JP4331301B2 - 電気部品装着機および電気部品装着方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸着ノズルに電気部品を吸着して搬送し、プリント基板等の回路基材に装着する電気部品装着機および電気部品装着方法に関するものであり、特に、不良ノズルの処理に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の電気部品装着機は、例えば、特開平10−163677号公報に記載されている。この電気部品装着機は、移動部材上に回転可能に設けられた回転体に複数個の吸着ノズルが設けられており、移動部材の移動により、複数個の吸着ノズルに保持された複数個の電気部品が一斉に搬送され、回転体の回転により複数個の吸着ノズルが順次装着位置へ移動させられて、電気部品を回路基材に装着する。
【0003】
このように電気部品を吸着して搬送し、回路基材に装着する電気部品装着機においては、電気部品の吸着,装着が繰り返し行われるうちに、吸着ノズルに不良、例えば、曲がり,汚れ,摩耗等が生じ、装着ミス等が生ずる。そのため、従来は、不良ノズルが生ずれば、作業者が不良ノズルを良品ノズルと交換していたのであるが、面倒である上、交換に時間がかかり、装着が中断されて装着能率が低下する問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題,課題解決手段および効果】
本発明は、以上の事情を背景とし、吸着ノズルの不良が発生した場合に電気部品装着作業の能率低下を極力回避し得る電気部品装着機および電気部品装着方法を得ることを課題としてなされたものであり、本発明によって、下記各態様の電気部品装着機および電気部品装着方法が得られる。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解釈されるべきではない。
なお、以下の項のうち、(30)項が請求項1に相当し、(31)項が請求項2に相当し、(32)項が請求項3に相当する。そして、(30)項に(5)項に記載の事項を加えたものが請求項4に相当し、(31)項に(8)項に記載の事項を加えたものが請求項5に相当し、(31)項に(8)項に記載の事項を加えたものが請求項5に相当し、(31)項に(10)項に記載の事項を加えたものが請求項6に相当し、その請求項6に(11)項に記載の事項を加えたものが請求項7に相当し、その請求項7に(12)項に記載の事項を加えたものが請求項8に相当し、請求項7または8に(13)項に記載の事項を加えたものが請求項9に相当し、請求項1ないし9のいずれかに(16)項に記載の事項を加えたものが請求項10に相当する。さらに、(33)項が請求項11に相当し、(34)項が請求項12に、(35)項が請求項13に、(36)項が請求項14にそれぞれ相当する。
(1)吸着ノズルに電気部品を吸着して搬送し、回路基材に装着する電気部品装着機において、
前記吸着ノズルが不良ノズルであることを検出するノズル不良検出装置と、
そのノズル不良検出装置により検出された不良ノズルを自動で良品ノズルと交換するノズル交換装置と
を設けた電気部品装着機。
電気部品装着機は、吸着ノズルを1個のみ有する装着機でもよく、複数個有する装着機でもよい。
搬送は、一平面内の任意の位置へ移動可能に設けられた移動部材による搬送でもよく、あるいは一軸線まわりに回転可能に設けられた回転体の回転による搬送でもよい。
ノズル不良検出装置により吸着ノズルが不良であることが自動的に検出されれば、ノズル交換装置により、不良ノズルが良品ノズルと自動的に交換される。したがって、作業者がノズル交換を行う場合に比較して迅速に交換が行われ、ノズル交換のために電気部品の装着が中断されることがあっても、装着能率の低下を可及的に小さく抑えることができる。また、ノズル交換に人手を要さず、装着の完全な自動化が可能であり、あるいは、作業者はノズル交換を行わなくてもよく、別の作業を行うことができ、作業者の作業能率が向上する。
(2)当該電気部品装着機が、前記ノズル不良検出装置により吸着ノズルが不良ノズルであることが検出された場合に、ノズル不良が検出されない限り連続して行うことが予定されていた電気部品装着作業の途中で、前記ノズル交換装置にノズル交換を行わせるノズル交換装置制御装置を含む (1)項に記載の電気部品装着機。
「連続して行うことが予定されていた電気部品装着作業」は、例えば、1枚の回路基材への複数の電気部品の装着であり、あるいは、複数枚の回路基材にそれぞれ1個の電気部品を装着する作業であり、あるいは、複数枚の回路基材への複数の電気部品の装着である。
また、電気部品装着機が複数の使用態様で電気部品を回路基材に装着する装着機であれば、各使用態様に従って行われる電気部品の回路基材への装着が「連続して行うことが予定されていた電気部品装着作業」である。例えば、発明の実施の形態において説明するように、2つの電気部品装着機がそれぞれ専用の電気部品供給装置から電気部品を取り出し、1枚の回路基材に交互に電気部品を装着し、共同して1枚の回路基材を生産する場合、これら電気部品装着機を含む電気部品装着システムの一使用態様は、2つの電気部品供給装置の各々を、1種類の回路基材用であって、互いに同じ種類の電気部品供給フィーダを有するものとし、各電気部品供給装置の全部の電気部品供給フィーダを用いて1種類の回路基材を複数枚生産する態様であり、別の使用態様は、2つの電気部品供給装置の各々を、それぞれ2種類ずつの回路基材用の電気部品供給フィーダを有するものとし、電気部品供給フィーダの交換を行うことなく、2種類の回路基材に対する電気部品の装着を連続して行う態様である。
電気部品装着作業は、電気部品の装着開始から終了までの間に電気部品装着機において行われる装着に関するすべての作業を含み、電気部品の回路基材への装着は勿論、電気部品の吸着,吸着ノズルの電気部品供給装置と回路基材との間における移動を含み、更に、電気部品装着作業に待機が含まれるのであれば、それも含む。したがって、不良ノズルの交換は、電気部品の装着中,吸着中,移動中あるいは待機中等、電気部品装着作業の途中に行われ、装着中,吸着中,移動中であれば、それら動作が中断され、交換後、再開されることとなり、待機中であれば、動作を中断しなくて済む。
電気部品装着作業の途中で不良ノズルの交換を行えば、交換後は、電気部品装着機は不良ノズルがない状態で電気部品を回路基材に装着することができ、装着能率の低下を小さく抑えることができる。例えば、電気部品装着機が複数個の吸着ノズルを有していて、不良ノズルは電気部品の回路基材への装着に使用されないのであれば、電気部品の装着に使用される吸着ノズルの数が減り、装着能率が低下するのであるが、不良ノズルの交換後は、予定された数の吸着ノズルを用いて電気部品を回路基材に装着することができ、装着能率の低下を抑えることができる。電気部品装着機が有する吸着ノズルが1個であれば、ノズル不良発生時には、電気部品の回路基材への装着が中断されるが、不良ノズルの発生および交換に迅速に対応できるため、中断時間が短くて済み、装着能率の低下を抑えることができる。
不良ノズルの交換は、電気部品装着作業の途中において、電気部品の装着が行われない時期があれば、その時期に行うことが望ましい。不良ノズルの交換のために装着作業を中断しなくてよいからである。例えば、複数枚の回路基材に電気部品を装着する場合、装着の済んだ回路基材を、次に電気部品が装着される回路基材と交替させる間、電気部品の装着が行われないのであれば、その交替時に不良ノズルの交換を行えばよい。あるいは電気部品が装着される回路基材の種類が変わり、例えば、回路基材を位置決め支持する位置決め支持部材の回路基材位置決め支持幅を回路基材の幅に合わせて変更する等の段取り替えが行われる場合には、その段取り替え時に不良ノズルを交換すればよい。1枚の回路基材に複数個の電気部品を装着する場合であっても、例えば、発明の実施の形態において説明するように、2つの装着ヘッドが交互に回路基材に電気部品を装着する場合、一方の装着ヘッドによる電気部品の回路基材への装着時間が、他方の装着ヘッドによる電気部品の電気部品供給装置からの取出時間よりも長ければ、その差を利用し、一方の装着ヘッドが電気部品の装着を行っている間に、他方の装着ヘッドに不良ノズルがあれば交換を行い、装着能率の低下を抑制することが可能である。
(3)当該電気部品装着機が、1枚の回路基材に複数の電気部品を装着するものであり、前記ノズル交換装置制御装置が、1枚の回路基材に対する電気部品の装着作業の途中で前記ノズル交換装置にノズル交換を行わせるものである (2)項に記載の電気部品装着機。
1枚の回路基材への電気部品の装着終了を待ってノズル交換を行ってもよいが、1枚の回路基材に対する電気部品の装着の途中でノズル交換を行えば、交換後は不良ノズルがない状態で電気部品の装着を行うことができ、電気部品の装着能率の低下を小さく抑えることができる。
(4)当該電気部品装着機が、1枚の回路基材に複数の電気部品を装着するものであり、前記ノズル不良検出装置とノズル交換装置との少なくとも一方が、1枚の回路基材に対する複数の電気部品の装着作業の途中に作動するものである (1)項に記載の電気部品装着機。
ノズル不良検出装置およびノズル交換装置の両方が、装着作業の途中に作動すれば、交換後は、装着作業を不良ノズルがない状態で行うことができ、装着能率の低下を小さく抑えることができる。ノズル不良検出装置が装着作業の途中に作動するのであれば、装着作業の終了後、直ちにノズル交換を行うことができる。また、ノズル交換装置が装着作業の途中に作動するのであれば、ノズル交換後は、能率低下を生ずることなく、装着作業を行うことができる。
(5)前記ノズル不良検出装置により吸着ノズルが不良ノズルであることが検出された場合に、その不良ノズルにより次の電気部品の吸着が行われる前にその不良ノズルを交換する必要があるか否かを判断する緊急性判断手段を含含み、その緊急性判断手段が緊急に交換する必要があると判断した場合に、前記ノズル交換装置に、その不良ノズルにより次の電気部品の吸着が行われる前にその不良ノズルを良品ノズルと交換させる(1)項ないし(4)項に記載の電気部品装着機。
例えば、不良の種類,程度によっては、不良ノズルにより次の電気部品の吸着が行われる前に不良ノズルを交換する必要がある場合もあり、交換が必要ない場合もある。例えば、吸着ノズルが折れていれば、次の電気部品の吸着が行われる前に不良ノズルを交換する必要があるが、吸着ノズルが曲がったり、摩耗したり、汚れていても、それらの量が少なく、電気部品の装着に支障がない場合には、ノズル交換は必要ないのである。このように緊急性を判断し、直ちに交換する必要がない場合にはノズル交換を行わないようにすれば、例えば、無駄なノズル交換動作を行わずに済み、装着能率の低下を回避することができ、あるいは吸着ノズルの使用期間が長くなり、コストを低減させることができる。
(6)当該電気部品装着機が、1個の移動部材に複数個の吸着ノズルが取り付けられ、それら複数個の吸着ノズルの各々に1個ずつの電気部品を保持し、移動部材の移動に伴ってそれら複数の電気部品を一斉に搬送する一斉搬送式である (1)項ないし (5)項のいずれか1つに記載の電気部品装着機。
移動部材には、種々の態様がある。
例えば、移動部材は、一平面内において直交する2方向のうちの少なくとも一方に移動するものとされる。移動部材の移動は、直線移動でもよく、曲線移動でもよく、それらの組合わせでもよい。
複数個の吸着ノズルは、移動部材に直接取り付けてもよく、あるいは (7)項に記載されているように、回転体を介して取り付けてもよい。
電気部品装着機を一斉搬送式にすれば、移動部材が吸着ノズルを1個有し、1個の電気部品を回路基材に装着する度に電気部品供給装置から電気部品を取り出す場合に比較して、移動部材の回路基材と電気部品供給装置との間における移動回数が少なくて済み、電気部品の装着能率を向上させることが可能である。この種の電気部品装着機においては、1個の移動部材に取り付けられた複数個の吸着ノズルの一部が不良ノズルになったからといって、直ちにその不良ノズルの交換を行うことは不可欠ではないが、交換を早期に行えば、1枚の回路基材当たりの移動部材の移動回数が少なくて済み、不良ノズルの発生による能率低下を小さく抑えることができるのである。
(7)前記移動部材に、一軸線まわりに回転可能な回転体が取り付けられ、移動部材の移動により複数の電気部品を一斉に搬送した後、回転体の回転により複数の吸着ノズルを順次装着位置へ位置決めし、各吸着ノズルが保持している電気部品を前記回路基材に装着する (6)項に記載の電気部品装着機。
回転体の回転軸線は、搬送平面に対して直角でもよく、平行でもよく、傾斜していてもよい。搬送平面は、移動部材の移動経路を含む面である。また、回転体は、一方向に間欠回転する間欠回転体でもよく、正逆両方向に間欠回転する間欠回転体でもよく、任意の方向に任意の角度回転する回転体でもよい。装着位置は、電気部品供給装置に保持された電気部品を吸着する吸着位置と同じでもよく、異なる位置でもよい。
(8)前記ノズル不良検出装置が、
前記吸着ノズルを撮像する撮像装置と、
その撮像装置により取得された画像データを処理することにより、撮像された吸着ノズルが不良ノズルであるか否かを判定する画像処理装置と
を含む (1)項ないし (7)項のいずれか1つに記載の電気部品装着機。
撮像装置は、吸着ノズルの軸線にほぼ平行な方向から吸着ノズル先端の吸着面を撮像するものでも、吸着ノズルの軸線と交差する方向から吸着ノズルを撮像するものでもよい。
撮像装置は、吸着ノズル全体を一度で撮像することができる面撮像装置でもよく、あるいはラインセンサでもよい。面撮像装置は、例えば、CCD(電荷結合素子)を備えたものとされる。CCDは、複数の受光素子が一平面状に配列されて撮像面を構成する。ラインセンサは、例えば、一線状に配列された複数の受光素子を含むCCDを有するものとされる。面撮像装置により、例えば、吸着ノズル先端の吸着面を撮像すれば、吸着ノズルの曲がり,折れ,汚れ,摩耗等がわかり、ラインセンサにより、例えば、吸着ノズルの軸線と交差する方向から吸着ノズルを撮像すれば、吸着ノズルの曲がり,折れがわかる。
(9)前記ノズル不良検出装置が、前記撮像装置と前記吸着ノズルとを相対移動させる検出用相対移動装置を含む (8)項に記載の電気部品装着機。
検出用相対移動装置は、撮像装置と吸着ノズルとを検出のために相対移動させ、あるいは撮像位置に位置決めするために相対移動させる。例えば、撮像装置がラインセンサであれば、ラインセンサと吸着ノズルとを相対移動させることにより、吸着ノズルの二次元像を得ることができ、例えば、吸着ノズル全体の曲がり具合がわかる。
(10)前記ノズル不良検出装置が、
前記吸着ノズルの軸線と交差する方向にビームを放射するビーム放射装置と、
そのビーム放射装置から放射され、前記吸着ノズルの影響を受けた後のビームを検出するビーム検出装置と
を含む (1)項ないし (9)項のいずれか1つに記載の電気部品装着機。
ビームはスペクトル幅の広い通常の光線でもよいが、レーザビームを使用すれば、ノズル不良検出装置の解像度を向上させることが容易となる。ビーム放射装置がLED(発光ダイオード)により構成されるのであれば、ビームはスペクトル幅が広い複色光となり、レーザビーム放射装置により構成されるのであれば、ビームはスペクトル幅が狭い単色光となる。また、吸着ノズルの影響を受けた後のビームは、吸着ノズルにより反射されたビームでも、吸着ノズルの周辺を通過したビームでもよい。透過型あるいは反射型の光電センサの投光部,光源および受光部,受光素子が、ビーム放射装置およびビーム検出装置の一例である。光電センサが透過型であれば、吸着ノズルの影響を受けた後のビームは、吸着ノズルの周辺を通過したビームであり、反射型であれば、吸着ノズルにより反射されたビームである。
(11)前記ノズル不良検出装置が、前記ビーム放射装置およびビーム検出装置と、前記吸着ノズルとを相対移動させる検出用相対移動装置を含む(10)項に記載の電気部品装着機。
検出用相対移動装置は、ビーム放射装置およびビーム検出装置と、吸着ノズルとを検出のために相対移動させ、あるいは撮像位置に位置決めするために相対移動させる。検出のために相対移動させる場合、例えば、吸着ノズルの軸線と交差する方向の成分を含む方向に相対移動させれば、吸着ノズルの直径如何によらず、吸着ノズルの曲がりを検出することができる。吸着ノズルが曲がっていれば、ビームが吸着ノズルの影響を受ける時期が、曲がっていない場合とは異なるからである。
(12)前記検出用相対移動装置が、前記吸着ノズルを、その吸着ノズルの軸線と交差する方向の成分と軸線に平行な方向の成分との少なくとも一方を含む方向に移動させる検出用ノズル移動装置を含む (9)項または(11)項に記載の電気部品装着機。
(11)項において説明したように、吸着ノズルを、吸着ノズルの軸線と交差する方向の成分を含む方向に移動させれば、吸着ノズルの直径如何によらず、曲がりを検出することができ、軸線に平行な方向の成分を含む方向に移動させても、ビームが吸着ノズルの影響を受ける時期により、曲がりや折れを検出することができる。
吸着ノズルを、その軸線と交差する方向の成分を含む方向に移動させる検出用ノズル移動装置は、電気部品を搬送するために吸着ノズルを移動させる搬送用移動装置と少なくとも一部を共有するものとしてもよく、あるいは専用の検出用ノズル移動装置を設けてもよい。
また、発明の実施の形態において説明するように、吸着ノズルを、電気部品を回路基材に装着するために、昇降装置によって吸着ノズルの軸線に平行な方向に移動させる場合、昇降装置により検出用ノズル移動装置を構成することも可能である。
(13)前記検出用相対移動装置が、前記吸着ノズルを、その吸着ノズルの軸線のまわりに回転させるノズル回転装置を含む (9)項,(11)項および(12)項のいずれか1つに記載の電気部品装着機。
吸着ノズルを回転させれば、吸着ノズルを、その軸線と交差する平面内において複数の方向から検出することができ、ノズル不良をより確実に検出し得る。例えば、吸着ノズルの曲がりが、ビームの放射方向と平行な方向に生じていて、曲がった吸着ノズルがビームの放射経路上にあれば、曲がっているか否かを判断し難いが、吸着ノズルを回転させれば、曲がった吸着ノズルは、いずれかの位相においてビームの放射経路から外れるため、曲がりが検出されるのである。
発明の実施の形態において説明するように、当該電気部品装着機が、電気部品の方位を変更し、あるいは吸着ノズルによる電気部品の保持方位誤差を修正するために、吸着ノズルをその軸線のまわりに回転させるノズル回転装置を有するのであれば、そのノズル回転装置により本態様のノズル回転装置を構成することも可能である。その場合、電気部品の方位変更あるいは保持方位誤差の修正により、吸着ノズルの位相が変わることを利用してノズル不良を検出してもよく、あるいは、方位変更あるいは保持方位誤差の修正とは別にノズル不良検出のために吸着ノズルを回転させてもよい。
(14)前記ノズル不良検出装置が、
前記吸着ノズルによる電気部品の吸着ミスを検出する吸着ミス検出装置と、
その吸着ミス検出装置による検出結果に基づいて吸着ノズルが不良ノズルであるか否かを判定する判定手段と
を含む (1)項ないし(13)項のいずれか1つに記載の電気部品装着機。
吸着ノズルに不良があれば、例えば、吸着ノズルが電気部品を吸着しているはずであるのに吸着していない、あるいは吸着ノズルに電気部品が吸着されているが、その姿勢が装着不可能な姿勢である等の吸着ミスが生ずることがあり、吸着ミスを検出することにより、吸着ノズルが不良ノズルであるか否かがわかる。
吸着ミスは、種々の態様によって検出することができる。例えば、吸着ノズルが電気部品を負圧により吸着するのであれば、電気部品を吸着すべきときに吸着していなければ、電気部品を吸着している場合に比較して空気の流入量が多くなること(吸引通路の負圧が弱くなり、あるいは吸引通路の負圧を所定の大きさに保つためにバキュームポンプの運転速度が大きくなる等の現象が生ずること)から吸着ミスがわかる。あるいは吸着ノズルによる電気部品の保持姿勢を撮像装置によって撮像することにより、吸着ミスがわかる。発明の実施の形態において説明するように、電気部品装着機が撮像装置を有し、電気部品を正規の姿勢で回路基材に装着するために吸着ノズルの電気部品の保持姿勢を撮像するのであれば、その撮像装置により吸着ミス検出装置を構成してもよく、あるいは吸着ミス検出専用の撮像装置を設けてもよい。
(15)前記判定手段が、前記吸着ミス検出装置の検出結果を統計的に処理する統計処理手段を備え、その統計処理手段の処理結果に基づいて吸着ノズルが不良ノズルであるか否かを判定するものである(14)項に記載の電気部品装着機。
本態様によれば、吸着ミスの検出が複数回行われ、複数の検出結果に基づいて吸着ノズルが不良ノズルであるか否かが判定されるため、判定の信頼性が高くなる効果が得られる。
(16)前記ノズル交換装置が、
複数の吸着ノズルを個別に取り出し可能に収納するノズル収納装置と、
そのノズル収納装置と前記吸着ノズルとに、吸着ノズルの軸線に平行な方向の相対移動と直角な方向の相対移動との組み合わせから成るノズル交換運動を行わせる交換用相対移動装置と
を含む (1)項ないし(15)項のいずれか1つに記載の電気部品装着機。
交換用相対移動装置を、(12)項に記載の検出用ノズル移動装置と、少なくとも一部を共有するものとすることが望ましい。また、交換用相対移動装置を、電気部品を搬送するための搬送用移動装置と、少なくとも一部を共有するものとしてもよい。電気部品を搬送するための搬送用移動装置と、検出用ノズル移動装置と、交換用相対移動装置とを、少なくとも一部を共有する構成とすることも可能であり、装置の構成をより簡易にすることができる。
(17)前記ノズル交換装置が、
前記吸着ノズルを、その吸着ノズルに、向きがその吸着ノズルの先端に向かう向きであり、大きさが設定置値以上の大きさである引抜力が加えられれば吸着ノズルの離脱を許容する状態で保持するノズル保持具と、
前記ノズル収納装置に設けられ、吸着ノズルがノズル収納装置に対して吸着ノズルの軸線に平行な方向に収納され、取り出されることを許容する許容状態と、阻止する阻止状態とに切換えが可能な許容・阻止装置と
を含む(16)項に記載の電気部品装着機。
許容・阻止装置が阻止状態にある状態で、吸着ノズルのノズル収納装置からの取出しが阻止され、吸着ノズルに設定値以上の大きさの引抜力が加えられ、吸着ノズルがノズル保持具から離脱する。吸着ノズルに、その軸線に平行な方向の力を加えることにより、容易にノズル保持具から取り外すことができ、また、吸着ノズルをその軸線に平行な方向に移動させることにより、容易にノズル収納装置から取り出すことができる。
(18)前記吸着ノズルが、前記ノズル保持具に保持される被保持部とその被保持部側に向いた肩面とを備え、前記ノズル収納装置がノズル収容部材と離脱阻止部材と離脱阻止部材駆動装置とを含み、ノズル収容部材が、一平面に形成されて前記吸着ノズルの前記肩面より先端側の部分を収容する複数個のノズル収容凹部を備え、前記離脱阻止部材が、ノズル収容部材の前記一平面に沿って移動可能に設けられ、前記複数個のノズル収容凹部の各々に対応して、吸着ノズルの前記肩面より先端側の部分の軸方向の通過を許容する貫通穴と、その貫通穴に隣接して設けられ、前記肩面に係合することにより、吸着ノズルのノズル収容凹部からの離脱を阻止する離脱阻止部とを備え、前記離脱阻止部材駆動装置が、離脱阻止部材を、前記貫通穴が前記ノズル収容凹部に合致する退避位置と、前記離脱阻止部が前記肩面に係合する作用位置とに移動させるものであって、離脱阻止部材および離脱阻止部材駆動装置が前記許容・阻止装置を構成している(17)項に記載の電気部品装着機。
ノズル保持具に保持されている吸着ノズルがノズル収容部材に戻されるとき、離脱阻止部材は退避位置に位置させられてノズル保持具がノズル収容部材に吸着ノズルを保持させることを許容し、その後、作用位置へ移動させられ、吸着ノズルのノズル収容部材からの離脱を阻止する。それにより、ノズル保持具がノズル収容部材から離れる向きに移動させられれば、吸着ノズルにノズル保持具から離脱する向きに設定値以上の引抜力が加えられ、吸着ノズルがノズル保持具から外れる。
(19)予め設定された複数枚の回路基材にそれぞれ複数の電気部品を予め定められた装着プログラムに基づいて装着する一連の電気部品装着作業を実行する電気部品装着機において、
前記一連の電気部品装着作業の途中で、不良ノズルと良品ノズルとの交換を実施する作業途中ノズル交換装置を設けた電気部品装着機。
一連の作業の途中で不良ノズルと良品ノズルとが交換されれば、交換後、作業終了までの間、不良ノズルがない状態で電気部品の回路基材への装着が行われるため、作業終了後に交換される場合に比較して装着能率の低下を小さく抑えることができる。
(20)前記一連の作業の途中が、1枚の回路基材に対する複数の電気部品の装着作業の途中である(19)項に記載の電気部品装着機。
本態様によれば、前記 (3)項に記載の作用および効果が得られる。
(21)吸着ノズルに電気部品を吸着して搬送し、回路基材に装着する電気部品装着方法であって、
前記吸着ノズルが不良ノズルであることを検出するノズル不良検出行程と、
そのノズル不良検出行程において検出された不良ノズルを自動で良品ノズルと交換するノズル交換行程と
を含む電気部品装着方法。
本態様の方法によれば、 (1)項に記載の作用および効果が得られる。
(22)予め設定された複数枚の回路基材にそれぞれ複数の電気部品を予め定められた装着プログラムに基づいて装着する一連の電気部品装着作業を実行する方法であって、
前記一連の作業の途中で、不良ノズルと良品ノズルとの交換を実施する作業途中ノズル交換を行う電気部品装着方法。
本態様の方法によれば、 (2)項に記載の作用および効果が得られる。
(23)前記一連の作業の途中が、1枚の回路基材に対する複数の電気部品の装着作業の途中である(22)項に記載の電気部品装着方法。
本態様の方法によれば、 (3)項に記載の作用および効果が得られる。
(24)前記一連の作業の途中で、吸着ノズルが不良ノズルであるか否かを調べ、不良ノズルであることが判明すれば、その不良ノズルによる次の電気部品の吸着前にノズル交換を行う(22)項または(23)項に記載の電気部品装着方法。
(25)前記一連の作業の途中で、吸着ノズルが不良ノズルであるか否かを調べ、不良ノズルであることが判明した場合にも電気部品の装着作業を継続し、予め定められた条件が成立したときにノズル交換を行う(22)項または(23)項に記載の電気部品装着方法。
「予め定められた条件」とは、例えば、吸着ノズルの曲がり量が、吸着ノズルを電気部品の装着に使用できないほど大きいこと、あるいは1枚の回路基材に対する電気部品の装着作業が終了したこと、一連の電気部品装着作業の全部が終了したこと、吸着ノズルが複数ある場合、それら複数の吸着ノズルの全部についてノズル不良検出が終了したこと、電気部品装着作業中に吸着ノズルが装着に備えて待機する時期があるのであれば、その待機時期に入ったこと等である。
本態様によれば、ノズル交換時期が不良検出時期より遅くされることにより、吸着ノズルの使用期間が延び、ノズルコストの増大を抑えることができ、あるいは吸着ノズルが電気部品の回路基材への装着に備えて待機する時期にノズル交換を行うことができ、装着能率の低下を抑えることができる。
なお、付言すれば、いちいち記載はしないが、方法発明についても、装置発明に関して本明細書に記載する各特徴を採用することが可能である。
(30)回路基材を位置決めして支持する回路基材位置決め支持装置と、
その回路基材位置決め支持装置に支持された回路基材に装着されるべき電気部品を供給する電気部品供給装置と、
移動部材を備え、その移動部材を互いに直交するX軸とY軸とにより規定されるXY座標面内の任意の位置へ移動させるXYロボットと、
前記移動部材に回転軸線まわりに回転可能に保持された回転体と、
その回転体の前記回転軸線から等距離の位置に保持された複数の吸着ノズルと、
前記回転体を前記回転軸線のまわりに回転させる回転体回転装置と、
前記XYロボットおよび前記回転体回転装置を制御し、前記複数の吸着ノズルに前記電気部品供給装置から供給される電気部品を吸着させ、前記回路基材位置決め支持装置に支持された回路基材に装着させる装着制御装置と、
前記回転体と共に前記移動部材に保持されて前記XYロボットにより前記回転体と共に移動させられ、前記装着制御装置の制御により前記回転体が前記電気部品の吸着のため、または前記電気部品の装着のために回転させられるのに伴って、前記複数の吸着ノズルの各々がそれら吸着ノズルの旋回軌跡上に設定されたノズル不良検出位置に達する際、そのノズル不良検出位置に達する吸着ノズルが不良ノズルであるか否かの検出を行うノズル不良検出装置と、
そのノズル不良検出装置により検出された不良ノズルを良品ノズルと交換するノズル交換装置と、
前記ノズル不良検出装置により不良ノズルであると検出された吸着ノズルが次の電気部品を吸着する前に、前記ノズル交換装置にノズル交換を行わせるノズル交換制御装置と
を含むことを特徴とする電気部品装着機。
回転体は移動部材上において、複数の吸着ノズルの各々に順次電気部品を吸着させるために、または、複数の吸着ノズルの各々が吸着している電気部品を順次回路基材に装着させるために、回転させられるので、その回転に伴う吸着ノズルのノズル不良検出位置への旋回を利用して、同じ移動部材上に設けた不良ノズル検出装置により、複数の吸着ノズルが不良であるか否かを順次検出すれば、ノズル不良検出のために装着ヘッドをXY座標平面内で移動させる(すなわち、XYロボットを作動させる)必要がない。その上、電気部品の吸着または装着と並行してノズル不良の検出を行うことができる。したがって、装着能率を低下させることなく、ノズル不良の検出を行うことができる。
また、吸着ノズルが不良ノズルであることが検出された場合に、その吸着ノズルが次の電気部品を吸着する前に、その吸着ノズルを自動で良品ノズルと交換すれば、常にすべての吸着ノズルを使用して電気部品の装着を行うことができ、ノズル不良の発生に伴う装着能率の低下を可及的に小さく抑制することができる。
(31)前記ノズル不良検出装置が、前記複数の吸着ノズルの各々が前記ノズル不良検出位置に達する毎に、その吸着ノズルが不良ノズルか否かの検出を行う(30)項に記載の電気部品装着機。
(32)前記ノズル交換制御装置が、前記ノズル不良検出装置により吸着ノズルが不良ノズルであることが検出された場合に、その不良ノズルにより次の電気部品の吸着が行われる前にその不良ノズルを交換する必要があるか否かを判断する緊急性判断手段を含み、その緊急性判断手段が緊急に交換する必要があると判断した場合に、前記ノズル交換装置に、その不良ノズルにより次の電気部品の吸着が行われる前にその不良ノズルを良品ノズルと交換させる(30)項または(31)項に記載の電気部品装着機。
(33)移動部材を備え、その移動部材を、互いに直交するX軸とY軸とにより規定されて電気部品供給装置と回路基材とに跨るXY座標面内の任意の位置へ移動させるXYロボットと、
前記移動部材に回転軸線まわりに回転可能に保持された回転体と、
その回転体の前記回転軸線から等距離の位置に保持された複数の吸着ノズルと、
前記回転体を前記回転軸線のまわりに回転させる回転体回転装置と、
前記XYロボットおよび前記回転体回転装置を制御し、前記複数の吸着ノズルを前記XY座標面内の任意の位置へ移動させ、それら吸着ノズルに前記電気部品供給装置から電気部品を吸着により受け取らせ、回路基材に装着させる装着制御装置と
を含む電気部品装着機により電気部品を回路基材に装着する電気部品装着方法であって、
前記移動部材に前記回転体と共にノズル不良検出装置を保持させ、前記複数の吸着ノズルに電気部品を順次吸着させるため、または、複数の吸着ノズルに電気部品を回路基材に装着させるための前記回転体の回転に伴って、ノズル不良検出位置へ旋回して来る吸着ノズルが不良ノズルであるか否かを、前記ノズル不良検出装置により検出するノズル不良検出行程と、
そのノズル不良検出行程において検出した不良ノズルを、その不良ノズルが次の電気部品を吸着する前に自動で良品ノズルと交換するノズル交換行程と
を含むことを特徴とする電気部品装着方法。
本項に係る発明によれば、前記(30)項に係る発明と同様な効果が得られる。
(34)前記ノズル不良検出工程において、前記吸着ノズルが不良ノズルであると検出した場合に、その不良ノズルを、その不良ノズルが次の電気部品を吸着する前に交換すべき緊急性があるか判断する緊急性判断工程を含み、その緊急性判断工程において緊急性があると判断した場合に、前記不良ノズルが次の電気部品を吸着する前に自動で良品ノズルと交換するノズル交換工程を実行し、緊急性がないと判断した場合には、その不良ノズルに次の電気部品を吸着させる(33)項に記載の電気部品装着方法。
(35)前記ノズル不良検出行程を、前記吸着ノズルが電気部品を吸着していない時期に行う(33)項または(34)項に記載の電気部品装着方法。
(36)前記ノズル不良検出行程を、前記吸着ノズルが電気部品を吸着している状態で行い、その吸着ノズルが不良ノズルであると検出した場合には、その吸着ノズルに吸着している電気部品を捨てさせ、その後前記ノズル交換行程を実行する(33)項ないし(35)項のいずれかに記載の電気部品装着方法。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下、本願の装置発明の一実施形態である電気部品装着機を備えた電気部品装着システムを図面に基づいて説明する。この電気部品装着機における電気部品装着方法が本願の方法発明の一実施形態である。
本電気部品装着システム10(図1参照)は、図示は省略するが、回路基材(本実施形態では、後述するプリント基板である)の搬送方向において上流側に設けられた上流側装置であって、塗布システムの一種であり、回路基材にペースト状半田を印刷するスクリーン印刷システムと、下流側に設けられた下流側装置たるリフローシステム(半田を溶融させて電気部品を回路基材に電気的に接続するシステム)と共に電気部品組立ラインを構成している。
【0006】
電気部品装着システム10の基台12上には、図1に示すように、基板コンベヤ14,2個ずつの電気部品供給装置16,18および電気部品搬送装着装置20,22が設けられている。基板コンベヤ14,電気部品供給装置16,18および電気部品装着機20,22は、後述するノズル不良検出および吸着ノズルの交換に関する部分を除いて、特開平10−163677号公報に記載の基板コンベヤ,電気部品供給装置および電気部品装着機と同様に構成されており、本発明に関連の深い部分のみを簡単に説明する。
【0007】
基板コンベヤ14は、2つのメインコンベヤ24,26と、1つずつの搬入コンベヤ28および搬出コンベヤ30とを備えている。メインコンベヤ24,26はそれぞれ、回路基材たるプリント基板32を位置決め支持する基板位置決め支持装置を備えており、プリント基板32の搬送方向(以下、基板搬送方向と称する。基板搬送方向は図1において左右方向であり、基板搬送方向をX軸方向とする)と水平面内において直角な方向(Y軸方向とする)に並んで配設されている。搬入コンベヤ28は、基板搬送方向において、メインコンベヤ24,26の上流側に設けられており、図示しない搬入コンベヤシフト装置により、メインコンベヤ24につらなる第1シフト位置と、メインコンベヤ26につらなる第2シフト位置とにシフトさせられる。搬入コンベヤ28は、スクリーン印刷システムからスクリーン印刷後のプリント基板を受け取り、メインコンベヤ24あるいは26に搬入する。
【0008】
搬出コンベヤ30は、プリント基板32の搬送方向において、メインコンベヤ24,26の下流側に設けられており、図示しない搬出コンベヤシフト装置により、メインコンベヤ24につらなる第1シフト位置と、メインコンベヤ26につらなる第2シフト位置とにシフトさせられる。搬出コンベヤ30は、メインコンベヤ24あるいは26から、電気部品の装着が済んだプリント基板を受け取り、リフローシステムへ搬出する。
【0009】
電気部品供給装置16,18はそれぞれ、フィーダ支持台40上に着脱可能に固定された複数の電気部品供給フィーダ42(以下、フィーダ42と略称する)を備えている。フィーダ42により供給される電気部品は、キャリヤテープにより保持されており、それら電気部品およびキャリヤテープを含む部品保持テープは、フィーダ42に設けられたテープ送り装置により送られ、電気部品が1個ずつ部品供給部へ送られる。複数のフィーダ42は、各部品供給部がX軸方向に平行な一直線上に並ぶ状態でフィーダ支持台40に固定されている。
【0010】
電気部品装着機20,22はそれぞれ、装着ヘッド50,52と、それぞれX軸スライド54,56およびY軸スライド58,60を備えて装着ヘッド50,52を水平面内の任意の位置へ移動させるXYロボット62,64とを有している。これら装着ヘッド50,52は同様に構成され、XYロボット62,64も同様に構成されており、装着ヘッド50およびXYロボット62を代表的に説明する。
【0011】
Y軸スライド58は基台12上にY軸方向に移動可能に設けられ、X軸スライド54はY軸スライド58上にX軸方向に移動可能に設けられている。Y軸スライド58は、サーボモータ65(図14参照)を駆動源とし、サーボモータ65の回転を直線運動に変換してY軸スライド58に伝達する運動変換装置を含むY軸スライド移動装置によりY軸方向に移動させられる。X軸スライド54も同様に、図2に示すように、サーボモータ66を駆動源とし、ねじ軸63,ナット67を含む運動変換装置69を備えたX軸スライド移動装置71によりX軸方向に移動させられる。
【0012】
装着ヘッド50は、X軸スライド54に回転可能に取り付けられた間欠回転体68(図2参照)を有している。間欠回転体68は、X軸スライド54により回転可能に保持された回転軸70と、回転軸70に固定の保持軸保持部材72とを含む。保持軸保持部材72に形成された複数個(本実施形態においては16個)の保持穴74(図3参照)は、回転軸70の回転軸線を中心線とする円錐面の複数本の母線の各々を中心線として形成されており、間欠回転体68は、X軸スライド54に、回転軸線が、水平な搬送平面に対する垂線に対して、上記円錐面の一母線が搬送平面と直交する状態となる角度だけ傾斜した状態で取り付けられている。
【0013】
間欠回転体68は、サーボモータ76を駆動源とする回転駆動装置78により、回転軸70の軸線まわりに正逆両方向に任意の角度、精度良く回転させられる。サーボモータ76は、その軸線が間欠回転体68の回転軸線と直角となる姿勢でX軸スライド54に設けられ、回転軸70から離れるほど上方へ向かう向きに傾斜させられている。サーボモータ76の回転は、互いに噛み合わされた被駆動歯車たる被駆動かさ歯車80と、駆動歯車たる駆動かさ歯車81とを含む回転伝達装置82により回転軸70に伝達され、間欠回転体68が回転させられる。
【0014】
上記複数個の保持穴74にはそれぞれ、図3に示すように、回転部材たるスリーブ83が回転可能かつ軸方向に移動不能に嵌合されており、スリーブ83に保持軸84が自身の軸線まわりに回転可能かつ軸方向に相対移動可能に嵌合されるとともに、付勢手段の一種である弾性部材たるばね部材としての圧縮コイルスプリング86により上方へ付勢されている。
【0015】
複数個、本実施形態においては16個の保持軸84の間欠回転体68から突出した各下部に、吸着ノズル90が保持されている。吸着ノズル90は負圧により電気部品92を吸着するものであり、保持軸84内に設けられた通路94,間欠回転体68に取り付けられた圧力切換弁96に接続されており、圧力切換弁96は間欠回転体68内に設けられた通路98等を介して図示しない真空装置に接続されている。圧力切換弁96は、圧力切換弁制御装置の制御により、吸着ノズル90内の圧力を大気圧以上の圧力から負圧に切り換え、吸着ノズル90に電気部品92を吸着させる負圧供給状態と、吸着ノズル90内の圧力を負圧から大気圧以上の圧力に切り換え、吸着ノズル90に電気部品92を解放させる負圧解除状態とに切り換えられる。なお、間欠回転体68内に設けられた通路は、間欠回転体68が回転しても、X軸スライド54側に設けられて真空装置に連通させられた通路との連通が保たれるようにされている。
【0016】
吸着ノズル90は、図3に示すように、アダプタ100を介して保持軸84に取り付けられている。アダプタ100は、保持軸84の下端部に設けられたノズル保持部102に形成された嵌合穴104に軸方向に相対移動可能に嵌合されている。アダプタ100は、ノズル保持部102に等角度間隔に設けられた複数の保持部材106(図3には代表的に1個のみ図示されている)によって保持されるとともに、付勢手段の一種である弾性部材であって、ばね部材たる圧縮コイルスプリング108により、ノズル保持部102から下方へ突出する向きに付勢されている。
【0017】
ノズル保持部102には、保持軸84の軸線に平行に延びる複数の切欠110が等角度間隔に形成され、前記複数の保持部材106の各々が回動可能に嵌合されるとともに、ノズル保持部102に巻き付けられたリング状のばね部材112によってノズル保持部102に保持されている。保持部材106の切欠110に嵌合された部分の上側には、ノズル保持部102の中心側に突出する突部114が設けられるとともに、ノズル保持部102に形成された切欠116に嵌入させられており、この突部114の切欠116の底面への当接部を中心として、保持部材106がその長手方向に直角で、ノズル保持部102の保持部材106が取り付けられた部分に対する接線方向に延びる軸線まわりに回動可能である。
【0018】
さらに、保持部材106の突部114の上側には操作部118が突設され、ノズル保持部102に形成された切欠120に嵌入させられている。保持部材106は、切欠110への嵌合と、操作部118の切欠120への嵌入とによって、保持軸84の軸線と直交する軸線まわりの回動が阻止されている。
【0019】
保持部材106の下部は、アダプタ100の大径の係合部124に形成された切欠126に嵌合されており、ノズル保持部102とアダプタ100との相対回転を阻止している。また、保持部材106の下端部にはアダプタ100側へ突出する係合突部128が突設され、この係合突部128が係合部124に下方から係合することにより、アダプタ100の嵌合穴104からの抜出しを防止している。この状態で前記操作部118を押して保持部材106をばね部材112の付勢力に抗して回動させ、係合突部128と係合部124との係合を解くことにより、アダプタ100をノズル保持部102から外すことができる。
【0020】
吸着ノズル90は、吸着管保持体132および吸着管保持体132に保持された吸着管134を有し、吸着管保持体132に設けられた嵌合部ないし被保持部たるテーパ部136においてアダプタ100に設けられた被嵌合部の一種である嵌合穴たるテーパ穴138にテーパ嵌合されるとともに、ばね部材140によりアダプタ100に保持されている。ばね部材140はほぼコの字形を成し、コの字の一対の腕部においてアダプタ100に形成された一対の切欠142に嵌合され、それら腕部間の距離は先端ほど狭くされて締まり勝手とされている。また、それら腕部間の先端部は互いに接近する向きに曲げられ、アダプタ100からの脱落が防止されている。
【0021】
テーパ部136がテーパ穴138に嵌合されれば、ばね部材140はテーパ部136に形成された円環状の嵌合溝144に嵌入し、テーパ部136に係合して吸着管保持体132を保持するとともに、テーパ穴138内に引き込んで位置決めする。ばね部材140のアダプタ100に対する取付位置は、テーパ部136がテーパ穴138に嵌合された状態で、ばね部材140の円形状の断面の中心位置に対して、半円形断面の嵌合溝144の中心位置が下方へずれた状態となる位置とされており、ばね部材140は嵌合溝144の溝側面の上側の部分に係合して吸着管保持体132をテーパ穴138内に引き込む。吸着ノズル90は、向きが吸着ノズル90の先端に向かう向きであり、大きさが設定値、すなわちばね部材140の引込力を越える大きさである引抜力が加えられれば、アダプタ100から取り出すことができる。アダプタ100は保持軸84に着脱可能に保持され、保持軸84と共にノズル保持具152を構成している。間欠回転体68には、複数個、例えば16個のノズル保持具152が設けられ、複数個、例えば16個の吸着ノズル90が取り付けられるようにされているのである。保持軸84がアダプタ100を介して吸着ノズル90を保持しているとも言える。なお、符号146は発光板であり、円板状を成す。発光板146はアルミニウムにより作られていて反射率が高く、上面が反射面148として機能する。また、発光板146の下面150(吸着管134が延び出させられた側の面)には、蛍光材料の層が形成されており、紫外線を吸収し、電気部品92に向かって可視光線を放射する。
【0022】
複数個のノズル保持具152は、間欠回転体68の回転時に、間欠回転体68の回転軸線を中心として旋回させられ、複数の停止位置に順次停止させられる。複数の停止位置のうち、保持軸84の軸線が水平な搬送平面と直交する状態となる位置が部品吸着装着位置である。同じ停止位置において電気部品92の吸着(フィーダ42からの取出し)と、プリント基板32への装着とが行われるのである。部品吸着装着位置から90度離れた位置が撮像位置とされており、X軸スライド54の撮像位置に対応する位置には、電気部品撮像装置160(図14参照)が設けられている。X軸スライド54にはまた、プリント基板32に設けられた基準マークを撮像する基準マーク撮像装置162(図14参照)が設けられている。
【0023】
本実施形態では、搬送平面(X軸スライド54,56およびY軸スライド58,60の移動経路を含む面)が水平面であるため、部品吸着装着位置に停止させられたノズル保持具152は、上下方向(垂直)に延びる状態となる。間欠回転体68の回転軸線は、水平な搬送平面に対する垂線に対して傾斜させられているため、ノズル保持具152の高さは部品吸着装着位置において最も低くなり、他のノズル保持具152はそれより高くなる。本電気部品装着機20においては、間欠回転体68の回転軸線の傾斜により、複数個のノズル保持具152の高さが互いに異ならされているのである。
【0024】
X軸スライド54の部品吸着装着位置に対応する位置には、図2に示すように、昇降装置170が設けられており、ノズル保持具152を昇降させる。昇降装置170は、リニアモータ172を駆動源とする。リニアモータ172の可動子174は、リニアモータ172のハウジングから上方へ垂直に延び出させられるとともに、移動部材176が固定されている。移動部材176には、昇降駆動部材178が設けられるとともに、昇降駆動部材178に昇降駆動部180が設けられている。
【0025】
リニアモータ172により移動部材176が下降させられ、昇降駆動部材178が下降させられることにより昇降駆動部180が下降させられ、部品吸着装着位置へ移動させられたノズル保持具152の保持軸84に係合し、圧縮コイルスプリング86の付勢力に抗してノズル保持具152(ノズル保持具152に吸着ノズル90が保持されている場合には吸着ノズル90も)が下降させられる。移動部材176が上昇させられ、昇降駆動部材178が上昇させられて昇降駆動部180が上昇させられれば、保持軸84は圧縮コイルスプリング86の付勢により昇降駆動部180に追従して上昇させられ、ノズル保持具152が上昇させられる。昇降駆動部180が保持軸84から離間し、ノズル保持具152の圧縮コイルスプリング86により付勢された状態における位置を上昇位置とする。ノズル保持具152が、上昇位置から下降位置へ下降させられて、吸着ノズル90が電気部品92を保持し、プリント基板32に装着する。リニアモータ172の制御による移動部材176の移動距離の調節により、昇降駆動部材178の昇降距離、すなわちノズル保持具152の昇降距離を調節し得る。なお、X軸スライド54の部品吸着装着位置近傍には、昇降駆動部材178の昇降と連動して、前記圧力切換弁96の切換えを行う切換弁制御装置の機構部184が設けられているが、説明は省略する。
【0026】
吸着ノズル90は、ノズル回転装置370により、自身の軸線のまわりに回転させられ、それにより吸着ノズル90により保持された電気部品92の方位誤差が修正され、あるいは方位が変更される。前記回転軸70には、回転部材たる中空軸372が回転可能に嵌合されており、中空軸372の下端部には駆動歯車としての駆動かさ歯車374が設けられ、上端部には被駆動プーリ376が固定されている。被駆動プーリ376には、駆動源たる方位補正変更用のサーボモータ378の回転が駆動プーリ380およびタイミングベルト382により伝達され、駆動かさ歯車374が正逆両方向に任意の角度回転させられる。前記複数個の保持穴74の各々に嵌合されたスリーブ83にはそれぞれ、被駆動歯車としての被駆動かさ歯車384が固定されるとともに、駆動かさ歯車374と噛み合わされており、駆動かさ歯車374が回転させられることにより被駆動かさ歯車384が回転させられ、スリーブ83が回転させられる。スリーブ83の回転はリング状の摩擦部材386により保持軸84に伝達され、ノズル保持具152に保持された吸着ノズル90が自身の軸線まわりに回転させられる。上記中空軸372,方位補正変更用のサーボモータ378,駆動かさ歯車374,被駆動かさ歯車384等がノズル回転装置370を構成している。
【0027】
X軸スライド54の部品吸着装着位置に対応する部分には、図4に概略的に示すように、ノズル交換確認センサ390およびノズル有無確認センサ392が設けられ、X軸スライド54の、16個のノズル保持具152の停止位置であって、部品吸着装着位置に、間欠回転体68のノズル保持具152を部品吸着装着位置へ移動させる際の回転方向において上流側に隣接する位置に対応する部分には、ノズル確認センサ394(図14参照)が設けられている。このノズル確認センサ394によりノズル確認が行われる位置をノズル確認位置と称する。また、部品吸着装着位置から上記上流側へ数えて4個目の停止位置(間欠回転体68の回転軸線と平行な方向から見た場合、部品吸着装着位置から90度離れた位置)に対応する部分には、図5に示すように、ノズル不良検出センサ396が設けられている。以下、ノズル不良検出センサ396によりノズル不良が検出される位置をノズル不良検出位置と称する。
【0028】
ノズル交換確認センサ390は、本実施形態においては、投光部および受光部を有する反射型の光電センサにより構成されており、X軸スライド54にブラケット398(図5参照)により取り付けられ、部品吸着装着位置に位置するノズル保持具152が吸着ノズル90を保持しているか否かを検出する。ノズル交換確認センサ390の投光部および受光部は、ノズル保持具152の旋回軌跡の内側(旋回中心線側)であって、部品吸着装着位置に停止したノズル保持具152が上昇位置に位置する状態において、ノズル保持具152に保持された吸着ノズル90の発光板146に対応する位置に設けられている。したがって、ノズル保持具152が吸着ノズル90を保持していれば、投光部から照射された光は発光板146により反射されて受光部に入光し、ノズル保持具152が吸着ノズル90を保持していなければ発光板146によって光が反射されず、受光部の受光量の多少によってノズル保持具152が吸着ノズル90を保持しているか否かがわかる。ノズル交換確認センサ390は、後述するように、吸着ノズル90が交換されたか否かの検出に用いられる。
【0029】
ノズル有無確認センサ392は、本実施形態においては、投光部400および受光部402を有する反射型の光電センサにより構成されている。投光部400は、前記ブラケット398によりX軸スライド54に取り付けられ、ノズル保持具152の旋回軌跡の内側に設けられており、受光部402は、図示しないブラケットによりX軸スライド54に取り付けられ、旋回軌跡の外側(旋回中心線とは反対側)に設けられている。ノズル有無確認センサ392の用途は後に説明する。
【0030】
ノズル確認センサ394は、本実施形態においては、投光部および受光部を有する反射型の光電センサにより構成されており、投光部および受光部は、ノズル保持具152の旋回軌跡の内側であって、ノズル確認位置に停止させられ、上昇位置に位置するノズル保持具152に保持された吸着ノズル90の発光板146に対応する位置に設けられている。ノズル保持具152がノズル確認位置に停止したときには、ノズル保持具152が吸着ノズル90を保持し、上昇位置にあって発光板146により光が反射されて受光部が受光し、受光量がしきい値を超えるはずであり、受光部の受光量がしきい以下であり、吸着ノズル90が検出されなければ、例えば、吸着ノズル90がノズル保持具152から脱落しているか、あるいは脱落していなくてもノズル保持具152が上昇位置へ移動することができない状態にあり、何らかの異常が生じていることがわかる。ノズル確認センサ394は、吸着ノズル検出装置ないし保持具異常検出装置を構成している。
【0031】
ノズル不良検出センサ396は、本実施形態においては、図5に示すように、投光部406および受光部408を有する透過型の光電センサによって構成されている。投光部406および受光部408はそれぞれ複数の光ファイバにより構成されており、投光部406は図示しない光源に接続され、受光部408は図示しない受光素子に接続されている。受光素子は、受光部408の複数の光ファイバのうち、投光部406から投光された光を受光した光ファイバの数に比例する受光信号を出力する。この受光素子は制御装置330(図14参照)に接続されている。投光部406および受光部408を構成する光ファイバの先端部は帯状に並べられ、投光部406は帯板状の光を発する。本実施形態においては、この帯板状の光の幅は、電気部品装着機20,22において使用が予定されている複数種類の吸着ノズル90のうち、直径が最小である吸着管134の直径よりやや小さい幅とされている。これら投光部406および受光部408はブラケット410によりX軸スライド54に取り付けられており、投光部406は吸着ノズル90の吸着管134の旋回軌跡の内側に設けられ、受光部408は外側に設けられ、投光部406,受光部408は、光軸が、ノズル不良検出位置に位置する吸着ノズル90の吸着管134の軸線と直交する状態で設けられている。なお、図5においてノズル交換確認センサ390およびノズル不良検出センサ396は、理解を容易にするために、実際の位置から回されて図示されており、ノズル有無確認センサ392の図示は省略されている。また、図5には、ノズル保持具152および吸着ノズル90が代表的に2個、図示されている。
【0032】
基板コンベヤ14のメインコンベヤ24,26と電気部品供給装置16,18との間にはそれぞれ、図1に示すように、ノズル収納装置190,192が設けられている。これらノズル収納装置190,192の構成は同じであり、ノズル収納装置190を代表的に説明する。
【0033】
ノズル収納装置190は、図6に示すように、ノズル収容部材たるノズル収容板194と収容部材保持装置たる収容板保持装置196とを含み、収容部材受部材たる収容板受台204の長手方向が基板搬送方向(X軸方向)と平行となるように設けられている。収容板保持装置196は基台12上に固定されたフレーム198を備えており(図6には基台12の図示は省略されている)、フレーム198には、駆動源たる流体圧アクチュエータの一種である流体圧シリンダたるエアシリンダ200が上向きに固定されるとともに、エアシリンダ200のピストンロッド202の突出端部には、図6および図7に示すように、収容板受台204が固定されている。収容板受台204は、板状を成し、ピストンロッド200の突出端部に水平な姿勢で固定されており、上面が収容部材受面たる収容板受面206を構成している。収容板受台204の下面に固定の一対の被案内部材たるガイドロッド208はそれぞれ、フレーム198に固定の一対の案内部材たる案内筒210に上下方向に移動可能に嵌合されるとともに、案内筒210から突出した下端部は、連結部材212により連結されている。電磁方向切換弁213(図14参照)の切換えにより、エアシリンダ200の2個のエア室が大気と圧縮空気供給源とに選択的に連通させられてピストンロッド202が伸縮させられ、収容板受台204は、ガイドロッド208および案内筒210を含む案内装置により案内されつつ水平な姿勢を保って、上昇端位置と下降端位置とに昇降させられる。エアシリンダ200は、収容部材移動装置の一種である収容部材昇降装置たる収容板昇降装置を構成している。
【0034】
収容板受台204上に前記ノズル収容板194が工具を使用することなく着脱可能に取り付けられており、収容板受台204とともに昇降させられる。ノズル収容板194は、図6および図8に示すように、矩形の板状を成し、複数のノズル収容凹部たるノズル収容穴250が、ノズル収容板194の板面に平行な一平面に形成されている。これらノズル収容穴250はそれぞれ段付状を成し、ノズル収容板194を厚さ方向に貫通して形成された貫通穴であり、図8および図9に示すように、収容板受台204により受けられる被受面252に開口する小径穴部254と、被受面252とは反対向きの面に開口する大径穴部256とを有し、ノズル収容板194の長手方向と幅方向とにおいてそれぞれ等間隔に形成されている。大径穴部256の深さは、前記吸着ノズル90の発光板146の厚さより大きくされ、小径穴部254の深さは、吸着ノズル90の吸着管134の長さより大きくされている。なお、ノズル収容板194には、黒染め処理が施されて光の反射率が低くされている。
【0035】
これらノズル収容穴250にはそれぞれ、図12に示すように、吸着ノズル90が嵌合されている(図12には吸着ノズル90が2個、代表的に図示されている。なお、図10および図11においては、吸着ノズル90の図示は省略されている)。吸着ノズル90は、吸着管134が小径穴部254に嵌合され、発光板146が大径穴部256に嵌合されるとともに、大径穴部256の底面により下方から支持され、吸着管保持体132に設けられたテーパ部136は、ノズル収容板194から上方へ突出させられている。ノズル収容穴250は、吸着ノズル90の反射面148より先端側(吸着管134側)の部分を収容し、吸着ノズル90はノズル収容板194に対して吸着ノズル90の軸線に平行な方向に収納されているのであり、ノズル収納装置190は、複数の吸着ノズル90を個別に取出し可能に収納している。
【0036】
本実施形態の電気部品装着機20,22は、装着ヘッド50,52において電気部品92の装着に使用される複数の吸着ノズル90の全部が同じ種類である態様で使用することができ、あるいは複数の吸着ノズル90の全部あるいは一部の種類が異なる態様で使用することもできる。種類の異なる吸着ノズル90は、発光板146の直径は同じであるが、吸着管134の直径を異にし、電気部品92の形状,寸法に応じた吸着管134を有する吸着ノズル90が電気部品92の吸着,装着に使用される。種類の異なる吸着ノズル90が使用される場合には、ノズル収容板194には、複数種類の吸着ノズル90が保持される。吸着ノズル90は、使用頻度の高い吸着ノズル90ほど数が多くされ、種類毎にまとめて保持される。なお、ノズル収容穴250の小径穴部254の直径は、最も大きい吸着管134が嵌合可能な大きさとされ、大径穴部256の直径は発光板146より僅かに大きくされている。また、吸着ノズル90の種類が異なっても、テーパ部136の大きさは同じである。
【0037】
ノズル収容板194は、図7に示すように、収容板受台204上に載せられ、2個の切欠262がそれぞれ、収容板受台204に立設された2個の頭付ピン218の胴部222に係合させられ、被受面252に平行な方向の平行移動と被受面252に平行な方向における回転とが阻止されている。また、図7に示すように、頭部224が係合面264に係合してノズル収容板194の収容板受台204からの浮上がりが防止されている。そして、図7に示すように、収容板受台204に設けられた留め具230の係合部材240が、ノズル収容板194に固定の係合部材268の係合部272に係合させられるとともに、圧縮コイルスプリング242により付勢されて、ノズル収容板194が収容板受台204に取り付けられている。留め具230によるノズル収容板194の収容板受台204に対する取付けは、作業者が手動操作で解除することができ、ノズル収容板194を、吸着ノズル90を保持した別のノズル収容板194と交換することにより、複数の吸着ノズル90を同時にまとめて交換することができる。ノズル収容板194の交換は本発明との関連が薄いため、説明を省略する。
【0038】
ノズル収容板194には、図10ないし図12に示すように、ノズル収容穴250を覆う離脱阻止板280が、ノズル収容板194の板面に平行な一平面に沿って移動可能に設けられている。離脱阻止板280は薄い板状を成し、4つの開口282が離脱阻止板280を厚さ方向に貫通し、離脱阻止板280の長手方向に平行に形成されている。各開口282はそれぞれ、複数の円形穴部284と、隣接する円形穴部284をつなぐつなぎ部286とを有する。これら円形穴部284はそれぞれ、ノズル収容穴250の大径穴部256より僅かに大きい径を有し、ノズル収容穴250のノズル収容板194の長手方向における形成ピッチと等しいピッチで形成されている。また、つなぎ部286は、吸着ノズル90のテーパ部136の最大直径より大きく、発光板146の直径より小さい幅(離脱阻止板280の板面に平行な平面内において開口282の長手方向と直角な方向の寸法)を有し、離脱阻止板280の複数のつなぎ部286をそれぞれ画定する一対ずつの突部が離脱阻止部288を構成している。各対の2個の離脱阻止部288は、離脱阻止板280の長手方向と直角な方向、すなわち収容板受台204の長手方向と直角な方向であって、前記Y軸方向に距離を隔てて対向して設けられており、円形穴部284に隣接して設けられている。なお、4つの開口282は、離脱阻止板280の幅方向において、ノズル収容穴250のノズル収容板194の幅方向における形成ピッチと等しいピッチで形成されている。
【0039】
ノズル収容板194には、図10,図11および図13に示すように、複数のピン292が立設されて係合突部が設けられており、離脱阻止板280は、その長手方向に平行に形成された複数の係合凹部たる長穴294の各々においてピン292に相対移動可能に嵌合されている。符号296はワッシャである。これらピン292および長穴294の嵌合により、離脱阻止板280のノズル収容板194に対する相対移動が案内されるとともに、離脱阻止板280のノズル収容板194に対する被受面252に平行な方向の回転が阻止されている。ピン292および長穴294は、案内装置を構成するとともに、回転阻止装置を構成している。
【0040】
ノズル収容板194と離脱阻止板280との間には、図11および図12に示すように、付勢手段の一種である弾性部材たるばね部材としての引張コイルスプリング300が掛け渡されている。引張コイルスプリング300の付勢による離脱阻止板280の移動限度は、長穴294がピン292に当接することにより規定されている。ピン292はストッパとしても機能するのであり、図10に示すように、長穴294の、引張コイルスプリング300の付勢による離脱阻止板280の移動方向において上流側の端部がピン292に当接した状態では、離脱阻止板280は、離脱阻止部288がノズル収容穴250上に位置し、吸着ノズル90の発光板146の反射面148に係合して、吸着ノズル90のノズル収容板194からの離脱を阻止する作用位置に位置させられる。本実施形態においては、吸着ノズル90の発光板146の反射面148が、被保持部たるテーパ部136側に向いた肩面を構成している。
【0041】
離脱阻止板280の、引張コイルスプリング300の付勢による移動方向において上流側の端部には、図10ないし図12に示すように、突部306が突設されている。突部306の突出端部には、ノズル収容板194側へ延び出す係合部308が設けられている。
【0042】
収容板受台204には、図6に示すように、駆動源たる流体圧アクチュエータの一種である流体圧シリンダたるエアシリンダ312が固定されており、エアシリンダ312のピストンロッド314に固定の係合部材316には切欠318が形成されるとともに、離脱阻止板280の係合部308が着脱可能に嵌合されている。切欠318は、係合部の一種である係合凹部であり、図6および図10に示すように、ピストンロッド314の伸縮方向と直角な方向であって、ノズル収容板194の収容板受台204に対する取付方向(収容板受台204の長手方向と直角な方向)と平行な方向に貫通して形成されている。切欠318の一対の切欠側面の長手方向に隔たった両端部はそれぞれ、図10に示すように、端側ほど切欠318の幅が広くなる向きに傾斜させられて案内面320が形成されている。
【0043】
係合部308と切欠318とは、離脱阻止板280が作用位置に位置し、ピストンロッド314が収縮位置に位置する状態で互いに係合するようにされている。エアシリンダ312の収容板受台204に対する取付位置がそのように設定されているのであるが、切欠318の長手方向の両端部にはそれぞれ案内面320が形成されており、係合部308と切欠318との離脱阻止板280の長手方向(離脱阻止板280のノズル収容板194に対する移動方向)における位置が僅かにずれていても、案内面320により案内されて嵌合可能である。エアシリンダ312は、切欠318の係合部308に対するずれが、係合部308に対して収容板受台204とは反対側(引張コイルスプリング300の付勢方向とは逆の方向側)に生ずるように取り付けられている。
【0044】
電磁方向切換弁322(図14参照)の切換えにより、エアシリンダ312の2個のエア室が大気と圧縮空気供給源とに選択的に連通させられてピストンロッド314が伸縮させられ、係合部材316が移動させられるとともに、離脱阻止板280が基板搬送方向と平行な方向に移動させられ、図10に示す作用位置、すなわち離脱阻止部288が、ノズル収容穴250に嵌合された吸着ノズル90の発光板146に係合する位置と、図11に示す退避位置、すなわち開口282の円形穴部284とノズル収容穴250との位置がほぼ合致する位置とに移動させられる。離脱阻止板280は、前記引張コイルスプリング300の付勢力に抗して退避位置へ移動させられる。離脱阻止板280が退避位置に位置する状態では、吸着ノズル90がノズル収納装置190に対して吸着ノズル90の軸線に平行な方向に収納され、取り出されることが許容される。離脱阻止板280が退避位置に位置する状態が許容状態である。離脱阻止板280が作用位置に位置する状態では、離脱阻止部288が反射面148に係合することにより、吸着ノズル90のノズル収容穴250からの離脱を阻止する。離脱阻止板280が作用位置に位置する状態が阻止状態である。本実施形態においては、円形穴部284が、複数個のノズル収容穴250の各々に対応して、吸着ノズル90の反射面148より先端側の部分の軸方向の通過を許容する貫通穴を構成し、離脱阻止板280が離脱阻止部材を構成し、エアシリンダ312が離脱阻止部材駆動装置を構成し、離脱阻止板280と共に許容・阻止装置を構成している。
【0045】
なお、引張コイルスプリング300は、ノズル収容板194が収容板受台204から外されたとき、離脱阻止板280を作用位置に向かって付勢し、離脱阻止板280を吸着ノズル90のノズル収容板194からの離脱を防止する状態に保つ。また、係合部材316には一対の案内部材が設けられるとともに、エアシリンダ312に設けられた一対のガイドブッシュに移動可能に嵌合されており、これら案内部材およびガイドブッシュは係合部材316の移動を案内するとともに回転を防止している。
【0046】
前記X軸スライド54の部品吸着装着位置に対応する位置に設けられた前記ノズル有無確認センサ392は、ノズル収容板194のノズル収容穴250に吸着ノズル90が収容されているか否かを検出する。ノズル有無確認センサ392は、部品吸着装着位置に停止させられたノズル保持具152が、ノズル交換のためにノズル収容板194のノズル収容穴250上へ移動させられるとともに、ノズル収容板194および収容板受台204が下降端位置にあり、ノズル収容穴250に吸着ノズル90が収容されているとき、ノズル収容穴250に収容された吸着ノズル90の発光板146の反射面148の、作用位置に位置する離脱阻止板280の対を成す2個の離脱阻止部288により覆われていない部分に向かって投光部400が光を照射し、その光が反射面148により反射されて受光部402が受光し、かつ、部品吸着装着位置に位置決めされたノズル保持具152が保持する吸着ノズル90により、投光部400が発する光の反射面148への到達および受光部402による反射光の受光が妨げられることがないように設けられている。
【0047】
ノズル収容穴250に吸着ノズル90が収容されていれば、投光部400が発する光は発光板146の反射面148により反射され、受光部402の受光量がしきい値を超えることから、吸着ノズル90が収容されていることがわかる。ノズル収容穴250に吸着ノズル90が収容されていなければ、投光部400が発する光はノズル収容穴250の大径穴部256の底面に当たるが、ノズル収容板194には黒染め処理が施されているため、光の反射量が少なく、受光部402の受光量がしきい値以下となることから、ノズル収容穴250に吸着ノズル90が収容されておらず、空であることがわかる。
【0048】
なお、本電気部品装着システム10において、電気部品供給装置16,18および電気部品装着機20,22はそれぞれ、基板コンベヤ14の基板搬送方向に平行な中心線に対して左右対称に構成されており、各装置は、前後方向(基板搬送方向に平行な方向)の向きが互いに同じにされている。ノズル収納装置190,192についても同じである。
【0049】
本電気部品装着システム10は、図14に示す制御装置330により制御される。制御装置330は、PU(プロセッシングユニット)332,ROM334,RAM336およびそれらを接続するバス338を有するコンピュータ340を主体とするものである。バス338には入力インタフェース342が接続されるとともに、電気部品撮像装置160,基準マーク撮像装置162およびノズルセンサ390,382,384,386(正確には各センサの受光素子)が接続されている。バス338にはまた、出力インタフェース346が接続されるとともに、駆動回路345,347,348,357,350,352,354,356を介してサーボモータ65,66,76,378,リニアモータ172,エアシリンダ200,312への各エアの供給を切り換える電磁方向切換弁213,322,警告装置358が接続されている。駆動回路345ないし357がコンピュータ340と共に制御装置330を構成している。警告装置358は、異常の発生を作業者に報知する装置である。前記サーボモータ65,66,76,378は、駆動源たる電動モータの一種である電動回転モータであって、回転角度および回転速度の精度の良い制御が可能なモータである。また、リニアモータ172は、駆動源たる電動モータの一種であって、移動距離および移動速度の精度の良い制御が可能なサーボモータにより構成されている。サーボモータに代えてステップモータを用いてもよい。なお、図14において図示は省略するが、制御装置330は、この他に、前記搬入コンベヤシフト装置,搬出コンベヤシフト装置,メインコンベヤ24,26,搬入コンベヤ28,搬出コンベヤ30,フィーダ42のテープ送り装置等を制御する。ROM334には、図15にフローチャートで表されるノズル不良検出ルーチンおよび電気部品装着機20,22を制御して電気部品92をプリント基板32に装着するための装着プログラム等が記憶されている。
【0050】
次に作動を説明する。
2個の電気部品装着機20,22は、装着プログラムに従って制御され、メインコンベヤ24とメインコンベヤ26とのいずれか一方により位置決め支持されたプリント基板32に交互に電気部品92を装着する。1枚のプリント基板32について、本電気部品装着システム10において装着が予定された全部の電気部品92を電気部品装着機20,22が共同して装着するのである。メインコンベヤ24,26のうち、一方のメインコンベヤにおいて位置決め支持されたプリント基板32について電気部品92の装着が行われている間、他方のメインコンベヤにおいてはプリント基板32の搬出,搬入および位置決め支持が行われ、搬入されたプリント基板32は電気部品92の装着に備えてメインコンベヤ上で待機させられる。一方のメインコンベヤにより支持されたプリント基板32への電気部品92の装着が終了すれば、そのプリント基板32は搬出コンベヤ30により搬出されるとともに、他方のメインコンベヤにおいて待機させられているプリント基板32への電気部品92の装着が開始される。
【0051】
電気部品装着機20,22による電気部品92のプリント基板32への装着は、種々の態様で行われ得る。例えば、電気部品供給装置16,18がそれぞれ、1種類のプリント基板32用であって、互いに同じ種類のフィーダ42を有し、装着ヘッド50,52がそれぞれ保持可能な全部(本実施形態においては16個)の吸着ノズル90を保持し、電気部品装着機20,22が、電気部品供給装置16,18の全部のフィーダ42を用いて、1種類のプリント基板32を予め設定された枚数生産するのであり、予め設定された複数枚のプリント基板32へのそれぞれ複数の電気部品92の装着が一連の電気部品装着作業であり、この装着を行うための装着プログラムがROM334に記憶され、装着プログラムに基づいて電気部品92がプリント基板32に装着される。
【0052】
2個の電気部品装着機20,22がそれぞれ電気部品92を取り出す電気部品供給装置は決まっており、電気部品装着機20は、電気部品供給装置16から電気部品92を取り出し、電気部品装着機22は、電気部品供給装置18から電気部品92を取り出す。電気部品装着機20について、電気部品92の取出し,装着を代表的に説明する。
【0053】
電気部品92の取出し時には、間欠回転体68の間欠回転により、16個のノズル保持具152および吸着ノズル90が順次部品吸着装着位置に位置決めされるとともに、XYロボット62により、電気部品92を供給するフィーダ42の部品供給部上へ移動させられる。ノズル保持具152が部品吸着装着位置へ到達するとき、ノズル保持具152が昇降駆動部180の下方に位置する状態になり、その状態でリニアモータ172が起動され、移動部材176が下降させられることにより昇降駆動部材178が下降させられ、昇降駆動部180が下降させられてノズル保持具152および吸着ノズル90が下降させられる。圧力切換弁96が負圧供給状態に切り換えられ、吸着ノズル90が電気部品92に接触して負圧により吸着した後、移動部材176が上昇させられ、昇降駆動部材178が上昇させられるとともに、ノズル保持具152が圧縮コイルスプリング86の付勢により上昇位置へ上昇させられ、吸着ノズル90が電気部品92をフィーダ42から取り出す。
【0054】
16個の吸着ノズル90はそれぞれ、部品吸着装着位置において電気部品92を取り出した後、電気部品撮像位置に至ったとき、電気部品撮像装置160により電気部品92の保持姿勢が撮像され、吸着ノズル90による電気部品92の保持位置誤差および保持方位誤差が求められる。電気部品撮像位置には図示しない紫外線照射装置が設けられており、発光板146に向かって紫外線を照射し、発光板146は紫外線を吸収し、電気部品82に向かって可視光線を放射する。全部の吸着ノズル90が電気部品92を吸着したならば、装着ヘッド50がXYロボット62によりプリント基板32上へ移動させられ、電気部品92を装着する。吸着ノズル90がプリント基板32に電気部品92を装着するノズル保持具152は、間欠回転体68の回転により部品吸着装着位置に位置決めされ、XYロボット62によってプリント基板32の部品装着箇所上へ移動させられる。
【0055】
この移動中に保持軸84がノズル回転装置370により自身の軸線のまわりに回転させられ、吸着ノズル90が自身の軸線のまわりに回転させられて電気部品92の保持方位誤差が修正される。方位が変更されることもある。なお、プリント基板32への電気部品92の装着に先立ってプリント基板32に設けられた基準マークが基準マーク撮像装置162により撮像され、プリント基板32の複数の部品装着箇所の各々についてX軸方向およびY軸方向の各位置誤差が演算されている。保持軸84の移動距離は、プリント基板32の部品装着箇所のX軸,Y軸方向の各位置誤差,電気部品92の中心位置のX軸,Y軸方向の各位置誤差を修正すべく、修正される。電気部品92の中心位置のX軸,Y軸方向の各位置誤差は、吸着ノズル90が電気部品92を吸着する際に生ずる中心位置誤差,電気部品92の保持方位誤差の修正により生ずる中心位置の変化および電気部品92の方位変更により生ずる中心位置の変化の和である。移動後、昇降装置170によってノズル保持具152が下降させられ、電気部品92がプリント基板32上に載置されるとともに、圧力切換弁96が負圧解除状態に切り換えられ、吸着ノズル90が大気に開放されて負圧の供給が遮断され、電気部品92が解放される。電気部品92の載置後、ノズル保持具152は上昇位置へ上昇させられる。間欠回転体68の間欠回転および装着ヘッド50の移動が繰り返され、装着ヘッド50において保持された全部の電気部品92がプリント基板32に装着されたならば、装着ヘッド50は電気部品92を取り出すべく、電気部品供給装置16へ移動する。
【0056】
電気部品92の吸着中であっても装着中であっても、ノズル確認位置に至ったノズル保持具152について、吸着ノズル90を保持しているか否かの確認がノズル確認センサ394の出力値に基づいて行われる。ノズル確認センサ394の受光部の受光量がしきい値以下であれば、吸着ノズル90がなく、吸着ノズル90のノズル保持具152からの脱落やノズル保持具152に異常があることがわかり、警告装置358が作動させられて異常の発生が作業者に報知されるとともに、電気部品装着機20,22のうち、少なくとも吸着ノズル90がない、あるいはノズル保持具152が異常であると判定された電気部品装着機が停止させられる。ノズル確認センサ394がノズル確認装置を構成しているのである。異常発生時には、警告装置358の作動による異常発生の報知と、電気部品装着機20,22のうち少なくとも一方(異常が生じた方)の停止とが行われるが、記載を簡易にするために、以下、警告装置358が作動させられることをのみを記載する。
【0057】
また、電気部品92の吸着中であっても装着中であっても、ノズル不良検出位置に停止したノズル保持具152の吸着ノズル90について不良検出が行われる。ノズル不良検出位置にノズル保持具152が停止すれば、図15に示すノズル不良検出ルーチンが実行される。ノズル不良の検出をノズル不良検出ルーチンに基づいて説明する。
【0058】
ノズル不良検出ルーチンのステップ1(以下、S1と略記する。他のステップについても同じ。)においては、ノズル不良検出センサ396の出力値(受光部408の受光量)の読取りが行われ、S2において、その出力値に基づいて吸着ノズル90が不良であるか否かの判定が行われる。ノズル不良検出センサ396は、ノズル不良検出位置にノズル保持具152および吸着ノズル90が移動して来ていない状態では、投光部406から発せられた光を受光部408が受光するが、ノズル保持具152および吸着ノズル90がノズル不良検出位置に停止すれば、受光部408の受光が吸着管134により妨げられる。しかし、吸着管134に折れや曲がりが生じていて、受光部408の受光を妨げなければ、受光部408は受光するため、ノズル保持具152および吸着ノズル90がノズル不良検出位置に停止していることと、受光部の受光量がしきい値を超えることとによって、吸着ノズル90が吸着管134の折れあるいは曲がりが生じた不良ノズルであることがわかる。なお、しきい値は0に近い値に設定されており、吸着管134の曲がり量が少なくても、受光量がしきい値を超え、曲がりが検出される。ノズル不良検出センサ396は、吸着管134に向かって光を照射するようにされており、吸着管134の折れや曲がりは、吸着ノズル90が電気部品92を吸着していてもいなくても検出できる。
【0059】
前述のように、ノズル不良検出センサ396の投光部406が発する帯板状の光の幅は、直径が最小の吸着管134の直径より僅かに小さくされており、最小の吸着管134および最小の吸着管134よりは直径が大きいが、直径が異なる全部の種類の吸着管134のうちでは小さい方の2,3種類の吸着管134について曲がりを検出し得る。
【0060】
投光部406が発する光の幅を、吸着管134の直径より小さいが、できるだけ直径に近い大きさにすれば、吸着管134の曲がり量が少なくても、受光部の受光量が、0に近い値に設定されたしきい値を超え、曲がりを検出することができる。光の幅を、直径が大きい吸着管134に合わせて大きくすれば、直径が小さい吸着管134は、曲がりが生じていてもいなくても光の透過経路内に位置し、受光量が変わらず、曲がりがあっても検出することができない。一方、光の幅を小さくすれば、吸着管134の直径が大きい場合、曲がっていてもいなくても、受光部の受光が吸着管134によって妨げられるため、曲がりがあっても検出することができない。一方、曲がりが生じ易いのは直径が小さい吸着管であるという事実があるため、本実施形態においては、投光部406が発する光の幅が小さくされ、直径が小さい2,3種類の吸着管134の曲がりが検出されるようにされているのである。なお、吸着管134が折れれば、吸着管134が細くても太くても、受光量がしきい値を超えるため、直径如何によらず、吸着管134の折れは検出できる。
【0061】
また、吸着ノズル90は、方位変更あるいは保持方位誤差の修正のためにノズル回転装置370によって自身の軸線まわりに回転させられるようにされているため、ノズル不良検出位置に停止するとき、吸着管134の方位が同じであるとは限らない。そのため、吸着管134に曲がりが生じたとき、その曲がりの方向がノズル不良検出センサ396の光軸の方向と同じであれば、曲がりを検出することができないが、方位が変われば、光軸から外れ、曲がりが検出される。吸着管134の方位が変われば、吸着管134の曲がりが複数の方向から検出されるのに等しく、曲がりが検出されるのである。
【0062】
このように受光部408の受光量に基づいて吸着管134に曲がりや折れが生じているか否かの判定が行われ、受光部408の受光量がしきい値以下であれば、吸着管134に折れや曲がりはなく、吸着ノズル90は不良ノズルではないため、S2の判定結果はNOになってルーチンの実行は終了する。S2がノズル不良検出行程なのである。
【0063】
吸着管134が折れ、あるいは曲がっていれば、受光部408の受光量がしきい値を超える。吸着ノズル90が不良ノズルであるのであり、S2の判定結果がYESになってS3が実行され、吸着ノズル90を交換するか否かの判定が行われる。例えば、吸着管134が曲がっていても、曲がり量が少なく、電気部品92の吸着,装着に支障がないのであれば、その吸着ノズル90により次の電気部品92の吸着が行われる前にその吸着ノズル90を交換する必要はない。また、吸着管134が折れていれば、その吸着ノズル90により次の電気部品92の吸着が行われる前に吸着ノズル90を交換することが必要である。不良が検出された吸着ノズル90により次の電気部品92の吸着が行われる前にその吸着ノズル90の交換を行うことが必要なほど曲がりが大きいこと、あるいは吸着管134が折れていることが不良な吸着ノズル90の交換を行う条件なのである。
【0064】
吸着管134の曲がりの多少は、受光部408の受光量の多少によりわかり、受光部408の受光量と、吸着ノズル90を交換を行うか否かを決定するしきい値とが比較される。このしきい値は、S2において吸着ノズル90が不良であるか否かを判定するためのしきい値より大きい値に設定されており、受光部408の受光量がしきい値以下であれば、吸着管134に交換が必要なほどの曲がりは生じておらず、S3の判定結果はNOになってルーチンの実行は終了する。
【0065】
受光部408の受光量がしきい値を超えていれば、吸着管134の曲がりが大きく、吸着ノズル90を交換しなければならず、S3の判定結果がYESになる。吸着管134が折れていても、受光部408の受光量はしきい値を超え、S3の判定結果はYESになる。次いで、S4において吸着ノズル90が電気部品92を保持しているか否かの判定が行われる。吸着ノズル90が電気部品92を保持しているか否かは装着プログラムからわかり、電気部品92を保持していなければ、S4の判定結果がNOになってS5が実行され、不良ノズルの良品ノズルへの自動交換が指示される。
【0066】
不良ノズルの良品ノズルへの交換が必要であると判定されたとき、不良ノズルが電気部品92を保持していればS4の判定結果はYESになってS6が実行され、電気部品92の排出が指示されるとともに、不良ノズルの良品ノズルへの自動交換が指示される。図示は省略するが、XYロボット62,64による装着ヘッド50,52の移動領域内に電気部品92を排出するための電気部品収容器が設けられており、電気部品92を保持した不良ノズルは電気部品収容器上へ移動させられて電気部品92を捨て、その後、不良ノズルの良品ノズルへの交換が行われる。
【0067】
不良ノズルの良品ノズルへの交換指示に基づいて、交換が自動的に行われる。この行程がノズル交換行程である。不良ノズルの交換は、吸着ノズル90が電気部品92を保持していてもいなくても、不良ノズルが次の電気部品92を吸着する前に行われ、一連の電気部品装着作業の途中に行われる。ノズル交換を説明する。
【0068】
吸着ノズル90の交換時には、吸着ノズル90を交換するノズル保持具152が部品吸着装着位置に位置させられるとともに、XYロボット62により空のノズル収容穴250上へ移動させられる。ノズル保持具152の移動時には、ノズル収容板194は下降端位置にあり、ノズル保持具152の移動後、収容板受台204が上昇させられ、ノズル収容板194が上昇端位置へ上昇させられる。
【0069】
ノズル収容板194の上昇に先立って、ノズル有無確認センサ392により、ノズル収容穴250が空であるか否かが検出される。ノズル収容穴250が空であれば、吸着ノズル90がノズル収容板194へ戻されるが、空でなければノズル交換が停止させられるとともに、警告装置358が作動させられ、異常の発生が作業者に報知される。ノズル収容穴250が空ではないにもかかわらず、ノズル収容板194が上昇させられて、ノズル収容穴250に保持された吸着ノズル90と保持軸84に保持された吸着ノズル90とが衝突し、損傷することが回避される。
【0070】
ノズル収容穴250が空であれば、ノズル収容板194が上昇させられる。ノズル収容板194の上昇後、ノズル保持具152が昇降装置170により下降させられ、吸着ノズル90の吸着管134が小径穴部254内に嵌入させられる。この状態では、離脱阻止板280は作用位置にあり、発光板146は離脱阻止板280の小距離上方に位置する。
【0071】
吸着管134の小径穴部254内への嵌入後、離脱阻止板280がエアシリンダ312により退避位置へ移動させられ、次いでノズル保持具152が昇降装置170により下降させられ、発光板146が大径穴部256に嵌合される。ノズル保持具152の下降距離は、発光板146と大径穴部256との間の距離に、ノズル収納装置190等の製造誤差等を考慮した値を加えた距離とされ、余分な下降距離は、圧縮コイルスプリング108の圧縮により吸収される。下降後、離脱阻止板280がエアシリンダ312によって作用位置へ移動させられた後、昇降駆動部材178がノズル保持具152から吸着ノズル90が離脱するのに十分な位置、本実施形態においては上昇位置へ移動させられ、ノズル保持具152が上昇位置へ上昇させられる。この際、離脱阻止板280の離脱阻止部288が発光板146に係合して吸着ノズル90のノズル収容板194からの離脱を阻止する。それにより吸着ノズル90に、ばね部材140が吸着ノズル90をアダプタ100内に引き込む引込力(アダプタ100が吸着ノズル90を保持する保持力)より大きい引抜力がアダプタ100から離脱する向きに加えられれば、吸着ノズル90がアダプタ100から外れ、ノズル収容板194に収容される。
【0072】
部品吸着装着位置に位置するノズル保持具152が吸着ノズル90をノズル収容部材190に戻し、ノズル保持具152が吸着ノズル90を保持しない状態になれば、ノズル保持具152が上昇位置に復帰したとき、吸着ノズル90がないため、ノズル交換確認センサ390は吸着ノズル90を検出せず、吸着ノズル90がノズル収容板194に戻されたことが確認される。ノズル保持具152が吸着ノズル90をノズル収容板194に戻すために昇降させられたこと(例えば、ノズル保持具152の昇降が、部品吸着装着位置に位置する状態での1回目の昇降であること)と、吸着ノズル90が検出されないこととによって、吸着ノズル90がノズル収容板194に戻されたことが確認されるのである。ノズル保持具152が昇降させられ、吸着ノズル90をノズル収容板194に戻す動作が行われたにもかかわらず、ノズル交換確認センサ390が吸着ノズル90を検出すれば、何らかの異常により、吸着ノズル90がノズル収容板194に戻されなかったことがわかる。その場合、警告装置358が作動させられ、作業者に異常の発生が報知される。
【0073】
ノズル保持具152が吸着ノズル90をノズル収容板194に戻した後、ノズル収容板194が下降端位置へ下降させられ、下降後、空のノズル保持具152は、XYロボット62により、ノズル収容板194に保持された吸着ノズル90のうち、不良ノズルと同じ種類の吸着ノズル90上へ移動させられる。
【0074】
ノズル保持具152の移動後、ノズル収容板194が上昇させられる前に、ノズル有無確認センサ392により、ノズル収容穴250に吸着ノズル90が収容されているか否かが検出される。吸着ノズル90が収容されていなければ、ノズル交換が停止させられるとともに、警報装置358が作動させられて異常の発生が作業者に報知される。ノズル有無確認センサ392は、ノズル有無確認装置を構成しているのである。
【0075】
ノズル収容板194に吸着ノズル90が収容されていれば、ノズル収容板194が上昇端位置へ上昇させられる。ノズル収容板194の上昇後、ノズル保持具152が下降させられ、アダプタ100のテーパ穴138に吸着ノズル90のテーパ部136が嵌合される。ノズル保持具152の下降距離は、テーパ部136がテーパ穴138に嵌合されるのに必要な距離に、ノズル収納装置190等の製造誤差等を加えた大きさとされ、テーパ部136はテーパ穴138に確実に嵌合されるとともにばね部材140により保持される。なお、余分な下降距離は、圧縮コイルスプリング108の圧縮により吸収される。
【0076】
嵌合後、離脱阻止板280が退避位置へ移動させられた後、ノズル保持具152が上昇位置へ上昇させられて吸着ノズル90がノズル収容板194から離脱させられる。次いで、離脱阻止板280が作用位置へ移動させられ、ノズル収容板194に保持された吸着ノズル90の飛出しが防止された状態でノズル収容板194が下降端位置へ下降させられる。ノズル保持具152が上昇位置へ移動したとき、ノズル交換確認センサ390が吸着ノズル90を検出するか否かにより、ノズル保持具152が吸着ノズル90を保持したか否かが検出される。ノズル保持具152が吸着ノズル90を保持するための動作を行ったこと(例えば、ノズル保持具152が電気部品吸着装着位置において2回目の昇降を行ったこと)と、吸着ノズル90が検出されることとによって、ノズル保持具152がノズル収容板194から吸着ノズル90を取り出したことがわかる。吸着ノズル90が検出されなければ、ノズル保持具152が良品ノズルである吸着ノズル90を保持できなかったのであり、警告装置358が作動させられ、異常の発生が作業者に報知される。ノズル交換確認センサ390は、ノズル交換確認装置を構成しているのである。
【0077】
不良ノズルが良品ノズルに交換されれば、電気部品装着機は電気部品の装着作業に復帰する。不良ノズル交換時には、電気部品装着作業が中断されるが、不良ノズルの発生が自動的に検出され、交換の必要があれば、不良ノズルが次に電気部品を吸着する前に良品ノズルと自動的に交換されるため、装着作業を中断して吸着ノズルを交換しても装着能率の低下は少なくて済む。
【0078】
従来、複数の吸着ノズルを有する電気部品装着機においては、同じ種類の吸着ノズルが複数あれば、ノズル不良発生時に不良ノズルはスキップされ、不良ノズルによる電気部品のプリント基板への装着が行われず、残りの不良でない吸着ノズルによって装着が行われるとともに、ブザー等の警報により作業者にノズル不良発生が報知され、作業者が気がつけば、不良ノズルを良品ノズルに交換するようにされていた。しかしながら、不良ノズルがスキップされれば、電気部品をプリント基板に装着する吸着ノズルの数が減り、その分、装着ヘッドがプリント基板と電気部品供給装置との間を往復する回数が増えて装着に要する時間が増え、装着能率が低下する。電気部品装着機が有する複数個の吸着ノズルの種類が全部同じであれば、そのうちの1個に不良が発生したとき、電気部品の装着を続けることができるとともに、装着ヘッドのプリント基板と電気部品供給装置との間の往復回数の増え方が小さいが、複数個の吸着ノズルの種類が異なり、1つしかない吸着ノズルに不良が生ずれば、電気部品のプリント基板への装着をやめなければならず、装着能率が大きく低下する。また、種類が同じ吸着ノズルが2つあっても、一方に不良が生ずれば、装着ヘッドがプリント基板と電気部品供給装置との間を往復する回数が倍になり、装着能率が低下する。同じ種類の吸着ノズルの数が少ないほど、装着能率が低下するのであり、しかも、作業者による交換は面倒であり、30秒以上の時間を要し、装着能率がかなり低下していた。
それに対し、本実施形態におけるように、ノズル不良が自動的に検出されるとともに、不良検出に基づいて不良ノズルの良品ノズルへの交換が自動的に行われるのであれば、交換が、作業者を煩わせることなく、迅速にかつ容易に行われ、また、不良な吸着ノズルは、次に電気部品を吸着する前に交換されるため、電気部品の装着は、常に予定された全部の数の吸着ノズルによって行われ、不良ノズルのスキップによる装着能率の低下が回避され、装着時間の延びは1枚のプリント基板について例えば3秒程度で済む。この装着能率低下の回避効果は、同一種類の吸着ノズルの数が少ないほど大きい。
【0079】
以上の説明から明らかなように、本実施形態において電気部品装着機20,22は、複数の電気部品92を一斉に搬送する一斉搬送式であり、ノズル不良検出センサ396の投光部406および光源がビーム放射装置を構成し、受光部408および受光素子がビーム検出装置を構成している。X軸スライド54,56およびY軸スライド58,60が移動部材を構成し、X軸スライド移動装置71,Y軸スライド移動装置および間欠回転体68を回転させる回転駆動装置78が電気部品92を搬送するために吸着ノズル90を移動させる搬送用移動装置を構成している。回転駆動装置78はまた、検出用相対移動装置たる検出用ノズル移動装置を構成し、ノズル不良検出センサ396と共にノズル不良検出装置を構成している。また、XYロボット62,64および昇降装置170は、収容部材移動装置の一種である収容部材昇降装置たる収容板昇降装置を構成するエアシリンダ200と共に交換用相対移動装置を構成し、ノズル収納装置190,192,ノズル保持具152,離脱阻止板280,エアシリンダ312と共にノズル交換装置を構成している。また、制御装置330のノズル交換装置にノズル交換を行わせる部分がノズル交換装置制御装置を構成している。さらに、制御装置330のS3を実行する部分が緊急性判断手段を構成している。
【0080】
なお、ノズル不良が検出されたならば、ノズル不良の履歴を記憶するようにしてもよい。例えば、不良が生じた吸着ノズルの種類,間欠回転体68上における保持位置,電気部品92の装着回数等を記憶手段、例えばコンピュータのRAMに記憶しておくのである。
また、ノズル不良が検出されたならば、不良ノズルは自動的に良品ノズルに交換されるが、この際、不良ノズルの良品ノズルへの交換が行われていることが作業者に報知されるようにしてもよい。
【0081】
なお、上記実施形態において、ノズル不良は、吸着ノズル90がノズル不良検出位置において停止した状態で検出されるようになっていたが、吸着ノズルとノズル不良検出センサとの相対移動中にノズル不良を検出するようにしてもよい。吸着ノズルの移動中にノズル不良を検出する例を図16および図17に基づいて説明する。吸着ノズルの移動中にノズル不良を検出する場合、ノズル不良検出センサは、吸着ノズルの隣接する2個の停止位置の間であって、吸着ノズルがほぼ定速で移動する部分に設けられる。この位置がノズル不良検出位置である。ノズル不良検出センサは、例えば、投光部および受光部を含む光電センサの一種である透過型センサにより構成され、投光部が受光部に向かって発する光の幅は、直径が最小の吸着管の直径より小さくされ、光軸が吸着管134の移動軌跡と交差する状態で設けられている。
【0082】
吸着管134がノズル不良検出位置へ移動して来ていない状態では、投光部が発する光が受光部により受光される。吸着管134がノズル不良検出位置へ移動して来れば、受光部の受光が妨げられる。吸着管134が曲がっていてもいなくても、吸着管134の通過により受光部の受光が妨げられるが、図17のグラフに示すように、受光部の受光が妨げられて受光量が減少する時期が異なる。図16に実線で示すように、吸着管134が曲がっていなければ、受光部の受光量は、吸着ノズル90の移動に対して予定された時期に減少するが、例えば、図16に二点鎖線で示すように、矢印Aで示す吸着ノズル移動方向において上流側へ曲がっていれば、減少時期が予定された時期より遅れ、吸着管134に曲がりが生じていることがわかる。吸着管134が折れていれば、受光部の受光量が少なくなる時期がなくなるため、吸着管134が折れたことがわかる。
【0083】
投光部が発する光の幅を、直径が最小である吸着管の直径より小さくすれば、吸着管134の直径如何によらず、曲がりを検出することができる。吸着ノズルが停止した状態で不良を検出する場合は、前記実施形態において説明したように、光の幅によっては、曲がりを検出できない大きさの吸着管があるが、吸着ノズルとノズル不良検出センサとを相対移動させつつ検出するのであれば、吸着管の直径が小さくても大きくても、吸着管の最小の直径より小さい幅の光を受光部が受光することを妨げ、吸着管が検出されるとともに、吸着管が曲がっていれば、検出時期がずれ、それにより曲がりを検出することができるのである。間欠回転体を回転させ、吸着ノズル90を間欠回転体68の回転軸線まわりに旋回させ、ノズル不良検出センサに対して移動させる回転駆動装置が検出用相対移動装置たる検出用ノズル移動装置を構成している。
【0084】
ノズル不良は、撮像装置の一種であるラインセンサを用いて検出してもよい。その例を図18に基づいて説明する。ラインセンサ460は、一線状、例えば一直線状に配列された多数の受光素子を含むCCD(電荷結合素子)を備え、各受光素子の受光状態に応じた電気信号を発生させ、画像データが取得される。ラインセンサ460は、吸着ノズルの複数の停止位置の一つに設けられたノズル不良検出位置に、吸着管134の移動経路から外れ、吸着管134の軸線と直角に設けられている。
【0085】
吸着ノズル90がノズル不良検出位置に停止すれば、図示しない照明装置により吸着管134に光が照射され、その反射光がラインセンサ460に入光し、吸着管134の像が形成される。ラインセンサ460は、電気部品装着機を制御する制御装置に接続されており、制御装置にラインセンサ460が出力する電気信号が供給される。制御装置においては、この電気信号に基づいて吸着ノズル90が不良ノズルであるか否かの判定が行われる。
【0086】
図18に実線で示すように、吸着管134が曲がっていなければ、吸着管134の像は、ラインセンサ460の予め設定された位置に形成されるのに対し、二点鎖線で示すように吸着管134が曲がっていれば、曲がりがない場合に対してずれた位置に像が形成されることから、吸着管134が曲がっていることがわかる。吸着管134の直径によって像の大きさは変わるが、吸着管134の直径如何によらず、像形成位置が設定位置に対してずれているか否かにより、吸着管134が曲がっているか否かがわかる。また、吸着管134が折れていれば、像が形成されないことから、折れがわかる。制御装置のラインセンサ460からの電気信号に基づいて吸着ノズル90が不良ノズルであるか否かの判定を行う部分が画像処理装置を構成している。
【0087】
なお、ラインセンサと吸着ノズルとを、吸着ノズルの軸線に平行な方向に相対移動させて曲がりを検出するようにしてもよい。例えば、部品吸着装着位置に、吸着ノズルの軸線に対して直角にラインセンサを設け、吸着ノズルが昇降装置によって昇降させられる際に吸着管を撮像してノズル不良を検出するのである。例えば、吸着管が曲がっていなければ、ラインセンサの同じ位置に像が形成され、曲がっていれば、像形成位置が変わることから吸着管が曲がっていることがわかる。吸着ノズルの移動に対する像形成位置の変化により、吸着管全体について曲がり具合(方向および量)がわかる。部品吸着装着位置とは別の位置に、同様の昇降装置を設け、吸着ノズルを昇降させ、ラインセンサに対して移動させてもよい。これらの場合、昇降装置が検出用相対移動装置たる検出用ノズル移動装置を構成する。
【0088】
ノズル不良検出装置を構成する撮像装置は、吸着管134を面で撮像する面撮像装置としてもよい。その例を図19および図20に基づいて説明する。面撮像装置470は、複数の停止位置の一つであるノズル不良検出位置に設けられており、固体イメージセンサの一種であるCCD(電荷結合素子)を含む。面撮像装置470のCCDは、一平面上に多数の受光素子が一平面状に配列されて撮像面472を構成し、各受光素子の受光状態に応じた電気信号を発生させ、画像データが取得される。面撮像装置470は、撮像面472が、ノズル不良検出位置に停止させられた吸着ノズルの吸着管に直角に対向して設けられている。面撮像装置470から出力される電気信号は電気部品装着機の制御装置に供給され、処理される。
【0089】
吸着ノズルがノズル不良検出位置に停止させられれば、図示しない照明装置により吸着管134に光が照射され、吸着管134の電気部品を吸着する吸着面474からの反射光が撮像面472に入光し、吸着面474の像476が形成される。吸着管134に曲がりがなければ、図20(a)に示すように、撮像面472の撮像中心に吸着面474の像476が形成される。吸着管134が曲がっていれば、図20(b)に示すように、吸着面474の像が撮像面472の撮像中心からずれた位置に形成されるため、吸着管134が曲がっていることがわかる。また、吸着面474が摩耗していれば、摩耗部からの光の反射量が減り、図20(c)に斜線を施して示すように、吸着面474の一部が不明瞭な像476が形成されることから、吸着面474に摩耗が生じていることがわかる。さらに、吸着面474に汚れが付着していれば、図20(d)に示すように、吸着面474の像以外の像が形成されるため、汚れが付着したことがわかる。さらにまた、図示は省略するが、吸着管134が折れれば、吸着管134と撮像面472との距離が変わるため、撮像面472に像が形成されるが、全体が不明瞭な像になるため、吸着管134が折れたことがわかる。
このように面撮像装置470を用いれば、吸着管134の直径に関係なく、曲がりおよび折れを検出することができる上、吸着面474の摩耗や汚れの付着を検出することができる。制御装置の面撮像装置470から供給される電気信号を処理し、吸着ノズルが不良であるか否かの判定を行う部分が画像処理装置を構成している。
【0090】
さらに、吸着ノズルによる電気部品の吸着ミスを検出してノズル不良を検出してもよい。その例を図21にフローチャートで表されるノズル不良検出ルーチンに基づいて説明する。
吸着ノズルによる電気部品の吸着ミスは、例えば、吸着ノズルによる電気部品の保持姿勢を撮像することにより検出できる。前述のように、電気部品装着機の撮像位置には電気部品撮像装置が設けられ、吸着ノズルによる電気部品の保持姿勢が撮像されるようになっており、この電気部品撮像装置により得られる撮像データに基づいて、吸着ノズルによる電気部品の保持位置誤差および保持方位誤差が求められるとともに、吸着ノズルが電気部品を吸着しているか否か、吸着していても電気部品の姿勢がプリント基板に装着可能な姿勢であるか否かが検出される。
【0091】
ノズル不良検出ルーチンは、電気部品装着機の制御装置を構成するコンピュータのROMに記憶されており、吸着ノズルが予め設定されたN回(例えば1000回)、電気部品を吸着する間に、予め設定されたn回(例えば3回)、吸着ミスが生じたか否かによってノズル不良が検出されるように構成されている。そのため、コンピュータのRAM480には、図22に示すように、第1カウンタ482および第2カウンタ484がワーキングメモリと共に設けられている。なお、ノズル不良検出ルーチンは、複数個の吸着ノズルの各々について実行され、電気部品の吸着回数および吸着ミスの回数は、吸着ノズル毎に記憶され、ノズル不良検出は吸着ノズル毎に行われる。第1,第2カウンタ482,484は、複数の吸着ノズルの各々について設けられている。
【0092】
S21においては、吸着ノズルが電気部品を保持しているべきときであるか否か、すなわち部品吸着装着位置において電気部品を吸着した後であって、プリント基板に装着する前であるか否かの判定が行われる。吸着ノズルによる電気部品の保持姿勢あるいは保持の有無によって不良ノズルを検出するためであり、S21の判定は装着プログラムに基づいて行われる。
【0093】
吸着ノズルが電気部品を保持しているべきときであれば、S21の判定結果はYESになってS22が実行され、電気部品撮像装置の撮像データに基づいて、吸着ノズルが電気部品を正常に保持しているか否か、すなわち吸着ノズルが電気部品を保持しているか、保持しているのであればプリント基板に装着可能な姿勢で保持しているか否かの判定が行われる。吸着ノズルが電気部品を保持していても、例えば、電気部品が立っていればプリント基板に装着することができず、吸着ミスであるからである。吸着ノズルが電気部品を正常に保持していればS22の判定結果はYESになってS23が実行され、第1カウンタ482のカウント値C1 が1増加させられる。次いでS24が実行され、カウント値C1 が予め設定された回数N(例えば1000回)以上になったか否かの判定が行われる。第1カウンタ482は、吸着ノズルの電気部品の吸着回数をカウントするものであり、S24の判定結果は当初はNOであり、ルーチンの実行は終了する。
【0094】
吸着ノズルが電気部品を保持していないか、あるいは保持していても正常に保持していなければS22の判定結果はNOになってS26が実行され、第2カウンタ484のカウント値C2 が1増加させられる。吸着ミスの回数がカウントされるのである。次いでS27が実行され、カウント値C2 がn回以上であるか否かの判定が行われる。第2カウンタ484は、吸着ノズルの吸着ミスの回数をカウントするカウンタであり、S27では、吸着ミスが設定回数、例えば3回生じたか否かの判定が行われる。この判定結果がNOであれば、ルーチンの実行は終了する。
【0095】
吸着ノズルによる電気部品の吸着ミスがn回生ずる前に、吸着ノズルによる電気部品の吸着がN回行われれば、S24の判定結果がYESになってS25が実行され、第1,第2カウンタ482,484がリセットされる。吸着ノズルによる電気部品の吸着回数に制限を設けなければ、吸着ノズルが不良でなくても、吸着ミスの検出回数がn回に達することがあり得るため、吸着回数を制限し、N回を単位としてノズル不良検出が繰り返し行われるようにされているのである。
【0096】
吸着ノズルによる電気部品の吸着がN回行われる前に吸着ノズルによる電気部品の吸着ミスがn回生ずれば、吸着ノズルが不良ノズルであると判定され、S27の判定結果がYESになってS28が実行され、第1,第2カウンタ482,484がリセットされた後、S29が実行される。S29では、電気部品の排出の指示および不良ノズルの良品ノズルへの自動交換が指示される。本実施形態においては、電気部品撮像装置が吸着ミス検出装置を構成し、制御装置のS21ないしS28を実行する部分が判定手段たる統計処理手段を構成している。
【0097】
さらに、吸着ノズルの不良を、吸着ノズルをその軸線まわりに回転させることなく、ノズル軸線と交差する複数の方向から検出するようにしてもよい。ノズル不良検出装置をビーム放射装置およびビーム検出装置を含んで構成する場合を例に取り、図23に基づいて説明する。図23には、吸着管134を、吸着管134の軸線に直角な一平面内において互いに直交する2方向において検出する例が図示されている。透過型の光電センサにより構成されるノズル不良検出センサ490は、2組の投光部492および受光部494を含み、各組の投光部492および受光部494は、その光軸が吸着管134の軸線と直交し、吸着管134の移動経路496を挟んで互いに反対側に位置するように設けられており、2組の投光部492および受光部494は、各光軸が互いに直交する位置に設けられている。
【0098】
このように吸着管134を2方向から検出するようにすれば、吸着管134の方位が変更されなくても、吸着管134の曲がりを確実に検出することが可能である。吸着管134が曲がっていなければ、2つの受光部494の受光がいずれも吸着管134によって妨げられるのに対し、吸着管134が曲がっていれば、2つの受光部494のうち、少なくとも一方の受光部494の受光が妨げられないからである。そのため、例えば、吸着管134が一方の組の投光部492および受光部494の光軸と平行な方向に曲がっていても、他方の組の投光部492および受光部494の光軸から外れ、受光部494が受光することから、曲がりが検出される。
【0099】
なお、吸着ノズル90の交換時におけるノズル保持具152の昇降,移動,ノズル収容板194の昇降および離脱阻止板280の移動は、吸着ノズル90,ノズル収容板194および離脱阻止板280が互いに干渉しない範囲で並行して行ってもよい。例えば、吸着ノズル90をノズル収容板194に戻す際に、ノズル保持具152の下降とノズル収容板194の上昇とを並行して行ってもよい。あるいは保持軸84の下降と離脱阻止板280の退避位置への移動とを並行して行うようにしてもよい。あるいは、ノズル保持具152が下降させられて、テーパ穴138が、ノズル収容板194に収容された吸着ノズル90のテーパ部136に嵌合された後、ノズル保持具152の上昇と間欠回転体68の回転およびXYロボット60,62による移動とを並行して行ってもよく、この際、更にノズル収容板194の下降を並行して行ってもよい。
【0100】
また、上記各実施形態においては、ノズル保持具152の昇降およびノズル収容板194(収容板受台204)の昇降により、ノズル保持具152とノズル収容板194との間で吸着ノズル90の交換が行われるようにされていたが、ノズル収容板194は昇降させず、ノズル保持具152のみを昇降させて吸着ノズル90の交換が行われるようにしてもよい。
【0101】
さらに、上記各実施形態においては、ノズル交換確認センサ390がノズル保持具152と共にXスライド54に設けられ、ノズル保持具152が吸着ノズル90をノズル収容板194に戻し、ノズル収容板194から新たに吸着ノズル90を受け取ったか否かが、ノズル保持具152が吸着ノズル90を保持しているか否かにより検出されるようになっており、ノズル保持具152がXYロボット62,64によって移動させられている間に吸着ノズル90が交換されたか否かを確認することができるが、ノズル収容板194のノズル収容穴250に吸着ノズル90があるか否かを確認するノズル有無確認センサ392によってもノズル交換を確認することが可能である。ノズル保持具152が吸着ノズル90をノズル収容板194に戻す動作を行った後、ノズル収容板194において吸着ノズル90が検出されれば、吸着ノズル90はノズル収容板194に戻されたのであり、ノズル保持具152が吸着ノズル90をノズル収容板194から取り出す動作を行った後、ノズル収容板194において吸着ノズル90が検出されなければ、ノズル保持具152が吸着ノズル90を保持したのである。
【0102】
また、本発明は、一軸線まわりに回転可能な回転体に複数個の吸着ノズルが取り付けられ、回転体の回転により複数個の吸着ノズルが順次、電気部品を吸着し、搬送して回路基材に装着する電気部品装着機にも適用することができる。例えば、特開平6−342998号公報に記載の電気部品装着機においては、一軸線まわりに回転可能な回転体に、その回転軸線を中心とする一円周上に複数組の部品吸着ユニットが設けられており、それら部品吸着ユニットが部品吸着位置,部品装着位置に停止させられて電気部品を吸着し、装着するのであるが、複数組の部品吸着ユニットはそれぞれ、複数個ずつの吸着ノズルを有し、それら吸着ノズルが電気部品の吸着,装着に選択的に使用されるようになっている。そのため、複数組の部品吸着ユニットの各々において電気部品の吸着,装着に使用される吸着ノズルの選択により、電気部品装着機において電気部品の吸着,装着に使用される複数の吸着ノズルの組合わせを適宜に設定することができ、複数組の部品吸着ユニットのうちの1つについてノズル不良が発生しても、別の部品吸着ユニットにおいて、ノズル不良が発生した吸着ノズルと同じ種類の吸着ノズルを電気部品の吸着,装着に使用することにより、電気部品の吸着,装着を続けることができる。しかし、この場合には、不良ノズルはスキップされ、電気部品の吸着,装着に使用されないため、電気部品装着機において電気部品の吸着,装着に使用される吸着ノズルの数が減り、装着能率が低下する。それに対し、ノズル不良を検出し、一連の電気部品装着作業を中断して不良ノズルを良品ノズルに交換すれば、交換後は予定された全部の数の吸着ノズルを用いて電気部品の吸着,装着を行うことができ、不良ノズルのスキップによる電気部品装着能率の低下が回避される。
【0103】
以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、これは文字通り例示であり、本発明は、前記〔発明が解決しようとする課題,課題解決手段および効果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態である電気部品装着機を備え、本発明の一実施形態である電気部品装着方法が実施される電気部品装着システムを概略的に示す平面図である。
【図2】上記電気部品装着機を構成する間欠回転体の要部を示す正面断面図である。
【図3】上記間欠回転体に保持された吸着ノズルをノズル保持具と共に示す正面断面図である。
【図4】上記電気部品装着機に設けられたノズル交換確認センサおよびノズル有無確認センサを概略的に示す正面図である。
【図5】上記電気部品装着機に設けられたノズル不良検出センサを示す正面図である。
【図6】上記電気部品装着機に設けられたノズル交換装置のノズル収納装置を示す正面図(一部断面)である
【図7】上記ノズル収納装置を示す側面断面図である。
【図8】上記ノズル収納装置の構成要素であるノズル収容板を示す平面図である。
【図9】上記ノズル収容板に設けられたノズル収容穴を示す正面断面図である。
【図10】上記ノズル収容板を作用位置に位置する離脱阻止板と共に示す平面図である。
【図11】上記ノズル収容板を退避位置に位置する離脱阻止板と共に示す平面図である。
【図12】上記ノズル収容板を離脱阻止板と共に示す正面図(一部断面)である。
【図13】上記ノズル収容板に立設されたピンが離脱阻止板の長穴に嵌合された状態を示す側面断面図である。
【図14】上記電気部品装着システムを制御する制御装置のうち、本発明に関連の深い部分を概略的に示すブロック図である。
【図15】上記制御装置を構成するコンピュータのROMに記憶されたノズル不良検出ルーチンを表すフローチャートである。
【図16】本発明の別の実施形態である電気部品装着機のノズル不良検出装置の構成を概略的に説明する図である。
【図17】図16により説明されるノズル不良検出装置によるノズル不良の検出を説明するためのグラフである。
【図18】本発明の更に別の実施形態である電気部品装着機のノズル不良検出装置を構成するラインセンサを概略的に示す図である。
【図19】本発明の更に別の実施形態である電気部品装着機のノズル不良検出装置を構成する面撮像装置を概略的に示す図である。
【図20】図19に示す面撮像装置を用いたノズル不良の検出を説明する図である。
【図21】本発明の更に別の実施形態である電気部品装着機の制御装置のコンピュータのROMに記憶されたノズル不良検出ルーチンを表すフローチャートである。
【図22】図21に示すノズル不良検出ルーチンを実行するためのコンピュータのRAMを構成示す図である。
【図23】本発明の更に別の実施形態である電気部品装着機のノズル不良検出装置を構成するノズル不良検出センサを概略的に示す平面図である。
【符号の説明】
20,22:電気部品装着機 32:プリント基板 68:間欠回転体
62,64:XYロボット 90:吸着ノズル 92:電気部品 152:ノズル保持具 190,192:ノズル収納装置 194:ノズル収容板 250:ノズル収容穴 280:離脱阻止板 330:制御装置
396:ノズル不良検出センサ 460:ラインセンサ 470:面撮像装置 490:ノズル不良検出センサ
Claims (14)
- 回路基材を位置決めして支持する回路基材位置決め支持装置と、
その回路基材位置決め支持装置に支持された回路基材に装着されるべき電気部品を供給する電気部品供給装置と、
移動部材を備え、その移動部材を互いに直交するX軸とY軸とにより規定されるXY座標面内の任意の位置へ移動させるXYロボットと、
前記移動部材に回転軸線まわりに回転可能に保持された回転体と、
その回転体の前記回転軸線から等距離の位置に保持された複数の吸着ノズルと、
前記回転体を前記回転軸線のまわりに回転させる回転体回転装置と、
前記XYロボットおよび前記回転体回転装置を制御し、前記複数の吸着ノズルに前記電気部品供給装置から供給される電気部品を吸着させ、前記回路基材位置決め支持装置に支持された回路基材に装着させる装着制御装置と、
前記回転体と共に前記移動部材に保持されて前記XYロボットにより前記回転体と共に移動させられ、前記装着制御装置の制御により前記回転体が前記電気部品の吸着のため、または前記電気部品の装着のために回転させられるのに伴って、前記複数の吸着ノズルの各々がそれら吸着ノズルの旋回軌跡上に設定されたノズル不良検出位置に達する際、そのノズル不良検出位置に達する吸着ノズルが不良ノズルであるか否かの検出を行うノズル不良検出装置と、
そのノズル不良検出装置により検出された不良ノズルを良品ノズルと交換するノズル交換装置と、
前記ノズル不良検出装置により不良ノズルであると検出された吸着ノズルが次の電気部品を吸着する前に、前記ノズル交換装置にノズル交換を行わせるノズル交換制御装置と
を含むことを特徴とする電気部品装着機。 - 前記ノズル不良検出装置が、前記複数の吸着ノズルの各々が前記ノズル不良検出位置に達する毎に、その吸着ノズルが不良ノズルか否かの検出を行う請求項1に記載の電気部品装着機。
- 前記ノズル交換制御装置が、前記ノズル不良検出装置により吸着ノズルが不良ノズルであることが検出された場合に、その不良ノズルにより次の電気部品の吸着が行われる前にその不良ノズルを交換する必要があるか否かを判断する緊急性判断手段を含み、その緊急性判断手段が緊急に交換する必要があると判断した場合に、前記ノズル交換装置に、その不良ノズルにより次の電気部品の吸着が行われる前にその不良ノズルを良品ノズルと交換させる請求項1または2に記載の電気部品装着機。
- 前記ノズル不良検出装置が、前記吸着ノズル自体を検出し、その検出結果に基づいてその吸着ノズルが不良ノズルか否かの検出を行う請求項1ないし3のいずれかに記載の電気部品装着機。
- 前記ノズル不良検出装置が、
前記吸着ノズルを撮像する撮像装置と、
その撮像装置により取得された画像データを処理することにより、撮像された吸着ノズルが不良ノズルであるか否かを判定する画像処理装置と
を含む請求項4に記載の電気部品装着機。 - 前記ノズル不良検出装置が、
前記吸着ノズルの軸線と交差する方向にビームを放射するビーム放射装置と、
そのビーム放射装置から放射され、前記吸着ノズルの影響を受けた後のビームを検出するビーム検出装置と
を含む請求項4に記載の電気部品装着機。 - 前記ノズル不良検出装置が、前記ビーム放射装置およびビーム検出装置と、前記吸着ノズルとを相対移動させる検出用相対移動装置を含む請求項6に記載の電気部品装着機。
- 前記検出用相対移動装置が、前記吸着ノズルを、その吸着ノズルの軸線と交差する方向の成分と軸線に平行な方向の成分との少なくとも一方を含む方向に移動させる検出用ノズル移動装置を含む請求項7に記載の電気部品装着機。
- 前記検出用相対移動装置が、前記吸着ノズルを、その吸着ノズルの軸線のまわりに回転させるノズル回転装置を含む請求項7または8に記載の電気部品装着機。
- 前記ノズル交換装置が、
複数の吸着ノズルを個別に取り出し可能に収納するノズル収納装置と、
そのノズル収納装置と前記吸着ノズルとに、吸着ノズルの軸線に平行な方向の相対移動と直角な方向の相対移動との組み合わせから成るノズル交換運動を行わせる交換用相対移動装置と
を含む請求項1ないし9のいずれかに記載の電気部品装着機。 - 移動部材を備え、その移動部材を、互いに直交するX軸とY軸とにより規定されて電気部品供給装置と回路基材とに跨るXY座標面内の任意の位置へ移動させるXYロボットと、
前記移動部材に回転軸線まわりに回転可能に保持された回転体と、
その回転体の前記回転軸線から等距離の位置に保持された複数の吸着ノズルと、
前記回転体を前記回転軸線のまわりに回転させる回転体回転装置と、
前記XYロボットおよび前記回転体回転装置を制御し、前記複数の吸着ノズルを前記XY座標面内の任意の位置へ移動させ、それら吸着ノズルに前記電気部品供給装置から電気部品を吸着により受け取らせ、回路基材に装着させる装着制御装置と
を含む電気部品装着機により電気部品を回路基材に装着する電気部品装着方法であって、
前記移動部材に前記回転体と共にノズル不良検出装置を保持させ、前記複数の吸着ノズルに電気部品を順次吸着させるため、または、複数の吸着ノズルに電気部品を回路基材に装着させるための前記回転体の回転に伴って、ノズル不良検出位置へ旋回して来る吸着ノズルが不良ノズルであるか否かを、前記ノズル不良検出装置により検出するノズル不良検出行程と、
そのノズル不良検出行程において検出した不良ノズルを、その不良ノズルが次の電気部品を吸着する前に自動で良品ノズルと交換するノズル交換行程と
を含むことを特徴とする電気部品装着方法。 - 前記ノズル不良検出工程において、前記吸着ノズルが不良ノズルであると検出した場合に、その不良ノズルを、その不良ノズルが次の電気部品を吸着する前に交換すべき緊急性があるか判断する緊急性判断工程を含み、その緊急性判断工程において緊急性があると判断した場合に、前記不良ノズルが次の電気部品を吸着する前に自動で良品ノズルと交換するノズル交換工程を実行し、緊急性がないと判断した場合には、その不良ノズルに次の電気部品を吸着させる請求項11に記載の電気部品装着方法。
- 前記ノズル不良検出行程を、前記吸着ノズルが電気部品を吸着していない時期に行う請求項11または12に記載の電気部品装着方法。
- 前記ノズル不良検出行程を、前記吸着ノズルが電気部品を吸着している状態で行い、その吸着ノズルが不良ノズルであると検出した場合には、その吸着ノズルに吸着している電気部品を捨てさせ、その後前記ノズル交換行程を実行する請求項11ないし13のいずれかに記載の電気部品装着方法。
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