JP6125804B2 - 部品実装装置、部品実装装置による部品の実装方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、部品を実装する実装ヘッドを有し上下方向へ移動される部品実装部を備えた部品実装装置、この部品実装装置による部品の実装方法及びこの部品実装装置において実装動作処理を行わせるプログラムについての技術分野に関する。

特開２０１０−２５１３５１号公報

被実装物、例えば、回路基板等に電子部品等の部品（チップ部品）を実装する部品実装装置があり、部品実装装置には、上下方向へ移動される昇降ベースと、保持した部品を被実装物に実装する実装ヘッドを有し昇降ベースに対して上下方向へ移動可能とされた部品実装部とを有するものがある。

このような部品実装装置においては、実装ヘッドが下方へ移動されて被実装物に部品が押し付けられて実装されるときに実装ヘッドから部品に過剰な負荷が付与されると、部品に割れや内部クラックが発生するおそれがあるため、負荷を低減するための機構が設けられたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された部品実装装置にあっては、昇降ベース（昇降部）と実装ヘッド（ノズル）の間に圧縮バネを介在させ、実装ヘッドが昇降ベースとともに下方へ移動されて部品が被実装物に実装されるときに、圧縮バネが圧縮されることにより部品に対して実装ヘッドから付与される力（荷重）が吸収されて低減される。

ところが、特許文献１に記載された部品実装装置にあっては、部品に対して実装ヘッドから付与される力を低減させる荷重低減手段として圧縮バネが用いられているため、部品の上下方向における実装位置によって圧縮バネの圧縮状態が変化し、圧縮バネから実装ヘッドを介して部品に付与される力が変化してしまう。

また、圧縮バネの経時的変化により圧縮バネが有する付勢力が変化してしまうこともあり、この付勢力の変化によっても圧縮バネから実装ヘッドを介して部品に付与される力が変化してしまう。

従って、部品を実装するときに実装ヘッドに対して付与すべき荷重の調整が困難であり、付与される荷重によっては部品の割れや内部クラックの発生を十分に解消することができないと共に部品の実装精度が低下すると言う問題がある。

そこで、本発明部品実装装置、部品実装装置による部品の実装方法及びプログラムは、上記した問題点を克服し、部品の割れや内部クラックの発生を防止すると共に部品の実装精度の向上を図ることを課題とする。

部品実装装置は、上記した課題を解決するために、ストッパーを有し支持ベースに上下方向へ移動自在に支持された昇降ベースと、保持した部品を被実装物に実装する実装ヘッドを有すると共に前記昇降ベースに上下方向へ移動自在に支持され前記ストッパーによって前記昇降ベースに対する下方への移動が規制される部品実装部と、前記部品実装部に上方への力を付与し前記部品実装部の自重による下方への荷重を低減するエアーシリンダーと、前記部品実装部に下方への荷重を付与し前記部品実装部に対する下方への荷重の大きさの切換が可能なボイスコイルモータとを備え、前記昇降ベースと前記部品実装部が下方へ移動されて前記実装ヘッドによって前記部品が前記被実装物に実装され、前記昇降ベースと前記部品実装部が下方への移動によって前記実装ヘッドにより前記部品が前記被実装物に実装される直前において、前記ボイスコイルモータの前記部品実装部に対する荷重が小さくなるように切り換えられるようにしたものである。

部品実装装置による部品の実装方法は、上記した課題を解決するために、上記した部品実装装置において、前記エアーシリンダーによって前記部品実装部の下方への荷重が低減された状態、かつ、前記ボイスコイルモータによって前記部品実装部に下方への荷重が付与された状態で前記昇降ベースと前記部品実装部が一体になって下方へ移動されて前記実装ヘッドによって前記被実装物に前記部品が実装され、前記昇降ベースと前記部品実装部が下方への移動によって前記実装ヘッドにより前記部品が前記被実装物に実装される直前において、前記ボイスコイルモータの前記部品実装部に対する荷重が小さくなるように切り換えられ、前記昇降ベースと部品実装部が上方へ移動されるようにしたものである。

プログラムは、上記した課題を解決するために、上記した部品実装装置の制御手段に、前記エアーシリンダーによって前記部品実装部の下方への荷重が低減された状態、かつ、前記ボイスコイルモータによって前記部品実装部に下方への荷重が付与された状態で前記昇降ベースと前記部品実装部を一体に下方へ移動させて前記実装ヘッドによって前記被実装物に前記部品を実装する処理と、前記昇降ベースと前記部品実装部を下方への移動によって前記実装ヘッドにより前記部品を前記被実装物に実装する直前において、前記ボイスコイルモータの前記部品実装部に対する荷重を小さくなるように切り換える処理と、前記昇降ベースと部品実装部を上方へ移動させる処理とを実行させるようにしたものである。

従って、部品実装装置、部品実装装置による部品の実装方法及びプログラムにあっては、被実装物に部品が実装されるときに実装ヘッドを介して部品に付与される荷重が一定の状態で低減される。

本発明にあっては、部品の実装位置や圧縮バネの経時的変化によって部品に対する負荷が変化すると言う不具合を生じることがなく、部品の割れや内部クラックの発生を防止することができると共に部品の実装精度の向上を図ることができる。

図２乃至図９と共に本発明の実施の形態を示すものであり、本図は、部品実装装置の概略正面図である。 部品実装装置の概略平面図である。 部品実装装置の概略斜視図である。 部品実装装置の制御構成を示すブロック図である。 部品の実装動作処理を示すフローチャート図である。 スイベル機構が動作された状態を示す概略平面図である。 実装ヘッドがアプローチポイントまで移動された状態を示す概略正面図である。 実装ヘッドが実装位置まで移動されて部品が実装されている状態を示す概略正面図である。 部品の押付位置を変化させたときに、ボイスコイルモータから部品実装部に付与される荷重の状態を測定した結果を示すグラフ図である。

以下に、本発明を実施するための形態を添付図面に従って説明する。
尚、以下に示す部品実装装置等の説明においては、部品が実装される被実装物の搬送方向を左右方向として前後上下左右の方向を示すものとする。但し、以下に示す前後上下左右の方向は説明の便宜上のものであり、本発明の実施に関しては、これらの方向に限定されることはない。また、以下には、必要に応じて左右方向をＸ方向とし、前後方向をＹ方向とし、上下方向をＺ方向として説明を行う。

＜部品実装装置の構造＞
先ず、部品実装装置１の構造について説明する（図１乃至図３参照）。

部品実装装置１は図示しない基台上に配置された支持ベース２と支持ベース２に上下方向へ移動自在に支持された昇降ベース３と昇降ベース３に上下方向へ移動自在に支持された部品実装部４と部品実装部４に上方への力を付与するエアーシリンダー５と部品実装部４に下方への荷重を付与するボイスコイルモータ６とを備えている。

支持ベース２は縦長の形状に形成され、基台に前後方向へ移動自在に支持されている。

昇降ベース３は支持ベース２の一方の側面に支持され、支持ベース２側から順に位置されたスライド部材７とスイベル機構８とベース板９とを有している。

スイベル機構８はスライド部材７に取り付けられたスイベルベース８ａとスイベルベース８ａに上下方向に延びる回動中心軸Ｓを支点として回動自在に支持されたスイベルステージ８ｂとを有している。回動中心軸Ｓはスイベルステージ８ｂの側方に存在し、スイベルステージ８ｂの回動軌跡が回動中心軸Ｓを基準とした半径方向において後述する実装ヘッドから離隔した位置に設定されている。

スイベル機構８は、スイベルベース８ａの左側面が左方に凹の円弧面に形成され、スイベルステージ８ｂの右側面がスイベルベース８ａの左側面と略同じ曲率の右方に凸の円弧面に形成され、スイベルベース８ａの左側面とスイベルステージ８ｂの右側面とが近接又は当接した状態で位置されている。スイベルステージ８ｂは左側面が平面状に形成され、スイベルステージ８ｂにはスイベルベース８ａ側に図示しない螺合部が設けられている。

スイベル機構８には後述するサーボモータとサーボモータによって回転される図示しないボールネジとが設けられ、ボールネジにスイベルステージ８ｂの螺合部が螺合されている。従って、サーボモータの駆動力によってボールネジが回転されると、ボールネジの回転方向に応じた方向へ螺合部が送られてスイベルステージ８ｂがスイベルベース８ａに対して回動中心軸Ｓを支点として回動される。スイベルステージ８ｂが回動されると、スイベルステージ８ｂの回動に伴ってベース板７と部品実装部４が変位される。

ベース板９はスイベルステージ８ｂの左側面に取り付けられ、縦長の形状に形成されている。ベース板９の下端部には上下方向に延びるガイドレール１０、１０が前後に離隔して取り付けられている。ベース板９にはガイドレール１０、１０の前方にストッパー１１が取り付けられ、ストッパー１１の上端部には上方へ突出された規制部１１ａが設けられている。ベース板９にはストッパー１１の上方にＬ字状の規制片１２が取り付けられ、規制片１２とストッパー１１は上下に離隔して位置されている。

部品実装部４はベース板９の左側面に支持され、左右方向を向く板状のベース体１３とベース体１３の左側面に取り付けられた実装ヘッド１４とを有している。

ベース体１３の右側面には被ガイド部材１５、１５が取り付けられ、被ガイド部材１５、１５がそれぞれガイドレール１０、１０に摺動自在に支持されている。従って、部品実装部４は被ガイド部材１５、１５がそれぞれガイドレール１０、１０に摺動されることによりベース板９に対して上下方向へ移動可能とされる。

ベース体１３には上方に突出された吊り下げ部１３ａと前方に突出された突状部１３ｂとが設けられ、突状部１３ｂの下面には被規制部１３ｃが設けられている。突状部１３ｂと被規制部１３ｃはベース板９に取り付けられたストッパー１１と規制片１２の間に位置されている。

実装ヘッド１４は左右方向を向く被取付部１６と被取付部１６の下端部から左方へ突出されたアーム部１７とから成る。実装ヘッド１４は被取付部１６がベース体１３に取り付けられている。

アーム部１７は左右に延びる支持部１７ａと支持部１７ａの左端部における前面から前方へ突出された突出部１７ｂとから成り、突出部１７ｂの先端部が部品１００を吸着する吸着保持部１７ｃとして設けられている。吸着保持部１７ｃは回動中心軸Ｓに交わる位置に設けられており、吸着保持部１７ｃに吸着されて保持された部品１００の中央が回動中心軸Ｓに一致される。

実装ヘッド１４の吸着保持部１７ｃには図示しない吸着機構によって吸着エアーが供給され、部品１００が吸着エアーによって吸着保持部１７ｃに吸着されて保持される。

部品１００は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップであり、左右に長い形状に形成されている。部品１００の上面には左右両端部にそれぞれ図示しない識別用マークが付されている。

上記したように、部品１００は左右に長い形状に形成されており、実装ヘッド１４に左右方向における中央部が吸着され、吸着保持部１７ｃに吸着されて保持された状態において左右両側の部分がそれぞれ吸着保持部１７ｃの左右に位置される。吸着保持部１７ｃの左右の空間はそれぞれ上下に開放された撮影用空間１８、１８として形成されている（図２参照）。撮影用空間１８、１８の上方側の位置には図示しないカメラが左右方向へ移動可能な状態で配置され、部品１００に付された識別用マークが順次カメラによって撮影され、撮像結果に基づいて部品１００の水平面内における向き（θ方向の向き）が検出される。

エアーシリンダー５とボイスコイルモータ６は左右に並んで設けられ、ベース板９に取り付けられた図示しない保持板に保持されている。

エアーシリンダー５は上下に延びるロッド５ａを有し、エアーシリンダー５にはロッド５ａの下端部に支え部５ｂが設けられている。エアーシリンダー５はロッド５ａの下端部がベース体１３の吊り下げ部１３ａを貫通され、支え部１３ａによってベース体１３が支えられている。

エアーシリンダー５は部品実装部４に上方への力を付与する荷重低減部として機能し、例えば、部品実装部４の自重と同じ力で部品実装部４を上方へ引き上げることにより部品実装部４の荷重（見かけの荷重）を０になるようにしている。

ボイスコイルモータ６は上下方向に延びる駆動軸６ａを有し、駆動軸６ａが上下方向へ移動可能とされている。ボイスコイルモータ６は駆動軸６ａの下端がベース体１３の上面に接した状態とされ、ベース体１３を含む部品実装部４に下方への荷重を付与する機能を有する。駆動軸６ａの下端とベース体１３の上面とは固定されておらず、駆動軸６ａはベース体１３の上面から離隔することが可能とされている。

ボイスコイルモータ６は、供給される電流の大きさに応じて出力（駆動力）の大きさが変動され、駆動軸６ａから部品実装部４に付与される荷重はボイスコイルモータ６に供給される電流の大きさに比例する。

部品実装装置１には搬送ローラーや搬送ベルト等を有する後述する搬送部が設けられており、搬送部によって、例えば、回路基板等の被実装物２００が搬送される。被実装物２００は部品１００の実装時に搬送部によって左右方向において搬送される。搬送部にはＸＹ調整機構が設けられており、ＸＹ調整機構によって被実装物２００の左右方向（Ｘ方向）と前後方向（Ｙ方向）における位置が調整可能とされている。

部品実装装置１においては、上記したように、例えば、エアーシリンダー５によって部品実装部４の荷重が０になるようにされ、実装ヘッド１４によって部品１００が回路基板等の被実装物２００に実装される直前の状態を除いて、ボイスコイルモータ６によって部品実装部４に、例えば、１００ｇの荷重が付与されている。従って、部品実装部４には全体として下方への力が付与されており、ベース体１３の被規制部１３ｃがストッパー１１の規制部１１ａに上方から押し付けられ、部品実装部４の下方への移動がストッパー１１によって規制されている。

尚、上記には、エアーシリンダー５によって部品実装部４の荷重が０になる例を示したが、エアーシリンダー５によって部品実装部４の荷重を必ずしも０にする必要はなく、エアーシリンダー５によって部品実装部４の荷重が自重よりも小さくされていればよい。

また、昇降ベース３と部品実装部４が一体になって下方へ移動され部品１００が被実装物２００に近付き実装ヘッド１４によって部品１００が被実装物２００に実装される直前には、ボイスコイルモータ６の部品実装部４に付与される荷重の大きさが小さくなるように切り換えられ、例えば、３０ｇの荷重がボイスコイルモータ６から部品実装部４に付与される。但し、ボイスコイルモータ６の荷重が切り換えられた状態においても、部品実装部４には全体として下方への力が付与されており、ベース体１３の被規制部１３ｃがストッパー１１の規制部１１ａに上方から押し付けられ、部品実装部４の下方への移動がストッパー１１によって規制される。

ボイスコイルモータ６の上端部にはリニアエンコーダ１９が設けられている。リニアエンコーダ１９はストッパー１１の位置を基準として駆動軸６ａの位置を判定するパルスを出力し、ボイスコイルモータ６の駆動軸６ａの上下方向における位置を検出する。駆動軸６ａの上下方向における位置検出結果に基づいて、被実装物２００に実装されるときの部品１００の上下方向における位置が検知される。従って、部品１００の被実装物２００への実装時に、部品１００が被実装物２００上に塗布された後述する接着剤に押し付けられる位置を検知することができる。

＜部品実装装置の制御構成＞
次に、部品実装装置１の制御構成について説明する（図４参照）。尚、部品実装装置１の制御構成は、特に、電気系統の要部のみを示している。

主制御部３０は、例えば、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ：Central Processing Unit）により形成された演算処理装置であり、各部の動作制御を行う。

メモリ部３４は、主制御部３０が各種制御で用いるＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＥＥＰ−ＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）等の不揮発性メモリ等の記憶領域を総括的に示している。

尚、メモリ部３４としては、マイクロコンピュータの内部に形成される記憶領域（レジスタ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰ−ＲＯＭ等）や、マイクロコンピュータとしてのチップ外部で外付けされるメモリチップの領域の両方をまとめて示している。つまり、いずれの記憶領域が用いられても良いため区別せずに示したものである。

メモリ部３４におけるＲＯＭ領域には、主制御部３０としてのＣＰＵが実行するプログラムが記憶される。メモリ部３４におけるＲＡＭ領域は、主に、主制御部３０としてのＣＰＵが各種演算処理のためのワークメモリとして用いたり、各種演算処理過程の一時的なデータ記憶等に用いられる。メモリ部３４における不揮発性メモリ領域は、演算制御処理のための係数、定数等、必要な情報が格納される。

主制御部３０は、メモリ部３４に格納されるプログラムや、入力部３１からのオペレータの操作入力に基づいて、或いは、図示しないライン制御コンピュータ等からの指示に基づいて必要な演算処理や制御処理を行う。

入力部３１は、オペレータが操作入力を行う部位とされる。例えば、後述する表示部にタッチパネルが形成される場合にはタッチパネルが入力部３１となる。また、操作キーやリモートコントローラ等による入力部３１が設けられてもよい。

入力部３１からの入力情報は主制御部３０に供給され、主制御部３０は入力情報に応じた処理を行う。

撮像部４０は、主制御部３０の制御に基づいて画像を撮像する。本例の場合には、撮像部４０は、実装ヘッド１４が吸着して保持した部品１００の姿勢検出のための撮像を行う。撮像部４０には上記したカメラが設けられている。

撮像部４０による撮像画像信号（例えば、静止画撮像信号）は、画像処理部３２でＡ／Ｄ変換処理、輝度処理、色処理などが行われ、所定のフォーマットの撮像画像データとして主制御部３０に受け渡される。主制御部３０は、撮像画像データを解析することで、実装ヘッド１４が保持している部品１００の姿勢（θずれ）、即ち、水平面内における向きを判定することができ、その検出結果に基づいてスイベルステージ８ｂの駆動（サーボモータの駆動）を行う。

表示部４１は、液晶パネル、蛍光表示パネル、有機ＥＬ（Electroluminescence）パネルなどで構成され、オペレータに対して各種の動作数値、メッセージ、操作アイコン等の表示を行う。主制御部３０は、表示駆動部３３に表示データを供給し、表示部４１での表示を実行させる。表示駆動部３３は、供給された表示データに基づいて表示部４１を表示駆動する。

外部インターフェース４２は外部機器との通信やネットワーク通信を行う。主制御部３０は外部インターフェース４２を介して各種の情報を通信により入力したり出力することができる。例えば、ライン上の各機器がネットワークシステム化されている場合には、ホスト機器や他の機器との間で通信を行うことができる。

この通信により、外部機器から操作情報、制御データ、部品１００の情報等の供給を受けたり、或いは、バージョンアッププログラムをロードしたり、各種の処理係数、定数の変更設定を受け付けたりすることができる。また、主制御部３０がホスト機器に対してエラーメッセージ、ワーニング等を送信したり、撮像画像データを送信することなども可能とされる。

主制御部３０はモータコントローラ３５に対して実装ヘッド１４の移動コマンドを送信する。移動コマンドの内容は、実装ヘッド１４の移動方向（Ｘ方向、Ｚ方向）、移動量、移動速度を指示する内容などとされる。モータコントローラ３５は、移動コマンドに応じて、Ｘモータドライバ４４、Ｚモータドライバ４５を制御し、以下の動作を実行させる。

Ｘモータドライバ４４は、Ｘモータ５１に正方向回転又は逆方向回転の駆動電流を与える。これによりＸモータ５１が駆動され、支持ベース２と昇降ベース３と部品実装部４が一体になってＸ方向の正方向又は逆方向に移動される。Ｚモータドライバ４５は、Ｚモータ５２に正方向回転又は逆方向回転の駆動電流を与える。これによりＺモータ５２が駆動され、昇降ベース３と部品実装部４が支持ベース２に対してＺ方向へ移動される。

位置検出部５４、５５は、Ｘモータ５１、Ｚモータ５２により移動される部品実装部４における実装ヘッド１４のＸ、Ｚ方向の位置を検出する。位置検出部５４、５５は、現在の実装ヘッド１４の位置情報、例えば、Ｘ、Ｚ座標値を主制御部３０に通知する。位置検出部５４、５５は、Ｘ、Ｚ各軸の移動機構上に機械的或いは光学的なセンサが設けられて位置を検出するようにしても良い。また、Ｘモータ５１、Ｚモータ５２がステッピングモータの場合には、位置検出部５４、５５は、正逆方向の駆動ステップ数をアップ／ダウンカウントするカウンタとし、そのカウント値を検出位置とするものでもよい。さらに、Ｘモータ５１、Ｚモータ５２に取り付けられたＦＧ（Frequency Generator）やロータリエンコーダ１９等の信号を用いて現在位置を計測するものでもよい。何れにせよ、位置検出部５４、５５は、実装ヘッド１４の現在位置としてＸ座標値とＺ座標値が検出できる構成であればよく、その具体的な手法は問われない。

尚、部品実装装置１にはＹモータ、Ｙモータを駆動するＹモータドライバ及び実装ヘッド１４のＹ座標値を検出する位置検出部が設けられていてもよい。

但し、部品実装装置１には、複数の部品１００、１００、・・・が保管され実装ヘッド１４によって保管されている部品１００が取り出される図示しない部品保管部と被実装物２００を搬送する上記した搬送部とがそれぞれＸ方向及びＹ方向へ移動可能（調整可能）とされている。従って、Ｙ方向における調整は部品保管部と搬送部によって調整されるため、実装ヘッド１４は、上記したように、Ｘ方向とＺ方向にのみ移動可能とされ、実装ヘッド１４のＹ座標値は一定にされている。

また、主制御部３０はモータコントローラ３５に対してボイスコイルモータ６の駆動のためのコマンドとして、ボイスコイルモータ６による荷重値を示したコマンドを送信する。モータコントローラ３５は、当該コマンドに応じてＶＣＭドライバ４３からボイスコイルモータ６に流す電流量を制御する。例えば、１００ｇ荷重状態と３０ｇ荷重状態の切換が行われる。

さらに、主制御部３０はモータコントローラ３５に対してサーボモータ５３の駆動のためのコマンドを送信する。これは部品１００の姿勢に応じたスイベルステージ８ｂの制御量（θ回転量）を示すコマンドである。モータコントローラ３５は、当該コマンドに応じてサーボモータドライバ４６に対してサーボモータ５３への所要の駆動電流の出力を実行させる。

位置検出部５６は、サーボモータ５３によるスイベルステージ８ｂのθ位置状態を検出し、モータコントローラ３５及び主制御部３０に検出結果を送信する。尚、位置検出部５６も機械的或いは光学的なセンサ、さらにはモータパルスカウンタなどの多様な構成例が想定される。

吸着駆動部３６は、実装ヘッド１４の吸着保持部１７ｃによる吸着を実行させる。吸着駆動部３６は、主制御部３０からの指示に応じて吸着保持部１７ｃを駆動し、吸着の実行／解除を行う。

＜部品の実装動作処理＞
次いで、主制御部３０の部品１００の実装動作処理を説明する（図５乃至図８参照）。以下に説明する処理は、主制御部３０がメモリ部３４に記憶されているプログラムに基づいて実行する。

尚、部品実装装置１にあっては、昇降ベース３と実装ヘッド１４を有する部品実装部４とが一体になってＺ方向へ移動され、昇降ベース３に対して部品実装部４がＺ方向へ移動されるが、以下には、説明の簡略化のために、主として、実装ヘッド１４の移動について説明を行うこととする。

オペレータの操作入力等に基づいて部品１００の実装動作が開始されると、まず、主制御部３０は、ステップＳ１０１で、モータコントローラ３５にコマンドを出力し、ボイスコイルモータ６による部品実装部４に与える荷重を、例えば、１００ｇの状態にする。部品実装部４の被規制部１３ｃがストッパー１１の規制部１１ａに安定した状態で押し付けられるようにして、部品実装部４の移動時にガタツキが生じないようにするためである。

主制御部３０は、ステップＳ１０２では、部品１００の実装動作処理の終了を判断する。終了でなければステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、主制御部３０はモータコントローラ３５に移動コマンドを出力し、Ｘモータ５１によって実装ヘッド１４を部品１００の取出準備位置へ移動させ、続いて、Ｚモータ５２によって実装ヘッド１４を取出準備位置の下方である部品１００の取出位置へ向けて移動させる制御を行う。

この移動の間に主制御部３０は位置検出部５４、５５で検知されるＸ、Ｚ座標値から、実装ヘッド１４が部品１００の取出位置へのアプローチポイントに達したか否かを監視している。このアプローチポイントは、例えば、部品１００の取出位置の上空とされている。即ち、Ｘ座標とＹ座標が部品１００の取出準備位置の座標で、Ｚ座標が取出位置のわずかに上方となる位置とされている。

主制御部３０は、実装ヘッド１４を部品１００の取出位置へ移動させる過程で、当該アプローチポイントに達したことを検知すると、ステップＳ１０４からステップＳ１０５に進み、モータコントローラ３５に指示してボイスコイルモータ６による部品実装部４に与える荷重を３０ｇの状態に切り換えて、さらにステップＳ１０６でＺ方向への移動速度を減速させる。これによって、実装ヘッド１４は、部品１００の取出位置まで緩やかな速度で下降していくことになる。

そして、部品１００が取出位置に到達すると、主制御部３０は、ステップＳ１０７で吸着駆動部３６に指示して、部品１００の吸着を実行させる。つまり、実装ヘッド１４によって一つの部品１００が取り出される状態とする。部品１００が吸着されるときには、実装ヘッド１４は吸着保持部１７ｃが部品１００に押し付けられて下方への移動が規制されるが、昇降ベース３は下方への移動が規制されず、さらに下方の移動端まで移動される。従って、ベース体１３の被規制部１３ｃとストッパー１１の規制部１１ａとが離隔され、部品実装部４は実装ヘッド１４の吸着保持部１７ｃが３０ｇと言う小さな荷重で部品１００に押し付けられる。

このように部品１００の吸着時に、吸着保持部１７ｃが切換後の小さな荷重で部品１００に押し付けられるため、部品１００の割れや内部クラックの発生を防止することができる。また、下方への移動時に部品実装部４がアプローチポイントまでは高速で移動され、アプローチポイントから取出位置までは低速で移動されるため、部品１００の割れや内部クラックの発生の防止を一層効果的に達成することができる。

尚、吸着時には、部品１００のＸ方向とＹ方向における位置決めが部品保管部の吸着保持部１７ｃに対するＸ方向とＹ方向の位置調整によって行われ、これにより吸着保持部１７ｃに部品１００が適正な向きで左右方向における中央部が吸着される。

部品１００の吸着が行われると、主制御部３０は、ステップＳ１０８で、再びモータコントローラ３５に指示してボイスコイルモータ６による部品実装部４に与える荷重を１００ｇの状態に切り換えて、ベース体１３の被規制部１３ｃがストッパー１１の規制部１１ａに安定した状態で押し付けられるようにする。

そして、ステップＳ１０９で、モータコントローラ３５に指示してＸモータ５１を駆動させ、実装ヘッド１４を実装準備位置に移動させる。

実装ヘッド１４が実装準備位置まで移動されると、主制御部３０は、ステップＳ１１０で、撮像部４０により部品１００を撮像させる。主制御部３０はその撮像画像を解析して部品１００の姿勢状態（θ状態）を判定する。例えば、部品１００に付された二つの識別用マークの位置に基づいて、吸着されている部品１００の基準状態に対する角度誤差を検出する。

この角度誤差は被実装物２００の搬送方向に対するθ方向における向きに対する誤差である。即ち、回路基板等の被実装物２００は搬送方向（Ｘ方向）に対してθ１だけＺ軸の軸回り方向において傾いた向きで搬送部に載置される場合があり、予め被実装物２００のθ方向における向きが基準状態として検出され、このθ１傾いた基準状態が検出結果として主制御部３０に認識されている。従って、主制御部３０は撮像部４０による部品１００の撮像によって、被実装物２００の水平面内におけるθ方向の向きに対する部品１００の角度誤差を検出する。

そして、主制御部３０はステップＳ１１１で、当該検出した角度誤差を解消するように、モータコントローラ３５にサーボモータ５３の駆動を実行させる。これによってスイベルステージ８ｂが角度誤差を解消するようにスイベルベース８ａに対して回動され、スイベルステージ８ｂの回動に伴って実装ヘッド１４が変位されて部品１００のθ方向の向きが変更され、部品１００の姿勢状態が補正される（図６参照）。部品１００の姿勢状態が補正されることにより、部品１００のθ方向における向きと搬送部３００によって搬送された被実装物２００のθ方向における向きとが一致される。

尚、部品１００の姿勢状態が補正されると、再度撮像部４０により部品１００の１箇所が撮像され、撮像結果に基づいて部品１００のθ方向における向きの確認動作が行われる。

また、部品１００のＸ方向とＹ方向における被実装物２００に対する位置決めは、被実装物２００を搬送する搬送部３００のＸＹ調整機構が、下方へ移動される部品１００のＸ方向とＹ方向の位置にそれぞれ被実装物２００のＸ方向とＹ方向の位置を合致するように調整することにより行われる。

続いて、主制御部３０はステップＳ１１２で、モータコントローラ３５に指示してＺモータ５２を駆動させ、実装ヘッド１４を実装位置へ向けて移動させる。

この移動の間に主制御部３０は位置検出部５４、５５で検知されるＸ、Ｚ座標値から、実装ヘッド１４が、部品１００の実装位置へのアプローチポイントに達したか否かを監視している。このアプローチポイントは、例えば、部品１００の実装位置の上空とされている。即ち、Ｘ座標とＹ座標が部品１００実装位置の座標で、Ｚ座標が実装位置のわずかに上方となる位置とされている（図７参照）。

主制御部３０は、実装ヘッド１４を部品１００の実装位置へ移動させる過程で、当該アプローチポイントに達したことを検知すると、ステップＳ１１３からステップＳ１１４に進み、モータコントローラ３５に指示してボイスコイルモータ６による部品実装部４に与える荷重を３０ｇの状態に切り換えて、さらにステップＳ１１５でＺ方向への移動速度を減速させる。これによって、実装ヘッド１４は、部品１００の実装位置まで緩やかな速度で下降していくことになる。

尚、上記には、実装準備位置において撮像部４０による部品１００の撮像とスイベルステージ８ｂの回動による部品１００の姿勢状態の補正とが行われる例を示したが、撮像部４０による部品１００の撮像とスイベルステージ８ｂの回動による部品１００の姿勢状態の補正とは、実装準備位置からアプローチポイントまでの何れの位置で行われるようにしてもよい。

部品１００が実装位置に到達すると、実装ヘッド１４は吸着保持部１７ｃが被実装物２００上に塗布された接着剤２０１に押し付けられて下方への移動が規制されるが、昇降ベース３は下方への移動が規制されず、さらに下方の移動端まで移動される（図８参照）。従って、ベース体１３の被規制部１３ｃとストッパー１１の規制部１１ａとが離隔され、実装ヘッド１４の吸着保持部１７ｃに吸着された部品１００は３０ｇと言う小さな荷重で接着剤２０１に押し付けられる。

部品１００が接着剤２０１に押し付けられて実装されるときには、主制御部３０は、リニアエンコーダ１９のパルスカウントによりボイスコイルモータ６の駆動軸６ａの位置を検出し、実装ヘッド１４が、部品１００を接着剤２０１の適切な深さまで押し込んだ状態にまで達しているか否かを監視する。そして、主制御部３０は、部品１００の押し付け位置が予め設定された位置に達した時点で押付完了とし、ステップＳ１１６からＳ１１７に進んで部品１００の吸着動作を終了させる。即ち、主制御部３０はステップＳ１１７で吸着駆動部３６に指示して部品１００の吸着動作を停止させ、実装ヘッド１４の吸着保持部１７ｃから部品１００を切り離す。

ステップＳ１１８で主制御部３０は、再びモータコントローラ３５に指示してボイスコイルモータ６による部品実装部４に与える荷重を１００ｇの状態に切り換えて、ベース体１３の被規制部１３ｃがストッパー１１の規制部１１ａに安定した状態で押し付けられるようにする。

そして、ステップＳ１１９で、モータコントローラ３５に指示してＺモータ５２を駆動させ、実装ヘッド１４を実装位置から上昇させる。

ステップＳ１０２に戻り、終了でなければステップＳ１０３から、次の部品１００の実装動作制御を実行する。一方、実装動作処理を終了する場合には、ステップＳ１０２からＳ１２０に進み、終了処理として、例えば、実装ヘッド１４の所定位置への待避などを行った後に一連の制御を終了させる。

＜プログラム＞
上記した実施の形態のプログラムは、図５乃至図８に示した部品１００の実装動作処理を、例えば、ＣＰＵ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等の演算処理装置に実行させるプログラムである。

即ち、プログラムは、荷重低減部であるエアーシリンダー５によって部品実装部４の下方への荷重が低減された状態、かつ、ボイスコイルモータ６によって部品実装部４に下方への荷重が付与された状態で昇降ベース３と部品実装部４を一体に下方へ移動させる処理と、所定の位置（アプローチポイント）においてボイスコイルモータ６の部品実装部４に対する荷重を小さくなるように切り換える処理と、昇降ベース３と部品実装部４を所定の位置から下方へ移動させて実装ヘッド１４によって被実装物２００に部品１００を実装する処理と、昇降ベース３と部品実装部４を上方へ移動させる処理とを演算処理装置に実行させるプログラムである。

このようなプログラムは、部品実装装置１に内蔵されている記録媒体としてのメモリ部３４、或いは、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等や、ＣＰＵを有するマイクロコンピュータ内のＲＯＭ等に予め記録しておくことができる。

また、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＭＯ（Magneto optical）ディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ブルーレイディスク（Blu-ray Disc（登録商標））、磁気ディスク、半導体メモリ、メモリカードなどのリムーバブル記録媒体に、一時的あるいは永続的に格納（記録）しておくことができる。このようなリムーバブル記録媒体は、いわゆるパッケージソフトウェアとして提供することができる。

また、このようなプログラムは、リムーバブル記録媒体からパーソナルコンピュータ等にインストールする他、ダウンロードサイトから、ＬＡＮ（Local Area Network）、インターネットなどのネットワークを介してダウンロードすることもできる。

このようなプログラムは部品実装装置１及び部品実装装置１による部品１００の実装方法に好適である。

＜測定結果＞
次に、図９を参照して、実装ヘッド１４の高さを変化させて部品１００の接着剤２０１に対する押付位置（実装位置）を変化させたときに、ボイスコイルモータ６から部品実装部４に付与される荷重（ボイスコイルモータ６の駆動力）の状態を測定した結果について説明する。

図９において、横軸は実装ヘッド１４の高さを変化させたときの部品１００の接着剤２０１に対する押付位置を示し、縦軸はボイスコイルモータ６の駆動力を示している。ボイスコイルモータ６に供給される電流が０．１０Ａ、０．１５Ａ、０．２０Ａの三つの場合において、それぞれ部品１００の接着剤２０１に対する押付位置を１０μｍずつ変化させ、各押付位置におけるボイスコイルモータ６の駆動力を測定した。押付位置「０μｍ」は、下方へ移動された部品１００の接着剤２０１への接触が開始された時点を示している。

図９に示すように、測定によって、押付位置の変化に拘わらずボイスコイルモータ６の駆動力は略一定に保たれ、ボイスコイルモータ６から部品実装部４に付与される荷重が押付位置に拘わらず略一定であることが確認された。

従って、押付位置に拘わらず、実装ヘッド１４の吸着保持部１７ｃに保持された部品１００には略一定の小さな荷重しか付与されることがなく、部品１００の割れや内部クラックの発生が防止される。

＜まとめ＞
以上に記載した通り、部品実装装置１、部品実装装置１による部品１００の実装方法及び部品実装装置１のプログラムにあっては、昇降ベース３と部品実装部４の下方への移動による部品１００の実装動作の途中においてボイスコイルモータ６の部品実装部４に対する荷重が小さくなるように切り換えられる。

従って、実装時における部品１００に対する負荷を低減するために圧縮バネが用いられた場合のように、部品１００の実装位置や圧縮バネの経時的変化によって部品１００に対する負荷が変化すると言う不具合を生じることがなく、部品１００の割れや内部クラックの発生を防止することができると共に部品の実装精度の向上を図ることができる。

また、下方への移動時に実装ヘッド１４がアプローチポイントまでは高速で移動され、アプローチポイントから実装位置までは低速で移動されるため、部品１００の割れや内部クラックの発生の防止を一層効果的に達成することができる。

さらに、リニアエンコーダ１９によって被実装物２００に実装されるときの部品１００の上下方向における位置が検知されるため、実装時に、部品１００の接着剤２０１への押付が確実に行われたと推測される安全率を考慮した押付時間を設定する必要がなく、その分、動作処理時間の短縮化を図ることができ、また、部品１００の上下方向における実装位置が一定になり実装精度の向上を図ることができる。

さらにまた、荷重低減部として機能するエアーシリンダー５によって部品実装部４に付与される力が部品実装部４の自重と同じにされて部品実装部４の荷重が０にされることにより、実装動作においてボイスコイルモータ６による部品実装部４に対する荷重のみの制御で部品実装部４を昇降ベース３に対して上下方向へ移動させることができるため、動作制御の容易化を図ることができる。

加えて、ボイスコイルモータ６の駆動軸６ａの下端が部品実装部４のベース体１３に接触され、駆動軸６ａの下端と部品実装部４が離隔可能とされているため、駆動軸６ａと部品実装部４が固定されておらず、ボイスコイルモータ６に部品実装部４から不必要な抵抗が付与されることがなく、ボイスコイルモータ６の動作精度の向上を図ることができる。

＜その他＞
上記には、荷重低減部として機能するエアーシリンダー５を設けた例を示したが、部品実装装置１は荷重低減部を設けない構成とすることも可能である。

荷重低減部を設けない場合には、ボイスコイルモータ６の駆動軸６ａの下端をベース体１３に固定し、ボイスコイルモータ６によって部品実装部４に対する上方又は下方への荷重の切換を行うことにより、小さい荷重で実装ヘッド１４に保持された部品１００が接着剤２０１に押し付けられるようにすることが可能である。例えば、部品実装部４の自重が８０ｇの場合に、実装ヘッド１４の下方への移動時にアプローチポイントまではボイスコイルモータ６から２０ｇの下向きの荷重が付与されて全体で１００ｇの荷重が部品実装部４に生じるようにし、アプローチポイントにおいてボイスコイルモータ６から５０ｇの上向きの荷重が付与されて全体で３０ｇの荷重が部品実装部４に生じるようにすることにより、小さい荷重で部品１００を接着剤２０１に押し付けることができる。

上記した技術の最良の形態において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本発明を実施する際の具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。

１…部品実装装置
２…支持ベース
３…昇降ベース
４…部品実装部
５…エアーシリンダー（荷重低減部）
６…ボイスコイルモータ
６ａ…駆動軸
７…スライド部材
１１…ストッパー
１４…実装ヘッド
１９…リニアエンコーダ
１００…部品
２００…被実装物

Claims (6)

1. ストッパーを有し支持ベースに上下方向へ移動自在に支持された昇降ベースと、
   保持した部品を被実装物に実装する実装ヘッドを有すると共に前記昇降ベースに上下方向へ移動自在に支持され前記ストッパーによって前記昇降ベースに対する下方への移動が規制される部品実装部と、
   前記部品実装部に上方への力を付与し前記部品実装部の自重による下方への荷重を低減するエアーシリンダーと、
   前記部品実装部に下方への荷重を付与し前記部品実装部に対する下方への荷重の大きさの切換が可能なボイスコイルモータとを備え、
   前記昇降ベースと前記部品実装部が下方へ移動されて前記実装ヘッドによって前記部品が前記被実装物に実装され、
   前記昇降ベースと前記部品実装部が下方への移動によって前記実装ヘッドにより前記部品が前記被実装物に実装される直前において、前記ボイスコイルモータの前記部品実装部に対する荷重が小さくなるように切り換えられる
   ことを特徴とする部品実装装置。
2. 前記ボイスコイルモータに、上下方向へ移動され前記部品実装部を押圧して下方への荷重を付与する駆動軸が設けられ、
   前記駆動軸の上下方向における位置を検出するリニアエンコーダが設けられ、
   前記リニアエンコーダによる前記駆動軸の位置検出結果に基づいて前記被実装物に実装されるときの前記部品の上下方向における位置を検知するようにした
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置。
3. 前記エアーシリンダーによって前記部品実装部に付与される力が前記部品実装部の自重と同じにされて前記部品実装部の荷重が０にされた
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の部品実装装置。
4. 前記ボイスコイルモータに、上下方向へ移動され前記部品実装部を押圧して下方への荷重を付与する駆動軸が設けられ、
   前記部品実装部の少なくとも下方への移動時に前記駆動軸の下端が前記部品実装部に接触され、
   前記駆動軸の下端と前記部品実装部が離隔可能とされた
   ことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の部品実装装置。
5. ストッパーを有し支持ベースに上下方向へ移動自在に支持された昇降ベースと、保持した部品を被実装物に実装する実装ヘッドを有すると共に前記昇降ベースに上下方向へ移動自在に支持され前記ストッパーによって前記昇降ベースに対する下方への移動が規制される部品実装部と、前記部品実装部に上方への力を付与し前記部品実装部の自重による下方への荷重を低減するエアーシリンダーと、前記部品実装部に下方への荷重を付与し前記部品実装部に対する下方への荷重の大きさの切換が可能なボイスコイルモータとを備えた部品実装装置による部品の実装方法であって、
   前記エアーシリンダーによって前記部品実装部の下方への荷重が低減された状態、かつ、前記ボイスコイルモータによって前記部品実装部に下方への荷重が付与された状態で前記昇降ベースと前記部品実装部が一体になって下方へ移動されて前記実装ヘッドによって前記被実装物に前記部品が実装され、
   前記昇降ベースと前記部品実装部が下方への移動によって前記実装ヘッドにより前記部品が前記被実装物に実装される直前において、前記ボイスコイルモータの前記部品実装部に対する荷重が小さくなるように切り換えられ、
   前記昇降ベースと部品実装部が上方へ移動される
   ことを特徴とする部品実装装置による部品の実装方法。
6. ストッパーを有し支持ベースに上下方向へ移動自在に支持された昇降ベースと、保持した部品を被実装物に実装する実装ヘッドを有すると共に前記昇降ベースに上下方向へ移動自在に支持され前記ストッパーによって前記昇降ベースに対する下方への移動が規制される部品実装部と、前記部品実装部に上方への力を付与し前記部品実装部の自重による下方への荷重を低減するエアーシリンダーと、前記部品実装部に下方への荷重を付与し前記部品実装部に対する下方への荷重の大きさの切換が可能なボイスコイルモータとを備えた部品実装装置の制御手段に、前記部品の前記被実装物に対する実装動作処理を実行させるプログラムであって、
   前記エアーシリンダーによって前記部品実装部の下方への荷重が低減された状態、かつ、前記ボイスコイルモータによって前記部品実装部に下方への荷重が付与された状態で前記昇降ベースと前記部品実装部を一体に下方へ移動させて前記実装ヘッドによって前記被実装物に前記部品を実装する処理と、
   前記昇降ベースと前記部品実装部を下方への移動によって、前記実装ヘッドにより前記部品を前記被実装物に実装する直前において、前記ボイスコイルモータの前記部品実装部に対する荷重を小さくなるように切り換える処理と、
   前記昇降ベースと部品実装部を上方へ移動させる処理とを実行させる
   ことを特徴とするプログラム。

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