JP2017027989A - 部品厚み測定方法および部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルの種類に拘わらず部品の厚み測定を良好に行う。【解決手段】部品厚み測定方法は、複数種類のノズル２２それぞれに対応する下降動作のパターンであって部品の厚み測定のためのヘッド２０の下降動作パターンを予め記憶情報として記憶する記憶工程と、ノズル２２により部品を吸着して当該部品を測定面４ａに押し付ける部品押し付け動作を少なくとも含む、所定の測定動作を実行することにより部品の厚みを測定する測定工程とを含む。測定工程では、部品の厚み測定に使用されるノズル２２の品種を特定し、前記記憶情報のうち、当該使用ノズル２２に対応する下降動作パターンに従ってヘッド２０を制御することにより前記部品押し付け動作を実行する。【選択図】図７

Description

本発明は、電子部品などの部品をプリント配線板等の基板に実装する部品実装装置に適用される部品厚み測定方法および部品実装装置に関するものである。

部品吸着用のノズルを備えた移動可能なヘッドにより部品を吸着して部品供給部から取り出し、この部品を基板上に搬送して実装（搭載）する部品実装装置が知られている。

この種の部品実装装置では、部品の吸着ミスやノズル衝突による部品破壊などを回避するために、事前に取得した部品の厚みデータに基づき、部品に応じてヘッドの高さ制御が行われる。部品の厚みは設計値であってもよいが、生産ロット間の誤差を排除して精度を高める観点からは実測値を用いる方が望ましい。その場合、部品の厚みの測定は、作業者が測定器具を用いて行うこともできるが、例えば、特許文献１に開示されるような技術を応用すれば、実装作業中（基板生産中）の適当なタイミングに、部品の厚みを自動測定することができる。特許文献１に開示される技術は、ノズル先端を部品に押し当てながらその荷重をロードセルで検出し、その出力値の変化とノズルの高さ位置から部品上面の高さ（厚み）を検出するというものである。この技術は、基板上に実装された部品の実装状態を検査するための技術であるが、このような技術を応用することで部品実装装置において部品の厚みを自動測定することが可能となる。

特開２００７−８８１８１号公報

特許文献１に開示されるような技術を用いて、部品実装装置で部品の厚み測定を行う場合には、ノズルで部品を吸着し、これを所定の測定面上に押し付けることになるが、その場合、ノズルにはいくつもの種類があるため、測定面に対する部品の押し付けを、ノズルの種類に拘わらず一定の動作で行う場合には、部品の厚みを正確に測定できない場合や測定自体を行えないような場合が生じ得る。例えば、部品を吸着した状態で同じ高さから同じ速度でノズルを下降させても、いわゆるクッション機能付きのノズルとクッション機能を備えていない標準的なノズルとでは、部品を測定面に押し付けたときの荷重の変化が異なる。そのため、一律に同じ動作で部品を測定面に押し付ける場合には、特にクッション機能付きのノズルを使用する場合に、測定結果に無視できない誤差が生じる虞がある。

なお、このような不都合を解消する方法の一つとして、部品の厚み測定に使用するノズルを限定することが考えられる。しかし、この方法では、厚み測定用のノズルがヘッドにセットされていない場合には、ノズル交換が必要となる。部品の厚み測定は、上記の通り基板の生産中に行うことも想定されるため、ノズル交換作業は大きなタイムロスとなり望ましくない。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、ノズルの種類に拘わらず部品の厚み測定を良好に行うことができる技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の部品厚み測定方法は、部品吸着用のノズルを有する移動可能なヘッドを備えた部品実装装置で、前記ノズルにより部品を吸着して当該部品をヘッドの下降動作に伴い測定面に押し付ける部品押し付け動作を実行することにより部品の厚みを測定する部品厚み測定方法であって、複数種類のノズルそれぞれに対応する下降動作パターンであって前記部品の厚み測定のための前記ヘッドの下降動作パターンを予め記憶情報として記憶する記憶工程と、部品押し付け動作を含む所定の測定動作を実行することにより部品の厚みを測定する測定工程と、を含み、前記測定工程では、部品の厚み測定に使用されるノズルの品種を特定し、前記記憶情報のうち、当該使用ノズルに対応する下降動作パターンに従って前記ヘッドを制御することにより前記部品押し付け動作を実行するようにしたものである。

このように、複数種類のノズルそれぞれに対応する下降動作パターンであってかつ部品の厚み測定のための下降動作パターンを予め記憶しておき、部品の厚み測定に使用されるノズル（使用ノズル）に対応する下降動作パターンに従って部品押し付け動作を実行する方法によれば、ノズルの種類の相違に伴う部品の厚み測定への影響を排除して、部品の厚み測定を良好に行うことが可能となる。

より具体的には、前記測定工程は、前記使用ノズルの先端をヘッドの下降動作に伴い前記測定面に押し付けるノズル押し付け動作に基づきヘッドの下降限界高さである第１高さを測定する第１高さ測定工程と、前記使用ノズルにより測定対象の部品を吸着し、当該部品をヘッドの下降動作に伴い前記測定面に押し付ける前記部品押し付け動作に基づきヘッドの下降限界高さである第２高さを測定する第２高さ測定工程と、前記第２高さから前記第１高さを減算することにより、部品の厚みを求める演算工程と、を含み、前記各高さ測定工程では、前記記憶情報のうち、前記使用ノズルに対応する下降動作パターンに従って前記ヘッドを制御するようにしたものである。

この方法によれば、上記のような２回の押し付け動作（第１、第２高さ測定工程）に基づき部品の厚みを容易に測定することができ、しかも、何れの押し付け動作も、使用ノズルに対応する下降動作パターン、つまり同じ下降動作パターンでヘッドを制御するので、第１、第２高さの信頼性、ひいては測定結果（部品厚み）の信頼性が向上する。

上記方法において、前記第１高さ測定工程では、前記使用ノズルの先端を前記測定面に押し付けたときの押し付け荷重を検出し、当該荷重の変化に基づき前記第１高さを測定し、前記第２高さ測定工程では、前記使用ノズルが吸着した部品を前記測定面に押し付けたときの押し付け荷重を検出し、当該荷重の変化に基づき前記第２高さを測定するのが好適である。例えば、前記各高さ測定工程では、前記押し付け荷重が予め設定された閾値を超えたときの前記ヘッドの高さを前記第１高さ又は第２高さとするのが好適である。

つまり、使用ノズルの先端や部品が測定面に当接した状態でさらにヘッドが下降すると、その後、押し付け荷重が急激に上昇するので、上記の方法のように、当該押し付け荷重の変化に基づきヘッドの高さを測定することで、下降限界高さである第１、第２高さを比較的容易に測定することが可能となる。

上記の部品厚み測定方法において、前記記憶工程で記憶される各下降動作パターンは、例えば、ヘッドの高さと下降速度とにより規定されているのが好適である。

上記押し付け荷重の変化は、ヘッドの高さや下降速度に左右されるため、これらの物理量に基づき下降動作パターンを規定することで、ノズルの種類に拘わらず適切に部品の厚みを測定することが可能となる。

なお、前記複数種類のノズルは、上下方向長さが一定のノズルを少なくとも含む、若しくは外力を受けることで上下方向に弾性的に伸縮するクッション機能付きノズルを少なくとも含む。

上下方向長さが一定のノズルであっても互いにノズル長さが異なる場合や、上下方向長さが一定のノズルにクッション機能付きノズルが含まれるような場合には、互いのノズル構造が異なるため、同じ下降動作パターンで部品の厚み測定を行う場合には、誤差を伴い易くなる。そのため、上記方法は、このようなノズルを用いて部品の厚み測定を行う場合に特に有用となる。

一方、本発明の部品実装装置は、部品吸着用のノズルを有する移動可能なヘッドを備えた部品実装装置であって、複数種類のノズルそれぞれに対応する下降動作パターンであって部品の厚み測定のための前記ヘッドの下降動作パターンが記憶情報として記憶された記憶手段と、前記ヘッドを制御することにより、前記ノズルにより部品を吸着して当該部品をヘッドの下降動作に伴い所定の測定面に押し付ける部品押し付け動作を少なくとも含む、所定の測定動作を実行する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記所定の測定動作を実行する際に、部品の厚み測定に使用されるノズルの品種を特定し、前記記憶情報のうち、当該使用ノズルに対応する下降動作パターンに従って前記ヘッドを制御するものである。

より具体的には、前記制御手段は、前記所定の測定動作として、前記使用ノズルの先端をヘッドの下降動作に伴い前記測定面に押し付けるノズル押し付け動作と、前記使用ノズルにより測定対象の部品を吸着し、当該部品をヘッドの下降動作に伴い前記測定面に押し付ける部品押し付け動作とを実行するとともに、これら各押し付け動作において、前記記憶情報のうち、前記使用ノズルに対応する下降動作パターンに従ってヘッドを制御するものであり、当該部品実装装置は、さらに、使用ノズルおよび部品の前記測定面に対する押し付け荷重を検出する荷重検出手段と、前記ヘッドの高さを検出する高さ検出手段と、前記荷重測定手段が検出する荷重の変化および前記高さ検出手段が検出する前記ヘッドの高さに基づき、前記ノズル押し付け動作におけるヘッドの下降限界高さである第１高さと前記部品押し付け動作におけるヘッドの下降限界高さである第２高さとを求め、当該第２高さから前記第１高さを減算することにより、部品の厚みを求める演算手段と、を備えているものである。

また、この場合に、前記演算手段が、前記各押し付け動作における前記荷重検出手段の検出値が予め設定された閾値を超えたときの前記高さ検出手段の検出高さを前記第１高さ又は第２高さとして求めるものである。

これらの部品実装装置によれば、基板生産中などに、上述した部品厚み測定方法に基づき部品の厚み測定を良好に行うことができる。そして、ノズルの種類に拘わらず、適切に部品の厚みを測定することが可能となる、という上記部品厚み測定方法による利益を享受することが可能となる。

以上説明したように、本発明の部品厚み測定方法および部品実装装置によれば、ノズルの種類に拘わらず部品の厚み測定を良好に行うことが可能となる。

本発明に係る部品実装装置（本発明の部品厚み測定方向が使用される部品実装装置）を示す平面図である。 部品実装装置の正面図である。 基板搬送機構の断面図（図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図）である。 ノズルステーションの平面図である。 部品実装装置の制御系を示すブロック図である。 ノズル認識処理の動作制御の一例を示すフローチャートである。 部品厚み測定処理の動作制御の一例を示すフローチャートである。 （ａ）は、ノズル管理データの一例を示す図であり、（ｂ）は、ノズル管理データに含まれるノズルを示す概略図である。 （ａ）、（ｂ）は、標準ノズルの下降動作パターンに基づくヘッドの高さと速度の変化を示すタイミングチャートであり、（ｃ）は同押し付け荷重の変化を示すタイミングチャートである。 （ａ）は、図９の各時点のノズル高さの変化を示す図であり、（ｂ）は、部品を吸着した状態でヘッドが下降限界高さに到達した時点を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、バフィングノズルの下降動作パターンに基づくヘッドの高さと速度の変化を示すタイミングチャートであり、（ｃ）は同押し付け荷重の変化を示すタイミングチャートである。 （ａ）は、図１１の各時点のノズル高さの変化を示す図であり、（ｂ）は、部品を吸着した状態でヘッドが下降限界高さに到達した時点を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。

［部品実装装置の構成］
図１及び図２は、本発明に係る部品実装装置Ｍ（本発明の部品厚み測定方法が使用される部品実装装置）を示しており、図１は平面図で、図２は正面図で、それぞれ部品実装装置Ｍを示している。なお、図面中には、各図の方向関係を明確にするために、ＸＹＺ直角座標軸を示している。Ｘ方向は水平面と平行な方向であり、Ｙ方向は水平面上でＸ方向と直交する方向であり、Ｚ方向はＸ、Ｙ両方向に直交する方向である。

部品実装装置Ｍは、基台１と、この基台１上においてプリント配線板等の基板Ｐを搬送する基板搬送機構２と、部品供給部５と、ヘッドユニット６と、このヘッドユニット６を駆動するヘッドユニット駆動機構と、部品認識カメラ７と、ノズルストッカー８とを備えている。

基板搬送機構２は、基板ＰをＸ方向に搬送する一対のコンベア３と、当該コンベア３によって搬送される基板Ｐをガイドする一対の搬送ガイド４と、図外の基板保持機構とを備えている。コンベア３は、いわゆるベルトコンベアであり、図１及び図２の右側（Ｘ１方向側）から基板Ｐを受け入れて所定の実装作業位置（同図に示す位置）に搬送し、実装作業後、この基板Ｐを同図の左側（Ｘ２方向側）に搬出する。搬送ガイド４は、図２及び図３に示すように、コンベア３の上方に位置する断面Ｌ字型の金属製の部材で、各コンベア２ａに沿って設けられている。基板保持機構は、図示を省略するが、昇降可能なバックアップピンを備えたリフトアップ機構であり、図３に示すように、基板Ｐをコンベア３から持ち上げて搬送ガイド４の下面に押し当てることで、当該基板Ｐを上記実装作業位置に位置決めした状態で保持するように構成されている。なお、前記搬送ガイド４の上面４ａは、水平は平坦面であり、当例では、当該上面４ａが、後述する部品の厚み測定処理時の測定面とされている。

部品供給部５は、基板搬送機構２の両側（Ｙ方向の両側）に配置されている。各部品供給部５には、コンベア３に沿って複数のテープフィーダ５ａが配置されている。各テープフィーダ５ａは、テープを担体（キャリア）として、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状の電子部品（チップ部品）を供給するものである。

前記ヘッドユニット６は、各部品供給部５から部品を取り出して基板Ｐ上に実装するものであり、ヘッドユニット駆動機構により一定の領域内でＸ方向およびＹ方向に移動可能に設けられている。具体的には、ヘッドユニット駆動機構は、高架のフレーム上に各々固定されてＹ方向に延びる一対の固定レール１０と、これら固定レール１０に移動可能に支持されたＸ方向に延びるユニット支持部材１１と、このユニット支持部材１１に螺合挿入されてＹ軸サーボモータ１３により駆動されるボールねじ軸１２とを含む。また、ヘッドユニット駆動機構は、ユニット支持部材１１に固定され、ヘッドユニット６をＸ方向に移動可能に支持する固定レール１４と、ヘッドユニット６に螺合挿入されてＸ軸サーボモータ１６を駆動源として駆動されるボールねじ軸１５とを含む。つまり、ヘッドユニット駆動機構は、Ｘ軸サーボモータ１６によりボールねじ軸１５を介してヘッドユニット６をＸ方向に駆動し、また、Ｙ軸サーボモータ１３によりボールねじ軸１２を介してユニット支持部材１１をＹ方向に移動させる。その結果、ヘッドユニット６を一定の領域内でＸ方向およびＹ方向に移動させる。

ヘッドユニット６は、複数本の軸状のヘッド２０と、これらヘッド２０を駆動するヘッド駆動機構とを備えている。当例では、ヘッドユニット６は、Ｘ方向に一列に並ぶ、合計５本のヘッド２０を備えている。

ヘッド駆動機構は、各ヘッド２０にそれぞれ対応するＺ軸サーボモータ２４を有し、各ヘッド２０を個別に昇降（Ｚ方向に移動）させる昇降駆動機構と、各ヘッド２０に共通する一つのＲ軸サーボモータ２５（図５参照）を有し、各ヘッド２０を同時にヘッド中心軸回り（Ｒ方向）に回転させる回転駆動機構とを含む。

各ヘッド２０の先端にはそれぞれ、部品吸着用のノズル２２が備えられている。各ヘッド２０のノズル２２は、電動切替弁を介して負圧発生装置、正圧発生装置および大気の何れかにそれぞれ連通可能とされている。つまり、ノズル２２に負圧が供給されることで、ノズル２２により部品が吸着、保持され、その後、正圧が供給されることで、ノズル２２による当該部品の吸着、保持が解除される。なお、ノズル２２は、着脱可能であり、後記ノズルストッカー８に収納されているノズル２２のうち、実装処理に適したものが選定されて、各ヘッド２０に装着される。

ヘッドユニット６は、さらに基板認識カメラ２６を備えている。基板認識カメラ２６は、基板Ｐの識別や位置決めのために、当該基板Ｐに記された各種マークを上方から撮像するものである。この基板認識カメラ２６は、さらに、後記ノズルストッカー８に収納されたノズル２２の有無や品種の識別のために、当該ノズル２２に付された各種コードの撮像にも用いられる。

部品認識カメラ７は、各ヘッド２０により部品供給部５から取り出された部品の吸着状態を認識するために、当該部品を下側から撮像するものである。部品認識カメラ７は、図１に示すように、基台１上の各部品供給部５と基板搬送機構２との間の位置にそれぞれ配設されている。

前記ノズルストッカー８は、ヘッド２０に装着されるノズル２２が収納されるものであり、図１に示すように、一方側（同図では上側）の部品供給部５と基板搬送機構２との間に配設されている。ノズルストッカー８は、図４に示すように、上向きに開口する複数個（図示の例では１２個）のノズル収納孔２８を有し、これらノズル収納孔２８にノズル２２が挿入された状態で保持されるように構成されている。各ノズル２２は、必要に応じて各ヘッド２０に装着される。ノズル２２の着脱はヘッド２０の昇降に伴い行われるが、この点は周知の技術であるためここでの詳しい説明は省略する。なお、図４では、便宜上、全てのノズル収納孔２８にノズル２２が挿入された状態を示している。

［部品実装装置の制御系の説明］
図５は、部品実装装置Ｍの制御装置３０を示している。この制御装置３０は、部品実装装置Ｍの動作を統括的に制御する主制御部３２と、プログラム及び各種データを格納する記憶部３４と、各カメラ７，２６の駆動を制御するカメラ制御部３６と、各カメラ７，２６の撮像画像に所定の画像処理を行う画像処理部３８と、Ｘ、Ｙ、Ｚ及びＲ軸の各サーボモータ１３，１６，２４，２５の駆動を制御する駆動制御部４０とを含む。主制御部３２は、ＣＰＵやメモリで構成されたコンピューターであり、バス３３によって、記憶部３４、カメラ制御部３６、画像処理部３８および駆動制御部４０と電気的に接続されている。

主制御部３２は、記憶部３４に記憶されているプログラムに従って駆動制御部４０及びカメラ制御部３６を制御し、部品供給部５から部品を取り出して基板Ｐに実装する所定の実装処理を実行するとともに当該処理に関連する各種演算処理を行う。また、主制御部３２は、部品の厚み測定処理を実行するとともに当該処理に関連する各種演算処理を行う。

部品の厚み測定処理とは、新規部品、すなわち、当該部品実装装置Ｍで実装実績のない新たな部品を基板Ｐに実装する場合に、その実装処理に先立ち、当該部品の厚み（Ｚ方向寸法）を測定してデータを記憶部３４に記憶する処理である。具体的には後述するが、基板搬送機構２の上記搬送ガイド４の上面４ａを測定面（以下、測定面４ａと称す）として、ノズル２２の先端を直接この測定面４ａに当接させたときのヘッド２０の高さと、ノズル２２により部品を吸着し、当該部品を測定面４ａに押し当てたときのヘッド２０の高さとを測定し、その差分を部品の厚みとして求める。なお、当例では、この主制御部３２が本発明の制御手段および演算手段に相当する。

記憶部３４は、ハードディスクやメモリ等で構成されており、部品実装装置Ｍにおける動作を制御するために要する各種プログラムやデータを記憶する。例えば、上記部品の厚み測定処理のためのデータとして、ノズル管理データが記憶されている。ノズル管理データとは、ノズル２２の品種（種類）と、部品厚み測定処理におけるヘッド２０の下降動作パターン、すなわちノズル先端又は部品を測定面４ａに押し当てるときのヘッド２０の具体的な下降動作とを対応付けたデータである。この点については後に詳述する。なお、当例では、記憶部３４が本発明の記憶手段に相当する。

駆動制御部４０は、Ｙ軸サーボモータ１３およびＸ軸サーボモータ１６を制御して、ヘッドユニット６の移動を制御するとともに、Ｚ軸サーボモータ２４およびＲ軸サーボモータ２５を制御して、各ヘッド２０の昇降や回転を制御するものであり、各サーボモータ１３、１６、２４、２５に内蔵されるエンコーダ１３ａ、１６ａ、２４ａ、２５ａからの出力情報に基づきヘッドユニット６等をフィードバック制御する。なお、駆動制御部４０は、各サーボモータ１３、１６、２４、２５の制御電流値を検出する検出部４０ａを有しており、後述する通り、部品の厚み測定処理の際には、この検出部４０ａが検出するＺ軸サーボモータ２４の制御電流値に基づきヘッド２０に作用する荷重が求めされ、さらに当該荷重とエンコーダ２４ａからの入力情報とに基づきヘッド２０の高さ検出などが行われる。つまり、当例では、検出部４０ａが本発明の荷重検出手段に、エンコーダ２４ａが本発明の高さ検出手段に相当する。

カメラ制御部３６は、部品認識カメラ７および基板認識カメラ２６を制御することにより、部品認識カメラ７による吸着部品の撮像を制御するとともに、基板認識カメラ２６による基板Ｐやノズル２２（ノズルストッカー８内のノズル２２）の撮像を制御する。

画像処理部３８は、各カメラ７，２６から出力される画像データに所定の画像処理を施すとともに、当該画像データから、吸着部品、ノズル２２のコードおよび基板Ｐのマーク等の認識に必要な画像を抽出する処理等を実行する。

［部品の厚み測定処理の測定］
この部品実装装置Ｍでは、実装実績のない新たな部品を基板Ｐに実装する場合に、その実装処理に先立ち、当該部品の厚み（Ｚ方向寸法）を測定してそのデータを記憶部３４に記憶することができる。以下、この部品厚み測定処理と、この部品の厚み測定処理の前段階で実行されるノズル認識処理とについて説明する。

図６は、ノズル認識処理の一例を示すフローチャートであり、図７は、部品の厚み測定処理の一例を示すフローチャートである。これらの処理は、各部品供給部５へのテープフィーダ５ａの装着等の段取り作業が完了した後、例えばオペレータが、実装作業の開始を指示する操作が行われることにより実行される。

まず、図６に基づきノズル認識処理について説明する。このフローがスタートすると、主制御部３２は、ヘッドユニット６を制御して基板認識カメラ２６をノズルストッカー８の上方に配置し、各ノズル収納孔２８に挿入されているノズル２２を順次撮像するとともに、その画像データに基づきノズル２２の品種を認識する（ステップＳ１、Ｓ３）。詳しくは、主制御部３２は、各ノズル２２の画像データから各ノズル２２に付されたコード２３（バーコードやＱＲコード（登録商標）等／図４参照）を読み取ることによりノズル２２の品種とその収納位置（ノズル収納孔２８の位置）を認識する。そして、その結果を記憶部３４に記憶する（ステップＳ５）。この場合、ノズル２２が収納されていないノズル収納孔２８が有る場合には、その情報も併せて記憶部３４に記憶される。

次いで、主制御部３２は、記憶部３４に記憶されているノズル管理データを参照し、ステップＳ３で認識した全てのノズル２２に対応する下降動作パターンが既に記憶されているか否かを判断し、Ｙｅｓと判断した場合には、当該ノズル認識処理を終了する。

一方、Ｎｏと判断した場合、つまり、何れかのノズル２２の下降動作パターンが未だ記憶されていない場合には、主制御部３２は、図外のディスプレイを通じて下降動作パターンの入力要求を実行する（ステップＳ９）。この入力要求に従い、図外の入力装置を介して下降動作パターンの入力が行われると（ステップＳ１１でＹｅｓの場合）、主制御部３２は、入力された下降動作パターンを上記ノズル管理データに書き込み（ステップＳ１３）、その後、当該ノズル認識処理を終了する。

以上のノズル認識処理が終了すると、主制御部３２は、図７に示す部品の厚み測定処理を開始する。なお、この部品の厚み測定処理は、実装実績のない新たな部品（以下、新規部品と称する）を供給するテープフィーダ５ａが部品供給部５に装着された場合にだけ実行され、全てのテープフィーダ５ａが既に実装実績のある部品を供給するものである場合には、当該部品の厚み測定処理はスキップされて、基板Ｐの実装処理が開示される。

図７のフローが開始されると、主制御部３２は、ヘッドユニット６をノズルストッカー８上に移動させ、各ヘッド２０にノズル２２を装着する（ステップＳ２１）。具体的には、ノズルストッカー８に収納されたノズル２２の上方にヘッド２０を配置し、ヘッド２０を下降させることにより各ヘッド２０に順次ノズル２２を保持させる。この場合、各ヘッド２０には、プログラムに従って実装処理の開始時点で必要なノズル２２が装着される。

次に、主制御部３２は、図３の二点鎖線に示すように、ヘッドユニット６を搬送ガイド４（図３の例ではＹ２方向側の搬送ガイド４）上に移動させ、５本のヘッド２０のうち、新規部品を吸着可能なノズル２２（本発明の使用ノズルに相当する）が装着されているヘッド２０を下降させ、当該ノズル２２を測定面４ａに当接させる（ステップＳ２３，Ｓ２５）。新規部品を吸着可能なノズル２２が複数ある場合には、例えば、これらノズル２２が装着されたヘッド２０のうち、予め定められたヘッド番号が最も小さいものを下降させる。この際、主制御部３２は、記憶部３４に記憶されているノズル管理データから当該ノズル２２に対応する下降動作パターンを読み出し、当該下降動作パターンに従ってヘッド２０を下降させる。

ここで、ノズル管理データとは、上述した通り、ノズル２２の品種（種類）と、この部品厚み測定処理でヘッド２０を下降させる際の予め定められた下降動作のパターンとを対応付けたデータである。下降動作パターンは、ヘッド２０（ノズル先端）の高さと下降速度とにより規定されており、例えば、図８（ａ）に示すように、下降開始高さＨ１、速度切り替え高さＨ２、下降停止高さＨ３、初期速度Ｖ１および測定速度Ｖ２により規定されている。ここで、下降開始高さＨ１とは、ヘッド２０の下降を開始する高さであり、初期速度Ｖ１とは、下降を開始する際の速度であり、測定速度（Ｖ２）とは、ノズル先端を測定面４ａに当接させるときの速度であり、速度切り替え高さ（Ｈ２）は、ヘッド２０の下降速度を初期速度（Ｖ１）から測定速度（Ｖ２）に切り替える高さである。下降停止高さ（Ｈ３）は、ヘッド２０の下降を停止する高さである。

図８（ａ）は、ノズル管理データの一例であり、図８（ｂ）に示すような、軸長（上下長）が一定の標準的なノズル２２（以下、標準ノズル２２ａと称する場合がある）、軸長が一定のノズルであって標準ノズル２２ａよりも軸長の長いノズル２２（以下、ロングノズル２２ｂという場合がある）、および、外力を受けることで上下方向に弾性的に伸縮するクッション機能付きのノズル２２（以下、バフィングノズル２２ｃという場合がある）の３種類のノズル２２ａ〜２２ｃの各下降動作パターンが規定されたものである。なお、便宜上、図８（ａ）中の下降開始高さＨ１及び速度切り替え高さＨ２は、測定面４ａからノズル先端までの高さで示してあり、下降停止高さＨ３は、標準ノズル２２ａの先端が測定面４ａに当接したときの高さを基準（「０」）としたときのヘッド２０の高さで示している。

図９（ａ）、（ｂ）は、上記下降動作パターンに基づく標準ノズル２２ａの高さと速度の変化をタイミングチャートで示しており、図１０（ａ）は、各時点ｔ０〜ｔ２におけるヘッド２０（ノズル２２）の各高さを時系列的に示している。同図に示すように、標準ノズル２２ａの場合の下降動作パターンによれば、ヘッド２０は、下降開始高さＨ１（＝５０ｍｍ）から初期速度Ｖ１（＝１３．４ｍｍ／ｓｅｃ）で下降を開始し（ｔ０時点）、速度切り替え高さＨ２（＝１０ｍｍ）で測定速度Ｖ２（＝５．４ｍｍ／ｓｅｃ）に減速し（ｔ１時点）、ノズル先端が測定面４ａに当接する高さ（下降停止高さＨ３）で停止する（時点ｔ３）。図示を省略するが、ロングノズルの場合のヘッド２０の動作も同様である。

図１１（ａ）、（ｂ）は、上記下降動作パターンに基づくバフィングノズル２２ｃの高さと速度の変化をタイミングチャートで示しており、図１２（ａ）は、各時点ｔ０〜ｔ３におけるヘッド２０の各高さを時系列的に示している。同図に示すように、バフィングノズル２２ｃの場合の下降動作パターンによれば、ヘッド２０は、下降開始高さＨ１（＝５０ｍｍ）から初期速度Ｖ１（＝１３．４ｍｍ／ｓｅｃ）で下降を開始し（ｔ０時点）、速度切り替え高さＨ２（＝１０ｍｍ）で測定速度Ｖ２（＝２．７ｍｍ／ｓｅｃ）に減速する（ｔ１時点）。そして、ノズル先端が測定面４ａに当接した後（ｔ２時点）、さらに下降し、ノズル長が最小となる高さ（完全に縮小する高さ）で停止することとなる（ｔ３時点）。

図７のステップＳ２５では、主制御部３２は、上記ノズル管理データから当該ノズル２２に対応する下降動作パターンを読み出し、当該下降動作パターンに従ってヘッド２０を制御する。

ヘッド２０の下降が開始されると、主制御部３２は、ヘッド２０が下降限界高さ（図１０（ａ）のｔ２時点、図１２（ａ）のｔ３時点）に到達したか否かを判定する（ステップＳ２７）。下降限界高さとは、ヘッド２０がそれ以上下降することができないヘッド２０の高さであり、標準ノズル２２ａやロングノズル２２ｂの場合には、ノズル先端が測定面４ａに当接する高さであり、バフィングノズル２２ｃの場合には、ノズル先端が測定面４ａに当接し、さらにノズル長が最小になる高さである。

具体的には、主制御部３２は、検出部４０ａが検出するＺ軸サーボモータ２４の制御電流値を換算することによりヘッド２０（ノズル２２）に作用する荷重Ｌを求め、この荷重Ｌ（適宜、検出荷重Ｌと称す）が予め設定された閾値Ｌ０を超えているか否かを判断する。すなわち、例えば標準ノズル２２ａやロングノズル２２ｂの場合、図９（ｃ）に示すように、荷重Ｌは、ヘッド２０が加速することによりピーク値（Ｌ１）に達し、その後、初期速度Ｖ１に対応した一定の荷重（Ｌ２（＜Ｌ１））で推移し、測定速度Ｖ２への減速後、減少して当該測定速度Ｖ２に対応した一定の荷重（Ｌ３）で推移する。そして、ノズル先端が測定面４ａに当接してヘッド２０の下降が規制されると、初期速度Ｖ１に対応した荷重（Ｌ２）を超えて増大することとなる。記憶部３４には、ノズル先端が測定面４ａに当接した時の荷重よりも僅かに低い荷重の値が閾値Ｌ０として記憶されており、主制御部３２は、初期速度Ｖ１から測定速度Ｖ２への速度切り替え後、検出荷重Ｌが上記閾値Ｌ０を超えた否かに基づき、ヘッド２０が下降限界高さに到達したか否かを判定する。なお、ノズル２２がバフィングノズル２２ｃの場合には、図１１（ｃ）に示すように、荷重Ｌは、ピーク値Ｌ１に達した後、初期速度Ｖ１に対応した一定の荷重（Ｌ２）で推移し、測定速度Ｖ２への減速後、一定の荷重（Ｌ３）で推移する。そして、ノズル先端が測定面４ａに当接した後、ヘッド２０がさらに下降することで、ノズル収縮分（収縮による弾発力の分）だけ増大し（荷重Ｌ４）、ノズル長が最小となってヘッド２０の下降が規制されると、初期速度Ｖ１に対応した荷重（Ｌ２）を超えて増大することとなる。そのため、上記閾値Ｌ０は、ノズル収縮時の荷重Ｌ４よりも大きく、かつノズル長が最小とった時の荷重よりも僅かに低い荷重の値に設定されている。

ステップＳ２７でＹｅｓと判断すると、すなわち、ヘッド２０が下降限界高さに到達したと判断すると、主制御部３２は、Ｚ軸サーボモータ２４のエンコーダ２４ａから入力される位置情報に基づき、ヘッド２０の下降限界高さを求め、この下降限界高さを第１高さｈ１として記憶する（ステップＳ２９）。なお、図１０（ａ）および図１２（ａ）中では、測定面４ａを基準として第１高さｈ１、すなわちヘッド２０の下降限界高さを示しているが、当該高さの基準はこれ限定されない。この点は後記第２高さｈ２も同じである。

第１高さｈ１が求まると、主制御部３２は、ヘッド２０を上昇させた後、ヘッドユニット６を部品供給部５に移動させ、第１高さｈ１を測定したヘッド２０（ノズル２２）を用いてテープフィーダ５ａから新規部品を吸着する（ステップＳ３１）。なお、この時点では、記憶部３４には、新規部品の厚みデータとして設計値が記憶されており、よって、主制御部３２は、この設計値に基づきヘッド２０の昇降を制御する。つまり、ヘッド２０（ノズル２２）による部品の吸着高さを制御する。

新規部品の吸着が完了すると、主制御部３２は、ヘッドユニット６を搬送ガイド４上に移動させ、ヘッド２０を下降させることにより新規部品を測定面４ａに当接させる（ステップＳ３３，Ｓ３５）。そして、図１０（ｂ）、図１２（ｂ）に示すように、ヘッド２０が下降限界高さに到達したか否かを判断し（ステップＳ３７）、Ｙｅｓと判断すると、主制御部３２は、エンコーダ２４ａからの入力情報に基づき、ヘッド２０の下降限界高さを求め、この下降限界高さを第２高さｈ２として記憶する（ステップＳ３９）。このようなステップＳ３３〜Ｓ３９の処理内容は、ノズル２２に吸着されている新規部品を測定面４ａに当接させる点を除き、上述したステップＳ２３〜Ｓ２９の処理内容と同等である。つまり、ステップＳ３５のヘッド２０の下降動作は、ステップＳ２５のヘッド２０の下降動作と同じ下降動作パターンで行われる。

こうして第１、第２の高さｈ１，ｈ２が求まると、主制御部３２は、第２高さｈ２から第１高さｈ１を減算することにより新規部品の厚みＴを求める（ステップＳ４１）。すなわち、ステップＳ３９で求められる第２高さｈ２は、ノズル２２が新規部品を吸着している分、ステップＳ２７で求められる第１高さｈ１よりも高くなる。従って、第２高さｈ２から第１高さｈ１を減算することにより、新規部品の厚みＴ（図１０（ｂ）、図１２（ｂ）参照）を求めることができる。

新規部品の厚みＴが求まると、主制御部３２は、当該厚みＴを新規部品の厚みデータとして主制御部３２に更新的に記憶し（ステップＳ４３）、部品の厚み測定処理を終了する。

このようにして記憶された部品の厚みＴのデータは、その後実行される当該新規部品の実装処理の際のヘッド２０の昇降制御に用いられる。つまり、実際に測定した部品の厚みデータに基づきヘッド２０の昇降が制御されることで、部品の吸着および装着時のヘッド２０の昇降制御の信頼性が向上することとなる。

なお、当例では、記憶部３４にノズル管理データを記憶するための工程（図６のステップＳ１３の処理工程を含む）が本発明の記憶工程に相当する。そして、図７に示すように、同図のステップＳ２１〜Ｓ４３の処理が本発明の測定工程に相当し、そのうち、ステップＳ２１〜Ｓ２９が本発明の第１高さ測定工程に、ステップＳ３１〜Ｓ３９が本発明の第２高さ測定工程に、ステップＳ４３が本発明の演算工程にそれぞれ相当する。

［作用効果］
以上のように、上記部品実装装置Ｍによれば、過去に実績のない新規部品を実装する場合には、当該実装処理に先立ち、当該新規部品の厚みＴを実測することができる。その場合、上記のように、測定面４ａにノズル先端や部品を押し付け、そのときのヘッド２０の高さ（ｈ１、ｈ２）から新規部品の厚みを測定するので、非常に簡単な手法で新規部品の厚みを測定することができるという利点がある。

しかも、この部品実装装置Ｍによれば、複数種類のノズル２２それぞれに対応する下降動作パターンが予め記憶されており、部品の厚み測定処理の際には、使用するノズル２２に対応する下降動作パターンに従ってヘッド２０が制御されるので、何れのノズル２２を用いて部品の厚み測定処理を行う場合でも、適切かつ正確に部品の厚み測定を行うことができるという利点がある。

例えば、標準ノズル２２ａを使用して部品厚み測定処理を行う場合と、ロングノズル２２ｂを使用して部品厚み測定を行う場合の下降開始高さが仮に同一であるとすると、ロングノズル２２ｂを用いて厚み寸法の大きい新規部品の厚み測定を行うような場合に、当該部品と搬送ガイド４とが干渉して厚み測定が不能になることが考えられる。しかし、上記部品実装装置Ｍによれば、図８（ａ）に示すように、ロングノズル２２ｂの下降動作パターンは、標準ノズル２２ａの下降動作パターンよりも下降開始高さＨ１が高く設定されているので、当該下降動作パターンに従ってヘッド２０が制御されることで、上記のような部品と搬送ガイド４との干渉を回避しつつ良好に新規部品の厚み測定を行うことができるようになる。また、標準ノズル２２ａを使用して部品厚み測定処理を行う場合と、バフィングノズル２２ｃを使用して部品厚み測定を行う場合の測定速度が仮に同一であるとすると、バフィングノズル２２ｃを用いて部品厚み測定を行う場合には、例えばノズル先端（又は新規部品）が測定面４ａに勢いよく当接することで、ノズル長が最小になる前に突発的に検出荷重Ｌが閾値Ｌ０を超えて測定結果に無視できない誤差が生じることが考えられる。しかし、上記部品実装装置Ｍによれば、図８（ａ）に示すように、バフィングノズル２２ｃの下降動作パターンは、標準ノズル２２ａの下降動作パターンよりも測定速度Ｖ２が遅く設定されているので、当該下降動作パターンに従ってヘッド２０が制御されることで、上記のようにノズル長が最小になる前に突発的に検出荷重Ｌが閾値Ｌ０を超えるような現象を回避しつつ正確に新規部品の厚み測定を行うことができるようになる。従って、何れのノズル２２を用いて部品の厚み測定処理を行う場合でも、適切かつ正確に部品の厚み測定を行うことができるようになるという利点がある。

また、このように何れのノズル２２を用いても部品の厚み測定処理を適切かつ正確に行うことが可能となる結果、換言すれば、部品の厚み測定処理に使用できるノズル２２の自由度が向上する結果、部品の厚み測定処理を実行する際のノズル交換の頻度を軽減することができる。そのため、例えば基板Ｐへの実装処理中に新規部品の厚み測定処理を実行する必要が生じた場合でも、ヘッド２０に既に装着されているノズル２２をそのまま用いて新規部品の厚み測定処理を実行できる場合が多くなる。従って、ノズル交換によるタイムロスを軽減することができ、より効率的に新規部品の厚み測定を行うことが可能になるという利点がる。

［変形例等］
以上説明した部品実装装置Ｍや、この部品実装装置Ｍにおいて実施される部品の厚み測定方法は、本発明に係る部品実装装置および部品厚み測定方法の好ましい実施形態の例示であって、その具体的な構成や方法は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、図８（ａ）に示すノズル管理データは本発明を説明する上での例示であって当該ノズル管理データの具体的な内容、つまり、ノズルの種類と下降動作パターンの具体的な内容は適宜変更可能である。

また、上記実施形態では、搬送ガイド４の上面４ａを部品厚み測定の際の測定面として利用しているが、勿論、基台１上に専用の測定台を設け、その上面にノズル先端や部品を押し付けるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、Ｚ軸サーボモータ２４の制御電流値を換算することによりヘッド２０（ノズル２２）に作用する荷重Ｌを検出しているが、勿論、ロードセル（荷重センサ）を用いてヘッド２０の荷重を直接検出するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、ノズル２２の先端を測定面４ａに押し付けて第１高さｈ１を測定し、さらにノズル２２により測定対象の新規部品を吸着し、当該部品を測定面４ａに押し付けて第２高さｈ２を測定してこれらの差を部品の厚みＴとして求めているが、例えば背景技術で説明した特許文献１に開示されるような従来方法を応用した方法に基づき部品の厚みＴを測定するようにしてもよい。要は、ノズル２２により部品を吸着して当該部品をヘッド２０の下降動作に伴い測定面４ａに押し付ける部品押し付け動作を少なくとも含む、所定の測定動作を実行することにより部品の厚みを測定する方法であれば、本発明は有効に適用することができる。

４ 搬送ガイド
４ａ 上面（測定面）
６ ヘッドユニット
２０ ヘッド
２２ ノズル
２２ａ 標準ノズル
２２ｂ ロングノズル
２２ｃ バフィングノズル
２４ Ｚ軸サーボモータ
２４ａ エンコーダ（高さ検出手段）
３０ 制御装置
３２ 主制御部（制御手段、演算手段）
３４ 記憶部（記憶手段）
４０ 駆動制御部
４０ａ 電流検出部（荷重検出手段）
Ｃ 部品
Ｈ１ 下降開始高さ
Ｈ２ 速度切り替え高さ
ｈ１ 第１高さ
ｈ２ 第２高さ
Ｌ０ 閾値
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ 荷重（押し付け荷重）
Ｍ 部品実装装置
Ｔ 部品の厚み
Ｖ１ 下降開始速度
Ｖ２ 測定速度

Claims (10)

1. 部品吸着用のノズルを有する移動可能なヘッドを備えた部品実装装置で、前記ノズルにより部品を吸着して当該部品をヘッドの下降動作に伴い測定面に押し付ける部品押し付け動作を実行することにより部品の厚みを測定する部品厚み測定方法であって、
   複数種類のノズルそれぞれに対応する下降動作パターンであって前記部品の厚み測定のための前記ヘッドの下降動作パターンを予め記憶情報として記憶する記憶工程と、
   部品押し付け動作を含む所定の測定動作を実行することにより部品の厚みを測定する測定工程と、を含み、
   前記測定工程では、部品の厚み測定に使用されるノズルの品種を特定し、前記記憶情報のうち、当該使用ノズルに対応する下降動作パターンに従って前記ヘッドを制御することにより前記部品押し付け動作を実行することを特徴とする部品厚み測定方法。
2. 請求項１に記載の部品厚み測定方法において、
   前記測定工程は、
   前記使用ノズルの先端をヘッドの下降動作に伴い前記測定面に押し付けるノズル押し付け動作に基づきヘッドの下降限界高さである第１高さを測定する第１高さ測定工程と、
   前記使用ノズルにより測定対象の部品を吸着し、当該部品をヘッドの下降動作に伴い前記測定面に押し付ける前記部品押し付け動作に基づきヘッドの下降限界高さである第２高さを測定する第２高さ測定工程と、
   前記第２高さから前記第１高さを減算することにより、部品の厚みを求める演算工程と、を含み、
   前記各高さ測定工程では、前記記憶情報のうち、前記使用ノズルに対応する下降動作パターンに従って前記ヘッドを制御する、ことを特徴とする部品厚み測定方法。
3. 請求項２に記載の部品厚み測定方法において、
   前記第１高さ測定工程では、前記使用ノズルの先端を前記測定面に押し付けたときの押し付け荷重を検出し、当該荷重の変化に基づき前記第１高さを測定し、
   前記第２高さ測定工程では、前記使用ノズルが吸着した部品を前記測定面に押し付けたときの押し付け荷重を検出し、当該荷重の変化に基づき前記第２高さを測定する、ことを特徴とする部品厚み測定方法。
4. 請求項３に記載の部品厚み測定方法において、
   前記各高さ測定工程では、前記押し付け荷重が予め設定された閾値を超えたときの前記ヘッドの高さを前記第１高さ又は第２高さとする、ことを特徴とする部品厚み測定方法。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の部品厚み測定方法において、
   前記記憶工程で記憶される各下降動作パターンは、ヘッドの高さと下降速度とにより規定されていることを特徴とする部品厚み測定方法。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の部品厚み測定方法において、
   前記複数種類のノズルは、上下方向長さが一定のノズルを少なくとも含む、ことを特徴とする部品厚み測定方法。
7. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の部品厚み測定方法において、
   前記複数種類のノズルは、外力を受けることで上下方向に弾性的に伸縮するクッション機能付きノズルを少なくとも含む、ことを特徴とする部品厚み測定方法。
8. 部品吸着用のノズルを有する移動可能なヘッドを備えた部品実装装置であって、
   複数種類のノズルそれぞれに対応する下降動作パターンであって部品の厚み測定のための前記ヘッドの下降動作パターンが記憶情報として記憶された記憶手段と、
   前記ヘッドを制御することにより、前記ノズルにより部品を吸着して当該部品をヘッドの下降動作に伴い所定の測定面に押し付ける部品押し付け動作を少なくとも含む、所定の測定動作を実行する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記所定の測定動作を実行する際に、部品の厚み測定に使用されるノズルの品種を特定し、前記記憶情報のうち、当該使用ノズルに対応する下降動作パターンに従って前記ヘッドを制御する、ことを特徴とする部品実装装置。
9. 請求項８に記載の部品実装装置において、
   前記制御手段は、前記所定の測定動作として、前記使用ノズルの先端をヘッドの下降動作に伴い前記測定面に押し付けるノズル押し付け動作と、前記使用ノズルにより測定対象の部品を吸着し、当該部品をヘッドの下降動作に伴い前記測定面に押し付ける部品押し付け動作とを実行するとともに、これら各押し付け動作において、前記記憶情報のうち、前記使用ノズルに対応する下降動作パターンに従ってヘッドを制御するものであり、
   当該部品実装装置は、さらに、
   使用ノズルおよび部品の前記測定面に対する押し付け荷重を検出する荷重検出手段と、
   前記ヘッドの高さを検出する高さ検出手段と、
   前記荷重測定手段が検出する荷重の変化および前記高さ検出手段が検出する前記ヘッドの高さに基づき、前記ノズル押し付け動作におけるヘッドの下降限界高さである第１高さと前記部品押し付け動作におけるヘッドの下降限界高さである第２高さとを求め、当該第２高さから前記第１高さを減算することにより、部品の厚みを求める演算手段と、を備えている、ことを特徴とする部品実装装置。
10. 請求項９に記載の部品実装装置において、
    前記演算手段は、前記各押し付け動作における前記荷重検出手段の検出値が予め設定された閾値を超えたときの前記高さ検出手段の検出高さを前記第１高さ又は第２高さとして求める、ことを特徴とする部品実装装置。

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