JP7235849B2 - 装着ヘッドメンテナンス装置 - Google Patents

Description

本明細書は、吸着ノズルを有して部品装着機に着脱可能に装備される装着ヘッドを保守するメンテンナンス装置に関する。

プリント配線が施された基板に対基板作業を実施して、回路基板を量産する技術が普及している。対基板作業を実施する対基板作業機の代表例として、部品の装着作業を実施する部品装着機がある。多くの部品装着機は、吸着ノズルを有する装着ヘッドが着脱可能に取り付けられる。装着ヘッドは、吸着ノズルに負圧および正圧のエアを選択的に供給する内部流路を有する。内部流路のうち負圧のエアが流れる負圧流路範囲は、外気エアの吸い込みに伴って塵埃などが混入する場合があり、吸着ノズルの機能低下が懸念される。この対策として、例えば特許文献１に開示された装置により、装着ヘッドのメンテンナンスが実施される。

特許文献１の装着ヘッド洗浄装置は、内部流路に正圧のエアを供給して装着ヘッド内を洗浄するメンテナンス装置である。この装着ヘッド洗浄装置は、部品装着機と共通のヘッドクランプ装置と、エア供給源から供給される正圧のエアを洗浄用通路あるいは検査用通路に選択的に供給する切り替え手段と、検査用通路に設けられたエア測定手段と、を備える。これによれば、装着ヘッド内を自動で洗浄することが可能となり、さらに、洗浄後にエアの流れを測定することができる、とされている。

国際公開第２０１３／１５３５９８号

ところで、特許文献１の装置において、装着ヘッドの洗浄およびエアの流れの測定を自動化できる点は好ましい。しかしながら、検査用通路は、内部流路の上流端に連通され、エア測定手段は、内部流路の下流端に連通される吸着ノズルから見て離れた位置に配置される。このため、エア測定手段で測定されるエアの流れは、離れた位置の吸着ノズルの機能を高精度に表わすことができるとは限らなかった。

また、エアの流量および圧力の両方を測定する場合、内部流路の下流端を開いた状態および閉じた状態にする２種類の測定治具が必要であった。さらには、２種類の測定治具の交換作業が必要となり、特に、複数の吸着ノズルを有するロータリ型の装着ヘッドでは、測定治具の交換作業に多くの作業時間が必要となっていた。

本明細書では、吸着ノズルを保持するノズル保持部の近くにおいて、吸着ノズルの機能に直結するエアの流量および圧力の少なくとも一方を高精度に検出することができる装着ヘッドメンテナンス装置を提供することを解決すべき課題とする。

本明細書は、吸着ノズルを着脱可能に保持するノズル保持部、および保持された前記吸着ノズルに負圧および正圧のエアを選択的に供給する内部流路を有する装着ヘッドの前記ノズル保持部に着脱可能に取り付けられて、前記内部流路に連通される連通部材と、その一端が前記連通部材に連通される外部流路と、前記外部流路に設けられて前記エアの流量および圧力の少なくとも一方を検出するエアセンサと、を備える装着ヘッドメンテナンス装置を開示する。

本明細書で開示する装着ヘッドメンテナンス装置によれば、吸着ノズルに代えて連通部材を装着ヘッドのノズル保持部に取り付け、連通部材に連通される外部流路にエアセンサを設けることができる。したがって、装着ヘッドメンテナンス装置は、ノズル保持部の近くにおいて、吸着ノズルの機能に直結するエアの流量および圧力の少なくとも一方をエアセンサによって高精度に検出することができる。

装着ヘッドが取り付けられる部品装着機の構成例を示す斜視図である。 吸着ノズルおよびノズル保持部の周りの構成を示す側面断面図である。 装着ヘッドの取り付け構造を示す側面断面図である。 部品装着機の内部においてエアが流れる流路の系統構成を示した図である。 第１実施形態の装着ヘッドメンテナンス装置の外形を示す斜視図である。 装着ヘッドメンテナンス装置の内部の斜視図である。 装着ヘッドメンテナンス装置において、測定を実施している状態を示す側面図である。 装着ヘッドメンテナンス装置において、装着ヘッドの内部流路を洗浄している状況を示す図である。 装着ヘッドメンテナンス装置において、正圧のエアにより測定を実施している状況を示す流路系統図である。 装着ヘッドメンテナンス装置において、負圧のエアにより測定を実施している状況を示す流路系統図である。 装着ヘッドメンテナンス装置の制御の構成を示す機能ブロック図である。 装着ヘッドメンテナンス装置を使用して装着ヘッドをメンテナンスするときの動作フローの図である。 第２実施形態の装着ヘッドメンテナンス装置の制御の構成を示す機能ブロック図である。

１．部品装着機１の構成例
まず、装着ヘッド４６が取り付けられる部品装着機１の構成例について、図１～図４を参考にして説明する。図１の左上から右下に向かう方向が基板Ｋを搬送するＸ軸方向、左下（後側）から右上（前側）に向かう方向がＹ軸方向、鉛直方向がＺ軸方向である。部品装着機１は、部品の装着作業を繰り返して実施する。部品装着機１は、基板搬送装置２、部品供給装置３、部品移載装置４、部品カメラ１１、および図略の制御装置などで構成されている。

基板搬送装置２は、第１ガイドレール２１および第２ガイドレール２２、一対のコンベアベルト、ならびにクランプ装置などで構成される。第１ガイドレール２１および第２ガイドレール２２は、基台１０の上部中央を横断してＸ軸方向に延在し、かつ互いに平行するように基台１０に組み付けられる。第１ガイドレール２１および第２ガイドレール２２に沿い、互いに平行に配置された一対のコンベアベルトが設けられる。一対のコンベアベルトは、コンベア搬送面に基板Ｋを戴置した状態で輪転して、基台１０の中央に設定された装着実施位置に基板Ｋを搬入および搬出する。また、基台１０の中央部のコンベアベルトの下方にクランプ装置が設けられる。クランプ装置は、基板Ｋを複数の押し上げピンで押し上げて水平姿勢でクランプし、装着実施位置に位置決めする。

部品供給装置３は、部品装着機１の後側に着脱可能に装備される。部品供給装置３は、デバイスパレット３５上に複数のフィーダ装置３１が列設されて構成される。フィーダ装置３１は、本体３２と、本体３２の後側に設けられた供給リール３３と、本体３２の前端上部に設けられた部品取り出し部３４とを備える。供給リール３３には、多数の部品が所定ピッチで封入されたキャリアテープが巻回保持される。このキャリアテープが所定ピッチで送り出されると、部品は、封入状態を解除されて部品取り出し部３４に順次送り込まれる。

部品移載装置４は、一対のＹ軸レール４１、Ｙ軸移動台４２、Ｙ軸モータ４３、Ｘ軸移動台４４、Ｘ軸モータ４５、および装着ヘッド４６などで構成される。一対のＹ軸レール４１は、基台１０の前側から後側の部品供給装置３の上方にかけて配設される。Ｙ軸移動台４２は、一対のＹ軸レール４１に装架されている。Ｙ軸移動台４２は、Ｙ軸モータ４３からボールねじ機構を介して駆動され、Ｙ軸方向に移動する。

Ｘ軸移動台４４は、Ｙ軸移動台４２に装架されている。Ｘ軸移動台４４は、Ｘ軸モータ４５からボールねじ機構を介して駆動され、Ｘ軸方向に移動する。装着ヘッド４６は、Ｘ軸移動台４４の後側に、着脱可能に取り付けられる。Ｙ軸レール４１、Ｙ軸移動台４２、Ｙ軸モータ４３、およびＸ軸モータ４５は、装着ヘッド４６を駆動するヘッド駆動機構４０を構成する。

装着ヘッド４６は、ロータリツール４７を下側に有する。ロータリツール４７は、Ｒ軸モータ４Ａ（図１１参照）によって回転駆動される。図１には省略されているが、ロータリツール４７の下側に、複数の吸着ノズル５（図２参照）が環状に配置される。マークカメラ４９は、装着ヘッド４６の下側に設けられ、ロータリツール４７に並んで配置される。マークカメラ４９は、位置決めされた基板Ｋに付設された位置マークを撮像して、基板Ｋの正確な装着実施位置を検出する。

部品カメラ１１は、基板搬送装置２と部品供給装置３との間の基台１０の上面に、上向きに設けられている。部品カメラ１１は、装着ヘッド４６の複数本の吸着ノズル５が部品取り出し部３４で部品を吸着して基板Ｋに移動する途中の状態を撮影する。これにより、部品カメラ１１は、複数本の吸着ノズル５にそれぞれ保持された部品を一括して撮像できる。取得された画像データは、画像処理されて、部品の有無や正誤が確認されるとともに、吸着姿勢が取得される。

制御装置は、基板Ｋの種類ごとのジョブデータを保持して、装着作業を制御する。ジョブデータは、装着作業の詳細な手順や方法などを記述したデータである。制御装置は、基板搬送装置２、部品供給装置３、部品移載装置４、および部品カメラ１１に各種の指令を送信する。また、制御装置は、これらの装置から動作状況に関する情報を受信する。制御装置は、単一のコンピュータ装置で構成されてもよく、複数のコンピュータ装置に機能分散されて構成されてもよい。

２．吸着ノズル５および装着ヘッド４６の構成
次に、吸着ノズル５および装着ヘッド４６の詳細な構成について説明する。ロータリツール４７の中心から離れた円周上に等間隔で、複数のノズル保持部４Ｂが設けられる。図２に示されるように、ノズル保持部４Ｂは、上下方向に延在する円柱状の内部空間によって形成される。ノズル保持部４Ｂは、吸着ノズル５を着脱可能かつ動作可能に保持する。

吸着ノズル５は、ノズル本体部５１、ノズル先端部５３、および付勢ばね５６などで構成される。ノズル本体部５１は、上下方向に長く形成され、ノズル保持部４Ｂの内部に昇降可能に配置される。ノズル本体部５１の外周面と、ノズル保持部４Ｂの内周面との間は、気密構造とされている。ノズル本体部５１は、軸方向流路５１１、径方向流路５１２、外周流路５１３、および先端保持空間５１４を有する。軸方向流路５１１は、ノズル本体部５１の中心に形成されて、上下方向に延在する。径方向流路５１２は、径方向に形成されて、軸方向流路５１１の上部からノズル本体部５１の外周面に連通する。

外周流路５１３は、ノズル本体部５１の外周の一部分が縮径されて形成される。外周流路５１３は、径方向流路５１２に連通しつつ、ノズル本体部５１の外周において上下方向および周方向に拡がっている。先端保持空間５１４は、軸方向流路５１１の下側に連通して形成される。先端保持空間５１４は、軸方向流路５１１よりも大径の空間であり、下方に開口している。ノズル本体部５１は、先端保持空間５１４の内側面から外周面に開口する昇降規制窓５２をもつ。

ノズル先端部５３は、先端保持空間５１４の内部に、気密を確保しつつ昇降可能に設けられる。ノズル先端部５３は、円筒状の部材で形成され、その外径が先端保持空間５１４の内径に略等しい。ノズル先端部５３は、下方に進むにつれて徐々に縮径されつつ下方に開口する開口部５４を下側に有する。吸着する様々な大きさの部品に対応するために、開口部５４の開口面積が相違する複数種類の吸着ノズル５が用いられる。

ノズル先端部５３の途中高さに、エアの流れを妨げない支持板５５が設けられる。支持板５５は、水平方向に配置され、その端部が昇降規制窓５２に係入している。支持板５５とノズル本体部５１の間に、付勢ばね５６が設けられる。付勢ばね５６は、ノズル本体部５１を基準にして、ノズル先端部５３を下方に付勢する。したがって、通常時に、ノズル先端部５３は、支持板５５が昇降規制窓５２の下面に接する高さに維持される（図２参照）。

ここで、装着ヘッド４６の後部寄りの特定箇所に、吸着ノズル５が動作するノズル動作位置が設定されている。ノズル動作位置の上方には、昇降駆動部に相当するＺ軸モータ４８が設けられる。ロータリツール４７の回転によってノズル動作位置にセットされた吸着ノズル５は、Ｚ軸モータ４８に駆動されて、ノズル保持部４Ｂの中を昇降する。また、ノズル動作位置にセットされた吸着ノズル５は、Ｑ軸モータ４Ｃ（図１１参照）に駆動されて、ノズル保持部４Ｂの中で自転する。

さらに、ノズル動作位置の近傍に、タッチダウン監視センサ４Ｄが設けられる。タッチダウン監視センサ４Ｄは、下降駆動された吸着ノズル５の下端が物体に当接するタッチダウン状態を監視する。タッチダウン監視センサ４Ｄとして、検出光の通過および反射を利用して支持板５５の高さ位置を監視する光電センサを例示することができる。光電センサ（タッチダウン監視センサ４Ｄ）は、Ｚ軸モータ４８に駆動されて、吸着ノズル５とともに下降する。

光電センサ（タッチダウン監視センサ４Ｄ）による検出方式について補足説明する。Ｚ軸モータ４８に下降駆動されたとき、ノズル本体部５１、ノズル先端部５３、および光電センサは、始めのうちは共に下降する。ノズル先端部５３が物体に当接して下降できなくなると、以降は、ノズル本体部５１および光電センサが下降し続ける。この結果、付勢ばね５６が圧縮され、支持板５５は、昇降規制窓５２の下面から離れてゆく。つまり、光電センサから見て、支持板５５が相対的に上昇することから、タッチダウン状態の検出が可能となる。なお、タッチダウン監視センサ４Ｄとして、光電センサ以外の監視手段、例えば、吸着ノズル５の下降動作を撮影する監視カメラを用いてもよい。

さらに、ロータリツール４７には、吸着ノズル５ごとに内部流路４Ｅおよびメカバルブ４Ｆが設けられる。内部流路４Ｅは、吸着ノズル５に負圧および正圧のエアを選択的に供給する。内部流路４Ｅは、ノズル保持部４Ｂに開口して形成され、吸着ノズル５の外周流路５１３に連通される。外周流路５１３が上下方向および周方向に拡がっているので、吸着ノズル５が昇降し、また自転しても、内部流路４Ｅと外周流路５１３の連通が維持される。

メカバルブ４Ｆは、内部流路４Ｅの開閉をメカニカルに行う。メカバルブ４Ｆは、内部流路４Ｅを遮断しつつ上下方向に延在し、昇降可能に設けられる。メカバルブ４Ｆは、昇降駆動される係合部４Ｇを上部に有し、内部流路４Ｅを連通させる開口部４Ｈを下方寄りに有する。メカバルブ４Ｆは、図略の摩擦力保持機構を備えており、重力や振動などの影響が抑制される。これにより、メカバルブ４Ｆは、通常時に安定して下側に位置する。

また、装着ヘッド４６のノズル動作位置の近傍に、駆動軸４Ｊおよびステッピングモータ４Ｌが設けられる。駆動軸４Ｊは、メカバルブ４Ｆの係合部４Ｇを係止する係止部４Ｋを有して、昇降可能に保持される。ロータリツール４７が回転すると、駆動軸４Ｊの係止部４Ｋは、別のメカバルブ４Ｆの係合部４Ｇを係止する。

ステッピングモータ４Ｌは、駆動軸４Ｊを昇降駆動する。図３において、ステッピングモータ４Ｌは動作しておらず、駆動軸４Ｊは下側に位置し、メカバルブ４Ｆは下側に位置する。このとき、メカバルブ４Ｆの開口部４Ｈは、内部流路４Ｅから外れており、内部流路４Ｅは遮断される。ステッピングモータ４Ｌが動作して駆動軸４Ｊを上方に駆動すると、係止部４Ｋが係合部４Ｇを上方に駆動して、メカバルブ４Ｆが上昇する。これにより、メカバルブ４Ｆの開口部４Ｈが内部流路４Ｅに重なり、内部流路４Ｅは連通される。メカバルブ４Ｆは、ノズル動作位置にある場合に開閉操作され、ノズル動作位置以外では常に閉じた状態となる。

また、図３に示されるように、Ｘ軸移動台４４の後側には、装着ヘッド４６を取り付けるためのクランプ機構４Ｍが設けられる。クランプ機構４Ｍは、下部の脚部支承部４Ｎ、上部のプッシャ部材４Ｐおよび押圧部材４Ｑなどで構成される。脚部支承部４Ｎは、上方に開口するＶ溝形状に形成されている。プッシャ部材４Ｐは、上下動可能に設けられ、下側に係止斜面４Ｐ１を有し、上側に従動斜面４Ｐ２を有する。押圧部材４Ｑは、プッシャ部材４Ｐの後方の上部の位置に、前後動可能に配置される。押圧部材４Ｑの前側の下部に形成された駆動斜面４Ｑ１は、プッシャ部材４Ｐの従動斜面４Ｐ２に接する。また、Ｘ軸移動台４４のクランプ機構４Ｍよりも上方の位置に、後方に向かって延在する図略の電気接続部が設けられている。

一方、装着ヘッド４６は、前側の下部に脚部４Ｒを有し、前側の上部に係合ローラ４Ｓを有する。脚部４Ｒの断面は、Ｖ字状に下向きに突出している。係合ローラ４Ｓの断面は、円形とされている。また、装着ヘッド４６の上面に、コネクタ４６１（図６、図７参照）が設けられている。コネクタ４６１は、Ｘ軸移動台４４の電気接続部に接続されて、電源供給を受けるとともに、制御情報の授受などを行う通信路を確保する。

装着ヘッド４６の取り付け作業において、まず、装着ヘッド４６が傾けられ、脚部４Ｒが脚部支承部４Ｎに係入される。次に、装着ヘッド４６が起立されて、係合ローラ４Ｓがプッシャ部材４Ｐの前側まで入り込む。次に、押圧部材４Ｑが前側に駆動されると、駆動斜面４Ｑ１が従動斜面４Ｐ２を下向きに押圧し、プッシャ部材４Ｐは下降する。これにより、プッシャ部材４Ｐの係止斜面４Ｐ１は、係合ローラ４Ｓを係止する。最後に、Ｘ軸移動台４４の電気接続部と、装着ヘッド４６のコネクタ４６１とが接続されて、取り付け作業が完了する。なお、装着ヘッド４６の取り外し作業は、概ね取り付け作業の逆順となる。

また、図４に示されるように、Ｘ軸移動台４４は、負圧源４Ｔ、正圧源４Ｕ、切り替え弁４Ｖ、および供給管路４Ｗを有する。負圧源４Ｔは、吸着ノズル５に負圧のエアを供給するものであり、例えば、エアを吸引する真空ポンプを用いて構成される。正圧源４Ｕは、吸着ノズル５に正圧のエアを供給するものであり、例えば、エアを圧縮して送り出すコンプレッサを用いて構成される。切り替え弁４Ｖは、供給管路４Ｗに供給するエアの負圧と正圧を切り替える。切り替え弁４Ｖは、例えば、１個の三方弁や、複数の開閉弁の組み合わせにより構成される。

図３に示されるように、供給管路４Ｗは、Ｘ軸移動台４４の後面に開口している。一方、内部流路４Ｅは、ロータリツール４７から装着ヘッド４６の本体に連通され、装着ヘッド４６の前面に開口している。クランプ機構４Ｍを用いて装着ヘッド４６が取り付けられたとき、供給管路４Ｗと内部流路４Ｅは、気密を維持して連通される。図４に示されるように、内部流路４Ｅは、途中で吸着ノズル５の個数に等しい流路数に分岐され、メカバルブ４Ｆを経由して吸着ノズル５に至る。

３．第１実施形態の装着ヘッドメンテナンス装置６
第１実施形態の装着ヘッドメンテナンス装置６の説明に移る。図５に示されるように、装着ヘッドメンテナンス装置６は、箱形状のフレーム６１を用いて形成される。フレーム６１の下側に複数のキャスタ６２が設けられており、装着ヘッドメンテナンス装置６は、移動が可能である。フレーム６１の前面の上部に、扉６３が設けられる。扉６３は、透明な樹脂で形成され、フレーム６１内が目視されるようになっている。装着ヘッド４６は、扉６３が開けられてフレーム６１内に持ち込まれる。扉６３の上側に、操作部９１および表示部９２が設けられる。

図６には、装着ヘッドメンテナンス装置６からフレーム６１を取り外した状態の概ね上半分が示されている。フレーム６１の内部の略中間高さに、基台６４が水平に架け渡される。装着ヘッドメンテナンス装置６は、取り付けユニット６５、検査ユニット７、および制御部９（図１１参照）を含んで構成される。

取り付けユニット６５は、基台６４の後寄りに立設される。取り付けユニット６５の前側にクランプ機構６６が設けられる、クランプ機構６６は、Ｘ軸移動台４４に設けられたクランプ機構４Ｍと同一の構成を有する。したがって、装着ヘッド４６は、Ｘ軸移動台４４への取り付け作業と同じ要領で、取り付けユニット６５に取り付けられる。図６および図７において、既に装着ヘッド４６が取り付けられており、クランプ機構６６の上部の電気接続部６８および装着ヘッド４６の上面のコネクタ４６１が示されている。

検査ユニット７は、エアセンサ（後述）による測定の機能に加えて、装着ヘッド４６を洗浄する機能を併せもつ。検査ユニット７は、圧力源７１、検査機能部８、汚れ吸引ブロア７２、およびＸ－Ｙ駆動機構７３などで構成される。圧力源７１は、取り付けユニット６５の内部に配置される。図８～１０に示されるように、圧力源７１は、Ｘ軸移動台４４の供給管路４Ｗと同一形状の供給管路７５を有する。供給管路７５は、取り付けユニット６５に取り付けられた装着ヘッド４６の内部流路４Ｅに連通される。なお、図８～１０において、ノズル動作位置以外のメカバルブ４Ｆおよび内部流路４Ｅは、図示省略されている。

圧力源７１は、装着ヘッド４６の内部流路４Ｅに負圧および正圧のエアを選択的に供給する。圧力源７１は、負圧源４Ｔと同等の負圧、および正圧源４Ｕと同等の正圧を切り替えて発生する。さらに、圧力源７１は、内部流路４Ｅのうち少なくとも負圧のエアが流れる負圧流路範囲を洗浄する洗浄用エアの供給源を兼ねる。圧力源７１は、例えば、真空ポンプ、コンプレッサ、および弁類の組み合わせによって構成される。第１実施形態において、内部流路４Ｅの全体が負圧流路範囲に該当する。また、洗浄用エアの圧力は、正圧源４Ｕの正圧よりも高いパージ圧力とされている。

検査機能部８は、取り付けユニット６５に取り付けられた装着ヘッド４６の下側に位置する箱体の内部に収納される。図９および図１０に示されるように、検査機能部８は、外部流路、弁類、およびエアセンサで構成される。外部流路は、樹脂製チューブや金属製パイプを用いて構成される。外部流路は、共通外部流路８０、第１外部流路８１、第２外部流路８２、および測定流路８３を含む。弁類は、切り替え弁８５、第１開閉弁８６、および第２開閉弁８７を含む。弁類は、電気的に制御可能な電磁弁とされる。エアセンサは、エア流量センサ８Ｘおよびエア圧力センサ８Ｙを含む。

共通外部流路８０は、上流端に設けられたパッキン８０１と、切り替え弁８５の共通ポート８５０を連通する。図７に示されるように、パッキン８０１は、箱体の上部に突出している。パッキン８０１は、取り付けユニット６５に取り付けられた装着ヘッド４６から見て、基板Ｋと同じ高さに設定される。第１外部流路８１は、切り替え弁８５の第１ポート８５１と、第１開閉弁８６を連通する。第２外部流路８２は、切り替え弁８５の第２ポート８５２と、第２開閉弁８７を連通する。測定流路８３は、第１外部流路８１の途中位置から分岐して、第２外部流路８２の途中位置に合流する。外部流路を短く構成することにより、エアセンサの位置をノズル保持部４Ｂに近付けることができる。

切り替え弁８５は、次に説明する第１状態と第２状態を切り替える。第１状態において、共通ポート８５０と第１ポート８５１が連通し、第２ポート８５２が閉止される（図９参照）。第２状態において、共通ポート８５０と第２ポート８５２が連通し、第１ポート８５１が閉止される（図１０参照）。第１開閉弁８６は、第１外部流路８１の下流端８１１を開閉操作する。第２開閉弁８７は、第２外部流路８２の下流端８２１を開閉操作する。

エアセンサは、測定流路８３に設けられる。エアセンサは、良好な検出精度を有することが確認されている必要がある。エア流量センサ８Ｘは、測定流路８３内に直列に接続される。エア流量センサ８Ｘは、第１外部流路８１から第２外部流路８２に向かう一方向のエアの流量のみを検出する一方向エア流量センサとされている。エア圧力センサ８Ｙは、第１外部流路８１とエア流量センサ８Ｘの間から分岐された分岐流路８Ｚに接続され、袋小路を形成する。エア圧力センサ８Ｙは、負圧および正圧の両方を測定できるタイプが採用される。また、分岐流路８Ｚの分岐点よりも第１外部流路８１に近い箇所に、混入した塵埃を除去するフィルタ８３１が直列に接続される。

装着ヘッド４６のメンテナンスに際し、ノズル動作位置の吸着ノズル５に代えて、連通部材６７がノズル保持部４Ｂに取り付けられる。連通部材６７は、上下方向の寸法、および付勢ばね５６などの構成が吸着ノズル５と同一に形成されている。前述したように、吸着ノズル５の開口部５４は、開口面積の相違する複数種類がある。連通部材６７の下側の開口部の開口面積は、最も大きな開口部５４に合わせて設定される。これにより、内部流路４Ｅに大きな塵埃が仮に混入していても、確実に排出することが可能となる。

ノズル保持部４Ｂに保持された連通部材６７は、内部流路４Ｅに連通され、かつ、Ｚ軸モータ４８からの昇降駆動、およびタッチダウン監視センサ４Ｄによる監視が可能となっている。また、検査機能部８のパッキン８０１は、連通部材６７の開口部に適合する形状とされている。したがって、連通部材６７が下降してパッキン８０１に圧接されたとき、連通部材６７および共通外部流路８０は、気密を確保しつつ相互に連通する。

図６～図８に示されるように、汚れ吸引ブロア７２は、検査機能部８の箱体の上側に一体的に設けられる。汚れ吸引ブロア７２は、装着ヘッド４６の内部流路４Ｅの洗浄に使用される。汚れ吸引ブロア７２は、上方に開口する円筒状に形成され、ファンなどを備えて塵埃の吸引機能を有する。Ｘ－Ｙ駆動機構７３は、基台６４の上面の取り付けユニット６５の前側に配置される。Ｘ－Ｙ駆動機構７３は、検査機能部８および汚れ吸引ブロア７２を水平二方向に駆動する。

制御部９は、ＣＰＵを有してソフトウェアで動作するコンピュータ装置により構成される。制御部９の配設位置は特に限定されない。図１１の機能ブロック図に示されるように、制御部９には、前述した操作部９１および表示部９２が付属されている。操作部９１は、操作スイッチやテンキーなどで構成され、洗浄や測定の動作指令などが入力される。表示部９２は、液晶表示装置などで構成され、装着ヘッド４６の個体情報、洗浄や測定の進捗状況および実施結果などを表示する。

制御部９は、モータ制御部９３および測定制御部９４を含む。モータ制御部９３は、装着ヘッド４６のＺ軸モータ４８、Ｒ軸モータ４Ａ、Ｑ軸モータ４Ｃ、およびステッピングモータ４Ｌを制御する。測定制御部９４は、圧力源７１、Ｘ－Ｙ駆動機構７３、切り替え弁８５、第１開閉弁８６、および第２開閉弁８７を制御する。測定制御部９４は、さらに、エア流量センサ８Ｘおよびエア圧力センサ８Ｙの検出出力を取得する。測定制御部９４は、洗浄動作、ならびに正圧および負圧のエアによる測定動作の手順を記述したソフトウェアにしたがい、制御を進める。

ここで、エアセンサの測定結果は、良否を判定する検査に適用可能な物理量であることが必要条件となる。詳述すると、エアの流れが時間的に一定でないので、検出される瞬時値は時々刻々と変化し得る。また、過渡的なエアの流れの状態は、流路の位置に依存して変化する。したがって、エアセンサの測定結果として、エアの流れが停止した後の圧力値や、流量の時間平均値などが用いられる。

４．装着ヘッドメンテナンス装置６を使用したメンテナンス動作
次に、装着ヘッドメンテナンス装置６を使用して装着ヘッド４６のメンテナンスを実施する動作について説明する。メンテナンスでは、まず、装着ヘッド４６の内部流路４Ｅの洗浄が実施され、続いて、エアセンサによる測定および検査が実施される。図１２に示された動作フローは、作業者と装着ヘッドメンテナンス装置６の共同作業により進められる。

図１２のステップＳ１で、作業者は、装着ヘッドメンテナンス装置６の扉６３を開け、装着ヘッド４６を取り付けユニット６５に取り付ける。電気接続部６８とコネクタ４６１の接続により、装着ヘッド４６への電源供給が確保され、かつ、制御部９から装着ヘッド４６を制御できるようになる。次のステップＳ２で、作業者は、装着ヘッド４６のノズル動作位置にある吸着ノズル５を取り外して、連通部材６７を取り付ける。

次のステップＳ３で、作業者は、扉６３を閉じて、操作部９１から動作指令を入力する。動作指令は、洗浄動作、正圧エアによる測定動作、および負圧エアによる測定動作を続けて実施させる指令である。これに限定されず、三つの動作に個別の指令が設定され、いずれか一つの動作のみが実施されてもよい。動作指令を認識した制御部９は、測定制御部９４を起動する。測定制御部９４は、１番目に、洗浄動作を制御する。

具体的に、測定制御部９４は、Ｘ－Ｙ駆動機構７３を制御して、汚れ吸引ブロア７２を連通部材６７の真下に移動させ、図８に示された状況とする。測定制御部９４は、次に、モータ制御部９３経由でステッピングモータ４Ｌを制御してメカバルブ４Ｆを開き、内部流路４Ｅを連通させる。測定制御部９４は、その次に、圧力源７１を制御して、パージ圧力の洗浄用エアを供給させる。この制御により、洗浄用エアは、圧力源７１から内部流路４Ｅおよび連通部材６７を通り、汚れ吸引ブロア７２に向かって排気される。したがって、内部流路４Ｅに混入していた塵埃は、洗浄用エアの流れに乗って移動し、汚れ吸引ブロア７２に排出される。

次のステップＳ４で、測定制御部９４は、２番目に、正圧エアによる測定動作を制御する。具体的に、測定制御部９４は、Ｘ－Ｙ駆動機構７３を制御して、検査機能部８を連通部材６７の真下に移動させる。さらに、測定制御部９４は、モータ制御部９３経由でＺ軸モータ４８を制御して連通部材６７を下降させ、パッキン８０１に圧接させる。これにより、図９および図１０に示される測定用の流路系統が形成される。

測定制御部９４は、次に、切り替え弁８５を第１状態、第１開閉弁８６を閉状態、第２開閉弁８７を開状態に制御し、圧力源７１を正圧源４Ｕの正圧に制御する。すると、正圧エアは、図９に示された太線の矢印の方向に流れ、エア流量センサ８Ｘによる測定が可能となる。圧力源７１の制御から第１所定時間が経過すると、正圧エアの流れが安定化するので、測定制御部９４は測定を開始する。測定制御部９４は、所定の測定時間幅の間、エア流量センサ８Ｘの検出出力を取得して平均化し、正圧エアの流量の時間平均値を取得する。

測定制御部９４は、その次に、第２開閉弁８７を閉じる制御を行う。これにより、測定用の流路系統は出入り口が無くなり、エア圧力センサ８Ｙによる静的な正圧の測定が可能となる。第２開閉弁８７が閉じてから第２所定時間が経過すると、正圧エアの流れが停止して静的圧力が安定化する。測定制御部９４は、エア圧力センサ８Ｙの検出出力を取得して、正圧値を求める。

次のステップＳ５で、測定制御部９４は、３番目に、負圧エアによる測定動作を制御する。具体的に、測定制御部９４は、切り替え弁８５を第２状態、第１開閉弁８６を開状態、第２開閉弁８７を閉状態に制御し、圧力源７１を負圧源４Ｔの負圧に制御する。すると、負圧エアは、図１０に示された太線の矢印の方向に流れ、エア流量センサ８Ｘによる測定が可能となる。圧力源７１の制御から第３所定時間が経過すると、負圧エアの流れが安定化するので、測定制御部９４は測定を開始する。測定制御部９４は、所定の測定時間幅の間、エア流量センサ８Ｘの検出出力を取得して平均化し、負圧エアの流量の時間平均値を取得する。

測定制御部９４は、その次に、第１開閉弁８６を閉じる制御を行う。これにより、測定用の流路系統は出入り口が無くなり、エア圧力センサ８Ｙによる静的な負圧の測定が可能となる。第１開閉弁８６が閉じてから第４所定時間が経過すると、負圧エアの流れが停止して静的圧力が安定化する。測定制御部９４は、エア圧力センサ８Ｙの検出出力を取得して、負圧値を求める。なお、第１～第４所定時間は、相互に相違しても、または等しくてもよい。

次のステップＳ６で、測定制御部９４は、測定結果を処理して検査結果を作成し、表示部９２に表示する。なお、測定制御部９４は、複数の吸着ノズル５に対応する複数個の測定結果をまとめて処理し、あるいは、複数の検査結果をまとめて表示部９２に表示してもよい。この後、作業者は、連通部材６７を取り外して、吸着ノズル５を取り付ける。これで、１本の吸着ノズル５に対応する内部流路４Ｅのメンテナンスが終了する。

次のステップＳ７で、吸着ノズル５の全数に対応するメンテナンスが終了したか否かが判定される。否の場合、測定制御部９４は、モータ制御部９３経由でＲ軸モータ４Ａを制御して、ロータリツール４７を回転させる。これにより、次の吸着ノズル５に対応する内部流路４Ｅがメンテナンスの対象となる。そして、動作フローの実行は、ステップＳ２に戻される。

ステップＳ７で、吸着ノズル５の全数に対応するメンテナンスが終了した場合、動作フローの実行は、ステップＳ８に進められる。ステップＳ８で、作業者は、扉６３を開け、取り付けユニット６５から装着ヘッド４６を取り外して装置外に取り出す。これで、１個の装着ヘッド４６に対するメンテナンスが終了する。

第１実施形態の装着ヘッドメンテナンス装置６によれば、吸着ノズル５に代えて連通部材６７を装着ヘッド４６のノズル保持部４Ｂに取り付け、連通部材６７に連通される外部流路（８３）にエアセンサ（８Ｘ、８Ｙ）を設けることができる。したがって、装着ヘッドメンテナンス装置６は、ノズル保持部４Ｂの近くにおいて、吸着ノズル５の機能に直結するエアの流量および圧力の少なくとも一方をエアセンサ（８Ｘ、８Ｙ）によって高精度に検出することができる。

また、エア流量センサ８Ｘに一方向エア流量センサを用いているので、正圧および負圧でエアの流れる方向を切り替える切り替え弁８５が必要となる。それでも、特殊で高価な双方向エア流量センサをエア流量センサ８Ｘに用いる構成と比較して、装着ヘッドメンテナンス装置６のコストは低廉化される。さらに、エアの流量および圧力の両方を測定するために、連通部材６７を取り付けて流路系統を切り替え制御する。したがって、従来技術で２種類の測定治具を取り替えることと比較して、作業者の手間が省力化される。

５．第２実施形態の装着ヘッドメンテナンス装置６Ａ
次に、第２実施形態の装着ヘッドメンテナンス装置６Ａについて、第１実施形態と異なる点を主にして説明する。装着ヘッドメンテナンス装置６Ａは、第１実施形態と同様の取り付けユニット６５および検査ユニット７を備える。また、図１３に示されるように、装着ヘッドメンテナンス装置６Ａは、第１実施形態に無い撮像検査器具７６および総合判定部９６を備える。さらに、モータ制御部９３Ａの機能が第１実施形態と相違する。

撮像検査器具７６は、エアセンサと相違する検査器具である。撮像検査器具７６は、カメラ７７および画像処理検査部９５からなる。カメラ７７は、基台６４上に配置される。カメラ７７は、取り付けユニット６５に取り付けられた装着ヘッド４６を側方から撮像して、画像データを取得する。カメラ７７は、ノズル動作位置の吸着ノズル５が昇降する状況やロータリツール４７が回転するする状況を連続的に撮像する動画カメラとすることができる。また、カメラ７７は、吸着ノズル５がタッチダウンしている状態などを撮像する静止画カメラでもよい。

画像処理検査部９５は、ソフトウェアで実現されており、制御部９Ａの中に設けられる。画像処理検査部９５は、カメラ７７から画像データを受け取って画像処理を実施することにより、装着ヘッド４６を検査する。例えば、画像処理検査部９５は、連通部材６７や吸着ノズル５が傾斜取り付けされた外観異常、および、吸着ノズル５やロータリツール４７の中心軸がずれる振れ回り動作などが認められた場合に、不合格と判定する。撮像検査器具７６を用いた検査は、図１２の動作フローと並行して、ノズル保持部４Ｂに連通部材６７が取り付けられた状態で実施される。あるいは、ステップＳ６で再び吸着ノズル５が取り付けられて、装着ヘッド４６が実使用状態に戻されてから実施される。

モータ制御部９３Ａは、装着ヘッド４６のＺ軸モータ４８、Ｒ軸モータ４Ａ、Ｑ軸モータ４Ｃ、およびステッピングモータ４Ｌを制御しつつ、モータ電流を検出する。モータ制御部９３Ａは、さらに、タッチダウン監視センサ４Ｄの検出信号を取得する。モータ制御部９３Ａは、装着ヘッド４６の動作特性に関する次の１）～５）の監視項目を監視する。これら５項目の監視は、撮像検査器具７６を用いた検査と同時に実施される。

１）Ｚ軸、Ｒ軸、およびＱ軸の移動時間
モータ制御部９３Ａは、Ｚ軸モータ４８のモータ電流の通電継続時間から、吸着ノズル５の昇降に要する時間を求めて良否を判定する。同様に、モータ制御部９３Ａは、Ｒ軸モータ４Ａのモータ電流の通電継続時間から、ロータリツール４７の回転に要する時間を求めて良否を判定する。さらに、モータ制御部９３Ａは、Ｑ軸モータ４Ｃのモータ電流の通電継続時間から、吸着ノズル５の自転に要する時間を求めて良否を判定する。

２）Ｚ軸、Ｒ軸、およびＱ軸の発生トルク
モータ制御部９３Ａは、Ｚ軸モータ４８、Ｒ軸モータ４Ａ、およびＱ軸モータ４Ｃのモータ電流の大きさに基づき、それぞれの発生トルクを求めて良否を判定する。仮に、可動部の摩耗やかじり、こじれ等に起因して摺動抵抗や軸受抵抗が増加すると、発生トルクが過大となるため、不合格と判定される。なお、モータ電流の大きさとして、ピーク値、実効値、および平均値などを用いることができる。

３）Ｒ軸およびＱ軸の寄り付き
モータ制御部９３Ａは、Ｒ軸モータ４ＡおよびＱ軸モータ４Ｃのモータ電流の大きさや波形の変歪に基づいて、軸周りの寄り付きの良否を判定する。仮に、ロータリツール４７や吸着ノズル５が中心軸の周りにスムーズに回転しない振れ回り状態に陥っていると、モータ電流の波形が通常時から変化するため、不合格と判定される。

４）メカバルブ４Ｆの動作確認
メカバルブ４Ｆを開閉操作するステッピングモータ４Ｌの回転量は、モータ制御部９３Ａで検出することができる。モータ制御部９３Ａは、ステッピングモータ４Ｌの回転量に異常が生じたときに、メカバルブ４Ｆの動作が不十分であるとして、不合格と判定する。

５）タッチダウン監視センサ４Ｄの動作確認
モータ制御部９３Ａは、Ｚ軸モータ４８が吸着ノズル５を下降駆動してもタッチダウン監視センサ４Ｄが動作しない場合に、不合格と判定する。また、モータ制御部９３Ａは、Ｚ軸モータ４８の通電開始とタッチダウン監視センサ４Ｄの動作時期との時間差を検出し、許容時間幅に収まっているか否かを判定してもよい。不合格の場合、タッチダウン監視センサ４Ｄの故障、または、吸着ノズル５が下降しない不具合が想定される。

総合判定部９６は、ソフトウェアで実現されており、制御部９Ａの中に設けられる。総合判定部９６は、エア流量センサ８Ｘおよびエア圧力センサ８Ｙを用いた検査の結果を測定制御部９４から取得する。さらに、総合判定部９６は、カメラ７７を用いた検査の結果を画像処理検査部９５から取得し、モータ制御部９３Ａから監視の結果を取得する。

そして、総合判定部９６は、全項目の検査結果および監視結果が合格である場合に、装着ヘッド４６を使用できると判定する。また、総合判定部９６は、一項目でも不合格がある場合に、装着ヘッド４６を使用できないと判定する。総合判定部９６は、装着ヘッド４６の使用可否の判定結果、ならびに全項目の検査結果および監視結果を表示部９２に表示する。第２実施形態の装着ヘッドメンテナンス装置６Ａは、複数の検査項目および監視項目を併用するので、極めて高い信頼性で装着ヘッド４６の使用可否を判定できる。

６．実施形態の応用および変形
なお、装着ヘッド４６がロータリツール４７を備えず、１本の吸着ノズル５のみを備える場合でも、装着ヘッドメンテナンス装置（６、６Ａ）を使用することができる。また、装着ヘッド４６の内部流路４Ｅが負圧流路範囲と正圧流路範囲に分かれていてもよい。この態様では、洗浄用エアは、内部流路４Ｅの少なくとも負圧流路範囲を流れる。また、洗浄動作を行わないときに、連通部材６７を使用せず、吸着ノズル５の開口部５４と検査機能部８のパッキン８０１との間をチューブで接続してもよい。

さらに、多数の連通部材６７が有る場合、動作フローの始めに全部の吸着ノズル５を連通部材６７に付け替えてもよい。この場合、洗浄動作および測定動作と、ロータリツール４７の回転が交互に繰り返される。また、エア流量センサ８Ｘおよびエア圧力センサ８Ｙの一方だけを用い、他方を省略することもできる。この態様において、検査機能部８の流路系統が簡略化される。第１および第２実施形態は、その他にも様々な応用や変形が可能である。

１：部品装着機 ４４：Ｘ軸移動台 ４６：装着ヘッド ４７：ロータリツール ４Ｂ：ノズル保持部 ４Ｄ：タッチダウン監視センサ ４Ｅ：内部流路 ４Ｆ：メカバルブ ４Ｍ：クランプ機構 ４Ｔ：負圧源 ４Ｕ：正圧源 ５：吸着ノズル ６、６Ａ：装着ヘッドメンテナンス装置 ６６：クランプ機構 ６７：連通部材 ７：検査ユニット ７１：圧力源 ７２：汚れ吸引ブロア ７３：Ｘ－Ｙ駆動機構 ７６：撮像検査器具 ７７：カメラ ８：検査機能部 ８０：共通外部流路 ８１：第１外部流路 ８２：第２外部流路 ８３：測定流路 ８５：切り替え弁 ８６：第１開閉弁 ８７：第２開閉弁 ８Ｘ：エア流量センサ ８Ｙ：エア圧力センサ ９、９Ａ：制御部 ９３、９３Ａ：モータ制御部 ９４：測定制御部 ９５：画像処理検査部 ９６：総合判定部

Claims (11)

1. 吸着ノズルを着脱可能に保持するノズル保持部、および保持された前記吸着ノズルに負圧および正圧のエアを選択的に供給する内部流路を有する装着ヘッドの前記ノズル保持部に着脱可能に取り付けられて、前記内部流路に連通される連通部材と、
   その一端が前記連通部材に連通される外部流路と、
   前記外部流路に設けられて前記エアの流量および圧力の少なくとも一方を検出するエアセンサと、を備え、
   前記外部流路は、その他端に開閉弁を有し、
   前記エアセンサは、前記開閉弁が開いた状態で前記エアの前記流量を検出するエア流量センサ、および、前記開閉弁が閉じた状態で前記エアの前記圧力を検出するエア圧力センサである、
   装着ヘッドメンテナンス装置。
2. 吸着ノズルを着脱可能に保持するノズル保持部、および保持された前記吸着ノズルに負圧および正圧のエアを選択的に供給する内部流路を有する装着ヘッドの前記ノズル保持部に着脱可能に取り付けられて、前記内部流路に連通される連通部材と、
   その一端が前記連通部材に連通される外部流路と、
   前記外部流路に設けられて前記エアの流量および圧力の少なくとも一方を検出するエアセンサと、を備え、
   前記エアセンサは、一方向の前記エアの前記流量のみを検出する一方向エア流量センサを含み、
   前記外部流路は、前記エアが負圧であるか正圧であるかに対応して、前記一方向エア流量センサに前記一方向の前記エアが流れるように流路系統を切り替える切り替え弁を有する、
   装着ヘッドメンテナンス装置。
3. 吸着ノズルを着脱可能に保持するノズル保持部、および保持された前記吸着ノズルに負圧および正圧のエアを選択的に供給する内部流路を有する装着ヘッドの前記ノズル保持部に着脱可能に取り付けられて、前記内部流路に連通される連通部材と、
   その一端が前記連通部材に連通される外部流路と、
   前記外部流路に設けられて前記エアの流量および圧力の少なくとも一方を検出するエアセンサと、を備え、
   前記装着ヘッドは、昇降駆動部によって下降駆動された前記吸着ノズルの下端が物体に当接することを監視するタッチダウン監視センサを有し、
   前記連通部材は、上下方向の寸法および構成が前記吸着ノズルと同一であり、前記昇降駆動部からの駆動および前記タッチダウン監視センサによる監視が可能である、
   装着ヘッドメンテナンス装置。
4. 吸着ノズルを着脱可能に保持するノズル保持部、および保持された前記吸着ノズルに負圧および正圧のエアを選択的に供給する内部流路を有する装着ヘッドの前記ノズル保持部に着脱可能に取り付けられて、前記内部流路に連通される連通部材と、
   前記装着ヘッドを取り付ける取り付けユニットと、
   前記取り付けユニットに設けられ、前記取り付けユニットに取り付けられた前記装着ヘッドを電気接続する電気接続部と、
   その一端が前記連通部材に連通される外部流路と、
   前記外部流路に設けられて前記エアの流量および圧力の少なくとも一方を検出するエアセンサと、
   を備える装着ヘッドメンテナンス装置。
5. 前記外部流路は、その他端に開閉弁を有し、
   前記エアセンサは、前記開閉弁が開いた状態で前記エアの前記流量を検出するエア流量センサ、および、前記開閉弁が閉じた状態で前記エアの前記圧力を検出するエア圧力センサである、
   請求項４に記載の装着ヘッドメンテナンス装置。
6. 前記エアセンサは、一方向の前記エアの前記流量のみを検出する一方向エア流量センサを含み、
   前記外部流路は、前記エアが負圧であるか正圧であるかに対応して、前記一方向エア流量センサに前記一方向の前記エアが流れるように流路系統を切り替える切り替え弁を有する、
   請求項４または５に記載の装着ヘッドメンテナンス装置。
7. 前記装着ヘッドの前記内部流路に負圧および正圧の前記エアを選択的に供給する圧力源を備える、請求項１～６のいずれか一項に記載の装着ヘッドメンテナンス装置。
8. 前記圧力源は、前記内部流路のうち少なくとも負圧の前記エアが流れる負圧流路範囲を洗浄する正圧の洗浄用エアの供給源を兼ね、
   前記エアセンサは、前記負圧流路範囲が洗浄された後に検出を行う、
   請求項７に記載の装着ヘッドメンテナンス装置。
9. 前記装着ヘッドを撮像して画像データを取得するカメラ、および、前記画像データを画像処理して前記装着ヘッドを検査する画像処理検査部を含む撮像検査器具を備える、請求項１～８のいずれか一項に記載の装着ヘッドメンテナンス装置。
10. 前記装着ヘッドは、昇降駆動部によって下降駆動された前記吸着ノズルの下端が物体に当接することを監視するタッチダウン監視センサを有し、
    前記連通部材は、上下方向の寸法および構成が前記吸着ノズルと同一であり、かつ前記昇降駆動部からの駆動および前記タッチダウン監視センサによる監視が可能である、
    請求項４～９のいずれか一項に記載の装着ヘッドメンテナンス装置。
11. 前記装着ヘッドメンテナンス装置に設けられかつ前記エアセンサと相違する検査器具が前記装着ヘッドを検査して取得した検査情報、および、前記装着ヘッドに設けられた監視センサが前記装着ヘッドを監視して取得した監視情報の少なくとも一方を受け取り、前記エアセンサの検出結果と、前記検査情報および前記監視情報の少なくとも一方とに基づいて、前記装着ヘッドの使用可否を判定する総合判定部を備える、請求項１～１０のいずれか一項に記載の装着ヘッドメンテナンス装置。

Images