ノズル種類認識制御方法及び部品搭載装置
【課題】ノズル種類認識制御方法及び部品搭載装置において、部品搭載精度を高める。
【解決手段】部品を基板上に自動搭載する部品搭載装置において、作業ヘッドに装着されて部品を吸着する吸着ノズルの種類を認識するノズル種類認識制御方法であって、上記作業ヘッドに装着された状態における吸着ノズルの種類を認識する認識工程（Ｓ１，Ｓ２）と、上記認識した吸着ノズルの種類に応じて上記吸着ノズルの変位を制御する制御工程（Ｓ３，Ｓ４）とを含むようにする。
【解決手段】部品を基板上に自動搭載する部品搭載装置において、作業ヘッドに装着されて部品を吸着する吸着ノズルの種類を認識するノズル種類認識制御方法であって、上記作業ヘッドに装着された状態における吸着ノズルの種類を認識する認識工程（Ｓ１，Ｓ２）と、上記認識した吸着ノズルの種類に応じて上記吸着ノズルの変位を制御する制御工程（Ｓ３，Ｓ４）とを含むようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品を吸着する吸着ノズルの種類を認識するノズル種類認識制御方法及び部品搭載装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、装置内に搬入される回路基板（以下、単に「基板」という）にチップ状電子部品（以下、単に「部品」という）を自動搭載して基板ユニットを生産する電子部品搭載装置（以下、単に「部品搭載装置」という）がある。部品搭載装置は吸着ノズルを備え、この吸着ノズルにより部品供給装置から部品を吸着し、基板に実装する。
【０００３】
上記の部品搭載装置において、複数の吸着ノズルが収容されるノズルステーションを備え、部品に応じた吸着ノズルを使用する手法が用いられている。（例えば、特許文献１参照。）
なお、吸着ノズルは少なくともＸ軸及びＹ軸方向に移動自在な作業ヘッド等に装着される。また、この装着が正確になされていることを確認するため、吸着ノズルのバキューム時の負圧やノズル吸着口の形状等を認識する手法が知られている。
【０００４】
基板に搭載される部品は大半が微小部品であるため、部品作業ヘッドには、吸着ノズルと部品との接触による衝撃を吸収するため、スプリングが配設されている。このスプリングは、作業ヘッドのうち吸着ノズル上方に配設されているが、スプリングがもう１つ吸着ノズル内に内蔵されている場合もある。
【特許文献１】特開２００１−３４５５４３号公報（段落［００３２］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、部品搭載装置は、上記のようにノズルステーションにおいて複数の吸着ノズルを保持し、部品に応じて吸着ノズルを使い分けるため、意図しない吸着ノズルを装着してしまう場合がある。このように吸着ノズルの構造が異なると、部品吸着時の部品への衝撃も変化してしまう。
【０００６】
ここで、部品への衝撃が顕著に異なる例としては、上記のように吸着ノズルにスプリングが内蔵されているか否かの構造の違いが挙げられる。吸着ノズルにスプリングが内蔵されていると、部品吸着時の部品との接触による衝撃を特に吸収しやすいからである。なお、吸着ノズルにスプリングが内蔵されているか否かについては、上記従来の吸着ノズルのバキューム時の負圧やノズル吸着口の形状等では認識できなかった。
【０００７】
上記のような部品に加わる衝撃が増すと、吸着ノズルによる部品の吸着姿勢が不安定になり、基板への部品の搭載精度が悪化してしまっていた。
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、部品搭載精度を高めるノズル種類認識制御方法及び部品搭載装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のノズル種類認識制御方法は、部品を基板上に自動搭載する部品搭載装置において、作業ヘッドに装着されて部品を吸着する吸着ノズルの種類を認識するノズル種類認識制御方法であって、上記作業ヘッドに装着された状態における吸着ノズルの種類を認識する認識工程と、上記認識した吸着ノズルの種類に応じて上記吸着ノズルの変位を制御する制御工程とを含むようにする。
【０００９】
上記構成によれば、認識した吸着ノズルの種類に応じて吸着ノズルの変位を制御することで、吸着ノズルの構造が異なることに起因する部品吸着時の部品への衝撃の変化を考慮して吸着ノズルの変位を制御することができる。したがって、部品吸着時の部品への衝撃の変化を抑え、部品吸着姿勢を安定させることができる。
【００１０】
好ましくは、上記制御工程は、上記認識した吸着ノズルの種類に応じて上記吸着ノズルのＺ軸方向における変位速度を制御するようにする。
上記構成によれば、認識した吸着ノズルの種類に応じて吸着ノズルのＺ軸方向における変位速度を制御することにより、部品吸着時の部品への衝撃の変化を有効に抑えることができる。
【００１１】
好ましくは、上記認識工程は、上記吸着ノズルを撮像することにより上記吸着ノズルの種類を認識するようにする。
好ましくは、上記認識工程は、上記吸着ノズルにスプリングが内蔵されているか否かを認識するようにする。
【００１２】
上記構成によれば、吸着ノズルの構造が顕著に異なるスプリングの内蔵の有無を考慮して部品吸着時の部品への衝撃の変化を抑えることができる。
好ましくは、上記認識工程は、上記吸着ノズルにスプリングが内蔵されているか否かを、上記吸着ノズルの座ぐりの有無に基づき認識するようにする。
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の部品搭載装置は、作業ヘッドに装着され部品を吸着する吸着ノズルと、この吸着ノズルの種類を認識する認識手段と、上記吸着ノズルの変位を制御する制御手段とを備える部品搭載装置であって、上記認識手段は、上記作業ヘッドに装着された状態における吸着ノズルの種類を認識し、上記制御手段は、上記認識した吸着ノズルの種類に応じて上記吸着ノズルの変位を制御するようにする。
【００１４】
好ましくは、上記制御手段は、上記認識した吸着ノズルの種類に応じて上記吸着ノズルのＺ軸方向における変位速度を制御する構成とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、作業ヘッドに装着された状態で認識した吸着ノズルの種類に応じて吸着ノズルの変位を制御することで、吸着ノズル毎に構造が異なることに起因する部品吸着時の部品への衝撃の変化を考慮して吸着ノズルの速度や位置を制御することができる。したがって、部品吸着時の部品への衝撃の変化を抑え、部品吸着姿勢を安定させることができる。よって、本発明によれば、部品搭載精度を高めることができる。
【００１６】
また、認識した吸着ノズルの種類に応じて吸着ノズルのＺ軸方向における変位速度を制御することにより、吸着ノズルが衝撃を吸収しやすい場合にＺ軸方向における変位速度を高く設定する等して部品搭載効率を高めることができると共に、部品吸着時の部品への衝撃の変化を有効に抑えることができ、部品搭載精度をより高めることができる。
【００１７】
更に、例えば吸着ノズルの座ぐりの有無等に基づき吸着ノズルにスプリングが内蔵されているか否かを認識するようにすることで、吸着ノズルの構造が顕著に異なるスプリングの内蔵の有無を考慮して部品吸着時の部品への衝撃の変化を抑えることができ、部品搭載精度をより一層高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施の形態に係るノズル種類認識制御方法及び部品搭載装置について、図面を参照しながら説明する。
図１Ａは、本発明の一実施の形態に係る部品搭載装置を示す外観斜視図であり、図１Ｂは、上記部品搭載の上下の保護カバーを取り除いて内部の構成を模式的に示す斜視図である。
【００１９】
図１Ａに示すように、部品搭載装置１は、天井カバー上の前後に、それぞれＣＲＴディスプレイからなるモニタ装置２，２と、同じく天井カバー上の左右に、それぞれ稼動状態を報知する警報ランプ３，３を備えている。また、上部保護カバー４の前部と後部の面には、液晶ディスプレイとタッチ式入力装置からなり外部からの操作により各種の指示を入力することができる小型の表示入力パネル５が配置されている（図の右斜め上方向になる後部の表示入力パネル５は陰になって見えない）。
【００２０】
下部の基台６の上には、中央に、固定と稼動の１対の平行する基板案内レール７が図１Ｂに示すプリント回路基板（以下単に「基板」という）８の搬送方向（Ｘ軸方向、図の斜め右下から斜め左上方向）に水平に延在して配設される。また、これらの基板案内レール７の下部に接して、図には見えないループ状の搬送ベルト（コンベアベルト）が走行可能に配設される。
【００２１】
搬送ベルトは、それぞれ数ミリ幅のベルト脇部を基板案内レール７の下から基板搬送路に覗かせて、不図示のベルト駆動モータにより駆動され、基板搬送方向に走行し、基板８の裏面両側を下から支持しながら装置本体内に部品搭載前の基板８をライン上流側から搬入し、部品搭載済みの基板８を順次ライン下流側に排出する。この部品搭載装置１内には、常時２枚の基板８が搬入され、位置決めされて、部品の搭載が終了するまで固定されている。
【００２２】
基台６の前後には、それぞれ電子部品供給台９が形成されている（図１Ａでは図の右斜め上方向になる後部の電子部品供給台９は陰になって見えない。また、図１Ｂでは、後部の電子部品供給台９は図示を省略している）。電子部品供給台９には、テープカセット式電子部品供給装置１０が多数配設される。
【００２３】
また、基台６の上方には、４本のＸ軸レール１１とこれらそれぞれ２本のＸ軸レール１１の上にそれら２本のＸ軸レール１１をＹ軸方向（図の左斜め下から右斜め上方向）に摺動自在に支持するそれぞれ１本、合計２本のＹ軸レール１２が左右に配置されている。
【００２４】
上記４本のＸ軸レール１１には、それぞれ１台の作業ヘッド支持塔１３がＸ軸方向に摺動自在に懸架されている。つまりここに示す部品搭載装置１には合計４台の作業ヘッド支持塔１３が配設されている。
【００２５】
各作業ヘッド支持塔１３には、図の例では２個の作業ヘッド１４が上下（Ｚ方向）に昇降自在に且つ３６０度方向（θ方向という）に回転自在に配設されている。すなわち、部品搭載装置１には、合計８個の作業ヘッド１４が配設されている。各作業ヘッド１４は、Ｙ軸レール１２によるＸ軸のＹ軸方向への移動、Ｘ軸による作業ヘッド支持塔１３のＸ軸方向への移動、及び作業ヘッド１４自身によるＺ軸方向への移動とθ方向への回転により、前後左右上下及びθ方向への位置を自在に制御される。
【００２６】
これらの作業ヘッド１４は、テープフィーダ１０やトレイ式電子部品供給装置等によって吸着部まで供給される所定の部品を後述する吸着ノズル１５によって吸着し、その吸着した部品を基板８の所定の搭載位置に搭載する。なお、吸着ノズル１５は、供給される部品が変更された場合に、変更後の部品に応じて複数箇所に配設されるノズルステーション３６から適宜選択されて作業ヘッド１４に装着される。なお、同図におけるノズルステーション３６は、吸着ノズル１５を２つ収容可能な形状を呈しているが、３つ以上の吸着ノズル１５を収容可能なノズルステーションを代わりに配設することももちろん可能である。
【００２７】
そして、基台６の内部には、特には図示しないが、基板の位置決め装置、基板を２本の基板案内レール７間に固定する基板固定機構、各部を制御するための制御装置等が備えられている。
【００２８】
図２は、上記部品搭載装置のシステム構成を示すブロック図である。同図に示すように、部品搭載装置１は、認識手段及び制御手段としてのＣＰＵ１６、このＣＰＵ１６にバス１７で接続された同じく認識手段及び制御手段としてのｉ／ｏ（入出力）制御ユニット１８並びに認識手段としての画像処理ユニット１９からなる制御部を備えている。また、ＣＰＵ１６には、メモリ２０が接続されている。メモリ２０は、特には図示しないがプログラム領域とデータ領域とを備えている。
【００２９】
また、ｉ／ｏ制御ユニット１８には、作業ヘッドの吸着ノズル１５に吸着されている部品２２、又は吸着ノズル１５の種類を認識するべく吸着ノズル１５を照明する照明装置２３が接続されている。なお、ｉ／ｏ制御ユニット１８には、部品２２又は吸着ノズル１５を照明するための照明装置２３以外にも、基板８の基板マークや部品搭載位置を照明するための照明装置２１が接続されている。
【００３０】
更に、ｉ／ｏ制御ユニット１８には、それぞれのアンプ（ＡＭＰ）を介してＸ軸モータ２４、Ｙ軸モータ２５、Ｚ軸モータ２６及びθ軸モータ２７が接続されている。Ｘ軸モータ２４は作業ヘッドを左右に駆動し、Ｙ軸モータ２５はＸ軸レールを前後に駆動し、Ｚ軸モータ２６は作業ヘッドを上下に駆動し、そしてθ軸モータ２７は吸着ノズル１５を３６０度回転させる。
【００３１】
上記の各アンプには、特には図示しないが、それぞれエンコーダが配設されており、これらのエンコーダにより各モータ（Ｘ軸モータ２４，Ｙ軸モータ２５，Ｚ軸モータ２６，θ軸モータ２７）の回転に応じたエンコーダ値がｉ／ｏ制御ユニット１８を介してＣＰＵ１６に入力される。これにより、ＣＰＵ１６は、吸着ノズル１５の現在位置を確認することができる。
【００３２】
更に、上記のｉ／０制御ユニット１８には、バキュームユニット２８が接続されている。バキュームユニット２８は、バキュームチューブ２９を介して、更に図１Ｂに示す作業ヘッド支持塔１３及び作業ヘッド１４を介して、吸着ノズル１５に空気的に接続されている。バキュームチューブ２９には、空圧センサ３０が配設されている。バキュームユニット２８は、吸着ノズル１５に対しバキュームによって部品２２を吸着させ、又はバキューム解除とエアブローとバキュームブレイク（真空破壊）によって吸着を解除させる。このとき、空圧センサ３０からバキュームチューブ２９内の空気圧データが電気信号としてｉ／ｏ制御ユニット１８を介しＣＰＵ１６に出力される。これにより、ＣＰＵ１６は、バキュームチューブ２９内の空気圧の状態、ひいては吸着ノズル１５の空気圧の現在の状態を認識することができる。
【００３３】
更に、上記のｉ／ｏ制御ユニット１８には、位置決め装置、ベルト駆動モータ、基板センサ、異常表示ランプ等がそれぞれのドライバを介して接続されている。位置決め装置は、部品搭載装置の基台内部において基板案内レールの下方に配置され、装置内に案内されてくる基板８の位置決めを行う。ベルト駆動モータは、案内レールに一体的に配設されている基板搬送ベルトを循環駆動する。基板センサは、基板８の搬入と搬出を検知する。異常表示ランプは、部品搭載装置の動作異常や作業領域内の異物進入等の異常時に点灯又は点滅して異常発生をオペレータに報知する。
【００３４】
またｉ／ｏ制御ユニット１８には、通信ｉ／ｏインターフェース３１、図１Ａに示す表示入力パネル５、記録装置３２が接続されている。通信ｉ／ｏインターフェース３１は、例えばティーチングやその他の処理を例えばパーソナルコンピュータ等の他の処理装置で行う場合などに、これらの処理装置と有線又は無線で接続してＣＰＵ１６との通信が可能であるように構成されている。
【００３５】
また、上記の表示入力パネル５は、部品搭載作業の実行時には、画像処理ユニット１９が作業ヘッド側の撮像装置３３で撮像した基板８（基板マーク）の画像を表示装置に表示する。なお、ティーチング処理の実行時などには、グラフ画像やパラメータ入力窓を画面表示する。
【００３６】
記録装置３２は、例えばＨＤ（Hard Disk）、ＦＤ（Floppy（登録商標）Disk）、ＭＯ（Magneto Optical disk）、ＣＤ−ＲＯＭ／ＲＷ、カード或いはスティック型のフラッシュメモリ等の各種の記録媒体を装着可能であり、部品搭載装置の部品搭載処理、その事前に行われる部品搭載ティーチング処理等のプログラムや、部品ライブラリのデータ、ＣＡＤからのＮＣデータ等の各種のデータを記録して保持しており、これらのプログラムはＣＰＵ１６によりメモリ２０のプログラム領域にロードされて各部の制御の処理に使用され、データもメモリ２０のデータ領域に読み出されて、所定の処理がなされる。処理されて更新されたデータは、所定の記録媒体の所定のデータ領域に格納されて保存される。
【００３７】
このような構成の部品搭載装置１において、基板ユニットの生産では、２枚の基板が搬入される場合もあれば、複数の小型基板（子基板）を連設した親基板が搬入される場合もあるが、通常は、１枚の基板が最小単位として取り扱われる。そして、最初に、ハード的に位置決めされている基板８の基板マーク位置に、Ｘ軸モータ２４及びＹ軸モータ２５の駆動によって作業ヘッド支持塔１３に配置された基板撮像用の撮像手段３３及び照明手段２１を移動させ、基板マークを撮像する。この基板マークは、通常、外径１ｍｍ程度の大きさで、正方形、正三角形、丸又は菱形等の形状をなした銅パターン等で形成されている。
【００３８】
上記撮像した基板マークの画像は、フレームグラバ（frame grabber）に取り込まれ、アナログ信号からデジタルデータへ変換され、この変換によって得られた基板マークのイメージ画像に対し、あらかじめ登録されている基板マークの情報及び認識用の本体装置の装置情報を用いることによって画像認識される。そして、基板マークの画像認識が終了することにより、基板８のずれ及び傾きが認識され、あらかじめ登録されている搭載座標の補正量が決定される。
【００３９】
この後、基板８に搭載する部品２２を部品供給装置から取り出して、部品認識用の撮像装置３５の上方の部品認識点へ部品２２を移動させ、部品２２を下から撮像する。撮像された部品２２の画像は、フレームグラバに取り込まれ、アナログ信号からデジタルデータへ変換され、この変換によって得られた部品２２のイメージ画像に対し、あらかじめ登録されている部品２２のライブラリ情報及び認識用の本体装置の装置情報を用いることによって画像認識される。この画像認識により、部品２２の位置ずれ及び傾きが認識され、あらかじめ登録されている搭載座標位置が、基板マークの画像認識から得られた搭載位置の補正量に部品２２の画像認識から得られた補正量を加味して補正され、その補正された搭載位置に部品が搭載される。このような基板８への部品２２の搭載作業が、基板８に搭載する部品２２の数だけ繰り返される。
【００４０】
ここで、部品搭載装置１において、図１に示す作業ヘッド１４に装着された状態における吸着ノズル１５の種類の認識及び吸着ノズルの変位に係る制御について図２及び図３を参照しながら説明する。
【００４１】
図３は、上記部品搭載装置の吸着ノズルの認識及び制御を示す簡易フローチャートである。
まず、吸着ノズル１５が図１に示す作業ヘッド１４に装着されると、ｉ／ｏ制御ユニット１８はＸ軸モータ２４及びＹ軸モータ２５を制御し、作業ヘッド１４を撮像装置１５の上方に移動させる。そして、部品２２を吸着する前の吸着ノズル１５を撮像する。これにより得られた画像が画像処理ユニット１９により上述のようにデジタルデータへ変換される等して、画像処理ユニット１９が吸着ノズル１５の情報を取得する（Ｓ１）。
【００４２】
なお、上記の吸着ノズル１５の撮像は、吸着ノズル１５が部品２２の中心を吸着するために行われるセンターティーチングや、吸着ノズル１５が正しく装着されているか否かの確認と同時に行うとよい。
【００４３】
そして、上記吸着ノズル１５の情報（ここでは画像データ）に基づきＣＰＵ１６等が吸着ノズル１５の種類を認識する（Ｓ２）。画像データからの吸着ノズル１５の種類の認識に際しては、吸着ノズル１５の開口部形状や径等が考えられるが、吸着する部品２２の受ける衝撃が最も変化する要因となる、吸着ノズル１５にスプリングが内蔵されているか否かの構造の違いを認識することが望ましい。しかしながら、吸着ノズル１５のスプリング内蔵の有無は、上記のような手法では認識することができない場合が多い。そのため、詳しくは後述するが、吸着ノズル１５に形成される座ぐり等によって吸着ノズル１５を認識するとよい。なお、吸着ノズル１５のスプリング内蔵の有無を認識するためには、その他にも、吸着ノズル１５への目印を付す手法、スプリング内蔵の有無により吸着ノズル１５の形状を異ならせておく手法等がある。
【００４４】
上記のノズル種類認識（Ｓ２）により、吸着ノズル１５の種類がＡタイプだったとすると、ＣＰＵ１６及びｉ／ｏ制御ユニット１８はＡタイプ用のモータ制御を行う（Ｓ３）。具体的には、ｉ／ｏ制御ユニット１８がタイプＡの条件でＺ軸モータ２６を回転させることにより吸着ノズル１５の変位を制御する。上記タイプＡの条件には、例えば速度、吸着位置等が挙げられる。Ａタイプの吸着ノズル１５が衝撃を吸収しやすいという特性を有していれば、吸着ノズル１５のＺ軸方向等における変位速度を高めることにより、部品搭載効率が増すことになる。
【００４５】
同様に、吸着ノズル１５の種類がＢタイプだったとすると、ＣＰＵ１６及びｉ／ｏ制御ユニット１８はＢタイプ用のＺ軸モータ２６制御を行う（Ｓ４）。なお、吸着ノズル１５の種類には３種類以上使用することが多いため、その場合には、タイプＣ，タイプＤ，・・・と認識及び制御のパターンを増やすことになる。
【００４６】
また、吸着ノズル１５の種類が認識できなかった場合には、図１に示すモニタ装置２，２、警報ランプ３，３、表示入力パネル５等により警告表示する（Ｓ４）。
なお、本発明に係る制御手段は、少なくとも吸着ノズル１５の変位を制御すればよく、ＣＰＵ１６やｉ／ｏ制御ユニット１８に限定されない。また、本発明に係る認識手段も、作業ヘッド１４に装着された状態における吸着ノズル１５の種類を認識すればよいため、図２に示すＣＰＵ１６や画像処理ユニット１９（撮像装置３５）に限定されず、例えば部品搭載装置１にロードセル等の荷重測定要素を配設して吸着ノズル１５の種類を判別してもよい。
【００４７】
以下、吸着ノズル１５のスプリング内蔵の有無を認識するための相違点の一例を図４、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ及び図６Ｂを参照しながら説明する。
図４は、上記部品搭載装置の作業ヘッドを示す側面図である。図５Ａは、上記部品搭載装置のスプリングを内蔵しない吸着ノズルを示す図４のＡ部拡大断面図である。図５Ｂは、上記部品搭載装置のスプリングを内蔵する吸着ノズルを示す断面図である。
【００４８】
図４において、作業ヘッド１４の下端には、吸着ノズル１５が装着されている。また、吸着ノズル１５の上方には、スプリング３６−１が配設されている。ここで、スプリング３６−１は、吸着ノズル１５−１が部品吸着時に受ける衝撃を吸収するため、ひいては吸着ノズル１５−１が吸着する部品への衝撃を緩和するために配設され、吸着ノズル１５−１を押圧している。
【００４９】
図５Ａ（図４のＡ部拡大図）に示すようにスプリングを内蔵しない吸着ノズル１５−１は、基部３７とこの基部３７に嵌合するように配設されるノズル先端部３８とからなる。基部３７及びノズル先端部３８には、互いに連通する空圧回路３７ａ，３８ａが設けられており、これら空圧回路３７ａ，３８ａは図２に示すバキュームユニット２８と空気的に接続されている。なお、吸着ノズル１５−１は、ノズル先端部３８の下端において上記のバキュームユニット２８による空気圧で部品を吸着する。
【００５０】
一方、図５Ｂに示すスプリング３６−２を内蔵する吸着ノズル１５−２は、基部３９、ノズル先端部４０、スリーブ４１等からなる。スリーブ４１は、略円筒形状を呈しており、基部３９内をＺ軸方向に所定範囲内で摺動可能なように基部３９に形成される座ぐり３９ｂから固定具４３により固定されている。また、ノズル先端部４０は、更にスリーブ４１内をＺ軸方向に所定範囲内で摺動可能なようにピン４２により固定されている。
【００５１】
そして、スプリング３６−２は、吸着ノズル１５−２の部品吸着時における衝撃吸収性を高めるためにノズル先端部４０とスリーブ４１との間に介在し、ノズル先端部４０を所定の押付け荷重で押圧している。なお、基部３９及びノズル先端部４０にも空圧回路３９ａ，４０ａが設けられており、これら空圧回路３９ａ，４０ａも図１に示すバキュームユニット２８と空気的に接続されているものとする。
【００５２】
ここで、図５Ａに示すスプリングを内蔵しない吸着ノズル１５−１と、図５Ｂに示すスプリング３６−２を内蔵する吸着ノズル１５−２との違いは、ノズル先端部３８，４０の吸着口形状（空圧回路３８ａ，４０ａの断面形状）や吸着ノズル１５−１，１５−２の吸着時におけるバキュームの負圧では認識することができない場合が多い。そのため、吸着ノズル１５がスプリング３６−２を内蔵しているか否かの判断方法として、以下のように判断するとよい。
【００５３】
図６Ａは、上記スプリングを内蔵しない吸着ノズルの底面図であり、図６Ｂは、上記スプリングを内蔵する吸着ノズルの底面図である。
図２に示す撮像装置３５が図５Ａに示す吸着ノズル１５−１を下方から撮像すると、図６Ａに示す吸着ノズル１５−１のようになる。同様に、図５Ｂに示す吸着ノズル１５−２を下方から撮像すると、図６Ｂに示す吸着ノズル１５−２のようになる。
【００５４】
ここで、吸着ノズル１５−１と吸着ノズル１５−２とは、基部３９に座ぐり３９ｂを有するか否かで外観上大きく異なる。そのため、図２に示すｉ／ｏ制御ユニット１８により照明装置２３を操作し、座ぐり３９ｂが強調されるように画像を取得すると、容易に吸着ノズル１５−２がスプリング３６−２を内蔵することを認識することができる。
【００５５】
本実施の形態では、作業ヘッド１４に装着された状態で認識した吸着ノズル１５の種類に応じて吸着ノズルの変位を制御することで、吸着ノズル１５毎に構造が異なることに起因する部品２２吸着時の部品２２への衝撃の変化を考慮して吸着ノズル１５の変位を制御することができる。したがって、部品２２吸着時の部品２２への衝撃の変化を抑え、部品吸着姿勢を安定させることができる。よって、本実施の形態によれば、部品搭載精度を高めることができる。
【００５６】
また、認識した吸着ノズル１５の種類に応じて吸着ノズル１５のＺ軸方向における変位速度を制御することにより、吸着ノズル１５が衝撃を吸収しやすい場合にＺ軸方向における変位速度を高く設定する等して部品搭載効率を高めることができると共に、部品２２吸着時の部品２２への衝撃の変化を有効に抑えることができ、部品搭載精度をより高めることができる。
【００５７】
また、吸着ノズル１５を撮像することにより吸着ノズル１５の種類を認識することで、ＣＰＵ１６等による吸着ノズル１５の認識が容易になり、部品搭載効率を高めることができる。
【００５８】
また、吸着ノズル１５にスプリングが内蔵されているか否かを例えば座ぐり３９の有無により認識することで、吸着ノズル１５の構造が顕著に異なるスプリングの内蔵の有無を考慮して部品２２吸着時の部品２２への衝撃の変化を抑えることができ、部品搭載精度をより一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１Ａ】本発明の一実施の形態に係る部品搭載装置を示す外観斜視図である。
【図１Ｂ】上記部品搭載の上下の保護カバーを取り除いて内部の構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】上記部品搭載装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図３】上記部品搭載装置の吸着ノズルの認識及び制御を示す簡易フローチャートである。
【図４】上記部品搭載装置の作業ヘッドを示す側面図である。
【図５Ａ】上記部品搭載装置のスプリングを内蔵しない吸着ノズルを示す図４のＡ部拡大断面図である。
【図５Ｂ】上記部品搭載装置のスプリングを内蔵する吸着ノズルを示す断面図である。
【図６Ａ】上記スプリングを内蔵しない吸着ノズルの底面図である。
【図６Ｂ】上記スプリングを内蔵する吸着ノズルの底面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 部品搭載装置
２ モニタ装置
３ 警報ランプ
４ 上部保護カバー
５ 表示入力パネル
６ 基台
７ 基板案内レール
８ 基板
９ 電子部品供給台
１０ テープカセット式電子部品供給装置（テープフィーダ）
１１ Ｘ軸レール
１２ Ｙ軸レール
１３ 作業ヘッド支持塔
１４ 作業ヘッド
１５ 吸着ノズル
１６ ＣＰＵ
１７ バス
１８ ｉ／ｏ制御ユニット
１９ 画像処理ユニット
２０ メモリ
２１ 照明装置
２２ 部品
２３ 照明装置
２４ Ｘ軸モータ
２５ Ｙ軸モータ
２６ Ｚ軸モータ
２７ θ軸モータ
２８ バキュームユニット
２９ バキュームチューブ
３０ 空圧センサ
３１ 通信ｉ／ｏインターフェース
３２ 記録装置
３３ 撮像装置
３５ 撮像装置
３６ スプリング
３７ 基部
３７ａ 空圧回路
３８ ノズル先端部
３８ａ 空圧回路
３９ 基部
３９ａ 空圧回路
３９ｂ 座ぐり
４０ ノズル先端部
４０ａ 空圧回路
４１ スリーブ
４２ ピン
４３ 止め具
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品を吸着する吸着ノズルの種類を認識するノズル種類認識制御方法及び部品搭載装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、装置内に搬入される回路基板（以下、単に「基板」という）にチップ状電子部品（以下、単に「部品」という）を自動搭載して基板ユニットを生産する電子部品搭載装置（以下、単に「部品搭載装置」という）がある。部品搭載装置は吸着ノズルを備え、この吸着ノズルにより部品供給装置から部品を吸着し、基板に実装する。
【０００３】
上記の部品搭載装置において、複数の吸着ノズルが収容されるノズルステーションを備え、部品に応じた吸着ノズルを使用する手法が用いられている。（例えば、特許文献１参照。）
なお、吸着ノズルは少なくともＸ軸及びＹ軸方向に移動自在な作業ヘッド等に装着される。また、この装着が正確になされていることを確認するため、吸着ノズルのバキューム時の負圧やノズル吸着口の形状等を認識する手法が知られている。
【０００４】
基板に搭載される部品は大半が微小部品であるため、部品作業ヘッドには、吸着ノズルと部品との接触による衝撃を吸収するため、スプリングが配設されている。このスプリングは、作業ヘッドのうち吸着ノズル上方に配設されているが、スプリングがもう１つ吸着ノズル内に内蔵されている場合もある。
【特許文献１】特開２００１−３４５５４３号公報（段落［００３２］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、部品搭載装置は、上記のようにノズルステーションにおいて複数の吸着ノズルを保持し、部品に応じて吸着ノズルを使い分けるため、意図しない吸着ノズルを装着してしまう場合がある。このように吸着ノズルの構造が異なると、部品吸着時の部品への衝撃も変化してしまう。
【０００６】
ここで、部品への衝撃が顕著に異なる例としては、上記のように吸着ノズルにスプリングが内蔵されているか否かの構造の違いが挙げられる。吸着ノズルにスプリングが内蔵されていると、部品吸着時の部品との接触による衝撃を特に吸収しやすいからである。なお、吸着ノズルにスプリングが内蔵されているか否かについては、上記従来の吸着ノズルのバキューム時の負圧やノズル吸着口の形状等では認識できなかった。
【０００７】
上記のような部品に加わる衝撃が増すと、吸着ノズルによる部品の吸着姿勢が不安定になり、基板への部品の搭載精度が悪化してしまっていた。
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、部品搭載精度を高めるノズル種類認識制御方法及び部品搭載装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のノズル種類認識制御方法は、部品を基板上に自動搭載する部品搭載装置において、作業ヘッドに装着されて部品を吸着する吸着ノズルの種類を認識するノズル種類認識制御方法であって、上記作業ヘッドに装着された状態における吸着ノズルの種類を認識する認識工程と、上記認識した吸着ノズルの種類に応じて上記吸着ノズルの変位を制御する制御工程とを含むようにする。
【０００９】
上記構成によれば、認識した吸着ノズルの種類に応じて吸着ノズルの変位を制御することで、吸着ノズルの構造が異なることに起因する部品吸着時の部品への衝撃の変化を考慮して吸着ノズルの変位を制御することができる。したがって、部品吸着時の部品への衝撃の変化を抑え、部品吸着姿勢を安定させることができる。
【００１０】
好ましくは、上記制御工程は、上記認識した吸着ノズルの種類に応じて上記吸着ノズルのＺ軸方向における変位速度を制御するようにする。
上記構成によれば、認識した吸着ノズルの種類に応じて吸着ノズルのＺ軸方向における変位速度を制御することにより、部品吸着時の部品への衝撃の変化を有効に抑えることができる。
【００１１】
好ましくは、上記認識工程は、上記吸着ノズルを撮像することにより上記吸着ノズルの種類を認識するようにする。
好ましくは、上記認識工程は、上記吸着ノズルにスプリングが内蔵されているか否かを認識するようにする。
【００１２】
上記構成によれば、吸着ノズルの構造が顕著に異なるスプリングの内蔵の有無を考慮して部品吸着時の部品への衝撃の変化を抑えることができる。
好ましくは、上記認識工程は、上記吸着ノズルにスプリングが内蔵されているか否かを、上記吸着ノズルの座ぐりの有無に基づき認識するようにする。
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の部品搭載装置は、作業ヘッドに装着され部品を吸着する吸着ノズルと、この吸着ノズルの種類を認識する認識手段と、上記吸着ノズルの変位を制御する制御手段とを備える部品搭載装置であって、上記認識手段は、上記作業ヘッドに装着された状態における吸着ノズルの種類を認識し、上記制御手段は、上記認識した吸着ノズルの種類に応じて上記吸着ノズルの変位を制御するようにする。
【００１４】
好ましくは、上記制御手段は、上記認識した吸着ノズルの種類に応じて上記吸着ノズルのＺ軸方向における変位速度を制御する構成とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、作業ヘッドに装着された状態で認識した吸着ノズルの種類に応じて吸着ノズルの変位を制御することで、吸着ノズル毎に構造が異なることに起因する部品吸着時の部品への衝撃の変化を考慮して吸着ノズルの速度や位置を制御することができる。したがって、部品吸着時の部品への衝撃の変化を抑え、部品吸着姿勢を安定させることができる。よって、本発明によれば、部品搭載精度を高めることができる。
【００１６】
また、認識した吸着ノズルの種類に応じて吸着ノズルのＺ軸方向における変位速度を制御することにより、吸着ノズルが衝撃を吸収しやすい場合にＺ軸方向における変位速度を高く設定する等して部品搭載効率を高めることができると共に、部品吸着時の部品への衝撃の変化を有効に抑えることができ、部品搭載精度をより高めることができる。
【００１７】
更に、例えば吸着ノズルの座ぐりの有無等に基づき吸着ノズルにスプリングが内蔵されているか否かを認識するようにすることで、吸着ノズルの構造が顕著に異なるスプリングの内蔵の有無を考慮して部品吸着時の部品への衝撃の変化を抑えることができ、部品搭載精度をより一層高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施の形態に係るノズル種類認識制御方法及び部品搭載装置について、図面を参照しながら説明する。
図１Ａは、本発明の一実施の形態に係る部品搭載装置を示す外観斜視図であり、図１Ｂは、上記部品搭載の上下の保護カバーを取り除いて内部の構成を模式的に示す斜視図である。
【００１９】
図１Ａに示すように、部品搭載装置１は、天井カバー上の前後に、それぞれＣＲＴディスプレイからなるモニタ装置２，２と、同じく天井カバー上の左右に、それぞれ稼動状態を報知する警報ランプ３，３を備えている。また、上部保護カバー４の前部と後部の面には、液晶ディスプレイとタッチ式入力装置からなり外部からの操作により各種の指示を入力することができる小型の表示入力パネル５が配置されている（図の右斜め上方向になる後部の表示入力パネル５は陰になって見えない）。
【００２０】
下部の基台６の上には、中央に、固定と稼動の１対の平行する基板案内レール７が図１Ｂに示すプリント回路基板（以下単に「基板」という）８の搬送方向（Ｘ軸方向、図の斜め右下から斜め左上方向）に水平に延在して配設される。また、これらの基板案内レール７の下部に接して、図には見えないループ状の搬送ベルト（コンベアベルト）が走行可能に配設される。
【００２１】
搬送ベルトは、それぞれ数ミリ幅のベルト脇部を基板案内レール７の下から基板搬送路に覗かせて、不図示のベルト駆動モータにより駆動され、基板搬送方向に走行し、基板８の裏面両側を下から支持しながら装置本体内に部品搭載前の基板８をライン上流側から搬入し、部品搭載済みの基板８を順次ライン下流側に排出する。この部品搭載装置１内には、常時２枚の基板８が搬入され、位置決めされて、部品の搭載が終了するまで固定されている。
【００２２】
基台６の前後には、それぞれ電子部品供給台９が形成されている（図１Ａでは図の右斜め上方向になる後部の電子部品供給台９は陰になって見えない。また、図１Ｂでは、後部の電子部品供給台９は図示を省略している）。電子部品供給台９には、テープカセット式電子部品供給装置１０が多数配設される。
【００２３】
また、基台６の上方には、４本のＸ軸レール１１とこれらそれぞれ２本のＸ軸レール１１の上にそれら２本のＸ軸レール１１をＹ軸方向（図の左斜め下から右斜め上方向）に摺動自在に支持するそれぞれ１本、合計２本のＹ軸レール１２が左右に配置されている。
【００２４】
上記４本のＸ軸レール１１には、それぞれ１台の作業ヘッド支持塔１３がＸ軸方向に摺動自在に懸架されている。つまりここに示す部品搭載装置１には合計４台の作業ヘッド支持塔１３が配設されている。
【００２５】
各作業ヘッド支持塔１３には、図の例では２個の作業ヘッド１４が上下（Ｚ方向）に昇降自在に且つ３６０度方向（θ方向という）に回転自在に配設されている。すなわち、部品搭載装置１には、合計８個の作業ヘッド１４が配設されている。各作業ヘッド１４は、Ｙ軸レール１２によるＸ軸のＹ軸方向への移動、Ｘ軸による作業ヘッド支持塔１３のＸ軸方向への移動、及び作業ヘッド１４自身によるＺ軸方向への移動とθ方向への回転により、前後左右上下及びθ方向への位置を自在に制御される。
【００２６】
これらの作業ヘッド１４は、テープフィーダ１０やトレイ式電子部品供給装置等によって吸着部まで供給される所定の部品を後述する吸着ノズル１５によって吸着し、その吸着した部品を基板８の所定の搭載位置に搭載する。なお、吸着ノズル１５は、供給される部品が変更された場合に、変更後の部品に応じて複数箇所に配設されるノズルステーション３６から適宜選択されて作業ヘッド１４に装着される。なお、同図におけるノズルステーション３６は、吸着ノズル１５を２つ収容可能な形状を呈しているが、３つ以上の吸着ノズル１５を収容可能なノズルステーションを代わりに配設することももちろん可能である。
【００２７】
そして、基台６の内部には、特には図示しないが、基板の位置決め装置、基板を２本の基板案内レール７間に固定する基板固定機構、各部を制御するための制御装置等が備えられている。
【００２８】
図２は、上記部品搭載装置のシステム構成を示すブロック図である。同図に示すように、部品搭載装置１は、認識手段及び制御手段としてのＣＰＵ１６、このＣＰＵ１６にバス１７で接続された同じく認識手段及び制御手段としてのｉ／ｏ（入出力）制御ユニット１８並びに認識手段としての画像処理ユニット１９からなる制御部を備えている。また、ＣＰＵ１６には、メモリ２０が接続されている。メモリ２０は、特には図示しないがプログラム領域とデータ領域とを備えている。
【００２９】
また、ｉ／ｏ制御ユニット１８には、作業ヘッドの吸着ノズル１５に吸着されている部品２２、又は吸着ノズル１５の種類を認識するべく吸着ノズル１５を照明する照明装置２３が接続されている。なお、ｉ／ｏ制御ユニット１８には、部品２２又は吸着ノズル１５を照明するための照明装置２３以外にも、基板８の基板マークや部品搭載位置を照明するための照明装置２１が接続されている。
【００３０】
更に、ｉ／ｏ制御ユニット１８には、それぞれのアンプ（ＡＭＰ）を介してＸ軸モータ２４、Ｙ軸モータ２５、Ｚ軸モータ２６及びθ軸モータ２７が接続されている。Ｘ軸モータ２４は作業ヘッドを左右に駆動し、Ｙ軸モータ２５はＸ軸レールを前後に駆動し、Ｚ軸モータ２６は作業ヘッドを上下に駆動し、そしてθ軸モータ２７は吸着ノズル１５を３６０度回転させる。
【００３１】
上記の各アンプには、特には図示しないが、それぞれエンコーダが配設されており、これらのエンコーダにより各モータ（Ｘ軸モータ２４，Ｙ軸モータ２５，Ｚ軸モータ２６，θ軸モータ２７）の回転に応じたエンコーダ値がｉ／ｏ制御ユニット１８を介してＣＰＵ１６に入力される。これにより、ＣＰＵ１６は、吸着ノズル１５の現在位置を確認することができる。
【００３２】
更に、上記のｉ／０制御ユニット１８には、バキュームユニット２８が接続されている。バキュームユニット２８は、バキュームチューブ２９を介して、更に図１Ｂに示す作業ヘッド支持塔１３及び作業ヘッド１４を介して、吸着ノズル１５に空気的に接続されている。バキュームチューブ２９には、空圧センサ３０が配設されている。バキュームユニット２８は、吸着ノズル１５に対しバキュームによって部品２２を吸着させ、又はバキューム解除とエアブローとバキュームブレイク（真空破壊）によって吸着を解除させる。このとき、空圧センサ３０からバキュームチューブ２９内の空気圧データが電気信号としてｉ／ｏ制御ユニット１８を介しＣＰＵ１６に出力される。これにより、ＣＰＵ１６は、バキュームチューブ２９内の空気圧の状態、ひいては吸着ノズル１５の空気圧の現在の状態を認識することができる。
【００３３】
更に、上記のｉ／ｏ制御ユニット１８には、位置決め装置、ベルト駆動モータ、基板センサ、異常表示ランプ等がそれぞれのドライバを介して接続されている。位置決め装置は、部品搭載装置の基台内部において基板案内レールの下方に配置され、装置内に案内されてくる基板８の位置決めを行う。ベルト駆動モータは、案内レールに一体的に配設されている基板搬送ベルトを循環駆動する。基板センサは、基板８の搬入と搬出を検知する。異常表示ランプは、部品搭載装置の動作異常や作業領域内の異物進入等の異常時に点灯又は点滅して異常発生をオペレータに報知する。
【００３４】
またｉ／ｏ制御ユニット１８には、通信ｉ／ｏインターフェース３１、図１Ａに示す表示入力パネル５、記録装置３２が接続されている。通信ｉ／ｏインターフェース３１は、例えばティーチングやその他の処理を例えばパーソナルコンピュータ等の他の処理装置で行う場合などに、これらの処理装置と有線又は無線で接続してＣＰＵ１６との通信が可能であるように構成されている。
【００３５】
また、上記の表示入力パネル５は、部品搭載作業の実行時には、画像処理ユニット１９が作業ヘッド側の撮像装置３３で撮像した基板８（基板マーク）の画像を表示装置に表示する。なお、ティーチング処理の実行時などには、グラフ画像やパラメータ入力窓を画面表示する。
【００３６】
記録装置３２は、例えばＨＤ（Hard Disk）、ＦＤ（Floppy（登録商標）Disk）、ＭＯ（Magneto Optical disk）、ＣＤ−ＲＯＭ／ＲＷ、カード或いはスティック型のフラッシュメモリ等の各種の記録媒体を装着可能であり、部品搭載装置の部品搭載処理、その事前に行われる部品搭載ティーチング処理等のプログラムや、部品ライブラリのデータ、ＣＡＤからのＮＣデータ等の各種のデータを記録して保持しており、これらのプログラムはＣＰＵ１６によりメモリ２０のプログラム領域にロードされて各部の制御の処理に使用され、データもメモリ２０のデータ領域に読み出されて、所定の処理がなされる。処理されて更新されたデータは、所定の記録媒体の所定のデータ領域に格納されて保存される。
【００３７】
このような構成の部品搭載装置１において、基板ユニットの生産では、２枚の基板が搬入される場合もあれば、複数の小型基板（子基板）を連設した親基板が搬入される場合もあるが、通常は、１枚の基板が最小単位として取り扱われる。そして、最初に、ハード的に位置決めされている基板８の基板マーク位置に、Ｘ軸モータ２４及びＹ軸モータ２５の駆動によって作業ヘッド支持塔１３に配置された基板撮像用の撮像手段３３及び照明手段２１を移動させ、基板マークを撮像する。この基板マークは、通常、外径１ｍｍ程度の大きさで、正方形、正三角形、丸又は菱形等の形状をなした銅パターン等で形成されている。
【００３８】
上記撮像した基板マークの画像は、フレームグラバ（frame grabber）に取り込まれ、アナログ信号からデジタルデータへ変換され、この変換によって得られた基板マークのイメージ画像に対し、あらかじめ登録されている基板マークの情報及び認識用の本体装置の装置情報を用いることによって画像認識される。そして、基板マークの画像認識が終了することにより、基板８のずれ及び傾きが認識され、あらかじめ登録されている搭載座標の補正量が決定される。
【００３９】
この後、基板８に搭載する部品２２を部品供給装置から取り出して、部品認識用の撮像装置３５の上方の部品認識点へ部品２２を移動させ、部品２２を下から撮像する。撮像された部品２２の画像は、フレームグラバに取り込まれ、アナログ信号からデジタルデータへ変換され、この変換によって得られた部品２２のイメージ画像に対し、あらかじめ登録されている部品２２のライブラリ情報及び認識用の本体装置の装置情報を用いることによって画像認識される。この画像認識により、部品２２の位置ずれ及び傾きが認識され、あらかじめ登録されている搭載座標位置が、基板マークの画像認識から得られた搭載位置の補正量に部品２２の画像認識から得られた補正量を加味して補正され、その補正された搭載位置に部品が搭載される。このような基板８への部品２２の搭載作業が、基板８に搭載する部品２２の数だけ繰り返される。
【００４０】
ここで、部品搭載装置１において、図１に示す作業ヘッド１４に装着された状態における吸着ノズル１５の種類の認識及び吸着ノズルの変位に係る制御について図２及び図３を参照しながら説明する。
【００４１】
図３は、上記部品搭載装置の吸着ノズルの認識及び制御を示す簡易フローチャートである。
まず、吸着ノズル１５が図１に示す作業ヘッド１４に装着されると、ｉ／ｏ制御ユニット１８はＸ軸モータ２４及びＹ軸モータ２５を制御し、作業ヘッド１４を撮像装置１５の上方に移動させる。そして、部品２２を吸着する前の吸着ノズル１５を撮像する。これにより得られた画像が画像処理ユニット１９により上述のようにデジタルデータへ変換される等して、画像処理ユニット１９が吸着ノズル１５の情報を取得する（Ｓ１）。
【００４２】
なお、上記の吸着ノズル１５の撮像は、吸着ノズル１５が部品２２の中心を吸着するために行われるセンターティーチングや、吸着ノズル１５が正しく装着されているか否かの確認と同時に行うとよい。
【００４３】
そして、上記吸着ノズル１５の情報（ここでは画像データ）に基づきＣＰＵ１６等が吸着ノズル１５の種類を認識する（Ｓ２）。画像データからの吸着ノズル１５の種類の認識に際しては、吸着ノズル１５の開口部形状や径等が考えられるが、吸着する部品２２の受ける衝撃が最も変化する要因となる、吸着ノズル１５にスプリングが内蔵されているか否かの構造の違いを認識することが望ましい。しかしながら、吸着ノズル１５のスプリング内蔵の有無は、上記のような手法では認識することができない場合が多い。そのため、詳しくは後述するが、吸着ノズル１５に形成される座ぐり等によって吸着ノズル１５を認識するとよい。なお、吸着ノズル１５のスプリング内蔵の有無を認識するためには、その他にも、吸着ノズル１５への目印を付す手法、スプリング内蔵の有無により吸着ノズル１５の形状を異ならせておく手法等がある。
【００４４】
上記のノズル種類認識（Ｓ２）により、吸着ノズル１５の種類がＡタイプだったとすると、ＣＰＵ１６及びｉ／ｏ制御ユニット１８はＡタイプ用のモータ制御を行う（Ｓ３）。具体的には、ｉ／ｏ制御ユニット１８がタイプＡの条件でＺ軸モータ２６を回転させることにより吸着ノズル１５の変位を制御する。上記タイプＡの条件には、例えば速度、吸着位置等が挙げられる。Ａタイプの吸着ノズル１５が衝撃を吸収しやすいという特性を有していれば、吸着ノズル１５のＺ軸方向等における変位速度を高めることにより、部品搭載効率が増すことになる。
【００４５】
同様に、吸着ノズル１５の種類がＢタイプだったとすると、ＣＰＵ１６及びｉ／ｏ制御ユニット１８はＢタイプ用のＺ軸モータ２６制御を行う（Ｓ４）。なお、吸着ノズル１５の種類には３種類以上使用することが多いため、その場合には、タイプＣ，タイプＤ，・・・と認識及び制御のパターンを増やすことになる。
【００４６】
また、吸着ノズル１５の種類が認識できなかった場合には、図１に示すモニタ装置２，２、警報ランプ３，３、表示入力パネル５等により警告表示する（Ｓ４）。
なお、本発明に係る制御手段は、少なくとも吸着ノズル１５の変位を制御すればよく、ＣＰＵ１６やｉ／ｏ制御ユニット１８に限定されない。また、本発明に係る認識手段も、作業ヘッド１４に装着された状態における吸着ノズル１５の種類を認識すればよいため、図２に示すＣＰＵ１６や画像処理ユニット１９（撮像装置３５）に限定されず、例えば部品搭載装置１にロードセル等の荷重測定要素を配設して吸着ノズル１５の種類を判別してもよい。
【００４７】
以下、吸着ノズル１５のスプリング内蔵の有無を認識するための相違点の一例を図４、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ及び図６Ｂを参照しながら説明する。
図４は、上記部品搭載装置の作業ヘッドを示す側面図である。図５Ａは、上記部品搭載装置のスプリングを内蔵しない吸着ノズルを示す図４のＡ部拡大断面図である。図５Ｂは、上記部品搭載装置のスプリングを内蔵する吸着ノズルを示す断面図である。
【００４８】
図４において、作業ヘッド１４の下端には、吸着ノズル１５が装着されている。また、吸着ノズル１５の上方には、スプリング３６−１が配設されている。ここで、スプリング３６−１は、吸着ノズル１５−１が部品吸着時に受ける衝撃を吸収するため、ひいては吸着ノズル１５−１が吸着する部品への衝撃を緩和するために配設され、吸着ノズル１５−１を押圧している。
【００４９】
図５Ａ（図４のＡ部拡大図）に示すようにスプリングを内蔵しない吸着ノズル１５−１は、基部３７とこの基部３７に嵌合するように配設されるノズル先端部３８とからなる。基部３７及びノズル先端部３８には、互いに連通する空圧回路３７ａ，３８ａが設けられており、これら空圧回路３７ａ，３８ａは図２に示すバキュームユニット２８と空気的に接続されている。なお、吸着ノズル１５−１は、ノズル先端部３８の下端において上記のバキュームユニット２８による空気圧で部品を吸着する。
【００５０】
一方、図５Ｂに示すスプリング３６−２を内蔵する吸着ノズル１５−２は、基部３９、ノズル先端部４０、スリーブ４１等からなる。スリーブ４１は、略円筒形状を呈しており、基部３９内をＺ軸方向に所定範囲内で摺動可能なように基部３９に形成される座ぐり３９ｂから固定具４３により固定されている。また、ノズル先端部４０は、更にスリーブ４１内をＺ軸方向に所定範囲内で摺動可能なようにピン４２により固定されている。
【００５１】
そして、スプリング３６−２は、吸着ノズル１５−２の部品吸着時における衝撃吸収性を高めるためにノズル先端部４０とスリーブ４１との間に介在し、ノズル先端部４０を所定の押付け荷重で押圧している。なお、基部３９及びノズル先端部４０にも空圧回路３９ａ，４０ａが設けられており、これら空圧回路３９ａ，４０ａも図１に示すバキュームユニット２８と空気的に接続されているものとする。
【００５２】
ここで、図５Ａに示すスプリングを内蔵しない吸着ノズル１５−１と、図５Ｂに示すスプリング３６−２を内蔵する吸着ノズル１５−２との違いは、ノズル先端部３８，４０の吸着口形状（空圧回路３８ａ，４０ａの断面形状）や吸着ノズル１５−１，１５−２の吸着時におけるバキュームの負圧では認識することができない場合が多い。そのため、吸着ノズル１５がスプリング３６−２を内蔵しているか否かの判断方法として、以下のように判断するとよい。
【００５３】
図６Ａは、上記スプリングを内蔵しない吸着ノズルの底面図であり、図６Ｂは、上記スプリングを内蔵する吸着ノズルの底面図である。
図２に示す撮像装置３５が図５Ａに示す吸着ノズル１５−１を下方から撮像すると、図６Ａに示す吸着ノズル１５−１のようになる。同様に、図５Ｂに示す吸着ノズル１５−２を下方から撮像すると、図６Ｂに示す吸着ノズル１５−２のようになる。
【００５４】
ここで、吸着ノズル１５−１と吸着ノズル１５−２とは、基部３９に座ぐり３９ｂを有するか否かで外観上大きく異なる。そのため、図２に示すｉ／ｏ制御ユニット１８により照明装置２３を操作し、座ぐり３９ｂが強調されるように画像を取得すると、容易に吸着ノズル１５−２がスプリング３６−２を内蔵することを認識することができる。
【００５５】
本実施の形態では、作業ヘッド１４に装着された状態で認識した吸着ノズル１５の種類に応じて吸着ノズルの変位を制御することで、吸着ノズル１５毎に構造が異なることに起因する部品２２吸着時の部品２２への衝撃の変化を考慮して吸着ノズル１５の変位を制御することができる。したがって、部品２２吸着時の部品２２への衝撃の変化を抑え、部品吸着姿勢を安定させることができる。よって、本実施の形態によれば、部品搭載精度を高めることができる。
【００５６】
また、認識した吸着ノズル１５の種類に応じて吸着ノズル１５のＺ軸方向における変位速度を制御することにより、吸着ノズル１５が衝撃を吸収しやすい場合にＺ軸方向における変位速度を高く設定する等して部品搭載効率を高めることができると共に、部品２２吸着時の部品２２への衝撃の変化を有効に抑えることができ、部品搭載精度をより高めることができる。
【００５７】
また、吸着ノズル１５を撮像することにより吸着ノズル１５の種類を認識することで、ＣＰＵ１６等による吸着ノズル１５の認識が容易になり、部品搭載効率を高めることができる。
【００５８】
また、吸着ノズル１５にスプリングが内蔵されているか否かを例えば座ぐり３９の有無により認識することで、吸着ノズル１５の構造が顕著に異なるスプリングの内蔵の有無を考慮して部品２２吸着時の部品２２への衝撃の変化を抑えることができ、部品搭載精度をより一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１Ａ】本発明の一実施の形態に係る部品搭載装置を示す外観斜視図である。
【図１Ｂ】上記部品搭載の上下の保護カバーを取り除いて内部の構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】上記部品搭載装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図３】上記部品搭載装置の吸着ノズルの認識及び制御を示す簡易フローチャートである。
【図４】上記部品搭載装置の作業ヘッドを示す側面図である。
【図５Ａ】上記部品搭載装置のスプリングを内蔵しない吸着ノズルを示す図４のＡ部拡大断面図である。
【図５Ｂ】上記部品搭載装置のスプリングを内蔵する吸着ノズルを示す断面図である。
【図６Ａ】上記スプリングを内蔵しない吸着ノズルの底面図である。
【図６Ｂ】上記スプリングを内蔵する吸着ノズルの底面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 部品搭載装置
２ モニタ装置
３ 警報ランプ
４ 上部保護カバー
５ 表示入力パネル
６ 基台
７ 基板案内レール
８ 基板
９ 電子部品供給台
１０ テープカセット式電子部品供給装置（テープフィーダ）
１１ Ｘ軸レール
１２ Ｙ軸レール
１３ 作業ヘッド支持塔
１４ 作業ヘッド
１５ 吸着ノズル
１６ ＣＰＵ
１７ バス
１８ ｉ／ｏ制御ユニット
１９ 画像処理ユニット
２０ メモリ
２１ 照明装置
２２ 部品
２３ 照明装置
２４ Ｘ軸モータ
２５ Ｙ軸モータ
２６ Ｚ軸モータ
２７ θ軸モータ
２８ バキュームユニット
２９ バキュームチューブ
３０ 空圧センサ
３１ 通信ｉ／ｏインターフェース
３２ 記録装置
３３ 撮像装置
３５ 撮像装置
３６ スプリング
３７ 基部
３７ａ 空圧回路
３８ ノズル先端部
３８ａ 空圧回路
３９ 基部
３９ａ 空圧回路
３９ｂ 座ぐり
４０ ノズル先端部
４０ａ 空圧回路
４１ スリーブ
４２ ピン
４３ 止め具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を基板上に自動搭載する部品搭載装置において、作業ヘッドに装着されて部品を吸着する吸着ノズルの種類を認識するノズル種類認識制御方法であって、
前記作業ヘッドに装着された状態における吸着ノズルの種類を認識する認識工程と、
前記認識した吸着ノズルの種類に応じて前記吸着ノズルの変位を制御する制御工程と
を含むことを特徴とするノズル種類認識制御方法。
【請求項２】
前記制御工程は、前記認識した吸着ノズルの種類に応じて前記吸着ノズルのＺ軸方向における変位速度を制御することを特徴とする請求項１記載のノズル種類認識制御方法。
【請求項３】
前記認識工程は、前記吸着ノズルを撮像することにより前記吸着ノズルの種類を認識することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のノズル種類認識制御方法。
【請求項４】
前記認識工程は、前記吸着ノズルにスプリングが内蔵されているか否かを認識することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記載のノズル種類認識制御方法。
【請求項５】
前記認識工程は、前記吸着ノズルにスプリングが内蔵されているか否かを、前記吸着ノズルの座ぐりの有無に基づき認識することを特徴とする請求項４記載のノズル種類認識制御方法。
【請求項６】
作業ヘッドに装着され部品を吸着する吸着ノズルと、該吸着ノズルの種類を認識する認識手段と、前記吸着ノズルの変位を制御する制御手段とを備える部品搭載装置であって、
前記認識手段は、前記作業ヘッドに装着された状態における吸着ノズルの種類を認識し、
前記制御手段は、前記認識した吸着ノズルの種類に応じて前記吸着ノズルの変位を制御することを特徴とする部品搭載装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記認識した吸着ノズルの種類に応じて前記吸着ノズルのＺ軸方向における変位速度を制御することを特徴とする請求項６記載の部品搭載装置。
【請求項１】
部品を基板上に自動搭載する部品搭載装置において、作業ヘッドに装着されて部品を吸着する吸着ノズルの種類を認識するノズル種類認識制御方法であって、
前記作業ヘッドに装着された状態における吸着ノズルの種類を認識する認識工程と、
前記認識した吸着ノズルの種類に応じて前記吸着ノズルの変位を制御する制御工程と
を含むことを特徴とするノズル種類認識制御方法。
【請求項２】
前記制御工程は、前記認識した吸着ノズルの種類に応じて前記吸着ノズルのＺ軸方向における変位速度を制御することを特徴とする請求項１記載のノズル種類認識制御方法。
【請求項３】
前記認識工程は、前記吸着ノズルを撮像することにより前記吸着ノズルの種類を認識することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のノズル種類認識制御方法。
【請求項４】
前記認識工程は、前記吸着ノズルにスプリングが内蔵されているか否かを認識することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記載のノズル種類認識制御方法。
【請求項５】
前記認識工程は、前記吸着ノズルにスプリングが内蔵されているか否かを、前記吸着ノズルの座ぐりの有無に基づき認識することを特徴とする請求項４記載のノズル種類認識制御方法。
【請求項６】
作業ヘッドに装着され部品を吸着する吸着ノズルと、該吸着ノズルの種類を認識する認識手段と、前記吸着ノズルの変位を制御する制御手段とを備える部品搭載装置であって、
前記認識手段は、前記作業ヘッドに装着された状態における吸着ノズルの種類を認識し、
前記制御手段は、前記認識した吸着ノズルの種類に応じて前記吸着ノズルの変位を制御することを特徴とする部品搭載装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記認識した吸着ノズルの種類に応じて前記吸着ノズルのＺ軸方向における変位速度を制御することを特徴とする請求項６記載の部品搭載装置。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【公開番号】特開２００７−２４２７５５（Ｐ２００７−２４２７５５Ａ）
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−６０６４９（Ｐ２００６−６０６４９）
【出願日】平成１８年３月７日（２００６．３．７）
【出願人】（０００１７８０２２）山形カシオ株式会社 (65)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月７日（２００６．３．７）
【出願人】（０００１７８０２２）山形カシオ株式会社 (65)
【Ｆターム（参考）】
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