(57)【要約】  対象部品を確実に保持することによって、製品の小型化やサイクルタイムの短縮に対応できる組立機、当該組立機に用いられる保持部材および検査治具を提供することを目的とする。  組立機は、部品と接触する範囲の少なくとも一部に印加電圧に応じて粘着力を変動可能なＥＲゲルが用いられている保持部材と、保持部材に保持された部品を位置決めされた被組立体における組立位置まで移載可能に保持部材を支持する移載装置と、保持部材の昇降および移載装置の移動を制御するとともに、保持部材が部品を保持する際にＥＲゲルへの印加電圧を制御する制御装置とを備える。
2015011806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給位置に供給された部品を取得して保持する保持部材であって、前記部品と接触する範囲の少なくとも一部に印加電圧に応じて粘着力を変動可能なＥＲゲルが用いられている前記保持部材と、
前記保持部材に保持された前記部品を位置決めされた被組立体における組立位置まで移載可能に前記保持部材を支持する移載装置と、
前記保持部材の昇降および前記移載装置の移動を制御するとともに、前記保持部材が前記部品を保持する際に前記ＥＲゲルへの印加電圧を制御する制御装置と、
を備える組立機。
【請求項２】
前記保持部材は、供給される負圧により前記部品を吸着して前記部品を保持する吸着ノズルであり、前記部品を吸着する先端部に前記ＥＲゲルが配置されている、請求項１の組立機。
【請求項３】
前記保持部材は、前記部品を把持することにより前記部品を保持するチャック装置を構成する把持爪であり、前記部品を把持する先端部に前記ＥＲゲルが配置されている、請求項１の組立機。
【請求項４】
前記制御装置は、前記部品の重量、前記部品と前記ＥＲゲルの接触面積、前記移載装置の移動に伴い前記部品に加えられる加速度のうち少なくとも一つに基づいて前記ＥＲゲルへの印加電圧を設定する、請求項１〜３の何れか一項の組立機。
【請求項５】
前記組立機は、前記制御装置の制御により前記被組立体である回路基板に前記保持部材が保持する前記部品を実装する部品実装機である、請求項１〜４の何れか一項の組立機。
【請求項６】
前記組立機は、前記保持部材に保持された前記部品を前記組立位置に移載する組立制御の精度検査に用いられ、前記精度検査において前記被組立体に換えて前記部品または検査用の疑似部品を載置される検査治具を備え、
前記検査治具は、前記部品または前記疑似部品を載置される前記組立位置に、印加電圧に応じて粘着力を変動可能なＥＲゲルにより形成された粘着シートを有する、請求項１〜５の何れか一項の組立機。
【請求項７】
供給位置で取得した部品を組立位置に移載して当該部品を被組立体に組み付ける組立機に用いられ、
前記供給位置に供給された前記部品を取得して保持する保持部材であって、前記部品と接触する範囲の少なくとも一部に印加電圧に応じて粘着力を変動可能なＥＲゲルが用いられている保持部材。
【請求項８】
前記保持部材は、供給される負圧により前記部品を吸着して前記部品を保持する吸着ノズルであり、前記部品を吸着する先端部に前記ＥＲゲルが配置されている、請求項７の保持部材。
【請求項９】
前記保持部材は、前記部品を把持することにより前記部品を保持するチャック装置を構成する把持爪であり、前記部品を把持する先端部に前記ＥＲゲルが配置されている、請求項７の保持部材。
【請求項１０】
供給位置で取得した部品を組立位置に移載して、当該部品を被組立体に組み付ける組立機において、保持された前記部品を前記組立位置に移載する組立制御の精度検査に用いられ、
前記精度検査において前記被組立体に換えて前記部品または検査用の疑似部品を載置される検査治具であって、前記部品または前記疑似部品を載置される前記組立位置に、印加電圧に応じて粘着力を変動可能なＥＲゲルにより形成された粘着シートを有する検査治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品を供給位置から組立位置まで移載して部品を被組立体に組み付ける組立機と、当該組立機に用いられる保持部材および検査治具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
組立機は、回路基板に複数の電子部品を実装して電子回路製品を生産する部品実装機や、パワーモジュールなどを組み立てる製造設備として用いられる。このような部品実装機として、特許文献１には、保持部材である吸着ノズルに負圧を供給することによって、部品供給位置にある電子部品を吸着して、この電子部品を部品組立位置（回路基板上の所定の座標位置）に実装する構成が開示されている。また、特許文献２には、チャック装置を保持部材として、当該チャック装置の複数の把持爪により電子部品を把持する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１７６３４４号公報
【特許文献２】特開２００３−２５２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、部品実装機などの組立機においては、製品の小型化などに伴って、微細な部品が対象となることがある。また、製品の組み立てに要する時間を短縮するために、部品を保持した状態にある保持部材の移動速度をより高速に設定することがある。そのため、組立機における保持部材には、対象部品の確実な保持が求められる。また、組立機における検査治具には、組立制御の精度検査において、対象部品が微細であっても当該部品の確実な保持が求められる。【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、対象部品を確実に保持することによって、製品の小型化やサイクルタイムの短縮に対応できる組立機、当該組立機に用いられる保持部材および検査治具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】
【０００６】
請求項１に係る組立機は、供給位置に供給された部品を取得して保持する保持部材であって、前記部品と接触する範囲の少なくとも一部に印加電圧に応じて粘着力を変動可能なＥＲゲルが用いられている前記保持部材と、前記保持部材に保持された前記部品を位置決めされた被組立体における組立位置まで移載可能に前記保持部材を支持する移載装置と、前記保持部材の昇降および前記移載装置の移動を制御するとともに、前記保持部材が前記部品を保持する際に前記ＥＲゲルへの印加電圧を制御する制御装置と、を備える。【０００７】
このような構成によると、保持部材は、部品を保持する際にＥＲゲルに電圧が適宜印加され、部品を保持可能な状態となる。そして、保持部材は、電圧を印加されたＥＲゲルが保持対象とする部品と接触することにより、印加電圧に応じた粘着力の分だけ保持力を向上できる。よって、対象部品が微細であっても確実に部品を保持することが可能となり、また移動速度の高速化にも適応できる。従って、製品の小型化に対応し、またサイクルタイムを短縮することができる。【０００８】
請求項７に係る保持部材は、供給位置で取得した部品を組立位置に移載して当該部品を被組立体に組み付ける組立機に用いられ、前記供給位置に供給された前記部品を取得して保持する保持部材であって、前記部品と接触する範囲の少なくとも一部に印加電圧に応じて粘着力を変動可能なＥＲゲルが用いられている。【０００９】
このような構成によると、保持部材は、部品を保持する際に、電圧を印加されたＥＲゲルが部品と接触することにより、印加電圧に応じた粘着力の分だけ保持力を向上できる。よって、対象部品が微細であっても確実に部品を保持することが可能となり、また移動速度の高速化にも対応できる。従って、製品の小型化やサイクルタイムの短縮の要請がある組立機への保持部材の適用は、特に有用である。【００１０】
請求項１０に係る検査治具は、供給位置で取得した部品を組立位置に移載して、当該部品を被組立体に組み付ける組立機において、保持された前記部品を前記組立位置に移載する組立制御の精度検査に用いられ、前記精度検査において前記被組立体に換えて前記部品または検査用の疑似部品を載置される検査治具であって、前記部品または前記疑似部品を載置される前記組立位置に、印加電圧に応じて粘着力を変動可能なＥＲゲルにより形成された粘着シートを有する。【００１１】
このような構成によると、検査治具は、部品または疑似部品を保持する際に、電圧を印加された粘着シートが部品と接触することにより、印加電圧に応じた粘着力によって載置された部品を保持できる。よって、対象部品が微細であっても確実に部品を保持することができる。また、精度検査が終了した際には、粘着シートへの電圧の印加を解除することによって、部品または疑似部品の保持状態を解除することができる。よって、精度検査に用いられた部品等の回収を簡易にすることができる。従って、製品の小型化の要請がある組立機への検査治具の適用は、特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第一実施形態における部品実装機を示す全体図である。
【図２】部品実装機の制御装置を示すブロック図である。
【図３】図１における吸着ノズルを示す拡大図である。
【図４】ＥＲゲルを用いた吸着ノズルの先端部の構造を示す断面図である。
【図５】図１における基板搬送装置の搬送機構を示す図である。
【図６】第二実施形態におけるチャック装置を示す平面図である。
【図７】第三実施形態における検査治具を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の組立機、当該組立機に用いられる保持部材および検査治具を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態において、組立機は、回路基板（被組立体）に電子部品を実装して生産される回路基板製品を対象とする部品実装機である構成を例示する。部品実装機は、例えば集積回路の製造工程において、回路基板上に複数の電子部品を装着する装置である。この回路基板は、例えばスクリーン印刷機により電子部品の装着位置（組立位置）にクリームハンダが塗布され、複数の部品実装機を順に搬送されて電子部品が装着される。その後に、電子部品が装着された回路基板は、リフロー炉に搬送されてハンダ付けされることにより回路基板製品として集積回路を構成する。
【００１４】
＜第一実施形態＞
（部品実装機の全体構成）
部品実装機１の全体構成について、図１，２を参照して説明する。部品実装機１は、基板搬送装置１０と、部品供給装置２０と、部品移載装置３０と、部品カメラ５０と、基板カメラ６０と、制御装置７０とを備えて構成される。各装置１０，２０，３０および各カメラ５０，６０は、部品実装機１の基台２に設けられ、制御装置７０により制御される。また、図１に示すように、部品実装機１の水平幅方向（図１の左上から右下に向かう方向）をＸ軸方向、部品実装機１の水平長手方向（図１の右上から左下に向かう方向）をＹ軸方向、鉛直高さ方向（図１の上下方向）をＺ軸方向とする。
【００１５】
基板搬送装置１０は、回路基板ＢをＸ軸方向に搬送するとともに、回路基板Ｂを所定位置に位置決めする。この基板搬送装置１０は、Ｙ軸方向に並設された複数の搬送機構１１により構成されたダブルコンベアタイプである。搬送機構１１は、電子部品の装着処理に際して、コンベアベルトにより回路基板Ｂを所定のＸ軸方向位置まで搬入して、クランプ装置により回路基板Ｂをクランプする。そして、搬送機構１１は、回路基板Ｂに電子部品が装着されると、回路基板Ｂをアンクランプして、部品実装機１の機外に回路基板Ｂを搬出する。
【００１６】
また、搬送機構１１は、本実施形態において、上記のクランプ装置における回路基板Ｂと接触する範囲の少なくとも一部にＥＲゲルが用いられている。つまり、クランプ装置は、回路基板Ｂを位置決めする際に、本来のクランプ力に加えて、ＥＲゲルへの印加電圧に応じて変動するＥＲゲルの粘着力をもって回路基板Ｂを保持する構成としている。この搬送機構１１のクランプ装置の詳細な構成については後述する。
【００１７】
部品供給装置２０は、回路基板Ｂに実装される電子部品を供給する装置である。部品供給装置２０は、部品実装機１のＹ軸方向の前部側（図１の左下側）に配置されている。この部品供給装置２０は、本実施形態において、複数のカセット式のフィーダ２１を用いたフィーダ方式としている。フィーダ２１は、基台２に対して着脱可能に取り付けられるフィーダ本体部２１ａとフィーダ本体部２１ａの後端側に設けられたリール収容部２１ｂとを有する。フィーダ２１は、リール収容部２１ｂにより部品包装テープが巻回された供給リール２２を保持している。
【００１８】
上記の部品包装テープは、電子部品が所定ピッチで収納されたキャリアテープと、このキャリアテープの上面に接着されて電子部品を覆うトップテープとにより構成される。フィーダ２１は、図示しないピッチ送り機構により供給リール２２から引き出された部品包装テープをピッチ送りする。そして、フィーダ２１は、キャリアテープからトップテープを剥離して電子部品を露出させている。これにより、フィーダ２１は、フィーダ本体部２１ａの前端側に位置する部品供給位置Ｐｓにおいて、部品移載装置３０の吸着ノズル４２が電子部品を吸着可能となるように電子部品の供給を行っている。
【００１９】
部品移載装置３０は、電子部品を部品供給位置Ｐｓから回路基板Ｂの実装位置に移載する装置である。本実施形態において、部品移載装置３０は、基板搬送装置１０および部品供給装置２０の上方に配置された直交座標型としている。この部品移載装置３０は、Ｙ軸方向に延在する一対のＹ軸レール３１にＹ軸方向に移動可能にＹ軸移動台３２が設けられている。Ｙ軸移動台３２は、ボールねじ機構を介してＹ軸モータ３３の動作により制御される。また、Ｙ軸移動台３２には、Ｘ軸移動台３４がＸ軸方向に移動可能に設けられている。Ｘ軸移動台３４は、図示しないボールねじ機構を介してＸ軸モータ３５の動作により制御される。
【００２０】
また、Ｘ軸移動台３４には、部品装着ヘッド４０が取り付けられている。この部品装着ヘッド４０は、Ｚ軸と平行なＲ軸回りに回転可能なノズルホルダ４１により複数の吸着ノズル４２を昇降可能に支持する。部品装着ヘッド４０は、フレーム４３を介してＸ軸移動台３４に固定されている。また、ノズルホルダ４１は、Ｒ軸モータ４４の出力軸に連結され、Ｒ軸モータ４４によって回転制御可能に構成されている。吸着ノズル４２は、Ｚ軸モータ４５などにより構成される昇降機構によりＺ軸方向の移動を制御されるとともに、図示しないθ軸モータの回転駆動により自転角度を制御される。
【００２１】
また、吸着ノズル４２は、部品装着ヘッド４０における吸着機構を構成し、供給される負圧によって電子部品を吸着可能としている。さらに、吸着ノズル４２は、本実施形態において、吸着ノズル４２の先端部における電子部品と接触する範囲の少なくとも一部にＥＲゲルが用いられている。つまり、吸着ノズル４２は、電子部品を保持する際に、本来の負圧による吸着力に加えて、ＥＲゲルへの印加電圧に応じて変動するＥＲゲルの粘着力をもって電子部品を保持する構成としている。この吸着ノズル４２の詳細な構成については後述する。
【００２２】
部品カメラ５０および基板カメラ６０は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を有するデジタル式の撮像装置である。部品カメラ５０および基板カメラ６０は、通信可能に接続された制御装置７０による制御信号に基づいてカメラ視野に収まる範囲の撮像を行い、当該撮像により取得した画像データを制御装置７０に送出する。
【００２３】
部品カメラ５０は、光軸がＺ軸方向となるように基台２に固定され、吸着ノズル４２に保持された状態の電子部品を撮像可能に構成されている。この部品カメラ５０から画像データを取得した制御装置７０は、画像処理により吸着ノズル４２による電子部品の保持状態を認識する。このように、電子部品の保持状態に応じて吸着ノズル４２の位置および角度を補正することで、実装制御の精度向上を図ることが可能となる。
【００２４】
基板カメラ６０は、光軸がＺ軸方向となるようにＸ軸移動台３４に固定され、回路基板Ｂを撮像可能に構成されている。この基板カメラ６０から画像データを取得した制御装置７０は、画像処理により例えば基板に付された基板マークを認識することで、基板搬送装置１０による回路基板Ｂの位置決め状態を認識する。そして、制御装置７０は、回路基板Ｂの位置決め状態に応じてＹ軸移動台３２およびＸ軸移動台３４を位置補正して、電子部品の装着を行うように制御する。このように、基板カメラ６０の撮像による画像データを用いることにより、実装制御の精度向上を図ることが可能となる。
【００２５】
制御装置７０は、主として、ＣＰＵや各種メモリ、制御回路により構成され、部品カメラ５０および基板カメラ６０の撮像により取得した画像データに基づいて回路基板Ｂへの電子部品の実装を制御する。この制御装置７０は、図２に示すように、実装制御部７１、搬送制御部７２、画像処理部７３、および記憶部７４に、バスを介して入出力インターフェース７５が接続されている。入出力インターフェース７５には、モータ制御回路７６および撮像制御回路７７が接続されている。
【００２６】
実装制御部７１は、モータ制御回路７６を介して部品装着ヘッド４０の位置や吸着機構の動作を制御する。より詳細には、実装制御部７１は、部品実装機１に複数設けられた各種センサから出力される情報や、各種の認識処理の結果を入力する。そして、実装制御部７１は、記憶部７４に記憶されている制御プログラム、各種センサによる情報、画像処理や認識処理の結果に基づいて、モータ制御回路７６に制御信号を送出する。これにより、部品装着ヘッド４０に支持された吸着ノズル４２の位置および回転角度が制御される。また、実装制御部７１は、部品装着ヘッド４０の吸着機構のポンプによる吸着ノズル４２への負圧の供給、および吸着ノズル４２のＥＲゲルへの印加電圧を調整することにより、吸着ノズル４２による電子部品の保持状態を制御する。
【００２７】
搬送制御部７２は、基板搬送装置１０による回路基板Ｂの搬送およびクランプ装置の動作を制御する。また、搬送制御部７２は、クランプ装置が回路基板Ｂをクランプおよびアンクランプする際に、クランプ装置に設けられたＥＲゲルへの印加電圧を調整することにより、クランプ装置による回路基板Ｂの保持状態を制御する。画像処理部７３は、撮像制御回路７７を介して部品カメラ５０および基板カメラ６０の撮像による画像データを取得して、用途に応じた画像処理を実行する。この画像処理には、例えば、画像データの二値化、フィルタリング、色相抽出などの加工処理などが含まれる。
【００２８】
記憶部７４は、ハードディスク装置などの光学ドライブ装置、またはフラッシュメモリなどにより構成される。この記憶部７４には、部品実装機１を動作させるための制御プログラム、バスや通信ケーブルを介して部品カメラ５０および基板カメラ６０から制御装置７０に転送された画像データ、画像処理部７３による処理の一時データなどが記憶される。入出力インターフェース７５は、ＣＰＵや記憶部７４と各制御回路７６，７７との間に介在し、データ形式の変換や信号強度を調整する。
【００２９】
モータ制御回路７６は、実装制御部７１による制御信号に基づいて、Ｙ軸モータ３３、Ｘ軸モータ３５、Ｒ軸モータ４４、Ｚ軸モータ４５、およびθ軸モータを制御する。これにより、部品装着ヘッド４０が各軸方向に位置決めされるとともに、吸着ノズル４２が所定角度となるように制御される。撮像制御回路７７は、制御装置７０のＣＰＵなどによる撮像の制御信号に基づいて、部品カメラ５０および基板カメラ６０による撮像を制御する。また、撮像制御回路７７は、部品カメラ５０および基板カメラ６０の撮像による画像データを取得して、入出力インターフェース７５を介して記憶部７４に記憶させる。
【００３０】
（吸着ノズルの詳細構成）
吸着ノズル４２の詳細構成について、図３および図４を参照して説明する。吸着ノズル４２は、部品供給装置２０により部品供給位置Ｐｓに供給された電子部品を取得して保持する保持部材である。吸着ノズル４２は、全体形状としては軸状に形成され、図３に示すように、中心部に軸方向に延びる空気導管４２ａが形成されている。空気導管４２ａは、例えば部品装着ヘッド４０の吸着機構を構成するポンプに連結され、負圧を供給される。これにより、吸着ノズル４２は、その先端部において電子部品を吸着可能に構成されている。
【００３１】
また、吸着ノズル４２の先端部には、粘着力を変動可能な粘着シート４２ｂが配置されている。この粘着シート４２ｂは、電子部品と接触する範囲の少なくとも一部に印加電圧に応じて粘着力を変動可能なＥＲゲルが用いられている。本実施形態においては、粘着シート４２ｂは、吸着ノズル４２の先端部におけるＸＹ平面に平行な端面の全域に亘ってＥＲゲルを配置されている。つまり、吸着ノズル４２が電子部品を保持した状態においては、ＥＲゲルのみが電子部品に接触する構成となっている。また、粘着シート４２ｂの中心部には、空気導管４２ａが貫通している。
【００３２】
ここで、粘着シート４２ｂに用いられているＥＲゲル（Electro Rheological Gel）は、ＥＲ粒子と粘着性媒体を混合したＥＲ流体をゲル化した部材である。ＥＲ粒子は、電界を印加させると誘電分極を生じる粒子であって、例えばポリスチレン粒子などが採用される。粘着性媒体は、絶縁性を有するシリコーンオイルなどが採用される。より詳細には、粘着シート４２ｂは、図４に示すように、基板４２ｂ１の上面に電極４２ｂ２とＥＲゲル４２ｂ３とが配置された片側電極構造となっている。
【００３３】
このような構成により、電極４２ｂ２に所定の電圧が印加されると、図４の矢印で示すように電気力線がＥＲゲル４２ｂ３を通過する。そうすると、ＥＲゲル４２ｂ３のＥＲ粒子は、印加電圧に応じてゲル化された粘着性媒体の内部へ沈み込む。結果として、ＥＲゲル４２ｂ３の表面に現れているゲル部分の割合が増加して、粘着シート４２ｂの粘着性が生じることになる。一方で、電極４２ｂ２への電圧の印加を停止してＥＲゲル４２ｂ３から電界を除去すると、ＥＲ粒子がＥＲゲル４２ｂ３の表面から突出する。これにより、粘着シート４２ｂの粘着性が失われる。
【００３４】
上記のように、粘着シート４２ｂの粘着力は、ＥＲゲルの内部に電界を形成する電極への印加電圧の大きさに比例する。また、粘着シート４２ｂにおいて、シート状のＥＲゲルの表面のうち、基板および電極が配置された面が吸着ノズル４２の本体側に接着され、当該面とは反対側の面が電子部品と接触し得る粘着面である。粘着シート４２ｂは、電極を電源に接続され、制御装置７０の実装制御部７１による印加電圧の調整をもって、発生させる粘着力を制御される。
【００３５】
部品装着ヘッド４０は、上記のような構成からなる吸着ノズル４２を有し、制御装置７０により動作を制御される。より詳細には、制御装置７０の実装制御部７１は、部品供給装置２０の部品供給位置Ｐｓに供給された電子部品を取得する際に、先ず、吸着ノズル４２が部品供給位置Ｐｓの上方に位置するように部品装着ヘッド４０を移動させる。次に、実装制御部７１は、部品装着ヘッド４０の吸着機構のポンプを動作させるとともに、吸着ノズル４２の粘着シート４２ｂに所定の電圧が印加されるように制御する。これにより、吸着ノズル４２は、ポンプにより負圧が供給されるとともに、粘着シート４２ｂのＥＲゲルに印加電圧に応じた粘着力が生じた状態となる。
【００３６】
実装制御部７１は、このような状態にある吸着ノズル４２を下降させて、部品供給位置Ｐｓにある電子部品に接触させる。これにより、吸着ノズル４２は、電子部品を吸着して保持する。実装制御部７１は、このような吸着動作をノズルホルダ４１が支持する吸着ノズル４２の数量だけ繰り返し実行する。その後に、部品装着ヘッド４０は、電子部品を保持した複数の吸着ノズル４２が部品カメラ５０の上方を経由しながら、基板搬送装置１０の搬送機構１１によりクランプされた回路基板Ｂの上方に所定の速度で移動する。
【００３７】
画像処理部７３は、部品カメラ５０が吸着ノズル４２に保持された状態の電子部品を対象とした撮像による画像データを取得して、所定の画像処理を行う。これにより、制御装置７０は、吸着ノズル４２による電子部品の保持状態を認識する。そして、実装制御部７１は、電子部品の保持状態に応じて吸着ノズル４２の位置および角度に係る補正量を算出する。実装制御部７１は、算出された補正量に基づいて吸着ノズル４２の位置および角度を補正するとともに、吸着ノズル４２を下降させて電子部品を回路基板Ｂの上面に装着させる。
【００３８】
このとき、実装制御部７１は、吸着ノズル４２が制御上の最下端まで下降する間は、吸着ノズル４２が一定の保持力により電子部品を保持するように制御する。その後に、吸着ノズル４２の吸着力および粘着力を合わせた保持力は、吸着ノズル４２により保持された電子部品が回路基板Ｂの上面に塗布されたクリームハンダに接触した際に、当該クリームハンダの粘性に基づく接着力よりも小さくなるように制御される。これにより、電子部品は、吸着ノズル４２の先端部から離脱するとともにクリームハンダに接着されて、回路基板Ｂに装着される。
【００３９】
実装制御部７１は、このような装着動作をノズルホルダ４１が支持する吸着ノズル４２の数量だけ繰り返し実行する。また、実装制御部７１は、吸着ノズル４２が電子部品を保持する際に、吸着ノズル４２の粘着シート４２ｂのＥＲゲルに所定電圧を印加するように制御する。このとき、制御装置７０の実装制御部７１は、電子部品の重量、電子部品とＥＲゲルの接触面積、部品移載装置３０に支持された吸着ノズル４２の移動に伴い電子部品に加えられる加速度のうち少なくとも一つに基づいて、ＥＲゲルへの印加電圧を設定する。
【００４０】
より詳細には、制御装置７０は、制御プログラムや部品情報に基づいて、吸着ノズル４２が保持している電子部品の重量や寸法を認識できる。また、制御装置７０は、電子部品の寸法や外形、およびノズルホルダ４１に支持されている吸着ノズル４２の外形に基づいて、電子部品とＥＲゲルの接触面積を算出できる。さらに、制御装置７０は、電子部品の重量、および部品装着ヘッド４０の移動速度に基づいて、電子部品に加えられる加速度を算出できる。この加速度には、吸着ノズル４２の昇降に伴って電子部品に加えられるものを含む。
【００４１】
これらの電子部品の重量や接触面積、加速度は、吸着ノズル４２が電子部品を保持するために必要な保持力に影響するパラメータである。そこで、制御装置７０は、当該パラメータを上記のように算出することによって、吸着ノズル４２の吸着力および粘着力を合わせた保持力が不足しないように制御する。具体的には、制御装置７０の実装制御部７１は、例えば電子部品が重く、電子部品に加わる加速度が大きい場合や、電子部品の寸法が小さくＥＲゲルとの接触面積が小さい場合には、粘着シート４２ｂのＥＲゲルに印加する電圧を通常よりも高く設定して、粘着力を増加させるように制御する。
【００４２】
また、制御装置７０は、粘着シート４２ｂへの印加電圧については、吸着ノズル４２の保持力が吸着力と粘着力を合わせたものであることから、吸着ノズル４２に供給される負圧による吸着力に基づいて設定するようにしてもよい。つまり、保持対象の電子部品によっては、吸着に向かない表面形状をなしている場合には、粘着シート４２ｂによる保持力の割合を高くする。これにより、吸着機構のポンプの負荷を軽減することが可能となる。また、ＥＲゲルを用いた粘着シート４２ｂは、印加電圧に対する応答性に優れていることから、例えば電子部品の取得時や装着時において、粘着シート４２ｂの粘着力のみで電子部品を保持してもよい。
【００４３】
（搬送機構の詳細構成）
基板搬送装置１０の搬送機構１１の詳細構成について、図４および図５を参照して説明する。搬送機構１１は、基枠１２の上部にＹ軸方向に対向して配置された一対のフレーム１３を有する。一対のフレーム１３の上端部には、Ｘ軸方向に延びるガイドレール１４およびコンベアベルト１５がそれぞれ設置されている。ガイドレール１４は、回路基板ＢのＸ軸方向の移動を案内するガイド部１４ａと、回路基板Ｂの上面と接触可能となるようにＹ軸方向に水平に突出したクランプ部１４ｂとを有する。コンベアベルト１５は、プーリに懸架された無端ベルトであって、図示しない駆動装置により循環可能に構成されている。
【００４４】
また、搬送機構１１は、一対のコンベアベルト１５の間に配置されたリフト部材１６を有する。リフト部材１６は、搬送機構１１の図示しない昇降機構によって、Ｚ軸方向に移動可能に構成されている。そして、リフト部材１６は、昇降機構により上昇することによって、コンベアベルト１５によって搬入された回路基板Ｂの下面に接触する。リフト部材１６は、さらに上昇することによって、回路基板Ｂを持ち上げて、回路基板Ｂの上面をガイドレール１４のクランプ部１４ｂの下面に接触させる。このように、リフト部材１６は、その上面とクランプ部１４ｂとの間で回路基板Ｂをクランプして保持可能に構成されている。
【００４５】
また、リフト部材１６の上端部には、粘着力を変動可能な粘着シート１６ａが配置されている。この粘着シート１６ａは、回路基板Ｂと接触する範囲の少なくとも一部に印加電圧に応じて粘着力を変動可能なＥＲゲルが用いられている。本実施形態においては、粘着シート１６ａは、リフト部材１６の上端部におけるＸＹ平面に平行な端面の全域に亘ってＥＲゲルを配置されている。つまり、リフト部材１６が回路基板Ｂと接触した状態においては、ＥＲゲルのみが回路基板Ｂに接触する構成となっている。ここで、リフト部材１６の粘着シート１６ａは、ＥＲゲルが用いられた吸着ノズル４２の粘着シート４２ｂと実質的に同一の構成であるため詳細な説明を省略する。また、リフト部材１６の粘着シート１６ａは、電極を電源に接続され、制御装置７０の搬送制御部７２による印加電圧の調整をもって、発生させる粘着力を制御される。
【００４６】
上記のように、ガイドレール１４およびリフト部材１６は、回路基板Ｂを対象としたクランプ装置を構成している。このような構成からなる搬送機構１１は、制御装置７０の搬送制御部７２により、コンベアベルト１５による回路基板Ｂの搬送、およびクランプ装置の動作を制御される。より詳細には、搬送制御部７２は、回路基板Ｂをクランプするためにリフト部材１６を上昇させる際に、粘着シート１６ａのＥＲゲルに所定の電圧を印加する。そして、搬送制御部７２は、粘着シート１６ａに発生した粘着力により回路基板Ｂを保持させた状態で回路基板Ｂを上昇させて、クランプ部１４ｂとの間で回路基板Ｂをクランプする。
【００４７】
また、搬送制御部７２は、回路基板Ｂをアンクランプする際に、粘着シート１６ａのＥＲゲルに所定の電圧を印加し、粘着シート１６ａに発生した粘着力により回路基板Ｂを保持させる。そして、搬送制御部７２は、リフト部材１６を下降させて、回路基板Ｂの下面が再びコンベアベルト１５に接触する際に、ＥＲゲルへの電圧の印加を停止する。このように、搬送制御部７２は、回路基板Ｂのクランプおよびアンクランプする際に、ＥＲゲルに所定の電圧を印加して粘着シート１６ａに粘着力を発生させることで、リフト部材１６に対して回路基板Ｂがずれることを防止している。
【００４８】
その他に、搬送制御部７２は、クランプ部１４ｂとリフト部材１６との間で回路基板Ｂをクランプしている状態において、ＥＲゲルに所定の電圧を印加して粘着シート１６ａに粘着力を発生させるように制御してもよい。このような構成によると、搬送機構１１は、リフト部材１６の上昇力によるクランプ力に加えて、粘着シート１６ａの粘着力をもって回路基板Ｂを保持することができる。よって、搬送機構１１は、粘着シート１６ａの粘着力を適宜調整されることによって、回路基板Ｂに過剰なクランプ力を加えることなく回路基板Ｂをより確実に固定することができる。
【００４９】
また、本実施形態では、搬送機構１１は、クランプ部１４ｂとリフト部材１６との間で回路基板Ｂをクランプする構成とした。これに対して、搬送機構１１は、ガイドレール１４がクランプ部１４ｂを有さず、リフト部材１６の粘着シート１６ａに発生した粘着力のみによって回路基板Ｂを保持する構成としてもよい。これにより、回路基板Ｂの上面にはクランプ部１４ｂの下面と接触するために確保していた領域を省くことができる。よって、回路基板Ｂを小型化したり、或いは回路基板Ｂにおいて電子部品を実装可能な有効領域を拡大したりすることが可能となる。
【００５０】
（本実施形態の構成による効果）
上述した部品実装機１によると、保持部材である吸着ノズル４２がＥＲゲルを用いられた粘着シート４２ｂを有し、吸着ノズル４２が電子部品を保持する際に、ＥＲゲルへの印加電圧が制御される構成とした。これにより、吸着ノズル４２は、供給される負圧による吸着力に加えて、ＥＲゲルへの印加電圧に応じて発生する粘着力の分だけ保持力を向上できる。よって、保持対象の電子部品が微細であっても、電子部品を確実に保持することが可能となる。従って、本構成は、電子部品の移載を高速化する構成にも適応できる。結果として、製品の小型化に対応し、またサイクルタイムを短縮することができる。
【００５１】
また、本実施形態において、保持部材は、供給される負圧により電子部品を吸着して電子部品を保持する吸着ノズル４２であって、電子部品を吸着する先端部にＥＲゲルが配置されている構成とした。ここで、回路基板Ｂに装着する電子部品が微細な場合には、負圧によって吸着する吸着ノズル４２は、その先端部を細くする必要がある。一方で、吸着ノズル４２は、電子部品を保持するために、その先端部に電子部品との接触面を確保しつつ、空気導管４２ａもある程度の断面積を確保する必要がある。そのため、吸着ノズル４２が必要な吸着力を確保しつつ、吸着ノズル４２の強度を向上することは容易ではない。
【００５２】
これに対して、吸着ノズル４２がＥＲゲルを用いた粘着シート４２ｂを有する構成とすることで、吸着ノズル４２は、負圧による吸着力に加えて、ＥＲゲルの粘着力をもって電子部品を保持することができる。よって、吸着ノズル４２が必要とする負圧を低減することができるので、吸着機構のポンプの負荷を軽減できる。さらに、吸着ノズル４２の空気導管４２ａを従来よりも細く設定することが可能となるので、吸着ノズル４２の形状の設計自由度が向上する。
【００５３】
また、制御装置７０は、電子部品の重量、電子部品とＥＲゲルの接触面積、部品移載装置３０の移動に伴い電子部品に加えられる加速度の少なくとも一つに基づいて、粘着シート４２ｂのＥＲゲルへの印加電圧を設定する構成とした。これにより、ＥＲゲルへの印加電圧を過不足なく設定することができる。よって、制御装置７０は、粘着シート４２ｂに必要な粘着力を発生させつつ、電力の浪費を防ぐことができる。
【００５４】
本実施形態において、組立機は、制御装置７０の制御により被組立体である回路基板に保持部材（吸着ノズル４２）が保持する電子部品を実装する部品実装機１であるものとした。部品実装機１は、工業分野における種々の組立機の中でも生産する回路基板製品の精密化が顕著であり、電子部品の微細化の要請がある。また、部品実装機１などの組立機には、サイクルタイムの短縮が求められ、電子部品の移載の高速化が必要とされる。そのため、部品実装機１においては、電子部品をより確実に保持することが求められる。このような事情により、本実施形態の構成は、ＥＲゲルを用いることにより保持部材の保持力を向上できることから、部品実装機１への適用が特に有用である。
【００５５】
＜第一実施形態の変形態様＞
本実施形態において、保持部材である吸着ノズル４２は、空気導管４２ａが形成され、供給される負圧による吸着力と、粘着シート４２ｂによる粘着力とを合わせた保持力をもって電子部品を保持する構成とした。これに対して、保持部材は、空気導管４２ａを有さず、ＥＲゲルにより形成された粘着シート４２ｂによる粘着力のみを保持力として電子部品を保持してもよい。
【００５６】
このような構成によると、部品装着ヘッド４０に吸着機構を設ける必要がなくなるので、装置の構成を簡易にすることができる。また、保持部材は、空気導管４２ａの断面積の分だけ粘着シート４２ｂが対象物に接触する面積を増加できる。よって、このような構成は、微細な電子部品などを対象とする場合に特に有用である。
【００５７】
＜第二実施形態＞
第二実施形態の部品実装機について、図６を参照して説明する。第二実施形態の構成は、主として、第一実施形態では保持部材を吸着ノズル４２としていたのに対して、保持部材をチャック装置の保持爪としている点が相違する。その他の共通する構成については、第一実施形態と実質的に同一であるため、詳細な説明を省略する。以下、相違点のみについて説明する。なお、第二実施形態のチャック装置１４０は、第一実施形態の部品装着ヘッド４０と同様に部品移載装置を構成し、当該部品移載装置の動作によって各軸方向へと移動可能に構成されている。
【００５８】
（チャック装置の詳細構成）
チャック装置１４０の詳細構成について図６を参照して説明する。チャック装置１４０は、電子部品を把持することにより電子部品を保持する装置である。本実施形態において、チャック装置１４０は、図６に示すように、チャック本体部１４１に対向する一対の把持爪１４２が配置されている。チャック本体部１４１は、一対の把持爪１４２を径方向に同期して移動させる駆動装置を有する。一対の把持爪１４２は、この駆動装置に着脱可能に固定される。チャック装置１４０は、制御装置による制御信号に基づいて駆動装置を動作させ、一対の把持爪１４２を所定の間隔にして対象物とする電子部品を把持する。
【００５９】
このチャック装置１４０の一対の把持爪１４２は、部品供給位置に供給された電子部品を把持することにより電子部品を保持する保持部材である。一対の把持爪１４２は、その先端部に、印加電圧に応じて粘着力を変動可能なＥＲゲルにより形成された粘着シート１４２ａ，１４２ｂが配置されている。より具体的には、第一の粘着シート１４２ａは、一対の把持爪１４２の対向面の全域に亘ってそれぞれ配置されている。第二の粘着シート１４２ｂは、一対の把持爪１４２のＸＹ平面と平行な下面の全域に亘ってそれぞれ配置されている。よって、チャック装置１４０が電子部品を保持した状態においては、粘着シート１４２ａ，１４２ｂのＥＲゲルのみが電子部品に接触する構成となっている。
【００６０】
ここで、一対の把持爪１４２の粘着シート１４２ａ，１４２ｂは、第一実施形態においてＥＲゲルが用いられた吸着ノズル４２の粘着シート４２ｂと実質的に同一の構成であるため詳細な説明を省略する。また、一対の把持爪１４２の粘着シート１４２ａ，１４２ｂは、電極を電源に接続され、制御装置７０の実装制御部７１による印加電圧の調整をもって、発生させる粘着力を制御される。このような構成により、チャック装置１４０は、一対の把持爪１４２の加えられる把持力と、粘着シート１４２ａ，１４２ｂに生じている粘着力とを合わせた保持力により、対象とする電子部品を保持する。
【００６１】
また、チャック装置１４０による電子部品の取得や移載などの制御については、第一実施形態の部品装着ヘッド４０に対する制御と同様であるため、詳細な説明を省略する。但し、チャック装置１４０の粘着シート１４２ａ，１４２ｂに電圧を印加する期間は、把持爪１４２が対象物を把持している期間内とすることが好適である。これは、電圧を印加された粘着シート１４２ａ，１４２ｂが対象物と接触すると、把持爪１４２と対象物との間の摩擦力が大きくなり、対象物が把持または載置された際の姿勢に影響するからである。
【００６２】
（本実施形態の構成による効果）
上述したチャック装置１４０を備える部品実装機によると、第一実施形態と同様の効果を奏する。また、本実施形態において、保持部材は、電子部品を把持することにより電子部品を保持するチャック装置１４０を構成する把持爪１４２であるものとした。これにより、チャック装置１４０は、一対の把持爪１４２による把持力に加えて、粘着シート１４２ａ，１４２ｂのＥＲゲルの粘着力をもって電子部品を保持することができる。
【００６３】
ここで、回路基板Ｂに移載する電子部品が微細な場合には、複数の把持爪により把持するチャック装置１４０は、他の部品等との干渉を防止するため、把持爪１４２の先端部も細くする必要がある。また、電子部品の耐荷重により把持力の最大値が規制される場合を勘案すると、把持力を高精度に制御する必要がある。これに対して、本実施形態のような構成とすることで、粘着シート１４２ａ，１４２ｂに生じた粘着力の分だけ保持力を向上できるので、電子部品を確実に保持することが可能となる。また、ＥＲゲルが弾性を有することから、緩衝部材として粘着シート１４２ａ，１４２ｂを兼用することができる。
【００６４】
＜第三実施形態＞
部品実装機は、部品カメラの撮像による画像データに基づいて電子部品の保持状態を認識し、この保持状態に応じて吸着ノズルの位置および角度を補正することで、実装制御の精度向上を図っている。このような実装制御に対しては、実際に装着された電子部品の位置および角度が適正に補正されたか否かを検査する必要がある。つまり、部品実装機は、吸着ノズルに保持された電子部品を装着位置に移載する実装制御の精度検査を実行され、制御装置により算出された補正量を校正される。
【００６５】
例えば、特開２００１−１３６０００号公報には、複数の基準マークを設けた検査治具（検査基板）を用いて実装制御の精度検査を行う方法が開示されている。この精度検査において、制御装置は、先ず、検査治具に検査用の疑似部品を基準マークに対応して載置する。次に、制御装置は、疑似部品を載置された検査治具を基板カメラにより撮像する。続いて、制御装置は、撮像による画像データに基づいて、各基準マークに対する疑似部品の位置を検出するとともに、適正に補正されたか否かを判断する。
【００６６】
ところで、実装制御の精度検査に用いられる検査治具は、載置された電子部品を保持するために、例えば上面に両面粘着シートを貼付される。つまり、実際の実装制御においては、接着力を有するクリームハンダに電子部品を装着するところ、このクリームハンダに換えて両面粘着シートなどの保持部材を用いている。このような両面粘着シートは、徐々に粘着力が低下するため精度検査の度に交換が必要となる。また、精度検査の後には、疑似部品を再利用するために、両面粘着シートから多数の疑似部品を取り外す必要がある。
【００６７】
本実施形態では、対象部品を確実に保持するとともに部品の取り外しを容易にして、組立機の精度検査における利便性を向上させることが可能な検査治具を提供することを目的とする。
【００６８】
本実施形態における組立機は部品実装機であり、当該部品実装機の構成については、第一実施形態と実質的に同一であるため、詳細な説明を省略する。また、検査治具は、回路基板Ｂと同様に、基板搬送装置の搬送機構によりクランプされて、所定の位置に固定される。
【００６９】
（検査治具の詳細構成）
検査治具２８０の詳細構成について、図７を参照して説明する。検査治具２８０は、保持部材である吸着ノズル４２に保持された電子部品を組立位置（装着位置）に移載する組立制御（実装制御）の精度検査に用いられる。検査治具２８０は、この精度検査において被組立体である回路基板Ｂに換えて、電子部品または検査用の疑似部品を載置される。より詳細には、検査治具２８０は、回路基板Ｂと同じ外形状に形成され、図７に示すように、２つの基板マーク２８１と、多数の基準マーク２８２と、互いに平行に配置された複数の粘着シート２８３とを有する。
【００７０】
基板マーク２８１は、検査治具２８０の位置を検出するための基準となるフィデューシャルマークであって、検査治具２８０の対角線上の二隅に配置されている。基準マーク２８２は、電子部品または検査用の疑似部品を載置する際に基準となるフィデューシャルマークであって、検査治具２８０の上面に所定の間隔をあけて規則的に配置されている。
【００７１】
粘着シート２８３は、テープ状からなり、精度検査において電子部品または疑似部品を載置される装着位置に配置されている。この粘着シート２８３は、基板の上面に印加電圧に応じて粘着力を変動可能なＥＲゲル２８３ａが用いられている。よって、検査治具２８０に電子部品または疑似部品が載置された状態においては、ＥＲゲル２８３ａが電子部品または疑似部品に接触する構成となっている。
【００７２】
ここで、検査治具２８０の粘着シート２８３は、第一実施形態においてＥＲゲルが用いられた吸着ノズル４２の粘着シート４２ｂと実質的に同一の構成であるため詳細な説明を省略する。また、粘着シート２８３は、電極を電源に接続され、制御装置７０や図示しないダイヤルの操作による印加電圧の調整をもって、発生させる粘着力を制御される。このような構成により、検査治具２８０は、精度検査において、粘着シート２８３に生じている粘着力により、対象とする電子部品または疑似部品を保持する。
【００７３】
（本実施形態の構成による効果）
上述した部品実装機および検査治具２８０によると、検査治具２８０は、電子部品（または疑似部品）などの対象物を保持する際に、電圧を印加された粘着シート２８３が電子部品と接触することにより、印加電圧に応じた粘着力によって載置された電子部品を保持できる。よって、対象電の子部品が微細であっても確実に電子部品を保持することができる。
【００７４】
また、従来の両面粘着シートのような交換を要することなく、繰り返し使用することができる。さらに、精度検査の後には、粘着シートへの電圧の印加を解除することによって、電子部品の保持状態を解除することができる。よって、精度検査に用いられた電子部品を容易に回収することができる。従って、本実施形態のような構成により、部品実装機の精度検査における検査治具の利便性を向上させることができる。
【００７５】
その他に、粘着シート２８３のＥＲゲル２８３ａへの印加電圧を調整することにより、例えば実際の実装制御におけるクリームハンダの接着力と同様の粘着力とすることができる。これにより、上記のような精度検査に加えて、吸着ノズル４２などの保持部材に対する電子部品の吸着制御についても検査することができる。よって、例えば、電子部品を回路基板Ｂに装着する際に、吸着ノズル４２の保持力をどのように調整するかを検査できる。
【００７６】
＜第一〜第三実施形態の変形態様＞
第一〜第三実施形態では、組立機が部品実装機１を構成する場合を例示して説明した。その他に、供給位置で取得した部品を組立位置まで移載して、当該部品を被組立体に組み付ける組立機であれば、計測した部品の立体形状に基づいて組立制御を行うことが可能である。よって、組立機は、例えば、パワーモジュールなどを組み立てる製造設備を構成するものとしてもよい。このような構成においても、本実施形態と同様の効果を得られる。
【符号の説明】
【００７７】
１：部品実装機（組立機）、  ２：基台
１０：基板搬送装置
１１：搬送機構、  １２：基枠、  １３：フレーム
１４：ガイドレール
１４ａ：ガイド部、  １４ｂ：クランプ部
１５：コンベアベルト、  １６：リフト部材、  １６ａ：粘着シート
２０：部品供給装置
３０：部品移載装置（移載装置）
４０：部品装着ヘッド
４１：ノズルホルダ、  ４２：吸着ノズル（保持部材）
４２ａ：空気導管、  ４２ｂ：粘着シート
４２ｂ１：基板、  ４２ｂ２：電極、  ４２ｂ３：ＥＲゲル
４３：フレーム、  ４４：Ｒ軸モータ、  ４５：Ｚ軸モータ
１４０：チャック装置
１４１：チャック本体部、  １４２：把持爪（保持部材）
１４２ａ，１４２ｂ：粘着シート
５０：部品カメラ、  ６０：基板カメラ
７０：制御装置
７１：実装制御部、  ７２：搬送制御部、  ７３：画像処理部
７４：記憶部、  ７５：入出力インターフェース
７６：モータ制御回路、  ７７：撮像制御回路
２８０：検査治具
２８１：基板マーク、  ２８２：基準マーク
２８３：粘着シート、  ２８３ａ：ＥＲゲル
Ｂ：回路基板
Ｐｓ：部品供給位置（供給位置）
【図１】
2015011806.tif 000003
【図２】
2015011806.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2015011806.tif 000008
【図７】
2015011806.tif 000009
【国際調査報告】
2015011806.tif 000010
2015011806.tif 000011
2015011806.tif 000012
2015011806.tif 000013