(57)【要約】【課題】ツール保持状態を精度高く確認可能にして、不良発生を未然に防ぐことのできる部品吸着ツール保持方法を提供するものである。【解決手段】ツールの吸着経路に空気の流量を測定する流量計（１７）を設け、前記空気吸引の空気の流量を測定したサンプル流量値（Ｆｓ）が設定流量値（Ｆｒ）を超えた場合に処理装置（１８）がツール保持不良と判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持対象のツールの吸着保持面に対応する吸着面を有するツール保持部の空気通路を空気吸引して前記吸着面で前記ツールを吸着保持し、
そのときの前記空気吸引の空気の流量を測定したサンプル流量値が設定流量値を超えた場合にツール保持不良と判定する
部品吸着ツール保持方法。
【請求項２】
前記ツールの吸着保持を実行するに際して、前記ツール保持部の吸着面より前記ツールの吸着保持面に空気を噴出する事前噴出工程を実行する
請求項１に記載の部品吸着ツール保持方法。
【請求項３】
前記ツール保持不良と判定されて前記ツールの吸着保持を再実行するに際して、前記ツールと前記ツール保持部の接合を解除し、前記ツール保持部の吸着面より前記ツールの吸着保持面に空気を噴出する噴出工程を実行する
請求項１に記載の部品吸着ツール保持方法。
【請求項４】
ツール保持不良と判断した場合の測定流量に応じて噴出工程おける噴出時間を変更する
請求項３に記載の部品吸着ツール保持方法。
【請求項５】
ツール保持不良と判断した場合の測定流量に応じて噴出工程における、ツールの前記吸着保持面とツール保持部の前記吸着面との距離を変更する
請求項３に記載の部品吸着ツール保持方法。
【請求項６】
電子部品を吸着するツールと、
前記ツールの吸着保持面に対応する吸着面で開口した空気通路を空気吸引して前記吸着面で前記ツールを吸着保持するツール保持部と、
ツールを吸着保持する空気の流量を測定するツール吸着流量測定部と
を有する
部品吸着ヘッド。
【請求項７】
電子部品を吸着するツールと、
前記ツールの吸着保持面に対応する吸着面で開口した空気通路を空気吸引して前記吸着面で前記ツールを吸着保持するツール保持部と、
ツールを吸着保持する空気の流量を測定して測定流量が設定流量値を超えた場合にツール保持不良と判定するツール吸着流量測定部と
を有する
部品吸着ヘッド。
【請求項８】
前記ツールは複数であり、任意の１つのツールを前記ツール保持部で吸着保持するよう構成した
請求項６または請求項７に記載の部品吸着ヘッド。
【請求項９】
ツール保持部の前記吸着面に連通したツール吸着保持用の空気通路は複数であり、ツール保持部がツールを吸着保持した状態で前記ツール保持部の側の前記複数の空気通路の間に位置するように前記ツールの吸着保持面に凹部を形成した
請求項６または請求項７に記載の部品吸着ヘッド。
【請求項１０】
前記ツール保持部の前記ツール吸着保持用の空気通路は複数であり、前記複数の空気通路の間に位置するように吸着面に凹部を形成した
請求項６または請求項７に記載の部品吸着ヘッド。
【請求項１１】
請求項６〜請求項１０の何れかに記載の部品吸着ヘッドを搭載した電子部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を回路基板に搭載する装置の搭載ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品実装装置などに使用されている従来の搭載ヘッドは、例えば、特許文献１に記載されている。図８は特許文献１などに記載されている一般的な搭載ヘッドを示している。
【０００３】
図８（ａ）に示すように、電子部品に応じた先端形状のツール１は、ツール収容部２に保管されている。部品実装に使用する電子部品に応じて指定されたツール１は、図８（ｂ）（ｃ）に示すようにツール保持部３でツール収容部２から取り出される。
【０００４】
図８（ｂ）では、ツール保持部３がツール収容部２に接近して、ツール保持部３の空気通路Ａ１から空気吸引し、図８（ｃ）では、空気吸引した状態でツール１をツール収容部２から持ち上げる。
【０００５】
次に、図８（ｄ）に示すようにツール保持部３を電子部品供給位置へ移動させて、更に図８（ｅ）に示すようにツール保持部３の空気通路Ａ０を介してツール１の吸着孔１ａから空気吸引し、電子部品４を部品供給部位置５から持ち上げる。
【０００６】
電子部品４を空気吸引して保持したツール保持部３とツール１を図８（ｆ）に示すように、実装を受ける回路基板６の実装位置に移動させ、次に図８（ｇ）に示すように、ツール１の吸着孔１ａからの空気吸引を解除した状態でツール保持部３とツール１を持ち上げて実装が完了する。
【０００７】
このようにツール１は空気吸引による吸着で保持することにより容易に着脱可能となり、電子部品のサイズに合わせて生産中にツールを自動で交換することが可能となる。そして、ツール保持部３におけるツール１の有無といった状態は、図９に示すように空気通路Ａ１と真空源７とを繋ぐ吸着経路の途中に配された圧力計８を用いて判別することが一般的である。
【特許文献１】特開２００４−２００４４３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、圧力計８の検出によってツール１の有無は確認できても、その感度の限界によりツール１の吸着保持状態を精度高く確認できないという問題がある。
具体的には、図１０（ａ）に示すように吸着保持面１ｂにダスト９が付着していたり、外部から進入した微小なダスト９が、ツール１の吸着保持面１ｂとツール保持部３の吸着面３ａとの間に図１０（ｂ）に示すように入り込んで、ツール１の保持に浮きが生じた場合でも状態変化を確認することはできない。
【０００９】
その結果、ツール１が傾いた状態で生産を行い位置ズレ等の不良を生じさせるリスクがある。具体的には、ツール１が傾いた保持状態では、電子部品４を回路基板６に搭載する時に、電子部品４に水平方向の力が加わり位置ズレが発生する。
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑み、ツール１の保持状態を精度高く確認することができ、不良発生を未然に防ぐことのできる部品吸着ヘッド及び部品吸着ツール保持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】
【００１１】
本発明の請求項１記載の部品吸着ツール保持方法は、保持対象のツールの吸着保持面に対応する吸着面を有するツール保持部の空気通路を空気吸引して前記吸着面で前記ツールを吸着保持し、そのときの前記空気吸引の空気の流量を測定したサンプル流量値が設定流量値を超えた場合にツール保持不良と判定することを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項２記載の部品吸着ツール保持方法は、請求項１において、前記ツールの吸着保持を実行するに際して、前記ツール保持部の吸着面より前記ツールの吸着保持面に空気を噴出する事前噴出工程を実行することを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項３記載の部品吸着ツール保持方法は、請求項１において、前記ツール保持不良と判定されて前記ツールの吸着保持を再実行するに際して、前記ツールと前記ツール保持部の接合を解除し、前記ツール保持部の吸着面より前記ツールの吸着保持面に空気を噴出する噴出工程を実行することを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項４記載の部品吸着ツール保持方法は、請求項３において、ツール保持不良と判断した場合の測定流量に応じて噴出工程おける噴出時間を変更することを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項５記載の部品吸着ツール保持方法は、請求項３において、ツール保持不良と判断した場合の測定流量に応じて噴出工程における、ツールの前記吸着保持面とツール保持部の前記吸着面との距離を変更することを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項６記載の部品吸着ヘッドは、電子部品を吸着するツールと、前記ツールの吸着保持面に対応する吸着面で開口した空気通路を空気吸引して前記吸着面で前記ツールを吸着保持するツール保持部と、ツールを吸着保持する空気の流量を測定するツール吸着流量測定部とを有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項７記載の部品吸着ヘッドは、電子部品を吸着するツールと、前記ツールの吸着保持面に対応する吸着面で開口した空気通路を空気吸引して前記吸着面で前記ツールを吸着保持するツール保持部と、ツールを吸着保持する空気の流量を測定して測定流量が設定流量値を超えた場合にツール保持不良と判定するツール吸着流量測定部とを有することを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項８記載の部品吸着ヘッドは、請求項６または請求項７において、前記ツールは複数であり、任意の１つのツールを前記ツール保持部で吸着保持するよう構成したことを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項９記載の部品吸着ヘッドは、請求項６または請求項７において、ツール保持部の前記吸着面に連通したツール吸着保持用の空気通路は複数であり、ツール保持部がツールを吸着保持した状態で前記ツール保持部の側の前記複数の空気通路の間に位置するように前記ツールの吸着保持面に凹部を形成したことを特徴とする。
【００２０】
本発明の請求項１０記載の部品吸着ヘッドは、請求項６または請求項７において、前記ツール保持部の前記ツール吸着保持用の空気通路は複数であり、前記複数の空気通路の間に位置するように吸着面に凹部を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は上記した構成によってツールのわずかな浮きでも確認可能となり、ダストの進入等の要因によりツールの保持状態に異常が生じた時に設備を自動停止することが可能となる。そして電子部品の搭載位置ズレ等の不良発生を未然に防ぐことにより、生産品質を向上させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明の部品吸着ツール保持方法を実施の形態に基づいて説明する。
図１〜図５は本発明の部品吸着ツール保持方法を採用した搭載ヘッドを示す。
この搭載ヘッドは、図４に示す電子部品実装装置１０に使用されている。電子部品実装装置１０では、搭載ヘッド１１は、水平方向及び上下方向に移動可能な機能を有している。搭載する電子部品はトレイ供給部１２のトレイ内に収納されている。反転ヘッド１３は、トレイ供給部１２内の電子部品をピックアップして上下反転する機能と、反転した状態で水平方向に移動する機能とを有している。
【００２３】
実装を受ける回路基板６は搬送レール１４の上を搬入搬出される。実装位置で停止中の回路基板６に対して、搭載ヘッド１１は、前記水平方向に移動した反転ヘッド１３に保持されている電子部品を再度ピックアップして、回路基板６に搭載する。
【００２４】
図１に示す搭載ヘッド１１は、実装する電子部品に応じた先端形状のツール１５と、空気吸着してツール１５を保持するツール保持部１６と、真空源７と、ツール１５を吸着保持する空気の流量を測定するツール吸着流量測定部２４を有している。ツール吸着流量測定部２４は、ツール保持部１６に形成された空気通路１６ａ，１６ｂと前記真空源７との吸引経路に介装された流量計１７と、メモリと中央処理装置を主要部とした処理装置１８とで構成されている。
【００２５】
さらに、空気通路１６ａ，１６ｂと流量計１７との間には、切替器１９が介装されており、通常は空気通路１６ａ，１６ｂが切替器１９を介して真空源７の側に切り換えられており、後述の回避動作実行時には処理装置１８によって空気通路１６ａ，１６ｂが一時的に圧力源２０の側に切り換えられる。
【００２６】
なお、図４において２１ａ，２１ｂ，・・・は、複数のツール収容部で、使用前のツール１５が保管されている。
図２に示すようにツール１５には、ツール保持部１６の吸着面１６ｃに対応する吸着保持面１５ａに、吸着孔１５ｂに連通する空気通路１５ｃとこの空気通路１５ｃの周りに形成された凹部１５ｄが形成されている。
【００２７】
ツール保持部１６の吸着面１６ｃには、ツール１５の空気通路１５ｃに対応する空気通路１６ｄと、ツール１５の外周とツール１５の凹部１５ｄの外周との間に対応して前記空気通路１６ａ，１６ｂが形成されている。ここで空気通路１６ａ，１６ｂの前記吸着面１６ｃ側の開口２２は、ツール１５の吸着保持面１５ａの吸着部位の形状に沿って仮想線で示す長円形に形成されている。
【００２８】
図３は処理装置１８の構成を示している。
ツール保持部１６は流量計１７を介して真空源７に接続されており、目的の形状のツール１５が保管されているツール収容部２１ａ，２１ｂ，・・・の何れかにツール保持部１６が接近して吸着保持を開始すると、ステップＳ１では、空気吸引されて流れている空気の流量を流量計１７から読み取る。
【００２９】
ステップＳ２では、ステップＳ１で読み取ったサンプル流量値Ｆｓと予め設定されている設定流量値Ｆｒを比較する。
図５はツール１５の吸着保持面１５ａの大きさが３０ｍｍ×３０ｍｍの大きさの場合のツール浮き量とエアー流量との実験結果を示している。真空源７の吸引能力が１２０リットル／分の場合、ダスト９の進入によりツール１５に５．０μｍ程度の浮きが生じた時に、流量計１７で０．３１リットル／分のエアーの流れが確認された。ツール１５の浮きが１０．０μｍの時には０．５８リットル／分、ツール１５の浮きが５０μｍの時には４．９リットル／分の流れが確認された。本実験から流量センサによって直径５μｍレベルの浮きを確認することは可能であるといえる。
【００３０】
例えば、設定流量値Ｆｒを１．０リットル／分に設定した場合には、サンプル流量値Ｆｓが１．０リットル／分を越えない場合には、ステップＳ２において“正常な吸着状態になっている”と判定されて、ステップＳ３で電子部品の通常の実装を開始する。ステップＳ３ではツール１５の吸着孔１５ｂに連通するツール保持部１６の空気通路１６ｄを真空源に接続して電子部品の実装を実行する。
【００３１】
サンプル流量値Ｆｓが２．０リットル／分のような場合には、ステップＳ２においてダスト９がツール１５の吸着保持面１５ａとツール保持部１６の吸着面１６ｃとの間に噛み込んでいて２０数μｍの前記浮きが発生しているとして“ツール保持不良発生”と判定して、ステップＳ３を実行しない。
【００３２】
このように従来の圧力計による判定では検出することができなかった数１０μｍのダスト９の噛み込みも検出できる。
ステップＳ２において“ツール保持不良発生”と判定した場合には、ステップＳ４以降のルーチンを実行する。
【００３３】
ステップＳ４では、ツール収容部に対してツール保持部１６を上昇させてツール１５の吸着保持面１５ａとツール保持部１６の吸着面１６ｃとの距離をＬ１に設定する。この状態でステップＳ５では、切替器１９を圧力源２０の側に切り換えてツール保持部１６の空気通路１６ａ，１６ｂからツール１５の吸着保持面１５ａに向けて空気を噴射して切替器１９を元に戻す。
【００３４】
その後、ステップＳ６では、ステップＳ４で持ち上げたツール保持部１６を元の位置に降下させる。ステップＳ７とステップＳ８では、ステップＳ１とステップＳ２と同様に、流量計１７で空気吸着の流量を計測し、サンプル流量値Ｆｓと設定流量値Ｆｒを比較する。
【００３５】
ステップＳ５での空気の噴射によって前記ダスト９が除去された場合には、ステップＳ８では“Ｆｓ＜Ｆｒ”と判定されてステップＳ９で電子部品の通常の実装を開始する。
ステップＳ５での空気の噴射によって前記ダスト９が除去されていなかった場合には、ステップＳ８では“Ｆｓ＞Ｆｒ”と判定されてステップＳ１０以降のルーチンを実行する。
【００３６】
ステップＳ１０では、ツール収容部に対してツール保持部１６を上昇させてツール１５の吸着保持面１５ａとツール保持部１６の吸着面１６ｃとの距離をＬ２に設定する。ここではＬ２＜Ｌ１である。
【００３７】
この状態でステップＳ１１では、切替器１９を圧力源２０の側に切り換えてツール保持部１６の空気通路１６ａ，１６ｂからツール１５の吸着保持面１５ａに向けて空気を噴射して切替器１９を元に戻す。
【００３８】
その後、ステップＳ１２では、ステップＳ１０で持ち上げたツール保持部１６を元の位置に降下させる。ステップＳ１３とステップＳ１４では、ステップＳ１とステップＳ２と同様に、流量計１７で空気吸着の流量を計測し、サンプル流量値Ｆｓと設定流量値Ｆｒを比較する。
【００３９】
ステップＳ１０での空気の再噴射によって前記ダスト９が除去された場合には、ステップＳ１４では“Ｆｓ＜Ｆｒ”と判定されてステップＳ１５で電子部品の通常の実装を開始する。
【００４０】
ステップＳ１１での空気の噴射によって前記ダスト９が除去されていなかった場合には、ステップＳ８では“Ｆｓ＞Ｆｒ”と判定されてステップＳ１６でエラー表示を行う。
このようにステップＳ２において前記ダスト９があると判定した場合であっても、必要に応じて自動的にステップＳ４〜ステップＳ８のルーチンと、ステップＳ１０〜ステップＳ１４のルーチンを繰り返すので、ツール１５の浮き上がりの防止に極めて有効である。
【００４１】
さらに、この実施の形態ではツール１５の吸着保持面１５ａに特殊な凹部１５ｄを形成しているため、ステップＳ５またはステップＳ１１におけるダスト９の噛み込み回避の信頼性が著しく向上している。つまり、ツール保持部１６の空気通路１６ａ，１６ｂから噴射された空気で吹き飛ばされるだけでなく、吹き飛ばされたダスト９のうちで内側に吹き飛ばされたダスト９があっても、そのダスト９が凹部１５ｄに収容されるので、ツール１５の浮きの原因にならないように考慮されている。
【００４２】
なお、凹部１５ｄを設ける場合には、ツール保持部１６の吸着面との接触面積の面積の５０％以上を凹状態としてツール保持部と非接触となるようにした場合に特に有効であった。
【００４３】
なお、上記の実施の形態では、ツール１５の吸着保持面１５ａに凹部１５ｄを形成したが、従来と比べると凹部１５ｄを形成しない場合であってもツール１５の浮きの低減に有効である。
【００４４】
さらに、ツール１５の外周と凹部１５ｄの外周との距離をＬ０とした場合、ステップＳ５またはステップＳ１１におけるツール保持部１６の空気通路１６ａ，１６ｂの位置関係は、図６に示すように、ツール１５の外周から“Ｌ０／２”の位置またはその付近に設定した時に安定な動作を期待できることを確認した。
【００４５】
さらに、ツール１５に凹部１５ｄを形成し、ツール保持部１６の空気通路１６ａ，１６ｂの吸着保持面１５ａでの開口２２の形状を長孔形状にしたため、吹き出されるエアーはより広がりを持ち、ダストを外部に出す確率は高くなる。
【００４６】
なお、ツール１５に凹部１５ｄを形成しなかった場合であっても、ツール保持部１６の空気通路１６ａ，１６ｂの吸着保持面１６ｃでの開口２２の形状を長孔形状にして、吹き出されるエアーに広がりを与えることは有効である。
【００４７】
上記の実施の形態では、ステップＳ４での距離Ｌ１とステップＳ１０での距離Ｌ２とをＬ２＜Ｌ１に設定して、ステップＳ５とステップＳ１１での空気の噴射力が同じであってもステップＳ１０〜ステップＳ１４で１回目の噴射よりもより確実にダスト９の除去を図ったが、Ｌ２＝Ｌ１でも従来に比べて信頼性の向上を期待できる。
【００４８】
上記の各実施の形態において、ステップＳ４での距離Ｌ１とステップＳ１０での距離Ｌ２は固定であったが、距離Ｌ１をステップＳ１でのサンプル流量値Ｆｓに応じてサンプル流量値Ｆｓが多い場合には距離を近づけ、サンプル流量値Ｆｓが少ない場合はその逆である。距離Ｌ２の場合は、ステップＳ７でのサンプル流量値Ｆｓに応じてサンプル流量値Ｆｓが多い場合には距離を近づけ、サンプル流量値Ｆｓが少ない場合はその逆である。
【００４９】
上記の各実施の形態において、ステップＳ５での吹きつけ時間とステップＳ１１での吹きつけ時間は固定であったが、ステップＳ５での吹きつけ時間をステップＳ１でのサンプル流量値Ｆｓに応じてサンプル流量値Ｆｓが多い場合には長くし、サンプル流量値Ｆｓが少ない場合はその逆である。ステップＳ１１での吹きつけ時間の場合は、ステップＳ７でのサンプル流量値Ｆｓに応じてサンプル流量値Ｆｓが多い場合には長くし、サンプル流量値Ｆｓが少ない場合はその逆である。
【００５０】
上記の各実施の形態では、ステップＳ２またはステップＳ８において、“ツール保持不良”と判定された場合には、ステップＳ５またはステップＳ１１で空気を噴射してダストを除去したが、ステップＳ２またはステップＳ８において、“ツール保持不良”と判定された場合に、ステップＳ５またはステップＳ１１で空気を噴射する代わりにブラシ等の手段によってツール１５の吸着保持面１５ａを掃いてダストを除去するのも有効な手段である。
【００５１】
上記の各実施の形態では、目的の形状のツール１５が保管されているツール収容部２１ａ，２１ｂ，・・・の何れかにツール保持部１６が接近して直ちにステップＳ１を実行して吸着保持を開始したが、ステップＳ１の実行の前に、ツール保持部１６から目的の形状のツール１５に向かって空気を噴射してダストを吹き飛ばして排除するステップＳ０を実施することによって、ステップＳ２において“正常な吸着状態になっている”と判定される可能性がより向上する。
【００５２】
上記の各実施の形態では、ステップＳ５またはステップＳ１１において、ツール１５に噴射する空気はツール１５の吸着に使用する空気通路１６ａ，１６ｂであったが、電子部品の吸着用に使用する空気通路１６ｄを、切替器１９と同様にして処理装置１８によって一時的に圧力源の側に切り換えて、空気通路１６ｄからツール１５に空気を噴射してダスト９を排除するよう構成しても同様である。
【００５３】
上記の各実施の形態のうちで一部の例ではツール１５の吸着保持面１５ａに凹部１５ｄを設け、排除したダスト９をこの凹部１５ｄに収容して、ツール１５の浮きの発生を回避したが、図６に示すようにツール保持部１６の吸着面１６ｃに同様の凹部２３を形成しても、ツール１５の浮きを回避できる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明にかかる電子部品の搭載ヘッドはツール保持状態を精度高く確認可能になるので、電子部品の搭載位置ズレ等の不良発生を未然に防ぐことができる。電子部品の搭載品質を高める上で有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の部品吸着ツール保持方法を実施する部品吸着ヘッドの要部の断面と接続図
【図２】同実施の形態のツールとツール保持部の要部斜視図
【図３】同実施の形態の処理装置のフローチャート図
【図４】同実施の形態の部品吸着ヘッドを使用する電子部品実装装置のハウジングの一部を切り欠いた斜視図
【図５】同実施の形態のツール浮き量とエアー流量の実験結果図
【図６】ツール保持部における空気通路の位置を示す具体例の断面図
【図７】別の実施の形態のツールとツール保持部の要部斜視図
【図８】従来のツールとツール保持部による実装工程を示す断面図
【図９】従来の部品吸着ヘッドの断面と接続図
【図１０】同従来例のツールの浮きを説明する断面図
【符号の説明】
【００５６】
６    回路基板
７    真空源
９    ダスト
１０    電子部品実装装置
１１    搭載ヘッド
１２    トレイ供給部
１３    反転ヘッド
１４    搬送レール
１５    ツール
１５ａ    ツール１５の吸着保持面
１５ｂ    ツール１５の吸着孔
１５ｃ    ツール１５の空気通路
１５ｄ    ツール１５の凹部
１６    ツール保持部
１６ａ，１６ｂ    ツール保持部１６に形成された空気通路
１６ｃ    ツール保持部１６の吸着面
１６ｄ    ツール保持部１６の空気通路
１７    流量計
１８    処理装置
１９    切替器
２０    圧力源
２１ａ，２１ｂ    ツール収容部
２２    空気通路１６ａ，１６ｂの開口
２３    凹部
２４    ツール吸着流量測定部
Ｆｓ    サンプル流量値
Ｆｒ    設定流量値
【図１】
2008218533.tif 000003
【図２】
2008218533.tif 000004
【図３】
2008218533.tif 000005
【図４】
2008218533.tif 000006
【図５】
2008218533.tif 000007
【図６】
2008218533.tif 000008
【図７】
2008218533.tif 000009
【図８】
2008218533.tif 000010
【図９】
2008218533.tif 000011
【図１０】
2008218533.tif 000012