JP6571192B2 - 部品実装装置およびそれに用いるノズル交換方法 - Google Patents

Description

本発明は、吸着ノズルおよびこれを保持するノズルツールを自動で交換可能な部品実装装置およびそれに用いるノズル交換方法に関するものである。

部品実装装置は、吸着ノズルにより吸着位置に供給された電子部品を吸着し、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装置には、特許文献１に示すように、吸着ノズルを保持したノズルツールを交換可能に部品移載装置に装着するものがある。交換用のノズルツールは、部品実装装置の機内に設けられたツールステーションに保管される。部品実装装置は、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的に交換される。

ところで、近年、部品移載装置に、吸着ノズルの保持本数が異なる複数種類のノズルツールを自動的に装着する試みが実施されている。吸着ノズルの保持本数が異なると、吸着ノズルの大きさ（長さおよび径）が異なり、部品移載装置に装着されるノズルツールの種類によって、部品移載装置に対する吸着ノズルの高さ位置がそれぞれ異なることとなる。

特開２００６−２６１３２５号公報

このような複数種類のノズルツールに対して、吸着ノズルを自動で交換するようにすると、部品実装装置の機内に設けられたノズルステーションに、複数種類の吸着ノズルを収容したノズル収容装置を設ける必要があり、しかも、吸着ノズルの交換時に、ノズル収容装置の高さ位置を、ノズルツールの種類に応じて変更させることが必要となる。

ところが、部品移載装置に装着されるノズルツールの種類に応じてノズル収容装置の高さ位置を異なる位置に位置決めすると、ノズル収容装置を昇降させる昇降機構の精度によって、基準位置に対するノズル収容装置の基準マークの位置（収容部の位置）が高さ位置に応じて微妙に変化する。このために、ノズル収容装置とノズルツールとの関係位置に位置ずれが生じ、ノズル交換を安定的に行えなくなる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ノズル収容装置の複数の高さ位置間で発生する基準位置に対するノズル収容装置の位置ずれの影響をなくすることが可能な部品実装装置およびそれに用いるノズル交換方法を提供することを目的とするものである。

本発明の特徴は、吸着ノズルを着脱可能に保持したノズルツールを着脱可能に装着し、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保管するツールステーションと、交換用の前記吸着ノズルを保管するノズルステーションと、前記ツールステーションに保管された交換用の前記ノズルツールを前記部品移載装置に装着するとともに、前記ノズルステーションに収容された交換用の前記吸着ノズルを前記ノズルツールに装着する交換制御装置とを備えた部品実装装置にして、前記ノズルステーションは、昇降可能な昇降部材と、前記昇降部材上に設けられ、前記ノズルツールの種類に応じた複数種類の前記吸着ノズルを着脱可能に収容するノズル収容装置と、前記部品移載装置に装着された前記ノズルツールの種類に応じて、前記昇降部材上の前記ノズル収容装置を複数の高さ位置に位置決めする位置決め装置と、前記ノズル収容装置に設けられた基準マークとを備え、前記交換制御装置は、前記位置決め装置によって前記ノズル収容装置を前記複数の高さ位置に位置決めし、前記複数の高さ位置において、前記基準マークをそれぞれ認識し、それらの認識結果に基づいて、前記複数の高さ位置における前記基準マークの位置をそれぞれ算出する基準マーク位置算出部と、前記ノズルツールの交換に伴って前記ノズル収容装置が前記複数の高さ位置に位置決めされる際に、前記基準マーク位置算出部によって算出された前記基準マークの位置を基準にして、前記ノズルツールを前記ノズル収容装置に対し位置合わせして前記吸着ノズルを交換するノズル交換制御部とを有することである。

本発明によれば、予め複数の高さ位置における基準マークの位置をそれぞれ算出し、ノズル交換時に位置補正するようにしたので、種類の異なるノズルツールへの交換に伴って、ノズル収容装置が複数の高さ位置に位置決めされた際に、各高さ位置間で発生する基準位置に対するノズル収容装置の位置ずれの影響をなくすることができ、複数種類のノズルツールに対する吸着ノズルの交換を、ミスなく安定的に行うことができる。

本発明の実施の形態に係る部品実装装置の全体を示す概略平面図である。 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図である。 ノズルステーションのノズル収容装置を示す平面図である。 ノズル収容装置の収容穴に吸着ノズルが収容された状態を示す断面図である。 図５の矢印６方向から見た収容穴の上面図である。 ノズル収容装置を複数の高さ位置に位置決めする位置決め装置を示す概要図である。 部品実装装置を制御する制御ブロックを示す図である。 ノズル交換の準備処理を示すフローチャートである。 ノズル交換処理を示すフローチャートである。 ノズル交換の準備処理の変形例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本発明の実施の形態に係る部品実装装置は、ノズル吸着位置に供給された電子部品を吸着ノズルによって吸着し、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。

（１．部品実装装置１の全体構成）
部品実装装置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、部品カメラ７５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、部品実装装置１の水平幅方向（図１の左右方向）をＸ軸方向とし、部品実装装置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Ｘ軸方向に沿って搬送する。基板搬送装置１０は、部品実装装置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、部品実装装置１による実装処理が実行された後に、基板Ｂｄを部品実装装置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）に位置するノズル吸着位置に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、部品実装装置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、且つ昇降可能に複数の吸着ノズル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のノズル吸着位置に供給された電子部品を吸着保持する。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Ｂｄ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。部品カメラ７５は、光軸がＺ軸方向の上向きとなるように、部品実装装置１の基台３４上に固定される。部品カメラ７５は、吸着ノズル６６によって吸着された電子部品を撮像可能に構成される。

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、複数の吸着ノズル６６を保管するものである。複数の吸着ノズル６６は、ノズルツール６０の種類に応じて複数種類設けられ、ノズルステーション７２に着脱可能に設けたノズル収容装置７７（図４参照）に収容される。ノズル収容装置７７の詳細については後述する。

ツールステーション７３は、複数種類のノズルツール６０を保管するものである。ツールステーション７３に設けられた複数のツール収容部には、部品移載装置３０に装着可能な複数種類のノズルツール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、部品実装装置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、部品実装装置１は、生産する基板Ｂｄの種類などに応じて、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。

以下においては、ツールステーション７３にノズル保持本数の異なる２種類（例えば、１２本と４本）のノズルツール６０を保管し、これらノズルツール６０を部品移載装置３０との間で自動で交換するとともに、ノズルツール６０の種類に応じた２種類の吸着ノズル６６をノズルステーション７２に保管し、これら吸着ノズル６６をノズルツール６０との間で自動で交換する例について説明する。なお、便宜上以下において、保持本数が１２本のノズルツール６０をＡ種類と称し、保持本数が４本のノズルツール６０をＢ種類と称し、Ａ種類のノズルツール６０に装着可能な吸着ノズル６６をＡ種類と称し、Ｂ種類のノズルツール６０に装着可能な吸着ノズル６６をＢ種類と称することがある。

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、部品実装装置１を動作させるための実装データ、基板カメラ７１および部品カメラ７５から転送される画像データ等を記憶する記憶装置等を有する。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、ノズルツール６０の交換処理および吸着ノズル６６の交換処理の詳細については後述する。

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。ヘッドユニット３３は、吸着ノズル６６が取付けられたノズルツール６０を交換可能に保持する。ヘッドユニット３３は、図２に示すように、装着ヘッド４０およびノズルツール６０を有する。

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に取付けられたノズルホルダ６１を昇降させるノズル作動機構が設けられる。ノズルホルダ６１の下端部には、吸着ノズル６６がノズル保持装置６８（図２参照）によって着脱可能に保持される。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、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、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。

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６６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。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本あるいは４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。

また、レバー係合片６３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におけるツール収容位置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。

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。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。

ノズルステーション７２には、図４に示すように、ノズルツール６０に着脱可能に装着される複数種類の吸着ノズル６６を収容するノズル収容装置７７が配設される。ノズルステーション７２には、昇降部材８６がガイド部材８５を介して昇降可能に案内され、この昇降部材８６上にノズル収容装置７７が図略の位置決めピン等により着脱可能かつ位置決め可能に載置されている。ノズル収容装置７７上には、一対の基準マーク７８が設けられている。

実施の形態においては、ノズル収容装置７７は、種類の異なるノズルツール６０に装着される２種類の吸着ノズル６６を収容するようになっている。すなわち、ノズル収容装置７７には、例えば、ノズル保持本数が１２本のノズルツール（Ａ種類のノズルツール）６０に装着される複数の吸着ノズル（Ａ種類の吸着ノズル）６６を収容する収容穴８７（８７Ａ）と、例えば、ノズル保持本数が４本のノズルツール（Ｂ種類のノズルツール）６０に装着される複数の吸着ノズル（Ｂ種類の吸着ノズル）６６とを収容する収容穴８７（８７Ｂ）が、各収容ゾーンＺＡ、ＺＢに区画されて配置されている。

Ａ種類の吸着ノズル６６を収容するための複数の収容穴８７Ａは、基準マーク７８に対してＸ、Ｙ軸方向に予め定められた位置関係（Ｘ１１、Ｙ１１・・・）にそれぞれ配列されている。同様に、Ｂ種類の吸着ノズル６６を収容するための複数の収容穴８７Ｂは、基準マーク７８に対してＸ、Ｙ軸方向に予め定められた位置関係（Ｘ２１、Ｙ２２・・・）にそれぞれ配列されている。

ノズル収容装置７７の収容穴８７（８７Ａ、８７Ｂ）には、図５および図６に示すように、吸着ノズル６６がノズル部６６ｃを下方に向けた姿勢で着脱可能に保持される。ノズル収容装置７７は、収容穴８７（８７Ａ、８７Ｂ）を形成したベースプレート１０１と、ベースプレート１０１の上面を覆うカバープレート１０２を有している。カバープレート１０２は、ベースプレート１０１に対して図６の矢印方向に所定量摺動可能となっている。収容穴８７は段付穴とされ、段付穴の段差面に吸着ノズル６６のフランジ部６６ｂが載置される。フランジ部６６ｂの外周には、ノッチ６６ｄが形成され、ノッチ６６ｄに係合する図略のピンが収容穴８７の段差面に設けられている。ノッチ６６ｄとピンとの係合によって、吸着ノズル６６は定められた角度で載置されるとともに、吸着ノズル６６の回転が阻止される。

一方、カバープレート１０２には、収容穴８７に対応して円形の抜け穴１０３が形成され、この抜け穴１０３の内周一部にスロット部１０４が形成されている。抜け穴１０３は収容穴８７とほぼ同じ内径に形成され、スロット部１０４の幅は、ノズルホルダ６１に挿着される吸着ノズル６６の軸部６６ａの外径より僅かに大きくされている。

ベースプレート１０１に対するカバープレート１０２の摺動により、収容穴８７と抜け穴１０３とが一致する状態と、収容穴８７がスロット部１０４によって閉塞される状態との間で変化する。カバープレート１０２は、図略のスプリングによって、収容穴８７を閉塞する方向に付勢されており、通常はノズル収容装置７７から吸着ノズル６６が飛び出さないようにしている。そして、吸着ノズル６６を取り出す際には、図略の作動装置によってカバープレート１０２がスプリングに抗して作動される。

ところで、保持本数が１２本のＡ種類のノズルツール６０に装着される複数の吸着ノズル６６は、比較的小型の電子部品を吸着するのに適するものであるのに対し、保持本数が４本のＢ種類のノズルツール６０に装着される複数の吸着ノズル６６は、大型の電子部品を吸着するのに適するものである。このために、保持本数が４本のノズルツール６０に装着される吸着ノズル６６は、保持本数が１２本のノズルツール６０に装着されるものに比して、吸着ノズル６６のフランジ部６６ｂからノズル部６６ｃの先端までの長さが長く、かつノズル部６６ｃの径が大きくなっている。

これらの関係で、吸着ノズル６６の交換のために、部品移載装置３０に装着されたノズルツール６０がノズルステーション７２の上方に位置決めされた際、ノズルツール６０の種類およびそれに装着された吸着ノズル６６の種類等に応じて、吸着ノズル６６のフランジ部６６ｂの高さ位置は異なることになる。

このために、ノズル収容装置７７を載置した昇降部材８６は、図７に示すように、位置決め装置としてのシリンダ装置９５によって、退避位置としての下段位置Ｈ０と、第１交換位置としての中段位置Ｈ１と、第２交換位置としての上段位置Ｈ２との３つの高さ位置に位置決め可能となっている。昇降部材８６を３つの高さ位置に位置決めするために、シリンダ装置９５は、例えば、第１のシリンダ９６に嵌合されたピストンロッド９７と第２のシリンダ９８に嵌合されたピストンロッド９９が直結されたダブルシリンダ構造となっている。そして、第１シリンダ９６のピストンロッド９７の下降端位置および上昇端位置とによって下段位置Ｈ０および上段位置Ｈ２が形成され、上昇端位置に位置決めされた第２シリンダ９８のピストンロッド９９に第１シリンダ９６のピストンロッド９７が当接されることによって中段位置Ｈ１が形成される。

（２．制御装置９０の詳細構成）
制御装置９０は、図８に示すように、実装制御装置９１と、ノズルツール６０および吸着ノズル６６の交換を制御する交換制御装置９３とを備える。交換制御装置９３は、後述する基準マーク位置算出部９３ａおよびノズル交換制御部９３ｂ等を備えている。

実装制御装置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、実装制御装置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、実装制御装置９１は、記憶装置９４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およびノズル収容装置７７（図４参照）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とともに、後述するように、基板カメラ７１の撮像により取得されたノズル収容装置７７の画像を用いて、当該ノズル収容装置７７の規定位置に付された基準マーク７８を画像処理により認識する。実装制御装置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。

（３．ノズルツールの交換処理）
部品実装装置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を自動で交換するツール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（交換制御装置９３）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、ツールステーション７３における空きのツール収容部の上方に、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。次いで、制御装置９０は、ツールステーション７３の空きのツール収容部にノズルツール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。

制御装置９０は、ノズルツール６０がツール収容部に収容された状態で、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。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が収容されたツール収容部の上方にツール保持装置５１を位置決めする。このとき、制御装置９０は、基板カメラ７１によりツール収容部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。

制御装置９０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、制御装置９０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、制御装置９０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。上記したように、制御装置９０は、ノズルツール６０の収容処理および取り付け処理を実行することにより、ノズルツール６０を交換する。

（４．基準マーク位置算出処理）
また、部品実装装置１の制御装置９０（交換制御装置９３）は、ノズルツール６０の交換に伴って、部品移載装置３０に装着されたノズルツール６０の種類に応じた吸着ノズル６６を自動で交換するノズル交換制御処理を実行する。以下、ノズルツール６０に対して吸着ノズル６６を交換するノズル交換制御処理について説明する。

かかるノズル交換制御処理を実行するための準備段階（前段階）として、部品実装装置１によって基板Ｂｄを生産するに先立ち、制御装置９０は、昇降部材８６上のノズル収容装置７７に設けられた基準マーク７８の位置を算出する基準マーク位置算出処理を実行する。以下、基準マーク位置算出処理のプログラムについて、図９のフローチャートに基づいて説明する。

制御装置９０は、ステップＳ２００において、部品移載装置３０をノズルステーション７２の上方位置に移動させ、基板カメラ７１によってノズルステーション７２上に設置されたノズル収容装置７７に設けられた基準マーク７８を認識できる位置に位置決めする。

次いで、制御装置９０は、ステップＳ２０２において、ノズルステーション７２上の昇降部材８６をシリンダ装置（位置決め装置）９５によって上昇し、ノズル収容装置７７を第１交換位置としての中段位置Ｈ１に位置決めする。続くステップＳ２０４において、制御装置９０は、中段位置Ｈ１に位置決めされたノズル収容装置７７上の基準マーク７８を基板カメラ７１によって撮像し、画像処理によって基準マーク７８の位置を認識する。

しかる後、制御装置９０は、ステップＳ２０６において、ステップＳ１０４で認識した認識結果に基づいて、基準位置Ｐ０に対する基準マーク７８の位置を算出する。そして、算出した基準マーク７８の位置データＤＡを制御装置９０の記憶装置９４の所定の記憶エリアに記憶する。この際、一対の基準マーク７８の位置を認識することにより、ノズル収容装置７７のＸＹ平面内での傾きを求めることができ、当該傾きのデータも記憶装置９４の所定の記憶エリアに記憶される。

次いで、ステップＳ２０８において、制御装置９０は、昇降部材８６をシリンダ装置９５によってさらに上昇させ、ノズル収容装置７７を第２交換位置としての上段位置Ｈ２に位置決めする。続くステップＳ２１０において、制御装置９０は、上段位置Ｈ２に位置決めされたノズル収容装置７７上の基準マーク７８を基板カメラ７１によって撮像し、画像処理によって基準マーク７８の位置を認識する。

次いで、制御装置９０は、ステップＳ２１２において、ステップＳ１１０で認識した認識結果に基づいて、基準位置Ｐ０に対する基準マーク７８の位置を算出する。そして、算出した基準マーク７８の位置データＤＢ等を制御装置９０の記憶装置９４の所定の記憶エリアに記憶する。

その後、制御装置９０は、ステップＳ２１４において、昇降部材８６をシリンダ装置９５によって下降端位置まで下降させ、ノズル収容装置７７を退避位置として下段位置Ｈ０に退避させ、基準マーク位置算出処理を終了する。

上記したステップＳ２０２、Ｓ２０６、Ｓ２１０、Ｓ２１２により、ノズル収容装置７７の複数の高さ位置において、基準マーク７８をそれぞれ認識し、それらの認識結果に基づいて、複数の高さ位置における基準マーク７８の位置をそれぞれ算出する基準マーク位置算出部９３ａ（図８参照）を構成している。

（５．ノズル交換制御処理）
次に、部品実装装置１によって基板Ｂｄを生産中に、制御装置９０（交換制御装置９３）により、部品移載装置３０に装着されたノズルツール６０に対して吸着ノズル６６を交換するノズル交換制御処理のプログラムについて、図１０のフローチャートに基づいて説明する。

制御装置９０は、ステップＳ３００において、ノズル交換指令が送出されたか否かが判断され、ノズル交換指令が送出されたと判断された場合には、ステップＳ３０２に進む。続くステップＳ３０２において、制御装置９０は、部品移載装置３０に装着されたノズルツール６０の種類がＡ種類であるか、Ｂ種類であるかが判別される。部品移載装置３０に装着されたノズルツール６０の種類がＡ種類（ＴＡ）であると判別された場合には、ステップＳ３０４に進み、部品移載装置３０に装着されたノズルツール６０の種類がＢ種類（ＴＢ）であると判別された場合には、ステップＳ３１４に進む。

制御装置９０は、ステップＳ３０４において、シリンダ装置９５を制御して、ノズルステーション７２上の昇降部材８６を上昇し、ノズル収容装置７７を第１交換位置としての中段位置Ｈ１に位置決めする。しかる後、制御装置９０は、ステップＳ３０６において、部品実装装置１によって基板Ｂｄを生産するに先立つ基準マーク位置算出処理によって算出された、ノズル収容装置７７の中段位置Ｈ１における基準マーク７８の位置データＤＡおよび傾きのデータを、記憶装置９４の所定の記憶エリアより取得する。

次いで、制御装置９０は、ステップＳ３０８において、取得した基準マーク７８の位置データＤＡおよび傾きのデータに基づいて、部品移載装置３０を移動制御し、ノズルツール６０をＸ軸方向およびＹ軸方向に位置補正する。すなわち、図４に示すように、基準位置Ｐ０に対する基準マーク７８の設計上の位置Ｘｎ、Ｙｎに対し、ノズル収容装置７７の中段位置Ｈ１への上昇による基準マーク７８（収容穴８７）の位置ずれ量だけ、ノズルツール６０の位置を補正し、各ノズルホルダ６１に対してノズル収容装置７７の各収容穴８７を位置合わせする。

その後、制御装置９０は、ステップＳ３１０において、ノズルツール６０の各ノズルホルダ６１と、ノズル収容装置７７の各収容穴８７との間で吸着ノズル６６を公知の方法で交換する。

具体的には、部品移載装置３０が移動制御されてノズルツール６０の通路Ｐｒに位置する最初の吸着ノズル６６を保持したノズルホルダ６１が、ノズル収容装置７７の収容穴８７に一致する位置に位置決めされる。しかる状態で、ノズルホルダ６１がノズル作動機構によって下降されるとともに、ノズル保持装置６８が作動されて吸着ノズル６６の保持が開放され、吸着ノズル６６が収容穴８７に収容される。その後、ノズルホルダ６１が上昇されるとともに、インデックス軸５２が所定角度回転され、次の吸着ノズル６６を保持したノズルホルダ６１が、通路Ｐｒ位置に割り出される。以下、同様にして、ノズルホルダ６１の昇降とインデックス軸５２の回転を繰り返して、ノズルツール６０に保持されたすべての吸着ノズル６６をノズル収容装置７７の収容穴８７に収容する。

次いで、前述したと同様なノズルホルダ６１の昇降とインデックス軸５２の回転を繰り返して、収容穴８７に収容された交換用の各吸着ノズル６６を、ノズルツール６０の各ノズルホルダ６１に順次装着する。

これにより、ノズル収容装置７７の中段位置Ｈ１への上昇によって基準マーク７８の位置がずれても、その位置ずれが補正され、ノズルホルダ６１の中心と収容穴８７の中心とが一致した状態で、吸着ノズル６６の交換を行うことができ、複数種類のノズルツール６０に対する吸着ノズル６６の交換を、ミスなく安定的に行うことができる。

一方、部品移載装置３０に装着されたノズルツール６０の種類がＢ種類（ＴＢ）であると判別された場合には、制御装置９０は、ステップＳ３１４において、シリンダ装置９５を制御して、ノズルステーション７２上の昇降部材８６を上昇し、ノズル収容装置７７を第２交換位置としての上段位置Ｈ２に位置決めする。

次いで、制御装置９０は、ステップＳ３１６において、部品実装装置１によって基板Ｂｄを生産するに先立つ基準マーク位置算出処理によって算出された、ノズル収容装置７７の上段位置Ｈ２における基準マーク７８の位置データＤＢ等を、記憶装置９４の所定の記憶エリアより取得する。

次いで、制御装置９０は、ステップＳ３１８において、取得した基準マーク７８の位置データＤＢ等に基づいて、部品移載装置３０を移動制御し、ノズルツール６０をＸ方向およびＹ方向に位置補正する。その後、制御装置９０は、ステップＳ３１０において、吸着ノズル６６がノズルホルダ６１に上記したと同様にして交換される。

上記したステップＳ３０８、Ｓ３１０、Ｓ３１８により、基準マーク位置算出部９３ａによって算出された基準マーク７８の位置を基準にして、ノズルツール６０をノズル収容装置７７に対し位置合わせして吸着ノズル６６を交換するノズル交換制御部９３ｂ（図８参照）を構成している。

上記した実施の形態によれば、ノズルステーション７２は、昇降可能な昇降部材８６と、昇降部材８６上に設けられ、ノズルツール６０の種類に応じた複数種類の吸着ノズル６６を着脱可能に収容するノズル収容装置７７と、部品移載装置３０に装着されたノズルツール６０の種類に応じて、昇降部材８６を複数の高さ位置に位置決めする位置決め装置９５と、ノズル収容装置７７に設けられた基準マーク７８とを備え、交換制御装置９３は、位置決め装置９５によって昇降部材８６を複数の高さ位置に位置決めし、複数の高さ位置において、基準マーク７８をそれぞれ認識し、それらの認識結果に基づいて、複数の高さ位置における基準マーク７８の位置をそれぞれ算出する基準マーク位置算出部９３ａと、ノズルツール６０の交換に伴って昇降部材８６が複数の高さ位置に位置決めされる際に、基準マーク位置算出部９３ａによって算出された基準マーク７８の位置を基準にして、ノズルツール６０をノズル収容装置７７に対し位置合わせして吸着ノズル６６を交換するノズル交換制御部９３ｂとを有する。

これにより、複数の高さ位置間で発生する基準位置Ｐ０に対するノズル収容装置７７の位置ずれの影響をなくすることができ、複数種類のノズルツール６０に対する吸着ノズル６６の交換を、ミスなく安定的に行うことが可能な部品実装装置１を具現化することができる。

上記した実施の形態によれば、昇降部材８６は、退避位置としての下段位置Ｈ０と、ノズルツール６０の種類に応じた第１交換位置としての中段位置Ｈ１および第２交換位置としての上段位置Ｈ２に位置決め可能である。これにより、２種類のノズルツール６０に応じた２種類の吸着ノズル６６を、ノズルツール６０に対して自動で交換することができる。

上記した実施の形態によれば、部品実装装置１によって基板を生産するに先立って、昇降部材８６を、部品移載装置３０に装着されたノズルツール６０の種類に応じて、複数の高さ位置に位置決めし、複数の高さ位置において、基準マーク７８をそれぞれ認識し、これら認識結果に基づいて、複数の高さ位置における基準マーク７８の位置をそれぞれ算出し、ノズルツール６０の交換に伴って昇降部材８６が複数の高さ位置に位置決めされる際に、当該高さ位置において算出された基準マーク７８の位置を基準にして、ノズルツール６０をノズル収容装置７７に対し位置合わせして吸着ノズル６６を交換するノズル交換方法である。

これにより、複数の高さ位置間で発生する基準位置Ｐ０に対するノズル収容装置７７の位置ずれの影響をなくすることができ、複数種類のノズルツール６０に対する吸着ノズル６６の交換を、ミスなく安定的に行うことができるノズル交換方法を可能にすることができる。

上記した実施の形態においては、Ａ種類とＢ種類の２種類のノズルツール６０を交換する例について述べたが、段取り替えによって、Ｃ種類とＤ種類のノズルツール６０を交換できるようにすれば、４種類のノズルツール６０の交換が可能な部品実装装置１を得ることができる。

上記した実施の形態においては、昇降部材８６を、ノズルツール６０の種類に応じた第１交換位置としての中段位置Ｈ１および第２交換位置としての上段位置Ｈ２に位置決めし、それら２つの高さ位置（中段位置Ｈ１、上段位置Ｈ２）において、基準マーク７８をそれぞれ認識し、それらの認識結果に基づいて、２つの高さ位置における基準マーク７８の位置をそれぞれ算出する例について説明した。

しかしながら、基準マーク７８を認識する高さ位置は、実施の形態で述べた２つに限定されるものではなく、ノズルツール６０の種類に応じて高さ位置を３つ以上設けることも可能である。

この場合、３つ以上の位置でそれぞれ基準マーク７８の位置をそれぞれ認識するのではなく、最上段と最下段の間の中間の高さ位置における基準マーク７８の位置を演算によって求めるようにしてもよい。すなわち、図１１に示すように、最上段の高さ位置と最下段の高さ位置においてそれぞれ基準マーク７８の位置を算出（ステップＳ４０２〜Ｓ４１２）した後、これら算出された２つのデータに基づいて、最上段と最下段の間の高さ位置における基準マーク７８の位置を演算によって求める（ステップＳ４１４）ようにしてもよい。

これにより、３つ以上の交換位置がある場合でも、最上段の高さ位置と最下段の高さ位置において基準マーク７８の位置を認識するだけで、最上段と最下段の間の交換位置における基準マーク７８の位置を求めることができ、基準マーク７８位置の算出処理を迅速かつ容易に行うことができる。

また、上記した実施の形態においては、昇降部材８６上に設けたノズル収容装置７７に、複数種類の吸着ノズル６６を収容した例について説明したが、複数種類の吸着ノズル６６を、別々のノズル収容装置７７にそれぞれ収容し、これら複数のノズル収容装置７７を昇降部材８６上に並べて設けるようにしてもよい。

斯様に、本発明は上記した実施の形態で述べた構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の形態を採り得るものである。

本発明に係る部品実装装置およびそれに用いるノズル交換方法は、部品移載装置に対して複数種類のノズルツールを自動交換し、かつ各ノズルツールに対してそれに見合った吸着ノズルを自動交換するものに用いるのに適している。

１…部品実装装置、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、６０…ノズルツール、６１…ノズルホルダ、６６…吸着ノズル、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、７７…ノズル収容装置、７８…基準マーク、８６…昇降部材、９０…制御装置、９３…交換制御装置、９３ａ…基準マーク位置算出部、９３ｂ…ノズル交換制御部、９５…位置決め装置（シリンダ装置）。

Claims (4)

1. 吸着ノズルを着脱可能に保持したノズルツールを着脱可能に装着し、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保管するツールステーションと、
   交換用の前記吸着ノズルを保管するノズルステーションと、
   前記ツールステーションに保管された交換用の前記ノズルツールを前記部品移載装置に装着するとともに、前記ノズルステーションに収容された交換用の前記吸着ノズルを前記ノズルツールに装着する交換制御装置とを備えた部品実装装置にして、
   前記ノズルステーションは、
   昇降可能な昇降部材と、
   前記昇降部材上に設けられ、前記ノズルツールの種類に応じた複数種類の前記吸着ノズルを着脱可能に収容するノズル収容装置と、
   前記部品移載装置に装着された前記ノズルツールの種類に応じて、前記昇降部材上の前記ノズル収容装置を複数の高さ位置に位置決めする位置決め装置と、
   前記ノズル収容装置に設けられた基準マークとを備え、
   前記交換制御装置は、
   前記位置決め装置によって前記ノズル収容装置を前記複数の高さ位置に位置決めし、前記複数の高さ位置において、前記基準マークをそれぞれ認識し、それらの認識結果に基づいて、前記複数の高さ位置における前記基準マークの位置をそれぞれ算出する基準マーク位置算出部と、
   前記ノズルツールの交換に伴って前記ノズル収容装置が前記複数の高さ位置に位置決めされる際に、前記基準マーク位置算出部によって算出された前記基準マークの位置を基準にして、前記ノズルツールを前記ノズル収容装置に対し位置合わせして前記吸着ノズルを交換するノズル交換制御部とを有する、
   ことを特徴とする部品実装装置。
2. 前記ノズル収容装置は、退避位置としての下段位置と、前記ノズルツールの種類に応じた第１交換位置としての中段位置および第２交換位置としての上段位置に位置決め可能である請求項１に記載の部品実装装置。
3. 前記ノズル収容装置は、３つ以上の交換位置に位置決め可能であり、前記ノズル交換制御部は、最上段の交換位置と最下段の交換位置においてそれぞれ前記基準マークの位置を算出し、これら算出された前記基準マークの２つの位置に基づいて、最上段と最下段の間の交換位置における前記基準マークの位置を算出する請求項１に記載の部品実装装置。
4. 吸着ノズルを着脱可能に保持したノズルツールを着脱可能に装着し、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保管するツールステーションと、
   交換用の前記吸着ノズルを保管するノズルステーションと、
   前記ツールステーションに保管された交換用の前記ノズルツールを前記部品移載装置に装着するとともに、前記ノズルステーションに収容された交換用の前記吸着ノズルを前記ノズルツールに装着する交換制御装置とを備えた部品実装装置に用いるノズル交換方法にして、
   前記ノズルステーションには、
   基準マークを設けた昇降可能な昇降部材と、
   前記昇降部材上に設けられ、前記ノズルツールの種類に応じた複数種類の前記吸着ノズルを着脱可能に収容する複数のノズル収容装置と、
   前記部品移載装置に装着された前記ノズルツールの種類に応じて、前記昇降部材上の前記ノズル収容装置を複数の高さ位置に位置決めする位置決め装置とが設けられ、
   前記部品実装装置によって前記基板を生産するに先立って、前記ノズル収容装置を、前記部品移載装置に装着された前記ノズルツールの種類に応じて、複数の高さ位置に位置決めし、
   前記複数の高さ位置において、前記基準マークをそれぞれ認識し、
   これら認識結果に基づいて、前記複数の高さ位置における前記基準マークの位置をそれぞれ算出し、
   前記ノズルツールの交換に伴って前記ノズル収容装置が前記複数の高さ位置に位置決めされる際に、当該高さ位置において算出された前記基準マークの位置を基準にして、前記ノズルツールを前記ノズル収容装置に対し位置合わせして前記吸着ノズルを交換する、
   ことを特徴とする部品実装装置に用いるノズル交換方法。

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