JP2012220368A - 回転角度検出装置、、回転角度検出方法、部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸ＶＡを中心とする回転動作の他に回転軸ＶＡ方向への移動も移動部材８５が行なう構成において、移動部材８５の回転角度θeを磁気センサにより高精度に検出することを可能とする。
【解決手段】磁石９１とホールＩＣ９２１、９２２との回転軸ＶＡ方向への距離ｈが所定の検出距離となる検出位置Ｐdに移動部材８５がある状態でのホールＩＣ９２１、９２２の出力信号Ｓs、Ｓcに基づいて、アーム６１ｂに対する移動部材８５の回転角度θeを検出する。したがって、ホールＩＣ９２１，９２２と磁石９１との距離の変化による影響を排して、ホールＩＣ９２１，９２２の出力信号Ｓs、Ｓcから、アーム６１ｂに対する移動部材９５の回転角度θeを高精度に検出することが可能となる。
【選択図】図１２

Description

この発明は、磁気センサを用いて回転体の回転角度を検出する回転角度検出技術および当該技術を用いた部品実装装置に関するものである。

回転軸を中心として回転する回転体の回転角度を検出する機構としては、従来から種々のものが提案されている。例えば、特許文献１に記載の回転角度検出装置では、ステアリングの回転に伴なって回転する従動体の回転角度が、ＭＩ(Magneto-Impedance)センサを用いて検出される。具体的には、従動体の一端に磁石が取り付けられるとともに、この磁石に回転軸方向から対向してＭＩセンサが配置されている。そして、ＭＩセンサは、従動体と一体的に回転する磁石の回転角度に応じた大きさの信号を出力する。したがって、ＭＩセンサの出力信号から、従動体の回転角度を逆算することができる。

特開２００７−１５５４８３号公報

ところで、ＭＩセンサのような磁気センサの出力信号は、磁石の回転角度のみならず、磁気センサと磁石との距離によっても変化する。すなわち、磁気センサと磁石との距離が変われば、磁石の回転角度が同じであっても、磁気センサは異なる大きさの信号を出力する。したがって、回転軸を中心とする回転動作の他に、回転軸方向への移動も回転体が行なう構成では、磁気センサの出力信号から磁石の回転角度を正確に求められず、その結果、回転体の回転角度の検出精度が低下する場合があった。

この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、回転軸を中心とする回転動作の他に回転軸方向への移動も回転体が行なう構成において、回転体の回転角度を磁気センサにより高精度に検出することを可能とする技術の提供を目的とする。

本発明にかかる回転角度検出装置は、上記目的を達成するために、回転軸を中心に支持体に対して回転自在であるとともに支持体に対して回転軸方向に移動自在に構成された回転体の支持体に対する回転角度を検出する回転角度検出装置において、支持体および回転体のうちの一方に取り付けられた磁石と他方に取り付けられて回転軸方向から磁石に対向する磁気センサとを有し、磁気センサの出力信号に基づいて回転体の回転角度を検出する回転体角度検出部と、磁石と磁気センサとの回転軸方向への距離が所定の検出距離となる検出位置に回転体が位置していることを検出する位置検出部とを備え、回転体が検出位置にあると位置検出部が検出すると、回転角度検出部は、磁気センサの出力信号を読み出して、検出位置に回転体がある状態での磁気センサの出力信号から支持体に対する回転体の回転角度を求めることを特徴としている。

また、本発明にかかる回転角度検出方法は、上記目的を達成するために、回転軸を中心に支持体に対して回転自在であるとともに支持体に対して回転軸方向に移動自在に構成された回転体の支持体に対する回転角度を、支持体および回転体のうちの一方に取り付けられた磁石と他方に取り付けられて回転軸方向から磁石に対向する磁気センサとを用いて検出する回転角度検出方法において、磁石と磁気センサとの回転軸方向への距離が所定の検出距離となる検出位置に回転体が位置していることを検出する位置検出工程と、位置検出工程において回転体が検出位置にあると検出されると、磁気センサの出力信号を読み出して、検出位置に回転体がある状態での磁気センサの出力信号から支持体に対する回転体の回転角度を求めること回転角度検出工程とを備えることを特徴としている。

このように構成された発明（回転角度検出装置、回転角度検出方法）では、回転体は、回転軸を中心として支持体に対して回転自在に構成されている。そして、この回転体の回転角度は、磁石と磁気センサとを用いて求められる。具体的には、支持体および回転体のうちの一方に磁石が取り付けられるとともに他方に磁気センサが取り付けられており、磁石に対して磁気センサが対向して配置されている。したがって、回転体が回転すると、磁気センサと磁石との回転方向における相対的な位置関係が変わり、磁気センサの出力信号が変わる。よって、回転体角度検出部は、磁気センサの出力に基づいて、支持体に対する回転体の回転角度を検出することができる。

ただし、回転体は、回転軸を中心とする回転動作の他に、回転軸方向への移動も可能である。このような構成では、上述のとおり、磁石と磁気センサとの回転軸方向への距離が変化することに起因して、回転体の回転角度の検出精度が低下する場合があった。これに対して、この発明は、磁石と磁気センサとの回転軸方向への距離が所定の検出距離となる検出位置に回転体がある状態での磁気センサの出力信号に基づいて、支持体に対する回転体の回転角度を検出する。したがって、磁気センサと磁石との距離の変化による影響を排して、磁気センサの出力信号から、支持体に対する回転体の回転角度を高精度に検出することが可能となる。

ところで、回転体は、回転軸を中心とする回転と回転軸方向への移動との両方を実行可能である。この場合、回転体を駆動する機構としては、回転軸を中心とする回転と回転軸方向への移動とのそれぞれに対して設けることもできる。ただし、より簡素な構成の駆動機構の採用を可能とするという観点から、回転軸方向に往復移動することで支持体に対して回転するように回転体を構成しても良い。このような構成では、回転軸方向への移動のみならず回転軸を中心とする回転動作も、回転体を回転軸方向に移動させるだけで実現することができる。その結果、回転体を駆動する機構を簡素化することが可能となる。

また、回転体は回転軸方向に所定範囲を移動するように構成された回転角度検出装置においては、所定範囲において回転体が移動するのに伴って変化する、磁石と磁気センサとの回転軸方向への距離の最小値に、検出距離を設定しても良い。これによって、磁石の近くにある磁気センサから出力される比較的大きな信号に基づいて、磁石の回転角度を正確に求めることができる。すなわち、回転体の回転角度を検出する際の磁気センサの出力信号を大きくすることができるため、磁気センサの出力信号のノイズ耐性が向上する。その結果、支持体に対する回転体の回転角度をより高精度に検出することが可能となる。

また、位置検出部は、回転体を回転軸方向に駆動するモータのエンコーダの出力信号に基づいて、回転体が検出位置にあることを検出するように構成しても良い。このような構成は、回転体が検出位置にあって、磁石と磁気センサとの回転軸方向への距離が検出距離であることを、モータのエンコーダから的確に求めることができ、回転体の回転角度を高精度に検出するのに有利となる。

なお、磁気センサとしては種々のものを採用可能であるが、例えば、磁気センサは、回転軸の回りに９０°の間隔を空けて並ぶ２つのホール素子を有するものであっても良い。このような磁気センサを用いた場合、磁気センサの出力から回転体の回転角度を比較的簡単な処理で求めることができる。

具体的には、回転体角度検出部は、２つのホール素子の出力値の比を正接関数の逆関数に当てはめて、支持体に対する回転体の回転角度を求めるように構成しても良い。

また、本発明にかかる部品実装装置は、回転軸を鉛直軸方向に向けた状態で回転角度検出装置を配備した部品実装装置であって、上記目的を達成するために、回転体の下方で鉛直軸回りに並ぶとともに、それぞれが昇降自在な複数の吸着ノズルと、鉛直軸方向に延びて、複数の吸着ノズルを支持するとともに回転体を鉛直軸回りに回転自在に支持するシャフトと、回転体に取り付けられて回転体と一体的に回転することで、複数の吸着ノズルの上方で複数の吸着ノズルそれぞれに対応して鉛直軸回りに並ぶ複数のノズル上方位置のいずれかに位置するとともに、ノズル上方位置から下降して吸着ノズルを押し下げるノズル押圧部材と、シャフトが支持する複数の吸着ノズルに対するノズル押圧部材の回転角度を求める押圧部材角度検出部とを備え、押圧部材角度検出部は、回転角度検出装置が検出した支持体に対する回転体の回転角度に基づいて、シャフトが支持する複数の吸着ノズルに対するノズル押圧部材の回転角度を求めることを特徴としている。

このように構成された発明（部品実装装置）では、回転体角度検出部は、磁石と磁気センサとの回転軸方向への距離が所定の検出距離であるときの磁気センサの出力信号に基づいて、回転体の回転角度を検出する。したがって、磁気センサと磁石との距離の変化による影響を排して、支持体に対する回転体の回転角度を高精度に検出することが可能となる。また、このような回転体にノズル押圧部材を一体的に取り付けることで、検出した支持体に対する回転体の回転角度から、シャフトが支持する複数の吸着ノズルに対するノズル押圧部材の回転角度を正確に求めることができ、ノズル押圧部材により所望の吸着ノズルを的確に押し下げることが可能となる。

また、シャフトは支持体に対して鉛直軸回りに回転自在である部品実装装置においては、押圧部材角度検出部は、回転角度検出装置が検出した支持体に対する回転体の回転角度から、支持体に対するシャフトの回転角度を引いて、シャフトが支持する複数の吸着ノズルに対するノズル押圧部材の回転角度を求めるように構成しても良い。これによって、支持体に対してシャフトが回転自在であり、このシャフトの回転に伴なって回転体およびノズル押圧部材が回転する構成であっても、シャフトに対するノズル押圧部材の回転角度を正確に求めることができる。

回転軸を中心とする回転動作の他に回転軸方向への移動も回転体が行なう構成において、回転体の回転角度を磁気センサにより高精度に検出することができる。

本発明にかかる部品実装装置の一実施形態の概略構成を示す平面図である。 ヘッドユニットの部分斜視図である。 ヘッドユニットの部分等角投影図である。 ヘッドユニットの部分側面図である。 実装用ヘッドの部分断面図である。 ガイド部材および移動部材を示す斜視図（上段）と、同上段の破線で囲まれた部分を拡大した部分拡大斜視図（下段）とを併せて示す図である。 図６のＡ−Ａ線部分断面図（上段）と、図６のＢ−Ｂ線部分断面図（下段）とを併せて示す図である。 移動部材の回転角度を検出する角度検出機構の概略構成を模式的に示す斜視図である。 図８の角度検出機構を用いてノズル押圧部材の回転角度を検出する電気的構成を示すブロック図である。 移動部材の回転角度検出で用いられる各信号をグラフで示した図である。 複数の吸着ノズルに対するノズル押圧部材の回転角度を求めるためにシステムコントローラが実行する演算を説明するための図である。 ノズル押圧部材の回転角度検出を行う部品実装装置の動作の一例を示す図である。 システムコントローラが実行する処理の一例を示すフローチャートである。 サーボアンプが実行する処理の一例を示すフローチャートである。 ガイド部材および移動部材の変形例を示す分解図である。 ガイド部材および移動部材の変形例の動作説明図である。

図１は本発明にかかる部品実装装置の一実施形態の概略構成を示す平面図である。なお、図１および後で説明する図面では、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。

この部品実装装置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３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３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は基板３を搬入し、所定の実装作業位置（同図に示す基板３の位置）で停止させ、図略の保持装置で基板３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がヘッドユニット６に搭載された実装用ヘッド８により基板３に移載される。そして、基板３に実装すべき部品の全部について実装処理が完了すると、基板搬送機構２は基板３を搬出する。なお、基台１１上には、部品認識用カメラ７が配設されている。この部品認識用カメラ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の各実装用ヘッド８に保持された電子部品をその下側から撮像するようになっている。

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、上記した部品供給部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、電子部品を収納・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、電子部品をヘッドユニット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電子部品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電子部品が間欠的に繰り出され、その結果、ヘッドユニット６の実装用ヘッド８による電子部品の吸着が可能となる。

このヘッドユニット６は、実装用ヘッド８により部品供給部で吸着した電子部品を保持したまま基板３に搬送するとともに、ユーザより指示された位置に移載するものである。続いて、このヘッドユニット６およびヘッドユニット６が備える実装用ヘッド８の詳細について、図２〜図５を用いて説明する。ここで、図２は、ヘッドユニットの部分斜視図であり、図３は、ヘッドユニットの部分等角投影図であり、図４は、ヘッドユニットの部分側面図である。また、図５は、実装用ヘッドの部分断面図である。

ヘッドユニット６は、４本の実装用ヘッド８をＸ方向（水平方向）に一列に並べるとともに、これらを後方（−Ｙ方向）から支持フレーム６１で支持した概略構成を備える。具体的には、これら実装用ヘッド８は、支持フレーム６１から前方（＋Ｙ方向）に延びる２つのアーム６１ａ、６１ｂによって支持されている。なお、４本の実装用ヘッド８は、互いに略共通の構成を有するため、以下の実装用ヘッド８の説明は、基本的に１つの実装用ヘッド８で代表して行い、その他の実装用ヘッド８については相当符号を付して説明を適宜省略する。

実装用ヘッド８は、鉛直軸（Ｚ軸）方向に延びる長尺のシャフト８１を備える。このシャフト８１の鉛直軸方向（Ｚ方向）の下部には、ノズルホルダ８２が配置されている。ノズルホルダ８２には、鉛直軸（Ｚ軸）の回りに一定間隔を空けて円周状に並ぶ８本の吸着ノズル８３が、鉛直軸方向（Ｚ方向）に昇降自在に支持されている。

一方、これら８本の吸着ノズル８３の鉛直軸方向（Ｚ方向）の上方には、これらのうちの一つの吸着ノズル８３を選択的に押し下げて部品吸着に供させるための機構が設けられている。具体的には、この機構は、ガイド部材８４と、ガイド部材８４に対して移動自在な移動部材８５と、移動部材８５と一体的に移動するノズル押圧部材８６と、移動部材８５にノズル押圧部材８６を結合するリンク部材８７とで実現されている。

つまり、シャフト８１の鉛直軸方向（Ｚ方向）の上部には、その中心軸が鉛直軸方向（Ｚ方向）に平行な円筒形状を有するガイド部材８４が配置されている。このガイド部材８４は、その中心軸がシャフト８１の中心軸と一致するように取り付けられており、さらにその周面には溝Ｃが形成されている。

ガイド部材８４の鉛直軸方向（Ｚ方向）の下方（図５）には、ガイド部材８４に対して鉛直軸方向（Ｚ方向）に移動自在な移動部材８５が設けられている。この移動部材８５は、その中心軸が鉛直軸方向（Ｚ方向）に平行な円筒形状であるとともに、鉛直軸方向（Ｚ方向）に貫通する円柱状の孔が中空部ＳＰとして形成されている。移動部材８５の中空部ＳＰの直径はガイド部材８４の直径よりやや大きく、移動部材８５は、その中空部ＳＰにガイド部材８４が嵌った状態で、ガイド部材８４に対して鉛直軸方向（Ｚ方向）に移動自在となっている。

また、移動部材８５（の中空部ＳＰ）の内壁から内向きに突出するピン形状の２つの移動子８５１が、移動部材８５の中心軸を中心として互いに１８０°だけずれた位置に設けられている。具体的には、各移動子８５１に対応して、移動部材８５の外壁から内壁までを貫通する小径孔が形成されており、各移動子８５１は対応する小径孔に移動自在に嵌っている。さらに、各移動子８５１の両端のうち移動部材８５外壁側の端は、当該移動子８５１を付勢する板バネ８５２に当接している。つまり、板バネ８５２の下端部は移動部材８５の外壁に固定される一方、板バネ８５２の上端は自由端となっており、この自由端に移動子８５１が当接している。そして、この板バネ８５２によって、移動子８５１が内向き（ガイド部材８４側）に付勢されている。

このように構成された移動部材８５の移動子８５１はガイド部材８４の溝Ｃに嵌りながら、板バネ８５２の付勢力によって溝Ｃに押圧されている。そして、この状態で、移動部材８５がガイド部材８４に対して鉛直軸方向（Ｚ方向）に移動する。この際、移動子８５１が溝Ｃに沿って移動するように、移動部材８５の移動はガイド部材８４によって案内される。これにより、移動部材８５は、鉛直軸方向（Ｚ方向）に直線的に下降する動作の他、鉛直軸方向（Ｚ方向）へ往復移動した際にはガイド部材８４の案内により鉛直軸（Ｚ軸）回りに回転動作を行なう。なお、この案内動作を実現する構成の詳細は、図６および図７を用いて後述する。

移動部材８５の鉛直軸方向（Ｚ方向）の下端にはリンク部材８７を介してノズル押圧部材８６が固定されている。このノズル押圧部材８６は、鉛直軸方向（Ｚ方向）に延びる棒状の部材で、移動部材８５と一体的に移動する。したがって、移動部材８５と一体的に鉛直軸方向（Ｚ方向）に下降する動作の他、移動部材８５と一体的に鉛直軸（Ｚ軸）回りに回転する動作も実行可能である。そして、このノズル押圧部材８６によって、８本の吸着ノズル８３の一つが選択的に鉛直軸方向（Ｚ方向）に押し下げられて、部品吸着に供する。

つまり、８本の吸着ノズル８３のそれぞれは、部品吸着に供しない場合は、バネ部材（不図示）の付勢力によって鉛直軸方向の上方（＋Ｚ方向）に引き上げられる一方、部品吸着に供する場合は、ノズル押圧部材８６によって付勢力に抗して鉛直軸方向の下方（−Ｚ方向）に押し下げられる。この際、ノズル押圧部材８６は、鉛直軸（Ｚ軸）回りに回転することで、８本の吸着ノズル８３の上方で８本の吸着ノズル８３それぞれに対応して鉛直軸（Ｚ軸）回りに並ぶ８個のノズル上方位置（ここでは、各吸着ノズル８３の鉛直軸方向（Ｚ方向）真上の位置）に選択的に移動する。そして、選択された吸着ノズル８３に対応するノズル上方位置からノズル押圧部材８６が下降して、当該吸着ノズル８３を押し下げる。こうして押し下げられた吸着ノズル８３がその先端部で部品を吸着する。ちなみに、図２、図３では、これらの図の左側から３本目の実装用ヘッド８が備える８本の吸着ノズル８３の１本が押し下げられている。

また、これら８本の吸着ノズル８３は、鉛直軸ＶＡ（Ｚ軸）回りに回転自在に構成されている。このように構成する利点をいくつか例示すると次のとおりである。つまり、吸着ノズル８３先端部（の開口）が長方形状であるような場合には、吸着ノズル８３先端部の長手方向と部品の長手方向とを一致させた状態で、吸着ノズル８３により部品を吸着することが好適となる。なぜなら、吸着ノズル８３の吸引力を十分に発揮させて、部品をしっかりと吸着保持することができるからである。これに対して、８本の吸着ノズル８３を回転自在に構成すれば、部品吸着に先立って吸着ノズル８３を適宜回転させて、吸着ノズル８３先端部と部品の各長手方向を一致させることができる。あるいは、吸着した部品を基板３に実装するにあたっては、基板３表面のパターンに吸着部品の回転角度を合わせる必要があるが、８本の吸着ノズル８３は回転自在に構成すれば、このような吸着部品の角度調整を容易に行なうことができる。さらには、複数の吸着ノズル８３をＸ−Ｙ面内で移動させつつ、これら吸着ノズル８３を適宜回転させることで、吸着ノズル８３を吸着対象部品の鉛直軸方向（Ｚ方向）の上方に位置させることが、簡便かつ高精度に行なうことができる。

また、吸着ノズル８３の回転によって吸着ノズル８３とノズル押圧部材８６の位置関係がずれてしまわないように、シャフト８１を介して複数の吸着ノズル８３とノズル押圧部材８６とが一体的に回転するように構成されている。具体的には、シャフト８１の上部は、ベアリングを介してアーム６１ｂにより支持されており、シャフト８１はアーム６１ｂに対して鉛直軸ＶＡ（Ｚ軸）回りに回転自在に支持されている。このとき、シャフト８１は、移動部材８５、リンク部材８７、ノズル押圧部材８６および複数の吸着ノズル８３を伴って回転するように構成されている。したがって、シャフト８１が回転することで、吸着ノズル８３が回転するとともに、この吸着ノズル８３に伴ってノズル押圧部材８６も回転する。

以上が、実装用ヘッド８の概略構成である。続いて、実装用ヘッド８を駆動する２種類の駆動手段（Ｚ軸駆動手段６２、Ｒ軸駆動手段６３）について説明する。上述のとおり、実装用ヘッド８では、移動部材８５がノズル押圧部材８６と一体的に鉛直軸方向（Ｚ方向）に移動することで、吸着ノズル８３の押下動作・切換動作が実行される。そこで、Ｚ軸駆動手段６２は、この移動部材８５を鉛直軸方向（Ｚ方向）に駆動する手段として設けられたものである。このＺ軸駆動手段６２は、支持フレーム６１と実装用ヘッド８の間に設けられるとともに、支持フレーム６１から前方（＋Ｙ方向）に延びる２つのアーム６１ｂ、６１ｃによって支持されている。

より具体的には、Ｚ軸駆動手段６２では、鉛直軸方向（Ｚ軸方向）に延びるボールネジ軸６２１と、ボールネジ軸６２１の鉛直軸方向（Ｚ方向）上方に配置されてボールネジ軸６２１を回転駆動するＺ軸モータ６２２と、ボールネジ軸６２１に螺合する可動部材６２３とが設けられている。そして、Ｚ軸モータ６２２がボールネジ軸６２１を鉛直軸（Ｚ軸）回りに正逆回転させることで、可動部材６２３が鉛直軸方向（Ｚ方向）に昇降する。この可動部材６２３は、移動部材８５とノズル押圧部材８６を結合するリンク部材８７を、ボールベアリング８８を介して支持している。具体的には、内輪８８１と外輪８８２でボール８８３を挟んだ構成を備えるボールベアリング８８が可動部材６２３とリンク部材８７の間に配置されており、ボールベアリング８８の内輪８８１がリンク部材８７に固定される一方、ボールベアリング８８の外輪８８２が可動部材６２３に固定されている。こうして、可動部材６２３が、移動部材８５、ノズル押圧部材８６およびリンク部材８７を鉛直軸ＶＡ（Ｚ軸）回りに回転自在に支持するとともに、可動部材６２３が鉛直軸方向（Ｚ方向）に昇降するのに伴って、移動部材８５、ノズル押圧部材８６、ボールベアリング８８およびリンク部材８７が鉛直軸方向（Ｚ方向）に昇降する。このように、Ｚ軸駆動手段６２によって、移動部材８５およびノズル押圧部材８６を一体的に鉛直軸方向（Ｚ方向）に移動させることができる。

また、上述のとおり、実装用ヘッド８では、移動部材８５、リンク部材８７、ノズル押圧部材８６および複数の吸着ノズル８３を伴ってシャフト８１が鉛直軸（Ｚ軸）回りに回転するように構成されている。そこで、Ｒ軸駆動手段６３は、シャフト８１を鉛直軸（Ｚ軸）回りに回転駆動するために設けられたものである。具体的には、Ｒ軸駆動手段６３は、シャフト８１の上端に取り付けられたＲ軸モータ６３１を備えており、Ｒ軸モータ６３１の回転駆動力によってシャフト８１が鉛直軸（Ｚ軸）回りに正逆回転可能となっている。

また、ヘッドユニット６では、４本の実装用ヘッド８が水平方向（Ｘ方向）に一列に並ぶとともに、これら実装用ヘッド８それぞれに対して、Ｚ軸駆動手段６２およびＲ軸駆動手段６３が配置されている。この際、４個のＺ軸駆動手段６２も水平方向（Ｘ方向）に一列に並んで、かつ４個のＲ軸駆動手段６３も水平方向（Ｘ方向）に一列に並ぶ。しかも、４個のＺ軸駆動手段６２の列と４個のＲ軸駆動手段６３の列とは鉛直軸方向（Ｚ方向）から見て互いに並列に配置されている。このような構成では、部品実装装置１の各構成部材（実装用ヘッド８、Ｚ軸駆動手段６２、Ｒ軸駆動手段６３）をコンパクトに配置することができ、部品実装装置１を小型化できる。特に、４個のＺ軸駆動手段６２の列と４個のＲ軸駆動手段６３とを並列に配置するレイアウトとしたため（Ｚ軸駆動手段６２とＲ軸駆動手段６３を一つずつ隣り合わせて一列に並べた直列配置と比べて）、水平方向（Ｘ方向）に隣り合う実装用ヘッド８の距離、延いては、各実装用ヘッド８が備えるノズル群（８本の吸着ノズル８３からなる群）の間の距離を狭めることができる。

ところで、上述のとおりこの実施形態の実装用ヘッド８は、移動部材８５を案内するための溝Ｃが形成されたガイド部材を備えている。続いては、このガイド部材８４の詳細について説明する。図６は、ガイド部材および移動部材を示す斜視図（上段）と、同上段の破線で囲まれた部分を拡大した部分拡大斜視図（下段）とを併せて示す図である。なお、同図上段では、ガイド部材８４の大部分が移動部材８５より鉛直軸方向（Ｚ方向）上方に突出している状態が示されているとともに、鉛直軸（Ｚ軸）回りに回転座標軸Ｒが示されている。図７は、図６のＡ−Ａ線部分断面図（上段）と、図６のＢ−Ｂ線部分断面図（下段）とを併せて示す図である。

図６に示すとおり、円柱状のガイド部材８４の周面の溝Ｃは、それぞれ鉛直軸方向（Ｚ方向）に延びて鉛直軸方向（Ｚ方向）に所定の長さを有する８本の案内溝Ｃaと、鉛直軸（Ｚ軸）回りに隣接する案内溝Ｃa同士を連結する８本の連結溝Ｃbとで構成されている。これら８本の案内溝Ｃaは、実装用ヘッド８の８本の吸着ノズル８３（換言すれば、８個のノズル上方位置）に対して一対一の対応関係で設けられたものであり、鉛直軸（Ｚ軸）回りに（Ｒ軸方向に）４５°（＝３６０°／８）の間隔を空けて形成されている。また、各案内溝Ｃaには、連結溝Ｃbとつながる分岐開口Ｐ1、Ｐ2が形成されている。これらのうち、下側分岐開口Ｐ1は案内溝Ｃaの逆回転側（−Ｒ側）の側壁に形成される一方、上側分岐開口Ｐ2は案内溝Ｃaの正回転側（＋Ｒ側）の側壁であって下側分岐開口Ｐ1よりも鉛直軸方向（Ｚ方向）上側に形成されている。そして、回転軸方向（Ｒ方向）に隣接する２つの案内溝Ｃaのうち、逆回転側（−Ｒ側）の案内溝Ｃaの下側分岐開口Ｐ1から正回転側（＋Ｒ側）の案内溝Ｃaの上側分岐開口Ｐ2までを直線的に連結するようにして、連結溝Ｃbが形成されている。つまり、回転軸方向（Ｒ方向）に隣接する２つの案内溝Ｃaは、正回転方向（＋Ｒ方向）に向かって上がる斜め状の連結溝Ｃbによって連結される。こうして、ガイド部材８４の周面には、案内溝Ｃaおよび連結溝ＣbがＲ軸方向に４５°の周期で周期的に形成されている。

そして、移動部材８５は、移動子８５１を介して案内溝Ｃaおよび連結溝Ｃbによる案内を受けて、上述の吸着ノズル８３の切換・押下動作を実行する。以下では、移動子８５１の動作を説明しつつ、これら切換・押下動作について述べる。また、上述のとおり、移動部材８５には２つの移動子８５１が設けられているが、これらの移動子８５１の動作は共通するので、以下の説明は１つの移動子８５１について行なう。

上述した吸着ノズル８３の切換のためにノズル押圧部材８６を回転させる動作は次のように実行される。すなわち、移動部材８５の内壁から突出する移動子８５１が板バネ８５２の付勢力を受けて溝Ｃa、Ｃbに嵌った状態で、移動部材８５がガイド部材８４に対して鉛直軸方向（Ｚ方向）に往復移動することで、移動子８５１が溝Ｃa、Ｃbの案内を受けて一の案内溝Ｃa（Ｃa1）からこれに隣接する他の案内溝Ｃa（Ｃa2）に移動するとともに、これに伴って移動部材８５およびノズル押圧部材８６が正回転側（＋Ｒ側）に回転する。これについて、移動子８５１が案内溝Ｃa1からＣa2に移動する場合で代表して詳述する。

まず、往路ＦＷでは、移動子８５１が、鉛直軸方向（Ｚ方向）に案内溝Ｃa1の上端から下側分岐開口Ｐ1（あるいは下側分岐開口Ｐ1を過ぎた位置）にまで下降する。この往路ＦＷにおいて、移動子８５１は、進行方向に対して上るように案内溝Ｃa1に形成された上り坂ＵＳ1を板バネ８５２の付勢力に抗して超えた後に、下側分岐開口Ｐ1に差し掛かる位置に形成された段差ＢＰ1を板バネ８５２の付勢力に従って落ちる（図６および図７のＡ−Ａ線部分断面図）。

続く復路ＢＷでは、移動子８５１は、鉛直軸方向（Ｚ方向）に上昇して、案内溝Ｃa1から案内溝Ｃa2に移動する。つまり、この復路ＢＷにおいて、移動子８５１は、案内溝Ｃa1に沿って上昇して下側分岐開口Ｐ1にまで到着すると、段差ＢＰ1に衝突する。段差ＢＰ1に衝突した移動子８５１は、案内溝Ｃa1に沿ってそれ以上は上昇できないため、連結溝Ｃbに分岐して、この連結溝Ｃbに沿いながら鉛直軸方向（Ｚ方向）上方に移動し、案内溝Ｃa2に到達する。このとき、移動子８５１は、進行方向に対して上るように連結溝Ｃbに形成された上り坂ＵＳ2を板バネ８５２の付勢力に抗して超えた後に、案内溝Ｃa2の上側分岐開口Ｐ2の位置に形成された段差ＢＰ2を板バネ８５２の付勢力に従って落ちる（図６および図７のＢ−Ｂ線部分断面図）。

このように移動子８５１が一の案内溝Ｃa1からこれに隣接する他の案内溝Ｃa2に移動するのに伴って、移動部材８５およびこれに固定されたノズル押圧部材８６が回転する。これにより、一の案内溝Ｃa1に対応する一のノズル上方位置から、他の案内溝Ｃa2に対応する他のノズル上方位置にまでノズル押圧部材８６が移動する。したがって、Ｚ軸駆動手段６２は、移動部材８５を鉛直軸方向（Ｚ方向）に往復移動させることで、吸着ノズル８３の切換動作を実行することができる。

一方、吸着ノズル８３の押下動作は、基本的には、案内溝Ｃaに沿って移動子８５１を任意の高さから下降させることで実行できる。ちなみに、この実装用ヘッド８では、ノズル切換動作における移動子８５１の往復移動範囲から鉛直軸方向（Ｚ方向）の下方に離れた押下開始位置Ｐ3に移動子８５１が来たときに、ノズル押圧部材８６が吸着ノズル８３の上端に当接して、吸着ノズル８３の押下を開始するように構成されている。この理由は次のとおりである。

つまり、吸着ノズル８３は、部品を吸着するために下降した後に、吸着した部品を保持したまま上昇する動作を適宜実行する。このとき、吸着ノズル８３を上昇させるために、ノズル押圧部材８６および移動部材８５は鉛直軸方向（Ｚ方向）上方に移動する。しかしながら、この移動部材８５の上方への移動によって、吸着ノズル８３の切換動作時の往復移動範囲にまで移動子８５１が到達すると、吸着ノズル８３の切換動作が意図せず実行されるおそれがある。そこで、この実装用ヘッド８では、当該往復移動範囲よりも下方に押下開始位置Ｐ3を設定しておき、押下開始位置Ｐ3にまで移動子８５１を上昇させれば、吸着ノズル８３の上昇を完了できるように構成されている。そして、Ｚ軸駆動手段６２は、吸着ノズル８３の切換動作時の往復移動範囲より下方でかつノズル押下開始位置Ｐ3より上方に移動子８５１がある状態から移動部材８５を下降させて、吸着ノズル８３の押下動作を実行することとしている。

さらに言えば、この実施形態では、Ｚ軸駆動手段６２は、８本の吸着ノズル８３より鉛直軸方向上側（＋Ｚ方向）の区間にノズル押圧部材８６を保ちつつ切換動作を実行する一方、当該区間よりも鉛直軸方向の下方（−Ｚ方向）から吸着ノズル８３にまでノズル押圧部材８６を下降させて押下動作を実行する。これにより、吸着ノズル８３の切換動作は、８本の吸着ノズル８３より鉛直軸方向上側（＋Ｚ方向）の区間にノズル押圧部材８６を維持したまま、ノズル押圧部材８６により吸着ノズル８３を押下することなく実行できる。したがって、吸着ノズル８３の押下動作を無用に行うことなく、吸着ノズル８３の切換動作のみを適切に実行することができる。そのため、吸着ノズル８３の切換動作の際に、吸着ノズル８３が意図せず降下して周囲の他の部材に干渉する等の不都合を防止することができる。

このように、移動部材８５と一体的に鉛直軸（Ｚ軸）回りに回転させることで、ノズル押圧部材８６を複数のノズル上方位置の一つに選択的に移動させるとともに、選択されたノズル上方位置からノズル押圧部材８６を下降させて、吸着ノズル８３を押し下げるといった動作が実行される。このとき、的確に所望の吸着ノズル８３を押し下げるためには、ノズル押圧部材８６の回転角度を求めて、この回転角度が所望の吸着ノズル８３に対応する角度か否かを見極めつつ、吸着ノズル８３の押下を実行することが好ましい。そこで、この実施形態では、ノズル押圧部材８６と一体的に回転する移動部材８５の回転角度を検出する角度検出機構９０を備えている。

図８は、移動部材の回転角度を検出する角度検出機構の概略構成を模式的に示す斜視図である。また、図９は、図８の角度検出機構を用いてノズル押圧部材の回転角度を検出する電気的構成を示すブロック図である。図８に示すように、この角度検出機構９０は、磁石９１と磁気センサ基板９２とで構成される。

磁石９１は、移動部材８５の上端に固定されている（図２〜図５、図８）。この磁石９１は、移動部材８５の回転軸（鉛直軸）を中心としたリング形状を有するリングマグネットであり、鉛直軸（Ｚ軸）に垂直なＸＹ平面内で移動部材８５の回転軸ＶＡ（鉛直軸）を挟むようにしてＮ極とＳ極とを有する。なお、磁石９１のリング形状は、ガイド部材８４より大きい径の円形の孔９１１を有するものであり、ガイド部材８４は、リング状の磁石９１の孔９１１を介して移動部材８５の孔へと嵌るように構成されている。

一方、磁気センサ基板９２は、移動部材８５の上方に位置するアーム６１ｂの下端に取り付けられている（図４、図５、図８）。この磁気センサ基板９２は、移動部材８５の回転軸ＶＡを中心として９０°の間隔を空けて並ぶ２つのホールＩＣ(Integrated Circuit)９２１、９２２を有している。つまり、これら２つのホールＩＣ９２１、９２２それぞれと回転軸ＶＡまでの距離は等しく、ホールＩＣ９２１、９２２それぞれと回転軸ＶＡを結ぶ２本の直線は直交する。

こうして、移動部材８５の上端に設けられた磁石９１と、アーム６１ｂの下端に設けられた磁気センサ基板９２のホールＩＣ９２１、９２２とが、鉛直軸（Ｚ軸）方向において互いに対向する。したがって、移動部材８５が回転すると、ホールＩＣ９２１、９２２と磁石９１との回転方向における相対的な位置関係が変わり、ホールＩＣ９２１、９２２の出力信号Ｓs、Ｓcが変わる。よって、角度検出機構９０は、ホールＩＣ９２１、９２２の出力信号Ｓs、Ｓcに基づいて、磁気センサ基板９２（アーム６１ｂ）に対する磁石９１（移動部材８５）の回転角度θeを検出することができる。

このとき、回転角度θeの検出は、ホールＩＣ９２１、９２２の出力信号Ｓs、Ｓcの他、移動部材８５を駆動するＺ軸モータ６２２およびＲ軸モータ６３１の各エンコーダ６２２e、６３１eの出力信号Ｓz、Ｓrに基づいて、システムコントローラＳＣの制御下で実行される。この検出動作について、図１０を併用しつつ説明する。ここで、図１０は、移動部材の回転角度検出で用いられる各信号をグラフで示した図である。図１０において、上段のグラフは、回転角度θeとホールＩＣ９２１の出力信号Ｓsとの関係を示す。また、中段のグラフは、回転角度θeとホールＩＣ９２２の出力信号Ｓcとの関係を示す。さらに、下段のグラフは、移動部材８５の高さを示すＺ軸エンコーダ６２２eの出力信号Ｓzを示す。

図１０の下段のグラフに示すように、移動部材８５は、読出高さｚ1と吸着高さｚ2の間の範囲を鉛直軸（Ｚ軸）方向に移動する。ここで、読出高さｚ1と吸着高さｚ2のそれぞれは、移動部材８５が鉛直軸（Ｚ軸）方向に移動する範囲の最高点と最低点に対応する。この実施形態では、移動部材８５が読出高さｚ1に位置したときに、移動部材８５の回転角度θeが検出される一方、移動部材８５が吸着高さｚ2に位置したときに、この移動部材８５に伴なって下降した吸着ノズル８３により部品の吸着が行なわれる。そして、図１０の下段グラフから判るように、移動部材８５は、読出高さｚ1から吸着高さｚ2にまで下降して再び読出高さｚ1に戻る往復動作を１回行なう度に、回転軸ＶＡ回りに４５°だけ回転する。

一方、図１０の上段および中段のグラフに示すように、移動部材８５の回転角度θeの変化に伴って、ホールＩＣ９２１、９２２の出力信号Ｓs、Ｓcの大きさも変化する。なお、これらのグラフにおける補助曲線は、移動部材８５が鉛直軸（Ｚ軸）方向に移動すること無く、回転動作のみを行なった場合に、ホールＩＣ９２１、９２２それぞれから出力される信号Ｓs、Ｓcを示している。この場合には、ホールＩＣ９２１の出力信号Ｓsは正弦波となる一方、ホールＩＣ９２２の出力信号Ｓcは余弦波となる。ただし、実際には、移動部材８５の回転動作は、鉛直軸（Ｚ軸）方向への移動を伴なうため、ホールＩＣ９２１、９２２それぞれの出力信号Ｓs、Ｓcは、回転角度θeが４５°の整数倍の位置でピークを持ったパルス状となる。

そして、システムコントローラＳＣは、図１０に示したような各信号Ｓs、Ｓc、Ｓzをモニタしながら、移動部材８５の回転角度検出の実行タイミングを、移動部材８５の高さに基づいて制御する。具体的には、システムコントローラＳＣは、Ｚ軸エンコーダ６２２eの信号Ｓzを読み出す指令を、Ｚ軸モータ６２２を制御するサーボアンプＳＡ1に出力する。この指令は、５００[μs]もしくは１[ms]毎に常時出力される。そして、この指令を受ける度に、サーボアンプＳＡ1は、Ｚ軸エンコーダ６２２eの信号Ｓzを読み出してシステムコントローラＳＣへと送信する。

システムコントローラＳＣは、こうして送られてきた信号Ｓzから移動部材８５の高さが読出高さｚ1になり、移動部材８５が所定の検出位置Ｐd（図１２）に位置していることを確認すると、サーボアンプＳＡ1にホールＩＣ９２１、９２２の出力信号Ｓs、Ｓcの読出しを行なうように指令を出す。そして、この指令を受けたサーボアンプＳＡ1は、磁気センサ基板９２にこれらの信号Ｓs、Ｓcを要求する一方、この要求を受けた磁気センサ基板９２はこれらの信号Ｓs、ＳcをＡＤ変換器９３でＡ／Ｄ(Analog/Digital)変換した後に、サーボアンプＳＡ1へシリアル通信により出力する。

なお、検出位置Ｐd（図１２）は固定されており、ホールＩＣ９２１、９２２の出力信号Ｓs、Ｓcの読出しを行なう読出高さｚ1は一定である。したがって、出力信号Ｓs、Ｓcの読出動作が行われる際の、磁気センサ基板９２（のホールＩＣ９２１、９２２）と磁石９１との鉛直軸（Ｚ軸）方向への距離ｈ（図１２）も一定となる。すなわち、出力信号Ｓs、Ｓcの読出動作は、移動部材８５が検出位置Ｐdに位置しており、磁気センサ基板９２（のホールＩＣ９２１、９２２）との距離ｈが所定の検出距離にある状態で常に行なわれることとなる。

以上のような読出動作を経てサーボアンプＳＡ1へ送られてきた信号Ｓs、Ｓcのそれぞれは、磁気センサ基板９２に対する移動部材８５（に取り付けられた磁石９１）の回転角度θeの正弦値、余弦値となる。したがって、次式
Ｓs＝sinθe …式１
Ｓc＝cosθe …式２
Ｓs／Ｓc＝sinθe／cosθe＝tanθe …式３
が成立する。さらに式３を変形すると、次式
θe＝arctan(Ｓs／Ｓc） …式４
が得られる。ここで、arctanは正接関数の逆関数である。そこで、サーボアンプＳＡ1は、式４を用いて磁気センサ基板９２に対する移動部材８５の回転角度θeを求めて、システムコントローラＳＣにシリアル通信で出力する。なお、サーボアンプＳＡ1で実行されるこれらの処理は、サーボアンプＳＡ1に内蔵されるサーボＣＰＵ(Central Processing Unit)により実行される。

また、システムコントローラＳＣは、上述の処理と並行して、Ｒ軸エンコーダ６３１eの信号θrを読み出す指令を、Ｒ軸モータ６３１を制御するサーボアンプＳＡ2に常時出力している。そして、この指令を受ける度に、サーボアンプＳＡ2は、Ｒ軸エンコーダ６３１eの信号θrを読み出してシステムコントローラＳＣへと送信する。なお、サーボアンプＳＡ1で実行されるこの処理は、サーボアンプＳＡ2に内蔵されるサーボＣＰＵにより実行される。

そして、システムコントローラＳＣは、移動部材８５の高さが読出高さｚ1になった時点での信号θe、信号θrの値から、複数の吸着ノズル８３に対するノズル押圧部材８６の回転角度θcを演算する（図１１）。ここで、図１１は、複数の吸着ノズルに対するノズル押圧部材の回転角度を求めるためにシステムコントローラが実行する演算を説明するための図である。同図では、Ｙ軸から時計回りに回転角度が取られている。

つまり、ノズル押圧部材８６は移動部材８５に一体的に取り付けられているため、移動部材８５の回転角度は、すなわちノズル押圧部材８６の回転角度となる。ただし、ホールＩＣ９２１、９２２の出力信号Ｓs、Ｓcから求められる移動部材８５の角度θeは、磁気センサ基板９２（アーム６１ｂ）に対するものであり、複数の吸着ノズル８３に対するものはない。詳述すれば、Ｒ軸モータ６３１の回転駆動を受けて、複数の吸着ノズル８３はシャフト８１と一緒に回転角度θrだけ回転するため、複数の吸着ノズル８３に対するノズル押圧部材８６の回転角度θcを求めるためには、この回転角度θrだけ補正する必要がある。そこで、システムコントローラＳＣは、次式
θc＝θe−θr …式５
に基づいて演算を行なって、複数の吸着ノズル８３に対するノズル押圧部材８６の回転角度θcを求める。そして、こうして検出された回転角度θcに基づいて、所望の吸着ノズル８３をノズル押圧部材８６により的確に押下することができる。

このように、この実施形態では、複数の吸着ノズル８３に対するノズル押圧部材８６の回転角度θcが検出される。続いては、この回転角度θcの検出動作を実行する部品実装装置１全体のより具体的な動作例を、図１２を用いつつ説明する。ここで、図１２は、ノズル押圧部材の回転角度検出を行う部品実装装置の動作の一例を示す図である。

同図に示す例では、移動部材８５は、読出高さｚ1と吸着高さｚ2との間の往復動作を繰り返し実行している。具体的には、Ｚ軸モータ６２２が、移動部材８５を吸着高さｚ2まで押し下げて（動作ＯＰ1〜ＯＰ2）、移動部材８５に伴なって下降するノズル押圧部材８６により吸着ノズル８３を押し下げる。そして、この吸着ノズル８３によって部品の吸着および実装が実行される。

この部品の吸着実装が完了すると、Ｚ軸モータ６２２は移動部材８５を吸着高さｚ2から読出高さｚ1にまで上昇させる（動作ＯＰ2〜ＯＰ4）。また、この間、サーボアンプＳＡ1は、Ｚ軸エンコーダ６２２eの出力信号Ｓzを、５００[μs]もしくは１[ms]毎にモニタする。そして、読出高さｚ1にまで上昇して、移動部材８５が検出位置Ｐdに位置した時点で、サーボアンプＳＡ1は、検出位置Ｐdに移動部材８５を保持するとともに、ホールＩＣ９２１、９２２の出力信号Ｓs、Ｓcを読み出して、これら出力信号Ｓs、Ｓcから回転角度θeを求める（動作ＯＰ4）。

そして、システムコントローラＳＣは、この回転角度θeに基づいて、複数の吸着ノズル８３に対するノズル押圧部材８６の回転角度θcを演算する。ただし、図１２の例では、吸着高さｚ2にまで移動部材８５を押し下げる間に（動作ＯＰ1〜ＯＰ2）、Ｒ軸モータ６３１がシャフト８１を角度θrだけ回転させており、これに伴なって複数の吸着ノズル８３も回転している。そこで、システムコントローラＳＣは、上記の式５に基づいて、複数の吸着ノズル８３に対するノズル押圧部材８６の回転角度θcを求める。そして、動作ＯＰ1〜ＯＰ4の同様の動作ＯＰ5〜ＯＰ8がその後も実行される。

なお、図１２に示す動作例においても、検出位置Ｐd（図１２）は固定されており、ホールＩＣ９２１、９２２の出力信号Ｓs、Ｓcの読出しを行なう読出高さｚ1は一定である。したがって、出力信号Ｓs、Ｓcの読出動作が行われる際の、磁気センサ基板９２（のホールＩＣ９２１、９２２）と磁石９１との鉛直軸（Ｚ軸）方向への距離ｈも一定となる（なお、図１２の例では、動作ＯＰ4、ＯＰ8に示すように、距離ｈが略０のときに読出動作が実行されている）。すなわち、出力信号Ｓs、Ｓcの読出動作は、移動部材８５が検出位置Ｐdに位置しており、磁気センサ基板９２（のホールＩＣ９２１、９２２）との距離ｈが所定の検出距離にある状態で常に行なわれることとなる。

上述してきたように、複数の吸着ノズル８３に対するノズル押圧部材８６の回転角度θcを求める処理は、主として、システムコントローラＳＣおよびサーボアンプＳＡ1により実行される。そこで、続いては、システムコントローラＳＣおよびサーボアンプＳＡ1で実行される処理例のフローについて説明する。

図１３は、システムコントローラが実行する処理の一例を示すフローチャートである。また、図１４は、サーボアンプが実行する処理の一例を示すフローチャートである。システムコントローラＳＣは、ステップＳ１０１において移動部材８５を部品吸着高さｚ2まで下降させると、続くステップＳ１０２において吸着ノズル８３により部品の吸着および実装を行なう。この部品実装が完了すると、システムコントローラＳＣは、移動部材８５を読出高さｚ1まで上昇させるとともに（ステップＳ１０３、１０４）、移動部材８５が読出高さｚ1まで上昇して検出位置Ｐdに位置したことを検出すると（位置検出工程）、サーボアンプＳＡ2に読出命令を出す（ステップＳ１０５）。

読出命令を受けたサーボアンプＳＡ1は、Ｚ軸エンコーダ６２２eの出力信号Ｓzから、移動部材８５が読出高さｚ1まで上昇したことを確認すると（ステップＳ２０１）、各ホールＩＣ９２１、９２２の出力信号Ｓs、ＳcをＡＤ変換する（ステップＳ２０２）。さらに、サーボアンプＳＡ1は、ＡＤ変換された信号Ｓs、Ｓcから上述の式１〜式４に基づいて、磁気センサ基板９２に対する移動部材８５の回転角度θeを求めて（ステップＳ２０３、Ｓ２０４、回転角度検出工程）、システムコントローラＳＣへ送信する（ステップＳ２０５）。

一方、システムコントローラＳＣは、この回転角度θeを受信するとともに（ステップＳ１０６）、複数の吸着ノズル８３の回転角度θrをＲ軸エンコーダ６３１eより受信して（ステップＳ１０７）、これら角度θe、θrから、複数の吸着ノズル８３に対するノズル押圧部材８６の回転角度θcを求める（ステップＳ１０８）。

そして、ステップＳ１０９において、システムコントローラＳＣは、こうして検出した回転角度θcが想定現在角度と一致するか否かを判断する。この想定現在角度は、移動部材８５が実行した往復動作の回数から想定される、複数の吸着ノズル８３に対する移動部材８５の現在の回転角度である。そして、実際に検出した回転角度θcが想定現在角度と一致する場合（ステップＳ１０９で「ＹＥＳ」の場合）には、システムコントローラＳＣは、部品実装装置１による部品実装動作を継続する（ステップＳ１１０）。

一方、実際に検出した回転角度θcが想定現在角度と一致しない場合（ステップＳ１０９で「ＮＯ」の場合）には、システムコントローラＳＣは、部品実装装置１による部品実装動作を中断する（ステップＳ１１１）。つまり、この場合には、往復動作を行なったにも拘らず移動部材８５が回転しなかったり、あるいは往復動作を行なっていないにも拘わらず移動部材８５が回転したりといった、移動部材８５の動作不良が発生したと考えられる。そして、このような動作不良が発生すると、移動部材８５に取り付けられたノズル押圧部材８６の回転角度θcが所望の回転角度からずれてしまい、吸着ノズル８３を誤って押し下げてしまうこととなる。そこで、システムコントローラＳＣは、検出した回転角度θeが想定現在角度と異なる場合には、部品実装装置１による部品実装動作を停止して、エラー信号を出力する。

なお、このエラー信号は、ブザー等による音声信号でもよく、あるい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等に表示される信号であっても良い。これによって、作業者は、移動部材８５の動作不良を確認して、部品実装装置１の復旧作業を速やかに開始することができる。

以上のように、この実施形態では、、移動部材８５は、回転軸ＶＡを中心としてアーム６１ｂに対して回転自在に構成されている。そして、この移動部材８５の回転角度は、磁石９１とホールＩＣ９２１、９２２とを用いて求められる。具体的には、アーム６１ｂおよび移動部材８５のうちの一方に磁石９１が取り付けられるとともに他方にホールＩＣ９２１、９２２が取り付けられており、磁石９１に対してホールＩＣ９２１、９２２が対向して配置されている。したがって、移動部材８５が回転すると、ホールＩＣ９２１、９２２と磁石９１との回転方向における相対的な位置関係が変わり、ホールＩＣ９２１、９２２の出力信号が変わる。よって、ホールＩＣ９２１、９２２の出力に基づいて、アーム６１ｂに対する移動部材８５の回転角度θeを検出することができる。

ただし、移動部材８５は、回転軸ＶＡを中心とする回転動作の他に、回転軸ＶＡ方向への移動も可能である。このような構成では、磁石９１とホールＩＣ９２１、９２２との回転軸ＶＡ方向への距離が変化することに起因して、移動部材８５の回転角度θeの検出精度が低下する場合があった。これに対して、この実施形態は、磁石９１とホールＩＣ９２１、９２２との回転軸ＶＡ方向への距離ｈが所定の検出距離となる検出位置Ｐdに移動部材８５がある状態でのホールＩＣ９２１、９２２の出力信号Ｓs、Ｓcに基づいて、アーム６１ｂに対する移動部材８５の回転角度θeを検出する。したがって、ホールＩＣ９２１，９２２と磁石９１との距離の変化による影響を排して、ホールＩＣ９２１，９２２の出力信号Ｓs、Ｓcから、アーム６１ｂに対する移動部材９５の回転角度θeを高精度に検出することが可能となる。

ところで、移動部材８５は、回転軸ＶＡを中心とする回転と回転軸ＶＡ方向への移動との両方を実行可能である。この場合、移動部材８５を駆動する機構としては、回転軸ＶＡを中心とする回転と回転軸ＶＡ方向への移動とのそれぞれに対して設けることもできる。ただし、より簡素な構成の駆動機構の採用を可能とするという観点から、本実施形態では、回転軸ＶＡ方向に往復移動することでアーム６１ｂに対して回転するように移動部材８５を構成している。これによって、回転軸ＶＡ方向への移動のみならず回転軸ＶＡを中心とする回転動作も、移動部材８５を回転軸ＶＡ方向に移動させるだけで実現することができる。その結果、移動部材８５を駆動する機構を簡素化することが可能となっている。

上述のとおり、ホールＩＣ９２１、９２２の信号出力を検出は、磁石９１とホールＩＣ９２１、９２２との回転軸ＶＡ方向への距離ｈが所定の検出距離にあるときに実行される。より具体的には、この実施形態では、検出距離は、移動部材８５が高さｚ1〜ｚ2の移動範囲のうち、磁気センサ基板９２に最も近い読出高さｚ1にあるときの、磁石９１とホールＩＣ９２１、９２２との距離に設定されている。換言すれば、移動範囲ｚ1〜ｚ2において移動部材８５が移動するのに伴って変化する、磁石９１とホールＩＣ９２１、９２２との回転軸ＶＡ方向への距離の最小値に、検出距離が設定されている。これによって、磁石９１の近くにあるホールＩＣ９２１、９２２から出力される比較的大きな信号に基づいて、磁石９１の回転角度θeを正確に求めることができる。すなわち、移動部材８５の回転角度θeを検出する際のホールＩＣ９２１、９２２の出力信号を大きくすることができるため、ホールＩＣ９２１、９２２の出力信号のノイズ耐性が向上する。その結果、アーム６１ｂに対する移動部材８５の回転角度θeをより高精度に検出することが可能となる。

また、上記実施形態のシステムコントローラＳＣは、Ｚ軸モータ６２２のＺ軸エンコーダ６２２eの出力信号Ｓzに基づいて、磁石９１とホールＩＣ９２１、９２２との回転軸ＶＡ方向への距離ｈが所定の検出距離であると判断している。このような構成は、磁石９１とホールＩＣ９２１、９２２との回転軸ＶＡ方向への距離ｈが検出距離であることを、Ｚ軸モータ６２２のエンコーダ６２２eから的確に求めることができ、移動部材８５の回転角度θeを高精度に検出するのに有利となる。

また、磁石９１の磁気を検出する磁気センサとしては種々のものを採用可能であるが、この実施形態では、磁気センサは、回転軸ＶＡの回りに９０°の間隔を空けて並ぶ２つのホールＩＣ９２１、９２２を有するものである。このような構成では、２つのホールＩＣ９２１、９２２の出力値Ｓs、Ｓcの比を正接関数の逆関数に当てはめるといった比較的簡単な処理で、２つのホールＩＣ９２１、９２２の出力から移動部材８５の回転角度θeを求めることができる。

また、この実施形態の部品実装装置では、磁石９１とホールＩＣ９２１、９２２との回転軸ＶＡ方向への距離が所定の検出距離であるときのホールＩＣ９２１、９２２の出力信号Ｓs、Ｓcに基づいて、移動部材８５の回転角度θeを検出する。したがって、ホールＩＣ９２１、９２２と磁石９１との距離ｈの変化による影響を排して、アーム６１ｂに対する移動部材８５の回転角度θeを高精度に検出することが可能となっている。また、このような移動部材８５にノズル押圧部材８６を一体的に取り付けることで、検出したアーム６１ｂに対する移動部材８５の回転角度θeから、シャフト８１が支持する複数の吸着ノズル８３に対するノズル押圧部材８６の回転角度を正確に求めることができ、ノズル押圧部材８６により所望の吸着ノズル８３を的確に押し下げることが可能となっている。

また、上記実施形態では、シャフト８１はアーム６１ｂに対して鉛直軸ＶＡ回りに回転自在に構成されているのに対して、システムコントローラＳＣは、検出したアーム６１ｂに対する移動部材８５の回転角度から、アーム６１ｂに対するシャフト８１の回転角度θrを引いて、シャフト８１が支持する複数の吸着ノズル８３に対するノズル押圧部材８６の回転角度θcを求めるている。これによって、アーム６１ｂに対してシャフト８１が回転自在であり、このシャフト８１の回転に伴なって移動部材８５およびノズル押圧部材８６が回転する構成であっても、シャフト８１に対するノズル押圧部材８６の回転角度θcを正確に求めることができる。

また、上記実施形態では、回転自在な移動部材８５に磁石を取り付けられる一方、固定的に配置されたアーム６１ｂに磁気センサ基板９２を取り付けられている。このように、磁気センサ基板９２を、固定されている部材（アーム６１ｂ）に取り付けることで、磁気センサ基板９２が動くことによって磁気センサ基板９２の配線が断線する等の不具合を抑制することが可能となっている。

以上のように、本実施形態では、磁気センサ基板９２、サーボアンプＳＡ1、ＳＡ2およびシステムコントローラＳＣから本発明の「回転角度検出装置」が構成され、磁気センサ基板９２、サーボアンプＳＡ1、システムコントローラＳＣが協働して本発明の「回転体角度検出部」として機能し、サーボアンプＳＡ1、システムコントローラＳＣが協働して本発明の「位置検出部」として機能している。また、移動部材８５が本発明の「回転体」に相当し、アーム６１ｂが本発明の「支持体」に相当し、磁石９１が本発明の「磁石」に相当し、ホールＩＣ９２１、９２２が本発明の「磁気センサ」「ホール素子」に相当している。また、高さｚ1〜ｚ2の範囲が、本発明において回転体が移動する「所定範囲」に相当している。また、部品実装装置１が本発明の「部品実装装置」に相当し、吸着ノズル８３が本発明の「吸着ノズル」に相当し、シャフト８１が本発明の「シャフト」に相当し、ノズル押圧部材８６が本発明の「ノズル押圧部材」に相当し、システムコントローラＳＣが本発明の「押圧部材角度検出部」に相当している。

なお、本発明は上記した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以外に種々の変更を行なうことが可能である。例えば、上記実施形態では、Ｚ軸エンコーダ６２２eの出力信号Ｓzに基づいて、移動部材８５が検出位置Ｐdに位置していることを検出していた。しかしながら、例えば、検出位置Ｐdの近傍に設けられた光学センサ等によって、移動部材８５が検出位置Ｐdに位置していることを検出しても良い。あるいは、検出位置Ｐdに位置する移動部材８５に接触する接触式のセンサによって、移動部材８５が検出位置Ｐdに位置していることを検出しても良い。

また、上記実施形態では、移動部材８５の上端に磁石９１が設けられ、移動部材８５の上方から磁気センサ基板９２のホールＩＣ９２１、９２２が磁石９１に対向している。しかしながら、磁石９１が磁気センサ基板９２の位置はこれに限られず、例えば、移動部材８５の下端に磁石９１が設けられ、移動部材８５の下方から磁気センサ基板９２のホールＩＣ９２１、９２２が磁石９１に対向するように構成しても良い。また、磁気センサの種類もホールＩＣに限られず、ホールＩＣ以外の磁気センサを用いることもできる。

また、上記実施形態では、アーム６１ｂに磁気センサ基板９２を取り付ける一方、移動部材８５に磁石９１を取り付けていた。しかしながら、アーム６１ｂに磁石９１を取り付ける一方、移動部材８５に磁気センサ基板９２を取り付けるように構成することもできる。

また、上記実施形態では、移動範囲ｚ1〜ｚ2において移動部材８５が移動するのに伴って変化する、磁石９１とホールＩＣ９２１、９２２との回転軸ＶＡ方向への距離の最小値に検出距離が設定されており、これに応じて検出位置Ｐdが決められている。しかしながら、検出距離の設定値はこれに限られず、検出位置Ｐdも適宜変更可能である。

また、上記実施形態では、移動部材８５の鉛直軸方向（Ｚ方向）への往復動作を一回実行すれば、ノズル押圧部材８６が、一のノズル上方位置からこれに隣接する他のノズル上方位置へ移動するように構成されていた。しかしながら、２回あるいはそれ以上の移動部材８５の往復動作をかけて、ノズル押圧部材８６が、一のノズル上方位置からこれに隣接する他のノズル上方位置へ移動するように構成しても良い。

また、上記実施形態では、移動部材８５に２つの移動子８５１が設けられていたが、移動部材８５に設ける移動子８５１の数はこれに限られない。

また、上記実施形態では、本発明にかかる「案内路」および「移動子」を「案内溝」および「ピン」で構成していた。しかしながら、「案内路」を凸形状の「突条」で構成するとともに「移動子」をこの「突条」に係合する凹形状の溝からなる「ガイド」あるいは「ローラ」で構成しても良い。

また、上記実施形態では、本発明にかかる「案内路」をガイド部材８４に設けるとともに本発明にかかる「移動子」を移動部材８５に設けていた。しかしながら、これらの関係を逆転させて、言うなれば、「案内路」を移動部材８５に設けるとともに「移動子」をガイド部材８４に設けても良い。

また、上記実施形態では、移動子８５１は、案内溝Ｃａを鉛直軸方向（Ｚ方向）の下方から上方に移動し、案内溝Ｃａの途中から連結溝Ｃbに沿って斜め上方に移動して当該案内溝Ｃａに隣接する案内溝Ｃａの上部側に移動するように構成していた。しかしながら、移動子８５１は、案内溝Ｃａを鉛直軸方向（Ｚ方向）の上方から下方に移動し、案内溝Ｃａの途中から連結溝Ｃbに沿って斜め下方に移動して当該案内溝Ｃａに隣接する案内溝Ｃａの下部側に移動するように構成しても良い。

また、上記実施形態では、案内溝Ｃａは鉛直軸方向（Ｚ方向）に直線的に形成されていた。しかしながら、案内溝Ｃaの形状はこれに限られず、湾曲したり蛇行したりといった種々の形状を適宜採用することができる。また、連結溝Ｃbの形状についても、上述の物に限られず、適宜変更可能である。

また、上記実施形態では、ノズル上方位置は対応する吸着ノズル８３の鉛直軸方向（Ｚ方向）真上に設けられており、ノズル押圧部材８６はノズル上方位置から吸着ノズル８３まで鉛直軸方向（Ｚ方向）に平行に下降して当該吸着ノズル８３を押下していた。しかしながら、ノズル上方位置は対応する吸着ノズル８３の鉛直軸方向（Ｚ方向）の斜め上方に位置し、ノズル押圧部材８６はノズル上方位置から吸着ノズル８３まで鉛直軸方向（Ｚ方向）に対して斜めに下降して当該吸着ノズル８３を押下するように構成しても良い。

また、ガイド部材８４および移動部材８５の構成についても種々の変形が可能であり、例えば図１５のような構成を採用することもできる。ここで、図１５は、ガイド部材および移動部材の変形例を示す分解図である。この変形例では、ガイド部材８４は、第１ガイド部品８４１および第２ガイド部品８４２より構成されている。第１ガイド部品８４１は、その中心軸が鉛直軸方向（Ｚ方向）に平行な中空の略円筒形状を有しており、その底面の円周に鉛直軸下方（−Ｚ方向）に向いたのこぎり形状の第１案内歯８４１ａが等ピッチで複数並んでいる。また、第２ガイド部品８４２は、その中心軸が鉛直軸方向（Ｚ方向）に平行な略円筒形状を有しており、その底面の円周に鉛直軸下方（−Ｚ方向）に向いた山形の第２案内歯８４２ａが等ピッチで複数並んでいる。また、移動部材８５は、その中心軸が鉛直軸方向（Ｚ方向）に平行な略円筒形状を有しており、その上面の円周に鉛直軸上方（＋Ｚ方向）を向いた移動子８５ａが２つ並んでいる。これら２つの移動子８５ａは、移動部材８５の中心軸を中心として互いに１８０°だけずれた位置に配置されている。

第１ガイド部品８４１は、その第１案内歯８４１ａを鉛直軸下方（−Ｚ方向）にある移動部材８５の移動子８５ａに臨ませる。第２ガイド部品８４２は、第１ガイド部品８４１の中空部に鉛直軸方向（Ｚ方向）から嵌って、その第２案内歯８４２ａを鉛直軸下方（−Ｚ方向）にある移動部材８５の移動子８５ａに臨ませる。一方、移動部材８５の移動子８５ａは、鉛直軸方向（Ｚ方向）に移動することで、第１案内歯８４１ａおよび第２案内歯８４２ａに当接可能となっている。

ガイド部材８４（第１・第２移動部材８４１、８４２）は鉛直軸（Ｚ軸）回りに固定されている一方、移動部材８５は鉛直軸（Ｚ軸）回りに回転自在に設けられている。そして、移動部材８５が鉛直軸方向（Ｚ方向）に往復移動することで、移動子８５ａが一の第１案内歯８４１ａからこれに隣接する他の第１案内歯８４１ａに移動し、これに伴って、移動部材８５が第１案内歯８４１ａの１ピッチ分だけ鉛直軸（Ｚ軸）回りに回転する。これについて、図１６を用いて説明する。ここで、図１６は、ガイド部材および移動部材の変形例の動作説明図である。なお、以下の説明は、図１６で符号８５ａが付された移動子８５ａに注目して行なうものとする。

まず、移動部材８５を回転させるための一連の動作２〜４を開始する前の状態では、移動子８５ａは上昇した状態にあり、一の第１案内歯８４１ａに完全に奥まで噛み合っている（動作１）。なお、第２案内歯８４２ａに対しては移動子８５ａは部分的に当接している（完全には噛み合っていない）。この状態から、移動部材８５が下降して（動作2）、移動子８５ａが第１案内歯８４１ａから完全に下方に外れる（動作3）。また、この移動部材８５の下降に伴なって第２ガイド部品８４２も下降して、第２ガイド部品８４２の第２案内歯８４２ａに移動子８５ａを完全に噛み合わせる（動作3）。これにより、移動子８５ａは鉛直軸（Ｚ軸）回りに回転して、第１ガイド部品８４１に対して同図左側に少しずれる。続いて、この状態から、移動部材８５および第２ガイド部品８４１が上昇すると、移動子８５ａは第１案内歯８４１ａに当接するとともに（動作4）、当該第１案内歯８４１の案内を受けて鉛直軸（Ｚ軸）回りに回転する（動作5）。こうして、鉛直軸方向（Ｚ方向）へ往復移動する移動部材８５を、第１案内歯８４ａの１ピッチ分だけ鉛直軸（Ｚ軸）回りに回転させることができる。

また、上記実施形態では、実装用ヘッド８を水平方向（Ｘ方向）に直線的に並べていた。しかしながら、実装用ヘッド８の配列態様はこれに限られず、例えば、水平方向（Ｘ方向）に千鳥状に並べても良い。

また、ヘッドユニット６が備える実装用ヘッド８の本数や、実装用ヘッド８が備える吸着ノズル８３の本数等、その他の構成についても種々の変形が適宜可能である。

１…部品実装装置、
６１ｂ…アーム、
８１…シャフト
８３…吸着ノズル
８５…移動部材
８６…ノズル押圧部材
９２…磁気センサ基板
９２１…ホールＩＣ
９２２…ホールＩＣ
ＳＡ1…サーボアンプ
ＳＡ2…サーボアンプ
ＳＣ…システムコントローラ

特開２００７−１５５４８２号公報

Claims (9)

1. 回転軸を中心に支持体に対して回転自在であるとともに前記支持体に対して前記回転軸方向に移動自在に構成された回転体の前記支持体に対する回転角度を検出する回転角度検出装置において、
   前記支持体および前記回転体のうちの一方に取り付けられた磁石と他方に取り付けられて前記回転軸方向から前記磁石に対向する磁気センサとを有し、前記磁気センサの出力信号に基づいて前記回転体の回転角度を検出する回転体角度検出部と、
   前記磁石と前記磁気センサとの前記回転軸方向への距離が所定の検出距離となる検出位置に前記回転体が位置していることを検出する位置検出部と
   を備え、
   前記回転体が前記検出位置にあると前記位置検出部が検出すると、前記回転角度検出部は、前記磁気センサの出力信号を読み出して、前記検出位置に前記回転体がある状態での前記磁気センサの出力信号から前記支持体に対する前記回転体の回転角度を求めることを特徴とする回転角度検出装置。
2. 前記回転体は、前記回転軸方向に往復移動することで、前記支持体に対して回転するように構成されている請求項１に記載の回転角度検出装置。
3. 前記回転体は前記回転軸方向に所定範囲を移動するように構成された請求項１または２に記載の回転角度検出装置であって、
   前記検出距離は、前記所定範囲において前記回転体が移動するのに伴って変化する、前記磁石と前記磁気センサとの前記回転軸方向への距離の最小値に設定されている回転角度検出装置。
4. 前記位置検出部は、前記回転体を前記回転軸方向に駆動するモータのエンコーダの出力信号に基づいて、前記回転体が前記検出位置にあることを検出するように構成されている請求項１ないし３のいずれか一項に記載の回転角度検出装置。
5. 前記磁気センサは、前記回転軸の回りに９０°の間隔を空けて並ぶ２つのホール素子を有する請求項１または２に記載の回転角度検出装置。
6. 前記回転体角度検出部は、前記２つのホール素子の出力値の比を正接関数の逆関数に当てはめて、前記支持体に対する前記回転体の回転角度を求める請求項５に記載の回転角度検出装置。
7. 前記回転軸が鉛直軸方向に向いた状態で請求項１ないし６のいずれか一項に記載の回転角度検出装置が設けられた部品実装装置であって、
   前記回転体の下方で前記鉛直軸回りに並ぶとともに、それぞれが昇降自在な複数の吸着ノズルと、
   前記鉛直軸方向に延びて、前記複数の吸着ノズルを支持するとともに前記回転体を前記鉛直軸回りに回転自在に支持するシャフトと、
   前記回転体に取り付けられて前記回転体と一体的に回転することで、前記複数の吸着ノズルの上方で前記複数の吸着ノズルそれぞれに対応して前記鉛直軸回りに並ぶ複数のノズル上方位置のいずれかに位置するとともに、前記ノズル上方位置から下降して前記吸着ノズルを押し下げるノズル押圧部材と、
   前記シャフトが支持する前記複数の吸着ノズルに対する前記ノズル押圧部材の回転角度を求める押圧部材角度検出部と
   を備え、
   前記押圧部材角度検出部は、前記回転角度検出装置が検出した前記支持体に対する前記回転体の回転角度に基づいて、前記シャフトが支持する前記複数の吸着ノズルに対する前記ノズル押圧部材の回転角度を求めることを特徴とする部品実装装置。
8. 前記シャフトは前記支持体に対して前記鉛直軸回りに回転自在である請求項７に記載の部品実装装置であって、
   前記押圧部材角度検出部は、前記回転角度検出装置が検出した前記支持体に対する前記回転体の回転角度から、前記支持体に対する前記シャフトの回転角度を引いて、前記シャフトが支持する前記複数の吸着ノズルに対する前記ノズル押圧部材の回転角度を求める部品実装装置。
9. 回転軸を中心に支持体に対して回転自在であるとともに前記支持体に対して前記回転軸方向に移動自在に構成された回転体の前記支持体に対する回転角度を、前記支持体および前記回転体のうちの一方に取り付けられた磁石と他方に取り付けられて前記回転軸方向から前記磁石に対向する磁気センサとを用いて検出する回転角度検出方法において、
   前記磁石と前記磁気センサとの前記回転軸方向への距離が所定の検出距離となる検出位置に前記回転体が位置していることを検出する位置検出工程と、
   前記位置検出工程において前記回転体が前記検出位置にあると検出されると、前記磁気センサの出力信号を読み出して、前記検出位置に前記回転体がある状態での前記磁気センサの出力信号から前記支持体に対する前記回転体の回転角度を求めること回転角度検出工程と
   を備えることを特徴とする回転角度検出方法。