(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空圧発生手段により発生する真空圧により部品を吸着し、真空圧を破壊することにより部品の吸着を解除する部品吸着装置において、
真空圧を発生あるいは破壊してから真空圧発生側の圧力が所定の圧力になるまでの時間と部品吸着側の圧力が所定の圧力になるまでの時間をそれぞれ計測する計測手段と、
前記計測された各時間に基づき部品吸着に関連するエア機器あるいは真空圧発生手段の故障を検出する手段と、
を有することを特徴とする部品吸着装置。
【請求項２】
前記真空圧の破壊が正圧を加圧して行なわれ、真空圧破壊手段の故障を検出することを特徴とする請求項１に記載の部品吸着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品吸着装置、特に、真空圧発生手段により発生する真空圧により部品を吸着し、真空圧を破壊することにより部品の吸着を解除する部品吸着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子部品実装機（チップマウンタ）では、例えばＩＣチップ部品等の電子部品（以下単に部品という）を吸着する吸着ノズルを備えた吸着ヘッドが設けられており、フィーダから供給される部品が吸着ノズルにより吸着され、回路基板上に移送、搭載されている。部品吸着装置は吸着ノズルを備えた吸着ヘッドなどから構成されており、部品吸着時にはＺ軸（垂直軸）に沿って下降して発生した真空圧により部品を吸着し、また部品搭載時には、真空圧を破壊させて部品を基板に搭載後Ｚ軸に沿って上昇するようになっている。
【０００３】
この場合、部品搭載時は瞬時に真空圧を破壊しノズル内を大気圧にする必要がある。仮に搭載後のＺ軸上昇時に真空圧（残圧）があると、基板に粘着力の乏しく、軽量の小型チップ部品は搭載されず吸い上げられることになる。このため、残圧を無くし、瞬時に大気圧開放する方法として、正圧を瞬間的に加える方法が考えられるが、この加圧時間が長いと搭載後のＺ軸上昇時に、ノズル先端から加圧されたエアが漏れ、正常に搭載された周囲の部品をずらしてしまう、という問題が発生する。
【０００４】
従って、真空圧を遮断し、正圧を加え、さらに正圧を加える時間を電子部品の種類で微妙に制御する必要がある。別の方法として、上記制御時間を規定値に固定して加圧側のスピードコントローラにより加圧量を調整する方法がある。
【０００５】
上記方法の場合、真空圧発生器（以下、真空発生器とも称する）の発生真空圧の経時的な低下、エアフィルタの目詰まりによる真空圧の低下等により、搭載時の真空圧破壊（以下、真空破壊とも称する）状態が変化し、搭載位置ずれなど搭載品質を低下させることがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、部品吸着に関連するエア機器ないし部材、すなわち、真空圧発生手段などが故障したりあるいは劣化したりすると、あるいは正圧を加圧して真空圧を破壊させる場合、その加圧開始時点あるいは加圧期間が最適化されないと、正常な部品搭載が保証されなくなる。
【０００７】
従って、本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、部品吸着に関連するエア機器あるいは真空圧発生手段の故障ないし異常を確実に検出できる部品吸着装置を提供することをその課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記課題を解決するために、真空圧発生手段により発生する真空圧により部品を吸着し、真空圧を破壊することにより部品の吸着を解除する部品吸着装置において、真空圧を発生あるいは破壊してから真空圧発生側の圧力が所定の圧力になるまでの時間と部品吸着側の圧力が所定の圧力になるまでの時間をそれぞれ計測する計測手段と、前記計測された各時間に基づき部品吸着に関連するエア機器あるいは真空圧発生手段の故障を検出する手段と、を有する構成を採用している。
【００１０】
本発明の構成においては、部品吸着に関連するエア機器あるいは部材、例えば真空圧発生手段、エア配管あるいはエアフィルタ等に故障ないし異常があると、真空圧発生側と部品吸着側の到達圧力が変化したり、それぞれの側で所定圧力（監視圧）になるまでの時間が変化するので、真空圧発生側と部品吸着側の到達圧力ないし所定圧力になるまでの時間を計測することにより、どの部分に故障ないし異常があるかを確実に診断することが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００１４】
図１には、本発明に係わる部品吸着装置の一実施形態の構成が図示されており、同図において、符号１０で示すものは、吸着ノズルを保持するノズル保持部で、このノズル保持部１０の下端には、ノズル径の異なる種々の吸着ノズル１１が着脱可能に保持される。ノズル保持部１０内には配管１２が形成されていて、配管１２はエアフィルタ１３を介して他の配管１４並びに吸着ノズル１１内の配管１５に連通している。なお、吸着ノズル１１は、検査時には取り外されるので、一点鎖線で図示されている。
【００１５】
ノズル保持部１０の配管１２は、配管１６を介して真空発生器（エジェクタ）１７に接続されており、この真空発生器１７は、制御装置（ＣＰＵ）１８により制御される真空圧発生電磁弁（以下、真空発生電磁弁とも称する）１９がオンになったとき、エア供給源２０より供給される圧縮エアにより作動し、配管１６、１２、１４、１５に負圧を発生させる。これにより吸着ノズル１１はその下端部で部品（不図示）を吸着できるようになる。部品を正常に吸着しているときには、真空圧になり、また吸着していないときには、負圧にならないので、配管１６の圧力を検出する圧力センサ２１により吸着部品の有無が判定され、その情報が制御装置１８に入力される。
【００１６】
また、吸着部品を吸着ノズル１１から離脱させるときには、真空発生電磁弁１９をオフにして真空発生器１７を停止させ、真空圧を解除する。このとき、真空圧を解除後早急に大気圧に回復させるために、制御装置１８により駆動される真空圧破壊電磁弁（以下、真空破壊電磁弁とも称する）２２をオンにしてエア供給源２０より正圧を配管１６に供給するようにしている。
【００１７】
通常、ノズル保持部１０、吸着ノズル１１、真空発生器１７、真空発生電磁弁１９、真空破壊電磁弁２２、圧力センサ２１は、電子部品実装装置（チップマウンタ）の吸着ヘッド（不図示）に取り付けられている。吸着ヘッドは、制御装置１８により制御されるＸＹ駆動機構２３によりＸＹ移動して、フィーダから供給される部品を吸着ノズル１１により吸着し、回路基板上にその部品を搭載する。部品吸着時並びに搭載時には、同様に制御装置１８により制御されるＺ軸昇降機構２４によりノズル保持部１０と吸着ノズル１１が上下に昇降されるように制御される。
【００１８】
また、エア機器の故障を検出するために、あるいは真空破壊時の自己補正（最適化）を行なうために、検出ポスト２５と圧力センサ２７からなる検出ユニット２８が設けられており、圧力センサ２７は検出ポスト２５内に形成された配管２６内の圧力を検出し、そのデータを制御装置１８に伝達する。なお、制御装置１８は、メモリ２９に接続されており、このメモリ２９には、各種制御を行なうためのデータ、取得あるいは処理したデータ、あるいは故障検出、自己補正等に必要な固定データなどが格納される。
【００１９】
なお、検出ユニット２８は、例えば、電子部品実装装置の所定のフレーム部分に設けられる。
【００２０】
次に、このように構成された部品吸着装置において、エア機器の故障を検出するための、あるいは真空破壊時の自己補正を行なうための動作を図２を参照して説明する。
【００２１】
この故障検出ないし自己補正時には、吸着ノズル１１をノズル保持部１０から取り外し、ＸＹ駆動機構２３を介して吸着ヘッドを、検出ユニット２８が設置されている場所へＸＹ移動させる（ステップＳ１）。続いて、ステップＳ２で、Ｚ軸昇降機構２４を介してノズル保持部１０を下降させ、検出ポスト２８に着地させる。検出ポスト２８は吸着ノズル１１を代替させるもので、着地時検出ポスト２８は、ノズル保持部１０に装着され、各配管１５と２６が連通するようになる。
【００２２】
次に、ステップＳ３で真空発生電磁弁１９をオンにすると、真空発生器１７にはエア供給装置２０からエアが供給され、配管１６、１２に真空圧が発生する。それによりエアフィルタ１３を介して配管１４、２６にも真空圧が発生するようになる。
【００２３】
この状態が図３に図示されており、ｔ0で真空発生電磁弁１９をオンにすると、配管１６、１２、１４、２６に真空圧が発生するので、圧力センサ２１、２７により最終到達圧Ｐ1、Ｐ1’を測定し、また、監視圧Ｐ2に達する時間ｔ1、ｔ2を制御装置１８内のタイマーを用いて測定する。なお、監視圧Ｐ2は、メモリ２９に設定値として格納されているので、それを呼び出すようにする。これらのデータに基づいてステップＳ４で以下のようなエア機器の故障解析を行なう。なお、エア機器の正常時における到達圧Ｐ1、Ｐ1’の値、時間ｔ1、ｔ2の値は、例えば製造時に測定され、メモリ２９に初期値として格納されているものとする。また、以下に述べる各測定値が比較される基準値も同様に、製造時などに測定され、初期値としてメモリ２９に格納されるものとする。
【００２４】
圧力センサ２１の到達圧Ｐ1がメモリに格納された初期値に達しない場合には、真空発生器（エジェクタ）１７の故障（例えばそのノズルの詰まり）が考えられるので、真空発生器を清掃するか、あるいは交換する。また、Ｐ1とＰ1’の差がその差の初期値より大きい場合には、例えば配管１２、１４の部分にエア漏れが考えられるので、その部分のチェックを行なうようにする。また、時間ｔ2とｔ1の差がその差の初期値より大きい場合には、エアフィルタ１３の汚れあるいは詰まりが考えられるので、エアフィルタ１３を清掃するかあるいは交換する。更に時間ｔ1が初期値より大きい、あるいは測定回数毎にばらつく場合には、真空発生電磁弁１９のオンタイミングの遅れ、あるいはオンタイミングがばらついていることなので、真空発生電磁弁１９を交換するようにする。
【００２５】
以上のような故障解析を終了したあと、ステップＳ５で真空発生電磁弁１９をオフにして、続くステップＳ６で真空破壊（自然破壊）時のチェックを行ない、故障解析を行なう。この真空破壊時の状態が図４に図示されている。ｔ3で真空発生電磁弁１９をオフにすると、配管１６、１２、１４、２６に発生していた真空圧が破壊されるので、圧力センサ２１、２７により測定される真空圧は大気圧まで減少する。そこで、監視圧Ｐ2に達するまでの時間ｔ4、ｔ5を制御装置１８内のタイマーを用いて測定する。
【００２６】
故障解析は次のようになる。測定時間ｔ5とｔ4の差が、その差の初期値よりも大きい場合には、エアフィルタ１３の汚れ、あるいは詰まりが考えられるので、エアフィルタ１３を清掃あるいは交換するようにする。また、時間ｔ4が初期値より大きい、あるいは測定回数毎にばらつく場合には、真空発生電磁弁１９のオフタイミングの遅れ、あるいはオフタイミングがばらついていることなので、真空発生電磁弁１９を交換するようにする。
【００２７】
なお、ステップＳ６が終了したら、ステップＳ３に戻り、これを複数回繰り返す。これは、ステップＳ４（Ｓ６）で行なった真空発生電磁弁のオン（オフ）タイミングのばらつきをチェックするためである。
【００２８】
上記ステップＳ５、Ｓ６では、真空発生電磁弁１９がオフにされて故障解析が行なわれるが、その場合、各配管内の真空圧は自然に破壊されるので、大気圧に戻るのに時間がかかる。そこで、その時間を減少させるために、正圧を加圧し真空圧を加圧破壊することが行なわれる。すなわち、ステップＳ７で真空発生電磁弁１９をオンにして真空圧を発生させた後、ステップＳ８でオフにすると、自然に真空圧は破壊されるが、その時間を減少させるために、ステップＳ９で真空破壊電磁弁２２をオンにして正圧を発生させる。
【００２９】
この状態が図５に図示されており、ｔ6で真空発生電磁弁１９がオフにされた後、ｔ7で真空破壊電磁弁２２をオンにすると、正圧が発生するので、大気圧に戻る傾斜が大きくなる。そして、時刻ｔ10で真空破壊電磁弁２２をオフにする（ステップＳ１０）。それにより圧力は、正圧がなくなるので、一旦負圧側に反動して大気圧に戻る。このとき、圧力センサ２１、２７が測定する加圧到達圧Ｐ3、Ｐ3’、真空破壊電磁弁２２がオンしてから（ｔ7）、圧力センサ２１、２７がそれぞれ監視圧Ｐ2を測定する時刻ｔ8、ｔ9、それに真空破壊電磁弁２２がオフしてから（ｔ10）、圧力センサ２１、２７がそれぞれ加圧到達圧Ｐ3、Ｐ3’を測定する時刻ｔ11、ｔ12を測定する。
【００３０】
ステップＳ１１において、これらの測定値に基づき加圧により真空破壊を行なったときの故障解析を行なう。まず、ｔ8とｔ7の差がその差の初期値より大きいとき、あるいは複数回のばらつきが大きいときは、真空破壊電磁弁２２のオンのタイミングの遅れ、あるいはタイミングのばらつきが考えられるので、真空破壊電磁弁２２を交換するようにする。また、ｔ11とｔ10の差がその差の初期値より大きいとき、あるいは複数回のばらつきが大きいときは、真空破壊電磁弁２２のオフのタイミングの遅れ、あるいはタイミングのばらつきが考えられるので、真空破壊電磁弁２２を交換するようにする。
【００３１】
続いて、ステップＳ１２において上記各測定値から真空破壊状態の自己補正を行ない、初期値の更新を行なう。すなわち、t2とｔ0の差、ｔ5とｔ3の差、ｔ9とｔ7の差、並びにｔ12とｔ10の差を更新する。監視圧Ｐ2を部品吸着あるいは吸着解除の限界圧とすると、吸着ノズルが部品吸着のためにＺ軸に沿って部品まで下降したときには、監視圧Ｐ2に達していなければならないので、更新されたt2とｔ0の差に基づき、吸着ノズルが下降時Ｚ軸のどの位置にあるときに真空発生電磁弁１９をオンにしなければならないかのタイミングを決めることができる。また、吸着ノズルが下降して吸着部品を離し基板に搭載するとき、Ｚ軸に沿って基板まで下降したときには、監視圧Ｐ2に達していなければならないので、更新されたt5とｔ3の差に基づき、吸着ノズルがＺ軸のどの位置にあるときに真空発生電磁弁１９をオフにしなければならないかのタイミングを決めることができる。また、同様に、正圧を加圧して真空を破壊する場合、ｔ9とｔ7の差に基づき真空破壊電磁弁をオンにするタイミングを決め、あるいはｔ12とｔ10の差に基づき真空破壊電磁弁をオフにするタイミングを決め、加圧時間を調整し部品を搭載させるための最適な圧力値を得るようにすることができる。
【００３２】
このように、ステップＳ１２において行なわれる自己補正により上記各初期値が更新され、部品吸着並びに吸着解除時に部品に加わる圧力を最適化するための真空発生（破壊）電磁弁のオンオフタイミングが決定できる。なお、電磁弁のオンオフにはばらつきがあるので、ステップＳ７とＳ１１は複数回繰り返し、その平均値を取得して初期値の更新を行なう。ステップＳ１２の処理が終了後は、ステップＳ１３でＺ軸を上昇させ、各処理を終了する。
【００３３】
なお、上記故障解析において故障ないし異常が検出されたときには、警告を発生するようにして故障修理あるいは機器の交換を促すようにする。またメンテナンス実施後は、各初期値を再取得しメモリに保存するようにする。
【００３４】
また、上記処理においては、吸着ノズル１１を取り外して検査したが、吸着ノズル１１を装着して検査を行なうようにすることもできる。この場合には、検出ユニット２８は、圧力センサ２７から構成され、圧力センサ２７で吸着ノズルの吸着面を塞ぐようにして測定を行なうようにする。
【００３５】
また、上記構成においては、真空発生器１７にエジェクタを用いているが、これは、真空ポンプ等の真空発生器を用いてもよい。この実施形態が図６に図示されており、制御装置１８により真空発生電磁弁１９が作動されると、真空ポンプ３０により真空圧が発生され、また制御装置１８により真空破壊電磁弁２２が作動されると、エア供給源２０により正圧が加圧され、真空圧が破壊される。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、真空圧発生側と部品吸着側の到達圧力を検出したそれぞれの側で所定圧力になるまでの時間を計測するようにしているので、真空圧発生あるいは破壊手段、エア配管あるいはエアフィルタ等の部品吸着に関連するエア機器あるいは部材のどの部分に故障ないし異常があるかを確実に診断することが可能になり、確実な部品吸着ないしその解除が保証される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明装置の全体の構成を示すブロック図である。
【図２】  故障解析ないし真空破壊状態の自己補正を行なう工程を示したフローチャート図である。
【図３】  真空圧発生時、真空圧発生側と部品吸着側の圧力ないしそれぞれの側で所定圧力になるまでの時間を示した線図である。
【図４】  真空圧破壊時、真空圧発生側と部品吸着側の圧力ないしそれぞれの側で所定圧力になるまでの時間を示した線図である。
【図５】  正圧を加圧して真空圧破壊を行なう時、真空圧発生側と部品吸着側の圧力ないしそれぞれの側で所定圧力になるまでの時間を示した線図である。
【図６】  真空圧の形成及び破壊を行なう他の実施形態を示したブロック図である。
【符号の説明】
１０  ノズル保持部
１１  吸着ノズル
１３  エアフィルタ
１７  真空（圧）発生器
１８  制御装置
１９  真空（圧）発生電磁弁
２０  エア供給源
２１  圧力センサ
２２  真空（圧）破壊電磁弁
２３  ＸＹ駆動機構
２４  Ｚ軸昇降機構
２５  検出ポスト
２７  圧力センサ
２８  検出ユニット
２９  メモリ
【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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