JP4842154B2 - ノズル交換ユニットおよびこれを備えた実装機 - Google Patents

Description

本発明は、部品を実装する実装機に関し、特に実装用のヘッドユニットに対して部品吸着用のノズルが交換可能に設けられ、かつ上記ノズルが必要に応じてノズル交換ユニットに収納された他のノズルと交換されるように構成された実装機の上記ノズル交換ユニットおよびこのユニットを備えた実装機に関するものである。

従来から、部品供給部と所定の作業位置に位置決めされたプリント基板とにわたって移動可能なヘッドユニットを備え、このヘッドユニットの下端に取付けられる部品吸着用のノズルにより上記部品供給部から部品を吸着してプリント基板上に実装する実装機（表面実装機）が知られている。

また、この種の実装機として、吸着すべき部品の種類に応じて上記ヘッドユニットのノズルを交換できるように構成したものも知られている。例えば下記特許文献１では、上記ヘッドユニットに対してノズルを着脱可能に設けるとともに、上記ヘッドユニットの可動領域内に、ノズルを交換するためのノズル交換ユニットを設置することが行われている。このノズル交換ユニットは、交換用のノズルが抜き差し可能に収納されるノズル収納部を有しており、このノズル収納部内のノズルに上記ヘッドユニットが上方からアクセスすることにより、上記ヘッドユニットのノズルが新たなノズル（上記ノズル収納部に収納されていたノズル）に付け替えられるように構成されている。
特開２００２−２４６８００号公報

ところで、上記のようなノズル交換ユニットには、ノズルの付け替えが確かに行われたこと等を確認するためのものとして、上記ノズル収納部内のノズルの有無を検知するノズルセンサが設けられることがある。しかしながら、このようなノズルセンサを設けた場合には、ノズルセンサやこれを制御するための制御部、およびこれらを電気的に接続するための配線等に多くの占有スペースが必要となり、ノズル交換ユニット全体が不必要に大型化してしまう可能性がある。このため、上記のようなノズルセンサを設けながらも、ユニット全体をできるだけコンパクトに構成することが望まれていた。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、コンパクトな構成でありながら適正に交換用のノズルの有無を検知することが可能なノズル交換ユニットおよびこれを備えた実装機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためのものとして、本発明は、部品を実装する実装機に装備された移動可能なヘッドユニットに備わる部品吸着用のノズルを交換するための装置として上記ヘッドユニットの可動領域内に設けられるノズル交換ユニットであって、交換用のノズルを収納するためのノズル収納部を有するユニット本体と、上記ノズル収納部内のノズルの有無を検知するノズルセンサと、このノズルセンサの動作を制御するためのものとして上記ユニット本体の内部に設けられる制御用基板とを備え、上記ノズルセンサは、上記制御用基板に搭載された投光部と、同一の制御用基板に搭載され、上記投光部から照射された光を受光する受光部とを有し、これら投光部と受光部との間に存在する上記ノズルの有無を検知するように構成され、上記ユニット本体は、上側ハウジングと下側ハウジングとを有し、これら両ハウジングの間に形成された空間に上記制御用基板およびノズルセンサが収納され、上記投光部から照射されて受光部に到達する光の通り道となる導光路が、上記上側ハウジングを貫通する状態で設けられ、上記導光路は、上記投光部の設置部上方から上向きに延びる第１鉛直通路と、この第１鉛直通路の上端部から水平方向に延び、上記ノズル収納部を通過する水平通路と、この水平通路の先端部から下方に延び、その先端が上記受光部に向かって開口する第２鉛直通路とを有したクランク状の貫通路からなり、上記第１鉛直通路と水平通路との連結部、および上記水平通路と第２鉛直通路との連結部には、光を反射させてその進行方向を変化させるための反射ミラーが設置されており、上記投光部から照射された光が、クランク状に延びる上記導光路に沿って２回屈折しながら上記受光部に向かって進行することを特徴とするものである（請求項１）。

本発明のノズル交換ユニットでは、交換用のノズルの有無を検知するノズルセンサの投光部および受光部が、ユニット本体における上側ハウジングと下側ハウジングとの間に設けられた同一の制御用基板に搭載されているため、上記ノズルセンサおよび制御用基板をユニット本体内にコンパクトに収納できるという利点がある。さらに、ユニット本体の内部に、上記投光部から照射されて受光部に到達する光の通り道となるクランク状の導光路が、上記ユニット本体の上側ハウジングを貫通する状態で設けられるとともに、当該導光路に沿って光を２回屈折させながら進行させる反射ミラーが設けられたことにより、上記投光部および受光部の両方を同一の制御用基板に搭載してコンパクト化を図った上記構成においても、簡単な構成で上記投光部から受光部へ光を導くことができるとともに、上記投光部および受光部の間に存在する上記ノズルの有無を適正に検知することができる。

また、上記ノズル交換ユニットにおいては、上記ユニット本体の上側ハウジングに、上記ノズル収納部が所定距離ずつ間隔をあけた状態で列状に複数配設され、上記ノズルセンサの投光部および受光部が、列状に並ぶ上記複数のノズル収納部をその配列方向と直交する方向の一方側および他方側から挟むようにそれぞれ対をなして複数設けられ、かつ上記各ノズル収納部の設置位置に対応してその配列方向に並ぶように配設されることが好ましい（請求項２）。

このようにすれば、簡単かつ合理的な構成で複数のノズルを収納できるとともに各ノズルをノズルセンサで適正に検知することができる。

さらに、上記ユニット本体の上側ハウジングは、上記複数のノズル収納部の列が２列設けられたノズル配置領域を少なくとも１つ有し、上記ノズル配置領域内で、上記２列のノズル収納部が特定方向に沿って平面視で千鳥状に配設されており、上記ノズルセンサの投光部および受光部が、２列に並ぶ上記複数のノズル収納部を上記ノズル配置領域の外側から挟むようにそれぞれ対をなして複数設けられ、かつ上記各ノズル収納部の設置位置に対応してその配列方向に並ぶように配設されることが好ましい（請求項３）。

このようにすれば、ユニット本体に複数のノズルを狭い間隔で収納できるため、多数のノズルをよりコンパクトに収納でき、ノズル交換ユニットにおける省スペース化とノズルの収納性とを良好に両立できるという利点がある。

この場合、上記ノズルセンサは、相隣接する投光部どうしの点灯タイミングをずらしながらノズルの検知を行うように制御されることが好ましい（請求項４）。

このようにすれば、上記投光部から受光部に向けて照射される光が、隣接するノズルセンサどうしで干渉するのを防止することができ、上記ノズルの検知をより精度よく行うことができる。

上記ノズル交換ユニットにおいて、上記ノズルセンサの投光部の外側には、上記ノズルの有無に応じて上記ユニット本体の外部に光を照射するインジケータ用の発光部が、上記ノズル収納部の配列方向に沿って複数設けられており、上記発光部は、上記ノズル収納部にノズルが存在する場合に消灯し、ノズルが存在しない場合に点灯するものであり、上記ユニット本体の上側ハウジングには、上記発光部から照射されるインジケータ光を外部に通すための導光路が設けられていることが好ましい（請求項５）。

また、本発明は、移動可能なヘッドユニットに部品吸着用のノズルが着脱可能に設けられた実装機であって、上記ヘッドユニットの可動領域内に、上記のようなノズル交換ユニットが設けられたことを特徴とするものである（請求項６）。

本発明によれば、実装機におけるヘッドユニットの可動領域内に設けられるノズル交換ユニットの占有スペースを小さくできるとともに、このノズル交換ユニットにおいてノズルの有無を適正に検知しながら上記ノズルの交換を確実に行うことができる。

以上説明したように、本発明によれば、コンパクトな構成でありながら適正に交換用のノズルの有無を検知することが可能なノズル交換ユニットおよびこれを備えた実装機を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態にかかる実装機の全体構成を概略的に示している。同図において、実装機の基台１上には基板搬送用のコンベア２が配置され、このコンベア２上を二点鎖線で示すプリント基板３が搬送されて所定の実装位置で停止するようになっている。

上記コンベア２の側方には、多数列のテープフィーダ４ａを備えた部品供給部４が配置されている。この部品供給部４の各テープフィーダ４ａは、それぞれＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の電子部品を所定間隔おきに収納、保持したテープをリールから導出するように構成されている。上記テープフィーダ４ａによるテープの繰出はラチェット式の送り機構（図示せず）によって制御され、後述するヘッドユニット５により部品がピックアップされるのに応じて上記テープが間欠的に繰り出されるようになっている。

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、このヘッドユニット５はＸ軸方向（コンベア２の搬送方向）およびＹ軸方向（平面上でＸ軸と直交する方向）に移動するように構成されている。

具体的には、Ｙ軸方向に延びる一対のレール６が基台１上に延設され、両レール６上にヘッドユニット支持部材７が架設されている。このヘッドユニット支持部材７はナット部８を介してボールねじ軸９と螺合しており、このボールねじ軸９はＹ軸サーボモータ１０の回転軸に接続されている。また、ヘッドユニット支持部材７はＸ軸方向に延びるガイド部材１１を有し、ヘッドユニット５がこのガイド部材１１に沿って移動可能とされている。そして、Ｘ軸サーボモータ１２の駆動により、図示を省略したボールねじ軸を介してヘッドユニット５がＸ軸方向に移動するようになっている。

上記ヘッドユニット５には、部品を吸着してプリント基板３に実装するための複数の実装用ヘッド２０が搭載されており、当実施形態では、６つの実装用ヘッド２０がＸ軸方向に一列に並べられた状態で搭載されている。これらの実装用ヘッド２０は、Ｚ軸サーボモータ（図示省略）を駆動源とする昇降駆動機構により上下方向（Ｚ軸方向）に駆動されるとともに、Ｒ軸サーボモータ（図示省略）を駆動源とする回転駆動機構によりＺ軸を中心とした回転方向（Ｒ軸方向）に駆動されるように構成されている。

また、上記各実装用ヘッド２０の先端には、部品吸着用のノズル２１（図６に示す）が設けられており、上記テープフィーダ４ａからの部品取出し時には、上記ノズル２１の先端に図外の負圧供給手段から負圧が供給され、この負圧によって部品が吸着されるようになっている。

上記ノズル２１は、図６（ａ）（ｂ）に示すように、実装用ヘッド２０に対して着脱可能に装着されている。すなわち、実装用ヘッド２０の先端部（下端部）には、ノズル２１を外嵌装着するための軸部２０ａと、ノズル保持用の一対の板バネ２０ｂとが設けられており、上記軸部２０ａがノズル２１に上方から挿入された状態で、ノズル２１上端に形成された被係合部２１ａに上記板バネ２０ｂが弾性的に係合し、これによってノズル２１が実装用ヘッド２０の先端部に保持されるようになっている。一方、上記ノズル２１に対して板バネ２０ｂの弾発力よりも大きな外力がノズル引抜き方向に作用すると、これに応じて実装用ヘッド２０からノズル２１が分離するように構成されている。

以上のように構成された実装機では、通常時において、所定の作業位置に位置決めされたプリント基板３と部品供給部４との間でヘッドユニット５が移動することにより、各実装用ヘッド２０のノズル２１により部品供給部４から部品がピックアップされてプリント基板３上に搬送され、同基板３上の所定位置に部品が順次実装される。そして、必要時には、上記実装用ヘッド２０のノズル２１が、上記ヘッドユニット５の可動領域内に設置されたノズル交換ユニット１９（図１）で新たなノズル２１と交換され、このようなノズル２１の交換が適宜実行されながら上記部品の実装作業が進められるようになっている。

図２〜図４は、上記ノズル交換ユニット１９の具体的構成を示している。なお、図２はノズル交換ユニット１９の平面図、図３は同ユニット１９の側面断面図、図４は同ユニット１９の平面断面図である。これらの図に示すように、ノズル交換ユニット１９は、交換用の複数のノズル２１を収納可能な略箱型の部材からなるユニット本体３０と、その上面に沿ってスライド自在に支持されたシャッター部材３２とを有している。

上記ユニット本体３０には、図２および図３に示すように、各ノズル２１を収納するための複数のノズル収納孔３１（本発明のノズル収納部に相当）が設けられており、これら各ノズル収納孔３１に上記ノズル２１がその先端側（下端側）から差込まれた状態でそれぞれ収納されている。なお、図３では便宜上、一部のノズル収納孔３１にのみノズル２１が収納された状態を示している。

具体的に、上記ユニット本体３０には、左右方向（図中のＸ軸方向）に所定距離ずつ間隔をあけた状態で配置された８個のノズル収納孔３１が上下合わせて４列、つまり８個×４列の合計３２個のノズル収納孔３１が設けられ、各ノズル収納孔３１にそれぞれ交換用のノズル２１が個別に収納されるようになっている。このうち、上側から（＋Ｙ側から）１列目のノズル収納孔３１，３１・・と、２列目のノズル収納孔３１，３１・・とは、その配列方向に半ピッチずつずれた状態で互いに近接して配置されている。また、３列目と４列目のノズル収納孔３１，３１・・も、同様の状態で配置されている。すなわち、上記１列目および２列目のノズル収納孔３１が配置される領域を第１のノズル配置領域Ａ、３列目および４列目のノズル収納孔３１が配置される領域を第２のノズル配置領域Ｂとすると、これら各ノズル配置領域Ａ，Ｂ内において、上記ノズル収納孔３１の配置は平面視で千鳥状とされている。これにより、各ノズル配置領域Ａ，Ｂ内にノズル２１を狭い間隔で多数収納・配列できるように構成されている。

また、上記ユニット本体３０は、上側ハウジング２８と下側ハウジング２９とを有した２分割構造とされ、これら両ハウジング２８，２９との間に形成された空間Ｃに、後述するノズルセンサ４０や制御用基板３６が収納されるようになっている。

上記シャッター部材３２は、図２および図３に示すように、ノズル２１の大径部２１ｂ（ノズル２１の最外周部を構成する部分）よりもやや大きい径を有する複数の円形切欠き部３４と、上記大径部２１ｂよりも狭い一定の幅を有する複数の狭小切欠き部３５とが所定間隔おきに交互につながってなる長尺状のスリット３３が、上記ノズル２１の配列方向（図中のＸ軸方向）に沿って複数列設けられたプレート材から構成されている。そして、このようなシャッター部材３２は、上記ユニット本体３０の上面に沿ってＸ軸方向にスライド駆動されることにより、上記各ノズル収納孔３１の設置部に上記円形切欠き部３４が位置する図２に示されるような開放状態と、各ノズル収納孔３１の設置部に上記狭小切欠き部３５が位置する図５に示されるような閉止状態との間で変位するように構成されている。

すなわち、上記シャッター部材３２が開放状態にセットされると、図６（ａ）に示すように、ノズル収納孔３１の上方が上記円形切欠き部３４を通じて開放され、このノズル収納孔３１に対するノズル２１の抜き差しが可能になる一方、上記シャッター部材３２が閉止状態にセットされると、図６（ｂ）に示すように、上記狭小切欠き部３５の周縁部が上記ノズル２１の大径部２１ｂの上側に被さることにより、このノズル２１の上下方向の移動が規制されるようになっている。

図３および図４に示すように、上記ユニット本体３０の内部（上側および下側ハウジング２８，２９の間の空間Ｃ）には、上記シャッター部材３２の動作等を制御するためのＣＰＵやメモリ、各種電子デバイス等を備えた制御用基板３６が設けられている。この制御用基板３６は、上記実装機のヘッドユニット５の動作等を制御する図外の本体側制御手段と電気的に接続されており、上記ヘッドユニット５の各実装用ヘッド２０の動作と連動して、上記シャッター部材３２を駆動制御するように構成されている。そして、このようにしてシャッター部材３２と実装用ヘッド２０の動作がそれぞれ制御されることにより、例えば以下のようにしてノズル２１の交換作業が進められる。

まず、ヘッドユニット５がノズル交換ユニット１９の上方に配置され、ノズル交換の対象となる実装用ヘッド２０が上記ノズル収納孔３１のうちの空きスペースの上方に位置決めされる。そして、ノズル交換ユニット１９における上記シャッター部材３２が開放状態にセットされた後、図６（ａ）に示すように、実装用ヘッド２０が下降してその先端のノズル２１がノズル収納孔３１に挿入される。

次いで、上記シャッター部材３２が閉止状態に切換えられることにより、図６（ｂ）に示すように、ノズル２１の大径部２１ｂがシャッター部材３２（の狭小切欠き部３５の周縁部）によって係止され、さらにその状態で実装用ヘッド２０が上昇する。これにより、ノズル２１が実装用ヘッド２０から分離して上記ノズル収納孔３１内に取り残され、ノズル２１の取り外しが完了する。

上記のようにしてノズル２１が実装用ヘッド２０から取り外されると、次に、上記と逆の動作に従って実装用ヘッド２０に新たなノズル２１が装着される。すなわち、上記ノズル収納孔３１のうち、装着すべきノズル２１が収納されたノズル収納孔３１の上方に実装用ヘッド２０が位置決めされた後、この実装用ヘッド２０が下降することにより、当該実装用ヘッド２０の先端に上記ノズル２１が装着される。具体的には、上記実装用ヘッド２０が下降してその軸部２０ａがノズル２１内に挿入されるとともに、このノズル２１の被係合部２１ａによって上記実装用ヘッド２０先端の板バネ２０ｂが徐々に押し拡げられる。そして、上記軸部２０ａが完全にノズル２１に挿入された状態において、上記被係合部２１ａが板バネ２０ｂにより弾性的に挟持される結果、実装用ヘッド２０の先端にノズル２１が保持される。

そして最後に、上記シャッター部材３２が開放状態に切換えられ、その状態で実装用ヘッド２０が上昇することにより、この実装用ヘッド２０に装着された状態でノズル２１がノズル収納孔３１から取り出され、以上によってノズル２１の交換が完了する。

ところで、上記のようなノズル２１の交換の際には、各ノズル収納孔３１に収納されたノズル２１の有無が、図３および図４に示されるノズルセンサ４０によって検知されるようになっている。そして、この検知結果に基づいて、交換用のノズル２１がいずれのノズル収納孔３１に存在するかという判断や、ノズル２１の交換が間違いなく行われたかどうかの確認等が行われるようになっている。

上記ノズルセンサ４０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光源からなる投光部３８と、この投光部３８から照射された光を受光するフォトトランジスタ等の受光素子からなる受光部３９とを有しており、上記ノズル収納孔３１に収納されてこれら投光部３８および受光部３９の間に存在するノズル２１の有無を検知するように構成されている。上記投光部３８および受光部３９は、上記ユニット本体３０内に設けられた同一の制御用基板３６上にそれぞれ搭載され、この制御用基板３６により制御されるように構成されている。

図４に示すように、上記ノズルセンサ４０の投光部３８および受光部３９は、上記第１および第２のノズル配置領域Ａ，Ｂ内のノズル２１，２１・・を各領域Ａ，Ｂの外側から挟むように、言い換えれば、列状に並ぶ複数のノズル収納孔３１をその配列方向の一方側および他方側から挟むようにそれぞれ対をなして複数設けられ、各ノズル２１の収納箇所（つまりノズル収納孔３１の設置位置）に対応してこのノズル２１の配列方向（図中のＸ軸方向）に沿って並ぶように配設されている。

また、図３に示すように、上記ユニット本体３０の内部には、上記投光部３８から照射されて受光部３９に到達する光の通り道となる導光路４４が、上記上側ハウジング２８を貫通する状態で設けられている。この導光路４４は、上記投光部３８の設置部上方から上向きに延びる第１鉛直通路４４ａと、この第１鉛直通路４４ａの上端部から水平方向に延び、ノズル収納孔３１を通過する水平通路４４ｂと、この水平通路４４ｂの先端部から下方に延び、その先端が上記受光部３９に向かって開口する第２鉛直通路４４ｃとを有したクランク状の貫通路からなり、同一の制御用基板３６上に存在する上記投光部３８の設置部と上記受光部３９の設置部とがこれら各通路４４ａ〜４４ｃを介して連通するようになっている。

上記導光路４４の各コーナ部、より具体的には、第１鉛直通路４４ａと水平通路４４ｂとの連結部、および水平通路４４ｂと第２鉛直通路４４ｃとの連結部には、光を反射させてその進行方向を変化させるための反射ミラー４５，４６が設置されている。上記投光部３８から照射された光は、これら各反射ミラー４５，４６の存在により、クランク状に延びる上記導光路４４に沿って２回屈折しながら上記受光部３９に向かって進行する。

そして、上記のように投光部３８から照射されて導光路４４内を進行する光が、その途中部に存在するノズル収納孔３１に収納されたノズル２１に遮断されることにより、このノズル２１の存在が検知されるようになっている。

具体的に、上記投光部３８から光が照射されると、この照射された光は、上記ノズル収納孔３１にノズル２１が存在しない状態において、上記導光路４４を通って受光部３９に到達する一方（図３の右側（＋Ｙ側）のノズルセンサ４０参照）、上記ノズル収納孔３１にノズル２１が存在する状態では、上記投光部３８からの光が受光部３９に到達する前に上記ノズル２１によって遮断されることになる（図３の左側（−Ｙ側）のノズルセンサ４０参照）。そして、このように投光部３８からの光が受光部３９に到達したりその途中で遮断されたりすることにより、上記受光部３９における受光量が変化し、この受光量の変化に基づいて上記ノズル２１の有無が検知されるようになっている。

すなわち、フォトトランジスタ等の受光素子からなる上記受光部３９では、光電変換によって起電流が発生し、この起電流の値が、上記ノズル２１の有無に起因した光の到達・遮断（つまり受光量の変化）に応じて変化するようになっている。そして、この受光部３９の起電流の大きさが上記制御用基板３６によって認識され、当該起電流の大小に応じて上記ノズル２１の有無が判断されるように構成されている。

図７は、上記ノズルセンサ４０の制御系を示すブロック図である。本図におけるコントローラ５０、出力バッファ５２ａ〜５２ｄ、マルチプレクサ５４は、いずれも上記制御用基板３６の一構成要素として設けられており、これら各要素を介して上記投光部３８や受光部３９に対し各種電気信号が入出力されるようになっている。なお、この図７では各要素間の電気的な接続を実線矢印で表わし、投光部３８から受光部３９へ照射される光を白抜き矢印で表わしている。

具体的に、上記制御ブロックでは、ＣＰＵやメモリ等からなるコントローラ５０から出力バッファ５２ａ〜５２ｄを介して出力された制御信号に基づき、各投光部３８が点灯または消灯（ＯＮ・ＯＦＦ）するとともに、この投光部３８からの照射光を受光した各受光部３９の起電流の値（つまり受光部３９における受光検出値）が、マルチプレクサ５４を介することによって一つの電気信号にまとめられた後に、上記コントローラ５０に入力されるようになっている。

そして、上記のようにして各受光部３９の検出値の入力を受けたコントローラ５０が、上記検出値の大小に応じて、対応するノズル２１の有無を判断するように構成されている。具体的に、上記コントローラ５０は、上記受光部３９の検出値があらかじめ設定された閾値よりも小さい場合にノズル２１が存在しないと判断し、上記検出値が上記閾値よりも大きい場合にノズル２１が存在すると判断する。この判断結果は、上記ヘッドユニット５の動作等を制御する本体側制御手段に出力され、この本体側制御手段において、現在ノズル交換ユニット１９から取り出されているノズル２１の種類および数量等の判断が上記結果に基づいて行われることになる。

上記図７に示した制御ブロックにおいて、コントローラ５０からノズルセンサ４０への指令系統は４つのグループに分けられている。すなわち、コントローラ５０とノズルセンサ４０の各投光部３８との間には、第１〜第４の出力バッファ５２ａ〜５２ｄを介した独立の指令系統が形成されており、各投光部３８がこれら独立の指令系統を介してそれぞれ別々にＯＮ・ＯＦＦ制御されるようになっている。なお以後は、第１の出力バッファ５２ａを介した指令系統により制御されるノズルセンサ４０のグループを第１グループ、第２の出力バッファ５２ｂを介した指令系統により制御されるノズルセンサ４０のグループを第２グループ、第３の出力バッファ５２ｃを介した指令系統により制御されるノズルセンサ４０のグループを第３グループ、第４の出力バッファ５２ｄを介した指令系統により制御されるノズルセンサ４０のグループを第４グループと称する。また、図７では、上記第１〜第４のグループに属する投光部３８および受光部３９を、各グループ番号を付してそれぞれＬＥＤ１〜４、ＰＴ１〜４と表記している。

上記ノズルセンサ４０によるノズル２１の検知は、これら第１〜第４のグループごとに別々に実行される。具体的には、コントローラ５０による制御に基づき、まず図７に示すように、第１グループに属するノズルセンサ４０の投光部３８（ＬＥＤ１と表記されたもの）が点灯する。このとき、他のグループ、つまり第２〜第４グループに属するノズルセンサ４０の投光部３８は消灯している。これにより、第１グループに属するノズルセンサ４０についてのみ投光部３８から光が照射され、当該ノズルセンサ４０に対応するノズル２１の有無がまず調べられる。そしてその後は、図８〜図１０に示すように、第２グループに属するノズルセンサ４０（図８参照）、第３グループに属するノズルセンサ４０（図９参照）、第４グループに属するノズルセンサ４０（図１０参照）について、順番に投光部３８が点灯して対応するノズル２１の検知が行われる。

このように第１〜第４のグループごとに別々にノズル２１の検知を行うのは、相隣接するノズルセンサ４０の光の干渉を防止してノズル２１の検知精度をより高めるためである。すなわち、上記のような手順でノズル２１の検知を行えば、相隣接する投光部３８どうしの点灯タイミングをずらすことができるため、この投光部３８から受光部３９に向けて照射される光の干渉を防止することができる。これにより、当実施形態のようにノズルセンサ４０が比較的密集して配置されている場合においても、各投光部３８から受光部３９に対し精度よく光を到達させることができ、各ノズル２１の検知をより精度よく行うことが可能になる。

図３および図４に示すように、上記ノズルセンサ４０の投光部３８の外側には、ノズル２１の有無に応じてユニット本体３０の外部に光を照射するインジケータ用の発光部４２が設けられている。なお図３の例では、ノズル収納孔３１にノズル２１が存在する場合に発光部４２が消灯し（図中左側の発光部４２参照）、ノズル２１が存在しない場合に点灯するように構成されている（図中右側の発光部４２参照）。また、ユニット本体３０の上側ハウジング２８には、上記発光部４２から照射されるインジケータ光を外部に通すための導光路４７が設けられている。

以上説明したように、上記実施形態のノズル交換ユニット１９では、交換用のノズル２１の有無を検知するノズルセンサ４０の投光部３８および受光部３９が、ユニット本体３０の内部に設けられた同一の制御用基板３６に搭載されているため、上記ノズルセンサ４０および制御用基板３６をユニット本体３０内にコンパクトに収納できるという利点がある。しかも、ノズルセンサ４０を制御用基板３６に直接搭載したことにより、両者を電気的に接続するための配線等が不要となり、省スペース化をより効果的に図ることができる。

また、上記実施形態では、ユニット本体３０の内部に、上記投光部３８から照射されて受光部３９に到達する光の通り道となるクランク状の導光路４４が、上記ユニット本体３０の上側ハウジング２８を貫通する状態で設けられるとともに、当該導光路４４に沿って光を２回屈折させながら進行させる反射ミラー４５，４６が設けられているため、上記投光部３８および受光部３９の両方を同一の制御用基板３６に搭載してコンパクト化を図った上記構成においても、これら投光部３８および受光部３９の間に存在する上記ノズル２１の有無を適正に検知できるという利点がある。

特に、上記実施形態のように反射ミラー４５，４６を用いた場合には、より簡単な構成で投光部３８から受光部３９へ光を導くことが可能である。すなわち、上記反射ミラー４５，４６に代えて、例えば投光部３８の設置部から受光部３９の設置部の間に亘ってユニット本体３０の内部に光ファイバーを設け、この光ファイバーを通じて投光部３８から受光部３９に光を導くことも可能であるが、このような構成では、構造の複雑化やコストアップを招く可能性がある。これに対し、反射ミラー４５，４６を用いた上記実施形態によれば、光の屈折ポイントにのみ反射ミラー４５，４６を設ければ足りるため、より簡単かつ低コストな構成で上記投光部３８から受光部３９へ適正に光を導けるという利点がある。

また、上記実施形態のように、上記ユニット本体３０に、所定距離ずつ間隔をあけた状態で複数のノズル収納孔３１を配設し、上記ノズルセンサ４０の投光部３８および受光部３９を、上記各ノズル収納孔３１の設置位置に対応して特定方向に並ぶように複数配設した場合には、簡単かつ合理的な構成で複数のノズル２１を収納できるとともに各ノズル２１をノズルセンサ４０で適正に検知できるという利点がある。

特に、上記実施形態のように、複数のノズル収納孔３１を特定方向に沿って平面視で千鳥状に配設することにより、上記ユニット本体３０に複数のノズル２１を狭い間隔で収納できるようにした場合には、多数のノズル２１をよりコンパクトに収納でき、ノズル交換ユニット１９における省スペース化とノズル２１の収納性とを良好に両立できるという利点がある。

また、上記実施形態では、ノズルセンサ４０を複数のグループに分けて制御することにより、相隣接する投光部３８の点灯タイミングをずらしながらノズル２１の検知を行うようにしたため、投光部３８から受光部３９に向けて照射される光が、隣接するノズルセンサ４０どうしで干渉するのを防止することができ、上記実施形態のようにノズルセンサ４０が比較的密集して配置されている場合においても、各ノズル２１の検知をより精度よく行えるという利点がある。

なお、上記実施形態では、上記のような光の干渉を防止するために、ノズルセンサ４０を複数のグループごとに制御したが、ノズルセンサ４０の投光部３８を一個ずつ順番に（タイミングをずらしながら）点灯させることによっても同様の効果を得ることができる。ただしこのような構成よりも、複数のグループに分けてノズル２１の検知を行う上記実施形態の方が、ユニット本体３０に収納された全てのノズル２１の有無をより短時間で調べられるという利点がある。

また、上記実施形態では、ノズル２１の有無を検知するためのノズルセンサ４０を、発光ダイオード（ＬＥＤ）等からなる投光部３８とフォトトランジスタ等からなる受光部３９とによって構成としたが、本発明におけるノズルセンサ４０は、ノズル２１の有無を検知可能な光学式センサであればその種類を問わない。例えば、レーザ光を用いた透過型のレーザセンサによって上記ノズルセンサ４０を構成することも可能である。

本発明の実施の形態にかかる実装機の全体構成を示す平面図である。 上記実装機に設けられるノズル交換ユニットの全体構成を説明するための平面図である。 図２のIII−III線に沿った側面断面図である。 図３のIV−IV線に沿った平面断面図である。 上記ノズル交換ユニットにおけるシャッター部材が閉止状態に変位した状態を説明するための図である。 上記ノズル交換ユニットでのノズル交換作業の手順を説明するための図である。 ノズルセンサの制御系を示すブロック図であり、また、第１グループに属するノズルセンサの投光部を点灯した状態を説明するための図である。 第２グループに属するノズルセンサの投光部を点灯した状態を説明するための図である。 第３グループに属するノズルセンサの投光部を点灯した状態を説明するための図である。 第４グループに属するノズルセンサの投光部を点灯した状態を説明するための図である。

５ ヘッドユニット
１９ ノズル交換ユニット
２１ ノズル
３０ ユニット本体
３１ ノズル収納孔（ノズル収納部）
３６ 制御用基板
３８ 投光部
３９ 受光部
４０ ノズルセンサ
４５，４６ 反射ミラー

Claims (6)

1. 部品を実装する実装機に装備された移動可能なヘッドユニットに備わる部品吸着用のノズルを交換するための装置として上記ヘッドユニットの可動領域内に設けられるノズル交換ユニットであって、
   交換用のノズルを収納するためのノズル収納部を有するユニット本体と、
   上記ノズル収納部内のノズルの有無を検知するノズルセンサと、
   このノズルセンサの動作を制御するためのものとして上記ユニット本体の内部に設けられる制御用基板とを備え、
   上記ノズルセンサは、上記制御用基板に搭載された投光部と、同一の制御用基板に搭載され、上記投光部から照射された光を受光する受光部とを有し、これら投光部と受光部との間に存在する上記ノズルの有無を検知するように構成され、
   上記ユニット本体は、上側ハウジングと下側ハウジングとを有し、これら両ハウジングの間に形成された空間に上記制御用基板およびノズルセンサが収納され、
   上記投光部から照射されて受光部に到達する光の通り道となる導光路が、上記上側ハウジングを貫通する状態で設けられ、
   上記導光路は、上記投光部の設置部上方から上向きに延びる第１鉛直通路と、この第１鉛直通路の上端部から水平方向に延び、上記ノズル収納部を通過する水平通路と、この水平通路の先端部から下方に延び、その先端が上記受光部に向かって開口する第２鉛直通路とを有したクランク状の貫通路からなり、
   上記第１鉛直通路と水平通路との連結部、および上記水平通路と第２鉛直通路との連結部には、光を反射させてその進行方向を変化させるための反射ミラーが設置されており、上記投光部から照射された光が、クランク状に延びる上記導光路に沿って２回屈折しながら上記受光部に向かって進行することを特徴とするノズル交換ユニット。
2. 請求項１記載のノズル交換ユニットにおいて、
   上記ユニット本体の上側ハウジングに、上記ノズル収納部が所定距離ずつ間隔をあけた状態で列状に複数配設され、
   上記ノズルセンサの投光部および受光部が、列状に並ぶ上記複数のノズル収納部をその配列方向と直交する方向の一方側および他方側から挟むようにそれぞれ対をなして複数設けられ、かつ上記各ノズル収納部の設置位置に対応してその配列方向に並ぶように配設されたことを特徴とするノズル交換ユニット。
3. 請求項２記載のノズル交換ユニットにおいて、
   上記ユニット本体の上側ハウジングは、上記複数のノズル収納部の列が２列設けられたノズル配置領域を少なくとも１つ有し、
   上記ノズル配置領域内で、上記２列のノズル収納部が特定方向に沿って平面視で千鳥状に配設されており、
   上記ノズルセンサの投光部および受光部が、２列に並ぶ上記複数のノズル収納部を上記ノズル配置領域の外側から挟むようにそれぞれ対をなして複数設けられ、かつ上記各ノズル収納部の設置位置に対応してその配列方向に並ぶように配設されたことを特徴とするノズル交換ユニット。
4. 請求項２または３記載のノズル交換ユニットにおいて、
   上記ノズルセンサは、相隣接する投光部どうしの点灯タイミングをずらしながらノズルの検知を行うように制御されることを特徴とするノズル交換ユニット。
5. 請求項２〜４のいずれか１項に記載のノズル交換ユニットにおいて、
   上記ノズルセンサの投光部の外側には、上記ノズルの有無に応じて上記ユニット本体の外部に光を照射するインジケータ用の発光部が、上記ノズル収納部の配列方向に沿って複数設けられており、
   上記発光部は、上記ノズル収納部にノズルが存在する場合に消灯し、ノズルが存在しない場合に点灯するものであり、
   上記ユニット本体の上側ハウジングには、上記発光部から照射されるインジケータ光を外部に通すための導光路が設けられていることを特徴とするノズル交換ユニット。
6. 移動可能なヘッドユニットに部品吸着用のノズルが着脱可能に設けられるとともに、上記ヘッドユニットの可動領域内に、上記ノズルを交換するためのノズル交換ユニットが設けられた実装機であって、
   上記ノズル交換ユニットとして、請求項１〜５のいずれか１項に記載のノズル交換ユニットが設けられていることを特徴とする実装機。