JP6986567B2 - 装着ヘッドおよび部品装着機 - Google Patents

Description

本発明は、装着ヘッドおよび部品装着機に関するものである。

部品装着機は、回路基板に部品を装着する装着処理を実行する。部品の保持に用いられるチャックは、部品装着機による装着処理において、装着の対象である部品を複数の爪片によりクランプする（特許文献１を参照）。部品装着機は、例えばチャックを撮像して取得された画像データを画像処理し、チャックが部品をクランプしているか否かの保持検査を行うことがある。特許文献２には、チャックが部品のクランプに失敗した場合に、チャックの開閉動作に用いられる負圧エアをリークさせることにより、上記の保持検査を行う構成が開示されている。

国際公開第２０１３／１４０５７１号 国際公開第２０１４／１１８８２０号

チャックが部品をクランプしているか否かの保持検査は、その検査結果が以降の装着処理に影響するため、正確に且つ迅速に行われることが望ましい。
本明細書は、チャックが部品をクランプしているか否かの保持検査をより正確に且つ迅速に行うことができる装着ヘッドおよび部品装着機を提供することを目的とする。

本明細書は、正圧または負圧のエアを供給されて部品をクランプするチャックを着脱可能に保持する装着ヘッドであって、前記チャックは、前記部品をクランプする複数の爪片と、互いに独立してエアを流通させる第一エア通路および第二エア通路と、前記第一エア通路を介して供給されるエアにより移動するピストンと、前記ピストンの位置に応じて複数の前記爪片を開閉させる開閉機構と、大気に開放される大気圧エア通路と、前記ピストンが規定位置まで移動した場合に、前記第二エア通路と大気圧エア通路の連通状態と遮断状態とを切り換え、前記第二エア通路に前記大気圧エア通路を連通させるバルブ装置と、を有し、前記装着ヘッドは、前記チャックが前記装着ヘッドに保持されることにより前記第一エア通路に連通し、前記ピストンを移動させるエアを流通させる第一供給通路と、前記チャックが前記装着ヘッドに保持されることにより前記第二エア通路に連通し、前記第一供給通路とは異なるエアの供給系統を構成し、負圧エア供給源から供給され前記供給系統が供給する負圧エアを流通させる第二供給通路と、前記バルブ装置の切り換えに伴って変動する前記第二供給通路におけるエアの流通状態に基づいて前記第二エア通路に前記大気圧エア通路が連通したことを検出した場合に、前記チャックが前記部品をクランプしていないと判定する判定部と、を備え、前記装着ヘッドは、前記チャックとの境界部に形成された負圧室に前記第二供給通路を介して負圧エアを供給することにより、前記チャックを吸着して保持し、前記バルブ装置は、前記ピストンが前記規定位置まで移動した場合に、前記負圧エア供給源から供給される負圧エアの空気圧より高く、且つ前記装着ヘッドが前記チャックを吸着して保持した状態を維持可能な空気圧まで前記負圧室が増圧するように前記第二エア通路に前記大気圧エア通路を連通させる装着ヘッドを開示する。

本明細書は、上記の装着ヘッドと、前記装着ヘッドに保持された前記チャックによりクランプされた前記部品を基板に装着する装着処理を実行する制御装置と、を備える部品装着機を開示する。

このような装着ヘッドの構成によると、チャックが部品のクランプに失敗するクランプミスが発生すると、ピストンが規定位置まで移動し、バルブ機構の切り換えに伴って第二エア通路と大気エア通路の連通状態と遮断状態が切り換えられる。このとき、第二エア通路には第二供給通路が連通していることから、第二供給通路のエアの流通状態が変動する。このような構成により、装着ヘッドは、チャックが部品を保持しているか否かの保持検査を行うことができる。

また、第二供給通路が第一供給通路とは異なる供給系統を構成することから、バルブ装置の切り換えにより一方の流通状態の変動が他方の流通状態に影響することが抑制される。これにより、バルブ装置の動作を安定させることができる。また、変動した第二供給通路の流通状態が安定するため、保持検査をより正確に行うことができる。さらに、第二エア通路と大気エア通路の連通状態と遮断状態の切り換えは、第二供給通路の流通状態を即時に変動させる。これにより、チャックが部品をクランプしているか否かを迅速に判定することが可能となる。結果として、保持検査をより正確に且つ迅速に行うことができる。

このような部品装着機の構成によると、装着処理の実行中にクランプミスが発生したことを検出できる。これにより、例えば部品カメラの撮像により取得された画像データを用いてクランプが成功しているか失敗しているかを判断していた構成と比較して、より早いタイミングでクランプミスを検出できる。また、部品を装着するまでの間に何らかの要因により部品を落下させてしまった場合に、クランプミスを検出できるので、無駄な装着動作を省略でき、またリトライ処理やエラー処理などに迅速に移行することができる。結果として、装着処理の精度を向上できるとともに、全体の所要時間を短縮できる。

実施形態における装着ヘッドを用いて装着処理を実行する部品装着機の構成を示す平面図である。 図１における装着ヘッドおよびチャックを示す側面図である。 装着ヘッドおよびチャックに構成されるエア供給回路を示す回路図である。 図２における装着ヘッドおよびチャックの断面図である。 図４における装着ヘッドおよび開状態（アンクランプ状態）のチャックを拡大して示す側面図である。 図４における装着ヘッドおよび閉状態（クランプ状態）のチャックを拡大して示す側面図である。 図４における装着ヘッドおよびクランプミス状態のチャックを拡大して示す側面図である。 部品装着機による装着処理を示すフローチャートである。 装着ヘッドによる部品の保持検査を示すフローチャートである。 部品装着機による保持検査に用いられる閾値の校正処理を示すフローチャートである。

１．実施形態
１−１．部品装着機１０の構成
部品装着機１０は、図１に示すように、基板搬送装置１１、部品供給装置１２、部品移載装置１３、部品カメラ１４、基板カメラ１５、および制御装置１６を備える。基板搬送装置１１は、ベルトコンベアなどにより構成され、基板９０を搬送方向へと順次搬送する。基板搬送装置１１は、部品装着機１０の機内に基板９０を搬入するとともに、機内の所定位置に基板９０を位置決めする。基板搬送装置１１は、部品装着機１０による部品の装着処理が終了した後に、基板９０を部品装着機１０の機外に搬出する。

部品供給装置１２は、基板９０に装着される部品を供給する。部品供給装置１２は、Ｘ軸方向に並んでセットされたフィーダ１２１を有する。フィーダ１２１は、多数の部品が収納されたキャリアテープを送り移動させて、フィーダ１２１の先端側に位置する供給位置において部品を採取可能に供給する。

部品移載装置１３は、ヘッド駆動装置１３１および移動台１３２を備える。ヘッド駆動装置１３１は、直動機構により移動台１３２を水平方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）に移動可能に構成されている。移動台１３２には、図示しないクランプ部材により装着ヘッド２０が交換可能に固定される。装着ヘッド２０は、部品供給装置１２により供給される部品を採取して基板９０の所定の装着位置に装着する。

装着ヘッド２０には、１または複数の保持部材が着脱可能に設けられる。上記の保持部材としては、例えば負圧エアを供給されて部品を吸着する吸着ノズルや、部品をクランプするチャックなどが採用され得る。本実施形態において、装着ヘッド２０は、図２に示すように、１つのチャック３０をＺ軸方向に移動可能に、且つＺ軸に平行なθ軸周りに回転可能に支持する。装着ヘッド２０およびチャック３０の詳細構成については後述する。

部品カメラ１４、および基板カメラ１５は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を有するデジタル式の撮像装置である。部品カメラ１４、および基板カメラ１５は、外部入力される制御信号に基づいて撮像を行う。部品カメラ１４、および基板カメラ１５は、撮像により取得した画像データを送出する。

部品カメラ１４は、図１に示すように、光軸がＺ軸方向の上向きとなるように部品装着機１０の基台に固定されている。部品カメラ１４は、チャック３０などの保持部材に保持された部品を下方から撮像可能に構成されている。基板カメラ１５は、光軸がＺ軸方向の下向きとなるように部品移載装置１３の移動台１３２に設けられる。基板カメラ１５は、基板９０を上方から撮像可能に構成されている。

制御装置１６は、主として、ＣＰＵや各種メモリ、制御回路により構成される。制御装置１６は、基板９０に部品を装着する装着処理において、部品装着機１０に複数設けられた各種センサから出力される情報、画像処理などによる認識処理の結果を入力する。そして、制御装置１６は、制御プログラムや予め設定されている規定の装着条件などに基づいて、部品移載装置１３へと制御信号を送出する。これにより、装着ヘッド２０に支持されたチャック３０などの保持部材の位置および回転角度が制御される。装着処理の詳細については後述する。

１−２．装着ヘッド２０の詳細構成
装着ヘッド２０は、正圧または負圧のエアを供給されて部品をクランプするチャック３０を着脱可能に保持する。本実施形態において、チャック３０は、負圧エアを供給されて、開状態（アンクランプ状態）から閉状態（クランプ状態）へと動作するタイプである。装着ヘッド２０は、図２に示すように、ヘッド本体２１、負圧エア供給源２２、第一供給通路２３、第二供給通路２４、ヘッド制御部２５、および凹部２６を備える。

ヘッド本体２１は、移動台１３２に着脱可能にクランプされる。負圧エア供給源２２は、互いに異なる供給系統（図３の第一エア供給回路Ｃｓ１および第二エア供給回路Ｃｓ２）により負圧エアを凹部２６およびチャック３０にそれぞれ供給する。負圧エア供給源２２は、例えばヘッド本体２１に設けられたエアポンプ等により構成される。

第一供給通路２３および第二供給通路２４は、負圧エア供給源２２により供給される負圧エアを流通させる。第一供給通路２３は、チャック３０の開閉動作に用いられる負圧エアを流通させる供給系統（第一エア供給回路Ｃｓ１）を構成する。第二供給通路２４は、装着ヘッド２０がチャック３０を保持するのに用いられる負圧エアを流通させる供給系統（第二エア供給回路Ｃｓ２）を構成する。

ヘッド制御部２５は、部品装着機１０の制御装置７０による動作指令に応じて、チャック３０のθ軸周りの角度、上下方向位置、および開閉の切り換えなどを制御する。また、ヘッド制御部２５は、チャック３０が部品をクランプしているか否かを判定する判定部２５１を有する。判定部２５１による部品の保持判定の詳細については後述する。

ここで、装着ヘッド２０は、チャック３０を保持する保持機構を備える。上記の保持機構としては、例えば装着ヘッド２０側の係止部材をチャック３０の被係止部に係止させて、チャック３０を保持する構成を採用し得る。本実施形態において、装着ヘッド２０は、チャック３０との境界部に形成された負圧室Ｂｎに負圧エアを供給することにより、チャック３０を保持する構成を採用する。装着ヘッド２０の下部のうちチャック３０の上面に接触する保持面には、θ軸を中心とする環状の凹部２６が形成される。

凹部２６の外径は、チャック３０におけるチャック本体３１の上面の外径よりも小径に形成される。凹部２６は、チャック本体３１の上面が装着ヘッド２０の保持面に接触することにより、チャック本体３１の上面とともに環状の負圧室Ｂｎを形成する。負圧室Ｂｎには、第二供給通路２４を介して、負圧エア供給源２２による負圧エアが供給される。これにより、装着ヘッド２０は、装着ヘッド２０の下部に接触したチャック３０を負圧エアにより吸着して保持する。

１−３．チャック３０の詳細構成
チャック３０は、装着対象の部品に応じて種類を選択され、装着ヘッド２０に取り付けられる。装着対象となる部品には、フィーダ１２１に装填されたキャリアテープに収容された部品や、トレイ（図示しない）などに並べて載置された状態で供給されるリード部品などの比較的大型の部品が含まれる。なお、部品供給装置１２は、上記の他に、大型の部品をキャリアテープのキャビティに収納してフィーダ１２１により供給する構成も採用し得る。

本実施形態において、チャック３０は、装着ヘッド２０の第一供給通路２３を介して負圧エア供給源２２による負圧エアを供給されて、開状態（アンクランプ状態）と閉状態（クランプ状態）を切り換えられる。チャック３０は、図２−図４に示すように、チャック本体３１、複数の爪片３２、第一エア通路３３、第二エア通路３４、空気圧装置３５、開閉機構３６、大気圧エア通路３７、およびバルブ装置３８を有する。

チャック本体３１は、装着ヘッド２０に着脱可能に保持される。チャック本体３１の上面は、環状の平坦部を有する。チャック本体３１の上面における平坦部は、図４に示すように、装着ヘッド２０の保持面に接触するとともに、装着ヘッド２０の凹部２６とともに負圧室Ｂｎを形成する。チャック本体３１は、装着ヘッド２０の保持面に接触した状態で、圧力室Ｂｐに負圧エアが供給されることによって装着ヘッド２０に吸着される。

複数の爪片３２は、後述する開閉機構３６により開閉されて、チャック３０が対象とする部品を保持する。本実施形態において、チャック３０は、２つの爪片３２を有する２爪タイプである。なお、チャック３０は、３以上の爪片を有する構成としてもよい。第一エア通路３３および第二エア通路３４は、チャック本体３１にそれぞれ形成され、互いに独立してエアを流通させる。このように、第一エア通路３３および第二エア通路３４は、互いに異なる供給系統を構成する。

第一エア通路３３の一端は、チャック本体３１の上面のうち中央部において開口する。第一エア通路３３は、チャック３０が装着ヘッド２０に保持されることにより装着ヘッド２０の第一供給通路２３と連通する。第一エア通路３３の他端は、後述する空気圧装置３５と連結される。第一エア通路３３は、第一供給通路２３と連通することにより、負圧エア供給源２２による負圧エアを空気圧装置３５へと流通させる。

第二エア通路３４の一端は、チャック本体３１の上面のうち装着ヘッド２０の凹部２６が形成された領域に対応する位置に開口する。これにより、第二エア通路３４は、チャック３０が装着ヘッド２０に保持されることにより、負圧室Ｂｎを介して第二供給通路２４に連通する。第二エア通路３４の他端は、後述するバルブ装置３８に連結される。

空気圧装置３５は、第一エア通路３３を介して供給される負圧エアを用いて、開閉機構３６に動力を付与する。具体的には、空気圧装置３５は、図４に示すように、シリンダ３５１、ピストン３５２、および圧縮ばね３５３を有する。シリンダ３５１は、第一エア通路３３を連結され、負圧エアを供給される。ピストン３５２は、シリンダ３５１の内部に上下方向に摺動可能に配置され、圧力室Ｂｐを形成する。ピストン３５２は、上方に開口した筒状本体を有する。

圧縮ばね３５３は、ピストン３５２における筒状本体の底部と、シリンダ３５１の上壁との間に配置される。ピストン３５２は、圧縮ばね３５３の弾性力により、下壁側に付勢される。つまり、ピストン３５２は、シリンダ３５１内に形成された圧力室Ｂｐの空気圧が所定値以上の場合には、圧力室Ｂｐの容積が増加するように下端位置（以下、「初期位置Ｐ１」と称する）に位置する（図４および図５Ａを参照）。

開閉機構３６は、空気圧装置３５のピストン３５２から動力を付与される。開閉機構３６は、ピストン３５２の位置に応じて複数の爪片３２を開閉させる。具体的には、開閉機構３６は、ピストン３５２の上下方向の位置に応じて一対のクランク３６１を互いに異なる方向に回転させる。開閉機構３６は、一対のクランク３６１の角度に応じて水平方向に一対のブロック３６２を移動させる。一対のブロック３６２は、チャック本体３１の図示しないレールにより水平方向に移動可能に支持されている。一対のブロック３６２には、一対の爪片３２が取り付けられている。

このような構成により、２つの爪片３２は、空気圧装置３５に負圧エアが供給されておらずピストン３５２が初期位置Ｐ１にある場合には、互いに最も離間した開状態とされる。一方で、圧力室Ｂｐの空気圧が所定値未満となった場合に、ピストン３５２は、圧縮ばね３５３の弾性力に抗して圧力室Ｂｐの容積が減少するように上方に移動する。２つの爪片３２は、ピストン３５２が初期位置Ｐ１から上方に移動した場合には、互いに接近し、２つの爪片３２の間の部品９５をクランプ可能な閉状態とされる（図５Ｂを参照）。

本実施形態において、ピストン３５２は、圧力室Ｂｐの空気圧が十分に低圧であり、且つ２つの爪片３２が何もクランプしていない状態、即ちチャック３０が部品のクランプに失敗したクランプミス状態では、筒状本体の上部がシリンダ３５１の上壁に接触する。このとき、ピストン３５２は、上端位置（以下、「規定位置Ｐ２」と称する）に位置し、規定位置Ｐ２よりも上方への移動を規制された状態にある（図５Ｃを参照）。

大気圧エア通路３７は、チャック本体３１に形成され、大気に開放されるエア通路である。本実施形態において、大気圧エア通路３７は、シリンダ３５１の下部が開口することにより形成される。大気圧エア通路３７は、シリンダ３５１の内部においてピストン３５２の筒状本体により圧力室Ｂｐと隔てられた部位である。本明細書において「大気圧」とは、装着ヘッド２０が配置された部品装着機１０の機内の空気圧をいう。

バルブ装置３８は、ピストン３５２が規定位置Ｐ２まで移動した場合に、第二エア通路３４と大気圧エア通路３７との間を遮断状態から連通状態に切り換える。本実施形態において、バルブ装置３８は、ピストン３５２が規定位置Ｐ２に到達する直前から第二エア通路３４に大気圧エア通路３７を連通させ始める。そして、バルブ装置３８は、ピストン３５２が規定位置Ｐ２まで移動した場合に、第二エア通路３４に大気圧エア通路３７を連通させる。

そして、第二エア通路３４と大気圧エア通路３７が連通した部位の断面積は、ピストン３５２が規定位置Ｐ２に到達したときに最大となる。そして、ピストン３５２が規定位置Ｐ２から初期位置Ｐ１側へと所定量だけ戻るように移動すると、バルブ装置３８により第二エア通路３４と大気圧エア通路３７とが連通しない遮断状態とされる。

ここで、上記のように機能するバルブ装置３８は、ピストン３５２の移動に連動して第二エア通路３４と大気圧エア通路３７の連通状態と遮断状態とを切り換え可能であれば、種々の態様を採用し得る。本実施形態において、バルブ装置３８は、第二エア通路３４および空気圧装置３５により構成される。具体的には、第二エア通路３４は、図５Ａ−図５Ｃに示すように、シリンダ３５１の内周面における所定位置に開口するように形成される。

そして、第二エア通路３４は、図５Ｃに示すように、ピストン３５２が規定位置Ｐ２に到達したときに、ピストン３５２の筒状本体の下端が第二エア通路３４の最下部よりも上方に位置することにより、大気圧エア通路３７に連通される。つまり、ピストン３５２は、バルブ装置３８のスプールとして機能する。ピストン３５２は、初期位置Ｐ１（図５Ａを参照）、および部品９５をクランプして移動を規制された位置（図５Ｂを参照）では、第二エア通路３４の開口部をシールすることにより、第二エア通路３４と大気圧エア通路３７を遮断する。

なお、上記のように第二エア通路３４と大気圧エア通路３７が連通した部位の断面積、即ち大気圧エア通路３７に対する第二エア通路３４の開口面積は、所定の大きさに予め設定されている。これにより、バルブ装置３８は、ピストン３５２が規定位置Ｐ２まで移動した場合に、負圧エア供給源２２から供給される負圧エアの空気圧（Ｖｎ１）より高く、且つ装着ヘッド２０がチャック３０を吸着して保持した状態を維持可能な空気圧（Ｖｎ２）まで負圧室Ｂｎが増圧するように第二エア通路３４に大気圧エア通路３７を連通させる（Ｖｎ１＜Ｖｎ２＜Ｖａ （Ｖａは大気圧））。

このように、バルブ装置３８は、ピストン３５２が規定位置Ｐ２まで移動した場合に、装着ヘッド２０からチャック３０が脱落しない程度に負圧室Ｂｎを増圧する。結果として、負圧室Ｂｎを介して第二エア通路３４に連通した第二供給通路２４におけるエアの流通状態が変動する。また、チャック３０のクランプ状態またはクランプミス状態において、圧力室Ｂｐへの負圧エアの供給が遮断されると、ピストン３５２が圧縮ばね３５３の弾性力により初期位置Ｐ１まで戻る。

これにより、チャック３０は、再びアンクランプ状態となる。このとき、第二エア通路３４は、ピストン３５２の移動に伴って大気圧エア通路３７から遮断される。これにより、第二エア通路３４および負圧室Ｂｎは、負圧エア供給源２２から供給される負圧エアの空気圧（Ｖｎ１）まで再び減圧される。結果として、負圧室Ｂｎを介して第二エア通路３４に連通した第二供給通路２４におけるエアの流通状態が変動する。

１−４．エア供給回路Ｃｓ１，Ｃｓ２の構成
装着ヘッド２０およびチャック３０は、図３に示すように、第一エア供給回路Ｃｓ１および第二エア供給回路Ｃｓ２を構成する。第一エア供給回路Ｃｓ１は、チャック３０の開閉動作に用いられる負圧エアを流通させる供給系統である。第二エア供給回路Ｃｓ２は、装着ヘッド２０がチャック３０を保持するのに用いられる負圧エアを流通させる供給系統である。

第一エア供給回路Ｃｓ１は、図３に示すように、装着ヘッド２０における第一供給通路２３、第一負圧バルブ４１、およびチャック３０における第一エア通路３３により構成される。第一負圧バルブ４１は、負圧エア供給源２２と第一供給通路２３の連通状態と遮断状態とを切り換える。第一負圧バルブ４１は、本実施形態において、２位置のソレノイドバルブである。

第一負圧バルブ４１は、ソレノイドが給電により励磁されると開状態となり、負圧エア供給源２２と第一供給通路２３を連通状態とする。第一供給通路２３が負圧エアを流通すると、チャック３０の空気圧装置３５に負圧エアが供給される。これにより、チャック３０の複数の爪片３２が閉状態へと移行する。装着ヘッド２０のヘッド制御部２５は、制御装置１６の制御指令に応じて第一負圧バルブ４１を動作させて、チャック３０を開閉させる。

第二エア供給回路Ｃｓ２は、図３に示すように、装着ヘッド２０における第二供給通路２４、第二負圧バルブ５１、検出センサ５２、およびチャック３０における第二エア通路３４により構成される。第二負圧バルブ５１は、負圧エア供給源２２と第二供給通路２４の連通状態と遮断状態とを切り換える。第二負圧バルブ５１は、本実施形態において、２位置のソレノイドバルブである。

第二負圧バルブ５１は、ソレノイドが給電により励磁されると開状態となり、負圧エア供給源２２と第二供給通路２４を連通状態とする。第二供給通路２４が負圧エアを流通すると、負圧室Ｂｎに負圧エアが供給される。これにより、装着ヘッド２０がチャック３０を吸着して保持した状態が維持される。装着ヘッド２０のヘッド制御部２５は、制御装置１６の制御指令に応じて第二負圧バルブ５１を動作させて、チャック３０を着脱する。

検出センサ５２は、第二供給通路２４におけるエアの流通状態の変動を検出する。検出センサ５２としては、第二供給通路２４の空気圧をエアの流通状態として検出可能な圧力センサや、第二供給通路２４のエア流量をエアの流通状態として検出可能な流量センサを採用し得る。装着ヘッド２０のヘッド制御部２５は、検出センサ５２による検出結果に基づいて、第二供給通路２４が連結された負圧室Ｂｎが適切な空気圧となっているか否かを判定する。

より詳細には、ヘッド制御部２５は、負圧室Ｂｎに負圧エアを供給して装着ヘッド２０がチャック３０を吸着して保持した状態において、第二供給通路２４および負圧室Ｂｎが所定の空気圧（例えば、上記の空気圧Ｖｎ２）より低圧に維持されているか否かを監視する。このように、ヘッド制御部２５は、検出センサ５２による検出結果を用いて、装着ヘッド２０によるチャック３０の保持状態の良否を判定している。上記のように、本実施形態において、検出センサ５２は、主として上記のような保持状態の良否判定に用いられることを主の目的として第二エア供給回路Ｃｓ２に設けられている。

本実施形態において、第一エア供給回路Ｃｓ１および第二エア供給回路Ｃｓ２は、上記のように、負圧エア供給源２２が供給する負圧エアをそれぞれ流通させ、例えば図略のチェックバルブやアキュムレータにより互いに異なるエアの供給系統を構成する。ここで、「互いに異なるエアの供給系統」とは、一方の供給系統におけるエアの流通状態の変動が他方の供給系統におけるエアの流通状態に与える影響が十分に小さいことをいう。

換言すると、エアの供給系統が異なる場合には、一方の供給系統が仮に大気圧となった際に、他方の供給系統で必要とされる空気圧が維持される。このように、装着ヘッド２０およびチャック３０は、一方の供給系統におけるエアの流通状態の変動によっては、他方の供給系統における機能（チャック３０の開閉、装着ヘッド２０によるチャック３０の保持）が失われないように構成される。

さらに、上記のエア供給回路Ｃｓ１，Ｃｓ２は、チャック３０のクランプミスを検出可能に構成される。具体的には、チャック３０がクランプミス状態となると、複数の爪片３２を閉じるように、ピストン３５２は、規定位置Ｐ２まで移動する（図５Ｃを参照）。これにより、チャック３０のバルブ装置３８が第二エア通路３４に大気圧エア通路３７を連通させる。そうすると、第二エア通路３４および負圧室Ｂｎの空気圧が増圧する。

検出センサ５２は、上記のようにバルブ装置３８の切り換えに伴って変動する第二供給通路２４におけるエアの流通状態の変動を検出する。ここで、ヘッド制御部２５の判定部２５１は、検出センサ５２による検出結果（エアの流通状態）に基づき第二エア通路３４に大気圧エア通路３７が連通したことを検出した場合に、チャック３０が部品をクランプしていないクランプミス状態にあると判定する。

本実施形態において、判定部２５１は、バルブ装置３８の切り換えに伴って変動する第二供給通路２４におけるエアの流通状態の変動量Ａｃが予め設定された閾値Ｔｈを超えた場合に（Ａｃ＞Ｔｈ）、チャック３０が部品をクランプしていないと判定する。なお、クランプミスの原因は、例えば部品供給装置１２により部品が適正に供給されていなかったり、チャック３０が適正に動作しなかったりすることが想定される。

また、クランプミスには、部品を正常にクランプしてから基板９０上の装着位置までの搬送中に落下させた状態が含まれる。そのため、ヘッド制御部２５は、装着処理の実行中において、チャック３０が部品のクランプを試行してから、部品を基板９０上の装着位置に装着を試行するまでの期間、判定部２５１の判定結果に基づいてクランプミスが発生していないか監視する。

１−５．部品装着機１０による装着処理
部品装着機１０による装着処理について、図６および図７を参照して説明する。制御装置１６は、装着処理において、図６に示すように、チャック３０により部品の採取を試行する（ステップ１１（以下、「ステップ」を「Ｓ」と表記する））。より詳細には、制御装置１６は、部品供給装置１２において所定種類の部品を供給するフィーダ１２１の上方まで装着ヘッド２０を移動させる。そして、制御装置１６は、チャック３０を下降させて部品をクランプした後に、再びチャック３０を上昇させる。

次に、制御装置１６は、チャック３０に保持された部品の保持状態を認識する状態認識処理を実行する（Ｓ１２）。より詳細には、制御装置１６は、装着ヘッド２０を部品カメラ１４の上方に移動させ、部品カメラ１４に撮像指令を送出する。制御装置１６は、部品カメラ１４の撮像により取得された画像データを画像処理して、チャック３０にクランプされた部品の姿勢（位置および角度）を認識する。

続いて、制御装置１６は、チャック３０により部品の装着を試行する（Ｓ１３）。より詳細には、制御装置１６は、基板９０における所定の装着位置の上方まで装着ヘッド２０を移動させるとともに、チャック３０を位置決めする。このとき、制御装置１６は、状態認識処理（Ｓ１２）の結果に基づいて、チャック３０の位置および角度を補正する。そして、制御装置１６は、チャック３０を下降させて部品を装着した後に、再びチャック３０を上昇させる。

そして、制御装置１６は、現在の基板９０に対して装着する全ての部品の装着が終了したか否かを判定し（Ｓ１４）、装着が終了するまでピックアンドプレースサイクル（以下、「ＰＰサイクル」と称する）が繰り返される。制御装置１６は、全ての部品の装着が終了した場合に（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、現在の基板９０に対する装着処理を終了する。その後に、基板搬送装置１１は、現在の基板９０を機外に搬出するとともに、次の基板９０を機内に搬入する。そして、制御装置１６は、上記のＰＰサイクルを繰り返すように装着処理を再び実行する。

ここで、装着ヘッド２０におけるヘッド制御部２５は、装着処理の実行中において、部品の保持検査を行う。より具体的には、部品の保持検査は、例えば第一負圧バルブ４１を開状態としてチャック３０の空気圧装置３５に負圧エアが供給されている期間、即ち部品の採取を試行してから部品の装着を試行するまで（Ｓ１１−Ｓ１３）の期間に継続して実行される。ヘッド制御部２５は、図７に示すように、先ず検出センサ５２による検出結果を取得する（Ｓ２１）。

次に、判定部２５１は、検出センサ５２による検出結果に基づいて、第二供給通路２４におけるエアの流通状態の変動量Ａｃが予め設定された閾値Ｔｈを比較する（Ｓ２２）。上記の流通状態の変動量Ａｃは、例えば部品の保持検査の実行前の検出値と現在の検出値との差分により算出される。判定部２５１は、変動量Ａｃが閾値Ｔｈ未満の場合には（Ｓ２２：Ｎｏ）、クランプミスが発生していないと判定する。

一方で、判定部２５１は、変動量Ａｃが閾値Ｔｈ以上の場合には（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、クランプミスが発生したものと判定する。そして、ヘッド制御部２５は、チャック３０がクランプミス状態にあることを制御装置１６に通知する（Ｓ２３）。制御装置１６は、クランプミスが部品の採取（Ｓ１１）の実行中に発生した場合には（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、部品の採取が正常でないとして、部品の採取を再度試行するリトライ処理を実行する（Ｓ２５）。

なお、制御装置１６は、リトライ処理において、クランプミスの原因を回避するように各装置を制御してもよい。例えば、制御装置１６は、対象の部品がフィーダ１２１により供給されている場合には、フィーダ１２１に対してキャリアテープを送り移動させて、部品が確実に供給された状態としてもよい。また、制御装置１６は、対象の部品がトレイにより供給されている場合には、先の部品の採取（Ｓ１１）を試行したトレイの収納部とは異なる収納部の部品を採取するように指定する。

続いて、制御装置１６は、クランプミスが部品の採取（Ｓ１１）の実行後に発生した場合には（Ｓ２４：Ｎｏ）、部品の採取（Ｓ１１）が正常に終了した後に、クランプした部品を落下させたものとして、エラー処理を実行する（Ｓ２６）。上記のエラー処理としては、例えばクランプミスが発生したタイミングや部品種を含むエラー情報とともに、作業者にメンテナンスが必要であることを報知する。

１−６．閾値Ｔｈの校正処理
本実施形態において、制御装置１６は、ヘッド制御部２５の判定部２５１がクランプミスの発生の有無に用いる閾値Ｔｈの校正処理を実行する。詳細には、制御装置１６は、図８に示すように、先ず初期状態における検出センサ５２による検出値Ｄ１を取得する（Ｓ３１）。なお、上記の「初期状態」とは、装着ヘッド２０がチャック３０を吸着により保持し、且つ空気圧装置３５に負圧エアが供給されておらずチャック３０が開状態（アンクランプ状態）にある状態をいう（図５Ａを参照）。

初期状態では、空気圧装置３５のピストン３５２が初期位置Ｐ１に位置し、ピストン３５２が第二エア通路３４の開口部をシールする。これにより、バルブ装置３８は、第二エア通路３４と大気圧エア通路３７とを遮断状態としている。次に、制御装置１６は、第一負圧バルブ４１を開状態として第一供給通路２３および第一エア通路３３を介して空気圧装置３５に負圧エアを供給する（Ｓ３２）。

このとき、チャック３０の複数の爪片３２の間には部品などがない状態とされ、チャック３０は、最も閉じた状態まで移行する。これにより、ピストン３５２は、シリンダ３５１の上壁に接触した規定位置Ｐ２まで移動して停止する（図５Ｃを参照）。つまり、バルブ装置３８は、第二エア通路３４と大気圧エア通路３７を連通状態とする。そうすると、第二エア通路３４、負圧室Ｂｎ、および第二供給通路２４の順にエアが流入し、結果として第二エア通路３４の空気圧が増圧する。

制御装置１６は、ピストン３５２が規定位置Ｐ２で停止した疑似的なクランプミス状態における検出センサ５２による検出値Ｄ２を取得する（Ｓ３３）。そして、制御装置１６は、閾値Ｔｈを、初期状態における検出値Ｄ１よりも大きく、且つ疑似的なクランプミス状態における検出センサ５２による検出値Ｄ２よりも小さくなるように設定する（Ｄ１＜Ｔｈ＜Ｄ２）（Ｓ３４）。このように、制御装置１６は、バルブ装置３８の切り換えの前後におけるエアの流通状態に基づいて閾値Ｔｈを校正する。

１−７．実施形態の構成による効果
上記のような構成からなる装着ヘッド２０によると、チャック３０の動作に用いられる供給系統（第一エア供給回路Ｃｓ１）とは異なる供給系統（第二エア供給回路Ｃｓ２）におけるエアの流通状態に基づいて、チャック３０が部品を保持しているか否かの保持検査を行うことができる。これにより、ピストン３５２の移動に連動するバルブ装置３８の動作が安定し、保持検査をより正確に行うことができる。

さらに、第二エア通路３４と大気エア通路の連通状態と遮断状態の切り換えは、第二供給通路２４の流通状態を即時に変動させる。これにより、チャック３０が部品をクランプしているか否かを迅速に判定することが可能となる。結果として、保持検査をより正確に且つ迅速に行うことができる。

また、本実施形態において、第二エア供給回路Ｃｓ２は、装着ヘッド２０がチャック３０を吸着して保持するのに用いる負圧エアを流通させる。このような装着ヘッド２０においては、チャック３０を確実に保持するために、第二供給通路２４におけるエアの流通状態が検出センサ５２を用いて管理されている。そのため、判定部２５１は、検出センサ５２による検出結果を流用できるので、設備コストを増大することなく保持検査を行うことが可能となる。

上記のような構成からなる部品装着機１０によると、装着処理の実行中にクランプミスが発生したことを検出できる。これにより、例えば部品カメラ１４の撮像により取得された画像データを用いてクランプが成功しているか失敗しているかを判断していた構成と比較して、より早いタイミング（例えば、部位の採取（Ｓ１１））でクランプミスを検出できる。

また、部品をクランプした後に、装着するまでの間（Ｓ１１−Ｓ１３）に何らかの要因により部品を落下させてしまった場合、特に部品カメラ１４の撮像（Ｓ１２）よりも後で部品を落下させてしまった場合に、クランプミスを検出できる。これにより、無駄な装着動作を省略でき、またエラー処理（Ｓ２６）などに迅速に移行することができる。結果として、装着処理の精度を向上できるとともに、全体の所要時間を短縮できる。

一方で、制御装置１６は、供給された部品をクランプする際（部品の採取（Ｓ１１））に判定部２５１によりチャック３０が部品をクランプしていないと判定した場合に（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、部品のクランプを再度試行するリトライ処理（Ｓ２５）を実行する。これにより、部品カメラ１４の撮像（Ｓ１２）の後にリトライ処理を実行する構成と比較して、リトライ処理の開始を早めることができる。これにより、無駄な撮像処理を省略できるとともに、装着処理の所要時間を短縮できる。

さらに、実施形態において、制御装置１６は、バルブ装置３８の切り換えの前後におけるエアの流通状態に基づいて閾値Ｔｈを校正する（Ｓ３４）ものとした。また、上記のように第一供給通路２３と第二供給通路２４とは供給系統が異なる。これにより、バルブ装置３８の切り換えにより一方の流通状態の変動が他方の流通状態に影響することが抑制される。そのため、バルブ装置３８の切り換えの前後における第二供給通路２４における流通状態に基づいて、適切な閾値Ｔｈを設定することができる（Ｓ３４）。

２．実施形態の変形態様
２−１．第二供給通路２４および第二エア通路３４について
実施形態において、第二供給通路２４および第二エア通路３４は、装着ヘッド２０がチャック３０を吸着して保持するのに用いられる負圧エアを流通させる供給系統を構成する。これに対して、第二供給通路２４および第二エア通路３４は、装着ヘッド２０にチャック３０が保持されることにより連通し、第一供給通路２３とは異なる供給系統を構成するのであれば、種々の態様を採用し得る。

例えば、第二エア供給回路Ｃｓ２は、装着ヘッド２０によるチャック３０の保持とは異なる他の用途に用いられるエアを流通させてもよい。また、第二エア供給回路Ｃｓ２は、クランプミス状態の検出（部品の保持検査）に専用のエアを流通させてもよい。また、第二エア供給回路Ｃｓ２を流通するエアは、正圧エアでもよいし負圧エアでもよい。

上記のように、第二エア供給回路Ｃｓ２がチャック３０の保持に用いられる負圧エア以外のエアを流通させる構成において、バルブ装置３８は、チャック３０にクランプミスが発生していない正常時において予め第二エア通路３４を大気圧エア通路３７に連通させる構成としてもよい。そして、例えばチャック３０にクランプミスが発生した場合に、バルブ装置３８は、第二エア通路３４と大気圧エア通路３７を遮断状態とする。

このような構成によると、チャック３０の正常時には、第二供給通路２４は、流通する正圧エアまたは負圧エアの空気圧が大気圧側に減圧または増圧した状態にある。そして、チャック３０にクランプミスが発生すると、第二供給通路２４は、流通する正圧エアまたは負圧エアの空気圧まで増圧または減圧する。このように、上記のような構成によっても、バルブ装置３８の切り換えによって第二供給通路２４におけるエアの流通状態が変動する。これにより、判定部２５１は、実施形態と同様に、チャック３０が部品をクランプしているか否かを判定することが可能である。

実施形態において、バルブ装置３８は、空気圧装置３５のピストン３５２がスプールとして機能して構成されるものとした。これに対して、バルブ装置３８は、ピストン３５２の移動に連動して第二エア通路３４と大気圧エア通路３７の連通状態と遮断状態を切り換え可能であれば、種々の態様を採用し得る。例えば、バルブ装置３８は、ピストン３５２の位置に応じて給電状態を切り換えられるソレノイドバルブでもよい。その他に、バルブ装置３８は、例えばピストン３５２に連結されたアームやリンク機構を介してスプールを移動されるメカバルブであってもよい。

また、実施形態において、チャック３０は、負圧エアを供給されて開状態（アンクランプ状態）から閉状態（クランプ状態）となるものとした。これに対して、チャック３０は、正圧エアを供給されてクランプ状態となるタイプを採用してもよい。このようなタイプのチャック３０を対象とする第一エア供給回路Ｃｓ１は、図示しない正圧エア供給源により供給される正圧エアをチャック３０へと流通させる。このような構成においても、実施形態と同様の効果を奏する。

１：部品装着機、 １６：制御装置、 ２０：装着ヘッド、 ２１：ヘッド本体、 ２２：負圧エア供給源、 ２３：第一供給通路、 ２４：第二供給通路、 ２５：ヘッド制御部、 ２５１：判定部、 ２６：凹部、 ３０：チャック、 ３１：チャック本体、 ３２：（複数の）爪片、 ３３：第一エア通路、 ３４：第二エア通路、 ３５：空気圧装置、 ３５２：ピストン、 ３６：開閉機構、 ３７：大気圧エア通路、 ３８：バルブ装置、 Ｃｓ１：第一エア供給回路（供給系統）、 Ｃｓ２：第二エア供給回路（供給系統）、 ５２：検出センサ、 ９０：基板、 Ｂｎ：負圧室、 Ｖｎ１，Ｖｎ２：負圧、 Ｖａ：大気圧、 Ｐ１：初期位置、 Ｐ２：規定位置

Claims (5)

1. 正圧または負圧のエアを供給されて部品をクランプするチャックを着脱可能に保持する装着ヘッドであって、
   前記チャックは、
   前記部品をクランプする複数の爪片と、
   互いに独立してエアを流通させる第一エア通路および第二エア通路と、
   前記第一エア通路を介して供給されるエアにより移動するピストンと、
   前記ピストンの位置に応じて複数の前記爪片を開閉させる開閉機構と、
   大気に開放される大気圧エア通路と、
   前記ピストンが規定位置まで移動した場合に、前記第二エア通路と大気圧エア通路の連通状態と遮断状態とを切り換え、前記第二エア通路に前記大気圧エア通路を連通させるバルブ装置と、を有し、
   前記装着ヘッドは、
   前記チャックが前記装着ヘッドに保持されることにより前記第一エア通路に連通し、前記ピストンを移動させるエアを流通させる第一供給通路と、
   前記チャックが前記装着ヘッドに保持されることにより前記第二エア通路に連通し、前記第一供給通路とは異なるエアの供給系統を構成し、負圧エア供給源から供給され前記供給系統が供給する負圧エアを流通させる第二供給通路と、
   前記バルブ装置の切り換えに伴って変動する前記第二供給通路におけるエアの流通状態に基づいて前記第二エア通路に前記大気圧エア通路が連通したことを検出した場合に、前記チャックが前記部品をクランプしていないと判定する判定部と、
   を備え、
   前記装着ヘッドは、前記チャックとの境界部に形成された負圧室に前記第二供給通路を介して負圧エアを供給することにより、前記チャックを吸着して保持し、
   前記バルブ装置は、前記ピストンが前記規定位置まで移動した場合に、前記負圧エア供給源から供給される負圧エアの空気圧より高く、且つ前記装着ヘッドが前記チャックを吸着して保持した状態を維持可能な空気圧まで前記負圧室が増圧するように前記第二エア通路に前記大気圧エア通路を連通させる装着ヘッド。
2. 前記装着ヘッドは、前記バルブ装置の切り換えに伴って変動する前記第二供給通路の空気圧またはエア流量をエアの前記流通状態として検出可能な検出センサをさらに備える、請求項１に記載の装着ヘッド。
3. 請求項１または２に記載の前記装着ヘッドと、
   前記装着ヘッドに保持された前記チャックによりクランプされた前記部品を基板に装着する装着処理を実行する制御装置と、
   を備える部品装着機。
4. 前記制御装置は、供給された前記部品をクランプする際に前記判定部により前記チャックが前記部品をクランプしていないと判定した場合に、前記部品のクランプを再度試行するリトライ処理を実行する、請求項３に記載の部品装着機。
5. 前記判定部は、前記バルブ装置の切り換えに伴って変動する前記第二供給通路におけるエアの前記流通状態の変動量が予め設定された閾値を超えた場合に、前記チャックが前記部品をクランプしていないと判定し、
   前記制御装置は、前記バルブ装置の切り換えの前後におけるエアの前記流通状態に基づいて前記閾値を校正する、請求項３または４に記載の部品装着機。

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