JP7339028B2 - ノズル格納状態検出装置 - Google Patents

Description

本開示は、ノズル格納状態検出装置に関する。

ノズル交換装置に格納されているノズルの有無を検出する技術が特許文献１に開示されている。

特開２０１０－０７３７６６号公報

特許文献１の技術では、ノズル交換装置に格納されているノズルの格納状態までは検出することができない。

本発明の態様は、ノズル交換装置に格納されているノズルの格納状態を検出することを目的とする。

本発明の態様に従えば、ノズルが装着されるヘッドに設けられ、ノズル交換装置に格納されているノズルの所定の位置に向けて光を照射することで前記所定の位置の高さを検出する光センサと、前記光センサが検出した前記高さに基づいて、前記ノズル交換装置に格納されているノズルの格納状態を検出する格納状態検出部と、を備える、ノズル格納状態検出装置が提供される。

本発明の態様によれば、ノズル交換装置に格納されているノズルの格納状態を検出することができる。

図１は、実施形態に係るノズル格納状態検出装置の一例を模式的に示す図である。 図２は、実施形態に係るノズル交換装置の一例を示す斜視図である。 図３は、実施形態に係るノズル交換装置の一例を示す分解斜視図である。 図４は、実施形態に係るノズル交換装置に格納されているノズルの格納状態の一例を示す斜視図である。 図５は、実施形態に係るノズル交換装置に格納されているノズルの格納状態の一例を示す断面図である。 図６は、実施形態に係るノズル格納状態検出方法を示すフローチャートである。 図７は、実施形態に係るノズル格納状態検出方法の一例を模式的に示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。所定面のＸ軸と平行な方向をＸ軸方向とし、所定面においてＸ軸と直交するＹ軸と平行な方向をＹ軸方向とし、所定面と直交するＺ軸と平行な方向をＺ軸方向とする。また、以下の説明においては、所定面を適宜、ＸＹ平面、と称する。本実施形態においては、ＸＹ平面と水平面とが平行であることとする。

［実施形態］
＜ノズル格納状態検出装置＞
実施形態について説明する。図１は、実施形態に係るノズル格納状態検出装置１の一例を模式的に示す図である。

ノズル格納状態検出装置１は、ノズル交換装置６に格納されているノズル５の格納状態を検出する。ノズル格納状態検出装置１は、ノズル５を装着したヘッド４を用いて、フィーダによって供給された電子部品をノズル５に吸着保持させ、基板に実装する実装装置に、使用される。図１に示すように、ノズル格納状態検出装置１は、光センサ２と、制御装置３と、を備える。以下において、ヘッド４及びノズル５を先に説明してから、ノズル格納状態検出装置１の構成要素である光センサ２及び制御装置３の詳細な説明をし、ノズル交換装置６を説明する。

＜ヘッド＞
図１に示すように、ヘッド４は、ヘッド本体４１と、把持部４２と、を備える。ヘッド本体４１は、先端部分に、後述するノズル５の基端部５１を嵌め込み可能な嵌込穴４３を有する。把持部４２は、ヘッド本体４１の先端部分の外周に設けられている。把持部４２は、ヘッド本体４１の嵌込穴４３に嵌め込まれたノズル５の基端部５１に、ヘッド本体４１の先端部分を外側から押し付けることで、ヘッド本体４１の先端部分にノズル５の基端部５１を把持して固定する。

＜ノズル＞
図１に示すように、ノズル５は、中心軸５６に関して円筒対称性を有する。ノズル５は、ヘッド４に把持される部分である基端部５１と、基端部５１よりも先端側の一回り太い部分である胴体部５２と、胴体部５２も先端側の電子部品を吸着保持する部分である先端部５３と、を有する。基端部５１と胴体部５２との境界には、段部５４が形成されている。段部５４は、中心軸５６に対して直交する上面を形成している。胴体部５２の中央部分には、円周上に外周側に張り出した突状部５５が形成されている。ノズル５には、電子部品を吸着保持するための吸引管５７が、中心軸５６に沿って貫通して設けられている。ノズル５は、ヘッド４によってＺ軸方向に沿って移動する。

＜光センサ＞
図１に示すように、ノズル格納状態検出装置１の光センサ２は、ノズル５が装着されるヘッド４に設けられている。光センサ２は、より詳細には、ヘッド４の把持部４２に、光の照射方向をヘッド４の嵌込穴４３の開口方向と同じ方向に向けて設けられている。光センサ２は、後述するノズル交換装置６の構成に基づき、嵌込穴４３の開口中心に対してＹ軸方向にずらした位置に設けられることが好ましい。ここで、Ｙ軸方向は、ノズル５の移動方向であるＺ軸方向と直交する所定の面内方向であるＸ軸方向に対して直交する面内方向である。

光センサ２は、ノズル交換装置６の格納部６９に格納されているノズル５の所定の位置に向けて光を照射することで、当該所定の位置の高さを検出する。光センサ２は、より詳細には、ノズル５の段部５４の上面に向けて照射光２１を照射し、照射光２１が段部５４の上面で反射することで発生した反射光２２を検出し、照射光２１を照射してから反射光２２を検出するまでの時間を検出することで、段部５４の上面の高さＨを検出する。

＜制御装置＞
制御装置３は、ノズル格納状態検出装置１を制御するコンピュータシステムを含む。図１に示すように、制御装置３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなマイクロプロセッサを含む処理装置３Ａと、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はストレージのような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含む記憶装置３Ｂと、信号及びデータを入出力可能な入出力回路を含む入出力インターフェース３Ｃと、を有する。

制御装置３の処理装置３Ａは、格納状態検出部３１を有する。格納状態検出部３１は、処理装置３Ａが、実施形態に係るノズル格納状態検出装置１が実施形態に係るノズル格納状態検出方法を実行するためのノズル格納状態検出プログラムを実行することにより、実現される機能部である。

格納状態検出部３１は、光センサ２が検出した所定の位置の高さに基づいて、ノズル交換装置６に格納されているノズル５の格納状態を検出する。格納状態検出部３１は、より詳細には、光センサ２が検出した段部５４の上面の高さＨに基づいて、ノズル交換装置６に格納されているノズル５の格納状態を検出する。

格納状態検出部３１は、光センサ２が検出した段部５４の上面の高さＨが、下限閾値である下限高さＨＬ以上、上限閾値である上限高さＨＵ以下である場合、ノズル交換装置６に格納されているノズル５の格納状態は正常状態であると判定する。格納状態検出部３１は、光センサ２が検出した段部５４の上面の高さＨが、下限閾値である下限高さＨＬ未満である場合、ノズル交換装置６に格納されているノズル５が無い状態であると判定する。格納状態検出部３１は、光センサ２が検出した段部５４の上面の高さＨが、上限閾値である上限高さＨＵより大きい場合、ノズル交換装置６に格納されているノズル５の格納状態は、ノズル５が正常状態に対して傾斜している傾斜状態であると判定する。

格納状態検出部３１は、さらに、光センサ２が検出した段部５４の上面の高さＨが、上限閾値である上限高さＨＵより大きい場合、段部５４の上面の高さＨとノズル５の傾斜角度との関係性を表すデータを用いて、段部５４の上面の高さＨに基づいて、ノズル交換装置６に格納されているノズル５の傾斜角度を求める。ここで、ノズル交換装置６に格納されているノズル５の傾斜角度は、ノズル交換装置６に格納されている傾斜状態にあるノズル５の中心軸５６と、正常状態にあるノズル５の中心軸５６とが形成する角度で表される。

制御装置３の記憶装置３Ｂは、格納状態検出部３１によって用いられる、高さＨとノズル５の傾斜角度との関係性を表すデータを記憶している。

制御装置３の入出力インターフェース３Ｃには、ヘッド４に設けられた光センサ２と、ヘッド４と、後述するノズル交換装置６の駆動部６８と、が接続される。制御装置３は、入出力インターフェース３Ｃを介して、光センサ２、ヘッド４及び駆動部６８を制御する。また、制御装置３の入出力インターフェース３Ｃには、不図示の表示装置が接続されていてもよい。制御装置３は、入出力インターフェース３Ｃを介して、処理装置３Ａの処理によって得られた種々の情報を出力して、文字、画像、動画等により、当該表示装置に表示させることができる。

＜ノズル交換装置＞
図２は、実施形態に係るノズル交換装置６の一例を示す斜視図である。図３は、実施形態に係るノズル交換装置６の一例を示す分解斜視図である。図２及び図３に示すように、ノズル交換装置６は、ベース６２と、ベース６２の上方に配置されたスライドベース６４と、スライドベース６４の上方に配置されたスライドプレート６６と、スライドプレート６６をベース６２及びスライドベース６４に対して相対的にＸ軸方向にスライド移動させる駆動部６８と、を備える。

ベース６２には、胴体部５２の外周径と比較して大きく、かつ、突状部５５の外周径と比較して小さな径を有する複数の円形の小開口６１が、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に配列して形成されている。

スライドベース６４には、突状部５５の外周径と比較して大きな径を有する複数の円形の大開口６３が、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に配列して、小開口６１と対応する位置に、すなわち小開口６１と同軸上となる位置に、形成されている。

スライドプレート６６には、Ｘ軸方向に延びて形成された複数の長穴６５がＹ軸方向に配列して形成されている。長穴６５は、複数の小開口６１及び複数の大開口６３と対応する位置に形成された複数の大開口６３と同径の複数の円形状の穴が、基端部５１の外周径と比較して大きく、かつ、胴体部５２の外周径と比較して小さな幅を有するＸ軸方向に延びた細い穴によって接続された形状を有している。

小開口６１、大開口６３及び長穴６５は、ノズル交換装置６において、ノズル５を格納する格納部６９を形成する。

ノズル交換装置６は、以上のような構成を有するため、駆動部６８が制御装置３の制御に基づいて、スライドプレート６６をベース６２及びスライドベース６４に対して相対的にＸ軸方向にスライド移動させることにより、長穴６５の円形状の穴が複数の小開口６１及び複数の大開口６３と対応する位置に来ることで、ノズル５を格納部６９から取り出し可能な解放状態と、長穴６５の細い穴が複数の小開口６１及び複数の大開口６３と対応する位置に来ることで、ノズル５を格納部６９から取り出し不可能な非解放状態と、の間で移行させることができる。

ノズル交換装置６は、また、格納部６９が、格納部６９を形成する長穴６５により、Ｘ軸方向にはノズル５の格納余裕を有し、Ｙ軸方向にはノズル５の格納余裕を有さない構成となっているので、格納しているノズル５をＸ軸方向にのみ傾斜可能な構造となっている。ここで、ノズル５がＸ軸方向にのみ傾斜するとは、ノズル５がＹ軸を中心とする回転方向に傾斜することをいう。なお、ノズル交換装置６は、上記した構造に限定されることなく、格納しているノズル５を所定の面内にのみ傾斜可能ないかなる構造であっても好ましい。ここで、ノズル５が所定の面内にのみ傾斜するとは、所定の面内の一方向にのみ傾斜することをいい、所定面の面に含まれる所定軸を中心とする回転方向に傾斜することをいう。

＜ノズルの格納状態＞
図１に示すように、ノズル交換装置６がノズル５を正常に格納している正常状態では、ノズル５の先端部５３及び胴体部５２の突状部５５より先端側の部分が、小開口６１に挿入された状態となっている。また、正常状態では、ノズル５の突状部５５が、大開口６３に挿入されてベース６２の上面で支持された状態となっている。また、正常状態では、ノズル５の突状部５５より基端側の部分が、大開口６３に挿入した状態となっており、段部５４の上面の高さＨが、スライドプレート６６の上面と下面との間に来る状態となっている。

図４は、実施形態に係るノズル交換装置６に格納されているノズル５の格納状態の一例を示す斜視図である。図５は、実施形態に係るノズル交換装置６に格納されているノズル５の格納状態の一例を示す断面図である。図５は、図４のＶ－Ｖ断面を、図４と同じ角度から見た斜視図である。

図４及び図５に示すように、正常状態のノズル５Ａは、中心軸５６Ａが＋Ｚ方向に向いている。このため、正常状態のノズル５Ａは、基端部５１Ａが＋Ｚ方向に向いており、ヘッド４で装着することが可能な状態となっている。

また、正常状態のノズル５Ａは、突状部５５Ａが大開口６３に完全に挿入されて、突状部５５Ａの下面が全面に渡ってベース６２の上面で支持された状態となっている。このため、正常状態のノズル５Ａは、段部５４Ａの上面の高さＨが、スライドプレート６６の上面と下面との間に来る状態となっている。

図４及び図５に示すように、ノズル交換装置６にＸ軸方向に傾斜して格納されている傾斜状態のノズル５Ｂは、中心軸５６Ｂが＋Ｚ方向に対して＋Ｘ方向に傾斜した方向を向いている。このため、傾斜状態のノズル５Ｂは、基端部５１Ｂが＋Ｚ方向に真っ直ぐに向いておらず、ヘッド４で装着することが不可能な状態となっている。

また、傾斜状態のノズル５Ｂは、突状部５５Ｂが大開口６３に完全に挿入されておらず、－Ｘ方向側に行くにつれて、正常状態のノズル５Ａと比較して、スライドベース６４の上面よりも＋Ｚ方向側に飛び出した状態となっている。このため、傾斜状態のノズル５Ｂは、段部５４Ｂの上面の高さＨが、－Ｘ方向側に行くにつれて、正常状態のノズル５Ａと比較して、スライドプレート６６の上面よりも＋Ｚ方向側に飛び出した状態となっている。

このように、正常状態のノズル５Ａと傾斜状態のノズル５Ｂとを比較すると、段部５４の上面の高さＨとノズル５の傾斜角度との間に一定の関係性があることがわかる。

ノズル格納状態検出装置１では、上述したように、本実施形態では、光センサ２が、嵌込穴４３の開口中心に対してＹ軸方向にずらした位置に設けられることが好ましい。光センサ２は、この位置に設けられる場合、ノズル交換装置６の格納部６９の中心軸に対してＹ軸方向にずらした位置にあるノズル５の段部５４の上面の部分の高さＨを検出する。

ノズル交換装置６の格納部６９の中心軸に対してＹ軸方向にずらした位置にあるノズル５の段部５４の上面の部分は、ノズル５のＸ軸方向の傾斜によって、ノズル５の段部５４よりも上方にある基端部５１の陰になることが無いため、ノズル５がＸ軸方向にのみ傾斜可能なノズル交換装置６に格納されている場合、ノズル５の傾斜によらず、高さＨを正確に検出することを可能にする。また、この位置における段部５４の上面の部分の高さＨは、ノズル５のＸ軸方向の傾斜角度との間の関係性が最も精度よく求められるため、ノズル５のＸ軸方向の傾斜角度を高い精度で求めることを可能にする。

＜ノズル格納状態検出方法＞
実施形態に係るノズル格納状態検出装置１の作用について以下に説明する。図６は、実施形態に係るノズル格納状態検出方法を示すフローチャートである。図７は、実施形態に係るノズル格納状態検出方法の一例を模式的に示す図である。図７は、傾斜状態のノズル５Ｂを検出する状態について示している。なお、正常状態のノズル５Ａを検出する状態は、図１に示されている状態と同じである。

ノズル格納状態検出装置１によって実行される実施形態に係るノズル格納状態検出方法について、図１、図６及び図７を用いて説明する。

図６に示すように、実施形態に係るノズル格納状態検出方法は、高さ検出ステップＳ１０と、格納状態検出ステップＳ２０と、を有する。

光センサ２は、制御装置３の処理装置３Ａの制御を受けて、ノズル交換装置６に格納されているノズル５の所定の位置に向けて光を照射することで、当該所定の位置の高さを検出する（高さ検出ステップＳ１０）。

高さ検出ステップＳ１０では、具体的には、まず、制御装置３の処理装置３Ａが、光センサ２を制御して、光センサ２に、ノズル交換装置６の格納部６９の中心軸に対してＹ軸方向にずらした位置にあるノズル５の段部５４の上面の部分に向けて照射光２１を照射させる。高さ検出ステップＳ１０では、次に、制御装置３の処理装置３Ａが、光センサ２を制御して、光センサ２に、照射した照射光２１が段部５４の上面の当該部分で反射することで発生した反射光２２を検出させる。

高さ検出ステップＳ１０では、そして、制御装置３の処理装置３Ａが、光センサ２を制御して、照射光２１を照射してから反射光２２を検出するまでの時間を検出させて、この時間に基づいて、段部５４の上面の当該部分の高さＨを検出させる。

格納状態検出部３１は、光センサ２が検出した所定の位置の高さに基づいて、ノズル交換装置６に格納されているノズル５の格納状態を検出する（格納状態検出ステップＳ２０）。

格納状態検出ステップＳ２０では、具体的には、まず、格納状態検出部３１が、光センサ２に検出させた段部５４の上面の当該部分の高さＨを、記憶装置３Ｂに記憶された下限高さＨＬ及び上限高さＨＵと比較する。

格納状態検出ステップＳ２０では、次に、格納状態検出部３１が、段部５４の上面の当該部分の高さＨが下限高さＨＬ以上上限高さＨＵ以下であると判定した場合、ノズル５が図１に示すような状態にあると判定して、ノズル交換装置６に格納されているノズル５の格納状態は正常状態であると判定する。

格納状態検出ステップＳ２０では、また、格納状態検出部３１が、段部５４の上面の当該部分の高さＨが下限高さＨＬ未満であると判定した場合、ノズル交換装置６に格納されているノズル５が無い状態であると判定する。

格納状態検出ステップＳ２０では、また、格納状態検出部３１が、段部５４の上面の当該部分の高さＨが上限高さＨＵより大きいと判定した場合、ノズル５が図７に示すようなノズル５Ｂのような状態にあるために、段部５４Ｂの上面の当該部分の高さＨＢが上限高さＨＵより大きいという状態にあると判定して、ノズル交換装置６に格納されているノズル５の格納状態は傾斜状態であると判定する。

格納状態検出ステップＳ２０では、さらに、格納状態検出部３１が、ノズル交換装置６に格納されているノズル５の格納状態は傾斜状態であると判定した場合、記憶装置３Ｂに記憶された段部５４の上面の高さＨとノズル５の傾斜角度との関係性を表すデータを用いて、段部５４の上面の当該部分の高さＨに基づいて、ノズル交換装置６に格納されているノズル５の傾斜角度を求める。

＜効果＞
以上説明したように、本実施形態によれば、光センサ２が、ノズル交換装置６に格納されているノズル５の所定の位置に向けて光を照射することで、当該所定の位置の高さを検出し、格納状態検出部３１が、光センサ２が検出した所定の位置の高さに基づいて、ノズル交換装置６に格納されているノズル５の格納状態を検出するので、ノズル交換装置６に格納されているノズル５の格納状態を検出することができる。

本実施形態によれば、ノズル５の格納状態は、ノズル交換装置６に格納されているノズル５の傾斜角度である。このため、本実施形態によれば、ノズル５の格納状態を細かいレベルで検出することができる。

本実施形態によれば、ノズル交換装置６は、格納するノズル５を所定の面内方向であるＸ軸方向にのみ傾斜可能な構造を有し、光センサ２が高さを検出する所定の位置は、ノズル交換装置６にノズル５を格納する格納部６９の中心軸に対し、所定の面内方向に対して直交する面内方向であるＹ軸方向にずらした位置である。このため、本実施形態によれば、光センサ２が高さを検出する位置が、ノズル５のＸ軸方向の傾斜によって、ノズル５の段部５４よりも上方にある基端部５１の陰になることが無いため、ノズル５の傾斜によらず、高さＨを正確に検出することを可能にする。また、本実施形態によれば、光センサ２が高さを検出する位置が、ノズル５のＸ軸方向の傾斜角度との間の関係性が最も精度よく求められるため、ノズル５のＸ軸方向の傾斜角度を高い精度で求めることを可能にする。

１…ノズル格納状態検出装置、２…光センサ、３…制御装置、３Ａ…処理装置、３Ｂ…記憶装置、３Ｃ…入出力インターフェース、４…ヘッド、５…ノズル、５Ａ…ノズル、５Ｂ…ノズル、６…ノズル交換装置、２１…照射光、２２…反射光、３１…格納状態検出部、４１…ヘッド本体、４２…把持部、４３…嵌込穴、５１…基端部、５１Ａ…基端部、５１Ｂ…基端部、５２…胴体部、５３…先端部、５４…段部、５４Ａ…段部、５４Ｂ…段部、５５…突状部、５５Ａ…突状部、５５Ｂ…突状部、５６…中心軸、５６Ａ…中心軸、５６Ｂ…中心軸、５７…吸引管、６１…小開口、６２…ベース、６３…大開口、６４…スライドベース、６５…長穴、６６…スライドプレート、６８…駆動部、６９…格納部、Ｈ…高さ、ＨＬ…下限高さ、ＨＵ…上限高さ。

Claims (3)

1. ノズルが装着されるヘッドに設けられ、ノズル交換装置に格納されているノズルの所定の位置に向けて光を照射することで前記所定の位置の高さを検出する光センサと、
   前記光センサが検出した前記高さに基づいて、前記ノズル交換装置に格納されているノズルの格納状態を検出する格納状態検出部と、を備える、
   ノズル格納状態検出装置。
2. 前記格納状態は、前記ノズル交換装置に格納されているノズルの傾斜角度である、
   請求項１に記載のノズル格納状態検出装置。
3. 前記ノズル交換装置は、格納するノズルを前記ノズルの移動方向と直交する面内の所定の方向にのみ傾斜可能な構造を有し、
   前記所定の位置は、前記ノズル交換装置が前記ノズルを格納する格納部の中心軸に対し、前記ノズルの移動方向と直交する面内において所定の方向に対して直交する方向にずらした位置である、
   請求項１または請求項２に記載のノズル格納状態検出装置。

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