JPWO2016002055A1 - 実装ヘッド洗浄装置および実装ヘッド洗浄方法 - Google Patents

実装ヘッド洗浄装置および実装ヘッド洗浄方法 Download PDF

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Abstract

実装ヘッドを対象としたエア通路の洗浄効率を向上できる実装ヘッド洗浄装置および実装ヘッド洗浄方法を提供することを目的とする。実装ヘッド洗浄装置は、エア通路に正圧エアまたはオイルミストからなる洗浄流体を供給する洗浄流体供給装置と、洗浄流体供給装置を用いた洗浄処理において、ノズル軸が昇降されるとともに、当該ノズル軸の昇降動作に同期してノズル軸が軸線周りに回転されるように、昇降機構の動作および回転機構の動作を制御する制御装置と、を備える。

Description

本発明は、電子回路製品を生産する部品実装機に用いられる実装ヘッドを対象とする実装ヘッド洗浄装置および実装ヘッド洗浄方法に関するものである。
部品実装機は、吸着ノズルにより供給位置にある電子部品を吸着し、この電子部品を回路基板上の所定の座標位置に実装する。吸着ノズルは、実装ヘッドの内部に形成された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。そのため、吸着ノズルの先端などから塵埃がエア通路に吸引されることがある。実装ヘッドのエア通路は、例えば特許文献1に開示された洗浄装置を用いて洗浄される。
特開2011−3679号公報
実装ヘッドのエア通路の洗浄には、塵埃をより確実に除去し、洗浄に要する作業時間の短縮が望まれる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、実装ヘッドを対象としたエア通路の洗浄効率を向上できる実装ヘッド洗浄装置および実装ヘッド洗浄方法を提供することを目的とする。
請求項1に係る実装ヘッド洗浄装置は、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部品を吸着する吸着ノズルと、前記吸着ノズルを着脱可能に保持し、昇降機構により昇降可能に且つ回転機構により自転可能に保持されたノズル軸と、を備える実装ヘッドを対象とし、前記実装ヘッドの内部に形成された前記エア通路を洗浄する。前記実装ヘッド洗浄装置は、前記エア通路に正圧エアまたはオイルミストからなる洗浄流体を供給する洗浄流体供給装置と、前記洗浄流体供給装置を用いた洗浄処理において、前記ノズル軸が昇降されるとともに、当該ノズル軸の昇降動作に同期して前記ノズル軸が軸線周りに回転されるように、前記昇降機構の動作および前記回転機構の動作を制御する制御装置と、を備える。
請求項9に係る実装ヘッド洗浄方法は、負圧エア供給装置によりエア通路を介して供給される負圧エアにより部品を吸着する吸着ノズルと、前記吸着ノズルを着脱可能に保持し、昇降機構により昇降可能に且つ回転機構により自転可能に保持されたノズル軸と、を備える実装ヘッドを対象とし、前記実装ヘッドの内部に形成された前記エア通路を洗浄する。前記実装ヘッド洗浄方法は、前記エア通路に正圧エアまたはオイルミストからなる洗浄流体を供給する洗浄流体供給装置を用いた洗浄処理において、前記ノズル軸が昇降されるように前記昇降機構が動作するノズル軸昇降ステップと、当該ノズル軸昇降ステップにおける前記ノズル軸の昇降動作に同期して前記ノズル軸が軸線周りに回転されるように前記回転機構が動作するノズル軸回転ステップと、を備える。
請求項1,9に係る発明によると、洗浄流体供給装置を用いた洗浄処理において、実装ヘッドは、ノズル軸の昇降動作に同期してノズル軸を軸線周りに回転される。ここで、ノズル軸は、実装ヘッドの本体部に対して昇降可能に且つ自転可能に保持されている。そのため、実装ヘッドの本体部とノズル軸を連通するエア通路は、ノズル軸の昇降動作および回転動作に伴い変化する。よって、洗浄処理においてノズル軸を昇降させつつ軸線周りに回転させることにより、エア通路において洗浄される部位が一部に偏ることが防止される。従って、洗浄効率が向上するので、洗浄処理に要する時間が短縮される。
実装ヘッドを備える部品実装機を示す全体図である。 図1における実装ヘッドを示す図である。 実装ヘッドのエア通路を示す断面図である。 実装ヘッドが移動台または実装ヘッド洗浄装置に取り付けられた状態を示す図である。 実施形態における実装ヘッド洗浄装置を示す全体図である。 洗浄流体供給装置により構成される流体供給回路図である。 実装ヘッド洗浄装置の制御装置を示すブロック図である。 洗浄処理を示すフローチャートである。 洗浄処理における洗浄工程を示すフローチャートである。 洗浄処理における送風工程を示すフローチャートである。 洗浄処理におけるアイドリング工程を示すフローチャートである。
以下、本発明の実装ヘッド洗浄装置および実装ヘッド洗浄方法を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。実装ヘッド洗浄装置は、電子回路製品を生産する部品実装機に用いられる実装ヘッドを対象として、当該実装ヘッドの内部に形成されたエア通路を洗浄する。
部品実装機は、回路基板上に複数の電子部品を装着する装置である。回路基板は、例えばスクリーン印刷機により電子部品の装着位置にクリームハンダが塗布され、複数の部品実装機を順に搬送されて電子部品が装着される。その後に、電子部品が装着された回路基板は、リフロー炉に搬送されてハンダ付けされることにより回路基板製品となる。
<実施形態>
(1.部品実装機の構成)
部品実装機1の構成について、図1〜図4を参照して説明する。部品実装機1は、基板搬送装置10と、部品供給装置20と、部品移載装置30とを備えて構成される。各装置10,20,30は、部品実装機1の基台2に設けられている。また、図1に示すように、部品実装機1の水平幅方向(図1の左上から右下に向かう方向)をX軸方向、部品実装機1の水平長手方向(図1の右上から左下に向かう方向)をY軸方向、鉛直高さ方向(図1の上下方向)をZ軸方向とする。
(1−1.基板搬送装置10)
基板搬送装置10は、回路基板BをX軸方向に搬送するとともに、回路基板Bを所定の位置に位置決めする。この基板搬送装置10は、Y軸方向に並設された複数の搬送機構11により構成されたダブルコンベアタイプである。搬送機構11は、図略のコンベアベルトに載置されて搬送される回路基板Bを案内する一対のガイドレール12,13を有する。搬送機構11は、電子部品の装着処理に際して、回路基板Bを所定のX軸方向位置まで搬入して、クランプ装置により回路基板Bをクランプする。そして、搬送機構11は、回路基板Bに電子部品が装着されると、回路基板Bをアンクランプして、部品実装機1の機外に回路基板Bを搬出する。
(1−2.部品供給装置20)
部品供給装置20は、回路基板Bに実装される電子部品を供給する装置である。部品供給装置20は、部品実装機1のY軸方向の前部側(図1の左下側)に配置されている。この部品供給装置20は、本実施形態において、複数のカセット式のフィーダ21を用いたフィーダ方式としている。フィーダ21は、基台2に対して着脱可能に取り付けられるフィーダ本体部21aとフィーダ本体部21aの後端側に設けられたリール収容部21bとを有する。フィーダ21は、リール収容部21bにより部品包装テープが巻回された供給リール22を保持している。
上記の部品包装テープは、電子部品が所定ピッチで収納されたキャリアテープと、このキャリアテープの上面に接着されて電子部品を覆うトップテープとにより構成される。フィーダ21は、図略のピッチ送り機構により供給リール22から引き出された部品包装テープをピッチ送りする。そして、フィーダ21は、キャリアテープからトップテープを剥離して電子部品を露出させている。これにより、フィーダ21は、フィーダ本体部21aの前端側に位置する供給位置において、部品移載装置30の吸着ノズル46が電子部品を吸着可能となるように電子部品の供給を行っている。
(1−3.部品移載装置30)
部品移載装置30は、供給位置に供給された電子部品を保持して、回路基板B上の装着位置まで電子部品を移載する。本実施形態において、部品移載装置30は、基板搬送装置10および部品供給装置20の上方に配置された直交座標型としている。この部品移載装置30は、Y軸方向に延在する一対のY軸レール31にY軸方向に移動可能にY軸スライド32が設けられている。
Y軸スライド32は、ボールねじ機構を介してY軸モータ33の動作により制御される。また、Y軸スライド32には、移動台34がX軸方向に移動可能に設けられている。移動台34は、図略のボールねじ機構を介してX軸モータ35の動作により制御される。Y軸スライド32および移動台34は、上記の構成の他に、例えばリニアモータを用いた直動機構に設けられ、当該リニアモータの動作により制御される構成としてもよい。
部品移載装置30の移動台34には、回路基板Bの基準マーク(図示しない)を撮像する基板カメラ36が取り付けられている。基板カメラ36は、光軸がZ軸方向となるように移動台34に固定されている。基板カメラ36の撮像により取得された画像データは、例えば回路基板Bに付された基板マーク(図示しない)を含み、回路基板Bの位置決め状態の認識に用いられる。
部品移載装置30の移動台34には、実装ヘッド40が着脱可能に取り付けられている。実装ヘッド40は、図2に示すように、移動台34にクランプされるヘッド本体41を有する。ヘッド本体41には、R軸モータ42によって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43が回転可能に支持されている。このインデックス軸43の下端には、ロータリヘッド44が固定されている。
ロータリヘッド44は、R軸と同心の円周上において周方向に等間隔に複数(例えば、12本)のノズル軸45をZ軸方向に摺動可能に且つ回転可能に保持する。ノズル軸45は、図略のスプリングの弾性力によりロータリヘッド44に対して上方に付勢されている。これにより、ノズル軸45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。
ノズル軸45の下端部には、吸着ノズル46が着脱可能に保持される。吸着ノズル46は、図略の負圧エア供給装置からエア通路60を介して供給される負圧エアにより部品を吸着する。エア通路60の詳細な構成については後述する。複数の吸着ノズル46は、R軸モータ42の駆動に伴ってロータリヘッド44がインデックス軸43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(例えば、ノズル軸45の昇降位置)に順次割り出される。
従動ギヤ47およびθ軸ギヤ48を一体的に形成された回転体49は、インデックス軸43に対して相対回転可能にインデックス軸43の外周側に配置されている。ヘッド本体41には、θ軸モータ51が固定されている。θ軸モータ51の出力軸に固定された駆動ギヤ52は、従動ギヤ47に噛合している。θ軸ギヤ48は、回転体49の軸線方向(R軸方向)に所定の長さの歯幅となるように形成されている。
ノズル軸45の上端部には、ノズルギヤ53が形成されている。ノズルギヤ53は、インデックス軸43の外周側に相対回転可能に支持されたθ軸ギヤ48とR軸方向に摺動可能に噛合している。従動ギヤ47、θ軸ギヤ48、θ軸モータ51、駆動ギヤ52、およびノズルギヤ53は、実装ヘッド40における回転機構を構成する。ノズル軸45および吸着ノズル46は、上記の回転機構の動作によりθ軸周りに一体的に回転(自転)し、回転角度や回転速度を制御される。
また、ヘッド本体41には、ノズル作動部材54が設けられている。ノズル作動部材54は、ガイドバー55によって上下方向(Z軸方向)に摺動可能に案内される。ヘッド本体41に固定されたZ軸モータ56は、ボールねじ機構57を駆動させる。ノズル作動部材54は、ボールねじ機構57の駆動によりZ軸方向に昇降される。
ノズル作動部材54は、複数のノズル軸45のうち上記の昇降位置に割り出されたノズル軸45の上端部に当接するノズルレバー58を有する。ノズルレバー58は、ノズル作動部材54のZ軸方向下方への移動に伴って下降し、当接するノズル軸45をZ軸方向下方へと押圧する。ノズル作動部材54、ガイドバー55、Z軸モータ56、ボールねじ機構57、およびノズルレバー58は、実装ヘッド40における昇降機構を構成する。ノズル軸45および吸着ノズル46は、上記の昇降機構の動作によりZ軸方向に一体的に昇降し、Z方向位置や移動速度を制御される。
また、基台2には、図1に示すように、光軸がZ軸方向となるように部品カメラ5が固定されている。部品カメラ5は、吸着ノズル46に保持された状態の電子部品を撮像可能に構成されている。部品カメラ5は、部品供給装置20の部品供給位置から回路基板Bにおける電子部品の装着位置まで実装ヘッド40が移動する途中で、電子部品を撮像する。部品実装機1は、部品カメラ5の撮像により取得した画像データに基づいて、吸着ノズル46による電子部品の保持状態を認識する。部品実装機1は、電子部品の保持状態に応じて実装ヘッド40の動作を補正し、実装制御の精度向上を図っている。
(1−4.エア通路60の詳細構成)
実装ヘッド40の内部には、部品実装機1の負圧エア供給装置(図示しない)が発生させる負圧エアを吸着ノズル46まで供給するエア通路60が形成されている。エア通路60は、図3に示すように、軸内通路61と、ヘッド内通路62とを有する。また、エア通路60は、図4に示すように、導入通路63と、接続管路64とを有する。
軸内通路61は、図3に示すように、ノズル軸45の中心部において軸方向に延在する管路と、ノズル軸45の外周側に形成された環状溝とを連結して構成される。ヘッド内通路62は、ロータリヘッド44に供給される負圧エアを各ノズル軸45に分配可能に、ロータリヘッド44の内部に形成されている。ヘッド内通路62は、軸内通路61のうち上記の環状溝との間で負圧エアなどを流通可能に接続されている。
また、実装ヘッド40は、メカニカル切替バルブ(以下、メカバルブという)65と、ステッピングモータ66と、作動軸67とを備える。メカバルブ65は、ノズル軸45への負圧エアの供給および遮断を切り替える部材である。ロータリヘッド44には、ロータリヘッド44に保持されたノズル軸45と同数のメカバルブ65が配置される。メカバルブ65は、ロータリヘッド44に上下方向に摺動可能に嵌合されている。
メカバルブ65の上端には、ロータリヘッド44の上面より突出した部位に係合部65aが形成されている。ステッピングモータ66は、実装ヘッド40に固定されている。作動軸67は、ステッピングモータ66の駆動により所定量だけ昇降される。メカバルブ65の係合部65aは、作動軸67の係合部65aに対して、R軸周りに離脱可能に且つZ軸方向に係合可能に構成されている。これにより、ロータリヘッド44の回転角度の割り出しによって、作動軸67の係合部67aに複数のメカバルブ65の係合部65aが順次係合される。
なお、メカバルブ65は、ある程度の摩擦力をもってロータリヘッド44に保持されている。つまり、メカバルブ65は、自重による上下方向への摺動を規制されている。そのため、メカバルブ65は、上記の摩擦力を上回る外力が加えられない限り、上昇端位置または下降端位置に保持される。
メカバルブ65は、図3に示すように、下降端位置への移動によりOFF状態となり、実装ヘッド40の内部に供給された負圧エアのノズル軸45の軸内通路61への導入を遮断する。一方、メカバルブ65は、上昇端位置への移動によりON状態となり、実装ヘッド40の内部に供給された負圧エアのノズル軸45の軸内通路61への導入を許容する。
また、ロータリヘッド44のヘッド内通路62は、ヘッド本体41に形成された導入通路63に連結される。導入通路63は、図4に示すように、ロータリヘッド44が部品移載装置30の移動台34、または後述する実装ヘッド洗浄装置70の本体部に取り付けられた状態において、接続管路64を介して負圧エアなどを導入する。接続管路64は、移動台34または実装ヘッド洗浄装置70の本体部に設けられた供給管路88に接続される。
(2.実装ヘッド洗浄装置の構成)
(2−1.実装ヘッド洗浄装置70の全体構成)
実装ヘッド洗浄装置70の構成について、図3〜図7を参照して説明する。実装ヘッド洗浄装置70は、実装ヘッド40の内部に形成されたエア通路60を洗浄する装置である。実装ヘッド洗浄装置70は、部品実装機1の内部に設けられる構成、または部品実装機1とは別の外部装置とする構成の何れも採用することができる。ここでは、図5に示すように、実装ヘッド洗浄装置70が外部装置である態様を例示する。
実装ヘッド洗浄装置70には、ロータリヘッド44(図2を参照)を備える実装ヘッド40が取り付けられる。実装ヘッド洗浄装置70には、部品実装機1から取り外された実装ヘッド40が固定されるクランプ機構71を有する。クランプ機構71は、部品実装機10の移動台34に実装ヘッド40をクランプするクランプ機構(図示しない)と同様の構成からなる。
クランプ機構71は、図4に示すように、実装ヘッド40の下部に形成された脚部41aが実装ヘッド洗浄装置70の本体部に形成された脚部支承部72に係合した状態で、実装ヘッド40の上部を固定する。これにより、実装ヘッド40は、実装ヘッド洗浄装置70の本体部に対して位置決め固定される。これにより、実装ヘッド40の接続管路64は、実装ヘッド洗浄装置70の供給管路88に接続され、負圧エアまたは洗浄流体の流通が可能となる。
また、図5に示すように、実装ヘッド洗浄装置70には、実装ヘッド40のエア通路60の洗浄に用いられた洗浄流体を吸引する吸引ブロア73が設けられている。吸引ブロア73により回収されたオイルや塵埃は、吸引ブロア73の下部に設けられた回収ボックス74に回収される。また、実装ヘッド40は、実装ヘッド洗浄装置70に固定された状態で電気系統および通信系統のコネクタを接続される。これにより、実装ヘッド40は、実装ヘッド洗浄装置70の制御装置90により各モータなどを制御可能とされる。
(2−2.洗浄流体供給装置80)
実装ヘッド洗浄装置70は、実装ヘッド40のエア通路60に正圧エアまたはオイルミストからなる洗浄流体を供給する洗浄流体供給装置80を備える。洗浄流体供給装置80は、図6に示される流体供給回路を構成する。洗浄流体供給装置80において、正圧エアの供給源であるコンプレッサ81は、エア供給通路82に接続されている。エア供給通路82には、エア供給通路82の圧力を調整するレギュレータバルブ83が配置される。
エア供給通路82は、洗浄切替バルブ84を介して洗浄用エア通路85と洗浄用オイル通路86に選択的に接続されるように構成されている。洗浄用エア通路85および洗浄用オイル通路86は、供給管路88の手前で接続されている。洗浄用オイル通路86には、ルブリケータ87が配置される。ルブリケータ87は、正圧エアが供給されている状態の洗浄用オイル通路86にミスト状のオイルを供給する。これにより、洗浄用オイル通路86においてオイルミストが生成される。ルブリケータ87が供給するオイルとしては、例えば、フッ素オイルに揮発性溶剤を混合したものが用いられる。
上記のような構成において、洗浄切替バルブ84の切り替えによりエア供給通路82に洗浄用エア通路85が接続されると、供給管路88に洗浄流体として正圧エアが送り込まれる。一方で、洗浄切替バルブ84の切り替えによりエア供給通路82に洗浄用オイル通路86が接続されると、供給管路88に洗浄流体としてオイルミストが送り込まれる。供給管路88は、実装ヘッド洗浄装置70の本体部に取り付けられた実装ヘッド40の接続管路64に、洗浄流体を供給可能に接続される。このような構成により、実装ヘッド40のエア通路60は、正圧エアまたはオイルミストからなる洗浄流体が供給される。
また、エア供給通路82には、吸引ブロア73(図6を参照)が吸引バルブ89を介して接続されている。吸引バルブ89は、実装ヘッド40の洗浄時に切り替えられる。これにより、実装ヘッド40の吸着ノズル46の先端より排出される洗浄流体は、吸引ブロア73によって吸引される。このように、実装ヘッド洗浄装置70は、洗浄に用いられた洗浄流体が周囲に飛散するのを防止するように構成されている。
(2−3.制御装置90)
実装ヘッド洗浄装置70は、洗浄流体供給装置80を用いた洗浄処理において、実装ヘッド40および洗浄流体供給装置80の動作を制御する制御装置90を備える。制御装置90は、図7に示すように、洗浄制御部91と、記憶部92と、入出力インターフェイス93と、モータ制御回路94とを有する。
洗浄制御部91は、主としてCPUにより構成される。洗浄制御部91は、予め記憶された洗浄用プログラムや図略の各種センサから出力される信号に基づいて、実装ヘッド40の各モータ42,51,56,66、洗浄流体供給装置80の洗浄切替バルブ84などの動作を制御する。記憶部92は、光学ドライブ装置またはフラッシュメモリなどにより構成される。記憶部92には、洗浄用プログラムを含む各種の制御データが記憶されている。
入出力インターフェイス93には、バスを介して洗浄制御部91、記憶部92、モータ制御回路94、および各種センサが接続される。入出力インターフェイス93は、洗浄制御部91や記憶部92とモータ制御回路94との間に介在し、データ形式の変換や信号強度を調整する。モータ制御回路94は、実装ヘッド洗浄装置70に取り付けられた実装ヘッド40のR軸モータ42、θ軸モータ51、Z軸モータ56およびステッピングモータ66を制御する。
(3.実装ヘッド洗浄装置による洗浄処理)
実装ヘッド洗浄装置70による実装ヘッド40の洗浄処理についての構成について、図6、図8〜図11を参照して説明する。実装ヘッド40は、洗浄処理に際して、全ての吸着ノズル46がノズル軸45から取り外された状態で、実装ヘッド洗浄装置70の本体部に取り付けられる。実装ヘッド40が取り付けられると、実装ヘッド洗浄装置70の供給管路88に実装ヘッド40の接続管路64が接続される。
これにより、実装ヘッド洗浄装置70は、洗浄流体供給装置80から実装ヘッド40のエア通路60に正圧エアまたはオイルミストからなる洗浄流体を供給可能な状態となる。また、実装ヘッド40と実装ヘッド洗浄装置70は、電気系統および通信系統のコネクタを接続される。これにより、実装ヘッド洗浄装置70は、制御装置90により実装ヘッド40の各モータなどを制御可能な状態となる。
(3−1.洗浄処理の概要)
本実施形態においては、オイルミストを用いた洗浄処理を例示する。洗浄処理において、図8に示すように、先ず洗浄工程(ステップ10(以下、「ステップ」を「S」と表記する))が実行される。洗浄工程(S10)は、洗浄処理のうち洗浄流体供給装置80によりエア通路60に供給されたオイルミストがエア通路60の開口端から噴出される工程である。これにより、実装ヘッド40に形成されたエア通路60がオイルミストで洗浄される。
次に、送風工程(S30)が実行される。送風工程(S30)は、洗浄処理のうちエア通路60に正圧エアを供給して当該エア通路60に残留したオイルを除去する工程である。これにより、オイルミストを用いた洗浄工程(S10)によりエア通路60の内壁等に付着していたオイルがノズル軸45の先端などから噴出される。
続いて、アイドリング工程(S50)が実行される。アイドリング工程(S50)は、洗浄処理のうちエア通路60における洗浄流体の流通を遮断した状態、即ちメカバルブ65がOFF状態でノズル軸45昇降させる工程である。これにより、ノズル軸45およびメカバルブ65の摺動部は、エア通路60に残ったオイルによって潤滑される。
(3−2.洗浄工程の詳細)
洗浄処理における洗浄工程(S10)では、図9に示すように、先ずR軸モータ42の回転によってロータリヘッド44が基準となる原位置に移動される(S111)。次に、ロータリヘッド44が所定角度に割り出される(S112)。この「所定角度」とは、ロータリヘッド44に保持されるノズル軸45がN本である場合には、360/Nにより示される。
続いて、ノズル軸45(吸着ノズル46)ごとに対応して設けられたメカバルブ65がステッピングモータ66の駆動により、OFF状態にされる(S113)。これにより、軸内通路61は、閉止された状態となる。制御装置90は、ロータリヘッド44の回転角度の割り出しがN回繰り返されたか否かを判断する(S114)。N回未満の場合には(S114:N)、上記のS111〜S114のステップが繰り返される。
この処理によって、各ノズル軸45に対応する全てのメカバルブ65がOFF状態となる。換言すると、各ノズル軸45の軸内通路61が閉止した状態にリセットされる。そして、ロータリヘッド44の回転角度の割り出しがN回に達したと判断された場合には(S114:Y)、S121に移行する。ここでは、洗浄切替バルブ84が図6の右側(洗浄用オイル通路86側)に切り替えられるとともに、吸引バルブ89が図6の左側に切り替えられる(S121)。
そうすると、コンプレッサ81からエア供給通路82に供給される正圧エアが、洗浄切替バルブ84を介して洗浄用オイル通路86に送り込まれる。洗浄用オイル通路86を正圧エアが流通すると、ルブリケータ87で生成されたミスト状のフッ素オイルが洗浄用オイル通路86に供給される。これにより、実装ヘッド洗浄装置70の供給管路88に洗浄流体であるオイルミストが供給される。
供給管路88に供給されたオイルミストは、実装ヘッド40の接続管路64を介して実装ヘッド40のエア通路60に導入される。また、吸引バルブ89の切り替えによって、エア供給通路82に供給された正圧エアが、吸引バルブ89を介して吸引ブロア73に供給される。これにより、吸引ブロア73が作動状態となる。
続いて、昇降位置に割り出された最初のノズル軸45に対応するメカバルブ65が、ステッピングモータ66によって上昇されてON状態にされる(S122)。これにより、最初のノズル軸45の軸内通路61が開放される。そうすると、実装ヘッド40の導入通路63に導入されたオイルミストが、ヘッド内通路62を介してノズル軸45の軸内通路61に供給される。オイルミストは、エア通路60の開口端に相当するノズル軸45の先端から外部へと噴出される。
この状態で、制御装置90は、ノズル軸45が昇降されるとともに、当該ノズル軸45の昇降動作に同期してノズル軸45が軸線周り(θ軸周り)に回転されるように、実装ヘッド40の昇降機構および回転機構の動作を制御する(S123)。具体的には、ノズル軸45は、先ず昇降機構を構成するZ軸モータ56の駆動により、複数回に亘り昇降される。このとき、ノズル軸45は、回転機構を構成するθ軸モータ51の駆動により、ノズル軸45の1回の昇降動作ごとに予め設定された角度だけ回転される。
上記のノズル軸45の回転角度は、連続するノズル軸45の昇降動作の間でノズル軸45の下降開始時の割り出し角度が相違するように設定される。例えば、回転角度が370度に設定された場合に、制御装置90は、ノズル軸45の下降時および上昇時に同方向にそれぞれ185度ずつノズル軸45を回転させる。これにより、次回のノズル軸45の昇降動作の下降開始時の割り出し角度が10度ずつ相違する。
このように、ノズル軸45が昇降されるように昇降機構が動作するノズル軸昇降ステップと、ノズル軸45の昇降動作に同期してノズル軸45が軸線周りに回転されるように回転機構が動作するノズル軸回転ステップとが実行される(S123)。これにより、エア通路60およびノズル軸45の摺動部(ロータリヘッド44との嵌合部)に入り込んだ塵埃などがオイルミストにより除去される。また、ノズル軸45が回転動作することにより、ノズル軸45の外周側に形成された環状溝が全周に亘り洗浄される。ノズル軸45の先端より噴出されたオイルミストは、吸引ブロア73によって吸引される。
続いて、軸内通路61を洗浄されたノズル軸45に対応したメカバルブ65が、再びOFF状態にされる(S124)。これにより、軸内通路61が閉止される。そして、ロータリヘッド44が所定角度に割り出される(S125)。制御装置90は、ロータリヘッド44の回転角度の割り出しがN回繰り返されたか否かを判定する(S126)。N回未満の場合には(S126:N)、上記のS122〜S126のステップが繰り返される。
この処理により、1〜N番目のノズル軸45の軸内通路61によりエア通路60が順次構成されるとともに、各軸内通路61が順次洗浄される。そして、ロータリヘッド44の回転角度の割り出しがN回繰り返された場合には(S126:Y)、N番目のノズル軸45の軸内通路61により構成されるエア通路60が洗浄された状態にある。その後に、洗浄切替バルブ84および吸引バルブ89は、原位置(図6を参照)にそれぞれ切り替えられる(S127)。これにより、実装ヘッド40へのオイルミストの供給、および吸引ブロア73への正圧エアの供給が停止される。
(3−3.送風工程の詳細)
洗浄処理における送風工程(S30)では、図10に示すように、先ず洗浄切替バルブ84が図6の左側(洗浄用エア通路85側)に切り替えられるとともに、吸引バルブ89が図6の左側に切り替えられる(S311)。そうすると、コンプレッサ81からエア供給通路82に供給された正圧エアが、洗浄切替バルブ84を介して洗浄用エア通路85に送り込まれる。また、エア供給通路82に供給された正圧エアが、吸引バルブ89を介して吸引ブロア73に供給される。これにより、吸引ブロア73が作動状態となる。
次に、昇降位置に割り出されている最初のノズル軸45に対応するメカバルブ65が、ON状態にされる(S312)。これにより、最初のノズル軸45の軸内通路61が解放される。そうすると、実装ヘッド40の導入通路63に導入された正圧エアが、ヘッド内通路62を介してノズル軸45の軸内通路61に供給される。正圧エアは、エア通路60の開口端に相当するノズル軸45の先端から外部へと噴出する。
この状態で、制御装置90は、ノズル軸45を複数回に亘り昇降させるとともに、当該ノズル軸45の昇降動作に同期してノズル軸45を軸線周り(θ軸周り)に回転させる(S313)。制御装置90によるノズル軸45の昇降動作および回転動作の同期制御については、洗浄工程(S10)のS123における同期制御と実質的に同一であるため、詳細な説明を省略する。
このようなノズル軸45の動作により、エア通路60、ノズル軸45の摺動部、およびメカバルブ65の摺動部に残留したオイルが吹き飛ばされて除去される。また、ノズル軸45が回転動作することにより、ノズル軸45の外周側に形成された環状溝に残留したオイルも同様に、全周に亘り除去される。このように除去されたオイルは、正圧エアとともにノズル軸45の先端から噴出され、吸引ブロア73によって吸引される。
続いて、軸内通路61のオイルを除去されたノズル軸45に対応したメカバルブ65が、再びOFF状態にされる(S314)。これにより、軸内通路61が閉止される。そして、ロータリヘッド44が所定角度に割り出される(S315)。制御装置90は、ロータリヘッド44の回転角度の割り出しがN回繰り返されたか否かを判定する(S316)。N回未満の場合には(S316:N)、上記のS312〜S316のステップが繰り返される。
この処理により、1〜N番目のノズル軸45の軸内通路61によりエア通路60が順次構成されるとともに、各軸内通路61に残留したオイルが順次除去される。そして、ロータリヘッド44の回転角度の割り出しがN回繰り返された場合には(S316:Y)、N番目のノズル軸45の軸内通路61により構成されるエア通路60は、残留したオイルを除去された状態にある。その後に、洗浄切替バルブ84および吸引バルブ89は、原位置(図6を参照)にそれぞれ切り替えられる(S317)。これにより、実装ヘッド40および吸引ブロア73への正圧エアの供給が停止される。
(3−4.アイドリング工程の詳細)
洗浄処理におけるアイドリング工程(S50)では、エア通路60における洗浄流体の流通を遮断した状態、即ち洗浄切替バルブ84が原位置(図6を参照)にあり正圧エアもオイルミストも実装ヘッド40に供給されていない状態で実行される。
上記の状態において、図11に示すように、制御装置90は、ノズル軸45を昇降させるとともに、当該ノズル軸45の昇降動作に同期してノズル軸45を軸線周り(θ軸周り)に回転させる(S511)。このとき、制御装置90は、ノズル軸45の1回の昇降動作におけるノズル軸45の回転角度が360度以上となるように、実装ヘッド40の昇降機構および回転機構の動作を制御する。
次に、昇降位置に割り出されている最初のノズル軸45に対応するメカバルブ65が、昇降される(S512)。これにより、メカバルブ65は、ON状態に切り替えられた後に、再びOFF状態に戻される。このように、ノズル軸45およびメカバルブ65が動作(S511,S512)すると、それぞれの摺動部は、洗浄流体に含まれていたオイルにより潤滑される。
続いて、ロータリヘッド44が所定角度に割り出される(S513)。制御装置90は、ロータリヘッド44の回転角度の割り出しがN回繰り返されたか否かを判定する(S514)。N回未満の場合には(S514:N)、上記のS511〜S513のステップが繰り返される。この処理により、1〜N番目のノズル軸45およびメカバルブ65が順次アイドリング運転されて、各摺動部が潤滑される。
そして、ロータリヘッド44の回転角度の割り出しがN回繰り返された場合には(S514:Y)、N番目のノズル軸45および当該ノズル軸45に対応するメカバルブ65は、アイドリング運転を終了した状態にある。制御装置90は、その後に、アイドリング工程(S50)を終了するとともに、洗浄処理(図8を参照)を終了する。
なお、上記の態様においては、制御装置90は、1組のノズル軸45およびメカバルブ65について、それぞれ1回ずつ昇降させる構成とした。これに対して、制御装置90は、ノズル軸45およびメカバルブ65を複数回に亘り昇降させてもよい。また、アイドリング工程(S50)では、洗浄流体の流通が遮断された状態にある。そこで、制御装置90は、ノズル軸45の昇降動作と回転動作の同期制御(S511)と、メカバルブ65の昇降動作の制御(S512)を同時に実行してもよい。
(4.実施形態の構成による効果)
本実施形態に係る実装ヘッド洗浄装置70および実装ヘッド洗浄方法は、負圧エア供給装置によりエア通路60を介して供給される負圧エアにより部品を吸着する吸着ノズル46と、吸着ノズル46を着脱可能に保持し、昇降機構により昇降可能に且つ回転機構により自転可能に保持されたノズル軸45と、を備える実装ヘッド40を対象とする。実装ヘッド洗浄装置70は、実装ヘッド40の内部に形成されたエア通路60を洗浄する。
実装ヘッド洗浄装置70は、エア通路60に正圧エアまたはオイルミストからなる洗浄流体を供給する洗浄流体供給装置80と、洗浄流体供給装置80を用いた洗浄処理において、ノズル軸45が昇降されるとともに、当該ノズル軸45の昇降動作に同期してノズル軸45が軸線周りに回転されるように、昇降機構の動作および回転機構の動作を制御する制御装置90と、を備える。
また、実装ヘッド洗浄方法は、エア通路60に正圧エアまたはオイルミストからなる洗浄流体を供給する洗浄流体供給装置80を用いた洗浄処理において、ノズル軸45が昇降されるように昇降機構が動作するノズル軸昇降ステップ(S123)と、当該ノズル軸昇降ステップにおけるノズル軸45の昇降動作に同期してノズル軸45が軸線周りに回転されるように回転機構が動作するノズル軸回転ステップ(S123)と、を備える。
このような構成によると、実装ヘッド40に形成されたエア通路60が全体に亘り洗浄される。本実施形態においては、ノズル軸45の外周側に形成された環状溝が全周に亘り洗浄され、エア通路60において洗浄される部位が偏ることが防止される。よって、洗浄効率が向上し、洗浄処理に要する時間が短縮される。
本実施形態において、制御装置90は、洗浄処理のうち洗浄流体供給装置80によりエア通路60に供給された洗浄流体が当該エア通路60の開口端から噴出される洗浄工程(S10)において、ノズル軸45の昇降動作に同期してノズル軸45を軸線周りに回転させる(S123)。
ここで、ノズル軸45は、実装ヘッド40の本体部に対して昇降可能に且つ回転可能に保持されている。そのため、実装ヘッド40の本体部とノズル軸45を連通するエア通路60は、ノズル軸45の昇降動作および回転動作に伴い伸縮する。このような構成において、洗浄工程(S10)においてノズル軸45を昇降させつつ軸線周りに回転させることにより(S123)、伸縮するエア通路60を万遍なく洗浄流体(オイルミスト)が流通する。これにより、エア通路60に吸引された塵埃などが確実に除去される。従って、洗浄効率が向上し、洗浄処理に要する時間が短縮される。
本実施形態において、洗浄流体は、オイルミストである。制御装置90は、洗浄処理のうちエア通路60に正圧エアを供給して当該エア通路60に残留したオイルを除去する送風工程(S30)において、ノズル軸45の昇降動作に同期してノズル軸45を軸線周りに回転させる(S313)。
このような構成によると、ノズル軸45の摺動部やエア通路60に残留したオイルが吹き飛ばされて除去される。また、ノズル軸45が回転動作することにより、ノズル軸45の外周側に形成された環状溝に残留したオイルも同様に、全周に亘り除去される。また、ノズル軸45の摺動部に、正圧エアの一部が進入する。これにより、エア通路60に残留した一部のオイルは、正圧エアの流通に伴ってノズル軸45の摺動部に送り込まれる。これにより、摺動部にオイルが供給され、摺動部の潤滑性が向上される。
本実施形態において、洗浄流体は、オイルミストである。制御装置90は、洗浄処理のうちエア通路60における洗浄流体の流通を遮断した状態でノズル軸45を昇降させるアイドリング工程(S50)において、ノズル軸45の昇降動作に同期してノズル軸45を軸線周りに回転させる(S511)。
このような構成によると、ノズル軸45の摺動部がオイルミストに含まれていたオイルによって潤滑される。よって、ノズル軸45の潤滑性が向上する。
本実施形態において、ノズル軸45を複数回に亘り昇降させる場合に、連続する昇降動作の間でノズル軸45の下降開始時の割り出し角度が相違するように、1回の昇降動作におけるノズル軸45の回転角度が設定される。制御装置90は、設定されたノズル軸45の回転角度に基づいて、昇降機構の動作および回転機構の動作を制御する(S123,S313)。
このような構成によると、ノズル軸45のZ方向位置に対してノズル軸45の割り出し角度が変化する。これにより、エア通路60の形状が変化するので、エア通路60において洗浄される部位が一部に偏ることが防止される。よって、エア通路60に万遍なく洗浄流体が流通し、洗浄工程(S10)においては洗浄効率が向上し、また送風工程(S30)においは残留するオイルが好適に除去される。
本実施形態において、制御装置90は、ノズル軸45の昇降動作に同期してノズル軸45を軸線周りに回転させる場合に、1回の昇降動作におけるノズル軸45の回転角度が360度以上となるように、昇降機構の動作および回転機構の動作を制御する(S123,S313,S511)。
このような構成によると、少なくとも1回の昇降動作でノズル軸45が1周以上に亘り回転する。これにより、ロータリヘッド44とノズル軸45との間を連通するエア通路60の形状が好適に変化して、洗浄工程(S10)においては、洗浄効率が向上する。また、送風工程(S30)においては、残留するオイルが好適に除去される。アイドリング工程(S50)においては、ノズル軸45の摺動部が好適に潤滑される。
<実施形態の変形態様>
(洗浄流体について)
実施形態において、オイルミストを洗浄流体として用いた洗浄処理を例示した。これに対して、洗浄処理には、オイルを含まない正圧エアを洗浄流体として用いてもよい。具体的には、洗浄工程(S10)のS121(図9を参照)において、洗浄切替バルブ84が図6の左側(洗浄用エア通路85側)に切り替えられる。これにより、
コンプレッサ81からエア供給通路82に供給される正圧エアが、洗浄切替バルブ84を介して洗浄用エア通路85に送り込まれる。これにより、実装ヘッド洗浄装置70の供給管路88に洗浄流体である正圧エアが供給される。正圧エアを洗浄流体とする洗浄処理においては、残留したオイルを除去する送風工程(S30)およびオイルにより潤滑を促すアイドリング工程(S50)が不要となる。
(ノズル軸の昇降動作と回転動作の同期制御について)
実施形態において、ノズル軸45は、以下の場合に昇降動作と回転動作が同期して制御されるものとして例示した。即ち、洗浄工程(S10)の洗浄時(S123)、送風工程(S30)のオイルの除去時(S313)、およびアイドリング工程(S50)の潤滑時(S511)に、昇降動作に回転動作が同期して制御される。
これに対して、ノズル軸45の同期制御は、上記の何れかの時期を適宜組み合わせて実行されるようにしてもよい。その他に、ノズル軸45の同期制御は、エア通路60が減圧または増圧されている状態で実行されるようにしてもよい。具体的には、以下のような態様がある。
即ち、ノズル軸45には、エア通路60を閉塞するダミーノズルが吸着ノズル46に替えて装着される。ダミーノズルは、例えば吸着ノズル46と同様の外観形状を有し、吸着ノズル46とは先端部に開口部を有しない点で相違する。これにより、ノズル軸45にダミーノズルが装着されると、エア通路60は、実装ヘッド40側の端部において閉塞された状態となる。
そして、制御装置90は、閉塞されたエア通路60に負圧エアを供給してエア通路60を減圧、または正圧エアを供給してエア通路60を増圧する。制御装置90は、エア通路60が減圧または増圧されている際に、ノズル軸45を昇降させ、この昇降動作に同期してノズル軸45を軸線周り(θ軸周り)に回転させる。制御装置90は、これを洗浄工程(S10)などと同様に、1〜N番目のノズル軸45に対して順次実行する。
このようなノズル軸45の同期制御によると、エア通路60が減圧された場合には、ノズル軸45の摺動部やメカバルブ65の摺動部を介して外気が流入する。また、エア通路60が増圧された場合には、ノズル軸45の摺動部やメカバルブ65の摺動部を介して外部に正圧エアが流出する。これにより、摺動部に侵入した塵埃などが効率的に除去される。また、摺動部にオイルが効率的に送り込まれるので、摺動部が好適に潤滑される。
(洗浄処理におけるメカバルブの動作について)
実施形態において、メカバルブ65は、洗浄工程(S10)の洗浄時の前後(S122,S124)、および送風工程(S30)のオイルの除去時の前後(S312,S314)において昇降して、ON状態またはOFF状態に切り替えられる。これに対して、制御装置90は、洗浄処理においてエア通路60に洗浄流体が供給されている際に、メカバルブ65の切り換えを複数回に亘り行ってもよい。
例えば、メカバルブ65は、洗浄工程(S10)の洗浄時(S123)において、洗浄流体の供給を寸断するように、短期的にOFF状態にされ再びON状態に切り替えられる。これにより、制御装置90は、エア通路60に作用する圧力を上下させる。そうすると、エア通路60における洗浄流体の流通量の変化が生じて、エア通路60に堆積した塵埃などが効率的に除去される。
1:部品実装機
10:基板搬送装置、 20:部品供給装置、 30:部品移載装置
40:実装ヘッド、
45:ノズル軸、 46:吸着ノズル
47:従動ギヤ、 48:θ軸ギヤ、 51:θ軸モータ
52:駆動ギヤ、 53:ノズルギヤ
54:ノズル作動部材、 55:ガイドバー、 56:Z軸モータ
57:ボールねじ機構、 58:ノズルレバー
60:エア通路、 65:メカニカル切替バルブ(メカバルブ)
70:実装ヘッド洗浄装置
80:洗浄流体供給装置
90:制御装置

Claims (9)

  1. 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部品を吸着する吸着ノズルと、
    前記吸着ノズルを着脱可能に保持し、昇降機構により昇降可能に且つ回転機構により自転可能に保持されたノズル軸と、を備える実装ヘッドを対象とし、
    前記実装ヘッドの内部に形成された前記エア通路を洗浄する実装ヘッド洗浄装置であって、
    前記実装ヘッド洗浄装置は、
    前記エア通路に正圧エアまたはオイルミストからなる洗浄流体を供給する洗浄流体供給装置と、
    前記洗浄流体供給装置を用いた洗浄処理において、前記ノズル軸が昇降されるとともに、当該ノズル軸の昇降動作に同期して前記ノズル軸が軸線周りに回転されるように、前記昇降機構の動作および前記回転機構の動作を制御する制御装置と、
    を備える実装ヘッド洗浄装置。
  2. 前記制御装置は、前記洗浄処理のうち前記洗浄流体供給装置により前記エア通路に供給された前記洗浄流体が当該エア通路の開口端から噴出される洗浄工程において、前記ノズル軸の昇降動作に同期して前記ノズル軸を軸線周りに回転させる、請求項1の実装ヘッド洗浄装置。
  3. 前記洗浄流体は、前記オイルミストであり、
    前記制御装置は、前記洗浄処理のうち前記エア通路に前記正圧エアを供給して当該エア通路に残留したオイルを除去する送風工程において、前記ノズル軸の昇降動作に同期して前記ノズル軸を軸線周りに回転させる、請求項1または2の実装ヘッド洗浄装置。
  4. 前記洗浄流体は、前記オイルミストであり、
    前記制御装置は、前記洗浄処理のうち前記エア通路における前記洗浄流体の流通を遮断した状態で前記ノズル軸を昇降させるアイドリング工程において、前記ノズル軸の昇降動作に同期して前記ノズル軸を軸線周りに回転させる、請求項1〜3の何れか一項の実装ヘッド洗浄装置。
  5. 前記ノズル軸には、前記エア通路を閉塞するダミーノズルが前記吸着ノズルに替えて装着され、
    前記制御装置は、前記エア通路に前記負圧エアが供給されている際に、または前記エア通路に前記正圧エアが供給されている際に、前記ノズル軸の昇降動作に同期して前記ノズル軸を軸線周りに回転させる、請求項1〜4の何れか一項の実装ヘッド洗浄装置。
  6. 前記実装ヘッドは、前記ノズル軸への前記負圧エアの供給および遮断を切り替え可能なバルブを備え、
    前記制御装置は、前記洗浄処理において前記エア通路に前記洗浄流体が供給されている際に、前記バルブの切り替えを複数回に亘り行うことにより、前記エア通路に作用する圧力を上下させる、請求項1〜5の何れか一項の実装ヘッド洗浄装置。
  7. 前記ノズル軸を複数回に亘り昇降させる場合に、連続する昇降動作の間で前記ノズル軸の下降開始時の割り出し角度が相違するように、1回の昇降動作における前記ノズル軸の回転角度が設定され、
    前記制御装置は、設定された前記ノズル軸の前記回転角度に基づいて、前記昇降機構の動作および前記回転機構の動作を制御する、請求項1〜6の何れか一項の実装ヘッド洗浄装置。
  8. 前記制御装置は、前記ノズル軸の昇降動作に同期して前記ノズル軸を軸線周りに回転させる場合に、1回の昇降動作における前記ノズル軸の回転角度が360度以上となるように、前記昇降機構の動作および前記回転機構の動作を制御する、請求項1〜7の何れか一項の実装ヘッド洗浄装置。
  9. 負圧エア供給装置によりエア通路を介して供給される負圧エアにより部品を吸着する吸着ノズルと、
    前記吸着ノズルを着脱可能に保持し、昇降機構により昇降可能に且つ回転機構により自転可能に保持されたノズル軸と、を備える実装ヘッドを対象とし、
    前記実装ヘッドの内部に形成された前記エア通路を洗浄する実装ヘッド洗浄方法であって、
    前記実装ヘッド洗浄方法は、
    前記エア通路に正圧エアまたはオイルミストからなる洗浄流体を供給する洗浄流体供給装置を用いた洗浄処理において、
    前記ノズル軸が昇降されるように前記昇降機構が動作するノズル軸昇降ステップと、
    当該ノズル軸昇降ステップにおける前記ノズル軸の昇降動作に同期して前記ノズル軸が軸線周りに回転されるように前記回転機構が動作するノズル軸回転ステップと、
    を備える実装ヘッド洗浄方法。
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