JP2010165766A

JP2010165766A - 部品実装装置および部品実装方法

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Publication number: JP2010165766A
Application number: JP2009005474A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yazawa; 隆矢澤; Yoshiyuki Hattori; 芳幸服部
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-01-14
Filing date: 2009-01-14
Publication date: 2010-07-29
Anticipated expiration: 2029-01-14
Also published as: JP5187201B2

Abstract

【課題】実装ヘッドの無駄な撮像動作を排して作業効率を向上させることができる部品実装装置および部品実装方法を提供することを目的とする。
【解決手段】複数の単位実装ヘッドより成る多連型の実装ヘッドを備えた部品実装装置において、実装ヘッドに保持された部品を下方から撮像する撮像部を、エリアカメラによって１回の撮像で部品の２次元画像を取得する２次元画像モード、実装ヘッドを移動させながらラインカメラによって部品の走査画像を取得する走査画像モードの２つの撮像モードのいずれによっても撮像が可能な構成とし、部品実装動作において当該部品を撮像するために実装ヘッドおよび撮像部による撮像動作を２次元画像モード、走査画像モードのいずれの撮像モードによって実行させるかを予め設定された撮像モード選択条件に基づいて選択する。これにより、実装ヘッドの無駄な撮像動作を排して作業効率を向上させることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、部品を基板に実装する部品実装装置および部品実装方法に関するものである。

半導体チップなどの部品を基板に実装する際の所要位置精度の高度化に伴い、実装時の部品と基板の位置ずれを画像認識によって補正する方法が広く用いられる。この方法は、部品の実装に先立って実装ヘッドに保持された状態の部品を撮像して認識処理することにより得られた位置検出結果に基づいて実装時の位置補正を行うものである。この部品撮像において、従来よりＣＣＤなどの撮像素子を列状に配置したラインセンサが広く用いられている（例えば特許文献１参照）。この特許文献に示す先行技術では、撮像素子の配列方向が基板搬送方向と直交する方向となるようにラインセンサを配置し、このラインセンサの上方において基板搬送方向と平行の方向に設定されたスキャン方向に実装ヘッドを移動させる走査撮像動作を行わせることにより、実装ヘッドに保持された部品の画像を取り込むようにしている。
特開２００４−３３５９４０号公報

ところで部品実装装置に装備される実装ヘッドには複数の吸着ノズルを備えた多連型のものが用いられ、実装ヘッドが部品供給部と基板との間を移動する１実装ターンにおいて複数の部品を移送搭載する方式が一般的となっている。このような多連型の実装ヘッドを備えた部品実装装置において上述のような走査撮像動作を適用すると、次のような不都合が生じる。すなわち多連型の実装ヘッドによる走査撮像動作においては、スキャン方向は実装ヘッドにおける吸着ノズルの配列方向（基板搬送方向と平行の方向）に設定され、複数の吸着ノズルが配列されたノズル装着範囲がラインセンサ上を通過する間は、実装ヘッドは画像取り込みのために設定された所定のスキャン速度で移動する。そしてこの走査撮像動作において複数の吸着ノズルがラインセンサ上を順次通過することにより、各吸着ノズルに保持された部品の画像が順次取り込まれる。

しかしながら、部品実装動作においては実装ヘッドに装着された複数の吸着ノズルの全てによって部品を取り出すとは限らず、これらの吸着ノズルの一部のみによって部品を取り出す場合がある。この場合にはラインセンサによる部品撮像は本来これらの部品のみを対象として行えばよい。ところが従来技術による部品撮像においては、一部の吸着ノズルにしか部品が保持されていないにもかかわらず、実装ヘッドはそのノズル装着範囲に応じたスキャン長さだけスキャン速度で移動するため、結果として実装ヘッドが無駄な撮像動作を行うこととなって、作業効率を低下させる結果となっていた。

そこで本発明は、実装ヘッドの無駄な撮像動作を排して作業効率を向上させることができる部品実装装置および部品実装方法を提供することを目的とする。

本発明の部品実装装置は、部品が実装される基板を第１方向に搬送する基板搬送機構と、この基板搬送機構による搬送経路に設けられ前記基板を位置決めする基板位置決め部と、前記基板搬送機構の側方に配置された部品供給部と、前記部品供給部から前記部品を取り出す実装ヘッドを移動させるヘッド移動機構と、前記ヘッド移動機構による前記実装ヘッドの移動経路に設けられ、前記実装ヘッドに保持された部品を下方から撮像する撮像部
とを備え、前記撮像部は、エリアカメラによる１回の撮像によって前記部品の２次元画像を取得する２次元画像モード、前記実装ヘッドを前記第１方向へ移動させながらラインカメラによって前記部品の走査画像を取得する走査画像モードの２つの撮像モードのいずれによっても撮像が可能であり、前記実装ヘッドによって前記部品供給部から部品を取り出して前記基板位置決め部に位置決めされた基板に移送搭載する部品実装動作において、当該部品を撮像するために、前記実装ヘッドおよび前記撮像部による撮像動作を前記２次元画像モード、前記走査画像モードのいずれの撮像モードによって実行させるかを、予め設定された撮像モード選択条件に基づいて選択する撮像制御部を備えた。

本発明の部品実装方法は、部品が実装される基板を第１方向に搬送する基板搬送機構と、この基板搬送機構による搬送経路に設けられ前記基板を位置決めする基板位置決め部と、前記基板搬送機構の側方に配置された部品供給部と、前記部品供給部から前記部品を取り出す実装ヘッドを移動させるヘッド移動機構と、前記ヘッド移動機構による前記実装ヘッドの移動経路に設けられ、前記実装ヘッドに保持された部品を下方から撮像する撮像部とを備え、前記撮像部は、エリアカメラによる１回の撮像によって前記部品の２次元画像を取得する２次元画像モードと、前記実装ヘッドを前記第１方向へ移動させながらラインカメラによって前記部品の走査画像を取得する走査画像モードとのいずれによっても撮像が可能な構成の部品実装装置を用い、前記実装ヘッドによって前記部品供給部から部品を取り出して前記基板位置決め部に位置決めされた基板に移送搭載する部品実装動作を行う部品実装方法であって、前記実装ヘッドによって前記部品供給部から部品を取り出す部品取り出し工程と、当該部品を撮像するために前記実装ヘッドおよび前記撮像部による撮像動作を前記走査画像モード、２次元画像モードのいずれによって実行させるかを、予め設定された撮像モード選択条件に基づいて選択する撮像モード選択工程と、前記選択された撮像モードに基づく撮像動作を前記実装ヘッドおよび前記撮像部に行わせる撮像工程と、前記撮像工程の後に、前記実装ヘッドを前記基板へ移動させて保持した部品を基板に実装する部品実装工程とを含む。

本発明によれば、実装ヘッドに保持された部品を下方から撮像する撮像部を、エリアカメラによる１回の撮像によって部品の２次元画像を取得する２次元画像モード、実装ヘッドを移動させながらラインカメラによって部品の走査画像を取得する走査画像モードの２つの撮像モードのいずれによっても撮像が可能な構成とし、部品実装動作において当該部品を撮像するために実装ヘッドおよび撮像部による撮像動作を２次元画像モード、走査画像モードのいずれの撮像モードによって実行させるかを、予め設定された撮像モード選択条件に基づいて選択することにより、実装ヘッドの無駄な撮像動作を排して作業効率を向上させることができる。

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の部品実装装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態の部品実装装置の平面図、図３は本発明の一実施の形態の部品実装装置に用いられる撮像部の断面図、図４は本発明の一実施の形態の部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図、図５は本発明の一実施の形態の部品実装方法における部品実装動作のフロー図、図６は本発明の一実施の形態の部品実装方法における部品実装動作の動作説明図、図７，図８は本発明の一実施の形態の部品実装方法における撮像モード選択処理のフロー図である。

まず図１、図２を参照して、部品実装装置１の構造を説明する。図１において、基台１ａの中央には基板搬送機構２がＸ方向に配設されている。基板搬送機構２は部品が実装される基板３をＸ方向（第１方向）に搬送する。基板搬送機構２による搬送経路には基板を位置決めして保持する基板位置決め部２ａが設けられており、この基板位置決め部２ａに
よって位置決めされた基板３に対して、部品が実装される。基板搬送機構２を挟んでＹ方向（第２方向）についての両側方には、部品供給部４Ａ，４Ｂが配置されており、部品供給部４Ａ，４Ｂにはそれぞれ複数のテープフィーダ５が並設されている。テープフィーダ５は部品を収納したキャリアテープをピッチ送りして、以下に説明する部品実装機構、すなわち実装ヘッドおよびこの実装ヘッドを移動させるヘッド移動機構よりなる部品実装機構に部品を供給する。

基台１ａのＸ方向の一端部には、Ｙ軸リニア駆動機構を備えたＹ軸移動テーブル８がＹ方向に水平に配設されている。Ｙ軸移動テーブル８は水平方向に細長形状で設けられたビーム部材８ａを主体としており、ビーム部材８ａにはリニアレール８ｂが水平方向に配設されている。リニアレール８ｂには、垂直姿勢で配設された矩形状の２つの結合ブラケット１０Ａ，１０Ｂに結合されたリニアブロック９が、Ｙ方向にスライド自在に嵌着している。２つの結合ブラケット１０Ａ，１０Ｂには、それぞれＸ軸リニア駆動機構を備えたＸ軸移動テーブル１１Ａ，１１Ｂが結合されている。

Ｘ軸移動テーブル１１Ａ，１１ＢはいずれもＸ方向に細長形状で設けられたビーム部材１１ａを主体としており、ビーム部材１１ａにはリニアレール１２が水平方向に配設されている。リニアレール１２には、垂直姿勢で配設された矩形状の結合ブラケット１３が、リニアブロック９（図示省略）を介してＸ方向にスライド自在に装着されている。Ｘ軸移動テーブル１１Ａ，１１Ｂのそれぞれの結合ブラケット１３には、実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂが装着されており、実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂは、結合ブラケット１３に結合されたリニア駆動機構によってそれぞれＸ方向に移動する。

実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂはいずれも複数の単位実装ヘッド１５を備えた多連型ヘッドであり、それぞれの単位実装ヘッド１５の下端部に設けられたノズル装着部には部品を吸着して保持する吸着ノズル１５ａが装着されている。吸着ノズル１５ａは、単位実装ヘッド１５に内蔵されたノズル昇降機構によって昇降する。Ｙ軸移動テーブル８、Ｘ軸移動テーブル１１Ａを駆動することにより、実装ヘッド１４ＡはＸ方向、Ｙ方向に移動し、これにより各単位実装ヘッド１５は、第１の部品供給部４Ａのテープフィーダ５から部品を取り出して、基板搬送機構２に位置決めされた基板３に移送搭載する。

同様に、Ｙ軸移動テーブル８、Ｘ軸移動テーブル１１Ｂを駆動することにより、実装ヘッド１４ＢはＸ方向、Ｙ方向に移動し、これにより各単位実装ヘッド１５は、部品供給部４Ｂのテープフィーダ５から部品を取り出して、基板搬送機構２に位置決めされた基板３に移送搭載する。上記構成において、Ｙ軸移動テーブル８およびＸ軸移動テーブル１１Ａ，１１Ｂは、部品供給部４Ａ，４Ｂから部品をそれぞれ取り出す実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂを、Ｘ方向（第１方向）およびＹ方向（第２方向）の２つの方向へそれぞれ移動させるヘッド移動機構１７Ａ，１７Ｂ（図４）を構成する。

基板搬送機構２と部品供給部４Ａ，４Ｂとの間、すなわちヘッド移動機構１７Ａ，１７Ｂによる実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂの移動経路には、それぞれ撮像部６Ａ，６Ｂが配設されている。撮像部６Ａ，６Ｂは同一構成であり、それぞれの部品供給部から部品を取り出した実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂが、撮像動作を行うことにより、当該実装ヘッドに保持された部品の画像を下方からそれぞれ撮像する機能を有している。読み取られた画像を認識処理することにより、実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂに保持された状態における部品の位置ずれが検出される。

図２に示すように、実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂには、一体に移動する基板認識カメラユニット１６がＸ軸移動テーブル１１Ａ，１１Ｂの下方に位置して取り付けられている。基板認識カメラユニット１６は撮像光軸を下向きにした姿勢で結合ブラケット１３に取り付
けられており、実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂとともに基板３の上方に移動して基板３を撮像する。この撮像結果を認識処理することにより、基板３における実装点の位置ずれが検出される。部品を基板３に実装する際には、前述の部品の位置ずれの検出結果と、実装点の位置ずれの検出結果とに基づいて、部品実装時の位置補正が行われる。

次に図３を参照して、撮像部６Ａ，６Ｂの構成および機能を説明する。図３に示すように、撮像部６Ａ，６Ｂは、カメラユニット２０の上方にＬＥＤ照明基板２１ａを備えた照明ユニット２１を装着した構成となっている。カメラユニット２０は、撮像対象（ここでは搭載ヘッド１４Ａ，１４Ｂに保持された部品Ｐ）から反射される撮像光を受光して画像信号を出力する機能を有するものである。本実施の形態に示す撮像部６Ａ，６Ｂにおいては、以下に説明するように、カメラユニット２０は２つの異なる撮像モードで撮像が可能となっている。

カメラユニット２０の底部には、撮像部６Ａ，６Ｂの撮像光軸ａに位置して、上面にラインセンサ２２ａが装着されたセンサ基板２２が配置されている。ラインセンサ２２ａは複数のＣＣＤなどの撮像素子を直線状に配列して構成され、各撮像素子が撮像光を受光することにより１次元画像の画像信号を出力する。ここでは、素子配列方向をＸ方向（第１方向）と直交するＹ方向に合わせて配置されている。ラインセンサ２２ａの上方には撮像光学系２３が配置されており、さらにその上方にはハーフミラー２７が配置されている。ハーフミラー２７は、上方から入射した光を下方に透過させるとともに、入射した光の一部を水平方向に反射する機能を有している。

ハーフミラー２７の側方には水平方向の反射光が入射する位置に反射ミラー２８が配設されており、反射ミラー２８の下方には、エリアセンサ２５および撮像光学系２６を備えたエリアカメラ２４が配置されている。エリアセンサ２５は撮像素子を２次元格子状に配列して構成され、各撮像素子が撮像光を受光することにより２次元画像の画像信号を出力する。またエリアカメラ２４はシャッタ機能を内蔵しており、特定のタイミングにおいて所定の露出時間だけエリアセンサ２５を露光させることができ、これにより１回の撮像によって２次元画像を取得することができる。ラインセンサ２２ａ、エリアセンサ２５は、カメラ制御部２９に接続されており、カメラ制御部２９はラインセンサ２２ａ、エリアセンサ２５による撮像処理を制御して、撮像結果を画像信号として出力する機能を有している。

撮像部６Ａ，６Ｂによる撮像は、以下の２つの撮像モードによって行われる。まず撮像時にはＬＥＤ照明基板２１ａを作動させて照明光を斜め上方に照射する（矢印ｃ）。これにより、上方に位置する実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂの各吸着ノズル１５ａに保持された部品Ｐには照明光が照射され、この反射光が撮像光軸ａに沿った方向からカメラユニット２０に対して入射する。

実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂを走査方向であるＸ方向に移動させながら撮像する走査画像モードによって部品Ｐを撮像する場合には、上述の入射光をハーフミラー２７を透過させ、撮像光学系２３によってラインセンサ２２ａの受光面に結像させる。これにより、ラインセンサ２２ａは部品Ｐの１次元画像データをカメラ制御部２９に対して出力する。カメラ制御部２９は、実装ヘッド１４Ａ，１４ＢがＸ方向に所定の走査速度で移動する走査動作において、ラインセンサ２２ａから所定のインターバルで複数の１次元画像を順次出力させる。そしてこれらの複数の１次元画像を並列させることによって撮像対象である部品Ｐの２次元画像を作成し、この２次元画像の画像信号を走査画像として出力する。撮像光学系２３およびラインセンサ２２ａは、撮像対象物の走査画像を取得するためのラインカメラを構成する。

エリアカメラ２４による１回の撮像で実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂに保持された部品Ｐの２次元画像を取得する２次元画像モードによって部品Ｐを撮像する場合には、上述の入射光をハーフミラー２７によって水平方向に反射させ、さらに反射ミラー２８によって下方に反射させて撮像光軸ｂに沿った方向からエリアカメラ２４に入射させる。この入射光は撮像光学系２６によってエリアセンサ２５の受光面に結像し、これによりエリアセンサ２５は部品Ｐの２次元画像をカメラ制御部２９に対して出力する。カメラ制御部２９は、出力された２次元画像の画像信号を２次元画像として出力する。

すなわち撮像部６Ａ，６Ｂは、エリアカメラによる１回の撮像によって部品Ｐの２次元画像を取得する２次元画像モード、実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂを走査方向であるＸ方向（第１方向）へ移動させながらラインカメラによって部品Ｐの走査画像を取得する走査画像モードの２つの撮像モードのいずれによっても撮像が可能となっている。なお２次元画像モードによって部品Ｐを撮像する場合には、撮像部６Ａ，６Ｂの上方に実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂに保持された部品Ｐが位置していればよく、部品Ｐが静止している状態であっても、また実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂによって移動している状態であってもよい。

これらの２つの撮像モードには、それぞれ長所および短所がある。すなわち、２次元画像モードでは、撮像対象の部品Ｐを撮像部６Ａ，６Ｂに対して相対移動させる走査動作を行うことなく撮像を行うことができるという長所があるものの、コスト面から撮像視野のサイズが制約されるため、広い範囲を対象とした撮像を行うことができないという短所がある。従って、２次元画像モードは、多連型の実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂにおいて特定の単位実装ヘッド１５に少ない個数で保持された部品Ｐをスポット的に撮像する場合に適している。

これに対し、走査画像モードでは、ラインセンサ２２ａの素子配列長さに大きな制約がないことから、対象とする実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂに応じて必要とされる撮像視野をカバーすることが可能となっており、実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂに保持された複数の部品Ｐを１回の走査動作によって撮像できるという長所がある。その反面、実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂに保持されている部品Ｐの個数が少ない場合でも所定の走査動作を行うことから、撮像に際して無駄な走査時間が発生するという短所がある。従って、走査画像モードは、多連型の実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂに保持された多数の部品Ｐを１回の走査動作によって同時に撮像する場合に適している。

次に図４を参照して、制御系の構成を説明する。制御部３０は演算装置であり、記憶部３５に記憶された各種のプログラムやデータに基づいて以下に説明する各部を制御する。撮像制御部３１は、実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂによって部品供給部４Ａ，４Ｂから部品Ｐを取り出して基板位置決め部に位置決めされた基板３に移送搭載する部品実装動作の実行過程において、当該部品Ｐを撮像するために、実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂおよび撮像部６Ａ，６Ｂによる撮像動作を２次元画像モード、走査画像モードのいずれの撮像モードによって実行させるかを、予め設定された撮像モード選択条件に基づいて自動的に選択する処理を行う。そして撮像部６Ａ，６Ｂにおいてカメラ制御部２９が、撮像制御部３１によって選択された撮像モードに基づきカメラユニット２０を制御することにより、選択された撮像モードに応じて、ラインセンサ２２ａまたはエリアセンサ２５から画像信号が出力される。

認識処理部３２は、撮像部６Ａ，６Ｂによって撮像された走査画像または２次元画像を認識処理することにより、部品Ｐの識別や位置検出などの所定の処理を行う。操作・入力部３３は、キーボードやマウスなどの入力手段であり、操作コマンドやデータや、後述する撮像モード選択条件３５ｃの指定などの入力を行う。表示部３４は液晶パネルなどの表示装置であり、操作・入力部３３による入力のための案内画面や撮像部６Ａ，６Ｂによっ
て撮像された画像などの表示を行う。

記憶部３５には、部品実装動作を実行するための各種の動作プログラム・データのほか、部品実装データ３５ａ、撮像モード情報３５ｂ、撮像モード選択条件３５ｃなどのデータが記憶されている。部品実装データ３５ａは、生産対象の基板に実装される部品の部品種を示す部品データ、当該基板における実装位置を特定する実装位置座標データ、部品実装動作における動作順序を示す実装シーケンスデータなどが含まれる。この実装シーケンスデータは、予め一意的に決定されて１つのファイルとして記憶されるものでも、また部品実装動作を実行する過程において効率の最適化を目的としてリアルタイムで更新されるものであってもよい。

撮像モード情報３５ｂは、前述の２次元画像モード、走査画像モードの２つの撮像モードを実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂおよび撮像部６Ａ，６Ｂに実行させるためのプログラムおよびデータである。撮像モード選択条件３５ｃは、撮像制御部３１が、実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂおよび撮像部６Ａ，６Ｂによる撮像動作を、２次元画像モード、走査画像モードのいずれの撮像モードによって実行させるかを選択する条件を示すデータである。撮像制御部３１が撮像モードの選択を行う場合には、撮像モード選択条件３５ｃが参照される。

撮像モード選択条件３５ｃの具体例については、本実施の形態においては、以下に示す２通りの撮像モード選択条件を、選択的に指定して使い分けるようにしている。まず１つの撮像モード選択条件は、実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂに保持された部品Ｐの個数を示す部品数に基づいて撮像モードの選択を行うように設定されている。すなわち実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂに保持された部品数が予め設定された判定値よりも大きい場合には、走査画像モードを選択し、部品数が予め設定された判定値以下であれば２次元画像モードを選択する。ここで用いられる判定値は、対象とする基板品種、部品種などに応じて経験値として設定されるものであり、撮像モード選択条件３５ｃを構成するデータとして記憶されている。

これに対し、他の撮像モード選択条件は、部品実装動作において部品取り出しを完了した実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂが部品供給部４Ａ，４Ｂから移動して撮像動作を実行した後、基板３上での最初の実装位置まで移動するのに要する動作所要時間を、走査画像モードおよび２次元画像モードの２つの撮像モードについてそれぞれ算出して比較することにより撮像モードの選択を行うように設定されている。すなわち算出された動作所要時間が短い方の撮像モードを、実行すべき撮像モードとして選択する。

これらの２つの撮像モード選択条件３５ｃは、対象とする部品実装動作の形態に応じて選択的に指定される。例えば実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂに保持される部品Ｐが１つである場合など、２次元画像モードの方がより動作効率に優れていることが明らかであるような特定の場合にのみ、２次元画像モードを選択させたい場合には、部品数に基づいて撮像モードを選択する撮像モード選択条件を指定する。これに対し、動作効率の向上をより厳密に追求する必要があるような場合には、動作所要時間に基づいて撮像モードを選択する撮像モード選択条件を指定する。この指定に際しては、作業者がこれら２つの撮像モード選択条件の利害得失を実装対象品種の特性と併せて勘案して経験的に判断し、操作・入力部３３を介して指定入力を行う。

次に図５、図６を参照して、この部品実装装置１によって、実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂによって部品供給部４Ａ，４Ｂから部品Ｐを取り出して、基板搬送機構２の基板位置決め部２ａに位置決めされた基板３に移送搭載する部品実装動作について説明する。

図５において、まず部品取り出し工程が実行される（ＳＴ１）。すなわち、部品実装デ
ータ３５ａによって提供される実装シーケンスデータに従って、図６（ａ）（ｂ）に示すように、実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂを部品供給部４Ａ，４Ｂにおいて取り出し対象の部品Ｐを収納したテープフィーダ５に対して移動させ、実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂによって部品供給部４Ａ，４Ｂから対象となる部品Ｐを取り出す（ＳＴ１）（部品取り出し工程）。ここでは、実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂの複数の単位実装ヘッド１５のうちの１つの単位実装ヘッド１５によって部品Ｐを取り出す例を示している。このような部品取り出しの形態は、部品搭載動作を一旦実行した後に、特定の実装位置に部品が実装されていない実装ミスが発生した場合などに、後から補充的に部品を追加実装するいわゆるリカバリ動作や、シールドケース部品など既実装部品に重ねて少数の部品を実装する場合などで生じる。

次いで、当該部品を撮像するために実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂ、撮像部６Ａ，６Ｂによる撮像動作を走査画像モード、２次元画像モードのいずれによって実行させるかを、予め設定された撮像モード選択条件に基づいて選択する（ＳＴ２）（撮像モード選択工程）。次に、選択された撮像モードに基づく撮像動作を実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂ、撮像部６Ａ，６Ｂに行わせる（ＳＴ４〜ＳＴ７）（撮像工程）。

すなわちまず選択された撮像モードが２次元画像モードか否かを判断し（ＳＴ３）、Ｎｏであれば、すなわち走査画像モードが選択されていれば、図６（ａ）に示すように、実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂを予め設定されている走査開始位置に移動させる（矢印ｅ）（ＳＴ４）。次いで実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂを撮像部６Ａ，６Ｂの上方でＸ方向に所定の走査速度で移動させ（矢印ｆ）、この移動過程においてラインセンサ２２ａによって部品Ｐの走査画像を撮像する（ＳＴ５）。これに対し（ＳＴ３）にて判断結果がＹｅｓであって２次元画像モードが選択されていれば、図６（ｂ）に示すように、部品Ｐを保持した単位実装ヘッド１５が撮像部６Ａ，６Ｂの撮像位置の直上に位置するよう、実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂを移動させ（ＳＴ６）、次いでエリアカメラ２４によって部品Ｐの２次元画像を撮像する（ＳＴ７）。

このとき、複数の部品Ｐが保持されている場合には、実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂを移動させながら、各部品Ｐについて順次２次元画像を撮像する。なお、この２次元画像の撮像においては、各部品Ｐを撮像部６Ａ，６Ｂの撮像位置の直上において一旦静止させて撮像を行うようにしてもよく、また実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂの移動を停止させずに移動状態の部品Ｐを対象として撮像を行ってもよい。移動状態の部品Ｐを撮像する場合には、露光時間中における部品Ｐの移動分だけ画像のぶれが生じるので、必要に応じて画像の補正処理を行う。

この撮像工程の後、実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂを基板搬送機構２の基板位置決め部２ａに位置決めされた基板３上の最初の実装位置へ移動させ（ＳＴ８）、保持した部品Ｐを基板３に実装する（ＳＴ９）（部品実装工程）。このとき、撮像部６Ａ，６Ｂによって撮像した走査画像または２次元画像を認識処理部３２によって認識処理して検出された部品Ｐの位置ずれが補正される。これにより、当該部品Ｐを対象とした部品実装動作が終了する。

ここで、上述の撮像モード選択工程（ＳＴ２）にて撮像制御部３１によって実行される撮像モード選択処理について、図７、図８を参照して説明する。まず図７を参照して、部品数に基づく撮像モードの選択について説明する。ここではまず、部品保持情報を取得する（ＳＴ１１）。すなわち、当該時点において実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂの各吸着ノズル１５ａによって保持されている部品Ｐの個数を、部品実装データ３５ａによって提供される実装シーケンスデータに基づき、さらに実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂに備えられている部品吸着状態検出機能を加味して検出する。次いで撮像モード選択条件３５ｃに含まれている判定値を読み出して取得する（ＳＴ１２）。

次に、検出された部品数と判定値とを比較し、部品数が判定値以下であるか否かを判断する（ＳＴ１３）。ここでＮｏであれば、より多数の部品を同時に撮像するのに適した走査画像モードを選択する（ＳＴ１４）。これに対し、（ＳＴ１３）の判断結果がＹｅｓであれば、少数の部品をスポット的に撮像するのに適した２次元画像モードを選択する（ＳＴ１５）。すなわちこの場合には、撮像モード選択工程において、実装ヘッドに保持された部品の個数を示す部品数が予め設定された判定値よりも大きい場合に走査画像モードを選択するようにしている。

次に図８を参照して、動作所要時間に基づく撮像モードの選択について説明する。まず部品実装データ３５ａを参照して、当該部品実装動作での部品供給部４Ａ，４Ｂにおける最終の部品取り出し位置を取得し（ＳＴ２１）、次いで基板３における最初の実装位置を取得する（ＳＴ２２）。そしてこれらの情報から、まず走査画像モードによる動作所要時間Ｔ１を算出する（ＳＴ２３）。すなわち、部品供給部４Ａ，４Ｂにおいて部品取り出しを完了した実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂが部品供給部４Ａ，４Ｂの最終の部品取り出し位置から走査開始位置に到るヘッド移動動作（図６（ａ）において矢印ｅ）に要する時間、実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂが走査開始位置から走査完了位置まで所定の走査速度で移動する走査動作（図６（ａ）において矢印ｆ）に要する時間および走査完了位置から基板３上での最初の実装位置まで移動するヘッド移動動作（図６（ａ）において矢印ｇ）に要する時間の総和を、動作所要時間Ｔ１として算出する。

次いで、２次元画像モードによる動作所要時間Ｔ２を算出する（ＳＴ２４）。すなわち、部品供給部４Ａ，４Ｂにおいて部品取り出しを完了した実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂが部品供給部４Ａ，４Ｂの最終の部品取り出し位置から２次元画像撮像位置に到るヘッド移動動作（図６（ｂ）において矢印ｈ）に要する時間、実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂが停止して撮像部６Ａ，６Ｂによって静止状態の部品Ｐの２次元画像を撮像するのに要する時間および２次元画像撮像位置から基板３上での最初の実装位置まで移動するヘッド移動動作（図６（ｂ）において矢印ｉ）に要する時間を算出する。

ここで、実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂに複数の部品Ｐが保持されている場合には、実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂを移動させながら、各部品Ｐについて順次２次元画像を撮像するのに要する時間を撮像に要する時間として求める。そしてこれらの移動動作や撮像に要する時間の総和を、動作所要時間Ｔ２として算出する。上述の移動動作に要する時間の算出には、予めヘッド移動動作における移動距離と所要時間とを対応させたデータテーブルが用いられる。なお、２次元画像の撮像に際して実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂを停止させずに、移動状態の部品Ｐを撮像対象とする場合には、前述の実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂが停止して撮像部６Ａ，６Ｂによって静止状態の部品Ｐの２次元画像を撮像するのに要する時間を算入する必要はない。

次に、算出された検出された動作所要時間Ｔ１，Ｔ２を比較し、Ｔ１がＴ２よりも短いか否かを判断する（ＳＴ２５）。ここでＹｅｓであれば、走査画像モードの方がより短い時間で実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂを最初の実装位置まで移動させることができると判断して、走査画像モードを選択する（ＳＴ２６）。これに対し、（ＳＴ２５）の判断結果がＮｏであれば、２次元画像モードの方がより短い時間で実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂを最初の実装位置まで移動させることができると判断して、２次元画像モードを選択する（ＳＴ２７）。

すなわちこの場合には、撮像モード選択工程において、部品実装動作において部品取り出しを完了した実装ヘッド１４Ａ，１４Ｂが部品供給部４Ａ，４Ｂから移動して撮像動作を実行した後。基板３上での最初の実装位置まで移動するのに要する動作所要時間を、走
査画像モードおよび２次元画像モードの２つの撮像モードについてそれぞれ算出し、算出された動作所要時間が短い方の撮像モードを選択するようにしている。

上記説明したように、本発明は多連型の実装ヘッドを備えた部品実装装置において、実装ヘッドに保持された部品を下方から撮像する撮像部を、実装ヘッドを静止させた状態で部品の２次元画像を取得する２次元画像モード、実装ヘッドを移動させながら部品の走査画像を取得する走査画像モードの２つの撮像モードのいずれによっても撮像が可能な構成とし、部品実装動作において当該部品を撮像するために実装ヘッドおよび撮像部による撮像動作を２次元画像モード、走査画像モードのいずれの撮像モードによって実行させるかを予め設定された撮像モード選択条件に基づいて選択するようにしたものである。これにより、多連型の実装ヘッドによる１回の部品実装動作において少ない部品数の部品Ｐを移送搭載する場合に従来発生していた実装ヘッドの無駄な撮像動作を排して、作業効率を向上させることができる。

本発明の部品実装装置および部品実装方法は、実装ヘッドの無駄な撮像動作を排して作業効率を向上させることができるという効果を有し、部品供給部から取り出した部品を撮像して位置認識した後に基板に実装する作業を行う部品実装分野において有用である。

本発明の一実施の形態の部品実装装置の斜視図本発明の一実施の形態の部品実装装置の平面図本発明の一実施の形態の部品実装装置に用いられる撮像部の断面図本発明の一実施の形態の部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図本発明の一実施の形態の部品実装方法における部品実装動作のフロー図本発明の一実施の形態の部品実装方法における部品実装動作の動作説明図本発明の一実施の形態の部品実装方法における撮像モード選択処理のフロー図本発明の一実施の形態の部品実装方法における撮像モード選択処理のフロー図

１部品実装装置
２基板搬送機構
３基板
４Ａ、４Ｂ部品供給部
６Ａ、６Ｂ撮像部
１４Ａ、１４Ｂ実装ヘッド
２０カメラユニット
２２ａラインセンサ
２４エリアカメラ
２５エリアセンサ
Ｐ部品

Claims

部品が実装される基板を第１方向に搬送する基板搬送機構と、この基板搬送機構による搬送経路に設けられ前記基板を位置決めする基板位置決め部と、前記基板搬送機構の側方に配置された部品供給部と、前記部品供給部から前記部品を取り出す実装ヘッドを移動させるヘッド移動機構と、
前記ヘッド移動機構による前記実装ヘッドの移動経路に設けられ、前記実装ヘッドに保持された部品を下方から撮像する撮像部とを備え、
前記撮像部は、エリアカメラによる１回の撮像によって前記部品の２次元画像を取得する２次元画像モード、前記実装ヘッドを前記第１方向へ移動させながらラインカメラによって前記部品の走査画像を取得する走査画像モードの２つの撮像モードのいずれによっても撮像が可能であり、
前記実装ヘッドによって前記部品供給部から部品を取り出して前記基板位置決め部に位置決めされた基板に移送搭載する部品実装動作において、当該部品を撮像するために、前記実装ヘッドおよび前記撮像部による撮像動作を前記２次元画像モード、前記走査画像モードのいずれの撮像モードによって実行させるかを、予め設定された撮像モード選択条件に基づいて選択する撮像制御部を備えたことを特徴とする部品実装装置。
前記撮像モード選択条件は、前記実装ヘッドに保持された部品の個数を示す部品数に基づいて前記選択を行うように設定され、前記部品数が予め設定された判定値よりも大きい場合に前記走査画像モードを選択することを特徴とする請求項１記載の部品実装装置。
前記撮像モード選択条件は、前記部品実装動作において前記部品取り出しを完了した前記実装ヘッドが前記部品供給部から移動して前記撮像動作を実行した後基板上での最初の実装位置まで移動するのに要する動作所要時間を、前記走査画像モードおよび２次元画像モードの２つの撮像モードについてそれぞれ算出して比較することにより前記選択を行うように設定され、動作所要時間が短い方の撮像モードを選択することを特徴とする請求項１記載の部品実装装置。
部品が実装される基板を第１方向に搬送する基板搬送機構と、この基板搬送機構による搬送経路に設けられ前記基板を位置決めする基板位置決め部と、前記基板搬送機構の側方に配置された部品供給部と、前記部品供給部から前記部品を取り出す実装ヘッドを移動させるヘッド移動機構と、前記ヘッド移動機構による前記実装ヘッドの移動経路に設けられ、前記実装ヘッドに保持された部品を下方から撮像する撮像部とを備え、
前記撮像部は、エリアカメラによる１回の撮像によって前記部品の２次元画像を取得する２次元画像モードと、前記実装ヘッドを前記第１方向へ移動させながらラインカメラによって前記部品の走査画像を取得する走査画像モードとのいずれによっても撮像が可能な構成の部品実装装置を用い、前記実装ヘッドによって前記部品供給部から部品を取り出して前記基板位置決め部に位置決めされた基板に移送搭載する部品実装動作を行う部品実装方法であって、
前記実装ヘッドによって前記部品供給部から部品を取り出す部品取り出し工程と、当該部品を撮像するために前記実装ヘッドおよび前記撮像部による撮像動作を前記走査画像モード、２次元画像モードのいずれによって実行させるかを、予め設定された撮像モード選択条件に基づいて選択する撮像モード選択工程と、
前記選択された撮像モードに基づく撮像動作を前記実装ヘッドおよび前記撮像部に行わせる撮像工程と、
前記撮像工程の後に、前記実装ヘッドを前記基板へ移動させて保持した部品を基板に実装する部品実装工程とを含むことを特徴とする部品実装方法。
前記撮像モード選択工程において、前記実装ヘッドに保持された部品の個数を示す部品
数が予め設定された判定値よりも大きい場合に前記走査画像モードを選択することを特徴とする請求項４記載の部品実装方法。
前記撮像モード選択工程において、前記部品実装動作において前記部品取り出しを完了した前記実装ヘッドが前記部品供給部から移動して前記撮像動作を実行した後基板上での最初の実装位置まで移動するのに要する動作所要時間を、前記走査画像モードおよび２次元画像モードの２つの撮像モードについてそれぞれ算出し、算出された動作所要時間が短い方の撮像モードを選択することを特徴とする請求項４記載の部品実装方法。