、ＲＦＩＤ、マーク、色彩等などであってもよく、その場合、ノズル識別カメラ４０は、それらが記述する情報（形状や色彩含む）を読み取り得る各種のセンサに代えることができる。ノズル識別カメラ４０は、装着ヘッド１６と同様に、ヘッド移動装置１８に取り付けられており、ヘッド移動装置１８によってＸ方向及びＹ方向に移動することができる。ノズル識別カメラ４０及びヘッド移動装置１８の動作は、制御装置２４によって制御される。

制御装置２４は、装着装置１０の電源投入時やノズルホルダ３２の交換時など、所定のタイミングにおいてノズル認識動作を実行する。ノズル認識動作とは、制御装置２４がノズル識別カメラ４０及びヘッド移動装置１８を制御して、ノズル交換装置３０に配置された各々のノズル６を認識する動作である。このノズル認識動作では、ノズル識別カメラ４０が、図４中の破線Ｓに示すように、複数のノズル収容部３４を予め定められた順序で巡回して、各々のノズル収容部３４に配置されたノズル６の識別子８を順に読み取っていく。読み取られたノズル６の識別情報は、制御装置２４に記憶される。制御装置２４は、記憶したノズル６の識別情報に基づいて、各々のノズル収容部３４に配置されたノズル６を認識し、装着ヘッド１６のノズル６を交換する動作を実行する。ノズル６の自動交換は、主に、制御装置２４が、装着ヘッド１６、ヘッド移動装置１８及びノズル交換装置３０の少なくとも一つを制御して、実施される。

本実施例の装着装置１０は、ノズル６の自動交換が可能であることから、例えば多品種の生産を連続して行うことができる。但し、装着装置１０は、単一品種又は少品種の生産にも好適に使用することができる。ここで、単一品種又は少品種の生産では、必要とされるノズル６の数が比較的に少ないことから、ノズル交換装置３０に配置されるノズル６の数も少なくなる。このような場合に、前記したノズル認識動作が、ノズル６が配置されていない空のノズル収容部３４も含めて、全てのノズル収容部３４に対して実行される構成であると、ノズル認識動作の所要時間が無駄に長くなってしまう。

上記の問題を考慮し、本実施例の装着装置１０では、図３、図４に示すように、終末部材３６が用意されている。終末部材３６は、ノズル６に模した形状を有しており、ノズル６に代えて、ノズル収容部３４に配置されることができる。また、終末部材３６には、ノズル識別カメラ４０が読み取り可能な識別子３８（即ち、二次元コード）が付されている。終末部材３６の識別子３８は、ノズル６の識別情報とは異なる、終末部材３６に特別に割り当てられた識別情報を記述する。そして、制御装置２４は、前記したノズル認識動作の途中において、ノズル識別カメラ４０が終末部材３６の識別子３８を読み取ったときに、残余のノズル収容部３４を空のノズル収容部３４とみなして、ノズル認識動作を終了する早期終了動作を実行する。即ち、早期終了動作において、残余のノズル収容部３４は、空のノズル収容部３４として制御装置２４に記憶される。

上記した構成は、図４に示すように、例えば作業者がノズルホルダ３２にノズル６を配置するときに、ノズル識別カメラ４０が識別子８を読み取る順序（破線Ｓ）に沿って、全てのノズル６が詰めて配置される、かつ、その最後に終末部材３６が配置されることを前提とする。それにより、制御装置２４は、全てのノズル６の識別子８を順に読み取り、そして、終末部材３６の識別子３８を読み取った段階で、ノズル認識動作を早期に終了することができる。制御装置２４は、ノズル認識動作を途中で終了しても、全てのノズル収容部３４に対して、ノズル６の識別情報又は「空」を示す情報を記述するデータを作成することができるので、その後のノズル交換動作を問題なく実行することができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

例えば、終末部材３６は、識別子３８を必ずしも必要としない。終末部材３６は、ノズル識別カメラ４０又はその他の手段により、ノズル６と識別可能であれば、その構成は特に限定されない。一例ではあるが、終末部材３６は、ノズル６と異なる形状、模様若しくは色彩又はこれらの結合を有するものであってよい。

また、装着装置１０は、終末部材３６を必ずしも必要としない。制御装置２４は、ノズル認識動作の途中において、全てのノズル６に対して識別子８の読み取りが実行されたと判断し得る所定の条件が成立したときに、前記した早期終了処理を実行して、ノズル認識動作を途中で終了してもよい。

一例として、制御装置２４は、ノズル認識動作の途中において、空のノズル収容部３４を第１の所定数だけ認識したときに、早期終了動作を実行してもよい。例えば第１の所定数を２と設定した場合、図５に示すように、制御装置２４は、ノズル識別カメラ４０が、全てのノズル６の識別子８を読み取り、さらに、二つの空のノズル収容部３４ａ、３４ｂを認識した段階で、ノズル認識動作を早期に終了することができる。ここで、図６に示すように、本来は詰めて配置されるべき複数のノズル６の間に、空のノズル収容部３４ｃが誤って存在するときも想定される。このような場合でも、第１の所定数が２以上に設定されていれば、全てのノズル６の識別子８を読み取り、さらに、一つの空のノズル収容部３４ａを認識した段階で、ノズル認識動作を早期に終了することができる。

上記に代えて、又は加えて、制御装置２４は、ノズル認識動作の途中において、空のノズル収容部３４を第２の所定数だけ連続して認識したときに、早期終了動作を実行してもよい。例えば第２の所定数を２と設定した場合、図５に示すように、制御装置２４は、ノズル識別カメラ４０が、全てのノズル６の識別子８を読み取り、さらに、二つの空のノズル収容部３４ａ、３４ｂを認識した段階で、ノズル認識動作を早期に終了することができる。また、図６に示す場合においても、全てのノズル６の識別子８を読み取り、さらに、二つの空のノズル収容部３４ａ，３４ｂを連続して認識した段階で、ノズル認識動作を早期に終了することができる。

上記した例において、ノズル収容部３４のノズル６の有無を識別する構成は、特に限定されない。例えば、ノズル識別カメラ４０が、一つのノズル収容部３４に対して識別子８の読み取りを所定回数（例えば３回）に亘って失敗したときに、制御装置２４は、当該ノズル収容部３４を空のノズル収容部３４として認識することができる。但し、装着装置１０は、ノズル収容部３４のノズル６の有無を識別するために、一又は複数のセンサを別途備えてもよい。

なお、本明細書におけるノズルとは、典型的には、電子部品を吸着するための吸着ノズルを意味するが、必ずしもそれに限定されず、吸着ノズルと同様に電子部品を保持し得る各種の部材を意図するものである。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：回路基板
４：電子部品
６：ノズル
８：ノズルの識別子
１０：電子部品装着装置（装着装置）
１２：部品フィーダ
１６：装着ヘッド
１８：ヘッド移動装置
２４：制御装置
３０：ノズル交換装置
３２：ノズルホルダ
３４：ノズル収容部
３６：終末部材
３８：終末部材の識別子
４０：ノズル識別カメラ

Claims (6)

1. 装着ヘッドのノズルを自動交換する電子部品装着装置であって、
   各々がノズルを収容する複数のノズル収容部を有するとともに、前記複数のノズル収容部と前記装着ヘッドとの間でノズルの受け渡しを行うノズル交換手段と、
   前記複数のノズル収容部に対して予め定められた順序で、各々のノズル収容部が収容するノズルに付された識別子を順に読み取るノズル識別手段と、
   前記ノズル識別手段が各々のノズルの識別子から読み取った識別情報に基づいて、前記装着ヘッドと前記ノズル交換手段との少なくとも一方の動作を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記ノズル識別手段は、前記識別子を順に読み取る一連の動作の途中において所定の条件が成立したときに、残余のノズル収容部を空のノズル収容部とみなして、当該一連の動作を終了する早期終了処理を実行する、
   電子部品装着装置。
2. 前記ノズル収容部に前記ノズルと代えて配置されるとともに、前記ノズル識別手段が前記ノズルと識別可能な終末部材をさらに備え、
   前記ノズル識別手段は、前記識別子を順に読み取る一連の動作の途中において、前記終末部材を認識したときに、前記早期終了処理を実行する、
   請求項１に記載の電子部品装着装置。
3. 前記終末部材は、前記ノズル識別手段が読み取り可能であるとともに、前記終末部材に割り当てられた識別情報を記述する識別子を有し、
   前記ノズル識別手段は、前記識別子を順に読み取る一連の動作の途中において、前記終末部材の識別子を読み取ったときに、前記早期終了処理を実行する、
   請求項２に記載の電子部品装着装置。
4. 前記ノズル識別手段は、前記識別子を順に読み取る一連の動作の途中において、空のノズル収容部を第１の所定数だけ認識したときに、前記早期終了処理を実行する、請求項１から３のいずれか一項に記載の電子部品装着装置。
5. 前記ノズル識別手段は、前記識別子を順に読み取る一連の動作の途中において、空のノズル収容部を第２の所定数に亘って連続して認識したときに、前記早期終了処理を実行する、請求項１から４のいずれか一項に記載の電子部品装着装置。
6. 前記ノズル識別手段は、一つのノズル収容部に対して前記識別子の読み取りを所定回数に亘って失敗したときに、当該ノズル収容部を空のノズル収容部として認識する、請求項４又は５に記載の電子部品装着装置。

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