JPWO2017017718A1 - 部品実装機および部品実装システム - Google Patents

Abstract

下部品ＰＬを基板Ｓ上に実装した後、上部品ＰＵを下部品ＰＬ上に実装するＰＯＰ実装において、下部品ＰＬを基板Ｓ上に実装したときの吸着ノズル先端のＺ軸位置Ｚを検出して下部品高さＺｌｐとして記憶しておき（Ｓ１８０〜Ｓ２２０）、上部品ＰＵを実装する際、下部品高さＺｌｐよりも距離αだけ上の所定位置（Ｚｌｐ＋α）に到達するまでは、比較的速い速度Ｖ１で吸着ノズル６０（上部品ＰＵ）を下降させ、所定位置（Ｚｌｐ＋α）に到達した後は、下部品ＰＬに接触するまで、速度Ｖ１よりも遅い速度Ｖ２で吸着ノズル６０を下降させる。

Description

本発明は、部品実装機および部品実装システムに関する。

従来より、ヘッドに設けられた変位センサによって実装位置の高さ測定を行い、高さ測定の結果に基づいて高さ方向における実装位置を補正して部品の実装を行う部品実装機が知られている。例えば、特許文献１には、基板上に実装した部品（下部品）の上に再度部品（上部品）を実装して積み上げるＰＯＰ（Package On Package）実装において、測定対象である下部品の上面にレーザ光を投射し、下部品からの反射光を受光することにより、下部品の高さ測定を行うものが開示されている。
特開２０１０−１４０９３２号公報

しかしながら、上述した部品実装機では、測定対象である下部品の上面の素材によっては、レーザー光を投射しても反射光を適切に受光することができずに、十分な測定精度が得られない場合がある。この場合、上部品の実装精度が低下したり、実装時に上部品や下部品に過大な負荷がかかったりする。

本発明は、基板に複数の部品を積層して実装するものにおいて、部品の実装精度をより向上させることを主目的とする。

本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の部品実装機は、
基板に複数の部品を積層して実装可能な部品実装機であって、
前記部品を保持する保持部材を有するヘッドと、
前記保持部材を昇降させる昇降装置と、
前記保持部材の昇降位置を検出する昇降位置検出器と、
前記保持部材に保持された部品が実装対象物に接触したことを検出する接触検出器と、
前記基板に積層される複数の部品のうち先の部品が実装された際に該先の部品の前記実装対象物への接触が前記接触検出器により検出されたときに前記昇降位置検出器により検出された保持部材の昇降位置によって特定される前記先の部品の位置情報を取得し、前記基板に積層される複数の部品のうち後の部品を実装する場合、前記取得した先の部品の位置情報に基づいて前記後の部品が前記先の部品上に実装されるよう前記ヘッドと前記昇降装置とを制御するコントローラと、
を備えることを要旨とする。

この本発明の部品実装機では、ヘッドと昇降装置と昇降位置検出器と接触検出器とを備え、基板に積層される複数の部品のうち先の部品が実装された際に先の部品の実装対象物への接触が接触検出器により検出されたときに昇降位置検出器により検出された保持部材の昇降位置によって特定される先の部品の位置情報を取得する。そして、基板に積層される複数の部品のうち後の部品を実装する場合、取得した先の部品の位置情報に基づいて後の部品が先の部品上に実装されるようヘッドと昇降装置とを制御する。このように、部品実装機は、先の部品が実装された際に接触検出器および昇降位置検出器を用いて当該先の部品の位置情報を取得しておくことで、取得した先の部品の位置情報に基づいて後の部品を先の部品上に実装するよう制御するから、基板に複数の部品を積層して実装する場合において、部品の実装精度をより向上させることができる。

こうした本発明の部品実装機において、前記コントローラは、前記後の部品を実装する場合、前記後の部品を保持する保持部材を所定位置まで下降させた後、前記後の部品の前記先の部品への接触が検出されるまで、前記保持部材を低速で下降させ、前記所定位置は、前記先の部品の位置情報に基づいて設定されるものとすることもできる。こうすれば、後の部品を実装する際に、先の部品に与える衝撃をより緩和させることができる。

また、本発明の部品実装機において、
前記接触検出器は、前記保持部材に対する加圧力を検出する加圧力検出器を有し、前記加圧力検出器が所定値以上の加圧力を検出することによって、前記保持部材に保持された部品が前記実装対象物に接触したことを検出する
ものとすることもできる。

さらに、本発明の部品実装機において、
前記昇降装置は、所定距離内で前記保持部材を昇降可能な第１昇降装置と、前記第１昇降装置により前記保持部材と共に昇降可能に構成され前記所定距離よりも短い距離内で前記保持部材を昇降可能な第２昇降装置と、を備える
ものとすることもできる。

本発明の部品実装システムは、
基板に部品を実装可能な第１部品実装機と、前記第１部品実装機よりも実装ラインの下流側に配置され前記第１部品実装機により実装された部品の上面に部品を積層して実装可能な第２部品実装機と、を備える部品実装システムであって、
前記第１部品実装機は、前記部品を保持する第１保持部材を有する第１ヘッドと、前記第１保持部材を昇降させる第１昇降装置と、前記第１保持部材の昇降位置を検出する第１昇降位置検出器と、前記第１保持部材に保持された部品が実装対象物に接触したことを検出する第１接触検出器と、前記基板に積層される複数の部品のうち先の部品が前記基板上に実装されるよう前記第１ヘッドと前記第１昇降装置とを制御する第１コントローラと、前記先の部品が実装された際に前記先の部品の前記基板への接触が前記第１接触検出器により検出されたときに前記第１昇降位置検出器により検出された第１保持部材の昇降位置によって特定される前記先の部品の位置情報を直接または間接に前記第２部品実装機へ送信する送信手段と、を備え、
前記第２部品実装機は、前記部品を保持する第２保持部材を有する第２ヘッドと、前記第２保持部材を昇降させる第２昇降装置と、前記第２保持部材の昇降位置を検出する第２昇降位置検出器と、前記第１部品実装機から送信された前記先の部品の位置情報を直接または間接に受信する受信手段と、前記受信した先の部品の位置情報に基づいて前記基板に積層される複数の部品のうち後の部品が前記先の部品上に実装されるよう前記第２ヘッドと前記第２昇降装置とを制御する第２コントローラと、を備える
ことを要旨とする。

この本発明の部品実装システムでは、第１部品実装機は、基板に積層される複数の部品のうち先の部品を実装する際、第１接触検出器および第１昇降位置検出器の検出結果に基づいて当該先の部品の位置情報を特定して第２部品実装機に送信する。第１部品実装機よりも実装ラインの下流側に配置された第２部品実装機は、基板に積層される複数の部品のうち後の部品を実装する際、第１部品実装機から受信した先の部品の位置情報に基づいて後の部品を先の部品上に実装する。これにより、基板に複数の部品を積層して実装する場合において、部品の実装精度をより向上させることができる。

本実施形態の部品実装システム１の構成の概略を示す構成図である。 本実施形態の部品実装機１０の構成の概略を示す構成図である。 実装ヘッド４０の構成の概略を示す構成図である。 部品実装機１０の制御装置７０および管理装置１００の構成の概略を示す構成図である。 制御装置７０のＣＰＵ７１により実行される下部品実装処理の一例を示すフローチャートである。 下部品ＰＬを基板Ｓ上に実装する様子を示す説明図である。 制御装置７０のＣＰＵ７１により実行される上部品実装処理の一例を示すフローチャートである。 上部品ＰＵを下部品ＰＬ上に実装（ＰＯＰ実装）する様子を示す説明図である。 変形例の実装ヘッド４０Ｂの一部を示す部分断面図である。 図９のＡ−Ａ断面を示す断面図である。

次に、本発明を実施するための形態を説明する。

図１は本実施形態の部品実装システム１の構成の概略を示す構成図であり、図２は本実施形態の部品実装機１０の構成の概略を示す構成図であり、図３は実装ヘッド４０の構成の概略を示す構成図であり、図４は部品実装機１０の制御装置７０および管理装置１００の構成の概略を示す構成図である。なお、図１および図２の左右方向がＸ軸方向であり、前（手前）後（奥）方向がＹ軸方向であり、上下方向がＺ軸方向である。

部品実装システム１は、図１に示すように、基板Ｓの搬送方向に並べて配置されて部品実装ラインを構成する複数台の部品実装機１０と、システム全体をコントロールする管理装置１００と、を備える。

部品実装機１０は、その外観としては、図２に示すように、基台１１と、基台１１に支持された筐体１２とにより構成されている。この部品実装機１０は、その構成としては、図２に示すように、部品Ｐを部品供給位置まで供給する部品供給装置２０と、基板Ｓを搬送する基板搬送装置２４と、部品供給位置に供給された部品Ｐをピックアップ（吸着）して基板Ｓに実装する実装ヘッド４０と、実装ヘッド４０をＸＹ軸方向に移動させるＸＹロボット３０と、装置全体をコントロールする制御装置７０（図３参照）と、を備える。また、部品実装機１０は、これらの他に、実装ヘッド４０に吸着された部品Ｐの姿勢を撮像するためのパーツカメラ２６や実装ヘッド４０に設けられて基板Ｓに付された位置決め基準マークを読み取るためのマークカメラ（図示せず）なども備えている。

部品供給装置２０は、所定間隔毎に形成された収容部に部品Ｐが収容されたテープをリールから引き出してピッチ送りすることで、部品Ｐを部品供給位置に供給するテープフィーダとして構成されている。

ＸＹロボット３０は、図２に示すように、筐体１２の上段部に前後方向（Ｙ軸方向）に沿って設けられた左右一対のＹ軸ガイドレール３３と、左右一対のＹ軸ガイドレール３３に架け渡されＹ軸ガイドレール３３に沿って移動が可能なＹ軸スライダ３４と、Ｙ軸スライダ３４の側面に左右方向（Ｘ軸方向）に沿って設けられたＸ軸ガイドレール３１と、Ｘ軸ガイドレール３１に沿って移動が可能なＸ軸スライダ３２と、を備える。Ｘ軸スライダ３２は、Ｘ軸モータ３６（図４参照）の駆動によって移動可能であり、Ｙ軸スライダ３４は、Ｙ軸モータ３８（図４参照）の駆動によって移動可能である。Ｘ軸スライダ３２には実装ヘッド４０が取り付けられており、制御装置７０がＸＹロボット３０（Ｘ軸モータ３６およびＹ軸モータ３８）を駆動制御することにより、ＸＹ平面上の任意の位置に実装ヘッド４０を移動可能である。

実装ヘッド４０は、図３に示すように、軸状部材としてのヘッド本体４２と、ヘッド本体４２の下端部に着脱可能に取り付けられた吸着ノズル６０と、ヘッド本体４２を回転させる回転装置４５と、ヘッド本体４２を介して吸着ノズル６０をＺ軸方向に昇降させる第１昇降装置５０と、吸着ノズル６０をＺ軸方向に昇降させる第２昇降装置５５と、を備える。

吸着ノズル６０は、先端の吸着口に部品Ｐを当接させると共に吸着口に負圧を作用させることで部品Ｐを吸着可能な吸着部６１と、吸着部６１の上部で径方向に延びるフランジ部６２と、を備える。吸着部６１は、負圧給排弁６９（図４参照）を介して図示しない負圧源と連通しており、負圧給排弁６９をオンとすることで、吸着部６１の吸着口に負圧を作用させて部品Ｐを吸着することができ、負圧給排弁６９をオフとすることで、吸着部６１の吸着口に正圧を作用させて部品Ｐの吸着を解除することができる。

回転装置４５は、回転軸にギヤ４７が設けられた回転モータ４６を備える。ヘッド本体４２の上端には、ギヤ４７と噛み合うギヤ４３が取り付けられており、制御装置７０が回転モータ４６を駆動制御することで、ヘッド本体４２を任意の回転角度に調整することができる。前述したように、ヘッド本体４２の先端部には、吸着ノズル６０が取り付けられるから、制御装置７０が回転モータ４６を駆動制御することで、吸着ノズル６０に吸着された部品Ｐを任意の回転角度に調整することができる。

第１昇降装置５０は、図３に示すように、第１リニアモータ５１と、第１リニアモータ５１の駆動によりＺ軸方向に昇降可能な第１Ｚ軸スライダ５２と、を備える。第１Ｚ軸スライダ５２には、ヘッド本体４２に設けられた水平部４４に係合（当接）可能な第１係合部５２ａが形成されている。これにより、ヘッド本体４２は、第１Ｚ軸スライダ５２の昇降に伴って昇降可能となっている。ヘッド本体４２は、吸着ノズル６０が取り付けられるから、ヘッド本体４２の昇降に伴って吸着ノズル６０を昇降することができる。

第２昇降装置５５は、図３に示すように、第１昇降装置５０の第１Ｚ軸スライダ５２に取り付けられた第２リニアモータ５６と、第２リニアモータ５６の駆動によりＺ軸方向に昇降可能な第２Ｚ軸スライダ５７と、を備える。第２Ｚ軸スライダ５７には、吸着ノズル６０のフランジ部６２の上面に係合（当接）可能な第２係合部５７ａが形成されている。これにより、吸着ノズル６０は、第２Ｚ軸スライダ５７の昇降に伴って昇降可能となっている。本実施形態では、第２昇降装置５５による第２Ｚ軸スライダ５７のストローク距離は、第１昇降装置５０による第１Ｚ軸スライダ５２のストローク距離よりも短くなっている。実装ヘッド４０は、第１昇降装置５０によって吸着ノズル６０に吸着された部品ＰのＺ軸位置を大まかに調整した後、第２昇降装置５５によってその部品ＰのＺ軸位置を細かく調整することができる。また、第２Ｚ軸スライダ５７には、吸着ノズル６０の吸着部６１に部品Ｐを当接させて吸着する際や、吸着ノズル６０に吸着された部品Ｐを基板Ｓに当接させて実装する際に吸着ノズル６０に対して作用する加圧力Ａ（荷重）を検出するための圧力センサ５９が設けられている。

制御装置７０は、図４に示すように、ＣＰＵ７１とＲＯＭ７２とＨＤＤ７３とＲＡＭ７４と入出力インターフェース７５とを備える。これらはバス７６を介して電気的に接続されている。制御装置７０には、パーツカメラ２６からの画像信号やマークカメラからの画像信号、圧力センサ５９からの加圧力Ａ、Ｘ軸スライダ３２のＸ軸方向の位置を検出するＸ軸位置センサ３７からの検出信号、Ｙ軸スライダ３４のＹ軸方向の位置を検出するＹ軸位置センサ３９からの検出信号、第１Ｚ軸スライダ５２のＺ軸方向の位置を検出する第１Ｚ軸位置センサ５３からの検出信号，第２Ｚ軸スライダ５７のＺ軸方向の位置を検出する第２Ｚ軸位置センサ５８からの検出信号などが入出力インターフェース７５を介して入力されている。一方、制御装置７０からは、部品供給装置２０への制御信号や基板搬送装置２４への制御信号、ＸＹロボット３０（Ｘ軸モータ３６およびＹ軸モータ３８）への駆動信号、実装ヘッド４０（回転モータ４６や第１リニアモータ５１，第２リニアモータ５６，負圧給排弁６９など）への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。また、制御装置７０は、管理装置１００と双方向通信可能に接続されており、互いにデータや制御信号のやり取りを行っている。

管理装置１００は、例えば、汎用のコンピュータであり、図４に示すように、ＣＰＵ１０１とＲＯＭ１０２とＨＤＤ１０３とＲＡＭ１０４と入出力インタフェース１０５などを備える。これらは、バス１０６を介して電気的に接続されている。この管理装置１００には、マウスやキーボード等の入力デバイス１０７から入力信号が入出力インタフェース１０５を介して入力されている。また、管理装置１００からは、ディスプレイ１０８への画像信号が入出力インタフェース１０５を介して出力されている。ＨＤＤ１０３は、基板Ｓの生産手順を記憶している。ここで、基板Ｓの生産手順とは、各部品実装機１０においてどの部品Ｐをどの順番で基板Ｓへ実装するか、また、そのように部品Ｐを実装した基板Ｓを何枚作製するかなどを定めた手順をいう。この生産手順には、生産する基板Ｓに関する基板データや使用する実装ヘッド４０に関するヘッドデータ、使用する吸着ノズル６０に関するノズルデータ、実装する部品Ｐに関する部品データ、各部品Ｐの目標実装位置などが含まれている。管理装置１００は、オペレータが入力デバイス１０７を介して入力したデータに基づいて生産手順を作成し、作成した生産手順を各部品実装機１０へ送信する。

次に、こうして構成された本実施形態の部品実装機１０の動作、特に、基板Ｓに実装した下部品ＰＬの上面に上部品ＰＵを実装して積み上げるＰＯＰ（Package On Package）実装を行う場合の動作について説明する。まず、下部品ＰＬを基板Ｓ上に実装する際の処理（下部品実装処理）について説明し、その後、上部品ＰＵを下部品ＰＬ上に実装する際の処理（上部品実装処理）について説明する。図５は、制御装置７０のＣＰＵ７１により実行される下部品実装処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、管理装置１００からの実装指示がなされたときに実行される。なお、実装指示は、部品Ｐに関する部品情報（部品Ｐの種類やサイズなど）や、部品供給装置２０により部品Ｐが供給される部品供給位置（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）、部品Ｐの目標実装位置（Ｘ＊，Ｙ＊，Ｚ＊）などが含まれている。

下部品実装処理が実行されると、制御装置７０のＣＰＵ７１は、まず、部品供給位置（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）と目標装着位置（Ｘ＊，Ｙ＊，Ｚ＊）とを取得する（Ｓ１００）。そして、ＣＰＵ７１は、吸着ノズル６０のＸＹ軸方向の位置が部品供給位置のＸＹ座標（Ｘｓ，Ｙｓ）に一致するようＸＹロボット３０（Ｘ軸モータ３６およびＹ軸モータ３８）を駆動制御すると共に吸着ノズル６０のＺ方向の位置が部品供給位置のＺ座標（Ｚｓ）に一致するよう第１昇降装置５０（第１リニアモータ５１）および第２昇降装置５５（第２リニアモータ５６）を駆動制御し（Ｓ１１０）、負圧給排弁をオンとして吸着ノズル６０に部品Ｐを吸着させる（Ｓ１２０）。なお、Ｓ１１０の処理では、ＣＰＵ７１は、圧力センサ５９により吸着ノズル６０が部品供給位置にある部品Ｐに接触したことが検出されるまで、吸着ノズル６０が下降するように第１昇降装置５０（第１リニアモータ５１）および第２昇降装置５５（第２リニアモータ５６）を駆動制御するものとしてもよい。

次に、ＣＰＵ７１は、吸着ノズル６０（部品Ｐ）のＸＹ軸方向の位置が目標実装位置のＸＹ座標（Ｘ＊，Ｙ＊）に一致するようＸＹロボット３０を駆動制御した後（Ｓ１３０）、速度Ｖ１で吸着ノズル６０が下降するよう第１昇降装置５０（第１リニアモータ５１）を駆動制御する（Ｓ１４０）。ここで、速度Ｖ１は、下部品ＰＬの実装に要する時間を短縮するために比較的高い速度に定められている。そして、ＣＰＵ７１は、第１Ｚ軸位置センサ５３および第２Ｚ軸位置センサ５８からの検出信号に基づいて特定される吸着ノズル先端のＺ軸位置Ｚを入力し（Ｓ１５０）、入力したＺ軸位置Ｚが目標実装位置のＺ座標（Ｚ＊）よりも距離αだけ上の所定位置（Ｚ＊＋α）に達したか否かを判定する（Ｓ１６０）。ＣＰＵ７１は、Ｚ軸位置Ｚが所定位置（Ｚ＊＋α）に達したと判定すると、速度Ｖ２で吸着ノズル６０が更に下降するよう第２昇降装置５５（第２リニアモータ５６）を駆動制御する（Ｓ１７０）。ここで、速度Ｖ２は、下部品ＰＬが基板Ｓに接触する際の衝撃を緩和させるために速度Ｖ１よりも遅い速度に定められている。

そして、ＣＰＵ７１は、圧力センサ５９からの加圧力Ａを入力し（Ｓ１８０）、入力した加圧力Ａが所定圧力値Ａｒｅｆ以上となるのを待つ（Ｓ１９０）。ここで、所定圧力値Ａｒｅｆは、下部品ＰＬが基板Ｓに接触したことを判断するための閾値である。ＣＰＵ９１は、加圧力Ａが所定圧力値Ａｒｅｆ以上となった、即ち下部品ＰＬが基板Ｓに接触したと判定すると、負圧給排弁をオフとして吸着ノズル６０に正圧を作用させることにより下部品ＰＬを基板Ｓ上に実装する（Ｓ２００）。そして、ＣＰＵ７１は、下部品Ｐが基板Ｓに接触している状態での第１Ｚ軸位置センサ５３および第２Ｚ軸位置センサ５８からの検出信号に基づいて特定される吸着ノズル先端のＺ軸位置Ｚを入力し（Ｓ２１０）、入力したＺ軸位置Ｚを下部品高さＺｌｐとしてＲＡＭ７４に記憶して（Ｓ２２０）、下部品実装処理を終了する。

図６は、下部品ＰＬを基板Ｓ上に実装する様子を示す説明図である。部品実装機１０は、図示するように、下部品ＰＬが基板Ｓの目標実装位置のＺ座標（Ｚ＊）から所定距離αだけ上の所定位置（Ｚ＊＋α）に到達するまでは、第１昇降装置５０を用いて比較的速い速度Ｖ１で下部品ＰＬを下降させ（図６（ａ）参照）、所定位置（Ｚ＊＋α）に到達した後は、基板Ｓに接触したことが検出されるまで、第２昇降装置５５を用いて速度Ｖ１よりも遅い速度Ｖ２で下部品ＰＬを下降させる。これにより、下部品ＰＬの基板Ｓへの実装に要する時間を短縮しつつ、下部品ＰＬが基板Ｓに接触する際の衝撃を緩和させて下部品ＰＬや基板Ｓの破損を防止することができる。また、下部品ＰＬが基板Ｓに接触したときの吸着ノズル先端のＺ軸位置Ｚは、下部品ＰＬの上面の高さ（下部品高さＺｌｐ）としてＲＡＭ７４に記憶される。この下部品高さＺｌｐは、上部品ＰＵを下部品ＰＬ上にＰＯＰ実装する際に用いられる。

次に、上部品実装処理について説明する。図７は、制御装置７０のＣＰＵ７１により実行される上部品実装処理の一例を示すフローチャートである。上部品実装処理が実行されると、制御装置７０のＣＰＵ７１は、まず、部品供給位置（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）と目標装着位置（Ｘ＊，Ｙ＊，Ｚ＊）とＳ２２０でＲＡＭ７４に記憶した下部品高さＺｌｐとを取得する（Ｓ３００）。そして、ＣＰＵ７１は、吸着ノズル６０を部品供給位置に移動させて吸着ノズル６０に上部品ＰＵを吸着させる（Ｓ３１０，Ｓ３２０）。

次に、ＣＰＵ７１は、吸着ノズル６０のＸＹ軸方向の位置を目標実装位置のＸＹ座標（Ｘ＊，Ｙ＊）に一致させた後（Ｓ３３０）、第１昇降装置５０により速度Ｖ１で吸着ノズル６０を下降させる（Ｓ３４０）。そして、ＣＰＵ７１は、吸着ノズル先端のＺ軸位置Ｚを入力し（Ｓ３５０）、入力したＺ軸位置ＺがＳ３００で取得した下部品高さＺｌｐよりも距離αだけ上の所定位置（Ｚｌｐ＋α）に達したか否かを判定する（Ｓ３６０）。ＣＰＵ７１は、Ｚ軸位置Ｚが所定位置（Ｚｌｐ＋α）に達したと判定すると、第２昇降装置５５により速度Ｖ１よりも遅い速度Ｖ２で吸着ノズル６０を更に下降させる（Ｓ３７０）。なお、速度Ｖ１，Ｖ２については前述した。

そして、ＣＰＵ７１は、圧力センサ５９からの加圧力Ａを入力し（Ｓ３８０）、入力した加圧力Ａが所定圧力値Ａｒｅｆ以上となるのを待つ（Ｓ３９０）。ＣＰＵ９１は、加圧力Ａが所定圧力値Ａｒｅｆ以上となった、即ち下部品ＰＬが基板Ｓに接触したと判定すると、負圧給排弁をオフとして上部品ＰＵを下部品ＰＬ上に実装して（Ｓ４００）、上部品実装処理を終了する。

図８は、上部品ＰＵを下部品ＰＬ上に実装する様子を示す説明図である。部品実装機１０は、図示するように、上部品ＰＵが下部品ＰＬの上面のＺ座標（下部品高さＺｌｐ）から所定距離αだけ上の所定位置（Ｚｌｐ＋α）に到達するまでは、第１昇降装置５０を用いて比較的速い速度Ｖ１で下部品ＰＬを下降させ（図８（ａ）参照）、所定位置（Ｚｌｐ＋α）に到達した後は、下部品ＰＬの上面に接触したことが検出されるまで、第２昇降装置５５を用いて速度Ｖ１よりも遅い速度Ｖ２で上部品ＰＵを下降させる。これにより、上部品ＰＵの基板Ｓへの実装に要する時間を短縮しつつ、上部品ＰＵが下部品ＰＬに接触する際の衝撃を緩和させて上部品ＰＵや下部品ＰＬの破損を防止することができる。前述したように、下部品高さＺｌｐは、下部品ＰＬを基板Ｓ上に実装する際に、下部品ＰＬが基板Ｓに接触したときに第１Ｚ軸位置センサ５３および第２Ｚ軸位置センサ５８により検出される吸着ノズル先端のＺ軸位置Ｚであるから、基板Ｓに反りが生じていたり、下部品ＰＬや基板Ｓに寸法誤差が含まれるものとしても、正確に上部品ＰＵを下部品ＰＬ上に実装することが可能となる。

ここで、本実施例の主要な要素と発明の開示の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。即ち、実装ヘッド４０が「ヘッド」に相当し、第１昇降装置５０および第２昇降装置５５が「昇降装置」に相当し、第１Ｚ軸位置センサ５３および第２Ｚ軸位置センサ５８が「昇降位置検出器」に相当し、圧力センサ５９が「接触検出器」に相当し、図５の下部品実装処理と図７の上部品実装処理とを実行する制御装置７０のＣＰＵ７１が「コントローラ」に相当する。また、圧力センサ５９が「加圧力検出器」に相当する。また、第１昇降装置５０が「第１昇降装置」に相当し、第２昇降装置５５が「第２昇降装置」に相当する。

以上説明した本実施形態の部品実装機１０は、下部品ＰＬを基板Ｓ上に実装した後、上部品ＰＵを下部品ＰＬ上に実装するＰＯＰ実装において、下部品ＰＬを基板Ｓ上に実装したときの吸着ノズル先端のＺ軸位置Ｚを検出して下部品高さＺｌｐとして記憶し、記憶した下部品高さＺｌｐを用いて上部品ＰＵの実装を行う。これにより、基板Ｓに反りが生じていたり基板Ｓや下部品ＰＬに寸法誤差が含まれていても、より正確に上部品ＰＵを下部品ＰＬ上に実装することができる。

また、部品実装機１０は、上部品ＰＵを実装する際、下部品高さＺｌｐよりも距離αだけ上の所定位置（Ｚｌｐ＋α）に到達するまでは、比較的速い速度Ｖ１で吸着ノズル６０（上部品ＰＵ）を下降させ、所定位置（Ｚｌｐ＋α）に到達した後は、下部品ＰＬに接触するまで、速度Ｖ１よりも遅い速度Ｖ２で吸着ノズル６０を下降させる。これにより、上部品ＰＵの基板Ｓへの実装に要する時間を短縮しつつ、上部品ＰＵが下部品ＰＬに接触する際の衝撃を緩和させて上部品ＰＵや下部品ＰＬの破損を防止することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、下部品実装処理と上部品実装処理とを同じ部品実装機１０が行うものとしたが、下部品実装処理を部品実装ラインの上流にある部品実装機（第１部品実装機）が実行し、上部品実装処理を部品実装ラインの下流にある部品実装機（第２部品実装機）が実行するものとしてもよい。この場合、下部品実装処理では、図５のＳ２２０の処理に代えて下部品高さＺｌｐを管理装置１００に送信する処理を実行し、上部品実装処理では、図７のＳ３００の処理において管理装置１００から下部品高さＺｌｐを受信する処理を実行するものとすればよい。なお、下部品高さＺｌｐは、第１部品実装機が第２部品実装機へ直接送信されるものとしてもよい。

また、上述した実施形態では、吸着ノズル６０に物体（部品Ｐ）が接触したことを、第２Ｚ軸スライダ５７に設けた圧力センサ５９を用いて検出するものとしたが、吸着ノズル６０が物体に接触したことを検出できるものであれば、これに限られない。例えば、タッチセンサを用いるものとしてもよいし、センサを省略し第２リニアモータ５６の負荷電流の増大に基づいて制御装置７０が接触を検出するものとしてもよい。また、下降時に吸着ノズルが他の物体に接触すると吸着ノズルが備える複数の部材が相対移動するようにし、この相対移動の有無により接触を検出してもよい。図９は、この場合の変形例の実装ヘッド４０Ｂの一部を示す部分断面図である。図１０は、図９のＡ−Ａ断面図である。変形例の実装ヘッド４０Ｂは、第２昇降装置５５が備える圧力センサ５９に代えて、光学センサ１１０を備えている。また、吸着ノズル６０Ｂは、遮蔽部６１ａ，管状部６３ａ，スプリング６３ｂを備える。管状部６３ａは、第１昇降装置５０や第２昇降装置５５の駆動に伴って上下に昇降する。吸着部６１は、スプリング６３ｂを介して管状部６３ａに接続された円筒状の部材であり、先端（下端）に部品Ｐを吸着可能である。吸着部６１は、内周面が管状部６３ａの外周面に接触しており、管状部６３ａに対して相対的に上下に摺動可能である。また、吸着部６１は、上端に円筒状の遮蔽部６１ａを有している。光学センサ１１０は、投光器１１１と受光器１１２とを備えたセンサとして構成されている。この実装ヘッド４０は、吸着部６１の下端に他の物体が接触していない状態では、スプリング６３ｂの弾性力によって管状部６３ａと吸着部６１との相対位置が保たれており、投光器１１１から受光器１１２への光軸Ｌは遮蔽されない。一方、吸着ノズル６０Ｂが下降して吸着部６１の下端に他の物体が接触すると、吸着部６１が管状部６３ａに対して上方に相対移動して、光軸Ｌを遮蔽部６１ａが遮蔽する。そのため、制御装置７０は、受光器１１２が投光器１１１からの光軸を受光しなくなったことによって、吸着ノズル６０Ｂが他の物体に接触したことを検出できる。このように吸着ノズルが備える複数の部材の上下の相対移動を検出する場合でも、上述した実施形態と同様に、吸着ノズルが下降する際の部品の接触を検出することができる。なお、吸着ノズルが備える複数の部材が相対移動の検出を行うセンサは、図９，図１０に示した例に限られない。例えばフランジ６２の下部に投光器及び受光器を取り付け、投光器からの光を遮蔽部６１ａの上面で反射させ、受光器が反射光を受光することでフランジ６２と遮蔽部６１ａとの相対移動の検出を行ってもよい。

また、上述した実施形態では、部品を昇降させる昇降装置として、２つの昇降装置（第１昇降装置５０と第２昇降装置５５）を備えるものとしたが、これに限定されるものではなく、一つのみを備えるものとしてもよいし、３つ以上備えるものとしてもよい。

本発明は、部品実装機の製造産業などに利用可能である。

１ 部品実装システム、１０ 部品実装機、１１ 基台、１２ 筐体、２０ 部品供給装置、２４ 基板搬送装置、２６ パーツカメラ、３０ ＸＹロボット、３１ Ｘ軸ガイドレール、３２ Ｘ軸スライダ、３３ Ｙ軸ガイドレール、３４ Ｙ軸スライダ、３６ Ｘ軸モータ、３７ Ｘ軸位置センサ、３８ Ｙ軸モータ、３９ Ｙ軸位置センサ、４０，４０Ｂ 実装ヘッド、４２ ヘッド本体、４３ ギヤ、４４ 水平部、４５ 回転装置、４６ 回転モータ、４７ ギヤ、５０ 第１昇降装置、５１ 第１リニアモータ、５２ 第１Ｚ軸スライダ、５２ａ 第１係合部、５３ 第１Ｚ軸位置センサ、５５ 第２昇降装置、５６ 第２リニアモータ、５７ 第２Ｚ軸スライダ、５７ａ 第２係合部、５８ 第２Ｚ軸位置センサ、５９ 圧力センサ、６０，６０Ｂ 吸着ノズル、６１ 吸着部、６１ａ 遮蔽部、６１ｂ ６２ フランジ部、６３ａ 管状部、６３ｂ スプリング、６９ 負圧給排弁、７０ 制御装置、７１ ＣＰＵ、７２ ＲＯＭ、７３ ＨＤＤ、７４ ＲＡＭ、７５ 入出力インタフェース、７６ バス、１００ 管理装置、１０１ ＣＰＵ、１０２ ＲＯＭ、１０３ ＨＤＤ、１０４ ＲＡＭ、１０５ 入出力インタフェース、１０６ バス、１０７ 入力デバイス、１０８ ディスプレイ、１１０ 光学センサ、１１１ 投光器、１１２ 受光器、Ｐ 部品、Ｓ 基板。

Claims (5)

1. 基板に複数の部品を積層して実装可能な部品実装機であって、
   前記部品を保持する保持部材を有するヘッドと、
   前記保持部材を昇降させる昇降装置と、
   前記保持部材の昇降位置を検出する昇降位置検出器と、
   前記保持部材に保持された部品が実装対象物に接触したことを検出する接触検出器と、
   前記基板に積層される複数の部品のうち先の部品が実装された際に該先の部品の前記実装対象物への接触が前記接触検出器により検出されたときに前記昇降位置検出器により検出された保持部材の昇降位置によって特定される前記先の部品の位置情報を取得し、前記基板に積層される複数の部品のうち後の部品を実装する場合、前記取得した先の部品の位置情報に基づいて前記後の部品が前記先の部品上に実装されるよう前記ヘッドと前記昇降装置とを制御するコントローラと、
   を備えることを特徴とする部品実装機。
2. 請求項１記載の部品実装機であって、
   前記コントローラは、前記後の部品を実装する場合、前記後の部品を保持する保持部材を所定位置まで下降させた後、前記後の部品の前記先の部品への接触が検出されるまで、前記保持部材を低速で下降させ、
   前記所定位置は、前記先の部品の位置情報に基づいて設定される
   ことを特徴とする部品実装機。
3. 請求項１または２記載の部品実装機であって、
   前記接触検出器は、前記保持部材に対する加圧力を検出する加圧力検出器を有し、前記加圧力検出器が所定値以上の加圧力を検出することによって、前記保持部材に保持された部品が前記実装対象物に接触したことを検出する
   ことを特徴とする部品実装機。
4. 請求項１ないし３いずれか１項に記載の部品実装機であって、
   前記昇降装置は、所定距離内で前記保持部材を昇降可能な第１昇降装置と、前記第１昇降装置により前記保持部材と共に昇降可能に構成され前記所定距離よりも短い距離内で前記保持部材を昇降可能な第２昇降装置と、を備える
   ことを特徴とする部品実装機。
5. 基板に部品を実装可能な第１部品実装機と、前記第１部品実装機よりも実装ラインの下流側に配置され前記第１部品実装機により実装された部品の上面に部品を積層して実装可能な第２部品実装機と、を備える部品実装システムであって、
   前記第１部品実装機は、前記部品を保持する第１保持部材を有する第１ヘッドと、前記第１保持部材を昇降させる第１昇降装置と、前記第１保持部材の昇降位置を検出する第１昇降位置検出器と、前記第１保持部材に保持された部品が実装対象物に接触したことを検出する第１接触検出器と、前記基板に積層される複数の部品のうち先の部品が前記基板上に実装されるよう前記第１ヘッドと前記第１昇降装置とを制御する第１コントローラと、前記先の部品が実装された際に前記先の部品の前記基板への接触が前記第１接触検出器により検出されたときに前記第１昇降位置検出器により検出された第１保持部材の昇降位置によって特定される前記先の部品の位置情報を直接または間接に前記第２部品実装機へ送信する送信手段と、を備え、
   前記第２部品実装機は、前記部品を保持する第２保持部材を有する第２ヘッドと、前記第２保持部材を昇降させる第２昇降装置と、前記第２保持部材の昇降位置を検出する第２昇降位置検出器と、前記第１部品実装機から送信された前記先の部品の位置情報を直接または間接に受信する受信手段と、前記受信した先の部品の位置情報に基づいて前記基板に積層される複数の部品のうち後の部品が前記先の部品上に実装されるよう前記第２ヘッドと前記第２昇降装置とを制御する第２コントローラと、を備える
   ことを特徴とする部品実装システム。

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