JP4481201B2 - 干渉検知方法および同装置 - Google Patents

Description

本発明は、回路基板に電子部品を実装する部品実装システム（ライン）などにおいて、実装不良が発生した場合に、その原因が部品同士等の干渉に起因するものかを検知する方法および装置に関するものである。

従来から、部品吸着用の複数のヘッドを備えた移動可能なヘッドユニットを有し、このヘッドユニットにより部品供給部から部品を吸着して位置決めされた回路基板上に部品を実装する実装装置が知られている。また、ＣＣＤカメラ等の撮像手段を搭載した実装検査装置を上記実装装置に隣接して設け、実装処理後、回路基板上を撮像することにより部品の実装状態を検査することも行われている。

実装装置による部品の実装処理は、基板の種類毎に予め作成されたプログラムに従って実行されるが、実装処理中、ヘッドによる部品の吸着ミスが発生したような場合には、例えば当該部品の実装処理を後回しにするようにプログラムが作成される場合が多い。

そのため、次のような問題が発生する場合がある。すなわち、本来、先に実装されるはずの部品が後回しになり実装順序が入れ替わる結果、後回しにされた当該部品を実装する際に基板上の部品（実装済みの部品）にヘッドが干渉して基板上の部品が位置ずれを起こし、この部品の位置ずれがその後の検査で実装不良として検出される場合がある。

このような場合、部品の実装順序が入れ替わったことをプログラム上で事後的に確認することは不可能であるため、結果的に実装不良の原因を特定できない場合が多い。従って、上記のような部品の吸着ミスに再現性があると、同一ロット内の複数の基板について同様の位置ずれが継続的に発生するといったトラブルに発展することも考えられる。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、部品の実装ずれ不良が発生した場合に、その原因特定を支援することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、部品保持用のヘッドを有し、このヘッドにより部品を保持して基板上に実装する実装装置と、部品実装後の基板の画像認識に基づき部品の実装状態を検査する検査装置とを備えた実装システムにおいて実装ずれが発生した場合にその原因を検知する方法であって、基板への部品の実装時に、部品の実際の実装順序を記憶しておき、前記検査において実装ずれが発生した際には、実装ずれが生じた当該部品を先発部品としてその後に実装された後発部品を前記実装順序に基づいて特定し、後発部品の実装時に、当該部品又は当該部品を保持した前記ヘッドと前記先発部品とが互いに干渉するか否かを判別するようにしたものである（請求項１）。

この方法によると、部品の実装ずれが実装順序に起因するもの、つまり部品同士等の干渉によるものか否かを判別し、干渉によるものである場合にはその原因となった部品を特定することが可能となる。この方法では、実際の部品の実装順序に基づき干渉の有無を調べるので、実装ミス等により実装順序が入れ替わった場合についても適切に上記判別を行うことが可能となる。

この方法においては、例えば、先発部品の直後に実装された部品を第１後発部品として特定し、この第１後発部品の実装時に当該第１後発部品又は当該部品を保持した前記ヘッドと先行部品とが互いに干渉するか否かを判別し、干渉しない場合には、第１後発部品の直後に実装された部品を第２後発部品として特定し、この第２後発部品又は当該部品を保持した前記ヘッドの実装時に当該第２後発部品と先行部品とが互いに干渉するか否かを判別し、以降、順次同様にして後発部品を特定しながら後発部品又は当該部品を保持した前記ヘッドと先行部品との干渉の有無を判別することが考えられる（請求項２）。

すなわち、実装ポイントが互いに接近している場合には実装順序も互いに接近している場合が多く、そのため、上記のように先発部品の直後に実装された部品（第１後発部品）から順に、部品同士等の干渉の有無を判別するようにすれば、効率的に干渉の有無を判別してその原因となった後発部品を特定することが可能となる。

なお、上記の方法においては、基板への実装に先立ち前記ヘッドに保持された部品の当該保持状態を予め調べておき、この保持状態に基づいて前記後発部品と先行部品との干渉の有無を判別するのが好ましい（請求項３）。

すなわち、ヘッドによる部品の保持状態も部品同士の干渉に大きく関係するため、上記のように予めヘッドによる部品の保持状態を調べ、これを考慮して部品同士の干渉の有無を判別することにより、より正確に干渉の有無を判別することが可能となる。

一方、本発明に係る干渉検知装置は、部品保持用のヘッドを有し、このヘッドにより部品を保持して基板上に実装する実装装置と、部品実装後の基板の画像認識に基づき部品の実装状態を検査する検査装置とを備えた実装システムに組込まれ、実装ずれが発生した場合にその原因を検知する装置であって、部品の形態およびサイズに関する情報を含む部品情報を記憶する実装関連情報記憶手段と、基板への部品の実装時に、部品の実際の実装順序を記憶する実装順序記憶手段と、実装ずれが発生した部品を先発部品としたときにその後に実装された後発部品を前記実装順序記憶手段に記憶される情報に基づいて特定する特定手段と、この特定手段により特定された前記後発部品の実装時に、当該後発部品と先発部品とが互いに干渉したか否かを前記実装関連情報記憶手段に記憶される情報に基づいて判別する判別手段とを備えているものである（請求項４）。

この装置によると、実装装置での実装処理中、部品の実際の実装順序が実装順序記憶手段に記憶される。そして、検査装置において実装ずれが検出されると、実装順序記憶手段に記憶されている当該基板に関する実装順序情報に基づき、実装ずれが生じた部品（先発部品）の後に実装された後発部品が特定され、判別手段により、実装関連情報記憶手段に記憶されている部品関連情報に基づいて後発部品と先発部品との干渉の有無が判別される。

この装置において、例えば、実装装置が、基板への実装に先立ち前記ヘッドに保持された部品の保持状態を認識する部品認識手段を有するものである場合には、前記部品認識手段による各部品の認識結果を記憶する認識結果記憶手段をさらに備え、実装関連情報記憶手段に記憶される情報に加えてこの認識結果記憶手段に記憶される情報に基づいて先発部品と後発部品との干渉の有無を判別するように前記判別手段が構成されているものであってもよい（請求項５）。

この装置によると、実装装置での部品の実装動作中に部品認識手段によりヘッドによる部品の保持状態が認識され、その認識結果が認識結果記憶手段に記憶される。そして、判別手段による判別の際には、部品関連情報に加えて前記認識結果記憶手段に記憶されている部品の認識結果情報に基づいて部品同士の干渉の有無判別がなされる。

また、上記各装置においては、前記実装関連情報記憶手段にさらに前記ヘッドの形態およびサイズに関するヘッド情報が記憶され、後発部品を保持するヘッドと先発部品とが互いに干渉したか否かを前記実装関連情報記憶手段に記憶される情報に基づいて判別するように前記判別手段が構成されているものであってもよい（請求項６）。

この装置によると、判別手段による判別の際には、さらに先発部品と後発部品との干渉の有無に加えて、先発部品と後発部品を保持したヘッドとの干渉の有無についても判別される。

本発明の請求項１〜３に係る干渉検知方法によると、部品に生じた実装ずれが実装順序に起因するものか否か、つまり部品同士の干渉によるものか否かを事後的に適切に判別することができる。従って、実装ずれが発生した場合に、その原因特定を好適に支援することができる。また、請求項４〜６に係る干渉検知装置によると、部品の実装ずれが発生した場合には、実装順序に起因するものか否か、つまり部品同士の干渉によるものか否かを、請求項１〜３に係る方法に従って自動的に判別することができる。

本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本発明の干渉検知装置が適用される部品実装ラインを概略的に示している。この生産ラインは、ローダー（図示省略）、はんだ印刷装置（又はディスペンサ）１、印刷検査装置２、実装装置３、実装検査装置４、リフロー炉５、はんだ付検査装置６およびアンローダー（図示省略）を一列に備え、これらを互いにコンベア７で連結した構成となっている。そして、コンベア７により回路基板（以下、単に基板という）を搬送しながら、順次はんだ印刷、部品実装およびリフローの各処理を施すとともに、検査装置２，４，６により各処理後の基板を検査するように構成されている。

各装置１〜６は、それぞれ制御装置が搭載された自律型の装置であって、各装置の動作が各自の制御装置により個別に駆動制御されるようになっている。但し、この部品実装ラインでは、さらに各装置１〜６に対してオンラインで接続される中央管理装置８が設けられており、上記各装置１，３，５における生産（処理）に関する各種情報、例えば基板データ、部品データ、印刷および実装位置データ、リフロー温度データ等の種々のデータ（情報）がこの中央管理装置８内の記憶装置に格納されており、この中央管理装置８と各装置１〜６との間で必要な情報の送受信が行われ得るようになっている。

この生産ラインにおいて、本発明の干渉検知装置は、実装装置３および実装検査装置４に組込まれており、以下、実装装置３および実装検査装置４の構成について詳細に説明することにする。

図２及び図３は、実装装置３の構成を概略的に示しており、図２は同装置３を平面図で、図３は同装置４を正面図でそれぞれ示している。同図に示すように実装装置３の基台１０上には、プリント基板搬送用の一対のベルトコンベア１１Ａ，１１Ｂ（以下、コンベア１１Ａ，１１Ｂと略す）が配置され、プリント基板Ｐ（以下、基板Ｐと略す）がこれらコンベア１１Ａ，１１Ｂに搬送されて所定の実装作業位置（図示の位置）で停止されるようになっている。なお、図示を省略するが、コンベア１１Ａ，１１Ｂは図外の間隔調整機構に連結されており、装置前側（図２では下側）のコンベア１１Ａに対して後側のコンベア１１Ｂが接離方向に進退駆動されることにより基板Ｐのサイズに応じたコンベア間隔の調整が可能となっている。

上記コンベア１１Ａ，１１Ｂの両側には、部品供給部１２が配置されている。これら部品供給部１２には、多数列のテープフィーダー１２ａが設けられている。各テープフィーダー１２ａ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、後記ヘッドユニット１５により部品が取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１０の上方には、部品装着用のヘッドユニット１５が装備されている。このヘッドユニット１５は、部品供給部１２と実装作業位置の基板Ｐとにわたって移動可能とされ、Ｘ軸方向（コンベア１１Ａ，１１Ｂと平行な方向）及びＹ軸方向（コンベア１１Ａ，１１Ｂ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１０上には、Ｙ軸方向の固定レール１６と、Ｙ軸サーボモータ１３により回転駆動されるボールねじ軸１７とが配設され、上記固定レール１６上にヘッドユニット支持部材１４（以下、支持部材１４と略する）が配置され、この支持部材１４に設けられたナット部分１４ａが上記ボールねじ軸１７に螺合している。また、上記支持部材１４には、Ｘ軸方向のガイド部材１８と、Ｘ軸サーボモータ２０により駆動されるボールねじ軸１９とが配設され、上記ガイド部材１８にヘッドユニット１５が移動可能に保持され、このヘッドユニット１５に設けられたナット部分（図示せず）がボールねじ軸１９に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ１３の作動により上記支持部材１４がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ２０の作動によりヘッドユニット１５が支持部材１４に対してＸ軸方向に移動するようになっている。

ヘッドユニット１５には部品装着用の複数の実装用ヘッド２１が搭載されており、当実施形態では６本の実装用ヘッド２１がＸ軸方向に等間隔で一列に並べて搭載されている。

実装用ヘッド２１は、それぞれヘッドユニット１５のフレームに対してＺ軸方向の移動及び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。

また、各実装用ヘッド２１には、その先端（下端）にノズル２１ａが装着されており、図外の負圧供給手段から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を吸着するようになっている。ノズル２１ａは、実装用ヘッド２１の本体部分に対して着脱可能に装着されており、実装部品の種類に応じて、基台１０上に設けられる図外のノズルステーション内のノズル２１ａと付け替えられるようになっている。

前記基台１０上には、さらにヘッドユニット１５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２２が設けられており、この実施形態では、実装作業位置と各部品供給部１２との間にそれぞれ撮像ユニット２２が設けられている。

各撮像ユニット２２は、ＣＣＤエリアセンサ等の固体撮像素子を内蔵したカメラ本体および結像用レンズ等からなるカメラと、照明装置とを一体に備え、撮像ユニット２２の上方にヘッドユニット１５が配置されたときに実装用ヘッド２１の吸着部品をその下側から撮像してその画像データを実装装置３の後記制御装置６０に出力するように構成されている。

以上の構成により、実装装置３では次のようにして部品の実装が進められる。まず、ヘッドユニット１５が部品供給部１２に移動して各実装用ヘッド２１による部品の吸着が行われる。具体的には、実装用ヘッド２１が対象となるテープフィーダー１２ａの上方に移動した後、実装用ヘッド２１の昇降動作に伴いテープ内の部品をノズル２１ａにより吸着して取出す。この際、可能な場合に複数の実装用ヘッド２１により同時に複数のテープフィーダー１２ａから部品を取出す。

部品の吸着が完了すると、ヘッドユニット１５が部品供給部１２からプリント基板３上へ移動する。この移動途中、ヘッドユニット１５が撮像ユニット２２上を通過することにより各実装用ヘッド２１（ノズル２１ａ）に吸着された部品がそれぞれ撮像され、その画像に基づいて各実装用ヘッド２１による部品の吸着状態（吸着ずれ）が調べられるとともに、この吸着ずれに基づいて目標位置の再設定が行われる。そして、ヘッドユニット１５が実装作業位置の基板Ｐ上に到達すると、実装用ヘッド２１の昇降に伴い最初の部品が基板Ｐ上に実装され、以後、ヘッドユニット１５が間欠的に実装ポイントに移動しながら順次残りの吸着部品を基板Ｐ上に実装することとなる。

図６（右側部分）は、上記のように構成された実装装置３を制御する制御装置の構成をブロック図で示している。この図に示すように、実装装置３の制御装置６０は、主制御部６１、実装プログラム記憶部６２、モータ制御部６３、画像処理部６４、実装履歴記憶部６５およびデータ通信部６６部等を有している。

主制御部６１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、所定の実装プログラムに従って実装装置３における実装動作を統括的に制御するとともに、当該実装動作に関連する種々の演算処理を行うものである。

実装プログラム記憶部６２は、実装プログラムを記憶するとともに、基板搬送および部品実装等のための各種データ、例えば基板の種類、サイズ等の基板関連データ、部品の種類、形態、サイズ等の部品関連データ、各ノズル２１ａの形態、サイズ、識別情報等のヘッド関連データ等を記憶する。

モータ制御部６３は、主制御部６１からの指令に従い、ヘッドユニット１５および各実装用ヘッド２１を駆動するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｒ軸の各サーボモータ１３、２０等を制御するものである。

画像処理部６４は、上記撮像ユニット２２から出力される部品の画像信号に所定の処理を施すもので、上記主制御部６１は、当該処理後の画像データに基づき実装用ヘッド２１に対する部品の吸着状態（保持状態）を認識する。すなわちノズル中心に対する部品のＸ軸、Ｙ軸、Ｒ軸方向のずれ量等を演算する。なお、当実施形態では、撮像ユニット２２、画像処理部６４および主制御部６１等により本発明の部品認識手段が構成されている。

実装履歴記憶部６５は、基板毎にその実装動作に関する各種履歴を記憶するもので、具体的には、各実装ポイントの実際の実装（搭載）順序、各実装ポイントに実装された部品の認識結果（主制御部６１で求められた上記ずれ量）、各実装ポイントの実装に実際に用いられたノズル２１ａ（実装用ヘッド２１）の種類等の各種履歴情報を記憶する。なお、当実施形態では、この実装履歴記憶部６５が本発明に係る実装順序記憶手段に相当する。

データ通信部６６は、当該制御装置６０と実装検査装置４等の制御装置、あるいは中央管理装置８との間で各種データ等の送受信を行うものである。

この制御装置６０には、さらにＬＣＤ等の表示手段およびキーボード等の入力手段を備えた操作部６７が接続されており、実装処理に関する各種データ等の表示や入力等の作業がこの操作部６７を介して行われるようになっている。

次に、実装検査装置４の構成について説明する。

図４及び図５は、実装検査装置４の構成を概略的に示しており、図４は同装置４を平面図で、図５は同装置４を正面図でそれぞれ示している。

実装検査装置４は、内部が空洞の略直方体形状に形成された基台３０を有している。この基台３０上には基板搬送手段３２が設けられ、検査対象としての基板Ｐがこの基板搬送手段３２の後記コンベアに沿って搬送されるようになっている。なお、当実施形態では、上記コンベアによる基板Ｐの搬送方向（図２で左右方向）は、実装装置３と同様にＸ軸方向とされている。

基板Ｐは基板搬送手段２のコンベアに沿って装置右側から実装検査装置４に搬入され、基台３０の略中央に設けられた検査作業位置において検査処理に供された後、装置左側から次工程に搬出される（同図中の白抜き矢印方向）。

前記基板搬送手段３２は、それぞれ一対のベルトコンベアを備えたＸ軸方向に並ぶ３つの構成部分からなり、具体的には、基板搬送方向両側の各所定範囲に、コンベア３４Ａ，３５Ａおよび同３４Ｃ，３５Ｃを備えた搬入・搬出部３２Ａ，３２Ｃを有し、これらの間に、後記テーブル３６上にコンベア３４Ｂ，３５Ｂを備えた可動部３２Ｂを有している。

搬入・搬出部３２Ａ，３２Ｃにおいては、前側のコンベア３４Ａ，３４Ｃが基台３０上に固定的に設けられる一方、後側のコンベア３５Ａ，３５ＣがＹ軸方向に移動可能とされ、図略のモータで駆動されて後側のコンベア３５Ａ，３５Ｃが移動することにより、基板Ｐのサイズに応じたコンベア間隔の調整が可能となっている。

また、可動部３２Ｂにおいては、Ｙ軸方向に移動可能な後記テーブル３６上にコンベア３４Ｂ，３５Ｂが設けられ、そのうち前側のコンベア３４Ｂはテーブル３６に対して固定され、後側のコンベア３５Ｂはテーブル３６に対しＹ軸方向に移動可能に支持されている。そして、図外のモータで駆動されて後側のコンベア３５Ｂが移動することにより、コンベア３４Ｂ，３５Ｂの間隔が変化して、基板Ｐのサイズ変更に対応し得るようになっている。

上記テーブル３６は、基台３０上に固定されたＹ軸方向の一対のガイドレール３７に沿って移動可能とされるとともに、基台３０上に回転可能に支持されたＹ軸方向のボールねじ軸３８に螺合するナット部（図示せず）を有し、上記ボールねじ軸３８がサーボモータ３９によって回転駆動されることにより、テーブル３６がガイドレール３７に沿ってＹ軸方向に移動するようになっている。

上記基台３０の台面には門型の支持台４０が立設されている。この支持台４０は基台３０の前後方向（図４における上下方向）における中央部に対してやや後寄りの位置に設けられており、この支持台４０は左右方向の両端部からそれぞれ起立する脚柱部４１と、この脚柱部４１の上端部同士を橋渡す梁部４２とからなっている。

支持台４０の梁部４２には、基板Ｐを撮像するための撮像ユニット４５と、この撮像ユニット４５を梁部４２に沿って移動させるための駆動装置４６とが設けられている。この駆動装置４６は、支持台４０の梁部４２上に設置されたサーボモータ４７と、このサーボモータ４７の出力軸に連結され且つ左右方向に延びるボールねじ軸４８と、このボールねじ軸４８と平行に梁部４２上に設置された一対のガイドレール４９とを有する。

一方、撮像ユニット４５は、上記ボールねじ軸４８に螺合装着された支持フレーム５０に支持されている。したがって、撮像ユニット４５は、サーボモータ４７を駆動することにより、支持フレーム５０と一体的に上記ガイドレール４９に沿ってＸ軸方向に移動する。

撮像ユニット４５は、ＣＣＤエリアセンサ等の固体撮像素子を内蔵したカメラ本体および結像用レンズからなるカメラと照明装置とを一体に備え、下向きの姿勢で前記支持フレーム５０に固定され、テーブル３６上の基板Ｐをその上側から撮像してその画像データを実装検査装置４の後記制御装置７０に出力するように構成されている。

以上の構成において、実装検査装置４では次のようにして基板Ｐの検査が進められる。まず、基板搬送手段３２の作動により基板Ｐが搬入部３２Ａから可動部３２Ｂへと搬送され、可動部３２Ｂの所定位置に基板Ｐが位置決め固定される。このとき、基板搬送手段３２のテーブル３６は、ホームポジション、すなわち可動部３２Ｂのコンベア３４Ｂ，３５Ｂと、搬入部３２Ａおよび搬出部３２Ｃのコンベア３４Ａ，３５Ａ等とが横並びとなる位置（図４に示す位置）にセットされており、これにより可動部３２Ｂに対して基板Ｐの搬入が可能となる。

そして、基板Ｐがテーブル３６に位置決め固定された状態で、サーボモータ３９，４７等が後記制御装置７０により駆動制御されることにより、テーブル３６がＹ軸方向に移動し、かつ撮像ユニット４５がＸ軸方向に移動する。これにより基板Ｐ上における実装ポイントの撮像が行われ、撮像結果に基づいて基板Ｐの検査が行われる。そして、検査が完了すると、テーブル３６がホームポジションにリセットされ、基板Ｐが搬出部３２Ｃを介して次工程（リフロー炉５）へと搬出されることとなる。

図６（左側部分）は、上記のように構成された実装検査装置４を制御する制御装置の構成をブロック図で示している。この図に示すように、実装検査装置４の制御装置７０は、主制御部７１、検査プログラム記憶部７２、モータ制御部７３、画像処理部７４、およびデータ通信部７５等を有している。

主制御部７１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、所定の実装プログラムに従って実装検査装置４における検査動作を統括的に制御するとともに、画像処理部７４で生成される画像データに基づいて実装状態の検査を行うものである。特に、実装状態の検査処理において部品の実装ずれを検知した場合には、さらにその実装ずれの原因が部品同士等の干渉によるものかをその原因となった部品を特定しながら判別する処理（以下、干渉判別処理という）を実行する。すなわち、当実施形態では、この主制御部７１が本発明に係る特定手段および判別手段に相当する。なお、干渉判別処理については後述する。

検査プログラム記憶部７２は、検査プログラムを記憶するとともに、部品検査および干渉判別処理等のための各種データを記憶するもので、例えば実装装置３の前記実装プログラム記憶部６２に記憶されている基板関連データ、部品関連データおよびヘッド関連データ等と同一のデータが記憶されている。なお、当実施形態では、この検査プログラム記憶部７２が本発明の実装関連情報記憶手段に相当する。

モータ制御部７３は、主制御部７１からの指令に従い、テーブル３６および撮像ユニット４５を駆動する各サーボモータ３９、４７を制御するものである。

画像処理部７４は、撮像ユニット４５から出力される画像信号に所定の処理を施すもので、上記主制御部７１は、当該処理後の画像データに基づき基板Ｐの各実装ポイントにおける部品の実装状態を認識し、実装部品のＸ軸、Ｙ軸、Ｒ軸方向のずれ量等を演算する。

なお、この画像処理部７４にはイメージデータ作成部７４ａが含まれている。このイメージデータ作成部７４ａは、干渉判別処理において、検査プログラム記憶部７２に記憶されている部品関連データおよびヘッド関連データに基づいて部品やノズル２１ａ（実装用ヘッド２１）の３次元画像データを作成するものであり、主制御部７１は、この３次元画像データに基づいて干渉等の有無を判別する。

データ通信部７５は、当該制御装置７０と実装装置３等の制御装置、あるいは中央管理装置８との間で各種データ等の送受信を行うものである。

なお、この制御装置７０にもＬＣＤ等の表示手段およびキーボード等の入力手段を備えた操作部７７が接続されており、実装処理に関する各種データ等の表示や入力等の作業がこの操作部７７を介して行われるようになっている。

次に、制御装置６０による実装装置３の実装処理制御、および制御装置７０による実装検査装置４の検査処理制御について図７〜図９のフローチャートを用いて説明する。

まず、図７に基づいて実装装置３の実装処理制御について説明する。

実装処理では、まずコンベア１１Ａ，１１Ｂを駆動して基板Ｐを装置内に搬入して実装作業位置に位置決めし、この状態で、ヘッドユニット１５を部品供給部１２に移動させることにより各実装用ヘッド２１により部品の取出しを行う（ステップＳ１）。

部品の取出しが完了すると、ヘッドユニット１５を部品供給部１２から撮像ユニット２２上に移動させ、各実装用ヘッド２１（ノズル２１ａ）に吸着された部品をそれぞれ撮像ユニット２２により撮像することにより、その画像データに基づき主制御部６１において部品の有無判別および部品の吸着ずれ等の演算処理を行うとともに、吸着ずれを検出した場合にはその補正量を演算する（ステップＳ２）。

次いで、ヘッドユニット１５を基板Ｐ上の最初の実装ポイントに移動させ、実装用ヘッド２１に吸着された部品を基板Ｐ上の所定の実装ポイントに実装し、以降、ヘッドユニット１５を間欠的に実装ポイントに移動させながら順次残りの吸着部品を基板Ｐ上に実装する（ステップＳ３，Ｓ４）。この際、ステップＳ２の処理で、部品の吸着ミス（部品無し）を検知した場合には、当該ミスが発生した実装用ヘッド２１以外のヘッド２１について部品の実装を進め、当該ミスに係る基板Ｐ上の実装ポイントについては、所期の実装プログラムにおいて設定されている実装順序のうち最終実装ポイントの後に部品を実装すべく必要なプログラム修正を行う。

そして、ヘッドユニット１５に保持された全部品の実装が終了したか否かを判断し、ここでＹＥＳと判断した場合には、今回の一連の実装動作、すなわち部品の取出しから基板Ｐ上への部品の搭載までの動作に関する各種履歴を実装履歴記憶部６５に記憶する。具体的には、各実装ポイントの実装順序、各実装ポイントの実装に用いられたノズルの識別番号、各実装ポイントに実装された部品の認識結果（ステップＳ２の認識結果）等を記憶する。なお、これらの履歴のうち実装順序およびノズルの識別番号については実装プログラムから抽出するが、実装順序については、部品吸着ミスの有無に応じて実装プログラムに設定された実装順序に修正を加えることにより、実際に行われた実装順序を記憶する。

次いで、当該基板Ｐの全ての実装ポイントについて部品の実装が終了したか否かを判断し（ステップＳ６）、ここで終了していないと判断した場合には、ステップＳ１にリターンしてヘッドユニット１５を部品供給部１２に移動させる。一方、ステップＳ６でＹＥＳと判断した場合には、コンベア１１Ａ，１１Ｂを駆動して当該基板Ｐを実装検査装置４へと搬出する。これにより当該基板Ｐに対する一連の実装処理が終了する。

次に、図８，図９に基づいて実装検査装置４の検査処理制御について説明する。

検査処理では、まず基板搬送手段３２を駆動して基板Ｐを装置内に搬入するとともに可動部３２Ｂに位置決めし、この状態で、撮像ユニット４５およびテーブル３６を移動させて基板Ｐ上の各実装ポイントを順次撮像することにより、各実装ポイントの画像データに基づき主制御部７１において部品の実装ずれ量等の演算処理を行うとともに、その合否、つまり実装ずれ量が許容値内か否かの判別を行う（ステップＳ１１，Ｓ１２）。

そして、全ての実装ポイントについてその認識が終了すると（ステップＳ１２でＹＥＳ）、実装ポイントのうち不合格ポイントが有るか否か、すなわち実装ずれが許容値を超えている実装ポイントが有るか否かを判断する（ステップＳ１３）。

ここで、ＮＯと判断した場合には、当該基板Ｐの検査処理を終了し、基板搬送手段３２を駆動して当該基板Ｐを次工程、すなわちリフロー炉５に搬出する。これに対し、ステップＳ１３でＹＥＳと判断した場合には、ステップＳ１４〜Ｓ２２の干渉判別処理を実行する。

この処理では、まず、実装装置３の前記実装履歴記憶部６５に記憶されている実装履歴のうち当該基板Ｐに関する実装履歴情報を主制御部７１に読込む（ステップＳ１４）。なお、この実装履歴情報は、主制御部７１からデータ通信部７５，６６を介して送信される要求信号に応じて実装装置３の制御装置６０から送信される。すなわち、各基板Ｐには、それぞれ識別情報がバーコードやＱＲコードとして表示され、この識別情報が実装装置３の図外の撮像装置および実装検査装置４の前記撮像ユニット４５により読み取られるようになっており、主制御部７１において不合格ポイントが検出されると、実装履歴情報を要求する信号が当該基板Ｐの識別情報と共に主制御部７１から実装装置３に出力される。これにより該当する基板Ｐの実装履歴情報が制御装置６０の実装履歴記憶部６５から読み出されて実装検査装置４の制御装置７０に送信されるようになっている。

不合格ポイントに関する実装履歴情報の読込まれると、当該情報に基づいて不合格ポイントの部品（先発部品）の実装順序Ｃ_ｎを特定し、さらにこの不合格ポイントの直後に実装が行われた部品（実装順序Ｃ_ｎ＋１の部品；後発部品）を特定する（ステップＳ１５，Ｓ１６）。

そして、制御装置７０から送信される上記実装履歴情報と、検査プログラム記憶部７２に記憶された部品関連データおよびヘッド関連データとに基づき、実装順序Ｃ_ｎ＋１の部品（後発部品）または当該部品を吸着保持したノズル２１ａ（実装用ヘッド２１）が、当該部品の実装時に不合格ポイントに先に実装されていた部品（先発部品）に対して干渉したか否かの判別を行う（ステップＳ１７）。

図９は、このステップＳ１７の処理のサブルーチンを示している。この処理では、まず部品関連データ、ノズル関連データおよび実装履歴情報に基づき、不合格ポイントに実装された部品（実装順序Ｃ_ｎの部品；以下便宜上Ｃ_ｎ部品という）、実装順序Ｃ_ｎ＋１の部品（以下便宜上Ｃ_ｎ＋１部品という）、Ｃ_ｎ＋１部品の実装に用いられたノズル２１ａのそれぞれ３次元イメージデータを前記イメージデータ作成部７４ａにおいて作成し（ステップＳ３０〜Ｓ３２）、さらにステップＳ３１，Ｓ３２で作成した各イメージスデータを合成することによりＣ_ｎ＋１部品をノズル２１ａにより吸着した状態の３次元イメージデータを作成する（ステップＳ３３）。この際、実装履歴情報のうち部品の認識結果（図７のステップＳ２の認識結果）に基づき部品吸着状態のイメージデータを作成する。

そして、各イメージデータを合成し、すなわち基板Ｐの不合格ポイントにＣ_ｎ部品のイメージを配置するとともにＣ_ｎ＋１部品のイメージをその実装ポイント（実装順序Ｃ_ｎ＋１の実装ポイント）に配置し、Ｃ_ｎ＋１部品またはこれを吸着したノズル２１ａとＣ_ｎ部品とのイメージ同士の重合の有無を判別する（ステップＳ３４）。

図８に戻って、次に、ステップＳ１８でＣ_ｎ部品と、Ｃ_ｎ＋１部品またはノズル２１ａの干渉の有無を、上記ステップＳ３４の処理結果に基づいて判別する。すなわち、部品等のイメージ同士が重合する場合には、ステップＳ１８でＹＥＳと判断する。

ステップＳ１８でＹＥＳと判断した場合には、ステップＳ１９に移行し、その結果を操作部７７の表示手段に表示させる（ステップＳ１９）。この場合には、実装不良（実装ずれ）が発生しているポイントおよびＣ_ｎ部品を表示するとともに、当該ポイントで干渉トラブルが発生していた旨の表示、干渉を起こした実装順序Ｃ_ｎ＋１の実装ポイント、Ｃ_ｎ＋１部品、ノズル２１ａの識別番号等の表示を行う。なお、複数の実装ポイントについて実装不良（実装ずれ）が発生している場合には、全ての実装ポイントについて同様の表示を行う。

これに対してステップＳ１８でＮＯと判断した場合には、ステップＳ２０に移行し、さらに当該Ｃ_ｎ＋１部品が最終部品か否か、つまり当該基板Ｐに最後に実装された部品か否かを判別し、ここでＮＯと判断した場合には、当該Ｃ_ｎ＋１部品の次に実装が行われた部品（実装順序Ｃ_ｎ＋２）をＣ_ｎ＋１部品と特定してステップＳ１７に移行する（ステップＳ２２）。これにより、Ｃ_ｎ部品の後に実装が行われた部品（又は当該部品を吸着するノズル２１ａ）と当該Ｃ_ｎ部品との干渉の有無判別を順次行う。

なお、ステップＳ２０でＹＥＳと判断した場合には、その結果を操作部７７の表示手段に表示する（ステップＳ２１）。この場合には、実装不良（実装ずれ）が発生しているポイントおよびＣ_ｎ部品を表示するとともに、干渉トラブルは発生していない旨の表示等を行う。なお、複数の実装ポイントについて実装不良（実装ずれ）が発生している場合には、全ての実装ポイントについて同様の表示を行う。

こうしてステップＳ１９，Ｓ２１の処理を終了すると、例えばオペレータによる当該基板Ｐの目視検査を経た後、当該基板Ｐをリフロー炉５に搬出する、あるいはライン落ちさせ本フローチャートを終了する。

以上のような部品実装ラインによると、実装装置３の部品実装処理において部品の実装ずれが発生すると、実装検査装置４において当該実装ずれが検出されてその旨が操作部７７に表示されるが、この場合、上記の実装検査装置４では、実際に行われた部品の実装順序に基づき、その実装ずれが当該実装順序に起因して発生したものか、すなわち部品同士又は部品と実装用ヘッド２１の干渉により発生したものか否かを自動的に判別し、その結果を操作部７７により表示するように構成されているので、実装ずれが発生した場合であって、かつその原因が実装順序によるものである場合には、オペレータは操作部７７の表示から直ちに実装ずれの原因を特定することができ、また、実装ずれの原因が実装順序によるものでない場合であっても、オペレータは、実装順序を除外して実装ずれの原因分析を行うことができる。つまり、オペレータによる実装ずれ原因の絞り込み作業を有効に支援することができる。

従って、実装ずれが発生した場合の対策をより速やかに講じることが可能となり、その結果、実装ずれによるライン落ち等の発生を低減させて部品実装ラインの歩留まりを向上させることができるようになる。具体的には、部品の吸着ミス等により、本来、先に実装されるはずの部品が後回しになった結果、後回しにされた部品を実装する際に基板上の部品（実装済みの部品）に吸着部品やノズル２１ａが干渉して基板Ｐ上の部品が位置ずれを起こす場合があるが、このような場合、オペレータは、実装ずれの原因を直ちに特定することができる。従って、オペレータは、実装順序を入れ替える際の制約をプログラム上設けることにより、上記のような実装ずれの再発を防止することができ、その結果、基板Ｐを円滑に生産できるようになる。

特に、当実施形態では、部品の実装過程で実際される部品認識処理（図７のステップＳ２の処理）の結果を実装履歴として記憶しておき、実装検査装置４における干渉判別処理では、この部品認識処理の結果に基づきイメージデータを作成することにより、実装用ヘッド２１による部品吸着状態をより忠実に再現した上で部品同士又は部品と実装用ヘッド２１との干渉の有無を判別するようにしているので、干渉有無の判別結果の信頼性が高い。従って、高い信頼性をもって実装ずれ原因の絞り込み支援を行うことができる。

なお、以上説明した部品実装ラインは、本発明に係る干渉検知装置が組込まれた部品実装システムの一実施形態であって、部品実装システムや実装検査装置４等の具体的な構成、干渉検知装置の具体的な構成はもとより、部品同士の干渉等を検知する具体的な方法（干渉検知方法）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。例えば次のような構成、あるいは方法を採用することもできる。

（１）実施形態では、部品実装時の部品認識処理（図７のステップＳ２の処理）の結果を実装履歴として記憶しておき、干渉判別処理では、この結果を加味した上で干渉有無の判別を行うようにしているが、部品認識結果を加味することなく干渉判別処理を行うようにしてもよい。この場合には、例えば検査プログラム記憶部７２に記憶されている部品関連データおよびヘッド関連データに基づきＣ_ｎ＋１部品のノズル中心に対する理論上起こりえる最大の吸着ずれ量を演算し、その演算結果を加味してイメージデータの作成（図９のステップＳ３３の処理）を実行するようにしてもよい。このようにすれば、記憶すべきデータを低減することができるため実装履歴記憶部６５の記憶容量を稼ぐことができるというメリットがある。

（２）実施形態では、実装ずれが生じたＣ_ｎ部品、その後に実装されたＣ_ｎ＋１部品およびノズル２１ａの３次元イメージデータを作成し、これらの重合関係を調べることによりＣ_ｎ部品とＣ_ｎ＋１部品又はノズル２１ａとが干渉したか否かを判別するようにしているが、これらのイメージデータとして２次元のイメージデータを作成し、これらの重合関係を調べることにより干渉の有無を判別するようにしてもよい。

（３）実施形態では、実装検査装置４による検査の結果、実装ずれが検出された場合には、干渉判別処理が実施されるようになっているが、例えば、オペレータの目視検査により実装ずれが発見された場合にも当該干渉判別処理を実施し得るようにしてもよい。

この場合には、例えば操作部７７の表示手段により基板Ｐのグラフィック表示を行い、オペレータがマウス（入力手段）を使って実装ずれが発生した実装ポイント（不合格ポイント）を入力して特定することにより、以降、図８のステップＳ１４〜Ｓ２２の処理が実行されるように構成すればよい。なお、不合格ポイントを指示する方法、上記のようにマウスを用いる方法以外に、実装ポイントをキーボード（入力手段）の操作により入力することにより指示するようにしてもよい。

（４）実施形態では、干渉判別処理を実装検査装置４の制御装置７０において行うようにしているが、例えば不良発生を中央管理装置８において統括的に管理するような場合には、この干渉判別処理を中央管理装置８で行うようにしてもよい。この場合には、実装履歴記憶部を中央管理装置８に設け、各基板Ｐの実装履歴情報を実装装置３から送信することにより中央管理装置８に格納し、実装検査装置４において実装ずれが発生した場合には、その検査結果を実装検査装置４から中央管理装置８に送信し、中央管理装置８において干渉判別処理を行い、その結果を中央管理装置８の操作部において表示するようにしてもよい。すなわち、本発明に係る実装情報記憶手段、特定手段および判別手段を中央管理装置８に設けるようにしてもよい。

（５）実施形態では、実装装置３と実装検査装置４とが別個独立に構成された部品実装ライン（システム）に本発明を適用した例について説明したが、実装装置３と実装検査装置４とが一体化されているもの、例えばヘッドユニット１５に基板認識用のカメラ（撮像手段）が搭載され、当該カメラにより基板Ｐ上に実装された部品の実装状態を画像認識するように構成されたものについても、勿論、本発明は適用可能である。

（６）また、実施形態では、各実装用ヘッド２１による吸着部品を実装に先立ち撮像ユニット２２により撮像することにより、各実装用ヘッド２１による部品の吸着（保持）状態を認識するように構成されているが、例えば撮像ユニット２２の代わりに、レーザ光等の平行光線の照射部と受光部とを具備したレーザユニットを設け、吸着部品に対して水平方向に平行光線を照射しつつその受光幅を検出することにより各実装用ヘッド２１による部品の吸着状態を認識するように構成してもよい。この場合、例えばヘッドユニット１５とは別体にレーザユニットを設け、部品吸着後、ヘッドユニット１５をこのレーザユニットに移動（経由）させて部品の吸着状態を認識させるようにしてもよいし、また、ヘッドユニット１５にレーザユニットを搭載し、部品吸着後、基板Ｐ上へのヘッドユニット１５の移動中に、部品の吸着状態を認識させるようにしてもよい。

本発明に係る干渉検知装置が適用される部品実装ライン（システム）の一例を示す模式図である。 実装装置の構成を示す平面略図である。 実装装置の構成を示す正面略図である。 実装検査装置の構成を示す平面略図である。 実装検査装置の構成を示す正面略図である。 実装装置および実装検査装置の各制御装置の構成を示すブロック図である（同図中右側部分が実装装置の制御装置、同左側部分が実装検査装置の制御装置を示す）。 制御装置による実装動作制御の一例を示すフローチャートである。 制御装置による検査動作制御の一例を示すフローチャート（メインルーチン）である。 制御装置による検査動作制御の一例を示すフローチャート（サブルーチン）である。

符号の説明

１ はんだ印刷装置
２ 印刷検査装置
３ 実装装置
４ 実装検査装置
５ リフロー炉
６ はんだ付検査装置
８ 中央管理装置
６０，７０ 制御装置
６１，７１ 主制御部
６２ 実装プログラム記憶部
６３，７３ モータ制御部
６４，７４ 画像処理部
７４ａ イメージデータ作成部
６５ 実装履歴記憶部
６６，７５ データ通信部
６７，７７ 操作部
７２ 検査プログラム記憶部

Claims (6)

1. 部品保持用のヘッドを有し、このヘッドにより部品を保持して基板上に実装する実装装置と、部品実装後の基板の画像認識に基づき部品の実装状態を検査する検査装置とを備えた実装システムにおいて実装ずれが発生した場合にその原因を検知する方法であって、
   基板への部品の実装時に、部品の実際の実装順序を記憶しておき、前記検査において実装ずれが発生した際には、実装ずれが生じた当該部品を先発部品としてその後に実装された後発部品を前記実装順序に基づいて特定し、後発部品の実装時に、当該部品又は当該部品を保持した前記ヘッドと前記先発部品とが互いに干渉するか否かを判別する
   ことを特徴とする干渉検知方法。
2. 請求項１に記載の干渉検知方法において、
   前記先発部品の直後に実装された部品を第１後発部品として特定し、この第１後発部品の実装時に当該第１後発部品又は当該部品を保持した前記ヘッドと先行部品とが互いに干渉するか否かを判別し、干渉しない場合には、第１後発部品の直後に実装された部品を第２後発部品として特定し、この第２後発部品又は当該部品を保持した前記ヘッドの実装時に当該第２後発部品と先行部品とが互いに干渉するか否かを判別し、以降、同様にして順次後発部品を特定しながら後発部品又は当該部品を保持した前記ヘッドと先行部品との干渉の有無を判別する
   ことを特徴とする干渉検知方法。
3. 請求項１又は２に記載の干渉検知方法において、
   基板への実装に先立ち前記ヘッドに保持された部品の当該保持状態を予め調べておき、この保持状態に基づいて前記後発部品と先行部品との干渉の有無を判別する
   ことを特徴とする干渉検知方法。
4. 部品保持用のヘッドを有し、このヘッドにより部品を保持して基板上に実装する実装装置と、部品実装後の基板の画像認識に基づき部品の実装状態を検査する検査装置とを備えた実装システムに組込まれ、実装ずれが発生した場合にその原因を検知する装置であって、
   部品の形態およびサイズに関する情報を含む部品情報を記憶する実装関連情報記憶手段と、
   基板への部品の実装時に、部品の実際の実装順序を記憶する実装順序記憶手段と、
   実装ずれが発生した部品を先発部品としたときにその後に実装された後発部品を前記実装順序記憶手段に記憶される情報に基づいて特定する特定手段と、
   この特定手段により特定された前記後発部品の実装時に、当該後発部品と先発部品とが互いに干渉したか否かを前記実装関連情報記憶手段に記憶される情報に基づいて判別する判別手段とを備えている
   ことを特徴とする干渉検知装置。
5. 請求項４に記載の干渉検知装置において、
   前記実装装置は、基板への実装に先立ち前記ヘッドに保持された部品の保持状態を認識する部品認識手段を有するものであって、
   前記部品認識手段による各部品の認識結果を記憶する認識結果記憶手段をさらに備え、
   前記判別手段は、実装関連情報記憶手段に記憶される情報に加えてこの認識結果記憶手段に記憶される情報に基づいて先発部品と後発部品との干渉の有無を判別する
   ことを特徴とする干渉検知装置。
6. 請求項４又は５に記載の干渉検知装置において、
   前記実装関連情報記憶手段にさらに前記ヘッドの形態およびサイズに関するヘッド情報が記憶され、
   前記判別手段は、さらに後発部品を保持するヘッドと先発部品とが互いに干渉したか否かを前記実装関連情報記憶手段に記憶される情報に基づいて判別する
   ことを特徴とする干渉検知装置。

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