JP6543816B2 - 部品搭載装置および部品搭載方法 - Google Patents

Description

本発明は、部品を負圧により保持してワークの所定の搭載位置に搭載する部品搭載装置および部品搭載方法に関するものである。

基板などのワークに部品を搭載する部品搭載装置では、部品を負圧により吸引して保持するノズルを備えた搭載ヘッドが用いられる。このような搭載ヘッドとして、複数のノズルをヘッド中心の軸周りに回転自在に配置したロータリ式の搭載ヘッドが知られている（例えば特許文献１，２参照）。このロータリ式の搭載ヘッドでは、各ノズルは搭載ヘッドに回転動作における停止位置として設定された複数のステーションを順次移動する。そしてこれらのステーションのうち部品供給部からの部品の保持およびワークへの部品の搭載のために設定された特定の部品保持・搭載ステーションにて昇降動作を行うようになっている。

特許文献１、特許文献２に示す先行技術においては、いずれも複数のノズルのそれぞれに、ノズルによって部品を保持するための真空吸引、ノズルから部品を離脱させるための真空破壊および正圧付与のための切換えバルブ装置が設けられている。これらの切換えバルブ装置は搭載ヘッドにおいてノズルの外側に配置されており、さらに搭載ヘッドの外側においてノズルが昇降動作を行う上述の部品保持・搭載ステーションに対応する位置には、切換えバルブ装置を駆動する駆動機構が固定配置されている。このような構成により、搭載ヘッドの回転によってノズルが部品保持・搭載ステーションに位置した状態において、ノズルの状態を真空吸引、真空破壊および正圧付与のいずれかに切り換えることができるようになっている。

特開２０００−２９４９９０号公報 特開２０１３−０６９７９８号公報

しかしながら上述の特許文献例に示す先行技術には、その構成に起因して以下に述べるような課題があった。すなわち、先行技術においては、搭載ヘッドにおいて切換えバルブ装置をノズルよりも外側に配置していることから、搭載ヘッドの径寸法の増大が避けられなかった。さらに切換えバルブ装置を駆動する駆動機構を、部品保持・搭載ステーションに対応する位置にのみ固定配置する構成となっていることから、各ノズルにおける真空吸引、真空破壊および正圧付与の切り換えは部品保持・搭載ステーションにおいてのみ可能となっており、他のステーションにおいてノズルの状態を切り換えて最適な部品保持動作を実現することができなかった。そして他のステーションにおいてもノズルの状態を切り換え可能とするためには、切換えバルブ装置を駆動する駆動機構を他の複数のステーションにも設ける必要があり、設備のコンパクト化とコスト低減の妨げとなっていた。

そこで本発明は、複数のノズルを備えた搭載ヘッドにおいて所望のステーションでのノズルの状態の切り換えを可能にするとともに、設備のコンパクト化とコスト低減を実現することができる部品搭載装置および部品搭載方法を提供することを目的とする。

本発明の部品搭載装置は、吸引路に負圧を導入して部品を保持するノズルと、下端部に前記ノズルを交換自在に保持し、前記吸引路に通じる内部流路を有する複数のノズルシャフトと、回転軸を中心とする円周上に前記複数のノズルシャフトを等ピッチで昇降自在に保持し、回転軸を中心に回転することにより複数のノズルをそれぞれのノズルが部品を保持するもしくは保持した部品をワークの所定の搭載位置に搭載する動作を行う部品保持・搭載ステーションと前記ノズルに保持された部品の検出を行う部品検出ステーションとを含む複数のステーションへ、前記複数のノズルを順次移動させる回転体と、前記部品保持・搭載ステーションにおいてノズルを昇降させるノズル昇降機構と、前記部品検出ステーションにおいてノズルに保持された部品を検出する部品検出部と、前記回転体の内部に形成された空気流路であって、外部の負圧源に通じる負圧流路と、前記回転体の内部に形成された空気流路であって、外部の正圧源に通じる複数の正圧流路と、前記回転体の内部に形成された空気流路であって、前記ノズルシャフトの内部流路に連通する複数の連絡流路と、前記回転体に内蔵され、動力用エアによって移動するスプールを有し、前記スプールの移動により前記連絡流路を前記負圧流路と前記正圧流路とに選択的に連通させる複数の流路切換部と、前記回転体に内蔵され、前記流路切換部のスプールを駆動する動力用エアを供給する複数の第１のパイロット流路および複数の第２のパイロット流路と、前記回転体の表面に接触し、外部から動力用エアを前記第１のパイロット流路および前記第２のパイロット流路に供給する複数の動力エア用連通プラグとを備えた。

本発明の部品搭載方法は、吸引路に負圧を導入して部品を保持するノズルと、下端部に前記ノズルを交換自在に保持し、前記吸引路に通じる内部流路を有する複数のノズルシャフトと、回転軸を中心とする円周上に前記複数のノズルシャフトを等ピッチで昇降自在に保持し、回転軸を中心に回転することにより複数のノズルをそれぞれのノズルが部品を保持するもしくは保持した部品をワークの所定の搭載位置に搭載する動作を行う部品保持・搭載ステーションとノズルに保持された部品の検出を行う部品検出ステーションとを含む複数のステーションへ複数のノズルを順次移動させる回転体と、前記回転体の内部に形成された空気流路であって、外部の負圧源に通じる負圧流路と、前記回転体の内部に形成された空気流路であって、外部の正圧源に通じる複数の正圧流路と、前記回転体の内部に形成された空気流路であって、前記ノズルシャフトの内部流路に連通する複数の連絡流路と、前記回転体に内蔵され動力用エアによって移動するスプールを有し、前記スプールの移動により前記連絡流路を前記負圧流路と前記正圧流路とに選択的に連通させる複数の流路切換部と、前記回転体に内蔵され、前記スプールを前記連絡流路と前記負圧流路とが連通する位置に移動させる動力用エアを送る第１のパイロット流路と、前記回転体に内蔵され、前記スプールを前記連絡流路と前記正圧流路とが連通する位置に移動させる動力用エアを送る第２のパイロット流路と、を備えた部品搭載装置における部品搭載方法であって、前記回転体を回転させて複数のノズルの中の１番ノズルを前記部品保持・搭載ステーションに位置させ、前記第１のパイロット流路に動力用エアを供給して１番ノズルの吸引路に負圧を導入し、負圧が導入された１番ノズルで部品を吸引して保持し、前記回転体を回転させて１番ノズルを前記部品検出ステーションへ移動させ、前記部品検出ステーションにおいて１番ノズルが保持している部品の有無を検査し、前記検査において部品が検出されなかった場合は前記第２のパイロット流路に動力用エアを供給して１番ノズルの吸引路を前記負圧流路から遮断し、前記検査において部品が検出された場合は前記回転体を回転させて前記１番ノズルを前記部品保持・搭載ステーションに位置させ、前記第２のパイロット流路に動力用エアを供給して１番ノズルの吸引路に前記正圧源からの正圧を導入するとともに１番ノズルに保持されている部品を搭載する、動作を含む。

本発明によれば、複数のノズルを備えた搭載ヘッドにおいて所望のステーションでのノズルの状態の切り換えを可能にするとともに、設備のコンパクト化とコスト低減を実現することができる。

本発明の一実施の形態の部品搭載装置の全体構成を示す斜視図 本発明の一実施の形態の部品搭載装置が備える搭載ヘッドの構成説明図 本発明の一実施の形態の部品搭載装置が備える搭載ヘッドの部分断面図 本発明の一実施の形態の部品搭載装置が備える搭載ヘッドに空圧を供給するマニホールドの断面図 本発明の一実施の形態の部品搭載装置が備える搭載ヘッドの回転体の内部における空気流路の配置を示す水平断面図 本発明の一実施の形態の部品搭載装置が備える搭載ヘッドの部品検出ステーションにおける部品検出の説明図 本発明の一実施の形態の部品搭載装置が備える搭載ヘッドにおける正圧供給系および真空排気系の構成説明図 本発明の一実施の形態の部品搭載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部品搭載装置における部品搭載処理のフロー図 本発明の一実施の形態の部品搭載方法における搭載ヘッド部品保持工程の作業処理を示すフロー図 本発明の一実施の形態の部品搭載方法における搭載ヘッド部品搭載工程の作業処理を示すフロー図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照して、本実施の形態における部品搭載装置１の構造を説明する。以下、基板の搬送方向をＸ方向、Ｘ方向と水平面内において直交する方向をＹ方向、ＸＹ平面に対して直交する方向をＺ方向、Ｚ方向を軸として回転する水平面内の方向をθ方向と定義する。部品搭載装置１は、ノズルの吸引孔に負圧を導入して部品を真空吸着により保持し、ワークである基板の所定の搭載位置に搭載する機能を有する。

図１において、基台１ａの中央部には、Ｘ方向に延びた一対の搬送コンベアを備えた基板搬送機構２が配設されている。基板搬送機構２は部品搭載対象の基板３を上流側装置から受け取って搬送し、以下に説明する部品搭載機構による搭載作業位置に位置決め保持する。基板搬送機構２の両側方には、部品供給部４が配設されている。部品供給部４は、フィーダテーブル４ａ上に複数のテープフィーダ５を並設して構成されている。テープフィーダ５は、基板３に搭載される部品を収納したキャリアテープをピッチ送りすることにより、搭載対象の部品を部品搭載機構の搭載ヘッド８による取り出し位置に供給する。

次に、部品搭載機構について説明する。基台１ａのＸ方向の端部には、リニア駆動機構を備えたＹ軸テーブル６が配設されており、Ｙ軸テーブル６にはリニア駆動機構を備えたＸ軸テーブル７がＹ方向に移動自在に装着されている。Ｘ軸テーブル７にはプレート部材９がＸ方向に移動自在に装着されており、プレート部材９には搭載ヘッド８が保持フレーム１０を介して装着されている。

搭載ヘッド８は、基板３に搭載される部品（図示省略）をノズル１９（図２、図３参照）によって部品供給部４からピックアップして保持する機能を有している。搭載ヘッド８は、Ｙ軸テーブル６、Ｘ軸テーブル７を駆動することによりＸ方向、Ｙ方向へ水平移動し、ノズル１９に保持された部品を基板搬送機構２に位置決め保持された基板３の所定の搭載位置に搭載する。ノズル１９としては、先端部に開口した吸引路１９ａ（図３参照）に負圧源４８（図７参照）によって発生された負圧を導入して部品を保持する吸着ノズルが用いられている。搭載ヘッド８には図１において図示を省略した基板認識用カメラ５１ａおよび基板認識用照明５１ｂが設けられており、基板搬送機構２によって搬入された基板３を基板認識用カメラ５１ａによって撮像することにより、基板３の位置が認識される。

次に、図２、図３を参照して、搭載ヘッド８の構造を説明する。図２において、搭載ヘッド８は、保持フレーム１０と保持フレーム１０に固定されるカバー８ａによって側面と上面が覆われた構造を有している。保持フレーム１０の下部には、回転体保持部１１が水平方向に延出して設けられている。回転体保持部１１には、円柱形の回転体１２が、ベアリング１１ａを介してＺ方向の回転軸ＣＬを軸心として回転自在に保持されている（図３参照）。回転体１２は、ベアリング１１ａによって軸支された回転体本体部１２ａと、回転体本体部１２ａの下面に結合された回転体下部１２ｂより構成されている。

回転体１２は、回転軸ＣＬを中心とする円周上に複数（ここでは１２個）のノズルシャフト１６を等ピッチで保持しており、ノズルシャフト１６は図２に示すノズル昇降機構２４によって昇降自在となっている。ノズルシャフト１６は、それぞれの下端部にノズルホルダ１８を介してノズル１９を交換自在に保持している。本実施の形態においては、ノズルシャフト１６に保持される複数（１２個）のノズル１９に対して１番ノズル〜１２番ノズルのように付番して、これらノズル１９を個別に特定するようにしている。

ノズルシャフト１６は、ノズル１９が保持された状態において吸引路１９ａに通じる内部流路１６ｂ（図３参照）を有している。内部流路１６ｂを負圧源に連通させることにより、ノズル１９の吸引路１９ａに負圧を導入してノズル１９の先端部に部品を真空吸着により保持する。また内部流路１６ｂを負圧源から遮断することにより、吸引路１９ａ内の真空を破壊してノズル１９の先端部における部品の真空吸着を解除する。さらに内部流路１６ｂを正圧源に連通させることにより、ノズル１９の吸引路１９ａ内に正圧を付与して、ノズル１９の先端部に存在する部品をエアブローにより離脱させることができる。

回転体１２が回転軸ＣＬを中心に回転することにより、ノズルシャフト１６に保持された複数のノズル１９は、回転体１２のインデックス回転におけるノズル１９の停止位置である１２位置（図５に示すＳＴ１〜ＳＴ１２参照）のノズル停止ステーションへ順次移動する。これらのノズル停止ステーションには、それぞれのノズル１９が部品Ｐを保持する、もしくは保持した部品Ｐをワークである基板３の所定の搭載位置に搭載する動作を行う部品保持・搭載ステーションＳＴ１、ノズル１９に保持された部品Ｐの検出を部品検出部３１によって行う部品検出ステーションＳＴ３、ノズル１９に保持された部品Ｐの認識を行う部品認識ステーションＳＴ７とが含まれている。

上述の回転体１２のインデックス回転動作は、以下に示す駆動機構によって行われる。回転体１２の上面には回転軸ＣＬを軸心とする保持体従動ギア１３が固着されており、保持フレーム１０から横方向に延出して設けられた上棚部材１０ａには、回転体保持部１１の上方に位置してインデックスモータ１４が配設されている。インデックスモータ１４には、保持体従動ギア１３と噛合するインデックス駆動ギア１４ａが搭載されている。インデックスモータ１４を駆動することにより、インデックス駆動ギア１４ａを介して保持体従動ギア１３が駆動され、これにより回転体１２は保持体従動ギア１３とともにインデックス回転する（矢印ａ）。

回転体下部１２ｂの下面には、回転体保持部１１に固定された結合部材１１ｂに保持されたマニホールド４０が配設されている。マニホールド４０には正圧源４６（図７参照）に連通するエア用連通プラグ４２（図４参照）が設けられており、エア用連通プラグ４２は回転体下部１２ｂの下面のコンタクト面ＣＳに摺接して設けられている。このような構成により、上述の回転体１２のインデックス回転において、エア用連通プラグ４２は正圧源４６からの正圧エアを、回転体１２のコンタクト面ＣＳ（図３参照）に各ノズルシャフト１６に対応して設けられた正圧エア供給用の開口を介して、回転体１２の内部に形成された空気流路に供給することが可能となっている。

図２において、保持フレーム１０の上部には、円筒カム２２を固定するカム保持部２１が水平方向に延出して設けられている。円筒カム２２の外周面にはガイド溝２２ａが設けられている。ガイド溝２２ａは、保持フレーム１０と隔てた反対側が高く、保持フレーム１０に近づくにつれて緩やかに低くなるように設けられている。各ノズルシャフト１６の頂部に取り付けられたカムフォロア２０は、ガイド溝２２ａに沿って移動できるように円筒カム２２に組み付けられている。

回転体１２がインデックス回転すると、ノズルシャフト１６はこれに倣って水平方向に周回移動しながら円筒カム２２のガイド溝２２ａに倣って上下運動する。このとき、ノズルシャフト１６は回転体１２の上面に設けられたバネ部材２３によって上方に付勢された状態にある。円筒カム２２は、ガイド溝２２ａが最も低くなる箇所で一部が切除されており、その切除箇所ではガイド溝２２ａは途切れている。

保持フレーム１０と円筒カム２２の間には、ノズル昇降機構２４が配設されている。ノズル昇降機構２４は、Ｚ方向に延びたねじ軸２４ａ、ねじ軸２４ａを回転駆動するＺ軸モータ２４ｂ、ねじ軸２４ａに螺合するナット２４ｃを含んで構成されている。ナット２４ｃには、円筒カム２２の切除箇所に沿って昇降移動可能なカムフォロア保持具２４ｄが設けられている。カムフォロア保持具２４ｄは、Ｚ軸モータ２４ｂの駆動によってナット２４ｃとともに昇降する。カムフォロア保持具２４ｄは、切除箇所で途切れたガイド溝２２ａを補完する形状を有している。

ガイド溝２２ａに沿って移動してきたカムフォロア２０はこの位置でガイド溝２２ａから外れ、ガイド溝２２ａと同じ高さ位置で待機するカムフォロア保持具２４ｄに乗り移って保持される。この状態でＺ軸モータ２４ｂを駆動することにより、カムフォロア保持具２４ｄおよびカムフォロア２０は、カムフォロア２０とともに昇降する（矢印ｂ）。

ノズルシャフト１６の頂部はジョイント部（図示省略）を介してカムフォロア２０と回転自在に結合されている。この構成により、カムフォロア２０が昇降するとジョイント部を介して結合されたノズルシャフト１６が昇降し、ノズルシャフト１６の下端部のノズルホルダ１８に保持されたノズル１９が昇降する（矢印ｃ）。すなわち、カムフォロア保持具２４ｄがカムフォロア２０を保持するノズルシャフト１６の位置は、当該ノズルシャフト１６がノズル１９によって部品を吸着して取り出すため、また保持した部品を基板３に搭載するために昇降する部品保持・搭載ステーションＳＴ１となっている。

円筒カム２２には上下に貫く円柱状の回転軸２５が、円筒カム２２に対して相対回転自在に設けられている。図３に示すように、回転軸２５の下端部２５ａは回転体１２の上部に回転軸ＣＬを中心として設けられた取り付け穴１２ｅにベアリング２５ｂを介して嵌入しており、回転体１２に対して回転自在となっている。回転軸２５の内部には上下に貫通して回転体１２に至る回転軸内孔２５ｃが形成されており、回転軸内孔２５ｃの下端部は回転体１２の内部に設けられた負圧流路１２ｆと連通している。さらに回転軸２５の上端部は吸引管２９を介して負圧源４８と接続されており、これにより、回転軸内孔２５ｃを介して負圧流路１２ｆ内を真空吸引する（矢印ｇ）ことができるようになっている。

回転体１２の内部には、各ノズルシャフト１６に対応して複数の流路切換部３２が設けられている（図３も参照）。流路切換部３２はスプール弁形式の切換えバルブであり、ノズルシャフト１６に装着されたノズル１９の吸引路１９ａを、いずれも回転体１２の内部に形成された空気流路であって負圧源４８に通じる負圧流路１２ｇと正圧源４６に通じる正圧流路１２ｈとに選択的に接続する機能を有している。すなわちノズル１９の吸引路１９ａを負圧源４８に接続する場合には、流路切換部３２は回転軸内孔２５ｃと連通して負圧を導入する。そしてノズル１９の吸引路１９ａを正圧源４６に接続する場合には、流路切換部３２はマニホールド４０のエア用連通プラグ４２と連通する。

本実施の形態においては、上述機能を有する流路切換部３２により、部品搭載時にノズル１９の吸引路１９ａを負圧流路１２ｇから正圧流路１２ｈに接続して吸引路１９ａに正圧を導入して当該ノズル１９から部品を離脱させ、ノズル１９の先端に存在する部品を検出する部品検出部３１による持ち帰り部品の検出が行われる前に、吸引路１９ａを負圧流路１２ｇに接続して負圧を導入するようにしている。このように、部品搭載後のノズル１９の吸引路１９ａに強制的に負圧を導入することにより、持ち帰り部品が不用意に落下するのを防止することができる。

さらに流路切換部３２は、部品検出部３１によって部品を搭載したノズル１９に持ち帰り部品が検出されなかった場合は、当該ノズル１９の吸引路１９ａを、この吸引路１９ａを正圧流路１２ｈに接続することにより、負圧流路１２ｇから遮断するように構成されている。これにより、持ち帰り部品の無いノズル１９から真空が無駄にリークするのを防止することができる。

回転軸２５の上端部付近には、回転軸ＣＬを軸心とするθ回転従動ギア２６が固着されている。円筒カム２２の上方には、θ回転従動ギア２６と噛み合うθ回転駆動ギア２７ａが結合されたθ軸モータ２７が配置されている。θ回転従動ギア２６は、θ軸モータ２７の駆動によってθ回転駆動ギア２７ａを介してθ方向に回転する。これにより、回転軸２５は、θ回転従動ギア２６とともにθ方向に回転する（矢印ｄ）。

回転軸２５における回転体１２と円筒カム２２の間には、ノズルシャフト１６の昇降ストロークに対応させて上下方向に延伸した形状のノズル駆動ギア２８が結合されている。各ノズルシャフト１６には、ノズル駆動ギア２８と噛み合う位置にノズル回転ギア２８ａが結合されている。各ノズルシャフト１６は、ノズル駆動ギア２８の駆動によってノズル回転ギア２８ａを介して一斉にθ方向に回転する。このように、ノズルシャフト１６は、θ軸モータ２７の駆動によってθ方向に回転し、これにより、ノズルシャフト１６の下端部のノズルホルダ１８に保持されたノズル１９もθ方向に回転する。

上棚部材１０ａの下方には、保持フレーム１０から横方向に延出した下棚部材１０ｂが設けられており、下棚部材１０ｂの端部から下方に延出した保持ブラケット１０ｃには、部品認識部３０が配設されている。さらに、保持ブラケット１０ｃの下端部から水平方向に延出して保持された鏡筒部３１ｄには、部品検出部３１が配設されている。部品認識部３０は、回転体１２に保持されたノズルシャフト１６の下端部のノズル１９が、回転体１２のインデックス回転により部品認識ステーションＳＴ７に位置したタイミングにおいて、当該ノズル１９に保持された部品Ｐの状態を下方から撮像する機能を有している。

すなわち鏡筒部３１ｄには、部品認識ステーションＳＴ７および部品認識用カメラ３０ａのそれぞれの下方に位置してミラー３０ｂが配設されている。部品認識ステーションＳＴ７に位置するノズル１９に保持された部品に対して部品認識用照明３０ｃ（図８参照）によって照明光を照射し、この反射光をこれらのミラー３０ｂによって部品認識用カメラ３０ａに導く（矢印ｅ）ことにより、ノズル１９に保持された部品の画像が取得される。そしてこれらの取得画像を認識処理することにより、部品の識別や位置ずれ状態が認識される。部品を基板３に搭載する際は、部品認識部３０による部品の認識結果を加味し、搭載ヘッド８におけるノズルシャフト１６のθ方向位置や部品搭載機構によるＸＹ方向位置の搭載位置補正が行われる。

部品検出部３１は、部品検出ステーションＳＴ３においてノズル１９の先端に存在する部品Ｐを検出する機能を有している。部品検出部３１としては、光検出デバイス、ＣＣＤやＣＭＯＳなど、光学的に部品を検出する光学センサが用いられる。本実施の形態に示す例では、部品検出部３１を、鏡筒部３１ｄに配置されたサイドカメラ３１ａおよびミラー３１ｂ、サイドカメラ用照明３１ｃ（図６参照）で構成し、部品検出ステーションＳＴ３に位置するノズル１９の先端部をサイドカメラ３１ａによって撮像するようにしている。

すなわち図６に示すように、部品検出ステーションＳＴ３に位置するノズル１９を挟んでサイドカメラ用照明３１ｃおよびミラー３１ｂを配置し、サイドカメラ用照明３１ｃから投射されてノズル１９を透過した照明光（矢印ｈ）がミラー３１ｂによって反射された反射光（矢印ｆ）をサイドカメラ３１ａによって受光して撮像する。そしてこの撮像結果を制御部５０の部品姿勢検出処理部５０ｆ（図９参照）によって認識処理することにより、部品検出ステーションＳＴ３におけるノズル１９が保持した部品Ｐの存在の有無、さらにはノズル１９に保持された部品Ｐの姿勢を検出することができる。

本実施の形態においては、搭載ヘッド８が基板搬送機構２に保持された基板３上に移動して、各ノズル１９に保持された部品Ｐを基板３に搭載した後にノズル１９の先端に存在する持ち帰り部品を、部品検出部３１の機能によって検出するようにしている。そして部品検出部３１によって持ち帰り部品が検出された場合には、部品搭載装置１における搭載ヘッド８の移動経路に設定された所定の部品回収位置で当該部品を廃棄する。

次に図３、図５を参照して、搭載ヘッド８の回転体１２の内部に形成された空気流路およびこれらの空気流路による吸引・排気系について説明する。なお図５は、図３に示す回転体１２の水平断面を模式的に示したものである。図３に示すように、回転体１２においてノズルシャフト１６は、回転体１２を上下に貫通して設けられたノズルシャフト保持孔１５を挿通している。

図５に示すように、回転体１２において回転軸ＣＬを中心とする同心円周上には、複数（ここでは１２個）のノズルシャフト１６を等ピッチで保持するための複数のノズルシャフト保持孔１５が形成されている。ノズルシャフト保持孔１５の内径はノズルシャフト１６の外径よりも大きく設定されており、ノズルシャフト１６がノズルシャフト保持孔１５を挿通した状態において、ノズルシャフト保持孔１５の内周面１５ａとノズルシャフト１６の外周面１６ａとの間には空気の流動を許容する空隙部１５ｂが形成される。各ノズルシャフト保持孔１５の上下両端部には軸受部１７が設けられており、ノズルシャフト１６は軸受部１７に摺動自在且つ気密に嵌合している。これにより、空隙部１５ｂを外部に対して密封した状態で、ノズルシャフト１６の昇降および軸廻りの回転が可能となっている。

ノズルシャフト１６の内部に設けられた内部流路１６ｂの上方には、上下の２つの軸受部１７に挟まれた位置においてノズルシャフト１６の外周面１６ａに開口して空隙部１５ｂと連通する開口部１６ｃが設けられている。開口部１６ｃは、ノズルシャフト１６が上下動しても上下の２つの軸受部１７に挟まれた空隙部１５ｂの範囲内に位置する。

回転体１２の内部には、回転軸内孔２５ｃおよび吸引管２９（図２参照）を介して負圧源４８に連通する負圧流路１２ｆが回転軸ＣＬに沿う縦方向に設けられている。負圧流路１２ｆとノズルシャフト保持孔１５との間には、弁保持孔３３に円筒状の流路切換部３２が、各ノズルシャフト保持孔１５に対応して同心円周上に配置されている。流路切換部３２は回転体下部１２ｂを貫通して下方から弁保持孔３３に挿入されており、回転体下部１２ｂの下面１２ｄに締結された弁保持部材１２ｃによって回転体１２に固定されている。このように流路切換部３２を回転体１２においてノズルシャフト１６の内周側に配置することにより、ロータリ形式の搭載ヘッド８を小型・コンパクトに構成することが可能となっている。

流路切換部３２は中央部に弁シリンダ３４を備えている。弁シリンダ３４は、内部にスプール３５が上下に摺動自在に嵌合する嵌合孔を有する筒状部材である。スプール３５は、弁シリンダ３４に嵌合する上部ピストン３５ａ、下部ピストン３５ｂおよび上部ピストン３５ａと下部ピストン３５ｂとを連結する連結ロッド３５ｃを有する形状となっている。スプール３５が上昇して上部ピストン３５ａが上方（一端側）に位置することにより、下部ピストン３５ｂの下方（他端側）には第１空間３２ａが形成される（図３において右側の流路切換部３２参照）。

またスプール３５が下降して下部ピストン３５ｂが下方（他端側）に位置することにより、上部ピストン３５ａの上方（一端側）には第２空間３２ｂが形成される（図３において左側の流路切換部３２参照）。そして上部ピストン３５ａと下部ピストン３５ｂとの間の連結空間３２ｃは、スプール３５の上下動に伴って弁シリンダ３４内で移動する。

弁シリンダ３４には、流路切換部３２の内部空間（第１空間３２ａ、第２空間３２ｂおよび連結空間３２ｃ）を、回転体１２の内部に形成された以下の空気流路に連通させる接続ポートである第１の駆動ポート３４ａ、第２の駆動ポート３４ｂ、連絡ポート３４ｃ、正圧ポート３４ｄ、負圧ポート３４ｅが設けられている。

これらの空気流路は、外部の負圧源に通じる負圧流路１２ｆ、１２ｇと、外部の正圧源に通じる複数の正圧流路１２ｈと、ノズルシャフト１６の内部流路１６ｂに連通する複数の連絡流路１２ｉとを含んでいる。さらに回転体１２には空気流路として、流路切換部３２のスプール３５を駆動する動力用エアを供給する複数の第１のパイロット流路１２ｊおよび複数の第２のパイロット流路１２ｋが内蔵されている。

スプール３５を第１のパイロット流路１２ｊ、第２のパイロット流路１２ｋを介して供給される動力用エアによって駆動して上下に移動させることにより、流路切換部３２は連絡流路１２ｉを負圧流路１２ｇと正圧流路１２ｈとに選択的に連通させる。ここでスプール３５を駆動する動力用エアは、回転体１２の表面（ここでは回転体下部１２ｂの下面１２ｄの外縁部に設定されたコンタクト面ＣＳ）に接触する複数のエア用連通プラグ４２（図４参照）のうち、少なくとも２つのエア用連通プラグ４２、すなわち第１の動力エア用連通プラグ４２（１）、第２の動力エア用連通プラグ４２（２）を介して、外部から第１のパイロット流路１２ｊ、第２のパイロット流路１２ｋに供給される（図５に示す第１の動力エア用連通プラグ４２（１）〜正圧エア用連通プラグ４２（５）参照）。

動力用エアの供給および流路切換部３２の機能の詳細について説明する。図３に示すように、回転体下部１２ｂの下面１２ｄの外縁部には、回転軸ＣＬを中心とする環状であって回転軸ＣＬから見て半径方向に所定の幅Ｂを持った平坦なリング状のコンタクト面ＣＳ（図５も参照）が設けられている。コンタクト面ＣＳには、第１のパイロット流路１２ｊ、第２のパイロット流路１２ｋおよび正圧流路１２ｈの入り口、すなわち第１のパイロット流路１２ｊ、第２のパイロット流路１２ｋおよび正圧流路１２ｈのそれぞれに連通して回転体下部１２ｂに設けられた第１のエア流路３６、第２のエア流路３７、第３のエア流路３８が、コンタクト面ＣＳに開口した複数の第１の開口３６ａ、第２の開口３７ａ、第３の開口３８ａが、各流路切換部３２に対応してそれぞれ配置されている。

ここで図４を参照して、エア用連通プラグ４２の構造および機能を説明する。図４において、回転体下部１２ｂの外縁部の下面１２ｄは、エア用連通プラグ４２が接触して回転体１２の空気流路と連通するコンタクト面ＣＳとなっている。コンタクト面ＣＳの外周側には、第１のパイロット流路１２ｊと連通する第１のエア流路３６が開口した第１の開口３６ａが配置されており、コンタクト面ＣＳの内周側には、第２のパイロット流路１２ｋ、正圧流路１２ｈと連通する第２のエア流路３７、第３のエア流路３８が開口した第２の開口３７ａ、第３の開口３８ａが配置されている。

回転体下部１２ｂの下方には、コンタクト面ＣＳと接触する複数のエア用連通プラグ４２が装着されたマニホールド４０が配設されている。外周側の第１の開口３６ａに対応する位置には、第１の動力エア用連通プラグ４２（１）、第３の動力エア用連通プラグ４２（３）が装着され、内周側の第２の開口３７ａ、第３の開口３８ａに対応する位置には、第２の動力エア用連通プラグ４２（２）、第４の動力エア用連通プラグ４２（４）、正圧エア用連通プラグ４２（５）が装着されている。

各エア用連通プラグ４２は、コンタクト面ＣＳとの接触部に給気開口４２ａを有し、マニホールド４０に設けられた段付き形状の嵌着孔４１に嵌着する鍔部４２ｂおよび軸部４２ｃを有する形状の中空状部材である。鍔部４２ｂは嵌着孔４１内に装着されたバネ部材４３により上方に付勢されており、これによりエア用連通プラグ４２の上端部はコンタクト面ＣＳに摺接する。

マニホールド４０にはそれぞれのエア用連通プラグ４２に空圧を供給し、正圧源４６に接続された第１エア流路４４、第２エア流路４５が設けられている。なお給気開口４２ａの形状および大きさは、長円形状など第１の開口３６ａ、第２の開口３７ａ、第３の開口３８ａを包含可能に設定されており、エア用連通プラグ４２が目標位置に到達する手前の時点から連通状態を確保することができるようになっている。

第１の動力エア用連通プラグ４２（１）は、コンタクト面ＣＳに接触した状態で第１の開口３６ａから第１のエア流路３６を介して第１のパイロット流路１２ｊと連通し、第２の動力エア用連通プラグ４２（２）は、コンタクト面ＣＳに接触した状態で第２の開口３７ａから第２のエア流路３７を介して第２のパイロット流路１２ｋと連通する。前述のように、流路切換部３２は、スプール３５の一端側に設けた第１空間３２ａと、他端側に設けた第２空間３２ｂとを有しており、スプール３５が第１空間３２ａに供給された動力用エアで他端側へ移動したときは連絡流路１２ｉと負圧流路１２ｇとが連通する。そして第２空間３２ｂに供給された動力用エアでスプール３５が一端部へ移動したときには、連絡流路１２ｉと正圧流路１２ｈとが連通する。

すなわち回転体１２に内蔵された第１のパイロット流路１２ｊは、スプール３５を連絡流路１２ｉと負圧流路１２ｇとが連通する位置に移動させる動力用エアを送る機能を有しており、第２のパイロット流路１２ｋは、スプール３５を連絡流路１２ｉと正圧流路１２ｈとが連通する位置に移動させる動力用エアを送る機能を有している。換言すれば第１のエア流路３６から第１の駆動ポート３４ａに動力用エアを供給することにより、スプール３５が上昇して第１空間３２ａが形成された状態となる。また第２のエア流路３７から第２の駆動ポート３４ｂに動力用エアを供給することにより、スプール３５が下降して第２空間３２ｂが形成された状態となる。この流路切換部３２の動作において、第１のパイロット流路１２ｊは第１空間３２ａに連通し、第２のパイロット流路１２ｋは第２空間３２ｂに連通する。

連絡ポート３４ｃは連絡流路１２ｉと連通しており、連絡流路１２ｉはノズルシャフト保持孔１５の内周面１５ａに開口して空隙部１５ｂと連通している。このとき連絡ポート３４ｃはスプール３５が上昇・下降のいずれの位置にあるかに拘わらず、常に連結空間３２ｃと連通した状態にあり、これにより空隙部１５ｂは常に連結空間３２ｃと連通している。

正圧ポート３４ｄは正圧流路１２ｈと連通しており、さらに正圧流路１２ｈは回転体下部１２ｂに形成された正圧供給用の第３のエア流路３８と連通している。スプール３５が下降した状態で、第３のエア流路３８から正圧ポート３４ｄに正圧エアを供給すると連絡ポート３４ｃ内に正圧エアが供給され、これにより連絡流路１２ｉ、空隙部１５ｂ、開口部１６ｃを介して内部流路１６ｂに正圧エアが供給される。

これに対し、スプール３５が上昇した状態では、正圧ポート３４ｄは下部ピストン３５ｂによって閉塞され、正圧エアの供給が遮断される。これとともに、負圧ポート３４ｅと連通した負圧流路１２ｇが連結空間３２ｃと連通した状態となり、この状態で負圧流路１２ｆを負圧にすることにより、負圧流路１２ｇ、連絡ポート３４ｃ、連絡流路１２ｉ、空隙部１５ｂ、開口部１６ｃを介して内部流路１６ｂ内に負圧が導入される。

ここで図５を参照して、回転体１２における各ノズル停止ステーションＳＴに対応した第１の開口３６ａ、第２の開口３７ａ、第３の開口３８ａおよびエア用連通プラグ４２の配置について説明する。なお図５においては、エア用連通プラグ４２が設けられたマニホールド４０の図示を省略している。図５に示すように、搭載ヘッド８には、回転体１２のインデックス回転においてノズル１９が停止する１２のノズル停止ステーションＳＴ（部品保持・搭載ステーションＳＴ１〜第１２ステーション）が設定されている。

回転体１２において、各ノズル停止ステーションＳＴに位置したノズルシャフト保持孔１５および流路切換部３２に対応して、第１の開口３６ａ、第２の開口３７ａ、第３の開口３８ａが配置されている。これらの開口は、外周側にある第１の開口３６ａを頂点とし内周側の第２の開口３７ａ、第３の開口３８ａを結ぶ線を底辺とする３角配置となっている。

マニホールド４０において、部品保持・搭載ステーションＳＴ１に対応する第１の開口３６ａ、第２の開口３７ａ、第３の開口３８ａの位置には、それぞれ第１の動力エア用連通プラグ４２（１）、第２の動力エア用連通プラグ４２（２）、正圧エア用連通プラグ４２（５）が配置される。第１の動力エア用連通プラグ４２（１）は部品保持・搭載ステーションＳＴ１においてコンタクト面ＣＳに接触した状態で第１の開口３６ａから第１のパイロット流路１２ｊと連通し、第２の動力エア用連通プラグ４２（２）は部品保持・搭載ステーションＳＴ１においてコンタクト面ＣＳに接触した状態で第２の開口３７ａから第２のパイロット流路１２ｋと連通する。

また正圧エア用連通プラグ４２（５）は、部品保持・搭載ステーションＳＴ１においてコンタクト面ＣＳに接触した状態で第３の開口３８ａから正圧流路１２ｈと連通する。正圧エア用連通プラグ４２（５）は、部品保持・搭載ステーションＳＴ１においてノズル１９が部品の搭載動作を行う場合とノズル１９が部品を廃棄する場合、当該ノズル１９の吸引路１９ａを正圧にして部品の離脱を促進するために、正圧流路１２ｈに正圧エアを供給する。

マニホールド４０において、部品保持・搭載ステーションＳＴ１よりも後のノズル停止ステーションＳＴであって部品検出ステーションＳＴ３の前のノズル停止ステーションＳＴの１つ（ここに示す例では部品保持・搭載ステーションＳＴ１の次の第２ノズル停止ステーションＳＴ２）に対応する第１の開口３６ａの位置には、第１の開口３６ａから第１のパイロット流路１２ｊと連通する第３の動力エア用連通プラグ４２（３）が配置されている。第３の動力エア用連通プラグ４２（３）は、部品保持・搭載ステーションＳＴ１において部品搭載動作を行った後のノズル１９が部品検出ステーションＳＴ３に到達する前に、当該ノズル１９の吸引路１９ａに負圧を導入するために第１のパイロット流路１２ｊに動力用エアを供給する。

すなわち、部品保持・搭載ステーションＳＴ１と部品検出ステーションＳＴ３との間には少なくとも１つのノズル停止ステーションＳＴが有り、流路切換部３２は部品保持・搭載ステーションＳＴ１の次のノズル停止ステーションＳＴにおいて部品の搭載を終えた複数のノズル１９が部品検出ステーションＳＴ３に到達する前に、当該複数のノズル１９の吸引路１９ａを負圧流路１２ｇに接続するようにしている。このように、部品搭載後のノズル１９の吸引路１９ａに強制的に負圧を導入することにより、持ち帰り部品が不用意に落下するのを防止することができる。

マニホールド４０において、部品検出ステーションＳＴ３または部品検出ステーションＳＴ３よりも後のノズル停止ステーションＳＴに対応する第２の開口３７ａの位置には、第２の開口３７ａから第２のパイロット流路１２ｋと連通する第４の動力エア用連通プラグ４２（４）が配置されている。第４の動力エア用連通プラグ４２（４）は、部品検出ステーションＳＴ３において部品を検出しなかった場合、当該ノズル１９の吸引路１９ａを真空破壊するために第２のパイロット流路１２ｋに動力用エアを供給する。

すなわち、流路切換部３２は、部品検出部３１によって部品を搭載した後のノズル１９に持ち帰り部品が検出されなかった場合には、部品保持・搭載ステーションＳＴ１もしくはその次のノズル停止ステーションＳＴにおいて、当該ノズル１９の吸引路１９ａを正圧流路１２ｈに接続することで、この吸引路１９ａを負圧流路１２ｇから遮断するようにしている。これにより、持ち帰り部品の無いノズル１９から真空が無駄にリークするのを防止することができる。

次に図７を参照して、搭載ヘッド８における正圧供給系および真空排気系の構成を説明する。回転体１２の内部に形成された負圧流路１２ｆは、回転軸内孔２５ｃおよび吸引管２９（図２参照）を含む排気経路を介して負圧源４８に接続されている。この排気経路には真空開閉バルブＶＶが介設されており、真空開閉バルブＶＶを開閉することにより、負圧源４８による負圧流路１２ｆ内への負圧の導入をＯＮ／ＯＦＦすることができる。装置稼働状態においては真空開閉バルブＶＶは開状態にあり、負圧流路１２ｆ、１２ｇは常に負圧が付与された状態にある。

部品保持・搭載ステーションＳＴ１に配置された第２の動力エア用連通プラグ４２（２）、第１の動力エア用連通プラグ４２（１）、正圧エア用連通プラグ４２（５）は、それぞれ第１エア流路４４、第２エア流路４５、第１エア流路４４を介して正圧源４６に接続されている。第１エア流路４４、第２エア流路４５、第１エア流路４４には、それぞれ第２開閉バルブＶ２、第１開閉バルブＶ１、第５開閉バルブＶ５が介設されており、さらに第５開閉バルブＶ５に至る第１エア流路４４には減圧バルブＲＶが介設されている。

第２開閉バルブＶ２、第１開閉バルブＶ１、第５開閉バルブＶ５を開閉することにより、第２の動力エア用連通プラグ４２（２）、第１の動力エア用連通プラグ４２（１）への動力用エアの供給、正圧エア用連通プラグ４２（５）へのブロー用の正圧エアの供給をＯＮ／ＯＦＦすることができる。この正圧エアの供給において、減圧バルブＲＶを調整することにより正圧エアの供給圧を所望の圧力値（例えば０．０１ＭＰａ）に調整することができる。

第２ノズル停止ステーションＳＴ２に配置された第３の動力エア用連通プラグ４２（３）は、第２エア流路４５を介して正圧源４６に接続されている。第２エア流路４５には第３開閉バルブＶ３が介設されており、第３開閉バルブＶ３を開閉することにより、第３の動力エア用連通プラグ４２（３）への動力用エアの供給をＯＮ／ＯＦＦすることができる。第４ノズル停止ステーションＳＴ４に配置された第４の動力エア用連通プラグ４２（４）は、第１エア流路４４を介して正圧源４６に接続されている。第１エア流路４４には第４開閉バルブＶ４が介設されており、第４開閉バルブＶ４を開閉することにより、第４の動力エア用連通プラグ４２（４）への動力用エアの供給をＯＮ／ＯＦＦすることができる。

次に図８を参照して、部品搭載装置１の制御系の構成を説明する。図８において、部品搭載装置１の装置全体を制御する制御部５０には、制御や入力の対象となる以下の制御対象要素が接続されている。これらの制御対象要素には、第１開閉バルブＶ１〜第５開閉バルブＶ５、真空開閉バルブＶＶ、Ｚ軸モータ２４ｂ、θ軸モータ２７、インデックスモータ１４、Ｘ軸テーブル７、Ｙ軸テーブル６、基板搬送機構２、部品供給部４、サイドカメラ３１ａ、サイドカメラ用照明３１ｃ、部品認識用カメラ３０ａ、部品認識用照明３０ｃ、基板認識用カメラ５１ａ、基板認識用照明５１ｂおよびタッチパネル５２が含まれる。なおタッチパネル５２は、制御部５０による制御処理における操作入力時の案内画面などを表示する機能を有するものである。

また制御部５０には、これら制御対象要素を制御する制御処理機能として、搭載ヘッド制御部５０ａ、目標位置演算部５０ｂ、記憶部５０ｃ、ＸＹ軸制御部５０ｄ、ユニット制御部５０ｅ、部品姿勢検出処理部５０ｆ、部品認識処理部５０ｇ、基板認識処理部５０ｈが設けられている。

搭載ヘッド制御部５０ａは、搭載ヘッド８に設けられた第１開閉バルブＶ１〜第５開閉バルブＶ５、真空開閉バルブＶＶ、ノズル昇降機構２４、θ軸モータ２７、インデックスモータ１４を制御することにより、搭載ヘッド８におけるノズル１９による部品保持、部品搭載の動作を制御する。すなわち搭載ヘッド制御部５０ａが第１開閉バルブＶ１〜第５開閉バルブＶ５、真空開閉バルブＶＶを制御することにより、マニホールド４０に配置されたエア用連通プラグ４２を介して搭載ヘッド８の回転体１２の内部に形成された空気流路に、あらかじめ規定されたノズル１９の動作状態に応じた所定のタイミングで、動力用エア、正圧ブロー用のエアおよび負圧が供給され、また供給が遮断される。

目標位置演算部５０ｂは、搭載ヘッド８のノズル１９によって保持された部品を、基板搬送機構２に位置決めされた基板３に搭載する際の目標位置を演算する処理を行う。この処理には、部品認識用カメラ３０ａ、基板認識用カメラ５１ａによる撮像結果に基づいて求められた部品認識結果、基板認識結果が参照される。

記憶部５０ｃは、基板３の基板品種毎に作成される実装データ、すなわち実装対象の部品種、基板３における実装位置、搭載に使用されるノズルなど、搭載ヘッド８による部品搭載動作の実行に必要な各種のデータを記憶する。さらに記憶部５０ｃは、以下に説明する部品姿勢検出処理部５０ｆ、部品認識処理部５０ｇによる部品姿勢検出結果や部品認識結果を搭載ヘッド８における個別のノズル１９、すなわちノズル１９に付番されたノズル番号に対応させて一時的に保存する。

ＸＹ軸制御部５０ｄは、Ｘ軸テーブル７、Ｙ軸テーブル６を制御することにより、部品搭載動作において搭載ヘッド８を所定位置に移動させる。ユニット制御部５０ｅは、基板搬送機構２、部品供給部４など部品実装動作に関連する機構ユニットを制御する。部品姿勢検出処理部５０ｆは、サイドカメラ３１ａ、サイドカメラ用照明３１ｃを制御するとともに、サイドカメラ３１ａによる撮像結果を認識処理することにより、ノズル１９の先端における部品の有無や部品姿勢の正否を検出する処理を行う。

部品認識処理部５０ｇは、部品認識用カメラ３０ａ、部品認識用照明３０ｃを制御するとともに、部品認識用カメラ３０ａによる撮像結果を認識処理することにより、ノズル１９に保持された状態における部品の位置を検出する処理を行う。基板認識処理部５０ｈは、基板認識用カメラ５１ａ、基板認識用照明５１ｂを制御するとともに、基板認識用カメラ５１ａによる撮像結果を認識処理することにより、基板搬送機構２に位置決めされた基板３の位置を検出する処理を行う。

次に図９を参照して、部品搭載装置１によって実行される部品搭載処理（部品搭載方法）について説明する。まず部品搭載作業が開始されると、基板搬入が実行される（Ｓ１）。すなわち上流側装置から基板搬送機構２へ搬入された基板３は、基板搬送機構２によって搭載作業位置へ位置決めされる。次いで基板認識が実行される（Ｓ２）。すなわち基板認識用カメラ５１ａによって基板３を撮像した撮像結果を基板認識処理部５０ｈによって認識処理することにより、基板３の位置を認識する。

次に、搭載ヘッド部品保持工程が実行される（Ｓ３）。ここでは、搭載ヘッド８が備えた複数（ここでは１２個）のノズル１９によって、部品供給部４から部品をピックアップして取り出す動作が実行される。すなわち回転体１２を回転させることによりノズル１９（１番ノズル〜１２番ノズル）を部品保持・搭載ステーションＳＴ１に順次位置させ、部品保持動作を行わせる。そして回転体１２が１回転して全てのノズル１９による部品保持動作が完了した時点で、回転体１２は回転を停止する。

次に搭載ヘッド部品搭載工程が実行される（Ｓ４）。ここでは各ノズル１９に部品を保持した搭載ヘッド８を基板搬送機構２に位置決めされた基板３上に移動させ、部品を保持した複数のノズル１９を下降させて、部品毎に規定された所定の搭載位置に当該部品を搭載する動作が順次実行される。すなわち回転体１２を回転させることにより、各ノズル１９（１番ノズル〜１２番ノズル）を部品保持・搭載ステーションＳＴ１に順次移動させ、部品搭載動作を行わせる。そして各ノズル１９について、第２ノズル停止ステーションＳＴ２〜第４ノズル停止ステーションＳＴ４にて持ち帰り部品の有無の検出を含む所定の処理が実行される。

次に上述の持ち帰り部品の有無の検出結果に基づき、持ち帰り部品有り？が判定される（Ｓ５）。ここで持ち帰り部品有りと判定された場合には、部品廃棄処理が実行される（Ｓ６）。すなわち当該持ち帰り部品が検出されたノズル１９を部品保持・搭載ステーションＳＴ１に位置させるとともに、搭載ヘッド８を所定の部品回収位置に移動させ、当該ノズル１９の吸引路１９ａに正圧エアを供給して持ち帰り部品を離脱させて廃棄する。なお、この部品廃棄処理においては、搭載ヘッド部品保持工程（Ｓ３）においてノズル１９の先端における吸着状態が異常であると判定されて基板３への搭載がスキップされた異常姿勢部品も、持ち帰り部品と併せて廃棄の対象となる。

そして（Ｓ６）が完了したならば、また（Ｓ５）にて持ち帰り部品無しと判定されたならば、未搭載部品有り？を判断する（Ｓ７）。ここで未搭載部品有りの場合には、（Ｓ３）に戻って以降の処理を反復実行する。そして（Ｓ７）にて未登載部品無しと判断されることを以て当該基板３を対象とする部品搭載処理を完了し、基板搬出が実行される（Ｓ８）。

上述の搭載ヘッド部品保持工程において、部品保持・搭載ステーションＳＴ１〜部品認識ステーションＳＴ７にて各ノズル１９について実行される処理について、図１０を参照して説明する。ここでは搭載ヘッド８が備えた複数のノズル１９の中の１つのノズル１９（ここでは１番ノズル）についてのみ記載しているが、他のノズル１９（２番ノズル〜１２番ノズル）についても同様の処理が順次実行される。

まず搭載ヘッド８において回転体１２を回転させて、複数のノズル１９の中の１番ノズルを部品保持・搭載ステーションＳＴ１に位置させる。そして当該１番ノズルが、作業対象ノズルであるか否かが判定される（Ｓ１１）。ここでは、当該１番ノズルが何らかの事由により使用不可とされたバッドノズルである場合、もしくは記憶部５０ｃに記憶された実装データ上で搭載対象部品が割り当てられていない場合が、対象外と判定される。そしてこの場合には、処理がスキップされる（Ｓ１４）。

（Ｓ１１）にて対象であると判定された場合には、１番ノズルに部品保持動作を行わせる。すなわち、第１のパイロット流路１２ｊに動力用エアを供給して１番ノズルの吸引路１９ａに負圧を導入し、この１番ノズルを真空ＯＮ状態とする（Ｓ１２）。そしてこの状態で１番ノズルを昇降させて（Ｓ１３）、負圧が導入された１番ノズルで部品供給部４から部品を吸引して保持する。

この後、回転体１２を回転させて部品を保持した１番ノズルを部品検出ステーションＳＴ３へ移動させ、ここで部品検出部３１による吸着状態の確認が実行される（Ｓ３１）。ここでは部品検出部３１が備えたサイドカメラ３１ａによってノズル１９の先端を撮像した撮像結果を部品姿勢検出処理部５０ｆによって認識処理することにより、１番ノズルが保持している部品の有無を検査するとともに、保持された部品の姿勢が正常であるか否かを確認する。そしてこの吸着状態の確認結果は記憶部５０ｃに転送され、当該ノズル１９と関連づけて保存される（Ｓ３２）。前述の（Ｓ６）に示す部品廃棄処理においては、ここで保存された確認結果により異常姿勢部品であるとされた部品が廃棄の対象となる。

次に１番ノズルが第４ノズル停止ステーションＳＴ４に移動すると、部品検出ステーションＳＴ３における吸着状態確認結果に基づき、ノズル１９の先端において部品無し？が判断される（Ｓ４１）。ここで部品無しの場合には、部品保持・搭載ステーションＳＴ１にて真空ＯＮとされたノズル１９の真空破壊を行う（Ｓ４２）。すなわち部品検出ステーションＳＴ３における検査において部品が検出されなかった場合は、第２のパイロット流路１２ｋに動力用エアを供給して１番ノズルの吸引路１９ａを負圧流路１２ｇから遮断する。これにより、部品を保持していないノズル１９からの真空吸引を停止して、無駄な真空のリークを防止することができる。

また（Ｓ４１）にて部品有りと判定された場合には、真空ＯＮの状態を維持するために処理をスキップする（Ｓ４３）。なお、吸着している部品の姿勢が正常でない異常姿勢部品と判定された場合においても、部品廃棄処理までは真空ＯＮの状態を維持して部品の離脱を防止する。この後、１番ノズルが部品認識ステーションＳＴ７に移動すると、部品認識部３０による部品認識が実行され（Ｓ７１）、１番ノズルに保持された部品を部品認識用カメラ３０ａによって撮像し、部品認識処理部５０ｇによって認識処理する。この部品認識結果は記憶部５０ｃに転送され、当該ノズル１９と関連づけて保存される（Ｓ７２）。

次に上述の搭載ヘッド部品搭載工程において、各ノズル停止ステーションＳＴにて実行される処理について、図１１を参照して説明する。ここでも図１０と同様に、ここでは搭載ヘッド８が備えた複数のノズル１９の中の１つのノズル１９（ここでは１番ノズル）についてのみ記載しているが、他のノズル１９（２番ノズル〜１２番ノズル）についても同様の処理が順次実行される。

まず搭載ヘッド８において回転体１２を回転させて、１番ノズルを部品保持・搭載ステーションＳＴ１に位置させる。そして当該１番ノズルについて搭載動作可？を判定する（Ｓ１０１）。ここで当該１番ノズルが部品搭載対象でない場合、あるいは吸着状態異常などの事由によって搭載動作不可である場合には、このステーションにおける処理をスキップする（Ｓ１０５）。

（Ｓ１０１）にて搭載動作可の場合には、部品を保持した１番ノズルを下降させ（Ｓ１０２）、１番ノズルの真空破壊およびエアブローを行わせる（Ｓ１０３）。これにより１番ノズルに保持されて部品を離脱させて基板３の搭載位置に搭載する。すなわち、第２のパイロット流路１２ｋに動力用エアを供給して１番ノズルの吸引路１９ａに正圧源４６からの正圧を導入するとともに１番ノズルに保持されている部品を搭載し、この後部品を搭載した後の１番ノズルを上昇させる（Ｓ１０４）。

そしてこの後、１番ノズルに保持されている部品を搭載した後、１番ノズルを第２ノズル停止ステーションＳＴ２に移動させて、当該１番ノズルを強制的に真空ＯＮ状態とする（Ｓ２０１）。すなわち第１のパイロット流路１２ｊに動力用エアを供給して当該１番ノズルの吸引路１９ａに負圧を導入する。これにより、当該１番ノズルに部品搭載動作において正常に離脱せずに付着したままの状態となっている持ち帰り部品が存在する場合にあっても、この持ち帰り部品は当該１番ノズルに保持された状態が維持される。したがって、持ち帰り部品が落下して製品の基板３や装置機構部分に付着することによる不具合を防止することができる。

次いで回転体１２を回転させて１番ノズルを部品検出ステーションＳＴ３へ移動させる。そして部品検出ステーションＳＴ３において部品検出部３１によって持ち帰り部品の検出を行い（Ｓ３０１）、この結果を転送して保存する。すなわち１番ノズルの先端に部品搭載動作において正常に離脱しなかった部品が残存していないかを検査し、検査結果を当該１番ノズルと関連づけて記憶部５０ｃに保存する。

この後１番ノズルは第４ノズル停止ステーションＳＴ４に移動し、持ち帰り部品無し？を判断する（Ｓ４０１）。ここで持ち帰り部品有りの場合には、このステーションでの処理をスキップする（Ｓ４０３）。これにより、当該１番ノズルからの真空吸着が（Ｓ６）の部品廃棄処理まで維持され、持ち帰り部品の落下が防止される。また（Ｓ４０１）にて持ち帰り部品無しの場合には、１番ノズルの真空破壊が実行される（Ｓ４０２）。すなわち部品検出ステーションＳＴ３での検査において部品が検出されなかった場合は第２のパイロット流路１２ｋに動力用エアを供給して１番ノズルの吸引路１９ａを負圧流路１２ｇから遮断する。この真空破壊は、部品が存在しないノズル１９からの真空吸引を継続することによる無駄な真空のリークを防止するために行われるものである。

なお部品検出ステーションＳＴ３での検査において部品が検出された場合は、前述の部品廃棄処理（Ｓ６）が実行される。この部品廃棄処理においては、搭載ヘッド８を所定の部品回収位置に移動させるとともに、回転体１２を回転させて部品廃棄対象の１番ノズルを部品保持・搭載ステーションＳＴ１に位置させる。そしてここで第２のパイロット流路１２ｋに動力用エアを供給して１番ノズルの吸引路１９ａを負圧流路１２ｇから遮断するとともに、吸引路１９ａに正圧源４６からの正圧を導入して１番ノズルに残存する部品を所定の部品回収位置で廃棄する。

上述の図９、図１０、図１１に示す部品搭載処理は、前述の構成を有する部品搭載装置１における部品搭載方法を示すものである。この部品搭載方法は、以下に示す動作ステップを含んで構成される。すなわちこの部品搭載方法においては、まず部品保持・搭載ステーションＳＴ１に複数のノズル１９を順次移動させ、複数のノズル１９の吸引路１９ａに負圧を導入して複数のノズル１９で部品を保持する。次いで部品保持・搭載ステーションＳＴ１と部品検出ステーションＳＴ３とに複数のノズル１９を順次移動させ、部品保持・搭載ステーションＳＴ１において複数のノズル１９の吸引路１９ａに正圧を導入して複数のノズル１９から部品を離脱させてワークである基板３の複数の所定の搭載位置に複数の部品を搭載する。

次に部品検出ステーションＳＴ３において、部品検出部３１によって複数のノズル１９について部品を搭載した後のノズル１９に付着する持ち帰り部品の有無を検査する。ここで持ち帰り部品が検出された場合には所定の部品回収位置で当該部品を廃棄する。そして部品保持・搭載ステーションＳＴ１で部品の搭載を終えた複数のノズル１９が部品検出ステーションＳＴ３に到達する前に、当該複数のノズル１９の吸引路１９ａに負圧を導入するようにしている。

すなわち、部品保持・搭載ステーションＳＴ１と部品検出ステーションＳＴ３との間には少なくとも１つのノズル停止ステーションＳＴが有り、流路切換部３２は部品保持・搭載ステーションＳＴ１の次のノズル停止ステーションＳＴにおいて部品の搭載を終えた複数のノズル１９の吸引路１９ａに負圧を導入する。さらに流路切換部３２は、部品検出部３１によって部品を搭載した後のノズル１９に持ち帰り部品が検出されなかった場合は、部品保持・搭載ステーションＳＴ１もしくはその次のノズル停止ステーションＳＴにおいて、当該ノズル１９の吸引路１９ａへの負圧の導入を遮断するようにしている。

なお上述の実施の形態では、搭載ヘッド８として複数のノズル１９を備えた回転体１２を回転させることによりノズル１９を複数のノズル停止ステーションへ順次移動させる構成のロータリ式ヘッドを用いる例を示しているが、本発明はこのような構成には限定されない。例えば単一もしくは複数のノズル１９を有し、ノズル１９に個別に対応した流路切換部３２と、ノズル１９に存在する部品を検出する部品検出部３１とを備え、部品搭載した後のノズル１９に付着する持ち帰り部品が部品検出部３１によって検出された場合には所定の部品回収位置で当該部品を廃棄するように構成された部品搭載装置を用いる場合にあっても、本発明を適用することができる。

この部品搭載装置による部品搭載方法では、ノズル１９の吸引路１９ａに負圧を導入して部品を保持し、ノズル１９の吸引路１９ａに正圧を導入してノズル１９から部品を離脱させてワークである基板３の所定の搭載位置に搭載し、部品検出部３１において部品を搭載した後のノズル１９に付着する持ち帰り部品を検出し、持ち帰り部品が検出された場合には所定の部品回収位置で当該部品を廃棄する部品搭載方法において、部品検出部３１による持ち帰り部品の検出が行われる前に、吸引路１９ａに負圧を導入し、部品検出部３１によって部品を搭載したノズル１９に持ち帰り部品が検出されなかった場合には、当該ノズル１９の吸引路１９ａへの負圧の導入を遮断するようにしている。このような構成においても、前述例と同様の効果を得る。

上記説明したように、本実施の形態に示す部品搭載装置は、部品を負圧により保持するノズル１９が下端部に装着されたノズルシャフト１６が複数装着された回転体１２を回転軸を中心に回転させることにより、複数のノズルシャフト１６を部品保持・搭載ステーションＳＴ１と部品検出ステーションＳＴ３とを含む複数のノズル停止ステーションＳＴへ順次移動させる構成の部品搭載装置において、内蔵されたスプール３５の移動によりノズル１９の吸引路１９ａを正圧源に通じる正圧流路と負圧源に通じる負圧流路とに選択的に接続する流路切換部３２をノズルシャフト１６の内側に配置し、スプール３５を駆動する動力用エアを回転体１２の表面に接触する動力エア用連通プラグが所望の複数のノズル停止ステーションＳＴに設けられたマニホールド４０を介して動力用エアを回転体１２に供給する構成としている。

これにより、各ノズル１９における真空吸引、真空破壊および正圧付与の切り換えが、流路切換部３２を駆動する駆動機構をステーション毎に個別に設けることなく、部品保持・搭載ステーションＳＴ１以外の他のノズル停止ステーションＳＴにおいて行うことが可能となる。したがって、複数のノズル１９を備えた搭載ヘッド８において所望のノズル停止ステーションＳＴでのノズルの状態の切り換えを可能にするとともに、設備のコンパクト化とコスト低減を実現することができる。

また本実施の形態に示す部品搭載装置では、ノズル１９によって部品を負圧により保持する搭載ヘッド８によって基板３の所定の搭載位置にノズル１９に保持された部品を搭載し、ノズル１９の吸引路を負圧源に通じる負圧流路と正圧源に通じる正圧流路とに選択的に接続する流路切換部３２と、ノズル１９の先端に存在する部品を検出する部品検出部３１とを備え、部品を搭載した後のノズル１９に付着する持ち帰り部品が部品検出部３１で検出された場合には所定の部品回収位置で当該部品を廃棄する構成において、流路切換部３２は部品搭載時に吸引路１９ａを負圧流路から正圧流路に接続し、吸引路１９ａに正圧を導入して当該ノズル１９から部品を離脱させ、部品検出部３１による持ち帰り部品の検出が行われる前に吸引路１９ａを負圧流路に接続して負圧を導入するようにしている。

これにより、部品搭載時に発生しノズルに不安定な状態で付着した状態の持ち帰り部品が、搭載ヘッドの移動時の衝撃などで落下して余分な落下部品を含む不良基板が後工程に送られることを防止して、部品搭載時に発生する持ち帰り部品が不用意に落下することによる不良の発生を防止することができる。

本発明の部品搭載装置および部品搭載方法は、複数のノズルを備えた搭載ヘッドにおいてノズルの状態の切り換えを可能にするとともに、設備のコンパクト化とコスト低減を実現することができるという効果を有し、部品を負圧により保持してワークに搭載する部品搭載分野において有用である。

１ 部品搭載装置
３ 基板
８ 搭載ヘッド
１２ 回転体
１２ｇ 負圧流路
１２ｈ 正圧流路
１２ｉ 連絡流路
１２ｊ 第１のパイロット流路
１２ｋ 第２のパイロット流路
１６ ノズルシャフト
２４ ノズル昇降機構
３１ 部品検出部
３２ 流路切換部
４２（１）第１の動力エア用連通プラグ
４２（２）第２の動力エア用連通プラグ
４２（３）第３の動力エア用連通プラグ
４２（４）第４の動力エア用連通プラグ
４２（５）正圧エア用連通プラグ
４６ 正圧源
４８ 負圧源
ＣＳ コンタクト面
ＳＴ１ 部品保持・搭載ステーション
ＳＴ３ 部品検出ステーション

Claims (13)

1. 吸引路に負圧を導入して部品を保持するノズルと、
   下端部に前記ノズルを交換自在に保持し、前記吸引路に通じる内部流路を有する複数のノズルシャフトと、
   回転軸を中心とする円周上に前記複数のノズルシャフトを等ピッチで昇降自在に保持し、回転軸を中心に回転することにより複数のノズルをそれぞれのノズルが部品を保持するもしくは保持した部品をワークの所定の搭載位置に搭載する動作を行う部品保持・搭載ステーションと前記ノズルに保持された部品の検出を行う部品検出ステーションとを含む複数のステーションへ、前記複数のノズルを順次移動させる回転体と、
   前記部品保持・搭載ステーションにおいてノズルを昇降させるノズル昇降機構と、
   前記部品検出ステーションにおいてノズルに保持された部品を検出する部品検出部と、
   前記回転体の内部に形成された空気流路であって、外部の負圧源に通じる負圧流路と、
   前記回転体の内部に形成された空気流路であって、外部の正圧源に通じる複数の正圧流路と、
   前記回転体の内部に形成された空気流路であって、前記ノズルシャフトの内部流路に連通する複数の連絡流路と、
   前記回転体に内蔵され、動力用エアによって移動するスプールを有し、前記スプールの移動により前記連絡流路を前記負圧流路と前記正圧流路とに選択的に連通させる複数の流路切換部と、
   前記回転体に内蔵され、前記流路切換部のスプールを駆動する動力用エアを供給する複数の第１のパイロット流路および複数の第２のパイロット流路と、
   前記回転体の表面に接触し、外部から動力用エアを前記第１のパイロット流路および前記第２のパイロット流路に供給する複数の動力エア用連通プラグとを備えた、部品搭載装置。
2. 前記回転体は、前記回転軸を中心とする環状であって前記回転軸の中心から見て半径方向に所定の幅を持った平坦なリング状のコンタクト面を有し、
   前記複数の第１のパイロット流路の入り口である複数の第１の開口と前記複数の第２のパイロット流路の入り口である複数の第２の開口は前記コンタクト面に配置され、
   前記複数の動力エア用連通プラグは少なくとも第１の動力エア用連通プラグと第２の動力エア用連通プラグを含み、
   前記第１の動力エア用連通プラグは前記コンタクト面に接触した状態で前記第１の開口から第１のパイロット流路と連通し、
   前記第２の動力エア用連通プラグは前記コンタクト面に接触した状態で前記第２の開口から第２のパイロット流路と連通する、請求項１に記載の部品搭載装置。
3. 前記流路切換部は、前記スプールの一端側に設けた第１空間と他端側に設けた第２空間を有し、前記スプールが前記第１空間に供給された動力用エアで他端側へ移動したときは前記連絡流路と前記負圧流路が連通し、前記第２空間に供給された動力用エアで一端側へ移動したときは前記連絡流路と前記正圧流路が連通する構造であり、
   前記第１のパイロット流路は前記第１空間に連通し、
   前記第２のパイロット流路は前記第２空間に連通し、
   前記第１の動力エア用連通プラグは、前記部品保持・搭載ステーションにおいて前記第１の開口から第１のパイロット流路と連通し、
   前記第２の動力エア用連通プラグは、前記部品保持・搭載ステーションにおいて前記第２の開口から第２のパイロット流路と連通する、請求項２に記載の部品搭載装置。
4. さらに、第３の動力エア用連通プラグを備え、
   前記第３の動力エア用連通プラグは、前記部品保持・搭載ステーションよりも後のステーションであって前記部品検出ステーションの前のステーションまでの一つにおいて前記第１の開口から第１のパイロット流路と連通する、請求項３に記載の部品搭載装置。
5. 前記第３の動力エア用連通プラグは、前記部品保持・搭載ステーションの次のステーションにおいて前記第１の開口から第１のパイロット流路と連通する、請求項４に記載の部品搭載装置。
6. 前記第３の動力エア用連通プラグは、前記部品保持・搭載ステーションにおいて部品搭載動作を行った後のノズルが前記部品検出ステーションに到達する前に当該ノズルの吸引路に負圧を導入するために第１のパイロット流路に動力用エアを供給する、請求項４に記載の部品搭載装置。
7. さらに、第４の動力エア用連通プラグを備え、
   前記第４の動力エア用連通プラグは、前記部品検出ステーションまたは前記部品検出ステーションよりも後のステーションにおいて前記第１の開口から第１のパイロット流路と連通する、請求項３に記載の部品搭載装置。
8. 前記第４の動力エア用連通プラグは、前記部品検出ステーションにおいて部品を検出しなかった場合、当該ノズルの吸引路を真空破壊するために第２のパイロット流路に動力用エアを供給する、請求項７に記載の部品搭載装置。
9. 前記複数の正圧流路の入り口である複数の第３の開口は前記コンタクト面に配置され、
   前記部品保持・搭載ステーションにおいて前記コンタクト面に接触した状態で前記第３の開口から前記正圧流路と連通する正圧エア用連通プラグを備えた、請求項２に記載の部品搭載装置。
10. 前記正圧エア用連通プラグは、前記部品保持・搭載ステーションにおいてノズルが部品の搭載動作を行う場合とノズルが部品を廃棄する場合、当該ノズルの吸引路を正圧にするために前記正圧流路に正圧エアを供給する、請求項９に記載の部品搭載装置。
11. 吸引路に負圧を導入して部品を保持するノズルと、下端部に前記ノズルを交換自在に保持し、前記吸引路に通じる内部流路を有する複数のノズルシャフトと、回転軸を中心とする円周上に前記複数のノズルシャフトを等ピッチで昇降自在に保持し、回転軸を中心に回転することにより複数のノズルをそれぞれのノズルが部品を保持するもしくは保持した部品をワークの所定の搭載位置に搭載する動作を行う部品保持・搭載ステーションとノズルに保持された部品の検出を行う部品検出ステーションとを含む複数のステーションへ複数のノズルを順次移動させる回転体と、前記回転体の内部に形成された空気流路であって、外部の負圧源に通じる負圧流路と、前記回転体の内部に形成された空気流路であって、外部の正圧源に通じる複数の正圧流路と、前記回転体の内部に形成された空気流路であって、前記ノズルシャフトの内部流路に連通する複数の連絡流路と、前記回転体に内蔵され動力用エアによって移動するスプールを有し、前記スプールの移動により前記連絡流路を前記負圧流路と前記正圧流路とに選択的に連通させる複数の流路切換部と、前記回転体に内蔵され、前記スプールを前記連絡流路と前記負圧流路とが連通する位置に移動させる動力用エアを送る第１のパイロット流路と、前記回転体に内蔵され、前記スプールを前記連絡流路と前記正圧流路とが連通する位置に移動させる動力用エアを送る第２のパイロット流路と、を備えた部品搭載装置における部品搭載方法であって、
    前記回転体を回転させて複数のノズルの中の１番ノズルを前記部品保持・搭載ステーションに位置させ、
    前記第１のパイロット流路に動力用エアを供給して１番ノズルの吸引路に負圧を導入し、
    負圧が導入された１番ノズルで部品を吸引して保持し、
    前記回転体を回転させて１番ノズルを前記部品検出ステーションへ移動させ、
    前記部品検出ステーションにおいて１番ノズルが保持している部品の有無を検査し、
    前記検査において部品が検出されなかった場合は前記第２のパイロット流路に動力用エアを供給して１番ノズルの吸引路を前記負圧流路から遮断し、
    前記検査において部品が検出された場合は前記回転体を回転させて前記１番ノズルを前記部品保持・搭載ステーションに位置させ、
    前記第２のパイロット流路に動力用エアを供給して１番ノズルの吸引路に前記正圧源からの正圧を導入するとともに１番ノズルに保持されている部品を搭載する、
    動作を含む、部品搭載方法。
12. 前記１番ノズルに保持されている部品を搭載した後、前記第１のパイロット流路に動力用エアを供給して当該１番ノズルの吸引路に負圧を導入し、
    前記回転体を回転させて１番ノズルを前記部品検出ステーションへ移動させ、
    前記部品検出ステーションにおいて１番ノズルの先端に部品が残存していないかを検査し、
    前記検査において部品が検出されなかった場合は前記第２のパイロット流路に動力用エアを供給して１番ノズルの吸引路を前記負圧流路から遮断する、
    動作を含む、請求項１１に記載の部品搭載方法。
13. 前記検査において部品が検出された場合は、前記回転体を回転させて１番ノズルを前記部品保持・搭載ステーションに位置させ、前記第２のパイロット流路に動力用エアを供給して１番ノズルの吸引路に前記正圧源からの正圧を導入して１番ノズルに残存する部品を所定の部品回収位置で廃棄する、
    動作を含む、請求項１２に記載の部品搭載方法。

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