(57)【要約】【課題】搬送用パレットの状態検査を個別に行うことなく搬送パレットの状態を評価することができる部品搭載システムおよび搬送用パレットの評価方法を提供することを目的とする。【解決手段】搬送用パレット３に保持された基板４（軟弱基板）の複数の装着位置４ｂに部品保持部によって部品を保持して搭載する部品搭載システムにおいて、部品装着動作において部品が装着位置４ｂに着地してから部品保持部が上昇を開始する直前までの所定のタイミングで部品保持部の高さ方向の位置を検出し、この検出結果と部品保持部によって装着された部品の寸法とに基づいて、基板４における装着位置４ｂの装着高さを算出する。そして求められた装着高さに基づき、搬送用パレット３において装着位置４ｂに対応する高さ指標位置３ｃの上面高さを求め、搬送用パレット３の変形状態を判断して評価する。【選択図】図２
2019061994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送用パレットに保持された軟弱基板の複数の装着位置に部品を搭載する部品搭載システムであって、
負圧によって部品を保持するための吸引孔を有する部品保持部と、
前記部品保持部を昇降させるサーボモータと、
予め設定された動作パターンに基づいて前記サーボモータを制御することにより、前記部品保持部に保持された部品を前記軟弱基板に搭載するための昇降動作を前記部品保持部に行わせる制御部と、を備え、
さらに、前記制御部は、
前記部品保持部を前記軟弱基板に向かって下降させる際に前記サーボモータの推力を制限する推力制限部と、
前記サーボモータからの位置信号に基づいて前記部品保持部の高さ方向の位置を検出する位置検出部と、
前記部品が前記装着位置に着地してから前記部品保持部が上昇を開始する直前までの所定のタイミングで前記位置検出部が検出した前記部品保持部の高さ方向の位置と前記部品保持部によって装着された部品の寸法とに基づいて、前記装着位置の装着高さを算出する装着位置高さ計測部と、
前記装着位置高さ計測部で計測した複数の装着高さに基づいて、前記搬送用パレットの変形状態を判断する搬送用パレット評価部と、
を備えた、部品搭載システム。
【請求項２】
さらに、前記複数の装着高さに基づいて前記搬送用パレットの形状を模した画像を生成する画像生成部を備えた、請求項１記載の部品搭載システム。
【請求項３】
さらに、下部と上部を有するシャフト部と、弾性体とを備え、
前記部品保持部は、前記シャフトの下部に上下方向に変位可能な状態で取り付けられるとともに前記弾性体によって前記シャフトに対して下方に付勢されており、
前記推力制限部は、前記サーボモータを駆動させたときに前記部品保持部から部品に作用する荷重が、前記弾性体が前記部品保持部を付勢する力よりも小さくなる範囲で前記サーボモータの推力を制限する推力制限値を設定し、前記サーボモータの推力をこの推力制限値以下に制限する、請求項１または２のいずれかに記載の部品搭載システム。
【請求項４】
さらに、前記搬送用パレットに付与された識別情報を取得する搬送用パレット識別情報取得部と、
取得した前記識別情報と当該識別情報が付与された搬送用パレットにセットされた軟弱基板について前記装着位置高さ計測部で計測された複数の装着高さとを関連付けした一群の装着高さ情報を記憶する装着高さ情報記憶部と、
を備え、
前記搬送用パレット評価部は、前記装着高さ情報記憶部に記憶された前記一群の装着高さ情報を用いて当該識別情報が付与された搬送用パレットの変形状態を検出する、請求項１から３のいずれかに記載の部品搭載システム。
【請求項５】
前記搬送用パレットには複数の軟弱基板がセットされており、前記一群の装着高さ情報には、前記複数の軟弱基板の複数の装着高さが含まれる、請求項４に記載の部品搭載システム。
【請求項６】
部品が実装される軟弱基板を保持して部品搭載装置に搬送する搬送用パレットの変形状態を判断する搬送用パレットの評価方法であって、
前記軟弱基板を保持した搬送用パレットを部品搭載装置に搬送し、
前記部品搭載装置の部品保持部で前記軟弱基板の複数の装着位置に複数の部品を搭載し、
前記複数の装着位置に複数の部品を搭載する際の前記部品保持部の高さ方向の位置を検出し、
少なくとも前記部品保持部の高さ方向の位置と装着した部品の寸法とに基づいて、装着位置高さ計測部により前記複数の装着位置の装着高さを求め、
前記装着位置高さ計測部により求めた複数の装着高さに基づいて、前記搬送用パレットの変形状態を判断する、搬送用パレットの評価方法。
【請求項７】
さらに、前記複数の装着高さに基づいて前記搬送用パレットの形状を模した画像を生成する、請求項６に記載の搬送用パレットの評価方法。
【請求項８】
さらに、前記搬送用パレットに付与された識別情報を取得し、
取得した前記識別情報と当該識別情報が付与された搬送用パレットにセットされた軟弱基板について計測された複数の装着高さとを関連付けした一群の装着高さ情報を記憶し、
前記搬送用パレットの評価において、前記記憶された一群の装着高さ情報を用いて当該識別情報が付与された搬送用パレットの変形状態を評価する、請求項６もしくは７のいずれかに記載の搬送用パレットの評価方法。
【請求項９】
前記搬送用パレットには複数の軟弱基板がセットされており、前記一群の装着高さ情報には、前記複数の軟弱基板の複数の装着高さが含まれる、請求項６に記載の搬送用パレットの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送用パレットに保持された軟弱基板に部品を搭載する部品搭載システムおよび搬送用パレットの評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
実装基板の製造過程において基板に部品を搭載するために用いられる部品搭載装置では、部品を保持した吸着ノズルなどの部品保持部を基板に対して昇降させる部品搭載動作が部品装着位置毎に反復実行される。部品搭載動作の対象となる基板が、樹脂の薄膜を用いたフレキシブル基板などの軟弱基板である場合には、部品搭載動作において基板は専用の搬送用パレットによって保持された状態で取り扱われる（例えば特許文献１参照）。特許文献１に示す先行技術では、耐熱性を有し表面に粘着層が形成された可撓性キャリアシートを搬送用パレットとして用い、作業対象となるフレキシブル配線基板を表面の粘着層に保持させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７８５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の特許文献例を含め従来技術においては、搬送用パレットの劣化に起因して、以下のような問題が生じている。すなわち搬送用パレットは、搬送時のハンドリングによる外力や搭載された部品を半田接合するためのリフロー時の加熱などが繰り返し作用することにより変形を生じ、基板を保持する保持面の平坦度が損なわれた状態となる。このような劣化した状態の搬送用パレットを使用すると、保持された作業対象の基板は変形した保持面に倣うため基板の部品装着高さにばらつきを生じ、安定した部品搭載動作を行うことができない。
【０００５】
このような不具合を防止するため、従来技術においては搬送用パレットの状態検査を専用の検査装置を用いて個別に行う必要があった。このため、搬送用パレットの状態検査に手間と時間を要して作業負担が増大するとともに、使用に不適な劣化した搬送パレットを迅速に抽出することができず、部品搭載作業の品質を低下させる一因となっていた。
【０００６】
そこで本発明は、搬送用パレットの状態検査を個別に行うことなく搬送パレットの状態を評価することができる部品搭載システムおよび搬送用パレットの評価方法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】
本発明の部品搭載システムは、搬送用パレットに保持された軟弱基板の複数の装着位置に部品を搭載する部品搭載システムであって、負圧によって部品を保持するための吸引孔を有する部品保持部と、前記部品保持部を昇降させるサーボモータと、予め設定された動作パターンに基づいて前記サーボモータを制御することにより、前記部品保持部に保持された部品を前記軟弱基板に搭載するための昇降動作を前記部品保持部に行わせる制御部と、を備え、さらに、前記制御部は、前記部品保持部を前記軟弱基板に向かって下降させる際に前記サーボモータの推力を制限する推力制限部と、前記サーボモータからの位置信号に基づいて前記部品保持部の高さ方向の位置を検出する位置検出部と、前記部品が前記装着位置に着地してから前記部品保持部が上昇を開始する直前までの所定のタイミングで前記位置検出部が検出した前記部品保持部の高さ方向の位置と前記部品保持部によって装着された部品の寸法とに基づいて、前記装着位置の装着高さを算出する装着位置高さ計測部と、前記装着位置高さ計測部で計測した複数の装着高さに基づいて、前記搬送用パレットの変形状態を判断する搬送用パレット評価部と、を備えた。
【０００８】
本発明の搬送用パレットの評価方法は、部品が実装される軟弱基板を保持して部品搭載装置に搬送する搬送用パレットの変形状態を判断する搬送用パレットの評価方法であって、前記軟弱基板を保持した搬送用パレットを部品搭載装置に搬送し、前記部品搭載装置の部品保持部で前記軟弱基板の複数の装着位置に複数の部品を搭載し、前記複数の装着位置に複数の部品を搭載する際の前記部品保持部の高さ方向の位置を検出し、少なくとも前記部品保持部の高さ方向の位置と装着した部品の寸法とに基づいて、装着位置高さ計測部により前記複数の装着位置の装着高さを求め、前記装着位置高さ計測部により求めた複数の装着高さに基づいて、前記搬送用パレットの変形状態を判断する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、搬送用パレットの状態検査を個別に行うことなく搬送パレットの状態を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態の部品搭載システムの全体構成を示す斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の部品搭載システムにおいて作業対象となる軟弱基板および軟弱基板がガセットされる搬送用パレットの構成説明図
【図３】本発明の一実施の形態の部品搭載装置が備えた搭載ヘッドの構成説明図
【図４】本発明の一実施の形態の部品搭載装置が備えた搭載ヘッドの側断面図
【図５】本発明の一実施の形態の部品搭載装置が備えた搭載ヘッドの正断面図
【図６】本発明の一実施の形態の部品搭載装置が備えた搭載ヘッドにおけるノズルユニットの構成説明図
【図７】本発明の一実施の形態の部品搭載装置が備えた搭載ヘッドにおける部品保持部の構成説明図
【図８】本発明の一実施の形態の部品搭載装置が備えた搭載ヘッドにおける部品保持部のホルダへの装着動作の動作説明図
【図９】本発明の一実施の形態の部品搭載システムの制御系の構成を示すブロック図
【図１０】本発明の一実施の形態の部品搭載装置における荷重検出部の配置状態の説明図
【図１１】本発明の一実施の形態の部品搭載装置のノズルユニットに作用する力の関係を示す説明図
【図１２】本発明の一実施の形態の部品搭載装置におけるサーボモータの推力と部品保持部による荷重との相関を示す推力−荷重相関データの説明図
【図１３】本発明の一実施の形態の部品搭載装置による部品の装着動作における昇降動作制御用の高さパラメータの説明図
【図１４】本発明の一実施の形態の部品搭載装置による部品の装着動作の説明図
【図１５】本発明の一実施の形態の部品搭載装置による部品装着作業を示すフロー図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照して、部品搭載システム１の構成および機能を説明する。部品搭載システム１は、図２に示す搬送用パレット３に保持されたフレキシブル基板などの軟弱基板４（以下、単に「基板４」と略記する。）の複数の装着位置に部品を搭載する機能を有する。図１に示すように、部品搭載システム１は、部品を基板４に搭載する部品搭載装置１Ｍおよび上位システムである管理部１Ｓより構成される。本実施の形態における管理部１Ｓは、搬送用パレット３の変形状態の評価など搬送用パレット３の保守に関する管理を行う機能を備えている。
【００１２】
部品搭載装置１Ｍの構成を説明する。図１において、基台１ａの上面には、Ｘ方向（基板搬送方向）に基板搬送部２が配設されている。基板搬送部２は、上流側装置（図示省略）から部品装着作業の対象となる複数の基板４を保持した搬送用パレット３を受け取って、部品搭載装置１Ｍにおける装着作業位置まで搬送して位置決め保持する。
【００１３】
図２を参照して、搬送用パレット３および基板４ならびに本実施の形態の部品搭載システム１における搬送用パレット３の管理について説明する。搬送用パレット３は耐熱性を有する金属板の表面に、基板４を保持するための粘着層を形成した構成となっている。図２（ａ）に示すように、搬送用パレット３には識別用の二次元コード３ａが形成されている。二次元コード３ａは基板認識カメラ１６（図３参照）によって撮像され、この撮像結果は二次元コード認識部６５（図９参照）によって認識される。これにより、搬送用パレット３に付与された識別情報が取得され、搬送用パレット３を個別に識別することができる。
【００１４】
搬送用パレット３には複数（ここでは４枚）の基板４がセットされている。フレキシブル基板、フィルム状基板、薄型基板などの軟弱基板である基板４は、剛性が低く撓みやすい特性を有している。このため取り扱いにおいては、基板４を搬送用パレット３にセットすることにより部品装着時における適正な形状を保持するようになっている。それぞれの基板４には、部品が装着される複数の装着位置４ｂが設定されている。基板４の対角位置には、部品搭載時の位置認識のための認識マーク４ａが形成されている。これらの基板４は基板４（１）〜４（４）のように付番されており、個別に特定が可能となっている。
【００１５】
図２（ｂ）は、基板４が取り外された状態の搬送用パレット３の上面を示している。搬送用パレット３の上面において、基板セット位置３ｂ（１）〜３ｂ（４）は、基板４（１）〜４（４）がセットされる輪郭位置を示す。それぞれの基板セット位置３ｂ（１）〜３ｂ（４）内には、各基板４における複数の装着位置４ｂに対応して、当該位置における搬送用パレット３の上面高さを示す複数の高さ指標位置３ｃ（１）〜３ｃ（４）が示されている。
【００１６】
搬送用パレット３を継続して使用する過程では、リフロー時の加熱などにより変形を生じて平面度が悪化する劣化が進行する。このような劣化が進行すると、搬送用パレット３はセットされた基板４を部品装着動作のための適正な状態に保持することができず、使用に耐えない状態となって交換を要する。従来技術では、このような劣化が進行した搬送用パレット３を抽出するために搬送用パレット３の状態検査を専用の検査装置を用いて個別に行う必要があった。
【００１７】
これに対し、本実施の形態においては、搬送用パレット３にセットされた複数の基板４への部品装着動作時に、それぞれの基板４における複数の装着位置４ｂの高さを示す装着高さを計測し、計測により取得された高さ情報に基づいて、搬送用パレット３の劣化による変形状態を評価するようにしている。ここでは装着位置４ｂの高さである装着高さより、搬送用パレット３の上面において当該装着位置４ｂに対応する高さ指標位置３ｃにおける上面高さを求める。
【００１８】
そして１つの搬送用パレット３について求められた高さ指標位置３ｃにおける上面高さの状態を、予め設定された評価基準と対照することにより、当該搬送用パレット３が使用に耐える状態であるか否かを判定する。評価基準では、上面高さにおいて許容されるばらつき量の上限や使用不可とされる局部的な変形状態などが定義される。
【００１９】
すなわち本実施の形態では、複数の基板４がセットされる搬送用パレット３において、複数の基板４のそれぞれについて計測された複数の高さ情報、すなわち基板４（１）〜４（４）のそれぞれにおける高さ指標位置３ｃ（１）〜３ｃ（４）の高さを示すパレット上面高さ情報を、基板４（１）〜４（４）を対象とする部品装着動作における計測結果に基づいて算出し、この算出結果に基づいて搬送用パレット３の変形状態を評価するようにしている。
【００２０】
この変形状態の評価では、搬送用パレット３に形成された二次元コード３ａを認識して取得した識別情報と、複数の基板４（１）〜４（４）のそれぞれにおける複数の装着位置４ｂの装着高さとを関連付けして一群の装着高さ情報としている。そしてこれらの一群の装着高さ情報は、当該搬送用パレット３を評価するための情報として装着高さ情報記憶部６４（図９参照）に記憶される。
【００２１】
基板搬送部２の両側方には部品供給部５が配置されており、部品供給部５にはそれぞれ複数のテープフィーダ６が並設されている。テープフィーダ６は、部品Ｐ（図１３、図１４参照）を収納したキャリアテープを、以下に説明する搭載ヘッド１１による部品取り出し位置まで搬送する機能を有している。
【００２２】
部品搭載装置１ＭにおいてＸ方向の両端部に配設された１対のフレーム部材７の上面には、それぞれリニアモータによって駆動されるＹ軸移動テーブル８がＹ方向に配設されている。Ｙ軸移動テーブル８の間には同様にリニアモータによって駆動されるＸ軸移動テーブル９がＹ方向に移動自在に架設されている。Ｘ軸移動テーブル９には、搭載ヘッド１１がＸ方向への移動が自在に装着されている。Ｙ軸移動テーブル８およびＸ軸移動テーブル９は、ＸＹテーブル１０を構成し、ＸＹテーブル１０を駆動することにより、搭載ヘッド１１はＸＹ方向に移動する。これにより、搭載ヘッド１１は、テープフィーダ６から部品保持部３１（図３参照）によって部品Ｐを取り出して搬送用パレット３に保持された基板４に装着する。
【００２３】
基板搬送部２と部品供給部５との間において搭載ヘッド１１の移動経路には、部品認識カメラ１２が撮像方向を上方に向けて配置されている。部品認識カメラ１２は、搭載ヘッド１１によって保持された状態の部品Ｐを下方から撮像する。この撮像結果を認識処理することにより、搭載ヘッド１１によって保持された部品Ｐの識別や位置検出が行われる。搭載ヘッド１１には搭載ヘッド制御部１３が内蔵されており、基台１ａには本体制御部１４が内蔵されている。
【００２４】
搭載ヘッド制御部１３は、搭載ヘッド１１において部品Ｐを保持する部品保持部３１（図４参照）の昇降動作を制御する機能を有している。また本体制御部１４は、装置本体部を制御するとともに搭載ヘッド制御部１３に対して作業指令を発出する機能を有している。搭載ヘッド制御部１３および本体制御部１４は、部品搭載装置１Ｍの各部を制御する制御部１５を構成している。
【００２５】
本実施の形態においては、搭載ヘッド１１は搭載ヘッド移動機構であるＸＹテーブル１０のＸ軸移動テーブル９に着脱可能となっている。図３（ａ）は、搭載ヘッド１１がＸ軸移動テーブル９に装着された状態におけるＸ軸移動テーブル９の断面を示している。下端部に部品を保持する部品保持部３１を備えた構成の搭載ヘッド１１の背面には、背面部材２３が設けられている。図３（ｂ）に示すように、背面部材２３はＸ軸移動テーブル９に設けられた移動ベース２２に着脱自在（矢印ａ）となっている。
【００２６】
移動ベース２２は、一対のスライドガイド２１を介してＸ軸移動テーブル９にＸ方向の移動が自在に結合されている。移動ベース２２は、リニアモータ２０によってＸ軸移動テーブル９に対してＸ方向に駆動される。リニアモータ２０は、移動ベース２２に結合された移動子２０ｂをＸ軸移動テーブル９にＸ方向に配列された固定子２０ａに対向させた構成となっている。移動ベース２２の下端部には、基板認識カメラ１６が撮像方向を下向きにして配置されている。基板認識カメラ１６は搭載ヘッド１１と一体的に移動して、下方に位置する搬送用パレット３および搬送用パレット３保持された基板４を撮像する。これにより、搬送用パレット３に形成された識別マークとしての二次元コード３ａの認識や、基板４の位置検出のための認識マーク４ａの認識が行われる。
【００２７】
移動ベース２２の上端部には、水平な結合部材２４を介してコネクタ保持部２５が結合されている。搭載ヘッド１１の上部とコネクタ保持部２５とは、配管コネクタ２６および配線コネクタ２７を介して接続されている。配管コネクタ２６は、搭載ヘッド１１に装置本体部より空圧や真空圧を供給する機能を有している。配線コネクタ２７は、装置本体部より搭載ヘッド１１に対して給電および電気信号の授受を行う機能を有している。これにより、搭載ヘッド１１に内蔵された搭載ヘッド制御部１３と基台１ａに内蔵された本体制御部１４とが接続される。
【００２８】
図３（ｂ）に示すように、移動ベース２２から背面部材２３を取り外した状態では、配管コネクタ２６、配線コネクタ２７において搭載ヘッド１１に設けられたヘッド側接続部２６ａ、２７ａは、コネクタ保持部２５に設けられた本体部側接続部２６ｂ、２７ｂから離脱する。そして搭載ヘッド１１を他の部品搭載装置に装着する際には、背面部材２３を他装置の移動ベース２２に固定結合するとともに、ヘッド側接続部２７ａ、２６ａを他装置のコネクタ保持部２５に設けられた本体部側接続部２６ｂ、２７ｂに嵌合させる。
【００２９】
次に図４、図５を参照して、搭載ヘッド１１の構成を説明する。図４、図５に示すように、搭載ヘッド１１は垂直な背面部材２３の前面に複数基（ここではＸ方向に６基が配列されたノズル列をＹ方向に２列配置した１２基）のノズルユニット３０を配置した構成となっている。これらのノズルユニット３０は、背面部材２３に固定されたシャフト保持部２３ａ、サーボモータ取付部２３ｂによって保持されており、外面側はカバー部材１１ａによって閉囲されている。
【００３０】
図４に示すように、ノズルユニット３０は上部３６および下部３２を有するシャフト３５をサーボモータ４１によって昇降させ、これにより部品保持部３１を昇降させる構成となっている。シャフト３５は、シャフト保持部２３ａによって支持されており、サーボモータ４１はサーボモータ取付部２３ｂに取り付けられている。サーボモータ４１によって昇降移動する移動ロッド４２は、回転部材４０を介して上部３６と結合されている。回転部材４０は移動ロッド４２に対して回転自在に装着されており、上部３６を移動ロッド４２に対して相対回転を許容する形態で結合している。
【００３１】
サーボモータ４１を駆動することにより、シャフト３５の下部３２に装着された部品保持部３１が昇降し、これにより部品保持部３１に保持された部品Ｐを搬送用パレット３に保持された基板４に搭載するための昇降動作が行われる。この部品保持部３１の昇降動作を行わせる搭載ヘッド制御部１３は、背面部材２３に取り付けられてヘッド側接続部２７ａに接続されており、この構成により、前述のように搭載ヘッド制御部１３を本体制御部１４と着脱可能に接続することができる。
【００３２】
図５に示すように、それぞれの上部３６には、プーリ３７が上部３６の昇降を許容しつつ上部３６への回転伝達が可能な形態で取り付けられている。プーリ３７に調帯されたベルト３７ａはΘ軸モータ３８によって駆動され、これにより各上部３６を回転させて部品保持部３１をノズル軸周りに回転させるΘ回転動作が可能となっている。これらの複数の部品保持部３１は、吸引孔３１ｄ（図７参照）に導入された負圧によって部品Ｐを保持する機能を有している。
【００３３】
すなわち本実施の形態に示す部品搭載装置１Ｍにおける搭載ヘッド１１は、吸引孔３１ｄに導入された負圧によって部品Ｐを保持する複数の部品保持部３１と、複数の部品保持部３１を昇降させる複数のサーボモータ４１と、予め設定された動作パターンに基づいてサーボモータを制御することにより、部品保持部３１に保持された部品Ｐを搬送用パレット３に保持された基板４に搭載するための昇降動作を部品保持部３１に行わせる搭載ヘッド制御部１３とを有する構成となっている。
【００３４】
次に図６を参照して、ノズルユニット３０の構成および機能を説明する。図６において、上部３６および下部３２を有するシャフト３５は、シャフト保持部２３ａによって保持されている。下部３２に設けられたホルダ部３２ａ（図７参照）には、ノズル３１ａおよびノズル保持部３１ｂを有する部品保持部３１が、上下方向に変位可能な状態で取り付けられている。下部３２と部品保持部３１のノズル保持部３１ｂとの間には、弾性体である圧縮ばねを用いた付勢部材３３が装着されている。付勢部材３３は、予め与圧値として設定された所定の付勢力で、常に部品保持部３１を下方に押圧している。
【００３５】
上部３６に取り付けられたプーリ３７と回転部材４０との間には、圧縮ばねであるリターンスプリング３９が装着されている。リターンスプリング３９は回転部材４０に対して上向きの反力を作用させる。すなわち部品保持部３１を下降させる際には、サーボモータ４１の下向きの推力によりリターンスプリング３９の反力に抗して上部３６を下降させる。そして部品保持部３１を上昇させる際には、サーボモータ４１の上向きの推力とリターンスプリング３９の上向きの反力によって上部３６を上昇させる。
【００３６】
シャフト３５には、下部３２の上方に位置して、エアジョイント部３４が設けられている。エアジョイント部３４は、部品保持部３１に設けられた吸引孔３１ｄを外部の負圧発生源（図示省略）と連通させる。部品保持部３１を昇降させる際には、エアジョイント部３４はシャフト保持部２３ａから下方に延出して設けられた昇降ガイド部材３４ａにガイドされて、シャフト３５とともに昇降する。
【００３７】
シャフト３５を昇降させるサーボモータ４１は、上下方向に挿通した移動ロッド４２を昇降駆動するリニアモータ部４１ａと、移動ロッド４２の移動に伴ってパルス信号を出力するエンコーダ４４とを備えている。エンコーダ４４は、移動ロッド４２に設けられたリニアスケール４４ａと、リニアスケール４４ａと対向して縦部材４３に設けられ、リニアスケール４４ａの移動を検出する移動検出部４４ｂとを有している。移動検出部４４ｂはリニアスケール４４ａの移動距離と方向を示すエンコーダパルスを位置信号として位置検出部５３（図９参照）へ出力する。
【００３８】
次に図７、図８を参照して、部品保持部３１の詳細構成および下部３２へ部品保持部３１を装着して保持させる装着動作について説明する。図７は下部３２へ部品保持部３１を保持させた状態における側面を示しており、図８（ａ）、（ｂ）は直交する２方向の側面をそれぞれ示している。
【００３９】
図７（ａ）に示すように、下部３２には部品保持部３１を保持するためのホルダ部３２ａが設けられている。ホルダ部３２ａに中空円孔形状で設けられた嵌合部３２ｂには、部品保持部３１に円柱形状で設けられたスライド部３１ｃが、上下方向に変位可能な状態で嵌合している。スライド部３１ｃの下部にはノズル保持部３１ｂが設けられており、ノズル保持部３１ｂは部品を吸着する吸着部３１ｆが設けられたノズル３１ａを保持する。
【００４０】
スライド部３１ｃの上端部には、部品保持部３１をホルダ部３２ａに位置固定するためのピン３１ｅが径方向の両側に突出した形状で設けられている。ホルダ部３２ａには、ピン３１ｅを固定位置にガイドするためのガイド溝が以下に説明する構成で設けられている。すなわち図７（ａ）に示すように、ホルダ部３２ａの側面には、ホルダ部３２ａの下端面から垂直上方に至る挿入部３２ｃが設けられている。
【００４１】
挿入部３２ｃの上端部には、ホルダ部３２ａを半回転だけ周回する範囲に水平部３２ｄが設けられている。さらに、図７（ｂ）に示すように、水平部３２ｄの終端部は、ホルダ部３２ａの高さの中途まで垂直下方に延出した案内部３２ｅと接続されている。部品保持部３１をホルダ部３２ａに保持させた状態では、ピン３１ｅは案内部３２ｅの下端部に位置し、これにより部品保持部３１はホルダ部３２ａに保持される。このとき、スライド部３１ｃの上端部と嵌合部３２ｂの天井面との間には所定のクリアランスが確保されており、さらに案内部３２ｅにおいてピン３１ｅは上下方向に移動可能となっている。これにより部品保持部３１は、下部３２に対して上下方向の位置が変位可能となっている。
【００４２】
吸着部３１ｆは部品保持部３１の内部に形成された吸引孔３１ｄと連通しており、部品保持部３１をホルダ部３２ａに保持させた状態では、吸引孔３１ｄは下部３２に形成された吸引孔３２ｆと連通状態となる。吸引孔３２ｆはエアジョイント部３４（図６参照）を介して外部の負圧発生源に接続されており、これにより部品保持部３１において、ノズル３１ａによって負圧による部品Ｐの保持が行われる。
【００４３】
上記構成において、ノズル３１ａ、ノズル保持部３１ｂ、スライド部３１ｃ、吸引孔３１ｄおよびピン３１ｅは、シャフト３５の下部３２に上下方向に変位可能な状態で取り付けられ、負圧によって部品を保持するための吸引孔３１ｄを有する部品保持部３１を構成する。ホルダ部３２ａの下端面とノズル保持部３１ｂとの間のスライド部３１ｃの外周には、弾性体である付勢部材３３が嵌着されている。付勢部材３３は、シャフト３５の下部３２に対して部品保持部３１を下方に付勢する。
【００４４】
次に図８を参照して、部品保持部３１を下部３２のホルダ部３２ａに保持させる際の動作手順について説明する。まず図８（ａ）に示すように、部品保持部３１においてスライド部３１ｃに設けられたピン３１ｅをホルダ部３２ａの挿入部３２ｃに対して位置合わせする。そしてこの状態で、スライド部３１ｃを嵌合部３２ｂに嵌合させように、部品保持部３１をホルダ部３２ａに対して接近させる（矢印ｂ）。
【００４５】
次いで図８（ｂ）に示すように、ピン３１ｅを挿入部３２ｃによってガイドしながら（矢印ｃ）部品保持部３１を上昇させ、ピン３１ｅが水平部３２ｄに到達したならば、ピン３１ｅを水平部３２ｄによってガイドしながら部品保持部３１を軸周りに回転させる。これにより、図８（ｃ）に示すように、ピン３１ｅは水平部３２ｄの終端部に到達する。この後、図８（ｄ）に示すように、ピン３１ｅを案内部３２ｅによってガイドしながら（矢印ｅ）部品保持部３１を引き下げる。これにより、ピン３１ｅは案内部３２ｅの下端部に位置し、部品保持部３１は下部３２のホルダ部３２ａに保持された状態となる。
【００４６】
ここで上述構成のノズルユニット３０に作用する力の関係について、図１１を参照して説明する。図１１において、推力Ｔはサーボモータ４１が発生する推力であり、回転部材４０を介して結合されたシャフト３５を下方に押し下げる方向に作用する。重さＷは、図中において可動部を示すハッチング部分、すなわち移動ロッド４２、回転部材４０、上部３６、エアジョイント部３４、下部３２、部品保持部３１などの自重の総和であり、推力Ｔと同様にシャフト３５を下方に押し下げる方向に作用する。
【００４７】
反力Ｆ１は、リターンスプリング３９の反力であり、回転部材４０を介してシャフト３５を押し上げる方向に作用する。抵抗Ｆ２は、上述の可動部を摺動自在に保持する摺動ガイド部などの抵抗外力であり、下降方向に駆動されるシャフト３５については上向きに作用する。そして荷重ＬＦは、部品保持部３１が下降して当接した当接部、例えば部品保持部３１が保持した部品Ｐを基板に押圧する際の荷重を示している。
【００４８】
図１１では、推力−荷重相関データ（図１２参照）を取得するために、荷重ＬＦを計測する機能を有する荷重検出部４５（図９、図１０参照）に、部品保持部３１を押し当てた状態を示している。また図１１に示す付勢力ＦＰは、部品保持部３１と下部３２との間に介在する付勢部材３３の与圧値であり、部品保持部３１と下部３２に及ぼす押圧力を示している。
【００４９】
上述の力の作用状態において、荷重ＬＦは図中の数式（１）に示す関係、すなわち、ＬＦ＝Ｔ＋Ｗ−Ｆ１−Ｆ２で示される。ここで、重さＷ、反力Ｆ１、抵抗Ｆ２は同一のノズルユニット３０については固定値とみなしてよいことから、荷重ＬＦは推力Ｔに一意的に依存する。本実施の形態に示す部品搭載装置１Ｍにおいては、付勢力ＦＰと荷重ＬＦとが不等式（２）を満たすように、すなわち荷重ＬＦが付勢力ＦＰよりも小さくなるように、推力Ｔを設定するようにしている。
【００５０】
荷重ＬＦが付勢力ＦＰよりも小さくなるように推力Ｔを設定することは、以下のような技術的意義を有する。すなわち従来技術においては、付勢部材３３は部品保持部３１を弾性支持する役割を有しており、部品保持部３１に保持した部品を搭載する際には、付勢部材３３が押し込まれることにより発生する反力によって部品を基板に押圧するようにしていた。
【００５１】
これに対し本実施の形態に示す部品搭載装置１Ｍでは、部品保持部３１を押し下げる荷重ＬＦが付勢部材３３の付勢力ＦＰよりも小さくなるような荷重ＬＦの限界値を制限荷重ＬＦＬとしてまず規定する。そしてこのような制限荷重ＬＦＬに対応するサーボモータ４１の推力Ｔを推力制限値ＴＬとして求めて搭載ヘッド制御部１３に記憶させておく。そして実際の部品搭載動作におけるサーボモータ４１の駆動に際しては、推力Ｔが推力制限値ＴＬを超えないようにサーボモータ４１を制御する。
【００５２】
ノズルユニット３０におけるサーボモータ４１の推力Ｔをこのように制御することにより、部品保持部３１の下降動作において付勢部材３３を押し縮めることなく、荷重ＬＦそのものの押圧力によって部品を基板に搭載することができる。これにより、部品装着位置によって基板の高さにばらつきが存在するような場合にあっても、高精度で制御可能な荷重ＬＦによって部品を基板に押圧することが可能となっている。
【００５３】
そしてこのような推力Ｔの制御を可能とするため、本実施の形態においては、搭載ヘッド１１のノズルユニット３０の動作を制御する搭載ヘッド制御部１３において、サーボモータ４１の推力Ｔの値を制限する推力制限値ＴＬを各サーボモータ４１毎に設定し、設定された推力制限値ＴＬに基づいてサーボモータ４１を制御するようにしている。推力制限値ＴＬの設定は、部品搭載装置１Ｍの本体が備えた本体制御部１４からの指令に含まれる制限荷重ＬＦＬを、予め作成された推力−荷重相関データ（図１２参照）と参照することにより行われる。以下、部品搭載装置１Ｍにおいてこのような制御処理を実行するために、搭載ヘッド制御部１３および本体制御部１４よりなる制御部１５が備えた構成について、図９を参照して説明する。
【００５４】
図９において、部品搭載装置１Ｍの全体を制御する制御部１５は、本体制御部１４および本体制御部１４に配線コネクタ２７を介して接続された搭載ヘッド制御部１３より構成される。本体制御部１４は、部品搭載装置１Ｍにおける基板４を保持した搬送用パレット３の搬送や搭載ヘッド１１による部品供給部５からの部品の取り出しなどの動作を制御するとともに、搭載ヘッド制御部１３に対して制御指令を送信する機能を有している。さらに本体制御部１４は、通信ネットワーク７５を介して上位システムである管理部１Ｓに接続されている。
【００５５】
すなわち本体制御部１４は、少なくとも搭載ヘッド１１を移動させるＸＹテーブル１０（搭載ヘッド移動機構）を制御し、搭載ヘッド制御部１３に部品保持部３１の昇降動作を行うための指令を送信する。換言すれば制御部１５は、予め設定されて第２の記憶部５８に「標準動作パターン」５８ｄとして記憶された動作パターンに基づいて、ノズルユニット３０のシャフト３５を昇降させるサーボモータ４１を制御することにより、部品保持部３１に保持された部品を搬送用パレット３に保持された基板４に搭載するための昇降動作を部品保持部３１に行わせる。
【００５６】
搭載ヘッド制御部１３には、搭載ヘッド１１に配置された複数基（ここでは１２基）のノズルユニット３０毎に、当該ノズルユニット３０のサーボモータ４１（＃１〜＃１２）を制御するサーボモータ制御部５０（＃１〜＃１２）が設けられている。それぞれのサーボモータ制御部５０は、モータドライバ５１、推力検出部５２、位置検出部５３、着地検出部５４、タイマー５５、推力制限部５６、第１の記憶部５７および第２の記憶部５８を備えている。
【００５７】
ここで前述のように搭載ヘッド１１は搭載ヘッド移動機構であるＸＹテーブル１０に着脱可能に構成されており、第１の記憶部５７は不揮発性の記憶部となっている。この構成により、搭載ヘッド１１がＸＹテーブル１０のＸ軸移動テーブル９から取り外されて単体となった状態においても、記憶内容を保持できるようになっている。これにより、１つの部品搭載装置１Ｍから取り外した搭載ヘッド１１を他の部品搭載装置１Ｍへ移した場合にあっても、当該搭載ヘッド１１の各ノズルユニット３０を、第１の記憶部５７に記憶された相関データを参照して正しく動作させることが可能となっている。
【００５８】
モータドライバ５１は、サーボモータ４１の駆動制御装置であり、予め設定された動作パターンに基づいてサーボモータ４１に電力を供給して（矢印ｆ）、サーボモータ４１を駆動する。そして動作パターンで定められた目標位置や目標速度との偏差をサーボモータ４１のエンコーダ４４から送られるパルス信号によって検出し（矢印ｇ）、検出された偏差をフィードバックするサーボ制御によってサーボモータ４１を駆動する。
【００５９】
推力検出部５２はサーボモータ４１の推力を検出する機能を有する。すなわちモータドライバ５１からサーボモータ４１に供給される電流（矢印ｆ）、またはモータドライバ５１から通知された電流値（矢印ｈ）により、サーボモータ４１で発生している推力を検出する。本実施の形態においては、サーボモータ４１の推力は推力制限部５６の機能によって前述の推力制限値ＴＬに基づいて制限される。
【００６０】
推力制限部５６は、本体制御部１４からの制御指令に含まれる制限荷重ＬＦＬを、相関データ記憶部である第１の記憶部５７に記憶された推力−荷重相関データと参照して推力制限値ＴＬを求め、第１の記憶部５７に「推力制限値」５７ａとして記憶する。そして求められた推力制限値ＴＬをモータドライバ５１に設定する処理を実行する（矢印ｉ）。
【００６１】
すなわち、部品保持部３１が下降して、予め設定されて第２の記憶部５８に「推力制限高さ」５８ｃとして記憶されている推力制限高さＴＬｈ（図１３参照）に到達したら、第１の記憶部５７に「推力制限値」５７ａとして記憶されている推力制限値ＴＬをモータドライバ５１に設定する。なお部品保持部３１が上昇して推力制限高さＴＬｈよりも高い位置まで移動したら、モータドライバ５１における推力制限値ＴＬの設定を解除する。
【００６２】
この構成において、推力制限部５６およびモータドライバ５１は、推力−荷重相関データと本体制御部１４からの制御指令に含まれる制限荷重ＬＦＬの情報に基づいて、サーボモータ４１の推力を制限する推力制限値ＴＬを設定し、部品保持部３１を搬送用パレット３に保持された基板４に向かって下降させる際に、サーボモータ４１の推力を推力制限値ＴＬ以下に制限する推力制限部を構成する。ここで推力制限値ＴＬは、サーボモータ４１を推力制限値ＴＬと同じ推力で駆動させたときに部品保持部３１から部品に作用する荷重が、弾性体である付勢部材３３が部品保持部３１を付勢する付勢力ＦＰよりも小さくなる範囲で設定されている。
【００６３】
そして上述構成の推力制限部は、サーボモータ４１を駆動させたときに部品保持部３１から部品に作用する荷重ＬＦが、付勢部材３３が部品保持部３１を付勢する付勢力ＦＰよりも小さくなる範囲でサーボモータ４１の推力を制限する推力制限値ＴＬを設定し、サーボモータ４１の推力をこの推力制限値ＴＬ以下に制限する。具体的にはモータドライバ５１によるサーボモータ４１の駆動において、推力が推力制限値ＴＬ以下となるように、サーボモータ４１へ供給する電流を制限する。
【００６４】
位置検出部５３は、サーボモータ４１のエンコーダ４４からのエンコーダパルスをカウントする。このカウント値は部品保持部３１の高さ方向の位置を示す位置情報となる。すなわち、位置検出部５３は、サーボモータ４１からの位置信号に基づいて部品保持部３１の高さ方向の位置を検出する高さ位置計測機能を有する。後述する装着位置高さ計測は、この位置検出部５３の高さ位置計測機能を用いて行われる。
【００６５】
着地検出部５４は、部品保持部３１に保持された部品が搬送用パレット３に保持された基板４に着地したことを検出する。この着地検出は、以下に示す２つの方法のいずれかによって行われる。まず１つの方法として、推力制限値ＴＬが設定されて上述の推力制限部による推力Ｔの制限中に、サーボモータ４１の推力Ｔが設定された推力制限値ＴＬに到達したことを推力検出部５２が検出したならば、部品が基板４に着地したことを検出する。なおこの方法の代替方法として、サーボモータ４１のエンコーダ４４から出力されるエンコーダパルスが停滞していることを以て、部品が基板４に着地したことを検出するようにしてもよい。
【００６６】
タイマー５５は、着地検出部５４が着地を検出してからの経過時間を計測する機能を有する。そして計測された経過時間が、予め適正な静定時間として設定され第２の記憶部５８に記憶された「目標時間」５８ｅに到達したら、部品保持部３１の上昇を開始するようにしている。本実施の形態においては、制御部１５の搭載ヘッド制御部１３は、第２の記憶部５８の「標準動作パターン」５８ｄに記憶された動作パターンで定めた上昇開始タイミングの前に経過時間が「目標時間」５８ｅに到達したら、サーボモータ４１を制御して部品保持部３１を上昇させるようにしている。
【００６７】
第１の記憶部５７は相関データ記憶部であり、サーボモータ４１の推力Ｔと部品保持部３１の先端に発生する荷重ＬＦとの関係を示す相関データ（推力−荷重相関データ）を、複数のサーボモータ別に記憶する。なお第１の記憶部５７は不揮発性の記憶部であり、搭載ヘッド１１をＸＹテーブル１０から取り外した状態においても記憶内容を保持することができるようになっている。
【００６８】
図１２を参照して、上述の推力−荷重相関データの内容を説明する。図１２は、サーボモータ４１の推力Ｔを横軸とし、部品保持部３１の先端に発生する荷重ＬＦを縦軸としたグラフである。図１１に示す構成のノズルユニット３０においては、推力Ｔと荷重ＬＦとは、実用的に対象となる区間ではリニアな関係にあり、図１２のグラフにおいて、推力Ｔと荷重ＬＦとは特性直線［Ｌ］によって表される関係にある。
【００６９】
この特性直線［Ｌ］は、以下のようにして取得される。まず大きさが相異なる２つの推力Ａ、推力Ｂにてサーボモータ４１を駆動したときに部品保持部３１の先端に発生する荷重Ａ、荷重Ｂを、図９に示す荷重検出部４５によって計測する。そして図１２において、（推力Ａ、荷重Ａ）、（推力Ｂ、荷重Ｂ）によって規定される２つのデータ点（ＰＡ）、（ＰＢ）を結ぶ直線を特性直線［Ｌ］とする。
【００７０】
そして部品搭載動作の実行時において、本体制御部１４から送信される制御指令にて制限荷重ＬＦＬが指定されると、特性直線［Ｌ］上においてこの制限荷重ＬＦＬに対応する推力を推力制限値ＴＬとして求める。すなわち部品Ｐを搬送用パレット３に保持された基板４に搭載する際の部品保持部３１が部品Ｐに加える制限荷重ＬＦＬと、図１２に示す推力−荷重相関データを使用してサーボモータ４１が発生する推力Ｔを制限するための推力制限値ＴＬを算出する。求められた推力制限値ＴＬは、相関データ記憶部である第１の記憶部５７に「推力制限値」５７ａとして複数のサーボモータ別に記憶される。
【００７１】
部品搭載動作におけるサーボモータ４１の駆動では、このようにして記憶された推力制限値ＴＬが所定のタイミングにてモータドライバ５１に設定され、サーボモータ４１の推力が推力制限値ＴＬ以下となるように推力が制御される。このような構成により、複数の部品保持部３１とサーボモータ４１を備えた部品搭載装置１Ｍにおいて、サーボモータ４１の特性のばらつきに起因する荷重のばらつきを少なくすることができる。
【００７２】
上述の推力−荷重相関データは、第１の記憶部５７において「推力制限値」５７ａ、「推力Ａ」５７ｂ、「荷重Ａ」５７ｃ、「推力Ｂ」５７ｄ、「荷重Ｂ」５７ｅを示すデジタル値の形態で記憶される。なお、荷重Ａ、荷重Ｂは、弾性体である付勢部材３３が部品保持部３１を付勢する付勢力ＦＰよりも小さくなるように設定される。これにより、荷重検出部４５を用いた荷重測定において、付勢部材３３を押し縮めること無く荷重ＬＦを測定することができ、推力−荷重の相関を正しく求めることができる。
【００７３】
第２の記憶部５８は、装着動作における昇降動作制御用の高さパラメータや動作パターンなど、本体制御部１４から搭載ヘッド制御部１３に送信された作業実行用データを記憶する。これらの作業用実行データは、基板種毎の装着データに基づいて、本体制御部１４の装着作業実行部６０によって作成され、搭載ヘッド制御部１３に送信される。
【００７４】
次にこれらの作業用実行データに含まれる昇降動作制御用の高さパラメータについて、図１３を参照して説明する。図１３は、部品Ｐを保持した部品保持部３１が装着されたシャフト３５（図６参照）をサーボモータ４１によって下降させる際の制御用の高さパラメータの位置関係を模式的に図示している。図１３において、上方に描かれた水平線は、部品保持部３１の動作開始前の位置である待機高さＺ０を示している。
【００７５】
左側の下方に示す第１例ＥＸ１では、理想状態における部品Ｐの装着状態を示している。すなわちここでは、高さが正しく保持された基板保持部に変形のない理想状態の基板４をセットし、この基板４に対して部品Ｐを保持した部品保持部３１を下降させた状態を示している。この状態での基板４の上面は、理想状態における装着高さＺ１を示している。待機高さＺ０から装着高さＺ１に至る途中には、推力制限値ＴＬを適用してサーボモータ４１の推力を制限する推力制限を開始する高さである推力制限高さＴＬｈが設定されており、予め搭載ヘッド制御部１３の第２の記憶部５８に記憶されている。
【００７６】
また装着高さＺ１から装着厚み寸法ｄ（ここでは部品Ｐの厚さ、ランド４ｃの厚さ、接合用半田Ｓの厚さを加えた厚み寸法）だけ上方の高さは、部品保持部３１が保持した部品Ｐが接合用半田に接触するときの部品保持部３１の高さを示す着地高さＺＣである。そしてこの着地高さＺＣから所定の減速高さオフセットＯＦＤだけ上方の位置が、部品保持部３１の下降速度を高速から低速に減速する減速位置を規定する減速高さＤｈとなる。また着地高さＺＣから空振り防止を考慮した目標高さオフセットＯＦＴだけ下方の位置が、部品保持部３１を下降させる目標となる目標高さＴｈとなる。本実施の形態においては、減速高さＤｈは固定位置に設定されており、搬送用パレット３にセットされた基板４の状態に拘わらず、常に同一の高さ位置にて減速を開始するようにしている。
【００７７】
第１例ＥＸ１の右側に示す第２例ＥＸ２、第３例ＥＸ３は、基板４の高さ位置が理想状態における基板４から、それぞれ上方へのばらつきΔ１、下方へのばらつきΔ２だけ変位した状態での部品Ｐの装着状態を示している。第２例ＥＸ２における基板４の上面は、この状態での装着高さＺ１１を示している。そして装着高さＺ１１から前述の装着厚み寸法ｄだけ上方の高さが着地高さＺＣ１となり、着地高さＺＣ１から上方の固定位置に減速高さＤｈ１が設定される。
【００７８】
第３例ＥＸ３における基板４の上面はこの状態での装着高さＺ１２を示している。そしてこの装着高さＺ１２から装着厚み寸法ｄだけ上方の高さは、着地高さＺＣ２であり、この着地高さＺＣ１から目標高さオフセットＯＦＴ１だけ下方の位置が、部品保持部３１を下降させる目標となる目標高さＴｈ１となる。ここでは、想定される装着位置の高さが最も低い場合でも空振りが生じないような高さに設定される。なお、第２例ＥＸ２については、目標高さの図示を省略しており、第３例ＥＸ３については減速高さの図示を省略している。
【００７９】
これらの高さパラメータは第２の記憶部５８に記憶される。ここで目標高さＴｈ１は搭載ヘッド１１におけるノズルユニット３０の動作毎に設定され、部品搭載動作において部品保持部３１を下降させる際の目標とする下降高さである「目標高さ」５８ａとして、その都度更新して記憶される。また減速高さＤｈ１、推力制限高さＴＬｈは「推力制限高さ」５８ｃとして記憶される。
【００８０】
「標準動作パターン」５８ｄは、搬送用パレット３に保持された基板４を対象として搭載ヘッド１１による部品搭載における装着動作の動作パターンである。この動作パターンには、部品保持部３１を下降させる速度を高速から低速に減速する減速高さと部品保持部３１の目標とする下降高さである目標高さとが含まれる。
【００８１】
「目標時間」５８ｅは、部品Ｐを保持した部品保持部３１が下降して、部品Ｐを搬送用パレット３に保持された基板４に押圧したままの静定状態を維持する静定時間である。本実施の形態では、着地検出部５４が着地を検出してからの経過時間を着地検出部５４で計測した経過時間が「目標時間」５８ｅとして記憶された目標時間Ｔｓに到達すると、部品保持部３１を部品Ｐから離脱して上昇させるようにしている。
【００８２】
本体制御部１４には、ＸＹテーブル１０、基板搬送部２、部品供給部５、タッチパネル６８、基板認識カメラ１６、部品認識カメラ１２、報知部６９、荷重検出部４５が接続されている。本体制御部１４は、内部処理機能部としての、装着作業実行部６０、装着位置高さ計測部６１、装着データ記憶部６２、部品情報記憶部６３、装着高さ情報記憶部６４、二次元コード認識部６５、推力−荷重相関データ取得部６６を備えている。
【００８３】
装着作業実行部６０は、装着データ記憶部６２に記憶された装着データに基づき、ＸＹテーブル１０、基板搬送部２、部品供給部５、搭載ヘッド１１、部品認識カメラ１２、基板認識カメラ１６を制御する。これにより、搬送用パレット３に保持された基板４に部品Ｐを搭載するための一連の作業（図１５に示すフロー参照）が実行される。タッチパネル６８は入力操作および入力操作時の操作画面を表示する操作入力部であり、上述の一連の作業実行に際して必要とされる入力操作を行う。報知部６９は、所定の状況で作動するシグナルタワーや表示画面などの報知手段であり、搭載ヘッド１１による部品搭載動作において不正常な状態が検出された場合にその旨を報知する。
【００８４】
荷重検出部４５は、図１１に示す荷重ＬＦを検出する機能を有する検出ユニットである。図１０に示すように、荷重検出部４５は上面にロードセルなどの荷重検出器４５ａを備えており、荷重検出器４５ａに部品保持部３１の下端部を当接させて押圧することにより、荷重ＬＦを計測することができる。荷重検出部４５は、コネクタ装置４５ｂを介して本体制御部１４に取り外し自在に接続できるようになっている。荷重計測が必要とされるときには、図１０に示すように、搭載ヘッド１１の基台１ａ上に配置される。
【００８５】
装着位置高さ計測部６１は、部品が搬送用パレット３に保持された基板４の装着位置に着地してから部品保持部３１が上昇を開始する直前までの所定のタイミングで、位置検出部５３が検出した部品保持部３１の高さ方向の位置と、部品保持部３１によって装着された部品Ｐの寸法とに基づいて、装着位置の装着高さを算出する。
【００８６】
装着データ記憶部６２は、当該部品搭載装置１Ｍによる搭載作業対象となる基板４における部品Ｐの装着位置座標などの装着データを記憶する。部品情報記憶部６３は、基板４に搭載される部品Ｐの型番や寸法などを示す部品情報を記憶する。装着高さ情報記憶部６４は、装着位置高さ計測部６１で計測した複数の装着位置の装着高さを記憶する。
【００８７】
二次元コード認識部６５は、搬送用パレット３に形成された二次元コード３ａを基板認識カメラ１６によって撮像した撮像結果を認識処理することにより、当該搬送用パレット３に付与された識別情報を取得する処理を行う。したがって基板認識カメラ１６および二次元コード認識部６５は、搬送用パレット３に付与された識別情報を取得する搬送用パレット識別情報取得部を構成する。
【００８８】
推力−荷重相関データ取得部６６は、図１２に示す推力−荷重相関データを取得するための処理を行う。すなわち図１０に示すように、搭載ヘッド１１を基台１ａの所定位置に準備された荷重検出部４５に対してアクセスさせ、測定対象のノズルユニット３０のサーボモータ４１を規定の推力で駆動して部品保持部３１を荷重検出部４５の荷重検出器４５ａに押圧し、このときの推力に対応する荷重ＬＦを計測する。計測結果は推力−荷重相関データとして搭載ヘッド制御部１３に送信されて、相関データ記憶部としての第１の記憶部５７に記憶される。
【００８９】
このように、本実施の形態においては搭載ヘッド制御部１３に、相関データ記憶部としての第１の記憶部５７と前述の推力制限部とを備えた構成となっている。ここで第１の記憶部５７は、サーボモータ４１の推力と部品保持部３１の先端に発生する荷重ＬＦとの関係を示す相関データを複数のサーボモータ別に記憶する。
【００９０】
そして推力制限部は、第１の記憶部５７に記憶された相関データと本体制御部１４からの指令に含まれる荷重の情報に基づいてサーボモータ４１が発生する推力を制限する推力制限値ＴＬを設定し、部品保持部３１を搬送用パレット３に保持された基板４に向かって下降させる際にサーボモータ４１の推力を推力制限値ＴＬ以下に制限する機能を有している。このような構成の搭載ヘッド制御部１３を有することにより、複数の部品保持部３１毎にサーボモータ４１を備えた構成において、装着荷重を高精度に安定して制御することが可能となっている。
【００９１】
次に、管理部１Ｓの構成および機能を説明する。管理部１Ｓは、図９に示すように、搬送用パレット評価部７０、画像生成部７１、搬送用パレット情報記憶部７２、ディスプレイ７３および操作部７４を備えており、通信ネットワーク７５を介して本体制御部１４に接続されている。
【００９２】
搬送用パレット評価部７０は、本体制御部１４が備えた装着位置高さ計測部６１で計測した複数の装着高さに基づいて、搬送用パレット３の変形状態を判断する評価処理を行う。ここでは、評価の対象となる搬送用パレット３は、前述の搬送用パレット識別情報取得部によって当該搬送用パレット３の識別情報が取得されている。そして取得した識別情報と当該搬送用パレット３にセットされた基板４について装着位置高さ計測部６１で計測された複数の装着高さとを関連付けした一群の装着高さ情報は、装着高さ情報記憶部６４に記憶されている。
【００９３】
搬送用パレット評価部７０は、装着高さ情報記憶部６４に記憶された一群の装着高さ情報を用いて、当該識別情報が付与された搬送用パレット３の変形状態を検出するようになっている。ここで、搬送用パレット３には複数の基板４がセットされており、装着高さ情報記憶部６４に記憶される一群の装着高さ情報には、複数の基板４の複数の装着高さが含まれたデータ態様となっている。
【００９４】
画像生成部７１は装着位置高さ計測部６１で計測した複数の装着高さに基づいて、搬送用パレット３の形状を模した画像を生成する。ここでは、例えば搬送用パレット３の上面の３次元形状を模式的に表示する画像などが必要に応じて生成される。搬送用パレット情報記憶部７２は、当該部品搭載システム１において使用される搬送用パレット３の管理に関する情報を記憶する。これらの情報には、本体制御部１４からアップロードされた情報、すなわち装着高さ情報記憶部６４に記憶された一群の装着高さ情報が含まれる。
【００９５】
ディスプレイ７３は液晶パネルなどの表示装置であり、画像生成部７１によって生成された画像や、操作入力時の案内画面などが表示される。操作部７４は、キーボードやディスプレイ７３に作り込まれたタッチパネルなどの操作入力装置であり、管理部１Ｓによる搬送用パレット３の評価や管理に関する指令の操作入力を行う。
【００９６】
次に図１５を参照して、上述構成の部品搭載装置１Ｍによって実行される部品装着処理について説明する。なお図１５に示す処理の開始に先立って、作業対象の基板４がセットされた搬送用パレット３は基板搬送部２に搬入されて位置決め保持され、基板認識カメラ１６による基板認識が実行された状態となっている。
【００９７】
部品装着処理が開始されると、まず搬送パレット識別情報の読み取りが行われる（ＳＴ１）。すなわち搬送用パレット３に形成された二次元コード３ａを基板認識カメラ１６によって撮像し、撮像結果を二次元コード認識部６５によって認識する。次に搭載ヘッド１１を部品供給部５に移動させ、部品保持部３１を下降させて部品保持部３１で装着対象の部品Ｐを保持する（ＳＴ２）。次いで部品Ｐを部品保持部３１によって保持した搭載ヘッド１１を部品認識カメラ１２の上方へ移動させ、部品Ｐを部品認識カメラ１２によって撮像して部品認識を行う（ＳＴ３）。
【００９８】
次いで部品保持部３１を装着位置へ移動させる（ＳＴ４）。すなわち本体制御部１４の装着作業実行部６０が、装着データ記憶部６２に記憶された装着データに基づいてＸＹテーブル１０を制御することにより、部品保持部３１を装着作業のシーケンスによって指定される搬送用パレット３に保持された基板４の装着位置の上方に位置させる。
【００９９】
次いで、本体制御部１４から部品搭載指令を搭載ヘッド制御部１３に送信する（ＳＴ５）。すなわち、作業対象となる搭載ヘッド１１における部品保持部３１を特定する番号、目標高さＴｈ１、減速高さＤｈ１、制限荷重ＬＦＬなどの装着動作パラメータを含む制御指令を、搭載ヘッド制御部１３に送信する。そしてこれらの装着動作パラメータは、当該搭載ヘッド１１における装着動作の実行のために、第１の記憶部５７、第２の記憶部５８に記憶される。
【０１００】
この後、搭載ヘッド制御部１３の制御処理機能によって搭載ヘッド１１のノズルユニット３０による部品装着動作が実行される。この部品装着動作においては、サーボモータ制御部５０によってサーボモータ４１を駆動し（ＳＴ６）、これにより部品Ｐを保持した部品保持部３１を搬送用パレット３に保持された基板４の装着位置に対して昇降させる。そして基板４の装着位置に着地させて所定の静定時間が経過した後に部品保持部３１を上昇させることにより、部品装着の動作が完了する（ＳＴ７）。
【０１０１】
この動作完了に伴い、部品装着動作においてサーボモータ制御部５０の推力検出部５２が検出した推力検出結果、位置検出部５３が検出した部品Ｐの装着時の部品保持部３１の位置を、本体制御部１４に送信する（ＳＴ８）。そして送信された部品保持部３１の位置に基づき、装着高さの算出および記憶が行われる（ＳＴ９）。
【０１０２】
すなわち、装着位置高さ計測部６１により部品保持部３１の高さ方向の位置と装着された部品の寸法とに基づいて装着高さを算出し、その結果を（ＳＴ１）にて取得された当該搬送用パレット３の識別情報と関連付けした一群の装着高さ情報を装着高さ情報記憶部６４に記憶する。これにより、１つのノズルユニット３０の部品保持部３１を対象とする部品装着動作が終了し、次いで作業未完了の部品保持部３１の有無を確認する（ＳＴ１０）。
【０１０３】
ここで作業未完了の部品保持部３１、すなわち部品を装着しないまま保持した状態の部品保持部３１が有る場合には、（ＳＴ４）に戻って以降の処理を反復実行する。これに対し、作業未完了の部品保持部３１が無い場合には、全部品の装着完了を確認する（ＳＴ１１）。ここで装着未完了の場合には、（ＳＴ２）に戻って以降の処理を反復実行する。
【０１０４】
そして（ＳＴ１１）にて全部品の装着完了を確認したならば、装着高さ情報記憶部６４に記憶された搬送パレット識別情報と装着高さ計測結果を、管理部１Ｓにアップロードする（ＳＴ１２）。管理部１Ｓにアップロードされた搬送パレット識別情報と装着高さ計測結果とは、搬送用パレット情報として搬送用パレット情報記憶部７２に記憶される。これにより、部品搭載装置１Ｍによる部品装着処理を終了する。その後、記憶された搬送用パレット情報に基づき、搬送用パレット評価部７０による搬送用パレットの評価や、画像生成部７１による搬送用パレットの形状を模した画像の生成が可能となる。
【０１０５】
次に上述構成の部品搭載装置１Ｍによって実行される装着動作について、図１４を参照して説明する。この装着動作は、搭載ヘッド制御部１３、本体制御部１４を含む制御部１５によって図９に示す各部を制御することにより実行される。図１４は部品の装着動作における部品保持部３１の昇降動作を模式的に示しており、縦軸は部品保持部３１の昇降変位に、横軸は時間の経過にそれぞれ対応している。また図１４において太破線で示すＴＲ１は、予め設定された動作パターンにおいて部品保持部３１の下端部が移動する設定軌跡ＴＲ１を示している。また太実線で示すＴＲ２は、図１４にて示す実際の装着動作において部品保持部３１の下端部が移動する実軌跡ＴＲ２を示している。
【０１０６】
なお図１４において、タイミングｔａは動作開始のタイミングであり、部品保持部３１を搬送用パレット３に保持された基板４の装着位置の上方へ移動させて待機高さＺ０にて待機させた状態を示している。推力制限高さＴＬｈは、部品保持部３１の下降時においてサーボモータ４１の推力を推力制限値ＴＬ以下に制限する推力制限の開始高さを示している。着地高さＺＣは、保持した部品Ｐの端子が搬送用パレット３に保持された基板４に供給された半田部に接触して部品Ｐが着地する際の部品保持部３１の高さを示している。また目標高さＴｈ１は、部品保持部３１の下降動作の目標となる高さであり、搬送用パレット３に保持された基板４の装着高さのばらつきを考慮して、実際に部品Ｐが着地する高さよりも低く設定されている。
【０１０７】
まず図１４（ａ）を参照して、この装着動作において作業動作時間を短縮するために部品保持部３１の下降を高速のみで行う高速装着モードＭ−１を説明する。部品Ｐを保持した部品保持部３１は搬送用パレット３に保持された基板４の装着位置の上方に移動して、タイミングｔａにおいて、待機高さＺ０に位置して待機状態にある。次いでサーボモータ制御部５０が備えた推力制限部５６の機能により、サーボモータ４１の推力を制限する推力制限値ＴＬを設定する。ここでは、サーボモータ４１を推力制限値ＴＬと同じ推力で駆動させたときに部品保持部３１から部品Ｐに作用する荷重が、弾性体である付勢部材３３が部品保持部３１を付勢する付勢力ＦＰよりも小さくなる範囲で推力制限値ＴＬを設定する。
【０１０８】
次いで予め設定された動作パターンに基づいてサーボモータ４１を制御することにより、部品保持部３１を搬送用パレット３に保持された基板４の装着位置へ向かって、目標高さＴｈ１を目標として下降させる。この下降の途中において、部品保持部３１の高さが推力制限高さＴＬｈに到達したタイミングにて、部品Ｐが装着位置に着地する前にサーボモータ４１の推力を推力制限値ＴＬ以下に制限する。
【０１０９】
この後、部品保持部３１がさらに下降すると部品保持部３１が着地高さＺＣに到達し、保持した部品Ｐの端子が搬送用パレット３に保持された基板４に供給された半田部に接触して部品Ｐが着地した状態となる。この着地時の衝撃は付勢部材３３によって吸収され、衝撃吸収後には付勢部材３３は着地前の通常状態の長さに戻る。この後、部品保持部３１は動作パターンにおいて予め設定された押圧開始タイミングから、部品Ｐの着地状態を静定させるための目標時間Ｔｓの間押圧状態を維持する。そして目標時間Ｔｓがタイムアップする上昇開始タイミングにて部品保持部３１の上昇が開始され、部品保持部３１が待機高さＺ０まで上昇して装着動作が終了する。
【０１１０】
上述の装着動作での押圧状態において、部品Ｐが装着位置に着地する前に付勢力ＦＰよりも小さくなる範囲で推力制限値ＴＬが設定されていることから、サーボモータ４１は付勢力ＦＰよりも小さな推力で部品Ｐを搬送用パレット３に保持された基板４に対して押圧する。したがって、着地後に押し込まれて弾性変形した付勢部材３３の弾性力によって部品Ｐを基板４へ押圧する従来方式と比べて、装着荷重を低荷重領域で高精度に安定して制御することが可能となっている。
【０１１１】
次に、図１４（ｂ）を参照して低衝撃装着モードＭ−２について説明する。ここでは、推力制限高さＴＬｈと着地高さＺＣの間に減速高さＤｈ１が設定されている点が、高速装着モードＭ−１と異なっている。すなわち低衝撃装着モードＭ−２では、部品Ｐを保持した部品保持部３１が待機高さＺ０から下降する過程において減速高さＤｈ１に到達したならば、下降速度を高速から低速に切り換える。これにより、部品保持部３１が着地高さＺＣまで下降して部品Ｐが着地する際の衝撃を低減することができるという効果を得る。
【０１１２】
上述の高速装着モードＭ−１、低衝撃装着モードＭ−２のいずれにおいても、装着動作の間に装着高さの検出が行われる。すなわち部品Ｐが搬送用パレット３に保持された基板４の装着位置に着地してから部品保持部３１が上昇を開始する直前までの所定のタイミングで、装着位置高さ計測部６１は位置検出部５３から部品保持部３１の位置情報を取得する。このタイミングで取得した部品保持部３１の位置情報は、図１３にて部品保持部３１の高さ方向の位置示す着地高さＺＣとなる。そして、装着位置高さ計測部６１は取得した位置情報と装着された部品Ｐの寸法とに基づいて、部品Ｐが装着された装着位置の装着高さを算出する。すなわち本体制御部１４が備えた装着位置高さ計測部６１の機能により、図１３にて部品保持部３１の高さ方向の位置示す着地高さＺＣと、部品Ｐの寸法を含む装着厚み寸法ｄとに基づいて装着高さＺ１を求める。そして管理部１Ｓが備えた搬送用パレット評価部７０による搬送用パレット３の評価は、このようにして求められた複数の装着高さＺ１に基づいて行われる。
【０１１３】
なお、装着位置高さ計測部６１が位置検出部５３から部品保持部３１の位置情報を取得するタイミングは、弾性体である付勢部材３３が装着位置に部品Ｐが着地した際の衝撃を吸収した後、部品保持部３１が上昇を開始する直前までの期間内であり、上昇開始の直前が最も好ましい。この位置情報の取得は、緩衝用の付勢部材３３が伸びきった状態で行われることから、緩衝用の付勢部材３３を備えている場合にあっても、位置検出部５３の位置情報から部品保持部３１の高さ検出を高精度で行うことができる。
【０１１４】
さらに部品保持部３１が搬送用パレット３に保持された基板４を押圧する荷重ＬＦは低荷重であることから搬送用パレット３に保持された基板４の変形は少ない。したがって、部品保持部３１の高さ位置を用いて装着位置の高さを計測しても誤差は少なく、正確な高さ計測を行うことができる。これにより、専用の計測装置を使用することなく部品装着動作の実行と並行して、装着位置の高さを含む基板高さ情報を、簡便な方法によって取得することが可能となっている。
【０１１５】
次に上述構成の部品搭載装置１Ｍおよび管理部１Ｓを備えた部品搭載システム１において、部品が実装される基板４（軟弱基板）を保持して部品搭載装置１Ｍに搬送する搬送用パレット３の変形状態を判断する搬送用パレットの評価方法について、各図を参照しながら説明する。
【０１１６】
この搬送用パレットの評価方法では、まず図１に示すように、基板４を保持した搬送用パレット３を部品搭載装置１Ｍに搬送する。次いで、図１５の（ＳＴ２）に示すように、部品保持部３１で部品を保持して、この部品保持部３１を基板４の装着位置へ移動させる（図１５の（ＳＴ４））。次いでサーボモータを駆動して部品保持部３１を昇降させることにより、複数の装着位置に複数の部品を搭載する。
【０１１７】
この部品の搭載における装着動作では、図１４にて説明したように、複数の装着位置に複数の部品を搭載する際の部品保持部３１の高さ方向の位置を位置検出部５３によって検出する。そして少なくとも位置検出部５３によって検出された部品保持部３１の高さ方向の位置（図１３に示す着地高さＺＣ参照）と装着した部品の寸法（図１３に示す装着厚み寸法ｄ参照）とに基づいて、装着位置高さ計測部６１により複数の装着位置の装着高さを求める。そして装着位置高さ計測部６１により求めた複数の装着高さに基づいて、搬送用パレット評価部７０によって搬送用パレット３の変形状態を判断する。
【０１１８】
なお、画像生成部７１の機能により、装着位置高さ計測部６１で計測した複数の装着高さに基づいて、搬送用パレット３の形状を模した画像を生成し、ディスプレイ７３に表示させるようにしてもよい。この場合には表示された画像を目視することにより、搬送用パレット３の評価を行う。
【０１１９】
ここで評価の対象となる搬送用パレット３については、図１５に示す（ＳＴ１）において、前述の搬送用パレット識別情報取得部によって当該搬送用パレット３の識別情報を取得している。そして取得した識別情報と当該搬送用パレット３にセットされた基板４について装着位置高さ計測部６１で計測された複数の装着高さとを関連付けした一群の装着高さ情報は、装着高さ情報記憶部６４に記憶されるとともに、管理部１Ｓにアップロードされて搬送用パレット情報記憶部７２に記憶される。
【０１２０】
そして搬送用パレット評価部７０による搬送用パレット３の評価においては、装着高さ情報記憶部６４（または搬送用パレット情報記憶部７２）に記憶された一群の装着高さ情報を用いて、当該識別情報が付与された搬送用パレット３の変形状態を検出して評価する。ここで、搬送用パレット３には複数の基板４がセットされており、装着高さ情報記憶部６４に記憶される一群の装着高さ情報には、複数の基板４の複数の装着高さが含まれたデータ態様となっている。
【０１２１】
このように本実施の形態に示す部品搭載システム１における搬送用パレット３の評価では、部品搭載装置１Ｍが備えた装着高さ計測機能を使用して搬送用パレット３の変形状態を判断するようにしている。これにより、専用の検査装置を用いて使用対象となる搬送用パレット３を全数検査する場合に比べ、使用することが好ましくない搬送用パレット３の抽出を迅速且つ容易に行うことができる。さらに、搬送用パレット３の評価に利用される装着高さの計測は部品装着動作の一環として作業動作中に組み込まれていることから、搬送用パレット３の評価のために必要とされる追加時間が発生しない。したがって搬送用パレットの状態検査を個別に行うことなく搬送用パレットの状態を評価することができ、搬送用パレット３の保守のための評価を、簡便且つ容易に行うことが可能となっている。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
本発明の部品搭載システムおよび搬送用パレットの評価方法は、搬送用パレットの状態検査を個別に行うことなく搬送用パレットの状態を評価することができるという効果を有し、フレキシブル基板などの軟弱基板に部品を搭載する分野において有用である。
【符号の説明】
【０１２３】
１  部品搭載システム
１Ｍ  部品搭載装置
１Ｓ  管理部
３  搬送用パレット
４  基板（軟弱基板）
１１  搭載ヘッド
１５  制御部
３０  ノズルユニット
３１  部品保持部
３１ｄ  吸引孔
３２  下部
３３  付勢部材
３５  シャフト
３６  上部
４１  サーボモータ
４４  エンコーダ
４５  荷重検出部
Ｐ  部品
Ｔ  推力
ＬＦ  荷重
ＦＰ  付勢力
ＴＬｈ  推力制限高さ
Ｚ０  待機高さ
ＺＣ、ＺＣ１  着地高さ
Ｄｈ、Ｄｈ１  減速高さ
Ｔｈ、Ｔｈ１  目標高さ
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2019061994.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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