(57)【要約】【課題】作業対象が微小で軽い部品等である場合であっても昇降部材の作業高さ計測を正確に行うことができるようにした作業高さ計測治具、部品装着装置及び作業高さ計測方法を提供することを目的とする。【解決手段】作業高さ計測治具５０が、シャフト部材１６に固定して取り付けられた固定側部材５１に対して可動側部材５２が上下方向に移動自在に設けられ、可動側部材５２が最下動位置から所定量上動されたときに空気通路５１ｄを閉塞する構成とする。シャフト部材１６の作業高さは、空気通路５１ｄ内に負圧を供給した状態でシャフト部材１６を下降させ、シャフト部材１６の内部通路１６ｂ内を流れる正圧空気の流量が所定の値になったときのシャフト部材１６の高さを検出し、その検出した高さから求められる空気通路５１ｄの開口部５１ｅの高さ及び空気通路５１ｄの開口部５１ｅと可動側部材５２の下端との間の距離に基づいて計測する。【選択図】図１０
2013235886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着ヘッドが備える昇降部材に取り付けられた吸着ノズルによって部品を吸着して基板に装着する部品装着装置において、前記昇降部材の作業高さを計測するために前記昇降部材の下端に取り付けて用いられる作業高さ計測治具であって、
前記昇降部材に固定して取り付けられ、前記昇降部材を通して供給される負圧又は正圧の空気を側面に設けられた開口部から外部に通じさせる空気通路を備えた固定側部材と、
付勢部材によって下方に付勢された状態で前記固定側部材内を上下移動自在に設けられ、前記固定側部材に対する最下動位置から前記付勢部材による付勢力に抗して所定量上動されたときに前記空気通路を閉塞する可動側部材とを備えたことを特徴とする作業高さ計測治具。
【請求項２】
前記固定側部材の側面に設けられた前記空気通路の開口部は上下方向寸法よりも横方向寸法の方が大きいことを特徴とする請求項１に記載の作業高さ計測治具。
【請求項３】
装着ヘッドが備える昇降部材に取り付けられた吸着ノズルによって部品を吸着して基板に装着する部品装着装置であって、
前記昇降部材の下端に取り付けられる請求項１又は２に記載の作業高さ計測治具と、
空気供給路を通じて前記作業高さ計測治具の前記空気通路内に負圧を発生させる負圧発生手段と、
前記空気供給路内を流れる負圧空気の流量を検出する流量センサと、
前記負圧発生手段により発生させた負圧を前記作業高さ計測治具の前記空気通路内に供給した状態で作業対象の上方から前記昇降部材を下降させ、前記作業対象の上面に当接した前記可動側部材が前記空気通路を閉塞していくことによって前記流量センサにより検出される負圧空気の流量が所定の値になったときの前記昇降部材の高さを検出する昇降部材高さ検出手段と、
前記昇降部材高さ検出手段によって検出された前記昇降部材の高さから求められる前記空気通路の開口部の高さ及び前記作業高さ計測治具における前記空気通路の開口部と前記可動側部材の下端との間の距離に基づいて前記昇降部材の作業高さを算出する作業高さ算出手段とを備えたことを特徴とする部品装着装置。
【請求項４】
装着ヘッドが備える昇降部材に取り付けられた吸着ノズルによって部品を吸着して基板に装着する部品装着装置であって、
前記昇降部材の下端に取り付けられる請求項１又は２に記載の作業高さ計測治具と、
空気供給路を通じて前記作業高さ計測治具の前記空気通路内に負圧を発生させる負圧発生手段と、
前記空気供給路内を流れる負圧空気の圧力を検出する圧力センサと、
前記負圧発生手段により発生させた負圧を前記作業高さ計測治具の前記空気通路内に供給した状態で作業対象の上方から前記昇降部材を下降させ、前記作業対象の上面に当接した前記可動側部材が前記空気通路を閉塞していくことによって前記圧力センサにより検出される負圧空気の圧力が所定の値になったときの前記昇降部材の高さを検出する昇降部材高さ検出手段と、
前記昇降部材高さ検出手段によって検出された前記昇降部材の高さから求められる前記空気通路の開口部の高さ及び前記作業高さ計測治具における前記空気通路の開口部と前記可動側部材の下端との間の距離に基づいて前記昇降部材の作業高さを算出する作業高さ算出手段とを備えたことを特徴とする部品装着装置。
【請求項５】
装着ヘッドが備える昇降部材に取り付けられた吸着ノズルによって部品を吸着して基板に装着する部品装着装置であって、
前記昇降部材の下端に取り付けられる請求項１又は２に記載の作業高さ計測治具と、
空気供給路を通じて前記作業高さ計測治具の前記空気通路内に正圧を発生させる正圧発生手段と、
前記空気供給路内を流れる正圧空気の流量を検出する流量センサと、
前記正圧発生手段により発生させた正圧を前記作業高さ計測治具の前記空気通路内に供給した状態で作業対象の上方から前記昇降部材を下降させ、前記作業対象の上面に当接した前記可動側部材が前記空気通路を閉塞していくことによって前記流量センサによって検出される正圧空気の流量が所定の値になったときの前記昇降部材の高さを検出する昇降部材高さ検出手段と、
前記昇降部材高さ検出手段によって検出された前記昇降部材の高さから求められる前記空気通路の開口部の高さ及び前記作業高さ計測治具における前記空気通路の開口部と前記可動側部材の下端との間の距離に基づいて前記昇降部材の作業高さを算出する作業高さ算出手段とを備えたことを特徴とする部品装着装置。
【請求項６】
装着ヘッドが備える昇降部材に取り付けられた吸着ノズルによって部品を吸着して基板に装着する部品装着装置であって、
前記昇降部材の下端に取り付けられる請求項１又は２に記載の作業高さ計測治具と、
空気供給路を通じて前記作業高さ計測治具の前記空気通路内に正圧を発生させる正圧発生手段と、
前記空気供給路内を流れる正圧空気の圧力を検出する圧力センサと、
前記正圧発生手段により発生させた正圧を前記作業高さ計測治具の前記空気通路内に供給した状態で作業対象の上方から前記昇降部材を下降させ、前記作業対象の上面に当接した前記可動側部材が前記空気通路を閉塞していくことによって前記圧力センサによって検出される正圧空気の圧力が所定の値になったときの前記昇降部材の高さを検出する昇降部材高さ検出手段と、
前記昇降部材高さ検出手段によって検出された前記昇降部材の高さから求められる前記空気通路の開口部の高さ及び前記作業高さ計測治具における前記空気通路の開口部と前記可動側部材の下端との間の距離に基づいて前記昇降部材の作業高さを算出する作業高さ算出手段とを備えたことを特徴とする部品装着装置。
【請求項７】
装着ヘッドが備える昇降部材に取り付けられた吸着ノズルによって部品を吸着して基板に装着する部品装着装置において、前記昇降部材の作業高さを計測する作業高さ計測方法であって、
前記昇降部材の下端に請求項１又は２に記載の作業高さ計測治具を取り付け、空気供給路を通じて前記作業高さ計測治具の前記空気通路内に負圧を供給した状態で作業対象の上方から前記昇降部材を下降させ、前記作業対象の上面に当接した前記可動側部材が前記空気通路を閉塞していくことによって前記空気供給路内を流れる負圧空気の流量が所定の値になったことが検出されたときの前記昇降部材の高さを検出する工程と、
検出した前記昇降部材の高さから求められる前記空気通路の開口部の高さ及び前記作業高さ計測治具における前記空気通路の開口部と前記可動側部材の下端との間の距離に基づいて前記昇降部材の作業高さを算出する工程とを含むことを特徴とする作業高さ計測方法。
【請求項８】
装着ヘッドが備える昇降部材に取り付けられた吸着ノズルによって部品を吸着して基板に装着する部品装着装置において、前記昇降部材の作業高さを計測する作業高さ計測方法であって、
前記昇降部材の下端に請求項１又は２に記載の作業高さ計測治具を取り付け、空気供給路を通じて前記作業高さ計測治具の前記空気通路内に負圧を供給した状態で作業対象の上方から前記昇降部材を下降させ、前記作業対象の上面に当接した前記可動側部材が前記空気通路を閉塞していくことによって前記空気供給路内を流れる負圧空気の圧力が所定の値になったことが検出されたときの前記昇降部材の高さを検出する工程と、
検出した前記昇降部材の高さから求められる前記空気通路の開口部の高さ及び前記作業高さ計測治具における前記空気通路の開口部と前記可動側部材の下端との間の距離に基づいて前記昇降部材の作業高さを算出する工程とを含むことを特徴とする作業高さ計測方法。
【請求項９】
装着ヘッドが備える昇降部材に取り付けられた吸着ノズルによって部品を吸着して基板に装着する部品装着装置において、前記昇降部材の作業高さを計測する作業高さ計測方法であって、
前記昇降部材の下端に請求項１又は２に記載の作業高さ計測治具を取り付け、空気供給路を通じて前記作業高さ計測治具の前記空気通路内に正圧を供給した状態で作業対象の上方から前記昇降部材を下降させ、前記作業対象の上面に当接した前記可動側部材が前記空気通路を閉塞していくことによって前記空気供給路内を流れる正圧空気の流量が所定の値になったことが検出されたときの前記昇降部材の高さを検出する工程と、
検出した前記昇降部材の高さから求められる前記空気通路の開口部の高さ及び前記作業高さ計測治具における前記空気通路の開口部と前記可動側部材の下端との間の距離に基づいて前記昇降部材の作業高さを算出する工程とを含むことを特徴とする作業高さ計測方法。
【請求項１０】
装着ヘッドが備える昇降部材に取り付けられた吸着ノズルによって部品を吸着して基板に装着する部品装着装置において、前記昇降部材の作業高さを計測する作業高さ計測方法であって、
前記昇降部材の下端に請求項１又は２に記載の作業高さ計測治具を取り付け、空気供給路を通じて前記作業高さ計測治具の前記空気通路内に正圧を供給した状態で作業対象の上方から前記昇降部材を下降させ、前記作業対象の上面に当接した前記可動側部材が前記空気通路を閉塞していくことによって前記空気供給路内を流れる正圧空気の圧力が所定の値になったことが検出されたときの前記昇降部材の高さを検出する工程と、
検出した前記昇降部材の高さから求められる前記空気通路の開口部の高さ及び前記作業高さ計測治具における前記空気通路の開口部と前記可動側部材の下端との間の距離に基づいて前記昇降部材の作業高さを算出する工程とを含むことを特徴とする作業高さ計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品装着装置の装着ヘッドが備える昇降部材の作業高さを計測するために昇降部材の下端に取り付けて用いられる作業高さ計測治具、この作業高さ計測治具を備えた部品装着装置及び作業高さ計測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
部品装着装置は、装着ヘッドが備えるシャフト状の昇降部材に吸着ノズルが取り付けられており、この吸着ノズル内に発生させた吸引力で部品を吸着して基板に装着するようになっている。このような部品の装着過程では、吸着ノズルは作業対象である部品に対して昇降部材の高さの制御を行い、部品の吸着時や基板への装着時には吸着ノズルの下端の高さを部品の上面の高さに応じて調整する必要がある。このためには作業対象である部品に対する昇降部材の正確な高さの把握が重要であり、従来、吸着ノズルから正圧空気を吐出（エアブロー）させた状態で作業対象の上方から昇降部材を下降させ、流量センサによって計測される空気供給路内を流れる正圧空気の流量の変化に基づいて昇降部材の作業高さ（部品の上面の高さ）を計測する方法が知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３６８４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の方法では、作業対象が微小で軽い部品等である場合には正圧の吐出力によって作業対象を吹き飛ばしてしまい、必要な計測を正確に行うことができないおそれがあるという問題点があった。また、吸着ノズルに吸引力を発生させた状態で作業対象の上方から昇降部材を下降させ、流量センサによって計測される空気供給路内を流れる負圧空気の流量の変化に基づいて昇降部材の作業高さを計測する方法も考えられるが、この場合には吸着ノズルの下端が部品の上面に達する前に部品を吸い上げてしまうケースもあり得た。
【０００５】
そこで本発明は、作業対象が微小で軽い部品等である場合であっても昇降部材の作業高さ計測を正確に行うことができるようにした作業高さ計測治具、部品装着装置及び作業高さ計測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】
【０００６】
請求項１に記載の作業高さ計測治具は、装着ヘッドが備える昇降部材に取り付けられた吸着ノズルによって部品を吸着して基板に装着する部品装着装置において、前記昇降部材の作業高さを計測するために前記昇降部材の下端に取り付けて用いられる作業高さ計測治具であって、前記昇降部材に固定して取り付けられ、前記昇降部材を通して供給される負圧又は正圧の空気を側面に設けられた開口部から外部に通じさせる空気通路を備えた固定側部材と、付勢部材によって下方に付勢された状態で前記固定側部材内を上下移動自在に設けられ、前記固定側部材に対する最下動位置から前記付勢部材による付勢力に抗して所定量上動されたときに前記空気通路を閉塞する可動側部材とを備えた。
【０００７】
請求項２に記載の作業高さ計測治具は、請求項１に記載の作業高さ計測治具であって、前記固定側部材の側面に設けられた前記空気通路の開口部は上下方向寸法よりも横方向寸法の方が大きい。
【０００８】
請求項３に記載の部品装着装置は、装着ヘッドが備える昇降部材に取り付けられた吸着ノズルによって部品を吸着して基板に装着する部品装着装置であって、前記昇降部材の下端に取り付けられる請求項１又は２に記載の作業高さ計測治具と、空気供給路を通じて前記作業高さ計測治具の前記空気通路内に負圧を発生させる負圧発生手段と、前記空気供給路内を流れる負圧空気の流量を検出する流量センサと、前記負圧発生手段により発生させた負圧を前記作業高さ計測治具の前記空気通路内に供給した状態で作業対象の上方から前記昇降部材を下降させ、前記作業対象の上面に当接した前記可動側部材が前記空気通路を閉塞していくことによって前記流量センサにより検出される負圧空気の流量が所定の値になったときの前記昇降部材の高さを検出する昇降部材高さ検出手段と、前記昇降部材高さ検出手段によって検出された前記昇降部材の高さから求められる前記空気通路の開口部の高さ及び前記作業高さ計測治具における前記空気通路の開口部と前記可動側部材の下端との間の距離に基づいて前記昇降部材の作業高さを算出する作業高さ算出手段とを備えた。
【０００９】
請求項４に記載の部品装着装置は、装着ヘッドが備える昇降部材に取り付けられた吸着ノズルによって部品を吸着して基板に装着する部品装着装置であって、前記昇降部材の下端に取り付けられる請求項１又は２に記載の作業高さ計測治具と、空気供給路を通じて前記作業高さ計測治具の前記空気通路内に負圧を発生させる負圧発生手段と、前記空気供給路内を流れる負圧空気の圧力を検出する圧力センサと、前記負圧発生手段により発生させた負圧を前記作業高さ計測治具の前記空気通路内に供給した状態で作業対象の上方から前記昇降部材を下降させ、前記作業対象の上面に当接した前記可動側部材が前記空気通路を閉塞していくことによって前記圧力センサにより検出される負圧空気の圧力が所定の値になったときの前記昇降部材の高さを検出する昇降部材高さ検出手段と、前記昇降部材高さ検出手段によって検出された前記昇降部材の高さから求められる前記空気通路の開口部の高さ及び前記作業高さ計測治具における前記空気通路の開口部と前記可動側部材の下端との間の距離に基づいて前記昇降部材の作業高さを算出する作業高さ算出手段とを備えた。
【００１０】
請求項５に記載の部品装着装置は、装着ヘッドが備える昇降部材に取り付けられた吸着ノズルによって部品を吸着して基板に装着する部品装着装置であって、前記昇降部材の下端に取り付けられる請求項１又は２に記載の作業高さ計測治具と、空気供給路を通じて前記作業高さ計測治具の前記空気通路内に正圧を発生させる正圧発生手段と、前記空気供給路内を流れる正圧空気の流量を検出する流量センサと、前記正圧発生手段により発生させた正圧を前記作業高さ計測治具の前記空気通路内に供給した状態で作業対象の上方から前記昇降部材を下降させ、前記作業対象の上面に当接した前記可動側部材が前記空気通路を閉塞していくことによって前記流量センサによって検出される正圧空気の流量が所定の値になったときの前記昇降部材の高さを検出する昇降部材高さ検出手段と、前記昇降部材高さ検出手段によって検出された前記昇降部材の高さから求められる前記空気通路の開口部の高さ及び前記作業高さ計測治具における前記空気通路の開口部と前記可動側部材の下端との間の距離に基づいて前記昇降部材の作業高さを算出する作業高さ算出手段とを備えた。
【００１１】
請求項６に記載の部品装着装置は、装着ヘッドが備える昇降部材に取り付けられた吸着ノズルによって部品を吸着して基板に装着する部品装着装置であって、前記昇降部材の下端に取り付けられる請求項１又は２に記載の作業高さ計測治具と、空気供給路を通じて前記作業高さ計測治具の前記空気通路内に正圧を発生させる正圧発生手段と、前記空気供給路内を流れる正圧空気の圧力を検出する圧力センサと、前記正圧発生手段により発生させた正圧を前記作業高さ計測治具の前記空気通路内に供給した状態で作業対象の上方から前記昇降部材を下降させ、前記作業対象の上面に当接した前記可動側部材が前記空気通路を閉塞していくことによって前記圧力センサによって検出される正圧空気の圧力が所定の値になったときの前記昇降部材の高さを検出する昇降部材高さ検出手段と、前記昇降部材高さ検出手段によって検出された前記昇降部材の高さから求められる前記空気通路の開口部の高さ及び前記作業高さ計測治具における前記空気通路の開口部と前記可動側部材の下端との間の距離に基づいて前記昇降部材の作業高さを算出する作業高さ算出手段とを備えた。
【００１２】
請求項７に記載の作業高さ計測方法は、装着ヘッドが備える昇降部材に取り付けられた吸着ノズルによって部品を吸着して基板に装着する部品装着装置において、前記昇降部材の作業高さを計測する作業高さ計測方法であって、前記昇降部材の下端に請求項１又は２に記載の作業高さ計測治具を取り付け、空気供給路を通じて前記作業高さ計測治具の前記空気通路内に負圧を供給した状態で作業対象の上方から前記昇降部材を下降させ、前記作業対象の上面に当接した前記可動側部材が前記空気通路を閉塞していくことによって前記空気供給路内を流れる負圧空気の流量が所定の値になったことが検出されたときの前記昇降部材の高さを検出する工程と、検出した前記昇降部材の高さから求められる前記空気通路の開口部の高さ及び前記作業高さ計測治具における前記空気通路の開口部と前記可動側部材の下端との間の距離に基づいて前記昇降部材の作業高さを算出する工程とを含む。
【００１３】
請求項８に記載の作業高さ計測方法は、装着ヘッドが備える昇降部材に取り付けられた吸着ノズルによって部品を吸着して基板に装着する部品装着装置において、前記昇降部材の作業高さを計測する作業高さ計測方法であって、前記昇降部材の下端に請求項１又は２に記載の作業高さ計測治具を取り付け、空気供給路を通じて前記作業高さ計測治具の前記空気通路内に負圧を供給した状態で作業対象の上方から前記昇降部材を下降させ、前記作業対象の上面に当接した前記可動側部材が前記空気通路を閉塞していくことによって前記空気供給路内を流れる負圧空気の圧力が所定の値になったことが検出されたときの前記昇降部材の高さを検出する工程と、検出した前記昇降部材の高さから求められる前記空気通路の開口部の高さ及び前記作業高さ計測治具における前記空気通路の開口部と前記可動側部材の下端との間の距離に基づいて前記昇降部材の作業高さを算出する工程とを含む。
【００１４】
請求項９に記載の作業高さ計測方法は、装着ヘッドが備える昇降部材に取り付けられた吸着ノズルによって部品を吸着して基板に装着する部品装着装置において、前記昇降部材の作業高さを計測する作業高さ計測方法であって、前記昇降部材の下端に請求項１又は２に記載の作業高さ計測治具を取り付け、空気供給路を通じて前記作業高さ計測治具の前記空気通路内に正圧を供給した状態で作業対象の上方から前記昇降部材を下降させ、前記作業対象の上面に当接した前記可動側部材が前記空気通路を閉塞していくことによって前記空気供給路内を流れる正圧空気の流量が所定の値になったことが検出されたときの前記昇降部材の高さを検出する工程と、検出した前記昇降部材の高さから求められる前記空気通路の開口部の高さ及び前記作業高さ計測治具における前記空気通路の開口部と前記可動側部材の下端との間の距離に基づいて前記昇降部材の作業高さを算出する工程とを含む。
【００１５】
請求項１０に記載の作業高さ計測方法は、装着ヘッドが備える昇降部材に取り付けられた吸着ノズルによって部品を吸着して基板に装着する部品装着装置において、前記昇降部材の作業高さを計測する作業高さ計測方法であって、前記昇降部材の下端に請求項１又は２に記載の作業高さ計測治具を取り付け、空気供給路を通じて前記作業高さ計測治具の前記空気通路内に正圧を供給した状態で作業対象の上方から前記昇降部材を下降させ、前記作業対象の上面に当接した前記可動側部材が前記空気通路を閉塞していくことによって前記空気供給路内を流れる正圧空気の圧力が所定の値になったことが検出されたときの前記昇降部材の高さを検出する工程と、検出した前記昇降部材の高さから求められる前記空気通路の開口部の高さ及び前記作業高さ計測治具における前記空気通路の開口部と前記可動側部材の下端との間の距離に基づいて前記昇降部材の作業高さを算出する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、昇降部材の作業高さを計測するために昇降部材の下端に取り付けて用いられる作業高さ計測治具が、昇降部材に固定して取り付けられ、昇降部材を通して供給される負圧又は正圧の空気を側面に設けられた開口部から外部に通じさせる空気通路を備えた固定側部材と、付勢部材によって下方に付勢された状態で固定側部材内を上下移動自在に設けられ、固定側部材に対する最下動位置から付勢部材による付勢力に抗して所定量上動されたときに空気通路を閉塞する可動側部材を備えたものとなっており、昇降部材の作業高さは、作業高さ計測治具の空気通路内に負圧又は正圧を供給した状態で作業対象の上方から昇降部材を下降させ、作業対象の上面に当接した可動側部材が空気通路を閉塞していくことによって空気供給路内を流れる正圧空気又は負圧空気の流量又は圧力が所定の値になったときの昇降部材の高さを検出し、その検出した昇降部材の高さから求められる空気通路の開口部の高さ及び作業高さ計測治具における空気通路の開口部と可動側部材の下端との間の距離に基づいて算出することができる。このとき負圧空気又は正圧空気は作業対象に直接作用しないので、従来のように作業対象が微小で軽い部品等である場合であっても作業対象が意図せず動いてしまうおそれがなく、必要な計測を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態における部品装着装置の要部斜視図
【図２】本発明の一実施の形態における部品装着装置が備える装着ヘッドの正面図
【図３】本発明の一実施の形態における装着ヘッドが備えるシャフト部材に取り付けた吸着ノズルへの負圧及び正圧の供給系統を示すブロック図
【図４】本発明の一実施の形態における部品装着装置の制御系統を示すブロック図
【図５】本発明の一実施の形態における部品装着装置が実行する部品の装着作業の手順を示すフローチャート
【図６】本発明の一実施の形態における装着ヘッドが備えるシャフト部材に取り付けた作業高さ計測治具への負圧及び正圧の供給系統を示すブロック図
【図７】本発明の一実施の形態における作業高さ計測治具の一部断面分解側面図
【図８】（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における作業高さ計測治具の断面側面図
【図９】本発明の一実施の形態における部品装着装置が実行する作業高さ計測作業の手順を示すフローチャート
【図１０】（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態における作業高さ計測作業の実行手順を説明する図
【図１１】（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における作業高さ計測作業の実行中に計測されるシャフト部材の初期位置からの下降量とシャフト部材の内部通路内を流れる負圧又は正圧の流量との関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示す部品装着装置１は、図示しない上流工程側の装置（例えば半田印刷機や他の部品装着装置）から送られてきた基板２の搬入及び位置決め、位置決めした基板２の電極部３への部品（電子部品）４の装着及び部品４を装着した基板２の下流工程側の装置（例えば他の部品装着装置や検査機、リフロー炉等）への搬出から成る一連の動作を繰り返し実行するものである。以下、説明の便宜上、基板２の搬送方向をＸ軸方向（オペレータＯＰから見た左右方向）とし、Ｘ軸方向と直交する水平面内方向をＹ軸方向（オペレータＯＰから見た前後方向）とする。また、上下方向をＺ軸方向とする。
【００１９】
図１において、部品装着装置１は、基台１１の中央部にＸ軸方向に延びて設けられた基板搬送コンベア１２を有している。この基板搬送コンベア１２は上流工程側の装置から送られてきた基板２を受け取ってＸ軸方向に搬送し（図１中に示す矢印Ａ）、所定の作業位置に位置決めするものである。
【００２０】
基台１１のＹ軸方向の端部には複数のパーツフィーダ１３がＸ軸方向に並んで取り付けられている。各パーツフィーダ１３は部品供給口１３ａに部品４を連続的に供給する。
【００２１】
基台１１上にはヘッド移動機構１４が設けられている。ヘッド移動機構１４は、Ｙ軸方向に延びたＹ軸テーブル１４ａ、Ｘ軸方向に延びた状態でＹ軸テーブル１４ａに沿って移動自在なＸ軸テーブル１４ｂ及びＸ軸テーブル１４ｂ上に沿って移動自在な移動ステージ１４ｃから成る。移動ステージ１４ｃには装着ヘッド１５が取り付けられており、ヘッド移動機構１４は、Ｙ軸テーブル１４ａに対するＸ軸テーブル１４ｂのＹ軸方向への移動動作とＸ軸テーブル１４ｂに対する移動ステージ１４ｃのＸ軸方向への移動動作を組み合わせた動作を行うことで装着ヘッド１５を水平面内で移動させる。
【００２２】
図２にも示すように、装着ヘッド１５には複数のシャフト部材１６（昇降部材）が下方に延びて設けられており、各シャフト部材１６の下端には部品４を吸着するための吸着ノズル１７が着脱自在に取り付けられている。各シャフト部材１６は装着ヘッド１５に設けられたシャフト部材駆動機構１８に駆動されて装着ヘッド１５に対する上下動と上下中心軸１６Ｊ（Ｚ軸）回りの回転動作を行う。
【００２３】
図１において、装着ヘッド１５には撮像視野を下方に向けた基板カメラ２０が取り付けられており（図２も参照）、基台１１上の基板搬送コンベア１２とパーツフィーダ１３との間の領域には撮像視野を上方に向けた部品カメラ２１が設けられている。
【００２４】
図２及び図３に示すように、装着ヘッド１５が備えるシャフト部材１６の下端のノズル嵌入部１６ａ（図２）が上方から嵌入する円筒状のノズル基部１７ａ、このノズル基部１７ａから下方に延びたノズル先端部１７ｂ及びノズル基部１７ａとノズル先端部１７ｂの境の部分から平板状に広がって延びた鍔状部１７ｃを有して成る。
【００２５】
図３において、基板搬送コンベア１２による基板２の搬送及び位置決め動作、各パーツフィーダ１３による部品４の供給動作、ヘッド移動機構１４による装着ヘッド１５の移動動作、シャフト部材駆動機構１８による各シャフト部材１６の上下動及び上下中心軸１６Ｊ回りの回転動の各動作の制御は部品装着装置１が備える制御装置３０の装着実行部３０ａによってなされる。
【００２６】
図３に示すように、部品装着装置１は、負圧を発生させる負圧発生部４１（負圧発生手段）及び正圧を発生させる正圧発生部４２（正圧発生手段）を備えており、負圧発生部４１が発生した負圧の空気又は正圧発生部４２が発生した正圧の空気は切り替え器４３によって選択的に切り替えられて一方が各シャフト部材１６の内部通路１６ｂ（空気供給路）から吸着ノズル１７内に供給される。
【００２７】
装着ヘッド１５内には、シャフト部材１６の内部通路１６ｂ内を流れる負圧空気又は正圧空気の流量を検出する流量センサ４４若しくはシャフト部材１６の内部通路１６ｂ内を流れる負圧空気又は正圧空気の圧力を検出する圧力センサ４５のいずれかが備えられており、流量センサ４４によって検出された負圧空気又は正圧空気の流量の情報若しくは圧力センサ４５によって検出された負圧空気又は正圧空気の圧力の情報のいずれかが制御装置３０に入力される。
【００２８】
また、図３に示すように、装着ヘッド１５内には各シャフト部材１６の高さ（或いは初期位置からの下降量）を検出する高さ検出センサ４６が設けられており、高さ検出センサ４６によって検出された各シャフト部材１６の高さの情報は制御装置３０に入力される。なお、高さ検出センサ４６には、シャフト部材１６を上下動させる駆動モータ（前述のシャフト部材駆動機構１８の一部）の回転量を検出するエンコーダを用いることもできる。
【００２９】
図４において、基板カメラ２０による撮像動作制御及び部品カメラ２１による撮像動作制御は部品装着装置１が備える制御装置３０装着実行部３０ａによってなされ、基板カメラ２０による撮像動作によって得られた画像データ及び部品カメラ２１の撮像動作によって得られた画像データは制御装置３０に送信されて制御装置３０の画像認識部３０ｂ（図３）において画像認識がなされる。
【００３０】
制御装置３０の装着実行部３０ａは、図５のフローチャートに示す手順で部品装着作業を実行する。制御装置３０の装着実行部３０ａは先ず、基板搬送コンベア１２を作動させ、部品装着装置１の上流工程側の装置から送られてきた基板２を受け取って部品装着装置１の内部に搬入し、所定の作業位置に位置決めする（ステップＳＴ１）。
【００３１】
制御装置３０の装着実行部３０ａは基板２の位置決めを行ったら、装着ヘッド１５を移動させて基板カメラ２０を基板２の上方に移動させ、基板カメラ２０に基板２上の一対の基板マーク２ｍ（図１）の撮像を行わせて画像認識部３０ｂに画像認識を行わせる。そして、得られた一対の基板マーク２ｍの位置を予め設定された基準の位置と比較することによって、基板２の基準の位置からの位置ずれを算出する（ステップＳＴ２）。
【００３２】
制御装置３０の装着実行部３０ａは、基板２の基準の位置からの位置ずれを算出したら、パーツフィーダ１３の作動制御を行ってそのパーツフィーダ１３の部品供給口１３ａに部品４を供給させる（ステップＳＴ３）。そして、装着ヘッド１５をパーツフィーダ１３の上方に位置させたうえで、パーツフィーダ１３の部品供給口１３ａに供給された部品４を吸着ノズル１７に吸着（ピックアップ）させる（ステップＳＴ４）。
【００３３】
この部品４の吸着時には、制御装置３０は、切り替え器４３の作動制御を行って、負圧発生部４１が発生させた負圧がシャフト部材１６の内部通路１６ｂから吸着ノズル１７に供給されるようにする。また、制御装置３０の装着実行部３０ａは、流量センサ４４によって検出されるシャフト部材１６の内部通路１６ｂ内の負圧空気の流量若しくは圧力センサ４５によって検出されるシャフト部材１６の内部通路１６ｂ内の負圧空気の圧力のいずれかが正常な値の範囲にあるかどうかを監視して異常があればこれを検知する。
【００３４】
制御装置３０の装着実行部３０ａは各吸着ノズル１７に部品４を吸着させたら、その吸着させた部品４が部品カメラ２１の上方を通過するように装着ヘッド１５を移動させ、部品カメラ２１に各部品４の撮像を行わせる。そして、各部品４のその撮像結果に基づいて画像認識部３０ｂに画像認識を行わせ（ステップＳＴ５）、各部品４の吸着ノズル１７に対する位置ずれ（吸着ずれ）を算出する（ステップＳＴ６）。
【００３５】
制御装置３０の装着実行部３０ａは、各部品４の吸着ノズル１７に対する吸着ずれを算出したら、装着ヘッド１５を基板２の上方に位置させ、吸着ノズル１７に吸着させた各部品４を基板２上の電極部３に印刷されたクリーム半田に接触させたうえで各吸着ノズル１７への真空圧の供給を解除して、吸着した部品４を順次基板２の電極部３上に装着する（ステップＳＴ７）。このステップＳＴ７では、制御装置３０の装着実行部３０ａは、ステップＳＴ２で求めた基板２の位置ずれと、ステップＳＴ６で求めた部品４の吸着ずれが修正されるように、基板２に対する各吸着ノズル１７の位置補正を行う。
【００３６】
また、制御装置３０の装着実行部３０ａは、部品４の基板２への装着時、吸着ノズル１７内への真空圧の供給を解除するとともに、切り替え器４３の作動制御を行って正圧発生部４２が発生させた正圧をシャフト部材１６の内部通路１６ｂに供給し、吸着ノズル１７から正圧空気が吐出されるようにして正圧ブローを行う（ステップＳＴ８）。この正圧ブローによって、吸着ノズル１７から部品４がスムーズに離間される。このとき制御装置３０の装着実行部３０ａは、流量センサ４４によって検出されるシャフト部材１６の内部通路１６ｂ内の正圧空気の流量若しくは圧力センサ４５によって検出されるシャフト部材１６の内部通路１６ｂ内の正圧空気の圧力のいずれかが正常な値の範囲にあるかどうかを監視して異常があればこれを検知する。
【００３７】
制御装置３０の装着実行部３０ａは、上記正圧ブローを行ったら、基板２に装着すべき全ての部品４の装着が終了したか否かの判断を行う（ステップＳＴ９）。そして、基板２に装着すべき全ての部品４の装着が終了していなかったときにはステップＳＴ３に戻り、基板２に装着すべき全ての部品４の装着が終了していたときには、基板搬送コンベア１２を作動させて基板２を部品装着装置１から搬出する（ステップＳＴ１０）。
【００３８】
ところで、上記部品装着作業において、部品４をパーツフィーダ１３から吸着して取り出すときや、吸着した部品４を基板２上に装着するときには、制御装置３０の装着実行部３０ａは、高さ検出センサ４６によって検出されるシャフト部材１６の高さが予め定められた高さになるように各シャフト部材１６の高さの制御を行う必要があるため、部品４（作業対象）に対するシャフト部材１６の正確な高さの把握が重要である。このため部品装着装置１は、上述の部品装着作業を実行する前に、以下に示す作業高さ計測治具５０をシャフト部材１６の下端に吸着ノズル１７に替えて取り付けて、各シャフト部材１６の作業高さ（作業対象の上面の高さ）を計測するようになっている。
【００３９】
作業高さ計測治具５０は、図６、図７及び図８（ａ），（ｂ）に示すように、シャフト部材１６の下端に固定して取り付けられる固定側部材５１と、この固定側部材５１に対して上下移動自在に設けられた可動側部材５２と、固定側部材５１と可動側部材５２の間に設けられたスプリング５３を備えて成る。
【００４０】
固定側部材５１は、シャフト部材１６の下端のノズル嵌入部１６ａに下方から嵌入して取り付けられる中空円筒状の嵌入部５１ａ、嵌入部５１ａから下方に延設された中空円筒状の下方延設部５１ｂ及び嵌入部５１ａと下方延設部５１ｂの境の部分から平板状に広がって延びた鍔部５１ｃを有して成る。下方延設部５１ｂの上部の側面には、固定側部材５１がシャフト部材１６の下端に取り付けられた状態で、シャフト部材１６の内部通路１６ｂと通じる空気通路５１ｄの開口部５１ｅが設けられている。
【００４１】
可動側部材５２は、固定側部材５１の下方延設部５１ｂの内径よりも若干小さい外径を有する中実円筒状の本体部５２ａと、本体部５２ａの上端から上方に突出して形成され、本体部５２ａよりも小さい外径を有する上方突出部５２ｂと、本体部５２ａの中間部から外方に張り出して設けられた外方張り出し部５２ｃを有して成る。
【００４２】
可動側部材５２の本体部５２ａはスプリング５３を下方から貫通したうえで固定側部材５１の下方延設部５１ｂ内に収容されており、固定側部材５１の下方延設部５１ｂの上部に設けられたピン挿入孔５１ｆを水平方向に貫通して設けられた抜け止めピン５４の先端部が本体部５２ａの上部に上下方向に延びて設けられた溝部５２ｄ内に位置している。このため可動側部材５２は固定側部材５１の下方延設部５１ｂから下方に抜け出ることがなく、また、固定側部材５１の鍔部５１ｃと可動側部材５２の外方張り出し部５２ｃとの間に縮設されたスプリング５３によって、固定側部材５１に対して下方に付勢された状態となっている。
【００４３】
可動側部材５２の下端に何も接触しておらず、可動側部材５２に上方への押圧力が作用していない状態では可動側部材５２は最下動位置に位置しており（図８（ａ））、可動側部材５２に上方への押圧力が作用すると、可動側部材５２は付勢部材であるスプリング５３の付勢力に抗して固定側部材５１に対して上動し、最下動位置よりも上方の位置に位置する（図８（ｂ））。
【００４４】
ここで、図８（ａ）に示すように、可動側部材５２が最下動位置にあるときには、可動側部材５２の本体部５２ａの上端部（本体部５２ａと上方突出部５２ｂの境の部分）は固定側部材５１の空気通路５１ｄの開口部５１ｅよりも下方に位置することから、空気通路５１ｄは開口部５１ｅから外部に通じた状態となっている。そして、可動側部材５２が最下動位置から上動していくと、これに応じて本体部５２ａの上端は固定側部材５１の下方延設部５１ｂ内を上動していき、やがて本体部５２ａの上端部が開口部５１ｅにさしかかって開口部５１ｅは本体部５２ａによって徐々に閉塞されていく。そして、可動側部材５２の最下動位置からの上動量が所定量ΔＺになった（所定量ΔＺだけ上動した）ときに、開口部５１ｅは本体部５２ａによって完全に閉塞された状態となる（図８（ｂ））。
【００４５】
このように本実施の形態において、作業高さ計測治具５０は、シャフト部材１６に固定して取り付けられ、シャフト部材１６を通して供給される空気を側面に設けられた開口部５１ｅから外部に通じさせる空気通路５１ｄを備えた固定側部材５１と、スプリング５３によって下方に付勢された状態で固定側部材５１内を上下移動自在に設けられ、固定側部材５１に対する最下動位置からスプリング５３による付勢力に抗して所定量ΔＺ上動されたときに空気通路５１ｄを閉塞する可動側部材５２を備えたものとなっている。
【００４６】
次に、作業高さ計測治具５０を用いた作業高さ計測作業（作業高さ計測方法）の実行手順を図９のフローチャートに基づいて説明する。作業高さ計測作業では、部品装着装置１がもともと備えている負圧発生部４１、流量センサ４４及び高さ検出センサ４６が（更に変形形態として、後述するように正圧発生部４２及び圧力センサ４５も）利用される。
【００４７】
基板２への部品４の装着時におけるシャフト部材１６の作業高さ計測作業を行うときには、制御装置３０は先ず、シャフト部材１６の下端に作業高さ計測治具５０を取り付けた状態で装着ヘッド１５をパーツフィーダ１３の部品供給口１３ａに供給された部品４等の作業対象の上方に位置させる。そして、シャフト部材１６の内部通路１６ｂを通じて作業高さ計測治具５０の空気通路５１ｄ内に負圧を供給した状態で、シャフト部材１６を作業対象の上方から下降させ（ステップＳＴ１１。図１０（ａ）→（ｂ）→（ｃ））、流量センサ４４によって検出されるシャフト部材１６の内部通路１６ｂ内を流れる負圧空気の流量が予め定めた所定の値（例えば流量が「０」）になったかどうかの判断を行う（ステップＳＴ１２）。そして、作業対象の上面（ここでは部品４の上面）に当接した可動側部材５２が空気通路５１ｄを閉塞していくことによってシャフト部材１６の内部通路１６ｂ内を流れる負圧空気の流量が減少し（図１１（ａ），（ｂ））、流量センサ４４によって検出されるシャフト部材１６の内部通路１６ｂ内を流れる負圧空気の流量が予め定めた所定の値になったことを検知した場合には、シャフト部材１６の下降を停止させ（ステップＳＴ１３）、シャフト部材１６の内部通路１６ｂ内を流れる負圧空気の流量が上記所定の値になったときのシャフト部材１６の高さを高さ検出センサ４６の出力に基づいて検出する（ステップＳＴ１４）。
【００４８】
なお、空気通路５１ｄの開口部５１ｅの形状は、図１１（ａ）に示すような円形である場合には孔の穿設工作が容易であるが、可動側部材５２が空気通路５１ｄの開口部５１ｅを閉塞し始めてから閉塞し終わるまでの間を短くし、流量の変化が明瞭になるようにして開口部５１ｅの閉塞完了時の検出の精度を向上させるためには、開口部５１ｅの開口面積を保持しつつ、図１１（ｂ）に示すように、横長形状、すなわち上下方向寸法Ｌ１よりも横方向寸法Ｌ２の方が大きくなっているようにする（Ｌ１＜Ｌ２）ことが好ましい。
【００４９】
制御装置３０は、ステップＳＴ１４でシャフト部材１６の高さを検出したら、作業高さ算出部３０ｃ（図４及び図６）において、ステップＳＴ１４で検出したシャフト部材１６の高さから作業高さ計測治具５０の空気通路５１ｄの開口部５１ｅの高さＨ０（図１０（ｃ））を求める（ステップＳＴ１５）。そして、ここで求めた作業高さ計測治具５０の空気通路５１ｄの開口部５１ｅの高さＨ０と、既知である作業高さ計測治具５０における空気通路５１ｄの開口部５１ｅの上縁と可動側部材５２の下端との間の距離Ｔ（図８及び図１０）に基づいて、シャフト部材１６の作業高さＨｓ（図１０（ｃ））を算出する（ステップＳＴ１６）。
【００５０】
このように、本実施の形態における部品装着装置１は、昇降部材であるシャフト部材１６の下端に取り付けられる作業高さ計測治具５０、空気供給路であるシャフト部材１６の内部通路１６ｂを通じて作業高さ計測治具５０の空気通路５１ｄ内に負圧を発生させる負圧発生部４１（負圧発生手段）、シャフト部材１６の内部通路１６ｂ内を流れる負圧空気の流量を検出する流量センサ４４、負圧発生部４１より発生させた負圧を作業高さ計測治具５０の空気通路５１ｄ内に供給した状態で作業対象の上方からシャフト部材１６を下降させ、作業対象の上面に当接した可動側部材５２が空気通路５１ｄを閉塞していくことによって流量センサ４４により検出される負圧空気の流量が所定の値になったときのシャフト部材１６の高さを検出する高さ検出センサ４６（昇降部材高さ検出手段）、高さ検出センサ４６によって検出されたシャフト部材１６の高さから求められる空気通路５１ｄの開口部５１ｅの高さＨ０及び作業高さ計測治具５０における空気通路５１ｄの開口部５１ｅと可動側部材５２の下端との間の距離Ｔに基づいてシャフト部材１６の作業高さＨｓを算出する制御装置３０の作業高さ算出部３０ｃ（作業高さ算出手段）を備えたものとなっている。
【００５１】
また、この部品装着装置１における作業高さ計測方法は、シャフト部材１６の下端に作業高さ計測治具５０を取り付け、シャフト部材１６の内部通路１６ｂを通じて作業高さ計測治具５０の空気通路５１ｄ内に負圧を供給した状態で作業対象の上方からシャフト部材１６を下降させ（ステップＳＴ１２及びステップＳＴ１３）、作業対象の上面に当接した可動側部材５２が空気通路５１ｄを閉塞していくことによってシャフト部材１６の内部通路１６ｂ内を流れる負圧空気の流量が所定の値になったことが検出されたときのシャフト部材１６の高さを検出する工程（ステップＳＴ１４）、検出したシャフト部材１６の高さから求められる空気通路５１ｄの開口部５１ｅの高さＨ０及び作業高さ計測治具５０における空気通路５１ｄの開口部５１ｅと可動側部材５２の下端との間の距離Ｔに基づいてシャフト部材１６の作業高さＨｓを算出する工程（ステップＳＴ１５及びステップＳＴ１６）を含むものとなっている。
【００５２】
ここで、作業高さ計測治具５０の空気通路５１ｄ内を流れる負圧空気の流量を流量センサ４４によって検出し、これが所定の値になったときのシャフト部材１６の高さを検出する代わりに、作業高さ計測治具５０の空気通路５１ｄ内を流れる負圧空気の圧力を圧力センサ４５によって検出し、これが所定の値になったときのシャフト部材１６の高さを検出するようにしてもよい。また、作業高さ計測治具５０の空気通路５１ｄ内に負圧を供給する代わりに、正圧を供給するようにしてもよい。すなわち、上述の実施の形態に示した「負圧供給」−「流量検出」の組み合わせのパターンのほかに、「負圧供給」−「圧力検出」、「正圧供給」−「流量検出」及び「正圧供給」−「圧力検出」の組み合わせによってシャフト部材１６の作業高さＨ０を計測することが可能である。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態では、シャフト部材１６の作業高さ（作業対象の上面の高さ）を計測するためにシャフト部材１６の下端に取り付けて用いられる作業高さ計測治具５０が、シャフト部材１６に固定して取り付けられ、シャフト部材１６を通して供給される負圧又は正圧の空気を側面に設けられた開口部５１ｅから外部に通じさせる空気通路５１ｄを備えた固定側部材５１、スプリング５３（付勢部材）によって下方に付勢された状態で固定側部材５１内を上下移動自在に設けられ、固定側部材５１に対する最下動位置からスプリング５３による付勢力に抗して所定量ΔＺ上動されたときに空気通路５１ｄを閉塞する可動側部材５２を備えたものとなっており、シャフト部材１６の作業高さＨｓは、作業高さ計測治具５０の空気通路５１ｄ内に負圧又は正圧を供給した状態で作業対象の上方からシャフト部材１６を下降させ、作業対象の上面に当接した可動側部材５２が空気通路５１ｄを閉塞していくことによってシャフト部材１６の内部通路１６ｂ内を流れる正圧空気又は負圧空気の流量又は圧力が所定の値になったときのシャフト部材１６の高さを検出し、その検出したシャフト部材１６の高さから求められる空気通路５１ｄの開口部５１ｅの高さＨ０及び作業高さ計測治具５０における空気通路５１ｄの開口部５１ｅと可動側部材５２の下端との間の距離Ｔに基づいて算出することができる。このとき負圧空気又は正圧空気は作業対象に直接作用しないので、従来のように作業対象が微小で軽い部品４等である場合であっても作業対象が意図せず動いてしまうおそれがなく、必要な計測を正確に行うことができる。
【００５４】
なお、上述の実施の形態では、部品４をパーツフィーダ１３から吸着する場面における昇降部材の作業高さを計測する例を示すためにパーツフィーダ１３の部品供給口１３ａに供給された状態の部品４を作業対象としていたが、部品４を基板２に装着する場面における昇降部材（シャフト部材１６）の作業高さを計測する場面における昇降部材の作業高さを計測する場合には、基板２に装着された状態の部品４を作業対象として前述の作業高さ計測作業を行えばよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
作業対象が微小で軽い部品等である場合であっても昇降部材の作業高さ計測を正確に行うことができるようにした作業高さ計測治具、部品装着装置及び作業高さ計測方法を提供する。
【符号の説明】
【００５６】
１  部品装着装置
２  基板
４  部品
１５  装着ヘッド
１６  シャフト部材（昇降部材）
１６ｂ  内部通路（空気供給路）
１７  吸着ノズル
３０ｃ  作業高さ算出部（作業高さ算出手段）
４１  負圧発生部（負圧発生手段）
４２  正圧発生部（正圧発生手段）
４４  流量センサ
４５  圧力センサ
４６  高さ検出センサ（昇降部材高さ検出手段）
５０  作業高さ計測治具
５１  固定側部材
５１ｄ  空気通路
５１ｅ  開口部
５２  可動側部材
５３  スプリング（付勢部材）
【図１】
2013235886.tif 000003
【図２】
2013235886.tif 000004
【図３】
2013235886.tif 000005
【図４】
2013235886.tif 000006
【図５】
2013235886.tif 000007
【図６】
2013235886.tif 000008
【図７】
2013235886.tif 000009
【図８】
2013235886.tif 000010
【図９】
2013235886.tif 000011
【図１０】
2013235886.tif 000012
【図１１】
2013235886.tif 000013