JP6661248B2

JP6661248B2 - 部品装着機

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Publication number: JP6661248B2
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Inventors: 賢志原; 満三治
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Description

本発明は、基板に部品を装着する部品装着機に関する。

下記特許文献に記載された部品装着機は、基板に部品を装着するために、部品を保持・離脱可能な部品装着ヘッドを含んで構成される。その部品装着ヘッドは、(A)ヘッド本体と、(B)そのヘッド本体に昇降可能に保持されたノズル保持具と、(C)そのノズル保持具を前記ヘッド本体に対して昇降させる昇降装置と、(D)前記ノズル保持具の下端部に摺動可能に嵌め合わされてそのノズル保持具に対する上下方向の変位が許容され、自身の下端部において部品を吸着保持する吸着ノズルとを備えている。そのような部品装着ヘッドは、部品を保持する際やその部品を基板に装着する際の衝撃を緩和するために、ノズル保持具と吸着ノズルとが摺動可能とされるとともに、ノズル保持具と吸着ノズルとの間に衝撃を緩和するための機構や装置が設けられている。そのため、ノズル保持具と吸着ノズルとの間の摺動状態が不良になると、具体的には、ノズル保持具と吸着ノズルとの間の摺動抵抗が大きくなると、部品の保持・離脱時の衝撃を十分に緩和することができなくなる虞がある。さらに言えば、ノズル保持具と吸着ノズルとが摺動できない状態となると、部品を損傷させる虞がある。

下記特許文献２に記載の部品装着機は、検査台を備え、その検査台に吸着ノズルを当接させた状態でノズル保持具を昇降装置によって下降させ、その際の下降変位と昇降装置の駆動電流との関係に基づいて、ノズル保持具と吸着ノズルとの間の摺動状態の良否判定を行うように構成されている。

国際公開第ＷＯ２０１４／０８０４７２Ａ１号パンフレット特開２０１１−２９２５３号公報特開２００６−１０８３８４号公報

上記特許文献２に記載の部品装着機は、摺動状態の判定を行うために、検査台まで部品装着ヘッドを移動させる必要がある。しかしながら、部品装着機においては、検査の時間を短縮することにより、部品装着機の生産効率を向上させ、部品装着機の実用性を向上させることが可能である。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高い部品装着機を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の部品装着機は、
部品装着ヘッドが、
(E)吸着ノズルに係合する、あるいは、係合している係合部材と、(F)その係合部材に作用する上下方向の作用力を検出する作用力検出器とを備え、
制御装置が、
吸着ノズルと係合部材との係合によってそれら吸着ノズルと係合部材とが相対変位しない状態でノズル保持具と吸着ノズルとを相対変位させ、その際に作用力検出器によって検出される作用力に基づいて、ノズル保持具と吸着ノズルとの間の摺動状態の良否判定を行う摺動状態判定部を有することを前提とする。
そして、第１発明に係る部品装着機は、
前記係合部材が、
前記ヘッド本体に上下方向に移動不能に設けられ、前記吸着ノズルに係合する状態と係合しない状態とに切り換えられるように構成され、前記吸着ノズルに係合する状態においてその吸着ノズルの上下方向の移動を禁止するものであり、
前記摺動状態判定部が、
前記係合部材と前記吸着ノズルとが係合した状態で、前記昇降装置によって前記ノズル保持具を前記吸着ノズルに対して変位させ、前記ノズル保持具と前記吸着ノズルとの間の摺動状態の良否判定を行うように構成される。
また、第２発明に係る部品装着機は、
前記部品装着ヘッドが、
前記吸着ノズルと前記ノズル保持具との間に設けられ、前記吸着ノズルをノズル保持具に対して上方あるいは下方に付勢する付勢部材を備え、
前記摺動状態判定部が、
前記作用力検出器によって検出される作用力を、前記付勢部材が発生させる付勢力と比較することで、前記ノズル保持具と前記吸着ノズルとの間の摺動状態の良否判定を行うように構成される。
さらに、第３発明に係る部品装着機は、
前記部品装着ヘッドが、前記ノズル保持具に対して前記吸着ノズルを交換可能とされ、
当該部品装着機が、それぞれが前記吸着ノズルである複数の吸着ノズルを収納するノズルストッカを備え、
前記制御装置が、
前記ノズル保持具が保持する前記吸着ノズルを、前記ノズルストッカに収納された前記複数の吸着ノズルのうちの１つに交換するノズル交換制御部を有し、
前記摺動状態判定部によって、前記吸着ノズルと前記ノズル保持具との間の摺動状態が不良であると判定された場合に、前記ノズル交換制御部によって、その吸着ノズルを別の吸着ノズルに交換するように構成され、
さらに、前記制御装置が、
前記摺動状態判定部によって前記吸着ノズルと前記ノズル保持具との間の摺動状態が不良であると判定されて、前記ノズル交換制御部によって前記吸着ノズルが別の吸着ノズルに交換された際、その交換された別の吸着ノズルと前記ノズル保持具との間の摺動状態が前記摺動状態判定部によって不良であると判定された場合には、当該部品装着機による部品装着作業を停止するように構成される。

本発明の部品装着機は、部品装着ヘッドに設けられた構成要素のみで、吸着ノズルと係合部材との係合によってそれらが相対変位しない状態で、ノズル保持具と吸着ノズルとを相対変位させることが可能である。したがって、本発明の部品装着機によれば、ノズル保持具と吸着ノズルとの間の摺動状態の判定を行うために、部品装着ヘッドを特定の位置まで移動させる必要がなく、その摺動状態の判定を行う時間を短縮することが可能であり、ひいては、部品装着作業の短縮化を図ることが可能である。

本発明の一実施形態である部品装着機の全体図である。図１に示す部品装着ヘッドの正面図である。図２に示す昇降装置によって上下方向移動させられるノズルユニットの吸着ノズル周辺を示す図であり、(a)が一部断面正面図、(b)が(a)におけるＡ視図である。吸着ノズルへの作用力の部品装着の際の経時的変化を示すグラフである。図１に示す制御装置によって実行される点検プログラムのフローチャートである。図５に示す点検プログラムによって実行される摺動状態点検処理サブルーチンのフローチャートである。吸着ノズルとノズル保持具との間の摺動状態のいくつかにおいて、吸着ノズルとノズル保持具との相対変位量と作用力との関係を示すグラフである。本発明の他の実施形態である部品装着機が備える部品装着ヘッドの正面図である。

以下、本発明の一実施形態である製造システムの一例を、図を参照しつつ説明する。なお、本発明は、下記実施形態の他、当業者の知識に基づいて種々の変更を施した態様で実施することができる。

＜部品装着機の構成＞
本発明の一実施形態である部品装着機１０を、図１の斜視図に示す。基板に部品を装着する作業は、複数の種類の部品を基板に装着するために、複数の部品装着機１０が配置される。図１には、それら複数の部品装着機１０のうちの２つのものを示し、そのうちの１つのものは、外装パネルを外した状態のものを示している。部品装着機１０は、ベース２０と、ベース２０に上架されたビーム２２と、ベースに配設された基板コンベア装置２４と、当該部品装着機１０の正面側においてベース２０に交換可能に取り付けられた複数の部品フィーダ２６と、それら複数の部品フィーダ２６から供給される部品を保持してその部品を基板に装着するために離脱させる部品装着ヘッド２８と、ビーム２２に配設されて部品装着ヘッド２８を移動させるヘッド移動装置３０と、自身の制御を司る制御装置３２とを含んで構成されている。

次に、図２を参照しつつ、部品装着ヘッド２８について説明する。部品装着ヘッド２８は、ロータリーヘッドであり、回転軸線まわりに回転させられるリボルバ４０と、そのリボルバ４０に保持された複数のノズルユニット４２を有している。リボルバ４０は、部品装着ヘッド２８のヘッド本体４４に、回転可能に支持されている。複数のノズルユニット４２の各々は、吸着ノズル５０と、リボルバ４０の回転軸線に平行に延びて吸着ノズル５０を自身の下端において保持するノズル保持具としてのノズル保持軸５２とを含んで構成される。それら複数のノズルユニット４２は、リボルバ４０の回転軸線を中心とする一円周上に、等角度ピッチで配設されている。そして、各ノズルユニット４２は、自身の軸線方向、つまり、上下方向に移動可能、かつ、自転可能に保持されている。なお、図示は省略するが、本部品装着機１０において、リボルバ４０は、６本のノズルユニット４２を保持するものとなっている。

なお、ノズルユニット４２の各々は、ノズルユニット４２の上端下面側とリボルバ４０の上面との間に配設された圧縮コイルスプリング５４によって上方に向かって付勢されており、通常は、上昇させられた位置にある。

リボルバ４０は、同軸的に設けられた電動モータであるリボルバ回転用モータ６０によって回転させられる。また、２つのギヤ６２，６４が形成された回転体６６が、リボルバ４０と同軸的に回転可能に配設されている。それらのうちの一方のギヤ６２には、ノズル回転用モータ６８の出力軸に固定されたピニオン７０が噛合しており、もう一方のギヤ６４には、各ノズル保持軸５２の上端に形成されたピニオン７２が噛合している。したがって、ノズル回転用モータ６８によってピニオン７０が回転させられることで回転体６６が回転させられ、複数のノズルユニット４２の各々が、一斉に、自身の軸線まわりに回転させられる。なお、リボルバ回転用モータ６０およびノズル回転用モータ６８は、エンコーダ付きのモータであり、回転角を制御可能なものである。

各ノズルユニット４２のノズル保持軸５２は、図３(a)に示すように、下端部に装着穴８０が設けられた軸本体８２と、それに着脱可能な筒状のスリーブ８４とを有している。スリーブ８４は、吸着ノズル５０を軸方向に相対移動可能かつ相対回転不能に保持した状態で、装着穴８０に着脱される。つまり、吸着ノズル５０は、スリーブ８４を介して軸本体８２に嵌め合わされ、スリーブ８４は、嵌め合わされた後はノズル保持軸５２の一部として機能する。換言すれば、ノズル保持具であるノズル保持軸５２は、軸本体８２とスリーブ８４とを含んで構成されており、吸着ノズル５０とスリーブ８４とが一体的に軸本体８２に対して交換可能とされている。なお、吸着ノズル５０とスリーブ８４とが一体化された吸着ノズルアセンブリは、部品の基板への装着作業中において、装着される部品に応じて、ノズルストッカ８６（図１参照）に保持された別の吸着ノズルアセンブリと自動的に交換されるようになっている。

吸着ノズル５０は、軸部８８とフランジ部９０を有しており、軸部８８の中間部には、直径方向に貫通して上下方向に長い１対の長孔９２が設けられている。一方、スリーブ８４には、その長穴７２と向かい合う位置に１対の孔９４が設けられている。それら１対の孔７４と１対の長孔９２とを挿通するようにして、ピン９６がスリーブ８４に固定されている。このピン９６のスリーブ８４から延び出した両端部は、ノズル保持軸５２の軸本体８２の下端部に形成された１対のスロット９８に係合している。

詳しくは、それら１対のスロット９８の各々は、図３(b)に示すように、軸本体８２の下端から上向きの延びた後、直角に曲がって周方向に延び、さらにその先端から下方へ垂下した形状となっている。そして、ピン９６は、それの両端部の各々が１対のスロット９８に沿って嵌め入れられることで、１対のスロット９８の垂下した部分に係合している。その状態においては、ピン９６は、ノズル保持軸５２の軸本体８２，スリーブ８４，吸着ノズル５０の軸部８８を貫通しており、それら三者の相対回転を禁止することとなる。つまり、ノズル保持軸５２が軸線周りに回転させられると、吸着ノズル５０も回転させられるのである。

また、ピン９６は、圧縮コイルスプリング１００および係止環１０２を含んで構成されるロック機構によって、下方に付勢され、１対のスロット９８に係合した状態で軸本体８２に固定される。つまり、スリーブ８４は、軸本体８２に対して上下方向に移動不能とされている。一方、吸着ノズル５０は、軸部８８に設けられた長孔９２により、その長孔９２の長さに応じた分だけ、スリーブ８４に対して、つまり、ノズル保持軸５２に対して、上下方向に移動可能とされている。また、吸着ノズル５０の軸部８８の上端にはフランジ部材１０４が固定されており、そのフランジ部材１０４の下面とスリーブ８４の上面との間に設けられた付勢部材としての圧縮コイルスプリング１０６によって、吸着ノズル５０は、上方に付勢される。図３に示す状態では、そのスプリング１０６によって、吸着ノズル５０は、長孔９２とピン９６によって定まる可動範囲における上昇端に位置させられている。

ノズル保持軸５２の軸本体８２には、エアの給排のための保持軸側通路１１０が設けられており、装着穴８０に連通している。また、吸着ノズル５０には、軸線に沿って延びて上端から下端まで貫通するノズル側通路１１２が設けられている。つまり、そのノズル側通路１１２は、装着穴８０を介して、保持軸側通路１１０に連通している。そして、そのノズル側通路に負圧が供給されることによって、図３に示すように、吸着ノズル５０の先端に部品Ｐが吸着され、その部品Ｐが、吸着ノズル５０の先端において、部品装着ヘッド２８に保持される。

部品装着ヘッド２８は、複数のノズルユニット４２のうちの１つのものを、部品の保持および離脱のために昇降させるノズルユニット昇降装置１２０を備えている。そのノズルユニット昇降装置１２０は、複数のノズルユニット４２のうち、一円周上における設定された位置（設定位置）にある１つのものを昇降させる。そのノズルユニット昇降装置１２０は、ねじ軸１２２とナット１２４によって構成されるねじ機構１２６と、ヘッド本体４４に固定されてねじ軸１２２を回転させる昇降用モータ１２８とを主体として構成される。ナット１２４には、昇降駆動部材１３０が固定されており、昇降用モータ１２８によるねじ軸１２２の回転によって、ナット１２４とともに昇降駆動部材１３０が、上下方向に移動させられるようになっている。

昇降駆動部材１３０は、本体部１３２と、その本体部１３２から垂下したアーム部１３４と、そのアーム部１３４の上方側の部分から側方に突出してノズルユニット４２の上端に係合する係合部１３６を有している。ノズルユニット昇降装置１２０は、昇降用モータ１２８による昇降駆動部材１３０の下降によって、係合部１３６が設定位置に位置するノズルユニット４２の上端に接し、その状態で、圧縮スプリング５４の付勢力に抗して、そのノズルユニット４２を下降させるようになっている。以上のような構成から、本部品装着機１０においては、ノズル保持具としてのノズル保持軸５２を昇降させる昇降装置は、ノズルユニット昇降装置１２０と圧縮コイルスプリング５４とを含んで構成されている。

昇降駆動部材１３０のアーム部１３４の下端には、吸着ノズル５０による部品Ｐの保持・離脱の際に、部品Ｐと吸着ノズル５０との間に作用する力である部品ノズル間力Ｆを調整する部品ノズル間力調整装置１５０が設けられている。その部品ノズル間力調整装置１５０は、部品を部品フィーダ２６から受け取る場合に、吸着ノズル５０と部品Ｐとが当接する際の衝撃を緩和するとともに、部品Ｐを基板に装着する場合に、部品Ｐと基板とが接触する際の衝撃を緩和するために用いられる。また、部品ノズル間力調整装置１５０は、部品Ｐを基板に装着する場合には、部品Ｐを一定の力で基板に押し付けるために用いられるのである。

部品ノズル間力調整装置１５０は、吸着ノズル５０のフランジ部９０の上方に位置する状態で保持された係合部材としての係合ピン１５２と、その係合ピン１５２を昇降駆動部材１３０に対して上下方向に移動させるアクチュエータとしてのリニアモータ１５４とを含んで構成される。部品ノズル間力調整装置１５０は、係合ピン１５２を昇降駆動部材１３０に対して下降させて、その係合ピン１５２を吸着ノズル５０のフランジ部９０の上面に当接させ、さらに、係合ピン１５２を下降させることで、吸着ノズル５０をノズル保持軸５２に対して下降させることができる。したがって、このように構成された部品ノズル間力調整装置１５０は、部品の保持・離脱の際に、リニアモータ１５４への供給電流を制御することで、係合ピン１５２がフランジ部９０を押す力、つまり、吸着ノズル５０を部品Ｐに押し付ける力を制御することができるのである。

なお、係合ピン１５２には、その係合ピン１５２に作用する上下方向の作用力を検出する作用力検出器としてのロードセル１５６が設けられている。そのロードセル１５６は、通常、スプリング１０６が付勢力に依拠して吸着ノズル５０に作用させる上向きの力と、部品Ｐの保持・離脱の際に部品Ｐあるいは部品Ｐを介して基板が吸着ノズル５０に作用させる上向きの力と和を、作用力として検出する。そして、吸着ノズル５０に作用する上向きの力は、リニアモータ１５４が係合ピン１５０に作用させる下向きの力の反力と考えることができるため、そのロードセル１５６の検出結果を用いて、リニアモータ１５４への供給電流が制御されるようになっている。

＜部品装着時における部品ノズル間力調整装置の制御＞
本部品装着機１０の制御は、制御装置３２によって行われる。制御装置３２は、通常、コンベア装置２４，部品フィーダ２６，部品装着ヘッド２８，ヘッド移動装置３０等の動作を制御して、部品を基板に装着する作業を行う。その部品装着作業については、詳細な説明は省略し、部品装着ヘッド２８が保持した部品Ｐを基板に装着する際のリニアモータ１５４の制御についてのみ説明を行うこととする。

図４に、部品の装着の際にロードセル１５６によって検出される作用力の経時的変化を示す。部品の装着の際、ノズルユニット昇降装置１２０によってノズルユニット４２を下降させるのであるが、部品が基板に当接するまでの期間を巡航期間とよべば、その巡航期間では、スプリング１０６を圧縮させつつ吸着ノズル５０をノズル保持軸５２に対して所定量下降させた状態となるように、リニアモータ１５４に電流が供給される。詳しくいえば、ロードセル１５６によって検出される作用力が、設定された目標作用力となるように、検出される作用力に基づいて、リニアモータ１５４に供給される電流がフィードバック制御される。

部品の基板への当接が、ロードセル１５６によって検出される作用力の変化に基づいて検出され、その時に、目標作用力が、部品が設定された力（設定押付力）で基板に押し付けられるような値に変更される。当接の際には、大きな力が部品にかかるが、部品に加わる力を小さくするために、上記フィードバック制御によって、リニアモータ１５４に供給される電流が減少させられる。つまり、部品の装着の際にその部品に設定された力が加わるようなフィードバック制御が行われるのである。その結果、リニアモータ１５４が発揮する力が小さくされて、クッション的な効果が得られることになる。

フィードバック制御の応答性が悪い場合には、図４の２点鎖線で示すように、当接の際に部品にかかる力が大きくなる。本部品装着機１０では、高周波制御が可能とされており、部品の基板への当接が検出されるや否や、制御装置３２は反力が設定押付力と等しくなるようにリニアモータ１５４への供給電流が制御される。その結果、反力の変動が実線で示すように小さく抑制されるのであり、当接時における当接衝撃が部品Ｐに損傷を与えることのない大きさに抑制される。

リニアモータ１５４が吸着ノズル５０を下降させる方向に作用させる力、つまり、リニアモータ１５４の発生させる力は、スプリング１０６から吸着ノズル５０に作用する作用力や、部品を介して基板から吸着ノズル５０に作用する作用力の反力と考えることができ、概して、リニアモータ１５４に実際に供給されている電流に応じたものとなる。したがって、リニアモータ１５４への実際の供給電流をモニタすることによって、リニアモータ１５４が発生させる力、つまり、吸着ノズル５０への作用力をモニタすることが可能である。そのことを利用して、リニアモータ１５４が吸着ノズル５０に作用する力の目標である目標作用力を、リニアモータ１５４が発生させるように、実際の供給電流に基づくフィードバック制御を行うことで、上述の制御を実行することも可能である。そのような制御を行う場合、実際に供給されている電流を検出する電流検出器が、ロードセル１５６に代わって、作用力検出器として機能することになる。

＜摺動状態の良否判定＞
本部品装着機１０では、上述したように、作用力検出器によって係合部材に作用する作用力を検出し、その検出された作用力に基づいて、部品装着の際の押圧力を制御する場合、その作用力を正確に検出することが重要となる。具体的には、吸着ノズル５０がスリーブ８４に嵌め合わされているため、ロードセル１５６によって検出される作用力には、吸着ノズル５０とスリーブ８４との間の摺動抵抗による作用力も含まれる。そのため、吸着ノズル５０とスリーブ８４との間の摺動抵抗が大きくなると、リニアモータ１５４が実際に発生させている力を適切に検出できない可能性がある。つまり、その摺動抵抗によって、作用力検出器によって検出される作用力は、大きな値となってしまい、そのような作用力に基づくことでは、適切な制御、つまり、部品が受ける衝撃を緩和すること、および、適正な力で部品を基板へ押し付けることが、適切に行えない虞があるのである。

そこで、本部品装着機１０では、制御装置３２によって、吸着ノズル５０とノズル保持軸５２との摺動状態の良否判定が行われるようになっている。その判定は、係合ピン１５２と吸着ノズル５０との係合によってそれらが相対変位しない状態で吸着ノズル５０とノズル保持軸５２とを相対変位させ、その際に作用力検出器であるロードセル１５６によって検出される作用力に基づいて行われる。

なお、本部品装着機１０は、上述したように、ノズルストッカ８６を備えており、吸着ノズル５０（正確には、前述の吸着ノズルアセンブリである）を、ノズルストッカ８６に収納された別の吸着ノズルと交換することが可能とされている。つまり、本部品装着機１０においては、制御装置３２の吸着ノズルを交換すべく部品装着ヘッド２８およびヘッド移動装置３０を制御する部分がノズル交換制御部を構成しているのである。そして、本部品装着機１０は、別の吸着ノズルに交換された直後に、その吸着ノズルがノズル保持軸５２に対して確実に装着されたか否かの確認が行われ、その確認と併せて、上記の吸着ノズル５０とノズル保持軸５２との摺動状態の良否判定も行われるようになっている。

上述の吸着ノズル交換時の点検は、制御装置３２が、図５にフローチャートを示す点検プログラムを実行することによって行われる。以下に、その点検プログラムを参照しつつ、吸着ノズルとノズル保持軸５２との摺動状態の良否判定を含む、吸着ノズル交換時の点検について説明する。

まず、制御装置３２は、ステップ１（以下、「ステップ」を「Ｓ」と省略する））として、部品ノズル間力調整装置１５０のリニアモータ１５４への供給電流を漸増させ、係合ピン１５２を下降させる。つまり、係合ピン１５２を下降させて吸着ノズル５０に係合させ、さらに係合ピン１５２を下降させることで、スプリング１０６の付勢力に抗して吸着ノズル５０をノズル保持軸５２に対して下降させる。そして、係合ピン１５２を下降させつつ、リニアモータ１５４に設けられたエンコーダ（図示省略）の検出値に基づいて係合ピン１５２の下降量（ストロークＬ）を取得するとともに（Ｓ２）、ロードセル１５６の検出値に基づいて作用力Ｆを取得する（Ｓ３）。

ストロークＬと作用力Ｆとを取得した後、制御装置３２は、まず、吸着ノズル５０のノズル保持軸５２への装着が適切に行われたか否かの判断を行う。具体的には、係合ピン１５２のストロークＬが設定されたストロークＬ₀を超えて（Ｓ５）、作用力Ｆが設定値Ｆ₀より大きくなった場合に（Ｓ４）、吸着ノズルのノズル保持軸５２への装着が適切に行われたと判断する。つまり、ストロークＬが設定されたストロークＬ₀を超えているにもかかわらず、作用力Ｆが設定値Ｆ₀より大きくならない場合には、吸着ノズルのノズル保持軸５２への装着に不備があると判断する（Ｓ６）。

また、制御装置３２は、吸着ノズルのノズル保持軸５２への装着に不備がなかったと判断した場合には、取得した作用力Ｆに異常があるか否かによって、吸着ノズル５０とノズル保持軸５２との間の摺動状態の点検が行われる（Ｓ７）。その点検処理は、図６にフローチャートを示す摺動状態点検処理サブルーチンが実行されることによって行われる。その摺動状態点検処理サブルーチンにおいて、制御装置３２は、まず、図７に一点鎖線で示す場合のように、係合ピン１５２が吸着ノズル５０のフランジ部９０に当接した時の作用力Ｆが設定値Ｆ₀を超えた場合には、吸着ノズル５０とノズル保持軸５２との間の摺動状態が不良であると判定する。具体的には、作用力Ｆが設定値Ｆ₀より大きくなった時に（Ｓ４）、その時のストロークＬが設定されたストロークＬ₁（上記Ｌ₀より小さな値に設定されている）より小さな場合に（Ｓ１１）、摺動状態が不良であると判定する（Ｓ１７）。

次に、制御装置３２は、作用力Ｆの増加傾向が適切であるか否かの判断を行い、図７に破線で示す場合のように、増加勾配が変動するような場合には、吸着ノズル５０とノズル保持軸５２との間の摺動状態が不良であると判定するようになっている。具体的には、ストロークＬがＬ₁を超えて作用力Ｆが設定値Ｆ₀となるまで、プログラムの実行ごとに、ストロークに対する作用力の増加勾配を取得しており（Ｓ１２）、その増加勾配の最大値と最小値との差が設定値を超えた場合に（Ｓ１３）、摺動状態が不良であると判定する（Ｓ１７）。

さらに、制御装置３２は、吸着ノズル５０とノズル保持軸５２との間の摺動抵抗が設定された程度より大きいか否かの判断を行い、図７に二点鎖線で示す場合のように、摺動抵抗が大きくなった場合に、吸着ノズル５０とノズル保持軸５２との間の摺動状態が不良であると判定するようになっている。本部品装着機１０においては、吸着ノズル５０をノズル保持軸５２に対して下降させる際のロードセル１５６によって検出される作用力Ｆは、スプリング１０６の弾性反力Ｆ_Sと、吸着ノズル５０とノズル保持軸５２との間の摺動時の抵抗力Ｆ_Rとを足し合わせた大きさとなる。
Ｆ＝Ｆ_S＋Ｆ_R
つまり、吸着ノズル５０とノズル保持軸５２との間の摺動状態が良好であれば、摺動時の抵抗力Ｆ_Rは小さく、作用力Ｆは、スプリング１０６の弾性反力Ｆ_Sとほぼ同じ大きさとなる。したがって、制御装置３２は、作用力Ｆが設定値Ｆ₀を超えた時に抵抗力Ｆ_Rを算出し（Ｓ１４）、その抵抗力が設定値Ｆ_R#0を超えた場合に（Ｓ１５）、摺動状態が不良であると判定する（Ｓ１７）。なお、制御装置３２は、スプリング１０６のストロークＬに対する弾性反力Ｆ_S(Ｌ)のマップデータを記憶しており、次式に従って抵抗力を算出するようになっている。
Ｆ_R＝Ｆ−Ｆ_S(Ｌ)

吸着ノズル５０のノズル保持軸５２への装着に不備があると判断した場合、また、吸着ノズル５０とノズル保持軸５２との間の摺動状態が不良であると判定した場合には、制御装置３２は、ノズル交換制御部によって、その吸着ノズル５０を別の吸着ノズルに交換するようになっている。そして、制御装置３２は、別の吸着ノズルへの交換が完了したら、同様に、本点検プログラムを実行するのである。ただし、今回のプログラムの実行時においても、吸着ノズル５０のノズル保持軸５２への装着に不備があると判断された場合、あるいは、吸着ノズル５０とノズル保持軸５２との間の摺動状態が不良であると判定された場合には、制御装置３２は、その旨をディスプレイ１６０（図１参照）に表示するとともに、オペレータ等に直接点検をさせるために、現在行われている部品装着作業を停止するようになっている。

したがって、本部品装着機１０においては、制御装置３２の上記点検プログラムを実行する部分が摺動状態判定部を構成しているのである。なお、本部品装着機１０においては、上記点検プログラムは、ノズル交換時に限らず、その吸着ノズルの使用時間が設定時間を超えた場合，吸着ノズルの使用回数（部品装着回数等）が設定回数に達した場合，基板の生産枚数が設定数に達した場合など、定期的に点検が行われるようになっている。

以上のように構成された本部品装着機１０は、部品装着ヘッド２８に設けられた構成要素のみで、吸着ノズル５０と係合部材としての係合ピン１５２との係合によってそれらが相対変位しない状態で、ノズル保持軸５２と吸着ノズル５０とを相対変位させることが可能である。したがって、本部品装着機１０によれば、ノズル保持軸５２と吸着ノズル５０との間の摺動状態の良否判定を行うために、部品装着ヘッド２８を特定の位置まで移動させる必要がなく、その摺動状態の良否判定を行う時間を短縮することが可能であり、ひいては、部品装着作業の短縮化を図ることができるのである。

＜他の実施形態＞
本発明の別の実施形態の部品装着機が備える部品装着ヘッド２００を、図８に示す。上記実施形態の部品装着機１０は、部品装置着ヘッド２８が部品ノズル間力調整装置１５０を備え、その部品ノズル間力調整装置１５０によって、係合部材である係合ピン１５２を、吸着ノズル５０とともにノズル保持軸５２に対して変位させるように構成されていたが、図８に示す実施形態における部品装着ヘッド２００は、係合部材が吸着ノズルの上下方向の変位を禁止し、吸着ノズルに対してノズル保持軸を変位させるように構成されている。なお、本実施形態の部品装着機は、上記実施形態の部品装着機１０と類似する構成であるため、同じ構成要素については、同じ符号を用いることとする。

部品装着ヘッド２００は、上記実施形態の部品装着ヘッド２８と同様に、リボルバ４０，複数のノズルユニット２０２，リボルバ回転用モータ６０，ノズル回転用モータ６８，ノズルユニット昇降装置２０４を備えている。ただし、ノズルユニット昇降装置２０４は、昇降駆動部材２０６がノズルユニット２０２の下端までは延びておらず、昇降駆動部材２０６の係合部２０８がノズルユニット２０２の上端まで延びてその上端に係合するものとなっている。

部品装着ヘッド２００は、上記実施形態の部品装着ヘッド２８とは異なり、部品ノズル間力調整装置を備えていない。そのため、部品装着ヘッド２００は、各ノズルユニット２０２が、吸着ノズル２２０をノズル保持軸２２２に対して下方に向かって付勢する付勢部材としての圧縮コイルスプリング２２４を備えており、そのスプリング２２４によって部品の保持・離脱の際の衝撃を緩和するようになっている。

また、部品装着ヘッド２００は、吸着ノズルが交換された際にその吸着ノズル２２０がノズル保持軸２２２対して確実に装着されたか否かの確認を行うとともに、吸着ノズル２２０とノズル保持軸２２２との摺動状態の良否判定行うための検査装置２３０を備えている。その検査装置２３０は、複数のノズルユニット２０２のうちのノズル昇降装置２０４によって昇降させられるものの下端、つまり、吸着ノズル２２０の先端に、下側から係合可能な検査台２３２と、その検査台２３２をそのノズルユニット２０２の下方に位置させた状態と位置させない状態とを切り換えるためのモータ２３４と、検査台２３２に設けられてその検査台２３２に作用する上下方向の作用力を検出する作用力検出器としてのロードセル２３６とを含んで構成される。

検査装置２３０は、モータ２３４によって、検査台２３２をノズルユニット２０２の下方に位置させることで、ノズルユニット昇降装置２０４によって下降させられたノズルユニット２０２が当接し、吸着ノズル２２０の下方への移動を禁止する。つまり、検査台２３２が、係合部材として機能するものとなっている。そして、ノズルユニット昇降装置２０４によって昇降駆動部材２２０６がさらに下降させられることで、ノズル保持軸２２２は吸着ノズル２２０に対して下降するのである。なお、ノズル保持軸２２２を吸着ノズル２２０対して下降させる際、ロードセル２３６は、スプリング２２４が付勢力に依拠して吸着ノズル２２０に作用させる下向きの力と、吸着ノズル２２０とノズル保持軸２２２との間の摺動抵抗に依拠して作用する下向きの力とを足し合わせたものが検出される。したがって、本実施形態の部品装着機においても、上記実施形態の部品装着機１０と同様に、ロードセル２３６によって検出される作用力に基づいて、吸着ノズル２２０とノズル保持軸２２２との間の摺動状態の良否判定を行うことができ、また、ロードセル２３６によって検出される作用力を、スプリング２２４が発生させる付勢力と比較することで、摺動抵抗を推定することが可能である。

本実施形態の部品装着機も、上記実施形態の部品装着機１０と同様に、部品装着ヘッド２２０に設けられた構成要素のみで、吸着ノズル２２０と係合部材としての検査台２３２との係合によってそれらが相対変位しない状態で、ノズル保持軸２２２と吸着ノズル２２０とを相対変位させることが可能であり、ノズル保持軸と吸着ノズルとの間の摺動状態の良否判定を行うために、部品装着ヘッド２００を特定の位置まで移動させる必要がなく、その摺動状態の良否判定を行う時間を短縮することが可能である。

１０：部品装着機２８：部品装着ヘッド３２：制御装置４２：ノズルユニット４４：ヘッド本体５０：吸着ノズル５２：ノズル保持軸〔ノズル保持具〕８６：ノズルストッカ１０６：圧縮コイルスプリング〔付勢部材〕１２０：ノズルユニット昇降装置〔昇降装置〕１５０：部品ノズル間力調整装置１５２：係合ピン〔係合部材〕１５４：リニアモータ〔アクチュエータ〕１５６：ロードセル〔作用力検出器〕２００：部品装着ヘッド２０２：ノズルユニット２０４：ノズルユニット昇降装置〔昇降装置〕２２０：吸着ノズル２２２：ノズル保持軸〔ノズル保持具〕２２４：圧縮コイルスプリング〔付勢部材〕２３０：検査装置２３２：検査台〔係合部材〕２３６：ロードセル〔作用力検出器〕

Claims

(A)ヘッド本体と、(B)そのヘッド本体に昇降可能に保持されたノズル保持具と、(C)そのノズル保持具を前記ヘッド本体に対して昇降させる昇降装置と、(D)前記ノズル保持具に摺動可能に嵌め合わされてそのノズル保持具に対する上下方向の変位が許容され、自身の下端部において部品を吸着保持する吸着ノズルとを備え、部品を基板に装着するための部品装着ヘッドと、
その部品装着ヘッドによる部品の保持・離脱を制御する制御装置と
を含んで構成される部品装着機であって、
前記部品装着ヘッドが、さらに、
(E)前記吸着ノズルに係合する、あるいは、係合している係合部材と、(F)その係合部材に作用する上下方向の作用力を検出する作用力検出器とを備え、
前記制御装置が、
前記吸着ノズルと前記係合部材との係合によってそれら吸着ノズルと係合部材とが相対変位しない状態で前記ノズル保持具と前記吸着ノズルとを相対変位させ、その際に前記作用力検出器によって検出される作用力に基づいて、前記ノズル保持具と前記吸着ノズルとの間の摺動状態の良否判定を行う摺動状態判定部を有し、
さらに、
前記係合部材が、
前記ヘッド本体に上下方向に移動不能に設けられ、前記吸着ノズルに係合する状態と係合しない状態とに切り換えられるように構成され、前記吸着ノズルに係合する状態においてその吸着ノズルの上下方向の移動を禁止するものであり、
前記摺動状態判定部が、
前記係合部材と前記吸着ノズルとが係合した状態で、前記昇降装置によって前記ノズル保持具を前記吸着ノズルに対して変位させ、前記ノズル保持具と前記吸着ノズルとの間の摺動状態の良否判定を行うように構成された部品装着機。
(A)ヘッド本体と、(B)そのヘッド本体に昇降可能に保持されたノズル保持具と、(C)そのノズル保持具を前記ヘッド本体に対して昇降させる昇降装置と、(D)前記ノズル保持具に摺動可能に嵌め合わされてそのノズル保持具に対する上下方向の変位が許容され、自身の下端部において部品を吸着保持する吸着ノズルとを備え、部品を基板に装着するための部品装着ヘッドと、
その部品装着ヘッドによる部品の保持・離脱を制御する制御装置と
を含んで構成される部品装着機であって、
前記部品装着ヘッドが、さらに、
(E)前記吸着ノズルに係合する、あるいは、係合している係合部材と、(F)その係合部材に作用する上下方向の作用力を検出する作用力検出器とを備え、
前記制御装置が、
前記吸着ノズルと前記係合部材との係合によってそれら吸着ノズルと係合部材とが相対変位しない状態で前記ノズル保持具と前記吸着ノズルとを相対変位させ、その際に前記作用力検出器によって検出される作用力に基づいて、前記ノズル保持具と前記吸着ノズルとの間の摺動状態の良否判定を行う摺動状態判定部を有し、
さらに、
前記部品装着ヘッドが、
前記吸着ノズルと前記ノズル保持具との間に設けられ、前記吸着ノズルをノズル保持具に対して上方あるいは下方に付勢する付勢部材を備え、
前記摺動状態判定部が、
前記作用力検出器によって検出される作用力を、前記付勢部材が発生させる付勢力と比較することで、前記ノズル保持具と前記吸着ノズルとの間の摺動状態の良否判定を行うように構成された部品装着機。
前記部品装着ヘッドが、前記ノズル保持具に対して前記吸着ノズルを交換可能とされ、
当該部品装着機が、それぞれが前記吸着ノズルである複数の吸着ノズルを収納するノズルストッカを備え、
前記制御装置が、
前記ノズル保持具が保持する前記吸着ノズルを、前記ノズルストッカに収納された前記複数の吸着ノズルのうちの１つに交換するノズル交換制御部を有し、
前記摺動状態判定部によって、前記吸着ノズルと前記ノズル保持具との間の摺動状態が不良であると判定された場合に、前記ノズル交換制御部によって、その吸着ノズルを別の吸着ノズルに交換するように構成された請求項１または請求項２に記載の部品装着機。
(A)ヘッド本体と、(B)そのヘッド本体に昇降可能に保持されたノズル保持具と、(C)そのノズル保持具を前記ヘッド本体に対して昇降させる昇降装置と、(D)前記ノズル保持具に摺動可能に嵌め合わされてそのノズル保持具に対する上下方向の変位が許容され、自身の下端部において部品を吸着保持する吸着ノズルとを備え、部品を基板に装着するための部品装着ヘッドと、
その部品装着ヘッドによる部品の保持・離脱を制御する制御装置と
を含んで構成される部品装着機であって、
前記部品装着ヘッドが、さらに、
(E)前記吸着ノズルに係合する、あるいは、係合している係合部材と、(F)その係合部材に作用する上下方向の作用力を検出する作用力検出器とを備え、
前記制御装置が、
前記吸着ノズルと前記係合部材との係合によってそれら吸着ノズルと係合部材とが相対変位しない状態で前記ノズル保持具と前記吸着ノズルとを相対変位させ、その際に前記作用力検出器によって検出される作用力に基づいて、前記ノズル保持具と前記吸着ノズルとの間の摺動状態の良否判定を行う摺動状態判定部を有し、
さらに、
前記部品装着ヘッドが、前記ノズル保持具に対して前記吸着ノズルを交換可能とされ、
当該部品装着機が、それぞれが前記吸着ノズルである複数の吸着ノズルを収納するノズルストッカを備え、
前記制御装置が、
前記ノズル保持具が保持する前記吸着ノズルを、前記ノズルストッカに収納された前記複数の吸着ノズルのうちの１つに交換するノズル交換制御部を有し、
前記摺動状態判定部によって、前記吸着ノズルと前記ノズル保持具との間の摺動状態が不良であると判定された場合に、前記ノズル交換制御部によって、その吸着ノズルを別の吸着ノズルに交換するように構成され、
さらに、前記制御装置が、
前記摺動状態判定部によって前記吸着ノズルと前記ノズル保持具との間の摺動状態が不良であると判定されて、前記ノズル交換制御部によって前記吸着ノズルが別の吸着ノズルに交換された際、その交換された別の吸着ノズルと前記ノズル保持具との間の摺動状態が前記摺動状態判定部によって不良であると判定された場合には、当該部品装着機による部品装着作業を停止するように構成された部品装着機。
前記部品装着ヘッドが、部品の保持・離脱の際に部品と前記吸着ノズルとの間に作用する力を調整する部品ノズル間力調整装置を備え、
その部品ノズル間力調整装置が、
前記係合部材と、その係合部材に上下方向の力を作用させるアクチュエータとを有し、そのアクチュエータが前記係合部材に作用させる力を制御することによって前記吸着ノズルと部品との間に作用する力を調整するものであり、
前記摺動状態判定部が、
前記部品ノズル間力調整装置の前記アクチュエータが前記係合部材に作用させる力を制御することで、前記係合部材をその係合部材と係合した前記吸着ノズルとともに前記ノズル保持具に対して変位させ、前記ノズル保持具と前記吸着ノズルとの間の摺動状態の良否判定を行うように構成された請求項２ないし請求項４のいずれか１つに記載の部品装着機。
前記部品装着ヘッドが、前記ノズル保持具に対して前記吸着ノズルを交換可能とされ、
当該部品装着機が、それぞれが前記吸着ノズルである複数の吸着ノズルを収納するノズルストッカを備え、
前記制御装置が、
前記ノズル保持具が保持する前記吸着ノズルを、前記ノズルストッカに収納された前記複数の吸着ノズルのうちの１つに交換するノズル交換制御部を有し、
前記摺動状態判定部が、
前記ノズル交換制御部によって前記ノズル保持具が保持する前記吸着ノズルが前記複数の吸着ノズルのうちの１つに交換された際に、その複数の吸着ノズルのうちの１つと前記ノズル保持具との間の摺動状態の良否判定を行うように構成された請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の部品装着機。