JPWO2018179317A1 - 部品実装機及び実装ヘッド - Google Patents

Abstract

本開示の部品実装機は、部品を実装対象物に実装する部品実装機であって、第１ガス通路と、該第１ガス通路と連通していない第２ガス通路と、を内部に有する基部と、前記基部を昇降させる昇降機構と、前記基部の下方に配設され該基部の昇降に伴って昇降し前記第１ガス通路に供給された負圧によって前記部品を吸着するノズル部、を有する吸着ノズルと、前記ノズル部が前記基部側に押し込まれることを許容しつつ該ノズル部を下方に付勢する付勢部と、前記ノズル部の押し込み量が所定量に達していない状態と達した状態とで、前記第２ガス通路と外部との連通の有無を切り替えるバルブと、を有する実装ヘッドと、前記第２ガス通路を流れるガスの流量と圧力との少なくとも一方を検出する検出装置と、を備える。

Description

本開示は、部品実装機及び実装ヘッドに関する。

従来、部品を吸着して基板などの実装対象物に実装する部品実装機において、吸着ノズルの下降動作時にノズル部がスプリングの付勢力に抗してノズルベース部側に押し込まれるように構成された部品実装機が知られている（例えば、特許文献１）。これにより、この部品実装機は、吸着ノズルの下降動作時の部品への衝撃を緩和したり、部品を基板に軽く押さえつけて実装したりすることができる。特許文献１の部品実装機は、ノズル部内のエアー通路に負圧を供給してノズル部に部品を吸着するように構成されている。そして、ノズルベース部及びノズル部には、ノズル部の押し込み量が所定値に達したときに上記のエアー通路を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ている。これにより、吸着ノズルの下降動作時にエアーの流量又は圧力を検出してエアーのリークの有無を監視することで、ノズル部の押し込み量が所定値に達したか否かを判定できるとしている。

国際公開第２０１５／０４５０６５号パンフレット

しかし、特許文献１に記載の部品実装機では、部品の吸着に用いるエアー通路を利用してノズル部の押し込み量が所定値に達したか否かを判定している。そのため、例えば部品の吸着の有無や吸着している部品の種類などノズル部の状態が異なることによって、押し込み量が所定値に達した時のリーク時のエアーの流量又は圧力が変化する場合があった。そのため、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できない場合があった。

本開示は、上述した課題を解決するためになされたものであり、ノズル部の押し込み量が所定量に達したか否かをより精度良く判定することを主目的とする。

本開示は、上述した主目的を達成するために以下の手段を採った。

本開示の部品実装機は、
部品を実装対象物に実装する部品実装機であって、
第１ガス通路と、該第１ガス通路と連通していない第２ガス通路と、を内部に有する基部と、
前記基部を昇降させる昇降機構と、
前記基部の下方に配設され該基部の昇降に伴って昇降し前記第１ガス通路に供給された負圧によって前記部品を吸着するノズル部、を有する吸着ノズルと、
前記ノズル部が前記基部側に押し込まれることを許容しつつ該ノズル部を下方に付勢する付勢部と、
前記ノズル部の押し込み量が所定量に達していない状態と達した状態とで、前記第２ガス通路と外部との連通の有無を切り替えるバルブと、
を有する実装ヘッドと、
前記第２ガス通路を流れるガスの流量と圧力との少なくとも一方を検出する検出装置と、
を備えたものである。

この部品実装機は、例えば部品の吸着時や部品の実装時などにおいて、昇降機構によって基部が下降すると、これに伴ってノズル部も下降する。また、ノズル部又はノズル部に吸着された部品が他の部材に当接した状態でさらに基部が下降すると、ノズル部は付勢部の付勢力に抗して基部側に押し込まれる。そして、ノズル部の押し込み量が所定量に達したか否かによって第２ガス通路と外部との連通の有無が切り替わる。これにより、検出装置が第２ガス通路を流れるガスの流量と圧力との少なくとも一方を検出することで、部品実装機は押し込み量が所定量に達したか否かを判定することができる。しかも、この判定に用いる第２ガス通路は、部品の吸着のための負圧が供給される第１ガス通路と連通していない。そのため、例えば部品の吸着の有無や吸着している部品の種類などノズル部の状態が異なっても、第２ガス通路はその影響を受けにくい。したがって、この部品実装機では、ノズル部の押し込み量が所定量に達したか否かをより精度良く判定できる。

本開示の実装ヘッドは、
部品を実装対象物に実装する部品実装機に用いられる実装ヘッドであって
第１ガス通路と、該第１ガス通路と連通していない第２ガス通路と、を内部に有する基部と、
前記基部を昇降させる昇降機構と、
前記基部の下方に配設され該基部の昇降に伴って昇降し前記第１ガス通路に供給された負圧によって前記部品を吸着するノズル部、を有する吸着ノズルと、
前記ノズル部が前記基部側に押し込まれることを許容しつつ該ノズル部を下方に付勢する付勢部と、
前記ノズル部の押し込み量が所定量に達していない状態と達した状態とで、前記第２ガス通路と外部との連通の有無を切り替えるバルブと、
を備えたものである。

この実装ヘッドは、上述した部品実装機と同様に、第２ガス通路が第１ガス通路と連通していない。そのため、この実装ヘッドでは、ノズル部の押し込み量が所定量に達したか否かをより精度良く判定できる。

本実施形態の部品実装機１０の構成の概略を示す構成図。 実装ヘッド４０の構成の概略を示す構成図。 負圧供給装置７０及び正圧供給装置８０の構成の概略を示す構成図。 バルブ６９が第２ガス通路６７ａと外部との連通の有無を切り替える様子を示す説明図。 制御装置９０の電気的な接続関係を示す説明図。 部品実装処理ルーチンの一例を示すフローチャート。

本開示の部品実装機及び実装ヘッドの実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。図１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、図２は実装ヘッド４０の構成の概略を示す構成図、図３は負圧供給装置７０及び正圧供給装置８０の構成の概略を示す構成図、図４はバルブ６９が第２ガス通路６７ａと外部との連通の有無を切り替える様子を示す説明図、図５は制御装置９０の電気的な接続関係を示す説明図である。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。

部品実装機１０は、図１に示すように、基台１１と、基台１１に支持された筐体１２と、高さの基準となる基準面が形成された基準部材１７（図２参照）と、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（実装対象物の一例）を搬送する基板搬送装置２４と、を備える。また、部品実装機１０は、部品供給位置に供給された部品Ｐを採取して基板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９０（図５参照）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に保持された部品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送り出すことにより、部品Ｐを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、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５参照）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５参照）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９０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２又は図３に示すように、回転軸と同軸の円周方向に複数のノズルホルダ６５（図２，３では２個のみ図示）が所定角度間隔（例えば３０度間隔）で配置されたヘッド本体４２と、各ノズルホルダ６５の下端部に対して着脱可能に取り付けられる吸着ノズル６０と、を備えている。また、実装ヘッド４０は、ヘッド本体４２を回転させて複数のノズルホルダ６５を回転（公転）させるＲ軸モータ４４と、複数のノズルホルダ６５を回転（自転）させるＱ軸モータ４６と、ノズルホルダ６５を昇降させる昇降装置５０と、を備えている。また、実装ヘッド４０は、ノズル部６１に負圧を供給する負圧供給装置７０と、ノズルホルダ６５に正圧を供給する正圧供給装置８０と、を備えている。

ヘッド本体４２は、図２又は図３に示すように、Ｘ軸スライダ３２に取り付けられたフレーム４１と、フレーム４１に回転自在に支持された軸部４２ａと、軸部４２ａよりも大きな径の円柱形状に形成され複数のノズルホルダ６５をＺ軸方向に移動可能に保持するホルダ保持部４２ｂと、を備える。Ｒ軸モータ４４が駆動すると、軸部４２ａ及びホルダ保持部４２ｂが回転し、これにより複数のノズルホルダ６５は回転（公転）する。また、ヘッド本体４２は、軸部４２ａと同軸で軸部４２ａに対して相対的に回転自在に支持されたギヤ４３と、ギヤ４３の回転に伴って回転するギヤ４７と、を有する。ギヤ４３は、Ｑ軸モータ４６の回転軸に取り付けられたギヤ４５と噛み合い、ギヤ４７は、各ノズルホルダ６５に取り付けられたギヤ６５ｂと噛み合っている。Ｑ軸モータ４６が駆動すると、各ノズルホルダ６５及び各ノズルホルダ６５に装着された吸着ノズル６０は、いずれも同一回転方向に同一回転量（回転角度）だけ回転（自転）する。また、ギヤ６５ｂの下面とホルダ保持部４２ｂの上面との間には、スプリング６５ａが配置されている。スプリング６５ａは、ノズルホルダ６５をＺ軸方向の上方へ付勢する。

ノズルホルダ６５は、Ｚ軸方向に延びる円筒部材として構成されており、図３に示すように、その内部には第１ガス通路６６ａ及び第２ガス通路６７ａが形成されている。また、ノズルホルダ６５は、図２または図３に示すように、その上端部に径方向に延びる水平部６５ｃが形成されている。

昇降装置５０は、図２に示すように、リニアモータ５１と、リニアモータ５１の駆動によりＺ軸方向に昇降可能なＺ軸スライダ５２と、を備える。Ｚ軸スライダ５２には、ノズルホルダ６５に設けられた水平部６５ｃに係合（ここでは当接）可能な係合部５２ａが形成されている。係合部５２ａは、複数のノズルホルダ６５のうち所定の昇降位置に位置するノズルホルダ６５の水平部６５ｃと係合する。係合部５２ａと水平部６５ｃとが係合した状態でＺ軸スライダ５２が昇降すると、これに伴って昇降位置に位置するノズルホルダ６５が昇降する。ノズルホルダ６５には吸着ノズル６０が取り付けられるから、ノズルホルダ６５の昇降に伴って吸着ノズル６０も昇降する。なお、複数のノズルホルダ６５がＲ軸モータ４４によって公転することで、複数のノズルホルダ６５のうち昇降位置に位置するノズルホルダ６５が切り替わる。

負圧供給装置７０は、複数のノズルホルダ６５の各々に装着された複数の吸着ノズル６０に同一の負圧源７１からの負圧をそれぞれ独立して供給する装置である。負圧供給装置７０は、図３に示すように、真空ポンプなどの負圧源７１と、フレーム通路７２と、ヘッド通路７３と、負圧導入通路７４と、大気導入通路７５と、スプール穴７７と、スプール７８と、スプール駆動機構７９（図５参照）と、を備える。フレーム通路７２は、実装ヘッド４０のフレーム４１内に形成され、負圧源７１に接続されている。ヘッド通路７３は、フレーム通路７２と連通し、実装ヘッド４０の中心軸に沿って延びるように形成されている。負圧導入通路７４は、ヘッド通路７３と連通し、ホルダ保持部４２ｂの中心軸から放射状に延びるように複数形成されている。大気導入通路７５は、正圧源（ここでは大気）に連通するよう負圧導入通路７４と対応させて複数形成されている。

スプール７８は、複数のノズルホルダ６５の各々に設けられた第１ガス通路６６ａに対して、対応する負圧導入通路７４と大気導入通路７５とのいずれかを選択的に連通させるための切替弁である。詳しくは後述するが、第１ガス通路６６ａは吸着ノズル６０のノズル部６１の先端の吸引口と連通している。スプール７８は、図３に示すように、ホルダ保持部４２ｂ内に複数のノズルホルダ６５の各々に対応して形成されたスプール穴７７にそれぞれ挿入される筒状部材である。このスプール７８は、略中央部が縮径されており、スプール穴７７内の空間のうちこの縮径された部分の周囲が負圧源７１からの負圧の経路となる。スプール７８は、自身が上方へ移動している状態（図３の状態）では、第１ガス通路６６ａと負圧導入通路７４とを連通すると共に第１ガス通路６６ａと大気導入通路７５との連通を遮断する。一方、スプール７８は、自身が下方へ移動している状態では、第１ガス通路６６ａと負圧導入通路７４との連通を遮断すると共に第１ガス通路６６ａと大気導入通路７５とを連通する。スプール駆動機構７９は、駆動力を出力してスプール７８を上下させることで、スプール７８が負圧導入通路７４と大気導入通路７５とのいずれを第１ガス通路６６ａに連通させるかを切り替える。スプール駆動機構７９は、例えばスプール７８に取り付けられた図示しないレバーを上下させる機構であってもよい。

正圧供給装置８０は、複数のノズルホルダ６５の各々に設けられた第２ガス通路６７ａに対して正圧を供給する装置である。正圧供給装置８０は、図３に示すように、コンプレッサなどの正圧源８１と、流量センサ８１ａと、フレーム通路８２と、ヘッド通路８３と、正圧導入通路８４と、を備える。流量センサ８１ａは、正圧源８１に接続されており、正圧源８１から供給されて第２ガス通路６７ａを流れるガス（ここではエアー）の流量を検出する。フレーム通路８２は、実装ヘッド４０のフレーム４１内のフレーム通路７２とは異なる位置に形成され、流量センサ８１ａ及び正圧源８１に接続されている。ヘッド通路８３は、フレーム通路８２と連通し、実装ヘッド４０の中心軸方向に沿って延びるように形成されている。ヘッド通路８３は、上面視でヘッド通路７３を中心としたリング状の形状をしており、ヘッド通路７３から離間しつつその周囲を囲むような形状で上下方向に延びている。正圧導入通路８４は、ヘッド通路８３と連通し、ホルダ保持部４２ｂの中心軸側からホルダ保持部４２ｂの外側に向かって延びるように複数形成されている。複数の正圧導入通路８４の各々は、複数のノズルホルダ６５の各々と対応して形成されており、対応するノズルホルダ６５の第２ガス通路６７ａと連通している。なお、複数の正圧導入通路８４は、いずれも負圧導入通路７４及びスプール穴７７を避けるように形成されている。なお、フレーム通路８２，ヘッド通路８３，正圧導入通路８４及び第２ガス通路６７ａは、いずれも、フレーム通路７２，ヘッド通路７３，負圧導入通路７４，大気導入通路７５，スプール穴７７，及び第１ガス通路６６ａのいずれとも連通していない。すなわち、負圧供給装置７０の負圧の経路及び正圧（大気）の経路と、正圧供給装置８０の正圧の経路とは、互いに独立している。

ノズルホルダ６５の内部及び吸着ノズル６０について図４を用いて詳細に説明する。なお、図４Ａは吸着ノズル６０のノズル部６１がノズルホルダ６５側（図の上側）に押し込まれていない状態の説明図であり、図４Ｂはノズル部６１がノズルホルダ６５側に所定量だけ押し込まれた状態の説明図である。吸着ノズル６０は、図４に示すように、ノズル部６１と、ノズル部６１より大径の筒状部６２と、ピン６３と、を備えている。ノズル部６１は、筒状体であり、先端（図の下端）の吸引口が部品Ｐと当接した状態で内部のノズル部通路６１ａに負圧が供給されることで、部品Ｐを吸着する。ノズル部６１の上端には複数のノズル部分岐通路６１ｂが形成されている。ノズル部分岐通路６１ｂは、上下の貫通孔であり、ノズル部通路６１ａとノズル部６１の上側とを連通している。ノズル部分岐通路６１ｂは、上面視で円周上に等間隔に複数形成されている。図４ではノズル部分岐通路６１ｂを２箇所図示しているが、例えば４箇所であってもよい。ノズル部分岐通路６１ｂは１以上であればよいが、負圧源７１からの負圧がノズル部６１の先端の吸引口に作用しやすくなるように、複数設けることが好ましい。筒状部６２は、ノズル部６１の外周に取り付けられており、フランジ部を有する。筒状部６２の外径は外筒６６の下端部の内径よりも小さく、筒状部６２及びノズル部６１は外筒６６内部に挿入可能になっている。ピン６３は、ノズル部６１及び筒状部６２を径方向（図４の左右方向）に貫通している。ノズル部６１には上下方向に沿って長く形成された一対の長穴が配設されており、この一対の長穴をピン６３が貫通している。そのため、ピン６３はこの長穴に沿ってノズル部６１に対して上下動可能である。これにより、ピン６３は、ノズル部６１が筒状部６２に対して相対的に上下動するのを許容しつつ、ノズル部６１が筒状部６２から脱落しないように両者を保持している。

ノズルホルダ６５は、外筒６６と、外筒６６の内側の内筒６７と、スプリング６８と、バルブ６９と、を有している。外筒６６は、内側に内筒６７が挿入されており、外筒６６の内周面と内筒６７の外周面との間の空間が上述した第１ガス通路６６ａとなっている。第１ガス通路６６ａは、上下方向に沿って延びている。第１ガス通路６６ａは、ノズルホルダ６５の内部で上下方向にガスが流れるように設けられた空間である。また、外筒６６の内部には、吸着ノズル６０のノズル部６１及び筒状部６２の上側が下方から挿入されている。外筒６６の外側には、円筒状の押さえ部材６６ｄと、押さえ部材６６ｄを下方に付勢するスプリング６６ｃと、が取り付けられている。外筒６６には、外筒６６の下端から上方に向かいその後に外筒６６の周方向に向かうような形状のスリットが形成されている。吸着ノズル６０のノズルホルダ６５への取付時には、吸着ノズル６０を上昇させて外筒６６内部に筒状部６２を差し込んだ後に、吸着ノズル６０を周方向に旋回させる。これにより、ピン６３は外筒６６のスリット内を上方及び周方向に移動してスリットの行き止まりまで到達し、吸着ノズル６０が外筒６６に取り付けられた状態になる。この状態では、スプリング６６ｃの付勢力によってが押さえ部材６６ｄがピン６３を下方に押圧する。これにより、押さえ部材６６ｄは、ピン６３が外筒６６のスリットから抜けるのを防止して吸着ノズル６０が外筒６６から脱落するのを防止している。また、外筒６６は、吸着ノズル６０の取り付け位置のやや上方に、リーク孔６６ｂを有している。リーク孔６６ｂは、外筒６６を水平に（上下方向に垂直に）貫通する貫通孔であり、外筒６６の外部に開口している。リーク孔６６ｂは、外筒６６の内側と外側とを径方向に連通するように形成されている。

内筒６７は、内側の空間が上述した第２ガス通路６７ａとなっている。第２ガス通路６７ａは、上下方向に沿って延びている。第２ガス通路６７ａは、ノズルホルダ６５の内部で上下方向にガスが流れるように設けられた空間である。内筒６７は、第２ガス通路６７ａと、フランジ部６７ｂと、貫通孔６７ｃと、突出部６７ｄと、開口６７ｅとを有している。フランジ部６７ｂは、外筒６６の内周面が一段狭くなる部分と上下に当接して係合している。これにより、スプリング６８からの付勢力が作用しても内筒６７は外筒６６から下向きの反力を受けるため、外筒６６が内筒６７に対して上方に移動しないようになっている。貫通孔６７ｃは、フランジ部６７ｂを上下に貫通する孔であり、上面視で円周上に等間隔に複数配設されている。図４では貫通孔６７ｃを２箇所図示しているが、例えば貫通孔６７ｃは４箇所に形成されていてもよい。この貫通孔６７ｃが１以上存在することで、第１ガス通路６６ａのうちフランジ部６７ｂより上方の部分とフランジ部６７ｂより下方の部分とが連通している。突出部６７ｄは、内筒６７のうちフランジ部６７ｂの下方で径方向外側に突出するように形成された部分であり、突出部６７ｄの下面がスプリング６８の上端と当接している。開口６７ｅは、内筒６７を水平に（上下方向に垂直に）貫通する貫通孔であり、内筒６７内部の第２ガス通路６７ａと内筒６７の外周面側とを連通するように形成されている。開口６７ｅは、第２ガス通路６７ａの下端の行き止まり付近に形成されている。開口６７ｅは、内筒６７の内側と外側とを径方向に連通するように形成されている。

バルブ６９は、外筒６６のリーク孔６６ｂと内筒６７の開口６７ｅとが連通するか否かを切り替える切替弁である。内部に空間を有する筒状の部材であり、内部には内筒６７の下端が上下に摺動可能に挿入されている。バルブ６９は、突出部６９ａと、バルブ通路６９ｂと、連通用孔６９ｃと、縮径部６９ｄと、空間６９ｅと、を有している。突出部６９ａは、バルブ６９のうち径方向外側に突出するように形成された部分であり、突出部６９ａの上面がスプリング６８のした端と当接している。これにより、スプリング６８は、内筒６７の突出部６７ｄとバルブ６９の突出部６９ａとで上下から挟まれて保持されている。これにより、スプリング６８は、バルブ６９を介してノズル部６１を下方に付勢する。より具体的には、スプリング６８は、ノズル部６１がノズルホルダ６５側（図４の上方）に押し込まれることを許容しつつ、ノズル部６１を下方に付勢する。

バルブ通路６９ｂは、バルブ６９を上下に貫通する孔である。バルブ通路６９ｂは、上端が第１ガス通路６６ａと連通しており、下端がノズル部分岐通路６１ｂと連通している。バルブ通路６９ｂはノズル部分岐通路６１ｂと対応するように形成されている。このバルブ通路６９ｂ及びノズル部分岐通路６１ｂにより、第１ガス通路６６ａとノズル部通路６１ａとが連通して、第１ガス通路６６ａからの負圧又は正圧（大気）がノズル部６１の先端に作用するようになっている。連通用孔６９ｃは、バルブ６９を水平に（上下方向に垂直に）貫通する貫通孔であり、バルブ６９の内側と外側とを連通するように形成されている。連通用孔６９ｃは、バルブ６９の内外を径方向に連通するように形成されている。縮径部６９ｄは、バルブ６９の一部を縮径するように形成された部分であり、バルブ６９が縮径されることで生じたバルブ６９の外周面側の空間と連通用孔６９ｃとを連通させている。縮径部６９ｄは、バルブ６９が上下に移動してもリーク孔６６ｂと連通用孔６９ｃとの連通が保たれるように、バルブ６９の移動可能な範囲に応じて上下方向に所定の長さを有するように形成されている。なお、連通用孔６９ｃ及び縮径部６９ｄは、バルブ通路６９ｂと連通しないように形成されている。より具体的には、バルブ通路６９ｂは、上面視で連通用孔６９ｃ及び縮径部６９ｄが存在せずこれらから離間した位置を上下に貫通している。また、連通用孔６９ｃは、リーク孔６６ｂと開口６７ｅとを連通させることができるように、リーク孔６６ｂ及び開口６７ｅに対応して形成されている。図４ではリーク孔６６ｂ，開口６７ｅ，連通用孔６９ｃはそれぞれ２個ずつ図示したが、それぞれ１以上存在すればよく、例えばそれぞれ４個存在するものなどとしてもよい。空間６９ｅは、バルブ６９が上方に押し込まれていない状態で内筒６７の下端よりも下側に存在する空間である。空間６９ｅは、ノズル部６１の上面と、バルブ６９の内周面と、内筒６７の下端とで囲まれている。この空間６９ｅが存在することで、バルブ６９及びノズル部６１は内筒６７に対して上下に相対移動可能になっている。

なお、第２ガス通路６７ａ及びこれと連通する開口６７ｅ，連通用孔６９ｃ，縮径部６９ｄ，及びリーク孔６６ｂは、第１ガス通路６６ａ及びこれと連通する貫通孔６７ｃ，バルブ通路６９ｂ，ノズル部分岐通路６１ｂ，ノズル部通路６１ａのいずれとも連通していない。

ここで、バルブ６９によるリーク孔６６ｂと開口６７ｅとの連通の切り替えについて説明する。例えば部品Ｐの吸着時や部品Ｐの実装時などにおいて、昇降装置５０によってノズルホルダ６５が下降すると、これに伴ってノズル部６１も下降する。そして、ノズル部６１又はノズル部６１の先端に吸着された部品Ｐが他の部材に当接していない状態、又は他の部材に当接しているが押圧してはいない状態では、バルブ６９及びノズル部６１はスプリング６８の付勢力によって下方に押圧されて、図４Ａの状態になる。なお、図４Ａでは、例として、ノズル部６１に吸着された部品Ｐが基板Ｓに当接し且つ基板Ｓを押圧はしていない状態を示している。この図４Ａの状態では、バルブ６９の連通用孔６９ｃと開口６７ｅとの位置が上下にずれているため、バルブ６９はリーク孔６６ｂと開口６７ｅとの間の連通を遮断する。そのため、正圧源８１から供給される正圧は第２ガス通路６７ａまで供給されるが、第２ガス通路６７ａからはガスが流出しない。これにより、第２ガス通路６７ａ及び正圧供給装置８０の各通路にガスは流れない。

一方、図４Ａの状態で昇降装置５０によってノズルホルダ６５がさらに下降すると、ノズル部６１はスプリング６８の付勢力に抗してノズルホルダ６５側に押し込まれていく。これにより、ノズル部６１及びバルブ６９は、外筒６６及び内筒６７に対して相対的に上方に移動していく。そのため、バルブ６９の連通用孔６９ｃは内筒６７の開口６７ｅに近づいていく。そして、ノズル部６１の押し込み量が所定量に達すると、バルブ６９の連通用孔６９ｃは開口６７ｅと連通する（図４Ｂ）。この状態では、第２ガス通路６７ａは、開口６７ｅ，連通用孔６９ｃ，縮径部６９ｄ，及びリーク孔６６ｂを介して、外筒６６の外部と連通する。そのため、正圧源８１から供給される正圧によって、正圧源８１からリーク孔６６ｂ及びその外部にガスが流れる。このように、バルブ６９は、ノズル部６１の押し込み量が所定量に達していない状態（例えば図４Ａ）と達した状態（例えば図４Ｂ）とで、第２ガス通路６７ａと外部との連通の有無を切り替える。そして、第２ガス通路６７ａが外部と連通するか否かによって、第２ガス通路６７ａを含むガス通路（正圧源８１からリーク孔６６ｂまでのガス通路）をガスが流れるか否かが変化する。そのため、部品実装機１０では、このガスの流量の変化を流量センサ８１ａが検出することで、ノズル部６１の押し込み量が所定量に達したか否かを検出することができる。なお、「所定量」は、図４Ａにおける連通用孔６９ｃと開口６７ｅとの上下方向の距離にほぼ等しい。

制御装置９０は、図５に示すように、ＣＰＵ９１を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ９１の他に、ＲＯＭ９２やＨＤＤ９３、ＲＡＭ９４、入出力インタフェース９５などを備える。これらはバス９６を介して接続されている。制御装置９０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、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、Ｚ軸スライダ５２のＺ軸方向の位置を検出するＺ軸位置センサ５３からの検出信号、流量センサ８１ａからの検出信号などが入出力インタフェース９５を介して入力される。一方、制御装置９０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（Ｒ軸モータ４４やＱ軸モータ４６，リニアモータ５１，及びスプール駆動機構７９）への駆動信号などが入出力インタフェース９５を介して出力される。

次に、こうして構成された部品実装機１０の動作、特に、実装ヘッド４０により部品Ｐを採取して基板Ｓに実装する際の動作について説明する。図６は、部品実装処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。図６のルーチンをＣＰＵ９１が実行するためのプログラムは、例えばＨＤＤ９３に記憶されている。ＣＰＵ９１は、例えば図示しない管理装置から実装する部品Ｐに関する部品データ及び各部品Ｐの目標実装位置を含む実装指示がなされたときに、部品実装処理を実行する。

部品実装処理を開始すると、ＣＰＵ９１は、まず、吸着ノズル６０の上側スタックがないことを確認する処理を行う（ステップＳ１００）。ここで、スタックとは、吸着ノズル６０のノズル部６１の上下動の少なくとも一方が不良になった状態をいう。例えば、ノズル部６１の外周面が筒状部６２の内周面に引っかかってしまい、ノズル部６１が筒状部６２に対して相対的に上昇した状態から下降できなくなった状態を、上側スタックと称する。同様に、ノズル部６１が筒状部６２に対して相対的に下降した状態から上昇できなくなった状態を、下側スタックと称する。ステップＳ１００では、ＣＰＵ９１は、複数のノズル部６１の先端がいずれも他の部材に接触していない状態で、流量センサ８１ａが検出したガスの流量を調べて、押し込み量が所定量に達しているとみなせる所定の閾値を超えているか否かによって、上側スタックの有無を判定する。なお、正圧源８１からヘッド通路８３までのガス通路は、複数のノズルホルダ６５のいずれの第２ガス通路６７ａとも連通している。そのため、ＣＰＵ９１は、正圧源８１とフレーム通路８２との間に設けた流量センサ８１ａを用いることで、複数のノズルホルダ６５のいずれかに上側スタックがあるか否かを、まとめて判定することができる。

続いて、ＣＰＵ９１は、吸着ノズル６０の下側スタックがないことを確認する処理を行う（ステップＳ１１０）。ここでは、ＣＰＵ９１は、実装ヘッド４０を基準部材１７の上方に移動させ、昇降装置５０により昇降位置にあるノズルホルダ６５を下降させる。これにより、ノズル部６１は基準部材１７に当接し、さらにノズルホルダ６５側に押し込まれていく。そして、ＣＰＵ９１は、押し込み量が所定量に達するのに必要な高さ分だけノズルホルダ６５を下降させた時に、押し込み量が正しく所定量に達したか否かを、流量センサ８１ａの検出した流量に基づいて判定する。正しく所定量に達した場合（例えば検出した流量が所定の閾値を超えた場合）には、ＣＰＵ９１はそのノズルホルダ６５の吸着ノズル６０には下側スタックがないと判定する。ＣＰＵ９１は、この処理を全てのノズルホルダ６５について順次行う。なお、ＣＰＵ９１は、ノズルホルダ６５の下降を開始してから所定時間経過するまでの間に流量センサ８１ａが検出した流量が所定の閾値を超えたか否かによって、下側スタックの有無を判定してもよい。

なお、ＣＰＵ９１は、ステップＳ１１０で上側スタックありと判定した場合や、ステップＳ１２０で下側スタックありと判定した場合には、ノズル部６１に異常が生じた旨の情報を図示しない管理装置や作業者に報知して、本ルーチンを終了してもよい。

ステップＳ１００及びＳ１１０で吸着ノズル６０にスタックがなかった場合には、ＣＰＵ９１は、実装ヘッド４０を部品供給装置２０の上方に移動させ、複数のノズル部６１の各々に部品Ｐを順次採取させる（ステップＳ１２０）。ここでは、ＣＰＵ９１は、昇降装置５０により昇降位置にあるノズルホルダ６５を下降させ、そのノズルホルダ６５に対応するスプール７８をスプール駆動機構７９によって切り替えてノズル部６１に負圧を作用させて、ノズル部６１の先端に部品Ｐを吸着させ、その後ノズル部６１を上昇させる。ＣＰＵ９１は、この処理を、全てのノズルホルダ６５のノズル部６１について行う。

次に、ＣＰＵ９１は、部品Ｐを吸着した各ノズル部６１をパーツカメラ２６上へ移動させ、パーツカメラ２６による撮像を行ない、得られた撮像画像に基づいて吸着された部品Ｐの位置を認識して、認識された位置に基づき目標実装位置を補正する（Ｓ１３０）。

次に、ＣＰＵ９１は、基板Ｓに部品Ｐを順次実装していく。まず、ＣＰＵ９１は、複数のノズル部６１のうち、次に部品Ｐを基板Ｓに実装させる対象となる対象ノズルを設定する（ステップＳ１４０）。続いて、ＣＰＵ９１は、対象ノズルを基板Ｓ上の目標実装位置に移動し（ステップＳ１５０）、昇降装置５０により対象ノズルの下降を開始させる（ステップＳ１６０）。そして、ＣＰＵ９１は、流量センサ８１ａが検出した流量が所定の閾値を超えるまで、すなわち押し込み量が所定量に達するまで待つ（ステップＳ１７０）。押し込み量が所定量に達したと判定すると、ＣＰＵ９１は、対象ノズルに対応するスプール７８をスプール駆動機構７９によって切り替えてノズル部６１に正圧（大気）を作用させることで負圧を解除し、昇降装置５０によりノズル部６１を上昇させる（ステップＳ１８０）。このように、ＣＰＵ９１は、流量センサ８１ａが検出した流量に基づいて押し込み量が所定量に達したと判定したときに、ノズル部６１の負圧の解除及び上昇を行う。これにより、部品実装機１０は、部品Ｐを適切な押圧力で基板Ｓに押しつけて実装を行うことができる。また、ＣＰＵ９１は押し込み量が所定量に達したときにノズル部６１の負圧の解除及び上昇を行うため、例えば基板Ｓに反りが生じているなど基板Ｓの高さに誤差がある場合でも、誤差の大きさに関わらず部品Ｐを一定の押圧力で基板Ｓに押しつけることができる。そのため、この部品実装機１０では、例えば基板Ｓに部品Ｐを押しつける前に吸着を解除してしまうような不具合の発生を抑制できる。

ステップＳ１８０の後、ＣＰＵ９１は、まだ部品Ｐを吸着しているノズル部６１があるか否かを判定し（ステップＳ１９０）、ある場合にはステップＳ１４０でそのノズル部６１を次の対象ノズルに設定して、ステップＳ１５０以降の処理を行う。一方、ステップＳ１９０で部品Ｐを吸着しているノズル部６１がないときには、ＣＰＵ９１は、部品実装処理ルーチンを終了する。なお、ＣＰＵ９１は、管理装置からの指令に基づいてこの部品実装処理を複数回繰り返してもよい。また、２回目以降の部品実装処理では、ステップＳ１００及びステップＳ１１０の少なくとも一方を省略してもよい。

ここで、本実施形態の部品実装機の構成要素と本開示の部品実装機の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の部品実装機１０が本開示の部品実装機に相当し、ノズルホルダ６５が基部に相当し、昇降装置５０が昇降装置に相当し、吸着ノズル６０が吸着ノズルに相当し、スプリング６８が付勢部に相当し、バルブ６９がバルブに相当し、流量センサ８１ａが検出装置に相当する。

以上説明した本実施形態の部品実装機１０では、部品Ｐの実装時において、昇降装置５０によってノズルホルダ６５が下降すると、これに伴ってノズル部６１も下降する。また、ノズル部６１又はノズル部６１に吸着された部品Ｐが他の部材（例えば基準部材１７又は基板Ｓ）に当接した状態でさらにノズルホルダ６５が下降すると、ノズル部６１はスプリング６８の付勢力に抗してノズルホルダ６５側に押し込まれる。そして、ノズル部６１の押し込み量が所定量に達したか否かによって第２ガス通路６７ａと外部との連通の有無が切り替わる。これにより、流量センサ８１ａが第２ガス通路６７ａを流れるガスの流量を検出することで、部品実装機１０のＣＰＵ９１は押し込み量が所定量に達したか否かを判定することができる。しかも、この判定に用いる第２ガス通路６７ａは、部品Ｐの吸着のための負圧が供給される第１ガス通路６６ａと連通していない。そのため、例えば部品Ｐの吸着の有無や吸着している部品Ｐの種類などノズル部６１の状態が異なっても、第２ガス通路６７ａはその影響を受けにくい。したがって、この部品実装機１０では、ノズル部６１の押し込み量が所定量に達したか否かをより精度良く判定できる。

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、部品実装機１０は、第２ガス通路６７ａを流れるガスの流量を検出する流量センサ８１ａを備えていたが、これに限らず流量と圧力との少なくとも一方を検出する検出装置を備えていてもよい。

上述した実施形態では、ＣＰＵ９１は、流量センサ８１ａの流量に基づいて、ノズル部６１の押し込み量が所定量に達したか否かを判定したが、これに限らず例えば流量センサ８１ａの流量に基づいてノズル部６１の押込み量を検出してもよい。ノズル部６１が押し込まれていくと、まず連通用孔６９ｃと開口６７ｅとがわずかに連通し、さらに押し込まれていくとより連通してガスが流れやすくなっていく。これにより、流量センサ８１ａが検出する流量はある時点から急上昇する。そのため、例えばこのときの上昇量とノズル部６１の押込み量との関係を予め対応付けてＨＤＤ９３に記憶させておけば、ＣＰＵ９１は流量センサ８１ａの流量に基づいてノズル部６１の押込み量を検出することもできる。また、ＣＰＵ９１は、ノズル部６１の下降時の流量センサ８１ａの流量の時間変化をＨＤＤ９３に記憶したり管理装置に送信したりしてもよい。こうすれば、作業者が、流量の時間変化に基づいて事後的に異常の有無や原因を調べたり、経年劣化に基づく不具合発生を予測したりすることができる。

上述した実施形態では、ＣＰＵ９１は、流量センサ８１ａの流量に基づいてノズル部６１の押し込み量が所定量に達したか否かのみを判定したが、このときのノズルホルダ６５の下降距離が正常か否かの判定を行ってもよい。例えば、ＣＰＵ９１は、図６のステップＳ１７０で押し込み量が所定量に達したと判定したときに、それまでの下降時間とリニアモータ５１の制御量との少なくとも一方に基づいてノズルホルダ６５の下降距離を導出してもよい。そして、ＣＰＵ９１導出した下降距離が正常とみなせる許容範囲（例えば基板Ｓの高さと部品Ｐの高さとの和に所定のマージンを加味した範囲）よりも大きい又は小さいときには異常と判定してもよい。こうすることで、ＣＰＵ９１は、例えば基板Ｓが許容できない程度に反っている場合に、これを異常として判定できる。また、ＣＰＵ９１は、例えばノズル部６１が部品Ｐを吸着していない場合（＝下降距離が許容範囲より大きくなる）に、これを異常として判定できる。また、ＣＰＵ９１は、例えばノズル部６１の下側スタックが生じた場合に、これを異常として判定できる。

上述した実施形態では、昇降装置５０がノズルホルダ６５を昇降可能になる昇降位置は１箇所としたが、昇降位置が２箇所以上あってもよい。昇降位置が複数ある場合、押し込み量が所定量に達したノズル部６１の数が多いほど、流量センサ８１ａで検出される流量は大きくなる。そのため、ＣＰＵ９１は、複数のノズル部６１を下降させるタイミングをずらしたり、高さの異なる対象物に向けて下降を行ったりするなど、押し込み量が所定量に達するタイミングが複数のノズル部６１間でずれるようにしておけば、ノズル部６１の各々について押し込み量が所定量に達したか否かを判定することはできる。

上述した実施形態では、流量センサ８１ａは正圧源８１とフレーム通路８２との間に設けたが、これに限られない。例えば、ヘッド通路８３から各ノズルホルダ６５に向けて分岐した正圧導入通路８４又は正圧導入通路８４よりも下流に、各ノズルホルダ６５と対応付けて流量センサ８１ａを配置してもよい。こうすれば、ノズル部６１の各々について、押し込み量が所定量に達したか否かを判定できる。また、実装ヘッド４０は、流量センサ８１ａなどの第２ガス通路６７ａを流れるガスの流量と圧力との少なくとも一方を検出する検出装置を備えなくてもよい。実装ヘッド４０が検出装置を備えなくとも、部品実装機１０が検出装置を備えていればよい。

上述した実施形態では、第２ガス通路６７ａには正圧を供給したが、これに限らず負圧を供給してもよい。この場合も、ノズル部６１の押し込み量が所定量に達したか否かによって流量センサ８１ａで検出される流量が変化するため、ＣＰＵ９１は本実施形態と同様に押し込み量が所定量に達したか否かを判定できる。

上述した実施形態では、ノズル部６１の押し込み量が所定量に達したときに、第２ガス通路６７ａと外部とが連通するものとしたが、これに限られない。ノズル部６１の押し込み量が所定量に達していない状態と達した状態とで、バルブ６９が第２ガス通路６７ａと外部との連通の有無を切り替えればよい。例えば、ノズル部６１の押し込み量が所定量に達するまでは第２ガス通路６７ａが外部と連通しており、所定量に達すると第２ガス通路６７ａが外部と連通しなくなるようにバルブを構成してもよい。

上述した実施形態では、ＣＰＵ９１は、部品Ｐをノズル部６１に吸着させる時には押し込み量が所定量に達したか否かの判定を行わなかったが、部品Ｐの吸着時にもその判定を行って、所定量までノズル部６１を押し込むようにしてもよい。

上述した実施形態では、リーク孔６６ｂは上下方向に垂直にガスが流れるように設けられていたが、これに限らず例えば上下方向にガスが流れるように設けられていてもよい。また、リーク孔６６ｂを備えず、バルブ６９の連通用孔６９ｃが直接外部に開口してもよい。

上述した実施形態では、第２ガス通路６７ａと連通する外部への開口（ここではリーク孔６６ｂ）はノズルホルダ６５に配設されていたが、これに限られない。例えば、第２ガス通路６７ａと連通する外部への開口が吸着ノズル６０に配設されていてもよい。

上述した実施形態では、第１ガス通路６６ａ及び第２ガス通路６７ａはいずれも上下方向にガスが流れるように設けられていたが、これに限られない。例えば、第１ガス通路６６ａ及び第２ガス通路６７ａの少なくとも一方が、上下方向に垂直にガスが流れるように設けられていてもよい。

上述した実施形態では、第１ガス通路６６ａ及び第２ガス通路６７ａを流通するのはエアーとしたが、これに限られない。例えば正圧源８１が第２ガス通路６７ａに不活性ガスを供給したり、実装ヘッド４０の周囲が不活性ガス雰囲気であり第１ガス通路６６ａには負圧により不活性ガスが流通したりしてもよい。

上述した実施形態では、部品実装機１０は、複数の吸着ノズル６０を備えるものとしたが、吸着ノズル６０の数は１つであってもよい。

本開示の部品実装機又は実装ヘッドは、以下のように構成してもよい。

本開示の部品実装機又は本開示の実装ヘッドにおいて、前記第２ガス通路は、前記基部の内部で上下方向にガスが流れるように設けられた空間であってもよい。

本開示の部品実装機又は本開示の実装ヘッドにおいて、前記基部と前記吸着ノズルとの少なくとも一方は、上下方向に垂直にガスが流れるように設けられ外部に開口したリーク孔を有しており、前記バルブは、前記第２ガス通路と前記リーク孔との連通の有無を切り替えてもよい。

本発明は、基板などの実装対象物に部品を実装する部品実装機に利用可能である。

１０ 部品実装機、１１ 基台、１２ 筐体、１７ 基準部材、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 実装ヘッド、４１ フレーム、４２ ヘッド本体、４２ａ 軸部、４２ｂ ホルダ保持部、４３ ギヤ、４４ Ｒ軸モータ、４５ ギヤ、４６ Ｑ軸モータ、４７ ギヤ、 ５０ 昇降装置、５１ リニアモータ、５２ Ｚ軸スライダ、５２ａ 係合部、５３ Ｚ軸位置センサ、６０ 吸着ノズル、６１ ノズル部、６１ａ ノズル部通路、６１ｂ ノズル部分岐通路、６２ 筒状部、６３ ピン、６５ ノズルホルダ、６５ａ スプリング、６５ｂ ギヤ、６５ｃ 水平部、６６ 外筒、６６ａ 第１ガス通路、６６ｂ リーク孔、６６ｃ スプリング、６６ｄ 押さえ部材、６７ 内筒、６７ａ 第２ガス通路、６７ｂ フランジ部、６７ｃ 貫通孔、６７ｄ 突出部、６７ｅ 開口、６８ スプリング、６９ バルブ、６９ａ 突出部、６９ｂ バルブ通路、６９ｃ 連通用孔、６９ｄ 縮径部、６９ｅ 空間、７０ 負圧供給装置、７１ 負圧源、７２ フレーム通路、７３ ヘッド通路、７４ 負圧導入通路、７５ 大気導入通路、７７ スプール穴、７８ スプール、７９ スプール駆動機構、８０ 正圧供給装置、８１ 正圧源、８１ａ 流量センサ、８２ フレーム通路、８３ ヘッド通路、８４ 正圧導入通路、９０ 制御装置、９１ ＣＰＵ、９２ ＲＯＭ、９３ ＨＤＤ、９４ ＲＡＭ、９５ 入出力インタフェース、９６ バス、Ｐ 部品、Ｓ 基板。

Claims (4)

1. 部品を実装対象物に実装する部品実装機であって、
   第１ガス通路と、該第１ガス通路と連通していない第２ガス通路と、を内部に有する基部と、
   前記基部を昇降させる昇降機構と、
   前記基部の下方に配設され該基部の昇降に伴って昇降し前記第１ガス通路に供給された負圧によって前記部品を吸着するノズル部、を有する吸着ノズルと、
   前記ノズル部が前記基部側に押し込まれることを許容しつつ該ノズル部を下方に付勢する付勢部と、
   前記ノズル部の押し込み量が所定量に達していない状態と達した状態とで、前記第２ガス通路と外部との連通の有無を切り替えるバルブと、
   を有する実装ヘッドと、
   前記第２ガス通路を流れるガスの流量と圧力との少なくとも一方を検出する検出装置と、
   を備えた部品実装機。
2. 部品を実装対象物に実装する部品実装機に用いられる実装ヘッドであって
   第１ガス通路と、該第１ガス通路と連通していない第２ガス通路と、を内部に有する基部と、
   前記基部を昇降させる昇降機構と、
   前記基部の下方に配設され該基部の昇降に伴って昇降し前記第１ガス通路に供給された負圧によって前記部品を吸着するノズル部、を有する吸着ノズルと、
   前記ノズル部が前記基部側に押し込まれることを許容しつつ該ノズル部を下方に付勢する付勢部と、
   前記ノズル部の押し込み量が所定量に達していない状態と達した状態とで、前記第２ガス通路と外部との連通の有無を切り替えるバルブと、
   を備えた実装ヘッド。
3. 前記第２ガス通路は、前記基部の内部で上下方向にガスが流れるように設けられた空間である、
   請求項１に記載の部品実装機。
4. 前記基部と前記吸着ノズルとの少なくとも一方は、上下方向に垂直にガスが流れるように設けられ外部に開口したリーク孔を有しており、
   前記バルブは、前記第２ガス通路と前記リーク孔との連通の有無を切り替える、
   請求項１又は３に記載の部品実装機。

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