JPWO2015045065A1

JPWO2015045065A1 - 部品実装機

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Publication number: JPWO2015045065A1
Application number: JP2015538706A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　秀俊; 秀俊伊藤
Original assignee: Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Fuji Corp
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2017-03-02
Anticipated expiration: 2033-09-26
Also published as: JP6173473B2; WO2015045065A1

Abstract

部品実装機の吸着ノズル１３は、ノズルベース部３１に上下動可能に保持されたノズル部３２と、このノズル部３２を下方に付勢するスプリング３３を備えている。吸着ノズル１３の下降動作時にノズルベース部３１側へのノズル部３２の押し込み量が所定値に達したときにノズル部３２の摺動筒部５２のリーク孔５２がノズルベース部３１のリーク孔５１と連通して、ノズル部３２内のエアー通路４６，４７がノズルベース部３１の外部に連通された状態に切り替えられて、ノズル部３２内のエアー通路４６，４７の圧力がノズルベース部３１の外部に漏れるように構成されている。ノズル部３２内のエアー通路４６，４７内の圧力（又はエアー流量）を検出するセンサ５５が設けられ、吸着ノズル１３の下降動作時に、センサ５５の検出値又はその変化量に基づいて該ノズルベース部３１側へのノズル部３２の押し込み量を監視しながら吸着ノズル１３の下降動作が制御される。

Description

本発明は、部品を吸着するノズル部を、付勢手段で下方に付勢した状態で上下動可能に保持した吸着ノズルを備えた部品実装機に関する発明である。

部品実装機においては、例えば、特許文献１（特開２００６−３１３８３８号公報）に記載されているように、吸着ノズルで部品を吸着する際に衝撃で部品が損傷しないようにするために、吸着ノズルの上部側のノズルベース部にノズル部を上下動可能に設けると共に、該ノズル部をスプリングによって下方に付勢し、部品吸着動作時にノズル部の下端が部品に当接した後に、ノズルベース部の下降動作が停止するまでその下降動作に応じてノズル部がスプリングの弾発力に抗して押し込まれることで、部品に加わる衝撃を緩和するようになっている。また、吸着した部品を基板に実装する際に、ノズル部に吸着した部品が基板に当接した後に、ノズルベース部の下降動作が停止するまでその下降動作に応じてノズル部がスプリングの弾発力に抗して押し込まれることで、部品を基板に軽く押さえ付けて実装するようになっている。

この場合、部品吸着動作時や部品実装動作時にノズルベース部側へのノズル部の押し込み量（ノズル部から部品に作用する押圧力）がばらついていると、部品の吸着や実装の確実性が低下して、部品吸着ミスや部品実装ミスが発生する可能性がある。

そこで、特許文献２（特開２００２−１５１８９３号公報）に記載されているように、ノズルベース部側へのノズル部の押し込み量（スプリングの圧縮量）を検出する手段として光センサをノズル部の周辺に配置し、部品吸着動作時や部品実装動作時に光センサの検出値に基づいてノズル部の押し込み量が所定値となるようにノズルベース部（実装ヘッド）の下降動作の最下点を制御するようにしたものがある。

特開２００６−３１３８３８号公報特開２００２−１５１８９３号公報

しかし、上記特許文献２の構成では、吸着ノズルのノズル部の周辺に光センサを配置する必要があるため、吸着ノズルを移動させる際にノズル部の周辺の光センサが部品実装機の機構部品と干渉する可能性がある。これを防止するために、光センサを退避させる構成としたものがあるが、この構成では、構成が複雑化したり、退避動作の繰り返しにより光センサの配線が断線する可能性がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、吸着ノズルのノズル部の周辺に光センサを配置することなく、吸着ノズルの下降動作時にノズル部の押し込み量を監視しながら吸着ノズルの下降動作を制御できる技術を開発することである。

本発明の吸着ノズルは、実装ヘッドに保持されたノズルベース部と、前記ノズルベース部に上下動可能に保持されたノズル部と、前記ノズル部を下方に付勢する付勢手段とを備え、前記ノズル部内のエアー通路に負圧を供給して該ノズル部に部品を吸着する部品吸着動作時や、前記ノズル部に吸着した部品を所定の実装位置に実装する部品実装動作時又は前記ノズル部に吸着した部品の下面の端子を転写槽内のフラックス、半田等の流動物に浸して該端子に該流動物を転写する転写動作時に、前記ノズル部の下端又は該ノズル部に吸着した部品が対象物に当接した後に前記吸着ノズルの下降動作が停止するまでその下降動作に応じて該ノズル部が前記付勢手段の付勢力に抗して該ノズルベース部側へ押し込まれるように構成され、前記ノズルベース部と前記ノズル部には、該ノズルベース部側への前記ノズル部の押し込み量が所定値に達したときに該ノズル部内のエアー通路を該ノズルベース部の外部に連通させた状態に切り替えるリーク孔が設けられ、前記ノズル部内のエアー通路を流れるエアー流量又は圧力を検出する検出手段と、前記吸着ノズルの下降動作時に前記検出手段の検出値又はその変化量に基づいて該ノズルベース部側への前記ノズル部の押し込み量を監視しながら該吸着ノズルの下降動作を制御する制御手段とを備えた構成したものである。

この構成では、吸着ノズルの下降動作時に該ノズルベース部側へのノズル部の押し込み量が所定値に達したときにノズル部のリーク孔がノズルベース部のリーク孔と連通して、ノズル部内のエアー通路がノズルベース部の外部に連通された状態に切り替えられて、ノズル部内のエアー通路の圧力（負圧）がノズルベース部の外部に漏れる。従って、吸着ノズルの下降動作時にノズル部内のエアー通路を流れるエアー流量又は圧力を検出手段により検出して、検出手段の検出値又はその変化量からノズル部内のエアー通路の圧力（負圧）のリークの有無を監視すれば、ノズルベース部側へのノズル部の押し込み量が所定値に達したか否かを精度良く判定することができる。これにより、吸着ノズルのノズル部の周辺に光センサを配置することなく、吸着ノズルの下降動作時にノズル部の押し込み量を監視しながら該吸着ノズルの下降動作を制御することが可能となる。

例えば、部品吸着動作時に検出手段の検出値又はその変化量が部品吸着完了判定用のしきい値に達したときに部品吸着完了と判断して吸着ノズルの下降を停止してノズル部内のエアー通路への負圧の供給を継続しながら該吸着ノズルを上昇させるようにしても良い。ノズル部に部品が吸着されると、ノズル部内のエアー通路が部品で塞がれて該エアー通路の負圧が急低下（負圧の絶対値が急増）するため、検出手段の検出値又はその変化量から負圧の急低下の有無を監視すれば、部品吸着完了タイミングを精度良く判定することができ、常に安定した部品吸着動作を行うことができて、部品吸着ミスを確実に減少させることができる。尚、部品吸着動作時にノズルベース部側へのノズル部の押し込み量が前記所定値に達するまで吸着ノズルの下降動作を続けると、ノズル部のリーク孔がノズルベース部のリーク孔と連通して、ノズル部内のエアー通路の負圧がノズルベース部の外部に漏れる。この点に着目して、検出手段の検出値又はその変化量からノズル部内のエアー通路の負圧のリークの有無を監視して、負圧のリークを検出したときにノズルベース部側へのノズル部の押し込み量が前記所定値に達したと判断して部品吸着完了と判定するようにしても良い。この場合でも、部品吸着完了と判定した後に吸着ノズルを上昇させると、ノズル部のリーク孔がノズルベース部で遮断されるため、ノズル部のリーク孔からの負圧のリークが止められて、負圧による部品吸着を維持することができる。

また、前記制御手段は、前記吸着ノズルを部品吸着動作時の最下点から上昇させるときに前記検出手段の検出値又はその変化量に基づいて前記ノズル部に部品が吸着されていることを確認するようにしても良い。部品吸着ミスが発生すると、ノズル部内のエアー通路が部品で塞がれないため、該エアー通路の圧力が負圧に維持されず、大気圧に急上昇する。従って、吸着ノズルを部品吸着動作時の最下点から上昇させるときにノズル部内のエアー通路の負圧が維持されるか否かで、ノズル部に部品が吸着されているか否かを正確に確認することができる。

また、部品実装動作時に前記検出手段の検出値又はその変化量が部品実装完了判定用のしきい値に達したときに部品実装完了と判断して前記吸着ノズルの下降を停止し且つ前記ノズル部内のエアー通路への負圧の供給を停止して正圧の供給に切り替えて該吸着ノズルを上昇させるようにすれば良い。部品実装動作時にノズルベース部側へのノズル部の押し込み量が前記所定値に達したときに、ノズル部のリーク孔がノズルベース部のリーク孔と連通して、ノズル部内のエアー通路の負圧がノズルベース部の外部に漏れるため、検出手段の検出値又はその変化量を監視して、ノズル部内のエアー通路の負圧のリークを検出したときにノズルベース部側へのノズル部の押し込み量が前記所定値に達したと判断して部品実装完了と判定することができる。これにより、部品実装動作時にノズル部で部品を実装対象物（回路基板、ＰＯＰ実装部品等）に押さえ付ける力を一定化することができて、常に安定した部品実装動作を行うことができ、部品実装ミスを確実に減少させることができる。

この場合も、前記制御手段は、前記吸着ノズルを部品実装動作時の最下点から上昇させるときに前記検出手段の検出値又はその変化量に基づいて前記ノズル部から部品が離れていることを確認するようにしても良い。このようにすれば、部品実装ミスが発生してノズル部に部品が付着したまま持ち帰られたときには、検出手段の検出値又はその変化量から部品の持ち帰りを検出することができる。

また、転写動作時に前記検出手段の検出値又はその変化量が転写完了判定用のしきい値に達したときに転写完了と判断して前記吸着ノズルの下降を停止して前記ノズル部内のエアー通路への負圧の供給を継続しながら該吸着ノズルを上昇させるようにすれば良い。転写動作時にノズルベース部側へのノズル部の押し込み量が前記所定値に達したときに、ノズル部のリーク孔がノズルベース部のリーク孔と連通して、ノズル部内のエアー通路の負圧がノズルベース部の外部に漏れるようになっているため、検出手段の検出値又はその変化量を監視して、ノズル部内のエアー通路の負圧のリークを検出したときにノズルベース部側へのノズル部の押し込み量が前記所定値に達したと判断して転写完了と判定することができる。これにより、転写動作時にノズル部で部品の端子が転写槽の底面に当接するまで確実に部品を下降させることができて、部品の端子が転写槽内の流動物に浸る量を一定化することができ、常に安定した転写動作を行うことができて、転写不良を確実に減少させることができる。

この場合も、前記制御手段は、前記吸着ノズルを転写動作時の最下点から上昇させるときに前記検出手段の検出値又はその変化量に基づいて前記ノズル部に部品が吸着されていることを確認するようにしても良い。ノズル部から部品が脱落したときには、ノズル部内のエアー通路の圧力が負圧に維持されず、大気圧に急上昇する。従って、吸着ノズルを転写動作時の最下点から上昇させるときに、ノズル部内のエアー通路の負圧が維持されるか否かで、ノズル部に部品が吸着されているか否かを正確に確認することができる。

図１は本発明の一実施例における実装ヘッドの正面図である。図２は実装ヘッドの部分縦断正面図である。図３は本発明の一実施例におけるノズル部が押し込まれていない状態を示す吸着ノズル全体の縦断面図である。図４はノズル部が押し込まれた状態を示す吸着ノズル全体の縦断面図である。図５はノズル部が押し込まれていない状態を示す吸着ノズルの主要部の拡大縦断面図である。図６はノズル部が押し込まれた状態を示す吸着ノズルの主要部の拡大縦断面図である。図７は部品吸着動作制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。図８は転写動作制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。図９は部品実装動作制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１及び図２に基づいて部品実装機の実装ヘッド１１全体の構成を説明する。

実装ヘッド１１は、部品実装機のＸＹ移動機構（図示せず）によってＸＹ方向（左右前後方向）に移動可能に取り付けられている。この実装ヘッド１１の取付フレーム１２には、吸着ノズル１３を上下方向（Ｚ軸方向）に移動させるＺ軸移動機構１４が組み付けられている。Ｚ軸移動機構１４は、駆動源となるＺ軸モータ１５と、このＺ軸モータ１５の回転駆動力がベルト１６を介して伝達されるＺ軸方向送りねじ１７とから構成され、Ｚ軸方向送りねじ１７は、上下方向に延びて、その上下両端が取付フレーム１２に軸受（図示せず）を介して回転可能に支持されている。

Ｚ軸方向送りねじ１７には、ナット部材１８が螺合され、ナット部材１８がＺ軸スライドガイド１９によって回り止めされた状態でＺ軸方向送りねじ１７の回転に応じてナット部材１８がＺ軸スライドガイド１９に沿って上下方向（Ｚ軸方向）にスライドするようになっている。ナット部材１８には、ノズル保持フレーム２１がボルト２２により固定され、このノズル保持フレーム２１には、ノズル保持軸２３が軸受２４（図２参照）を介して回転可能に支持されている。更に、ノズル保持フレーム２１のうちのノズル保持軸２３の真上の位置には、ノズル保持軸２３の回転角度を調整するθ軸モータ３０が回転軸２５（図２参照）を下向きにして取り付けられ、このθ軸モータ３０の回転軸２５がカップリング２６によってノズル保持軸２３と連結されている。図２に示すように、ノズル保持軸２３の下部には、吸着ノズル１３を交換可能に連結するノズル連結筒部２７が取り付けられている。

一方、図３に示すように、吸着ノズル１３は、ノズル保持軸２３のノズル連結筒部２７に交換可能に連結されたノズルベース部３１と、このノズルベース部３１に上下動可能に保持されたノズル部３２と、このノズル部３２を下方に付勢する付勢手段であるスプリング３３とを備えた構成となっている。ノズルベース部３１の上部側には、テーパ状の嵌合筒部３４が形成され、この嵌合筒部３４をノズル連結筒部２７のテーパ状の嵌合穴３５に嵌合した状態で、ノズル連結筒部２７の貫通孔３６と嵌合筒部３４の貫通孔３７とを合致させて、両者の貫通孔３６，３７に止めピン３８を挿通して、止めピン３８の両端部を係合部材４１で係合保持させることで、ノズル連結筒部２７にノズルベース部３１を交換可能に連結している。

ノズル部３２の上部側には、円筒状の摺動筒部４２が固定され、この摺動筒部４２がノズルベース部３１の上下方向に貫通する円筒穴４３内に上下摺動可能に嵌合され、下方に抜け止めされている。ノズル部３２の上部側には、スプリング３３を収納するスプリング受け部４４が固定され、このスプリング受け部４４とノズルベース部３１のフランジ部４５との間にスプリング３３を挟み込むことで、ノズル部３２をスプリング３３のばね力により下方に付勢している。これにより、吸着ノズル１３の下降動作時（部品吸着動作時、転写動作時、部品実装動作時）に、ノズル部３２の下端が部品に当接した後や、該ノズル部３２に吸着した部品が対象物（回路基板、ＰＯＰ実装部品、転写槽の底面等）に当接した後に、吸着ノズル１３（ノズル保持軸２３）の下降動作が停止するまでその下降動作に応じて該ノズル部３２がスプリング３３の付勢力に抗して該ノズルベース部３１側へ押し込まれるようになっている。

摺動筒部４２を含むノズル部３２の内部には、上下方向に貫通するエアー通路４６，４７が形成され、ノズル保持軸２３内のエアー通路４８からノズル部３２内のエアー通路４６，４７に負圧又は正圧のエアーが供給される。

ノズルベース部３１とノズル部３２の摺動筒部４２には、それぞれリーク孔５１，５２が上下方向に位置を所定値ずらして形成されている。ノズルベース部３１に対してノズル部３２が押し込まれていない状態では、図３及び図５に示すように、ノズル部３２のリーク孔５２がノズルベース部３１のリーク孔５１と対向せず、リーク孔５１，５２が互いに相手側の部材で塞がれた状態に維持され、ノズル部３２内のエアー通路４６，４７の圧力がノズルベース部３１の外部に漏れない（リークしない）ようになっている。

一方、ノズル部３２がノズルベース部３１側に押し込まれて、ノズル部３２の押し込み量が所定値に達したときには、図４及び図６に示すように、ノズル部３２のリーク孔５２がノズルベース部３１のリーク孔５１と連通して、ノズル部３２内のエアー通路４６，４７の圧力がノズルベース部３１の外部に漏れる（リークする）ようになっている。

図２に示すように、ノズル保持フレーム２１には、ノズル保持軸２３内のエアー通路４８の圧力（又はエアー流量）を検出するセンサ５５が取り付けられている。このセンサ５５は、ノズル保持軸２３内のエアー通路４８と連通するノズル部３２内のエアー通路４６，４７内の圧力（又はエアー流量）を検出する検出手段として機能する。このセンサ５５の出力信号は、部品実装機の制御装置５６（制御手段）に読み込まれ、ノズル保持軸２３内のエアー通路４８からノズル部３２内のエアー通路４６，４７に流れるエアーの圧力（又はエアー流量）が監視されるようになっている。

尚、図示はしないが、部品実装機には、部品を供給するフィーダと、転写装置等が着脱可能にセットされている。転写装置は、転写槽内にフラックス、半田等の流動物を膜状に溜めて、吸着ノズル１３に吸着した部品の下面の端子を転写槽内の流動物に浸して該端子に該流動物を転写するものである。

部品実装機の制御装置５６は、図７乃至図９の各プログラムを実行することで、吸着ノズル１３の下降動作時（部品吸着動作時、転写動作時、部品実装動作時）に、センサ５５の検出値又はその変化量に基づいてノズルベース部３１側へのノズル部３２の押し込み量を監視しながら吸着ノズル１３の下降動作を制御するようにしている。以下、図７乃至図９の各プログラムの処理内容を説明する。

［部品吸着動作制御プログラム］
図７の部品吸着動作制御プログラムは、部品実装機の稼働中に制御装置５６によって所定周期で繰り返し実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、部品吸着動作開始タイミング（吸着ノズル１３がフィーダの部品吸着位置の上方へ移動して部品吸着動作を開始するタイミング）であるか否かを判定し、部品吸着動作開始タイミングではないと判定されれば、そのまま本プログラムを終了する。

一方、上記ステップ１０１で、部品吸着動作開始タイミングであると判定されれば、ステップ１０２に進み、吸着ノズル１３の下降動作（ノズル保持軸２３の下降動作）を開始し、次のステップ１０３で、ノズル保持軸２３内のエアー通路４８からノズル部３２内のエアー通路４６，４７に負圧を供給する。

その後、ステップ１０４に進み、センサ５５の出力信号を読み込んでノズル部３２内のエアー通路４６，４７に流れるエアーの圧力（以下「ノズル部３２の圧力」という）を検出した後、ステップ１０５に進み、ノズル部３２の圧力が部品吸着完了判定用のしきい値を下回ったか否かを判定する。ここで、部品吸着完了判定用のしきい値は、部品吸着完了時の実際の負圧よりも若干高い負圧に設定されている。

このステップ１０５で、ノズル部３２の圧力が部品吸着完了判定用のしきい値を下回っていなければ、部品吸着が完了していないと判断して、上記ステップ１０２からステップ１０５までの処理を再度実行する。これにより、吸着ノズル１３の下降動作中に、ノズル部３２への負圧の供給を継続しながら、所定のサンプリング周期でノズル部３２の圧力を検出して、ノズル部３２の圧力が部品吸着完了判定用のしきい値を下回ったか否かを判定する処理を繰り返す。ノズル部３２に部品が吸着されると、ノズル部３２内のエアー通路４６，４７が部品で塞がれて該エアー通路４６，４７の負圧が急低下（負圧の絶対値が急増）して、ノズル部３２の圧力が部品吸着完了判定用のしきい値を下回る。

従って、上記ステップ１０５で、ノズル部３２の圧力が部品吸着完了判定用のしきい値を下回ったと判定されれば、ステップ１０６に進み、部品吸着完了と判定する。尚、ノズル部３２の圧力検出値の初期値（大気圧相当値）からの変化量を部品吸着完了判定用のしきい値と比較して、部品吸着完了タイミングを判定するようにしても良い。

部品吸着完了と判定した時点で、ステップ１０７に進み、吸着ノズル１３の下降を停止してノズル部３２内のエアー通路４７への負圧の供給を継続して部品吸着状態を保持しながら該吸着ノズル１３を上昇させる。

この後、ステップ１０８に進み、吸着ノズル１３が所定高さ位置まで上昇するまで待機して、吸着ノズル１３が所定高さ位置まで上昇した時点で、ステップ１０９に進み、センサ５５の出力信号を読み込んでノズル部３２の圧力を検出し、次のステップ１１０で、ノズル部３２の圧力が部品吸着完了判定用のしきい値を下回っているか否かを判定する。このステップ１１０で、ノズル部３２の圧力が部品吸着完了判定用のしきい値を下回っていると判定されれば、ノズル部３２に部品が吸着された状態（ノズル部３２内のエアー通路４７が部品で塞がれた状態）が維持されていると判断して、ステップ１１１に進み、部品吸着成功と判定して、本プログラムを終了する。

これに対し、上記ステップ１１０で、ノズル部３２の圧力が部品吸着完了判定用のしきい値以上に上昇していると判定されれば、ノズル部３２に部品が吸着されていないと判断して、ステップ１１２に進み、部品吸着失敗と判定する。この場合は、再度、本プログラムを実行して、ノズル部３２に部品を吸着することを試みる。

尚、本プログラムでは、ノズルベース部３１側へのノズル部３２の押し込み量が所定値に達する前（つまりノズル部３２のリーク孔５２がノズルベース部３１のリーク孔５１と連通する前）に、ノズル部３２の圧力が部品吸着完了判定用のしきい値を下回って、部品吸着完了と判定されるようになっているが、ノズルベース部３１側へのノズル部３２の押し込み量が所定値に達してノズル部３２のリーク孔５２がノズルベース部３１のリーク孔５１と連通して、ノズル部３２内のエアー通路４６，４７の負圧がノズルベース部３１の外部に漏れたことを検出した点で、部品吸着完了と判定するようにしても良い。ここで、ノズル部３２の負圧のリーク（漏れ）の有無の判定方法は、センサ５５の圧力検出値の変化量（圧力検出値の最低点からの上昇量）を所定のしきい値と比較して判定すれば良い。部品吸着動作時に、ノズル部３２の負圧のリークが発生するまで吸着ノズル１３を下降させた場合でも、部品吸着完了と判定した後に吸着ノズル１３を上昇させると、ノズル部３２のリーク孔５２がノズルベース部３１で遮断されて、ノズル部３２のリーク孔５２からの負圧のリークが止められるため、ノズル部３２の負圧が回復されて部品吸着状態が維持される。

［転写動作制御プログラム］
図８の転写動作制御プログラムは、部品吸着完了後にノズル部３２への負圧の供給（部品の吸着）を継続しながら、制御装置５６によって所定周期で繰り返し実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ２０１で、転写動作開始タイミング（吸着ノズル１３が転写槽の上方へ移動して転写動作を開始するタイミング）であるか否かを判定し、転写動作開始タイミングではないと判定されれば、そのまま本プログラムを終了する。

一方、上記ステップ２０１で、転写動作開始タイミングであると判定されれば、ステップ２０２に進み、吸着ノズル１３の下降動作（ノズル保持軸２３の下降動作）を開始し、次のステップ２０３で、センサ５５の出力信号を読み込んでノズル部３２の圧力を検出した後、ステップ２０４に進み、ノズル部３２の圧力（負圧）が転写完了判定用のしきい値を越えて上昇したか否かを判定する。ここで、転写完了判定用のしきい値は、部品吸着完了時の負圧よりも少し高い負圧に設定されている。

このステップ２０４で、ノズル部３２の圧力が転写完了判定用のしきい値を越えていないと判定されれば、転写が完了していないと判断して、上記ステップ２０２からステップ２０４までの処理を再度実行する。これにより、吸着ノズル１３の下降動作中に、ノズル部３２への負圧の供給（部品の吸着）を継続しながら、所定のサンプリング周期でノズル部３２の圧力を検出して、ノズル部３２の圧力が転写完了判定用のしきい値を越えたか否かを判定する処理を繰り返す。

この際、ノズル部３２に吸着した部品が転写槽の底面に当接した後は、吸着ノズル１３の下降動作が停止するまでその下降動作に応じて該ノズル部３２がスプリング３３の付勢力に抗して該ノズルベース部３１側へ押し込まれる。ノズルベース部３１側へのノズル部３２の押し込み量が所定値に達する前（つまりノズル部３２のリーク孔５２がノズルベース部３１のリーク孔５１と連通する前）は、ノズル部３２のリーク孔５２がノズルベース部３１で遮断された状態に維持されるため、ノズル部３２のリーク孔５２から負圧が漏れず、ノズル部３２の圧力が転写完了判定用のしきい値を越えない。その後、ノズルベース部３１側へのノズル部３２の押し込み量が所定値に達すると、ノズル部３２のリーク孔５２がノズルベース部３１のリーク孔５１と連通して、ノズル部３２のリーク孔５２から負圧が漏れて、ノズル部３２の圧力が転写完了判定用のしきい値を越える。

従って、上記ステップ２０４で、ノズル部３２の圧力が転写完了判定用のしきい値を越えたと判定されれば、ステップ２０５に進み、転写完了と判定する。尚、ノズル部３２の圧力検出値の変化量（圧力検出値の最低点からの上昇量）を転写完了判定用のしきい値と比較して、転写完了タイミングを判定するようにしても良い。

転写完了と判定した時点で、ステップ２０６に進み、吸着ノズル１３の下降を停止してノズル部３２内のエアー通路４７への負圧の供給を継続して部品吸着状態を保持しながら該吸着ノズル１３を上昇させる。吸着ノズル１３の上昇直後に、ノズル部３２のリーク孔５２がノズルベース部３１で遮断されて、ノズル部３２のリーク孔５２からの負圧のリークが止められるため、ノズル部３２の負圧が回復されて部品吸着状態が維持される。

この後、ステップ２０７に進み、吸着ノズル１３が所定高さ位置まで上昇するまで待機して、吸着ノズル１３が所定高さ位置まで上昇した時点で、ステップ２０８に進み、センサ５５の出力信号を読み込んでノズル部３２の圧力を検出し、次のステップ２０９で、ノズル部３２の圧力が部品脱落判定用のしきい値を下回っているか否かを判定する。このステップ２０９で、ノズル部３２の圧力が部品脱落判定用のしきい値を下回っていると判定されれば、ノズル部３２に部品が吸着された状態（ノズル部３２内のエアー通路４７が部品で塞がれた状態）が維持されていると判断して、ステップ２１０に進み、転写成功と判定して、本プログラムを終了する。

これに対し、上記ステップ２０９で、ノズル部３２の圧力が部品脱落判定用のしきい値以上に上昇していると判定されれば、ノズル部３２に部品が吸着されていないと判断して、ステップ２１１に進み、部品脱落と判定する。この場合は、吸着ノズル１３を下降させて、転写槽内に脱落した部品を吸着することを試みるようにしても良い。

［部品実装動作制御プログラム］
図９の部品実装動作制御プログラムは、部品吸着完了後や転写完了後にノズル部３２への負圧の供給（部品の吸着）を継続しながら、制御装置５６によって所定周期で繰り返し実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ３０１で、部品実装動作開始タイミング（吸着ノズル１３が部品実装位置の上方へ移動して部品実装動作を開始するタイミング）であるか否かを判定し、部品実装動作開始タイミングではないと判定されれば、そのまま本プログラムを終了する。

一方、上記ステップ３０１で、部品実装動作開始タイミングであると判定されれば、ステップ３０２に進み、吸着ノズル１３の下降動作（ノズル保持軸２３の下降動作）を開始し、次のステップ３０３で、センサ５５の出力信号を読み込んでノズル部３２の圧力を検出した後、ステップ３０４に進み、ノズル部３２の圧力（負圧）が部品実装完了判定用のしきい値を越えて上昇したか否かを判定する。ここで、部品実装完了判定用のしきい値は、部品吸着完了時の負圧よりも少し高い負圧に設定されている。

このステップ３０４で、ノズル部３２の圧力が部品実装完了判定用のしきい値を越えていなければ、部品実装が完了していないと判断して、上記ステップ３０２からステップ３０４までの処理を再度実行する。これにより、吸着ノズル１３の下降動作中に、ノズル部３２への負圧の供給（部品の吸着）を継続しながら、所定のサンプリング周期でノズル部３２の圧力を検出して、ノズル部３２の圧力が部品実装完了判定用のしきい値を越えたか否かを判定する処理を繰り返す。

ノズル部３２に吸着した部品が部品実装位置に当接した後は、吸着ノズル１３の下降動作が停止するまでその下降動作に応じて該ノズル部３２がスプリング３３の付勢力に抗して該ノズルベース部３１側へ押し込まれる。ノズルベース部３１側へのノズル部３２の押し込み量が所定値に達する前（つまりノズル部３２のリーク孔５２がノズルベース部３１のリーク孔５１と連通する前）は、ノズル部３２のリーク孔５２がノズルベース部３１で遮断された状態に維持されるため、ノズル部３２のリーク孔５２から負圧が漏れず、ノズル部３２の圧力が部品実装完了判定用のしきい値を越えない。その後、ノズルベース部３１側へのノズル部３２の押し込み量が所定値に達すると、ノズル部３２のリーク孔５２がノズルベース部３１のリーク孔５１と連通して、ノズル部３２のリーク孔５２から負圧が漏れて、ノズル部３２の圧力が部品実装完了判定用のしきい値を越える。

従って、上記ステップ３０４で、ノズル部３２の圧力が部品実装完了判定用のしきい値を越えたと判定されれば、ステップ３０５に進み、部品実装完了と判定する。尚、ノズル部３２の圧力検出値の変化量（圧力検出値の最低点からの上昇量）を部品実装完了判定用のしきい値と比較して、部品実装完了タイミングを判定するようにしても良い。

部品実装完了と判定した時点で、ステップ３０６に進み、吸着ノズル１３の下降を停止して、次のステップ３０７で、ノズル部３２内のエアー通路４７への負圧の供給を停止して、正圧の供給に切り替えて、負圧による部品の吸着を解除した後、ステップ３０８に進み、吸着ノズル１３を上昇させる。これにより、実装位置に実装した部品からノズル部３２が離れて上昇する。

この後、ステップ３０９に進み、吸着ノズル１３が所定高さ位置まで上昇するまで待機して、吸着ノズル１３が所定高さ位置まで上昇した時点で、ステップ３１０に進み、ノズル部３２内のエアー通路４７への正圧の供給を停止して、部品持ち帰り判定を行うために負圧の供給に切り替えて、ステップ３１１に進み、センサ５５の出力信号を読み込んでノズル部３２の圧力を検出し、次のステップ３１２で、ノズル部３２の圧力が部品持ち帰り判定用のしきい値を下回っているか否かを判定する。このステップ３１２で、ノズル部３２の圧力が部品持ち帰り判定用のしきい値以上に上昇していると判定されれば、ノズル部３２から部品が離されていると判断して、ステップ３１３に進み、部品実装成功と判定して、本プログラムを終了する。

これに対し、上記ステップ３１２で、ノズル部３２の圧力が部品持ち帰り判定用のしきい値を下回っていると判定されれば、ノズル部３２に部品が吸着されたままの状態（ノズル部３２内のエアー通路４７が部品で塞がれたままの状態）になっていると判断して、ステップ３１４に進み、部品持ち帰りと判定する。この場合は、表示や音声で「部品の持ち帰り」を作業者に警告して、適宜の処置を行うように促す。

以上説明した本実施例によれば、吸着ノズル１３の下降動作時にノズルベース部３１側へのノズル部３２の押し込み量が所定値に達したときにノズル部３２のリーク孔５２がノズルベース部３１のリーク孔５１と連通して、ノズル部３２内のエアー通路４６，４７がノズルベース部３１の外部に連通された状態に切り替えられて、ノズル部３２内のエアー通路４６，４７の圧力（負圧）がノズルベース部３１の外部に漏れるように構成されているため、吸着ノズル１３の下降動作時にノズル部３２内のエアー通路４６，４７の圧力（又はエアー流量）をセンサ５５により検出して、そのセンサ５５の検出値又はその変化量からノズル部３２内のエアー通路４６，４７の圧力（負圧）のリークの有無を監視することで、ノズルベース部３１側へのノズル部３２の押し込み量が所定値に達したか否かを精度良く判定することができる。これにより、吸着ノズル１３のノズル部３２の周辺に光センサを配置することなく、吸着ノズル１３の下降動作時にノズル部３２の押し込み量を監視しながら該吸着ノズル１３の下降動作を制御することが可能となる。

しかも、本実施例では、転写動作時にノズルベース部３１側へのノズル部３２の押し込み量が所定値に達したときに、ノズル部３２のリーク孔５２がノズルベース部３１のリーク孔５１と連通して、ノズル部３２内のエアー通路４６，４７の負圧がノズルベース部３１の外部に漏れるようになっているため、センサ５５の検出値又はその変化量を監視して、ノズル部３２内のエアー通路４６，４７の負圧のリークを検出したときにノズルベース部３１側へのノズル部３２の押し込み量が所定値に達したと判断して転写完了と判定することができる。これにより、転写動作時にノズル部３２で部品の端子が転写槽の底面に当接するまで確実に部品を下降させることができて、部品の端子が転写槽内の流動物に浸る量を一定化することができ、常に安定した転写動作を行うことができて、転写不良を確実に減少させることができる。

また、本実施例では、部品実装動作時にセンサ５５の検出値又はその変化量が部品実装完了判定用のしきい値に達したときに部品実装完了と判断して吸着ノズル１３の下降を停止し且つノズル部３２内のエアー通路４７への負圧の供給を停止して正圧の供給に切り替えて該吸着ノズル１３を上昇させるようにしたので、部品実装動作時にノズル部３２で部品を実装対象物（回路基板、ＰＯＰ実装部品等）に押さえ付ける力を一定化することができて、常に安定した部品実装動作を行うことができ、部品実装ミスを確実に減少させることができる。

尚、本実施例では、部品吸着動作、転写動作及び部品実装動作の全ての動作について、ノズル部３２の圧力（又はエアー流量）をセンサ５５で検出して、ノズルベース部３１側へのノズル部３２の押し込み量を監視しながら吸着ノズル１３の下降動作を制御するようにしたが、部品吸着動作、転写動作、部品実装動作のうちのいずれか１つ又は２つの動作についてのみ、ノズル部３２の圧力（又はエアー流量）をセンサ５５で検出して、ノズルベース部３１側へのノズル部３２の押し込み量を監視しながら吸着ノズル１３の下降動作を制御するようにしても良いことは言うまでもない。

その他、本発明は、上記実施例に限定されず、例えば、実装ヘッド１１の構成や、ノズルベース部３１の構成、ノズル部３２の構成等を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。

１１…実装ヘッド、１３…吸着ノズル、１４…Ｚ軸移動機構、１５…Ｚ軸モータ、２１…ノズル保持フレーム、２３…ノズル保持軸、２７…ノズル連結筒部、３０…θ軸モータ、３１…ノズルベース部、３２…ノズル部、３３…スプリング（付勢手段）、４２…摺動筒部、４６〜４８…エアー通路、５１，５２…リーク孔、５５…センサ（検出手段）、５６…制御装置（制御手段）

Claims

部品を吸着する吸着ノズルを備えた部品実装機において、
前記吸着ノズルは、実装ヘッドに保持されたノズルベース部と、前記ノズルベース部に上下動可能に保持されたノズル部と、前記ノズル部を下方に付勢する付勢手段とを備え、前記ノズル部内のエアー通路に負圧を供給して該ノズル部に部品を吸着する部品吸着動作時や、前記ノズル部に吸着した部品を所定の実装位置に実装する部品実装動作時又は前記ノズル部に吸着した部品の下面の端子を転写槽内の流動物に浸して該端子に該流動物を転写する転写動作時に、前記ノズル部の下端又は該ノズル部に吸着した部品が対象物に当接した後に前記吸着ノズルの下降動作が停止するまでその下降動作に応じて該ノズル部が前記付勢手段の付勢力に抗して該ノズルベース部側へ押し込まれるように構成され、
前記ノズルベース部と前記ノズル部には、該ノズルベース部側への前記ノズル部の押し込み量が所定値に達したときに該ノズル部内のエアー通路を該ノズルベース部の外部に連通させた状態に切り替えるリーク孔が設けられ、
前記ノズル部内のエアー通路を流れるエアー流量又は圧力を検出する検出手段と、
前記吸着ノズルの下降動作時に前記検出手段の検出値又はその変化量に基づいて該ノズルベース部側への前記ノズル部の押し込み量を監視しながら該吸着ノズルの下降動作を制御する制御手段と
を備えていることを特徴とする部品実装機。
前記制御手段は、部品吸着動作時に前記検出手段の検出値又はその変化量が部品吸着完了判定用のしきい値に達したときに部品吸着完了と判断して前記吸着ノズルの下降を停止して前記ノズル部内のエアー通路への負圧の供給を継続しながら該吸着ノズルを上昇させることを特徴とする請求項１に記載の部品実装機。
前記制御手段は、前記吸着ノズルを部品吸着動作時の最下点から上昇させるときに前記検出手段の検出値又はその変化量に基づいて前記ノズル部に部品が吸着されていることを確認することを特徴とする請求項２に記載の部品実装機。
前記制御手段は、部品実装動作時に前記検出手段の検出値又はその変化量が部品実装完了判定用のしきい値に達したときに部品実装完了と判断して前記吸着ノズルの下降を停止し且つ前記ノズル部内のエアー通路への負圧の供給を停止して正圧の供給に切り替えて該吸着ノズルを上昇させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の部品実装機。
前記制御手段は、前記吸着ノズルを部品実装動作時の最下点から上昇させるときに前記検出手段の検出値又はその変化量に基づいて前記ノズル部から部品が離れていることを確認することを特徴とする請求項４に記載の部品実装機。
前記制御手段は、転写動作時に前記検出手段の検出値又はその変化量が転写完了判定用のしきい値に達したときに転写完了と判断して前記吸着ノズルの下降を停止して前記ノズル部内のエアー通路への負圧の供給を継続しながら該吸着ノズルを上昇させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の部品実装機。
前記制御手段は、前記吸着ノズルを転写動作時の最下点から上昇させるときに前記検出手段の検出値又はその変化量に基づいて前記ノズル部に部品が吸着されていることを確認することを特徴とする請求項６に記載の部品実装機。