WO2014049688A1 - 部品装着機および部品保持デバイス昇降制御方法 - Google Patents

部品装着機および部品保持デバイス昇降制御方法 Download PDF

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component
head
height
holding device
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文隆 前田
伊藤　秀俊
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富士機械製造株式会社
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
    • H05K13/089—Calibration, teaching or correction of mechanical systems, e.g. of the mounting head

Definitions

  • the present invention relates to a component mounting machine that mounts a component on a board, and also relates to a method for controlling the vertical movement of a component holding device that holds and removes the component in the component mounting machine.
  • the component mounting machine described in the following patent document is configured to estimate the warpage / distortion of the board and correct the height at which the component is mounted.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and a component mounting machine capable of performing an appropriate component mounting operation even when the component mounting head is displaced from a reference position, and It is an object of the present invention to provide a method for controlling the vertical movement of a component holding device for performing an appropriate component mounting operation.
  • the component mounting machine of the present invention has (A) a base, (B) a frame fixed to the base, and (C) a component holding device for holding and releasing the component, A component mounting head for mounting the component on the board, (D) a head moving device arranged on the frame and moving the component mounting head along a horizontal plane, and (E) moving the component holding device in the vertical direction.
  • a holding device elevating device (F) a height sensor that is moved together with the component mounting head by the head moving device and measures the height of the measuring point, and (G) a control device that controls the component mounting machine And (b) a multi-measurement point measurement unit that measures the height of a plurality of measurement points provided on the base by controlling the head moving device and the height sensor, and (b) ) Based on the height of these multiple stations, A head displacement estimation unit that estimates a displacement in the height direction with respect to a reference height caused by heat generated by the operation of the component placement machine, and (c) a component holding device by a holding device lifting device.
  • it is configured to include a holding device movement amount correction unit that corrects the vertical movement amount of the component holding device based on the estimated displacement of the component mounting head.
  • the holding device lifting control method of the present invention is a method for controlling the vertical movement of the component holding device in the component mounting machine configured as described above, and (i) a plurality of devices provided on the base. (Ii) a component mounting head moved by the head moving device based on the measured heights of the plurality of measurement points. A head deviation estimation step for estimating a deviation in the height direction with respect to a reference height caused by heat generated by the operation of the component mounting machine, and (iii) controlling the vertical position of the component holding device by the holding device lifting device. In this case, a holding device movement amount correction step of correcting the vertical movement amount of the component holding device based on the estimated deviation of the component mounting head is included.
  • the component mounting machine and the holding device raising / lowering control method of the present invention even if the component mounting head is displaced due to deformation of the component mounting machine caused by heat generation, It is possible to control the height to an appropriate position. Thereby, for example, it is possible to prevent a large load from being applied to the component or the substrate when the component is attracted or the component is mounted on the substrate.
  • FIG. 2 is a plan view showing positions of a plurality of measurement points provided on a base, omitting the frame shown in FIG. 1.
  • FIG. 1 It is a top view which shows the position of the measuring point for estimating the shape of a board
  • FIG. 1 and 2 show a component mounting machine 10 that is an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of the component mounting machine 10, and FIG. 2 is a side view of the component mounting machine 10.
  • substrate arrange
  • the component mounting machine 10 includes a base 20, a beam 22 as a frame fixedly provided on the base 20, a board conveyor device 24 that is a transfer device disposed on the base, and a front side of the component mounting machine 10.
  • the direction in which the substrate is conveyed by the substrate conveyor device 24 is the left-right direction (X direction)
  • the direction perpendicular to the left-right direction on the horizontal plane is the front-rear direction (Y direction).
  • the direction perpendicular to the front-rear direction is referred to as the up-down direction (Z direction).
  • FIG. 3 shows a perspective view of the substrate conveyor device 24.
  • FIGS. 3A and 3B are perspective views from the viewpoints opposite to each other.
  • the substrate conveyor device 24 has a pair of conveyors 40, and the substrate S placed on the pair of conveyor belts 42 by rotating each conveyor belt 42 of the pair of conveyors 40 by a transport motor 44. Is configured to be conveyed in the left-right direction. Although a detailed description is omitted, one of the pair of conveyors 40 is moved in the front-rear direction by an electromagnetic motor 46 so that it can accommodate substrates S of various widths.
  • substrate conveyor apparatus 24 raises the support table 48, and pinches
  • the head moving device 32 is a so-called XY type moving device, and includes a head mounting body 60 to which the component mounting head 30 is detachably mounted, an X direction moving mechanism for moving the head mounting body 60 in the X direction, and the beam 22.
  • the X-direction moving mechanism that is supported includes a Y-direction moving mechanism that moves the mounting head 30 across the component feeder 26 and the substrate S.
  • a substrate camera 62 for imaging the surface of the substrate S and a laser sensor 64 as a height sensor for measuring the height are fixed to the lower portion of the head mounting body 60. Has been.
  • the component mounting head 30 is a so-called index type mounting head. That is, each of the component mounting heads 30 has eight suction nozzles 70 that function as component holding devices and suck and hold the components at the lower end by supplying negative pressure, and these are held by the revolver 72. ing.
  • the revolver 72 rotates intermittently, and one suction nozzle 70 located at a specific position can be moved up and down by a nozzle lifting mechanism as a holding device lifting and lowering device, that is, can be moved in the vertical direction.
  • a nozzle lifting mechanism as a holding device lifting and lowering device
  • each of the eight suction nozzles 70 can be rotated around its own axis by the nozzle rotation mechanism, that is, around the axis, and the component mounting head 30 is moved by each suction nozzle 70. It is possible to change and adjust the rotational position of the held component.
  • the holding device lifting device is provided in the component mounting head 30, but instead of the holding device lifting device provided in the component mounting head 30.
  • the head moving device 32 may be provided in addition to the holding device lifting / lowering device provided in the component mounting head 30, the head moving device 32 may be provided.
  • Each of the plurality of component feeders 26 is set with a reel on which a component holding tape (a plurality of components are held on the tape, also called “component taping”) is wound.
  • a component holding tape a plurality of components are held on the tape, also called “component taping”
  • Each of the feeders 26 supplies parts one by one sequentially at a predetermined part supply site by intermittently feeding out the part holding tape.
  • the replenishment of the parts may be performed by splicing the part taping while exchanging the reels (splicing), or may be performed by exchanging the reels together with the part feeder 26.
  • the component mounting machine 10 can be attached with a so-called tray-type component supply device in place of the plurality of component feeders 26.
  • the substrate S to be used for the operation is carried from the upstream side by the substrate conveyor device 24 and fixed at a predetermined operation position.
  • the substrate camera 62 is moved by the head moving device 32, and the reference mark attached to the upper surface of the substrate S is imaged. Based on the imaging data obtained by the imaging, a coordinate system serving as a reference for the mounting position is determined.
  • the laser sensor 64 is moved by the head moving device 32, and the heights of a plurality of measurement points set on the substrate S are measured. Although described in detail later, the height of the component mounting position on the substrate S is obtained based on the measurement results.
  • the component mounting head 30 is positioned above the plurality of component feeders 26 by the head moving device 32, and the components are sequentially held in each of the eight suction nozzles 70.
  • the component camera 28 passes through the component camera 28 and is held by each of the suction nozzles 70 and is imaged by the component camera 28.
  • a positional deviation amount (a concept including a rotational positional deviation) of each component with respect to the nozzle axis is grasped.
  • the component mounting head 30 is moved above the substrate S, and each component is sequentially mounted at a set position determined by the mounting program while performing correction based on the positional deviation amount.
  • the component mounting head 30 is reciprocated between the component feeder 26 and the board S a number of times determined by the mounting program, and the holding and mounting of the component by the component mounting head 30 is repeated as described above, so that one component The component mounting operation by the mounting machine 10 is completed.
  • one board S passes through a plurality of component mounting machines 10, the above-described component mounting work by each component mounting machine 10 is sequentially performed on one board S, and the mounting work on one board S by the component mounting machine 10 is performed. Is completed.
  • the component mounting machine 10 of this embodiment is characterized by a method for controlling the vertical movement of the suction nozzle 70 that is a component holding device.
  • the vertical distance between the component mounting head 30 and the base 20 may change due to heat generated during operation.
  • the raising and lowering of the suction nozzle 70 is controlled so as to cope with this.
  • the raising / lowering control method of the suction nozzle 70 in this component mounting machine 10 is demonstrated in detail.
  • the laser sensor 64 as a height sensor is initialized.
  • a reference block 80 is provided adjacent to a pair of conveyors 40 fixed to the base 20.
  • the laser sensor 64 uses the height of the reference block 80 as a reference height H 0 , and obtains the height of the measurement point based on the vertical difference between the reference block 80 and the measurement point.
  • the reference block 80 has the same height as that of the substrate S when the substrate S is fixed by the substrate fixing device 52 of the substrate conveyor device 24.
  • the laser sensor 64 measures each of the twelve measuring points 90 arranged on the base 20.
  • These twelve measurement points 90 are arranged at the same height as the reference block 80 so as to extend over the entire base 20 as shown in FIG. Specifically, three measuring points 90 are arranged in the left-right direction on the front side where the component feeder 26 of the base 20 is attached, and are arranged in the left-right direction on the rear end side of the component mounting machine 10. Three are arranged. In addition, three are arranged side by side in the left-right direction on the upper surface side of the flange 50 of each pair of conveyors 40.
  • the double measurement point measurement step which is a step of measuring these twelve measurement points 90, when the set time T has elapsed since the last measurement, the work on the substrate being worked at that time was completed. It is performed later, and is repeatedly performed while the component mounting machine 10 is in operation.
  • Substrate height measurement process In this component mounting machine 10, when the substrate S is carried in by the substrate conveyor device 24 and fixed at a predetermined work position, the laser sensor 64 is moved by the head moving device 32, and the substrate S is moved. The heights of the three measurement points 100 set above are measured. As shown in FIG. 5, these three measuring points 100 are arranged in the center in the front-rear direction (Y direction) of the substrate S, and are the left end, right end, and center of these left and right ends of the substrate S.
  • This board height measuring step is for obtaining the height of the component mounting position on the board S, which will be described later.
  • Target lifting / lowering determination process As described above, in the component mounting machine 10, the component mounting head 30 is reciprocated between the component feeder 26 and the substrate S by the head moving device 32, and the component mounting head. The holding / mounting of parts by 30 is repeated. In the component mounting machine 10, a target position for moving the component mounting head 30 is determined by the head moving device 32. Further, when the component supplied by the component feeder 26 is sucked and when the component is mounted on the substrate S, the suction nozzle 70 is lowered. In these cases, the target lowering amount h * of the suction nozzle 70 is determined by the nozzle lifting mechanism. Incidentally, * the target lowering amount h is to be calculated a reference height H 0 as the amount of descent of the height of the component mounting head 30, which is calculated as the reference.
  • a total of nine measurement values that is, the measurement values of the three measurement points 100 on the substrate S and the measurement values of the measurement points 90 provided on each of the pair of conveyors 40 are measured.
  • the measured value of the point is used to estimate the height of the substrate S in consideration of the warp of the substrate S and the mounting height is determined based on the height of the substrate S, that is, the target lowering amount h * is determined. It has become so.
  • the beam 22 may bend due to heat generated by operation, and the deflection of the beam 22 causes the component mounting head 30 to have a reference height. There may be a deviation in the height direction with respect to H 0 . If no cause deflection to the beam 22, the height of the 12 stations 90 measured by the laser sensor 64, the reference block 80 height, that is, should be equal to the reference height H 0. That is, as shown in FIG. 6, when a difference occurs between the measurement value at the measurement point 90 and the reference block 80, the difference is the amount of deflection of the beam 22 at the position of the measurement point 90. You can think about it.
  • the twelve measurement heads 30 are moved by the head moving device 32 and are positioned at any position on the XY plane. Based on each measured value of the point 90, it is possible to estimate the amount of deflection corresponding to the position of the component mounting head 30. In other words, according to the position of the component mounting head 30 on the XY plane, the component mounting machine 10 according to the present embodiment estimates the amount of deviation ⁇ h in the height direction of the component mounting head 30 with respect to the reference height H 0 . It is possible.
  • the target lowering amount h * of the suction nozzle 70 determined as described above is corrected based on the amount of deviation ⁇ h in the height direction with respect to the reference height H 0 of the component mounting head 30.
  • h ′ is determined. More specifically, the correction is made as shown in the following formula to determine the corrected decrease amount h ′.
  • h ′ h * ⁇ h
  • the nozzle lifting mechanism is controlled based on the corrected lowering amount h ′.
  • the component mounting machine 10 of this embodiment is controlled by the control device 120. More specifically, the control device 120 controls the substrate conveyor device 24, the component feeder 26, the component camera 28, the component mounting head 30, the head moving device 32, and the like of the component mounting machine 10 in an integrated manner.
  • the control device 120 can be considered to have various functional units in order to control the raising and lowering of the suction nozzle 70 as described above. Specifically, it can be considered to have a functional configuration as shown in FIG. More specifically, the control device 120 is a functional unit that performs each of the above-described reference height measurement process, double measurement point measurement process, substrate height measurement process, target lift amount determination process, head deviation estimation process, and lift amount correction process. As shown, the reference height measurement unit 130, the double measurement point measurement unit 132, the substrate height measurement unit 134, the head deviation estimation unit 138, and the lift amount correction unit 140 as a holding device movement amount correction unit are included.
  • the reference height measuring unit 130 is a functional unit that controls the head moving device 32 and the height sensor 64 to measure the reference height used to calculate the height by the height sensor 64.
  • the double measurement point measuring unit 132 is a functional unit that measures the heights of a plurality of measurement points 90 provided on the base 20 by controlling the head moving device 32 and the height sensor 64.
  • the substrate height measuring unit 134 is a functional unit that measures the height of a measurement point necessary for estimating the shape of the substrate S by controlling the head moving device 32 and the height sensor 64.
  • the target lift amount determination unit 136 determines the lowering amount of the suction nozzle 70 at the time of component suction based on the reference height, and the suction nozzle 70 at the time of component mounting based on the reference height and the measurement result of the board height measurement unit 134. It is a function part which determines the amount of descending of.
  • the head deviation estimation unit 138 operates the component mounting machine 10 of the component mounting head 30 moved by the head moving device 32 based on the heights of the plurality of measurement points 90 measured by the multi-measurement point measurement unit 132. It is a function part which estimates the shift
  • the vertical movement correction unit 140 controls the vertical direction of the suction nozzle 70 based on the displacement of the component mounting head 30 estimated by the head displacement estimation unit 138 when the vertical position of the suction nozzle 70 is controlled by the holding device lifting device. It is a function part which correct
  • the component mounting machine 10 estimates the amount of displacement ⁇ h in the height direction with respect to the reference height H 0 of the component mounting head 30 caused by the heat generated during operation, and sets the amount of displacement ⁇ h to the amount of displacement ⁇ h. Based on this, the vertical movement amount of the suction nozzle 70 is corrected. Therefore, according to the component mounting machine 10, the height of the suction nozzle 70 can be controlled to an appropriate position at any position on the base 20. It is possible to prevent a large load from being applied to the components and the board S when the board S is mounted.
  • the component mounting machine 10 of the present embodiment six of the nine measurement points used for estimating the shape of the substrate S are used for estimating the deviation amount ⁇ h of the component mounting head 30 described above. Since it is a part of the measuring point 90, it is not necessary to measure each substrate S. Therefore, according to the component mounting machine 10, it is possible to shorten the cycle time.
  • the component mounting head 30 is provided with a nozzle lifting mechanism as a holding device lifting device, but instead of the nozzle lifting mechanism or in addition to the nozzle lifting mechanism.
  • the head moving device 32 may have a holding device lifting device.
  • the head moving device 32 may be configured to move the component mounting head 30 in the vertical direction, and may be configured to correct the deviation from the reference height when the component mounting head 30 moves in the vertical direction. Is possible.
  • the reference height H 0 is calculated the target lowering amount h * as lowering amount from the height of the component mounting head 30, which is calculated as a reference deviation that goal lowering amount h *
  • the correction was made based on the amount ⁇ h.
  • a configuration in which the reference height at the position where the component holding device is lowered is corrected, and the amount of vertical movement of the holding device is corrected by calculating the target lowering amount based on the corrected reference height.
  • the component mounting machine according to the modified example simply corrects the vertical movement amount of the holding device by calculating the target lowering amount based on the actual height difference between the component mounting head 30 and the reference height. It can be thought of as a configuration to do.
  • the vertical displacements of these measurement points 90 are handled only as the deflection of the frame 22.
  • the raising / lowering control method of the holding device of the above embodiment is not only in the vertical displacement of the location where the component mounting head 30 is provided, but also in the case where the location where the measurement point 90 is provided is displaced in the vertical direction. Can be similarly applied.
  • the frame 22 provided with the component mounting head 30 and the base 20 on which the work target of the component mounting head 30 is disposed are relatively relative in the vertical direction. It is possible to apply to a component mounting machine that is displaced.
  • component mounting machine 20 base 22: beam [frame] 24: substrate conveyor device [transport device] 26: component feeder 30: component mounting head 32: head moving device 40: 1 pair of conveyors 52: substrate fixing device 60: Head mounting body 64: Laser sensor [height sensor] 70: Suction nozzle [part holding device] 80: Reference block 90: Station (on base) 100: Station (on substrate) 120: Controller 130: Reference height measurement Unit 132: Double measuring point measuring unit 134: Substrate height measuring unit 136: Target lift amount determining unit 138: Head deviation estimating unit 140: Lifting amount correcting unit

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  • Supply And Installment Of Electrical Components (AREA)

Abstract

(a)ヘッド移動装置および高さセンサを制御することで、ベース（２０）上に設けられた複数の測点（９０）の高さを測定させる複測点測定部と、(b)それら複数の測点（９０）の高さに基づいて、ヘッド移動装置（３２）によって移動させられた部品装着ヘッド（３０）の、当該部品装着機の稼動に伴う発熱に起因して生じる基準高Ｈ0 に対する高さ方向のズレΔｈを推定するヘッドズレ推定部と、(c)保持デバイス昇降装置によって部品保持デバイス（７０）の上下方向の位置を制御する際に、推定された部品装着ヘッド（３０）のズレΔｈに基づいて、部品保持デバイス（７０）の上下方向の移動量を補正する保持デバイス移動量補正部とを含んで構成する。そのような構成により、部品保持デバイス（７０）の高さを適切な位置に制御することが可能である。

Description

部品装着機および部品保持デバイス昇降制御方法
　本発明は、基板に対して部品を装着する部品装着機に関し、また、部品装着機において部品を保持・離脱させる部品保持デバイスの上下方向の移動を制御する方法に関する。
　部品装着機における基板に対して部品を装着する作業においては、部品の破損や位置ズレ等が生じないように、精度の高い作業が望まれる。例えば、下記の特許文献に記載の部品装着機は、基板の反り・歪みを推定して、部品を装着する高さを補正するように構成されている。
特開平１１－１４５６８２号公報 特開２０００－２９９５９７号公報
　部品装着機においては、当該装着機の骨格をなすフレーム等の変形が、当該部品装着機の稼動に伴って発生する場合がある。このようなフレームの変形が発生する場合、それに依拠して部品保持デバイスと基板を保持する装置あるいは部品を供給する装置との高さ方向における相対位置が変化してしまうという問題がある。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、部品装着ヘッドに基準位置に対するズレが生じた場合であっても、適切な部品装着作業を行うことが可能な部品装着機、および、適切な部品装着作業を行わせるための部品保持デバイスの上下方向の移動を制御する方法を提供することを課題とする。
　上記課題を解決するために、本発明の部品装着機は、(A)ベースと、(B)そのベースに固定されたフレームと、(C)部品を保持・離脱させる部品保持デバイスを有し、その部品を基板に装着させるための部品装着ヘッドと、(D)フレームに配設され、部品装着ヘッドを水平面に沿って移動させるヘッド移動装置と、(E)部品保持デバイスを上下方向に移動させる保持デバイス昇降装置と、(F)ヘッド移動装置によって、部品装着ヘッドとともに移動させられ、測点の高さを測定するための高さセンサと、(G)当該部品装着機の制御を司る制御装置とを備え、その制御装置が、(a)ヘッド移動装置および高さセンサを制御することで、ベース上に設けられた複数の測点の高さを測定させる複測点測定部と、(b)それら複数の測点の高さに基づいて、ヘッド移動装置によって移動させられた部品装着ヘッドの、当該部品装着機の稼動に伴う発熱に起因して生じる基準高に対する高さ方向のズレを推定するヘッドズレ推定部と、(c)保持デバイス昇降装置によって部品保持デバイスの上下方向の位置を制御する際に、推定された部品装着ヘッドのズレに基づいて、部品保持デバイスの上下方向の移動量を補正する保持デバイス移動量補正部とを含んで構成される。
　また、本発明の保持デバイス昇降制御方法は、上記のように構成された部品装着機において、部品保持デバイスの上下方向の移動を制御する方法であって、(i)ベース上に設けられた複数の測点の高さを、高さセンサによって測定する複測点測定工程と、(ii)それら測定された複数の測点の高さに基づいて、ヘッド移動装置によって移動させれた部品装着ヘッドの、部品装着機の稼動に伴う発熱に起因して生じる基準高に対する高さ方向のズレを推定するヘッドズレ推定工程と、(iii)保持デバイス昇降装置によって部品保持デバイスの上下方向の位置を制御する際に、推定された部品装着ヘッドのズレに基づいて、部品保持デバイスの上下方向の移動量を補正する保持デバイス移動量補正工程とを含むことを特徴とする。
　本発明の部品装着機および保持デバイス昇降制御方法によれば、発熱に起因して生じる部品装着機の変形等によって部品装着ヘッドの高さにズレが生じた場合であっても、部品保持デバイスの高さを適切な位置に制御することが可能である。それにより、例えば、部品吸着時や部品の基板への装着時に、部品や基板に大きな負荷が掛からないようにすることが可能である。
本発明の実施例である部品装着機の斜視図である。 本発明の実施例である部品装着機の側面図である。 図１に示す搬送装置を拡大して示す斜視図である。 図１に示すフレームを省略し、ベース上に設けられた複数の測点の位置を示す平面図である。 基板の形状を推定するための測点の位置を示す平面図である。 本実施例の部品装着機における部品装着ヘッドの高さ方向のズレと、保持デバイスの上下方向の移動量の補正量との関係を示す図である。 本実施例の部品装着機の制御を司る制御装置の機能構成を示すブロック図である。
　＜部品装着機の構成＞
　本発明の実施例である部品装着機１０を、図１および図２に示す。図１は、部品装着機１０の斜視図であり、図２は、部品装着機１０の側面図である。なお、基板に部品を装着する作業は、複数の種類の部品を基板に装着するために、複数の部品装着機１０が配置される。図１には、それら複数の部品装着機１０のうちの２つのものを示し、そのうちの１つのものは、外装パネルを外した状態のものを示している。部品装着機１０は、ベース２０と、ベース２０に固定的に設けられたフレームとしてのビーム２２と、ベースに配設された搬送装置である基板コンベア装置２４と、当該部品装着機１０の正面側においてベース２０に交換可能に取り付けられた複数の部品フィーダ２６と、基板コンベア装置２４と複数の部品フィーダ２６との間においてベース２０に固定された部品カメラ２８と、複数の部品フィーダ２６のいずれかから供給される部品を保持してその部品を基板Ｓに装着するために離脱させる部品装着ヘッド３０と、ビーム２２に配設されて部品装着ヘッド３０を移動させるヘッド移動装置３２とを含んで構成されている。なお、以下の説明において、基板コンベア装置２４によって基材が搬送される方向を左右方向（Ｘ方向）と、水平面上においてその左右方向に直角な方向を前後方向（Ｙ方向）と、それら左右方向および前後方向に直角な方向を上下方向（Ｚ方向）と称することとする。
　図３に、基板コンベア装置２４の斜視図を示す。図３(ａ)，(ｂ)は、互いに反対の方向からの視点における斜視図である。基板コンベア装置２４は、１対のコンベア４０を有しており、１対のコンベア４０の各々のコンベアベルト４２を搬送モータ４４によって周回させることで、１対のコンベアベルト４２上に載せられる基板Ｓを左右方向に搬送する構造とされている。なお、詳しい説明は省略するが、１対のコンベア４０の一方は、電磁モータ４６によって前後方向に移動させられるようになっており、種々の幅の基板Ｓに対応できるようになっている。また、基板コンベア装置２４は、支持テーブル４８を上昇させることで、その支持テーブル４８と１対のコンベア４０の各々の上方に設けられた鍔部５０との間に、基板Ｓを挟み込んで固定することが可能とされている。つまり、上記の基板コンベア装置２４は、支持テーブル４８と鍔部５０とを含んで構成される基板固定装置５２を有するものとなっている。
　ヘッド移動装置３２は、いわゆるＸＹ型移動装置であり、部品装着ヘッド３０が脱着可能に取り付けられるヘッド取付体６０と、そのヘッド取付体６０をＸ方向に移動させるＸ方向移動機構と、ビーム２２に支持され、そのＸ方向移動機構を、装着ヘッド３０を部品フィーダ２６と基板Ｓとにわたって移動させるＹ方向移動機構とを含んで構成されている。なお、図２に示すように、ヘッド取付体６０の下部には、基板Ｓの表面を撮像するための基板カメラ６２、および、高さを測定するための高さセンサとしてのレーザーセンサ６４が固定されている。
　部品装着ヘッド３０は、いわゆるインデックス型の装着ヘッドである。つまり、部品装着ヘッド３０は、それぞれが、部品保持デバイスとして機能して負圧の供給によって部品を下端部において吸着保持する８つの吸着ノズル７０を有しており、それらが、リボルバ７２に保持されている。そのリボルバ７２は、間欠回転し、特定位置に位置する１の吸着ノズル７０が保持デバイス昇降装置としてのノズル昇降機構によって昇降可能、つまり、上下方向に移動可能とされている。特定位置に位置する吸着ノズル７０は、下降した際に、負圧が供給されることによって、部品を保持し、また、負圧の供給が断たれることで、吸着保持している部品を離脱させる。ちなみに、８つの吸着ノズル７０の各々は、ノズル回転機構によって、自身の軸線回りに、つまり、その軸線を中心に回転させられるようになっており、当該部品装着ヘッド３０は、各吸着ノズル７０によって保持されている部品の回転位置を、変更・調整することが可能とされている。
　なお、上述のように、本実施例の部品装着機１０において、保持デバイス昇降装置は、部品装着ヘッド３０に設けられていたが、その部品装着ヘッド３０に設けられた保持デバイス昇降装置に代えて、あるいは、その部品装着ヘッド３０に設けられた保持デバイス昇降装置に加えて、ヘッド移動装置３２に設けられてもよい。具体的に言えば、保持デバイス昇降装置として、部品装着ヘッド３０が取り付けられたヘッド取付体６０を上下方向に移動させるような構成のものを採用することも可能である。
　複数の部品フィーダ２６の各々には、部品保持テープ（複数の部品がテープに保持されたものであり、「部品テーピング」とも呼ばれる）が捲回されたリールが、セットされており、複数の部品フィーダ２６の各々は、その部品保持テープを間欠的に送り出すことによって、所定の部品供給部位において、順次、部品を１つずつ供給する。部品の補給は、リールを交換しつつ、部品テーピングを繋ぎ合わせるようにして行ってもよく（スプライシング）また、部品フィーダ２６ごとリールを交換して行ってもよい。なお、当該部品装着機１０は、複数の部品フィーダ２６に代えて、いわゆるトレイ型の部品供給装置をも取付可能とされている。
　＜部品装着機による部品装着作業の概要＞
　本実施例の部品装着機１０による部品装着作業について説明すれば、まず、基板コンベア装置２４によって、作業に供される基板Ｓが、上流側から搬入され、所定の作業位置にて固定される。次いで、基板カメラ６２がヘッド移動装置３２によって移動させられ、基板Ｓの上面に付された基準マークが撮像される。その撮像によって得られた撮像データに基づき、装着位置の基準となる座標系が決定される。次に、レーザーセンサ６４がヘッド移動装置３２によって移動させられ、基板Ｓ上に設定された複数の測点の高さの計測が行われる。後に詳しく説明するが、それらの測定結果に基づいて、基板Ｓにおける部品装着位置の高さが求められる。
　続いて、ヘッド移動装置３２によって、部品装着ヘッド３０が複数の部品フィーダ２６の上方に位置させられ、８つの吸着ノズル７０の各々において部品が順次保持される。部品装着ヘッド３０が基板Ｓの上方に移動させられる際中に、部品カメラ２８の上方を通過し、吸着ノズル７０の各々に保持された部品が、部品カメラ２８によって撮像される。その撮像データに基づき、各部品のノズル軸線に対する位置ズレ量（回転位置ズレをも含む概念である）が把握される。続いて、部品装着ヘッド３０、基板Ｓの上方に移動させられ、上記位置ズレ量に基づく補正を行いつつ、各部品が、順次、装着プログラムによって定められた設定位置に装着される。装着プログラムによって定められた回数、部品フィーダ２６と基板Ｓとの間を部品装着ヘッド３０が往復させられ、部品装着ヘッド３０による部品の保持・装着が、上記のように繰り返されて、１つの部品装着機１０による部品装着作業が完了する。１つの基板Ｓが、複数の部品装着機１０を通過する際、１つの基板Ｓに対する各部品装着機１０による上述の部品装着作業が順次行われ、部品装着機１０による１つの基板Ｓに対する装着作業が完了する。
　＜部品装着機における上下方向の制御方法＞
　本実施例の部品装着機１０は、部品保持デバイスである吸着ノズル７０の上下方向の移動を制御する方法に特徴を有するものである。簡単に言えば、本実施例の部品装着機１０においては、稼動に伴う発熱に起因して、部品装着ヘッド３０とベース２０との上下方向の相対距離が変化してしまうことがあるため、それにに対処するように、吸着ノズル７０の昇降が制御されるようになっている。以下に、本部品装着機１０における吸着ノズル７０の昇降制御方法について詳しく説明する。
　i）基準高測定工程
　本実施例の部品装着機１０は、稼動を開始した際に、高さセンサとしてのレーザーセンサ６４の初期化が行われる。図２に示すように、１対のコンベア４０のうちのベース２０に固定されたものに隣接して、基準ブロック８０が設けられている。レーザーセンサ６４は、その基準ブロック８０の高さを基準高Ｈ0として、その基準ブロック８０と測点との上下方向の差に基づいて、測点の高さを求めるようになっている。なお、基準ブロック８０は、基板コンベア装置２４の基板固定装置５２によって、基板Ｓが固定された時のその基板Ｓの高さと同じ高さとされている。
　ii)複測点測定工程
　次いで、レーザーセンサ６４によって、ベース２０上に配置された１２個の測点９０のの各々の測定が行われる。これら１２個の測点９０は、基準ブロック８０と同じ高さで、図４に示すように、ベース２０の全体に拡がるように配置されている。詳しく言えば、測点９０は、ベース２０の部品フィーダ２６が取り付けられる正面側に、左右方向に並んで３つが配置されるとともに、当該部品装着機１０の後端側に、左右方向に並んで３つが配置されている。また、１対のコンベア４０の各々の鍔部５０の上面側に、それぞれ、左右方向に並んで３つずつ配置されている。なお、この１２個の測点９０を測定する工程である複測点測定工程は、前回測定が行われた時から設定時間Ｔを経過すると、その時点での作業中の基板に対する作業が完了した後に行われ、本部品装着機１０が稼動している間、繰り返し行われるようになっている。
　iii）基板高測定行程
　本部品装着機１０においては、基板コンベア装置２４によって基板Ｓが搬入されて所定の作業位置に固定されると、レーザーセンサ６４がヘッド移動装置３２によって移動させられ、基板Ｓ上に設定された３つの測点１００の高さの計測が行われる。それら３つの測点１００は、図５に示すように、基板Ｓの前後方向（Ｙ方向）の中央に並び、基板Ｓの左端，右端，それら左右の端の中央とされている。なお、この基板高測定行程は、後に説明する、基板Ｓにおける部品装着位置の高さを求めるためのものである。
　iv）目標昇降量決定行程
　先にも述べたように、本部品装着機１０においては、ヘッド移動装置３２によって部品フィーダ２６と基板Ｓとの間を部品装着ヘッド３０が往復させられ、部品装着ヘッド３０による部品の保持・装着が繰り返し行われる。本部品装着機１０においては、そのヘッド移動装置３２により部品装着ヘッド３０を移動させる目標位置が決定される。また、部品フィーダ２６により供給される部品を吸着する際、および、基板Ｓに部品を装着する際に、吸着ノズル７０は下降させられる。それらの際には、ノズル昇降機構によって吸着ノズル７０の目標となる下降量ｈ*が決定される。ちなみに、その目標下降量ｈ*は、基準高Ｈ0を基準として算出された部品装着ヘッド３０の高さからの下降量として算出されるものである。
　なお、部品を基板Ｓに装着する際には、基板Ｓ上の３つの測点１００の測定値と、１対のコンベア４０の各々に設けられた測点９０の測定値との合計９つの測点の測定値を用い、基板Ｓの反り等を考慮した基板Ｓの高さが推定され、その基板Ｓの高さに基づいて装着高が決定される、つまり、目標下降量ｈ*が決定されるようになっている。
　v）ヘッドズレ推定工程
　本実施例の部品装着機１０においては、稼動に伴う発熱に起因して、ビーム２２に撓みが生じる場合があり、そのビーム２２の撓みによって、部品装着ヘッド３０は、基準高Ｈ0に対して高さ方向のズレが生じる場合がある。ビーム２２に撓みが生じていない場合には、レーザーセンサ６４によって計測される１２個の測点９０の高さは、基準ブロック８０の高さ、つまり、基準高Ｈ0と一致するはずである。つまり、図６に示すように、測点９０の測定値と、基準ブロック８０との間に差が生じた場合、その差分が、その測点９０の位置でのビーム２２の撓み量であると考えることができるのである。そして、本実施例の部品装着機１０においては、部品装着ヘッド３０がヘッド移動装置３２によって移動させられて、ＸＹ平面上のどの位置に位置させられている場合であっても、１２個の測点９０の各々の測定値に基づいて、その部品装着ヘッド３０の位置に対応する撓み量を推定することが可能である。換言すれば、本実施例の部品装着機１０は、部品装着ヘッド３０のＸＹ平面上の位置に応じて、その部品装着ヘッド３０の基準高Ｈ0に対する高さ方向のズレ量Δｈを、推定することが可能とされているのである。
　vi）昇降量補正工程〔保持デバイス移動量補正工程〕
　本部品装着機１０においては、上述のように決定された吸着ノズル７０の目標下降量ｈ*が、部品装着ヘッド３０の基準高Ｈ0に対する高さ方向のズレ量Δｈに基づいて、補正下降量ｈ’が決定される。具体的に言えば、下記の式のように補正され、補正下降量ｈ’が決定される。
　　ｈ’＝ｈ*－Δｈ
そして、その補正下降量ｈ’に基づいて、ノズル昇降機構が制御されるようになっているのである。
　＜部品装着機の機能構成＞
　本実施例の部品装着機１０は、制御装置１２０によって制御される。詳しく言えば、制御装置１２０によって、本部品装着機１０が有する基板コンベア装置２４，部品フィーダ２６，部品カメラ２８，部品装着ヘッド３０，ヘッド移動装置３２等が統括して制御される。そして、その制御装置１２０は、吸着ノズル７０の昇降を上記のように制御するために、種々の機能部を有していると考えることができる。具体的には、図７に示すような機能構成を有していると考えることができる。詳しく説明すれば、制御装置１２０は、上述の基準高測定工程，複測点測定工程，基板高測定工程，目標昇降量決定工程，ヘッドズレ推定工程，昇降量補正工程の各々の処理を行う機能部として、それぞれ、基準高測定部１３０，複測点測定部１３２，基板高測定部１３４，ヘッドズレ推定部１３８，保持デバイス移動量補正部としての昇降量補正部１４０を有しているのである。
　基準高測定部１３０は、ヘッド移動装置３２および高さセンサ６４を制御することで、その高さセンサ６４による高さを算出するのに用いる基準高を測定させる機能部である。複測点測定部１３２は、ヘッド移動装置３２および高さセンサ６４を制御することで、ベース２０上に設けられた複数の測点９０の高さを測定させる機能部である。基板高測定部１３４は、ヘッド移動装置３２および高さセンサ６４を制御することで、基板Ｓの形状を推定するための必要な測点の高さを測定させる機能部である。目標昇降量決定部１３６は、基準高に基づいて部品吸着時の吸着ノズル７０の下降量を決定するとともに、基準高と基板高測定部１３４の測定結果とに基づいて部品装着時の吸着ノズル７０の下降量を決定する機能部である。ヘッドズレ推定部１３８は、複測点測定部１３２によって測定された複数の測点９０の高さに基づいて、ヘッド移動装置３２によって移動させられた部品装着ヘッド３０の、当該部品装着機１０の稼動に伴う発熱に起因して生じる基準高に対する高さ方向のズレを推定する機能部である。昇降量補正部１４０は、保持デバイス昇降装置によって吸着ノズル７０の上下方向の位置を制御する際に、ヘッドズレ推定部１３８によって推定された部品装着ヘッド３０のズレに基づいて、吸着ノズル７０の上下方向の移動量を補正する機能部である。
　＜本部品装着機の効果＞
　本実施例の部品装着機１０は、上述したように、稼動に伴う発熱に起因して生じる部品装着ヘッド３０の基準高Ｈ0に対する高さ方向のズレ量Δｈを推定し、そのズレ量Δｈに基づいて、吸着ノズル７０の上下方向の移動量を補正するように構成される。したがって、本部品装着機１０によれば、ベース２０上のどの位置においても、吸着ノズル７０の高さを適切な位置に制御することが可能であり、部品フィーダ２６における部品吸着時や、部品の基板Ｓへの装着時に、部品や基板Ｓに大きな負荷が掛からないようにすることが可能である。
　また、本実施例の部品装着機１０において、基板Ｓの形状を推定するために用いる９つの測点のうちの６つのものは、上記の部品装着ヘッド３０のズレ量Δｈを推定するために用いる測点９０の一部であるため、基板Ｓごとに測定する必要がない。そのため、本部品装着機１０によれば、サイクルタイムの短縮を図ることが可能となっている。
　＜部品装着機の変形例＞
　上記実施例の部品装着機１０は、部品装着ヘッド３０が保持デバイス昇降装置としてのノズル昇降機構を備えるものとされていたが、そのノズル昇降機構に代えて、あるいは、そのノズル昇降機構に加えて、ヘッド移動装置３２が保持デバイス昇降装置を有していてもよい。例えば、そのヘッド移動装置３２が、部品装着ヘッド３０を上下方向に移動させる構成のものとされ、その部品装着ヘッド３０の上下方向の移動時に、基準高に対するズレを補正するように構成することも可能である。
　上記実施例の部品装着機１０においては、基準高Ｈ0を基準として算出された部品装着ヘッド３０の高さからの下降量として目標下降量ｈ*を算出し、その目標下降量ｈ*をズレ量Δｈに基づいて補正するように構成されていた。しかしながら、例えば、部品保持デバイスを下降させる位置における基準高を補正し、その補正された基準高に基づいて目標下降量を算出することで、保持デバイスの上下方向の移動量を補正するような構成の部品装着機とすることも可能である。つまり、その変形例の部品装着機は、平たく言えば、部品装着ヘッド３０と基準高との実際の高低差に基づいて目標下降量を算出することで、保持デバイスの上下方向の移動量を補正する構成と考えることができる。
　上記実施例の部品装着機１０においては、部品装着ヘッド３０のズレ量Δｈを推定するために用いる複数の測点９０が、ベース２０上に固定されていたため、それら測点９０の上下方向の変位を考慮する必要がなく、上記実施例の部品装着機１０においては、部品装着ヘッド３０の高さ方向のズレの原因を、フレーム２２の撓みのみとして扱った。しかしながら、上記実施例の保持デバイスの昇降制御方法は、部品装着ヘッド３０が設けられた箇所の上下方向の変位だけでなく、測点９０が設けられた箇所が上下方向に変位した場合であっても、同様に適用することが可能である。つまり、上記実施例の保持デバイス昇降制御方法は、部品装着ヘッド３０が設けられたフレーム２２と、その部品装着ヘッド３０の作業の対象となるものが配置されるベース２０とが、上下方向において相対変位するような部品装着機に適用することが可能である。
　１０：部品装着機　　２０：ベース　　２２：ビーム〔フレーム〕　　２４：基板コンベア装置〔搬送装置〕　　２６：部品フィーダ　　３０：部品装着ヘッド　　３２：ヘッド移動装置　　４０：１対のコンベア　　５２：基板固定装置　　６０：ヘッド取付体　　６４：レーザーセンサ〔高さセンサ〕　　７０：吸着ノズル〔部品保持デバイス〕　　８０：基準ブロック　　９０：測点（ベース上）　　１００：測点（基板上）　　１２０：制御装置　　１３０：基準高測定部　　１３２：複測点測定部　　１３４：基板高測定部　　１３６：目標昇降量決定部　　１３８：ヘッドズレ推定部　　１４０：昇降量補正部
　Ｈ0：基準高　　ｈ*：目標下降量　　Δｈ：ズレ量　　ｈ’：補正下降量

Claims (6)

  1. 　部品を基板に装着する部品装着機であって
    　ベースと、
    　そのベースに固定されたフレームと、
    　部品を保持・離脱させる部品保持デバイスを有し、その部品を基板に装着させるための部品装着ヘッドと、
    　前記フレームに配設され、前記部品装着ヘッドを水平面に沿って移動させるヘッド移動装置と、
    　前記部品保持デバイスを上下方向に移動させる保持デバイス昇降装置と、
    　前記ヘッド移動装置によって、前記部品装着ヘッドとともに移動させられ、測点の高さを測定するための高さセンサと、
    　当該部品装着機の制御を司る制御装置と
    　を備え、
    　前記制御装置が、
    　前記ヘッド移動装置および前記高さセンサを制御することで、それぞれが前記測点であって前記ベース上に設けられた複数の測点の高さを測定させる複測点測定部と、
    　その複測点測定部によって測定された前記複数の測点の高さに基づいて、前記ヘッド移動装置によって移動させられた前記部品装着ヘッドの、当該部品装着機の稼動に伴う発熱に起因して生じる基準高に対する高さ方向のズレを推定するヘッドズレ推定部と、
    　前記保持デバイス昇降装置によって前記部品保持デバイスの上下方向の位置を制御する際に、前記ヘッドズレ推定部によって推定された前記部品装着ヘッドのズレに基づいて、その部品保持デバイスの上下方向の移動量を補正する保持デバイス移動量補正部と
    　を含んで構成された部品装着機。
  2. 　前記ヘッドズレ推定部が、
    　前記ヘッド移動装置によって移動させられた前記部品装着ヘッドの位置に応じて、その部品装着ヘッドのズレを推定するように構成された請求項１に記載の部品装着機。
  3. 　前記複測点測定部が、
    　当該部品装着機の稼働中において、設定された時間が経過するごとに、前記複数の測点の高さを測定するように構成された請求項１または請求項２に記載の部品装着機。
  4. 　当該部品装着機が、前記ベース上に配設されて前記基板を搬送する搬送装置を備え、
    　前記複数の測点の一部が、前記搬送装置に設けられ、
    　前記制御装置が、
    　前記搬送装置によって搬送された基板への部品の装着位置の高さを推定する基板高推定部を有し、その基板高推定部が、部品の装着位置の高さを推定する際に、前記搬送装置に設けられた前記複数の測点の一部を用いるように構成された請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の部品装着機。
  5. 　前記搬送装置が、
    　基板の端が載せられてその基板を搬送する１対のコンベアと、それら１対のコンベアの各々との間で基板を挟み込んで固定するための基板固定装置とを含んで構成され、
    　前記複数の測点の一部が、前記１対のコンベアの各々に設けられた請求項４に記載の部品装着機。
  6. 　(A)ベースと、(B)そのベースに固定されたフレームと、(C)部品を保持・離脱させる部品保持デバイスを有し、その部品を基板に装着させるための部品装着ヘッドと、(D)前記フレームに配設され、前記部品装着ヘッドを水平面に沿って移動させるヘッド移動装置と、(E)前記部品保持デバイスを上下方向に移動させる保持デバイス昇降装置と、(F)前記ヘッド移動装置によって、前記部品装着ヘッドとともに移動させられ、測点の高さを測定するための高さセンサとを備えた部品装着機において、前記部品保持デバイスの上下方向の移動を制御する方法であって、
    　それぞれが前記測点であって前記ベース上に設けられた複数の測点の高さを、前記高さセンサによって測定する複測点測定工程と、
    　その複測点測定工程において測定された前記複数の測点の高さに基づいて、前記ヘッド移動装置によって移動させれた前記部品装着ヘッドの、前記部品装着機の稼動に伴う発熱に起因して生じる基準高に対する高さ方向のズレを推定するヘッドズレ推定工程と、
    　前記保持デバイス昇降装置によって前記部品保持デバイスの上下方向の位置を制御する際に、前記ヘッドズレ推定部によって推定された前記部品装着ヘッドのズレに基づいて、その部品保持デバイスの上下方向の移動量を補正する保持デバイス移動量補正工程と
    　を含む部品保持デバイス昇降制御方法。
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