JP2016122754A - 部品実装ヘッド、部品実装装置、ロータ、部品実装ヘッドの使用方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】生産性の向上を図ることができる部品実装ヘッド、部品実装装置、ロータ、部品実装ヘッドの使用方法、及びプログラムを提供する。
【解決手段】部品実装ヘッドは、ノズル５、ノズル５の直動機構２、ノズル５の回転機構３及び筺体２０を有するノズル機構１と、ノズル機構１を搭載するロータ１１と、を備えている。そして、ロータ１１の本体１２には、ノズル機構１を着脱可能に保持する保持部１３が、本体１２の中心軸回りの円周方向に複数並んで設けられている。
【選択図】図１０

Description

本発明は、部品実装ヘッド、部品実装装置、ロータ、部品実装ヘッドの使用方法、及びプログラムに関し、例えば、基板に電子部品を実装して電子回路基板を製作する部品実装装置に関する。

電子回路基板は、回路パターンが形成された基板上に電子部品を搭載することによって製作される。部品実装装置（チップマウンタ）は、基板に電子部品を実装して電子回路基板を製作するために使用される装置である。

部品実装装置として様々な方式が提案されているが、例えば、部品を吸着するノズルを有する部品実装ヘッドを基板に対して相対的に移動させ、基板の所望の位置に部品を搭載することで実装を行う方式が提案されている。
この技術分野の背景技術としては、以下の特許文献１，２が挙げられる。

特開２００８−３１１４７６号公報 特開２００５−２８５８１０号公報

しかしながら、特許文献１，２に記載の技術では、ノズルを先端に取り付けた部品吸着装着手段が部品実装ヘッドのロータ（ホルダ）に複数設置されており、ロータに設置された複数の部品吸着装着手段のうちの一部を交換したり取り外したりすることができない構造となっている。

このため、例えば大きな部品を吸着する場合、ロータに設置された複数の部品吸着装着手段のうちの一部しか使用しないケースが生じ得る。この場合、使用しない部品吸着装着手段は資産として無駄になるとともに、部品実装ヘッドの重量が不必要に増加するので部品実装ヘッドの移動速度の制約や消費電力の増加を招くおそれがある。
また、例えば製作する電子回路基板の機種変更や部品吸着装着手段の保守管理の際には、すべての部品吸着装着手段を含む部品実装ヘッド全体を交換したり取り外したりしなければならず、その作業は煩雑であるとともに時間を要する。
このように、前記した特許文献１，２に記載の技術は、生産性に関する配慮が十分ではない。

本発明は、前記した事情を考慮してなされたものであり、生産性の向上を図ることができる部品実装ヘッド、部品実装装置、ロータ、部品実装ヘッドの使用方法、及びプログラムを提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る部品実装ヘッドは、部品を吸着して被装着物に装着するノズル機構と、前記ノズル機構を搭載するロータと、を備える。前記ノズル機構は、前記部品を吸着するノズルと、前記ノズルを該ノズルの中心軸方向に移動させる直動機構と、前記ノズルを該ノズルの中心軸回りに回転させる回転機構と、前記直動機構、前記回転機構及び前記ノズルを支持する筺体と、を有している。また、前記ロータは、回転駆動される駆動軸と接続する本体を有している。そして、前記本体には、前記ノズル機構を着脱可能に保持する保持部が、前記本体の中心軸回りの円周方向に複数並んで設けられている。

本発明に係る部品実装装置は、前記部品実装ヘッドを備え、複数の前記保持部のうちの一部は、前記ノズル機構が装着されない空の状態であることを特徴とする、基板に前記部品を実装して電子回路基板を製作する部品実装装置である。

本発明に係るロータは、回転駆動される駆動軸と接続する本体を有している。また、前記本体には、部品を吸着して被装着物に装着するノズル機構を着脱可能に保持する保持部が設けられている。そして、前記保持部は、前記本体の中心軸回りの円周方向に複数並んで設けられている。

本発明に係る部品実装ヘッドの使用方法は、回転駆動される駆動軸と接続する本体を有するロータに、前記本体の中心軸回りの円周方向に並んで設けられた複数の保持部のうち、使用する保持部の個数である使用個数を決定する段階を含んでいる。また、前記部品実装ヘッドの使用方法は、決定された使用個数の前記保持部に、部品を吸着して被装着物に装着するノズル機構をそれぞれ着脱可能に保持させる段階を含んでいる。

本発明に係るプログラムは、部品に関するデータ、ステージの数、及びロータにおける保持部の設置数を用いて、複数の前記保持部のうち、使用する保持部の個数である使用個数を決定する手順を有する処理をコンピュータに実行させるものである。前記処理は、被装着物に装着する部品に関する情報を受け付ける手順を含んでいる。また、前記処理は、前記部品を吸着して前記被装着物に装着するノズル機構、及び前記ノズル機構を搭載するロータを備える部品実装ヘッドが配置されるステージの数を受け付ける手順を含んでいる。また、前記処理は、回転駆動される駆動軸と接続する本体を有する前記ロータに前記本体の中心軸回りの円周方向に複数並んで設けられた保持部の設置数を受け付ける手順を含んでいる。

本発明によれば、生産性の向上を図ることができる部品実装ヘッド、部品実装装置、ロータ、部品実装ヘッドの使用方法、及びプログラムを提供できる。

本発明の第１実施形態に係る部品実装装置の構成を示す平面図である。 電子部品供給装置に備えられるテープリールに巻回される部品収納テープのテープリールから繰り出された状態を示す斜視図である。 ノズル機構を備える部品実装ヘッドを支持し、ノズル機構のノズルを公転させる手段を示す側面図である。 ノズル機構の一例を示す斜視図である。 図４に示すノズル機構を下から見た図である。 ノズル機構の内部構造の一例を示す斜視図である。 ロータの一例を示す斜視図である。 複数のノズル機構が搭載されたロータを示す斜視図である。 図８の下から見た図である。 ロータにノズル機構を着脱する方法を説明するための図である。 ロータに設けられた、ノズル機構の位置決め構造の一例を示す図である。 ノズル機構に設けられた、ノズル機構の位置決め構造の一例を示す図である。 部品実装装置に付設される情報処理装置の構成の一例を示すブロック図である。 部品実装装置の構築方法を実施する処理の手順の一例を示すフローチャートである。 ノズル機構を保守管理する保守装置の構成を示す説明図である。 部品実装ヘッドに、電子部品を下方と側方から撮像する手段を備えた例を示す側面図である。 本発明の第２実施形態に係る部品実装ヘッドにおいて複数のノズル機構が搭載されたロータを示す斜視図である。 図１７の下から見た図である。 第２実施形態においてロータにノズル機構を着脱する方法を説明するための図である。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、以下に示す図面において、同一の部材または相当する部材には同一の参照符号を付し、重複した説明を適宜省略する。また、部材のサイズおよび形状は、説明の便宜のため、変形または誇張して模式的に表す場合がある。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る部品実装装置５０の構成を示す平面図である。
図１に示すように、部品実装装置５０は、基板（被装着物）５２に電子部品（部品）１０５(図２参照)を実装して電子回路基板を製作する装置である。

具体的には、部品実装装置５０は、基板搬送コンベア５１によって搬送される基板５２の所定位置(クリーム半田が塗布された箇所)に電子部品１０５を自動的に搭載(装着)する。エポキシ樹脂等から構成される基板５２上には、銅箔などの回路パターンがエッチング、印刷等で形成されている。

電子部品１０５がクリーム半田上に搭載された基板５２は、後工程の図示しない炉内で加熱される。これにより、電子部品１０５が基板５２に半田付けされ、電子部品１０５が実装された電子回路基板が製造される。

部品実装装置５０の基台５９上には、一対の部品供給部５３が、基板搬送コンベア５１(図１の紙面左右方向に延在)を間に挟んで両側に対向して設けられている。図１では、一対の部品供給部５３が、基板５２の搬送方向に沿って２組（２ステージ分）設置されている場合が示されている。

電子部品供給装置６０は、基板５２の搬送方向に沿って複数個並んで、部品供給部５３に着脱可能に設置されて固定されており、種々の電子部品１０５をそれぞれの電子部品の取出し位置（部品吸着位置）に供給する。これらの電子部品供給装置６０は、ほとんど隙間なく（１ｍｍ以下程度の隙間）隣り合って並置されている。

基板搬送コンベア５１は、基板５２を搬送する搬送手段と、矢印Ａの方向から搬送されてくる基板５２を所定の位置に位置決めして保持する基板保持手段と、を有している（いずれも図示せず）。基板搬送コンベア５１は、基板５２上に電子部品１０５が装着された後、矢印Ｂの方向に基板５２を搬送する。

図２は、電子部品供給装置６０に備えられるテープリール（図示せず）に巻回される部品収納テープ１００のテープリールから繰り出された状態を示す斜視図である。
図２に示すように、部品収納テープ１００は、部品収納部１０３に電子部品１０５が収納されたキャリアテープ１０１と、電子部品１０５が収納された部品収納部１０３を覆うカバーテープ１０４と、を有している。図２では、電子部品１０５は、説明しやすいように先頭の部品収納部１０３に収納されたもののみが示されている。

部品収納部１０３は、キャリアテープ１０１の長手方向に沿って複数並んで凹状に形成されている。キャリアテープ１０１の一側部には、キャリアテープ１０１に対して搬送力を与えるための搬送力伝達孔１０２が、長手方向に沿って複数並んで穿孔されている。

カバーテープ１０４は、電子部品１０５が収納された部品収納部１０３の上方開口を覆うように、キャリアテープ１０１に貼着されている。これにより、部品収納テープ１００の移動中における電子部品１０５の飛び出しを抑えるとともに、環境影響（例えば湿度）から電子部品１０５を保護することができる。

初期の状態では、電子部品供給装置６０に備えられる部品収納テープ１００は、前記したようにテープリールに巻回されている。電子部品供給装置６０内の部品収納テープ１００は、稼働状態に移行すると、搬送力伝達孔１０２を用いて搬送力が付与されて巻回が解かれる。そして、部品収納テープ１００は、電子部品１０５がその取出し位置に来るように搬送されるとともに、電子部品１０５は、部品収納テープ１００から取り出し可能に露出させられる。その後、部品収納テープ１００の部品収納部１０３内の電子部品１０５が、部品実装ヘッド５４のノズル５(図４参照)によって、真空吸引されることにより吸着されて取り出される。

図１に示すように、基板５２が搬送される方向(矢印Ａ，Ｂ方向)に沿って延在する一対のＸビーム５５が、基板搬送コンベア５１を間に挟んで両側に対向して配設されている。そして、一対のＸビーム５５は、基板搬送コンベア５１の上方(図１の紙面に垂直方向手前側)に位置している。

Ｘビーム５５の両端部には、図示しないアクチュエータ（例えば、リニアモータ等）が取り付けられている。このアクチュエータによって、Ｘビーム５５は、基板５２が搬送される方向(矢印Ａ，Ｂ方向)に直交する方向(図１の紙面上下方向)に、Ｙビーム５７に沿って移動可能に支持されている。したがって、Ｘビーム５５は、部品供給部５３と基板５２との間を往復動(行き来)することができる。

Ｘビーム５５には、図示しないアクチュエータ（例えば、リニアモータ等）によって、Ｘビーム５５の長手方向(延在方向)に沿って移動する部品実装ヘッド５４が設置されている。部品実装ヘッド５４の先端(図１に示す部品実装ヘッド５４の図１の紙面に垂直方向奥側)には、前記した部品収納テープ１００の部品収納部１０３内の電子部品１０５（図２参照）を吸着するためのノズル５（図３参照）が複数設けられている。部品実装ヘッド５４は、さらに、前記したＸビーム５５のアクチュエータによって、Ｙビーム５７の延在方向に沿って移動する。

このように部品実装ヘッド５４は、水平方向(図１の紙面に平行方向)に移動する。したがって、部品供給部５３に設置された電子部品供給装置６０から供給される電子部品１０５は、部品実装ヘッド５４のノズル５に吸着された後、水平方向を移動し、実装対象の基板５２上における所定位置（実装位置）まで搬送される。

そして、実装対象の基板５２上の所定位置(クリーム半田が塗布された箇所)に、電子部品１０５が部品実装ヘッド５４によって押圧された後、ノズル５の真空が解かれる。これにより、当該電子部品１０５が基板５２に搭載(装着)される。

部品供給部５３と基板搬送コンベア５１との間には、認識カメラ５６とノズル保管部５８とが配置されている。

認識カメラ５６は、例えばＣＣＤ(Charge Coupled Device)カメラ等であり、部品実装ヘッド５４に吸着した電子部品１０５の位置ずれ情報を取得する。認識カメラ５６は、電子部品１０５が基板搬送方向(矢印Ａ，Ｂ方向)および基板搬送方向と直交する方向にどれだけ位置ずれしているか、また回転角度はどの程度かを、部品実装ヘッド５４に吸着された電子部品１０５を撮影することにより確認する。言うまでもなく、認識カメラ５６が撮影を行うことにより、部品実装ヘッド５４に電子部品１０５が吸着されているか否かを確認することもできる。

部品実装ヘッド５４が、部品供給部５３から、Ｘビーム５５の延在方向やＹビーム５７の延在方向に基板５２の上方を移動する際に、部品実装ヘッド５４は認識カメラ５６上を通過する。この際に、認識カメラ５６が電子部品１０５の位置ずれ情報等を取得する。

ノズル保管部５８は、種々の電子部品１０５を吸着するために必要な、部品実装ヘッド５４に取り付けられるノズル５（図３参照）を複数個保管している。例えば特定の電子部品１０５に対応したノズルに変更するように指示された場合、部品実装ヘッド５４は、Ｘビーム５５の延在方向及びＹビーム５７の延在方向にそれぞれ独立して移動することにより、ノズル保管部５８まで移動する。そして、部品実装ヘッド５４に取り付けられているノズル５が、ノズル保管部５８に保管されている指定されたノズルと交換される。

図３は、ノズル機構１を備える部品実装ヘッド５４を支持し、ノズル機構１のノズル５を公転させる手段を示す側面図である。
なお、説明を明確にするため、図３に示すように前後上下の方向を設定する。ここで、上下方向は、鉛直方向に一致する。前後方向は、図１における基板搬送方向(矢印Ａ，Ｂ方向)と直交する方向であり、「前」は基板搬送コンベア５１に近付く方向を指し、「後」は基板搬送コンベア５１から離れる方向を指す。

図３に示すように、部品実装ヘッド５４は、電子部品１０５（図２参照）を吸着して基板５２に装着するノズル機構１と、ノズル機構１を搭載するロータ１１と、を備えている。また、ロータ１１は、回転駆動される駆動軸６３と接続する本体１２を有している。駆動軸６３の端部は、公転モータ６４に接続されている。したがって、駆動軸６３は、公転モータ６４によって回転駆動され得る。

公転モータ６４は、公転モータブラケット６５に固定されている。そして、公転モータブラケット６５は、ヘッドフレーム６６と接続されている。ヘッドフレーム６６は、部品実装ヘッド５４が回転可能となるようにその下面を支持する。公転モータブラケット６５とヘッドフレーム６６とを用いて、ロータ１１の本体１２に接続される駆動軸６３と公転モータ６４とが同軸となるように支持される。このように構成すれば、公転モータ６４によって、部品実装ヘッド５４は安定して回転できる。また、ヘッドフレーム６６は、Ｘビーム５５（図１参照）の長手方向に沿って直線的に移動可能な直動機構６７によって支持されているため、Ｘビーム５５の長手方向の任意の位置に位置決め可能である。

次に、図４〜図１０を参照して、本実施形態に係る部品実装ヘッド５４（図３参照）についてさらに説明する。
図４は、ノズル機構１の一例を示す斜視図である。
図４に示すように、ノズル機構１は、電子部品１０５（図２参照）を吸着するノズル５と、直動機構２と、回転機構３と、筺体２０と、を有している。直動機構２は、ノズル５を該ノズル５の中心軸方向に移動させる。回転機構３は、ノズル５を該ノズル５の中心軸回りに回転させる。そして、筺体２０は、直動機構２、回転機構３及びノズル５を支持している。

本実施形態では、直動機構２は、ノズル５とともに回転機構３を、上下方向に移動させる。回転機構３は、ノズルシャフト４と、該ノズルシャフト４の先端に同軸に配置されたノズル５とを、ノズルシャフト４の中心軸回りに回転させる。直動機構２と回転機構３とは、それぞれ独立してノズル機構１毎に動作可能とされている。そして、直動機構２が筺体２０に支持されており、回転機構３及びノズル５は、直動機構２を介して筺体２０に支持されている。

図５は、図４に示すノズル機構１を下から見た図である。
図５に示すように、直動機構２を支持する筺体２０の左右方向の幅Ｗ１と、回転機構３の左右方向の幅Ｗ２は、ほぼ同等の寸法に設定されている。本明細書において、左右方向は、ノズル機構１が搭載されるロータ１１の円周方向に合致する方向をいう。

また、図５上で直動機構２を左右方向に等分する中心線ＣＬ１は、回転機構３及びノズル５の中心を通っている。このように中心線ＣＬ１とノズル５の中心は同一平面内にあり、かつ幅Ｗ１と幅Ｗ２とがほぼ同等の値であるため、ノズル機構１は、左右方向の長さ（幅）が非常に小さい。

図６は、ノズル機構１の内部構造の一例を示す斜視図である。
図６に示すように、回転機構３は、回転用モータ６と、回転用モータ６の回転軸（中心軸ＣＬ２）と同軸に配置されて回転駆動されるノズルシャフト４と、を有している。前記したように、ノズル５は、ノズルシャフト４の先端に同軸に配置されている。

直動機構２は、直動用モータ７と、直動用モータ７の回転軸（中心軸ＣＬ３）と同軸に配置されて回転駆動されるねじ軸８と、を有している。また、直動機構２は、ねじ軸８に螺合されねじ軸８が中心軸ＣＬ３回りに回転することによって上下方向に移動するナット９と、ナット９に連結された可動部材１０と、を有している。可動部材１０は、回転機構３と連結されており、直動用モータ７が動作することによって、ナット９が上下方向に移動すると、回転機構３も上下方向に移動するようになっている。

なお、図６では、直動用モータ７（例えば、回転モータ）の回転駆動力をねじ軸８とナット９とを用いて上下方向の移動に変換させる方式の直動機構２が採用されているが、これに限定されるものではない。例えば、直動用モータ７としてリニアモータを用いて、このリニアモータの可動子と回転機構３とを可動部材１０で連結する構成の直動機構が採用されてもよい。

また、直動機構２の動作軸（中心軸ＣＬ３）と回転機構３の動作軸（中心軸ＣＬ２）とを同一平面内に併設することにより、中心軸ＣＬ３及び中心軸ＣＬ２によって形成される平面に垂直な方向のノズル機構１の寸法（厚さ）を低減することが可能である。

また、回転機構３は、前記したように直動機構２によって中心軸ＣＬ３の方向に移動可能に支持されている。したがって、直動機構２を大きくすることなく（あるいは直動機構２に備えられる直動用モータ７を推力確保のために大型化することなく）回転機構３を移動させるために、回転機構３は軽量化された構成とすることが望ましい。

図７は、ロータ１１の一例を示す斜視図である。
図７に示すように、ノズル機構１（図４参照）を搭載するためのロータ１１は、回転駆動される駆動軸６３（図３参照）と回転伝達可能に接続する本体１２を有している。ただし、本体１２における駆動軸６３との接続部は、図示を省略している。

本体１２には、ノズル機構１を着脱可能に保持する保持部１３が、本体１２の中心軸ＣＬ４回りの円周方向に複数並んで設けられている。保持部１３の設置個数は、ここでは８個であるが、これに限定されるものではない。

本実施形態では、ロータ１１の本体１２は、円柱形状を呈している。保持部１３は、本体１２の半径方向に沿って形成され本体１２の上面及び外周面に開口する溝１４を有している。すなわち、複数の保持部１３は、本体１２に対して、放射状に形成されている。そして、溝１４には、ノズル機構１の筺体２０（図４参照）が嵌め込まれるようになっている。

ロータ１１は、公転モータ６４（図３参照）によって、上下方向と平行な中心軸ＣＬ４回りに回転され得る。したがって、ロータ１１の溝１４に嵌め込まれたノズル機構１は、中心軸ＣＬ４回りに公転し得る。

保持部１３の溝１４の底面がノズル機構１の筺体２０（図４参照）の下面と接触し、保持部１３の溝１４の左右の内側面がノズル機構１の筺体２０の左右の側面をガイドすることによって、保持部１３はノズル機構１を保持する。また、溝１４はロータ１１の本体１２に対して半径方向に沿って放射状に配置されているため、ノズル５（図４参照）を本体１２の中心軸ＣＬ４回りの円周上に配置することになる。

図８は、複数のノズル機構１が搭載されたロータ１１を示す斜視図である。
図８に示すように、ロータ１１には、合計８個のノズル機構１が搭載されている。ただし、一つのロータ１１へのノズル機構１の搭載個数は、８個に限定されるものではなく、例えば１６個であってもよい。

図９は、図８の下から見た図である。
図９に示すように、ノズル機構１の回転機構３（図８参照）をロータ１１の半径方向内側に配置することによって、ノズル５が配置される円の直径であるノズル配置直径Ｐ１を小さくすることができる。そして、ノズル配置直径Ｐ１を小さくすることによって、各ノズル５間の距離が最大でもノズル配置直径Ｐ１となる。したがって、ノズル５を直線的に並べて配置する場合と比較すると、電子部品１０５（図２参照）を基板５２（図１参照）に装着する時の移動距離を最小化し、電子部品１０５の装着に必要な時間を減少させることができる。

図１０は、ロータ１１にノズル機構１を着脱する方法を説明するための図である。
図１０に示すように、ロータ１１の本体１２には、溝１４を有する保持部１３が設けられている。この保持部１３の溝１４内の奥側（ロータ１１の中心軸ＣＬ４（図７参照）に近付く側）の面、左右の内側面、及び下面によって囲繞された空間にノズル機構１の筺体２０を図１０中の破線の矢印方向に嵌め込むことによって、ロータ１１にノズル機構１を装着することができる。また、ノズル機構１を保持部１３の溝１４の前記した各面から離間させることによって、ロータ１１から分離させて取り外すことができる。

図１１は、ロータ１１に設けられた、ノズル機構１の位置決め構造の一例を示す図である。図１２は、ノズル機構１に設けられた、ノズル機構１の位置決め構造の一例を示す図である。ここで、図１１は、ロータ１１の中心軸ＣＬ４（図７参照）を含む平面で溝１４の幅方向中央を切断した断面斜視図である。

図１１に示すように、ロータ１１の本体１２に設けられた保持部１３は、溝１４の左右の内側面にそれぞれ形成された略Ｚ字状に延在するノズル機構固定溝１５を有している。このノズル機構固定溝１５は、図１２に示すノズル機構１をガイドして固定するための溝である。図１１中の符号１６は、ノズル５が挿通する貫通孔を示す。また、図１２に示すように、ノズル機構１の筺体２０における左右の側面のそれぞれには、ノズル機構固定溝１５に入り込む突起２１が設けられている。

図１１〜図１２を参照して、ノズル機構１をロータ１１に装着する方法について説明する。まず、ノズル機構１の突起２１がノズル機構固定溝１５の外周側開口に挿入されるようにして、ノズル機構１を溝１４内の奥側に一旦押し込む。続いて、ノズル機構固定溝１５の延在方向にしたがって、ノズル機構１を下方向に移動させる。最後に、ノズル機構１を溝１４内のさらに奥側に押し込む。この押込み動作によって、ノズル機構１及びロータ１１にそれぞれ設けられた電力を供給する給電線や各種信号を入出力する信号線等の配線部材（図示せず）がコネクタ（図示せず）を介して電気的に接続される構成となっている。また、ノズル機構１及びロータ１１にそれぞれ設けられた空気吸引用の流路（図示せず）が連通される構成となっている。ただし、非接触で給電や信号の送受信をするシステムが導入されてもよい。また、ロータ１１にノズル機構１を位置決めする構造は、図１１〜図１２に示した例に特に限定されるものではない。

次に、図１３〜図１４を参照して、部品実装装置５０において電子回路基板を製作する前段階における事前段取り作業として、部品実装ヘッド５４の使用方法を含む部品実装装置５０の構築方法について説明する。
図１３は、部品実装装置５０に付設される情報処理装置９０の構成の一例を示すブロック図である。図１４は、部品実装装置５０の構築方法を実施する処理の手順の一例を示すフローチャートである。

図１３に示すように、情報処理装置９０は、データ処理部９１、記憶部９２、表示部９３、および入力装置９４を有している。情報処理装置９０としては、例えば一般的なＰＣ（パーソナルコンピュータ）が使用され得る。

データ処理部９１はＣＰＵを含んでおり、プログラムにしたがって上記各部の制御や各種の演算処理等を行う。本実施形態では、データ処理部９１は、部品実装ヘッド５４のロータ１１に設けられた複数の保持部１３のうち、使用する保持部の個数である使用個数を決定する。また、データ処理部９１は、さらに、ロータ１１における複数の保持部１３の位置の中から、使用する保持部の位置である使用位置を前記使用個数分だけ決定する。

記憶部９２は、予め各種プログラムやデータを格納しておくＲＯＭと、作業領域として一時的にプログラムやデータを記憶するＲＡＭと、各種プログラムやデータを格納し、さらにデータ処理により得られた結果等を保存するために使用されるハードディスクとを有している。表示部９３は、ＬＣＤ等のディスプレイであり、データ処理部９１による演算結果等の各種の情報を表示する。入力装置９４は、キーボード、マウス、外部機器からの入力インタフェース等を含み、各種の情報の入力を行うために使用される。

図１４に示すフローチャートの内容は、プログラムとして記憶部９２に記憶されており、データ処理部９１がこのプログラムを実行する。
図１４に示すように、まず、データ処理部９１は、基板５２に装着する電子部品１０５に関する情報を受け付ける（ステップＳ１）。装着すべき電子部品１０５に関する情報には、装着すべき電子部品１０５の種類、数、基板５２における実装位置等が含まれる。ここで、装着すべき電子部品１０５に関する情報は、ＣＡＤデータ等の電子データとして外部機器から入力される場合もある。

ステップＳ２では、データ処理部９１は、使用可能に用意されている電子部品１０５に関する情報を受け付ける。用意されている電子部品１０５に関する情報には、電子部品１０５の種類、形状（縦、横、高さの寸法）、極性等が含まれる。かかる情報は、通常、予めライブラリとして整理されて記憶部９２のハードディスク等に保存されている場合が多く、この場合には、ライブラリの電子部品１０５に関する情報が読み出される。なお、新規な電子部品１０５に関する情報は、ユーザの操作によってライブラリに加えられる。

ステップＳ３では、データ処理部９１は、部品実装装置５０に関する情報を受け付ける。部品実装装置５０に関する情報には、部品実装装置５０におけるステージの数が含まれる。本実施形態では、１枚の基板５２に対して一対（２個）の部品実装ヘッド５４が、各ステージにそれぞれ配置されている。そして、各ステージにおいて１枚の基板５２に対して割り当てられる部品実装ヘッド５４の数は、ここでは自動的に設定されるが、その入力が受け付けられてもよい。また、部品実装装置５０に関する情報には、ロータ１１に設けられた保持部１３の設置数が含まれる。さらに、部品実装装置５０に関する情報には、部品実装ヘッド５４の種類（例えば、微小チップ部品専用タイプ、異形部品対応タイプ等）や部品実装装置５０における配列が含まれ得る。

ステップＳ４では、データ処理部９１は、使用可能に用意されているノズル機構１に関する情報を受け付ける。用意されているノズル機構１に関する情報には、ノズル機構１の種類（例えば、高速動作対応タイプ、高精度位置決め対応タイプ、大荷重押し込み対応タイプ等）が含まれる。

ステップＳ５では、データ処理部９１は、電子部品１０５を基板５２に装着する順序を作成する。電子部品１０５の装着順序の作成は、電子回路基板1枚あたりの製作時間を最小にするように計算される。また、計算結果として、装着順序と、その装着順序で製作したときの製作時間が、記憶部９２に記憶される。

ステップＳ６では、データ処理部９１は、ステージ毎にノズル機構１の搭載数を決定する。すなわち、データ処理部９１は、ステップＳ５で作成した電子部品１０５の装着順序に基づいて、各ステージに必要なノズル機構１の数と種類を決定する。ここで、一つのロータ１１における複数の保持部１３のうち、使用する保持部１３の個数である使用個数が決定される。

ステップＳ７では、データ処理部９１は、ステージ毎にノズル機構１の搭載位置を決定する。ここで、一つのロータ１１における複数の保持部１３の位置の中から、使用する保持部１３の位置である使用位置が前記使用個数分だけさらに決定される。これは、ステージによってはロータ１１にノズル機構１を隣り合って搭載した方が良い場合もあるし、間隔をあけて搭載した方が良い場合もあるからである。

ステップＳ８では、データ処理部９１は、電子回路基板1枚あたりの製作時間を計算する。ここで、データ処理部９１は、ステップＳ６〜Ｓ７で決定したノズル機構１の搭載数及び搭載位置に基づいて、電子回路基板1枚あたりの製作時間を、ステップＳ５とは別に再度計算する。

ステップＳ９では、データ処理部９１は、ステップＳ８で計算された製作時間が予め決められた目標時間以下であるか否か、つまり要求通りであるか否かを判断する。このとき、ステップＳ８で再計算した製作時間とステップＳ５で初期に計算した製作時間とが大きく異なる結果、要求通りでないと判断された場合には（ステップＳ９でＮｏ）、データ処理部９１は、ステップＳ５に処理を戻して、電子部品１０５の装着順序を作成し直す。一方、ステップＳ８で再計算した製作時間が要求通りの製作時間内に収まっていれば（ステップＳ９でＹｅｓ）、次のステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では、データ処理部９１は、ステージ毎にノズル機構１の搭載を指示する。ここで、ステップＳ５〜Ｓ９の処理の結果確定されたステージ毎におけるノズル機構１の搭載数及び搭載位置に基づいて、ステージ毎にノズル機構１がロータ１１に搭載される。このノズル機構１のロータ１１への搭載作業は、人手によって行われてもよいし、自動機械によって行われてもよい。

ステップＳ１１では、データ処理部９１は、ノズル機構１の搭載が正常に行われたか否かをチェックする。すなわち、ノズル機構１の誤搭載がないことの確認が行われる。ここで、例えば、ノズル機構１に識別情報を備えておくとともにロータ１１の各保持部１３に識別情報の検出手段を備えるように構成し、ノズル機構１の識別情報と、該識別情報を検出した保持部１３の位置情報とが照合される。

ステップＳ１１においてノズル機構１の搭載が正常に行われたと判断された場合（ステップＳ１１でＹｅｓ）、データ処理部９１は、ノズル機構１の正常搭載を示す情報を報知する（ステップＳ１２）。例えば、データ処理部９１は、表示部９３にステップＳ１１における照合結果を表示するとともに、青色のランプ（図示せず）を点灯させる。

ステップＳ１１においてノズル機構１の搭載が正常に行われていないと判断された場合（ステップＳ１１でＮｏ）、データ処理部９１は、ノズル機構１の異常搭載を示す情報を報知する（ステップＳ１３）。例えば、データ処理部９１は、表示部９３に異常搭載を示すメッセージを表示するとともに、赤色のランプ（図示せず）を点灯させる。その後、データ処理部９１は、ステップＳ１０に処理を戻し、ノズル機構１の搭載作業がやり直されることになる。

ステップＳ１２において、ノズル機構１の正常搭載を示す情報が報知されると、部品実装ヘッド５４を含む部品実装装置５０の構築方法を実施する処理が終了する。
本実施形態では、部品実装装置５０において、ロータ１１の複数の保持部１３のうちの一部は、ノズル機構１が装着されない空の状態とされる場合がある。
そして、他の事前段取り作業が完了していれば、部品実装装置５０による電子回路基板の製作に入ることになる。

図１５は、ノズル機構１を保守管理する保守装置７０の構成を示す説明図である。
図１５に示すように、保守装置７０は、ノズル機構１が装着されると、自動的に保守作業を行う。保守作業では、まず、データ処理装置８１からの指令によって、正圧ポンプ７３が動作し、電磁弁７２を切り替えることでノズル機構１に設けられた流路（図示せず）に正圧がかかる。正圧は、圧力・流量センサ７１によって圧力や流量を検出しながら、所定の圧力に設定される。そして、ノズル機構１内の流路に詰まりや損傷がある場合、圧力・流量センサ７１による検出値が規定の圧力・流量とならないため、異常と判断され、該当するノズル機構１は修理対象とされる。

一方、データ処理装置８１からの指令によって、真空ポンプ７４が動作し、電磁弁７２を切り替えることでノズル機構１の流路に負圧がかかる。そして、圧力・流量センサ７１による検出値が規定の圧力・流量とならない場合、ノズル機構１に設けられたフィルタ（図示せず）の目詰まりが発生している可能性がある。この場合、保守装置７０は、フィルタの交換を指示する。

さらに、データ処理装置８１からの指令によって、回転モータコントローラ７６に回転モータアンプ７５を介して接続された回転機構３（図４参照）が動作する。また、データ処理装置８１からの指令によって、直動モータコントローラ７８に直動モータアンプ７７を介して接続された直動機構２（図４参照）が動作する。そして、最下端に移動したときのノズル５の先端位置のずれ量や、ノズル５を回転させたときの回転角度位置のずれ量を計測する位置センサ７９からの信号が、センサコントローラ８０によって解析される。この解析結果がデータ処理装置８１に送信されることによって、ノズル機構１の動作不具合を調査することができる。

このような保守作業におけるノズル機構１の修理やフィルタ交換等の指示は、データ処理装置８１に含まれるディスプレイ上に表示してもよいし、ブザー等の音で知らせるようにしてもよい。また、各種の保守作業のデータは、データ処理装置８１を介してデータベース８２に蓄積され、不具合発生の予測や定期交換部品のタイミングを告知することに使用される。

図１６は、部品実装ヘッド５４に、電子部品１０５を下方と側方から撮像する手段を備えた例を示す側面図である。図１６の例は、図３に示す構造と基本構造は同じである。

図１６に示すように、ヘッドフレーム６６に光学フレーム８４が取り付けられている。光学フレーム８４には、カメラ８３、第１ミラー８５及び第２ミラー８６が搭載されている。図１６に示す部品実装ヘッド５４には、説明しやすいようにノズル５が1個だけ記載されている。公転モータ６４が回転し、ノズル機構１の直動機構２（図４参照）によって高さ調整されたノズル５が第２ミラー８６の直上に位置されると、ノズル５の先端に吸着した電子部品１０５（図２参照）がカメラ８３によって撮像される。このとき、カメラ８３は、図１６の破線で示すように、電子部品１０５の下面と側面（前後方向面）とを撮像する。

カメラ８３が電子部品１０５の側面を撮像することによって、電子部品１０５の吸着状態が判断される。電子部品１０５が正常に吸着されていないと判断された場合（例えば、通常では電子部品１０５の厚さ方向の端面で吸着されるが、厚さ方向以外の端面で吸着されている場合）、電子部品１０５は基板５２（図１参照）に装着されず、廃棄される。さらに、カメラ８３が電子部品１０５の下面を撮像することによって、電子部品１０５の水平面上での角度ずれやノズル５の中心軸に対する位置ずれが測定される。測定した角度ずれの量に基づいて、回転機構３（図４参照）を動作させることによって、電子部品１０５の角度ずれが修正される。また、測定した位置ずれの量に基づいて、部品実装ヘッド５４を電子部品１０５の位置ずれ分だけ修正した座標に移動させることによって、電子部品１０５が基板５２の正しい位置に装着されるようになる。このように部品実装ヘッド５４に対して電子部品１０５の吸着状態を測定する手段を備えることによって、電子部品１０５を基板５２に装着する時間を短縮することができる。

以上説明したように、本実施形態では、部品実装ヘッド５４は、ノズル５、ノズル５の直動機構２、ノズル５の回転機構３及び筺体２０を有するノズル機構１と、ノズル機構１を搭載するロータ１１と、を備えている。そして、ロータ１１の本体１２には、ノズル機構１を着脱可能に保持する保持部１３が、本体１２の中心軸回りの円周方向に複数並んで設けられている。

このような構成によれば、ロータ１１に搭載された複数のノズル機構１のうちの一部を交換したり取り外したりすることが容易に可能となる。したがって、ロータ１１の本体１２に設けられた複数の保持部１３のうち、電子部品１０５の実装に必要な保持部１３のみにノズル機構１を保持させて使用することができる。
このため、従来のように使用しないノズルが部品実装ヘッドに存在するために、無駄な資産を抱えたり、部品実装ヘッドの重量が不必要に増加して部品実装ヘッドの移動速度の制約や消費電力の増加を招いたりすることを防止できる。
また、部品実装ヘッド５４に備えられるすべてのノズル５が、それぞれ独立して該ノズル５の中心軸回りの回転、及び該ノズル５の中心軸方向の直動を行うことができるため、実装作業時間の短縮、及び実装位置精度の向上を図ることができる。
さらに、製作する電子回路基板の機種変更やノズル機構１の保守管理の際には、対象となるノズル機構１のみを、部品実装ヘッド５４のロータ１１から短時間で容易に取り外すことができる。さらに、部品実装ヘッド５４から取り外されたノズル機構１の保守作業において、直動機構２及び回転機構３をノズル機構１毎に動作させて調査や点検を行うことが可能となる。
すなわち、電子部品１０５の実装作業に関して生産性の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、ロータ１１の本体１２は、円柱形状を呈しており、保持部１３は、本体１２の半径方向に沿って形成され本体１２の上面及び外周面に開口する溝１４を有し、ノズル機構１の筺体２０は、溝１４に嵌め込まれる。

このような構成によれば、ロータ１１の側方上部からノズル機構１をロータ１１に接近させて溝１４に嵌め込むことによって、複数のノズル機構１をロータ１１の保持部１３に容易かつ確実に保持させることができる。

また、本実施形態では、ロータ１１に設けられた複数の保持部１３のうち、使用する保持部の個数である使用個数が決定された後、決定された使用個数の保持部１３にノズル機構１がそれぞれ着脱可能に保持させられる。

このような構成によれば、部品実装装置５０で行われる電子部品１０５の実装作業の内容に適合するように、ロータ１１の複数の保持部１３のうち、決定された使用個数の保持部１３にノズル機構１を保持させて使用することができる。例えば、大きい電子部品１０５を取り扱う場合には保持部１３の使用個数を少なくし、小さい電子部品１０５を取り扱う場合には保持部１３の使用個数を多くすることができる。また、大きい電子部品１０５と小さい電子部品１０５との両方を一つの部品実装ヘッド５４で取り扱うことも可能である。さらに、部品実装装置５０には部品実装ヘッド５４を備えるステージが通常複数存在しており、いずれかのステージで使用しない保持部１３が生じ得るが、このような使用しない保持部１３にはノズル機構１を保持させる必要はない。
このように、無駄のない効率的な電子部品１０５の実装作業を実現することができる。

また、本実施形態では、ロータ１１における複数の保持部１３の位置の中から、使用する保持部の位置である使用位置が前記した使用個数分だけさらに決定される。

このような構成によれば、ステージによってはロータ１１にノズル機構１を隣り合って搭載した方が良い場合もあるし、間隔をあけて搭載した方が良い場合もあるため、必要に応じてより効果的な保持部１３の使用位置を選択することが可能となる。例えば、ロータ１１の回転アンバランスを抑制するような保持部１３の使用位置を選択することもできる。このようにすれば、ロータ１１における複数の保持部１３のうちの使用しない保持部１３のためにロータ１１の回転アンバランスが生じることを抑制でき、ロータ１１の回転を安定化させることができる。これにより、ノズル５の位置精度が向上し、電子部品１０５の確実な吸着を実現できる。

また、本実施形態では、部品実装装置５０に備えられる記憶部９２（図１３参照）に記憶されたプログラムをデータ処理部（コンピュータ）３１が実行することによって、一つのロータ１１における複数の保持部１３のうち、使用する保持部１３の個数である使用個数が決定される。また、一つのロータ１１における複数の保持部１３の位置の中から、使用する保持部１３の位置である使用位置が前記使用個数分だけさらに決定される。

このような構成によれば、部品実装装置５０で行われる電子部品１０５の実装作業の最適化を実現できるプログラムを提供することができる。

〔第２実施形態〕
次に、図１７〜図１９を参照して、本発明の第２実施形態について、前記した第１実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点の説明を省略する。
図１７は、本発明の第２実施形態において複数のノズル機構１が搭載されたロータ１１を示す斜視図である。図１８は、図１７の下から見た図である。

図１７に示すように、本発明の第２実施形態は、ノズル機構１の回転機構３をロータ１１の半径方向外側に配置した点で、図８に示す第１実施形態と相違している。したがって、図１８に示すように、ノズル５が配置される円の直径であるノズル配置直径Ｐ２は大きくなり、各ノズル５間の間隔は大きくなる。このような構成によれば、例えば長手方向と短手方向の比が大きい長尺な電子部品を複数同時に吸着することが可能となる。

図１９は、第２実施形態においてロータ１１にノズル機構１を着脱する方法を説明するための図である。第１実施形態と同様に、保持部１３の溝１４内にノズル機構１の筺体２０を図１９中の破線の矢印方向に嵌め込むことによって、ロータ１１にノズル機構１を装着することができる。

以上、本発明について実施形態に基づいて説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

例えば、部品実装装置５０の構造は、前記した実施形態に記載された方式に限定されるものではなく、それ以外の方式であってもよい。また、ノズル機構１やロータ１１は、部品を吸着して被装着物に装着する装置であれば幅広く適用可能である。

１ ノズル機構
２ 直動機構
３ 回転機構
５ ノズル
６ 回転用モータ
７ 直動用モータ
１１ ロータ
１２ 本体
１３ 保持部
１４ 溝
２０ 筺体
５０ 部品実装装置
５２ 基板（被装着物）
５３ 部品供給部
５４ 部品実装ヘッド
６０ 電子部品供給装置
６３ 駆動軸
６４ 公転モータ
７０ 保守装置
１００ 部品収納テープ
１０５ 電子部品（部品）
ＣＬ４ 本体の中心軸

Claims (11)

1. 部品を吸着して被装着物に装着するノズル機構と、
   前記ノズル機構を搭載するロータと、を備え、
   前記ノズル機構は、前記部品を吸着するノズルと、前記ノズルを該ノズルの中心軸方向に移動させる直動機構と、前記ノズルを該ノズルの中心軸回りに回転させる回転機構と、
   前記直動機構、前記回転機構及び前記ノズルを支持する筺体と、を有し、
   前記ロータは、回転駆動される駆動軸と接続する本体を有し、
   前記本体には、前記ノズル機構を着脱可能に保持する保持部が、前記本体の中心軸回りの円周方向に複数並んで設けられていることを特徴とする部品実装ヘッド。
2. 前記本体は、円柱形状を呈しており、
   前記保持部は、前記本体の半径方向に沿って形成され前記本体の上面及び外周面に開口する溝を有し、
   前記ノズル機構の前記筺体は、前記溝に嵌め込まれることを特徴とする請求項１に記載の部品実装ヘッド。
3. 請求項１または請求項２に記載の部品実装ヘッドを備え、
   複数の前記保持部のうちの一部は、前記ノズル機構が装着されない空の状態であることを特徴とする、基板に前記部品を実装して電子回路基板を製作する部品実装装置。
4. 回転駆動される駆動軸と接続する本体を有し、
   前記本体には、部品を吸着して被装着物に装着するノズル機構を着脱可能に保持する保持部が設けられ、
   前記保持部は、前記本体の中心軸回りの円周方向に複数並んで設けられていることを特徴とするロータ。
5. 前記本体は、円柱形状を呈しており、
   前記保持部は、前記本体の半径方向に沿って形成され前記本体の上面及び外周面に開口する溝を有し、
   前記ノズル機構の前記筺体は、前記保持部の前記溝に嵌め込まれることを特徴とする請求項４に記載のロータ。
6. 回転駆動される駆動軸と接続する本体を有するロータに、前記本体の中心軸回りの円周方向に並んで設けられた複数の前記保持部のうち、使用する保持部の個数である使用個数を決定する段階と、
   決定された使用個数の前記保持部に、部品を吸着して被装着物に装着するノズル機構をそれぞれ着脱可能に保持させる段階と、
   を含むことを特徴とする部品実装ヘッドの使用方法。
7. 前記決定する段階において、前記ロータにおける複数の前記保持部の位置の中から、使用する保持部の位置である使用位置が前記使用個数分だけさらに決定され、
   前記保持させる段階において、決定された使用位置の前記保持部に、前記ノズル機構が保持させられることを特徴とする請求項６に記載の部品実装ヘッドの使用方法。
8. 前記本体は、円柱形状を呈しており、
   前記保持部は、前記本体の半径方向に沿って形成され前記本体の上面及び外周面に開口する溝を有し、
   前記ノズル機構の前記筺体は、前記溝に嵌め込まれることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の部品実装ヘッドの使用方法。
9. 被装着物に装着する部品に関する情報を受け付ける手順と、
   前記部品を吸着して前記被装着物に装着するノズル機構、及び前記ノズル機構を搭載するロータを備える部品実装ヘッドが配置されるステージの数を受け付ける手順と、
   回転駆動される駆動軸と接続する本体を有する前記ロータに前記本体の中心軸回りの円周方向に複数並んで設けられた保持部の設置数を受け付ける手順と、
   前記部品に関するデータ、前記ステージの数、及び前記ロータにおける前記保持部の設置数を用いて、前記ロータにおける複数の前記保持部のうち、使用する保持部の個数である使用個数を決定する手順と、を含む処理をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
10. 前記決定する手順において、前記ロータにおける複数の前記保持部の位置の中から、使用する保持部の位置である使用位置が前記使用個数分だけさらに決定されることを特徴とする請求項９に記載のプログラム。
11. 前記本体は、円柱形状を呈しており、
    前記保持部は、前記本体の半径方向に沿って形成され前記本体の上面及び外周面に開口する溝を有し、
    前記ノズル機構の前記筺体は、前記溝に嵌め込まれることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のプログラム。

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