JP2019212722A - 部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不良と判定されて取外されたノズルのノズルチェンジャからの取出しを容易に行うことができる部品実装装置を提供することを目的とする。【解決手段】部品を装着ヘッドの下端部に取り付けられたノズル１６、低荷重ノズル１６Ａで吸着し、装着ヘッドが部品を下方に押し込むことによって基板に装着する部品実装装置において、複数のノズル１６、低荷重ノズル１６Ａが載置される複数のノズル載置部２４を有するノズルチェンジャ１３を備え、このノズルチェンジャ１３を、装着ヘッドから取り外されたメンテナンス対象の低荷重ノズル１６Ａ＊が載置される不良エリア２１と、予備の低荷重ノズル１６Ａが載置される予備エリア２２とを有する構成とする。【選択図】図３

Description

本発明は、基板に部品を装着する部品実装装置に関する。

基板に部品を装着して実装基板を生産する部品実装分野においては、部品実装装置の装着ヘッドに備えられたノズルによって部品を吸着して保持する方法が広く用いられている。この種の部品実装装置では、装着ヘッドにノズルを交換自在に装着できるように構成されている。これにより、作業対象となる部品の形状やサイズ、さらには部品を基板に押圧する際の適正な荷重値に応じてノズルの種類を変更することや、部品装着動作に際して発生したエラーや部品との適合不良などの理由でノズルを交換することが可能になっている（例えば特許文献１参照）。この特許文献例に示す先行技術では、ノズルを収容する複数のソケットが設けられたノズルステーションを備えており、ノズルに不良ノズルが発生すると予備ノズルと交換された不良ノズルのノズルステーションにおける収容先と予備ノズルのノズルステーションにおける収容先を入れ替えるようにしている。

国際公開第２０１５／１５１２４６号

しかしながら上述の特許文献例に示す先行技術には、ノズルステーションからのノズルの取出や補充などの取り扱いに際して、以下のような不都合があった。すなわち上述例では、不良ノズルと予備ノズルとの入れ替えは規則付けされておらずランダムに行われることから、入れ替えが自動的に行われた後に交換の対象となった不良ノズルを特定することが難しい。このため、ノズルの取出や補充などの取り扱いが容易ではなく、手間と時間を要するという課題があった。

そこで本発明は、不良と判定されて取外されたノズルのノズルチェンジャからの取出しを容易に行うことができる部品実装装置を提供することを目的とする。

本発明の部品実装装置は、部品を装着ヘッドの下端部に取り付けられたノズルで吸着し、前記装着ヘッドが前記部品を下方に押し込むことによって基板に装着する部品実装装置において、複数のノズルが載置される複数のノズル載置部を有するノズルチェンジャを備え、前記ノズルチェンジャは、前記装着ヘッドから取り外されたメンテナンス対象のノズルが載置される不良エリアと、予備のノズルが載置される予備エリアとを有する。

本発明によれば、不良と判定されて取外されたノズルのノズルチェンジャからの取出しを容易に行うことができる。

本発明の一実施の形態の部品実装装置の構成を示す平面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の実装ヘッドおよびノズルの説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置におけるノズルチェンジャの構成説明図 本発明の一実施の形態の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部品実装装置におけるノズルおよび装着ヘッドの良否判別処理を示すフロー図 本発明の一実施の形態の部品実装装置におけるノズルおよび装着ヘッドの良否判別処理の動作説明図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照して、部品実装装置１の全体構成について説明する。図１において、基台１ａの中央部には、基板搬送機構２がＸ方向（基板搬送方向）に設けられている。基板搬送機構２は上流側装置から受け渡された基板３をＸ方向下流側へ搬送し、部品装着機構による実装作業位置に位置決め保持する。

基板搬送機構２の両側方には、基板３に実装される部品を供給する部品供給部４が設けられている。部品供給部４には複数のテープフィーダ５が配置されており、テープフィーダ５は部品を収納保持したキャリアテープをピッチ送りすることにより、これらの部品を部品装着機構による部品取り出し位置に供給する。

基台１ａのＸ方向の一端部にはリニア駆動機構を備えたＹ軸移動テーブル７がＹ方向に水平に配設されている。Ｙ軸移動テーブル７には同様にリニア駆動機構を備えた２基のＸ軸移動テーブル８が、Ｙ方向にスライド自在に結合されている。Ｘ軸移動テーブル８には、複数のノズルユニット１０を備えた多連型の装着ヘッド９が、Ｘ方向にスライド自在に装着されている。

図２（ａ）に示すように、装着ヘッド９が備えた複数のノズルユニット１０には、それぞれノズルホルダ１５が設けられている。それぞれのノズルホルダ１５の下端部にはノズル１６が着脱自在に取り付けられる。ノズル１６は、ノズルホルダ１５に嵌脱自在に取り付けられる装着部１７の下面に設けられた鍔部１８から、軸部１９を下方に延出させた構成となっている。装着部１７をノズルホルダ１５に嵌合させることにより、ノズル１６は装着ヘッド９に装着され、軸部１９によって装着対象の部品を吸着して保持する。

本実施の形態に示す部品実装装置１では、装着対象の部品にはサイズが小型であって、部品装着動作において基板３に対して押し込む際の荷重が小さい低荷重部品が含まれている。このような低荷重部品を装着対象とする際には、図２（ｂ）に示すような低荷重ノズル１６Ａを用いる。

低荷重ノズル１６Ａは、ノズルホルダ１５に対してノズル１６との装着互換性を有している。すなわちノズル１６と共通の装着部１７および鍔部１８の下面側から、低荷重に対応した軸部１９Ａを延出させた構成となっている。軸部１９Ａは、低荷重部品に対応した小径の先端部１９ａと付勢荷重の小さいバネ部材１９ｂとを組み合わせることにより、小型の部品を小さい押し込み荷重で基板３に対して押し込むことが可能となっている。

図１においてＹ軸移動テーブル７およびＸ軸移動テーブル８を駆動することにより、装着ヘッド９はＸ方向及びＹ方向に水平移動する。これにより装着ヘッド９は、ノズル１６または低荷重ノズル１６Ａによって、部品供給部４のテープフィーダ５から部品を吸着して取り出す。そして基板３に移動した装着ヘッド９が部品を下方に押し込むことにより、基板搬送機構２に位置決め保持された基板３に部品を装着する。

Ｘ軸移動テーブル８の下面側には、装着ヘッド９と一体的に移動する基板認識カメラ１１が配置されている。装着ヘッド９が基板搬送機構２の基板３上に移動することにより、基板認識カメラ１１は基板３を撮像する。また部品供給部４と基板搬送機構２との間には、部品認識カメラ１２、ノズルチェンジャ１３および荷重計測部１４が配置されている。

部品供給部４から部品を取り出した装着ヘッド９が部品認識カメラ１２の上方に位置することにより、部品認識カメラ１２は装着ヘッド９に保持された状態の部品を撮像する。そして基板認識カメラ１１の撮像結果を認識処理部（図示省略）によって認識処理することにより、基板３における部品実装位置が認識される。また部品認識カメラ１２の撮像結果を認識処理することにより、装着ヘッド９に保持された状態の部品の識別や位置ずれ検出が行われる。部品装着機構による部品実装動作においては、これらの認識結果を加味して装着位置が補正される。

図３に示すように、ノズルチェンジャ１３には複数のノズル１６、低荷重ノズル１６Ａが載置される複数のノズル載置部２４が、複数の列より成る規則配列で設けられている。装着ヘッド９をノズルチェンジャ１３にアクセスさせてノズル交換動作を行わせることにより、装着ヘッド９に取り付けられたノズル１６、低荷重ノズル１６Ａを取り外して、ノズルチェンジャ１３のノズル載置部２４に戻し入れすることができる。また同様に、ノズルチェンジャ１３のノズル載置部２４に収納されたノズル１６、低荷重ノズル１６Ａを、装着ヘッド９に取り付けることができる。

本実施の形態においては、図３に示すように、ノズルチェンジャ１３のベース部２０には、不良エリア２１、予備エリア２２および通常エリア２３が設けられている。不良エリア２１には、装着ヘッド９から取り外されたメンテナンス対象の低荷重ノズル１６Ａが載置される。予備エリア２２には、メンテナンス対象の低荷重ノズル１６Ａ＊（図６参照）が取り外された後の装着ヘッド９に取り付けられる予備の低荷重ノズル１６Ａが載置される。通常エリア２３には、メンテナンス対象とならない通常のノズルが載置される。

上述のノズルチェンジャ１３におけるノズル載置部２４の配置例では、複数のノズル載置部２４の列のうち最も外側の一列のみが不良エリア２１に設定されているが、本発明はこれに限定されず、複数の列を不良エリア２１に設定するようにしてもよい。すなわち、複数のノズル載置部２４の列のうち、少なくとも一つの列が不良エリア２１となっていればよい。この場合において、少なくとも一つの列である不良エリア２１は、複数の列のうち最も外側の列を含むように配列される。

このように、複数のノズル載置部２４が設けられたノズルチェンジャ１３において、上述配列で不良エリア２１、予備エリア２２を設定することにより、ノズルチェンジャ１３からのメンテナンス対象の低荷重ノズル１６Ａ＊の取出や予備ノズルの補充などの取り扱いに際して、以下のような効果を得る。すなわち従来技術では、不良ノズルと予備ノズルとの入れ替えは規則付けされておらずランダムに行われていた。このため、入れ替えが自動的に行われた後に交換の対象となった不良ノズルが収納された位置を、オペレータが特定することが難しかった。

これに対し、本実施の形態に示すノズルチェンジャ１３では、メンテナンスの対象とすべき低荷重ノズル１６Ａ＊は必ず予め設定された不良エリア２１に載置される。しかも本実施の形態においては、不良エリア２１はノズルチェンジャ１３のベース部２０において最もアクセスが容易な外側の一列に設定されていることから、低荷重ノズル１６Ａ＊を極めて容易に取り出すことができ、不良ノズルを対象とするメンテナンスを効率的に実行することが可能となっている。

荷重計測部１４は、ロードセルなどの荷重計測センサである。低荷重ノズル１６Ａが取り付けられた装着ヘッド９を荷重計測部１４の上方に移動させ、低荷重ノズル１６Ａを下降させて荷重計測部１４に押し付けることにより、低荷重ノズル１６Ａの摺動荷重を計測することができる。この摺動荷重は、低荷重ノズル１６Ａが部品を押し込む荷重に相当し、荷重計測部１４はノズルが部品を押し込む荷重を計測する。

前述のように本実施の形態において低荷重部品を対象とする低荷重ノズル１６Ａは小サイズのバネ部材１９ｂを備えていることから、使用時の汚損など異物の付着による摺動不良が生じやすいという特性を有している。このように摺動不良の状態で部品装着動作を実行すると、装着荷重を低荷重部品に適合した荷重値に制御することができず、装着品質の不良を招く原因となる。

このような装着品質の不良を防止することを目的として、本実施の形態では、新たに取り付けられた低荷重ノズル１６Ａについては、荷重計測部１４による摺動荷重の計測を実行することにより、低荷重ノズル１６Ａの摺動不良に起因する装着品質の不良を防止するようにしている。

次に部品実装装置１の制御系の構成を図４を参照して説明する。図４において、Ｘ軸移動テーブル８および装着ヘッド９はヘッド駆動部２５によって駆動され、ヘッド駆動部２５は制御部３０によって制御される。制御部３０は、内部処理機能としての実装処理部３１、ノズル交換処理部３２、荷重計測処理部３３および記憶部３４を備えている。

実装処理部３１は装着ヘッド９の動作を制御して、部品供給部４から取り出した部品を基板３に装着するための制御処理を行う。ノズル交換処理部３２は、装着ヘッド９をノズルチェンジャ１３にアクセスさせて、装着ヘッド９に取り付けられたノズル１６、低荷重ノズル１６Ａを交換するための制御処理を行う。荷重計測処理部３３は、低荷重ノズル１６Ａが取り付けられた装着ヘッド９を荷重計測部１４にアクセスさせて低荷重ノズル１６Ａの摺動荷重を計測するための制御処理を行う。

記憶部３４にはノズル種類データ３５、荷重閾値データ３６が記憶されている。ノズル種類データ３５は、装着ヘッド９に取り付けられて部品装着に使用されるノズル種類が、ノズル１６であるか、低荷重ノズル１６Ａであるかを判別するためのデータである。荷重閾値データ３６は、荷重計測部１４による計測値について設定された閾値のデータである。

第１の閾値３６ａは、当該ノズルについてメンテナンス警告の要否を判定するための閾値を規定する。すなわち計測値が第１の閾値３６ａを超えている場合には、メンテナンスを促す警告がなされる。また第２の閾値３６ｂは、当該ノズルが使用可能な状態であるか否かを判定するための閾値を規定する。すなわちすなわち計測値が第２の閾値３６ｂを超えている場合には、使用できない不良ノズルであると判定される。また制御部３０には表示部３７が付随して設けられており、上述の警告や所定の報知を行う。

次に図５、図６を参照して、荷重計測によるノズルおよび装着ヘッドの良否判別処理について説明する。ここでは、装着ヘッド９に取り付けられた低荷重ノズル１６Ａのみを対象として、荷重計測による良否判定を行う。このため、先ず、装着ヘッド９に装着されているノズルはノズル１６か低荷重ノズル１６Ａかを判別する（ＳＴ１）。ここで当該ノズルが低荷重ノズル１６Ａではなく通常のノズル１６である場合には、判定の対象とすることなく通常生産動作に移行する（ＳＴ１２）。

これに対し当該ノズルが低荷重ノズル１６Ａである場合には、摺動荷重計測を実行する（ＳＴ２）すなわち、図６（ａ）に示すように、装着ヘッド９を移動させて低荷重ノズル１６Ａを荷重計測部１４に対して下降させ、低荷重ノズル１６Ａの下端部を荷重計測部１４に押し付けて、摺動荷重を計測する。そして計測値は第１の閾値以上であるか否かを判断する（ＳＴ３）。ここで第１の閾値以上でなければ、当該ノズルは正常であると判定されて通常生産動作に移行する（ＳＴ１２）。また第１の閾値以上である場合には、当該計測値は第２の閾値を超えているか否かを判定する（ＳＴ４）。そしてここで第２の閾値を超えていない場合には、（ＳＴ３）にて第１の閾値以上であることに基づき、当該ノズルのメンテナンス警告がなされる（ＳＴ５）。

（ＳＴ４）にて第２の閾値を超えている場合には、当該ノズルは不良の低荷重ノズル１６Ａ＊であると判定し、図６（ｂ）に示すように、当該不良の低荷重ノズル１６Ａ＊をノズルチェンジャ１３の不良エリア２１に載置する（ＳＴ６）。すなわち不良エリア２１には、荷重計測部１４による計測結果に基づいてメンテナンス対象と判定された不良の低荷重ノズル１６Ａ＊が載置される。

次いで図６（ｃ）に示すように、装着ヘッド９をノズルチェンジャ１３の予備エリア２２に移動させて、低荷重ノズル１６Ａの予備ノズルを装着する（ＳＴ７）。この後、装着された予備ノズル装着後の状態の良否を判定するために、摺動荷重の再計測を実行する（ＳＴ８）。すなわち（ＳＴ２）と同様に、装着ヘッド９を移動させて低荷重ノズル１６Ａを荷重計測部１４に対して下降させ、摺動荷重を再度計測する（ＳＴ８）。

そしてこの計測結果について、計測値は第２の閾値を超えるか否かを判断する（ＳＴ９）。ここで予備ノズルと交換したにも拘わらず計測値が第２の閾値を超える場合には、装着ヘッド９に起因する不良であると判定して、表示部３７を介して装着ヘッド摺動不良を報知する（ＳＴ１０）。また（ＳＴ９）にて計測値が第２の閾値を超えない場合には、交換された予備の低荷重ノズル１６Ａはそのまま使用可能であると判定して、ノズル交換が正常になされた旨を実装処理部３１に通知し（ＳＴ１１）、その後通常生産動作に移行する（ＳＴ１２）。

上記説明したように、本実施の形態に示す部品実装装置１は、部品を装着ヘッド９の下端部に取り付けられたノズル１６、低荷重ノズル１６Ａで吸着し、装着ヘッド９が部品を下方に押し込むことによって基板３に装着する構成において、複数のノズル１６、低荷重ノズル１６Ａが載置される複数のノズル載置部２４を有するノズルチェンジャ１３を備え、このノズルチェンジャ１３を、装着ヘッド９から取り外されたメンテナンス対象の低荷重ノズル１６Ａ＊が載置される不良エリア２１と、予備の低荷重ノズル１６Ａが載置される予備エリア２２とを有する構成としている。これにより、ノズルチェンジャ１３における低荷重ノズル１６Ａの配置を規則化して、不良と判定されて取外された低荷重ノズル１６Ａ＊のノズルチェンジャ１３からの取出しを容易に行うことができる。

なお、本実施の形態では、不良と判定されてノズルチェンジャ１３の不良エリア２１に載置されるノズルが、部品装着時の押し込み荷重が小さい低荷重ノズル１６Ａである場合につて述べたが、本発明の対象は低荷重ノズルには限定されない。すなわち不良判定がなされた場合において他の通常のノズルとは異なる取り扱いが求められるようなノズルであれば、本発明の対象とすることができる。

本発明の部品実装装置は、不良と判定されて取外されたノズルのノズルチェンジャからの取出しを容易に行うことができるという効果を有し、ノズルによって部品を保持して基板に実装する部品実装分野において有用である。

１ 部品実装装置
３ 基板
９ 装着ヘッド
１３ ノズルチェンジャ
１４ 荷重計測部
１６ ノズル
１６Ａ 低荷重ノズル
２１ 不良エリア
２２ 予備エリア
２３ 通常エリア
２４ ノズル載置部

Claims (4)

1. 部品を装着ヘッドの下端部に取り付けられたノズルで吸着し、前記装着ヘッドが前記部品を下方に押し込むことによって基板に装着する部品実装装置において、
   複数のノズルが載置される複数のノズル載置部を有するノズルチェンジャを備え、
   前記ノズルチェンジャは、前記装着ヘッドから取り外されたメンテナンス対象のノズルが載置される不良エリアと、予備のノズルが載置される予備エリアとを有する、部品実装装置。
2. 前記複数のノズル載置部は複数の列から成り、
   前記不良エリアは、前記複数の列のうちの少なくとも一つの列である、請求項１に記載の部品実装装置。
3. 前記少なくとも一つの列は、前記複数の列のうちの最も外側の列を含む、請求項２に記載の部品実装装置。
4. 前記ノズルが部品を押し込む荷重を計測する荷重計測部を有し、
   前記不良エリアには前記荷重計測部による計測結果に基づいてメンテナンス対象と判定されたノズルが載置される、請求項１から３のいずれかに記載の部品実装装置。

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