JP7261309B2

JP7261309B2 - 部品実装機

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Publication number: JP7261309B2
Application number: JP2021545029A
Authority: JP
Inventors: 一也小谷; 勇太横井; 幹也鈴木
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-09-11
Filing date: 2019-09-11
Publication date: 2023-04-19
Anticipated expiration: 2039-09-11
Also published as: WO2021048948A1; JPWO2021048948A1; CN114303451B; EP4030884A4; EP4030884A1; US20220312659A1; CN114303451A

Description

本明細書は、部品実装機について開示する。

従来より、吸着ノズル等の保持部材によって部品を保持して基板に実装する部品実装機が知られている。例えば、特許文献１には、一定期間の画像データをメモリに記憶すると共にその画像データを順次更新する高速ビデオカメラで部品の装着状態を撮像する部品実装機が開示されている。この部品実装機は、高速ビデオカメラによって部品の装着状態を撮像すると共に各装着動作直後にレーザ変位センサを用いて部品の装着良否を検出し、部品の装着不良を検出したときにその直前の一定時間の画像データを高速ビデオカメラからビデオレコーダのメモリに取り出す。これにより、装着エラーが生じたときの部品装着動作を画像で確認することができ、装着エラーの解析を適正に行なうことができるとしている。

特開２００２－１１１２９９号公報

しかしながら、上述した部品実装機では、装着動作が行なわれる度に部品の装着良否を検出するため、検出に時間を要し、生産性が悪化してしまう。また、上述した部品実装機では、部品の装着状態を確認するために専用のビデオカメラやビデオレコーダが必要であり、装置が大型化すると共にコスト増を招く。

本開示は、生産性の悪化を抑制しつつ、不良品の発生を早期に発見することができる部品実装機を提供することを主目的とする。

本開示は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本開示の部品実装機は、
部品を保持して基板に実装する部品実装機であって、
前記部品を保持する保持部材を有するヘッドと、
前記保持部材に保持されている部品の状態を検査する実装前検査を行ない、前記実装前検査において正常判定がなされた場合に前記保持部材に保持されている部品が前記基板に実装されるよう前記ヘッドを制御し、前記実装前検査において異常判定がなされた場合または前記実装前検査において正常判定される許容範囲内にあるが異常が疑われる異常被疑判定がなされた場合に前記ヘッドによって既に前記基板に実装された部品の状態を検査する実装後検査を行なう制御装置と、
を備えることを要旨とする。

この本開示の部品実装機は、部品を保持する保持部材を有するヘッドと、ヘッドを制御する制御装置とを備える。制御装置は、保持部材に保持されている部品の状態を検査する実装前検査を行ない、実装前検査において正常判定がなされた場合に保持部材に保持されている部品が基板に実装されるようヘッドを制御する。また、制御装置は、実装前検査において異常判定がなされた場合または実装前検査において正常判定される許容範囲内にあるが異常が疑われる異常被疑判定がなされた場合にヘッドによって既に基板に実装された部品の状態を検査する実装後検査を行なう。実装前検査の判定には許容範囲が定められているため、定められている許容範囲によっては実装前検査において誤判定により異常が見過ごされる可能性がある。このため、本開示の部品実装機は、実装前検査において異常判定や異常被疑判定がなされた場合に、その前に実装前検査を通過して既に実装された部品に対して実装後検査を行なう。これにより、実装後検査を適正に行なって不良品の発生を早期に発見することができる。また、本開示の部品実装機は、実装前検査において異常判定や異常被疑判定がなされた場合に実装後検査を行なうため、基板に実装された部品の全てに対して実装後検査を行なうものに比して、生産性の悪化を抑制することができる。これらの結果、生産性の悪化を抑制しつつ、不良品の発生を早期に発見することができる部品実装機とすることができる。

本実施形態の部品実装機１０を含む部品実装システム１の構成の概略を示す構成図である。部品実装機１０の構成の概略を示す構成図である。部品実装機１０の制御装置６０と管理装置８０の電気的な接続関係を示すブロック図である。制御装置６０のＣＰＵ６１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。実装情報と判定情報の一例を示す説明図である。実装後検査処理の一例を示すフローチャートである。他の実施形態に係る実装後検査処理を示すフローチャートである。他の実施形態に係るヘッド１４０の構成の概略を示す構成図である。他の実施形態に係る実装後検査処理を示すフローチャートである。

次に、本開示を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態の部品実装機１０を含む部品実装システム１の構成の概略を示す構成図である。図２は、部品実装機１０の構成の概略を示す構成図である。図３は、部品実装機１０の制御装置６０および管理装置８０の電気的な接続関係を示す説明図である。なお、図１および図２中、左右方向がＸ軸方向であり、前（手前）後（奥）方向がＹ軸方向であり、上下方向がＺ軸方向である。

部品実装システム１は、図１に示すように、印刷機２と、印刷検査装置３と、部品実装機１０と、リフロー装置４と、実装検査装置５と、システム全体をコントロールする管理装置８０と、を備える。ここで、印刷機２は、基板Ｓ上に半田を印刷するものである。印刷検査装置３は、基板Ｓ上に印刷された半田の状態を検査するものである。部品実装機１０は、基板Ｓ上に部品を実装するものである。リフロー装置４は、基板Ｓを加熱して半田を溶融させた後、冷却して基板Ｓ上に部品を電気的に接続，固定するものである。実装検査装置５は、基板Ｓに実装された部品の状態を検査するものである。以下、部品実装機１０について更に詳細に説明する。

部品実装機１０は、図２に示すように、部品供給装置２１と、基板搬送装置２２と、ヘッド移動装置３０と、ヘッド４０と、制御装置６０（図３参照）とを備える。また、部品実装機１０は、これらの他に、パーツカメラ２４やマークカメラ２５、廃棄ボックス２６、ノズルステーション２７なども備える。部品実装機１０は、基板搬送方向（Ｘ軸方向）に複数台並べて配置されて、生産ラインを構成する。生産ラインは、管理装置８０によって管理される。

部品供給装置２１は、部品実装機１０の基台１１の前端部に設けられるテープフィーダを備える。テープフィーダは、左右方向（Ｘ軸方向）に並ぶように設置され、長手方向に所定間隔をおいて形成された複数の凹部にそれぞれ部品が収容されたテープをリールから前後方向（Ｙ軸方向）に引き出すことにより部品を供給する。

基板搬送装置２２は、前後方向（Ｙ軸方向）に間隔を空けて基台１１上に配置される一対のコンベアレールを備える。基板搬送装置２２は、一対のコンベアレールを駆動することにより基板Ｓを図１の左から右（基板搬送方向）へと搬送する。

ヘッド移動装置３０は、図２に示すように、一対のＸ軸ガイドレール３１と、Ｘ軸スライダ３２と、Ｘ軸アクチュエータ３３（図３参照）と、一対のＹ軸ガイドレール３５と、Ｙ軸スライダ３６と、Ｙ軸アクチュエータ３７（図３参照）と、を備える。一対のＹ軸ガイドレール３５は、Ｙ軸方向に互いに平行に延在するように筐体１２の上段に設置される。Ｙ軸スライダ３６は、一対のＹ軸ガイドレール３５に架け渡されている。Ｙ軸アクチュエータ３７は、Ｙ軸スライダ３６をＹ軸ガイドレール３５に沿ってＹ軸方向に移動させる。一対のＸ軸ガイドレール３１は、Ｘ軸方向に互いに平行に延在するようにＹ軸スライダ３６の前面に設置される。Ｘ軸スライダ３２は、一対のＸ軸ガイドレール３１に架け渡されている。Ｘ軸アクチュエータ３３は、Ｘ軸スライダ３２をＸ軸ガイドレール３１に沿ってＸ軸方向に移動させる。Ｘ軸スライダ３２にはヘッド４０が取り付けられている。ヘッド移動装置３０は、Ｘ軸スライダ３２とＹ軸スライダ３６とを移動させることで、ヘッド４０をＸ軸方向とＹ軸方向とに移動させる。

ヘッド４０は、図３に示すように、Ｚ軸アクチュエータ４１とθ軸アクチュエータ４３とを備える。Ｚ軸アクチュエータ４１は、吸着ノズル４５を上下方向（Ｚ軸方向）に移動させる。また、θ軸アクチュエータ４３は、吸着ノズル４５をＺ軸周りに回転させる。吸着ノズル４５の吸引口は、図示しないが、電磁弁により負圧源と正圧源とエア導入口とに対して選択的に連通する。ヘッド４０は、吸着ノズル４５の吸引口を負圧源と連通させた状態で吸着ノズル４５の吸引口を部品の上面に当接させることで、当該吸引口に作用する負圧によって部品を吸着することができる。また、ヘッド４０は、吸着ノズル４５の吸引口を正圧源と連通させることで、当該吸引口に作用する正圧によって部品の吸着を解除することができる。

パーツカメラ２４は、基台１１の部品供給装置２１と基板搬送装置２２との間に設置される。パーツカメラ２４は、吸着ノズル４５に吸着させた部品がパーツカメラ２４の上方を通過する際、部品の底面を当該部品の底面に垂直な方向から撮像する。パーツカメラ２４により撮像された撮像画像は、制御装置６０へ出力される。制御装置６０は、パーツカメラ２４の撮像画像に対して部品を認識する画像処理を行なうことで、当該部品を実装する前の実装前検査として、吸着ノズル４５に部品が吸着されているか否かの判定や、吸着されている部品が正常であるか否かの判定、吸着されている部品のＸ軸方向，Ｙ軸方向およびθ軸方向の各位置ずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）が許容範囲内にあるか否かの判定などを行なう。

マークカメラ２５は、Ｘ軸スライダ３２に取り付けられている。マークカメラ２５は、基板Ｓの表面に付されたマークを当該表面に垂直な方向から撮像する。マークカメラ２５により撮像された撮像画像は、制御装置６０へ出力される。制御装置６０は、マークカメラ２５の撮像画像に対してマークを認識する画像処理を行なうことで、基板Ｓの位置を確認する。

廃棄ボックス２６は、吸着した部品に異常が生じているときに当該異常の対象となった部品を廃棄するためのものである。ノズルステーション２７は、ヘッド４０が複数種類の部品を実装する際に、部品の種類に応じてその吸着に適した交換用の吸着ノズル４５を複数収容するものである。

制御装置６０は、図３に示すように、ＣＰＵ６１を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ６１の他に、ＲＯＭ６２と、ＨＤＤ６３と、ＲＡＭ６４と、入出力インタフェース６５とを備える。これらは、バス６６を介して電気的に接続されている。制御装置６０には、各種検出信号が入出力インタフェース６５を介して入力されている。制御装置６０に入力される各種検出信号には、Ｘ軸スライダ３２の位置を検知するＸ軸位置センサ３４からの位置信号や、Ｙ軸スライダ３６の位置を検知するＹ軸位置センサ３８からの位置信号、吸着ノズル４５のＺ軸方向における位置を検出するＺ軸位置センサ４２からの位置信号、吸着ノズル４５のθ軸方向における位置を検出するθ軸位置センサ４４からの位置信号がある。また、制御装置６０に入力される各種信号には、パーツカメラ２４からの画像信号や、マークカメラ２５からの画像信号などもある。一方、制御装置６０からは、各種制御信号が入出力インタフェース６５を介して出力されている。制御装置６０から出力される各種制御信号には、部品供給装置２１への制御信号や、基板搬送装置２２への制御信号がある。また、制御装置６０から出力される各種制御信号には、Ｘ軸アクチュエータ３３への駆動信号、Ｙ軸アクチュエータ３７への駆動信号、Ｚ軸アクチュエータ４１への駆動信号、θ軸アクチュエータ４３への駆動信号などもある。さらに、制御装置６０から出力される各種制御信号には、パーツカメラ２４への制御信号や、マークカメラ２５への制御信号などもある。また、制御装置６０は、管理装置８０と双方向通信可能に接続されており、互いにデータや制御信号のやり取りを行っている。

管理装置８０は、例えば、汎用のコンピュータであり、図３に示すように、ＣＰＵ８１とＲＯＭ８２とＨＤＤ８３とＲＡＭ８４と入出力インタフェース８５などを備える。これらは、バス８６を介して電気的に接続されている。この管理装置８０には、マウスやキーボード等の入力デバイス８７から入力信号が入出力インタフェース８５を介して入力されている。また、管理装置８０からは、ディスプレイ８８への画像信号が入出力インタフェース８５を介して出力されている。ＨＤＤ８３は、基板Ｓの生産ジョブを記憶している。ここで、基板Ｓの生産ジョブには、各部品実装機１０においてどの部品をどの順番で基板Ｓへ実装するか、また、そのように部品を実装した基板Ｓを何枚作製するかなどの生産スケジュールが含まれる。管理装置８０は、オペレータが入力デバイス８７を介して入力した各種データに基づいて生産ジョブを生成し、生成した生産ジョブを各部品実装機１０へ送信することで、各部品実装機１０に対して生産の開始を指示する。

次に、こうして構成された本実施形態の部品実装機１０の動作について説明する。図４は、制御装置６０のＣＰＵ６１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。この処理は、オペレータによって生産の開始が指示されたときに実行される。制御装置６０は、管理装置８０から送信された生産ジョブを受信し、受信した生産ジョブに基づいて部品実装処理を実行する。

部品実装処理が実行されると、制御装置６０のＣＰＵ６１は、まず、吸着ノズル４５に部品供給装置２１から供給された部品を吸着させる吸着動作を行なう（Ｓ１００）。吸着動作は、具体的には、部品供給装置２１から部品が供給される部品供給位置の上方へ吸着ノズル４５が移動するようヘッド移動装置３０を駆動制御し、吸着ノズル４５の先端（吸引口）が部品の上面に当接するまで吸着ノズル４５が下降するようＺ軸アクチュエータ４１を駆動制御すると共に吸着ノズル４５の吸引口に負圧が作用するよう電磁弁を駆動制御することにより行なう。続いて、ＣＰＵ６１は、吸着ノズル４５に吸着させた部品がパーツカメラ２４の上方へ移動するようヘッド移動装置３０を駆動制御して（Ｓ１１０）、当該部品をパーツカメラ２４で撮像する（Ｓ１２０）。

ＣＰＵ６１は、部品を撮像すると、得られた撮像画像において部品を認識する画像処理を行なう（Ｓ１３０）。部品の認識は、例えば、予め登録された部品のテンプレートデータを用いて撮像画像の中心から順にパターンマッチングを適用することにより行なうことができる。ＣＰＵ６１は、上述したように、画像処理によって、実装前検査として、吸着ノズル４５に部品が吸着されている（撮像画像中に部品が正常に認識された）か否かの判定や、吸着されている部品が正常（正しい部品）であるか否かの判定、吸着されている部品のＸ軸方向，Ｙ軸方向およびθ軸方向の各位置ずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）が許容範囲内にあるか否かの判定などを行なう。

ＣＰＵ６１は、実装前検査の結果が正常であるか否かを判定する（Ｓ１４０）。ＣＰＵ６１は、本実施形態では、吸着ノズル４５に部品が吸着されており、吸着されている部品が正常であり、且つ、吸着されている部品の各位置ずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）が許容範囲内にあるなどの条件を全て満たしている場合に正常であると判定し、いずれかの条件を満たさない場合に異常であると判定する。

ＣＰＵ６１は、実装前検査の結果が正常であると判定すると、異常の疑いがあるか否かを判定する（Ｓ１５０）。ＣＰＵ６１は、例えば、画像処理（パターンマッチング）に通常よりも長い時間を要した場合に異常の疑いがあると判定する。また、ＣＰＵ６１は、例えば、部品の各位置ずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）が許容範囲内にあるが此までの位置ずれ量の傾向とは異なった傾向が現われた場合（例えば、前回算出した位置ずれ量に対して今回算出した位置ずれ量が所定量以上変化している場合）にも異常の疑いがあると判定する。

ＣＰＵ６１は、ステップＳ１４０，Ｓ１５０において、実装前検査の結果が正常であり、異常の疑いもないと判定すると、ステップＳ１３０の画像処理によって判定された各位置ずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）に基づいて部品の実装位置を補正する（Ｓ１８０）。そして、ＣＰＵ６１は、吸着ノズル４５に吸着されている部品を補正した実装位置に実装する実装動作を行なう（Ｓ１９０）。実装動作は、具体的には、吸着ノズル４５に吸着されている部品が実装位置の上方へ移動するようヘッド移動装置３０を駆動制御し、部品が基板Ｓに当接するまで吸着ノズル４５が下降するようＺ軸アクチュエータ４１を駆動制御すると共に吸着ノズル４５の吸引口に正圧が作用するよう電磁弁を駆動制御することにより行なう。ＣＰＵ６１は、実装動作を行なうと、実装情報をＨＤＤ６３に記憶する（Ｓ２００）。実装情報には、図５に示すように、実装した部品の実装順序を示すシーケンス番号や、実装した部品に関する部品情報、部品の実装に使用した吸着ノズル４５に関する使用ノズル情報、部品を実装した実装位置などが含まれる。なお、図５には、後述する判定情報についても図示した。そして、ＣＰＵ６１は、要実装後検査フラグＦが値１であるか否かを判定する（Ｓ２１０）。要実装後検査フラグＦは、後述する実装後検査の実行の要否を示すものである。要実装後検査フラグＦには、実装後検査の実行が必要である場合には値１が設定され、実装後検査の実行が不要である場合には値０が設定される。実装前検査の結果が正常であり、異常の疑いもないときには、要実装後検査フラグＦは値０のままであり、ＣＰＵ６１は、ステップＳ２１０で否定的な判定をして本処理を終了する。

ＣＰＵ６１は、ステップＳ１４０において、実装前検査の結果が異常であると判定すると、吸着ノズル４５に吸着されている部品が廃棄ボックス２６の上方へ移動するようヘッド移動装置３０を駆動制御し（Ｓ２３０）、部品の吸着を解除することにより当該部品を廃棄ボックス２６へ廃棄する（Ｓ２４０）。そして、ＣＰＵ６１は、要実装後検査フラグＦに値１を設定すると共に（Ｓ２５０）、判定情報をＨＤＤ６３に記憶して（Ｓ２６０）、ステップＳ２１０に進む。判定情報には、図５に示すように、シーケンス番号や、ステップＳ１３０で実行された実装前検査の結果を示す情報（ここでは異常を示す情報）、吸着された部品に関する部品情報、部品の吸着に使用した吸着ノズル４５に関する使用ノズル情報などが含まれる。次に、ＣＰＵ６１は、ステップＳ２１０において要実装後検査フラグＦが値１であると判定するため、実装後検査を実行して（Ｓ２２０）、本処理を終了する。

ＣＰＵ６１は、ステップＳ１４０，Ｓ１５０において、実装前検査の結果は正常であるが、異常の疑いがあると判定すると、要実装後検査フラグＦに値１を設定すると共に（Ｓ１６０）、判定情報をＨＤＤ６３に記憶する（Ｓ１７０）。続いて、ＣＰＵ６１は、部品の実装位置を補正し（Ｓ１８０）、実装位置に部品を実装する実装動作を行ない（Ｓ１９０）、実装情報をＨＤＤ６３に記憶してから（Ｓ２００）、要実装後検査フラグＦが値１であるか否かを判定する（Ｓ２１０）。ＣＰＵ６１は、要実装後検査フラグＦが値１であると判定するため、実装後検査を実行して（Ｓ２２０）、本処理を終了する。このように、実装後検査は、本実施形態では、実装前検査の結果が異常であると判定されるか、実装前検査の結果は正常であるが異常の疑いがあると判定された場合に実行される。また、実装前検査の結果が異常である場合には、吸着ノズル４５に吸着されている部品は廃棄され、実装前検査の結果が正常であるが異常が疑われる場合には、吸着ノズル４５に吸着されている部品は通常通り基板Ｓに実装される。

次に、実装後検査の詳細について説明する。実装後検査は、実装後検査処理を実行することにより行なわれる。図６は、実装後検査処理の一例を示すフローチャートである。実装後検査処理では、ＣＰＵ６１は、まず、変数Ｎを値０に初期化し（Ｓ３００）、Ｎ回前に実装した部品を検査対象部品に設定する（Ｓ３１０）。ここでは、変数Ｎは値０であるから、直近に実装された部品が検査対象部品に設定されることになる。なお、実装前検査の結果が正常であるが異常が疑われる場合には、吸着ノズル４５に吸着されている部品は通常通り基板Ｓに実装される。このため、ＣＰＵ６１は、異常が疑われる判定をして基板Ｓに実装した部品を最初の検査対象部品に設定する。

続いて、ＣＰＵ６１は、判定情報と実装情報とを参照して検査対象部品の実装位置を確認すると共に確認した検査対象部品の実装位置の上方へマークカメラ２５が移動するようヘッド移動装置３０を駆動制御する（Ｓ３２０）。次に、ＣＰＵ６１は、マークカメラ２５で検査対象部品を撮像し（Ｓ３３０）、得られた撮像画像において部品を認識する画像処理を行なう（Ｓ３４０）。そして、ＣＰＵ６１は、検査対象部品が実装位置に正常に実装されているか否かを判定する（Ｓ３５０）。

ＣＰＵ６１は、検査対象部品が正常に実装されていると判定すると、変数Ｎが所定回数Ｎｒｅｆ以上であるか否かを判定する（Ｓ３６０）。ＣＰＵ６１は、変数Ｎが所定回数Ｎｒｅｆ未満であると判定すると、変数Ｎを値１だけインクリメントして（Ｓ３７０）、Ｎ回前に実装した部品を新たな検査対象部品に設定して、その検査対象部品の検査を行なうステップＳ３１０～Ｓ３７０の処理を繰り返す。ＣＵＰ６１は、ステップＳ３１０～Ｓ３７０の処理の繰り返しの過程において、ステップＳ３５０で異常と判定されることなく、ステップＳ３６０で変数Ｎが所定回数Ｎｒｅｆ以上であると判定すると、実装後検査を終了し、要実装後検査フラグＦに値０を設定して（Ｓ３８０）、本処理を終了する。これにより、部品実装処理の実行が再開される。ここで、所定回数Ｎｒｅｆは、例えば、値５や値１０などのように予め定められていてもよいし、オペレータの操作によって予め入力された値が設定されてもよい。

一方、ＣＰＵ６１は、ステップＳ３１０～Ｓ３７０の処理の繰り返しの過程において、ステップＳ３６０で変数Ｎが所定回数Ｎｒｅｆ以上となる前に、ステップＳ３５０で実装後検査の結果が異常と判定されると、生産を停止すると共に（Ｓ３９０）、要実装後検査フラグＦに値０を設定して（Ｓ３８０）、本処理を終了する。これにより、ＣＰＵ６１は、生産の停止と共にオペレータコールを行なう。そして、ＣＰＵ６１は、オペレータコールによって呼び出されたオペレータにより異常の有無が確認されて処理の再開が指示されるまで、部品実装処理を実行しない。

上述したように、ＣＰＵ６１は、実装前検査において撮像画像から認識される部品の位置ずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）が許容範囲内にあれば、吸着ノズル４５に部品が正常に吸着されていると判定する。しかし、許容範囲によっては、実装前検査において異常が見過ごされ、その結果、実装不良が生じるおそれがある。また、実装前検査の結果が異常であった場合も、その前に正常と判定され実装された部品について異常が見過ごされていた可能性も考えられる。そこで、ＣＰＵ６１は、実装前検査の結果が異常であったり異常が疑われる場合に、直近から所定回数Ｎｒｅｆ前までに実装された各部品に対して実装後検査を行なう。これにより、実装不良を早期（リフロー装置４によるリフロー処理の前）に発見することができる。この結果、実装不良が生じた基板に対して次々に新たな部品が実装されて不良製品が生産されるのを抑止することができる。

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。本実施形態の吸着ノズル４５が保持部材に相当し、ヘッド４０がヘッドに相当し、制御装置６０が制御装置に相当する。また、ヘッド移動装置３０が移動装置に相当し、マークカメラ２５が撮像装置に相当する。

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。

例えば、上述した実施形態では、ＣＰＵ６１は、実装前検査の結果が異常であったり異常が疑われる場合に、既に実装した部品に対して実装後検査を行なうものとした。しかし、ＣＰＵ６１は、実装前検査の結果が異常であった場合にのみ実装後検査を行なうものとしてもよいし、実装前検査の結果が正常であったが異常が疑われる場合にのみ実装後検査を行なうものとしてもよい。

上述した実施形態では、ＣＰＵ６１は、図６の実装後検査処理を実行するものとしたが、図６に代えて図７の実装後検査処理を実行してもよい。図７の実装後検査処理は、図６の実装後検査処理のステップＳ３１０の処理をステップＳ３１０Ｂの処理に置き換えただけのものである。図７の実装後検査処理では、ＣＰＵ６１は、実装前検査において異常や異常の疑いがあると判定された部品と同種の部品を実装情報および判定情報を参照して抽出し、抽出した部品の中でＮ回前に実装された部品を検査対象部品に設定する（Ｓ３１０Ｂ）。この処理は、判定情報に含まれる部品情報と同じ部品情報をもつ実装情報を抽出することにより行なうことができる。これにより、部品のロット等に起因して発生した異常を発見することが可能となる。

上述した実施形態では、ヘッド４０は、単一の吸着ノズル４５を備えるものとした。しかし、ヘッドは、複数の吸着ノズル４５を備えるものとしてもよい。図８は、他の実施形態に係るヘッド１４０の構成の概略を示す構成図である。他の実施形態に係るヘッド１４０は、図示するように、ヘッド本体１４１と、複数のノズルホルダ１４２と、側面カメラ１４６と、Ｒ軸駆動装置１５０と、Ｑ軸駆動装置１６０と、Ｚ軸駆動装置１７０と、を備えるロータリ型のヘッドとして構成される。

ヘッド本体１４１は、円柱状の回転体として構成されている。ノズルホルダ１４２は、ヘッド本体１４１に対して円周方向に所定角度間隔（例えば４５度間隔）で配列され、ヘッド本体１４１に昇降可能に支持されている。各ノズルホルダ１４２の先端部には、それぞれ吸着ノズル４５が着脱可能に取り付けられる。側面カメラ１４６は、吸着ノズル４５とこの吸着ノズル４５に吸着された部品の側面とを撮像し、得られた撮像画像を制御装置６０へ出力する。制御装置６０は、側面カメラ１４６から入力した撮像画像から部品を認識する画像処理を行なうことにより、吸着ミスや吸着ずれ等の異常の有無を判定する。

Ｒ軸駆動装置１５０は、複数の吸着ノズル４５をヘッド本体１４１の中心軸回りに円周方向に旋回（公転）させるものである。Ｒ軸駆動装置１５０は、上下方向に延びて下端がヘッド本体１４１の中心軸に取り付けられたＲ軸１５１と、Ｒ軸１５１の上端に設けられたＲ軸ギヤ１５２を回転駆動するＲ軸モータ１５４と、を備える。このＲ軸駆動装置１５０は、Ｒ軸モータ１５４によりＲ軸ギヤ１５２を回転駆動することにより、Ｒ軸１５１と共にヘッド本体１４１を回転させてヘッド本体１４１に支持された複数のノズルホルダ１４２を複数の吸着ノズル４５と共に円周方向に旋回（公転）させる。また、Ｒ軸駆動装置１５０は、Ｒ軸モータ１５４の回転位置を検知するＲ軸位置センサ（図示せず）も備える。

Ｑ軸駆動装置１６０は、各吸着ノズル４５をその中心軸回りに回転（自転）させるものである。Ｑ軸駆動装置１６０は、Ｒ軸１５１に対して同軸かつ相対回転可能に挿通される中空の上下２段のＱ軸ギヤ１６１，１６２と、各ノズルホルダ１４２の上部に設けられ下段のＱ軸ギヤ１６１と上下方向にスライド可能に噛み合うホルダギヤ１６３と、上段のＱ軸ギヤ１６２を回転駆動するＱ軸モータ１６５と、を備える。このＱ軸駆動装置１６０は、Ｑ軸モータ１６５によりＱ軸ギヤ１６２を回転駆動することにより、Ｑ軸ギヤ１６１がＱ軸ギヤ１６２と一体回転し、Ｑ軸ギヤ１６１と噛み合うホルダギヤ１６３を回転させて、各ノズルホルダ１４２をその中心軸回りに回転させる。ノズルホルダ１４２の先端部には吸着ノズル４５が取り付けられているから、ノズルホルダ１４２が回転（自転）することにより、吸着ノズル４５は、ノズルホルダ１４２と一体に回転（自転）する。各ノズルホルダ１４２の上部に設けられたホルダギヤ１６３は、何れも、同一歯数のギヤであり、Ｑ軸ギヤ１６１と常時噛み合っている。このため、Ｑ軸ギヤ１６１が回転すると、全てのノズルホルダ１４２（吸着ノズル４５）は、同一回転方向に同一回転量をもって回転（自転）する。また、Ｑ軸駆動装置１６０は、Ｑ軸モータ１６５の回転位置を検知するＱ軸位置センサ（図示せず）も備える。

Ｚ軸駆動装置１７０は、ノズルホルダ１４２の旋回（公転）軌道上の１箇所に設けられ、ノズルホルダ１４２を昇降可能なものである。Ｚ軸駆動装置１７０は、Ｚ軸スライダ１７２と、Ｚ軸スライダ１７２を昇降させるＺ軸モータ１７１と、を備える。Ｚ軸駆動装置１７０は、Ｚ軸モータ１７１を駆動してＺ軸スライダ１７２を昇降させることにより、Ｚ軸スライダ１７２の下方にあるノズルホルダ１４２を吸着ノズル４５と一体的に昇降させる。なお、Ｚ軸モータ１７１は、リニアモータを用いてＺ軸スライダ１７２を昇降させるものとしてもよいし、回転モータと送りねじ機構とを用いてＺ軸スライダ１７２を昇降させるものとしてもよい。また、Ｚ軸モータ１７１に代えてエアシリンダなどのアクチュエータを用いてＺ軸スライダ１７２を昇降させるものとしてもよい。また、Ｚ軸駆動装置１７０は、Ｚ軸スライダ１７２の昇降位置を検知するＺ軸位置センサ（図示せず）も備える。

こうして構成されたヘッド１４０を備える部品実装機１０において、制御装置６０のＣＰＵ６１は、図９に示す実装後検査処理を実行することにより実装後検査を行なう。なお、図９の実装後検査処理は、図６の実装後検査処理のステップＳ３１０の処理をステップＳ３１０Ｃの処理に置き換えただけのものである。図９の実装後検査処理では、ＣＰＵ６１は、実装前検査において異常や異常の疑いがあると判定された部品で使用された吸着ノズル４５（ノズルホルダ１４２）と同一の吸着ノズル４５（ノズルホルダ１４２）を使用して実装された部品を実装情報および判定情報を参照して抽出し、抽出した部品の中でＮ回前に実装された部品を検査対象部品に設定する（Ｓ３１０Ｃ）。この実施形態においては、図４の部品実装処理のステップＳ１７０，Ｓ２６０で記憶される判定情報には、上述した図５に示す各情報の他、使用したノズルホルダ１４２を識別するためのホルダ情報も含まれる。また、部品実装処理のステップＳ２００で記憶される実装情報には、上述した図５に示す各情報の他、使用したノズルホルダ１４２を識別するためのホルダ情報も含まれる。ステップＳ３１０Ｃの処理は、判定情報に含まれるホルダ情報と同じホルダ情報をもつ実装情報を抽出することにより行なうことができる。これにより、特定のノズルホルダ１４２や特定の吸着ノズル４５に起因して発生した異常を発見することが可能となる。なお、ロータリ型のヘッド１４０を備える部品実装機では、ＣＰＵ６１は、パーツカメラ２４により撮像された画像を用いた実装前検査の他に、側面カメラ１４６により撮像された画像を用いた実装前検査を行なう。ＣＰＵ６１は、側面カメラ１４６により撮像された画像を用いた実装前検査の結果が異常であったり異常の疑いがあると判定された場合に、実装済み部品に対して実装後検査を行なうものとしてもよい。

また、部品実装機１０は、本体と本体の側面から突出した複数のリードとを有する部品（ＩＣ部品等）を実装する際に、複数のリードのコプラナリティ（複数のリードの先端部が同一平面上に位置する度合い）を判定するために、吸着ノズルに吸着した部品を斜めから撮像するコプラナリティ検出用カメラを備えるものとしてもよい。この場合、制御装置６０のＣＰＵ６１は、コプラナリティ検出用カメラにより撮像された画像を用いて実装前検査を行ない、その実装前検査の結果が異常であったり異常の疑いがあると判定された場合に、実装済み部品に対して実装後検査を行なうものとしてもよい。

以上説明したように、本開示の部品実装機は、部品を保持して基板に実装する部品実装機であって、前記部品を保持する保持部材を有するヘッドと、前記保持部材に保持されている部品の状態を検査する実装前検査を行ない、前記実装前検査において正常判定がなされた場合に前記保持部材に保持されている部品が前記基板に実装されるよう前記ヘッドを制御し、前記実装前検査において異常判定がなされた場合または前記実装前検査において正常判定される許容範囲内にあるが異常が疑われる異常被疑判定がなされた場合に前記ヘッドによって既に前記基板に実装された部品の状態を検査する実装後検査を行なう制御装置と、を備えることを要旨とする。

この本開示の部品実装機は、部品を保持する保持部材を有するヘッドと、ヘッドを制御する制御装置とを備える。制御装置は、保持部材に保持されている部品の状態を検査する実装前検査を行ない、実装前検査において正常判定がなされた場合に保持部材に保持されている部品が基板に実装されるようヘッドを制御する。また、制御装置は、実装前検査において異常判定がなされた場合または実装前検査において正常判定される許容範囲内にあるが異常が疑われる異常被疑判定がなされた場合にヘッドによって既に基板に実装された部品の状態を検査する実装後検査を行なう。実装前検査の判定には許容範囲が定められているため、定められている許容範囲によっては実装前検査において誤判定により異常が見過ごされる可能性がある。このため、本開示の部品実装機は、実装前検査において異常判定や異常被疑判定がなされた場合に、その前に実装前検査を通過して既に実装された部品に対して実装後検査を行なうことで、実装後検査を適正に行なって不良品の発生を早期に発見することができる。また、本開示の部品実装機は、実装前検査において異常判定や異常被疑判定がなされた場合に実装後検査を行なうため、基板に実装された部品の全てに対して実装後検査を行なうものに比して、生産性の悪化を抑制することができる。これらの結果、生産性の悪化を抑制しつつ、不良品の発生を早期に発見することができる部品実装機とすることができる。

こうした本開示の部品実装機において、前記制御装置は、直近から所定回前に実装された部品に対して前記実装後検査を行なうものとしてもよい。または、本開示の部品実装機において、前記ヘッドは、前記保持部材を複数有し、前記制御装置は、前記異常判定または前記異常被疑判定の対象となった判定対象部品を保持した保持部材と同一の保持部材により保持されて実装された部品の中で直近から所定回前に実装された部品に対して前記実装後検査を行なうものとしてもよい。こうすれば、保持部材に起因して発生した異常を適切に発見することが可能となる。あるいは、本開示の部品実装機において、前記制御装置は、前記異常判定または前記異常被疑判定の対象となった判定対象部品と同種の部品の中で直近から所定回前に実装された部品に対して前記実装後検査を行なうものとしてもよい。こうすれば、部品のロット等に起因して発生した異常を適切に発見することが可能となる。これらの場合、前記所定回は、ユーザの操作に基づいて設定されるものとしてもよい。

また、本開示の部品実装機において、前記ヘッドを移動させる移動装置と、前記移動装置により移動させられ、前記基板を撮像する撮像装置と、を備え、前記制御装置は、前記実装後検査の対象となる検査対象部品が前記撮像装置により撮像されるよう前記移動装置と前記撮像装置とを制御し、前記撮像装置により撮像された検査対象部品の撮像画像に基づいて前記実装後検査を行なうものとしてもよい。

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実装システム、２印刷機、３印刷検査装置、４リフロー装置、５実装検査装置、１０部品実装機、１１基台、１２筐体、２１部品供給装置、２２基板搬送装置、２４パーツカメラ、２５マークカメラ、２６廃棄ボックス、２７ノズルステーション、３０ヘッド移動装置、３１Ｘ軸ガイドレール、３２Ｘ軸スライダ、３３Ｘ軸アクチュエータ、３４Ｘ軸位置センサ、３５Ｙ軸ガイドレール、３６Ｙ軸スライダ、３７Ｙ軸アクチュエータ、３８Ｙ軸位置センサ、４０，１４０ヘッド、４１４５吸着ノズル、６０制御装置、６１ＣＰＵ、６２ＲＯＭ６３ＨＤＤ、６４ＲＡＭ、６５入出力インタフェース、６６バス、８０管理装置、８１ＣＰＵ、８２ＲＯＭ、８３ＨＤＤ、８４ＲＡＭ、８５入出力インタフェース、８６バス、８７入力デバイス、８８ディスプレイ、１４１ヘッド本体、１４２ノズルホルダ、１４６側面カメラ、１５０Ｒ軸駆動装置、１５１Ｒ軸、１５２Ｒ軸ギヤ、１５４Ｒ軸モータ、１５５Ｒ軸位置センサ、１６０Ｑ軸駆動装置、１６１，１６２Ｑ軸ギヤ、１６５Ｑ軸モータ、１７０Ｚ軸駆動装置、１７１Ｚ軸モータ、１７２Ｚ軸スライダ、Ｓ基板。

Claims

部品を保持して基板に実装する部品実装機であって、
前記部品を保持する保持部材を有するヘッドと、
前記保持部材に保持されている部品の状態を検査する実装前検査を行ない、前記実装前検査において正常判定がなされた場合に前記保持部材に保持されている部品が前記基板に実装されるよう前記ヘッドを制御する部品実装処理を行ない、前記実装前検査において異常判定がなされた場合または前記実装前検査において正常判定される許容範囲内にあるが異常が疑われる異常被疑判定がなされた場合に前記ヘッドによって既に前記基板に実装された部品の状態を検査する実装後検査を行なう制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記実装後検査の結果が異常でない場合には、前記部品実装処理の実行を再開し、前記実装後検査の結果が異常である場合には、生産を停止する、
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、直近から所定回前に実装された部品に対して前記実装後検査を行なう、
部品実装機。
請求項１に記載の部品実装機であって、
前記ヘッドは、前記保持部材を複数有し、
前記制御装置は、前記異常判定または前記異常被疑判定の対象となった判定対象部品を保持した保持部材と同一の保持部材により保持されて実装された部品の中で直近から所定回前に実装された部品に対して前記実装後検査を行なう、
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、前記異常判定または前記異常被疑判定の対象となった判定対象部品と同種の部品の中で直近から所定回前に実装された部品に対して前記実装後検査を行なう、
部品実装機。
請求項２ないし４いずれか１項に記載の部品実装機であって、
前記所定回は、ユーザの操作に基づいて設定される、
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、
前記ヘッドを移動させる移動装置と、
前記移動装置により移動させられ、前記基板を撮像する撮像装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記実装後検査の対象となる検査対象部品が前記撮像装置により撮像されるよう前記移動装置と前記撮像装置とを制御し、前記撮像装置により撮像された検査対象部品の撮像画像に基づいて前記実装後検査を行なう、
部品実装機。