特開 2022-13397 部品実装機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022013397

(43)【公開日】2022-01-18

(54)【発明の名称】部品実装機

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/04 20060101AFI20220111BHJP

   B25J 19/06 20060101ALI20220111BHJP

   B25J 15/06 20060101ALI20220111BHJP

【ＦＩ】

H05K13/04 B

B25J19/06

B25J15/06 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020115925

(22)【出願日】2020-07-03

(71)【出願人】

【識別番号】519231500

【氏名又は名称】ハンファ精密機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001601

【氏名又は名称】特許業務法人英和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】杉本 洋一郎

【テーマコード（参考）】

3C707

5E353

【Ｆターム（参考）】

3C707AS01

3C707AS08

3C707FS01

3C707FU04

3C707KS30

3C707KV00

3C707KV15

3C707MS21

3C707NS17

5E353CC21

5E353EE51

5E353EE89

5E353JJ48

5E353QQ11

5E353QQ12

5E353QQ30

(57)【要約】

【課題】部品実装機においてノズルの目詰まりをより正確に検出できる技術を提供する。
【解決手段】エア通路４を通じて供給される負圧により部品を真空吸着するノズル３を備える部品実装機であって、エア通路４の圧力を計測する圧力センサ６と、ノズル３を真空破壊後、圧力センサ６により計測されるエア通路４の圧力が大気圧に復帰するまでの復帰時間を計測する計時手段７と、計時手段７により計測される復帰時間に基づき、ノズルの目詰まりを検出する目詰まり検出手段８と、を備える部品実装機。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エア通路を通じて供給される負圧により部品を真空吸着するノズルを備える部品実装機であって、
前記エア通路の圧力を計測する圧力センサと、
前記ノズルを真空破壊後、前記圧力センサにより計測される前記エア通路の圧力が大気圧に復帰するまでの復帰時間を計測する計時手段と、
前記計時手段により計測される復帰時間に基づき、前記ノズルの目詰まりを検出する目詰まり検出手段と、を備える部品実装機。

【請求項2】

エア通路を通じて供給される負圧により部品を真空吸着するノズルを備える部品実装機であって、
前記エア通路のエア流量を計測する流量センサと、
前記ノズルを真空破壊後、前記流量センサにより計測される前記エア通路のエア流量がゼロに復帰するまでの復帰時間を計測する計時手段と、
前記計時手段により計測される復帰時間に基づき、前記ノズルの目詰まりを検出する目詰まり検出手段と、を備える部品実装機。

【請求項3】

前記目詰まり検出手段は、前記復帰時間が所定の第１閾値を超えているときに前記ノズルが目詰まり予兆状態にあると判定する、請求項１又は２に記載の部品実装機。

【請求項4】

前記目詰まり検出手段は、前記復帰時間が前記第１閾値より大きい第２閾値を超えているときに前記ノズルが目詰まり状態にあると判定する、請求項３に記載の部品実装機。

【請求項5】

前記エア通路を通じて正圧を供給することにより前記ノズルを真空破壊する、請求項１から４のいずれか一項に記載の部品実装機。

【請求項6】

前記ノズルの真空破壊、及び前記計時手段による前記復帰時間の計測を、前記ノズルが部品を真空吸着していないときに実行する、請求項１から５のいずれか一項に記載の部品実装機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エア通路を通じて供給される負圧により部品を真空吸着するノズルを備える部品実装機に関し、より詳しくはノズルの目詰まりを検出する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

部品実装機においてノズルの目詰まりは不良品の発生につながるため、都度正確に目詰まりを検出することが重要である。そこで、ノズルの目詰まりを検出する技術として、特許文献１に、真空発生源の真空圧（元圧）の候補値と計測値との差からノズルの目詰まりを検出する技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平６－７７６９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、部品の小型化が進み、これに伴い部品を真空吸着するためのノズルの孔径も小さくなっている。しかし、上記特許文献１に技術においては、ノズルの孔径が小さくなると、真空発生源の真空圧（元圧）の候補値と計測値との差が小さくなることから、ノズルの目詰まりを正確に検出することはできない。

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、部品実装機においてノズルの目詰まりをより正確に検出できる技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明によれば、次の１から６の部品実装機が提供される。
１．
エア通路を通じて供給される負圧により部品を真空吸着するノズルを備える部品実装機であって、
前記エア通路の圧力を計測する圧力センサと、
前記ノズルを真空破壊後、前記圧力センサにより計測される前記エア通路の圧力が大気圧に復帰するまでの復帰時間を計測する計時手段と、
前記計時手段により計測される復帰時間に基づき、前記ノズルの目詰まりを検出する目詰まり検出手段と、を備える部品実装機。
２．
エア通路を通じて供給される負圧により部品を真空吸着するノズルを備える部品実装機であって、
前記エア通路のエア流量を計測する流量センサと、
前記ノズルを真空破壊後、前記流量センサにより計測される前記エア通路のエア流量がゼロに復帰するまでの復帰時間を計測する計時手段と、
前記計時手段により計測される復帰時間に基づき、前記ノズルの目詰まりを検出する目詰まり検出手段と、を備える部品実装機。
３．
前記目詰まり検出手段は、前記復帰時間が所定の第１閾値を超えているときに前記ノズルが目詰まり予兆状態にあると判定する、前記１又は２に記載の部品実装機。
４．
前記目詰まり検出手段は、前記復帰時間が前記第１閾値より大きい第２閾値を超えているときに前記ノズルが目詰まり状態にあると判定する、前記３に記載の部品実装機。
５．
前記エア通路を通じて正圧を供給することにより前記ノズルを真空破壊する、前記１から４のいずれか一項に記載の部品実装機。
６．
前記ノズルの真空破壊、及び前記計時手段による前記復帰時間の計測を、前記ノズルが部品を真空吸着していないときに実行する、前記１から５のいずれか一項に記載の部品実装機。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、ノズルを真空破壊後、エア通路の圧力又はエア流量が所定値（圧力≒大気圧、エア流量≒ゼロ）に復帰するまでの復帰時間を計測することで、ノズルの孔径が小さい場合であっても、ノズルの目詰まりを正確に検出できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態（第１実施形態）である部品実装機の要部の概念的な断面図。

【図2】第１実施形態の部品実装機において圧力センサにより計測されるエア通路の圧力の経時的変化を模式的に示す図。

【図3】本発明の他の実施形態（第２実施形態）である部品実装機の要部の概念的な断面図。

【図4】第２実施形態の部品実装機において流量センサにより計測されるエア通路のエア流量の経時的変化を模式的に示す図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１に、本発明の一実施形態（第１実施形態）である部品実装機の要部を断面図により概念的に示している。
部品実装機の実装ヘッド１のベッド本体１ａに、スピンドル２がその軸線周りのＴ方向に回転可能かつ軸線方向に沿ったＺ方向に移動可能に装着されている。スピンドル２の先端にはノズル３が装着され、スピンドル２の内部にはノズル３のノズル孔３ａに通じるエア通路４が形成されている。エア通路４には、経路切替え手段５の切替え操作により、負圧源からの負圧と正圧源からの正圧が選択的に供給される。
すなわち、ノズル３は負圧源からエア通路４を通じて供給される負圧により部品を真空吸着し、正圧源からエア通路４を通じて供給される正圧により部品を離脱させる。具体的には本実施形態の部品実装機は、実装ヘッド１のノズル３により、部品供給部から部品を真空吸着によりピックアップし、そのまま部品を保持して基板上に移送し、ノズル３に正圧を供給して真空破壊することにより基板上の所定位置に部品を実装する。部品実装後、実装ヘッド１は部品供給部に戻り、その部品供給部から部品を真空吸着によりピックアップする。

【0010】

図１に示すように本実施形態の部品実装機は、エア通路４の圧力を計測する圧力センサ６と、ノズル３を真空破壊後、圧力センサ６により計測されるエア通路４の圧力が大気圧に復帰するまでの復帰時間を計測する計時手段７と、計時手段７により計測される復帰時間に基づき、ノズル３の目詰まりを検出する目詰まり検出手段８とを備える。
なお、図１にはスピンドル２及びノズル３のセットを１つ示しているが、実際の部品実装機ではスピンドル２及びノズル３のセット数は複数である場合が多い。この場合、圧力センサ６は、スピンドル２及びノズル３のセット毎に設ける。一方、経路切替え手段５、計時手段７及び目詰まり検出手段８は、複数のスピンドル２及びノズル３のセットに共用可能である。

【0011】

次に、本実施形態の部品実装機においてノズル３の目詰まりを検出する方法について説明する。
本実施形態においてノズル３の目詰まり検出は、ノズル３が部品を真空吸着していないときに実行する。すなわち、上述の部品実装機の動作において、部品実装後、実装ヘッド１が部品供給部に戻るまでの間（部品供給部に戻る途中）でノズル３の目詰まりを検出する。

【0012】

図２に、ノズル３の目詰まり検出の際、圧力センサ６により計測されるエア通路４の圧力の経時的変化を模式的に示している。
ノズル３が部品を真空吸着していなくてもノズル３に負圧源からエア通路４を通じて負圧を供給すると、図２に示すようにエア通路４の圧力は負圧（例えば－８０ｋＰａ程度）になる。この負圧状態（真空状態）が安定した後、エア通路を通じて正圧を供給することによりノズル３を真空破壊する。そうすると、同図に示すようにエア通路４の圧力は一旦、大気圧より高い正圧までオーバーシュートした後、大気圧に復帰する。本実施形態では、ノズル３を真空破壊後、エア通路４の圧力が大気圧に復帰するまでの復帰時間を計時手段７で計測する。そして、この計時手段７により計測される復帰時間に基づき、目詰まり検出手段８がノズル３の目詰まりを検出する。

【0013】

具体的には計時手段７により計測される復帰時間は、ノズル３の目詰まりの有無（程度）により変化する。すなわち、ノズル３の目詰まりがない場合、例えば図２に実線で示すようにノズル３を真空破壊後、エア通路４の圧力は早期に大気圧に復帰する。したがって、その復帰時間ｔ１は短い（例えば１５ｍｓ程度）。一方、ノズル３の目詰まりがある場合、例えば同図に破線で示すようにノズル３を真空破壊後、エア通路４の圧力はなかなか大気圧に復帰せず、その復帰時間ｔ２は目詰まりがない場合の復帰時間ｔ１より長くなる（例えば３０ｍｓ程度）。
ここで、「大気圧に復帰する」における「大気圧」とは、厳密な大気圧を意味するものではなく、ある程度の幅（例えば大気圧±５ｋＰａ程度）を含むものである。

【0014】

このように、復帰時間はノズル３の目詰まりの有無（程度）により変化し、具体的にはノズル３の目詰まりの程度が大きくなるほど復帰時間は長くなる。したがって目詰まり検出手段８は、計時手段７により計測される復帰時間に基づきノズル３の目詰まりの有無や程度を検出することができる。
例えば、本実施形態において目詰まり検出手段８は、復帰時間が所定の第１閾値（例えば２５ｍｓ）を超えているときにノズル３が目詰まり予兆状態にあると判定することができる。また、この場合、目詰まり検出手段８は予兆警告やメンテナンス指示を出力することもできる。なお、第１閾値は、事前の計測あるいは経験的に知得した、ノズル３の目詰まりがない場合（ノズルが目詰まり状態にない場合）の復帰時間ｔ１とノズル３の目詰まりがある場合（ノズルが目詰まり状態にある場合）の復帰時間ｔ２との中間的な値とすることができる。

【0015】

また、本実施形態において目詰まり検出手段８は、復帰時間が第１閾値（例えば２５ｍｓ）より大きい第２閾値（例えば３０ｍｓ）を超えているときにノズル３が目詰まり状態にあると判定することができる。また、この場合、目詰まり検出手段８は目詰まり警告やメンテナンス指示を出力することもできる。なお、第２閾値は、事前の計測あるいは経験的に知得した、ノズル３の目詰まりがある場合（ノズルが目詰まり状態にある場合）の復帰時間ｔ２と同程度の値とすることができる。

【0016】

また、本実施形態において目詰まり検出手段８は、復帰時間が第１閾値（例えば２５ｍｓ）を超えているときにノズル３が目詰まり予兆状態にあると判定し、かつ復帰時間が第２閾値（例えば３０ｍｓ）を超えているときにノズル３が目詰まり状態にあると判定することもできるし、第１閾値と第２閾値の一方のみを設定して、復帰時間がその閾値を超えている否かで、ノズル３が目詰まり予兆状態にあるか否か、あるいはノズルが目詰まり状態にあるか否かを判定することもできる。

【0017】

図３に、本発明の他の実施形態（第２実施形態）である部品実装機の要部を断面図により概念的に示している。
第１実施形態では、圧力センサ６によりエア通路４の圧力を計測するようにしたが、本実施形態では、流量センサ９によりエア通路４のエア流量を計測するようにしている。なお、本実施形態において、第１実施形態と共通の構成については共通の符号を付して説明を省略する場合がある。

【0018】

次に、本実施形態の部品実装機においてノズル３の目詰まりを検出する方法について説明する。なお、本実施形態においてもノズル３の目詰まり検出は、ノズル３が部品を真空吸着していないときに実行する。

【0019】

図４に、ノズル３の目詰まり検出の際、流量センサ９により計測されるエア通路４のエア流量の経時的変化を模式的に示している。
ノズル３に負圧源からエア通路４を通じて負圧を供給すると、図４に示すようにエア通路４のエア流量（絶対値）は増大した後ゼロに復帰する。これによりノズル３は安定した負圧状態（真空状態）となる。その後、エア通路４を通じて正圧を供給することによりノズル３を真空破壊する。そうすると、同図に示すようにエア通路４のエア流量（絶対値）は増大した後ゼロに復帰する。これにより、エア通路４の圧力は大気圧に復帰する。本実施形態では、ノズル３を真空破壊後、エア通路４のエア流量がゼロに復帰するまでの復帰時間を計時手段７で計測する。そして、この計時手段７により計測される復帰時間に基づき、目詰まり検出手段８がノズル３の目詰まりを検出する。
ここで、「エア流量がゼロに復帰する」における「ゼロ」とは、厳密なゼロを意味するものではなく、ある程度の幅を含むものである。

【0020】

本実施形態において計時手段７により計測される復帰時間は、第１実施形態と同様に、ノズル３の目詰まりの有無（程度）により変化する。すなわち、ノズル３の目詰まりがない場合、例えば図４に実線で示すようにノズル３を真空破壊後、エア通路４のエア流量は早期にゼロに復帰する。したがって、その復帰時間ｔ３は短い。一方、ノズル３の目詰まりがある場合、例えば同図に破線で示すようにノズル３を真空破壊後、エア通路４のエア流量はなかなかゼロに復帰せず、その復帰時間ｔ４は目詰まりがない場合の復帰時間ｔ３より長くなる。
なお、本実施形態において復帰時間に基づくノズル３の目詰まりの具体的な検出方法は、第１実施形態と同様とすることができる。

【0021】

以上の実施形態では、エア通路４を通じて正圧を供給することによりノズル３を真空破壊するようにしたが、別途エア通路４を大気開放するなどして、正圧を供給することなくノズル３を真空破壊することもできる。ただし、エア通路４を通じて正圧を供給することによりノズル３を真空破壊する方が、正圧を供給することなくノズル３を真空破壊する場合に比べて、ノズルを真空破壊後、エア通路の圧力又はエア流量が所定値（圧力≒大気圧、エア流量≒ゼロ）に復帰するまでの復帰時間が短くなるので効率的である。

【0022】

以上の実施形態では、ノズル３の目詰まり検出は、ノズル３が部品を真空吸着していないときに実行するようにしたが、上述した部品実装機の動作において部品供給部から部品を真空吸着し、その後、ノズル３を真空破壊して基板上の所定位置に部品を実装するという動作に合わせてノズル３が部品を真空吸着している状態で、ノズル３の目詰まり検出を実行することもできる。しかし、ノズル３が部品を真空吸着している状態でノズル３の目詰まり検出を実行すると、ノズル３を真空破壊して部品を実装する動作に失敗したときなどに、ノズル３の真空破壊が正常に実行されず、結果としてノズル３の目詰まり検出に悪影響を及ぼすおそれがある。したがって、ノズル３の目詰まり検出は、ノズル３が部品を真空吸着していないときに実行することが好ましい。

【符号の説明】

【0023】

１ 部品実装機の実装ヘッド
１ａ ヘッド本体
２ スピンドル
３ ノズル
３ａ ノズル孔
４ エア通路
５ 経路切替え手段
６ 圧力センサ
７ 計時手段
８ 目詰まり検出手段
９ 流量センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】