JP4545822B2 - ロータリー型部品実装装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品等の部品を基板上に装着するロータリー型部品実装装置に関する。

近年のめざましい電子技術の進歩により、電子部品の形状や大きさが多種多様となり、極めて微細なチップ部品から大型部品までを組み合わせて、目的の電子回路を構成することが多くなっている。そのための部品実装装置には、高速性及び高信頼性が一層強く求められてきている。

従来、電子部品等の部品を回路基板等の基板上に装着する部品実装装置として、部品を吸着保持する吸着ユニットを複数個備え、部品の同時吸着等を行う装着ヘッドを備えたもの等、種々の形態のものが提案され実用に供されている。このような装着ヘッドとしては、例えば、図２８に示すような、吸着ノズル１を装着するノズルユニット２を一列あるいは多列状に配列した横列型の部品移載ヘッド３が多く採用されている。横列型の部品移載ヘッド３では、各種の吸着ノズルが格納されたノズルホルダ５から各ノズルユニット２に異なるサイズの吸着ノズルを取り付けることで、微小サイズのチップ部品から、大型のＩＣ部品までを自動的に基板上へ装着可能にしている。

また、下記特許文献１、２にはカムを用いた昇降機構によって、１つの吸着ノズルが下降するロータリー型部品実装装置が開示されている。さらに、下記特許文献３には２つ以上の移載ヘッドを電子部品の取り出し位置と搭載位置に同時に停止させ、この停止中に、それぞれの移載ヘッドの吸着ノズルを交互に上下動させることで、それぞれの吸着ノズルによって電子部品を取り出す構成が開示され、ロータリーヘッドのインデックス回転に伴うデッドタイムの削減、実装速度の向上が図られていた。

特開平１−１８４５０４号公報 特開平９−３６５９２号公報 特開平４−２２１９４号公報 特開平８−１６７７８８号公報 特開平１０−１５９９３０号公報 特開平１０−１６３６７７号公報

しかしながら、従来の横列型部品実装装置は、複数の吸着ノズルを同一間隔で直線状に配設した構成であるため、部品供給位置の一端の部品を、部品移載ヘッドの他端のノズルユニットで吸着する場合、一端の部品位置に他端のノズルユニットを位置合わせしなければならず、部品移載ヘッドの直線移動範囲が増え、レイアウト上の無駄が多くなり、設備幅（ライン長と）も大きくなる問題が生じた。これに対し、ライン長を短縮するため、部品移載ヘッドの直線移動範囲を狭く設定すれば、特定の吸着ノズルが部品供給位置から外れ、部品吸着不能となる吸着制限が発生した。
また、上記特許文献１、２に開示される構成は、カムを用いて１つの吸着ノズルを下降させるため、複数の吸着ノズルを同時に下降させる同時吸着を行うことができない。上記特許文献３に開示される構成は、複数の移載ヘッドを電子部品の取り出し位置に同時に停止させるものの、移載ヘッドの吸着ノズルを交互に上下動させるため、吸着ノズルを同時に下降させる同時吸着を行うことができない。また、特許文献３に開示される構成では、吸着ノズルの間隔と、それぞれの部品取出し位置の間隔とが一致していないため、一方の吸着ノズルで電子部品を吸着したのち、テーブルをＸ方向へ移動して電子部品を他方の吸着ノズルの直下に位置合わせしなければならない無駄な時間が発生した。
さらに、上記特許文献４には間欠的な回転動作をなす回転ヘッドテーブルと、回転ヘッドテーブルの回転中心から水平方向に一定の回転角度毎に延び出た複数の軌道列（ボールねじ）と、各軌道列に設けられて当該軌道列に沿った移動および自転を可とする部品吸引ノズルとを有する電子部品実装装置、上記特許文献５にはＸ軸スライドに垂直軸線まわりに間欠回転可能に取り付けた間欠回転体の回転軸線を中心とする一円周上の等角度を隔てた位置に、複数の部品吸着軸を回転可能かつ軸方向に移動可能に嵌合する回路部品搬送装置、上記特許文献６には複数の部品吸着軸を保持して間欠回転し、部品吸着装着位置に順次停止させる間欠回転体、部品吸着装着位置において部品吸着軸を昇降させ、回路部品を吸着・解放させる個別昇降装置等を有する装着ヘッドからなる回路部品実装装置が開示されるが、いずれの（ロータリー型）装置も吸着ノズルを同時に下降させての同時吸着を行うことはできなかった。その結果、部品取り出しのための移動動作を効率的に行うことができなかった。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、特定の吸着ノズルが吸着不能となる吸着制限を無くすことができ、従来の横列型部品移載ヘッドに比べ、設備のライン長を短くすることができるロータリー型部品実装装置を得ることにある。また、その第２の目的は、部品の取出しのための移動動作を効率的に行うことが可能なロータリー型部品実装装置を得ることにある。

上記目的は下記構成により達成される。
（１）直交するＸＹ軸方向のそれぞれに移動可能なＸＹロボットと、該ＸＹロボットに搭載される部品移載ヘッドと、複数の部品供給位置がＸ軸方向に一定の間隔で配列された部品供給部と、前記部品移載ヘッドに備えられＸＹ軸に直交するＺ軸方向の回転中心を中心に回転自在な複数のヘッドユニットと、該ヘッドユニットに前記回転中心を中心とした円周方向で配設され吸着方向がＺ軸方向となる吸着ノズルを下端に有した複数のサブヘッドとを具備し、前記吸着ノズル同士が前記部品供給位置の隣接間隔に対して整数倍となる距離で配設され、かつ複数の前記吸着ノズルを同時に下降可能とするノズル昇降手段が前記ヘッドユニットに設けられたことを特徴とするロータリー型部品実装装置。

このロータリー型部品実装装置では、Ｘ軸方向に例えば２つのヘッドユニットが並設された構成において、部品供給位置の一端の部品を、反対側である他端側のヘッドユニットで吸着する場合、当該他端側のヘッドユニットに設けられる他端の吸着ノズルで吸着する必要がなく、当該他端側のヘッドユニットの一端の吸着ノズルで吸着することが可能となる。即ち、当該他端側のヘッドユニットの一端の吸着ノズルで部品を吸着した後、当該他端側のヘッドユニットを１８０度回転することにより、一端の吸着ノズルが他端へ回転移動され、当該他端側のヘッドユニットにおける他端の吸着ノズルを、部品供給位置の一端の部品位置まで移動させたのと同様の作用を奏する。また、このことは、部品供給部に対する部品移載ヘッドの移動範囲をヘッドユニットの略直径分狭くして対応できることを意味する。そして、一方のヘッドユニットにおける１つの吸着ノズルを１つの部品供給位置の上方に位置させると、他方のヘッドユニットにおける１つの吸着ノズルが他の部品供給位置の上方へと配置される。また、部品選択動作の際に、選択されるサブヘッドの組み合わせ等の制約を受けることがない。さらに、それぞれのサブヘッドが回転移動の円周上における任意の位置に配置可能となる。

（２）間隔の等しい４組の前記吸着ノズルが前記円周方向で配設され、かつ１組の吸着ノズルの間隔、及び該１組の吸着ノズルを間に挟んだ他の２つの吸着ノズルと前記１組の吸着ノズルとの間隔が、前記部品供給部において配列された前記一定の間隔の部品供給位置と一致することを特徴とする（１）記載のロータリー型部品実装装置。

このロータリー型部品実装装置では、１組の吸着ノズルの間隔が部品供給位置の一定の間隔と一致するのみならず、この１組の吸着ノズルを挟んで配置される両脇の吸着ノズルも、この１組の吸着ノズルと一定の間隔を隔てて配置されることとなり、１つのヘッドユニットにおける異なる１組の吸着ノズルを、常に部品供給位置に配置させることが可能となる。

（３）前記吸着ノズルが、前記ヘッドユニットの複数の回転角度で下降可能であることを特徴とする（１）又は（２）記載のロータリー型部品実装装置。

このロータリー型部品実装装置では、特定の回転角度で吸着ノズルが下降不能となることによる吸着制限が発生し難くなり、Ｘ軸方向の設備幅を増やすことなく、ヘッドユニットの回転によって吸着制限の回避が可能となる。また、このような複数回転角度での下降を可能とすることで、供給連数を変えることなく、設備幅を短くすることが可能となる。

（４）前記各サブヘッドに装着される前記吸着ノズルが、前記サブヘッド毎に異なるサイズの吸着ノズルであることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項記載のロータリー型部品実装装置。

このロータリー型部品実装装置では、サブヘッド毎に異なるサイズの吸着ノズルが装着されることで、サブヘッド毎に小型の吸着ノズル、大型の吸着ノズルをそれぞれ装着して使用することができる。これにより、各サブヘッドをチップ部品実装用のサブヘッド、異形部品実装用のサブヘッド等として、適宜組み合わせて使用することができ、種々の生産形態に効率良く対応することができる。

（５）前記ヘッドユニットが、前記部品移載ヘッドに対して着脱自在に装着されることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項記載のロータリー型部品実装装置。

このロータリー型部品実装装置では、ヘッドユニットが部品移載ヘッドに対して着脱自在であることにより、生産形態に即したサブヘッドが取り付けられたヘッドユニットを部品移載ヘッドに付け替えることが容易にでき、生産性が向上する。

（６）前記ヘッドユニットが、前記サブヘッドの前記吸着ノズルに吸着保持した部品の姿勢を検出する撮像部を備えたことを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項記載のロータリー型部品実装装置。

このロータリー型部品実装装置では、ヘッドユニットに撮像部を設けることで、サブヘッドの吸着ノズルに吸着保持された部品をヘッドユニット側で撮像できるので、装着前の部品に対する部品認識処理をサブヘッドの部品実装位置以外の位置で実施できる。これにより、部品認識処理に要する時間を最小限に抑えることができ、タクトアップが図られる。

（７）前記撮像部が、前記サブヘッドの下端に位置する前記吸着ノズルに吸着保持された部品を撮像することを特徴とする（６）記載のロータリー型部品実装装置。

このロータリー型部品実装装置では、撮像部がサブヘッドの下端に位置する部品を撮像することで、撮像部をコンパクトにヘッドユニットに収めることができる。

（８）前記撮像部が、前記円周方向で隣接する２組の前記吸着ノズルの間隙に配設され、該撮像部の位置に回転配置される前記任意のサブヘッドの前記吸着ノズルを上昇させる部品認識用昇降手段がそれぞれの前記ヘッドユニットに設けられたことを特徴とする（７）記載のロータリー型部品実装装置。

このロータリー型部品実装装置では、撮像部が、円周方向で隣接する２組の吸着ノズルの間隙に配設される。この場合、２組の吸着ノズルの間隙は、１組の吸着ノズルの間隙より広くすることが可能となる。したがって、１組の吸着ノズルの間隔より広い間隔で複数組の吸着ノズルが円周方向に配設された状態で、広い方の間隔に撮像部が配置可能となる。つまり、複数の吸着ノズルが円周方向に不等角度で配置されることで、広い間隔が確保されることになる。この結果、同一の間隔が確保されるように等角度で複数の吸着ノズルを配置する場合に比べ、撮像部と吸着ノズルとの干渉を回避して、ヘッドユニット半径の最小化が可能となる。

（９）前記撮像部が、２つの前記ヘッドユニットの中間部に配置される部品認識カメラを有し、一方の前記ヘッドユニットにおける前記サブヘッドの吸着ノズルに吸着された部品と他方の前記ヘッドユニットにおける前記サブヘッドの吸着ノズルに吸着された部品とが該部品認識カメラによって同時に認識可能であることを特徴とする（８）記載のロータリー型部品実装装置。

このロータリー型部品実装装置では、１つの部品認識カメラの撮影画像に、２つのヘッドユニットにおける複数の吸着ノズルに保持された部品のうち、それぞれのヘッドユニットから１つずつの合計２つの部品の保持状態の撮像が同時に行われ、１つの部品認識カメラで１つの部品を撮像する場合に比べ、撮像に要する時間が半減可能となる。

（１０）それぞれの前記サブヘッドが、前記ノズル昇降手段を有する上部駆動部と、下端に前記吸着ノズルを有する下部従動押下部とに分離され、該下部従動押下部が前記上部駆動部に対して前記Ｚ軸方向の回転中心を中心に回転自在となり、前記ノズル昇降手段の直下に回転配置された前記下部従動押下部が該ノズル昇降手段の押下駆動に従動して押下されることを特徴とする（１）〜（９）のいずれか１項記載のロータリー型部品実装装置。

このロータリー型部品実装装置では、ヘッドユニットの上部に対して下部がＺ軸方向の回転中心を中心に回転されると、円周方向に複数配設された上部駆動部に対し、同軸かつ同一半径の円周方向に複数配設された下部従動押下部が円周方向に回転移動される。これにより、任意の上部駆動部に任意の下部従動押下部を対応させることが可能となり、例えば下部従動押下部の数より上部駆動部の数が少ない場合であっても、全ての下部従動押下部に、上部駆動部を対応させることが可能となる。

（１１）前記上部駆動部に対する前記下部従動押下部の回転角度を変えることで、前記円周方向に隣接する２つの下部従動押下部のいずれか一方が選択的に又は双方が同時に押下可能となったことを特徴とする（１０）記載のロータリー型部品実装装置。

このロータリー型部品実装装置では、２つの下部従動押下部の押下駆動が１つの上部駆動部によって受け持たれることになる。即ち、上部駆動部が左側の下部従動押下部から外れる回転位置に配置されると、右側の下部従動押下部のみが押下駆動され、上部駆動部が右側の下部従動押下部から外れる回転位置に配置されると、左側の下部従動押下部のみが押下駆動され、上部駆動部が左右の下部従動押下部に同時に当接する回転位置に配置されると、左右の下部従動押下部が同時に押下駆動可能となる。つまり、下部従動押下部の半分の数の上部駆動部で、それぞれの下部従動押下部が独立にあるいは同時に押下駆動可能となる。

（１２）前記ヘッドユニットが、該ヘッドユニットの識別情報を含む情報の書き換えが可能なメモリタグを備え、前記部品移載ヘッドが前記メモリタグに対する情報の読み書きを行うタグ読み書き部を備えたことを特徴とする（１）〜（１２）のいずれか１項記載のロータリー型部品実装装置。

このロータリー型部品実装装置では、ヘッドユニットが部品移載ヘッドに取り付けられると、タグ読み書き部によって情報記憶部に対しての情報の入出力が可能となる。

（１３）前記メモリタグが、無線通信により情報の読み書きを行う無線タグであることを特徴とする（１２）記載のロータリー型部品実装装置。

このロータリー型部品実装装置では、メモリタグが無線タグであることで、メモリタグとタグ読み書き部と間の結線が不要となり、非接触で情報の入出力が可能となって構成が簡略化される。

（１４）前記メモリタグに記憶される前記ヘッドユニットの識別情報が、吸着ノズルとノズルユニットとの相対位置の情報を有するキャリブレーションデータを含むことを特徴とする（１３）記載のロータリー型部品実装装置。

このロータリー型部品実装装置では、メモリタグに記憶される識別情報にキャリブレーションデータが含まれることで、このキャリブレーションデータを読み込むことにより、部品移載ヘッドへのヘッドユニットの取り付けの度にキャリブレーションを実行する必要がなくなり、生産開始までの時間を短縮できる。

（１５）前記メモリタグに記憶される前記ヘッドユニットの識別情報が、部品実装動作の稼動時間データを含むことを特徴とする（１２）〜（１４）のいずれか１項記載のロータリー型部品実装装置。

このロータリー型部品実装装置では、メモリタグに記憶される識別情報に稼動時間データが含まれることで、ヘッドユニットを交換しても、そのヘッドユニットの使用頻度を正確に把握することができ、メンテナンス等の管理作業を容易にできる。

（１６）前記メモリタグに記憶される前記ヘッドユニットの識別情報が、前記ヘッドユニットの構成部品を識別する部品種データを含むことを特徴とする（１２）〜（１５）のいずれか１項記載のロータリー型部品実装装置。

このロータリー型部品実装装置では、メモリタグに記憶される識別情報に部品種データが含まれることで、仮にヘッドユニットに故障が生じた場合でも、交換を要する部品を即座に特定して作業者等に報知することができる。

（１７）前記ノズルユニットが、下端に細径部を有するとともに上端に太径部を有し、中段に前記細径部より太くかつ太径部より細い支持部を有して中央に吸排孔を設けた第１ノズルと、前記第１ノズルの支持部の外周に上下方向へ摺動可能に支持され該第１ホルダと同心状に配設された第２ノズルとを有し、前記第１ノズルは、前記支持部の外周の上下方向に異なる位置に上方ロック部と下方ロック部とを有し、前記第２ノズルは、前記第１ノズルの支持部に対面する内周側に前記２つのロック部のいずれかと係合する係合部を有し、前記第２ノズルが、前記係合部と前記上方ロック部とが係合する上方位置にある場合に、前記第１ノズルによる吸引動作により前記第２ノズルによる部品吸着動作を行い、前記第２ノズルが、前記係合部と前記下方ロック部とが係合する下方位置にある場合に、前記第２ノズルによる部品吸着を無効にして前記第１ノズルだけで部品吸着を行うように構成したことを特徴とする（１）〜（１６）のいずれか１項記載のロータリー型部品実装装置。

このロータリー型部品実装装置では、第１ノズルと第２ノズルとの相対位置の変化により、部品吸着のためのノズル先端の状態を変化させて、吸着ノズル自体の交換を要せずに比較的小さな部品と比較的大きな部品といった吸着対象の切り替えが簡単に行える。

（１８）前記第２ノズルが下方位置にあるとき、該第２ノズルの下端面が前記第１ノズルの下端面より下方に位置し、前記第１ノズルと前記第２ノズルとの間に吸着用空間が画成されることを特徴とする（１７）記載のロータリー型部品実装装置。

このロータリー型部品実装装置では、第２ノズルが下方位置にあるときに吸着用空間が画成されて、部品吸着に寄与する吸引面積が増加し、その結果、比較的大きな部品が吸着可能となる。

（１９）前記第２ノズルが、該第２ノズルの外周にフランジ部を備え、前記ヘッドユニットに設けたフランジ固定手段により前記フランジ部を固定したまま、前記第１ノズルを昇降動作させることで前記第１ノズルに対する相対位置を変更することを特徴とする（１７）又は（１８）記載のロータリー型部品実装装置。

このロータリー型部品実装装置では、フランジ固定手段により第２ノズルのフランジ部を固定し、この状態で第１ノズルを昇降動作させることで、第２ノズルの第１ノズルに対する相対位置が変更される。

（２０）前記フランジ部が上下一対のフランジからなり、前記フランジ固定手段が、前記一対のフランジ間にストッパを挿入することを特徴とする（１９）記載のロータリー型部品実装装置。

このロータリー型部品実装装置では、第２ノズルを上方位置と下方位置とのいずれの方向に移動させる場合にも、一対のフランジ間にストッパを挿入することで簡単に行える。

本発明に係るロータリー型部品実装装置によれば、部品移載ヘッドにＺ軸方向の回転中心を中心に回転自在な複数のヘッドユニットを設け、このヘッドユニットに回転中心を中心とした円周方向で複数のサブヘッドを配設し、サブヘッドの吸着ノズル同士を部品供給位置の隣接間隔に対して整数倍となる距離で配設し、かつ複数の吸着ノズルを同時に下降可能とするノズル昇降手段をヘッドユニットに設けたので、Ｘ軸方向に例えば２つのヘッドユニットが並設された構成において、部品供給位置の一端の部品を、他端側のヘッドユニットで吸着する場合、当該他端側のヘッドユニットに設けられる他端の吸着ノズルで吸着する必要がなく、当該他端側のヘッドユニットの一端の吸着ノズルで吸着することが可能となる。つまり、当該他端側のヘッドユニットの一端の吸着ノズルで部品を吸着した後、当該他端側のヘッドユニットを１８０度回転することにより、一端の吸着ノズルが他端へ回転移動され、当該他端側のヘッドユニットにおける他端の吸着ノズルを、部品供給位置の一端の部品位置まで移動させたのと同様の作用を得ることができる。この結果、同一数の吸着ノズルを同一間隔で直線状に配設した従来の横列型部品移載ヘッドの場合に発生していた、特定の吸着ノズルが吸着不能となる吸着制限を無くすことができる。また、このことは、部品供給部に対する部品移載ヘッドの移動範囲をヘッドユニットの略直径分狭くして対応できることを意味する。したがって、本発明によれば、従来の横列型部品移載ヘッドに比べ、設備のライン長を短くすることができる。
そして、吸着ノズル同士を部品供給位置の隣接間隔に対して整数倍となる距離で配設したので、一方のヘッドユニットにおける１つの吸着ノズルを１つの部品供給位置の上方に位置させると、他方のヘッドユニットにおける１つの吸着ノズルが他の部品供給位置の上方へと配置される。この結果、部品の取出しのための移動動作を効率的に行うことが可能となる。
また、それぞれのサブヘッドが独立的に選択昇降可能なため、部品選択動作の際に、選択されるサブヘッドの組み合わせ等の制約を受けることがなく、自由度のある選択動作が可能となる。
さらに、それぞれのサブヘッドを回転移動の円周上における任意の位置に配置することができ、ヘッドユニットにおける単位面積当りの部品吸着能力を従来の横列型部品移載ヘッドに比べ増加させることができる。

本発明に係るロータリー型部品実装装置の概略構成を示す平面図である。 図１に示した部品移載ヘッドの斜視図である。 部品移載ヘッドの正面図である。 ヘッドユニットの側面図である。 部品移載ヘッドにおける吸着ノズルの配設位置を表す平面図である。 ヘッドユニットにおける吸着ノズルと部品供給位置との関係を表した平面図である。 第１ヘッドユニットの縦断面図である。 図７に示した第１ヘッドユニットの上部拡大図である。 図７に示した第１ヘッドユニットの下部拡大図である。 吸着ノズルとヘッドユニットとの回転動作を説明するタイムチャートである。 押下機構の変形例を説明する下部従動押下部の側面図である。 変形例における左方吸着ノズルの押下状態を平面視（ａ）、側面視（ｂ）で表した動作説明図である。 変形例における両方吸着ノズルの押下状態を平面視（ａ）、側面視（ｂ）で表した動作説明図である。 変形例における右方吸着ノズルの押下状態を平面視（ａ）、側面視（ｂ）で表した動作説明図である。 ヘッド回転角度と吸着ノズルの昇降高さとの相関を表したグラフである。 撮像部とヘッドユニットとの位置関係を表す平面図である。 撮像部とヘッドユニットとの他の位置関係を表す平面図である。 ２方向からの撮像光を１画像に統合する光学系の構成図である。 統合された画像例を表す説明図である。 ノズルストッパの側面図である。 吸着ノズルの詳細構造を説明する断面図である。 吸着ノズルの先端部の部品装着部分を説明する平面図である。 図２１（ａ）に示す吸着ノズルの構造を説明するＱ−Ｑ断面図である。 吸着ノズルの動きを説明する吸着ノズルの概略断面図である。 吸着ノズルの他の例を示す概略断面図である。 部品実装装置の制御系を示すブロック図である。 部品移載ヘッドと部品供給部端との位置関係を表す平面図である。 従来の１ヘッド横列型の装着ヘッドを示す概略斜視図である。

以下、本発明に係るロータリー型部品実装装置の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係るロータリー型部品実装装置の概略構成を示す平面図である。
ロータリー型部品実装装置（以下、「部品実装装置」と言う。）１００は、基台１１と、この基台１１上に複数（図では一例として２つ）の部品実装ステージ１３ａ、１３ｂを備えている。基台１１は、その中央に、回路基板１５を所定位置に支持する基板固定部１７を備えており、この基板固定部１７は、回路基板１５を所定の部品実装動作位置（図１に示す部品実装装置１００の略中央）に搬入して位置決めする基板搬送部１９を有する。基板搬送部１９は、一対のプーリ２１ａ、２１ｂの間に巻回された搬送ベルト２３を有する固定側搬送レール２４ａと、この固定側搬送レール２４ａに対してレール間幅を可変に平行移動自在に配置された可動側搬送レール２４ｂとを有する。各搬送レール２４ａ、２４ｂの搬送ベルト２３を駆動することで、基台１１の側部に設けられたローダ２５から送り込まれる回路基板１５を、この搬送ベルト２３に載置させて搬送し、回路基板１５を基板固定部１７の所定位置へ搬入する。

部品実装ステージ１３ａ、１３ｂは、それぞれ略同一の機能を有しており、基台１１上に対称的に配置されている。以下、部品実装ステージ１３ａを主に説明することにする。部品実装ステージ１３ａは、主に、電子部品を連続的に供給するパーツフィーダ３１等が複数取り付けられて多品種の電子部品を部品供給位置３３において吸着可能にする部品供給部３５を備えている。即ち、部品供給部３５には複数の部品供給位置３３がＸ軸方向に一定の間隔（後述する隣接間隔Ｐ）で配列されている。

また、部品実装ステージ１３ａは、部品供給部３５の所定の部品供給位置３３で電子部品を保持してこの電子部品を回路基板１５に装着する部品移載ヘッド３７を備えている。この部品移載ヘッド３７は、ＸＹロボット３９に支持されており、このＸＹロボット３９は、直交するＸＹ軸方向のそれぞれに移動可能となり、部品移載ヘッド３７を、図１中のＸＹ方向へ移動させて部品供給位置３３や回路基板１５の上方に移動させる。

ＸＹロボット３９は、基台１１の両側部のシャフト４１に支持されたＸ軸ビーム４３を有し、このＸ軸ビーム４３に部品移載ヘッド３７が、Ｘ方向へ移動可能に支持されている。Ｘ軸ビーム４３は、シャフト４１に沿ってＹ方向へ移動可能とされており、シャフト４１と平行に設けられたボールネジシャフト４５がＹ軸移動用モータ４７によって回転されることにより、Ｙ軸方向へ移動される。

基台１１上には、部品供給部３５と基板固定部１７との間に、ノズルチェンジユニット４９、部品認識部５１、及び廃棄トレイ５３が配設されている。ノズルチェンジユニット４９は、部品移載ヘッド３７に装着させる各種部品実装用の吸着ノズル６５（後述の図２参照）を保持したもので、部品移載ヘッド３７は、このノズルチェンジユニット４９にて、吸着ノズル６５の交換を行うことができる。なお、このノズルチェンジユニット４９には、生産形態に応じて大きさや種類の異なる各種吸着ノズル６５を備えたものが設置される。また、部品認識部５１は、ラインセンサ等からなる光学センサを備え、部品移載ヘッド３７の吸着ノズル６５が吸着している電子部品の姿勢（部品位置や回転角度等）を認識する。廃棄トレイ５３には、部品移載ヘッド３７の吸着ノズル６５が吸着している電子部品に種類の誤りや不具合がある際に、その電子部品が廃棄される。

上記構成の部品移載ヘッド３７は、部品供給位置３３にて電子部品を吸着すると、基本的には、ＸＹロボット３９によって部品認識部５１上を水平に移動されて吸着している電子部品のＸＹ方向の位置及び回転方向（θ方向）の位置から姿勢が認識され、その後、基板固定部１７に支持されている回路基板１５上へ移動され、回路基板１５への電子部品の装着を行う。

次に、部品移載ヘッド３７について説明する。
図２は図１に示した部品移載ヘッドの斜視図、図３は部品移載ヘッドの正面図、図４はヘッドユニットの側面図、図５は部品移載ヘッドにおける吸着ノズルの配設位置を表す平面図、図６はヘッドユニットにおける吸着ノズルと部品供給位置との関係を表した平面図である。
図２に示すように、部品移載ヘッド３７は、第１ヘッドユニット６１及び第２ヘッドユニット６３を着脱自在に備えている。各ヘッドユニット６１、６３は、図３に示すように、左右対称に構成されて並設された略同一機能のユニットである。そのため、ここでは、第１ヘッドユニット６１の構造を例にとり説明する。

部品移載ヘッド３７に設けられる第１ヘッドユニット６１は、図４に示すように、ＸＹ軸に直交するＺ軸方向の回転中心ｈＣを中心に回転自在となる。この第１ヘッドユニット６１には複数（本実施の形態では８つ）のサブヘッド６７が配設され、サブヘッド６７は回転中心ｈＣを中心とした円周方向で配設される。サブヘッド６７の下端にはチャック機構６９が設けられ、チャック機構６９は吸着方向がＺ軸方向となり電子部品を吸着保持する吸着ノズル６５を下端に着脱自在に保持している。

サブヘッド６７（即ち、吸着ノズル６５）は、図５に示すように、吸着ノズル６５同士が部品供給位置３３の隣接間隔Ｐに対して整数倍となる距離で配設されている。さらに、本実施の形態では、間隔Ｐの等しい４組の吸着ノズル６５が円周方向で配設され、かつ１組の吸着ノズル６５ａ、６５ａの間隔Ｐ、及び当該１組の吸着ノズル６５ａ、６５ａを間に挟んだ他の２つの吸着ノズル６５ｂ、６５ｃと１組の吸着ノズル６５ａ、６５ａとの間隔Ｐが、部品供給部３５において配列された一定の間隔Ｐの部品供給位置３３と一致するように設定されている。

このように、１組の吸着ノズル６５の間隔Ｐが部品供給位置３３の一定の間隔Ｐと一致するのみならず、この１組の吸着ノズル６５ａ、６５ａを挟んで配置される両脇の吸着ノズル６５ｂ、６５ｃも、この１組の吸着ノズル６５ａ、６５ａと一定の間隔Ｐを隔てて配置されることとなり、図６に示すように、第１ヘッドユニット６１、第２ヘッドユニット６３のそれぞれにおいて、異なる１組の吸着ノズル６５を、常に部品供給位置３３に配置させることが可能となる。

部品移載ヘッド３７には図４に示す撮像部７１が設けられている。部品実装装置１００では、上記の部品認識部５１と協働して、この撮像部７１によっても吸着ノズル６５が吸着している電子部品の姿勢（部品位置や回転角度等）を認識する。なお、この撮像部７１については後に詳述する。

次に、ヘッドユニットについて説明する。
図７は第１ヘッドユニットの縦断面図、図８は図７に示した第１ヘッドユニットの上部拡大図、図９は図７に示した第１ヘッドユニットの下部拡大図である。
図７に示すように、第１ヘッドユニット６１は固定台７３を介して部品移載ヘッド３７（図１，図２参照）に固定される。固定台７３にはθ補正モータ７５が固定され、θ補正モータ７５はＺ軸方向に垂下した駆動軸７７がローター軸７９に接続されている。また、固定台７３の上面にはθ補正モータ７５を中心に複数（本実施の形態では６つ）のノズル昇降手段であるノズル昇降モータ８１が固定されている。このノズル昇降モータ８１の配置は、上記した円周方向における吸着ノズル６５の配置と一致している。

固定台７３の下方には下方に向けて開口するカム筒８３が相対回転不能に設けられ、カム筒８３は開口縁に部品認識用昇降手段である軸線方向の高さの異なるカム面８５を有している。カム筒８３の下方にはフレーム８７が設けられ、フレーム８７は中央部がローター軸７９に貫通されている。フレーム８７の下方にはブロック部８９が一体に固設され、ブロック部８９は中央部がローター軸７９に貫通されている。

それぞれのサブヘッド６７は、ノズル昇降モータ８１を有する上部駆動部９１と、下端に吸着ノズル６５を有する下部従動押下部９３とに摺接面９５を境に分離されている。下部従動押下部９３には複数（本実施の形態では８つ）のノズル軸９７が設けられ、ノズル軸９７はフレーム８７、ブロック部８９を貫通して回動自在に支持されている。

フレーム８７の外周には周方向へわたってスリット板部９９が形成されており、このスリット板部９９は複数のスリットを周方向へ間隔をあけて有している。第１ヘッドユニット６１の外周の一部には、エンコーダとなる読み取りセンサ部１０１が設けられている。読み取りセンサ部１０１は、スリット板部９９へ向かって光を照射する投光器と、この投光器から照射されてスリット板部９９を反射した光を受光して電気信号に変換する光検出器とを有している。そして、この光検出器からの検出信号に基づいて、第１ヘッドユニット６１の回転量が検出される。

また、ノズル軸９７の外周には周方向へわたって同様のスリット板部１０３が形成され、第１ヘッドユニット６１の外周の一部には、エンコーダとなる読み取りセンサ部１０５が設けられている。読み取りセンサ部１０５も読み取りセンサ部１０１と同様の構成を有し、光検出器からの検出信号に基づいて、吸着ノズル６５の回転量が検出される。

次に、吸着ノズル６５のθ補正回転機構と、下部従動押下部９３が上部駆動部９１に対してＺ軸方向の回転中心ｈＣを中心に回転自在となるロータリー回転機構について説明する。
第１ヘッドユニット６１では、θ補正モータ７５を駆動することで、回転中心ｈＣを中心とした下部従動押下部９３の回転又は回転中心ｓＣを中心とした個々のノズル軸９７の回転が切り替えできるようになっている。即ち、図８に示すように、ローター軸７９にはフレーム８７内で主歯車１０７が固定され、主歯車１０７は転動歯車１０９に噛合されている。

ノズル軸９７の上端には摺接座１１１が固設され、摺接座１１１は上部駆動部９１の凹部材１１３に当接している。ノズル軸９７は、回転自在かつ軸線方向に移動自在にフレーム８７を貫通している。摺接座１１１の直下のノズル軸９７には支持体１１５が軸受を介して相対回転自在かつ軸線方向に移動規制されて外挿され、支持体１１５は軸線と直交方向の支持軸回りに回転自在となった部品認識用昇降手段である大カムフォロア１１７を有している。大カムフォロア１１７は、外周面をカム筒８３のカム面８５に当接している。ノズル軸９７には支持体１１５とフレーム８７との間に圧縮スプリング１１９が外挿され、圧縮スプリング１１９は支持体１１５を上方向へ付勢している。これにより、摺接座１１１は凹部材１１３へ押付けられ、大カムフォロア１１７はカム面８５へ押付けられている。

図９に示すように、ノズル軸９７には転動歯車１０９の直下にローター１２０が外挿され、ローター１２０は転動歯車１０９と一体回転される。ローター１２０はクラッチ１２１を介して下ホルダ１２３に接続され、クラッチ１２１はローター１２０からの回転力を下ホルダ１２３へ伝達又は遮断可能としている。下ホルダ１２３の内部にはスプラインナット１２５が固定され、スプラインナット１２５はノズル軸９７に噛合している。スプラインナット１２５の内周とノズル軸９７の外周には軸線方向のスプライン溝が形成され、双方の溝内に亘ってボールが介在されることで、ノズル軸９７はスプラインナット１２５に対して相対回転不能かつ軸線方向へ移動自在となっている。また、ブロック部８９の下端にはストッパー１２７が設けられ、ストッパー１２７はノズル軸９７の回転を規制可能としている。

このようなクラッチ機構を有したロータリー回転機構の動作は、θ補正モータ７５が回転され、ローター軸７９を介して主歯車１０７が回転すると、転動歯車１０９とローター１２０とが一体回転される。このとき、クラッチ１２１が接続されていると、ローター１２０と下ホルダ１２３とが回転し、下ホルダ１２３に固定されているスプラインナット１２５を介してノズル軸９７が回転され、吸着ノズル６５に保持されている電子部品１２９も同時回転される。

ここで、電子部品１２９の回転を止めるには、クラッチ１２１によってローター１２０と下ホルダ１２３との接続を遮断する。これにより、ローター１２０が空転するのみとなり、ノズル軸９７の回転、即ち、電子部品１２９の回転が停止される。

一方、下部従動押下部９３を上部駆動部９１に対して回転中心ｈＣ回りに回転するには（即ち、ヘッドを回すには）、ローター１２０と下ホルダ１２３との間のクラッチ１２１を接続し、ストッパー１２７によってノズル軸９７の回転を規制する。したがって、ローター１２０と一体となった転動歯車１０９もノズル軸９７に対しての回転が規制される。この状態でθ補正モータ７５を介して主歯車１０７が回転されると、フレーム８７には回転中心ｈＣを中心にモーメントが発生し、下部従動押下部９３が上部駆動部９１に対して回転、即ち、ヘッドが回転する。この際、下部従動押下部９３は、摺接面９５を境に上部駆動部９１に対して回転することとなる。

図１０は吸着ノズルとヘッドユニットとの回転動作を説明するタイムチャートである。
図１０に示すように、θ補正モータ７５の駆動に伴って任意のサブヘッド６７のクラッチ１２１が接続されると、それぞれのサブヘッド６７におけるノズル軸９７に対応した読み取りセンサ部１０５から回転信号が出力され、θ補正回転が制御可能となる。また、全てのサブヘッド６７においてのクラッチ１２１が接続され、ストッパー１２７によってノズル軸９７が回転規制されると、フレーム８７の読み取りセンサ部１０１から回転信号が出力され、ヘッド回転が制御可能となる。この制御は、例えば後述の制御部による位置フィードバック制御によって行われる。

次に、ノズル軸９７の押下機構について説明する。
サブヘッド６７は、ノズル昇降モータ８１によって独立に吸着ノズル６５を昇降可能としている。即ち、図８に示すように、ノズル昇降モータ８１の駆動軸１３１にはカム筒８３の内部へ貫通する上ホルダ１３３が固定され、上ホルダ１３３は固定台７３、カム筒８３に回転自在に支持される。カム筒８３の内部には上スプラインナット１３５が固定され、上スプラインナット１３５は上ホルダ１３３と一体回転される。上ホルダ１３３の内部には同軸で可動ネジ軸１３７が上スプラインナット１３５に螺合されている。この可動ネジ軸１３７の下端には上記の凹部材１１３が固定される。凹部材１１３の側面にはベアリング等を用いた回転自在な小カムフォロア１３９が付設され、小カムフォロア１３９はカム筒８３の内壁部に形成された軸線方向の回転規制溝１４１に挿入されている。

したがって、ノズル昇降モータ８１が駆動されると、上ホルダ１３３が回転され、これと一体に上スプラインナット１３５が回転されることで、可動ネジ軸１３７と凹部材１１３とが小カムフォロア１３９によって回転が規制されて、その結果、回転規制溝１４１に沿って上下動されるようになっている。そして、凹部材１１３が下方向へ移動されると、ノズル軸９７の摺接座１１１が押下され、圧縮スプリング１１９の付勢力に抗してノズル軸９７が下降されて、図９の左側のノズル軸９７に示すように、吸着ノズル６５も下降されることになる。

以上のように下部従動押下部９３は、上部駆動部９１に対してＺ軸方向の回転中心ｈＣを中心に回転自在となり、ノズル昇降モータ８１の直下に回転配置された下部従動押下部９３がノズル昇降モータ８１の押下駆動に従動して押下されるようになっている。即ち、上部駆動部９１に対して下部従動押下部９３がＺ軸方向の回転中心ｈＣを中心に回転されると、円周方向に複数配設された上部駆動部９１（ノズル昇降モータ８１等）に対し、同軸かつ同一半径の円周方向に複数配設された下部従動押下部９３（ノズル軸９７等）が円周方向に回転移動される。これにより、任意のノズル昇降モータ８１に任意のノズル軸９７を対応させることが可能となり、例えばノズル軸９７の数よりノズル昇降モータ８１の数が少ない場合であっても、全てのノズル軸９７に、ノズル昇降モータ８１を対応させることが可能となる。

このような構成により、第１ヘッドユニット６１においては、複数の回転角度で吸着ノズル６５の下降が可能となっている。したがって、特定の回転角度で吸着ノズル６５が下降不能となることによる吸着制限が発生し難くなる。これにより、Ｘ軸方向の設備幅を増やすことなく、ヘッドユニット６１,６３の回転によって吸着制限の回避が可能となる。また、このような複数回転角度での下降を可能とすることで、供給連数を変えることなく、設備幅を短くすることが可能となる。

次に、ノズル軸９７の押下機構の変形例について説明する。
図１１は押下機構の変形例を説明する下部従動押下部の側面図、図１２は変形例における左方吸着ノズルの押下状態を平面視（ａ）、側面視（ｂ）で表した動作説明図、図１３は変形例における両方吸着ノズルの押下状態を平面視（ａ）、側面視（ｂ）で表した動作説明図、図１４は変形例における右方吸着ノズルの押下状態を平面視（ａ）、側面視（ｂ）で表した動作説明図である。
この変形例では、上部駆動部９１に対する下部従動押下部９３の回転角度を変えることで、円周方向に隣接する２つの下部従動押下部９３のいずれか一方が選択的に又は双方が同時に押下可能となっている。

即ち、図１１に示すように、円周方向で隣接する１組のサブヘッド６７、６７の摺接座１１１ａ、１１１ｂ同士の上部対向部分には段部１４３が形成され、この段部１４３には例えばカム筒８３に上下方向で移動自在となったＴ字状の一体押下ピン１４５が係合可能となっている。この一体押下ピン１４５の左右方向の幅ｗは、凹部材１１３（図８参照）の下部押下面の幅より大きく形成されている。つまり、凹部材１１３は、左右の摺接座１１１ａ，１１１ｂに干渉することなく、一体押下ピン１４５のみに接触して押下可能となっている。

したがって、図１１（ａ−１）、（ａ−２）に示すように、右方の摺接座１１１ｂが凹部材１１３に押下されれば、右方のノズル軸９７のみが下降され、図１１（ｂ−１）、（ｂ−２）に示すように、一体押下ピン１４５が押下されれば、隣接する左右のノズル軸９７、９７が共に下降され、図１１（ｃ−１）、（ｃ−２）に示すように、左方の摺接座１１１ａが凹部材１１３に押下されれば、左方のノズル軸９７のみが下降されることになる。

この凹部材１１３による押下位置の選択は、上記したθ補正モータ７５、読み取りセンサ部１０１によって行われる上部駆動部９１に対する下部従動押下部９３の回転角度制御によって行われる。図１２に示すように、上部駆動部９１の凹部材１１３に対して、左方の摺接座１１１ａのみが当接する位置に下部従動押下部９３が回転配置されていれば、ノズル昇降モータ８１の駆動により凹部材１１３が下降すると、左方の摺接座１１１ａのみが押下されて、左方のノズル軸９７のみが下降することなる。図１３に示すように、上部駆動部９１の凹部材１１３に対して、一体押下ピン１４５が当接する位置に下部従動押下部９３が回転配置されていれば、ノズル昇降モータ８１の駆動により凹部材１１３が下降すると、両方の摺接座１１１ａ,１１１ｂが押下されて、両方方のノズル軸９７,９７が下降することとなる。図１４に示すように、上部駆動部９１の凹部材１１３に対して、右方の摺接座１１１のみが当接する位置に下部従動押下部９３が回転配置されていれば、ノズル昇降モータ８１の駆動により凹部材１１３が下降すると、右方の摺接座１１１ｂのみが押下されて、右方のノズル軸９７のみが下降することとなる。

したがって、この変形例によれば、２つの下部従動押下部９３,９３の押下駆動が１つの上部駆動部９１によって受け持たれることになる。即ち、上部駆動部９１が左側の下部従動押下部９３から外れる回転位置に配置されると、右側の下部従動押下部９３のみが押下駆動され、上部駆動部９１が右側の下部従動押下部９３から外れる回転位置に配置されると、左側の下部従動押下部９３のみが押下駆動され、上部駆動部９１が左右の下部従動押下部９３,９３に同時に当接する回転位置に配置されると、左右の下部従動押下部９３,９３が同時に押下駆動可能となる。つまり、下部従動押下部９３の半分の数の上部駆動部９１で、それぞれの下部従動押下部９３が独立にあるいは同時に押下駆動可能となる。

それぞれのヘッドユニット６１,６３では、上部駆動部９１に対して下部従動押下部９３（即ち、ヘッド）が回転すると、支持体１１５に設けられた大カムフォロア１１７がカム筒８３のカム面８５に倣って転動する。したがって、図８に示すように、カム面８５の高さが高い場所では、ノズル軸９７が圧縮スプリング１１９の付勢力によって上方へ上げられることになる（図８中、右側のノズル軸９７参照）。このノズル軸９７の上昇動作は、吸着ノズル６５に保持された電子部品１２９を撮像部７１によって撮像するためになされる。つまり、部品移載ヘッド３７に固定された撮像部７１の位置に回転配置されると、ノズル軸９７が上昇されるようになっている。

図１５はヘッド回転角度と吸着ノズルの昇降高さとの相関を表したグラフである。
ヘッドユニット６１、６３は、上部駆動部９１に対する下部従動押下部９３の相対回転角度が０〜９０度の範囲にあるとき、吸装着が可能となり、９０度より昇降されて２７０度までの下降終了までの特に１５０〜２１０度の回転角度範囲で撮像部７１による認識がなされることになる。

次に、撮像部７１について図４、図１６〜図１８を参照して説明する。
図１６は撮像部とヘッドユニットとの位置関係を表す平面図、図１７は２方向からの撮像光を１画像に統合する光学系の構成図、図１８は統合された画像例を表す説明図である。
図４に示すように、部品移載ヘッド３７には撮像部７１にて、上昇された吸着ノズル６５に保持される電子部品１２９を下方から照明する照明部１５１が設けられている。照明部１５１の近傍には部品移載ヘッド３７に固定される偏向光学系である一対のミラー１５３ａ,１５３ｂが設けられ、一方のミラー１５３ａは図１６に示すように第１ヘッドユニット６１の吸着ノズル６５に保持される電子部品１２９の直下に配置され、他方のミラー１５３ａは第２ヘッドユニット６３の吸着ノズル６５に保持される電子部品１２９の直下に配置される。これらミラー１５３ａ、１５３ｂによって偏向された撮像光は偏向光学系である１つのミラー１５３ｃに入射されるようになっている。ミラー１５３ｃは、ミラー１５３ａ、１５３ｂからの２方向からの撮像光を撮像ユニット１５５へ入射させるようにＺ軸方向に沿う方向（垂直な上方向）へ偏向させる。

撮像ユニット１５５は、図４に示すように、内部にプリズムを備えた筐体１５７、レンズを備えた筺体１５９を有し、この筺体１５９の上端には、ＣＭＯＳやＣＣＤ等の撮像素子及びこの撮像素子を駆動させる基板が順次介装された部品認識カメラ１６１が設けられている。したがって、ミラー１５３ｃによって偏向された２方向からの撮像光１６３ａ、１６３ｂは、図１７に示すように、筐体１５７に設けられた一対のプリズム１６５ａ、１６５ｂによって統合され、筺体１５９に設けられたレンズ１６７によって撮像素子１６９に導かれる。撮像素子１６９は、照明部１５１によって照明された電子部品１２９の画像を電気信号からなる撮像信号に変換して出力する。この出力信号が、後述の制御部へと送られることで、吸着ノズル６５に吸着された電子部品１２９の姿勢が検出される。この際、図１８に示すように、画像合成して撮像された１画像１７１には、ミラー１５３ａ、１５３ｂから導かれた第１ヘッドユニット６１、第２ヘッドユニット６３のそれぞれに保持された電子部品１２９Ｒ、１２９Ｌが表示される。

また、この撮像部７１は、図１７に示すように、円周方向で隣接する２組のサブヘッド６７下方の吸着ノズル６５，６５（図４参照）の間隙に光路１３０ａ，１３ｂが配設された構成としてもよい。

したがって、撮像部７１が、円周方向で隣接する２組の吸着ノズル６５、６５の間隙１７３ａ、１７３ｂに配設されることで、複数の吸着ノズル６５が円周方向に均等な角度毎に配置される中に、円周方向に不等角度で撮像部７１が配置されることで、回転する下部従動押下部９３（図７参照）との干渉を回避して、ヘッドユニット６１、６２の外径を最小化が可能となる。

また、撮像部７１が、２つのヘッドユニット６１、６３の中間部に配置される部品認識カメラ１６１を有し、一方の第１ヘッドユニット６１におけるサブヘッド６７の吸着ノズル６５に吸着された電子部品１２９と、他方の第２ヘッドユニット６３におけるサブヘッド６７の吸着ノズル６５に吸着された電子部品１２９とが、部品認識カメラ１６１によって同時に認識可能となっている。これにより、１つの部品認識カメラ１６１の撮影画像１７１に、２つの電子部品１２９の保持状態の表示が同時に行われ、部品認識カメラ１６１で１つの電子部品１２９を撮像する場合に比べ、撮像に要する時間が半減可能となる。

次に、ノズルサイズ変更機構について説明する。
図２０はノズルストッパの側面図、図２１は吸着ノズルの詳細構造を説明する断面図、図２２は吸着ノズルの先端部の部品装着部分を説明する平面図、図２３は図２１（ａ）に示す吸着ノズルの構造を説明するＱ−Ｑ断面図である。
サブヘッド６７は、その下方に、ノズルサイズ変更機構１８１を備えている。このノズルサイズ変更機構１８１は、内部にピストンを備え、このピストンによってノズルストッパー１８３を出没させる。サブヘッド６７は、下部に、吸着ノズル６５を備えるノズルユニット１８５（図２１参照）を有している。このノズルユニット１８５では、ノズルストッパー１８３を突出させて、円周上に配置されたノズルユニット１８５のうち、最下位置のノズルユニット１８５に装着された吸着ノズル６５のフランジ１８７へ係合させ、吸着ノズル６５をＺ軸方向へ変位させる。これにより、吸着ノズル６５の先端形状を変更させて、吸着する電子部品１２９のサイズを２段階に変化させる。

吸着ノズル６５は、ノズルユニット１８５のチャック機構６９に結合されるノズルホルダ１８８を有している。このノズルホルダ１８８は、円筒状に形成されており、その内周側には、第１ノズル１８９及び第２ノズル１９１が収納されている。第１ノズル１８９は、円筒状の第２ノズル１９１内に摺動可能に層通されている。第１ノズル１８９は、その中心にエア通路１９３を有し、このエア通路１９３は、ノズルユニット１８５のノズル軸９７のエア通路と連通される。また、第２ノズル１９１は、その外周に、前述したフランジ１８７を有している。

第１ノズル１８９は、その先端部に、小型部品ノズル１９５が取り付けられている。また、第２ノズル１９１は、その先端部に、小型部品ノズル１９５の外周を覆う中・大型部品ノズル１９７が取り付けられている。

第１ノズル１８９には、その外周面に、周方向へわたって形成された断面Ｖ字状の第１係合溝２７３及び第２係合溝２７５が軸方向に間隔をあけて設けられている。また、第２ノズル１９１は、その外周側に周方向へわたって嵌合溝２７７が形成されており、この嵌合溝２７７の底部には、図２３に示す３つの孔部２７９が周方向に間隔をあけて形成されている。
これら孔部２７９には、係合玉２８１が入れられており、さらに、嵌合溝２７７には、環状バネ２８３が装着されている。これにより、係合玉２８１は、環状バネ２８３によって内周方向へ付勢され、一部が第２ノズル１９１の内周面から突出される。
そして、これら第２ノズル１９１の内周面から突出される係合玉２８１が、第１ノズル１８９の第１係合溝２７３あるいは第２係合溝２７５のいずれかに嵌合し、第１ノズル１８９に対して第２ノズル１９１が保持される。

小型部品ノズル１９５は、その中心に流路２８５を有しており、この流路２８５は、第１ノズル１８９のエア通路１９３と連通している。また、中・大型部品ノズル１９７と小型部品ノズル１９５との間にも、流路２８７が形成されており、この流路２８７は、第１ノズル１８９に形成された連通孔２８９を介して第１ノズル１８９のエア通路１９３と連通している。

そして、上記吸着ノズル６５では、図２１（ａ）に示すように、第２ノズル１９１が前方（図中下側）に移動されると、係合玉２８１が第１ノズル１８９の第１係合溝２７３に嵌合した中・大型部品吸着状態とされる。これにより、小型部品ノズル１９５及び中・大型部品ノズル１９７の先端部が面一とされて、図２２（ａ）に示すように、流路２８５の開口部２８５ａと流路２８７の開口部２８７ａとが開口した状態とされ、これら開口部２８５ａ、２８７ａにおける吸引力により中・大型電子部品が吸着される。

また、図２１（ｂ）に示すように、第２ノズル１９１が後方に移動されると、係合玉２８１が第１ノズル１８９の第２係合溝２７５に嵌合した小型部品吸着状態とされる。これにより、小型部品ノズル１９５に対して中・大型部品ノズル１９７が後方へ移動されて小型部品ノズル１９５の先端部だけが突出されるとともに、中・大型部品ノズル１９７の先端部における内周面が小型部品ノズル１９５の外周面に密着して流路２８７が閉鎖され、図２２（ｂ）に示すように、小型部品ノズル１９５の開口部２８５ａのみが開口した状態とされ、小型部品ノズル１９５の先端部に、開口部２８５ａにおける吸引力により小型電子部品が吸着される。

ここで、中・大型部品吸着状態から小型部品吸着状態へ移行させる場合について説明する。
図２４に吸着ノズルの動きを説明する吸着ノズルの概略断面図を示した。
まず、図２４（ａ）に示すように、中・大型部品吸着状態の吸着ノズル６５に対してノズルストッパー１８３が突出され、図２４（ｂ）に示すように、フランジ１８７よりも先端側にノズルストッパー１８３が配置される。
この状態にて、吸着ノズル６５がＺ軸方向に沿って先端方向へ移動されると、図２４（ｃ）に示すように、係合玉２８１が第１係合溝２７３から外され、第１ノズル１８９に対して第２ノズル１９１が後方に移動される。

吸着ノズル６５がさらに先端方向へ移動されると、図２４（ｄ）に示すように、係合玉２８１が第２係合溝２７５に係合し、小型部品ノズル１９５の開口部２８５ａのみが開口した小型部品吸着状態とされる。そして、吸着ノズル６５が小型部品吸着状態とされると、ノズルストッパー１８３が引き込まれる。

また、小型部品吸着状態から中・大型部品吸着状態へ移行させる場合は、フランジ１８７よりも後端側にノズルストッパー１８３を配置させた状態にて吸着ノズル６５をＺ軸方向に沿って後端方向へ移動させる。
このようにすると、係合玉２８１が第２係合溝２７５から外され、第１ノズル１８９に対して第２ノズル１９１が前方に移動され、係合玉２８１が第１係合溝２７３に係合し、小型部品ノズル１９５及び中・大型部品ノズル１９７の先端部が面一とされて開口部２８５ａ、２８７ａが開口した中・大型部品吸着状態とされる。

なお、図２５に、吸着ノズルの他としての概略断面図を示すように、小型部品吸着状態と中・大型部品吸着状態との切り替えを行うためのフランジ１８７を２枚形成しても良い。そして、このように２枚のフランジ１８７を形成した場合、これらフランジ１８７間にノズルストッパー１８３を差し込んで、吸着ノズル６５を先端あるいは後端側へ移動させることにより、第１ノズル１８９に対して第２ノズル１９１を容易に移動させて小型部品吸着状態と中・大型部品吸着状態の切り替えを行うことができる。

次に、上記構造の第１ヘッドユニット６１及び第２ヘッドユニット６３の識別方式について説明する。
部品移載ヘッド３７を構成する第１ヘッドユニット６１及び第２ヘッドユニット６３は、図２に示す取り付け板２９１に着脱可能に取り付けられている。取り付け板２９１は、ＸＹロボット３９を構成するＸ軸ビーム４３に支持されたもので、Ｘ軸ビーム４３のレールに沿ってＸ方向へ移動可能とされている。

また、それぞれの第１ヘッドユニット６１及び第２ヘッドユニット６３の上端部には、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）等からなるメモリタグ２９７が取り付けられている。
さらに、取り付け板２９１には、その上端部に、タグ読み書き部２９９が取り付けられ、これらタグ読み書き部２９９が第１ヘッドユニット６１及び第２ヘッドユニット６３のメモリタグ２９７の対向位置に配置されている。

第１ヘッドユニット６１及び第２ヘッドユニット６３のそれぞれに設けられたメモリタグ２９７には、これら第１ヘッドユニット６１及び第２ヘッドユニット６３の情報が記録されている。
この記録されている第１ヘッドユニット６１及び第２ヘッドユニット６３の情報としては、ヘッドユニット６１、６３の動作時間等の稼働履歴、サブヘッド６７の大きさ等のタイプ、ノズルユニット１８５に装着された吸着ノズル６５の種類及び組み合わせ、さらには、吸着ノズル６５の相対位置等のデータからなるキャリブレーションデータ、ヘッドユニット６１、６３を構成する各部品の品番や型番等からなるパーツリストがある。

そして、第１ヘッドユニット６１及び第２ヘッドユニット６３を、取り付け板２９１に取り付けると、各第１ヘッドユニット６１及び第２ヘッドユニット６３のメモリタグ２９７に記憶された情報がタグ読み書き部２９９によって読み取られ、生産形態への適合、吸着ノズル６５の位置補正が行われる。
また、生産開始後は、稼働時間がメモリタグ２９７に書き込まれるとともに、さらに、寿命に達した部品や故障等の不具合を生じた部品の品番や型番が表示部に表示される。

なお、メモリタグ２９７を取り付ける場所としては、第１ヘッドユニット６１及び第２ヘッドユニット６３の上端に限らない。
例えば、各第１ヘッドユニット６１及び第２ヘッドユニット６３のサブヘッド６７に、１つのメモリタグ２９７を取り付けてもよい。このようにサブヘッド６７に取り付けたそれぞれのメモリタグ２９７に対して１つの読み書き部２９９が情報の読み取り、書き込みを行うようにしてもよい。
つまり、このように、２つのメモリタグ２９７に対して１つの読み書き部２９９によって情報の読み取り、書き込みを行うようにすれば、構造の簡略化が図られる。

次に、上記構造の部品実装装置１００の制御系について説明する。
図２６は部品実装装置１００の制御系を示すブロック図である。
図に示すように、この部品実装装置１００は、制御部３０１を備えている。
この制御部３０１には、基板搬送部１９、部品供給部３５及びＸＹロボット３９が接続されており、制御部３０１は、これら基板搬送部１９、部品供給部３５及びＸＹロボット３９に制御信号を送信してそれぞれの駆動を制御する。

また、この制御部３０１には、タグ読み書き部２９９が接続されている。そして、制御部３０１は、部品認識部５１からの撮像データが入力される。さらに、制御部３０１は、第１ヘッドユニット６１及び第２ヘッドユニット６３のメモリタグ２９７のデータの読み込み及びメモリタグ２９７へのデータの書き込みを行う。
さらに、制御部３０１には、部品移載ヘッド３７の駆動機構等にも接続されている。

具体的に、制御部３０１には、θ補正モータ７５、撮像部７１、チャック機構６９、ノズル昇降モータ８１、給気ユニット３０３及びノズルサイズ変更機構１８１が接続されており、制御部３０１は、これらθ補正モータ７５、撮像部７１、チャック機構６９、ノズル昇降モータ８１、給気ユニット３０３及びノズルサイズ変更機構１８１に制御信号を送信してそれぞれの駆動を制御する。

また、この制御部３０１には、読み取りセンサ部１０１が接続されており、この読み取りセンサ部１０１からの検出信号に基づいて、第１ヘッドユニット６１、第２ヘッドユニット６３の回転中心ｈＣ回りの回転角度を演算する。また、制御部３０１には、読み取りセンサ部１０５が接続されており、この読み取りセンサ部１０５からの検出信号に基づいて、サブヘッド６７における下部従動押下部９３の回転中心ｓＣ回りの回転角度を演算する。
さらに、この制御部３０１には、例えば、エアーの漏れ等を検出する各機構部等に設けられた各種センサ３０５が接続されており、それぞれのセンサ３０５からの検出信号が入力される。

また、制御部３０１には、ディスプレイ等からなる表示部３０７、キーボードやタッチパネルからなる入力部３０９及び記憶部３１１が接続されている。そして、制御部３０１は、表示部３０７に各種表示を行うとともに、入力部３０９から各種の設定データ等が入力され、さらに、記憶部３１１に対して各種データの読み込み及び書き込みを行う。

次に、上記部品実装装置１００による電子部品の装着動作について説明する。
部品実装装置１００は、基板搬送部１９によって基板固定部１７に回路基板１５が送り込まれると、この回路基板１５への電子部品１２９の装着動作を開始する。
装着動作が開始されると、部品移載ヘッド３７は、ＸＹロボット３９によって所定の電子部品１２９を吸着ノズル６５に吸着させるべく、吸着させる電子部品１２９の部品供給位置３３の上方へ移動する。

次に、この部品供給位置３３にて、それぞれの第１ヘッドユニット６１、第２ヘッドユニット６３をθ補正モータ７５によって順次回動させるとともに、ノズル昇降モータ８１を駆動させ、ノズルユニット１８５をＺ方向である下方へ移動させ、この吸着ノズル６５に電子部品１２９を順次吸着させる。

ここで、部品移載ヘッド３７は、部品供給部３５の部品供給位置３３に対してその配列方向であるＸ方向へ移動可能とされていることにより、第１ヘッドユニット６１及び第２ヘッドユニット６３のそれぞれのサブヘッド６７によって全ての部品供給位置３３における電子部品１２９の吸着を行うことができる。

その後、部品移載ヘッド３７は、ＸＹロボット３９によって部品認識部５１上を水平に移動される。これにより、吸着している電子部品１２９のＸＹ方向の位置及び回転方向（θ方向）の位置が部品認識部５１によって検出され、その検出データが制御部３０１へ送信される。

その後、部品移載ヘッド３７は、ＸＹロボット３９によって基板固定部１７に支持されている回路基板１５上の所定の装着位置へ移動される。そして、この状態にて、ノズル昇降モータ８１が駆動され、ノズルユニット１８５がＺ方向である下方へ移動され、この吸着ノズル６５に吸着されている電子部品１２９が回路基板１５の所定の位置に装着される。

吸着ノズル６５を引き上げる際には、制御部３０１によって給気ユニット３０３が制御されることにより、吸着ノズル６５内が正圧とされ、電子部品１２９の吸着が確実に解除される。
以降は、サブヘッド６７がθ補正モータ７５によって順次回転され、吸着ノズル６５に吸着している電子部品１２９が回路基板１５の所定の装着位置に順次装着される。
なお、制御部３０１は、部品認識部５１からの検出データに基づいて、吸着している電子部品１２９に不具合があると判断した場合は、ＸＹロボット３９を駆動させて部品移載ヘッド３７を廃棄トレイ５３上へ移動させ、吸着ノズル６５に吸着している電子部品１２９を廃棄トレイ５３へ廃棄させる。

上記装着動作において、部品移載ヘッド３７の第１ヘッドユニット６１及び第２ヘッドユニット６３では、吸着した電子部品１２９を、装着向きを合わせるために回転させて装着する場合は、電子部品１２９を吸着した後、その電子部品１２９を吸着した吸着ノズル６５が最上位置へ移動する前にθ補正モータ７５によって回転される。

ここで、部品移載ヘッド３７の第１ヘッドユニット６１及び第２ヘッドユニット６３では、サブヘッド６７を順次回動させて、吸着ノズル６５に電子部品１２９を吸着させるとともに、最上位置の吸着ノズル６５に吸着されている電子部品の姿勢を撮像部７１にて撮影する。
そして、この撮像部７１からの撮像データは、制御部３０１に送信され、この制御部３０１が、電子部品１２９の姿勢のズレを演算し、回路基板１５へ装着する前にθ補正モータ７５を駆動させてズレを補正する。

なお、サブヘッド６７としては、生産形態に応じて各種の大きさ種類の電子部品１２９に対応した各種吸着ノズル６５が装着可能な様々なものを用いることができる。
例えば、一方の第１ヘッドユニット６１を小型の吸着ノズル６５が装着可能なものとし、他方の第２ヘッドユニット６３を大型の吸着ノズル６５が装着可能なものとできる。また、第１ヘッドユニット６１、第２ヘッドユニット６３の両方を、小型の吸着ノズル６５が装着可能なものとしてもよい。

特に、一方の第１ヘッドユニット６１を小型の吸着ノズル６５が装着可能なものとし、他方の第２ヘッドユニット６３を大型の吸着ノズル６５が装着可能なものとした場合は、それぞれのヘッドユニット６１、６３にて、異なる大きさの電子部品１２９を吸着ノズル６５へ同時に吸着させることができる。
また、異なる大きさの電子部品１２９を同時に吸着可能なパーツフィーダ３１の配列を複数列セットすれば、パーツフィーダ３１による電子部品１２９の供給を待たずに、その配列間において、部品移載ヘッド３７を部品供給位置３３に沿って移動させることにより、それぞれのヘッドユニット６１、６３の吸着ノズル６５への異なる大きさの電子部品１２９の吸着を迅速に行うことができる。

また、上記部品実装装置１００では、第１ヘッドユニット６１あるいは第２ヘッドユニット６３は、生産形態の変更等に応じて各種のものに交換される。
ここで、第１ヘッドユニット６１あるいは第２ヘッドユニット６３を交換する場合について、第１ヘッドユニット６１の交換を例にとって説明する。
生産形態の変更等により、第１ヘッドユニット６１を他の種類のものに交換する場合は、取り付け板２９１に装着されている第１ヘッドユニット６１を取り外し、次いで、以降の生産形態に適合した第１ヘッドユニット６１を取り付け板２９１に装着する。

このようにすると、取り付け板２９１に取り付けた新たな第１ヘッドユニット６１のメモリタグ２９７に記憶されている情報が無線通信によってタグ読み書き部２９９に読み取られる。
そして、このタグ読み書き部２９９にて読み取られた第１ヘッドユニット６１の情報は、制御部３０１に送信される。
そして、この制御部３０１では、その情報のうち、吸着ノズル６５の相対位置等のデータからなるキャリブレーションデータにより、各吸着ノズル６５の位置補正を行い、部品実装による生産を開始する。

つまり、部品実装装置１００は、第１ヘッドユニット６１あるいは第２ヘッドユニット６３の交換時に、改めて吸着ノズル６５の位置を検出してその位置合わせを行うことなく、予めメモリタグ２９７に記憶されている情報を読み取り位置補正を行い、迅速かつ円滑に生産を開始する。

また、タグ読み書き部２９９を備えたことにより、メモリタグ２９７に対する情報の読み書きを容易にかつ迅速に行うことが可能となり、特に、第１ヘッドユニット６１、第２ヘッドユニット６３の交換後における生産開始の迅速化を図ることができる。
さらに、タグ読み書き部２９９が、複数のメモリタグ２９７に対して情報の読み書きを行う構造とすれば、構造の簡略化を図ることができ、これに伴い、コストを低減させることができる。

また、制御部３０１が、メモリタグ２９７から読み取った情報に基づいて、ヘッドユニット６１、６３の管理を行うので、ヘッドユニット６１、６３の有する種々の管理データ等の情報を利用して、サブヘッド６７の管理を適切に行い、装着作業の円滑化を図ることができる。

特に、生産開始後は、読み取った情報から、寿命に達した部品や故障等の不具合を生じた部品の品番や型番を表示部３０７に表示させて作業者に交換を促せることができる。なお、表示部３０７への表示としては、記号、文字あるいは文章による表示のみならず、立体的な全体表示において該当部品を赤色点灯させる等して視覚的に容易に認識可能な表示を行うことができる。

さらに、制御部３０１が、メモリタグ２９７に、稼働時間を書き込ませるので、その後のサブヘッド６７を備えた第１ヘッドユニット６１や第２ヘッドユニット６３の使用時におけるサブヘッド６７の各吸着ノズル６５等の寿命を極めて容易にかつ的確に把握することが可能となる。

また、吸着ノズル６５が、小型の電子部品１２９の装着が可能な小型部品ノズル１９５と、中・大型の電子部品１２９の装着が可能な中・大型部品ノズル１９７とから構成されているので、さらなる複数種類の電子部品１２９の装着を行うことができ、多品種の生産形態にも容易に対応することができる。

しかも、吸着ノズル６５に対して軸方向へ相対移動することにより、中・大型部品ノズル１９７を軸方向へ移動させて吸着ノズル６５における電子部品１２９の吸着の切り替えを行うノズルサイズ変更機構１８１を備えたので、ノズルサイズ変更機構１８１によって吸着ノズル６５における電子部品１２９の吸着の切り替えを容易に行うことができ、複数種類の電子部品１２９の装着を円滑かつ迅速に行うことができる。

このように上記のロータリー型部品実装装置１００によれば、部品移載ヘッド３７にＺ軸方向の回転中心ｈＣを中心に回転自在な複数のヘッドユニット６１、６３を設け、このヘッドユニット６１、６３に回転中心ｈＣを中心とした円周方向で複数のサブヘッド６７を配設し、サブヘッド６７の吸着ノズル６５同士を部品供給位置３３の隣接間隔Ｐに対して整数倍となる距離で配設し、かつ複数の吸着ノズル６５を同時に下降可能とするノズル昇降モータ８１をヘッドユニット６１、６３に設けたので、図２７（ａ）に示すように、Ｘ軸方向に例えば２つのヘッドユニット６１、６３が並設された構成において、部品供給位置３３の一端の電子部品を、他端側のヘッドユニット６１で吸着する場合、当該他端側のヘッドユニット６１に設けられる他端の吸着ノズル６５Ｌで吸着する必要がなく、当該他端側のヘッドユニット６１の一端の吸着ノズル６５Ｒで吸着することが可能となる。つまり、当該他端側のヘッドユニット６１の一端の吸着ノズル６５Ｒで部品を吸着した後、当該他端側のヘッドユニット６１を１８０度回転することにより、一端の吸着ノズル６５Ｒが他端へ回転移動され、当該他端側のヘッドユニット６１における他端の吸着ノズル６５Ｌを、部品供給位置３３の一端の部品位置３３Ｒまで移動させたのと同様の作用を得ることができる。このことは、図２７（ｂ）に示した部品供給位置３３の反対側の端部においても同様のことが言える。この結果、同一数の吸着ノズルを同一間隔で直線状に配設した従来の横列型部品移載ヘッドの場合に発生していた、特定の吸着ノズルが吸着不能となる吸着制限を無くすことができる。また、このことは、部品供給部３５に対する部品移載ヘッド３７の移動範囲をヘッドユニット６１の略直径分狭くして対応できることを意味する。したがって、本発明によれば、従来の横列型部品移載ヘッドに比べ、設備のライン長を短くすることができる。
そして、吸着ノズル６５同士を部品供給位置３３の隣接間隔Ｐに対して整数倍となる距離で配設したので、一方のヘッドユニット６１における１つの吸着ノズル６５を１つの部品供給位置３３の上方に位置させると、他方のヘッドユニット６３における１つの吸着ノズル６５が他の部品供給位置３３の上方へと配置される。この結果、部品の取出しのための移動動作を効率的に行うことが可能となる。
また、それぞれのサブヘッド６７が独立的に選択昇降可能なため、部品選択動作の際に、選択されるサブヘッド６７の組み合わせ等の制約を受けることがなく、自由度のある選択動作が可能となる。
さらに、それぞれのサブヘッド６７を回転移動の円周上における任意の位置に配置することができ、ヘッドユニット６１、６３における単位面積当りの部品吸着能力を従来の横列型部品移載ヘッドに比べ増加させることができる。

３３…部品供給位置
３５…部品供給部
３７…部品移載ヘッド
３９…ＸＹロボット
６１、６３…ヘッドユニット
６５…吸着ノズル
６７…サブヘッド
７１…撮像部
８１…ノズル昇降モータ（ノズル昇降手段）
８５…カム面（部品認識用昇降手段）
９１…上部駆動部
９３…下部従動押下部
１００…ロータリー型部品実装装置
１１７…大カムフォロア（部品認識用昇降手段）
１２７…フランジ固定手段（ストッパー）
１２９…電子部品
１６１…部品認識カメラ
１８７…フランジ部
１８９…第１ノズル
１９１…第２ノズル
２９７…メモリタグ（無線タグ）
２９９…タグ読み書き部
ｈＣＺ…軸方向の回転中心
Ｐ…一定の間隔

Claims (4)

1. 直交するＸＹ軸方向のそれぞれに移動可能なＸＹロボットと、
   該ＸＹロボットに搭載される部品移載ヘッドと、
   複数の部品供給位置がＸ軸方向に一定の間隔で配列された部品供給部と、
   前記部品移載ヘッドに対して着脱自在に備えられＸＹ軸に直交するＺ軸方向の回転中心を中心に回転自在なヘッドユニットと、
   該ヘッドユニットに前記回転中心を中心とした円周方向で配設され吸着方向がＺ軸方向となる吸着ノズルを下端に有した複数のサブヘッドとを具備し、
   前記ヘッドユニットが、該ヘッドユニットの識別情報を含む情報の書き換えが可能なメモリタグを備え、
   前記部品移載ヘッドが前記メモリタグに対する情報の読み書きを行うタグ読み書き部を備え、
   前記メモリタグに記憶される前記ヘッドユニットの識別情報が、当該ヘッドユニットにおける部品実装動作の稼動時間データを含むことを特徴とするロータリー型部品実装装置。
2. 前記メモリタグが、無線通信により情報の読み書きを行う無線タグであることを特徴とする請求項１記載のロータリー型部品実装装置。
3. 前記メモリタグに記憶される前記ヘッドユニットの識別情報が、吸着ノズルとノズルユニットとの相対位置の情報を有するキャリブレーションデータを含むことを特徴とする請求項２記載のロータリー型部品実装装置。
4. 前記メモリタグに記憶される前記ヘッドユニットの識別情報が、前記ヘッドユニットの構成部品を識別する部品種データを含むことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項記載のロータリー型部品実装装置。

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