(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を負圧により吸着して保持した吸着ノズルを、少なくともアクチュエータを含むノズル前進装置により前進させて、電子部品を基材に押し付けさせるとともに、前記吸着ノズルの負圧を解消して電子部品を解放させ、基材に実装する電子部品実装機であって、
前記吸着ノズルから前記アクチュエータに作用する反力を検出するロードセルと、
前記吸着ノズルと、負圧を供給する負圧供給源および負圧を解消する負圧解消源との間に設けられ、前記吸着ノズルへの負圧の供給と負圧の解消との少なくとも一方を制御するバルブ装置と、
そのバルブ装置と前記ノズル前進装置とを制御する制御装置と
を含み、かつ、
前記吸着ノズルが、ノズル保持部材との嵌合部において前記ノズル保持部材に対して昇降可能に設けられるとともに、前記嵌合部を介して前記負圧が供給されるように構成され、
前記ノズル前進装置が、前記ノズル保持部材を介さずに前記吸着ノズルに係合することにより前記吸着ノズルを前進させるものであり、
前記制御装置が、
前記吸着ノズルに電子部品を解放させるべく、前記バルブ装置を制御する負圧解消部と、
その負圧解消部による負圧解消の、電子部品の基材への押付力に対する影響の少なくとも一部を打ち消すように目標作動力を演算し、部品実装時に前記ロードセルが検出する反力と前記目標作動力とが一致するように前記ノズル前進装置を制御する解消影響低減部と
を含む電子部品実装機。
【請求項２】
電子部品を負圧により吸着して保持した吸着ノズルを、少なくともアクチュエータを含むノズル前進装置により前進させて、電子部品を基材に押し付けさせるとともに、前記吸着ノズルの負圧を解消して電子部品を解放させ、基材に実装する電子部品実装機であって、
前記吸着ノズルから前記アクチュエータに作用する反力を推定する反力推定部と、
前記吸着ノズルと、負圧を供給する負圧供給源および負圧を解消する負圧解消源との間に設けられ、前記吸着ノズルへの負圧の供給と負圧の解消との少なくとも一方を制御するバルブ装置と、
そのバルブ装置と前記ノズル前進装置とを制御する制御装置と
を含み、かつ、
前記吸着ノズルが、ノズル保持部材との嵌合部において前記ノズル保持部材に対して昇降可能に設けられるとともに、前記嵌合部を介して前記負圧が供給されるように構成され、
前記ノズル前進装置が、前記ノズル保持部材を介さずに前記吸着ノズルに係合することにより前記吸着ノズルを前進させるものであり、
前記制御装置が、
前記吸着ノズルに電子部品を解放させるべく、前記バルブ装置を制御する負圧解消部と、
その負圧解消部による負圧解消の、電子部品の基材への押付力に対する影響の少なくとも一部を打ち消すように目標作動力を演算し、部品実装時に前記反力推定部が推定する反力と前記目標作動力とが一致するように前記ノズル前進装置を制御する解消影響低減部と
を含む電子部品実装機。
【請求項３】
電子部品を負圧により吸着して保持した吸着ノズルを、少なくともアクチュエータを含むノズル前進装置により前進させて、電子部品を基材に押し付けさせるとともに、前記吸着ノズルの負圧を解消して電子部品を解放させ、基材に実装する電子部品実装機であって、
前記吸着ノズルと、負圧を供給する負圧供給源および負圧を解消する負圧解消源との間に設けられ、前記吸着ノズルへの負圧の供給と負圧の解消との少なくとも一方を制御するバルブ装置と、
そのバルブ装置と前記ノズル前進装置とを制御する制御装置と
を含み、かつ、その制御装置が、
前記吸着ノズルに電子部品を解放させるべく、前記バルブ装置を制御する負圧解消部と、
その負圧解消部による負圧解消の、電子部品の基材への押付力に対する影響の少なくとも一部を打ち消すように、前記ノズル前進装置を制御する解消影響低減部と
を含み、
前記解消影響低減部が、
前記吸着ノズルにより保持された電子部品の基材への押付力を、適正な押付力として予め定められた適正押付力に制御すべく前記アクチュエータの作動力を制御する力制御部と、
前記アクチュエータの位置を目標位置に制御する位置制御部と、
前記力制御部の制御によって前記押付力が前記適正押付力に達した後、その適正押付力に対応するアクチュエータの位置を前記目標位置に設定した上で、前記力制御部から前記位置制御部に切り換える制御部切換部と
を含む電子部品実装機。
【請求項４】
前記負圧解消源が、正圧を供給する正圧供給源を含み、前記解消影響低減部が、前記吸着ノズルへの正圧の供給により迅速に負圧を解消する真空破壊の影響の少なくとも一部を低減させる真空破壊影響低減部を含む請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電子部品実装機。
【請求項５】
前記解消影響低減部が、前記負圧解消部による負圧の解消に起因する前記押付力の変化である負圧解消起因押付力変化と、前記負圧解消の実行開始タイミングとの少なくとも一方を、前記アクチュエータの制御に加味することにより、前記押付力に対する前記負圧解消の影響を低減させる第１アクチュエータ制御部を含む請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電子部品実装機。
【請求項６】
前記解消影響低減部が、前記負圧解消に起因する電子部品の基材への押付力の変化である負圧解消起因押付力変化を取得する押付力変化取得部と、その押付力変化取得部により取得された負圧解消起因押付力変化の少なくとも一部に相当する分、前記ノズル前進装置の前記吸着ノズルを前進させる力を低減させるように前記アクチュエータを制御する第１アクチュエータ制御部とを含む請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電子部品実装機。
【請求項７】
さらに、前記吸着ノズルと摺動可能に嵌合され、その吸着ノズルを軸方向に相対移動可能に保持するノズル保持部材を含み、それらノズル保持部材と吸着ノズルとの嵌合部を経てノズル保持部材側から吸着ノズル側に少なくとも前記負圧が供給される請求項１ないし６のいずれか１つに記載の電子部品実装機。
【請求項８】
前記ノズル保持部材と前記吸着ノズルとの間に、吸着ノズルのノズル保持部材に対する後退限度と前進限度との一方を規定するストッパと、吸着ノズルをノズル保持部材に対して前記ストッパに向かって付勢する付勢手段とが設けられ、少なくともその付勢手段が前記アクチュエータと共に前記ノズル前進装置を構成する請求項７に記載の電子部品実装機。
【請求項９】
前記解消影響低減部が、前記負圧解消に起因する電子部品の基材への押付力の変化である負圧解消起因押付力変化を取得する押付力変化取得部を含み、その押付力変化取得部が、
前記嵌合部において前記吸着ノズルが前進向きに受ける受圧面の面積と前記嵌合部内の圧力増分との積として負圧解消起因ノズル前進力を取得するノズル前進力取得部と、
吸着ノズル内の圧力増加に起因して前記吸着ノズルから電子部品を押し離す部品押離し力を取得する部品押離し力取得部と
を含む請求項７または８に記載の電子部品実装機。
【請求項１０】
前記解消影響低減部が、前記嵌合部内の圧力を検出する圧力センサを含む請求項７ないし９のいずれか１つに記載の電子部品実装機。
【請求項１１】
前記解消影響低減部が、前記負圧解消に起因する電子部品の基材への押付力の変化である負圧解消起因押付力変化を取得する押付力変化取得部を含み、
その押付力変化取得部が、
前記負圧解消の実行開始のタイミングを取得する実行開始タイミング取得部と、
その負圧解消実行開始タイミング取得部により取得された負圧解消実行開始タイミング後における前記負圧解消起因押付力変化を推定する押付力変化推定部と
を含む請求項６ないし１０のいずれか１つに記載の電子部品実装機。
【請求項１２】
前記解消影響低減部が、
前記負圧解消実行開始のタイミングを取得する負圧解消実行開始タイミング取得部と、
その負圧解消実行開始タイミング取得部により取得された負圧解消実行開始タイミングから設定時間後に、前記ノズル前進装置の前記吸着ノズルを前進させる力を低減させるように前記アクチュエータを制御する第２アクチュエータ制御部と
を含む請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の電子部品実装機。
【請求項１３】
さらに、
基材を保持する基材保持装置と、
電子部品を供給する部品供給装置と、
その部品供給装置から電子部品を受け取って前記基材保持装置に保持された基材に実装する実装装置と
を含み、その実装装置が、
ヘッド本体と、
そのヘッド本体に昇降可能に案内された昇降部材と、
その昇降部材を前記ヘッド本体に対して昇降させる第１昇降駆動装置と、
前記昇降部材によりその昇降部材に対して相対的に昇降可能に保持され、電子部品を保持する部品保持具と、
前記第１昇降駆動装置により前記昇降部材と共に昇降させられ、前記部品保持具を前記昇降部材に対して相対的に昇降させる第２昇降駆動装置と
を含む実装ヘッドを備え、前記吸着ノズルが前記部品保持具を構成し、前記第２昇降駆動装置が前記アクチュエータを構成する請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の電子部品実装機。
【請求項１４】
前記実装ヘッドが、
前記ヘッド本体により回転軸線まわりに回転可能に保持され、回転軸線を中心とする一円周上に前記吸着ノズルを複数、それら吸着ノズルの軸方向に移動可能に保持した回転体と、
その回転体を前記回転軸線まわりに回転させることにより、前記複数の吸着ノズルを選択的に部品実装位置に位置決めする回転体回転駆動装置と
を含み、かつ、前記昇降部材，前記第１昇降駆動装置および前記第２昇降駆動装置が、前記部品実装位置に位置決めされた前記吸着ノズルを前記基材保持装置に保持された基材に対して昇降させる請求項１３に記載の電子部品実装機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着ノズルが負圧により電子部品(以下、特に必要がない限り部品と略称する）を吸着して保持し、基材に実装する電子部品実装機（以下、特に必要がない限り、実装機と略称する）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１には、リニアモータによって吸着ノズルを下降させ、部品を回路基板に実装する実装機が記載されている。この実装機においては、リニアモータの制御により、吸着ノズルに吸着された部品が回路基板に接触するまでの間は吸着ノズルの下降位置および下降速度が制御され、接触後は部品の回路基板への押付力が制御される。それにより、実装時における部品への衝撃力が緩和され、正確な押付力によって部品が基材に実装される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１４５６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、吸着ノズルにより部品を基材に実装する実装機をさらに改良することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に関連して、負圧を使用して部品を吸着保持する吸着ノズルにより、部品を基材に実装する方法であって、吸着ノズルにおける部品の解放のための負圧解消に伴う部品の基材に対する押付力が適正化される部品実装方法が得られる。
「負圧解消に起因する部品の基材に対する押付力」には、「吸着ノズルの前進力」と「部品の吸着ノズルからの押離し力」との少なくとも一方が含まれる。例えば、吸着ノズルとノズル保持部材とが嵌合部において相対移動可能に嵌合されており、その嵌合部を経て負圧が吸着ノズルに供給される場合には、負圧の解消に伴ってノズル前進力が増大するが、吸着ノズルがノズル保持部材に固定されている場合には、負圧の解消に伴ってノズル前進力が増大することはない。また、「負圧解消」が吸着ノズルに対する正圧の供給により迅速に行われる「真空破壊」による場合には、「押離し力」が発生することが明らかであるが、吸着ノズルが単に大気に連通させられることにより「負圧解消」が行われる場合であっても、大気への連通が急激に行われる場合には、吸着ノズル内における圧力のオーバシュートにより、「押離し力」が発生することがある。
そして、本発明によって、以下の電子部品実装機が得られる。
第１の電子部品実装機は、
電子部品を負圧により吸着して保持した吸着ノズルを、少なくともアクチュエータを含むノズル前進装置により前進させて、電子部品を基材に押し付けさせるとともに、前記吸着ノズルの負圧を解消して電子部品を解放させ、基材に実装する電子部品実装機であって、
前記吸着ノズルから前記アクチュエータに作用する反力を検出するロードセルと、
前記吸着ノズルと、負圧を供給する負圧供給源および負圧を解消する負圧解消源との間に設けられ、前記吸着ノズルへの負圧の供給と負圧の解消との少なくとも一方を制御するバルブ装置と、
そのバルブ装置と前記ノズル前進装置とを制御する制御装置と
を含み、かつ、
前記吸着ノズルが、ノズル保持部材との嵌合部において前記ノズル保持部材に対して昇降可能に設けられるとともに、前記嵌合部を介して前記負圧が供給されるように構成され、
前記ノズル前進装置が、前記ノズル保持部材を介さずに前記吸着ノズルに係合することにより前記吸着ノズルを前進させるものであり、
前記制御装置が、
前記吸着ノズルに電子部品を解放させるべく、前記バルブ装置を制御する負圧解消部と、
その負圧解消部による負圧解消の、電子部品の基材への押付力に対する影響の少なくとも一部を打ち消すように目標作動力を演算し、部品実装時に前記ロードセルが検出する反力と前記目標作動力とが一致するように前記ノズル前進装置を制御する解消影響低減部と
を含んで構成される。
第２の電子部品実装機は、
電子部品を負圧により吸着して保持した吸着ノズルを、少なくともアクチュエータを含むノズル前進装置により前進させて、電子部品を基材に押し付けさせるとともに、前記吸着ノズルの負圧を解消して電子部品を解放させ、基材に実装する電子部品実装機であって、
前記吸着ノズルから前記アクチュエータに作用する反力を推定する反力推定部と、
前記吸着ノズルと、負圧を供給する負圧供給源および負圧を解消する負圧解消源との間に設けられ、前記吸着ノズルへの負圧の供給と負圧の解消との少なくとも一方を制御するバルブ装置と、
そのバルブ装置と前記ノズル前進装置とを制御する制御装置と
を含み、かつ、
前記吸着ノズルが、ノズル保持部材との嵌合部において前記ノズル保持部材に対して昇降可能に設けられるとともに、前記嵌合部を介して前記負圧が供給されるように構成され、
前記ノズル前進装置が、前記ノズル保持部材を介さずに前記吸着ノズルに係合することにより前記吸着ノズルを前進させるものであり、
前記制御装置が、
前記吸着ノズルに電子部品を解放させるべく、前記バルブ装置を制御する負圧解消部と、
その負圧解消部による負圧解消の、電子部品の基材への押付力に対する影響の少なくとも一部を打ち消すように目標作動力を演算し、部品実装時に前記反力推定部が推定する反力と前記目標作動力とが一致するように前記ノズル前進装置を制御する解消影響低減部と
を含んで構成される。
第３の電子部品実装機は、
電子部品を負圧により吸着して保持した吸着ノズルを、少なくともアクチュエータを含むノズル前進装置により前進させて、電子部品を基材に押し付けさせるとともに、前記吸着ノズルの負圧を解消して電子部品を解放させ、基材に実装する電子部品実装機であって、
前記吸着ノズルと、負圧を供給する負圧供給源および負圧を解消する負圧解消源との間に設けられ、前記吸着ノズルへの負圧の供給と負圧の解消との少なくとも一方を制御するバルブ装置と、
そのバルブ装置と前記ノズル前進装置とを制御する制御装置と
を含み、かつ、その制御装置が、
前記吸着ノズルに電子部品を解放させるべく、前記バルブ装置を制御する負圧解消部と、
その負圧解消部による負圧解消の、電子部品の基材への押付力に対する影響の少なくとも一部を打ち消すように、前記ノズル前進装置を制御する解消影響低減部と
を含み、
前記解消影響低減部が、
前記吸着ノズルにより保持された電子部品の基材への押付力を、適正な押付力として予め定められた適正押付力に制御すべく前記アクチュエータの作動力を制御する力制御部と、
前記アクチュエータの位置を目標位置に制御する位置制御部と、
前記力制御部の制御によって前記押付力が前記適正押付力に達した後、その適正押付力に対応するアクチュエータの位置を前記目標位置に設定した上で、前記力制御部から前記位置制御部に切り換える制御部切換部と
を含んで構成される。
上記負圧解消源には、大気圧を供給する大気圧源と正圧を供給する正圧供給源との少なくとも一方が含まれる。
【０００６】
基材には、例えば、(1)未だ部品が実装されていないプリント配線板、(2)一方の面に部品が搭載されるとともに電気的に接合され、他方の面には部品が未実装であるプリント回路板、(3)ベアチップが搭載され、チップ付基板を構成する基材、 (4)ボールグリッドアレイを備えた部品が搭載される基材、(5)平板状ではなく三次元形状を有する基材、(6)ＩＣパッケージを組み立てる際にダイが搭載される基材等が含まれる。
部品には、例えば、抵抗やコンデンサ等の受動部品、ＩＣ等の能動部品、ダイ等が含まれる。
アクチュエータとして、例えば、それぞれ電動モータの一種であるリニアモータや回転モータの採用が可能である。そして、ノズル前進装置は、アクチュエータのみを含むものとしたり、アクチュエータに加えて、少なくとも、吸着ノズルを前進方向と後退方向との一方へ付勢する付勢手段を含むものとしたりすることが可能である。吸着ノズルの自重が吸着ノズルを前進させる向きに作用する場合、ノズル前進装置の一部と考えることも、無視することも可能である。
【発明の効果】
【０００７】
部品を基材に実装する際、急激な大気への連通、あるいは正圧供給による真空破壊によって吸着ノズルに部品を迅速，確実に解放させることが望ましい。しかし、この急激な大気への連通や真空破壊に起因して部品を基材に押し付ける押付力が変化する。そして、この押付力の変化が部品の良好な実装の妨げとなることがあり、甚だしい場合には部品や基材の破損の原因となる場合も有り得る。
それに対し、本発明に関連した上記部品実装方法においては、部品の解放のための負圧解消に伴う部品の基材に対する押付力が適正化され、また、本発明に係る実装機においては、負圧解消部による負圧解消の、部品の基材への押付力に対する影響の少なくとも一部が解消影響低減部により打ち消されるように、バルブ装置とノズル前進装置とが制御されて、部品が基材に適正な押付力で押し付けられる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態である実装機であって、本発明の一実施形態である部品実装方法が実施される実装機を示す平面図である。
【図２】上記実装機の実装ヘッドおよびヘッド移動装置の一部を示す側面図（一部断面）である。
【図３】上記実装ヘッドの吸着ノズル周辺を示す図であり、(a)は一部断面側面図、(b)は(a)におけるＡ視図である。
【図４】上記実装ヘッドのリニアモータおよび実装機のバルブ装置の制御系を示すブロック図である。
【図５】上記実装ヘッドによる部品の回路基板への実装時に部品に作用する押付力およびリニアモータへの反力を示すグラフである。
【図６】本発明の別の実施形態である実装機の制御系を示すブロック図である。
【図７】図６に示す制御系による押付力制御に使用される設定時間および部品押付力低減量を設定するために取得されるバルブ装置切換え後の経過時間と部品押付力との関係を示すグラフである。
【図８】本発明のさらに別の実施形態である実装機の制御系を示すブロック図である。
【図９】上記実装ヘッドによる部品の回路基板への実装時における吸着ノズルの変位と吸着ノズルに対する反力との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明のさらに別の実施形態である実装機の実装ヘッドの吸着ノズル周辺を示す側面図（一部断面）である。
【図１１】本発明のさらに別の実施形態である実装機の実装ヘッドの吸着ノズル周辺を示す側面図（一部断面）である。
【図１２】本発明のさらに別の実施形態である実装機の制御系を示すブロック図である。
【図１３】本発明のさらに別の実施形態である実装機の制御系を示すブロック図である。
【図１４】本発明のさらに別の実施形態である実装機の制御系を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明のいくつかの実施形態を、図を参照しつつ説明する。なお、本発明は、下記実施形態の他、当業者の知識に基づいて種々の変更を施した態様で実施することができる。
【００１０】
図１に実装機１０を示す。実装機１０は、実装機本体１２と、その実装機本体１２に支持された部品供給装置としてのテープフィーダ１４とを含む。テープフィーダ１４は、それぞれ１種類ずつの電子部品（以後、部品と略称する）を取出し可能に保持した保持テープをリールから引き出して１ピッチずつ送り、所定の供給位置において部品を供給するものであり、支持台１８にＸ軸方向に並べて設置される。
【００１１】
実装機本体１２上には、さらに、回路基板２２（以後、基板２２と略称する）をＸ軸方向に搬送する基材搬送装置たる基板コンベヤ２４と、その搬送された基板２２を位置決めして保持する基材保持装置たる基板保持装置２６と、テープフィーダ１４から部品を受け取り、基板保持装置２６に保持された基板２２に実装する実装装置２８とが設けられている。本実施形態においては、「回路基板」はプリント配線板およびプリント回路板の総称とする。
【００１２】
実装装置２８は、実装ヘッド３０およびそれをＸ軸およびＹ軸により規定される一平面である水平面内の任意の位置へ移動させ得るヘッド移動装置３２を備えている。ヘッド移動装置３２は、Ｘ軸駆動装置３４により実装機本体１２上をＸ軸軸方向に移動させられるＸ軸スライド３６と、そのＸ軸スライド３６上においてＹ軸駆動装置３８によりＹ軸方向に移動させられるＹ軸スライド４０とを含んでいる。実装ヘッド３０はそのＹ軸スライド４０に保持されており、水平なＸ−Ｙ座標面内の任意の位置へ移動可能である。
【００１３】
実装ヘッド３０の一例を図２に示す。実装ヘッド３０のヘッド本体５０は、本実施形態においてはＹ軸スライド４０に着脱可能とされており、回転体５２を鉛直な回転軸線まわりに回転可能に保持している。回転体５２には、その回転軸線を中心とする一円周上の適宜の間隔を隔てた複数の位置、本実施形態においては等角度間隔の６つの位置にそれぞれ、第１昇降部材としての回転昇降軸５４が、その軸線に平行な方向であって、回転体５２の回転軸線に平行な方向に摺動可能かつ自転可能に保持されている。
【００１４】
６本の回転昇降軸５４はそれぞれ、回転体５２から下方へ突出した下端部に部品保持具を構成する吸着ノズル６０を保持している。本実施形態では、６本の回転昇降軸５４によりそれぞれ保持される吸着ノズル６０の種類は同じであるとする。吸着ノズル６０の種類は、吸着面の直径（外径）により異ならされる。図３(a)に拡大して示すように回転昇降軸５４の本体である昇降軸本体６２の下端部には、その下端面に開口して有底の嵌合穴７０が設けられている。嵌合穴７０は横断面形状（軸方向に直角な断面形状）が円形を成し、昇降軸本体６２の嵌合穴７０の周壁部には、直径方向に隔たった２か所にそれぞれ切欠７２が形成されている。切欠７２は、図３(b)に示すように、昇降軸本体６２の下端面から上向きに延びた後、直角に曲がって周方向に延び、さらにその先端から下方へ短く垂下した形状を有する。
【００１５】
図３(a)に示すように、吸着ノズル６０の軸部８０の外側には、嵌合部材８２が軸方向に相対移動可能に嵌合されている。嵌合部材８２は円筒状を成し、軸部８０が嵌合部材８２に嵌合され、貫通させられた後、圧縮コイルスプリング８４が嵌合されるとともに、軸部８０の上端にはフランジ部材８６が固着されている。圧縮コイルスプリング８４は、付勢手段の一種である弾性部材たるスプリングの一態様である。以後に記載の別の圧縮コイルスプリングについても同様である。以後、圧縮コイルスプリング８４をスプリング８４と略称する。
【００１６】
嵌合部材８２には、それを直径方向に貫通するピン９２が固定されている。ピン９２は中間部において、吸着ノズル６０の軸部８０にそれの軸方向に長く形成された一対の長穴９４を摺動可能に貫通する一方、両端部が嵌合部材８２の外周面から突出している。吸着ノズル６０に嵌合された嵌合部材８２は、吸着ノズル６０と共に嵌合穴７０の下端開口から昇降軸本体６２に嵌合され、一定角度回転させられた後、下降させられる。それに伴って、ピン９２の両端部はそれぞれ、切欠７２に進入させられるとともに切欠７２と係合し、最終的には、図３(b)に示すように切欠７２の短く垂下したピン受け部９６に受けられる。この状態では、ピン９２が昇降軸本体６２，嵌合部材８２および吸着ノズル６０の軸部８０を貫通して、それら三者の相対回転を防止する状態となる。したがって、回転昇降軸５４が回転させられれば、吸着ノズル６０も共に回転させられる。本実施形態においては、昇降軸本体６２の下端部および嵌合部材８２がノズル保持部材を構成し、吸着ノズル６０の軸部８０と共に、ノズル保持部材と吸着ノズルとの嵌合部９８を構成している。
【００１７】
図３(a)に示すように昇降軸本体６２の中心部に負圧・正圧通路１００が形成され、嵌合穴７０と連通している。吸着ノズル６０には、その中心部を貫通して負圧・正圧通路１０２が形成され、嵌合穴７０に連通している。負圧・正圧通路１０２は吸着ノズル６０の下端面に開口させられ、その下端面により構成される吸着面１０６は負圧・正圧通路１０２を囲む円環状を成す。上記のように嵌合部材８２が嵌合穴７０に嵌合され、ピン９２がピン受け部９６に受けられた状態では、フランジ部材８６が、嵌合穴７０と負圧・正圧通路１００との境界に形成された段付面１０８から離間する一方、吸着ノズル６０はスプリング８４により、その段付面１１０が嵌合部材８２の下端面１１２に向かって付勢され、段付面１１０が下端面１１２に押し付けられた状態に保たれる。この下端面１１２が、吸着ノズル６０のノズル保持部材に対する上昇限度ないし後退限度を規定するストッパを構成しているのである。
【００１８】
上記のように負圧・正圧通路１００が嵌合穴７０と連通しているため、負圧・正圧通路１００に負圧が供給されれば、吸着ノズル６０および嵌合部材８２にそれらを上方に引き上げる力が作用するが、この力に基づくピン９２のピン受け部９６からの浮上がりを防止するために、ロック機構が設けられている。昇降軸本体６２の外周面にロックスリーブ１１４が摺動可能に嵌合され、圧縮コイルスプリング１１６（以後、スプリング１１６と略称する）により下方に付勢されてピン９２をピン受け部９６に押し付けているのである。
【００１９】
回転体５２には、６個の吸着ノズル６０の各々に対応してバルブ装置１２０（図４参照），図示しない個別負圧通路，個別正圧通路および個別大気通路が設けられている。６本の個別負圧通路はヘッド本体５０に設けられた共通の負圧通路（図示省略）によって負圧供給源１２２（図４参照）に接続され、６本の個別正圧通路はヘッド本体５０に設けられた共通の正圧通路（図示省略）によって正圧供給源１２４（図４参照）に接続され、６本の個別大気通路は大気連通口１２５（図４参照）において大気に開放されている。本実施形態においては、大気連通口１２５が大気圧源を構成している。
【００２０】
バルブ装置１２０は、個別負圧通路，個別正圧通路および個別大気通路と負圧・正圧通路１００との間に設けられている。バルブ装置１２０は、本実施形態においては、１つまたは２つの電磁スプール弁により構成され、吸着ノズル６０を個別負圧通路に連通させ、負圧供給源１２２に連通させる負圧供給状態と、個別正圧通路に連通させ、正圧供給源１２４に連通させる正圧供給状態と、個別大気通路に連通させ、大気に開放する大気開放状態とに切り換えられる。電磁スプール弁の電磁石への電流供給は６個のバルブ装置１２０について個別に行われ、電流の供給，遮断制御はヘッド本体５０側において行われ、６個のバルブ装置１２０が個々に切り換えられる。
【００２１】
回転体５２には、６個の吸着ノズル６０の各々について圧力センサ１２６（図４に１つを示す）が設けられている。圧力センサ１２６は、回転昇降軸５４の負圧・正圧通路１００とバルブ装置１２０とを接続する通路（図示省略）であって、回転体５２に設けられた通路の圧力を検出する。この通路は負圧・正圧通路１００が連通する嵌合穴７０に近く、実質的に、嵌合部９８内における圧力と等しいとみなし得る部分の圧力が検出される。また、嵌合部９８内の圧力は吸着ノズル６０内の圧力と等しいとみなすことができ、圧力センサ１２６により検出される圧力は吸着ノズル６０内の圧力でもある。
【００２２】
回転体５２は、図２に示すように回転体回転駆動モータ１４０を駆動源とする回転体回転駆動装置１４２により正逆両方向に任意の角度回転させられ、複数の吸着ノズル６０が回転体５２の回転軸線まわりに旋回させられる。また、吸着ノズル６０は、部品保持具回転駆動装置たるノズル回転駆動装置１４６により自転させられる。回転体５２の外周面には、ギヤ１４８，１５０が一体的に回転可能に嵌合されており、ピニオン１５２を介してノズル回転駆動モータ１５４により回転させられ、複数のピニオン１５６を介して複数組の回転昇降軸５４を一斉に回転させる。回転昇降軸５４の回転はピン受け部９６とピン９２との係合により嵌合部材８２に伝達され、さらにピン９２と長穴９４との係合により吸着ノズル６０に伝達され、６つの吸着ノズル６０が一斉に回転させられる。ノズル回転駆動モータ１５４，ギヤ１４８，１５０，ピニオン１５２，１５６によってノズル回転駆動装置１４６が構成されている。
【００２３】
本実装ヘッド３０においては、テープフィーダ１４からの部品の受取りと、基板２２への部品の実装とは、吸着ノズル６０の旋回軌跡の同じ位置において行われる。以後、この位置を部品受取・実装位置と称する。６本の回転昇降軸５４のうち、回転体５２の回転により部品受取・実装位置へ旋回させられたものは、図２に示す第１昇降駆動装置１６０によりヘッド本体５０に対して昇降させられる。
【００２４】
第１昇降駆動装置１６０は、本実施形態においては、第２昇降部材たる昇降駆動部材１６２，回転モータである昇降駆動モータ１６４，送りねじ１６６およびナット１６８を含む。昇降駆動部材１６２は、回転体５２の外側を、回転昇降軸５４に沿って上下方向に延びており、上端部においてナット１６８に固定され、中間部に第１係合部１７０を有する。また、回転昇降軸５４は圧縮コイルスプリング１７２によって上方へ付勢されており、回転昇降軸５４の下端近傍に取り付けられたスナップリング１７４が回転体５２の下面に当接することにより上昇限度位置に保たれている。したがって、昇降駆動部材１６２の第１係合部１７０は、その下降により回転昇降軸５４の上端面に係合して回転昇降軸５４を圧縮コイルスプリング１７２の付勢力に抗して下降させ、上昇により回転昇降軸５４の上昇を許容する。なお、昇降駆動部材１６２は、ガイドロッド１７６とガイド１７８とにより昇降を案内される。
【００２５】
図２に示すように昇降駆動部材１６２は、その下端部に第２昇降駆動装置１９０を保持しており、第２昇降駆動装置１９０は回転昇降軸５４と共に昇降させられる。第２昇降駆動装置１９０は、本実施形態においてはリニアモータ１９２を駆動源として構成され、アクチュエータを構成している。リニアモータ１９２は第２係合部１９４（図３(a)参照）を有している。第２係合部１９４は、水平軸線まわりに回転可能なローラにより構成され、回転昇降軸５４が上昇限度位置に位置する状態において、吸着ノズル６０のフランジ１９６に対して隙間を隔てて上方に位置し、吸着ノズル６０の自転および旋回を許容する。
【００２６】
リニアモータ１９２は、図４に示す制御系２００によって制御される。制御系２００は、実装装置２８を含む実装機全体を制御するコントローラ２０２の一部と、駆動回路２０４，２０６と、リニアモータ１９２に付属するエンコーダ２０８と、ロードセル２１０と、前記圧力センサ１２６とにより構成されている。コントローラ２０２はバルブ状態決定部２１４により駆動回路２０４を介してバルブ装置１２０の切換えを制御し、リニアモータ制御部２１６により駆動回路２０６を介してリニアモータ１９２を制御する。リニアモータ制御部２１６は、リニアモータ１９２の目標位置を指令し、駆動回路２０６はこの指令された目標位置とエンコーダ２０８の示す位置とを一致させるために必要な電流をリニアモータ１９２に供給する。リニアモータ制御部２１６はまた、後述するようにリニアモータ１９２の目標作動力を指令し、駆動回路２０６はこの指令された目標作動力とロードセル２０８の示す反力とが等しくなるようにリニアモータ１９２への供給電流を制御する。
なお、前述のように、リニアモータ１９２は６個の吸着ノズル６０に共通とされる一方、バルブ装置１２０，駆動回路２０４および圧力センサ１２６は６個の吸着ノズル６０の各々に対応してそれぞれ１つずつ、合計６つずつ設けられているのであるが、図４においてはそれぞれ１つずつのバルブ装置１２０，駆動回路２０４および圧力センサ１２６のみが図示されている。したがって、これら１つずつのバルブ装置１２０，駆動回路２０４および圧力センサ１２６は、６個の吸着ノズル６０のうち部品受取・実装位置へ旋回させられた吸着ノズル６０に対応するものであると理解されるべきである。
【００２７】
本実装ヘッド３０はヘッド移動装置３２により、水平な一平面であるＸ−Ｙ平面に沿ってテープフィーダ１４の上方と、基板保持装置２６の上方とへ移動させられる。この際、吸着ノズル６０はスプリング８４の付勢により嵌合部材８２に当接した状態、すなわち、上昇位置である後退位置に保たれている。上記移動に加えて、実装ヘッド３０がＸ−Ｙ平面に直角なＺ方向に昇降させられ、テープフィーダ１４から吸着ノズル６０により部品２２０（図３参照）を吸着して取り出し、基板２２に実装するようにすることも可能であるが、本実施形態においては、昇降駆動モータ１６４が送りねじ１６６を回転させ、第１昇降駆動装置１６０の昇降駆動部材１６２を下降させることにより、回転昇降軸５４とリニアモータ１９２とを下降させ、それとともにリニアモータ１９２が吸着ノズル６０を回転昇降軸５４に対して相対的に下降させるようになっている。したがって、実装ヘッド３０の昇降は不要である。また、必要に応じてノズル回転駆動モータ１５４が作動させられて、吸着ノズル６０に保持された部品２２０の回転姿勢が修正ないし変更される。そして、吸着と、部品２２０の基板２２への押付けとの後にはリニアモータ１９２およびスプリング８４により吸着ノズル６０が回転昇降軸５４に対して上昇させられるとともに、第１昇降駆動装置１６０の昇降駆動部材１６２が上昇させられ、圧縮コイルスプリング１７２の付勢により回転昇降軸５４も上昇させられる。なお、本実施形態においては、第１昇降駆動装置１６０による回転昇降軸５４の下降距離は、部品２２０の厚さに関係なく、一定とされているが、部品２２０の厚さに応じて変えられるようにしてもよい。部品２２０の厚さが大きいほど、下降距離を短くされるようにするのである。
【００２８】
部品吸着時にはバルブ装置１２０が大気開放状態から負圧供給状態に切り換えられて吸着ノズル６０に負圧が供給される。また、部品実装時にはバルブ装置１２０が負圧供給状態から正圧供給状態に切り換えられる。吸着ノズル６０が負圧供給源１２２から遮断される一方、正圧供給源１２４に連通させられるのであり、それにより負圧が迅速に解消される真空破壊が生じ、部品２２０が吸着ノズル６０の保持から迅速かつ確実に解放される。部品２２０の基板２２への押付け後、バルブ装置１２０は正圧供給状態から大気開放状態に切り換えられる。それによって、部品２２０の実装が済み、部品２２０を保持していない吸着ノズル６０からの正圧の漏れが回避される。以上の作動における第１昇降駆動装置１６０，ノズル回転駆動モータ１５４等の制御は通常の実装ヘッドと同様であるため説明を省略し、以下、特殊であるリニアモータ１９２の制御、特に部品実装時における制御を説明する。
【００２９】
吸着ノズル６０に保持された部品２２０が基板２２に実装される際の押付力の制御精度が高いことが必要な場合がある。部品２２０自体が脆弱であって押付力が過大となれば損傷を受ける恐れがある場合がその一例であり、特開２００６−１５６４４３号公報に記載されているように、過大な押付力を受けたクリーム状はんだが隣接するクリーム状はんだに接触したり、薄くなり過ぎて正常に機能しなくなる場合が別の一例である。さらに、部品２２０が実装される基板２２等の基材が破損あるいは塑性変形する恐れがある場合や、基材の変形が弾性変形であっても、それが部品２２０と基材との、吸着ノズル６０の昇降方向と交差する方向の相対位置ずれの原因となる場合もある。ここにおいては、これらのうちの１つである部品損傷の回避を目的として押付力の制御が行われる場合を例として説明する。過大な押付力の発生の原因は、一つには部品２２０が基板２２に当接する際の衝撃（以後、当接衝撃と称する）であり、一つには真空破壊の実行に伴って吸着ノズル６０および部品２２０に作用する前進方向（下方ないし基板２２に向かう方向）の力の増大である。
【００３０】
当接衝撃の低減制御は、ＰＣＴ／ＪＰ２０１２／０８０１６３号の明細書に記載されており、簡単に説明する。
吸着ノズル６０を下降させる際、第１昇降駆動装置１６０が回転昇降軸５４とリニアモータ１９２とを下降させるのと並行してリニアモータ１９２が作動させられ、第２係合部１９４が吸着ノズル６０のフランジ１９６に係合し、スプリング８４の付勢力に抗して下降させる。そして、部品２２０の基板２２との当接前に、吸着ノズル６０をストッパたる下端面１１２から設定距離(前記目標位置指令に対応する距離である）離間させる。図５における巡航期間がこの状態で吸着ノズル６０が回転昇降軸５４と共に下降し続ける期間である。巡航期間にリニアモータ１９２に作用する反力を二点鎖線で示す。
【００３１】
やがて、吸着ノズル６０に保持された部品２２０が基板２２に当接する。本実施形態においては、駆動回路２０６をはじめとする制御系２００が高周波制御の可能な系、すなわち、上記当接に起因してリニアモータ１９２への反力が急増し、当接力が許容当接力を超えて過大となるまでの間に少なくとも２サイクルの制御サイクルが実行可能である高周波制御系とされており、上記当接がロードセル２１０により検出されるやいなや、制御系２００は反力が、巡航期間における反力と、適正な大きさとして予め定められた適正押付力（図５にIで示す）に対応する反力との和と等しくなるように、リニアモータ１９２への供給電流を制御する。適正押付力は、損傷を生じることなく、かつ、十分な強さで部品２２０を基板２２に押し付けるために設定された力である。このリニアモータ１９２への供給電流の制御の結果、リニアモータ１９２への反力が図５に二点鎖線で例示するように大きく変動することがなく、実線で示すように小さく抑制され、当接衝撃が部品２２０等に損傷を与えることのない大きさに抑制される。
【００３２】
上記当接衝撃の低減制御の開始から、反力の変動が小さく抑制されるに必要な時間の経過後、あるいは反力の変動量が実際に設定量以下に抑制された時点で、リニアモータ制御部２１６からバルブ状態決定部２１４へ、当接衝撃低減制御の終了信号が供給され、バルブ状態決定部２１４において真空破壊の実施、すなわち、バルブ装置１２０を負圧供給状態から短時間正圧供給状態に切り換えた後、大気連通状態とする制御の実施が決定され、駆動回路２０４を介してバルブ装置１２０が制御される。この真空破壊の実行により、嵌合部９８内の圧力が負圧から正圧に変化し、圧力の増大が生じる。この圧力の増分は吸着ノズル６０および吸着ノズル６０に吸着された部品２２０に作用する。吸着ノズル６０は、フランジ部材８６の軸部８０に対応する部分の上面であって、負圧・正圧通路１０２を囲む円環状の受圧面の面積と嵌合部９８内の真空破壊に起因する圧力増分（負圧値の絶対値と正圧値との和）との積である力を前進向きに受ける。この力を真空破壊起因ノズル前進力と称する。また、部品２２０には、それの負圧・正圧通路１０２に臨む面である円形の受圧面の面積と嵌合部９８内の正圧値との積である力が部品２２０を吸着ノズル６０から押し離す向きに作用する。この力を真空破壊起因部品押離し力と称する。結局、部品２２０には、リニアモータ１９２の作動による押付力に加えて、真空破壊起因ノズル前進力と真空破壊起因部品押離し力との和である真空破壊起因作用力が押付力を増す力として作用するのであり、図５にIIで示すように、部品２２０を基板２２に押し付ける押付力が適正押付力より大きくなろうとする。
【００３３】
そのため、真空破壊が行われても部品２２０が適正押付力で基板２２に押し付けられるようにリニアモータ１９２への供給電流が制御される。真空破壊実行開始の後、嵌合部９８内の圧力が上昇し、真空破壊起因作用力が増すが、本実施形態においては、その真空破壊起因作用力の増大が、圧力センサ１２６により検出される嵌合部９８内の圧力に基づいてリニアモータ制御部２１６において演算され、その分小さくされた、図５にIIIで示す目標作動力がリニアモータ制御部２１６から駆動回路２０６へ出力される。駆動回路２０６はその小さくされた目標作動力とロードセル２０８の示す反力とが一致するようにリニアモータ１９２への供給電流を制御する。その結果、リニアモータ１９２の作動により部品２２０を基板２２に押し付ける力であって、吸着ノズル６０を前進させる向きの力が、適正押付力より真空破壊起因作用力分、減少させられ、真空破壊の実行にもかかわらず部品２２０が図５にIVで示すように適正押付力で基板２２に押し付けられ、押付力が過大となって損傷することが回避される。
【００３４】
なお、上記吸着ノズル６０を前進させる向きの力を適正押付力より真空破壊起因作用力分減少させる制御は、真空破壊起因作用力が作用している間行われればよく、その後は吸着ノズル６０を前進させる向きの力が適正押付力以上となることが回避されればよい。真空破壊が実行されれば吸着ノズル６０による部品２２０の吸着は解除されており、かつ、部品２２０は一旦は適正押付力で基板２２に押し付けられているので、再び押付力が増大させられる必要はないのであって、適正押付力より小さくされることは勿論、押付力が消滅させられてもよいのである。さらに具体的には、吸着ノズル６０を前進させる向きの力を適正押付力より真空破壊起因作用力分減少させる制御は、真空破壊の実行終了まで（すなわちバルブ装置１２０が正圧供給状態から大気開放状態に切り換えられて嵌合部９８内の圧力が大気圧に低下するまで）継続されてもよく、吸着ノズル６０の後退が開始されるまで継続されてもよく、真空破壊の実行終了と吸着ノズル６０の後退開始とのいずれが先に行われてもよく、それらの前に押付力を適正押付力より小さくし、あるいは消滅させる制御が行われてもよい。
また、当接衝撃は、吸着ノズル６０がテープフィーダ１４から部品２２０を取り出すために吸着ノズル６０が部品２２０に当接する際にも生じる。そのため、説明は省略するが、部品吸着時にも、実装時と同様に当接衝撃の低減制御が行われる。
【００３５】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、リニアモータ１９２がスプリング８４と共に、吸着ノズル６０を嵌合部材８２に対して前進させるノズル前進装置を構成している。なお、吸着ノズル６０の自重も吸着ノズル６０に前進方向の力を作用させるため、吸着ノズル６０自体もノズル前進装置の構成要素と考えることもできるが、適正押付力の大きさとの関係によっては無視することもできる。また、コントローラ２０２の一部であって、バルブ装置１２０およびリニアモータ１９２をそれぞれ制御するバルブ状態決定部２１４およびリニアモータ制御部２１６が制御装置を構成し、コントローラ２０２の、バルブ装置１２０を制御して真空破壊を生じさせる部分が負圧解消部としての真空破壊部を構成し、圧力センサ１２６の検出により得られる圧力に基づいて真空破壊起因作用力の増大を演算する部分が負圧解消起因作用力取得部としての真空破壊起因作用力取得部を構成し、かつ、真空破壊起因ノズル前進力取得部および真空破壊起因部品押離し力取得部を構成し、これらが真空破壊起因押付力変化取得部を構成し、取得された真空破壊起因作用力の増大に基づいて目標作動力を変更し、駆動回路２０６に指令する部分が真空破壊影響低減用アクチュエータ制御部を構成している。これら真空破壊起因押付力変化取得部および真空破壊影響低減用アクチュエータ制御部は、圧力センサと共に解消影響低減部としての真空破壊影響低減部を構成している。
【００３６】
バルブ装置の負圧供給状態から正圧供給状態への切換えは、吸着ノズルに保持された部品が基材に当接する前に行われてもよい。例えば、切換えが、部品の基材への当接直前に吸着ノズル内の圧力が負圧から正圧になるが真空破壊用設定正圧までは上昇しないように行われてもよく、当接後に負圧から正圧になるように行われてもよいのである。
【００３７】
また、部品の基材への当接前にバルブ装置を負圧供給状態から正圧供給状態に切り換えるとともに、真空破壊起因作用力の低減制御を行う際に、当接衝撃低減制御を行ってもなお生じる押付力の変動に起因する押付力の極大値が適正押付力より大きくならないように、リニアモータ１９２の目標作動力が一時的に小さくされるようにすることも可能である。
なお、この制御は、バルブ装置の負圧供給状態から正圧供給状態への切換えが、吸着ノズルに保持された部品が基材に当接した後に行われる場合でも勿論実行可能である。
【００３８】
真空破壊の影響低減制御は、正圧供給開始タイミング（真空破壊実行開始タイミング）自体に基づいてアクチュエータの制御が行われるものとしてもよい。その一例である実施形態を図６および図７に基づいて説明する。なお、前記実施形態の構成要素と同じ作用を成す構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
【００３９】
本実施形態の制御系２５０においては、コントローラ２５２のバルブ状態決定部２５４が、ロードセル２１０の出力に基づいて、当接衝撃の低減制御の終了を検知し、駆動回路２０４を介してバルブ装置１２０へ真空破壊の実行開始を指令するが、それと同時にリニアモータ制御部２５６へバルブ切換信号を供給する。一方、リニアモータ制御部２５６においては、この切換信号の供給までに、吸着ノズル６０による部品２２０の基板２２への押付力が適正押付力となるように、リニアモータ１９２が制御される。そして、真空破壊実行開始のタイミングから設定時間が経過した時点に、リニアモータ１９２およびスプリング８４から成るノズル前進装置による部品押付力を予め定められた大きさに低減させる制御が開始され、真空破壊の影響が低減させられる。
【００４０】
上記設定時間および部品２２０を基板２２に押し付ける力の低減量は、実験に基づいて決定される。予め実験によりバルブ装置１２０の負圧供給状態から正圧供給状態への切換え(真空破壊の実行開始）後の経過時間と押付力との図７に示す関係が取得される。この押付力には真空破壊起因作用力が含まれ、真空破壊実行開始タイミングからの経過時間と真空破壊起因作用力との関係が取得される。
【００４１】
実験は、実際に部品実装に使用される実装ヘッド３０と同じ構成の実装ヘッドを使用して行われる。また、吸着ノズル６０の種類毎に実験が行われる。吸着ノズル６０の種類が異なり、吸着面１０６の直径が異なれば、軸部８０の直径（外径）および負圧・正圧通路１０２の直径が異なり、真空破壊起因作用力が異なるからである。部品２２０を吸着した吸着ノズル６０が下降させられて力検出センサに接触させられ、適正押付力が得られた状態で、リニアモータ１９２の目標作動力が一定に保たれる一方、バルブ装置１２０が負圧供給状態から正圧供給状態に切り換えられて、真空破壊起因作用力を含む押付力が検出される。
【００４２】
設定時間は、例えば、バルブ装置１２０の切換信号供給後、実際に圧力が増大を開始する時点と押付力が許容押付力に達する時点との間のいずれかの時間に設定される。ここにおいて、許容押付力は、部品２２０が破壊しないことを条件に設定されるものとする。それに対し、適正押付力が許容押付力でもある場合には、上記バルブ切換信号が供給されるまでのリニアモータ制御部２５６による押付力の制御が適正押付力より一定値小さい値となるように行われ、上記設定時間が、圧力が増大を開始する時点と押付力が適正押付力に達する時点との間のいずれかの時間に設定されるようにすればよい。
低減量は、例えば、真空破壊起因作用力による押付力の増大分の全部を低減するように設定され、その低減に必要な大きさにリニアモータ１９２の目標作動力が設定され、設定時間と共にリニアモータ制御部２５６に記憶させられる。そして、リニアモータ制御部２５６では、バルブ状態決定部２５４からのバルブ切換信号の取得後、設定時間の経過時点に、設定された目標作動力を駆動回路２０６に出力し、リニアモータ１９２の作動による押付力の低減制御が開始される。
【００４３】
本実施形態においては、リニアモータ制御部２５６のバルブ状態決定部２５４からバルブ切換信号を取得する部分が真空破壊実行開始タイミング取得部を構成し、リニアモータ制御部２５６の真空破壊実行開始後、設定時間経過後にリニアモータ１９２の目標作動力を変更し、リニアモータ１９２の作動力を低減させる部分が真空破壊実行開始タイミング依拠アクチュエータ制御部を構成し、これらが真空破壊影響低減部を構成している。
【００４４】
上記「設定時間」および「ノズル前進装置による部品押付力の低減量」は、論理的に決定することも可能である。真空破壊実行開始後における真空破壊起因作用力は、実験によることなく、負圧・正圧通路１００，１０２の直径，長さ，嵌合穴７０の内径，吸着ノズル６０の負圧，正圧の受圧面の面積，バルブ装置１２０の構造等に基づいて論理的に推定することが可能であり、その推定に基づいて設定時間および上記低減量を決定するのである。吸着ノズル内の圧力を嵌合部内の圧力とは別に推定することも可能であるが、吸着ノズル内の圧力は嵌合部内の圧力と等しいとみなすことも可能である。
【００４５】
真空破壊影響低減制御は、リニアモータ１９２の作動力制御から位置制御への切換えを利用して行われてもよい。その一例である実施形態を図８，９に基づいて説明する。なお、実装機の機械的な構成は、例えば、図１〜図５に示す実施形態の実装機と同じである。
図８に示すように、本実施形態の制御系２７０のコントローラ２７１のリニアモータ制御部２７２は、リニアモータ１９２の目標作動力を決定する目標作動力決定部２７４とリニアモータ１９２の目標位置を決定する目標位置決定部２７６とを個別に備えており、かつ、リニアモータ１９２の駆動回路２７８に対する目標作動力決定部２７４と目標位置決定部２７６との接続を切り換える切換回路２８０を備えている。
【００４６】
図９に、下降時における吸着ノズル６０の変位ｚと吸着ノズル６０に対する反力Ｆとの関係を概念的に示す。この図に示すように部品２２０が基板２２に当接するまでは変位ｚが変化しても反力Ｆは０であり、当接後は変位ｚの変化に伴って反力Ｆが変化する。この変化の勾配は主として基板２２の弾性係数ｃによって決まる。なお、基材の一例である平板状の回路基板が剛体に近い場合でも、実際には微小な弾性変形は可能であり、また、同じ平板状の回路基板であっても背面の支持条件によっては相当量の弾性的な変形が可能であり、基材自体が弾性変形可能な形状を有するものである場合もある。いずれの場合も、基材の弾性変形量は押付力の増大に比例して直線的に変化すると見なして差し支えないのが普通であるので、弾性係数ｃの大小によって関係を示す直線の勾配が変わるのみであると考えることとする。
【００４７】
切換回路２８０は通常、目標作動力決定部２７４と駆動回路２７８とを接続する状態を保っているため、駆動回路２７８には目標作動力（巡航期間におけるリニアモータ１９２への反力と適正押付力との和）の指令が供給される。したがって、駆動回路２７８は、リニアモータ１９２の作動力が目標作動力に等しくなるまで、すなわち、ロードセル２１０の出力が示す「吸着ノズル６０に保持された部品２２０の基板２２への押付力と巡航期間におけるリニアモータ１９２への反力との和」が目標作動力と等しくなるまで、リニアモータ１９２が吸着ノズル６０を下降させるように作動させる。
【００４８】
吸着ノズル６０に保持された部品２２０が基板２２に当接し、部品２２０が適正押付力で基板２２に押し付けられたならば、その事実がロードセル２１０からの出力に基づいて目標作動力決定部２７４において検知され、目標作動力決定部２７４からバルブ状態決定部２８２へ信号が送られる。そして、バルブ状態決定部２８２により、まず、切換回路２８０の切換えが指令され、切換回路２８０は目標作動力決定部２７４を駆動回路２７８に接続する状態から目標位置決定部２７６を接続する状態に切り換えられる。続いて、駆動回路２０４を経てバルブ装置１２０に負圧供給状態から正圧供給状態への切換え、すなわち真空破壊実行開始が指令される。切換回路２８０の切換え前にも、目標位置決定部２７６にはエンコーダ２０８の出力が入力されており、目標位置決定部２７６は、バルブ状態決定部２８２から切換回路２８０への切換指令に基づいて、切換えの瞬間におけるエンコーダ２０８の出力を保持し、その出力に対応する位置を目標位置に決定して指令し続けるように構成されている。
【００４９】
したがって、真空破壊実行開始により、吸着ノズル６０には真空破壊起因ノズル前進力が作用し、部品２２０には真空破壊起因部品押離し力が作用し、それらの和である真空破壊起因作用力の増大に起因して部品２２０の基板２２への押付力が増大しようとするが、目標作動力決定部２７４は駆動回路２７８から切り離され、目標位置決定部２７６は一定の目標位置を指令し続けるため、駆動回路２７８はリニアモータ１９２の位置を一定に保つべく真空破壊起因ノズル前進力に相当する量だけ駆動電流を低減させ、部品の基板への押付力の増大は真空破壊起因部品押離し力分のみに抑制される。
【００５０】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、目標作動力決定部２７４，駆動回路２７８，およびロードセル２１０が力制御部を構成し、目標位置決定部２７６，駆動回路２７８およびエンコーダ２０８が位置制御部を構成している。また、切換回路２８０が、目標位置決定部２７６の、前記「切換えの瞬間におけるエンコーダ２０８の出力を保持し、その出力に対応する位置を目標位置として指令し続ける」部分と共同して、制御部切換部を構成している。そして、バルブ状態決定部２８２が駆動回路２０４と共同で、制御部切換部による力制御部から位置制御部への切換え後にバルブ装置１２０を切り換える制御切換えタイミング依拠バルブ制御部を構成している。
【００５１】
なお、部品の基板への押付力を目標の大きさとすることをさらに精度よく達成する必要がある場合には、上記各実施形態におけるフィードバック制御とフィードフォワード制御とを併用することが望ましい。バルブ装置１２０の負圧供給状態から正圧供給状態への切換えに起因して、部品の基材に対する押付力の増大が必然的に発生し、その大きさおよび時期が予測可能であるので、その押付力の増大の少なくとも一部を打ち消すフィードフォワード制御をノズル前進装置（リニアモータ１９２）に対して行うことが可能であり、それによって、フィードバック制御のみによる場合より、良好に真空破壊の実行に起因する押付力の望ましくない変動を抑制できるのである。
また、フィードフォワード制御をフィードバック制御と併用することも不可欠ではなく、単独で行っても効果が得られる。
【００５２】
ノズル保持部材と吸着ノズルとの間に、吸着ノズルのノズル保持部材に対する前進限度を規定するストッパを設け、吸着ノズルをノズル保持部材に対してストッパに向かって付勢する付勢手段を設けてもよい。その一例を図１０に示す。
本実施形態においては、吸着ノズル３５０の軸部３５２に固着されたフランジ部材３５４と、嵌合穴３５６と負圧・正圧通路３５８との間の段付面３６０との間に圧縮コイルスプリング３６２（以後、スプリング３６２と略称する）が配設され、吸着ノズル３５０を前進方向に付勢している。スプリング３６２の付勢力による吸着ノズル３５０の前進限度は、フランジ部材３５４の下端面３６４が、軸部３５２に軸方向に相対移動可能に嵌合された嵌合部材３６６の上端面３６７に当接することにより規定される。本実施形態においては嵌合部材３６６の上端面３６７がストッパを構成し、回転昇降軸３６８の昇降軸本体３７０の下端部および嵌合部材３６６がノズル保持部材を構成し、吸着ノズル３５０の軸部３５２と共に、ノズル保持部材と吸着ノズルとの嵌合部３７２を構成している。また、リニアモータ１９２の第２係合部３７４は、第１昇降駆動装置１６０の昇降駆動部材１６２が上昇端位置に位置し、回転昇降軸３６８が上昇限度位置に位置する状態において、吸着ノズル３５０のフランジ３７６の下方に僅かな距離を隔てた位置に位置させられ、吸着ノズル３５０の旋回および自転を許容する。そして、リニアモータ１９２とスプリング３６２とがノズル前進装置を構成している。その他の構成は前記図１〜図５に示した実施形態と同じであり、同じ作用を為す構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
【００５３】
本実施形態においては、吸着ノズル３５０が部品受取・実装位置において第１昇降駆動装置１６０によって下降させられるとき、部品２２０の基板２２との当接前にリニアモータ１９２が作動させられ、吸着ノズル３５０をスプリング３６２の付勢力に抗して後退させ、フランジ部材３５４を嵌合部材３６６から設定距離離間させる。このようにリニアモータ１９２が吸着ノズル６０を下支えしつつ下降する途中で部品２２０が基板２２に当接し、リニアモータ１９２に作用する反力が急激に小さくなろうとする。その変化がロードセル２１０により検出され、リニアモータ１９２への駆動電流が増大させられて当接衝撃が緩和される。
【００５４】
また、部品２２０の基板２２への当接後、バルブ装置１２０が負圧供給状態から正圧供給状態に切り換えられ、吸着ノズル３５０の真空破壊が行われる。本実施形態においては、例えば、図１〜図５に示す実施形態と同様に、真空破壊実行開始後、嵌合部３７２内の圧力が圧力センサ１２６により検出され、その検出結果に基づいてリニアモータ１９２が制御されることにより、真空破壊の実行に伴う押付力の増大がノズル前進装置によるノズル前進方向の力の減少（リニアモータ１９２の作動力の増大）により打ち消され、押付力の増大が抑制される。
あるいは、図６，７に示す実施形態と同様に、バルブ装置１２０の切換え時点から設定時間後に、予め設定された目標作動力がリニアモータ制御部へ出力される。ただし、吸着ノズル３５０がノズル保持部材に対して前進方向に付勢され、リニアモータ１９２が吸着ノズル３５０を下支えしているため、目標作動力は、リニアモータ１９２による押付力が適正押付力に対応する大きさより真空破壊起因作用力による押付力の増大分、大きくなるように設定される。
【００５５】
吸着ノズルをノズル保持部材に対して付勢する付勢手段は省略してもよい。その一例を図１１に基づいて説明する。
本実施形態の実装ヘッド４００の複数の回転昇降軸４０２（図１１には１つが図示されている）にはそれぞれ、昇降軸本体４０３の下端部に形成された嵌合穴４０４に吸着ノズル４０６の軸部４０８が軸方向に相対移動可能に嵌合されている。それら昇降軸本体４０３および軸部４０８を直径方向に貫通してピン４１０が設けられている。ピン４１０は回転昇降軸４０２に固定され、軸部４０８の軸方向に長く形成された一対の長穴４１２を摺動可能に貫通させられている。回転昇降軸４０２がノズル保持部材を構成し、吸着ノズル４０６は、回転昇降軸４０２に対する軸方向の相対移動を許容される一方、相対回転は不能とされており、回転昇降軸４０２と共に回転させられる。
【００５６】
軸部４０８には、吸着ノズル４０６の吸着部４１８が保持されている。吸着部４１８は係合具の一種であるボールプランジャ４２０によって軸部４０８に着脱可能に取り付けられており、回転昇降軸４０２内に形成された負圧・正圧通路４２２および嵌合穴４０４を経て、軸部４０８内の負圧・正圧通路４２４および吸着部４１８内の負圧・正圧通路４２６に負圧あるいは正圧が供給される。回転昇降軸４０２と軸部４０８との間には、第２昇降駆動装置を構成するリニアモータ４２８が配設されている。リニアモータ４２８は詳細な構造の図示は省略するが、回転昇降軸４０２により軸方向に相対移動不能かつ相対回転不能に保持された固定部と、その固定部に対して軸方向に相対移動可能な可動部とを備え、可動部が吸着ノズル４０６に固定されている。複数の吸着ノズル４０６の各々についてリニアモータ４２８が１つずつ設けられ、それらリニアモータ４２８の各々により各吸着ノズル４０６が各回転昇降軸４０２に対してそれぞれ独立に昇降させられる。
【００５７】
複数の回転昇降軸４０２は回転体４３４の回転により部品受取・実装位置へ旋回させられる。部品受取・実装位置へ旋回させられる際、吸着ノズル４０６には負圧が供給され、その負圧に基づいて回転昇降軸４０２に対して上昇させる向きの力が作用しているが、吸着ノズル４０６は、自重（部品４３６の重量は無視し得るものとする）とリニアモータ４２８の下向きの作動力との和によって、長穴４１２の上端面がピン４１０に当接した状態に保たれている。回転昇降軸４０２は、部品受取・実装位置において、複数の吸着ノズル４０６に共通の第１昇降駆動装置（図示省略）により下降させられ、吸着ノズル４０６が下降させられる。そして、部品４３６が基板に当接すれば、吸着ノズル４０６が回転昇降軸４０２に対して上方へ移動する。この際、第１昇降駆動装置による回転昇降軸４０２の下降は滑らかに加速され、吸着ノズル４０６が慣性によりピン４１０から浮き上がることが回避されるとともに、部品４３６が基板に当接する直前において滑らかに減速され、部品４３６の基板への当接の衝撃力が設定値以上になることが回避される。
【００５８】
本実施形態においては、部品４３６の当接後、バルブ装置が負圧供給状態から正圧供給状態に切り換えられ、真空破壊が行われる。その結果、吸着ノズル４０６および部品４３６に作用する力が、軸部４０８の外径で規定される円の面積と、負圧供給状態から正圧供給状態への切換え（すなわち真空破壊の実行）に伴う嵌合穴４０４内の圧力の増分との積に等しい真空破壊起因作用力だけ増加する。この増加量が部品４３６の基板への当接前に演算され、増加量を、前述の「部品４３６の当接前に加えられていたリニアモータ４２８の作動力と吸着ノズル４０６の自重との和」に加算した大きさである真空破壊時押付力が、部品４３６の基板への適正押付力より大きいか、小さいかによって、リニアモータ４２８の制御が変えられる。適正押付力より大きい場合は、遅くとも真空破壊時押付力が適正押付力以上となる前に、過大となる分リニアモータ４２８の作動力が低減させられ、適正押付力より小さい場合は、過小である分リニアモータ４２８の作動力が増大させられるのである。
なお、後者の場合には、リニアモータ４２８の作動力の増大は、正圧供給状態への切換え前に行われても後に行われてもよい。また、前者の場合において、リニアモータ４２８の作動力が低減させられるのみではまだ部品４３６の基板への押付力が過大となる場合には、リニアモータ４２８の作動力が吸着ノズル４０６を後退させる向きに変えられるようにすることも可能である。ただし、その場合には、リニアモータ４２８の作動力の制御が、真空破壊による押付力の増大の少なくとも一部は打ち消すが、一旦基板に押し付けられた部品４３６が再び離間させられてしまうことがないように行われることが必要であり、回転昇降軸４０２と吸着ノズル４０６との嵌合部内の圧力が圧力センサにより検出され、あるいはバルブ装置への切換指令の発信時からの経過時間と上記嵌合部内の圧力との関係が推定されることが望ましい。
【００５９】
本実施形態においては、リニアモータ４２８が単独で、あるいは吸着ノズル４０６(それの自重）との共同でノズル前進装置を構成している。
また、上記「軸部４０８の外径で規定される円の面積と真空破壊の実行に伴う嵌合穴４０４内の圧力の増分との積」は、嵌合部において吸着ノズルが前進向きに受ける受圧面の面積と嵌合部内の圧力増分との積である真空破壊起因ノズル前進力と、吸着ノズル内の圧力増加に起因して吸着ノズルから電子部品を押し離す真空破壊起因部品押離し力との和である真空破壊起因作用力であり、制御装置のその真空破壊起因作用力を取得する部分が真空破壊起因作用力取得部を構成し、かつ、真空破壊起因ノズル前進力取得部および真空破壊起因部品押離し力取得部を構成しているのである。
【００６０】
本発明のさらに別の実施形態を図１２に基づいて説明する。なお、実装機の機械的な構成は、図１〜図５に示す実施形態の実装機とロードセルが設けられていない点を除いて同じである。本実施形態の制御系５００においてはロードセル２１０に代えて反力推定部５０２が設けられているのである。反力推定部５０２には、駆動回路２０６からリニアモータ１９２への駆動電流の情報が供給されるとともに、エンコーダ２０８により検出されるリニアモータ１９２の位置の情報が供給される。反力推定部５０２はこれら駆動電流および位置の情報に基づいて、リニアモータ１９２に対する反力を推定し、推定した反力をリニアモータ制御部２１６に供給する。この推定反力がロードセル２１０の出力の代わりに使用される点以外は前記図１〜５の実施形態と同じであるため、詳細な説明は省略する。
【００６１】
本発明のさらに別の実施形態を図１３に示す。本実施形態は、図６に示す実施形態において、バルブ状態決定部２５４からリニアモータ制御部２５６に正圧供給開始タイミングが供給される代わりに、圧力変化推定部５４２から嵌合部９８の推定圧力の値が供給される点、ならびにロードセル２１０の代わりに反力推定部５０２が設けられている点において異なっている。反力推定部５０２は図１２に示す実施形態と同じであるため説明を省略し、圧力変化推定部５４２について以下説明する。
【００６２】
本実施形態の制御系５４０においては、予め実験によりバルブ装置１２０の負圧供給状態から正圧供給状態への切換え後の経過時間と圧力との関係を規定するデータが取得され、その関係はテーブルあるいは演算式により設定され、経過時間・圧力規定データとして圧力変化推定部５４２に記憶させられている。圧力変化推定部５４２にはコントローラ５４３のバルブ状態決定部５４４からバルブ切換信号が供給され、圧力変化推定部５４２ではバルブ切換信号供給後の経過時間と、経過時間・圧力規定データとから圧力値を取得して推定圧力値としてリニアモータ制御部５４６に供給する。リニアモータ制御部５４６は、この推定圧力値の供給までに、吸着ノズル６０による部品２２０の基板２２への押付力が適正押付力となるようにリニアモータ１９２を制御しており、その時点におけるリニアモータ１９２の作動力から、圧力変化推定部５４２により供給された推定圧力値に対応する大きさだけ減じた作動力を目標作動力に決定し、駆動回路２０６に出力する。それに応じて、駆動回路２０６は圧力変化推定部５４２から供給される推定圧力値に対応する大きさだけリニアモータ１９２への駆動電流を減じるため、真空破壊の実行にかかわらず、吸着ノズル６０による部品２２０の基板２２への押付力が過大となることが回避され、適正押付力で押し付け続けられる。
【００６３】
なお、圧力変化が論理的に推定されて経過時間・圧力規定データが作成されてもよい。また、圧力変化推定部に代えて真空破壊起因作用力推定部を設け、バルブ切換え後、真空破壊起因作用力が取得されてもよい。例えば、バルブ切換え後の経過時間と押付力との関係を実験によりあるいは論理的に取得し、経過時間・真空破壊起因作用力規定データを作成して真空破壊起因作用力推定部に記憶させ、バルブ切換信号の供給後、時間経過に応じて得られる真空破壊起因作用力をリニアモータ制御部に供給させるのである。この態様では、真空破壊起因作用力推定部のバルブ状態決定部５４４からバルブ切換信号を取得する部分が真空破壊実行開始タイミング取得部を構成し、真空破壊起因作用力推定部が真空破壊起因押付力変化推定部を構成し、これらが真空破壊起因押付力変化取得部を構成している。
【００６４】
バルブ装置切換え後の経過時間とノズル前進装置による部品押付力との関係を実験によりあるいは論理的に取得し、経過時間と、真空破壊起因作用力の少なくとも一部を低減するために必要なリニアモータの目標作動力あるいは駆動電流値との関係を規定するデータを作成し、そのデータおよび真空破壊実行開始タイミングに基づいて真空破壊影響低減制御が行われるようにしてもよい。
【００６５】
図１４にさらに別の実施形態を示す。本実施形態の制御系５７０の制御は、図８に示す実施形態においてロードセル２１０の代わりに図１２の実施形態と同じ反力推定部５０２を設けたものであり、それ以外の点は図８に示す実施形態と同じであるため、説明は省略する。
【００６６】
さらに、図１１に示した実施形態において、回転昇降軸４０２とは別体のノズル保持部材に吸着ノズルを保持させるようにしてもよい。例えば、回転昇降軸にノズル保持部材を軸方向に相対移動可能かつ相対回転不能に保持させる一方、回転昇降軸に第２昇降駆動装置を軸方向に相対移動不能に保持させ、その第２昇降駆動装置にノズル保持部材を保持させて回転昇降軸に対して相対的に昇降させることにより、吸着ノズルを昇降させるようにするのである。第２昇降駆動装置は回転昇降軸と共に回転するようにしても、回転昇降軸と共には回転しないようにしてもよい。
実装ヘッドは、例えば、ＰＣＴ／ＪＰ２０１２／０８０１６３号の出願に記載されているように、吸着ノズルを１つ、備えたものでもよい。
吸着ノズルを１つ含む実装ヘッドにおいても、吸着ノズルとノズル保持部材との間に付勢手段が設けられないようにしてもよい。
吸着ノズルを第１，第２昇降駆動装置によって２段階に昇降させることは不可欠ではなく、１つの昇降駆動装置により昇降させるようにしてもよい。
【００６７】
バルブ装置は、大気開放状態を有さず、負圧供給状態と正圧供給状態とのいずれかに選択的に切り換えられるものとしてもよい。この場合、実装ヘッドが吸着ノズルを複数含む場合、部品を基材に実装し、空の吸着ノズルから正圧が漏れることがあれば、その漏れを考慮して真空破壊影響低減制御が行われることが望ましい。
【００６８】
正圧供給源は省略してもよい。この場合、バルブ装置は、負圧供給状態と大気開放状態とのいずれかに選択的に切り換えられるものとされ、吸着ノズルが単純に大気に連通させられることにより部品が解放される。この態様も負圧解消の一例である。
【００６９】
さらに付言すれば、真空破壊の影響を低減させる場合、全部を低減させることが望ましいが、一部を低減させるのみでもよい。一部でも低減させれば全く低減させないよりよいのは明らかであり、一部を低減させるのみで目的を達し得る場合はなおさらである。真空破壊影響低減の目的が部品の破損を防止することであり、適正押付力が部品破損防止とは別の目的で設定されており、かつ、それの変動許容幅が比較的広い場合に、真空破壊の影響を一部低減させるのみで、部品の破損を防止し得るとともに適正押付力を許容範囲内と為し得る場合がその一例である。
【符号の説明】
【００７０】
３０：実装ヘッド    ５４：回転昇降軸    ６０：吸着ノズル    １００，１０２：負圧・正圧通路    １２０：バルブ装置    １２２：負圧供給源    １２４：正圧供給源    １２６：圧力センサ    １６０：第１昇降駆動装置    １６２：昇降駆動部材    １６４：昇降駆動モータ    １９０：第２昇降駆動装置    １９２：リニアモータ    ２００：制御系    ２０２：コントローラ    ２１４：バルブ状態決定部    ２１６：リニアモータ制御部    ２２０：電子部品    ２５０：制御系    ２５２：コントローラ    ２５４：バルブ状態決定部    ２５６：リニアモータ制御部    ２７０：制御系    ２７１：コントローラ    ２７２：リニアモータ制御部    ２７４：目標作動力決定部    ２７６：目標位置決定部    ２８０：切換回路    ２８２：バルブ状態決定部    ３５０：吸着ノズル    ３５８：負圧・正圧通路    ３６８：回転昇降軸    ４００：実装ヘッド    ４０２：回転昇降軸    ４０６：吸着ノズル    ４２２，４２４，４２６：負圧・正圧通路    ４２８：リニアモータ    ４３６：電子部品    ５００：制御系    ５０２：反力推定部    ５４０：制御系    ５４２：圧力変化取得部    ５４３：コントローラ    ５４４：バルブ状態決定部    ５４６：リニアモータ制御部    ５７０：制御系
【図１】
0006482164.tif 000002
【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】
0006482164.tif 000008
【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】
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【図１３】
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【図１４】
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