JP4877253B2 - ノズル回収装置、ノズル回収装置を備えた実装装置および回収ノズルのメンテナンス方法 - Google Patents

Description

本発明は、ノズルで吸着した部品を基板に実装する技術に関するものである。

部品の実装分野では部品の微小化に伴い、部品を吸着して基板に実装するノズルについても吸着孔の小径化が進展している。しかし小径化によって吸着孔の目詰まりが生じやすくなっており、吸着力が低下したノズルによる吸着ミス等の不具合の発生頻度が増大している。そのためノズルの目詰まりを検出する種々の装置が開発され、目詰まりが検出されたノズルについては清掃等のメンテナンスを施すことが行われている。例えば特許文献１に開示された実装装置では、メンテナンスを要するノズルは予備のノズルを保管するノズルストッカに回収され、保管されている同種のノズルと交換されていた（特許文献１参照）。
特開平１０−１６３６８９号公報

ノズルストッカは実装装置の実装作業領域内に配置されており、ノズルを装着する実装ヘッドがノズルストッカに自ら移動してノズルの交換を行っている。そのためノズルストッカに回収されたノズルにメンテナンスを施すときには実装作業領域内にアクセスする必要が生じ、その間は実装装置の稼働を一時的に中断しなければならなかった。

そこで本発明は、実装装置の稼働を一時停止させることなく回収したノズルにメンテナンスを施すことを可能にしたノズル回収装置、ノズル回収装置を備えた実装装置および回収ノズルのメンテナンス方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載のノズル回収装置は、安全カバーを有する実装装置にテープフィーダと互換して装着可能なノズル回収装置であって、前記実装装置に装着された状態において前記実装装置の作業領域内で前記実装装置に設けられた実装ヘッドからノズルを回収するノズル回収部と、前記実装装置に装着された状態において前記ノズル回収部を前記実装装置の作業領域内外に搬送する搬送手段を備え、前記ノズル回収装置の先端部が前記安全カバーのある前記作業領域内に位置し、後端部が前記安全カバーのない前記作業領域外に位置し、前記安全カバーを開くことなく、前記搬送手段によって前記ノズル回収部が前記作業領域内外に搬送される。

請求項２に記載の実装装置は、ノズルを交換可能な実装ヘッドと、ノズルの交換条件を記憶する記憶部と、ノズルが前記交換条件に該当するかどうかを判定する判定部と、前記交換条件に該当すると判定されたノズルを作業領域内で前記実装ヘッドから回収して作業領域外に搬出するノズル回収装置を備え、前記ノズル回収装置が安全カバーを有する実装装置にテープフィーダと互換して装着可能であり、前記実装装置に装着された状態において前記実装装置の作業領域内で前記実装装置に設けられた実装ヘッドからノズルを回収するノズル回収部と、前記実装装置に装着された状態において前記ノズル回収部を前記実装装置の作業領域内外に搬送する搬送手段を備え、前記ノズル回収装置の先端部が前記安全カバーのある前記作業領域内に位置し、後端部が前記安全カバーのない前記作業領域外に位置し、前記安全カバーを開くことなく、前記搬送手段によって前記ノズル回収部が前記作業領域内外に搬送される。

請求項３に記載の回収ノズルのメンテナンス方法は、請求項２記載の実装装置の回収ノズルのメンテナンス方法であって、前記作業領域内での実装作業が継続している間に、前記作業領域外に搬出したノズルにメンテナンスを施し、メンテナンスを施したノズルを前記作業領域内に搬入する。

本発明によれば、作業領域内で実装ヘッドから回収されたノズルを、オペレータが作業
領域内にアクセスすることなく作業領域外に搬出することができるので、実装装置の稼働を一時停止させることなくノズルを実装装置から取り出してメンテナンスを施すことが可能になる。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の実装装置の装置構成を示す平面図、図２はその一部を示す側面図、図３は本発明の実施の形態の実装装置の制御構成を示す図、図４は本発明の実施の形態のノズル回収ストッカを示す（ａ）、（ｂ）平面図（ｃ）側面図である。

実装装置１は、基板搬送装置２によって装置内に搬入されてきた基板３に対し、ノズル４に吸着した部品を搭載する実装動作を繰り返し行う装置である。基板３に搭載される部品は、基板搬送装置２の側方に置かれたテープフィーダ５の上部の部品供給口５ａに供給され、ノズル４によって上方からピックアップされる。ノズル４は実装ヘッド６の下部に装着され、上下方向に移動が可能である。実装ヘッド６は直交ロボット７に装着され、基板３とテープフィーダ５の上方を水平方向に移動が可能である。実装ヘッド６は基板３とテープフィーダ５の上方を繰り返し往復移動し、ノズル４によってテープフィーダ５からピックアップされた部品を基板３に搭載する実装動作を繰り返し行う。テープフィーダ５は基板搬送装置２の側方に複数個並列して置かれ、多種多様な部品の供給を可能にするとともに予備の部品をいつでも供給可能な状態にしている。

ノズル４は実装ヘッド６に対して着脱可能であり、交換用のノズル４が基板３とテープフィーダ５の間に置かれたノズルストッカ８に複数本保管されている。ノズル交換の際に実装ヘッド６から取り外されたノズル４は、ノズルストッカ８にもっとも近い位置にあるテープフィーダ５に換えて装着されたノズル回収装置９によって回収される。

基板搬送装置２とノズルストッカ８は支持台１０に置かれており、テープフィーダ５も部品供給口５ａが設けられた先端部が同じ支持台１０に置かれるように台車１１によって支持されている。これにより基板３の表面とノズルストッカ８と部品供給口５ａは高さが略同一に揃えられているので、実装ヘッド６の上下方向の移動距離が短縮され、実装動作が効率よく行われる。台車１１はオペレータの操作によって移動できるようになっており、テープフィーダ５の先端部が支持台１０に置かれる位置まで台車１１を移動させることでテープフィーダ５を実装装置１に装着することができる。

実装装置１の作業領域（図１に破線で示す）は、実装ヘッド６が実装動作を行う範囲を設定する直交ロボット７の駆動範囲によって確定されている。直交ロボット７の周囲は安全カバー（図示せず）によって覆われており、オペレータの安全を確保するとともに精密さが要求される実装作業に外乱が作用しないようにされている。オペレータが作業領域内にアクセスするときは安全カバーを開く必要があるので、実装動作中に安全カバーが開くと実装装置１は緊急停止し、実装作業は一時中断する。実装装置１に装着されたテープフィーダ５は、後端部からキャリアテープ５ｂを取り込むようになっているので、キャリアテープ５ｂの交換時やスプライシング時の作業性や生産効率性を低下させないように、後端部は安全カバーの外側、すなわち実装装置１の作業領域外に位置し、部品の供給を行う先端部のみが安全カバーの内側、すなわち実装装置１の作業領域内に位置している。

ノズル回収装置９は、ノズル回収ストッカ１２と、ベルト駆動装置１３と、実装装置１との間で電気的な接続を行う接続部１４と、実装装置１との間で機構的な接続を行う接続部１５を備えている。接続部１４、１５は、テープフィーダ５の装着に対応して台車１１に設けられた被接続部１４、１５ａにそれぞれ適合するように構成され、これによりノズル回収装置９は、テープフィーダ５と互換して実装装置１に装着することが可能になって
いる。ベルト駆動装置１３は、ノズル回収ストッカ１２をノズル回収装置９の先端部（ノズル回収位置）と後端部（ノズル取り出し位置）の間で搬送する搬送手段である（図３では先端部にあるときのノズル回収ストッカ１２を実線で示し、後端部にあるときを破線で示している）。

ノズル回収装置９は、実装装置１に装着された状態において、テープフィーダ５と同様に先端部が実装装置１の作業領域内に位置し、後端部が作業領域外に位置する。従って、作業領域内で実装ヘッド６からノズル回収ストッカ１２に回収されたノズル４は、そのまま作業領域外に搬出されるので、安全カバーを開く必要がなく、実装作業を中断させることがない。オペレータは、ノズル回収装置９のノズル取り出し位置に搬送されたノズル回収ストッカ１２からノズル４を取り出し、清掃や調整等の必要なメンテナンスを施すことができる。

ノズルストッカ８とノズル回収ストッカ１２は、図４に示すように、複数個のノズル４を収納する収納部２０と、スライド式の上蓋２１で構成されており、上蓋２１には収納部に対してノズル４の出し入れを行うための出入口２２がノズル４の収納箇所に対応して形成されている。図４（ａ）に示すようにノズル４の収納箇所と出入口２２の形成箇所が上下に揃った状態においてノズル４の出し入れが可能であり、図４（ｂ）に示すように上蓋２１がスライドし、ノズル４の収納箇所と出入口２２の形成箇所が横にずれた状態において上蓋２１にノズル４のフランジ部４ａの一部が覆われ、ノズル４の取り出しが不可能になる。

実装ヘッド６のノズル着脱は、実装ヘッド６が備えるノズルの昇降機構（図示せず）によって行われる。ノズル４を取り外して離脱する場合は、図４（ａ）に示すノズル４の収納箇所と出入口２２の形成箇所が上下に揃った状態においてノズル４を所定の収納箇所に収納した後に、図４（ｂ）に示すように上蓋２１をスライドさせ、ノズル４の収納箇所と出入口２２の形成箇所を横にずらした状態で昇降機構に昇動作を行わせることで、上蓋２１に上昇を阻まれたノズル４が実装ヘッド６から離脱する。これにより交換を要するノズル４をノズル回収ストッカ１２に回収することができる。

一方、交換用のノズル４を実装ヘッド６に装着する場合は、ノズル４が取り外された箇所に、図４（ａ）に示すノズル４の収納箇所と出入口２２の形成箇所が上下に揃った状態において所望のノズル４の上方から降動作を行わせることでノズル４を装着させ、そのまま昇動作に切り替えて収納箇所から取り出す。交換用ノズルは、ノズルストッカ８に予備のものとして予め保管されているノズル４のほか、後述するように、一旦取り外されて適切なメンテナンスが施された後のノズル４がある。従って実装ヘッド６は、ノズルストッカ８とノズル回収ストッカ１２から交換用ノズルの供給を受けることになる。

上蓋２１のスライドは空圧式のアクチュエータ２３によって行い、ノズル回収ストッカ１２のアクチュエータ２３は実装装置１に設けられたエア源２４と接続部１４を介して接続される。なお、アクチュエータ２３が電磁式の場合は、実装装置１に設けられた電源２５からベルト駆動装置１３に供給される電気をアクチュエータ２３に分給することになり、エア源２４との接続は不要である。

実装装置１の実装動作に関する駆動制御は制御部３０が司り、ノズルの交換条件を記憶する記憶部３１と、ノズルが交換条件に該当するかどうかを判定する判定部３２が制御部３０に設けられている。記憶部３１にはノズルの交換条件として、ノズルを実装動作に使用した時間や回数の上限値が予め記憶されており、判定部３２でこれらの時間や回数が上限値に到達したと判定されると、制御部３０が実装装置１の駆動制御を行い、ノズル交換を実行する。また、部品のピックアップの回数が所定の回数に達したノズルを交換するよ
うにしてもよい。制御部３０は、接続部１４を介してノズル回収装置９の駆動制御も行い、実装装置１の駆動制御と合わせてノズルの回収動作に関する制御を行う。

制御部３０は以下に示す手順によってノズルの回収動作を実行する。判定部３２が実装ヘッド６に装着されているノズル４のうち交換条件に該当するノズル４があると判定すると、実装ヘッド６をノズル回収ストッカ１２の上に移動させ、ノズル４を回収し、ノズル回収ストッカ１２をノズル回収位置からノズル取り出し位置に移動させ、ノズル４を回収したノズル回収ストッカ１２を作業領域外に搬出する。回収したノズル４にメンテナンス等を施したものがノズル回収ストッカ１２に戻されると、ノズル回収ストッカ１２をノズル取り出し位置からノズル回収位置に移動させ、メンテナンス施工後のノズル４を収納したノズル回収ストッカ１２を作業領域内に搬入する。この間、実装ヘッド６は予備のノズル４を装着した状態で実装作業を継続して行っており、正式なノズル４が作業領域内に搬入されると、予備のノズル４をノズルストッカ８に戻し、メンテナンス施工後の正式なノズル４と交換してから実装作業を再開する。ノズル４の回収前と回収後の段階でノズルＩＤをチェックし、メンテナンス施工されたノズル４については使用累積時間や回数をリセットする。

このように、本実施の形態のノズル回収装置９はテープフィーダ５と互換性を有し、これと交換して実装装置１に装着することができるので、実装装置１の安全カバーを開くことなくノズル４を作業領域外に搬出することを可能にしている。従来はノズルストッカ８に交換後のノズル４を回収していたので、オペレータは安全カバーを空けて実装装置１の稼動を一時停止させてからノズル４の回収作業およびメンテナンス後のノズル４をノズルストッカ８に収納する作業を行っていたが、本実施の形態のノズル回収装置９を用いることで、実装作業を継続したままノズル４の回収作業等を行うことが可能になる。これにより、本実施の形態の実装装置１では、稼動効率を低下させる要因の一つが解消され、生産効率の向上が実現し、また、メンテナンス中も実装作業は継続していることから、メンテナンスに十分な時間を費やすことができるので、実装品質の向上にも資することになる。

さらに、近年は面積生産性の向上への要請から実装装置１が小型化しており、他の装置類の設置スペースとの兼ね合いでノズルストッカ８の設置箇所が制限されている状況のなか、ノズル回収装置９はどのテープフィーダ５とも交換して装着することが可能であるので、ノズルストッカ８の設置箇所に関わらず、ノズルストッカ８に最も近くなる位置に装着することが可能であり、ノズル回収に伴う実装ヘッド６の移動距離を可能な限り短縮することができる。また、生産機種の切り替えによって微小部品を搭載しなくなった場合はノズル回収装置９を取り外すことができるので、他のテープフィーダ５を搭載することが可能であるとともに、新たに微小部品を搭載する実装装置に移設することも容易に可能となり、フレキシブルな運用が可能である。

本発明によれば、実装装置の稼働を一時停止させることなくノズルを実装装置から取り出してメンテナンスを施すことが可能になるという利点があり、ノズルを用いた部品の実装分野において有用である。

本発明の実施の形態の実装装置の装置構成を示す平面図 本発明の実施の形態の実装装置の装置構成を示す側面図 本発明の実施の形態の実装装置の制御構成を示す図 本発明の実施の形態のノズル回収ストッカを示す（ａ）（ｂ）平面図（ｃ）側面図

符号の説明

１ 実装装置
４ ノズル
５ テープフィーダ
６ 実装ヘッド
９ ノズル回収装置
１２ ノズル回収ストッカ
１３ ベルト駆動機構
３１ 記憶部
３２ 判定部

Claims (3)

1. 安全カバーを有する実装装置にテープフィーダと互換して装着可能なノズル回収装置であって、
   前記実装装置に装着された状態において前記実装装置の作業領域内で前記実装装置に設けられた実装ヘッドからノズルを回収するノズル回収部と、前記実装装置に装着された状態において前記ノズル回収部を前記実装装置の作業領域内外に搬送する搬送手段を備え、
   前記ノズル回収装置の先端部が前記安全カバーのある前記作業領域内に位置し、後端部が前記安全カバーのない前記作業領域外に位置し、前記安全カバーを開くことなく、前記搬送手段によって前記ノズル回収部が前記作業領域内外に搬送されることを特徴とするノズル回収装置。
2. ノズルを交換可能な実装ヘッドと、ノズルの交換条件を記憶する記憶部と、ノズルが前記交換条件に該当するかどうかを判定する判定部と、前記交換条件に該当すると判定されたノズルを作業領域内で前記実装ヘッドから回収して作業領域外に搬出するノズル回収装置を備え、
   前記ノズル回収装置が安全カバーを有する実装装置にテープフィーダと互換して装着可能であり、前記実装装置に装着された状態において前記実装装置の作業領域内で前記実装装置に設けられた実装ヘッドからノズルを回収するノズル回収部と、前記実装装置に装着された状態において前記ノズル回収部を前記実装装置の作業領域内外に搬送する搬送手段を備え、前記ノズル回収装置の先端部が前記安全カバーのある前記作業領域内に位置し、後端部が前記安全カバーのない前記作業領域外に位置し、前記安全カバーを開くことなく、前記搬送手段によって前記ノズル回収部が前記作業領域内外に搬送されることを特徴とする実装装置。
3. 請求項２記載の実装装置の回収ノズルのメンテナンス方法であって、
   前記作業領域内での実装作業が継続している間に、前記作業領域外に搬出したノズルにメンテナンスを施し、メンテナンスを施したノズルを前記作業領域内に搬入することを特徴とする回収ノズルのメンテナンス方法。

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