JP6328964B2 - ノズルストッカおよび部品装着装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ノズルストッカおよび部品装着装置に関する。
従来、吸着ノズルで部品を吸着して基板に装着する部品装着装置に着脱可能に取り付けられ、複数種類の吸着ノズルを収容するノズルストッカが知られている(例えば、特許文献1参照)。また、部品装着装置は、基板に設けられた識別情報の撮像と、吸着ノズルに設けられた識別情報の撮像とに兼用するカメラを備えている。このため、部品装着装置は、作業者によって複数種類の吸着ノズルが収容されたノズルストッカが取り付けられると、全ての吸着ノズルをカメラで1つずつ撮像し、撮像した画像から識別情報を読み取り、必要な種類の吸着ノズルが収容されているか否かなどを確認する確認処理を行って、各吸着ノズルの配置情報を記憶する。そして、部品装着装置は、記憶した配置情報から部品を吸着すべき吸着ノズルの位置を読み取り、その位置に収容されている吸着ノズルをノズルストッカから取り出して部品の吸着を行う。
特開2009−117733号公報
上述したように、部品装着装置は、ノズルストッカが交換される度に、ノズルストッカに収容された全ての吸着ノズルをカメラで1つずつ撮像し、識別情報を読み取って確認処理を行うため、吸着ノズルの数によっては処理に時間が掛かることになる。特に、近年は、基板に装着される部品の小型化に伴って吸着ノズルも小型化しており、1つのノズルストッカに収容される吸着ノズルの数も増加する傾向にある。このため、確認処理に要する時間も増えて生産効率の低下に繋がる場合がある。
本発明のノズルストッカおよび部品装着装置は、ノズルストッカに収容されている吸着ノズルの確認処理を効率のよいものとすることを主目的とする。
本発明のノズルストッカおよび部品装着装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明のノズルストッカは、
軸状の吸着ノズルを用いて部品の装着処理が可能で、所定の視野範囲を有する撮像手段で前記吸着ノズルの特定領域を撮像し該撮像で得られた画像に基づいて該吸着ノズルの確認処理を行う部品装着装置に取り付けられ、前記吸着ノズルを収容する収容部を複数備えるノズルストッカであって、
前記収容部は、前記撮像手段の前記所定の視野範囲に複数の吸着ノズルの前記特定領域が含まれるような軸回りの回転向きで該吸着ノズルを収容する
ことを要旨とする。
この本発明のノズルストッカでは、収容部が、部品装着装置の撮像手段の所定の視野範囲に複数の吸着ノズルの特定領域が含まれるような軸回りの回転向きで吸着ノズルを収容するから、撮像手段の1回の撮像で複数の吸着ノズルの特定領域が含まれた画像を取得することができる。このため、部品装着装置が確認処理を行うための撮像回数を少なくすることができ、ノズルストッカに収容されている吸着ノズルの確認処理を効率のよいものとすることができる。
また、本発明のノズルストッカにおいて、前記吸着ノズルは、先端で前記部品を吸着する軸状部と、該軸状部から径方向に延びると共に被位置決め部が形成されるフランジ部とを有し、前記特定領域は、前記被位置決め部に対する位置が定められた前記フランジ部の上面の領域であり、前記収容部は、前記フランジ部を受けると共に前記被位置決め部に係合する位置決め部が形成される円環状の受け部を有し、前記位置決め部は、前記複数の吸着ノズルの前記特定領域が互いに近付いて前記所定の視野範囲に含まれるように、各収容部の受け部で異なる位置に形成されるものとすることもできる。こうすれば、作業者は、位置決め部の位置に従って各受け部に吸着ノズルのフランジ部を載置することにより各収容部に吸着ノズルを収容すれば、撮像手段の所定の視野範囲に複数の吸着ノズルの特定領域を含ませることができる。このため、作業者の作業負担を大きく増加させることなく、吸着ノズルの確認処理を効率のよいものとすることができる。
本発明の部品装着装置は、
上述したいずれかのノズルストッカが取り付けられ、前記ノズルストッカの収容部に収容される前記吸着ノズルの特定領域の位置情報を含む情報を記憶する情報記憶手段に接続される部品装着装置であって、
前記所定の視野範囲を有する撮像手段の目標位置を設定し、該設定した目標位置に前記撮像手段を移動させて撮像させる撮像制御手段と、
前記撮像で得られた画像に基づいて前記吸着ノズルの確認処理を行う確認処理手段と、
を備え、
前記撮像制御手段は、前記所定の視野範囲に含まれる前記複数の吸着ノズルの各特定領域の位置情報を前記情報記憶手段から取得し、該取得した複数の特定領域の位置情報に基づいて前記目標位置を設定する
ことを要旨とする。
この本発明の部品装着装置では、撮像手段の所定の視野範囲に含まれる複数の吸着ノズルの各特定領域の位置情報を取得し、取得した複数の特定領域の位置情報に基づいて撮像手段の目標位置を設定し、設定した目標位置に撮像手段を移動させて撮像させ、撮像で得られた画像に基づいて吸着ノズルの確認処理を行うから、撮像手段の1回の撮像で複数の吸着ノズルの特定領域が含まれた画像を取得することができる。このため、確認処理を行うための撮像回数を少なくすることができるから、ノズルストッカに収容されている吸着ノズルの確認処理を効率のよいものとすることができる。
また、本発明の部品装着装置において、軸回りに回転可能で前記吸着ノズルを所定の向きで着脱するホルダと、前記ホルダの回転と移動とを制御するホルダ制御手段と、を備え、前記ホルダ制御手段は、前記ホルダに前記吸着ノズルを着脱する場合には、前記情報記憶手段に記憶された情報に基づいて前記収容部における前記吸着ノズルの収容向きを判定し、該判定した収容向きに基づいて前記吸着ノズルを着脱可能な向きとなるよう前記ホルダの回転を制御するものとすることもできる。こうすれば、吸着ノズルの確認処理の効率をよくするために、ノズルストッカの収容部に収容されるノズルの向きを変えた場合でも、吸着ノズルをホルダに確実に着脱することができる。
この態様の本発明の部品装着装置において、前記情報記憶手段は、前記ノズルストッカの前記複数の収容部の位置情報を記憶し、前記ホルダ制御手段は、前記情報記憶手段に記憶された前記収容部の位置情報に基づいて該収容部上への前記ホルダの移動を制御し、前記情報記憶手段に記憶された前記収容部の位置情報と該収容部における前記特定領域の位置情報とに基づいて前記収容部における前記吸着ノズルの収容向きを判定するものとすることもできる。こうすれば、簡易な処理で吸着ノズルの収容向きを判定して、吸着ノズルをホルダに着脱することができる。また、収容向き自体を示す情報を記憶手段に記憶する必要がないから、記憶手段に記憶すべき情報を少なくすることができる。
また、本発明の部品装着装置において、前記吸着ノズルは、前記特定領域に識別用の識別コードが設けられ、前記確認処理手段は、前記確認処理として、前記撮像された画像に基づいて前記識別コードを検出し、該検出した識別コードに基づいて前記装着処理に必要な吸着ノズルが前記ノズルストッカに揃っているか否かを確認する処理を行うものとすることもできる。こうすれば、装着処理に必要な吸着ノズルが揃っているか否かの確認処理を効率のよいものとすることができる。
また、本発明の部品装着装置において、前記収容部は、前記吸着ノズルが収容されている場合に前記特定領域で覆われ、前記吸着ノズルが収容されていない場合に露出する所定領域が形成され、前記確認処理手段は、前記確認処理として、前記撮像された画像に基づいて前記所定領域の有無を検出し、該所定領域の検出の有無に基づいて前記複数の収容部の各々に前記吸着ノズルが収容されているか否かを確認する処理を行うものとすることもできる。こうすれば、複数の収容部の各々に吸着ノズルが収容されているか否かの確認処理を効率のよいものとすることができる。
部品装着システム1の構成の概略を示す構成図である。 ヘッド60の構成の概略を示す構成図である。 ノズルストッカ93のストッカ本体94の構成の概略を示す構成図である。 ノズルストッカ93のストッカ本体94の構成の概略を示す構成図である。 制御装置100と管理装置110の電気的な接続関係を示すブロック図である。 制御装置100のCPU101により実行されるノズルストッカ取付時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 制御装置100のCPU101により実行される吸着ノズル確認処理の一例を示すフローチャートである。 マークカメラ92の目標位置を設定する一例を示す説明図である。 制御装置100のCPU101により実行される吸着ノズル着脱処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 吸着ノズル64の収容向きを判定する一例を示す説明図である。 変形例のノズルストッカ93A,93Bに吸着ノズル64が収容される様子を示す説明図である。 変形例のノズルストッカ93Aにおいてマークカメラ92の目標位置を設定する様子と吸着ノズル64の収容向きを判定する様子を示す説明図である。
次に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図1は部品装着システム1の構成の概略を示す構成図であり、図2はヘッド60の構成の概略を示す構成図であり、図3,図4はノズルストッカ93のストッカ本体94の構成の概略を示す構成図であり、図5は制御装置100と管理装置110の電気的な接続関係を示すブロック図である。部品装着システム1は、電子部品(以下、「部品」という)Pを回路基板(以下、「基板」という)Sに装着(実装)する部品装着装置10と、システム全体の管理を行う管理装置110とを備える。なお、本実施形態において、図1の左右方向がX軸方向であり、前後方向がY軸方向であり、上下方向がZ軸方向である。
部品装着装置10は、図1に示すように、部品Pを収容したリールやトレイを備える部品供給装置20と、基板Sを搬送する基板搬送装置30と、搬送された基板Sをバックアップするバックアップ装置40と、部品Pを吸着して基板Sに装着するヘッド60を移動させる移動機構50と、装置全体を制御する制御装置100(図5参照)とを備え、基板搬送装置30とバックアップ装置40と移動機構50とヘッド60とが筐体12内に収容されている。なお、図1には、1台の部品装着装置10のみを図示したが、部品装着システム1には、複数台の部品装着装置が並設される。
移動機構50は、図1に示すように、装置上部にY軸方向に沿って設けられたガイドレール56と、ガイドレール56に沿って移動が可能なY軸スライダ58と、Y軸スライダ58の側面にX軸方向に沿って設けられたガイドレール52と、ガイドレール52に沿って移動が可能でヘッド60が取り付けられたX軸スライダ54とを備える。
ヘッド60は、図2に示すように、中空円筒部材として構成され吸着ノズル64を保持するノズルホルダ62と、ノズルホルダ62をZ軸方向に移動させるZ軸アクチュエータ70と、ノズルホルダ62をZ軸回りに回転させるθ軸アクチュエータ80とを備える。なお、ノズルホルダ62を1つだけ有するヘッド60を例示したが、複数のノズルホルダ62が円周上に配置されたロータリ型のヘッドとして構成してもよい。
Z軸アクチュエータ70は、図2に示すように、Z軸スライダ72と、軸方向がZ軸方向に延伸されたねじ軸74と、ねじ軸74に貫通されZ軸スライダ72に取り付けられたボールねじナット76と、回転軸がねじ軸74に連結された駆動モータ78とを備える送りねじ機構として構成されている。このZ軸アクチュエータ70は、駆動モータ78を回転駆動することにより、Z軸スライダ72をZ軸方向に移動させる。Z軸スライダ72は、ベアリング79を介してノズルホルダ62をZ軸回りに回転可能に支持しており、Z軸スライダ72のZ軸方向の移動に伴ってノズルホルダ62をZ軸方向に移動させる。
θ軸アクチュエータ80は、図2に示すように、ノズルホルダ62にスプライン係合されると共にX軸スライダ54にベアリング83を介して回転可能に支持されたスプラインスリーブ82と、ノズルホルダ62にスプライン係合されると共にX軸スライダ54にベアリング85を介して回転可能に支持されたガイドスリーブ84と、スプラインスリーブ82の外周に設けられたギヤ82aと噛合されたギヤ86と、ギヤ86の回転軸に接続された駆動モータ88とを備える。このθ軸アクチュエータ80は、駆動モータ88を回転駆動することにより、スプラインスリーブ82(ガイドスリーブ84)を回転させる。スプラインスリーブ82は、ノズルホルダ62にスプライン係合されているため、スプラインスリーブ82の回転に伴ってノズルホルダ62を回転させる。このノズルホルダ62の回転により、ノズルホルダ62に保持される吸着ノズル64も回転する。
吸着ノズル64は、図2に示すように、ノズルホルダ62の内周面に摺動自在に嵌合され先端(下端)で部品Pを吸着する軸状部65と、軸状部65を直径方向に貫通する係合ピン66と、軸状部65から径方向に張り出した円板状のフランジ部67とにより構成されている。フランジ部67は、図4に示すように、外周を部分的に切り欠いた切り欠き部67aが形成され、上面に吸着ノズル64の固有の識別情報を示す識別用の2次元コード(以下、「2Dコード」という)67bが設けられている。2Dコード67bは、白色セルと黒色セルとを縦横に並べたマトリックス状のコードであり、白色セルと黒色セルとの組み合わせにより、吸着ノズル64の形式や種類,サイズなどの情報を示す。なお、2Dコード67bは、切り欠き部67aから右回りに90度離れた位置に設けられている。
ノズルホルダ62は、軸状部65が嵌合される直径方向両側に軸方向に沿って所定長さのスリット孔62aが形成されている。また、ノズルホルダ62は、図示は省略するが、スリット孔62aの形成位置と所定角度ずれた直径方向両側に、ノズルホルダ62の下端で開口し吸着ノズル64の係合ピン66を挿入可能な挿入孔が形成され、その挿入孔とスリット孔62aとを周方向に連通する連通孔が形成されている。また、ノズルホルダ62内には、スリット孔62aよりも上方に形成された段差部の端面に当接するスプリング68が配置されている。ノズルホルダ62に吸着ノズル64を取り付ける場合、吸着ノズル64の係合ピン66の向きとノズルホルダ62の挿入孔の向き(2つの挿入孔が形成される直径方向)とが一致して係合ピン66を挿入孔に挿入可能となるように、ノズルホルダ62を回転させてその向きを調整する。そして、係合ピン66をノズルホルダ62の挿入孔に挿入し、スプリング68の付勢に抗して係合ピン66が連通孔の形成位置に到達する所定位置までノズルホルダ62を押し下げてから、係合ピン66が連通孔を通ってスリット孔62aに入るようノズルホルダ62を所定角度回転させる。これにより、吸着ノズル64の係合ピン66は、スリット孔62aに上下方向に摺動可能に係合される。
部品装着装置10は、この他に、X軸スライダ54に取り付けられ基板Sに設けられた基板位置決め基準マークなどを上方から撮影するためのマークカメラ92と、複数種類の吸着ノズル64を収容(ストック)するノズルストッカ93とを備える。
マークカメラ92は、X軸スライダ54の下端に、撮像方向が下向きとなるように設置されている。このマークカメラ92は、基板Sに設けられた基板位置決め基準マークやノズルストッカ93に収容されている吸着ノズル64を撮像し、撮像により得られた画像を制御装置100へ出力する。制御装置100は、入力した画像を処理して、マークの位置を認識することにより基板Sの位置を判断したり、ノズルストッカ93に収容されている吸着ノズル64の確認処理を行ったりする。なお、確認処理の詳細は後述する。
ノズルストッカ93は、図1に示すように、吸着ノズル64を収容する収容部96(図3参照)が複数(図1では48個)設けられた直方体状のストッカ本体94と、ストッカ本体94に対して図1中前後方向に移動可能に取り付けられたシャッタ95とを備える。なお、図3、図4では、シャッタ95の図示を省略しており、図3は吸着ノズル64が収容されていない状態、図4は吸着ノズル64が収容されている状態を示す。シャッタ95は、ストッカ本体94の収容部96上の各位置にノズル取出孔95aが形成されている。このシャッタ95は、ノズルストッカ93が部品装着装置10に取り付けられている状態で開閉シリンダ95b(図5参照)の駆動により図1中前後方向に移動し、ノズル取出孔95aを介して収容部96に対する吸着ノズル64の出し入れを可能とする開状態と、吸着ノズル64の出し入れを不能とする閉状態とに切り替わる。なお、シャッタ95は、作業者の手作業によっても開状態と閉状態とを切り替え可能となっており、作業者は、部品装着装置10から取り外された状態のノズルストッカ93に吸着ノズル64を収容することができる。このノズルストッカ93は、部品Pの種類(形状やサイズ)に応じて形状やサイズが異なる複数種類の吸着ノズル64を収容可能となっている。また、ノズルストッカ93にも複数の種類があり、例えば、サイズの小さな吸着ノズル64を収容するものと、サイズの大きな吸着ノズル64を収容するものとでは、各収容部96のサイズや間隔が異なっている。なお、図示は省略するが、ノズルストッカ93の種類を示す識別コードが上方から視認可能な位置に設けられている。
収容部96は、図3に示すように、吸着ノズル64の軸状部65が挿入される有底円筒状の軸挿入孔97と、軸挿入孔97よりも大径に形成され吸着ノズル64のフランジ部67を受ける円環状のフランジ受け部98とにより構成されている。軸挿入孔97の底部は、蛍光塗料が塗られた蛍光領域97aとなっており、上方から撮像した画像に基づいて収容部96に吸着ノズル64が収容されているか否かを判別可能となっている。フランジ受け部98の外周縁には、フランジ部67の切り欠き部67aに係合する位置決めピン99(図中黒丸で図示)が形成されている。本実施形態では、前後方向に隣接する収容部96において、位置決めピン99が互いに180度異なる位置となるように形成する。このため、吸着ノズル64の切り欠き部67aが位置決めピン99に嵌まるように作業者が吸着ノズル64を収容部96に収容すると、図4に示すように、前後方向に隣接する収容部96に切り欠き部67aが互いに180度異なる位置で吸着ノズル64が収容されることになる。前述したように、フランジ部67の2Dコード67bは、切り欠き部67aから右回りに90度離れた位置に設けられているから、前後方向に隣接する2つの収容部96に収容される吸着ノズル64の2Dコード67bが互いに向き合う(近付く)ことになる。
ここで、マークカメラ92の視野範囲を図4に点線で示す。図示するように、前後方向に隣接する収容部96に2Dコード67bを互いに近付けるように吸着ノズル64を収容することにより、2つの2Dコード67bをマークカメラ92の視野範囲に含ませることが可能となっている。また、図4の右側の拡大図に示すように、吸着ノズル64が収容されていない収容部96では、蛍光領域97aが露出してマークカメラ92の視野範囲に含まれている。このため、マークカメラ92で撮像される画像には、収容部96に吸着ノズル64が収容されていなければ、蛍光領域97aが写し出され、収容部96に吸着ノズル64が収容されていれば、フランジ部67に蛍光領域97aが覆われて2Dコード67bの形成領域が写し出されることになる。以下、2Dコード67bの形成領域を含みマークカメラ92で撮像されるフランジ部67の上面の領域を、特定領域と称する(図4中拡大図参照)。
制御装置100は、図5に示すように、CPU101を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶するROM102、各種データを記憶するHDD103、作業領域として用いられるRAM104、外部装置と電気信号のやり取りを行うための入出力インタフェース105などを備えており、これらはバス106を介して接続されている。この制御装置100には、マークカメラ92からの画像信号などを入出力インタフェース105を介して入力する。また、制御装置100は、部品供給装置20や基板搬送装置30、バックアップ装置40、X軸スライダ54を移動させるX軸アクチュエータ55、Y軸スライダ58を移動させるY軸アクチュエータ59、Z軸アクチュエータ70(駆動モータ78)、θ軸アクチュエータ80(駆動モータ88)、ノズルストッカ93のシャッタ95を開閉する開閉シリンダ95b、図示しない真空ポンプと吸着ノズル64との連通と遮断とを行う電磁弁89への駆動信号などを入出力インタフェース105を介して出力する。HDD103は、ノズルストッカ93の種類毎に、各収容部96の位置情報や各収容部96における2Dコード67bの位置情報などを記憶する。例えば、HDD103は、収容部96の位置情報として、軸挿入孔97の中心位置JのXY座標J(X,Y)を記憶し、収容部96における2Dコード67bの位置情報として、2Dコード67bの形成領域の中心位置DのXY座標D(X,Y)を記憶する。
管理装置110は、例えば、汎用のコンピュータである。管理装置110は、図5に示すように、CPU111を中心とするマイクロプロセッサであって、処理プログラムを記憶するROM112、基板の生産計画などを記憶するHDD113、作業領域として用いられるRAM114、入出力インタフェース115などを備えており、これらは、バス116を介して接続されている。管理装置110は、マウスやキーボード等の入力デバイス117から入力信号を入出力インタフェース115を介して入力する。また、管理装置110は、ディスプレイ118への画像信号を入出力インタフェース115を介して出力する。ここで、基板の生産計画は、部品装着装置10においてどの部品Pをどの順番で基板へ実装するか、そのためにどの種類の吸着ノズル64が必要となるか、また、そのように部品Pを実装した基板Sを何枚作製するかなどを定めた計画をいう。
以下は、こうして構成された部品装着装置10の動作を説明するものである。図6は、ノズルストッカ取付時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。この処理は、作業者が部品装着装置10から取り外したノズルストッカ93に吸着ノズル64を収容して、そのノズルストッカ93を部品装着装置10に取り付けたときに実行される。この処理では、制御装置100のCPU101は、まず、X軸アクチュエータ55およびY軸アクチュエータ59を制御してマークカメラ92をノズルストッカ93の識別コード上の位置に移動させて(ステップS100)、マークカメラ92でノズルストッカ93の識別コードを撮像する(ステップS110)。次に、制御装置100のCPU101は、撮像で得られた画像を画像処理して識別コードを読み取り(ステップS120)、読み取った識別コードに基づいてノズルストッカ93の種類を認識する(ステップS130)。続いて、制御装置100のCPU101は、各収容部96における吸着ノズル64の収容の有無を確認したり各収容部96に収容されている吸着ノズル64の種類を確認したりする吸着ノズル確認処理を実行する(ステップS140)。
図7は、吸着ノズル確認処理の一例を示すフローチャートである。吸着ノズル確認処理では、制御装置100のCPU101は、まず、処理対象値Nを値1に初期化する(ステップS200)。本実施形態では、マークカメラ92の視野範囲に2つの収容部96(吸着ノズル64の特定領域)が含まれるため、吸着ノズル確認処理では、制御装置100のCPU101は、収容部96を2つ一組で順に処理対象に設定して処理を行う。処理対象値Nは、その2つ一組の収容部96を示す値であり、図1中左前方の収容部96から右後方の収容部96に向かって昇順に設定される。本実施形態では、48個の収容部96があるから、処理対象値Nは値1〜24となる。次に、制御装置100のCPU101は、(2N−1)番目の収容部96における2Dコード67bの位置情報と2N番目の収容部96における2Dコード67bの位置情報とをHDD103から読み出す(ステップS210)。なお、制御装置100のCPU101は、ステップS130で認識したノズルストッカ93の種類に基づいて2Dコード67bの位置情報をHDD103から読み出す。続いて、制御装置100のCPU101は、読み出した2つの2Dコード67bの位置情報に基づく中点をマークカメラ92の目標位置に設定する(ステップS220)。図8は、マークカメラ92の目標位置を設定する一例を示す説明図である。図示するように、1番目の収容部96における2Dコード67bの位置D1(X,Y)と2番目の収容部96における2Dコード67bの位置D2(X,Y)との中点を目標位置としている。
制御装置100のCPU101は、目標位置を設定すると、X軸アクチュエータ55およびY軸アクチュエータ59を制御してマークカメラ92を目標位置上に移動させ(ステップS230)、マークカメラ92で吸着ノズル64の特定領域を撮像して(ステップS240)、撮像した画像を画像処理する(ステップS250)。制御装置100のCPU101は、画像処理として、特定領域のうち2Dコード67bの形成領域から外れた所定領域の画素の輝度値などを検出する処理を行う。なお、2Dコード67bの形成領域から外れた所定領域は、例えば、図8中にハッチングで示す左右2箇所の有無判定用領域とする。この有無判定用領域は、収容部96に吸着ノズル64が収容されている場合には、吸着ノズル64のフランジ部67上の領域となり、収容部96に吸着ノズル64が収容されていない場合には、蛍光領域97a上の領域となる。
次に、制御装置100のCPU101は、撮像した画像のうち左側にある有無判定用領域の画素の輝度値が蛍光領域97aを示す輝度値であるか否かに基づいて、(2N−1)番目の収容部96に吸着ノズル64が収容されているか否かを判定する(ステップS250)。制御装置100のCPU101は、画像左側の有無判定用領域から蛍光領域97aを検出できないために(2N−1)番目の収容部96に吸着ノズル64が収容されていると判定すると、画像左側にある2Dコード67bを読み取って吸着ノズル64を識別し(ステップS270)、識別した吸着ノズル64の情報を(2N−1)番目の収容部96に対応付けてRAM104に記憶して(ステップS280)、次のステップS300の処理に進む。即ち、本実施形態では、まず収容部96に吸着ノズル64が収容されているか否かを判定してから、吸着ノズル64の2Dコード67bを読み取るのである。一方、制御装置100のCPU101は、画像左側の有無判定用領域から蛍光領域97aを検出できたために(2N−1)番目の収容部96に吸着ノズル64が収容されていないと判定すると、その旨の情報をRAM104に記憶して(ステップS290)、次のステップS300の処理に進む。
続いて、制御装置100のCPU101は、撮像した画像のうち右側にある有無判定用領域の画素の輝度値が蛍光領域97aを示す輝度値であるか否かに基づいて、2N番目の収容部96に吸着ノズル64が収容されているか否かを判定する(ステップS300)。制御装置100のCPU101は、画像右側の有無判定用領域から蛍光領域97aを検出できないために2N番目の収容部96に吸着ノズル64が収容されていると判定すると、画像右側にある2Dコード67bを読み取って吸着ノズル64を識別し(ステップS310)、識別した吸着ノズル64の情報を2N番目の収容部96に対応付けてRAM104に記憶して(ステップS320)、次のステップS340の処理に進む。一方、制御装置100のCPU101は、画像右側の有無判定用領域から蛍光領域97aを検出できたために2N番目の収容部96に吸着ノズル64が収容されていないと判定すると、その旨の情報をRAM104に記憶して(ステップS330)、次のステップS340の処理に進む。
そして、制御装置100のCPU101は、処理対象値Nが最大値Nmax(ここでは、値24)となったか否かを判定し(ステップS340)、処理対象値Nが最大値Nmaxになっていないと判定すると、値Nを値1だけインクリメントして(ステップS350)、ステップS210に戻り処理を繰り返す。こうしてノズル確認処理を実行することにより、制御装置100のCPU101は、各収容部96に収容されている吸着ノズル64の種類の情報と、吸着ノズル64が収容されていない収容部96の情報とをRAM104に記憶することになる。本実施形態では、マークカメラ92の撮像範囲に2つの吸着ノズル64の特定領域(2Dコード67bの形成領域と有無判定用領域)が含まれるように収容部96に吸着ノズル64を収容するから、吸着ノズル64の特定領域を一つずつ撮像するものに比べてマークカメラ92の撮像回数が少ないものとなる。このため、マークカメラ92が撮像位置への移動と撮像のための停止とを繰り返す回数も少なくなるから、マークカメラ92の撮像に要する時間を短縮することができる。
制御装置100のCPU101は、吸着ノズル確認処理を実行すると、管理コンピュータ110から送信される生産計画から必要な吸着ノズルの種類や数を取得し(ステップS150)、吸着ノズル確認処理で確認した吸着ノズルと必要な吸着ノズルとを照合する(ステップS160)。そして、制御装置100のCPU101は、吸着ノズル64に不足があるか否かを判定し(ステップS170)、不足がないと判定すると、ノズルストッカ取付時処理ルーチンを終了する。一方、制御装置100のCPU101は、吸着ノズル64に不足があると判定すると、その旨のエラー情報を管理コンピュータ110に送信して(ステップS180)、ノズルストッカ取付時処理ルーチンを終了する。このエラー情報を受信した管理コンピュータ110は、ディスプレイ118に吸着ノズル64が不足している旨を表示するなどのエラー報知処理を実行する。なお、部品装着装置10は、部品Pの装着処理を行う場合には、吸着ノズル確認処理でRAM104に記憶した情報に基づいて、ノズルストッカ93から必要な吸着ノズル64を取り出して部品Pの吸着に用いる。以下、ノズルホルダ62に吸着ノズル64を着脱する場合の処理について説明する。図9は、吸着ノズル着脱処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。制御装置100のCPU101は、ノズルストッカ93が装着された場合や部品Pの種類や基板Sの種類が変わる場合などに、この処理を行う。
吸着ノズル着脱処理ルーチンでは、制御装置100のCPU101は、まず、収容部96に収容されている吸着ノズル64をノズルホルダ62に取り付ける取付処理を行うか否かを判定する(ステップS400)。制御装置100のCPU101は、吸着ノズル64の取付処理を行うと判定すると、吸着ノズル64の取り出し先の収容部96の位置情報とその収容部96における2Dコード67bの位置情報とをHDD103から読み出し(ステップS410)、それらの位置情報に基づいて取り出し先の収容部96における吸着ノズル64の収容向きを判定する(ステップS420)。
図10は、吸着ノズル64の収容向きを判定する一例を示す説明図である。制御装置100のCPU101は、収容部96の位置J(X,Y)と2Dコード67bの位置D(X,Y)とに基づいて、収容部96の中心から2Dコード67bに向かうベクトルを算出し、そのベクトルが示す向きが、図10中に参考で示す基準向きから右回りに何度回転しているかに基づいて収容向きを判定する。図10では、制御装置100のCPU101は、図中左側の収容部96における吸着ノズル64の収容向きは基準向きと一致すると判定し、図中右側の収容部96における吸着ノズル64の収容向きは基準向きから右回りに180度回転した向きと判定する。なお、基準向きは、吸着ノズル64の係合ピン66の向きとも一致する向きであるため、ノズルホルダ62を基準向きに合わせれば、係合ピン66をノズルホルダ62の挿入孔に入れることができる。
制御装置100のCPU101は、吸着ノズル64の収容向きを判定すると、読み出した収容部96の位置情報に基づいてX軸アクチュエータ55およびY軸アクチュエータ59を制御して、ヘッド60のノズルホルダ62を取り出し先の収容部96上の位置に移動させ(ステップS430)、ステップS420で判定した収容向きに一致する向きとなるようθ軸アクチュエータ80を制御してノズルホルダ62を回転させながらZ軸アクチュエータ70を制御してノズルホルダ62を下降させる(ステップS440)。このステップS440の処理により、ノズルホルダ62は、取り出し先の収容部96に収容されている吸着ノズル64の係合ピン66を挿入孔に挿入可能な向きとなる。なお、制御装置100のCPU101は、吸着ノズル64の係合ピン66がノズルホルダ62の連通孔の形成位置に到達する所定位置となるまでノズルホルダ62を下降させる。そして、制御装置100のCPU101は、θ軸アクチュエータ80を制御して係合ピン66が挿入孔から連通孔を通ってスリット孔62aに移動するようノズルホルダ62を所定角度回転させて、吸着ノズル64をノズルホルダ62に取り付けてから、Z軸アクチュエータ70を制御してノズルホルダ62を上昇させて(ステップS450)、次のステップS460の処理に進む。これにより、収容部96に収容されていた吸着ノズル64をノズルホルダ62に取り付けることができる。なお、制御装置100のCPU101は、どの収容部96から吸着ノズル64を取り出したかを、RAM104に記憶する。また、制御装置100のCPU101は、ステップS400で取付処理を行わないと判定すると、ステップS410〜S450の処理を省略して次のステップS460の処理に進む。
次に、制御装置100のCPU101は、ノズルホルダ62から吸着ノズル64を取り外して収容部96に収容する取外処理を行うか否かを判定し(ステップS460)、取外処理を行わないと判定すると、そのまま吸着ノズル着脱処理を終了する。なお、この取外処理では、制御装置100のCPU101は、吸着ノズル64を取り出した元の収容部96に収容する。制御装置100のCPU101は、ステップS460で取外処理を行うと判定すると、収容先の収容部96の位置情報とその収容部96における2Dコード67bの位置情報とをHDD103から読み出し(ステップS470)、それらの位置情報に基づいて収容先の収容部96における吸着ノズル64の収容向きを判定する(ステップS480)。なお、このステップS480の判定は、ステップS420と同様に行われる。続いて、制御装置100のCPU101は、読み出した収容部96の位置情報に基づいてヘッド60のノズルホルダ62を収容先の収容部96上の位置に移動させ(ステップS490)、ステップS480で判定した収容向きに一致する向きとなるようノズルホルダ62を回転させながら下降させる(ステップS500)。このステップS500の処理により、ノズルホルダ62は、取り付けられている吸着ノズル64の切り欠き部67aが収容先の収容部96の位置決めピン99に係合可能な向きとなる。なお、制御装置100のCPU101は、吸着ノズル64のフランジ部67がフランジ受け部98に押し付けられて係合ピン66がノズルホルダ62の連通孔の形成位置に到達する所定位置となるまで、ノズルホルダ62を下降させる。そして、係合ピン66がスリット孔62aから連通孔を通って挿入孔に移動するようノズルホルダ62を所定角度回転させてからノズルホルダ62を上昇させることにより、ノズルホルダ62から吸着ノズル64を取り外す(ステップS510)。これにより、ノズルホルダ62に取り付けられていた吸着ノズル64を収容部96に収容することができる。
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。本実施形態の吸着ノズル64が本発明の吸着ノズルに相当し、収容部96が収容部に相当し、ノズルストッカ93がノズルストッカに相当する。また、吸着ノズル64の軸状部65が軸状部に相当し、フランジ部67がフランジ部に相当し、切り欠き部67aが被位置決め部に相当し、2Dコード67bの形成領域と有無判定用領域とを有する特定領域が特定領域に相当し、位置決めピン99が位置決め部に相当し、フランジ受け部98が受け部に相当する。また、マークカメラ92が撮像手段に相当し、部品装着装置10が部品装着装置に相当し、制御装置100のHDD103が情報記憶手段に相当し、マークカメラ92が取り付けられたX軸スライダ54を移動させる移動機構50と図7の吸着ノズル確認処理のステップS200〜S240,S340,S350の処理を実行する制御装置100のCPU101とが撮像制御手段に相当し、図7の吸着ノズル確認処理のステップS260〜S330の処理を実行する制御装置100のCPU101が確認処理手段に相当する。また、ノズルホルダ62がホルダに相当し、図9の吸着ノズル着脱処理ルーチンを実行する制御装置100のCPU101がホルダ制御手段に相当する。
以上説明した本実施形態の部品装着装置10は、ノズルストッカ93の収容部96が、隣接する複数(2つ)の吸着ノズル64の特定領域がマークカメラ92の視野範囲に含まれる向きで吸着ノズル64を収容するため、マークカメラ92の1回の撮像で隣接する複数の吸着ノズル64の特定領域が含まれた画像を取得することができ、撮像のためにマークカメラ92の移動と停止とを繰り返す回数を少なくしてノズル確認処理を効率のよいものとすることができる。また、吸着ノズル64をノズルホルダ62に着脱する場合には、収容部96の位置情報と2Dコード67bの位置情報とに基づいて吸着ノズル64の収容向きを判定し、判定した収容向きに基づいて吸着ノズル64を着脱可能な向きとなるようノズルホルダ62を回転させるから、ノズル確認処理の効率をよくするために収容部96における吸着ノズル64の収容向きを変えた場合でも、吸着ノズル64を確実にノズルホルダ62に着脱することができる。また、そのようなノズルホルダ62の回転をノズルホルダ62が収容部96に向かって下降している間に行うから、吸着ノズル64の着脱に要する時間が増加するのを防止することができる。
また、本実施形態のノズルストッカ93は、収容部96のフランジ受け部98に形成され吸着ノズル64の切り欠き部67aに係合する位置決めピン99が、隣接する収容部96で180度異なる位置に形成される。このため、作業者は、位置決めピン99に切り欠き部67aが係合するように各収容部96に吸着ノズル64を収容すれば、マークカメラ92の視野範囲に複数の吸着ノズル64の特定領域を含ませることができるから、作業者の作業負担が大きく増加することなく、ノズル確認処理を効率のよいものとすることができる。
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、上述した実施形態では、マークカメラ92の視野範囲に特定領域が含まれる吸着ノズル64の数を2つとしたが、これに限られず、2つ以上の複数の吸着ノズル64の特定領域が含まれるものであればよい。その場合、吸着ノズル64のサイズ(フランジ部67の外径)、2Dコード67bのサイズや位置、収容部96の間隔、視野範囲のサイズなどに基づいて、どれだけの数の吸着ノズル64を視野範囲に含めるかを定めればよい。例えば、図11(a)のノズルストッカ93Aは、4つの吸着ノズル64の特定領域がマークカメラ92の視野範囲に含まれる変形例を示し、図11(b)のノズルストッカ93Bは、9つの吸着ノズル64の特定領域がマークカメラ92の視野範囲に含まれる変形例を示す。なお、図11(b)に示するように、視野範囲に含まれる吸着ノズル64の収容向きは、全てが異なる向きとなるものに限られず、同じ向きのものがあってもよい。
また、図12は、変形例のノズルストッカ93Aにおいてマークカメラ92の目標位置を設定する様子と吸着ノズル64の収容向きを判定する様子を示す説明図である。図12(a)に示すように、制御装置100のCPU101は、マークカメラ92の目標位置を、視野範囲に含まれる4つの2Dコード67bの位置(D1,D2,D3,D4)の中点に定めるものとすればよい。また、図12(b)に示すように、各収容部96の位置と各収容部96における2Dコード67bの位置とに基づいて、上述した実施形態と同様に、吸着ノズル64の収容向きを判定することができる。このため、各収容部96の収容向きに基づいてノズルホルダ62を回転させることができ、ノズルホルダ62への吸着ノズル64の確実な着脱が可能となる。なお、図12(b)には、基準向きに対する収容向きの回転角度を示す。
また、上述した実施形態では、吸着ノズル64の収容向きを収容部96の位置情報と2Dコード67bの位置情報とに基づいて判定したが、これに限られず、収容部96の位置情報と位置決めピン99の位置情報とに基づいて判定してもよい。あるいは、吸着ノズル64の収容向き(基準向きに対する回転角度)の情報をそのままHDD103に記憶しておき、吸着ノズル着脱処理ルーチンでその収容向きの情報を取得してもよい。
また、上述した実施形態では、ノズル確認処理において各収容部96における吸着ノズル64の有無の確認と、吸着ノズル64の2Dコード67b(識別情報)の識別の確認との2つの確認処理を行うものとしたが、これに限られず、いずれか一つの確認処理のみを行うものでもよい。
また、上述した実施形態では、制御装置100のCPU101は、収容部96の位置情報や2Dコード67bの位置情報を制御装置100のHDD103から取得したが、これに限られず、部品装着装置10と通信可能に接続される管理装置110のHDD113から取得してもよい。
また、上述した実施形態では、基板位置決め基準マークの撮像を行うマークカメラ92で吸着ノズル64の2Dコード67bやノズルストッカ93の識別コードを撮像したが、これに限られず、吸着ノズル64の2Dコード67bやノズルストッカ93の識別コードを撮像する専用のカメラを設けておき、その専用のカメラで撮像してもよい。
1 部品装着システム、10 部品装着装置、12 筐体、14 基台、20 部品供給装置、30 基板搬送装置、40 バックアップ装置、50 移動機構、52,56 ガイドレール、54 X軸スライダ、55 X軸アクチュエータ、58 Y軸スライダ、59 Y軸アクチュエータ、60 ヘッド、62 ノズルホルダ、62a スリット孔、64 吸着ノズル、65 軸状部、66 係合ピン、67 フランジ部、67a 切り欠き部、67b 2Dコード、68 スプリング、70 Z軸アクチュエータ、72 Z軸スライダ、74 ねじ軸、76 ボールねじナット、78 駆動モータ、79 ベアリング、80 θ軸アクチュエータ、82 スプラインスリーブ、82a ギヤ、83 ベアリング、84 ガイドスリーブ、85 ベアリング、86 ギヤ、88 駆動モータ、92 マークカメラ、93 ノズルストッカ、94 ストッカ本体、95 シャッタ、95a ノズル取出孔、95b 開閉シリンダ、96 収容部、97 軸挿入孔、98 フランジ受け部、99 位置決めピン、100 制御装置、101,111 CPU、102,112 ROM、103,113 HDD、104,114 RAM、105,115 入出力インタフェース、106,116 バス、110 管理コンピュータ、117 入力デバイス、118 ディスプレイ、P 部品、S 基板。

Claims (9)

  1. 軸状の吸着ノズルを用いて部品の装着処理が可能で、所定の視野範囲を有する撮像手段で前記吸着ノズルの特定領域を撮像し該撮像で得られた画像に基づいて該吸着ノズルの確認処理を行う部品装着装置に取り付けられ、前記吸着ノズルを収容する収容部を複数備えるノズルストッカであって、
    前記吸着ノズルは、先端で前記部品を吸着する軸状部と、該軸状部から径方向に延びると共に被位置決め部が形成されるフランジ部とを有し、
    前記特定領域は、前記被位置決め部に対する位置が定められた前記フランジ部の上面の領域であり、
    前記収容部は、前記撮像手段の前記所定の視野範囲に複数の吸着ノズルの前記特定領域が含まれるような軸回りの回転向きで該吸着ノズルを収容するものであって、前記フランジ部を受けると共に前記被位置決め部に係合する位置決め部が形成される円環状の受け部を有し、
    前記位置決め部は、前記複数の吸着ノズルの前記特定領域が互いに近付いて前記所定の視野範囲に含まれるように、各収容部の受け部で異なる位置に形成される
    ノズルストッカ。
  2. 軸状の吸着ノズルを用いて部品の装着処理が可能で、所定の視野範囲を有する撮像手段で前記吸着ノズルの特定領域を撮像し該撮像で得られた画像に基づいて該吸着ノズルの確認処理を行う部品装着装置に取り付けられ、前記吸着ノズルを収容する収容部を複数備えるノズルストッカであって、
    前記吸着ノズルは、先端で前記部品を吸着する軸状部と、該軸状部から径方向に延びると共に被位置決め部が形成されるフランジ部とを有し、
    前記特定領域は、前記被位置決め部に対する位置が定められた前記フランジ部の上面の領域であり、
    前記収容部は、前記撮像手段の前記所定の視野範囲に複数の吸着ノズルの前記特定領域が含まれるような軸回りの回転向きで該吸着ノズルを収容するものであって、前記フランジ部を受けると共に前記被位置決め部に係合する位置決め部が形成される円環状の受け部を有し、
    前記位置決め部は、前記複数の吸着ノズルのうち少なくとも一部の吸着ノズルの前記特定領域が互いに近付いて前記所定の視野範囲に含まれるように、前記複数の収容部のうち少なくとも一部の収容部の受け部で異なる位置に形成される
    ノズルストッカ。
  3. 請求項2に記載のノズルストッカが取り付けられ、前記ノズルストッカの収容部に収容される前記吸着ノズルの特定領域の位置情報を含む情報を記憶する情報記憶手段に接続される部品装着装置であって、
    前記所定の視野範囲を有する撮像手段の目標位置を設定し、該設定した目標位置に前記撮像手段を移動させて撮像させる撮像制御手段と、
    前記撮像で得られた画像に基づいて前記吸着ノズルの確認処理を行う確認処理手段と、
    を備え、
    前記撮像制御手段は、前記所定の視野範囲に含まれる前記複数の吸着ノズルの各特定領域の位置情報を前記情報記憶手段から取得し、該取得した複数の特定領域の位置情報に基づいて前記目標位置を設定する
    部品装着装置。
  4. 軸状の吸着ノズルを用いて部品の装着処理が可能で、前記吸着ノズルを収容する収容部を複数備えるノズルストッカが取り付けられ、所定の視野範囲を有する撮像手段で前記吸着ノズルの特定領域を撮像し該撮像で得られた画像に基づいて該吸着ノズルの確認処理を行う部品装着装置であって、
    前記ノズルストッカの収容部に収容される前記吸着ノズルの特定領域の位置情報を含む情報を記憶する情報記憶手段に接続され、
    前記収容部は、前記撮像手段の前記所定の視野範囲に複数の吸着ノズルの前記特定領域が含まれるような軸回りの回転向きで該吸着ノズルを収容するものであり、
    前記所定の視野範囲を有する撮像手段の目標位置を設定し、該設定した目標位置に前記撮像手段を移動させて撮像させる撮像制御手段と、
    前記撮像で得られた画像に基づいて前記吸着ノズルの確認処理を行う確認処理手段と、
    を備え、
    前記撮像制御手段は、前記所定の視野範囲に含まれる前記複数の吸着ノズルの各特定領域の位置情報を前記情報記憶手段から取得し、該取得した複数の特定領域の位置情報に基づいて前記目標位置を設定する
    部品装着装置。
  5. 請求項に記載の部品装着装置であって、
    前記吸着ノズルは、先端で前記部品を吸着する軸状部と、該軸状部から径方向に延びると共に被位置決め部が形成されるフランジ部とを有し、
    前記特定領域は、前記被位置決め部に対する位置が定められた前記フランジ部の上面の領域であり、
    前記収容部は、前記フランジ部を受けると共に前記被位置決め部に係合する位置決め部が形成される円環状の受け部を有し、
    前記位置決め部は、前記複数の吸着ノズルの前記特定領域が互いに近付いて前記所定の視野範囲に含まれるように、各収容部の受け部で異なる位置に形成される
    部品装着装置
  6. 請求項3ないし5のいずれか1項に記載の部品装着装置であって、
    軸回りに回転可能で前記吸着ノズルを所定の向きで着脱するホルダと、
    前記ホルダの回転と移動とを制御するホルダ制御手段と、
    を備え、
    前記ホルダ制御手段は、前記ホルダに前記吸着ノズルを着脱する場合には、前記情報記憶手段に記憶された情報に基づいて前記収容部における前記吸着ノズルの収容向きを判定し、該判定した収容向きに基づいて前記吸着ノズルを着脱可能な向きとなるよう前記ホルダの回転を制御する
    部品装着装置。
  7. 請求項に記載の部品装着装置であって、
    前記情報記憶手段は、前記ノズルストッカの前記複数の収容部の位置情報を記憶し、
    前記ホルダ制御手段は、前記情報記憶手段に記憶された前記収容部の位置情報に基づいて該収容部上への前記ホルダの移動を制御し、前記情報記憶手段に記憶された前記収容部の位置情報と該収容部における前記特定領域の位置情報とに基づいて前記収容部における前記吸着ノズルの収容向きを判定する
    部品装着装置。
  8. 請求項3ないし7のいずれか1項に記載の部品装着装置であって、
    前記吸着ノズルは、前記特定領域に識別用の識別コードが設けられ、
    前記確認処理手段は、前記確認処理として、前記撮像された画像に基づいて前記識別コードを検出し、該検出した識別コードに基づいて前記装着処理に必要な吸着ノズルが前記ノズルストッカに揃っているか否かを確認する処理を行う
    部品装着装置。
  9. 請求項3ないし8のいずれか1項に記載の部品装着装置であって、
    前記収容部は、前記吸着ノズルが収容されている場合に前記特定領域で覆われ、前記吸着ノズルが収容されていない場合に露出する所定領域が形成され、
    前記確認処理手段は、前記確認処理として、前記撮像された画像に基づいて前記所定領域の有無を検出し、該所定領域の検出の有無に基づいて前記複数の収容部の各々に前記吸着ノズルが収容されているか否かを確認する処理を行う
    部品装着装置。
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