JP7377984B2

JP7377984B2 - 部品装着機

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Publication number: JP7377984B2
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Inventors: 雅和 ▲高▼▲柳▼
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Priority date: 2020-07-28
Filing date: 2020-07-28
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Description

本明細書は、部品装着具に採取された部品を撮像した後に部品の装着動作を行う部品装着機に関する。

プリント配線が施された基板に対基板作業を実施して、基板製品を量産する技術が普及している。対基板作業を実施する対基板作業機の代表例として、部品の装着作業を実施する部品装着機がある。多くの部品装着機では、装着ヘッドの部品装着具に採取された部品を撮像して、部品の種類や採取された姿勢を確認している。さらに、装着ヘッドに位置基準となるマークを設け、採取された部品をマークと一緒に撮像することにより、基板上の装着位置の精度を高めることが一般的に行われている。この種の部品装着機に関する一技術例が特許文献１に開示されている。

特許文献１に開示された部品装着機は、装着ヘッドに採取された部品、および装着ヘッドに設けられた基準マークを一緒に撮像して画像データを取得する撮像装置と、画像データに基づき部品と基準マークとの相対位置関係を求めて装着ヘッドの装着位置への移動制御に反映する制御装置とを備え、撮像装置は複数の照明条件を切り替え可能であり、基準マークは照明条件に対応して複数種類設けられている。これによれば、採取された部品に合わせて照明条件が選定されたときに、少なくとも１種類の基準マークが明瞭に撮像され、結果として高精度な装着動作が実現される。

特開２０１６－９６１７４号公報

ところで、特許文献１の技術では、画像データに画像処理を施してマークおよび部品を検出することにより、部品の装着動作時の位置精度を高めている。しかしながら、マークを検出できなかった場合に、エラー停止して運転を中断し、オペレータへの通知を行っていた。このため、自動生産を継続することができず、生産効率の低下や、オペレータによる対処作業の手間などの問題が生じていた。なお、マークを検出できない原因として、継続的な原因と、一過性または偶発的な原因の両方が考えられる。

それゆえ、本明細書では、マークおよび部品を一緒に撮像した画像データを画像処理してマークを検出できない場合でも、部品の装着動作を継続することができる部品装着機を提供することを解決すべき課題とする。

本明細書は、部品を採取して回路パターンに装着する部品装着具、および前記部品装着具の位置基準となるマークを有して移動可能な装着ヘッドと、前記部品装着具に採取された前記部品および前記マークを撮像して画像データを取得する撮像カメラと、前記画像データにマーク画像処理を施して、前記画像データ内で前記マークを検出するマーク画像処理部と、前記マークを検出できた場合に、前記画像データに部品画像処理を施して、前記画像データ内で前記部品を検出するとともに、前記部品と前記マークとの相対位置関係を求め、前記部品の装着動作を行う通常時処理部と、前記マークを検出できなかった場合に、前記画像データに前記部品画像処理を施して、前記画像データ内で前記部品を検出し、前記部品と前記マークとの前記相対位置関係を求めることなく、前記部品の装着動作を行うエラー時処理部と、を備える部品装着機を開示する。

本明細書で開示する部品装着機では、画像データにマーク画像処理を施してマークを検出できなかった場合に、エラー時処理部は、画像データに部品画像処理を施して部品を検出し、部品とマークとの相対位置関係を求めることなく、部品の装着動作を行う。したがって、マークを検出できない場合でも、部品の装着動作を継続することができる。これにより、自動生産が継続されて生産効率が維持されるとともに、オペレータによる対処作業の手間が軽減される。

実施形態の部品装着機の主要部の構成を示す斜視図である。部品装着機の制御の構成を示すブロック図である。第一の装着ヘッドを下側から撮像した第一画像の図である。第二の装着ヘッドを下側から撮像した第二画像の図である。実施形態の部品装着機の動作を説明する動作フローの図である。従来技術の部品装着機の動作を説明する動作フローの図である。実施形態の部品装着機の動作の変形例を説明する動作フローの図である。実施形態の部品装着機の構成の応用例であって、三次元造形機と組み合わせて使用される構成を示す平面図である。

１．実施形態の部品装着機１の構成
実施形態の部品装着機１の構成について、図１および図２を参考にして説明する。図１の左上から右下に向かう方向が基板Ｋを搬送するＸ軸方向、左下（後側）から右上（前側）に向かう方向がＹ軸方向、鉛直方向がＺ軸方向である。部品装着機１は、部品の装着作業を繰り返して実施する。部品装着機１は、基板搬送装置２、部品供給装置３、部品移載装置４、撮像カメラ５、制御装置６（図２参照）、および基台１０などで構成されている。

基板搬送装置２は、第１ガイドレール２１および第２ガイドレール２２、一対のコンベアベルト、ならびにクランプ装置２３などで構成される。第１ガイドレール２１および第２ガイドレール２２は、基台１０の上部中央を横断してＸ軸方向に延在し、かつ互いに平行するように基台１０に組み付けられる。第１ガイドレール２１および第２ガイドレール２２に沿い、互いに離隔して平行に配置された一対のコンベアベルトが並設される。一対のコンベアベルトは、コンベア搬送面に基板Ｋを戴置した状態で輪転して、基板Ｋを基台１０の中央部に設定された装着実施位置に搬入および搬出する。また、装着実施位置の下方にクランプ装置２３が設けられる。クランプ装置２３は、基板Ｋを押し上げて水平姿勢でクランプし、装着実施位置に位置決めする。

部品供給装置３は、部品装着機１の後側に着脱可能に装備される。部品供給装置３は、デバイスパレット３５上に複数のフィーダ装置３１が列設されて構成される。フィーダ装置３１は、本体３２と、本体３２の後側に設けられた供給リール３３と、本体３２の前端上部に設けられた部品取り出し部３４とを備える。供給リール３３には、多数の部品が所定ピッチで封入されたキャリアテープが巻回保持される。このキャリアテープが所定ピッチで送り出されると、部品は、封入状態を解除されて部品取り出し部３４に順次送り込まれる。

部品移載装置４は、一対のＹ軸レール４１、Ｙ軸移動台４２、Ｙ軸モータ４３、Ｘ軸移動台４４、Ｘ軸モータ４５、および装着ヘッド（４６Ａ、４６Ｂ）などで構成される。一対のＹ軸レール４１は、基台１０の前部から後部の部品供給装置３の上方にかけて設けられる。Ｙ軸移動台４２は、一対のＹ軸レール４１に装荷されている。Ｙ軸移動台４２は、Ｙ軸モータ４３からボールねじ機構を介して駆動され、Ｙ軸方向に移動する。Ｘ軸移動台４４は、Ｙ軸移動台４２に装荷されている。Ｘ軸移動台４４は、Ｘ軸モータ４５からボールねじ機構を介して駆動され、Ｘ軸方向に移動する。

装着ヘッド（４６Ａ、４６Ｂ）には、複数の種類がある。装着ヘッド（４６Ａ、４６Ｂ）は、Ｘ軸移動台４４の後側に交換可能に取り付けられる。図３の第一画像Ｇ１に示される第一の装着ヘッド４６Ａは、下側に１本の吸着ノズル８１を有する。図４の第二画像Ｇ２に示される第二の装着ヘッド４６Ｂは、下側にロータリツール４７を有する。ロータリツール４７の下側に、複数本の吸着ノズル８５が保持されている。ロータリツール４７の回転によって動作位置にセットされた吸着ノズル８５は、Ｚ軸モータ４８に駆動されて昇降する。

吸着ノズル（８１、８５）は、負圧の供給によって部品取り出し部３４から部品Ｐ（図４参照）を吸着する吸着動作、および、正圧の供給によって部品Ｐを基板Ｋに装着する装着動作を行う。吸着ノズル（８１、８５）は、部品Ｐを採取して基板Ｋの回路パターンに装着する部品装着具の一例である。装着ヘッド（４６Ａ、４６Ｂ）は、吸着ノズル（８１、８５）以外の部品装着具、例えば挟持チャックを有してもよい。装着ヘッド（４６Ａ、４６Ｂ）は、部品供給装置３に移動して部品Ｐを吸着し（採取し）、基板Ｋに移動して部品Ｐを装着し、再び部品供給装置３に移動する、という部品採取装着サイクルを繰り返す。

基板用カメラ４９は、Ｘ軸移動台４４の下側に設けられ、装着ヘッド（４６Ａ、４６Ｂ）に並んで配置される。基板用カメラ４９は、位置決めされた基板Ｋに付設された位置マークを撮像する。撮像によって取得された静止画の画像データは画像処理され、基板Ｋの正確な装着実施位置が検出される。

撮像カメラ５は、基板搬送装置２と部品供給装置３との間の基台１０の上面に設けられる。撮像カメラ５は、吸着ノズル（８１、８５）に採取された部品Ｐおよび後述するマーク（８２、８７）を下側から撮像して、静止画の画像データを取得する。図３の第一画像Ｇ１および図４の第二画像Ｇ２は、撮像カメラ５によって撮像された画像である。部品Ｐは、図４中の２個の吸着ノズル８５に吸着された状態が例示されており、他の吸着ノズル（８１、８５）では図示省略されている。撮像カメラ５の機能については、後で詳述する。

制御装置６は、基板Ｋの種類ごとのジョブデータを保持して、装着作業を制御する。ジョブデータは、装着作業の詳細な手順や方法などを記述したデータである。図２に示されるように、制御装置６は、基板搬送装置２、部品供給装置３、部品移載装置４、および撮像カメラ５に各種の指令を送信する。また、制御装置６は、これらの装置から動作状況などに関する情報を受信する。制御装置６は、単一のコンピュータ装置で構成されてもよく、複数のコンピュータ装置に機能分散されて構成されてもよい。

２．マーク（８２、８７）および撮像カメラ５
図３の第一画像Ｇ１に示されるように、装着ヘッド４６Ａの下側にマーク８２が設けられる。マーク８２は、装着ヘッド４６Ａの下側の隅寄りに配置されており、吸着ノズル８１の位置基準となる。マーク８２の外形は円形であり、円形の内側に４個の小さな正方形が回転対称に配置される。一番目と三番目の正方形を結んだ直線と、二番目と四番目の正方形を結んだ直線との交点は、マーク８２の正確な中心位置となる。

図４の第二画像Ｇ２に示されるように、装着ヘッド４６Ｂの下側にロータリツール４７が保持されている。ロータリツール４７は、１２本の吸着ノズル８５を円筒面に有するとともに、円筒面の中心軸８６の回りに自転する。なお、ロータリツール４７が有する吸着ノズル８５の本数は、１２本以外、例えば４本や１８本でもよい。ロータリツール４７の下側の中央にマーク８７が設けられる。マーク８７の外形は円形であり、円形の内側に４個の小さな円が回転対称に配置される。一番目と三番目の円を結んだ直線と、二番目と四番目の円を結んだ直線との交点は、マーク８２の正確な中心位置となり、かつ、中心軸８６の位置を表す。つまり、マーク８７は、１２本の吸着ノズル８５から等距離にある。

撮像カメラ５は、一時停止法およびノンストップ法の二通りの撮像方法を用いて、第一画像Ｇ１や第二画像Ｇ２を撮像することができる。一時停止法において、撮像カメラ５は、装着ヘッド（４６Ａ、４６Ｂ）の一時停止状態で撮像を行い、停止画像データを取得する。これを実現するために、部品移載装置４は、装着ヘッド（４６Ａ、４６Ｂ）が撮像カメラ５の上方に到達して一時停止するように移動経路および移動速度を制御する。

また、ノンストップ法において、撮像カメラ５は、装着ヘッド（４６Ａ、４６Ｂ）の移動中状態で撮像を行い、ノンストップ画像データを取得する。これを実現するために、部品移載装置４は、装着ヘッド（４６Ａ、４６Ｂ）が撮像カメラ５の上方を通過するように移動経路および移動速度を制御する。装着ヘッド（４６Ａ、４６Ｂ）は、撮像カメラ５の上方を一定速度で通過することが好ましい。これにより、シャッタースピードや絞り、照明方法などの撮像条件を固定化することができる。

ノンストップ法は、装着ヘッド（４６Ａ、４６Ｂ）の一時停止が不要な分だけ、一時停止法と比較して作業効率が高い。反面、ノンストップ法では、被写体が静止していないため、画質が低下するおそれが生じる。二通りの撮像方法において、撮像条件は、共通であってもよく、個別に設定されてもよい。

どちらの撮像方法の場合でも、撮像カメラ５は、装着ヘッド４６Ａの吸着ノズル８１およびマーク８２が撮像視野内に位置するときに撮像を行う。また、撮像カメラ５は、装着ヘッド４６Ｂのマーク８７が撮像視野の中心に位置するときに撮像を行う。これにより、全ての吸着ノズル８５に吸着された部品Ｐを、確実に撮像視野に収めることができる。制御装置６は、撮像カメラ５の撮像方法を選択制御する。制御装置６は、さらに、撮像方法に見合う動作を部品移載装置４に指令する。

３．制御装置６の処理機能
次に、撮像カメラ５の撮像動作や吸着ノズル（８１、８５）の装着動作に関する制御装置６の処理機能について説明する。図２に示されるように、制御装置６は、六つの処理機能部、すなわちマーク画像処理部７１、通常時処理部７２、エラー時処理部７３、警告部７４、記録部７５、およびエラー時停止部７６を備える。これらの処理機能部は、ソフトウェアによって実現される。

マーク画像処理部７１は、撮像カメラ５によって取得された画像データにマーク画像処理を施して、画像データ内でマーク（８２、８７）を検出する。マーク（８２、８７）の検出によって、画像データ内におけるマーク（８２、８７）の中心位置が正確に求められる。マーク画像処理の具体的な処理方法として、公知のエッジ検出法や領域検出法、パターンマッチング法などの各種方法を応用できるので、詳細な説明は省略する。

通常時処理部７２は、マーク画像処理部７１がマーク（８２、８７）を検出できた場合に動作する。通常時処理部７２は、画像データに部品画像処理を施して、まず、画像データ内で部品Ｐを検出する。装着ヘッド４６Ｂの画像データでは、最大で１２個の部品Ｐが検出される。部品画像処理は、マーク画像処理と比較して検出する対象が相違するため、マーク画像処理と同一の処理方法でも相違する処理方法でもよい。部品Ｐの検出によって、画像データ内における部品Ｐの位置が正確に求められる。さらに、水平面内における部品Ｐの回転角度も併せて求められる。

通常時処理部７２は、次に、部品Ｐとマーク（８２、８７）との相対位置関係を求める。通常時処理部７２は、その次に、部品Ｐの装着動作を行う。換言すると、通常時処理部７２は、求めた相対位置関係の情報を部品移載装置４に伝送し、相対位置関係に適合する基板Ｋ上の位置での装着動作を指令する。仮に、部品画像処理が正常終了せずに検出できなかった部品Ｐがある場合、通常時処理部７２は、当該の部品Ｐの装着動作を行なわずに廃棄または回収する。

エラー時処理部７３は、マーク画像処理部７１がマーク（８２、８７）を検出できなかった場合に動作する。エラー時処理部７３は、まず、画像データに部品画像処理を施して、画像データ内で部品Ｐを検出する。エラー時処理部７３の部品画像処理の処理方法は、通常時処理部７２の処理方法と同じである。部品Ｐの検出によって、画像データ内における部品Ｐの位置および回転角度が求められる。ここで、マーク（８２、８７）の中心位置が不明であるので、エラー時処理部７３は、部品Ｐとマーク（８２、８７）との相対位置関係を求めることができない。

代わりに、エラー時処理部７３は、撮像時の装着ヘッド（４６Ａ、４６Ｂ）の位置の情報を部品移載装置４から取得し、装着ヘッド（４６Ａ、４６Ｂ）の位置に基づき部品Ｐの位置を演算する。換言すると、エラー時処理部７３は、装着ヘッド（４６Ａ、４６Ｂ）を基準とした部品Ｐの位置（以降、部品Ｐのヘッド基準位置と称す）を取得する。エラー時処理部７３は、その次に、部品Ｐの装着動作を行う。換言すると、エラー時処理部７３は、部品Ｐのヘッド基準位置を部品移載装置４に伝送し、部品Ｐのヘッド基準位置に適合する基板Ｋ上の位置での装着動作を指令する。仮に、部品画像処理が正常終了せずに検出できなかった部品Ｐがある場合、エラー時処理部７３は、当該の部品Ｐの装着動作を行なわずに廃棄または回収する。

通常時処理部７２が一つの画像データ内で求めた相対位置関係と比較して、部品Ｐのヘッド基準位置は、精度が低下する場合がある。その原因は、撮像時の装着ヘッド（４６Ａ、４６Ｂ）の位置に制御誤差が生じたり、撮像タイミングに微妙なずれが生じたりすることによる。したがって、部品Ｐのヘッド基準位置の精度低下は、一時停止法よりもノンストップ法で顕著になりやすい。

警告部７４は、マーク（８２、８７）を検出できなかったエラー回数が規定回数に到達した場合に警告を発する。ここで、マーク（８２、８７）を検出できなくなる原因として、継続的な原因と、一過性または偶発的な原因の両方が考えられる。継続的な原因の一例として、マーク（８２、８７）への塵埃の付着による画像データ内の像の変形がある。また、一過性または偶発的な原因の一例として、ノイズ等による画像データの部分的破損や、撮像カメラ５の偶発的な撮影ミスなどがある。

継続的な原因が発生している場合に、エラー時処理部７３が高頻度で動作して、通常時処理部７２の動作頻度が減少する。このような状況が継続することは、装着動作の精度低下につながるので避けるべきであり、警告を発することが好ましい。一方、一過性または偶発的な原因が発生した場合に、今回だけエラー時処理部７３が動作しても、次回以降は通常時処理部７２が動作する。このように、状況が自動復旧する場合には、警告を発する必要性は低い。

上述した事情を考慮して、１回以上の規定回数が設定される。規定回数を１回に設定した場合、エラー時処理部７３が１回だけ動作した時点で、警告によりオペレータに対処を要請したことになる。規定回数をｎ回に設定した場合、継続的な原因によりエラー時処理部７３が短時間のうちにｎ回動作した時点、および、一過性の原因によりエラー時処理部７３が時間間隔をおいてｎ回動作した時点で、警告によりオペレータに対処を要請したことになる。なお、警告部７４が警告を発しても、部品装着機１は装着作業を継続する。

記録部７５は、エラー時処理部７３の動作履歴をトレーサビリティ情報として記録する。仮に、部品装着機１によって生産された基板製品に何らかの不具合が発生した場合、エラー時処理部７３からの制御による装着動作が一因となっている可能性を否定することができない。したがって、エラー時処理部７３の動作履歴をトレーサビリティ情報として記録することにより、追跡調査などの信頼性が向上するとともに、調査の容易化および省力化に寄与することができる。

エラー時停止部７６は、マーク画像処理部７１がマーク（８２、８７）を検出できなかった場合に、オペレータからの指示にしたがい動作する。オペレータからの指示は、マーク（８２、８７）を検出できなかった時点で受け付けが開始されるのでなく、部品装着機１の起動時や運転中に適宜受け付けられる。エラー時停止部７６は、エラー時処理部７３の動作を停止して、部品Ｐの装着動作を行わない。例えば、部品Ｐの装着位置の許容誤差が特に厳しい場合に、エラー時処理部７３からの制御による装着動作を回避することが好ましい。したがって、この場合、オペレータは指示を出して、エラー時停止部７６を動作させる。

４．実施形態の部品装着機１の動作
次に、実施形態の部品装着機１の動作について、図５の動作フローを参考にして説明する。動作フローの開始時点で部品装着機１は、運転を開始しており、基板Ｋは既に装着実施位置まで搬送されている。また、撮像カメラ５は、一時停止法のみを用いることとする。警告部７４におけるマーク（８２、８７）を検出できなかったエラー回数はＮＥで表される。かつ、エラー回数ＮＥの初期値は０回に設定されており、規定回数はＮＸに設定されている。

部品装着機１は、部品採取装着サイクルの１サイクルについて図５の動作フローを１回だけ実行する。図５のステップＳ１で、部品移載装置４は、部品採取装着サイクルを開始する。部品移載装置４は、まず、装着ヘッド（４６Ａ、４６Ｂ）を部品供給装置３の上方に移動させる。続いて、吸着ノズル（８１、８５）は、下降して部品取り出し部３４から部品Ｐを吸着し、上昇する。

次のステップＳ２で、部品移載装置４は、装着ヘッド（４６Ａ、４６Ｂ）を撮像カメラ５の上方に移動させて一時停止させる。すると、撮像カメラ５は、撮像を行って画像データ（停止画像データ）を取得する。次のステップＳ３で、マーク画像処理部７１は、画像データにマーク画像処理を施して、画像データ内でマーク（８２、８７）を検出する。次のステップＳ４で、制御装置６は、マーク（８２、８７）を検出できたか否かに応じて、動作フローの分岐先を決定する。

マーク（８２、８７）を検出できた場合のステップＳ５で、通常時処理部７２が動作し、部品画像処理によって部品Ｐを検出する。次のステップＳ６で、通常時処理部７２は、部品Ｐとマーク（８２、８７）との相対位置関係を求める。次のステップＳ７で、通常時処理部７２は、求めた相対位置関係に基づいて、部品移載装置４に装着動作を指令する。部品移載装置４は、指令にしたがって装着ヘッド（４６Ａ、４６Ｂ）を基板Ｋの上方に移動し、相対位置関係に適合する位置で部品Ｐの装着動作を行う。なお、装着ヘッド（４６Ａ、４６Ｂ）は、指令を待たずに撮像カメラ５の上方から基板Ｋの近傍まで移動して、移動所要時間を削減することが許容される。この後、動作フローの実行は、ステップＳ１に戻され、１回の動作フローが終了する。
る。

ステップＳ４でマーク（８２、８７）を検出できなかった場合、動作フローはステップＳ１１に分岐される。ステップＳ１１で、エラー時処理部７３が動作し、部品画像処理によって部品Ｐを検出する。次のステップＳ１２で、エラー時処理部７３は、部品Ｐのヘッド基準位置を演算する。次のステップＳ１３で、エラー時処理部７３は、求めた部品Ｐのヘッド基準位置に基づいて、部品移載装置４に装着動作を指令する。部品移載装置４は、指令にしたがって装着ヘッド（４６Ａ、４６Ｂ）を基板Ｋの上方に移動し、部品Ｐのヘッド基準位置に適合する基板Ｋ上の位置で部品Ｐの装着動作を行う。

次のステップＳ１４で、記録部７５は、エラー時処理部７３が動作したことをトレーサビリティ情報として記録する。次のステップＳ１５で、警告部７４は、マーク（８２、８７）を検出できなかったエラー回数ＮＥを１回だけカウントアップする。初回のステップＳ１５で、エラー回数ＮＥは、０回から１回に増加する。次のステップＳ１６で、警告部７４は、エラー回数ＮＥが規定回数ＮＸに到達しているか否かを判定する。到達していない場合、動作フローの実行は、ステップＳ１に戻され、１回の動作フローが終了する。
る。

到達している場合のステップＳ１７で、警告部７４は、警告を発する。その後、警告部７４は、エラー回数ＮＥを０回にクリヤーして、動作フローをステップＳ１に戻す。２回目のステップＳ１で、装着ヘッド（４６Ａ、４６Ｂ）は、２回目の部品採取装着サイクルを開始する。以上説明したように、本実施形態では、マーク（８２、８７）を検出できなかった場合でも、部品Ｐの装着作業を継続することができる。

これに対比して、図６に示される従来技術の部品装着機の動作フローでは、ステップＳ４でマーク（８２、８７）を検出できなかった以降の動作が本実施形態と相違する。すなわち、マーク（８２、８７）を検出できなかった場合のステップＳ２１で、部品装着機は、エラー停止して運転を中断する。次のステップＳ２２で、部品装着機は、エラー停止したことをオペレータに通知する。

次のステップＳ２３で、オペレータは、エラー停止した状況や原因の調査、マーク（８２、８７）の清掃などの対処作業を行う。なお、一過性または偶発的な原因の場合、オペレータの対処作業が必要でない場合もある。次のステップＳ２４で、オペレータは、部品装着機の運転を再開する。動作フローの実行はステップＳ２に戻されて、撮像カメラ５により再度の撮像が行われる。したがって、運転が再開されるまでの停止時間や撮像カメラ５による再度の撮像時間の分だけ、生産効率が低下する。加えて、一過性または偶発的な原因であっても、オペレータによる対処作業の手間が生じる。

本実施形態の部品装着機１では、画像データにマーク画像処理を施してマーク（８２、８７）を検出できなかった場合に、エラー時処理部７３は、画像データに部品画像処理を施して部品Ｐを検出し、部品Ｐとマーク（８２、８７）との相対位置関係を求めることなく、部品Ｐの装着動作を行う。したがって、マーク（８２、８７）を検出できない場合でも、部品Ｐの装着動作を継続することができる。これにより、自動生産が継続されて生産効率が維持されるとともに、オペレータによる対処作業の手間が軽減される。

５．動作の変形例
次に、実施形態の部品装着機１の動作の変形例について、図７の動作フローを参考にして説明する。変形例において、撮像カメラ５は、ノンストップ法を優先して用い、ノンストップ法でマーク（８２、８７）を検出できなかった場合に一時停止法を併用する。図７と図５を比較すれば分かるように、変形例では、ステップ２Ａおよび、ステップＳ４でマーク（８２、８７）を検出できなかった以降の動作フローが変形されている。

図７のステップＳ１で、吸着ノズル（８１、８５）は、部品取り出し部３４から部品Ｐを吸着する。次のステップＳ２Ａで、装着ヘッド（４６Ａ、４６Ｂ）は、撮像カメラ５の上方を通過する。通過に同期して、撮像カメラ５は、撮像を行ってノンストップ画像データを取得する。次のステップＳ３で、マーク画像処理部７１は、ノンストップ画像データにマーク画像処理を施して、マーク（８２、８７）を検出する。次のステップＳ４で、制御装置６は、マーク（８２、８７）を検出できたか否かに応じて、動作フローの分岐先を決定する。マーク（８２、８７）を検出できた場合のステップＳ５～ステップＳ７で、前述したように通常時処理部７２が動作する。

マーク（８２、８７）を検出できなかった場合のステップＳ３１で、制御装置６は、一時停止法による撮像を行う指令を部品移載装置４および撮像カメラ５に発する。部品移載装置４は、指令にしたがい、装着ヘッド（４６Ａ、４６Ｂ）を撮像カメラ５の上方に戻して一時停止させる。すると、撮像カメラ５は、撮像を行って停止画像データを取得する。次のステップＳ３２で、マーク画像処理部７１は、停止画像データにマーク画像処理を施して、マーク（８２、８７）を検出する。次のステップＳ３３で、制御装置６は、マーク（８２、８７）を検出できたか否かに応じて、動作フローの分岐先を決定する。

マーク（８２、８７）を検出できた場合、ステップＳ５～ステップＳ７で、前述したように通常時処理部７２が動作する。マーク（８２、８７）を検出できなかった場合、ステップＳ１１～ステップＳ１３で、前述したようにエラー時処理部７３が動作する。ステップＳ７またはステップＳ１３が実行された後、動作フローの実行はステップＳ１に戻され、１回の動作フローが終了する。

２回目のステップＳ１で、装着ヘッド（４６Ａ、４６Ｂ）は、２回目の部品採取装着サイクルを開始する。ここで、前回の部品採取装着サイクルにおいて停止画像データが用いられた場合に、撮像カメラ５は、今回の部品採取装着サイクにおいてノンストップ画像データを取得してもよい。換言すると、前回のサイクルでステップＳ３１～ステップＳ３３が実行された場合に、今回のサイクルで図７に示される通りステップＳ２Ａを再度実行する第一方法を採用してもよい。第一方法によれば、今回以降もノンストップ法を優先して用いることで、高い作業効率を期待することができる。

また、前回の部品採取装着サイクルにおいて停止画像データが用いられた場合に、撮像カメラ５は、今回の部品採取装着サイクにおいてノンストップ画像データを取得せずに停止画像データを取得してもよい。換言すると、前回のサイクルでステップＳ３１～ステップＳ３３が実行された場合に、今回のサイクルで図７のステップＳ１の次にステップＳ３１を実行する第二方法を採用してもよい。第二方法によれば、画質が低下したノンストップ画像データを取得してマーク（８２、８７）を検出できないエラーが繰り返されることを抑制できる。

上述した第一方法および第二方法には、一長一短がある。したがって、オペレータは、部品装着機１の実際の運転状況などに基づいて、第一方法および第二方法を選択的に用いることが好ましい。動作の変形例において、実施形態と同様、マーク（８２、８７）を検出できない場合でも、部品Ｐの装着動作を継続することができる。

６．構成の応用例
次に、実施形態の部品装着機１の構成の応用例について、図８を参考にして説明する。図示されるように、部品装着機１は、三次元造形機９と組み合わせて使用される。部品装着機１および三次元造形機９は、平面視で略長方形であり、長辺同士が接するように配置される。

三次元造形機９は、単位層を積み重ねる積層造形法により三次元造形物を製造する。三次元造形機９は、搬送部９１および造形部９２を備える。搬送部９１は、図略のステージ上に載置された三次元造形物をステージと共に搬送する。造形部９２は、造形ノズルにより造形インクを吐出して単位層を描画し、続いて単位層を固化する。造形部９２は、単位層の描画および固化を繰り返して、ステージ上に三次元造形物を形成する。造形インクとして、三次元造形物の外形を造る絶縁材料、および回路パターンを形成する導電材料が用いられる。したがって、三次元造形機９は、回路パターンを有する三次元造形物を製造することができる。

一方、部品装着機１が備える基板搬送装置２Ａは、三次元造形物が載置されたステージを搬送できるように改造されている。基板搬送装置２Ａは、三次元造形機９の搬送部９１に対向するように配置される。したがって、基板搬送装置２Ａとの搬送部９１の間で、三次元造形物が載置されたステージを双方向に受け渡すことができる。

三次元造形機９の造形部９２で造形された三次元造形物は、搬送部９１から基板搬送装置２Ａに受け渡される。部品装着機１は、三次元造形物の回路パターンに部品Ｐを装着する。これにより完成した三次元造形物は、基板搬送装置２Ａによって機外に搬出される。また、部品Ｐの装着後に、さらに三次元造形を行う場合がある。この場合、部品Ｐが装着された三次元造形物は、基板搬送装置２Ａから搬送部９１に受け渡され、造形部９２により追加の三次元造形が行われる。これにより完成した三次元造形物は、搬送部９１によって機外に搬出される。

以上説明した構成の応用例によれば、電子回路を有する三次元造形物を、自動で効率的に製造することができる。なお、図８に描かれた全体を三次元造形機とみなすことができる。この場合、部品装着機１は、三次元造形機に組み込まれている。

７．実施形態の応用および変形
なお、実施形態で説明した警告部７４、記録部７５、およびエラー時停止部７６は、必須の処理機能部ではなく、一つ以上を省略することができる。省略した場合、図５に示されるステップＳ１４～ステップＳ１６は、適宜省略される。また、撮像カメラ５は、実施形態および動作の変形例の説明と異なり、ノンストップ法のみを用いてもよい。さらに、動作の変形例（図７）において、ステップＳ１３の次にステップＳ１４～ステップＳ１６を追加してもよい。本実施形態は、その他にも様々な応用や変形が可能である。

１：部品装着機２、２Ａ：基板搬送装置３：部品供給装置４：部品移載装置４６Ａ、４６Ｂ：装着ヘッド４７：ロータリツール５：撮像カメラ６：制御装置７１：マーク画像処理部７２：通常時処理部７３：エラー時処理部７４：警告部７５：記録部７６：エラー時停止部８１：吸着ノズル８２：マーク８５：吸着ノズル８６：中心軸８７：マーク９：三次元造形機９１：搬送部９２：造形部Ｋ：基板Ｐ：部品ＮＥ：エラー回数ＮＸ：規定回数

Claims

部品を採取して回路パターンに装着する部品装着具、および前記部品装着具の位置基準となるマークを有して移動可能な装着ヘッドと、
前記部品装着具に採取された前記部品および前記マークを撮像して画像データを取得する撮像カメラと、
前記画像データにマーク画像処理を施して、前記画像データ内で前記マークを検出するマーク画像処理部と、
前記マークを検出できた場合に、前記画像データに部品画像処理を施して、前記画像データ内で前記部品を検出するとともに、前記部品と前記マークとの相対位置関係を求め、前記部品の装着動作を行う通常時処理部と、
前記マークを検出できなかった場合に、前記画像データに前記部品画像処理を施して、前記画像データ内で前記部品を検出し、前記部品と前記マークとの前記相対位置関係を求めることなく、前記部品の装着動作を行うエラー時処理部と、を備え、
前記通常時処理部は、前記部品画像処理が正常終了しなかった場合に前記部品の前記装着動作を行なわずに廃棄または回収し、
前記エラー時処理部は、前記部品画像処理が正常終了しなかった場合に前記部品の前記装着動作を行なわずに廃棄または回収する、
部品装着機。
部品を採取して回路パターンに装着する部品装着具、および前記部品装着具の位置基準となるマークを有して移動可能な装着ヘッドと、
前記部品装着具に採取された前記部品および前記マークを撮像して画像データを取得する撮像カメラと、
前記画像データにマーク画像処理を施して、前記画像データ内で前記マークを検出するマーク画像処理部と、
前記マークを検出できた場合に、前記画像データに部品画像処理を施して、前記画像データ内で前記部品を検出するとともに、前記部品と前記マークとの相対位置関係を求め、前記部品の装着動作を行う通常時処理部と、
前記マークを検出できなかった場合に、前記画像データに前記部品画像処理を施して、前記画像データ内で前記部品を検出し、前記部品と前記マークとの前記相対位置関係を求めることなく、前記部品の装着動作を行うエラー時処理部と、を備え、
前記装着ヘッドは、複数の前記部品装着具を円筒面に有するとともに、前記円筒面の中心軸を表す前記マークを有するロータリツールを前記中心軸の回りに自転可能に保持する、
部品装着機。
前記撮像カメラは、前記ロータリツールの前記中心軸に設けられた前記マークが撮像視野の中心に位置するときに撮像を行う、請求項２に記載の部品装着機。
部品を採取して回路パターンに装着する部品装着具、および前記部品装着具の位置基準となるマークを有して移動可能な装着ヘッドと、
前記部品装着具に採取された前記部品および前記マークを撮像して画像データを取得する撮像カメラと、
前記画像データにマーク画像処理を施して、前記画像データ内で前記マークを検出するマーク画像処理部と、
前記マークを検出できた場合に、前記画像データに部品画像処理を施して、前記画像データ内で前記部品を検出するとともに、前記部品と前記マークとの相対位置関係を求め、前記部品の装着動作を行う通常時処理部と、
前記マークを検出できなかった場合に、前記画像データに前記部品画像処理を施して、前記画像データ内で前記部品を検出し、前記部品と前記マークとの前記相対位置関係を求めることなく、前記部品の装着動作を行うエラー時処理部と、
前記エラー時処理部の動作履歴をトレーサビリティ情報として記録する記録部と、
を備える部品装着機。
部品を採取して回路パターンに装着する部品装着具、および前記部品装着具の位置基準となるマークを有して移動可能な装着ヘッドと、
前記部品装着具に採取された前記部品および前記マークを撮像して画像データを取得する撮像カメラと、
前記画像データにマーク画像処理を施して、前記画像データ内で前記マークを検出するマーク画像処理部と、
前記マークを検出できた場合に、前記画像データに部品画像処理を施して、前記画像データ内で前記部品を検出するとともに、前記部品と前記マークとの相対位置関係を求め、前記部品の装着動作を行う通常時処理部と、
前記マークを検出できなかった場合に、前記画像データに前記部品画像処理を施して、前記画像データ内で前記部品を検出し、前記部品と前記マークとの前記相対位置関係を求めることなく、前記部品の装着動作を行うエラー時処理部と、
前記マークを検出できなかった場合に、オペレータからの指示にしたがい前記エラー時処理部の動作を停止して、前記部品の前記装着動作を行わないエラー時停止部と、
を備える部品装着機。
部品を採取して回路パターンに装着する部品装着具、および前記部品装着具の位置基準となるマークを有して移動可能な装着ヘッドと、
前記部品装着具に採取された前記部品および前記マークを撮像して画像データを取得する撮像カメラと、
前記画像データにマーク画像処理を施して、前記画像データ内で前記マークを検出するマーク画像処理部と、
前記マークを検出できた場合に、前記画像データに部品画像処理を施して、前記画像データ内で前記部品を検出するとともに、前記部品と前記マークとの相対位置関係を求め、前記部品の装着動作を行う通常時処理部と、
前記マークを検出できなかった場合に、前記画像データに前記部品画像処理を施して、前記画像データ内で前記部品を検出し、前記部品と前記マークとの前記相対位置関係を求めることなく、前記部品の装着動作を行うエラー時処理部と、を備え、
前記撮像カメラは、前記装着ヘッドの移動中状態における撮像でノンストップ画像データを取得可能であり、かつ、前記装着ヘッドの一時停止状態における撮像で停止画像データを取得可能であり、
前記撮像カメラが取得した前記ノンストップ画像データに前記マーク画像処理部が前記マーク画像処理を施して前記マークを検出できた場合に、前記通常時処理部が動作し、
前記ノンストップ画像データに前記マーク画像処理部が前記マーク画像処理を施して前記マークを検出できなかった場合に、前記撮像カメラが前記停止画像データを取得し、
前記停止画像データに前記マーク画像処理部が前記マーク画像処理を施して前記マークを検出できた場合に、前記通常時処理部が動作し、
前記停止画像データに前記マーク画像処理部が前記マーク画像処理を施して前記マークを検出できなかった場合に、前記エラー時処理部が動作する、
部品装着機。
前回の部品採取装着サイクルにおいて前記停止画像データが用いられた場合に、前記撮像カメラは、今回の前記部品採取装着サイクルにおいて前記ノンストップ画像データを取得する、請求項６に記載の部品装着機。
前回の部品採取装着サイクルにおいて前記停止画像データが用いられた場合に、前記撮像カメラは、今回の前記部品採取装着サイクルにおいて前記ノンストップ画像データを取得せずに前記停止画像データを取得する、請求項６に記載の部品装着機。
部品を採取して回路パターンに装着する部品装着具、および前記部品装着具の位置基準となるマークを有して移動可能な装着ヘッドと、
前記部品装着具に採取された前記部品および前記マークを撮像して画像データを取得する撮像カメラと、
前記画像データにマーク画像処理を施して、前記画像データ内で前記マークを検出するマーク画像処理部と、
前記マークを検出できた場合に、前記画像データに部品画像処理を施して、前記画像データ内で前記部品を検出するとともに、前記部品と前記マークとの相対位置関係を求め、前記部品の装着動作を行う通常時処理部と、
前記マークを検出できなかった場合に、前記画像データに前記部品画像処理を施して、前記画像データ内で前記部品を検出し、前記部品と前記マークとの前記相対位置関係を求めることなく、前記部品の装着動作を行うエラー時処理部と、
前記マークを検出できなかった回数が規定回数に到達した場合に警告を発する警告部と、
を備える部品装着機。
前記エラー時処理部は、撮像時の前記装着ヘッドの位置を取得し、前記装着ヘッドの前記位置に基づき前記部品の位置を演算して、前記部品の装着動作を行う、請求項１～９のいずれか一項に記載の部品装着機。
前記回路パターンを有する三次元造形物を製造する三次元造形機に組み込まれ、あるいは、前記三次元造形機と組み合わせて使用される、請求項１～１０のいずれか一項に記載の部品装着機。