WO2024185027A1

WO2024185027A1 - 実装装置および実装方法

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Publication number: WO2024185027A1
Application number: PCT/JP2023/008459
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Inventors: 有作鍵本
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Abstract

部品を保持する保持部材を昇降させて部品を基板に実装する実装装置は、保持部材が保持した部品と基板との接触を検出可能な検出部と、部品を実装する際、検出部の検出状況に基づいて接触を探ることで基板高さを測定しながら保持部材を下降させる探り動作と、探り動作での基板高さの測定結果に基づく目標高さに保持部材を下降させる通常動作とを実行可能な制御部と、を備える。制御部は、探り動作として、実行済みの探り動作での測定結果を考慮せずに接触を探る第１探り動作と、実行済みの探り動作での測定結果を考慮して接触を探る第２探り動作とを切り替えて実行可能である。

Description

実装装置および実装方法

　本明細書は、実装装置および実装方法を開示する。

　従来、ノズルで吸着した部品を基板に実装する実装装置において、基板の上面の高さである基板高さを測定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この実装装置は、ノズルに吸着されている部品が基板に接触したことを検出部で検出することで基板高さを測定し、以降の部品の実装高さに反映させる。また、基板高さの測定を伴って部品を実装する高さ測定動作（モード）では、基板高さの測定を伴わずに部品を実装する通常動作よりも、ノズルを低速で下降させる。

ＷＯ２０２２／１１３２４１Ａ１

　上述したような基板高さの測定は、部品を適切に実装するために重要である。しかし、高さ測定動作は部品の実装時間が長くなるため、生産効率の観点から、できるだけ早いタイミングで通常動作に切り替えることが求められる。しかし、切り替えのタイミングの判定には経験やスキルが要求されるため、作業者によっては困難となる。

　本開示は、基板高さの測定に関する動作を適切に切り替えることを主目的とする。

　本開示は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

　本開示の実装装置は、
　部品を保持する保持部材を昇降させて部品を基板に実装する実装装置であって、
　前記保持部材が保持した部品と基板との接触を検出可能な検出部と、
　前記部品を実装する際、前記検出部の検出状況に基づいて前記接触を探ることで基板高さを測定しながら前記保持部材を下降させる探り動作と、前記探り動作での基板高さの測定結果に基づく目標高さに前記保持部材を下降させる通常動作とを実行可能な制御部と、
　を備え、
　前記制御部は、前記探り動作として、実行済みの前記探り動作での前記測定結果を考慮せずに前記接触を探る第１探り動作と、実行済みの前記探り動作での前記測定結果を考慮して前記接触を探る第２探り動作とを切り替えて実行可能であることを要旨とする。

　本開示の実装装置では、探り動作として、第１探り動作と第２探り動作とを切り替えて実行可能であるから、基板高さの測定に関する動作を適切に切り替えることができる。

実装装置１０の構成の概略を示す構成図。実装ヘッド４０の構成の概略を示す構成図。実装ヘッド４０の構成の概略を示す構成図。エアの流通状態を切り替える様子を示す説明図。実装装置１０の電気的な接続関係を示す説明図。部品実装処理ルーチンの一例を示すフローチャート。実装処理の一例を示すフローチャート。下降動作と高さ制御方式と判定条件の一例を示す説明図。第１探り動作の一例を示す説明図。第２探り動作の一例を示す説明図。通常動作の一例を示す説明図。実装点１における下降動作と測定結果の推移の一例を示す説明図。実装点２における下降動作と測定結果の推移の一例を示す説明図。

　本開示の実施形態について図面を用いて説明する。図１は、実装装置１０の構成の概略を示す構成図である。図２，図３は、実装ヘッド４０の構成の概略を示す構成図である。図４は、エアの流通状態を切り替える様子を示す説明図である。図５は、実装装置１０の電気的な接続関係を示す説明図である。なお、図１の左右方向がＸ軸方向であり、前後方向がＹ軸方向であり、上下方向がＺ軸方向である。

　実装装置１０は、図１に示すように、基板搬送装置１４と、部品供給装置１６と、ＸＹロボット３０と、実装ヘッド４０と、制御装置１００（図５参照）とを備える。基板搬送装置１４は、前後に設けられた２組のコンベアユニットにより基板Ｓをそれぞれ左から右へと搬送する。部品供給装置１６は、部品を収容する収容部が所定間隔毎に形成されたテープを送り出すことにより、部品を供給するテープフィーダとして構成されている。なお、実装装置１０は、実装ヘッド４０に採取された部品を下方から撮像するパーツカメラ２６や、実装ヘッド４０に設けられて基板Ｓに付された基準マークなどを上方から撮像するためのマークカメラ２８なども備える。

　ＸＹロボット３０は、Ｘ軸スライダ３２と、Ｙ軸スライダ３６とを備える。Ｙ軸スライダ３６は、本体枠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３５に架け渡され、Ｙ軸モータ３７（図５参照）の駆動によりＹ軸ガイドレール３５に沿って移動する。Ｘ軸スライダ３２は、Ｙ軸スライダ３６の下面に左右方向（Ｘ軸方向）に沿って設けられたＸ軸ガイドレール３１に取り付けられ、Ｘ軸モータ３３（図５参照）の駆動によりＸ軸ガイドレール３１に沿って移動する。ＸＹロボット３０は、Ｘ軸スライダ３２とＹ軸スライダ３６との移動により、ＸＹ平面上の任意の位置に実装ヘッド４０を移動させることができる。

　実装ヘッド４０は、図２，図３に示すように、Ｘ軸スライダ３２に取り付けられたフレーム４１と、複数のノズルホルダ７０が周方向に所定角度（例えば３０度）の間隔で配置されたヘッド本体４２と、各ノズルホルダ７０に取り付けられた吸着ノズル６０とを備える。また、実装ヘッド４０は、ヘッド本体４２を回転させて複数のノズルホルダ７０を回転（公転）させるＲ軸モータ４４と、複数のノズルホルダ７０を回転（自転）させるＱ軸モータ４６と、ノズルホルダ７０を昇降させる昇降装置５０とを備える。また、実装ヘッド４０は、吸着ノズル６０に負圧を供給する負圧供給装置８０と、ノズルホルダ７０に正圧を供給する正圧供給装置９０とを備える。

　ヘッド本体４２は、フレーム４１に回転自在に支持された軸部４２ａと、軸部４２ａよりも大径の円柱状に形成され複数のノズルホルダ７０をＺ軸方向に昇降可能に保持するホルダ保持部４２ｂとを備える。Ｒ軸モータ４４が駆動すると、軸部４２ａおよびホルダ保持部４２ｂが回転し、これにより複数のノズルホルダ７０が回転（公転）する。また、ヘッド本体４２は、軸部４２ａと同軸で軸部４２ａに対して相対的に回転自在に支持されたギヤ４３と、ギヤ４３の回転に伴って回転するギヤ４７と、を有する。ギヤ４３は、Ｑ軸モータ４６の回転軸に取り付けられたギヤ４５と噛み合い、ギヤ４７は、各ノズルホルダ７０に取り付けられたギヤ７０ａと噛み合っている。Ｑ軸モータ４６が駆動すると、各ノズルホルダ７０および各ノズルホルダ７０に装着された吸着ノズル６０は、いずれも同一回転方向に同一回転量（回転角度）だけ回転（自転）する。また、ギヤ７０ａの下面とホルダ保持部４２ｂの上面との間には、スプリング７１が配置されている。スプリング７１は、ノズルホルダ７０をＺ軸方向の上方へ付勢する。ノズルホルダ７０は、円筒部材であり、内部に第１エア通路７２ａと第２エア通路７５ａとが形成されている。

　昇降装置５０は、図２に示すように、リニアモータ５１と、リニアモータ５１の駆動によりＺ軸方向に昇降可能なＺ軸スライダ５２とを備える。Ｚ軸スライダ５２には、ノズルホルダ７０の上端部７０ｂに係合（当接）可能な係合部５２ａが形成されている。昇降装置５０は、複数のノズルホルダ７０のうち所定の昇降位置に位置するノズルホルダ７０の上端部７０ｂに係合部５２ａが係合した状態で、Ｚ軸スライダ５２の昇降によりそのノズルホルダ７０を昇降させる。これに伴い吸着ノズル６０も昇降する。なお、複数のノズルホルダ７０は、Ｒ軸モータ４４の駆動により公転することで、昇降位置に順次移動する。

　負圧供給装置８０は、複数のノズルホルダ７０に取り付けられた複数の吸着ノズル６０の各々に、真空ポンプなどの負圧源８１からの負圧を供給する装置である。負圧供給装置８０は、図３に示すように、負圧源８１と、負圧導入通路８３と、大気導入通路８５と、切替弁８７とを備える。なお、切替弁８７は、複数のノズルホルダ７０の各々に対応して複数設けられている。負圧導入通路８３は、負圧源８１に接続され、フレーム４１内と軸部４２ａの中心とを通ってホルダ保持部４２ｂの中心から放射状に延在し、切替弁８７を介して各ノズルホルダ７０の第１エア通路７２ａに連通するように形成されている。大気導入通路８５は、正圧源（大気）に連通するようにホルダ保持部４２ｂの下端に開口し、ホルダ保持部４２ｂ内を通り、切替弁８７を介して各ノズルホルダ７０の第１エア通路７２ａに連通するように複数形成されている。切替弁８７は、ホルダ保持部４２ｂ内を上下に貫通するスプール穴に挿入され略中央に縮径部を有する軸状のスプール８８と、スプール８８を上下に移動させるスプール駆動機構８９（図５参照）とを備える。切替弁８７は、スプール穴内のうち、スプール８８の縮径部の周囲をエアが流通可能であり、スプール８８を上下に移動させることで負圧導入通路８３と大気導入通路８５のいずれを第１エア通路７２ａに連通させるかを選択的に切り替える。スプール駆動機構８９は、例えばスプール８８に取り付けられた図示しないレバーを上下させる機構などに構成されている。

　正圧供給装置９０は、複数のノズルホルダ７０の各々に設けられた第２エア通路７５ａに、コンプレッサなどの正圧源９１からの正圧を供給する装置である。正圧供給装置９０は、図３に示すように、正圧源９１と、流量センサ９２と、正圧導入通路９３とを備える。流量センサ９２は、第２エア通路７５ａのエアの流通の有無を検出するセンサである。後述するように、流量センサ９２によるエアの流通の検出に基づいて、吸着ノズル６０または吸着ノズル６０が吸着している部品と、基板Ｓとの接触を検出可能となっている。正圧導入通路９３は、流量センサ９２を介して正圧源９１に接続され、フレーム４１内と軸部４２ａ内とを通ってホルダ保持部４２ｂ内で径方向外側に延在し、第２エア通路７５ａに連通するように形成されている。

　ノズルホルダ７０および吸着ノズル６０の構成の詳細を図４を用いて説明する。なお、図４の左側は吸着ノズル６０がノズルホルダ７０側に押し込まれていない状態を示し、図４の右側は吸着ノズル６０がノズルホルダ７０側に押し込まれた状態を示す。吸着ノズル６０は、中空のノズル部６１と、ノズル部６１の外径よりも大きな内径の保持リング６２と、ピン６３とを備える。ノズル部６１は、内部通路６１ａに負圧が供給されることで部品を吸着可能となる。ノズル部６１は、上端に上下方向に貫通した複数の貫通孔６１ｂが円周上に等間隔に複数形成されると共に側壁に径方向に貫通した一対の長孔６１ｃが形成されている。保持リング６２は、ノズル部６１が上下に摺動可能に挿入され、下端にフランジ部が形成されると共に側壁に径方向に貫通した一対の貫通孔が形成されている。ピン６３は、ノズル部６１の一対の長孔６１ｃおよび保持リング６２の一対の貫通孔を径方向（図４の左右方向）に貫通するように配設されており、一対の長孔６１ｃに対して上下動が可能で保持リング６２の一対の貫通孔に対して上下動が不能に保持される。このため、ピン６３は、ノズル部６１が保持リング６２に対して相対的に上下動するのを許容しつつ保持リング６２から脱落しないようにノズル部６１を保持する。

　ノズルホルダ７０は、外筒７２と、押圧リング７３と、スプリング７４と、内筒７５と、スプリング７６と、バルブ７７とを備える。外筒７２は、下端に吸着ノズル６０が取り付けられると共に内部に内筒７５が挿入されており、内周面と内筒７５の外周面との間に上下に円筒状に延びる隙間を上述した第１エア通路７２ａとして形成する。また、外筒７２は、吸着ノズル６０よりも上側の側壁に径方向に貫通するリーク孔７２ｂが形成されている。押圧リング７３は、外筒７２の外径よりも大きな内径を有しており、内部に外筒７２が挿入されている。スプリング７４は、外筒７２の外周面に形成された突起をスプリング受けとして押圧リング７３の上端面を下方に付勢する。図示は省略するが、外筒７２には、下端から上方に延在して周方向に屈曲する逆Ｌ字状のスリットが形成されている。ノズルホルダ７０への吸着ノズル６０の取付時には、ピン６３が外筒７２のスリットに入るように外筒７２内に吸着ノズル６０を差し込んでから吸着ノズル６０を周方向に旋回させることで、ピン６３がスリットの延在端まで移動してスリットに係合する状態となる。この状態で、外筒７２から外方に突出しているピン６３をスプリング７４の付勢力により押圧リング７３が上方から押圧することで、ピン６３が外筒７２のスリットから抜けるのを防止して吸着ノズル６０を保持する。

　内筒７５は、下端が閉塞した底付きの筒状部材であり、上下方向に延びる内部空間を上述した第２エア通路７５ａとして形成し、フランジ部７５ｂと、開口７５ｄとを有する。フランジ部７５ｂは、外周面から突出し、外筒７２の内周面が一段狭くなる部分に下方から当接して係合しており、外筒７２に対する内筒７５の移動を規制する。このフランジ部７５ｂには、上下方向に貫通する貫通孔７５ｃが、上面視で円周上に等間隔で複数形成されている。開口７５ｄは、内筒７５を径方向に貫通する。

　バルブ７７は、外筒７２と内筒７５との間に配設され、外筒７２のリーク孔７２ｂと内筒７５の開口７５ｄとの連通の有無を切り替える円筒状の切替弁である。バルブ７７は、外筒７２の内周面に摺動可能な外径に形成されると共に内筒７５の外周面に摺動可能な内径に形成され、下端がノズル部６１の上端に当接してノズル部６１と一体的に上下に昇降する。バルブ７７は、上下方向に貫通する貫通孔７７ａと、径方向に貫通し内筒７５内の第２エア通路７５ａ（開口７５ｄ）と外筒７２のリーク孔７２ｂとを連通可能な連通孔７７ｂとが形成されている。貫通孔７７ａは、上端が第１エア通路７２ａと連通すると共に下端がノズル部６１の貫通孔６１ｂと連通し、第１エア通路７２ａから供給される負圧または正圧（大気）は、貫通孔７７ａおよび貫通孔６１ｂにより内部通路６１ａに導入される。スプリング７６は、内筒７５の外周面に形成された突起をスプリング受けとして、バルブ７７およびノズル部６１を下方に付勢する。

　このバルブ７７は、ノズル部６１に吸着（保持）された部品が基板Ｓに接触していない状態では、スプリング７６の付勢力によって下方に押圧されて図４の左側の状態になる。この状態では、バルブ７７の連通孔７７ｂと内筒７５の開口７５ｄとの位置が上下にずれている。このため、バルブ７７は、リーク孔７２ｂと開口７５ｄとの連通を遮断する。したがって、正圧源９１から供給される正圧は、第２エア通路７５ａから外部に流通しないため、流量センサ９２はエアの流通を検出せず、接触を検出しないものとなる。一方、昇降装置５０によってノズルホルダ７０が下降してノズル部６１に吸着された部品が基板Ｓに接触すると、ノズル部６１はスプリング７６の付勢力に抗して上方（ノズルホルダ７０側）に押し込まれる。その押し込み量が所定量に達すると図４の右側の状態になる。この状態では、バルブ７７の連通孔７７ｂにより外筒７２のリーク孔７２ｂと内筒７５の開口７５ｄとが連通するから、正圧源９１から第２エア通路７５ａに供給されるエア（正圧）がリーク孔７２ｂから外部に流れる。このため、流量センサ９２が、第２エア通路７５ａ内のエアの流通を検出して、部品と基板Ｓとの接触を検出することができる。

　制御装置１００は、図５に示すように、ＣＰＵ１０１を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ１０１の他に、ＲＯＭ１０２やＨＤＤ１０３、ＲＡＭ１０４、入出力インタフェース１０５などを備える。これらはバス１０６を介して接続されている。制御装置１００には、パーツカメラ２６やマークカメラ２８からの画像信号、Ｘ軸スライダ３２の位置を検出するＸ軸位置センサ３４やＹ軸スライダ３６の位置を検出するＹ軸位置センサ３８、Ｚ軸スライダ５２の位置を検出するＺ軸位置センサ５３からの各検出信号、流量センサ９２からの検出信号などが入出力インタフェース１０５を介して入力される。一方、制御装置１００からは、基板搬送装置１４への制御信号や部品供給装置１６への制御信号、ＸＹロボット３０（Ｘ軸モータ３３やＹ軸モータ３７）への駆動信号、実装ヘッド４０（Ｒ軸モータ４４やＱ軸モータ４６，リニアモータ５１，スプール駆動機構８９）への駆動信号などが入出力インタフェース１０５を介して出力される。

　こうして構成された実装装置１０は、以下のように、部品を採取して基板Ｓに実装する部品実装処理を行う。図６は、部品実装処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、例えば図示しない管理装置からジョブを受信した制御装置１００（ＣＰＵ１０１）により実行される。なお、ジョブは、基板Ｓに実装する部品の実装順に対応付けて、実装する部品の種類や実装位置、部品高さなどの部品サイズなどの情報を含むと共に、基板Ｓの厚みなどのサイズや生産枚数などの情報を含む。

　部品実装処理ルーチンを開始すると、制御装置１００のＣＰＵ１０１は、基板搬送装置１４により基板Ｓを搬入して保持させ（Ｓ１００）、基板Ｓにおける部品の実装点ｉを値０にリセットする（Ｓ１１０）。実装点ｉは、新たな基板Ｓが搬入されると値０にリセットされ、Ｓ１３０の実装処理で値１から順にインクリメントされていく。このため、実装点ｉは、基板Ｓへの部品の実装順に応じた値となる。次に、ＣＰＵ１０１は、部品供給装置１６によりテープを送り出して供給位置に供給された部品を実装ヘッド４０の各吸着ノズル６０に吸着させ（Ｓ１２０）、吸着（保持）した部品を基板Ｓに実装する実装処理を行う（Ｓ１３０）。続いて、ＣＰＵ１０１は、各吸着ノズル６０が吸着した部品の実装が完了したか否かを判定し（Ｓ１４０）、吸着した部品の実装が完了していないと判定すると、Ｓ１３０に戻り実装処理を行う。

　また、ＣＰＵ１０１は、吸着した部品の実装が完了したと判定すると、Ｓ１００で保持した基板Ｓに対し全ての部品の実装が完了したか否かを判定する（Ｓ１５０）。ＣＰＵ１０１は、全ての部品の実装が完了していないと判定すると、Ｓ１２０に戻り処理を行う。また、ＣＰＵ１０１は、全ての部品の実装が完了したと判定すると、基板搬送装置１４により基板Ｓの保持を解除して搬出させ（Ｓ１６０）、ジョブに含まれる生産枚数と部品を実装した基板Ｓの枚数とに基づいて、全ての基板Ｓの生産が完了したか否かを判定する（Ｓ１７０）。ＣＰＵ１０１は、全ての基板Ｓの生産が完了していないと判定すると、Ｓ１００に戻り処理を行う。また、ＣＰＵ１０１は、全ての基板Ｓの生産が完了したと判定すると、本処理を終了する。

　Ｓ１３０の実装処理は、図７のフローチャートに基づいて実行される。この実装処理では、ＣＰＵ１０１は、まず、実装点ｉを値１だけインクリメントし（Ｓ２００）、実装点ｉに対応付けてＨＤＤ１０３などの記憶部に登録されている高さ測定結果やそのサンプル数ｎ、ジョブに含まれる実装点ｉの各情報を読み込み（Ｓ２０５）、実装ヘッド４０を部品の実装位置上へ移動させる（Ｓ２１０）。次に、ＣＰＵ１０１は、Ｓ２０５で読み込んだ高さ測定結果のサンプル数ｎが、値ｎ１未満であるか否か（Ｓ２１５）、値ｎ１以上で値ｎ２未満であるか否か（Ｓ２２０）、をそれぞれ判定する。ＣＰＵ１０１は、Ｓ２１５でサンプル数ｎが値ｎ１未満であると判定すると、吸着ノズル６０を第１探り動作で下降させて部品を実装するように実装ヘッド４０（昇降装置５０）を制御する（Ｓ２２５）。

　ここで、図８は、下降動作と高さ制御方式と判定条件の一例を示す説明図である。図示するように、本実施形態では、実装時の吸着ノズル６０の下降動作として、第１探り動作と第２探り動作と通常動作の３種類が実行可能である。図９は、第１探り動作の一例を示す説明図である。図１０は、第２探り動作の一例を示す説明図である。図１１は、通常動作の一例を示す説明図である。図９に示す第１探り動作は、流量センサ９２からの検出信号に基づいて部品と基板Ｓとの接触を探ることで基板高さ（上面の高さ）を測定しながら吸着ノズル６０を下降させる動作である。この第１探り動作では、部品が基板Ｓに接触する際に部品や基板Ｓに大きな衝撃を与えないように、所定高さ位置に到達すると、到達前よりも速度を下げた所定の等速で吸着ノズル６０（部品）を下降させる。また、第１探り動作では、等速での下降を開始する等速開始高さ（所定高さ位置）として、部品が基板Ｓに接触するまでに十分なマージンをもった固定値Ｈ０（一定の高さ位置）が定められている（図８，図９参照）。このため、ＣＰＵ１０１は、Ｓ２２５では、固定値Ｈ０から吸着ノズル６０を等速で下降させる。なお、第２探り動作と通常動作については、後述する。

　また、ＣＰＵ１０１は、Ｓ２２５の第１探り動作中に部品と基板Ｓとの接触を検出すると、接触高さ（部品の下端高さ）を基板高さの高さ測定結果として、実装点ｉに対応付けて登録して（Ｓ２３０）、実装処理を終了する。実装点ｉに対応付けて登録された高さ測定結果をサンプルともいい、高さ測定結果として登録された数をサンプル数ｎとする。本実施形態では、サンプル数ｎは、同じ実装点ｉに対し値ｎ２を上限として登録される。

　ＣＰＵ１０１は、Ｓ２１５，Ｓ２２０で、サンプル数ｎが値ｎ１未満でなく、値ｎ１以上で値ｎ２未満であると判定すると、吸着ノズル６０を第２探り動作で下降させて部品を実装するように実装ヘッド４０（昇降装置５０）を制御する（Ｓ２３５）。第２探り動作は、第１探り動作と同様に、流量センサ９２からの検出信号に基づいて部品と基板Ｓとの接触を探ることで基板高さを測定しながら吸着ノズル６０を下降させる動作であり、等速開始高さから吸着ノズル６０を等速で下降させる。ただし、第２探り動作では、等速開始高さを、固定値Ｈ０ではなく、その実装点ｉの高さ測定結果に基づいた高さとする点で、第１探り動作と異なる。即ち、第２探り動作は、実行済みの探り動作（第１探り動作や第２探り動作）での高さ測定結果に適応した等速開始高さを設定する点で第１探り動作と異なるため、適応探り動作ともいう。本実施形態では、例えば実装点ｉでの高さ測定結果の平均値をＡ、標準偏差をσとして、第２探り動作における等速開始高さを、基板高さのばらつきの上限に相当する高さ「Ａ＋３σ」とする（図８，図１０参照）。このように、第２探り動作では、高さ測定結果に基づいて、基板高さのばらつきの上限を等速開始高さとすることで、等速開始高さを必要以上に高くしないようにする。このため、第２探り動作では、第１探り動作よりも等速区間を短くして吸着ノズル６０を速やかに下降させることが可能となる（図１０参照）。

　また、ＣＰＵ１０１は、Ｓ２３５の第２探り動作中に部品と基板Ｓとの接触を検出すると、その接触高さを基板高さの測定結果として、実装点ｉに対応付けて登録して（Ｓ２３０）、実装処理を終了する。そして、ＣＰＵ１０１は、Ｓ２２０でサンプル数ｎが値ｎ２未満でないと判定すると、実装点ｉの高さ測定結果に基づいて、次式（１）により判定値Ｊを算出し（Ｓ２４０）、判定値Ｊが値１を超えるか否かを判定する（Ｓ２４５）。次式（１）の値ｋは、次式（２）により算出された値である。次式（２）では、吸着ノズル６０のノズル部６１が上下動（摺動）可能な最大の摺動量ｓから、実装時に部品を押し込むための最低の押込量ｐと、摺動端までのマージンｍとを減じることにより、値ｋが算出される。この値ｋは、部品実装時の押込量ｐを確保して実際に使用可能な摺動量となる。また、次式（３）は、基板高さのばらつきの上限に相当する値（左辺）が、基板高さのばらつきの下限に値ｋを加えた押し込みの上限に相当する値（右辺）よりも大きくなる関係式である。次式（１）の判定値Ｊを含むＳ２４５の判定式は、次式（３）の関係式に基づいて導出することができる。

　J=(-3σ+k)/3σ　・・・（１）
　k=s-p-ｍ　・・・（２）
　A+3σ>A-3σ+k　・・・（３）

　ＣＰＵ１０１は、Ｓ２４５で判定値Ｊが値１を超えない、即ち判定値Ｊが値１以下となると判定すると、Ｓ２３５に進み、吸着ノズル６０を第２探り動作で下降させて部品を実装するように実装ヘッド４０（昇降装置５０）を制御する。また、ＣＰＵ１０１は、Ｓ２３０で高さ測定結果を登録する。本実施形態では、サンプル数ｎの上限を値ｎ２とするから、ＣＰＵ１０１は、例えば最も古い測定結果を１つ消去して新たな測定結果を登録する。一方、ＣＰＵ１０１は、Ｓ２４５で判定値Ｊが値１を超えると判定すると、吸着ノズル６０を通常動作で下降させて部品を実装するように実装ヘッド４０（昇降装置５０）を制御する（Ｓ２５０）。このように、ＣＰＵ１０１は、サンプル数ｎが上限の値ｎ２に到達した場合、判定値Ｊが値１以下であれば第２探り動作で部品を実装し、判定値Ｊが値１を超過すれば（所定条件が成立すれば）通常動作で部品を実装する（図８参照）。

　通常動作は、吸着ノズル６０の高さと目標高さＨ＊に基づくフィードバック制御により吸着ノズル６０を下降させる。目標高さＨ＊は、次式（４）により、実装点ｉでの高さ測定結果の平均値Ａおよび標準偏差σと、マージンｍとに基づいて算出される。この次式（４）により、基板高さのばらつきの下限でも摺動端までのマージンｍを確保して部品を押し込めるように目標高さＨ＊が算出される。また、図１１に示すように、通常動作では、第１探り動作や第２探り動作と異なり等速区間がないため、吸着ノズル６０を比較的高速で下降させて部品を速やかに実装させることができる。なお、通常動作においても、部品と基板Ｓとの接触は検知される。

　H*=A-3σ-m　・・・（４）

　ＣＰＵ１０１は、こうして通常動作で部品の実装を行うと、通常動作中における部品と基板Ｓとの接触検出の状況に基づいて、接触が検出されなかった未検出の異常があったか否か（Ｓ２５５）、吸着ノズル６０の下降中に接触が検出された下降中検出の異常があったか否か（Ｓ２６０）、をそれぞれ判定する。ＣＰＵ１０１は、いずれの異常もなかったと判定すると、そのまま実装処理を終了する。

　また、ＣＰＵ１０１は、Ｓ２５５で未検出の異常があったと判定すると、実装点ｉの高さ測定結果のうち最大値を消去して（Ｓ２６５）、実装処理を終了する。未検出の異常があった場合、高さ測定結果に基づいて設定される目標高さＨ＊が高めの傾向になっている可能性がある。そこで、ＣＰＵ１０１は、Ｓ２６５で高さ測定結果のうち最大値を１つ消去するのである。なお、同じ値の最大値が複数ある場合、ＣＰＵ１０１は、例えば最も古い最大値など、いずれか１つを消去すればよい。最大値が消去されると、その実装点ｉのサンプル数ｎが１つ減るため、次に実装処理が行われた場合、ＣＰＵ１０１は、Ｓ２２０でサンプル数ｎが値ｎ２未満であると判定し、Ｓ２３５で第２探り動作を行って、Ｓ２３０で高さ測定結果を登録する。このように、最大値を消去して新たに高さ測定結果を登録することで、高さ測定結果の平均値Ａを下げる可能性があるから、より適切な目標高さＨ＊を設定することが可能となり、未検出の異常を抑制することができる。

　一方、ＣＰＵ１０１は、Ｓ２６０で下降中検出の異常があったと判定すると、実装点ｉの高さ測定結果のうち最小値を消去して（Ｓ２７０）、実装処理を終了する。下降中検出の異常があった場合、高さ測定結果に基づいて設定される目標高さＨ＊が低めの傾向になっている可能性がある。そこで、ＣＰＵ１０１は、Ｓ２７０で高さ測定結果のうち最小値を１つ消去するのである。なお、同じ値の最小値が複数ある場合、ＣＰＵ１０１は、例えば最も古い最小値など、いずれか１つを消去すればよい。最小値が消去されると、その実装点ｉのサンプル数ｎが１つ減るため、次に実装処理が行われた場合、ＣＰＵ１０１は、Ｓ２２０でサンプル数ｎが値ｎ２未満であると判定し、Ｓ２３５で第２探り動作を行って、Ｓ２３０で高さ測定結果を登録する。このように、最小値を消去して新たに高さ測定結果を登録することで、高さ測定結果の平均値Ａを上げる可能性があるから、より適切な目標高さＨ＊を設定することが可能となり、下降中検出の異常を抑制することができる。

　ここで、複数の実装点ｉのうち実装点１，２における下降動作と測定結果の推移の一例を説明する。図１２は、実装点１の説明図であり、図１３は、実装点２の説明図である。この例では、値ｎ１を値３、上限の値ｎ２を値１０とするが、これらの値に限られない。また、図１２，図１３では、サンプル数ｎの測定結果の平均値をＡ（ｎ）、３σを３σ（ｎ）とする。このため、例えば２つの測定結果の平均値がＡ（２）、３σが３σ（２）となる。図１２，図１３のサンプル数ｎは、測定結果が登録された後の値を示す。また、実装点１，２とも、サンプル数ｎが値ｎ２未満の場合に判定値Ｊを算出してもよいが、必須ではないため記載を省略する。

　実装点１，２のいずれも、３枚目の基板Ｓまではサンプル数ｎが値ｎ１（値３）未満となるため、第１探り動作が行われ、吸着ノズル６０は固定値Ｈ０から等速で下降する。また、実装点１，２のいずれも、１０枚目の基板Ｓまではサンプル数が値ｎ２（値１０）未満であるため、第２探り動作が行われる。例えば４枚目の基板Ｓにおける実装点１では、実装点１のＡ（３）に３σ（３）を加えた等速開始高さで第２探り動作が行われ、５枚目の基板Ｓにおける実装点１では、実装点１のＡ（４）に３σ（４）を加えた等速開始高さで第２探り動作が行われる。以降の第２探り動作も同様である。また、４枚目の基板Ｓにおける実装点２では、実装点２のＡ（３）に３σ（３）を加えた等速開始高さで第２探り動作が行われ、５枚目の基板Ｓにおける実装点２では、実装点２のＡ（４）に３σ（４）を加えた等速開始高さで第２探り動作が行われる。以降の第２探り動作も同様である。

　また、１１枚目の基板Ｓにおける実装点１では、サンプル数ｎが値ｎ２（値１０）未満でなく判定値Ｊが値１を超えるため、通常動作が行われる。通常動作では、目標高さＨ＊が、実装点１のＡ（１０）から３σ（１０）とマージンｍを減じた値とされる。以降の通常動作も同様に行われる。一方、１１枚目の基板Ｓにおける実装点２では、サンプル数ｎが値ｎ２（値１０）未満でないものの判定値Ｊが値１以下であるため、第２探り動作が行われる。例えば１１枚目の基板Ｓにおける実装点２では、実装点２のＡ（１０）に３σ（１０）を加えた等速開始高さで第２探り動作が行われる。この例では、１２枚目以降の基板Ｓの実装点２においても判定値Ｊが値１以下であるため、実装点２のＡ（１０）に３σ（１０）を加えた等速開始高さで第２探り動作が行われる。なお、上述したように、測定結果は、古いものを削除しながら値ｎ２（ここでは値１０）を上限として登録されるから、同じＡ（１０）や同じ３σ（１０）でも値が異なる。このため、実際には、１１枚目の基板Ｓにおける実装点２でＡ（１０）に３σ（１０）を加えた等速開始高さと、１２枚目の基板Ｓにおける実装点２でＡ（１０）に３σ（１０）を加えた等速開始高さは異なる。以降の等速開始高さも同様である。

　ここで、本実施形態の構成要素と本開示の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の流量センサ９２が本開示の検出部に相当し、制御装置１００（ＣＰＵ１０１）が制御部に相当する。本実施形態では制御装置１００の動作を説明することにより、本開示の実装方法の一例を明らかにしている。

　以上説明した実装装置１０は、実行済みの探り動作での測定結果を考慮せずに部品と基板Ｓとの接触を探る第１探り動作と、実行済みの探り動作での測定結果を考慮して部品と基板Ｓとの接触を探る第２探り動作とを切り替えて実行可能である。このため、基板高さの測定に関する動作を適切に切り替えることができる。

　また、制御装置１００は、第２探り動作では、実行済みの探り動作での測定結果に基づいて吸着ノズル６０を下降させるから、測定結果を吸着ノズル６０の下降動作に適切に反映させることができる。また、制御装置１００は、第１探り動作では、吸着ノズル６０を固定値Ｈ０から等速で下降させ、第２探り動作では、測定結果に基づいた高さ（Ａ＋３σ）から等速で下降させるから、測定結果を等速開始高さに適切に反映させて第２探り動作を効率よく行うことが可能となる。

　また、制御装置１００は、第１探り動作の回数（サンプル数ｎ）が値ｎ１（第１回数分）になると第２探り動作に切り替え、第２探り動作の回数が値ｎ２と値ｎ１との差の回数（第２回数分）になると通常動作に切り替え可能である。このため、基板高さの測定に関する動作を簡易な処理で切り替えることができる。また、制御装置１００は、第２探り動作の回数が値ｎ２と値ｎ１との差の回数になり且つ標準偏差σに基づく判定値Ｊを用いた判定条件が成立すると、通常動作に切り替えるから、標準偏差σを考慮した上で通常動作に適切に切り替えることができる。

　また、制御装置１００は、通常動作中に部品と基板Ｓとの接触に異常があった場合、測定結果の１回分を消去し、１回分の測定結果が新たに得られるまで第２探り動作に切り替える。このため、通常動作に切り替わった後も、必要に応じて第２探り動作に切り替えて新たに高さ測定結果を追加するから、高さ測定結果の傾向を実際の傾向に合わせることができる。また、通常動作の目標高さＨ＊をより適切に設定することができる。また、制御装置１００は、下降中検出の異常があったと判定した場合、測定結果のうち最小値を消去し、未検出の異常があったと判定した場合、測定結果のうち最大値を消去する。このため、異常の内容に適切に対応することができる。

　なお、本開示は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示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。

　実施形態では、通常動作中に下降中検出の異常があった場合、測定結果のうち最小値を１つ消去し、通常動作中に未検出の異常があった場合、測定結果のうち最大値を１つ消去したが、これに限られない。例えば、前者の場合、測定結果の小さい方から所定回数分を消去してもよい。また、後者の場合、測定結果の大きい方から所定回数分を消去してもよい。なお、前者の場合の処理と後者の場合の処理とを両方行うものに限られず、一方の場合の処理のみを行ってもよい。また、通常動作中に異常があった場合、測定結果のうち最も古いものを１つまたは古いものから所定回数分消去してもよい。

　実施形態では、第２探り動作の回数が値ｎ２と値ｎ１との差の回数になり且つ標準偏差σに基づく判定値Ｊを用いた判定条件が成立すると、通常動作に切り替えたが、これに限られない。例えば、判定値Ｊを用いた判定を行うことなく、第２探り動作の回数に基づいて通常動作に切り替えてもよい。また、第１回数（値ｎ１）よりも第２回数（値ｎ２と値ｎ１との差の回数）が多い回数としたが、第１回数と第２回数は、同じ回数でもよいし、異なる回数でもよいし、いずれが多くてもよい。また、第１探り動作と第２探り動作とを切り替えて実行可能であればよく、第２探り動作に切り替えた後に再び第１探り動作を行う場合があってもよい。

　実施形態では、第２探り動作では測定結果に基づいた等速開始高さとしたが、これに限られず、少なくとも実行済みの探り動作での測定結果に基づいて吸着ノズル６０を下降させればよい。即ち、第２探り動作では、第１探り動作と異なり、実行済みの探り動作の測定結果を吸着ノズル６０の下降動作に反映させればよい。また、第１探り動作は、実行済みの探り動作での測定結果を考慮せずに接触を探る動作であればよく、第２探り動作は、実行済みの探り動作での測定結果を考慮して接触を探る動作であればよい。

　実施形態では、流量センサ９２がエアの流量を検出することで吸着ノズル６０（部品）と基板Ｓとの接触を検出したが、これに限られず、流量と圧力の少なくとも一方を検出することで接触を検出してもよい。また、正圧のエアの流量を検出するものに限られず、負圧のエアの流量を検出してもよい。あるいは、吸着ノズル６０（部品）と基板Ｓとの接触を検出するものであれば、如何なる方式としてもよい。例えば、部品が基板Ｓと接触した際にノズルホルダ７０やその一部の構成（外筒７２や上端部７０ｂなど）が上方に変位するように構成し、その変位を接触式のセンサや、光学的または磁気的などの非接触式のセンサで検出することで、接触を検出してもよい。このような構成は、ＷＯ２０１９／１０２５５０Ａ１に記載されるように周知であるため、詳細な説明は省略する。あるいは、吸着ノズル６０（ノズル部６１）の径方向に貫通した貫通孔（長孔６１ｃ）内に光軸が位置するように光学的センサを配置し、部品が基板Ｓと接触した際の変位により光軸が遮蔽されたことを検出することで、接触を検出してもよい。このような構成は、特開２００６－１９６６１８号公報に記載されるように周知であるため、詳細な説明は省略する。

　本明細書では、出願当初の請求項４において「請求項１に記載の実装装置」を「請求項１ないし３のいずれか１項に記載の実装装置」に変更した技術思想や、出願当初の請求項６において「請求項４または５に記載の実装装置」を「請求項１ないし５のいずれか１項に記載の実装装置」に変更した技術思想も開示されている。

　本開示は、基板に部品を実装する技術分野に利用可能である。

　１０　実装装置、１２　本体枠、１４　基板搬送装置、１６　部品供給装置、２６　パーツカメラ、２８　マークカメラ、３０　ＸＹロボット、３１　Ｘ軸ガイドレール、３２　Ｘ軸スライダ、３３　Ｘ軸モータ、３４　Ｘ軸位置センサ、３５　Ｙ軸ガイドレール、３６　Ｙ軸スライダ、３７　Ｙ軸モータ、３８　Ｙ軸位置センサ、３９　Ｚ軸スライダ、３９ａ　Ｚ軸ガイドレール、４０　実装ヘッド、４１　フレーム、４２　ヘッド本体、４２ａ　軸部、４２ｂ　ホルダ保持部、４３　ギヤ、４４　Ｒ軸モータ、４５　ギヤ、４６　Ｑ軸モータ、４７　ギヤ、４９　ケース、５０　昇降装置、５１　リニアモータ、５２　Ｚ軸スライダ、５２ａ　係合部、５３　Ｚ軸位置センサ、６０　吸着ノズル（保持部材）、６１　ノズル部、６１ａ　内部通路、６１ｂ　貫通孔、６１ｃ　長孔、６２　保持リング、６３　ピン、７０　ノズルホルダ、７０ａ　ギヤ、７０ｂ　上端部、７１　スプリング、７２　外筒、７２ａ　第１エア通路、７２ｂ　リーク孔、７３　押圧リング、７４　スプリング、７５　内筒、７５ａ　第２エア通路、７５ｂ　フランジ部、７５ｃ　貫通孔、７５ｄ　開口、７６　スプリング、７７　バルブ、７７ａ　貫通孔、７７ｂ　連通孔、８０　負圧供給装置、８１　負圧源、８３　負圧導入通路、８５　大気導入通路、８７　切替弁、８８　スプール、８９　スプール駆動機構、９０　正圧供給装置、９１　正圧源、９２　流量センサ、９３　正圧導入通路、１００　制御装置、１０１　ＣＰＵ、１０２　ＲＯＭ、１０３　ＨＤＤ、１０４　ＲＡＭ、１０５　入出力インタフェース、１０６　バス、Ｓ　基板。

Claims

　部品を保持する保持部材を昇降させて部品を基板に実装する実装装置であって、
　前記保持部材が保持した部品と基板との接触を検出可能な検出部と、
　前記部品を実装する際、前記検出部の検出状況に基づいて前記接触を探ることで基板高さを測定しながら前記保持部材を下降させる探り動作と、前記探り動作での基板高さの測定結果に基づく目標高さに前記保持部材を下降させる通常動作とを実行可能な制御部と、
　を備え、
　前記制御部は、前記探り動作として、実行済みの前記探り動作での前記測定結果を考慮せずに前記接触を探る第１探り動作と、実行済みの前記探り動作での前記測定結果を考慮して前記接触を探る第２探り動作とを切り替えて実行可能である、
　実装装置。
　前記制御部は、前記第２探り動作では、実行済みの前記探り動作での前記測定結果に基づいて前記保持部材を下降させる、
　請求項１に記載の実装装置。
　前記制御部は、前記探り動作では、前記通常動作と異なり前記保持部材を所定高さ位置から等速で下降させるものであり、前記第１探り動作では前記所定高さ位置を固定とし、前記第２探り動作では前記所定高さ位置を前記測定結果に基づいた位置とする、
　請求項１または２に記載の実装装置。
　前記制御部は、前記第１探り動作による基板高さの測定結果が第１回数分得られると、前記第２探り動作に切り替え、前記第２探り動作による基板高さの測定結果が第２回数分得られると、前記通常動作に切り替える、
　請求項１に記載の実装装置。
　前記制御部は、前記第２探り動作による基板高さの測定結果が第２回数分得られ且つ前記測定結果の標準偏差に基づく所定条件が成立すると、前記通常動作に切り替える、
　請求項４に記載の実装装置。
　前記制御部は、前記通常動作で部品を実装した際に前記検出部の検出状況に基づいて異常の有無を判定し、異常があると判定した場合、前記測定結果のうち所定回数分を消去し、該所定回数分の測定結果が新たに得られるまで前記探り動作に切り替える、
　請求項４または５に記載の実装装置。
　前記制御部は、前記保持部材の下降中に前記接触が検出されたために異常があると判定した場合、前記測定結果のうち基板高さの低い方から前記所定回数分を消去し、前記接触が検出されないために異常があると判定した場合、前記測定結果のうち基板高さの高い方から前記所定回数分を消去する、
　請求項６に記載の実装装置。
　部品を保持する保持部材を昇降させて部品を基板に実装する実装方法であって、
　前記部品を実装する際、検出部の検出状況に基づいて部品と基板との接触を探ることで基板高さを測定しながら前記保持部材を下降させる探り動作と、前記探り動作での基板高さの測定結果に基づく目標高さに前記保持部材を下降させる通常動作とを実行可能で、
　前記探り動作として、実行済みの前記探り動作での前記測定結果を考慮せずに前記接触を探る第１探り動作と、実行済みの前記探り動作での前記測定結果を考慮して前記接触を探る第２探り動作とを切り替えて実行可能である、
　実装方法。