WO2024069855A1 - 部品実装機および接触判定方法 - Google Patents

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WO2024069855A1
WO2024069855A1 PCT/JP2022/036446 JP2022036446W WO2024069855A1 WO 2024069855 A1 WO2024069855 A1 WO 2024069855A1 JP 2022036446 W JP2022036446 W JP 2022036446W WO 2024069855 A1 WO2024069855 A1 WO 2024069855A1
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WO
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pressure
nozzle
component
flow rate
board
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PCT/JP2022/036446
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English (en)
French (fr)
Inventor
有作 鍵本
Original Assignee
株式会社Fuji
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/04Mounting of components, e.g. of leadless components

Definitions

  • This specification discloses a component mounter and a contact determination method.
  • Patent Document 1 discloses a component mounter that has a head with multiple holders that can be raised and lowered, a nozzle attached so as to be movable relative to the holders, a gas passage that is connected to the multiple holders and is opened to the outside when the holder is lowered together with the nozzle to press the component against the board and the nozzle moves a predetermined amount toward the holder, and a sensor that detects the flow rate or pressure of the gas flowing through the gas passage.
  • the gas flow rate or gas pressure is monitored by a sensor, and it is determined that the component adsorbed to the nozzle has come into contact with the board when the gas passage is opened to the outside and the gas flow rate or gas pressure exceeds a threshold value (a fixed value).
  • the above-mentioned component mounter has multiple nozzles on the head, and picks up multiple components in one cycle and mounts them on the board. Therefore, after mounting the first of the multiple components picked up by the multiple nozzles on the board, such a component mounter can mount the remaining components on the board in a short time.
  • whether the component has come into contact with the board is determined by detecting a drop in pressure in the gas passage or a change in the gas flow rate in the gas passage with a sensor. Once the pressure in the gas passage drops, it takes a certain amount of time to recover, so the pressure state in the gas passage will be significantly different, especially when the first of the multiple components is mounted on the board and when the next component is mounted on the board. In such a case, if the threshold value of the gas flow rate or gas pressure is set to a constant value as in Patent Document 1, it may be difficult to detect contact between the component picked up by the nozzle and the board.
  • the primary objective of this disclosure is to enable more appropriate detection of contact between a component and a board in a component mounter equipped with a head holding multiple nozzles.
  • the component mounter of the present disclosure includes: A component mounter comprising: a head including a plurality of holders, each of which holds a nozzle so as to be movable relative to another nozzle; and which sequentially performs a mounting operation of mounting components picked up by the plurality of nozzles onto a board, a fluid pressure circuit connected to the plurality of holders; a sensor for detecting at least one of a pressure and a flow rate of a fluid flowing through the fluid pressure circuit; a determination unit which sets a threshold value so that the greater the absolute value of the pressure or the flow rate detected by the sensor at a predetermined timing, and determines that the component sucked by the nozzle has come into contact with the board when the absolute value of the pressure, the absolute value of the amount of change in pressure, the flow rate, or the absolute value of the amount of change in flow rate detected by the sensor during the mounting operation after the predetermined timing exceeds the threshold value;
  • the gist of the invention is to provide the following:
  • the threshold value at this time is set to a larger value the greater the absolute value of the pressure or the flow rate detected by the sensor at a predetermined timing in advance. This makes it possible to more appropriately detect contact between the component and the board.
  • the contact determination method of the present disclosure includes: a component mounter having a head including a plurality of holders, each of which holds a nozzle so as to be movable relative to a substrate, and which sequentially performs a mounting operation of mounting components picked up by the plurality of nozzles onto a substrate, the component mounter having a fluid pressure circuit connected to the plurality of holders, and a sensor for detecting at least one of a pressure and a flow rate of a fluid flowing through the fluid pressure circuit, the component mounter comprising: A threshold value is set so that the threshold value increases as the absolute value of the pressure or the flow rate detected by the sensor at a predetermined timing increases; after the predetermined timing, when an absolute value of the pressure, an absolute value of the amount of change in pressure, or an absolute value of the flow rate or the amount of change in flow rate detected by the sensor during the mounting operation exceeds the threshold value, it is determined that the component sucked by the nozzle has come into contact with the board.
  • the gist of the present invention is as follows
  • This contact determination method achieves the same effects as the component mounter disclosed herein.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a component mounter 10.
  • 2 is a schematic configuration diagram of a mounting head 40.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a negative pressure supply device 70 and a positive pressure supply device 80.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram of a state in which a nozzle portion 61 of a suction nozzle 60 is not pressed into a nozzle holder 65.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram of a state in which a nozzle portion 61 of a suction nozzle 60 is pressed into a nozzle holder 65 by a predetermined amount.
  • 2 is a block diagram showing the electrical connections of a control device 90.
  • FIG. 13 is a flowchart showing an example of a component mounting process routine.
  • FIG. 13 is a flowchart showing an example of a threshold setting process subroutine.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of a relational expression between a threshold value and a pressure value.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of a pressure change model in a high pressure state.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of a pressure change model in a low pressure state.
  • 11A and 11B are explanatory diagrams showing the relationship between the mounting order and the deviation from the appropriate push-in amount.
  • Fig. 1 is a schematic diagram of a component mounter 10.
  • Fig. 2 is a schematic diagram of a mounting head 40.
  • Fig. 3 is a schematic diagram of a negative pressure supply device 70 and a positive pressure supply device 80.
  • Fig. 4A is an explanatory diagram of a state in which the nozzle portion 61 of the suction nozzle 60 is not pressed into the nozzle holder 65.
  • Fig. 4B is an explanatory diagram of a state in which the nozzle portion 61 of the suction nozzle 60 is pressed into the nozzle holder 65 by a predetermined amount.
  • Fig. 5 is a block diagram showing the electrical connection relationship of the control device 90. Note that the left-right direction in Fig. 1 is the X-axis direction, the front (front)-rear (back) direction is the Y-axis direction, and the up-down direction is the Z-axis direction.
  • the component mounter 10 includes a base 11, a housing 12 supported by the base 11, a component supply device 20 that supplies components C to a component supply position, and a board transport device 24 that transports a board S (an example of an object to be mounted).
  • the component mounter 10 also includes a mounting head 40 that picks up components C supplied to the component supply position and mounts them on the board S, an XY robot 30 that moves the mounting head 40 in the XY axis directions, and a control device 90 (see FIG. 5) that controls the entire device.
  • the component mounter 10 also includes a parts camera 26 that captures an image of the orientation of the components C held by the mounting head 40, and a mark camera (not shown) that is provided on the mounting head 40 and that reads positioning reference marks affixed to the board S.
  • the component supply device 20 is configured as a tape feeder that supplies components C by feeding a tape containing components C into storage sections formed at predetermined intervals.
  • the XY robot 30 includes a pair of Y-axis guide rails 33 arranged on the upper part of the housing 12 along the front-rear direction (Y-axis direction), a Y-axis slider 34 that is supported by the pair of Y-axis guide rails 33 and can move along the Y-axis guide rails 33, an X-axis guide rail 31 arranged on the side of the Y-axis slider 34 along the left-right direction (X-axis direction), and an X-axis slider 32 that can move along the X-axis guide rail 31.
  • the X-axis slider 32 can be moved by driving an X-axis motor 36 (see FIG.
  • the Y-axis slider 34 can be moved by driving a Y-axis motor 38 (see FIG. 5).
  • a mounting head 40 is attached to the X-axis slider 32, and the mounting head 40 can be moved to any position on the XY plane by the control device 90 driving and controlling the XY robot 30 (X-axis motor 36 and Y-axis motor 38).
  • the mounting head 40 includes a head body 42 on which a plurality of nozzle holders 65 (20 in this embodiment) (only two are shown in FIGS. 2 and 3) are arranged at predetermined angular intervals (e.g., 13 degree intervals) in the circumferential direction coaxial with the rotation axis, and a suction nozzle 60 that is detachably attached to the lower end of each nozzle holder 65.
  • the mounting head 40 also includes an R-axis motor 44 that rotates the head body 42 to rotate (revolve) the plurality of nozzle holders 65, a Q-axis motor 46 that rotates (spins) the plurality of nozzle holders 65, and a lifting device 50 that raises and lowers the nozzle holder 65.
  • the mounting head 40 also includes a negative pressure supply device 70 that supplies negative pressure to the nozzle portion 61, and a positive pressure supply device 80 that supplies positive pressure to the nozzle holder 65.
  • the head body 42 includes a frame 41 attached to the X-axis slider 32, an axle 42a rotatably supported by the frame 41, and a holder holding part 42b formed in a cylindrical shape with a diameter larger than that of the axle 42a and holding the nozzle holders 65 movably in the Z-axis direction.
  • the head body 42 also includes a gear 43 that is coaxial with the axle 42a and supported rotatably relative to the axle 42a, and a gear 47 that rotates with the rotation of the gear 43.
  • the gear 43 meshes with a gear 45 attached to the rotating shaft of the Q-axis motor 46, and the gear 47 meshes with a gear 65b attached to each nozzle holder 65.
  • each nozzle holder 65 and the suction nozzles 60 attached to each nozzle holder 65 rotate (spin) in the same direction by the same amount of rotation (rotation angle).
  • a spring 65a is disposed between the lower surface of the gear 65b and the upper surface of the holder holding portion 42b. The spring 65a biases the nozzle holder 65 upward in the Z-axis direction.
  • the nozzle holder 65 is configured as a cylindrical member extending in the Z-axis direction, and as shown in FIG. 3, a first gas passage 66a and a second gas passage 67a are formed inside. In addition, as shown in FIG. 2 or FIG. 3, the nozzle holder 65 has a horizontal portion 65c extending radially at its upper end.
  • the lifting device 50 includes a linear motor 51 and a Z-axis slider 52 that can be raised and lowered in the Z-axis direction by the drive of the linear motor 51.
  • the Z-axis slider 52 is formed with an engagement portion 52a that can engage (here, abut) with a horizontal portion 65c provided on the nozzle holder 65.
  • the engagement portion 52a engages with the horizontal portion 65c of the nozzle holder 65 that is located at a predetermined lifting position among the multiple nozzle holders 65.
  • the suction nozzle 60 Since the suction nozzle 60 is attached to the nozzle holder 65, the suction nozzle 60 also rises and falls with the rise and fall of the nozzle holder 65. Note that the multiple nozzle holders 65 revolve by the R-axis motor 44, and the nozzle holder 65 located at the lifting position among the multiple nozzle holders 65 is switched.
  • the negative pressure supply device 70 is a device that independently supplies negative pressure from the same negative pressure source 71 to the multiple suction nozzles 60 attached to each of the multiple nozzle holders 65.
  • the negative pressure supply device 70 includes a negative pressure source 71 such as a vacuum pump, a frame passage 72, a head passage 73, a negative pressure introduction passage 74, an air introduction passage 75, a spool hole 77, a spool 78, and a spool drive mechanism 79 (see FIG. 5).
  • the frame passage 72 is formed in the frame 41 of the mounting head 40 and is connected to the negative pressure source 71.
  • the head passage 73 is formed so as to communicate with the frame passage 72 and extend along the central axis of the mounting head 40.
  • the negative pressure introduction passages 74 are formed in multiple numbers so as to communicate with the head passage 73 and extend radially from the central axis of the holder holding portion 42b.
  • the air introduction passages 75 are formed in multiple numbers corresponding to the negative pressure introduction passages 74 so as to communicate with a positive pressure source (here, the atmosphere).
  • the spool 78 is a switching valve for selectively connecting the first gas passage 66a provided in each of the multiple nozzle holders 65 to either the corresponding negative pressure introduction passage 74 or the air introduction passage 75.
  • the first gas passage 66a is connected to the suction port at the tip of the nozzle part 61 of the suction nozzle 60.
  • the spool 78 is a cylindrical member that is inserted into each of the spool holes 77 formed in the holder holding part 42b corresponding to each of the multiple nozzle holders 65.
  • the spool 78 has a reduced diameter at approximately the center, and the periphery of this reduced diameter part of the space in the spool hole 77 becomes a path for negative pressure from the negative pressure source 71.
  • the spool 78 When the spool 78 is moving upward (as shown in FIG. 3), it connects the first gas passage 66a to the negative pressure introduction passage 74 and blocks communication between the first gas passage 66a and the air introduction passage 75.
  • the spool 78 is moving downward, it blocks communication between the first gas passage 66a and the negative pressure introduction passage 74 and connects the first gas passage 66a to the air introduction passage 75.
  • the spool drive mechanism 79 outputs a drive force to move the spool 78 up and down, thereby switching whether the spool 78 connects the negative pressure introduction passage 74 or the air introduction passage 75 to the first gas passage 66a.
  • the positive pressure supply device 80 is a device that supplies positive pressure to the second gas passage 67a provided in each of the multiple nozzle holders 65.
  • the positive pressure supply device 80 includes a positive pressure source 81 such as a compressor, a pressure sensor 81a, a frame passage 82, a head passage 83, and a positive pressure introduction passage 84.
  • the pressure sensor 81a is connected to the positive pressure source 81 and detects the pressure of the gas (here, air) supplied from the positive pressure source 81 and flowing through the second gas passage 67a.
  • the frame passage 82 is formed at a position different from the frame passage 72 in the frame 41 of the mounting head 40, and is connected to the pressure sensor 81a and the positive pressure source 81.
  • the head passage 83 is formed so as to communicate with the frame passage 82 and extend along the central axis direction of the mounting head 40.
  • the head passage 83 has a ring-like shape centered on the head passage 73 in a top view, and extends in the vertical direction in a shape that surrounds the head passage 73 while being spaced apart from it.
  • the positive pressure introduction passages 84 are formed in a plurality of ways, each of which communicates with the head passage 83 and extends from the central axis side of the holder holding portion 42b toward the outside of the holder holding portion 42b.
  • Each of the positive pressure introduction passages 84 is formed corresponding to each of the nozzle holders 65 and communicates with the second gas passage 67a of the corresponding nozzle holder 65.
  • the positive pressure introduction passages 84 are all formed to avoid the negative pressure introduction passage 74 and the spool hole 77.
  • the frame passage 82, the head passage 83, the positive pressure introduction passage 84, and the second gas passage 67a are not communicated with the frame passage 72, the head passage 73, the negative pressure introduction passage 74, the atmosphere introduction passage 75, the spool hole 77, or the first gas passage 66a. That is, the negative pressure path and the positive pressure (atmosphere) path of the negative pressure supply device 70 are independent of the positive pressure path of the positive pressure supply device 80.
  • FIG. 4A is an explanatory diagram of the state in which the nozzle portion 61 of the suction nozzle 60 is not pressed into the nozzle holder 65 side (upper side of the figure)
  • FIG. 4B is an explanatory diagram of the state in which the nozzle portion 61 is pressed into the nozzle holder 65 side by a predetermined amount.
  • the suction nozzle 60 includes the nozzle portion 61, a cylindrical portion 62 having a larger diameter than the nozzle portion 61, and a pin 63.
  • the nozzle portion 61 is a cylindrical body, and when the suction port at the tip (lower end of the figure) is in contact with the component C, negative pressure is supplied to the nozzle portion passage 61a inside, thereby suctioning the component C.
  • a plurality of nozzle portion branch passages 61b are formed at the upper end of the nozzle portion 61.
  • the nozzle portion branch passages 61b are upper and lower through holes that communicate the nozzle portion passage 61a with the upper side of the nozzle portion 61.
  • a plurality of nozzle portion branch passages 61b are formed at equal intervals on the circumference when viewed from above. In FIG. 4, two nozzle branch passages 61b are shown, but for example, four may be provided.
  • the number of nozzle branch passages 61b may be one or more, but it is preferable to provide a plurality of them so that the negative pressure from the negative pressure source 71 can easily act on the suction port at the tip of the nozzle portion 61.
  • the cylindrical portion 62 is attached to the outer periphery of the nozzle portion 61 and has a flange portion.
  • the outer diameter of the cylindrical portion 62 is smaller than the inner diameter of the lower end of the outer tube 66, and the cylindrical portion 62 and the nozzle portion 61 can be inserted into the outer tube 66.
  • the pin 63 penetrates the nozzle portion 61 and the cylindrical portion 62 in the radial direction (left and right direction in FIG. 4).
  • the nozzle portion 61 is provided with a pair of elongated holes formed long along the vertical direction, and the pin 63 penetrates the pair of elongated holes. Therefore, the pin 63 can move up and down relative to the nozzle portion 61 along the elongated hole. As a result, the pin 63 allows the nozzle portion 61 to move up and down relative to the cylindrical portion 62, while holding both so that the nozzle portion 61 does not fall off the cylindrical portion 62.
  • the nozzle holder 65 has an outer tube 66, an inner tube 67 inside the outer tube 66, a spring 68, and a valve 69.
  • the inner tube 67 is inserted inside the outer tube 66, and the space between the inner peripheral surface of the outer tube 66 and the outer peripheral surface of the inner tube 67 is the first gas passage 66a described above.
  • the first gas passage 66a extends along the vertical direction.
  • the first gas passage 66a is a space provided so that gas flows vertically inside the nozzle holder 65.
  • the nozzle part 61 and the upper side of the cylindrical part 62 of the suction nozzle 60 are inserted from below into the inside of the outer tube 66.
  • a cylindrical pressing member 66d and a spring 66c that urges the pressing member 66d downward are attached to the outside of the outer tube 66.
  • a slit is formed in the outer tube 66, which is shaped to extend from the lower end of the outer tube 66 upward and then in the circumferential direction of the outer tube 66.
  • the pin 63 moves upward and circumferentially in the slit of the outer cylinder 66 to reach the end of the slit, and the suction nozzle 60 is attached to the outer cylinder 66.
  • the pressing member 66d presses the pin 63 downward by the biasing force of the spring 66c.
  • the pressing member 66d prevents the pin 63 from coming out of the slit of the outer cylinder 66, and prevents the suction nozzle 60 from falling off the outer cylinder 66.
  • the outer cylinder 66 has a leak hole 66b slightly above the attachment position of the suction nozzle 60.
  • the leak hole 66b is a through hole that penetrates the outer cylinder 66 horizontally (vertically in the up-down direction) and opens to the outside of the outer cylinder 66.
  • the leak hole 66b is formed to radially connect the inside and outside of the outer cylinder 66.
  • the inner space of the inner tube 67 is the second gas passage 67a described above.
  • the second gas passage 67a extends in the vertical direction.
  • the second gas passage 67a is a space provided so that gas flows vertically inside the nozzle holder 65.
  • the inner tube 67 has the second gas passage 67a, a flange portion 67b, a through hole 67c, a protrusion 67d, and an opening 67e.
  • the flange portion 67b abuts and engages with a portion of the outer tube 66 where the inner circumferential surface becomes narrower from above and below.
  • the through holes 67c are holes that penetrate the flange portion 67b from above and below, and are provided in a plurality at equal intervals on the circumference when viewed from above. Although two through holes 67c are illustrated in FIG. 4, for example, the through holes 67c may be formed in four places. The presence of one or more through holes 67c allows the first gas passage 66a to communicate with the portion above the flange 67b and the portion below the flange 67b.
  • the protrusion 67d is a portion of the inner tube 67 formed below the flange 67b so as to protrude radially outward, and the lower surface of the protrusion 67d abuts against the upper end of the spring 68.
  • the opening 67e is a through hole that passes through the inner tube 67 horizontally (vertically in the up-down direction) and is formed to communicate the second gas passage 67a inside the inner tube 67 with the outer circumferential surface side of the inner tube 67.
  • the opening 67e is formed near the dead end of the lower end of the second gas passage 67a.
  • the opening 67e is formed to communicate the inside and outside of the inner tube 67 in the radial direction.
  • the valve 69 is a switching valve that switches whether the leak hole 66b of the outer tube 66 and the opening 67e of the inner tube 67 are connected to each other. It is a cylindrical member with a space inside, and the lower end of the inner tube 67 is inserted inside so that it can slide up and down.
  • the valve 69 has a protrusion 69a, a valve passage 69b, a communication hole 69c, a reduced diameter portion 69d, and a space 69e.
  • the protrusion 69a is a part of the valve 69 that is formed to protrude radially outward, and the upper surface of the protrusion 69a abuts against the lower end of the spring 68.
  • the spring 68 is held between the protrusion 67d of the inner tube 67 and the protrusion 69a of the valve 69 from above and below.
  • the spring 68 urges the nozzle portion 61 downward via the valve 69. More specifically, the spring 68 biases the nozzle portion 61 downward while allowing the nozzle portion 61 to be pushed toward the nozzle holder 65 (upward in FIG. 4).
  • the valve passage 69b is a hole that passes through the valve 69 from top to bottom.
  • the upper end of the valve passage 69b is connected to the first gas passage 66a, and the lower end is connected to the nozzle branch passage 61b.
  • the valve passage 69b is formed to correspond to the nozzle branch passage 61b.
  • the valve passage 69b and the nozzle branch passage 61b connect the first gas passage 66a and the nozzle passage 61a, so that negative pressure or positive pressure (atmosphere) from the first gas passage 66a acts on the tip of the nozzle portion 61.
  • the communication hole 69c is a through hole that passes through the valve 69 horizontally (vertically in the up-down direction) and is formed to connect the inside and outside of the valve 69.
  • the communication hole 69c is formed to connect the inside and outside of the valve 69 in the radial direction.
  • the reduced diameter portion 69d is a portion formed to reduce the diameter of a part of the valve 69, and communicates the space on the outer peripheral surface side of the valve 69, which is generated by reducing the diameter of the valve 69, with the communication hole 69c.
  • the reduced diameter portion 69d is formed to have a predetermined length in the vertical direction according to the movable range of the valve 69 so that communication between the leak hole 66b and the communication hole 69c is maintained even if the valve 69 moves up and down.
  • the communication hole 69c and the reduced diameter portion 69d are formed so as not to communicate with the valve passage 69b.
  • valve passage 69b penetrates vertically at a position where the communication hole 69c and the reduced diameter portion 69d do not exist and are separated from them in a top view.
  • the communication hole 69c is formed corresponding to the leak hole 66b and the opening 67e so that the leak hole 66b and the opening 67e can communicate with each other.
  • FIG. 4 two of each of the leak holes 66b, the openings 67e, and the communication holes 69c are shown, but there may be one or more of each, and there may be, for example, four of each.
  • the space 69e is a space that exists below the bottom end of the inner cylinder 67 when the valve 69 is not pushed upward.
  • the space 69e is surrounded by the top surface of the nozzle portion 61, the inner peripheral surface of the valve 69, and the bottom end of the inner cylinder 67. The existence of this space 69e allows the valve 69 and the nozzle portion 61 to move up and down relative to the inner cylinder 67.
  • the second gas passage 67a and the opening 67e, communication hole 69c, reduced diameter portion 69d, and leak hole 66b that communicate with it are not connected to the first gas passage 66a and the through hole 67c, valve passage 69b, nozzle branch passage 61b, or nozzle passage 61a that communicate with it.
  • FIG. 4A shows, as an example, a state in which the component C sucked to the nozzle portion 61 is in contact with the board S but is not pressing the board S.
  • the positions of the communication hole 69c of the valve 69 and the opening 67e are shifted up and down, so the valve 69 blocks communication between the leak hole 66b and the opening 67e. Therefore, the positive pressure supplied from the positive pressure source 81 is supplied up to the second gas passage 67a, but gas does not flow out of the second gas passage 67a. As a result, gas does not flow through the second gas passage 67a and the passages of the positive pressure supply device 80.
  • the second gas passage 67a communicates with the outside of the outer tube 66 through the opening 67e, the communication hole 69c, the reduced diameter portion 69d, and the leak hole 66b. Therefore, the positive pressure supplied from the positive pressure source 81 causes gas to flow from the positive pressure source 81 to the leak hole 66b and to the outside. In this way, the valve 69 switches between the presence or absence of communication between the second gas passage 67a and the outside depending on whether the amount of pressure pushed into the nozzle portion 61 has not reached a predetermined amount (e.g., FIG. 4A) or has reached the predetermined amount (e.g., FIG. 4B).
  • a predetermined amount e.g., FIG. 4A
  • FIG. 4B predetermined amount
  • the pressure sensor 81a detects the change in the gas pressure, and it is possible to detect whether the component C picked up by the suction nozzle 60 (nozzle portion 61) has come into contact with the board S (whether the component C picked up by the suction nozzle 60 has been pushed into the board S by an appropriate amount).
  • the frame passage 82, the head passage 83, the positive pressure introduction passage 84 and the second gas passage 67a are collectively referred to as the fluid pressure circuit H.
  • control device 90 is configured as a microprocessor with a CPU 91 at its center, and in addition to the CPU 91, it is equipped with a ROM 92, storage (e.g., HDD or SSD) 93, RAM 94, an input/output interface 95, etc. These are connected via a bus 96.
  • ROM 92 read-only memory
  • storage e.g., HDD or SSD
  • RAM 94 random access memory
  • an input/output interface 95 etc.
  • the control device 90 receives, via the input/output interface 95, inputs such as an image signal from the part camera 26, an image signal from the mark camera, a detection signal from the X-axis position sensor 37 that detects the position of the X-axis slider 32 in the X-axis direction, a detection signal from the Y-axis position sensor 39 that detects the position of the Y-axis slider 34 in the Y-axis direction, a detection signal from the Z-axis position sensor 53 that detects the position of the Z-axis slider 52 in the Z-axis direction, and a detection signal from the pressure sensor 81a.
  • inputs such as an image signal from the part camera 26, an image signal from the mark camera, a detection signal from the X-axis position sensor 37 that detects the position of the X-axis slider 32 in the X-axis direction, a detection signal from the Y-axis position sensor 39 that detects the position of the Y-axis slider 34 in the Y-axis direction,
  • control device 90 outputs, via the input/output interface 95, control signals to the component supply device 20, control signals to the board transport device 24, drive signals to the XY robot 30 (X-axis motor 36 and Y-axis motor 38), drive signals to the mounting head 40 (R-axis motor 44, Q-axis motor 46, linear motor 51, and spool drive mechanism 79), and the like.
  • Fig. 6 is a flow chart showing an example of a component mounting processing routine.
  • a program for the CPU 91 to execute the routine of Fig. 6 is stored, for example, in the storage 93.
  • the CPU 91 starts this routine when a mounting instruction including component data on the components C to be mounted and the target mounting position of each component C is given, for example, from a management device (not shown).
  • the CPU 91 moves the mounting head 40 above the component supply device 20 and sequentially causes each of the multiple nozzle units 61 to pick up a component C (S100). Specifically, the CPU 91 uses the lifting device 50 to lower the nozzle holder 65 that is in the lifted position, switches the spool 78 corresponding to that nozzle holder 65 using the spool drive mechanism 79 to apply negative pressure to the nozzle unit 61, adsorbs the component C to the tip of the nozzle unit 61, and then lifts the nozzle unit 61. The CPU 91 performs this process for the nozzle units 61 of all nozzle holders 65.
  • the CPU 91 moves each nozzle portion 61 that has picked up the component C over the part camera 26, captures an image using the part camera 26, recognizes the position of the picked-up component C based on the captured image, and corrects the target mounting position based on the recognized position (S105).
  • the CPU 91 sets a target nozzle among the multiple suction nozzles 60 that is to be the next nozzle to mount component C on the board S (S110).
  • the CPU 91 controls the XY robot 30 so that the target nozzle moves to the target mounting position on the board S (S115).
  • the CPU 91 then controls the lifting device 50 so that the target nozzle starts to descend (S120).
  • the CPU 91 acquires the pressure P of the fluid pressure circuit H from the pressure sensor 81a, and sets the acquired pressure P to the first pressure P1 (S125). Then, the CPU 91 waits for a predetermined time ⁇ T1 to elapse (S130).
  • the predetermined time ⁇ T1 is the interval at which the CPU 91 acquires the pressure of the fluid pressure circuit H from the pressure sensor 81a, and is set to a few [ms] (for example, about 1 [ms]).
  • the CPU 91 acquires the pressure P of the fluid pressure circuit H from the pressure sensor 81a, and sets the acquired pressure P to the second pressure P2 (S135). Then, the CPU 91 determines whether the absolute value of the second pressure P2 is less than the absolute value of the first pressure P1 (S140).
  • the CPU 91 determines that the component C picked up by the target nozzle has not yet come into contact with the board S, and makes a negative determination. The CPU 91 makes this determination because, when the component C picked up by the target nozzle is not in contact with the board S, the communication hole 69c and the opening 67e do not communicate with each other, and the pressure in the fluid pressure circuit H does not decrease.
  • the CPU 91 determines that the component C picked up by the target nozzle has begun to come into contact with the board S, and makes a positive determination. The CPU 91 makes this determination because, when the component C picked up by the target nozzle begins to come into contact with the board S, the communication hole 69c and the opening 67e begin to communicate with each other, and the pressure in the fluid pressure circuit H begins to decrease.
  • the CPU 91 If a negative determination is made in S140, the CPU 91 returns to S125. On the other hand, if a positive determination is made in S140, the CPU 91 executes the threshold setting process subroutine shown in FIG. 7 (S145) and sets a threshold T for determining whether or not the component C has come into contact with the board S.
  • the threshold setting process subroutine will be described later.
  • the CPU 91 acquires the pressure P in the fluid pressure circuit H from the pressure sensor 81a, and sets the acquired pressure P to the third pressure P3 (S150).
  • the CPU 91 waits for a predetermined time ⁇ T2 to elapse (S155).
  • the predetermined time ⁇ T2 is a time that is set in advance and is a time that is set to be equal to or greater than the predetermined time ⁇ T1 (e.g., about 4 ms).
  • the CPU 91 acquires the pressure P in the fluid pressure circuit H from the pressure sensor 81a, and sets the acquired pressure P to the fourth pressure P4 (S160).
  • the CPU 91 determines that the component C picked up by the target nozzle has in contact with the board S (the component C picked up by the target nozzle has been pushed into the board S by the appropriate amount), and makes a positive determination.
  • the CPU 91 determines whether all the components C that were sucked to the nozzle portion 61 in S100 have been mounted on the board S (S190).
  • the CPU 91 If a negative determination is made in S190, the CPU 91 returns to S110 again and sets a suction nozzle 60 other than the suction nozzle 60 previously set as the target nozzle as the target nozzle. On the other hand, if a positive determination is made in S190, the CPU 91 ends this routine.
  • the CPU 91 sets the value 1 to the variable i (S200).
  • the CPU 91 acquires the pressure P in the fluid pressure circuit H from the pressure sensor 81a, and sets it as the i-th pressure Pi for threshold setting (S205).
  • the CPU 91 waits for a predetermined time ⁇ T1 to elapse (S210). Then, the CPU 91 increments the value of the variable i by 1 (S215).
  • the CPU 91 determines whether the value of variable i is greater than a predetermined number.
  • the predetermined number is a value that is set in advance, for example, about 4 to 10. If the value of variable i is equal to or less than the predetermined number, the CPU 91 determines that the predetermined number of measurement values of the pressure sensor 81a have not yet been obtained, and makes a negative determination. On the other hand, if the value of variable i is greater than the predetermined number, the CPU 91 determines that the predetermined number of pressures Pi have already been obtained, and makes a positive determination.
  • the component mounter 10 has multiple suction nozzles 60 on the mounting head 40, and picks up multiple components C in one cycle and mounts them on the board S. Therefore, after the component mounter 10 mounts the first component C of the multiple components C picked up by the multiple suction nozzles 60 on the board S, it can mount the remaining components C on the board S in a short time. In the mounting operation of each component C, whether or not the component C has come into contact with the board S is determined by detecting a drop in pressure in the fluid pressure circuit H due to the fluid pressure circuit H being opened to the outside by the pressure sensor 81a.
  • the mounter 10 also determines whether the component C picked up by the target nozzle has come into contact with the board S, i.e., whether the component C picked up by the target nozzle has been pushed into the board S by an appropriate amount, by determining whether the differential pressure ⁇ P has exceeded the threshold value T. For this reason, if the threshold value T were set to a constant value, the time from when the component C picked up by the suction nozzle 60 starts to come into contact with the board S until the differential pressure ⁇ P exceeds the threshold value T may become longer or shorter. This is because the pressure P in the fluid pressure circuit H changes in a different way depending on the pressure P in the fluid pressure circuit H immediately before. Therefore, the amount by which the component C is pushed into the board S is not stable, and the amount by which the component C is pushed into the board S may become less than the appropriate amount or more than the appropriate amount.
  • the amount of component C pressed into the board S is not stable.
  • the amount of component C pressed into the board S is less than the appropriate amount.
  • the measurement value of the pressure sensor 81a is relatively high. This is because the time from when the component C is adsorbed by each suction nozzle 60 in S100 of the component mounting processing routine to when the pressure P is obtained from the pressure sensor 81a in S125 is relatively long, and the pressure P in the fluid pressure circuit H rises sufficiently during that time.
  • the threshold T is set to a constant value, as shown in FIG. 9A, the time from when the component C picked up by the target nozzle starts to contact the board S until the differential pressure ⁇ P exceeds the threshold T is relatively short. Therefore, as shown in FIG. 10, when contact between the component C and the board S is detected using a constant threshold T, the amount of pressing of the component C into the board S tends to be less than the appropriate amount (see the deviation from the appropriate amount corresponding to mounting order 1 in FIG. 10).
  • a deviation from the appropriate amount of 0 indicates that the amount by which component C is pressed into board S is the appropriate amount.
  • a negative deviation from the appropriate amount indicates that the amount by which component C is pressed into board S is less than the appropriate amount.
  • a positive deviation from the appropriate amount indicates that the amount by which component C is pressed into board S is more than the appropriate amount.
  • the amount by which component C is pressed into board S is calculated based on the difference between the detection value of Z-axis position sensor 53 at the time when the absolute value of differential pressure ⁇ P exceeds threshold value T and a reference value predetermined in Z-axis position sensor 53.
  • the measured value of the pressure sensor 81a is relatively low. This is because the time from mounting the component C picked up by a certain suction nozzle 60 on the board S to setting another suction nozzle 60 as the target nozzle and mounting the component C picked up by that target nozzle on the board S is relatively short, and the pressure P in the fluid pressure circuit H does not increase much during that time.
  • the pressure sensor 81a when the absolute value of the pressure in the fluid pressure circuit H is low, the influence of noise is small and the measured value is unlikely to vary.
  • the threshold value T is set to a constant value, as shown in FIG. 9B, the time from when the component C picked up by the target nozzle starts to contact the board S until the absolute value of the differential pressure ⁇ P exceeds the threshold value T is relatively long. Therefore, as shown in FIG. 10, the amount by which component C is pressed into board S tends to be greater than the appropriate amount (see the deviation from the appropriate amount corresponding to mounting orders 2 to 20 in FIG. 10).
  • the component mounter 10 sets the threshold value T using a linear function of the pressure P (the measurement value of the pressure sensor 81a) in the fluid pressure circuit H when the component C picked up by the suction nozzle 60 begins to come into contact with the board S. Therefore, compared to when the threshold value T is set to a constant value, it is possible to more appropriately detect contact between the component C picked up by the suction nozzle 60 and the board S. This makes it possible to stabilize the amount by which the component C is pressed into the board S.
  • the component mounter 10 of this embodiment corresponds to the component mounter of this disclosure
  • the fluid pressure circuit H corresponds to the fluid pressure circuit
  • the pressure sensor 81a corresponds to the sensor
  • the CPU 91 corresponds to the determination unit.
  • the threshold value T at this time is set to a larger value the greater the absolute value of the pressure detected by the pressure sensor 81a at a specified timing. This makes it possible to more appropriately detect contact between the component C and the board S.
  • the fluid pressure circuit H is opened to the outside by moving the nozzle portion 61 a predetermined amount toward the nozzle holder 65.
  • the threshold value T since the pressure in the fluid pressure circuit H changes before and after the mounting operation, it is very meaningful to set the threshold value T based on the absolute value of the pressure detected by the pressure sensor 81a at a predetermined timing.
  • the CPU 91 sets the threshold value T using the relational expression (1) that expresses the relationship between ⁇
  • the mounting head 40 is a rotary head in which multiple nozzle holders 65 are arranged on a circumference and which can rotate in the circumferential direction. With the rotary head, multiple components C are mounted continuously on the board before the pressure in the fluid pressure circuit is restored. Therefore, it is highly significant that a threshold value can be set according to the pressure in the fluid pressure circuit at a specified timing.
  • the mounter 10 is equipped with a pressure sensor 81a that detects the pressure of the gas flowing through the fluid pressure circuit H.
  • the mounter 10 may be equipped with a flow sensor that can detect the gas flow rate in the fluid pressure circuit H. In this case, it is sufficient to determine whether the component C picked up by the target nozzle has come into contact with the board S based on the absolute value of the amount of change in the gas flow rate in the fluid pressure circuit H.
  • the flow rate of the gas flowing through the fluid pressure circuit H can be obtained from the flow sensor in S125, S135, S150, and S160 of the component mounting processing routine.
  • the gas flow rate can be obtained in S205 of the threshold setting processing subroutine
  • the total flow rate can be calculated in S225
  • the threshold T can be calculated by substituting the total flow rate into a linear function similar to the relational expression (1) in S230.
  • the flow rate of the gas flowing in the fluid pressure circuit H can be obtained from the flow sensor in S125 and S135 of the component mounting processing routine.
  • the flow rate of the gas flowing in the fluid pressure circuit H at a certain point in time can be obtained from the flow sensor.
  • the gas flow rate can be obtained in S205 of the threshold setting processing subroutine, the total flow rate can be calculated in S225, and the threshold T can be calculated by substituting the total flow rate into a linear function similar to relational expression (1) in S230.
  • the lifting device 50 can raise and lower the nozzle holder 65 at one lifting position, but there may be two or more lifting positions.
  • positive pressure is supplied to the fluid pressure circuit H.
  • negative pressure may be supplied to the fluid pressure circuit H by providing a negative pressure source instead of the positive pressure source 80 shown in FIG. 3.
  • negative pressure may be supplied to the fluid pressure circuit H from a negative pressure source other than the negative pressure source 70, or negative pressure may be supplied to the fluid pressure circuit H from a common negative pressure source 70.
  • the pressure detected by the pressure sensor 81a changes depending on whether or not the component C adsorbed to the target nozzle has come into contact with the board S, so the CPU 91 can determine whether or not the component C adsorbed to the target nozzle has come into contact with the board S.
  • whether or not the component C picked up by the target nozzle has come into contact with the board S is determined based on the absolute value of the pressure change amount in the fluid pressure circuit H.
  • whether or not the component C picked up by the target nozzle has come into contact with the board S may also be determined based on the absolute value of the pressure in the fluid pressure circuit H.
  • the pressure of the gas flowing in the fluid pressure circuit H at a certain point in time may be obtained from the pressure sensor 81a.
  • the threshold T may be calculated by substituting the total pressure value into a linear function similar to the relational expression (1).
  • the leak hole 66b is provided so that the gas flows vertically in the up-down direction, but this is not limited thereto, and the gas may be provided so that the gas flows vertically, for example. Also, the leak hole 66b may not be provided, and the communication hole 69c of the valve 69 may open directly to the outside.
  • the opening to the outside that communicates with the second gas passage 67a (here, the leak hole 66b) is provided in the nozzle holder 65, but this is not limited to the above.
  • the opening to the outside that communicates with the second gas passage 67a may be provided in the suction nozzle 60.
  • both the first gas passage 66a and the second gas passage 67a are arranged so that gas flows in the vertical direction, but this is not limited to the above.
  • at least one of the first gas passage 66a and the second gas passage 67a may be arranged so that gas flows vertically in the vertical direction.
  • the positive pressure source 81 may supply an inert gas to the fluid pressure circuit H.
  • the present disclosure has been described as a component mounter 10, but it may also be a contact determination method.
  • the mounting head 40 is a rotary head.
  • the mounting head 40 may also be a head in which multiple nozzle holders 65 are arranged in a straight line.
  • the present invention can be used in component mounting machines that mount components on mounting targets such as circuit boards.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Supply And Installment Of Electrical Components (AREA)

Abstract

本開示の部品実装機は、それぞれノズルを相対移動可能に保持する複数のホルダを含むヘッドを備え、複数のノズルに吸着された部品を基板に実装する実装動作を順次行なう部品実装機であって、複数のホルダに接続される流体圧回路と、流体圧回路を流れる流体の圧力および流量のうち少なくとも1つを検出するセンサと、所定タイミングでセンサにより検出された圧力の絶対値または流量が大きいほど大きい値となるように閾値を設定し、所定タイミング以後、実装動作に際して、センサにより検出される圧力の絶対値、圧力の変化量の絶対値、流量または流量の変化量の絶対値が、閾値を超えた場合にノズルに吸着された部品が基板に接触したと判定する判定部と、を備える。

Description

部品実装機および接触判定方法
 本明細書は、部品実装機および接触判定方法について開示する。
 従来、実装動作に際して、ノズルに吸着された部品と基板とが接触したか否かを判定し、部品と基板とが接触したことを確認する部品実装機が知られている。例えば、特許文献1には、昇降可能な複数のホルダを有するヘッドと、ホルダに対して相対移動可能に取り付けられたノズルと、複数のホルダに接続され、ノズルと共にホルダを下降させて部品を基板に押し当てていき、ノズルがホルダ側に所定量だけ移動することで外部に開放されるガス通路と、ガス通路を流れるガスの流量または圧力を検出するセンサとを有するものが開示されている。この部品実装機では、ガス流量またはガス圧をセンサで監視し、ガス通路が外部に開放してガス流量またはガス圧が閾値(一定値)を超えた場合に、ノズルに吸着された部品が基板に接触したと判定している。
国際公開第2018/179317号
 ところで、上述した部品実装機では、ヘッドに複数のノズルを保持しており、1サイクルで複数の部品を吸着させて基板に実装する。このため、このような部品実装機は、複数のノズルに吸着させた複数の部品のうち最初の部品を基板に実装した後は、残りの部品を短時間で基板に実装することができる。各部品の実装動作において、部品が基板に接触したか否かの判定は、ガス通路内の圧力が低下したことやガス通路内のガス流量が変化したことをセンサで検出することにより行なわれる。ガス通路の圧力が一旦低下すると、その回復までにある程度の時間を要するため、ガス通路内の圧力の状態は、特に、複数の部品のうち最初の部品を基板に実装するときと、次の部品を基板に実装するときとで、それぞれ大きく異なることとなる。このような場合、特許文献1のように、ガス流量やガス圧の閾値が一定値に設定されていたのでは、ノズルに吸着された部品と基板との接触を検出しにくい場合がある。
 本開示は、複数のノズルを保持したヘッドを備える部品実装機において、部品と基板との接触をより適切に検出できるようにすることを主目的とする。
 本開示は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
 本開示の部品実装機は、
 それぞれノズルを相対移動可能に保持する複数のホルダを含むヘッドを備え、複数の前記ノズルに吸着された部品を基板に実装する実装動作を順次行なう部品実装機であって、
 前記複数のホルダに接続される流体圧回路と、
 前記流体圧回路を流れる流体の圧力および流量のうち少なくとも1つを検出するセンサと、
 所定タイミングで前記センサにより検出された圧力の絶対値または流量が大きいほど大きい値となるように閾値を設定し、前記所定タイミング以後、前記実装動作に際して、前記センサにより検出される圧力の絶対値、圧力の変化量の絶対値、流量または流量の変化量の絶対値が、前記閾値を超えた場合に前記ノズルに吸着された部品が基板に接触したと判定する判定部と、
 を備えることを要旨とする。
 この部品実装機では、圧力の絶対値、圧力の変化量の絶対値、流量または流量の変化量の絶対値が閾値を超えたならば、部品が基板に接触したと判定する。このときの閾値は、事前の所定タイミングで、センサによって検出された圧力の絶対値または流量が大きいほど大きい値に設定される。これにより、部品と基板との接触をより適切に検出することができる。
 本開示の接触判定方法は、
 それぞれノズルを相対移動可能に保持する複数のホルダを含むヘッドを備え、複数の前記ノズルに吸着された部品を基板に実装する実装動作を順次行なう部品実装機であって、前記複数のホルダに接続される流体圧回路と、前記流体圧回路を流れる流体の圧力および流量のうち少なくとも1つを検出するセンサと、を有する部品実装機に適用され、前記ノズルに吸着された部品が基板に接触したか否かを判定する接触判定方法であり、
 所定タイミングで前記センサにより検出された圧力の絶対値または流量が大きいほど大きくなるように閾値を設定し、
 前記所定タイミング以後、前記実装動作に際して、前記センサにより検出される圧力の絶対値、圧力の変化量の絶対値、流量または流量の変化量の絶対値が、前記閾値を超えた場合に前記ノズルに吸着された部品が基板に接触したと判定する、
 ことを要旨とする。
 この接触判定方法では、本開示の部品実装機と同様の効果を奏する。
部品実装機10の概略構成図である。 実装ヘッド40の概略構成図である。 負圧供給装置70および正圧供給装置80の概略構成図である。 吸着ノズル60のノズル部61がノズルホルダ65側に押し込まれていない状態の説明図である。 吸着ノズル60のノズル部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。 制御装置90の電気的な接続関係を示すブロック図である。 部品実装処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 閾値設定処理サブルーチンの一例を示すフローチャートである。 閾値と圧力値との関係式の一例を示す説明図である。 圧力が高い状態における圧力変化モデルの一例を示す説明図である。 圧力が低い状態における圧力変化モデルの一例を示す説明図である。 実装順序と適正な押し込み量からの乖離量の関係を示す説明図である。
 次に、本開示を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。図1は、部品実装機10の概略構成図である。図2は、実装ヘッド40の概略構成図である。図3は、負圧供給装置70および正圧供給装置80の概略構成図である。図4Aは、吸着ノズル60のノズル部61がノズルホルダ65側に押し込まれていない状態の説明図である。図4Bは、吸着ノズル60のノズル部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。図5は、制御装置90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、部品C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C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C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Cが収容されたテープを送り出すことにより、部品C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または図3に示すように、回転軸と同軸の円周方向に複数(本実施形態では20)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13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または図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およびホルダ保持部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および各ノズルホルダ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および第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。
 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、圧力センサ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。圧力センサ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)の圧力を検出する。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、圧力センサ81aおよび正圧源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およびスプール穴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および第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,および第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の負圧の経路および正圧(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の内部および吸着ノズル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C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C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およびノズル部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および筒状部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設けられており、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および筒状部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およ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設けられている。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の下端と当接している。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およ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からの負圧または正圧(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および縮径部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および縮径部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および開口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およびノズル部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およびこれと連通する開口67e,連通用孔69c,縮径部69d,およびリーク孔66bは、第1ガス通路66aおよ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Cの吸着時や部品C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またはノズル部61の先端に吸着された部品Cが他の部材に当接していない状態、また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およびノズル部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C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および正圧供給装置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およびバルブ69は、外筒66および内筒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,およびリーク孔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およ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、このガスの圧力の変化を圧力センサ81aが検出することで、吸着ノズル60(ノズル部61)に吸着された部品Cが基板Sに接触したか否か(吸着ノズル60に吸着された部品Cが基板Sに対して適正量だけ押し込まれたか否か)を検出することができる。
 ここで、本実施形態では、フレーム通路82、ヘッド通路83、正圧導入通路84および第2ガス通路67aをあわせて、流体圧回路Hと称するものとする。
 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やストレージ(例えば、HDDやSSD)93、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、圧力センサ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,およ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Cを採取して基板Sに実装する際の動作について図6~図10を用いて説明する。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、例えばストレージ93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Cに関する部品データおよび各部品Cの目標実装位置を含む実装指示がなされたときに、本ルーチンを開始する。
 部品実装処理ルーチンを開始すると、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Cを順次採取させる(S100)。具体的には、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C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について行なう。
 次に、CPU91は、部品C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C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(S105)。
 続いて、CPU91は、複数の吸着ノズル60のうち、次に部品C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(S110)。そして、CPU91は、対象ノズルが基板S上の目標実装位置に移動するように、XYロボット30を制御する(S115)。そして、CPU91は、対象ノズルの下降が開始するように、昇降装置50を制御する(S120)。
 次に、CPU91は、圧力センサ81aから流体圧回路Hの圧力Pを取得し、取得した圧力Pを第1圧力P1に設定する(S125)。続いて、CPU91は、所定時間ΔT1だけ経過するのを待つ(S130)。ここで、所定時間ΔT1は、CPU91が圧力センサ81aから流体圧回路Hの圧力を取得する間隔であり、数[ms](例えば、1[ms]程度)に設定されている。続いて、CPU91は、圧力センサ81aから流体圧回路Hの圧力Pを取得し、取得した圧力Pを第2圧力P2に設定する(S135)。そして、CPU91は、第2圧力P2の絶対値が第1圧力P1の絶対値未満であるか否かを判定する(S140)。
 第2圧力P2の絶対値が第1圧力P1の絶対値以上ならば、CPU91は、対象ノズルに吸着された部品Cが基板Sにまだ接触していないと判断して否定判定を行なう。CPU91がこのように判断するのは、対象ノズルに吸着された部品Cが基板Sに接触していない状態では、連通用孔69cと開口67eとが連通せず、流体圧回路H内の圧力が低下しないためである。一方、第2圧力P2の絶対値が第1圧力P1の絶対値未満ならば、CPU91は、対象ノズルに吸着された部品Cが基板Sに接触し始めたと判断して、肯定判定を行なう。CPU91がこのように判断するのは、対象ノズルに吸着された部品Cが基板Sに接触し始めると、連通用孔69cと開口67eとが連通し始めて、流体圧回路H内の圧力が低下し始めるからである。
 S140で否定判定を行なったならば、CPU91は、再びS125に戻る。一方、S140で肯定判定を行なったならば、CPU91は、図7に示す閾値設定処理サブルーチンを実行し(S145)、部品Cが基板Sに接触したか否かを判定するための閾値Tを設定する。閾値設定処理サブルーチンについては後述する。
 次に、CPU91は、圧力センサ81aから流体圧回路H内の圧力Pを取得し、取得した圧力Pを第3圧力P3に設定する(S150)。続いて、CPU91は、所定時間ΔT2だけ経過するのを待つ(S155)。ここで、所定時間ΔT2は、予め定められた時間であり、所定時間ΔT1以上に設定された時間(例えば、4[ms]程度)である。そして、CPU91は、圧力センサ81aから流体圧回路H内の圧力Pを取得し、取得した圧力Pを第4圧力P4に設定する(S160)。
 次に、CPU91は、差圧ΔP(=P4-P3)を算出する(S165)。続いて、CPU91は、差圧ΔPの絶対値が閾値T以上であるか否かを判定する(S170)。差圧ΔPの絶対値が閾値T未満であるならば、CPU91は、対象ノズルに吸着された部品Cが基板Sに接触していない(対象ノズルに吸着された部品Cが基板Sに対して適正量だけ押し込まれていない)と判断して、否定判定を行なう。一方、差圧ΔPの絶対値が閾値以上ならば、CPU91は、対象ノズルに吸着された部品Cが基板Sに接触した(対象ノズルに吸着された部品Cが基板Sに対して適正量だけ押し込まれた)と判断して、肯定判定を行なう。
 S170で否定判定を行なったならば、CPU91は、再びS150に戻る。一方、S170で肯定判定を行なったならば、CPU91は、対象ノズルの下降が停止するように、昇降装置50を制御する(S175)。続いて、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)を供給する(S180)。これにより、対象ノズルによる部品Cの吸着が解除される。そして、CPU91は、ノズル部61が上昇するように、昇降装置50を制御する(S185)。次に、CPU91は、S100でノズル部61に吸着させた全ての部品Cを基板Sに対して実装したか否かを判定する(S190)。S190で否定判定を行なったならば、CPU91は、再びS110に戻り、前回対象ノズルに設定した吸着ノズル60とは別の吸着ノズル60を対象ノズルに設定する。一方、S190で肯定判定を行なったならば、CPU91は、本ルーチンを終了する。
 ここで、閾値設定処理サブルーチンについて説明する。閾値設定処理サブルーチンを開始すると、CPU91は、変数iに値1をセットする(S200)。次に、CPU91は、圧力センサ81aから流体圧回路H内の圧力Pを取得し、閾値設定用第i圧力Piに設定する(S205)。続いて、CPU91は、所定時間ΔT1だけ経過するのを待つ(S210)。そして、CPU91は、変数iの値を1だけインクリメントする(S215)。
 次に、CPU91は、変数iの値が所定数よりも大きいか否かを判定する。ここで、所定数は、予め定められた値であり、例えば、4~10程度の値である。変数iの値が所定数以下ならば、CPU91は、圧力センサ81aの測定値をまだ所定数だけ取得していないと判断して、否定判定を行なう。一方、変数iの値が所定数よりも大きいならば、CPU91は、既に所定数の圧力Piを取得したと判断して、肯定判定を行なう。
 S220で否定判定を行なったならば、CPU91は、再びS205に戻る。一方、S220で肯定判定を行なったならば、CPU91は、圧力合計値(=Σ|Pi|)を算出する(S225)。次に、CPU91は、以下に記す関係式(1)に、圧力合計値(Σ|Pi|)を代入して、閾値Tを算出する(S230)。関係式(1)は、図8に示すように、Σ|Pi|(圧力)の値が大きければ大きいほど、閾値Tが大きい値となるように定められた一次関数である。閾値Tを圧力合計値の一次関数として算出するのは、閾値設定用第i圧力Piに対するノイズの影響を緩和するためである。
 T=a+b×Σ|Pi| (1)
 なお、定数aおよび比例定数bは、いずれも0よりも大きい値であり、実験的に定められるものである。S230の後、CPU91は、図6に示す部品実装処理ルーチンのS150に戻る。
 上述したように、部品実装機10は、実装ヘッド40に複数の吸着ノズル60を保持しており、1サイクルで複数の部品Cを吸着させて基板Sに実装する。このため、部品実装機10は、複数の吸着ノズル60に吸着させた複数の部品Cのうち最初の部品Cを基板Sに実装した後は、残りの部品Cを短時間で基板Sに実装することができる。各部品Cの実装動作において、部品Cが基板Sに接触したか否かの判定は、流体圧回路Hが外部に開放されることで流体圧回路H内の圧力が低下したことを圧力センサ81aで検出することにより行なわれる。流体圧回路Hの圧力が一旦低下すると、その回復までにある程度の時間を要するため、流体圧回路H内の圧力の状態は、特に、複数の部品Cのうち最初の部品Cを基板Sに実装するときと、次の部品Cを基板Sに実装するときとで、それぞれ大きく異なることとなる。
 また、部品実装機10では、差圧ΔPが閾値Tを超えたか否かを判定することにより、対象ノズルに吸着された部品Cが基板Sに接触したか否か、すなわち、対象ノズルに吸着された部品Cが基板Sに対して適正量だけ押し込まれたか否かを判定する。そのため、仮に、閾値Tを一定値に設定したのでは、吸着ノズル60に吸着した部品Cが基板Sに接触し始めてから、差圧ΔPが閾値Tを超えるまでの時間が、長くなったり、短くなったりする場合がある。流体圧回路H内の圧力Pは、直前の流体圧回路H内の圧力Pによって変化の仕方が異なるからである。したがって、基板Sに対する部品Cの押し込み量が安定せず、基板Sに対する部品Cの押し込み量が、適正量よりも少なくなったり、適正量よりも多くなったりする場合がある。
 ここで、基板Sに対する部品Cの押し込み量が安定しない場合の例について説明する。まず、基板Sに対する部品Cの押し込み量が適正量よりも少なくなる場合について説明する。部品実装処理ルーチンのS100の後、最初の部品Cを基板Sに実装する場合には、圧力センサ81aの測定値は、比較的高い値となる。これは、部品実装処理ルーチンのS100においてそれぞれの吸着ノズル60に部品Cを吸着させてから、S125において圧力センサ81aから圧力Pを取得するまでの時間は比較的長く、その間に流体圧回路H内の圧力Pは十分上昇するからである。圧力センサ81aにおいては、流体圧回路H内の圧力の絶対値が高い状態では、ノイズの影響が大きく、測定値がバラツキやすい。また、流体圧回路H内の圧力が高い状態では、圧力の幅が大きいため、連通用孔69cと開口67eとが連通した際に、流体圧回路H内の圧力が変動しやすい。そのため、閾値Tを一定値に設定した場合には、図9Aに示すように、対象ノズルに吸着された部品Cが基板Sに接触し始めてから、差圧ΔPが閾値Tを超えるまでの時間は比較的短い時間となる。したがって、図10に示すように、一定値の閾値Tを用いて部品Cと基板Sとの接触を検知したときの、基板Sに対する部品Cの押し込み量は、適正量よりも少なくなりやすい(図10中、実装順序1に対応する適正量からの乖離量を参照)。
 なお、図10においては、適正量からの乖離量が0であることは基板Sに対して部品Cを押し込み量が適正量通りであることを示す。また、適正量からの乖離量がマイナスであることは基板Sに対して部品Cを押し込み量が適正量よりも少ないことを示す。また、適正量からの乖離量がプラスであることは基板Sに対して部品Cを押し込み量が適正量よりも多いことを示す。また、基板Sに対する部品Cの押し込み量は、差圧ΔPの絶対値が閾値Tを超えた時点におけるZ軸位置センサ53の検出値と、Z軸位置センサ53において予め定められた基準値との差とに基づいて算出される。
 次に、基板Sに対する部品Cの押し込み量が適正量よりも多くなる場合について説明する。2番目以後の部品Cを基板Sに実装する場合には、圧力センサ81aの測定値は、比較的低い値となる。これは、ある吸着ノズル60で吸着した部品Cを基板Sに実装してから、別の吸着ノズル60を対象ノズルに設定し当該対象ノズルで吸着した部品Cを基板Sに実装するまでの時間は比較的短く、その間に流体圧回路H内の圧力Pはあまり上昇しないからである。圧力センサ81aにおいては、流体圧回路H内の圧力の絶対値が低い状態では、ノイズの影響が小さく、測定値がバラツキにくい。また、流体圧回路H内の圧力Pが低い状態では、圧力の幅が小さいため、連通用孔69cと開口67eとが連通した際に、流体圧回路H内の圧力が変動しにくい。そのため、閾値Tを一定値に設定した場合には、図9Bに示すように、対象ノズルに吸着された部品Cが基板Sに接触し始めてから、差圧ΔPの絶対値が閾値Tを超えるまでの時間は比較的長い時間となる。したがって、図10に示すように、基板Sに対する部品Cの押し込み量は、適正量よりも多くなりやすい(図10中、実装順序2~20に対応する適正量からの乖離量を参照)。
 このように、閾値を一定値に設定した場合には、基板Sに対する部品Cの押し込み量が安定しない場合がある。これに対し、部品実装機10では、吸着ノズル60に吸着された部品Cが基板Sに接触し始めた際の流体圧回路H内の圧力P(圧力センサ81aの測定値)の一次関数を用いて閾値Tを設定する。したがって、閾値Tを一定値に設定した場合と比べて、吸着ノズル60に吸着された部品Cと基板Sとの接触を適切に検出することができる。これにより、基板Sに対する部品Cの押し込み量を安定させることができる。
 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、流体圧回路Hが流体圧回路に相当し、圧力センサ81aがセンサに相当し、CPU91が判定部に相当する。
 以上説明した部品実装機10では、流体圧回路H内の圧力の変化量の絶対値が閾値を超えたならば、部品Cが基板Sに接触したと判定する。このときの閾値Tは、所定タイミングで、圧力センサ81aによって検出された圧力の絶対値が大きいほど大きい値に設定される。これにより、部品Cと基板Sとの接触をより適切に検出することができる。
 また、部品実装機10では、流体圧回路Hは、ノズル部61がノズルホルダ65側に所定量だけ移動することにより外部に開放される。すなわち、実装動作の前後によって、流体圧回路H内の圧力が変化するため、所定タイミングで、圧力センサ81aによって検出された圧力の絶対値に基づいて、閾値Tを設定することの意義が大きい。
 また、部品実装機10では、CPU91は、Σ|Pi|(所定タイミングで圧力センサ81aにより検出された圧力)と閾値Tとの関係を表す関係式(1)を用いて閾値Tを設定する。これにより、比較的容易に閾値Tを設定することができる。
 また、部品実装機10では、実装ヘッド40は、複数のノズルホルダ65が円周上に配置され、周方向に回転可能なロータリーヘッドである。ロータリーヘッドでは、流体圧回路内の圧力が回復する前に、基板に対して複数の部品Cを連続して実装する。したがって、所定タイミングにおける流体圧回路内の圧力に応じて閾値を設定できることの意義が高い。
 なお、本開示は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示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。
 上述した実施形態では、部品実装機10は、流体圧回路Hを流れるガスの圧力検出する圧力センサ81aを備えていた。しかし、部品実装機10は、流体圧回路Hにおけるガス流量を検出可能な流量センサを備えていてもよい。この場合、流体圧回路H内における、ガス流量の変化量の絶対値に基づいて、対象ノズルに吸着された部品Cが基板Sに接触したか否かを判定すればよい。このとき、部品実装処理ルーチンのS125、S135、S150およびS160で、流量センサから流体圧回路H内を流れるガスの流量を取得すればよい。また、閾値設定処理サブルーチンのS205においてガス流量を取得し、S225において流量の合計値を算出し、S230において関係式(1)と同様の一次関数に流量の合計値を代入して閾値Tを算出すればよい。
 あるいは、この場合、流体圧回路H内における、ガス流量に基づいて、対象ノズルに吸着された部品Cが基板Sに接触したか否かを判定すればよい。このとき、部品実装処理ルーチンのS125、S135で、流量センサから流体圧回路H内を流れるガスの流量を取得すればよい。また、部品実装処理ルーチンのS150~S165の処理に代えて、ある時点における流体圧回路H内を流れるガスの流量を流量センサから取得すればよい。また、閾値設定処理サブルーチンのS205においてガス流量を取得し、S225において流量の合計値を算出し、S230において関係式(1)と同様の一次関数に流量の合計値を代入して閾値Tを算出すればよい。
 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。
 上述した実施形態では、流体圧回路Hには正圧を供給した。しかし、図3に示す正圧源80に代えて負圧源を設けることで、流体圧回路Hに負圧を供給してもよい。この場合、負圧源70とは別の負圧源から流体圧回路Hに負圧を供給してもよいし、共通の負圧原70から流体圧回路Hに負圧を供給してもよい。この場合も、対象ノズルに吸着された部品Cが基板Sに接触したか否かによって圧力センサ81aで検出される圧力が変化するため、CPU91は対象ノズルに吸着された部品Cが基板Sに接触したか否かを判定することができる。
 上述した実施形態では、流体圧回路H内の圧力変化量の絶対値に基づいて、対象ノズルに吸着された部品Cが基板Sに接触したか否かを判定した。しかし、流体圧回路H内における流体圧回路H内の圧力の絶対値に基づいて、対象ノズルに吸着された部品Cが基板Sに接触したか否かを判定してもよい。この場合、部品実装処理ルーチンのS150~S165の処理に代えて、ある時点における流体圧回路H内を流れるガスの圧力を圧力センサ81aから取得すればよい。また、閾値設定処理ルーチンのS230において、関係式(1)と同様の一次関数に圧力合計値を代入して閾値Tを算出すればよい。
 上述した実施形態において、部品実装処理ルーチンのS100の処理を実行するにあたり、吸着ノズル60(ノズル部61)が部品Cに接触したか否かを判定してもよい。
 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に設けられていたが、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および第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および第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および第2ガス通路67aを流通するのはエアーとした。しかし、正圧源81が流体圧回路Hに不活性ガスを供給してもよい。
 上述した実施形態では、本開示を部品実装機10として説明したが、接触判定方法としてもよい。
 上述した実施形態では、実装ヘッド40をロータリーヘッドとした。しかし、実装ヘッド40を、複数のノズルホルダ65が直線状に配置されたヘッドとしてもよい。
 なお、本明細書では、出願当初の請求項4において「請求項1または2に記載の部品実装機」を「請求項1ないし3のいずれか1項に記載の部品実装機」に変更した技術思想も開示されている。また、本明細書では、出願当初の請求項5において「請求項1または2に記載の部品実装機」を「請求項1ないし4のいずれか1項に記載した部品実装機」に変更した技術思想も開示されている。
 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、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 圧力センサ、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 ストレージ、94 RAM、95 入出力インタフェース、96 バス、C 部品、H 流体圧回路、P 圧力、P1 第1圧力、P2 第2圧力、P3 第3圧力、P4 第4圧力、Pi 閾値設定用第i圧力、S 基板、a 定数、b 比例定数、i 変数、ΔP 差圧。

Claims (6)

  1.  それぞれノズルを相対移動可能に保持する複数のホルダを含むヘッドを備え、複数の前記ノズルに吸着された部品を基板に実装する実装動作を順次行なう部品実装機であって、
     前記複数のホルダに接続される流体圧回路と、
     前記流体圧回路を流れる流体の圧力および流量のうち少なくとも1つを検出するセンサと、
     所定タイミングで前記センサにより検出された圧力の絶対値または流量が大きいほど大きい値となるように閾値を設定し、前記所定タイミング以後、前記実装動作に際して、前記センサにより検出される圧力の絶対値、圧力の変化量の絶対値、流量または流量の変化量の絶対値が、前記閾値を超えた場合に前記ノズルに吸着された部品が基板に接触したと判定する判定部と、
     を備えた部品実装機。
  2.  請求項1に記載の部品実装機であって、
     前記流体圧回路は、前記ノズルが前記ホルダ側に所定量だけ移動することにより外部に開放される、
     部品実装機。
  3.  請求項1または2に記載の部品実装機であって、
     前記判定部は、前記所定タイミングで前記圧力センサにより検出された圧力または流量と前記閾値との関係を表す関係式を用いて前記閾値を設定する、
     部品実装機。
  4.  請求項1または2に記載の部品実装機であって、
     前記流体圧回路には、負圧が供給される、
     部品実装機。
  5.  請求項1または2に記載の部品実装機であって、
     前記実装ヘッドは、前記複数のホルダが円周上に配置され、周方向に回転可能なロータリーヘッドである、
     部品実装機。
  6.  それぞれノズルを相対移動可能に保持する複数のホルダを含むヘッドを備え、複数の前記ノズルに吸着された部品を基板に実装する実装動作を順次行なう部品実装機であって、前記複数のホルダに接続さる流体圧回路と、前記流体圧回路を流れる流体の圧力および流量のうち少なくとも1つを検出するセンサと、を有する部品実装機に適用され、前記ノズルに吸着された部品が基板に接触したか否かを判定する接触判定方法であり、
     所定タイミングで前記センサにより検出された圧力の絶対値または流量が大きいほど大きくなるように閾値を設定し、
     前記所定タイミング以後、前記実装動作に際して、前記センサにより検出される圧力の絶対値、圧力の変化量の絶対値、流量または流量の変化量の絶対値が、前記閾値を超えた場合に前記ノズルに吸着された部品が基板に接触したと判定する、
     接触判定方法。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007103777A (ja) * 2005-10-06 2007-04-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子部品実装方法
JP2009130334A (ja) * 2007-11-28 2009-06-11 Yamaha Motor Co Ltd 部品移載装置
WO2018179317A1 (ja) * 2017-03-31 2018-10-04 株式会社Fuji 部品実装機及び実装ヘッド

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