(57)【要約】      （修正有）【課題】基板の反りがあった場合でも電子部品に対して衝撃力を与えずに装着することができる電子部品装着方法及び電子部品装着装置を提供する。【解決手段】軸心部が中空状となって部品Ａを吸着するノズル先端部品３７と中空状プランジャ３２を一体的に構成させ、前記ノズル先端部３７からの押し上げ力に応じて中心軸方向に変形する弾性支持体３１を構成させると共に、電子部品Ａを真空吸引した際に発生する力よりわずかに強い力で前記弾性体３１を押圧して前記ノズル先端部品３７と中空状プランジャ３２と弾性体３１を一体係合するようにした。【効果】プリント基板に反りが生じている場合でも安定で且つ品質の良い電子部品装着が可能である。【選択図】図３
2007266334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルで所望とする電子部品を部品供給部から取出し、ＸＹテーブルに拘束されたプリント基板の印刷はんだ上面にノズルを下降させて電子部品を装着する電子部品装着装置において、
軸心部が中空状となって部品を吸着するノズル先端部品と中空状プランジャを一体的に構成し、前記ノズル先端部からの押し上げ力に応じて中心軸方向に変形する弾性支持体を構成し、電子部品を真空吸引時に発生する吸引力より大きい力で前記弾性体を押圧して前記ノズルと中空状プランジャと弾性体を一体係合した構成としたことを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項２】
請求項１記載の電子部品装着装置において、
圧縮ばねを内在させた第１円筒状中空部品と前記圧縮ばねを押し当てて圧縮ばね中心軸方向に稼動する中空状プランジャを一体的に構成し、前記中空状プランジャの先端部に中空状に成した先端部品を一体的に配設させた組み立て構造体と、前記組み立て構造体を第２円筒状中空部品を介して内部に納める第１支持体と、前記第１支持体と一体係合されると共に内面にノズル先端部品が摺動できる隙間を設けた第２支持体とからなり、前記組み立て構造体と第２円筒状中空部品と第１支持体と第２支持体を一体に構成し、前記圧縮ばねの弾性変形により先端部品と第２支持体の非結合部間で相対摺動するように構成したことを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項３】
請求項１記載の電子部品装着装置において、
部品装着方向に対して垂直方向に互い違いに交差させてスリットを設けた複数スリット状構造体とノズル先端部品を一体的に構成させ、該ノズル先端部品内周と先端部が一体係合される中空状プランジャを設け、該ノズル先端部品からの押し上げ力に応じてノズル中心軸方向に前記複数スリット状構造体により構成される弾性支持体の変形とノズルと中空支持体の非結合部間で相対摺動するように構成したことを特徴とする電子部品装着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板上に電子部品を装着する電子部品装着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の電子部品装着装置では、特許文献１と特許文献２に記載された例が知られている。
【０００３】
このうち、特許文献１に記載された電子部品装着装置における装着ヘッドは、周方向に複数本の吸着ノズルを配設すると共に、当該各吸着ノズルを出没自在に装着したノズルホルダと、該ノズルホルダをその軸心廻りに正逆回転させる回転駆動手段とを備えている。回転駆動手段により、使用する任意の一つの吸着ノズルが突き出し位置に臨むようにノズルホルダを回転させると共に、吸着ノズルを突き出し位置で前記ノズルホルダの下面から突き出して電子部品を装着する。先端部で電子部品の吸着と装着動作を行うノズルは、ローラガイドに案内されると共に内部に真空流路を形成するシャフトとノズルを圧縮ばねに抗して出没させるためのローラフォロアと一体的な構造を成している。
【０００４】
また、特許文献２に記載された電子部品装着装置では、電子部品を吸引する吸引位置と該電子部品を吸着した状態で保持する吸着保持位置との間で昇降駆動されるホルダ部と、該ホルダ部に相対移動可能に装着されたノズル本体を有する吸着ノズルを備えた部品挿着装置において、上記ノズル本体を、電子部品吸着口が形成されたノズルチップと該ノズルチップと上記ホルダ部との間に設けられたノズル中間部とを備えたものとし、該ノズル中間部と上記ホルダ部との間に該ノズル中間部を弾性支持するコイルばね（第１緩衝機構）を配設すると共に、上記ノズルチップとノズル中間部との間に該ノズルチップを弾性支持する肉薄部（第２緩衝機構）を設けている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−６９７２号公報
【特許文献２】特開２００３−１６５０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の電子部品装着技術によれば、実装における生産効率を上げる目的で電子部品を装着する際に高速に垂直方向に下降される。
【０００７】
特許文献１は、吸着ノズル，真空流路を形成するシャフト、及び出没のためのローラフォロアとが一体的な構造となっていて、その重量が小さくない。このため装着時には、可動部重量と装着時の速度により、衝撃エネルギが電子部品に加わる。最近の電子部品の微小化に伴いその衝撃力が無視できなくなっている。
【０００８】
特許文献２は、上述衝撃力による電子部品の割れや欠けを防止する目的として、コイルばね（第１緩衝機構）と電子部品を弾性支持する肉薄部（第２緩衝機構）を設けるようにしている。しかし、この方法は、ノズル本体を構成する部品点数が多く、且つ組み立てが複雑でコスト高となる。
【０００９】
電子部品装着装置は、一般に部品の種類，装着位置を記憶したデータが記憶装置に記憶される。装着ノズルに取出された電子部品は、該記憶データに基づきＸＹテ−ブル等によりプリント基板（以下、基板と略す）が移動・位置決めされた後装着される。この際、部品の種類毎に厚さが異なる場合には、取出ノズルの下降量を常に同じにしておいたのでは確実な部品装着が行うことができないので、部品の種類毎にノズルの下降すべき距離に関するデータとしての部品厚データ、あるいは部品供給部から部品を取出した後の部品下面の検出データなどが記憶されており、これらのデータに基づきノズルの下降が制御されている。しかし、電子部品を基板に装着する際に、基板に凹凸（以下、反りと略す）があると部品の装着ミスが発生するときがある。例えば、基板が基準とする基板高さより下側に凸になっているときには、予め印刷されている半田に部品からの十分な押付力が加わらないため、装着の位置ずれ誤差，部品倒れ、あるいは欠品などの装着ミスが発生する。逆に、基板が基準とする基板高さより上側に凸になっているときには、部品からの押付力が過大となり、半田が周辺に広がったり、あるいは部品を損傷するなどの装着ミスが発生する。
【００１０】
特許文献１に示された例は、上述の基板の反りに対して考慮されていないため高品質の部品装着が困難であるといった課題がある。また、特許文献２に示された例は、装着時の衝撃力による電子部品の割れや欠けを防止する目的に緩衝機構を設けているが、基板に凹凸が生じている場合でも高品質な装着を可能とする方法が開示されていない。
【００１１】
本発明は、上記問題を有利に解決するもので、基板に反りがあった場合でも電子部品に対して衝撃力を与えずに装着できる電子部品装着装置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】
【００１２】
上記目的達成のために、本発明の電子部品装着装置は、軸心部が中空状となって部品を吸着するノズル先端部品と中空状プランジャを一体的に構成させ、ノズル先端部からの押し上げ力に応じて中心軸方向に変形する弾性支持体を構成させると共に、電子部品を真空吸引した際に発生する力よりわずかに強い力で前記弾性体を押圧してノズルと中空状プランジャと弾性体を一体係合するように成したことを特徴とする。このため、基板に反りがある場合でも弾性支持体の変形によって反りの影響を吸収できる点とプランジャとノズル先端部品を軽量とすることで電子部品に与える衝撃力を小さくできる点から、押付力が過大となって半田が周辺に広がったり、あるいは電子部品を損傷するようなことを防止できる効果がある。また、電子部品を真空吸着した際には、吸引通路摺動部の断面積に応じた真空力が発生するが、上述の予圧によりノズル先端部品の先端部（および吸着部品下面）位置が不動となり、装着位置を常に一定となる条件で吸着・装着できる。
【００１３】
また、電子部品装着装置を実現する構造として、圧縮ばねを内在させた第１円筒状中空部品と圧縮ばねを押し当てて圧縮ばね中心軸方向に稼動する中空状プランジャを一体的に構成させ、中空状プランジャの圧縮ばねを押し当てる側と反対側の先端部に中空状に成した先端部品を一体的に配設させた組み立て構造体と、組み立て構造体を第２円筒状中空部品を介して内部に納める第１支持体と、第１支持体と例えばネジ締結などで一体係合されると共に内面が前記ノズルを摺動できるようにわずかに隙間を設けた第２支持体とからなり、組み立て構造体と第２円筒状中空部品と第１支持体と第２支持体を一体に構成させ、圧縮ばねの弾性変形によりノズル先端部品と第２支持体の非結合部間で相対摺動するように成したことを特徴とする。
【００１４】
さらにまた、電子部品装着装置を実現する別の構造として、部品装着方向に対して垂直方向に互い違いに交差させてスリットを設けた複数のスリット状構造体とノズル先端部品を一体の構成をさせ、ノズル先端部品内周と先端部が一体係合される中空状プランジャを設け、ノズル先端部品からの押し上げ力に応じてノズル中心軸方向に前記複数スリット状構造体により構成される弾性支持体の変形とノズルと中空支持体の非結合部間で相対摺動するように成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上に述べたように、本発明の電子部品装着装置によれば、軸心部に設けた圧縮ばね、及びこの圧縮ばねを押すプランジャ先端部に電子部品の吸着・装着を行う部品を一体にした構造体により、基板の反りがあった場合でも、圧縮ばねの弾性変形により力を吸収でき電子部品に対する衝撃力を与えずに装着が可能となる。加えて、圧縮ばねには初期力を加えて組み立てることから、電子部品を真空吸着した際に発生する力が生じても部品下面位置が不動であるため、安定した装着が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明の実施例について、図１ないし図２０を参照して説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１に電子部品装着装置の概略平面図を示す。また、図２に、電子部品装着装置の一部を破断させた側面図を示す。図１及び図２に示すように、この電子部品装着装置１は、装置本体２を挟んで相互に平行に、チップ状の電子部品（以下、チップ部品という場合もある）Ａを供給する供給系３と、電子部品Ａを基板Ｂに装着する装着系４とを配して構成されている。装置本体２には、駆動系の主体を為すインデックスユニット６と、これに連結された回転テーブル７と、この回転テーブル７の外周部に搭載した複数個(例えば１２個)の装着ヘッド８とが設けられている。この回転テーブル７はインデックスユニット６により、複数の吸着ノズル９を備えた装着ヘッド８の個数に対応する間欠ピッチで間欠回転される。回転テーブル７が間欠回転すると、各装着ヘッド８に搭載した任意の吸着ノズル９が供給系３及び装着系４に適宜臨み、供給系３から供給された電子部品Ａを吸着した後、装着系４に回転搬送し、装着系４に導入した基板Ｂにこれを装着する。
【００１８】
供給系３は、基板Ｂに装着する電子部品Ａの種類に応じた数のテープカセット１６を有し、テープカセット１６は、一対のガイドレール２０にスライド自在に案内された供給台１５に、横並びに着脱自在に取り付けられている。供給台１５には、そのスライド方向にボールネジ１８が螺合しており、供給台１５は、ボールネジ１８の一方の端に連結した送りモータ１７の正逆回転により進退され、装着ヘッド８の吸着位置に所望のテープカセット１６を選択的に臨ませる。各テープカセット１６には、所定のピッチで電子部品Ａが装填されたキャリアテープＣが、テープリール５から巻き出された状態で搭載されており、電子部品Ａは、テープリール５から巻き出されたキャリアテープＣから随時、吸着ノズル９により吸着されてゆく。
【００１９】
装着系４は、載置した基板ＢをＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させるＸＹテーブル１３，ＸＹテーブル１３の前後に配設した基板搬入搬送路２３及び基板搬出搬送路２４と、基板搬入搬送路２３上の基板ＢをＸＹテーブル１３に、同時にＸＹテーブル１３上の基板Ｂを基板搬出搬送路２４に移送する基板移送装置２５とで構成されている。
【００２０】
Ｙテーブル１１はＹ軸モータ１２の回動によりＹ方向に移動し、ＸＹテーブル１３はＸ軸モータ１４の回動によりＹテーブル１１上でＸ方向に移動する構成となっている。すなわち、ＸＹテーブル１３は結果的にＸＹ方向に移動するＸＹテーブルであり、そのテーブル面上に電子部品Ａが装着される基板Ｂを図示しない固定手段により、Ｘ方向，Ｙ方向、及びＺ（高さ）方向に固定して載置する。
【００２１】
基板搬入搬送路２３の下流端まで送られてきた基板Ｂは、基板移送装置２５により、
ＸＹテーブル１３上に移送され、同時に電子部品Ａの装着が完了したＸＹテーブル１３上の基板Ｂは、この基板移送装置２５により、基板搬出搬送路２４に移送される。ＸＹテーブル１３上に載置された基板Ｂは、ＸＹテーブル１３により適宜移動され、各装着ヘッド８により次々と送られてくる電子部品Ａに対応して、その部品装着部位を所望の装着位置に臨ませ、各吸着ノズル９から電子部品Ａの装着を受ける。
【００２２】
図１に示す吸着ステーションＩは回転テーブル７の間欠回転により吸着ノズル９が供給系３より電子部品Ａを吸着し取出す装着ヘッド８の停止位置であり、この吸着ステーションＩにて吸着ノズル９が電子部品Ａを吸着する。
【００２３】
部品認識装置２１は吸着ノズル９が吸着する電子部品Ａの位置ずれを、電子部品Ａの下面をカメラにて所定の視野範囲で撮像し、その撮像画面を画像処理して認識するものであり、認識ステ−ションIIに設けられている。
【００２４】
認識ステーションIIの次に装着ヘッド８の停止する位置が角度補正ステーションIII であり、装着ヘッド８が、部品認識装置２１の認識結果による電子部品Ａの角度位置ずれ量を補正する位置である。ここでは、補正する角度量を予め決められた角度量に加算した量だけヘッド回動装置２２が装着ヘッド８をθ方向に回動させる。θ方向とは上下方向に伸びるノズル９の軸の周りに回転する方向である。
【００２５】
回転テーブル７が角度補正ステーションIIIの次に停止する位置は、装着ステーション
IVである。装着ステーションIVにおいて、吸着ノズル９が吸着した電子部品Ａが装着ヘッド８の下降により基板Ｂに装着される。
【００２６】
なお、吸着ノズル９は装着ヘッド８に対して下降する方向に図示しない圧縮ばねで常に付勢されている。吸着ノズル９が電子部品Ａを吸着した状態で基板Ｂに当接してその後さらに装着ヘッド８が所定量下降することによりばねが所定量圧縮され、ノズル全体が所定の押圧力を受けることになる。後述のノズル部に設けたばねと区別するためにこのばねを第１のばねと称する。
【００２７】
次に、本実施例の吸着ノズルについて説明する。
【００２８】
図３に本実施例の吸着ノズル（以下、ノズルと略す）３０の組み立て断面図を示す（これは先に述べた吸着ノズル９と同じものである）。図において、３１は弾性体である圧縮ばね（以下、ばねと略する場合もある）、３２はばね３１を押し当てるプランジャ、３３は第１円筒状中空部品で上部３３ａに穴が設けられ下部３３ｂは、ばね３１とプランジャ３２の上部３２ｂが収まるようにかしめている。
【００２９】
吸着ノズル３０の先端部には電子部品Ａの吸着・装着を行う先端部品３７が設けてある。先端部品３７の内筒は内面が段付状に先細りとなるように穴３７ａを開けた構造である。先端部品３７に設けた隙間３７ｂを使って先端部品３７とプランジャ３２の先端外周部３２ｃを接着により一体化している。なお、先端部品３７とプランジャ３２の先端外周部３２ｃの固定方法は、接着による方法としたが、圧着、又はろう付け等で行ってもよく本実施例に限定するものでない。
【００３０】
図４にばね３１，プランジャ３２，第１円筒状中空部品３３、及び先端部品３７が一体となった構造の断面図を示す。図に示すように第１円筒状中空部品３３内の上部３３ａには、ばね３１が与圧を加えた状態でプランジャ３２の上部３２ｂに当接されている。すなわち、第１円筒状中空部品３３には、ばね３１を与圧が掛かるように内包した状態でプランジャ３２の上部３２ｂの外周にかしめで取り付けている。この構成とすることで、ノズルの先端部品３７とプランジャ３２が電子部品Ａを吸引した場合に弾性体であるばね３１の作用により、先端部品３７に衝撃的な力が作用することを抑制している。
【００３１】
また、図３おいて、前述の第１円筒状中空部品３３は、第２円筒状中空部品３４の内部に納められている。第２円筒状中空部品３４の上部３４ａには第１円筒状中空部品３３の上部３３ａに設けた穴に連通するように穴が設けられ、下部が肉厚のフランジ形状３４ｂとなっている。
【００３２】
図５に、図４に示した構造体と第２円筒状中空部品３４を一体に組み立てた断面図を示す。第１円筒状中空部品３３の上部３３ａ外側の上面と、第２円筒状中空部品３４の上部３４ａ内側の上面が接触させて固定されると共に、図示しない第２円筒状中空部品３４の外周部をつぶすことで複数設けられた内面側のわずかの変形により、第１円筒状中空部品が第２円筒状中空部品の内部で横方向に不動となるようにしている。
【００３３】
図３において、３５は内部が中空状の第１支持体である。第１支持体３５の下部の内面にはねじ部３５ｂを設けてある。また、３６は内部が中空状の第２支持体である。第２支持体３６の上部の外周には第１支持体３５に設けたネジ部３５ｂと噛み合うネジ部３６ｂが設けてある。第２支持体３６の中空部の内面と先端部品３７の外周は、わずかの隙間が生じるように互いの寸法を決めて作られている。また、第２円筒状中空部品３４のフランジ形状３４ｂの上部と第１支持体３５の内筒との間には、中央部に穴があき且つ厚み方向に波型形状を成して弾性変形するウエーブワッシャ３８が設けてある。
【００３４】
本実施例の吸着ノズル３０は以上の部品で構成されている。この吸着ノズル３０は、まず図５に示した構造体の第２円筒状中空部品３４の外周にウエーブワッシャ３８をはめ込み、ついで第２支持体３６の上面に第２円筒状中空部品３４のフランジ形状３４ｂ部を乗せて第１支持体３５の内面に第２円筒状中空部品３４の上面から差し込むように、ネジ部３５ｂとネジ部３６ｂを噛み合わせながら組み立てる。なお、ウエーブワッシャ３８は、Ｏリングや樹脂等の弾性体に置き換えてもよく本実施例に限定するものでない。
【００３５】
図３に示すように、第１支持体３５の上部３５ａ，第２円筒状中空部品３４の上部34ａ，第１円筒状中空部品３３の上部３３ａ，第１円筒状中空部品内部のばね収納部３１ａ，プランジャ内筒３２ａ、及び先端部品内筒の穴３７ａは、第１，第２，第３，第４，第５、及び第６の吸引通路である。第１支持体上部３５ａに設けてある第１の吸引通路は上端部が真空吸引装置３９と連通されている。真空吸引装置３９の真空引きにより発生する負圧は、上記各吸引通路を介して作動し、電子部品Ａを吸着する。
【００３６】
図６に本実施例の吸着ノズル３０の外観を示す。また、図７に本実施例の吸着ノズルの先端部品３７に力を加え、ばねを変形させた際の断面、及び外観を各々示す。
【００３７】
図８に第２支持体の断面形状を示す。図９に第２支持体３６を上から見た平面図を示す。図９に示すように、先端部品３７の内周部３６ｃは、外周とわずかの隙間が生じるように円形状に加工されている。また、図８と図９に示すように内周部３６ｃの円形の外周には９０度等間隔に合計４箇所の円弧状の切欠３６ａが設けてある。
【００３８】
図１０に先端部品３７の断面図を示す。図に示したように、先端部品３７の上部の外周に９０度等間隔に合計４箇所の半円形状座３７ｃを設けている。図３に示した吸着ノズルでは図示していないが、先端部品３７の半円形状座３７ｃと第２支持体３６の円弧状の切欠３６ａが相対するように先端部品３７の半円形状座３７ｃに鋼球（図示せず）を埋め込んで組み立てる。これによって、先端部品３７と第２支持体３６は、両者の回転位置関係が固定される。第１支持体３５に対する第２支持体３６のネジの噛み合い位置決めを調整することによって、第１支持体３５に対する先端部品３７の先端の回転位置を任意に設定することが可能となる。
【００３９】
図１１にばね３１の特性を示す。図示したように、ばね３１には初期撓み量δ０により初期力Ｆ０を発生させている。先端部品３７の下面に初期力Ｆ０を越える外力により押し込み量Ｓを与えた際には、押し込み量Ｓに応じたばね力Ｆが生じる。図に示すように、ばね定数ｋはｋ＝Ｆ′／（δ0＋Ｓ′）となる。
【００４０】
図３に示したように、電子部品Ａを真空吸着した際には、ばね収納部３１ａである第４の吸引通路の断面積に応じた真空力が発生する。本実施例のノズルでは、上述の撓み量
δ0 により初期力は、使用するばねの製作ばらつきも含めて、発生真空力よりわずかに大きい値となるように設定している。
【００４１】
以上の構成により、ばねの初期力により、電子部品を真空吸着した際に真空力が発生してもノズル先端位置（および電子部品の下面）が変動せず不動となる。
【００４２】
本実施では、前述したように第２支持体３６の内面とノズルの先端部品３７の外周にわずかの隙間がある。一方、プランジャ３２上部のくびれ部と第１円筒状中空部品３３のカシメ部である下部３３ｂの接触部においては、初期ばね力によって真空が封じられている。部品装着時にノズルの先端部品３７の先端からの押し上げの動作があると、プランジャ３２と第２支持体３６の空気が、第２支持体３６の内面とノズルの先端部品３７の外周との間の隙間から排出されると共に、真空封じ部分が開放されることからノズル内の真空がスムースに破壊され、吸着されていた部品を持ち帰ることなく安定した装着が可能となる。
【００４３】
ここで、基板に電子部品を表面装着する手順を概略説明する。電子部品は、直方体で出来ており、両側に電極（金属）部が設けられている。一方、基板上には、所望とする電子部品の両側電極部が装着される位置にランドと称する導体（Ｃｕ材）が設けられている。基板に部品を装着する際には、前記ランド部に印刷機等により、はんだペーストを予め印刷しておき、ついで電子部品装着装置により、この印刷はんだの上に電子部品を望ませ適度の押圧で載せる。その後、リフロー炉内に投入することではんだペーストを溶融させランドと電極部を電気的且つ機械的に接合させる。電子部品をはんだペーストの上に装着する際、予め印刷されているはんだペーストに部品からの十分な押し付け力が加わらないと、装着の位置ずれ誤差，部品倒れ、あるいは欠品などの装着のミスが発生する。逆に、押し付け力が過大となると、半田が周辺に広がったり、あるいは部品を損傷するなどの装着ミスが発生する。
【００４４】
本実施例の吸着ノズルは、ばね材質と形状、すなわち線径，平均径，自由長，巻き数、及び初撓み量δ0 等により、先端部の荷重対先端変位の特性、すなわちばね定数，初期力Ｆ０を自在に設計できる。このため、電子部品を装着時した際の印刷はんだに加える力を所望のものに設定できる効果がある。また、印刷はんだを押し付ける可動部品は、プランジャ３２と先端部品３７のみとなり、この２つの部品を軽量にすることで、高速に装着動作をした場合でも電子部品に与える衝撃力を小さくできる効果がある。
【実施例２】
【００４５】
次に、本発明の他実施例を図１２から図１５を用いて説明する。
【００４６】
図１２に本実施例の吸着ノズル（以下、ノズルと略す）の部分断面図を示す。図において、４１はノズル、４２は中空支持体である。先の第１実施例では第１中空円筒部品，第２円筒状中空部品，ばね，プランジャに一体化した先端部品等を別々の部材で構成してノズル先端部に所定力以上の押付け力を印加したときにノズル先端部が第２支持体３６内に引き込まれて、電子部品や基板に大きな荷重が作用しないようにしたものである。
【００４７】
第２実施例の構成では、ノズル４１は複数のスリット４１ａによりノズル上端部４１ｃ側とノズル先端部４１ｄ側に区分けされている。ノズル４１の中空部分には中空支持体
４２がノズル上端部４１ｃとスリット４１ａ及びノズル先端部４１ｄを連結するように設けてある。この中空支持体４２の外周とノズル先端部４１ｄの内周面（接触する部分）は接着剤、又ははんだ付け等により固定されている。中空支持体４２のスリット４１ａやノズル上端部４１ｃに相当する部分は上下に移動できるように、両者間はフリーの状態に構成してある。
【００４８】
図１２において、４３，４４，４５は第１，第２，第３の吸引通路である。第３の吸引通路４５は上端部が真空吸引装置３９と連通されている。真空吸引装置３９の真空引きにより発生する負圧は、上記各吸引通路を介して作動し、電子部品Ａを吸着する。
【００４９】
図１３にノズル４１の断面形状を示す。また、図１４に図１３のＡ−Ａ′矢視に示すラインの断面図を示す。両図に示したように、ノズルの中央部には中心軸に対してほぼ水平方向に互い違いに複数のスリット４１ａを設けている。この複数のスリット４１ａによって任意厚みの弾性支持体４１ｂが複数形成される。ノズル上端部４１ｃが固定されている場合、ノズル先端部４１ｄからの押し上げ力に応じてノズル中心軸方向に各弾性支持体
４１ｂが弾性変形する。
【００５０】
図１５に中空支持体４２の断面を示す。中空支持体４２は、一端側（後端部側）の太い部分４２ａとノズル先端部側に位置する細い部分４２ｂからなる。同図の先端からｈ１長さの部分は図１３のノズル４１のＬ１長さの部分と係合され一体となる部分である。中空支持体４２のｈ２長さ部分の外径とノズル４１のＬ２部内径との間にわずかのギャップが設けられている。また、中空支持体４２のｈ３長さ部分（後端部側の太い部分４２ａ）の外径とノズル４１の吸引通路４５の内径との間にわずかのギャップが設けられている。ノズル先端部４１ｄを押圧あるいは除圧することにより、ノズル先端部４１ｄが上下方向に可動する。また、Ｌ１とｈ１の長さはほぼ同一であるが、Ｌ２とｈ２の長さは、初期撓み量δ0＝Ｌ２−ｈ２ となるように中空支持体４２のｈ２の長さをわずかに短くしている。図１２に示すように、ノズル４１と中空支持体４２を結合する際には、ノズル４１のＬ２部分をδ0 だけ縮め、上述弾性体に予圧を加える。なお、中空支持体４２の先端ｈ１部とノズル４１のＬ１部４１ｆの係合は、圧入，接着，はんだ付け、あるいはろう付け等によるものであるが、本実施例に限定されるものでない。なお中空支持体４２は与圧をかけた状態でノズル先端部に固定することで、与圧を保持することができる。
【００５１】
図１１に示したように、ばねには初期撓み量δ０により初期力を発生させている。ノズル４１のノズル先端部４１ｄに初期力を越える外力により押し込み量Ｓを与えた際には、押し込み量Ｓに応じたばね力Ｆが生じる。
【００５２】
本実施例のノズル４１において、スリット４１ａを設ける部分の外径寸法とスリット切り込み深さ，弾性支持体４１ｂの肉厚寸法，弾性支持体構成数等により、先端部の荷重対先端変位の特性、すなわち弾性体のばね定数を自在に設計できる。このため、電子部品装着時における印刷はんだに加える力を所望のものに設定できる効果がある。また、ノズルの弾性支持体先端部は軽量にすることで、高速に装着動作をした場合でも電子部品に与える衝撃力を小さくできる効果がある。
【００５３】
図１１に示すように、電子部品Ａを真空吸着した際には、第３の吸引通路４５の断面積に応じて真空力が発生する。図１２に示した本実施例のノズルでは、図３に示したノズルと同様に、上述の撓み量δ0 により初期力は、使用するばねの製作ばらつきも含めて、前記発生真空力よりわずかに大きい値となるように設定している。すなわち、真空吸着で電子部品を吸着した際には、ノズル先端部が不動となる。
【００５４】
以上の構成により、ばねの初期力により、電子部品Ａを真空吸着した際に真空力が発生してもノズル先端位置（および電子部品Ａの下面）が変動せず不動となる。
【００５５】
また、表面実装基板にクリームはんだを印刷後にノズルに吸着した電子部品Ａを装着する際に、目標のノズル下降ストロークよりもはんだ表面がわずかに凸状に高い場合でも、ノズル先端に設けた弾性体の変形によって最適に装着がなされる。
【００５６】
図１６に実基板の高さを実測した一例を模式的に示す。
【００５７】
図１７に本実施例の一例を示す。図は例えば図１６に示されるようなプリント配線基板の模式図であり、基板表面への電子部品実装領域を複数の領域に分割している状態を示している。基板Ｘ，Ｙ軸方向にｍ，ｎ個から成る格子状の領域に分割する。各分割領域においては、プリント基盤の高さ情報として予め部品装着直前に計測、あるいは前もって計測したデータを元に教示される基盤の最大高さｈmax(ｉ，ｊ)、最小高さｈmin(ｉ，ｊ)の情報が記憶される。本実施例の電子部品装着方法について、図１７の（ｉk，ｊk）領域に部品を装着する場合を例に説明する。部品装着時において、基板の反りが無い理想状態の時（以下、この時を基板の基準高さと称す）のノズルの下降ストーロークは、基板基準高さｈ0，部品厚みｔ0、および印刷はんだ上面を基準に電子部品種類ごとの押し込み量ｈ0 から決定される。仮にこのストローク量をＳ0とする。ここで、電子部品の厚みがｔkの場合で任意の（ｉk，ｊk）領域に押し込み量ｈk の条件で装着する場合の本実施例での装着方法について説明する。領域（ｉk，ｊk）における基板の最大高さと最小高さを各々
ｈmax(ｉk，ｊk)，ｈmin(ｉk，ｊk)とする。本実施例では、ノズルストローク量Ｓｋ＝
Ｓ0＋ｈmin(ｉk，ｊk)＋(ｔk−ｔk)＋(ｈk−ｈ0)となるようにノズル下降位置決め制御を実施する。図１８に基板に反りがある場合での本実施例の装着方法を模式的に示す。図示したように、本実施例では、基板の最も凹となる最小高さｈmin(ｉ，ｊ) を元にノズルストローク量を決定して電子部品を装着するようにする。図１８に示すように、同一装着領域において電子部品が実装される実際の高さが最小高さｈmin(ｉ，ｊ) より高いときには、ノズル先端部に印刷はんだからの力が下方より加わる、ノズルの弾性体が変位することによって反力が吸収されることになる。
【００５８】
図１９に、本実施例における電子部品自動装着装置内の装着部品データ格納の形式を示す。図１９において、ｉ，ｊは図１８に示したＸ軸，Ｙ軸方向の領域番号を各々示す。また、図１９は自動運転時における部品装着時の部品データであり、この例ではＲ１，Ｒ２のみとした。プリント基板上に電子部品を装着する際、一般に全ての装着部品に対して基板上面の高さ情報で部品装着高さの位置決めを行う必要はない。図１９では、Ｒ１の場合は、上述のように部品厚みｔk、この部品での押し込み量ｈk、および実際の基板表面高さを計測情報から得た最小高さｈmin とからノズルの下降ストロークを決定し装着を実行する。Ｒ２に対しては表面高さ如何によらず予め決めておいた下降ストローク（Ｓ0）で装着を実行する。この結果、図１９に示したように、部品Ｎo.１〜Ｎo.１８のうちＮo.４，Ｎo.５，Ｎo.９，Ｎo.１０，Ｎo.１６、及びＮo.１７は基板高さ情報を必要としない。このように、必要最小限の基板表面高さ情報を使用することで後述する計測処理時間を極力低減している。なお、部品での押し込み量ｈk は、装着する電子部品の種類ごとに決定される。
【００５９】
図２０に、基板装着系及び本実施例の基板高さを計測するセンサ取り付け方法の平面図を模式的に示す。図１，図２と同一部品には同じ記号で示した。図において２８はＸＹテーブル１３に設けた位置決めピンである。図示したように基板Ｂは、まず位置決めピン
２８によりＸ方向に位置決めされ、ついでＸ方向へのガイドとＹ方向のクランプの両機能を兼ねたＹクランプによりＹ方向に位置決めされる。２６Ａは固定側Ｙクランプ、２６Ｂは可動側Ｙクランプであり、両者ともに断面が「コ」字状のガイド溝（図示せず）が形成されている。可動側Ｙクランプ２６Ｂのガイド溝には図示しないエアーシリンダが設けられ、可動側Ｙクランプ２６ＢのＹ方向位置決めとエアーシリンダの作動により、導入される基板Ｂを固定側Ｙクランプ２６Ａとの間でＹ方向に押圧・固定できるようになっている。固定側Ｙクランプ２６Ａと可動側Ｙクランプ２６Ｂには、Ｚクランププレートと称する部材（図示せず）が配設され、Ｚクランププレートを上方に移動制御することにより、基板Ｂを「コ」字状のガイド溝の上面、すなわちＺ方向に押圧・固定できるようになっている。
【００６０】
２６Ｃはテーブルベースである。テーブルベース２６Ｃには、バックアップピン（図示せず）と称する部材が立設するための多数のセット孔２６ｄが形成されている。バックアップピンは、基板Ｂを下側から支えるものであり、剛性のある基板Ｂが導入される場合には用いることなく上述Ｚクランププレートのみで基板Ｂを支持する。テーブルベース26Ｃは、Ｙテーブル１１と一体となっている。固定側Ｙクランプ２６Ａ，可動側Ｙクランプ
２６Ｂ、及び基板Ｂは、一体となって支持され図示しない昇降装置によってテーブルベース２６Ｃ上、すなわちＺ方向に可動できるようになっている。
【００６１】
基板搬入搬送路２３から移送された基板Ｂは、ＸＹテーブルの上述「コ」字状のガイド溝を介して、位置決めピン２８に突き当たりＸ方向に位置決めされる。この時は、基板Ｂ（および固定側Ｙクランプ２６Ａ，可動側Ｙクランプ２６Ｂ）は、実際の電子部品装着基準高さ位置より高い位置にある。上述昇降装置により実際の電子部品装着基準高さ位置移動する際に、可動側Ｙクランプ２６Ｂの位置決めが作動し、続いてエアーシリンダが作動して、基板Ｂを幅方向において不動に固定する。ついで、Ｚクランププレートの作動で基板Ｂを高さ方向に支持する。昇降装置の下降動作完了により、バックアップピンが基板Ｂを下側から不動に支持する。なお、その際バックアップピンは、実際にはわずかに間隙を存して基板Ｂに対峙する。この状態で基板Ｂに対し電子部品の装着が行われる。装着が完了すると上記と逆の手順で基板Ｂの固定が解かれ、基板Ｂは基板搬出搬送路２４に移送される。
【００６２】
図２０において記号ＭＣで示した点は、装着ヘッド８内に装備された吸着ノズル９により電子部品が基板に装着されるポイントである。
【００６３】
また、Ｍ１，Ｍ２は、基板表面に作成された第１，第２アライメントマークである。実際の部品装着工程には、カメラによるアライメントマークの認識作業を行うステップが含まれる。本実施例では、この認識作業ステップ終了後に基板高さを計測するものである。同図の２７は基板表面の高さを検出するセンサである。センサ２７は、例えばビーム状のレーザ光を基板表面に照射し、その際の基板からの散乱像を受光し、三角測量の原理から高さを検出する光学式センサである。
【００６４】
図１６の計測例に示したように、これまでの経験から、基板表面の凹凸はＸ方向あるいはＹ方向に連続的変化していることが判明している。このようなことから、本実施例での部品装着は、任意の点における基板高さ情報取得において、その点を代表する近傍の基板高さ情報を用いて行う方法である。例えば、図１９に示した部品データのうち部品Ｎo.１〜５に相当する図１７の領域（ｉ，ｊ）＝（２，４）での高さ測定方法の例を示す。この場合、センサ２７による測定ラインが図１７に伴示した対角ラインＬ24上に一致するようにＸＹテーブルを駆動制御させて連続的に高さを計測する。この計測データから、図１９に示す高さデータｈmin(２，４) を演算し求めるようにする。本実施例では、図１９に示す部品データから、高さデータの必要な領域のみを検出するように予め計測プログラムを組み込み、前記アライメントマークの認識作業を終えた後、この認識データをフィードバックして高さサーチ領域位置を正確に補正して高さ検出を実行する。
【００６５】
本実施例ではポイントでの高さ計測を走査して領域での高さを計測するようにしているが、複眼視（二台のＣＣＤカメラ）による非接触三次元形状計測、あるいはスリット光や格子状パターンを能動的に照射してカメラで観測し被接触に三次元形状を計測する方法を用いても良く、手段を限定するものでない。
【００６６】
また、予め高さ上限値などのしきい値を設け、上述高さ計測結果から、例えば基板の最大高さｈmax(２，４) の値がしきい値を超えるような場合、機器を停止させ部品装着作業を中断するようにしても良い。
【００６７】
以上は部品装着直前に基板の反りを検出し、この情報をフィードバックして部品装着するようにしているが、基板搬入搬送路２３から移送された基板がＸＹＺ方向にクランプされた際の基板高さを前もって計測しておき、この計測情報を教示データとして記憶し、この情報を用いて電子部品を装着するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】電子部品装着装置の概略平面図である。
【図２】電子部品装着装置の一部破断させた側面図である。
【図３】本発明の吸着ノズルの組み立て断面図である。
【図４】本発明のプランジャと第１円筒状中空部品と先端部品を一体に組立てた断面図である。
【図５】本発明のプランジャと第１円筒状中空部品と先端部品、及び第２円筒状中空部品を一体に組立てた断面図である。
【図６】本発明の吸着ノズルの外観図である。
【図７】本発明のばねを変形させた際の吸着ノズルの断面図である。
【図８】本発明の第２支持体の断面形状である。
【図９】本発明の第２支持体を上から見た平面図である。
【図１０】本発明の先端部品の断面図である。
【図１１】本発明のばねの特性図である。
【図１２】本発明の他実施例の吸着ノズルの断面図である。
【図１３】本発明の他実施例のノズルの断面図である。
【図１４】図１４のＡ−Ａ′矢視における断面図である。
【図１５】中空支持体の断面図である。
【図１６】実基板の高さを実測した一例を模式的に示した図である。
【図１７】基板の模式図で電子部品実装領域を複数の領域に分割しているようすを示す図である。
【図１８】基板に反りがある場合での本発明の装着方法を模式的に示した図である。
【図１９】本発明における電子部品自動装着装置内の装着部品データ格納形式をした図である。
【図２０】基板高さを計測するセンサ取り付け方法の平面図を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００６９】
１…電子部品装着装置、２…装置本体、３…供給系、４…装着系、６…インデックスユニット、８…装着ヘッド、９…吸着ノズル、１１…Ｙテーブル、１３…ＸＹテーブル、
２１…部品認識装置、２３…基板搬入搬送路、２４…基板搬出搬送路、２５…基板移送装置、３０…吸着ノズル、３１…圧縮ばね、３２…プランジャ、３３…第１円筒状中空部品、３４…第２円筒状中空部品、３５…第１支持体、３６…第２支持体、３７…先端部品、３８…ウエーブワッシャ、３９…真空吸引装置、Ａ…電子部品、Ｂ…基板。
【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】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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