JP4973630B2

JP4973630B2 - ノズル識別装置、部品実装機、ノズル識別方法及び部品実装方法

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Publication number: JP4973630B2
Application number: JP2008231716A
Authority: JP
Inventors: 芳幸服部; 美伯礒端; 洋松村
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2028-09-10
Also published as: JP2010067733A

Description

本発明は、部品実装機の搭載ヘッドに装着される部品保持用のノズルの識別を行うノズル識別装置、部品実装機、ノズル識別方法及び部品実装方法に関するものである。

部品実装機は、搭載ヘッドを移動させて部品保持用のノズル（吸着ノズル）によりピックアップした部品を所定の作業位置に位置決めした基板に搭載する。このノズルは基板に搭載しようとする部品の種類等に応じて頻繁に交換されるものであるため、搭載ヘッドに対して着脱できるようになっている。

このような部品実装機においては、本来装着すべきでないノズルが搭載ヘッドに誤装着された状態で部品実装が行われると、実装品質が低下するだけでなく、部品や基板が損傷を受けるおそれがある。このため従来、ノズルの誤装着を未然に防止する提案がなされており、その一つとして、搭載ヘッドにノズルを装着させる際に、ノズル保持台に保持されたノズルの識別を行い、そのノズルがこれから搭載ヘッドに装着すべき正しいノズルであるか否かの正誤判断を行うようにしたものが知られている。ノズルの識別は、例えば、ノズル上部の円盤状の鍔部にマークパターンが形成されたノズルマーク（例えばＱＲマーク）を設けておき、そのノズルマークの画像認識を行ってそのノズルマークのマークパターンを読み取り、その読み取ったマークパターンに対応するノズル識別情報（ノズルの識別のための情報）を記憶部から読み出すことによって行う（特許文献１）。
特開２００６−３５１６８２号公報

ところで、近年では、１台の部品実装機で多種多様な部品実装を行うことができるようになってきており、これに伴ってノズルも多種多様になってきている。多種多様なノズルを的確に識別できるようにするためには、ノズルマークに形成することができるマークパターンの数を増大させる必要があるが、そのためにはノズルマークそのものを大型化するとともに、そのような大型化したノズルマークを撮像できるだけの視野の大きい大型のカメラを導入することが必要となる。しかし、大型のカメラは高価であるうえ重量が大きいので、カメラを支持する部材、ひいては部品実装機全体が大型化してしまううえ、カメラの移動速度が低下し、ノズルの正誤判断に要する時間が増大して部品実装機の実装効率が低下してしまうという問題点がある。

そこで本発明は、カメラを大型化することなく、多種多様なノズルを的確に識別することができるノズル識別装置、部品実装機、ノズル識別方法及び部品実装方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載のノズル識別装置は、部品実装機の搭載ヘッドに装着される部品保持用のノズルに取り付けられたノズルマークの画像認識を行ってそのノズルマークのマークパターンを読み取るマークパターン読み取り手段及びマークパターン読み取り手段が読み取ったマークパターンに基づいてノズルの識別を行う識別手段を備えたノズル識別装置であって、マークパターン読み取り手段は、読み取ったマークパターンが追加のノズルマークが存在することを示す特定のマークパターンであったとき、そのマークパターンが形成されたノズルマークのほかに追加のノズルマークが取り付けられていると判断してその追加のノズルマークのマークパターンを読み取り、識別手段は、マークパターン読み取り手段が追加のノズルマークのマークパターンを読み取ったとき、その追加のノズルマークのマークパターンを含むマークパターンの読み取り結果に基づいてノズルの識別を行う。

請求項２に記載のノズル識別装置は、部品実装機の搭載ヘッドに装着される部品保持用のノズルに取り付けられたノズルマークの画像認識を行ってそのノズルマークのマークパターンを読み取るマークパターン読み取り手段及びマークパターン読み取り手段が読み取ったマークパターンに基づいてノズルの識別を行う識別手段を備えたノズル識別装置であって、マークパターン読み取り手段及び識別手段の動作モードを第１モード及び第２モードのいずれかに設定する動作モード設定手段を備え、マークパターン読み取り手段は、動作モード設定手段により第１モードが設定されている場合には、読み取ったマークパターンが予め定めた特定のマークパターンであったとき、動作モード設定手段により第２モードが設定されている場合には、読み取ったマークパターンに予め定めた特定の情報が含まれていたとき、そのマークパターンが形成されたノズルマークのほかに追加のノズルマークが取り付けられていると判断してその追加のノズルマークのマークパターンを読み取り、識別手段は、動作モード設定手段により設定された動作モードに応じ、追加のノズルマークのマークパターンを含むマークパターンの読み取り結果に基づいてノズルの識別を行う。

請求項３に記載の部品実装機は、所定の作業位置に位置決めした基板に対して搭載ヘッドを相対移動させ、搭載ヘッドに装着された部品保持用のノズルにより保持した部品を基板に搭載させる部品実装機であって、搭載ヘッドに装着される前のノズルの識別を行う請求項１又は２に記載のノズル識別装置と、ノズル識別装置が識別を行ったノズルが搭載ヘッドに装着すべき正しいノズルであるか否かの正誤判断を行う正誤判断手段とを備え、正誤判断手段により正しいノズルであると判断されたノズルを搭載ヘッドに装着させるようになっている。

請求項４に記載のノズル識別方法は、部品実装機の搭載ヘッドに装着される部品保持用のノズルに取り付けられたノズルマークの画像認識を行ってそのノズルマークのマークパターンを読み取り、その読み取ったマークパターンに基づいてノズルの識別を行うノズル識別方法であって、読み取ったマークパターンが予め定めた特定のマークパターンであったとき、そのマークパターンが形成されたノズルマークのほかに追加のノズルマークが取り付けられていると判断してその追加のノズルマークのマークパターンを読み取り、追加のマークパターンを読み取ったとき、その追加のマークパターンを含むマークパターンの読み取り結果に基づいてノズルの識別を行う。

請求項５に記載のノズル識別方法は、部品実装機の搭載ヘッドに装着される部品保持用のノズルに取り付けられたノズルマークの画像認識を行ってそのノズルマークのマークパターンを読み取り、その読み取ったマークパターンに基づいてノズルの識別を行うノズル識別方法であって、読み取ったマークパターンが予め定めた特定のマークパターンであったとき、若しくは、読み取ったマークパターンに予め定めた特定の情報が含まれていたとき、そのマークパターンが形成されたノズルマークのほかに追加のノズルマークが取り付けられていると判断してその追加のノズルマークのマークパターンを読み取り、追加のマークパターンを読み取ったとき、その追加のマークパターンを含むマークパターンの読み取り結果に基づいてノズルの識別を行う。

請求項６に記載の部品実装方法は、所定の作業位置に位置決めした基板に対して搭載ヘッドを相対移動させ、搭載ヘッドに装着された部品保持用のノズルにより保持した部品を基板に搭載させる部品実装方法であって、請求項４又は５に記載のノズル識別方法によって搭載ヘッドに装着される前のノズルの識別を行うノズル識別工程と、ノズル識別工程において識別を行ったノズルが搭載ヘッドに装着すべき正しいノズルであるか否かの正誤判
断を行う正誤判断工程と、正誤判断工程において正しいノズルであると判断されたノズルを搭載ヘッドに装着させるノズル装着工程とを含む。

本発明によれば、ノズルマークから読み取ったマークパターンが所定の条件を満たすときには続いて追加のノズルマークのマークパターンを読み取るようになっているので、１つのノズルマークに形成することができるマークパターンの数は少なくても、実質的に形成することができるマークパターンの数を増大させることができ、多くのノズル識別情報の読み出しを行うことができる。このため、ノズルマークを大型化することなく、したがってカメラを大型化することなく、多種多様なノズルを的確に識別することができる。また、カメラが大型化しないので部品実装機全体が大型化することがなく、カメラの移動速度も低下しないので、ノズルの正誤判断に要する時間は増大せず、部品実装機の実装効率が低下することもない。

以下、図面を参照した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機の斜視図、図２は本発明の一実施の形態における部品実装機が備える搭載ヘッドの正面図、図３（ａ），（ｂ）は本発明の一実施の形態における部品実装機が備えるノズルの斜視図、図４は本発明の一実施の形態における部品実装機の制御系統を示すブロック図、図５は本発明の一実施の形態におけるノズル保持台の斜視図、図６は本発明の一実施の形態における部品実装機が備える搭載ヘッド及びノズル保持台の一部断面正面図、図７及び図８は本発明の一実施の形態におけるノズルマークのマークパターンを示す図、図９は本発明の一実施の形態における部品実装機のノズル識別装置が実行するノズル識別工程の流れを示すフローチャートである。

図１において、部品実装機１は基台２上に、基板ＰＢを水平方向（Ｘ軸方向）に搬送して所定の作業位置に位置決めする一対のベルトコンベア装置から成る基板搬送路３を備えている。基板搬送路３の上方にはＸ軸方向と水平に直交する方向（Ｙ軸方向）に延びたＹ軸テーブル４が設けられており、Ｙ軸テーブル４の側面に設けられた２本の平行なスライドガイド５にはこれらスライドガイド５に沿って互いに独立してＹ軸方向に移動自在な２つのＹ軸スライダ６が設けられている。各Ｙ軸スライダ６にはＸ軸方向に延びたＸ軸テーブル７の一端部が取り付けられており、各Ｘ軸テーブル７にはＸ軸テーブル７に沿ってＸ軸方向に移動自在な移動ステージ８が設けられている。各移動ステージ８には搭載ヘッド９が取り付けられている。

図２において、各搭載ヘッド９には中空円筒状の複数のノズルシャフト１０が下方に延びて設けられており、各ノズルシャフト１０の下端部にはノズルホルダ１１が設けられている。各ノズルホルダ１１には、部品Ｐを吸着保持する部品保持用のノズル（吸着ノズル）１４が着脱自在に装着されている。

図２において、ノズルホルダ１１は一対の係止片１１ａ及びこれら一対の係止片１１ａを開閉自在に弾性保持するバンド１１ｂから成る。また、図３（ａ），（ｂ）において、各ノズル１４は円筒状の被係止部１４ａ、被係止部１４ａの下端に設けられた円盤状の鍔部１４ｂ及び鍔部１４ｂの下面から下方に延びて設けられた円筒状のノズル主部１４ｃ、被係止部１４ａの外周面に設けられた係止溝１４ｄを有して成る。ノズルシャフト１０の下端部がノズル１４の被係止部１４ａ内に上方から入り込み、ノズルホルダ１１が有する一対の係止片１１ａの下端部がノズル１４の係止溝１４ｄに嵌入することで、ノズル１４はノズルシャフト１０に装着される。

図３（ａ），（ｂ）において、各ノズル１４の鍔部１４ｂの上面には本部品実装機１が
備える後述のノズル識別装置４０（図４参照）によって画像認識されるノズルマーク１５が設けられている。ノズルマーク１５は図３（ａ）に示すように１個だけ設けられる場合もあるが、図３（ｂ）に示すように複数個設けられる場合もある。ノズル識別装置４０はノズル１４上の位置に応じて定められた所定の順序で１つずつノズルマーク１５の画像認識を行っていくので、複数のノズルマーク１５を設ける場合には、ノズル識別装置４０が画像認識を行う順序を考慮してノズル１４上に設置される。

ノズルマーク１５は複数のマークパターンを選択的に形成することができる構成のものから成り、例えば、明暗の階調が与えられた複数の小領域の組み合わせから成るものが採用される。本実施の形態では、図３（ａ），（ｂ）に示すように、単純形状で高速な画像認識が容易なように、２×２のマトリクス状に並んだ升目（すなわち４つの升目）のぞれぞれの内部領域を黒色又は白色で塗り潰したものとしているが、ノズルマーク１５は画像認識に適したものであればよく、升目は２×２の配列でなくてもよい（ＱＲマークであってもよい）し、マトリクス状でなくてもよい。また、黒色と白色だけではなく、その中間の階調の灰色を加えるようにしてもよい。ノズルマーク１５の形成方法はレーザ加工等によるものであってもよいし、ラベルの貼り付けによるもの等であってもよい。

図４において、部品実装機１には、基板搬送路３を駆動する基板搬送路駆動機構２１、各Ｙ軸スライダ６をＹ軸テーブル４に沿って移動させるＹ軸スライダ移動機構２２、各移動ステージ８をＸ軸テーブル７に沿って移動させる移動ステージ移動機構２３、各ノズルシャフト１０を（すなわち各ノズル１４を）個別に昇降させ、また上下軸（Ｚ軸）回りに回転させるノズル駆動機構２４及び各ノズル１４に部品Ｐの吸着動作を行わせるノズル吸着機構２５が備えられている。

これら基板搬送路駆動機構２１、Ｙ軸スライダ移動機構２２、移動ステージ移動機構２３、ノズル駆動機構２４及びノズル吸着機構２５は部品実装機１に備えられた制御装置２６の動作制御部２６ａ（図４）によって作動制御がなされ、基板搬送路３による基板ＰＢの搬送及び位置決めや、搭載ヘッド９の移動制御並びに各ノズル１４の昇降、回転、吸着制御等が行われる。なお、搭載ヘッド９はＹ軸スライダ移動機構２２によるＹ軸スライダ６のＹ軸方向への移動と移動ステージ移動機構２３による移動ステージ８のＸ軸方向への移動の組み合わせによって水平方向に移動される。

図１において、基板搬送路３のＹ軸方向の側方領域には、搭載ヘッド９に部品Ｐを供給する複数の部品供給装置３０がＸ軸方向に並んで設けられている。搭載ヘッド９には撮像面を下方に向けた基板カメラ３１が設けられており（図２も参照）、基台２上には撮像面を上方に向けた部品カメラ３２が設けられている。基板カメラ３１及び部品カメラ３２は制御装置２６の動作制御部２６ａによって撮像動作制御がなされ、基板カメラ３１の撮像動作により得られた画像データと部品カメラ３２の撮像動作により得られた画像データはそれぞれ制御装置２６の画像認識部２６ｂ（図４）に送られる。

図１及び図５において、基台２上には交換用のノズル１４を立設姿勢に保持するノズル保持台３４が設けられている。このノズル保持台３４は後述するように、搭載ヘッド９に対するノズルシャフト１０の昇降動作と連動して動作することにより、ノズルシャフト１０へのノズル１４の取り付けと、ノズルシャフト１０からのノズル１４の取り外しを行う。

図５及び図６において、ノズル保持台３４は複数の脚部３５によって水平姿勢に支持されるベース部３６及びベース部３６の上面側に設けられたスライド部３７を有して成る。ベース部３６にはベース部３６を上下方向に貫通して延びた複数のノズル挿入孔３６ａが設けられており、交換用のノズル１４は、このノズル挿入孔３６ａにノズル主部１４ｃを
上方から挿入させ、鍔部１４ｂをベース部３６の上面に上方から当接させた立設姿勢でノズル保持台３４に保持される。

スライド部３７は板状の部材であり、制御装置２６の動作制御部２６ａから作動制御がなされるスライド部駆動機構３８（図４）によって駆動され、ベース部３６に対して水平方向（ここではＸ軸方向）にスライドする（図５中に示す矢印Ｓ）。

図５及び図６において、スライド部３７には、ノズル１４の鍔部１４ｂの外径よりも大きい幅を有するシャッター溝３７ａがノズル挿入孔３６ａの上方をスライド部３７のスライド方向に延びて設けられており、ノズル１４はシャッター溝３７ａを上下方向に通ってノズル挿入孔３６ａに挿入される。シャッター溝３７ａにはスライド部３７のスライド方向に一定間隔おきに内方に張り出して形成された複数の張り出し部３７ｂが設けられている。スライド部３７は、張り出し部３７ｂがノズル挿入孔３６ａに挿入されたノズル１４の鍔部１４ｂを上方から覆うことによってノズル１４を上方に抜き取り不能にする抜き取り不能位置（図５に示す位置）と、張り出し部３７ｂがノズル挿入孔３６ａに挿入されたノズル１４の鍔部１４ｂを覆わずにノズル１４を上方に抜き取り可能にする抜き取り可能位置（図６に示す位置）のいずれかに位置させることができる。

この部品実装機１において、ノズル１４の交換は以下のようにして行う。先ず、搭載ヘッド９のノズルシャフト１０に装着されているノズル１４を取り外すには、制御装置２６の動作制御部２６ａは搭載ヘッド９をノズル保持台３４の上方に移動させ、ノズル保持台３４のスライド部３７を図６に示す抜き取り可能位置に位置させた状態で、ノズル１４の上下中心軸とノズル保持台３４のノズル挿入孔３６ａの上下中心軸とを一致させてノズルシャフト１０を下降させる。そして、そのノズルシャフト１０に装着されているノズル１４をノズル挿入孔３６ａに上方から挿通させたうえで、スライド部３７を図５に示す抜き取り不能位置に位置させ、ノズルシャフト１０を上方に引き上げる。そうすると、ノズル１４の鍔部１４ｂはスライド部３７の張り出し部３７ｂの下面に下方から当接し、ノズル１４がノズルシャフト１０と一体となって上方に移動することが妨げられるので、ノズルシャフト１０の下端部がノズル１４の被係止部１４ａから抜去されるとともに、ノズルホルダ１１の一対の係止片１１ａがノズル１４の係止溝１４ｄから離脱し、ノズル１４はノズルシャフト１０と分離される。これによりノズル１４はノズル保持台３４に残留し、ノズル１４はノズルシャフト１０から取り外される。

一方、ノズル保持台３４に保持されている交換用のノズル１４を搭載ヘッド９のノズルシャフト１０に装着するには、搭載ヘッド９をノズル保持台３４の上方に移動させ、ノズル１４の上下中心軸とノズルシャフト１０の上下中心軸を一致させたうえで、ノズルシャフト１０を下降させる。これによりノズルシャフト１０の下端部はノズル１４の被係止部１４ａ内に上方から入り込み、ノズルホルダ１１の一対の係止片１１ａはノズル１４の被係止部１４ａに上方から当接して外側に押し広げられた後、その下端部がノズル１４の係止溝１４ｄに嵌入する。これによりノズル１４はノズルシャフト１０に取り付けられた状態となるので、この状態からスライド部３７を抜き取り可能位置に位置させ（図６）、そのままノズルシャフト１０を上方へ引き上げればよい。

次に、図４及び図７〜図９を参照して部品実装機１が備えるノズル識別装置４０について説明する。このノズル識別装置４０は、ノズル１４に取り付けられたノズルマーク１５の画像認識を行ってそのノズルマーク１５のマークパターンを読み取るマークパターン読み取り部４１（マークパターン読み取り手段）と、マークパターン読み取り部４１が読み取ったマークパターンに基づいてノズル１４の識別（例えばノズル１４の種類の識別）を行う制御装置２６の識別部２６ｃ（識別手段）と、マークパターン読み取り部４１及び識別部２６ｃの動作モードを第１モード及び第２モードのいずれかに設定する動作モード設
定部４２（動作モード設定手段）から成る。

マークパターン読み取り部４１は、ノズルマーク１５の撮像を行う基板カメラ３１、基板カメラ３１の移動及び撮像動作を行わせるカメラ移動・撮像機構（Ｙ軸スライダ移動機構２２、移動ステージ移動機構２３、制御装置２６の動作制御部２６ａ）及び基板カメラ３１が撮像したノズルマーク１５の画像に基づく画像認識を行ってそのノズルマーク１５のマークパターンを読み取る制御装置２６の画像認識部２６ｂから成る。

動作モード設定部４２は、部品実装機１のオペレータが操作するボタンやスイッチ等の操作部４２ａと、操作部４２ａの操作に応じて画像認識部２６ｂ及び識別部２６ｃに第１モード設定信号若しくは第２モード設定信号を出力する制御装置２６の信号出力部２６ｄから成る（図４）。信号出力部２６ｄから第１モード設定信号が出力されると画像認識部２６ｂ（すなわちマークパターン読み取り部４１）及び識別部２６ｃの動作モードは第１モードに設定され、信号出力部２６ｄから第２モード設定信号が出力されると画像認識部２６ｂ及び識別部２６ｃの動作モードは第２モードに設定される。

マークパターン読み取り部４１は、ノズルマーク１５のマークパターンの読み取りを行うときは、カメラ移動・撮像機構によって基板カメラ３１をノズル１４の上方に移動させ、ノズル１４の鍔部１４ｂの上面に設けられた一又は複数のノズルマーク１５をノズル１４の鍔部１４ｂ上の位置に応じて定められた所定の順序で１つずつ撮像していく。基板カメラ３１の撮像によって得られた各ノズルマーク１５の画像は画像認識部２６ｂに送られ、画像認識部２６ｂはこのノズルマーク１５の画像に基づく画像認識を行って、そのノズルマーク１５のマークパターンを読み取る。画像認識部２６ｂは、読み取ったマークパターンのデータを制御装置２６の識別部２６ｃに送る。

ここで、画像認識部２６ｂは、ノズルマーク１５から読み取ったマークパターンが、設定された動作モードに応じた所定の条件を満たすものであるときは、そのマークパターンが形成されたノズルマーク１５のほかにもノズルマーク１５（追加のノズルマーク１５）が取り付けられていると判断し、その追加のノズルマーク１５のマークパターンを画像認識により読み取って、そのマークパターン（追加のノズルマーク１５のマークパターン）のデータも識別部２６ｃに送る。ここで、「所定の条件を満たすとき」とは、画像認識部２６ｂの動作モードが第１モードに設定されている場合には、読み取ったマークパターンが予め定めた「特定のマークパターン」であったときであり、動作モードが第２モードに設定されている場合には、読み取ったマークパターンに予め定めた「特定の情報」が含まれていたときである。

ノズルマーク１５のマークパターンは前述のように２×２のマトリクス状に並んだ４つの升目を有しており、ノズルマーク１５が第１モードに対応して設けられたものである場合には、各升目に黒色又は白色を配することにより、２^４＝１６通りのマークパターンを形成することができる（図７）。このうちマークパターンの読み取り精度の良くない「４つの升目が全部白色」のマークパターンと「４つの升目が全部黒色」のマークパターンは使用しないとして除外すると、実際に使用できるマークパターンの数は１６−２＝１４通りとなり、更に、追加のノズルマーク１５が存在することを示す「特定のマークパターン」を除くと、１つのノズルマーク１５においてノズル１４の識別用に用いることができるマークパターンは、１４−１＝１３通りとなる。したがって、１つのノズルマーク１５のマークパターンを画像認識により読み取ることにより、１３通りのノズル識別情報（ノズル１４の識別のための情報）の読み出しを行うことができる。なお、上記の「特定のマークパターン」は、図７では「追加あり」と記したマークパターンに相当する。

このため、ノズルマーク１５が１つのときには１３通りのノズル識別情報の読み出し（
１３種のノズル１４の識別）を行うことができ、追加のノズルマーク１５を１つ設けた（ノズルマーク１５を２つにした）ときには１３＋１３＝２６通りのノズル識別情報の読み出しを行うことができ、更に、追加のノズルマーク１５をもう１つ設けた（ノズルマーク１５を３つにした）ときには２６＋１３＝３９通りのノズル識別情報の読み出しを行うことができる。

一方、マークパターンが第２モードに対応して設けられたものである場合には、図８に示すように、４つの升目の１つ（図８中に符号Ｃで示す斜線を付した升目）である「特定升目」に追加のノズルマーク１５がある否かの判断のための「特定の情報」を含ませることとして除外すると、残りの３つの升目によって形成できるマークパターンは２^３＝８通り（３ビット分）あり、マークパターンの読み取り精度の良くない「４つの升目が全部白色」及び「４つの升目が全部黒色」となる可能性のあるマークパターンを除外すると、実際に使用できるマークパターンの数は２^３−２＝６通りとなる（図８）。なお、ここでは、「特定升目」を黒色に塗り潰すことが「特定升目」に特定の情報を含ませることに相当する。したがって、「特定升目」が白色であることは追加のノズルマーク１５がないことを意味し、「特定升目」が黒色であることは追加のノズルマーク１５があることを意味する。

このため、ノズルマーク１５が１つのときには６通りのノズル識別情報の読み出し（６種のノズル１４の識別）を行うことができ、追加のノズルマーク１５を１つ設けた（ノズルマーク１５を２つにした）ときには２^{（３＋３）}−２^{（１＋１）}＝６０通りのノズル識別情報の読み出しを行うことができ、更に、追加のノズルマーク１５をもう１つ設けた（ノズルマーク１５を３つにした）ときには２^{（３＋３＋３）}−２^{（１＋１＋１）}＝５０４通りのノズル識別情報の読み出しを行うことができる。

制御装置２６の記憶部２６ｅには、搭載ヘッド９に装着される可能性のあるノズル１４のノズル識別情報が、画像認識部２６ｂの動作モードに応じたマークパターンに対応した状態で記憶されている。

制御装置２６の識別部２６ｃは、画像認識部２６ｂから（すなわちマークパターン読み取り部４１から）送られてきたマークパターンの読み取り結果（マークパターン読み取り部４１が最終的に読み取ったマークパターン及びそのマークパターンは幾つ目に読み取ったノズルマーク１５のマークパターンであるかの情報）に基づいて、そのマークパターンに対応するノズル識別情報を記憶部２６ｅから読み出し、これをマークパターン読み取り部４１がノズルマーク１５の読み取りと行ったノズル１４のノズル識別情報として把握する。

したがって、本実施の形態における部品実装機１（ノズル識別装置４０）では、画像認識部２６ｂ（すなわちマークパターン読み取り部４１）及び識別部２６ｃの動作モードが第１モードに設定されているときは、順次画像認識する１つ目のノズルマーク１５で多くのノズル１４の種類の識別を行うことができ、画像認識部２６ｂ及び識別部２６ｃの動作モードが第２モードに設定されているときは、少ない数のノズルマーク１５で多くのノズル１４の種類の識別を行うことができる。

次に、本実施の形態における部品実装機１により部品Ｐを基板ＰＢに実装する手順を説明する。これには先ず、制御装置２６の動作制御部２６ａが基板搬送路３を駆動し、基板搬送路３の一端側に投入された基板ＰＢを部品実装機１内に搬入して（図１中に示す矢印Ａ１）、その基板ＰＢを所定の作業位置に位置決めする。そして、制御装置２６の動作制御部２６ａは搭載ヘッド９を基板ＰＢの上方に移動させ、搭載ヘッド９に設けられた基板カメラ３１に、基板ＰＢの上面に設けられた基板マークＭ（図１）の撮像を行わせる。基
板カメラ３１の撮像によって得られた基板マークＭの画像データは制御装置２６の画像認識部２６ｂに送られ、画像認識部２６ｂはその基板マークＭの画像データに基づいて基板マークＭの画像認識を行う。動作制御部２６ａは、画像認識部２６ｂの画像認識結果に基づいて、基板ＰＢの基準位置からの位置ずれを求める。

制御装置２６の動作制御部２６ａは、基板ＰＢの基準位置からの位置ずれを求めたら、搭載ヘッド９を部品供給装置３０の部品供給口３０ａ（図１）の上方に移動させ、その部品供給口３０ａに供給される部品Ｐを搭載ヘッド９のノズル１４にピックアップ（吸着）させる。この部品Ｐのピックアップ時には、制御装置２６の動作制御部２６ａは、ノズル１４の下端の吸着口が部品Ｐに上方から接触するようにノズルシャフト１０を搭載ヘッド９に対して下降させる。

制御装置２６の動作制御部２６ａは、ノズル１４に部品Ｐをピックアップさせたら、その部品Ｐが部品カメラ３２の直上に位置するように搭載ヘッド９を移動させ、部品カメラ３２に部品Ｐの撮像を行わせる。部品カメラ３２の撮像によって得られた部品Ｐの画像データは画像認識部２６ｂに送られ、画像認識部２６ｂはその部品Ｐの画像データに基づいて部品Ｐの画像認識を行う。動作制御部２６ａは、画像認識部２６ｂの画像認識結果に基づいて、部品Ｐのノズル１４に対する位置ずれ（吸着ずれ）を求める。

制御装置２６の動作制御部２６ａは、部品Ｐの吸着ずれを求めたら、搭載ヘッド９を基板ＰＢの上方に移動させ、ノズルシャフト１０を（すなわちノズル１４を）下降させて、部品Ｐを基板ＰＢ上の目標搭載位置に搭載する（図２）。この部品Ｐの基板ＰＢ上への搭載時には、制御装置２６の動作制御部２６ａは、基板ＰＢの位置決め時に求めた基板ＰＢの基準位置からの位置ずれと、部品Ｐの認識時に求めた部品Ｐの吸着ずれが補正されるように基板ＰＢ上に対するノズル１４の相対位置の修正を行う。

制御装置２６の動作制御部２６ａは、このような部品Ｐのピックアップから基板ＰＢ上への搭載までの一連の工程を全部品Ｐについて行ったら、基板搬送路３を駆動して基板ＰＢを部品実装機１の外部に搬出する（図１中に示す矢印Ａ２）。

上記の部品実装工程では、部品実装を行う前はもとより、部品実装の途中においても、必要があれば、搭載ヘッド９のノズルシャフト１０に装着されているノズル１４の装着（交換）作業が行われる。このノズル１４の装着作業では、ノズル保持台３４に保持されている交換用のノズル１４が前述の要領で搭載ヘッド９のノズルシャフト１０に取り付けられるが、各ノズル１４は搭載ヘッド９に装着される前に、ノズル保持台３４に保持された状態で、部品実装機１が備えるノズル識別装置４０によってその識別（例えばノズル１４の種類の識別）が行われる（ノズル識別工程）。

ノズル識別工程では、ノズル識別装置４０は、画像認識部２６ｂにおいて、初めに現在モード設定部４２により設定されている動作モードが第１モードであるかどうかの判断を行う（図９に示すステップＳＴ１）。この判断の結果、現在設定されている動作モードが第１モードであったときにはステップＳＴ２に進んで１つ目のノズルマーク１５のマークパターンを画像認識により読み取り、その読み取ったマークパターンが「特定のマークパターン」であるかどうかの判断を行う（ステップＳＴ３）。その結果、読み取ったマークパターンが「特定のマークパターン」であったときには、ステップＳＴ２に戻って追加のノズルマーク１５のマークパターンを画像認識により読み取り、改めてステップＳＴ３の判断を行う。一方、読み取ったマークパターンが「特定のマークパターン」でなかったときにはノズルマーク１５の読み取りを終了する。

ステップＳＴ１で、現在設定されている動作モードが第１モードでなかった（第２モー
ドであった）ときにはステップＳＴ４に進んで１つ目のノズルマーク１５のマークパターンを画像認識により読み取り、その読み取ったマークパターンの「特定升目」が黒色であるかどうかの判断を行う（ステップＳＴ５）。その結果、読み取ったマークパターンの「特定升目」が黒色であったときには、ステップＳＴ４に戻って追加のノズルマーク１５のマークパターンを画像認識により読み取り、改めてステップＳＴ５の判断を行う。一方、読み取ったマークパターンの「特定升目」が黒色でなかった（白色であった）ときにはノズルマーク１５の読み取りを終了する。

ノズル識別装置４０は、マークパターン読み取り部４１におけるノズルマーク１５の読み取りが終了したら、識別部２６ｃにおいて、マークパターン読み取り部４１が読み取ったマークパターンの読み取り結果（前述のように、マークパターン読み取り部４１が最終的に読み取ったマークパターン及びそのマークパターンは幾つ目に読み取ったノズルマーク１５のマークパターンであるかの情報）に基づいてノズル識別情報を記憶部２６ｅから読み出し、これをマークパターン読み取り部４１がノズルマーク１５の読み取りを行ったノズル１４のノズル識別情報として把握する（ステップＳＴ６）。これによりノズル識別工程は終了する。

ノズル識別装置４０によるノズル識別工程が終了したら、制御装置２６の正誤判断部２６ｆは、制御装置２６の記憶部２６ｅに記憶されたデータに基づいて、ノズル識別工程においてノズル識別装置４０が識別を行ったノズル１４が搭載ヘッド９に装着すべき正しいノズル１４であるか否か、すなわち、識別を行ったノズル１４が確かに、これから搭載ヘッド９に装着しようとしているノズル１４であるのかどうかの正誤判断を行う（正誤判断工程）。

制御装置２６の正誤判断部２６ｆが正誤判断を行った結果、識別を行ったノズル１４が搭載ヘッド９に装着すべき正しいノズル１４であることが分かった場合には、制御装置２６の動作制御部２６ａは、搭載ヘッド９及びノズル保持台３４のスライド部３７の作動制御を行って、その正しいと判断されたノズル１４を搭載ヘッド９に装着させる（ノズル装着工程）。

一方、正誤判断部２６ｆが正誤判断を行った結果、識別を行ったノズル１４が搭載ヘッド９に装着すべき正しいノズル１４でないことが分かった場合には、制御装置２６の動作制御部２６ａは、搭載ヘッド９へのノズル１４の装着を実行することなく、部品実装機１に備えられたディスプレイやブザー等の報知器５０（図４）を介してオペレータにその旨の報知を行う。この報知を受けたオペレータはノズル保持台３４に保持されているノズル１４を点検して正しいノズル１４に置き換える等の処置を取ることができるので、部品実装機１がノズル１４を誤装着した状態で部品実装を行う事態が未然に防止される。また、ノズル１４の情報を読み取った結果に基づき、ノズル保持台３４上にあるノズル１４を所望の配列に並べ替えることもできる。

このように、本実施の形態におけるノズル識別装置４０は、部品実装機１の搭載ヘッド９に装着される部品保持用のノズル１４に取り付けられたノズルマーク１５の画像認識を行ってそのノズルマーク１５のマークパターンを読み取るマークパターン読み取り手段としてのマークパターン読み取り部４１及びマークパターン読み取り部４１が読み取ったマークパターンに基づいてノズル１４の識別を行う識別手段としての制御装置２６の識別部２６ｃを備えている。そして、マークパターン読み取り部４１及び識別部２６ｃの動作モードを第１モード及び第２モードのいずれかに設定する動作モード設定手段としての動作モード設定部４２を備え、マークパターン読み取り部４１は、動作モード設定部４２により第１モードが設定されている場合には、読み取ったマークパターンが予め定めた「特定のマークパターン」であったとき、動作モード設定部４２により第２モードが設定されて
いる場合には、読み取ったマークパターンに予め定めた「特定の情報」が含まれていた（マークパターンの「特定升目」が黒色であった）とき、そのマークパターンが形成されたノズルマーク１５のほかに追加のノズルマーク１５が取り付けられていると判断してその追加のノズルマーク１５のマークパターンを読み取り、マークパターン読み取り部４１が追加のノズルマーク１５のマークパターンを読み取ったとき、識別部２６ｃは、動作モード設定部４２により設定された動作モードに応じ、追加のノズルマーク１５のマークパターンを含むマークパターンの読み取り結果に基づいてノズル１４の識別を行うようになっている。

また、本実施の形態におけるノズル識別装置４０によって行われるノズル識別方法は、部品実装機１の搭載ヘッド９に装着されるノズル１４に取り付けられたノズルマーク１５の画像認識を行ってそのノズルマーク１５のマークパターンを読み取り、その読み取ったマークパターンに基づいてノズル１４の識別を行う。ここで、読み取ったマークパターンが予め定めた「特定のマークパターン」であったとき、若しくは、読み取ったマークパターンに予め定めた「特定の情報」が含まれていたとき、そのマークパターンが形成されたノズルマーク１５のほかに追加のノズルマーク１５が取り付けられていると判断してその追加のノズルマーク１５のマークパターンを読み取り、追加のノズルマーク１５を読み取ったとき、追加のマークパターンを含むマークパターンの読み取り結果に基づいてノズル１４の識別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ノズル識別装置４０（及びノズル識別方法）によれば、ノズルマーク１５から読み取ったマークパターンが所定の条件を満たすときには続いて追加のノズルマーク１５のマークパターンを読み取るようになっているので、１つのノズルマーク１５に形成することができるマークパターンの数は少なくても、実質的に形成することができるマークパターンの数を増大させることができ、多くのノズル識別情報の読み出しを行うことができる。このため、ノズルマーク１５を大型化することなく、したがってノズルマーク１５の撮像を行うカメラ（ここでは基板カメラ３１）を大型化することなく、多種多様なノズル１４を的確に識別することができる。また、カメラが大型化しないので部品実装機１全体が大型化することがなく、カメラの移動速度も低下しないので、ノズル１４の正誤判断に要する時間は増大せず、部品実装機１の実装効率が低下することもない。更に、使用頻度の高いノズル１４ほど追加のノズルマーク１５が少なくなるようにすれば、ノズル１４の情報の認識に要する時間を短縮することができる。

なお、前述したように、本実施の形態における部品実装機１（ノズル識別装置４０）では、マークパターン読み取り部４１（画像認識部２６ｂ）及び識別部２６ｃの動作モードが第１モードに設定されているときは、順次画像認識する１つ目のノズルマーク１５で多くのノズル１４の種類の識別を行うことができるという利点があり、マークパターン読み取り部４１及び識別部２６ｃの動作モードが第２モードに設定されているときは、少ない数のノズルマーク１５の読み取りで多くのノズル１４の種類の識別を行うことができるという利点がある。

また、本実施の形態における部品実装機１は、所定の作業位置に位置決めした基板ＰＢに対して搭載ヘッド９を相対移動させ、搭載ヘッド９に装着されたノズル１４により保持した部品Ｐを基板ＰＢに搭載させるものであって、搭載ヘッド９に装着される前のノズル１４の識別を行うノズル識別装置４０と、ノズル識別装置４０が識別を行ったノズル１４が搭載ヘッド９に装着すべき正しいノズル１４であるか否かの正誤判断を行う正誤判断手段としての制御装置２６の正誤判断部２６ｆを備え、正誤判断部２６ｆにより正しいノズル１４であると判断されたノズル１４を搭載ヘッド９に装着させるようになっている。

また、本実施の形態における部品実装機１によって行われる部品実装方法は、所定の
作業位置に位置決めした基板ＰＢに対して搭載ヘッド９を相対移動させ、搭載ヘッド９に装着されたノズル１４により保持した部品Ｐを基板ＰＢに搭載させるものであって、上記のノズル識別方法によって搭載ヘッド９に装着される前のノズル１４の識別を行うノズル識別工程と、ノズル識別工程において識別を行ったノズル１４が搭載ヘッド９に装着すべき正しいノズル１４であるか否かの正誤判断を行う正誤判断工程と、正誤判断工程において正しいノズル１４であると判断されたノズル１４を搭載ヘッド９に装着させるノズル装着工程とを含むものとなっている。

本実施の形態における部品実装機１（部品実装方法）によれば、ノズル１４の識別が、上記のノズル識別装置４０（ノズル識別方法）によって行われるので、多種多様なノズルを用いてもこれを的確に識別することができ、ノズル１４の誤装着を確実に防止することができる。

ところで、上述のノズル識別装置４０（ノズル識別方法）では、動作モード設定部４２によってマークパターン読み取り部４１の動作モードを第１モード及び第２モードのいずれか一方に選択的に設定できるようになっていたが、このような構成に代えて、マークパターン読み取り部４１の動作モードが第１モード若しくは第２モードに固定されているのであってもよい。この場合、マークパターン読み取り部４１の動作モードが第１モードに固定されている場合には、マークパターン読み取り部４１は、読み取ったマークパターンが予め定めた「特定のマークパターン」であったとき、そのマークパターンが形成されたノズルマーク１５のほかに追加のノズルマーク１５が取り付けられていると判断してその追加のノズルマーク１５を読み取り、識別部２６ｃは、マークパターン読み取り部４１が追加のノズルマーク１５を読み取ったとき、追加のノズルマークのマークパターンを含むマークパターンの読み取り結果に基づいてノズル１４の識別を行うものとなる。

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示したものに限定されない。例えば、上述の実施の形態では、ノズル１４に設けられたノズルマーク１５（追加のノズルマーク１５を含む）の撮像を行うカメラとして、搭載ヘッド９に設けられた基板カメラ３１を例示したが、カメラの種類やカメラを移動させる構成は任意であり、上述の実施の形態に限定されるものではない。また、上述の実施の形態では、ノズルマーク１５は追加のノズルマーク１５を含めて３つまでの例を示したが、追加のノズルマーク１５を含めたノズルマーク１５の数は、特に限定されない。

カメラを大型化することなく、多種多様なノズルを的確に識別することができるノズル識別装置、部品実装機、ノズル識別方法及び部品実装方法を提供する。

本発明の一実施の形態における部品実装機の斜視図本発明の一実施の形態における部品実装機が備える搭載ヘッドの正面図（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装機が備えるノズルの斜視図本発明の一実施の形態における部品実装機の制御系統を示すブロック図本発明の一実施の形態におけるノズル保持台の斜視図本発明の一実施の形態における部品実装機が備える搭載ヘッド及びノズル保持台の一部断面正面図本発明の一実施の形態におけるノズルマークのマークパターンを示す図本発明の一実施の形態におけるノズルマークのマークパターンを示す図本発明の一実施の形態における部品実装機のノズル識別装置が実行するノズル識別工程の流れを示すフローチャート

符号の説明

１部品実装機
９搭載ヘッド
１４ノズル
１５ノズルマーク
２６ｃ識別部（識別手段）
２６ｆ正誤判断部（正誤判断手段）
４０ノズル識別装置
４１マークパターン読み取り部（マークパターン読み取り手段）
４２動作モード設定部（動作モード設定手段）
ＰＢ基板
Ｐ部品

Claims

部品実装機の搭載ヘッドに装着される部品保持用のノズルに取り付けられたノズルマークの画像認識を行ってそのノズルマークのマークパターンを読み取るマークパターン読み取り手段及びマークパターン読み取り手段が読み取ったマークパターンに基づいてノズルの識別を行う識別手段を備えたノズル識別装置であって、マークパターン読み取り手段は、読み取ったマークパターンが追加のノズルマークが存在することを示す特定のマークパターンであったとき、そのマークパターンが形成されたノズルマークのほかに追加のノズルマークが取り付けられていると判断してその追加のノズルマークのマークパターンを読み取り、識別手段は、マークパターン読み取り手段が追加のノズルマークのマークパターンを読み取ったとき、追加のノズルマークのマークパターンを含むマークパターンの読み取り結果に基づいてノズルの識別を行うことを特徴とするノズル識別装置。
部品実装機の搭載ヘッドに装着される部品保持用のノズルに取り付けられたノズルマークの画像認識を行ってそのノズルマークのマークパターンを読み取るマークパターン読み取り手段及びマークパターン読み取り手段が読み取ったマークパターンに基づいてノズルの識別を行う識別手段を備えたノズル識別装置であって、マークパターン読み取り手段及び識別手段の動作モードを第１モード及び第２モードのいずれかに設定する動作モード設定手段を備え、マークパターン読み取り手段は、動作モード設定手段により第１モードが設定されている場合には、読み取ったマークパターンが予め定めた特定のマークパターンであったとき、動作モード設定手段により第２モードが設定されている場合には、読み取ったマークパターンに予め定めた特定の情報が含まれていたとき、そのマークパターンが形成されたノズルマークのほかに追加のノズルマークが取り付けられていると判断してその追加のノズルマークのマークパターンを読み取り、マークパターン読み取り手段が追加のノズルマークのマークパターンを読み取ったとき、識別手段は、動作モード設定手段により設定された動作モードに応じ、追加のノズルマークのマークパターンを含むマークパターンの読み取り結果に基づいてノズルの識別を行うことを特徴とするノズル識別装置。
所定の作業位置に位置決めした基板に対して搭載ヘッドを相対移動させ、搭載ヘッドに装着された部品保持用のノズルにより保持した部品を基板に搭載させる部品実装機であって、搭載ヘッドに装着される前のノズルの識別を行う請求項１又は２に記載のノズル識別装置と、ノズル識別装置が識別を行ったノズルが搭載ヘッドに装着すべき正しいノズルであるか否かの正誤判断を行う正誤判断手段とを備え、正誤判断手段により正しいノズルであると判断されたノズルを搭載ヘッドに装着させるようになっていることを特徴とする部品実装機。
部品実装機の搭載ヘッドに装着される部品保持用のノズルに取り付けられたノズルマークの画像認識を行ってそのノズルマークのマークパターンを読み取り、その読み取ったマークパターンに基づいてノズルの識別を行うノズル識別方法であって、読み取ったマークパターンが予め定めた特定のマークパターンであったとき、そのマークパターンが形成されたノズルマークのほかに追加のノズルマークが取り付けられていると判断してその追加のノズルマークのマークパターンを読み取り、追加のマークパターンを読み取ったとき、追加のマークパターンを含むマークパターンの読み取り結果に基づいてノズルの識別を行うことを特徴とするノズル識別方法。
部品実装機の搭載ヘッドに装着される部品保持用のノズルに取り付けられたノズルマークの画像認識を行ってそのノズルマークのマークパターンを読み取り、その読み取ったマークパターンに基づいてノズルの識別を行うノズル識別方法であって、読み取ったマークパターンが予め定めた特定のマークパターンであったとき、若しくは、読み取ったマークパターンに予め定めた特定の情報が含まれていたとき、そのマークパターンが形成されたノズルマークのほかに追加のノズルマークが取り付けられていると判断してその追加のノズルマークのマークパターンを読み取り、追加のマークパターンを読み取ったとき、追加のマークパターンを含むマークパターンの読み取り結果に基づいてノズルの識別を行うことを特徴とするノズル識別方法。
所定の作業位置に位置決めした基板に対して搭載ヘッドを相対移動させ、搭載ヘッドに装着された部品保持用のノズルにより保持した部品を基板に搭載させる部品実装方法であって、請求項４又は５に記載のノズル識別方法によって搭載ヘッドに装着される前のノズルの識別を行うノズル識別工程と、ノズル識別工程において識別を行ったノズルが搭載ヘッドに装着すべき正しいノズルであるか否かの正誤判断を行う正誤判断工程と、正誤判断工程において正しいノズルであると判断されたノズルを搭載ヘッドに装着させるノズル装着工程とを含むことを特徴とする部品実装方法。