(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を吸着するノズルが着脱自在に取り付けられるヘッドを備え、該ヘッドに取り付けられたノズルに吸着された電子部品をプリント基板上の電子部品搭載位置に搬送して搭載するとともに、電子部品の形状に対応して前記ヘッドのノズルを交換するために、複数のノズルを前記ヘッドに装着可能に保持するノズルチェンジャを備えた電子部品搭載機において、
前記ノズルチェンジャに備えられた各ノズルの保持位置におけるノズルの有無を検知するノズル検知手段を備え、
前記ノズル検知手段は、前記ノズルチェンジャのノズルの保持位置までの距離を測定する距離センサ又はノズルの保持位置を撮像する撮像装置であることを特徴とする電子部品搭載機。
【請求項２】
前記ヘッドに取り付けられたノズルをノズルチェンジャに返却する際に、ノズルチェンジャの複数のノズルの保持位置のうちのノズルを返却すべき保持位置の情報を記憶した記憶手段と、
該記憶手段における前記保持位置の情報が消えた場合に、前記ノズル検知手段によりノズルが無いと検知されたノズルチェンジャのノズルの保持位置に、ヘッドに取り付けられたノズルを返却するように制御する制御手段と、
前記ノズルチェンジャの各ノズルの保持位置毎に保持されるノズルの種類の情報を記憶したノズル種類記憶手段と、
前記ヘッドに取り付けられたノズルの外径を計測し、計測したノズル外径とノズル番号とを対応させたテーブルデータを参照して前記ヘッドに取り付けられたノズルの種類を判定するノズル種類判定手段とを備え、
前記制御手段は、前記ヘッドに取り付けられたノズルをノズルチェンジャに返却するに際して、ノズル種類判定手段に判定されたノズルの種類の情報と、ノズル種類記憶手段に記憶された各保持位置に保持されるノズルの種類の情報とに基づき、ヘッドに搭載されたノズルの種類に対応するノズルチェンジャのノズルの保持位置を求め、かつ、求められたノズル保持位置中にノズル検知手段によりノズルが無いと判定された保持位置がある場合に、該保持位置にノズルを返却するように制御することを特徴とする請求項１記載の電子部品搭載機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズルチェンジャを備えた電子部品搭載機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より電子部品搭載機は、電子部品を吸着する吸着ノズル、該吸着ノズルを装着するヘッド、該ヘッドを複数装備しＺ軸（上下）方向・θ軸回転方向の位置決めをするヘッドユニット、該ヘッドユニットをＸＹ座標方向に移動・位置決めするＸＹ駆動部、電子部品を供給する部品供給装置、プリント基板を搬入・搬出する基板搬送ユニット、およびこれらを制御する制御部により概略構成される。
ヘッドユニットに装着された吸着ノズルで部品供給装置から電子部品を吸着し、ＸＹ駆動部でヘッドユニットを移動してプリント基板上の所定の位置に搬送するとともに、吸着ノズルを降下させ吸着を解除して電子部品をプリント基板上に装着する動作を繰り返すことで、電子部品を自動的に搭載する。
【０００３】
また、電子部品搭載機は、搭載する電子部品の多様化に伴い多種多様のサイズのノズルを用意する必要から、ノズルチェンジャを装備し、これに様々な種類のノズルを複数保有して電子部品の形状に対応してノズルを交換する。
通常、ノズルチェンジャには複数のノズル保持位置があり、それぞれにロケーション番号が設定され、どのロケーション番号の保持位置にどの種類（ノズル番号）のノズルを保持させるか、すなわちロケーション番号ごとのノズル番号の割付（以下、ノズル割付）情報を電子部品搭載機に記憶させておくことができる。
【０００４】
前述の搭載動作において、電子部品搭載機を制御する制御部は、予め記憶されているノズル割付情報を参照し、必要とするノズルを割り当てられたロケーション番号の保持位置で装着する。このとき、ヘッドごとにノズルを装着したロケーション番号を記憶しておき、返却時には該ロケーション番号に従ってノズルを返却する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、生産中に停電などの諸事情で電源が落ちた場合、あるいは機械がハングアップなどして電源を落とさなければならなかった場合に、電子部品搭載機を再起動するには原点復帰動作等を行い初期状態から始める必要がある。
従って、再起動時にヘッドユニットにノズルが装着されたままである場合、ノズルを一旦全てノズルチェンジャに返却しなければならない。
【０００６】
しかしながら、従来の電子部品搭載機では、一度電源が落ちたことで記憶装置（ＲＡＭ）に記憶されていた作業工程の情報としての各ヘッドに装着されているノズル番号と装着されているノズルがもと有った保持位置を示すロケーション番号が失われてしまうために、今装着しているノズルを返却しようにもできない状態になる。そのため、従来は再起動のたびにオペレータが手作業でヘッドユニットからノズルをはずして返却しなければならなかった。
【０００７】
本発明の課題は、ノズルの自動返却手段を有する電子部品搭載機を提供し、手作業によるノズルの返却を削減して、安全性と稼働効率を向上させることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１記載の発明は、電子部品（１８）を吸着するノズル（１）が着脱自在に取り付けられるヘッド（２）を備え、該ヘッドに取り付けられたノズルに吸着された電子部品をプリント基板上の電子部品搭載位置に搬送して搭載するとともに、電子部品の形状に対応して前記ヘッドのノズルを交換するために、複数のノズルを前記ヘッドに装着可能に保持するノズルチェンジャ（７）を備えた電子部品搭載機において、前記ノズルチェンジャに備えられた各ノズルの保持位置におけるノズルの有無を検知するノズル検知手段を備え、前記ノズル検知手段は、前記ノズルチェンジャのノズルの保持位置までの距離を測定する距離センサ（１１）又はノズルの保持位置を撮像する撮像装置（ＣＣＤカメラ１５）であることを特徴とする。
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、前記ノズル検知手段として、距離センサを用いるのであればノズルチェンジャのノズルの保持位置について距離を測定し、撮像装置を用いるのであればノズルの保持位置を撮影し例えば輪郭線を抽出して、ノズルの反応が無い場合ノズルを返却可能な空き保持位置であると判断することができる。
なお、本発明における前記ノズル検出手段としては、例えば周知の電子部品搭載機に備えられ電子部品までの距離を測定する距離センサ、またはプリント基板上面のマーキングを読み取る撮像手段が用いられる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電子部品搭載機であって、前記ヘッドに取り付けられたノズルをノズルチェンジャに返却する際に、ノズルチェンジャの複数のノズルの保持位置のうちのノズルを返却すべき保持位置の情報を記憶した記憶手段と、該記憶手段における前記保持位置の情報が消えた場合に、前記ノズル検知手段によりノズルが無いと検知されたノズルチェンジャのノズルの保持位置に、ヘッドに取り付けられたノズルを返却するように制御する制御手段と、前記ノズルチェンジャの各ノズルの保持位置毎に保持されるノズルの種類の情報を記憶したノズル種類記憶手段と、前記ヘッドに取り付けられたノズルの外径を計測し、計測したノズル外径とノズル番号とを対応させたテーブルデータを参照して前記ヘッドに取り付けられたノズルの種類を判定するノズル種類判定手段とを備え、前記制御手段は、前記ヘッドに取り付けられたノズルをノズルチェンジャに返却するに際して、ノズル種類判定手段に判定されたノズルの種類の情報と、ノズル種類記憶手段に記憶された各保持位置に保持されるノズルの種類の情報とに基づき、ヘッドに搭載されたノズルの種類に対応するノズルチェンジャのノズルの保持位置を求め、かつ、求められたノズル保持位置中にノズル検知手段によりノズルが無いと判定された保持位置がある場合に、該保持位置にノズルを返却するように制御することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、請求項１と同様の効果を奏するとともに、電源が落ちたことなどにより、記憶装置（ＲＡＭ）に記憶されていた作業工程の情報としての各ヘッドに装着されているノズルがもとあった保持位置を示すロケーション番号が失われた場合、すなわち該ノズルがヘッドに装着されたことで空いている保持位置が判断できない場合でも、前記ノズル検知手段でノズル返却可能な空き保持位置を検出することで、ノズルを自動的に返却することができる。
【００１３】
また、請求項２記載の発明によれば、ノズルチェンジャに複数あるノズル保持位置にどの種類のノズルを保持させるか、すなわちノズル割付を不揮発性の記憶装置に予め記憶させておき、再起動時に前記ノズル種類判定手段を用いて自動的にノズル種類を判別し、前記ノズル割付を参照することで、初期状態で設定されている割付通りにノズルをノズルチェンジャに自動返却することができる。
なお、本発明における前記ノズル種類判別手段としては、例えば周知の電子部品搭載機に備えられノズルに吸着された電子部品の姿勢を検出する部品認識装置が用いられる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図８を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
まず、構成の説明をする。
図１〜図３に示すように、本発明による電子部品１８（図８に図示）搭載機は、基本的に従来の電子部品搭載機と同様に、電子部品１８を吸着する吸着ノズル１、該吸着ノズル１を装着するヘッド２、該ヘッド２を複数装備しＺ軸（上下）方向・θ軸回転方向の位置決めをするヘッドユニット３、該ヘッドユニット３をＸＹ軸座標方向に移動・位置決めをするＸＹ駆動部４、電子部品１８を供給する部品供給装置５、プリント基板を搬入・搬出する基板搬送ユニット６、多種のノズル１を保持しヘッド２にノズル１を着脱するノズルチェンジャ７、およびこれらを制御する制御部８により概略構成される。（なお、ノズル１はヘッド２の先端に装着されるが、隠れて見えていないので図２では別途破線で導いて図示している。）
【００１６】
ヘッドユニット３は、ノズル１のＺ軸（上下）方向の位置決めを行うＺ軸モータ９、θ軸回転方向の位置決めを行うθ軸モータ１０を有し、距離センサ１１、部品認識装置１２、真空発生装置１３、圧力センサ１４、CCDカメラ１５を搭載する。
【００１７】
距離センサ１１は、光学式距離測定器でヘッドユニット３から鉛直下方向の対象物までの距離を測定する。
部品認識装置１２は、吸着ノズル１を挟むように装着され、図８（Ａ）に示すように吸着された電子部品１８に対し一方から光を照射し、該光を遮る幅を測定することで電子部品１８の吸着姿勢を検知する装置である。
真空発生装置１３は、ノズル１で電子部品１８を吸着する際のバキュームを発生させ、圧力センサ１４で前記バキュームを計測し吸着不良を検知する。
CCDカメラ１５は、プリント基板を撮影し画像を処理して、基板上に印刷されたマークを認識することにより、電子部品搭載位置の計測あるいは間違った基板への部品の搭載を防ぐ。
【００１８】
ＸＹ駆動部４は、X軸モータ１６・Y軸モータ１７を有しヘッドユニット３をＸＹ軸座標方向に移動・位置決めする。
部品供給装置５は、装着する部品種類ごとに用意され、電子部品搭載機に並列して装着される
基板搬送ユニット６は、前工程からプリント基板を搬入して固定し、全ての電子部品装着が終了した合図を受けて次工程へ搬出する。
【００１９】
ノズルチェンジャ７は、図６にその例を示すような様々な種類のノズル１を多数保持し、ヘッドユニット３の各ヘッド２に必要なノズル１を装着、また不要となったノズル１を脱着する。ノズルチェンジャ７には、図７に示すようにノズル１の保持位置にロケーション番号が設定されており、どの保持位置にどのノズル種類を保持させるか、すなわちノズル割付情報を電子部品搭載機に記憶させておくことが可能である。
【００２０】
制御部８は、生産プログラムを記憶したＲＯＭと、各電子部品１８の相対的な搭載位置決めに関するＸＹＺ座標値・部品供給装置５の種類と座標・各ヘッド２ごとの装着されているノズル番号およびノズル１を装着したロケーション番号などを記憶するＲＡＭと、ノズル割付データ・ノズル外径とノズル番号の対応させたテーブルデータ等を記憶するＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリと、前述の各部から情報を受け取り各種の演算と判断をするＣＰＵを有し、電子部品搭載機の前記各部に制御信号を送って装置の動作全般を制御する。
【００２１】
本発明の特徴として、制御部８は、距離センサ１１を用いて、ノズルチェンジャ７のノズル１の保持位置までの距離を測定し、ノズル１の反応の有無からノズル返却可能な空き保持位置を検出する。再起動時には、検出された空き保持位置にノズル１を自動返却するように前記各部に制御信号を送って装置の動作全般を制御する。
【００２２】
次に、動作を説明する。
再起動時電源を入れると、装置のハードチェック等の準備動作、原点復帰が行われたのち、図４に示すように、内部記憶装置に記録された自動ノズル返却フローを実行する。
【００２３】
ヘッドユニット３には複数のヘッド２が装備されているので、全てのヘッド２に対して順に以下の動作行う（ループ１；L1）。
【００２４】
まず、ヘッド２にノズル１が装着されたままになっていないかを、部品認識装置７を用いて判別する（Ｓ２）。図８（Ｂ）に示すように、部品認識時よりも上方、つまりヘッド寄りの位置で測定し、幅が計測されなければノズル１は装着されていないと判断し、いずれのヘッド２にもノズル１が装着されていなければプログラムを終了する。ノズル１が装着されている場合は、ノズル１の一カ所あるいは複数箇所の幅を計測し、図６に示すようにノズルごとにその各部の径が異なることを利用して、予め記憶されているノズル外径とノズル番号を対応させたテーブルデータを参照してノズル１の種類を識別する（Ｓ３）。
【００２５】
次に、予め記憶されているノズル割付参照し（Ｓ４）、割り当てられたロケーション番号の保持位置について空いた保持位置を調べる（i）。
【００２６】
ＸＹ駆動部４でヘッドユニット３を移動させ、識別したノズル１の種類が割り当てられている保持位置をロケーション番号の番号順に距離センサ１１で測定する（ループ２；L２）。図５に示すように、各保持位置までの距離とノズルチェンジャ７上面までの距離と比較し、該上面位置より近距離に反応があればノズル１が有ると判断し、反応が無くければノズル１を返却可能な空きロケーションであると判断する（Ｓ６）。
【００２７】
ノズル１を返却可能な空き保持位置が有る場合、ノズル１を該保持位置に返却するかの判断をオペレータに問いかける（Ｓ７）。返却する選択がされた場合、ノズル１の返却動作に入る（Ｓ８）。返却しない選択がされた場合は、次のノズル１を返却可能な空き保持位置を探す（Ｓ９）。
【００２８】
割り当てられたロケーション番号の保持位置全てに空きが無い、あるいはオペレータが返却しない選択をした場合、返却場所の対象を割り当て外のロケーション番号の保持位置に拡大し前述と同様に空きを見つけ、ノズル１の返却判断を促す（ii；Ｓ１０〜Ｓ１５およびL３）。
【００２９】
また、何らかの事情で全ての保持位置に空きが無い場合、またはオペレータが返却しない選択をしつづける、あるいは各種エラーが生じた場合は、自動返却プログラムはキャンセルされる。
【００３０】
以上の動作を、再起動時にノズル１が装着されたままのヘッド２それぞれに行うことで、全てのノズル１を自動でノズルチェンジャ７にもどし、初期状態にすることができる。なお、オペレータは任意のプロセスで自動返却プログラムをキャンセル可能とし、必要に応じて従来通りの手作業を選択する自由度を有する。
【００３１】
なお、以上の実施の形態において、ノズル検知手段として距離センサ１１を用いるとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、プリント基板の基板マーク認識用のCCDカメラ１５を用いてもよい。その場合、CCDカメラ１５で割り当てられたロケーション番号の保持位置を順にあるいは全体を一度に撮影し、例えばノズル１の輪郭線の抽出、あるいはノズルチェンジャ７の上面の色とノズル１の色の差を抽出するなどの画像処理を行うことでノズル１の有無を検知し、ノズル１を返却可能な空き保持位置を選出する。
さらに他のノズル検知手段の例として、タッチセンサによる直接接触や電気抵抗値測定器による抵抗値の差から検知してもよい。
【００３２】
また、上記の実施の形態において、ノズル１を初期状態で設定された状態に返却する為に、再起動時に改めてノズルチェンジャ７からノズル割り当て情報を取得するとしたが、例えばロケーション番号のほかにノズルの割り当てを変更可能なマーキングをしておくことで、ノズル検知手段として距離センサ１１やCCDカメラ１５でノズルの有無を確認する際に同時にノズル割付を認識させてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、前記ノズル検知手段を用いて、ノズルチェンジャ７のノズルの保持位置について、距離センサ１１であればノズルチェンジャ７上面までの距離を測定し、撮像装置（CCDカメラ１５）であれば輪郭線を抽出し、ノズル１の反応が無い場合ノズル１を返却可能な空き保持位置であると判断することができる。
【００３４】
請求項２記載の発明によれば、請求項１と同様の効果を奏するとともに
ノズル１を返却すべきノズル１の保持位置の情報が失われている場合でも、前記ノズル検知手段でノズル返却可能な空き保持位置を選出することで、ノズル１を自動的に返却することができる。
【００３５】
また、請求項２記載の発明によれば、前記ノズル種類判定手段を用いて自動的にノズル種類を判別し、ノズルチェンジャ７の各ノズル１の保持位置毎に保持されるノズル１の種類の情報、すなわちノズル割付を再起動時に改めてノズルチェンジャ７から取得することで、初期状態で設定されている割り当て通りにノズル１を自動返却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した一実施の形態を示す斜視図である。
【図２】図１の実施の形態における、ヘッドユニット部分の斜視図である。
【図３】図１の実施の形態における、構成要部のブロック図である。
【図４】図１の実施の形態における、自動ノズル返却のフローチャートである。
【図５】図１の実施形態における、ノズルチェンジャのノズル保持位置におけるノズル有無の検知方法を説明する図である。
【図６】電子部品搭載機に使用されるノズルの種類と形状の違いを説明するための図である。
【図７】電子部品搭載機に使用される、ノズルチェンジャの斜視図である。
【図８】電子部品搭載機で従来行われている、（Ａ）吸着姿勢検知方法の概念図（Ｂ）ノズル識別方法の概念図である。
【符号の説明】
１    ノズル
２    ヘッド
３    ヘッドユニット
４    ＸＹ駆動部
５    部品供給装置
６    基板搬送ユニット
７    ノズルチェンジャ
８    制御部
９    Ｚ軸モータ
１０  θ軸モータ
１１  距離センサ
１２  部品認識装置
１３  真空発生装置
１４  圧力センサ
１５  CCDカメラ
１６  Ｘ軸モータ
１７  Ｙ軸モータ
１８  電子部品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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