JP2015153794A - 部品実装装置、及び検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品を搬送するためのシステム、及び検知装置に関し、力の検知装置、及び基板への部品実装装置において、（１）検出すべき衝撃力の微小化へ対応する、（２）衝撃力を検知する装置の大きさを小さくする、（３）衝撃力を検知する装置の重量を小さくする。【解決手段】衝撃力が短時間に加わる力であることに着目し、消耗品である取り換え可能な緩衝バネ２１０６付き吸着ノズル８０１や、それを装着する駆動シャフトの先端に組込める小さなサイズと軽い質量を持ち、加わる力の微分に比例した電荷を発生する圧電フィルムをバネで緩和されている微小な衝撃力を検知する押圧センサ１００として利用する。【選択図】図１２

Description

本発明は、部品を搬送するためのシステム、及び検知装置に関する。特に本発明は、力を検出する検知装置、及び基板へ部品を実装するための部品実装装置に関する。

生産現場では、小さな電子部品などをハンドリングするための吸着搬送装置およびそれを搭載したさまざまな形態の生産設備が利用されている。部品実装装置は、それらの生産設備の一例であり、基板へ部品を搭載するための装置である。先行技術文献としては、以下の特許文献１乃至３が挙げられる。

特開２０１２−１７４７５１号公報 特開平５−２８８６１８8 特許平５−３０４３９５

以降の説明では本発明の課題について説明するが、以降の説明は当業者に分かりやすく説明するためのものであり、本発明を特に限定するために意図されたものではない。なお、以降では、水平方向をＸＹ方向、垂直方向をＺ方向と呼称する。

部品実装装置では、生産性の向上が要求されている。生産性の向上の１つのアプローチは部品実装装置の動作の高速化である。

図１は、電子部品１６０５を基板上のランド１６０６と呼ばれる半田に装着する工程を(a)から(e)へと時間を追って示したものである。まず、最初の工程(a)は、電子部品１６０５は真空吸着用流路１６０４を介して供給した負圧によって吸着ノズル１６０１に吸着される。電子部品１６０５は吸着ノズル１６０１が移動することで、基板上のランド１６０６上に搬送される。

続く工程(b)では、吸着ノズル１６０１をＺ方向のリニアアクチュエータで下降させて、電子部品１６０５をランド１６０６に着地させる。吸着ノズル１６０１には緩衝バネ１６０２が接続される。緩衝バネ１６０２は吸着ノズル１６０１の下降速度を高速化した際に、電子部品１６０５がランド１６０６に着地した時の衝撃力で破損することを防止するためのものである。吸着ノズル１６０１と緩衝バネ１６０２との組み合わせは緩衝バネ付き吸着ノズル１６０３と表現できる。

続く工程(c)(d)では、緩衝バネ１６０２は、電子部品１６０５が破損しない大きさまで吸着ノズル１６０１の衝撃力を緩和するようにその剛性を小さく設計されている。緩衝バネ１６０２が縮みきるまでは電子部品１６０５はランド１６０６に殆ど押込まれることなく着地位置を維持する。緩衝バネ１６０２が縮みきるまでの間に、リニアアクチュエータは吸着ノズル１６０１の下降速度を減速させる。

最後の工程(e)で吸着ノズル１６０１はランド１６０６へ電子部品１６０５を所定量押込む。この際の押込み量は、みなし制御という方法を用いて制御している。具体的には、みなし制御では、まず、部品実装装置のステージに固定した基板の反り量を数か所で測定して基板全体の反り量分布を推定し、基板上の各ランドの高さを算出する。その後、ランド１６０６に電子部品１６０５を適切な下降速度で着地させ、ランド１６０６へ電子部品１６０５を所定量押込んだところでＺ方向のリニアアクチュエータを停止させる。

以上のように、みなし制御と緩衝バネ付き吸着ノズル１６０３により、部品実装装置では電子部品１６０５の破損などの課題を解決し、高速化を図っている。

しかし、実装速度を上げるために基板サイズを大きくするほどランド高さの推定値と実際のランド高さの誤差が大きくなり、望ましくない現象が発生する。望ましくない現象の１つは電子部品のランドへの押込み過ぎであり、もう１つは押込み不足による不良である。

まず、図２を使用して押込み過ぎについて説明する。図２に示すように、吸着ノズル１７０１の押込み過ぎが発生すると、押込まれた電子部品１７０２によりランド１７０３を構成する半田がはみ出す。その結果、隣接する電子部品との短絡が発生する場合がある。さらに、ランド１７０３の厚みが薄い場合、電子部品１７０２に大きな力が加わることにより電子部品１７０２が破損する場合もある。

次に、図３を使用して押込み不足による不良について説明する。図３（a）に示すようにノズル１８０１の押込み不足が発生すると、ランド１８０３と電子部品１８０２との密着性不足が発生する。その結果、図３（b）に示すように電子部品１８０２がランド１８０３から脱落する場合もある。

このように、従来のみなし制御と緩衝バネ付き吸着ノズル１６０３を利用するアプローチは基板サイズの大型化に対して必ず十分なアプローチとは言い難い。

このランド高さの推定値と実際のランド高さとの違いに起因する実装不良に対して、推定値と実際のランド高さとの差を小さくするアプローチが考えられる。

特許文献１では、電子部品を吸着するノズルの高さを位置決めするサーボモータと、ノズルが吸着した部品を基板に押し付ける荷重を制御できる加圧制御ヘッドとを備え、サーボモータをノズルが部品を基板に加圧する加圧源としても利用し、サーボモータの指令レベル論理座標と実際座標との差によって生じるサーボモータの発生出力トルクにより加圧圧力を可変とすることで、部品の破損や取り付け損ないなどのミスを防止することを開示する。特許文献１では、センサとして歪ゲージを用いている。歪ゲージは高速で動作するノズルに装着できる大きさや重量でないため、高さの位置決めをするサーボモータとノズルを装着した可動部分とを連結する梁部分に取り付けている。

しかし、電子部品の小型化に伴い、電子部品を破損せずにランドに着地させるための衝撃力の微小化も必要とされている。微小な衝撃力を検出しようとした場合、吸着ノズル付近にセンサを組込まないと、可動部の慣性力などの外乱によりこの微小な衝撃力を検出することは難しい。この点については特許文献１では配慮がなされていない。

本発明は、圧電体の一例である圧電膜を利用して部品の着地を検出することを１つの特徴とする。

本発明は、衝撃力が短時間に加わる力であることに着目した。そして、消耗品である取り換え可能な緩衝バネ付き吸着ノズルや、それを装着する駆動シャフトの先端に組込める小さなサイズと軽い質量を持ち、加わる力の微分に比例した電荷を発生する圧電フィルムをバネで緩和されている微小な衝撃力を検知する押圧センサとして利用することを１つの特徴とする。

本発明によれば、微小な衝撃力を検出でき、微小な部品の破損を防ぐことができる。

電子部品１６０５を基板上のランド１６０６へ装着する工程を説明する図。 電子部品のランドへの押込み過ぎを説明する図。 押込み不足による不良を説明する図。 実施例１を説明する図。 実施例２を説明する図。 実施例３を説明する図。 押圧部３０２の効果を説明する図。 押圧治具３０１の効果を説明する図。 実施例４を説明する図。 押圧逃げ部５０２の効果を説明する図。 実施例５の部品実装装置を説明する図。 吸着搬送装置１１０１の詳細を説明する図。 吸着ノズル着脱部８０２の詳細を説明する図。 吸着ノズル着脱部８０２の組立方法を説明する図。 吸着搬送装置１１０１を動作させるための周辺装置の概略を示した図。 部品実装のフローチャートを説明する図。 時間に対する吸着ノズル８０１と押圧センサ１００からの出力との関係を示す図。 H₁、H₂、ΔH、N_h1、N₀、及びN_h2を説明する図。 実施例６を説明する図。 実施例７を説明する図。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。以降、本発明の実施例を説明するが、各実施例は一部構成の削除、相互の置換、組み合わせが可能である。本発明は実施例には限定的に解釈されない。搬送装置、部品実装装置の構造は実施例に記載された以外の構造であっても良い。また、部品とは、電子部品だけでなく食品や生体試料も含む広義の表現である。

以降では、実施例１乃至４にて何らかの力を検出する検知装置について説明し、実施例５乃至７にて実施例１乃至４で説明した検知装置を部品実装装置、及び搬送装置の少なくとも１つに適用した例を説明する。

図４は本実施例の押圧センサ１００を説明する図である。押圧センサ１００は検知装置の一例であると表現できる。

本実施例の押圧センサ１００には、押圧センサ１００が受ける力を支える高剛性プレート１０８が配置されている。高剛性プレート１０８の上には高剛性プレート１０８よりも剛性の低い２枚の低剛性プレート１０３、１０７が配置されている。押圧センサ１００内には、低剛性プレート１０３と１０７との間に圧電体の一例である圧電フィルム１０５を配置した積層構造が形成されている。低剛性プレート１０７は第１のプレート、高剛性プレート１０８は第２のプレート、低剛性プレート１０３は第３のプレートと表現できる。

圧電フィルム１０５の材質としては、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、及びフッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体の少なくとも１つ等、せん断弾性係数Ｇが０.３〜２ＧＰａ程度の圧電材料を任意に採用できる。

圧電フィルム１０５の両面には上部電極１０４と下部電極１０６が形成されている。

上部電極１０４と下部電極１０６は圧電フィルム１０５の両面にスパッタや蒸着といった成膜技術を用いても成膜することが可能である。その他の成膜方法としては、導電ペーストを塗布（印刷）する方法、金属箔を積層する方法など所望の方法を採用し得る。

上部電極１０４の面と圧電膜１０５の面と接触しており、下部電極１０６の面と圧電膜１０５の他の面とは接触している。さらに、上部電極１０４の他の面と低剛性プレート１０３の面とは接触しており、下部電極１０６の他の面は低剛性プレート１０７と接触している。低剛性プレート１０７の他の面と光合成プレート１０８とは接触している。このような構造は実質的な積層構造と表現することができる。

このように形成される実質的な積層構造は、実質的には数十ミクロンの薄膜であり、非常にコンパクトな構造である。

押圧センサ受圧部１０１の中央の孔１０２は、押圧センサ１００を装着する吸着ノズルに真空を供給する流路を通すためのものである。

この圧電フィルム１０５は、何らかの力により変形すると、その変形速度に比例した電荷を発生する。この変形の元となる力を圧電フィルム１０５の厚み方向（図１のｙ方向）のみに加わるようにして、上部電極１０４と下部電極１０６を介して電荷を取り出せば、この積層構造は圧電フィルム１０５の厚み方向の力のみを検出する押圧センサとして利用可能となる。

ここで、圧電フィルム１０５は非圧縮性材料（ゴム弾性を有する材料における一般的な特性を備えた材料）として扱うことができ、力により変形する際も体積変化は殆ど生じない。そのため、高剛性プレート１０８などにより横方向の変形を完全拘束すると、圧電フィルム１０５は厚み方向に変形できなくなる。よって、本実施例では、圧電フィルム１０５の両側に高剛性プレートよりも剛性の低い低剛性プレート１０３、１０７を配置し、圧電フィルム１０５の横方向への変形を可能としている。

なお、圧電フィルム１０５、低剛性プレート１０３、１０７、及び高剛性プレート１０８は、接着はせずに積層させるのみでも良いし、接着し積層させても良い。圧電フィルム１０５、低剛性プレート１０３、１０７、及び高剛性プレート１０８は実質的に積層さえしていれば良いということである。接着はせずに積層させるのみの場合は、常に面圧を掛けて層間に隙間がなく接触している状態であることが望ましい。

本実施例の押圧センサ１００は、圧電フィルム１０５における外力による変形速度に比例して発生する電荷を上下面の電極より取出し、ランドへの電子部品の着地の際に発生する微小な衝撃力を検知する。

この圧電フィルム１０５を用いたセンサ出力は、ランドに電子部品が着地した瞬間の力の変化率に依存しており、検出する圧電フィルム１０５の受圧面積には殆ど依存しない特性を持っている。そのため、小型化に適している。

さらに、センサが薄い樹脂であるため軽量であり、吸着ノズルに込みこんでも可動部の質量は殆ど変化せず、高速化の妨げにならない。また、押圧により発生する電荷を利用するため、電源が不要であり、電子部品実装機を構成する複数の吸着ノズル全てにセンサを組込んでも電源への負荷が増えない。

さらに、詳細は後述するが、制御においても衝撃力に対するパルス状の出力に基づいて吸着ノズルの下降速度、及び停止位置の少なくとも１つを制御することで、外乱に対してロバストな制御系を構成できる。

本実施例の押圧センサを部品実装装置へ適用するなら、高速性を損なわずに電子部品のランドへの押込み量の最適化を図ることが可能となり、押込み過ぎや押込み不足による不良を回避した生産性の高いシステムを提供することができる。また、積分回路を用いれば、押圧の計測も可能であり、最適な押圧での電子部品の実装も可能となる。

次に実施例２について図５を用いて説明する。以降の説明では他の実施例と異なる部分について説明する。なお、実施例２乃至実施例４に示す構造も実質的な積層構造と表現することができる。

実施例１との違いは、圧電フィルム１０５の上部電極１０４側の低剛性プレート１０３がない点である。

本実施例では、圧電フィルム１０５に吸着ノズルからの力を伝達する押圧治具による横方向の拘束が弱い場合に、圧電フィルム１０５の上面が自由表面になるため、その出力も低剛性プレート１０３がある場合よりも大きくすることが可能となる。

ただし、圧電フィルム１０５の上部電極１０４に力が直に加わるため、電極の耐久性の点で、実施例１に対して不利になる場合もある。よって、本実施例での上部電極１０４を構成する材料としては、実施例１の上部電極１０４を構成する材料よりも耐久性の良い材料を用いることが好ましい。

次に実施例３について図６を用いて説明する。以降の説明では他の実施例と異なる部分について説明する。

本実施例は、実施例２と同様に、圧電フィルム１０５の上部電極１０４側の全面を押す場合に対してセンサの出力を大きくする実施例である
先にも述べた通り、圧電フィルム１０５は変形の際に体積が殆ど変化しない。そのため、吸着ノズルからの力を受ける受圧面に対して自由変形面の面積が小さいと、圧電フィルム１０５の見掛けのヤング率Ｅは大きくなる。

受圧面が円形だった場合のエネルギー法を用いた近似式（服部・武井式）を下記に示す。近似式は、形状係数Ｓ＜２０以下で実験結果と良い一致をみる。
Ｅ＝Ｇ×（３＋４.９４×Ｓ²）、
Ｓ（＝受圧面積/自由表面積）：形状係数、Ｇ：せん断弾性係数 ＧＰａ

この近似式から吸着ノズル部に圧電フィルム１０５を装着し、吸着ノズルからの力を平坦面を介して圧電フィルム１０５の全面に伝達した場合を考えると、圧電フィルム１０５と低剛性プレート１０３の剛性とを同じとし、積層構造の幅をφ５ｍｍ、その厚みを０．０８ｍｍ、中央孔サイズをφ３ｍｍと仮定すると、Ｓは６.２５となり、見掛けのヤング率Ｅは圧電フィルム１０５の本来のヤング率の約６５倍となる。この場合、同じ衝撃力を受けても変形量、すなわちセンサ出力は圧電フィルム１０５の本来のヤング率から算出する値の２％弱しか得られないことになる。よって、見掛けのヤング率は小さい方が望ましい。

そこで、本実施例では、図６に示すように、押圧治具３０１に見掛けのヤング率を小さくするために形状係数Ｓを小さくする押圧部３０２を設け、それを介して圧電フィルム１０５に吸着ノズルからの力を伝達する。

ここでの押圧部３０２の効果を図７で説明する。圧電フィルム１０５は上面電極１０４側から吸着ノズルに加わった力を受ける。圧電フィルム１０５が力を全面で受ける場合、先に述べたように圧電フィルム１０５は非圧縮性材料として扱われるため、上下面を拘束されると外周部が膨らむ以外は変形することができず、先のように出力が圧電フィルム１０５の本来のヤング率から算出した値の６５分の１になってしまう。

そこで、本実施例では、吸着ノズルからの力を圧電フィルム１０５に加えた時に、圧電フィルム１０５が変形できるよう押圧治具３０１の押圧部３０２が圧電フィルム１０５の一部を押すよう構成する。そして、圧電フィルム１０５の押し退けられた部分が変形流動部４０８に移動することで圧電フィルム１０５の見掛けのヤング率の増加を防ぐ。押圧部３０２は圧電フィルム１０５を押すための突起であると表現することもできる。

この押圧治具３０１の効果を図８に示す。図８の横軸７０２には押圧部３０２の直径をとり、縦軸７０１には圧電フィルム１０５の全面を押した場合のセンサ出力に対する押圧治具３０１を用いた際のセンサ出力の比率を示す。

図８から分かるように、押圧部３０２の直径を０.１ｍｍとした時にセンサ出力は約５６倍となる。よって、押圧部３０２の直径を小さくしていくことで、センサの出力は圧電フィルム１０５の形状を考慮しない場合の出力値に近づいていくことが理解できる。

圧電フィルム１０５の出力は、その変形量が大きくなるにつれ、大きくなる。変形量を大きくする方法としては、上述したように形状起因の見掛けのヤング率増加を防ぐ方法の他にも、元々のヤング率を小さくする方法考えられる。元々のヤング率を小さくする方法では、圧電フィルム１０５の材質は、ポリフッ化ビニリデンやフッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体などせん断弾性係数Ｇが０.３〜２ＧＰａ程度の材料と決まっているため、低剛性プレートとしては圧電フィルムよりも柔らかいゴムシートを採用し得る。

一例として、シリコーンゴムシートを用いると、そのせん断弾性係数Ｇは、４〜４０ＭＰａ程度であり、圧電フィルム１０５よりも二桁小さいため、センサ出力を大きくすることが可能である。この場合の各層の厚みを圧電フィルムについては０.０３ｍｍ、シリコーンゴムシートについては０.０７ｍｍとすると、センサ出力は約１.２倍になり、シリコーンゴムシートの厚みを０.１２ｍｍとすると約５倍となる。

なお、本実施例の図６及び図７での押圧部３０２は、丸みを帯びた形状として記載してあるが、押圧部３０２は円柱形状であっても、上面から見て円形以外の他の形状であっても良く、凸形状（他の表現としては突起）でさえあれば良い。

次に実施例４について図９を用いて説明する。以降の説明では他の実施例と異なる部分について説明する。

本実施例は、実施例２乃至３と同様に、圧電フィルム１０５の上部電極１０４側の全面を押す場合に対してセンサの出力を大きくする実施例である。

本実施例と実施例３との違いは、実施例３では変形流動部４０８を図７に示すように押圧部３０２の周囲に形成したのに対して、本実施例では押圧治具５０１の押圧逃げ部５０２に変形流動部４０８の機能を持たせている点にある。本実施例では、押圧治具５０１の加工が実施例３よりも容易であるという利点がある。

ここでの押圧逃げ部５０２の効果を押圧逃げ部５０２を拡大した図１０を用いて説明する。図１０では、押圧治具５０１により圧電フィルム１０５を押すと、圧電フィルム１０５の一部（図１０では変形移動部６０８と表現できる）が押圧逃げ部５０２内に移動する。本実施例では、この動作により圧電フィルム１０５の変形を容易にしている。押圧逃げ部５０２は圧電フィルム１０５を押すための窪みであると表現することもできる。実施例３の押圧部３０２や押圧逃げ部５０２は圧電フィルム１０５の一部を押す（部分的に押すと表現することもできる）ための形状であると表現することもできる。

次に実施例５について説明する。以降の説明では他の実施例と異なる部分について説明する。本実施例は実施例１乃至４にて説明した押圧センサ１００を部品を保持し搬送するための搬送装置、及び部品実装装置の少なくとも１つへ適用した例である。搬送装置、及び部品実装装置の少なくとも１つは何らかの部品を搬送するためのシステムの一例であると表現することができる。

図１１は、本実施例の部品実装装置を説明するものである。本実施例の部品実装装置は基板２１０５へ部品を実装するための吸着搬送装置１１０１、吸着搬送装置１１０１をｘ方向へ移動させるためのｘビーム２１０２、ｘビーム２１０２をｙ方向に移動させるためのｙビーム２１０３、ｘビーム２１０２、ｙビーム２１０３、吸着搬送装置１１０１を制御するための処理部２１０４を有する。吸着搬送装置１１０１は、ヘッドアクチュエータと称呼される場合もある。

図１２は、吸着搬送装置１１０１の詳細を説明する図である。吸着搬送装置１１０１は、緩衝バネ２１０６付き吸着ノズル８０１をその先端に有する。緩衝バネ２１０６は、電子部品がランドに着地した時の衝撃力を和らげる弾性体の一例である。

吸着ノズル着脱部８０２は、押圧センサ１００を内部に格納した筐体であり、実施例１乃至４の少なくとも１つに記載された押圧センサ１００は吸着ノズル着脱部８０２内に配置される。押圧センサ１００を実質的に固定するための押圧センサ固定具８０３は、吸着ノズル８０１が接続される側の反対側から押圧センサ１００を固定する。押圧センサ１００は吸着ノズル８０１が部品を保持するための先端とは反対側の実質的なノズル端部に配置されると表現することできる。

吸着ノズル着脱部８０２、押圧センサ１００、及び押圧センサ固定具８０３にはそれらを貫通するよう開口２１０７が形成される。組立時に作業者は、開口２１０７内に緩衝バネ付き吸着ノズル８０１を差し込み、吸着ノズル固定ピン８０４で、吸着ノズル着脱部８０２に緩衝バネ付き吸着ノズル８０１を固定する。

吸着ノズル着脱部８０２は、図１３に示す９種類の部品で構成され、図１４のように組み立てて用いる。

まず、図１３を用いて部品構成を説明する。吸着ノズル着脱部８０２は、固定された押圧センサ固定具９０２と、押圧治具３０１と、押圧治具３０１を圧電フィルム１０５に押しつけるための固定バネ９０３と、圧電フィルム１０５からの出力を取り出すための上部電極１０４と、下部電極１０６と、圧電フィルム１０５の変形を助ける低剛性プレート１０７と、圧電フィルム１０５と、低剛性プレート１０７を支える低剛性プレート１０７よりも剛性の高い高剛性プレート１０８と、それらを位置決めして保持する押圧センサ保持具９０１とを有する。吸着ノズル着脱部８０２は、上述した構成と実質的に一体成型される場合もある。

これらを組み立てる際には、作業者は、押圧センサ保持具９０１の中に高剛性プレート１０８、低剛性プレート１０７、下部電極１０６、圧電フィルム１０５、上部電極１０４、押圧治具３０１、固定バネ９０３の順に入れ込み、図１２のように緩衝バネ付き吸着ノズルの固定ピン８０４で固定する。また、区手立て方法としては、図１４の押圧センサ保持具９０１が押圧センサ固定具９０２に対して上下方向に可動できるようにしつつ、押圧センサ保持具９０１が押圧センサ固定具９０２から落ちないようにピンや溝などを利用して組み立てる方法も考えられる。

次に、図１５乃至図１８を使用して、本実施例での部品実装について説明する。

図１５は、吸着搬送装置１１０１を動作させるための周辺装置の概略を示した図である。図１６は、部品実装のフローチャートを説明する図である。図１７は時間に対する吸着ノズル８０１と押圧センサ１００からの出力との関係を示す図である。図１７下部１２０２には、吸着ノズル８０１のタイムチャートと同期した押圧センサの出力のタイムチャートを示している。すなわち、上下の図とも横軸は、吸着ノズル８０１がランド推定高さ近くまで下降して減速をはじめた状態から吸着ノズル８０１がランドに電子部品を置いて水平移動可能な高さに戻る上昇工程までの時間の流れを表している。図１８は後述するH₁、H₂、ΔH、N_h1、N₀、及びN_h2を説明する図である。

図１５に示すように、吸着搬送装置１１０１の周辺装置は、センサ信号処理部１３０５、サーボコントローラ１３０６、サーボアンプ１３０７、流体制御部１３０２、レギュレータ１３０３、及び真空ポンプ１３０４を含む。センサ信号処理部１３０５、サーボコントローラ１３０６、サーボアンプ１３０７、及び流体制御部１３０２の少なくとも１つは実質的には前述した処理部２１０４に含まれる場合もある。

まず、吸着搬送装置１１０１がランド上に位置決めされる（図１６のステップ１４０１）。吸着搬送装置１１０１のリニアアクチュエータによって電子部品を吸着した吸着ノズル８０１は所定の速度（第１の速度V₁）を持ってランドに接近する。センサ信号処理部１３０５は所定のランド推定高さH₁を基に、予め設定した減速開始位置まで吸着ノズル８０１が下降したか否かをリニアアクチュエータのエンコーダーからの出力から判断する（図１６のステップ１４０２）。

センサ信号処理部１３０５が吸着ノズル８０１が減速開始位置に到達したと判断した場合、サーボコントローラ１３０６は吸着ノズル８０１の第１の速度を減速させるようサーボアンプを介して指令信号をアクチュエータへ送信する。その結果、吸着ノズル８０１の減速が開始し、第１の速度は第１の速度よりも遅い第２の速度V₂へ変更される。（図１６のステップ１４０１、図１７の符号１２０３）。

なお、センサ信号処理部１３０５が吸着ノズル８０１はまだ減速開始位置に到達していないと判断した場合、吸着ノズルの第１の速度V₁でのランドへの接近は維持される（図１６のステップ１４０３）。

ここまでの押圧センサ１００の出力は図１７の符号１２０７に示すようにゼロである。吸着ノズル８０１が第２の速度V₂でランドへ接近し、その先端に保持した電子部品がランドに接触すると、微小な第１の衝撃力が発生する。その場合、押圧センサ１００からはパルス状の信号（第１の信号）が出力される（図１７の符号１２０８）。センサ信号処理部１３０５は、このパルス状の信号の有無を判断することで、電子部品のランドへの着地を検出する（図１６のステップ１４０５）。センサ信号処理部１３０５が押圧センサ１００からのパルス上の信号を検出した場合、センサ信号処理部１３０５はパルス上の信号を検出した高さを実際のランド高さH₂と認識し、実際のランド高さH₂はサーボコントローラ１３０６へ送信される。その際、センサ信号処理部１３０５は吸着ノズル８０１の高さN₀を得る。

サーボコントローラ１３０６は吸着ノズル８０１の事前に設定された第1の停止高さN_h1を第２の停止高さN_h2へ変更する。より具体的には、緩衝バネ２１０６の縮み量をL₁、押込み量をL₂とするなら、N_h2=N₀-(L₁+L₂)として表現できる。

さらに、サーボコントローラ１３０６は、吸着ノズル８０１を第２の停止高さN_h2で停止させるための減速度を得る。減速度は、吸着ノズル８０１がランドに接近する向きを正の向きとした場合に、負の向きに働く加速度であると表現できる。減速度は、吸着ノズル８０１が高さN₀から減速を開始し、第２の停止高さN_h2で実質的にV₂=0となるよう決定される（図１６のステップ１４０６）。ステップ１４０６は、押圧センサ１００からのパルス上の信号を使用して、吸着ノズル８０１の停止高さ、及び減速度の少なくとも１つ（望ましくは両方）を得るステップであると表現することができる。

実際のランド高さH₂から電子部品を押し込む際の速度は符号１２０４で表現できる。緩衝バネ２１０６が実質的に縮みきった際には第２の衝撃力が発生する場合もある。第２の衝撃力は第１の信号よりも小さいパルス状の信号（第２の信号、図１７の符号１２１０）として押圧センサ１００から出力される場合もある。

ステップ１４０６の後に、サーボコントローラ１３０６はリニアアクチュエータを駆動し、吸着ノズル８０１の先端に吸着した電子部品をランドへ押込み量L₁だけ押し込む（図１６のステップ１４０７）。電子部品を押し込んでいる間のセンサ出力は図１７の符号１２１１で表現できる。ステップ１４０７の後に、ノズル速度は図１７の符号１２０５に示すようにゼロとなる。

その後にサーボコントローラ１３０６はリニアアクチュエータを停止させ、吸着ノズル８０１の負圧を切って電子部品を脱離し、リニアアクチュエータにより吸着ノズル８０１を上昇させる（ステップ１４０８）。上昇時の速度は図１７の符号１２０６によって表現できる。吸着ノズル８０１が所定の位置まで上昇した場合、部品の実装は終了となる（図１６のステップ１４０９）。なお、電子部品の脱着は、流体制御機１３０２が真空ポンプ１３０４、及びレギュレータ１３０３を制御し、圧力を調整することで行われる。

本実施例によれば、押圧センサ１００によって微小な衝撃力を検知することが可能となる。よって、本実施例は以下の効果のうち少なくとも１つを奏すると表現することができる。（１）微小な衝撃力を検出でき、微小な部品の破損を防ぐことができる。（２）検知装置をコンパクトに構成できるため、装置の大型化を抑制できる（３）検知装置を軽量に構成できるため、吸着ノズルの位置決め精度に悪影響を与えない。

次に図１９を用いて実施例６について説明する。以降の説明では他の実施例と異なる部分について説明する。

図１８は実施例５と同様に所定のランド上に吸着ノズル８０１を位置決めしてから実装が終了するまでの動作を説明するフローチャートであるが、より位置決め精度を高めるために緩衝バネ２１０６が実質的に縮みきった時に押圧センサ１００から発するパルス状の信号（第２の信号、図１７の符号１２１０）を用いて、より正確に電子部品のランドへの押込み量１５０８を制御するステップ１５０７が追加されている。

より具体的には、ステップ１５０７では、符号１２０４に示した速度の変化は第２の信号の検出をきっかけに符号１２０８に示す速度の変化へ変更される。つまり、本実施例は、実施例５のステップ１４０６で決定した減速度を変更するステップを含むと表現することもできる。本実施例によれば、位置決め精度はより高い精度で決定される。

次に図２０を用いて実施例７について説明する。以降の説明では他の実施例と異なる部分について説明する。

図２０は本実施例の吸着搬送装置１１０１を説明する図である。吸着搬送装置１１０１は、Ｚ方向のリニアアクチュエータ１１０５、緩衝バネ付き吸着ノズル１１０２、及び吸着した電子部品の角度を調整するロータリーアクチュエータ１１０６を有する。

本実施例では緩衝バネ付き吸着ノズル１１０２が上下移動する軌跡は、緩衝バネ付き吸着ノズル１１０２の回転中心を実質的に通過する。つまり、本実施例では、緩衝バネ付き吸着ノズル１１０２が上下移動するための軸と緩衝バネ付き吸着ノズル１１０２が回転するための軸とは実質的に一致するということである。

吸着搬送装置１１０１は、実施例５と同様にｘビーム２１０２、ｙビーム２１０３によって基板上を移動し、緩衝バネ付き吸着ノズル１１０２の先端に吸着した電子部品を所定にランド上に位置決めした後、リニアアクチュエータ１１０５により下降して、電子部品をランドに設置する。

実施例１乃至４の少なくとも１つに記載された押圧センサ１００は、吸着搬送装置１１０１のシャフト１１０４先端にある吸着ノズル着脱部１１０３に図８のように組み込んであり、緩衝バネ付き吸着ノズル１１０２に加わる力の微分に比例した電荷を発生し、パルス状の信号を出力する。本実施例の吸着搬送装置１１０１も、パルス状の信号に基づき電子部品のランドへの着地を判断する。

また、緩衝バネ付き吸着ノズル１１０２の先端に吸着した電子部品の着脱は、リニアアクチュエータの制御とリンクした真空吸着用流路１１０７から供給される負圧・正圧により行われる。

本実施例によれば、緩衝バネ付き吸着ノズル１１０２が上下移動するための軸と緩衝バネ付き吸着ノズル１１０２が回転するための軸とが実質的に一致しているため、部品を実装する際の自由度はさらに高くなる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記の記載に限定されない。本発明の課題、効果は衝撃力の微小化と切り離して議論することもできる。

例えば、特許文献２、及び特許文献３では、吸着ノズルに歪センサを組込むことを開示する。しかし、歪センサは比較的重いため、吸着ノズルが水平方向の高速移動から停止する際の振れは大きくなり、位置決め精度が低下する。また、センサを取り付けることにより複数搭載する吸着ノズルの設置間隔が拡大し、装置が大型する等、他の望ましくない現象を発生させる場合もある。このため、高速対応の部品実装機では、吸着ノズル内、又は吸着ノズルを着脱する部分に組込んでも装置の性能に悪影響を与えない小型で軽量なセンサが求められている。

本発明の検知センサは小型、軽量であるため、以下の効果のうち少なくとも１つを奏すると表現することができる。（１）検知装置をコンパクトに構成できるため、装置の大型化を抑制できる（２）検知装置を軽量に構成できるため、吸着ノズルの位置決め精度に悪影響を与えない。

１０１ 押圧センサ受圧部
１０２ 真空吸着用流路
１０３ 低剛性プレート
１０４ 上部電極
１０５ 圧電フィルム
１０６ 下部電極
１０７ 低剛性プレート
１０８ 高剛性プレート

Claims (9)

1. 部品を搬送するためのノズルと、
   前記部品の着地を意味するパルス状の第１の信号を出力する検知装置と、
   処理部と、を有し
   前記検知装置は、圧電体を有し、
   前記処理部は、前記ノズルの減速度、及び停止位置の少なくとも１つを前記検知装置から出力されるパルス状の第１の信号を使用して得る部品実装装置。
2. 請求項１に記載の部品実装装置において、
   前記検知装置は、第１のプレート、及び前記第１のプレートよりも剛性の高い第２のプレートを有し、
   前記圧電体、前記第１のプレート、及び前記第２のプレートは積層構造を形成する部品実装装置。
3. 請求項２に記載の部品実装装置において、
   前記圧電体の一部を押圧する形状を有する部品実装装置。
4. 請求項３に記載の部品実装装置において、
   前記形状は、突起、又は窪みである部品実装装置。
5. 請求項４に記載の部品実装装置において、
   前記部品が着地した時の衝撃力を和らげる弾性体を有し、
   前記処理部は、前記弾性体が縮みきった時に前記検知装置から出力されるパルス状の第２の信号を用いて前記減速度を変更する部品実装装置。
6. 請求項１に記載の部品実装装置において、
   前記部品が着地した時の衝撃力を和らげる弾性体を有し、
   前記処理部は、前記弾性体が縮みきった時に前記検知装置から出力されるパルス状の第２の信号を用いて前記減速度を変更する部品実装装置。
7. 圧電体と、
   第１のプレートと、
   前記第１のプレートよりも剛性の高い第２のプレートと、を有し、
   前記圧電体、前記第１のプレート、及び前記第２のプレートは積層構造を有し、
   前記圧電体からは部品の着地を意味するパルス状の第１の信号が出力される検知装置。
8. 請求項７に記載の検知装置において、
   前記圧電体の一部を押圧する形状を有する検知装置。
9. 請求項８に記載の検知装置において、
   前記形状は、突起、又は窪みである検知装置。