JP6800817B2 - 情報提供装置、情報提供方法および部品実装装置 - Google Patents

Description

本発明は、ノズルにより部品を吸着して基板に実装するヘッドユニットと、ノズルを収納するノズルストッカとの間でのノズル交換に関するノズル交換情報を提供する情報提供技術ならびに当該情報提供技術を利用した部品実装装置に関するものである。

従来、移動可能なヘッドユニットによって部品が基板上の所定の位置に搬送され実装されるように構成された部品実装装置が知られている。ヘッドユニットには、部品吸着用の実装ヘッドが搭載されており、この実装ヘッドの下端に設けられた装着部に対し、電子部品を吸着するためのノズルが着脱自在に装着される。当該装着部に装着されるノズルは、吸着する電子部品の種類に合わせて交換する必要がある。そのため、交換対象となるノズルを格納するノズルストッカが部品実装装置に装備されている。

このように構成された部品実装装置において基板の生産効率を向上させるために、複数本のノズルを同時にヘッドユニットの装着部に装着させる技術が提案されている（特許文献１）。

特開２００１−３２０１９７号公報

しかしながら、種々の要因によりヘッドユニットとノズルストッカとの相対的な位置ズレや傾きズレなど（以下「相対ズレ」という）が生じることから予定していたノズルの同時交換、つまりヘッドユニットに装着されている複数のノズル（返却予定ノズル）のノズルストッカへの同時返却やノズルストッカに収納されている複数のノズル（装着予定ノズル）のヘッドユニットへの同時装着を実行することが困難となることがある。例えば空状態の３つの装着部に対して３本のノズルを同時装着することを予定したが、組付・加工の誤差、経年劣化や熱変形などにより相対ズレが発生して２本のノズルしか同時装着することができない場合や１本ずつしか装着できない場合が発生することがある。このような場合にもかかわらず３本同時装着を強行すると、装置トラブルを引き起こし、逆に基板の生産効率を低下させてしまう。したがって、ノズルの同時交換に関する情報が提供されていない現状では、３本のノズル同時交換が難しくなる可能性を含む部品実装装置では、ノズル交換を１本ずつ行っており、ノズルの交換効率は低く、改善の余地があった。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ヘッドユニットとノズルストッカとの間でのノズルの交換効率を高めるために有益な情報を提供することを目的とする。

本発明の第１態様は、部品を吸着するノズルが装着部に着脱自在に装着される実装ヘッドを複数個有するヘッドユニットと、ノズルを収納自在な収納部を複数個有するノズルストッカとの間でのノズル交換に関するノズル交換情報を提供する情報提供装置であって、ヘッドユニットの画像に基づいて装着部に装着されたノズルおよび／または装着部の配置に関するヘッド側配置情報を取得するヘッド側情報取得部と、ノズルストッカの画像に基づいて収納部に収納されたノズルおよび／または収納部の配置に関するストッカ側配置情報を取得するストッカ側情報取得部と、ヘッド側配置情報とストッカ側配置情報とに基づいてヘッドユニットとノズルストッカとの間で同時に交換可能なノズルに関する情報をノズル交換情報として求めて提供する情報提供部とを備え、ノズルストッカの画像には収納部に収納されたノズルの像および／または収納部の像がストッカ側像として含まれており、ストッカ側情報取得部は、複数のストッカ側像のピッチを示すストッカ側ピッチ情報をストッカ側配置情報として求め、ヘッドユニットの画像には装着部に装着されたノズルの像および／または装着部の像がヘッド側像として含まれており、ヘッド側情報取得部は、複数のヘッド側像のピッチを示すヘッド側ピッチ情報をヘッド側配置情報として求めることを特徴としている。

また、本発明の第２態様は、情報提供方法であって、部品を吸着するノズルが装着部に着脱自在に装着された実装ヘッドを複数個有するヘッドユニットを撮像することで装着部に装着されたノズルの像および／または装着部の像がヘッド側像として含まれるヘッド画像を取得する第１の工程と、ヘッド画像に基づいて装着部に装着されたノズルおよび／または装着部の配置に関するヘッド側配置情報を取得する第２の工程と、ノズルを収納自在な収納部を複数個有するノズルストッカを撮像することで収納部に収納されたノズルの像および／または収納部の像がストッカ側像として含まれるストッカ画像を取得する第３の工程と、ストッカ画像に基づいて収納部に収納されたノズルおよび／または収納部の配置に関するストッカ側配置情報を取得する第４の工程と、ヘッド側配置情報とストッカ側配置情報とに基づいてヘッドユニットとノズルストッカとの間で同時に交換可能なノズルに関するノズル交換情報を求めて提供する第５の工程とを備え、第２の工程は、複数のヘッド側像のピッチを示すヘッド側ピッチ情報をヘッド側配置情報として求め、第４の工程は、複数のストッカ側像のピッチを示すストッカ側ピッチ情報をストッカ側配置情報として求めることを特徴としている。

さらに、本発明の第３態様は、部品実装装置であって、ノズルが着脱自在に装着される実装ヘッドを複数個有し、各実装ヘッドで部品を吸着して基板に実装するヘッドユニットと、ノズルを収納自在な収納部を複数個有するノズルストッカと、上記情報提供装置とを備えることを特徴としている。

このように構成された発明では、ヘッドユニットの画像に基づいてヘッド側配置情報が取得されるとともに、ノズルストッカの画像に基づいてストッカ側配置情報が取得される。そして、これらの情報に基づいてヘッドユニットとノズルストッカとの間で同時に交換可能なノズルに関する情報がノズル交換情報として求められる。したがって、当該ノズル交換情報を参照することでヘッドユニットとノズルストッカとの間でのノズルの交換効率を高めることができる。

ここで、ノズルストッカの画像には収納部に収納されたノズルの像および／または収納部の像が含まれており、ストッカ側情報取得部が、複数の像からストッカ側配置情報を求めるように構成してもよい。これらの像に基づいてヘッドユニットからノズルストッカに同時返却可能なノズル個数を正確に求めることができ、またノズルストッカからヘッドユニットに同時装着可能なノズル個数を正確に求めることができる。

また、ノズルストッカが固定配置されたストッカ支持部に対して着脱自在である場合、相対ズレが発生し、同時返却可能なノズル個数や同時装着可能なノズル個数が変動し易い。したがって、上記したように同時返却可能なノズル個数や同時装着可能なノズル個数を正確に求めることができることは非常に有益であり、ノズル交換情報を参照することで相対ズレに対して適切に対応することができる。

また、ヘッドユニットの画像には装着部に装着されたノズルの像および／または装着部の像が含まれており、ヘッド側情報取得部が、複数の像からヘッド側配置情報を求めるように構成してもよい。これらの像に基づいてヘッドユニットからノズルストッカに同時返却可能なノズル個数を正確に求めることができ、またノズルストッカからヘッドユニットに同時装着可能なノズル個数を正確に求めることができる。

また、ノズル交換情報を表示する表示部をさらに設けてもよく、これによってオペレータはヘッドユニットとノズルストッカとの間でのノズル交換の状況を正確に把握することができる。

また、表示部が、ヘッドユニットとノズルストッカとの間で同時に交換可能なノズルの数が所定数よりも少ないとき、同時に交換可能なノズルの数を増加させるための処置またはノズル交換の警告を表示するように構成してもよい。これらの表示をオペレータが参照し、適切に対応することでノズル交換の効率をさらに高めることができる。

また、上記情報提供装置を備えた部品実装装置に対し、ノズル交換情報に基づいてヘッドユニットとノズルストッカとの間でノズルの同時交換を制御するノズル交換制御部をさらに設けてもよく、これによってノズル交換を円滑に、しかも効率よく行うことができる。

また、情報提供装置により提供されるノズル交換情報に基づいてヘッドユニットを制御してノズルストッカに収納されるノズルの配列を変更してヘッドユニットとノズルストッカとの間で同時に交換可能なノズルの個数を増加させるノズル配列調整部をさらに設けてもよい。これによって、同時交換可能なノズルの個数を増大させ、ノズル交換の効率をさらに高めることができる。

さらに、情報提供装置によるノズル交換情報の提供タイミングを、ノズルストッカが交換された時と、ヘッドユニットによる部品の基板への実装が開始される時と、実装中においてノズルが交換される時との間から選択的に設定可能に構成してもよい。これによって、ヘッドユニットおよびノズルストッカの撮像回数を適正化することができ、部品実装に要するタクトタイムを短縮することができる。

以上のように、本発明によれば、ヘッドユニットの画像およびノズルストッカの画像に基づいてヘッドユニットとノズルストッカとの間で同時に交換可能なノズルに関する情報を求めているため、ヘッドユニットとノズルストッカとの間でのノズルの交換効率を高めることができる。

本発明に係る部品実装装置の第１実施形態を模式的に示す部分平面図である。 ヘッドユニットの構成を示す斜視図である。 ノズル保管部の構成を示す斜視図である。 図１の部品実装装置の電気的構成を示すブロック図である。 図１の部品実装装置におけるノズル交換動作を示すフローチャートである。 ノズル交換情報の導出処理を示すフローチャートである。 ヘッド画像とストッカ画像の一例を模式的に示す図である。 ヘッド画像とストッカ画像の他の例を模式的に示す図である。 ノズル返却情報（ノズル交換情報）に応じたノズル装着動作の一例を示す模式図である。 ノズル装着情報（ノズル交換情報）に応じたノズル装着動作の一例を示す模式図である。 自動配列処理の前後状態の一例を模式的に示す図である。 本発明に係る部品実装装置の第２実施形態において実行される、ノズルストッカでのノズルの自動配列処理を示すフローチャートである。 本発明に係る部品実装装置の第３実施形態を示す図である。 本発明に係る部品実装装置の第４実施形態を示す図である。

図１は本発明に係る情報提供装置を装備する部品実装装置の第１実施形態を模式的に示す部分平面図である。また、図２は図１に示す部品実装装置に設けられるヘッドユニットの構成を示す斜視図である。さらに、図３は図１に示す部品実装装置に設けられるノズル保管部の構成を示す斜視図である。これらの図および以下の図では、鉛直方向に平行なＺ方向、それぞれ水平方向に平行なＸ方向およびＹ方向からなるＸＹＺ直交座標を適宜示す。この部品実装装置１は、基台１１の上に設けられた一対のコンベア１２、１２を備える。部品実装装置１は、コンベア１２によりＸ方向（基板搬送方向）の上流側から作業位置（図１の基板２の位置）に搬入した基板２に対してヘッドユニット３により部品Ｐを実装し、部品実装を完了した基板２をコンベア１２により作業位置からＸ方向の下流側へ搬出する。

部品実装装置１は、２個のヘッドユニット３それぞれをＸＹ方向に個別に駆動するＸＹ駆動機構４を備える。このＸＹ駆動機構４は、それぞれＸ方向に平行に延設されてヘッドユニット３をＸ方向に移動可能に支持する一対のＸビーム４１、４１を有する。各Ｘビーム４１には、Ｘ方向に平行に延設されたボールネジ４２と、ボールネジ４２を回転駆動するＸモーター４３とが取り付けられている。Ｘモーター４３は、ここの例ではサーボモーターである。そして、ボールネジ４２のナットにヘッドユニット３が取り付けられている。さらに、ＸＹ駆動機構４は、それぞれＹ方向に平行に延設された一対のＹビーム４４、４４を有する。各Ｘビーム４１の一端は一方のＹビーム４４によりＹ方向に移動可能に支持され、各Ｘビーム４１の他端は他方のＹビーム４４によりＹ方向に移動可能に支持される。各Ｙビーム４４には、Ｘビーム４１、４１をＹ方向に駆動するＹモーター４５が取り付けられている。各Ｙモーター４５は、ここの例ではリニアモーターであり、Ｘビーム４１、４１の端に取り付けられた可動子４５１、４５１と、Ｙ方向に平行に延設された固定子４５２とを有する。そして、可動子４５１と固定子４５２との間に働く磁力によって可動子４５１とともにＸビーム４１がＹ方向に駆動される。かかるＸＹ駆動機構４によれば、Ｘモーター４３およびＹモーター４５によって、ヘッドユニット３をＸＹ方向に移動させることができる。

部品供給部５は、一対のコンベア１２、１２のＹ方向の両側のそれぞれに配設されている。部品供給部５では、Ｘ方向に並ぶ複数のテープフィーダー５１（以下、単に「フィーダー５１」と称する）が着脱可能に装着されている。各フィーダー５１は集積回路、トランジスター、コンデンサ等の小片状の部品Ｐ（チップ部品）を所定間隔おきに収納したテープをＹ方向に間欠的に送り出すことによって、テープ内の部品Ｐを部品供給位置に供給する。

ヘッドユニット３は、図１および図２に示すように、Ｘ方向に平行に配列された複数の実装ヘッド３１を有している。各実装ヘッド３１はＺ方向（鉛直方向）に延びた長尺形状を有し、その下端に設けられた装着部３２に対して吸着ノズル（以下、単に「ノズル」という）Ｎに係脱可能に取り付けられる。当該ノズルＮによって部品Ｐを吸着・保持することが可能となっている。そして、ヘッドユニット３はフィーダー５１の上方へ移動して、フィーダー５１により供給される部品Ｐを吸着ノズルで吸着して保持する。それに続いて、ヘッドユニット３は作業位置の基板２の上方に移動して部品Ｐの吸着を解除することで、基板２に部品Ｐを実装する。なお、本実施形態では、基板２に付されたフィデューシャルマーク（図示せず）を鉛直上方から撮像する基板認識カメラ３３（図４）がヘッドユニット３に取り付けられており、基板認識カメラ３３に撮像された基板２の画像から基板２の位置ずれを認識可能となっている。また、本実施形態では、基板認識カメラ３３は、基板２以外にも、ノズル保管部７を鉛直上方から撮像可能となっている。そして、基板認識カメラ３３に撮像されたノズル保管部７の画像に基づいてノズルおよび／またはノズルの収納部の配置に関するストッカ側配置情報が取得可能となっている。ノズル保管部７の画像およびストッカ側配置情報に関しては後で詳述する。

また、部品供給部５とコンベア１２との間には、部品認識カメラ６およびノズル保管部７が配置されている。部品認識カメラ６は、部品供給部５において吸着ノズルにより吸着された部品Ｐを撮像し、部品情報および位置ずれ情報を取得するための画像情報を提供する。この部品撮像は、部品供給部５から基板２への移動中にヘッドユニット３が部品認識カメラ６の上方を通過することで実行される。こうして取得された画像を解析することで、吸着された部品ＰのＸＹ平面における位置ずれ量および回転角度を求めることが可能となっている。また、本実施形態では、部品認識カメラ６は、部品Ｐ以外にも、ヘッドユニット３の下面を鉛直下方から撮像可能となっている。そして、部品認識カメラ６に撮像されたヘッドユニット３の画像に基づいてノズルおよび／またはノズルの装着部の配置に関するヘッド側配置情報が取得可能となっている。ヘッドユニット３の画像およびヘッド側配置情報に関しても後で詳述する。

ノズル保管部７は、図３に示すように、互いに異なる種類の複数の吸着ノズルを保管するノズルストッカ７１と、ノズルストッカ７１を着脱自在に支持するストッカ支持部７２とを備えている。ノズルストッカ７１は、複数（同図では、６個）の収納部７１１を有しており、各収納部７１１に対してノズルＮを収納可能となっている。そして、部品Ｐに対応したノズルＮを取り付けるように指示された場合、ヘッドユニット３がストッカ支持部７２に装着されたノズルストッカ７１の上方まで移動した後に実装ヘッド３１が鉛直方向Ｚに昇降してノズルストッカ７１の収納部７１１にアクセスする。これによって、ノズルＮが交換される。また、上記ノズルストッカ７１とは別のノズルストッカ７１を準備しておき、必要に応じてノズルストッカ７１を交換することができる。つまり、当該別のノズルストッカ７１に対してオペレータが次の基板２に適したノズルＮを予め収納させておくことで円滑な部品実装を行うことが可能となる。

図４は図１に示す部品実装装置の電気的構成を示すブロック図である。同図に示すように、上記ように構成された部品実装装置１の装置各部を制御するために、部品実装装置１は制御部８０を有している。制御部８０はＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成される演算処理部８１を備えている。演算処理部８１には、ＸＹ駆動制御部８２と、記憶部８３と、基板認識カメラ３３および部品認識カメラ６により撮像された画像に対して所定の画像処理を加える画像処理部８４と、ノズル交換情報を含む種々の情報を表示するとともにオペレータからの指令の入力を受け付ける操作パネル８５とがそれぞれ接続されている。

制御部８０では、記憶部８３に予め記憶されているノズル交換プログラムにしたがって演算処理部８１が、次に説明するように、装置各部を制御する。つまり、演算処理部８１は、ヘッドユニット３の画像に基づいてヘッド側配置情報を取得し、ノズルストッカ７１の画像に基づいてストッカ側配置情報を取得し、ヘッド側配置情報とストッカ側配置情報とに基づいてノズル交換情報を求め、ノズル交換動作を制御する。このように、本実施形態では、演算処理部８１は、ヘッド側情報取得部８１１、ストッカ側情報取得部８１２と、情報提供部８１３およびノズル交換制御部８１４として機能し、次に説明するノズル交換処理を実行する。

ノズル交換処理は、ヘッドユニット３およびノズルストッカ７１の画像を認識して基板２に実装すべき部品の種類に対応したノズルＮに交換する処理であり、ノズルストッカ７１を交換したタイミング（以下「ノズルストッカ交換後」という）、実装中においてノズルＮの交換が必要となったタイミング（以下「ノズル交換動作前」という）、ヘッドユニット３による部品Ｐの基板２への実装が開始されるタイミング（以下「基板生産前」という）等に実行される。ここでは、部品実装装置１が「ノズル交換動作前」となった場合について図５ないし図１０を参照しつつ説明する。

図５は図１に示す部品実装装置におけるノズル交換動作を示すフローチャートである。また、図６はノズル交換動作中に実行されるノズル交換情報の導出動作を示すフローチャートである。演算処理部８１はノズル交換プログラムにしたがって装置各部を以下のように制御してノズルＮの交換を行う。まず、ヘッドユニット３が部品認識カメラ６の上方位置に移動する。そして、部品認識カメラ６により撮像されたヘッドユニット３の下面の画像（以下「ヘッド画像」という）を示す画像データが制御部８０の記憶部８３に記憶される（ステップＳ１）。これに続いて、ヘッドユニット３がノズル保管部７の上方位置に移動する。そして、基板認識カメラ３３により撮像されたノズルストッカ７１の上面の画像（以下「ストッカ画像」という）を示す画像データが制御部８０の記憶部８３に記憶される（ステップＳ２）。

こうしてステップＳ１、Ｓ２が実行されることで例えば図７や図８に示すようにヘッド画像Ｉ３およびストッカ画像Ｉ７１が得られる。これらの図面から明らかなように、ヘッド画像Ｉ３には装着部３２の像Ｉ３２や装着部３２に装着されているノズルＮの像Ｉ３ｎが含まれており、ヘッド画像Ｉ３を解析することでヘッドユニット３でのノズルＮの装着状態を把握することが可能となっている。また、ストッカ画像Ｉ７１には収納部７１１の像Ｉ７１１や収納部７１１に収納されたノズルＮの像Ｉ７１ｎが含まれており、ストッカ画像Ｉ７１を解析することでノズルストッカ７１でのノズルＮの収納状態を把握することが可能となっている。そこで、演算処理部８１はこれらの画像に基づいてノズル交換情報を導出する（ステップＳ３）。

このノズル交換情報の導出工程では、演算処理部８１はヘッド画像Ｉ３に含まれる装着部３２の像Ｉ３２から装着部３２の相対位置を算出する（ステップＳ３１）とともにヘッド画像Ｉ３に含まれるノズルＮの像Ｉ３ｎから装着部３２に装着されているノズルＮの相対位置を算出する（ステップＳ３２）。なお、ここでは、これらのノズルＮは後で説明するようにノズル交換によりヘッドユニット３から取り外され、ノズルストッカ７１に戻される、いわゆる返却予定ノズルである。

また、演算処理部８１はストッカ画像Ｉ７１に含まれる収納部７１１の像Ｉ７１１から収納部７１１の相対位置を算出する（ステップＳ３３）とともにストッカ画像Ｉ７１に含まれるノズルＮの像Ｉ７１ｎから収納部７１１に収納されているノズルＮの相対位置を算出する（ステップＳ３４）。なお、ここでは、これらのノズルＮは後で説明するようにノズル交換によりヘッドユニット３に装着される、いわゆる装着予定ノズルである。また、以下において、装着予定ノズルと返却予定ノズルとを区別して説明する際には、装着予定ノズルと返却予定ノズルをそれぞれ「装着予定ノズルＮａ」および「装着予定ノズルＮａ」と称する一方、両者を区別しない場合には、単に「ノズルＮ」と称する。

次のステップＳ３５では、ヘッドユニット３に装着されている返却予定ノズルＮｒの相対位置と、空状態の収納部７１１との相対位置とに基づいて返却予定ノズルＮｒの同時返却に関するノズル返却情報をノズル交換情報として算出する。返却予定ノズルＮｒの相対位置として演算処理部８１は図７に示すように返却予定ノズルＮｒのノズル間ピッチＰａ１、Ｐａ２を算出するとともに空状態の収納部７１１との相対位置として収納部７１１の収納部間ピッチＰｂ１、Ｐｂ２を算出する。そして、これらのピッチ情報（＝ノズル間ピッチおよび収納部間ピッチ）に基づいてヘッドユニット３からノズルストッカ７１に同時に移し替えることができる返却予定ノズルＮｒに関する情報（個数およびノズル番号）をノズル返却情報として求める。同図中の符号Ｐｃ１、Ｐｃ２は収納部７１１に収納されている装着予定ノズルＮａのノズル間ピッチを示している。

ここで、例えばＰａ１＝Ｐｂ１、Ｐａ２＝Ｐｂ２の場合には、ヘッドユニット３に装着されている３本の返却予定ノズルＮｒを同時に空状態の収納部７１１に同時に戻すことができ、ノズル返却情報に含まれる同時返却可能個数は「３」となり、同時返却可能な返却予定ノズルＮｒの番号は第１番目から第３番目までの全てとなる。

また、Ｐａ１＝Ｐｂ１、Ｐａ２≠Ｐｂ２の場合には、ヘッドユニット３に装着されている２本の返却予定ノズルＮｒを同時に空状態の収納部７１１に同時に戻すことができ、ノズル返却情報に含まれる同時返却可能個数は「２」となり、同時返却可能な返却予定ノズルＮｒの番号は第１番目と第２番目となる。また、Ｐａ１≠Ｐｂ１、Ｐａ２＝Ｐｂ２の場合や、Ｐａ１≠Ｐｂ１、Ｐａ２≠Ｐｂ２であるものの（Ｐａ１+Ｐａ２）＝（Ｐｂ１＋Ｐｂ２）である場合にも、ノズル返却情報に含まれる同時返却可能個数は「２」となるが、同時返却可能な返却予定ノズルＮｒの番号は前者の場合には第２番目と第３番目となり、後者の場合には第１番目と第３番目となる。なお、Ｐａ１≠Ｐｂ１、Ｐａ２≠Ｐｂ２、（Ｐａ１+Ｐａ２）≠（Ｐｂ１＋Ｐｂ２）である場合には、同時返却不可であり、ノズル返却情報に含まれる同時返却可能個数は「１」となる。

次のステップＳ３６では、ヘッドユニット３においてノズルＮが装着されていない装着部３２の相対位置と、収納部７１１の収納されている装着予定ノズルＮａの相対位置とに基づいて装着予定ノズルＮａの同時装着に関するノズル装着情報をノズル交換情報として算出する。装着予定ノズルＮａの相対位置として演算処理部８１は図８に示すように装着予定ノズルＮａのノズル間ピッチＰｃ１、Ｐｃ２を算出するとともに未装着状態の装着部３２の相対位置として装着部３２の装着部間ピッチＰｄ１、Ｐｄ２を算出する。そして、これらのピッチ情報（＝ノズル間ピッチおよび装着部間ピッチ）に基づいてノズルストッカ７１からヘッドユニット３に同時に移し替えることができる装着予定ノズルＮａに関する情報（個数およびノズル番号）をノズル装着情報として求める。

例えばＰｃ１＝Ｐｄ１、Ｐｃ２＝Ｐｄ２の場合には、ヘッドユニット３に装着されている３本の装着予定ノズルＮａを同時にそれぞれ未装着態の装着部３２に同時に装着するすことができ、ノズル装着情報に含まれる同時装着可能個数は「３」となり、同時装着可能な装着予定ノズルＮａの番号は第１番目から第３番目までの全てとなる。

また、Ｐｃ１＝Ｐｄ１、Ｐｃ２≠Ｐｄ２の場合には、ノズルストッカ７１に収納されている２本の装着予定ノズルＮａを未装着状態の装着部３２に同時に装着することができ、ノズル装着情報に含まれる同時装着可能個数は「２」となり、同時装着可能な装着予定ノズルＮａの番号は第１番目と第２番目となる。また、Ｐｃ１≠Ｐｄ１、Ｐｃ２＝Ｐｄ２の場合や、Ｐｃ１≠Ｐｄ１、Ｐｃ２≠Ｐｄ２であるものの（Ｐｃ１+Ｐｃ２）＝（Ｐｄ１＋Ｐｄ２）である場合にも、ノズル装着情報に含まれる同時装着可能個数は「２」となるが、同時装着可能な装着予定ノズルＮａの番号は前者の場合には第２番目と第３番目となり、後者の場合には第１番目と第３番目となる。なお、Ｐｃ１≠Ｐｄ１、Ｐｃ２≠Ｐｄ２、（Ｐｃ１+Ｐｃ２）≠（Ｐｄ１＋Ｐｄ２）である場合には、同時装着不可であり、ノズル装着情報に含まれる同時装着可能個数は「１」となる。

こうしてノズル交換情報が求まると、図５のステップＳ４に進み、演算処理部８１はノズル交換処理においてノズル返却を伴うか否かを判定する。つまり、図７に示すように返却予定ノズルＮｒがヘッドユニット３に含まれているときには演算処理部８１はステップＳ４で「ＹＥＳ」と判定し、次に説明するノズル返却動作（ステップＳ５〜Ｓ８）を実行した上でステップＳ９に進み、空状態の装着部３２へのノズル装着を行う（ステップＳ９〜Ｓ１１）。一方、図８に示すように返却予定ノズルＮｒがヘッドユニット３に含まれていないときには演算処理部８１はノズル返却動作（ステップＳ５〜Ｓ８）を実行することなく、直ちにステップＳ９に進んで装着部３２へのノズル装着を行う（ステップＳ９〜Ｓ１１）。

図９はノズル返却動作を模式的に示す図である。このノズル返却動作では、演算処理部８１はノズル返却情報に基づいてヘッドユニット３をノズルストッカ７１の上方位置に移動させる（ステップＳ５）。より具体的には、同時返却可能な返却予定ノズルＮｒがそれぞれ対応する空状態の収納部７１１の上方位置に位置するようにヘッドユニット３が位置決めされる。ここで、ノズル返却情報に含まれる同時返却可能個数が「３」である場合には、全ての返却予定ノズルＮｒがそれぞれ対応する収納部７１１の直上位置に位置決めされる。また、同時返却可能個数が「２」である場合には、同時返却可能な２本の返却予定ノズルＮｒがそれぞれ対応する収納部７１１の直上位置に位置決めされる。さらに、同時返却可能個数が「１」である場合には、１本の返却予定ノズルＮｒのみが収納部７１１の直上位置に位置決めされる。

それに続いて返却予定ノズルＮｒが装着された実装ヘッド３１が選択的に作動して返却予定ノズルＮｒがノズルストッカ７１に収納され、ノズル返却が行われる（ステップＳ６）。ここで、ノズル返却情報に含まれる同時返却可能個数が「３」である場合には、図９の左欄に示すように、３本の返却予定ノズルＮｒが同時に収納部７１１に収納される。また、同時返却可能個数が「２」である場合には、図９の中央欄に示すように、２本の返却予定ノズルＮｒが同時に収納部７１１に収納され、１本の返却予定ノズルＮｒがヘッドユニット３に残る。さらに、同時返却可能個数が「１」である場合には、図９の右欄に示すように、１本の返却予定ノズルＮｒのみが収納部７１１に収納され、２本の返却予定ノズルＮｒがヘッドユニット３に残る。

次のステップＳ７では、演算処理部８１は全ての返却予定ノズルＮｒの返却が完了したか否かを判定する。そして、ステップＳ７で「ＹＥＳ」と判定するまで残りの返却予定ノズルＮｒの返却を行う（ステップＳ６、Ｓ７）。したがって、同時返却可能個数が「３」である場合には、ステップＳ６、Ｓ７の繰り返し数はゼロとなり、ノズル返却に要する時間を大幅に短縮することができる。また、同時返却可能個数が「２」では上記繰り返し数は「１」となり、図９の中央欄に示すように２段階でノズル返却が行われる。さらに、同時返却可能個数が「１」では返却予定ノズルＮｒ毎にノズル返却が行われる。

なお、返却予定ノズルＮｒのノズルストッカ７１への返却によってヘッドユニット３では装着部３２が未装着状態となるため、演算処理部８１はヘッドユニット３に未装着の装着部３２が存在し、返却されたノズルＮｒのノズル間ピッチＰａ１、Ｐａ２を装着部３２の装着部間ピッチＰｄ１、Ｐｄ２に置き換え、ノズル交換情報を更新する（ステップＳ８）。このようにノズル返却を伴う場合、ノズル返却の完了後に再度ヘッドユニット３の下面を再度撮像して未装着状態となった装着部３２の装着部間ピッチＰｄ１、Ｐｄ２を算出してもよいが、本実施形態では、上記置換により装着部３２の装着部間ピッチＰｄ１、Ｐｄ２を設定することで処理時間の短縮を図っている。そして、ノズル交換情報の更新後にステップＳ９に進んで装着部３２へのノズル装着を行う。

このノズル装着動作では、演算処理部８１はノズル装着情報に基づいてヘッドユニット３をノズルストッカ７１の上方位置に移動させる（ステップＳ９）。より具体的には、同時装着可能な装着部３２がそれぞれ対応する装着予定ノズルＮａの上方位置に位置するようにヘッドユニット３が位置決めされる。ここで、ノズル装着情報に含まれる同時装着可能個数が「３」である場合には、全ての装着部３２がそれぞれ対応する装着予定ノズルＮａの直上位置に位置決めされる。また、同時装着可能個数が「２」である場合には、同時返却可能な２つの装着部３２がそれぞれ対応する装着予定ノズルＮａの直上位置に位置決めされる。さらに、同時装着可能個数が「１」である場合には、１つの装着部３２のみが装着予定ノズルＮａの直上位置に位置決めされる。

それに続いて装着予定ノズルＮａの装着予定の実装ヘッド３１が選択的に作動して装着部３２が装着予定ノズルＮａに係合し、ノズル装着が行われる（ステップＳ１０）。ここで、ノズル装着情報に含まれる同時装着可能個数が「３」である場合には、例えば図１０の左欄に示すように、３本の装着予定ノズルＮａが同時にそれぞれ対応する装着部３２に装着される。また、同時装着可能個数が「２」である場合には、例えば図１０の中央欄に示すように、２本の装着予定ノズルＮａが同時にそれぞれ対応する装着部３２に装着され、１本の装着予定ノズルＮａがノズルストッカ７１に残る。さらに、同時装着可能個数が「１」である場合には、例えば図１０の右欄に示すように、１本の装着予定ノズルＮａのみが装着部３２に装着され、２本の装着予定ノズルＮａがノズルストッカ７１に残る。

次のステップＳ１１では、演算処理部８１は全ての装着予定ノズルＮａの装着が完了したか否かを判定する。そして、ステップＳ１１で「ＹＥＳ」と判定するまで残りの装着予定ノズルＮａの装着を行う（ステップＳ９、Ｓ１０）。したがって、同時装着可能個数が「３」である場合には、ステップＳ９、Ｓ１０の繰り返し数はゼロとなり、ノズル返却に要する時間を大幅に短縮することができる。また、同時装着可能個数が「２」では上記繰り返し数は「１」となり、図１０の中央欄に示すように２段階でノズル返却が行われる。さらに、同時装着可能個数が「１」では装着予定ノズルＮａ毎にノズル装着が行われる。

以上のように実施形態では、ヘッド画像Ｉ３に基づいてヘッド側配置情報（返却予定ノズルＮｒのノズル間ピッチＰａ１、Ｐａ２や装着部間ピッチＰｄ１、Ｐｄ２）を取得するとともに、ストッカ画像Ｉ７１に基づいてストッカ側配置情報（収納部間ピッチＰｂ１、Ｐｂ２や装着予定ノズルＮａのノズル間ピッチＰｃ１、Ｐｃ２）を取得している。そして、これらの情報に基づいてヘッドユニット３とノズルストッカとの間で同時に交換可能なノズルに関する情報、つまりノズル交換情を求められている。このようにノズル交換情報を参照することでヘッドユニット３とノズルストッカとの間でのノズルの交換効率を高めることができる。より詳しくは、既に説明したように相対ズレによって同時交換可能なノズルＮの個数は変化するが、本実施形態によれば、ヘッドユニット３への同時返却可能なノズル個数およびヘッドユニット３への同時装着可能なノズル個数を正確に求めることができる。したがって、上記相対ズレに応じたノズル交換を行うことができ、ノズルＮの交換効率を高めることができる。

また、上記ノズル交換情報を操作パネル８５に表示するように構成されているため、オペレータはヘッドユニット３とノズルストッカとの間でのノズル交換の状況を正確に把握することができる。

さらに、上記実施形態では、演算処理部８１がノズル交換制御部８１４として機能し、ノズル交換情報に基づいてヘッドユニット３とノズルストッカとの間でノズルの同時交換を制御しているため、ノズル交換を円滑に、しかも効率よく行うことができる。

このように本実施形態においては、制御部８０が本発明の「情報提供装置」として機能している。また、ヘッド画像Ｉ３が本発明の「ヘッドユニットの画像」の一例に相当し、ストッカ画像Ｉ７１が本発明の「ノズルストッカの画像」の一例に相当している。また、操作パネル８５が本発明の「表示部」として機能している。

ところで、上記実施形態では、ノズルストッカ７１に収納された装着予定ノズルＮａの配置関係については変更せずにノズル装着情報中の同時装着可能個数にしたがってヘッドユニット３への装着予定ノズルＮａの装着を行っているが、次のように構成することで同時装着の頻度を高めることができる。例えば図１１（ａ）に示すように装着予定ノズルＮａが分散して配置されている場合には同時装着可能個数は最大でも「２」であるのに対し、図１１（ｂ）に示すように装着予定ノズルＮａの配列を変更することで同時装着可能個数を「３」に引き上げることができる。そこで、装着予定ノズルＮａの配列を自動的に調整する自動配列処理を実行するように構成してもよい（第２実施形態）。

図１２は本発明にかかる部品実装装置の第２実施形態で実行される自動配列処理を示すフローチャートである。この第２実施形態では、記憶部８３に予め記憶されている自動配列プログラムにしたがって演算処理部８１が次に説明するように装置各部を制御して自動配列処理を実行する。自動配列処理は、ノズル交換処理に組み込む形で行ったり、ノズル交換処理の直前に行ったりしてもよいし、それ以外のタイミング、例えば基板２を入れ替えている間に行ってもよい。なお、ここではノズル交換処理に組み込んだ形、より具体的にはノズル交換情報の導出動作（ステップＳ３）を行った直後に自動配列処理を行っている。

この自動配列処理では、演算処理部８１はノズル装着情報に基づいて同時装着可能な装着予定ノズルＮａの個数、つまり同時装着可能個数を取得する（ステップＳ２１）。そして、演算処理部８１は、同時装着可能個数が最大値（本実施形態では「３」）であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。例えば図１１（ａ）に示すように同時装着可能個数が「３」ではないと判定する（ステップＳ２２で「ＮＯ」）と、演算処理部８１は装着予定ノズルＮａの自動配列によって同時装着可能個数を引き上げることが可能であるか否かをストッカ画像Ｉ７１に基づいて判定する（ステップＳ２３）。そして、当該ステップＳ２３で「ＹＥＳ」と判定すると、演算処理部８１はノズル装着情報に基づいてヘッドユニット３を移動させ、例えば図１１の点線矢印で示すように装着予定ノズルＮａを移動させる（ステップＳ２４）。これによって、同時装着可能個数を最大値である「３」に引き上げる。なお、ここでは、同時装着可能個数を「２」または「１」を最大値「３」に引き上げているが、同時装着可能個数を最大値に引き上げることができない場合であっても同時装着可能個数を「１」を「２」に引き上げることが可能であるケースもあり、この場合にも自動配列処理が実行される。

こうして自動配列による同時装着可能個数の引き上げが完了すると、演算処理部８１は装着予定ノズルＮａの配列変更に伴いノズル装着情報を更新する（ステップＳ２５）。そして、自動配列処理を終了する。なお、ステップＳ２２で「ＹＥＳ」と判定した場合およびステップＳ２３で「ＮＯ」と判定した際には、装着予定ノズルＮａの配列変更もノズル装着情報の更新も行うことなく、自動配列処理を終了する。

以上のように、第２実施形態によれば、演算処理部８１がヘッドユニット３を制御してノズルストッカ７１に収納される装着予定ノズルＮａの配列を変更してヘッドユニット３とノズルストッカ７１との間で同時に交換可能な装着予定ノズルＮａの個数を増加させることができる。このように演算処理部８１が本発明の「ノズル配列調整部」として機能し、同時交換可能な装着予定ノズルＮａの個数を増大させ、ノズル交換の効率をさらに高めることができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、ノズル交換情報の導出（ステップＳ３）後、そのままノズル交換情報に基づいてノズル交換を行っているが、同時返却可能個数や同時装着可能個数に応じた処理を実行してもよい。というのも、同時返却可能個数や同時装着可能個数が最低値である、つまり比較的大きな相対ズレが発生している場合、そのまま基板２の生産を継続すると、生産タクトが落ちる可能性があり、所定の時間内で基板生産が完了しないこともあるからである。そこで、このような場合には、基板２の生産を一時的に停止し、例えば図１３に示すように操作パネル８５上に生産タクトが落ちる可能性がある旨のメッセージが記載されたポップアップ画面８５１と、本発明の「同時に交換可能なノズルの個数を増加させるための処置」の一例に相当する処置内容を示すポップアップ８５２とをノズル交換情報として表示してもよい（第３実施形態）。この第３実施形態では、ノズルストッカ７１をストッカ支持部７２から一旦外し、設置し直すことでノズルストッカ７１の位置決めをやり直す旨を表示している。また、ノズルストッカ７１を位置決めし直す以外に、メンテナンスを促すメッセージを上記処置としてポップアップ８５２に表示している。

また、表示内容はこれに限定されるものではなく、例えばノズル交換の警告を表示してもよい。これによって、これらの表示をオペレータが参照し、適切に対応した後に図１３に示す「生産再開」アイコン８５３を選択することで同時に交換可能なノズルの個数を増やした状態で生産を再開することができる。その結果、ノズル交換の効率をさらに高めることができる。

また、上記第１実施形態では、部品実装装置１はノズルＮの同時交換機能を有しており、「ノズル交換動作前」となったタイミングでノズル交換処理を実行してノズル交換情報を提供するように構成しているが、提供タイミングを選択可能に構成してもよい（第４実施形態）。例えば図１４に示すように、操作パネル８５上にノズル同時交換機能の使用／不使用を選択する項目、ノズル交換処理の認識動作（ステップＳ１、Ｓ２）を実行するタイミングを３つのタイミング（「ノズルストッカ交換後」、「ノズル交換動作前」および「基板生産前」）の中から選択する項目を含むポップアップ画面８５４を表示させ、それぞれ選択させるように構成してもよい。これによって、ヘッドユニット３およびノズルストッカの撮像回数を適正化することができ、部品実装に要するタクトタイムを短縮することができる。

この発明は、ノズルにより部品を吸着して基板に実装するヘッドユニット３と、ノズルを収納するノズルストッカとの間でのノズル交換を行う技術全般に対して適用することができる。

１…部品実装装置
２…基板
３…ヘッドユニット
７…ノズル保管部
３１…実装ヘッド
３２…装着部
４１…Ｘビーム
４２…ボールネジ
４３…Ｘモーター
４４…Ｙビーム
４５…Ｙモーター
５１…テープフィーダー
７１…ノズルストッカ
７２…ストッカ支持部
８０…制御部
８１…演算処理部
８５…操作パネル（表示部）
７１１…収納部
８１１…ヘッド側情報取得部
８１２…ストッカ側情報取得部
８１３…情報提供部
８１４…ノズル交換制御部
Ｉ３…ヘッド画像
Ｉ３２…ストッカ画像
Ｉ７１１…（収納部７１１の）像
Ｉ７１ｎ…（装着予定ノズルＮａの）像
Ｉ７１…ストッカ画像
Ｎ…ノズル
Ｎａ…装着予定ノズル
Ｎｒ…返却予定ノズル
Ｐ…部品
Ｐａ１，Ｐａ２…（返却予定ノズルＮｒの）ノズル間ピッチ
Ｐｃ１，Ｐｃ２…（装着予定ノズルＮａの）ノズル間ピッチ
Ｐｂ１，Ｐｂ２…収納部間ピッチ
Ｐｄ１，Ｐｄ２…装着部間ピッチ

Claims (11)

1. 部品を吸着するノズルが装着部に着脱自在に装着される実装ヘッドを複数個有するヘッドユニットと、前記ノズルを収納自在な収納部を複数個有するノズルストッカとの間でのノズル交換に関するノズル交換情報を提供する情報提供装置であって、
   前記ヘッドユニットの画像に基づいて前記装着部に装着された前記ノズルおよび／または前記装着部の配置に関するヘッド側配置情報を取得するヘッド側情報取得部と、
   前記ノズルストッカの画像に基づいて前記収納部に収納された前記ノズルおよび／または前記収納部の配置に関するストッカ側配置情報を取得するストッカ側情報取得部と、
   前記ヘッド側配置情報と前記ストッカ側配置情報とに基づいて前記ヘッドユニットと前記ノズルストッカとの間で同時に交換可能な前記ノズルに関する情報を前記ノズル交換情報として求めて提供する情報提供部とを備え、
   前記ノズルストッカの画像には前記収納部に収納されたノズルの像および／または前記収納部の像がストッカ側像として含まれており、
   前記ストッカ側情報取得部は、前記複数のストッカ側像のピッチを示すストッカ側ピッチ情報を前記ストッカ側配置情報として求め、
   前記ヘッドユニットの画像には前記装着部に装着されたノズルの像および／または前記装着部の像がヘッド側像として含まれており、
   前記ヘッド側情報取得部は、前記複数のヘッド側像のピッチを示すヘッド側ピッチ情報を前記ヘッド側配置情報として求める
   ことを特徴とする情報提供装置。
2. 請求項１に記載の情報提供装置であって、
   前記ストッカ側情報取得部は、前記複数の収納部の像から前記収納部のピッチを前記ストッカ側配置情報として求め、
   前記ヘッド側情報取得部は、前記複数の装着部に装着されたノズルの像から前記ノズルのピッチを前記ヘッド側配置情報として求め、
   前記情報提供部は、前記ヘッドユニットから前記ノズルストッカに同時に移し替えることができる前記ノズルに関する情報を前記ノズル交換情報として求めて提供する情報提供装置。
3. 請求項１または２に記載の情報提供装置であって、
   前記ヘッド側情報取得部は、前記複数の装着部の像から前記装着部のピッチを前記ヘッド側配置情報として求め、
   前記ストッカ側情報取得部は、前記収納部に収納された複数の前記ノズルの像から前記ノズルのピッチを前記ストッカ側配置情報として求め、
   前記情報提供部は、前記ノズルストッカから前記ヘッドユニットに同時に移し替えることができる前記ノズルに関する情報を前記ノズル交換情報として求めて提供する情報提供装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の情報提供装置であって、
   前記ノズルストッカは固定配置されたストッカ支持部に対して着脱自在である情報提供装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の情報提供装置であって、
   前記ノズル交換情報を表示する表示部をさらに備える情報提供装置。
6. 請求項５に記載の情報提供装置であって、
   前記表示部は、前記ヘッドユニットと前記ノズルストッカとの間で同時に交換可能な前記ノズルの数が所定数よりも少ないとき、同時に交換可能な前記ノズルの数を増加させるための処置またはノズル交換の警告を表示する情報提供装置。
7. 部品を吸着するノズルが装着部に着脱自在に装着された実装ヘッドを複数個有するヘッドユニットを撮像することで前記装着部に装着されたノズルの像および／または前記装着部の像がヘッド側像として含まれるヘッド画像を取得する第１の工程と、
   前記ヘッド画像に基づいて前記装着部に装着された前記ノズルおよび／または前記装着部の配置に関するヘッド側配置情報を取得する第２の工程と、
   前記ノズルを収納自在な収納部を複数個有するノズルストッカを撮像することで前記収納部に収納されたノズルの像および／または前記収納部の像がストッカ側像として含まれるストッカ画像を取得する第３の工程と、
   前記ストッカ画像に基づいて前記収納部に収納された前記ノズルおよび／または前記収納部の配置に関するストッカ側配置情報を取得する第４の工程と、
   前記ヘッド側配置情報と前記ストッカ側配置情報とに基づいて前記ヘッドユニットと前記ノズルストッカとの間で同時に交換可能な前記ノズルに関するノズル交換情報を求めて提供する第５の工程とを備え、
   前記第２の工程は、前記複数のヘッド側像のピッチを示すヘッド側ピッチ情報を前記ヘッド側配置情報として求め、
   前記第４の工程は、前記複数のストッカ側像のピッチを示すストッカ側ピッチ情報を前記ストッカ側配置情報として求める
   ことを特徴とする情報提供方法。
8. ノズルが着脱自在に装着される実装ヘッドを複数個有し、各実装ヘッドで部品を吸着して基板に実装するヘッドユニットと、
   前記ノズルを収納自在な収納部を複数個有するノズルストッカと、
   請求項１ないし６のいずれか一項に記載の情報提供装置と
   を備えることを特徴とする部品実装装置。
9. 請求項８に記載の部品実装装置であって、
   前記ノズル交換情報に基づいて前記ヘッドユニットと前記ノズルストッカとの間で前記ノズルの同時交換を制御するノズル交換制御部をさらに備える部品実装装置。
10. 請求項８または９に記載の部品実装装置であって、
    前記情報提供装置により提供される前記ノズル交換情報に基づいて前記ヘッドユニットを制御して前記ノズルストッカに収納される前記ノズルの配列を変更して前記ヘッドユニットと前記ノズルストッカとの間で同時に交換可能な前記ノズルの個数を増加させるノズル配列調整部をさらに備える部品実装装置。
11. 請求項８ないし１０のいずれか一項に記載の部品実装装置であって、
    前記情報提供装置による前記ノズル交換情報の提供タイミングが、前記ノズルストッカが交換された時と、前記ヘッドユニットによる前記部品の前記基板への実装が開始される時と、前記実装中において前記ノズルが交換される時との間から選択的に設定可能である部品実装装置。

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