(57)【要約】【課題】  簡単な構成で複数のノズルを有する多連ノズル部品実装ヘッドにおいて、１つのセンサを用いてそれぞれのノズルを検出可能なノズルの状態を検出する【解決手段】  多連ノズル部品実装ヘッド４を備えた部品実装装置において、直線状に配列された上下移動可能な複数の可動部４５と、前記可動部の先端にそれぞれ連結され複数のノズル３９と、前記複数の可動部の位置を検出可能な高さ検出器４９と、前記複数のノズルの配列の延長上に設けられた投光器６０と、前記投光器と対向する位置に設けられた受光器６１と、前記複数のノズル３９がすべて前記投光器からの光軸Ｌの上側に待機させ、前記ノズルの任意の１つを下降させ、前記ノズルの先端部により前記投光器６０からの光の遮光が切り替わったことを前記受光器６１が検出したタイミングにおいて、前記高さ検出器４９により前記可動部４５の上下方向位置を測定する。【選択図】  図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが上下移動可能に構成されかつ前記上下移動方向と交差する方向に直線状に配列された可動部及び前記可動部の下端にそれぞれ連結され部品を保持できるように構成されたノズルとを有する複数のノズル部材と、前記複数のノズル部材をそれぞれ独立して上下移動させる移動装置と、前記ノズル部材が配列する直線上に設けられ且つ前記複数のノズルを挟んで両側に設けられた投光器及び前記投光器からの光を受光可能に構成された受光器と、を備えた多連ノズル部品実装ヘッドのノズル部材の状態を検出するノズル部材検出方法であって、
前記ノズル移動装置により前記ノズル部材を移動させて前記複数のノズルをすべて光路の上方に退避させて、前記投光器からの光を遮ることなく前記受光器に受光させ
前記ノズル移動装置により前記ノズル部材の任意の１つを移動させて前記ノズルの先端部が前記光路を遮って前記受光器を遮光するように下降させ、
前記ノズルの先端部により前記光路の受光と遮光とが切り替わったことを前記受光器が検出したタイミングにおいて、前記高さ検出器により当該ノズルと連結する前記可動部の上下方向位置を測定することにより、当該ノズル部材の状態を検出し、
前記投光器と受光器の間に存在するノズルすべてについて下降と検出とを繰り返し行い、前記すべてのノズルについての状態を検出する、
ことを特徴とする、ノズル部材検出方法。
【請求項２】
前記受光器は、前記ノズルの移動方向に沿って延在するラインセンサを有し、
前記ラインセンサの出力値と前記ノズルの上下方向位置との関係を前記ノズルごとに対応づけて記憶する検出位置記憶手段とをさらに備える多連ノズル部品実装ヘッドのノズルの位置を検出するノズル部材検出方法であって、
前記ラインセンサが前記ノズルごとに対応した検出開始出力値となったタイミングにおいて、前記高さ検出器により当該ノズルと連結する前記可動部の上下方向位置を測定することにより、当該ノズルの状態を検出することを特徴とする、請求項１に記載のノズル部材検出方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のノズル部材検出方法を用いて、前記多連ノズル部品実装ヘッドの前記部品の保持状態を検出する部品保持検出方法であって、
前記部品を保持しない状態で、前記受光器によって投光器からの光の遮光が切り替わったことを検出したタイミングにおける前記高さ検出器からの上下方向位置の情報を基準位置情報として記憶し、
前記部品を保持した状態で、前記受光器によって投光器からの光の遮光が切り替わったことを検出したタイミングにおける前記高さ検出器からの上下方向位置の情報を検査位置情報として記憶し、
前記基準位置情報と検査位置情報との差分により、前記ノズルの前記部品の保持状態を検出し又は当該部品の厚さ寸法を演算することを特徴とする、部品保持検出方法。
【請求項４】
請求項３に記載の部品保持検出方法を用いた部品実装方法であって、
前記基準位置情報に基づいて、前記ノズルが部品を取り出す時のノズル移動量を演算し、
前記ノズルに保持された前記部品の厚さ寸法を演算し、
前記検査位置情報に基づいて、前記部品を基板上に実装するときのノズル移動量を演算することを特徴とする、部品実装方法。
【請求項５】
前記部品を基板上に実装するために前記ノズルを基板上へ下降させた後に、前記ノズルが前記光の受光と遮光とが切り替わったタイミングにおける前記高さ検出器の上下方向位置の情報を再度測定し、
当該測定された上下方向位置と前記基準位置情報との差分が判定値以上となった場合には当該ノズルが不良と判断することを特徴とする、請求項４に記載の部品実装方法。
【請求項６】
前記測定された上下方向位置と前記基準位置情報との差分が判定値以上であって、かつ前記測定された上下方向位置が、前記基準位置情報よりも下位位置である場合は、前記部品が前記ノズルに保持されていると判断して、当該部品を排出する動作を行うことを特徴とする、請求項５に記載の部品実装方法。
【請求項７】
前記測定された上下方向位置と前記基準位置情報との差分が判定値以上であって、かつ前記測定された上下方向位置が、前記基準位置情報よりも上位位置である場合は、前記ノズルが前記可動部に適正に連結されていないと判断することを特徴とする、請求項５に記載の部品実装方法。
【請求項８】
それぞれが上下移動可能に構成されかつ前記上下移動方向と交差する方向に直線状に配列された可動部及び前記可動部の下端にそれぞれ連結され部品を保持できるように構成されたノズルとを有する複数のノズル部材と、前記複数のノズル部材をそれぞれ独立して上下移動させる移動装置と、前記ノズル部材の可動部の上下方向位置を検出可能な高さ検出器と、前記ノズル部材が配列する直線上に設けられ前記ノズルを挟んで両側に設けられた投光器と前記投光器からの光を受光可能に構成された受光器と、を備えた多連ノズル部品実装ヘッドと、
前記複数のノズルがすべて前記投光器からの光路の上側に退避するように前記ノズル移動装置を動作させて前記受光器を受光状態とし、前記ノズル移動装置を動作させて前記ノズル部材の任意の１つを下降させ、前記ノズルの先端部が前記光路を遮って前記受光器を遮光状態とし、前記ノズルの先端部により前記受光器の受光状態との遮光状態とが切り替わったことを検出したタイミングにおいて、前記高さ検出器により当該ノズルと連結する前記可動部の上下方向位置を測定し、前記投光器と受光器の間に存在するノズルすべてについて下降と検出とを繰り返し行い、前記すべてのノズルについての状態を検出する、ように多連ノズル部品実装ヘッドの動作を制御する制御演算部を有することを特徴とする部品実装装置。
【請求項９】
前記受光器は、前記ノズルの移動方向に沿って延在するラインセンサを有し、
前記ラインセンサの出力値と前記ノズルの上下方向位置との関係を前記ノズルごとに対応づけて記憶する検出位置記憶手段とをさらに備え、
前記制御演算部は、前記ラインセンサからの出力値が、前記検出位置記憶手段に記憶された前記ノズルごとに対応した検出開始出力値となったタイミングにおいて、前記高さ検出器により当該ノズルと連結する前記可動部の上下方向位置を測定する、ことを特徴とする、請求項８に記載の部品実装装置。
【請求項１０】
部品を保持しない状態で、前記受光器によって投光器からの光路の受光状態と遮光状態とが切り替わったことを検出したタイミングにおける前記高さ検出器の上下方向位置の情報である基準位置情報と、部品を保持した状態で、前記受光器によって投光器からの光路の受光状態と遮光状態とが切り替わったことを検出したタイミングにおける前記高さ検出器の上下方向位置の情報である検査位置情報とを記憶する位置情報記憶手段をさらに備え、
前記制御演算部は、前記部品の実装動作時において、前記位置情報記憶手段に記憶されている前記基準位置情報と検査位置情報とを比較することにより、前記ノズルが前記部品を保持しているかを検出し又は当該部品の厚さ寸法を演算することを特徴とする、請求項８又は９に記載の部品実装装置。
【請求項１１】
前記制御演算部は、
前記基準位置情報に基づいて、前記ノズルが部品を取り出す時のノズル移動量を演算し、
前記ノズルに保持された前記部品の厚さ寸法を演算し、
前記検査位置情報に基づいて、前記部品を基板上に実装するときのノズル移動量を演算することを特徴とする、請求項１０に記載の部品実装装置。
【請求項１２】
前記制御演算部は、
前記部品を基板上に実装するために前記ノズルを基板上へ下降させた後に、前記ノズルが投光器からの光の遮光が切り替わったタイミングにおける前記高さ検出器の上下方向位置の情報を再度測定し、
当該測定された上下方向位置と前記基準位置情報との差分の値が所定範囲以内にない場合には当該ノズルが不良であることを示す信号を出力することを特徴とする、請求項１１に記載の部品実装装置。
【請求項１３】
前記制御演算部は、
前記測定された上下方向位置から前記基準位置情報を差し引いた差分が所定値以上であって、かつ前記測定された上下方向位置が、前記基準位置情報よりも上位位置である場合は、前記部品が前記ノズルに保持されていることを示す信号を出力することを特徴とする、請求項１２に記載の部品実装装置。
【請求項１４】
前記制御演算部は、
前記測定された上下方向位置から前記基準位置情報を差し引いた差分が所定値以下であって、かつ前記測定された上下方向位置が、前記基準位置情報よりも下位位置である場合は、前記ノズルが前記可動部に適正に連結されていないことを示す信号を出力することを特徴とする、請求項１２に記載の部品実装装置。
【請求項１５】
前記ノズルは、その先端部が下向きに付勢されかつ上側に押圧されることにより上向きに逃げを有するように構成されており、
さらに、上面に前記ノズルが押圧されることにより当該ノズルの押圧強さに応じた出力信号を出力可能なロードセルを備え、
前記制御演算部は、
前記ノズルが前記可動部に適正に連結されていないと判断された場合には、前記ノズルを前記ロードセルに押圧して前記ロードセルからの出力値を測定し、
予め記憶している前記ロードセルからの出力値と前記ロードセルからの出力値との差分が所定範囲内にない場合は、前記ノズルの逃げが機能していないと判断することを特徴とする、請求項１４に記載の部品実装装置。
【請求項１６】
それぞれが上下移動可能に構成されかつ前記上下移動方向と交差する方向に直線状に配列された可動部及び前記可動部の下端にそれぞれ連結され部品を保持できるように構成されたノズルとを有する複数のノズル部材と、前記複数のノズル部材をそれぞれ独立して上下移動させる移動装置と、前記ノズル部材の可動部の上下方向位置を検出可能な高さ検出器と、前記ノズル部材が配列する直線上に設けられ且つ前記複数のノズルを挟んで両側に設けられた投光器及び前記投光器からの光を受光可能に構成され前記ノズルの移動方向に沿って延在するラインセンサと、を備えた多連ノズル部品実装ヘッドのノズル部材の状態を検出するノズル部材検出方法であって、
前記ノズル移動装置により前記ノズル部材を移動させて前記複数のノズルをすべて光路の上方に退避させて、前記投光器からの光を遮ることなく前記ラインセンサに受光させ
前記ノズル移動装置により前記ノズル部材を前記ノズルの先端部が前記光路を遮るように順次１個ずつ前記投光器とラインセンサの光軸上に下降させ、
可動部の位置が検査高さにあることを前記高さ検出器が検出したタイミングで、前記ノズル先端の位置を前記ラインセンサで検出し、
前記投光器とラインセンサの間に存在するノズルすべてについて下降と検出とを繰り返し行い、前記すべてのノズルについての状態を検出する、
ことを特徴とする、ノズル部材検出方法。
【請求項１７】
前記ラインセンサの出力値と前記ノズルの上下方向位置との関係を前記ノズルごとに対応づけて記憶する検出位置記憶手段とをさらに備え、
前記複数のノズルに厚さ既知の治具部品を保持させ、可動部の位置が検査高さにある時の前記ラインセンサの出力に基づいて前記治具部品の厚さを検出し、この検出された治具部品の厚さ情報と予め求められた治具部品の厚さ情報との差に基づいて、ノズル位置毎の補正量に関する情報をこのノズル位置毎の補正量を前記検出位置記憶手段に記憶させ、実装する部品の厚さを前記ラインセンサで検出した場合に、前記補正量の情報に基づいて、部品厚みを算出することを特徴とする請求項１６記載のノズル部材検出方法。
【請求項１８】
検出されたノズル高さを予め検出した値と比較し、当該判定値以上の差が生じた場合、ノズルの異常と判定する請求項１６記載のノズル部材検出方法。
【請求項１９】
前記ノズルはその先端部が下向きに付勢されかつ上側に押圧されることにより上向きに逃げを有するように構成され、さらに、前記ノズルが押圧することにより当該ノズルの押圧強さに応じた出力信号を出力可能なロードセルを備え、
前記ノズルの異常と判断された場合、前記ノズルを前記ロードセルに押圧して前記ロードセルからの出力値を測定し、
予め記憶している前記ロードセルからの出力値と前記ロードセルからの出力値との差分が所定範囲内にない場合は、前記ノズルの逃げが機能していないと判断することを特徴とする請求項１８記載のノズル部材検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のノズルを備える多連ノズル部品実装ヘッドを備える部品実装装置において、上記夫々のノズルの状態を検出する方法、上記夫々のノズルにより保持された上記部品の保持姿勢を検出する方法、及び上記検出結果に基づいて上記夫々の部品を回路基板に装着する部品実装方法、及び部品実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数の部品として電子部品が回路基板に装着されることにより形成される電子回路が内蔵される電子機器は、その小型化、高機能化、さらに低コスト化が市場より益々強く要望されている。
【０００３】
このような電子回路は、部品を吸着・保持するノズルを備えたヘッド部を有する部品実装装置において、ステージ上に保持された上記回路基板に対して、上記ノズルにより上記複数の部品が実装されることにより製造されている。また、このような部品実装装置においては、上記ステージ上あるいは上記ヘッド部に備えられた撮像装置や遮光センサなどの検出装置により、上記ヘッド部による上記電子部品の保持姿勢や上記回路基板における上記電子部品の装着位置が認識されて、上記認識結果に基づいて上記電子部品の上記回路基板への装着が行われている。
【０００４】
一方、このような電子部品実装装置においては、上記市場の要望に応えるべく、上記電子部品や上記回路基板は益々小型化され、上記回路基板への上記電子部品の高密度かつ高精度な実装を行えることが求められるとともに、実装に要する時間を短縮化して効率的な実装を行い、電子回路の製造コストを削減することが求められている。
【０００５】
回路基板への上記電子部品の高密度かつ高精度な装着を行うために、ノズルに電子部品が適正な姿勢で保持されているかを認識するための検出装置を備えた部品実装装置としては、例えば、特許文献１（特開昭６２−２６３４０５号公報）や、特許文献２（特開２００４−１５８８１９号公報）などに開示されている。
【０００６】
特許文献１には、１つの一定位置のノズルに保持された部品を、垂直方向及び水平方向の２方向の長さを検出できるような遮光センサで検出する部品実装装置が開示されている。
【０００７】
また、特許文献２には、一列に配列されたそれぞれの部品保持部材（ノズル）を介して、当該ノズルの配列方向に直交する方向に沿って互いに対向するように配置された投光部と受光部からなるラインセンサを備える部品実装装置が開示されている。当該部品実装装置は、それぞれのノズルを遮光するように投光部と受光部をノズルの配列方向に沿ってスライドさせて、それぞれのノズルの検出を行う。
【特許文献１】特開昭６２−２６３４０５号公報
【特許文献２】特開２００４−１５８８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記特許文献１に開示の部品実装装置は、それぞれのノズルに対応する受光センサを設ける必要がある。したがって、ノズルを複数有する多連ノズル部品実装ヘッドとする場合、ノズルの数だけ受光センサを必要とし、装置の大型化及び高コスト化を招くという問題がある。
【０００９】
また、特許文献２に開示の部品実装装置は、ノズルを複数有する多連ノズル部品実装ヘッドに用いられるものであり、当該複数のノズルを１対の投受光部を有したラインセンサにより検出するために、投光部と受光部をノズルの配列方向に沿ってスライドさせなくてはならないという問題がある。
【００１０】
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、簡単な構成で複数のノズルを有する多連ノズル部品実装ヘッドにおいて、１つのセンサを用いてそれぞれのノズルを検出可能なノズルの状態を検出する方法、上記夫々のノズルにより保持された上記部品の保持姿勢を検出する方法、及び上記検出結果に基づいて上記夫々の部品を回路基板に装着する部品実装方法、及び部品実装装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成のノズル部材検出方法を提供する。
【００１２】
すなわち、本発明の第１態様によれば、それぞれが上下移動可能に構成されかつ前記上下移動方向と交差する方向に一直線状に配列された可動部及び前記可動部の下端にそれぞれ連結され部品を保持できるように構成されたノズルとを有する複数のノズル部材と、前記複数のノズル部材をそれぞれ独立して上下移動させる移動装置と、前記ノズル部材の可動部の上下方向位置を検出可能な高さ検出器と、前記ノズル部材が配列する一直線上に設けられ前記ノズルを挟んで両側に設けられた投光器と前記投光器からの光を受光可能に構成された受光器と、を備えた多連ノズル部品実装ヘッドのノズル部材の状態を検出するノズル部材検出方法であって、
前記ノズル移動装置により前記ノズル部材を移動させて前記複数のノズルをすべて光路の上方に退避させて、前記投光器からの光を遮ることなく前記受光器に受光させ
前記ノズル移動装置により前記ノズル部材の任意の１つを移動させて前記ノズルの先端部が前記光路を遮って前記受光器を遮光するように下降させ、
前記ノズルの先端部により前記光路の受光と遮光とが切り替わったことを前記受光器が検出したタイミングにおいて、前記高さ検出器により当該ノズルと連結する前記可動部の上下方向位置を測定することにより、当該ノズル部材の状態を検出し、
前記投光器と受光器の間に存在するノズルすべてについて下降と検出とを繰り返し行い、前記すべてのノズルについての状態を検出する、ノズル部材検出方法を提供する。
【００１３】
本発明の第２態様によれば、前記受光器は、前記ノズルの移動方向に沿って延在するラインセンサを有し、
前記ラインセンサの出力値と前記ノズルの上下方向位置との関係を前記ノズルごとに対応づけて記憶する検出位置記憶手段とをさらに備える多連ノズル部品実装ヘッドのノズルの位置を検出するノズル部材検出方法であって、
前記ラインセンサが前記ノズルごとに対応した検出開始出力値となったタイミングにおいて、前記高さ検出器により当該ノズルと連結する前記可動部の上下方向位置を測定することにより、当該ノズルの状態を検出する、第１態様のノズル部材検出方法を提供する。
【００１４】
本発明の第３態様によれば、第１又は第２態様のノズル部材検出方法を用いて、前記多連ノズル部品実装ヘッドの前記部品の保持状態を検出する部品保持検出方法であって、
前記部品を保持しない状態で、前記受光器によって投光器からの光の遮光が切り替わったことを検出したタイミングにおける前記高さ検出器からの上下方向位置の情報を基準位置情報として記憶し、
前記部品を保持した状態で、前記受光器によって投光器からの光の遮光が切り替わったことを検出したタイミングにおける前記高さ検出器からの上下方向位置の情報を検査位置情報として記憶し、
前記基準位置情報と検査位置情報との差分により、前記ノズルが前記部品を保持しているかを検出し又は当該部品の厚さ寸法を演算する、部品保持検出方法を提供する。
【００１５】
本発明の第４態様によれば、第３態様の部品保持検出方法を用いた部品実装方法であって、
前記基準位置情報に基づいて、前記ノズルが部品を取り出す時のノズル移動量を演算し、
前記ノズルに保持された前記部品の厚さ寸法を演算し、
前記検査位置情報に基づいて、前記部品を基板上に実装するときのノズル移動量を演算する、部品実装方法を提供する。
【００１６】
本発明の第５態様によれば、前記部品を基板上に実装するために前記ノズルを基板上へ下降させた後に、前記ノズルが前記光の受光と遮光とが切り替わったタイミングにおける前記高さ検出器の上下方向位置の情報を再度測定し、
当該測定された上下方向位置と前記基準位置情報との差分が判定値以上となった場合には当該ノズルが不良と判断する、第４態様の部品実装方法を提供する。
【００１７】
本発明の第６態様によれば、前記測定された上下方向位置と前記基準位置情報との差分が判定値以上であって、かつ前記測定された上下方向位置が、前記基準位置情報よりも下位位置である場合は、前記部品が前記ノズルに保持されていると判断して、当該部品を排出する動作を行う第５態様の部品実装方法を提供する。
【００１８】
本発明の第７態様によれば、前記測定された上下方向位置と前記基準位置情報との差分が判定値以上であって、かつ前記測定された上下方向位置が、前記基準位置情報よりも上位位置である場合は、前記ノズルが前記可動部に適正に連結されていないと判断する第５態様の部品実装方法を提供する。
【００１９】
本発明の第８態様によれば、それぞれが上下移動可能に構成されかつ前記上下移動方向と交差する方向に直線状に配列された可動部及び前記可動部の下端にそれぞれ連結され部品を保持できるように構成されたノズルとを有する複数のノズル部材と、前記複数のノズル部材をそれぞれ独立して上下移動させる移動装置と、前記ノズル部材の可動部の上下方向位置を検出可能な高さ検出器と、前記ノズル部材が配列する直線上に設けられ前記ノズルを挟んで両側に設けられた投光器と前記投光器からの光を受光可能に構成された受光器と、を備えた多連ノズル部品実装ヘッドと、
前記複数のノズルがすべて前記投光器からの光路の上側に退避するように前記ノズル移動装置を動作させて前記受光器を受光状態とし、前記ノズル移動装置を動作させて前記ノズル部材の任意の１つを下降させ、前記ノズルの先端部が前記光路を遮って前記受光器を遮光状態とし、前記ノズルの先端部により前記受光器の受光状態との遮光状態とが切り替わったことを検出したタイミングにおいて、前記高さ検出器により当該ノズルと連結する前記可動部の上下方向位置を測定し、前記投光器と受光器の間に存在するノズルすべてについて下降と検出とを繰り返し行い、前記すべてのノズルについての状態を検出する、ように多連ノズル部品実装ヘッドの動作を制御する制御演算部を有する部品実装装置を提供する。
【００２０】
本発明の第９態様によれば、前記受光器は、前記ノズルの移動方向に沿って延在するラインセンサを有し、
前記ラインセンサの出力値と前記ノズルの上下方向位置との関係を前記ノズルごとに対応づけて記憶する検出位置記憶手段とをさらに備え、
前記制御演算部は、前記ラインセンサからの出力値が、前記検出位置記憶手段に記憶された前記ノズルごとに対応した検出開始出力値となったタイミングにおいて、前記高さ検出器により当該ノズルと連結する前記可動部の上下方向位置を測定する第８態様の部品実装装置を提供する。
【００２１】
本発明の第１０態様によれば、部品を保持しない状態で、前記受光器によって投光器からの光路の受光状態と遮光状態とが切り替わったことを検出したタイミングにおける前記高さ検出器の上下方向位置の情報である基準位置情報と、部品を保持した状態で、前記受光器によって投光器からの光路の受光状態と遮光状態とが切り替わったことを検出したタイミングにおける前記高さ検出器の上下方向位置の情報である検査位置情報とを記憶する位置情報記憶手段をさらに備え、
前記制御演算部は、前記部品の実装動作時において、前記位置情報記憶手段に記憶されている前記基準位置情報と検査位置情報とを比較することにより、前記ノズルが前記部品を保持しているかを検出し又は当該部品の厚さ寸法を演算する第８又は第９態様の部品実装装置を提供する。
【００２２】
本発明の第１１態様によれば、前記制御演算部は、
前記基準位置情報に基づいて、前記ノズルが部品を取り出す時のノズル移動量を演算し、
前記ノズルに保持された前記部品の厚さ寸法を演算し、
前記検査位置情報に基づいて、前記部品を基板上に実装するときのノズル移動量を演算する第１０態様の部品実装装置を提供する。
【００２３】
本発明の第１２態様によれば、前記制御演算部は、
前記部品を基板上に実装するために前記ノズルを基板上へ下降させた後に、前記ノズルが投光器からの光の遮光が切り替わったタイミングにおける前記高さ検出器の上下方向位置の情報を再度測定し、
当該測定された上下方向位置と前記基準位置情報との差分の値が所定範囲以内にない場合には当該ノズルが不良であることを示す信号を出力する第１１態様の部品実装装置を提供する。
【００２４】
本発明の第１３態様によれば、前記制御演算部は、
前記測定された上下方向位置から前記基準位置情報を差し引いた差分が所定値以上であって、かつ前記測定された上下方向位置が、前記基準位置情報よりも上位位置である場合は、前記部品が前記ノズルに保持されていることを示す信号を出力する第１２態様の部品実装装置を提供する。
【００２５】
本発明の第１４態様によれば、前記制御演算部は、
前記測定された上下方向位置から前記基準位置情報を差し引いた差分が所定値以下であって、かつ前記測定された上下方向位置が、前記基準位置情報よりも下位位置である場合は、前記ノズルが前記可動部に適正に連結されていないことを示す信号を出力する第１２態様の部品実装装置を提供する。
【００２６】
本発明の第１５態様によれば、前記ノズルは、その先端部が下向きに付勢されかつ上側に押圧されることにより上向きに逃げを有するように構成されており、
さらに、上面に前記ノズルが押圧されることにより当該ノズルの押圧強さに応じた出力信号を出力可能なロードセルを備え、
前記制御演算部は、
前記ノズルが前記可動部に適正に連結されていないと判断された場合には、前記ノズルを前記ロードセルに押圧して前記ロードセルからの出力値を測定し、
予め記憶している前記ロードセルからの出力値と前記ロードセルからの出力値との差分が所定範囲内にない場合は、前記ノズルの逃げが機能していないと判断する第１４態様の部品実装装置を提供する。
【００２７】
本発明の第１６態様によれば、それぞれが上下移動可能に構成されかつ前記上下移動方向と交差する方向に直線状に配列された可動部及び前記可動部の下端にそれぞれ連結され部品を保持できるように構成されたノズルとを有する複数のノズル部材と、前記複数のノズル部材をそれぞれ独立して上下移動させる移動装置と、前記ノズル部材の可動部の上下方向位置を検出可能な高さ検出器と、前記ノズル部材が配列する直線上に設けられ且つ前記複数のノズルを挟んで両側に設けられた投光器及び前記投光器からの光を受光可能に構成され前記ノズルの移動方向に沿って延在するラインセンサと、を備えた多連ノズル部品実装ヘッドのノズル部材の状態を検出するノズル部材検出方法であって、
前記ノズル移動装置により前記ノズル部材を移動させて前記複数のノズルをすべて光路の上方に退避させて、前記投光器からの光を遮ることなく前記ラインセンサに受光させ
前記ノズル移動装置により前記ノズル部材を前記ノズルの先端部が前記光路を遮るように順次１個ずつ前記投光器とラインセンサの光軸上に下降させ、
可動部の位置が検査高さにあることを前記高さ検出器が検出したタイミングで、前記ノズル先端の位置を前記ラインセンサで検出し、
前記投光器とラインセンサの間に存在するノズルすべてについて下降と検出とを繰り返し行い、前記すべてのノズルについての状態を検出する、
ことを特徴とする、ノズル部材検出方法を提供する。
【００２８】
本発明の第１７態様によれば、前記ラインセンサの出力値と前記ノズルの上下方向位置との関係を前記ノズルごとに対応づけて記憶する検出位置記憶手段とをさらに備え、
前記複数のノズルに厚さ既知の治具部品を保持させ、可動部の位置が検査高さにある時の前記ラインセンサの出力に基づいて前記治具部品の厚さを検出し、この検出された治具部品の厚さ情報と予め求められた治具部品の厚さ情報との差に基づいて、ノズル位置毎の補正量に関する情報をこのノズル位置毎の補正量を前記検出位置記憶手段に記憶させ、実装する部品の厚さを前記ラインセンサで検出した場合に、前記補正量の情報に基づいて、部品厚みを算出することを特徴とする第１６態様のノズル部材検出方法を提供する。
【００２９】
本発明の第１８態様によれば、検出されたノズル高さを予め検出した値と比較し、当該判定値以上の差が生じた場合、ノズルの異常と判定する第１６態様のノズル部材検出方法を提供する。
【００３０】
本発明の第１９態様によれば、前記ノズルはその先端部が下向きに付勢されかつ上側に押圧されることにより上向きに逃げを有するように構成され、さらに、前記ノズルが押圧することにより当該ノズルの押圧強さに応じた出力信号を出力可能なロードセルを備え、
前記ノズルの異常と判断された場合、前記ノズルを前記ロードセルに押圧して前記ロードセルからの出力値を測定し、
予め記憶している前記ロードセルからの出力値と前記ロードセルからの出力値との差分が所定範囲内にない場合は、前記ノズルの逃げが機能していないと判断することを特徴とする第１８態様のノズル部材検出方法を提供する。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の第１態様、第８態様及び第１６態様によれば、１組の投光器と受光器がノズル部材の配列方向に沿って設けられているため、当該投光器と受光器により配列されているすべてのノズルについて検出することができる。この場合、複数のノズルが投光器からの光路上に存在することとなるため、検出時においては、すべてのノズルを光路から退避させ、検出したいノズルを１本ずつ下降させることによって、当該ノズルを光路内に移動させて受光器を受光状態と遮光状態とを切り替える。これにより、ノズル部材の先端（部品がノズルに保持されている場合は当該部品の下端）の前記多連ノズル部品実装ヘッドとの絶対位置を検出することができる。
【００３２】
第１態様及び第８態様においては、受光器は、投光器からの１本の光軸の光を受光しているか否かを検出できるようなフォトセンサであってもよいし、ＣＣＤセンサのように多数の光軸を含む光の受光量を検出可能な構成のものであってもよい。また、センサに入力する光量でノズルによる遮光量を検出可能な光量センサを用いることもできる。すなわち、受光器としてフォトセンサを用いた場合、フォトセンサに入射される１本の光軸が遮光されているか否かを検出し、遮光されているときを遮光状態、遮光されていないときを受光状態として検出する。ＣＣＤセンサを用いた場合は、発光器から発光された多数本の走査線のうちどの走査線を遮光するかを検出する。そして、予め定められた位置を受光状態と遮光状態との閾値とし、検出されたノズルによる遮光と受光との境界部分の位置との比較により検出を行う。また、光量センサを用いた場合は、光量センサに到達する光量を検出する。そして、センサからの出力値が、受光状態と遮光状態との閾値として予め定められた値と比較した大小関係により受光状態と遮光状態との検出を行う。
【００３３】
受光器と投光器は、多連ノズル部品実装ヘッドに固定して設けられているので、例えば、受光器の受光状態と遮光状態とが切り替わる場合、当該ノズルは、そのタイミングにおいて当該多連ノズル部品実装ヘッドに対して一定の絶対位置に存在していることとなる。この位置において、高さ検出器により当該ノズルと連結する可動部の上下方向位置を測定することにより、ノズルと可動部との位置関係が明確になり、ノズル部材の状態を検出することができる。なお、ノズルを受光と遮光とが切り替わる位置に移動させて、可動部の上下方向位置を測定する場合においては、当該ノズルは必ずしも停止している必要はなく、ノズルが目的位置まで移動する最中に当該切り替えが行われたタイミングで、高さ検出器により上下方向位置を測定すればよい。また、ノズルの検出を行う場合においては、ノズルが下降している場合において受光器が受光状態から遮光状態への切り替えタイミングを検出してもよいし、一度ノズルが下がった後、元の退避位置へ戻るように上昇している途中において、受光器の遮光状態から受光状態への切り替えタイミングを検出するようにしてもよい。
【００３４】
また、第１６態様では、高さ検出器により可動部が検査高さにあることが検出されたタイミングで、ラインセンサによりノズルの位置を検出することにより、ノズルと可動部との位置関係が明確になり、ノズル部材の状態を検出することができる。
【００３５】
したがって、本発明によれば、１組の投光器と受光器を用いて、ノズルまたはノズルに吸着保持された部品の下端位置を検出し、ノズルの折れ、曲がり、欠けなどについて、複数のノズルの状態を検出することができるので、当該検出機構を簡易かつ安価に構成とすることができる。
【００３６】
本発明の第２態様及び第９態様によれば、受光器は、ノズルの移動方向に沿って延在するラインセンサを有するので、上記ノズルの状態を検出する場合のラインセンサの出力値を適宜に設定することができる。すなわち、上記構成の多連ノズル部品実装ヘッドは、投光器及び受光器から検出の対象となるノズルまでの距離がノズルごとに異なるため、受光器からの光が拡散するような場合は、受光器による出力値が同じであっても必ずしも同じ位置にノズルが存在せず、検出の精度が低下することも考えられる。したがって、ノズルごとに検出を行う位置におけるラインセンサからの出力値を予め記憶しておき、この値となったタイミングを遮光と受光とが切り替わったタイミングとすればよい。すなわち、ラインセンサからの出力が予め記憶されていた検出開始出力値となったタイミングにおいて、当該記憶された情報を参照することにより、光軸方向に異なるノズルごとにそれぞれ対応した位置を設定することができる。したがって、より検出の精度を高くすることができる。
【００３７】
本発明の第３態様及び第１０態様によれば、部品を保持した時と保持しない時の可動部の上下方向位置の情報を比較して差分をとることにより、当該部品の厚み寸法を演算により求めることができる。すなわち、部品の有無によりノズル部材の長さが変動するため、それぞれに対応する可動部の上下方向位置である基準位置情報と検査位置情報とを比較することにより当該部品の厚み寸法を演算することができる。また、当該基準位置情報と検査位置情報との差分がきわめて小さい場合などにおいては、基準位置情報と検査位置情報とをそれぞれ測定した場合にノズルに部品が保持されていないと判断することができるため、部品が保持されているかについて検出することができる。
【００３８】
本発明の第４態様及び第１１態様によれば、部品が保持されていない状態の上下方向位置を示す基準位置情報に基づいて、前記ノズルが部品と取り出す時のノズル移動量を演算し、部品が保持されている状態の上下方向位置を示す検査位置情報に基づいて、前記部品を基板上に実装するときのノズル移動量を演算することにより、正確なノズルの下降幅を制御することができ、正確な実装動作を行うことができる。具体的には、例えば、部品を吸着保持するためにノズルが下降し、受光器への光が遮光されたタイミングにおける可動部の上下方向位置を基準位置情報とし、部品を吸着保持した後、基板に実装するために元の待機位置へノズルが戻ろうと上昇している間に、受光器への光が遮光から受光へ切りかわるタイミングにおける可動部の上下方向位置を検査位置情報とすることができる。このように検査することにより、ノズルの実装動作中に部品の厚み寸法及び吸着保持の有無を測定することができる。
【００３９】
本発明の第５態様及び第１２態様によれば、実装運転を繰り返し行うことによるノズルの良・不良を判断することができる。すなわち、実装運転を行ううちにノズルの状態が変化する場合がある。この場合例えば、実装のためにノズルを下降させた後、当該ノズルが待機位置へ戻るタイミングにおいて、受光器への光が遮光から受光へ切り替わるタイミングにおいて、可動部の上下方向位置を測定することにより、ノズルの状態を検出することができる。
【００４０】
本発明の第６態様及び第１３態様によれば、ノズルの不良を検出する場合において、前記測定された上下方向位置と前記基準位置情報との差分が所定値以上であって、かつ前記測定された上下方向位置が、前記基準位置情報よりも下位位置である場合は、ノズルに部品が保持されている状態であるため、基板への部品の実装ミスによる部品の持ち帰りであると判断することができ、欠品による基板不良の流出を未然に防ぐことができる。
【００４１】
本発明の第７態様及び第１４態様によれば、前記測定された上下方向位置と前記基準位置情報との差分が所定値以上であって、かつ前記測定された上下方向位置が、前記基準位置情報よりも上位位置である場合は、ノズルの先端の位置が基準位置情報よりも上側に移動しているため、例えば、ノズルの折れや曲がりなどが生じていると判断することができ、当該ノズルによる実装動作を停止させることができる。したがって、実装の精度を向上させることができる。
【００４２】
本発明の第１５態様によれば、ノズルが上側に逃げが発生するように構成されている場合において、前記測定された上下方向位置と前記基準位置情報との差分が所定値以上であって、かつ前記測定された上下方向位置が、前記基準位置情報よりも上位位置である場合は、ノズル先端が上側へ逃げて元の位置に戻らなくなって逃げが機能していない場合が考えられる。この場合においてロードセル上にノズルを押圧させてその出力を測定することにより、ノズルの先端部の状態を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明の一実施形態に係る部品実装装置について、図面を参照しながら説明する。
【００４４】
本発明の第１実施形態にかかる部品実装装置１０１の全体概略斜視図を図１に示す。部品実装装置１０１は、回路基板２を部品実装装置１０１に搬入するローダー１と、部品が実装された回路基板２を部品実装装置１０１より搬出可能なアンローダーと、部品が回路基板２上に実装される間、ローダー１から搬入される回路基板２を搬送保持する一対のサポートレール部を備える第１基板搬送保持装置３とを備えている。図１においては、ローダー１に回路基板が積載され、回路基板２−０を部品実装装置１０１に搬入している状態、第１基板搬送保持装置３に回路基板が積載され、回路基板２−１に部品が実装される状態、及び、部品が実装された回路基板２−３を部品実装装置１０１より搬出している状態を同時に示している。なお、以降の説明においては、位置に関係なく回路基板を示す場合には、「回路基板２」というように示し、また、特定の位置に位置されている回路基板を示す場合には、「回路基板２−０、２−１、２−２、又は２−３」のように示すものとする。
【００４５】
さらに、部品実装装置本体１０１は、部品実装作業領域における作業者に対する手前側である図示Ｙ軸方向手前側の端部にそれぞれ配置され、かつ、回路基板２に実装すべき複数の部品を部品取出し位置に連続的に順次供給する複数の部品供給カセット８０を有する部品供給部と、部品供給部８Ｂの近傍に配置され、かつ、上記回路基板２に実装すべき部品をトレー上に収納する部品供給部８Ｃを備える。なお、部品供給部８Ａ及び８Ｂにおける夫々の部品供給カセット８０から供給される部品は、例えば、主に微小化されたチップ部品であり、一方、部品供給部８Ｃから供給される部品には、例えば、主にＩＣチップに代表されるようなＩＣ部品やコネクタ等の異形部品等である。
【００４６】
また、部品実装装置本体１０１は、部品２を供給する部品供給部８Ａ、８Ｂが取り付けられる取り付け部と、部品供給部８Ａ、８Ｂ、８Ｃから供給される部品を吸着して回路基板２上に実装する第１ヘッド部４と、部品供給部８Ａの近傍の部品実装作業領域中央に近い側に配置され、かつ、第１ヘッド部４における夫々の吸着ノズル組立体１０の先端に設けられたノズル部３９が吸着保持した部品の吸着姿勢を撮像する撮像装置の一例である認識カメラ９と、制御演算部１００とを備えている。
【００４７】
第１ヘッド部４は、部品実装装置１０１における装置上面である部品実装作業領域内の直行する２方向であるＸ軸方向及びＹ軸方向の所定位置に位置決めするＸＹロボット５により移動可能に構成されている。第１ヘッド部は、部品を解除可能に吸着保持するノズル部３９が交換可能に複数本、例えば１２本、着脱可能に装備されている多連ノズル部品実装ヘッドである。第１ヘッド部４は、ＸＹロボット５により、部品実装作業領域を２次元的に移動することができ、例えば、部品供給部８Ａ、８Ｂ、８Ｃから供給される部品を吸着保持するために部品供給部８Ａ、８Ｂ、８Ｃの部品供給位、第１基板搬送保持装置３に保持される回路基板２−１に部品を実装するために第１基板搬送保持装置３、必要に応じてヘッド部４に装備されたノズル部３９を交換するためにノズルステーション７などの上方に移動することができる。なお、ノズルステーション７は、部品実装作業領域において部品供給部８Ａの近傍に配置されかつ複数の種類の部品に適した複数の種類のノズル部３９を収納するものである。
【００４８】
さらに、図１に示す部品実装装置１０１は、第１基板搬送保持装置３から搬送される回路基板２−１を受け取るとともに搬送保持する一対のサポートレール部を備える第２基板搬送保持装置１３、部品を解除可能に吸着保持する吸着ノズル組立体１０を着脱可能に複数本、例えば１２本を装備する第２ヘッド部１４、第２ヘッド１４をＸ軸方向及びＹ軸方向の所定位置に位置決めするＸＹロボット１５、部品供給部１８Ａの近傍に配置され、かつ、複数の種類の部品に適した複数の種類のノズル部３９を収納して、必要に応じてヘッド部１４に装備されたノズル部３９と交換するノズルステーション１７、部品実装作業領域の作業者に対する奥側である図示Ｙ軸方向奥側の端部に夫々配置され、かつ、上記回路基板２−１に実装すべき部品２３を部品供給位置８１に１つずつ連続的に供給する複数の部品供給カセッ卜８０を有する部品供給部１８Ａ，１８Ｂ、部品供給部１８Ｂの近傍に配置され、かつ、上記回路基板２に実装すべき部品をトレー状に収納保持されたトレー部品を収納する部品供給部１８Ｃ、部品供給部１８Ａの近傍の部品実装作業領域中央に近い側に配置され、かつ、第２ヘッド部１４のノズル部３９が吸着した部品２３の吸着姿勢を撮像する認識カメラ１９をそれぞれ備える。また、第１ヘッド部及び第２ヘッド部１４のノズル部３９が当接されたときの加重を計測し、ノズル部３９の高さを調整するためのロードセル１２が２カ所に設けられている。
【００４９】
このように、部品実装装置１０１においては、実装装置基台１６の上面に配置された２つの部品実装作業領域を有しており、第１基板搬送保持装置３及び第２基板搬送保持装置１３の夫々に保持された夫々の回路基板２に対して、同時的かつ個別的に部品実装動作を施すことが可能となっている。
【００５０】
次に、ヘッド部４及び１４の構造について詳細に説明する。なお、第１ヘッド部４及び第２ヘッド部１４は、同様な構造を有しているため、以下の説明においては、代表して、第１ヘッド部４の構造の説明を図２に示す第１ヘッド部４の部分斜視図を用いて行う。
【００５１】
図２、図３に示すように、第１ヘッド部４は、複数本、例えば、１２本の吸着ノズル組立体１０が、図示Ｘ軸方向に沿って６列が一定の間隔ピッチＰｘで、図示Ｙ軸方向に沿って２列が一定の間隔ピッチＰｙでもって配列された状態で備えるいわゆる多連式ヘッド部である。このような第１ヘッド部４が備える夫々の吸着ノズル組立体１０を、Ｙ軸方向図示手前側かつＸ軸方向図示左側から右側へ順に、第１吸着ノズル組立体１０ａ、第２吸着ノズル組立体１０ｂ、第３吸着ノズル組立体１０ｃ、第４吸着ノズル組立体１０ｄ、第５吸着ノズル組立体１０ｅ、第６吸着ノズル組立体１０ｆとし、Ｙ軸方向図示奥側かつＸ軸方向図示左側から右側へ順に、第７吸着ノズル組立体１０ｇ、第８吸着ノズル組立体１０ｈ、第９吸着ノズル組立体１０ｉ、第１０吸着ノズル組立体１０ｊ、第１１吸着ノズル組立体１０ｋ、第１２吸着ノズル組立体１０ｌとする。また、部品供給部８Ａ（あるいは８Ｂ）には複数の部品供給カセット８０が、一定の間隔ピッチＬでもって図示Ｘ軸方向に沿って配列されている。また、夫々の吸着ノズル組立体１０の配列における一定の間隔ピッチＰｘは、夫々の部品供給カセット８０の配列における一定の間隔ピッチＬの整数倍または整数分の一の寸法であればよく、本実施形態においては、間隔ピッチＰｘと間隔ピッチＬは同一寸法となっている。なお、以降の説明において、第１吸着ノズル組立体１０ａ〜第１２吸着ノズル組立体１０ｌを特定して用いない場合には、単に「吸着ノズル組立体１０」と示すものとする。
【００５２】
また、第１吸着ノズル組立体１０ａ〜第１２吸着ノズル組立体１０ｌは、互いに略同一構造を有しており、第１ヘッド部４の上方に設けられたケーシング４６及びボールスプラインナット５３ａを備える外筒５３によって、軸方向に移動可能であり、また軸を中心に回動可能に保持される。吸着ノズル組立体１０は、後述するように、ケーシング内に設けられたアクチュエータ４０によってその軸方向（Ｚ軸方向）に上下移動可能に構成されるとともに、その軸を中心にθ回転できるように、スプラインシャフト４４を備える。
【００５３】
図４は、吸着ノズル組立体の先端部分の構成を示す部分拡大断面図である。図４に示すように、吸着ノズル組立体の先端部分は、部品を吸着保持するためのノズル部３９が設けられており、スプラインシャフト４４の先端側に固定されたホルダ３１に保持されている。ホルダ３１は中空の筒状部材であり、その軸方向にスプラインシャフトを貫通した状態でこれに固定されている。ホルダ３１の中空部３２には、その内側に延在するスプラインシャフト４４の周りにノズルスプリング３４が挿入されており、ノズル部３９の挿入部３３が挿入されるとともに、スプラインシャフト４４によってガイドされて摺動可能に保持されている。挿入部３３の上端３３ａは、ノズルスプリング３４と接触しているため、ノズル部３９はノズルスプリング３４によって下側に付勢されている。また、ノズル部３９には、矢印に示すように逃げのストロークが設けられており、部品の保持・装着時に、ノズル部３９に下向きに応力が加わった場合にノズルスプリング３４が変形してノズル部３９が上方に移動し、保持・装着される部品に過大な応力が加わらないように構成されている。
【００５４】
ノズル部３９は、後述するように部品を保持するときに空気が吸引されるため、周囲のゴミがノズル部３９内に吸い込まれる。よって、時間の経過と共にゴミがノズル部３９内に蓄積し、挿入部３３とホルダ３１との摺動面３５に廻り込む結果、ノズル部３９が摺動不良となることがある。摺動不良になると、摺動摩擦がバネ力を超えて、ノズルが上方に逃げた状態のままとなることがある。この状態となると、部品に加わる応力が増大することになるため、後述するように、本実施形態にかかる部品実装装置では、ロードセル１２を用いてこの状態を検出するための構成を有する。
【００５５】
また、図２に示すように、ノズル部３９は、外筒５３の下部である下部フレーム５３ｂよりその先端部である保持面１１ａが露出された状態となっている。下部フレーム５３ｂには、ノズル部３９の先端部の位置を検出するための投光器６０と受光器６１から構成される検出装置が備えられている。検出装置についての具体的な構成については後述する。
【００５６】
各吸着ノズル組立体１０は、図２，図３に示すように、スプラインシャフト４４と、スプラインシャフトの下側先端に設けられたノズル部３９と、スプラインシャフト４４と同軸に一体構成された駆動用シャフト４５と、吸着ノズル組立体１０をθ回転させるためのタイミングプーリ４１とを備える。
【００５７】
駆動用シャフト４５は、吸着ノズル組立体１０を上下動作させるためのアクチュエータ４０の可動軸として機能するものであり、両端に磁石の極が形成された円筒形の永久磁石を同極が対向するように複数配置することにより固定する。タイミングプーリ４１は、スプラインシャフト４４に連結されており、両者はＺ軸方向には相対移動可能でかつＺ軸を中心とした回転方向への移動は制限される。第１吸着ノズル組立体１０ａのタイミングプーリ４１から第６吸着ノズル組立体１０ｆのタイミングプーリ４１には、図５に示すように、タイミングベルト４３が係合されている。当該タイミングベルト４３の係合により第１吸着ノズル組立体１０ａから第６吸着ノズル組立体１０ｆを同時的にθ回転（吸着ノズル組立体１０の軸芯周りの回転）させることが可能となっている。
【００５８】
また、同様に、第７吸着ノズル組立体１０ｇのプーリーから第１２吸着ノズル組立体１０ｌのタイミングプーリ４１には別のタイミングベルト４３が係合されており、これにより第７吸着ノズル組立体１０ｂから第１２吸着ノズル組立体１０ｌを同時的にθ回転させることが可能となっている。
【００５９】
また、夫々のアクチュエータ４０は、図３に示すように、シャフト型のリニアモータにより構成され、当該シャフト型リニアモータにより対応する吸着ノズル組立体１０を上下動させて、選択的に部品吸着保持又は部品実装動作を行うことが可能となっている。また、当該シャフト型のリニアモータは、ノズル組立体１０に設けられた永久磁石の磁極を検出することによって、ノズル組立体の上下方向の位置検出を行うことができる。シャフト型のリニアモータの具体的構成及び、ノズル組立体の位置検出については、後述する。なお、夫々の吸着ノズル組立体１０の昇降機構には、下記に説明するリニアモータによる機構のほかに、一般的に用いられる機構であるボールねじ軸とナット部による機構や、エアシリンダを用いた機構等を用いることができ、また、当該ノズル組立体の上下方向位置検出には、下記の実施形態による方法のほかに、リニアガイド、リニアスケール、ボールネジの回転角度制御などによる公知の方法を用いることができることは言うまでもない。
【００６０】
次に第１ヘッド部４及び第２ヘッド部１４のアクチュエータとしてのシャフト型リニアモータについて説明する。シャフト型リニアモータは、吸着ノズル組立体１０のスプラインシャフト４４と同軸に構成された駆動用シャフト４５と、第１ヘッド部４及び第２ヘッド部１４のハウジング４６内に設けられ、コイル４８と位置検出用磁極センサ４９とを備えた固定子４７とを備える。駆動用シャフト４５は、複数の円筒形の磁石を、そのＳ極同士・Ｎ極同士が対向するように配置し中空部分に空気の吸引穴が形成されている。
【００６１】
ハウジング４６は、図６に示すように、機械的強度に十分な肉厚を有する中空の直方体の形状を有し、非磁性材料、例えばプラスチック材で作られている。
【００６２】
駆動用永久磁石４５ａは、いずれも長さが等しい中空の円筒形の永久磁石であり、その軸方向両端がＳ極、Ｎ極となっている。駆動用シャフト４５には、Ｓ極およびＮ極がそれぞれ対向するように当該駆動用永久磁石４５ａが、配置されている。
【００６３】
固定子４７は、中央に駆動用シャフト４５を挿入可能な円形の穴が設けられた複数のコイルを当該穴がＺ軸方向に重なるように積層配置され、各コイルの穴が駆動用シャフト４５の挿入穴として形成される。コイル４８は、駆動用シャフト４５を貫通孔内に受け入れたとき、永久磁石４５ａに対向するように、固定子４７内に位置決めされている。
【００６４】
積層されたコイルの図示下側の軸受の下側には、軸方向に並べて配置された２つの磁極センサ４９１，４９２から構成されたセンサユニット４９ａ，４９ｂとが設けられている（図７Ａ，図７Ｂに中実シャフトの場合を示す）。２つのセンサユニット４９ａ，４９ｂに用いられるそれぞれの磁極センサ４９１，４９２は、駆動用シャフト４５の位置によって、駆動用永久磁石４５ａの磁界を検出するものである。本実施例では、パーマロイ合金からなり、磁界が加わると磁気抵抗効果によって、その電気抵抗が変化するＭＲセンサ（Magnetoresistance Sensor) が用いられており、これには一定の電流が流されている。従って、ＭＲセンサに電流を流し、その電圧の変化を測定することによって、磁界の変化を検出して、固定子に対する駆動用シャフト４５の位置を検出することができる。
【００６５】
センサユニット４９ａ，４９ｂを構成するそれぞれ２つの磁極センサ４９１，４９２は、図７Ａに示すように、駆動用シャフト４５に組み込まれる永久磁石４５ａの軸方向寸法の略半分の間隔をおいて配置されている。その結果、図７Ａの状態では、一方の磁極検出センサ４９２が略最大の磁界強さを検出するときに、他方の磁極検出センサ４９１が略０の磁界強さを検出することができる。センサユニット４９ａ，４９ｂにより駆動用シャフト４５の位置検出及びその検出方法については、後述する。
【００６６】
各吸着ノズル組立体１０は、シャフト型リニアモータ４０によりＺ軸方向に上下移動することができるように構成されている一方、重力により吸着ノズル組立体１０が下がらないように、バネ５２により図示上方向に付勢された状態で保持されている。なお、バネ５２を受けるバネ座５５は、駆動用シャフトが原点位置にある時、固定子４７の下端と接触し、これ以上駆動用シャフトが上昇しないようにするストッパとしても機能する。これによる駆動用シャフトの原点検出の方法については、後述する。
【００６７】
図８Ａは、模式的に示したシャフト型リニアモータ４０の駆動制御及び位置検出するための制御回路のブロック図である。図８Ａに示すように、シャフト型リニアモータ４０を駆動制御するサーボコントローラサーボアンプ１１０は、実装制御装置１００の一部を構成するものであり、アンプ部１１２と、コントローラ部１１１とから構成される。アンプ部１１２は、例えば実装制御装置１０１の制御演算部１００中の上位コントローラ１００ａから入力される動作指令信号を受け、動力線を介して固定子４７のコイル４８に給電するものである。サーボコントローラサーボアンプ１１０のアンプ部１１１から出力された駆動電流によって、コイル４８に電流が流れ、コイル４８と、駆動用永久磁石４５ａのＮ極或いはＳ極との間に斥力が働き、駆動用シャフト４５が固定子４７に沿って所定のＺ軸方向に移動する。
【００６８】
サーボコントローラサーボアンプ１１０のコントローラ部１１１は、周期カウンタ１１３、各周期の分解性能テーブル１１４、パルス信号受信部１１５、演算部１１６を備える。周期カウンタ１１３は、駆動周期のどの位置に駆動用シャフト４５が存在するかを検出するために、後述する磁界周期を複数のパルス（本実施形態では、説明の便宜上１０００で説明する。に分割して、各周期カウンタの駆動パルスをカウントするものである。各周期の分解能テーブル１１４は、駆動用シャフトに設けられた磁界周期ごとの長さを格納するためのデータであり、後述するように、駆動用周期に設けられた磁界周期が完全に同じでないことに基づく位置検出の補正に用いられるものである。
【００６９】
駆動用シャフト４５が、固定子４７に沿って移動するのに伴って、駆動用シャフト４５に設けられた駆動用永久磁石４５ａは、固定子４７に設けられたセンサユニット４９ａ，４９ｂの磁極センサ４９１，４９２の上を通過する。前述したように、駆動用永久磁石４５ａは、例えば、Ｚ軸方向の長さが４ｍｍであるとすると、４ｍｍごとに、Ｎ極およびＳ極が形成されているため、磁界周期は８ｍｍとなる。駆動用シャフトの移動に伴って、磁極センサ４９１，４９２と各永久磁石との相対位置が変化するに伴い、磁極センサ４９１，４９２の抵抗値が変化する。
【００７０】
磁極センサ４９１，４９２には一定の電流が流されているから、駆動用永久磁石４５ａが移動すると、磁界周期の磁界強さに応じて磁極センサ４９１，４９２からそれぞれ磁界強度信号が出力され、Ａ／Ｄ変換回路１１０に入力される。各磁極センサ４９１，４９２から出力される磁界強度信号は、磁界周期の磁界強さと同様に、略サイン波の軌跡をとることとなる。Ａ／Ｄ変換回路１１０は、この磁界強度信号をＡ／Ｄ変換して増幅してパルス信号受信部１１５に入力する。パルス信号受信部１１５は、連続的に入力されるデジタル信号を波形整形することによって、所定のデジタル信号を生成し、演算部１１６に出力する。演算部１１６は、入力された波形整形されたデジタル信号の値に基づいて、下記のように、駆動用シャフト４５の原点検出及び位置算出を行う。
【００７１】
原点検出の方法を以下に説明する。本実施形態においては、駆動用シャフト４５が上側に移動し、バネ座５５が固定子４７の下端と接触した場合、コイルに印加する電流値が変化することを利用し、その電流値を検出することにより、原点検出を行う。すなわち、図１０Ｂに示すように、駆動用シャフト４５が上側に移動し、図中の点Ａにおいて、バネ座５５が固定子４７の下端と接触し、これ以上上向きに移動できなくなる。このとき、図８Ｂに示すように、コイルに印加される電流の値は、シャフトが移動できないにもかかわらずこれを移動させようとするため、点Ａを境に上昇する。
【００７２】
サーボコントローラサーボアンプ１１０は、この電流値が上昇を開始し、しきい値を超えた時に存在する駆動シャフトの位置に基づいて原点検出を行い、以下に示すように当該位置を基準として駆動用シャフトの位置検出を行う。なお、この際、駆動用シャフト４５は停止しているため、それぞれの磁極センサから出力される出力値は一定の値を示すので、この要件を原点検出の条件に加えることでより安定した検出が可能となる。
【００７３】
本実施形態では、図８Ｃに示すように、上記した駆動用シャフト４５が上向きに移動し、バネ座５５が固定子４７の下端と接触したことによって、電流値がしきい値を超えかつ２つの磁極センサの出力が変化しないことが検出されると、当該位置から駆動用シャフト４５を下降させるように制御する。そして、磁極センサ４９１，４９２のいずれか一方（図中においては、２つのセンサを区別する必要がないため、第１又は第２の磁極センサとして表記している。）の出力が最初に０となった位置を原点とする。
【００７４】
また、原点位置決定の別の方法としては、図８Ｄに示すように、駆動用シャフト４５が上向きに移動し、バネ座５５が固定子４７の下端と接触した位置、すなわち、コイルに印加される電流の値が上昇を開始したときに駆動用シャフト４５が存在する位置をそのまま原点としてもよい。
【００７５】
次に、駆動用シャフト４５の位置検出の具体的な検出算出例を図９Ａを用いて説明する。図９Ａにおいて、駆動用永久磁石４５ａのＺ軸方向長さが４ｍｍであるとすると、Ｎ極間の距離Ｈは８ｍｍとなる。図９Ａにおいて駆動用シャフト４５がＺ軸方向下側に移動した場合を想定すると、２つの磁極センサ４９１，４９２は、それぞれ磁界の強さを電圧（本実施形態では、−５Ｖ〜＋５Ｖの間の出力範囲とする。）として出力し、その出力信号は、図９Ｂに示すような略サイン波の磁界強度信号となる。ここで、２つの磁極センサ４９１，４９２は、１つの駆動用永久磁石４５ａのＺ軸方向の長さの略半分の間隔、すなわち、２ｍｍの間隔を置いて配置されているため、出力された磁界強度信号のサイン波の位相はπ／２ずれたものとなる。
【００７６】
ここで、２つの磁極センサ４９１，４９２から出力された磁界強度信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換回路１１０の電圧値（図９Ｂにおいて縦軸方向）の測定分解能を±５００、磁界周期方向（図９Ｂにおいて横軸方向）を１０００とすると、検出精度の分解能は、８ｍｍ／１０００＝８μｍごととなる。
【００７７】
ここで、図９Ｂにおいて、２つの磁極センサ４９１，４９２から出力された場合について説明する。駆動シャフト４５の位置を検出するためには、原点からの移動距離を基準として駆動シャフト４５の位置を検出することとなる。すなわち、上述のように、コイルに印加される電流値を検出することにより検出された原点に駆動シャフトを移動させ、図示下側方向に移動させる。このとき、磁極センサ４９１，４９２の原点位置における出力値と同じ出力値を取る点（図９Ｂでは、センサ４９１の出力が０であり、センサ４９２の出力が極大値をとる位置）をそれぞれ検出点として認識し、原点に近い順に第１検出点、第２検出点・・・とする。原点及び各検出点の間を１つの磁界周期とする。
【００７８】
各周期の分解能テーブル１１４には、図９Ｃに示すような各周期の周期方向パルス数ごとにおける分解能の情報が格納されている。上記のように本実施形態においては、磁界周期方向の分解能は１０００であるので、１つの周期、すなわち２つの磁石の合計長さ寸法を１０００で割った値が１つのパルスの分解能となる。また、駆動用シャフト４５に組み込まれる駆動用永久磁石４５ａは、ほぼ同じＺ軸方向長さに構成されてはいるが、加工時における長さのばらつきなどが生じる場合があり、これが磁界周期のばらつきとなる。このばらつきは、原点から遠ざかるほど累積的に加算されるため、原点から遠い位置における位置検出の精度が劣化する。よってこの周期長のばらつきを補正するために、磁界の周期ごとに各周期の長さの情報を分解能テーブル１１４に記憶させておく。図９Ｃにおいては、第１周期が周期長８．１ｍｍであり１つのパルスの分解能が８．１μｍとし、第２周期が周期長８．２ｍｍであり１つのパルスの分解能が８．２μｍとした場合について図示している。
【００７９】
ここで、磁極センサ４９１，４９２のそれぞれの出力値が図９Ｂにおける点Ｂのような出力（例えば、磁極センサ４９１の出力が−２Ｖ、磁極センサ４９２の出力が＋２Ｖ）であった場合、原点からみて、第１検出点を通過しているので、点Ｂは第２周期に位置する点であることが判明する。また、点Ｂは、図９Ｄに示すように円内角度ＡＴＴＮは、（−２／２）×（１８０／π）＝−４５度であり、磁極センサ４９１の出力が負であったので１８０−４５＝１３５度となる。したがって、上記磁極センサの波形より、Ｚ１のポイントは２７０度の位置であり、そのポイントから反時計回りに回転するので、検出位置は、第２周期の周期長８．２ｍｍ×（２２５度／３６０度）＝５．１２５ｍｍとなり、第２周期の開始位置すなわち第１検出点を基準として５．１２５ｍｍ移動したこととなる。
【００８０】
また、駆動用シャフト４５が１つ周期を超えて移動しているので、第１検出点を基準とした距離に第１周期長（すなわち、駆動用永久磁石２つ分の長さ）の８．１ｍｍを加算する。よって、原点からの移動距離は、１３．２２５ｍｍとして出力される。
【００８１】
なお、移動距離演算時に加えられる磁界の周期長は、上述のようにテーブルデータとして予め記憶する代わりに、一律に駆動用永久磁石２つ分の長さとして算出してもよい。
【００８２】
上述のように、第１ヘッド部４及び第２ヘッド部１４は、コイル３８の上下に設けられた軸受５０ａ，５０ｂにより駆動用シャフト４５をその軸がコイル３８の中心軸と一致するようにガイドしているため、駆動用シャフト４５が固定子４７の中でＸ軸方向及びＹ軸方向にずれないように構成されている。したがって、θ回転用モータ４２ａにより吸着ノズル組立体１０ｆをその軸中心に回転した場合であっても、上記のようにセンサユニットと駆動用シャフト４５に組み込まれる駆動用永久磁石４５ａとの隙間は、略一定になるように構成されており、上記のように２つの磁極センサ４９１，４９２を有するセンサユニット４９ａで駆動用シャフト４５の移動距離を検出することができる。
【００８３】
次に、吸着ノズル組立体１０の先端に設けられているノズル部３９を検出するための機構について説明する。図１０Ａは、検出装置とノズル部との位置関係を示す概略平面図である。図１０Ｂは、検出装置とノズル部３９ｂとの位置関係を示す概略側面図である。本実施形態においては、ノズル部３９の先端部が投光器６０からの光を遮光することを受光器６１で検出することによりノズル部３９の位置を検出する。
【００８４】
図１０に示すように、投光器６０及び受光器６１は、Ｘ軸方向に配列された６本の吸着ノズル組立体の配列方向に沿って２組が配置されている。すなわち、図１０Ａの図示下側の投光器６０及び受光器６１は、吸着ノズル組立体１０ａ〜１０ｆを検出し、図示上側の投光器６０及び受光器６１は、吸着ノズル組立体１０ｇ〜１０ｌを検出する。また、図１０Ｂに示すように、投光器６０から射出された光Ｌは、受光器６１に到達するまでの光路中に、６本のノズル部３９のいずれか（図１０Ｂにおいては、吸着ノズル組立体１０ｆ）が存在した場合は遮光され、受光器６１に到達することができない。したがって、ノズル部３９のＺ軸方向位置を検出することができる。
【００８５】
本実施形態においては、発光器６０は、光源として発光ＬＥＤを用い、受光器６１は、ＣＣＤラインセンサを用いている。ＣＣＤラインセンサはＺ軸方向に延在するように配置されており、分解能は６４μｍ程度となる。
【００８６】
次にノズルの位置検出についての処理について説明する。図１１Ａは、ノズル部の位置検出を行うための制御回路のブロック図である。ノズル部の位置検出を行うための制御回路は、制御演算部１００内の制御回路の一部を構成するものであり、検出位置を演算するための検出演算部１１７，投光器６０及び受光器６１を制御し受光器６１からのＣＣＤ出力信号を処理演算するセンサコントローラ１１８を備える。また、図８Ａに示したシャフト型リニアモータを駆動制御するための制御回路とその一部を共通にする。
【００８７】
なお、ノズル部の位置検出においては、前提として、全ノズル高さが同一であることが条件となる。このため、下記の手順でノズルの高さを同一にすることが求められる。図１９は、当該ノズルの高さ調整の説明図である。ノズル高さ調整においては、調整用の治具ノズル３９ｘ及び、高さ基準を設定するための検査治具３９ｒを用いる。治具ノズルは、上下方向への逃げを持たないノズルである。まず、実装装置１０１の実装装置基台１６の上面１６ｕに検査治具３９ｒを設置し、ノズル部に治具ノズル３９ｘを装着する。本実装装置は、部品供給部から部品をノズルで吸着し取出す際のノズル下降位置である吸着高さ、及び基板に部品を装着する際のノズル下降位置である装着高さは実装装置基台１６の上面１６ｕを基準として、決められた位置に設定されているため、上面１６ｕからの位置を検出する必要がある。
【００８８】
検出動作としては、まず、治具ノズル３９ｘを検査治具３９ｒの上面に押しつける。このときのノズル高さの位置情報であるサーボコントローラアンプ１１０のエンコーダ値に対し、基準面からの高さ（すなわち、検査治具の高さ）の情報を割付け、上位コントローラ１００ａで記憶する。１つのノズルについての位置情報の検査を終了すると、すべてのノズルについて、同様に検査を行う。以上の工程により、全てのノズルは共通の基準高さにおけるそれぞれのアクチュエータのエンコーダ値が求められ、この情報に基づいて、下記に示すように基準面から任意の位置にノズルを位置決めすることができる。
【００８９】
次にノズル部の位置検出について説明する。本実施形態においては、ノズル部の位置検出は、受光器６１のＣＣＤラインセンサからの出力値によって行う。すなわち、ノズル部３９がＣＣＤラインセンサを遮蔽する面積によりＣＣＤラインセンサの出力値が異なるため、当該出力値を検出することによりノズル部３９の位置を検出する。しかし、ノズル部３９は、発光器６１からのＸ軸方向の距離が異なるため、光Ｌの拡散の影響により、ノズルのＸ軸方向位置によってノズル部３９が同じＺ軸方向位置であったとしても、ＣＣＤラインセンサからの出力値が異なる。この問題を解決するために、ノズル部ごとのＣＣＤラインセンサの出力とノズルのＺ軸位置との関係を示すノズル補正値１１９ｂを記憶部１１９に記憶し、当該ノズル補正値１１９ｂの情報によりノズルの位置を検出する。
【００９０】
図１２Ａは、ノズルの位置検出についてのノズル補正値を決定するための処理の流れを示すフローチャートである。まず、１つのＣＣＤラインセンサで検出するノズルの数Ｎを設定する（＃１０）。本実施形態では、上述のように６本のノズル部を１つの投光器６０及び受光器６１により位置検出を行うため、Ｎとして６を設定する。
【００９１】
次いで、１番目のノズルの補正値の設定を開始する（＃１１）。最初にノズルごとにサンプリングポイントＳｍａｘを設定する（＃１２）。サンプリングポイント数Ｓｍａｘは、当該ＣＣＤラインセンサの検出エリアにおけるＣＣＤラインセンサの出力値の基準位置の数であり、検出エリアの幅及びＣＣＤ分解能などにより流動的に設定することができるが、下記に示す検量線の傾き、切片の近似精度を高精度で得るために、概ね５つ程度であることが好ましい。本実施形態では、５として説明を続ける。
【００９２】
サンプリングポイント数Ｓｍａｘが決定すると、図１２Ｂに示すように、当該ＣＣＤラインセンサの検出エリアをサンプリングポイント数Ｓｍａｘで割ることによりサンプリング間隔Ｌｅｎが算出される（＃１３）。次いで、１つめのノズル部３９についての１番目のサンプリングポイントにおける検出が開始される（＃１４）。
【００９３】
具体的には、１番目のノズル（ここでは、吸着ノズル組立体１０ａ〜１０ｆのノズル部の位置の補正値の設定を行うものとし、吸着ノズル組立体１０ａから順に行うこととする。）を開始位置まで移動させる（＃１５）。当該位置は、上述の駆動用シャフト４５の原点からの所定距離下側の位置として設定されている。すなわち、駆動用シャフト４５の位置によりノズル部３９の先端位置が決定され、当該ノズル部３９の開始位置を設定することができる。よって、ノズル部３９のサイズが異なればその先端が開始位置にあるときの駆動用シャフト４５の位置が異なることとなる。
【００９４】
当該ノズル部３９が開始位置にある時の受光器６１のＣＣＤラインセンサの出力値Ｄ（１）をセンサコントローラ１１８が検出する（＃１６）。当該出力値Ｄ（１）は、センサコントローラ１１８から検出演算部１１７に送信され、一時的に記憶される。
【００９５】
次いで、検出するサンプリングポイントを１つインクリメントし（＃１７）、２番目のサンプリングポイントでのセンサ出力Ｄ（２）を検出する。このような＃１６〜＃１９までの処理を繰り返し行いすべてのサンプリングポイントについて検出する。なお、このとき、検出するサンプリングポイントがサンプリングポイントの最大値であるかが判断され（＃１８）、次の検出すべきサンプリングポイントが存在する場合は、当該ノズル部３９を下げるために駆動用シャフト４５をサンプリング間隔分下に移動させる（＃１９）。すべてのサンプリングポイントについてのセンサ出力値Ｄ（１）〜Ｄ（５）を所得すると、検出演算部は、近似演算を行う（＃２０）
【００９６】
近似演算は、図１３に示すように、上記のようにして得られたすべてのサンプリングポイントについてのセンサ出力値Ｄ（１）〜Ｄ（５）に近似するような一次近似を行う。すなわち、Ｘ軸を駆動用シャフト４５の位置、Ｙ軸をＣＣＤセンサの出力値とした場合において、センサ出力値Ｄ（１）〜Ｄ（５）から一次近似で検量線（Ｙ＝ａＸ＋ｂ）の傾き（ａ）及び切片（ｂ）を算出し、一次関数の式の情報を求める。このとき、センサ出力が所定値である高さ位置をセンサ原点として設定する。なお、本実施形態において検量線を一次近似とする理由は、発光器６０からの光が平行でＣＣＤラインセンサの取り付け角度が光の入射方向に対して鉛直である場合は、ノズル部３９の移動距離とセンサの出力値の比が１：１になるが、光源が平行ではなかったり取り付け角度が鉛直でない場合は、１：ａの比例関係となるためである。ただし、発光器６０又は受光器６１に設けられているレンズの収差の影響がある場合は、比例関係にならないため、２次、３次の近似とすることもできる。なお、ＣＣＤラインセンサの出力とする精度（ＣＣＤ分解能）をサンプリング間隔としてすべてのサンプリングポイントでセンサ出力を計測することで近似処理を省略することも可能である。
【００９７】
これらの処理を繰り返し行ったあと、２番目のノズル（吸着ノズル組立体１０ｂのノズル部３９）の計測を行い（＃２１）、すべてのノズルの計測が行われると（＃２２でＹｅｓ）、ノズル毎の当該検量線の式の情報をノズル毎のノズル補正値１１９ｂの情報として、吸着ノズル組立体１０と対応させて記憶させる。
【００９８】
このようにして得られたノズル補正値１１９ｂの情報は、本実施形態にかかる部品実装装置を自動運転する場合において、ノズル部の種々の状態を検知する場合に用いられる。具体的には、（１）ノズル部の高さを常に自動運転中に計測することによって吸着時及び実装時に、ノズル部の高さの情報をフィードバックすることができる。（２）ノズル高さ不良（例えば、ノズルの先端が曲がっている場合など）のノズルの判定ができる。（３）ノズル部の上方への逃げ摺動不良の判定を行うことができる。（４）部品の保持姿勢の検出（吸着した部品がどのように保持されているかの判定）を行うことができる。（５）実装時における部品の持ち帰りの判定を行うことができる。
【００９９】
これらの判定をどのようにして行うかについて以下説明する。図１４は、本実施形態にかかる部品実装装置の自動運転時の吸着・実装動作のフロー図である。このフロー図では、部品を吸引・実装する処理についての説明であり、前提として、部品の厚みなどのサイズの情報として部品ライブラリ１１９ａが記憶部１１９に記憶されているものとし、吸着ノズル組立体１０に取り付けられているノズルについてのノズル補正値１１９ｂの情報は既知であるとする。
【０１００】
本実施形態にかかる部品実装装置は、自動運転時において、駆動しないノズルが待機しているＺ軸方向位置が、前記投光器６０および受光器６１が遮光されないような高さとなっている。
【０１０１】
図２０に、実装装置のノズルの上下駆動及びノズル高さとノズル昇降速度に関するタイミングチャートを示す。
【０１０２】
本実施形態にかかる部品実装装置の実装工程では、図２０に示すように、最初に、部品の吸着を行う（＃３０）。部品の吸着は、部品を吸着させるべく特定された吸着ノズル組立体１０のノズル部３９を実装する部品の上方にＸ軸、Ｙ軸方向移動させたあと、リニアモータを駆動させてＺ軸方向にノズル部３９を所定幅下降させて、ノズル部３９から部品を吸引して保持する。部品を吸着するためにノズル部３９が下降する距離は、ノズルの待機位置から、部品供給部不干渉範囲Ｈｆ及び部品吸着面までの高さＨｇの合計距離である。ここで、部品供給部不干渉範囲Ｈｆは、部品供給部に部品を取出しにノズルが下降する際、ノズルは部品供給部の部品供給高さ（装着面高さと同一）まで下降する。部品供給部上では、予め部品供給部不干渉範囲Ｈｆまでノズルを下降しておいた場合、部品供給部上をノズルがＸＹ方向に移動しても、ノズルは何ら当たるものがないという限界の高さを意味する。
【０１０３】
このときのノズル部３９の下降の途中において、ノズル部３９が検出範囲Ｈｃを通過するとき、ノズル部３９が投光器からの光を遮光し、ＣＣＤラインセンサの出力値が、上記のようにして決定されていたノズル補正値１１９ｂの原点における出力値となったタイミングにおいて、駆動用シャフト４５の位置を測定する。当該測定された駆動用シャフト４５の位置を基準として、部品保持位置までの所定幅Ｈｇだけノズル部３９を下降させる。このときのノズル部３９の下降幅の移動量の検出及び制御は、上記位置検出用磁極センサ４９による駆動用シャフト４５の位置検出により行う。すなわち、上記のノズル補正値１１９ｂによりノズル先端における原点が既知であるため、駆動用シャフト４５の位置に基づいて当該距離から算出される部品間での距離分だけノズル部３９を下降させる。
【０１０４】
次いで、ノズル高さ位置決め動作を行う（＃３１）。ノズル高さ位置決め動作は、図１５に示すように、ノズル補正値１１９ｂを参照することにより、ノズルに吸着した部品２００の下端が、センサ計測原点Ｒに一致するように、駆動用シャフト４５の高さ位置を制御し、当該駆動用シャフト４５の位置を算出する。具体的には、部品を吸着保持したノズル部が一旦待機位置に上昇移動し、その位置から一つずつノズルを下降させ、ＣＣＤラインセンサの出力値がノズル補正値１１９ｂの原点における出力値となったタイミングにおいて、駆動用シャフト４５の位置を測定する。
【０１０５】
ノズル高さ補正（＃３１）が完了すると、続いて部品の高さ検出処理、すなわちＺ軸方向の部品の吸着保持姿勢が適正であるかの判断を行う。すなわち、ノズルが吸着している部品の厚み寸法の情報を部品ライブラリ１１９ａより読み込み、当該ノズル高さ補正における駆動用シャフト４５の高さ位置とノズル原点時における高さ位置との差分を比較して、所定値以上であれば、ノズル部３９が部品を適正な方向に吸着保持していないと判断する。すなわち、図１６に示すように、ノズル部３９が部品を適正に吸着保持している場合は、ノズル部３９の先端がセンサ計測原点Ｒに一致する場合と比較して、ノズル高さ保税動作ノズル高さ位置決め動作により測定された駆動用シャフト４５の高さ位置は、部品２００の厚み寸法分上昇していることとなる。したがって、ノズル高さ位置決め動作により測定された駆動用シャフト４５の高さ寸法を測定することにより、ノズルに吸着されている部品の保持状態を判断することができる。
【０１０６】
具体的には、測定された吸着部品２００の厚みを測定すると、当該測定された厚みデータを上位コントローラ１００ａに送る。一方、同時に部品実装装置本体のコントローラ（図示なし）から吸着されている部品の部品番号が読み込まれ、上位コントローラ１００ａは、予め記憶されている部品ライブラリ１１９ａを参照して、部品ごとの対応する厚みの標準データを読み込む。当該２つの厚みのデータが上位コントローラ１００ａで比較され、当該測定された部品厚みが、部品により予め定められている所定値より大きい場合は、吸着不良との判定結果が出力される。
【０１０７】
吸着保持が適正であると判断された場合（＃３２においてＹｅｓ）、第１ヘッド部４は、部品２００が吸着されているノズルを認識カメラ９の情報にくるように移動し、部品の吸着姿勢を撮像してＸＹθ方向の吸着保持姿勢が適正であるかの判断を行う（＃３３）。すなわち、本実施形態において、投光器６０及び受光器６１は、Ｘ軸方向について検出するため、部品の厚み寸法（すなわち、Ｚ軸方向）しか計測することができず、Ｘ、Ｙ、θ方向への部品の吸着ずれを検出することができない。よって、認識カメラ９により、適正な位置に当該部品を実装するために、これらの保持位置及びθ回転を検出する。当該判断においても、部品ライブラリ１１９ａを参照して、部品ごとの対応するＸ，Ｙ方向寸法及びθ回転角度を検出し、予め定められている許容範囲を超えていた場合は、吸着不良との判定結果が出力される。
【０１０８】
なお、Ｚ軸方向の部品の吸着保持姿勢（＃３２）及び、ＸＹθ方向の吸着保持姿勢（＃３３）が適正ではないと判断された場合は、当該ノズルに吸着されている部品を廃棄する（＃４０）。
【０１０９】
なお、ヘッド部４に設けられているノズル部３９のうち、この工程において部品を吸着保持するノズル部３９が複数存在する場合は、上記処理を繰り返し、所定のノズルすべてに適正に部品を吸着保持させる。そして、すべてのノズル部３９について部品２００の吸着保持がＸＹＺθ方向ともに適正であると判断された場合は、当該部品２００の実装を開始する（＃３５）。このとき、必要に応じて部品の実装方向を変更する場合は、実装前に吸着ノズル組立体１０をθ回転させる（＃３４）。
【０１１０】
部品実装（＃３５）においては、ＸＹロボット５によりヘッド部４をＸＹ方向の所定位置に移動させ、基板２までの装着高さ及び、ＸＹ装着座標位置を補正しながら、ノズル部３９先端に吸着保持されている部品２００を基板の所定位置に実装する。
【０１１１】
部品の実装が終了すると、再度、ノズル高さ位置決め動作を行う（＃３６）。すなわち、基板に部品を実装するためにノズル部が下がった状態から待機位置へ上昇移動する移動中に、ノズル部３９の下端（後述する実装ミスにより部品持ち帰りの場合は部品２００の下端になる）がセンサ計測原点Ｒに一致するタイミングにおいて、駆動用シャフト４５の高さ位置を測定し、当該駆動用シャフト４５の位置を算出する。
【０１１２】
次いで、ステップ＃３６で測定された駆動用シャフト４５の位置と、実装開始時における駆動用シャフトの位置を比較して高さ検出を行い（＃３７）、吸着ノズル組立体１０のノズル部３９先端が適正位置にあるかを判断する。すなわち、ステップ＃３６で測定された駆動用シャフト４５の位置と実装開始時における駆動用シャフトの位置との差分が適正範囲内にあるか否かを判断する。
【０１１３】
適正範囲内にある場合（＃３７でＹｅｓ）には、第１ヘッド部４は、部品２００が吸着されているノズルを認識カメラ９の撮像位置に移動させ、ノズル部３９を撮像して部品がノズル部３９に保持されていないかについての判断を行う（＃３８）。すなわち、実装ミスによる部品２００の持ち帰りとノズル上がり（例えば摺動不良などに起因する。）が同時に起こっているような場合は、部品の持ち帰りがあったとしても＃３７で適正範囲であると判断されるおそれがあるため、ノズル部３９をした側から撮像して部品がノズルに保持されていないかを確認する。当該判断により部品が残っていないと判断された場合（＃３８でＮｏ）は、引き続いて生産継続判断を行う（＃３９）。
【０１１４】
生産継続判断は、生産条件データを参照し、生産を継続するか、停止するかを判断する。生産条件データは、本実施形態にかかる部品実装装置の記憶部に格納されており、以下のような生産条件が記憶されている。すなわち、ノズル先端異常（＃４４）を検出したとき、設備を停止するか、また、ヘッド部４を構成する吸着ノズル組立体１０のうち、不良ノズルとなった吸着ノズル組立体１０以外の吸着ノズル組立体１０で生産継続するか、部品保持姿勢不良の状態で部品を吸着した場合、何回でノズルを不良ノズルであると判定するかなどの状態である。生産継続判断の処理において、生産を継続すると判断された場合は、次の部品実装の動作へ移行する（＃４８）。
【０１１５】
次に、上記部品の吸着・実装のフローにおいて、不良であるとの判断がされる場合について個別的に説明する。
【０１１６】
第１に、上記図１４において、Ｚ方向及びＸＹθ方向の保持姿勢が適正ではないと判断された場合（＃３２，＃３３でＮｏ）、ノズル部３９に吸着されている部品２００を廃棄する（＃４０）。次いで、リトライの記憶を行う（＃４１）。すなわち、ノズル部３９が部品を適正な姿勢に保持できなかったことを生産条件データに追加し、生産継続判断における参照とするものである。当該記憶が終了すると、生産条件の判断（＃３９）を行い、次工程の処理へ移行する（＃４８）。
【０１１７】
次に上記図１４において、吸着ノズル組立体１０のノズル部３９先端が適正位置にないと判断された場合（＃３７においてＮｏ）について説明する。すなわち、上述のように、ステップ＃３６で測定された駆動用シャフト４５の位置と実装開始時における駆動用シャフトの位置との差分が適正範囲内にないと判断された場合である。この場合は、まず、ステップ＃３６で測定された駆動用シャフト４５の位置が実装開始時における駆動用シャフトの位置と比較して上側にあるか否かについて判断する（＃４２）。
【０１１８】
すなわち、ステップ＃３６で測定された駆動用シャフト４５の位置が実装開始時における駆動用シャフトの位置よりも上に存在すると判断された場合（＃４２でＹｅｓ）は、当該吸着ノズル組立体１０のノズル部３９先端に部品が残っている場合であり、実装ミスによる部品持ち帰りであると判断し、当該持ち帰りが発生したことを示す信号を出力する。次いで、当該出力を受信すると、部品を廃棄し（＃４０）、リトライの記憶を行う（＃４１）。さらに、生産条件の判断（＃３９）を行い、次工程の処理へ移行する（＃４８）。
【０１１９】
ステップ＃３６で測定された駆動用シャフト４５の位置が実装開始時における駆動用シャフトの位置よりも下に存在すると判断された場合（＃４２でＮｏ）は、ノズル部３９の先端異常であると判断する。ノズル部３９の先端異常の具体例としては、ノズル部３９の先端の折れや曲がり、ノズル部３９の摺動不良により上方への逃げから元の位置に戻らなくなった場合が挙げられる。この場合は、ノズル不良のフラグをＯＮにする（＃４５）。
【０１２０】
最後に、部品廃棄を行った場合（＃４０）及びノズル不良のフラグがＯＮになった場合（＃４５）の処理において、生産継続判断を行い、部品の吸着・実装の継続を行わないと判断した場合（＃３９）について説明する。上述のように生産継続判断は生産条件データを参照し、生産を継続するか、停止するかを判断するものであり、個々で停止にすると判断した場合、ＮＧメッセージを表示（＃４６）して部品実装装置の自動運転を停止する。またノズル不良のフラグがＯＮとなっている場合は、ノズル部の状態をチェックするためロードセル測定の処理に移行する（＃４７）。
【０１２１】
ロードセル測定について説明する。図１７は、ロードセル測定を行うための制御回路のブロック図である。ロードセル測定を行うための制御回路は、制御演算部１００内の制御回路の一部を構成するものであり、ロードセルからの出力値を演算するための検出用アンプ１２０を備える。また、図８Ａに示したシャフト型リニアモータを駆動制御するための制御回路とその一部を共通にする。
【０１２２】
ロードセル測定は、特にノズル部の摺動不良が起こっているかについて判断する。具体的には、吸着ノズル組立体１０がロードセル１２の上方に位置するようにヘッド部４を移動させた後、吸着ノズル組立体１０を下降させてノズル部３９をロードセル１２上に下ろし、ロードセル１２の出力値を測定する。
【０１２３】
測定条件としては、ノズル部３９を緩やかにロードセル１２に下降させた場合におけるロードセルの出力値（静的出力）と、吸着、実装時と同じ動作条件における出力値（動的出力）とを測定する。静的出力は概ね図１８Ａに示すように、直線的に出力値が上昇し、所定の値で出力値の変化率が変わり、なお直線的に出力値が上昇する経時変化となる。この場合において、図１８Ａに示すＳ点の一定値を静的出力の計測値とする。一方、動的出力は概ね図１８Ｂに示すように、最初に急激に大きな値を取り、その後振動して最終的に直線的に出力値が上昇する経時変化となる。この場合において、図１８Ｂに示すＴ点の最大値及びＵ点の一定値を動的出力の計測値とする。なお、これらの計測値は、測定のばらつきを平準化するため、複数回（例えば３〜５回）の測定の平均値とすることが好ましい。
【０１２４】
これらの３つの計測値を予め記憶部１１９に記憶させておいた基準値１１９ｃと比較する。基準値１１９ｃは、ノズル部３９の交換時など初期状態において測定した上記３点のロードセル１２の出力値である。当該基準値１１９ｃと測定値とを比較し、予め設定された許容範囲内にあるかを演算する。測定値が当該許容範囲を超えた値となった場合、ロードセル測定の処理において、ノズル部３９が不良であることを示す信号を出力する。
【０１２５】
なお、ロードセル測定の処理の実行のタイミングは、実施形態に示すように生産継続判断に続く処理として実行され、設定時間毎（例えば、２時間ごと）、吸着エラー発生率が所定の値を超えたとき、ノズル部３９の交換を行ったときなどで、生産条件データの設定により任意のタイミングにより設定することができる。
【０１２６】
以上説明したように、上記実施形態によれば、一対の投光器と受光器で６つのノズル部の位置検出を行うことができ簡単かつ安価な構成の部品実装装置とすることができる。また、光軸方向の位置の違いを考慮してノズル補正値１１９ｂを有しているため、各ノズル部ごとに高精度にその検出を行うことができる。
【０１２７】
さらに、実装運転時において、ノズル部の検出を行うことにより、ノズル部の折れや曲がり、実装ミスによる部品の持ち帰りなど種々の問題を解消することができ、実装の精度を向上させることができる。
【０１２８】
さらに、ロードセルによりノズルの押圧力を、動的出力及び静的出力の双方で検出することにより、より高精度にノズルの摺動不良を検出することができる。
【０１２９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。上記実施形態では、ノズルの状態検出において、ノズル先端を検出する受光器６１（ＣＣＤラインセンサ）の原点検出時において、センサユニット４９ａ，４９ｂにおける駆動用シャフト４５の位置を検出することによって、ノズルの状態検出を行うように構成しているが、センサユニット４９ａ，４９ｂにおいて検出される駆動用シャフト４５の位置がノズルの高さ検出のための検査基準値にあるときに、受光器６１（ＣＣＤラインセンサ）によりノズル先端の高さを検出するように構成することも可能である。なお、この場合、吸着ノズル組立体が受光器からの距離により異なるため、ノズルの先端の高さを補正することが好ましい。このため、予め厚み寸法既知の治具を測定することにより、吸着ノズル組立体ごとに補正値を備えておき、当該補正値に基づいて、部品の厚み寸法及びノズル状態検出を行うように構成することが好ましい。
【０１３０】
また、例えば、上記実施形態では、受光器６１はＣＣＤラインセンサを用いているが、他の構成であってもよい。例えば、光が受光しているかいないかのみを計測可能なセンサを用い、当該光の遮光の切り替わりを基準として、ノズル部の検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる部品実装装置の全体概略斜視図である。
【図２】図１の部品実装装置の第１ヘッド部の外観構成を示す斜視図である。
【図３】図２の第１ヘッド部のＹ方向断面図である。
【図４】図２の第１ヘッド部に用いられる吸着ノズル組立体の先端部分の構成を示す部分拡大断面図である。
【図５】図２の第１ヘッド部の吸着ノズル組立体のθ回転機構である。
【図６】図２の第１ヘッド部の部分拡大斜視図である。
【図７Ａ】図２の第１ヘッド部のアクチュエータの部分拡大断面図である。
【図７Ｂ】図７ＡのVII-VII断面図である。
【図８Ａ】模式的に示した図１の部品実装装置に用いられるシャフト型リニアモータを駆動制御するための制御回路のブロック図である。
【図８Ｂ】図８Ａの制御回路において駆動シャフトの原点を検出するための電流値の軌跡を示すグラフである。
【図８Ｃ】図８Ａの制御回路において駆動シャフトの原点検出の処理の例を説明するための図である。
【図８Ｄ】図８Ａの制御回路において駆動シャフトの原点検出の他の処理の例を説明するための図である。
【図９Ａ】駆動用シャフトの位置検出の機構の説明図である。
【図９Ｂ】図９Ａの各磁極センサの出力信号の例である。
【図９Ｃ】各周期の分解能テーブルの構成例である。
【図９Ｄ】駆動用シャフトの位置検出に用いられる円内角度の説明図である。
【図１０Ａ】検出装置とノズル部との位置関係を示す概略平面図である。
【図１０Ｂ】検出装置とノズル部との位置関係を示す概略側面図である。
【図１１】ノズル部の位置検出を行うための制御回路のブロック図である。
【図１２Ａ】ノズルの位置検出についてのノズル補正値を決定するための処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２Ｂ】サンプリング間隔の算出について説明する図である。
【図１３】近似演算に用いられる駆動用シャフト位置とＣＣＤセンサの出力値との関係を示すグラフである。
【図１４】本実施形態にかかる部品実装装置の自動運転時の吸着・実装動作のフロー図である。
【図１５】ノズル高さ位置決め動作における、駆動用シャフトの移動位置を示す模式図である。
【図１６】部品非保持時における駆動用シャフトの原点位置を示す模式図である。
【図１７】ロードセル測定を行うための制御回路のブロック図である。
【図１８Ａ】静的出力の経時変化のグラフである。
【図１８Ｂ】動的出力の経時変化のグラフである。
【図１９】ノズルの高さ調整を行う場合の状態を示す図である。
【図２０】図１の部品実装装置のノズルの上下駆動及びノズル高さとノズル昇降速度に関するタイミングチャートである。
【符号の説明】
【０１３２】
１  ローダー
２、２−０、２−１、２−２、２−３  回路基板
３，１３  第１基板搬送保持装置、第２基板搬送保持装置
４  第１ヘッド部
５、１５  ＸＹロボット
６ａ  Ｙ軸駆動部
６ｂ、６ｃ  Ｘ軸駆動部
７、１７  ノズルステーション
８Ａ、８Ｂ、８Ｃ  部品供給部
９、１９  認識カメラ
１０  吸着ノズル組立体
１２  ロードセル
１４  第２ヘッド部
３１  ホルダ
３３  挿入部
３４  ノズルスプリング
３５  摺動面
３９  ノズル部
４０  アクチュエータ
４１  タイミングプーリ
４２ａ、４２ｂθ回転用モータ
４３  タイミングベルト
４４  スプラインシャフト
４５  駆動用シャフト
４７  固定子
４８  コイル
４９ａ，４９ｂ  センサユニット
５３  外筒
５３ｂ  下部フレーム
６０  投光器
６１  受光器
１００  実装制御装置
１０１  部品実装装置
１１０ａ  上位コントローラ
１１９  記憶部
１１９ｂ  ノズル補正値
１１９ａ  部品ライブラリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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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１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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