JP4312575B2 - 部品実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、部品吸着用のノズルを先端に具備した実装用ヘッドを備えた移動可能なヘッドユニットにより部品供給部からＩＣ等の電子部品を吸着し、この電子部品をプリント基板等の基板上に移送して実装する部品実装方法に関し、特に、前記ノズルを部品の種類に応じて交換しながら実装作業を進める方法に関するものである。

従来から、部品吸着用のノズルを先端に具備した一乃至複数本の実装用ヘッドを備えた移動可能なヘッドユニットを有し、このヘッドユニットの移動に伴い前記ノズルによりＩＣ等の電子部品を部品供給部から吸着してプリント基板上に移送し、プリント基板上の所定位置に実装するようにした表面実装機が一般に知られている。

この種の表面実装機において、実装用ヘッドの前記ノズルは交換可能に構成されており、実装部品の形状や大きさに応じて適宜交換されるようになっている。例えば、特許文献１には、複数種類のノズルを交換可能に保持したノズルストッカをヘッドユニットの可動領域に設け、必要に応じてこのノズルストッカ上にヘッドユニットを移動させてノズルの交換を自動的に行うものが開示されている。
特開平９−２６６３９９号公報

近年、実装部品の多品種化に伴い、上記ノズルについてもより多種類のものを使用する必要が生じており、そのため、より多種類のノズルをノズルストッカに交換可能に収納することが望まれている。その一方で、ノズルストッカの容量（収納数）を増やすと、ノズルストッカの占有スペースが拡大し、装置の省スペース化を図る上でのマイナス要素となる。従って、このような二律背反する課題を合理的に解決することが望まれる。

なお、従来のこの種の表面実装機では、一般に、実装作業に使用する全てのノズルが予めノズルストッカに収納されており、実装作業が開始されると、まずノズルストッカ内のノズルが実装用ヘッドに装着されてから実装作業が開始されるようになっている。そのため、実装作業中は、ノズルストッカ内に多くの空きスペースが生じおり、この点に改善の余地がある。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、装置の省スペース化の要請に応えつつ（ノズルストッカの容量を増大させることなく）、実装作業においてより多品種の部品に対応できるようにすることを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の部品実装方法は、部品吸着用のノズルが交換可能に装着される複数の実装用ヘッドを備えた移動可能なヘッドユニットにより部品供給部から部品を吸着して基板上に実装するとともに、ノズルストッカ内に保持されるノズルを部品の種類に応じて前記実装用ヘッドに装着して実装作業を行う表面実装機の部品実装方法であって、前記実装用ヘッドに装着されているノズルの総数と前記ノズルストッカ内に保持されているノズルの総数との合計値が、前記ノズルストッカに保持可能なノズルの総数よりも大きく、かつ前記実装用ヘッドに装着可能なノズルの総数と前記ノズルストッカに保持可能なノズルの総数との合計値から、前記実装用ヘッドに装着されているノズルの総
数と前記ノズルストッカ内に保持されているノズルの総数との合計値を減算した値が１以上となる状態で実装作業を開始し、部品の種類に応じて前記実装用ヘッドに装着されているノズルと前記ストッカに保持されているノズルとを交換しながら実装作業を行うようにしたものである（請求項１）。

この方法においては、前記ヘッドユニットの移動に伴う前記実装用ヘッドの移動領域のうち各実装用ヘッドに共通する領域内に予め前記ノズルストッカを配置した状態で実装作業を行うようにするのが好ましい（請求項２）。

本発明の部品実装方法（請求項１）によれば、ノズルストッカに保持可能なノズル数よりも多くのノズルを実装作業に用いることが可能となる。そのため、従来の方法、すなわち実装作業に使用する全てのノズルをノズルストッカに予め収納（保持）しておき、ノズルストッカ内のノズルを実装用ヘッドに装着してから実装作業を開始する方法に比べると、ノズルストッカに収納可能なノズル数が同じ場合でも、より多数のノズルを使用することが可能となる。従って、ノズルストッカの容量を増大させることなく、より多品種の部品実装に対応することができるようになる。

また、請求項２に係る方法によれば、ノズルの配列や種類の交換に際し、全ての実装用ヘッドがノズルストッカの全てのノズルに対してアクセスできるため、上記交換作業を比較的簡単に行うことが可能となる。

本発明の実施形態について図面を用いて説明する。

図１及び図２は本発明に係る部品実装方法が適用される表面実装機を概略的に示している。同図に示すように表面実装機（以下、実装機と略す）の基台１上には、プリント基板搬送用のコンベア２が配置され、プリント基板３がこのコンベア２上を搬送されて所定の装着作業位置で停止されるようになっている。なお、プリント基板３は同図中の右側から搬入されて左側へと搬出される。

上記コンベア２の両側には、部品供給部４が配置されている。これら部品供給部４には、多数列のテープフィーダー４ａが設けられている。各テープフィーダー４ａは、それぞれ、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるように構成されており、後述するヘッドユニット５により部品が取出されるに伴い間欠的に部品を繰り出すように構成されている。

上記基台１の上方には、部品装着用のヘッドユニット５が装備されている。このヘッドユニット５は、部品供給部４とプリント基板３が位置する実装作業位置とにわたって移動可能とされ、Ｘ軸方向（コンベア２と平行な方向）及びＹ軸方向（コンベア２と直交する方向）に移動可能となっている。

すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向の固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９により回転駆動されるボールねじ軸８とが配設され、上記固定レール７上にヘッドユニット支持部材１１が配置され、この支持部材１１に設けられたナット部分１２が上記ボールねじ軸８に螺合している。また、上記支持部材１１には、Ｘ軸方向のガイド部材１３と、Ｘ軸サーボモータ１５により駆動されるボールねじ軸１４とが配設され、上記ガイド部材１３にヘッドユニット５が移動可能に保持され、このヘッドユニット５に設けられたナット部分（図示せず）がボールねじ軸１４に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ９の作動により上記支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１５の作動によりヘッドユニット５が支持部材１１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。

ヘッドユニット５には部品装着用の複数の実装用ヘッド１８が搭載されており、当実施形態では６本の実装用ヘッド１８がＸ軸方向に等間隔で一列に並べて搭載されている。なお、以下の説明において特に各実装用ヘッド１８を区別する必要がある場合には、図１，図２における右側から順に第１、第２……第６の実装用ヘッド１８とよぶものとする。

実装用ヘッド１８は、それぞれヘッドユニット５のフレームに対してＺ軸方向の移動及びＲ軸（ノズル中心軸）回りの回転が可能とされ、サーボモータを駆動源とする昇降駆動手段および回転駆動手段により駆動されるようになっている。また、各実装用ヘッド１８には、その先端（下端）に吸着ノズル１９が装着されており、図外の負圧供給手段から吸着ノズル先端に負圧が供給されることにより、この負圧による吸引力で部品を吸着するようになっている。

吸着ノズル１９は各実装用ヘッド１８に対して着脱可能に構成されており、必要に応じてノズル形状の異なる吸着ノズル１９と交換されるようになっている。具体的に説明すると、図５に示すように、実装用ヘッド１８には吸着ノズル１９を装着するシャフト１８ａが設けられ、このシャフト１８ａの周りに、バネ１８ｂの弾発力により前記シャフト１８ａと直交する方向に弾性的に変位可能に保持される位置決め用の剛球１８ｃが設けられている。そして、同図に示すように吸着ノズル１９を前記シャフト１８ａに対してその先端側から挿着すると前記剛球１８ｃが吸着ノズル１９の周面に形成された凹部１９ｂに嵌合、圧接し、その結果、吸着ノズル１９が実装用ヘッド１８の下端部に保持される。その一方で、シャフト１８ａに装着された吸着ノズル１９に下向きの外力を与えると、前記バネ１８ｂの弾発力に抗して剛球１８ｃが押し戻されつつ吸着ノズル１９がシャフト１８ａから引き抜かれるように構成されている。

なお、同図中、符号１９ａは吸着ノズル１９の途中部分に設けられる鍔状の係止板で、後述するノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂとの間でノズル交換を行う際には、この係止板１９ａにノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂのシャッター部材３４が係合することにより吸着ノズル１９の取外しが行われるようになっている。

ヘッドユニット５には、さらに実装作業位置に位置決めされたプリント基板３を画像認識するための２台のカメラ（基板認識カメラ２０、実装位置認識カメラ２２）と、各実装用ヘッド１８に装着される部品を画像認識するための部品認識ユニット２４とが搭載されている。

前記カメラ２０，２２は、例えばＣＣＤエリアセンサを備えたカメラで、それぞれ実装用ヘッド１８を挟んでその並び方向両側に下向きに設けられている。これらカメラ２０，２２のうち基板認識カメラ２０は、当装置の絶対座標軸上におけるプリント基板３の位置を認識するために同基板３の上面に付されるフィデューシャルマークを撮像するもので、一方、実装位置認識カメラ２２は、プリント基板３上の部品の実装位置を認識するために、例えばプリント基板３上に付されるマークや回路パターンを撮像するものである。

部品認識ユニット２４は、図４に示すように、ヘッドユニット５のフレームに移動可能に支持され、かつサーボモータにより駆動されてＸ軸方向（同図では紙面に直交する方向）に移動する可動フレーム２５を有している。可動フレーム２５には、ＣＣＤエリアセンサを備えたカメラ２６、ミラー２７および照明装置２８が組込まれており、例えば、部品吸着後、同図に示すように実装用ヘッド１８が上昇端位置にセットされた状態で、可動フレーム２５が実装用ヘッド１８の並び方向（Ｘ軸方向）に移動することにより、各吸着ノズル１９に吸着された部品をその下側から順次撮像するように構成されている。

なお、前記基板認識カメラ２０は、吸着ノズル１９を撮像するための手段（ノズル認識手段）としても共用されており、後述する吸着ノズル１９の認識時には、基板認識カメラ２０により後記ノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂ内に収納されている吸着ノズル１９をその上側から撮像するようになっている。具体的には、吸着ノズル１９の前記係止板１９ａの上面に印されるＩＤマークを撮像する。

前記基台１上には、図１、図３に示すように、さらに前記部品認識ユニット２４とは別に、実装用ヘッド１８に吸着された部品を撮像するための一対の部品認識カメラ３０Ａ，３０Ｂと、交換用の吸着ノズル１９を保持するための一対のノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂとが配置されている。

部品認識カメラ３０Ａ，３０Ｂは、例えば互いに解像度の異なるＣＣＤラインセンサを備えたカメラで、コンベア２と一方側（同図では上側）の部品供給部４との間のスペースに上向きに配置されており、前記ヘッドユニット５がこれら部品認識カメラ３０Ａ，３０Ｂ上をＸ軸方向に移動することにより各実装用ヘッド１８に吸着された部品をその下側から撮像するようになっている。なお、これら部品認識カメラ３０Ａ，３０Ｂと前記部品認識ユニット２４は共に実装用ヘッド１８による吸着部品を撮像するものであるが、前記部品認識ユニット２４は主に吸着部品がＩＣ等の小型のチップ部品である場合の部品認識に使用され、部品認識カメラ３０Ａ，３０Ｂは吸着部品がＱＦＰ等の大型部品である場合の部品認識に使用される。部品認識カメラ３０Ａ，３０Ｂは、例えば吸着ノズル１９の係止板１９ａの下面にＩＤマークが設けられる場合には、実装用ヘッド１８に装着された吸着ノズル１９の同ＩＤマークを下側から撮像するのに用いてもよい。

ノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂは、それぞれ吸着ノズル１９を収納するための複数の収納孔（ノズル保持部）をＸ軸方向に一列に備えており、これら収納孔に吸着ノズル１９をその先端側から挿入した状態で収納（保持）するように構成されている。

図６に示すように、各ノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂの収納孔の上方には、図外のアクチュエータの作動により開閉する一対のシャッター部材３４が設けられており、このシャッター部材３４の開閉に応じて吸着ノズル１９が実装用ヘッド１８に対して脱着（交換）されるようになっている（図６は、シャッター部材３４が閉止した状態を示している）。

具体的に説明すると、吸着ノズル１９の取外し時には、まずシャッター部材３４が開放され、ヘッドユニット５がシノズルストッカ３２Ａ（３２Ｂ）上方に移動した後、実装用ヘッド１８が下降することにより吸着ノズル１９を空きスペースに挿入する。次いで、シャッター部材３４が閉止され、この状態（図６に示す状態）で実装用ヘッド１８が上昇する。このようにすると吸着ノズル１９の前記係止板１９ａにシャッター部材３４が係合し、その結果、実装用ヘッド１８から吸着ノズル１９が引き抜かれて収納孔内に保持されることとなる。一方、吸着ノズル１９の装着時には、シャッター部材３４が閉止された状態で実装用ヘッド１８が下降し、これにより収納孔内に収納された吸着ノズル１９が実装用ヘッド１８に装着される。そしてその後、シャッター部材３４が開放されて実装用ヘッド１８が上昇することにより、実装用ヘッド１８に吸着ノズル１９が装着された状態で収納孔から引き出されることとなる。

これらノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂのうち一方側のノズルストッカ３２Ａは、最大２０本の吸着ノズル１９が収納可能（２０個の収納孔を有する）に構成され、他方側のノズルストッカ３２Ｂは、最大１２本の吸着ノズル１９が収納可能（１２個の収納孔を有する）に構成とされている。

ここで、これらノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂのうち容量の小さいノズルストッカ３２Ｂは、ヘッドユニット５の移動に伴う実装用ヘッド１８の移動領域のうち各実装用ヘッド１８に共通する領域（以下、共通領域Ｃｏという；図３中に斜線で示す部分）、換言すれば、ノズルストッカ３２Ｂに収納される全ての吸着ノズル１９に対してヘッドユニット５の全ての実装用ヘッド１８がアクセス可能な領域内に配置されている。これに対して、容量の大きいノズルストッカ３２Ａは、その一部が前記共通領域Ｃｏ外に延設されており、具体的にはノズルストッカ３２Ａに収納される吸着ノズル１９のうち右側（図３において右側）の８本の吸着ノズル１９が共通領域Ｃｏから外側（プリント基板３の搬出方向側）にはみ出して設けられている。その結果、ヘッドユニット５の各実装用ヘッド１８のうち第１，第２の実装用ヘッド１８についてはノズルストッカ３２Ａに収納される全ての吸着ノズル１９に対してアクセス可能となっているが、他の第３〜第６の実装用ヘッド１８については以下のようにアクセス制限が課せられている。

次表１は、ノズルストッカ３２Ａ（ＡＮＣ）に収納される吸着ノズル１９とこれらに対してアクセス可能な実装用ヘッド１８との関係を示している。なお、表中ＡＮＣ１〜２０は、ノズルストッカ３２Ａに収納される吸着ノズル１９のうち最右側（図３中右側）の吸着ノズル１９を「１」としたときの各吸着ノズル１９の位置を番号で示したもので、アクセス可能な実装用ヘッド１８を丸印で示している。

なお、当実施形態では、上記のように第１〜第６の実装用ヘッド１８のうち第１，第２の実装用ヘッド１８がノズルストッカ３２Ａに収納される全ての吸着ノズル１９にアクセス可能に構成されることにより、後述するような吸着ノズル１９の並び換えが可能となり、その結果、ノズルストッカ３２Ａを共通領域Ｃｏの外側まで延設しながらも同ストッカ３２Ａ内の全てのノズルを第１〜第６の任意の実装用ヘッド１８に対して装着できるようになっている。

上記のような実装機には、図示を省略するが、論理演算を実行する周知のＣＰＵ、そのＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭおよび装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ等から構成されるコントローラが設けられており、実装動作中は、予め記憶されたプログラムに従ってヘッドユニット５等を作動させるべく前記サーボモータ９，１５等がこのコントローラにより統括的に駆動制御されるように構成されている。以下、このコントローラによる実装動作の制御について図９〜図１５を参照しつつ図７，図８のフローチャートに従って説明する。

上記の実装機で生産が開始されると、部品の実装動作に先立って、実装作業で使用する吸着ノズル１９を準備するための動作（準備動作）が実行される。

具体的には、まず、予め記憶されている実装データ、つまり実装部品の種類、数、実装位置等の情報を読出しノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂに収納する吸着ノズル１９の種類および配置等に関するデータ（ノズルリストという）を作成する（ステップＳ１）。

ノズルリストの作成が完了すると、次に現在のノズル情報、すなわち現時点でノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂに収納されている吸着ノズル１９の種類、数および配置等に関するデータの有無を判断し（ステップＳ２）、ここでノズル情報が無いと判断した場合にはステップＳ２０に移行してノズル認識処理を実行する。

具体的には、まずヘッドユニット５をノズルストッカ３２Ａ（又は３２Ｂ）の上方でＸ軸方向に移動させながら、ノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂに収納されている吸着ノズル１９を前記基板認識カメラ２０により順次撮像し、係止板１９ａ（上面）に印されるＩＤマークを画像認識することによりノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂに収納されている吸着ノズル１９の種類等を認識する。なお、この場合、既に実装用ヘッド１８に吸着ノズル１９が装着されている場合には、吸着ノズル１９を全てノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂに戻した状態でノズル認識処理を実行する。

ステップＳ２でＹＥＳと判断した場合、およびステップＳ２０のノズル認識処理が完了した場合にはステップＳ３に移行し、ステップＳ１で作成したノズルリストと前記ノズル情報との比較に基づきノズル不足（種類の不足）の有無を判断する。

ここで、不足が有ると判断した場合には、ノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂに空きスペースが有るか否かを判断し、空きスペースが有ると判断した場合には、さらに不足分を補えるか、すなわち不足数の吸着ノズル１９を収納するだけの空きスペースが有るか否かを判断する（ステップＳ２１，Ｓ２２）。ここで、不足分を補えると判断した場合には、ステップＳ２４に移行する。

これに対してステップＳ２１で空きスペースがないと判断した場合（ステップＳ２１でＮＯ）、又はステップＳ２２で不足分を補えないと判断した場合（ステップＳ２２でＮＯ）には、実装用ヘッド１８にノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂ内の吸着ノズル１９を装着し、これにより不足分の吸着ノズル１９を収納するための空きスペースをノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂに設ける（ステップＳ２３）。この際、第１〜第６の実装用ヘッド１８のうち５つの実装用ヘッド１８に吸着ノズル１９を装着する。

ステップＳ２４では、吸着ノズル１９が不足している旨、および不足している吸着ノズル１９の種類、数、あるいはさらに、次の実装作業で不要となる吸着ノズル１９の種類、ノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂ内での吸着ノズル１９の位置、さらに作業指示内容等を実装機の図外の表示部（表示手段、報知手段）に表示してオペレータに報知した後、ステップＳ２５に移行する。なお、ノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂの収納孔毎にその横にランプを設け、次の実装作業で不要となる吸着ノズル１９の位置のランプを点灯表示させてオペレータに報知するようにしてもよい。これにより不要となる吸着ノズル１９のオペレータによる除去作業が容易となる。

ステップＳ２５では、ヘッドユニット５の移動は停止されており、オペレータは前記表示に基づきノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂに不足分の吸着ノズル１９を補充し、あるいはさらに補充に先行して不要吸着ノズル１９の除去を行う。また、表示部において入替情報の表示がある場合にオペレータは、ヘッドユニット５によるノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂにおける吸着ノズル１９の自動入替を待つことなく、吸着ノズル１９の補充のついでに入替を行うようにしてもよい。そして、図外の操作パネル上の入力手段により吸着ノズル１９の補充や入替データおよび作業終了データが装置入力されるとステップＳ２に移行し、再度ノズル情報の有無判断を行う。

なお、オペレータが吸着ノズル１９の入替データではなく入替が終了したことのみを前記入力手段により装置入力した場合には、補充した吸着ノズル１９、あるいはさらに除去した吸着ノズル１９を実装機に確認させるべく、ステップＳ２ではなくステップＳ２０に移行する。なお、このフローチャートには示していないが、例えばＩＤマークの認識ミス等により、再度のステップＳ２０の処理後も依然として吸着ノズル１９が不足していると判断した場合にはステップＳ３からステップＳ２５に移行してその旨が報知される。

この段階では、何れの実装用ヘッド１８にも吸着ノズル１９が装着されていない状態、又は第１〜第６の実装用ヘッド１８のうち５つの実装用ヘッド１８に吸着ノズル１９が装着された状態の何れかの状態にあり、例えば、実装用ヘッド１８に５つの吸着ノズル１９が装着され、かつノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂの全ての収納孔に吸着ノズル１９が収納されている場合には最大３７個の吸着ノズル１９が実装作業に使用可能となる。

一方、ステップＳ３においてＮＯと判断した場合には、実装用ヘッド１８に吸着ノズル１９が装着されているか否か（第１〜第６の実装用ヘッド１８のうち５つの実装用ヘッド１８に吸着ノズル１９が装着されているか否か）を判断し、装着されていると判断した場合には、実装用ヘッド１８のカウンタに初期値「１」をセットした後、第１の実装用ヘッド１８について吸着ノズル１９の交換（ノズルチェンジ；未装着の場合には装着）、つまり最適化のための交換（装着）が必要か否かを判断する（ステップＳ４〜Ｓ６）。なお、この最適化とは、実装部品の種類、数、実装位置等の諸条件から最も効率的に実装作業を行い得る種類および配列で実装用ヘッド１８に吸着ノズル１９を装着した状態にすることをいう。

ステップＳ６において、交換（装着）の必要が無いと判断した場合にはステップＳ２６に移行して前記カウンタ値をインクリメントした後、ステップＳ６に移行し、第２の実装用ヘッド１８について同様の判断を行う。

これに対し、ステップＳ６で第１の実装用ヘッド１８に装着されている吸着ノズル１９の交換が必要と判断した場合には、交換（装着）対象となる吸着ノズル１９がノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂのうちヘッド可動エリアに有るか否か、つまり第１の実装用ヘッド１８がアクセス可能な位置に交換対象の吸着ノズル１９が有るか否かを判断し（ステップＳ７）、ここでＹＥＳと判断した場合には、ステップＳ９に移行し、（１）第１の実装用ヘッド１８に吸着ノズル１９が未装着の場合には、ノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂ内の吸着ノズル１９を同実装用ヘッド１８に装着し、（２）第１の実装用ヘッド１８に既に吸着ノズル１９が装着されている場合には、同実装用ヘッド１８に装着されている吸着ノズル１９をノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂの空きスペースに収納した後、対象となる吸着ノズル１９を第１の実装用ヘッド１８に装着する。そして、ステップＳ１０に移行し、ここで前記カウンタ値が「６」か否か、つまり全ての実装用ヘッド１８に対して最適化の処理が終了したか否かを判断し、装着されていると判断した場合にはステップＳ１１に移行して実装動作を開始する。一方、ステップＳ１０において、装着されていないと判断した場合にはステップＳ２６に移行する。

なお、上述したように第１および第２の実装用ヘッド１８はノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂに収納される全ての吸着ノズル１９に対してアクセス可能に構成されているので、ステップＳ７では、前記カウンタ値がｎ＝３〜６の場合（すなわち、対象が第３〜第６の実装用ヘッド１８の場合）であって、かつ交換対象となる吸着ノズル１９がノズルストッカ３２Ａのうち前記共通領域Ｃｏ外の領域に収納されている場合にＮＯと判断され得ることとなる。

ステップＳ７においてＮＯと判断された場合には、ステップＳ８に移行され、ここでノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂ内の吸着ノズル１９の並べ替えを行う。つまり、交換対象となる吸着ノズル１９がアクセス不可能な位置に収納されている場合には、吸着ノズル１９を空きスペースに取外したとしても、実装用ヘッド１８に対して対象となる吸着ノズル１９を直ちに装着することができないため、ステップＳ８において吸着ノズル１９の並べ替えを行い、当該実装用ヘッド１８がアクセス可能となる位置まで対象吸着ノズル１９を移動させてからステップＳ９に移行するようにしている。

ここで、具体的な並び替えの手順について図９〜図１５を使って説明する。

図９は、並び替え前のノズルストッカ３２Ａおよびヘッドユニット５を模式的に示している。この図では、並び替えの手順を簡単に説明するためにノズルストッカ３２Ａの収納ノズル数を実際よりも少なく示している。

同図に示すように、ノズルストッカ３２Ａは、その左端が空きスペース（図中「０」で示す）とされ、それ以外の収納孔には、右側から順に種別「７」，「６」，「５」「４」，「３」，「２」の吸着ノズル１９が収納されており、種別「７」，「６」の吸着ノズル１９は共通領域Ｃｏ外に収納されている。一方、第１〜第６の実装用ヘッド１８（図中Ｈ１〜Ｈ６で示す）には、それぞれ種別「１」，「３」，「３」，「３」，「２」「２」の吸着ノズル１９が装着されている。以下の説明では、共通領域Ｃｏ外に収納された吸着ノズル１９に対して第１および第２の実装用ヘッド１８のみがアクセスできるものとし、ノズルストッカ３２Ａの共通領域Ｃｏ外に収納された種別「６」の吸着ノズル１９を第６の実装用ヘッド１８に装着する場合を例に説明する。

〔１〕第１の実装用ヘッド１８に装着されている種別「１」の吸着ノズル１９をノズルストッカ３２Ａの空きスペースに取外し、その後、ノズルストッカ３２Ａ内の種別「６」の吸着ノズル１９を第１の実装用ヘッド１８に装着する（図１０）。

〔２〕第２の実装用ヘッド１８に装着されている種別「３」の吸着ノズル１９をノズルストッカ３２Ａの空きスペースに取外し、その後、ノズルストッカ３２内の種別「１」の吸着ノズル１９を第２の実装用ヘッド１８に装着する（図１１）。

〔３〕第１の実装用ヘッド１８に装着されている種別「６」の吸着ノズル１９をノズルストッカ３２Ａの空きスペースに取外し、その後、ノズルストッカ３２内の種別「２」の吸着ノズル１９を第１の実装用ヘッド１８に装着する（図１２）。

〔４〕第６の実装用ヘッド１８に装着されている種別「２」の吸着ノズル１９をノズルストッカ３２Ａの空きスペースに取外し、その後、ノズルストッカ３２内の種別「６」の吸着ノズル１９を第６の実装用ヘッド１８に装着する（図１３）。

〔５〕第２の実装用ヘッド１８に装着されている種別「１」の吸着ノズル１９をノズルストッカ３２Ａの空きスペースに取外し、その後、ノズルストッカ３２内の種別「３」の吸着ノズル１９を第２の実装用ヘッド１８に装着する（図１４）。

〔６〕第１の実装用ヘッド１８に装着されている種別「２」の吸着ノズル１９をノズルストッカ３２Ａの空きスペースに取外し、その後、ノズルストッカ３２内の種別「１」の吸着ノズル１９を第１の実装用ヘッド１８に装着する（図１５）。

以上の〔１〕〜〔６〕の手順に従うことによりノズルストッカ３２Ａの共通領域Ｃｏ外に収納された種別「６」の吸着ノズル１９を第６の実装用ヘッド１８に装着することができる。

なお、ステップＳ４においてＮＯと判断した場合には、ステップＳ２７に移行し、ノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂ内に収納された吸着ノズル１９から最適化の条件を満たす吸着ノズル１９を各実装用ヘッド１８に装着する。この際、当該実装用ヘッド１８に装着するべき吸着ノズル１９がアクセス不可能な位置に収納されている場合には、必要に応じてステップＳ８に準じた並び替えを行う。

また、このフローチャートには示していないが、ステップＳ６においてＹＥＳと判断する場合には、実装用ヘッド１８へ装着されている吸着ノズル１９の数とステップＳ２０において認識されたノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂ内の吸着ノズル１９の数との合計値が、実装用ヘッド１８の数とノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂ内に収納可能なノズルの数（収納孔の数）との合計値に一致するか否かを判断し、一致する場合には、ノズル並び替えが不能となるため、つまり、吸着ノズル１９を取外すための空きスペースをノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂ内に設けることができず、ノズルの並び替えが不要となるため、その旨を前記表示部上に表示してオペレータに報知するとともに、ヘッドユニット５の移動を停止するか、停止状態を維持する。そして、ノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂに保持されている吸着ノズル１９のうち不要なものを前記表示部に併せて表示することによりオペレータに報知し、これに基づきオペレータが不要吸着ノズル１９の除去等の作業を行い、前記操作パネルを介して作業終了データ等が装置入力されると、ヘッドユニット５の移動が再開される。この場合、再度ステップＳ２０に移行してノズル認識処理を行うことによりノズル情報を再取得するようにしてもよい。

以上のようにして各実装用ヘッド１８に対して吸着ノズル１９を最適化した状態で装着すると、図８のステップＳ１１に移行して、実装動作を開始する。

具体的には、ヘッドユニット５を部品供給部４に移動させ、実装用ヘッド１８の昇降に伴い所望のテープフィーダー４ａから部品を吸着して取出させる。そして、ヘッドユニット５を部品供給部４からプリント基板３上へ移動させるとともに、この移動途中、部品認識ユニット２４を作動させるとともに必要に応じてヘッドユニット５を、部品認識カメラ３０Ａ，３０Ｂに対してその上方を通過させ、これにより吸着部品の画像認識を行い、この認識結果に基づきヘッドユニット５の移動目標位置を補正する。

そして、ヘッドユニット５がプリント基板３上に到達すると、実装用ヘッド１８の昇降に伴い最初の部品をプリント基板３上に実装し、以後、ヘッドユニット５を間欠的に次の目標位置に移動させながら順次残りの吸着部品をプリント基板３上に実装する（ステップＳ１２）。

次いで、プリント基板３に対する部品の実装が終了したか否かを判断し、ここで終了していないと判断した場合には、次の部品を部品供給部４から吸着するための前処理としてステップＳ１４〜ステップＳ１９（ステップＳ２８含む）のノズル交換処理を実行する。

この処理は、実装用ヘッド１８毎に現在装着されている吸着ノズル１９のうち次ぎの実装動作で使用しないものがある場合に、これを次の実装動作で使用するノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂ内の吸着ノズル１９と交換する処理であって、具体的な内容は上述したステップＳ５〜ステップＳ１０（ステップＳ２６含む）と同じである。すなわち、実装用ヘッド１８毎にノズル交換の要否を判断しながら、必要な場合にはノズル交換を行う。この場合に、交換対象となる吸着ノズル１９がノズルストッカ３２Ａのうち前記共通領域Ｃｏ外にある場合には、上記同様に必要な並べ替えを行いながらノズル交換を行う。

ノズル交換処理が終了すると（ステップＳ１９でＹＥＳ）、ステップＳ１１に移行して次の部品の実装動作を開始し、こうしてステップＳ１１〜Ｓ１９の処理を繰り返しながら、最終的に全ての部品がプリント基板３上に実装されたと判断すると（ステップＳ１３でＹＥＳ）、ヘッドユニット５を所定の待機位置にリセットして本フローチャートが終了する。

以上のような実装機（部品実装方法）によると、上述のように、必要な場合には、実装用ヘッド１８に５つの吸着ノズル１９が装着され、かつノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂの全ての収納孔に吸着ノズル１９が収納されることにより最大３７個の吸着ノズル１９が装置内に交換可能に搭載された状態で実装動作が開始されるので、従来のこの種の実装機（部品実装方法）に比べると、実装作業中により多品種の吸着ノズル１９を使用することが可能となる。つまり、実装作業に使用する全ての吸着ノズル１９をノズルストッカに予め収納して（実装用ヘッドに吸着ノズルを未装着の状態）実装作業を開始し、開始後、直ちにノズルストッカ内から必要な吸着ノズルを実装用ヘッドに装着して実装作業を行う従来の実装機と比べると、ノズルストッカの容量が同じ場合でも、予め実装用ヘッド１８に吸着ノズル１９が装着されている分だけ上記実装機では多くの吸着ノズル１９を実装作業で使用することができる。

従って、上記実装機によると、ノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂの容量を抑えながら、より多くの数および種類の吸着ノズル１９を実装作業で使用することが可能となる。そのため、装置の省スペース化の要請に応えながら、より多品種の部品を実装することができるようになる。

なお、以上説明した実装機は、本発明に係る部品実装方法が適用される表面実装機の一形態であって、部品実装方法および具体的な装置構成等は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、必要な場合には、実装用ヘッド１８に５つの吸着ノズル１９が装着され、かつノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂの全ての収納孔に吸着ノズル１９が収納された状態で実装作業を開始するようにしているが、例えば、全ての実装用ヘッド１８に吸着ノズル１９を装着し、ノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂの収納孔のうち１つの収納孔を空きスペースとした状態で実装作業を開始するようにしてもよい。要は、各実装用ヘッド１８に装着されている吸着ノズル１９の総数とノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂに保持されているノズルの総数との合計値が、ノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂに収納（保持）可能な吸着ノズル１９の総数よりも大きい状態で実装作業を開始するようにすればよい。このようにすれば、従来装置とノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂの容量が同じ場合でも、実装作業で使用できる吸着ノズル１９の数は増えることとなるので、上記実施形態の実装機と同様の効果を得ることができる。

但し、上記実施形態のような状態、つまり実装用ヘッド１８に装着可能な吸着ノズル１９の総数とノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂに保持可能な吸着ノズル１９の総数との合計値から、各実装用ヘッド１８に装着されている吸着ノズル１９の総数とノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂに収納されている吸着ノズル１９の総数との合計値を減算した値が「１」となる状態で実装作業を開始するようにすれば、実装用ヘッド１８又はノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂを無駄なく使用した状態、つまりノズル交換が可能な範囲の最大数（３７個）の吸着ノズル１９を装置に搭載した状態で実装作業を行うことができるため、より効果的である。

また、上記実施形態では、ノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂのうち一方のノズルストッカ３２Ａについては収納孔を共通領域Ｃｏの外側にまで延設しているが、基台１上にスペース的な余裕がある場合には、収納される全ての吸着ノズル１９が共通領域Ｃｏ内に収まるようにノズルストッカ３２Ａを構成するのが好ましい。このようにすれば全ての実装用ヘッド１８がノズルストッカ３２Ａ，３２Ｂ内の全ての吸着ノズル１９に対してアクセス可能となるため、ノズル交換に際して図７のステップＳ８（図８のステップＳ１７）のような複雑な並べ替え処理が必要なくなり、吸着ノズル１９の交換作業を比較的簡単に、かつ効率良く行うことが可能になる。

本発明に係る部品実装方法が適用される表面実装機を示す平面図である。 表面実装機を示す正面図である。 実装用ヘッドの可動領域（共通領域）とノズルストッカとの関係を示す表面実装機の平面模式図である。 部品認識ユニットの構成を説明するヘッドユニットの側面略図である。 吸着ノズルの着脱構造を説明するための実装用ヘッド先端の断面図である。 ノズルストッカの構成を示す平面略図である。 実装動作の制御例（実装作業開始前の準備時）を示すフローチャートである。 実装動作の制御例（実装作業時）を示すフローチャートである。 吸着ノズルの交換方法（並替え処理）を説明するヘッドユニットおよびノズルストッカの平面模式図である。 吸着ノズルの交換方法（並替え処理）を説明するヘッドユニットおよびノズルストッカの平面模式図である。 吸着ノズルの交換方法（並替え処理）を説明するヘッドユニットおよびノズルストッカの平面模式図である。 吸着ノズルの交換方法（並替え処理）を説明するヘッドユニットおよびノズルストッカの平面模式図である。 吸着ノズルの交換方法（並替え処理）を説明するヘッドユニットおよびノズルストッカの平面模式図である。 吸着ノズルの交換方法（並替え処理）を説明するヘッドユニットおよびノズルストッカの平面模式図である。 吸着ノズルの交換方法（並替え処理）を説明するヘッドユニットおよびノズルストッカの平面模式図である。

符号の説明

４ 部品供給部
４ａ テープフィーダー
５ ヘッドユニット
１８ 実装用ヘッド
３０Ａ，３０Ｂ 部品認識カメラ
３２Ａ，３２Ｂ ノズルストッカ

Claims (2)

1. 部品吸着用のノズルが交換可能に装着される複数の実装用ヘッドを備えた移動可能なヘッドユニットにより部品供給部から部品を吸着して基板上に実装するとともに、ノズルストッカ内に保持されるノズルを部品の種類に応じて前記実装用ヘッドに装着して実装作業を行う表面実装機の部品実装方法であって、
   前記実装用ヘッドに装着されているノズルの総数と前記ノズルストッカ内に保持されているノズルの総数との合計値が、前記ノズルストッカに保持可能なノズルの総数よりも大きく、かつ前記実装用ヘッドに装着可能なノズルの総数と前記ノズルストッカに保持可能なノズルの総数との合計値から、前記実装用ヘッドに装着されているノズルの総数と前記ノズルストッカ内に保持されているノズルの総数との合計値を減算した値が１以上となる状態で実装作業を開始し、部品の種類に応じて前記実装用ヘッドに装着されているノズルと前記ストッカに保持されているノズルとを交換しながら実装作業を行うことを特徴とする部品実装方法。
2. 請求項１に記載の部品実装方法において、
   前記ヘッドユニットの移動に伴う前記実装用ヘッドの移動領域のうち各実装用ヘッドに共通する領域内に予め前記ノズルストッカを配置した状態で実装作業を行うことを特徴とする部品実装方法。