(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体に昇降自在に支持された移動体と、
前記移動体を昇降させる駆動を出力する第１の駆動源と、
前記移動体に対して昇降自在に設けられ、先端部で部品を吸着する吸着ノズルと、
前記吸着ノズルを昇降させて、前記吸着ノズルで吸着した部品を実装対象物に加圧して実装する際の駆動源となる第２の駆動源と、
前記第２の駆動源と前記吸着ノズルを連結し、前記第２の駆動源の駆動を前記吸着ノズルに伝達する伝達機構と、
前記移動体に設けられ、前記吸着ノズルの下降の際に所定の高さで前記伝達機構が当接して前記吸着ノズルの下降を制止するストッパと、を備え、前記吸着ノズルにより吸着した部品を実装対象物に実装する部品実装装置において、
前記第１の駆動源による前記移動体の下降時における加速中のみ又は上昇時における減速中のみ前記第２の駆動源の出力を上昇させて、前記伝達機構による前記ストッパへの加圧力を増加させる制御手段を備えることを特徴とする部品実装装置。
【請求項２】
前記吸着ノズルの部品に対する荷重を検出する荷重検出手段と、
前記荷重検出手段により検出された荷重が所定の閾値を超えた場合に、前記第２の駆動源の出力を上昇させて、前記伝達機構による前記ストッパへの加圧力を増加させる第２の制御手段と、を備え、
前記第２の制御手段は、前記第１の駆動源による前記移動体の加減速が終わって一定速度での昇降になったときに、前記第２の駆動源の出力を前記移動体の加減速前の出力に戻すことを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置。
【請求項３】
筐体に昇降自在に支持された移動体と、
前記移動体を昇降させる駆動を出力する第１の駆動源と、
前記移動体に対して昇降自在に設けられ、先端部で部品を吸着する吸着ノズルと、
前記吸着ノズルを昇降させて、前記吸着ノズルで吸着した部品を実装対象物に加圧して実装する際の駆動源となる第２の駆動源と、
前記第２の駆動源と前記吸着ノズルを連結し、前記第２の駆動源の駆動を前記吸着ノズルに伝達する伝達機構と、
前記移動体に設けられ、前記吸着ノズルの下降の際に所定の高さで前記伝達機構が当接して前記吸着ノズルの下降を制止するストッパと、を備え、前記吸着ノズルにより吸着した部品を実装対象物に実装する部品実装装置において、
前記第２の駆動源と異なる駆動源で、前記伝達機構による前記ストッパへの加圧力を加える補助加圧装置と、
前記第１の駆動源による前記移動体の下降時における加速中のみ又は上昇時における減速中のみ前記補助加圧装置を駆動させて、前記伝達機構による前記ストッパへの加圧力を増加させる補助制御手段と、
を備えることを特徴とする部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品を基板に実装する電子部品実装装置が知られている。
電子部品実装装置は、吸着ノズルを有し、Ｘ−Ｙ平面を移動自在とされたヘッドを備えている。吸着ノズルがフィーダから吸着により電子部品を受け取り、基板の部品実装箇所までヘッドが移動し、吸着ノズルから電子部品を解放することで電子部品の搭載が行われる。
ヘッドには、当該ヘッドの移動時には吸着ノズルを上昇させ、電子部品の受け取り時及び搭載時には吸着ノズルを下降させる機構が設けられている。具体的には、ヘッドは、昇降可能に支持された可動ブラケットを上下動させる上下動モータと、可動ブラケットに対して回転可能且つ上下動可能に支持されると共に吸着ノズルを上下動可能に支持する回転ケースと、可動ブラケットに駆動軸が連結され、駆動軸の上下動により回転ケースを介して吸着ノズルを上下動させるボイスコイルモータと、回転ケースに設けられ、吸着ノズルの先端部に生じる荷重を検出するロードセルとを備えている。
【０００３】
かかるヘッドでは、基板への電子部品の搭載時において、回転ケースが上下に振動しないようボイスコイルモータにより当該回転ケースを下方へ移動させてストッパに当接させた状態で、上下動モータにより可動ブラケットを下降させる。そして、ロードセルにより吸着ノズルの先端部が電子部品を介して基板に接触したことが検出されると、検出荷重が所定の目標荷重となるようにボイスコイルモータを上昇方向に駆動させて、部品搭載時の荷重の調節を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の電子部品実装装置においては、図２０に示すように、ボイスコイルモータの出力を上昇させることにより回転ケースを下方に移動させ、ストッパに向けて押し続けている。
しかし、上下動モータを駆動させると、モータ軸が下方向に移動中に加速もしくは上方向に移動中に減速した場合、回転ケースに上方向の慣性力が加わるので、ボイスコイルモータがそれを上回る力で回転ケースを下方に押さえ付けなければ、回転ケースがストッパから離れて上下のばたつきを抑えることができず、部品認識及び搭載時の精度に悪影響を与えてしまう。
この問題を解消するために、ボイスコイルモータによる回転ケースの押し付け力を大きくすることが考えられるが、出力を大きくすることによりボイスコイルモータが発熱し、周囲の部品に悪影響を与えてしまう。
ボイスコイルモータの発熱を防止するために、定格出力のより大きなボイスコイルモータを用いることも考えられるが、ボイスコイルモータのサイズが大きくなると共にその重量も増加してしまうため、軽量化を図ることができず、コストも高くなってしまう。
また、ボイスコイルモータの発熱を抑えるために、上下動モータの駆動中にボイスコイルモータの押し付け力を小さくする制御を行うと、基板の生産タクトが遅れてしまう。
また、基板の生産タクトを向上させるため、上下動モータの加減速度をより速めることが望まれているが、加減速度を速めることで、上記の問題はさらに顕著になり、さらに、ボイスコイルモータの出力不足を招いてしまう。
この問題を解消するために、定格出力のより大きなボイスコイルモータを用いることが必要となるが、ボイスコイルモータのサイズが大きくなると共にその重量も増加してしまうため、設置スペースの拡大、ボイスコイルモータを支持する筐体の剛性強化につながり、コストが高くなってしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、上下動モータの加減速による慣性力により回転ケースがストッパから離れて上下にばたつくのを抑えることができる部品実装装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、
筐体に昇降自在に支持された移動体と、
前記移動体を昇降させる駆動を出力する第１の駆動源と、
前記移動体に対して昇降自在に設けられ、先端部で部品を吸着する吸着ノズルと、
前記吸着ノズルを昇降させて、前記吸着ノズルで吸着した部品を実装対象物に加圧して実装する際の駆動源となる第２の駆動源と、
前記第２の駆動源と前記吸着ノズルを連結し、前記第２の駆動源の駆動を前記吸着ノズルに伝達する伝達機構と、
前記移動体に設けられ、前記吸着ノズルの下降の際に所定の高さで前記伝達機構が当接して前記吸着ノズルの下降を制止するストッパと、を備え、前記吸着ノズルにより吸着した部品を実装対象物に実装する部品実装装置において、
前記第１の駆動源による前記移動体の下降時における加速中のみ又は上昇時における減速中のみ前記第２の駆動源の出力を上昇させて、前記伝達機構による前記ストッパへの加圧力を増加させる制御手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の部品実装装置において、
前記吸着ノズルの部品に対する荷重を検出する荷重検出手段と、
前記荷重検出手段により検出された荷重が所定の閾値を超えた場合に、前記第２の駆動源の出力を上昇させて、前記伝達機構による前記ストッパへの加圧力を増加させる第２の制御手段と、を備え、
前記第２の制御手段は、前記第１の駆動源による前記移動体の加減速が終わって一定速度での昇降になったときに、前記第２の駆動源の出力を前記移動体の加減速前の出力に戻すことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、
筐体に昇降自在に支持された移動体と、
前記移動体を昇降させる駆動を出力する第１の駆動源と、
前記移動体に対して昇降自在に設けられ、先端部で部品を吸着する吸着ノズルと、
前記吸着ノズルを昇降させて、前記吸着ノズルで吸着した部品を実装対象物に加圧して実装する際の駆動源となる第２の駆動源と、
前記第２の駆動源と前記吸着ノズルを連結し、前記第２の駆動源の駆動を前記吸着ノズルに伝達する伝達機構と、
前記移動体に設けられ、前記吸着ノズルの下降の際に所定の高さで前記伝達機構が当接して前記吸着ノズルの下降を制止するストッパと、を備え、前記吸着ノズルにより吸着した部品を実装対象物に実装する部品実装装置において、
前記第２の駆動源と異なる駆動源で、前記伝達機構による前記ストッパへの加圧力を加える補助加圧装置と、
前記第１の駆動源による前記移動体の下降時における加速中のみ又は上昇時における減速中のみ前記補助加圧装置を駆動させて、前記伝達機構による前記ストッパへの加圧力を増加させる補助制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、制御手段は、第１の駆動源による移動体の下降時における加速中のみ又は上昇時における減速中のみ第２の駆動源の出力を上昇させて、伝達機構によるストッパへの加圧力を増加させる。
これにより、第１の駆動源の加減速による慣性力により伝達機構が移動体から離れて上下にばたつくときだけ加圧力を増加させることができるので、ばたつきを抑えることができると共に、第２の駆動源の発熱を抑え、省エネルギー化を実現することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、荷重検出手段により検出された荷重が所定の閾値を超えた場合に、第２の制御手段は、第２の駆動源の出力を上昇させて、伝達機構によるストッパへの加圧力を増加させる。
これにより、荷重検出手段により検出したことをトリガーとして第２の駆動源の制御をすればよいので、事前に第２の駆動源の出力を上昇させるタイミングの計算処理等が不要となる。
また、第２の制御手段は、第１の駆動源による移動体の加減速が終わって一定速度での昇降になったときに、第２の駆動源の出力を移動体の加減速前の出力に戻すので、昇降速度が一定になったことをトリガーとして第２の駆動源の出力を元に戻すことができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、補助制御手段は、第１の駆動源による移動体の下降時における加速中のみ又は上昇時における減速中のみ補助加圧装置を駆動させて加圧力を増加させる。
これにより、第１の駆動源による移動体の下降の際の加速している間又は上昇の際の減速している間に伝達機構に慣性力が作用するので、補助制御手段による補助加圧装置の制御により伝達機構のばたつきを抑えることができると共に、第２の駆動源の発熱を抑え、省エネルギー化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】部品実装装置の斜視図。
【図２】吸着ノズルがストッパから離間した状態の昇降装置の側断面図。
【図３】吸着ノズルがストッパに当接した状態の昇降装置の側断面図。
【図４】昇降装置の制御構成を示すブロック図。
【図５】ボイスコイルモータの制御構成を示すブロック図。
【図６】吸着ノズルの駆動制御のフローチャート。
【図７】ボイスコイルモータの出力制御のタイミングチャート。
【図８】可動ブラケットの下降の際の加速時における電流制御のフローチャート。
【図９】可動ブラケットの上昇の際の減速時における電流制御のフローチャート。
【図１０】第２の実施形態において、部品実装装置のボイスコイルモータの制御構成を示すブロック図。
【図１１】第２の実施形態において、ボイスコイルモータの出力制御のタイミングチャート。
【図１２】第２の実施形態において、可動ブラケットの昇降の際の加減速時における電流制御のフローチャート。
【図１３】第３の実施形態において、吸着ノズルがストッパから離間した状態の昇降装置の側断面図。
【図１４】変形例において、吸着ノズルがストッパに当接した状態の昇降装置の側断面図。
【図１５】変形例において、補助加圧装置としてソレノイドを利用した場合の模式図。
【図１６】変形例において、補助加圧装置としてカムを利用した場合の模式図。
【図１７】変形例において、補助加圧装置として二つの永久磁石を利用した場合の模式図。
【図１８】変形例において、補助加圧装置として電磁石と永久磁石を利用した場合の模式図。
【図１９】変形例において、補助加圧装置としてカムと二つの磁石を利用した場合の模式図。
【図２０】従来の部品実装装置におけるボイスコイルモータの出力制御のタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る部品実装装置の実施形態について説明する。
［第１の実施形態］
＜部品実装装置の構成＞
図１に示すように、部品実装装置１００は、部品供給装置から供給される電子部品（部品）を基板（実装対象物）に実装する装置である。
図１は、電子部品実装装置１００の斜視図である。以下、図示のように、水平面において互いに直交する二方向をそれぞれＸ軸方向（基板搬送方向）とＹ軸方向（基板搬送方向との直交方向）とし、これらに直交する鉛直方向をＺ軸方向とする。
部品実装装置１００は、基板に各種の電子部品の搭載を行うものであって、図１に示すように、搭載される電子部品を供給する複数の電子部品フィーダー１０１及び電子部品フィーダー１０１を複数並べて保持するフィーダーバンク１０２からなる二組の部品供給部と、Ｘ軸方向に基板を搬送する基板搬送手段１０３と、当該基板搬送手段１０３による基板搬送経路の途中に設けられた基板に対する電子部品搭載作業を行うための基板保持部１０４と、複数（この例では三基）の吸着ノズル１２をそれぞれ昇降可能に保持する昇降装置１０と、各昇降装置１０が固定されて電子部品の保持を行うヘッド１０６と、ヘッド１０６を二組の部品供給部と基板保持部１０４とを含んだ作業エリア内の任意の位置に駆動搬送するヘッド移動機構としてのＸ−Ｙガントリ１０７と、ヘッド１０６に搭載され、吸着ノズル１２に吸着された電子部品の撮像を行う複数（この例では三基）の撮像手段としてのＣＣＤカメラ１０８と、吸着ノズル１２に保持された電子部品の垂直下方からの画像をＣＣＤカメラ１０８により撮像可能とする撮像ミラー１２０と、部品実装装置１００の各部の動作制御を行う制御手段１１０とを備えている。
【００１５】
かかる電子部品実装装置１００の制御手段１１０は、電子部品フィーダー１０１の電子部品の受け渡し部１０１ａから各吸着ノズル１２に電子部品を吸着させる。また、制御手段１１０は、各吸着ノズル１２に吸着された電子部品をそれぞれのＣＣＤカメラ１０８で撮像して得られた撮像画像データから画像処理を行ってノズル先端部に対する電子部品の位置及びノズルの中心線を中心とする角度（向き）を求め、基板に対する吸着ノズル１２の位置決めの補正並びに吸着ノズル１２を回転させて電子部品の角度の補正を行い、電子部品の実装制御を行う。
【００１６】
（吸着ノズルの昇降装置）
図２は、吸着ノズル１２の昇降装置１０の側断面図である。図２に示すように、吸着ノズル１２の昇降装置１０は、ヘッド１０６に固定支持された筐体としての本体フレーム１１と、ノズルホルダ１３に保持されて電子部品Ｃをその先端部で吸着保持する吸着ノズル１２と、上下動可能に本体フレーム１１に支持された移動体としての可動ブラケット１４と、可動ブラケット１４を上下方向に駆動する第１の上下動手段２０と、可動ブラケット１４に設けられると共に当該可動ブラケット１４からノズルホルダ１３を介して吸着ノズル１２を上下方向に沿って駆動する第２の上下動手段３０と、吸着ノズル１２に負圧を供給する負圧供給手段４０と、吸着ノズル１２に付与される荷重を検出する荷重検出手段としてのロードセル１５と、上下方向に沿った軸を中心に吸着ノズル１２の回転角度調節を行う回転角度調節手段５０とを備えている。以下に各部を詳説する。
【００１７】
本体フレーム１１は、前述のようにヘッド１０６に固定支持され、Ｘ−Ｙ平面（水平面）に沿って，例えば電子部品Ｃの受け取り位置や基板の搭載位置に搬送される。
【００１８】
可動ブラケット１４は、本体フレーム１１の下部においてリニアガイド１９を介して上下動可能に支持されている。この可動ブラケット１４は、本体フレーム１１に設けられた第１の上下動手段２０により上下方向に駆動する。
【００１９】
第１の上下動手段２０は、本体フレーム１１の上部において下方に出力軸を向けた状態で配設された回転駆動式の上下動モータ２１（第１の駆動源）と、その回転角度量を検出するエンコーダ２２と、上下動モータ２１の出力軸にカップリングを介して連結され，上下方向に沿った状態で回転自在に本体フレーム１１に支持されたボールネジシャフト２３と、このボールネジシャフト２３により上下動が付与されるボールネジナット２４とを有している。
ボールネジナット２４は、可動ブラケット１４に固定されており、上下動モータ２１の回転駆動により回転角度量に応じて可動ブラケット１４の上下方向の位置決めを行う。また、エンコーダ２２は、その検出信号が制御手段１１０（図４参照）に出力され、制御手段１１０が検出信号に基づいて可動ブラケット１４の現在位置を認識して上下動モータ２１の動作制御を行うことを可能としている。
【００２０】
吸着ノズル１２は、下端部が先細に形成された管状体であり、当該先端部を電子部品Ｃに向けた状態で吸着保持が行われる。吸着ノズル１２の上端部はノズルホルダ１３に連結されている。
ノズルホルダ１３は、後述するノズルシャフト４１の下端部に設けられ、下端部に吸着ノズル１２が着脱自在に取り付けられた筒状体である。
【００２１】
負圧供給手段４０は、下端部がノズルホルダ１３に連結されたノズルシャフト４１と、このノズルシャフト４１の上端部に連結されたガスケット４２とを備えている。このうち、ガスケット４２は、吸着ノズル１２が電子部品を吸着するための負圧の供給を行う図示しない負圧源たる吸気ポンプ或いはエジェクター等と接続可能となっている。
【００２２】
ノズルシャフト４１は、その上端部が本体フレーム１１の上部近傍まで延出されており、後述するスプライン構造を介して回転角度調節手段５０に連結されており、回転角度調節手段５０から回転動作が付与される構造となっている。つまり、これにより、吸着ノズル１２に鉛直上下方向を軸とする回転動作が付与され、吸着した電子部品の向きを調節することを可能としている。
また、ノズルシャフト４１の下部は、可動ブラケット１４に設けられた空気軸受け４３により鉛直上下方向の軸回りに回転及び上下動可能に支持されている。空気軸受け４３は、ノズルシャフト４１の下部の外径よりわずかに大きな内径のスリーブであって、ノズルシャフト４１との隙間に空気を供給することでノズルシャフト４１をその中心位置に保持することができる。かかる空気軸受け４３は非接触でノズルシャフト４１を支持するので摩擦の発生がなく、ノズルシャフト４１を円滑に回転及び上下動させることが可能である。
【００２３】
回転角度調節手段５０は、本体フレーム１１の上部において下方に出力軸を向けた状態で配設された角度調節モータ５１（回転駆動源）と、その回転角度量を検出するエンコーダ５２と、角度調節モータ５１の出力軸の下端部にカップリングを介して連結されたスプラインナット５３とを備えている。
上記角度調節モータ５１とスプラインナット５３とは、前述したノズルシャフト４１と同心となる位置に配設されており、ノズルシャフト４１の上部の外周面はスプラインナット５３に嵌合するスプライン軸となっている。かかるスプライン軸とスプラインナット５３とによりスプライン構造が構成されている。
これにより、ノズルシャフト４１は、角度調節モータ５１のトルクが付与されると共に、角度調節モータ５１及びスプラインナット５３に対して上下動を行うことが可能となっている。
一方、エンコーダ５２は角度調節モータ５１の出力軸の回転角度量を制御手段１１０に出力しており、これに基づいて制御手段１１０は角度調節モータ５１に所定の角度量の回転を生じるように回転駆動制御を行うことを可能としている。その結果、角度調節モータ５１の出力軸からスプラインナット５２，ノズルシャフト４１及びノズルホルダ１３を介して吸着ノズル１２の回転駆動が行われ、吸着ノズル１２の先端部に吸着保持された電子部品Ｃの向きを調節することが可能である。
【００２４】
第２の上下動手段３０は、ノズルシャフト４１に隣接する配置で可動ブラケット１４の上部に固定装備され、鉛直上下方向に沿って往復動作を行う出力軸を備えたボイスコイルモータ３１（第２の駆動源）と、ボイスコイルモータ３１の出力軸３１ａの下端部に垂下支持され、ロードセル１５を保持する支持枠３２と、一端部がノズルシャフト４１に連結され、他端部が支持枠３２に支持された荷重アーム３３と、荷重アーム３３とロードセル１５との間に介在する与圧バネ３４と、荷重アーム３３と支持枠３２との間に介在する支持バネ３５とを備えている。
【００２５】
荷重アーム３３の一端部はラジアル軸受け３６を介してノズルシャフト４１の中間位置に連結されており、当該ノズルシャフト４１の鉛直軸回りの回転を許容し、鉛直上下方向についてはノズルシャフト４１（吸着ノズル１２）と荷重アーム３３とが一体的に上下動を行うようになっている。即ち、荷重アーム３３とラジアル軸受け３６により、ボイスコイルモータ３１の駆動が吸着ノズル１２に伝達される。よって、荷重アーム３３とラジアル軸受け３６を備えることで伝達機構３９が構成される。
また、荷重アーム３３は、空気軸受け４３の上側に設けられており、可動ブラケット１４に対して吸着ノズル１２及びノズルシャフト４１を下降させると、空気軸受け４３の上端部に荷重アーム３３が所定の高さで当接し、それより下方への下降動作を規制する構造となっている（図３参照）。即ち、空気軸受け４３は、第２の上下動手段３０による吸着ノズル１２の下降動作を規制するストッパとしての機能も有している。
【００２６】
支持枠３２は、矩形の枠状であって、互いに対向する天板３２ａと底板３２ｂとを備え、天板３２ａの上面にはボイスコイルモータ３１の出力軸の下端部が固定連結され、天板３２ａの下面にはロードセル１５が下向きに固定設置されている。また、荷重アーム３３の他端部は支持枠３２の天板３２ａと底板３２ｂの間に位置し、当該荷重アーム３３の他端部の上面とロードセル１５の下面（荷重検出面）との間に前述した与圧バネ３４が配設されている。また、荷重アーム３３の他端部の下面と支持枠３２の底板３２ｂの上面との間には前述した支持バネ３５が配設されている。
【００２７】
荷重アーム３３が上下のバネ３４，３５により挟まれた配置となることで、ボイスコイルモータ３１の出力軸３１ａの駆動により荷重アーム３３から空気軸受け４３の上面に対して付与している荷重をロードセル１５により検出させることができる。また、荷重アーム３３から付与される荷重が、吸着ノズル１２の先端部で電子部品を基板側に加圧するための荷重と一致する場合があり、その場合には、吸着ノズル１２が搭載時の電子部品に付与する荷重を検出することも可能となっている。
【００２８】
制御手段１１０は、図４に示すように、吸着ノズル１２の昇降装置１０の各種制御を実行させる制御プログラムが書き込まれているＲＯＭ１１０ａと、制御プログラムに従って上下動モータ２１，ボイスコイルモータ３１，角度調節モータ５１及び負圧供給手段４０等の各部の動作を集中制御するＣＰＵ１１０ｂと、ＣＰＵ１１０ｂの処理データをワークエリアに格納するＲＡＭ１１０ｃとを備えている。
【００２９】
制御手段１１０には、その動作制御に必要となるデータの入力設定や動作の開始の指示入力等を行う設定入力手段６４と、当該制御手段１１０からの制御信号に従って各モータ２１，３１，５１を駆動する各駆動回路６１，６２，６３と、エンコーダ２２，５２，ロードセル１５の出力を検出信号として当該制御手段１１０に入力する各入力回路６５，６６，６７とが併設されている。
【００３０】
図５に示すように、制御手段１１０は、ボイスコイルモータ３１用のコントローラ６０に接続されており、押付時間管理部６８（時間計測回路）による時間管理の下、制御手段１１０は、ボイスコイルモータ３１の出力を制御する。
具体的には、ＣＰＵ１１０ｂがＲＯＭ１１０ａに記憶されたプログラムを実行することで、制御手段１１０は、上下動モータ２１による可動ブラケット１４の下降時における加速中のみ又は上昇時における減速中のみボイスコイルモータ３１の出力を上昇させて、伝達機構３９（荷重アーム３３とラジアル軸受け３６）による空気軸受け４３への加圧力を増加させる。
このとき、制御手段１１０は、上下動モータ２１による可動ブラケット１４の下降の際の加速度、上昇の際の減速度の大きさに比例させてボイスコイルモータ３１の出力を制御する。即ち、可動ブラケット１４の加減速度が大きくなるほど、伝達機構３９に作用する慣性力も大きくなるので、ボイスコイルモータ３１の出力を大きくして伝達機構３９による空気軸受け４３への押付力を大きくし、慣性力によるばたつきを抑える。
【００３１】
＜吸着ノズルの駆動制御＞
電子部品Ｃが基板に搭載される際にＣＰＵ１１０ｂが実行する吸着ノズル１２の駆動制御方法について、図６のフローチャートを参照して説明する。これは、ＣＰＵ１１０ｂがＲＯＭ１１０ａに格納された所定のプログラムを実行することにより行われる処理である。
なお、ここでは、吸着ノズル１２が電子部品Ｃの吸着を行い、角度調節モータ５１により吸着ノズル１２の先端部の電子部品Ｃの向きが既に調節されて、基板の搭載位置にヘッド１０６が搬送された状態にあることを前提とする。
【００３２】
ＣＰＵ１１０ｂは、上下動モータ２１を駆動させて、吸着ノズル１２の先端部をヘッド１０６搬送時の高さＺ３から、予め設定した基準高さＺ２まで高速で下降させる（ステップＳ１）。このとき、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）３１は非駆動状態（出力Ｖ０）にあり、吸着ノズル１２は可動ブラケット１４に対して最も下降した位置、つまり、荷重アーム３３が空気軸受け４３の上面に当接した状態にある。なお、高さＺ２は、ボイスコイルモータ３１が非駆動状態で吸着ノズル１２が最も下降した高さであり、吸着ノズル１２の下端部が電子部品Ｃに届くことがない高さに設定されている。また、かかる状態におけるロードセル（ＬＣ）１５の検出荷重はＬ０となっている。
【００３３】
次に、ＣＰＵ１１０ｂは、エンコーダ２２の出力に基づいて吸着ノズル１２の先端部が高さＺ２に到達したか否かを判定し（ステップＳ２）、ＣＰＵ１１０ｂは、到達していないと判定した場合には（ステップＳ２：Ｎｏ）、ステップＳ１に戻る。
ＣＰＵ３０ｂは、吸着ノズル１２の先端部が高さＺ２に到達していると判定した場合には（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１０ｂは、吸着ノズル１２の先端部を高さＺ２で停止させると共に、ボイスコイルモータ３１の出力をＶ１まで上げて当該ボイスコイルモータ３１に上昇駆動力を作用させる（ステップＳ３）。このときのボイスコイルモータ３１の出力Ｖ１は、後述する駆動力確認工程によって予め設定されている出力値であり、より詳しくは、荷重アーム３３が空気軸受け４３の上面から丁度離間する出力値である。なお、吸着ノズル１２の先端部を高さＺ２で停止させたときに吸着ノズル１２に対して下方への慣性力が作用するが、荷重アーム３３が空気軸受け４３の上面に当接させた状態にあるので吸着ノズル１２がこの慣性力によって下方へ移動することはなく、吸着ノズル１２と電子部品Ｃとが接触する事態は生じない。ここの加圧力制御については、後述する。
【００３４】
次に、ＣＰＵ１１０ｂは、上下動モータ２１を駆動させて吸着ノズル１２の低速での下降を開始する（ステップＳ４）。このとき、ボイスコイルモータ３１の出力はＶ１のままである。なお、このステップＳ４における吸着ノズル１２の「低速」での下降とは、ステップＳ１における「高速」での下降に比べて相対的に遅いことを意味している。
【００３５】
次に、ＣＰＵ１１０ｂは、ロードセル１５からの出力の変化に基づいて、吸着ノズル１２の先端部が電子部品Ｃを介して基板に接触したか否かを判定する（ステップＳ５）。ここでは、ＣＰＵ１１０ｂは、ロードセル１５からの出力の変化がＬ０からＬ１まで変化していない場合には、吸着ノズル１２が基板に接触していないと判定し（ステップＳ５；Ｎｏ）、当該ステップＳ５を繰り返す。
一方、ロードセル１５からの出力の変化がＬ０からＬ１まで変化していた場合には、ＣＰＵ１１０ｂは、吸着ノズル１２が基板に接触していると判定し（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、そのときのＺ軸高さをＺ０としてＲＡＭ１１０ｃに記憶させると共に、電子部品Ｃが所定の荷重で基板に当接するようにボイスコイルモータ３１に出力Ｖ２の下降駆動力を作用させる（ステップＳ６）。
【００３６】
次に、ＣＰＵ１１０ｂは、エンコーダ２２の出力に基づいて吸着ノズル１２の先端部が高さＺ１に到達したか否かを判定し（ステップＳ７）、ＣＰＵ１１０ｂは、到達していないと判定した場合には（ステップＳ７；Ｎｏ）、当該ステップＳ７を繰り返す。
ＣＰＵ１１０ｂは、吸着ノズル１２の先端部が高さＺ１に到達していると判定した場合には（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１０ｂは、上下動モータ２１を停止させて当該高さＺ１を保持すると共に、ロードセル１５の出力がＬ２に保たれるようにボイスコイルモータ３１の出力をＶ２に保持する（ステップＳ８）。なお、吸着ノズル１２の先端部が高さＺ１に到達していなくとも、ステップＳ６からボイスコイルモータ３１の出力をＶ２に保持しておいてもよい。
【００３７】
次に、ＣＰＵ１１０ｂは、吸着ノズル１２の先端部が高さＺ１に到達してから所定の加圧時間Ｔが経過したか否かを判定し（ステップＳ９）、経過していない場合には（ステップＳ９：Ｎｏ）、当該ステップＳ９を繰り返す。そして、所定の加圧時間Ｔが経過していた場合には（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１０ｂは、上下動モータ２１を駆動させて吸着ノズル１２の先端部を高さＺ２まで低速で上昇させた後、高さＺ３まで高速で上昇させる（ステップＳ１０）。また、このとき同時に、ＣＰＵ１１０ｂは、ボイスコイルモータ３１の出力をＶ０まで戻す。
以上により、電子部品Ｃが基板に搭載される際の吸着ノズル１２の駆動制御が終了する。
【００３８】
＜ボイスコイルモータによる加圧力の制御＞
（吸着ノズルの高速下降時）
図７のタイミングチャートに示すように、ＣＰＵ１１０ｂによる駆動制御の下、ボイスコイルモータ３１は、可動ブラケット１４の高速下降の際の加速している間に出力を上昇させて、荷重アーム３３による空気軸受け４３への加圧力を増加させる。
図８のフローチャートに示すように、ＣＰＵ１１０ｂは、ボイスコイルモータ３１の出力を上昇させる開始タイミングになったか否かを判断する（ステップＳ２１）。
ＣＰＵ１１０ｂは、開始タイミングになったと判断した場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１０ｂは、ボイスコイルモータ３１の押付開始指令から可動ブラケット１４が加速を開始するまでの時間と可動ブラケット１４の加速時間と余裕を考慮したマージン時間との合計時間ｔ１を算出する（ステップＳ２２）。
ＣＰＵ１１０ｂは、合計時間ｔ１の算出後、ボイスコイルモータ３１に流す電流を増加させる（ステップＳ２３）。ここで、電流の増加量は、可動ブラケット１４の加速度の大きさ、すなわち、上下動モータ２１によるボールネジシャフト２３の回転加速度に応じて決定される。具体的には、ＣＰＵ１１０ｂは、可動ブラケット１４の加速度の大きさに比例するように、ボイスコイルモータ３１に流す電流量を増加させる。
次いで、ＣＰＵ１１０ｂは、ボイスコイルモータ３１の出力を上昇させる開始タイミングから合計時間ｔ１経過したか否かを判断する（ステップＳ２４）。
ＣＰＵ１１０ｂは、開始タイミングから合計時間ｔ１経過したと判断した場合（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１０ｂは、ボイスコイルモータ３１に流す電流を増加する前の電流値に戻す（ステップＳ２５）。
【００３９】
（吸着ノズルによる電子部品吸着後の高速上昇時）
図７のタイミングチャートに示すように、ＣＰＵ１１０ｂによる駆動制御の下、ボイスコイルモータ３１は、可動ブラケット１４の高速上昇の際の減速している間に出力を上昇させて、荷重アーム３３による空気軸受け４３への加圧力を増加させる。
図９のフローチャートに示すように、ＣＰＵ１１０ｂは、ボイスコイルモータ３１の出力を上昇させる開始タイミングになったか否かを判断する（ステップＳ３１）。
ＣＰＵ１１０ｂは、開始タイミングになったと判断した場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１０ｂは、可動ブラケット１４の減速時間と余裕を考慮したマージン時間との合計時間ｔ２と、ボイスコイルモータ３１の押付開始指令から可動ブラケット１４が減速を開始するまでの時間ｔ３とを算出する（ステップＳ３２）。
次いで、ＣＰＵ１１０ｂは、ボイスコイルモータ３１の出力を上昇させる開始タイミングから時間ｔ３経過したか否かを判断する（ステップＳ３３）。
ＣＰＵ１１０ｂは、開始タイミングから時間ｔ３経過したと判断した場合（ステップＳ３３：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１０ｂは、ボイスコイルモータ３１に流す電流を増加させる（ステップＳ３４）。ここで、電流の増加量は、可動ブラケット１４の減速度の大きさ、すなわち、上下動モータ２１によるボールネジシャフト２３の回転加速度に応じて決定される。具体的には、ＣＰＵ１１０ｂは、可動ブラケット１４の加速度の大きさに比例するように、ボイスコイルモータ３１に流す電流量を増加させる。
次いで、ＣＰＵ１１０ｂは、ボイスコイルモータ３１の出力を上昇させる開始タイミングから時間（ｔ２＋ｔ３）経過したか、すなわち、時間ｔ３の経過後、さらに時間ｔ２経過したか否かを判断する（ステップＳ３５）。
ＣＰＵ１１０ｂは、開始タイミングから時間（ｔ２＋ｔ３）経過したと判断した場合（ステップＳ３５：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１０ｂは、ボイスコイルモータ３１に流す電流を増加する前の電流値に戻す（ステップＳ３６）。
【００４０】
＜作用効果＞
上記の部品実装装置１００によれば、制御手段１１０は、上下動モータ２１による可動ブラケット１４の下降時における加速中のみ又は上昇時における減速中のみボイスコイルモータ３１の出力を上昇させて、伝達機構３９による空気軸受け３４への加圧力を増加させる。
これにより、上下動モータ２１の加減速による慣性力により伝達機構３９が可動ブラケット１４から離れて上下にばたつくときだけ加圧力を増加させることができるので、ばたつきを抑えることができると共に、ボイスコイルモータ３１の発熱を抑え、省エネルギー化を実現することができる。
よって、部品搭載時の精度に悪影響を与えることがなく、発熱の影響により周囲の部品に影響を与えることもない。
また、発熱を抑えることができるので、定格出力の大きなボイスコイルモータにする必要もなく、装置の重量化、コストの高騰を抑えることができる。
また、ばたつきを抑えることにより、上下動モータ２１による可動ブラケット１４の昇降時の加減速度を大きくすることもできるようになる。
【００４１】
また、制御手段１１０は、上下動モータ２１による可動ブラケット１４の下降の際の加速度、上昇の際の減速度の大きさに比例させてボイスコイルモータ３１の出力を制御するので、可動ブラケット１４の加減速度に合わせて適切な出力とすることができ、過剰な出力による発熱を防止すると共に、省エネルギー化を実現することができる。また、ボイスコイルモータ３１の出力不足を防止することができる。
【００４２】
また、制御手段１１０は、上下動モータ２１による可動ブラケット１４の加減速が終わって一定速度での昇降になったときに、ボイスコイルモータ３１の出力を可動ブラケット１４の加減速前の出力に戻すので、昇降速度が一定になったことをトリガーとしてボイスコイルモータ３１の出力を元に戻すことができる。
【００４３】
［第２の実施形態］
次に、部品実装装置の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、ボイスコイルモータ３１の出力を上昇させるタイミングをボイスコイルモータ３１の押付開始指令に代えて、ロードセル１５の検出値にしたものである。これは、通常、荷重アーム３３を空気軸受け４３に押し付けている場合、ロードセル１５は一定の荷重値を検出しているが、可動ブラケット１４を高速で下降させるために加速した場合、高速で上昇させるために減速した場合には、荷重アーム３３に上方向の慣性力が作用するため、ロードセル１５により検出される荷重値が増加する。この検出荷重の変化を設定した閾値と比較して閾値を超えた場合をトリガとしてボイスコイルモータ３１の出力を上昇させる。なお、第１の実施形態と同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。
図１０に示すように、押付時間管理部６８には、押付開始タイミングを検出するための押付開始タイミング検出部６９が接続されている。従って、制御手段１１０、押付時間管理部６８、押付開始タイミング検出部６９を備えることにより、第２の制御手段が構成される。
押付開始タイミング検出部６９においては、ロードセル１５により検出された荷重が予め設定された閾値を超えているか否かを判断し、検出された荷重が閾値を超えたと判断した場合に、押付時間管理部６８にその旨の信号が送信される。押付時間管理部６８は、押付開始タイミング検出部６９から信号を受信した時点からボイスコイルモータ３１の出力を上昇させるよう制御手段１１０に信号を送信する。
【００４４】
＜ボイスコイルモータによる加圧力の制御＞
第２の実施形態においても、ボイスコイルモータ３１は、吸着ノズルの高速下降時、及び吸着ノズルによる電子部品吸着後の高速上昇時に出力を上昇する。なお、いずれもロードセル１５による荷重の検出値が閾値を超えたか否かを判断する点で共通しているため、フローチャートは同じであることから、吸着ノズルの高速下降時について説明する。
図１１のタイミングチャートに示すように、ＣＰＵ１１０ｂによる駆動制御の下、ボイスコイルモータ３１は、可動ブラケット１４の高速下降の際の加速している間及び可動ブラケット１４の高速上昇の際の減速している間に出力を上昇させて、荷重アーム３３による空気軸受け４３への加圧力を増加させる。
図１２のフローチャートに示すように、可動ブラケット１４の高速下降の際の加速している間を例に説明すると、ＣＰＵ１１０ｂは、ロードセル１５により検出した荷重値が閾値を超えたか否かを判断する（ステップＳ４１）。
ＣＰＵ１１０ｂは、ロードセル１５により検出した荷重値が閾値を超えたと判断した場合（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１０ｂは、ボイスコイルモータ３１に流す電流を増加させる（ステップＳ４２）。ここで、電流の増加量は、可動ブラケット１４の減速度の大きさ、すなわち、上下動モータ２１によるボールネジシャフト２３の回転加速度に応じて決定される。具体的には、ＣＰＵ１１０ｂは、可動ブラケット１４の加速度の大きさに比例するように、ボイスコイルモータ３１に流す電流量を増加させる。
次いで、ＣＰＵ１１０ｂは、ロードセル１５により検出した荷重値が閾値を超えているか否かを判断する（ステップＳ４３）。
ＣＰＵ１１０ｂは、ロードセル１５により検出した荷重値が閾値を超えていないと判断した場合（ステップＳ４３：Ｎｏ）、ＣＰＵ１１０ｂは、ボイスコイルモータ３１に流す電流を増加する前の電流値に戻す（ステップＳ４４）。
【００４５】
＜作用効果＞
上記の部品実装装置１００によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を奏するのはもちろんのこと、ロードセル１５により検出された荷重が所定の閾値を超えた場合に、制御手段１１０は、ボイスコイルモータ３１の出力を上昇させて、伝達機構３９による空気軸受け４３への加圧力を増加させる。
これにより、ロードセル１５により検出したことをトリガーとしてボイスコイルモータ３１の制御をすればよいので、事前にボイスコイルモータ３１の出力を上昇させるタイミングの計算処理等が不要となる。
【００４６】
［第３の実施形態］
＜部品実装装置の構成＞
次に、部品実装装置の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、荷重アーム３３による空気軸受け４３に対する加圧力の上昇を、制御手段１１０によるボイスコイルモータ３１の出力の制御ではなく、ボイスコイルモータ３１とは異なる駆動源で行う点である。従って、本実施形態においては、第１の実施形態と異なる点についてのみ説明し、他の構成は同一符号を付して説明を省略する。
図１３に示すように、可動ブラケット１４の上面には、ボイスコイルモータ３１の出力軸３１ａの上端を下方に向けて押圧して、吸着ノズル１２の電子部品Ｃに対して加圧力を加える補助加圧装置８０が設けられている。補助加圧装置８０は、例えば、エアシリンダにより構成され、ピストンロッドが伸縮することで、ボイスコイルモータ３１の出力軸３１ａの上端を押圧する位置と離間する位置との間で移動可能となっている。
補助加圧装置８０は、制御手段１１０により駆動が制御される。補助加圧装置８０は、制御手段１１０による制御の下、上下動モータ２１による可動ブラケット１４の下降時における加速中のみ又は上昇時における減速中のみ駆動し、ボイスコイルモータ３１の出力軸３１ａの上端を押圧し、加圧力を増加させる。従って、制御手段１１０は、補助制御手段として機能する。
なお、補助加圧装置８０によりボイスコイルモータ３１の出力軸３１ａの上端を押圧するタイミング及び時間は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００４７】
また、制御手段１１０は、上下動モータ２１により可動ブラケット１４を一気に下降させて吸着ノズル１２を実装位置まで移動させる際に補助加圧装置８０を駆動させて加圧力を増加させてもよいし、ボイスコイルモータ３１により吸着ノズル１２の下降を空気軸受け４３で制止した後に補助加圧装置８０を駆動させてもよい。
この場合、可動ブラケットを一気に下降させる方法をとれば、部品の実装にかかる時間を短縮することができるし、一旦空気軸受け４３で制止した後に補助加圧装置８０を駆動させる場合には、吸着ノズル１２が過剰に下降しすぎて部品が基板に衝突することを防止できる。
【００４８】
＜変形例＞
なお、補助加圧装置８０は、ボイスコイルモータ３１の出力軸３１ａの上端を押圧するものに限らず、図１４に示すように、吸着ノズル１２を支持するノズルシャフト４１（ノズル軸）の上端を押圧するようにしても良い。
この場合、角度調節モータ５１はノズルシャフト４１の上方に設けることができないため、角度調節モータ５１をスプラインナット５３の側方の本体フレーム１１に設け、プーリ５１ａとベルト５１ｂで駆動を伝達するように構成するとよい。
【００４９】
また、補助加圧装置８０は、エアシリンダに限らず、図１５に示すように、ソレノイド８１を用いても良い。
また、図１６に示すように、モータ等の駆動源に連結されたカム８２を回転させることにより、ボイスコイルモータ３１の出力軸３１ａやノズルシャフト４１を押圧しても良い。
また、図１７に示すように、エアシリンダ８３のピストンロッド８４（加圧駆動部）に永久磁石からなる第１の磁石８５を設け、出力軸３１ａ又はノズルシャフト４１に永久磁石からなる第２の磁石８６を設ける。このとき、第１の磁石８５と第２の磁石８６の同極が対向するように配置する。そして、エアシリンダを駆動させて、第１の磁石８５を第２の磁石８６に接近させることで両磁石の間に斥力を発生させ、この斥力により出力軸３１ａ又はノズルシャフト４１が下方に移動するようにしても良い。
また、図１８に示すように、第１の磁石を電磁石８７で構成し、電磁石８７を駆動させて、第２の磁石８６に接近させることで両磁石の間に斥力を発生させ、この斥力により出力軸３１ａ又はノズルシャフト４１が下方に移動するようにしても良い。
また、図１９に示すように、モータ９０の回転軸９１にカム９２を設け、このカム９２に第１の磁石９３を設け、出力軸３１ａ又はノズルシャフト４１に第２の磁石９４を設ける。そして、モータ９０を駆動させて、第１の磁石９３を第２の磁石９４に接近させることで両磁石の間に斥力を発生させ、この斥力により出力軸３１ａ又はノズルシャフト４１が下方に移動するようにしても良い。もちろん、両磁石は、互いに対向したときに同極が対向するように設けられている。
【００５０】
＜作用効果＞
上記の部品実装装置１００によれば、制御手段１１０は、上下動モータ２１により可動ブラケット１４が基準高さまで昇降する際に補助加圧装置８０を駆動させて加圧力を増加させる。
これにより、上下動モータ２１の加減速による慣性力により伝達機構３９が可動ブラケット１４から離れて上下にばたつくときだけ加圧力を増加させることができるので、ばたつきを抑えることができると共に、ボイスコイルモータ３１の発熱を抑え、省エネルギー化を実現することができる。
【００５１】
また、上下動モータ２１による可動ブラケット１４の下降の際の加速している間又は上昇の際の減速している間に伝達機構３９に慣性力が作用するので、制御手段１１０による補助加圧装置８０の制御により伝達機構３９のばたつきを抑えることができる。
【００５２】
また、補助加圧装置８０を、ノズルシャフト４１を押圧するように構成することにより、吸着ノズル１２に加圧力を直接的に伝達することができる。
また、補助加圧装置８０を、ボイスコイルモータ３１の出力軸３１ａを押圧するように構成することにより、ノズルシャフト４１を、伝達機構３９を介して間接的に押圧することができるので、押圧の際の衝撃等の余計な要因を排除した上でノズルシャフト４１を押圧することができる。
また、磁石の斥力を利用してノズルシャフト４１又は出力軸３１ａ加圧することで、これらを直接押圧する場合と異なり、押圧時の衝突により過剰に下降しすぎることがない。
よって、安定した加圧を実現することができる。
【００５３】
＜その他＞
なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば、荷重アーム３３は下方に向かって当接し、ロードセル１５は上方への荷重を検出するものとしたが、これらの上下方向が逆であってもよい。この場合には、ボイスコイルモータ３１やロードセル１５の出力値は正負が反転する。
また、ボイスコイルモータ３１に流す電流を増加させる時間として、余裕を持ってマージン時間を取っているが、これは必ずしも必要ではなく、可動ブラケット１４の加速又は減速が終了したことをトリガーとして電流値を元に戻すようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１１  本体フレーム（筐体）
１２    吸着ノズル
１４    可動ブラケット（移動体）
１５    ロードセル（荷重検出手段）
２１    上下動モータ（第１の駆動源）
３１    ボイスコイルモータ（第２の駆動源）
３３  荷重アーム（伝達機構）
３６  ラジアル軸受け（伝達機構）
３９  伝達機構
４３    空気軸受け（ストッパ）
８０  補助加圧装置
１００  部品実装装置
１１０  制御手段、第２の制御手段、補助制御手段
Ｃ      電子部品
【図１】
0005457143.tif 000002
【図２】
0005457143.tif 000003
【図３】
0005457143.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005457143.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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