JP5957703B2

JP5957703B2 - 部品実装システム

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Publication number: JP5957703B2
Application number: JP2013141482A
Authority: JP
Inventors: 翔吾多田; 眞一郎遠藤; 竹馬　徹; 徹竹馬; 大輔溝上
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Priority date: 2013-07-05
Filing date: 2013-07-05
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Description

本発明は、ヘッド移動機構により装着ヘッドを移動させ、装着ヘッドが備える吸着ノズルにパーツフィーダが供給する部品を吸着させて基板に装着する部品実装機を含む部品実装システムに関するものである。

部品実装システムを構成する部品実装機は、ヘッド移動機構により装着ヘッドを移動させ、装着ヘッドが備える複数の吸着ノズルの各々にパーツフィーダが供給する部品を吸着させて基板に装着する構成となっている。このような部品実装機の装着ヘッド（各シャフト部材）については定期的にメンテナンスをする必要がある。メンテナンスを行うヘッドメンテナンス装置としては、例えば、オペレータが部品実装機のヘッド移動機構から装着ヘッドを取り外して、メンテナンス装置の台座にセットした後、各シャフト部材に対応するエア管路内に洗浄液及びグリースを流し込んで洗浄するものが知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０１１−３６７９号公報

しかしながら、上記従来のヘッドメンテナンス装置では、メンテナンスの実行後のシャフト部材はそのまま部品の装着作業に用いられていたので、仮にメンテナンスが不十分なシャフト部材があった場合には部品実装機の部品装着精度が低下するおそれがあった。

そこで本発明は、部品実装機の装着ヘッドにメンテナンスが不十分なシャフト部材があった場合であっても部品の装着精度の低下を防止することができる部品実装システムを提供することを目的とする。

請求項１に記載の部品実装システムは、ヘッド移動機構により装着ヘッドを移動させ、前記装着ヘッドに装着された吸着ノズルにパーツフィーダが供給する部品を吸着させて部品を基板に装着する部品実装機を含む部品実装システムであって、前記部品実装機が備える前記パーツフィーダの保持部であるフィーダベースに前記パーツフィーダと交換可能に取り付けられ、前記装着ヘッドのメンテナンスを実行するヘッドメンテナンス装置と、前記ヘッドメンテナンス装置に設けられ、前記ヘッドメンテナンス装置によりメンテナンスが実行された前記装着ヘッドの状態の検査を行う検査手段と、前記検査手段による前記検査の結果に基づいて前記メンテナンスの実行後の前記装着ヘッドの使用が適切であるか否かの判断を行う使用適不適判断手段と、前記使用適不適判断手段により使用不適であると判断された前記装着ヘッドを登録する登録手段とを備え、前記部品実装機は、前記登録手段により登録された前記装着ヘッドの使用を制限する。

請求項２に記載の部品実装システムは、請求項１に記載の部品実装システムであって、前記装着ヘッドは、複数のシャフト部材と前記シャフト部材に摺動自在に取り付けられた摺動部材とを有し、前記ヘッドメンテナンス装置が実行する前記メンテナンスは前記シャフト部材の前記摺動部材との間の摺動部の清掃であり、前記検査手段が行う前記検査は、前記シャフト部材に対する前記摺動部材の摺動状態の検査である。

本発明では、部品実装機が備える装着ヘッドのメンテナンスがヘッドメンテナンス装置により実行された後、装着ヘッドの状態の検査が行われ、その結果、使用不適であると判断された装着ヘッドについてはこれが登録されて使用が制限されるようになっているので、部品実装機の装着ヘッドのメンテナンスが不十分であった場合であっても部品の装着精度の低下を防止することができる。

本発明の一実施の形態における部品実装システムの構成図本発明の一実施の形態における部品実装システムを構成する部品実装機の要部斜視図本発明の一実施の形態における部品実装機が備える装着ヘッドの斜視図（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における装着ヘッドの部分拡大一部断面図本発明の一実施の形態における部品実装機の制御系統を示すブロック図本発明の一実施の形態におけるヘッドメンテナンス装置の斜視図本発明の一実施の形態におけるヘッドメンテナンス装置をフィーダベースに取り付けた状態を示す部品実装機の要部斜視図本発明の一実施の形態におけるヘッドメンテナンス装置の部分拡大斜視図（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態におけるヘッドメンテナンス装置の部分拡大斜視図本発明の一実施の形態におけるヘッドメンテナンス装置の部分拡大斜視図本発明の一実施の形態におけるヘッドメンテナンス装置を用いたヘッドメンテナンス方法の実行手順を示すフローチャート本発明の一実施の形態におけるヘッドメンテナンス装置の部分拡大斜視図（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態におけるヘッドメンテナンス装置の部分拡大斜視図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示す部品実装システム１は、基板２上に設けられた電極３に部品４を装着するものであり、半田印刷機１１及び複数の部品実装機１２を含んで構成されている。半田印刷機１１と複数の部品実装機１２は上流工程側からこの順で配置されており、半田印刷機１１は基板２の各電極３上に半田を印刷し、部品実装機１２の各々は、半田印刷機１１によって半田が印刷された基板２の各電極３上に部品４を装着する。

半田印刷機１１及び複数の部品実装機１２の各々は通信回線１３を介してホストコンピュータ１４と繋がっている。本実施の形態では、部品実装システム１における基板２の搬送方向（オペレータＯＰから見た左右方向）をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向と直交する水平面内方向（オペレータＯＰから見た前後方向）をＹ軸方向とする。また、上下方向をＺ軸方向とする。

図２において、各部品実装機１２は基台２０に水平姿勢で設けられ、半田印刷機１１から受け取った基板２をＸ軸方向に搬送する一対の基板搬送コンベア２１、基板搬送コンベア２１の側方において基台２０に結合されたフィーダベース２２、フィーダベース２２に着脱自在に取り付けられた部品供給手段としての複数のパーツフィーダ２３、ＸＹロボットから成るヘッド移動機構２４、ヘッド移動機構２４によって基板搬送コンベア２１の上方を移動自在に設けられた装着ヘッド２５、装着ヘッド２５に取り付けられた基板カメラ２６、基板搬送コンベア２１とパーツフィーダ２３との間に設けられた部品カメラ２７及びこれら各部の作動制御を行う制御装置２８（図１）を備えている。

各パーツフィーダ２３は例えばテープフィーダから成り、装着ヘッド２５によって基板２に装着される部品４を部品供給口２３ａに供給する（図２の拡大図）。パーツフィーダ２３の下面には断面逆「Ｔ」字型のスロット挿入部２３ｓがＹ軸方向に延びて設けられている。スロット挿入部２３ｓがフィーダベース２２の上面にＹ軸方向に延びて設けられたスロット２２ａに水平方向に挿入されることによってパーツフィーダ２３がフィーダベース２２に取り付けられる。

図３及び図４（ａ），（ｂ）において、装着ヘッド２５には下方に延びた中空の複数のシャフト部材保持部３１が設けられており、各シャフト部材保持部３１の内部にはＺ軸方向に延びた吸着管路３２ａを備えた中空のシャフト部材３２がシャフト部材保持部３１に対して上下動自在及びＺ軸回りに回転自在に設けられている。

図４（ａ），（ｂ）において、各シャフト部材３２の下端には摺動部材としてのノズルホルダ３３がシャフト部材３２に対して着脱自在に取り付けられている。ノズルホルダ３３は内部に円筒状の内部空間３３ａを有しており、この内部空間３３ａ内にシャフト部材３２が上方から入り込んでいる。ノズルホルダ３３の内部空間３３ａの内径はシャフト部材３２の外径よりもわずかに大きく、このためノズルホルダ３３はシャフト部材３２の外周面に沿って上下方向に摺動自在になっている。

図３及び図４（ａ），（ｂ）において、ノズルホルダ３３の下端には下方に延びた吸着ノズル３４が取り付けられている。すなわち本実施の形態において、装着ヘッド２５は吸着ノズル３４を着脱自在な構成となっている。

図４（ａ），（ｂ）において、吸着ノズル３４はノズルホルダ３３の下端に外嵌される外嵌部３４ａの下部に円盤状の鍔部３４ｂを有している。吸着ノズル３４の内部には上下方向に延びたノズル内管路３４ｃが設けられており、吸着ノズル３４の外嵌部３４ａがノズルホルダ３３の下端に外嵌された状態では、吸着ノズル３４のノズル内管路３４ｃはノズルホルダ３３の内部空間３３ａを介してシャフト部材３２の内部の吸着管路３２ａと連通する。このため、吸着ノズル３４がノズルホルダ３３に取り付けられた状態でシャフト部材３２の吸着管路３２ａ内に真空圧が供給されると、吸着ノズル３４のノズル内管路３４ｃ内にも真空圧が供給され、この状態で吸着ノズル３４の下端に部品４を接触（或いは近接）させると、部品４が吸着ノズル３４の下端に吸着される。また、吸着ノズル３４の下端に部品４が吸着されている状態でシャフト部材３２の吸着管路３２ａ内への真空圧の供給を停止して大気開放すると、部品４は吸着ノズル３４の下端から離脱する。

図４（ａ），（ｂ）において、シャフト部材３２の外周面には下方に開口した筒状のばね収容部材３５が取り付けられており、ばね収容部材３５内には圧縮ばね３６が収容されている。この圧縮ばね３６はノズルホルダ３３をシャフト部材３２に対して下方に付勢する。

図４（ａ）に示すように、ノズルホルダ３３には側方に延びた一対の突起部３３ｂが設けられており、これら一対の突起部３３ｂはばね収容部材３５の側面の一部に上下方向に延びて設けられた突起部移動溝３５ａ内で上下方向への移動ができるようになっている。このため、吸着ノズル３４の下端に上方への押圧力が作用していない状態では、ノズルホルダ３３は突起部３３ｂの下端をばね収容部材３５の突起部移動溝３５ａの下縁に上方から当接した状態となっているが、吸着ノズル３４の下端に上方への押圧力が作用すると、図４（ｂ）に示すように、その押圧力によってノズルホルダ３３は圧縮ばね３６の付勢力に抗して上動する。但し、ノズルホルダ３３の上動の上限は、突起部３３ｂが突起部移動溝３５ａの上縁に下方から当接するところで制限される。

図２において、基板カメラ２６は撮像視野を下方に向けた状態で装着ヘッド２５に取り付けられており、装着ヘッド２５とともに移動することで、基板搬送コンベア２１によって位置決めされた基板２上の一対の基板マーク２ｍを上方から撮像する。部品カメラ２７は撮像視野を上方に向けた状態で基台２０上に設けられており、装着ヘッド２５の吸着ノズル３４によって吸着された状態で上方を通過する部品４を下方から撮像する。

基板搬送コンベア２１による基板２の搬送及び位置決め動作は、制御装置２８が基板搬送コンベア２１の作動制御を行うことによってなされる（図５）。フィーダベース２２に取り付けられた複数のパーツフィーダ２３の各々は制御装置２８によって作動制御がなされ、それぞれ部品供給口２３ａに部品４を供給する。図５において、各パーツフィーダ２３はフィーダ側コネクタ２３ｂを有しており、パーツフィーダ２３をフィーダベース２２に取り付けるとフィーダ側コネクタ２３ｂがフィーダベース２２側に設けられたフィーダベース側コネクタ２２ｂに嵌合してパーツフィーダ２３と制御装置２８の間の信号伝送が可能となる（図５）。

装着ヘッド２５の移動動作は制御装置２８が前述のヘッド移動機構２４の作動制御を行うことによってなされ、各シャフト部材３２の装着ヘッド２５に対する昇降及び回転動作は、制御装置２８がシャフト部材３２ごとに設けられたノズル駆動機構３７（図５）の作動制御を行うことによってなされる。また、装着ヘッド２５による吸着ノズル３４を介した部品４の吸着動作は、制御装置２８がシャフト部材３２ごとに設けられた吸着制御弁３８（図５）の作動制御を行うことによってなされる。

図５において、基板カメラ２６による撮像動作の制御と部品カメラ２７による撮像動作の制御は制御装置２８によってなされ、基板カメラ２６の撮像動作によって得られた基板マーク２ｍの画像データと部品カメラ２７の撮像動作によって得られた部品４の画像データは制御装置２８に送信される。制御装置２８は基板カメラ２６の撮像によって得られた基板マーク２ｍの画像データに基づいて画像認識を行うことによって基板２の位置を把握し、部品カメラ２７の撮像によって得られた部品４の画像データに基づく画像認識を行うことによって部品４の吸着ノズル３４に対する姿勢等の把握を行う。

次に、各部品実装機１２が基板２上の各電極３に部品４を装着する部品実装作業を実行するときの手順について説明する。部品実装機１２が部品装着作業を行うときには、先ず、制御装置２８が基板搬送コンベア２１を作動させて部品実装機１２の上流工程側の半田印刷機１１から送られてきた基板２を搬入し、所定の作業位置に静止させて基板２の位置決めを行う。

制御装置２８は、基板２の位置決めを行ったら、装着ヘッド２５を移動させて基板カメラ２６を基板２の上方に位置させ、基板カメラ２６に基板２上の一対の基板マーク２ｍを撮像させて基板２の位置の把握を行う。そして、把握した基板２の位置と予め設定された基準の位置と比較することによって、基板２の基準の位置からの位置ずれを求める。

制御装置２８は、基板２の基準の位置からの位置ずれを求めたら、パーツフィーダ２３の各々の作動制御を行って部品４の供給を行うとともに、装着ヘッド２５に取り付けられた吸着ノズル３４をパーツフィーダ２３の部品供給口２３ａの上方で上下動させることによって吸着ノズル３４に部品４を吸着させる。

制御装置２８は、吸着ノズル３４に部品４を吸着させたら装着ヘッド２５を移動させ、部品４が部品カメラ２７の上方を通過するようにする。そして、部品カメラ２７に部品４を撮像させて部品４の姿勢等の把握を行い、吸着ノズル３４に対する部品４の位置ずれを算出する。制御装置２８は、部品４の姿勢等の把握を行ったら装着ヘッド２５を基板２の上方に位置させ、吸着ノズル３４に吸着させた部品４を基板２上の電極３に装着する。このとき制御装置２８は、算出した基板２の位置ずれと吸着ノズル３４に対する部品４の位置ずれがキャンセルされるように吸着ノズル３４の位置及び回転方向の補正を行う。

制御装置２８は、上記手順を繰り返して基板２の電極３上に部品４を装着していく。そして、基板２に装着すべき全ての部品４の装着が終了したら、基板搬送コンベア２１を作動させて基板２を部品実装機１２から搬出する。

上述のような部品実装機１２による部品実装作業において、吸着ノズル３４に吸着させた部品４を基板２に装着させる際、制御装置２８は装着ヘッド２５に対してシャフト部材３２を下降させ、吸着ノズル３４に吸着させた部品４が基板２の電極３上に押し付けられるようにするが（図４（ａ）→図４（ｂ））、このとき吸着ノズル３４の下端には基板２からの反力が作用し、ノズルホルダ３３は圧縮ばね３６の付勢力に抗してシャフト部材３２に対して上方に摺動する。このノズルホルダ３３のシャフト部材３２に対する摺動は、シャフト部材３２とノズルホルダ３３との間の緩衝機能を果たし、シャフト部材３２から部品４に伝達される力が軽減されるので、部品４が過剰な力で基板２に押し付けられることが防止される。

ところが、図４（ａ），（ｂ）に示すノズルホルダ３３とシャフト部材３２との間のわずかな隙間Ｓに微小な異物が入り込む場合があり、このような場合には、シャフト部材３２に対するノズルホルダ３３の滑らかな摺動が妨げられるようになる。そうすると、部品４の基板２への装着時にシャフト部材３２から部品４に伝達される力が通常時よりも増大し、吸着ノズル３４が部品４の中心からずれた位置を吸着していたときには部品４の押し付け時に部品４を横方向にずらす力が発生し、部品４が横方向に押し遣られて電極３に対する部品４の位置ずれが生じてしまう。また、摺動が妨げられることにより通常の高さで部品吸着及び実装できないことにより吸着不良や実装ズレが生じる。このため本実施の形態における部品実装機１２では、定期的に、シャフト部材３２とノズルホルダ３３との間の異物を除去する等のメンテナンス作業が行われる。

図６は部品実装機１２の装着ヘッド２５のメンテナンスに用いられるヘッドメンテナンス装置４０を示しており、図７はそのヘッドメンテナンス装置４０を部品実装機１２のフィーダベース２２に取り付けた状態を示している。図６において、ヘッドメンテナンス装置４０は、パーツフィーダ２３の保持部であるフィーダベース２２にパーツフィーダ２３と交換可能に取り付けられるベース部４１と、ベース部４１に設けられ、装着ヘッド２５に対してメンテナンスを実行するメンテナンス実行部４２を備えている。メンテナンス実行部４２は、ヘッド移動機構２４によってメンテナンス実行部４２の上方に移動された装着ヘッド２５（詳細には各シャフト部材３２）に対してメンテナンスを実行する（図７）。

図６において、ヘッドメンテナンス装置４０のベース部４１は、Ｙ軸方向に延びた水平な平板形状を有し、その下面にはフィーダベース２２のスロット２２ａに挿入可能な断面逆「Ｔ」字型のスロット挿入部４１ｓがＹ軸方向に延びて設けられている。ここではベース部４１の下面に４本のスロット挿入部４１ｓがフィーダベース２２上のスロット２２ａの間隔に応じた間隔でＸ軸方向に並んで設けられている。スロット挿入部４１ｓはフィーダベース２２上のスロット２２ａに挿入される。ここでは、フィーダベース２２に取り付けた状態のヘッドメンテナンス装置４０のＹ軸方向の両端部のうち、基板搬送コンベア２１側を前方の端部とし、その反対の端部を後方の端部とする。

図６において、ヘッドメンテナンス装置４０のメンテナンス実行部４２は、ベース部４１の前方の端部側の領域に設けられており、ロードセル５１、ノズルホルダ着脱ブロック５２、シャフトクリーナ５３を備えている。また、ヘッドメンテナンス装置４０は制御部５４を備えており、ロードセル５１とシャフトクリーナ５３はそれぞれ制御部５４と電気的に繋がっている。

図５において、ヘッドメンテナンス装置４０はメンテナンス装置側コネクタ４０ａを有しており、ヘッドメンテナンス装置４０をフィーダベース２２に取り付けるとメンテナンス装置側コネクタ４０ａが前述のフィーダベース側コネクタ２２ｂに嵌合してヘッドメンテナンス装置４０と部品実装機１２側の制御装置２８との間の信号伝送が可能となる。

図６において、ロードセル５１は、ベース部４１の最前方部に立設された台座部４１ａ上に設けられており、吸着ノズル３４が取り外された状態のノズルホルダ３３がシャフト部材３２により上方から押し付けられる（図８）。ロードセル５１はシャフト部材３２による押し付け荷重を検出し、その検出した押し付け荷重を制御部５４に送信する（図５）。

シャフト部材３２に対するノズルホルダ３３の摺動状態が良くないときほどロードセル５１が検出する荷重の値は大きくなる。ヘッドメンテナンス装置４０の制御部５４には、荷重の閾値として選定された第１の基準荷重が記憶されており、制御部５４は、ロードセル５１から送信されてきた押し付け荷重が第１の基準荷重を上回っているか否かに基づいて（すなわち検出した押し付け荷重に基づいて）、第１の基準荷重のもとでの、シャフト部材３２に対するノズルホルダ３３の摺動状態の良否判断を行う。ここで、第１の基準荷重としては、ノズルホルダ３３をシャフト部材３２から正常に取り外すことができないことが予想される押し付け荷重が設定される。また、ヘッドメンテナンス装置４０の制御部５４には、シャフト部材３２の使用が不適である荷重の閾値として選定された第２の基準荷重とが記憶されており、制御部５４は、ロードセル５１から送信されてきた押し付け荷重が第２の基準荷重を上回っているか否かに基づいて（すなわち検出した押し付け荷重に基づいて）、第２の基準荷重のもとでの、シャフト部材３２に対するノズルホルダ３３の摺動状態の良否判断を行う。第１の基準荷重と第２の基準荷重とは同じ値としても構わない。

なお、摺動状態の良否の判定として、ロードセル５１に対してノズルホルダ３３を押し付けた際の荷重を測定して判定する方法を上述したが、これに限らず、下記のような方法でも構わない。

シャフト部材３２に対するノズルホルダ３３の摺動状態によって、ロードセル５１に押し付けたシャフト部材３２を引き上げる際のノズルホルダ３３の挙動が変化する。摺動状態が良好な場合には、シャフト部材３２をロードセル５１から引き上げるとノズルホルダ３３はロードセル５１上に残りつつシャフト部材３２が引き上がってから追従するように引き上げられる。つまりシャフト部材３２の上昇開始後も一定時間はロードセル５１に対して荷重がかかった状態となる。一方、摺動状態が不良の場合には、ノズルホルダ３３がシャフト部材３２の上昇とともに引き上げられる。つまり、シャフト部材３２の上昇開始後、摺動状態が良好な場合に比して短い時間でロードセル５１に対して荷重がかからなくなる。よって、シャフト部材３２をロードセル５１に押し付けた後に上昇を開始してから所定時間後のロードセル５１にかかる荷重を測定することで摺動状態の良否を判定することが可能である。この場合には、第３の基準荷重が記憶されており、シャフト部材３２をロードセル５１に押し付けた後に上昇してから所定時間後のロードセル５１にかかる荷重を測定した値が、第３の基準荷重よりも大きいときは摺動状態が良好であると判断し、逆に第３の基準荷重よりも小さいときは摺動状態が不良であると判断するようにして摺動状態の良否を判定する。

すなわち本実施の形態において、メンテナンス実行部４２は、吸着ノズル３４が取り外された状態のノズルホルダ３３がシャフト部材３２によって押し付けられたとき、若しくは押し付けた後、上昇してから所定時間経過後の押し付け荷重を検出する押し付け荷重検出手段としてのロードセル５１を備えており、このロードセル５１は、検出した押し付け荷重を、その押し付け荷重に基づいてシャフト部材３２に対するノズルホルダ３３の摺動状態の判断を行う摺動状態判断手段としてのヘッドメンテナンス装置４０の制御部５４に送信するようになっている。

図６において、ノズルホルダ着脱ブロック５２は、ベース部４１に立設されたブロック部４１ｂの上面に取り付けられたブロック状の部材から成り、ノズルホルダ着脱ブロック５２にはノズルホルダ３３の下端が挿入される複数のホルダ挿入孔５２ａが設けられている。ノズルホルダ３３をシャフト部材３２から取り外す場合には、取り外そうとするノズルホルダ３３が取り付けられたシャフト部材３２がホルダ挿入孔５２ａの上方に位置するようにしたうえで、シャフト部材３２を下降させてノズルホルダ３３をホルダ挿入孔５２ａに上方から挿入する（図９（ａ））。そして、シャフト部材３２を上下軸（Ｚ軸）回りに回転させると、ノズルホルダ３３の外周面に設けられた図示しない突起がホルダ挿入孔５２ａの内部側面に形成された図示しない係止溝に嵌入するとともに、シャフト部材３２とノズルホルダ３３との係合が解除されるので、その状態からシャフト部材３２を上昇させると、ノズルホルダ３３がホルダ挿入孔５２ａ内に取り残されてノズルホルダ３３がシャフト部材３２から取り外される（図９（ｂ））。

このように本実施の形態において、ノズルホルダ着脱ブロック５２は、シャフト部材３２からノズルホルダ３３を取り外す際にノズルホルダ３３を保持する摺動部材保持手段となっている。

シャフトクリーナ５３は、ベース部４１に設けられた基部４１ｃの上面にＹ軸方向に２つ並んで設けられている。各シャフトクリーナ５３は上方に開口した筒状の構成をしており、その内部空間５３ａ内には図示しない被摺擦部が形成されている。シャフト部材３２をシャフトクリーナ５３の内部空間５３ａ内に挿入した状態でシャフト部材３２を上下方向に繰り返し動作させ、更に正逆方向に繰り返しθ回転させることで（図１０）、シャフト部材３２の外周面及び底面（すなわちシャフト部材３２のノズルホルダ３３との間の摺動部）が被摺擦部に擦り付けられる。これによりシャフト部材３２の外周面及び底面に付着したごみが除去される。ここで、被摺擦部としては、例えば、各種繊維材や樹脂材など種々のものを用いてよい。

このように本実施の形態において、シャフトクリーナ５３は、ノズルホルダ３３が取り外された状態のシャフト部材３２のノズルホルダ３３との間の摺動部の清掃を行うシャフト部材清掃手段となっている。

図１１は、フィーダベース２２に取り付けられたヘッドメンテナンス装置４０を用いて行う装着ヘッド２５のメンテナンス（ヘッドメンテナンス方法）の流れを示すフローチャートである。ヘッドメンテナンス装置４０を用いた装着ヘッド２５のメンテナンスは、装着ヘッド２５が備える複数のシャフト部材３２の各々から吸着ノズル３４を取り外した状態で行う。なお、シャフト部材３２からの吸着ノズル３４の取り外しは、装着ヘッド２５が基台２０上に設けられたノズルチェエンジャＮＣ（図２及び図７参照）にアクセスすることによって行われる。

装着ヘッド２５のメンテナンスでは、初めにオペレータＯＰがヘッドメンテナンス装置４０をフィーダベース２２に取り付ける（図１１のフローチャートに示すステップＳＴ１のヘッドメンテナンス装置取り付け工程）。オペレータＯＰは、ヘッドメンテナンス装置４０をフィーダベース２２に取り付けたら、ヘッドメンテナンス装置４０の制御部５４経由で部品実装機１２の制御装置２８に繋がる動作開始指令スイッチ５４ａ（図６及び図５）を操作してメンテナンス実行部４２の動作開始指令を行う（ステップＳＴ２の動作開始指令工程）。制御装置２８は、動作開始指令スイッチ５４ａが操作されたことを検知したら、ヘッド移動機構２４により装着ヘッド２５をフィーダベース２２に取り付けられたヘッドメンテナンス装置４０の上方（詳細にはメンテナンス実行部４２の上方）に移動させる（ステップＳＴ３の装着ヘッド移動工程）。なお、ステップＳＴ２の動作開始指令は部品実装機１２の制御装置２８側から行ってもよく、例えば、部品実装機１２の図示しない操作部から行うようにしてもよい。

制御装置２８は、装着ヘッド２５をヘッドメンテナンス装置４０の上方に移動させたら、現在メンテナンスの対象としているひとつのシャフト部材３２をノズルホルダ３３が付いたままロードセル５１の上方に移動させ、シャフト部材３２を下降させて、吸着ノズル３４が取り外された状態のノズルホルダ３３をシャフト部材３２により押し付ける。ロードセル５１はこのシャフト部材３２の押し付け力に応じた荷重（シャフト部材３２の押し付け荷重）を検出し（ステップＳＴ４の押し付け荷重検出工程）、その検出した押し付け荷重のデータをヘッドメンテナンス装置４０の制御部５４に送信する。

制御部５４は、ロードセル５１からシャフト部材３２の押し付け荷重のデータが送られてきたら、その送られてきた（すなわちロードセル５１により検出された）シャフト部材３２の押し付け荷重に基づいて、シャフト部材３２に対するノズルホルダ３３の摺動状態の良否判断を行う（ステップＳＴ５の摺動状態判断工程）。具体的には、ロードセル５１で検出された押し付け荷重が、前述の第１の基準荷重を上回っていたときにはそのシャフト部材３２の摺動状態は不良であり、後述のステップＳＴ７のノズル取り外しが正常にできない可能性があると判断する。

制御部５４は、上記ステップＳＴ５において、シャフト部材３２に対するノズルホルダ３３の摺動状態が第１の基準荷重のもとで不良であると判断した場合には、そのシャフト部材３２の識別子を、摺動状態が不良である旨のフラグを付して部品実装機１２の制御装置２８に送信する。部品実装機１２の制御装置２８は、ヘッドメンテナンス装置４０の制御部５４から送信されてきたシャフト部材３２の識別子に摺動状態が不良である旨のフラグが付されていた場合には、そのシャフト部材３２について、部品実装機１２に設けられた図示しない表示部に摺動状態が不良であった旨を表示させ、ヘッドメンテナンス動作を一旦待機状態にする。ここで、摺動状態が不良とされたシャフト部材３２は、後述のステップＳＴ７における自動でノズルホルダ３３を取り外す工程が正常に行われない可能性がある。そこで、オペレータＯＰは摺動状態が不良とされたシャフト部材３２については手動でノズルホルダ３３を取り外すようにする。また、必須ではないが、ここで摺動状態が不良とされたシャフト部材３２を使用不適登録してもよい（ステップＳＴ６の使用不適登録工程）。このシャフト部材３２の登録は制御装置２８の登録制御部２８ａが制御装置２８の記憶部２８ｂにシャフト部材３２の識別子を記憶させることによって行われる（図５）。

一方、制御部５４は、上記ステップＳＴ５において、シャフト部材３２に対するノズルホルダ３３の摺動状態が不良でないと判断した場合には、現在メンテナンスの対象としているシャフト部材３２の識別子を、摺動状態が良好である旨のフラグを付して部品実装機１２の制御装置２８に送信する。部品実装機１２の制御装置２８は、ヘッドメンテナンス装置４０の制御部５４から送信されてきたシャフト部材３２の識別子に摺動状態が良好である旨のフラグが付されていた場合には、そのシャフト部材３２をノズルホルダ着脱ブロック５２の上方へ移動させ、前述の要領でそのシャフト部材３２からノズルホルダ３３を取り外す（ステップＳＴ７のノズルホルダ取り外し工程）。

部品実装機１２の制御装置２８は、ステップＳＴ７でノズルホルダ３３を取り外したシャフト部材３２及びステップＳＴ５で摺動状態不良と判断された後オペレータＯＰにより手作業でノズルホルダ３３を取り外されたシャフト部材３２について、各々順番に一方のシャフトクリーナ５３（２つあるシャフトクリーナ５３のうちどちらでもよい）の上方へ移動させた後、シャフト部材３２を下降させてシャフトクリーナ５３の内部空間５３ａ内に挿入し、シャフト部材３２を正逆方向に繰り返し回転させる。これによって、シャフト部材３２のノズルホルダ３３との間の摺動部の清掃を行う（ステップＳＴ８のシャフト部材清掃工程）。このシャフト部材３２のノズルホルダ３３との間の摺動部の清掃によってシャフト部材３２の外周面に付着したごみが除去され、シャフト部材３２に対するノズルホルダ３３の摺動状態はより良い状態となる。

部品実装機１２の制御装置２８は、現在メンテナンスの対象としているシャフト部材３２の清掃を行ったら、装着ヘッド２５を部品カメラ２７の上方に移動させ、ノズルホルダ３３を取り外した状態のシャフト部材３２を部品カメラ２７に下方から撮像させる（ステップＳＴ９のシャフト部材撮像工程。図１２）。

部品実装機１２の制御装置２８は、現在メンテナンスの対象としているシャフト部材３２の撮像画像が得られたら、その画像に基づいて、シャフト部材３２の曲り状態（曲がっているか否か）の検査を行う（ステップＳＴ１０のシャフト部材曲り検査工程）。そして、その結果、シャフト部材３２が許容範囲を超えて曲がっていたことを検知した場合には、そのシャフト部材３２の識別子を、曲がっている旨のフラグを付して部品実装機１２の制御装置２８に送信する。制御装置２８の登録制御部２８ａは、ヘッドメンテナンス装置４０の制御部５４から送信されてきたシャフト部材３２の識別子にそのシャフト部材３２が曲がっている旨のフラグが付されていた場合には、そのシャフト部材３２の識別子を記憶部２８ｂに記憶させて使用不適登録をする（ステップＳＴ１１の使用不適登録工程）。

一方、部品実装機１２の制御装置２８は、ステップＳＴ１０において、現在メンテナンスの対象としているシャフト部材３２が許容範囲を超えて曲がっていなかったことを検知した場合には、そのシャフト部材３２の識別子を、曲がっていない旨のフラグを付して部品実装機１２の制御装置２８に送信する。部品実装機１２の制御装置２８は、ヘッドメンテナンス装置４０の制御部５４から送信されてきたシャフト部材３２の識別子にそのシャフト部材３２が曲がっていない旨のフラグが付されていた場合には、そのシャフト部材３２にノズルホルダ３３を取り付ける（ステップＳＴ１２のノズルホルダ取り付け工程）。

このシャフト部材３２へのノズルホルダ３３の取り付けは、ステップＳＴ７のノズルホルダ取り外し工程における手順と逆の手順によって行う。すなわち、制御装置２８は、シャフト部材３２をこれから取り付けようとするノズルホルダ３３の上方に移動させ（図１３（ａ））、シャフト部材３２を下降させて、ノズルホルダ３３のホルダ挿入孔５２ａに上方から挿入させたうえで（図１３（ｂ））、シャフト部材３２を上下軸（Ｚ軸）回りに回転させる。これによりノズルホルダ３３の外周面に設けられた前述の図示しない突起部がホルダ挿入孔５２ａの内部側面に係止された係止溝から離脱する一方、シャフト部材３２にノズルホルダ３３が係合するので、この状態からシャフト部材３２を上昇させると、シャフト部材３２に取り付けられた状態のノズルホルダ３３がホルダ挿入孔５２ａから上方に抜け出る。

部品実装機１２の制御装置２８は、現在メンテナンスの対象としているシャフト部材３２にノズルホルダ３３を取り付けたら、そのシャフト部材３２をロードセル５１の上方に移動させた後、シャフト部材３２を下降させて、ノズルホルダ３３をシャフト部材３２によりロードセル５１に押し付ける。ロードセル５１はこのときシャフト部材３２の押し付け荷重を検出し、その検出した押し付け荷重のデータをヘッドメンテナンス装置４０の制御部５４に送信する（ステップＳＴ１３の押し付け荷重検出工程）。

制御装置２８の使用適不適判断部２８ｃ（図５）は、ロードセル５１からシャフト部材３２の押し付け荷重のデータが送られてきたら、その押し付け荷重に基づいて、シャフト部材３２の使用が適切であるか否かの判断を行う。具体的には、ロードセル５１で検出された押し付け荷重が、シャフト部材３２の使用が不適である荷重の閾値として選定された前述の第２の基準荷重を上回っていたときにはそのシャフト部材３２の摺動状態は不良であって使用不適であると判断する（ステップＳＴ１４の使用適不適判断工程）。

このように本実施の形態におけるヘッドメンテナンス装置４０のロードセル５１及び制御部５４は、メンテナンス実行部４２によりメンテナンスが実行された各シャフト部材３２の検査を行う検査手段となっている。また、制御装置２８の使用適不適判断部２８ｃは、検査手段であるロードセル５１及び制御部５４によるステップＳＴ１２〜ステップＳＴ１４の検査の結果に基づいて、メンテナンスの実行後の装着ヘッド２５（シャフト部材３２）の使用が適切であるか否かの判断を行う使用適不適判断手段となっている。

制御部５４は、上記ステップＳＴ１４において、現在メンテナンスの対象としているシャフト部材３２のメンテナンスの実行後の摺動状態が第２の基準荷重のもとで不良であって使用不適であると判断した場合には、そのシャフト部材３２の識別子を、使用不適である旨のフラグを付して部品実装機１２の制御装置２８に送信する。部品実装機１２の制御装置２８の登録制御部２８ａは、ヘッドメンテナンス装置４０の制御部５４から送信されてきたシャフト部材３２の識別子に使用不適である旨のフラグが付されていた場合には、そのシャフト部材３２の識別子を記憶部２８ｂに記憶させて使用不適登録をする（ステップＳＴ１５の使用不適登録工程）。

このように本実施の形態において、制御装置２８の登録制御部２８ａ及び記憶部２８ｂは、使用適不適判断手段である制御装置２８の使用適不適判断部２８ｃにより使用不適であると判断された装着ヘッド２５（詳細にはシャフト部材３２）を登録する登録手段となっている。

一方、制御部５４は、上記ステップＳＴ１４において、対象としているシャフト部材３２が使用不適でないと判断した場合には、そのシャフト部材３２の識別子を、使用不適でない旨のフラグを付して部品実装機１２の制御装置２８に送信する。部品実装機１２の制御装置２８は、ヘッドメンテナンス装置４０の制御部５４から送信されてきたシャフト部材３２の識別子に使用不適でない旨のフラグが付されていた場合には、そのシャフト部材３２についてのメンテナンスを終了し、装着ヘッド２５が備える全てのシャフト部材３２についてメンテナンスを行ったか否かの判断を行う（ステップＳＴ１６の判断工程）。そして、全てのシャフト部材３２についてメンテナンスを行っていなかった場合にはステップＳＴ４に戻り、まだメンテナンスを行っていないシャフト部材３２についてステップＳＴ４〜ステップＳＴ１６の処理（装着ヘッド２５に対してヘッドメンテナンス装置４０によりメンテナンスを実行するメンテナンス実行工程）を行う。一方、制御装置２８は、ステップＳＴ１６で全てのシャフト部材３２についてメンテナンスを行っていた場合には、装着ヘッド２５のメンテナンス作業を終了する。

部品実装機１２の制御装置２８は、装着ヘッド２５のメンテナンス作業を終了した後、基板２に対する部品４の装着作業を行うが、記憶部２８ｂに使用不適のシャフト部材３２が登録（記憶）されている場合には、その使用不適として登録されたシャフト部材３２を部品４の装着作業において使用しないようにする。すなわち部品実装機１２は、登録手段（制御装置２８の登録制御部２８ａ及び記憶部２８ｂ）により登録されたシャフト部材３２の使用（すなわち装着ヘッド２５の使用）を制限するようになっている。

以上説明したように、本実施の形態における部品実装機１２では、装着ヘッド２５のメンテナンスを行うヘッドメンテナンス装置４０が、フィーダベース２２にパーツフィーダ２３と交換可能に取り付けられ、ヘッド移動機構２４によって上方に移動された装着ヘッド２５に対してメンテナンスを実行するようになっているので、装着ヘッド２５のメンテナンス時に装着ヘッド２５をヘッド移動機構２４から取り外す作業が不要であり、メンテナンスを容易かつ短時間で行うことができる。

また、本実施の形態におけるヘッドメンテナンス方法では、装着ヘッド２５のメンテナンスを行うヘッドメンテナンス装置４０が、フィーダベース２２にパーツフィーダ２３と交換可能に取り付けられ、ヘッド移動機構２４によって上方に移動された装着ヘッド２５に対してメンテナンスを実行するようになっているので、装着ヘッド２５のメンテナンス時に装着ヘッドをヘッド移動機構２４から取り外す作業が不要であり、メンテナンスを容易かつ短時間で行うことができる。

更に、本実施の形態における部品実装システム１では、部品実装機１２が備える装着ヘッド２５のメンテナンスがヘッドメンテナンス装置４０により実行された後、装着ヘッド２５の状態の検査（前述のヘッドメンテナンス作業におけるステップＳＴ１２〜ステップＳＴ１４）が行われ、その結果、使用不適であると判断された装着ヘッド２５についてはこれが登録されて使用が制限されるようになっている（ステップＳＴ１５）ので、部品実装機１２の装着ヘッド２５のメンテナンスが不十分であった場合であっても部品４の装着精度の低下を防止することができる。

これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述の実施の形態に示したものに限定されない。例えば、上述の実施の形態では、使用不適と判断されたシャフト部材３２が登録される先は部品実装機１２が備える制御装置２８の記憶部２８ｂであったが、これは特に限定されず、ホストコンピュータ１４の記憶部（図示せず）など、他の記憶手段であってもよい。

また、上述の実施の形態では、シャフト部材３２のメンテナンスとはシャフト部材３２のノズルホルダ３３（摺動部材）との間の摺動状態の清掃やシャフト部材３２の曲り状態の検査であったが、その他のもの、例えばシャフト部材３２の内部の洗浄等とすることもできる。

部品実装機の装着ヘッドにメンテナンスが不十分なシャフト部材があった場合であっても部品の装着精度の低下を防止することができる部品実装システムを提供する。

１部品実装システム
２基板
４部品
１２部品実装機
２２フィーダベース
２３パーツフィーダ
２４ヘッド移動機構
２５装着ヘッド
２８ａ登録制御部（登録手段）
２８ｂ記憶部（登録手段）
２８ｃ使用適不適判断部（使用適不適判断手段）
３２シャフト部材
３３ノズルホルダ（摺動部材）
３４吸着ノズル
４０ヘッドメンテナンス装置
５１ロードセル（検査手段）
５４制御部（検査手段）

Claims

ヘッド移動機構により装着ヘッドを移動させ、前記装着ヘッドに装着された吸着ノズルにパーツフィーダが供給する部品を吸着させて部品を基板に装着する部品実装機を含む部品実装システムであって、
前記部品実装機が備える前記パーツフィーダの保持部であるフィーダベースに前記パーツフィーダと交換可能に取り付けられ、前記装着ヘッドのメンテナンスを実行するヘッドメンテナンス装置と、
前記ヘッドメンテナンス装置に設けられ、前記ヘッドメンテナンス装置によりメンテナンスが実行された前記装着ヘッドの状態の検査を行う検査手段と、
前記検査手段による前記検査の結果に基づいて前記メンテナンスの実行後の前記装着ヘッドの使用が適切であるか否かの判断を行う使用適不適判断手段と、
前記使用適不適判断手段により使用不適であると判断された前記装着ヘッドを登録する登録手段とを備え、
前記部品実装機は、前記登録手段により登録された前記装着ヘッドの使用を制限することを特徴とする部品実装システム。
前記装着ヘッドは、複数のシャフト部材と前記シャフト部材に摺動自在に取り付けられた摺動部材とを有し、前記ヘッドメンテナンス装置が実行する前記メンテナンスは前記シャフト部材の前記摺動部材との間の摺動部の清掃であり、前記検査手段が行う前記検査は、前記シャフト部材に対する前記摺動部材の摺動状態の検査であることを特徴とする請求項１に記載の部品実装システム。