JP7422331B2 - 部品搭載装置 - Google Patents

Description

本開示は、部品搭載装置に関する。

部品搭載装置は、搭載ヘッドに取り付けられた吸着ノズルを用いて、吸着した部品を基板に実装する。吸着ノズルは、ノズル先端部に付属物としてのゴムパッドを有している。ゴムパッドは、部品の吸着回数に比例して劣化していく。このようなゴムパッドの劣化具合をノズル先端部の個別データとして有することにより、部品実装基板の生産を精度よくかつ効率的に行わせることが試みられている（例えば特許文献１参照）。

特開２００８－２０５３１８号公報

しかしながら、ゴムパッドが部品吸着用のパッドノズルを構成する場合、数多くの部品実装を経ることで使用中にゴムパッド部分に不良が生じてしまい、吸装着動作に影響することがあった。従来技術では、ゴムパッドの不良を直接検出することができず、例えば実装不良あるいは吸着・装着エラー等の結果により間接的に吸着ノズルの不具合を発見することでゴムパッドの不良に気付くしかなかった。

本開示は、上述した従来の状況に鑑みて案出され、吸装着エラーの発生を抑制し、実装品質の向上を図ることができる部品搭載装置を提供することを目的とする。

本開示は、搭載ヘッドに備えた吸着ノズルの真空吸着により部品供給部からピックアップされた部品を基板に搭載する部品搭載装置であって、前記吸着ノズルにおいて前記部品を吸着する側の先端部に設けられたノズル開口に管路を通じて接続される空圧発生源と、前記ノズル開口の周囲に設けられ、前記部品と当接する当接部材と、前記部品搭載装置の特定領域を少なくとも記憶する記憶部と、前記記憶部に基づいて、前記当接部材を前記特定領域に当接させるよう制御する制御部と、前記当接部材を前記特定領域と当接させたときの前記管路の流量を計測する流量センサと、前記流量に基づいて前記当接部材が不良かを判定する判定部と、を備える、部品搭載装置を提供する。

本開示によれば、吸装着エラーの発生を抑制し、実装品質の向上を図ることができる。

実施の形態１に係る部品搭載装置の概略構成を模式的に示す平面図 図１に示す搭載ヘッドの斜視図 ゴムパッドのみを断面とした吸着ノズルの要部側面図 吸着ノズルに設けられたクッションエンドセンサの模式図 空圧発生源に接続される吸着ノズルの真空圧とブロー圧を切り替える空気圧回路の一例を示す図 吸着ノズルの状態と各バルブの動作との関係の一例を示す相関図 図１に示した部品搭載装置の制御系の構成を示すブロック図 実施の形態１に係る部品搭載装置１１による当接部材の判定方法を示すフローチャート ノズル位置に対する真空バルブ動作、パッド内圧およびノズル流量の変化を経時的に示す説明図 ノズル流量と正常値・異常値との関係の一例を示す相関図

以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る部品搭載装置を具体的に開示した実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであり、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

図１は、実施の形態１に係る部品搭載装置１１の概略構成を模式的に示す平面図である。なお、添付図面のうち方向を示す矢印が記された図において、Ｘ軸は部品搭載装置１１に対する左右方向、Ｙ軸は部品搭載装置１１に対する前後方向、Ｚ軸は部品搭載装置１１に対する上下方向を示す。Ｘ軸およびＹ軸は直交して水平面に含まれる。Ｚ軸は沿直面に含まれる。

実施の形態１に係る部品搭載装置１１は、基台１３の上面に、基板搬送部１５がＸ方向に配設される。基板搬送部１５は、生産ラインを構成する上流側装置から受け渡された基板１７を搬送して、部品実装機構による実装作業位置に位置決めして保持する。基板搬送部１５の両側方には、部品供給部１９が配置される。部品供給部１９には、例えば複数のテープフィーダ２１のそれぞれが並設して装着される。テープフィーダ２１は、部品２３（図４参照）を保持したキャリアテープをピッチ送りすることにより、部品実装機構を構成する搭載ヘッド２５への供給位置に部品２３を位置させる。

基台１３の上面におけるＸ方向の一端部には、Ｙ軸ビーム２７がＹ方向に沿って水平に配設される。Ｙ軸ビーム２７には１対のＸ軸ビーム２９がＹ方向にスライド自在に装着される。Ｘ軸ビーム２９はＹ軸ビーム２７が備えたリニア駆動機構によりＹ方向に駆動される。それぞれのＸ軸ビーム２９には、搭載ヘッド２５がＸ方向にスライド自在に装着される。搭載ヘッド２５は、複数のノズルユニット３１を備え、Ｘ軸ビーム２９が備えたリニア駆動機構によりＸ方向に駆動される。

Ｙ軸ビーム２７、Ｘ軸ビーム２９、搭載ヘッド２５を駆動することにより、搭載ヘッド２５はノズルユニット３１に設けられた吸着ノズル３３（図２参照）によってそれぞれの部品供給部１９に配置されたテープフィーダ２１から部品２３（図４参照）を真空吸引して取り出し（言い換えると、ピックアップし）、基板１７の上方に移動して部品２３を基板１７の実装位置に搭載する。上記構成において、Ｙ軸ビーム２７、Ｘ軸ビーム２９は、搭載ヘッド２５を水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動させるヘッド移動機構３５を構成する。また、Ｙ軸ビーム２７、Ｘ軸ビーム２９、搭載ヘッド２５は、部品実装機構を構成する。

基台１３には、基板搬送部１５とそれぞれの部品供給部１９との間で、部品認識カメラ３７が配設される。部品認識カメラ３７は、部品供給部１９から部品２３を取り出した搭載ヘッド２５が部品認識カメラ３７の上方を移動することにより、搭載ヘッド２５に装着された吸着ノズル３３に保持状態の部品２３を撮像する。

搭載ヘッド２５が取り付けられた結合プレート３９には、Ｘ軸ビーム２９の下面側に位置して、搭載ヘッド２５と一体的に移動する基板認識カメラ４１が撮像方向を下向きにした姿勢で配設される。基板認識カメラ４１は、搭載ヘッド２５を基板搬送部１５に保持された基板１７の上方に移動させることにより、基板１７の位置認識マーク（図示略）などを撮像できる。また、基板認識カメラ４１は、部品実装後に基板１７に搭載された部品２３を撮像できる。

部品認識カメラ３７、基板認識カメラ４１によって取得された撮像データは、部品搭載装置１１が備える装置制御部９３（図７参照）により認識処理される。これにより、部品搭載装置１１は、搭載ヘッド２５において吸着ノズル３３に保持された状態の部品２３の位置ずれ、基板搬送部１５に保持された基板１７の位置ずれを検出することができる。部品実装機構による部品実装動作においては、装置制御部９３の制御の下でこれらの位置ずれを加味して搭載ヘッド２５の位置が補正される。

図２は、図１に示す搭載ヘッド２５の斜視図である。搭載ヘッド２５は、結合プレート３９を介してＸ軸ビーム２９に装着される。搭載ヘッド２５は複数（図２の例では１２個）のノズルユニット３１を、例えば２行６列構成で並設されている。それぞれのノズルユニット３１は、ノズル駆動部４３からノズル軸４５を下方に延出させた構成となっており、ノズル軸４５の下端部に結合されたノズル装着部４７には、吸着ノズル３３が着脱自在に装着される。それぞれのノズル駆動部４３は、ノズル軸４５と結合された昇降軸（図示略）をリニアモータにより昇降させるノズル昇降機構（図示略）を備えている。ノズル駆動部４３を駆動することにより、ノズル装着部４７に装着された吸着ノズル３３は個別に昇降する。

吸着ノズル３３は、真空吸引する部品２３のサイズ、形状に応じて複数の種類が用意される。例えば、大きなサイズを有する部品２３には、吸着ノズル３３の下端部の吸着保持面４９（図４参照）が大きな吸着ノズル３３が使用される。また、搭載ヘッド２５は、装着する吸着ノズル３３の種類に応じて複数の種類が用意されている。例えば、大きなサイズを有する部品２３を吸着するための大きな吸着ノズル３３を装着する場合は、大きなノズルユニット３１を備える搭載ヘッド２５が使用される。

図３は、ゴムパッド５１のみを断面とした吸着ノズル３３の要部側面図である。吸着ノズル３３は、部品２３を吸着する側の先端部５３に、ノズル開口５５が形成されている。吸着ノズル３３は、ノズル開口５５の周囲に、部品２３と当接する当接部材であるゴムパッド５１が装着される。ゴムパッド５１は、例えばゴム製あるいはシリコンゴム製となる。ゴムパッド５１は、例えば頂部は、略円錐状に拡径し漏斗状に形成された裾側の内側にある内方空間に通じるよう形成される。ゴムパッド５１は、頂部が、先端部５３に形成された周溝５７に嵌着することにより吸着ノズル３３に取り付けられる。ゴムパッド５１の裾側となる当接面５９は、ノズル開口５５と同軸に配置される円形状となる。

ゴムパッド５１は、部品搭載装置１１に設定された特定領域６１に、当接面５９が当接する。当接面５９は、ノズル開口５５の周囲に、略円錐状の裾側が同心円で位置するよう形成される。なお、ゴムパッド５１の形状はこれに限定されず、ベローズ等を有するものであってもよい。

ゴムパッド５１は、特定領域６１に対する投影平面が、特定領域６１の内側に位置する。実施の形態１において、ゴムパッド５１は、内方空間で開口するノズル開口５５から真空ポンプにより空気が吸引される、当接面５９に当接した部品２３を真空吸着して搬送可能とする。なお、ゴムパッド５１は、吸着ノズル３３にエジェクタ（いわゆる真空発生器）を設けることにより、圧縮空気を供給して真空吸着を行うものであってもよい。

ゴムパッド５１の当接面５９が当接する特定領域６１の表面は、平坦な面となる。ゴムパッド５１は、特定領域６１が平坦となることにより、ゴムパッド５１の当接面５９が全周囲で特定領域６１の平坦な表面へ均一に接する。この平坦な表面としては、部品搭載装置１１における例えば補正マークレール上面等を利用することができる。

図４は、吸着ノズル３３に設けられたクッションエンドセンサの模式図である。吸着ノズル３３は、先端部５３が特定領域６１に当接したかを検出する当接センサ６３を有する。当接センサ６３は、クッションエンドセンサとも称される。部品搭載装置１１では、制御部（例えば装置制御部９３、図７参照）は、当接センサ６３を用いて部品２３の吸着高さを計測する。計測には、当接センサ６３のクッションエンドストロークＳｃが利用される。クッションエンドストロークＳｃは、例えば３．０ｍｍ±オフセット程度となる。吸着ノズル３３は、先端部５３の吸着保持面４９が部品２３の上面に当接した状態で下降する（－ｚ軸方向に移動する）と、部品２３からの反力によりセンサドグ６５が上方へ移動する（＋ｚ軸方向に移動する）。当接センサ６３は、このセンサドグ６５の移動により作動する。吸着ノズル３３により部品２３の吸着高さを計測するには、部品２３の上面に先端部５３の吸着保持面４９を押し当てて低速で下降させ、センサドグ６５の移動により当接センサ６３がＯＦＦする高さから吸着高さを求める。

この部品搭載装置１１では、当接センサ６３は、この公知の吸着高さ計測機能を利用して、吸着ノズル３３の先端部５３が特定領域６１に当接したことを検出する。さらに、部品搭載装置１１は、制御部（例えば装置制御部９３、図７参照）が、吸着ノズル３３の先端部５３を、ゴムパッド５１の当接面５９よりも所定距離（後述するＧ参照）ほど上方に位置するように吸着ノズル３３を上昇させる方向に制御してよい。この上方への移動距離は、吸着ノズル３３の先端部５３（より具体的には吸着保持面４９）から、ゴムパッド５１の当接面５９が部品２３へ接近する方向に突出しているパッド出代Ｇ分（図３参照）となるように設定される。パッド出代Ｇは、例えば０．１ｍｍ～０．２ｍｍ程度に設定される。

図５は、空圧発生源６７に接続される吸着ノズル３３の真空圧とブロー圧を切り替える空気圧回路の一例を示す図である。ノズル軸４５は、ノズル装着部４７を挿通して吸着ノズル３３に連通している。ノズル軸４５を貫通して設けられた吸引孔（図示略）は、流量センサ６９を介して真空バルブ７１の出力ポートＡ１に接続される出力経路に接続される。出力経路は、流量センサ６９を介して真空バルブ７１と吸着ノズル３３とを接続する吸引・エアブロー回路となる。流量センサ６９は、流量センサ６９からノズル軸４５の方向（矢印ａ）に流れ出る正方向と、ノズル軸４５から流量センサ６９の方向（矢印ｂ）に流れ込む負方向（逆方向）の、正逆２方向の空気の流量を計測する。つまり、流量センサ６９は、ゴムパッド５１を特定領域６１と当接させたときの管路の流量を計測する。

真空バルブ７１は、２つの入力ポートＲ１および入力ポートＰ１と、出力ポートＡ１とを有する。真空バルブ７１は、電磁弁とリターンスプリングにより作動する３ポート２位置のノーマルオープンの方向切換弁となる。真空バルブ７１は、通常、非通電でつながる入力ポートＲ１と出力ポートＡ１とが真空圧となる。真空バルブ７１は、外部からの選択信号により、入力ポートＲ１から出力ポートＡ１への経路を開通させた状態と、入力ポートＰ１から出力ポートＡ１への経路を開通させた状態とを切り換える。真空バルブ７１の入力ポートＲ１は真空ポンプ７３に、入力ポートＰ２はブローバルブ７５の出力ポートＡ２に、出力ポートＡ１は流量センサ６９に通じる出力経路に、それぞれ接続される。真空ポンプ７３は、負の圧力（真空）を発生させる。

ブローバルブ７５は、２つの入力ポートＲ２および入力ポートＰ２と、出力ポートＡ２とを有する。ブローバルブ７５は、電磁弁とリターンスプリングにより作動する３ポート２位置のノーマルオープンの方向切換弁となる。つまり、ブローバルブ７５は、上記の真空バルブ７１と同一構造となる。ブローバルブ７５は、通常、非通電でつながる入力ポートＲ２と出力ポートＡ２とが大気圧となる。ブローバルブ７５は外部からの選択信号により、入力ポートＲ２から出力ポートＡ２への経路を開通させた状態と、入力ポートＰ２から出力ポートＡ２への経路を開通させた状態を切り換える。ブローバルブ７５の入力ポートＰ２はエア供給源７７に、入力ポートＲ２は大気供給源７９（図７参照）に、出力ポートＡ２は真空バルブ７１の入力ポートＰ１に、それぞれ接続される。エア供給源７７は、正圧空気を供給する。大気供給源７９は、大気圧の空気を供給する。なお、大気供給源７９は、ブローバルブ７５の入力ポートＲ２を開放状態にすることによっても実現することができる。

本明細書において、空圧発生源６７とは、真空ポンプ７３と、エア供給源７７とを総称するものとする。

部品搭載装置１１では、真空バルブ７１およびブローバルブ７５にノーマルオープンの方向切換弁を用いることにより、電源遮断時にゴムパッド５１の真空が維持される対策（いわゆるフェイルセーフ）が採られている。これにより、部品搭載装置１１では、不意の電源遮断時においても部品２３を吸着したままとし、部品２３の落下が防止できる。

ブローバルブ７５の入力ポートＰ２には、清掃バルブ８１の出力ポートＡ３が接続される。清掃バルブ８１は、２つの入力ポートＲ３および入力ポートＰ３と、出力ポートＡ３とを有する。清掃バルブ８１は、電磁弁とリターンスプリングにより作動する３ポート２位置のノーマルオープンの方向切換弁となる。つまり、清掃バルブ８１は、上記の真空バルブ７１と同一構造となる。清掃バルブ８１は、通常、非通電でつながる入力ポートＲ３と出力ポートＡ３とがブロー圧となる。清掃バルブ８１の入力ポートＲ３は、真空破壊減圧弁８３を介してエア供給源７７に接続される。真空破壊減圧弁８３は、エア供給源７７から送られる圧縮空気を減圧して所定の真空破壊圧に調整する。清掃バルブ８１の入力ポートＰ３は、清掃ブロー減圧弁８５を介してエア供給源７７に接続される。清掃ブロー減圧弁８５は、エア供給源７７から送られる圧縮空気を減圧して所定の清掃ブロー圧に調整する。

真空破壊減圧弁８３は、例えば０．０１ＭＰａ（１０ｋＰａ）の真空破壊減圧に設定される。清掃ブロー減圧弁８５は、例えば０．１４ＭＰａ（１４０ｋＰａ）の清掃ブロー圧に設定される。

図６は、吸着ノズル３３の状態と各バルブの動作との関係の一例を示す相関図である。吸着ノズル３３は、真空バルブ７１、ブローバルブ７５、清掃バルブ８１がＯＮ・ＯＦＦ制御されることにより、吸着・装着が制御される。真空バルブ７１とブローバルブ７５は、搭載ヘッド２５側で制御される。清掃バルブ８１は、装置本体（つまり部品搭載装置１１の本体）側で制御される。吸着ノズル３３は、真空時、真空バルブ７１がＯＦＦ制御される。吸着ノズル３３は、大気開放時、真空バルブ７１がＯＮ、ブローバルブ７５がＯＦＦ制御される。吸着ノズル３３は、真空破壊時、真空バルブ７１がＯＮ、ブローバルブ７５がＯＮ、清掃バルブ８１がＯＦＦ制御される。吸着ノズル３３は、清掃ブロー時、真空バルブ７１がＯＮ、ブローバルブ７５がＯＮ、清掃バルブ８１がＯＮ制御される。吸着ノズル３３は、吸着時、大気開放から真空となる。吸着ノズル３３は、装着時、真空破壊から大気開放となる。

搭載ヘッド２５には複数（図２の例では１２個）の吸着ノズル３３が設けられる。搭載ヘッド２５には、それぞれの吸着ノズル３３に応じて真空バルブ７１およびブローバルブ７５が設けられている。また、部品搭載装置１１は、基台１３を支持する架台８７に、空圧発生源６７（真空ポンプ７３およびエア供給源７７）と、清掃バルブ８１と、真空破壊減圧弁８３と、清掃ブロー減圧弁８５とが設けられている。それぞれの真空バルブ７１の入力ポートＲ１は、負圧分岐管路８９により真空ポンプ７３に接続される。それぞれのブローバルブ７５の入力ポートＰ２は、正圧分岐管路９１により清掃バルブ８１の出力ポートＡ３に接続されている。実施の形態１では、吸着ノズル３３が１２個である１２ノズルヘッドの場合を例示しているが、３ノズルヘッド、１６ノズルヘッドの場合も基本的な空圧回路は同様に構成される。なお、実施の形態１の部品搭載装置１１では、清掃ブロー減圧弁８５の出力ポートが、他ビームへと分配接続されている。

図７は、図１に示した部品搭載装置１１の制御系の構成を示すブロック図である。部品搭載装置１１は、制御部（装置制御部９３）、記憶部（装置記憶部９５）、基板搬送部１５、部品供給部１９、搭載ヘッド２５、ヘッド移動機構３５、部品認識カメラ３７、基板認識カメラ４１、真空ポンプ７３、エア供給源７７、大気供給源７９、入力部９７、表示部９９、報知手段である報知部１０１を備えている。搭載ヘッド２５は、ノズル駆動部４３、ノズル制御部１０３を備えている。ノズル制御部１０３は、バルブ制御部１０５、判定部１０７、バルブ記憶部１０９を備えており、流量センサ６９、真空バルブ７１、ブローバルブ７５、清掃バルブ８１が接続されている。

装置制御部９３はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサにより構成される演算処理装置であり、内部処理機能として実装制御部１１１、異常処理部１１３を備えている。また、装置制御部９３は、装置記憶部９５に基づいて、ゴムパッド５１を特定領域６１に当接させるよう制御する。

装置記憶部９５はＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置であり、実装データ１１５、バルブ制御データ１１７、判定制御データ１１９などを記憶する。また、装置記憶部９５は、部品搭載装置１１の特定領域６１を記憶する。

実装データ１１５には、基板１７に実装されるべき部品２３の実装位置、実装される部品２３の種類（部品名）などの情報が含まれる。

実装制御部１１１は、実装データ１１５に基づいて、基板搬送部１５、部品供給部１９、搭載ヘッド２５、ノズル駆動部４３、ヘッド移動機構３５を制御して、吸着ノズル３３による基板１７への部品２３の実装を制御する。

バルブ制御データ１１７には、吸着ノズル３３が真空吸着した部品２３を基板１７に搭載する際に、バルブ制御部１０５が真空バルブ７１、ブローバルブ７５、清掃バルブ８１を切り換えるタイミング情報などが記憶されている。

判定制御データ１１９には、ノズル制御部１０３の判定部１０７により流量センサ６９の計測結果を判定するタイミング情報、計測した空気の流量が正常であるか否かを判定するための閾値である判定流量値Ｆｔなどが記憶されている。

バルブ制御データ１１７のタイミング情報、判定制御データ１１９のタイミング情報、判定流量値Ｆｔは、搭載ヘッド２５の種類（ノズルユニット３１の数など）、搭載ヘッド２５の装着される吸着ノズル３３の種類、吸着ノズル３３に装着されるゴムパッド５１の種類に応じた値が、実験あるいは経験に基づいて予め決定されている。そして、部品搭載装置１１に装着される搭載ヘッド２５の種類、ノズルユニット３１に装着される吸着ノズル３３の種類、ゴムパッド５１の種類など、部品搭載装置１１の構成に対応する各種データが、バルブ制御データ１１７、判定制御データ１１９からノズル制御部１０３が備えるバルブ記憶部１０９に転送されて予め記憶される。

真空バルブ７１、ブローバルブ７５および清掃バルブ８１は、ノズル制御部１０３が備えるバルブ制御部１０５に接続されている。流量センサ６９の計測結果は、ノズル制御部１０３が備える判定部１０７に入力される。ノズル制御部１０３が備えるバルブ記憶部１０９には、バルブ制御部１０５によって真空バルブ７１とブローバルブ７５と清掃バルブ８１の状態を切り換えるタイミング情報、判定部１０７によって流量センサ６９が計測した空気の流量が正常であるか否かを判定するタイミング情報と判定流量値Ｆｔとが記憶されている。ノズル制御部１０３は搭載ヘッド２５に配設され、搭載ヘッド２５を結合プレート３９に取り付けた状態で、装置制御部９３と接続される。

バルブ制御部１０５が真空バルブ７１を制御して、入力ポートＲ１から出力ポートＡ１への経路を開通させた状態にすると、真空ポンプ７３が流量センサ６９を介して吸着ノズル３３と連通し、吸着ノズル３３は下端部の吸着保持面４９に開口するノズル開口５５から真空吸引する。すなわち、真空ポンプ７３は、吸着ノズル３３から真空吸引する真空吸引手段となる。

吸着保持面４９に部品２３が当接している状態で吸着ノズル３３から真空吸引すると、吸着ノズル３３によって部品２３が真空吸着される。この時、流量センサ６９が計測する空気の流量Ｆは、ほぼゼロに近い小さな値となる（図１０参照）。吸着保持面４９に部品２３が当接していない状態で吸着ノズル３３から真空吸引すると、吸着ノズル３３より外気（空気）が吸引される。また、ゴムパッド５１が破れ・変形・磨耗等により不良となっている場合、内方空間に外気が流入し、流量センサ６９が計測する空気の流量Ｆは正常な真空吸着のときに比べ大きくなる（図１０参照）。

バルブ制御部１０５が真空バルブ７１を制御して入力ポートＰ１から出力ポートＡ１への経路を開通させ、ブローバルブ７５を制御して入力ポートＰ２から出力ポートＡ２への経路を開通させた状態にすると、エア供給源７７が流量センサ６９を介して吸着ノズル３３と連通し、吸着ノズル３３から正圧空気が吐出される。すなわち、エア供給源７７は、吸着ノズル３３から正圧空気を吐出させるエアブロー手段となる。この時、流量センサ６９によって、正の空気の流量Ｆが計測される。

バルブ制御部１０５が真空バルブ７１を制御して入力ポートＰ１から出力ポートＡ１への経路を開通させ、ブローバルブ７５を制御して入力ポートＲ２から出力ポートＡ２への経路を開通させた状態にすると、大気供給源７９が流量センサ６９を介して吸着ノズル３３と連通し、吸着ノズル３３が大気圧となる。この時、流量センサ６９が計測する空気の流量Ｆは、ほぼゼロとなる。

このように、真空バルブ７１とブローバルブ７５は、真空ポンプ７３とエア供給源７７と大気供給源７９とを選択的に吸着ノズル３３に接続させる切換手段となる。そして、流量センサ６９は、この切換手段（真空バルブ７１、ブローバルブ７５、清掃バルブ８１）と吸着ノズル３３とを接続する吸引・エアブロー回路に介設され、吸引・エアブロー回路を通過する空気の流量Ｆを正逆２方向で計測する。

判定部１０７は、例えば比較器を含んで構成されており、流量センサ６９が計測した空気の流量Ｆとバルブ記憶部１０９が記憶する判定流量値Ｆｔを比較して、空気の流量Ｆが判定流量値Ｆｔを超えたか否かを判定する。つまり、判定部１０７は、流量Ｆに基づいてゴムパッド５１が不良か否かを判定する。判定部１０７が判定するタイミングは、バルブ記憶部１０９が記憶するタイミング情報に基づいて、バルブ制御部１０５によって制御される。判定部１０７による判定結果は、バルブ制御部１０５を介して装置制御部９３に送信される。部品搭載装置１１は、判定部１０７に基づきゴムパッド５１が不良であると判定された場合には、不良である旨を報知部１０１に報知する。

次に、ゴムパッド５１の不良の有無を判定する具体的な手順を説明する。

図８は、実施の形態１に係る部品搭載装置１１によるゴムパッド５１の判定方法を示すフローチャートである。図８に示す各処理は、主に装置制御部９３による制御の下で実行される。

図８において、部品搭載装置１１では、メンテナンス時等に、吸着ノズル３３に装着されたゴムパッド５１の不良チェックが開始される（Ｓｔ１）。不良チェックが開始されると、装置制御部９３は、先ず、チェック位置となる例えばコンベヤレール、補正ポスト等の平坦な検査面（特定領域６１）の上方へ、チェック対象であるゴムパッド５１が装着された吸着ノズル３３を移動させる（Ｓｔ２）。

次いで、装置制御部９３は、チェックする吸着ノズル３３で高さを計測する。装置制御部９３は、高さの計測の際に、吸着ノズル３３を検査面に向かって下降させる（Ｓｔ３）。装置制御部９３は、吸着ノズル３３の吸着保持面４９が検査面に接触（図９のｔ０）したかを当接センサ６３により検出する（Ｓｔ４）。吸着保持面４９が検査面に接触した後、装置制御部９３は、吸着ノズル３３の吸着保持面４９を検査面から所定の高さ（すなわち、パッド出代Ｇ分）まで上昇させる（Ｓｔ５）。この際、当接センサ６３（つまりクッションエンドセンサ）による高さ計測機能が利用される。

検出高さへの吸着ノズル３３の移動が完了した後、装置制御部９３は、チェックする吸着ノズル３３の真空をＯＮする（Ｓｔ６）。

装置制御部９３は、真空の安定する時間（図９のｔ２－ｔ１）を待ち、搭載ヘッド２５に設けられた流量センサ６９で流量Ｆを計測する（Ｓｔ７）。

装置制御部９３は、計測した流量Ｆからノズル不良判定を実施する。ノズル不良判定では、流量Ｆが閾値（図１０に示す判定流量値Ｆｔ）より大きいか否かが判定される。流量Ｆ＞判定流量値Ｆｔとなった場合、装置制御部９３は、ノズル不良と判定する（Ｓｔ９）。ノズル不良の場合には真空漏れ（図９に示す外気流入）が発生するため、装置制御部９３は、流量Ｆを検出することにより不良が判定可能となる。正常時（判定流量値Ｆｔ）と不良時（流量Ｆ）の流量差で判定できる。一方、流量Ｆが判定流量値Ｆｔよりも小さい場合には、装置制御部９３は、ゴムパッド５１が正常であることを判定し（Ｓｔ１０）、チェックを終了する。

次に、実施の形態１に係る部品搭載装置１１の作用を説明する。

実施の形態１に係る部品搭載装置１１は、搭載ヘッド２５に備えた吸着ノズル３３の真空吸着により部品供給部１９からピックアップされた部品２３を基板１７に搭載する部品搭載装置１１である。この部品搭載装置１１は、吸着ノズル３３において部品２３を吸着する側の先端部５３に設けられたノズル開口５５に管路を通じて接続される空圧発生源６７と、ノズル開口５５の周囲に設けられ、部品２３と当接する当接部材（例えばゴムパッド５１）と、部品搭載装置１１の特定領域６１を少なくとも記憶する記憶部（例えば装置記憶部９５）と、記憶部に基づいて、ゴムパッド５１を特定領域６１に当接させるよう制御する制御部（例えば装置制御部９３）と、ゴムパッド５１を特定領域６１と当接させたときの管路の流量Ｆを計測する流量センサ６９と、流量Ｆに基づいてゴムパッド５１が不良かを判定する判定部１０７と、を備える。

実施の形態１に係る部品搭載装置１１では、搭載ヘッド２５に設けられた吸着ノズル３３により部品２３が真空吸着される。吸着ノズル３３は、先端部５３に、部品２３を吸着するためのノズル開口５５が開口する。ノズル開口５５は、管路を通じて空圧発生源６７に接続される。なお、空圧発生源６７は、負圧を発生させる真空ポンプ７３と、正圧を発生させるコンプレッサとを含む。

ノズル開口５５の周囲には、部品２３と当接するゴムパッド５１が設けられる。部品搭載装置１１は、記憶部により、ゴムパッド５１を接触させる装置内における特定領域６１の位置が記憶されている。すなわち、部品搭載装置１１では、メンテナンス時等、ゴムパッド５１の検査が行われる際に、ゴムパッド５１がこの特定領域６１に配置される。そして、部品搭載装置１１は、制御部によりゴムパッド５１を特定領域６１に当接させるよう制御する。

部品搭載装置１１では、ゴムパッド５１が特定領域６１に当接した状態で、ノズル開口５５を通過する空気の流量Ｆが流量センサ６９により計測される。流量センサ６９は、搭載ヘッド２５に設けられる吸着ノズル３３のノズル開口５５と、同じく搭載ヘッド２５に設けられる真空バルブ７１との間に介装される。なお、流量センサ６９は、ノズル開口５５から空気を吸引する際の流量Ｆ、およびノズル開口５５から空気を吹き出す際の流量Ｆの双方を計測可能としている。流量センサ６９は、計測時点での流量Ｆを検出するもの、所定時間内の流量を積算して検出するもののいずれであってもよい。また、検出方式は、差圧式、電磁式、熱式、超音波式のいずれであってもよい。

流量センサ６９により計測された流量Ｆの値は、判定部１０７によってゴムパッド５１が不良か否かを判定する際のパラメータ（例えば流量Ｆ）として利用される。判定部１０７は、流量Ｆが予め設定した判定流量値Ｆｔよりも大きい場合（流量Ｆ＞判定流量値Ｆｔ）、不良の判定を行う。

このように、部品搭載装置１１では、メンテナンス時等に、ゴムパッド５１のチェックが行われると、装置内の特定領域６１に、ノズル開口５５の周囲に設けられたゴムパッド５１が当接される。ゴムパッド５１は、特定領域６１に当接することにより、正常な場合、内方空間が密閉された状態となる。この状態で、空圧発生源６７により、ゴムパッド５１の内方空間に負圧または正圧が加えられる。破れ・変形・磨耗等の無いゴムパッド５１では、ゴムパッド５１の内方空間に対する空気の吸引時の流量Ｆまたは供給時の流量Ｆが判定流量値Ｆｔの範囲内となる。この際の流量Ｆは、流量センサ６９により計測される。

ゴムパッド５１は、破れ・変形・磨耗等の無い正常な場合、外気の流入や過剰な漏れが発生しないため、流量Ｆが判定流量値Ｆｔの範囲となり、判定部１０７により不良でないと判定される。

一方、ゴムパッド５１は、破れ・変形・磨耗等が発生している場合、外気の流入や過剰な漏出が発生する。このため、流量Ｆは、判定流量値Ｆｔの範囲外となり、判定部１０７によりゴムパッド５１の不良が判定される。

これにより、部品搭載装置１１では、実装不良や吸着・装着エラー等の結果によらず、直接的にゴムパッド５１の不具合を発見することができる。その結果、部品搭載装置１１は、吸着エラー、吸着ズレ、部品落下、装着精度不良等の吸装着動作に生じる影響を抑制し、実装品質を向上させることができるようになる。

また、この部品搭載装置１１では、空圧発生源６７が、真空ポンプ７３である。

図９は、ノズル位置に対する真空バルブ動作、パッド内圧およびノズル流量の変化を経時的に示す説明図である。この部品搭載装置１１では、空圧発生源６７が、真空ポンプ７３となる。吸着ノズル３３は、部品２３を吸着保持する際、真空ポンプ７３の負圧によりノズル開口５５から吸引される空気の流量Ｆが流量センサ６９によって計測される。

なお、流量Ｆは、例えば吸引の場合、真空バルブ７１が開かれる吸引開始時（ｔ１）から流量が安定する時（ｔ２）までの一定時間（ｔ２－ｔ１）の後（例えば１００ｍｓ後）に流量センサ６９の流量Ｆの値を読み取って得ることが望ましい。

空圧発生源６７による真空吸引が行われると、破れ・変形・磨耗等の無いゴムパッド５１では、ゴムパッド５１がさらに特定領域６１に密着し、ゴムパッド５１の内方から空気が吸引されて内圧が真空に近づく。この際のゴムパッド５１の内方空間から吸引される空気の流量Ｆは、流量センサ６９により計測される。

図１０は、ノズル流量と正常値・異常値との関係の一例を示す相関図である。ゴムパッド５１は、破れ・変形・磨耗等の無い正常な場合、外気の流入が発生しないので、内圧が真空に近づく。このため、流量Ｆは、吸引時間の経過とともに減少して行き、最終的にはゼロとなる（なお、ゼロとするか否かは装置設定に依存する）。そこで、流量センサ６９は、内圧の真空が安定する時間待ち、真空が安定したなら、その時点（ｔ２）での流量Ｆを計測する。ここで得られた流量Ｆの値が、判定流量値Ｆｔよりも小さければ、外気の流入が生じていないと見なされ、判定部１０７によりゴムパッド５１が不良でないと判定される。

一方、ゴムパッド５１は、破れ・変形・磨耗等が発生している場合、外気の流入（図９に示す外気流入）が発生するので、内圧が下がりきらず、真空に至りにくい。このため、流量Ｆは、吸引時間が経過しても減少せず、ゼロとなりにくい。流量センサ６９は、本来、内圧の真空が安定する時間待ち、その時点（ｔ２）での流量Ｆを計測する。ここで得られた流量Ｆの値が、判定流量値Ｆｔよりも大きい場合、外気の流入が生じていると見なされ、判定部１０７によりゴムパッド５１が不良と判定される。

また、部品搭載装置１１は、ゴムパッド５１は特定領域６１と当接する当接面５９を有し、当接面５９はノズル開口５５の周囲に位置するよう形成される。

また、この部品搭載装置１１では、ゴムパッド５１は、特定領域６１に当接する当接面５９を有する。当接面５９は、ノズル開口５５の周囲に位置するように形成される。円形状の当接面５９は、特定領域６１に当接することにより線接触して内方を閉鎖する。この密閉された内方には、ノズル開口５５が開口することになる。従って、ゴムパッド５１は、ノズル開口５５から真空吸引がなされれば、パッド内圧が低下し、外側から大気圧により押されて弾性変形し、より高い密着力で特定領域６１に吸着する。

逆に、ノズル開口５５から真空破壊用の空気または清掃空気が供給されれば、特定領域６１に接触している当接面５９が弾性変形して特定領域６１との間に間隙を形成し、その間隙から空気を排出する。部品搭載装置１１では、この真空破壊用の空気または清掃空気を利用することによってもゴムパッド５１のチェックが可能となる。

また、部品搭載装置１１は、先端部５３が特定領域６１に当接したか否かを検出する当接センサ６３をさらに有する。制御部（例えば装置制御部９３）は、先端部５３が特定領域６１に当接したことを当接センサ６３により検出された場合に、先端部５３を当接面５９よりも上方に位置するようさらに制御する。

この部品搭載装置１１では、吸着ノズル３３が当接センサ６３を有する。当接センサ６３は、吸着ノズル３３の先端部５３が特定領域６１に当接したかを検出する。吸着ノズル３３は、ノズル開口５５の周囲に、部品２３と当接するゴムパッド５１が設けられる。ゴムパッド５１は、当接面５９であるパッド先端面が、ノズル開口５５が設けられる先端部５３よりも部品２３に接近する方向にパッド出代Ｇ分だけ突出する。つまり、吸着ノズル３３は、部品吸着時、先ず、パッド先端が部品２３に接触し、パッド出代Ｇ分だけゴムパッド５１が圧縮方向に弾性変形してから、先端部５３が部品２３に接触する。ゴムパッド５１は、部品２３に最初に接触するパッド先端からノズル開口５５までの高さ（ギャップ）がパッド出代Ｇとなる。

部品搭載装置１１は、ゴムパッド５１の判定時、先端部５３が特定領域６１に当接したことを当接センサ６３が検出すると、制御部が先端部５３を当接面５９よりも上方に配置させる。この上方位置は、例えばパッド出代Ｇ分の距離となる。これにより、吸着ノズル３３は、ゴムパッド５１が変形しない状態でパッド先端面を特定領域６１に接触させることになる。この状態で、上記のようにノズル開口５５から真空吸引がなされれば、パッド内圧が低下し、パッド先端面が特定領域６１に吸着し、逆に、ノズル開口５５から真空破壊用の空気等が供給されれば、パッド先端面が弾性変形して特定領域６１との間隙から空気を排出する。部品搭載装置１１では、この際の空気の流量Ｆが流量センサ６９により計測される。

これにより、部品搭載装置１１では、変形等していない状態のゴムパッド５１を判定することができる。その結果、ゴムパッド５１は、圧縮変形することにより亀裂や孔、凹凸等の不具合箇所が塞がれることがなくなり、破れ・変形・磨耗等がより高精度に検知されるようになる。

また、部品搭載装置１１では、ゴムパッド５１の特定領域６１に対する投影平面は、特定領域６１の内側に位置する。

この部品搭載装置１１では、ゴムパッド５１を特定領域６１に投影して見た平面視において、ゴムパッド５１の投影平面が特定領域６１の内側となる。この配置は、記憶部に記憶された特定領域６１の位置情報を制御部が参照しながら位置決め制御する。この位置決めにより、ゴムパッド５１は、投影平面における輪郭の下面、すなわち、先端部５３の当接面５９であるパッド先端面が特定領域６１からはみ出さないようになる。これにより、ゴムパッド５１は、流量Ｆの計測時、パッド先端面の当接状態が安定して、空気の適切な吸引や吐出ができるようになる。

また、部品搭載装置１１では、特定領域６１の表面は平坦である。

この部品搭載装置１１では、特定領域６１の表面が平坦となる。ゴムパッド５１は、ノズル開口５５を包囲するパッド先端面が、全周囲で特定領域６１の平坦な表面へ均一に接することになる。これにより、ゴムパッド５１は、パッド先端面の全周囲で均一な空気の吸引や吐出ができるようになる。

また、部品搭載装置１１は、ゴムパッド５１が不良であると判定部１０７により判定された場合に、ゴムパッド５１が不良である旨を制御部（例えば装置制御部９３）による制御の下で報知する報知手段（例えば報知部１０１）をさらに備える。

この部品搭載装置１１では、判定部１０７がゴムパッド５１を不良と判定した場合、不良である旨が報知部１０１により報知される。報知部１０１は、例えば報知灯、フラッシュランプ、ブザーなどの他、装置の表示部９９に表示させる報知画面とすることができ、ゴムパッド５１の異常を作業者に報知する。これにより、部品搭載装置１１は、実装不良や吸着・装着エラー等の発生を未然に、しかも、容易に抑制できるようになる。

従って、実施の形態１に係る部品搭載装置１１によれば、吸装着エラーの発生を抑制し、実装品質の向上を図ることができる。

以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各種の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

本開示は、吸装着エラーの発生を抑制し、実装品質の向上を図ることができる部品搭載装置として有用である。

１１ 部品搭載装置
１７ 基板
１９ 部品供給部
２３ 部品
２５ 搭載ヘッド
３３ 吸着ノズル
５１ ゴムパッド
５３ 先端部
５５ ノズル開口
５９ 当接面
６１ 特定領域
６３ 当接センサ
６７ 空圧発生源
６９ 流量センサ
７３ 真空ポンプ
９３ 装置制御部
９５ 装置記憶部
１０１ 報知部
１０７ 判定部

Claims (7)

1. 搭載ヘッドに備えた吸着ノズルの真空吸着により部品供給部からピックアップされた部品を基板に搭載する部品搭載装置であって、
   前記吸着ノズルにおいて前記部品を吸着する側の先端部に設けられたノズル開口に管路を通じて接続される空圧発生源と、
   前記ノズル開口の周囲に設けられ、前記部品と当接する当接部材と、
   前記部品搭載装置の特定領域を少なくとも記憶する記憶部と、
   前記記憶部に基づいて、前記当接部材を前記特定領域に当接させるよう制御する制御部と、
   前記当接部材を前記特定領域に当接させたときの前記管路の流量を計測する流量センサと、
   前記流量に基づいて、前記当接部材が不良か否かを判定する判定部と、を備える、
   部品搭載装置。
2. 前記空圧発生源が、真空ポンプである、
   請求項１に記載の部品搭載装置。
3. 前記当接部材は、前記特定領域と当接する当接面を有し、
   前記当接面は、前記ノズル開口の周囲に位置するよう形成される、
   請求項１または２に記載の部品搭載装置。
4. 前記先端部は、前記特定領域に当接したか否かを検出する当接センサをさらに有し、
   前記制御部は、前記先端部が前記特定領域に当接したことを前記当接センサにより検出された場合に、前記先端部を前記当接面よりも上方に位置するようさらに制御する、
   請求項３に記載の部品搭載装置。
5. 前記当接部材の前記特定領域に対する投影平面は、前記特定領域の内側に位置する、
   請求項１～４のうちいずれか一項に記載の部品搭載装置。
6. 前記特定領域の表面は平坦である、
   請求項１～５のうちいずれか一項に記載の部品搭載装置。
7. 前記当接部材が不良であると前記判定部により判定された場合に、前記当接部材が不良である旨を前記制御部の下で報知する報知部、をさらに備える、
   請求項１～６のうちいずれか一項に記載の部品搭載装置。

Images