JP6663430B2

JP6663430B2 - 部品実装機

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Publication number: JP6663430B2
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Inventors: 勇介山蔭; 芳行深谷
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Description

本発明は、部品実装機に関する。

従来より、吸着ノズルで吸着した部品を基板に実装する部品実装機において、吸着した部品を側方から撮像した画像に基づいて、部品の吸着姿勢の良否を判定するものが知られている。例えば、特許文献１の部品実装機は、画像から部品の任意の２点の位置における高さを検出し、検出した２点の高さの差分に基づいて部品の下縁に傾斜部分があるか否かを判定することで、部品の吸着姿勢の良否を判定している。

特許第４９９８１４８号公報

しかしながら、２点の高さを検出する位置によっては部品の下縁に傾斜部分があるか否かを正しく判定できない場合がある。例えば、側面視が矩形状の部品が傾いているものを考えると、最下端となる一の頂点を挟んだ二辺のうち、一方の辺上の点の高さと他方の辺上の点の高さとが２点の高さとして検出される場合がある。その場合、２点の高さの差分がほとんど生じないことがあるから、下縁に傾斜部分があるか否かを正しく判断することが困難となる場合がある。

本発明は、吸着された部品の吸着角度を適切に検出して、部品の吸着姿勢を正しく判定することを主目的とする。

本発明の部品実装機は、部品を吸着する吸着ノズルを有するヘッドと、前記吸着ノズルの側方に配置される撮像装置と、前記吸着ノズルに吸着されている前記部品を側方から撮像するよう前記撮像装置を制御し、撮像により得られた画像に基づいて前記部品の吸着姿勢を判定してから、前記部品を実装対象物に実装するよう前記ヘッドを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記画像から前記部品の最下端位置を含む下縁の位置を複数検出し、前記最下端位置を含む複数の検出位置に基づいて前記吸着ノズルに吸着されている前記部品の吸着角度を検出し、前記吸着角度に基づいて前記部品の吸着姿勢を判定することを要旨とする。

本発明の部品実装機は、吸着ノズルに吸着されている部品を側方から撮像した画像から、部品の最下端位置を含む下縁の位置を複数検出し、最下端位置を含む複数の検出位置に基づいて部品の吸着角度を検出し、吸着角度に基づいて部品の吸着姿勢を判定する。これにより、部品が傾いている場合には最下端位置を含む複数の下縁位置は上下方向に差異が生じるものとなるから、部品の吸着角度を適切に検出して、部品の吸着姿勢を正しく判定することができる。

また、本発明の部品実装機において、前記制御装置は、前記最下端位置に基づいて前記部品の高さを検出して前記部品の高さ不良の有無を判定し、高さ不良がないと判定した前記部品について前記吸着角度を検出するものとすることもできる。ここで、部品の吸着の状態によっては、検出した高さは概ね基準値内に収まるものの実際には部品が傾いて吸着されている場合がある。このため、高さ不良がないと判定した部品の吸着角度を検出することで、部品の吸着姿勢をさらに正しく判定することができる。なお、高さ不良があると判定した部品は、吸着角度を検出しないものとし、吸着姿勢が不良であるとして実装しないものとすることができる。

また、本発明の部品実装機において、前記制御装置は、前記複数の検出位置を直線で近似した近似直線を求め、所定の基準線に対する前記近似直線の角度を前記吸着角度として検出するものとすることもできる。こうすれば、簡易な手法で吸着角度を精度よく検出することができる。

また、本発明の部品実装機において、前記部品は、側面視で一の角部を挟んで高さ方向の短辺と横方向の長辺とを有する部品であり、前記制御装置は、前記最下端位置を基準として左側へ所定間隔毎に前記部品の下縁の位置を検出すると共に右側へ前記所定間隔毎に前記部品の下縁の位置を検出し、左側と右側とのうち検出数の多い側の下縁の位置と前記最下端位置とを前記複数の検出位置とすることもできる。こうすれば、一の角部が最下端位置となるときに、高さ方向の短辺上から検出した下縁の位置を用いて部品の吸着角度を誤検出するのを防ぐことができるから、部品の吸着角度を適切に検出することができる。

また、本発明の部品実装機において、前記制御装置は、前記吸着角度が所定の許容範囲を超えるために前記部品の吸着姿勢が不良であると判定した場合には、前記部品を前記実装対象物に実装しないよう前記ヘッドを制御するものとすることもできる。こうすれば、部品が比較的大きく傾いた状態で実装されるのを防止して、部品の実装不良を低減させることができる。

また、本発明の部品実装機において、前記制御装置は、前記吸着角度が正常角度であるために前記部品の吸着姿勢が良好であると判定した場合には、所定の実装条件で前記部品を実装するよう前記ヘッドを制御し、前記吸着角度が正常角度でないために前記部品の吸着姿勢に傾きがあると判定した場合には、前記部品の傾きによる影響を抑えるように前記所定の実装条件を変更した実装条件で前記部品を実装するよう前記ヘッドを制御するものとすることもできる。こうすれば、部品の吸着角度が正常でない場合（正常でないものの所定の許容範囲内である場合）に、部品の実装不良が生じるのを抑えることができる。

また、本発明の部品実装機において、前記制御装置は、前記部品を吸着した前記吸着ノズルが前記部品の実装位置の上方位置に位置するまで前記ヘッドが移動するよう前記移動機構を制御し、前記吸着ノズルが前記上方位置にあるときに前記部品を側方から撮像するよう前記撮像装置を制御し、前記上方位置から前記実装位置まで前記吸着ノズルを下降させて前記部品を実装するよう前記ヘッドを制御するものとすることもできる。こうすれば、水平方向の移動が完了した後に、部品を実装する前の適切なタイミングで部品の吸着角度を検出することができる。

また、本発明の部品実装機において、前記制御装置は、前記部品を吸着していない状態の前記吸着ノズルを予め撮像するよう前記撮像装置を制御し、撮像により得られた画像に基づいて前記吸着ノズルが前記部品を吸着する吸着面の角度を予め検出し、前記部品の吸着角度を検出すると、前記吸着角度と前記吸着面の角度との相対角度に基づいて前記部品の吸着姿勢を判定するものとすることもできる。こうすれば、吸着ノズルの傾きの影響を排除した部品の吸着角度を適切に検出することができる。

部品実装システム１の構成の概略を示す構成図。ヘッドユニット６０の構成の概略を示す構成図。制御装置１００と管理装置１１０の構成の概略を示す構成図。部品実装処理の一例を示すフローチャート。吸着姿勢判定処理の一例を示すフローチャート。角度検出処理の一例を示すフローチャート。吸着ノズル７１に吸着されている部品Ｐの状態の一例を示す説明図。実装処理の一例を示すフローチャート。吸着ノズル交換処理の一例を示すフローチャート。

次に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は部品実装システム１の構成の概略を示す構成図であり、図２はヘッドユニット６０の構成の概略を示す構成図であり、図３は制御装置１００と管理装置１１０の構成の概略を示す構成図である。部品実装システム１は、実装位置に接着剤などが塗布された基板Ｓに部品Ｐを実装（装着）する部品実装機１０と、システム全体の管理を行う管理装置１１０とを備える。なお、本実施形態において、図１の左右方向がＸ軸方向であり、前後方向がＹ軸方向であり、上下方向がＺ軸方向である。

部品実装機１０は、図１に示すように、部品Ｐを収容したリールなどを備える部品供給装置２０と、基板Ｓを搬送する基板搬送装置３０と、吸着ノズル７１で部品Ｐを吸着して基板Ｓに実装するヘッドユニット６０と、ヘッドユニット６０を移動させる移動機構５０と、実装機全体を制御する制御装置１００（図３参照）とを備える。また、部品実装機１０は、これらの他に、吸着ノズル７１に吸着されている部品Ｐを下方から撮像するためのパーツカメラ９０と、複数種類の吸着ノズル７１をストックするノズルストッカ９４とを備える。なお、ヘッドユニット６０の吸着ノズル７１は、部品Ｐの種類や大きさなどに応じて適宜交換される。

移動機構５０は、装置上部にＹ軸方向に沿って設けられたガイドレール５６と、ガイドレール５６に沿って移動が可能なＹ軸スライダ５８と、Ｙ軸スライダ５８の前面にＸ軸方向に沿って設けられたガイドレール５２と、ガイドレール５２に沿って移動が可能でヘッドユニット６０が取り付けられたＸ軸スライダ５４とを備える。なお、Ｘ軸スライダ５４は、Ｘ軸アクチュエータ５５（図３参照）の駆動によって移動し、Ｙ軸スライダ５８は、Ｙ軸アクチュエータ５９（図３参照）の駆動によって移動する。制御装置７０は、移動機構５０（Ｘ軸アクチュエータ５５およびＹ軸アクチュエータ５９）を駆動制御することにより、ＸＹ平面上の任意の位置にヘッドユニット６０を移動させることができる。

ヘッドユニット６０は、図２に示すように、複数の軸状の吸着ノズル７１が周方向（回転軸と同軸の円周上）に所定角度間隔で配置されたロータリヘッド７０と、吸着ノズル７１を側方から撮像する側方カメラ８０とを備える。なお、ロータリヘッド７０には、例えば、吸着ノズル７１が３０度の間隔で１２個配置されている。

ロータリヘッド７０は、複数の吸着ノズル７１をそれぞれ保持する複数のノズルホルダ７２と、ロータリヘッド７０を所定角度ずつ間欠回転させるＲ軸アクチュエータ７６と、各吸着ノズル７１を回転させるθ軸アクチュエータ７７と、吸着ノズル７１をＺ軸（上下）方向に移動させるＺ軸アクチュエータ７８とを備える。ロータリヘッド７０が間欠回転すると、各吸着ノズル７１が所定角度ずつ円周上の各位置を移動する。また、吸着ノズル７１（吸引口）は、電磁弁７９（図３参照）により図示しない吸引ポンプとの連通と遮断とが行われ、吸引ポンプからの負圧が作用することで部品Ｐを吸着可能となる。

側方カメラ８０は、ヘッドユニット６０の下部に取り付けられたカメラ本体８２と、カメラ本体８２への光路を形成する光学系ユニット８４とにより構成されている。光学系ユニット８４は、図示しない照射部を備えており、その照射部からロータリヘッド７０の下部の中心位置に取り付けられた図示しない円筒状の蛍光部材に向けて紫外光を照射する。その紫外光を受けて蛍光部材が発光すると、所定の撮像位置にある吸着ノズル７１や部品Ｐで遮られた光を除いた光が、光学系ユニット８４に入光し、光学系ユニット８４の光路を経てカメラ本体８２に導かれる。これにより、カメラ本体８２が、所定の撮像位置にある吸着ノズル７１や部品Ｐを撮像可能となる。なお、所定の撮像位置は、例えば、円周上の各位置のうち、Ｚ軸アクチュエータ７８により吸着ノズル７１がＺ軸方向に移動可能となる位置（吸着用の位置、実装用の位置など）である。制御装置１００は、側方カメラ８０で撮像された画像に基づいて部品Ｐの有無や部品Ｐの吸着姿勢などを判定する。

制御装置１００は、図３に示すように、ＣＰＵ１０１を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ１０１の他に、ＲＯＭ１０２とＨＤＤ１０３とＲＡＭ１０４と入出力インタフェース１０５とを備える。これらは、バス１０６を介して接続されている。制御装置１００は、側方カメラ８０やパーツカメラ９０からの画像信号などを入出力インタフェース１０５を介して入力する。また、制御装置１００は、部品供給装置２０や基板搬送装置３０、移動機構５０（Ｘ軸アクチュエータ５５、Ｙ軸アクチュエータ５９）、ヘッドユニット６０（Ｒ軸アクチュエータ７６やθ軸アクチュエータ７７、Ｚ軸アクチュエータ７８、電磁弁７９）への駆動信号などを入出力インタフェース１０５を介して出力する。

管理装置１１０は、例えば汎用のコンピュータであり、図３に示すように、ＣＰＵ１１１とＲＯＭ１１２とＨＤＤ１１３とＲＡＭ１１４と入出力インターフェース１１５とを備える。これらは、バス１１６を介して接続されている。管理装置１１０は、マウスやキーボード等の入力デバイス１１７からの入力信号を入出力インターフェース１１５を介して入力する。また、管理装置１１０は、ディスプレイ１１８への画像信号を入出力インターフェース１１５を介して出力する。ＨＤＤ１１３は、基板Ｓの生産プログラムなどを記憶している。基板Ｓの生産プログラムは、部品実装機１０においてどの部品Ｐをどの順番で基板Ｓへ実装するか、また、そのように部品Ｐを実装した基板Ｓを何枚作製するかなどを定めたプログラムをいう。管理装置１１０は、生産プログラムに従って、部品Ｐが所定の実装位置に所定の実装向きで実装されるよう制御装置１００に指令信号を出力する。

以下は、こうして構成された部品実装機１０の動作の説明である。図４は制御装置１００のＣＰＵ１０１により実行される部品実装処理の一例を示すフローチャートである。

部品実装処理では、制御装置１００のＣＰＵ１０１は、まず、基板搬送装置３０を制御して基板Ｓを搬送する基板搬送処理を行う（Ｓ１００）。次に、ＣＰＵ１０１は、移動機構５０（Ｘ軸アクチュエータ５５およびＹ軸アクチュエータ５９）を制御して、部品供給装置２０の供給位置上にヘッドユニット６０を移動させる（Ｓ１１０）。続いて、ＣＰＵ１０１は、ロータリヘッド７０を制御して吸着ノズル７１に部品Ｐを吸着させる吸着処理を行う（Ｓ１２０）。Ｓ１２０の処理は、吸着ノズル７１が円周上の吸着用の位置まで移動するようＲ軸アクチュエータ７６を制御し、吸着用の位置に移動した吸着ノズル７１の吸引面（先端）が部品Ｐと当接するまで吸着ノズル７１が下降するようＺ軸アクチュエータ７８を制御し、吸着ノズル７１に負圧を作用させるよう電磁弁７９を制御することにより行われる。ＣＰＵ１０１は、吸着処理を行うと、全ての吸着ノズル７１が部品Ｐを吸着したか否かを判定し（Ｓ１３０）、部品Ｐを吸着していない吸着ノズル７１があると判定するとＳ１２０の処理に戻り、全ての吸着ノズル７１が部品Ｐを吸着したと判定すると次のＳ１４０の処理に進む。

次に、ＣＰＵ１０１は、移動機構５０を制御し、パーツカメラ９０の上方を経由して基板Ｓ上にヘッドユニット６０を移動させる（Ｓ１４０）。また、ＣＰＵ１０１は、ヘッドユニット６０がパーツカメラ９０の上方を移動するときに、パーツカメラ９０を制御して各吸着ノズル７１に吸着されている各部品Ｐを下方から撮像して下方画像を取得し（Ｓ１５０）、取得した下方画像を処理して実装時の位置補正量を設定する（Ｓ１６０）。Ｓ１６０の処理は、下方画像を処理して吸着ノズル７１に対する部品Ｐの吸着位置のずれを検出し、その位置ずれを解消し得る位置補正量を部品Ｐ毎に設定することにより行われる。なお、ＣＰＵ１０１は、部品Ｐの吸着位置のずれ以外にも、部品Ｐの形状やサイズ，向きなどを検出可能である。

続いて、ＣＰＵ１０１は、吸着ノズル７１が吸着している部品Ｐの吸着姿勢を判定する吸着姿勢判定処理を行ってから（Ｓ１７０）、部品Ｐを基板Ｓに実装する実装処理を行う（Ｓ１８０）。Ｓ１７０の処理は、次の実装対象の部品Ｐを吸着している吸着ノズル７１が実装用の位置に移動するようＲ軸アクチュエータ７６を駆動し、部品Ｐの所定の側面が側方カメラ８０で撮像可能な向きとなるまで吸着ノズル７１（部品Ｐ）が回転するようθ軸アクチュエータ７７を駆動してから行われる。即ち、Ｓ１７０では、実装直前の吸着ノズル７１が吸着している部品Ｐの吸着姿勢が判定されることになる。ＣＰＵ１０１は、Ｓ１８０の実装処理を行うと、各吸着ノズル７１が吸着している全ての部品Ｐの実装処理が行われたか否かを判定し（Ｓ１９０）、全ての部品Ｐの実装処理が行われてないと判定すると、Ｓ１７０，Ｓ１８０の処理を繰り返し、全ての部品Ｐの実装処理が行われたと判定すると、部品実装処理を終了する。

図５はＳ１７０の吸着姿勢判定処理の一例を示すフローチャートである。ＣＰＵ１０１は、まず、側方カメラ８０を制御して実装用の位置にある実装直前の吸着ノズル７１を側方から撮像して側方画像を取得し（Ｓ２００）、取得した側方画像を処理して部品Ｐの最下端位置Ｚｐを検出する（Ｓ２１０）。Ｓ２１０の処理は、側方画像から判別した部品Ｐの領域のうち下縁にあるエッジ画素を抽出し、各エッジ画素のうちＺ方向の位置が最も小さい画素（最も下方の位置にある画素）の位置を特定することで、最下端位置Ｚｐを検出する。なお、例えば側面視が矩形状の部品Ｐが水平状態で吸着ノズル７１に吸着されていても、部品Ｐの下面の僅かな凹凸や画像処理の誤差などにより、部品Ｐの下縁のエッジ画素の各位置に僅かな差異が生じていれば、最も下方の位置を決定することは可能である。また、ＣＰＵ１０１は、最下端となり得る位置が複数あれば、部品Ｐの中央に最も近い位置を最下端位置Ｚｐとして検出してもよい。

次に、ＣＰＵ１０１は、最下端位置Ｚｐに基づいて検出された部品Ｐの高さＨｐ（検出高さＨｐ）と、部品Ｐの基準高さとを比較して（Ｓ２２０）、部品Ｐの高さ不良があるか否かを判定する（Ｓ２３０）。ここで、側方画像における吸着ノズル７１の吸引面の位置が予め定められていれば、Ｓ２２０の処理は、最下端位置Ｚｐと吸着ノズル７１の吸引面の位置との差分を算出することで高さＨｐを検出する処理となる。あるいは、ＣＰＵ１０１は、側方画像から部品Ｐの最上端位置を検出し、最上端位置と最下端位置Ｚｐとの差分を算出することで高さＨｐを検出してもよい。また、Ｓ２３０の処理は、部品Ｐの高さＨｐが基準範囲内にあれば高さ不良がないと判定し、高さＨｐが基準範囲外にあれば高さ不良があると判定することにより行われる。基準範囲は、部品Ｐの基準高さに対し若干のマージンをもった範囲などとすればよい。また、ＣＰＵ１０１は、最下端位置Ｚｐが部品Ｐ毎に定められた基準位置の範囲内にあるか否かに基づいて高さ不良があるか否かを判定してもよい。なお、部品Ｐが正常な向きから立ち上がっている場合や部品Ｐが正常な向きから斜めに大きく傾いている場合などに高さＨｐが基準範囲外となり、ＣＰＵ１０１は高さ不良があると判定する。ＣＰＵ１０１は、Ｓ２３０で高さ不良があると判定すると、吸着ノズル７１に吸着している部品Ｐは姿勢不良であると判定して（Ｓ２４０）、吸着姿勢判定処理を終了する。一方、ＣＰＵ１０１は、Ｓ２３０で高さ不良がないと判定すると、部品Ｐの吸着角度を検出する角度検出処理を実行する（Ｓ２５０）。

図６は角度検出処理の一例を示すフローチャートであり、図７は吸着ノズル７１に吸着されている部品Ｐの状態の一例を示す説明図である。図７（ａ）は部品Ｐが傾きなどなく正常な姿勢で吸着されている状態を示し、図７（ｂ）は部品Ｐが斜めに傾いた姿勢で吸着されている状態を示す。なお、図７は、部品Ｐとして、基準高さを超える長さの下辺を有し、側面視が長方形状の部品を例示する。図７（ａ）では、部品Ｐの略中央の位置が最下端位置Ｚｐとして検出され、図７（ｂ）では、部品Ｐの左下角の位置が最下端位置Ｚｐとして検出されている。ここで、吸着ノズル７１は、部品Ｐのサイズに合った大きさのものが使用される。しかし、近年は部品Ｐの小型化が顕著に進んでおり、部品Ｐが吸着ノズル７１で吸着される際に、部品Ｐの位置ずれなどを原因として吸着ノズル７１の吸引口に部品Ｐの一部が入り込んでしまう場合がある（図７（ｂ））。その場合、部品Ｐは斜めに傾いた状態で吸引されるが、吸着ノズル７１に入り込んでいる部品Ｐの一部は側方画像に写らないため、画像処理で検出される高さＨｐは部品Ｐの基準高さと大きく変わらないことがある。このため、ＣＰＵ１０１は、高さＨｐが基準範囲内にあると誤判定することになる。一方で、基準範囲を狭くしておけば、図７（ｂ）のような部品Ｐの高さ不良を、ＣＰＵ１０１が検出することは可能である。しかし、そのようにすると、製造誤差などに起因する高さＨｐのバラツキが、高さ不良として頻繁に検出される可能性があるため、好ましくない。そこで、本実施形態は、ＣＰＵ１０１が従来通りの基準範囲で部品Ｐの高さ不良の判定を行い、高さ不良でないと判定した部品Ｐについて吸着角度を検出することで、図７（ｂ）のような部品Ｐの吸着姿勢を正しく判定できるようにするのである。

図６の角度検出処理では、ＣＰＵ１０１は、まず、最下端位置Ｚｐを基準として左側から所定間隔Ｄで部品Ｐの下縁位置を検出すると共に（Ｓ３００）、最下端位置Ｚｐを基準として右側から所定間隔Ｄで部品Ｐの下縁位置を検出する（Ｓ３１０）。Ｓ３００やＳ３１０では、ＣＰＵ１０１は、最下端位置Ｚｐの左側の下縁や右側の下縁にある複数のエッジ画素のうち、最下端位置Ｚｐの画素位置を基準として所定間隔Ｄに相当する画素数分ずつ離れた位置にある画素を順次抽出することにより、下縁位置を検出する。また、ＣＰＵ１０１は、下縁位置の検出数が所定数（例えば６点などの２以上の複数）以上となった場合や先に検出した下縁位置から所定間隔Ｄだけ離れた位置で下縁位置が検出されなくなった場合に、下縁位置の検出を終了する。図７（ａ）では、部品Ｐの底辺において最下端位置Ｚｐを挟んで左側と右側から複数（同数）の下縁位置（黒丸で図示）が検出されている。また、図７（ｂ）では、最下端位置Ｚｐを挟んで左側の辺（側面の辺）と右側の辺（底面の辺）から複数の下縁位置（黒丸で図示）が検出されている。

次に、ＣＰＵ１０１は、最下端位置Ｚｐの左側と右側とのうち検出数の多い側の下縁位置と最下端位置Ｚｐとを処理対象に設定し（Ｓ３２０）、設定した処理対象の各位置を直線で近似して近似直線を導出する（Ｓ３３０）。図７（ｂ）では、最下端位置Ｚｐの左側から３つの下縁位置が検出され、最下端位置Ｚｐの右側から６つの下縁位置が検出されており、検出数が多いのは右側となる。このため、ＣＰＵ１０１は、最下端位置Ｚｐとそれよりも右側の６つの下縁位置とを処理対象に設定する。これにより、高さを超える長さの下辺を有する部品Ｐの吸着角度を検出する際に、部品Ｐの側面の辺上の各位置を誤って処理対象とするのを防止することができる。一方、図７（ａ）では、最下端位置Ｚｐの左側と右側とで同数の下縁位置が検出されている。左右の検出数が同数の場合、ＣＰＵ１０１は、予め定められた一方の側の下縁位置を処理対象に設定すればよい。また、Ｓ３３０の処理は、例えば、最小二乗法を用いて近似直線を導出することにより行われる。勿論、最小二乗法に限られず近似直線を導出できるものであれば、ＣＰＵ１０１は如何なる方法を用いてもよい。ＣＰＵ１０１は、近似直線を導出すると、その近似直線が基準線（例えば、Ｚ軸に直交する線，水平な線）となす角度を算出することで部品Ｐの吸着角度を検出して（Ｓ３４０）、角度検出処理を終了する。

ＣＰＵ１０１は、こうして部品Ｐの吸着角度を検出すると、図５の吸着姿勢判定処理にて、部品Ｐの吸着角度が正常角度であるか否かを判定する（Ｓ２６０）。ここで、正常角度は、部品Ｐが傾くことなく吸着ノズル７１に正常に吸着されている場合の角度であり（例えば図７（ａ））、近似直線がＺ軸に略直交する角度（吸着角度が略０度）などとすることができる。ＣＰＵ１０１は、Ｓ２６０で部品Ｐの吸着角度が正常角度であると判定すると、部品Ｐの吸着姿勢は良好であると判定して（Ｓ２７０）、吸着姿勢判定処理を終了する。一方、ＣＰＵ１０１は、吸着角度が正常角度でないと判定すると、吸着角度は所定の許容範囲内であるか否かを判定し（Ｓ２８０）、所定の許容範囲内であれば、部品Ｐの吸着姿勢は傾きが生じているものの基板Ｓへの実装は可能な姿勢（実装が許容される姿勢、傾き姿勢という）であると判定して（Ｓ２９０）、吸着姿勢判定処理を終了する。また、ＣＰＵ１０１は、吸着角度が許容範囲内でなく許容範囲外であると判定すると、部品Ｐは傾きが大きく姿勢不良であると判定して（Ｓ２４０）、吸着姿勢判定処理を終了する。ここで、所定の許容範囲は、例えば、正常角度（ここでは略０度）に対して、正側と負側に、それぞれ数度や十数度程度の範囲として定められるものとすることができる。

図８は、Ｓ１８０の実装処理の一例を示すフローチャートである。ＣＰＵ１０１は、まず、実装処理の対象となる部品Ｐが、吸着姿勢判定処理で姿勢不良と判定された姿勢不良品であるか否か（Ｓ４００）、吸着姿勢判定処理で姿勢良好と判定された姿勢良好品であるか否か（Ｓ４１０）、をそれぞれ判定する。ＣＰＵ１０１は、Ｓ４００で部品Ｐが姿勢不良品であると判定すると、その部品Ｐの実装をスキップして（Ｓ４２０）、実装処理を終了する。このように、ＣＰＵ１０１は、高さ不良により姿勢不良と判定した部品Ｐや、高さ不良でなくても吸着角度が所定の許容範囲を超えるために姿勢不良と判定した部品Ｐを実装しないから、部品Ｐの実装不良を抑制することができる。なお、ＣＰＵ１０１は、実装をスキップした部品Ｐを所定の廃棄領域に廃棄する処理を行ったり、部品Ｐの実装をスキップした旨の情報を管理装置１１０に送信したりする。

また、ＣＰＵ１０１は、Ｓ４００，Ｓ４１０で部品Ｐが姿勢不良品でなく姿勢良好品であると判定すると、図４の部品実装処理のＳ１６０で設定した位置補正量に基づいて部品Ｐの所定の実装位置を補正して（Ｓ４３０）、補正後の実装位置に通常動作で部品Ｐを実装して（Ｓ４４０）、実装処理を終了する。Ｓ４４０の処理では、まず、実装対象の部品Ｐを吸着している吸着ノズル７１が補正後の実装位置上の位置に移動するよう移動機構５０を制御すると共に部品Ｐが所定の実装向きとなるまで吸着ノズル７１が回転するようθ軸アクチュエータ７７を制御する処理が行われる。続いて、Ｓ４４０の処理では、部品Ｐが基板Ｓに載置されるまで通常の下降速度で吸着ノズル７１が下降するようＺ軸アクチュエータ７８を制御してから、電磁弁７９を制御して吸着ノズル７１に正圧を作用させて部品Ｐの吸着を解除する処理などが行われる。

一方、ＣＰＵ１０１は、Ｓ４００，Ｓ４１０で部品Ｐが姿勢不良品や姿勢良好品でなく傾き姿勢の部品であると判定すると、部品Ｐの吸着角度に応じた角度補正量を設定する（Ｓ４５０）。ここで、傾き姿勢の部品Ｐは、実装されるときに底面の角（最下端位置Ｚｐ）から基板Ｓに接触するため、基板Ｓ上を部品Ｐが滑るように移動して実装位置がずれることがある。そのような部品Ｐの位置ずれ量（滑り量）やずれ方向は、部品Ｐの種類（形状やサイズ、重量）や吸着角度、基板Ｓに塗布されている接着剤の種類などによって異なる傾向になるものといえる。そこで、部品実装機１０の操作者（作業者）などが、実験やシミュレーション、経験などにより、部品Ｐの種類や吸着角度などに応じた位置ずれ量やその方向の傾向を予め求めてＨＤＤ１０３などに記憶しておくことができる。このようにすれば、Ｓ４５０の処理は、ＨＤＤ１０３に記憶されている位置ずれ量やずれ方向に基づいて、傾き姿勢の部品Ｐが基板Ｓに載置される際のずれを想定した補正量を角度補正量として設定することにより行われるものとすることができる。

続いて、ＣＰＵ１０１は、Ｓ４５０で設定した角度補正量と、図４の部品実装処理のＳ１６０で設定した位置補正量とに基づいて部品Ｐの所定の実装位置を補正して（Ｓ４６０）、補正後の実装位置に低速動作で部品Ｐを実装して（Ｓ４７０）、実装処理を終了する。Ｓ４６０の処理では、上述したように、傾き姿勢の部品Ｐが基板Ｓに載置される際のずれを想定した角度補正量を用いて実装位置が補正されるから、部品Ｐが実装される際に傾き姿勢による位置ずれ（滑り）が生じても、適切な位置に実装することができる。また、Ｓ４７０の低速動作の実装は、Ｓ４４０の通常動作よりも低速で吸着ノズル７１が下降するようＺ軸アクチュエータ７８を制御することにより行われる。ここで、傾き姿勢の部品Ｐは、実装されるときに底面の角（最下端位置Ｚｐ）から基板Ｓに接触するため、通常の速度で下降すると、その勢いにより基板Ｓに部品Ｐが弾かれて予期せぬ方向に移動することがある。このため、Ｓ４７０では、ＣＰＵ１０１は、吸着ノズル７１を低速で下降させて、部品Ｐが基板Ｓに接触する際の勢いを抑えることによって、部品Ｐが予期せぬ方向に移動するのを防止するのである。このように、ＣＰＵ１０１は、部品Ｐが傾き姿勢の場合には、吸着角度に応じた角度補正量で実装位置を補正しつつ、通常よりも低速動作で実装するから、部品Ｐの傾きに適切に対応して実装不良が生じるのを防止することができる。なお、部品Ｐが傾き姿勢の場合に低速動作で実装するものとしたから、上述した部品Ｐの傾きに応じた位置ずれ量やその方向の傾向を求める際にも、低速動作で実験やシミュレーションが行われるものとすればよい。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の部品実装機１０が本発明の部品実装機に相当し、吸着ノズル７１が吸着ノズルに相当し、ヘッドユニット６０がヘッドに相当し、側方カメラ８０が撮像装置に相当し、図４の部品実装処理のＳ１７０，Ｓ１８０の処理（図５の吸着姿勢判定処理，図６の角度検出処理，図８の実装処理）を実行する制御装置１００が制御装置に相当する。

以上説明した本実施形態の部品実装機１０は、吸着ノズル７１に吸着されている部品Ｐを側方カメラ８０で撮像した側方画像から、部品Ｐの最下端位置Ｚｐと複数の下縁位置とを検出し、最下端位置Ｚｐと複数の下縁位置とに基づいて部品Ｐの吸着角度を検出して部品Ｐの吸着姿勢を判定する。このため、部品実装機１０は、最下端位置Ｚｐと複数の下縁位置との少なくとも三点以上に基づいて部品Ｐの吸着角度を適切に検出することができるから、部品Ｐの吸着姿勢を正しく判定することができる。

また、部品実装機１０は、部品Ｐの高さＨｐが基準範囲内にあると判定した部品Ｐに対して吸着角度を検出するから、高さＨｐが基準範囲内にあるものの実際には部品Ｐが傾いている状態（部品Ｐの一部が吸着ノズル７１の吸引口に入り込んでいる状態など）を正しく検出することができる。また、部品実装機１０は、最下端位置Ｚｐと複数の下縁位置とを直線で近似した近似直線の角度を吸着角度として検出するから、簡易な手法で吸着角度を精度よく検出することができる。また、部品実装機１０は、最下端位置Ｚｐの左右から所定間隔Ｄ毎に下縁位置を検出して検出数の多い側の下縁位置を用いるから、基準高さを超える長さの下辺を有する部品Ｐの吸着角度を誤検出するのを防ぐことができる。即ち、側面視で高さ方向の短辺と横方向の長辺とを有する矩形部品において、角部が最下端位置として検出された場合、角部を挟む短辺と長辺とのうち長辺側の下縁位置を正しく検出して吸着角度を検出することができる。また、部品実装機１０は、吸着角度が所定の許容範囲を超えると判定した場合、その部品Ｐを基板Ｓに実装しないから実装不良を防止することができる。また、部品実装機１０は、傾き姿勢の部品Ｐを通常の実装条件（所定の実装条件）とは下降速度が異なり角度に応じた位置補正量（角度補正量）を用いた実装条件で実装するから、部品Ｐの吸着角度に適切に対応して部品Ｐを精度よく実装することができる。また、部品実装機１０は、部品Ｐの実装直前の側方画像に基づいて吸着角度を検出するから、適切なタイミングで吸着姿勢を判定することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

上述した実施形態では、制御装置１００のＣＰＵ１０１は、部品Ｐの吸着角度が所定の許容範囲内であるか否かに基づいて部品Ｐを実装するか否かを判定し、部品Ｐを実装すると判定した場合には、吸着角度が正常角度であるか否かに基づいて異なる実装条件で部品Ｐを実装するものとしたが、これに限られるものではない。例えば、ＣＰＵ１０１は、部品Ｐの吸着角度が所定の許容範囲内であるために部品Ｐを実装すると判定した場合には、吸着角度が正常角度であるか否かに拘わらず、部品Ｐを同じ実装条件で実装するものとしてもよい。また、ＣＰＵ１０１は、部品Ｐの吸着角度が正常角度であるか否かに基づいて部品Ｐを実装するか否かを判定してもよく、吸着角度が正常角度であれば部品Ｐを実装すると判定し、吸着角度が正常角度でなければ部品Ｐを実装しないと判定してもよい。また、吸着角度が正常角度でなければ、ＣＰＵ１０１が吸着角度を管理装置１１０に送信し、管理装置１１０がディスプレイ１１８に吸着角度を表示することなどにより、作業者の判断を仰いで部品Ｐを実装するか否かを決定するものなどとしてもよい。また、管理装置１１０が、部品Ｐの吸着角度を、部品の種類毎や吸着ノズル７１の種類毎などで集計しておき、作業者がその集計結果を部品Ｐの吸着姿勢の改善などに用いるものとしてもよい。

上述した実施形態では、ＣＰＵ１０１は、部品Ｐの吸着角度を検出する際に吸着ノズル７１の吸着面（吸引口の先端面）の傾き角度を考慮していないが、これに限られず、吸着ノズル７１の吸着面の傾き角度を考慮するものとしてもよい。図９は、吸着ノズル交換処理の一例を示すフローチャートである。吸着ノズル交換処理では、制御装置１００のＣＰＵ１０１は、まず、ノズルストッカ９４上に交換対象の吸着ノズル７１が位置するよう移動機構５０を制御してヘッドユニット６０を移動させる（Ｓ５００）。そして、ＣＰＵ１０１は、交換対象の吸着ノズル７１をノズルストッカ９４内の空き領域に収納させて取り外してから（Ｓ５１０）、ノズルストッカ９４内の別の吸着ノズル７１をノズルホルダ７２に取り付ける（Ｓ５２０）。次に、ＣＰＵ１０１は、取り付けた吸着ノズル７１を側方カメラ８０で撮像して側方画像を取得し（Ｓ５３０）、取得した側方画像を処理して吸着ノズル７１の最下端位置Ｚｎを検出して（Ｓ５４０）、最下端位置Ｚｎに基づいて吸着ノズル７１の吸着面の傾き角度を検出する角度検出処理を実行する（Ｓ５５０）。

ここで、Ｓ５４０の処理は、図５の吸着姿勢判定処理のＳ２１０と同様に行われ、Ｓ５５０の処理は、吸着姿勢判定処理のＳ２５０（図６の角度検出処理）と同様に行われる。即ち、ＣＰＵ１０１は、最下端位置Ｚｎの左側または右側のうち検出数の多い下縁位置と、最下端位置Ｚｎとを近似する近似直線を導出し、近似直線の角度を吸着ノズル７１の吸着面の傾き角度として検出する。吸着ノズル７１は、通常は吸着面が水平（角度が殆ど０度）であるが、加工不良や取付不良などにより吸着面が傾く場合がある。ＣＰＵ１０１は、そのような傾き角度を検出し、検出した傾き角度をＲＡＭ１０４に記憶して（Ｓ５６０）、吸着ノズル７１の交換が完了したか否かを判定する（Ｓ５７０）。ＣＰＵ１０１は、吸着ノズル７１の交換が完了してないと判定すると、Ｓ５１０に戻り処理を繰り返し、吸着ノズル７１の交換が完了したと判定すると、吸着ノズル交換処理を終了する。

このように、変形例では、吸着ノズル７１が交換されたとき（ノズルホルダ７２に新たに吸着ノズル７１が取り付けられたとき）に、吸着ノズル７１の吸着面の傾き角度を検出して記憶するのである。このため、例えば、図６の部品Ｐの角度検出処理で部品Ｐの吸着角度を検出した際に、その吸着角度から吸着ノズル７１の吸着面の傾き角度を減じたりすることで、吸着ノズル７１の影響を排除して部品Ｐ自体の傾きを検出することができる。即ち、吸着ノズル７１の吸着面が傾いているために部品Ｐが傾いているのか、吸着ノズル７１の吸着面は水平であるものの部品Ｐが傾いているのかを区別して検出することが可能となる。したがって、部品Ｐの吸着角度を正しく判定することができるから、部品Ｐの吸着姿勢の改善などに役立てることができる。

上述した実施形態では、ＣＰＵ１０１は、部品Ｐの吸着角度を部品Ｐの実装直前のタイミング（実装用の位置に吸着ノズル７１が位置している状態）で検出するものとしたが、これに限られず、部品Ｐを吸着してから実装するまでの間であれば、どのタイミングで吸着角度を検出してもよい。例えば、部品供給装置２０の供給位置に供給された部品Ｐを吸着ノズル７１が吸着し、その吸着ノズル７１が上昇したときに（吸着直後のタイミングで）、部品Ｐの吸着角度を検出するものなどとしてもよい。

上述した実施形態では、ＣＰＵ１０１は、高さ不良がないと判定された部品Ｐに対して吸着角度を検出するもの、即ち、部品Ｐの角度検出処理を行う前に高さ不良を判定するものとしたが、これに限られるものではない。例えば、ＣＰＵ１０１は、高さ不良を判定することなく全ての部品Ｐについて角度検出処理を行うものとしてもよい。

上述した実施形態では、ＣＰＵ１０１は、傾き姿勢の部品Ｐを実装する場合、吸着角度に応じた角度補正量に基づいて実装位置を補正すると共に通常よりも低速で吸着ノズル７１を下降させる低速動作で部品Ｐの実装を行うものとしたが、これに限られるものではない。例えば、ＣＰＵ１０１は、角度補正量に基づいて実装位置を補正するものの通常動作で部品Ｐの実装を行うものとしてもよいし、角度補正量に基づく補正を行うことなく低速動作で部品Ｐの実装を行うものとしてもよい。また、ＣＰＵ１０１は、低速動作における下降速度を、部品の吸着角度の大小に応じて変更してもよいし、下降途中の所定位置までは通常動作とし、所定位置を過ぎると通常よりも低速動作とするものなどとしてもよい。

上述した実施形態では、ＣＰＵ１０１は、最下端位置Ｚｐと複数の下縁位置とを通る近似直線を導出し、その近似直線の角度を部品Ｐの吸着角度として検出したが、これに限られず、最下端位置Ｚｐと複数の下縁位置とに基づいて部品Ｐの吸着角度を検出するものであればよい。例えば、ＣＰＵ１０１は、複数の下縁位置の高さ方向（Ｚ方向）および横方向（水平方向）の平均位置を算出し、最下端位置Ｚｐと平均位置との二点を通る直線を導出し、その直線の角度を部品Ｐの吸着角度として検出するものなどとしてもよい。

上述した実施形態では、ＣＰＵ１０１は、側方カメラ８０で部品Ｐの一側面を撮像して部品Ｐの吸着角度を検出するものとしたが、これに限られず、部品Ｐの側面を複数面に亘って撮像して部品Ｐの複数面の吸着角度を検出するものなどとしてもよい。

上述した実施形態では、部品実装機１０は複数の吸着ノズル７１を備えるものとしたが、これに限られず、吸着ノズル７１の数は１つであってもよい。

本発明は、部品実装機の製造産業などに利用可能である。

１部品実装システム、１０部品実装機、２０部品供給装置、３０基板搬送装置、５０移動機構、５２，５６ガイドレール、５４Ｘ軸スライダ、５５Ｘ軸アクチュエータ、５８Ｙ軸スライダ、５９Ｙ軸アクチュエータ、６０ヘッドユニット、７０ロータリヘッド、７１吸着ノズル、７２ノズルホルダ、７６Ｒ軸アクチュエータ、７７ θ軸アクチュエータ、７８Ｚ軸アクチュエータ、７９電磁弁、８０側方カメラ、８２カメラ本体、８４光学系ユニット、９０パーツカメラ、９４ノズルストッカ、１００制御装置、１０１，１１１ＣＰＵ、１０２，１１２ＲＯＭ、１０３，１１３ＨＤＤ、１０４，１１４ＲＡＭ、１０５，１１５入出力インタフェース、１０６，１１６バス、１１０管理装置、１１７入力デバイス、１１８ディスプレイ、Ｐ部品、Ｓ基板。

Claims

部品を吸着する吸着ノズルを有するヘッドと、
前記吸着ノズルの側方に配置される撮像装置と、
前記吸着ノズルに吸着されている前記部品を側方から撮像するよう前記撮像装置を制御し、撮像により得られた画像に基づいて前記部品の吸着姿勢を判定してから、前記部品を実装対象物に実装するよう前記ヘッドを制御する制御装置と、
を備え、
前記部品は、側面視で一の角部を挟んで高さ方向の短辺と横方向の長辺とを有する部品であり、
前記制御装置は、
前記画像から前記部品の最下端位置を含む下縁の位置を複数検出し、前記最下端位置を含む複数の検出位置に基づいて前記吸着ノズルに吸着されている前記部品の吸着角度を検出し、前記吸着角度に基づいて前記部品の吸着姿勢を判定するものであり、
前記最下端位置を基準として左側へ所定間隔毎に前記部品の下縁の位置を検出すると共に右側へ前記所定間隔毎に前記部品の下縁の位置を検出し、左側と右側とのうち検出数の多い側の下縁の位置と前記最下端位置とを前記複数の検出位置とする
部品実装機。
請求項１に記載の部品実装機であって、
前記制御装置は、前記最下端位置に基づいて前記部品の高さを検出して前記部品の高さ不良の有無を判定し、高さ不良がないと判定した前記部品について前記吸着角度を検出する
部品実装機。
請求項１または２に記載の部品実装機であって、
前記制御装置は、前記複数の検出位置を直線で近似した近似直線を求め、所定の基準線に対する前記近似直線の角度を前記吸着角度として検出する
部品実装機。
請求項１ないし３いずれか１項に記載の部品実装機であって、
前記制御装置は、前記吸着角度が所定の許容範囲を超えるために前記部品の吸着姿勢が不良であると判定した場合には、前記部品を前記実装対象物に実装しないよう前記ヘッドを制御する
部品実装機。
請求項１ないし４いずれか１項に記載の部品実装機であって、
前記制御装置は、前記吸着角度が正常角度であるために前記部品の吸着姿勢が良好であると判定した場合には、所定の実装条件で前記部品を実装するよう前記ヘッドを制御し、前記吸着角度が正常角度でないために前記部品の吸着姿勢に傾きがあると判定した場合には、前記部品の傾きによる影響を抑えるように前記所定の実装条件を変更した実装条件で前記部品を実装するよう前記ヘッドを制御する
部品実装機。
請求項１ないし５いずれか１項に記載の部品実装機であって、
前記ヘッドを水平方向に移動させる移動機構を備え、
前記制御装置は、前記部品を吸着した前記吸着ノズルが前記部品の実装位置の上方位置に位置するまで前記ヘッドが移動するよう前記移動機構を制御し、前記吸着ノズルが前記上方位置にあるときに前記部品を側方から撮像するよう前記撮像装置を制御し、前記上方位置から前記実装位置まで前記吸着ノズルを下降させて前記部品を実装するよう前記ヘッドを制御する
部品実装機。
部品を吸着する吸着ノズルを有するヘッドと、
前記吸着ノズルの側方に配置される撮像装置と、
前記吸着ノズルに吸着されている前記部品を側方から撮像するよう前記撮像装置を制御し、撮像により得られた画像に基づいて前記部品の吸着姿勢を判定してから、前記部品を実装対象物に実装するよう前記ヘッドを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記画像から前記部品の最下端位置を含む下縁の位置を複数検出し、前記最下端位置を含む複数の検出位置に基づいて前記吸着ノズルに吸着されている前記部品の吸着角度を検出し、前記吸着角度に基づいて前記部品の吸着姿勢を判定するものであり、
前記部品を吸着していない状態の前記吸着ノズルを予め撮像するよう前記撮像装置を制御し、撮像により得られた画像に基づいて前記吸着ノズルが前記部品を吸着する吸着面の角度を予め検出し、前記部品の吸着角度を検出すると、前記吸着角度と前記吸着面の角度との相対角度に基づいて前記部品の吸着姿勢を判定する
部品実装機。
部品を吸着する吸着ノズルを有するヘッドと、
前記吸着ノズルの側方に配置される撮像装置と、
前記吸着ノズルに吸着されている前記部品を側方から撮像するよう前記撮像装置を制御し、撮像により得られた画像に基づいて前記部品の吸着姿勢を判定してから、前記部品を実装対象物に実装するよう前記ヘッドを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記画像から前記部品の最下端位置を検出すると共に、前記最下端位置を基準として異なる方向に所定間隔で下縁の位置を複数検出し、前記最下端位置を含む複数の検出位置に基づいて前記吸着ノズルに吸着されている前記部品の吸着角度を検出し、前記吸着角度に基づいて前記部品の吸着姿勢を判定する
部品実装機。