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WO2018061151A1 - 部品実装装置 - Google Patents

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WO2018061151A1
WO2018061151A1 PCT/JP2016/078850 JP2016078850W WO2018061151A1 WO 2018061151 A1 WO2018061151 A1 WO 2018061151A1 JP 2016078850 W JP2016078850 W JP 2016078850W WO 2018061151 A1 WO2018061151 A1 WO 2018061151A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
component
lifting
holding member
load
suction nozzle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2016/078850
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
成田　純一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Corp
Original Assignee
Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Machine Manufacturing Co Ltd filed Critical Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
Priority to PCT/JP2016/078850 priority Critical patent/WO2018061151A1/ja
Priority to JP2018541812A priority patent/JP6778270B2/ja
Priority to EP16917703.7A priority patent/EP3522693B1/en
Publication of WO2018061151A1 publication Critical patent/WO2018061151A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/04—Mounting of components, e.g. of leadless components
    • H05K13/0404—Pick-and-place heads or apparatus, e.g. with jaws
    • H05K13/0413—Pick-and-place heads or apparatus, e.g. with jaws with orientation of the component while holding it; Drive mechanisms for gripping tools, e.g. lifting, lowering or turning of gripping tools
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
    • H05K13/082—Integration of non-optical monitoring devices, i.e. using non-optical inspection means, e.g. electrical means, mechanical means or X-rays

Definitions

  • the present invention relates to a component mounting apparatus.
  • a head body Conventionally, a head body, a suction nozzle that sucks components (electronic circuit components), a first lifting device that lifts and lowers a lifting member with respect to the head body, and a suction member that is lifted and lowered together with the lifting member by the first lifting device.
  • a component mounting apparatus has been proposed that includes a second lifting device that lifts and lowers relative to a member, and a load cell that is provided in the second lifting device and detects a load that acts on a suction nozzle (see, for example, Patent Document 1). ).
  • the component mounting apparatus drives and controls the first lifting device to lower the suction nozzle, and then drives and controls the second lifting device to lower the suction nozzle.
  • the second elevating device is driven and controlled so that the load (reaction force) acting on the suction nozzle becomes a predetermined set load.
  • the second lifting device has a shorter lifting stroke than the first lifting device.
  • the component mounting apparatus measures the height of the substrate in advance, and before starting the driving of the second lifting device, the component of the suction nozzle immediately before the component sucked by the suction nozzle comes into contact with the substrate to be mounted.
  • the first elevating device is controlled so that the suction nozzle is lowered to the target position with the height as the target position.
  • the above-described component mounting apparatus includes, for example, an error in the height of the board to be measured, or when the board to be mounted is warped and partially changes in height. Even if the suction nozzle is lowered to the target position by the first lifting device, the lifting stroke of the second lifting device may be insufficient. In this case, the component sucked by the suction nozzle does not come into contact with the substrate, or the pressing load of the component against the substrate is insufficient, resulting in poor mounting.
  • the main object of the present invention is to suppress the occurrence of defective mounting of components mounted on an object.
  • the present invention adopts the following means in order to achieve the main object described above.
  • the first component mounting apparatus of the present invention is A component mounting apparatus that holds a component and mounts it on an object, A holding member for holding the component; Head, A first lifting device that lifts and lowers the lifting member with respect to the head; A second lifting device having a lifting stroke shorter than a lifting stroke of the first lifting device, lifting and lowering together with the lifting member, and moving the holding member relative to the lifting member; A load measuring unit for measuring a load acting on the holding member; When mounting the component held by the holding member on the object, the first elevating device is driven and controlled so that the holding member is lowered to a target position, and the holding member is further lowered and measured by the load measuring unit.
  • the control unit changes the target position and restarts the lifting control. Executing, causing the holding member to release the holding of the component, This is the gist.
  • the first elevating device when the component held by the holding member is mounted on the object, the first elevating device is driven and controlled so that the holding member is lowered to the target position, and the holding member is further lowered. Ascending / descending control for driving and controlling the second elevating device is executed so that the load measured by the load measuring unit becomes the target load, and the holding member is released from holding the component.
  • the first component mounting apparatus changes the target position and restarts the lifting control when the lifting stroke of the second lifting device reaches the stroke end before the component held by the holding member contacts the object. Execute, and release the holding of the component to the holding member.
  • the first component mounting apparatus has the lifting control in which the target position of the first lifting device is changed even when the component held by the holding member by the lifting stroke of the second lifting device does not reach the object.
  • the part can reach the object and can be mounted appropriately. As a result, it is possible to suppress the occurrence of defective mounting of components mounted on the object.
  • the second component mounting apparatus of the present invention is A component mounting apparatus that holds a component and mounts it on an object, A holding member for holding the component; Head, A first lifting device that lifts and lowers the lifting member with respect to the head; A second lifting device having a lifting stroke shorter than a lifting stroke of the first lifting device, lifting and lowering together with the lifting member, and moving the holding member relative to the lifting member; A load measuring unit for measuring a load acting on the holding member; When mounting the component held by the holding member on the object, the first elevating device is driven and controlled so that the holding member is lowered to a target position, and the holding member is further lowered and measured by the load measuring unit.
  • the controller is configured so that the lift stroke of the second lifting device is a stroke end before the load measured by the load measurement unit reaches the target load when the component held by the holding member comes into contact with the object.
  • the part is re-pressurized with the holding member by changing the target position and re-executing the lifting control. This is the gist.
  • the first elevating device is driven and controlled so that the holding member is lowered to the target position, and the holding member is further lowered.
  • Ascending / descending control for driving and controlling the second elevating device is executed so that the load measured by the load measuring unit becomes the target load, and the holding member is released from holding the component.
  • the second component mounting apparatus is configured such that the lift stroke of the second lift device is the stroke end before the load measured by the load measuring unit reaches the target load when the component held by the holding member contacts the object. In this case, after holding the component by the holding member, the target position is changed, and the lift control is performed again to repressurize the component with the holding member.
  • the second component mounting apparatus changes the target position of the first lifting device even when the pressing load pressing the component held by the holding member by the lifting stroke of the second lifting device against the object is insufficient.
  • the lifting control By re-execution of the lifting control, it is possible to mount the component by pressing it against the object with an appropriate pressing load. As a result, it is possible to suppress the occurrence of defective mounting of components mounted on the object.
  • the control unit drives and controls the first lifting device so that the holding member is lowered to the target position, and then stops driving the first lifting device as the lifting control. Then, the second elevating device may be driven and controlled so that the holding member is further lowered and the load measured by the load measuring unit becomes a target load. If it carries out like this, the controllability of a 2nd raising / lowering apparatus can be improved more.
  • control unit determines whether or not the component held by the holding member has contacted the object based on the load measured by the load measuring unit. Also good.
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a mounting head 40. 3 is a block diagram illustrating an electrical connection relationship of a control device 70.
  • FIG. It is a flowchart which shows an example of a component mounting process. It is explanatory drawing which shows the mode of mounting operation
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a component mounting system 1 including a component mounting apparatus 10 of the present embodiment
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a mounting head 40
  • FIG. 3 is a control device. It is a block diagram which shows the electrical connection relationship of 70. 1 is the X-axis direction, the front (front) and rear (back) directions are the Y-axis directions, and the vertical direction is the Z-axis directions.
  • the component mounting system 1 includes a component mounting device 10 and a management device 100 that manages the component mounting device 10.
  • a plurality of component mounting apparatuses 10 that mount components on a substrate S are arranged from upstream to downstream.
  • the component mounting system 1 may include a solder printing machine, an inspection machine, a reflow furnace, and the like on the same mounting line as the component mounting apparatus 10.
  • the component mounting device 10 sucks the component P supplied to the component supply position, the substrate transport device 24 that transports the substrate S, and the suction nozzle 60 to suck the supplied component P.
  • a mounting head 40 (collected) and mounted on the substrate S (object), an XY robot 30 that moves the mounting head 40 in the XY axis direction, and a control device 70 (see FIG. 3) that controls the entire device; Is provided.
  • the substrate transfer device 24 is provided on the base 11, and the component supply device 20 is provided detachably with respect to the base 11.
  • the component mounting apparatus 10 also includes a parts camera 25 for imaging the component P sucked by the suction nozzle 60 from below, or a positioning reference mark attached to the substrate S attached to the mounting head 40.
  • a mark camera (not shown) for picking up images from above, a distance measuring sensor 26 (such as an infrared sensor) attached to the mounting head 40 for measuring the height of the substrate S (position in the Z-axis direction on the upper surface of the substrate) Etc.
  • the component supply device 20 is configured as a tape feeder that supplies the component P to the component supply position by pulling out the tape containing the component P from a reel and feeding it to a storage portion formed at predetermined intervals. .
  • the XY robot 30 includes a pair of left and right Y-axis guide rails 33 provided along the front-rear direction (Y-axis direction) on the upper stage of the housing 12 supported by the base 11, A Y-axis slider 34 that spans a pair of Y-axis guide rails 33 and that can move along the Y-axis guide rails 33, and an X provided on the side surface of the Y-axis slider 34 along the left-right direction (X-axis direction) An axis guide rail 31 and an X axis slider 32 that can move along the X axis guide rail 31 are provided.
  • the X-axis slider 32 can be moved by driving an X-axis motor 36 (see FIG.
  • the Y-axis slider 34 can be moved by driving a Y-axis motor 38 (see FIG. 3).
  • a mounting head 40 is attached to the X-axis slider 32, and the mounting head 40 is controlled in the XY-axis direction by driving and controlling the XY robot 30 (X-axis motor 36 and Y-axis motor 38) by the control device 70. It is movable.
  • the mounting head 40 is provided so as to be movable in the vertical direction (Z-axis direction) with respect to the head main body 41, the suction nozzle 60, and the head main body 41, and the suction nozzle 60 can be attached to and detached from the lower end portion.
  • a nozzle holder 42 attached to the head, a rotating device 45 that rotates the nozzle holder 42, a first lifting device 50 that lifts and lowers the first Z-axis slider 52 in the Z-axis direction with respect to the head body 41, and a first Z-axis slider 52.
  • a second elevating device 55 that elevates the suction nozzle 60 relative to the first Z-axis slider 52 in the Z-axis direction.
  • the suction nozzle 60 is attached to the nozzle holder 42 so as to be movable in the vertical direction (Z-axis direction).
  • the nozzle holder 42 incorporates a compression coil spring (not shown), and the suction nozzle 60 is biased upward with respect to the nozzle holder 42 by the biasing force of the compression coil spring.
  • the suction nozzle 60 makes the component P abut on the suction port at the front end and applies a negative pressure to the suction port, and extends in the radial direction at the upper portion of the suction unit 61.
  • a flange portion 62 The suction unit 61 communicates with a negative pressure source and a positive pressure source (not shown) via a switching valve 69 (see FIG.
  • the part P can be adsorbed by applying a negative pressure to the mouth, and the positive pressure is applied to the suction port of the suction part 61 by being connected to the positive pressure source by the switching valve 69 to release the suction of the part P. can do.
  • the rotation device 45 includes a rotation motor 46 provided with a gear 47 on a rotation shaft.
  • a gear 43 that meshes with the gear 47 is attached to the upper end of the nozzle holder 42, and the rotating device 45 adjusts the nozzle holder 42 to an arbitrary angle by driving and controlling the rotating motor 46 by the control device 70.
  • the rotation device 45 adjusts the angle of the component P sucked by the suction nozzle 60 by adjusting the angle of the nozzle holder 42. can do.
  • the first lifting device 50 includes a first linear motor 51 and a first Z-axis slider 52 that can be lifted and lowered in the Z-axis direction by driving the first linear motor 51.
  • the first Z-axis slider 52 is formed with a first engagement portion 52 a that can be engaged (contacted) with a horizontal portion 44 provided in the nozzle holder 42.
  • the nozzle holder 42 can be moved up and down as the first Z-axis slider 52 is moved up and down. Since the suction nozzle 60 is attached to the nozzle holder 42, the first lifting device 50 can lift and lower the suction nozzle 60 as the nozzle holder 42 moves up and down.
  • the second lifting device 55 can be lifted and lowered in the Z-axis direction by driving the second linear motor 56 attached to the first Z-axis slider 52 of the first lifting device 50 and the second linear motor 56.
  • a second Z-axis slider 57 is formed with a second engagement portion 57 a that can be engaged (contacted) with the upper surface of the flange portion 62 of the suction nozzle 60.
  • the suction nozzle 60 can be moved up and down as the second Z-axis slider 57 moves up and down.
  • the stroke distance of the second Z-axis slider 57 by the second lifting device 55 is shorter than the stroke distance of the first Z-axis slider 52 by the first lifting device 50.
  • the mounting head 40 roughly adjusts the Z-axis position of the component P sucked by the suction nozzle 60 by the first lifting device 50, and then finely adjusts the Z-axis position of the component P by the second lifting device 55. Further, when the component P is brought into contact with the suction portion 61 of the suction nozzle 60 and sucked to the second Z-axis slider 57, or when the component P sucked by the suction nozzle 60 is brought into contact with the substrate S and mounted. A pressure sensor 59 for detecting a load F acting on the suction nozzle 60 is provided.
  • the control device 70 includes a CPU 71, a ROM 72, a HDD 73, a RAM 74, and an input / output interface 75 as shown in FIG. These are electrically connected via a bus 76.
  • the control device 70 detects the image signal from the parts camera 25, the image signal from the mark camera, the detection signal from the distance measuring sensor 26, the load F from the pressure sensor 59, and the position of the X-axis slider 32 in the X-axis direction.
  • a detection signal from the shaft position sensor 53, a detection signal from the second Z-axis position sensor 58 that detects the position of the second Z-axis slider 57 in the Z-axis direction, and the like are input via the input / output interface 75.
  • control device 70 a control signal to the component supply device 20, a control signal to the substrate transfer device 24, a drive signal to the XY robot 30 (X-axis motor 36 and Y-axis motor 38), mounting head 40 (rotation)
  • the drive signal etc. to the motor 46, the 1st linear motor 51, the 2nd linear motor 56, the switching valve 69, etc.) are output via the output port.
  • the control device 70 is connected to the management device 100 so as to be capable of bidirectional communication, and exchanges data and control signals with each other.
  • the management apparatus 100 is a general-purpose computer, for example, and includes a CPU 101, a ROM 102, an HDD 103, a RAM 104, an input / output interface 105, and the like, as shown in FIG. These are electrically connected via a bus 106.
  • An input signal is input to the management apparatus 100 via an input / output interface 105 from an input device 107 such as a mouse or a keyboard. Further, an image signal to the display 108 is output from the management apparatus 100 via the input / output interface 105.
  • the HDD 103 stores job information.
  • the job information includes, for example, the type of component P to be mounted, the mounting order, the mounting position, the type of mounting head 40 and suction nozzle 60 to be used, and the like.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a component mounting process executed by the CPU 71 of the control device 70. This process is executed when job information is received from the management apparatus 100 with a production command.
  • the CPU 71 of the control device 70 first causes the suction nozzle 60 to suck the component P supplied by the component supply device 20 (step S100).
  • the XY robot 30 is driven and controlled to move the suction nozzle 60 directly above the component supply position, and the first lifting device 50 is driven and controlled to lower the suction nozzle 60 at a high speed.
  • the second elevating device 55 is driven and controlled to lower the suction nozzle 60 at a low speed, and the switching valve 69 is driven and controlled to supply negative pressure to the suction portion 61.
  • the CPU 71 drives and controls the XY robot 30 to pass the suction nozzle 60 over the parts camera 25, and images the part P sucked by the suction nozzle 60 from below with the parts camera 25 (step S110). . Then, the CPU 71 processes the captured image to correct the mounting position of the substrate S (step S120), and drives and controls the XY robot 30 to move the suction nozzle 60 directly above the mounting position (step S130). Next, the CPU 71 drives and controls the first lifting device 50 to lower the suction nozzle 60 at a high speed (step S140), and is specified based on signals from the first Z position sensor 53 and the second Z axis position sensor 58.
  • the target position Z * is set as a position before the predetermined distance obtained by subtracting a margin from the height of the upper surface of the substrate S measured by the distance measuring sensor 26 to the stroke amount of the second lifting device 55.
  • the CPU 71 determines that the position of the suction nozzle 60 has not reached the target position Z *, the CPU 71 continues the lowering of the suction nozzle 60 by the first lifting device 50, and the position of the suction nozzle 60 has reached the target position Z *. If determined, the drive of the first lifting device 50 is stopped (step S160), the second lifting device 55 is driven and controlled, and the suction nozzle 60 is further lowered at a low speed (step S170).
  • the CPU 71 determines whether the lifting stroke of the second lifting device 55 has reached the stroke end (step S180) and whether the component P sucked by the suction nozzle 60 has contacted the substrate S (step S190).
  • the determination in step S180 is performed by determining whether the position in the Z-axis direction of the second Z-axis slider 57 detected by the second Z-axis position sensor 58 has reached a position corresponding to the stroke end.
  • the determination in step S190 is performed by determining whether or not the load F acting on the suction nozzle 60 from the pressure sensor 59 has reached a predetermined load corresponding to the contact with the substrate S.
  • the load F acting on the suction nozzle 60 is the target load.
  • the second elevating device 55 is driven and controlled using feedback control so as to be F * (step S200).
  • the target load F * is determined in advance as an appropriate pressing load of the component P for mounting the component P on the substrate S.
  • the CPU 71 determines whether or not the lifting stroke of the second lifting device 55 has reached the stroke end (step S210), and whether or not the load F acting on the suction nozzle 60 substantially matches the target load F * (step S220). ), Respectively.
  • the CPU 71 determines that the load F acting on the suction nozzle 60 substantially matches the target load F * before the lifting stroke of the second lifting device 55 reaches the stroke end, the CPU 71 controls the switching valve 69 to perform suction. By supplying positive pressure to the nozzle 60, the component P is mounted on the substrate S (step S230), and the component mounting process is terminated.
  • the CPU 71 determines in steps S180 and S190 that the lifting stroke of the second lifting device 55 has reached the stroke end before the component P sucked by the suction nozzle 60 contacts the substrate S, the CPU 71 It is determined that the swing stroke in which the lift stroke is insufficient and the component P does not reach the substrate S has occurred. In this case, the CPU 71 first drives and controls the first lifting device 50 and the second lifting device 55 to raise the suction nozzle 60 (step S240). Then, the CPU 71 corrects the target position Z * by lowering the target position Z * of the first lifting device 50 by a predetermined amount ⁇ Z (step S250), and returns to step S140.
  • the CPU 71 drives and controls the first lifting device 50 to lower the suction nozzle 60 again to the corrected target position Z * (steps S140 and S150).
  • the CPU 71 determines that the suction nozzle 60 has reached the corrected target position Z *
  • the CPU 71 stops driving the first lifting device 50 and drives and controls the second lifting device 55 to suck the component P sucked by the suction nozzle 60.
  • the suction nozzle 60 is further moved down until it contacts the substrate S (steps S160 to S190).
  • the CPU 71 determines that the lifting stroke of the second lifting device 55 has reached the stroke end without the component P coming into contact with the substrate S even if the target position Z * is corrected, the suction nozzle 60 is restarted.
  • the target position Z * is further lowered by a predetermined amount ⁇ Z (steps S240 and S250), and the processes of steps S140 to S190 are repeated. If the CPU 71 determines in steps S180 and S190 that the component P has contacted the substrate S without the lifting stroke of the second lifting device 55 reaching the stroke end, the CPU 71 executes processing subsequent to step S200. As described above, the target position Z * is set to a position in front of the predetermined distance obtained by subtracting the margin from the height of the upper surface of the substrate S measured by the distance measuring sensor 26 to the stroke amount of the second lifting device 55.
  • the second lifting device 55 starts to be driven after the suction nozzle 60 reaches the target position Z *, the component P sucked by the suction nozzle 60 is brought into contact with the substrate S and the component P is placed on the substrate. It should be possible to press against S. However, if an error is included in the height of the substrate S detected by the distance measuring sensor 26 or if the substrate S is warped and partially changes in the height of the substrate S, the second lifting device There are cases where the lift stroke of 55 is insufficient and the component P does not reach the substrate S or the component P cannot be pressed against the substrate S with an appropriate load.
  • the CPU 71 raises the suction nozzle 60 while the component P is attracted to the suction nozzle 60, and sets the target position Z * of the first lifting device 50 to the predetermined amount ⁇ Z.
  • the second elevating device 55 is driven after the target position Z * is corrected by lowering it only, and the first elevating device 50 lowers the suction nozzle 60 again to the corrected target position Z *.
  • the component mounting apparatus 10 can eliminate the shortage of the stroke of the second elevating device 55 and can mount the component P by appropriately contacting the component P with the substrate S.
  • the CPU 71 determines in steps S180 and S190 that the lifting stroke of the second lifting device 55 has reached the stroke end before the load F acting on the suction nozzle 60 reaches the target load F *, the second lifting device 55 is provided. Therefore, it is determined that the load for pressing the component P against the substrate S is insufficient (the load is insufficient). In this case, the CPU 71 first drives and controls the switching valve 69 to supply positive pressure to the suction nozzle 60, thereby releasing the suction of the component P by the suction nozzle 60 in a state of insufficient load, and placing the component P on the substrate S. (Step S260).
  • the CPU 71 drives and controls the first lifting device 50 and the second lifting device 55 to raise only the suction nozzle 60 (step S270). Then, the CPU 71 corrects the target position Z * by lowering the target position Z * of the first lifting device 50 by a predetermined amount ⁇ Z (step S280), and returns to step S140.
  • the predetermined amount ⁇ Z is the same as the predetermined amount ⁇ Z used in step S250 described above. Note that the predetermined amount ⁇ Z may be set so that the target position Z * decreases more greatly as the deviation (the load shortage) between the load F from the pressure sensor 59 and the target load F * increases.
  • the CPU 71 drives and controls the first lifting device 50 to lower the suction nozzle 60 again to the corrected target position Z * (steps S140 and S150).
  • the CPU 71 stops driving the first lifting device 50 and drives and controls the second lifting device 55 to suck the component P sucked by the suction nozzle 60.
  • the suction nozzle 60 is further moved down until it contacts the substrate S (steps S160 to S190). If the CPU 71 determines in step S190 that the component P has contacted the substrate S, the CPU 71 drives and controls the second lifting device 55 until the load F acting on the suction nozzle 60 substantially matches the target load F * (steps S200 to S200). S220).
  • step S230 the component mounting process is terminated.
  • the component P sucked by the suction nozzle 60 contacts the substrate S, but when the lifting stroke of the second lifting device 55 is insufficient and the pressing load of the component P against the substrate S is insufficient, the component P contacts the substrate S. Therefore, it is considered that the solder has already adhered to the component P. Therefore, the CPU 71 releases the suction of the component P by the suction nozzle 60 and then raises only the suction nozzle 60 and lowers the target position Z * of the first lifting device 50 by a predetermined amount ⁇ Z to set the target position Z *.
  • the second elevating device 55 is driven after the correction and the first elevating device 50 lowers the suction nozzle 60 again to the corrected target position Z *.
  • the component mounting apparatus 10 can eliminate the shortage of the stroke of the second lifting / lowering device 55, bring the suction nozzle 60 into contact with the component P, and repressurize the component P to the target load F * with the suction nozzle 60. .
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing the state of the mounting operation using the first lifting device 50 and the second lifting device 55.
  • the CPU 71 lowers the suction nozzle 60 at a high speed by the first lifting device 50 until the tip of the suction nozzle 60 reaches the target position Z * (see FIG. 5A), and the tip of the suction nozzle 60 is moved to the target position. After reaching Z *, the suction nozzle 60 is lowered at a low speed by the second lifting device 55 (see FIG. 5B). Thereby, the impact when the component P adsorbed by the adsorption nozzle 60 contacts the substrate S can be reduced.
  • the CPU 71 drives and controls the second lifting device 55 so that the pressing load F of the component P against the substrate S becomes the target load F * (see FIG. 5C). ) Release the suction of the component P by the suction nozzle 60 and mount the component P on the substrate S (see FIG. 5D).
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing the state of the mounting operation during the idling.
  • the CPU 71 lowers the suction nozzle 60 to the target position Z * by driving the first lifting device 50, the driving stroke is insufficient when the second lifting device 55 is driven, and the component P does not reach the substrate S.
  • the suction nozzle 60 is raised while the suction nozzle 60 is sucking the component P, and the target position Z * of the first lifting device 50 is lowered (see FIG. 6B).
  • the CPU 71 lowers the suction nozzle 60 by the first lifting device 50 to the target position Z *, and further lowers the suction nozzle 60 by the second lifting device 55 to bring the component P into contact with the substrate S. It is mounted (see FIGS. 6C and 6D).
  • FIG. 7 is an explanatory view showing the state of the mounting operation when the load is insufficient.
  • the CPU 71 lowered the suction nozzle 60 to the target position Z * by driving the first lifting device 50 and then brought the component P into contact with the substrate S by driving the second lifting device 55.
  • the suction of the component P by the suction nozzle 60 is canceled and mounted on the substrate S.
  • the CPU 71 raises only the suction nozzle 60 and lowers the target position Z * of the first lifting device 50 (see FIG. 7B).
  • the CPU 71 lowers the suction nozzle 60 by the first lifting device 50 to the target position Z *, and further lowers the suction nozzle 60 by the second lifting device 55 to mount the suction nozzle 60 on the substrate S.
  • the part P is brought into contact with and repressurized (see FIGS. 7C and 7D).
  • the suction nozzle 60 corresponds to a “holding member”
  • the mounting head 40 corresponds to a “head”
  • the first lifting device 50 corresponds to a “first lifting device”
  • the second lifting device 55 corresponds to a “second lifting device”.
  • the pressure sensor 59 corresponds to a “load measuring unit”
  • the control device 70 corresponds to a “control device”.
  • the component mounting apparatus 10 of the present embodiment described above includes a first lifting device 50, a second lifting device 55 having a shorter lifting stroke than the first lifting device 50, and a suction nozzle as lifting devices that lift and lower the suction nozzle 60. And a pressure sensor 59 for detecting a load acting on 60. Then, when mounting the component P sucked by the suction nozzle 60 on the substrate S, the component mounting apparatus 10 lowers the suction nozzle 60 to the target position Z * by the first lifting device 50 and sucks by the second lifting device 55.
  • the nozzle 60 is further lowered to bring the component P into contact with the substrate S, and the component E is mounted on the substrate S by controlling the second lifting device 55 so that the load F acting on the suction nozzle 60 becomes the target load F *. Further, the component mounting apparatus 10 raises the suction nozzle 60 while the component P is attracted to the suction nozzle 60 when the lifting stroke of the second lifting device 55 is insufficient and the component P does not reach the substrate S.
  • the target position Z * is corrected, the suction nozzle 60 is lowered to the corrected target position Z * by the first lifting device 51, the suction nozzle 60 is further lowered by the second lifting device 55, and the component P is brought into contact with the substrate S. And implement.
  • the component mounting apparatus 10 has the stroke of the second elevating device 55 even when the distance measuring sensor 26 includes an error or the height of the substrate S is partially changed due to warpage of the board S.
  • the shortage is eliminated, and the component P sucked by the suction nozzle 60 can be more reliably brought into contact with the substrate S for mounting.
  • the suction nozzle 60 does not release the suction of the component P in a state where the component P is not in contact with the substrate S, and the occurrence of defective mounting of the component P mounted on the substrate S can be suppressed.
  • the component mounting apparatus 10 when the component P has contacted the substrate S, the lifting stroke of the second lifting device 55 is insufficient, and the pressing load of the component P on the substrate S has not reached the target load Z *.
  • the suction of the component P by the suction nozzle 60 is released, and the component P is mounted on the substrate S.
  • the component mounting apparatus 10 raises only the suction nozzle 60 and corrects the target position Z *, lowers the suction nozzle 60 to the corrected target position Z * by the first lifting and lowering device 50, and causes the second lifting and lowering device 55 to The suction nozzle 60 is further lowered to press the suction nozzle 60 against the component P and pressurize again to the target load Z *.
  • the distance measurement sensor 26 includes an error or the height of the substrate S is partially changed due to warpage of the substrate S, the shortage of the stroke of the second elevating device 55 is solved, and more It is possible to reliably mount the component P against the substrate S up to the target load F *. As a result, it is possible to suppress the occurrence of defective mounting of the component P mounted on the substrate S.
  • the CPU 71 stops driving the first lifting device 50 (first linear motor 51) when lowering the suction nozzle 60 by driving the second lifting device 55 (second linear motor 56).
  • the CPU 71 stops driving the first lifting device 50 (first linear motor 51) when lowering the suction nozzle 60 by driving the second lifting device 55 (second linear motor 56).
  • the component mounting apparatus 10 includes the distance measuring sensor 26 for measuring the height of the upper surface of the substrate S in the mounting head 40, but the substrate S is imaged by the mark camera.
  • the height of the upper surface of the substrate S may be measured by comparing the obtained image with the image of the substrate S previously captured at the reference height.
  • the load acting on the suction nozzle 60 is detected using the pressure sensor 59 provided on the second Z-axis slider 57.
  • the load current of the second linear motor 56 is detected or estimated.
  • the load acting on the suction nozzle 60 may be measured.
  • the first linear motor 51 is used as the actuator of the first lifting device 50.
  • a voice coil motor, a ball screw mechanism, or the like may be used.
  • the 2nd linear motor 56 was used as an actuator of the 2nd raising / lowering apparatus 55, it is good also as a thing using a voice coil motor etc.
  • the present invention can be used in the manufacturing industry of component mounting apparatuses.

Landscapes

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Abstract

部品実装装置は、吸着ノズルに吸着させた部品を基板に実装する場合、第１昇降装置により吸着ノズルを目標位置Ｚ＊まで下降させ（Ｓ１４０，Ｓ１５０）、第２昇降装置により吸着ノズルを更に下降させて部品を基板に接触させ（Ｓ１６０～Ｓ１９０）、吸着ノズルに作用する荷重Ｆが目標荷重Ｆ＊となるよう第２昇降装置を制御して部品を基板に実装させる（Ｓ２００～Ｓ２３０）。また、部品実装装置は、部品Ｐが基板Ｓに届かなかった場合（Ｓ１８０）、部品を吸着ノズルに吸着させたまま吸着ノズルを上昇させると共に目標位置Ｚ＊を修正し（Ｓ２４０，Ｓ２５０）、第１昇降装置により吸着ノズルを修正した目標位置Ｚ＊まで下降させ、第２昇降装置により吸着ノズルを更に下降させて部品を基板Ｓに接触させて実装する。

Description

部品実装装置
　本発明は、部品実装装置に関する。
　従来より、ヘッド本体と、部品（電子回路部品）を吸着する吸着ノズルと、昇降部材をヘッド本体に対して昇降させる第１昇降装置と、第１昇降装置により昇降部材と共に昇降し吸着ノズルを昇降部材に対して相対的に昇降させる第２昇降装置と、第２昇降装置に設けられ吸着ノズルに作用する荷重を検出するロードセルとを備える部品実装装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。部品実装装置は、吸着ノズルに吸着させた部品を基板に実装する際、第１昇降装置を駆動制御して吸着ノズルを下降させた後、第２昇降装置を駆動制御して吸着ノズルを下降させ、吸着ノズルに吸着させた部品が基板に当接すると、吸着ノズルに作用する荷重（反力）が予め定められた設定荷重となるよう第２昇降装置を駆動制御している。
ＷＯ２０１４／８０４７２Ａ１
　第２昇降装置は、第１昇降装置に比して昇降ストロークが短い。このため、部品実装装置は、予め基板の高さを測定し、第２昇降装置の駆動を開始する前に、吸着ノズルに吸着された部品が実装しようとする基板に当接する直前の吸着ノズルの高さを目標位置として当該目標位置まで吸着ノズルが下降されるよう第１昇降装置を制御する。しかしながら、上述した部品実装装置は、例えば、測定される基板の高さに誤差が含まれていたり、実装しようとする基板に反りが生じて部分的に高さが変化したりしている場合、第１昇降装置により吸着ノズルを目標位置まで下降させても、第２昇降装置の昇降ストロークが不足する場合が生じる。この場合、吸着ノズルに吸着させた部品が基板に当接しなかったり、部品の基板に対する押し付け荷重が不足したりし、実装不良が生じてしまう。
　本発明は、対象物に実装する部品の実装不良の発生を抑制することを主目的とする。
　本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
　本発明の第１の部品実装装置は、
　部品を保持して対象物に実装する部品実装装置であって、
　前記部品を保持する保持部材と、
　ヘッドと、
　前記ヘッドに対して昇降部材を昇降させる第１昇降装置と、
　前記第１昇降装置の昇降ストロークよりも短い昇降ストロークを有し、前記昇降部材と共に昇降し、前記昇降部材に対して前記保持部材を相対的に昇降させる第２昇降装置と、
　前記保持部材に作用する荷重を測定する荷重測定部と、
　前記保持部材に保持した部品を前記対象物に実装する場合に、前記保持部材が目標位置まで下降するよう前記第１昇降装置を駆動制御し前記保持部材が更に下降して前記荷重測定部により測定される荷重が目標荷重となるよう前記第２昇降装置を駆動制御する昇降制御を実行し、前記保持部材に前記部品の保持を解除させる制御部と、
　を備え、
　前記制御部は、前記保持部材に保持された部品が前記対象物に接触する前に前記第２昇降装置の昇降ストロークがストロークエンドに達した場合、前記目標位置を変更して前記昇降制御を再実行し、前記保持部材に前記部品の保持を解除させる、
　ことを要旨とする。
　この本発明の第１の部品実装装置は、保持部材に保持した部品を対象物に実装する場合に、保持部材が目標位置まで下降するよう第１昇降装置を駆動制御し保持部材が更に下降して荷重測定部により測定される荷重が目標荷重となるよう第２昇降装置を駆動制御する昇降制御を実行し、保持部材に部品の保持を解除させる。また、第１の部品実装装置は、保持部材に保持された部品が対象物に接触する前に第２昇降装置の昇降ストロークがストロークエンドに達した場合、目標位置を変更して昇降制御を再実行し、保持部材に部品の保持を解除させる。このように、第１の部品実装装置は、第２昇降装置の昇降ストロークによって保持部材に保持された部品が対象物に到達しなかった場合でも、第１昇降装置の目標位置を変更した昇降制御の再実行により部品を対象物に到達させて適切に実装させることができる。この結果、対象物に実装する部品の実装不良の発生を抑制することができる。
　本発明の第２の部品実装装置は、
　部品を保持して対象物に実装する部品実装装置であって、
　前記部品を保持する保持部材と、
　ヘッドと、
　前記ヘッドに対して昇降部材を昇降させる第１昇降装置と、
　前記第１昇降装置の昇降ストロークよりも短い昇降ストロークを有し、前記昇降部材と共に昇降し、前記昇降部材に対して前記保持部材を相対的に昇降させる第２昇降装置と、
　前記保持部材に作用する荷重を測定する荷重測定部と、
　前記保持部材に保持した部品を前記対象物に実装する場合に、前記保持部材が目標位置まで下降するよう前記第１昇降装置を駆動制御し前記保持部材が更に下降して前記荷重測定部により測定される荷重が目標荷重となるよう前記第２昇降装置を駆動制御する昇降制御を実行し、前記保持部材に前記部品の保持を解除させる制御部と、
　を備え、
　前記制御部は、前記保持部材に保持された部品が前記対象物に接触して前記荷重測定部により測定される荷重が前記目標荷重に到達する前に前記第２昇降装置の昇降ストロークがストロークエンドに達した場合、前記保持部材に前記部品の保持を解除させた後、前記目標位置を変更して前記昇降制御を再実行することにより前記保持部材で前記部品を再加圧する、
　ことを要旨とする。
　この本発明の第２の部品実装装置は、保持部材に保持した部品を対象物に実装する場合に、保持部材が目標位置まで下降するよう第１昇降装置を駆動制御し保持部材が更に下降して荷重測定部により測定される荷重が目標荷重となるよう第２昇降装置を駆動制御する昇降制御を実行し、保持部材に部品の保持を解除させる。また、第２の部品実装装置は、保持部材に保持された部品が対象物に接触して荷重測定部により測定される荷重が目標荷重に到達する前に第２昇降装置の昇降ストロークがストロークエンドに達した場合、保持部材に部品の保持を解除させた後、目標位置を変更して昇降制御を再実行することにより保持部材で部品を再加圧する。このように、第２の部品実装装置は、第２昇降装置の昇降ストロークによって保持部材に保持された部品を対象物に押し付ける押し付け荷重が不足する場合でも、第１昇降装置の目標位置を変更した昇降制御の再実行により部品を適切な押し付け荷重で対象物に押し付けて実装させることができる。この結果、対象物に実装する部品の実装不良の発生を抑制することができる。
　こうした本発明の部品実装装置において、前記制御部は、前記昇降制御として、前記保持部材が前記目標位置まで下降するよう前記第１昇降装置を駆動制御した後、該第１昇降装置の駆動を停止させてから前記保持部材が更に下降して前記荷重測定部により測定される荷重が目標荷重となるよう前記第２昇降装置を駆動制御するものとしてもよい。こうすれば、第２昇降装置の制御性をより向上させることができる。
　また、本発明の部品実装装置において、前記制御部は、前記荷重測定部により測定される荷重に基づいて前記保持部材に保持された部品が前記対象物に接触したか否かを判定するものとしてもよい。
本実施形態の部品実装装置１０を含む部品実装システム１の構成の概略を示す構成図である。 実装ヘッド４０の構成の概略を示す構成図である。 制御装置７０の電気的な接続関係を示すブロック図である。 部品実装処理の一例を示すフローチャートである。 第１昇降装置５０および第２昇降装置５５とを用いた実装動作の様子を示す説明図である。 空振り時の実装動作の様子を示す説明図である。 荷重不足時の実装動作の様子を示す説明図である。
　次に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態を説明する。
　図１は本実施形態の部品実装装置１０を含む部品実装システム１の構成の概略を示す構成図であり、図２は実装ヘッド４０の構成の概略を示す構成図であり、図３は制御装置７０の電気的な接続関係を示すブロック図である。なお、図１の左右方向がＸ軸方向であり、前（手前）後（奥）方向がＹ軸方向であり、上下方向がＺ軸方向である。
　部品実装システム１は、図１に示すように、部品実装装置１０と、部品実装装置１０を管理する管理装置１００と、を備える。部品実装システム１は、部品を基板Ｓに実装する複数台の部品実装装置１０が上流から下流に配置されている。図１では、説明の便宜のため部品実装装置１０を１台のみ示している。なお、部品実装システム１は、部品実装装置１０と同じ実装ライン上に半田印刷機や検査機、リフロー炉などを備えるものとしてもよい。
　部品実装装置１０は、図１に示すように、部品Ｐを部品供給位置まで供給する部品供給装置２０と、基板Ｓを搬送する基板搬送装置２４と、供給された部品Ｐを吸着ノズル６０で吸着（採取）して基板Ｓ（対象物）上に実装する実装ヘッド４０と、実装ヘッド４０をＸＹ軸方向に移動させるＸＹロボット３０と、装置全体をコントロールする制御装置７０（図３参照）と、を備える。基板搬送装置２４は基台１１上に設けられ、部品供給装置２０は基台１１に対して着脱可能に設けられている。また、部品実装装置１０は、これらの他に、吸着ノズル６０に吸着された部品Ｐを下方から撮像するためのパーツカメラ２５や、実装ヘッド４０に取り付けられて基板Ｓに付された位置決め基準マークを上方から撮像するためのマークカメラ（図示せず）、実装ヘッド４０に取り付けられ基板Ｓの高さ（基板上面のＺ軸方向の位置）を測定するための測距センサ２６（赤外線センサなど）などを備えている。
　部品供給装置２０は、所定間隔毎に形成された収容部に部品Ｐが収容されたテープをリールから引き出してピッチ送りすることで、部品Ｐを部品供給位置に供給するテープフィーダとして構成されている。
　ＸＹロボット３０は、図１に示すように、基台１１に支持される筐体１２の上段部に前後方向（Ｙ軸方向）に沿って設けられた左右一対のＹ軸ガイドレール３３と、左右一対のＹ軸ガイドレール３３に架け渡されＹ軸ガイドレール３３に沿って移動が可能なＹ軸スライダ３４と、Ｙ軸スライダ３４の側面に左右方向（Ｘ軸方向）に沿って設けられたＸ軸ガイドレール３１と、Ｘ軸ガイドレール３１に沿って移動が可能なＸ軸スライダ３２と、を備える。Ｘ軸スライダ３２は、Ｘ軸モータ３６（図３参照）の駆動によって移動可能であり、Ｙ軸スライダ３４は、Ｙ軸モータ３８（図３参照）の駆動によって移動可能である。Ｘ軸スライダ３２には実装ヘッド４０が取り付けられており、実装ヘッド４０は、制御装置７０によってＸＹロボット３０（Ｘ軸モータ３６およびＹ軸モータ３８）が駆動制御されることにより、ＸＹ軸方向に移動可能となっている。
　実装ヘッド４０は、図２に示すように、ヘッド本体４１と、吸着ノズル６０と、ヘッド本体４１に対して上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に設けられ下端部に吸着ノズル６０が着脱可能に取り付けられたノズルホルダ４２と、ノズルホルダ４２を回転させる回転装置４５と、ヘッド本体４１に対して第１Ｚ軸スライダ５２をＺ軸方向に昇降させる第１昇降装置５０と、第１Ｚ軸スライダ５２に設けられ第１Ｚ軸スライダ５２に対して吸着ノズル６０をＺ軸方向に相対的に昇降させる第２昇降装置５５と、を備える。
　吸着ノズル６０は、ノズルホルダ４２に対して上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に取り付けられている。ノズルホルダ４２には図示しない圧縮コイルスプリングが内蔵されており、吸着ノズル６０は、圧縮コイルスプリングの付勢力によりノズルホルダ４２に対して上方向に付勢されている。また、吸着ノズル６０は、先端の吸着口に部品Ｐを当接させると共に吸着口に負圧を作用させることで部品Ｐを吸着可能な吸着部６１と、吸着部６１の上部で径方向に延びるフランジ部６２と、を備える。吸着部６１は、切替弁６９（図３参照）を介して図示しない負圧源と正圧源と連通しており、切替弁６９により負圧源と接続されることで、吸着部６１の吸着口に負圧を作用させて部品Ｐを吸着することができ、切替弁６９により正圧源と接続されることで、吸着部６１の吸着口に正圧を作用させて部品Ｐの吸着を解除することができる。
　回転装置４５は、回転軸にギヤ４７が設けられた回転モータ４６を備える。ノズルホルダ４２の上端にはギヤ４７と噛み合うギヤ４３が取り付けられており、回転装置４５は、制御装置７０によって回転モータ４６が駆動制御されることにより、ノズルホルダ４２を任意の角度に調整することができる。前述したように、ノズルホルダ４２の先端部には吸着ノズル６０が取り付けられるから、回転装置４５は、ノズルホルダ４２の角度を調整することで、吸着ノズル６０に吸着された部品Ｐの角度を調整することができる。
　第１昇降装置５０は、図２に示すように、第１リニアモータ５１と、第１リニアモータ５１の駆動によりＺ軸方向に昇降可能な第１Ｚ軸スライダ５２と、を備える。第１Ｚ軸スライダ５２にはノズルホルダ４２に設けられた水平部４４に係合（当接）可能な第１係合部５２ａが形成されている。これにより、ノズルホルダ４２は、第１Ｚ軸スライダ５２の昇降に伴って昇降可能となっている。ノズルホルダ４２は、吸着ノズル６０が取り付けられるから、第１昇降装置５０は、ノズルホルダ４２の昇降に伴って吸着ノズル６０を昇降させることができる。
　第２昇降装置５５は、図２に示すように、第１昇降装置５０の第１Ｚ軸スライダ５２に取り付けられた第２リニアモータ５６と、第２リニアモータ５６の駆動によりＺ軸方向に昇降可能な第２Ｚ軸スライダ５７と、を備える。第２Ｚ軸スライダ５７には、吸着ノズル６０のフランジ部６２の上面に係合（当接）可能な第２係合部５７ａが形成されている。これにより、吸着ノズル６０は、第２Ｚ軸スライダ５７の昇降に伴って昇降可能となっている。本実施形態では、第２昇降装置５５による第２Ｚ軸スライダ５７のストローク距離は、第１昇降装置５０による第１Ｚ軸スライダ５２のストローク距離よりも短くなっている。実装ヘッド４０は、第１昇降装置５０によって吸着ノズル６０に吸着された部品ＰのＺ軸位置を大まかに調整した後、第２昇降装置５５によってその部品ＰのＺ軸位置を細かく調整する。また、第２Ｚ軸スライダ５７には、吸着ノズル６０の吸着部６１に部品Ｐを当接させて吸着する際や吸着ノズル６０に吸着された部品Ｐを基板Ｓに当接させて実装する際に吸着ノズル６０に対して作用する荷重Ｆを検出するための圧力センサ５９が設けられている。
　制御装置７０は、図３に示すように、ＣＰＵ７１とＲＯＭ７２とＨＤＤ７３とＲＡＭ７４と入出力インタフェース７５とを備える。これらはバス７６を介して電気的に接続されている。制御装置７０には、パーツカメラ２５からの画像信号やマークカメラからの画像信号、測距センサ２６からの検出信号、圧力センサ５９からの荷重Ｆ、Ｘ軸スライダ３２のＸ軸方向の位置を検出するＸ軸位置センサ３７からの検出信号、Ｙ軸スライダ３４のＹ軸方向の位置を検出するＹ軸位置センサ３９からの検出信号、第１Ｚ軸スライダ５２のＺ軸方向の位置を検出する第１Ｚ軸位置センサ５３からの検出信号，第２Ｚ軸スライダ５７のＺ軸方向の位置を検出する第２Ｚ軸位置センサ５８からの検出信号などが入出力インタフェース７５を介して入力されている。一方、制御装置７０からは、部品供給装置２０への制御信号や基板搬送装置２４への制御信号、ＸＹロボット３０（Ｘ軸モータ３６およびＹ軸モータ３８）への駆動信号、実装ヘッド４０（回転モータ４６や第１リニアモータ５１，第２リニアモータ５６，切替弁６９など）への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。また、制御装置７０は、管理装置１００と双方向通信可能に接続されており、互いにデータや制御信号のやり取りを行っている。
　管理装置１００は、例えば、汎用のコンピュータであり、図３に示すように、ＣＰＵ１０１とＲＯＭ１０２とＨＤＤ１０３とＲＡＭ１０４と入出力インタフェース１０５などを備える。これらは、バス１０６を介して電気的に接続されている。この管理装置１００には、マウスやキーボード等の入力デバイス１０７から入力信号が入出力インタフェース１０５を介して入力されている。また、管理装置１００からは、ディスプレイ１０８への画像信号が入出力インタフェース１０５を介して出力されている。ＨＤＤ１０３は、ジョブ情報が記憶されている。ジョブ情報には、例えば、実装する部品Ｐの種類や実装順、実装位置、用いる実装ヘッド４０や吸着ノズル６０の種類などが含まれている。
　次に、こうして構成された本実施形態の部品実装装置１０の動作について説明する。図４は、制御装置７０のＣＰＵ７１により実行される部品実装処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、管理装置１００から生産指令を伴ってジョブ情報を受信したときに実行される。
　部品実装処理では、制御装置７０のＣＰＵ７１は、まず、部品供給装置２０により供給された部品Ｐを吸着ノズル６０に吸着させる（ステップＳ１００）。この処理は、ＸＹロボット３０を駆動制御して部品供給位置の真上に吸着ノズル６０を移動させ、第１昇降装置５０を駆動制御して吸着ノズル６０を高速で下降させ、吸着ノズル６０が部品Ｐに接触する直前に第２昇降装置５５を駆動制御して吸着ノズル６０を低速で下降させて、切替弁６９を駆動制御して吸着部６１に負圧を供給することにより行なわれる。続いて、ＣＰＵ７１は、ＸＹロボット３０を駆動制御して吸着ノズル６０をパーツカメラ２５の上方を通過させて、吸着ノズル６０に吸着させた部品Ｐを下方からパーツカメラ２５で撮像する（ステップＳ１１０）。そして、ＣＰＵ７１は、撮像画像を処理して基板Ｓの実装位置を補正し（ステップＳ１２０）、ＸＹロボット３０を駆動制御して吸着ノズル６０を実装位置の真上に移動させる（ステップＳ１３０）。次に、ＣＰＵ７１は、第１昇降装置５０を駆動制御して吸着ノズル６０を高速で下降させ（ステップＳ１４０）、第１Ｚ位置センサ５３および第２Ｚ軸位置センサ５８からの信号に基づいて特定される吸着ノズル６０のＺ軸方向の位置が目標位置Ｚ＊に到達したか否かを判定する（ステップＳ１５０）。ここで、目標位置Ｚ＊は、測距センサ２６により測定される基板Ｓの上面の高さから、第２昇降装置５５のストローク量にマージンを減じた所定距離だけ手前の位置として設定される。ＣＰＵ７１は、吸着ノズル６０の位置が目標位置Ｚ＊に到達していないと判定すると、第１昇降装置５０による吸着ノズル６０の下降を継続させ、吸着ノズル６０の位置が目標位置Ｚ＊に到達したと判定すると、第１昇降装置５０の駆動を停止させ（ステップＳ１６０）、第２昇降装置５５を駆動制御して吸着ノズル６０を低速で更に下降させる（ステップＳ１７０）。
　次に、ＣＰＵ７１は、第２昇降装置５５の昇降ストロークがストロークエンドに到達したか否か（ステップＳ１８０）、吸着ノズル６０に吸着された部品Ｐが基板Ｓに接触したか否か（ステップＳ１９０）、をそれぞれ判定する。ここで、ステップＳ１８０の判定は、第２Ｚ軸位置センサ５８により検出される第２Ｚ軸スライダ５７のＺ軸方向の位置がストロークエンドに対応する位置に達しているか否かを判定することにより行なわれる。また、ステップＳ１９０の判定は、圧力センサ５９から吸着ノズル６０に作用する荷重Ｆが基板Ｓへの接触に対応する所定荷重に達しているか否かを判定することにより行なわれる。ＣＰＵ７１は、第２昇降装置５５の昇降ストロークがストロークエンドに到達する前に、吸着ノズル６０に吸着された部品Ｐが基板Ｓに接触したと判定すると、吸着ノズル６０に作用する荷重Ｆが目標荷重Ｆ＊となるようフィードバック制御を用いて第２昇降装置５５を駆動制御する（ステップＳ２００）。ここで、目標荷重Ｆ＊は、部品Ｐを基板Ｓに実装するための部品Ｐの適切な押し付け荷重として予め定められている。そして、ＣＰＵ７１は、第２昇降装置５５の昇降ストロークがストロークエンドに到達したか否か（ステップＳ２１０）、吸着ノズル６０に作用する荷重Ｆが目標荷重Ｆ＊にほぼ一致したか否か（ステップＳ２２０）、をそれぞれ判定する。ＣＰＵ７１は、第２昇降装置５５の昇降ストロークがストロークエンドに到達する前に、吸着ノズル６０に作用する荷重Ｆが目標荷重Ｆ＊にほぼ一致したと判定すると、切替弁６９を駆動制御して吸着ノズル６０に正圧を供給することにより、部品Ｐを基板Ｓ上に実装して（ステップＳ２３０）、部品実装処理を終了する。
　ＣＰＵ７１は、ステップＳ１８０，Ｓ１９０において、吸着ノズル６０に吸着される部品Ｐが基板Ｓに接触する前に第２昇降装置５５の昇降ストロークがストロークエンドに到達したと判定すると、第２昇降装置５５の昇降ストロークが不足して部品Ｐが基板Ｓに届かない空振りが発生したと判断する。この場合、ＣＰＵ７１は、まず、第１昇降装置５０および第２昇降装置５５を駆動制御して吸着ノズル６０を上昇させる（ステップＳ２４０）。そして、ＣＰＵ７１は、第１昇降装置５０の目標位置Ｚ＊を所定量ΔＺだけ下げることにより目標位置Ｚ＊を修正し（ステップＳ２５０）、ステップＳ１４０に戻る。即ち、ＣＰＵ７１は、第１昇降装置５０を駆動制御して吸着ノズル６０を、修正した目標位置Ｚ＊まで再度下降させる（ステップＳ１４０，Ｓ１５０）。ＣＰＵ７１は、吸着ノズル６０が修正した目標位置Ｚ＊に到達したと判定すると、第１昇降装置５０の駆動を停止すると共に第２昇降装置５５を駆動制御して吸着ノズル６０に吸着された部品Ｐが基板Ｓに接触するまで吸着ノズル６０を更に下降させる（ステップＳ１６０～Ｓ１９０）。このとき、ＣＰＵ７１は、目標位置Ｚ＊を修正しても、部品Ｐが基板Ｓに接触することなく、第２昇降装置５５の昇降ストロークがストロークエンドに到達したと判定すると、吸着ノズル６０を再上昇させ、目標位置Ｚ＊を更に所定量ΔＺだけ下げて（ステップＳ２４０，Ｓ２５０）、ステップＳ１４０～Ｓ１９０の処理を繰り返す。ＣＰＵ７１は、ステップＳ１８０，Ｓ１９０において、第２昇降装置５５の昇降ストロークがストロークエンドに到達することなく、部品Ｐが基板Ｓに接触したと判定すると、ステップＳ２００以降の処理を実行する。上述したように、目標位置Ｚ＊は、測距センサ２６により測定される基板Ｓの上面の高さから、第２昇降装置５５のストローク量にマージンを減じた所定距離だけ手前の位置に設定される。このため、通常は、吸着ノズル６０が目標位置Ｚ＊に到達した後に第２昇降装置５５を駆動を開始すれば、吸着ノズル６０に吸着された部品Ｐを基板Ｓに接触させて部品Ｐを基板Ｓに押し付けることができるはずである。しかしながら、測距センサ２６により検出される基板Ｓの高さに誤差が含まれていたり、基板Ｓに反りが生じて部分的に基板Ｓの高さに変化が生じていると、第２昇降装置５５の昇降ストロークが不足し、部品Ｐが基板Ｓに届かない場合や部品Ｐを適切な荷重で基板Ｓに押し付けることができない場合が生じる。そこで、ＣＰＵ７１は、部品Ｐが基板Ｓに届かなかった場合には、吸着ノズル６０に部品Ｐを吸着させたまま吸着ノズル６０を上昇させ、第１昇降装置５０の目標位置Ｚ＊を所定量ΔＺだけ下げることにより目標位置Ｚ＊を修正し、第１昇降装置５０により吸着ノズル６０を修正した目標位置Ｚ＊まで再下降させてから第２昇降装置５５を駆動する。これにより、部品実装装置１０は、第２昇降装置５５のストローク不足を解消し、部品Ｐを基板Ｓに適切に接触させて実装することができる。
　ＣＰＵ７１は、ステップＳ１８０，Ｓ１９０において、吸着ノズル６０に作用する荷重Ｆが目標荷重Ｆ＊に到達する前に第２昇降装置５５の昇降ストロークがストロークエンドに到達したと判定すると、第２昇降装置５５の昇降ストロークが不足して部品Ｐを基板Ｓに押し付ける荷重に不足（荷重不足）が発生したと判断する。こ場合、ＣＰＵ７１は、まず、切替弁６９を駆動制御して吸着ノズル６０に正圧を供給することにより荷重不足の状態で吸着ノズル６０による部品Ｐの吸着を解除して部品Ｐを基板Ｓ上に実装する（ステップＳ２６０）。続いて、ＣＰＵ７１は、第１昇降装置５０および第２昇降装置５５を駆動制御して吸着ノズル６０のみを上昇させる（ステップＳ２７０）。そして、ＣＰＵ７１は、第１昇降装置５０の目標位置Ｚ＊を所定量ΔＺだけ下げることにより目標位置Ｚ＊を修正し（ステップＳ２８０）、ステップＳ１４０に戻る。ここで、所定量ΔＺは、上述したステップＳ２５０で用いた所定量ΔＺと同じものを用いた。なお、所定量ΔＺは、圧力センサ５９からの荷重Ｆと目標荷重Ｆ＊との偏差（荷重不足分）が大きいほど目標位置Ｚ＊が大きく下がるように設定されるものとしてもよい。ＣＰＵ７１は、第１昇降装置５０を駆動制御して吸着ノズル６０を、修正した目標位置Ｚ＊まで再度下降させる（ステップＳ１４０，Ｓ１５０）。ＣＰＵ７１は、吸着ノズル６０が修正した目標位置Ｚ＊に到達したと判定すると、第１昇降装置５０の駆動を停止すると共に第２昇降装置５５を駆動制御して吸着ノズル６０に吸着された部品Ｐが基板Ｓに接触するまで吸着ノズル６０を更に下降させる（ステップＳ１６０～Ｓ１９０）。ＣＰＵ７１は、ステップＳ１９０において、部品Ｐが基板Ｓに接触したと判定すると、吸着ノズル６０に作用する荷重Ｆが目標荷重Ｆ＊にほぼ一致するまで第２昇降装置５５を駆動制御する（ステップＳ２００～Ｓ２２０）。このとき、ＣＰＵ７１は、再び、荷重Ｆが目標荷重Ｆ＊にほぼ一致する前に第２昇降装置５５の昇降ストロークがストロークエンドに到達したと判定すると、吸着ノズル６０を上昇させ、目標位置Ｚ＊を更に所定量ΔＺだけ下げて（ステップＳ２６０～Ｓ２８０）、ステップＳ１４０～Ｓ２２０の処理を繰り返す。そして、ＣＰＵ７１は、第２昇降装置５５の昇降ストロークがストロークエンドに到達することなく、吸着ノズル６０に作用する荷重Ｆが目標荷重Ｆ＊に到達したと判定すると、吸着ノズル６０に正圧を供給して（ステップＳ２３０）、部品実装処理を終了する。吸着ノズル６０に吸着された部品Ｐが基板Ｓに接触したが、第２昇降装置５５の昇降ストロークが不足して基板Ｓに対する部品Ｐの押し付け荷重に不足が生じる場合、部品Ｐが基板Ｓに接触していることで既に部品Ｐに半田が付着していると考えられる。そこで、ＣＰＵ７１は、吸着ノズル６０による部品Ｐの吸着を解除した上で、吸着ノズル６０のみを上昇させ、第１昇降装置５０の目標位置Ｚ＊を所定量ΔＺだけ下げることにより目標位置Ｚ＊を修正し、第１昇降装置５０により吸着ノズル６０を修正した目標位置Ｚ＊まで再下降させてから第２昇降装置５５を駆動する。これにより、部品実装装置１０は、第２昇降装置５５のストローク不足を解消し、吸着ノズル６０を部品Ｐに接触させて、吸着ノズル６０で部品Ｐを目標荷重Ｆ＊まで再加圧することができる。
　図５は、第１昇降装置５０および第２昇降装置５５とを用いた実装動作の様子を示す説明図である。ＣＰＵ７１は、吸着ノズル６０の先端が目標位置Ｚ＊に到達するまでは、第１昇降装置５０により吸着ノズル６０を高速で下降させ（図５（ａ）参照）、吸着ノズル６０の先端が目標位置Ｚ＊に到達した後は、第２昇降装置５５により吸着ノズル６０を低速で下降させる（図５（ｂ）参照）。これにより、吸着ノズル６０に吸着された部品Ｐが基板Ｓに接触する際の衝撃を緩和させることができる。そして、ＣＰＵ７１は、部品Ｐが基板Ｓに接触すると、基板Ｓに対する部品Ｐの押し付け荷重Ｆが目標荷重Ｆ＊となるように第２昇降装置５５を駆動制御してから（図５（ｃ）参照）、吸着ノズル６０による部品Ｐの吸着を解除して部品Ｐを基板Ｓ上に実装する（図５（ｄ）参照）。
　図６は空振り時の実装動作の様子を示す説明図である。ＣＰＵ７１は、第１昇降装置５０の駆動により吸着ノズル６０を目標位置Ｚ＊まで下降させた後、第２昇降装置５５を駆動する際にその昇降ストロークが不足し、部品Ｐが基板Ｓに届かなかった場合（図６（ａ）参照）、吸着ノズル６０に部品Ｐを吸着させたまま吸着ノズル６０を上昇させると共に第１昇降装置５０の目標位置Ｚ＊を下げる（図６（ｂ）参照）。そして、ＣＰＵ７１は、第１昇降装置５０により吸着ノズル６０を下げた目標位置Ｚ＊まで下降させ、そこから第２昇降装置５５により吸着ノズル６０を更に下降させ、部品Ｐを基板Ｓに接触させて実装する（図６（ｃ），（ｄ）参照）。
　図７は荷重不足時の実装動作の様子を示す説明図である。ＣＰＵ７１は、第１昇降装置５０の駆動により吸着ノズル６０を目標位置Ｚ＊まで下降させた後、第２昇降装置５５の駆動により部品Ｐを基板Ｓに接触させたが、第２昇降装置５５の昇降ストロークが不足し、部品Ｐの基板Ｓへの押し付け荷重が目標荷重Ｆ＊に届かなかった場合（図７（ａ）参照）、吸着ノズル６０による部品Ｐの吸着を解除して基板Ｓに実装する。次に、ＣＰＵ７１は、吸着ノズル６０のみを上昇させると共に第１昇降装置５０の目標位置Ｚ＊を下げる（図７（ｂ）参照）。そして、ＣＰＵ７１は、第１昇降装置５０により吸着ノズル６０を下げた目標位置Ｚ＊まで下降させ、そこから第２昇降装置５５により吸着ノズル６０を更に下降させ、吸着ノズル６０を基板Ｓに実装した部品Ｐに接触させて再加圧する（図７（ｃ），（ｄ）参照）。
　ここで、本実施例の主要な要素と発明の開示の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。即ち、吸着ノズル６０が「保持部材」に相当し、実装ヘッド４０が「ヘッド」に相当し、第１昇降装置５０が「第１昇降装置」に相当し、第２昇降装置５５が「第２昇降装置」に相当し、圧力センサ５９が「荷重測定部」に相当し、制御装置７０が「制御装置」に相当する。
　以上説明した本実施形態の部品実装装置１０は、吸着ノズル６０を昇降させる昇降装置として、第１昇降装置５０と、第１昇降装置５０よりも昇降ストロークが短い第２昇降装置５５と、吸着ノズル６０に作用する荷重を検出するための圧力センサ５９とを備える。そして、部品実装装置１０は、吸着ノズル６０に吸着させた部品Ｐを基板Ｓに実装する場合、第１昇降装置５０により吸着ノズル６０を目標位置Ｚ＊まで下降させ、第２昇降装置５５により吸着ノズル６０を更に下降させて部品Ｐを基板Ｓに接触させ、吸着ノズル６０に作用する荷重Ｆが目標荷重Ｆ＊となるよう第２昇降装置５５を制御して部品Ｐを基板Ｓに実装させる。また、部品実装装置１０は、第２昇降装置５５の昇降ストロークが不足して、部品Ｐが基板Ｓに届かなかった場合、部品Ｐを吸着ノズル６０に吸着させたまま吸着ノズル６０を上昇させると共に目標位置Ｚ＊を修正し、第１昇降装置５１により吸着ノズル６０を修正した目標位置Ｚ＊まで下降させ、第２昇降装置５５により吸着ノズル６０を更に下降させて部品Ｐを基板Ｓに接触させて実装する。これにより、部品実装装置１０は、測距センサ２６に誤差が含まれていたり、基板Ｓの反りが生じて部分的に高さが変化したりしている場合でも、第２昇降装置５５のストローク不足を解消し、吸着ノズル６０に吸着させた部品Ｐをより確実に基板Ｓに接触させて実装させることができる。この結果、部品Ｐが基板Ｓに接触していない状態で吸着ノズル６０が部品Ｐの吸着を解除することがなくなり、基板Ｓに実装する部品Ｐの実装不良の発生を抑制することができる。
　また、部品実装装置１０は、部品Ｐが基板Ｓに接触したが、第２昇降装置５５の昇降ストロークが不足して、部品Ｐの基板Ｓへの押し付け荷重が目標荷重Ｚ＊に届かなかった場合、まず、吸着ノズル６０による部品Ｐの吸着を解除して部品Ｐを基板Ｓに実装させる。そして、部品実装装置１０は、吸着ノズル６０のみを上昇させると共に目標位置Ｚ＊を修正し、第１昇降装置５０により吸着ノズル６０を修正した目標位置Ｚ＊まで下降させ、第２昇降装置５５により吸着ノズル６０を更に下降させて吸着ノズル６０を部品Ｐに押し当てて目標荷重Ｚ＊まで再加圧する。これにより、測距センサ２６に誤差が含まれていたり、基板Ｓの反りが生じて部分的に高さが変化したりしている場合でも、第２昇降装置５５のストローク不足を解消し、より確実に部品Ｐを基板Ｓに対して目標荷重Ｆ＊まで加圧して実装させることができる。この結果、基板Ｓに実装する部品Ｐの実装不良の発生を抑制することができる。
　なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
　例えば、上述した実施形態では、ＣＰＵ７１は、第２昇降装置５５（第２リニアモータ５６）の駆動により吸着ノズル６０を下降させる際、第１昇降装置５０（第１リニアモータ５１）の駆動を停止させてから第２昇降装置５５の駆動を開始するものとしたが、第１昇降装置５０を駆動中に第２昇降装置５５の駆動を開始するものとしてもよい。
　また、上述した実施形態では、部品実装装置１０は、実装ヘッド４０に基板Ｓの上面の高さを測定するための測距センサ２６を備えるものとしたが、マークカメラにより基板Ｓを撮像し、得られた画像と予め基準高さで撮像された基板Ｓの画像とを比較することにより、基板Ｓの上面の高さを測定するものとしてもよい。
　また、上述した実施形態では、第２Ｚ軸スライダ５７に設けられた圧力センサ５９を用いて吸着ノズル６０に作用する荷重を検出するものとしたが、第２リニアモータ５６の負荷電流を検出または推定することにより吸着ノズル６０に作用する荷重を測定するものとしてもよい。
　また、上述した実施形態では、第１昇降装置５０のアクチュエータとして第１リニアモータ５１を用いるものとしたが、ボイスコイルモータやボールねじ機構等を用いるものとしてもよい。また、第２昇降装置５５のアクチュエータとして第２リニアモータ５６を用いるものとしたが、ボイスコイルモータ等を用いるものとしてもよい。
　本発明は、部品実装装置の製造産業などに利用可能である。
　１　部品実装システム、１０　部品実装装置、１１　基台、１２　筐体、２０　部品供給装置、２４　基板搬送装置、２５　パーツカメラ、２６　測距センサ、３０　ＸＹロボット、３１　Ｘ軸ガイドレール、３２　Ｘ軸スライダ、３３　Ｙ軸ガイドレール、３４　Ｙ軸スライダ、３６　Ｘ軸モータ、３７　Ｘ軸位置センサ、３８　Ｙ軸モータ、３９　Ｙ軸位置センサ、４０　実装ヘッド、４１　ヘッド本体、４２　ノズルホルダ、４３　ギヤ、４４　水平部、４５　回転装置、４６　回転モータ、４７　ギヤ、５０　第１昇降装置、５１　第１リニアモータ、５２　第１Ｚ軸スライダ、５２ａ　第１係合部、５３　第１Ｚ軸位置センサ、５５　第２昇降装置、５６　第２リニアモータ、５７　第２Ｚ軸スライダ、５７ａ　第２係合部、５８　第２Ｚ軸位置センサ、５９　圧力センサ、６０　吸着ノズル、６１　吸着部、６２　フランジ部、６９　切替弁、７０　制御装置、７１　ＣＰＵ、７２　ＲＯＭ、７３　ＨＤＤ、７４　ＲＡＭ、７５　入出力インタフェース、７６　バス、１００　管理装置、１０１　ＣＰＵ、１０２　ＲＯＭ、１０３　ＨＤＤ、１０４　ＲＡＭ、１０５　入出力インタフェース、１０６　バス、１０７　入力デバイス、１０８　ディスプレイ、Ｐ　部品、Ｓ　基板。

Claims (4)

  1. 　部品を保持して対象物に実装する部品実装装置であって、
    　前記部品を保持する保持部材と、
    　ヘッドと、
    　前記ヘッドに対して昇降部材を昇降させる第１昇降装置と、
    　前記第１昇降装置の昇降ストロークよりも短い昇降ストロークを有し、前記昇降部材と共に昇降し、前記昇降部材に対して前記保持部材を相対的に昇降させる第２昇降装置と、
    　前記保持部材に作用する荷重を測定する荷重測定部と、
    　前記保持部材に保持した部品を前記対象物に実装する場合に、前記保持部材が目標位置まで下降するよう前記第１昇降装置を駆動制御し前記保持部材が更に下降して前記荷重測定部により測定される荷重が目標荷重となるよう前記第２昇降装置を駆動制御する昇降制御を実行し、前記保持部材に前記部品の保持を解除させる制御部と、
    　を備え、
    　前記制御部は、前記保持部材に保持された部品が前記対象物に接触する前に前記第２昇降装置の昇降ストロークがストロークエンドに達した場合、前記目標位置を変更して前記昇降制御を再実行し、前記保持部材に前記部品の保持を解除させる、
    　ことを特徴とする部品実装装置。
  2. 　部品を保持して対象物に実装する部品実装装置であって、
    　前記部品を保持する保持部材と、
    　ヘッドと、
    　前記ヘッドに対して昇降部材を昇降させる第１昇降装置と、
    　前記第１昇降装置の昇降ストロークよりも短い昇降ストロークを有し、前記昇降部材と共に昇降し、前記昇降部材に対して前記保持部材を相対的に昇降させる第２昇降装置と、
    　前記保持部材に作用する荷重を測定する荷重測定部と、
    　前記保持部材に保持した部品を前記対象物に実装する場合に、前記保持部材が目標位置まで下降するよう前記第１昇降装置を駆動制御し前記保持部材が更に下降して前記荷重測定部により測定される荷重が目標荷重となるよう前記第２昇降装置を駆動制御する昇降制御を実行し、前記保持部材に前記部品の保持を解除させる制御部と、
    　を備え、
    　前記制御部は、前記保持部材に保持された部品が前記対象物に接触して前記荷重測定部により測定される荷重が前記目標荷重に到達する前に前記第２昇降装置の昇降ストロークがストロークエンドに達した場合、前記保持部材に前記部品の保持を解除させた後、前記目標位置を変更して前記昇降制御を再実行することにより前記保持部材で前記部品を再加圧する、
    　ことを特徴とする部品実装装置。
  3. 　請求項１または２記載の部品実装装置であって、
    　前記制御部は、前記昇降制御として、前記保持部材が前記目標位置まで下降するよう前記第１昇降装置を駆動制御した後、該第１昇降装置の駆動を停止させてから前記保持部材が更に下降して前記荷重測定部により測定される荷重が目標荷重となるよう前記第２昇降装置を駆動制御する、
    　ことを特徴とする部品実装装置。
  4. 　請求項１ないし３いずれか１項に記載の部品実装装置であって、
    　前記制御部は、前記荷重測定部により測定される荷重に基づいて前記保持部材に保持された部品が前記対象物に接触したか否かを判定する、
    　ことを特徴とする部品実装装置。
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