JP6883663B2

JP6883663B2 - 部品実装機

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Publication number: JP6883663B2
Application number: JP2019545500A
Authority: JP
Inventors: 茂人大山; 淳飯阪
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2021-06-09
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Description

本明細書は、部品実装機について開示する。

従来より、個別に昇降可能な複数のノズルを有するヘッドを搭載した部品実装機が知られている。例えば、特許文献１には、吸着ノズルがそれぞれ設けられた複数のノズルシャフトと、複数のノズルシャフトを上下方向に移動可能に保持する回転体と、各吸着ノズルに供給される圧力を負圧と正圧との間で切り替える切替装置と、を備えるロータリ型の実装ヘッドを搭載した部品実装装置が開示されている。実装ヘッドは、複数のノズルシャフトのうち特定の位置にあるノズルシャフトを昇降させる２つのＺ軸駆動装置を有する。

ＷＯ２０１７／０５６２９２Ａ１

複数のＺ軸駆動装置を有する実装ヘッドにおいては、複数のＺ軸駆動装置により複数の吸着ノズルを同時的に下降させることにより、部品実装機の部品供給部に配列された複数のパーツフィーダから複数の部品を同時的に吸着する同時吸着動作を実行することができる。しかし、１つの負圧源から負圧を複数のノズルにそれぞれ供給可能なヘッドは、同時吸着動作が実行されると、複数のノズルに同時に吸着ミスが発生した場合に、ノズルからリークする負圧の量が過大となり、負圧不足により他の吸着ノズルに既に吸着されている部品が落下するおそれがある。

本開示は、吸着ミスが生じた場合であっても他の吸着ノズルが吸着している部品が落下するのを抑制しつつ、複数のノズルにできる限り多くの部品を吸着させることが可能な部品実装機を提供することを主目的とする。

本開示は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本開示は、部品供給部に配列された複数のパーツフィーダから供給される部品を吸着して基板に実装する部品実装機であって、吸着口に前記部品を吸着可能なノズルを複数有するヘッドと、
負圧を発生させる負圧源を有し、該負圧源からの負圧を前記複数のノズルの吸着口に個別に供給可能な負圧供給装置と、複数の前記ノズルを個別に昇降可能な昇降装置と、前記ノズルの吸着口に部品を吸着させる吸着動作として、一つの前記ノズルが下降するよう前記昇降装置を制御すると共に該一つのノズルの吸着口に負圧が供給されるよう前記負圧供給装置を制御して前記一つのノズルの吸着口に部品を吸着させる第１吸着動作と、複数の前記ノズルが同時的に下降するよう前記昇降装置を制御すると共に該複数のノズルの吸着口に負圧が供給されるよう前記負圧供給装置を制御して前記複数のノズルの吸着口に部品を同時的に吸着させる第２吸着動作とを実行可能であり、前記負圧源からの負圧の絶対値が第１閾値以上の場合には前記第２吸着動作を実行し、前記負圧源からの負圧の絶対値が前記第１閾値未満で且つ前記第１閾値よりも低い第２閾値以上の場合には前記第１吸着動作を実行し、前記負圧源からの負圧の絶対値が前記第２閾値未満の場合には前記吸着動作を実行しない制御装置と、を備えることを要旨とする。

この本開示の部品実装機は、ノズルに部品を吸着させる吸着動作として、第１吸着動作と、第２吸着動作とを実行可能な制御装置を備える。第１吸着動作は、一つのノズルが下降するよう昇降装置を制御すると共に当該一つのノズルの吸着口に負圧が供給されるよう負圧供給装置を制御して一つのノズルに部品を吸着させる。第２吸着動作は、複数のノズルが同時的に下降するよう昇降装置を制御すると共に当該複数のノズルの吸着口に負圧が供給されるよう負圧供給装置を制御して複数のノズルに部品を同時的に吸着させる。制御装置は、負圧源からの負圧の絶対値が第１閾値以上の場合には第２吸着動作を実行し、負圧源からの負圧の絶対値が第１閾値未満で且つ第１閾値よりも低い第２閾値以上の場合には第１吸着動作を実行し、負圧源からの負圧の絶対値が第２閾値未満の場合には吸着動作を実行しない。これにより、本開示の部品実装機は、吸着ミスが生じた場合であっても他の吸着ノズルに既に吸着されている部品が落下するのを抑制しつつ、複数のノズルにできる限り多くの部品を吸着させることができる。

部品実装システム１の構成の概略を示す構成図である。実装ヘッド４０の構成の概略を示す構成図である。ノズルホルダ４２の配列と第１Ｚ軸駆動装置７０および第２Ｚ軸駆動装置７５の配置を説明する説明図である。エア配管経路を説明する説明図である。圧力供給装置８０の構成の概略を示す構成図である。制御装置９０および管理装置１００の電気的な接続関係を示す説明図である。吸着制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、部品実装システム１の構成の概略を示す構成図である。図２は、実装ヘッド４０の構成の概略を示す構成図である。図３は、ノズルホルダ４２の配列と第１Ｚ軸駆動装置７０および第２Ｚ軸駆動装置７５の配置を説明する説明図である。図４は、エア配管経路を説明する説明図である。図５は、圧力供給装置８０の構成の概略を示す構成図である。図６は、制御装置９０および管理装置１００の電気的な接続関係を示す説明図である。なお、図１の左右方向がＸ軸方向であり、前（手前）後（奥）方向がＹ軸方向であり、上下方向がＸ軸方向およびＹ軸方向（水平面）に直交するＺ軸方向である。

部品実装システム１は、図１に示すように、部品実装機１０と、システム全体をコントロールする管理装置１００と、を備える。部品実装システム１は、実施形態では、複数台の部品実装機１０を備える。

部品実装機１０は、図１に示すように、筐体１２と、部品供給部２２と、基板搬送装置２４と、ＸＹロボット３０と、実装ヘッド４０と、制御装置９０（図６参照）と、を備える。また、部品実装機１０は、これらの他に、パーツカメラ２６やノズルステーション２８、マークカメラ（図示せず）なども備えている。なお、パーツカメラ２６は、部品供給部２２と基板搬送装置２４との間に設けられ、実装ヘッド４０の吸着ノズル４４に吸着された部品Ｐの姿勢を下方から撮像するためのものである。また、ノズルステーション２８は、部品供給部２２と基板搬送装置２４との間に設けられ、実装ヘッド４０のノズルホルダ４２に装着する吸着ノズル４４をストックするためのものである。マークカメラは、実装ヘッド４０に設けられ、基板Ｓに付された位置決め基準マークを上方から撮像して読み取るためのものである。

部品供給部２２は、図１に示すように、部品実装機１０の前部に設けられ、Ｘ軸方向（左右方向）に沿って複数のテープフィーダ２３が配列される。なお、テープフィーダ２３は、部品Ｐが並ぶテープＴを収容したリールを備え、リールからテープＴを引き出して後方（Ｙ軸方向）へ送り出すことにより部品Ｐを部品供給位置まで供給するものである。テープＴは、長手方向に所定の間隔で形成された複数の凹部を有する。複数の凹部には、それぞれ同一種類の部品Ｐが収容されている。凹部に収容された部品Ｐは、テープＴの表面を覆うフィルムによって保護されており、部品供給位置の手前でフィルムが剥がされて露出し、部品供給位置にて吸着ノズル４４により吸着される。

基板搬送装置２４は、図１の前後に間隔を開けて設けられＸ軸方向（左右方向）に架け渡された１対のコンベアベルトを有している。基板Ｓは、基板搬送装置２４のコンベアベルトにより図中左から右へと搬送される。

ＸＹロボット３０は、実装ヘッド４０をＸＹ軸方向（前後左右の方向）に移動させるものであり、図１に示すように、Ｘ軸スライダ３２と、Ｙ軸スライダ３４と、を備える。Ｘ軸スライダ３２は、Ｙ軸スライダ３４の前面にＸ軸方向（左右方向）に延在するように設けられた上下一対のＸ軸ガイドレール３１に支持され、Ｘ軸モータ３６（図６参照）の駆動によってＸ軸方向に移動可能である。Ｙ軸スライダ３４は、筐体１２の上段部にＹ軸方向（前後方向）に延在するように設けられた左右一対のＹ軸ガイドレール３３に支持され、Ｙ軸モータ３８（図６参照）の駆動によってＹ軸方向に移動可能である。なお、Ｘ軸スライダ３２は、Ｘ軸位置センサ３７（図６参照）によりＸ軸方向の位置が検知され、Ｙ軸スライダ３４は、Ｙ軸位置センサ３９（図６参照）によりＹ軸方向の位置が検知される。Ｘ軸スライダ３２には実装ヘッド４０が取り付けられている。このため、実装ヘッド４０は、ＸＹロボット３０（Ｘ軸モータ３６およびＹ軸モータ３８）を駆動制御することにより、ＸＹ平面（水平面）上の任意の位置に移動可能である。

実装ヘッド４０は、図２に示すように、ヘッド本体４１と、複数（実施形態では、８個）のノズルホルダ４２と、複数（実施形態では、８個）の吸着ノズル４４と、Ｒ軸駆動装置５０と、Ｑ軸駆動装置６０と、第１Ｚ軸駆動装置７０と、第２Ｚ軸駆動装置７５と、側面カメラ４７，４８とを備える。

実装ヘッド４０は、Ｘ軸スライダ３２に対して着脱可能に構成されている。すなわち、Ｘ軸スライダ３２には、例えば、搭載するノズルホルダ４２（吸着ノズル４４）の数が異なる複数種類のヘッドが着脱可能となっている。

ヘッド本体４１は、Ｒ軸駆動装置５０によって回転可能な回転体である。ノズルホルダ４２は、ヘッド本体４１に対して円周方向に所定角度間隔（実施形態では、４５度間隔）で配列され、且つ、ヘッド本体４１に昇降自在に支持されている。ノズルホルダ４２の先端部には、吸着ノズル４４が装着される。吸着ノズル４４は、ノズルホルダ４２に対して着脱可能であり、吸着する部品Ｐの種類に応じてその吸着に適したものに交換される。

Ｒ軸駆動装置５０は、複数のノズルホルダ４２（複数の吸着ノズル４４）をヘッド本体４１の中心軸回りに円周方向に旋回（公転）させるものである。Ｒ軸駆動装置５０は、図２に示すように、Ｒ軸モータ５１と、ヘッド本体４１の中心軸から軸方向に延出されたＲ軸５２と、Ｒ軸モータ５１の回転をＲ軸５２に伝達する伝達ギヤ５３と、を備える。Ｒ軸駆動装置５０は、Ｒ軸モータ５１により伝達ギヤ５３を介してＲ軸５２を回転駆動することにより、ヘッド本体４１を回転させる。各ノズルホルダ４２は、ヘッド本体４１の回転によって、吸着ノズル４４と一体となって円周方向に旋回（公転）する。また、Ｒ軸駆動装置５０は、この他に、Ｒ軸５２の回転位置、即ち各ノズルホルダ４２（吸着ノズル４４）の旋回位置を検知するためのＲ軸位置センサ５５（図６参照）も備える。

Ｑ軸駆動装置６０は、各ノズルホルダ４２（各吸着ノズル４４）をその中心軸回りに回転（自転）させるものである。Ｑ軸駆動装置６０は、図２に示すように、Ｑ軸モータ６１と、円筒ギヤ６２と、伝達ギヤ６３と、Ｑ軸ギヤ６４と、を備える。円筒ギヤ６２は、その内部にＲ軸５２が同軸かつ相対回転可能に挿通され、外周面に平歯の外歯６２ａが形成されている。伝達ギヤ６３は、Ｑ軸モータ６１の回転を円筒ギヤ６２に伝達するものである。Ｑ軸ギヤ６４は、各ノズルホルダ４２の上部に設けられ、円筒ギヤ６２の外歯６２ａとＺ軸方向（上下方向）にスライド可能に噛み合うものである。Ｑ軸駆動装置６０は、Ｑ軸モータ６１により伝達ギヤ６３を介して円筒ギヤ６２を回転駆動することにより、円筒ギヤ６２の外歯６２ａと噛み合う各Ｑ軸ギヤ６４を纏めて同方向に回転させることができる。各ノズルホルダ４２は、Ｑ軸ギヤ６４の回転によって、吸着ノズル４４と一体となってその中心軸回りに回転（自転）する。また、Ｑ軸駆動装置６０は、この他に、Ｑ軸ギヤ６４の回転位置、即ち各ノズルホルダ４２（吸着ノズル４４）の回転位置を検知するためのＱ軸位置センサ６５（図６参照）も備える。

第１および第２Ｚ軸駆動装置７０，７５は、ノズルホルダ４２の旋回（公転）軌道上の２箇所においてノズルホルダ４２を個別に昇降可能に構成されている。実施形態では、図３に示すように、第１Ｚ軸駆動装置７０は、ヘッド本体４１に支持されるノズルホルダ４２のうち０度の位置（以下、Ｚ１ともいう）にあるノズルホルダ４２を昇降可能である。また、第２Ｚ軸駆動装置７５は、ヘッド本体４１に支持されるノズルホルダ４２のうち１８０度の位置（以下、Ｚ２ともいう）にあるノズルホルダ４２を昇降可能である。なお、０度の位置とは、ヘッド本体４１の中心軸を通りＸ軸方向（基板搬送方向）に平行な線上にある２点のうち基板搬送方向上流側の位置であり（図３中、Ａ）、１８０度の位置は、上記２点のうち基板搬送方向下流側の位置である（図３中、Ｅ）。

第１および第２Ｚ軸駆動装置７０，７５は、何れも、図２に示すように、Ｚ軸スライダ７２，７７と、対応するＺ軸スライダ７２，７７を昇降させるＺ軸モータ７１，７６と、を備える。第１および第２Ｚ軸駆動装置７０，７５は、それぞれＺ軸モータ７１，７６を駆動して対応するＺ軸スライダ７２，７７を昇降させることにより、Ｚ軸スライダ７２，７７の下方にあるノズルホルダ４２と当接して、当該ノズルホルダ４２を吸着ノズル４４と一体的に昇降させる。なお、第１および第２Ｚ軸駆動装置７０，７５は、Ｚ軸モータ７１，７６としてリニアモータを用いてＺ軸スライダ７２，７７を昇降させるものとしてもよいし、回転モータと送りねじ機構とを用いてＺ軸スライダ７２，７７を昇降させるものとしてもよい。また、第１および第２Ｚ軸駆動装置７０，７５は、Ｚ軸モータ７１，７６に代えてエアシリンダなどのアクチュエータを用いてＺ軸スライダ７２，７７を昇降させるものとしてもよい。このように、実施形態の実装ヘッド４０は、それぞれノズルホルダ４２（吸着ノズル４４）を個別に昇降可能な２つのＺ軸駆動装置７０，７５を備え、Ｚ軸駆動装置７０，７５を用いて吸着ノズル４４による部品Ｐの吸着動作を個別に行なうことができる。このため、実装ヘッド４０は、２つのＺ軸駆動装置７０，７５によって昇降可能な２つの吸着ノズル４４と同じ間隔でＸ軸方向（左右方向）に並ぶように２つの部品Ｐを対応するテープフィーダ２３から供給することにより、２つの吸着ノズル４４を同時的に下降させて当該２つの部品Ｐを同時的に吸着させることができる。また、第１および第２Ｚ軸駆動装置７０，７５は、この他に、対応するＺ軸スライダ７２，７７の昇降位置、即ち対応するノズルホルダ４２（吸着ノズル４４）の昇降位置を検知するためのＺ軸位置センサ７３，７８（図６参照）も備える。

吸着ノズル４４は、圧力供給装置８０によって供給される圧力（負圧，正圧）により部品Ｐの吸着や吸着した部品Ｐの基板Ｓへの実装が可能である。圧力供給装置８０は、図５に示すように、負圧源（負圧ポンプ）８１と、正圧源（工場エア）８２と、各吸着ノズル４４の吸着口に供給する圧力を負圧と正圧と大気圧とのいずれかに切り替え可能な切替弁８６と、を備える。切替弁８６は、負圧源８１と連通する負圧流路８３と、正圧源８２と連通する正圧流路８４と、大気と連通する大気圧流路８５と、吸着ノズル４４の吸着口と連通するノズルホルダ４２内部に形成されたホルダ流路４２ａとが接続された４ポート３位置弁である。切替弁８６は、弁位置をホルダ流路４２ａが負圧流路８３と連通すると共に他の流路から遮断する位置（負圧供給位置）に切り替えることにより、吸着ノズル４４の吸着口に負圧を供給することができる。また、切替弁８６は、弁位置をホルダ流路４２ａが大気圧流路８５と連通すると共に他の流路から遮断する位置（大気圧供給位置）に切り替えることにより、吸着ノズル４４の吸着口に大気圧を供給することができる。さらに、切替弁８６は、弁位置をホルダ流路４２ａが正圧流路８４と連通すると共に他の流路から遮断する位置（正圧供給位置）に切り替えることにより、吸着ノズル４４の吸着口に正圧を供給することができる。切替弁８６は、図４に示すように、各ノズルホルダ４２（ホルダ流路４２ａ）にそれぞれ対応して設けられ、ヘッド本体４１の軸中心から放射状に延びる放射状流路４１ａを介して負圧流路８３に接続されると共に同様に延びる放射状流路（図示せず）を介して正圧流路８４に接続されている。また、負圧流路８３には、その内部の圧力（負圧）を検出するための圧力センサ８８が設けられている。

また、切替弁８６は、自動復帰機能を有しておらず、弁操作レバー８７の操作によって弁位置が負圧供給位置と大気圧供給位置と正圧供給位置とに切り替えられるようになっている。弁操作レバー８７は、図２に示すように、第１および第２弁駆動装置４５，４６の何れかによって操作される。第１弁駆動装置４５は、第１Ｚ軸駆動装置７０により昇降可能な位置（Ｚ１）にあるノズルホルダ４２に対応する切替弁８６の弁操作レバー８７を駆動することができる。第２弁駆動装置４６は、第２Ｚ軸駆動装置７５により昇降可能な位置（Ｚ２）にあるノズルホルダ４２に対応する切替弁８６の弁操作レバー８７を駆動することができる。なお、第１および第２弁駆動装置４５，４６は、例えば、モータと、モータの回転運動をストローク運動に変換する変換機構（カム機構やリンク機構など）とを用いて構成することができる。

側面カメラ４７，４８は、吸着ノズル４４による吸着動作の実行後に当該吸着ノズル４４の部品吸着有無や部品吸着姿勢を判定するために、当該吸着ノズル４４の先端部付近を側方から撮像するものである。実施形態では、側面カメラ４７は、第１Ｚ軸駆動装置７０により吸着ノズル４４を下降させて吸着動作を実行した後、当該吸着ノズル４４がＲ軸駆動装置５０により１つ先に旋回されたときに当該吸着ノズル４４を撮像可能である。また、側面カメラ４８は、第２Ｚ軸駆動装置７５により吸着ノズル４４を下降させて吸着動作を実行した後、当該吸着ノズル４４がＲ軸駆動装置５０により１つ先に旋回されたときに当該吸着ノズル４４を撮像可能である。

制御装置９０は、図６に示すように、ＣＰＵ９１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、ＣＰＵ９１の他に、ＲＯＭ９２やＨＤＤ９３、ＲＡＭ９４、入出力インタフェース９５などを備える。これらはバス９６を介して接続されている。制御装置９０には、Ｘ軸位置センサ３７やＹ軸位置センサ３９、Ｒ軸位置センサ５５、Ｑ軸位置センサ６５、Ｚ軸位置センサ７３，７８、圧力センサ８８などからの各種検知信号が入力されている。また、制御装置９０には、パーツカメラ２６やマークカメラ、側面カメラ４７，４８からの画像信号なども入出力インタフェース９５を介して入力されている。一方、制御装置９０からは、テープフィーダ２３や基板搬送装置２４、Ｘ軸モータ３６、Ｙ軸モータ３８、Ｒ軸モータ５１、Ｑ軸モータ６１、Ｚ軸モータ７１，７６、第１および第２弁駆動装置４５，４６、パーツカメラ２６、マークカメラ、側面カメラ４７，４８などへの各種制御信号が出力されている。

管理装置１００は、例えば、汎用のコンピュータであり、図６に示すように、ＣＰＵ１０１やＲＯＭ１０２、ＨＤＤ１０３、ＲＡＭ１０４、入出力インタフェース１０５等により構成される。管理装置１００には、入力デバイス１０７からの入力信号が入出力インタフェース１０５を介して入力されている。管理装置１００からは、ディスプレイ１０８への表示信号が入出力インタフェース１０５を介して出力されている。ＨＤＤ１０３には、基板Ｓの生産プログラムやその他の生産情報を含むジョブ情報が記憶されている。ここで、生産プログラムは、部品実装機１０において、どの基板Ｓにどの部品Ｐをどの順番で実装するか、また、そのように実装した基板Ｓを何枚作製するかを定めたプログラムをいう。また、生産情報には、基板Ｓに実装すべき部品Ｐに関する部品情報（部品Ｐの種類やその部品供給位置）や使用する吸着ノズル４４に関するノズル情報（ノズル径Ｒｎ）、部品Ｐの目標実装位置（ＸＹ座標）等が含まれる。管理装置１００は、部品実装機１０の制御装置９０と通信可能に接続され、各種情報や制御信号のやり取りを行なう。

こうして構成された実施形態の部品実装機１０は、管理装置１００によりジョブ情報を受信したときに、吸着動作と撮像動作と実装動作とを１サイクルとして実行する。吸着動作は、実装ヘッド４０を部品供給位置の上方へ移動させ、部品供給位置において吸着ノズル４４の吸着口に部品Ｐが当接するように各ノズルホルダ４２（吸着ノズル４４）を旋回させつつ対応するノズルホルダ４２を下降させると共に、対応する吸着ノズル４４の吸着口に負圧を供給する動作である。撮像動作は、吸着動作で吸着ノズル４４に吸着させた部品Ｐをパーツカメラ２６で撮像し、得られた撮像画像を処理することにより吸着ずれを検出して部品Ｐの目標実装位置を補正する動作である。実装動作は、実装ヘッド４０を基板Ｓにおける目標実装位置の上方へ移動させ、吸着ノズル４４に吸着させた部品Ｐが目標実装位置に当接するように各ノズルホルダ４２（吸着ノズル４４）を旋回させつつ対応するノズルホルダ４２を下降させ、対応する吸着ノズル４４の吸着口に正圧を供給する動作である。

図７は、制御装置９０のＣＰＵ９１により実行される吸着制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。吸着制御ルーチンが実行されると、制御装置９０のＣＰＵ９１は、まず、負圧流路８３内部の圧力（負圧Ｐｍ）を取得すると共に（Ｓ１００）、吸着対象ノズルのノズル径Ｒｎを取得する（Ｓ１１０）。なお、負圧Ｐｍは、圧力センサ８８の検知信号から取得することができる。また、ノズル径Ｒｎは、管理装置１００から受信したジョブ情報に含まれるノズル情報から取得することができる。続いて、ＣＰＵ９１は、ノズル径Ｒｎに基づいて閾値Ｐｒｅｆ１，Ｐｒｅｆ２を設定し（Ｓ１２０）、負圧Ｐｍの絶対値が閾値Ｐｒｅｆ１未満であるか否か（Ｓ１３０）、負圧Ｐｍの絶対値が閾値Ｐｒｅｆ２以上であるか否か（Ｓ１４０）、をそれぞれ判定する。ＣＰＵ９１は、負圧Ｐｍの絶対値が閾値Ｐｒｅｆ１未満でない、即ち閾値Ｐｒｅｆ１以上と判定すると、同時吸着動作を実行する（Ｓ１５０）。同時吸着動作は、２つの吸着対象ノズルにそれぞれの吸着対象部品が同時的に吸着されるようテープフィーダ２３とＸＹロボット３０とＲ軸駆動装置５０と第１および第２Ｚ軸駆動装置７０，７５と第１および第２弁駆動装置４５，４６とを順次制御することにより行なわれる。具体的には、ＣＰＵ９１は、２つの吸着対象部品がそれぞれの部品供給位置に供給されるように対応するテープフィーダ２３に制御信号を送信すると共に、２つの吸着対象部品の上方へ実装ヘッド４０が移動するようＸＹロボット３０を制御する。続いて、ＣＰＵ９１は、実装ヘッド４０の２つの吸着対象ノズルがそれぞれＺ１，Ｚ２に来るように各ノズルホルダ４２が旋回しつつそれぞれの吸着対象部品に当接するまで対応する２つノズルホルダ４２が下降するようＲ軸駆動装置５０と第１および第２Ｚ軸駆動装置７０，７５とを制御する（Ｚ１ホルダおよびＺ２ホルダ下降）。そして、ＣＰＵ９１は、２つの吸着対象ノズルの吸着口にそれぞれ負圧が供給されるよう第１および第２弁駆動装置４５，４６を制御する（Ｚ１バルブおよびＺ２バルブ開弁）。一方、ＣＰＵ９１は、負圧Ｐｍの絶対値が閾値Ｐｒｅｆ１未満で且つ閾値Ｐｒｅｆ２以上と判定すると、単吸着動作を実行する（Ｓ１６０）。単吸着動作は、１つの吸着対象ノズルに吸着対象部品が吸着されるようテープフィーダ２３とＸＹロボット３０とＲ軸駆動装置５０と第１および第２Ｚ軸駆動装置７０，７５と第１および第２弁駆動装置４５，４６とを順次制御することにより行なわれる。具体的には、ＣＰＵ９１は、１つの吸着対象部品がその部品供給位置に供給されるように対応するテープフィーダ２３に制御信号を送信すると共に、当該吸着対象部品の上方へ実装ヘッド４０が移動するようＸＹロボット３０を制御する。続いて、ＣＰＵ９１は、実装ヘッド４０の１つの吸着対象ノズルがＺ１に来るように各ノズルホルダ４２が旋回しつつ吸着対象部品に当接するまで対応する１つノズルホルダ４２が下降するようＲ軸駆動装置５０と第１Ｚ軸駆動装置７０とを制御する（Ｚ１ホルダ下降）。そして、ＣＰＵ９１は、１つの吸着対象ノズルの吸着口に負圧が供給されるよう第１弁駆動装置４５を制御する（Ｚ１バルブ開弁）。なお、実施形態では、単吸着動作は、第１Ｚ軸駆動装置７０によりＺ１でノズルホルダ４２を下降させ、対応する吸着ノズル４４に負圧が供給されるよう第１弁駆動装置４５を制御するものとしたが、第２Ｚ軸駆動装置７５によりＺ２でノズルホルダ４２を下降させ、対応する吸着ノズル４４に負圧が供給されるよう第２弁駆動装置４６を制御するものであってもよい。

ここで、上述したように、各ノズルホルダ４２のホルダ流路４２ａは、対応する切替弁８６を介して共通の負圧流路８３（負圧源８１）に接続されている。そして、吸着動作は、吸着対象ノズルの吸着口に負圧が供給されるよう対応する切替弁８６を駆動して対応するノズルホルダ４２のホルダ流路４２ａと共通の負圧流路８３とを連通させることにより行なわれる。このとき、何らかの原因によって吸着対象ノズルに部品Ｐが吸着されないと（吸着ミス発生）、開放された吸着口から負圧がリークし、負圧流路８３の負圧Ｐｍの絶対値は低下する。この場合、共通の負圧流路８３から他の吸着ノズル４４の吸着口へ供給される負圧Ｐｍの絶対値も低下し、負圧Ｐｍの絶対値が下限値未満となると、当該他の吸着ノズル４４は、部品Ｐを保持することができなくなる。閾値Ｐｒｅｆ１は、同時吸着動作の後、２つの吸着対象ノズルの何れにも吸着ミスが発生しても、負圧Ｐｍの絶対値が上記下限値未満とならないように定められる。一方、閾値Ｐｒｅｆ２は、単吸着動作の後、１つの吸着対象ノズルに吸着ミスが発生しても、負圧Ｐｍの絶対値が上記下限値未満とならないように定められる。例えば、吸着ノズル４４が部品Ｐを保持できなくなる負圧流路８３の負圧Ｐｍの絶対値が１０［ｋＰａ］であり、１つ吸着ミスが発生すると、負圧流路８３の負圧Ｐｍの絶対値が１［ｋＰａ］だけ低下する場合、同時吸着動作を行なう吸着対象ノズルが２つであるから、閾値Ｐｒｅｆ１は、１２［ｋＰａ］となり、閾値Ｐｒｅｆ２は、１１［ｋＰａ］となる。例えば、いま、負圧流路８３の負圧Ｐｍの絶対値が１１．５［ｋＰａ］である場合、同時吸着動作を行なうと、２つの吸着対象ノズルの何れにも吸着ミスが発生した場合に、負圧Ｐｍの絶対値が９．５［ｋＰａ］となるため、他の吸着ノズル４４は、部品Ｐを保持することができなくなる。一方、単吸着動作であれば、１つの吸着対象ノズルに吸着ミスが発生しても、負圧Ｐｍの絶対値が１０．５［ｋＰａ］となるため、他の吸着ノズル４４は、部品Ｐを保持することができる。また、負圧流路８３の負圧Ｐｍの絶対値が１０．５［ｋＰａ］である場合、以降、１つでも吸着ミスが発生すると、負圧Ｐｍの絶対値が１０［ｋＰａ］未満となるため、他の吸着ノズル４４は、部品Ｐを保持することができなくなる。このように、部品実装機１０は、現在の負圧流路８３の負圧Ｐｍに応じて、吸着ミスが発生しても負圧Ｐｍの絶対値が下限値未満とならないように同時吸着動作を実行するか、単吸着動作を実行するか、吸着動作を実行しないかを選択するのである。これにより、部品実装機１０は、吸着ミスが生じた場合であっても他の吸着ノズル４４が吸着している部品が落下するのを抑制しつつ、複数の吸着ノズル４４にできる限り多くの部品を吸着させることができる。なお、吸着ミスが発生したときの負圧流路８３の負圧低下（負圧のリーク量）は、吸着対象ノズルのノズル径Ｒｎが大きいほど大きくなる。このため、閾値Ｐｒｅｆ１，Ｐｒｅｆ２は、ノズル径Ｒｎが大きいほど、大きくなるように定められる。閾値Ｐｒｅｆ１の設定は、実施形態では、ノズル径Ｒｎと閾値Ｐｒｅｆ１との関係を予め求めてマップとしてＲＯＭ９２に記憶しておき、ノズル径Ｒｎが与えられると、マップから対応する閾値Ｐｒｅ１を導出することにより行なうことができる。閾値Ｐｒｅｆ２の設定も、同様に行なうことができる。

そして、ＣＰＵ９１は、複数の吸着ノズル４４に予定数の部品Ｐが吸着されたか否かを判定する（Ｓ１７０）。ＣＰＵ９１は、予定数の部品Ｐが吸着されていないと判定すると、次の吸着対象ノズルがＺ１またはＺ２（第１Ｚ軸駆動装置７０または第２Ｚ軸駆動装置７５により昇降可能な位置）に来るようＲ軸駆動装置５０を駆動制御し（Ｓ１８０）、Ｓ１００に戻ってＳ１００〜Ｓ１７０の処理を繰り返す。ＣＰＵ９１は、予定数の部品Ｐが吸着されたと判定すると、部品Ｐを基板Ｓに実装するために、撮像動作を経て実装動作へ移行して（Ｓ１９０）、吸着制御ルーチンを終了する。

ＣＰＵ９１は、Ｓ１４０で負圧Ｐｍの絶対値が閾値Ｐｒｅｆ２以上でない、即ち閾値Ｐｒｅｆ２未満と判定すると、そのまま実装動作を経て実装動作へ移行して（Ｓ１９０）、吸着制御ルーチンを終了する。負圧Ｐの絶対値が閾値Ｐｒｅｆ２未満の場合、ＣＰＵ９１は、以降、一つでも吸着ミスが発生すると、他の吸着ノズル４４に吸着させている部品Ｐを保持できないと判断し、予定数の部品Ｐが吸着されていなくても、他の吸着ノズル４４に吸着させている部品Ｐを実装するために、実装動作（撮像動作）へ移行する。ＣＰＵ９１は、同時吸着動作を実行できないが、単吸着動作を実行できる場合には、単吸着動作において吸着ミスが発生して負圧Ｐｍの絶対値が閾値Ｐｒｅｆ未満となるか所定数の部品Ｐが吸着されるまで単吸着動作を繰り返し実行する。

ここで、実施形態の構成要素と請求の範囲に記載の本開示の構成要素との対応関係を明らかにする。実施形態の部品供給部２２が本開示の部品供給部に相当し、テープフィーダ２３がパーツフィーダに相当し、部品実装機１０が部品実装機に相当し、吸着ノズル４４がノズルに相当し、実装ヘッド４０がヘッドに相当し、負圧源８１が負圧源に相当し、圧力供給装置８０が負圧供給装置に相当し、第１および第２Ｚ軸駆動装置７０，７５が昇降装置に相当し、制御装置９０が制御装置に相当する。また、実装ヘッド４０がロータリヘッドに相当し、第１Ｚ軸駆動装置７０が第１昇降装置に相当し、第２Ｚ軸駆動装置７５が第２昇降装置に相当する。

以上説明した実施形態の部品実装機１０は、吸着動作として、一つの吸着対象ノズルを下降させると共に当該一つの吸着対象ノズルの吸着口に負圧を供給して一つの吸着対象ノズルに部品Ｐを吸着させる第１吸着動作と、複数の吸着対象ノズルを同時的に下降させると共に当該複数の吸着対象ノズルの吸着口に負圧を供給して複数の吸着対象ノズルに部品を同時的に吸着させる第２吸着動作とを実行可能な制御装置９０を備える。制御装置９０は、負圧源８１からの負圧Ｐｍの絶対値が閾値Ｐｒｅ１以上の場合には第２吸着動作を実行し、負圧Ｐｍの絶対値が閾値Ｐｒｅ１未満で且つ閾値Ｐｒｅ１よりも低い閾値Ｐｒｅｆ２以上の場合には第１吸着動作を実行し、負圧Ｐｍの絶対値が閾値Ｐｒｅｆ２未満の場合には吸着動作を実行しない。これにより、部品実装機１０は、吸着ミスが生じた場合であっても他の吸着ノズル４４が吸着している部品が落下するのを抑制しつつ、複数のノズルにできる限り多くの部品Ｐを吸着させることができる。この結果、部品実装機１０は、１サイクルあたりに吸着・実装する部品Ｐの数を増やして、実装効率をより高めることができる。

また、実施形態の部品実装機１０は、吸着対象ノズルのノズル径Ｒｎが大きいほど大きくなるよう閾値Ｐｒｅｆ１，Ｐｒｅｆ２を設定して同時吸着動作、単吸着動作の可否を判定する。吸着ノズル４４はノズル径Ｒｎが大きいほど吸着ミスが発生した場合の負圧のリーク量が多くなるため、ノズル径Ｒｎが大きいほど閾値Ｐｒｅｆ１，Ｐｒｅｆ２の大きくすることで、閾値Ｐｒｅｆ１，Ｐｒｅｆ２を最適化することができる。

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、部品実装機１０は、ヘッド本体４１に対して複数のノズルホルダ４２が周方向に配列されたロータリ型の実装ヘッド４０を備えるものとした。しかし、部品実装機１０は、パーツフィーダ（テープフィーダ２３）の配列方向に沿って当該パーツフィーダと同ピッチで配列され且つそれぞれ独立して昇降可能なノズルホルダ（吸着ノズル）を有する並列型の実装ヘッドを備えるものとしてもよい。

上述した実施形態では、実装ヘッド４０は、所定位置にある２つのノズルホルダ４２（吸着ノズル４４）をそれぞれ個別に昇降させる２つのＺ軸駆動装置７０，７５を備えるものとした。しかし、実装ヘッド４０は、Ｚ軸駆動装置をＮ個（Ｎは３以上の自然数）備えてもよく、Ｎ個のＺ軸駆動装置によりＮ個の吸着ノズルを同時的に下降させ、各吸着ノズルにＮ個の部品Ｐを同時的に吸着するものとしてもよい。この場合、同時吸着動作の可否を判定するための閾値Ｐｒｅｆ１として、Ｎ個の部品Ｐの同時吸着動作を許容する閾値Ｐ（Ｎ），（Ｎ−１）個の部品Ｐの同時吸着動作を許容する閾値Ｐ（Ｎ−１），…，１個の部品Ｐの単吸着動作を許容する閾値Ｐ１のＮ個の閾値が設けられる。ＣＰＵ９１は、負圧流路８３内部の圧力（負圧Ｐｍ）の絶対値が閾値Ｐ（Ｎ）以上である場合には、Ｎ個の部品Ｐの同時吸着動作を実行し、閾値Ｐ１未満である場合には、吸着動作を実行せず、閾値Ｐ１以上で且つ閾値Ｐ（Ｎ）未満である場合には、負圧Ｐｍの絶対値がＮ個の閾値Ｐ１，Ｐ（Ｎ−１），Ｐ（Ｎ）のうちどの閾値間にあるかにより同時吸着可能な部品数を求めて吸着動作を実行する。なお、ＣＰＵ９１は、Ｎ個よりも少ない数の部品Ｐの吸着動作を実行した場合には、吸着ミスの発生により負圧Ｐｍの絶対値が閾値Ｐ１未満となるか予定数の部品Ｐが吸着されるまで、吸着動作後の負圧Ｐｍに応じて残りの部品Ｐの吸着動作を実行する。

上述した実施形態では、同時吸着動作の可否を判定するための閾値Ｐｒｅｆ１と単吸着動作の可否を判定するための閾値Ｐｒｅｆ２は、吸着対象ノズルのノズル径Ｒｎが大きいほど大きくなるよう設定された。しかし、閾値Ｐｒｅｆ１，Ｐｒｅｆ２の設定に、吸着ノズルの吸着口が複数存在するものや吸着口の形状が特殊なもの等、ノズル径Ｒｎ以外の要因が考慮されてもよい。また、閾値Ｐｒｅｆ１，Ｐｒｅｆ２に、固定値が設定されてもよい。この場合、閾値Ｐｒｅｆ１，Ｐｒｅｆ２は、ノズルホルダ４２に装着可能な複数種類の吸着ノズル４４のうち最もノズル径が大きいものに対応するように設定されるとよい。

上述した実施形態では、閾値Ｐｒｅｆ１，Ｐｒｅｆ２は、吸着ノズルの種類に応じて設定された。しかし、閾値Ｐｒｅｆ１，Ｐｒｅｆ２は、部品実装機１０（Ｘ軸スライダ３２）に装着されるヘッドの種類（例えば、搭載するノズルホルダの数）に応じて設定されてもよい。

上述した実施形態では、実装ヘッド４０は、所定位置にある２つのノズルホルダ４２（吸着ノズル４４）をそれぞれ個別に昇降させる２つのＺ軸駆動装置７０，７５を備えるものとした。しかし、実装ヘッド４０は、Ｚ軸駆動装置を１つしか備えず、Ｚ軸駆動装置により１つの吸着ノズルを下降させ、吸着ノズルに１つの部品Ｐを吸着するものとしてもよい。但し、この場合は、同時吸着動作を実行することはできない。この場合、吸着動作の可否を判定するための閾値として、吸着対象ノズルのノズル径Ｒｎが大きいほど大きくなるよう設定される閾値Ｐｒｅｆが設けられる。そして、ＣＰＵ９１は、負圧流路８３内部の圧力（負圧Ｐｍ）の絶対値が閾値Ｐｒｅｆ以上である場合には、吸着動作を実行し、負圧Ｐｍの絶対値が閾値Ｐｒｅｆ未満である場合には、吸着動作を実行しない。即ち、本開示の他の部品実装機は、部品供給部に配列された複数のパーツフィーダから部品を吸着して基板に実装する部品実装機であって、吸着口に前記部品を吸着可能なノズルを複数有するヘッドと、負圧を発生させる負圧源を有し、該負圧源からの負圧を前記複数のノズルの吸着口に供給可能な負圧供給装置と、前記複数のノズルのうち少なくとも所定位置にあるノズルを昇降可能な昇降装置と、前記ノズルが下降するよう前記昇降装置を制御すると共に該ノズルの吸着口に負圧が供給されるよう前記負圧供給装置を制御して前記ノズルの吸着口に部品を吸着させる吸着動作を実行可能な制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記負圧源からの負圧の絶対値が閾値以上の場合には前記吸着動作を実行し、前記負圧源からの負圧の絶対値が前記閾値未満の場合には前記吸着動作を実行せず、前記ヘッドには、前記吸着口の径が異なる複数種類のノズルを装着可能であり、前記閾値は、前記ヘッドに装着されているノズルの径が大きいほど大きくなるよう定められるものとしてもよい。

上述した実施形態では、ＸＹロボット３０は、実装ヘッド４０をＸＹ軸方向に移動させるものとしたが、基板ＢをＸＹ軸方向に移動させてもよい。

上述した実施形態では、部品実装機１０は、各軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｒ軸、Ｑ軸およびＺ軸）の位置を検出する位置センサ３７，３９，５５，６５，７３，７８を備えたが、「位置センサ」には、エンコーダやリニアスケールが含まれてもよい。

本発明は、部品実装機の製造産業などに利用可能である。

１部品実装システム、１０部品実装機、１２、筐体、２２部品供給部、２４基板搬送装置、２６パーツカメラ、２８ノズルステーション、３０ＸＹロボット、３１Ｘ軸ガイドレール、３２Ｘ軸スライダ、３３Ｙ軸ガイドレール、３４Ｙ軸スライダ、３６Ｘ軸モータ、３７Ｘ軸位置センサ、３８Ｙ軸モータ、３９Ｙ軸位置センサ、４０実装ヘッド、４１ヘッド本体、４１a 放射状流路、４２ノズルホルダ、４２a ホルダ流路、４４吸着ノズル、４５第１弁駆動装置、４６第２弁駆動装置、４７，４８側面カメラ、５０Ｒ軸駆動装置、５１Ｒ軸モータ、５２Ｒ軸、５３伝達ギヤ、５５Ｒ軸位置センサ、６０Ｑ軸駆動装置、６１Ｑ軸モータ、６２円筒ギヤ、６２ａ外歯、６４Ｑ軸ギヤ、６５Ｑ軸位置センサ、７０第１Ｚ軸駆動装置、７１，７６Ｚ軸モータ、７２，７７Ｚ軸スライダ、７３，７８Ｚ軸位置センサ、７５第２Ｚ軸駆動装置、８０圧力供給装置、８１負圧源、８２正圧源、８３負圧流路、８４正圧流路、８５大気圧流路、８６切替弁、８７弁操作レバー、８８圧力センサ、９０制御装置、９１ＣＰＵ、９２ＲＯＭ９３ＨＤＤ、９４ＲＡＭ、９５入出力インタフェース、９６バス、１００管理装置、１０１ＣＰＵ、１０２ＲＯＭ、１０３ＨＤＤ、１０４ＲＡＭ、１０５入出力インタフェース、１０７入力デバイス、１０８ディスプレイ、Ｐ部品、Ｓ基板。

Claims

部品供給部に配列された複数のパーツフィーダから供給される部品を吸着して基板に実装する部品実装機であって、
吸着口に前記部品を吸着可能なノズルを複数有するヘッドと、
負圧を発生させる負圧源を有し、該負圧源からの負圧を前記複数のノズルの吸着口に個別に供給可能な負圧供給装置と、
複数の前記ノズルを個別に昇降可能な昇降装置と、
前記ノズルの吸着口に部品を吸着させる吸着動作として、一つの前記ノズルが下降するよう前記昇降装置を制御すると共に該一つのノズルの吸着口に負圧が供給されるよう前記負圧供給装置を制御して前記一つのノズルの吸着口に部品を吸着させる第１吸着動作と、複数の前記ノズルが同時的に下降するよう前記昇降装置を制御すると共に該複数のノズルの吸着口に負圧が供給されるよう前記負圧供給装置を制御して前記複数のノズルの吸着口に部品を同時的に吸着させる第２吸着動作とを実行可能であり、前記負圧源からの負圧の絶対値が第１閾値以上の場合には前記第２吸着動作を実行し、前記負圧源からの負圧の絶対値が前記第１閾値未満で且つ前記第１閾値よりも低い第２閾値以上の場合には前記第１吸着動作を実行し、前記負圧源からの負圧の絶対値が前記第２閾値未満の場合には前記吸着動作を実行しない制御装置と、
を備える部品実装機であって、
前記ヘッドは、前記ノズルを保持するノズルホルダが周方向に配列されると共に該ノズルホルダを昇降可能に支持する回転体を有し、該回転体の回転により前記複数のノズルホルダを周方向に旋回させるロータリヘッドであり、
前記昇降装置は、前記複数のノズルホルダのうち第１位置にあるノズルホルダを昇降させる第１昇降装置と、前記複数のノズルホルダのうち前記第１位置とは異なる第２位置にあるノズルホルダを昇降させる第２昇降装置と、を有する、
部品実装機において、
前記制御装置は、複数の吸着ノズルに予定数の部品が吸着されたか否かを判定し、予定数の部品が吸着されていないと判定すると、次の吸着対象ノズルが第１昇降装置または第２昇降装置により昇降可能な位置に来るよう前記回転体を回転する部品実装機。
請求項１に記載の部品実装機であって、
前記ヘッドは、複数種類のノズルを装着可能であり、
前記第１閾値および前記第２閾値は、前記ヘッドに装着されているノズルの種類に応じて定められる、
部品実装機。
請求項２に記載の部品実装機であって、
前記ヘッドは、前記吸着口の径が異なる複数種類のノズルを装着可能であり、
前記第１閾値および前記第２閾値は、前記ヘッドに装着されているノズルの径が大きいほど大きくなるよう定められる、
部品実装機。
請求項１に記載の部品実装機であって、
前記部品実装機は、複数種類のヘッドを装着可能であり、
前記第１閾値および前記第２閾値は、前記部品実装機に装着されているヘッドの種類に応じて定められる、
部品実装機。