JP4697176B2 - 部品実装装置の部品持ち帰り検査装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、部品の搭載動作終了後のノズルが部品の持ち帰りをしているかどうかを検査する部品実装装置の部品持ち帰り検査装置及び方法に関するものである。

部品実装装置は基板に対して移動自在な搭載ヘッドを備えており、搭載ヘッドは部品吸着用の複数のノズルによって部品をピックアップ（吸着）し、その部品を基板上の所定の搭載位置に搭載する。このような部品実装装置では、何らかの原因によって部品を基板へ搭載することができずに部品の搭載動作終了後にその部品を持ち帰ってくることがある。このような部品の持ち帰りをそのままにしておくと、基板に搭載されるべき部品が搭載されずにその基板が不良品となってしまうばかりでなく、持ち帰った部品と次に吸着しようとしている部品とを干渉させて部品やノズルを破損させてしまったり、次に部品を搭載しようとしている基板に持ち帰った部品を誤搭載してしまったりするなどのおそれがあるため、部品の基板への搭載動作が終わった後には、次の部品搭載動作に入る前に部品の持ち帰り検査が行われる。部品持ち帰り検査としては、例えば、部品の基板への搭載動作を終えたノズルを各々カメラで撮像し、画像認識することによって、各ノズルが部品の持ち帰りをしているかどうかを検査するものが知られている（特許文献１）。
特開２００６−４１１５８号公報

しかしながら、部品の持ち帰りをしているかどうかの検査を搭載ヘッドが備える全ノズルについて個別に実行すると検査時間が多大となり、部品実装工程全体の作業効率が低下してしまうという問題点があった。また、上記のようにノズルを画像認識して部品の持ち帰りの有無を検査するものでは、ノズルと画像認識手段とを近接させる必要があるため搭載ヘッドの移動等に時間がかかるうえ（ノズル本数が多い場合等には特に）、部品が微小化するほど部品の持ち帰りをしているかどうかの判断が難しくなるという問題点があった。

そこで本発明は、検査全体に要する時間を従来に比べて短縮することができ、部品実装工程全体の作業効率を向上させることができる部品実装装置の部品持ち帰り検査装置及び方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の部品実装装置の部品持ち帰り検査装置は、搭載ヘッドに列状に並んで設けられた複数の部品吸着用のノズルと、ノズルの配列方向に検査光を投光する投光器及び投光器が投光する検査光を受光する受光器から成る光センサと、部品の搭載動作を終えた各ノズルを個別に上下動させてそのノズルの下端部が前記検査光を上下方向に通過するようにし、このときの受光器の検査光の受光状態の変化に基づいてそのノズルが部品の持ち帰りをしているかどうかを検査する個別検査を全ノズルについて行う検査実行手段とを備えた部品実装装置の部品持ち帰り検査装置であって、検査実行手段は、全ノズルについて個別検査を行う前に、部品の搭載動作を終えた全ノズルを、ノズルが部品の持ち帰りをしている場合にのみその部品によって前記検査光が遮断される所定の検査位置に移動させ、このとき受光器が検査光を受光するか否かに基づいて全ノズルの中に部品の持ち帰りをしているノズルが存在するかどうかを検査し、その結果全ノズルの中に部品の持ち帰りをしているノズルが存在していた場合にのみ、全ノズルについて個別検査を行う。

請求項２に記載の部品実装装置の部品持ち帰り検査装置は、請求項１に記載の部品実装装置の部品持ち帰り検査装置であって、光センサを構成する投光器と受光器が、搭載ヘッドに設けられた複数のノズルが形成するノズル列を両側から挟む位置に対向して設けられている。

請求項３に記載の部品実装装置の部品持ち帰り検査装置は、請求項１又は２に記載の部品実装装置の部品持ち帰り検査装置であって、前記検査位置は吸着対象とする部品のサイズに応じて可変に設定される。

請求項４に記載の部品実装装置の部品持ち帰り検査方法は、搭載ヘッドに列状に並んで設けられた複数の部品吸着用のノズルと、ノズルの配列方向に検査光を投光する投光器及び投光器が投光する検査光を受光する受光器から成る光センサとを備えた部品実装装置において、部品の搭載動作を終えた各ノズルを個別に上下動させてそのノズルの下端部が前記検査光を上下方向に通過するようにし、このときの受光器の検査光の受光状態の変化に基づいてそのノズルが部品の持ち帰りをしているかどうかを検査する個別検査を全ノズルについて行う部品実装装置の部品持ち帰り検査方法であって、全ノズルについて個別検査を行う前に、部品の搭載動作を終えた全ノズルを、ノズルが部品の持ち帰りをしている場合にのみその部品によって前記検査光が遮断される所定の検査位置に移動させ、このとき受光器が検査光を受光するか否かに基づいて全ノズルの中に部品の持ち帰りをしているノズルが存在するかどうかを検査し、その結果全ノズルの中に部品の持ち帰りをしているノズルが存在していた場合にのみ、全ノズルについて個別検査を行う。

本発明では、部品の搭載動作終了後のノズルが部品の持ち帰りをしているかどうかを検査するにおいて、そのノズルが部品の持ち帰りをしているかどうかの個別検査を全ノズルについて行う前に、全ノズルの中に部品の持ち帰りをしているノズルが存在するかどうかの検査を行い、その結果全ノズルの中に部品の持ち帰りをしているノズルが存在していた場合にのみ全ノズルについて個別検査を行うようになっている。このため、部品の持ち帰りをしているノズルが存在していないにも拘らず全ノズルについて個別検査を行うといった無駄が省かれ、検査全体に要する時間を従来に比べて短縮することができるので、部品実装工程全体の作業効率を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施の形態における部品実装装置の平面図、図２は本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える搭載ヘッドの斜視図、図３は本発明の一実施の形態における部品実装装置の制御系統図、図４は本発明の一実施の形態における部品実装工程の手順を示すフローチャート、図５及び図６は本発明の一実施の形態における部品持ち帰り検査方法の工程説明図、図７（ａ），（ｂ）は本発明の一実施の形態における搭載ヘッドの部分拡大図である。

図１において、部品実装装置１は基台２上に一の水平方向（Ｘ軸方向）に延びた基板搬送路３を有しており、基板搬送路３の上方には一対のＹ軸テーブル４が基板搬送路３と直交する水平方向（Ｙ軸方向）に延びている。これら一対のＹ軸テーブル４にはＸ軸方向に延びた２つのＸ軸テーブル５それぞれの両端が支持されており、各Ｘ軸テーブル５はそれぞれＹ軸テーブル４に沿ってＹ軸方向に移動自在になっている。

各Ｘ軸テーブル５にはＸ軸テーブル５に沿ってＸ軸方向に移動自在な移動ステージ６が設けられており、各移動ステージ６には搭載ヘッド７が取り付けられている。また、基台２の基板搬送路３の両側にはＹ軸方向に延びたパーツフィーダ９がＸ軸方向に複数並んで取り付けられている。

基板搬送路３は基板１０を所定の位置に位置決めし、各パーツフィーダ９は部品（電子部品）Ｐ（後掲の図５参照）を所定のピックアップ位置に供給する。移動ステージ６は、Ｘ軸テーブル５のＹ軸方向への移動と移動ステージ６自身のＸ軸方向への移動とによって基板搬送路３に位置決めされた基板１０に対して相対移動し、搭載ヘッド７を基板１０に対して移動させる。

図２において、搭載ヘッド７は列状に並んで設けられた複数の部品吸着用のノズル８を備えている。本実施の形態では、ノズル８は搭載ヘッド７に対してＸ軸方向及びＹ軸方向の２次元に配列されており、Ｘ軸方向に６本のノズル８が並んで成るノズル列がＹ軸方向に２列設けられた構成となっている。

図３において、部品実装装置１が備える制御装置２０は、基板搬送路３を駆動する搬送路駆動機構２１、Ｘ軸テーブル５をＹ軸テーブル４に沿って移動させるＸ軸テーブル駆動機構２２、移動ステージ６をＸ軸テーブル５に沿って移動させる移動ステージ駆動機構２３、各ノズル８を搭載ヘッド７に対して個別に上下動させるノズル駆動機構２４、各ノズル８に部品Ｐを吸着させる吸着機構２５、基台２に備えられた部品カメラ１１、搭載ヘッド７に設けられた光センサ１２及びノズル高さ検出手段１３の各動作制御のほか、前述のパーツフィーダ９の動作制御を行う。

図２において、光センサ１２はノズル８の配列方向に検査光を投光する投光器１２ａ及び投光器１２ａが投光する検査光を受光する受光器１２ｂから成っており、搭載ヘッド７の下部の２列のノズル列を両側から挟む位置に投光器１２ａと受光器１２ｂが対向して配置されている。受光器１２ｂは投光器１２ａが投光する検査光を受光しているときに受光信号を制御装置２０に出力する。なお、本実施の形態では、上述のように２つのノズル列を備えているため、投光器１２ａは各ノズル列に対応した２本の検査光を投光し、受光器１２ｂはその各ノズル列に対応して投光された２本の検査光をそれぞれ受光するものとする。

ノズル高さ検出手段１３は例えばノズル駆動機構２４においてノズル８を上下動させるモータエンコーダから成り、光センサ１２の検査光の光軸１２ｃ（後掲の図５参照）に対する各ノズル８の相対高さを検出し、その検出結果を制御装置２０に出力する。

制御装置２０とデータのやり取りが可能なプログラム格納部２６には実装動作プログラムが記憶されており、制御装置２０はこの実装動作プログラムに基づいて部品実装装置１の各部の動作制御を行い、部品Ｐをピックアップして基板１０に実装する部品実装工程を実行する。以下、図４〜図６を用いて制御装置２０が行う部品Ｐの基板１０への実装手順を説明する。

制御装置２０は、先ず、基板搬送路３の駆動制御を行って基板１０を所定の位置に位置決めする（ステップＳ１）。基板１０を所定の位置に位置決めしたら、搭載ヘッド７を部品Ｐのピックアップ位置（パーツフィーダ９の上方）に移動させて、全てのノズル８について部品Ｐのピックアップを行う（ステップＳ２）。全てのノズル８について部品Ｐをビップアックしたら、搭載ヘッド７を部品カメラ１１の上方に移動させて、各ノズル８が吸着している部品Ｐのそれぞれについて画像認識を行う（ステップＳ３）。そして、画像認識によって得られた情報に基づく所要の補正を行って、各ノズル８が吸着している部品Ｐをそれぞれ基板１０上の所定の搭載位置に搭載し（ステップＳ４、図５（ａ））、その後ノズル８を所定の検査位置に移動させる（ステップＳ５、図５（ｂ））。

ここで、上記検査位置は、ノズル８が部品Ｐの持ち帰りをしている場合にのみその部品
Ｐによって光センサ１２の検査光が遮断される位置に設定される。検査光が遮断されるか否かによって部品Ｐの持ち帰りの有無を正確に判断できるようにするためには、現在吸着対象となっている部品Ｐのサイズに応じて検査位置を可変に設定できるようにし、例えばノズル８に吸着されている（ノズル８が持ち帰った）部品Ｐの高さ方向の中間部（高さ方向寸法の１／２）辺りで検査光が遮断されるようにするとよい。本実施の形態における部品実装装置１では、制御装置２０とデータのやり取りが可能な部品データライブラリ２７（図３）に、この部品実装装置１において実装対象（すなわちノズル８の吸着対象）となり得る部品Ｐのサイズデータが記憶されており、部品Ｐの実装工程開始前に、部品実装装置１に備えられた入力装置（例えばタッチパネル）等からこれから実装しようとする部品Ｐの種類を入力しておくと、その入力した部品Ｐの種類に応じたサイズデータが部品データライブラリ２７から読み出されて自動的に設定され、これとともに部品Ｐのサイズに応じた最適の検査位置（例えば上記のようにノズル８に吸着されている部品Ｐの高さ方向寸法の１／２の位置で検査光が遮断されるような位置）が自動で設定されるようになっている。

ステップＳ５が終了したら、まだ部品Ｐの搭載動作を行っていないノズル８があるかどうかの判断を行い（ステップＳ６）、部品Ｐの搭載動作をまだ行っていないノズル８がある場合にはステップＳ４に戻ってそのノズル８についての部品Ｐの搭載動作を行う。

ステップＳ４〜Ｓ６の繰り返し処理が終了して全ノズル８が検査位置に位置したら（図５（ｃ））、全ノズル８の中に部品Ｐの持ち帰りをしているノズル８が存在するかどうかの検査（以下、前検査と称する）を行う（ステップＳ７）。この前検査は、光センサ１２の投光器１２ａから受光器１２ｂへ向けて検査光を投光し、受光器１２ｂが受光信号を出力するか（検査光を受光したか）、出力しないか（検査光を受光しなかったか）を検出することによって行う。

ここで、受光器１２ｂが受光信号を出力した場合には、検査光路上には部品Ｐが存在しないことになるので、全ノズル８の中に部品Ｐの持ち帰りをしているノズル８が存在しないことが分かり、受光器１２ｂが受光信号を出力しなかった場合には、検査光路上に部品Ｐが存在することになるので、全ノズル８の中に部品Ｐの持ち帰りをしているノズル８が存在することが分かる。但し、ここで部品Ｐの持ち帰りをしているノズル８が存在することが分かった場合でも、部品Ｐの持ち帰りをしているノズル８を特定することはできない。図５（ｃ）では、図の左から３番目のノズル８が部品Ｐの持ち帰りをしているノズル８に該当するが、この段階ではまだこのノズル８が部品Ｐの持ち帰りをしているノズル８であることは特定できない。

ステップＳ７の前検査が終了したら、受光器１２ｂからの受光信号の有無に基づき、上記の要領で、全ノズル８の中に部品Ｐの持ち帰りをしているノズル８が存在するかどうかの判断を行う（ステップＳ８）。そして、全ノズル８の中に部品Ｐの持ち帰りをしているノズル８が存在しないと判断した場合には一連の処理を終了し、全ノズル８の中に部品Ｐの持ち帰りをしているノズル８が存在すると判断した場合には、引き続き部品Ｐの持ち帰りをしているノズル８の特定を行うために、次のステップＳ９に進む。

ステップＳ９では、全ノズル８を上動させて一旦待機位置に移動させる（図６（ａ））。待機位置は、部品Ｐの持ち帰りをしている場合であっても検査光を遮断しない任意の位置に設定される。

全ノズル８を待機位置に位置させたら、各ノズル８を個別に上下動させてそのノズル８が部品Ｐの持ち帰りをしているかどうかを検査する個別検査を行い、その結果を制御装置２０とデータのやり取りが可能な検査データ記憶部２８（図３）に記憶させる。そして、
このような個別検査工程を個別検査が未終了のノズル８がなくなるまで繰り返す（ステップＳ１０，Ｓ１１。図６（ｂ），（ｃ））。

個別検査は、全ノズル８を個別に上下動させてノズル８の下端部が検査光を上下方向に通過するようにし、このときの受光器１２ｂの検査光の受光状態の変化に基づいて行う。例えば、ノズル８の下端部が光センサ１２の検査光の光軸１２ｃ上にあるときのノズル８の高さ（このノズル８の高さはノズル８の下端部を光センサ１２の検査光の光軸１２ｃ上に位置させたときのノズル高さ検出手段１３の出力から知ることができる）がｄ１として既知である場合（図７（ａ））、部品Ｐの持ち帰りをしていることが検出されたノズル８を待機位置から下降させていったときに、最初に光センサ１２の受光信号が出力されなくなった（受光器１２ｂの検査光の受光状態が受光から非受光に切り替わった）ときのノズル８の高さがｄ２であったとすると（図７（ｂ））、Δ＝ｄ２−ｄ１の値を部品データライブラリ２７に予め記憶されている部品Ｐの厚さｔと比較し、Δがｔについて定めた基準値内（例えばｔの半分以上）であればそのノズル８は部品Ｐの持ち帰りをしていると判断し、Δが基準値外（例えばｔの半分以下）であればそのノズル８は部品Ｐの持ち帰りをしていないと判断する。これにより部品Ｐの持ち帰りをしているノズル８の特定が可能となる。

ステップＳ１０，Ｓ１１の繰り返し処理が終了したら、制御装置２０は検査データ記憶部２８に記憶した全ノズル８についての個別検査の結果を参照し、全ノズル８の中から部品Ｐの持ち帰りをしているノズル８の特定できるかどうかの判断を行う（ステップＳ１２）。その結果、全ノズル８の中から部品Ｐの持ち帰りをしているノズル８を特定できなかった場合には（ステップＳ７の前検査において、何らかの理由により光センサ１２から受光信号が出力されなかったような場合にはこのようなケースがあり得る）、部品Ｐの持ち帰りなしとして一連の処理を終了する。

一方、ステップＳ１２において、全ノズル８の中から部品Ｐの持ち帰りをしているノズル８を特定できた場合には、その特定したノズル８が搭載すべきであった部品Ｐの基板１０上での搭載位置を搭載ヘッド７に設けられた撮像手段１４によって視認し（ステップＳ１３）、その搭載位置が部品Ｐを搭載可能な状態になっていることの確認を行ったうえで、持ち帰った部品Ｐを廃棄する（ステップＳ１４）。この部品Ｐの廃棄は、搭載ヘッド８を基台２上に設置された廃棄ボックス１５（図１）の上方に移動させ、ノズル８の吸着力を解除することによって行う。

持ち帰った部品Ｐを廃棄したら、ステップＳ２以降の処理を行って、ステップＳ１４において部品Ｐを廃棄したノズル８に改めて部品Ｐをピックアップさせるとともに、前検査等の処理を行う。但し、ステップＳ１４からステップＳ２に戻った場合には、ステップＳ２〜Ｓ６の処理は、部品Ｐを廃棄したノズル８についてのみ行う。そして、前検査以降のステップＳ８において部品Ｐの持ち帰りをしているノズル８が存在していなかったと判断し、或いはステップＳ１２において部品Ｐの持ち帰りをしているノズル８を特定できなかった場合には、一連の処理を終了する。

上記のように、本実施の形態における部品実装装置１は、列状に並んで設けられた複数のノズル８の各々に部品Ｐの基板１０への搭載をさせた後、次の部品Ｐのピックアップ工程に入る前に、各ノズル８が部品Ｐの持ち帰りをしているかどうかの検査を行う装置として、複数のノズル８、光センサ１２及び検査実行手段から成る部品持ち帰り検査装置を備えている。検査実行手段は、制御装置２０及びこの制御装置２０によって動作制御がなされるノズル駆動機構２４、吸着機構２５等から成り、部品Ｐの搭載動作を終えた各ノズル８を個別に上下動させてそのノズル８の下端部が光センサ１２の検査光を上下方向に通過するようにし、このときの受光器１２ｂの検査光の受光状態の変化に基づいてそのノズル
８が部品Ｐの持ち帰りをしているかどうかを検査する個別検査を全ノズル８について行う。

そして、この検査実行手段は、全ノズル８について個別検査を行う前に、部品Ｐの搭載動作を終えた全ノズル８を、ノズル８が部品Ｐの持ち帰りをしている場合にのみその部品によって光センサ１２の検査光が遮断される所定の検査位置に移動させ、このとき受光器１２ｂが検査光を受光するか否かに基づいて全ノズル８の中に部品Ｐの持ち帰りをしているノズル８が存在するかどうかを検査し、その結果全ノズル８の中に部品Ｐの持ち帰りをしているノズル８が存在していた場合にのみ、全ノズル８について個別検査を行うようになっている。

このように本実施の形態における部品実装装置１の部品持ち帰り検査装置及びこの部品持ち帰り検査装置が行う部品持ち帰り検査方法では、部品Ｐの搭載動作終了後のノズル８が部品Ｐの持ち帰りをしているかどうかを検査するにおいて、個別検査を全ノズル８について行う前に、先ず全ノズル８の中に部品Ｐの持ち帰りをしているノズル８が存在するかどうかの検査を行い、その結果全ノズル８の中に部品Ｐの持ち帰りをしているノズル８が存在していた場合にのみ個別検査を行うようになっている。このため、部品Ｐの持ち帰りをしているノズル８が存在していないにも拘らず全ノズル８について個別検査を行うといった無駄が省かれ、検査全体に要する時間を従来に比べて短縮することができるので、部品実装工程全体の作業効率を向上させることができる。

これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述の実施の形態に記載したものに限定されない。例えば、上述の実施の形態では、光センサ１２を構成する投光器１２ａと受光器１２ｂが搭載ヘッド７に設けられた複数のノズル８が形成するノズル列を両側から挟む位置に対向して設けられていたが、光センサ１２は必ずしも搭載ヘッド７に設けられていなくてもよく、基台２上に工程設置されていてもよい。しかし、上述の実施の形態のように光センサ１２が搭載ヘッド７に設けられているのであれば、部品Ｐを基板１０に搭載する動作を行った後、次の部品Ｐのピックアップを行うために搭載ヘッド７をパーツフィーダ９へ向かって移動させている間に部品Ｐの持ち帰り検査を実行できるという利点がある。

検査全体に要する時間を従来に比べて短縮することができ、部品実装工程全体の作業効率を向上させることができる。

本発明の一実施の形態における部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える搭載ヘッドの斜視図 本発明の一実施の形態における部品実装装置の制御系統図 本発明の一実施の形態における部品実装工程の手順を示すフローチャート 本発明の一実施の形態における部品持ち帰り検査方法の工程説明図 本発明の一実施の形態における部品持ち帰り検査方法の工程説明図 （ａ），（ｂ）本発明の一実施の形態における搭載ヘッドの部分拡大図

符号の説明

１ 部品実装装置
７ 搭載ヘッド
８ ノズル
１２ 光センサ
１２ａ 投光器
１２ｂ 受光器
２０ 制御装置（検査実行手段）
２４ ノズル駆動機構（検査実行手段）
２５ 吸着機構（検査実行手段）
Ｐ 部品

Claims (4)

1. 搭載ヘッドに列状に並んで設けられた複数の部品吸着用のノズルと、ノズルの配列方向に検査光を投光する投光器及び投光器が投光する検査光を受光する受光器から成る光センサと、部品の搭載動作を終えた各ノズルを個別に上下動させてそのノズルの下端部が前記検査光を上下方向に通過するようにし、このときの受光器の検査光の受光状態の変化に基づいてそのノズルが部品の持ち帰りをしているかどうかを検査する個別検査を全ノズルについて行う検査実行手段とを備えた部品実装装置の部品持ち帰り検査装置であって、
   検査実行手段は、全ノズルについて個別検査を行う前に、部品の搭載動作を終えた全ノズルを、ノズルが部品の持ち帰りをしている場合にのみその部品によって前記検査光が遮断される所定の検査位置に移動させ、このとき受光器が検査光を受光するか否かに基づいて全ノズルの中に部品の持ち帰りをしているノズルが存在するかどうかを検査し、その結果全ノズルの中に部品の持ち帰りをしているノズルが存在していた場合にのみ、全ノズルについて個別検査を行うことを特徴とする部品実装装置の部品持ち帰り検査装置。
2. 光センサを構成する投光器と受光器が、搭載ヘッドに設けられた複数のノズルが形成するノズル列を両側から挟む位置に対向して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置の部品持ち帰り検査装置。
3. 前記検査位置は吸着対象とする部品のサイズに応じて可変に設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の部品実装装置の部品持ち帰り検査装置。
4. 搭載ヘッドに列状に並んで設けられた複数の部品吸着用のノズルと、ノズルの配列方向に検査光を投光する投光器及び投光器が投光する検査光を受光する受光器から成る光センサとを備えた部品実装装置において、部品の搭載動作を終えた各ノズルを個別に上下動させてそのノズルの下端部が前記検査光を上下方向に通過するようにし、このときの受光器の検査光の受光状態の変化に基づいてそのノズルが部品の持ち帰りをしているかどうかを検査する個別検査を全ノズルについて行う部品実装装置の部品持ち帰り検査方法であって、
   全ノズルについて個別検査を行う前に、部品の搭載動作を終えた全ノズルを、ノズルが部品の持ち帰りをしている場合にのみその部品によって前記検査光が遮断される所定の検査位置に移動させ、このとき受光器が検査光を受光するか否かに基づいて全ノズルの中に部品の持ち帰りをしているノズルが存在するかどうかを検査し、その結果全ノズルの中に部品の持ち帰りをしているノズルが存在していた場合にのみ、全ノズルについて個別検査を行うことを特徴とする部品実装装置の部品持ち帰り検査方法。

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