JP2012044018A - 部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数種類の部品に対応した複数種類の吸着ノズルを交換可能に収納可能なノズル収容部を備え、部品実装装置の大型化を抑え、吸着ノズルの交換作業が短時間で可能な部品実装装置を提供すること。
【解決手段】ノズル収容部７０の本体部７１は、吸着ノズル２７の収納部７２が各面に夫々複数設けられた多角柱形状に形成され、吸着ノズルを多種類用意でき、ノズル収容部を部品実装装置１内に設置しても部品実装装置の大型化を抑えて部品実装装置の簡素化および低コスト化を図れる。本体部は回転手段７３により回転可能に構成され、本体部を回転させて所望の吸着ノズルが収納された収納部が設けられた面を交換位置に容易に割り出せる。上述の構成により部品移載装置２０の装着部２６に装着されている吸着ノズルとの交換作業を簡易に行え、部品実装サイクルタイムを短縮できる。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数種類の部品に対応した複数種類の吸着ノズルを交換可能に収納するノズル収容部を備え、吸着ノズルに吸着した部品を基板に装着する部品実装装置に関する。

従来、部品実装装置においては、ノズル収容部はトレイ状に形成され複数種類の吸着ノズルを平置きで収納可能に構成されている。このようなノズル収容部では、吸着ノズルの収納個数を増加させるためには占有面積を大きくする必要があるが、装着ヘッドの可動領域内に配設する必要があり、部品実装装置を大型化させてしまうという問題がある。そこで、例えば、特許文献１には、複数種類の吸着ノズルを収容するツールトレイと、このツールトレイが固定されたトレイプレートとで構成されるノズル収容部（ノズル交換ステーション）をトレイ方式の部品供給装置内に備えた部品実装装置が開示されている。

このノズル収容部は、吸着ノズルの交換時に部品供給装置内から供給テーブル上に押し出される。そして、ツールトレイに収容されている複数種類の吸着ノズルのうち装着部品の種類に対応する吸着ノズルが、装着ヘッドの装着部に装着されている吸着ノズルと交換されるようになっている。この部品実装装置によれば、ツールトレイおよびトレイプレートの数を増やして多段とすることにより吸着ノズルをさらに多種類用意することが可能であり、部品実装装置の大型化を抑えることができる。

特開２０００−９１７９５号公報（段落番号０００９，００１０、図４）

特許文献１に記載の部品実装装置では、吸着ノズル交換前にノズル収容部を部品供給装置内から供給テーブル上に押し出し、吸着ノズル交換後にノズル収容部を供給テーブル上から部品供給装置内に引き戻す必要があり、吸着ノズルの交換作業に手間が掛かり部品実装サイクルタイムを短縮させることが困難となっている。以上のように、従来のノズル収容部では、部品実装装置の大型化を抑えて部品実装装置の簡素化および低コスト化を図ることと、部品実装サイクルタイムの短縮化を図ることを両立させることが困難であった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数種類の部品に対応した複数種類の吸着ノズルを交換可能に収納可能なノズル収容部を備え、部品実装装置の大型化を抑え、吸着ノズルの交換作業が短時間で可能な部品実装装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、実装位置に位置決めされた基板に装着する複数種類の部品を供給する部品供給装置と、吸着ノズルが着脱される装着部が下降して前記部品供給装置で供給された前記部品を前記吸着ノズルで吸着して上昇し前記基板の搬送方向およびこれと直交する方向に移動した後に前記装着部が下降し前記部品を前記吸着ノズルから開放して前記実装位置に位置決めされた前記基板の装着位置に装着して上昇する部品移載装置と、複数種類の前記吸着ノズルを前記装着部との間で交換可能に収納するノズル収容部と、を備えた部品実装装置において、前記ノズル収容部は、水平回転軸回りに回転可能に支持された多角柱形状の本体部と、該本体部の各面に夫々複数設けられ、複数種類の前記吸着ノズルを収納する収納部と、前記本体部を前記各面が交換位置に割り出されるように回転させる回転手段と、前記吸着ノズルを前記収納部に離脱可能に保持するノズル保持手段と、を備えたことである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記ノズル保持手段は、前記本体部の各面に設けられた前記複数の収納部に収納された前記吸着ノズルの前記収納部からの離脱を阻止する係合位置と前記離脱を許容する開放位置との間で移動可能に前記本体部の各面に設けられた押え部材と、前記本体部の前記交換位置に割り出された面に設けられた前記収納部と前記部品移載装置の前記装着部との間で前記吸着ノズルを交換可能とするために、前記交換位置に割り出された面に設けられた前記押え部材を前記開放位置に移動させる押え開閉装置と、を備えたことである。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項２において、前記押え開閉装置は、前記本体部と前記押え部材との間に介在され前記押え部材を前記係合位置に付勢する弾機部材と、前記本体部の前記交換位置に割り出された面に設けられた押え部材を前記弾機部材の付勢力に抗して前記開放位置に移動させる駆動装置と、を備えたことである。

請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至３のいずれか1項において、前記本体部は前記吸着ノズルに吸着された前記部品を撮像する部品カメラと並設され、前記本体部に設けられた複数の前記収納部にそれぞれ収納された前記吸着ノズルの上端が前記部品カメラ上面より下方に位置する下方位置と前記吸着ノズルの上端が前記部品カメラ上面より上方に位置する上方位置との間で前記本体部を移動させる移動装置を備えたことである。

請求項１に係る発明によれば、ノズル収容部の本体部は吸着ノズルの収納部が各面に夫々複数設けられた多角柱形状に形成されているので、吸着ノズルを多種類用意することが可能であり、ノズル収容部を部品実装装置内に設置しても部品実装装置の大型化を抑えて部品実装装置の簡素化および低コスト化を図ることができる。また、本体部は回転手段により回転可能に構成されているので、本体部を回転させることにより所望の吸着ノズルが収納された収納部が設けられた面を交換位置に容易に割り出すことができる。また、本体部の各面に設けられた収納部には吸着ノズルがノズル保持手段により離脱可能に保持されているので、本体部を回転させるときに吸着ノズルが収納部から脱落することを防止することができる。また、上述の構成により部品移載装置の装着部に装着されている吸着ノズルと収納部に収納されている吸着ノズルとの交換作業を簡易に行うことができるので、部品実装サイクルタイムを短縮させることができる。

請求項２に係る発明によれば、収納部に収納されている吸着ノズルの収納部からの離脱が阻止もしくは許容は、押え開閉装置による押え部材の作動のみにより行えるので、ノズル保持手段を簡易な機構で構成することができ、部品実装装置のコストアップを抑えることができる。

請求項３に係る発明によれば、押え部材は弾機部材により吸着ノズルの収納部からの離脱を阻止する係合位置に付勢されているので、本体部の回転により収納部が下向きになっても、該収納部に収納されている吸着ノズルを確実に保持することができる。

請求項４に係る発明によれば、部品移載装置の装着部が吸着ノズルの交換のために移動するときは、本体部に設けられた複数の収納部にそれぞれ収納された吸着ノズルの上端が部品カメラ上面より上方に位置しているので、装着部が部品カメラと衝突することはなく、吸着ノズルの交換をスムーズに行うことができる。また、部品移載装置の装着部に装着された吸着ノズルが部品の装着のために移動するときは、本体部に設けられた複数の収納部にそれぞれ収納された吸着ノズルの上端が部品カメラ上面より下方に位置しているので、装着部に装着された吸着ノズルが本体部と衝突することはなく、部品の装着をスムーズに行うことができる。特に、収納部の交換位置を割り出すために本体部を回転手段により回転させている途中でその上空を吸着ノズルが通り過ぎた場合に、吸着ノズルと本体部との衝突を回避することができる。

本発明に係る部品実装装置の一実施の形態を示す斜視図である。 図１の部品実装装置の部品移載装置の主要部を示す斜視図である。 図２の部品移載装置のノズルホルダー部、吸着ノズルおよび圧力源を模式的に説明する図である。 （Ａ），（Ｂ）は、図１の部品実装装置のノズル収容部を上方から見た平面図および下方から見た平面図である。 図４のノズル収容部のＡ−Ａ線断面図である。 図１の部品実装装置の基板搬送装置およびバックアップ装置の主要部を示す側面図である。 図１の部品実装装置の部品供給装置、基板搬送装置およびバックアップ装置の主要部を示す平面図である。 図１の部品実装装置の制御装置を示すブロック図である。 図８の制御装置による吸着ノズル交換動作を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明に係る部品実装装置の一実施の形態について説明する。図１に示すように、部品実装装置１は、部品供給装置１０、部品移載装置２０、基板搬送装置３０、バックアップ装置４０、制御装置５０およびノズル収容部７０を備えている。なお、図１においては２台の部品実装装置１を１つの架台２に並べて搭載した状態を示しているが、部品装着ラインにおいては複数台の部品実装装置１が並設されている。以下の説明において、２台の部品実装装置１が並ぶ方向、すなわち基板の搬送方向をＸ軸方向と称し、水平面内においてＸ軸方向に直角な方向をＹ軸方向と称し、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに直角な方向をＺ軸方向と称する。

部品供給装置１０は、基枠３上に複数のフィーダ１１を並設して構成したカセットタイプのものである。フィーダ１１は、基枠３に離脱可能に取付けた本体１２と、本体１２の後部に着脱可能に装着した供給リール１３と、本体１２の先端に設けた部品供給部１４とを備えている。供給リール１３には、部品が所定ピッチで封入されたキャリアテープが巻回保持される。このような構成の部品供給装置１０においては、スプロケット（図示省略）により供給リール１３からキャリアテープが所定ピッチで引き出され、封入状態を解除された部品が部品供給部１４に順次送り込まれるようになっている。

部品移載装置２０は、基枠３上部に装架されて部品供給装置１０および基板搬送装置３０の上方に配設されたＸＹロボットタイプのものである。部品移載装置２０は、ヘッド移送機構２１、部品採取ヘッド２２および基板認識用カメラ２３を備えている。ヘッド移送機構２１は、Ｙ軸サーボモータ２４ＹによりＹ軸方向に移動されるＹ軸スライダ２５Ｙと、Ｘ軸サーボモータ２４ＸによりＸ軸方向に移動されるＸ軸スライダ２５Ｘとを備えている。このＸ軸スライダ２５Ｘは、Ｙ軸スライダ２５ＹにＸ軸方向に移動可能に案内されている。図１および図２に示すように、Ｘ軸スライダ２５Ｘには、部品を基板に装着する部品採取ヘッド２２が取付けられている。

部品採取ヘッド２２には、下方に突出して設けられて後述の吸着ノズル２７が着脱されるノズルホルダー部２６（本発明の「装着部」に相当する）と、該ノズルホルダー部２６の下端部に設けられて部品を吸着保持する吸着ノズル２７と、下方に突出して設けられて基板位置を認識するため基板を撮像するＣＣＤ等で構成された基板認識用カメラ２３とが取り付けられている。また、部品供給装置１０と基板搬送装置３０の間には、吸着ノズル２７に吸着保持された部品に光を照射する光照射装置２８および吸着保持部品を撮像するＣＣＤ等で構成された部品カメラ２９と、この部品カメラ２９とＸ軸方向に並設され（図１、図７参照）、複数種類の吸着ノズル２７をノズルホルダー部２６との間で交換可能に収納するノズル収容部７０とが設けられている。部品カメラ２９とノズル収容部７０とは、部品装着時および吸着ノズル交換時の部品採取ヘッド２２の移動効率を向上させて部品実装サイクルタイムを短縮させるため、部品供給装置１０と基板搬送装置３０の間にＸ軸方向に並設されている。

図３に示すように、ノズルホルダー部２６は、二重管状の支持本体部２６１と、支持本体部２６１の下側に結合されて下面が平面状のノズル装着部２６５とから形成されている。支持本体部２６１は、同軸内外に管路を有する二重管状であり、外側の筒状の管部は負圧エアが供給される負圧エア流路２６２、内側の管部は正圧エアまたは負圧エアが供給されるエア流路２６３となっている。外側の負圧エア流路２６２は、ノズル装着部２６５の下面周辺から下向きに開口するノズル吸着穴２６６と連通している。また、内側のエア流路２６３は、ノズル装着部２６５の下面中央から下向きに開口する供給穴２６７と連通している。

吸着ノズル２７は、円盤状の装着台２７１と、筒状の連結部２７４と、連結部２７４に対し相対的に上下動する吸引部２７７とから構成されている。装着台２７１の中央には、上下方向に貫通する供給穴２７２が穿設されている。装着台２７１は、ノズルホルダー部２６のノズル装着部２６５と対向配置される。そして、装着台２７１の上面がノズル装着部２６５のノズル吸着穴２６６に吸着され、装着台２７１の供給穴２７２がノズル装着部２６５の供給穴２６７と連通するようになっている。装着台２７１の上面には、吸着ノズル２７のＩＤおよびシリアルＮｏ．等が印刷等されている。

連結部２７４は、装着台２７１の下方に結合され、下向きに延在している。連結部２７４の内周側には、装着台２７１の供給穴２７２と連通するエア流路２７５が形成されている。連結部２７４の下側に吸引部２７７が配設されている。吸引部２７７の中央には上下方向に貫通する供給穴２７８が穿設されており、供給穴２７８は連結部２７４のエア流路２７５と連通している。また、連結部２７４の内周側には、螺旋状のばね部材２７９が保持されている。ばね部材２７９は、装着台２７１に対して吸引部２７７を下方に離間するように付勢している。ばね部材２７９の作用により、吸引部２７７が部品に当接しながら吸着する際に連結部２７４に対して相対的に上昇し、部品に加わる衝撃力が緩和されるようになっている。

圧力源６は、部品移載装置２０が部品を吸着および装着するときの駆動源である。図３に例示される圧力源６は、真空ポンプ６１、エアポンプ６４、定圧バルブ６５および３個の電磁弁６２，６３，６６から構成されている。真空ポンプ６１の吸入側は負圧となり、この負圧は連通状態の電磁弁６２を介して、ノズルホルダー部２６の支持本体部２６１の負圧エア流路２６２に供給され、さらに、ノズル装着部２６５のノズル吸着穴２６６まで供給される。これにより、ノズルホルダー部２６は、ノズル装着部２６５に吸着ヘッド４５を吸着して装着することができる。また、電磁弁６２により負圧が閉止されると、負圧エア流路２６２およびノズル吸着穴４２は大気に開放される。これにより、ノズルホルダー部２６は、ノズル装着部２６５から吸着ノズル２７を外すことができる。

さらに、負圧は、連通状態の電磁弁６３を介し、固定絞り６７および圧力センサ６８を経由して、ノズルホルダー部２６の支持本体部２６１のエア流路２６３に供給される。この負圧は、ノズル装着部２６５の供給穴２６７から吸着ヘッド４５の装着台２７１の供給穴２７２および連結部２７４のエア流路２７５を介して、吸引部２７７の供給穴２７８まで供給される。これにより、吸着ノズル２７は、吸引部２７７で部品を吸着することができる。なお、圧力センサ６８で検出されるエア流路２６３内の圧力は、部品の吸着状態を示す指標として参照される。

図４および図５に示すように、ノズル収容部７０は、水平回転軸回りに回転可能に支持された多角柱（本例では四角柱）形状の本体部７１と、本体部７１の各面に夫々複数（本例では６つ（２つ×３つ））設けられ、複数種類の吸着ノズル２７を収納する収納部７２と、本体部７１を各面が上方を向いた交換位置に割り出されるように回転させる回転手段７３と、吸着ノズル２７を収納部７２に離脱可能に保持するノズル保持手段７４と、本体部をＺ軸方向（上下方向）に移動させる移動装置７５とを備えている。

本体部７１は、収納部７２が形成されている収納形成部材７１１と、この収納形成部材７１１の両端に固定され、後述する押え部材７４１を移動可能に支持する一対の押え支持部材７１２ａ，７１２ｂと、収納形成部材７１１の両端を回転可能に支持する一対の第１支持部材７１３ａ，７１３ｂと、一対の第１支持部材７１３ａ，７１３ｂの下端に固定されて一対の第１支持部材７１３ａ，７１３ｂを支持する第２支持部材７１４とから構成されている。

収納形成部材７１１は、四角柱形状に形成され各面に収納部７２が６つずつ設けられている。そして、収納形成部材７１１の両端面中央には、回転中心となる軸７１１ａ，７１２ｂが突設されている。各軸７１１ａ，７１１ｂの外周には、後述するラジアル軸受７３２ａ，７３２ｂの内周が夫々嵌入される。また、一方の軸７１１ａの中央には、後述するモータ７３１のモータ軸７３１ａが嵌入される軸穴７１１ｃが穿設されている。

押え支持部材７１２ａ，７１２ｂは、矩形板状に形成され、一面側には溝７１２ｃ，７１２ｄが押え部材７４１の配置に合わせて四角形となるように形成されている。一方の溝７１２ｃの底部には、後述するエアシリンダ７４３（本発明の「駆動装置」に相当する）のピストンロッド７４３ａが貫装される貫通孔７１２ｅが穿孔されている。他方の溝７１２ｄには、後述する板バネ７４４（本発明の「弾機部材」に相当する）が収納される。

そして、一対の押え支持部材７１２ａ，７１２ｂが収納形成部材７１１を挟んで対向配置されたとき、各溝７１２ｃ，７１２ｄには矩形板状の押え部材７４１の両端部が夫々溝深さ方向に移動可能に挿入される。また、押え支持部材７１２ａ，７１２ｂの中央には、貫通穴７１２ｆ，７１２ｇが穿設されている。この貫通穴７１２ｆ，７１２ｇには、第１支持部材７１３ａ，７１３ｂの一面側に形成された凸部７１３ｃ，７１３ｄが、隙間をあけて挿入される。

第１支持部材７１３ａ，７１３ｂは、矩形板状に形成され、一面側には凸部７１３ｃ，７１３ｄが形成され、凸部７１３ｃ，７１３ｄの中央にはラジアル軸受７３２ａ，７３２ｂの外周が嵌入される貫通穴７１３ｅ，７１３ｆが穿設されている。また、一方の第１支持部材７１３ａの上部には、エアシリンダ７４３のピストンロッド７４３ａが貫装される貫通孔７１３ｇが穿孔されている。この貫通孔７１３ｇと押え支持部材７１２ａに形成された貫通孔７１２ｅとは、本体部７１の一の面が上方を向いたときに連通するように形成されている。

第２支持部材７１４は、矩形板状に形成され、両端に一対の第１支持部材７１３ａ，７１３ｂが立設される。第２支持部材７１４の中央には、後述するエアシリンダ７５１のピストンロッド７５１ａの先端ネジ部が螺合されるネジ穴７１４ａが螺設されている。そして、第２支持部材７１４の四隅には、後述するリニアガイド７５２のスラスト軸受７５２ａが嵌入される軸受穴７１４ｂが穿設されている。

収納部７２は、本体部７１の各面に６つずつ設けられており、合計２４種類の吸着ノズル２７が収納可能となっている。この収納部７２は、吸着ノズル２７の装着台２７１が収納される第１収納部７２１と、この第１収納部７２１に連通して設けられ、吸着ノズル２７の連結部２７４および吸引部２７７が収納される第２収納部７２２とから構成されている。第１収納部７２１の底面には蛍光シール７２３が貼着されており、本体部７１の面を部品カメラ２９で撮像したときに蛍光シール７２３の画像を認識した収納部７２内には、吸着ノズル２７が収納されていないことが判断できるようになっている。

回転手段７３は、モータ７３１と、一対のラジアル軸受７３２ａ，７３２ｂとから構成されている。モータ７３１は、ステッピングモータであり、第１支持部材７１３ａに固定される。モータ７３１のモータ軸７３１ａは、収納形成部材７１１の軸７１１ａに形成された軸穴７１１ｃに嵌入される。ラジアル軸受７３２ａ，７３２ｂの内周は、収納形成部材７１１の軸７１１ａ，７１１ｂに夫々嵌入される。

ノズル保持手段７４は、一対の押え支持部材７１２ａ，７１２ｂにより移動可能に支持される押え部材７４１と、該押え部材７４１を移動させて収納部７２を開閉する押え開閉装置７４２とから構成されている。押え開閉装置７４２は、押え部材７４１を一端側から押動するエアシリンダ７４３と、押え部材７４１を他端側から押圧する板バネ７４４とから構成されている。

押え部材７４１は、矩形板状に形成され、４枚の押え部材７４１が四角柱形状に形成された収納形成部材７１１の各面に沿って移動可能に夫々配置される。各押え部材７４１には、収納形成部材７１１の各面に設けられている収納部７２と対応する位置に貫通穴７４１ａが６つずつ設けられている。各貫通穴７４１ａは、収納部７２の第１収納部７２１の外径と略同径もしくは該外径よりも若干大径に形成されている。

各押え部材７４１は、収納形成部材７１１の各面に沿って一方に移動することにより各貫通穴７４１ａと各第１収納部７２１とをずらし、他方に移動することにより各貫通穴７４１ａと各第１収納部７２１とを一致させる。すなわち、各押え部材７４１は、各収納部７２に収納された吸着ノズル２７の収納部７２からの離脱を阻止する係合位置（図４（Ｂ）に示す各貫通穴７４１ａと各第１収納部７２１とがずれた位置）と該離脱を許容する開放位置（図４（Ａ）に示す各貫通穴７４１ａと各第１収納部７２１とが一致した位置）との間で移動するので、本体部７１が回転したときに収納部７２に収納した吸着ノズル２７が脱落しないようにし、あるいは本体部７１の上方を向いた面の収納部７２に収納されている吸着ノズル２７を取り出すことができる。

エアシリンダ７４３は、ピストンロッド７４３ａが第１支持部材７１３ａに形成された貫通孔７１３ｇに挿入され、シリンダ７４３ｂが第１支持部材７１３ａに固定される。ピストンロッド７４３ａは、シリンダ７４３ｂにエアが充填されると、押え支持部材７１２ａに形成された貫通孔７１２ｅを通って、押え部材７４１の一端面に形成された有底穴７４１ｂに入り、該押え部材７４１を一端面側から押動する。板バネ７４４は、波状に形成され、押え支持部材７１２ｂの溝７１２ｄ内に収納されて押え部材７４１を他端面側から常時押圧する。

エアシリンダ７４３が作動していないときは、押え部材７４１は板バネ７４４に押圧されて係合位置に位置決めされている。エアシリンダ７４３が作動して押え部材７４１を介して板バネ７４４を弾性変形させることにより、押え部材７４１を押動して係合位置から開放位置に移動させる。また、エアシリンダ７４３の作動が停止して板バネ７４４が復元することにより、押え部材７４１を開放位置から係合位置に移動させる。

移動装置７５は、エアシリンダ７５１と、４つのリニアガイド７５２とから構成されている。エアシリンダ７５１は、ピストンロッド７５１ａが上方を向くようにしてシリンダ７５１ｂの底部が基枠３上に固定される。エアシリンダ７５１のピストンロッド７５１ａは、先端ネジ部が第２支持部材７１４のネジ穴７１４ａに螺合されている。リニアガイド７５２は、ガイド軸７５２ｂが基枠３上に立設されている。リニアガイド７５２のスラスト軸受７５２ａは、ガイド軸７５２ｂに貫装され、第２支持部材７１４の軸受穴７１４ｂに嵌入されて第２支持部材７１４に固定される。

この移動装置７５は、本体部７１の上方を向いた面に設けられた複数の収納部７２にそれぞれ収納された吸着ノズル２７の上端が部品カメラ２９の上面より下方に位置する下方位置と、吸着ノズル２７の上端が部品カメラ２９の上面より上方に位置する上方位置との間で本体部７１をＺ軸方向（上下方向）に移動させる。

このような構成のノズル収容部７０の組立方法について説明する。収納形成部材７１１の軸７１１ａ側の端面と押え支持部材７１２ａの溝７１２ｃの形成面とを対向させて密着し、押え支持部材７１２ａを収納形成部材７１１にボルト７１１ｄにより固定する。収納形成部材７１１の各面に押え部材７４１の一面を夫々合わせ、各押え部材７４１の一端部を押え支持部材７１２ａの各溝７１２ｃに挿入する。一方、押え支持部材７１２ｂの溝７１２ｄ内に板バネ７４４を収納し、収納形成部材７１１の軸７１１ｂ側の端面と押え支持部材７１２ｂの溝７１２ｄの形成面とを対向させて、各押え部材７４１の他端部を押え支持部材７１２ｂの各溝７１２ｄに挿入する。そして、収納形成部材７１１の軸７１１ｂ側の端面と押え支持部材７１２ｂの溝７１２ｄの形成面とを密着し、押え支持部材７１２ｂを収納形成部材７１１にボルト７１１ｄにより固定する。

そして、収納形成部材７１１の各軸７１１ａ，７１１ｂにラジアル軸受７３２ａ，７３２ｂの内周を夫々嵌入する。収納形成部材７１１の各軸７１１ａ，７１１ｂに嵌入されたラジアル軸受７３２ａ，７３２ｂの外周を、第１支持部材７１３ａ，７１３ｂの凸部７１３ｃ，７１３ｄの形成面側から貫通穴７１３ｅ，７１３ｆに夫々嵌入する。モータ７３１のモータ軸７３１ａを第１支持部材７１３ａの凸部７１３ｃの形成面とは反対面側から収納形成部材７１１の軸７１１ａに形成された軸穴７１１ｃに嵌入する。そして、モータ７３１を第１支持部材７１３ａにネジ止め固定する。エアシリンダ７４３のピストンロッド７４３ａを第１支持部材７１３ａに形成された貫通孔７１３ｇに挿入する。そして、エアシリンダ７４３のシリンダ７４３ｂを第１支持部材７１３ａにネジ止め固定する。

エアシリンダ７５１のシリンダ７５１ｂの底部およびリニアガイド７５２のガイド軸７５２ｂの底部を基枠３上の所定位置にネジ止め固定する。一方、リニアガイド７５２のスラスト軸受７５２ａを第２支持部材７１４の軸受穴７１４ｂに嵌入して第２支持部材７１４にネジ止め固定する。そして、リニアガイド７５２のスラスト軸受７５２ａをガイド軸７５２ｂに貫装するとともに、エアシリンダ７５１のピストンロッド７５１ａの先端ネジ部を第２支持部材７１４のネジ穴７１４ａに螺合する。そして、一対の第１支持部材７１３ａ，７１３ｂを第２支持部材７１４の両端上に載置してネジ止め固定することにより、ノズル収容部７０の組み立てが完了する。

このような構成の部品移載装置２０においては、部品採取ヘッド２２はヘッド移送機構２１により待機状態のときは図１に示すように基枠３の後方に移動されているが、部品を基板に装着する際には基枠３の前方に移動される。そして、基板搬送装置３０により搬送された基板の部品装着位置が基板認識用カメラ２３により認識される。そして、吸着ノズル２７に部品が吸着保持され、吸着保持された部品の保持位置が部品カメラ２９により認識され、部品に特に問題が無い場合は基板の部品装着位置に部品が装着される。そして、基板に装着する部品変更により吸着ノズル２７の交換が必要になったときは、現在装着されている吸着ノズル２７がノズル収容部７０において離脱されて収納され、新たな吸着ノズル２７がノズル収容部７０において装着されて取り出されるようになっている。

基板搬送装置３０は、基枠３上に搬送装置３１を２列並設し、さらに各搬送装置３１の下方の基枠３上にバックアップ装置４０を２台並設して構成した所謂ダブルコンベアタイプのものである。図１、図６および図７に示すように、搬送装置３１は、基枠３上で互いに平行に対向させてＸ軸方向に延在するように並設した一対のガイドレール３３ａ，３３ｂと、これらガイドレール３３ａ，３３ｂの下方に並設した一対のコンベアベルト３４ａ，３４ｂとを備えている。

バックアップ装置４０は、基板搬送装置３０の下方の基枠３上にバックアッププレート４１および昇降装置４２を上下に配設して構成したものである。このバックアップ装置４０は、基板搬送装置３０により所定位置に搬送された基板を下面から支持するバックアップピン（図示省略）を備えている。昇降装置４２は、エアシリンダを備えており、バックアッププレート４１の四隅が組み付けられるロッド４２ａと、ロッド４２ａを上下に進退させるシリンダ４２ｂとからなる。

このような構成の基板搬送装置３０においては、コンベアベルト３４ａ，３４ｂにより支持された基板は、ガイドレール３３ａ、３３ｂにより案内されつつコンベアベルト３４ａ，３４ｂによりＸ軸方向に所定の実装位置（バックアッププレート４１の上方の位置）まで搬送される。そして、バックアッププレート４１が昇降装置４２により上昇され、基板がバックアッププレート４１上に配置されたバックアップピンによりコンベアベルト３４ａ，３４ｂから押し上げられ、ガイドレール３３ａ、３３ｂの上端に内側に突設された押え部との間でクランプされ位置決め固定されるようになっている。

図８に示すように、制御装置５０は、マイクロコンピュータ（図示省略）を有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ（いずれも図示省略）を備えている。この制御装置５０には、入力装置５１、通信装置５２、記憶装置５３、出力装置５４、部品供給装置１０、部品移載装置２０、基板搬送装置３０、バックアップ装置４０およびノズル収容部７０が接続されている。

入力装置５１は、部品実装装置１の運転を開始させる開始スイッチ、停止させる停止スイッチ等を備えている。通信装置５２は、ＬＡＮ（図示省略）を介してホストコンピュータ（図示省略）に接続されて信号を送受信する。記憶装置５３は、部品実装装置１全体を制御するシステムプログラム、システムプログラム上で部品実装装置１の各要素をそれぞれ個別に制御する制御プログラム、ホストコンピュータから送信された生産プログラム等を記憶する。出力装置５４は、部品実装装置１の状態情報、警告等を表示する。

以上のような構成の部品実装装置１において、部品実装方法について説明する。制御装置５０は、搬送装置３１を制御して基板を実装位置に搬送し、昇降装置４２を制御して基板を位置決め固定する。そして、制御装置５０は、移動装置７５のエアシリンダ７５１を制御して本体部７１の上方を向いた面に設けられた収納部７２に収納された吸着ノズル２７の上端が部品カメラ２９の上面より下方に位置する下方位置に位置決めする。

制御装置５０は、ヘッド移送機構２１を制御して部品採取ヘッド２２の吸着ノズル２７をフィーダ１１の部品供給部１４上に移動し、ノズルホルダー部２６を駆動制御してＺ軸方向に下降させ、吸着ノズル２７により部品を吸着する。そして、制御装置５０は、ヘッド移送機構２１を駆動制御して部品採取ヘッド２４の吸着ノズル２７を光照射装置２８の上方に移動し、ノズルホルダー部２６を駆動制御してＺ軸方向に下降させ、吸着ノズル２７に吸着されている部品を部品カメラ２９により撮像する。

制御装置５０は、ヘッド移送機構２１を駆動制御して部品採取ヘッド２２の吸着ノズル２７を基板の部品装着位置の上方に移動し、必要があれば撮像した部品の画像を処理して認識した部品姿勢に基づいて、ヘッド移送機構２１およびノズルホルダー部２６を駆動制御して吸着ノズル２７に対する部品のＹ軸方向およびＸ軸方向並びにＺ軸回りにおけるずれを補正する。そして、制御装置５０は、ノズルホルダー部２６を駆動制御してＺ軸方向に下降させ、吸着ノズル２７に吸着されている部品を基板の部品装着位置に装着し、ノズルホルダー部２６を駆動制御してＺ軸方向に上昇させる。以降、制御装置５０は、必要な数の部品装着が完了するまで上述の動作を繰り返す。

制御装置５０は、基板に装着する部品変更により吸着ノズル２７の交換が必要になったと判断したときは、図９に示すように、移動装置７５のエアシリンダ７５１を制御し、本体部７１の上方を向いた面に設けられた収納部７２に収納された吸着ノズル２７の上端が部品カメラ２９の上面より上方に位置する上方位置に位置決めする（ステップ１）。そして、制御装置５０は、ヘッド移送機構２１を駆動制御して部品採取ヘッド２２の部品カメラ２９をノズル収納部７０の本体部７１の上方に移動し、本体部７１の上方を向いた面の収納部７２を撮像して蛍光シール７２３が認識される空の収納部７２を探索する（ステップ２）。

制御装置５０は、現在の本体部７１の上方を向いた面に空の収納部７２が無いと判断したときは（ステップ３）、移動装置７５のエアシリンダ７５１を制御して本体部７１を下方位置に位置決めし（ステップ４）、回転手段７３のモータ７３１を制御して本体部７１の別の面が上方を向くまで本体部７１を回転させる（ステップ５）。そして、制御装置５０は、ステップ１に戻って移動装置７５のエアシリンダ７５１を制御して本体部７１を上方位置に位置決めし、上述の方法により空の収納部７２を探索する（ステップ２）。

制御装置５０は、空の収納部７２を確認したら（ステップ３）、ノズル保持手段７４のエアシリンダ７４３を制御し、押え部材７４１を収納部７２に収納された吸着ノズル２７の収納部７２からの離脱を許容する開放位置に移動させる（ステップ６）。そして、制御装置５０は、ヘッド移送機構２１を駆動制御して部品採取ヘッド２２の吸着ノズル２７を空の収納部７２上に移動し、ノズルホルダー部２６を駆動制御してＺ軸方向に下降させ、吸着ノズル２７を空の収納部７２内に収納する（ステップ７）。

制御装置５０は、圧力源６の真空ポンプ６１を制御してノズルホルダー部２６から吸着ノズル２７を離脱し、ノズルホルダー部２６を駆動制御してＺ軸方向に上昇させる（ステップ８）。そして、制御装置５０は、ノズル保持手段７４のエアシリンダ７４３を制御し、押え部材７４１を板バネ７４４の復元力により上述の開放位置から収納部７２に収納された吸着ノズル２７の収納部７２からの離脱を阻止する係合位置に移動させる（ステップ９）。

制御装置５０は、ヘッド移送機構２１を駆動制御して部品採取ヘッド２２の部品カメラ２９をノズル収納部７０の本体部７１の上方に移動させ、本体部７１の上方を向いた面の収納部７２に収納されている吸着ノズル２７のＩＤおよびシリアルＮｏ．等を撮像して認識し、該当する吸着ノズル２７を探索する（ステップ１０）。そして、制御装置５０は、現在の本体部７１の上方を向いた面に該当する吸着ノズル２７が無いと判断したときは（ステップ１１）、移動装置７５のエアシリンダ７５１を制御して本体部７１を下方位置に位置決めし（ステップ１２）、回転手段７３のモータ７３１を制御して本体部７１の別の面が上方を向くまで本体部７１を回転させる（ステップ１３）。

制御装置５０は、移動装置７５のエアシリンダ７５１を制御して本体部７１を上述の上方位置に位置決めし（ステップ１４）、ステップ１０に戻って上述の方法により該当する吸着ノズル２７を探索する。そして、制御装置５０は、該当する吸着ノズル２７を確認したら（ステップ１１）、ノズル保持手段７４のエアシリンダ７４３を制御し、押え部材７４１を上述の開放位置に移動させる（ステップ１５）。

制御装置５０は、ヘッド移送機構２１を駆動制御して部品採取ヘッド２２の吸着ノズル２７を本体部７１の上方を向いた面に設けられた収納部７２のうち該当する吸着ノズル２７が収納された収納部７２上に移動し、ノズルホルダー部２６を駆動制御してＺ軸方向に下降させ、ノズルホルダー部２６を吸着ノズル２７に当接させる（ステップ１６）。そして、制御装置５０は、圧力源６の真空ポンプ６１を制御してノズルホルダー部２６に吸着ノズル２７を吸着し、ノズルホルダー部２６を駆動制御してＺ軸方向に上昇させて吸着した吸着ノズル２７を収納部７２から引き出す（ステップ１７）。

制御装置５０は、ノズル保持手段７４のエアシリンダ７４３を制御し、押え部材７４１を板バネ７４４の復元力により上述の係合位置に移動させる（ステップ１８）。そして、制御装置５０は、移動装置７５のエアシリンダ７５１を制御し、本体部７１を上述の下方位置に位置決めする（ステップ１９）。以降、制御装置５０は、上述の部品実装動作を制御する。なお、上述のノズル交換動作では、本体部７１の収納部７２に収納されている吸着ノズル２７のＩＤおよびシリアルＮｏ．等を撮像認識して該当する吸着ノズル２７を探索するようにしたが、本体部７１の収納部７２のＩＤと各収納部７２に収納されている吸着ノズル２７のＩＤとの対応を示すノズル収納データを制御装置５０の記憶装置５３に予め記憶させておくことで、吸着ノズル２７の探索動作が不要となるので、ノズル交換動作にかかる時間を短縮させることが可能となる。

以上説明したように、本実施形態の部品実装装置１によれば、ノズル収容部７０の本体部７１は吸着ノズル２７の収納部７２が各面に夫々複数設けられた多角柱形状に形成されているので、吸着ノズル２７を多種類用意することが可能であり、ノズル収容部７０を部品実装装置１内に設置しても部品実装装置１の大型化を抑えて部品実装装置の簡素化および低コスト化を図ることができる。また、本体部７０は回転手段７３により回転可能に構成されているので、本体部７０を回転させることにより所望の吸着ノズル２７が収納された収納部７２が設けられた面を上方を向いた交換位置に容易に割り出すことができる。

また、本体部７１の各面に設けられた収納部７２には吸着ノズル２７がノズル保持手段７４により離脱可能に保持されているので、本体部７１を回転させるときに吸着ノズル２７が収納部７２から脱落することを防止することができる。また、上述の構成により部品移載装置２０のノズルホルダー部２６に装着されている吸着ノズル２７と収納部７２に収納されている吸着ノズル２７との交換作業を簡易に行うことができるので、部品実装サイクルタイムを短縮させることができる。

また、収納部７２に収納されている吸着ノズル２７の収納部７２からの離脱が阻止もしくは許容は、押え開閉装置７４２による押え部材７４１の作動のみにより行えるので、ノズル保持手段７４を簡易な機構で構成することができ、部品実装装置１のコストアップを抑えることができる。また、押え部材７４１は板バネ７４２ｂにより吸着ノズル２７の収納部７２からの離脱を阻止する係合位置に付勢されているので、本体部７１の回転により収納部７２が下向きになっても、該収納部７２に収納されている吸着ノズル２７を確実に保持することができる。

また、部品移載装置２０のノズルホルダー部２６が吸着ノズル２７の交換のために移動するときは、本体部７１に設けられた複数の収納部７２にそれぞれ収納された吸着ノズル２７の上端が部品カメラ２９上面より上方に位置しているので、ノズルホルダー部２６が部品カメラ２９と衝突することはなく、吸着ノズル２７の交換をスムーズに行うことができる。また、部品移載装置２０のノズルホルダー部２６に装着された吸着ノズル２７が部品の装着のために移動するときは、本体部７１に設けられた複数の収納部７２にそれぞれ収納された吸着ノズル２７の上端が部品カメラ２９上面より下方に位置しているので、ノズルホルダー部２６に装着された吸着ノズル２７が本体部７１と衝突することはなく、部品の装着をスムーズに行うことができる。特に、収納部７２の交換位置を割り出すために本体部７１を回転手段７３により回転させている途中でその上空を吸着ノズル２７が通り過ぎた場合に、吸着ノズル２７と本体部７１との衝突を回避することができる。

なお、上述の説明では、吸着ノズル２７の交換は、本体部７１を回転させて該当する収納部７２が設けられている本体部７１の面を上方を向いた交換位置に割り出す必要があるが、例えば、複数の吸着ノズルが放射状に下方に傾斜して設けられたウインドミルタイプの部品採取ヘッド２２であれば該当する収納部７２が設けられている本体部７１の面を上方を向いた交換位置に割り出さなくても、該面を斜方を向いた交換位置や横方向を向いた交換位置に割り出すことにより吸着ノズル２７の交換は可能である。

また、本体部７１は四角柱形状としたが、任意の多角柱形状としてもよく、さらに多種類の吸着ノズル２７が収容可能となる。また、ノズル保持手段７４は、押え部材７４１および押え開閉装置７４２で構成したが、２つのコの字状の板バネのみで構成してもよく、その場合は押え開閉装置７４２は不要となるので簡易な構成となる。すなわち、２つのコの字状の板バネは、板バネの長手方向が吸着ノズル２７の軸線方向を向くようにして、板バネの屈曲部が収納部７２の第１収納部７２１もしくは第２収納部７２２の内周面から内方に突出するように対向して固定されている。このような構成において、２つのコの字状の板バネは、収納部７２内に吸着ノズル２７が収納されだすと、該吸着ノズル２７に屈曲部が押圧されて弾性変形し、収納部７２内に吸着ノズル２７が完全に収納されると、復元して屈曲部で吸着ノズル２７を保持する。そして、２つのコの字状の板バネは、収納部７２内から吸着ノズル２７が引き出されだすと、該吸着ノズル２７に屈曲部が押圧されて弾性変形し、収納部７２内から吸着ノズル２７が完全に引き出されると、復元して元の状態に戻る。また、押え開閉装置７４２は、エアシリンダ７４３ａおよび板バネ７４２ｂで構成したが、油圧シリンダもしくはモータおよびギヤ機構で構成してもよい。移動装置７５もエアシリンダ７５１で駆動するように構成したが、油圧シリンダもしくはモータおよびギヤ機構で構成してもよい。

１…部品実装装置、１０…部品供給装置、２０…部品移載装置、２１…ヘッド移送機構、２２…部品採取ヘッド、２３…基板認識用カメラ、２６…ノズルホルダー部（装着部）、２７…吸着ノズル、２８…光照射装置、２９…部品カメラ、３０…基板搬送装置、４０…バックアップ装置、５０…制御装置、７０…ノズル収容部、７１…本体部、７２…収納部、７３…回転手段、７４…ノズル保持手段、７４１…押え部材、７４２・・・押え開閉装置、７４２ａ…エアシリンダ（駆動装置）、７４２ｂ…板バネ（弾機部材）、７５…移動装置。

Claims (4)

1. 実装位置に位置決めされた基板に装着する複数種類の部品を供給する部品供給装置と、
   吸着ノズルが着脱される装着部が下降して前記部品供給装置で供給された前記部品を前記吸着ノズルで吸着して上昇し前記基板の搬送方向およびこれと直交する方向に移動した後に前記装着部が下降し前記部品を前記吸着ノズルから開放して前記実装位置に位置決めされた前記基板の装着位置に装着して上昇する部品移載装置と、
   複数種類の前記吸着ノズルを前記装着部との間で交換可能に収納するノズル収容部と、を備えた部品実装装置において、
   前記ノズル収容部は、水平回転軸回りに回転可能に支持された多角柱形状の本体部と、
   該本体部の各面に夫々複数設けられ、複数種類の前記吸着ノズルを収納する収納部と、
   前記本体部を前記各面が交換位置に割り出されるように回転させる回転手段と、
   前記吸着ノズルを前記収納部に離脱可能に保持するノズル保持手段と、を備えたことを特徴とする部品実装装置。
2. 請求項１において、
   前記ノズル保持手段は、前記本体部の各面に設けられた前記複数の収納部に収納された前記吸着ノズルの前記収納部からの離脱を阻止する係合位置と前記離脱を許容する開放位置との間で移動可能に前記本体部の各面に設けられた押え部材と、
   前記本体部の前記交換位置に割り出された面に設けられた前記収納部と前記部品移載装置の前記装着部との間で前記吸着ノズルを交換可能とするために、前記交換位置に割り出された面に設けられた前記押え部材を前記開放位置に移動させる押え開閉装置と、
   を備えたことを特徴とする部品実装装置。
3. 請求項２において、
   前記押え開閉装置は、前記本体部と前記押え部材との間に介在され前記押え部材を前記係合位置に付勢する弾機部材と、
   前記本体部の前記交換位置に割り出された面に設けられた押え部材を前記弾機部材の付勢力に抗して前記開放位置に移動させる駆動装置と、を備えたことを特徴とする部品実装装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか1項において、
   前記本体部は前記吸着ノズルに吸着された前記部品を撮像する部品カメラと並設され、
   前記本体部に設けられた複数の前記収納部にそれぞれ収納された前記吸着ノズルの上端が前記部品カメラ上面より下方に位置する下方位置と前記吸着ノズルの上端が前記部品カメラ上面より上方に位置する上方位置との間で前記本体部を移動させる移動装置を備えたことを特徴とする部品実装装置。

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