JP6037581B2 - カセット式ノズル交換ユニット及びその入替システム - Google Patents

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Description

本発明は、部品実装機のノズル交換を行うノズルステーションをカセット式にしたカセット式ノズル交換ユニット及びその入替システムに関する発明である。
部品実装機は、フィーダによって供給される部品を吸着するノズルを、該部品の種類(サイズや形状等)に応じて交換する必要があるため、部品実装機の内部に交換用の複数のノズルを配列するノズルステーション(ノズル置き場)を設置して、部品実装機の実装ヘッドを該ノズルステーションの上方へ移動させてノズル交換を行うようにしている。従来のノズルステーションは、複数のノズルを1列又は複数列に平面的に並べて配列するようになっているため、配列するノズルの本数が多くなると、ノズルステーションの占有面積が大きくなり、その分、部品実装機が大型化すると共に、ノズル交換時に実装ヘッドをノズルステーション上に沿ってXY方向(水平方向)に移動させる距離が長くなり、その分、ノズル交換の作業効率が低下するという欠点があった。
そこで、特許文献1(特開2004−158640号公報)では、回転型ノズルステーション(六角型ノズルホルダ)に複数のノズルを放射状に配列して着脱可能に保持させると共に、該回転型ノズルステーションをその中心を水平に向けて縦回転させるように構成し、ノズル交換時に回転型ノズルステーションを縦回転させて、該回転型ノズルステーションの最上部に位置するノズルを部品実装機の実装ヘッドに保持させるようにしている。
また、特許文献2(特許第4031107号公報)では、複数のノズルが一列に配列されたノズルステーションを、部品実装機のフィーダセット部の空きスペースに着脱可能にセットし、部品実装機の実装ヘッドをノズルステーション上に沿って移動させてノズル交換を行うようにしている。
特開2004−158640号公報 特許第4031107号公報
しかし、上記特許文献1では、回転型ノズルステーションが部品実装機の内部に取り付けられているため、回転型ノズルステーションを交換する作業に時間がかかってしまい、部品実装機の稼働率が低下するという欠点がある。
一方、上記特許文献2では、ノズルステーションを部品実装機のフィーダセット部の空きスペースにセットする構成であるため、フィーダの交換作業と同様の簡単な作業でノズルステーションを交換することができる利点があるが、次のような欠点がある。
上記特許文献2では、部品実装機のフィーダセット部にノズルステーションとフィーダとが隣接してセットされるため、ノズル交換時に実装ヘッドをノズルステーション上に沿って移動させると、実装ヘッドが該ノズルステーションに隣接するフィーダと干渉する可能性がある。この干渉を避けるために、フィーダセット部上方の実装ヘッドの移動可能範囲がフィーダの部品吸着位置付近までの狭い範囲に限定されるため、ノズルステーションにノズルを配列できる領域もフィーダの部品吸着位置付近までの狭い範囲に限定されてしまい、1つのノズルステーションに配列できるノズルの本数が少なく、その分、ノズルステーションの交換頻度が増加して、部品実装機の稼働率が低下するという欠点がある。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ノズルステーションを交換する作業を簡単化できると共に、1つのノズルステーションに配列できるノズルの本数を増加させて、ノズルステーションの交換頻度を低下させることができ、部品実装機の稼働率を高めることができるカセット式ノズル交換ユニット及びその入替システムを提供することである。
上記課題を解決するために、本発明は、部品実装機のフィーダセット部に着脱可能にセットしたフィーダによって供給される部品を吸着するノズルを交換するための複数のノズルを周回経路に沿って配列して保持する周回型ノズルステーションと、前記周回型ノズルステーションをその中心を水平に向けて周回させる周回駆動装置と、前記周回型ノズルステーション及び前記周回駆動装置を内蔵したカセットケースとを備え、前記カセットケースの上端面にノズル交換口を形成して、該ノズル交換口を通して前記周回型ノズルステーションと前記部品実装機の実装ヘッドとの間でノズル交換を行うカセット式ノズル交換ユニットであって、前記カセット式ノズル交換ユニットを前記部品実装機のフィーダセット部に前記フィーダと並べてセットできるように構成したものである。
本発明は、周回型ノズルステーションに複数のノズルを周回経路に沿って配列する構成であるため、複数のノズルを平面的に配列する従来のノズルステーションと比較して、1つの周回型ノズルステーションに配列できるノズルの本数を増やすことができ、カセット式ノズル交換ユニットの交換頻度を低下させることができる。しかも、カセットケースの上端面に形成したノズル交換口を通して周回型ノズルステーションと部品実装機の実装ヘッドとの間でノズル交換を行うため、ノズル交換口の位置を、実装ヘッドが隣接するフィーダと干渉しない位置(例えばフィーダの部品吸着位置と同様の位置)に設定することで、ノズル交換時に実装ヘッドが隣接するフィーダと干渉することを回避することができる。更に、カセット式ノズル交換ユニットを部品実装機のフィーダセット部にセットする構成であるため、フィーダの交換作業と同様の簡単な作業でカセット式ノズル交換ユニットを交換できると共に、部品実装機内にカセット式ノズル交換ユニットの専用の配置スペースを確保する必要がなく、省スペース化も実現できる。
本発明のカセット式ノズル交換ユニットに、ノズル交換口を開閉するシャッタ機構を設けるようにすると良い。このようにすれば、ノズル交換を行わない時には、カセットケースのノズル交換口をシャッタ機構で閉鎖することで、搬送時等に外部からの障害物に対してカセットケース内のノズルを保護できると共に、ごみ等の異物がカセットケース内のノズルに付着することを防止できる。
また、前記周回型ノズルステーションに保持される複数のノズルには、それぞれ該ノズルの識別情報を記録又は記憶したノズル識別情報記録部を設けると共に、前記カセットケースには、前記周回型ノズルステーションに保持されたノズルが周回する経路に沿った所定位置に、前記ノズルのノズル識別情報記録部から前記識別情報を読み取る識別情報読取手段を設け、前記識別情報読取手段で読み取った前記識別情報と前記周回型ノズルステーションの周回位置とに基づいて前記ノズル交換口に位置するノズルの識別情報を確認するように構成しても良い。このようにすれば、ノズル交換時にノズル交換口を通して交換するノズルが生産ジョブの指定通りのノズルであるか否かを確認することができる。
或は、前記実装ヘッドに、前記ノズル交換口に位置するノズルのノズル識別情報記録部から識別情報を読み取る識別情報読取手段を設けるようにしても良い。実装ヘッドに、基板の基準位置マーク等を撮像するカメラが搭載されている場合は、このカメラを識別情報読取手段として用いるようにしても良い。
本発明のカセット式ノズル交換ユニットの交換作業は、作業者が手作業で行うようにしても良いし、自動化しても良い。
この交換作業を自動化する入替システムは、前記フィーダセット部にセットされている使用済みのカセット式フィーダと入れ替える次のカセット式フィーダを収納するストック部と、前記フィーダセット部から使用済みのカセット式フィーダを取り出して前記ストック部に回収すると共に前記ストック部から次のカセット式フィーダを取り出して前記フィーダセット部にセットする入替ロボットとを備え、前記ストック部には、前記フィーダセット部にセットされている使用済みのカセット式ノズル交換ユニットと入れ替える次のカセット式ノズル交換ユニットを前記次のカセット式フィーダと並べて収納し、前記入替ロボットは、前記フィーダセット部から使用済みのカセット式ノズル交換ユニットを取り出して前記ストック部に回収すると共に前記ストック部から次のカセット式ノズル交換ユニットを取り出して前記フィーダセット部にセットするようにすると良い。このようにすれば、部品実装機の稼働中にフィーダセット部とストック部との間で入替ロボットによってカセット式ノズル交換ユニットやカセット式フィーダを自由に入れ替えすることができ、部品実装機の稼働率を向上させることができる。
この場合、ノズル交換を行う必要がない期間には前記入替ロボットによって前記フィーダセット部から前記カセット式ノズル交換ユニットを取り出して前記ストック部に回収するようにしても良い。このようにすれば、ノズル交換を行う必要がない期間には、フィーダセット部の全てのスペースをカセット式フィーダのセットスペースとして使用することができ、フィーダセット部にセットするカセット式フィーダの数を減らさずに済む。
この場合、前記カセット式ノズル交換ユニットと前記カセット式フィーダは、外形の高さ寸法及び奥行き寸法が同一になるように構成すると良い。このようにすれば、入替ロボットによりカセット式ノズル交換ユニットをカセット式フィーダと同様に取り扱うことができ、フィーダセット部への両者の混載が容易となる。この場合、両者の幅寸法は、同一であっても良いし、異なっていても良い。
図1は本発明の実施例1のカセット式ノズル交換ユニットを示す斜視図である。 図2は実施例1のカセット式ノズル交換ユニットから周回型ノズルステーションを取り外した状態を示す斜視図である。 図3は実施例1の周回型ノズルステーションのノズルホルダを破断して示す斜視図である。 図4は実施例1の周回型ノズルステーションのノズルホルダにノズルを保持させた状態を示す斜視図である。 図5は実施例1の周回型ノズルステーションのノズルホルダからノズルを取り外す動作を説明する斜視図である。 図6は実施例1のカセット式ノズル交換ユニットのシャッタ機構を示す斜視図である。 図7は実施例1のカセット式フィーダを示す斜視図である。 図8は実施例1のカセット式ノズル交換ユニットやカセット式フィーダを自動交換する入替システムを示す斜視図である。 図9は本発明の実施例2のカセット式ノズル交換ユニットを示す斜視図である。 図10は本発明の実施例3の周回型ノズルステーションのノズルホルダを破断して示す斜視図である。 図11は実施例3の周回型ノズルステーションのノズルホルダにノズルを保持させた状態を示す斜視図である。 図12は実施例3の周回型ノズルステーションのノズルホルダにノズルを保持させた状態を示す部分拡大平面図である。 図13は実施例3の周回型ノズルステーションのノズルホルダにノズルを脱着するときの状態を示す斜視図である。 図14は本発明の実施例4の周回型ノズルステーションのノズルホルダの保持構造を示す斜視図である。 図15は実施例4の周回型ノズルステーションのノズルホルダのクランプ状態を示す斜視図である。 図16は実施例4の周回型ノズルステーションのノズルホルダのアンクランプ状態を示す斜視図である。 図17は本発明の実施例5のカセット式ノズル交換ユニットを示す斜視図である。
以下、本発明を実施するための形態を具体化した5つの実施例1〜5を説明する。
本発明の実施例1を図1乃至図8に基づいて説明する。
まず、図1及び図2に基づいてカセット式ノズル交換ユニット11の構成を説明する。
カセット式ノズル交換ユニット11のカセットケース12は、透明又は不透明のプラスチック板又は金属板等により形成され、その側面部(カバー)が開閉可能となっている。カセットケース12内には、円盤状の周回型ノズルステーション13を着脱可能(交換可能)に装填する円形凹部形状のノズルステーション装填部14が設けられ、該ノズルステーション装填部14の中心に駆動軸15(図2参照)が水平方向に向けて設けられ、該駆動軸15に、周回型ノズルステーション13の中心部が回転伝達可能且つ着脱可能に連結されるようになっている。
円盤状の周回型ノズルステーション13の外周部には、後述する部品実装機55の実装ヘッド58(図8参照)のノズルと交換するための複数のノズル18を周回経路に沿って放射状に配列して着脱可能に保持するように構成されている。ここで、図3乃至図5を用いてノズル18の保持構造を説明する。図3乃至図5には、それぞれ1本のノズル18を保持するノズルホルダ19が図示されている。従って、周回型ノズルステーション13の外周部には、保持するノズル18の本数分の個数のノズルホルダ19が所定のノズル配列ピッチで放射状に設けられている。
ノズルホルダ19のホルダケース20は、周回型ノズルステーション13の外周部に放射状に固定され、該ホルダケース20内にノズル押さえ21が周回型ノズルステーション13の径方向(図3の上下方向)に移動可能に収納され、該ノズル押さえ21がホルダケース20の底部に収納されたスプリング22によって周回型ノズルステーション13の外径方向(図3の上方向)に付勢されている。ホルダケース20の開口部(図3の上面部)には、位置決め板23とクランプ板24とが重ねて固定され、外側にクランプ板24が位置し、内側に位置決め板23が位置している。ノズル18の鍔状のフランジ部26は、方向性のある形状(例えば、小判形、楕円形等)に形成され、外側のクランプ板24には、ノズル18のフランジ部26を出し入れ可能で且つ該フランジ部26の形状と相似する形状の開口部が形成されている。内側の位置決め板23には、外側のクランプ板24の開口部全体と重なる開口部が形成され、位置決め板23の開口部内でノズル18のフランジ部26を所定角度だけ回動可能となっており、その回動範囲の限界位置を一定角度に決める位置決め部27(図4参照)が設けられている。
ノズル18をノズルホルダ19に保持させる場合は、まず、ノズル18のフランジ部26をクランプ板24の開口部に合致させた状態で、ノズル18のフランジ部26をクランプ板24の開口部に挿入してノズル押さえ21をスプリング22のばね力に抗して押し込む。これにより、ノズル18のフランジ部26を位置決め板23の開口部内に嵌まり込む高さまで押し込むと、位置決め板23の開口部内でノズル18のフランジ部26が回動可能な状態となり、この状態で、ノズル18のフランジ部26を回動させて位置決め部27で位置決めする。これにより、ノズル18のフランジ部26がクランプ板24とノズル押さえ21との間に挟み込まれてノズル18がクランプされた状態となる。ノズル18をノズルホルダ19から取り外す場合は、上述と逆の動作を行う。
一方、図1に示すように、カセットケース12内には、周回型ノズルステーション13を周回(回転)させる周回駆動装置30が設けられている。この周回駆動装置30は、駆動源となるモータ31と、このモータ31の回転を駆動軸15に伝達するギア機構32とから構成されている。
カセットケース12の上端面のうちの周回型ノズルステーション13の最上端(周回型ノズルステーション13の中心の真上方向)に対応する位置には、ノズル交換口33が形成され、該ノズル交換口33を通して周回型ノズルステーション13と部品実装機55の実装ヘッド58(図8参照)との間でノズル交換を行うようになっている。
カセットケース12には、ノズル交換口33を開閉するシャッタ機構35が設けられている。図6に示すように、シャッタ機構35は、ノズル交換口33に沿ってスライド移動するシャッタ板36と、駆動源となるモータ37と、このモータ37の回転を直線運動に変換する送りギア38と、この送りギア38とシャッタ板36との間を連結するリンク部材39とから構成され、リンク部材39を揺動可能に支持する支持軸40の位置を該リンク部材39の中央より送りギア38側に寄せることで、送りギア38の直線運動を増幅してシャッタ板36に伝達し、該シャッタ板36の開閉動作時間を短縮するようにしている。
尚、シャッタ機構35の駆動源は、モータ37に限定されず、それ以外のアクチュエータ(例えば、シリンダ、ソレノイド等)を用いてシャッタ板36を開閉駆動するようにしても良い。
図3乃至図5に示すように、ノズル18のフランジ部26の上面には、該ノズル26の識別情報(以下「ノズルID」と表記する)を記録又は記憶したノズル識別情報記録部42が設けられている。このノズル識別情報記録部42としては、例えばノズルIDをバーコード、二次元コード等で記録したコードラベルを用いても良いし、ノズルIDのデータを記憶した電子タグ(RFタグ、ICタグ、電波タグ、無線タグとも呼ばれる)を用いても良い。
これに対して、カセットケース12内には、周回型ノズルステーション13に保持されたいずれか1本のノズル18のフランジ部26のノズル識別情報記録部42からノズルIDを読み取るリーダ43(識別情報読取手段)が該ノズル18に対向するように設けられている。このリーダ43で読み取ったノズルIDを制御装置45のメモリに記憶しておき、ノズルIDの記憶データと周回型ノズルステーション13の周回角度(回転角度)とに基づいてノズル交換口33に位置するノズル18のノズルIDを判別して、ノズル交換時にノズル交換口33を通して交換するノズル18が生産ジョブの指定通りのノズルであるか否かを確認するようにしている。
この場合、カセット式ノズル交換ユニット11が後述する部品実装機55のフィーダセット部61に搭載されたら、直ちに周回型ノズルステーション13を周回(回転)させて、リーダ43により全てのノズル18のノズルIDの読み取りを完了させておくと良い。そして、各ノズルIDと各ノズル18の周回位置(回転位置)とを関連付けて、制御装置45のメモリに記憶させておけば良い。
一方、カセットケース12の所定位置には、カセット式ノズル交換ユニット11の識別情報(以下「ノズル交換ユニットID」と表記する)を記録又は記憶したユニット識別情報記録部(図示せず)が設けられている。このユニット識別情報記録部としては、例えばノズル交換ユニットIDをバーコード、二次元コード等で記録したコードラベルを用いても良いし、ノズル交換ユニットIDのデータを記憶した電子タグを用いるようにしても良い。
その他、図示はしないが、カセットケース12には、部品実装機55側の通信・電源用のコネクタと接続される通信・電源用のコネクタが設けられ、双方のコネクタの接続によりカセットケース12内の制御装置45と部品実装機55の制御装置との間で制御信号等を送受信すると共に、カセットケース12内の制御装置45等に給電するようになっている。制御装置45は、周回型ノズルステーション13を駆動するモータ31や、シャッタ機構35を駆動するモータ37を制御すると共に、リーダ43のノズルIDの読み取り動作を制御して、読み取ったノズルIDを制御装置45のメモリに記憶して、ノズル交換口33に位置するノズル18のノズルIDを確認する。
以上のように構成したカセット式ノズル交換ユニット11は、図8に示すように、部品実装機55のフィーダセット部61にカセット式フィーダ71(図7参照)と並べてセットされる。カセット式ノズル交換ユニット11とカセット式フィーダ71は、外形の高さ寸法及び奥行き寸法が同一になるように構成され、カセット式ノズル交換ユニット11のノズル交換口33の位置とカセット式フィーダ71の部品吸着位置とが同じY方向位置となるように設定されている(Y方向はコンベア57の搬送方向と直交する方向である)。この場合、カセット式ノズル交換ユニット11の幅寸法とカセット式フィーダ71の幅寸法は、同一であっても良いし、異なっていても良い。また、幅寸法の異なる複数のカセット式フィーダ71を部品実装機55のフィーダセット部61にセットするようにしても良い。
次に、図7を用いてカセット式フィーダ71の構成を説明する。
カセット式フィーダ71のカセットケース72は、透明又は不透明のプラスチック板又は金属板等により形成され、その側面部(カバー)が開閉可能となっている。カセットケース72内には、部品供給テープ73が巻回されたテープリール74を着脱可能(交換可能)に装填するテープ装填部75が設けられている。テープ装填部75の中心には、テープリール74を回転可能に保持するリール保持軸76が設けられている。
カセットケース72内には、テープリール74から引き出した部品供給テープ73を部品吸着位置へ送るテープ送り機構78と、部品吸着位置の手前で部品供給テープ73からトップフィルム80を剥離して該部品供給テープ73内の部品を露出させるトップフィルム剥離機構79とが設けられている。部品吸着位置は、カセットケース72の上面のテープ送り方向側の端部付近に位置している。カセットケース72内には、テープリール74から引き出した部品供給テープ73を部品吸着位置へ案内するテープガイド81が設けられている。
テープ送り機構78は、部品吸着位置の下方付近に設けられたスプロケット82と、このスプロケット82を回転駆動するモータ83等から構成され、部品供給テープ73の片方の側縁に所定ピッチで形成されたテープ送り穴にスプロケット82の歯を噛み合わせて該スプロケット82を回転させることで、部品供給テープ73を部品吸着位置へピッチ送りするようになっている。
トップフィルム剥離機構79は、部品吸着位置の手前で部品供給テープ73を押さえて該部品供給テープ73の上面からトップフィルム80を剥離するためのテープ押え85と、該テープ押え85で剥離したトップフィルム80をテープ送り方向とは逆方向に引っ張ってカセットケース72の上部に設けられたトップフィルム回収部86内へ送り込むトップフィルム送りギア機構87と、該トップフィルム送りギア機構87を駆動するモータ88等から構成されている。
カセットケース72のうちのテープ送り方向側の端縁部には、部品吸着位置を通過して部品が取り出された廃棄テープ73a(本実施例1ではトップフィルム80が剥離されたキャリアテープのみ)を下方に案内して排出する廃棄テープ排出通路90が下方に延びるように設けられ、該廃棄テープ排出通路90の出口90aがカセットケース72のテープ送り方向側の端面の中央より下側の位置に設けられている。廃棄テープ排出通路90の上部には、エアー導入口(図示せず)がカセットケース72のうちのテープ送り方向側の端面に開口するように設けられ、該エアー導入口から該廃棄テープ排出通路90内にエアーを導入して該廃棄テープ排出通路90内に下向きのエアーの流れを生じさせるようになっている。
カセットケース72内には、テープ送り機構78のモータ83やトップフィルム剥離機構79のモータ88を制御する制御装置92が設けられている。その他、図示はしないが、カセットケース72には、部品実装機55側の通信・電源用のコネクタと接続される通信・電源用のコネクタが設けられている。
また、カセットケース72の所定位置には、フィーダ識別情報(以下「フィーダID」と表記する)を記録又は記憶した識別情報記録部(図示せず)が設けられている。この識別情報記録部としては、例えばフィーダIDをバーコード、二次元コード等で記録したコードラベルを用いても良いし、フィーダIDのデータを記憶した電子タグ(RFタグ、ICタグ、電波タグ、無線タグとも呼ばれる)を用いても良い。
尚、カセット式フィーダ71は、図7の構成に限定されず、例えば、カセットケース内に、部品供給テープを巻き取る巻取部を設け、外部からカセットケース内に導入された部品供給テープを該巻取部に巻き取ることでカセットケース内に装填するようにしても良い。
次に、図8を用いて、カセット式ノズル交換ユニット11やカセット式フィーダ71を自動交換する入替システム54の構成を説明する。
部品実装機55は、ベース台56上に搭載されている。部品実装機55には、回路基板60を搬送する2本のコンベア57と、カセット式フィーダ71から供給される部品を吸着して回路基板60に実装するノズル(図示せず)を保持する実装ヘッド58と、実装ヘッド58をXY方向(左右前後方向)に移動させるXY移動機構59と、ノズルに吸着した部品を撮像する撮像装置(図示せず)等が設けられている。
入替システム54は、部品実装機55の前方(コンベア57の搬送方向と直交する方向)に着脱可能に設置されている。入替システム54には、フィーダセット部61と入替エリア62とストック部63が上下3段に設けられている。最上段に位置するフィーダセット部61は、部品実装機55の部品吸着位置に部品を供給する複数のカセット式フィーダ71とカセット式ノズル交換ユニット11を並べてセットするエリアである。このフィーダセット部61には、カセット式フィーダ71やカセット式ノズル交換ユニット11を位置決めする位置決めピン等の位置決め機構(図示せず)と、ばね機構等によりカセット式フィーダ71やカセット式ノズル交換ユニット11を保持する保持機構(図示せず)が設けられている。更に、フィーダセット部61には、カセット式フィーダ71の通信・電源用のコネクタ(図示せず)やカセット式ノズル交換ユニット11の通信・電源用のコネクタ(図示せず)と接続される通信・電源用のコネクタ(図示せず)が設けられ、双方のコネクタの接続により、カセット式フィーダ71の制御装置92やカセット式ノズル交換ユニット11の制御装置45と部品実装機55の制御装置との間で制御信号等を送受信すると共に、各制御装置92、45等に通電されるようになっている。
最下段に位置するストック部63は、フィーダセット部61の使用済みのカセット式フィーダ71や使用済みのカセット式ノズル交換ユニット11と入れ替える次のカセット式フィーダ71や次のカセット式ノズル交換ユニット11を収納すると共に使用済みのカセット式フィーダ71や使用済みのカセット式ノズル交換ユニット11を回収するエリアである。このストック部63には、カセット式フィーダ71やカセット式ノズル交換ユニット11を1個ずつセットするスロットが該ストック部63に収容可能なフィーダ数分だけ形成されていると共に、各スロットにセットしたカセット式フィーダ71の識別情報記録部やカセット式ノズル交換ユニット11の識別情報記録部からフィーダIDやノズル交換ユニットIDを読み取る識別情報読取り部(図示せず)が設けられ、該識別情報読取り部で読み取ったフィーダIDやノズル交換ユニットIDを入替システム54の制御装置に送信して、各スロットにセットしたカセット式フィーダ71やカセット式ノズル交換ユニット11の種別を自動認識するようになっている。
尚、ストック部63には、次に生産する基板に部品を実装するのに使用するカセット式フィーダ71やカセット式ノズル交換ユニット11をセットしても良い。
中段に位置する入替エリア62は、フィーダセット部61とストック部63との間でカセット式フィーダ71やカセット式ノズル交換ユニット11を入れ替える際にフィーダセット部61とストック部63の空きスロット(空きスペース)に合わせてカセット式フィーダ71やカセット式ノズル交換ユニット11を左右方向(X方向)に移動させるためのエリアである。
入替システム54の前方には、入替ロボット65が設けられている。この入替ロボット65は、カセット式フィーダ71やカセット式ノズル交換ユニット11をクランプするクランプ機構66と、該クランプ機構66をフィーダセット部61とストック部63との間で昇降させる昇降機構67と、該クランプ機構66を入替エリア62でカセット式フィーダ71の配列方向に移動させる水平移動機構68とから構成されている。図8には、入替ロボット65が1台しか記載されていないが、2台の入替ロボット65を設けた構成としても良い。以下の説明では、2台の入替ロボット65で運用する例を説明する。
次に、上記構成の入替システム54の動作を説明する。
生産中(部品実装機55の稼働中)は、入替システム54の最上段のフィーダセット部61に生産に必要な数のカセット式フィーダ71とカセット式ノズル交換ユニット11がセットされ、且つ、最下段のストック部63にフィーダセット部61の使用済み(部品切れ)のカセット式フィーダ71や使用済みのカセット式ノズル交換ユニット11と入れ替える次のカセット式フィーダ71や次のカセット式ノズル交換ユニット11が収納されている。
生産中にフィーダセット部61のいずれかのカセット式フィーダ71又はカセット式ノズル交換ユニット11が使用済みになると、一方の入替ロボット65のクランプ機構66を昇降機構67によってフィーダセット部61の位置まで上昇させた後、該クランプ機構66を水平移動機構68によってX方向(カセット式フィーダ71の配列方向)に移動させて、該クランプ機構66の位置を使用済みのカセット式フィーダ71又は使用済みのカセット式ノズル交換ユニット11の位置に合わせて、該使用済みのカセット式フィーダ71又は使用済みのカセット式ノズル交換ユニット11をクランプしてフィーダセット部61の保持機構から取り外す。この後、該クランプ機構66を中段の入替エリア62まで下降させることで、該クランプ機構66にクランプした該使用済みのカセット式フィーダ71又は使用済みのカセット式ノズル交換ユニット11を中段の入替エリア62まで下降させた後、該クランプ機構66を水平移動機構68によってX方向に移動させて、該使用済みのカセット式フィーダ71又は該使用済みのカセット式ノズル交換ユニット11のX方向の位置を最下段のストック部63の空きスロットの位置に合わせた後、該使用済みのカセット式フィーダ71又は該使用済みのカセット式ノズル交換ユニット11を下降させてストック部63の空きスロットに回収する。尚、ストック部63に空きスロットが無い場合は、使用済みのカセット式フィーダ71や使用済みのカセット式ノズル交換ユニット11を入替エリア62で待機させる。そして、ストック部63内の使用済みのカセット式フィーダ71や使用済みのカセット式ノズル交換ユニット11が手動又は自動で排出されることにより、待機が解除される。
以上のようにして最上段のフィーダセット部61から使用済みのカセット式フィーダ71や使用済みのカセット式ノズル交換ユニット11を取り出して最下段のストック部63に回収する動作と同時に又は相前後して、他方の入替ロボット65のクランプ機構66を昇降機構67によって最下段のストック部63の位置まで下降させた後、該クランプ機構66を水平移動機構68によってX方向に移動させて、該クランプ機構66を使用済みのカセット式フィーダ71又は該使用済みのカセット式ノズル交換ユニット11と入れ替える次のカセット式フィーダ71又は次のカセット式ノズル交換ユニット11の位置に合わせて、該次のカセット式フィーダ71又は該次のカセット式ノズル交換ユニット11をクランプする。この後、該クランプ機構66を中段の入替エリア62まで上昇させることで、該クランプ機構66にクランプした次のカセット式フィーダ71又は次のカセット式ノズル交換ユニット11を中段の入替エリア62まで上昇させた後、該クランプ機構66を水平移動機構68によってX方向に移動させて、該次のカセット式フィーダ71又は該次のカセット式ノズル交換ユニット11のX方向の位置を最上段のフィーダセット部61の使用済みのカセット式フィーダ71又は使用済みのカセット式ノズル交換ユニット11が取り出されたスロットの位置に合わせた後、該次のカセット式フィーダ71又は該次のカセット式ノズル交換ユニット11を上昇させてフィーダセット部61のスロットにセットする。このセット時に、該次のカセット式フィーダ71又は該次のカセット式ノズル交換ユニット11が位置決め機構により位置決めされて、保持機構により保持される。
尚、生産開始前にフィーダセット部61にカセット式フィーダ71やカセット式ノズル交換ユニット11をセットする作業は、作業者が手作業で行っても良いし、入替ロボット65によってストック部63からフィーダセット部61にカセット式フィーダ71やカセット式ノズル交換ユニット11を載せ替えるようにしても良い。
また、予め、カセット式ノズル交換ユニット11の識別情報記録部からノズル交換ユニットIDを読み取る作業を部品実装機55(入替システム54)の外部で行って、該ノズル交換ユニットIDのデータを、部品実装機55を含む部品実装ラインの生産管理用コンピュータ(図示せず)に送信して、該生産管理用コンピュータで、ノズル交換ユニットIDとノズルIDとの組み合わせ(カセット式ノズル交換ユニット11とこれに保持されるノズル18との組み合わせ)をデータベース化して記憶しておき、部品実装機55(入替システム54)で、カセット式ノズル交換ユニット11の識別情報記録部からノズル交換ユニットIDを読み取るだけで、該カセット式ノズル交換ユニット11内のノズル18の種類を照合できるようにしても良い。
一方、部品実装機55のフィーダセット部61にセットしたカセット式ノズル交換ユニット11内のノズル18を部品実装機55の実装ヘッド58に保持させる場合は、該実装ヘッド58をカセット式ノズル交換ユニット11のノズル交換口33の上方へ移動させると共に、シャッタ機構35のシャッタ板36を開放動作させてノズル交換口33を開放する。そして、カセット式ノズル交換ユニット11内の周回型ノズルステーション13を適宜回転させて、今回の交換対象となるノズル18をノズル交換口33に位置させた後、該実装ヘッド58を下降させて該ノズル交換口33を通して該実装ヘッド58に該ノズル18を保持させてから、該実装ヘッド58を上昇させて該ノズル18をノズルホルダ19から取り外す。
尚、実装ヘッド58に保持したノズル18をカセット式ノズル交換ユニット11内の周回型ノズルステーション13の空のノズルホルダ19に戻す場合は、カセット式ノズル交換ユニット11内の周回型ノズルステーション13を適宜回転させて、空のノズルホルダ19をノズル交換口33に位置させた後、該実装ヘッド58を下降させて該ノズル交換口33を通して該実装ヘッド58のノズル18をノズルホルダ19にクランプさせるようにすれば良い。
また、ノズル交換を行う必要がない期間には、入替ロボット65によってフィーダセット部61からカセット式ノズル交換ユニット11を取り出してストック部63に回収するようにしても良い。このようにすれば、ノズル交換を行う必要がない期間には、フィーダセット部61の全てのスペースをカセット式フィーダ71のセットスペースとして使用することができ、フィーダセット部61にセットするカセット式フィーダ71の数を減らさずに済む利点がある。
以上説明した本実施例1のカセット式ノズル交換ユニット11は、周回型ノズルステーション13に複数のノズル18を放射状に配列する構成であるため、複数のノズルを平面的に配列する従来のノズルステーションと比較して、1つの周回型ノズルステーション13に配列できるノズル18の本数を増やすことができ、カセット式ノズル交換ユニット11の交換頻度を低下させることができる。しかも、カセットケース12の上端面に形成したノズル交換口33を通して周回型ノズルステーション13と部品実装機55の実装ヘッド58との間でノズル交換を行うため、ノズル交換口33の位置を、実装ヘッド58が隣接するカセット式フィーダ71と干渉しない位置(例えばカセット式フィーダ71の部品吸着位置と同様の位置)に設定することで、ノズル交換時に実装ヘッド58が隣接するカセット式フィーダ71と干渉することを回避することができる。更に、カセット式ノズル交換ユニット11を部品実装機55のフィーダセット部61にセットする構成であるため、カセット式フィーダ71の交換作業と同様の簡単な作業でカセット式ノズル交換ユニット11を交換できると共に、部品実装機55内にカセット式ノズル交換ユニット11の専用の配置スペースを確保する必要がなく、省スペース化も実現できる。
しかも、本実施例1では、カセット式ノズル交換ユニット11に、カセットケース12のノズル交換口33を開閉するシャッタ機構35を設けるようにしたので、ノズル交換を行わない時には、カセットケース12のノズル交換口33をシャッタ機構35で閉鎖することで、搬送時等に外部からの障害物に対してカセットケース12内のノズル18を保護できると共に、ごみ等の異物がカセットケース12内のノズル18に付着することを防止できる。
更に、本実施例1では、部品実装機55のフィーダセット部61とストック部63との間でカセット式フィーダ71やカセット式ノズル交換ユニット11を入れ替える入替ロボット65を設けた構成としたので、部品実装機55の稼働中にフィーダセット部61とストック部63との間で入替ロボット65によってカセット式ノズル交換ユニット11やカセット式フィーダ71を自由に入れ替えすることができ、部品実装機55の稼働率を向上させることができる。
更に、本実施例1では、カセット式ノズル交換ユニット11の外形の高さ寸法及び奥行き寸法がカセット式フィーダ71の外形の高さ寸法及び奥行き寸法と同一になるように構成したので、入替ロボット65によりカセット式ノズル交換ユニット11をカセット式フィーダ71と同様に取り扱うことができ、フィーダセット部61への両者の混載が容易となる利点がある。
尚、本実施例1においては、カセット式フィーダ71のカセットケース72とカセット式ノズル交換ユニット11のカセットケース12には、部品実装機55側の通信・電源用のコネクタと接続される通信・電源用のコネクタが設けられ、双方のコネクタの接続により、カセット式フィーダ71の制御装置92やカセット式ノズル交換ユニット11の制御装置45と部品実装機55の制御装置との間で制御信号等を送受信すると共に、各制御装置92,45等に通電されるようになっているが、情報の通信や電源の供給は、コネクタの接続によるものに限定されず、非接触で、情報の通信や電源の供給を行っても良い。
また、本実施例1においては、各スロットにセットしたカセット式フィーダ71の識別情報記録部やカセット式ノズル交換ユニット11の識別情報記録部からフィーダIDやノズル交換ユニットIDを読み取る識別情報読取り部がストック部63に設けられているが、この識別情報読取り部を入替ロボット65に設けても良い。
また、本実施例1においては、1つのカセット式ノズル交換ユニット11に対して1つの周回型ノズルステーション13が設けられているが、1つのカセット式ノズル交換ユニット11に対して複数の周回型ノズルステーションを設けても良い。
前記実施例1では、カセット式ノズル交換ユニット11内のノズル18のノズル識別情報記録部42からノズルIDを読み取るリーダ43をカセットケース12の内部に配置するようにしたが、図9に示す本発明の実施例2のカセット式ノズル交換ユニット11では、カセットケース12のノズル交換口33付近に、ノズル18のノズル識別情報記録部42からノズルIDを読み取るリーダ93(識別情報読取手段)を配置し、ノズル交換口33を通して部品実装機55の実装ヘッド58に保持させるノズル18の例えば2本前のノズル18のノズル識別情報記録部42から該リーダ93でノズルIDを読み取るようにしている。その他の構成は、前記実施例1と同じである。
以上説明した本実施例2でも、前記実施例1と同様の効果を得ることができる。
尚、本発明は、ノズル18のノズル識別情報記録部42からノズルIDを読み取るリーダをカセット式ノズル交換ユニット11に設ける構成に限定されず、部品実装機55の実装ヘッド58に上記リーダを設けて、ノズル交換口33に位置するノズル18のノズル識別情報記録部42からノズルIDを実装ヘッド58側のリーダで読み取るようにしても良い。この場合、実装ヘッド58側のリーダとしては、ノズルIDのバーコード、二次元コード等のコードデータを光学的走査で読み取るバーコードリーダを用いても良いし、電子タグに記憶されているノズルIDのデータを無線通信で読み取るアンテナを用いても良い。或は、実装ヘッド58に、回路基板60の基準位置マーク等を撮像するカメラが搭載されている場合は、このカメラを識別情報読取手段として用いて、画像処理によりノズルIDを認識するようにしても良い。
次に、図10乃至図13を用いて、本発明の実施例3を説明する。但し、前記実施例1と実質的に同じ部分については同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として異なる部分について説明する。
本実施例3では、周回型ノズルステーション13のノズルホルダ94にノズル18を保持する構造をばねによる係合方式とした点が前記実施例1と異なる。本実施例3のノズルホルダ94のホルダケース95は、周回型ノズルステーション13の外周部に放射状に固定され、該ホルダケース95内にノズル押さえ筒部96とクランプ筒部97とが内外2重に設けられている。内側のノズル押さえ筒部96の上端の高さは外側のクランプ筒部97の上端の高さよりも低くなっており、内側のノズル押さえ筒部96の上端の所定位置(例えば後述するU字型係合ばね98の中心線上の位置)に位置決めピン99が上向きに固定されている。
外側のクランプ筒部97の上部のうちの内側のノズル押さえ筒部96よりも高い部分の両側部には、ばね嵌合溝100が該クランプ筒部97を円周方向に部分的に切り欠くように形成され、該ばね嵌合溝100にU字型係合ばね98の両側部が嵌め込まれることで、該U字型係合ばね98が外側のクランプ筒部97の上部に組み付けられている。
これに対し、ノズル18のフランジ部26の両側部には、U字型係合ばね98の両側部と係合する係合溝101が形成され、該フランジ部26の外周部のうちの位置決めピン99に対応する位置には、該位置決めピン99と嵌合する位置決め凹部103が形成されている。
ノズル18をノズルホルダ94に保持させる場合は、まず、ノズル18のフランジ部26の両側部の係合溝101をノズルホルダ94のU字型係合ばね98の両側部に位置合わせすると共に、ノズル18のフランジ部26の位置決め凹部103を位置決めピン99に合致させた状態で、該ノズル18のフランジ部26をU字型係合ばね98の両側部の間にそれらを開き方向に弾性変形させながら押し込んで、該ノズル18のフランジ部26の両側部の係合溝101をノズルホルダ94のU字型係合ばね98の両側部に嵌め込むと共に、該ノズル18のフランジ部26の位置決め凹部103を位置決めピン99に嵌め込む。これにより、ノズル18がノズルホルダ94に対して位置決めピン99で位置決めされた状態でU字型係合ばね98により係合保持される。
ノズル18をノズルホルダ94から取り外す場合は、ノズル18を上方に引き上げれば、その引き上げ力によりU字型係合ばね98の両側部が開き方向に弾性変形して係合が解除され、ノズル18がノズルホルダ94から取り外される。
以上説明した本実施例3でも、前記実施例1と同様の効果を得ることができる。
次に、図14乃至図16を用いて、本発明の実施例4を説明する。但し、前記実施例1と実質的に同じ部分については同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として異なる部分について説明する。
本実施例4では、周回型ノズルステーション13のノズルホルダ110にノズル18を保持する構造をシャッタ方式とした点が前記実施例1と異なる。本実施例4のノズルホルダ110には、ノズル18を保持するクランプ板112が周回型ノズルステーション13の円周方向にスライド可能に取り付けられている。この場合、クランプ板112に所定長さのスライド孔113を形成し、該スライド孔113に挿入したねじ114をノズルホルダ110に固定することで、クランプ板112を図15に示すクランプ位置と図16に示すアンクランプ位置との間でスライドできるようになっている。
クランプ板112には、ノズル18のフランジ部26の径よりも小径のクランプ孔115と、該フランジ部26の径よりも大径のアンクランプ孔116とが連続して形成されている。クランプ板112を図15に示すクランプ位置にスライドさせると、クランプ板112のクランプ孔115がノズル18のフランジ部26と重なって、該ノズル18がクランプ板112でクランプされた状態となる。一方、クランプ板112を図16に示すアンクランプ位置にスライドさせると、クランプ板112のアンクランプ孔116がノズル18のフランジ部26と合致して、クランプ板112によるノズル18のクランプが解除され、該ノズル18をアンクランプ孔116を通して取り外し可能な状態となる。
ノズルホルダ110には、クランプ板112をクランプ位置の方向に付勢するばね117が設けられている。これに対し、カセット式ノズル交換ユニット11のカセットケース12には、クランプ板112をばね117のばね力に抗してアンクランプ位置の方向に駆動するシリンダ118が設けられ、このシリンダ118のロッド119の先端が、カセットケース12のノズル交換口33に位置するノズルホルダ110のクランプ板112の切り起こし片120に当接するようになっている。シリンダ118の非作動時(オフ時)には、ロッド119が引っ込んだ状態に維持されて、ノズルホルダ110のクランプ板112がばね117のばね力によりクランプ位置に保持される。シリンダ118の作動時(オン時)には、ロッド119が突出して、ノズルホルダ110のクランプ板112がばね117のばね力に抗してアンクランプ位置にスライドされる。
尚、クランプ板112の駆動源は、シリンダ118に限定されず、それ以外のアクチュエータ(例えば、モータ、ソレノイド等)を用いるようにしても良い。
次に、図17を用いて、本発明の実施例5を説明する。但し、前記実施例1と実質的に同じ部分については同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として異なる部分について説明する。
前記実施例1〜4の周回型ノズルステーション13は、円盤状の回転型ノズルステーションであったが、図17に示す本発明の実施例5では、楕円形又は長円形の周回型ノズルステーション121を周回させるようにしている。この場合も、リーダ43により読み取られたノズルIDと、そのノズル18の周回位置とを関連付けて、制御装置45のメモリに記憶する。
本実施例5でも、前記実施例1と同様の効果を得ることができる。
その他、本発明は、上記各実施例1〜5に限定されず、部品実装機55の構成や入替ロボット65の構成を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。
11…カセット式ノズル交換ユニット、12…カセットケース、13…周回型ノズルステーション、14…ノズルステーション装填部、18…ノズル、19…ノズルホルダ、21…ノズル押さえ、23…位置決め板、24…クランプ板、30…周回駆動装置、31…モータ、33…ノズル交換口、35…シャッタ機構、36…シャッタ板、37…モータ、42…ノズル識別情報記録部、43…リーダ(識別情報読取手段)、45…制御装置、54…入替システム、55…部品実装機、57…コンベア、58…実装ヘッド、59…XY移動機構、60…回路基板、61…フィーダセット部、62…入替エリア、63…ストック部、65…入替ロボット、71…カセット式フィーダ、72…カセットケース、73…部品供給テープ、74…テープリール、75…テープ装填部、76…リール保持軸、78…テープ送り機構、79…トップフィルム剥離機構、82…スプロケット、85…テープ押え、86…トップフィルム回収部、87…トップフィルム送りギア機構、88…モータ、92…制御装置、93…リーダ(識別情報読取手段)、94…ノズルホルダ、98…U字型係合ばね、99…位置決めピン、100…ばね嵌合溝、101…係合溝、110…ノズルホルダ、112…クランプ板、115…クランプ孔、116…アンクランプ孔、117…ばね、118…シリンダ、121…周回型ノズルステーション

Claims (7)

  1. 部品実装機のフィーダセット部に着脱可能にセットしたフィーダによって供給される部品を吸着するノズルを交換するための複数のノズルを周回経路に沿って配列して保持する周回型ノズルステーションと、
    前記周回型ノズルステーションをその中心を水平に向けて周回させる周回駆動装置と、
    前記周回型ノズルステーション及び前記周回駆動装置を内蔵したカセットケースとを備え、
    前記カセットケースの上端面にノズル交換口を形成して、該ノズル交換口を通して前記周回型ノズルステーションと前記部品実装機の実装ヘッドとの間でノズル交換を行うカセット式ノズル交換ユニットであって、
    前記カセット式ノズル交換ユニットは、前記部品実装機のフィーダセット部に前記フィーダと並べてセットできるように構成されていることを特徴とするカセット式ノズル交換ユニット。
  2. 前記ノズル交換口を開閉するシャッタ機構が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のカセット式ノズル交換ユニット。
  3. 前記周回型ノズルステーションに保持された複数のノズルには、それぞれ該ノズルの識別情報を記録又は記憶したノズル識別情報記録部が設けられ、
    前記カセットケースには、前記周回型ノズルステーションに保持されたノズルが周回する経路に沿った所定位置に、前記ノズルの前記ノズル識別情報記録部から前記識別情報を読み取る識別情報読取手段が設けられ、
    前記識別情報読取手段で読み取った前記識別情報と前記周回型ノズルステーションの周回位置とに基づいて前記ノズル交換口に位置する前記ノズルの識別情報を確認するように構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のカセット式ノズル交換ユニット。
  4. 前記周回型ノズルステーションに保持された複数のノズルには、それぞれ該ノズルの識別情報を記録又は記憶したノズル識別情報記録部が設けられ、
    前記実装ヘッドには、前記ノズル交換口に位置する前記ノズルの前記ノズル識別情報記録部から前記識別情報を読み取る識別情報読取手段が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載のカセット式ノズル交換ユニット。
  5. 前記部品実装機のフィーダセット部にセットされている請求項1乃至4のいずれかに記載のカセット式ノズル交換ユニットを次のカセット式ノズル交換ユニットと入れ替えるカセット式ノズル交換ユニットの入替システムであって、
    前記フィーダセット部にセットされている使用済みのカセット式フィーダと入れ替える次のカセット式フィーダを収納するストック部と、
    前記フィーダセット部から使用済みのカセット式フィーダを取り出して前記ストック部に回収すると共に前記ストック部から次のカセット式フィーダを取り出して前記フィーダセット部にセットする入替ロボットとを備え、
    前記ストック部には、前記フィーダセット部にセットされている使用済みのカセット式ノズル交換ユニットと入れ替える次のカセット式ノズル交換ユニットを前記次のカセット式フィーダと並べて収納し、
    前記入替ロボットは、前記フィーダセット部から使用済みのカセット式ノズル交換ユニットを取り出して前記ストック部に回収すると共に前記ストック部から次のカセット式ノズル交換ユニットを取り出して前記フィーダセット部にセットすることを特徴とするカセット式ノズル交換ユニットの入替システム。
  6. 前記入替ロボットは、ノズル交換を行う必要がない期間には前記フィーダセット部から前記カセット式ノズル交換ユニットを取り出して前記ストック部に回収することを特徴とする請求項5に記載のカセット式ノズル交換ユニットの入替システム。
  7. 前記カセット式ノズル交換ユニットと前記カセット式フィーダは、外形の高さ寸法及び奥行き寸法が同一になるように構成されていることを特徴とする請求項5又は6に記載のカセット式ノズル交換ユニットの入替システム。
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