JPWO2018061151A1

JPWO2018061151A1 - 部品実装装置

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Publication number: JPWO2018061151A1
Application number: JP2018541812A
Authority: JP
Inventors: 成田　純一; 純一成田
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Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2016-09-29
Publication date: 2019-07-18
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Abstract

部品実装装置は、吸着ノズルに吸着させた部品を基板に実装する場合、第１昇降装置により吸着ノズルを目標位置Ｚ＊まで下降させ（Ｓ１４０，Ｓ１５０）、第２昇降装置により吸着ノズルを更に下降させて部品を基板に接触させ（Ｓ１６０〜Ｓ１９０）、吸着ノズルに作用する荷重Ｆが目標荷重Ｆ＊となるよう第２昇降装置を制御して部品を基板に実装させる（Ｓ２００〜Ｓ２３０）。また、部品実装装置は、部品Ｐが基板Ｓに届かなかった場合（Ｓ１８０）、部品を吸着ノズルに吸着させたまま吸着ノズルを上昇させると共に目標位置Ｚ＊を修正し（Ｓ２４０，Ｓ２５０）、第１昇降装置により吸着ノズルを修正した目標位置Ｚ＊まで下降させ、第２昇降装置により吸着ノズルを更に下降させて部品を基板Ｓに接触させて実装する。

Description

本発明は、部品実装装置に関する。

従来より、ヘッド本体と、部品（電子回路部品）を吸着する吸着ノズルと、昇降部材をヘッド本体に対して昇降させる第１昇降装置と、第１昇降装置により昇降部材と共に昇降し吸着ノズルを昇降部材に対して相対的に昇降させる第２昇降装置と、第２昇降装置に設けられ吸着ノズルに作用する荷重を検出するロードセルとを備える部品実装装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。部品実装装置は、吸着ノズルに吸着させた部品を基板に実装する際、第１昇降装置を駆動制御して吸着ノズルを下降させた後、第２昇降装置を駆動制御して吸着ノズルを下降させ、吸着ノズルに吸着させた部品が基板に当接すると、吸着ノズルに作用する荷重（反力）が予め定められた設定荷重となるよう第２昇降装置を駆動制御している。

ＷＯ２０１４／８０４７２Ａ１

第２昇降装置は、第１昇降装置に比して昇降ストロークが短い。このため、部品実装装置は、予め基板の高さを測定し、第２昇降装置の駆動を開始する前に、吸着ノズルに吸着された部品が実装しようとする基板に当接する直前の吸着ノズルの高さを目標位置として当該目標位置まで吸着ノズルが下降されるよう第１昇降装置を制御する。しかしながら、上述した部品実装装置は、例えば、測定される基板の高さに誤差が含まれていたり、実装しようとする基板に反りが生じて部分的に高さが変化したりしている場合、第１昇降装置により吸着ノズルを目標位置まで下降させても、第２昇降装置の昇降ストロークが不足する場合が生じる。この場合、吸着ノズルに吸着させた部品が基板に当接しなかったり、部品の基板に対する押し付け荷重が不足したりし、実装不良が生じてしまう。

本発明は、対象物に実装する部品の実装不良の発生を抑制す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。

本発明の第１の部品実装装置は、
部品を保持して対象物に実装する部品実装装置であって、
前記部品を保持する保持部材と、
ヘッドと、
前記ヘッドに対して昇降部材を昇降させる第１昇降装置と、
前記第１昇降装置の昇降ストロークよりも短い昇降ストロークを有し、前記昇降部材と共に昇降し、前記昇降部材に対して前記保持部材を相対的に昇降させる第２昇降装置と、
前記保持部材に作用する荷重を測定する荷重測定部と、
前記保持部材に保持した部品を前記対象物に実装する場合に、前記保持部材が目標位置まで下降するよう前記第１昇降装置を駆動制御し前記保持部材が更に下降して前記荷重測定部により測定される荷重が目標荷重となるよう前記第２昇降装置を駆動制御する昇降制御を実行し、前記保持部材に前記部品の保持を解除させる制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記保持部材に保持された部品が前記対象物に接触する前に前記第２昇降装置の昇降ストロークがストロークエンドに達した場合、前記目標位置を変更して前記昇降制御を再実行し、前記保持部材に前記部品の保持を解除させる、
ことを要旨とする。

この本発明の第１の部品実装装置は、保持部材に保持した部品を対象物に実装する場合に、保持部材が目標位置まで下降するよう第１昇降装置を駆動制御し保持部材が更に下降して荷重測定部により測定される荷重が目標荷重となるよう第２昇降装置を駆動制御する昇降制御を実行し、保持部材に部品の保持を解除させる。また、第１の部品実装装置は、保持部材に保持された部品が対象物に接触する前に第２昇降装置の昇降ストロークがストロークエンドに達した場合、目標位置を変更して昇降制御を再実行し、保持部材に部品の保持を解除させる。このように、第１の部品実装装置は、第２昇降装置の昇降ストロークによって保持部材に保持された部品が対象物に到達しなかった場合でも、第１昇降装置の目標位置を変更した昇降制御の再実行により部品を対象物に到達させて適切に実装させることができる。この結果、対象物に実装する部品の実装不良の発生を抑制することができる。

本発明の第２の部品実装装置は、
部品を保持して対象物に実装する部品実装装置であって、
前記部品を保持する保持部材と、
ヘッドと、
前記ヘッドに対して昇降部材を昇降させる第１昇降装置と、
前記第１昇降装置の昇降ストロークよりも短い昇降ストロークを有し、前記昇降部材と共に昇降し、前記昇降部材に対して前記保持部材を相対的に昇降させる第２昇降装置と、
前記保持部材に作用する荷重を測定する荷重測定部と、
前記保持部材に保持した部品を前記対象物に実装する場合に、前記保持部材が目標位置まで下降するよう前記第１昇降装置を駆動制御し前記保持部材が更に下降して前記荷重測定部により測定される荷重が目標荷重となるよう前記第２昇降装置を駆動制御する昇降制御を実行し、前記保持部材に前記部品の保持を解除させる制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記保持部材に保持された部品が前記対象物に接触して前記荷重測定部により測定される荷重が前記目標荷重に到達する前に前記第２昇降装置の昇降ストロークがストロークエンドに達した場合、前記保持部材に前記部品の保持を解除させた後、前記目標位置を変更して前記昇降制御を再実行することにより前記保持部材で前記部品を再加圧する、
ことを要旨とする。

この本発明の第２の部品実装装置は、保持部材に保持した部品を対象物に実装する場合に、保持部材が目標位置まで下降するよう第１昇降装置を駆動制御し保持部材が更に下降して荷重測定部により測定される荷重が目標荷重となるよう第２昇降装置を駆動制御する昇降制御を実行し、保持部材に部品の保持を解除させる。また、第２の部品実装装置は、保持部材に保持された部品が対象物に接触して荷重測定部により測定される荷重が目標荷重に到達する前に第２昇降装置の昇降ストロークがストロークエンドに達した場合、保持部材に部品の保持を解除させた後、目標位置を変更して昇降制御を再実行することにより保持部材で部品を再加圧する。このように、第２の部品実装装置は、第２昇降装置の昇降ストロークによって保持部材に保持された部品を対象物に押し付ける押し付け荷重が不足する場合でも、第１昇降装置の目標位置を変更した昇降制御の再実行により部品を適切な押し付け荷重で対象物に押し付けて実装させることができる。この結果、対象物に実装する部品の実装不良の発生を抑制することができる。

こうした本発明の部品実装装置において、前記制御部は、前記昇降制御として、前記保持部材が前記目標位置まで下降するよう前記第１昇降装置を駆動制御した後、該第１昇降装置の駆動を停止させてから前記保持部材が更に下降して前記荷重測定部により測定される荷重が目標荷重となるよう前記第２昇降装置を駆動制御するものとしてもよい。こうすれば、第２昇降装置の制御性をより向上させることができる。

また、本発明の部品実装装置において、前記制御部は、前記荷重測定部により測定される荷重に基づいて前記保持部材に保持された部品が前記対象物に接触したか否かを判定するものとしてもよい。

本実施形態の部品実装装置１０を含む部品実装システム１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。制御装置７０の電気的な接続関係を示すブロック図である。部品実装処理の一例を示すフローチャートである。第１昇降装置５０および第２昇降装置５５とを用いた実装動作の様子を示す説明図である。空振り時の実装動作の様子を示す説明図である。荷重不足時の実装動作の様子を示す説明図である。

次に、図面を参照しながら、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装置１０を含む部品実装システム１の構成の概略を示す構成図であり、図２は実装ヘッド４０の構成の概略を示す構成図であり、図３は制御装置７０の電気的な接続関係を示すブロック図である。なお、図１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、部品実装装置１０と、部品実装装置１０を管理する管理装置１００と、を備える。部品実装システム１は、部品を基板Ｓに実装する複数台の部品実装装置１０が上流から下流に配置されている。図１では、説明の便宜のため部品実装装置１０を１台のみ示している。なお、部品実装システム１は、部品実装装置１０と同じ実装ライン上に半田印刷機や検査機、リフロー炉などを備えるものとしてもよい。

部品実装装置１０は、図１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、供給された部品Ｐを吸着ノズル６０で吸着（採取）して基板Ｓ（対象物）上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。基板搬送装置２４は基台１１上に設けられ、部品供給装置２０は基台１１に対して着脱可能に設けられている。また、部品実装装置１０は、これらの他に、吸着ノズル６０に吸着された部品Ｐを下方から撮像するためのパーツカメラ２５や、実装ヘッド４０に取り付けられて基板Ｓに付された位置決め基準マークを上方から撮像するためのマークカメラ（図示せず）、実装ヘッド４０に取り付けられ基板Ｓの高さ（基板上面のＺ軸方向の位置）を測定するための測距センサ２６（赤外線センサなど）などを備えている。

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１に示すように、基台１１に支持される筐体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３参照）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３参照）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、実装ヘッド４０は、制御装置７０によってＸＹロボット３０（Ｘ軸モータ３６およびＹ軸モータ３８）が駆動制御されることにより、ＸＹ軸方向に移動可能となっている。

実装ヘッド４０は、図２に示すように、ヘッド本体４１と、吸着ノズル６０と、ヘッド本体４１に対して上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に設けられ下端部に吸着ノズル６０が着脱可能に取り付けられたノズルホルダ４２と、ノズルホルダ４２を回転させる回転装置４５と、ヘッド本体４１に対して第１Ｚ軸スライダ５２をＺ軸方向に昇降させる第１昇降装置５０と、第１Ｚ軸スライダ５２に設けられ第１Ｚ軸スライダ５２に対して吸着ノズル６０をＺ軸方向に相対的に昇降させる第２昇降装置５５と、を備える。

吸着ノズル６０は、ノズルホルダ４２に対して上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に取り付けられている。ノズルホルダ４２には図示しない圧縮コイルスプリングが内蔵されており、吸着ノズル６０は、圧縮コイルスプリングの付勢力によりノズルホルダ４２に対して上方向に付勢されている。また、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、切替弁６９（図３参照）を介して図示しない負圧源と正圧源と連通しており、切替弁６９により負圧源と接続されることで、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、切替弁６９により正圧源と接続されることで、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。ノズルホルダ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、回転装置４５は、制御装置７０によって回転モータ４６が駆動制御されることにより、ノズルホルダ４２を任意の角度に調整することができる。前述したように、ノズルホルダ４２の先端部には吸着ノズル６０が取り付けられるから、回転装置４５は、ノズルホルダ４２の角度を調整することで、吸着ノズル６０に吸着された部品Ｐの角度を調整することができる。

第１昇降装置５０は、図２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にはノズルホルダ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、ノズルホルダ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。ノズルホルダ４２は、吸着ノズル６０が取り付けられるから、第１昇降装置５０は、ノズルホルダ４２の昇降に伴って吸着ノズル６０を昇降させることができる。

第２昇降装置５５は、図２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。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に対して作用する荷重Ｆ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３に示すように、ＣＰＵ７１とＲＯＭ７２とＨＤＤ７３とＲＡＭ７４と入出力インタフェース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２５からの画像信号やマークカメラからの画像信号、測距センサ２６からの検出信号、圧力センサ５９からの荷重Ｆ、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，切替弁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３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、ジョブ情報が記憶されている。ジョブ情報には、例えば、実装する部品Ｐの種類や実装順、実装位置、用いる実装ヘッド４０や吸着ノズル６０の種類などが含まれている。

次に、こうして構成された本実施形態の部品実装装置１０の動作について説明する。図４は、制御装置７０のＣＰＵ７１により実行される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から生産指令を伴ってジョブ情報を受信したときに実行される。

部品実装処理では、制御装置７０のＣＰＵ７１は、まず、部品供給装置２０により供給された部品Ｐを吸着ノズル６０に吸着させる（ステップＳ１００）。この処理は、ＸＹロボット３０を駆動制御して部品供給位置の真上に吸着ノズル６０を移動させ、第１昇降装置５０を駆動制御して吸着ノズル６０を高速で下降させ、吸着ノズル６０が部品Ｐに接触する直前に第２昇降装置５５を駆動制御して吸着ノズル６０を低速で下降させて、切替弁６９を駆動制御して吸着部６１に負圧を供給することにより行なわれる。続いて、ＣＰＵ７１は、ＸＹロボット３０を駆動制御して吸着ノズル６０をパーツカメラ２５の上方を通過させて、吸着ノズル６０に吸着させた部品Ｐを下方からパーツカメラ２５で撮像する（ステップＳ１１０）。そして、ＣＰＵ７１は、撮像画像を処理して基板Ｓの実装位置を補正し（ステップＳ１２０）、ＸＹロボット３０を駆動制御して吸着ノズル６０を実装位置の真上に移動させる（ステップＳ１３０）。次に、ＣＰＵ７１は、第１昇降装置５０を駆動制御して吸着ノズル６０を高速で下降させ（ステップＳ１４０）、第１Ｚ位置センサ５３および第２Ｚ軸位置センサ５８からの信号に基づいて特定される吸着ノズル６０のＺ軸方向の位置が目標位置Ｚ＊に到達したか否かを判定する（ステップＳ１５０）。ここで、目標位置Ｚ＊は、測距センサ２６により測定される基板Ｓの上面の高さから、第２昇降装置５５のストローク量にマージンを減じた所定距離だけ手前の位置として設定される。ＣＰＵ７１は、吸着ノズル６０の位置が目標位置Ｚ＊に到達していないと判定すると、第１昇降装置５０による吸着ノズル６０の下降を継続させ、吸着ノズル６０の位置が目標位置Ｚ＊に到達したと判定すると、第１昇降装置５０の駆動を停止させ（ステップＳ１６０）、第２昇降装置５５を駆動制御して吸着ノズル６０を低速で更に下降させる（ステップＳ１７０）。

次に、ＣＰＵ７１は、第２昇降装置５５の昇降ストロークがストロークエンドに到達したか否か（ステップＳ１８０）、吸着ノズル６０に吸着された部品Ｐが基板Ｓに接触したか否か（ステップＳ１９０）、をそれぞれ判定する。ここで、ステップＳ１８０の判定は、第２Ｚ軸位置センサ５８により検出される第２Ｚ軸スライダ５７のＺ軸方向の位置がストロークエンドに対応する位置に達しているか否かを判定することにより行なわれる。また、ステップＳ１９０の判定は、圧力センサ５９から吸着ノズル６０に作用する荷重Ｆが基板Ｓへの接触に対応する所定荷重に達しているか否かを判定することにより行なわれる。ＣＰＵ７１は、第２昇降装置５５の昇降ストロークがストロークエンドに到達する前に、吸着ノズル６０に吸着された部品Ｐが基板Ｓに接触したと判定すると、吸着ノズル６０に作用する荷重Ｆが目標荷重Ｆ＊となるようフィードバック制御を用いて第２昇降装置５５を駆動制御する（ステップＳ２００）。ここで、目標荷重Ｆ＊は、部品Ｐを基板Ｓに実装するための部品Ｐの適切な押し付け荷重として予め定められている。そして、ＣＰＵ７１は、第２昇降装置５５の昇降ストロークがストロークエンドに到達したか否か（ステップＳ２１０）、吸着ノズル６０に作用する荷重Ｆが目標荷重Ｆ＊にほぼ一致したか否か（ステップＳ２２０）、をそれぞれ判定する。ＣＰＵ７１は、第２昇降装置５５の昇降ストロークがストロークエンドに到達する前に、吸着ノズル６０に作用する荷重Ｆが目標荷重Ｆ＊にほぼ一致したと判定すると、切替弁６９を駆動制御して吸着ノズル６０に正圧を供給することにより、部品Ｐを基板Ｓ上に実装して（ステップＳ２３０）、部品実装処理を終了する。

ＣＰＵ７１は、ステップＳ１８０，Ｓ１９０において、吸着ノズル６０に吸着される部品Ｐが基板Ｓに接触する前に第２昇降装置５５の昇降ストロークがストロークエンドに到達したと判定すると、第２昇降装置５５の昇降ストロークが不足して部品Ｐが基板Ｓに届かない空振りが発生したと判断する。この場合、ＣＰＵ７１は、まず、第１昇降装置５０および第２昇降装置５５を駆動制御して吸着ノズル６０を上昇させる（ステップＳ２４０）。そして、ＣＰＵ７１は、第１昇降装置５０の目標位置Ｚ＊を所定量ΔＺだけ下げることにより目標位置Ｚ＊を修正し（ステップＳ２５０）、ステップＳ１４０に戻る。即ち、ＣＰＵ７１は、第１昇降装置５０を駆動制御して吸着ノズル６０を、修正した目標位置Ｚ＊まで再度下降させる（ステップＳ１４０，Ｓ１５０）。ＣＰＵ７１は、吸着ノズル６０が修正した目標位置Ｚ＊に到達したと判定すると、第１昇降装置５０の駆動を停止すると共に第２昇降装置５５を駆動制御して吸着ノズル６０に吸着された部品Ｐが基板Ｓに接触するまで吸着ノズル６０を更に下降させる（ステップＳ１６０〜Ｓ１９０）。このとき、ＣＰＵ７１は、目標位置Ｚ＊を修正しても、部品Ｐが基板Ｓに接触することなく、第２昇降装置５５の昇降ストロークがストロークエンドに到達したと判定すると、吸着ノズル６０を再上昇させ、目標位置Ｚ＊を更に所定量ΔＺだけ下げて（ステップＳ２４０，Ｓ２５０）、ステップＳ１４０〜Ｓ１９０の処理を繰り返す。ＣＰＵ７１は、ステップＳ１８０，Ｓ１９０において、第２昇降装置５５の昇降ストロークがストロークエンドに到達することなく、部品Ｐが基板Ｓに接触したと判定すると、ステップＳ２００以降の処理を実行する。上述したように、目標位置Ｚ＊は、測距センサ２６により測定される基板Ｓの上面の高さから、第２昇降装置５５のストローク量にマージンを減じた所定距離だけ手前の位置に設定される。このため、通常は、吸着ノズル６０が目標位置Ｚ＊に到達した後に第２昇降装置５５を駆動を開始すれば、吸着ノズル６０に吸着された部品Ｐを基板Ｓに接触させて部品Ｐを基板Ｓに押し付けることができるはずである。しかしながら、測距センサ２６により検出される基板Ｓの高さに誤差が含まれていたり、基板Ｓに反りが生じて部分的に基板Ｓの高さに変化が生じていると、第２昇降装置５５の昇降ストロークが不足し、部品Ｐが基板Ｓに届かない場合や部品Ｐを適切な荷重で基板Ｓに押し付けることができない場合が生じる。そこで、ＣＰＵ７１は、部品Ｐが基板Ｓに届かなかった場合には、吸着ノズル６０に部品Ｐを吸着させたまま吸着ノズル６０を上昇させ、第１昇降装置５０の目標位置Ｚ＊を所定量ΔＺだけ下げることにより目標位置Ｚ＊を修正し、第１昇降装置５０により吸着ノズル６０を修正した目標位置Ｚ＊まで再下降させてから第２昇降装置５５を駆動する。これにより、部品実装装置１０は、第２昇降装置５５のストローク不足を解消し、部品Ｐを基板Ｓに適切に接触させて実装することができる。

ＣＰＵ７１は、ステップＳ１８０，Ｓ１９０において、吸着ノズル６０に作用する荷重Ｆが目標荷重Ｆ＊に到達する前に第２昇降装置５５の昇降ストロークがストロークエンドに到達したと判定すると、第２昇降装置５５の昇降ストロークが不足して部品Ｐを基板Ｓに押し付ける荷重に不足（荷重不足）が発生したと判断する。こ場合、ＣＰＵ７１は、まず、切替弁６９を駆動制御して吸着ノズル６０に正圧を供給することにより荷重不足の状態で吸着ノズル６０による部品Ｐの吸着を解除して部品Ｐを基板Ｓ上に実装する（ステップＳ２６０）。続いて、ＣＰＵ７１は、第１昇降装置５０および第２昇降装置５５を駆動制御して吸着ノズル６０のみを上昇させる（ステップＳ２７０）。そして、ＣＰＵ７１は、第１昇降装置５０の目標位置Ｚ＊を所定量ΔＺだけ下げることにより目標位置Ｚ＊を修正し（ステップＳ２８０）、ステップＳ１４０に戻る。ここで、所定量ΔＺは、上述したステップＳ２５０で用いた所定量ΔＺと同じものを用いた。なお、所定量ΔＺは、圧力センサ５９からの荷重Ｆと目標荷重Ｆ＊との偏差（荷重不足分）が大きいほど目標位置Ｚ＊が大きく下がるように設定されるものとしてもよい。ＣＰＵ７１は、第１昇降装置５０を駆動制御して吸着ノズル６０を、修正した目標位置Ｚ＊まで再度下降させる（ステップＳ１４０，Ｓ１５０）。ＣＰＵ７１は、吸着ノズル６０が修正した目標位置Ｚ＊に到達したと判定すると、第１昇降装置５０の駆動を停止すると共に第２昇降装置５５を駆動制御して吸着ノズル６０に吸着された部品Ｐが基板Ｓに接触するまで吸着ノズル６０を更に下降させる（ステップＳ１６０〜Ｓ１９０）。ＣＰＵ７１は、ステップＳ１９０において、部品Ｐが基板Ｓに接触したと判定すると、吸着ノズル６０に作用する荷重Ｆが目標荷重Ｆ＊にほぼ一致するまで第２昇降装置５５を駆動制御する（ステップＳ２００〜Ｓ２２０）。このとき、ＣＰＵ７１は、再び、荷重Ｆが目標荷重Ｆ＊にほぼ一致する前に第２昇降装置５５の昇降ストロークがストロークエンドに到達したと判定すると、吸着ノズル６０を上昇させ、目標位置Ｚ＊を更に所定量ΔＺだけ下げて（ステップＳ２６０〜Ｓ２８０）、ステップＳ１４０〜Ｓ２２０の処理を繰り返す。そして、ＣＰＵ７１は、第２昇降装置５５の昇降ストロークがストロークエンドに到達することなく、吸着ノズル６０に作用する荷重Ｆが目標荷重Ｆ＊に到達したと判定すると、吸着ノズル６０に正圧を供給して（ステップＳ２３０）、部品実装処理を終了する。吸着ノズル６０に吸着された部品Ｐが基板Ｓに接触したが、第２昇降装置５５の昇降ストロークが不足して基板Ｓに対する部品Ｐの押し付け荷重に不足が生じる場合、部品Ｐが基板Ｓに接触していることで既に部品Ｐに半田が付着していると考えられる。そこで、ＣＰＵ７１は、吸着ノズル６０による部品Ｐの吸着を解除した上で、吸着ノズル６０のみを上昇させ、第１昇降装置５０の目標位置Ｚ＊を所定量ΔＺだけ下げることにより目標位置Ｚ＊を修正し、第１昇降装置５０により吸着ノズル６０を修正した目標位置Ｚ＊まで再下降させてから第２昇降装置５５を駆動する。これにより、部品実装装置１０は、第２昇降装置５５のストローク不足を解消し、吸着ノズル６０を部品Ｐに接触させて、吸着ノズル６０で部品Ｐを目標荷重Ｆ＊まで再加圧することができる。

図５は、第１昇降装置５０および第２昇降装置５５とを用いた実装動作の様子を示す説明図である。ＣＰＵ７１は、吸着ノズル６０の先端が目標位置Ｚ＊に到達するまでは、第１昇降装置５０により吸着ノズル６０を高速で下降させ（図５（ａ）参照）、吸着ノズル６０の先端が目標位置Ｚ＊に到達した後は、第２昇降装置５５により吸着ノズル６０を低速で下降させる（図５（ｂ）参照）。これにより、吸着ノズル６０に吸着された部品Ｐが基板Ｓに接触する際の衝撃を緩和させることができる。そして、ＣＰＵ７１は、部品Ｐが基板Ｓに接触すると、基板Ｓに対する部品Ｐの押し付け荷重Ｆが目標荷重Ｆ＊となるように第２昇降装置５５を駆動制御してから（図５（ｃ）参照）、吸着ノズル６０による部品Ｐの吸着を解除して部品Ｐを基板Ｓ上に実装する（図５（ｄ）参照）。

図６は空振り時の実装動作の様子を示す説明図である。ＣＰＵ７１は、第１昇降装置５０の駆動により吸着ノズル６０を目標位置Ｚ＊まで下降させた後、第２昇降装置５５を駆動する際にその昇降ストロークが不足し、部品Ｐが基板Ｓに届かなかった場合（図６（ａ）参照）、吸着ノズル６０に部品Ｐを吸着させたまま吸着ノズル６０を上昇させると共に第１昇降装置５０の目標位置Ｚ＊を下げる（図６（ｂ）参照）。そして、ＣＰＵ７１は、第１昇降装置５０により吸着ノズル６０を下げた目標位置Ｚ＊まで下降させ、そこから第２昇降装置５５により吸着ノズル６０を更に下降させ、部品Ｐを基板Ｓに接触させて実装する（図６（ｃ），（ｄ）参照）。

図７は荷重不足時の実装動作の様子を示す説明図である。ＣＰＵ７１は、第１昇降装置５０の駆動により吸着ノズル６０を目標位置Ｚ＊まで下降させた後、第２昇降装置５５の駆動により部品Ｐを基板Ｓに接触させたが、第２昇降装置５５の昇降ストロークが不足し、部品Ｐの基板Ｓへの押し付け荷重が目標荷重Ｆ＊に届かなかった場合（図７（ａ）参照）、吸着ノズル６０による部品Ｐの吸着を解除して基板Ｓに実装する。次に、ＣＰＵ７１は、吸着ノズル６０のみを上昇させると共に第１昇降装置５０の目標位置Ｚ＊を下げる（図７（ｂ）参照）。そして、ＣＰＵ７１は、第１昇降装置５０により吸着ノズル６０を下げた目標位置Ｚ＊まで下降させ、そこから第２昇降装置５５により吸着ノズル６０を更に下降させ、吸着ノズル６０を基板Ｓに実装した部品Ｐに接触させて再加圧する（図７（ｃ），（ｄ）参照）。

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、吸着ノズル６０が「保持部材」に相当し、実装ヘッド４０が「ヘッド」に相当し、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」に相当し、圧力センサ５９が「荷重測定部」に相当し、制御装置７０が「制御装置」に相当する。

以上説明した本実施形態の部品実装装置１０は、吸着ノズル６０を昇降させる昇降装置として、第１昇降装置５０と、第１昇降装置５０よりも昇降ストロークが短い第２昇降装置５５と、吸着ノズル６０に作用する荷重を検出するための圧力センサ５９とを備える。そして、部品実装装置１０は、吸着ノズル６０に吸着させた部品Ｐを基板Ｓに実装する場合、第１昇降装置５０により吸着ノズル６０を目標位置Ｚ＊まで下降させ、第２昇降装置５５により吸着ノズル６０を更に下降させて部品Ｐを基板Ｓに接触させ、吸着ノズル６０に作用する荷重Ｆが目標荷重Ｆ＊となるよう第２昇降装置５５を制御して部品Ｐを基板Ｓに実装させる。また、部品実装装置１０は、第２昇降装置５５の昇降ストロークが不足して、部品Ｐが基板Ｓに届かなかった場合、部品Ｐを吸着ノズル６０に吸着させたまま吸着ノズル６０を上昇させると共に目標位置Ｚ＊を修正し、第１昇降装置５１により吸着ノズル６０を修正した目標位置Ｚ＊まで下降させ、第２昇降装置５５により吸着ノズル６０を更に下降させて部品Ｐを基板Ｓに接触させて実装する。これにより、部品実装装置１０は、測距センサ２６に誤差が含まれていたり、基板Ｓの反りが生じて部分的に高さが変化したりしている場合でも、第２昇降装置５５のストローク不足を解消し、吸着ノズル６０に吸着させた部品Ｐをより確実に基板Ｓに接触させて実装させることができる。この結果、部品Ｐが基板Ｓに接触していない状態で吸着ノズル６０が部品Ｐの吸着を解除することがなくなり、基板Ｓに実装する部品Ｐの実装不良の発生を抑制することができる。

また、部品実装装置１０は、部品Ｐが基板Ｓに接触したが、第２昇降装置５５の昇降ストロークが不足して、部品Ｐの基板Ｓへの押し付け荷重が目標荷重Ｚ＊に届かなかった場合、まず、吸着ノズル６０による部品Ｐの吸着を解除して部品Ｐを基板Ｓに実装させる。そして、部品実装装置１０は、吸着ノズル６０のみを上昇させると共に目標位置Ｚ＊を修正し、第１昇降装置５０により吸着ノズル６０を修正した目標位置Ｚ＊まで下降させ、第２昇降装置５５により吸着ノズル６０を更に下降させて吸着ノズル６０を部品Ｐに押し当てて目標荷重Ｚ＊まで再加圧する。これにより、測距センサ２６に誤差が含まれていたり、基板Ｓの反りが生じて部分的に高さが変化したりしている場合でも、第２昇降装置５５のストローク不足を解消し、より確実に部品Ｐを基板Ｓに対して目標荷重Ｆ＊まで加圧して実装させることができる。この結果、基板Ｓに実装する部品Ｐの実装不良の発生を抑制することができる。

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、ＣＰＵ７１は、第２昇降装置５５（第２リニアモータ５６）の駆動により吸着ノズル６０を下降させる際、第１昇降装置５０（第１リニアモータ５１）の駆動を停止させてから第２昇降装置５５の駆動を開始するものとしたが、第１昇降装置５０を駆動中に第２昇降装置５５の駆動を開始するものとしてもよい。

また、上述した実施形態では、部品実装装置１０は、実装ヘッド４０に基板Ｓの上面の高さを測定するための測距センサ２６を備えるものとしたが、マークカメラにより基板Ｓを撮像し、得られた画像と予め基準高さで撮像された基板Ｓの画像とを比較することにより、基板Ｓの上面の高さを測定するものとしてもよい。

また、上述した実施形態では、第２Ｚ軸スライダ５７に設けられた圧力センサ５９を用いて吸着ノズル６０に作用する荷重を検出するものとしたが、第２リニアモータ５６の負荷電流を検出または推定することにより吸着ノズル６０に作用する荷重を測定するものとしてもよい。

また、上述した実施形態では、第１昇降装置５０のアクチュエータとして第１リニアモータ５１を用いるものとしたが、ボイスコイルモータやボールねじ機構等を用いるものとしてもよい。また、第２昇降装置５５のアクチュエータとして第２リニアモータ５６を用いるものとしたが、ボイスコイルモータ等を用いるものとしてもよい。

本発明は、部品実装装置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部品実装装置、１１基台、１２筐体、２０部品供給装置、２４基板搬送装置、２５パーツカメラ、２６測距センサ、３０ＸＹロボット、３１Ｘ軸ガイドレール、３２Ｘ軸スライダ、３３Ｙ軸ガイドレール、３４Ｙ軸スライダ、３６Ｘ軸モータ、３７Ｘ軸位置センサ、３８Ｙ軸モータ、３９Ｙ軸位置センサ、４０実装ヘッド、４１ヘッド本体、４２ノズルホルダ、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吸着ノズル、６１吸着部、６２フランジ部、６９切替弁、７０制御装置、７１ＣＰＵ、７２ＲＯＭ、７３ＨＤＤ、７４ＲＡＭ、７５入出力インタフェース、７６バス、１００管理装置、１０１ＣＰＵ、１０２ＲＯＭ、１０３ＨＤＤ、１０４ＲＡＭ、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、Ｐ部品、Ｓ基板。

Claims

部品を保持して対象物に実装する部品実装装置であって、
前記部品を保持する保持部材と、
ヘッドと、
前記ヘッドに対して昇降部材を昇降させる第１昇降装置と、
前記第１昇降装置の昇降ストロークよりも短い昇降ストロークを有し、前記昇降部材と共に昇降し、前記昇降部材に対して前記保持部材を相対的に昇降させる第２昇降装置と、
前記保持部材に作用する荷重を測定する荷重測定部と、
前記保持部材に保持した部品を前記対象物に実装する場合に、前記保持部材が目標位置まで下降するよう前記第１昇降装置を駆動制御し前記保持部材が更に下降して前記荷重測定部により測定される荷重が目標荷重となるよう前記第２昇降装置を駆動制御する昇降制御を実行し、前記保持部材に前記部品の保持を解除させる制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記保持部材に保持された部品が前記対象物に接触する前に前記第２昇降装置の昇降ストロークがストロークエンドに達した場合、前記目標位置を変更して前記昇降制御を再実行し、前記保持部材に前記部品の保持を解除させる、
ことを特徴とする部品実装装置。
部品を保持して対象物に実装する部品実装装置であって、
前記部品を保持する保持部材と、
ヘッドと、
前記ヘッドに対して昇降部材を昇降させる第１昇降装置と、
前記第１昇降装置の昇降ストロークよりも短い昇降ストロークを有し、前記昇降部材と共に昇降し、前記昇降部材に対して前記保持部材を相対的に昇降させる第２昇降装置と、
前記保持部材に作用する荷重を測定する荷重測定部と、
前記保持部材に保持した部品を前記対象物に実装する場合に、前記保持部材が目標位置まで下降するよう前記第１昇降装置を駆動制御し前記保持部材が更に下降して前記荷重測定部により測定される荷重が目標荷重となるよう前記第２昇降装置を駆動制御する昇降制御を実行し、前記保持部材に前記部品の保持を解除させる制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記保持部材に保持された部品が前記対象物に接触して前記荷重測定部により測定される荷重が前記目標荷重に到達する前に前記第２昇降装置の昇降ストロークがストロークエンドに達した場合、前記保持部材に前記部品の保持を解除させた後、前記目標位置を変更して前記昇降制御を再実行することにより前記保持部材で前記部品を再加圧する、
ことを特徴とする部品実装装置。
請求項１または２記載の部品実装装置であって、
前記制御部は、前記昇降制御として、前記保持部材が前記目標位置まで下降するよう前記第１昇降装置を駆動制御した後、該第１昇降装置の駆動を停止させてから前記保持部材が更に下降して前記荷重測定部により測定される荷重が目標荷重となるよう前記第２昇降装置を駆動制御する、
ことを特徴とする部品実装装置。
請求項１ないし３いずれか１項に記載の部品実装装置であって、
前記制御部は、前記荷重測定部により測定される荷重に基づいて前記保持部材に保持された部品が前記対象物に接触したか否かを判定する、
ことを特徴とする部品実装装置。