JP2019158626A - 高さ探索装置および高さ探索方法 - Google Patents

Abstract

【課題】対象物の上面の高さを迅速に検出することができる高さ探索装置および高さ探索方法を提供する。【解決手段】対象物（基準ポスト）の上面の高さを対象物の上面に上方から接触する接触物（ノズル）を用いて探索する高さ探索方法は、ノズルが第１の高さ（下側高さ）で基準ポストに接触し（ＳＴ３においてＹｅｓ）、且つノズルが第２の高さ（上側高さ）で接触しないことを確認すると（ＳＴ５においてＮｏ）、最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さの中間の高さで接触するか否かを判定する接触判定を実行し（ＳＴ９，１０）、中間の高さで接触する場合には中間の高さを最後に接触した高さとし、中間の高さで接触しない場合には中間の高さを最後に接触しなかった高さとして（ＳＴ７）、最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さの中間の高さで接触判定を実行することを繰り返し、基準ポストの上面の高さを決定する（ＳＴ１１）。【選択図】図８

Description

本発明は、接触物を用いて対象物の上面の高さを探索する高さ探索装置および高さ探索方法に関する。

ノズル本体をバネなどにより下方に付勢することにより、吸着した部品が基板に当接する際の衝撃を緩和するとともに、当接した部品を所定の押込み量だけ押し込んで所望の荷重を発生させて基板に実装するノズル（接触物）を備えた部品実装装置が知られている。ノズルの押込み量と発生する荷重の相関データは、ノズルをロードセル（対象物）に上方から当接させ、ノズルの先端をロードセルの上面からさらに下降させる押込み量を変化させ、発生した荷重をロードセルによって測定することにより取得される。正確な相関データを得るには、ロードセルの上部の高さの正確な情報が必要である。特許文献１に記載の部品実装装置では、ノズルをロードセルの上面から押し込んだ後、低速で上昇させてロードセルの出力（荷重）が急激に低下した高さをロードセルの上面の高さとしている。

特開平１０―２２４０８８号公報

しかしながら、特許文献１を含む従来技術では、対象物の上面を検出するために多くの測定が必要で、対象物の上面の高さを検出するまでに時間がかかるという問題点があった。

そこで本発明は、対象物の上面の高さを迅速に検出することができる高さ探索装置および高さ探索方法を提供することを目的とする。

本発明の高さ探索装置は、対象物の上面の高さを、前記対象物の上面に上方から接触する接触物を用いて探索する上面高さ探索処理部を備える高さ探索装置であって、前記上面高さ探索処理部は、前記接触物が第１の高さで前記対象物に接触し、且つ前記接触物が前記第１の高さより高い第２の高さで前記対象物に接触しないことを確認し、最後に接触した高さである前記第１の高さと最後に接触しなかった高さである第２の高さの中間の高さで前記接触物が前記対象物に接触するか否かを判定する接触判定を実行し、前記中間の高さで接触する場合には前記中間の高さを最後に接触した高さとし、前記中間の高さで接触しない場合には前記中間の高さを最後に接触しなかった高さとして、最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さとの中間の高さで前記接触判定を実行することを繰り返し、最後に接触した高さ又は最後に接触しなかった高さ又は最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さとの中間の高さを前記対象物の上面の高さとすることを特徴とする。

本発明の高さ探索方法は、対象物の上面の高さを前記対象物の上面に上方から接触する接触物を用いて探索する高さ探索方法であって、前記接触物が第１の高さで前記対象物に接触し、且つ前記接触物が前記第１の高さより高い第２の高さで前記対象物に接触しないことを確認し、最後に接触した高さである前記第１の高さと最後に接触しなかった高さである第２の高さの中間の高さで前記接触物が前記対象物に接触するか否かを判定する接触判定を実行し、前記中間の高さで接触する場合には前記中間の高さを最後に接触した高さとし、前記中間の高さで接触しない場合には前記中間の高さを最後に接触しなかった高さとして、最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さとの中間の高さで前記接触判定を実行することを繰り返し、最後に接触した高さ又は最後に接触しなかった高さ又は最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さとの中間の高さを前記対象物の上面の高さとすることを特徴とする。

本発明によれば、対象物の上面の高さを迅速に検出することができる。

本発明の一実施の形態の部品実装装置の構成を示す平面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の構成説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の真空吸引系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える実装ヘッドに装着されるノズルの断面図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える実装ヘッドに装着されたノズルを基準ポストに下降させた説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える実装ヘッドに装着されたノズルを基準ポストに下降させたノズルの高さ位置とノズルが吸引する空気の流量の関係の例を示す説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の高さ探索方法のフロー図 本発明の一実施の形態の部品実装装置における上面高さ探索処理の例を示す工程説明図 本発明の一実施の形態の実装基板の製造方法のフロー図

以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、部品実装装置、ノズルの仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図１、及び後述する一部では、水平面内で互いに直交する２軸方向として、基板搬送方向のＸ方向（図１における左右方向）、基板搬送方向に直交するＹ方向（図１における上下方向）が示される。図２、及び後述する一部では、水平面と直交する高さ方向としてＺ方向（図２における上下方向）が示される。Ｚ方向は、部品実装装置が水平面上に設置された場合の上下方向である。

まず図１、図２を参照して、部品実装装置１の構成を説明する。図１において、基台１ａの中央には、基板搬送機構２がＸ方向に設置されている。基板搬送機構２は、上流側から搬入された基板３をＸ方向へ搬送し、以下に説明する実装ヘッドによる実装作業位置に位置決めして保持する。また、基板搬送機構２は、部品実装作業が完了した基板３を下流側に搬出する。基板搬送機構２の両側方には、部品供給部４が設置されている。

部品供給部４には、それぞれ複数のテープフィーダ５がＸ方向に並列に装着されている。テープフィーダ５は、部品を格納するポケットが形成されたキャリアテープを部品供給部４の外側から基板搬送機構２に向かう方向（テープ送り方向）にピッチ送りすることにより、実装ヘッドが部品をピックアップする部品取出し位置に部品を供給する。

図１において、基台１ａの上面におけるＸ方向の両端部には、リニア駆動機構を備えたＹ軸テーブル６が配置されている。Ｙ軸テーブル６には、同様にリニア機構を備えたビーム７がＹ方向に移動自在に結合されている。ビーム７には、実装ヘッド８がＸ方向に移動自在に装着されている。実装ヘッド８は、複数（ここでは８つ）のノズルユニット８ａを備えている。

図２において、各ノズルユニット８ａは、機構部８ｂからノズル軸８ｃを下方に延出させた構成となっている。ノズル軸８ｃの下端部に結合されたノズル保持部９には、ノズル１０が着脱自在に装着されている。ノズル１０は、負圧発生源２５（図３参照）で発生させた吸引力を利用して部品Ｄを保持する機能を有する。それぞれの機構部８ｂには、ノズル軸８ｃを昇降させるノズル昇降機構８ｄと、ノズル軸８ｃの昇降位置を検出する位置検出センサ８ｅが内蔵されている。ノズル昇降機構８ｄを駆動することにより、ノズル保持部９に装着されたノズル１０は個別に昇降する。このように、ノズル昇降機構８ｄはノズル１０を昇降させ、位置検出センサ８ｅはノズル１０の高さ位置を検出する。

図１において、Ｙ軸テーブル６およびビーム７は、実装ヘッド８を水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動させる実装ヘッド移動機構１１を構成する。実装ヘッド移動機構１１および実装ヘッド８は、部品供給部４に装着されているテープフィーダ５の部品取出し位置から部品Ｄをノズル１０によって吸着してピックアップし、基板搬送機構２に保持された基板３の実装位置に移送して実装する部品実装作業を実行する。

図１、図２において、ビーム７には、ビーム７の下面側に位置して実装ヘッド８とともに一体的に移動するヘッドカメラ１２が装着されている。実装ヘッド８が移動することにより、ヘッドカメラ１２は基板搬送機構２の実装作業位置に位置決めされた基板３の上方に移動して、基板３に設けられた基板マーク（図示せず）を撮像して基板３の位置を認識する。

図１において、部品供給部４と基板搬送機構２との間には、部品認識カメラ１３と荷重計測部１４が設置されている。部品認識カメラ１３は、部品供給部４から部品Ｄを取り出した実装ヘッド８が上方を移動する際に、ノズル１０に保持された部品Ｄを撮像して形状を認識する。実装ヘッド８による部品Ｄの基板３への部品実装作業では、ヘッドカメラ１２による基板３の認識結果と部品認識カメラ１３による部品Ｄの認識結果とを加味して実装位置の補正が行われる。

図１において、荷重計測部１４には、その上面に上方から加わる力（荷重）を計測するロードセルなどが設置されている。荷重計測部１４は、ノズル１０を上方から接触させて、ノズル１０に発生する荷重を計測する。部品実装装置１の両側方で作業者が作業する位置には、それぞれ作業者が操作するタッチパネル１５が設置されている。タッチパネル１５は、その表示部に各種情報を表示し、また表示部に表示される操作ボタンなどを使って作業者がデータ入力や部品実装装置１の操作を行う。

図２において、部品供給部４には、台車１６が結合されている。台車１６の上部には、複数のテープフィーダ５がＸ方向に並んで取り付けられている。台車１６の前側には、部品Ｄを収納するキャリアテープ１７が巻回されたリール１８が保持されている。テープフィーダ５は、リール１８に収納されているキャリアテープ１７をテープ送り方向に搬送して実装ヘッド８による部品取り出し位置に部品Ｄを供給する。

図１、図２において、基台１ａの上面には、基板搬送機構２の周囲に複数（ここでは４本）の基準ポストＰが設置されている。基準ポストＰには金属などの硬質な材料が用いられ、上面が平坦に形成されている。ヘッドカメラ１２が複数の基準ポストＰの上面を撮像し、水平面内における各基準ポストＰの位置を認識することで、ビーム７や実装ヘッド８の反復移動で発生する熱によるＹ軸テーブル６、ビーム７の熱変形を計測することができる。

次に図３、図４を参照して、ノズル１０の構成について説明する。図３は、ノズル１０の上部がノズル保持部９に保持された状態を示している。図４は、ノズル保持部９から取り外されたノズル１０の断面を示している。図３、図４において、ノズル１０は、ノズル本体１９とノズル本体保持部２０を含んで構成されている。ノズル本体１９は、基端部２１と、基端部２１の内部に形成された上下に貫通する上部吸引孔２１ａに下方から挿入されて結合された下端部２２を含んで構成されている。基端部２１の下端には円板状のバネ座部２１ｂが外周から延出して形成されている。下端部２２の内部には、上下に貫通して下端の部品吸着面２２ａに開口する下部吸引孔２２ｂが形成されている。

図３、図４において、ノズル本体保持部２０には、中央より下側の外周に円板状の鍔部２０ａが形成され、内部に上下に貫通する嵌合孔２０ｂが形成されている。ノズル本体１９は、鍔部２０ａとバネ座部２１ｂの間に弾性体であるコイルバネ２３を装着した状態で、嵌合孔２０ｂに下方から挿入される。ノズル本体保持部２０の対向する２つの側面には、それぞれノズル本体１９が摺動する上下方向に長く、ノズル本体保持部２０の外周から嵌合孔２０ｂまで貫通する長孔２０ｃが形成されている。

ノズル本体１９には、対向する長孔２０ｃの間を貫通するように挿入され、長孔２０ｃ内に沿って上下に移動するピン２４が結合されている。これによって、ノズル本体１９は上下方向を回転軸とする回転が規制され、ノズル本体保持部２０内を上下に移動する。ノズル本体１９は、コイルバネ２３によって下方に付勢され、ピン２４が長孔２０ｃの下端面に当接する位置（以下、「下方規制位置」と称す。）で、下方への移動が規制される。

図３に示すように、ノズル１０がノズル保持部９に保持されると、ノズル軸８ｃの内部に形成された真空吸引路８ｆは、ノズル保持部９の内部に形成された接続孔９ａ、ノズル１０の嵌合孔２０ｂ、上部吸引孔２１ａ、下部吸引孔２２ｂと連通する。真空吸引路８ｆは負圧発生源２５に接続されており、負圧発生源２５を作動させるとノズル１０の部品吸着面２２ａの開口から空気が吸引されて真空力が発生し、部品吸着面２２ａに部品Ｄが吸着される。

真空吸引路８ｆには、真空吸引路８ｆを流れる空気の流量を計測する流量センサ２６が配置されている。負圧発生源２５としては、工場設備として設けられた真空給引源を用いる他、部品実装装置１に設置した真空ポンプ、エジェクタ装置などの真空発生装置が用いられる。以下、ノズル保持部９に保持されたノズル１０の上端の位置をノズルの高さ位置Ｈと称し、ノズル本体１９が下方規制位置にある状態のノズル１０の長さをノズル長Ｌを称する。

次に図５、図６を参照して、上述構成のノズル１０を基準ポストＰに位置させた状態におけるノズルの高さ位置Ｈとノズル１０の下端（部品吸着面２２ａの開口）から吸引される空気の流量Ｆの関係について説明する。図５（ａ）は、基準ポストＰの上方に位置させたノズル１０をノズル昇降機構８ｄを作動させて下降させ（矢印ａ）、ノズル１０の下端が基準ポストＰの上面Ｐａより上方にある状態を示している。この時、ノズル１０の下端から空気が吸引され、吸引される空気の流量Ｆが流量センサ２６によって計測される。

次に図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す状態からノズル１０を下降（矢印ｂ）させ、ノズル１０の下端が基準ポストＰの上面Ｐａに当接してノズル本体１９がノズル本体保持部２０に押し込まれた状態を示している。この時、ノズル１０の部品吸着面２２ａの開口が基準ポストＰの上面Ｐａで塞がれることによりノズル１０の下端から空気が吸引されず、流量センサ２６による空気の流量Ｆの計測値はゼロになる。また、圧縮されたコイルバネ２３によって発生した荷重が基準ポストＰの上面Ｐａに加わっている。

図６は、ノズル１０を基準ポストＰに位置させた状態におけるノズルの高さ位置Ｈとノズル１０の下端から吸引される空気の流量Ｆの関係を示している。ノズル１０の下端が基準ポストＰの上面Ｐａより上方にあるノズルの高さ位置Ｈでは、ノズル１０の下端から空気が吸引される。ノズル１０が下降して、ノズル１０の先端が基準ポストＰの上面Ｐａに着地すると部品吸着面２２ａの開口が塞がれて空気の流量Ｆがゼロになる。この時のノズルの高さ位置Ｈを、上面高さＨｍと称する。ノズル１０が上面高さＨｍにある時、基準ポストＰの上面Ｐａの高さは、この時のノズルの高さ位置Ｈ（上面高さＨｍ）よりノズル長Ｌだけ下方の位置である。

次に図７を参照して、部品実装装置１の制御系の構成について説明する。部品実装装置１が備える制御部３０には、基板搬送機構２、部品供給部４、実装ヘッド８、実装ヘッド移動機構１１、ヘッドカメラ１２、部品認識カメラ１３、荷重計測部１４、タッチパネル１５、負圧発生源２５、流量センサ２６が接続されている。制御部３０は、実装データ記憶部３１、上面高さ探索処理部３２、実装制御部３３を備えている。

実装データ記憶部３１は記憶装置であり、部品データ３１ａ、実装データ３１ｂ、ノズルデータ３１ｃ、上面高さＨｍ、補正値Ｈｃなどが記憶されている。部品データ３１ａには、部品Ｄの種類毎に、部品名（種類）、部品Ｄの高さなどのサイズなどが含まれている。実装データ３１ｂには、製造される実装基板の種類毎に、基板３に実装される部品Ｄの部品名（種類）、実装位置（ＸＹ座標）などが含まれている。ノズルデータ３１ｃには、ノズル１０の種類毎に、ノズル名（種類）、ノズル１０のサイズ（ノズル長Ｌ）などが含まれている。

図７において、上面高さ探索処理部３２は、実装ヘッド８が備えるノズル昇降機構８ｄ、位置検出センサ８ｅ、実装ヘッド移動機構１１、流量センサ２６を制御して、基準ポストＰの上面Ｐａの高さ（上面高さＨｍ）を探索する上面高さ探索処理を実行し、探索した上面高さＨｍを実装データ記憶部３１に記憶させる。

ここで図８のフローに沿って、図９を参照しながら、上面高さ探索処理部３２による上面高さ探索処理（高さ探索方法）の詳細について説明する。図８において、まず、上面高さ探索処理部３２は実装ヘッド移動機構１１を制御して、上面高さ探索に使用するノズル１０を基準ポストＰの上方に移動させる。次いで上面高さ探索処理部３２は、ノズルデータ３１ｃに含まれるノズル長Ｌに基づいて、ノズル１０の部品吸着面２２ａが基準ポストＰの上面Ｐａに一致すると期待されるノズルの高さ位置Ｈである目標高さＨｔ（基準高さ）を算出する。

次いで上面高さ探索処理部３２は、目標高さＨｔ（基準高さ）から所定の第１の距離低い下側高さＨ１（第１の高さ）と、目標高さＨｔ（基準高さ）から所定の第２の距離高い上側高さＨ２（第２の高さ）を算出する。下側高さＨ１と上側高さＨ２は、部品実装装置１の各部の最大の公差を考慮しても基準ポストＰの上面Ｐａが見つかるノズルの高さ位置Ｈの下限と上限である。このように、上面高さ探索処理部３２は、目標高さＨｔ、下側高さＨ１、上側高さＨ２を算出する（ＳＴ１）。

図８において、次いで上面高さ探索処理部３２はノズル昇降機構８ｄを制御して、ノズル１０を上方の待機位置Ｈ０から下側高さＨ１に移動（下降）させる（ＳＴ２）（図９の時間Ｔ１）。次いで上面高さ探索処理部３２は流量センサ２６を用いて空気の流量Ｆを計測し、計測結果よりノズル１０の部品吸着面２２ａが基準ポストＰの上面Ｐａに接触しているか否かを判定する接触判定を実行する（ＳＴ３）。接触判定において上面高さ探索処理部３２は、流量センサ２６が計測した空気の流量Ｆが接触判定値（所定値）以下の場合に、ノズル１０が基準ポストＰに接触していると判定する。接触判定値は、流量センサ２６に発生するノイズより大きく、接触の有無が誤判定されない値に設定される。

流量センサ２６による計測が終了すると、上面高さ探索処理部３２はノズル１０を待機位置Ｈ０に移動（上昇）させる（図９の時間Ｔ２）。すなわち、下側高さＨ１での接触判定は、時間Ｔ１から時間Ｔ２の間に実行される。荷重計測部１４による荷重の計測は、時間Ｔ１から時間Ｔ２の間の接触判定で、１回でも複数回（所定回数）繰り返して実行してもよい。すなわち、接触判定において、流量センサ２６による空気の流量Ｆの計測を所定回数繰り返し実行して、接触の有無を判定してもよい。これによって、ノイズや振動などに起因する突発的な誤判定を防止することができる。

図８において、下側高さＨ１においてノズル１０が基準ポストＰに接触している場合（ＳＴ３においてＹｅｓ）、上面高さ探索処理部３２はノズル昇降機構８ｄを制御して、ノズル１０を上方の待機位置Ｈ０から上側高さＨ２に移動（下降）させる（ＳＴ４）（図９の時間Ｔ３）。次いで上面高さ探索処理部３２は流量センサ２６を用いて空気の流量Ｆを計測して接触判定する（ＳＴ５）。流量センサ２６による計測が終了すると、上面高さ探索処理部３２はノズル１０を待機位置Ｈ０に移動（上昇）させる（図９の時間Ｔ４）。

下側高さＨ１（第１の高さ）でノズル１０が基準ポストＰに接触しない場合（ＳＴ３においてＮｏ）、または、上側高さＨ２（第２の高さ）でノズル１０が基準ポストＰに接触する場合（ＳＴ５においてＹｅｓ）、上面高さ探索処理部３２は、基準ポストＰが正常に装着されていない基準ポストＰの取り付けエラー、または、流量センサ２６の故障と判定する（ＳＴ６）。エラーと判定すると、上面高さ探索処理部３２は、その旨をタッチパネル１５に報知させる。

図８において、上側高さＨ２においてノズル１０が基準ポストＰに接触していない場合（ＳＴ５においてＮｏ）、上面高さ探索処理部３２は、下側高さＨ１をノズル１０が最後に接触した高さ（以下、「接触高さＨｙ」と称す。）とし、上側高さＨ２をノズル１０が最後に接触しなかった高さ（以下、「非接触高さＨｎ」と称す。）と決定する（ＳＴ７：接触高さ決定工程）。

すなわち、上面高さ探索処理部３２は、ノズル１０が下側高さＨ１（第１の高さ）で基準ポストＰに接触し（ＳＴ３においてＹｅｓ）、且つノズル１０が下側高さＨ１より高い上側高さＨ２（第２の高さ）で基準ポストＰに接触しないことを確認すると（ＳＴ５においてＮｏ）、下側高さＨ１を接触高さＨｙ、上側高さＨ２を非接触高さＨｎと決定する。

図８において、次いで上面高さ探索処理部３２は、非接触高さＨｎと接触高さＨｙの差が、所定の継続判定値（所定の距離）以下であるか否かを判定する（ＳＴ８：継続判定工程）。継続判定値は、ノズル昇降機構８ｄがノズル１０の高さを適切に移動可能な最小の刻み幅などに設定される。非接触高さＨｎと接触高さＨｙの差が継続判定値より大きい場合（ＳＴ８においてＮｏ）、上面高さ探索処理部３２はノズル昇降機構８ｄを制御して、ノズル１０を接触高さＨｙ（第１の高さ）と非接触高さＨｎ（第２の高さ）の中間である中間高さＨ３（中間の高さ）に移動（下降）させる（ＳＴ９：中間高さ移動工程）（図９の時間Ｔ５）。

次いで上面高さ探索処理部３２は流量センサ２６を用いて空気の流量Ｆを計測し、接触判定を実行する（ＳＴ１０：接触判定工程）。図９の例では、ノズル１０が中間高さＨ３で基準ポストＰに接触すると判定される。流量センサ２６による計測が終了すると、上面高さ探索処理部３２はノズル１０を待機位置Ｈ０に移動（上昇）させる（図９の時間Ｔ６）。

このように、上面高さ探索処理部３２は、最後に接触した下側高さＨ１（第１の高さ）と最後に接触しなかった上側高さＨ２（第２の高さ）の中間である中間高さＨ３（中間の高さ）でノズル１０が基準ポストＰに接触するか否かを流量センサ２６が計測した空気の流量Ｆを基に判定する接触判定を実行する。

図８において、次いで接触高さ設定工程（ＳＴ７）に戻り、ノズル１０が最後に接触した高さを接触高さＨｙに、ノズル１０が最後に接触しなかった高さを非接触高さＨｎと決定する。図９の例では、ノズル１０が中間高さＨ３で基準ポストＰに接触すると判定されるため、中間高さＨ３（中間の高さ）が接触高さＨｙとなり、非接触高さＨｎは上側高さＨ２に維持される。すなわち、中間の高さ（中間高さＨ３）で接触する場合には、中間の高さを最後に接触した高さ（接触高さＨｙ）とする。

次いで継続判定工程（ＳＴ８）において非接触高さＨｎ（上側高さＨ２）と接触高さＨｙ（中間高さＨ３）の差が継続判定値より大きい場合（Ｎｏ）、中間高さ移動工程（ＳＴ９）が実行される。今回の中間高さ移動工程（ＳＴ９）では、ノズル１０は非接触高さＨｎ（上側高さＨ２）と接触高さＨｙ（中間高さＨ３）の中間の高さ（中間高さＨ４）に移動する（図９の時間Ｔ７）。

次いで接触判定工程（ＳＴ１０）が実行され、ノズル１０が中間高さＨ４で基準ポストＰに接触しないと判定される。流量センサ２６による計測が終了すると、ノズル１０は待機位置Ｈ０に移動（上昇）する（図９の時間Ｔ８）。次いで接触高さ設定工程（ＳＴ７）において、中間高さＨ４（中間の高さ）が非接触高さＨｎとなり、接触高さＨｙは中間高さＨ３に維持される。すなわち、中間の高さ（中間高さＨ４）で接触しない場合には、中間の高さを最後に接触しない高さ（非接触高さＨｎ）とする。

以下、継続判定工程（ＳＴ８）、中間高さ移動工程（ＳＴ９）、接触判定工程（ＳＴ１０）、接触高さ設定工程（ＳＴ７）が、繰り返し実行される。図９の例では、時間Ｔ９でノズル１０が中間高さＨ５（中間高さＨ４と中間高さＨ３の中間の高さ）に移動し、中間高さＨ５で接触判定が実行され、時間Ｔ１０でノズル１０が待機位置Ｈ０に移動する。同様に、中間高さＨ６（時間Ｔ１１〜Ｔ１２）、中間高さＨ７（時間Ｔ１３〜Ｔ１４）、中間高さＨ８（時間Ｔ１５〜Ｔ１６）、中間高さＨ９（時間Ｔ１７〜Ｔ１８）で接触判定が実行される。

このように、最後に接触した高さ（接触高さＨｙ）と最後に接触しなかった高さ（非接触高さＨｎ）との中間の高さ（中間高さＨ３〜Ｈ９）で接触判定を実行することが繰り返される。中間高さＨ９での接触判定後の接触高さ設定工程（ＳＴ７）において、中間高さＨ８が非接触高さＨｎとなり、中間高さＨ９が接触高さＨｙになる。そして、中間高さＨ９での接触判定後の継続判定工程（ＳＴ８）において、非接触高さＨｎ（中間高さＨ８）と接触高さＨｎ（中間高さＨ９）の差が継続判定値以下と判定される（ＳＴ８においてＹｅｓ）。

図９において、次いで上面高さ探索処理部３２は、最後に接触した高さ（中間高さＨ９）又は最後に接触しなかった高さ（中間高さＨ８）又は最後に接触した高さ（中間高さＨ９）と最後に接触しなかった高さ（中間高さＨ８）との中間の高さのいずれかを基準ポストＰの上面Ｐａの高さ（上面高さＨｍ）とする（ＳＴ１１：上面高さ決定工程）。このように、上面高さ探索処理部３２は、最後に接触した高さ（中間高さＨ９）と最後に接触しなかった高さ（中間高さＨ８）の差が所定の距離（継続判定値）以下の場合に、接触判定の繰り返し実行を終了する。

上面高さ探索処理部３２は、上面高さＨｍを実装データ記憶部３１に記憶させる。また、上面高さ探索処理部３２は、上面高さＨｍと目標高さＨｔとの差を補正値Ｈｃとして実装データ記憶部３１に記憶させる。補正値Ｈｃは、部品実装装置１の各部の公差などに起因する、理想のノズル１０の高さと実際のノズル１０の高さの差（ずれ量）である。

このように、ノズル１０は下端から空気を吸引する接触物であり、基準ポストＰは接触物（ノズル１０）が上方から接触する対象物である。また、流量センサ２６はノズル１０が吸引する空気の流量Ｆを計測する流量計測手段であり、部品実装装置１は流量計測手段を備える高さ探索装置である。そして、対象物の上面（基準ポストＰの上面Ｐａ）の高さを、対象物の上面に上方から接触する接触物（ノズル１０）を用いて探索する上面高さ探索処理部３２は、ノズル１０が吸引した空気の流量Ｆに応じて、接触物が対象物に接触しているか否かを判定する。

上面高さ探索処理部３２は、ノズル１０の高さを微小に変更しながら連続的に接触判定を実行するのではなく、中間の高さで離散的に接触判定を実行して上面高さＨｍを決定することにより、接触判定の回数を削減することができる。これによって、対象物の上面（基準ポストＰの上面Ｐａ）の高さ（上面高さＨｍ）を迅速に検出することができる。なお、図９の例では、接触判定の後にノズル１０の位置を待機位置Ｈ０に戻しているが、待機位置Ｈ０に戻さずに次の中間の高さに移動させてもよい。これにより、処理時間を短縮することができる。

図７において、実装制御部３３は、基板搬送機構２、部品供給部４、実装ヘッド８、実装ヘッド移動機構１１を制御して、補正値Ｈｃに基づいてノズル１０の下降量を補正して部品Ｄを基板３に実装させる部品実装作業を実行させる。補正値Ｈｃでノズル１０の下降量を補正することにより、部品実装装置１の各部の公差などに起因するノズル１０の高さのずれを補正して、正確に部品Ｄを基板３に着地させることができる。

次に図１０のフローに沿って、部品実装装置１により部品Ｄを基板３に実装する実装基板の製造方法について説明する。まず、上面高さ探索処理部３２は、上記説明した上面高さ探索処理を実行して、上面高さＨｍ（基準ポストＰの上面Ｐａの高さ）を決定する（ＳＴ２１）。次いで上面高さ探索処理部３２は、上面高さＨｍと目標高さＨｔとの差を補正値Ｈｃとして算出する（ＳＴ２２）。次いで実装制御部３３は、補正値Ｈｃに基づいてノズル１０の下降量を補正して部品Ｄを基板３に実装する（ＳＴ２３）。実装制御部３３は、予定された部品Ｄを基板３に実装するまで（ＳＴ２３）を繰り返し実行して、実装基板を製造する。

上記説明したように、本実施の形態の部品実装装置１は、対象物の上面（基準ポストＰの上面Ｐａ）の高さを、対象物の上面に上方から接触する接触物（ノズル１０）を用いて探索する上面高さ探索処理部３２を備える高さ探索装置である。

そして、上面高さ探索処理部３２は、接触物（ノズル１０）が第１の高さ（下側高さＨ１）で対象物（基準ポストＰ）に接触し、且つノズル１０が第１の高さより高い第２の高さ（上側高さＨ２）で対象物に接触しないことを確認し、最後に接触した高さ（接触高さＨｙ）と最後に接触しなかった高さ（非接触高さＨｎ）の中間の高さで接触物が対象物に接触するか否かを判定する接触判定を実行し、中間の高さで接触する場合には中間の高さを最後に接触した高さとし、中間の高さで接触しない場合には中間の高さを最後に接触しなかった高さとして、中間の高さで接触判定を実行することを繰り返し、最後に接触した高さ又は最後に接触しなかった高さ又は最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さとの中間の高さを対象物の上面（基準ポストＰの上面Ｐａ）の高さ（上面高さＨｍ）とする。

これによって、接触判定の回数を削減することができ、対象物の上面（基準ポストＰの上面Ｐａ）の高さ（上面高さＨｍ）を迅速に検出することができる。なお、上記の実施形態では接触物がノズル１０であり、対象物が基準ポストＰであったが、接触物と対象物はこの組合せに限定されることはない。例えば、接触物がノズル１０であり、対象物が荷重計測部１４であってもよい。その場合、上面高さ探索処理部３２は、ノズル１０が荷重計測部１４の上面に接触することで生じる荷重を荷重計測部１４で計測することで、ノズル１０（接触物）が荷重計測部１４（対象物）に接触しているか否かを判定する。

また、接触物がパターン孔を有するマスクを介してはんだを基板３に印刷する印刷装置において、マスク上を摺動してはんだをパターン孔に押し込むスキージであり、対象物がマスクであってもよい。その場合、上面高さ探索処理部３２は、スキージを昇降させるヘッドが備える圧力センサでスキージがマスクの上面に接触することで生じる荷重を計測し、スキージ（接触物）がマスク（対象物）に接触しているか否かを判定する。

本発明の高さ探索装置および高さ探索方法は、対象物の上面の高さを迅速に検出することができるという効果を有し、部品を基板に実装する分野において有用である。

１ 部品実装装置（高さ探索装置）
１０ ノズル（接触物）
２６ 流量センサ（流量計測手段）
Ｆ 空気の流量
Ｐ 基準ポスト（対象物）
Ｐａ 上面

Claims (16)

1. 対象物の上面の高さを、前記対象物の上面に上方から接触する接触物を用いて探索する上面高さ探索処理部を備える高さ探索装置であって、
   前記上面高さ探索処理部は、
   前記接触物が第１の高さで前記対象物に接触し、且つ前記接触物が前記第１の高さより高い第２の高さで前記対象物に接触しないことを確認し、
   最後に接触した高さである前記第１の高さと最後に接触しなかった高さである第２の高さの中間の高さで前記接触物が前記対象物に接触するか否かを判定する接触判定を実行し、
   前記中間の高さで接触する場合には前記中間の高さを最後に接触した高さとし、前記中間の高さで接触しない場合には前記中間の高さを最後に接触しなかった高さとして、最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さとの中間の高さで前記接触判定を実行することを繰り返し、
   最後に接触した高さ又は最後に接触しなかった高さ又は最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さとの中間の高さを前記対象物の上面の高さとすることを特徴とする、高さ探索装置。
2. 前記接触物は下端から空気を吸引するノズルであり、
   前記高さ探索装置は、前記ノズルが吸引する空気の流量を計測する流量計測手段を備え、
   前記上面高さ探索処理部は、前記ノズルが吸引した空気の流量に応じて、前記接触物が前記対象物に接触しているか否かを判定することを特徴とする、請求項１に記載の高さ探索装置。
3. 前記上面高さ探索処理部は、最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さの差が所定の距離以下の場合に、前記接触判定の繰り返し実行を終了することを特徴とする、請求項１または２に記載の高さ探索装置。
4. 前記第１の高さは基準高さから所定の第１の距離低いことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の高さ探索装置。
5. 前記上面高さ探索処理部は、前記第１の高さで前記接触物が前記対象物に接触しない場合には、前記対象物の取り付けエラーと判定することを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の高さ探索装置。
6. 前記第２の高さは基準高さから所定の第２の距離高いことを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の高さ探索装置。
7. 前記上面高さ探索処理部は、前記第２の高さで前記接触物が前記対象物に接触する場合には、前記対象物の取り付けエラーと判定することを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の高さ探索装置。
8. 前記上面高さ探索処理部は、前記接触判定において、前記接触物が前記対象物に接触するか否かの判定を所定回数繰り返し実行することを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の高さ探索装置。
9. 対象物の上面の高さを前記対象物の上面に上方から接触する接触物を用いて探索する高さ探索方法であって、
   前記接触物が第１の高さで前記対象物に接触し、且つ前記接触物が前記第１の高さより高い第２の高さで前記対象物に接触しないことを確認し、
   最後に接触した高さである前記第１の高さと最後に接触しなかった高さである第２の高さの中間の高さで前記接触物が前記対象物に接触するか否かを判定する接触判定を実行し、
   前記中間の高さで接触する場合には前記中間の高さを最後に接触した高さとし、前記中間の高さで接触しない場合には前記中間の高さを最後に接触しなかった高さとして、最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さとの中間の高さで前記接触判定を実行することを繰り返し、
   最後に接触した高さ又は最後に接触しなかった高さ又は最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さとの中間の高さを前記対象物の上面の高さとすることを特徴とする、高さ探索方法。
10. 前記接触物は下端から空気を吸引するノズルであり、前記ノズルが吸引した空気の流量に応じて、前記接触物が前記対象物に接触しているか否かを判定することを特徴とする、請求項９に記載の高さ探索方法。
11. 最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さの差が所定の距離以下の場合に、前記接触判定の繰り返し実行を終了することを特徴とする、請求項９または１０に記載の高さ探索方法。
12. 前記第１の高さは基準高さから所定の第１の距離低いことを特徴とする、請求項９から１１のいずれかに記載の高さ探索方法。
13. 前記第１の高さで前記接触物が前記対象物に接触しない場合には、前記対象物の取り付けエラーと判定することを特徴とする、請求項９から１２のいずれかに記載の高さ探索方法。
14. 前記第２の高さは基準高さから所定の第２の距離高いことを特徴とする、請求項９から１３のいずれかに記載の高さ探索方法。
15. 前記第２の高さで前記接触物が前記対象物に接触する場合には、前記対象物の取り付けエラーと判定することを特徴とする、請求項９から１４のいずれかに記載の高さ探索方法。
16. 前記接触判定において、前記接触物が前記対象物に接触するか否かの判定を所定回数繰り返して実行することを特徴とする、請求項９から１５のいずれかに記載の高さ探索方法。

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