JP5288960B2 - 表面実装機におけるノズル交換装置のノズル有無検出方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、表面実装機におけるノズル交換装置のノズル有無検出方法及び装置に係り、特に、表面実装機（マウンタとも称する）のノズル交換装置において、ノズル保持位置上のノズルの有無を判断するための表面実装機におけるノズル有無検出方法及び装置に関する。

図１に例示する如く、図の左右方向に基板８を搬送するための基板搬送部１２により搬入され、所定の搭載位置（生産位置）に固定された基板８に対して、例えば図１の上下に設けられた部品供給部（図示省略）から電子部品をピックアップして、搭載する表面実装機（マウンタとも称する）１０が知られている。図において、１４は、部品供給部から基板８上に部品を移載するための搭載ヘッド、１６は、該搭載ヘッド１４をＸ軸座標方向に移動し位置決めするためのＸ駆動部、１８は、該Ｘ駆動部１６ごと搭載ヘッド１４をＹ軸座標方向に移動し位置決めするためのＹ駆動部、２０は、搭載ヘッド１４に例えば複数（図では４本）装着され、電子部品を吸着してピックアップするためのノズル、２２は、多種な部品に対応するために必要な複数の交換用ノズルを保持し、ノズルの交換を行なうノズル交換装置、２６は、前記搭載ヘッド１４のノズル近傍に配設され、基板８上のマークや部品を認識するための画像認識装置（例えばカメラ）である。

このような電子表面実装機１０において、従来は、特許文献１に記載されているように、ノズル交換装置２２を側面から見た図２に示す如く、搭載ヘッド１４に装着した距離センサ３０を用いて、該距離センサ３０からレーザ光３２をノズル交換装置２２に向けて下方に照射し、反射して上方に返ってくるレーザ光を利用して、ノズル２０の有無を判断していた。

即ち、図２（Ａ）のように、ノズル２０がノズル保持位置即ちノズル保持穴２３に無い場合には、レーザ光は返ってこない。一方、図２（Ｂ）のように、ノズル２０がノズル保持穴２３にある場合には、レーザ光はノズル交換装置２２の表面よりも高い場所で反射して返ってくる。従って、この２つの反射して返ってくるレーザ光の距離の違いによって高低差を割り出し、ノズル２０の有無を検出していた。

特開２００２−２１７５９６号公報（図５）

しかしながら、距離センサ３０では、返ってくるレーザ光を受光する部分が限られており、図２（Ｃ）のように、ノズル２０がノズル保持穴２３に傾いて収納されてしまった場合、レーザ光を受光することができない現象があり、その結果、ノズル無しと誤って判断されてしまうことがあった。この場合、ノズル２０をノズル保持穴２３に自動返却する時に、ノズル無しと誤判断し、ノズル２０が入っているノズル保持穴２３にノズルを返却してしまうことで、ノズル同士が衝突してしまう可能性がある。

一方、距離センサを搭載ヘッドに装着しない表面実装機においては、ノズルを装着していない搭載ヘッドを用いて、ノズルを掴みにいき、ノズルを掴めず空振りしたらノズル無しと判断していたが、搭載ヘッドで実際にノズルを掴みに行く必要があり、処理時間が長くかかるという問題点を有していた。

本発明は、前記従来の問題点を解消するためのもので、基板マーク認識等のため、表面実装機の搭載ヘッドに既に装着されている画像認識装置を利用して、高価な距離センサを用いることなく、安価に且つ迅速にノズルの有無を検出できるようにすることを課題とする。

本発明は、交換用ノズルを保持するためのノズル保持穴を有するノズル交換装置を備えた表面実装機において、ノズル保持穴の下方のみに配設した光源から光を上方に照射した時に、ノズル保持穴から上方に漏れてくる光の状態に応じて、ノズルの有無を検出するようにして、前記課題を解決したものである。

ここで、前記ノズル保持穴から上方に漏れてくる光が無い場合は、ノズルの傾きと判定することができる。

本発明は、又、交換用ノズルを保持するためのノズル保持穴を有するノズル交換装置を備えた表面実装機のノズル有無検出装置において、ノズル保持穴の下方から光を上方に照射するための、ノズル保持穴の下方のみに配設された光源と、前記ノズル保持穴から上方に漏れてくる光の状態に応じて、ノズルの有無を検出する検出手段と、を備えたことを特徴とする表面実装機におけるノズル交換装置のノズル有無検出装置を提供するものである。

ここで、前記検出手段は、ノズル保持穴上方に配置された撮像手段と、撮像手段により撮像された画像に基づき漏光面積を求める手段と、前記漏光面積に応じてノズルの有無を判断する手段と、を有することができる。

本発明によれば、基板マーク認識等のため、表面実装機の搭載ヘッドに既に装着されている画像認識装置を利用して、高価な距離センサを用いることなく、安価な光源を追加するのみで、迅速にノズルの有無を検出することができる。

更に、ノズル無しの場合とノズルが傾いて収納されている場合の違いも画像処理で確認でき、ノズル同士の衝突を防いで、安全性を向上することができる。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

本実施形態は、図１に示した従来例と同様の表面実装機１０において、ノズル交換装置２２を側面から見た図３に詳細に示す如く、ノズル交換装置２２の下方に、上方に光を照射する光源４０を設け、搭載ヘッド１４に装着されている従来のカメラ（撮像手段）２６により、ノズル交換装置２２のノズル保持穴２３から上方に漏れてくる光を撮像するようにしたものである。

光源４０を点灯させた時に、ノズル交換装置２２上方のカメラ２６で得られる画像の一例を図４に示す。図において、２４は、ノズル交換時に、ノズル２０を搭載ヘッド１４から取外す際に、ノズル２０をロックして取外すためのロック用カバーである。

図４から明らかなように、ノズル２０が無い場合は、ノズル保持穴２３全体からの漏光が撮影され、ノズル２０が有る場合は、ノズル穴２１からの漏光が撮影されるので、漏光の大きさを割り出して、ノズル２０の有無を判断することができる。

又、ノズル２０が傾いている場合には、漏光が無いので、ノズル２０の傾きも検出することができる。ノズル２０の傾きを検出した場合には、例えばアラーム等によりオペレータにノズル２０が傾いていることを知らせ、ノズル２０の置き直し等、必要な措置をとらせることができる。

ノズル２０の状態と漏光量との関係の一例を図５に示す。

以下、図６を参照して、各ノズル保持穴２３を順次撮影してノズル有無を検出する場合の処理手順を詳細に説明する。

まずステップＳ１で、搭載ヘッド１４をノズル交換装置２２の上方に移動する。このステップＳ１の搭載ヘッド１４の移動に際しては、搭載ヘッド１４がノズル２０を装着していても、装着していなくても、どちらでも良い。

次いでステップＳ２で、ノズル交換装置２２の下方に設けた光源４０を点灯する。

次いでステップＳ３で、搭載ヘッド１４に装着されているカメラ２６で、ノズル交換装置２２の各ノズル保持位置（ノズル保持穴２３）を上方から撮影する。

次いでステップＳ４で光源４０を消灯する。

次いでステップＳ５で、カメラ２６による撮影画像（図４参照）における階調データが任意の閾値以上のピクセルをカウントし、その総和により漏光の面積を算出する。尚、漏光面積の算出方法は、この方法に限らず、漏光面積を求める算出方法であればよい。次いでステップＳ６に進み、漏光面積の大きさを判定する。即ち、図４及び図５に示したように、ノズル無しの場合はノズル保持穴２３とほぼ同等の面積の漏光、ノズル有りの場合はノズル穴２１とほぼ同等の面積の漏光が算出されるので、漏光の面積が、ある大きさを超えた場合はステップＳ７でノズル無し、超えなかった場合はステップＳ８でノズル有りと判断する。又、漏光がゼロであると判定された場合には、ステップＳ９に進み、ノズル傾きと判定し、ステップＳ１０でアラームを出力する。

ステップＳ７、Ｓ８又はＳ１０終了後、ステップＳ１１に進み、検査対象の全てのノズル保持穴２３の情報を取得できたか判定し、判定結果が否である場合にはステップＳ２に戻る。一方、ステップＳ１１の判定結果が正であり、全てのノズル保持穴２３の情報を取得できた場合には、ノズル有無の検出を終了する。

また、複数ノズル保持穴２３を同時に撮影してノズル有無を検出する場合は、図６の手順のステップＳ３において、搭載ヘッド１４に装着されているカメラ２６で、複数のノズル保持穴２３を同時に撮影し、ステップＳ５で、カメラ２６により撮影した画像を解析して、複数のノズル保持穴２３のノズル有無の情報を複数判定することにより、同時に複数のノズル有無判定を行うことができる。

このように、複数のノズル保持穴２３をカメラ２６の同一視野に入れることにより、複数のノズル保持位置のノズル有無を同時に検出することができる。この場合、ノズル有無検出時間を短縮することができる。

前記光源４０としては、ノズル交換装置２２の底面積と同じ面積を有する平面状の光源が望ましいが、例えば棒状光源をノズル交換装置２２のＹ方向又はＸ方向に移動したり、ノズル保持穴２３のそれぞれに対応する点光源を設けることもできる。

又、光源４０を点灯したままとして、ステップＳ２とＳ４の光源の点灯と消灯を省略することもできる。

表面実装機の要部構成を示す平面図 特許文献１に記載された従来のノズル有無検出方法とその問題点を示す、ノズル交換装置の側面図 本発明の実施形態の要部構成を示す、ノズル交換装置の側面図 同じく平面図 同じくノズルの有無と漏光量の関係の例を示す図 同じく処理手順を示す流れ図

符号の説明

１０…表面実装機
１４…搭載ヘッド
２０…ノズル
２１…ノズル穴
２２…ノズル交換装置
２３…ノズル保持穴（ノズル保持位置）
２６…画像認識装置（カメラ）
４０…光源

Claims (4)

1. 交換用ノズルを保持するためのノズル保持穴を有するノズル交換装置を備えた表面実装機において、
   ノズル保持穴の下方のみに配設した光源から光を上方に照射した時に、ノズル保持穴から上方に漏れてくる光の状態に応じて、ノズルの有無を検出することを特徴とする表面実装機におけるノズル交換装置のノズル有無検出方法。
2. 前記ノズル保持穴から上方に漏れてくる光が無い場合は、ノズルの傾きと判定することを特徴とする請求項１に記載の表面実装機におけるノズル交換装置のノズル有無検出方法。
3. 交換用ノズルを保持するためのノズル保持穴を有するノズル交換装置を備えた表面実装機のノズル有無検出装置において、
   ノズル保持穴の下方から光を上方に照射するための、ノズル保持穴の下方のみに配設された光源と、
   前記ノズル保持穴から上方に漏れてくる光の状態に応じて、ノズルの有無を検出する検出手段と、
   を備えたことを特徴とする表面実装機におけるノズル交換装置のノズル有無検出装置。
4. 前記検出手段は、
   ノズル保持穴上方に配置された撮像手段と、
   撮像手段により撮像された画像に基づき漏光面積を求める手段と、
   前記漏光面積に応じてノズルの有無を判断する手段と、
   を有することを特徴とする請求項３に記載の表面実装機におけるノズル交換装置のノズル有無検出装置。

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