JPWO2017029750A1

JPWO2017029750A1 - 部品実装装置

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Publication number: JPWO2017029750A1
Application number: JP2017535210A
Authority: JP
Inventors: 武史藤城; 浩二河口; 満三治; 康平杉原
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Current assignee: Individual
Priority date: 2015-08-20
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2018-06-07
Anticipated expiration: 2035-08-20
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Abstract

部品実装装置１０は、装着ヘッドを制御するコントローラを備える。装着ヘッドは、ノズルホルダ３０と、ノズルホルダ３０に対して上下動可能に弾性支持されたノズル４２と、ノズル４２の中心軸からオフセットした位置に設けられたフランジ４２ｃと、フランジ４２ｃに係合してフランジ４２ｃをノズルスプリング４６の弾性力に抗して押下することによりノズル４２を下方へ移動可能な第２係合部５２とを備える。コントローラは、予め第２係合部５２がノズル４２を下方へ移動する前後のノズル４２の先端位置のずれ量を測定しておき、そのずれ量を加味して装着ヘッドが部品を吸着し基板へ実装するよう制御する。

Description

本発明は、部品実装装置に関する。

従来より、部品供給装置から供給される部品を基板の所定位置に実装する部品実装装置が知られている。こうした部品実装装置は、通常、装着ヘッドを制御する制御装置を備えている。例えば、特許文献１に記載された部品実装装置では、装着ヘッドは、上下方向に延びるノズルホルダと、ノズルホルダの下端にノズルホルダに対して上下動可能に取り付けられたフランジ付きのノズルと、ノズルを弾性支持するバネと、ノズルのフランジをバネの弾性力に抗して押下することによりノズルを下方へ移動可能なノズル昇降機構とを備えている。また、制御装置は、例えば部品供給装置から供給される部品をノズルに吸着するにあたり、ノズルが部品に接触した衝撃で部品が損傷を受けないように制御する。すなわち、制御装置は、ノズル昇降機構によりノズルを下方へ押下した状態で部品の上方にノズルが配置されるようにし、その後ノズルホルダを下降させてノズルの先端が部品に接触させるが、そのときの反力が設定押付力と等しくなるようにノズル昇降機構を制御する。

国際公開第２０１４／０８０４７２号パンフレット

しかしながら、こうした部品実装装置では、ノズル昇降機構がノズルのフランジを押下する前のノズル先端位置と押下した後のノズル先端位置とがずれることがあった。これは、ノズル昇降機構がノズルのフランジを押下するときにノズルの中心軸から外れた位置を押下するため力のモーメントが発生し、押下されたノズルが中心軸に対して傾くことによる。このようなずれが発生すると、ノズル先端が部品を吸着する位置の精度や部品を実装する位置の精度が安定しにくくなる。

本発明はこうした課題を解決するためになされたものであり、ノズルの中心軸からオフセットした位置を押下してノズル先端に部品を吸着したりノズル先端に吸着された部品を基板に実装したりする場合の吸着位置精度や実装位置精度を高くすることを主目的とする。

本発明の部品実装装置は、
装着ヘッドを制御する制御装置を備えた部品実装装置であって、
前記装着ヘッドは、
上下方向に延びるノズルホルダと、
前記ノズルホルダの下端に該ノズルホルダに対して上下動可能に取り付けられたノズルと、
前記ノズルを弾性支持する弾性体と、
前記ノズルの中心軸からオフセットした位置に設けられた突起と、
前記突起に係合して前記突起を前記弾性体の弾性力に抗して押下することにより前記ノズルを下方へ移動可能なノズル昇降機構と、
を備え、
前記制御装置は、
予め前記ノズル昇降機構が前記ノズルを下方へ移動する前の前記ノズルの先端位置と前記ノズル昇降機構が前記ノズルを下方へ移動した後の前記ノズルの先端位置とのずれ量を測定しておき、前記ずれ量を加味して前記装着ヘッドが部品を吸着し基板へ実装するよう制御する、
ものである。

この部品実装装置では、予めノズル昇降機構がノズルを下方へ移動する前のノズルの先端位置とノズル昇降機構がノズルを下方へ移動した後のノズルの先端位置とのずれ量を測定しておき、そのずれ量を加味して装着ヘッドが部品を吸着し基板へ実装するよう制御する。そのため、ノズルの中心軸からオフセットした位置を押下してノズル先端に部品を吸着したりノズル先端に吸着された部品を基板に実装したりする場合の吸着位置精度や実装位置精度を高くすることができる。

本発明の部品実装装置において、前記制御装置は、前記ノズルが交換されるごとに前記ずれ量を測定してもよい。こうすれば、異なるノズルに交換されたとしても、交換後のノズルに合ったずれ量を加味して装着ヘッドが部品を吸着し基板へ実装するよう制御するため、吸着位置精度や実装位置精度を高くすることができる。なお、「ノズルが交換される」とは、ノズルそのものが交換される場合のみならずノズルの一部が交換される場合も含む意である。

本発明の部品実装装置において、前記制御装置は、予め前記突起の所定の基準位置を前記ノズル昇降機構が押下したときと該基準位置とは異なる１以上の回転角度位置を前記ノズル昇降機構が押下したときとで前記ずれ量を測定し、前記ノズルが実際に部品を吸着又は装着するときの前記基準位置から前記ノズル昇降機構が前記突起を押下する位置までの角度に応じた前記ずれ量を測定済みの前記ずれ量から求め、該ずれ量を加味して前記装着ヘッドが部品を吸着し基板へ実装するよう制御してもよい。こうすれば、基準位置からノズル昇降機構が突起を押下する位置までの角度に応じてノズルに発生する力のモーメントが異なりずれ量が変動したとしても、その角度に応じた適切なずれ量を加味することができる。

このように角度に応じたずれ量を加味して制御する本発明の部品実装装置において、前記ノズルホルダは、該ノズルホルダの下端に該ノズルホルダの直径方向に掛け渡されたピンを有し、前記ノズルは、上下方向に延びる長溝又は長穴からなる一対のガイド部を有し、前記ピンは、前記一対のガイド部を挿通して前記ノズルが上下方向に移動するのをガイドし、前記制御装置は、前記突起のうち前記ピンの延長線上の位置を前記基準位置としてもよい。ピンの延長線上の位置でのずれ量とそれ以外の位置でのずれ量とは一致しないことが多いが、そうした場合でも、基準位置からノズル昇降機構が突起を押下する位置までの角度に応じた適切なずれ量を求めるため、精度を高くすることができる。

部品実装装置１０の斜視図。装着ヘッド１８の説明図。ノズル４２の断面図。ノズル４２の外観説明図。ノズル４２の動作説明図であり、（ａ）は下降前、（ｂ）は下降後を示す。コントローラ７８の電気的接続を示す説明図。部品実装処理ルーチンのフローチャート。ノズル４２が中心軸Ｃからずれて斜めに下降したときの断面図。別の実施形態のノズル４２の断面図。

本発明の好適な実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は部品実装装置１０の斜視図、図２は装着ヘッド１８の説明図、図３はノズル４２の断面図、図４はノズル４２の外観説明図、図５はノズル４２の動作説明図、図６はコントローラ７８の電気的接続を示す説明図である。なお、本実施形態において、左右方向（Ｘ軸）、前後方向（Ｙ軸）及び上下方向（Ｚ軸）は、図１に示した通りとする。

部品実装装置１０は、図１に示すように、基板搬送ユニット１２と、装着ヘッド１８と、ノズル４２と、マークカメラ６４と、パーツカメラ６６と、部品供給ユニット７０と、各種制御を実行するコントローラ７８（図６参照）とを備えている。

基板搬送ユニット１２は、前後一対の支持板１４，１４にそれぞれ取り付けられたコンベアベルト１６，１６（図１では片方のみ図示）により基板Ｓを左から右へと搬送する。また、基板搬送ユニット１２は、基板Ｓの下方に配置された支持ピン１７により基板Ｓを下から持ち上げて支持板１４，１４の屋根部１４ａ，１４ａに押し当てることで基板Ｓを固定し、支持ピン１７を下降させることで基板Ｓの固定を解除する。

装着ヘッド１８は、ＸＹ平面を移動可能である。具体的には、装着ヘッド１８は、Ｘ軸スライダ２０がガイドレール２２，２２に沿って左右方向に移動するのに伴って左右方向に移動し、Ｙ軸スライダ２４がガイドレール２６，２６に沿って前後方向に移動するのに伴って前後方向に移動する。この装着ヘッド１８は、図２に示すように、ノズルホルダ３０を軸回転及び上下動可能に支持する支持筒１９を有している。ノズルホルダ３０は、上下方向に延びる部材であり、上部に回転伝達ギヤ３０ａとフランジ３０ｂを有し、下部にノズル４２を保持している。回転伝達ギヤ３０ａは、ノズル回転用モータ３１の駆動ギヤ３２に噛み合っている。そのため、ノズル回転用モータ３１が回転すると、それに伴ってノズルホルダ３０が軸回転する。フランジ３０ｂは、上下方向に延びる第１アーム３３に設けられた第１係合部３３ａの上片及び下片の間に挟まれている。第１アーム３３は、第１リニアモータ３４の可動子に連結されている。第１リニアモータ３４の固定子は、装着ヘッド１８に固定されている。そのため、第１リニアモータ３４の可動子が上下動すると、それに伴って第１アーム３３は上下方向への移動をガイドするガイド部材３５に沿って上下動し、これと共に第１係合部３３ａに挟まれたフランジ３０ｂ、ひいてはノズルホルダ３０が上下動する。ノズルホルダ３０の下端側面には、互いに対向する位置に一対の逆Ｊ字状の誘導溝３０ｃ（図４参照）が設けられている。図２及び図３に示すように、ノズルホルダ３０の側面には、上側環状突起３０ｄと下側環状突起３０ｅとが間をあけて設けられている。ノズルホルダ３０には、ロックスリーブ３６が被せられている。このロックスリーブ３６の上部開口の直径は、ノズルホルダ３０の上側環状突起３０ｄや下側環状突起３０ｅの直径よりも小さいため、ロックスリーブ３６はノズルホルダ３０から脱落することなく上下動可能となっている。ロックスリーブ３６の上端面とノズルホルダ３０の上側環状突起３０ｄとの間には、ロックスプリング３７が配置されている。

ノズル４２は、圧力を利用して、ノズル先端に部品Ｐを吸着したり、ノズル先端に吸着している部品Ｐを離したりするものである。このノズル４２は、図３及び図５に示すように、ノズル固定具であるノズルスリーブ４４の上端面に、ノズルスプリング４６を介して弾性支持されている。ノズル４２は、内部に上下方向に延びる通気路４２ａを有している。通気路４２ａには、負圧や正圧を供給することが可能である。ノズル４２は、部品Ｐを吸着する吸着口４２ｂのやや上方の位置から水平に張り出したフランジ４２ｃと、上端から水平に張り出したバネ受け部４２ｄと、上端からフランジ４２ｃまでの途中に設けられた段差面４２ｅとを有している。ノズル４２のうち段差面４２ｅからバネ受け部４２ｄまでの間は小径の軸部４２ｆとなっている。この軸部４２ｆの側面には、上下方向に延びる一対の長穴４２ｇが互いに対向するように設けられている。ノズルスリーブ４４は、ノズル４２の軸部４２ｆに対して相対的に上下動可能なようにノズル４２に装着されている。ノズルスリーブ４４は、直径方向に貫通したピン４４ａと一体化されている。このピン４４ａは、ノズル４２の一対の長穴４２ｇに挿通されている。そのため、ノズル４２は、ピン４４ａに対して長穴４２ｇの延びる方向つまり上下方向にスライド可能となっている。ノズルスプリング４６は、ノズルスリーブ４４の上端面とノズル４２のバネ受け部４２ｄとの間に配置されている。

ノズルスリーブ４４は、ノズル４２を弾性支持した状態で、ノズルホルダ３０の誘導溝３０ｃに着脱可能に固定されている。ノズルスリーブ４４に設けられたピン４４ａは、誘導溝３０ｃの終端とロックスプリング３７によって下向きに付勢されたロックスリーブ３６の下端との間に挟まれた状態で固定される。ノズル４２を弾性支持したノズルスリーブ４４をノズルホルダ３０に固定するにあたっては、まず、ノズルスリーブ４４のピン４４ａをノズルホルダ３０の誘導溝３０ｃ（図４参照）に沿って上方向に移動させていく。すると、ピン４４ａがロックスリーブ３６の下端に当たる。その後、ロックスプリング３７の弾性力に抗してロックスリーブ３６をピン４４ａで持ち上げながら、誘導溝３０ｃに沿ってピン４４ａが進入するようにロックスリーブ３６に対してノズルスリーブ４４と共にノズル４２を回転させる。すると、ピン４４ａは誘導溝３０ｃの水平部分を経て最後に下方向に移動して誘導溝３０ｃの終端に至る。このとき、ピン４４ａはロックスプリング３７によって下向きに付勢されたロックスリーブ３６により誘導溝３０ｃの終端に押しつけられた状態となる。その結果、ノズルスリーブ４４はピン４４ａを介してノズルホルダ３０にロックされる。なお、ノズル４２を弾性支持したノズルスリーブ４４をノズルホルダ３０から外すときには、固定した手順と逆の手順を行えばよい。

図２に戻り、第１アーム３３の下端には、第２リニアモータ５０の固定子が固定されている。この第２リニアモータ５０の可動子には、第２アーム５１が連結されている。第２アーム５１は、アーム先端にカムフォロワからなる第２係合部５２を備えると共に、アーム中間に負荷を検出するロードセル５３を備えている。第２係合部５２はノズル４２のフランジ４２ｃの上面と対向する位置に配置されている。第２リニアモータ５０の可動子が下方に移動すると、それに伴って第２アーム５１の第２係合部５２がフランジ４２ｃをノズルスプリング４６の弾性力に抗して下方へ押圧するため、ノズル４２はノズルスリーブ４４のピン４４ａつまりノズルホルダ３０に対して下方へ移動する（図３の２点鎖線参照）。その後、第２リニアモータ５０の可動子が上方に移動すると、フランジ４２ｃを下方へ押圧する力が弱まるため、ノズル４２はノズルスプリング４６の弾性力によりピン４４ａつまりノズルホルダ３０に対して上方へ移動する。

図１に戻り、マークカメラ６４は、Ｘ軸スライダ２０の下端に、撮像方向が基板Ｓに対向する向きとなるように設置され、装着ヘッド１８の移動に伴って移動可能である。このマークカメラ６４は、基板Ｓに設けられた図示しない基板位置決め用の基準マークを撮像し、得られた画像をコントローラ７８へ出力する。

パーツカメラ６６は、部品供給ユニット７０と基板搬送ユニット１２との間であって左右方向の長さの略中央にて、撮像方向が上向きとなるように設置されている。このパーツカメラ６６は、その上方を通過するノズル４２に吸着された部品を撮像し、撮像により得られた画像をコントローラ７８へ出力する。

部品供給ユニット７０は、リール７２と、フィーダ７４とを備えている。リール７２には、部品を収容した凹部が長手方向に沿って並ぶように形成されたテープが巻かれている。フィーダ７４は、リール７２に巻かれたテープの部品を所定の部品供給位置へ送り出す。リール７２に巻かれたテープは部品を覆うフィルムを有しているが、部品供給位置に至るとフィルムが剥がされるようになっている。そのため、部品供給位置に配置された部品はノズル４２によって吸着可能な状態となる。

コントローラ７８は、図６に示すように、ＣＰＵ７８ａ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、処理プログラムを記憶するＲＯＭ７８ｂ、各種データを記憶するＨＤＤ７８ｃ、作業領域として用いられるＲＡＭ７８ｄなどを備えている。また、コントローラ７８には、マウスやキーボードなどの入力装置７８ｅ、液晶ディスプレイなどの表示装置７８ｆが接続されている。このコントローラ７８は、フィーダ７４に内蔵されたフィーダコントローラ７７や管理コンピュータ８０と双方向通信可能なように接続されている。また、コントローラ７８は、基板搬送ユニット１２やＸ軸スライダ２０、Ｙ軸スライダ２４、ノズル回転用モータ３１、第１及び第２リニアモータ３４，５０、ノズル４２の圧力調整装置４３、マークカメラ６４、パーツカメラ６６へ制御信号を出力可能なように接続されている。また、コントローラ７８は、ロードセル５３からの検出信号、マークカメラ６４やパーツカメラ６６からの画像信号を受信可能に接続されている。例えば、コントローラ７８は、マークカメラ６４で撮像された基板Ｓの画像を処理して基準マークの位置を認識することにより基板Ｓの位置（座標）を認識する。また、コントローラ７８は、パーツカメラ６６で撮像された画像に基づいてノズル４２に部品が吸着されているか否かの判断やその部品の形状、大きさ、吸着位置などを判定する。

管理コンピュータ８０は、図６に示すように、パソコン本体８２と入力デバイス８４とディスプレイ８６とを備えており、オペレータによって操作される入力デバイス８４からの信号を入力可能であり、ディスプレイ８６に種々の画像を出力可能である。パソコン本体８２のメモリには、生産ジョブデータが記憶されている。生産ジョブデータには、各部品実装装置１０においてどの部品Ｐをどういう順番で基板Ｓへ装着するか、また、そのように装着した基板Ｓを何枚作製するかなどが定められている。

次に、部品実装装置１０のコントローラ７８が、生産ジョブに基づいて基板Ｓへ部品Ｐを実装する動作について説明する。図７は、部品実装処理ルーチンのフローチャートである。部品実装処理ルーチンのプログラムは、コントローラ７８のＨＤＤ７８ｃに格納されている。

コントローラ７８のＣＰＵ７８ａは、このルーチンを開始すると、まず、ノズル４２をフィーダ７４へ移動させる（ステップＳ１１０）。具体的には、ＣＰＵ７８ａは、Ｘ軸及びＹ軸スライダ２０，２４を制御することにより、部品供給ユニット７０のうち所定の部品Ｐを供給するフィーダ７４の部品供給位置へノズル４２を移動させる。

次に、ＣＰＵ７８ａは、ノズル４２の先端に部品Ｐを吸着させる（ステップＳ１２０）。具体的には、ＣＰＵ７８ａは、第１リニアモータ３４の可動子を下降させることによりノズルホルダ３０を下方へ移動させる。それと並行して、ＣＰＵ７８ａは、ノズル４２の先端が部品Ｐに当接する前に、第２リニアモータ５０の可動子を下降させることによりノズルホルダ３０に対してノズル４２を最下端へ移動させる。その後、ＣＰＵ７８ａは、ロードセル５３からの検出信号に基づいてノズル４２の先端が部品Ｐに接触したと判断すると、その反力が設定押付力と等しくなるように第２リニアモータ５０の可動子を上昇させる。これにより、部品Ｐがノズル４２によって損傷を受けないようにすることができる。また、ＣＰＵ７８ａは、ノズル４２の先端が部品Ｐに当接した時点で吸着口４２ｂに負圧が供給されるように圧力調整装置４３を制御する。これにより、部品Ｐはノズル４２の先端に吸着される。

次に、ＣＰＵ７８ａは、パーツカメラ６６により部品Ｐを撮像する（ステップＳ１３０）。具体的には、ＣＰＵ７８ａは、第２アーム５１の第２係合部５２がフランジ４２ｃの上方に離間するように第２リニアモータ５０を制御すると共に、部品Ｐが所定の高さになるように第１リニアモータ３４を制御する。これと並行して、ＣＰＵ７８ａは、ノズル４２の中心位置がパーツカメラ６６の撮像領域の予め定められた基準点と一致するようにＸ軸及びＹ軸スライダ２０，２４を制御し、ノズル４２の中心位置が基準点に一致した時点でパーツカメラ６６により部品Ｐを撮像する。ＣＰＵ７８ａは、この撮像画像を解析することにより、基準点に対する部品Ｐの位置を把握する。

次に、ＣＰＵ７８ａは、ノズル４２を基板Ｓ上へ移動させる（ステップＳ１４０）。具体的には、ＣＰＵ７８ａは、Ｘ軸及びＹ軸スライダ２０，２４を制御することにより、基板Ｓのうち部品Ｐを実装させる所定位置の上方へノズル４２を移動させる。

次に、ＣＰＵ７８ａは、部品Ｐを基板Ｓの所定位置に実装させる（ステップＳ１５０)。具体的には、ＣＰＵ７８ａは、撮像画像に基づいて部品Ｐの姿勢が予め定めた所定の姿勢になるようにノズル回転用モータ３１を制御する。また、ＣＰＵ７８ａは、第１リニアモータ３４の可動子を下降させることによりノズルホルダ３０を下方へ移動させる。それと並行して、ＣＰＵ７８ａは、ノズル４２の先端に吸着されている部品Ｐが基板Ｓに当接する前に、第２リニアモータ５０の可動子を下降させることによりノズルホルダ３０に対してノズル４２を最下端へ移動させる。その後、ＣＰＵ７８ａは、ロードセル５３からの検出信号に基づいて部品Ｐが基板Ｓに接触したと判断すると、その反力が設定押付力と等しくなるように第２リニアモータ５０の可動子を上昇させる。これにより、部品Ｐが基板Ｓとの衝突によって損傷を受けないようにすることができる。また、ＣＰＵ７８ａは、部品Ｐが基板Ｓに当接した時点でノズル４２の先端に正圧が供給されるように圧力調整装置４３を制御する。これにより、部品Ｐは基板Ｓの所定位置に実装される。

次に、ＣＰＵ７８ａは、基板Ｓへ実装すべき部品の実装が完了したか否かを判定し（ステップＳ１６０）、完了していなければ次の部品ＰについてステップＳ１１０以降の処理を実行し、完了したならば本ルーチンを終了する。

ところで、第２リニアモータ５０の可動子が下降して第２アーム５１の第２係合部５２がノズル４２のフランジ４２ｃを押下する場合、第２係合部５２はノズル４２の中心軸Ｃからオフセットした位置を押下するため、力のモーメントが発生する。その結果、図８に示すように、ノズル４２は中心軸Ｃに沿って下降するのではなく、中心軸Ｃからずれて斜めに下降することが多い。また、ノズル４２は直径方向に延びるピン４４ａによって支持されている。その場合、フランジ４２ｃのうちピン４４ａの延長線上の位置を第２係合部５２で押下したときのずれ量とそれ以外の位置でのずれ量とは一致しないことが多い。

そのため、ＣＰＵ７８ａは、ノズル４２が交換されるごとに、ノズル４２がパーツカメラ６６の上方に来るようＸ軸及びＹ軸スライダ２０，２４を制御し、下降前後のずれ量を測定し、そのずれ量をＨＤＤ７８ｃに保存する。即ち、ＣＰＵ７８ａは、フランジ４２ｃを第２係合部５２で押下する前に撮像した画像におけるノズル４２の中心位置と、押下した後に撮像した画像におけるノズル４２の中心位置とのＸＹ座標上でのずれ量（下降前後のずれ量）を測定する。なお、撮像順は、まずフランジ４２ｃを押下した後の状態を撮像し、その後フランジ４２ｃを押下していない状態を撮像するのが好ましい。下降前後のずれ量を求めるにあたり、ＣＰＵ７８ａは、図５に示すようにフランジ４２ｃのうちピン４４ａの延長線上の測定位置を基準位置Ｍ１として設定する。そして、ＣＰＵ７８ａは、その基準位置Ｍ１で下降前後のずれ量を測定し、それを角度０°のずれ量としてＨＤＤ７８ｃに保存する。次に、ノズル４２の中心軸回りに所定方向へ９０°、１８０°、２７０°と順次回転させ、各測定位置Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４で下降前後のずれ量を測定し、それぞれを角度９０°、１８０°、２７０°のずれ量としてＨＤＤ７８ｃに保存する。

ノズル４２が部品Ｐを吸着する場合、部品Ｐの中心にノズル４２の中心が一致するように予め定められたＸＹ座標へノズル４２を移動させたとしても、何らかの原因（例えば装着ヘッドの製造時の公差など）により部品Ｐの中心にノズル４２の中心が一致しないことがある。これを一致させるための補正量をピックアップオフセット量といい、ノズル４２の下降前後のずれ量がゼロのときのピックアップオフセット量をピックアップオフセット基本量という。ノズル４２の下降前後のずれ量がゼロでない場合、このピックアップオフセット基本量にそのずれ量を加味する必要がある。そのときの補正値は、ピックアップオフセット基本量＋下降前後のずれ量になる。ピックアップオフセット基本量は、下降前後のずれ量がゼロの部品実装装置１０を用いて求めてもよいし、下降前後のずれ量がわかっている部品実装装置１０を用いてピックアップオフセット量を測定し、そこから下降前後のずれ量を差し引いた値としてもよい。ＣＰＵ７８ａは、部品実装処理ルーチンのステップＳ１２０において下降前後のずれ量を加味して部品Ｐの中心にノズル４２の中心が一致するようにＸＹ座標の位置制御を実行する。下降前後のずれ量を加味するにあたり、ＣＰＵ７８ａは、実際にフランジ４２ｃを第２係合部５２が押圧する位置が基準位置からノズルの中心軸回りに何度かを認識し、その角度に最も近い角度のずれ量をＨＤＤ７８ｃから読み出してそれを用いて補正する。

また、部品Ｐを吸着したノズル４２が基板Ｓの所定位置にこの部品Ｐを実装する場合、その所定位置に部品Ｐが正確に実装されるように予め定められたＸＹ座標へノズル４２を移動させたとしても、何らかの原因により所定位置に部品Ｐが正確に実装されないことがある。これを一致させるための補正量を実装ずれ量といい、ノズル４２の下降前後のずれ量がゼロのときの実装ずれ量を実装ずれ基本量という。ノズル４２の下降前後のずれ量がゼロでない場合には、この実装ずれ基本量にそのずれ量を加味する必要がある。そのときの補正量は、実装ずれ基本量＋下降前後のずれ量になる。実装ずれ基本量は、下降前後のずれ量がゼロの部品実装装置１０を用いて求めてもよいし、下降前後のずれ量がわかっている部品実装装置１０を用いて実装ずれ量を測定し、そこから下降前後のずれ量を差し引いた値としてもよい。ＣＰＵ７８ａは、部品実装処理ルーチンのステップＳ１５０において下降前後のずれ量を加味して基板Ｓの所定位置に部品Ｐが正確に実装されるようにＸＹ座標の位置制御を実行する。下降前後のずれ量を加味するにあたり、ＣＰＵ７８ａは、実際にフランジ４２ｃを第２係合部５２が押圧する位置が基準位置からノズルの中心軸回りに何度かを認識し、その角度に最も近い角度のずれ量をＨＤＤから読み出してそれを用いて補正する。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のノズルスプリング４６が本発明の弾性体に相当し、フランジ４２ｃが突起に相当し、第２リニアモータ５０、第２アーム５１及び第２係合部５２がノズル昇降機構に相当し、コントローラ７８が制御装置に相当する。

以上詳述した部品実装装置１０では、予め第２係合部５２がノズル４２をノズルホルダ３０に対して下方へ移動する前後のノズル４２の先端位置のずれ量を測定しておき、そのずれ量を加味して装着ヘッド１８が部品Ｐを吸着し基板Ｓへ実装するよう制御する。そのため、ノズル４２の中心軸からオフセットした位置を押下してノズル先端に部品Ｐを吸着したりノズル先端に吸着された部品Ｐを基板Ｓに実装したりする場合の吸着位置精度や実装位置精度を高くすることができる。

また、コントローラ７８は、ノズル４２が交換されるごとに下降前後のずれ量を測定するため、異なるノズル４２に交換されたとしても、交換後のノズル４２に合ったずれ量を加味して装着ヘッド１８が部品Ｐを吸着し基板Ｓへ実装するよう制御する。そのため、ノズル４２の交換後の吸着位置精度や実装位置精度を高くすることができる。

更に、コントローラ７８は、基準位置から実際に第２係合部５２がフランジ４２ｃを押下する位置までの角度に応じてノズル４２に発生する力のモーメントが異なり下降前後のずれ量が変動したとしても、その角度に応じた適切なずれ量を加味することができる。特に、フランジ４２ｃのうちピン４４ａの延長線上の位置でのずれ量とそれ以外の位置でのずれ量とは一致しないことが多いが、そうした場合でも、基準位置Ｍ１から第２係合部５２がフランジ４２ｃを押下する位置までの角度に応じた適切なずれ量を求めるため、制御の精度を高くすることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明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。

例えば、上述した実施形態では、ノズル４２を交換するにあたり、ノズルホルダ３０からノズル４２をノズルスリーブ４４と共に交換するものとして説明したが、特にこれに限定されない。例えば、図９に示すように、ピン４４ａを備えたノズルスリーブ４４はノズルホルダ３０の下端に着脱不能に固定され、ノズル４２はノズル本体４２１と先端部材４２２とからなり、先端部材４２２がノズル本体４２１に対して着脱されるものである。ここでは、一例として先端部材４２２がノズル本体４２１に取り付けられたボールプランジャ４２３によって着脱可能に支持されているが、例えばボールプランジャ４２３の代わりにビス止めで着脱可能に支持されていてもよい。図９では、ＣＰＵ７８ａは、ノズル４２の先端部材４２２が交換されるごとに下降前後のずれ量を測定するようにすればよい。このようにしても、上述した実施形態と同様の効果が得られる。

上述した実施形態では、ピックアップオフセット基本量や実装ずれ基本量に下降前後のずれ量を加味してＸＹ座標の位置制御を行う例を示したが、その他の補正値に下降前後のずれ量を加味してもよい。例えば、各種のキャリブレーションデータについても下降前後のずれ量をゼロとしたデータ量を基本量とし、その基本量に下降前後のずれ量を加味して制御を行うようにしてもよい。

上述した実施形態では、下降前後のずれ量は基準位置Ｍ１（角度０°）から９０°おきに測定したが、特にこれに限定されるものではなく、例えば基準位置Ｍ１から所定角度（６０°とか４５°とか３０°とか２０°など）おきに測定してもよい。また、下降前後のずれ量が角度に依存しない場合には、いずれか１点で下降前後のずれ量を測定すればよい。

上述した実施形態では、装着ヘッド１８としてノズル４２を着脱可能に保持するノズルホルダ３０を１つだけ備える例を示したが、こうしたノズルホルダ３０を、上下軸を回転中心とするロータの周囲に等角度間隔で複数設けてもよい。具体的な構成は、特許文献１（ＷＯ２０１４／０８０４７２）の図６を参照されたい。このような構成であっても、各ノズルごとに下降前後のずれ量を測定しておき、そのずれ量を加味して装着ヘッドが部品を吸着し基板へ実装するように制御すれば、上述した実施形態と同様の効果が得られる。

上述した実施形態では、ノズル４２の交換時に下降前後のずれ量を測定したが、測定時期は特にノズル４２の交換時に限定されない。例えば生産開始時にこうしたずれ量を測定してもよいし定期的にこうしたずれ量を測定してもよい。いずれにしても、測定後のノズル４２のずれ量を加味して装着ヘッド１８が部品Ｐを吸着し基板Ｓへ実装するよう制御すれば、そのノズル４２の吸着位置精度や実装位置精度を高くすることができる。

本発明は、部品実装装置や部品実装装置を組み込んだ部品実装システムなどに利用可能である。

１０部品実装装置、１２基板搬送ユニット、１４支持板、１４ａ屋根部、１６コンベアベルト、１７支持ピン、１８装着ヘッド、１９支持筒、２０Ｘ軸スライダ、２２ガイドレール、２４Ｙ軸スライダ、２６ガイドレール、３０ノズルホルダ、３０ａ回転伝達ギヤ、３０ｂフランジ、３０ｃ誘導溝、３０ｄ上側環状突起、３０ｅ下側環状突起、３１ノズル回転用モータ、３２駆動ギヤ、３３第１アーム、３３ａ第１係合部、３４第１リニアモータ、３５ガイド部材、３６ロックスリーブ、３７ロックスプリング、４２ノズル、４２通気路、４２ａ通気路、４２ｂ吸着口、４２ｃフランジ、４２ｄバネ受け部、４２ｅ段差面、４２ｆ軸部、４２ｇ長穴、４３圧力調整装置、４４ノズルスリーブ、４４ａピン、４６ノズルスプリング、５０第２リニアモータ、５１第２アーム、５２第２係合部、５３ロードセル、６０リール、６４マークカメラ、６６パーツカメラ、７０部品供給ユニット、７２リール、７４フィーダ、７７フィーダコントローラ、７８コントローラ、７８ａＣＰＵ、７８ｂＲＯＭ、７８ｃＨＤＤ、７８ｄＲＡＭ、７８ｅ入力装置、７８ｆ表示装置、８０管理コンピュータ、８２パソコン本体、８４入力デバイス、８６ディスプレイ、４２１ノズル本体、４２２先端部材、４２３ボールプランジャ。

Claims

装着ヘッドを制御する制御装置を備えた部品実装装置であって、
前記装着ヘッドは、
上下方向に延びるノズルホルダと、
前記ノズルホルダの下端に該ノズルホルダに対して上下動可能に取り付けられたノズルと、
前記ノズルを弾性支持する弾性体と、
前記ノズルの中心軸からオフセットした位置に設けられた突起と、
前記突起に係合して前記突起を前記弾性体の弾性力に抗して押下することにより前記ノズルを下方へ移動可能なノズル昇降機構と、
を備え、
前記制御装置は、
予め前記ノズル昇降機構が前記ノズルを下方へ移動する前の前記ノズルの先端位置と前記ノズル昇降機構が前記ノズルを下方へ移動した後の前記ノズルの先端位置とのずれ量を測定しておき、前記ずれ量を加味して前記装着ヘッドが部品を吸着し基板へ実装するよう制御する、
部品実装装置。
前記制御装置は、前記ノズルが交換されるごとに前記ずれ量を測定する、
請求項１に記載の部品実装装置。
前記制御装置は、予め前記突起の所定の基準位置を前記ノズル昇降機構が押下したときと該基準位置とは異なる１以上の回転角度位置を前記ノズル昇降機構が押下したときとで前記ずれ量を測定し、前記ノズルが実際に部品を吸着又は装着するときの前記基準位置から前記ノズル昇降機構が前記突起を押下する位置までの角度に応じた前記ずれ量を測定済みの前記ずれ量から求め、該ずれ量を加味して前記装着ヘッドが部品を吸着し基板へ実装するよう制御する、
請求項１又は２に記載の部品実装装置。
前記ノズルホルダは、該ノズルホルダの下端に該ノズルホルダの直径方向に掛け渡されたピンを有し、
前記ノズルは、上下方向に延びる長溝又は長穴からなる一対のガイド部を有し、
前記ピンは、前記一対のガイド部を挿通して前記ノズルが上下方向に移動するのをガイドし、
前記制御装置は、前記突起のうち前記ピンの延長線上の位置を前記基準位置とする、
請求項３に記載の部品実装装置。