(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着ヘッドに複数のノズルを搭載し、前記装着ヘッドをＸＹロボットによって移動させて、前記ノズルで吸着保持した部品を基板上に実装する部品実装装置において、複数種類の前記ノズルをノズルステーションに搭載し、実装部品に適合する前記ノズルを前記ノズルステーションから選択的に前記装着ヘッドに装着して使用するノズル運用方法であって、
前記ノズルステーションにおいてノズル配置を設定し、
前記ノズルステーションにおけるノズル配置を用いて、所定の生産品種の基板を生産する際の前記装着ヘッドにおけるノズルの交換回数を算出し、
前記ノズルステーションのノズル配置を変更し、
前記ノズルステーションにおける変更後のノズル配置を用いて、前記所定の生産品種の基板を生産する際の前記装着ヘッドにおけるノズルの交換回数を算出し、
変更後のノズル配置におけるノズルの交換回数が減少したか否かを判断し、
減少したと判断した場合には、変更後の前記ノズルステーションのノズル配置を有効にすることを特徴とする部品実装装置のノズル運用方法。
【請求項２】
ノズルステーションのノズル配置の変更において、
前記ノズルステーションの各ノズルの内、任意に選出した２つのノズル位置を入れ替えることを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置のノズル運用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズルに吸着保持した電子部品等を基板に自動実装する部品実装装置のノズル運用方法及び部品実装方法に関し、特に、複数の種類を有するノズルの交換効率を高める技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板に対し種々の部品を自動で実装するものに図１１に示す部品実装装置１がある。部品実装装置１は、ＸＹロボット３によって基板面と平行なＸＹ方向に自在に移動する装着ヘッド５を有する。この装着ヘッド５は、部品を吸着保持する複数のノズル７を搭載している。装着ヘッド５は、ＸＹロボット３の駆動により部品供給カセット９からノズル７によって保持した部品を、基板上に移送して実装を行う。部品実装装置１では、このような実装動作を実装プログラムに基づいて制御し、同一仕様の基板に対し同一の実装動作を繰り返すことで、部品実装基板となる生産品１１の量産を可能にする。
【０００３】
ところで、生産品に実装する部品は種々の形態があるため、部品を保持するノズル７も部品の種類に対応した種々のものとなっている。従って、装着ヘッド５は、実装プログラムで制御される実装順の部品種類に対応し、複数のノズル７を配置したノズルステーション１３に移動して、所定のノズル７への交換を行う。所定ノズルへの交換の完了した装着ヘッド５は、部品供給カセット９上に移動し、部品を吸着保持する。次に、装着ヘッド５は、各ノズル７を認識カメラ１５上に移動し、保持した部品の吸着姿勢を認識させる。次に、基板上に移動し、指定の実装位置に順次各部品を実装する。部品は、それぞれ実装角度が設定されている。また、部品は、認識カメラ１５によって認識した吸着姿勢によっては、補正しなければならない場合がある。このため、装着ヘッド５は、各ノズル７を回転駆動すると共に、所定位置への移動を補正する。
【０００４】
部品実装装置１に備えられた上記のノズルステーション１３は、複数種類のノズル７を搭載する。従って、搭載しているノズル７に対応した部品を実装する生産品１１は、複数種の部品が実装される場合でも連続した実装動作が可能となる。さらに、部品実装装置１は、ノズル７の交換を行うことにより、生産品１１の種類を切り替え、多品種の生産品も連続生産できるようになっている。このように、部品実装装置１では、生産品１１に対応してノズル７の交換を行うため、ノズルステーション１３に必要とするノズル７を配置しておくことで部品実装効率を向上させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来、ノズルステーションにおけるノズル交換は手作業で行っており、しかもノズルの差異が目視では判別し難いため、配置ミスが起こり易く、不良品生産の要因となる虞れがあった。また、ノズルステーションのノズル配置は常に一定の配列パターンに固定して使用することが多く、生産品の種類によってはノズル交換回数が増大し、部品実装効率が低下する問題を有していた。
【０００６】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、生産品の種類を切り替えるときに、ノズルの配置を、自動で且つ少ない交換回数でノズル交換が行えるように変更する部品実装装置のノズル運用方法及び部品実装方法を提供し、もって、生産品の品質の安定化と、部品実装効率の向上を図ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る請求項１記載の部品実装装置のノズル運用方法は、装着ヘッドに複数のノズルを搭載し、前記装着ヘッドをＸＹロボットによって移動させて、前記ノズルで吸着保持した部品を基板上に実装する部品実装装置において、複数種類の前記ノズルをノズルステーションに搭載し、実装部品に適合する前記ノズルを前記ノズルステーションから選択的に前記装着ヘッドに装着して使用するノズル運用方法であって、前記ノズルステーションにおいてノズル配置を設定し、 前記ノズルステーションにおけるノズル配置を用いて、所定の生産品種の基板を生産する際の前記装着ヘッドにおけるノズルの交換回数を算出し、前記ノズルステーションのノズル配置を変更し、 前記ノズルステーションにおける変更後のノズル配置を用いて、前記所定の生産品種の基板を生産する際の前記装着ヘッドにおけるノズルの交換回数を算出し、変更後のノズル配置におけるノズルの交換回数が減少したか否かを判断し、減少したと判断した場合には、変更後の前記ノズルステーションのノズル配置を有効にすることを特徴とする。
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る請求項２記載の部品実装装置のノズル運用方法は、ノズルステーションのノズル配置の変更において、前記ノズルステーションの各ノズルの内、任意に選出した２つのノズル位置を入れ替えることを特徴とする。
【００１１】
上記請求項１，２に係る発明の部品実装装置のノズル運用方法では、ノズルステーションに搭載したノズルの配置を自動的で変更するので、複数の生産品種において、ノズル配置を正確に設定することができ、しかも交換回数を少なくし、部品実装装置における部品実装効率を格段に向上させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るノズル運用方法及び部品実装方法の好適な実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係るノズル運用方法の第１の実施の形態の手順を表すフローチャート、図２は本発明に用いる装着ヘッド及びノズルステーションの斜視図、図３は生産品種Ａに対するノズル配置毎のノズル交換回数を表した説明図、図４は生産品種Ｂに対するノズル配置毎のノズル交換回数を表した説明図である。
【００１８】
図２に示す装着ヘッド２１は、例えば抵抗チップやチップコンデンサ等の比較的小型の電子部品が供給される図示しないパーツフィーダ、又はＩＣやコネクタ等の比較的大型の電子部品が供給される図示しないパーツトレイから所望の電子部品を、複数のノズル２３により同時吸着して、図示しない回路基板の所定位置に実装する。このような電子部品の実装動作は、予め設定された部品実装装置の実装プログラムに基づいて制御される。
【００１９】
装着ヘッド２１は、複数個（本実施の形態では４個）のヘッド（第１ヘッドａ，第２ヘッドｂ，第３ヘッドｃ，第４ヘッドｄ）を横並びに連結した多運式ヘッドとして構成されている。各装着ヘッドのノズル２３は交換可能であり、他のノズルは部品実装装置のノズルステーション２５に予め収容されている。ノズル２３には、例えば１．０×０．５ｍｍ程度の微小チップ部品を吸着するＳサイズノズル、１８ｍｍ角のＱＦＰを吸着するＭサイズノズル、それより大きい部品を吸着するＬサイズノズル等があり、装着する電子部品の種類に応じてノズルステーション２５から選定される。
【００２０】
部品実装装置では、ローダ部から搬入された回路基板が所定の実装位置に搬送されると、装着ヘッド２１が移動してパーツフィーダ又はパーツトレイから所望の電子部品を吸着し、回路基板の所定位置に電子部品を装着する。この実装動作に先立ち、各ヘッドａ，ｂ，ｃ，ｄは、電子部品の種類に応じて、ノズル２３を交換して実装動作に備える。
【００２１】
本実施の形態による部品実装装置のノズル運用方法は、ノズルステーション２５に収容する各サイズのノズルを最適な配置に設定することにより、ノズル交換回数を減らして、部品実装装置における部品実装効率を高めるものである。
【００２２】
このノズル配置の変更は生産品種の切り替え中に行う。即ち、部品実装装置が異なる生産品種を生産する場合、現在生産中の品種から、次に生産する品種への切り替えを行う際に、同時に次の生産品種に最適なノズル配置にノズルステーションのノズル配置を変更する。従って、生産品種切り替えのための装置中断時間が有効利用され、ノズル配置交換のために生産時間の増大することがない。
【００２３】
その最適なノズル配置を選択する手順としては、コンピュータ等の演算手段であるシミュレータを用いて、仮想のノズルパターンを複数回設定し、それぞれ設定された各仮想パターンに対してノズル交換回数を求め、交換回数が増えるか又は減るかの判断を行い、その結果、ノズル交換回数が減った場合の仮想パターンでのノズル交換を実施するものである。
【００２４】
即ち、図１に示すように、まず、ノズルステーションにおいて任意に設定したノズル配置によるノズル交換回数をシミュレーションにより算出する（ステップ１、以降はＳ１と略記する）。そして、繰り返し処理数（初回は１）が所定の設定回数Ｎ（例えば、Ｎ＝１００００回程度）以上かを判断する（Ｓ２）。繰り返し処理回数がＮ未満であるとき、ノズルステーションの各ノズルのうち、任意に選出した２つのノズルの位置を入れ替える（Ｓ３）。そして、この場合のノズル交換回数をシミュレーションにより算出する（Ｓ４）。そして、この入れ替えたノズル配置によるノズル交換回数が、元のノズル配置によるノズル交換回数より減少したか否かを判定する（Ｓ５）。即ち、２つのノズルを入れ替えたノズルステーションのノズル配置により、所定の実装プログラムを実行する際に必要とされるノズルの交換回数が減ったか否かを求める。
【００２５】
判定の結果、ノズル交換回数がノズルの入れ替え前の配置状態よりも減ったなら、Ｓ３で行ったノズルの交換を受け入れ（Ｓ６）、選出した２つのノズルの位置を設定したノズルステーションのノズル配置と入れ替える。一方、判定の結果、ノズル交換回数が減らなかった場合には、ノズルの入れ替えは行わない。
このようにして、任意に選択した２つのノズルの位置を入れ替えたとき、ノズル交換回数が減少する場合だけ、この入れ替えを有効にすることを繰り返し行うことで、最終的に、その設定回数Ｎの中で最もノズル交換回数が少なくなるノズル配置が得られることになる。
【００２６】
このノズル交換の具体的な実施例を説明すれば、例えば図３に示す生産品種Ａを、同図に示すノズルステーションの旧配置でノズル交換を行った場合、合計８回のノズル交換回数となる。これを最適化した同図に示す新配置でノズル交換を行うと、合計２回のノズル交換で交換が完了することになる。
【００２７】
また、図４に示すように、生産品種Ｂの場合では、図３に示した旧配置のノズルステーションを用いると、合計７回のノズル交換が必要となり、図３に示した新配置を用いた場合には、合計４回のノズル交換が必要になる。これに対し、さらにノズル配置を最適化した図４に示す最新配置でノズル交換を行うと、合計２回のノズル交換で交換が完了することになる。
【００２８】
このように、本ノズルの運用方法に基づいてノズルステーション２５のノズル配置を最適なものとしておくことにより、ノズル交換回数を大幅に減らすことができ、この結果、回路基板への部品実装効率を格段に向上させることができる。また、本方法では、任意の２つのノズルを選出して入れ替えるといった単純な作業の繰り返しのため、複雑なアルゴリズムを構築する場合と比較して、如何なる数のノズルの組合せに対してもアルゴリズム変更することなく適用でき、汎用性を持たせることができる。
【００２９】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
図５は本実施形態のノズル運用方法の手順を表すフローチャート、図６は生産品種Ｃのノズル配置を（ａ）生産品種Ｄのノズル配置を（ｂ）で示した説明図、図７は第２の実施の形態におけるノズル交換過程のノズル配置を表した模式図である。
【００３０】
本実施の形態によるノズル運用方法は、現在の生産品種Ｃと、次に生産する生産品種Ｄのノズルステーション２５におけるノズル２３の配置が異なるときに、部品実装装置によりノズル配置を自動的に変更可能とするものである。このノズル配置の変更は、生産品種の切り替え中に行う。
【００３１】
図５に示すように、部品実装装置は、生産品種Ｃ、生産品種Ｄを生産するに際し、まず、生産品種Ｃの実装プログラムを読み出し（Ｓ２１）、これを記憶する（Ｓ２２）。次に、生産品種Ｃの生産を開始し（Ｓ２３）、生産品種Ｃの生産を終了する（Ｓ２４）。
【００３２】
次に、生産品種Ｄの実装プログラムを読み出し（Ｓ２５）、これを記憶する（Ｓ２６）。この際、現在のノズル配置と、生産品種Ｄとのノズル配置を比較する（Ｓ２７）。配置が異なる場合には、ノズル配置の自動交換を行い（Ｓ２８）、次に、生産品種Ｄの生産を開始する（Ｓ２９）。
一方、配置が同じである場合には、同様のノズル配置のノズルステーション２５を用いて生産品種Ｄの生産を開始する（Ｓ２９）。
【００３３】
ここで、Ｓ２８における部品実装装置を使用したノズル配置の自動交換についてさらに詳しく説明する。
生産品種Ｃ、生産品種Ｄに対してのノズルステーション２５におけるノズル２３の配置は、例えば、図６（ａ），（ｂ）に示すものであるとする。生産品種Ｃの生産終了時におけるノズルステーション２５のノズル配置は、図７（ａ）に示すように、生産品種Ｃのノズル配置となっている。なお、説明の都合上、ノズルステーション２５におけるノズル２３の左右方向の並びを行と称し、上下方向の並びを列と称することとする。
【００３４】
まず、部品実装装置は、図７（ｂ）に示すように、ノズルステーション２５の一行目における二列目と四列目のノズルＳ、Ｓを、ヘッドａ，ｃに吸着保持する。
次に、図７（ｃ）に示すように、二行目における二列目、四列目のノズルＭ、Ｍをヘッドｂ，ｄに吸着保持する。
次に、図７（ｄ）に示すように、ヘッドｂ，ｄに吸着保持したノズルＭ、Ｍを、ノズルステーション２５の一行目における二列目、四列目にセットする。
次に、図７（ｅ）に示すように、ノズルステーション２５の三行目における一列目、三列目のノズルＬ，Ｌを、ヘッドｂ，ｄに吸着保持する。
次に、図７（ｆ）に示すように、ヘッドａ，ｃに吸着保持しているノズルＳ，Ｓを、ノズルステーション２５の三行目における一列目、三列目にセットする。
次に、図７（ｇ）に示すように、ヘッドｂ，ｄに吸着保持しているノズルＬ，Ｌを、ノズルステーション２５の二行目における二列目、四列目にセットする。
【００３５】
これにより、図６（ａ）に示す生産品種Ｃのノズル配置が、図６（ｂ）に示す生産品種Ｄのノズル配置に自動的に変更できたことになる。即ち、本実施形態による部品実装装置のノズル運用方法によれば、ノズルステーション２５に搭載したノズル２３の所定のものを装着ヘッド２１に吸着し、吸着したノズル２３をノズルステーション２５における吸着位置と異なる位置に搭載してノズル２３の入れ替えを行い、この入れ替え動作を繰り返すことでノズル２３の配置を所望の配置へ変更することができる。
【００３６】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。
図８は本実施形態のノズル運用方法の手順を表すフローチャート、図９は装着ヘッドに取り付けるノズルを同一パターン毎に表した説明図、図１０は抽出ノズルパターンを（ａ）、最大ノズル数を（ｂ）、ノズル配置案を（ｃ）、抽出ノズル配置案を（ｄ）で表した説明図である。
【００３７】
本実施の形態によるノズル運用方法は、ノズル交換回数が最小となるよう、ノズルステーション２５におけるノズル配置を最適に自動設定するものである。例えば、部品実装装置は、所定の生産品種を生産するに際し、装着ヘッドが図９に示すノズルパターンを実装順（１〜２０）に変更されるものとする。
【００３８】
この場合、まず、実装順のノズルパターンの中から図１０（ａ）に示す同一のノズルパターンＯ〜Ｔを抽出する（Ｓ３１）。次に、図１０（ｂ）に示すように、各ノズルパターンＯ〜Ｔにおけるノズル数の最大数を算出する（Ｓ３２）。そして、図１０（ｃ）に示すように、各ノズルパターンＯ〜Ｔを組み合わせて、ノズルステーション２５のノズル配置案を作成する（Ｓ３３）。
【００３９】
このようにして作成した各ノズル配置案にて使用するノズル数を算出する。この実施の形態における例では、図１０（ｃ）に示す配置案１１，１４が、（Ｓ３２）で設定したノズルの必要数を満たしているので、ノズル配置案として抽出する（Ｓ３４）。次に、抽出した各ノズル配置案のノズル交換回数を、設備動作を疑似的に動作させて求めるシミュレータを用いて算出する（Ｓ３５）。本実施の形態では、図１０（ｄ）に示すように、ノズル配置案１１ではノズル交換回数が１２回、ノズル配置案１４ではノズル交換回数が１４回となる。最後に、Ｓ３５で算出した交換回数を比較し、ノズル交換回数が最小となるノズルステーション２５の配置案、即ち、ノズル配置案１２を選択する（Ｓ３６）。
【００４０】
これにより、ノズルステーション２５は、ノズル交換回数が最小となるノズル配置案を選択することができたことになる。従って、このノズル配置案を使用することにより、図９に示す実装順ではノズル交換回数を最小にすることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る部品実装装置のノズル運用方法及び部品実装方法によれば、ノズルステーションに搭載したノズルの配置を自動的に変更するので、複数の生産品種においてノズル配置を正確に行うことができ、しかもノズルの交換回数を少なくし、部品実装装置における部品実装効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るノズル運用方法の第１の実施の形態の手順を表すフローチャートである。
【図２】本発明に用いる装着ヘッド及びノズルステーションの斜視図である。
【図３】生産品種Ａに対するノズル配置毎のノズル交換回数を表した説明図である。
【図４】生産品種Ｂに対するノズル配置毎のノズル交換回数を表した説明図である。
【図５】第２実施形態のノズル運用方法の手順を表すフローチャートである。
【図６】生産品種Ｃのノズル配置を（ａ）生産品種Ｄのノズル配置を（ｂ）で示した説明図である。
【図７】第２の実施の形態におけるノズル交換過程のノズル配置を表した模式図である。
【図８】第３実施形態のノズル運用方法の手順を表すフローチャートである。
【図９】装着ヘッドに取り付けるノズルを同一パターン毎に表した説明図である。
【図１０】抽出ノズルパターンを（ａ）、最大ノズル数を（ｂ）、ノズル配置案を（ｃ）、抽出ノズル配置案を（ｄ）で表した説明図である。
【図１１】部品実装装置の概略の構成を表す斜視図である。
【符号の説明】
２１  装着ヘッド
２３  ノズル
２５  ノズルステーション
ａ，ｂ，ｃ，ｄ  ヘッド
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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