JP6793050B2 - 表面実装機 - Google Patents

Description

本明細書によって開示される技術は、表面実装機に関する。

例えば、電子部品を基板に実装する電子部品実装装置として、特開２００６−３１９１６８号公報（下記特許文献１）に記載のものが知られている。

この電子部品実装装置は、Ｙ方向に２つの搭載ヘッドが設けられており、各搭載ヘッドの移動範囲内には、部品吸着用のノズルを収納するノズルストッカがそれぞれ設けられている。

搭載ヘッドは、対応するノズルストッカにアクセスしてノズル交換動作を行うことにより、電子部品に応じてノズル交換を行うようになっている。

特開２００６−３１９１６８号公報

ところで、この種の電子部品実装装置のように、電子部品を搭載するヘッドユニット毎に部品吸着用のノズルを収納するノズル格納ユニットを設ける場合、ヘッドユニットの数が増加した場合、各ヘッドユニットが着脱するノズルを格納するノズル格納ユニットも増加することなり、部品点数が増加すると共に、生産コストが増加してしまう。また、ヘッドユニットに加え、ノズル格納ユニットを配置する場所も必要になり、装置が大型化してしまう。

本明細書では、部品点数を低減しつつ、複数のヘッドユニットにおいてノズル交換を可能にする技術を開示する。

本明細書によって開示される技術は、部品を基板に実装する表面実装機であって、前記部品を保持する吸着ノズルを複数収容するノズル格納ユニットと、前記部品を実装する前記基板と前記ノズル格納ユニットとの間を移動可能に設けられ、前記ノズル格納ユニットにおいて前記吸着ノズルを着脱する複数のヘッドユニットとを備え、前記ノズル格納ユニットは、前記ヘッドユニットが前記吸着ノズルの着脱の際に、移動可能とされている構成とした。

このような構成の表面実装機によると、複数のヘッドユニットにおいてノズル格納ユニットを共用するから、例えば、ぞれぞれのヘッドユニットにノズル格納ユニットを設ける場合に比べて、ノズル格納ユニットに関する部品点数を削減することができ、表面実装機の生産コストを低減させることができる。

また、ヘッドユニット毎にノズル格納ユニットを設ける場合に比べて、表面実装機が大型化することを抑制することができる。

本明細書によって開示される表面実装機は、以下の構成としてもよい。

前記ヘッドユニットは、異なる前記ヘッドユニットが進入しない占有領域のみを移動可能とされており、前記ノズル格納ユニットは、それぞれの前記占有領域の間を移動可能とされている構成とした。

このような構成によると、各ヘッドユニットの占有領域の間を移動可能となることで、ノズル格納ユニットを複数のヘッドユニットで共用させることができ、ノズル格納ユニットに関する部品点数を削減することができる。

前記ヘッドユニットは、互いに進入可能な共有領域に移動可能とされており、前記ノズル格納ユニットは、前記共有領域に移動可能とされている構成とした。

このような構成によると、複数のヘッドユニットが共通して移動可能な共通領域にノズル格納ユニットが移動することで、ノズル格納ユニットの移動範囲を低減しつつ、複数のヘッドユニットにおいてノズル格納ユニットを共用して使用することができる。

前記ノズル格納ユニットは、前記複数のヘッドユニットが共用可能な前記吸着ノズルである共用ノズルを収容する構成としてもよい。

このような構成によると、複数のヘッドユニットで共用可能な共用ノズルを収容するから、吸着ノズルの数を削減することができ、表面実装機の生産コストをさらに低減させることができる。

さらに前記部品を供給する部品供給装置を備え、前記ヘッドユニットが前記吸着ノズルを交換して前記部品を実装する際には、前記ノズル格納ユニットは、前記ヘッドユニットが前記基板から前記ノズル格納ユニットを経て前記部品供給装置まで移動する距離が短くなるように移動する構成としてもよい。

このような構成によると、吸着ノズルを交換して部品を基板に実装する際に、ヘッドユニットの移動距離を短くすることができるから、実装時間の短縮を図ることができる。

前記ノズル格納ユニットは、前記複数のヘッドユニットが共用可能な前記吸着ノズルである共用ノズルを使用する時期と、前記ノズル格納ユニットの移動時間とに基づいて移動する構成としてもよい。

このような構成によると、複数のヘッドユニットにおいて共用ノズルを使用する時期に合わせてノズル格納ユニットを移動させることができるから、複数のヘッドユニット間における共用ノズルの待ち時間を削減することができる。

前記ノズル格納ユニットは、それぞれの前記ヘッドユニットの使用頻度が高い前記吸着ノズルを対応する前記ヘッドユニット側に配置している構成としてもよい。

このような構成によると、吸着ノズルの配置が各ヘッドユニットの吸着ノズルを使用する頻度に基づいて吸着ノズルが配置されるから、ノズル格納ユニットの移動距離を短くすることができると共に、実装時間の短縮を図ることができる。

前記ノズル格納ユニットは、前記複数のヘッドユニットによって着脱可能な予備の前記吸着ノズルである予備ノズルを収容する構成としてもよい。

このような構成によると、予備ノズルを複数のヘッドユニットで共用させることで、予備ノズルの数を削減することができ、表面実装機の生産コストをさらに低減させることができる。

前記ノズル格納ユニットは、前記複数のヘッドユニットのうちの一の前記ヘッドユニットに着脱される前記吸着ノズルに不具合が生じた場合、異なる前記ヘッドユニットによって着脱される前記吸着ノズルを共用の前記吸着ノズルとして着脱可能な位置に移動する構成としてもよい。

このような構成によると、一のヘッドユニットで使用される吸着ノズルに不具合が生じた時に、異なるヘッドユニットで使用する吸着ノズルを代用することができるから、予備ノズルの数を削減することができると共に、実装時間が遅延することを抑制することができる。

本明細書によって開示される技術によれば、部品点数を低減しつつ、複数のヘッドユニットにおいてノズル交換を可能にすることができる。

実施形態１に係る表面実装機の平面図 表面実装機の正面図 ノズル交換装置の平面図 ヘッドユニットの実装領域を模式的に示した図 表面実装機の電気的構成図 ノズル格納ユニットの平面図 実施形態２に係るヘッドユニットの実装領域を模式的に示した図 ノズル格納ユニットの平面図 実施形態３に係る表面実装機の平面図 実施形態３に係るヘッドユニットの実装領域を模式的に示した図

＜実施形態＞
本明細書に開示された技術における一実施形態について図１から図６を参照して説明する。
本実施形態は、プリント基板（「プリント基板」の一例）Ｐ上に電子部品（「部品」の一例）Ｅを実装する表面実装機１０を例示している。

表面実装機１０は、図１に示すように、基台１１と、基台１１上に配置される一対の搬送コンベア１２と、プリント基板Ｐ上に電子部品Ｅを実装するための部品実装装置２０と、部品実装装置２０に電子部品Ｅを供給するための複数の部品供給装置１３と、部品実装装置２０に設けられた後述する実装ヘッド３２の吸着ノズル３４を交換するための一対のノズル交換装置６０とを備えて構成されている。なお、以下の説明において、左右方向とは、図１における左右方向を基準とし、前後方向とは、図１における上下方向を基準として図示手前側を前側とする。また、上下方向とは、図２における上下方向基準として説明する。

基台１１は、図１に示すように、前後方向に長い平面視略矩形状をなしており、基台１１上に一対の搬送コンベア１２が前後に並んで設置されている。各搬送コンベア１２の下方には、プリント基板Ｐ上に電子部品Ｅを実装する際に、プリント基板Ｐをバックアップするための図示しないバックアッププレート等が設けられている。

一対の搬送コンベア１２は、図１に示すように、基台１１の前後方向の略中央部を境に前後方向に並んで配されており、それぞれがプリント基板Ｐを右側である上流から左側である下流側に搬送する。各搬送コンベア１２は、左右方向に循環駆動する一対のコンベアベルト１５を有しており、一対のコンベアベルト１５には、プリント基板Ｐが架設する形でセットされる。一対のコンベアベルト１５に架設されたプリント基板Ｐは、コンベアベルト１５によって右側（上流側）から基台１１の左右方向略中央部よりも右側の実装領域ＷＡに搬入され、右側の実装領域ＷＡにおいて電子部品Ｅの実装作業がされた後、コンベアベルト１５によって基台１１の左右方向略中央部よりも左側（下流側）の左側の実装領域ＷＡに搬送される。そして、左側の実装領域ＷＡにおいて電子部品Ｅの実装作業がされた後、コンベアベルト１５によって基台１１の左側（下流側）に搬出されるようになっている。

複数の部品供給装置１３は、図１に示すように、基台１１の上下方向両端部に一対配されており、各部品供給装置１３は、フィーダ型とされている。各部品供給装置１３には、複数のフィーダ１６が左右方向に整列した状態で取り付けられている。各フィーダ１６は、複数の電子部品Ｅが収容された部品供給テープをリールから引き出す図示しない電動式の送出装置などを有しており、フィーダ１６の端部から電子部品Ｅが一つずつ供給されるようになっている。

部品実装装置２０は、図１および図２に示すように、ヘッド駆動装置４０と、ヘッド駆動装置４０に設けられた複数（本実施形態では４つ）のヘッドユニット３０とを備えて構成されている。

ヘッド駆動装置４０は、基台１１上において各ヘッドユニット３０を前後左右に移動させるものであって、図１および図２に示すように、基台１１の左右方向両側に配置された一対の縦軸フレーム４１と、一対の縦軸フレーム４１に支持された４つの横軸フレーム４３とを備えて構成されており、各横軸フレーム４３にヘッドユニット３０が取り付けられている。

一対の縦軸フレーム４１は、前後方向に延びた形態をなしており、各縦軸フレーム４１は、前後方向に２つ並んだヘッドユニット３０に共通して設けられている。

各縦軸フレーム４１には、一対の横軸フレーム４３が前後方向に移動可能に取り付けられた縦軸ガイドレール４２と、縦軸フレーム４１と各横軸フレーム４３とに亘って設けられた縦軸リニアモータ５１とがそれぞれ取り付けられており、縦軸リニアモータ５１が通電制御されることで、各横軸フレーム４３を縦軸フレーム４１に沿うように前後方向に移動させることができるようになっている。

また、前側に配された横軸フレーム４３の前後方向の移動範囲は、基台１１における前側の部品供給装置１３上から基台１１の前後方向略中央部よりもやや前側までの範囲とされており、後側に配された横軸フレーム４３の前後方向の移動範囲は、基台１１における後側の部品供給装置１３上から基台１１の前後方向略中央部よりもやや後側までの範囲とされている。

一方、各横軸フレーム４３は、縦軸フレーム４１から基台１１の内側に向かって左右方向に延びる片持ち状をなしており、横軸フレーム４３には、横軸フレーム４３に沿って設けられた横軸ガイドレール４４と、ボールナットが螺合された横軸ボールねじ４５と、横軸ボールねじ４５の端部に設けられた横軸サーボモータ５２とが取り付けられている。

横軸ガイドレール４４には、ヘッドユニット３０が左右方向に移動可能に取り付けられており、横軸サーボモータ５２が通電制御されると、横軸ボールねじ４５に沿ってボールナットが進退し、ボールナットに固定されたヘッドユニット３０が横軸ガイドレール４４を左右方向に移動するようになっている。

また、ヘッドユニット３０は、横軸フレーム４３の縦軸ガイドレール４２側の端部から基台１１の中央側の端部まで移動可能とされており、左右方向に隣り合う２つのヘッドユニット３０が、横軸フレーム４３の中央側の端部まで移動した状態で横軸フレーム４３が前後方向に移動した場合でも、ヘッドユニット３０同士が接触しないようになっている。

つまり、各ヘッドユニット３０は、図４に示すように、基台１１上を前後左右に４分割したそれぞれの実装領域（以下、「実装ステージ」ともいう）ＷＡ内を前後左右に移動可能とされており、各ヘッドユニット３０の実装領域ＷＡは、ヘッドユニット毎に独立した占有領域ＯＡとされている。

ヘッドユニット３０は、部品供給装置１３から基台１１上に供給される電子部品Ｅを取り出してプリント基板Ｐ上に実装するものであって、図２に示すように、箱形状をなすヘッドユニット本体３１と、ヘッドユニット本体３１から下方に突出した複数の実装ヘッド３２とを有している。

複数の実装ヘッド３２は、図２に示すように、ヘッドユニット本体３１の下端部から下方に突出した形態で左右方向に７つ並んで配されており、各実装ヘッド３２は、上下方向に延びるノズルシャフト３３と、ノズルシャフト３３の下端部に着脱可能に取り付けられた略円筒状の吸着ノズル３４とを有している。

吸着ノズル３４には、ノズルシャフト３３が上方から内部に嵌合可能とされており、吸着ノズル３４内にノズルシャフト３３が嵌合されると、ノズルシャフト３３に設けられた図示しない弾性保持片と吸着ノズル３４に設けられた図示しない保持突起とが係合することで、吸着ノズル３４がノズルシャフト３３に保持されるようになっている。

そして、ノズルシャフト３３に保持された吸着ノズル３４には、ノズルシャフト３３を通じてエア供給装置５０から正圧および負圧が供給されるようになっており、吸着ノズル３４に負圧が供給されると、吸着ノズル３４の下端部に電子部品Ｅを吸着保持することができ、吸着ノズル３４に正圧が供給されると、吸着ノズル３４から電子部品Ｅが解放することができるようになっている。

また、吸着ノズル３４は、小型の電子部品Ｅを吸着する吸着ノズル、大型の電子部品Ｅを吸着する大型吸着ノズルなどがあり、プリント基板Ｐに搭載する電子部品Ｅの種類や大きさに応じて吸着ノズル３４を交換する。したがって、吸着ノズル３４においてノズルシャフト３３に保持される部分は、全ての吸着ノズル３４において共通した形状となっており、各ヘッドユニット３０において共通して着脱可能な吸着ノズル３４を共用ノズル３４Ａとして使用することもできるようになっている。

また、各実装ヘッド３２は、ヘッドユニット本体３１においてノズルシャフト３３毎に設けられた昇降サーボモータ５３の駆動によって上下方向に昇降可能とされると共に、ヘッドユニット３０に設けられたＲ軸サーボモータ５４によって軸周りの回転動作が可能とされている。これにより、ヘッドユニット３０は、部品供給装置１３から供給される電子部品Ｅを吸着ノズル３４によって吸着保持し、電子部品Ｅをプリント基板Ｐの実装位置に適切に配置することができるようになっている。

なお、ヘッドユニット３０には、基板認識カメラ４６が設けられており、この基板認識カメラ４６は、ヘッドユニット３０を移動させることで、プリント基板Ｐなど、基台１１上の任意の位置の画像を撮像することができるようになっている。また、基台１１上における部品供給装置１３の近傍には、部品認識カメラ１７が複数設けられており、各部品認識カメラ１７は、吸着ノズル３４が部品供給装置１３において保持した電子部品Ｅの画像を撮像することができるようになっている。

一対のノズル交換装置６０は、図１に示すように、搬送コンベア１２と部品供給装置１３との間にそれぞれ設けられている。

各ノズル交換装置６０は、図１および図３に示すように、複数のノズル収容孔６２を有する平面視略矩形状のノズル格納ユニット６１を有しており、複数のノズル収容孔６２はノズル格納ユニット６１において、前後左右に整列して配されている。また、各ノズル収容孔６２は、上方に向けて開口する有底の円孔であって、ノズル収容孔６２内には、吸着ノズル３４が上方から収容可能とされている。

さて、ノズル交換装置６０におけるノズル格納ユニット６１は、左右方向に隣り合うヘッドユニット３０の占有領域ＯＡの間を左右方向に移動可能とされている。

詳細には、ノズル格納ユニット６１には、ノズル格納ユニット６１を左右方向に移動させるユニット駆動部６５が設けられている。

ユニット駆動部６５は、図３に示すように、左右方向に対向する一対の位置決め部６６と、一対の位置決め部６６間において前後方向に対向した形態で配置された一対のガイド部６７と、ノズル格納ユニット６１の端部に固定されたアクチュエータ部６８とを備えて構成されている。

一対のガイド部６７間の寸法は、ノズル格納ユニット６１の前後方向の長さ寸法とほぼ同じに設定されており、一対のガイド部６７の間には、ノズル格納ユニット６１を適合して配置することができるようになっている。

一対の位置決め部６６は、左右方向に隣り合うヘッドユニット３０の占有領域ＯＡ内にそれぞれ配置されており、ノズル格納ユニット６１の左右方向のいずれか一方の端部が位置決め部６６に当接することで、図３に示すように、ノズル格納ユニット６１が位置決め部６６によって占有領域ＯＡ内に位置決めされるようになっている。

アクチュエータ部６８は、ノズル格納ユニット６１が先端に固定されたプランジャ６９を左右方向駆動させる直動式のソレノイドであって、アクチュエータ部６８のスイッチをオン状態にして通電すると、図３に示すように、ノズル格納ユニット６１が右側の位置決め部６６に当接した右側交換位置ＷＰＲから左側の位置決め部６６に当接した左側交換位置ＷＰＬまで左方に向かって移動する。そして、スイッチがオフ状態にされてアクチュエータ部６８への通電が停止されると、アクチュエータ部６８に設けられた図示しないばね部材によってプランジャ６９が右側に向かって移動し、ノズル格納ユニット６１が右側交換位置ＷＰＲに移動するようになっている。

一方、ノズル格納ユニット６１におけるノズル収容孔６２には、図６に示すように、左右方向に隣り合うヘッドユニット３０において共用する吸着ノズル３４である共用ノズル３４Ａと、ヘッドユニット３０においてそれぞれ専用に使用される吸着ノズル３４である専用ノズル３４Ｂとが収容可能とされている。また、吸着ノズル３４に故障など不具合が生じた場合に備えて、予備の吸着ノズル３４であるスペアノズル（「予備ノズル」の一例）３４Ｃが収容可能とされている。

詳細には、ノズル格納ユニット６１の最前列のノズル収容孔６２にスペアノズル３４Ｃが配置されており、スペアノズル３４Ｃよりも後方の部分では、左右方向略中央部を中心に右側（上流側）に右側のヘッドユニット３０による使用頻度が高い右側専用ノズル３４ＢＲ、左側（下流側）に左側のヘッドユニット３０による使用頻度が高い左側専用ノズル３４ＢＬが配置され、左右方向略中央部に共用ノズル３４Ａが配置されている。

次に、表面実装機１０の電気的構成について、図５を参照して説明する。

表面実装機１０は、制御部１１０によって全体が制御統括されており、制御部１１０は、ＣＰＵなどにより構成される演算処理部１１１を備えている。演算処理部１１１には、モータ制御部１１２、記憶部１１３、画像処理部１１４、外部入出力部１１５、部品供給装置制御部１１６、管理装置通信部１１７、交換装置制御部１１８、操作部１１９などが接続されている。

記憶部１１３には、電子部品Ｅなどを実装するための実装プログラム、各実装ヘッド３２の吸着ノズル３４を交換するノズル交換プログラム、各種データなどが記憶されている。各種データには、生産が予定されているプリント基板Ｐの生産枚数や品種に関する基板情報、部品供給装置１３に収容された電子部品Ｅの数や種類に関する情報などが含まれている。

画像処理部１１４は、基板認識カメラ４６や部品認識カメラ１７から出力される画像信号が取り込まれるようになっており、取り込んだ画像信号に基づいて画像を生成する。

外部入出力部１１５は、いわゆるインターフェースであって、表面実装機１０におけるエア供給装置５０の圧力センサなどの各種センサ類４７から出力される検出信号が取り込まれる。また、外部入出力部１１５は、演算処理部１１１から出力される制御信号をエア供給装置５０や各種アクチュエータ類４８に出力する。

部品供給装置制御部１１６は、部品供給装置１３に接続されており、部品供給装置１３を統括して制御する。

管理装置通信部１１７は、管理装置９０と通信可能に接続されており、管理装置９０は、生産予定のプリント基板Ｐの種類に基づいて最適化プログラムを実行し、電子部品Ｅを実装する順番などを事前に決定する。

交換装置制御部１１８は、ノズル交換装置６０に接続されており、ノズル交換装置６０におけるユニット駆動部６５を制御し、各ヘッドユニット３０の占有領域ＯＡ内においてノズル格納ユニット６１を移動させる。

操作部１１９は、液晶モニタなどの図示しない表示装置、キーボードやマウスなどの図示しない入力装置などを備えており、作業者からの入力の受付や作業者への出力を行う。

モータ制御部１１２は、記憶部１１３に記憶されている実装プログラムに基づいて、縦軸リニアモータ５１、横軸サーボモータ５２、昇降サーボモータ５３、Ｒ軸サーボモータ５４、搬送コンベア１２などを制御し、電子部品Ｅを実装する。また、モータ制御部１１２は、実装プログラムと共に、記憶部１１３に記憶されているノズル交換プログラムを実行し、電子部品Ｅの種類や大きさに応じて実装ヘッド３２の吸着ノズル３４を交換する。

以下に、本実施形態の表面実装機１０が、実装プログラムによってプリント基板Ｐに電子部品Ｅを実装した後、ノズル交換プログラムに基づいて、実装ヘッド３２の吸着ノズル３４を交換するノズル交換処理について説明する。

ヘッドユニット３０の各実装ヘッド３２が部品供給装置１３とプリント基板Ｐとの間を往復移動することでプリント基板Ｐへの電子部品Ｅの実装が行われ、電子部品Ｅの実装後、実装ヘッド３２の吸着ノズル３４を交換する場合、モータ制御部１１２は、ノズル交換プログラムにより、まず、ヘッドユニット３０をノズル交換装置６０の上方に移動させる。

ここで、例えば、右前に配置されたヘッドユニット３０において吸着ノズル３４を交換する際に、図１に示すように、前側のノズル交換装置６０のノズル格納ユニット６１が左側交換位置ＷＰＬ（左前に配置されたヘッドユニット３０の占有領域ＯＡ内）に配置されている場合、交換装置制御部１１８は、モータ制御部１１２がヘッドユニット３０を移動させる前に、ユニット駆動部６５のアクチュエータ部６８の通電を停止し、プランジャ６９を右側に向かって移動させることでノズル格納ユニット６１を右前のヘッドユニット３０における占有領域ＯＡ内の右側交換位置ＷＰＲに移動させる。

一方、例えば、左前のヘッドユニット３０において吸着ノズル３４を交換する際に、前側のノズル交換装置６０のノズル格納ユニット６１が右側交換位置ＷＰＲ（右前のヘッドユニット３０の占有領域ＯＡ内）に配置されている場合、交換装置制御部１１８は、モータ制御部１１２がヘッドユニット３０を移動させる前に、ユニット駆動部６５のアクチュエータ部６８に通電を行い、プランジャ６９を左側に向かって移動させることでノズル格納ユニット６１を左前のヘッドユニット３０における占有領域ＯＡ内の左側交換位置ＷＰＬに移動させる。

つまり、吸着ノズル３４を交換する前に先立ってノズル格納ユニット６１を、ノズル交換を行うヘッドユニット３０側の交換位置に移動させる。

なお、後側のノズル交換装置６０も、前側のノズル交換装置６０と同様に、吸着ノズル３４を交換する前に先立ってノズル格納ユニット６１を、交換を行うヘッドユニット３０側の交換位置に移動させる。

次に、モータ制御部１１２は、昇降サーボモータ５３により実装ヘッド３２のノズルシャフト３３を降下させて吸着ノズル３４をノズル収容孔６２内に収容し、吸着ノズル３４に設けられた図示しない引っ掛け部とノズル格納ユニット６１に設けられた図示しない押さえ部とを係合させる。

吸着ノズル３４の引っ掛け部とノズル格納ユニット６１の押さえ部とが係合したところで、交換装置制御部１１８は、ノズル交換プログラムにより、ノズル収容孔６２内に収容された吸着ノズル３４をロックする。そして、吸着ノズル３４のロックが完了したところで、モータ制御部１１２が昇降サーボモータ５３によりノズルシャフト３３を上昇させ、ノズルシャフト３３の弾性保持片と吸着ノズル３４の保持突起との係合を解除する。これにより、吸着ノズル３４がノズルシャフト３３から取り外され、取り外された吸着ノズル３４がノズル格納ユニット６１に保持される。

次に、ノズルシャフト３３に吸着ノズル３４を装着する場合、モータ制御部１１２は、ヘッドユニット３０を移動させ、吸着ノズル３４が取り外されたノズルシャフト３３を交換用の吸着ノズル３４が収容されたノズル収容孔６２上に移動させる。

そして、モータ制御部１１２は、ノズルシャフト３３を降下させ、ノズルシャフト３３を交換用の吸着ノズル３４内に嵌合させることで、ノズルシャフト３３の弾性保持片と吸着ノズル３４の保持突起とを係合させる。

次に、交換装置制御部１１８がノズル格納ユニット６１における吸着ノズル３４のロックを解除し、モータ制御部１１２がノズルシャフト３３を上昇させることで、ノズルシャフト３３に吸着ノズル３４が装着される。

一方、管理装置通信部１１７では、ノズル格納ユニット６１が左側交換位置ＷＰＬと右側交換位置ＷＰＲとの間を移動することに伴って、生産予定のプリント基板Ｐに電子部品Ｅを実装する前に、管理装置９０によるノズル交換最適化プログラムを用いて、隣り合うヘッドユニット３０間における共用ノズル３４Ａの交換タイミングを最適化する。

具体的には、隣り合うヘッドユニット３０において、ノズル格納ユニット６１が左側交換位置ＷＰＬと右側交換位置ＷＰＲとの間を移動する移動時間を、一方のヘッドユニット３０が共用ノズル３４Ａを使用する使用時期（共用ノズル３４Ａを装着している時間を含む）に加えた期間の間、他方のヘッドユニット３０が共用ノズル３４Ａを使用しないように、他方のヘッドユニット３０の共用ノズル３４Ａの使用する時期をずらしてノズル格納ユニット６１を移動させるように最適化する。
言い換えると、ノズル格納ユニット６１は、それぞれのヘッドユニット３０が共用ノズル３４Ａを使用する使用時期と、ノズル格納ユニット６１の移動時期との重複が少なくなるように移動するようになっている。

また、管理装置９０は、スペアノズル３４Ｃを全て使い切るなどスペアノズル３４Ｃが不足した場合に、隣り合うヘッドユニット３０が専用ノズル３４Ｂとして使用する吸着ノズル３４の一部を共用ノズル３４Ａに切り替えるように制御すると共に最適化するようになっている。

具体的には、図６に示すように、ノズル格納ユニット６１において、スペアノズル３４Ｃを全て使い切った状態において、左側専用ノズル３４ＢＬと同じ種類の吸着ノズル３４を右側のヘッドユニット３０に装着する必要がある場合、例えば、最後列の左から２番目の左側専用ノズル３４ＢＬを隣り合うヘッドユニット３０が共通して使用する共用ノズル３４Ａとして利用できるように制御する。

本実施形態は、以上のような構成であって、続いて、表面実装機１０の作用および効果について説明する。

本実施形態のノズル交換装置６０によると、ノズル格納ユニット６１を、交換を行うヘッドユニット３０側に移動させて各ヘッドユニット３０における実装ヘッド３２の吸着ノズル３４を交換することができるから、例えば、ノズル交換装置６０をヘッドユニット３０毎に設置する場合に比べて、ノズル交換装置６０に関する部品点数を削減することができる。これにより、表面実装機１０の生産コストを削減することができると共に、ヘッドユニット３０毎にノズル格納ユニット６１を設ける場合に比べて、表面実装機１０が大型化することを抑制することができる。

また、ノズル格納ユニット６１には、隣り合うヘッドユニット３０において共用する共用ノズル３４Ａを収容しているから、使用頻度が低い吸着ノズル３４をそれぞれのヘッドユニット３０毎に設置する場合に比べて、使用頻度が低い吸着ノズル３４の数を削減することができ、さらに、表面実装機１０の生産コストを削減することができる。

ところで、隣り合うヘッドユニット３０においてノズル交換装置６０を共用すると、ヘッドユニット３０において吸着ノズル３４を交換する際に、ノズル格納ユニット６１が交換位置に配置されておらず、吸着ノズル３４の交換に待ち時間が生じることが懸念される。

ところが、本実施形態によると、吸着ノズル３４を交換する前に先立って、吸着ノズル３４を交換するヘッドユニット３０側の交換位置にノズル格納ユニット６１を移動させるから、例えば、ヘッドユニット３０を移動させた後に、ノズル格納ユニット６１を移動させる場合に比べて、ヘッドユニット３０がノズル格納ユニット６１を待つ時間を短縮することができる。

さらに、本実施形態によると、各ヘッドユニット３０の実装領域ＷＡが、ヘッドユニット３０毎に独立した占有領域ＯＡとされているものの、隣り合うヘッドユニット３０の占有領域ＯＡの間をノズル格納ユニット６１が移動可能となっているから、基台１１上に隣り合うヘッドユニット３０同士が共通して移動可能な共有スペースを設けなくとも、各ヘッドユニット３０において吸着ノズル３４を交換することができる。これにより、表面実装機１０が大型化することを抑制しつつ、複数のヘッドユニット３０が１つのノズル格納ユニット６１において吸着ノズル３４を交換することができる。

また、本実施形態によると、管理装置９０が生産予定のプリント基板Ｐに電子部品Ｅを実装する際に、予め、隣り合うヘッドユニット３０において、一方のヘッドユニット３０が共用ノズル３４Ａを使用している時期に、ノズル格納ユニット６１が移動する時間を加えた期間の間、他方のヘッドユニット３０が共用ノズル３４Ａを使用しないように、他方のヘッドユニット３０の共用ノズル３４Ａの使用する時期をずらしてノズル格納ユニット６１を移動させるように最適化するから、隣り合うヘッドユニット３０において共用ノズル３４Ａの待ち時間を削減することができる。

さらに、ノズル格納ユニット６１の最前列のノズル収容孔６２には、吸着ノズル３４に不具合が生じた場合に備えて、予備の吸着ノズル３４であるスペアノズル３４Ｃを収容しているから、複数のヘッドユニット３０間でスペアノズル３４Ｃを共有化することができる。

つまり、各ヘッドユニット３０の占有領域ＯＡ内にスペアノズル３４Ｃを配置するスペア格納部を設けなくとも、各ヘッドユニット３０においてスペアノズル３４Ｃを使用することができるから、ヘッドユニット３０毎にスペア格納部を設ける場合に比べて、スペアノズル３４Ｃの数を削減することができると共に、表面実装機１０が大型化することを抑制することができる。

ところで、ノズル格納ユニット６１にスペアノズル３４Ｃが収容されているものの、スペアノズル３４Ｃを全て使い切るなどスペアノズル３４Ｃが不足した場合には、吸着ノズル３４の不具合によって実装作業ができなくなってしまうことが懸念される。

ところが、本実施形態によると、管理装置９０は、スペアノズル３４Ｃを全て使い切るなどスペアノズル３４Ｃが不足した場合に、図６に示すように、隣り合うヘッドユニット３０が専用ノズル３４Ｂとして使用する吸着ノズル３４の一部を共用ノズル３４Ａに切り替えるように制御するから、スペアノズル３４Ｃが不足したことに伴って実装作業が停止することを防ぐことができる。

さらに、本実施形態のノズル格納ユニット６１は、左右方向略中央部よりも右側（上流側）に右側のヘッドユニット３０による使用頻度が高い右側専用ノズル３４ＢＲが配置されると共に、左側（下流側）に左側のヘッドユニット３０による使用頻度が高い左側専用ノズル３４ＢＬが配置され、左右方向略中央部には共用ノズル３４Ａが配置されている。したがって、例えば、左右の専用ノズル３４Ｂが反対側の隅に配置されていたり、共用ノズル３４Ａが一側に偏って配置されていたりする場合に比べて、ヘッドユニット３０を左右方向に移動させる距離が短くすることができる。これにより、表面実装機１０の稼働時におけるヘッドユニット３０の移動経路を短縮、ひいては、実装時間の短縮を図ることができる。

＜実施形態２＞
次に、実施形態２について図７および図８を参照して説明する。

実施形態２の表面実装機２１０は、実施形態１におけるヘッドユニット３０の実装領域ＷＡとノズル交換装置６０とが異なったものであって、実施形態１と共通する構成、作用、および効果については重複するため、その説明を省略する。また、実施形態１と同じ構成については同一の符号を用いるものとする。

実施形態２は、図７および図８に示すように、隣り合うヘッドユニット３０が、互いに相手側のヘッドユニット３０が進入可能な共有領域ＣＡを有している。

共有領域ＣＡは、左右に隣り合う実装領域ＷＡにおいて相手側の端部とされている。

一方、実施形態２のノズル交換装置２６０のユニット駆動部２６５は、基台１１に固定された図示しない固定子に対してノズル格納ユニット２６１を可動子として可動させるリニアモータによって構成されており、図示しない一対の位置決め部間においてノズル格納ユニット２６１を任意の場所に移動させることができるようになっている。

したがって、図７に示すように、共有領域ＣＡに配されるプリント基板Ｐに対して相手側のヘッドユニット３０の実装ヘッド３２が電子部品Ｅを実装できるようになっている。これにより、ノズル格納ユニット２６１の移動範囲を低減しつつ、左右方向に隣り合うヘッドユニット３０においてノズル格納ユニット２６１を共用して使用することができるようになっている。

また、例えば、右側のヘッドユニット３０が共有領域ＣＡにおいて左側の実装領域ＷＡに配置されたプリント基板Ｐに電子部品Ｅを実装した後、吸着ノズル３４を取り替え、その後に部品供給装置１３にて電子部品Ｅを取り出す場合、図７に示すように、プリント基板Ｐに電子部品Ｅを実装したヘッドユニット３０と、次に取り出す電子部品Ｅとの間にノズル格納ユニット２６１を移動させることができるようになっている。

つまり、実装後のヘッドユニット３０と次の電子部品Ｅが供給される位置との間の任意の場所にノズル格納ユニット２６１を配置することで、プリント基板Ｐに電子部品Ｅを実装した後に、ヘッドユニット３０が、右側交換位置ＷＰＲまでヘッドユニット３０を移動させる経路Ｗ１を通らずに、直線経路Ｗ２を通して吸着ノズル３４を交換することができる。これにより、ヘッドユニット３０の移動距離を短くし、実装時間の短縮を図ることができる。

なお、本実施形態では、実装後のヘッドユニット３０と次の電子部品Ｅが供給される位置とを直線で結んだ直線経路Ｗ２にノズル格納ユニット２６１を配置しているが、実装時間を短縮できれば、ノズル格納ユニット２６１を直線経路Ｗ２の近傍に配置してもよい。

＜実施形態３＞
次に、実施形態３について図９および図１０を参照して説明する。

実施形態３の表面実装機３１０は、実施形態１におけるヘッドユニット３０の実装領域ＷＡとノズル交換装置６０とが異なったものであって、実施形態１と共通する構成、作用、および効果については重複するため、その説明を省略する。また、実施形態１と同じ構成については同一の符号を用いるものとする。

実施形態３は、図１０に示すように、左右および前後に隣り合うヘッドユニット３０が、互いに相手側のヘッドユニット３０が進入可能な共有領域ＣＡを有している。

共有領域ＣＡは、各実装領域ＷＡにおいて相手側の端部に設けられており、例えば、右前のヘッドユニット３０の実装領域ＷＡの場合、後側端部と左側端部とに共有領域ＣＡが設けられている。

また、ヘッドユニット３０は、図９に示すように、横軸フレーム４３の縦軸ガイドレール４２側の端部から基台１１の中央側の端部よりもやや突出した位置まで移動可能とされている。

つまり、前側に配された横軸フレーム４３の前後方向の移動範囲は、基台１１における前側の部品供給装置１３上から基台１１の前後方向略中央部までとされ、後側に配された横軸フレーム４３の前後方向の移動範囲は、基台１１における後側の部品供給装置１３上から基台１１の前後方向略中央部までとされており、これにより、前後左右に隣り合う実装領域ＷＡの端部に共有領域ＣＡが設けられている。

一方、実施形態３のノズル交換装置３６０は、図９に示すように、基台１１の左右方向略中央部における一対の搬送コンベア１２の間に設けられている。ノズル交換装置３６０のノズル格納ユニット３６１は、一対の搬送コンベア１２の間において左右方向に延びる横軸ガイドレール３７１と、横軸ガイドレール３７１と共に配置された図示しないリニアモータとによって左右方向に移動可能とされ、左右のヘッド駆動装置４０間において前後方向に延びる縦軸ガイドレール３７２と、縦軸ガイドレール３７２と共に配置された図示しないリニアモータとよって前後方向に移動可能とされている。

すなわち、本実施形態によると、１台のノズル交換装置３６０のノズル格納ユニット３６１に４つのヘッドユニット３０用の吸着ノズル３４を収容することで、各ヘッドユニット３０において吸着ノズル３４の交換を実施することができる。

これにより、例えば、ノズル交換装置３６０をヘッドユニット３０毎に設置する場合に比べて、格段にノズル交換装置３６０に関する部品点数を削減することができ、表面実装機３１０の生産コストを削減することができる。また、表面実装機３１０が大型化することをさらに抑制することができる。

＜他の実施形態＞
本明細書で開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も含まれる。

（１）上記実施形態では、部品実装装置２０に４つのヘッドユニット３０が設けられた構成にした。しかしながら、これに限らず、部品実装装置に設けられるヘッドユニットは２つや３つであってもよい。

（２）上記実施形態では、ヘッドユニット３０を、実装ヘッド３２が左右方向に一列に並んだ、いわゆるインライン型に構成した。しかしながら、これに限らず、ヘッドユニットは、実装ヘッドが円形状に並んだ、いわゆるロータリ型に構成してもよい。

（３）上記実施形態１では、ノズル交換装置６０、２６０，３６０を搬送コンベア１２と部品供給装置１３との間に設けた構成にした。しかしながら、これに限らず、ノズル交換装置を一対の搬送コンベアの間に設ける構成してもよい。

１０、２１０、３１０：表面実装機
１３：部品供給装置
３０：ヘッドユニット
３４：吸着ノズル
３４Ａ：共用ノズル
３４Ｃ：スペアノズル（「予備ノズル」の一例）
６１、２６１、３６１：ノズル格納ユニット
ＣＡ：共有領域
Ｅ：電子部品（「部品」の一例）
ＯＡ：占有領域
Ｐ：基板（「プリント基板」の一例）

Claims (10)

1. 部品を基板に実装する表面実装機であって、
   基板搬送方向に前記基板を搬送する搬送コンベアと、
   部品を保持する吸着ノズルを複数収容し、ユニット駆動部により前記搬送コンベアとは独立して前記基板搬送方向に移動可能であるノズル格納ユニットと、
   ヘッド駆動装置により前記搬送コンベア及び前記ノズル格納ユニットとは独立して前記基板搬送方向及び前記基板搬送方向に直交する直交方向に移動可能であり、前記搬送コンベアにより搬送される前記基板に対する実装作業を分担して行う複数のヘッドユニットと、を備え、
   前記複数のヘッドユニットは、
   前記基板搬送方向の上流側に位置する第１実装領域を移動する第１ヘッドユニットと、前記基板搬送方向の下流側に位置する第２実装領域を前記第１ヘッドユニットとは独立して移動可能な第２ヘッドユニットと、を含み、
   前記ノズル格納ユニットは、
   前記第１ヘッドユニットが前記吸着ノズルを着脱する場合に、前記第２実装領域に位置しているときには、前記基板搬送方向に移動して前記第２実装領域から前記第１実装領域に移動し、
   前記第２ヘッドユニットが前記吸着ノズルを着脱する場合に、前記第１実装領域に位置しているときには、前記基板搬送方向に移動して前記第１実装領域から前記第２実装領域に移動する、表面実装機。
2. 前記第１実装領域及び前記第２実装領域は、他方の前記ヘッドユニットが進入しない占有領域である、請求項１に記載の表面実装機。
3. 前記第１実装領域及び前記第２実装領域は、２つの実装領域の境界部分に、他方のヘッドユニットが進入可能な共有領域を有しており、
   前記ノズル格納ユニットは、前記基板搬送方向への移動により、前記共有領域に移動可能とされている請求項１に記載の表面実装機。
4. 前記ノズル格納ユニットは、前記複数のヘッドユニットが共用可能な前記吸着ノズルである共用ノズルを収容する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の表面実装機。
5. さらに前記部品を供給する部品供給装置を備え、
   前記ヘッドユニットが前記吸着ノズルを交換して前記部品を実装する際には、前記ノズル格納ユニットは、前記ヘッドユニットが前記基板から前記ノズル格納ユニットを経て前記部品供給装置まで移動する距離が短くなるように移動する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の表面実装機。
6. 前記ノズル格納ユニットは、前記複数のヘッドユニットが共用可能な前記吸着ノズルである共用ノズルをそれぞれの前記ヘッドユニットが使用する使用時期と、前記ノズル格納ユニットが移動する移動時期との重複が少なくなるように移動する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の表面実装機。
7. 前記ノズル格納ユニットは、それぞれの前記ヘッドユニットの使用頻度が高い前記吸着ノズルを対応する前記ヘッドユニット側に配置している請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の表面実装機。
8. 前記ノズル格納ユニットは、前記複数のヘッドユニットによって着脱可能な予備の前記吸着ノズルである予備ノズルを収容する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の表面実装機。
9. 前記ノズル格納ユニットは、前記複数のヘッドユニットのうちの一の前記ヘッドユニットに着脱される前記吸着ノズルに不具合が生じた場合、異なる前記ヘッドユニットによって着脱される前記吸着ノズルを共用の前記吸着ノズルとして着脱可能な位置に移動する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の表面実装機。
10. 前記ノズル交換ユニットは、前記第１ヘッドユニット又は前記第２ヘッドユニットが、前記吸着ノズルを交換するに先立って、交換作業を行うヘッドユニット側の実装領域に含まれる交換位置に移動する、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の表面実装機。

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