JP6773891B2 - 部品実装機、ノズル高さ制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、ノズルにより吸着した部品を基板に実装する部品実装技術に関する。

特許文献１、２に記載の部品実装機は、ノズルを部品へ向けて下降させて目標高さで停止させるのに伴ってノズルを吸引することで、ノズルに部品を吸着する。この際、部品をしっかりと吸着するためには、目標高さにおいてノズルが部品に接触するように、この目標高さを設定することが求められる。そこで、特許文献１では、ノズルから吸引される空気の流量を検出した結果に基づき目標高さが設定される。

特開２００３−１３３７９６号公報 特開２００３−１３３７９１号公報

しかしながら、上記の方法では、例えばノズルに付着したゴミ等の影響で流量が変化したような場合、目標高さを正確に設定できないおそれがあった。そこで、ノズルから吸引される空気の流量によらず、ノズルの目標高さを制御できる技術が求められていた。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、部品へ向けてノズルを下降させる際の目標高さを、ノズルから吸引される空気の流量によらずに制御することを可能とする技術の提供を目的とする。

本発明に係る部品実装機は、基板を保持する基板保持部と、収納凹部に収納された部品を供給する部品供給部と、部品へ向けて下降させたノズルを目標高さで停止させて目標高さで部品に接触するノズルにより部品を吸着してから部品を基板に実装する実装処理を実行する実装ヘッドと、部品あるいは収納凹部と、部品へ向けて下降するノズルとの両方を含む画像を撮像する撮像部と、実装処理でノズルを停止させる目標高さを、撮像部が撮像した画像に基づき制御する制御部とを備える。

本発明に係るノズル高さ制御方法は、部品あるいは部品を収納する収納凹部と、部品へ向けて下降するノズルとの両方を含む画像を撮像する工程と、部品へ向けて下降させたノズルを目標高さで停止させて目標高さで部品に接触するノズルにより部品を吸着してから部品を基板に実装する実装処理を実行する工程とを備え、実装処理でノズルを停止させる目標高さを画像に基づき制御する。

このように構成された本発明（部品実装機、ノズル高さ制御方法）では、部品あるいは部品を収納する収納凹部と、部品へ向けて下降するノズルとの両方を含む画像が撮像される。そして、実装処理でノズルを停止させる目標高さが当該画像に基づき制御される。これによって、部品へ向けてノズルを下降させる際の目標高さを、ノズルから吸引される空気の流量によらずに制御することが可能となっている。

また、制御部は、実装処理において部品へ向けてノズルを下降させつつ撮像部に撮像させた画像に基づき、下降中のノズルを停止させる目標高さを制御するように、部品実装機を構成しても良い。かかる構成では、例えば部品の厚みが個体差によりばらついた場合であっても、部品の厚みに対してノズルの目標高さを適切に制御することができる。

また、制御部は、画像に含まれるノズルの下端部および部品の上端部それぞれの撮像部側のエッジに基づき、実装処理でノズルを停止させる目標高さを制御するように、部品実装機を構成しても良い。かかる構成では、画像処理において比較的容易に識別可能なエッジに基づき、ノズルの目標高さを適切に制御することができる。

また、制御部は、部品へ向けてノズルを下降させつつ撮像部に画像を撮像させて、ノズルと部品との接触を画像から確認したときのノズルの高さを目標高さとして求める事前処理を実行し、実装処理において下降するノズルを事前処理で求めた目標高さで停止させるように、部品実装機を構成しても良い。かかる構成では、実装処理より前の事前処理において、ノズルと部品とを接触させたときのノズルの高さがノズルの目標高さとして求められる。したがって、以後の実装処理において適切な目標高さでノズルの下降を停止させることができる。

また、制御部は、画像に含まれるノズルの下端部および部品の上端部それぞれの撮像部側のエッジの位置に基づき、ノズルと部品との接触を確認するように、部品実装機を構成しても良い。かかる構成では、画像処理において比較的容易に識別可能なエッジに基づき、ノズルと部品との接触を的確に判別することができる。

また、制御部は、事前処理において、部品へ向けてノズルを下降させつつ撮像部に画像を複数回撮像させ、ノズルの下端部および部品の上端部それぞれの撮像部側のエッジの位置が所定関係を満たす画像が撮像されると、ノズルと部品とが接触したと判断するように、部品実装機を構成しても良い。かかる構成では、複数の画像に基づき、ノズルが部品に接触したか否かを的確に判別することができる。

また、事前処理で撮像された画像を表示する表示部をさらに備えるように、部品実装機を構成しても良い。かかる構成では、作業者は、表示部に表示された画像を目視することで、例えばノズルによる部品の吸着ミスの要因を確認することができる。

また、撮像部は、実装ヘッドに取り付けられて、鉛直方向に対して傾斜した方向から画像を撮像するように、部品実装機を構成しても良い。かかる撮像部によって、部品あるいは部品を収納する収納凹部と、部品へ向けて下降するノズルとの両方を含む画像を的確に撮像することができる。

本発明によれば、部品へ向けてノズルを下降させる際の目標高さを、ノズルから吸引される空気の流量によらずに制御することが可能となる。

本発明に係る部品実装機を模式的に示す部分平面図。 図１の部品実装機が備える電気的構成を示すブロック図。 ノズル制御カメラの構成の一例を模式的に示す図。 ノズル制御カメラが撮像する画像の一例を模式的に示す図。 ノズル制御カメラが撮像した画像からノズルと部品との距離を算出する方法の一例を模式的に示す図。 本発明の第１実施形態に係るフローチャート。 本発明の第２実施形態に係るフローチャート。 図７の事前処理で撮像される画像の一例を模式的に示す図。

図１は本発明に係る部品実装機を模式的に示す部分平面図である。図２は図１の部品実装機が備える電気的構成を示すブロック図である。図１および以下の図では、Ｚ方向を鉛直方向とするＸＹＺ直交座標を適宜示す。図２に示すように、部品実装機１は、装置全体を統括的に制御するコントローラー１００を備える。コントローラー１００は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)やＲＡＭ(Random Access Memory)で構成されたプロセッサーである演算処理部１１０およびＨＤＤ(Hard Disk Drive)で構成された記憶部１２０を有するコンピューターである。

コントローラー１００は、部品実装機１の駆動系を制御する駆動制御部１３０と、部品実装機１の撮像系を制御する撮像制御部１４０とを有する。そして、演算処理部１１０は駆動制御部１３０および撮像制御部１４０を制御することで、所定の手順で部品実装を実行する。さらに、部品実装機１には、表示／操作ユニット１５０が設けられており、演算処理部１１０は、部品実装機１の状況を表示／操作ユニット１５０に表示したり、表示／操作ユニット１５０に入力された作業者からの指示を受け付けたりする。

図１に示すように、部品実装機１は、基台１１の上に設けられた一対のコンベア１２、１２を備える。そして、部品実装機１は、コンベア１２によりＸ方向（基板搬送方向）の上流側から実装処理位置（図１の基板Ｂの位置）に搬入した基板Ｂに対して部品Ｐを実装し、部品実装を完了した基板Ｂをコンベア１２により実装処理位置からＸ方向の下流側へ搬出する。

部品実装機１では、Ｙ方向に延びる一対のＹ軸レール２１、２１と、Ｙ方向に延びるＹ軸ボールネジ２２と、Ｙ軸ボールネジ２２を回転駆動するＹ軸モーターＭｙ（サーボモーター）とが設けられ、Ｘ軸レール２３が一対のＹ軸レール２１、２１によりＹ方向に移動可能に支持された状態でＹ軸ボールネジ２２のナットに固定されている。Ｘ軸レール２３には、Ｘ方向に延びるＸ軸ボールネジ２４と、Ｘ軸ボールネジ２４を回転駆動するＸ軸モーターＭｘ（サーボモーター）とが取り付けられており、ヘッドユニット２０がＸ軸レール２３にＸ方向に移動可能に支持された状態でＸ軸ボールネジ２４のナットに固定されている。したがって、駆動制御部１３０は、Ｙ軸モーターＭｙによりＹ軸ボールネジ２２を回転させてヘッドユニット２０をＹ方向に移動させ、あるいはＸ軸モーターＭｘによりＸ軸ボールネジ２４を回転させてヘッドユニット２０をＸ方向に移動させることができる。

一対のコンベア１２、１２のＹ方向の両側それぞれでは、２つの部品供給部３がＸ方向に並んでいる。各部品供給部３に対しては、複数のテープフィーダー３１がＸ方向に並んで着脱可能に装着されている。テープフィーダー３１はＹ方向に延設されており、Ｙ方向におけるヘッドユニット２０側の先端部に、集積回路、トランジスター、コンデンサ等の小片状の部品Ｐを供給する。つまり、所定ピッチで配列された複数のポケットＴｐのそれぞれに部品Ｐを収納したテープが各テープフィーダー３１に装填されており、各テープフィーダー３１は、テープをヘッドユニット２０側へ向けてＹ方向に間欠的に送り出す。これによって、テープ内の部品ＰがＹ方向に送り出されて、各テープフィーダー３１の先端部（図１のポケットＴｐの位置）に順番に供給される。

ヘッドユニット２０は、いわゆるロータリー型の実装ヘッド４を有する。つまり、実装ヘッド４には、回転軸Ａ４を中心に円周状に等角度間隔で配列された複数（８個）のノズル４１が着脱可能に取り付けられており、複数のノズル４１は、Ｒ軸モーターＭｒ（サーボモーター）の駆動力を受けて回転軸Ａ４を中心に回転可能である。そして、実装ヘッド４は、Ｚ軸モーターＭｚ（サーボモーター）の駆動力によってノズル４１を昇降させて、部品Ｐの吸着・実装を行う。なお、駆動制御部１３０は、Ｚ軸モーターＭｚのエンコーダーの出力に基づきノズル４１の高さを確認しつつノズル４１を昇降させる。また、ヘッドユニット２０には、ノズル制御カメラ５が取り付けられており、部品Ｐを吸着する際の部品Ｐの高さは、ノズル制御カメラ５により撮像された画像Ｉに基づき制御される。

具体的には、ヘッドユニット２０は、ノズル制御カメラ５の視野に吸着対象の部品Ｐを収めるとともに、複数のノズル４１を回転させて一のノズル４１を当該部品Ｐに上方から対向させる。そして、実装ヘッド４は、ノズル４１を下降させてノズル４１の下端面を部品Ｐの上面に接触させる。この際、撮像制御部１４０は、部品Ｐおよびノズル４１の両方を含む画像Ｉをノズル制御カメラ５により撮像し、演算処理部１１０は、この画像Ｉに基づき駆動制御部１３０を制御することでノズル４１の下降を調整する。これによって、ノズル４１を部品Ｐに的確に接触させることが可能となっている。続いて、実装ヘッド４は、ノズル４１により部品Ｐを吸着しつつノズル４１を上昇させることで、実装ヘッド４を保持（ピックアップ）する。かかる動作を繰り返すことで、実装ヘッド４に複数の部品Ｐを保持させることができる。

さらに、部品実装機１は、上方を向いて基台１１に取り付けられた部品認識カメラ６をＸ方向に並ぶ２個の部品供給部３の間に備える。部品認識カメラ６は、ノズル４１あるいはノズル４１に吸着された部品Ｐを下方から撮像する。そして、演算処理部１１０は、撮像制御部１４０を介して取得した部品認識カメラ６の撮像結果に基づき、ノズル４１の外形や、ノズル４１による部品Ｐの吸着状態を認識することができる。

図３はノズル制御カメラの構成の一例を模式的に示す図である。なお、同図ではヘッドユニット２０等の他の部材がノズル制御カメラ５と併記されている。また、複数のノズル４１のうち、２個のノズル４１が代表して示されるとともに、ノズル４１が部品Ｐから離れた状態（実線）と、ノズル４１が部品Ｐに接触した状態（２点鎖線）とが併記されている。ノズル制御カメラ５は、撮像素子５１、テレセントリックレンズ５２およびミラー５３を有し、撮像対象物（部品Ｐ、ノズル４１）から射出されてミラー５３で反射された光はテレセントリックレンズ５２によって撮像素子５１に結像される。また、ノズル制御カメラ５は照明５４を有し、照明５４によって撮像対象物を照らした状態で、撮像対象物を撮像素子５１により撮像する。撮像素子５１は、ＣＭＯＳ(Complementary MOS)イメージセンサーあるいはＣＣＤ(Charge
Coupled Device)イメージセンサーといった固体撮像素子で構成されたエリアセンサーであり、撮像素子５１により撮像された画像Ｉは、撮像制御部１４０に出力される。

このノズル制御カメラ５の光軸ＯＡは、Ｚ方向（鉛直方向）に対して傾斜角θ（９０°＞θ＞０°）だけ傾斜しており、換言すればノズル制御カメラ５は、斜め上方から撮像対象物を撮像する。これによって、ノズル制御カメラ５は、部品Ｐと当該部品Ｐに向かって下降するノズル４１とを同時に視野に納めつつ、部品Ｐおよびノズル４１の両方を含む画像Ｉを撮像することができる。そして、撮像制御部１４０は、この画像Ｉから算出したノズル４１と部品Ｐとの距離Ｈに基づき、ノズル４１を下降させる目標高さＺｔを調整する。

図４はノズル制御カメラが撮像する画像の一例を模式的に示す図であり、図５はノズル制御カメラが撮像した画像からノズルと部品との距離を算出する方法の一例を模式的に示す図である。なお、図４および図５では、ノズル４１の中心線Ｃ４１が部品Ｐの上面Ｐａの中心（幾何重心）に一致する場合が示されている。

図４に示すように、ノズル制御カメラ５により撮像された画像Ｉには、ノズル４１の下端面４１ａのノズル制御カメラ５側のエッジ４１ｂと、部品Ｐの上面Ｐａのノズル制御カメラ５側のエッジＰｂとの距離Ｌが現れる。そして、撮像制御部１４０は、エッジ検出などの画像処理によって各エッジ４１ｂ、Ｐｂを検出した結果に基づき、この距離Ｌを求める。

これに対して、図５から分かるように、ノズル４１と部品ＰとのＺ方向への距離Ｈは、次の関係式
ｈ１＝Ｌ／ｃｏｓ（９０°−θ） …式１
ｈ２＝ΔＷ×ｔａｎ（９０°−θ） …式２
Ｈ＝ｈ１＋ｈ２ …式３
により求められる。ここで、寸法差ΔＷは、ノズル４１の下端面４１ａのＸ方向（ノズル制御カメラ５の奥行き方向）への幅Ｗ４１と、部品Ｐの上面ＰａのＸ方向の幅Ｗｐとの差の半分である。ノズル４１の幅Ｗ４１は、例えば部品認識カメラ６でノズル４１の下端面４１ａを撮像した結果から求められ、部品Ｐの幅Ｗｐは、例えばノズル制御カメラ５で部品Ｐの上面Ｐａを撮像した結果から求められる。そして、演算処理部１１０は、式１〜式３により算出したノズル４１と部品ＰとのＺ方向への距離Ｈに基づき、ノズル４１を下降させる目標高さＺｔを部品Ｐの上面Ｐａに調整する。

図６は本発明の第１実施形態に係るフローチャートであり、具体的には図１の部品実装機１が実行する実装処理の一例を示す。このフローチャートは、演算処理部１１０の制御によって実行される。ちなみに、図６に示す実装処理は、実装ヘッド４が部品供給部３から部品Ｐを各ノズル４１により順次吸着して各部品Ｐを基板Ｂに実装する１回の処理であり、部品実装機１は、必要に応じて実装処理を繰り返し実行することで基板Ｂに対する部品Ｐの実装を完了する。

実装処理では、テープフィーダー３１が部品Ｐを供給するのに伴って（ステップＳ１０１）、ノズル４１がテープフィーダー３１により供給された部品Ｐの上方へ移動する（ステップＳ１０２）。なお、ステップＳ１０２では、特開２０１５−９０９２５号公報と同様の方法によって、ノズル４１と部品Ｐとの位置関係をＸ方向およびＹ方向に調整することで、部品Ｐの上面Ｐａのうちの吸着位置にノズル４１をＺ方向から対向させる。具体的には、演算処理部１１０は、ノズル制御カメラ５による部品Ｐの撮像結果に基づき部品Ｐの上面Ｐａの中心（吸着位置）を求めて、ノズル４１の中心線Ｃ４１が当該中心に一致するようにノズル４１を移動させる。これによって、Ｚ方向からの平面視において部品Ｐの吸着位置とノズル４１の中心線Ｃ４１が重なる。

続いて、ノズル４１が部品Ｐへ向けて下降を開始する（ステップＳ１０３）。ノズル４１の下降は、開始から所定時間は速度Ｖａで実行され、開始から所定時間が経過すると速度Ｖａより遅い速度Ｖｂで実行される。そして、ノズル４１が速度Ｖａで下降中に、制御カメラ５が、ノズル図４に例示したようなノズル４１および部品Ｐを含む画像Ｉを撮像する（ステップＳ１０４）。

また、撮像制御部１４０は、上述の式１〜式３に従ってノズル４１と部品ＰとのＺ方向への距離Ｈを算出し（ステップＳ１０５）、この距離Ｈに基づき目標高さＺｔを設定する（ステップＳ１０６）。具体的には、ステップＳ１０４〜Ｓ１０５の実行中にノズル４１が下降した距離ΔＨを距離Ｈから引いた下降距離（＝Ｈ−ΔＨ）だけ下方の高さが、目標高さＺｔに設定される。

演算処理部１１０は、ノズル４１の下端面４１ａが目標高さＺｔまで下降したのを確認すると（ステップＳ１０７で「ＹＥＳ」）、ノズル４１の下降を停止させて（ステップＳ１０８）、ノズル４１に部品Ｐを吸着させる（ステップＳ１０９）。こうして、ノズル４１と部品Ｐとを撮像した画像Ｉに基づき設定された目標高さＺｔでノズル４１の下降を停止させることで、ノズル４１を部品Ｐに的確に接触させて、ノズル４１による部品Ｐの吸着ミスの発生を抑制することが可能となっている。そして、この実装処理で吸着すべき全ての部品Ｐの吸着を完了するまで（ステップＳ１１０で「ＮＯ」）、ノズル４１を切り換えつつステップＳ１０２〜Ｓ１０９が繰り返される。全ての部品Ｐの吸着が完了すると（ステップＳ１１０で「ＹＥＳ」）、実装ヘッド４は基板Ｂの上方へ移動して、各ノズル４１により保持する部品Ｐを基板Ｂに実装する（ステップＳ１１１）。

以上に説明した第１実施形態では、部品Ｐと、部品Ｐへ向けて下降するノズル４１との両方を含む画像Ｉが撮像される（ステップＳ１０４）。そして、実装処理でノズル４１を停止させる目標高さＺｔが当該画像Ｉに基づき制御される（ステップＳ１０５〜Ｓ１０７）。これによって、部品Ｐへ向けてノズル４１を下降させる際の目標高さＺｔを、ノズル４１から吸引される空気の流量によらずに制御することが可能となっている。

また、コントローラー１００は、実装処理において部品Ｐへ向けてノズル４１を下降させつつノズル制御カメラ５に撮像させた画像Ｉに基づき、下降中のノズル４１を停止させる目標高さＺｔを制御する（ステップＳ１０３〜Ｓ１０７）。かかる構成では、下降中のノズル４１により吸着予定の部品Ｐを含む画像Ｉによりノズル４１の目標高さＺｔを調整できるため、例えば部品Ｐの厚みが個体差によりばらついた場合であっても、部品Ｐの厚みに対してノズル４１の目標高さＺｔを適切に制御することができる。

また、コントローラー１００は、画像Ｉに含まれるノズル４１の下端面４１ａおよび部品Ｐの上面Ｐａそれぞれのノズル制御カメラ５側のエッジ４１ｂ、Ｐｂに基づき、実装処理でノズル４１を停止させる目標高さＺｔを制御する。かかる構成では、画像処理において比較的容易に識別可能なエッジ４１ｂ、Ｐｂに基づき、ノズル４１の目標高さＺｔを適切に制御することができる。

また、ノズル制御カメラ５は、ヘッドユニット２０を介して実装ヘッド４に取り付けられ、Ｚ方向に対して傾斜した方向から画像Ｉを撮像する。かかるノズル制御カメラ５によって、部品Ｐと、部品Ｐへ向けて下降するノズル４１との両方を含む画像Ｉを的確に撮像することが可能となっている。

図７は本発明の第２実施形態に係るフローチャートであり、具体的には図１の部品実装機１が実装処理の前に実行する事前処理の一例を示す。このフローチャートは、演算処理部１１０の制御によって実行される。図８は図７の事前処理で撮像される画像の一例を模式的に示す図である。

事前処理では、テープフィーダー３１が部品Ｐを供給するのに伴って（ステップＳ２０１）、ノズル４１がテープフィーダー３１により供給された部品Ｐの上方へ移動する（ステップＳ２０２）。なお、ステップＳ２０２では、特開２０１５−９０９２５号公報と同様の方法によって、ノズル４１と部品Ｐとの位置関係をＸ方向およびＹ方向に調整することで、ノズル４１のエッジ４１ｂを部品ＰのエッジＰｂに対向させる。具体的には、演算処理部１１０は、ノズル制御カメラ５による部品Ｐの撮像結果に基づき部品ＰのエッジＰｂを求め、ノズル４１のエッジ４１ｂが部品ＰのエッジＰｂに上方から対向するようにノズル４１を移動させる。この際、ノズル４１のエッジ４１ｂの位置は、部品認識カメラ６によるノズル４１の撮像結果に基づき予め算出されている。なお、各エッジ４１ｂ、Ｐｂは、エッジ検出などの画像処理によって求めることができる。かかるステップＳ２０２の実行によって、Ｚ方向からの平面視において部品ＰのエッジＰｂとノズル４１のエッジ４１ｂとが重なる。

続いて、このノズル４１が部品Ｐへ向けて下降を開始する（ステップＳ２０３）。そして、ノズル４１が下降中に、ノズル制御カメラ５がノズル４１および部品Ｐを含む画像Ｉを撮像する（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０４の撮像は、ステップＳ２０５でノズル４１のエッジ４１ｂと部品ＰのエッジＰｂとがＺ方向において一致（接触）したことが画像Ｉにより確認されるまで、繰り返し実行される。これによって、図８の「１回目」「２回目」および「３回目」の各欄に示す画像Ｉが撮像される。なお、これらの画像Ｉは、表示／操作ユニット１５０に表示される。図８の「３回目」の欄に示すように、ノズル４１のエッジ４１ｂと部品ＰのエッジＰｂとが接触した画像Ｉが取得されると（ステップＳ２０５で「ＹＥＳ」）、当該画像Ｉを撮像した時点でのノズル４１の下端面４１ａの高さが目標高さＺｔに設定される（ステップＳ２０６）。

そして、部品実装機１は、以後に実行する実装処理において、この目標高さＺｔへノズル４１を下降させる。図６の実装処理のフローチャートを用いて説明すると、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３は上述と同じ要領で実行される。一方、ステップＳ１０４〜Ｓ１０６は省略され、ステップＳ１０７では、図８の事前処理で設定された目標高さＺｔまでノズル４１が下降したかが判断される。そして、ノズル４１の目標高さＺｔへの下降が確認されると（ステップＳ１０７で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１０８〜Ｓ１１１が上述と同じ要領で実行される。このように第２実施形態においても、ノズル４１と部品Ｐとを撮像した画像Ｉに基づき設定された目標高さＺｔでノズル４１の下降を停止させることで、ノズル４１を部品Ｐに的確に接触させて、ノズル４１による部品Ｐの吸着ミスの発生を抑制することが可能となっている。

以上に説明した第２実施形態では、部品Ｐと、部品Ｐへ向けて下降するノズル４１との両方を含む画像Ｉが撮像される（ステップ２０４）。そして、実装処理でノズルを停止させる目標高さＺｔが当該画像Ｉに基づき制御される（ステップＳ２０６、Ｓ１０７）。これによって、部品Ｐへ向けてノズル４１を下降させる際の目標高さＺｔを、ノズル４１から吸引される空気の流量によらずに制御することが可能となっている。

また、コントローラー１００は、部品Ｐへ向けてノズル４１を下降させつつノズル制御カメラ５に画像Ｉを撮像させて、ノズル４１と部品Ｐとの接触を画像Ｉから確認したときのノズル４１の高さを目標高さＺｔとして求める事前処理を実行する。そして、コントローラー１００は、実装処理において下降するノズル４１を事前処理で求めた目標高さＺｔで停止させる。かかる構成では、実装処理より前の事前処理において、ノズル４１と部品Ｐとを接触させたときのノズル４１の高さがノズル４１の目標高さＺｔとして求められる。したがって、以後の実装処理において適切な目標高さＺｔでノズル４１の下降を停止させることができる。

また、コントローラー１００は、画像Ｉに含まれるノズル４１の下端面４１ａおよび部品Ｐの上面Ｐａそれぞれのノズル制御カメラ５側のエッジ４１ｂ、Ｐｂの位置に基づき、ノズル４１と部品Ｐとの接触を確認する。かかる構成では、画像処理において比較的容易に識別可能なエッジ４１ｂ、Ｐｂに基づき、ノズル４１と部品Ｐとの接触を的確に判別することができる。

また、コントローラー１００は、事前処理において、部品Ｐへ向けてノズル４１を下降させつつノズル制御カメラ５に画像Ｉを複数回撮像させる（ステップＳ２０３〜Ｓ２０５）。そして、コントローラー１００は、ノズル４１の下端面４１ａおよび部品Ｐの上面Ｐａそれぞれのノズル制御カメラ５側のエッジ４１ｂ、Ｐｂの位置が所定関係を満たす画像Ｉ（図８の「３回目」の欄）が撮像されると、ノズル４１と部品Ｐとが接触したと判断する。かかる構成では、複数の画像Ｉに基づき、ノズル４１が部品Ｐに接触したか否かを的確に判別することができる。

また、部品実装機１は、事前処理で撮像された画像Ｉを表示／操作ユニット１５０に表示する。したがって、作業者は、表示／操作ユニット１５０に表示された画像Ｉを目視することで、例えばノズル４１による部品Ｐの吸着ミスの要因を確認することができる。

このように本実施形態では、部品実装機１が本発明の「部品実装機」の一例に相当し、コンベア１２が本発明の「基板保持部」の一例に相当し、基板Ｂが本発明の「基板」の一例に相当し、部品供給部３が本発明の「部品供給部」の一例に相当し、ポケットＴｐが本発明の「収納凹部」の一例に相当し、部品Ｐが本発明の「部品」の一例に相当し、上面Ｐａが本発明の「上端部」の一例に相当し、エッジＰｂが本発明の「エッジ」の一例に相当し、実装ヘッド４が本発明の「実装ヘッド」の一例に相当し、ノズル４１が本発明の「ノズル」の一例に相当し、下端面４１ａが本発明の「下端部」の一例に相当し、エッジ４１ｂが本発明の「エッジ」の一例に相当し、目標高さＺｔが本発明の「目標高さ」の一例に相当し、ステップＳ１０１〜Ｓ１１１が本発明の「実装処理」の一例に相当し、ノズル制御カメラ５が本発明の「撮像部」の一例に相当し、画像Ｉが本発明の「画像」の一例に相当し、コントローラー１００が本発明の「制御部」の一例に相当し、ステップＳ２０１〜Ｓ２０６が本発明の「事前処理」の一例に相当し、表示／操作ユニット１５０が本発明の「表示部」の一例に相当し、Ｚ方向が本発明の「鉛直方向」の一例に相当する。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、図６の実装処理のステップＳ１０２では、部品Ｐの上面Ｐａの中心を吸着位置として、ノズル４１を吸着位置の上方に移動させていた。しかしながら、部品Ｐの吸着位置は、部品Ｐの上面Ｐａの中心に限られず、部品Ｐの形状や重量等に応じて適宜変更できる。この際、図５に基づく式１〜式３を吸着位置の変更に応じて適宜変形して、ノズル４１と部品ＰとのＺ方向への距離Ｈを算出するようにしても良い。

また、図６の実装処理では、ノズル４１の下降を開始する前に、ノズル４１と部品ＰとのＸＹ方向における位置関係が調整されていた（ステップＳ１０３）。しかしながら、ノズル４１を下降させながら、ノズル４１と部品ＰとのＸＹ方向における位置関係を調整しても良い。この際、画像Ｉの撮像は、かかる位置関係の調整が完了した後に行うと良い。

また、ステップＳ１０４で画像Ｉを撮像するタイミングは上述の例に限られず、適宜変更しても良い。したがって、ノズル４１の下降速度を速度Ｖａから速度Ｖｂに切り換えた後に画像Ｉを撮像しても良い。

また、図７の事前処理では、ステップＳ２０２において、部品ＰのエッジＰｂにノズル４１のエッジ４１ｂを上方から対向させていた。しかしながら、ステップＳ２０２における部品ＰのエッジＰｂとノズル４１のエッジ４１ｂとの位置関係はこれに限られず、Ｚ方向からの平面視において、部品ＰのエッジＰｂに対してノズル４１のエッジ４１ｂがずれていても良い。この場合には、ステップＳ２０５において、このずれ量を勘案して、ノズル４１と部品Ｐとの接触を判断すれば良い。

また、図６の実装処理や図７の事前処理では、ノズル４１と部品Ｐの位置との位置関係をそれぞれのエッジに基づき判断していた。しかしながら、これらの位置関係を判断するための基準はエッジに限られない。

また、第１実施形態のステップＳ１０４〜Ｓ１０７では、部品Ｐとノズル４１を含む画像Ｉに基づきノズル４１の高さを制御していた。しかしながら、ポケットＴｐとノズル４１とを含む画像Ｉに基づきノズル４１の高さを制御しても構わない。つまり、部品Ｐとこれを収容するポケットＴｐとは所定の位置関係を有しており、例えばポケットＴｐの上端よりも所定のクリアランスだけ低い位置に部品Ｐの上面Ｐａが存在すると推定できる。したがって、ステップＳ１０４でポケットＴｐとノズル４１とを含む画像Ｉを撮像し、ステップＳ１０５でノズル４１とポケットＴｐとの位置関係から、ノズル４１と部品ＰとのＺ方向への距離Ｈを算出しても良い。

また、第２実施形態のステップＳ２０４〜Ｓ２０５では、部品Ｐとノズル４１を含む画像Ｉに基づきノズル４１と部品Ｐとの接触を判断していた。しかしながら、ポケットＴｐとノズル４１とを含む画像Ｉに基づきノズル４１と部品Ｐとの接触を判断しても構わない。つまり、ステップＳ２０４でポケットＴｐとノズル４１とを含む画像Ｉを撮像し、ステップＳ２０５でノズル４１とポケットＴｐとの位置関係から、ノズル４１と部品Ｐとの接触を判断しても良い。

また、上記の第１・第２実施形態は、ノズル４１から吸引される空気の流量に基づく制御を排除するものではなく、当該制御を補完的に用いることもできる。

また、部品供給部３の構成は上述のテープフィーダーにより部品Ｐを供給するものに限られず、トレイによって部品Ｐを供給するものでも構わない。

１…部品実装機、１２…コンベア（基板保持部）、３…部品供給部、４…実装ヘッド、４１…ノズル、４１ａ…下端面（下端部）、４１ｂ…エッジ、５…ノズル制御カメラ（撮像部）、１００…コントローラー（制御部）、１５０…表示／操作ユニット（表示部）、Ｂ…基板、Ｉ…画像、Ｐ…部品、Ｐａ…上面（上端部）、Ｐｂ…エッジ、Ｔｐ…ポケット（収納凹部）、Ｚ…鉛直方向、Ｚｔ…目標高さ、Ｓ１０１〜Ｓ１１１…実装処理、Ｓ２０１〜Ｓ２０６…事前処理

Claims (9)

1. 基板を保持する基板保持部と、
   収納凹部に収納された部品を供給する部品供給部と、
   前記部品へ向けて下降させたノズルを目標高さで停止させて前記目標高さで前記部品に接触する前記ノズルにより前記部品を吸着してから前記部品を前記基板に実装する実装処理を実行する実装ヘッドと、
   前記部品あるいは前記収納凹部と、前記部品へ向けて下降する前記ノズルとの両方を含む画像を撮像する撮像部と、
   前記実装処理で前記ノズルを停止させる前記目標高さを、前記撮像部が撮像した前記画像に基づき制御する制御部と
   を備える部品実装機。
2. 前記制御部は、前記実装処理において前記部品へ向けて前記ノズルを下降させつつ前記撮像部に撮像させた前記画像に基づき、下降中の前記ノズルを停止させる前記目標高さを制御する請求項１に記載の部品実装機。
3. 前記制御部は、前記画像に含まれる前記ノズルの下端部および前記部品の上端部それぞれの前記撮像部側のエッジに基づき、前記実装処理で前記ノズルを停止させる前記目標高さを制御する請求項２に記載の部品実装機。
4. 前記制御部は、前記部品へ向けて前記ノズルを下降させつつ前記撮像部に前記画像を撮像させて、前記ノズルと前記部品との接触を前記画像から確認したときの前記ノズルの高さを前記目標高さとして求める事前処理を実行し、前記実装処理において下降する前記ノズルを前記事前処理で求めた前記目標高さで停止させる請求項１に記載の部品実装機。
5. 前記制御部は、前記画像に含まれる前記ノズルの下端部および前記部品の上端部それぞれの前記撮像部側のエッジの位置に基づき、前記ノズルと前記部品との接触を確認する請求項４に記載の部品実装機。
6. 前記制御部は、前記事前処理において、前記部品へ向けて前記ノズルを下降させつつ前記撮像部に前記画像を複数回撮像させ、前記ノズルの下端部および前記部品の上端部それぞれの前記撮像部側のエッジの位置が所定関係を満たす前記画像が撮像されると、前記ノズルと前記部品とが接触したと判断する請求項５に記載の部品実装機。
7. 前記事前処理で撮像された前記画像を表示する表示部をさらに備える請求項４ないし６のいずれか一項に記載の部品実装機。
8. 前記撮像部は、前記実装ヘッドに取り付けられて、鉛直方向に対して傾斜した方向から前記画像を撮像する請求項１ないし７のいずれか一項に記載の部品実装機。
9. 部品あるいは前記部品を収納する収納凹部と、前記部品へ向けて下降するノズルとの両方を含む画像を撮像する工程と、
   前記部品へ向けて下降させた前記ノズルを目標高さで停止させて前記目標高さで前記部品に接触する前記ノズルにより前記部品を吸着してから前記部品を基板に実装する実装処理を実行する工程と
   を備え、
   前記実装処理で前記ノズルを停止させる前記目標高さを前記画像に基づき制御するノズル高さ制御方法。
   

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