JP6434529B2 - 部品実装機 - Google Patents

Description

本発明は、吸着ノズルが取り付けられたノズルツールを自動で交換可能な部品実装機に関する。

部品実装機は、吸着ノズルにより供給位置にある電子部品を吸着し、この電子部品を回路基板上の所定の座標位置（実装位置）に実装する。このような部品実装機には、特許文献１に示すように、吸着ノズルが取り付けられたノズルツールを交換可能に保持するものがある。交換用のノズルツールは、部品実装機の機内に設けられたツールステーションに収容される。部品実装機は、ノズルツールを保持する部品移載装置の動作を制御することによって、実装する電子部品の種別などに対応するノズルツールに自動交換可能に構成される。

このような部品移載装置は、電子部品の実装処理において吸着ノズルを昇降および回転させる駆動装置を備える。ノズルツールの交換処理においては、上記の駆動装置の構成およびノズルツールの構成によっては、駆動装置とオートツールの干渉防止や装着部位の位置合わせが必要となる。また、ツールステーションは、予め設定された収容角度でノズルツールを収容する。そのため、部品実装機は、ノズルツールの交換処理のたびに、ノズルステーションおよび部品移載装置の本体に対するノズルツールの角度合わせを行う。

特開２００６−２６１３２５号公報

交換処理におけるノズルツールの角度合わせは、回転角度に応じた動作時間を要する。そのため、ノズルツールを交換可能な部品実装機に対しては、交換処理の効率化の要請がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ノズルツールの交換処理の効率化を図ることが可能な部品実装機を提供することを目的とする。

請求項１に係る部品実装機は、吸着ノズルが取り付けられたノズルツールを着脱可能に保持し、前記ノズルツールを移動させて前記吸着ノズルに吸着された電子部品を基板上の実装位置に移載する部品移載装置と、交換用の前記ノズルツールを収容するツールステーションと、前記部品移載装置の動作を制御して、前記電子部品の実装処理および前記ノズルツールの交換処理を実行する制御装置と、を備える。
前記部品移載装置は、ヘッド本体と、前記ヘッド本体に対して昇降可能に且つ回転軸線周りに回転可能に設けられ、前記ノズルツールを保持するツール保持装置と、を有する。前記ツールステーションは、交換用の前記ノズルツールを前記回転軸線周りに異なる複数の収容角度で収容可能に構成される。
前記制御装置は、前記ツールステーションにおける交換用の前記ノズルツールの前記収容角度を取得する角度取得部と、前記ノズルツールの交換処理において、前記ツール保持装置を昇降させて前記ツールステーションに収容された交換用の前記ノズルツールを前記ツール保持装置に保持させるとともに、当該ノズルツールの前記収容角度に基づいて前記ツール保持装置を回転させて前記ヘッド本体に対する前記ノズルツールの角度合わせを行う交換制御部と、を有する。

このような構成によると、ツールステーションは、異なる複数の収容角度で交換用のノズルツールを収容可能に構成される。これにより、ツールステーションに収容する交換用のノズルツールの収容角度の設定自由度が向上する。また、異なる複数の収容角度のうち何れかの収容角度でツールステーションに収容された交換用のノズルツールに交換する交換処理において、部品実装機は、交換用のノズルツールの収容角度に基づいてヘッド本体に対するノズルツールの角度合わせを行う。これにより、収容性の高いツールステーションに適応したノズルツールの交換処理が可能となる。

また、ツールステーションは、異なる複数の収容角度で交換用のノズルツールを収容可能である。よって、ヘッド本体に対して角度合わせされたノズルツールの保持角度に応じた収容角度でノズルツールをツールステーションに保持させることができる。これにより、ノズルツールの交換処理において、ノズルツールの角度合わせに必要となるノズルツールの回転角度を０または小さくすることができる。これにより、ノズルツールの交換処理の効率化を図ることが可能となる。

実施形態における部品実装機の全体を示す平面図である。 ヘッドユニットのヘッド本体から取り外された状態のノズルツールを示す斜視図である。 ノズル作動機構の主要部の構成を示す正面図である。 ノズルツールの上面を示す斜視図である。 実装処理におけるノズル作動機構とノズルツールの関係を示す平面図である。 交換処理におけるノズル作動機構とノズルツールの関係を示す平面図である。 ノズルツールの下面を示す斜視図である。 ツールステーションのスロットを示す斜視図である。 部品実装機を示すブロック図である。 交換処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の部品実装機を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。部品実装機は、吸着ノズルにより供給位置にある電子部品を吸着し、この電子部品を回路基板上の所定の座標位置（実装位置）に実装する装置である。

＜実施形態＞
（１．部品実装機１の全体構成）
部品実装機１は、図１に示すように、基板搬送装置１０と、部品供給装置２０と、部品移載装置３０と、基板カメラ７１と、ノズルステーション７２と、ツールステーション７３と、制御装置９０とを備える。以下の説明において、部品実装機１の水平幅方向（図１の左右方向）をＸ軸方向とし、部品実装機１の水平長手方向（図１の上下方向に）をＹ軸方向とし、Ｘ軸およびＹ軸に垂直な鉛直方向（図１の前後方向）をＺ軸方向とする。

基板搬送装置１０は、ベルトコンベアなどにより構成され、基板Ｂｄを搬送方向へと順次搬送する。基板搬送装置１０は、部品実装機１の機内における所定の位置に基板Ｂｄを位置決めする。そして、基板搬送装置１０は、部品実装機１による実装処理が実行された後に、基板Ｂｄを部品実装機１の機外に搬出する。

部品供給装置２０は、基板Ｂｄに装着される電子部品を供給する。部品供給装置２０は、Ｘ軸方向に並んで配置された複数のスロットを有する。複数のスロットには、フィーダ２１が着脱可能にそれぞれセットされる。部品供給装置２０は、フィーダ２１によりキャリアテープを送り移動させて、フィーダ２１の先端側（図１の上側）に位置する取出し部において電子部品を供給する。

部品移載装置３０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能に構成される。部品移載装置３０は、部品実装機１の長手方向の後部側（図１の上側）から前部側の部品供給装置２０の上方にかけて配置される。部品移載装置３０は、ＸＹロボット３１と、移動台３２と、ヘッドユニット３３とを備える。ＸＹロボット３１は、直動機構により移動台３２をＸＹ軸方向に移動可能に構成される。ヘッドユニット３３は、ＸＹロボット３１の移動台３２に着脱可能に設けられる。

また、ヘッドユニット３３は、Ｚ軸と平行なＲ軸回りに回転可能に、且つ昇降可能に各吸着ノズル６６を支持する（図２を参照）。吸着ノズル６６は、ヘッドユニット３３に対する昇降位置や角度、負圧の供給状態を制御される。吸着ノズル６６は、負圧を供給されることにより、フィーダ２１の取出し部において供給される電子部品を吸着して保持する。部品移載装置３０は、ＸＹロボット３１およびヘッドユニット３３の動作によって、吸着ノズル６６に吸着された電子部品を基板上の実装位置に移載する。部品移載装置３０の詳細構成については後述する。

基板カメラ７１は、光軸がＺ軸方向の下向きとなるように、部品移載装置３０の移動台３２に固定される。基板カメラ７１は、基板搬送装置１０により位置決めされた基板Ｂｄの上方に移動台３２が移動された際に、当該基板Ｂｄを撮像可能に構成される。基板カメラ７１の撮像により取得された基板Ｂｄの画像は、例えば電子部品の実装処理において、基板搬送装置１０により位置決めされた基板Ｂｄの位置決め状態の認識に用いられる。

ノズルステーション７２は、吸着ノズル６６の保管場所である。ノズルステーション７２には、複数種類の交換用の吸着ノズル６６が収容される。ツールステーション７３は、ノズルツール６０の保管場所である。ツールステーション７３に設けられた複数のスロット８０には、交換用のノズルツール６０がそれぞれ収容される。ノズルステーション７２およびツールステーション７３は、部品実装機１の機内において、部品移載装置３０の可動領域の内部に配置される。これにより、部品実装機１は、実装する電子部品の種別などに応じて、吸着ノズル６６またはノズルツール６０を自動で交換可能に構成される。

また、ツールステーション７３の各スロット８０は、交換用のノズルツール６０を異なる複数の収容角度で収容可能にそれぞれ構成される。ここで、「収容角度」とは、ツールステーション７３に収容されたノズルツール６０の回転軸線周りの角度である。収容角度は、例えば、ノズルツール６０に設定された回転軸線周りの基準位置が、ツールステーション７３に設定された基準位置に対して回転軸線周りに回転した角度として示される。本実施形態において、ツールステーション７３の各スロット８０は、２種類の収容角度Ａｎ１，Ａｎ２で交換用のノズルツール６０を収容可能にそれぞれ構成される。

より具体的には、スロット８０は、図８に示すように、ツールステーション７３に収容されたノズルツール６０の回転軸線周りの異なる位置に配置される複数の孔部８１，８２を有する。孔部８１は、ノズルツール６０のピン部６７（図７を参照）が挿入されるピン孔である。本実施形態では、孔部８１，８２は、スロット８０の底部において周方向に１８０°ずれた位置に形成される。このような構成により、ノズルツール６０は、ピン部６７が第一の孔部８１に挿入された場合には収容角度Ａｎ１で収容され、ピン部６７が第二の孔部８２に挿入された場合には収容角度Ａｎ２で収容される。

制御装置９０は、主として、ＣＰＵや各種メモリ、制御回路により構成される。制御装置９０は、部品実装機１を動作させるための実装データ、図示しない部品カメラおよび基板カメラ７１から転送される画像データを記憶する記憶装置を有する。制御装置９０は、取得した画像データを用いて画像処理を行う。制御装置９０は、当該画像処理により認識した電子部品や基板Ｂｄの状態に基づいて、部品供給装置２０や部品移載装置３０などの動作を補正する。これにより、制御装置９０は、電子部品の実装処理を制御する。

また、制御装置９０は、上記の実装データや吸着ノズル６６の状態などに応じて、吸着ノズル６６およびノズルツール６０を自動で交換する交換処理を制御する。より具体的には、制御装置９０は、実装する電子部品の種別に対応する吸着ノズル６６およびノズルツール６０に変更するために、または交換時期に達した吸着ノズル６６を新しい吸着ノズル６６に変更するために、交換処理を実行する。制御装置９０の詳細構成、およびノズルツール６０の交換処理の詳細については後述する。

（２．部品移載装置３０の詳細構成）
部品移載装置３０は、上述したように、移動台３２に着脱可能に固定されるヘッドユニット３３を備える。本実施形態において、ヘッドユニット３３は、吸着ノズル６６が取り付けられたノズルツール６０を交換可能に保持するタイプである。ヘッドユニット３３は、装着ヘッド４０およびノズルツール６０を有する。

（２−１．装着ヘッド４０）
装着ヘッド４０は、ヘッド本体４１およびツール保持装置５１により構成される駆動装置である。ヘッド本体４１には、移動台３２にヘッドユニット３３を固定するためのクランプ機構および各種のコネクタ（図示しない）が設けられる。ツール保持装置５１は、ヘッド本体４１に対して昇降可能に且つ回転軸線周りに回転可能に設けられ、ノズルツール６０を保持する装置である。

より詳細には、ヘッド本体４１には、ノズルツール６０に取り付けられた吸着ノズル６６を昇降させるノズル作動機構が設けられる。ノズル作動機構は、ヘッド本体４１に固定されたＺ軸モータ（図示しない）の駆動によりボールねじ機構などの直動機構を動作させる。この直動機構には、図３に示すように、ノズルレバー４２、ローラ軸４３、およびローラ４４が設けられる。

ノズルレバー４２は、後述するノズルツール６０のレバー係合片６３に下方から係合可能に、断面がＬ字形状となるように形成される。ローラ軸４３は、水平方向に延伸する円柱状の部材であり、ノズルレバー４２に固定される。ローラ４４は、ローラ軸４３の外周側に回転可能に設けられる。ローラ４４は、ローラ４４の外周面と、下方に位置するノズルレバー４２の係合面との間に所定の間隔が形成されるように配置される。

このような構成からなるヘッド本体４１のノズル作動機構は、ノズルレバー４２およびローラ４４により形成される係合溝にノズルツール６０のレバー係合片６３を保持した状態で、ノズルレバー４２およびローラ４４を昇降させる。これにより、ノズル作動機構は、レバー係合片６３が形成されたノズルホルダ６１を介して、当該ノズルホルダ６１に取り付けられた吸着ノズル６６をＺ軸方向に昇降させる。

ツール保持装置５１は、図２に示すように、ヘッド本体４１に回転可能に支持されたインデックス軸５２を有する。インデックス軸５２は、上端部に一体的に固定されたＲ軸従動ギヤ５３（図２において歯面を省略）を介してＲ軸モータ５４に連結されている。インデックス軸５２は、Ｒ軸モータ５４の動作により所定の角度ごとに回転角度を割り出される。インデックス軸５２は、下端部に設けられたクランプ機構（図示しない）によりノズルツール６０を着脱可能に保持する。

また、インデックス軸５２の外周側には、円筒形状からなるθ軸従動ギヤ５５（図２において歯面を省略）が配置される。θ軸従動ギヤ５５は、インデックス軸５２に対して相対回転可能に支持され、θ軸モータ５６の駆動によりＲ軸周りに回転する。θ軸従動ギヤ５５の下端部には、後述するθ軸円筒ギヤ６４に連結されるクラッチ部（図示しない）が形成される。

（２−２．ノズルツール６０）
ノズルツール６０は、複数の吸着ノズル６６を着脱可能に保持する。ノズルツール６０には、１本の吸着ノズル６７を保持するタイプが含まれる。種々のノズルツール６０は、電子部品の種別や実装処理に対応して適宜交換される。本実施形態におけるノズルツール６０は、ツール保持装置５１に保持された状態において、Ｒ軸と同心の円周上において周方向に等間隔に１２本の吸着ノズル６６を保持する。

より詳細には、ノズルツール６０は、図２に示すように、複数のノズルホルダ６１をＺ軸方向に摺動可能に且つ回転可能に保持する。ノズルホルダ６１は、スプリング６２の弾性力によりノズルツール６０の本体に対して上方に付勢される。これにより、ノズルホルダ６１は、外力を付与されていない通常状態では、上昇端に位置している。

ノズルホルダ６１の上端部には、ノズルツール６０の回転軸線方向から見て円弧状をなすレバー係合片６３が設けられる。全てのノズルホルダ６１が上昇端に位置している状態では、それぞれのノズルホルダ６１に固定されたレバー係合片６３は、図２および図４に示すように、ノズルツール６０の回転軸を中心とする仮想円に沿って環状に配置された状態となる。また、レバー係合片６３は、ヘッド本体４１のノズルレバー４２およびローラ４４により形成される係合溝に係合可能に形成される。

以下では、本実施形態において１２本のノズルホルダ６１にそれぞれ固定された１２個のレバー係合片６３を、図４に示すように、第一レバー係合片６３Ａを基準として周方向に順番に第二レバー係合片６３Ｂ、第三レバー係合片６３Ｃ、・・第十二係合片６３Ｌとも称する。ここで、周方向に隣り合うレバー係合片６３同士の間隔Ｄｓは、第一レバー係合片６３Ａと第十二レバー係合片６３Ｌとの間隔Ｄｎを除いて、ヘッド本体４１のローラ４４の周方向幅より狭く設定される。これにより、ローラ４４は、図５に示すように、ノズルツール６０が回転した場合に、隣り合うレバー係合片６３同士の間で脱落することなく、転動可能に構成される。

一方で、第一レバー係合片６３Ａと第十二レバー係合片６３Ｌとの間隔Ｄｎは、図４に示すように、ヘッド本体４１のノズルレバー４２の周方向幅よりも広く設定される。これにより、第一レバー係合片６３Ａおよび第十二レバー係合片６３Ｌとの間には、図６に示すように、ノズルレバー４２が上下方向に通過可能な通路Ｐｒが形成される。上記のような構成からなるヘッド本体４１およびノズルツール６０によると、ノズルツール６０の交換処理においては、ノズルレバー４２とノズルツール６０の干渉を回避するために、ノズルレバー４２が通路Ｐｒを通過するようにヘッド本体４１に対してノズルツール６０の角度合わせを行う必要がある。

また、第一レバー係合片６３Ａの上面には、情報コードＭｎが付される。この情報コードは、ノズルツール６０の種別および識別番号を含む情報を有し、ノズルツール６０の認識処理に用いられる。ここで、ノズルツール６０の認識処理とは、ツールステーション７３に収容されたノズルツール６０の種別および識別番号を取得し、ツールステーション７３における位置（例えば、ノズルツール６０が収容されたスロット８０の番号）に関連付ける処理である。情報コードとしては、バーコードや二次元コード、文字列、模様、色彩またはこれらの結合体の何れでも採用し得る。本実施形態において、情報コードには、複数の単位セルをマトリックス形状に配列されて構成される二次元コードが採用される。

ノズルツール６０は、複数のノズルホルダ６１を保持する本体部に対して回転軸線周りに回転可能に保持されたθ軸円筒ギヤ６４を有する。θ軸円筒ギヤ６４は、円筒状に形成される。θ軸円筒ギヤ６４の内径は、ツール保持装置５１のインデックス軸５２の外径よりも小径に設定される。ノズルツール６０は、θ軸円筒ギヤ６４の内周側を貫通したインデックス軸５２のクランプ機構によりノズルツール６０が保持され、ツール保持装置５１により昇降される。

θ軸円筒ギヤ６４は、ノズルツール６０が上昇端に位置した状態で、θ軸円筒ギヤ６４の上部に形成されたクラッチ部がθ軸従動ギヤ５５に形成されたクラッチ部と連結される。このように、θ軸円筒ギヤ６４は、θ軸従動ギヤ５５と一体的に回転可能に構成され、θ軸モータ５６の駆動によりＲ軸周りに回転する。θ軸円筒ギヤ６４の外周面には、外歯車が形成される（図２および図４において歯面を省略）。

ノズルホルダ６１の上端部には、θ軸周りにノズルホルダ６１と一体的に回転するノズルギヤ６５が設けられる。ノズルギヤ６５は、θ軸円筒ギヤ６４の外歯車と回転軸線方向に摺動可能に噛合する。ノズルホルダ６１の下端部には、吸着ノズル６６が着脱可能に保持される。吸着ノズル６６は、図略の負圧エア供給装置からエア通路を介して供給される負圧エアにより電子部品を吸着する。

このような構成によると、θ軸モータ５６が駆動するとθ軸従動ギヤ５５およびθ軸円筒ギヤ６４がＲ軸周りに回転する。これ伴って、各ノズルホルダ６１、各ノズルギヤ６５、および各吸着ノズル６６がそれぞれの回転軸（θ軸）周りに回転（自転）する。また、各吸着ノズル６６は、Ｒ軸モータ５４の駆動に伴ってノズルツール６０がインデックス軸５２を介して回転することにより、Ｒ軸周りの所定の角度位置に順次割り出される。

また、ノズルツール６０は、図７に示すように、複数のノズルホルダ６１を保持する本体部の下面から回転軸線方向に延伸するピン部６７を有する。本実施形態において、ピン部６７の先端部には、回転軸線方向の下方に向かうに従って外径が小さくなるテーパ状の案内面が形成される。ピン部６７は、ノズルツール６０がツールステーション７３に収容される際に、対応するスロット８０の底部に設けられた孔部８１，８２の何れかに選択的に挿入される。これにより、ノズルツール６０は、収容角度Ａｎ１，Ａｎ２の何れかでツールステーション７３に収容される。

本実施形態において、ノズルツール６０のピン部６７およびツールステーション７３の孔部８１，８２は、部品実装機１における角度決め機構Ｃａを構成する。角度決め機構Ｃａは、ツールステーション７３に収容されたノズルツール６０の昇降を許容し、且つツールステーション７３に対するノズルツール６０の回転軸線周りの回転を規制する。この角度決め機構Ｃａは、予め設定された複数種類の収容角度Ａｎ１，Ａｎ２でツールステーション７３がノズルツール６０を収容することを許容する。

本実施形態においては、２つの孔部８１，８２を配置することにより、２種類の収容角度Ａｎ１，Ａｎ２が予め設定されている。つまり、ピン部６７が複数の孔部８１，８２の何れかに選択的に挿入されることにより、孔部８１，８２とピン部６７との位置関係に対応する収容角度Ａｎ１，Ａｎ２でツールステーション７３に対するノズルツール６０の回転軸線周りの回転を規制する。

具体的には、孔部８１，８２に挿入されたピン部６７は、収容されたノズルツール６０に回転方向の外力が加えられた場合に、孔部８１，８２の内周面に係合してノズルツール６０の回転を規制する。このとき、ピン部６７が孔部８１，８２に対して回転軸線方向には係合しておらず、角度決め機構Ｃａは、ノズルツール６０の昇降を許容する。

（３．制御装置９０の詳細構成）
制御装置９０には、図示しないバスを介して入出力インターフェースが接続される。この入出力インターフェースには、モータ制御回路や撮像制御回路などが接続される。制御装置９０は、図９に示すように、実装制御部９１と、角度取得部９２と、交換制御部９３とを備える。

実装制御部９１は、モータ制御回路を介してヘッドユニット３３の位置や動作を制御する。より詳細には、実装制御部９１は、電子部品の実装処理において、各種センサから出力される情報や、各種の認識処理の結果を入力する。そして、実装制御部９１は、記憶装置に記憶されている実装データ、各種センサによる情報、画像処理や認識処理の結果に基づいて、モータ制御回路に制御信号を送出する。これにより、ノズルツール６０に保持された吸着ノズル６６の位置およびθ軸周りの回転角度が制御される。

また、上記の認識処理には、基板Ｂｄの位置決め状態の認識処理が含まれる。当該認識処理は、部品移載装置３０に設けられた基板カメラ７１の撮像により取得された基板Ｂｄの画像を用いて、当該基板Ｂｄの規定位置に付された基板マークを画像処理により認識する。実装制御部９１は、基板Ｂｄを撮像した際のＸＹロボット３１の制御位置、および画像における基板マークの位置に基づいて、基板Ｂｄの位置決め状態を認識する。

角度取得部９２は、ツールステーション７３における交換用のノズルツール６０の収容角度を取得する。収容角度の取得方法としては、種々の態様が採用され得る。本実施形態においては、角度取得部９２は、ツールステーション７３に収容された交換用のノズルツール６０を対象とした基板カメラ７１の撮像によるノズルツール６０の画像に基づいて、ノズルツール６０の収容角度を取得する。

交換用のノズルツール６０の画像を用いた収容角度の取得処理では、例えばノズルツール６０の上面の外観を認識することで収容角度を割り出すようにしてもよい。本実施形態においては、角度取得部９２は、ノズルツール６０の画像においてノズルツール６０の上面に付されたマークの位置に基づいてノズルツール６０の収容角度を取得する。このマークは、ノズルツール６０の認識処理に用いられる情報コードＭｎである。

また、本実施形態においては、上述したように、交換用のノズルツール６０は、ツールステーション７３において２種類の収容角度Ａｎ１，Ａｎ２の何れかで収容される。そのため、角度取得部９２は、画像における情報コードＭｎの概ねの位置、または方向（例えば、二次元コードの上下方向）を認識することで、２種類の収容角度Ａｎ１，Ａｎ２の何れであるかを判断することで収容角度を取得可能である。このような構成によると、角度取得部９２は高精度な画像処理を行うことなく収容角度を取得可能であり、処理負荷の軽減が図られている。

交換制御部９３は、ノズルツール６０の交換処理において、ツール保持装置５１を昇降させてツールステーション７３に収容された交換用のノズルツール６０をツール保持装置５１に保持させるとともに、当該ノズルツール６０の収容角度Ａｎ１，Ａｎ２に基づいてツール保持装置５１を回転させてヘッド本体４１に対するノズルツール６０の角度合わせを行う。具体的には、交換制御部９３は、ヘッド本体４１のノズルレバー４２がノズルツール６０における通路Ｐｒを通過するように、ヘッド本体４１に対するノズルツール６０の相対角度を調整する。

また、交換制御部９３は、ノズルツール６０の交換処理において、複数種類の収容角度のうちヘッド本体４１に角度合わせされたノズルツール６０の保持角度Ａｔとの差が最小となる収容角度でツールステーション７３に当該ノズルツール６０を収容させるように、ツール保持装置５１の動作を制御する。ここで、「保持角度」とは、角度合わせされた際のヘッド本体４１に対するノズルツール６０の角度である。具体的には、本実施形態においては、保持角度Ａｔは、図６に示すように、ノズルレバー４２が通路Ｐｒを通過可能な状態にある角度に相当する。

交換制御部９３は、この保持角度Ａｔが２種類の収容角度Ａｎ１，Ａｎ２の何れと等しい場合には、等しい方の収容角度でノズルツール６０を収容する。また、交換制御部９３は、保持角度Ａｔが２種類の収容角度Ａｎ１，Ａｎ２の何れとも不等の場合には、保持角度Ａｔに近い方の収容角度でノズルツール６０を収容する。これにより、ノズルレバー４２が通路Ｐｒを通過した後に、ノズルツール６０を収容角度まで回転させる際の回転量が低減される。

（４．ノズルツールの交換処理）
部品実装機１の制御装置９０は、実装データや吸着ノズル６６の状態などに応じて、ノズルツール６０を自動で交換する交換処理を実行する。ノズルツール６０の交換処理において、先ず、制御装置９０は、ヘッドユニット３３をツールステーション７３に移動させる。これにより、制御装置９０は、図１０に示すように、ツールステーション７３における空きのスロット８０の上方に、ノズルツール６０が装着されたツール保持装置５１を位置決めする（ステップ１１（以下、「ステップ」を「Ｓ」と表記する））。

次に、交換制御部９３は、Ｒ軸モータ５４を制御して、ヘッド本体４１のノズルレバー４２とノズルツール６０の通路ＰｒがＲ軸周りに同一位置となるように（図６を参照）相対角度を調整する。そして、交換制御部９３は、ノズルレバー４２が通路Ｐｒを通過するようにツール保持装置５１を下降させる。このように、交換制御部９３は、θ軸従動ギヤ５５のクラッチ部およびθ軸円筒ギヤ６４のクラッチ部が離間し、ヘッド本体４１からノズルツール６０を取り外す（Ｓ１２）。

続いて、交換制御部９３は、上記の空きスロット８０がノズルツール６０を収容可能な第一の収容角度Ａｎ１と第二の収容角度Ａｎ２のうち、ノズルツール６０の保持角度Ａｔとの差が最小となる方を選択する。そして、交換制御部９３は、選択された収容角度と保持角度Ａｔの差分だけノズルツール６０が回転するようにツール保持装置５１の動作を制御する（Ｓ１３）。具体的には、交換制御部９３は、ノズルツール６０を保持するインデックス軸５２が所定の角度となるように、Ｒ軸モータ５４の動作を制御する。

ここでは、第一の収容角度Ａｎ１と保持角度Ａｔが同一であるものとする。交換制御部９３は、第一の収容角度Ａｎ１となるように、ツール保持装置５１の動作を制御する。即ち、交換制御部９３は、ノズルツール６０の保持角度Ａｔが維持されるように、Ｒ軸モータ５４の動作を制御する。そのため、本実施形態においては、Ｓ１３におけるノズルツール６０の回転が省略される。

交換制御部９３は、ツールステーション７３の空きスロット８０にノズルツール６０が収容されるように、ツール保持装置５１をさらに下降させる。このとき、ノズルツール６０のピン部６７がツールステーション７３におけるスロット８０の孔部８１に挿入される。これにより、角度決め機構Ｃａを構成する孔部８１およびピン部６７が回転軸線周りに係合した状態となり、ノズルツール６０が第一の収容角度Ａｎ１で収容される（Ｓ１４）。

制御装置９０は、ノズルツール６０がスロット８０に載置された状態で、インデックス軸５２のクランプ機構を解除して、ツール保持装置５１を上昇させる。これにより、ツール保持装置５１がノズルツール６０から離脱される。制御装置９０は、Ｓ１１〜Ｓ１４の処理によりツールステーション７３に収容したノズルツール６０について、当該スロット８０の番号と収容角度Ａｎ１を関連付けて記憶装置に記憶させる（Ｓ１５）。

続いて、制御装置９０は、ヘッドユニット３３を移動させて、次に使用する交換用のノズルツール６０が収容されたスロット８０の上方にツール保持装置５１を位置決めする（Ｓ２１）。このとき、制御装置９０は、基板カメラ７１によりスロット８０に収容された状態の交換用のノズルツール６０を撮像し、当該ノズルツール６０の画像を取得して記憶装置に記憶させる（Ｓ２２）。

交換制御部９３は、ツール保持装置５１を下降させて、ノズルツール６０のθ軸円筒ギヤ６４の内周側にインデックス軸５２を挿入する。その後に、交換制御部９３は、インデックス軸５２のクランプ機構を作動させて、ツール保持装置５１に交換用のノズルツール６０を保持させる。そして、交換制御部９３は、ツール保持装置５１を上昇させてノズルツール６０をツールステーション７３から取り外す（Ｓ２３）。

角度取得部９２は、ツール保持装置５１により保持されたノズルツール６０の収容角度を取得する（Ｓ２４）。より具体的には、角度取得部９２は、Ｓ２２の撮像処理により取得された交換用のノズルツール６０の画像においてノズルツール６０の上面に付された情報コードの位置に基づいてノズルツール６０の収容角度を取得する。

本実施形態においては、ノズルツール６０は、第一の収容角度Ａｎ１または第二の収容角度Ａｎ２の何れかでツールステーション７３に収容される。そのため、角度取得部９２は、ノズルツール６０の画像において情報コードの概ねの位置を認識することで、当該ノズルツール６０の収容角度の取得が可能である。ここでは、交換用のノズルツール６０が第二の収容角度Ａｎ２で収容されていたものとする。

次に、交換制御部９３は、Ｓ２４において取得されたノズルツール６０の収容角度Ａｎ２に基づいてツール保持装置５１を回転させてヘッド本体４１に対するノズルツール６０の角度合わせを行う（Ｓ２５）。ここでは、ノズルツール６０の保持角度Ａｔに対して収容角度Ａｎ２が１８０°ずれているため、交換制御部９３は、ノズルツール６０を保持した状態にあるインデックス軸５２を１８０°回転させる。これにより、ヘッド本体４１のノズルレバー４２とノズルツール６０の通路ＰｒがＲ軸周りに同一位置となるように（図６を参照）、ノズルレバー４２に対するノズルツール６０の相対角度が調整される。

そして、交換制御部９３は、ノズルレバー４２が通路Ｐｒを通過するようにツール保持装置５１を上昇させる。これにより、θ軸円筒ギヤ６４のクラッチ部およびθ軸円筒ギヤ６４のクラッチ部が連結される。このように、交換制御部９３は、ヘッド本体４１に交換用のノズルツール６０を取り付ける（Ｓ２６）。続いて、交換制御部９３は、ヘッド本体４１のローラ４４が第一レバー係合片６３Ａの周方向幅の中央に位置するように、インデックス軸５２を回転させる（Ｓ２７）。これにより、第一レバー係合片６３Ａは、ノズルレバー４２およびローラ４４により形成される係合溝に係合した状態となる。

上記のように、制御装置９０は、ノズルツール６０の収容処理（Ｓ１１〜Ｓ１５）および取り付け処理（Ｓ２１〜Ｓ２７）を実行することにより、ノズルツール６０を交換する。制御装置９０は、再びノズルツール６０の交換処理を実行する場合には、ノズルツール６０の収容処理を実行する。このとき、交換制御部９３は、当該ノズルツール６０の元の収容角度Ａｎ２（Ｓ２４において取得）によらず、保持角度Ａｔに基づいて２種類の収容角度Ａｎ１，Ａｎ２から角度差が小さい第一の収容角度Ａｎ１を選択して、ツールステーション７３に収容する（Ｓ１３，Ｓ１４）。

（５．実施形態の構成による効果）
本実施形態の部品実装機１は、吸着ノズル６６が取り付けられたノズルツール６０を着脱可能に保持し、ノズルツール６０を移動させて吸着ノズル６６に吸着された電子部品を基板Ｂｄ上の実装位置に移載する部品移載装置３０と、交換用のノズルツール６０を収容するツールステーション７３と、部品移載装置３０の動作を制御して、電子部品の実装処理およびノズルツール６０の交換処理を実行する制御装置９０と、を備える。
部品移載装置３０は、ヘッド本体４１と、ヘッド本体４１に対して昇降可能に且つ回転軸線周りに回転可能に設けられ、ノズルツール６０を保持するツール保持装置５１と、を有する。ツールステーション７３は、交換用のノズルツール６０を異なる複数の収容角度Ａｎ１，Ａｎ２で収容可能に構成される。
制御装置９０は、ツールステーション７３における交換用のノズルツール６０の収容角度（Ａｎ１，Ａｎ２）を取得する角度取得部９２と、ノズルツール６０の交換処理において、ツール保持装置５１を昇降させてツールステーション７３に収容された交換用のノズルツール６０をツール保持装置５１に保持させるとともに、当該ノズルツール６０の収容角度（Ａｎ１，Ａｎ２）に基づいてツール保持装置５１を回転させてヘッド本体４１に対するノズルツール６０の角度合わせを行う交換制御部９３と、を有する。

このような構成によると、ツールステーション７３は、異なる複数の収容角度Ａｎ１，Ａｎ２で交換用のノズルツール６０を収容可能に構成される。これにより、ツールステーション７３に収容する交換用のノズルツール６０の収容角度Ａｎ１，Ａｎ２の設定自由度が向上する。また、ノズルツール６０の交換処理において、交換制御部９３は、収容角度に基づいてヘッド本体４１に対するノズルツール６０の角度合わせを行う（Ｓ２５）。これにより、収容性の高いツールステーション７３に適応したノズルツール６０の交換処理が可能となる。

また、ツールステーション７３は、異なる複数の収容角度Ａｎ１，Ａｎ２で交換用のノズルツール６０を収容可能である。よって、ヘッド本体４１に対して角度合わせされたノズルツール６０の保持角度Ａｔに応じた収容角度（実施形態においては第一の収容角度Ａｎ１）でノズルツール６０をツールステーション７３に保持させることができる。これにより、ノズルツール６０の交換処理において、ノズルツール６０の角度合わせに必要となるノズルツール６０の回転角度を０または小さくすることができる。これにより、ノズルツール６０の交換処理の効率化を図ることが可能となる。

また、部品実装機１は、ツールステーション７３に収容されたノズルツール６０の昇降を許容し、且つツールステーション７３に対するノズルツール６０の回転軸線周りの回転を規制する角度決め機構Ｃａをさらに備える。角度決め機構Ｃａは、予め設定された複数種類の収容角度（Ａｎ１，Ａｎ２）でツールステーション７３がノズルツール６０を収容することを許容する。

このような構成によると、ツールステーション７３は、角度決め機構Ｃａによりノズルツール６０を複数種類の収容角度Ａｎ１，Ａｎ２の何れかの一方で収容する。これにより、ノズルツール６０がツールステーション７３に任意の収容角度で収容可能な構成と比較して、制御装置９０の角度取得部９２による収容角度Ａｎ１，Ａｎ２の取得が容易となる。よって、ノズルツール６０の交換処理の効率化を図ることが可能となる。

また、角度決め機構Ｃａは、ツールステーション７３およびノズルツール６０の一方に設けられ、ツールステーション７３に収容されたノズルツール６０の回転軸線周りの異なる位置に配置される複数の孔部８１，８２と、ツールステーション７３およびノズルツール６０の他方に設けられ、複数の孔部８１，８２に挿入されるピン部６７と、を有する。
角度決め機構Ｃａは、ピン部６７が複数の孔部８１，８２の何れかに選択的に挿入されることにより、当該孔部８１，８２とピン部６７との位置関係に対応する収容角度Ａｎ１，Ａｎ２でツールステーション７３に対するノズルツール６０の回転軸線周りの回転を規制する。

このような構成によると、ツールステーション７３は、ピン部６７と複数の孔部８１，８２との関係によって複数種類の収容角度Ａｎ１，Ａｎ２を設定される。よって、角度決め機構Ｃａは、比較的簡易な構成により、ツールステーション７３に対する交換用のノズルツール６０の回転軸線周りの回転を確実に規制できる。また、孔部８１，８２の設置によって、容易に複数種類の収容角度Ａｎ１，Ａｎ２を容易に設定することができる。

また、交換制御部９３は、ノズルツール６０の交換処理において、複数種類の収容角度Ａｎ１，Ａｎ２のうちヘッド本体４１に角度合わせされたノズルツール６０の保持角度Ａｔとの差が最小となる収容角度でツールステーション７３に当該ノズルツール６０を収容させるように、ツール保持装置５１の動作を制御する。

このような構成によると、ノズルツール６０の交換処理において、ノズルツール６０は、ヘッド本体４１に対する保持角度Ａｔに応じた収容角度（実施形態においては第一の収容角度Ａｎ１）でツールステーション７３に収容される。これにより、ツール保持装置５１がノズルツール６０を収容する際に必要となる回転角度を０または小さくすることができる。これにより、ノズルツール６０の交換処理の効率化を図ることが可能となる。

また、制御装置９０は、電子部品の実装処理において、部品移載装置３０に設けられた基板カメラ７１の撮像による基板Ｂｄの画像に基づいて吸着ノズル６６の位置を制御する。角度取得部９２は、ツールステーション７３に収容された交換用のノズルツール６０を対象とした基板カメラ７１の撮像によるノズルツール６０の画像に基づいて、当該ノズルツール６０の収容角度（Ａｎ１，Ａｎ２）を取得する。

このような構成によると、角度取得部９２は、基板カメラ７１がノズルツール６０を対象として撮像して得られたノズルツール６０の画像に基づいて、交換用のノズルツール６０の収容角度（Ａｎ１，Ａｎ２）を取得する。このように、既存の設備である基板カメラ７１を流用することにより、ノズルツール６０の収容角度（Ａｎ１，Ａｎ２）を取得できるので、新たにカメラやセンサを配置する必要がなく、設備コストの増大を抑制できる。

また、角度取得部９２は、ノズルツール６０の画像においてノズルツール６０の上面に付されたマークの位置に基づいてノズルツール６０の収容角度（Ａｎ１，Ａｎ２）を取得する。マークは、ノズルツール６０の種別および識別番号を含む情報を有し、当該ノズルツール６０の認識処理に用いられる情報コードＭｎである。

このような構成によると、角度取得部９２は、ノズルツール６０の識別に用いられる情報コードＭｎを画像処理により認識して、交換用のノズルツール６０の収容角度（実施形態においては第一の収容角度Ａｎ１）を取得する（Ｓ２４）。情報コードＭｎは、ノズルツール６０の上面に付されていることから基板カメラ７１のカメラ視野に収まる。また、情報コードＭｎは、ノズルツール６０の上面における特徴部分となる。角度取得部９２は、既存の設備である情報コードＭｎを流用することにより、ノズルツール６０の収容角度（Ａｎ１，Ａｎ２）を取得できるので、新たにカメラやセンサを配置する必要がなく、設備コストの増大を抑制できる。

＜実施形態の変形態様＞
（ツールステーションについて）
実施形態において、角度決め機構Ｃａは、ツールステーション７３に設けられた複数の孔部８１，８２と、ノズルツール６０に設けられたピン部６７とにより構成される。これに対して、角度決め機構Ｃａは、複数の孔部をノズルツール６０に設け、ピン部をツールステーション７３に設ける構成としてもよい。

また、角度決め機構Ｃａは、周方向に等間隔で配置された複数の孔部と、当該孔部と同数であり周方向に等間隔で配置された複数のピン部とを有してもよい。このような構成においては、各ピン部が収容角度に応じて何れかの孔部に挿入される。また、角度決め機構Ｃａは、孔部とピン部の他に、ノズルツール６０の回転軸線周りに係合可能な構成であればよく、種々の態様を採用され得る。

その他に、ツールステーション７３は、角度決め機構Ｃａを有さず、任意の収容角度でノズルツール６０を収容可能としてもよい。このような構成においては、ツールステーション７３における交換用のノズルツール６０の収容角度の設定自由度が向上する。一方で、収容角度の取得処理（Ｓ２４）においては、ある程度の精度が要求される。従って、収容角度の取得処理（Ｓ２４）の処理負荷を低減する観点からは、実施形態において例示した態様が好適である。

（情報コードＭｎ、収容角度の取得処理について）
実施形態において、角度取得部９２が収容角度を取得する際に用いるノズルツール６０の画像におけるマークは、ノズルツール６０の認識処理に用いられる情報コードＭｎである。この情報コードＭｎとしては、二次元コードやバーコードが採用されてもよい。また、上記のマークは、情報コードの他に、例えば識別情報が文字列により記載された情報ラベルである構成としてもよい。

また、実施形態おいて、ツールステーション７３は、２種類の収容角度Ａｎ１，Ａｎ２でノズルツール６０を収容可能に構成される。そのため、ノズルツール６０の認識処理においては、例えばノズルツール６０が第一の収容角度Ａｎ１で収容されていると仮定して、第一の収容角度Ａｎ１で収容された場合にノズルツール６０の規定位置に付された情報コードＭｎを撮像するように基板カメラ７１の位置が制御される。

ここで、制御装置９０は、撮像された画像に情報コードＭｎが含まれていない場合に、ノズルツール６０が第二の収容角度Ａｎ２で収容されているものとする。そして、第二の収容角度Ａｎ２で収容された場合にノズルツール６０の規定位置に付された情報コードＭｎを撮像するように基板カメラ７１の位置が制御される。

そこで、角度取得部９２は、このようなノズルツール６０の認識処理における動作記録を参照することで、ノズルツール６０の収容角度を取得できる。ノズルツール６０の交換処理において、ノズルツール６０の撮像処理（Ｓ２２）を省略して、制御装置９０の記憶装置から収容角度を読み出すことで取得することができる。

また、角度取得部９２は、収容角度の取得処理（Ｓ２４）におて、基板カメラ７１の撮像によるノズルツール６０の画像を用いる他に、種々の態様を採用し得る。例えば、ツールステーション７３に収容角度を検出するセンサが設けられ、角度取得部９２は、当該センサの出力値に基づいて収容角度を取得してもよい、また、基板カメラ７１をノズルツール６０の撮像に流用する他に、角度取得部９２は、ノズルツール６０の上面を撮像するように最適化された専用カメラを用いる構成としてもよい。このような構成においても、実施形態の構成と同様の効果を奏する。

１：部品実装機
１０：基板搬送装置、 ２０：部品供給装置、 ３０：部品移載装置
４０：装着ヘッド
４１：ヘッド本体、 ５１：ツール保持装置
６０：ノズルツール
６６：吸着ノズル、 ６７：ピン部（角度決め機構）
７１：基板カメラ
７２：ノズルステーション
７３：ツールステーション
８０：スロット、 ８１，８２：孔部（角度決め機構）
９０：制御装置、 ９２：角度取得部、 ９３：交換制御部
Ｂｄ：基板、 Ｐｒ：通路、 Ｃａ：角度決め機構
Ｍｎ：情報コード（マーク）
Ａｎ１，Ａｎ２：収容角度、 Ａｔ：保持角度

Claims (6)

1. 吸着ノズルが取り付けられたノズルツールを着脱可能に保持し、前記ノズルツールを移動させて前記吸着ノズルに吸着された電子部品を基板上の実装位置に移載する部品移載装置と、
   交換用の前記ノズルツールを収容するツールステーションと、
   前記部品移載装置の動作を制御して、前記電子部品の実装処理および前記ノズルツールの交換処理を実行する制御装置と、を備える部品実装機であって、
   前記部品移載装置は、
   ヘッド本体と、
   前記ヘッド本体に対して昇降可能に且つ回転軸線周りに回転可能に設けられ、前記ノズルツールを保持するツール保持装置と、を有し、
   前記ツールステーションは、交換用の前記ノズルツールを前記回転軸線周りに異なる複数の収容角度で収容可能に構成され、
   前記制御装置は、
   前記ツールステーションにおける交換用の前記ノズルツールの前記収容角度を取得する角度取得部と、
   前記ノズルツールの交換処理において、前記ツール保持装置を昇降させて前記ツールステーションに収容された交換用の前記ノズルツールを前記ツール保持装置に保持させるとともに、当該ノズルツールの前記収容角度に基づいて前記ツール保持装置を回転させて前記ヘッド本体に対する前記ノズルツールの角度合わせを行う交換制御部と、を有する部品実装機。
2. 前記ツールステーションに収容された前記ノズルツールの昇降を許容し、且つ前記ツールステーションに対する前記ノズルツールの前記回転軸線周りの回転を規制する角度決め機構をさらに備え、
   前記角度決め機構は、予め設定された複数種類の前記収容角度で前記ツールステーションが前記ノズルツールを収容することを許容する、請求項１に記載の部品実装機。
3. 前記角度決め機構は、
   前記ツールステーションおよび前記ノズルツールの一方に設けられ、前記ツールステーションに収容された前記ノズルツールの前記回転軸線周りの異なる位置に配置される複数の孔部と、
   前記ツールステーションおよび前記ノズルツールの他方に設けられ、前記複数の孔部に挿入されるピン部と、を有し、
   前記ピン部が前記複数の孔部の何れかに選択的に挿入されることにより、当該孔部と前記ピン部との位置関係に対応する前記収容角度で前記ツールステーションに対する前記ノズルツールの前記回転軸線周りの回転を規制する、請求項２に記載の部品実装機。
4. 前記交換制御部は、前記ノズルツールの交換処理において、複数種類の前記収容角度のうち前記ヘッド本体に角度合わせされた前記ノズルツールの保持角度との差が最小となる前記収容角度で前記ツールステーションに当該ノズルツールを収容させるように、前記ツール保持装置の動作を制御する、請求項２または３に記載の部品実装機。
5. 前記制御装置は、前記電子部品の実装処理において、前記部品移載装置に設けられた基板カメラの撮像による前記基板の画像に基づいて前記吸着ノズルの位置を制御し、
   前記角度取得部は、前記ツールステーションに収容された交換用の前記ノズルツールを対象とした前記基板カメラの撮像による前記ノズルツールの画像に基づいて、当該ノズルツールの前記収容角度を取得する、請求項１〜４の何れか一項に記載の部品実装機。
6. 前記角度取得部は、前記ノズルツールの画像において前記ノズルツールの上面に付されたマークの位置に基づいて前記ノズルツールの前記収容角度を取得し、
   前記マークは、前記ノズルツールの種別および識別番号を含む情報を有し、当該ノズルツールの認識処理に用いられる情報コードである、請求項５に記載の部品実装機。

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