(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に移動自在に支持されて電子部品を吸着する吸着ヘッドと、この吸着ヘッドを昇降させる昇降手段と、この昇降手段の作動により上記吸着ヘッドを下降させて上記電子部品を実装対象に対し装着する際の押し付け圧力を検出するロードセルと、このロードセルから出力される圧力検出値に基づいて上記昇降手段を作動制御することにより上記押し付け圧力が目標圧力になるように圧力制御を行う圧力制御手段とを備えた表面実装装置において、上記昇降手段により昇降作動される昇降手段側部材と、上記吸着ヘッドに結合された吸着ヘッド側部材と、この吸着ヘッド側部材及び昇降手段側部材の両者間に上下方向に介装されて弾性復元力を吸着ヘッド側部材に上向きに作用させる弾性部材と、上記昇降手段側部材に設けられ上記弾性部材の弾性復元力に対抗するように吸着ヘッド側部材を下向きに押圧可能とされたエアシリンダと、このエアシリンダに対するエア圧供給を制御することにより上記弾性部材の弾性復元力を変更調節するエア圧制御手段とを備え、上記ロードセルは上記弾性部材の弾性復元力を受けるように配置され、上記エア圧制御手段は、上記圧力制御手段による圧力制御に際し、上記弾性部材の初期弾性復元力が上記目標圧力以上となるように上記エアシリンダへのエア圧供給を制御するよう構成され、
上記昇降手段側部材は上記吸着ヘッド側部材の下向きの相対移動を阻止するストッパを有し、上記エア圧制御手段は、上記圧力制御手段による圧力制御を行わないときには、上記吸着ヘッド側部材が上記ストッパに押し付けられてロック状態になるように上記吸着ヘッド側部材に所定値以上の下向き押圧力を加えるエア圧を上記エアシリンダに供給するよう構成されていることを特徴とする表面実装装置。
【請求項２】
上記エアシリンダは上記吸着ヘッド側部材に連結されたピストンロッドに下向きにエア圧を作用させる前進側作動室と上向きにエア圧を作用させる後退側作動室とを有し、上記エア圧制御手段は、上記エアシリンダの前進側作動室及び後退側作動室に供給する各エア圧を制御することにより、上記吸着ヘッド側部材への下向き押圧力を変更調節することを特徴とする請求項１記載の表面実装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を吸着した吸着ヘッドを昇降手段により下降させて上記電子部品を基板等の実装対象に対し搭載する際に、その押し付け圧力を検出しながら上記昇降手段を作動制御することにより、実装対象に対する押し付け圧力を制御するために用いられる表面実装装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の表面実装装置として、特開平８−３３０７９０号公報により開示されたものが知られている。このものでは、昇降手段側部材（ブラケット）に対し吸着ヘッドを引張ばねにより吊り下げた状態で一軸テーブルにより上下方向に相対移動可能に支持している。加えて、上記ブラケットにロードセルを下向きに固定する一方、このロードセルと上記吸着ヘッドとの間に圧縮ばね及びロッドを介装させている。そして、吸着ヘッドを下降させて電子部品を基板に搭載する際の下向き押し付け圧力を上記圧縮ばねの弾性復元力の増大に伴うロードセルへの押圧力の増大により検出し、この検出押し付け圧力（検出加圧力）と、基準押し付け圧力（基準加圧力）との比較により昇降手段の作動を制御することにより、上記押し付け圧力の制御を行うようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の表面実装装置においては、上記押し付け圧力が作用すると上向きの反力が生じ、この反力により圧縮ばねが圧縮されてその弾性復元力がロッドを介して下向き設置のロードセルに対し上向きに作用することにより押し付け圧力を検出するようにしているが、このような構造にすると、上記押し付け圧力（反力）に応じてロードセルに加わる圧力が増大するので、昇降手段の制御系に万一故障や異常が生じた場合には、高価なロードセルに対しその機器能力以上の過大な荷重が作用してしまうおそれがある。
【０００４】
そこで、上記とは逆に、ロードセルに予め初期設定圧力を加えておき、基板への部品搭載時の下向き押し付け圧力（反力）の増大につれてロードセルに加わる圧力が減少するようにし、その圧力減少分を求めることで上記押し付け圧力を検出することが考えられ、このようにすれば故障時等にも過大な荷重がロードセルに加わることが避けられる。ところが、このように場合に、ロードセルに加える初期設定圧力が不必要に大きくならないようにすることが要求される一方、初期設定圧力が小さすぎると上記押し付け圧力が目標圧力に達する前にロードセルに加わる圧力が０になって検出不能となるので、初期設定圧力を如何に適正に調整するかということが課題となる。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ロードセルに対し押し付け圧力の反力が直接的に作用することのないようにしつつ、簡単な構成で押し付け圧力についての圧力調整を効果的に行い得る表面実装装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、上下方向に移動自在に支持されて電子部品を吸着する吸着ヘッドと、この吸着ヘッドを昇降させる昇降手段と、この昇降手段の作動により上記吸着ヘッドを下降させて上記電子部品を実装対象に対し装着する際の押し付け圧力を検出するロードセルと、このロードセルから出力される圧力検出値に基づいて上記昇降手段を作動制御することにより上記押し付け圧力が目標圧力になるように圧力制御を行う圧力制御手段とを備えた表面実装装置において、上記昇降手段により昇降作動される昇降手段側部材と、上記吸着ヘッドに結合された吸着ヘッド側部材と、この吸着ヘッド側部材及び昇降手段側部材の両者間に上下方向に介装されて弾性復元力を吸着ヘッド側部材に上向きに作用させる弾性部材と、上記昇降手段側部材に設けられ上記弾性部材の弾性復元力に対抗するように吸着ヘッド側部材を下向きに押圧可能とされたエアシリンダと、このエアシリンダに対するエア圧供給を制御することにより上記弾性部材の弾性復元力を変更調節するエア圧制御手段とを備える。そして、上記ロードセルは上記弾性部材の弾性復元力を受けるように配置され、上記エア圧制御手段は、上記圧力制御手段による圧力制御に際し、上記弾性部材の初期弾性復元力が上記目標圧力以上となるように上記エアシリンダへのエア圧供給を制御するよう構成され、上記昇降手段側部材は上記吸着ヘッド側部材の下向きの相対移動を阻止するストッパを有し、上記エア圧制御手段は、上記圧力制御手段による圧力制御を行わないときには、上記吸着ヘッド側部材が上記ストッパに押し付けられてロック状態になるように上記吸着ヘッド側部材に所定値以上の下向き押圧力を加えるエア圧を上記エアシリンダに供給するよう構成されているものである。
【０００７】
この発明の場合、エア圧制御手段によるエア圧供給制御に応じた力が吸着ヘッド側部材に下向きに作用する一方、昇降手段側部材に対する吸着ヘッド側部材の相対移動に応じた弾性部材の弾性復元力が吸着ヘッド側部材に上向きに作用することにより、吸着ヘッド側部材が昇降手段側部材に対し下向きに所定量相対移動した位置で平衡状態となり、この状態での弾性部材の弾性復元力がロードセルに対し初期設定圧力として作用する。そして、この状態から昇降手段が下降作動されると、昇降手段側部材から上記エアシリンダ及び吸着ヘッド側部材を介して加わる下降作動力により、電子部品を吸着した吸着ヘッドが下降して、その電子部品が基板等の実装対象に当接し、さらに吸着ヘッドが下降されて押し付けられると、その反力を受けて上記吸着ヘッド側部材が昇降手段側部材に対し上向きに相対移動する結果、上記弾性部材の弾性復元力が徐々に減少し、ロードセルに作用する圧力が上記初期設定圧力から徐々に減少することになる。従って、この初期設定圧力からの変化分、すなわち、上記減少分圧力を検出することにより押し付け圧力が得られ、この押し付け圧力が所定のものになるように圧力制御手段により昇降手段の下降作動を制御することにより、実装対象に対する電子部品搭載時の押し付け圧力を所定のものに制御することが可能になる。
【０００８】
このように、電子部品の装着時の押し付け圧力に応じて上記ロードセルに作用する圧力が減少するため、制御系の故障時等にもロードセルに過大な荷重が作用することが確実に防止され、しかも、上記エア制御手段により弾性部材の初期弾性復元力を調節することにより部品装着時等の押し付け圧力を確実に検出し得る上に、エアシリンダと弾性部材との組み合わせを付加するだけの簡単な構成で上記押し付け圧力の検出が可能になる。
【０００９】
なお、上記のエア圧制御手段によるエア圧制御や圧力制御手段による圧力制御は、電子部品を基板等に装着する装着時以外にも、例えば電子部品を吸着ヘッドに吸着・保持させる吸着時においても適用することができる。
【００１１】
このようにすると、電子部品の搭載時等における押し付け圧力の制御時以外の時、例えば吸着ヘッドの上昇作動時や部品供給部と搭載作業位置との間の平面方向への移動時等には、上記ロック状態に変換することにより、吸着ヘッド側部材と昇降手段側部材とを上下方向への相対移動が阻止された状態に固定し得るようになる。このため、弾性部材を固定させて吸着ヘッドを安定した状態で移動させ得るようになる。逆に、上記の押し付け圧力の制御時には上記ロック状態を解除させることにより、上記の押し付け圧力の制御を効果的に行い得るようになる。
【００１２】
また、上記発明において、上記エアシリンダは上記吸着ヘッド側部材に連結されたピストンロッドに下向きにエア圧を作用させる前進側作動室と上向きにエア圧を作用させる後退側作動室とを有し、上記エア圧制御手段は、上記エアシリンダの前進側作動室及び後退側作動室に供給する各エア圧を制御することにより、上記吸着ヘッド側部材への下向き押圧力を変更調節するようになっていることが好ましい。
【００１３】
このようにすると、上記前進側作動室及び後退側作動室のそれそれに対するエア圧の給排等の制御により、吸着ヘッド側部材への下向き押圧力の調節が容易に可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した一実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明が適用される表面実装装置の全体を概略的に示した平面図である。
【００１６】
同図において、基台１上には基板搬送用のコンベア２が配置され、このコンベア２上を実装対象としてのプリント基板３（二点鎖線で示す）が搬送され、所定の実装位置で停止するようになっている。
【００１７】
上記コンベア２の側方には、部品供給部４が配置されている。この部品供給部４は多数列のテープフィーダ４ａを備えており、各テープフィーダ４ａは、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等のチップ部品（電子部品；以下、単に「部品」という）を所定間隔おきに収納、保持したテープをリールから部品取出し部へ導出し、後述のヘッドユニット５により部品がピップアップされるにつれてラチェット式の繰出し機構によりテープを間欠的に繰り出すようになっている。
【００１８】
上記基台１の上方には、部品装着用のヘッドユニット５が装備され、このヘッドユニット５はＸ軸方向（コンベア２の配設方向）及びＹ軸方向（平面上でＸ軸と直交する方向）に移動させることができるようになっている。
【００１９】
詳しくは、基台１上にはＹ軸方向に延びる一対のレール６が延設されており、このレール６上にヘッドユニット支持部材７が架設されている。ヘッドユニット支持部材７はナット部８を介してボールねじ軸９と螺合して、このボールねじ軸９はＹ軸サーボモータ１０の回転軸と接続されており、Ｙ軸サーボモータ１０の駆動によりボールねじ軸９を介してヘッドユニット支持部材７をＹ軸方向に移動させるようになっている。また、ヘッドユニット支持部材７はＸ軸方向に延びるガイド部材１１を有し、ヘッドユニット５がそのガイド部材１１に沿って移動可能とされている。そして、Ｘ軸モータ１２の駆動により図示省略のボールねじ軸を介してヘッドユニット５をＸ軸方向に移動させるようになっている。
【００２０】
図２はヘッドユニット５の構成を示す側面図であり、一部を断面で示している。また、図３は図２の正面図であり、一方の吸着ヘッド２０が最下降位置に移動し、他方の吸着ヘッド２０が最上昇位置に移動している状態を示している。
【００２１】
両図において、ヘッドユニット５には部品を吸着するための吸着ヘッド２０が装備されており、本実施形態では２本の吸着ヘッド２０，２０がＸ軸方向に並べて配設されている。また、ヘッドユニット５には吸着ヘッド２０をＺ軸方向（上下方向）に昇降させる昇降駆動機構と、上記吸着ヘッド２０を支持してＺ軸と平行なＲ軸（図２参照）の回りに回転させる回転駆動機構とが搭載されている。
【００２２】
上記昇降駆動機構は、各吸着ヘッド２０を個別に昇降させるようになっている。具体的には、ヘッドユニット５には上下方向に延びるガイド部２１及びボールねじ軸２２が固定されており、このボールねじ軸２２に螺合されたナット部２３を有する側面視コ字状の昇降手段側部材としてのフレーム２４が上記ガイド部２１に沿って昇降自在に取り付けられている。
【００２３】
上記ボールねじ軸２２は、芯ずれや角度ずれを吸収するためのフレキシブルジョイント２５を介して昇降手段としてのＺ軸サーボモータ２６の回転軸２６ａと接続されている。そして、上記Ｚ軸サーボモータ２６を正回転または逆回転させると、上記ボールねじ軸２２がＺ軸回りに定位置で回転し、このボールねじ軸２２と螺合しているナット部２３が昇降する結果、上記フレーム２４がＺ軸方向に昇降作動されるようになっている。
【００２４】
また、上記フレーム２４には、上部に伝達部材としてのエアシリンダ２７が下向きに取り付けられ、中間部に上下方向に延びるリニアガイド部２８が固定され、下端部にロードセル２９がその圧力検出面を上向きにして設置されている。さらに、上記リニアガイド部２８の上下各側にはストッパ２８ａ，２８ｂが形成されている。
【００２５】
そして、上記吸着ヘッド２０には吸着ヘッド側部材としてのブロックユニット３１が連結されており、上記吸着ヘッド２０はこのブロックユニット３１を介して上記フレーム２４から昇降作動力の伝達を受ける一方、上記ブロックユニット３１により押し付け圧力の制御動作が行われるようになっている。このブロックユニット３１の詳細については後述する。
【００２６】
また、上記吸着ヘッド２０には、部品を吸着するための吸着ノズル２０ａが着脱可能に取り付けられるようになっており、この吸着ノズル２０ａは吸着させる部品Ｐに応じて、あるいは、吸着ヘッド２０の下降の際の速度制御もしくは押し付け圧力制御の種類等に応じてクッション用ばねを内蔵したものと非内蔵のものとのいずれかに交換し得るようになっている。
【００２７】
上記回転駆動機構は、吸着ヘッド２０毎に備えられたＲ軸サーボモータ４０を備え、このＲ軸サーボモータ４０の回転力は伝達ベルト４１を介してプーリ４２に伝達され、各吸着ヘッド２０を独立してＲ軸回りに回転させることができるようになっている。
【００２８】
詳しくは、上記プーリ４２には外筒シャフト４３が内蔵されて、この外筒シャフト４３は図示省略の軸受け部によりＲ軸回りに回転自在に保持された状態で上記プーリ４２と一体化されている。上記外筒シャフト４３には、さらに中空のスプラインシャフト４４が同軸に挿入されており、このスプラインシャフト４４は上記外筒シャフト４３の回転に連動して回転し、かつ、上記外筒シャフト４３内をスライド自在とされている。なお、スプラインシャフト４４の上端部には図示省略のＯリング等が装着されて、外筒シャフト４３の滑動面をシールするようにされている。
【００２９】
上記スプラインシャフト４４の下端は芯ずれや角度ずれを吸収するフレキシブルジョイント（自在継手）４５を介してノズルシャフト４６と接続され、このノズルシャフト４６の下端にノズル取付部が形成されて、このノズル取付部に吸着ノズル２０ａが取付けられており、これらによって吸着ヘッド２０が構成されている。そして、Ｒ軸サーボモータ４０の回転作動により上記外筒シャフト４３及びスプラインシャフト４４が回転され、この回転力が上記フレキシブルジョイント４５を介してノズルシャフト４６に伝達されてノズルシャフト４６及び吸着ノズル２０ａが回転作動される。
【００３０】
なお、図中４７はエンコーダであり、Ｒ軸サーボモータ４０によって回転するスプラインシャフト４４の回転量を検出するものである。また、図３中５１はカメラ、５２は照明装置、５３はそのカメラ５１を昇降作動させて基板との距離を焦点距離に合致させるカメラ用サーボモータであり、上記カメラ５１により基板に設けられたフィデューシャルマークを認識するようになっている。
【００３１】
上記外筒シャフト４３、スプラインシャフト４４、ノズルシャフト４６及び吸着ヘッド２０には内部に上下に連続して連通するエア通路４８が形成され、このエア通路４８の上端接続口４８ａに図示省略の減圧装置及び加圧装置が切換弁を介して接続されている。そして、部品吸着時には、図示省略の上記切換弁を減圧装置側に切り換えてエア通路４８内を減圧することにより吸着ノズル２０ａにおいて負圧による部品Ｐの吸引・吸着を行い、部品装着時には上記切換弁を加圧装置側に切り換えて減圧を解除し若干のエア吹き出しを行い上記部品Ｐを上記吸着ノズル２０ａから離すようになっている。
【００３２】
上記ノズルシャフト４６はブロックユニット３１に対し、上下一対の軸受け部材３２，３２によりＲ軸回りに回転可能でかつ上下方向への相対移動が阻止された状態に（すなわち、吸着ヘッド２０と一体に昇降するように）保持されている。上記ブロックユニット３１の内部には収容室３３が形成され、この収容室３３内にプッシュロッド３４が上下方向に進退自在に収容されている。このプッシュロッド３４の上側にはコイルスプリング等により構成された圧縮スプリング３５（弾性部材）が内装され、上記プッシュロッド３４はその下端面が上記ロードセル２９の上面である圧力検出面に相対向した状態に配設されている。そして、上記プッシュロッド３４は上記圧縮スプリング３５からの弾性復元力の変化に応じて上記ロードセル２９に向けて進退するようになっている。なお、図２中３６は上記圧縮スプリング３５が配設された収容室３３の部分の空気抜き用孔である。
【００３３】
さらに、上記ブロックユニット３１は、上記フレーム２４のリニアガイド部２８に嵌合され、このリニアガイド部２８により上記フレーム２４に対し上下方向に相対移動可能となっている。そして、上記ブロックユニット３１の上面には上記エアシリンダ２７のピストンロッド２７ａの先端が当接されており、上記ブロックユニット３１はこのピストンロッド２７ａを介して上記フレーム２４側から下降作動力の伝達を受ける一方、そのエアシリンダ２７の進退作動、つまり、後述の前進側作動室２７ｂ及び後退側作動室２７ｃへのエアのエア圧制御によりフレーム２４に対する上下方向の相対位置を変更し得るようになっている。
【００３４】
そして、上記エアシリンダ２７の前進側作動室２７ｂ（図５参照）及び後退側作動室２７ｃは、それぞれ図示省略の調圧バルブ及び電磁開閉弁を介して空気源と接続され、後述のコントローラ６０によりエア圧制御が行われるようになっている。
【００３５】
上記の構成の表面実装装置による押し付け圧力制御は図４に示すコントローラ６０により行われる。このコントローラ６０はエアシリンダ２７に対するエア圧供給を制御するエア圧制御手段６１及びロードセル２９からの検出値に基づいてＺ軸サーボモータ２６を作動制御する圧力制御手段６２を機能的に含むものであり、ＣＰＵやメモリー等を備え所定の制御プログラムに基づいて後述の制御を行うようになっている。
【００３６】
上記エア圧制御手段６１は、上記Ｚ軸サーボモータ２６の作動量の検出等により吸着ヘッド２０の高さ位置を検出する位置検出手段６３からの信号に基づき、吸着ヘッド２０の高さ位置が基板Ｔの直前位置から装着位置までの装着動作状態であるかそれ以外の非装着動作状態であるかを判別し、上記非装着動作状態にあるときにはブロックユニット３１をロック状態にする一方、上記装置動作状態にあるときには上記ロック状態を解除し非装着動作状態から装着状態への変換に際し所定の初期設定圧力をロードセル２９に加えるようになっている。
【００３７】
また、上記圧力制御手段６２は上記非装着動作状態から装置動作状態へ移行したときにＺ軸サーボモータ２６の下降速度を所定の低速度に変更する一方、ロードセル２９からの検出値を後述の初期設定圧力から減じた値を基板Ｔに対する検出押し付け圧力とし、この検出押し付け圧力が目標圧力に到達するまで上記Ｚ軸サーボモータ２６の下降作動を上記低速度で継続させるようになっている。そして、上記検出押し付け圧力が目標値圧力に到達すれば、上記切換弁の制御系に切換指令信号を出力して上記Ｚ軸サーボモータ２６を逆転させて上昇作動させるようになっている。
【００３８】
以下、上記エア制御手段及び圧力制御手段による各制御内容と、各部の動作とを図５のフローチャート及び図６の原理図等を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、吸着ノズル２０ａとしてクッション用ばねを内蔵していないものが選択されて吸着ヘッド２０に装着されたものとする。すなわち、基板Ｔ側からの反力がブロックユニット３１に直接作用するようにし、上記のクッション用ばねを内蔵していない吸着ノズル２０ａを使用しても部品Ｐ等を保護して押し付け圧力制御を確実に行い得る制御を提供するものである。
【００３９】
まず、ロック状態にするには、前進側作動室２７ｂに設定エア圧Ａ1を供給する一方、後退側作動室２７ｃを大気開放状態にする。これにより、ピストンロッド２７ａが下動してブロックユニット３１を下側ストッパ２８ｂに当接させた状態に拘束し、ブロックユニット３１とフレーム２４との上下方向に対する相対移動が阻止されて両者３１，２４が一体化したロック状態（図２に示す状態）にされる。なお、このロック状態では圧縮スプリング３５が縮められてその弾性復元力がロードセル２９に作用することになるが、その弾性復元力がロードセル２９の定格荷重（機器能力）を超えないように設定されている。
【００４０】
このようなブロックユニットのロック状態が保持されつつ、ヘッドユニット５のＸ軸方向及びＹ軸方向の移動が行われて部品供給部４において吸着した部品Ｐが基板の上方位置まで搬送されると共に、Ｒ軸サーボモータ４０が作動されて上記部品Ｐが基板に対応した回転位置に変換される（図５中のステップＳ１，Ｓ２）。さらに、上記ロック状態のままＺ軸サーボモータ２６が作動されて吸着ヘッド２０及び部品Ｐが基板Ｔに向けて下降する（ステップＳ３）。この下降の際には、上記Ｚ軸サーボモータ２６の作動制御により通常下降速度として予め設定された第１設定速度で下降させる。
【００４１】
そして、上記吸着ヘッドが上記直前位置に到達して非装着動作状態から装着動作状態になることが検出されたら、上記ロック状態を解除して非ロック状態に変換すると同時にロードセル２９に対し初期圧力を付与して圧力制御手段による制御が開始される（ステップＳ４，Ｓ５）。
【００４２】
すなわち、上記Ｚ軸サーボモータ２６の下降速度を上記第１設定速度よりもかなり遅い第２設定速度に変更しつつ（ステップＳ６）、目標圧力に応じた初期設定圧力の付与を行う。この目標圧力（目標押し付け圧力）としては、基板Ｔに対し装着する部品Ｐの種類等に応じて高低にわたり複数段の値が設定されており、以下では、その目標圧力として高圧力値（ブロックユニット３１側の自重値に基づく押し付け圧力よりも高い圧力値）と、低圧力値（ブロックユニット３１側の自重値に基づく押し付け圧力以下の圧力値）との２段階のものが設定された場合について説明する。
【００４３】
高圧力値の目標圧力を設定する場合には、上記後退側作動室２７ｃに対し設定エア圧Ａ2（但しＡ1＞Ａ2）を供給する。これにより、ピストンロッド２７ａは前進側作動室２７ｂ内の設定エア圧Ａ1に抗して所定量だけ上動し、ブロックユニット３１は下側ストッパ２８ｂから上記所定量だけ上方に離れて非ロック状態に変換され、この状態（図６に示す状態）で停止する。この状態では、圧縮スプリング３５の弾性復元力及び上記設定エア圧Ａ2と、設定エア圧Ａ1及びブロックユニット３１側の自重とが平衡した状態となる一方、上記圧縮スプリング３５の弾性復元力に対応した初期圧力（例えば５ｋｇｆの圧力）がプッシュロッド３４を介してロードセル２９に載荷された状態となる。
【００４４】
そして、吸着ヘッド２０を上記第２設定速度で基板Ｔに向けて下降させていくと部品Ｐが基板Ｔに接地する。なおもＺ軸サーボモータ２６の下降作動を続けてフレーム２４を下降させていくと、吸着ヘッド２０が基板Ｔ側からの反力を受けその反力の増大に伴いブロックユニット３１が設定エア圧Ａ1に抗してピストンロッド２７ａを押し上げる結果、吸着ヘッド２０及びブロックユニット３１はフレーム２４に対し徐々に上向きに相対移動することになる。なお、この際、前進側作動室２７ｂの側では上記反力を受けて狭くなる分だけ調圧バルブからエアがリリーフされて上記の設定エア圧Ａ1が維持される。
【００４５】
そして、上記のブロックユニット３１が上向きに相対移動するに従い圧縮スプリング３５が徐々に延び、その結果、ロードセル２９に加えられている圧力が徐々に減少する。この圧力減少分が上記反力を表すことになる。従って、この低減分の圧力を求めることにより、上記反力、すなわち、基板Ｔに対する押し付け圧力を検出することができる。
【００４６】
このようにしてロードセル２９の出力に基づき押し付け圧力が求められ（ステップＳ７）、その押し付け圧力が目標圧力に到達したかどうかを調べて（ステップＳ８）、目標圧力に到達するまでＺ軸サーボモータ２６の下降作動を続ける。上記目標圧力へ到達すると、下降を停止し、部品装着後にＺ軸サーボモータ２６を逆回転作動させて上昇させるようにＺ軸サーボモータ２６を作動制御する（ステップＳ９，Ｓ１０）。これにより、部品Ｐを基板Ｔに対し確実に目標圧力で押し付けて装着させることができるようになる。
【００４７】
一方、低圧力値の目標圧力を設定する場合には、上記後退側作動室２７ｃに対し設定エア圧Ａ2を供給する一方、前進側作動室２７ｂを大気開放状態にする。これにより、ピストンロッド２７ａは上動しブロックユニット３１に対するピストンロッド２７ａによる拘束が外され、これに伴いブロックユニット３１は圧縮スプリング３５の弾性復元力により上向きに押されて下側ストッパ２８ｂから上方に離れて非ロック状態になり、ブロックユニット３１側の自重と圧縮スプリング３５の弾性復元力とが平衡した状態で停止する。この場合には、上記圧縮スプリング３５の弾性復元力に対応した初期設定圧力（例えば５ｋｇｆよりも小さい圧力）がプッシュロッド３４を介してロードセル２９に載荷された状態となる。
【００４８】
以下、上記の高圧力値の目標圧力を負荷させる場合と同様に、吸着ヘッド２０を基板Ｔに向けて下降させて部品Ｐを基板Ｔに接地させた後、なおもＺ軸サーボモータ２６を下降側に作動させていくことにより基板Ｔ側からの反力を受け、その反力の増大に伴い吸着ヘッド２０及びブロックユニット３１がその自重に抗してフレーム２４に対し徐々に上向きに相対移動されることになる。なお、この場合には、ブロックユニット３１及び吸着ヘッド２０は圧縮スプリング３５を介してフレーム２４に載置されて支持された状態となるため、フレーム２４の下降に従い、ブロックユニット３１及び吸着ヘッド２０はそれらの自重に基づいて下降していくことになる。
【００４９】
そして、上記のブロックユニット３１が上向きに相対移動するに従い圧縮スプリング３５が徐々に延び、その結果、ロードセル２９に載荷される荷重が徐々に減少する。これに伴い、上記ロードセル２９による検出圧力が徐々に低減するため、この低減分の圧力を検出することにより基板Ｔに対する押し付け圧力を検出することができる。従って、高圧力値の目標圧力の場合と同様に、ステップＳ６〜Ｓ１０の処理により、検出された押し付け圧力が目標圧力に到達するまで吸着ヘッド２０の下降を続け、目標圧力への到達により下降を停止しＺ軸サーボモータ２６を逆回転作動させて上昇させるようにＺ軸サーボモータ２６を作動制御する。これにより、部品Ｐを基板Ｔに対し確実に低圧力値の目標圧力で押し付けて装着させることができるようになる。
【００５０】
上記のいずれの目標圧力への制御の場合にも、基板Ｔ側からの反力がブロックユニット３１を上向きに相対移動させる方向、すなわち、ロードセル２９に対する載荷荷重を減少させる方向に作用するようにされているため、吸着ヘッド２０を下降させるためのＺ軸サーボモータ２６自体あるいはその作動制御等に万一異常が生じてフレーム２４の下降作動に誤作動が生じたとしても、上記ロードセル２９に対し定格荷重以上の過大な荷重は一切作用せず、過大な荷重の載荷に起因するロードセル２９の損傷発生のおそれを確実に回避することができる。
【００５１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。例えば、上記実施形態ではロック状態への変換・解除をエアシリンダ２７と下側ストッパ２８ｂとの組み合わせを用いてエア圧制御により行っているが、これに限らず、フレーム２４とブロックユニット３１とを上下方向への相対移動を阻止した状態にし得るものであればいかなる手段をも用いることができる。例えば、ロッドを一方から他方に向けて出没自在に突出させて孔部に差し込まれるようにした機械的手段によるロック手段を設けるようにしてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の表面実装装置によれば、昇降手段側部材と吸着ヘッド側部材との間に、弾性復元力を吸着ヘッド側部材に上向きに作用させる弾性部材が設けられるとともに、ロードセルがこの弾性部材の弾性復元力を受けるように配置されて、部品装着時に基板に対し吸着ヘッドが押し付けられるとロードセルに作用する圧力が初期設定圧力から減少するようになっているため、押し付け圧力の制御に際し、制御系にたとえ故障等が生じても、ロードセルに対する過大な荷重が作用することを回避することができる。
【００５３】
しかも、上記弾性部材の弾性復元力に対抗するように吸着ヘッド側部材を下向きに押圧可能とされたエアシリンダを備えるとともにと、上記弾性部材の初期弾性復元力が上記目標圧力以上となるように上記エアシリンダへのエア圧供給を制御するようにしているため、部品装着時等の押し付け圧力を確実に検出することができる上に、エアシリンダと弾性部材との組み合わせを付加するだけの簡単な構成で上記押し付け圧力を検出し、圧力制御を効果的に行うことができる。
【００５４】
また、昇降手段側部材に対しストッパを設け、エア圧制御手段として、吸着ヘッド側部材が上記ストッパに押し付けられてロック状態になるようにエア圧制御を行う構成を採用することにより、圧力制御手段による圧力制御を行わないときには、上記ロック状態に変換すれば吸着ヘッド側部材と昇降手段側部材とを上下方向への相対移動が阻止された状態に固定することができ、弾性部材を固定させて吸着ヘッドを安定した状態で移動させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる表面実装装置を含む装置全体の平面図である。
【図２】上記実施形態についての一部切欠側面図である。
【図３】図２の正面図である。
【図４】コントローラを示すブロック図である。
【図５】部品装着時の制御の一例を示すフローチャートである。
【図６】上記実施形態の作動原理を説明するための一部切欠側面説明図である。
【符号の説明】
２０          吸着ヘッド
２４          フレーム（昇降手段側部材）
２６          Ｚ軸サーボモータ（昇降手段）
２７          エアシリンダ
２７ａ        ピストンロッド
２８ｂ        下側ストッパ（ストッパ）
２９          ロードセル
３１          ブロックユニット（吸着ヘッド側部材）
３５          圧縮スプリング（弾性部材）
６１          エア圧制御手段
６２          圧力制御手段
Ｔ            基板（実装対象）
Ｐ            部品（電子部品）
【図１】
0004342672.tif 000002
【図２】
0004342672.tif 000003
【図３】
0004342672.tif 000004
【図４】
0004342672.tif 000005
【図５】
0004342672.tif 000006
【図６】
0004342672.tif 000007