JP4298459B2 - 部品認識装置、表面実装機および部品試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＩＣ等の電子部品を吸着ノズルにより負圧吸着して搬送するように構成された表面実装機や部品試験装置等に適用される部品認識装置およびこの部品認識装置を備えた表面実装機および部品試験装置に関するものである。

従来から、ＩＣ等のチップ部品を吸着ノズルにより負圧吸着し、プリント基板上の所定位置に搬送して実装するように構成された表面実装機が一般に知られている。

この種の表面実装機では、部品の吸着ミスや吸着ズレに伴う実装不良を防止するために、事前（実装前）にＣＣＤカメラ等を使って吸着部品を撮像して部品の有無や吸着ずれを調べることが行われている。

また、近年では、異物の吸引によるノズル詰まりを検出することにより、部品の吸着ミスを未然に防止するような表面実装機も提案されている。例えば、特許文献１には、上下方向に間隔を隔てて設置された光源及び撮像機の間に適当なタイミングで吸着ノズルを配置し、吸着ノズルの内部を照らしてその様子を画像認識することによりノズル詰まりを検出するようにした表面実装機が開示されている。
実開平５−７６０９９号公報

ところで、ＣＣＤカメラ等を使って吸着部品を撮像して部品の有無や吸着ずれを調べる従来の方法では、次のような不都合がある。

例えば実装部品がノズル外径と略同じ大きさ、あるいはノズル外径よりも小さい部品であると、部品が吸着されていてもされていなくても、例えばノズル先端の輪郭だけが薄暗く写った同じ画像となってしまい吸着部品の有無を判別することが難しい。また、電極部分が明るく映ることを利用して部品の有無等を判別することも行われているが、例えば吸着ノズル先端にはんだ等の光反射し易い異物が付着していると、部品が吸着されていない場合であってもその異物が明るく映ることにより電極部分と誤認識される場合がある。

つまり、従来の方法では、吸着ミスを検出できない場合が起こり得るため、これを解消して部品の認識精度を高めることが要求される。このような問題は表面実装機に限らず、例えば、電子部品を吸着ノズルにより負圧吸着した状態で検査装置に搬送して各種試験を実施するいわゆる部品試験装置においても同様に発生している。

なお、吸着ノズルのノズル孔を照らしてノズル詰まりを検出する前記特許文献１の表面実装機は、あくまでもノズル詰まりを検出するものであって吸着部品の有無を認識できるものではなかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ＩＣ等の電子部品を吸着ノズルにより負圧吸着して搬送するように構成された表面実装機等における前記吸着部品の画像認識精度を高めることを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、吸着ノズルを下端部に具備したヘッドを昇降可能に備え、かつ部品吸着位置と目的位置との間を移動可能に設けられたヘッドユニットの前記吸着ノズルにより前記部品吸着位置から部品を吸着し、前記目的位置まで当該部品を搬送する間に前記吸着ノズル先端を撮像することにより該吸着ノズルによる部品の吸着状態を認識する装置であって、前記吸着ノズルのノズル孔を発光させる発光手段と、前記ノズル孔を発光させた状態で吸着ノズルをその先端側から撮像する撮像手段と、前記撮像手段による撮像画像のうちノズル中心部分の明度に基づき吸着部品の有無を認識する認識手段と、前記発光手段を覆う遮光カバーと、を備え、前記発光手段は、前記吸着ノズルの少なくとも一部に設けられた透光性材料からなる光導入部とこの光導入部を介して吸着ノズル内に光を照射可能な光源とから構成され、かつ前記ヘッドが前記ヘッドユニットに対して上昇端位置にセットされた状態で前記光導入部に指向するように前記光源が設けられており、前記遮光カバーは、前記ヘッドが前記上昇端位置にセットされた状態で吸着ノズルの前記光導入部および前記光源を一体に覆うように設けられ、前記ヘッドは、前記遮光カバーに形成される孔を通じて昇降可能に設けられているものである（請求項１）。
この構成において、複数の前記ヘッドが前記ヘッドユニットに設けられる場合には、これらヘッドにそれぞれ対応して前記発光手段が設けられ、前記遮光カバーは、各ヘッドの前記光導入部および前記光源を一体に覆うように設けられる（請求項２）。

上記の部品認識装置においては、さらに前記吸着ノズルにより部品を吸着していない状態のときに前記吸着ノズルの詰まり状態を認識可能に構成されているのが好ましく（請求項３）、この場合、前記撮像手段は、前記目的位置に電子部品を移載した後、吸着ノズルが前記部品吸着位置に戻る間にノズル孔が発光した状態の前記吸着ノズルをその先端側から撮像するように構成され、前記認識手段は、前記撮像手段による撮像結果における前記ノズル中心部分に対応する箇所の明度に基づいて前記吸着ノズルの詰まり状態を認識可能に構成されているのが好ましい（請求項４）。

また、本発明は、吸着ノズルを下端部に具備したヘッドを昇降可能に備え、かつ部品吸着位置と基板との間を移動可能に設けられたヘッドユニットを有し、このヘッドユニットの前記吸着ノズルにより前記部品吸着位置から部品を吸着し、前記吸着ノズルによる部品の吸着状態を画像認識してから当該部品を前記基板上に実装する表面実装機において、前記吸着ノズルによる部品の吸着状態を画像認識する手段として、請求項１乃至４の何れかに記載の部品認識装置を備えているものである（請求項５）。

また、本発明は、吸着ノズルを下端部に具備したヘッドを昇降可能に備え、かつ部品吸着位置と検査手段との間を移動可能に設けられたヘッドユニットを有し、このヘッドユニットの前記吸着ノズルにより前記部品吸着位置から部品を吸着し、前記吸着ノズルによる部品の吸着状態を画像認識してから当該部品を前記検査手段に移載することにより各種検査を行う部品試験装置において、前記吸着ノズルによる部品の吸着状態を画像認識する手段として、請求項１乃至４の何れかに記載の部品認識装置を備えているものである（請求項６）。

また、本発明に係る部品認識装置によると、吸着ノズルによる部品吸着後、発光手段により吸着ノズルのノズル孔を発光させた状態で撮像手段により吸着ノズル先端が撮像され、その画像に基づいて認識手段により部品の吸着状態が認識される。従って、吸着ノズルによって部品が吸着されていない場合には必ずノズル孔の部分が明るく写るため、これにより吸着部品の有無を正確に判別することができるようになる。特に、部品を吸着していない状態のとき、例えば部品吸着工程に入る前、部品吸着位置への吸着ノズルの移動中に吸着ノズルの詰まりを判別するようにすれば、部品吸着工程後に部品が吸着されていないにも拘わらず、吸着ノズルの詰まりにより光が透過しないことによって吸着部品有りと判断されるのを防止することができるようになる。

また、本発明に係る表面実装機および部品試験装置によると、上記のような部品認識装置を備えているため、特に、吸着ノズルによる部品吸着の有無を正確に判別することができるようになる。これにより実装不良や部品検査不良の発生を確実に防止できるようになる。

本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。

図１及び図２は本発明に係る表面実装機（本発明に係る部品認識方法、部品認識装置が適用される表面実装機）を概略的に示している。同図に示すように表面実装機（以下、実装機と略す）の基台１上には、プリント基板搬送用のコンベア２が配置され、プリント基板３がこのコンベア２上を搬送されて所定の装着作業位置で停止されるようになっている。

上記コンベア２の両側には、部品供給部４が配置されている。これら部品供給部４には、多数列のテープフィーダー４ａが設けられている。各テープフィーダー４ａは、それぞれ、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるように構成されており、後述するヘッドユニット６により部品が取り出されるに伴い間欠的に部品を繰り出すように構成されている。

上記基台１の上方には、部品装着用のヘッドユニット６が装備されている。このヘッドユニット６は、部品供給部４とプリント基板３が位置する部品装着部とにわたって移動可能とされ、Ｘ軸方向（コンベア２と平行な方向）及びＹ軸方向（コンベア２と直交する方向）に移動することができるようになっている。

すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向の固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９により回転駆動されるボールねじ軸８とが配設され、上記固定レール７上にヘッドユニット支持部材１１が移動可能に支持され、この支持部材１１に設けられたナット部分１２が上記ボールねじ軸８に螺合している。また、上記支持部材１１には、Ｘ軸方向のガイド部材１３と、Ｘ軸サーボモータ１５により駆動されるボールねじ軸１４とが配設され、上記ガイド部材１３にヘッドユニット６が移動可能に保持され、このヘッドユニット６に設けられたナット部分（図示せず）がボールねじ軸１４に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ９の作動により上記支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１５の作動によりヘッドユニット６が支持部材１１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。

また、Ｙ軸サーボモータ９及びＸ軸サーボモータ１５には、それぞれエンコーダ９ａ，１５ａが設けられており、これによって上記ヘッドユニット６の移動位置が検出されるようになっている。

上記ヘッドユニット６には部品装着用の複数の実装用ヘッド１６が搭載されており、当実施形態では６本の実装用ヘッド１６がＸ軸方向に一列に並べて配設されている。

実装用ヘッド１６は、それぞれヘッドユニット６のフレーム６ａ（図４に示す）に対してＺ軸方向（図２参照）の移動及びＲ軸（ノズル中心軸）回りの回転が可能とされ、サーボモータを駆動源とする昇降駆動手段および回転駆動手段により駆動されるようになっている。

各実装用ヘッド１６は、その先端（下端）に吸着ノズル１６ａを備えており、部品吸着時には図外の負圧供給手段から吸着ノズル先端に負圧が供給されることにより、この負圧による吸引力で部品が吸着されるようになっている。

上記ヘッドユニット６には、さらに吸着ノズル１６ａのノズル孔を発光させる発光手段が設けられている。発光手段は、吸着ノズル１６ａに設けられる光導入部１８と、ヘッドユニット６のフレーム１６ａに設けられるＬＥＤ２０（光源）とにより構成されている。

詳しく説明すると、吸着ノズル１６ａは、図３および図４に示すようにその途中部分が光透過性に優れた材料（透光性材料）、例えば透明アクリルやガラス等から構成されており、これにより吸着ノズル１６ａにノズル内への光導入を可能とする光導入部１８が設けられている。また、上記フレーム６ａには、昇降ストロークの上昇端位置に実装用ヘッド１６がセットされたときに上記光導入部１８に向って斜め下方に指向するＬＥＤ２０が各実装用ヘッド１６に対応して設けられている。つまり、実装用ヘッド１６を上昇端位置にセットした状態でＬＥＤ２０を点灯させると、その光が光導入部１８を介して吸着ノズル１６ａ内に照射され、その結果、ノズル孔が発光するように構成されている。

図３および図４において符号２２は遮光カバーで、前記フレーム６ａに固定されおり、実装用ヘッド１６が上昇端位置にセットされたときに吸着ノズル１６ａの上記光導入部１８とＬＥＤ２０とを一体に覆うように構成されている。遮光カバー２２は、同図に示すように箱形に形成されており、実装用ヘッド１６は、孔２２ａを通じて遮光カバー２２を貫通した状態で昇降するように構成されている。なお、当実施形態では、実装用ヘッド１６毎に遮光カバーを設けているが、共通の遮光カバーを設けて全実装用ヘッド１６（光導入部１８の部分）およびＬＥＤ２０を一体に覆うようにしてもよい。

図１に示すように、上記基台１上であってコンベア２と各部品供給部４との間には、さらにヘッドユニット６による部品の吸着状態を画像認識するための撮像ユニット２４がそれぞれ設けられている。

各撮像ユニット２４は、吸着部品をその下側から撮像可能な例えばＣＣＤエリアセンサを備えたカメラ２６と多数のＬＥＤを備えた照明装置２８とを有しており（図５参照）、ヘッドユニット６による部品吸着後、カメラ２６上方の所定の撮像位置に配置される部品に対して照明装置２８により照明光を提供しながらその画像（反射画像）をカメラ２６により撮像し、その画像信号を後記コントローラ３０に出力するように構成されている。

図５は、上記実装機の制御系をブロック図で示している。

上記実装機は、論理演算を実行する周知のＣＰＵ、そのＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭおよび装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ等から構成されるコントローラ３０を有している。

このコントローラ３０は、機能構成として主制御部３２、軸制御部３４、照明制御部３６、カメラ制御部３８、画像処理部４０およびノズル発光制御部４２を含んでいる。

主制御部３２は、実装機の動作を統括的に制御するもので、予め記憶されたプログラムに従ってヘッドユニット６等を作動させるべく軸制御部３４を介してサーボモータ９，１５等の駆動を制御するとともに、撮像ユニット２４により撮像される部品画像に基づいて吸着ノズル１６ａによる部品吸着の有無判別や部品の吸着ズレ量（吸着誤差）の演算を行う。また、図外の操作パネル等によりノズル詰まり検査モードが設定された場合には、撮像ユニット２４により吸着ノズル先端を撮像すべく前記軸制御部３４等を介してサーボモータ９，１５等の駆動を制御するとともに、撮像ユニット２４により撮像されるノズル先端画像に基づいてノズル詰まりの有無検出を行うようになっている。すなわち、この実施形態では、この主制御部３２が本発明の認識手段として機能するように構成されている。

照明制御部３６およびカメラ制御部３８は、それぞれ撮像ユニット２４の照明装置２８およびカメラ２６の駆動を制御するものである。

画像処理部４０は、撮像ユニット２４の前記カメラ２６から出力される画像信号に所定の処理を施すことにより部品認識に適した画像データを生成して主制御部３２に出力するものである。

ノズル発光制御部４２は、ヘッドユニット６の前記発光手段を構成するＬＥＤ２０の点灯制御を行うものである。なお、ＬＥＤ２０は例えば常時点灯でもよく、この場合にはノズル発光制御部４２は不要となる。

次に、上記コントローラ３０の制御に基づく実装動作について図６および図７のフローチャートに基づいて説明する。

図６のフローチャートに基づき、まずステップＳ１においてノズル詰まり検査モードが設定されているか否かが判断される。なお、ノズル詰まり検査モードは保守点検動作で設定されるか、実装動作中においては、部品供給部４での部品吸着後、ヘッドユニット６がプリント基板３上へ移動する回数に基づき、この回数（例えば１００回、あるいは１０００回等）に対して１回の割合（低頻度）で自動的に設定される。

ここで、ノズル詰まり検査モードが設定されていないと判断された場合（ステップＳ１でＮＯ）には、部品を実装するための通常のモードと判断され、ステップＳ２に移行されて実装動作が開始される。具体的には、ヘッドユニット６が部品供給部４に移動して各実装用ヘッド１６により部品の吸着が行われた後、ヘッドユニット６が撮像ユニット２４上方に移動して各実装用ヘッド１６の吸着ノズル先端が撮像される（ステップＳ２〜Ｓ４）。この際、全ての実装用ヘッド１６が認識高さにセットされ、かつ前記発光手段のＬＥＤ２０が点灯制御されることにより、ノズル孔内が発光した状態で吸着ノズル先端の撮像が行われる。

そして、このようにして撮像された吸着ノズル先端の画像に基づいて各実装用ヘッド１６による部品吸着の有無チェック（部品の有無チェック）が行われる（ステップＳ５，Ｓ６）。

図７は、部品の有無チェックの手順を示すフローチャート（サブルーチン）である。

この処理では、ステップＳ４で撮像された各実装用ヘッド１６の吸着ノズル先端の画像に基づいて、まずノズル中央部分の明度が検出される（ステップＳ２１）。そして、その明度が、予め設定された閾値以上であるか、すなわち、所定の明るさよりも明るいか否かが調べられ（ステップＳ２２）、明るい場合には吸着部品無しと判断され、暗い場合には吸着部品有りと判断される（ステップＳ２３，Ｓ２４）。すなわち、ノズル先端の撮像は、上記のようにノズル孔を発光させた状態で行われるため、部品が吸着されている場合には該部品によりノズル孔が塞がれているため吸着ノズル１６ａの中心（ノズル孔）が暗く写る一方、部品が吸着されていない場合には吸着ノズル１６ａの中心が明るく写ることとなる。従って、ステップＳ２２において、ノズル中心位置の明度が調べられることにより吸着部品の有無が正確に判別されることとなる。

図６のステップＳ７に戻って、次にステップＳ６でのチェック結果に基づいて吸着部品が有るか否かが判断される。ここで、吸着部品がない、すなわち部品の吸着ミスが発生していると判断された場合（ステップＳ７でＮＯ）には、ステップＳ２に移行され、再度、吸着ミスが発生した実装用ヘッド１６により部品の吸着が行われる。

一方、ステップＳ７において吸着部品が有ると判断された場合、すなわち部品の吸着ミスが発生していないと判断された場合（ステップＳ７でＹＥＳ）には、ステップＳ４で撮像された画像に基づいて吸着ノズル１６ａに対する部品の吸着ズレ（吸着誤差）、詳しくはノズル中心に対する部品中心のＸ軸およびＹ軸方向のズレと、ノズル中心回りの部品のズレが求められるとともに、このズレに基づいてヘッドユニット６の移動目標位置および実装用ヘッド１６の目標回転角が再設定される（ステップＳ８）。

そして、再設定された目標位置に従ってヘッドユニット６等が駆動制御されることにより、各実装用ヘッド１６に吸着された部品が順次プリント基板３上に実装され（ステップＳ９，Ｓ１０）、これにより本フローチャートが終了する。

これに対して、ステップＳ１においてノズル詰まり検査モードが設定されていると判断された場合（ステップＳ１でＹＥＳ）には、ステップＳ１１に移行されてノズル詰まり検査が開始される。具体的には、ヘッドユニット６がプリント基板３から部品供給部４に戻る移動において、ステップＳ１でＮＯと判断されている場合のように最短距離を移動するのではなく、移動の途中に撮像ユニット２４上方に移動して各実装用ヘッド１６の吸着ノズル先端が撮像される（ステップＳ１１〜Ｓ１３）。この際、実装動作時と同様に、ヘッドユニット６の前記ＬＥＤ２０が点灯制御されることにより、ノズル孔内を発光させた状態で吸着ノズル先端の撮像が行われる。

そして、各実装用ヘッド１６の吸着ノズル先端の画像に基づいて、ノズル中央位置の明度が検出される（ステップＳ１４）。そして、その明度が、予め設定された閾値以上であるか、すなわち、所定の明るさよりも明るいか否かが調べられ（ステップＳ１５）、ここでＮＯの場合には、ノズル詰まりが発生しているとして、例えば図外のモニター上にエラー表示がされた後、実装機が停止される（ステップＳ１６）。

すなわち、ノズル先端の撮像は、上記のようにノズル孔を発光させた状態で行われるため、ノズル詰まりが発生していない場合には吸着ノズル１６ａの中心（ノズル孔）が明るく写ることとなる。従って、ステップＳ１５において、ノズル中心位置の明度が閾値未満であると判断された場合には、ノズル詰まりが発生しているとして実装機がエラー停止されることとなる。

ステップＳ１５において、ノズル中央位置の明度が閾値以上であると判断された場合には、さらに前記画像に基づいて明部の面積が求められ、その面積が予め設定された「詰まり無し判定値」以上か否かが判断される（ステップＳ１７，Ｓ１８）。ここで、明部の面積が判定値以上であると判断された場合（ステップＳ１８でＹＥＳ）には、ノズル詰まりが発生していないとしてノズル詰まり検査が終了する。

これに対して、ステップＳ１５において明部の面積が「詰まり無し設定値」以上でないと判断された場合（ステップＳ１８でＮＯ）には、さらに明部の面積が予め設定された「詰まり有り判定値（＜詰まり無し設定値）」以下か否かが判断される（ステップＳ１９）。ここで明部の面積が判定値以下であると判断された場合（ステップＳ１９でＹＥＳ）には、ノズル詰まりが発生しているとしてステップＳ１６に移行され、実装機がエラー停止される。一方、明部の面積が判定値以下でないと判断された場合（ステップＳ１９でＮＯ）には、ステップＳ２０に移行され、ここでノズル詰まりの兆候がある旨が例えばモニター表示される。

すなわち、吸着ノズル１６ａのノズル孔の周囲に異物が付着しているような場合には、実質的にはノズル詰まり状態、あるいはそれに近い状態であってもノズル孔中心が一定の明度以上で明るく写る場合がある。従って、ステップＳ１５での判断がＹＥＳの場合であっても、明部の面積を調べることにより（ステップＳ１７〜ステップＳ１９の処理を行うことにより）、実質的にノズル詰まっている状態、あるいはそれに近い状態が検出される。

なお、詳しく説明していないが、ステップＳ７，Ｓ１５，Ｓ１８，Ｓ１９の判断は６つの吸着ノズル１６ａのそれぞれについて行われる。

以上のように、上記の実装機によると、上述のように吸着ノズル１６ａのノズル孔を発光させた状態でノズル先端（吸着部品）を撮像し、部品が吸着されていない場合にはノズル中心が明るく写ることを利用して吸着部品の有無を判別するので（図６のステップＳ６の処理）、従来のこの種の実装機に比べると、吸着部品の有無をより精度よく判別することができるという効果がある。

すなわち、吸着部品の反射画像を取得して部品認識を行う従来のこの種の装置では、例えば実装部品がノズル外径と略同じ大きさ、あるいはノズル外径よりも小さい部品（部品に電極等の光が反射する部分をもたない部品）であると、部品が吸着されている場合もされていあい場合も、例えばノズル先端の輪郭だけが薄暗く写った同じ画像となってしまい吸着部品の有無を判別することが難しい。これに対して、上記実施形態の実装機によると、部品が吸着されていない場合にはノズル中心が必ず明るく写るため、ノズル中心部分の明度を調べることによって部品の有無を確実に判別することができる。

また、電極をもつ部品について該電極部分が明るく映ることを利用して吸着部品の有無等を判別する場合、従来の装置では、例えば吸着ノズル先端にはんだ等の光反射し易い異物が付着していると、部品が吸着されていない場合でもその異物が明るく写ることにより電極部分と認識して吸着部品の有無の判別にミスが生じる場合がある。しかし、上記実施形態の実装機では、部品が吸着されていない場合にはノズル中心が必ず明るく写るため、異物の有無に拘わらずノズル中心部分の明度を調べることによって部品の有無を確実に判別することができる。従って、上記実施形態の実装機によると、部品吸着の有無をより正確に判別することができる。

また、上記実施形態の実装機では、ノズル詰まりが発生していない場合には、画像上ノズル中心が明るく写ることを利用してノズル詰まりの有無を検査するようにしているので、ノズル詰りの発生を早期に検知することができるという効果もある。

特に、この実装機では、単にノズル中心の明度に基づいてノズル詰まり（完全にノズルが詰まった状態）の有無を判別するのではなく、ノズル中心の明度が一定値以上ある場合でもさらにその明部面積を調べることにより、実質的に吸着ノズル１６ａが詰まっている状態、あるいはノズル詰まりの徴候がある状態も判別し得るようにしているので、ノズル詰まりによる吸着ミスの発生を未然に回避することができるという効果がある。

特に、ＬＥＤ２０，撮像ユニット２４およびコントローラ３０から構成される部品認識手段は、吸着部品の吸着位置ズレおよび吸着ノズル１６ａへの吸着部品の有無判断に加え、吸着ノズル１６ａの詰まり判断の両方を実施するので、これらの機能構成を別々に設ける場合に比べてコストを低減することが可能となる。また、ノズル詰まり検査については、部品供給部４からプリント基板３へのヘッドユニット６の移動回数（部品実装のための移動回数）に基づいてこの回数が所定回になる毎に実行し、このモードを実行しない場合には、ヘッドユニット６を最短距離で（直線的に）部品供給部４の上方に移動させるようにしている。そのため、ノズル詰まり検査のためのヘッドユニット６の移動量を必要最小限に抑えることができ、実装効率を高める上で有利な構成となっている。

なお、この実装機では吸着ノズル１６ａのノズル孔を発光させることによって上記のような効果を奏するが、そのための構成（発光手段）として、既に説明したように、吸着ノズル１６ａの途中部分に光導入部１８を設け、吸着ノズル１６ａとは別に設けられたＬＥＤ２０を発光させてその光を光導入部１８からノズル内に照射させるという構成を採用しているため、簡素な構成でノズル孔を発光させることができるという効果がある。すなわち、例えば吸着ノズル１６ａ、あるいは実装用ヘッド１６のノズルホルダ部分にＬＥＤ２０を組込むことによりノズル孔をその内側から発光させても構わないが、この場合にはＬＥＤ２０を発光させるための電気的な構成を可動の実装用ヘッド１６に組み込む必要が生じ、実装用ヘッド１６の構造が複雑になることが考えられる。これに対して上記実施形態の構成によれば、実装用ヘッド１６に電気的な構成を組み込む必要がないため、実装用ヘッド１６を構造的に複雑にすることなくノズル孔を発光させることができる。しかも、上記の通り、ＬＥＤ２０をヘッドユニット６に固定的に設けながらも、遮光カバー２２を設けて外部への光の照射を遮るように構成しているので、部品認識時にＬＥＤ２０の光が外乱光となることがなく、そのため、ノズル孔を発光させることによる弊害を伴うことなく部品認識を行うことができる。

なお、各吸着ノズル１６ａの負圧経路にそれぞれ負圧検知センサを設け、ヘッドユニット６がプリント基板３から部品供給部４へ移動する途中で適宜負圧を検出することによってノズル詰まりを検知するように構成してもよい。この場合には、図６のステップＳ１１〜Ｓ１９の代わりに、負圧検知センサで負圧を検知するステップ（ａ）と、その検出値が所定値より小さい（＝大気圧に近い）か否かを判断するステップ（ｂ）とを設け、ステップ（ｂ）での判断の結果、検出値が所定値（閾値）より小さい場合にステップＳ２０を実施するように構成してもよい。このようにすれば負圧検知センサがさらに必要となるが、ノズル詰まり検知のためにヘッドユニット６をわざわざ照明装置２４上方を経由させる必要がなくなる。そのため、部品実装後、プリント基板３から部品供給部４へ最短距離でヘッドユニット６をリセットすることができるため、実装効率を高めることが可能となる。

ところで、以上説明した実装機は、本発明に係る表面実装機（本発明に係る部品認識方法、部品認識装置が適用される表面実装機）の最良の実施形態であって、その具体的な構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態は反射照明（照明装置２８）を使って吸着部品を認識する実装機の例であるが、いわゆる透過照明を使って吸着部品を認識する実装機についても本発明は適用可能である。例えば、図８〜図１０に示すような構成を採用することもできる。

これらの図は、図１及び図２に示した実装機に透過照明装置４４を設けた構成を概略的に示している。これらの図に示すように透過照明装置４４はヘッドユニット６のフレーム６ａに固定されており、貫通穴４４ａを介して実装用ヘッド１６が透過照明装置４４に対して昇降可能に貫通している。そして、吸着ノズル１６ａに吸着された部品に対して透過照明装置４４によりその背後から下向きに照明光を照射することにより、前記カメラ２６によって吸着部品の投影像を撮像できるように構成されている。また、ＬＥＤ２０および遮光カバー２２は、透過照明装置４４の上部およびフレーム６ａに設けられている。

このような実装機によれば、部品認識時に透過照明装置４４と共にＬＥＤ２０を点灯制御して吸着ノズル１６ａの先端を撮像することにより、吸着部品の有無の判別をより正確に行うことができるようになる。

また、実施形態では、実装用ヘッド１６（フレーム６ａ）にＬＥＤ２０を固定的に設け、実装用ヘッド１６の外部から吸着ノズル内に光を照射することによってノズル孔を発光させるようにしているが、実装用ヘッド１６の内部にＬＥＤを組み込んでノズル内側からノズル孔を発光させるように構成してもよい。図１１は、その一例を概略的に示している。

この図において符合１７は実装用ヘッド１６を構成する中空のノズルシャフトであって、ヘッドユニット６のフレーム６ａに対して昇降および回転可能に支持される部分である。このノズルシャフト１７の下端部にノズルホルダが設けられ、ここに吸着ノズル１６ａが着脱可能に装着されている。ノズルシャフト１７には吸着ノズル１６ａに通じる通路１７ａが形成されておりこの通路１７ａがパイプ４６を介して負圧供給源に連通している。そして、ノズルシャフト１７の途中部分（パイプ４６の接続部分よりも上方）に透明アクリルやガラス等の透光性材料から構成される蓋体４８が組み込まれて通路１７ａの上端開口が塞がれ、この蓋体４８よりも上側の部分にＬＥＤ５０が組み込まれている。つまり、ＬＥＤ５０の光を通路１７ａを通じて吸着ノズル１６ａに照射し、これにより吸着ノズル１６ａのノズル孔をその内側から発光させるように構成されている。

また、実施形態では、ＣＣＤエリアセンサを備えたカメラ２６（撮像ユニット２４）を使って吸着部品を画像認識するように構成されているが、勿論、ＣＣＤリニアセンサ（ラインセンサ）を備えたカメラを使って吸着部品に画像認識を行うように構成してもよい。

また、上記実施形態では、本発明を表面実装機に適用した例であるが、例えば、本発明は、ＩＣチップ等の電子部品を検査する部品試験装置に適用することも可能である。

図１２は、本発明に係る部品試験装置（本発明に係る部品認識方法、部品認識装置が適用される部品試験装置）を示す平面図である。なお、図中には、方向性を明確にするためにＸ軸、Ｙ軸を示している。

図１２に示すように、部品試験装置６０の基台６１には、ベアチップがダイシングされた状態のウェハＷａを上下多段に収納したカセット６２を装着可能なカセット設置部６３が設けられている。このカセット設置部６３に装着されたカセット６２は、図略の搬送機構により基台６１に形成された開口部６４の下方位置に搬送され、この位置でベアチップがヘッド６５によって取上げられる。ヘッド６５は、基台６１上でＹ軸方向に延びるレール６６に沿って、上記開口部６４から部品待機部６７までベアチップを搬送するようになっている。部品待機部６７は、基台６１上でＸ軸方向に延びる一対のレール６８間に配置され、この部品待機部６７に搬送されたベアチップは、各レール６８に沿って駆動する一対のヘッドユニット６９、７０により基台４１上の検査ソケット７１まで搬送され、所定の検査が実行されることとなる。ヘッドユニット６９（７０）には、ベアチップを吸着可能な吸着ノズルをそれぞれ備えた２つの検査用ヘッド６９ａ（７１ａ）が並べて設けられている。

このような部品検査装置６０において、上記基台６１上には、部品待機部６７と検査ソケット７１との間に撮像ユニット７４、７６が設けられており、撮像ユニット７４（７６）上をヘッドユニット６９（７０）が移動することにより該ヘッドユニット６９（７０）に吸着されたベアチップを撮像、認識するように構成されている。なお、詳しく図示していないが、各ヘッドユニット６９（７０）には検査用ヘッド６９ａ（７０ａ）の前記吸着ノズルのノズル孔を発光させる発光手段が設けられており、ベアチップの認識時には、上述した表面実装機と同様に、撮像ユニット７４（７６）に撮像された画像のノズル中心部分の明度に基づいて部品吸着の有無が判別されるようになっている。

上記撮像ユニット７４，７６は、部品待機部６７から検査ソケット７１まで搬送されるベアチップの不良（例えば、バンプの高さ不良）を検知し、ここで不良品であると検知されたベアチップは、ヘッドユニット６９、７０により基台６１上の不良品回収部７８に載置された不良品用トレイ７９に搬送される。これに加えて、上記撮像ユニット７４，７６は、ヘッドユニット６９、７０に対するベアチップの姿勢を検知し、ここでヘッドユニット６９、７０に対して位置ずれしていると検知されたベアチップは、当該ヘッドユニット６９、７０により位置補正が実行された後、検査ソケット７１へ搬送される。

そして、検査ソケット７１における検査の結果、不良品であると判定されたベアチップは、各ヘッドユニット６９、７０により上記不良品用トレイ７９に搬送される一方、良品であると判定されたベアチップは、各ヘッドユニット６９、７０により基台６１上の部品収納部８０まで搬送されるとともに、この部品収納部８０において、テープフィーダー用のベーステープ８１内に収容され、このベーステープ８１に図略のカバーテープが張付けられることとなる。

なお、不良品回収部７８の不良品用トレイ７９が満載状態になると、そのトレイ７９が図外のトレイ移動機構によりトレイ排出部８２に移送されるとともに、不良品回収部７８に隣接したトレイ待機部８３にあるトレイ８４がヘッドユニット６９、７０により不良品回収部７８に移送され、かつ、図外のトレイ移動機構によりトレイ待機部８３に空トレイ載置部８５から空トレイが移送されるようになっている。

なお、詳しく説明していないが、この部品試験装置６０における前記発光手段としては図３，図９，図１１等で説明した発光手段を適用することができる。

また、この部品試験装置６０においても、上述した表面実装機と同様に、撮像ユニット７４，７６による撮像結果に基づいて吸着ノズルの詰まり状態を認識するようにしてもよい。この場合、例えば各ヘッドユニット６９、７０によりベアチップをベーステープ８１又は不良品用トレイ７９に収納した後、次のベアチップを部品待機部６７へ吸着する前にヘッドユニット６９（７０）を撮像ユニット７４（７６）上方に配置し、これにより検査用ヘッド６９ａ（７０ａ）の吸着ノズル先端を撮像するようにすればよい。このようなノズル詰まりの検査は、部品検査後、毎回行ってもよいが、例えば所定回数の部品検査毎に行うようにすれば検査を効率的に進める上で有利となる。また、ノズル詰まり検査を実施しない場合には、ベアチップをベーステープ８１等に収納した後、検査用ヘッド６９ａ（７０ａ）を直線的に部品待機部６７に移動させることにより検査を効率的に進める上で有利となる。

なお、ノズル詰まりの検査は、撮像ユニット７４，７６により吸着ノズル先端を撮像して行う以外に、例えば、吸着ノズルの負圧経路に負圧検知センサを設けてその検出値に基づいて行うようにしてもよい。これによればベアチップをベーステープ８１等に収納した後、検査用ヘッド６９ａ（７０ａ）を最短距離で部品待機部６７に移動させながらその間にノズル詰まりを検査することができるため、部品検査を効率的に進めることが可能となる。

本発明に係る表面実装機（本発明に係る部品認識方法、部品認識装置が適用される表面実装機）を示す平面略図である。 本発明に係る表面実装機を示す正面図である。 発光手段の構成を示すヘッドユニットの縦断面図（図２のＡ−Ａ断面図）である。 発光手段の構成を示すヘッドユニットの縦断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）である。 表面実装機の制御系を示すブロック図である。 コントローラによる制御に基づく実装動作を説明するフローチャートである。 吸着部品の有無チェックのための処理を説明するフローチャート（サブルーチン）である。 本発明に係る表面実装機の変形例を示す正面図である。 発光手段の構成を示すヘッドユニットの縦断面図（図８のＣ−Ｃ断面図）である。 発光手段の構成を示すヘッドユニットの縦断面図（図９のＤ−Ｄ断面図）である。 発光手段の変形例を示す断面図である。 本発明に係る部品試験装置（本発明に係る部品認識方法、部品認識装置が適用される部品試験装置）を示す平面模式図である。

符号の説明

３ プリント基板
４ 部品供給部
６ ヘッドユニット
１６ 実装用ヘッド
１６ａ 吸着ノズル
１８ 光導入部
２０ ＬＥＤ
２４ 撮像ユニット

Claims (6)

1. 吸着ノズルを下端部に具備したヘッドを昇降可能に備え、かつ部品吸着位置と目的位置との間を移動可能に設けられたヘッドユニットの前記吸着ノズルにより前記部品吸着位置から部品を吸着し、前記目的位置まで当該部品を搬送する間に前記吸着ノズル先端を撮像することにより該吸着ノズルによる部品の吸着状態を認識する装置であって、
   前記吸着ノズルのノズル孔を発光させる発光手段と、
   前記ノズル孔を発光させた状態で吸着ノズルをその先端側から撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段による撮像画像のうちノズル中心部分の明度に基づき吸着部品の有無を認識する認識手段と、
   前記発光手段を覆う遮光カバーと、を備え、
   前記発光手段は、前記吸着ノズルの少なくとも一部に設けられた透光性材料からなる光導入部とこの光導入部を介して吸着ノズル内に光を照射可能な光源とから構成され、かつ前記ヘッドが前記ヘッドユニットに対して上昇端位置にセットされた状態で前記光導入部に指向するように前記光源が設けられており、
   前記遮光カバーは、前記ヘッドが前記上昇端位置にセットされた状態で吸着ノズルの前記光導入部および前記光源を一体に覆うように設けられ、
   前記ヘッドは、前記遮光カバーに形成される孔を通じて昇降可能に設けられている
   ことを特徴とする部品認識装置。
2. 請求項１に記載の部品認識装置において、
   複数の前記ヘッドが前記ヘッドユニットに設けられるとともにこれらヘッドにそれぞれ対応して前記発光手段が設けられており、
   前記遮光カバーは、各ヘッドの前記光導入部および前記光源を一体に覆うように設けられていることを特徴とする部品認識装置。
3. 請求項１又は２に記載の部品認識装置において、
   前記吸着ノズルが部品を吸着していない状態のときに前記吸着ノズルの詰まり状態を認識可能に構成されていることを特徴とする部品認識装置。
4. 請求項３に記載の部品認識装置において、
   前記撮像手段は、前記目的位置に電子部品を移載した後、吸着ノズルが前記部品吸着位置に戻る間にノズル孔が発光した状態の前記吸着ノズルをその先端側から撮像するように構成され、前記認識手段は、前記撮像手段による撮像結果における前記ノズル中心部分の明度に基づいて前記吸着ノズルの詰まり状態を認識可能に構成されていることを特徴とする部品認識装置。
5. 吸着ノズルを下端部に具備したヘッドを昇降可能に備え、かつ部品吸着位置と基板との間を移動可能に設けられたヘッドユニットを有し、このヘッドユニットの前記吸着ノズルにより前記部品吸着位置から部品を吸着し、前記吸着ノズルによる部品の吸着状態を認識してから当該部品を前記基板上に実装する表面実装機において、
   前記吸着ノズルによる部品の吸着状態を画像認識する手段として、請求項１乃至４の何れかに記載の部品認識装置を備えていることを特徴とする表面実装機。
6. 吸着ノズルを下端部に具備したヘッドを昇降可能に備え、かつ部品吸着位置と検査手段との間を移動可能に設けられたヘッドユニットを有し、このヘッドユニットの前記吸着ノズルにより前記部品吸着位置から部品を吸着し、前記吸着ノズルによる部品の吸着状態を画像認識してから当該部品を前記検査手段に移載することにより各種検査を行う部品試験装置において、
   前記吸着ノズルによる部品の吸着状態を画像認識する手段として、請求項１乃至４の何れかに記載の部品認識装置を備えていることを特徴とする部品試験装置。