JP2020188224A - 部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品の搭載作業を阻害することなくノズルの先端の電子部品の有無を検出することができる部品実装装置を提供する。【解決手段】部品実装装置１は、上空を通過するノズル１１ｂに保持され基板３に搭載前の電子部品Ｄを撮像する第一カメラ（部品認識カメラ１４）と、基板３の上面を撮像する第二カメラ（基板認識カメラ１３）と、第一カメラ及び第二カメラの画角よりも広い画角を有し、ノズル１１ｂが電子部品Ｄを基板３に搭載する搭載動作の後、部品供給部４へ移動する搭載ヘッド１１が有するノズル１１ｂを少なくとも撮像する第三カメラ（ヘッドカメラ１５、ヘッド認識カメラ１６）と、を有する。部品実装装置１は、電子部品Ｄを供給する部品供給部４と基板３を保持する基板保持部２ａとの間で電子部品Ｄを保持する少なくとも一つのノズル１１ｂを有する搭載ヘッド１１を移動させて電子部品Ｄを基板３に搭載する。【選択図】図２

Description

本発明は、ノズルで電子部品を保持して基板に搭載する部品実装装置に関する。

部品実装装置は、テープフィーダなどの部品供給装置が供給する電子部品を搭載ヘッドが有するノズルで保持して取り出して基板に搭載する。部品実装装置は、電子部品を取り出して基板に搭載する間に、ノズルが保持している電子部品を部品認識カメラで下方から撮像し、ノズルが保持している電子部品の位置を認識して基板への搭載位置を補正する。また、電子部品を確実に基板に搭載するために、ノズルに流入する空気を流量計で計測して、電子部品の搭載前にはノズルが電子部品を保持していることを、搭載後には電子部品を保持していない（持ち帰っていない）ことを確認することが知られている。

ところで、近年の電子部品の微小化に伴ってノズルの径も小さくなっており、ノズルに流入する空気の流量では微小な電子部品の有無を判定することが困難となり、他の手段による電子部品の有無の検出が望まれている。例えば、特許文献１では、光軸を水平方向に向けたカメラと回動可能に支持されて水平方向に移動可能なミラーを備えた撮像装置を搭載ヘッドに搭載することが記載されている。そして、特許文献１では、ミラーの位置と角度を変更することで、ミラーを使用せずにノズルが保持する電子部品を側方から撮像すること、斜め上方に傾けたミラーをノズルの下方に挿入して電子部品の下方から撮像すること、斜め下方に傾けたミラーにより基板の上面を撮像することを、一つの撮像装置で実現している。

特開２０１１−８６８４７号公報

しかしながら、特許文献１では、一つの撮像装置でノズルが保持する電子部品と基板の上面を撮像することができるものの、搭載ヘッドに配置する撮像装置は光軸を水平方向に向けたカメラの他、ミラーの回動手段、移動手段を備えているためサイズが大きくて重量も重くなっている。そのため、搭載ヘッドの移動速度が制限されて搭載作業の効率が低下したり、搭載ヘッドの停止位置の微細な制御が困難になるという問題点があった。また、撮像箇所を切り換えるにはミラーの角度と位置を変更する必要になるため、撮像時間が長くなって搭載作業の効率が低下するという問題点があった。

そこで本発明は、電子部品の搭載作業を阻害することなくノズルの先端の電子部品の有無を検出することができる部品実装装置を提供することを目的とする。

本発明の部品実装装置は、電子部品を供給する部品供給部と基板を保持する基板保持部との間で電子部品を保持する少なくとも一つのノズルを有する搭載ヘッドを移動させて前記電子部品を前記基板に搭載する部品実装装置であって、上空を通過する前記ノズルに保持され前記基板に搭載前の前記電子部品を撮像する第一カメラと、前記基板の上面を撮像する第二カメラと、前記第一カメラ及び前記第二カメラの画角よりも広い画角を有し、前記ノズルが前記電子部品を前記基板に搭載する搭載動作の後、前記部品供給部へ移動する前記搭載ヘッドが有する前記ノズルを少なくとも撮像する第三カメラと、を有する。

本発明によれば、電子部品の搭載作業を阻害することなくノズルの先端の電子部品の有無を検出することができる。

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の部分断面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える搭載ヘッドの（ａ）底面図（ｂ）部分前面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える搭載ヘッドが有するヘッドカメラの撮像画像の例を示す図 本発明の一実施の形態の部品実装装置が備えるヘッド認識カメラの撮像画像の例を示す図 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装置が備える部品認識カメラが撮像した部品認識画像の例を示す図 本発明の一実施の形態の部品実装装置が備えるヘッドカメラの撮像画像の認識処理を説明する図 本発明の一実施の形態の部品実装装置が備えるヘッド認識カメラの撮像画像の認識処理を説明する図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える搭載ヘッドの他の実施例の底面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える搭載ヘッドの他の実施例の底面図

以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、部品実装装置、搭載ヘッドの仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図１、及び後述する一部では、水平面内で互いに直交する２軸方向として、基板搬送方向のＸ方向（図１における左右方向）、基板搬送方向に直交するＹ方向（図１における上下方向）が示される。図２、及び後述する一部では、水平面と直交する高さ方向としてＺ方向（図２における上下方向）が示される。Ｚ方向は、部品実装装置が水平面上に設置された場合の上下方向である。

まず図１、図２を参照して、部品実装装置１の構成を説明する。図１において、基台１ａの中央には、基板搬送機構２がＸ方向に設置されている。基板搬送機構２は、上流側から搬入された基板３をＸ方向へ搬送し、以下に説明する搭載ヘッドによる実装作業位置に位置決めして保持する。また、基板搬送機構２は、部品実装作業が完了した基板３を下流側に搬出する。基板搬送機構２は、実装作業位置に基板３を保持する基板保持部２ａを備えている。基板搬送機構２の両側方には、それぞれ部品供給部４が設置されている。

図２において、両方の部品供給部４には、それぞれ複数のテープフィーダ５がＸ方向に並列に装着された台車６が取り付けられている。台車６の前側には、電子部品Ｄを格納するポケットが形成されたキャリアテープ７が巻回されたリール８が保持されている。テープフィーダ５は、リール８に収納されているキャリアテープ７を部品供給部４の外側から基板搬送機構２に向かう方向（テープ送り方向）にピッチ送りすることにより、搭載ヘッドが電子部品Ｄをピックアップする部品取り出し位置に電子部品Ｄを供給する。

図１において、基台１ａの上面におけるＸ方向の両端部には、リニア駆動機構を備えたＹ軸テーブル９が配置されている。Ｙ軸テーブル９には、同様にリニア機構を備えたビーム１０がＹ方向に移動自在に結合されている。ビーム１０には、搭載ヘッド１１がＸ方向に移動自在に装着されている。図１、図２において、搭載ヘッド１１は、下端に電子部品Ｄを真空吸着して保持するノズル１１ｂが装着されたノズルユニット１１ａを複数備えている。ノズルユニット１１ａは、ノズル１１ｂを上下方向（Ｚ方向）に昇降移動させる。この例では、搭載ヘッド１１は、Ｘ方向に４つ、Ｙ方向に２列の合計８つのノズルユニット１１ａを備えている。

Ｙ軸テーブル９およびビーム１０は、搭載ヘッド１１を水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動させる搭載ヘッド移動機構１２を構成する。搭載ヘッド移動機構１２および搭載ヘッド１１は、部品供給部４に装着されているテープフィーダ５の部品取り出し位置から電子部品Ｄをノズル１１ｂによって真空吸着してピックアップし、基板保持部２ａに保持された基板３の搭載位置に移送して実装する部品搭載作業の一連のターンを繰り返し実行する。

図１、図２において、搭載ヘッド１１には、ビーム１０の下面側に位置して搭載ヘッド１１とともに一体的に移動する基板認識カメラ１３が装着されている。搭載ヘッド１１が移動することにより、基板認識カメラ１３は基板保持部２ａに保持された基板３の上方に移動して、基板３に設けられた基板マーク３ａを撮像する。撮像結果は制御部２０（図６参照）に転送され、基板認識処理部２１（図６参照）によって基板３の位置が認識される。

前側の部品供給部４と基板搬送機構２との間には、部品認識カメラ１４が設置されている。部品認識カメラ１４は、部品供給部４から電子部品Ｄを取り出した搭載ヘッド１１が部品認識カメラ１４の上方に位置した際に、ノズル１１ｂに保持された電子部品Ｄを下方から撮像する。撮像結果は制御部２０に転送され、部品認識処理部２２（図６参照）によってノズル１１ｂが保持する電子部品Ｄの位置が認識される。搭載ヘッド１１による電子部品Ｄの基板３への部品実装作業では、基板認識カメラ１３による基板３の認識結果と部品認識カメラ１４による電子部品Ｄの認識結果とを加味して搭載位置の補正が行われる。

図１、図２において、搭載ヘッド１１の下面には、ヘッドカメラ１５が設置されている。ヘッドカメラ１５は、搭載ヘッド１１の複数のノズル１１ｂの先端を撮像する。また。搭載ヘッド１１が移動することにより、ヘッドカメラ１５は基板保持部２ａに保持された基板３の上面を撮像する。撮像結果は制御部２０に転送され、第一電子部品検出部２３（図６参照）によってノズル１１ｂに保持された電子部品Ｄの有無が認識され、基板上物検出部２５（図６参照）によって基板３の上面の状態が認識される。

ここで図３、図４を参照して、ヘッドカメラ１５の詳細について説明する。図３（ａ）、図３（ｂ）において、ヘッドカメラ１５は、搭載ヘッド１１の下面の中央に配置されている。すなわち、ヘッドカメラ１５は、搭載ヘッド１１の下面において、Ｘ方向は４つ並んだノズル１１ｂの２番目と３番目の間の位置に、Ｙ方向は２列に配置されたノズル１１ｂの列の間の位置に配置されている。ヘッドカメラ１５は搭載ヘッド１１に光軸１５ｃを下方に向けて配置されている。ヘッドカメラ１５は、撮像素子などの撮像手段を備える撮像部１５ａの上部に、広角を撮像するための魚眼レンズなどのレンズ１５ｂが配置されて構成されている。

図４は、８つのノズル１１ｂにそれぞれ電子部品Ｄを吸着している搭載ヘッド１１が基板保持部２ａに保持された基板３の中央上空付近に位置する時に、ヘッドカメラ１５が撮像したヘッドカメラ撮像画像１５ｖを示している。ヘッドカメラ撮像画像１５ｖは、レンズ１５ｂの特性により歪曲収差を有する画像になっている。ヘッドカメラ撮像画像１５ｖの４隅にある黒い部分は、レンズ１５ｂの特性によりヘッドカメラ１５が写せない領域である。ヘッドカメラ撮像画像１５ｖの左右は、撮像部１５ａの特性によりヘッドカメラ１５が写せない領域である。

ヘッドカメラ撮像画像１５ｖの周辺部には、搭載ヘッド１１の有する８つのノズル１１ｂの先端と、ノズル１１ｂが保持する電子部品Ｄが互いに重ならないように写っている。また、ヘッドカメラ撮像画像１５ｖの中央部には、基板３に形成された２つの基板マーク３ａを含む基板３の上面が写っている。すなわち、ヘッドカメラ１５は、ノズル１１ｂの先端からの光と基板３の上面からの光を同時に撮像部１５ａに導くレンズ１５ｂを有する。ヘッドカメラ１５は搭載ヘッド１１と一体となって移動するため、搭載ヘッド１１が移動してもヘッドカメラ撮像画像１５ｖに写っているノズル１１ｂと電子部品Ｄの位置は変わらない。一方、中央部に写る基板３の像は搭載ヘッド１１の移動に伴って移動する。

図３（ｂ）において、レンズ１５ｂは、ノズル１１ｂが電子部品Ｄを保持して上昇したときのノズル１１ｂの先端の位置Ｈｎと同じ高さ、又はノズル１１ｂの先端の位置よりも上方に位置している。この例では、レンズ１５ｂが撮像部１５ａと接する位置Ｈｌは、ノズル１１ｂの先端の位置Ｈｎより高さΔＨだけ高い位置に設置されている。これにより、ヘッドカメラ撮像画像１５ｖに写る８つのノズル１１ｂとノズル１１ｂが保持する電子部品Ｄは、ヘッドカメラ１５の撮像領域から外れることがない。

なお、ヘッドカメラ１５によって得られるヘッドカメラ撮像画像１５ｖは、撮像部１５ａとレンズ１５ｂの特性で異なるため、ヘッドカメラ１５の配置位置はこれらの特性に応じて適宜変更される。すなわち、ヘッドカメラ１５は、撮像部１５ａとレンズ１５ｂの特性に応じて、複数のノズル１１ｂの先端の像が互いに重ならないで撮像することができる位置に配置される。このように、搭載ヘッド１１は、光軸１５ｃを搭載ヘッド１１の下方に向けており、ノズル１１ｂの先端と基板３の上面とを同時に撮像可能なヘッドカメラ１５を有している。

図１、図２において、後側の部品供給部４と基板搬送機構２との間には、ヘッド認識カメラ１６が設置されている。ヘッド認識カメラ１６は基台１ａ上に光軸１６ｃを上方に向けて配置されている。ヘッド認識カメラ１６は、撮像素子などの撮像手段を備える撮像部１６ａの上部に、広角を撮像するための魚眼レンズなどのレンズ１６ｂが配置されて構成されている。ヘッド認識カメラ１６は、上方にある搭載ヘッド１１の下面を撮像する。撮像結果は制御部２０に転送され、第二電子部品検出部２４（図６参照）によってノズル１１ｂに保持された電子部品Ｄの有無が認識される。

図５は、８つのノズル１１ｂにそれぞれ電子部品Ｄを吸着している搭載ヘッド１１が上空にある時に、ヘッド認識カメラ１６が撮像したヘッド認識カメラ撮像画像１６ｖを示している。ヘッド認識カメラ撮像画像１６ｖは、レンズ１６ｂの特性により歪曲収差を有する画像になっている。ヘッド認識カメラ撮像画像１６ｖの４隅にある黒い部分は、レンズ１６ｂの特性によりヘッド認識カメラ１６が写せない領域である。ヘッド認識カメラ撮像画像１６ｖの左右は、撮像部１６ａの特性によりヘッド認識カメラ１６が写せない領域である。

ヘッド認識カメラ撮像画像１６ｖの左上には、搭載ヘッド１１の有する８つのノズル１１ｂの先端と、ノズル１１ｂが保持する電子部品Ｄが互いに重ならないで写っている。すなわち、ヘッド認識カメラは１６、複数のノズル１１ｂの先端からの光を撮像素子に導くレンズ１６ｂを有する。ヘッド認識カメラ１６の画角は広く、ヘッド認識カメラ１６を部品供給部４と基板保持部２ａの間に設定することで、部品搭載作業において部品供給部４と基板３の間を移動する搭載ヘッド１１を広い範囲で撮像することができる。

なお、ヘッド認識カメラ１６によって得られるヘッド認識カメラ撮像画像１６ｖは、撮像部１６ａとレンズ１６ｂの特性で異なるため、ヘッド認識カメラ１６の配置位置は特性に応じて適宜変更される。すなわち、ヘッド認識カメラ１６は、撮像部１６ａとレンズ１６ｂの特性に応じて、複数のノズル１１ｂの先端の像が互いに重ならないで撮像することができる位置に配置されている。部品実装装置１は、２個以上のヘッド認識カメラ１６を備えていてもよい。

図１において、部品実装装置１の前面で作業者が作業する位置には、作業者が操作するタッチパネル１７が設置されている。タッチパネル１７は、その表示部に各種情報を表示し、また表示部に表示される操作ボタンなどを使って作業者がデータ入力や部品実装装置１の操作を行う。

次に図６を参照して、部品実装装置１の制御系の構成について説明する。部品実装装置１が備える制御部２０は、基板搬送機構２、部品供給部４、搭載ヘッド１１、搭載ヘッド移動機構１２、基板認識カメラ１３、部品認識カメラ１４、ヘッドカメラ１５、ヘッド認識カメラ１６、タッチパネル１７に接続されている。制御部２０は、基板認識処理部２１、部品認識処理部２２、第一電子部品検出部２３、第二電子部品検出部２４、基板上物検出部２５、実装制御部２６、実装記憶部２７を備えている。実装記憶部２７は記憶装置であり、電子部品Ｄを基板３に実装する際に参照される電子部品Ｄの部品名（種類）、搭載位置（ＸＹ座標）などを含む生産データを記憶する。

基板認識処理部２１は、基板認識カメラ１３を制御し、基板認識カメラ１３による基板保持部２ａに保持された基板３の撮像結果を認識処理して、基板マーク３ａの位置を特定する。また、基板認識処理部２１は、電子部品Ｄの搭載位置を含む撮像結果を認識処理して、搭載位置のゴミや誤って基板３に落下させた電子部品Ｄなどの基板３の上面に存在する異物を検出する。

図６において、部品認識処理部２２は、部品認識カメラ１４を制御し、部品認識カメラ１４によるノズル１１ｂに保持された搭載前の電子部品Ｄの撮像結果を認識処理して、ノズル１１ｂに対する電子部品Ｄの位置を検出する。

ここで図７を参照して、部品認識カメラ１４が撮像して部品認識処理部２２によって認識処理されたノズル１１ｂに保持された電子部品Ｄの部品認識画像１４ｖについて説明する。部品認識画像１４ｖには、Ｘ方向の中心線１４ｘとＹ方向の中心線１４ｙが重ねて表示されている。Ｘ方向の中心線１４ｘとＹ方向の中心線１４ｙの交点が、部品認識画像１４ｖの中心１４ｃである。部品認識カメラ１４の取り付け位置とノズル１１ｂの停止位置は、部品認識画像１４ｖの中心１４ｃとノズル１１ｂの中心Ｃｎとが一致するように調整されている。

部品認識処理部２２は、部品認識画像１４ｖの電子部品Ｄの外形から電子部品Ｄの中心Ｃｄを検出する。中心Ｃｄが、ノズル１１ｂの吸着目標位置である。さらに、部品認識処理部２２は、部品認識画像１４ｖの中心１４ｃからの電子部品Ｄの中心Ｃｄの位置を保持位置ずれ（Ｘｍ，Ｙｍ）として算出する。また、部品認識処理部２２は、部品認識画像１４ｖよりノズル１１ｂに電子部品Ｄが保持されているか否か、保持されている電子部品Ｄの姿勢は正常か否かを検出する。

このように、部品認識カメラ１４は、基板３に搭載前のノズル１１ｂに保持された電子部品Ｄを撮像する。また、部品認識処理部２２は、部品認識カメラ１４によって取得した画像に基づき、ノズル１１ｂの先端の電子部品Ｄの有無と姿勢を検出する電子部品検出部である。

図６において、第一電子部品検出部２３は、ヘッドカメラ１５を制御し、ヘッドカメラ１５によるノズル１１ｂを含む撮像結果を認識処理して、ノズル１１ｂに保持された電子部品Ｄの有無と姿勢を検出する。

ここで図８を参照して、ヘッドカメラ１５が撮像して第一電子部品検出部２３によって認識処理されたヘッドカメラ撮像画像１５ｖ１の例について説明する。ヘッドカメラ撮像画像１５ｖ１の周辺部には、搭載ヘッド１１の有する８つのノズル１１ｂの先端が写っている。第一電子部品検出部２３は、搭載ヘッド１１に装着されたノズル１１ｂの種類、保持された電子部品Ｄの種類に応じて予め設定された認識枠Ｗａ１〜Ｗａ８の中を認識処理し、ノズル１１ｂが保持する電子部品Ｄの有無と姿勢を検出する。第一電子部品検出部２３は、例えばパターンマッチングによって認識枠Ｗａ１〜Ｗａ８中の電子部品Ｄの有無と姿勢を検出する。

図８において、認識枠Ｗａ１、Ｗａ２、Ｗａ４、Ｗａ５、Ｗａ７、Ｗａ８の中には正常な姿勢で保持された電子部品Ｄが写っている。そこで、第一電子部品検出部２３は、認識枠Ｗａ１、Ｗａ２、Ｗａ４、Ｗａ５、Ｗａ７、Ｗａ８に対応するノズル１１ｂは電子部品Ｄを正常な姿勢で保持していると判断する。また、第一電子部品検出部２３は、認識枠Ｗａ３の中には電子部品Ｄが写っていないため、認識枠Ｗａ３に対応するノズル１１ｂは電子部品Ｄを保持していないと判断する。また、第一電子部品検出部２３は、認識枠Ｗａ６の中には電子部品Ｄの一部が写っているもの、認識枠Ｗａ６の中に納まっていないため、認識枠Ｗａ６に対応するノズル１１ｂは電子部品Ｄを正常な姿勢で保持していないと判断する。

このように、第一電子部品検出部２３は、ヘッドカメラ１５によって取得したヘッドカメラ撮像画像１５ｖ１の周辺部におけるノズル１１ｂの先端の像に基づき、ノズル１１ｂの先端の電子部品Ｄの有無と姿勢を検出する電子部品検出部である。第一電子部品検出部２３は、搭載ヘッド１１が部品供給部４から電子部品Ｄをピックアップしてから基板保持部２ａに保持された基板３に搭載するまでの間に、ノズル１１ｂの先端の電子部品Ｄの有無と姿勢を検出する。これにより、搭載ヘッド１１が電子部品Ｄを搭載可能か否かを判断することができる。

また、第一電子部品検出部２３は、搭載ヘッド１１が基板３に電子部品Ｄを搭載した後に、ノズル１１ｂの先端の電子部品Ｄの有無を検出する。これにより、ノズル１１ｂが基板３に電子部品Ｄを実装できずに持ち帰っているか否かを判断することができる。このように、本実施の形態の部品実装装置１は、微小な電子部品用で内径が小さく、吸引される空気の流量の差では電子部品Ｄの有無が検出できないようなノズル１１ｂであっても、ヘッドカメラ１５によって電子部品Ｄの有無を検出することができる。

また、ヘッドカメラ１５は搭載ヘッド１１に一体的に設置されているため、搭載ヘッド１１が移動中でもノズル１１ｂの先端の電子部品Ｄの有無を検出することができる。そのため、電子部品Ｄの有無の確認のために部品認識カメラ１４の上空を経由する必要が無く、部品搭載作業を効率的に実行することができる。

図６において、基板上物検出部２５は、ヘッドカメラ１５を制御し、ヘッドカメラ１５による撮像結果を認識処理して、基板３上面に存在する物を検出する。図８において、基板上物検出部２５は、基板保持部２ａに保持された基板３に対する搭載ヘッド１１の相対的な位置関係に基づいて、ヘッドカメラ撮像画像１５ｖ１の中央部に写っている基板３の基板マーク３ａの位置を特定する。また、基板上物検出部２５は、電子部品Ｄの搭載位置のゴミや誤って基板３に落下させた電子部品Ｄなどの基板３の上面に存在する異物を検出する。

基板上物検出部２５は、搭載ヘッド１１の現在位置と基板３における基板マーク３ａの座標、ヘッドカメラ１５の撮像部１５ａとレンズ１５ｂの特性で決まる歪曲収差に基づいて決定される認識枠Ｗｂ１，Ｗｂ２の中にある基板マーク３ａの位置を認識する。また、基板上物検出部２５は、実装記憶部２７に記憶されている電子部品Ｄの搭載位置と歪曲収差に基づいて決定される認識枠Ｗｃ１，Ｗｃ２の中にゴミなどの異物が有るか無いかを判断する。このように、基板上物検出部２５は、ヘッドカメラ１５によって取得したヘッドカメラ撮像画像１５ｖ１の中央部における基板３の上面の像に基づき、基板３の上面に存在する物（基板マーク３ａ、異物など）を検出する。

図６において、第二電子部品検出部２４は、ヘッド認識カメラ１６を制御し、ヘッド認識カメラ１６によるノズル１１ｂを含む撮像結果を認識処理して、ノズル１１ｂに保持された電子部品Ｄの有無と姿勢を検出する。

ここで図９を参照して、ヘッド認識カメラ１６が撮像して第二電子部品検出部２４によって認識処理されたヘッド認識カメラ撮像画像１６ｖ１について説明する。ヘッド認識カメラ撮像画像１６ｖ１には、図８に示す搭載ヘッド１１が写っており、搭載ヘッド１１の有する８つのノズル１１ｂの先端が写っている。第二電子部品検出部２４は、搭載ヘッド１１の現在位置と搭載ヘッド１１に装着されたノズル１１ｂの種類、保持された電子部品Ｄの種類、ヘッド認識カメラ１６の撮像部１６ａとレンズ１６ｂの特性で決まる歪曲収差に基づいて決定される認識枠Ｗｄ１〜Ｗｄ８の中にあるノズル１１ｂが保持する電子部品Ｄの有無と姿勢を検出する。第二電子部品検出部２４は、例えばパターンマッチングによって認識枠Ｗｄ１〜Ｗｄ８中の電子部品Ｄの有無と姿勢を検出する。

図９において、認識枠Ｗｄ１、Ｗｄ２、Ｗｄ４、Ｗｄ５、Ｗｄ７、Ｗｄ８の中には正常な姿勢で保持された電子部品Ｄが写っている。そこで、第二電子部品検出部２４は、認識枠Ｗｄ１、Ｗｄ２、Ｗｄ４、Ｗｄ５、Ｗｄ７、Ｗｄ８に対応するノズル１１ｂは電子部品Ｄを正常な姿勢で保持していると判断する。また、第二電子部品検出部２４は、認識枠Ｗｄ３の中には電子部品Ｄが写っていないため、認識枠Ｗｄ３に対応するノズル１１ｂは電子部品Ｄを保持していないと判断する。また、第二電子部品検出部２４は、認識枠Ｗｄ６の中には電子部品Ｄが写っているもの、認識枠Ｗａ６の中の電子部品Ｄが所定の形状でないため、認識枠Ｗｄ６に対応するノズル１１ｂは電子部品Ｄを正常な姿勢で保持していないと判断する。

このように、第二電子部品検出部２４は、ヘッド認識カメラ１６によって取得したヘッド認識カメラ撮像画像１６ｖ１に基づき、ノズル１１ｂの先端の電子部品Ｄの有無と姿勢を検出する電子部品検出部である。第二電子部品検出部２４は、搭載ヘッド１１が部品供給部４から電子部品Ｄをピックアップしてから基板保持部２ａに保持された基板３に搭載するまでの間に、ノズル１１ｂの先端の電子部品Ｄの有無と姿勢を検出する。これにより、搭載ヘッド１１が基板３に電子部品Ｄを搭載可能か否かを判断することができる。

また、第二電子部品検出部２４は、搭載ヘッド１１が基板３に電子部品Ｄを搭載した後に、ノズル１１ｂの先端の電子部品Ｄの有無を検出する。これにより、ノズル１１ｂが基板３に電子部品Ｄを移載できずに持ち帰っているか否かを判断することができる。このように、本実施の形態の部品実装装置１は、微小な電子部品用で内径が小さく、吸引される空気の流量の差では電子部品Ｄの有無が検出できないようなノズル１１ｂであっても、ヘッド認識カメラ１６によって電子部品Ｄの有無を検出することができる。

また、ヘッド認識カメラ１６の画角は広いため、電子部品Ｄの有無の検出のために搭載ヘッド１１をヘッド認識カメラ１６の真上まで接近させる必要が無く、部品搭載作業を効率的に実行することができる。なお、部品実装装置１は、２個以上のヘッド認識カメラ１６を備えていてもよい。その場合、第二電子部品検出部２４は、搭載ヘッド１１に近いヘッド認識カメラ１６が撮像したヘッド認識カメラ撮像画像１６ｖ１に基づき、ノズル１１ｂの先端の電子部品Ｄの有無と姿勢を検出する。

図６において、実装制御部２６は、基板認識処理部２１または基板上物検出部２５によって認識された基板マーク３ａの位置、基板３の上面に存在する異物の有無、部品認識処理部２２によって認識されたノズル１１ｂが保持する電子部品Ｄの位置、部品認識処理部２２、第一電子部品検出部２３、または第二電子部品検出部２４によって検出されたノズル１１ｂの先端の電子部品Ｄの有無と姿勢、実装記憶部２７に記憶される生産データに基づいて、基板３に電子部品Ｄを搭載させる部品搭載作業を実行させる。

上記の部品実装装置１は、基板認識カメラ１３、部品認識カメラ１４、ヘッドカメラ１５、ヘッド認識カメラ１６を備えているが、部品実装装置１はこれらのカメラを全て備える必要はない。例えば、部品実装装置１は、部品認識カメラ１４、基板認識カメラ１３、ヘッドカメラ１５を備えていればよい。その場合、部品認識カメラ１４は、上空を通過するノズル１１ｂに保持され基板３に搭載前の電子部品Ｄを撮像する第一カメラである。また、基板認識カメラ１３は、基板３の上面を撮像する第二カメラである。

また、ヘッドカメラ１５は、第一カメラ及び第二カメラの画角よりも広い画角を有し、ノズル１１ｂが電子部品Ｄを基板３に搭載する搭載動作の後、部品供給部４へ移動する搭載ヘッド１１が有するノズル１１ｂを撮像する第三カメラである。なお、第一カメラの画角は０°から３０°までのいずれかの値である。また、第二カメラの画角は０°から２０°までのいずれかの値である。また、第三カメラの画角は１００°から２００°までのいずれかであり、特に１８５°から１９５°までのいずれかの画角であることが好ましい。

そして、第一電子部品検出部２３は、第三カメラによって取得した画像（ヘッドカメラ撮像画像１５ｖ１）に基いて、ノズル１１ｂの先端の電子部品Ｄの有無と姿勢を検出する。また、基板上物検出部２５は、第三カメラによって取得した画像の中央部における基板３の上面の像に基づいて、基板３の上面に存在する物（基板マーク３ａ、異物など）を検出する。

また、部品実装装置１は、部品認識カメラ１４、基板認識カメラ１３、ヘッド認識カメラ１６を備えていればよい。その場合、部品認識カメラ１４は、上空を通過するノズル１１ｂに保持され基板３に搭載前の電子部品Ｄを撮像する第一カメラである。また、基板認識カメラ１３は、基板３の上面を撮像する第二カメラである。また、ヘッド認識カメラ１６は、第一カメラ及び第二カメラの画角よりも広い画角を有し、上空を通過する電子部品Ｄを基板３に搭載する搭載動作の後のノズル１１ｂの先端を撮像する第三カメラである。そして、第二電子部品検出部２４は、第三カメラによって取得した画像（ヘッド認識カメラ撮像画像１６ｖ１）に基いて、ノズル１１ｂの先端の電子部品Ｄの有無と姿勢を検出する。

また、部品実装装置１は、部品認識カメラ１４とヘッド認識カメラ１６との、上空を通過する物体を撮像する二つのカメラを備えていてもよい。その場合、部品認識カメラ１４は、基板３に搭載前のノズル１１ｂに保持された電子部品Ｄを撮像する第一カメラである。また、ヘッド認識カメラ１６は、電子部品Ｄを基板３に搭載する搭載動作の後のノズル１１ｂの先端を撮像する、第一カメラよりも画角が広い第二カメラである。そして、第二電子部品検出部２４は、第二カメラによって取得した画像（ヘッド認識カメラ撮像画像１６ｖ１）に基づき、ノズル１１ｂの先端の電子部品Ｄの有無と姿勢を検出する。

また、部品実装装置１は、ヘッド認識カメラ１６のみを備えていてもよい。その場合、ヘッド認識カメラ１６は、上空を通過する物体を撮像し、基板３に電子部品Ｄを搭載する搭載動作の後の複数のノズル１１ｂの先端を同時に撮像可能なカメラである。そして、第二電子部品検出部２４は、カメラによって取得した画像（ヘッド認識カメラ撮像画像１６ｖ１）に基づき、ノズル１１ｂの先端の電子部品Ｄの有無と姿勢を検出する電子部品検出部である。

また、部品実装装置１は、ヘッドカメラ１５のみを備えていてもよい。その場合、ヘッドカメラ１５は、搭載ヘッド１１が有する複数のノズル１１ｂの先端を同時に撮像可能なカメラである。そして、第一電子部品検出部２３は、カメラによって取得した画像（ヘッドカメラ撮像画像１５ｖ１）の周辺部におけるノズル１１ｂの先端の像に基づき、ノズル１１ｂの先端の電子部品Ｄの有無と姿勢を検出する電子部品検出部である。

上記説明したように、本実施の形態の部品実装装置１は、上空を通過するノズル１１ｂに保持され基板３に搭載前の電子部品Ｄを撮像する第一カメラ（部品認識カメラ１４）と、基板３の上面を撮像する第二カメラ（基板認識カメラ１３）と、第一カメラ及び第二カメラの画角よりも広い画角を有し、ノズル１１ｂが電子部品Ｄを基板３に搭載する搭載動作の後、部品供給部４へ移動する搭載ヘッド１１が有するノズル１１ｂを少なくとも撮像する第三カメラ（ヘッドカメラ１５、ヘッド認識カメラ１６）と、を有する。これによって、電子部品Ｄの搭載作業を阻害することなくノズル１１ｂの先端の電子部品Ｄの有無を検出することができる。

次に図１０、図１１を参照して、搭載ヘッドの他の実施例について説明する。以下、上記の搭載ヘッド１１と同じ部分は同じ符号を付して詳細な説明を省略する。図１０（ａ）に示す他の搭載ヘッド（以下「第一搭載ヘッド３０」と称する。）は、Ｘ方向に４つ、Ｙ方向に２列、合計８つのノズル１１ｂを有するところは搭載ヘッド１１と同じであるが、ノズル１１ｂの間隔が搭載ヘッド１１より狭い。そのため、第一搭載ヘッド３０の中央にはヘッドカメラ１５を配置することができず、Ｙ方向の一側面に１個のヘッドカメラ１５が配置されている。このヘッドカメラ１５は、複数のノズル１１ｂの先端の像が互いに重ならないで撮像することができる位置に配置されている。

図１０（ｂ）に示す他の搭載ヘッド（以下「第二搭載ヘッド３１」と称する。）は、ノズル１１ｂの数、配置は第一搭載ヘッド３０と同じであるが、ヘッドカメラ１５の配置が異なる。すなわち、第二搭載ヘッド３１には、Ｘ方向の両側面にそれぞれヘッドカメラ１５が配置されている。２個のヘッドカメラ１５は、互いに補完しながら搭載ヘッド１１が有する全て（８つ）のノズル１１ｂの先端の像が互いに重ならないで撮像ができる位置に配置されている。このように、第二搭載ヘッド３１に配置されるヘッドカメラ１５は２個に限定されることはなく、２個以上のヘッドカメラ１５が配置されていてもよい。

図１１に示す他の搭載ヘッド（以下「第三搭載ヘッド３２」と称する。）は、複数（ここでは６つ）のノズル１１ｂが環状に配置されているところが搭載ヘッド１１、第一搭載ヘッド３０、第二搭載ヘッド３１と異なる。そして、ヘッドカメラ１５は、複数のノズル１１ｂで囲まれた内側の領域に配置されている。これにより、ヘッドカメラ１５は、複数のノズル１１ｂの先端の像が互いに重ならないで撮像することができる。

本発明の部品実装装置は、電子部品の搭載作業を阻害することなくノズルの先端の電子部品の有無を検出することができるという効果を有し、電子部品を基板に実装する分野において有用である。

１ 部品実装装置
２ａ 基板保持部
３ 基板
３ａ 基板マーク（物）
４ 部品供給部
１１ 搭載ヘッド
１１ｂ ノズル
１３ 基板認識カメラ（第二カメラ）
１４ 部品認識カメラ（第一カメラ）
１５ ヘッドカメラ（第三カメラ）
１５ａ 撮像部
１５ｂ レンズ
１５ｃ 光軸
１５ｖ、１５ｖ１ ヘッドカメラ撮像画像（画像）
１６ ヘッド認識カメラ（第三カメラ）
１６ａ 撮像部
１６ｂ レンズ
１６ｃ 光軸
１６ｖ、１６ｖ１ ヘッド認識カメラ撮像画像（画像）
Ｄ 電子部品

Claims (14)

1. 電子部品を供給する部品供給部と基板を保持する基板保持部との間で電子部品を保持する少なくとも一つのノズルを有する搭載ヘッドを移動させて前記電子部品を前記基板に搭載する部品実装装置であって、
   上空を通過する前記ノズルに保持され前記基板に搭載前の前記電子部品を撮像する第一カメラと、
   前記基板の上面を撮像する第二カメラと、
   前記第一カメラ及び前記第二カメラの画角よりも広い画角を有し、前記ノズルが前記電子部品を前記基板に搭載する搭載動作の後、前記部品供給部へ移動する前記搭載ヘッドが有する前記ノズルを少なくとも撮像する第三カメラと、を有する部品実装装置。
2. 前記第三カメラは、前記ノズルの先端からの光を撮像部に導くレンズを有する請求項１に記載の部品実装装置。
3. 前記第三カメラは、前記基板の上面からの光と前記ノズルの先端からの光を同時に撮像部に導くレンズを有する請求項１に記載の部品実装装置。
4. 前記第三カメラは前記搭載ヘッドに備えられ、前記第三カメラの光軸を下方に向けた請求項２または３のいずれかに記載の部品実装装置。
5. 前記ノズルが前記電子部品を保持して上昇したときの前記ノズルの先端の位置と同じ高さ、又は前記ノズルの先端の位置よりも上方に前記レンズが位置する請求項４に記載の部品実装装置。
6. 前記第三カメラによって取得した画像に基いて、前記ノズルの先端の電子部品の有無と姿勢を検出する第一電子部品検出部を備えた請求項１から５のいずれかに記載の部品実装装置。
7. 前記第一電子部品検出部は、前記画像の周辺部における前記ノズルの先端の像に基づいて、前記ノズルの先端に保持された前記電子部品の有無と姿勢を検出する請求項６に記載の部品実装装置。
8. 前記第三カメラによって取得した画像に基づき、さらに前記基板の上面に存在する物を検出する基板上物検出部を備えた請求項３から７のいずれかに記載の部品実装装置。
9. 前記基板上物検出部は、前記画像の中央部における前記基板の上面の像に基づいて、前記基板の上面に存在する物を検出する請求項８に記載の部品実装装置。
10. 前記第三カメラは、上空を通過する前記電子部品を前記基板に搭載する搭載動作の後の前記ノズルの先端を撮像するカメラである請求項２に記載の部品実装装置。
11. 前記第三カメラによって取得した画像に基いて、前記ノズルの先端の電子部品の有無と姿勢を検出する第二電子部品検出部を備えた請求項１０に記載の部品実装装置。
12. 前記画像は、歪曲収差を有する画像である請求項６から１１のいずれかに記載の部品実装装置。
13. 前記搭載ヘッドは複数のノズルを有し、前記第三カメラは前記複数のノズルの先端の像が互いに重ならないで撮像することができる位置に配置された請求項１から１２のいずれかに記載の部品実装装置。
14. ２個以上の前記第三カメラを配置した請求項１から１３のいずれかに記載の部品実装装置。

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