JP4692472B2

JP4692472B2 - 電子部品実装装置および電子部品実装装置におけるｒｆタグの情報の読取り・書込み方法

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Publication number: JP4692472B2
Application number: JP2006315237A
Authority: JP
Inventors: 章納土
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-11-22
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2026-11-22
Also published as: JP2008130873A

Description

本発明は、基板に電子部品を実装する電子部品実装装置および電子部品実装装置において部品保持具に取り付けられたＲＦタグを対象として情報の読取り・書込みを行う電子部品実装装置におけるＲＦタグの情報の読取り・書込み方法に関するものである。

電子部品実装装置において電子部品を部品供給部から取り出して基板に移送搭載する搭載ヘッドには、電子部品を保持するための吸着ノズルなどの部品保持具が着脱自在に装着される。これらの部品保持具は実装対象となる電子部品の種類毎に準備され、電子部品と当接する部分が損耗して使用に耐えなくなると新たなものと交換される。

近年電子部品製造業界では製造品質の確保や生産効率の向上を目的として、生産管理の精緻化が進展しており、製品組立に用いられた部品履歴のみならず、製造過程において使用されたツール類を個々に特定することが求められている。このため、電子部品実装装置において搭載ヘッドに装着して用いられる部品保持具についても、個体毎の識別を可能とするための識別手段を備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献に示す例においては、部品保持具に識別マークを印加しておき、搭載ヘッドに設けられた検出器を複数の部品保持具を収納したツールチェンジ部に移動させることにより、識別マークを個別に検出して個体を識別するようにしている。
特開平１１−２３９９２５号公報

近年の品質管理においては、不具合発生時に製品履歴を遡及追跡できるよう、トレーサビリティを確保することが求められている。このため、部品保持具のようなツール類においても、単なる識別情報のみならず個々のツールの使用履歴などの詳細情報を個別に記憶させ、必要に応じて読出すことが求められるようになっている。そして生産現場においてこのような履歴情報を管理するための手法として、情報記憶媒体であり且つ非接触で情報の書込み・読取りが可能なＲＦタグを個々のツールに装着する提案がなされている。

しかしながらＲＦタグをこのような用途に用いる場合には、ＲＦタグの情報の書込み・読取りに用いられるリーダ・ライタの特性に起因して、次のような問題がある。すなわち、電子部品実装装置においては複数の部品保持具が格子配列など所定の平面配列で隣接した状態で収納されている場合が多く、リーダ・ライタはこのように近接した状態の部品保持具を処理対象としなければならない。ところがリーダ・ライタの処理対象範囲は空間的にある拡がりを有しており、処理対象範囲に複数の部品保持具が存在する場合には、これらを同時に処理対象として認識することとなり、個々の部品保持具を特定して識別することができない。

そこで本発明は、部品保持具に取り付けられたＲＦタグを対象として情報の書込み・読取りを正確に行うことができる電子部品実装装置および電子部品実装装置におけるＲＦタグの情報の読取り・書込み方法を提供することを目的とする。

本発明の電子部品実装装置は、部品供給部から搭載ヘッドに着脱自在に装着された部品保持具によって電子部品を取り出して基板に移送搭載する電子部品実装装置であって、前記搭載ヘッドを移動させるヘッド移動手段と、前記部品保持具を所定の平面配列で複数収納する保持具収納部と、下窄まり形状の３次元的な拡がりを有する処理対象範囲内に位置する個々の前記部品保持具に取り付けられたＲＦタグを検出するとともに、検出されたＲＦタグを対象として情報の読取り・書込みを行うリーダ・ライタと、前記リーダ・ライタを前記保持具収納部に対して相対移動させるリーダ・ライタ移動手段と、前記リーダ・ライタ移動手段を制御することにより前記複数の部品保持具を対象として前記情報の読取り・書込みのための相対移動動作を実行させる読取・書込制御手段とを備え、前記相対移動動作は、前記リーダ・ライタを前記保持具収納部に対して相対移動させてこの保持具収納部に収納された複数の部品保持具を前記処理対象範囲の下方に位置させる退避工程と、前記処理対象範囲の平面中心を前記保持具収納部において前記複数の部品保持具のうちの読取りまたは書込みの処理対象となる部品保持具があるべき位置に平面的に位置合わせする平面位置合わせ工程と、前記平面位置合わせ工程後に前記リーダ・ライタを作動させながら前記保持具収納部に対して徐々に相対的に下降させるサーチ工程とを含み、前記サーチ工程において、下降時に前記リーダ・ライタから発信された電波がＲＦタグによって受信されることにより当該ＲＦタグが所定の応答を行う際に発信される反射波が検出されるかを監視し、検出された場合に下降を停止することで、最初に前記処理対象範囲内に位置して前記反射波が検出された部品保持具を前記処理対象となる部品保持具として特定する。

本発明の電子部品実装装置におけるＲＦタグの情報の読取り・書込み方法は、部品供給部から搭載ヘッドに着脱自在に装着された部品保持具によって電子部品を取り出して基板に移送搭載する電子部品実装装置において、保持具収納部に所定配列で収納された複数の前記部品保持具を対象として、個々の前記部品保持具に取り付けられたＲＦタグの情報の読取り・書込みを行うＲＦタグの情報の読取り・書込み方法であって、前記電子部品実装装置は、下窄まり形状の３次元的な拡がりを有する処理対象範囲内に位置する個々の前記部品保持具に取り付けられたＲＦタグを検出するとともに、検出されたＲＦタグを対象として情報の読取り・書込みを行うリーダ・ライタと、前記リーダ・ライタを前記保持具収納部に対して相対移動させるリーダ・ライタ移動手段と、前記リーダ・ライタ移動手段を制御することにより前記複数の部品保持具を対象として前記情報の読取り・書込みのための相対移動動作を実行させる読取・書込制御手段とを備え、前記相対移動動作は、前記リーダ・ライタをリーダ・ライタ移動手段によって前記保持具収納部に対して相対的に上昇させて、この保持具収納部に収納された複数の部品保持具を前記処理対象範囲の下方に位置させる退避工程と、前記処理対象範囲の平面中心を前記保持具収納部において前記複数の部品保持具のうちの読取りまたは書込みの対象となる部品保持具があるべき位置に平面的に位置合わせする平面位置合わせ工程と、前記平面位置合わせ工程後に前記リーダ・ライタを作動させながら前記保持具収納部に対して徐々に相対的に下降させるサーチ工程とを含み、前記サーチ工程において、前記リーダ・ライタの下降時に、前記リーダ・ライタから発信された電波がＲＦタグによって受信されることにより当該ＲＦタグが所定の応答を行う際に発信される反射波が検出されるかを監視し、検出された場合に下降を停止することで、最初に前記処理対象範囲内に位置して前記反射波が検出された部品保持具を前記対象となる部品保持具として特定する。

本発明によれば、下窄まり形状の３次元的な処理対象範囲を有するリーダ・ライタによって、部品保持具に取り付けられたＲＦタグを対象とした情報の読取り・書込みを行うに際し、部品保持具を処理対象範囲の下方に位置させ、次いで処理対象範囲の平面中心を読取り・書込みの対象となる部品保持具があるべき位置に平面的に位置合わせした後に、リーダ・ライタを作動させながら保持具収納部に対して徐々に相対的に下降させるサーチ工程を行わせ、下降時に前記リーダ・ライタから発信された電波がＲＦタグによって受信されることにより当該ＲＦタグが所定の応答を行う際に発信される反射波が検出されるかを監視し、検出された場合に下降を停止することで、このサーチ工程において、最初に処理対象範囲内に位置して前記反射波が検出された部品保持具を読取り・書込みの対象となる部品保持具として特定することにより、部品保持具に取り付けられたＲＦタグを対象として情報の書込み・読取りを正確に行うことができる。

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における搭載
ヘッドの正面図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における吸着ノズルの着脱動作の説明図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるノズルステーションの構造説明図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるノズルステーションの動作説明図、図６は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるノズルステーションの平面図、図７、図９は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における電子部品吸着用のノズルの斜視図、図８は本発明の一実施の電子部品実装装置における電子部品吸着用のノズルに用いられるＲＦタグシートの構造説明図、図１０は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に用いられるＲＦタグのリーダ・ライタの機能説明図、図１１は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図、図１２は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるＲＦタグの情報の読取り・書込み方法を示すフロー図、図１３は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるＲＦタグの情報の読取り・書込み方法の動作説明図である。

まず図１、図２を参照して電子部品実装装置の構造を説明する。図１において基台１の中央にはＸ方向（基板搬送方向）に搬送路２が配設されている。搬送路２は上流側から搬入された基板３を搬送し実装ステージに位置決めする。搬送路２の両側方には部品供給部４が配置されており、それぞれの部品供給部４には複数のテープフィーダ５が並設されている。テープフィーダ５は電子部品を保持したキャリアテープをピッチ送りすることにより電子部品を供給する。

基台１上面の両端部上にはＹ軸テーブル６Ａ，６Ｂが配設されており、Ｙ軸テーブル６Ａ、６Ｂ上には２台のＸ軸テーブル７Ａ，７Ｂが架設されている。Ｙ軸テーブル６Ａを駆動することにより、Ｘ軸テーブル７ＡがＹ方向に水平移動し、Ｙ軸テーブル６Ｂを駆動することにより、Ｘ軸テーブル７ＢがＹ方向に水平移動する。Ｘ軸テーブル７Ａ，７Ｂには、それぞれ搭載ヘッド８および搭載ヘッド８と一体的に移動するリーダ・ライタ９が装着されている。リーダ・ライタ９は後述するように、ＲＦタグに対して非接触によってデータの読出し・書込みを行う機能を有している。

Ｙ軸テーブル６Ａ，Ｘ軸テーブル７Ａ，Ｙ軸テーブル６Ｂ，Ｘ軸テーブル７Ｂをそれぞれ組み合わせて駆動することにより搭載ヘッド８は水平移動し、それぞれの部品供給部４から電子部品をノズル１４（図２参照）によってピックアップし、搬送路２に位置決めされた基板３上に実装する。Ｙ軸テーブル６Ａ，６Ｂ，Ｘ軸テーブル７Ａ，７Ｂは、搭載ヘッド８を移動させるヘッド移動手段となっている。基板３上に移動した基板認識カメラ９は、基板３を撮像して認識する。また部品供給部４から搬送路２に至る経路には、部品認識カメラ１１およびノズルステーション１２が配設されている。

部品供給部４から電子部品を取り出した搭載ヘッド８が実装ステージに位置決めされた基板３へ移動する際に、ノズル１４に保持された電子部品を部品認識カメラ１１の上方でＸ方向に移動させることにより、部品認識カメラ１１はノズル１４に保持された電子部品を撮像する。そして撮像結果を認識処理部（図示省略）によって認識処理することにより、ノズル１４に保持された状態における電子部品の位置が認識されるとともに、電子部品の種類が識別される。

ノズルステーション１２（保持具収納部）は部品保持具である複数の電子部品吸着用のノズル１４を、格子配列などの所定の平面配列で複数収納する。搭載ヘッド８がノズルステーション１２にアクセスしてノズル交換動作を行うことにより、搭載ヘッド８において対象とする電子部品の種類に応じてノズル交換が行われる。このノズル交換はノズルステーション１２におけるノズルの配列状態を示すノズル配列データに基づいて行われる。本実施の形態においては、このノズル配列データを、ノズルステーション１２の各収納位置においてノズル１４に取付けられたＲＦタグのＩＤ情報をリーダ・ライタ９によって読み
取って識別することによって自動的に作成するようにしている。このノズル識別動作は、リーダ・ライタ９を搭載ヘッド８とともに水平方向に移動させてノズルステーション１２にアクセスさせることにより行われる。

なお後述するように、リーダ・ライタ９は対象物との送受信を電波を介して行うためのアンテナを昇降させるアンテナ昇降手段（図１０参照）を備えており、このアンテナ昇降手段と搭載ヘッド８を水平方向に移動させるＹ軸テーブル６Ａ、６Ｂ、Ｘ軸テーブル７Ａ，７Ｂは、リーダ・ライタ９をノズルステーション１２に対して水平方向および垂直方向に相対移動させるリーダ・ライタ移動手段を構成する。すなわちここでは、搭載ヘッド８を移動させるヘッド移動手段が、リーダ・ライタ移動手段の水平移動機構を兼ねる形態となっている。

次に図２を参照して搭載ヘッド８について説明する。図２に示すように、搭載ヘッドはマルチタイプであり、単位搭載ヘッド８ａを複数個備えた構成となっている。これらの単位搭載ヘッド８ａは個別に昇降動作が可能となっており、それぞれの下端部には電子部品を吸着して保持するノズル１４が着脱自在に装着される。また搭載ヘッド８は共通のθ軸モータ１３を備え、ノズル軸廻りの回転が可能となっている。ノズル１４は、単位搭載ヘッド８ａの下部に設けられたノズル装着部１０に着脱自在に装着され、電子部品の種類に応じて交換されるようになっている。すなわちこの電子部品実装装置は、部品供給部から搭載ヘッドに着脱自在に装着された部品保持具によって電子部品を取り出して基板に移送搭載する。

図３を参照して、ノズル１４の着脱機構を説明する。図３（ａ）に示すように、ノズル装着部１０の下端部には下方に突出した嵌合凸部１０ａが設けられており、さらにノズル１４を係止するためのクランプ部材１０ｂおよびクランプ部材１０ｂを外側から押しつけるスプリング１０ｃを備えている。ノズル１４は電子部品に当接して吸着保持するノズル軸１４ａと、ノズル軸１４ａの上部に水平方向に張り出した円板状の鍔部１４ｂと、鍔部１４ｂの上部に位置しノズル軸１４ａと結合して設けられた基部１４ｃより構成される。

鍔部１４ｂの上面には、円板状のＲＦタグシート１５が装着されている。後述するように、ＲＦタグシート１５は個々のノズル１４のＩＤ情報や使用履歴情報などを電波を介して非接触で書込み自在に記憶する機能を有するものである。基部１４ｃには嵌合凸部１０ａが嵌合する嵌合孔１４ｄが設けられており、また基部１４ｃの外周にはクランプ部材１０ｂが嵌入する形状のクランプ溝１４ｅが設けられている。

ノズル１４をノズル装着部１０に装着する際には、ノズル１４と装着部１０とを接近させて嵌合凸部１０ａを嵌合孔１４ｄ内に嵌合させる。これにより、図３（ｂ）に示すように、クランプ部材１０ｂがクランプ溝１４ｅに嵌入して係合し、クランプ部材１０ｂを外側からスプリング１０ｃの弾性力で締め付けることによって、ノズル１４は装着部１０にクランプ状態で装着される。そしてノズル１４をスプリング１０ｃの弾性力に抗して強制的に引き離すことにより、ノズル１４をノズル装着部１０から離脱させることができる。

上記構成において、クランプ溝１４ｅは基部１４ｃに設けられノズル装着部１０に係合する係合部となっている。さらにノズル軸１４ａは、基部１４ｃと結合して設けられ電子部品と当接して吸着保持する当接部となっており、鍔部１４ｂは、ＲＦタグシート１５を基部１４ｃに取付ける取付部となっている。

次に図４を参照して、ノズルステーション１２の構造を説明する。図４において、ノズルステーション１２（保持具収納部）は、支持ブラケット１７ａによって基台１上に支持されたノズル収納ブロック１７を備えている。ノズル収納ブロック１７には、ノズル１４
を立姿勢で収納保持するための収納孔１７ｂが、搭載ヘッド８におけるノズル１４の装着配置に対応した格子配列で設けられている。

ノズル収納ブロック１７の上面には、ノズル収納ブロック１７の略全範囲を覆う形状の係止プレート１６が、上面との間に所定隙間を保ってスライド自在に配設されている。係止プレート１６のコーナ位置には、ノズルステーション識別用のＲＦタグ１９（収納部用ＲＦタグ）が装着されている。リーダ・ライタ９をＲＦタグ１９に対してアクセスさせて、読み取り動作を行わせることにより、個別のノズルステーション１２について予め書き込まれた識別情報、すなわち当該ノズルステーション１２におけるノズル収納ピッチなどのノズル配列データや、収納されているノズル１４の種類などの情報とともに、リーダ・ライタ９によってこのノズルステーション１２に収納された複数のノズル１４のＲＦタグシート１５を順次検出するために予め設定されたサーチ経路を示す経路情報などを読み取ることができる。

係止プレート１６の一端部はノズル収納ブロック１７の下面に配置されたスライド機構１８に結合されており、スライド機構１８を駆動することにより、係止プレート１６はノズル収納ブロック１７の上面において往復動する。なお係止プレート１６とノズル収納ブロック１７の上面との間の所定隙間は、図３に示す鍔部１４ｂの厚さ寸法ｄよりも大きくなるように設定され、ノズル１４がノズル収納ブロック１７に収納された状態で係止プレート１６をスライドさせることができるようになっている。

係止プレート１６には、ノズル収納ブロック１７における収納孔１７ｂのマトリックス配列の各行に対応した位置にノズル挿通開口１６ａがＸ方向に設けられている。ノズル挿通開口１６ａには、収納孔１７ｂのマトリックス配列の各列に対応して、両側から内側に向かって部分的に延出した係止爪部１６ｂが設けられている。ここでノズル挿通開口１６ａの形状寸法は、開口幅寸法が図３に示すノズル１４の鍔部１４ｂの径寸法Ｄよりも大きく、且つ係止爪部１６ｂが内側に延出した部分の内法寸法Ｂ２が径寸法Ｄよりも小さくなるように設定されている。したがって、係止爪部１６ｂが突出して設けられていない範囲では、ノズル１４はノズル挿通開口１６ａを上下方向に挿通可能であり、係止爪部１６ｂが突出した部分においては、ノズル１４はノズル挿通開口１６ａを上下方向に挿通できないようになっている。

次に図５を参照して、ノズルステーション１２における係止プレート１６の機能を説明する。ノズル１４は、鍔部１４ｂの下面をノズル収納ブロック１７の上面に当接させ、ノズル軸１４ａを収納孔１７ｂ内に挿入した状態でノズル収納ブロック１７に収納保持される。なお図５においては、ノズルステーション１２においてノズル収納ブロック１７に設けられた収納孔１７ｂのうちの３／４の範囲の収納孔１７ｂにノズル１４が配列された状態を示している。

このとき、係止プレート１６は係止爪部１６ｂが各収納孔１７ｂの中間位置にあって、係止爪部１６ｂがノズル１４の挿通を阻害しない状態となっている。すなわちこの状態では、既に収納保持されたノズル１４をノズルステーション１２から取り出すことが可能であり、またノズルが収納されていない空の収納孔１７ｂに新たにノズル１４を保持させることもできる。

図５（ｂ）は、スライド機構１８を駆動して係止プレート１６をスライドさせた状態を示している。すなわちスライド機構１８を駆動することにより、係止プレート１６は図５（ａ）に示す状態からｐｘ／２（ここでｐｘは収納孔１７ｂのＸ方向の配列ピッチ）だけ移動し、これにより各係止爪部１６ｂは収納孔１７ｂの列位置と一致する。したがって、係止爪部１６ｂはノズル収納ブロック１７の上面に当接した状態の鍔部１４ｂの直上に位
置し、この状態においてノズル１４の上方への移動が拘束される。すなわち、ノズル１４はノズルステーション１２において係止プレート１６によって係止された状態となる。

なお、図４，図５に示すノズルステーション１２においては、収納されるノズル１４がすべて同一品種である場合を示しているが、必ずしもすべてが同一品種である必要はない。例えば、図６に示すように、サイズの大きい部品を対象としたノズル１４Ａを通常サイズのノズル１４と混用してノズルステーション１２に収納するようにしてもよい。

次に図７〜図９を参照して、ノズル１４へ装着されるＲＦタグシート１５の構造およびノズル１４へのＲＦタグシート１５の装着方法について説明する。まず、ノズル１４の材質として絶縁性のセラミックなどの非導電性材質を用いた場合の構成例について説明する。この構成は、形状が標準化された汎用部品用のノズルなど、使用数量が多く型成形によって同一形状のものを大量生産するタイプのノズルに適している。

図７（ａ）に示すようにＲＦタグシート１５は、ノズル１４において鍔部１４ｂから上方に突出して設けられた円筒状の基部１４ｃが嵌合する開口部１５ｂを有する円環状のシート部品である。図７（ｂ）はＲＦタグシート１５を鍔部１４ｂの上面に接着剤などを用いて貼着した状態を示している。ここで鍔部１４ｂは非導電材質であるため、ＲＦタグシート１５を対象として読取り・書込みを行う際に、電磁波による渦電流が鍔部１４ｂに発生することがなく、アンテナ１５ｄによる信号授受が渦電流によって妨げられることがない。

図８は、ＲＦタグシート１５の内部構造を示しており、円環状の樹脂シート１５ａの内部に、ＩＣタグ１５ｃおよびループ状のアンテナ１５ｄを内蔵した構成となっている。ＲＦタグシート１５を製造する方法としては、基板となる円環形状の樹脂板にＩＣタグ１５ｃおよびアンテナ１５ｄをセットし、その上面側を樹脂封止することによって樹脂シート１５ａを形成する方法や、２枚の円環形状の樹脂板によってＩＣタグ１５ｃおよびアンテナ１５ｄを挟み込む方法など、各種の方法を用いることができる。

すなわち図７に示すノズル１４は、搭載ヘッド８に設けられたノズル装着部１０（保持具装着部）に係合する係合部を有する基部１４ｃと、基部１４ｃと結合して設けられ電子部品に当接して保持するノズル軸１４ａ（当接部）と、当該ノズル１４のＩＤ情報を含む情報を記憶し非接触でこれらの情報の読出し・書込みが可能なＲＦタグシート１５を備えた形態となっており、さらにＲＦタグシート１５は、非導電体よりなる鍔部１４ｂ（取付部）を介して基部１４ｃに取り付けられている。

なお図７に示す例では、ノズル１４を非導電材質で製作する例を示したが、コネクタなど大型の異形部品などに用いられるノズルは使用数量が少なく、大量生産には適していない。このようなノズルは機械加工による削り出しで単品毎に製作され、材質としてはアルミニウムやステンレス鋼などの金属が用いられる。この場合には、金属表面に電磁波によって発生する渦電流によってＲＦタグシート１５による電波の送受信が妨げられるおそれがあるため、図９に示すような構成を用いる。

まず図９（ａ）に示すように、鍔部１４ｂの上面に電磁波吸シート２０（電磁波吸収部材）を装着する。電磁波吸収シート２０は、フェライトなどの軟磁性金属の粉末をウレタン系樹脂などの樹脂バインダに含有させた電磁波吸収材を、円板形状に成形して固化させたものである。なお電磁波吸収シート２０を用いる代わりに、粘性塗料状の電磁波吸収材を鍔部１４ｂの上面に所定膜厚で塗布することによって電磁波吸収材の膜を形成してもよい。

このようにＲＦタグシート１５と鍔部１４ｂとの間に電磁波吸収材を挟む構成を採用することにより、ＲＦタグシート１５は導電性の鍔部１４ｂの表面に直接接触しないため、鍔部１４ｂの表面に誘起された渦電流の影響がＲＦタグシート１５に及ぼす影響を大幅に減少させて、ＲＦタグシート１５を対象とする読取り・書込み処理への悪影響を排除することが可能となっている。

すなわち図９に示す例においては、ノズル１４は、搭載ヘッド８に設けられたノズル装着部１０（保持具装着部）に係合する係合部を有する基部１４ｃと、基部１４ｃと結合して設けられ電子部品に当接して保持するノズル軸１４ａ（当接部）と、当該ノズル１４のＩＤ情報を含む情報を記憶し非接触でこれらの情報の読出し・書込みが可能なＲＦタグと、このＲＦタグを基部１４ｃに取付ける鍔部１４ｂ（取付部）を備えた形態となっており、さらにＲＦタグは、電磁波吸収シート２０（電磁波吸収部材）を介して鍔部１４ｂに取り付けられた形態となっている。

次に搭載ヘッド８に装着されたリーダ・ライタ９について説明する。図１０（ａ）に示すように、円環状のアンテナ２１をアンテナ昇降機構２２によって昇降自在に保持させた構成となっており、アンテナ２１は送受信部２３に接続されている。送受信部２３を作動させてアンテナ２１から電波を放射することにより、図１０（ｂ）に示す処理対象範囲Ｒ内に位置するＲＦタグシート１５のアンテナ１５ｄには電流が誘起され、この電流を電源としてＲＦタグシート１５に内蔵されたＩＣタグ１５ｃが作動する。すなわち、ＲＦタグシート１５は自身に備えたアンテナ１５ｄから、固有の識別信号を乗せた電波を発信する。そしてこの電波をアンテナ２１を介して送受信部２３が受信することにより、ＲＦタグシート１５の検出が非接触状態で行われる。

図１０（ｂ）に示すように、処理対象範囲Ｒは下窄まり形状の３次元的な拡がりを有する略紡錘形となっている。すなわち、アンテナ２１から下方への高さ差ｈが大きくなるほど、処理対象範囲Ｒの平面的な拡がりを示す検出対象範囲の半径ｒは小さくなり、高さ差ｈがｈ１，ｈ２，ｈ３と増大するにつれて、検出対象範囲の半径ｒは、ｒ１，ｒ２，ｒ３と次第に縮小し、最大検出高さｈｍにて処理対象範囲Ｒは消失する。換言すれば、処理対象範囲Ｒはそれぞれの高さ差ｈごとに半径が異なる平面的な拡がりを有する形態となっている。そしてリーダ・ライタ９は、処理対象範囲Ｒ内に位置する個々のノズル１４に取り付けられたＲＦタグシート１５を検出するとともに、検出されたＲＦタグを対象として情報の読取り・書込みを行う機能を有している。

すなわち読取り・書込み対象のＲＦタグシート１５が処理対象範囲Ｒ内に位置した状態で送受信部２３を作動させて、読取り・書込み処理の指令信号を乗せた電波をアンテナ２１から発信すると、この電波はアンテナ１５ｄによって受信される。そしてＩＣタグ１５ｃは、受信された電波を電源として指令信号に従って作動する。これにより、ＩＣタグ１５ｃに内蔵されたメモリへのデータの書き込みが行われるとともに、当該ＩＣタグの固有のＩＤ情報やメモリから読み出した個別情報をアンテナ１５ｄを介して送受信部２３に送信する。

次に制御系の構成について、図１１を参照して説明する。図１１において、制御部３０は全体制御装置であり、以下に説明する各部による動作や演算処理を制御する。読取り・書込み処理部３１は、リーダ・ライタ９によるＲＦタグシート１５へのデータの読取りおよび書込みに必要な処理を行う。送受信部２３が反射波を受信することにより検出されたＲＦタグについては、読取り・書込み処理部３１が反射波に含まれる識別信号を読み取ることにより、個別のＲＦタグの識別が行われる。

動作カウント部３２は、搭載ヘッド８に装着されたノズル１４を用いて実行される部品
実装動作の回数を、個別のノズル１４毎にカウントして動作カウント値を求める処理を行う。求められた動作カウント値は、後述する記憶部３７に記憶されるとともに、当該ノズル１４の使用が中断してノズルステーション１２に戻し入れされる際には、読取り・書込み処理部３１によって当該ノズル１４のＲＦタグシート１５に書き込まれ、これにより当該ノズル１４の使用履歴を示す累積動作カウント値が更新される。

機構駆動部３３は制御部３０によって制御され、搬送路２によって基板３を搬送するための基板搬送機構３４、搭載ヘッド８によって部品供給部４から電子部品を取り出して基板３に搭載するための部品搭載機構３５、ノズル１４を複数収納するノズルステーション１２を駆動する。上記構成において、制御部３０は、前述のリーダ・ライタ移動手段を制御することにより、複数のノズル１４を対象として情報の読取り・書込みのための相対移動動作を実行させる読取・書込制御手段として機能する。

記憶部３７は、部品実装動作を実行するために必要な各種のプログラムやデータを記憶する。これらのデータには、ノズルステーション１２におけるノズル１４の配列状態を示すノズル配列データ３７ａや、動作カウント部３２によって求められる前述の動作カウント値３７ｂ、さらにノズルのメンテナンス時期を明示するためのメンテナンス値３７ｃが含まれる。メンテナンス値３７ｃは、消耗部品であるノズルについて、清掃や交換などのメンテナンス作業の適正実施タイミングを累積使用回数の形で示すものであり、個別のノズル１４毎に予め設定され記憶される。

電子部品実装装置の作業開始時には、ノズルステーション１２に収納された各ノズル１４のＲＦタグシート１５からリーダ・ライタ９によって当該ノズル１４の動作カウント値を読み取り、記憶部３７に更新初期値として記憶させる。そして電子部品実装装置の連続稼働中においては、記憶部３７の動作カウント値３７ａは、更新初期値に今回の連続稼動分の使用回数を追加することにより逐次更新される。制御部３０はこのようにして逐次更新された動作カウント値３７ａを、当該ノズルのメンテナンス値３７ｂと比較することにより、ノズルの清掃や交換などのメンテナンス実行時期が到来したか否かを判断する。そして個々のノズルについてメンテナンス実行時期が到来したと判断したならば、報知部３８によってその旨報知する。これにより、マシンオペレータは適正なメンテナンス実行時期を個々のノズルについて知ることができる。

次に、ノズルステーション１２においてノズル１４を個別に特定するために、リーダ・ライタ９によって個々のノズル１４に取り付けられたＲＦタグの情報の読取り・書込みを行うＲＦタグの情報の読取り・書込み方法について、図１２，図１３を参照して説明する。ここでは、ノズルステーション１２におけるノズル１４の平面位置、すなわち図４に示す収納孔１７ｂの平面配列が、予め配列情報としてＲＦタグ１９に記憶されている場合を対象としている。なお、すべての収納孔１７ｂにノズル１４が収納されている必要はなく、各収納孔１７ｂにおけるノズル１４の有無と併せて個別のノズル１４が識別される。そしてこの識別結果に基づいて、ノズル配列データ３７ａが自動的に更新される。

まず、搭載ヘッド８を水平移動させてリーダ・ライタ９をノズルステーション１２に対してアクセスさせ、ノズルステーション識別用のＲＦタグ１９に予め書き込まれた配列情報をリーダ・ライタ９によって読み取る。これにより、ノズルステーション１２における収納孔１７ｂの配列や収納されているノズルの種類などが判明する。次いで、図１３（ａ）に示すように、ノズルステーション１２がアンテナ２１の検出範囲（処理対象範囲）外となるまでアンテナ昇降機構２２によってアンテナ２１を上昇させる（ＳＴ１）。すなわち、リーダ・ライタ９を前述のリーダ・ライタ移動手段によってノズルステーション１２に対して相対的に移動させて、このノズルステーション１２に収納された複数のノズル１４を処理対象範囲Ｒの下方に位置させる（退避工程）。

次いで、アンテナ２１をノズルステーション１２上の読取り・書込みの処理対象のノズル１４上へ移動させる（ＳＴ２）。すなわち、図１３（ｂ）に示すように、処理対象範囲Ｒの平面中心線ＣＬをノズルステーション１２において複数のノズル１４のうちの読取りまたは書込みの処理対象となるノズル１４＊があるべき位置に平面的に位置合わせする（平面位置合わせ工程）。ここで、ノズル１４＊のあるべき位置は、リーダ・ライタ９によって読み出された部品配列データから知ることができる。

そしてこの後、読み取り電波を放射しながらアンテナ２１を下降させる（ＳＴ３）（サーチ工程）。これにより、図１３（ｃ）に示すように、アンテナ２１はチェック対象のノズル１４＊に対して直上から徐々に接近する。このアンテナ２１を下降させるサーチ工程においては、反射波が検出されたか否かを常に監視する（ＳＴ４）。ここで反射波とは、アンテナ２１から発信された電波がＲＦタグのアンテナによって受信されることによりＲＦタグが所定の応答を行う際に発信される電波である。そして反射波が検出されたならばアンテナ２１の下降を停止し、処理対象のノズル１４を特定する処理を行う（ＳＴ５）。

すなわち、図１３（ｄ）に示すように、アンテナ２１の下降の過程においては、処理対象範囲Ｒが下窄まり形状となっていることから、平面中心線ＣＬに位置するノズル１４＊が最初に処理対象範囲Ｒの領域内に位置する。そしてノズルステーション１２に収納された複数のノズル１４のうち、ノズル１４＊に取り付けられたＲＦタグシート１５が最初にアンテナ２１からの電波に対して応答して反射波をアンテナ２１に対して送信し、送受信部２３によって検出される。そして検出されたノズル１４＊が、処理対象のノズル１４として特定される。

次いでこの特定されたノズル１４のＲＦタグシート１５から送信されたＩＤ情報が読取り・書込み処理部３１によって読み取られ識別される（ＳＴ６）。すなわち、上述の（ＳＴ４）〜（ＳＴ６）では、前述のサーチ工程を実行する過程において、最初に処理対象範囲Ｒ内に位置して検出されたノズル１４＊を処理対象となるノズル１４として特定する。これにより、１つの収納孔１７ｂについてのノズル識別動作が終了する。

そして第１番目の識別対象のノズル１４が特定されたならば、アンテナ２１の高さ位置を固定した状態で、ノズル配列データにしたがってアンテナ２１を水平移動させることにより、ノズルステーション１２の他の収納孔１７ｂに収納されたノズル１４が順次処理対象範囲Ｒ内に位置し、これにより、ノズルステーション１２に収納された複数のノズル１４が順次識別される。もちろん、（ＳＴ１）以降の動作をその他のノズル１４に対して反復実行してもよい。

なお上述のサーチ工程において、アンテナ２１がノズルステーション１２の上面から図１０（ｂ）に示す最大高さ差ｈｍの位置まで下降した後にもなおＲＦタグからの反射波を検出しない場合には、当該位置（収納孔１７ｂ）には対象となるべきノズル１４が存在しないと判断してサーチ工程を中止し、他のノズル１４を対象とするノズル識別動作に移行する。

また上記説明においては、ノズル１４を検出して処理対象として特定し、特定されたノズル１４のＲＦタグシート１５から識別情報を読み取って識別する処理のみを記載したが、識別情報以外に当該ノズル１４の使用履歴（累積使用回数）を示す動作カウント値など、各ノズル１４に固有の情報を読み取るようにしてもよい。また情報の読取りのみならず、各ノズル１４のＲＦタグシート１５に固有の情報を書込む場合においても、上述のノズル１４の検出、処理対象としての特定および識別のためのサーチ処理が実行される。

上記説明したように、本実施の形態に示すＲＦタグの情報の読取り・書込み方法は、下窄まり形状の３次元的な処理対象範囲を有するリーダ・ライタによって、部品保持具に取り付けられたＲＦタグを対象とした情報の読取り・書込みを行うに際し、部品保持具を処理対象範囲の下方に位置させ、次いで処理対象範囲の平面中心を読取り・書込みの対象となる部品保持具があるべき位置に平面的に位置合わせした後に、リーダ・ライタを作動させながら保持具収納部に対して徐々に相対的に下降させるサーチ工程を行わせ、このサーチ工程において、最初に処理対象範囲内に位置して検出された部品保持具を読取り・書込みの対象となる部品保持具として特定するようにしたものである。

このような方法を採用することにより、３次元的に拡がる処理対象範囲を有する特性のリーダ・ライタを用いて、ノズルステーション１２に近接して収納された複数のノズル１４を対象として、個々のノズル１４を正しく識別することができる。これにより、ＲＦタグが取り付けられたノズル１４を対象として、情報の書込み・読取りを正確に行うことができる。

なお上記実施の形態においては、部品保持具として電子部品を真空吸着により保持するノズル１４の例を示したが、本発明は真空吸着によるノズルに限定されるものではない。すなわち、搭載ヘッドに着脱自在に装着されて電子部品を保持する機能を有するものであれば、機械的なチャック機構によって電子部品を挟み込む方式の部品保持具であっても、本発明の適用対象となる。

また上記実施の形態においては、ＲＦタグとしてＩＣタグを円環状の樹脂シートに内蔵させたＲＦタグシート１５を、取付部としての鍔部１４ｂに貼着する例を示しているが、本発明におけるＲＦタグの構成は上述例に限定されるものではない。すなわち電波を介して非接触で情報を書込み・読取り自在に記憶する機能を備えたものであれば本発明に用いることができ、さらにこのようなＲＦタグをノズルの基部に取り付けることが可能な構造・形状であれば本発明における取付部として用いることができる。

本発明の電子部品実装装置および電子部品実装装置におけるＲＦタグの情報の読取り・書込み方法は、ＲＦタグが取り付けられた部品保持具を対象として情報の書込み・読取りを正確に行うことができるという効果を有し、電子部品を取り出して基板に実装する分野に有用である。

本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における搭載ヘッドの正面図本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における吸着ノズルの着脱動作の説明図本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるノズルステーションの構造説明図本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるノズルステーションの動作説明図本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるノズルステーションの平面図本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における電子部品吸着用のノズルの斜視図本発明の一実施の電子部品実装装置における電子部品吸着用のノズルに用いられるＲＦタグシートの構造説明図本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における電子部品吸着用のノズルの斜視図本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に用いられるＲＦタグのリーダ・ライタの機能説明図本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるＲＦタグの情報の読取り・書込み方法を示すフロー図本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるＲＦタグの情報の読取り・書込み方法の動作説明図

符号の説明

３基板
４部品供給部
８搭載ヘッド
９リーダ・ライタ
１２ノズルステーション
１４ノズル
１４ｂ鍔部
１４ｃ基部
１５ＲＦタグシート
１５ｃＩＣタグ
１５ｄアンテナ
２０電磁波吸収シート
３０制御部（読取・書込制御手段）

Claims

部品供給部から搭載ヘッドに着脱自在に装着された部品保持具によって電子部品を取り出して基板に移送搭載する電子部品実装装置であって、
前記搭載ヘッドを移動させるヘッド移動手段と、前記部品保持具を所定の平面配列で複数収納する保持具収納部と、下窄まり形状の３次元的な拡がりを有する処理対象範囲内に位置する個々の前記部品保持具に取り付けられたＲＦタグを検出するとともに、検出されたＲＦタグを対象として情報の読取り・書込みを行うリーダ・ライタと、前記リーダ・ライタを前記保持具収納部に対して相対移動させるリーダ・ライタ移動手段と、前記リーダ・ライタ移動手段を制御することにより前記複数の部品保持具を対象として前記情報の読取り・書込みのための相対移動動作を実行させる読取・書込制御手段とを備え、
前記相対移動動作は、
前記リーダ・ライタを前記保持具収納部に対して相対移動させてこの保持具収納部に収納された複数の部品保持具を前記処理対象範囲の下方に位置させる退避工程と、
前記処理対象範囲の平面中心を前記保持具収納部において前記複数の部品保持具のうちの読取りまたは書込みの処理対象となる部品保持具があるべき位置に平面的に位置合わせする平面位置合わせ工程と、
前記平面位置合わせ工程後に前記リーダ・ライタを作動させながら前記保持具収納部に対して徐々に相対的に下降させるサーチ工程とを含み、
前記サーチ工程において、下降時に前記リーダ・ライタから発信された電波がＲＦタグによって受信されることにより当該ＲＦタグが所定の応答を行う際に発信される反射波が検出されるかを監視し、検出された場合に下降を停止することで、最初に前記処理対象範囲内に位置して前記反射波が検出された部品保持具を前記処理対象となる部品保持具として特定することを特徴とする電子部品実装装置。
前記ヘッド移動手段が前記リーダ・ライタ移動手段を兼ねることを特徴とする請求項１記載の電子部品実装装置。
部品供給部から搭載ヘッドに着脱自在に装着された部品保持具によって電子部品を取り出して基板に移送搭載する電子部品実装装置において、保持具収納部に所定配列で収納された複数の前記部品保持具を対象として、個々の前記部品保持具に取り付けられたＲＦタグの情報の読取り・書込みを行うＲＦタグの情報の読取り・書込み方法であって、
前記電子部品実装装置は、下窄まり形状の３次元的な拡がりを有する処理対象範囲内に位置する個々の前記部品保持具に取り付けられたＲＦタグを検出するとともに、検出されたＲＦタグを対象として情報の読取り・書込みを行うリーダ・ライタと、前記リーダ・ライタを前記保持具収納部に対して相対移動させるリーダ・ライタ移動手段と、前記リーダ・ライタ移動手段を制御することにより前記複数の部品保持具を対象として前記情報の読取り・書込みのための相対移動動作を実行させる読取・書込制御手段とを備え、
前記相対移動動作は、
前記リーダ・ライタをリーダ・ライタ移動手段によって前記保持具収納部に対して相対的に上昇させて、この保持具収納部に収納された複数の部品保持具を前記処理対象範囲の下方に位置させる退避工程と、
前記処理対象範囲の平面中心を前記保持具収納部において前記複数の部品保持具のうちの読取りまたは書込みの対象となる部品保持具があるべき位置に平面的に位置合わせする平面位置合わせ工程と、
前記平面位置合わせ工程後に前記リーダ・ライタを作動させながら前記保持具収納部に対して徐々に相対的に下降させるサーチ工程とを含み、
前記サーチ工程において、前記リーダ・ライタの下降時に、前記リーダ・ライタから発信された電波がＲＦタグによって受信されることにより当該ＲＦタグが所定の応答を行う際に発信される反射波が検出されるかを監視し、検出された場合に下降を停止することで、最初に前記処理対象範囲内に位置して前記反射波が検出された部品保持具を前記対象となる部品保持具として特定することを特徴とするＲＦタグの情報の書込み・読取り方法。
前記サーチ工程において、前記対象となる部品保持具が特定された後、前記リーダ・ライタの高さを固定した状態で、水平移動させることにより、順次処理対象範囲内に位置する部品保持具を特定していくことを特徴とする請求項１記載の電子部品実装装置。
前記サーチ工程において、前記リーダ・ライタを所定の位置まで下降させても前記反射波が検出されなかった場合、前記サーチ工程を中止することを特徴とする請求項１記載の電子部品実装装置。
前記サーチ工程において、前記対象となる部品保持具が特定された後、前記リーダ・ライタの高さを固定した状態で、水平移動させることにより、順次処理対象範囲内に位置する部品保持具を特定していくことを特徴とする請求項３記載のＲＦタグの情報の書込み・読取り方法。
前記サーチ工程において、前記リーダ・ライタを所定の位置まで下降させても前記反射波が検出されなかった場合、前記サーチ工程を中止することを特徴とする請求項３記載のＲＦタグの情報の書込み・読取り方法。