JP7431689B2 - 部品実装装置およびノズルサイズ検出方法 - Google Patents

Description

本明細書は、部品実装装置およびノズルサイズ検出方法を開示する。

従来、この種の部品実装装置としては、ノズルで吸着した部品を基板に実装する装置において、ノズルの種類を判定する判定処理を行うものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、発光素子と受光素子とを有するラインセンサを備えており、発光素子と受講素子との間でノズルを定速度で移動させながら所定時間毎にノズルの存在有無を検出し、ノズルの存在を検出した回数に基づいてノズルの種類を判定する。

特開２００８－２７７４５３号公報

ここで、部品を吸着するノズルには、種類を示す識別情報が付与されているものがあり、部品実装装置で識別情報を認識可能であれば、上述した判定処理を省略することができる。一方で、ノズル本体に対して先端部材を交換可能なノズルや、ノズル本体と先端部材とが一体的に構成され先端部材を交換不能なノズルがある。先端部材を交換可能なノズルにおいて、ノズル本体のみに識別情報が付されている場合、その識別情報を認識するだけでは先端部材のサイズを認識することができない。先端部材のサイズが、部品の吸着に適したサイズと異なる場合には吸着ミスなどが起こるため、サイズの検出が求められる一方で、先端部材を交換不能なノズルを含めて全てのノズルのサイズを検出すると、処理に時間がかかり好ましくない場合がある。

本開示は、ノズルの先端部材を交換可能な交換式ノズルにおいて、先端部材のサイズを適切に検出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。

本開示の部品実装装置は、
ノズルで保持した部品を実装する部品実装装置であって、
部品の種類に応じて種類の異なる前記ノズルを取付可能で、前記ノズルとして部品に接する先端部材を異なるサイズに交換可能な交換式ノズルを取付可能なヘッドと、
前記ノズルの前記先端部材を撮像可能なカメラと、
前記ヘッドに取り付けられた前記ノズルが前記交換式ノズルであるか否かの判定処理を行う判定処理部と、
前記判定処理で前記交換式ノズルであると判定された場合、前記カメラに前記先端部材を撮像させ、該撮像された画像を処理して前記先端部材のサイズの検出処理を行う検出処理部と、
を備えることを要旨とする。

本開示の部品実装装置は、ヘッドに取り付けられたノズルが交換式ノズルであるか否かの判定処理を行い、交換式ノズルであると判定した場合、カメラにノズルの先端部材を撮像させ、撮像された画像を処理して先端部材のサイズの検出処理を行う。これにより、交換式ノズルの先端部材のサイズが不明な場合でも、サイズ違いによる部品の保持不良などが生じるのを防止することができる。また、サイズの検出処理は、ヘッドに取り付けられたノズルが交換式ノズルであると判定した場合に行うから、必要以上に処理時間がかかるのを抑制することができる。したがって、交換式ノズルにおいて、先端部材のサイズ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斜視図。 ヘッドユニット５０の構成の概略を示す構成図。 部品実装システム１の電気的な接続関係を示すブロック図。 交換式ノズル８０Ａの構成の概略を示す構成図。 ノズルサイズ検出処理の一例を示すフローチャート。 側面画像によるサイズ検出の一例を示すフローチャート 側面画像によるサイズ検出の様子を示す説明図。 側面画像によるサイズ検出の様子を示す説明図。 変形例のノズルサイズ検出処理を示すフローチャート。

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、部品実装システム１の構成の概略を示す斜視図である。図２は、ヘッドユニット５０の構成の概略を示す構成図である。図３は、部品実装システム１の電気的な接続関係を示すブロック図である。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。

部品実装システム１は、電子部品などの部品Ｐを基板Ｓに実装（装着）する実装処理を行う部品実装装置１０と、システム全体を管理する管理装置１１０とを備える。

部品実装装置１０は、図１に示すように、部品供給装置２０と、基板搬送装置３０と、移動装置４０と、ヘッドユニット５０と、パーツカメラ９０と、マークカメラ９２と、ノズルストッカ９４と、制御装置１００（図３参照）とを備える。部品供給装置２０は、例えばテープに部品Ｐを所定間隔で収容したリール２２を備えたテープフィーダであり、図示しないモータの駆動によりリール２２からテープを引き出して部品Ｐを供給位置に供給する。基板搬送装置３０は、例えば前後方向（Ｙ軸方向）に間隔を空けて設けられ左右方向に架け渡された１対のコンベアベルト３２を備え、図示しないモータの駆動によりコンベアベルトを３２を駆動することにより基板Ｓを図１の左から右へと搬送する。移動装置４０は、Ｙ軸方向に沿って設けられたガイドレール４６と、ガイドレール４６に沿って移動するＹ軸スライダ４８と、Ｙ軸スライダ４８にＸ軸方向に沿って設けられたガイドレール４２と、ガイドレール４２に沿って移動するＸ軸スライダ４４とを備える。Ｘ軸スライダ４４には、ヘッドユニット５０が取り付けられている。移動装置４０は、Ｘ軸スライダ４４とＹ軸スライダ４８とを移動させることにより、ヘッドユニット５０をＸＹ方向に移動させる。

ヘッドユニット５０は、図２に示すように、ロータリヘッド５４と、Ｒ軸アクチュエータ５６と、Ｑ軸アクチュエータ５９（図３参照）と、Ｚ軸アクチュエータ６０と、側面カメラ７０とを備える。

ロータリヘッド５４は、複数のノズル８０が同一円周上に複数取り付けられるものであり、回転軸と同軸の円周上にノズル８０を保持するノズルホルダ５２が所定角度間隔で複数配置されている。例えば、ロータリヘッド５４は、ノズルホルダ５２が３０度間隔で配置されて計１２個のノズル８０が取り付けられるように構成されたり、ノズルホルダ５２が４５度間隔で配置されて計８個のノズル８０が取り付けられるように構成されている。ノズルホルダ５２は、Ｚ軸方向に延伸された中空円筒部材として構成されている。このノズルホルダ５２は、上端部５２ａにノズルホルダ５２の軸部よりも大きな径の円柱状に形成されており、上端部５２ａよりも下方の所定位置に軸部よりも大きな径のフランジ部５２ｂが形成されている。フランジ部５２ｂの下方の円環面と、ロータリヘッド５４の上面に形成された図示しない窪みとの間には、スプリング（コイルスプリング）５５が配置されている。このため、スプリング５５は、ロータリヘッド５４の上面の窪みをスプリング受けとしてノズルホルダ５２（フランジ部５２ｂ）を上方に付勢する。ロータリヘッド５４の下面中央には、光を反射可能な円筒状の反射体５４ａが取り付けられている。

Ｒ軸アクチュエータ５６は、ロータリヘッド５４に接続される回転軸５７と、回転軸５７に接続された駆動モータ５８とを備え、駆動モータ５８の駆動により、ロータリヘッド５４を回転させる。Ｒ軸アクチュエータ５６は、駆動モータ５８を所定角度（例えば３０度や４５度）ずつ駆動させることにより、ロータリヘッド５４に取り付けられた各ノズル８０を周方向に所定角度ずつ旋回移動させる。

Ｑ軸アクチュエータ５９は、図示は省略するが、各ノズルホルダ５２の円筒外周に設けられたギヤに噛み合わされた駆動ギヤと、駆動ギヤの回転軸に接続された駆動モータとを備え、各ノズルホルダ５２を軸回り（Ｑ方向）に回転させる。これにより、各ノズルホルダ５２に取り付けられている各ノズル８０も、それぞれ軸回りに回転可能となる。

Ｚ軸アクチュエータ６０は、Ｚ軸方向に延伸しボールネジナット６２を移動させるネジ軸６４と、ボールネジナット６２に固定されたＺ軸スライダ６６と、ネジ軸６４に接続された駆動モータ６８とを備える送りネジ機構として構成されている。このＺ軸アクチュエータ６０は、駆動モータ６８を回転駆動することにより、Ｚ軸スライダ６６をＺ軸方向に移動させる。Ｚ軸スライダ６６には、ロータリヘッド５４側に張り出して、実装位置を含む所定範囲に位置するノズルホルダ５２の上端部５２ａに当接可能な略Ｌ字状のレバー部６７が形成されている。このため、Ｚ軸スライダ６６のＺ軸方向の移動に伴ってレバー部６７がＺ軸方向に移動すると、所定範囲内に位置するノズルホルダ５２（ノズル８０）をＺ軸方向に移動させることができる。

側面カメラ７０は、ヘッドユニット５０の下部に設けられＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子７２ａを内蔵するカメラ本体７２と、撮像素子７２ａに画像を結像させる光学系７４とを備える。光学系７４は、ロータリヘッド５４の反射体５４ａに向けて光を発光するＬＥＤなどの発光体が複数設けられている。光学系７４は、その内部に、外部から入射した光を屈折させて撮像素子７２ａに導くミラーを備える。側面カメラ７０は、ロータリヘッド５４の複数のノズル配置位置のうち所定位置にあるノズル８０やノズル８０に吸着された部品Ｐの側面を撮像可能である。なお、側面カメラ７０は、主に部品Ｐの高さ位置や傾きを検出するために、部品Ｐの下端部を撮像できればよく、視野範囲（撮像範囲）が狭いものとなっている。

パーツカメラ９０は、図１に示すように、部品供給装置２０と基板搬送装置３０との間に配置されている。パーツカメラ９０は、その上方が撮像範囲であり、ノズル８０に保持（吸着）された部品Ｐなどの対象物を下方から撮像して撮像画像を生成する。

マークカメラ９２は、Ｘ軸スライダ４４の下面に設けられている。マークカメラ９２は、対象物を上方から撮像して撮像画像を生成する。マークカメラ９２の対象物としては、部品供給装置２０のテープフィーダから供給された部品Ｐ、基板Ｓに付されたマーク、ノズルストッカ９４内のノズル８０のマーク（ＩＤマークＭ）などが挙げられる。

ノズルストッカ９４は、複数のノズル８０を各収容部に収容可能に構成されている。ノズルストッカ９４にストックされているノズル８０は、ヘッドユニット５０のノズルホルダ５２に自動で交換可能である。また、作業者は、部品実装装置１０の作動停止中に、ノズルストッカ９４内にストックされているノズル８０のうち、実装処理に不要な種類のノズル８０を取り出し、実装処理に必要な種類のノズル８０を収容することができる。

ここで、本実施形態のノズル８０は、部品Ｐに接触する先端部材の交換が可能な交換式ノズル８０Ａと、交換が不能な非交換式ノズルとを有する。以下、交換式ノズル８０Ａの構成を説明する。図４は、交換式ノズル８０Ａの構成の概略を示す構成図である。なお、非交換式ノズルの説明は省略するが、先端部材を交換するための構成を除いて、交換式ノズル８０Ａと同様の構成となっている。

交換式ノズル８０Ａは、図４に示すように、ノズル本体８１と、先端部材８９とを備える。ノズル本体８１は、スリーブ８２と、パイプ８３と、ピン８４と、アダプタ８５と、ボール８６と、ホルダ８７と、スプリング８８と、を備える。なお、ノズル本体８１には、上下方向に貫通し、内部にエアを通すエア通路８１ａが形成されている。エア通路８１ａは、図示しない圧力切替弁を介して真空ポンプに接続されている。

スリーブ８２は、上側円筒部８２ａと、円盤部８２ｂと、下側円筒部８２ｃとを有する。上側円筒部８２ａは、ノズルホルダ５２に取付可能な外径に形成されており、径方向に貫通し上下方向を長手方向とする一対の長穴８２ｄが側面に形成されている。円盤部８２ｂは、ノズルストッカ９４の収容部よりも大きな外径に形成されると共に、外周縁に切欠Ｃ（図７参照）が形成されている。なお、ノズル８０（交換式ノズル８０Ａ）は、収容部の縁に形成された突起に切欠Ｃが係合する所定向き（回転向き）で、収容部の縁に円盤部８２ｂが支持される状態で、収容部に収容される。円盤部８２ｂの上面には、ノズル８０（交換式ノズル８０Ａ）の識別情報（ノズルＩＤ）を示すＩＤマークＭが付されている。ノズルＩＤには、ノズル８０の形状やサイズ、交換式ノズル８０Ａか非交換式ノズルのいずれであるかの情報などが含まれる。なお、ノズルＩＤ自体にこれらの情報を持たせてもよいし、ノズルＩＤに対してこれらの情報を紐付けておいてもよい。

パイプ８３は、スリーブ８２内を摺動可能な外径に形成され、径方向に貫通すると共にスリーブ８２の長穴８２ｄ内を挿通するピン８４が取り付けられている。このパイプ８３は、ピン８４が長穴８２ｄ内を移動可能な範囲で上下移動する。アダプタ８５は、パイプ８３の下端部に嵌め込まれた小径部８５ａと、パイプ８３の外径と同径の大径部８５ｂとを有する段付き円筒部材である。大径部８５ｂには、径方向に貫通した貫通穴８５ｃが形成され、この貫通穴８５ｃにボール８６が収容されている。ボール８６は、大径部８５ｂの径方向の厚みよりも大きな外径に形成されており、貫通穴８５ｃに収容された状態で径方向の内外に露出する。アダプタ８５は、パイプ８３と一体的に上下移動する。

ホルダ８７は、パイプ８３とアダプタ８５（大径部８５ｂ）とに摺動可能な内径の筒状部８７ａと、筒状部８７ａの下端部から外方に突出したフランジ部８７ｂとを有する。筒状部８７ａの内周面にはボール８６の露出部分が嵌まる窪みが形成されている。ホルダ８７は、窪みに嵌まるボール８６を内周面で押さえるボール押さえとして機能すると共にボール８６を介してアダプタ８５と連結されて一体的に上下移動する。スプリング８８は、スリーブ８２の円盤部８２ｂの下面を上端のスプリング受けとして、下部円筒部８１ｃを囲うように取り付けられたコイルスプリングである。また、スプリング８８は、下端がホルダ８７のフランジ部８７ｂの上面に当接可能となっている。このため、パイプ８３とアダプタ８５とホルダ８７とが一体的に上方に移動することにより、フランジ部８７ｂがスプリング８８を押し上げると、スプリング８８は、フランジ部８７ｂに対し下方への付勢力を付与する。これにより、スプリング８８は、パイプ８３とアダプタ８５とホルダ８７との上方への移動量を規制し、ボール８６を保持するようにホルダ８７を位置決めする。

先端部材８９は、部品吸着時に先端面（下端面）が部品Ｐに接触する先端チップ８９ａと、先端チップ８９ａを保持してアダプタ８５（大径部８５ｂ内）に取付可能とするアタッチメント８９ｂとを組み合わせて構成されている。先端チップ８９ａは、例えば、水平方向の断面形状（端面形状）が矩形状や円形状などに形成されて、そのサイズが異なるなど、形状やサイズが異なる複数の種類がある。アタッチメント８９ｂの外周面にはボール８６の露出部分が嵌まる窪みが形成されている。先端部材８９は、この窪みにボール８６が嵌まることで、アダプタ８５にロックされて脱落が防止される。作業者は、スプリング８８の付勢力に抗してホルダ８７を上方にずらしてボール８６の押さえを解放することで、先端部材８９のロックを解除して先端部材８９を交換することができる。このように、先端部材８９を交換可能とすることで、複数種類のノズル８０を揃える場合に、ノズル全体を全数揃えなくてもよく、購入が必要となる部品数を少なくすることができるから、コストダウンを図ると共に納期を短縮することもできる。なお、交換式ノズル８０Ａの構成は、一例であり図４の構成に限られるものではない。

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、ＨＤＤ１０３、ＲＡＭ１０４、入出力インタフェース１０５などを備える。これらは、バス１０６を介して接続されている。制御装置１００は、側面カメラ７０やパーツカメラ９０、マークカメラ９２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。なお、Ｘ軸スライダ４４，Ｙ軸スライダ４８，Ｚ軸アクチュエータ６０，Ｒ軸アクチュエータ５６およびＱ軸アクチュエータ５９には、それぞれ図示しない位置センサが装備されており、制御装置１００はそれらの位置センサからの位置情報も入力する。また、制御装置１００は、部品供給装置２０や基板搬送装置３０、Ｘ軸スライダ４４を移動させるＸ軸アクチュエータ４５、Ｙ軸スライダ４８を移動させるＹ軸アクチュエータ４９、Ｚ軸アクチュエータ６０（駆動モータ６８）、Ｑ軸アクチュエータ５９（駆動モータ）、Ｒ軸アクチュエータ５６（駆動モータ５８）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る。管理装置１１０は、図３に示すように、ＣＰＵ１１１やＲＯＭ１１２、基板Ｓの生産ジョブなどを記憶するＨＤＤ１１３、ＲＡＭ１１４、入出力インタフェース１１５などを備える。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から入力信号が入出力インタフェース１１５を介して入力される。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フェース１１５を介して出力する。ここで、基板Ｓの生産ジョブは、部品実装装置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データである。この生産ジョブは、作業者により予め入力され、生産を開始する際に管理装置１１０から部品実装装置１０へ送信される。

次に、こうして構成された部品実装システム１の部品実装装置１０の動作について説明する。基板Ｓへの部品Ｐの実装処理では、制御装置１００は、まず、基板搬送装置３０により基板Ｓを所定位置まで搬入して保持させる。次に、制御装置１００は、部品供給装置２０により供給位置に部品Ｐを供給させ、移動装置４０により供給位置の上方にヘッドユニット５０を移動させてノズル８０に部品Ｐを吸着させる。続いて、制御装置１００は、移動装置４０によりヘッドユニット５０をパーツカメラ９０の上方に移動させ、ノズル８０に吸着させた部品をパーツカメラ９０に撮像させる。制御装置１００は、撮像された画像を処理して、部品Ｐの位置ずれが解消されるように当該部品Ｐの目標実装位置を補正してから、移動装置４０によりヘッドユニット５０を基板Ｓの上方へ移動させて部品Ｐを目標実装位置に実装させる。制御装置１００は、必要な部品Ｐの実装が終了すると、基板搬送装置３０により基板Ｓの保持を解除して機外へ搬出させる。制御装置１００は、このような実装処理を、管理装置１１０から送信される生産ジョブに基づいて行う。また、制御装置１００は、生産ジョブに基づいて、実装処理を行う前に、実装対象の部品の種類に応じた種類のノズル８０をヘッドユニット５０に取り付け、取り付けたノズル８０のサイズなどを確認する。以下、交換式ノズル８０Ａのサイズの検出処理について説明する。図５は、ノズルサイズ検出処理の一例を示すフローチャートであり、制御装置１００のＣＰＵ１０１により実行される。

ノズルサイズ検出処理では、制御装置１００のＣＰＵ１０１は、まず、ヘッドユニット５０（ロータリヘッド５４）に新たなノズル８０が取り付けられたか否かを判定する（Ｓ１００）。なお、ノズル８０の取り付けは、生産ジョブに基づいて、実装処理に不要な種類のノズル８０をノズルストッカ９４に収容してから、ノズルストッカ９４に収容されているノズル８０のうち実装処理に必要な種類のノズル８０をノズルホルダ５２に取り付けることにより行われる。また、制御装置１００は、ノズル８０をノズルストッカ９４から取り出す前に、マークカメラ９２でＩＤマークＭを撮像して認識することにより、ノズルＩＤを取得することができる。このため、ＣＰＵ１０１は、実装処理で使用すべきノズル８０のサイズや形状などの種類をノズルＩＤから確認した上で、必要なノズル８０をノズルホルダ５２に取り付けることができる。

次にＣＰＵ１０１は、新たに取り付けたノズル８０のノズルＩＤから、ノズル８０の形状やサイズ、交換式ノズル８０Ａか否かなどの情報を取得し（Ｓ１１０）、新たに取り付けたノズル８０が交換式ノズル８０Ａであるか否かを判定する（Ｓ１２０）。ＣＰＵ１０１は、交換式ノズル８０Ａでなく非交換式ノズルであると判定すると、そのまま本処理を終了する。非交換式ノズルの場合、取り付け前のＩＤマークＭの認識で取得したノズルＩＤから、ノズル８０の形状やサイズを確認した上でノズルホルダ５２に取り付けるから、取り付けた後に改めてサイズを検出する必要はない。一方、作業者が先端部材８９を交換可能な交換式ノズル８０Ａでは、ノズルＩＤから取得される形状やサイズと先端部材８９（先端チップ８９ａ）の形状やサイズが異なっている場合がある。その場合、部品Ｐの吸着ミスなどの不良につながるため、サイズを確認することが求められる。本実施形態では、Ｓ１２０で交換式ノズル８０Ａであると判定すると、側面カメラ７０で撮像された側面画像（側方画像）によるサイズ検出を行う（Ｓ１３０）。

図６は、側面画像によるサイズ検出の一例を示すフローチャートである。この処理では、ＣＰＵ１０１は、まず、検出対象のノズル８０（交換式ノズル８０Ａ）の先端部材８９（先端チップ８９ａ）の水平方向における断面形状が矩形状であるか否かを判定する（Ｓ２００）。ＣＰＵ１０１は、矩形状であると判定すると、さらに、Ｓ１１０で取得したサイズの情報から、矩形の一辺とそれに直交する他辺のそれぞれの長さの情報を取得する（Ｓ２１０）。次に、側面のうち一辺に沿った方向の両端部（一辺の両端部）をそれぞれ側面カメラ７０の視野範囲に入れて撮像するためのＲ軸アクチュエータ５６の旋回量Ｒθ（旋回角度）とＱ軸アクチュエータ５９の回転量Ｑθ（回転角度）とを設定し（Ｓ２２０）、設定した旋回量Ｒθと回転量Ｑθでロータリヘッド５４（ノズルホルダ５２を含む）を駆動し側面カメラ７０で先端部材８９の一辺の両端部をそれぞれ撮像する（Ｓ２３０）。

図７，図８は、側面画像によるサイズ検出の様子を示す説明図である。図７，図８では、交換式ノズル８０Ａが取り付けられたロータリヘッド５４を下方から見た様子を示し、黒塗りの矩形状の範囲が側面カメラ７０の水平方向の視野範囲（撮像範囲）である。図示するように、視野範囲は、交換式ノズル８０Ａの矩形状の先端部材８９よりも狭い一定の範囲である。ここで、ノズル８０（交換式ノズル８０Ａ）は、切欠Ｃが所定向きとなるようにノズルストッカ９４に収容されており、その所定向きでノズルホルダ５２に取り付けられるから、取り付け時の向きが一定の向きとなる。また、切欠Ｃの位置に対し、矩形状の先端部材８９の側面の向き（一辺と他辺の向き）も定まり、各辺の長さ情報から各辺の両端部の位置も定まることになる。このため、ＣＰＵ１０１は、一辺を含む側面が視野範囲に正対し且つ一端部が視野範囲に入るように、周方向の旋回量Ｒθと軸回りの回転量Ｑθとを設定することができる。その旋回量Ｒθと回転量Ｑθでロータリヘッド５４を駆動することにより、図８に示すように、一辺（例えば矩形の短辺）を含む側面が視野範囲に正対してその一端部を側面カメラ７０の視野範囲に入れることができる。これにより、側面カメラ７０で、先端部材８９の一辺の一端部を含む側面画像を撮像することができる。なお、一辺の他端部など他の端部を撮像する場合も同様である。こうして、側面カメラ７０で側面画像を撮像すると、ＣＰＵ１０１は、撮像した画像を処理して一辺の両端部の位置を認識し、検出した両端部の位置から一辺の長さを演算する（Ｓ２４０）。

同様に、ＣＰＵ１０１は、側面のうち他辺に沿った方向の両端部（他辺の両端部）をそれぞれ撮像するための旋回量Ｒθと回転量Ｑθとを設定し（Ｓ２５０）、設定した旋回量Ｒθと回転量Ｑθでロータリヘッド５４を駆動し側面カメラ７０で他辺の両端部をそれぞれ撮像する（Ｓ２６０）。ＣＰＵ１０１は、画像を撮像すると、撮像した画像を処理して他辺の両端部の位置を認識し、他辺の長さを演算する（Ｓ２７０）。即ち、ＣＰＵ１０１は、矩形状の先端部材８９のサイズとして、矩形の一辺とそれに直交する他辺との二辺の長さを検出する。こうして各辺（二辺）の長さを検出すると、ＣＰＵ１０１は、検出した各辺の長さと、Ｓ２１０で取得した各辺の長さとが一致するか否かに基づいて、先端部材８９のサイズの適否を確認して（Ｓ２８０）、本処理を終了する。Ｓ２８０では、先端部材８９のサイズを確認することで、形状も含めて種類を確認することができる。

一方、ＣＰＵ１０１は、Ｓ２００で先端部材８９が矩形状でないと判定すると、Ｓ１１０で取得したサイズの情報から、円形状の先端部材８９（先端チップ８９ａ）の外径（ノズル直径）の情報を取得する（Ｓ２９０）。次に、ＣＰＵ１０１は、先端部材８９の側面の端部（水平方向における外径端）を撮像するための旋回量Ｒθと回転量Ｑθとを設定する（Ｓ３００）。続いて、ＣＰＵ１０１は、設定した旋回量Ｒθと回転量Ｑθとでロータリヘッド５４を駆動し側面カメラ７０で側面の端部を撮像する（Ｓ３１０）。なお、円形状の場合、旋回量Ｒθだけを設定すれば側面の端部を撮像することはできるが、サイズの近い矩形状の先端部材８９との誤認を防止するため、一周分を撮像する回転量Ｑθなど複数箇所を撮像するための回転量Ｑθを設定し、複数の回転角度で側面画像を撮像する。

ＣＰＵ１０１は、画像を撮像すると、撮像した画像を処理して端部の位置を認識し、認識した位置から外径を演算する（Ｓ３２０）。即ち、ＣＰＵ１０１は、円形状の先端部材８９のサイズとして、外径を検出する。そして、ＣＰＵ１０１は、検出した外径と、Ｓ２９０で取得した外径の情報とが一致するか否かに基づいて、先端部材８９のサイズの適否を確認して（Ｓ２８０）、本処理を終了する。なお、矩形状以外の形状として真円の円形状を例示したが、これに限られず、楕円形状などの他の形状であってもよい。楕円形状の場合、例えばＣＰＵ１０１は、楕円の長軸の外径である長径と短軸の外径である短径の情報を取得し、長軸の両端部と短軸の両端部をそれぞれ撮像するための旋回量Ｒθと回転量ＱθとをＳ２２０，Ｓ２５０と同様に設定すればよい。そして、ＣＰＵ１０１は、側面カメラ７０で各端部の側面画像を撮像し、長径と短径をそれぞれ演算して、先端部材８９のサイズの適否を確認すればよい。

ＣＰＵ１０１は、こうしてノズルサイズ検出処理のＳ１３０のサイズ検出を行うと、上述したＳ２８０でサイズが適していないと確認されたサイズエラーがあるか否かを判定する（Ｓ１４０）。ＣＰＵ１０１は、サイズエラーがあると判定すると、先端部材８９のサイズエラーを報知して（Ｓ１５０）、ノズルサイズ検出処理を終了する。これにより、作業者に先端部材８９の交換を促して適切なノズル８０を使用して実装処理を行うことができるから、部品Ｐの吸着ミスなどの不良が発生するのを防止することができる。一方、ＣＰＵ１０１は、サイズエラーがないと判定すると、エラーを報知することなく、ノズルサイズ検出処理を終了する。

ここで、本実施形態の構成要素と本開示の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のロータリヘッド５４がヘッド（ロータリヘッド）に相当し、側面カメラ７０がカメラ（側面カメラ）に相当し、ＩＤマークＭを撮像するマークカメラ９２とノズルサイズ検出処理のＳ１１０，Ｓ１２０を実行する制御装置１００が判定処理部に相当し、ノズルサイズ検出処理のＳ１３０を実行する制御装置１００が検出処理部に相当する。本実施形態では、部品実装装置１０の動作を説明することによりノズルサイズ検出方法の一例も明らかにしている。

以上説明した実施形態の部品実装装置１０は、側面カメラ７０で撮像された側面画像を処理して交換式ノズル８０Ａの先端部材８９のサイズの検出処理を行う。これにより、先端部材８９のサイズ違いによる部品Ｐの吸着不良などが生じるのを防止することができる。また、交換式ノズル８０Ａが取り付けられた場合にサイズの検出処理を行うから、必要以上に処理時間がかかるのを抑制することができる。

また、側面カメラ７０の視野範囲が先端部材８９の側面のサイズ（幅）より狭くても、先端部材８９のサイズ情報に基づいて側面の端部が視野範囲内に入るように交換式ノズル８０Ａを移動（旋回、回転）させることで検出用の画像を適切に撮像することができる。

また、部品実装装置１０は、交換式ノズル８０Ａのサイズの情報から旋回量Ｒθと回転量Ｑθとを交換式ノズル８０Ａの移動量に設定しロータリヘッド５４を駆動して側面画像を撮像する。このため、比較的簡易な処理で側面カメラ７０の視野範囲内に先端部材８９の側面の端部を確実に入れることができる。

また、交換式ノズル８０Ａが矩形状の場合、一辺の両端部を認識して一辺の長さを演算すると共に他辺の両端部を認識して他辺の長さを演算するから、二辺の長さに基づいてサイズをより確実に検出することができ、誤検出を防止することができる。

また、部品実装装置１０は、ノズル本体８１に付されたＩＤマークＭから交換式ノズル８０Ａと判定した場合に検出処理を行い、非交換式ノズルであると判定した場合に検出処理を省略する。交換式ノズル８０Ａは、ノズル本体８１のＩＤからだけでは、先端部材８９の形状やサイズが不明確であり間違いを検出できないから本開示を適用する意義が高い。また、非交換式ノズルの場合には検出処理を省略することで、必要以上に処理時間がかかるのを確実に防止することができる。

なお、本開示は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示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、ノズル本体８１にＩＤマークＭが付されていたが、ノズル本体８１だけでなく先端部材８９にも、先端部材８９のＩＤマークが付されていてもよい。ただし、この先端部材８９のＩＤマークは、ノズル取り付け前にマークカメラ９２などで撮像することができないために、ノズル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、矩形状の先端部材８９では二辺の長さに基づいてサイズを検出したが、これに限られるものではない。例えば、側面画像から、先端部材８９の側面の端部が正しい位置に検出されない場合に、サイズ情報と異なる先端部材８９であると判定してもよい。即ち、画像から検出した端部の位置が、サイズ情報に基づく正しい位置と異なる場合には、サイズエラーと判定してもよい。このようにすれば、検出処理をさらに容易に行うことができる。

上述した実施形態では、ノズルの先端部材が矩形状か円形状かで異なる処理を行ったが、これに限られず、形状に拘わらず同じ処理を行ってもよく、常に二方向の両端部を検出してサイズを確認するものなどとしてもよい。

上述した実施形態では、交換式ノズル８０Ａの移動量として、周方向の旋回量Ｒθと軸回りの回転量Ｑθとを例示したが、これに限られず、交換式ノズル８０Ａと側面カメラ７０との相対的な移動量であればよい。また、ロータリヘッド５４を例示したが、１のノズルのみが取り付けられるシングルヘッドなどとしてもよい。その場合、交換式ノズル８０Ａの相対的な移動量として回転量Ｑθのみを設定すればよい。また、側面カメラ７０がヘッドユニット５０に取り付けられるものに限られず、ヘッドユニット５０とは別に部品実装装置１０内に取り付けられていてもよい。また、交換式ノズル８０Ａと側面カメラ７０との相対的な移動量は、回転方向の移動量（回転角度）に限られず、直線方向の移動量などとしてもよく、移動装置４０による移動量を設定するものなどとしてもよい。

上述した実施形態では、側面カメラ７０の視野範囲が先端部材８９（先端チップ８９ａ）のサイズより狭いものを例示したが、これに限られず、視野範囲が先端部材８９のサイズより広いものなどでもよい。この場合も、交換式ノズル８０Ａの移動量として、少なくとも回転量Ｑθを設定して二方向を撮像するものなどとすればよい。

上述した実施形態では、ノズル本体８１に付されたＩＤマークＭから交換式ノズル８０Ａと判定した場合に検出処理を行ったが、これに限られるものではない。例えば、ノズルストッカ９４の複数の収容部のうち、交換式ノズル８０Ａ用の収容部を定めておき、その収容部からノズル８０が取り付けられた場合に、交換式ノズル８０Ａが取り付けられたと判定して検出処理を行うものなどとしてもよい。

上述した実施形態では、側面カメラ７０で撮像した側面画像に基づいてサイズ検出処理を行ったが、これに限られず、他のカメラで撮像した画像に基づいてサイズ検出処理を行ってもよい。図９は、変形例のノズルサイズ検出処理を示すフローチャートである。変形例では、実施形態と同じ処理には同じステップ番号を付して詳細な説明を省略する。この変形例では、ＣＰＵ１０１は、Ｓ１２０で交換式ノズル８０Ａであると判定すると、移動装置４０を制御してヘッドユニット５０をパーツカメラ９０上に移動させ（Ｓ１２５）、パーツカメラ９０で交換式ノズル８０Ａの下面を撮像した下面画像（下方画像）によるサイズ検出を行う（Ｓ１３０ａ）。即ち、この変形例では、側面画像に代えて、パーツカメラ９０で撮像した下面画像を用いて、サイズ検出を行うのである。なお、サイズ検出の詳細は省略するが、実施形態と同様に行うことができる。また、部品Ｐを撮像するパーツカメラ９０の視野範囲は、側面カメラ７０よりも広く、交換式ノズル８０Ａの先端部材８９の下端面全体が画像内に含まれる場合がある。その場合、ＣＰＵ１０１は、下面画像から矩形状の領域や円形状の領域を抽出して先端部材８９の辺の長さや外径を認識し、ノズルサイズの情報と照合することでサイズ検出を行うものとすればよい。このように、側面カメラ７０ではなくパーツカメラ９０などの他のカメラで撮像された画像を用いても、交換式ノズル８０Ａのサイズ検出を適切に行うことができる。なお、このような変形例に対し、上述した実施形態では、交換式ノズル８０Ａが取り付けられた際に、ヘッドユニット５０を別の場所（パーツカメラ９０上の位置など）に移動させることなく、速やかに画像を撮像して検出処理を行うことができるという効果がある。

ここで、本開示の部品実装装置は、以下のように構成してもよい。例えば、本開示の部品実装装置において、前記カメラは、前記先端部材を側方から撮像可能であって前記先端部材の水平方向のサイズよりも水平方向の視野範囲の狭い側面カメラであり、前記ヘッドには、前記側面カメラと前記ノズルとが水平方向に相対移動可能に取り付けられており、前記検出処理部は、実装対象の部品の種類に応じた前記先端部材のサイズ情報を取得し、該取得したサイズ情報に基づいて、前記先端部材の側面の端部が前記視野範囲内に入るように前記側面カメラと前記ノズルとの相対移動を伴って前記側面カメラに撮像させた画像を処理して、前記先端部材の前記端部を認識して前記検出処理を行うものとしてもよい。こうすれば、ヘッドにノズルが取り付けられた際に、ヘッドを移動させなくても側面カメラでノズルの先端部材を速やかに撮像して検出処理を行うことができる。また、水平方向の視野範囲の狭い側面カメラであっても、先端部材のサイズ情報から側面カメラとノズルとの相対移動を伴って画像を撮像させることで、先端部材の側面の端部を適切に撮像することができる。さらに、先端部材の側面の端部が画像から検出されなければ、サイズ情報と異なる先端部材であることが判明するから、検出処理を容易に行うことができる。

本開示の部品実装装置において、前記ヘッドは、複数の前記ノズルが同一円周上に配置されるように取り付けられ、複数の前記ノズルが周方向に旋回可能であると共に前記ノズルがそれぞれの軸回りに回転可能に構成されたロータリヘッドであり、前記検出処理部は、前記先端部材の前記端部が前記視野範囲内に入るように前記相対移動量として前記周方向の旋回量と前記軸回りの回転量とを設定し、該設定した旋回量と回転量とに基づいて前記ロータリヘッドを制御して前記側面カメラに撮像させた画像を処理して、前記検出処理を行うものとしてもよい。こうすれば、ノズルがロータリヘッドに取り付けられるものにおいて、旋回量と回転量とを設定することで、カメラの視野範囲内に先端部材の側面の端部を確実に入るようにして画像を撮像することができるから、先端部材のサイズをより適切に検出することができる。

本開示の部品実装装置において、前記ノズルの先端部材は、水平方向の断面の外形が矩形状であり、前記検出処理部は、前記検出処理において、前記先端部材の側面のうち前記断面の一辺に沿った方向の両端部を認識して前記一辺の長さを演算すると共に前記一辺に直交する他辺に沿った方向の両端部を認識して前記他辺の長さを演算するものとしてもよい。こうすれば、断面の外形が矩形状の先端部材において、二辺の長さに基づいてサイズをより確実に検出することができる。

本開示の部品実装装置において、前記先端部材が取り付けられるノズル本体に該ノズルの種類を示す識別情報が付されており、前記判定処理部は、前記識別情報を認識することにより、前記判定処理を行い、前記検出処理部は、前記判定処理で前記交換式ノズルであると判定された場合に前記検出処理を行い、前記判定処理で前記交換式ノズルでないと判定された場合に前記検出処理を省略するものとしてもよい。このようなノズルは、先端部材のサイズが不明確となりやすいから本開示を適用する意義が高い。また、交換式ノズルでない場合には検出処理を省略するから、必要以上に処理時間がかかるのを確実に防止することができる。

本開示のノズルサイズ検出方法は、部品の種類に応じて部品実装装置のヘッドに交換可能に取り付けられるノズルのノズルサイズ検出方法であって、（ａ）前記ヘッドに取り付けられた前記ノズルが、部品に接する先端部材を異なるサイズに交換可能な交換式ノズルであるか否かの判定処理を行うステップと、（ｂ）前記判定処理で前記交換式ノズルであると判定された場合、前記ノズルの前記先端部材をカメラに撮像させるステップと、（ｃ）前記撮像された画像を処理して前記先端部材のサイズの検出処理を行うステップと、を含むことを要旨とする。本開示のノズルサイズ検出方法は、本開示の部品実装装置と同様に、交換式ノズルにおいて、先端部材のサイズを適切に検出することができる。このノズルサイズ検出方法において、上述した部品実装装置のいずれかの機能を実現するステップを追加してもよい。

本開示は、部品実装装置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 部品実装装置、２０ 部品供給装置、２２ リール、３０ 基板搬送装置、３２ コンベアベルト、４０ 移動装置、４２，４６ ガイドレール、４４ Ｘ軸スライダ、４５ Ｘ軸アクチュエータ、４８ Ｙ軸スライダ、４９ Ｙ軸アクチュエータ、５０ ヘッドユニット、５２ ノズルホルダ、５２ａ 上端部、５２ｂ フランジ部、５４ ロータリヘッド、５４ａ 反射体、５５ スプリング、５６ Ｒ軸アクチュエータ、５７ 回転軸、５８ 駆動モータ、５９ Ｑ軸アクチュエータ、６０ Ｚ軸アクチュエータ、６２ ボールネジナット、６４ ネジ軸、６６ Ｚ軸スライダ、６７ レバー部、６８ 駆動モータ、７０ 側面カメラ、７２ カメラ本体、７２ａ 撮像素子、７４ 光学系、８０ ノズル、８０Ａ 交換式ノズル、８１ ノズル本体、８１ａ エア通路、８２ スリーブ、８２ａ 上側円筒部、８２ｂ 円盤部、８２ｃ 下側円筒部、８２ｄ 長穴、８３ パイプ、８４ ピン、８５ アダプタ、８５ａ 小径部、８５ｂ 大径部、８５ｃ 貫通穴、８６ ボール、８７ ホルダ、８７ａ 筒状部、８７ｂ フランジ部、８８ スプリング、８９ 先端部材、８９ａ 先端チップ、８９ｂ アタッチメント、９０ パーツカメラ、９２ マークカメラ、９４ ノズルストッカ、１００ 制御装置、１０１，１１１ ＣＰＵ、１０２，１１２ ＲＯＭ、１０３，１１３ ＨＤＤ、１０４，１１４ ＲＡＭ、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、Ｃ 切欠、Ｍ ＩＤマーク、Ｐ 部品、Ｑθ 回転量、Ｒθ 旋回量、Ｓ 基板。

Claims (6)

1. ノズルで保持した部品を実装する部品実装装置であって、
   部品の種類に応じて種類の異なる前記ノズルを取付可能で、前記ノズルとして部品に接する先端部材を異なるサイズに交換可能な交換式ノズルを取付可能なヘッドと、
   前記ノズルの前記先端部材を撮像可能なカメラと、
   前記ヘッドに取り付けられた前記ノズルが前記交換式ノズルであるか否かの判定処理を行う判定処理部と、
   前記判定処理で前記交換式ノズルであると判定された場合、前記カメラに前記先端部材を撮像させ、該撮像された画像を処理して前記先端部材のサイズの検出処理を行う検出処理部と、
   を備える部品実装装置。
2. 請求項１に記載の部品実装装置であって、
   前記カメラは、前記先端部材を側方から撮像可能であって前記先端部材の水平方向のサイズよりも水平方向の視野範囲の狭い側面カメラであり、
   前記ヘッドには、前記側面カメラと前記ノズルとが水平方向に相対移動可能に取り付けられており、
   前記検出処理部は、実装対象の部品の種類に応じた前記先端部材のサイズ情報を取得し、該取得したサイズ情報に基づいて、前記先端部材の側面の端部が前記視野範囲内に入るように前記側面カメラと前記ノズルとの相対移動を伴って前記側面カメラに撮像させた画像を処理して、前記先端部材の前記端部を認識して前記検出処理を行う
   部品実装装置。
3. 請求項２に記載の部品実装装置であって、
   前記ヘッドは、複数の前記ノズルが同一円周上に配置されるように取り付けられ、複数の前記ノズルが周方向に旋回可能であると共に前記ノズルがそれぞれの軸回りに回転可能に構成されたロータリヘッドであり、
   前記検出処理部は、前記先端部材の前記端部が前記視野範囲内に入るように前記相対移動量として前記周方向の旋回量と前記軸回りの回転量とを設定し、該設定した旋回量と回転量とに基づいて前記ロータリヘッドを制御して前記側面カメラに撮像させた画像を処理して、前記検出処理を行う
   部品実装装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の部品実装装置であって、
   前記ノズルの先端部材は、水平方向の断面の外形が矩形状であり、
   前記検出処理部は、前記検出処理において、前記先端部材の側面のうち前記断面の一辺に沿った方向の両端部を認識して前記一辺の長さを演算すると共に前記一辺に直交する他辺に沿った方向の両端部を認識して前記他辺の長さを演算する
   部品実装装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の部品実装装置であって、
   前記ノズルは、前記先端部材が取り付けられるノズル本体に該ノズルの種類を示す識別情報が付されており、
   前記判定処理部は、前記識別情報を認識することにより、前記判定処理を行い、
   前記検出処理部は、前記判定処理で前記交換式ノズルであると判定された場合に前記検出処理を行い、前記判定処理で前記交換式ノズルでないと判定された場合に前記検出処理を省略する
   部品実装装置。
6. 部品の種類に応じて部品実装装置のヘッドに交換可能に取り付けられるノズルのノズルサイズ検出方法であって、
   （ａ）前記ヘッドに取り付けられた前記ノズルが、部品に接する先端部材を異なるサイズに交換可能な交換式ノズルであるか否かの判定処理を行うステップと、
   （ｂ）前記判定処理で前記交換式ノズルであると判定された場合、前記ノズルの前記先端部材をカメラに撮像させるステップと、
   （ｃ）前記撮像された画像を処理して前記先端部材のサイズの検出処理を行うステップと、
   を含むノズルサイズ検出方法。

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