JP4597804B2

JP4597804B2 - 表面実装機

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Publication number: JP4597804B2
Application number: JP2005216297A
Authority: JP
Inventors: 真浩内山
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2005-07-26
Filing date: 2005-07-26
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2025-07-26
Also published as: JP2007035871A

Description

本発明は、表面実装機において、特に、実装用のヘッドに対して部品吸着用のノズルが交換可能に設けられ、かつ必要に応じてノズル交換ユニットに収納された他のノズルと交換されるように構成された表面実装機に関するものである。

従来から、部品供給部と所定の作業位置に位置決めされたプリント基板とにわたって移動可能な実装用ヘッドを備え、このヘッドの先端に取付けられる部品吸着用のノズルにより部品供給部から部品を吸着してプリント基板上に実装する表面実装機が知られている。

また、この種の表面実装機において、実装用ヘッドに対して前記ノズルを着脱可能に設けるとともに、交換用のノズルを収納したノズルステーション（ノズル交換ユニット）を実装用ヘッドの可動領域内に配設し、実装部品の種類に応じて実装作業中にノズルを交換するようにしたものも知られている（例えば特許文献１）。
特開２００２−２４６８００号公報

表面実装機では、ノズル先端に対して負圧供給と正圧供給とが切替え可能に構成されており、部品吸着時にノズル先端に負圧が供給される一方で、部品実装時には負圧破壊を促進すべくノズル先端に正圧が供給されている。

ところで、上記のようにノズル先端に負圧を供給すると、その作用によりノズルが異物やホコリ等を吸引し、これがノズルやこれに通じる通路内に付着することが経験的に知られている。このような異物等の付着は、時として負圧や正圧の適正な供給を妨げ、部品の吸着ミスや実装ミスを誘発するため未然に防止する必要がある。そのため、所定の清掃スペースを設け、当該スペースでノズル先端に正圧を供給することにより異物等を強制的に排出させ、これにより上記のようなトラブルを防止することが考えられる。

他方、近年では、部品の多品種化がより一層進行しており、これに伴いノズルの種類の多様化が進んでいる。そのため、上記のようにノズルステーションを設けてノズルの自動交換を行いながら実装作業を進める表面実装機では、ノズルの付け替え頻度も増加するものと考えられる。

従って、ノズルステーションにおいてノズルの付け替え動作を行いながら、上記のようなノズル等の清掃動作を実施しようとすると、いきおいタクトタイムを大きくロスすることが考えられる。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、ノズルステーション内のノズルをヘッドに対して付け替えながら実装作業を進める一方で、この実装作業中に、上記のようなノズル等の清掃動作を効率良く実施できるようにすることを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、移動可能なヘッドに交換可能なノズルを含む一乃至複数のノズルが搭載され、前記ノズルに対して前記ヘッドの内部通路を通じて部品吸着用の負圧と正圧としてのエアブローとが択一的に供給されるように構成された表面実装機において、前記ヘッドの可動領域内に交換用のノズルを収納したノズル交換ユニットが設けられるとともに、このノズル交換ユニット又はその近傍に、前記ヘッドに装着されたノズルをセットするセット部とこのセット部にセットされたノズルから吐出される前記エアブローを排気する排気通路とを備えた前記ノズルおよび前記内部通路の清掃部が設けられており、この清掃部は、前記セット部として前記排気通路に連通するノズル挿入孔を有し、このノズル挿入孔に前記ノズルを挿入した状態で当該ノズルからエアブローを吐出させるように構成されるとともに、前記ノズル挿入孔の途中部分に開口するエア通路を有し、当該エア通路を通じて前記ノズル挿入孔に挿入された前記ノズルに対してその外側からエアブローを与えるように構成されているものである（請求項１）。

この装置によると、ヘッドに装着されているノズルが清掃部（セット部）に配置され、この状態でヘッドの内部通路を通じてノズル先端にエアブローが供給されることによりノズル内等に付着した異物や汚れが除去され、排気通路を通じて廃棄される。そして、このような清掃部がノズル交換ユニット又はその近傍に設けられていることより、発明の実施の形態で詳述するように、ノズル交換のタイミングを利用して効率的にノズル等の清掃を行うことが可能となる。
また、この装置によると、ノズル挿入孔にノズルを挿入させた状態でエアブローを吐出させるため、例えば先端軸状のノズル等については、エアブローの外部への吹き出しを防止して、適切にノズル等の清掃作業を進めることが可能となる。
さらに、この装置によると、ヘッドの内部通路を通じてノズル先端に供給されるエアブローとは別に、ノズルの外側から該ノズルにエアブローが供給されることにより、例えばノズル開口の縁部等、ノズル内部を通じて供給されるエアブローでは除去し難い付着物等を好適に除去することが可能となる。

なお、上記の装置においては、前記ノズル交換ユニットに前記清掃部が設けられているのが好ましく（請求項２）、ノズル交換ユニットに設けられる交換用ノズルの収納孔が前記ノズル挿入孔として兼用されているのがより好ましい（請求項３）。

この装置によると、これらの構成によると清掃部を独立に設けるものに比べ、清掃部の占有スペースを抑えることができ、かつコストを削減する上で有利となる。特に、交換用ノズルの収納孔を前記ノズル挿入孔として兼用する場合には、ノズル挿入孔として専用の挿入孔を設ける必要がなくなる分、スペース効率が向上する。

また、上記の装置においては、前記ノズル挿入孔に前記ノズルを挿入し、かつ当該ノズルの内部通路及び前記エア通路を通じてエアブローを吐出させることにより前記ノズルに吸着された部品を当該ノズルから離脱させて廃棄するようにされ、前記排気通路の途中部分には、前記エアブローの排気を通過させつつ前記ノズルから離脱した廃棄部品を捕捉する捕捉部材が配置さているのが好ましい（請求項４）。

この装置によると、ノズルの前記清掃部を廃棄部品（不良部品）の廃棄スペースとして兼用することが可能となる。

本発明の請求項１、２に係る表面実装機によると、ノズルやヘッドの内部通路をエアブローにより清掃するための清掃部がノズル交換ユニット又はその近傍に設けられているため、ヘッドに対してノズル交換を行いながら実装作業を進める一方で、このノズル交換のタイミングを利用して効率的にノズル等の清掃を行うことができるようになる。そのため、ノズル等の清掃に伴うタクトタイムのロスを最小限に抑えつつ一連の実装動作をスムーズに進めることができる。加えて、請求項３に係る表面実装機によると、ノズル交換ユニットの交換用ノズルの収納孔がノズル挿入孔として兼用されるため、清掃部の占有スペースを抑えた合理的な装置構成が達成される。

本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１および図２は、本発明に係る表面実装機を概略的に示している。これらの図において、表面実装機（以下、実装機と略す）の基台１上には基板搬送用のコンベア２が配置されており、このコンベア２上をプリント基板３（以下、単に基板３という）が搬送されて所定の実装作業位置で停止され、図外のプッシュアップピン、基板クランプ装置等の基板保持手段により保持されるようになっている。なお、以下の説明では、コンベア２による基板３の搬送方向をＸ軸方向、水平面上でＸ軸と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸およびＹ軸に直交する方向をＺ軸方向として説明を進めることにする。

コンベア２の両側には、基板３に実装する電子部品を供給するための部品供給部４が設けられている。これらの部品供給部４には、Ｘ軸方向に多数列のテープフィーダー４ａが配置されている。各テープフィーダー４ａには、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を所定間隔毎に収納保持したテープが巻回されたリールが着脱可能に装着されており、このリールからフィーダー先端の部品取出部に前記テープを間欠的に繰り出しながら、後述するヘッドユニット５により、テープに収納された部品をピックアップさせるように構成されている。

前記基台１の上方には、さらに部品実装用のヘッドユニット５が設けられている。このヘッドユニット５は、部品供給部４から部品を吸着して基板３上に実装し得るように、一定の領域内でＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ移動可能とされている。すなわち、前記基台１には、ヘッドユニット５の支持部材１１がＹ軸方向の固定レール７に沿って移動可能に配置され、この支持部材１１上にヘッドユニット５がＸ軸方向のガイド部材１４に沿って移動可能に支持されている。そして、Ｙ軸サーボモータ９により駆動されるボールねじ８に支持部材１１が螺合装着されることにより、支持部材１１のＹ軸方向の移動が行われる一方、Ｘ軸サーボモータ１５により駆動されるボールねじ１３にヘッドユニット５が装着されることにより、ヘッドユニット５のＸ軸方向の移動が行われるように構成されている。

前記ヘッドユニット５には、部品を吸着して基板３に実装するための複数の実装用ヘッド２０が搭載されており、当実施形態では、２つの実装用ヘッド２０がＸ軸方向に並んだ状態で搭載されている。

各ヘッド２０は、内部に負圧およびエアブロー（正圧）を供給するための通路を有した中空状のノズルシャフトを有しており、このノズルシャフトを介してヘッドユニット５のフレームに支持されている。そして、前記ノズルシャフトがＺ軸サーボモータ（図示省略）を駆動源とする昇降機構に連結されるとともにＲ軸サーボモータ（図示省略）を駆動源とする回転機構にそれぞれ連結されることにより、各実装用ヘッド２０がヘッドユニット５に対して上下方向（Ｚ軸方向）へ移動するとともに、ノズルシャフト回りに回転（Ｒ軸方向の移動）するように構成されている。

各実装用ヘッド２０の先端部（下端部）には、ホルダ２１を介してノズル組付ブロック２２が組付けられている。

ノズル組付ブロック２２は、図６（ａ）に示すように、複数のノズル２３ａ〜２３ｅとノズルホルダ２４とを放射状に備えた部材で、横軸（水平軸）２１ａを介して前記ホルダ２１に回転可能に支持され、図外のブロック駆動機構により回転駆動されるようになっている。すなわち、ノズル組付ブロック２２の回転によりノズル２３ａ〜２３ｅ及びノズルホルダ２４（以下、特に区別する必要がない場合にはノズル２３ａ〜２３ｅ等という）のうち一のノズル等が選択的に所定の使用位置、具体的にはノズル等が下向きとなる位置（図６（ａ）ではノズルホルダ２４の位置）にセットされるようになっている。

図２に示すように、各実装用ヘッド２０の前記ノズルシャフトはエジェクタ２６、バルブ２７等を介してコンプレッサ２９に連通接続されており、負圧又はエアブロー（正圧）がノズルシャフトの内部通路および前記ホルダ２１の内部通路を通じて前記使用位置にセットされるノズル２３ａ〜２３ｅ等に供給されるようになっている。

具体的に説明すると、ノズル組付ブロック２２には、ノズル２３ａ〜２３ｅ及びノズルホルダ２４にそれぞれ連通する独立の通路が形成されており、ノズル２３ａ〜２３ｅ等のうち前記使用位置にセットされるノズル２３ａ〜２３ｅ等の通路に対して連通するように前記ホルダ２１側の内部通路が設けられている。そして、負圧供給時には、エジェクタ２６に付設される排気バルブ２８が開放され、この状態でコンプレッサ２９からエジェクタ２６にエアが供給されつつ外部排気されることにより、エジェクタ２６の作用によりノズルシャフト内が吸引され、その結果、ノズルシャフトの内部通路等を通じて使用位置にあるノズル２３ａ〜２３ｅ等に負圧が供給されることとなる。また、エアブロー（正圧）の供給時には、前記排気バルブ２８が閉止され、この状態でコンプレッサ２９からエジェクタ２６に対してエアが供給されることによりノズルシャフト内にそのままエアが導入され、その結果、ノズルシャフトの内部通路等を通じて使用位置にあるノズル２３ａ〜２３ｅ等にエアブローが供給されるようになっている。

そして、テープフィーダー４ａからの部品取出し時には、使用位置にあるノズル２３ａ〜２３ｅ等の先端に負圧が供給され、この負圧により部品の吸着が行われる一方、部品実装時および不良部品の廃棄時には、使用位置にあるノズル２３ａ〜２３ｅ等の先端にエアブロー（正圧）が供給されることにより負圧解除が促進されるとともに、このエアブローが背圧となって使用位置にあるノズル２３ａ〜２３ｅ等からの部品の離脱が促進されるようになっている。また、後述する清掃動作時にも、ノズル２３ａ〜２３ｅ等のうち清掃対象となるものを使用位置に位置させて、同様にエアブローが供給されることにより、実装用ヘッド２０の内部通路（すなわちノズルシャフトの内部通路、ホルダ２１の内部通路およびノズル組付ブロック２２内の各通路等）およびノズル２３ａ〜２３ｅ等の清掃が行われるようになっている。なお、図２では一方の実装用ヘッド２０についてのみ負圧およびエアブロー（正圧）の供給系統を図示しているが、他の実装用ヘッド２０にも同様にエジェクタ２６やコンプレッサ２９等が接続されており負圧の供給とエアブロー（正圧）の供給との切換えが個別に行われるようになっている。

ノズル組付ブロック２２に搭載される前記ノズルホルダ２４は、図６（ａ）に示すようにノズルを嵌合装着するための軸部２４ａと、ノズル保持用の一対の板バネ２４ｂとを備えており、図６（ｂ）に示すように、上記軸部２４ａにノズル２５（以下、ノズルホルダ２４に装着されるノズル（交換可能なノズル）は全て符号２５を付して示す）が嵌合装着されると、該ノズル２５の上端縁部２５ａが板バネ２４ｂにより弾性的に挾持され、これによってノズル２５を保持する一方、板バネ２４ｂによる挾持力よりも大きな外力がノズル引き抜き方向に作用すると、ホルダ本体２４からノズル２５が分離されるように構成されている。

基台１上には、さらに各実装用ヘッド２０による部品の吸着状態を画像認識するための部品認識カメラ１７が設けられている。部品認識カメラ１７は、コンベア２と部品供給部４との間に設けられており、テープフィーダー４ａからの部品取り出し後等、必要に応じてヘッドユニット５がこの部品認識カメラ１７上方の所定の撮像位置に移動することにより、各実装用ヘッド２０による吸着部品やノズル２３ａ〜２３ｅ等の先端をその下側から撮像しその画像データを後記コントローラに出力するようになっている。さらに、図２に示すように、エジェクタ２６からノズル２３ａ〜２３ｅ等の先端開口に至る実装用ヘッド２０の内部通路の圧力を検出する圧力センサ１００が配置される。この圧力センサ１００は、圧力検出データを後記コントローラに出力するようになっている。

さらに基台１上には、コンベア２と部品供給部４の中間領域に、実装用ヘッド２０（ノズルホルダ２４）に対する交換用のノズル２５を収納したノズル交換ユニット１８が設置されるとともに、このノズル交換ユニット１８の直ぐ側方に、不良部品の廃棄ボックス１９が設けられている。

図３〜図５は、ノズル交換ユニット１８を概略的に示している。これらの図に示すように、ノズル交換ユニット１８は、大きさや形状の異なる各種のノズル２５を収納、保持するための複数の収納孔３１を備えた平面視矩形のノズル保持部３０と、このノズル保持部３０の上面にスライド可能に積層され、かつ各収納孔３１に対応する複数の挿通孔３３を備えたクランプ板３２とを有している。

クランプ板３２は、図３（ａ）に示すように、各挿通孔３３がそれぞれ収納孔３１に合致するクランプ解除位置と、各挿通孔３３が各収納孔３１に対して一定量ずれたクランプ位置（図３（ｂ）に示す位置）とに亘って移動可能となるようにガイド３５に沿ってスライド可能に設けられており、前記クランプ位置にクランプ板３２が配置されると、挿通孔３３の周縁部が収納されているノズル２５の鍔部２５ｂの上側に被さるようになっている（図６（ａ）参照）。

クランプ板３２には、その移動方向（Ｙ軸方向）における両端部下面（図４では左右両端部下面）に連結板３６が取付けられている。この連結板３６は、上記ノズル保持部３０に形成された切欠部３０ａを介してノズル保持部３０の下方に突出し、ノズル保持部３０の下面に固定された復動型のエアシリンダ３７のロッド３７ａ，３７ｂにそれぞれ連結されている。つまり、エアシリンダ３７の往復移動によりクランプ板３２がクランプ位置とクランプ解除位置とに変位するようになっている。

ここで、ノズル交換ユニット１８におけるノズル交換、つまり実装用ヘッド２０の前記ノズルホルダ２４に対するノズル２５の脱着動作について説明すると次の通りである。

ノズルホルダ２４へのノズル２５の装着時には、まず、ノズル組付ブロック２２の回転によりノズルホルダ２４が上記使用位置にセットされ、この状態で、図６（ａ）に示すように、実装用ヘッド２０がノズル交換ユニット１８の上方に配置される。そして、上記エアシリンダ３７の作動によりクランプ板３２がクランプ解除位置にセットされた後、実装用ヘッド２０が下降し、挿通孔３３を通じてノズルホルダ２４がノズル保持部３０の所定の収納孔３１に挿入される。これにより収納孔３１内に収納されているノズル２５にノズルホルダ２４の軸部２４ａが挿入され、図６（ｂ）に示すように、ノズルホルダ２４にノズル２５が結合される。この際、実装用ヘッド２０の下降に伴い、板ばね２４ｂがノズル２５によって押し拡げられ、軸部２４ａが完全にノズル２５内に挿入されると、ノズル２５の上端縁部２５ａが板バネ２４ｂにより弾性的に挾持され、これによりノズルホルダ２４に対してノズル２５が保持される。そして、ノズル２５の結合後、実装用ヘッド２０が上昇することにより、ノズルホルダ２４にノズル２５が装着された状態でノズル交換ユニット１８からノズル２５が取出されることとなる。

一方、ノズルホルダ２４に装着されたノズル２５の取外し時には、まず、実装用ヘッド２０がノズル交換ユニット１８の上方に配置されるとともに、クランプ板３２がクランプ解除位置にセットされ、この状態で、実装用ヘッド２０の下降に伴いノズル２５がノズル保持部３０の空の収納孔３１、つまり当該ノズル２５を収納すべき空の収納孔３１に挿入される。そして、クランプ板３２がクランプ位置に切換えられた後、実装用ヘッド２０が上昇する。このようにするとノズル２５の鍔部２５ｂがクランプ板３２に係合してノズル２５の抜出が阻止され、ノズル２５がノズルホルダ２４から分離されて収納孔３１内に残され、その結果、ノズル２５がノズルホルダ２４から取外されることとなる。

ノズル交換ユニット１８には、さらに実装用ヘッド２０の内部通路（ノズルシャフトの内部通路、ホルダ２１の内部通路およびノズル組付ブロック２２内の各通路等）およびノズル２３ａ〜２３ｅ等の清掃を行うための本発明に係る清掃部４０が設けられている。

すなわち、上記ノズル保持部３０の四隅部分には、図３〜図５に示すように、クランプ板３２よりも上方に隆起し、かつ端面が略平坦に形成された突出部３０ｂが設けられ、これら突出部３０ｂに、それぞれ上向きに開口するノズル挿入孔４２が設けられている。

これらのノズル挿入孔４２は、図７に示すように、小型部品用の先細ノズル（図６に示すノズル２３ｂ，２３ｃ等；以下、必要な場合には先細ノズル２３ｂ等という）を挿入することができる一方で、広口ノズル（図６に示す２３ａ，２３ｄ，２３ｅ等；以下、必要な場合には広口ノズル２３ａ等という）については、図８に示すように、当該ノズルを突出部３０ｂの端面に当接させることによりノズル開口がノズル挿入孔４２と通じるようにその孔径が設定されている。なお、当実施形態では、先細ノズル２３ｂ等についてはこのノズル挿入孔４２が本発明のセット部となり、広口ノズル２３ａ等については突出部３０ｂの上端面が同セット部に相当する。

各ノズル挿入孔４２は、ノズル保持部３０を上下方向に貫通して設けられており、ノズル保持部３０の下面に連結される排気ホース４３（排気通路）を介してフィルタ４４および消音器４５に連通接続されている。つまり、図７に示すように先細ノズル２３ｂ等（図７ではノズル２５）をノズル挿入孔４２に挿入した状態、あるいは図８に示すように、広口ノズル２３ａ等（図８ではノズル２３ｅ）を突出部３０ｂ端面に当接させた状態で、エアブローを実装用ヘッド２０の内部通路に供給することにより、ノズルシャフトの内部通路、ホルダ２１の内部通路およびノズル組付ブロック２２内の各通路、あるいは各ノズル２３ａ〜２３ｅ等の内部に付着した汚れや異物をエアブローの作用によりノズル先端から吐出させつつ前記フィルタ４４によって捕捉、回収するようになっている。

また、上記ノズル保持部３０には、図７に示すように、各ノズル挿入孔４２の途中部分に開口するエア通路４６が設けられており、これらエア通路４６が、バルブ４７およびフィルタ（図示せず）等を介してコンプレッサ４８に接続されている。これにより先細ノズル２３ｂ等の清掃時には、エア通路４６を通じてノズル２３ｂ等の外側からエアブローが与えられるようにようになっている。

上記のように構成された実装機は、図示を省略するが、論理演算を実行する周知のＣＰＵ、そのＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭおよび装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ等から構成されるコントローラ（制御手段）を有しており、一連の実装動作におけるヘッドユニット５の駆動（ノズル組付ブロック２２の駆動、およびノズル２３ａ〜２３ｅ等への負圧、エアブロー（正圧）の供給切換えを含む）、ノズル交換ユニット１８の駆動（ノズル挿入孔４２へのエアブローの供給停止を含む）、あるいは部品認識カメラ１７による部品認識処理等は全てこのコントローラにより統括的に制御されるようになっている。

以下に、このコントローラの制御に基づく実装動作の一例について図９のフローチャートを用いて説明する。なお、以下の説明では、各実装用ヘッド２０のノズルホルダ２４には、予めノズル２５が装着しているものとする。

実装動作が開始されると、コンベア２の駆動により基板３が搬入され、基板保持手段により所定の実装作業位置に位置決めされる（ステップＳ１）。

そして、各実装用ヘッド２０のノズルホルダ２４に装着されているノズル２５の交換が必要か否かが判断される（ステップＳ２）。ここで、ＹＥＳと判断された場合には、さらに清掃タイミングか否かが判断される（ステップＳ１５）。清掃タイミングか否かの判断は、例えば図外のカウンタによる実装回数（実装点数）のカウントに基づき行われ、当該カウント値が設定値を超えている場合には清掃タイミングと判断される。

ステップＳ１５でＹＥＳと判断された場合には、ステップＳ１６に移行されてノズル清掃プログラムが実行される（ステップＳ１６）。

図１０は、ステップＳ１６におけるノズル清掃プログラム実行のサブルーチンを示すフローチャートである。

この処理が開始されると、まず、ヘッドユニット５の移動に伴いノズル交換ユニット１８の最寄りの清掃部４０の上方に実装用ヘッド２０が配置されるとともに、この移動中、必要に応じてノズル組付ブロック２２が回転駆動されることにより、ノズル２３ａ〜２３ｅ，２５のうちノズル開口径が最も大きいものが使用位置にセットされる（ステップＳ２１）。そして、使用位置にセットされているノズル２３ａ〜２３ｅ，２５が実装用ヘッド２０の下降に伴いノズル挿入孔４２に挿入、若しくは突出部３０ｂに当接される（ステップＳ２２）。その後、バルブ２７，２８の切替えに応じてコンプレッサ２９で生成されるエアブローが実装用ヘッド２０の内部通路に供給されるとともに、このエアブローの供給と遮断とが一定の間隔で所定回数だけ断続的に繰替えされる（ステップＳ２３〜Ｓ２５）。これによりノズルシャフトの内部通路、ホルダ２１の内部通路、ノズル組付ブロック２２内の通路および使用位置のノズル２３ａ〜２３ｅ，２５の内部に付着した汚れや異物がエアブローの通気により除去され、ノズル２３ａ〜２３ｅ，２５からノズル挿入孔４２内に吐出されつつ前記フィルタ４４によって回収されることとなる。この際、エア通路４６を通じてノズル挿入孔４２内にエアブローが供給されることにより、ノズル２３ｂに対してその外側からもエアブローが与えられる。これにより、ノズル２３ａ〜２３ｅ，２５の先端部外周（ノズル下端面やノズル先端部の側面）に付着した汚れや異物などが除去され、同様に前記フィルタ４４によって回収される。

ノズル等の清掃が終了すると、実装用ヘッド２０の上昇に伴いノズル２３ａ〜２３ｅ，２５がノズル挿入孔４２から引出され、若しくは突出部３０ｂから引き離され、その後、未清掃ノズルの有無が判断される（ステップＳ２６，Ｓ２７）。

そして、ここでＹＥＳと判断されると、ノズル組付ブロック２２が回転駆動されて次のノズル２３ａ〜２３ｅ，２５、具体的には次にノズル開口径が大きいノズル２３ａ〜２３ｅ，２５が使用位置にセットされ、その後、ステップＳ２２に移行される（ステップＳ２８）。

こうしてステップＳ２２〜ステップＳ２８が繰り返されることにより、実装用ヘッド２０毎に、ノズルシャフトの内部通路及びホルダ２１の内部通路の清掃が行われるとともに、ノズル開口径が大きいノズル２３ａ〜２３ｅ，２５から順に当該ノズル２３ａ等の清掃及びノズル組付ブロック２２内の通路の清掃が順次行われ、最終的にステップＳ２７でＮＯと判断されると、当該サブルーチンの処理を終了する。

図９に戻って、ノズル清掃等（ノズル清掃プログラム）が終了すると、ノズル交換ユニット１８との間でノズルホルダ２４に装着されるノズル２５の交換が行われる（ステップＳ１７）。具体的なノズル２５の交換動作は上述した通りであり、ここでは説明を省略する。

こうして片方の実装用ヘッド２０についてノズル交換が完了すると、他方の実装用ヘッド２０についてもノズル交換が必要か否かを判断し（ステップＳ１８）、必要な場合には同様にしてノズル交換を実施した後、ステップＳ４に移行する。

ステップＳ２においてＮＯと判断された場合（ノズル交換が不要と判断された場合）には、ステップＳ３に移行され、ここでノズル詰りチェックの要否判断が行われる。ノズル詰りの要否の判断は、例えば図外のカウンタによりカウントされる実装回数（実装部品点数）に基づき行われ、当該カウント値が設定値を超えている場合にノズル詰りチェックが必要と判断される。

ステップＳ３でＹＥＳと判断された場合には、実装用ヘッド２０が上記部品認識カメラ１７の上方に配置され、ノズル組付ブロック２２の回転に伴い各ノズル２３ａ〜２３ｅ，２５のノズル先端の撮像が順次行われ、当該画像データに基づきノズル先端部外周への汚れや異物の付着が調べられ、かつ圧力センサ１００による圧力データに基づくノズル詰まりが調べられる（ステップＳ４）。なお、ステップＳ１５〜Ｓ１８の処理を経由した直後のステップＳ４の処理では、ノズルホルダ２４に新たに装着されたノズル２５についてのみノズル先端の撮像が行われてノズルの汚れやノズル詰まりが調べられる。これは、他のノズル２３ａ〜２３ｅについては、ステップＳ１６の処理で既にノズル清掃が実施されているため、ノズル詰り等が発生している可能性が低いためである。

そして、ノズル詰り等の有無判別が行われ、ここで何れかのノズル２３ａ〜２３ｅ，２５にノズル詰り等が発生していると判断された場合には（ステップＳ５でＹＥＳ）、ノズル清掃プログラムが実行されてステップＳ７に移行される（ステップＳ６）。ステップＳ６での処理は、ノズル詰り等が生じているノズル２３ａ〜２３ｅ，２５に対してのみエアブローによる清掃を行う以外、具体的な動作はステップＳ１６のサブルーチン（図１０のフローチャート）と同様にして行われる。なお、実装用ヘッド２０の内部通路やノズル内等の各部内部通路の詰まりは、ノズル２３ａ〜２３ｅ，２５の先端部に部品が吸着されていない状態で負圧あるいは正圧を負荷した場合における圧力センサ１００による圧力検出データにより判断することができる。負圧を付加した場合における負圧検出値が、ある幅の所定値より小さい（絶対圧では大きい）場合には、圧力センサ１００が取付けられる位置よりエジェクタ２６側の内部通路に詰まりがあり、負圧検出値がある幅の所定値より大きい場合には、圧力センサ１００によりノズル２３ａ〜２３ｅ，２５等側の内部通路に詰まりがある、として検知することができる。また、正圧を付加した場合における正圧検出値が、ある幅の所定値より小さい場合には、圧力センサ１００が取付けられる位置よりエジェクタ２６側の内部通路に詰まりがあり、正圧検出値がある幅の所定値より大きい場合には、圧力センサ１００によりノズル２３ａ〜２３ｅ，２５等側の内部通路に詰まりがある、として検知することができる。

これに対してステップＳ３，Ｓ５でＮＯと判断された場合には、ヘッドユニット５が部品供給部４に移動し、各実装用ヘッド２０の昇降動作に伴いテープフィーダー４ａから部品が取出される（ステップＳ７）。この際、ノズル組付ブロック２２が回転駆動されることにより対象部品に対応したノズル２３ａ〜２３ｅ，２５が使用位置にセットされ、その後、前記バルブ２７，２８の切替えに応じて実装用ヘッド２０の内部通路を通じてノズル２３ａ〜２３ｅ，２５の先端に部品吸着用の負圧が供給される。これによりノズル２３ａ〜２３ｅ，２５による部品の吸着が行われる。

部品の吸着が完了すると、次いでヘッドユニット５が部品認識カメラ１７上に移動することにより吸着部品が撮像され、その画像データに基づき部品の認識が行われる（ステップＳ８）。

そして、この部品認識に基づき、ノズル２３ａ〜２３ｅ，２５に対する部品の吸着ずれが調べられるとともに、当該吸着部品が欠損等を伴う不良部品か、あるいは所望の部品でないか否かの判断が行われる（ステップＳ９）。ここで、ＮＯと判断された場合には、ステップＳ１２に移行され、後述するように吸着部品の基板３上への実装が行われる。

これに対してステップＳ９でＹＥＳと判断された場合、すなわち吸着部品が不良部品か不適正な部品の不良部品等と判断された場合には、ステップＳ１０に移行されて部品廃棄プログラムが実行される（ステップＳ１０）。

図１１は、ステップＳ１０における部品廃棄プログラム実行のサブルーチンを示すフローチャートである。

この処理では、まず不良部品等を吸着しているノズルが広口ノズル２３ａ等であるか否かが判断され、ここでＹＥＳと判断されると、ヘッドユニット５の移動に伴い実装用ヘッド２０が前記廃棄ボックス１９の上方に配置される（ステップＳ３９）。そして、前記バルブ２７，２８の切換えに応じて広口ノズル２３ａ等への負圧の供給が停止され、これにより当該広口ノズル２３ａ等に吸着されている不良部品等が廃棄ボックス１９内に廃棄され（ステップＳ４０）、その後、ステップＳ３８に移行される。

これに対してステップＳ３１でＮＯと判断されると、すなわち不良部品を吸着しているノズルが、小型部品を吸着する先細ノズル２３ｂ等であると判断された場合には、ヘッドユニット５の移動により、実装用ヘッド２０がノズル交換ユニット１８の最寄りの清掃部４０上方に配置され、当該実装用ヘッド２０の下降に伴い先細ノズル２３ｂ等が吸着部品と共にノズル挿入孔４２に挿入される（ステップＳ３２，３３）。

その後、バルブ２７，２８の切替えに応じて先細ノズル２３ｂ等への負圧の供給が遮断されるとともに、これと同時に実装用ヘッド２０の内部通路を通じて当該先細ノズル２３ｂ等にエアブロー供給され、さらにこのエアブローの供給と遮断とが一定の間隔で所定回数だけ断続的に繰替えされる（ステップＳ３４〜Ｓ３６）。これにより負圧解除が促進されるとともに、このエアブロー（正圧）が、先細ノズル２３ｂ等から部品が離脱する際の背圧として作用し、部品の吸着状態が速やかに解除されて当該不良部品がノズル挿入孔４２を通じて前記フィルタ４４内に廃棄されることとなる。この際、エア通路４６を通じてノズル挿入孔４２内にエアブローが供給され、先細ノズル２３ｂ等の外側からエアブローが与えられることにより当該先細ノズル２３ｂ等からの部品の離脱が促進される。

部品廃棄が終了すると、実装用ヘッド２０の上昇に伴い先細ノズル２３ｂ等がノズル挿入孔４２から引出され、他の廃棄部品の有無が判断される（ステップＳ３７，Ｓ３８）。

ここでＹＥＳと判断されると、他方の実装用ヘッド２０に吸着された不良部品等を廃棄すべくステップＳ３１に移行され、ステップＳ３２〜Ｓ３７の処理、又はステップＳ３９，Ｓ４０の処理が繰り返し実施される。そして、最終的にステップＳ３８でＮＯと判断されると、当該サブルーチンの処理を終了する。

図９に戻って、不良部品等の廃棄（部品廃棄プログラム）が終了すると、各実装用ヘッド２０に実装用の部品が残っているか否かが判断され、ここでＹＥＳと判断されると、当該部品が基板３に実装される（ステップＳ１１，Ｓ１２）。

具体的には、ヘッドユニット５が基板３上の実装位置に移動した後、実装用ヘッド２０が昇降駆動され、この際、当該ヘッド２０が下降端位置に達する所定のタイミングでバルブ２７，２８が切換えられることよりノズル２３ａ〜２３ｅ，２５への負圧の供給が停止されるとともに、エアブロー（正圧）の供給が微小時間だけ行われる。これによりノズル２３ａ〜２３ｅ，２５による部品の吸着状態が速やかに解除されて基板３上に部品が実装されることとなる。

部品の実装が完了すると、他に当該基板３に実装する部品が残されているか否かが判断され、ここでＹＥＳと判断されるとステップＳ２に移行される。これに対して、ステップＳ１３でＮＯと判断された場合には、コンベア２の駆動により当該基板３が次工程に搬出され（ステップＳ１４）、これにより当該基板３に対する一連の部品実装動作が終了することとなる。

以上のような実装機によると、上述のように、実装用ヘッド２０の可動領域内に設けられる清掃部４０に所定のタイミング（そのノズル２３ａ〜２３ｅ，２５の実装回数が所定回数に到達したタイミング、実装用ヘッド２０の内部通路等の各部内部通路の詰まりが検知されたタイミング、ノズル２３ａ〜２３ｅ，２５の先端部に汚れや異物が検知されたタイミングあるいはノズル２５の交換タイミング等）で実装用ヘッド２０を移動させ、ここで実装用ヘッド２０の内部通路（すなわちノズルシャフトの内部通路、ホルダ２１の内部通路およびノズル組付ブロック２２内の各通路等）を通じてノズル２３ａ〜２３ｅ，２５にエアブロー（正圧）を供給することにより、当該内部通路およびノズル２３ａ〜２３ｅ，２５の清掃、つまり内部通路等に付着した汚れや異物等の除去を行うように構成されているので、当該異物等により負圧等の供給が妨げられることによる部品の吸着ミスや実装ミスの発生を効果的に防止することができる。すなわち、ここで所定のタイミングとは、ノズル交換のタイミングとは関係なく、ステップＳ４，Ｓ５においてノズル詰りやノズル汚れ等があった場合である。また、ノズル２３ａ〜２３ｅ，２５の先端部に付着した汚れや異物等の除去を行うようにも構成されているので、先端部への正しい部品吸着ができ、吸着ミスや実装ミスの発生を効果的に防止することができる。

特に、この実施の形態の実装機では、ノズル交換ユニット１８のノズル保持部３０に清掃部４０を設けているので、清掃部４０を独立に配置するものに比べてスペースを小さくできるとともに、コストを低減することができる。また、上記の通りノズル交換のタイミングを利用してノズル等の清掃を行うことが可能となり、この際には、ノズル清掃等を行いながらも実装用ヘッド２０の移動量がほぼノズル交換のための移動量だけで済むため、実装用ヘッド２０のトータル的な移動距離を抑えることができる。従って、ノズル清掃等に伴うタクトタイムのロスを最小限に抑えることができ、その結果、実装動作を効率的に進めることができるようになる。

しかも、ノズル清掃時（ステップＳ１６の処理時）には、ノズル開口径が大きいノズル２３ａ〜２３ｅ，２５から順に清掃を進めるように構成されているため、清掃によりノズル詰りを誘発するといった弊害を回避できるという利点もある。すなわち、ノズル開口径が小さいものから順に清掃を行うようにしてもよいが、この場合、実装用ヘッド２０の内部通路の異物はノズルを通じて排出されるため、清掃開始直後、異物量が多い段階でノズル開口径が小さいものが使用位置にセットされていると当該異物がノズルに詰ることが考えられる。これに対して上記実施形態のようにノズル開口径が大きいものから順に清掃を行う場合には、清掃開始直後の異物量が多い段階ではノズル開口径の大きいものが使用位置にセットされているため、異物は難なくノズルを通じて排出されることとなる。従って、ノズル詰りといった弊害を有効に回避しつつノズル等の清掃を適切に行うことができる。

また、この実装機では、ノズル交換ユニット１８内のノズル２５については、使用後、実装使用回数が所定回数に達した、あるいはノズル詰りやノズル先端汚れ等が検知された清掃タイミングである場合には、ノズル交換ユニット１８に戻す前に必ず清掃を行うようになっているので（図９のステップＳ２，Ｓ１５〜Ｓ１８）、異物等が付着したノズル２５がそのままノズル交換ユニット１８に収納されるといった事態を有効に防止することができる。その上、当該ノズル２５（ノズル交換ユニット１８に収納されているノズル２５）については、実装用ヘッド２０への装着直後、常に圧力センサ１００による内部通路の圧力検出値の判断やノズル先端の画像認識が行われ、ノズル詰りやノズル先端への異物等の付着が発生している場合にはエアブローによる清掃を行うようになっているので、仮に異物等が付着したままでノズル２５がノズル交換ユニット１８に戻された場合であっても、次回使用前に当該異物等を除去することが可能となる。つまり、ノズル交換ユニット１８内のノズル２５については、ノズル交換を契機として、ノズル２５の使用後、および使用前（必要な場合のみ）の双方で清掃が行われるため、次回使用時（部品吸着時）には異物等の付着を伴わない適正な状態で実装作業を始めることが可能となる。そのため、ノズル交換ユニット１８内のノズル２５については、それらの使用頻度に拘わらず、詰りによる吸着力不足や異物等の付着による部品の吸着ミスや実装ミスの発生を有効に防止することができる。

さらに、実装用ヘッド２０に搭載されるノズル２３ａ〜２３ｅ，２５のうち、先細ノズル２３ｂ等の清掃をノズル挿入孔４２に挿入した状態で行う場合には、ノズル挿入孔４２に連通する横穴（エア通路４６）を介してエアブローを先細ノズル２３ｂの外側からも与えるようにしているので、ノズル内部やノズル先端にノズル開口を塞ぐように付着する異物のみならず、ノズル先端に付着する汚れやその周面に付着する異物等についても好適に除去することができる。

さらに、この実装機では、吸着部品の画像認識により不良部品が見つかった場合であって、かつ当該部品が先細ノズル２３ｂ等による吸着部品（小型部品）の場合には、先細ノズル２３ｂ等を吸着部品と共に清掃部４０のノズル挿入孔４２に挿入し、ノズル清掃時と同様にエアブローを先細ノズル２３ｂ等に与えて不良部品を廃棄させるようにしているので、小型部品の廃棄を適切に行う一方で、清掃部４０を、不良部品の廃棄スペースとして兼用した合理的な構成が達成されるという利点もある。すなわち、例えば０．４ｍｍ×０．２ｍｍといった極小部品を廃棄するような場合、単に負圧供給を停止するだけでは先細ノズル２３ｂ等による吸着状態が解除されず、いわゆる部品の持ち帰り現象が発生するおそれがあるが、上記のように清掃部４０を利用し、先細ノズル２３ｂ等をノズル挿入孔４２に挿入した状態でノズル内外から吸着部品にエアブローを与えることで、そのエア圧により確実に、かつ速やかに吸着部品をノズル先端から離脱させて廃棄することができる。

ところで、以上説明した実装機は、本発明に係る表面実装機の一実施形態であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、以下のような構成（変形例）を採用することもできる。

（１）実施形態では、複数のノズル２３ａ〜２３ｅ等を組付けたノズル組付ブロック２２を実装用ヘッド２０に回転可能に設けたタイプの表面実装機に本発明を適用しているが、例えば、複数の軸状の実装用ヘッドが一列に配列された状態でヘッドユニット５に搭載され、各実装用ヘッドの先端（下端）にそれぞれノズルが着脱可能に装着されるとともに、各ノズルがノズル交換ユニットに対してそれぞれ交換可能に設けられるタイプの表面実装機についても本発明は適用可能である。

（２）実施形態では、ノズル交換ユニット１８に対して清掃部４０が一体に設けられているが、ノズル交換ユニット１８とは別体に構成した清掃部４０をノズル交換ユニット１８に隣接させるか近傍に配置するようにしてもよい。この場合には、図９のフローチャート中、ステップＳ１６の処理に代えて図１２に示すステップＳ１６１〜Ｓ１６３の処理を実行するようにすればよい。すなわち、Ｓ５において清掃タイミングと判断した場合には、ノズル交換ユニット１８とは別体の清掃部４０にまず実装用ヘッド２０を移動させ（ステップＳ１６１）、ここで清掃プログラムを実行し（ステップＳ１６２）、その後、実装用ヘッド２０をノズル交換ユニット１８に移動させてノズル交換を行うようにする（ステップＳ１６３）。このような構成の場合にも、上記実施形態の構成と同様に、ノズル交換のタイミングを利用してノズル等の清掃を行うに際し、ノズル清掃等に伴うタクトタイムのロスを抑えつつ実装作業を効率的に進めることができる。

（３）実施形態では、ノズル交換ユニット１８に専用のノズル挿入孔４２を設けることにより清掃部４０が構成されているが、ノズル交換ユニット１８の収納孔３１をノズル挿入孔４２として兼用した清掃部４０を構成してもよい。具体的には、各収納孔３１の底部にノズル保持部３０を貫通する排気孔を設け、各収納孔３１に対してフィルタ４４および消音器４５を備えた前記排気ホース４３をそれぞれ設けるようにする。

この構成によると、ノズル交換ユニット１８ｂにおいてノズル２５を脱着する際に収納孔３１の内部でノズル清掃等を実施することが可能なる。そのため、一連の実装動作中により効率的にノズル清掃等を実施することが可能となる。特に、上記変形例（１）のように全てのノズルがノズル交換ユニットに対して交換可能に設けられるタイプの装置では、収納孔３１をノズル挿入孔４２として兼用する構成を採用すれば、清掃部４０そのもののスペースが不要となる分、省スペース化をより好適に図ることができ、コストをより一層低減することができるというメリットがある。

なお、この構成の場合、各収納孔３１（ノズル挿入孔４２）に対して共通の大型フィルタをノズル保持部３０の下面に設け、この大型フィルタによって異物や廃棄部品を一括して捕捉、回収するように構成してもよい。

（４）実施形態では、ノズル交換時であって、かつ図外のカウンタによる実装回数（実装部品点数）のカウント値が所定の設定値を超えている場合にノズル清掃プログラムを実行するようにしているが（図９のステップＳ１５，Ｓ１６）、勿論、これ以外のタイミングでノズル清掃プログラムを実行することも可能である。例えば、一定の作業時間が経過している場合や、ノズル２３ａ〜２３ｅ，２５のいずれかの先端部に汚れや異物が検知されたり、実装用ヘッド２０の内部通路等の各部内部通路の詰りが検知された場合にも、ノズル清掃プログラムを実行するようにしてもよい。

また、実施形態では、ノズル交換時以外のときには、一旦、各ノズル２３ａ〜２３ｅ，２５のノズル先端を画像認識し、ノズルに汚れや異物等が付着しているか、圧力センサによる圧力検出を行い、ノズル詰りが生じているノズルのみノズル清掃プログラムを実行するようにしているが（ステップＳ４〜Ｓ６）、勿論、画像認識を行うことなく、全てのノズル２３ａ〜２３ｅ，２５について無条件にノズル清掃プログラムを実行するようにしてもよい。

さらに、実施の形態では、ノズル交換後、新たに装着されたノズル２５については、ステップＳ４に移行して画像認識や内部通路の圧力検出を行い、ノズル先端への汚れ、あるいは異物等の付着やノズル詰りのチェックを行っているが、例えばこれらの処理を行うことなくステップＳ７に移行するようにしてもよい。これにより前もって清掃した状態でノズル挿入孔４２内に収納されているノズル２５を新たに交換使用する場合の時間節約が可能となる。また、ノズル交換後、新たに装着されるノズル２５については、ステップＳ６に移行することにより、画像認識等を行うことなく無条件にノズル清掃プログラムを実行するようにしてもよい。

また、ノズル交換後、実装用ヘッド２０から分離され、ノズル挿入孔４２内に収納、保持されているノズルに対して、エア通路４６からエアブローするようにしてもよい。さらに、圧力センサ１００による内部通路の圧力検出値の判断のみを行い、ノズル詰りの判断を行ってもよい。あるいは、画像認識のみにより、ノズル開口部への異物の付着によるノズル詰りの判断を行い、ノズル詰りがある場合、内部通路を正圧でエアブローするようにしてもよい。さらに、画像認識のみによりノズル開口部への異物の付着によるノズル詰りが検知された場合や、ノズル先端への汚れの付着が検知された場合には、エア通路４６からエアブローを行うのみでもよい。さらに、フィルタ４４は汚れや異物の捕捉に加え、不良部品等（廃棄部品）を捕捉する捕捉部材となっている。

本発明に係る表面実装機を示す平面略図である。同表面実装機の正面略図である。ノズル交換ユニットを示す平面略図図である（（ａ）はクランプ板がクランプ解除位置にある状態、（ｂ）はクランプ板がクランプ位置にある状態をそれぞれ示す）。ノズル交換ユニットを示す図３のＡ−Ａ線断面図である。ノズル交換ユニット（清掃部を含む）を示す図３のＢ−Ｂ線断面図である。ノズル交換ユニットにおけるノズル装着（交換）動作を示す図である。ノズル清掃時の状態を示すノズル交換ユニットの断面図（先細ノズルの場合；図３のＣ−Ｃ線断面図）である。ノズル清掃時の状態を示すノズル交換ユニットの断面図（広口ノズルの場合）である。表面実装機における実装動作を示すフローチャートである。ノズル清掃プログラム実行のサブルーチンを示すフローチャートである。部品廃棄プログラム実行のサブルーチンを示すフローチャートである。実装動作の変形例を示すフローチャートである。

符号の説明

４部品供給部
５ヘッドユニット
１８ノズル交換ユニット
２０実装用ヘッド
２３ａ〜２３ｅ，２５ノズル
４０清掃部
４２ノズル挿入孔
４３排気ホース
４４フィルタ
４５消音器

Claims

移動可能なヘッドに交換可能なノズルを含む一乃至複数のノズルが搭載され、前記ノズルに対して前記ヘッドの内部通路を通じて部品吸着用の負圧と正圧としてのエアブローとが択一的に供給されるように構成された表面実装機において、
前記ヘッドの可動領域内に交換用のノズルを収納したノズル交換ユニットが設けられるとともに、このノズル交換ユニット又はその近傍に、前記ヘッドに装着されたノズルをセットするセット部とこのセット部にセットされたノズルから吐出される前記エアブローを排気する排気通路とを備えた前記ノズルおよび前記内部通路の清掃部が設けられており、
この清掃部は、前記セット部として前記排気通路に連通するノズル挿入孔を有し、このノズル挿入孔に前記ノズルを挿入した状態で当該ノズルからエアブローを吐出させるように構成されるとともに、前記ノズル挿入孔の途中部分に開口するエア通路を有し、当該エア通路を通じて前記ノズル挿入孔に挿入された前記ノズルに対してその外側からエアブローを与えるように構成されていることを特徴とする表面実装機。
請求項１に記載の表面実装機において、
前記ノズル交換ユニットに前記清掃部が設けられていることを特徴とする表面実装機。
請求項２に記載の表面実装機において、
前記ノズル交換ユニットに設けられる交換用ノズルの収納孔が前記ノズル挿入孔として兼用されていることを特徴とする表面実装機。
請求項１乃至３の何れかに記載の表面実装機において、
前記ノズル挿入孔に前記ノズルを挿入し、かつ当該ノズルの内部通路及び前記エア通路を通じてエアブローを吐出させることにより前記ノズルに吸着された部品を当該ノズルから離脱させて廃棄するようにされ、前記排気通路の途中部分には、前記エアブローの排気を通過させつつ前記ノズルから離脱した廃棄部品を捕捉する捕捉部材が配置されていることを特徴とする表面実装機。