WO2014207907A1

WO2014207907A1 - 圧力制御装置、表面実装機および圧力制御方法

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Publication number: WO2014207907A1
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Abstract

　ノズルに対して供給する気体の圧力を広範囲にわたって安定的に制御する。　第１の正圧で気体を供給する第１の正圧供給通路と、第１の正圧よりも低い第２の正圧で気体を供給する第２の正圧供給通路と、ノズル６１１に接続されるノズル接続通路と、第１の正圧供給通路をノズル接続通路に接続する第１の接続状態と、第２の正圧供給通路をノズル接続通路に接続する第２の接続状態とを選択的に切り替える切替バルブ３４と、切替バルブ３４での接続状態を制御してノズルに供給される気体の圧力を第１の正圧から第２の正圧の範囲で調整するバルブ制御部とを備えている。

Description

圧力制御装置、表面実装機および圧力制御方法

　この発明は、ノズルから気体を被処理部材に噴出して当該被処理部材に対して所定の処理を施す処理機において、ノズルに供給される気体の圧力を制御する圧力制御技術に関するものである。

　基板に部品を実装するシステムでは、基板を搬送する搬送ラインに沿って基板搬送方向の上流側から下流側にかけて、基板搬入機、印刷機、表面実装機、検査機および基板搬出機等が並設されている。これらのライン構成装置のうち印刷機、表面実装機や検査機では、ノズルから正圧の空気を噴出させて所望の処理を行っている。例えば特許文献１に記載の表面実装機では、吸着ノズルに対して正圧の空気を供給する２種類のエア回路が設けられている。そのうちの一方は吸着ノズル離脱用正圧のエアを発生させるものであり、他方は吸着ノズル離脱用の正圧よりも弱い正圧（以下「微弱正圧」という）のエアを発生させるものである。そして、吸着ノズルによる部品吸着前においては、微弱正圧のエアが吸着ノズルに印加されてノズル先端に微細な塵などが付着するのを防止する。また、吸着ノズルによる部品吸着後においても、微弱正圧のエアが吸着ノズルに印加されて吸着ノズルから部品を円滑に離脱させる機能を発揮する。一方、吸着ノズルの交換時には、吸着ノズル離脱用正圧のエアが吸着ノズルに印加されて吸着ノズルを円滑に離脱させる。

特開２００８－２７９８６号公報（図１）特開２０１１－７１２９１号公報（図５）

　各エア回路は絞り弁により吸着ノズルに供給するエアの圧力を固定的に設定している。このため、吸着ノズルに供給可能な正圧は、吸着ノズル離脱用正圧と、微弱正圧との２種類に固定化されている。したがって、その他の目的から吸着ノズルに上記正圧と異なる正圧を供給するためには、エア回路を追加する必要がある。例えば特許文献２に記載されているように吸着前の部品に対して吸着ノズルからエアを噴出して清掃する場合、特許文献１に記載の装置に対し、部品清掃用正圧を発生させるエア回路を別途設ける必要がある。

　また、正圧用のエア回路の数を抑制するために、特許文献１では圧力センサと電気制御減圧弁を組み合わせて吸着ノズルに供給されるエアの正圧を制御する技術が記載されているが、これを採用した場合にも次のような問題が発生する。すなわち、上記エア回路に比べて高価な部品を用いるため、装置コストの増大は避けられない。また、電気制御減圧弁の動作時間は非常に短く、これを厳密に制御する必要がある。このため、電気制御減圧弁の使用は圧力制御の安定性を低下させる要因となり、吸着ノズルへの正圧の印加時間が適正よりも短くなったり、逆に長くなってしまうことがある。その結果、次のような問題が発生することがあった。例えば吸着ノズルに吸着されている部品を基板に装着する場合、負圧状態の吸着ノズルに正圧を印加する時間が適正時間よりわずかでも足りないと、吸着ノズルに負圧が残存して吸着ノズルが部品をそのまま持ち帰ってしまうことがある。逆に、正圧の印加時間が長過ぎると、部品の装着位置や装着角度がずれたり、既に装着済の部品を吹き飛ばしてしまうこともあった。

　この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ノズルに対して供給する気体の圧力を広範囲にわたって安定的に制御することができる圧力制御装置および圧力制御方法、ならびに当該圧力制御装置を装備した表面実装機を提供することを目的とする。

　この発明にかかる圧力制御装置および圧力制御方法は、ノズルから気体を被処理部材に噴出して被処理部材に対して所定の処理を施す処理機において、ノズルに供給する気体の圧力を制御するものである。そして、圧力制御装置の特徴は、第１の正圧で気体を供給する第１の正圧供給通路と、第１の正圧よりも低い第２の正圧で気体を供給する第２の正圧供給通路と、ノズルに接続されるノズル接続通路と、第１の正圧供給通路をノズル接続通路に接続する第１の接続状態と、第２の正圧供給通路をノズル接続通路に接続する第２の接続状態とを選択的に切り替える切替バルブと、切替バルブでの接続状態を制御してノズルに供給される気体の圧力を第１の正圧から第２の正圧の範囲で調整するバルブ制御部とを備える点である。また、圧力制御方法の特徴は、第１の正圧の気体を準備する工程と、第１の正圧よりも低い第２の正圧の気体を準備する工程と、第１の正圧での気体のノズルへの供給と、第２の正圧での気体のノズルへの供給との選択的な切替を制御してノズルに供給される気体の圧力を第１の正圧から第２の正圧の範囲で制御する工程とを備える点である。

　このように構成された発明では、第１の正圧および第２の正圧の気体が準備されており、ノズルに対して選択的に供給可能となっている。このため、第１の正圧で気体をノズルに供給し、また第２の正圧で気体をノズルに供給することができる。しかも、ノズルに対する第１の正圧および第２の正圧の選択的な供給を切り替えることで両正圧の中間の圧力（以下、「中間圧」という）で気体をノズルに供給することができる。このように、ノズルに供給する気体の圧力を第１の正圧から第２の正圧の範囲で制御可能となっている。

　上記圧力制御装置の適用対象は、ノズルから気体を被処理部材に噴出して被処理部材に対して所定の処理を施す処理機全般であるが、表面実装機に適用する場合、次のように構成するのが好適である。

　本発明にかかる表面実装機は、部品を吸着したノズルへの負圧供給を停止した後でノズルから気体を部品に噴出してノズルから基板に装着する処理機であり、第１の正圧で気体を供給する第１の正圧供給通路と、第１の正圧よりも低い第２の正圧で気体を供給する第２の正圧供給通路と、ノズルに接続されるノズル接続通路と、第１の正圧供給通路をノズル接続通路に接続する第１の接続状態と、第２の正圧供給通路をノズル接続通路に接続する第２の接続状態とを選択的に切り替える切替バルブと、切替バルブでの接続状態を制御する制御部とを備えている。

　そして、本発明にかかる表面実装機の第１態様では、制御部は、部品を吸着していないノズルを清掃するときには、第１の接続状態を継続させて第１の正圧で気体をノズルに供給する高圧モードを実行し、部品をノズルから基板に装着するときには、ノズルへの負圧供給を停止した後で第２の接続状態を継続させて第２の正圧で気体をノズルに供給する低圧モードを実行し、ノズルにより吸着されている部品が不良部品であるときには、ノズルへの負圧供給を停止した後で切替バルブでの接続状態を複数回切り替えて第１の正圧よりも低く、第２の正圧よりも高い、第３の正圧で気体をノズルに供給してノズルから不良部品を除去する中間圧モードを実行する。このように構成された表面実装機の第１態様では、比較的高い正圧（第１の正圧）でノズル清掃が行われるため、ノズルの目詰まりなどを確実に除去することができる。また、比較的低い正圧（第２の正圧）で部品装着を行うことができ、当該部品を所望の位置および角度で装着するとともに、当該部品の周辺で既に装着されている部品が吹き飛ぶのを効果的に防止することができる。さらに、不良部品の廃却に適した正圧（第３の正圧）でノズルからの不良部品の除去、つまり部品廃却を行うことができ、不良部品の円滑な廃却が可能となる。

　また、本発明にかかる表面実装機の第２態様では、制御部は、部品を吸着していないノズルを清掃するときには、第１の接続状態を継続させて第１の正圧で気体をノズルに供給する高圧モードを実行し、部品をノズルから基板に装着するときには、ノズルへの負圧供給を停止した後で第２の接続状態を継続させて第２の正圧で気体をノズルに供給する低圧モードを実行し、基板への装着前の部品または基板を気体により清掃するときには、切替バルブでの接続状態を複数回切り替えて第１の正圧よりも低く、第２の正圧よりも高い、第３の正圧で気体をノズルに供給する中間圧モードを実行する。このように構成された表面実装機の第２態様においても、第１態様と同様に、ノズル清掃および部品装着はそれぞれに適した正圧を用いて実行され、ノズル清掃処理および部品装着処理を適切に行うことができる。しかも、基板への装着前の部品または基板を清掃する際には、それらに適した正圧（第３の正圧）で気体をノズルに供給しているため、装着前部品や基板の清掃を適切に行うことができる。

　以上のように、本発明によれば、２種類（第１の正圧および第２の正圧）の気体をノズルに選択供給可能に構成しているため、第１の正圧で気体をノズルに供給し、第２の正圧で気体をノズルに供給し、さらに中間圧で気体をノズルに供給することが可能となっている。したがって、ノズルに対して供給される気体の圧力を第１の正圧から第２の正圧までの広範囲にわたって安定的に制御することができる。

本発明にかかる圧力制御装置の一実施形態を装備する表面実装機の概略構成を示す平面図である。図１に示す表面実装機の部分正面図である。図１の表面実装機が備える実装ヘッドのノズル近傍を示す部分側面図である。図１に示す表面実装機の主要な電気的構成を示すブロック図である。部品装着処理における装置各部の動作を示すタイミングチャートである。ノズル清掃処理およびノズル交換処理における装置各部の動作を示すタイミングチャートである。部品清掃処理における装置各部の動作を示すタイミングチャートである。部品廃却処理における装置各部の動作を示すタイミングチャートである。

　図１は、本発明にかかる圧力制御装置の一実施形態を装備する表面実装機の概略構成を示す平面図である。また、図２は、図１に示す表面実装機の部分正面図である。また、図３は、図１の表面実装機が備える実装ヘッドのノズル近傍を示す部分側面図である。さらに、図４は、図１に示す表面実装機の主要な電気的構成を示すブロック図である。なお、図１ないし図３では、各図の方向関係を明確にするために、ＸＹＺ直角座標軸が示されている。

　この表面実装機１では、基台１１上に基板搬送機構２が配置されており、基板Ｓを所定の搬送方向Ｘに搬送可能となっている。より詳しくは、基板搬送機構２は、基台１１上において基板Ｓを図１の右側から左側へ搬送する一対のコンベア２１、２１を有している。そして、コンベア２１、２１は制御ユニット８の駆動制御部８２からの動作指令に応じて作動することで、基板Ｓを搬入し、所定の実装作業位置（図１に示す基板Ｓの位置）で停止させ、図略の保持装置で基板Ｓを固定し保持する。そして、部品供給部４から供給される電子部品Ｐがヘッドユニット６に具備された実装ヘッド６１により基板Ｓに移載される。また、基板Ｓに装着すべき部品Ｐの全部を基板Ｓに装着し終えると、基板搬送機構２は基板Ｓを搬出する。なお、基台１１上には、部品認識カメラ７が配設されている。この部品認識カメラ７は、照明部およびＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラなどから構成されており、ヘッドユニット６の各実装ヘッド６１の吸着ノズル６１１に吸着保持された部品Ｐをその下側から撮像する。このため、その撮像画像に基づき吸着ノズル６１１による部品Ｐの吸着状態を検査することが可能となっている。

　このように構成された基板搬送機構２の前方側（＋Ｙ軸方向側）および後方側（－Ｙ軸方向側）には、部品供給部４が配置されている。これらの部品供給部４は多数のテープフィーダ４１を備えている。また、各テープフィーダ４１には、部品Ｐを収納・保持したテープを巻回したリール（図示省略）が配置されており、部品Ｐをヘッドユニット６に供給可能となっている。すなわち、各テープには、集積回路（ＩＣ）、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品Ｐが所定間隔おきに収納、保持されている。そして、テープフィーダ４１がリールからテープをヘッドユニット６側に送り出すことによって該テープ内の部品Ｐが間欠的に部品吸着位置に繰り出され、その結果、ヘッドユニット６の実装ヘッド６１に装着された吸着ノズル６１１によって部品Ｐのピックアップが可能となる。

　このヘッドユニット６は部品Ｐを実装ヘッド６１の吸着ノズル６１１により吸着保持したまま基板Ｓに搬送するとともに、ユーザより指示された部品装着位置に移載するものである。そして、前方側でＸ軸方向に一列に配列された６個の実装ヘッド６１Ｆと、後方側でＸ軸方向に一列に配列された６個の実装ヘッド６１Ｒとの合計１２個の実装ヘッド６１を有している。すなわち、図１および図２に示すように、ヘッドユニット６では、鉛直方向Ｚに延設された実装ヘッド６１Ｆが６本、Ｘ軸方向（基板搬送機構２による基板Ｓの搬送方向）に等ピッチで列状に設けられている。また、実装ヘッド６１Ｆに対して後方側（－Ｙ軸方向側）にも、前列と同様に構成された後列が設けられている。なお、本実施形態では、実装ヘッド６１Ｆと実装ヘッド６１ＲとはＸ軸方向に半ピッチずれて配置されており、図１に示すように平面視でジグザグ状に配置されている。このため、Ｙ軸方向から見ると、図２に示すように１２本の実装ヘッド６１は互いに重なり合うことなくＸ軸方向に一列に並んでいる。

　また、実装ヘッド６１ごとに、次に説明する切替バルブが設けられており、各吸着ノズル６１１に対して正圧および負圧を供給可能となっている。すなわち、図３に示すように、各実装ヘッド６１の先端部に装着された吸着ノズル６１１は配管３１ａにより負圧／正圧切替バルブ３２と接続されている。この負圧／正圧切替バルブ３２に対しては、上記配管３１ａ以外に配管３１ｂ、３１ｃが接続されている。これらのうち配管３１ｂは、真空ポンプなどにより構成される負圧発生装置３３に接続されている。このため、制御ユニット８から負圧／正圧切替バルブ３２に与えられる切替信号が「負圧」レベルに設定されている間、負圧／正圧切替バルブ３２は配管３１ａを配管３１ｂのみと接続する。これによって、配管３１ａ、負圧／正圧切替バルブ３２および配管３１ｂで構成される負圧供給経路を介して吸着ノズル６１１に負圧が供給される。一方、上記切替信号が「正圧」レベルに切り替わると、負圧／正圧切替バルブ３２は配管３１ａの接続先を配管３１ｂから配管３１ｃに切り替える。

　配管３１ｃは圧力切替バルブ３４に接続されている。この圧力切替バルブ３４に対しては、上記配管３１ｃ以外に配管３１ｄ、３１ｅが接続されている。これらのうち配管３１ｄはコンプレッサなどにより構成される正圧発生装置３５に接続され、正圧発生装置３５で発生した比較的高い圧力を有する圧縮エアを供給するための供給通路、つまり本発明の「第１の正圧供給通路」として機能する。本実施形態では、上記圧縮エアは後述するように吸着ノズル６１１の清掃に適した「第１の正圧」に設定されている。

　もう一方の配管３１ｅは配管３１ｄから分岐した分岐配管であり、その中間部にレギュレータ３６が介挿されている。このレギュレータ３６は、配管３１ｄ、３１ｅを介して流入してくる圧縮エアの圧力を後述する部品装着処理に適した「第２の正圧」に減圧する機能を有している。そして、レギュレータ３６により低圧（第２の正圧）に調圧されたエアは配管３１ｅにより圧力切替バルブ３４に向けて供給される。このように配管３１ｅは本発明の「第２の正圧供給通路」として機能する。

　圧力切替バルブ３４は制御ユニット８からの切替信号に応じて上記配管３１ｃと配管３１ｄ、３１ｅとの接続状態を切り替える。より詳しくは、切替信号が「高圧」レベルとなっている間、圧力切替バルブ３４は、配管３１ｄが配管３１ｃと接続された状態、つまり「第１の接続状態」に切り替える。一方、上記切替信号が「低圧」レベルに切り替わると、圧力切替バルブ３４は配管３１ｃの接続先を配管３１ｄから配管３１ｅに切り替える。つまり、配管３１ｅが配管３１ｃと接続された「第２の接続状態」に切り替える。したがって、負圧／正圧切替バルブ３２が正圧供給側に切り替わっている間に、配管３１ｃ、負圧／正圧切替バルブ３２および配管３１ａを介して正圧が吸着ノズル６１１に供給される。しかも後述するように、圧力切替バルブ３４による接続状態の切替によって吸着ノズル６１１に供給されるエアの圧力を第１の正圧から第２の正圧までの範囲で任意に調整することが可能となっている。このように、本実施形態では、配管３１ｃ、負圧／正圧切替バルブ３２および配管３１ａで構成される供給ラインが本発明の「ノズル接続通路」の一例に相当している。

　なお、負圧／正圧切替バルブ３２および圧力切替バルブ３４への切替信号は制御ユニット８の主制御部８５が記憶部８６に記憶されたプログラムにしたがって作成する。そして、負圧／正圧切替バルブ３２および圧力切替バルブ３４の切替により部品吸着処理、部品装着処理（図５）、ノズル清掃処理（図６）、ノズル交換処理（図６）、部品清掃処理（図７）、基板清掃処理（図７）、部品廃却処理（図７、図８）などを実行する。これらの処理内容については後で図５ないし図８を参照しつつ詳述する。このように、本実施形態では、主制御部８５が本発明の「バルブ制御部」として機能しており、配管３１ａ、３１ｃ～３１ｅ、負圧／正圧切替バルブ３２、圧力切替バルブ３４および主制御部８５により本発明の「圧力制御装置」が構成されている。

　各実装ヘッド６１はヘッドユニット６に対して図略のノズル昇降駆動機構により昇降（Ｚ軸方向の移動）可能に、かつ図略のノズル回転駆動機構によりノズル中心軸回りに回転（図２および図３のＲ方向の回転）可能となっている。これらの駆動機構のうちノズル昇降駆動機構は吸着もしくは装着を行う時の下降位置（下降端）と、搬送を行う時の上昇位置（上昇端）との間で実装ヘッド６１を昇降させるものである。一方、ノズル回転駆動機構は吸着ノズル６１１を必要に応じて回転させるための機構であり、回転駆動により部品Ｐを装着時における所定のＲ軸方向に位置させることが可能となっている。なお、これらの駆動機構については、それぞれＺ軸サーボモータ７２、Ｒ軸サーボモータ７３および所定の動力伝達機構で構成されており、制御ユニット８の駆動制御部８２によりＺ軸サーボモータ７２およびＲ軸サーボモータ７３を駆動制御することで各実装ヘッド６１がＺ方向およびＲ方向に移動させられる。

　また、ヘッドユニット６は、これらの実装ヘッド６１で吸着された部品Ｐを部品供給部４と基板Ｓとの間で搬送して基板Ｓに実装するため、基台１１の所定範囲にわたりＸ軸方向及びＹ軸方向（Ｘ軸及びＺ軸方向と直交する方向）に移動可能となっている。すなわち、ヘッドユニット６は、Ｘ軸方向に延びる実装ヘッド支持部材６３に対してＸ軸に沿って移動可能に支持されている。また、実装ヘッド支持部材６３は、両端部がＹ軸方向の固定レール６４に支持され、この固定レール６４に沿ってＹ軸方向に移動可能になっている。そして、このヘッドユニット６は、Ｘ軸サーボモータ６５によりボールねじ６６を介してＸ軸方向に駆動され、実装ヘッド支持部材６３はＹ軸サーボモータ６７によりボールねじ６８を介してＹ軸方向へ駆動される。このようにヘッドユニット６は実装ヘッド６１に吸着された部品Ｐを部品供給部４から目的位置まで搬送可能となっている。

　さらに、ヘッドユニット６は、部品検査カメラ９１を具備する。この部品検査カメラ９１は、照明部およびＣＣＤカメラなどから構成されており、基板Ｓに装着された各電子部品の装着状態を検査するために用いられる。具体的には、駆動制御部８２がヘッドユニット６を適宜移動させることで、部品Ｐの装着位置の上方に部品検査カメラ９１を移動させる。そして、この状態で部品検査カメラ９１の撮像した部品Ｐの画像が画像処理部８４に転送される。

　また、表面実装機１には、作業者とのインターフェースとして機能するディスプレイ９２および報知器９３を備える。ディスプレイ９２は、表面実装機１の動作状態を表示する機能のほか、タッチパネルで構成されて作業者からの入力を受け付ける入力端末としての機能も有する。また、報知器９３は、表面実装機１で発生したエラー（異常）を作業者に報知するものであり、光によって報知する非常灯、ブザー音によって報知する非常ブザーあるいはこれらの組み合わせによって構成される。なお、これらディスプレイ９２および報知器９３に対する入出力の制御は、制御ユニット８の入出力制御部８８によって実行される。

　次に、上記のように構成された表面実装機１の動作を図５ないし図８を参照しつつ説明する。図５中の「吸着ノズル位置」とは吸着ノズル６１１の先端位置を示しており、「装着面」とは吸着ノズル６１１により吸着されている部品を装着するのに適した高さ位置に吸着ノズル６１１が位置決めされたときのノズル先端位置を示している。また、図５ないし図８中の「圧力切替バルブ」および「負圧／正圧切替バルブ」とは、それぞれ圧力切替バルブ３４および負圧／正圧切替バルブ３２に与えられる切替信号のレベルを示している。さらに、図５ないし図８中の「ノズル先端圧力」とは吸着ノズル６１１の先端における圧力を示している。

　表面実装機１は主制御部８５によって統括的にコントロールされる。つまり、この主制御部８５は、記憶部８６に記憶されているプログラムやデータに基づいてバス８７を介して制御ユニット８の各部と互いに信号のやり取りを行って、表面実装機１全体を制御する。すなわち、記憶部８６に記憶された生産用のプログラム８６１（生産プログラム）が主制御部８５によって読み出される。そして、主制御部８５がこのプログラム８６１に従って表面実装機１の各部を制御することで、次のような基本動作が繰り返されて基板Ｓへの部品実装が実行される。

　・吸着点への移動
　次に実装する部品Ｐが収納されたテープフィーダ４１の上方位置にヘッドユニット６を移動させる。

　・部品吸着
　部品Ｐに向けて実装ヘッド６１をＺ軸方向に下降させて吸着ノズル６１１を部品Ｐに当接させる。そして、負圧／正圧切替バルブ３２に与える切替信号を「負圧」レベルに切り替えて吸着ノズル６１１に負圧を供給し、部品Ｐを吸着保持する。その後、部品Ｐを吸着保持した実装ヘッド６１をＺ軸方向に上昇させる。なお、図５に示すように、当該部品Ｐを基板Ｓの装着面に移動させるまで切替信号を「負圧」レベルに維持して吸着ノズル６１１への負圧供給を継続させる。また、圧力切替バルブ３４に与える切替信号を「低圧」レベルに切り替えて部品装着に適した「第２の正圧」の供給準備を完了させている。

　・部品認識
　ヘッドユニット６を部品認識カメラ７の上方位置に移動させる。そして、部品認識カメラ７により吸着ノズル６１１に吸着保持される部品Ｐを撮像し、吸着状態を含めて部品Ｐが良品であるか不良部品であるかを確認する。

　・部品装着
　部品Ｐが良好であると確認されると、当該部品Ｐを実装する部品装着位置の上方位置までヘッドユニット６を移動させる。そして、実装ヘッド６１をＺ軸方向に下降させて当該実装ヘッド６１で吸着保持されている部品Ｐを装着点に移動させる。図５に示すように、装着点に到達した時点（タイミングＴ１）で負圧／正圧切替バルブ３２に与える切替信号を「正圧」レベルに切り替える。これによって、吸着ノズル６１１による部品Ｐの吸着保持を解除するとともに、「第２の正圧」でエアが吸着ノズル６１１に供給される。その結果、同図に示すように、吸着ノズル６１１の先端圧力はタイミングＴ１から徐々に上昇してタイミングＴ２では「第２の正圧」でエアを部品Ｐの上面に噴出する。このエア噴出によって部品Ｐが瞬間的に吸着ノズル６１１から離れ、基板Ｓに装着される。それに続いて、部品装着後の実装ヘッド６１をＺ軸方向に上昇させた後、負圧／正圧切替バルブ３２に与える切替信号を「負圧」レベルに切り替える（タイミングＴ３）。

　ところで、上記した基本動作を繰り返している間に、吸着ノズル６１１の先端部に塵や異物などが付着することがあり、適当なタイミングで吸着ノズル６１１の清掃が必要となる。また、実装すべき部品Ｐの種類が変更されるタイミングで吸着ノズル６１１の交換が必要となることもある。これらの場合、吸着ノズル６１１に対して比較的高い圧力を供給してノズル清掃処理やノズル交換処理を行う。そこで、本実施形態では、ノズル清掃処理やノズル交換処理においては、図６に示すように負圧／正圧切替バルブ３２および圧力切替バルブ３４に与える切替信号をそれぞれ「正圧」レベルおよび「高圧」レベルに切り替えて吸着ノズル６１１に「第１の正圧」を供給している。これによって、吸着ノズル６１１から高い圧力でエアが噴出されてノズル清掃処理やノズル交換処理が迅速かつ確実に行われる。なお、ノズル清掃処理やノズル交換処理の完了後は、負圧／正圧切替バルブ３２および圧力切替バルブ３４に与える切替信号をそれぞれ「負圧」レベルおよび「低圧」レベルに切り替えて吸着ノズル６１１に負圧を供給する。

　また、表面実装機１では、特許文献２に記載の発明と同様に、吸着前の部品Ｐを清掃する、いわゆる部品清掃処理を行うことが可能となっており、ユーザからの指定により部品清掃処理を選択的に実行可能となっている。もちろん、部品吸着毎に部品清掃処理を行うように構成してもよい。ただし、ここで留意すべき点は部品清掃処理に使用するエアの圧力である。つまり、ノズル清掃処理やノズル交換処理時に使用していた「第１の正圧」のエアを部品Ｐに噴出すると、部品Ｐが吹き飛ばされてしまう可能性がある。逆に、部品装着処理時に使用していた「第２の正圧」のエアを部品Ｐに噴出したのでは、十分な部品清掃効果が得られない可能性がある。そこで、本実施形態では、「第１の正圧」と「第２の正圧」の中間の圧力、つまり中間圧のエアを吸着ノズル６１１に供給して部品清掃処理に適した中間圧のエアを噴出するように構成している。以下、図７を参照しつつ本実施形態における部品清掃処理について説明する。

　図７は部品清掃処理における装置各部の動作を示すタイミングチャートである。吸着ノズル６１１を部品Ｐに当接させて部品吸着を行う前に、図７に示すように、負圧／正圧切替バルブ３２に与える切替信号を「正圧」レベルに切り替えて吸着ノズル６１１に「第２の正圧」を供給する。この時点では、吸着ノズル６１１から部品Ｐに供給されるエアの圧力は部品装着段階と同一値に抑えられている。そして、正圧への切替が完了すると、圧力切替バルブ３４に与える切替信号を「高圧」レベルおよび「低圧」レベルで交互に複数回切り替える。すると、吸着ノズル６１１への「第１の正圧」でのエア供給と、吸着ノズル６１１への「第２の正圧」でのエア供給とが交互に繰り返される。その結果、吸着ノズル６１１の先端に印加される圧力は「第１の正圧」と「第２の正圧」との間において脈流状で変化するが、その中心圧力は第１の正圧よりも低く、第２の正圧よりも高い中間圧となる。図７に示すようにレベルの切替周期を比較的短く設定しているケースでは、中間圧を中心とする圧力変動幅は比較的狭く、実質的には吸着ノズル６１１から部品Ｐに供給されるエアの噴出圧は中間圧に安定している。したがって、部品Ｐを吹き飛ばすことなく、部品Ｐに付着している塵や異物などを効果的に除去することができる。

　ここで、圧力切替バルブ３４に与える切替信号を「高圧」レベルに維持して「第１の接続状態」としている時間と、圧力切替バルブ３４に与える切替信号を「低圧」レベルに維持して「第２の接続状態」としている時間との比率を制御することで中間圧の値を調整することができる。したがって、部品Ｐの種類に応じて上記比率を制御してもよい。例えば比較的大型の部品Ｐに対しては「第１の接続状態」としている時間の割合を高めて中間圧を「第１の正圧」に近づけてもよい。逆に、小型部品Ｐでは「第２の接続状態」としている時間の割合を高めて中間圧を「第２の正圧」に近づけてもよい。このように部品Ｐごとに適切な圧力のエアを用いて部品清掃処理を行うことができる。

　また、塵や異物などが基板Ｓの部品装着面に付着することがある。そこで、本実施形態では吸着ノズル６１１から噴出するエアを用いて基板清掃を行うことが可能となっており、ユーザからの指定により基板清掃処理を選択的に実行可能となっている。ただし、ここでもエアの正圧値に留意する必要がある。というのも、部品実装前の基板Ｓには半田が印刷されているためである。ノズル清掃処理やノズル交換処理時に使用していた「第１の正圧」のエアを基板Ｓに噴出すると、半田の印刷パターンに悪影響を与えてしまう可能性がある。逆に、部品装着処理時に使用していた「第２の正圧」のエアを部品Ｐに噴出したのでは、十分な基板清掃効果が得られない可能性がある。そこで、本実施形態では、部品清掃処理と同様に、図７に示すように圧力切替バルブ３４に与える切替信号を「高圧」レベルおよび「低圧」レベルで交互に複数回切り替えて中間圧のエアを吸着ノズル６１１から噴出させる。これによって、吸着ノズル６１１から基板Ｓに供給されるエアの噴出圧は中間圧に安定しており、印刷パターンに悪影響を及ぼすことなく、基板Ｓに付着している塵や異物などを効果的に除去することができる。なお、基板Ｓに形成されている半田の印刷パターンは基板ごとに異なることがあるため、部品清掃処理と同様に、基板Ｓの種類に応じて上記比率を制御してもよい。このように基板Ｓごとに適切な圧力のエアを用いて基板清掃処理を行うことができる。

　さらに、本実施形態では、吸着ノズル６１１で吸着している部品Ｐが不良部品である場合には、ヘッドユニット６を不良部品の廃却部（図示省略）の上方にまで移動させる。そして、吸着ノズル６１１への負圧供給を停止した後、吸着ノズル６１１に正圧を供給して不良部品を廃却部に廃却する。このときも、部品清掃処理や基板清掃処理と同様に、吸着ノズル６１１から噴出させるエアの圧力を中間圧に調整するのが望ましい。そこで、本実施形態では、図７に示すように圧力切替バルブ３４に与える切替信号を「高圧」レベルおよび「低圧」レベルで交互に複数回切り替えて中間圧のエアを吸着ノズル６１１から噴出させる。これによって、吸着ノズル６１１から基板Ｓに供給されるエアの噴出圧は中間圧に安定しており、不良部品Ｐを吸着ノズル６１１から確実に廃却部に廃却することができる。

　なお、吸着ノズル６１１への部品Ｐの付着性は当該部品の重量、表面性状（粘着性、硬度など）に応じて異なることがある。そのため、主制御部８５が不良部品Ｐの種類に応じて上記比率を制御するように構成してもよい。例えば吸着ノズル６１１に付着し易い部品Ｐを廃却する場合には、「第１の接続状態」としている時間の割合を高めて中間圧を「第１の正圧」に近づけるのが望ましい。逆に、吸着ノズル６１１に付着し難い部品Ｐを廃却する場合には、「第２の接続状態」としている時間の割合を高めて中間圧を「第２の正圧」に近づけるのが望ましい。このように部品Ｐごとに中間圧を調整することで部品廃却処理を円滑に行うことができる。

　また、部品Ｐを廃却する場合、上記のように圧力変動幅を狭めてほぼ一定の中間圧を連続的に部品Ｐに吹き付けるよりも、ノズル先端圧力をパルス状に変化させる方が好適な場合がある。そこで、本実施形態では、上記比率を制御することで例えば図８に示すように切替信号のレベル切替周期を比較的長く設定し、これにより連続する例えば犬歯状または三角波形のパルス状の圧力波形でエアを噴出してもよい。このようにノズル先端圧力が変動する状態の方が不良部品Ｐと吸着ノズル６１１との間の密着を容易に切り離すことができ、効率的な部品廃却を行うことができる。

　以上のように、本実施形態によれば、正圧発生装置３５で発生した高圧（第１の正圧）のエアを配管３１ｄ、圧力切替バルブ３４、配管３１ｃ、負圧／正圧切替バルブ３２および配管３１ａを介してそのまま吸着ノズル６１１に供給してノズル清掃処理やノズル交換処理を行っている（高圧モード）。また、レギュレータ３６により低圧（第２の正圧）に調圧されたエアを配管３１ｅ、圧力切替バルブ３４、配管３１ｃ、負圧／正圧切替バルブ３２および配管３１ａを介してそのまま吸着ノズル６１１に供給して部品装着処理を行っている（低圧モード）。さらに、上記した２種類の圧力を有するエアが圧力切替バルブ３４により交互に吸着ノズル６１１に供給され、ノズル先端圧力が中間圧となるように構成している（中間圧モード）。このように圧力切替バルブ３４での接続状態の制御のみにより、高圧（第１の正圧）から低圧（第２の正圧）まで広範囲にわたって吸着ノズル６１１に供給されるエアの圧力を安定的に制御することが可能となっている。また、このように広範囲な圧力制御を少ない構成部品で行うことができる圧力制御装置を低コストで提供することができ、これは表面実装機１の装置コストの低減に大きく寄与する。

　また、高圧モードでは、圧力切替バルブ３４は配管３１ｄ、３１ｃを接続した状態（第１の接続状態）を維持して第１の正圧のエアを吸着ノズル６１１に供給しており、高圧を維持したままノズル清掃処理やノズル交換処理を行うことができる。その結果、ノズル清掃処理やノズル交換処理を高効率で行うことができる。

　また、低圧モードでは、圧力切替バルブ３４は配管３１ｅ、３１ｃを接続した状態（第２の接続状態）を維持して第２の正圧のエアを吸着ノズル６１１に供給しているため、部品装着処理中に吸着ノズル６１１に供給されるエアの圧力変動が抑えられ、高精度な部品装着処理を行うことができる。

　さらに、中間圧モードでは、上記２種類の接続状態を複数回切り替えることで、第１の正圧よりも低く、前記第２の正圧よりも高い、任意の正圧（第３の正圧）でエアを供給することができ、部品清掃処理、基板清掃処理および部品廃却処理の各々を適切な圧力で実行することができる。

　このように本実施形態では、表面実装機１が本発明の「処理機」の一例に相当しており、部品Ｐが本発明の「被処理部材」の一例に相当している。また、圧力切替バルブ３４が本発明の「切替バルブ」の一例に相当している。レギュレータ３６が本発明の「調圧部」の一例に相当している。

　なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態では、部品清掃処理、基板清掃処理および部品廃却処理において、第１の接続状態の時間と、前記第２の接続状態の時間との比率をほぼ一定に維持しているが、上記比率を変化させてもよい。このように比率変化により第３の正圧の値を変化させることも可能である。

　また、上記実施形態では、本発明にかかる圧力制御装置を表面実装機１に適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、ノズルから気体を被処理部材に噴出して被処理部材に対して所定の処理を施す処理機全般に適用可能である。また、気体もエアに限定されるものではなく、エア以外の気体をノズルから噴出させる処理機にも適用可能である。もちろん、上記処理機には、基板に部品を実装するシステムで装備される検査機や印刷機が含まれている。例えば印刷機では、基板への半田ペーストの印刷に使用したマスクを本発明の「被処理部材」とし、マスクに向けてノズルからエアを噴出してマスクのパターン開口に残存した半田材料を除去清掃する。この印刷機においても、本発明の圧力制御装置を適用することでマスク清掃処理に適した圧力を有するエアをノズルに供給してマスク清掃処理を良好に行うことができる。

　また、上記実施形態では、負圧発生源として負圧発生装置３３を、また正圧発生源として正圧発生装置３５を表面実装機１に装備させているが、表面実装機１の装置外に配置された負圧発生源や正圧発生源を用いてもよい。例えば表面実装機１を設置する工場に適当な負圧発生源や正圧発生源が用力として準備されている場合には、それらを利用してもよい。

　この発明は、ノズルから気体を被処理部材に噴出して当該被処理部材に対して所定の処理を施す処理機において、ノズルに供給される気体の圧力を制御する圧力制御技術全般ならびに当該圧力制御技術を用いる表面実装機に適用することができる。

　１…表面実装機
　３１ａ、３１ｃ…配管（ノズル接続通路）
　３１ｄ…配管（第１の正圧供給通路）
　３１ｅ…配管（第２の正圧供給通路）
　３２…負圧／正圧切替バルブ（ノズル接続通路）
　３４…圧力切替バルブ
　３６…レギュレータ（調圧部）
　８５…主制御部（バルブ制御部）
　６１１…吸着ノズル
　Ｐ…部品
　Ｓ…基板

Claims

　ノズルから気体を被処理部材に噴出して前記被処理部材に対して所定の処理を施す処理機において、前記ノズルに供給する前記気体の圧力を制御する圧力制御装置であって、
　第１の正圧で前記気体を供給する第１の正圧供給通路と、
　前記第１の正圧よりも低い第２の正圧で前記気体を供給する第２の正圧供給通路と、
　前記ノズルに接続されるノズル接続通路と、
　前記第１の正圧供給通路を前記ノズル接続通路に接続する第１の接続状態と、前記第２の正圧供給通路を前記ノズル接続通路に接続する第２の接続状態とを選択的に切り替える切替バルブと、
　前記切替バルブでの接続状態を制御して前記ノズルに供給される前記気体の圧力を前記第１の正圧から前記第２の正圧の範囲で調整するバルブ制御部と
を備えることを特徴とする圧力制御装置。
　請求項１に記載の圧力制御装置であって、
　前記バルブ制御部は、
　前記第１の接続状態を継続させて前記第１の正圧で前記気体を前記ノズルに供給する高圧モードと、
　前記第２の接続状態を継続させて前記第２の正圧で前記気体を前記ノズルに供給する低圧モードと、
　前記切替バルブでの接続状態を複数回切り替えて前記第１の正圧よりも低く、前記第２の正圧よりも高い、第３の正圧で前記気体を前記ノズルに供給する中間圧モードとを選択的に実行する圧力制御装置。
　請求項２に記載の圧力制御装置であって、
　前記バルブ制御部は、前記中間圧モードにおいて、前記第１の接続状態の時間と、前記第２の接続状態の時間との比率を制御して前記第３の正圧の値を変更する圧力制御装置。
　請求項２に記載の圧力制御装置であって、
　前記バルブ制御部は、前記第１の接続状態の時間と、前記第２の接続状態の時間との比率を制御して前記ノズルに供給される前記気体の圧力をパルス状に連続変化させる圧力制御装置。
　請求項１ないし４のいずれか一項に記載の圧力制御装置であって、
　前記第１の正圧を有する前記気体を前記第２の正圧に調整する調圧部を備え、
　前記第１の正圧供給通路は第１の正圧の前記気体を発生させる正圧供給源に接続され、
　前記第２の正圧供給通路は前記第１の正圧供給通路から分岐して設けられ、
　前記調圧部は前記第２の正圧供給通路に設けられる圧力制御装置。
　部品を吸着したノズルへの負圧供給を停止した後で前記ノズルから気体を前記部品に噴出して前記ノズルから基板に装着する表面実装機であって、
　第１の正圧で前記気体を供給する第１の正圧供給通路と、
　前記第１の正圧よりも低い第２の正圧で前記気体を供給する第２の正圧供給通路と、
　前記ノズルに接続されるノズル接続通路と、
　前記第１の正圧供給通路を前記ノズル接続通路に接続する第１の接続状態と、前記第２の正圧供給通路を前記ノズル接続通路に接続する第２の接続状態とを選択的に切り替える切替バルブと、
　前記切替バルブでの接続状態を制御するバルブ制御部とを備え、
　前記バルブ制御部は、
　部品を吸着していない前記ノズルを清掃するときには、前記第１の接続状態を継続させて前記第１の正圧で前記気体を前記ノズルに供給する高圧モードを実行し、
　前記部品を前記ノズルから前記基板に装着するときには、前記ノズルへの負圧供給を停止した後で前記第２の接続状態を継続させて前記第２の正圧で前記気体を前記ノズルに供給する低圧モードを実行し、
　前記ノズルにより吸着されている部品が不良部品であるときには、前記ノズルへの負圧供給を停止した後で前記切替バルブでの接続状態を複数回切り替えて前記第１の正圧よりも低く、前記第２の正圧よりも高い、第３の正圧で前記気体を前記ノズルに供給して前記ノズルから前記不良部品を除去する中間圧モードを実行することを特徴とする表面実装機。
　請求項６に記載の表面実装機であって、
　前記バルブ制御部は、前記中間圧モードにおいて、前記ノズルにより吸着されている前記部品の種類に応じて前記第１の接続状態の時間と、前記第２の接続状態の時間との比率を制御して前記第３の正圧の値に変更する表面実装機。
　請求項６に記載の表面実装機であって、
　前記バルブ制御部は、前記中間圧モードにおいて、前記第１の接続状態の時間と、前記第２の接続状態の時間との比率を制御して前記ノズルに供給される前記気体の圧力をパルス状に連続変化させる表面実装機。
　部品を吸着したノズルへの負圧供給を停止した後で前記ノズルから気体を前記部品に噴出して前記ノズルから基板に装着する表面実装機であって、
　第１の正圧で前記気体を供給する第１の正圧供給通路と、
　前記第１の正圧よりも低い第２の正圧で前記気体を供給する第２の正圧供給通路と、
　前記ノズルに接続されるノズル接続通路と、
　前記第１の正圧供給通路を前記ノズル接続通路に接続する第１の接続状態と、前記第２の正圧供給通路を前記ノズル接続通路に接続する第２の接続状態とを選択的に切り替える切替バルブと、
　前記切替バルブでの接続状態を制御するバルブ制御部とを備え、
　前記バルブ制御部は、
　部品を吸着していない前記ノズルを清掃するときには、前記第１の接続状態を継続させて前記第１の正圧で前記気体を前記ノズルに供給する高圧モードを実行し、
　前記部品を前記ノズルから前記基板に装着するときには、前記ノズルへの負圧供給を停止した後で前記第２の接続状態を継続させて前記第２の正圧で前記気体を前記ノズルに供給する低圧モードを実行し、
　前記基板への装着前の部品または前記基板を前記気体により清掃するときには、前記切替バルブでの接続状態を複数回切り替えて前記第１の正圧よりも低く、前記第２の正圧よりも高い、第３の正圧で前記気体を前記ノズルに供給する中間圧モードを実行することを特徴とする表面実装機。
　請求項９に記載の表面実装機であって、
　前記バルブ制御部は、前記中間圧モードを実行して前記ノズルによる吸着前の部品を清掃するとき、前記部品の種類に応じて前記第１の接続状態の時間と、前記第２の接続状態の時間との比率を変更して前記第３の正圧の値を変更する表面実装機。
　請求項９に記載の表面実装機であって、
　前記バルブ制御部は、前記中間圧モードを実行して半田が印刷された基板を清掃するとき、前記半田の種類または印刷性状に応じて前記第１の接続状態の時間と、前記第２の接続状態の時間との比率を変更して前記第３の正圧の値を変更する表面実装機。
　ノズルから気体を被処理部材に噴出して前記被処理部材に対して所定の処理を施す処理機において、前記ノズルに供給する前記気体の圧力を制御する圧力制御方法であって、
　第１の正圧の前記気体を準備する工程と、
　前記第１の正圧よりも低い第２の正圧の前記気体を準備する工程と、
　前記第１の正圧での前記気体の前記ノズルへの供給と、前記第２の正圧での前記気体の前記ノズルへの供給との選択的な切替を制御して前記ノズルに供給される気体の圧力を前記第１の正圧から前記第２の正圧の範囲で制御する工程と
を備えることを特徴とする圧力制御方法。