(57)【要約】      （修正有）【課題】部品装着ヘッドを軽量化することで高速移動に対応するとともに、部品装着時に部品に与える負荷低減のため吸着ノズルの操作応答性を向上することができる電子部品装着装置を提供する。【解決手段】装着ヘッド内に部品を保持する複数の吸着ノズル１９Ａ，１９Ｂを設け、装着ヘッド内部の軸回りに吸着ノズルを移動させる手段と、吸着ノズルを昇降させる駆動力を発生するリニアアクチュエータと、リニアアクチュエータ駆動力を選択的に吸着ノズルに伝達するノズル選択機構とを設ける。【選択図】図３
2007305887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つの装着ヘッド内に複数の吸着ノズルを設けた電子部品装着装置において、
前記吸着ノズルを前記装着ヘッド内部のスプライン軸回りに移動させる回転手段と、前記軸上の直動ガイド機構と、前記直動ガイド機構の可動部に転がり軸受けを介して取り付けた中空部材と、前記中空部材を駆動するリニアアクチュエータと、前記リニアアクチュエータの駆動力を選択した１本以上の吸着ノズルに伝達するノズル接続機構を備え、前記ノズル回転移動と独立して、任意のノズルを昇降駆動することを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項２】
前記リニアアクチュエータは、円柱形状の永久磁石とコイルを同軸上に配置したシャフトモータであることを特徴とする請求項１記載の電子部品装着装置。
【請求項３】
前記ノズル接続機構は、前記リニアアクチュエータの可動部に接続した部材に設けたソレノイドと、吸着ノズルの上端近傍に設けた磁性ピンから成る電磁石構成であることを特徴とする請求項１記載の電子部品装着装置。
【請求項４】
一つの装着ヘッド内に複数の吸着ノズルと、リニアアクチュエータと、該リニアアクチュエータの駆動力を選択した１本以上の吸着ノズルに伝達するノズル接続機構を備えた電子部品装着装置において、
前記ノズル接続機構は、前記吸着ノズルの軸に直交する方向に移動する可動棒とそれを駆動するソレノイドで構成されるプランジャー構成と、上端部に前記可動棒と係合する穴を有す吸着ノズルを備え、動作初期位置において前記可動棒と前記係合穴は対向する位置に配置されたノズル接続機構であることを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項５】
一つの装着ヘッド内に複数の吸着ノズルと、前記複数の吸着ノズルを上下させるノズル昇降機構と、前記複数の吸着ノズルとノズル昇降機構を具備した装着ヘッド全体を上下させるヘッド昇降機構を備えた電子部品装着装置において、
前記ノズル昇降機構は、前記複数の吸着ノズルを前記装着ヘッド内部の軸回りに移動させる回転手段と、前記回転軸上の直動ガイド機構と、前記直動ガイド機構の可動部に転がり軸受けを介して取り付けた中空部材と、前記中空部材を駆動するリニアアクチュエータと、前記リニアアクチュエータの駆動力を選択した１本以上の吸着ノズルに伝達するノズル接続機構を備え、前記ノズル回転移動と独立して、任意のノズルを昇降駆動する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】
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では、一片１mm以下の比較的微小な部品をメインに高速に装着する高速機と呼ばれるタイプと、ＬＳＩパッケージ，コネクタ等を装着し、速度の面ではやや劣る多機能機と呼ばれるタイプがあり、一般的な基板アセンブリでは部品装着工程を分けて２種類以上の電子部品装着装置を用いる生産方法とすることが多い。多機能機では、比較的チップサイズが大きく接点数の多い部品が対象となるため、部品を正確な位置に正しい姿勢で、且つ一定の荷重で部品を基板に載せることが重要である。このため部品を上下移動させるのにリニアモータを用いて部品装着の操作性を向上させた装置が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１では、ボイスコイルモータと回転モータと回転軸に接続したスプライン軸を設け、小型なＺ軸方向及びＺ回転方向に位置決め可能な部品装着装置の構成について開示されている。
【０００４】
一方で、微小部品を扱うことが多い高速機では、生産能力を高めるため、一つの装着ヘッドに複数の吸着ノズルと呼ぶ部品保持手段を備えて、効率的に部品を供給ユニットから基板へ運ぶ装置がある。
【０００５】
また、特許文献２では、回転モータと回転軸に接続したボールスプラインを組み合わせることにより、Ｚ軸方向及びＺ軸回転方向に位置決め可能とした部品装着装置の構成が開示されている。この装置は１２本の吸着ノズルを有し、必要に応じて一度に複数の部品を吸着ノズルにて保持した後、装着ヘッドを基板上に移動させ、保持している複数の部品を基板に装着する機能を有した部品装着装置の構成及び動作が説明されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−８８０２４号公報
【特許文献２】特開２００５−２２８９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、リニアアクチュエータを用いてノズル駆動系の一定の小型化を実現しているが、装着ヘッド内に吸着ノズルを一つだけ具備する構成のため、複数部品を一度に基板上へ運ぶ機能はなく、部品装着の生産性は限定されてしまっている。
【０００８】
また、特許文献２は、複数備えた吸着ノズルで一度に部品を保持することで部品装着の生産性を高めているが、電子部品装着装置では生産性向上の更なる要求がある。生産性向上には動作速度を上げなければならないが、特に装着ヘッドの移動速度を上げることが重要である。装着ヘッドの高速移動のために、加速度が推力と可動重量の比で決定されることから、駆動系の推力を上げること、可動体である装着ヘッドの軽量にすることの二つのアプローチが考えられる。しかしながら駆動系の推力増加は、一般的にモータ，アクチュエータの大型化，消費電力増といった好ましくない影響があるため、もう一方の装着ヘッド軽量化に対する要求が大きい。
【０００９】
但し電子部品装着装置において、装着ヘッドはさまざまな大きさ形状の電子部品を操作する機能が集約されており、構成する部品の点数も多い。例えば吸着ノズルに吸着した電子部品が予定の姿勢でない状況において、吸着ノズルを回転させて部品姿勢を修正する動作は現在の部品装着装置には欠かせない。この動作を含め、特許文献２のような一つの装着ヘッドに複数の吸着ノズルを具備するタイプの装置では、複数のモータ及びボールねじを備えた複雑な構成をとることで必要機能を実現している。機能は保ったままで、内部の構成をより軽量でコンパクトなものとすることが装着ヘッドに強く求められている。
【００１０】
また、近年、微小部品のサイズ縮小が進行し、最も小さいものでは０４０２サイズと呼ばれる、縦０.４mm，横０.２mmの部品がある。この種の部品は小さいサイズに起因して基板に装着する際の衝撃、押しつけ荷重に対して大きな耐性を有していない。そのため低荷重で速度をあまり上げずに装着することが求められる。前記高速化要求との両立は難しいと考えられるが、部品装着時の吸着ノズル降下速度パターンを工夫し、部品装着直前に吸着ノズル速度を減速するなどの処理で前記要求に応えることができる。そのためにはノズル駆動系は速度指令に対して高い応答性を持つ必要があり、ガタ，ねじれのような制御の難しい要素は極力排除しなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明では以下のような構成をとる。装着ヘッド内に部品を保持するための複数の吸着ノズルを設け、装着ヘッド内部の軸回りに吸着ノズルを移動させる手段と、吸着ノズルを昇降させる駆動力を発生するリニアアクチュエータと、前記リニアアクチュエータ駆動力を選択的に吸着ノズルに伝達するノズル選択機構を備え、任意の吸着ノズルを昇降駆動する電子部品装着装置の構成とする。
【発明の効果】
【００１２】
この構成によれば、装着ヘッドに一度に複数の部品を吸着ノズルに保持させ、一度に部品供給部から複数の部品を基板上に移動し、それぞれの装着ヘッドの中心軸まわりに部品姿勢を修正しながら吸着ノズルを下降させ、部品を基板に装着させることができる。また、前記動作の機能を有しながら、装着ヘッドを従来のものより小型・軽量化できることで、装着ヘッドの移動を高速に行い、生産性を向上させることができる。またノズルを上下駆動させるリニアアクチュエータを適正な速度プロファイルで駆動することにより、生産性を損なうことなく、部品装着時に部品にかかる衝撃，押しつけ荷重を一定以下に抑え、不用意な部品破損を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施形態に係る電子部品装着装置について、図面を参照しながら以下説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は本発明の電子部品装着装置１の平面図である。電子部品が装着される前の基板２は、供給コンベア４によって前工程から本装置内に搬入される。図１内で基板２は、部品を装着されて、左側から右側に移送される。所定の部品が装着されると、基板２は搬出コンベア６に移される。
【００１５】
部品供給ユニット３は装置内に複数、並列に配置されていて、それぞれが着脱可能である。一つの部品供給ユニット３が一種類の部品を供給し、部品供給ユニット３近傍に設置された装着ヘッド７に設けてある吸着ノズルにより供給された部品を吸着して、基板２に部品を装着する。従って、部品供給ユニット３を複数台並べることで複数の部品装着を可能にしている。また、部品供給ユニット内部の電子部品が全て装着のため取り出され数が尽きた場合、あるいは数が尽きそうになった場合において、本電子部品装着装置はオペレータにその状態をディスプレイ（図示せず）に表示し、電子部品を部品供給ユニットに補充するよう促す。
【００１６】
ビーム８はその端部に接続したリニアモータ（図示せず）の駆動により、左右一対のリニアガイド（図示せず）に沿ってＹ方向（図での縦方向）に移動する。本図の装置では、それぞれが部品装着動作可能な４つの部品装着ブロック（装着ヘッド７や認識カメラ９等からなる）を設けているが、ビーム８はそのブロック数に対応して４本設けている。各ビーム８にはその長手方向（Ｘ方向、図における横方向）に沿って移動する装着ヘッド７が設けられている。装着ヘッド７は図示しないリニアガイドを介して移動可能な状態でビーム８に取り付けられており、また図示しないリニアモータによってビーム８長手方向に駆動される。
【００１７】
また、装着ヘッド７下部には拡散板３７が設けてある。部品をノズルで保持した後、認識カメラで部品の状態をチェックするが、拡散板３７は、前記画像のコントラストを確保するために設けたものである。
【００１８】
以上の構成により、装着ヘッド７は各部品装着ブロックの平面エリア内の任意の位置に移動することができる。
【００１９】
図２は本発明の実施形態に係る装着ヘッド７の概略構成を示す斜視図である。板部材
１１は図１に示したビーム８に移動可能な状態で取り付けられる。固定部材１２及び１３により装着ヘッド７は板部材１１に固定されている。装着ヘッド７内には複数の吸着ノズル１９がヘッド中央軸に関して円周状に配置されている。また、円周状に配置された吸着ノズル１９のグループは回転可能な状態でアセンブリが構成され、モータ１４がアセンブリの回転駆動を行う。アセンブリの詳しい構成は後で説明する。
【００２０】
上下方向に推力を発生させるシャフトモータ１６は、銅線を巻いたコイル１７と円柱状の永久磁石からなるマグネットシャフト１８から成る。マグネットシャフト１８はフレーム２１に固定され、フレーム２１は板部材１１に固定される。コイル１７は上下ブロック１５に接続し、シャフトモータ１６の推力により上下ブロック１５は上下方向に駆動される。
【００２１】
引き続き図３を参照しながら装着ヘッド内部の構成を説明する。スプライン軸３１はモータ１４にて発生するトルクを受けて回転する。スプライン軸３１の下方に締結されたロータ３３も一体となって回転できるように構成されている。すなわち、ヘッド支持部材
２８の設けてある玉軸受け２９を介してロータ３３が支持されており、ロータ３３が回転したときに振れ回りが発生しらないようにしてある。吸着ノズル１９はロータ３３に対して図示しないボールブッシュ等のガイドを介して固定されているため、吸着ノズル１９は上下方向に関しては移動自在である。しかし、吸着ノズル１９はスプライン軸の回転についてはロータ３３に対して拘束されている。このため、ロータ３３の回転に伴って複数吸着ノズル１９はスプライン軸３１まわりに回転移動する。また吸着ノズル１９近傍の所定位置にばね３０が配置されていて、ばねから各吸着ノズル１９は自重によって落下しない大きさの鉛直上方の力を受けている。
【００２２】
シャフトモータ１６は、固定子であるマグネットシャフト１８と可動子であるコイル
１７から成る。マグネットシャフト１８はフレーム２１に固定されている。マグネットシャフト１８は円柱形状であり、また所定ピッチでＮ極Ｓ極の交番磁性を持つよう着磁されている。Ｎ極から出てＳ極に入る性質の磁束は、マグネットシャフトの中心軸に関してＮ極では放射状に広がるように磁束を発し、Ｓ極では中心軸に集まるように磁束が形成される。円筒形状のコイル１７はマグネットシャフト１８を取り囲むように配置されるため、コイル１７の銅線は、銅線の方向と直角に交わる方向の成分を持つ磁界中に置かれることとなる。このコイル１７は上下ブロック１５に取り付けてある。以上の構成においてコイル１７に電流を入力すると、電磁力が発生してコイル１７には上下方向の推力が発生する。以上説明したシャフトモータ１６は、前述のようにリニアモータの一つの構成となっている。
【００２３】
シャフトモータ１６には近接してリニアスケール３２が設けられており、可動子のコイル１７の位置を検出する。本実施形態では、シャフトモータ１６の位置センサにリニアスケール３２を用いたが、代わりにポテンショメータやホールセンサ等を適当な位置に設置してもよい。
【００２４】
前述のようにコイル１７に発生した上下方向の推力によって上下ブロック１５が駆動される。上下ブロック１５は上下方向に関して運動自在となっているが、スプライン軸３１の回転に関しては、スプライン軸の回転が伝達にされないよう構成されている。この上下ブロックの回転を拘束するために、適当な位置にスプライン軸と平行に別設したリニアガイドを設けているが、ここでは図示及び説明を省略する。上下ブロック１５は穴が設けてあり、その穴の内側にアンギュラ玉軸受け２５（転がり軸受けの一種であって、本特許では転がり軸受けと称する場合もある）が配置される。アンギュラ玉軸受け２５の内側には筒体２７を配置している。即ち、アンギュラ玉軸受け２５によって、上下ブロック１５と中空部材を構成する筒体２７とは相互に回転自在の状態で接続してある。一方で上下方向に関しては上下ブロック１５と中空部材を構成する筒体２７とが一体となって運動するように六角ナット２３がアンギュラ玉軸受け２５と筒体２７を締結している。また筒体２７の内側には、スプライン軸３１に対して上下運動自在なスプラインナット２２が設けられている。筒体２７とスプラインナット２２は接着され一体化されている。
【００２５】
スプライン軸３１とスプラインナット２２は同軸状態を維持し、また単数または複数のキー形状（段差形状）を介して係合する。これによりスプライン軸３１が回転するとその回転トルクはキー形状を通じてスプラインナット２２に伝達する。このときに上下方向に関しては、相互に移動可能な状態となっているが、これらの構成はボールスプラインと呼ばれる種類の直動ガイド機構である。モータ１４によりスプライン軸３１が回転するとスプラインナット２２，筒体２７が回転する。筒体２７には複数本の脚部材２６が締結され、その下方に設けたノズル接続機構２０が接続している。筒体２７，脚部材２６，ノズル接続機構２０は一体となってスプライン軸まわりに回転する。
【００２６】
以上の構成によりノズル接続機構２０の部分は、鉛直方向軸回りの回転と鉛直上下方向の移動の、独立した二つの自由度を持つ構造となっている。即ち別々のアクチュエータが独立してθ方向とＺ方向にノズル接続機構２０を駆動することができる。また図３を含め本書において、部品吸着に必要な真空圧力の通路について図示及び説明を省略しているが、真空圧力の通路はスプライン軸３１及び吸着ノズル１９の軸心所定区間を通るように配置されており、さらに装着ヘッド周辺には通路を開通，遮断するための空気バルブを備えている。特許文献２に類似の構成が示されているので、ここでの詳細説明を省く。
【００２７】
図４はシャフトモータにより上下駆動される部位と吸着ノズル１９からなるノズル接続機構を示す図である。筒体２７下方に複数本の脚部材２６があって接続ベース４４が固定されている。接続ベース４４はリング上の板材であるが、その上には装着ヘッド内の吸着ノズル本数に対応した複数個のソレノイド４３（中心部に設けられた軸とその周囲に設けられたソレノイドコイルとから構成されている）が設けられている。吸着ノズル１９Ａ,１９Ｂの上端部には水平方向に伸びた吸引片４１が設けられている。吸引片４１には貫通穴があり、これに円筒状の磁性ピン４２が挿入され固定されている。複数本の吸着ノズル１９Ａ,１９Ｂにはそれぞれの磁性ピン４２Ａ，４２Ｂが別々のソレノイド４３Ａ,４３Ｂの中心軸上に乗るように配置されている。前述のように、ノズル接続機構２０は、前述の接続ベース４４，ソレノイド４３，吸引片４１とそれに挿入された磁性ピン４２で構成されている。
【００２８】
図５はノズル接続機構を上方から見た図である。取り付ける吸着ノズル１９Ａ〜１９Ｅに対応して他の部品にはＡ〜Ｅの符号が設けてある。本図では装着ヘッド内に５本の吸着ノズル１９Ａ〜１９Ｅが設けてあるが、それぞれの吸着ノズル１９Ａ〜１９Ｅには吸引片４１Ａ〜４１Ｅ（但し全ての吸着辺に符号を付してはいない）が設けられていて、吸引片４１Ａ〜４１Ｅが装着ヘッドの中心から外向きに、吸引片４１Ａ〜４１Ｅが放射状に伸びるように吸着ノズル１９Ａ〜１９Ｅが配置される。吸引片４１Ａ〜４１Ｅには前述のように磁性ピン４２Ａ〜４２Ｅが設けられている。接続ベース４４にはソレノイド４３Ａ〜
４３Ｅが固定されているが、各磁性ピン４２Ａ〜４２Ｅは各ソレノイド４３Ａ〜４３Ｅの概略中心に位置するように配置されている。接続ベース４４は脚部材２６に締結されているが、脚部材２６にはソレノイド４３Ａ〜４３Ｅが置かれていない、空いているスペースに設けられている。
【００２９】
各ソレノイド４３Ａ〜４３Ｅには外部に配線が接続され電流を供給することができる。各ソレノイド４３Ａ〜４３Ｅは電流を流すと電磁石として機能しソレノイド軸線周囲にある磁性ピン４２Ａ〜４２Ｅを吸引する。これにより、電流を供給されたソレノイド４３とそれに対応した吸着ノズル１９の吸引片４１はそれぞれ一体化される。そして、接続ベース４４が上下することにより対応した吸着ノズル１９を上下駆動させることができる。各吸着ノズル１９Ａ〜１９Ｅには、図３にて説明したばね力と上下加減速時に慣性力が作用するため、前述のようなソレノイド４３と磁性ピン４２との接続を維持したまま、対応する吸着ノズル１９を独立して上下させるためには、動作中には必要十分な量の電流を該当するソレノイド４３に供給し続ける必要がある。
【００３０】
以上のように、本実施例では、部品吸着に使用する吸着ノズル１９を、対応するソレノイド４３に電流を流すことで吸引片４１を吸着することで接続ベース４４と一体化し、かつ接続ベース４４と脚部材２６や、筒体２７を介して、上下ブロック１５の上下動が吸着ノズル１９に伝達されるように構成してある。
【００３１】
本発明の電子部品装着装置では、吸着ノズル１９を上下駆動するリニアアクチュエータに、前述したシャフトモータ１６を用いているが、これを円筒形状の磁石とコイルと磁気回路を形成するヨークから成るボイルコイルモータに置き換えてもよい。但しヨークの重量が装着ヘッド全体の重量を増加させ、装着ヘッドを水平方向に移動させる際に不利となることが懸念される。
【００３２】
引き続き本発明の電子部品装着装置の全体的な動作について、以下説明する。
【００３３】
図６は本発明の電子部品装着装置の駆動制御系を含めた構成を示している。コントローラ６１は、プロセッサ，メモリ等から成りクロックを基準に動作する。コンソール６２は、ディスプレイ，キーボード，タッチパネル等から成り、電子部品装着装置を操作するオペレータの入力を受け付ける。カメライメージ処理部６３は、図１にて示した装着部品をとらえる認識カメラ９及び図示しない基板撮像用カメラの画像を処理する電子回路である。ラインセンサ部６４はＬＥＤ等の発光素子とＣＣＤ等の受光素子から成り、部品有無及び吸着ノズルに保持した部品高さを検出する。（部品詳細は図示しない。）リニアモータドライバ６５はコントローラ６１からの命令によりビーム８上に設けたヘッド移動リニアモータ６６を駆動し、装着ヘッド７をビーム８上でＸ方向（図１の横方向）に移動させる。リニアモータドライバ６７はコントローラ６１からの命令によりビーム移動リニアモータ６８を駆動し、ビーム８を装置におけるＹ方向（図１の縦方向）に移動させる。空気バルブ系６９は装着ヘッド７の内部または周辺に設けられ、吸着ノズル１９の部品吸着動作及び装着動作時に必要な空気真空圧力（負圧力）とブロー圧力（正圧力）を必要に応じて吸着ノズルに供給するようにエア通路を切り換える。
【００３４】
回転モータドライバ７０は上位命令により装着ヘッド７のモータ１４を回転させる。リニアモータドライバ７１は上位命令により装着ヘッド７のシャフトモータ１６の駆動を行う。シャフトモータ１６に近接して配置したリニアスケール３２は、シャフトモータ１６可動部の変位を検出し、リニアモータドライバ７１に向け信号を出力する。アンプ７２は装着ヘッド７内に設けた吸着ノズル１９の本数分設けられ、コントローラ６１の命令によりノズル接続機構２０に電流を供給する。
【００３５】
次に本発明の電子部品装着装置の概略動作を図１及び図６を参照しながら説明する。
【００３６】
基板２は供給コンベア４によって前工程から本装置内に搬入され、所定エリアにおいて図示しない位置決め機構により所定位置に固定される。次にコントローラ６１は部品装着プログラムデータに基づき必要部品の吸着動作を開始する。コントローラ６１はリニアモータドライバ６５，６７に指令を出し、装着ヘッド７をＸ方向及びＹ方向に移動させ、次に吸着する部品を供給する部品供給ユニット３に近接する。
【００３７】
次にコントローラ６１は、該部品装着プログラムデータにより、複数具備されている吸着ノズル１９のうち、次の吸着動作に使用する吸着ノズルを選択し、該吸着ノズルが接続ベース４４と一体化して駆動できるよう該当するノズル接続機構２０に電流を流し、吸着ノズル１９と接続ベース４４が接続される。この接続を維持したまま、コントローラ６１はリニアモータドライバ７１に命令を出し、リニアモータドライバ７１はリニアスケール３２の変位に対応する信号を用いながらシャフトモータ１６を駆動する。シャフトモータ１６可動部は、前述のようなベアリング，ボールスプライン等からなる構成で接続ベース４４と締結されており、また前記動作で接続された吸着ノズル１９と一体となっている。以上の状態でシャフトモータ１６は吸着ノズル１９を所定の範囲で任意の高さまで降下させることができる。
【００３８】
コントローラ６１は吸着ノズルの降下動作を開始すると共に、モータ１４を駆動して鉛直軸まわりの回転を行い、複数の吸着ノズルから次の動作で用いる吸着ノズル１９を、部品供給ユニット３が電子部品を準備した所定の取り出し位置になるように旋回移動させる。その後、シャフトモータ１６は前記プログラムデータに従い吸着ノズル１９を所定高さまで降下させる。以上の動作で吸着ノズル１９は吸着する電子部品にほぼ対向する位置までの移動が完了し、電子部品を吸着し保持する。なお吸着動作において、所定のタイミングで空気バルブ系６９を操作し真空圧力からの通路を吸着ノズル１９まで開通させることが必要である。
【００３９】
図７には１本の吸着ノズル１９Ａが前述の動作によって降下した状態を示している。ノズル接続機構２０Ａには電流が流れており、磁性ピン４２Ａはソレノイド４３Ａから吸引力を受けている。これにより吸着ノズル１９Ａは筒体２７と一体となって降下している。一方で、ノズル接続機構２０Ｂは電流ＯＦＦの状態でソレノイド４３Ｂは吸引力を失った状態となっている。さらに吸着ノズル１９Ｂは、ばね３０Ｂから鉛直上向きの力を受けているため、初期位置に保持されることとなる。
【００４０】
再び図６を参照しながら動作を説明する。
【００４１】
部品吸着後、コントローラ６１はシャフトモータ１６を駆動し、吸着ノズル１９は下降前の位置まで上昇する。吸着ノズル１９が初期高さに復帰した後、コントローラ６１はノズル接続機構２０に供給していた電流を切り、吸着ノズル１９と接続ベース４４間の吸引力は失われる。
【００４２】
続いてコントローラ６１は図示しないラインセンサによって保持している電子部品の下端高さを計測し、またヘッド移動リニアモータ６６とビーム移動リニアモータ６８を駆動して装着ヘッド７を認識カメラ９に移動させて、該カメラで保持している電子部品の姿勢を捕らえ、カメライメージ処理部６３で画像を処理した後、異常の有無を判断する。吸着している部品状態に問題があれば、その部品の基板上への装着を中止する。問題がなければ、その部品を基板上へ装着する動作を開始する。
【００４３】
以下、吸着ノズル１９による基板２への電子部品の装着動作について説明する。コントローラ６１はヘッド移動モータ６６とビーム移動モータ６８を駆動し、装着ヘッド７を基板２上へ移動させる。次にモータ１４を駆動して次に装着する電子部品を保持している吸着ノズル１９を、部品が基板上に定められた向きになるまで水平面内で回転させる。引き続きコントローラ６１はノズル接続機構２０に電流を供給して接続動作を行った後、シャフトモータ１６を駆動し吸着ノズル１９を所定の高さ分、降下させる。ここでの降下量は、予め部品装着プログラムデータにある装着部品高さと前述のラインセンサが測定した部品の下端高さから算出された値である。部品が基板２上に押しつけられる動作に合わせて、コントローラ６１は空気バルブ系６９を操作し、真空圧力からの通路を遮断しブロー圧力（正圧力）からの空気を吸着ノズル１９に供給し、吸着ノズルから部品を分離させる。その後、シャフトモータ１６を駆動して吸着ノズル１９を初期高さまで上昇させた後、コントローラ６１はノズル接続機構２０に供給していた電流を切り、吸着ノズル１９と接続ベース４４の接続が断たれる。
【００４４】
以上、電子部品装着装置の一連の動作を説明したが、装着ヘッド７に設けた複数本の吸着ノズル１９を使って一度に部品を吸着し、その後装着ヘッド７を基板２上に移動し、一度に部品を装着する機能を持たせることも可能である。また、部品装着動作の後、吸着ノズルと部品が分離できずに部品を保持したまま吸着ノズルを上昇させ、ヘッドを移動させる持ち帰りの異常を検出し、異常処理動作を行わせることも可能である。これら動作については特許文献２に詳しく説明されているのでここでは説明を省略する。また前述のように、一連の動作を順を追って説明したが、同時進行させることのできる動作（例えば装着ヘッドのＸ方向移動とＹ方向移動）は、並列に動作させることで、全体の生産性を向上できることは明白である。
【実施例２】
【００４５】
図８は本発明の他の実施形態におけるノズル接続機構２０の構成を示すものである。筒体２７下方に複数本の脚部材２６Ａ，２６Ｂがあって接続ベース５６が固定されている。接続ベース５６上には、接続する吸着ノズル１９の本数に対応した数のプランジャー５１を設けている。プランジャー５１は可動棒５３，ソレノイド５４，永久磁石５５から成り、ソレノイド５４に電流を供給することにより可動棒５３を軸方向に駆動することができる。ソレノイド５４に供給する電流の向きにより可動棒５３が動く向きが決定される。本実施形態では可動棒５３が横向きに移動するようにプランジャー５１が設置されている。吸着ノズル１９Ａ，１９Ｂの上端部には横向きに開けられた係合穴５２があって、プランジャー５１の可動棒５３と対向するように配置されている。ノズル接続機構２０を除くその他の構成は図１の構成と同じである。
【００４６】
次に本実施形態の吸着ノズル接続に関する動作について説明する。装着ヘッドに設けた複数の吸着ノズル１９は、ばね３０（図３に記載）から鉛直上方の力を受けて吸着ノズルの自重によって落下しない状態となっている。また初期的には前述のように可動棒５３と吸着ノズル上端の係合穴５２は対向する位置にあるが、プランシャー５１の可動棒５３は最も引っ込んだ状態となっていて、係合穴５２と該可動棒５３は離れている。部品装着動作における吸着ノズルの部品吸着動作及び部品装着動作において、コントローラはプランジャー５１に電流を流し可動棒５３はプランジャー５１から突き出る方向に移動する。これにより可動棒５３は吸着ノズル１９の係合穴５２を貫き、可動棒５３と吸着ノズル１９は係合状態となる。この後、コントローラはシャフトモータを駆動して接続ベース５６を降下させ、これに伴い吸着ノズル１９は接続ベース５６上のプランジャー５１は接続された状態で一体となって降下する。
【００４７】
図９は吸着ノズルが降下した状態を示している。プランジャー５１Ａの可動棒５３Ａは吸着ノズル１９Ａの係合穴５２Ａと係合状態にあって吸着ノズル１９Ａは降下している。一方でプランジャー５１Ｂの可動棒５３Ｂは吸着ノズル１９Ｂの係合穴５２Ｂに対して引っ込んだ状態であり、吸着ノズル１９Ｂは初期位置に留まっている。
【００４８】
部品吸着及び部品装着後に吸着ノズル１９Ａを上昇させる際も、前記の吸着ノズル19Ａとプランジャー５１Ａの接続は維持されたまま、吸着ノズル１９Ａは上昇する。吸着ノズル１９Ａが初期高さに復帰した後、コントローラはプランジャー５１Ａに前記動作とは逆向きの電流を流し、可動棒５３Ａはプランジャー５１Ａに引っ込む方向に移動して、可動棒５３Ａと係合穴５２Ａの接続が解かれる。
【００４９】
本実施形態において、プランジャー５１が無通電で可動棒５３を二つの状態に保つような特性、すなわちプランジャーから可動棒が引っ込んだ状態，突き出た状態を維持するような２点安定性を備えるタイプでは、吸着ノズル降下動作開始時に、可動棒を移動させたいプランジャーに電流を流せばよい。これにより、前述した第１の実施形態のように、吸着ノズル降下動作中の全時間で吸着ノズル接続機構に電流を流す必要がなく、消費電力を抑えることが可能となる。
【実施例３】
【００５０】
次に、本発明の第３の実施形態に関する装着ヘッドについて、図１０及び図１１を参照して以下説明する。装着ヘッド７は１２本の吸着ノズル１９を備えている。図に詳細は示していないが、ノズル接続機構２０は図１と同じく吸着ノズル１９の数だけ設けてある。装着ヘッド７を支える支持ベース８２は、装着ヘッド７を装置内にて移動させるビーム８に対しビーム長手方向移動可能な状態で固定される。シャフトモータ１６は可動部がスプラインナット８９にベアリング等を介して締結されている。
【００５１】
図１１は本実施形態に関する装着ヘッド７の側面図である。本装着ヘッド７の下部には１２本の吸着ノズル１９をスプライン軸３１を中心として回転させるためにモータ８６を設け、吸着ノズル１９はロータ８７とともに回転する。スプライン軸３１の上方にはスリップリング８５が設けてあり、スプライン軸３１を中心とする回転側から外部の固定側に配線を接続している。ノズル接続機構２０は、第１の実施形態と同様にソレノイドで吸着ノズル上端の磁性ピンを吸引する方式である。その他、ノズル接続機構２０が複数の吸着ノズル１９と一体となって回転する構成、スプライン軸３１とスプラインナット２２から成るボールスプライン構成とベアリング（アンギュラ玉軸受け）により回転動作とは独立して吸着ノズル１９の上下駆動が可能となっている構成とは第１の実施形態と同様である。本構成で図１と大きく異なる点は、前述のように回転用のモータ８６を吸着ノズル１９側に設ける構成としている点である。
【００５２】
本実施形態は、一つの装着ヘッド内に吸着ノズル１９を１２本装備している。このように１０本を越えるような多数の吸着ノズル１９を有す構成は、特に装着ヘッド７の水平方向（ＸＹ方向）移動量が大きい形式の電子部品装着装置において、一度に部品を取り扱う数量を増やすことで生産性を向上できるという特徴がある。
【実施例４】
【００５３】
図１２は本発明の第４の実施形態に関する装着ヘッドの側面図である。本実施形態は、図１１に示した第３の実施形態の装着ヘッド７に対して、装着ヘッド７の機構部全体を上下させるヘッド昇降機構９４を追加したものである。言い換えると複数の吸着ノズル１９を上下させるノズル昇降機構を構成するシャフトモータ１６と、複数の吸着ノズル１９とノズル昇降機構を含む装着ヘッド７全体を上下させるヘッド昇降機構９４を備えた、２段に昇降機構を備えた構成としたものである。支持ベース９３は所定の取り付け面にて装着ヘッド７を装置内水平方向に移動するビーム８に固定される。支持ベース９３にはモータ８６とボールねじ１０１とリニアガイド１０２から成るヘッド昇降機構９４が取り付けてある。ヘッド昇降機構９４はコントローラからの命令によりヘッド支持ベース９５を昇降させる。ヘッド支持ベース９５には、図１１に示した吸着ノズル１９をスプライン軸３１を中心に回転させ、吸着ノズル１９の回転動作とは独立に任意の吸着ノズル１９を上下駆動できる機構が具備されている。以上の構成により、吸着ノズル１９はヘッド昇降機構
９４とノズル上下機構のおのおのの動作ストロークを足した長さの範囲で上下することが可能となっている。
【００５４】
このように、２段昇降機構の構成とすることで、吸着ノズルの相対的な昇降ストロークを確保し部品高さの異なる電子部品に対応できる。
【００５５】
さらに前述の第４の実施形態では、ヘッド昇降機構にモータとボールねじから成る駆動機構，ノズル昇降機構にリニアモータの一つの形態であるシャフトモータを使って構成したが、ヘッド昇降機構にシャフトモータを用いた駆動機構としてもよく、またヘッド昇降機構にシャフトモータを用いてノズル昇降機構にモータとボールねじから成る駆動機構を用いてもよい。
【００５６】
さらに前述の第３の実施形態および第４の実施形態において、シャフトモータの駆動力を選択した吸着ノズルに伝達するノズル接続機構を、図４で説明したソレノイドと磁性ピンの吸引力によるものを用いているが、これらを図８で説明したプランジャータイプのノズル接続機構に置き換えても、本発明の機能，効果は全く損なわれるものではない。
【実施例５】
【００５７】
図１３は本発明の第５の実施形態に関する装着ヘッドの側面図である。本実施形態は、図１２に示した第４の実施形態の装着ヘッド７のノズル接続機構をノズル選択装置に置き換えて構成している。
【００５８】
モータ１１１は、ベルト１１２を介し、スプラインナット１１３と筒体１１４を一体の状態で回転させる。スプラインナット１１３には昇降支持片１１６が接続し、筒体１１４には固定支持片１１５が設けられている。固定支持片１１５には吸着ノズル１９Ａに接続するローラ１０７Ａが懸架されている。昇降支持片１１６には別の吸着ノズル１９Ｂに接続するローラ１０７Ｂが懸架されている。
【００５９】
図１４は固定支持片と昇降支持片、及び吸着ノズルに接続したローラの位置関係を示す平面図である。固定支持片１１５は中心部に穴、扇形状の切り欠きを有す概略円形状の板部材である。昇降支持片１１６は前記扇形状の切り欠きを埋める位置に配置される、概略扇形状の板部材である。図１３及び図１４では、固定支持片１１５，昇降支持片１１６に一つずつのローラ１０７Ａ，１０７Ｂを示したが、実際には、より多くの吸着ノズル１９及びローラ１０７が装備されるため、固定支持片１１５には複数のローラが円周上に配置されている。但し昇降支持片１１６の上には、一つのローラが配置されるように昇降支持片１１６の形状が定められている。
【００６０】
再び図１３を参照する。モータ１１１が回転すると前述のようにスプラインナット113と筒体１１４が回転し、それに伴って固定支持片１１５と昇降支持片１１６が水平面内で回転する。一方で吸着ノズル１９及びローラ１０７は静止しており、前記回転により昇降支持片１１６上に位置するローラが入れ替わることとなる。所定の吸着ノズルに接続したローラが昇降支持片１１６上に配置された状態にてモータ１１１は回転を終了し、ノズル昇降動作に移る。
【００６１】
本実施形態において、吸着ノズル選択のための構成を従来技術に置き換えて構成しているが、これまで説明した第１から第４の実施例で用いているノズル接続機構と比較すると、第５のノズル選択装置は構成部品が大型であり装着ヘッドの重量が大きくなる点が懸念される。しかしながら、吸着ノズル昇降に関わる駆動系をモータとボールねじを組み合わせた従来構成からより軽量なシャフトモータ駆動系に置き換えることで、装着ヘッドの軽量化に一定の効果があることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態に係る電子部品装着装置の平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る装着ヘッドの概略を示す斜視図である。
【図３】本実施形態に係る装着ヘッドの側面図である。
【図４】本実施形態に係るノズル接続機構を示す側面図である。
【図５】本実施形態に係るノズル接続機構を上方から見た図である。
【図６】本発明の実施形態に係る電子部品装着装置の駆動制御系を含めた構成図である。
【図７】図３に示す装着ヘッドのノズル降下状態を示す側面図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係るノズル接続機構を示す側面図である。
【図９】図８に係る実施形態の装着ヘッドの吸着ノズル降下状態を示す側面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る装着ヘッドの概略を示す斜視図である。
【図１１】図１０に示す装着ヘッドの側面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る装着ヘッドの側面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る装着ヘッドの側面図である。
【図１４】固定支持片，昇降支持片及びローラを示す平面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１…電子部品装着装置、２…基板、３…部品供給ユニット、４…供給コンベア、６…排出コンベア、７…装着ヘッド、８…ビーム、９…認識カメラ、１１…板部材、１４，８６，９２，１１１…モータ、１５…上下ブロック、１６，９６…シャフトモータ、１７…コイル、１８…マグネットシャフト、１９…吸着ノズル、２０…ノズル接続機構、２１…フレーム、２２…スプラインナット、２３…ナット、２５…アンギュラ玉軸受け、２６…脚部材、２７…筒体、２８，９８…ヘッド支持部材、２９…玉軸受け、３０…ばね、３２…リニアスケール、３３，８７…ロータ、４１…吸引片、４２…磁性ピン、４３，５４…ソレノイド、４４，５６…接続ベース、５１…プランジャー、５２…係合穴、５３…可動棒、５５…永久磁石、６１…コントローラ、８２，９３…支持ベース、８５…スリップリング、９４…ヘッド昇降機構、９５…ヘッド支持ベース、１０１…ボールねじ、１０２…リニアガイド、１０７…ローラ、１１２…ベルト、１１３…スプラインナット、１１４…筒体、１１５…固定支持片、１１６…昇降支持片。
【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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