JP2022080401A - 部品装着機およびノズルメンテナンス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】取り替え式の吸着ノズルにおける先端部の取り替え作業および嵌め合い状態の確認作業の少なくとも一方を高精度化することができ、あるいは省力化することができる部品装着機を提供する。
【解決手段】部品装着機は、軸形状の本体部、および前記本体部の軸方向下側に嵌め合い構造によって取り替え可能に設けられる先端部をもつ取り替え式の吸着ノズルと、水平方向に移動可能に設けられ、前記吸着ノズルを交換可能にかつ昇降可能に保持する装着ヘッドと、前記吸着ノズルの前記先端部を上方から押し当て可能な当て面と、取り替え式の前記吸着ノズルが前記装着ヘッドに保持されたときに、前記当て面に対して前記吸着ノズルを相対移動させて前記先端部が前記当て面に押し当てられるように制御する制御部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本明細書は、先端部を取り替える取り替え式の吸着ノズルを用いる部品装着機、および、取り替え式の吸着ノズルのメンテナンスを実施するノズルメンテナンス装置に関する。

プリント配線が施された基板に対基板作業を実施して、基板製品を量産する技術が普及している。対基板作業を実施する対基板作業機の代表例として、部品の装着作業を実施する部品装着機がある。多くの部品装着機は、負圧を利用して部品を吸着する吸着ノズルと、吸着ノズルを交換可能に保持する装着ヘッドと、吸着ノズルの昇降駆動機構と、装着ヘッドを水平方向に移動させる水平移動機構と、を備える。この種の部品装着機に関する一技術例が特許文献１に開示されている。

特許文献１に開示された部品装着機は、電子部品の吸着部を有する可動部が摺動可能に装着されたノズルと、ノズルを摺動方向に移動させる移動手段と、吸着部を接触させる被接触部とを備え、ノズルを用いる前に吸着部を被接触部に接触させた状態として、ノズルを摺動方向に往復移動させ、可動部を摺動させる。これによれば、ノズルを用いる前に可動部を摺動させることにより、正常な動作を期待し得る状態となったノズルを用いて装着動作を行うことができる、とされている。

特開２０１０－２５１３５１号公報

ところで、吸着ノズルの中には、本体部に対して先端部を取り替えて用いる取り替え式の吸着ノズルがある。取り替え式の吸着ノズルは、比較的傷つきやすい部品やエアーリークが生じやすい部品を用途とし、換言すると、特定の部品種を対象として用いられる場合が多い。上記した用途に適合するように、先端部は、弾性材料を用いて形成され、本体部の下端に嵌め込まれる。この種の先端部は、一般的な金属製の吸着ノズルと比較して摩耗しやすく、定期的に取り替える運用が行われる。

ここで、先端部の取り替え作業は、従来メンテナンスを担当する作業者によって行われていた。さらに、本体部に先端部を嵌め込んだ嵌め合い状態は、作業者の目視によって確認されていた。このため、作業者の手間がかかるという問題点があった。特に、複数の吸着ノズルを保持する装着ヘッドでは、先端部の取り替え作業に大きな手間がかかっていた。また、先端部が小さいため、作業者による取り替え作業や目視による確認は煩雑であり、かつ正確に実施することが難しかった。仮に、先端部が良好に嵌め込まれていない吸着ノズルを使用すると、部品を吸着できない吸着エラーの発生率の増加や、部品の装着位置の精度不良など、装着品質の低下が生じ得る。

それゆえ、本明細書では、取り替え式の吸着ノズルにおける先端部の取り替え作業および嵌め合い状態の確認作業の少なくとも一方を高精度化することができ、あるいは、先端部の取り替え作業および嵌め合い状態の確認作業の少なくとも一方を省力化することができる部品装着機およびノズルメンテナンス装置を提供することを解決すべき課題とする。

本明細書は、軸形状の本体部、および前記本体部の軸方向下側に嵌め合い構造によって取り替え可能に設けられる先端部をもつ取り替え式の吸着ノズルと、水平方向に移動可能に設けられ、前記吸着ノズルを交換可能にかつ昇降可能に保持する装着ヘッドと、前記吸着ノズルの前記先端部を上方から押し当て可能な当て面と、取り替え式の前記吸着ノズルが前記装着ヘッドに保持されたときに、前記当て面に対して前記吸着ノズルを相対移動させて前記先端部が前記当て面に押し当てられるように制御する制御部と、を備える部品装着機を開示する。

また、本明細書は、軸形状の本体部、および前記本体部の軸方向下側に嵌め合い構造によって取り替え可能に設けられる先端部をもつ取り替え式の吸着ノズルと、水平方向に移動可能に設けられ、前記吸着ノズルを交換可能にかつ昇降可能に保持する装着ヘッドと、取り替え式の前記吸着ノズルが前記装着ヘッドに保持されたときに、前記先端部が良好に嵌め込まれているか否かを確認する確認部と、を備える部品装着機を開示する。

さらに、本明細書は、軸形状の本体部、および前記本体部の軸方向下側に嵌め合い構造によって取り替え可能に設けられる先端部をもつ取り替え式の吸着ノズルと、水平方向に移動可能に設けられ、前記吸着ノズルを交換可能にかつ昇降可能に保持する装着ヘッドと、前記先端部を受容する受容体を有する取り外し部と、使用開始前の前記先端部を提供可能に保持する取り付け部と、前記装着ヘッドに保持された取り替え式の前記吸着ノズルを前記取り外し部に移動し、前記本体部から前記先端部を取り外して前記受容体に受容させ、さらに、取り替え式の前記吸着ノズルの前記本体部を前記取り付け部に移動し、前記取り付け部に保持された前記先端部を前記本体部に嵌め込ませる取り替え制御部と、を備える部品装着機を開示する。

さらに、本明細書は、軸形状の本体部、および前記本体部の軸方向下側に嵌め合い構造によって取り替え可能に設けられる先端部をもつ取り替え式の吸着ノズルを、交換可能にかつ昇降可能に保持する作業ヘッドと、前記先端部を受容する受容体を有する取り外し部と、使用開始前の前記先端部を提供可能に保持する取り付け部と、前記取り外し部および前記取り付け部に対して前記作業ヘッドを水平方向に相対移動させる水平移動機構と、前記作業ヘッドに保持された取り替え式の前記吸着ノズルを前記取り外し部に移動し、前記本体部から前記先端部を取り外して前記受容体に受容させ、さらに、取り替え式の前記吸着ノズルの前記本体部を前記取り付け部に移動し、前記取り付け部に保持された前記先端部を前記本体部に嵌め込ませる取り替え制御部と、を備えるノズルメンテナンス装置を開示する。

本明細書で開示する制御部を備える部品装着機において、制御部は、取り替え式の吸着ノズルが装着ヘッドに保持されたときに、当て面に対して吸着ノズルを相対移動させて先端部が当て面に押し当てられるように制御する。これによれば、作業者が実施した取り替え作業において先端部が良好に嵌め込まれていない場合でも、当て面から先端部に作用する軸方向上向きの力により、先端部の嵌め合い状態を良好なものとして、取り替え作業を高精度化することができる。

また、本明細書で開示する確認部を備える部品装着機において、確認部は、取り替え式の吸着ノズルが装着ヘッドに保持されたときに、先端部が良好に嵌め込まれているか否かを確認する。これによれば、作業者が実施した取り替え作業の後に、先端部が良好に嵌め込まれているか否かを自動で確認することができる。したがって、先端部の嵌め合い状態の確認作業を省力化することができる。また、確認部にカメラ等を用いることにより、作業者の目視による場合と比較して、確認作業を高精度化することができる。

さらに、本明細書で開示する取り替え制御部を備える部品装着機やノズルメンテナンス装置において、取り替え制御部は、取り外し部および取り付け部を利用して、作業ヘッドに保持された取り替え式の吸着ノズルの先端部の取り替え作業を自動で実施する。これによれば、先端部の取り替え作業を省力化することができる。

第１実施形態の部品装着機の全体構成を示す平面図である。 取り替え式の吸着ノズルを説明する斜視図であり、本体部および先端部が分離して示されている。 取り替え式の吸着ノズルの側面図であり、側視カメラを用いて取り替え式の吸着ノズルを撮像することにより取得した画像データの図を兼ねている。 部品装着機の基台に設けられた当て面を例示説明する斜視図である。 第２実施形態の部品装着機の機能構成を示すブロック図である。 取り外し部および取り付け部を有する取り替え用治具の斜視図である。 取り付け部において、先端部が本体部に嵌め込まれる状況を示す斜視図である。 第３実施形態のノズルメンテナンス装置の外観を示す斜視図である。 ノズルメンテナンス装置の内部構成を示す斜視図である。 ノズルメンテナンス装置の機能構成を示すブロック図である。

１．第１実施形態の部品装着機１の全体構成
第１実施形態の部品装着機１の全体構成について、図１を参考にして説明する。部品装着機１は、基板Ｋに部品を装着する装着作業を実施する。図１の紙面左側から右側に向かう方向が基板Ｋを搬送するＸ軸方向、紙面下側（前側）から紙面上側（後側）に向かう方向がＹ軸方向となる。部品装着機１は、基板搬送装置２、部品供給装置３、部品移載装置４、部品認識用カメラ６、および制御装置７などが基台１０に組み付けられて構成される。

基板搬送装置２は、符号を省略したガイドレール、搬送ベルト、およびクランプ機構などで構成される。搬送ベルトは、ガイドレールに沿って輪転することにより、載置された基板Ｋを機内の作業実施位置まで搬入する。クランプ機構は、基板Ｋを作業実施位置に位置決めする。部品移載装置４による部品の装着作業が終了した後、クランプ機構は基板Ｋを解放し、搬送ベルトは基板Ｋを機外に搬出する。

部品供給装置３は、Ｘ軸方向に並んで配列された複数のフィーダ３１により構成される。各フィーダ３１は、多数の部品が一列に収納されたキャリアテープを、先端側の供給位置３２に向けて送り出す。キャリアテープは、供給位置３２で部品を採取可能に供給する。

部品移載装置４は、Ｙ軸移動体４１、Ｘ軸移動体４２、装着ヘッド４３、ロータリツール４４、吸着ノズル４５、基板認識用カメラ４６、および側視カメラ４７などで構成される。Ｙ軸移動体４１は、直動機構に駆動されてＹ軸方向に移動する。Ｘ軸移動体４２は、Ｙ軸移動体４１に装架され、直動機構に駆動されてＸ軸方向に移動する。装着ヘッド４３は、Ｘ軸移動体４２の前面に設けられた図略のクランプ機構に取り付けられ、Ｘ軸移動体４２と共に水平二方向に移動する。

装着ヘッド４３の下側に、ロータリツール４４が回転可能に設けられる。ロータリツール４４の下側には、複数（図１の例では１２本）の吸着ノズル４５が交換可能に保持される。吸着ノズル４５は、図略の昇降駆動機構に駆動されて昇降し、図略のエアー供給機構から負圧や正圧のエアーが選択的に供給される。吸着ノズル４５は、部品供給装置３から部品を吸着して保持し、基板Ｋに装着する。装着ヘッド４３、ロータリツール４４、および吸着ノズル４５は、作業者によって交換されてもよいし、自動で交換されてもよい。自動で交換される構成の場合、基台１０の上面に交換用ステーションが設けられて、交換用の機材が準備される。

基板認識用カメラ４６は、装着ヘッド４３と並んでＸ軸移動体４２に設けられる。基板認識用カメラ４６は、光軸が下向きとなるように配設され、基板Ｋに付設された位置基準マークを上方から撮像する。取得された画像データは画像処理され、基板Ｋの作業実施位置が正確に求められる。側視カメラ４７は、装着ヘッド４３の下側のロータリツール４４の前側に設けられる。側視カメラ４７は、吸着ノズル４５に保持された部品を吸着ノズル４５の下部と一緒に側方から撮像して認識する。基板認識用カメラ４６や側視カメラ４７として、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を有するデジタル式の撮像装置を例示できる。

部品認識用カメラ６は、基板搬送装置２と部品供給装置３の間の基台１０上に設けられる。部品認識用カメラ６は、光軸が上向きとなるように配置される。部品認識用カメラ６は、装着ヘッド４３が部品供給装置３から基板Ｋに移動する途中で、吸着ノズル４５に保持された部品を下方から撮像して認識する。部品認識用カメラ６として、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有するデジタル式の撮像装置を例示できる。

制御装置７は、基台１０に組み付けられており、その配設位置は特に限定されない。制御装置７は、ＣＰＵを有してソフトウェアで動作するコンピュータ装置により構成される。なお、制御装置７は、複数のＣＰＵが機内に分散配置され、かつ通信接続されて構成されてもよい。制御装置７は、基板Ｋの種類ごとのジョブデータに基づいて、基板搬送装置２、部品供給装置３、部品移載装置４、および部品認識用カメラ６制御し、部品の装着作業を進める。ジョブデータは、装着作業の詳細な手順や実施方法などを記述したデータである。

２．取り替え式の吸着ノズル５および当て面８１
次に、取り替え式の吸着ノズル５について、図２および図３を参考にして説明する。図２の左上から右下に向かう方向が吸着ノズル５の軸方向であり、右下側が使用時の下方となる。吸着ノズル４５の中には、本体部５１に対して先端部５５を取り替えて用いる取り替え式の吸着ノズル５がある。取り替え式の吸着ノズル５は、衝撃力等に対して弱く比較的傷つきやすい部品や、負圧供給時にエアーリークが生じやすくて吸着状態が不安定化しやすい部品に好適である。取り替え式でない一般的な吸着ノズル４５、および取り替え式の吸着ノズル５は、ロータリツール４４に対して互換性を有する。以降の説明において、「吸着ノズル５」は、取り替え式の吸着ノズル５を限定的に表すものとする。

吸着ノズル５の本体部５１は、気密構造を有して軸形状に形成されている。本体部５１の拡径された大フランジ部５３の軸方向下側に、嵌め込み座５２が上下動可能に設けられる。本体部５１がロータリツール４４に保持されたとき、ロータリツール４４側の付勢ばねは、嵌め込み座５２を下方に押動する。したがって、嵌め込み座５２は、弾性的に上下動可能に本体部５１に支持される。これにより、吸着ノズル５が部品の吸着動作および装着動作を行うときに発生し得るショックが緩和される。

嵌め込み座５２は、先端部５５を嵌め合い構造によって取り替え可能に保持する。嵌め込み座５２は、水平方向に鍔状に拡がるフランジ部５２１、および、フランジ部５２１の軸方向の下側に配置される垂直円筒形状の円筒部５２２からなる。円筒部５２２は、軸方向下端の外周に面取りが施され、先端部５５との嵌め合いが容易化されている。円筒部５２２の内周側は、ロータリツール４４に連通されており、ロータリツール４４から負圧や正圧のエアーが選択的に供給される。

先端部５５は、傷つきやすい部品やエアーリークが生じやすい部品に適合するように、合成ゴムなどの弾性材料を用いて形成される。先端部５５は、内側円筒部５５１、および内側円筒部５５１の外側に離隔して配置された外側円筒部５５２などからなる。内側円筒部５５１および外側円筒部５５２は、軸方向の上側同士が結合されて気密構造となり、環状の内部空間が形成される。外側円筒部５５２の下面５５３は、吸着対象となる部品に接触する吸着面となる。内側円筒部５５１の下面は、外側円筒部５５２の下面５５３よりも高い位置で途切れている。

内側円筒部５５１の内径Ｄ１は、嵌め込み座５２の円筒部５２２の外径Ｄ２よりもわずかに小さく形成される。したがって、先端部５５を嵌め込み座５２に嵌め込むときに、内側円筒部５５１を少しだけ膨張させながら円筒部５２２に圧入する必要がある。また、内径Ｄ１と外径Ｄ２の径差により、先端部５５は、嵌め合い状態を維持し、使用中や保管中に緩んだり滑落したりすることがない。本体部５１に先端部５５が嵌め込まれた吸着ノズル５において、負圧や正圧のエアーが円筒部５２２から先端部５５の内部空間に供給される。

先端部５５は、弾性材料を用いて形成されているため、一般的な金属製の吸着ノズル４５と比較して摩耗しやすく、定期的に取り替える運用が行われる。換言すると、先端部５５は、所定の期間ごとや所定の装着動作回数ごとの取り替え時期が設定され、取り替え時期が到来すると取り替え作業が実施される。第１実施形態において、本体部５１から摩耗した先端部５５を取り外して、使用開始前の新品の先端部５５を嵌め込む取り替え作業は、作業者によって実施される。

ここで、先端部５５の全長が数ｍｍ程度以下と小さいため、取り替え作業は煩雑であり、かつ正確に実施することが難しい。さらに、取り替え作業後に先端部５５の嵌め合い状態を確認する確認作業は、取り替え作業と同様、煩雑であり、かつ正確に実施することが難しい。つまり、取り替え作業や確認作業が正確に実施されないおそれがある。このおそれの対応策として、当て面８１、押し当て制御部７１、確認部７２、および判定部７３が設けられる。

当て面８１は、吸着ノズル５の先端部５５を上方から押し当て可能な水平面である。当て面８１は、先端部５５より大きな面積をもつ水平面であること、装着ヘッド４３の移動範囲内に位置すること、および吸着ノズル５の下降によって押し当て可能な高さにあることを条件とする。第１実施形態において、当て面８１は、図４に示されるように、基台１０上の高さセンサ１１の近傍の水平面に設定される。このように、部材を追加することなく、既存の構造を利用して当て面８１を設けることができる。なお、高さセンサ１１は、下降する吸着ノズル（４５、５）の接触を検出して、ロータリツール４４に対する吸着ノズル（４５、５）の配設高さを較正するためのものである。

押し当て制御部７１、確認部７２、および判定部７３は、制御装置７のソフトウェアによって実現された制御機能部である。これらの制御機能部については、次の動作および作用の説明の中で詳述する。

３．第１実施形態の部品装着機１の動作および作用
押し当て制御部７１は、吸着ノズル５が装着ヘッド４３のロータリツール４４に保持されたときに動作し、あるいは、吸着ノズル５を保持したロータリツール４４が装着ヘッド４３に設けられたときに動作する。押し当て制御部７１は、当て面８１に対して吸着ノズル５を相対移動させ、先端部５５が当て面８１に押し当てられるように制御する。具体的に、押し当て制御部７１は、まず、吸着ノズル５を当て面８１の上方に移動させ、続いて、吸着ノズル５を当て面８１まで下降させる押し当て動作を、全部の吸着ノズル５に対して繰り返す。押し当て制御部７１が動作する時期は、判定部７３によって決定される。

確認部７２は、吸着ノズル５が装着ヘッド４３のロータリツール４４に保持されたときに動作し、あるいは、吸着ノズル５を保持したロータリツール４４が装着ヘッド４３に設けられたときに動作する。さらに、確認部７２は、上記した時期以外に動作してもよい。確認部７２は、ロータリツール４４に保持された吸着ノズル５の先端部５５の嵌め合い状態を確認し、換言すると、先端部５５が良好に嵌め込まれているか否かを確認する。確認部７２が動作する時期は、判定部７３によって決定される。

確認部７２は、吸着ノズル５を側方から撮像する側視カメラ４７を含んで構成される。側視カメラ４７は、吸着ノズル５を側方から撮像して、図３に例示される画像データを取得し、確認部７２に受け渡す。確認部７２は、画像データに画像処理を施して、先端部５５の外側円筒部５５２の下面５５３を抽出する。

さらに、確認部７２は、下面５５３の本体部５１に対する相対高さが所定の許容誤差寸法の範囲内であり、かつ、下面５５３の水平度が所定の許容誤差角度の範囲内である場合に、先端部５５が良好に嵌め込まれていると判断する。下面５５３の相対高さおよび水平度の少なくとも一方が所定の範囲を逸脱している場合に、確認部７２は、先端部５５が良好に嵌め込まれていないと判断する。確認部７２は、側視カメラ４７による撮像、画像データの画像処理による下面５５３の抽出、および判断からなる確認動作を、全部の吸着ノズル５に対して繰り返す。

前述に限定されず、確認部７２は、画像処理により先端部５５の下面５５３以外の部位を抽出して、確認作業を行ってもよい。例えば、確認部７２は、本体部５１のフランジ部５２１と先端部５５の間に隙間があるか否かを抽出してもよい。また、既設の側視カメラ４７に代え、新規のセンサ等を追加して確認部７２を構成することが可能である。

判定部７３は、ロータリツール４４に保持された吸着ノズル（４５、５）が取り替え式であるか否かを判定する。さらに、判定部７３は、ロータリツール４４に保持された吸着ノズル（４５、５）が取り替え式である場合に、先端部５５が使用開始前の新品であるか否かを判定する。判定部７３の判定機能は、装着ヘッド４３内の図略の下位制御部、および部品装着機１外の図略の上位制御部との共同制御によって実現される。

詳述すると、吸着ノズル５の大フランジ部５３の上面には、吸着ノズル５の個体識別コードを表す二次元コード５４が貼付されている（図７参照）。下位制御部は、基板認識用カメラ４６を用いて二次元コード５４を撮像することにより、吸着ノズル５の個体識別コードを取得して判定部７３に送信する機能を有する（吸着ノズル４５に関しても同様）。一方、上位制御部は、吸着ノズル（４５、５）の種類およびメンテナンス履歴を個体識別コードと対応付けて記憶したノズルデータベースにアクセスする機能を有する。吸着ノズル（４５、５）の種類は、取り替え式であるか否かを表す情報を含み、メンテナンス履歴は、先端部５５の取り替え履歴の情報を含む。したがって、判定部７３は、下位制御部から受信した個体識別コードを上位制御部経由でノズルデータベースに照会することにより、前述した判定を行うことができる。

なお、下位制御部は、個体識別コードを取得せず、吸着ノズル（４５、５）の種類を識別するコードだけを取得する構成でもよい。この場合、判定部７３は、吸着ノズル（４５、５）が取り替え式であるか否かを判定し、先端部５５が使用開始前の新品であるか否かの判定は作業者によって行われる。また、判定部７３を省略し、作業者の指令にしたがって、押し当て制御部７１および確認部７２の少なくとも一方が動作する構成としてもよい。

ここで、押し当て制御部７１および確認部７２の一方は、省略することが可能である。押し当て制御部７１が設けられて確認部７２が省略された構成において、判定部７３は、ロータリツール４４に保持された吸着ノズル（４５、５）が取り替え式であって、かつ先端部５５が使用開始前の新品であるときに、押し当て制御部７１を動作させる。これによれば、押し当て制御部７１は、先端部５５の各々について使用開始前に一回だけ動作することになる。

そして、押し当て制御部７１は、作業者による先端部５５の嵌め込みが良好に実施されたか否かを問わず、ロータリツール４４に保持された全部の吸着ノズル５を対象として、前述した押し当て動作を順番に実施する。これによれば、仮に先端部５５の嵌め合い構造における嵌め合い状態が良好でない吸着ノズル５が有る場合に、当該の吸着ノズル５を相対移動させて先端部５５を当て面８１に押し当てることができる。

すると、当て面８１から先端部５５に軸方向上向きの力、すなわち嵌め込む方向の力が作用する。これにより、先端部５５は、円筒部５２２の奥まで嵌め込まれ、フランジ部５２１の周方向の全体に密着する。したがって、押し当て制御部７１は、先端部５５の嵌め合い状態を良好なものにすることができる。なお、先端部５５の嵌め合い状態が始めから良好な吸着ノズル５に押し当て動作を実施しても、良好な嵌め合い状態は変化せず、弊害は生じない。

また、押し当て制御部７１が省略されて確認部７２が設けられた構成において、判定部７３は、ロータリツール４４に保持された吸着ノズル（４５、５）が取り替え式であって、かつ先端部５５が使用開始前の新品であるときに、確認部７２を動作させる。これによれば、確認部７２は、先端部５５の各々について使用開始前に一回だけ動作することになる。

そして、確認部７２は、作業者による先端部５５の嵌め込みが良好に実施されたか否かを問わず、ロータリツール４４に保持された全部の吸着ノズル５を対象として、前述した確認動作を順番に実施する。これによれば、仮に先端部５５の嵌め合い構造における嵌め合い状態が良好でない吸着ノズル５が有る場合に、確認部７２は、当該の吸着ノズル５を検出することができる。さらに、確認部７２は、その旨を作業者に通知して、追加作業による嵌め合い状態の是正を促すことができる。

また、押し当て制御部７１および確認部７２の両方が設けられた構成において、判定部７３は、ロータリツール４４に保持された吸着ノズル（４５、５）が取り替え式であって、かつ先端部５５が使用開始前の新品であるときに、まず、確認部７２を動作させる。確認部７２は、ロータリツール４４に保持されたすべての吸着ノズル５の先端部５５が良好に嵌め込まれているか否かを確認する。先端部５５の嵌め合い状態が良好でない吸着ノズル５が有る場合に、確認部７２は、当該の吸着ノズル５を押し当て制御部７１に通知する。押し当て制御部７１は、通知された吸着ノズル５（先端部５５の嵌め合い状態が良好でない吸着ノズル５）のみを対象として、前述した押し当て動作を実施する。

別法として、判定部７３は、まず押し当て制御部７１を動作させ、続いて確認部７２が動作することでもよい。これによれば、ロータリツール４４に保持された全部の吸着ノズル５を対象として、使用開始前に押し当て動作および確認動作を実施することができる。そして、押し当て動作後の確認動作で、仮に先端部５５の嵌め合い状態が良好でない吸着ノズル５が有る場合に、２回目の押し当て動作を実施することが可能となる。

ここまでの説明では、吸着ノズル５の本体部５１に良好に嵌め込まれた先端部５５は、使用中や保管中に緩み等が生じて嵌め合い状態が不良化する懸念が無いものとしていた。しかしながら、この懸念を考慮する場合、押し当て制御部７１による押し当て動作や確認部７２による確認動作を、使用開始前だけでなく複数回実施するようにしてもよい。例えば、保管していた吸着ノズル５をロータリツール４４に保持させて使用を再開するときに、先端部５５の取り替え作業を実施しない場合であっても、押し当て制御部７１および確認部７２の少なくとも一方が動作してもよい。また、吸着ノズル５が所定回数の装着動作を行うごとに、押し当て制御部７１および確認部７２の少なくとも一方が動作してもよい。

第１実施形態の部品装着機１において、押し当て制御部７１は、取り替え式の吸着ノズル５が装着ヘッド４３に保持されたときに、当て面８１に対して吸着ノズル５を相対移動させて先端部５５が当て面８１に押し当てられるように制御する。これによれば、作業者が実施した取り替え作業において先端部５５が良好に嵌め込まれていない場合でも、当て面８１から先端部５５に作用する軸方向上向きの力により、先端部５５の嵌め合い状態を良好なものとして、取り替え作業を高精度化することができる。さらには、押し当て制御部７１によって準備された良好な吸着ノズル５を用いて装着作業を実施することにより、装着品質を高く維持することができる。

また、確認部７２は、取り替え式の吸着ノズル５が装着ヘッド４３に保持されたときに、先端部５５が良好に嵌め込まれているか否かを確認する。これによれば、作業者が行った取り替え作業の後に、先端部５５が良好に嵌め込まれているか否かを自動で確認することができる。したがって、先端部５５の嵌め合い状態の確認作業を省力化することができる。また、確認部に側視カメラ４７を用いることにより、作業者の目視による場合と比較して、確認作業を高精度化することができる。さらには、確認部７２によって良好と判断された吸着ノズル５を用いて装着作業を実施することにより、装着品質を高く維持することができる。

加えて、第１実施形態の部品装着機１は、当て面８１および側視カメラ４７を利用するのでハードウェアの追加が不要であり、制御装置７のソフトウェアの追加のみによって実施することができる。したがって、部品装着機１の製造コストの上昇が抑制される。また、ユーザに納入された部品装着機１に対し、後からソフトウェアを更新して適用することが容易である。

４．第２実施形態の部品装着機１Ａ
次に、第２実施形態の部品装着機１Ａについて、図５～図７を参考にして、第１実施形態と異なる点を主に説明する。第２実施形態において、部品装着機１Ａは、吸着ノズル５の先端部５５の取り替え作業を自動で実施する。部品装着機１Ａのハードウェアの構成は、第１実施形態と同じであり、当て面８１は設定されていない。また、図５に示されるように、制御装置７の押し当て制御部７１、確認部７２、および判定部７３は省略され、代わりに取り替え制御部７４が設けられる。部品装着機１Ａは、取り替え作業の実施に際して取り替え用治具８３を使用する。

取り替え用治具８３は、図６に示されるように、基板Ｋと同程度の大きさの矩形の板材で形成される。取り替え用治具８３は、基板搬送装置２によって機内に搬入される。なお、取り替え用治具８３は、作業者によって基台１０上に搬入および位置決めされてもよい。取り替え用治具８３の上面の半分強の領域（図５の右下側）は長方形状の取り外し部８４とされ、半分弱の領域（図５の左上側）は長方形状の取り付け部８６とされている。

取り外し部８４を覆うように両面テープ８５が貼付される。両面テープ８５は、両面に粘着力をもち、その一面が取り外し部８４に貼付され、その他面の粘着力により吸着ノズル５の先端部５６を取り外して受容する。つまり、両面テープ８５は、先端部５６を受容する受容体の一形態である。両面テープ８５は、本体部５１から先端部５６を取り外すことが可能な十分な粘着力を有する。両面テープ８５は、その面積に応じて多数の先端部５６を受容することができる。

取り付け部８６には、複数の収納穴８７が形成される。収納穴８７は、水平二方向に所定の離間ピッチで配置されており、これと異なる配置でもよい。収納穴８７の各々は、使用開始前の新品の先端部５６を提供可能に収納して保持する。図７の例で、９６個の収納穴８７は、それぞれ先端部５６を収納保持している。したがって、１２本の吸着ノズル５を保持する装着ヘッド４３の８台分の取り替え作業が可能である。取り付け部８６の向かい合う二隅の外側に、それぞれ位置基準マーク８８が設けられる。２箇所の位置基準マーク８８は、先端部５６の各々の位置の基準となる。

図７に示されるように、先端部５６の形状は、第１実施形態と少し異なる。すなわち、嵌め込み座５２の円筒部５２２が嵌り込む先端部５６の中央孔５６１は、四隅に丸みをもつ正方形状に形成されている。先端部５６は、中央孔５６１が円筒形状に弾性変形して嵌め込み座５２に嵌め込まれ、気密が確保される。

取り替え制御部７４は、制御装置７のソフトウェアによって実現された制御機能部である。取り替え制御部７４は、吸着ノズル５の先端部５５の取り替え作業を制御する。先端部５５が摩耗して取り替え時期が到来した場合、取り替え制御部７４による取り替え作業の制御に先立ち、準備された取り替え用治具８３が基板搬送装置２によって機内に搬入される。

取り替え制御部７４は、まず、装着ヘッド４３に保持された吸着ノズル５を取り外し部８４の上方に移動し、続いて吸着ノズル５を下降させる。これにより、先端部５６の下面が両面テープ８５に圧接され、先端部５６は、粘着力によって両面テープ８５に受容される。次に、取り替え制御部７４は、吸着ノズル５を上昇させる。すると、両面テープ８５の上面に粘着された先端部５６は上昇しないので、円筒部５２２が先端部５６から抜け出て、本体部５１だけが上昇する。

次に、取り替え制御部７４は、装着ヘッド４３に保持された本体部５１を取り付け部８６に移動する。初回の移動において、取り替え制御部７４は、基板認識用カメラ４６を用いて２箇所の位置基準マーク８８を撮像することにより、複数の先端部５６の正確な位置を取得する。取り替え制御部７４は、本体部５１を先端部５６の真上に移動させ、本体部５１を先端部５６に向かって下降させる。すると、図７に示されるように、本体部５１の円筒部５２２は、下降しながら先端部５６の中央孔５６１に嵌入する。これにより、取り付け部８６に保持された先端部５６を本体部５１に嵌め込ませることができる。これで、１本の吸着ノズル５に対する取り替え作業が終了する。

取り替え制御部７４は、装着ヘッド４３に保持された全部の吸着ノズル５について、前述した取り替え作業を繰り返す。取り外し部８４における吸着ノズル５の位置制御は、取り付け部８６ほどに厳密である必要はないが、既に両面テープ８５に受容済みの先端部５６に対してこれから受容する先端部５６が衝突しないように制御する必要がある。また、取り替え制御部７４は、取り付け部８６の収納穴８７の各々について先端部５６の有無を管理する必要があり、通常は、収納穴８７の並び順にしたがって先端部５６を順番に使用する。

第２実施形態の部品装着機１Ａにおいて、取り替え制御部７４は、取り外し部８４および取り付け部８６を利用して、装着ヘッド４３に保持された取り替え式の吸着ノズル５の先端部５５の取り替え作業を自動で実施することができる。これによれば、先端部５５の取り替え作業を省力化することができる。また、取り外し部８４および取り付け部８６を有する取り替え用治具８３を基板搬送装置２で搬入するようにしたので、省力効果が顕著となり、かつ、部品装着機１Ａを改造する必要がない。さらに、取り外し部８４に設けた両面テープ８５は、取り外し部８４から剥がして多数の摩耗した先端部５６と一緒に廃却できるので、手間が軽減される。

５．第３実施形態のノズルメンテナンス装置９
次に、第３実施形態のノズルメンテナンス装置９について、図８～図１０を参考にして、第１および第２実施形態と異なる点を主に説明する。ノズルメンテナンス装置９は、部品装着機（１、１Ａ）から取り外された装着ヘッド４３を対象として、吸着ノズル５の先端部５６の取り替えなどのメンテナンスを行うものである。ノズルメンテナンス装置９は、フレーム９１、作業ヘッドとしての装着ヘッド４３、取り外し部８４、取り付け部８６、水平移動機構９２、および装置制御部９３などを備える。

図８に示されるように、ノズルメンテナンス装置９は、箱形状のフレーム９１を用いて形成される。フレーム９１は、下側に複数のキャスタ９１２が設けられており、移動が可能となっている。フレーム９１の前面の上部に、扉９１３が設けられる。扉９１３は、透明な樹脂で形成され、フレーム９１内の目視を可能としている。装着ヘッド４３は、扉９１３が開けられてフレーム９１内に持ち込まれる。扉９１３の上側に、操作部９１４および表示部９１５が設けられる。操作部９１４および表示部９１５は、装置制御部９３に接続されており（図１０参照）、マンマシンインターフェースの役割を果たす。

図９には、フレーム９１を取り外した状態のノズルメンテナンス装置９の概ね上半分の内部構成が示されている。フレーム９１の内部の略中間高さに、架台９１６が水平に架け渡される。架台９１６の後部に支柱９１７が立てて設けられる。ヘッド取り付け部９１８は、支柱９１７の上部に設けられる。ヘッド取り付け部９１８は、前側の上下にクランプ機構９１９を有する。

クランプ機構９１９は、部品装着機（１、１Ａ）のＸ軸移動体４２に設けられたクランプ機構と同一の構成を有する。したがって、装着ヘッド４３は、Ｘ軸移動体４２への取り付け作業と同じ要領で、ヘッド取り付け部９１８に取り付けられる。取り付けに伴い、装着ヘッド４３内の下位制御部は、装置制御部９３に通信接続される。なお、図９において、ロータリツール４４および側視カメラ４７は、図示省略されている。

取り外し部８４および取り付け部８６は、第２実施形態と同一形状であり、取り替え用治具８３の上面に設けられる。水平移動機構９２は、架台９１６の上面に設けられ、取り替え用治具８３を水平姿勢に保持する。水平移動機構９２は、さらに、取り外し部８４および取り付け部８６に対して装着ヘッド４３を水平方向に相対移動させる。第３実施形態において、水平移動機構９２は、装着ヘッド４３の下方において、取り替え用治具８３を水平二方向に移動させる。これに限定されず、水平移動機構９２は、固定配置された取り替え用治具８３の上方において、装着ヘッド４３を水平二方向に移動させる構成であってもよい。

図１０に示されるように、装置制御部９３は、水平移動機構９２を制御するとともに、操作部９１４および表示部９１５と双方向の通信を行う。さらに、装置制御部９３は、装着ヘッド４３の下位制御部への指令により、装着ヘッド４３に保持された吸着ノズル５の昇降を制御することができる。装置制御部９３は、ソフトウェアによって実現された取り替え制御部９４を含む。

取り替え制御部９４は、操作部９１４に入力された指令にしたがって、吸着ノズル５の先端部５５の取り替え作業を実施する。また、取り替え制御部９４は、取り替え作業の進捗状況を表示部９１５に表示する。取り替え制御部９４は、第２実施形態の取り替え制御部７４と同様の取り替え作業を行う。ただし、取り替え制御部７４が装着ヘッド４３を移動させるのに対し、取り替え制御部９４は、取り替え用治具８３を移動させる点が相違する。さらに、基板認識用カメラ４６による位置基準マーク８８の撮像が省略され、水平移動機構９２によって取り替え用治具８３の位置が高精度に制御される。

取り替え作業について詳述すると、取り替え制御部９４は、まず、装着ヘッド４３に保持された吸着ノズル５の下方に取り外し部８４を移動し、続いて吸着ノズル５を下降させる。これにより、先端部５６の下面が両面テープ８５に圧接され、先端部５６は、粘着力によって両面テープ８５に受容される。次に、取り替え制御部９４は、吸着ノズル５を上昇させる。すると、両面テープ８５の上面に粘着された先端部５６は上昇しないので、円筒部５２２が先端部５６から抜け出て、本体部５１だけが上昇する。

次に、取り替え制御部９４は、装着ヘッド４３に保持された本体部５１の真下に先端部５６が位置するように取り付け部８６を移動し、続いて本体部５１を先端部５６に向かって下降させる。すると、本体部５１の円筒部５２２は、下降しながら先端部５６の中央孔５６１に嵌入する。これにより、取り付け部８６に保持された先端部５６を本体部５１に嵌め込ませることができる。これで、１本の吸着ノズル５に対する取り替え作業が終了する。取り替え制御部９４は、装着ヘッド４３に保持された全部の吸着ノズル５について、前述した取り替え作業を繰り返す。

第３実施形態のノズルメンテナンス装置９において、第２実施形態の部品装着機１Ａと同様、先端部５５の取り替え作業を省力化することができる。また、部品装着機（１、１Ａ）から独立して、先端部５５の取り替え作業を実施することができるので、部品装着機（１、１Ａ）の稼働を阻害しない。

６．実施形態の応用および変形
なお、各実施形態において、取り替え式でない一般的な吸着ノズル４５、および取り替え式の吸着ノズル５がひとつの装着ヘッド４３に保持される場合が考えられる。この場合、押し当て制御部７１、確認部７２、判定部７３、および取り替え制御部（７４、９４）は、取り替え式の吸着ノズル５だけを対象とすればよい。また、第２実施形態において、第１実施形態の押し当て制御部７１や確認部７２を併用することができる。これによれば、取り替え制御部７４が先端部５６を良好に嵌め込むことができなかった場合に、押し当て制御部７１および確認部７２の少なくとも一方によるリカバリー動作が可能となる。

さらに、第３実施形態のノズルメンテナンス装置９は、部品装着機（１、１Ａ）から取り外された装着ヘッド４３を用いるのでなく専用の作業ヘッドを備え、この作業ヘッドに吸着ノズル５を着脱する構成に変形することができる。本実施形態は、その他にも様々な応用や変形が可能である。

１、１Ａ：部品装着機 ２：基板搬送装置 ３：部品供給装置 ４：部品移載装置 ４３：装着ヘッド ４４：ロータリツール ４５：吸着ノズル ４７：側視カメラ ５：吸着ノズル ５１：本体部 ５５：先端部 ５５３：下面 ５６：先端部 ７：制御装置 ７１：押し当て制御部 ７２：確認部 ７３：判定部 ７４：取り替え制御部 ８１：当て面 ８３：取り替え用治具 ８４：取り外し部 ８５：両面テープ ８６：取り付け部 ９：ノズルメンテナンス装置 ９２：水平移動機構 ９３：装置制御部 ９４：取り替え制御部

Claims (17)

1. 軸形状の本体部、および前記本体部の軸方向下側に嵌め合い構造によって取り替え可能に設けられる先端部をもつ取り替え式の吸着ノズルと、
   水平方向に移動可能に設けられ、前記吸着ノズルを交換可能にかつ昇降可能に保持する装着ヘッドと、
   前記吸着ノズルの前記先端部を上方から押し当て可能な当て面と、
   取り替え式の前記吸着ノズルが前記装着ヘッドに保持されたときに、前記当て面に対して前記吸着ノズルを相対移動させて前記先端部が前記当て面に押し当てられるように制御する制御部と、
   を備える部品装着機。
2. 軸形状の本体部、および前記本体部の軸方向下側に嵌め合い構造によって取り替え可能に設けられる先端部をもつ取り替え式の吸着ノズルと、
   水平方向に移動可能に設けられ、前記吸着ノズルを交換可能にかつ昇降可能に保持する装着ヘッドと、
   取り替え式の前記吸着ノズルが前記装着ヘッドに保持されたときに、前記先端部が良好に嵌め込まれているか否かを確認する確認部と、
   を備える部品装着機。
3. 軸形状の本体部、および前記本体部の軸方向下側に嵌め合い構造によって取り替え可能に設けられる先端部をもつ取り替え式の吸着ノズルと、
   水平方向に移動可能に設けられ、前記吸着ノズルを交換可能にかつ昇降可能に保持する装着ヘッドと、
   前記装着ヘッドに保持された取り替え式の前記吸着ノズルの前記先端部が良好に嵌め込まれているか否かを確認する確認部と、
   前記吸着ノズルの前記先端部を上方から押し当て可能な当て面と、
   前記確認部により前記先端部が良好に嵌め込まれていないと判断された場合に、前記当て面に対して前記吸着ノズルを相対移動させて前記先端部が前記当て面に押し当てられるように制御する制御部と、
   を備える部品装着機。
4. 前記制御部は、前記先端部が取り替えられた後の前記吸着ノズルが前記装着ヘッドに保持されたときに動作する、請求項１または３に記載の部品装着機。
5. 前記制御部は、前記先端部の各々について使用開始前に一回だけ動作する、請求項４に記載の部品装着機。
6. 前記確認部は、前記先端部が取り替えられた後の前記吸着ノズルが前記装着ヘッドに保持されたときに動作する、請求項２または３に記載の部品装着機。
7. 前記確認部は、前記先端部の各々について使用開始前に一回だけ動作する、請求項６に記載の部品装着機。
8. 前記確認部は、前記吸着ノズルを側方から撮像する側視カメラを含んで構成される、請求項２、３、６、７のいずれか一項に記載の部品装着機。
9. 前記確認部は、前記先端部の下面の前記本体部に対する相対高さ、および、前記先端部の前記下面の水平度の少なくとも一方に基づいて、前記先端部が良好に嵌め込まれているか否かを確認する、請求項２、３、６～８のいずれか一項に記載の部品装着機。
10. 前記装着ヘッドに保持された前記吸着ノズルが取り替え式であるか否かを判定する判定部をさらに備える、請求項１～９のいずれか一項に記載の部品装着機。
11. 前記判定部は、前記装着ヘッドに保持された前記吸着ノズルが取り替え式である場合に、前記先端部が使用開始前であるか否かを判定する、請求項１０に記載の部品装着機。
12. 前記先端部を受容する受容体を有する取り外し部と、
    使用開始前の前記先端部を提供可能に保持する取り付け部と、
    前記装着ヘッドに保持された取り替え式の前記吸着ノズルを前記取り外し部に移動し、前記本体部から前記先端部を取り外して前記受容体に受容させ、さらに、取り替え式の前記吸着ノズルの前記本体部を前記取り付け部に移動し、前記取り付け部に保持された前記先端部を前記本体部に嵌め込ませる取り替え制御部と、
    をさらに備える、請求項１～１１のいずれか一項に記載の部品装着機。
13. 前記受容体は、前記本体部から前記先端部を取り外し可能な粘着力を有する、請求項１２に記載の部品装着機。
14. 前記受容体は、両面に前記粘着力をもち、その一面が前記取り外し部に貼付され、その他面の前記粘着力により前記先端部を取り外して受容する両面テープである、請求項１３に記載の部品装着機。
15. 前記取り外し部および前記取り付け部を有する取り替え用治具は、前記部品装着機に設けられた基板搬送装置によって機内に搬入される、請求項１２～１４のいずれか一項に記載の部品装着機。
16. 軸形状の本体部、および前記本体部の軸方向下側に嵌め合いによって取り替え可能に設けられる先端部をもつ取り替え式の吸着ノズルと、
    水平方向に移動可能に設けられ、前記吸着ノズルを交換可能にかつ昇降可能に保持する装着ヘッドと、
    前記先端部を受容する受容体を有する取り外し部と、
    使用開始前の前記先端部を提供可能に保持する取り付け部と、
    前記装着ヘッドに保持された取り替え式の前記吸着ノズルを前記取り外し部に移動し、前記本体部から前記先端部を取り外して前記受容体に受容させ、さらに、取り替え式の前記吸着ノズルの前記本体部を前記取り付け部に移動し、前記取り付け部に保持された前記先端部を前記本体部に嵌め込ませる取り替え制御部と、
    を備える部品装着機。
17. 軸形状の本体部、および前記本体部の軸方向下側に嵌め合い構造によって取り替え可能に設けられる先端部をもつ取り替え式の吸着ノズルを、交換可能にかつ昇降可能に保持する作業ヘッドと、
    前記先端部を受容する受容体を有する取り外し部と、
    使用開始前の前記先端部を提供可能に保持する取り付け部と、
    前記取り外し部および前記取り付け部に対して前記作業ヘッドを水平方向に相対移動させる水平移動機構と、
    前記作業ヘッドに保持された取り替え式の前記吸着ノズルを前記取り外し部に移動し、前記本体部から前記先端部を取り外して前記受容体に受容させ、さらに、取り替え式の前記吸着ノズルの前記本体部を前記取り付け部に移動し、前記取り付け部に保持された前記先端部を前記本体部に嵌め込ませる取り替え制御部と、
    を備えるノズルメンテナンス装置。

Images