JP2016018970A - 対基板作業機およびヘッド種識別方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装着されたヘッドの種類を、コスト増を抑えつつ安定して識別する。
【解決手段】ヘッドユニットに装着されたヘッドの種類を識別する際には、Ｑ軸モータの駆動によりヘッドを回転させてＱ軸トルクＴｑを検出し（Ｓ１００、１１０）、検出したＱ軸トルクＴｑが閾値Ｔ１以上であるか否かを判定する（Ｓ１２０）。そして、Ｑ軸トルクＴｑが閾値Ｔ１以上であれば、ロータリ系ヘッドが装着されていると判定し（Ｓ１３０）、Ｑ軸トルクＴｑが閾値Ｔ１以上でなければ、シングル系ヘッドが装着されていると判定する（Ｓ１４０）。これにより、ヘッドユニットに装着されたヘッドを駆動させた際の負荷に基づいて、ヘッド種を識別することができる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、対基板作業機およびヘッド種識別方法に関する。

従来より、ヘッドに取り付けられたノズルで部品を吸着して基板に実装するなどの対基板作業を行う対基板作業機において、取り付けられるノズルの種類が異なる複数種のヘッドのうち任意のヘッドを装着可能に構成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の対基板作業機では、各ヘッドの上面に識別情報が記憶された記憶部を設けると共に識別情報を読取可能な読取部を装着部に設けておき、読取部で記憶部の識別情報を読み取ることでヘッドの種類を識別している。

特開平４−３１１０９７号公報

上述した対基板作業機では、ヘッドの種類を識別するために複数のヘッドの全てに記憶部を設ける必要があるため、ヘッドの数が増加するとコスト増に繋がってしまう。また、各ヘッドを長期間使用するうちに、ヘッド上面の記憶部に汚れが付着したりすると、読取部による識別情報の読取精度が低下して、ヘッドの種類を正しく識別できないことも考えられる。

本発明は、装着されたヘッドの種類を、コスト増を抑えつつ安定して識別することを主目的とする。

本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の対基板作業機は、
対基板作業用の複数種のヘッドを使用可能な対基板作業機であって、
前記複数種のヘッドのうち一のヘッドが交換可能に装着され、該装着されたヘッドを作動させるヘッドユニットと、
前記ヘッドを作動させる際の負荷を検出する負荷検出手段と、
前記検出された負荷に基づいて、前記ヘッドユニットに装着された前記ヘッドの種類を識別する識別手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の対基板作業機では、ヘッドユニットに装着されたヘッドを作動させる際の負荷を検出し、検出した負荷に基づいてヘッドの種類を識別する。このため、ヘッドの種類を識別するための機能や情報を各ヘッドに設ける必要がないから、ヘッドの種類や数が増えても、識別のためにコストが増加するのを抑えることができる。また、ヘッドに汚れなどが付着しても、識別精度が損なわれることがない。これらの結果、装着されたヘッドの種類を、コスト増を抑えつつ安定して識別することができる。

また、本発明の対基板作業機において、前記複数種のヘッドとして、前記ヘッドの回転により複数のノズルが周方向に回転移動可能に配置されるロータリ系ヘッドと、一のノズルが前記ヘッドの回転軸上に配置されるシングル系ヘッドとを使用可能であり、前記負荷検出手段は、前記ヘッドを回転させる際の回転負荷を検出し、前記識別手段は、前記検出された回転負荷に基づいて、前記ヘッドユニットに装着された前記ヘッドの種類が前記ロータリ系ヘッドおよび前記シングル系ヘッドのいずれであるかを識別するものとすることもできる。これらのロータリ系ヘッドとシングル系ヘッドとでは、ノズルの数が異なるために回転負荷の差が大きなものとなり易く、その差は長期間の使用を経ても大きく変化することはないから、ヘッドの種類がロータリ系ヘッドおよびシングル系ヘッドのいずれであるかを安定して識別することができる。

この態様の本発明の対基板作業機において、前記ロータリ系ヘッドとして、前記ノズルの数が互いに異なる複数種のヘッドを使用可能であり、前記識別手段は、前記検出された回転負荷に基づいて、前記ヘッドユニットに装着された前記ヘッドが前記ロータリ系ヘッドのうちのいずれのヘッドであるかを識別するものとすることもできる。ノズルの数が互いに異なる複数種のロータリ系ヘッドでは、回転負荷が互いに異なるものとなり易いため、ロータリ系ヘッド内でのヘッドの種類を安定して識別することができる。

これらの態様の本発明の対基板作業機において、前記ロータリ系ヘッドは、前記複数のノズルを周方向に回転移動させる第１回転機構と、前記複数のノズルを各々の軸回りに回転させる第２回転機構とを有し、前記シングル系ヘッドは、前記一のノズルを軸回りに回転させる第３回転機構を有し、前記ヘッドユニットは、前記ロータリ系ヘッドが装着されると前記第１回転機構と接続されて該第１回転機構を回転駆動させ、前記シングル系ヘッドが装着されると前記第３回転機構と接続されて該第３回転機構を回転駆動させる第１駆動部と、前記ロータリ系ヘッドが装着されると前記第２回転機構と接続されて該第２回転機構を回転駆動させ、前記シングル系ヘッドが装着されても非接続状態とされる第２駆動部とを有し、前記負荷検出手段は、前記第２駆動部の回転負荷を検出するものとすることもできる。第２駆動部の回転負荷は、ヘッドユニットに装着されているヘッドが、ロータリ系ヘッドであるかシングル系ヘッドであるかによって顕著に異なり、ロータリ系ヘッドのうちでもノズルの数の違いによって大きく異なることがある。このため、第２駆動部の回転負荷に基づいてヘッドの種類を精度よく識別することが可能となる。

これらの態様の本発明の対基板作業機において、前記ロータリ系ヘッドおよび前記シングル系ヘッドのうち少なくとも一方の系において、前記ヘッドユニットに装着された場合の装着高さが異なる複数種のヘッドを有し、前記装着高さの違いに基づいて、前記ヘッドユニットに装着された前記ヘッドの種類を識別する第２の識別手段を備え、前記ヘッドユニットに装着された前記ヘッドが、前記ロータリ系ヘッドおよび前記シングル系ヘッドのいずれであるかを前記識別手段により識別し、前記ロータリ系ヘッドおよび前記シングル系ヘッドのうち一方の系におけるいずれのヘッドであるかを前記第２の識別手段により識別するものとすることもできる。こうすれば、回転負荷の違いと、装着高さの違いとに基づいて、ヘッドの種類を精度よく識別することができる。このため、例えば、ロータリ系ヘッドとシングル系ヘッドとにおいて装着高さが同程度となるヘッドがある場合でも、ヘッドの種類を正しく識別することが可能となる。

本発明のヘッド種識別方法は、
対基板作業用の複数種のヘッドのうち一のヘッドが交換可能に装着され、該装着されたヘッドを作動させるヘッドユニットを備える対基板作業機におけるヘッド種識別方法であって
前記ヘッドを作動させる際の負荷を検出し、該検出した負荷に基づいて、前記ヘッドユニットに装着された前記ヘッドの種類を識別する
ことを要旨とする。

この本発明のヘッド種識別方法では、ヘッドユニットに装着されたヘッドを作動させる際の負荷を検出し、検出した負荷に基づいてヘッドの種類を識別する。このため、ヘッドの種類を識別するための機能や情報を各ヘッドに設ける必要がないから、ヘッドの種類や数が増えても、識別のためにコストが増加するのを抑えることができる。また、ヘッドに汚れなどが付着しても、識別精度が損なわれることがない。これらの結果、装着されたヘッドの種類を、コスト増を抑えつつ安定して識別することができる。

部品実装機１０の構成の概略を示す構成図。 部品実装機１０の制御に関わる構成を示すブロック図。 ヘッドユニット３０と１２ノズルヘッド４６の構成の概略を示す構成図。 ヘッド保持部３２を下方からみた斜視図。 １２ノズルヘッド４６を上方からみた斜視図。 ヘッドユニット３０の筐体３１内の構成の概略を示す構成図。 ４ノズルヘッド４７の構成の概略を示す構成図。 １ノズルヘッド４８の構成の概略を示す構成図。 グルーノズルヘッド４９の構成の概略を示す構成図。 ヘッド種識別処理ルーチンの一例を示すフローチャート。 Ｑ軸トルクＴｑの検出値の一例を示す説明図。 装着中のヘッドをＺ軸方向に移動させた場合の説明図。 変形例のヘッド種識別処理ルーチンを示すフローチャート。

次に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は部品実装機１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は部品実装機１０の制御に関わる構成を示すブロック図である。なお、図１の左右方向がＸ軸方向であり、前後方向がＹ軸方向であり、上下方向がＺ軸方向である。

部品実装機１０は、図１に示すように、部品を収容したリールなどを備える部品供給装置１２と、平板状の基板Ｓを図１の左から右に搬送する基板搬送装置１４と、搬送された基板Ｓを保持する基板保持装置１６と、ノズル６２を取り付けたヘッドが装着されるヘッドユニット３０と、ヘッドユニット３０を移動させる移動機構２０と、基板Ｓに付された各種マークを撮像可能なマークカメラ６４と、複数のノズル６２をストックするノズルステーション６８と、部品実装機１０の全体を制御する制御装置７０（図２参照）とを備える。

移動機構２０は、図１に示すように、Ｙ軸方向に沿って設けられたＹ軸ガイドレール２３と、Ｙ軸ガイドレール２３に沿って移動可能なＹ軸スライダ２４と、Ｙ軸スライダ２４の側面にＸ軸方向に沿って設けられたＸ軸ガイドレール２１と、Ｘ軸ガイドレール２１に沿って移動可能でヘッドユニット３０やマークカメラ６４が取り付けられたＸ軸スライダ２２とを備える。

本実施形態の部品実装機１０は、複数種のヘッドから選択した一のヘッドをヘッドユニット３０に自動交換可能となっている。複数種のヘッドは、複数のノズル６２が周方向に移動可能に配置されるロータリ系ヘッドと、一のノズル６２が配置されるシングル系ヘッドとに大別することができる。本実施形態では、ロータリ系ヘッドとして、部品を吸着するための吸着用のノズル６２が１２本配置された１２ノズルヘッド４６と、吸着用のノズル６２が４本配置された４ノズルヘッド４７との２種類のヘッドを使用し、シングル系ヘッドとして、吸着用のノズル６２が１本配置された１ノズルヘッド４８と、基板Ｓに塗布される接着剤を吐出するための吐出用のノズル６２（グルーノズル）が１本配置されたグルーノズルヘッド４９との２種類のヘッドを使用する。ロータリ系の１２ノズルヘッド４６や４ノズルヘッド４７は、比較的小型の部品を実装するために用いられ、シングル系の１ノズルヘッド４８は、比較的大型の部品や異形の部品を実装するために用いられる。ノズルステーション６８には、実装する部品の種類に適した吸着用のノズル６２や塗布する接着剤の量や種類に適した吐出用のノズル６２がストックされており、部品実装機１０は、各ヘッドに適した種類のノズルに交換することができる。なお、ヘッド種としては、４種類に限られず、３種類以下でもよいし５種類以上でもよい。

これらの複数種のヘッドは、ヘッドユニット３０に装着されない場合、ヘッド収納部２６（２６ａ〜２６ｄのいずれか）に収納されている。なお、図１では、１２ノズルヘッド４６がヘッドユニット３０に装着されており、４つのヘッド収納部２６ａ〜２６ｄのうちヘッド収納部２６ａが空いた状態を示す。図３はヘッドユニット３０と１２ノズルヘッド４６の構成の概略を示す構成図であり、図４はヘッド保持部３２を下方からみた斜視図であり、図５は１２ノズルヘッド４６を上方からみた斜視図であり、図６はヘッドユニット３０の筐体３１内の構成の概略を示す構成図であり、図７は４ノズルヘッド４７の構成の概略を示す構成図であり、図８は１ノズルヘッド４８の構成の概略を示す構成図であり、図９はグルーノズルヘッド４９の構成の概略を示す構成図である。

ヘッドユニット３０は、図３および図４に示すように，略直方体状の筐体３１（図１参照）内に、ヘッドを保持するヘッド保持部３２を備える。ヘッド保持部３２は、図示しない昇降機構をＺ軸方向に作動させるサーボモータとしての第１Ｚ軸モータ３３（図２参照）によって昇降可能に構成されている。このヘッド保持部３２は、上部にリング状の２つのギアであるＲ軸ギア３５及びＱ軸ギア３７を有し、下部にリング状のクラッチ部材４２と、クラッチ部材４２と同軸上で下方に延びる円柱状のＲ軸３４とを有している。Ｒ軸ギア３５及びＱ軸ギア３７は、互いに独立して回転するよう構成されている。Ｒ軸ギア３５は、サーボモータとしてのＲ軸モータ３６によって回転駆動され、Ｒ軸３４を回転させる。Ｑ軸ギア３７は、サーボモータとしてのＱ軸モータ３８によって回転駆動され、リング状のクラッチ部材４２を回転させる。Ｒ軸３４は、下端にＬ字状に屈曲したフックが形成された係合部材４１を複数（４つ）有する。この係合部材４１の屈曲の向きは、Ｒ軸３４が正回転する向きと同じである。また、係合部材４１は、Ｒ軸３４の中心軸を中心とする円周上に等間隔に配置され、図示しないエアシリンダによって上下動可能となっている。

また、ヘッドユニット３０は、図６に示すように、筐体３１内のＺ軸方向の下端近傍に、発光部４３ａと受光部４３ｂとを有する透過型の光学センサ４３が設けられている。光学センサ４３は、ヘッド保持部３２がどの種類のヘッドを保持していても、ヘッドが所定の待機位置（筐体３１内の上方位置）にあれば、発光部４３ａと受光部４３ｂとの間の検出範囲がヘッド（ノズル６２）によって遮られない位置に取り付けられている。そして、第１Ｚ軸モータ３３の駆動によりヘッド保持部３２が下降して、ヘッド（ノズル６２）が検出範囲内に位置すると、発光部４３ａと受光部４３ｂとの間が遮られて光学センサ４３の出力が変化する。このため、制御装置７０は、光学センサ４３の検出信号に基づいて、ヘッド保持部３２にヘッドが保持されていることを確認することが可能となっている。

１２ノズルヘッド４６は、図３および図５に示すように、Ｒ軸３４の外径に応じた内径に形成されると共に外周側面に図示しないギアが形成された略円筒状の円筒ギア５０と、円筒ギア５０内に配置される円盤状のベース５１と、吸着用のノズル６２が下端に着脱可能に取り付けられる略円筒状の１２本のノズルホルダ５３と、円筒ギア５０を中心とする円周上に所定角度間隔で各ノズルホルダ５３が配置されるサポート部材５７とを備える。

円筒ギア５０は、ヘッド保持部３２のクラッチ部材４２（図４参照）と嵌まり合って接続されるクラッチ部材５２が上端部に設けられている。ベース５１には、楕円状の係合孔５１ａが形成されている。この係合孔５１ａに係合部材４１（図４参照）が係合されることにより、ベース５１がＲ軸３４と接続される。ベース５１は、サポート部材５７と一体的に回転可能で、円筒ギア５０とは独立して回転可能である。このため、Ｒ軸３４とベース５１とが接続された状態で、Ｒ軸モータ３６を駆動してＲ軸ギア３５が回転すると、ベース５１が円筒ギア５０とは独立して回転し、サポート部材５７がベース５１と一体的に回転することで各ノズルホルダ５３（ノズル６２）を周方向に回転移動させる。

ノズルホルダ５３は、上端付近にノズル操作レバー５５が取り付けられており、このノズル操作レバー５５がスプリング５６によって上方へ付勢されて所定の定位置（上方位置）に位置決めされている。ノズル操作レバー５５は、サーボモータとしての第２Ｚ軸モータ３９（図２参照）の駆動により作動する図示しないレバー押下機構によって、上方位置からＺ軸下方に押下される。ノズル操作レバー５５が押下されると、スプリング５６の弾性力に抗してノズルホルダ５３及びノズル６２が下降し、ノズル操作レバー５５の押下が解除されると、スプリング５６の弾性力によりノズルホルダ５３及びノズル６２が上昇して定位置（上方位置）に戻る。

また、各ノズルホルダ５３は、その同軸上に、円筒ギア５０の外周側面のギアに噛み合う小ギア５４が取り付けられている。このため、円筒ギア５０のクラッチ部材５２とヘッド保持部３２のクラッチ部材４２とが接続された状態で、Ｑ軸モータ３８を駆動してＱ軸ギア３７が回転すると、クラッチ部材４２とクラッチ部材５２とが一体的に回転し円筒ギア５０の外周側面に形成されたギアも回転するから、各小ギア５４をそれぞれ回転させて、各ノズルホルダ５３（ノズル６２）を軸回りに回転させることになる。

ヘッドユニット３０のヘッド保持部３２には、以下の保持手順で１２ノズルヘッド４６が保持される。まず、第１Ｚ軸モータ３３の駆動によりヘッド保持部３２を下降させてＲ軸３４を円筒ギア５０内に挿入しつつ、図示しないエアシリンダの駆動により係合部材４１をＲ軸３４から下降させてベース５１の係合孔５１ａに差し込む。次に、Ｒ軸モータ３６の駆動によりＲ軸３４を正回転させ、係合部材４１のフックを係合孔５１ａの周縁に係合させることでベース５１とＲ軸３４とを接続する。そして、円筒ギア５０のクラッチ部材５２がヘッド保持部３２のクラッチ部材４２に嵌まり込むまでエアシリンダにより係合部材４１を上昇させることで、クラッチ部材４２とクラッチ部材５２とを接続する。これにより、１２ノズルヘッド４６がヘッド保持部３２に保持される。なお、ヘッドユニット３０は、Ｒ軸モータ３６，Ｑ軸モータ３８，第１Ｚ軸モータ３３，第２Ｚ軸モータ３９をそれぞれ駆動するためのサーボアンプ３６ａ，３８ａ，３３ａ，３９ａ（図２参照）を備える。また、ヘッドユニット３０は、ヘッドに取り付けられた吸着用のノズル６２に負圧をかけて部品を吸着し、吸着用のノズル６２に正圧をかけて部品の吸着を解除することができるよう構成される。

次に、１２ノズルヘッド４６以外の各ノズルについて説明する。４ノズルヘッド４７は、図７に示すように、ノズルホルダ５３が４本となる点を除いて、１２ノズルヘッド４６と同様に構成されている。このため、４ノズルヘッド４７は、１２ノズルヘッド４６と同様の手順でヘッド保持部３２に保持されて、ベース５１とＲ軸３４とが接続され、クラッチ部材４２とクラッチ部材５２とが接続される。このため、Ｒ軸モータ３６の駆動により各ノズルホルダ５３（ノズル６２）を周方向に回転移動させることができ、Ｑ軸モータ３８の駆動により各ノズルホルダ５３（ノズル６２）を軸回りに回転させることができる。

１ノズルヘッド４８は、図８に示すように、係合孔５１ａが形成された円盤状のベース５１の下面にノズルホルダとして機能する円筒状の本体部５８が設けられ、この本体部５８に１本の吸着用のノズル６２が取り付けられる。この１ノズルヘッド４８は、ベース５１と、本体部５８と、ノズル６２とが同軸上となるよう構成されている。シングル系の１ノズルヘッド４８は、ロータリ系ヘッドと異なり円筒ギア５０を備えないため、クラッチ部材５２や小ギア５４なども備えないものとなる。したがって、１ノズルヘッド４８をヘッド保持部３２に保持する際には、係合部材４１のフックを係合孔５１ａの周縁に係合させてベース５１とＲ軸３４とを接続すればよく、クラッチ部材４２には何も接続する必要はない。このため、１ノズルヘッド４８がヘッド保持部３２に保持されると、Ｒ軸モータ３６の駆動によりノズルホルダ５３（ノズル６２）を軸回りに回転させることができるが、Ｑ軸モータ３８を駆動させてもクラッチ部材４２が空回りするだけとなる。

グルーノズルヘッド４９は、図９に示すように、係合孔５１ａが形成された円盤状のベース５１の下面に、ノズルホルダとして機能すると共に内部に接着剤を収容可能な円筒状の本体部５９が設けられ、この本体部５９に１本の吐出用のノズル６２が取り付けられる。グルーノズルヘッド４９は、接着剤を収容するために本体部５９の外径や高さが１ノズルヘッド４８の本体部５８よりも大きなものとなるが、ヘッド保持部３２には１ノズルヘッド４８と同様に保持される。このため、グルーノズルヘッド４９がヘッド保持部３２に保持されると、Ｒ軸モータ３６の駆動により本体部５９（ノズル６２）を軸回りに回転させることができるが、Ｑ軸モータ３８を駆動させてもクラッチ部材４２が空回りするだけとなる。なお、ヘッドユニット３０は、接着剤を吐出しないときには吐出用のノズル６２に負圧をかけ、接着剤を吐出するときには吐出用のノズル６２に正圧をかけることができるよう構成される。

制御装置７０は、図２に示すように、ＣＰＵ７１を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７１の他に、ＲＯＭ７２とＨＤＤ７３とＲＡＭ７４と入出力インターフェース７５とを備える。これらは、バス７６を介して電気的に接続されている。制御装置７０には、Ｒ軸モータ３６，Ｑ軸モータ３８，第１Ｚ軸モータ３３，第２Ｚ軸モータ３９をそれぞれ駆動する各サーボアンプ３６ａ，３８ａ，３３ａ，３９ａから各モータの駆動制御に関する駆動情報や光学センサ４３からの検出信号などが入出力インターフェース７５を介して入力されている。なお、モータの駆動情報には、各モータの負荷（トルク値）が含まれる。一方、制御装置７０からは、部品供給装置１２への駆動信号や基板搬送装置１４への駆動信号、基板保持装置１６への駆動信号、移動機構２０への駆動信号、各サーボアンプ３６ａ，３８ａ，３３ａ，３９ａへの駆動信号などが入出力インターフェース７５を介して出力されている。

制御装置７０のＨＤＤ７３は、基板Ｓの生産情報を記憶している。基板Ｓの生産情報とは、基板Ｓのどの位置にどの部品をどの順番で実装するか、そのために基板Ｓのどの位置にどれだけの接着剤を塗布するか、１２ノズルヘッド４６と４ノズルヘッド４７と１ノズルヘッド４８のうちどのヘッドを用いて部品を実装するか、部品を実装した基板Ｓを何枚作製するかなどを定めた情報をいう。なお、生産情報には、各ヘッド収納部２６ａ〜２６ｄに収納されているヘッド種の情報も含まれる。

次に、部品実装機１０が行う基板Ｓへの接着剤の塗布処理や部品の実装処理の概略について説明する。制御装置７０のＣＰＵ７１は、ヘッドユニット３０に装着されているヘッドを、塗布処理を行う場合には、塗布処理に必要なヘッド（グルーノズルヘッド４９）に自動交換し、実装処理を行う場合には、実装処理に必要なヘッドに自動交換する。なお、実装処理に必要なヘッドは、生産情報において、１２ノズルヘッド４６か４ノズルヘッド４７か１ノズルヘッド４８のいずれかに定められている。ヘッドの自動交換では、まず、装着されているヘッドを取り出した元のヘッド収納部２６上（２６ａ〜２６ｄのいずれか）にヘッドユニット３０を移動させ、ヘッド保持部３２を下降させてヘッド収納部２６内にヘッドを収めてから、係合部材４１と係合孔５１ａとの係合を解除してヘッド保持部３２からヘッドを取り外す。なお、ＣＰＵ７１は、取り外したヘッド種と、収納先のヘッド収納部２６とを対応付けた情報をＲＡＭ７４に記憶する。次に、装着（交換）すべきヘッドが収納されているヘッド収納部２６上（２６ａ〜２６ｄのいずれか）にヘッドユニット３０を移動させ、ヘッド保持部３２にヘッドを保持させることでヘッドユニット３０にヘッドを装着する。なお、ＣＰＵ７１は、ヘッドの取り出し元のヘッド収納部２６の情報をＲＡＭ７４に記憶する。

このようにしてヘッドの自動交換を行うため、制御装置７０のＣＰＵ７１は、各ヘッド収納部２６ａ〜２６ｄに収納されているヘッドの種類を一旦確認できれば、以降は各ヘッド収納部２６ａ〜２６ｄに収納されているヘッドの種類を認識していることになる。一方で、部品実装機１０の電源投入後や、作業中に異常などが生じて作業者による作業がなされた後などにおいては、各ヘッド収納部２６ａ〜２６ｄに収納されているヘッドの種類を認識できていなかったり、認識しているものとは異なる種類のヘッドが収納されている場合がある。このため、ヘッドユニット３０にヘッドを装着した際にその種類を確認する必要がある。以下、ヘッド種の確認について説明する。図１０は、制御装置７０のＣＰＵ７１により実行されるヘッド種識別処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。

ヘッド種識別処理ルーチンが実行されると、制御装置７０のＣＰＵ７１は、まず、ヘッドユニット３０に装着されている装着中のヘッドを所定回転速度で回転させる（Ｓ１００）。本実施形態では、ＣＰＵ７１は、サーボアンプ３８ａに駆動信号を出力して、Ｑ軸モータ３８を所定回転速度で回転させるものとした。そして、サーボアンプ３８ａから入力されるＱ軸モータ３８の電流値に基づいて回転負荷を示すトルク（Ｑ軸トルクＴｑとする）を所定時間に亘って検出し（Ｓ１１０）、検出したＱ軸トルクＴｑ（例えば、所定時間の平均値）が所定の閾値Ｔ１以上であるか否かを判定する（Ｓ１２０）。

図１１は、Ｑ軸トルクＴｑの検出値の一例を示す説明図である。前述したように、装着中のヘッドがロータリ系の場合、Ｑ軸モータ３８を駆動させると各ノズルホルダ５３（ノズル６２）が軸回りに回転し、装着中のヘッドがシングル系の場合、Ｑ軸モータ３８を駆動させてもクラッチ部材４２が空回りするだけとなる。このため、図示するように、Ｑ軸モータ３８を所定回転速度で回転させるのに必要なＱ軸トルクＴｑは、装着中のヘッドがロータリ系の場合の方がシングル系の場合よりも大きな値となる。本実施形態では、このようなトルクの違いに基づいて、両者を識別できるトルク値を閾値Ｔ１として予め定めてＨＤＤ７３に記憶しておくものとした。なお、ロータリ系では、４ノズルヘッド４７よりも１２ノズルヘッド４６の方が、ノズルホルダ５３や小ギア５４などの構成部品が増えて重量が増加すると共に円筒ギア５０と各小ギア５４との噛み合いによる摩擦抵抗も増えるから、Ｑ軸トルクＴｑが大きくなる。一方、シングル系では、１ノズルヘッド４８もグルーノズルヘッド４９もクラッチ部材４２が空回りしてＱ軸モータ３８に大きな負荷が掛からない点で共通するから、両ヘッドの間でＱ軸トルクＴｑに大差はないと考えられる。

これらのことから、ＣＰＵ７１は、Ｓ１２０でＱ軸トルクＴｑが閾値Ｔ１以上であれば、装着中のヘッドはロータリ系と判定し（Ｓ１３０）、Ｑ軸トルクＴｑが閾値Ｔ１以上でなければ、装着中のヘッドはシングル系と判定する（Ｓ１４０）。続いて、ＣＰＵ７１は、装着中のヘッドがロータリ系と判定した場合には装着中のヘッドをＺ軸方向に第１所定量Ｈｒだけ下降させ（Ｓ１５０）、シングル系と判定した場合には装着中のヘッドをＺ軸方向に第２所定量Ｈｓだけ下降させる（Ｓ１６０）。これらの処理は、第１Ｚ軸モータ３３を駆動するようサーボアンプ３３ａに駆動信号を出力することにより行われる。

図１２は、装着中のヘッドをＺ軸方向に移動させた場合の説明図である。図１２（ａ），（ｂ）に示すように、同じロータリ系ヘッドでも、１２ノズルヘッド４６と４ノズルヘッド４７とは、ヘッド保持部３２のＱ軸ギア３７の下端からノズル６２の先端までの高さである装着高さが異なり、１２ノズルヘッド４６の装着高さＨ１２は、４ノズルヘッド４７の装着高さＨ４よりも高くなっている。第１所定量Ｈｒは、１２ノズルヘッド４６を下方に移動させるとセンサ４３の検出範囲に１２ノズルヘッド４６（ノズル６２）が入り、４ノズルヘッド４７を移動させてもセンサ４３の検出範囲に４ノズルヘッド４７（ノズル６２）が入らないような移動量に定められている。また、図１２（ｃ），（ｄ）に示すように、同じシングル系ヘッドでも、グルーノズルヘッド４９と１ノズルヘッド４８とは装着高さが異なり、グルーノズルヘッド４９の装着高さＨｇは、１ノズルヘッド４８の装着高さＨ１よりも高くなっている。第２所定量Ｈｓは、グルーノズルヘッド４９を下方に移動させるとセンサ４３の検出範囲にグルーノズルヘッド４９（ノズル６２）が入り、１ノズルヘッド４８を移動させてもセンサ４３の検出範囲に１ノズルヘッド４８（ノズル６２）が入らないような移動量に定められている。

これらのことから、ＣＰＵ７１は、Ｓ１５０で装着中のヘッドをＺ軸方向に第１所定量Ｈｒだけ下降させてから、光学センサ４３からの検出信号に基づいてヘッドの検出の有無を判定し（Ｓ１７０）、検出ありの場合には装着中のヘッドは１２ノズルヘッド４６と判定し（Ｓ１８０）、検出なしの場合には装着中のヘッドは４ノズルヘッド４７と判定して（Ｓ１９０）、ヘッド種識別処理を終了する。また、ＣＰＵ７１は、Ｓ１６０で装着中のヘッドをＺ軸方向に第２所定量Ｈｓだけ下降させてから、光学センサ４３からの検出信号に基づいてヘッドの検出の有無を判定し（Ｓ２００）、検出ありの場合には装着中のヘッドはグルーノズルヘッド４９と判定し（Ｓ２１０）、検出なしの場合には装着中のヘッドは１ノズルヘッド４８と判定して（Ｓ２２０）、ヘッド種識別処理を終了する。

ここで、グルーノズルヘッド４９は、できるだけ多くの接着剤を収容することができるよう本体部５８が大きく形成されている。このため、装着高さが高くなり、ロータリ系ヘッドに近い装着高さとなることがある。例えば、図１２（ｂ），（ｃ）に示すようにグルーノズルヘッド４９と４ノズルヘッド４７の装着高さが同程度となったりすることがある。そうなると、Ｚ軸方向にヘッドを移動させるだけではヘッド種を適切に識別することができないことになる。本実施形態ではヘッドを回転させた際のＱ軸トルクＴｑに基づいて、装着中のヘッドがロータリ系かシングル系かを識別するから、シングル系のグルーノズルヘッド４９と、ロータリ系の４ノズルヘッド４７との装着高さが同程度であっても、ヘッド種を適切に識別することが可能となる。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の部品実装機１０が本発明の対基板作業機に相当し、ヘッドユニット３０がヘッドユニットに相当し、Ｑ軸モータ３８を駆動するサーボアンプ３８ａと図１０のヘッド種識別処理ルーチンのＳ１１０の処理を実行する制御装置７０のＣＰＵ７１とが負荷検出手段に相当し、ヘッド種識別処理ルーチンのＳ１２０〜Ｓ１４０の処理を実行する制御装置７０のＣＰＵ７１が識別手段に相当する。また、１２ノズルヘッド４６と４ノズルヘッド４７とがロータリ系ヘッドに相当し、１ノズルヘッド４８とグルーノズルヘッド４９とがシングル系ヘッドに相当する。また、ロータリ系ヘッドにおけるノズルホルダ５３を保持するサポート部材５７とベース５１とが第１回転機構に相当し、円筒ギヤ５０（クラッチ部材５２）と小ギア５４とが第２回転機構に相当し、シングル系ヘッドにおけるベース５１と本体部５８，５９が第３回転機構に相当し、Ｒ軸モータ３６とＲ軸ギヤ３５とＲ軸３４とが第１駆動部に相当し、Ｑ軸モータ３８とＱ軸ギア３７とクラッチ部材４２とが第２駆動部に相当する。また、ヘッド種識別処理ルーチンのＳ１５０〜Ｓ２２０の処理を実行する制御装置７０のＣＰＵ７１が第２識別手段に相当する。

以上説明した本実施形態の部品実装機１０は、ヘッドユニット３０に装着されたヘッドを作動（回転）させる際のＱ軸モータ３８の負荷（Ｑ軸トルクＴｑ）を検出し、検出した負荷に基づいて装着中のヘッドのヘッド種がロータリ系かシングル系のいずれであるかを識別する。このため、ヘッド種を識別するための機能や情報を各ヘッドに設ける必要がないから、識別のためにコストが増加するのを抑えることができるだけでなく、ヘッドに汚れが付着しても識別精度が損なわれることがない。また、ロータリ系ヘッドとシングル系ヘッドとでは、回転負荷の差が大きなものとなり易いから、装着中のヘッドがロータリ系かシングル系かを安定して識別することができる。

また、Ｑ軸モータ３８およびＱ軸ギア３７の回転を伝達するクラッチ部材４２は、ロータリ系ヘッドが装着されれば円筒ギア５０のクラッチ部材５２と接続され、シングル系ヘッドが装着されても何も接続されないことになる。このため、ロータリ系とシングル系とでＱ軸トルクＴｑの違いが顕著に表れることになるから、ヘッド種を精度よく識別することができる。さらに、ヘッドを回転させた際のＱ軸トルクＴｑの違いに基づいてロータリ系かシングル系のいずれであるかを識別してから、ヘッドをＺ軸方向に移動させた際の光学センサ４３の検出有無の違いに基づいて各系内のいずれのヘッドかを識別することにより、ロータリ系とシングル系とにおいて装着高さが同程度のヘッドがあってもヘッド種を正しく識別することが可能となる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、先にＱ軸トルクＴｑに基づいてヘッド種がロータリ系かシングル系かを識別し、その後にＺ軸方向にヘッドを移動させて（ヘッドの装着高さの違いに基づいて）各系内のヘッド種を識別したが、これに限られず、先にＺ軸方向にヘッドを移動させてヘッド種を識別し、ヘッドの移動だけでは識別できないヘッド（実施形態では、４ノズルヘッド４７とグルーノズルヘッド４９）については、その後にＱ軸トルクＴｑに基づいてロータリ系かシングル系かを識別することでヘッド種を識別してもよい。

上述した実施形態では、Ｚ軸方向にヘッドを移動させて各系内のヘッド種を識別したが、これに限られず、ヘッドを移動させることなく装着高さに基づいてヘッド種を識別してもよい。この場合、例えば、ヘッドに向けて発光した光を受光することにより距離を検出可能な光学式の距離センサを、装着されたヘッドの下方に移動可能に設けたりヘッド保持部２６の近傍に設けたりしておき、その距離センサの検出値（距離）がヘッドの装着高さに基づいて異なる値となることにより、各系内のヘッド種を識別すればよい。

上述した実施形態では、ヘッドを作動させる際の負荷（Ｑ軸トルクＴｑ）とヘッドの装着高さの違いとに基づいてヘッド種を識別したが、これに限られず、ヘッドを作動させる際の負荷のみに基づいてヘッド種を識別してもよい。この場合、光学センサ４３を備えないものとしてもよい。図１３は変形例のヘッド種識別処理ルーチンを示すフローチャートである。制御装置７０のＣＰＵ７１は、Ｓ１３０でロータリ系と判定すると、Ｑ軸トルクＴｑが閾値Ｔ１よりも大きな閾値Ｔ２以上であるか否かを判定する（Ｓ１７０ａ）。図１１に示したように、ロータリ系ヘッドでは、４ノズルヘッド４７よりも１２ノズルヘッド４６の方がＱ軸トルクＴｑが大きな値となる。このため、１２ノズルヘッド４６と４ノズルヘッド４７とを判別できるような値を閾値Ｔ２として予め定めておくことにより、ＣＰＵ７１は、Ｓ１７０ａでＱ軸トルクＴｑが閾値Ｔ２以上であれば１２ノズルヘッド４６と判定し（Ｓ１８０）、Ｑ軸トルクＴｑが閾値Ｔ２以上でなければ（閾値Ｔ１≦Ｔｑ＜閾値Ｔ２であれば）４ノズルヘッド４７と判定することができる（Ｓ１９０）。このようにしても、ロータリ系内のヘッド種を精度よく識別することができる。

また、ＣＰＵ７１は、Ｓ１４０でシングル系と判定すると、Ｒ軸モータ３６を駆動させることによりシングル系ヘッド（ノズル６２）を所定回転速度で回転させる（Ｓ１５５）。そして、サーボアンプ３６ａから入力されるＲ軸モータ３６の電流値に基づいて回転負荷を示すＲ軸トルクＴｒを検出し（Ｓ１６０ａ）、検出したＲ軸トルクＴｒが所定の閾値Ｔ３以上であるか否かを判定する（Ｓ２００ａ）。ここで、グルーノズルヘッド４９は、本体部５９に接着剤を収容するため、１ノズルヘッド４８よりもヘッド重量が重くなり、検出されるＲ軸トルクＴｒが大きくなる場合がある。そのような両ヘッドのＲ軸トルクＴｒの違いを検出できる閾値を閾値Ｔ３として予め定めておくことにより、ＣＰＵ７１は、Ｓ２００ａでＲ軸トルクＴｒが閾値Ｔ３以上であればグルーノズルヘッド４９と判定し（Ｓ２１０）、Ｒ軸トルクＴｒが閾値Ｔ３以上でなければ１ノズルヘッド４８と判定することができる（Ｓ２００）。なお、グルーノズルヘッド４９の本体部５９に収容している接着剤の量が少なくなると、検出されるトルクが小さくなる場合があるが、トルクが小さくなっても１ノズルヘッド４８よりも大きなトルクが検出されるヘッドであれば、この変形例のように、負荷に基づいてシングル系内のヘッド種を識別することができる。また、トルクが小さくなると１ノズルヘッド４８と同等のトルクが検出されるヘッドであれば、接着剤が補充された直後などトルクが大きな場面に限ってこの変形例を適用し、それ以外の場面では実施形態のように装着高さの違いに基づいて識別することが考えられる。

また、上述した実施形態や変形例では、ヘッドを作動させる際の１種類の負荷を検出してヘッド種を識別したが、これに限られず、複数種の負荷を検出しそれらを組み合わせてヘッド種を識別してもよい。こうすれば、識別精度をより向上させることができる。

上述した実施形態や変形例では、ヘッドを回転させる際の負荷（Ｑ軸モータ３８の負荷やＲ軸モータ３６の負荷）を検出したが、これに限られず、ヘッドを作動させる際の負荷であれば如何なる負荷を検出してもよい。例えば、第１Ｚ軸モータ３３を駆動してヘッドを上下動させる際の負荷を検出してもよい。第１Ｚ軸モータ３３を駆動すると、ロータリ系ヘッドはシングル系ヘッドに比べてヘッド重量が重い分、第１Ｚ軸モータ３３の負荷も大きくなるため、その負荷の差に基づいて識別することができる。なお、重量差による負荷の差を検出する場合には、特に加速時や減速時に負荷の差が顕著となるから、加速時や減速時の負荷に基づいて識別すれば、より精度よくヘッド種を識別することができる。

また、上述した実施形態において、各ヘッドの上面（ベース５１の上面）にヘッド種を識別するための２Ｄコードなどの識別マークを設けておき、マークカメラ６４で識別マークを読み取ることにより、ヘッド収納部２６に収納されているヘッドのヘッド種を識別するものとしてもよい。この場合、電源投入後等において、ヘッドユニット３０に装着されているヘッドについては検出した負荷に基づいてヘッド種を識別し、ヘッド収納部２６に収納されているヘッドについてはマークカメラ６４で読み取った識別マークに基づいてヘッド種を識別すればよい。

上述した実施形態では、サーボアンプから負荷の情報を取得したが、これに限られず、トルク検出専用のトルクセンサをモータの出力軸などに取り付けておき、そのトルクセンサから負荷の情報を取得してもよい。

上述した実施形態では、本発明を部品実装機の形態に適用して説明したが、ヘッド種識別方法の形態としてもよい。

本発明は、部品実装機の製造産業などに利用可能である。

１０ 部品実装機、１２ 部品供給装置、１４ 基板搬送装置、１６ バックアップ装置、２０ 移動機構、２１ Ｘ軸ガイドレール、２２ Ｘ軸スライダ、２３ Ｙ軸ガイドレール、２４ Ｙ軸スライダ、２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ ヘッド収納部、３０ ヘッドユニット、３１ 筐体、３２ ヘッド保持部、３３ 第１Ｚ軸モータ、３３ａ，３６ａ，３８ａ，３９ａ サーボアンプ、３４ Ｒ軸、３５ Ｒ軸ギア、３６ Ｒ軸モータ、３７ Ｑ軸ギア、３８ Ｑ軸モータ、３９ 第２Ｚ軸モータ、４１ 係合部材、４２ クラッチ部材、４３ センサ、４３ａ 発光部、４３ｂ 受光部、４６ １２ノズルヘッド、４７ ４ノズルヘッド、４８ １ノズルヘッド、４９ グルーノズルヘッド、５０ 円筒ギア、５１ ベース、５１ａ 係合孔、５２ クラッチ部材、５３ ノズルホルダ、５４ 小ギア、５５ ノズル操作レバー、５６ スプリング、５７ サポート部材、５８，５９ 本体部、６２ ノズル、６４ マークカメラ、６８ ノズルストッカー、７０ 制御装置、７１ ＣＰＵ、７２ ＲＯＭ、７３ ＨＤＤ、７４ ＲＡＭ、７５ 入出力インタフェース、７６ バス、Ｓ 基板。

Claims (6)

1. 対基板作業用の複数種のヘッドを使用可能な対基板作業機であって、
   前記複数種のヘッドのうち一のヘッドが交換可能に装着され、該装着されたヘッドを作動させるヘッドユニットと、
   前記ヘッドを作動させる際の負荷を検出する負荷検出手段と、
   前記検出された負荷に基づいて、前記ヘッドユニットに装着された前記ヘッドの種類を識別する識別手段と、
   を備える対基板作業機。
2. 請求項１に記載の対基板作業機であって、
   前記複数種のヘッドとして、前記ヘッドの回転により複数のノズルが周方向に回転移動可能に配置されるロータリ系ヘッドと、一のノズルが前記ヘッドの回転軸上に配置されるシングル系ヘッドとを使用可能であり、
   前記負荷検出手段は、前記ヘッドを回転させる際の回転負荷を検出し、
   前記識別手段は、前記検出された回転負荷に基づいて、前記ヘッドユニットに装着された前記ヘッドの種類が前記ロータリ系ヘッドおよび前記シングル系ヘッドのいずれであるかを識別する
   対基板作業機。
3. 請求項２に記載の対基板作業機であって、
   前記ロータリ系ヘッドとして、前記ノズルの数が互いに異なる複数種のヘッドを使用可能であり、
   前記識別手段は、前記検出された回転負荷に基づいて、前記ヘッドユニットに装着された前記ヘッドが前記ロータリ系ヘッドのうちのいずれのヘッドであるかを識別する
   対基板作業機。
4. 請求項２または３に記載の対基板作業機であって、
   前記ロータリ系ヘッドは、前記複数のノズルを周方向に回転移動させる第１回転機構と、前記複数のノズルを各々の軸回りに回転させる第２回転機構とを有し、
   前記シングル系ヘッドは、前記一のノズルを軸回りに回転させる第３回転機構を有し、
   前記ヘッドユニットは、前記ロータリ系ヘッドが装着されると前記第１回転機構と接続されて該第１回転機構を回転駆動させ、前記シングル系ヘッドが装着されると前記第３回転機構と接続されて該第３回転機構を回転駆動させる第１駆動部と、前記ロータリ系ヘッドが装着されると前記第２回転機構と接続されて該第２回転機構を回転駆動させ、前記シングル系ヘッドが装着されても非接続状態とされる第２駆動部とを有し、
   前記負荷検出手段は、前記第２駆動部の回転負荷を検出する
   対基板作業機。
5. 請求項２ないし４いずれか１項に記載の対基板作業機であって、
   前記ロータリ系ヘッドおよび前記シングル系ヘッドのうち少なくとも一方の系において、前記ヘッドユニットに装着された場合の装着高さが異なる複数種のヘッドを有し、
   前記装着高さの違いに基づいて、前記ヘッドユニットに装着された前記ヘッドの種類を識別する第２の識別手段を備え、
   前記ヘッドユニットに装着された前記ヘッドが、前記ロータリ系ヘッドおよび前記シングル系ヘッドのいずれであるかを前記識別手段により識別し、前記ロータリ系ヘッドおよび前記シングル系ヘッドのうち一方の系におけるいずれのヘッドであるかを前記第２の識別手段により識別する
   対基板作業機。
6. 対基板作業用の複数種のヘッドのうち一のヘッドが交換可能に装着され、該装着されたヘッドを作動させるヘッドユニットを備える対基板作業機におけるヘッド種識別方法であって
   前記ヘッドを作動させる際の負荷を検出し、該検出した負荷に基づいて、前記ヘッドユニットに装着された前記ヘッドの種類を識別する
   ヘッド種識別方法。