JP6262243B2

JP6262243B2 - 部品装着装置

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Publication number: JP6262243B2
Application number: JP2015538682A
Authority: JP
Inventors: 龍平神尾
Original assignee: Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Fuji Corp
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2018-01-17
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Also published as: JPWO2015045033A1; US20160249500A1; EP3051935A4; EP3051935A1; CN105580507A; EP3051935B1; WO2015045033A1; US10813260B2; CN105580507B

Description

本発明は、部品装着装置に関する。

従来より、ヘッドに設けられたノズルの先端に部品を吸着し、該吸着した部品を基板上の所定位置に装着する部品装着装置が知られている。こうした部品装着装置として、ヘッド保持部に保持された１個のノズルを備えた一ノズルヘッドを１２個のノズルを備えたリボルバヘッドに交換するものが知られている（特許文献１）。具体的には、一ノズルヘッドを保持したヘッド保持部は、空の一ノズルヘッド収納部へ移動し、保持していた一ノズルヘッドを解放し、解放後、リボルバヘッドが収納されたリボルバヘッド収納部へ移動し、リボルバヘッドを保持する。

特開２００６−２６１３２５号公報

しかしながら、上述した部品装着装置は、ヘッド交換前にどの位置に収納されたヘッドと交換すべきかを認識してはいるものの、その位置にオペレータが正しいヘッドをセットしていなかった場合には、そのヘッドをうまく保持できなかったり、交換できたとしても交換後のヘッドに適さない制御を実行したりするおそれがある。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、部品装着装置において交換対象のヘッドの種類に適した交換動作を実行することを主目的とする。

本発明の部品装着装置は、
ヘッドに設けられたノズルの先端に部品を保持し、該保持した部品を基板上の所定位置に装着する部品装着装置であって、
識別符号とヘッドの種類との対応関係を記憶する記憶手段と、
前記識別符号が付されたヘッドを１以上収納する収納手段と、
ヘッドを保持するヘッド保持手段と、
前記ヘッド保持手段を移動させるヘッド移動手段と、
前記収納手段に収納されたヘッドに付された識別符号を読み取る読取手段と、
前記ヘッド保持手段に保持されているヘッドを前記収納手段に収納されたヘッドと交換するにあたり、ヘッド交換前に前記読取手段によって読み取られた前記識別符号を前記対応関係に照らして前記収納手段に収納されたヘッドのヘッド種類を認識し、ヘッド交換動作を前記認識したヘッド種類に応じて行うよう前記ヘッド保持手段及び前記ヘッド移動手段の少なくとも一方を制御する制御手段と、
を備えたものである。

この部品装着装置では、制御手段は、ヘッド保持手段に保持されているヘッドを収納手段に収納されたヘッドと交換するにあたり、ヘッド交換前に読取手段によって読み取られた識別符号を識別符号とヘッドの種類との対応関係に照らして収納手段に収納されたヘッドのヘッド種類を認識する。その後、制御手段は、認識したヘッド種類に応じてヘッド交換動作を行うようヘッド保持手段及びヘッド移動手段の少なくとも一方を制御する。このように、この部品装着装置は、ヘッド交換前にヘッドに付された識別符号からそのヘッドの種類を認識するため、収納手段に収納されたヘッドの種類を正しく認識することができる。また、この部品装着装置は、正しく認識したヘッドの種類に応じてヘッド交換動作を行うため、そのヘッドの種類に適した交換動作を実行することができる。

なお、「ヘッド交換動作」は、通常の部品装着動作とは異なる動作であって、ヘッド交換のために必要となる動作をいう。この「ヘッド交換動作」は、ヘッド保持手段が交換対象のヘッドを保持した後に行うヘッド交換のために必要な動作及びヘッド保持手段が交換対象のヘッドを保持するまでに行うヘッド交換のために必要な動作の少なくとも一方を含むものとする。

本発明の部品装着装置において、前記制御手段は、前記ヘッド交換動作のうち少なくとも前記ヘッド保持手段が交換対象のヘッドを保持した後の動作を前記認識したヘッド種類に応じて行うよう前記ヘッド保持手段及び前記ヘッド移動手段の少なくとも一方を制御してもよい。こうすれば、ヘッド保持手段が交換対象のヘッドを保持した後の動作をヘッド種類に応じて適切に実行することができる。

本発明の部品装着装置において、前記ヘッド保持手段は、前記ヘッドに設けられたノズルを昇降させるノズル昇降機構、前記ヘッドを昇降させるヘッド昇降機構、前記ノズルの圧力を調整する弁を開閉させる開閉機構及び前記ノズルの先端に保持された部品を水平方向から撮影するカメラを昇降させるカメラ昇降機構の少なくとも一つを有し、前記制御手段は、前記ヘッド交換動作のうち少なくとも前記ヘッド保持手段が交換対象のヘッドを保持した後の動作を前記認識したヘッド種類に応じて行うよう前記ヘッド保持手段が有する機構の少なくとも一つを制御してもよい。こうすれば、例えばノズルの高さ、ヘッドの高さ、ノズルの圧力調整弁の位置、ノズル先端に保持された部品の位置などがヘッド種類によって異なる場合であっても、適切に対処することができる。

本発明の部品装着装置において、前記制御手段は、前記ヘッド交換動作のうち少なくとも前記ヘッド保持手段が交換対象のヘッドを保持するまでの動作を前記認識したヘッド種類に応じて行うよう前記ヘッド保持手段及び前記ヘッド移動手段の少なくとも一方を制御してもよい。こうすれば、ヘッド保持手段が交換対象のヘッドを保持するまでの動作をヘッド種類に応じて適切に実行することができる。

本発明の部品装着装置において、前記ヘッド保持手段は、前記ヘッドに設けられた被係合部材に係合する係合部材を有し、前記ヘッドは、前記被係合部材をヘッド種類に応じて異なる高さに備え、前記制御手段は、前記ヘッド交換動作のうち少なくとも前記ヘッド保持手段の係合部材が交換対象のヘッドの被係合部材を保持するまでの動作を前記認識したヘッド種類の高さに応じて行うよう前記ヘッド保持手段を制御してもよい。こうすれば、例えばヘッドの被係合部材の高さがヘッド種類に応じて異なる場合であっても、ヘッド保持手段の係合部材とヘッドの被係合部材とを適切に係合させることができる。

部品装着システム１の全体構成を示す説明図。ヘッドユニット１１０の斜視図。ヘッド保持体２１を下から斜め上向きに見たときの斜視図。第１ヘッド１２０を上から斜め下向きに見たときの斜視図。第１及び第２レバー挟持部５１，７１の周辺部分の断面図。第２ヘッド２２０の斜視図。第３ヘッド３２０の斜視図。ヘッド自動交換ルーチンのフローチャート。

本発明の好適な実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は部品装着システム１の全体構成を示す説明図である。なお、本実施形態において、左右方向（Ｘ軸）、前後方向（Ｙ軸）及び上下方向（Ｚ軸）は、図１に示した通りとする。

［部品装着システム１の構成］
部品装着システム１は、部品装着装置１００と、管理コンピュータ２００とを備えている。

部品装着装置１００は、図１に示すように、基台１０２に搭載された基板搬送装置１０４と、ＸＹ平面を移動可能なヘッドユニット１１０と、ヘッドユニット１１０に着脱可能に取り付けられた第１ヘッド１２０と、基板１０１を上方から撮影するマークカメラ１３０と、吸着ノズル１３に吸着された部品を下方から撮影するパーツカメラ１３２と、各種ヘッドを収納するためのヘッド収納エリア１４０と、基板１０１へ装着する部品を供給する部品供給装置１５０と、各種制御を実行するコントローラ１６０とを備えている。

基板搬送装置１０４は、前後一対の支持板１０６，１０６にそれぞれ取り付けられたコンベアベルト１０８，１０８（図１では片方のみ図示）により基板１０１を左から右へと搬送する。

ヘッドユニット１１０は、Ｘ軸スライダ１１２に取り付けられ、Ｘ軸スライダ１１２がガイドレール１１４，１１４に沿って左右方向に移動するのに伴って左右方向に移動し、Ｙ軸スライダ１１６がガイドレール１１８，１１８に沿って前後方向に移動するのに伴って前後方向に移動する。このため、ヘッドユニット１１０は、ＸＹ平面を移動可能である。各スライダ１１２，１１６は、それぞれ図示しないサーボモータによって駆動される。

第１ヘッド１２０は、ヘッドユニット１１０に着脱可能に取り付けられている。吸着ノズル１３は、圧力を利用して、ノズル先端に部品を吸着したり、ノズル先端に吸着している部品を放したりするものである。吸着ノズル１３は、第１ヘッド１２０には１２本取り付けられているが、第２ヘッド２２０には４本、第３ヘッド３２０には１本取り付けられている。

マークカメラ１３０は、Ｘ軸スライダ１１２の下面に取り付けられている。マークカメラ１３０は、下方が撮影領域であり、基板１０１に付されたマークを読み取るカメラである。このマークは、基板１０１上の基準位置を示すものである。この基準位置は、吸着ノズル１３に吸着した部品を基板１０１上の所望の位置に装着する際に利用される。マークカメラ１３０は、各種ヘッドに付された２次元バーコードを読み取るバーコードリーダの機能も有している。

パーツカメラ１３２は、基板搬送装置１０４の前側に配置されている。部品を吸着した吸着ノズル１３がパーツカメラ１３２の上方を通過する際、パーツカメラ１３２は吸着ノズル１３に吸着された部品の状態を撮影する。パーツカメラ１３２によって撮影された画像は、部品が正常に吸着ノズル１３に吸着されているか否かを判定するのに用いられる。

ヘッド収納エリア１４０は、基台１０２の上面右側に設けられ、第１〜第３ヘッド１２０，２２０，３２０を収納するための収納場所１４２を複数有している。前２つの収納場所１４２には、それぞれ第２ヘッド２２０と第３ヘッド３２０が収納されているが、最後部の収納場所１４２は空いた状態である。

部品供給装置１５０は、部品装着装置１００の前方に取り付けられている。この部品供給装置１５０は、複数のスロットを有しており、各スロットにはフィーダ１５２が差し込み可能となっている。フィーダ１５２には、テープが巻き付けられたリール１５４が取り付けられている。テープの表面には、部品がテープの長手方向に沿って並んだ状態で保持されている。これらの部品は、テープの表面を覆うフィルムによって保護されている。こうしたテープは、図示しないスプロケット機構によって後方へ送り出され、フィルムが剥がされて部品が露出した状態で所定位置に配置される。所定位置とは、吸着ノズル１３がその部品を吸着可能な位置である。この所定位置で部品を吸着した吸着ノズル１３は、基板１０１上の定められた位置にその部品を実装することができる。

その他に、部品装着装置１００は、ノズルストッカー１３４などを備えている。ノズルストッカー１３４は、複数種類の吸着ノズル１３をストックするボックスであり、パーツカメラ１３２の隣に配置されている。吸着ノズル１３は、部品を装着する基板の種類や部品の種類に適したものに交換される。

コントローラ１６０は、各種制御を実行するＣＰＵ１６２、制御プログラム等を記憶するＲＯＭ１６４、作業領域として利用されるＲＡＭ１６６及び大容量のデータを記憶するＨＤＤ１６８を備え、これらは図示しないバスによって接続されている。コントローラ１６０は、基板搬送装置１０４、Ｘ軸スライダ１１２、Ｙ軸スライダ１１６及びヘッドユニット１１０と信号のやり取りが可能なように接続されている。

管理コンピュータ２００は、基板１０１の生産ジョブを管理するコンピュータであり、オペレータが作成した生産ジョブデータを記憶している。生産ジョブデータには、部品装着装置１００においてどのスロット位置のフィーダからどの部品をどういう順番でどの基板種の基板１０１へ実装するか、また、そのように実装した基板１０１を何枚作製するかなどが定められている。管理コンピュータ２００は、部品装着装置１００のコントローラ１６０と双方向通信可能に接続されている。

ここで、ヘッドユニット１１０について、詳細に説明する。図２は、カバーを外した状態のヘッドユニット１１０の斜視図であり、詳しくは、ヘッド保持体２１のＲ軸２２に対して第１ヘッド１２０を下げた状態の斜視図である。図３は、ヘッド保持体２１を下から斜め上向きに見たときの斜視図、図４は、第１ヘッド１２０を上から斜め下向きに見たときの斜視図である。

ヘッドユニット１１０は、ヘッド保持体２１と第１ヘッド１２０とを備えている。

ヘッド保持体２１は、Ｘ軸スライダ１１２（図１参照）に、図示しない昇降機構によって昇降可能に取り付けられている。このヘッド保持体２１は、上部にリング状の２つのギア、Ｒ軸ギア２４及びＱ軸ギア２７を有し、下部に円柱状のＲ軸２２を有している。Ｒ軸ギア２４及びＱ軸ギア２７は、互いに独立して回転するように取り付けられている。Ｒ軸ギア２４は、Ｒ軸モータ２５によって回転駆動され、Ｒ軸２２と一体的に回転する。Ｑ軸ギア２７は、Ｑ軸モータ２８によって回転駆動され、リング状のクラッチ部材６１（図３参照）と一体的に回転する。Ｒ軸２２は、下端にフックを有する係合部材３１を複数個（ここでは４つ）有している。フックの向きは、Ｒ軸２２が正回転する方向と同じになるように揃えられている。これらの係合部材３１は、Ｒ軸２２の下面の同一円周上（この円の中心はＲ軸２２の中心軸と一致する）に等間隔に配置されている。また、各係合部材３１は、図示しないエアシリンダによって上下動可能となっている。ヘッド保持体２１は、更に、図５に示す第１及び第２レバー挟持部５１，７１を有しているが、これらについては後述する。

第１ヘッド１２０は、外観が略円柱状の部材であり、下方に複数（ここでは１２本）の吸着ノズル１３を有している。吸着ノズル１３は、上下方向に延びるノズルホルダ１２と一体化されている。ノズルホルダ１２は、上端付近にノズル操作レバー３９を有し、スプリング４０によって上方へ付勢されて所定の定位置（上方位置）に位置決めされている。ノズル操作レバー３９は、吸着ノズル１３を操作する順番にしたがって１番目のノズル操作レバー３９（Ａ）から最終番目（１２番目）のノズル操作レバー３９（Ｌ）まで存在する。この順番は、図２の上方から見たとき、１番目から反時計回りに最終番目まで数えるものとする。１番目のノズル操作レバー３９（Ａ）には、２次元バーコード４２が付されている。この２次元バーコード４２には、ヘッドの種類を表す識別符号、ここでは第１ヘッド１２０であることを表す識別符号が含まれている。ノズル操作レバー３９が押下されると、スプリング４０の弾性力に抗してノズルホルダ１２及び吸着ノズル１３が下降し、ノズル操作レバー３９の押下が解除されると、ノズルホルダ１２及び吸着ノズル１３はスプリング４０の弾性力によって定位置に戻る。ノズルホルダ１２は、ノズルホルダ１２と同軸となるように配置された小ギア３４と噛み合わされている。各小ギア３４は、同一円周上（この円の中心はＲ軸２２の中心軸と一致する）に等間隔となるように配置されている。円筒ギア３３は、小ギア３４の並んだ円周よりも内側に配置され、側面にギアを有し、各小ギア３４と噛み合わされている。また、円筒ギア３３は、Ｒ軸２２を挿入できるような寸法に設計されている。この円筒ギア３３の上端には、ヘッド保持体２１のクラッチ部材６１（図３参照）と嵌まり合うクラッチ部材６２が設けられている。

また、第１ヘッド１２０は、吸着ノズル１３ごとに、ノズル先端に負圧を供給するか大気圧を供給するかを切り替える圧力操作レバー３５を有している。圧力操作レバー３５は、復帰機能を有さないスイッチであり、上方に位置決めされるとノズル先端に負圧を供給し、下方に位置決めされるとノズル先端に大気圧を供給する。圧力操作レバー３５も、吸着ノズル１３を操作する順番にしたがって１番目の圧力操作レバー３５（Ａ）から最終番目の圧力操作レバー３５（Ｌ）まで存在する。

更に、第１ヘッド１２０は、円筒ギア３３の内側に円盤状のベース３６（図４参照）を有している。ベース３６は、ノズルホルダ１２や小ギア３４を支持するサポート部材と一体化されているが、円筒ギア３３とは一体化されていない。このため、円筒ギア３３は、ベース３６とは独立して回転可能となっている。ベース３６には、円弧状の係合孔３７がＲ軸２２の係合部材３１のフックと係合可能なように形成されている。

こうした第１ヘッド１２０は、以下の手順でヘッド保持体２１に保持される。まず、ヘッド保持体２１を下降させてＲ軸２２を円筒ギア３３に挿入しつつ、図示しないエアシリンダにより係合部材３１をＲ軸２２から下降させてベース３６の係合孔３７に差し込む。その後、Ｒ軸モータ２５によりＲ軸２２を正回転させることにより、係合部材３１のフックを係合孔３７の周縁に係合させる。そして、図示しないエアシリンダにより係合部材３１を上昇させて、円筒ギア３３のクラッチ部材６２がヘッド保持体２１のクラッチ部材６１に嵌まり込むようにする。その結果、第１ヘッド１２０はヘッド保持体２１に保持される。この状態でヘッド保持体２１のＱ軸ギア２７を回転させると、それに伴ってクラッチ部材６１、クラッチ部材６２、小ギア３４及びノズルホルダ１２が回転するため、吸着ノズル１３が軸回転する。これにより、吸着ノズル１３に吸着された部品の向き（角度）を修正することが可能になる。

ここで、再びヘッド保持体２１の説明に戻る。図５は、第１及び第２レバー挟持部５１，７１の周辺部分の断面図である。図５に示すように、ヘッド保持体２１が有するレバー挟持部５１は、ヘッド保持体２１に設けられた第１Ｚ軸ガイドレール５５に沿って上下方向に移動可能な第１Ｚ軸スライダ５６に取り付けられている。なお、第１Ｚ軸スライダ５６は、図示しないサーボモータによって駆動される。第１レバー挟持部５１は、Ｌ字部材の水平部分５２とその水平部分５２の上側に取り付けられたローラ５４とによってノズル操作レバー３９を上下から挟み込むものである。ローラ５４は、水平軸５３に回転可能に支持されている。また、１番目と最終番目のノズル操作レバー３９（Ａ），３９（Ｌ）の隙間は、第１レバー挟持部５１が上下方向に通過可能な大きさになっているが、そのほかの隣り合うノズル操作レバー３９の隙間は、第１レバー挟持部５１が上下方向に通過できない大きさになっている（図４参照）。このため、図２の状態から、Ｒ軸２２に対して第１ヘッド１２０を相対的に上昇させてヘッド保持体２１に第１ヘッド１２０を保持する際には、第１レバー挟持部５１がノズル操作レバー３９とぶつからないように、ヘッド保持体２１の第１レバー挟持部５１を１番目と最終番目のノズル操作レバー３９（Ａ），３９（Ｌ）の隙間の直上に配置する必要がある。

ヘッド保持体２１は、第２レバー挟持部７１を有している。第２レバー挟持部７１は、圧力操作レバー３５がノズル操作レバー３９よりも半径方向外側に位置している関係上、第１レバー挟持部５１よりも半径方向外側に位置している。第２レバー挟持部７１は、第１レバー挟持部５１と同様、ヘッド保持体２１に設けられた第２Ｚ軸ガイドレール７５に沿って上下方向に移動可能な第２Ｚ軸スライダ７６に取り付けられている。なお、第２Ｚ軸スライダ７６は、図示しないサーボモータによって駆動される。第２レバー挟持部７１は、Ｌ字部材の水平部分７２とその水平部分７２の上側に取り付けられたローラ７４とによって圧力操作レバー３５を上下から挟み込むものである。隣り合う圧力操作レバー３５の隙間は、第２レバー挟持部７１が上下方向に通過可能な大きさになっている。図２の状態から、Ｒ軸に対して第１ヘッド１２０を相対的に上昇させてヘッド保持体２１に第１ヘッド１２０を保持する際に、上述したようにヘッド保持体２１の第１レバー挟持部５１を１番目と最終番目のノズル操作レバー３９（Ａ），３９（Ｌ）の隙間の直上に配置すれば、第２レバー挟持部７１も１番目と最終番目の圧力操作レバー３５（Ａ），（Ｌ）の隙間の直上に配置される。

次に、第１ヘッド１２０とは異なる種類の第２ヘッド２２０，第３ヘッド３２０について説明する。図６は第２ヘッド２２０の斜視図、図７は第３ヘッド３２０の斜視図である。図６に示す第２ヘッド２２０は、ヘッド収納エリア１４０に収納されている（図１参照）。第２ヘッド２２０は、吸着ノズル１３を４本備えている点、ヘッド収納エリア１４０に収納されたときのノズル操作レバー３９や圧力操作レバー３５、ベース３６の高さが第１ヘッド１２０と異なる点、隣り合うノズル操作レバー３９の間隔が広い点を除いては、第１ヘッド１２０と同じ構成である。例えば、１番目のノズル操作レバー３９（Ａ）には、２次元バーコード４２が付されている。図７は、第３ヘッド３２０の斜視図である。第３ヘッド３２０も、ヘッド収納エリア１４０に収納されている（図１参照）。第３ヘッド３２０は、吸着ノズル１３を１本だけ備えており、ノズル操作レバー３９や圧力操作レバー３５を有していない。このため、２次元バーコード４２はベース３６の上面に付されている。また、第３ヘッド３２０は、収納場所１４２に収納されたときのベース３６の高さ位置が他の第１ヘッド１２０，第２ヘッド２２０とは異なる。

［部品装着システム１の動作−部品装着動作］
次に、部品装着装置１００のコントローラ１６０のＣＰＵ１６２が、管理コンピュータ２００から受信した生産ジョブデータに基づいてヘッドユニット１１０を利用して基板１０１へ部品を装着する動作について説明する。ヘッドユニット１１０には、第１ヘッド１２０が取り付けられているものとする。また、予め、第１レバー挟持部５１が１番目と最終番目のノズル操作レバー３９（Ａ），３９（Ｌ）の隙間に位置し且つその高さがノズル操作レバー３９と一致しており、第２レバー挟持部７１が１番目と最終番目の圧力操作レバー３５，３５の隙間に位置し且つその高さが圧力操作レバー３５と一致しているものとする。

まず、ＣＰＵ１６２は、ヘッドユニット１１０の複数の吸着ノズル１３にフィーダ１５２から供給される部品を順次吸着させる。具体的には、ＣＰＵ１６２は、Ｒ軸モータ２５により第１ヘッド１２０を回転させて、第１レバー挟持部５１に１番目のノズル操作レバー３９（Ａ）が挟持され、第２レバー挟持部７１に１番目の吸着ノズル１３の圧力操作レバー３５が挟持されるようにする。なお、第１ヘッド１２０を回転させる際には、原則として、円筒ギア３３を第１ヘッド１２０と同位相となるように回転させる。これにより、第１ヘッド１２０が回転するときに吸着ノズル１３が軸回転することはない。但し、吸着ノズル１３に吸着された部品の向き（角度）を修正する際には、円筒ギア３３を第１ヘッド１２０とは独立して回転させる。

次に、ＣＰＵ１６２は、Ｘ軸スライダ１１２及びＹ軸スライダ１１６を制御して１番目の吸着ノズル１３を所望の部品の真上に配置する。その後、ＣＰＵ１６２は、第１Ｚ軸スライダ５６を制御して第１レバー挟持部５１により１番目の吸着ノズル１３を下降させ、それと共に第２Ｚ軸スライダ７６を制御して第２レバー挟持部７１により１番目の吸着ノズル１３へ負圧が供給されるように圧力操作レバー３５を切り替える。これにより、１番目の吸着ノズル１３に所望の部品が吸着される。

次に、ＣＰＵ１６２は、Ｒ軸モータ２５により第１ヘッド１２０を所定角度だけ回転させる。第１ヘッド１２０が回転している間に、ＣＰＵ１６２は、第１Ｚ軸スライダ５６を制御して１番目の吸着ノズル１３が定位置に戻るように第１レバー挟持部５１を上昇させ、更に２番目のノズル操作レバー３９が第１レバー挟持部５１に挟持されるようにする。それと共に、ＣＰＵ１６２は、１番目の圧力操作レバー３５が第２レバー挟持部７１を通り抜けるのを待って、第２Ｚ軸スライダ７６を制御して第２レバー挟持部７１を元の位置に戻し、２番目の圧力操作レバー３５が第２レバー挟持部７１に挟持されるようにする。このため、１番目の吸着ノズル１３は、負圧が供給されたままとなり、部品を吸着し続ける。

次に、ＣＰＵ１６２は、Ｘ軸スライダ１１２及びＹ軸スライダ１１６を制御して２番目の吸着ノズル１３を所望の部品の真上に配置する。その後、ＣＰＵ１６２は、第１Ｚ軸スライダ５６を制御して第１レバー挟持部５１により２番目の吸着ノズル１３を下降させ、それと共に第２Ｚ軸スライダ７６を制御して第２レバー挟持部７１により２番目の吸着ノズル１３へ負圧が供給されるように圧力操作レバー３５を切り替える。これにより、２番目の吸着ノズル１３に所望の部品が吸着される。

３番目以降の吸着ノズル１３についても、これと同様の動作を繰り返す。これにより、１番目から最終番目の吸着ノズル１３のすべてに部品を吸着させることができる。

その後、ＣＰＵ１６２は、Ｘ軸スライダ１１２及びＹ軸スライダ１１６を制御して、ヘッドユニット１１０を基板１０１の上方へ向かって移動させる。その移動中、各吸着ノズル１３に吸着された部品が部品装着装置１００上の構造物や基板１０１に既に装着された部品と干渉しないように、ヘッド保持体２１を上方へ退避しておく。また、移動中、第１ヘッド１２０を回転させて１番目のノズル操作レバー３９（Ａ）を第１レバー挟持部５１の間に配置させる。そして、基板１０１の所望の位置で、ＣＰＵ１６２は、第１Ｚ軸スライダ５６を制御して第１レバー挟持部５１により１番目の吸着ノズル１３を下降させ、その後、第２Ｚ軸スライダ７６を制御して第２レバー挟持部７１により１番目の吸着ノズル１３へ大気圧が供給されるように圧力操作レバー３５を切り替える。これにより、１番目の吸着ノズル１３に吸着されていた部品が基板１０１の所望の位置に装着される。２番目以降の吸着ノズル１３に吸着されていた部品についても、同様にして基板１０１上に装着していく。

［部品装着システム１の動作−ヘッド自動交換］
次に、部品装着装置１００のコントローラ１６０のＣＰＵ１６２が、管理コンピュータ２００から受信した生産ジョブデータに基づいてヘッドを自動的に交換する動作について説明する。図８は、ヘッド自動交換ルーチンのフローチャートである。ヘッド自動交換ルーチンのプログラムは、コントローラ１６０のＲＯＭ１６４に記憶されている。コントローラ１６０のＣＰＵ１６２は、管理コンピュータ２００から受信した生産ジョブデータに基づいて、ヘッドを自動交換するタイミングか否かを判定し、ヘッドを自動交換するタイミングだったならば、ヘッド自動交換ルーチンを開始する。

ヘッド自動交換ルーチンを開始すると、ＣＰＵ１６２は、まず、ヘッド収納エリア１４０の各収納場所１４２に収納されたヘッドの２次元バーコードを読み取り、ヘッドの識別符号を取得する（ステップＳ１１０）。具体的には、ＣＰＵ１６２は、Ｘ軸スライダ１１２やＹ軸スライダ１１６を制御して、ヘッドユニット１１０をヘッド収納エリア１４０に移動する。そして、各収納場所１４２に収納されたヘッドに付された２次元バーコード４２をバーコードリーダの機能を備えたマークカメラ１３０で読み取り、そこに記録されている識別符号を取得する。

次に、ＣＰＵ１６２は、取得したヘッドの識別符号に基づいてヘッドの種類を認識する（ステップＳ１２０）。ＨＤＤ１６８には、識別符号とヘッドの種類との対応関係がテーブル化されて記憶されている。そのテーブルには、例えば、表１に示すように、識別符号「００１」には１２本の吸着ノズルを持つ第１ヘッド１２０が対応づけられ、識別符号「００２」には４本の吸着ノズルを持つ２ヘッド２２０が対応づけられている。ＣＰＵ１６２は、取得したヘッドの識別符号をこのテーブルに照らしてヘッドの種類を認識する。

次に、ＣＰＵ１６２は、ヘッド収納エリア１４０に収納されているヘッドの中に交換対象のヘッドが存在しているか否かを判定する（ステップＳ１３０）。今回の交換対象のヘッドがどの種類のヘッドであるかは、管理コンピュータ２００から受信した生産ジョブデータに記述されている。

ステップＳ１３０で交換対象のヘッドが存在しなかったならば、ヘッド自動交換を実行できないため、ＣＰＵ１６２は、警告を出力し（ステップＳ１７０）、このルーチンを終了する。具体的には、ＣＰＵ１６２は、部品装着装置１００の図示しないディスプレイに警告文（例えば「交換対象のヘッドが存在しない」という文章）を出力したり、図示しないスピーカから警告音を出力したりする。

一方、ステップＳ１３０で交換対象のヘッドが存在していたならば、ＣＰＵ１６２は、現在保持しているヘッドを解除する（ステップＳ１４０）。例えば、ヘッドユニット１１０のヘッド保持体２１に第１ヘッド１２０が保持されている場合、以下の手順で第１ヘッド１２０を解除する。すなわち、ＣＰＵ１６２は、Ｘ軸スライダ１１２及びＹ軸スライダ１１６を制御して、ヘッドユニット１１０をヘッド収納エリア１４０の空いている収納場所１４２の直上に移動する。続いて、ＣＰＵ１６２は、第１ヘッド１２０を回転させて、第１レバー挟持部５１が１番目と最終番目のノズル操作レバー３９（Ａ），３９（Ｌ）の隙間に位置するようにする。続いて、ＣＰＵ１６２は、ヘッド保持体２１を下降させて第１ヘッド１２０をその収納場所１４２に収納する。その後、ＣＰＵ１６２は、係合部材３１のフックを係合孔３７よりも下方へ下げたあとＲ軸２２を回転させることにより、係合部材３１のフックを第１ヘッド１２０の係合孔３７から外す。更に、ＣＰＵ１６２は、係合部材３１を上昇させることにより、第１ヘッド１２０の解除を終了する。

次に、ＣＰＵ１６２は、ヘッド交換動作のうちヘッドを保持するまでの動作を、交換対象のヘッドの種類に応じて実行する（ステップＳ１５０）。例えば、ヘッドユニット１１０のヘッド保持体２１に第２ヘッド２２０を保持させる場合、以下の手順で第２ヘッド２２０を保持するまでの動作を行う。なお、収納場所１４２に収納されている第２ヘッド２２０の向きは、１番目と最終番目のノズル操作レバー３９（Ａ），３９（Ｌ）の間に第１レバー挟持部５１が位置するように予め決められている。まず、ＣＰＵ１６２は、Ｘ軸スライダ１１２及びＹ軸スライダ１１６を制御して、ヘッドユニット１１０を第２ヘッド２２０が収納されている収納場所１４２の直上に移動する。続いて、ＣＰＵ１６２は、ヘッド保持体２１を下降させてＲ軸２２を円筒ギア３３に挿入しつつ各係合部材３１を下降させることにより、各係合部材３１のフックを第２ヘッド２２０のベース３６に設けた係合孔３７に挿入する。その後、ＣＰＵ１６２は、Ｒ軸２２を回転させて、係合部材３１のフックを係合孔３７の周縁に係合させる。このとき、ベース３６の高さは第２ヘッド２２０に固有の値であり、第２ヘッド２２０に対応づけてＨＤＤ１６８に記憶されている。ＣＰＵ１６２は、ヘッドの種類を把握しているため、ＨＤＤ１６８からそのヘッドに対応するベース３６の高さを取得し、それに基づいてヘッド保持体２１の下降位置を設定することができる。ヘッド保持体２１の下降位置は、係合部材３１の上下方向のストローク長さとベース３６の高さに応じて設定される。続いて、ＣＰＵ１６２は、係合部材３１を上昇させて、第２ヘッド２２０のクラッチ部材６２をヘッド保持体２１のクラッチ部材６１と嵌め合わせることにより、第２ヘッド２２０を保持する。

次に、ＣＰＵ１６２は、ヘッド交換動作のうちヘッドを保持した後の動作を、交換対象のヘッドの種類に応じて実行し（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。例えば、ヘッドユニット１１０のヘッド保持体２１に第２ヘッド２２０を保持した場合、以下の手順で第２ヘッド２２０を保持した後の動作を行う。まず、ＣＰＵ１６２は、第１及び第２Ｚ軸スライダ５６，７６を制御して、第１レバー挟持部５１を第２ヘッド２２０のノズル操作レバー３９の高さまで下降させると共に第２レバー挟持部７１を第２ヘッド２２０の圧力操作レバー３５の高さまで下降させる。これにより、第１レバー挟持部５１は１番目と最終番目のノズル操作レバー３９（Ａ），（Ｌ）の隙間に位置し、第２レバー挟持部７１は１番目と最終番目の圧力操作レバー３５（Ａ），（Ｌ）の隙間に位置する。ノズル操作レバー３９や圧力操作レバー３５の高さは、第２ヘッド２２０に固有の値であり、第２ヘッド２２０に対応づけてＨＤＤ１６８に記憶されている。ＣＰＵ１６２は、ヘッドの種類を把握しているため、ＨＤＤ１６８からそのヘッドに対応するノズル操作レバー３９や圧力操作レバー３５の高さを取得し、それらに基づいて第１及び第２レバー挟持部５１，７１の下降位置を設定することができる。また、ヘッド保持体２１の昇降機構を制御して、第２ヘッド２２０の吸着ノズル１３あるいは吸着ノズル１３に吸着される部品が部品装着装置１００上の構造物等と干渉しない退避位置までヘッド保持体２１を上昇させる。この退避位置も、第２ヘッド２２０に固有の値であり、第２ヘッド２２０に対応づけてＨＤＤ１６８に記憶されている。ＣＰＵ１６２は、ヘッドの種類を把握しているため、ＨＤＤ１６８からそのヘッドに対応する退避位置を適切に設定することができる。その後、ＣＰＵ１６２は、Ｒ軸２２を正回転させることにより第２ヘッド２２０を回転させ、第１レバー挟持部５１が１番目のノズル操作レバー３９（Ａ），（Ｌ）を挟み込み、且つ、第２レバー挟持部７１が１番目の圧力操作レバー３５を挟み込むようにする。以上により、ヘッド交換動作のうちヘッドを保持した後の動作を終了する。

ヘッド自動交換ルーチンが終了した後は、ＣＰＵ１６２は上述した部品装着動作を実行し、基板１０１に部品を装着する。

［本実施形態と本発明との対応関係］
ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のＨＤＤ１６８が本発明の記憶手段に相当し、ヘッド収納エリア１４０が収納手段に相当し、ヘッド保持体２１がヘッド保持手段に相当し、Ｘ軸スライダ１１２やＹ軸スライダ１１６がヘッド移動手段に相当し、ＣＰＵ１６２が制御手段に相当する。また、第１Ｚ軸スライダ５６及び第１レバー挟持部５１がノズル昇降機構に相当し、第２Ｚ軸スライダ７６及び第２レバー挟持部７１が開閉機構に相当し、係合孔３７を備えたベース３６が被係合部材に相当する。

［本実施形態の効果］
以上説明した本実施形態の部品装着装置１００によれば、ヘッド交換前にヘッドに付された識別符号からそのヘッドの種類を認識するため、ヘッド収納エリア１４０に収納されたヘッドの種類を正しく認識することができる。また、この部品装着装置１００によれば、正しく認識したヘッドの種類に応じてヘッド交換動作を行うため、そのヘッドの種類に適した交換動作を実行することができる。なお、ヘッド交換動作とは、通常の部品装着動作とは異なる動作であって、ヘッド交換のために必要な動作をいう。

また、部品装着装置１００によれば、ヘッド交換動作のうち、ヘッド保持体２１が交換対象のヘッドを保持した後に行う動作を、ヘッド種類に応じて適切に実行することができる。例えばヘッド収納エリア１４０に収納されたヘッドのノズル操作レバー３９の高さや圧力操作レバー３５の高さがヘッド種類によって異なる場合であっても、適切に対処することができる。

更に、部品装着装置１００によれば、ヘッド交換動作のうち、ヘッド保持体２１が交換対象のヘッドを保持するまでの動作を、ヘッド種類に応じて適切に実行することができる。例えばヘッド収納エリア１４０に収納されたヘッドのベース３６の高さがヘッド種類に応じて異なる場合であっても、係合部材３１とベース３６に設けられた係合孔３７とを適切に係合させることができる。

［他の実施形態］
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態において、部品装着装置１００のヘッド保持体２１は、第１Ｚ軸スライダ５６と同様のＺ軸昇降スライダと、そのＺ軸昇降スライダの下端に取り付けられ、第１ヘッド１２０の吸着ノズル１３に吸着された極小部品を水平方向から撮影可能な小型カメラとを備えていてもよい。この小型カメラによって撮影された画像を解析することにより、第１ヘッド１２０の吸着ノズル１３に吸着された極小部品の向き（角度）を認識でき、正しい向きに直すことができる。ヘッド保持体２１に保持されるヘッドが吸着ノズル１３を１本のみ有する第３ヘッド３２０である場合、吸着ノズル１３に吸着される部品は比較的大型の部品であるため、その部品の向きはパーツカメラ１３２で確認することできる。そのため、小型カメラは使用しない。その場合、小型カメラは上方へ退避させる。その退避位置は、小型カメラが第３ヘッド３２０の吸着ノズル１３に吸着される大型の部品と干渉しない高さになるため、第３ヘッド３２０に固有の値になる。そこで、ヘッド自動交換ルーチンのステップＳ１６０において、交換対象のヘッドが第３ヘッド３２０だった場合、ＣＰＵ１６２は、その第３ヘッド３２０に応じて小型カメラの退避位置を設定し、Ｚ軸昇降スライダを制御して小型カメラをその退避位置に移動させるようにしてもよい。

上述した実施形態において、各動作軸のサーボモータのパラメータをヘッドに固有の値となるように設定してもよい。例えば、第１ヘッド１２０の保持を解除したあと第２ヘッド２２０を保持し、その第２ヘッド２２０を収納場所１４２から引き上げる際、ヘッド保持体２１の昇降機構が備えるＺ軸のサーボモータのトルクを第２ヘッド２２０の重量に応じて設定してもよい。こうすれば、各ヘッドの重量に応じた適切なトルクでヘッドを引き上げることができる。

上述した実施形態において、ヘッド自動交換ルーチンを開始する前に、ヘッド収納エリア１４０に収納されたすべてのヘッドに付された２次元バーコードの読み取りを実行し、どの収納場所１４２にどの種類のヘッドが収納されているかをＲＡＭ１６６に記憶しておいてもよい。こうすれば、ヘッド自動交換ルーチンのステップＳ１１０，Ｓ１２０の処理をスキップすることができる。

上述した実施形態において、ＣＰＵ１６２は、交換対象のヘッドがヘッド収納エリア１４０のどの収納場所１４２に収納されているのかを生産ジョブデータから把握している場合には、ヘッド自動交換ルーチンのステップＳ１１０において、その収納場所に収納されているヘッドの２次元バーコードのみを読み取るようにしてもよい。

上述した実施形態では、ヘッドに固有の値（ベース３６の高さやノズル操作レバー３９、圧力操作レバー３５の高さ、退避位置など）は、各ヘッドの種類に対応づけてＨＤＤ１６８に記憶されているとしたが、これらの値は、識別符号とヘッドの種類との対応関係を示すテーブル（表１参照）に、ヘッドの種類に含めて記憶されていてもよい。こうすれば、ＣＰＵ１６２は、識別符号から直接ヘッドに固有の値を取得することができる。

上述した実施形態では、部品供給装置１５０はリール部品を供給するものであったが、トレイ部品やバルク部品を供給するものであってもよい。

上述した実施形態では、ヘッド保持体２１に保持されたヘッドの吸着ノズルをノズルストッカー１３４に収納された吸着ノズルと自動交換できるようにしてもよい。

本発明は、部品を実装した基板を利用する制御機器などに利用可能である。

１部品装着システム、１２ノズルホルダ、１３吸着ノズル、２１ヘッド保持体、２２Ｒ軸、２４Ｒ軸ギア、２５Ｒ軸モータ、２７Ｑ軸ギア、２８Ｑ軸モータ、３１係合部材、３３円筒ギア、３４小ギア、３５圧力操作レバー、３６ベース、３７係合孔、３９ノズル操作レバー、４０スプリング、４２２次元バーコード、５１第１レバー挟持部、５２水平部分、５３水平軸、５４ローラ、５５第１Ｚ軸ガイドレール、５６第１Ｚ軸スライダ、６１クラッチ部材、６２クラッチ部材、７１第２レバー挟持部、７２水平部分、７４ローラ、７５第２Ｚ軸ガイドレール、７６第２Ｚ軸スライダ、１００部品装着装置、１０１基板、１０２基台、１０４基板搬送装置、１０６支持板、１０８コンベアベルト、１１０ヘッドユニット、１１２Ｘ軸スライダ、１１４ガイドレール、１１６Ｙ軸スライダ、１１８ガイドレール、１２０第１ヘッド、１３０バーコードリーダ、１３２パーツカメラ、１３４ノズルストッカー、１４０ヘッド収納エリア、１４２収納場所、１５０リールユニット、１５２フィーダ、１５４リール、１６０コントローラ、１６２ＣＰＵ、１６４ＲＯＭ、１６６ＲＡＭ、１６８ＨＤＤ、２００管理コンピュータ、２２０第２ヘッド、３２０第３ヘッド。

Claims

ヘッドに設けられたノズルの先端に部品を保持し、該保持した部品を基板上の所定位置に装着する部品装着装置であって、
識別符号とヘッドの種類との対応関係を記憶する記憶手段と、
前記識別符号が付されたヘッドを１以上収納する収納手段と、
ヘッドを保持するヘッド保持手段と、
前記ヘッド保持手段を移動させるヘッド移動手段と、
前記収納手段に収納されたヘッドに付された識別符号を読み取る読取手段と、
前記ヘッド保持手段に保持されているヘッドを前記収納手段に収納されたヘッドと交換するにあたり、ヘッド交換前に前記読取手段によって読み取られた前記識別符号を前記対応関係に照らして前記収納手段に収納されたヘッドのヘッド種類を認識し、ヘッド交換動作を前記認識したヘッド種類に応じて行うよう前記ヘッド保持手段及び前記ヘッド移動手段の少なくとも一方を制御する制御手段と、
を備えた部品装着装置。
前記制御手段は、前記ヘッド交換動作のうち少なくとも前記ヘッド保持手段が交換対象のヘッドを保持した後の動作を前記認識したヘッド種類に応じて行うよう前記ヘッド保持手段及び前記ヘッド移動手段の少なくとも一方を制御する、
請求項１に記載の部品装着装置。
前記ヘッド保持手段は、前記ヘッドに設けられたノズルを昇降させるノズル昇降機構、前記ヘッドを昇降させるヘッド昇降機構、前記ノズルの圧力を調整する弁を開閉させる開閉機構及び前記ノズルの先端に保持された部品を水平方向から撮影するカメラを昇降させるカメラ昇降機構の少なくとも一つを有し、
前記制御手段は、前記ヘッド交換動作のうち少なくとも前記ヘッド保持手段が交換対象のヘッドを保持した後の動作を前記認識したヘッド種類に応じて行うよう前記ヘッド保持手段が有する機構の少なくとも一つを制御する、
請求項１又は２に記載の部品装着装置。
前記制御手段は、前記ヘッド交換動作のうち少なくとも前記ヘッド保持手段が交換対象のヘッドを保持するまでの動作を前記認識したヘッド種類に応じて行うよう前記ヘッド保持手段及び前記ヘッド移動手段の少なくとも一方を制御する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の部品装着装置。
前記ヘッド保持手段は、前記ヘッドに設けられた被係合部材に係合する係合部材を有し、
前記ヘッドは、前記被係合部材をヘッド種類に応じて異なる高さに備え、
前記制御手段は、前記ヘッド交換動作のうち少なくとも前記ヘッド保持手段の係合部材が交換対象のヘッドの被係合部材を保持するまでの動作を前記認識したヘッド種類の高さに応じて行うよう前記ヘッド保持手段を制御する、
請求項４に記載の部品装着装置。