JPWO2019171602A1

JPWO2019171602A1 - 部品実装機

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Publication number: JPWO2019171602A1
Application number: JP2020504643A
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Inventors: 浩之粟生
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Abstract

部品実装機は、電子部品を基板に実装する。部品実装機は、部品供給位置で電子部品を受取ると共に、その受取った電子部品を基板上の所定の位置で解放する装着ツールと、複数種類の装着ツールを収容する収容部と、収容部に収容される複数種類の装着ツールの中から選択された１つの装着ツールを着脱可能に装着するヘッドと、ヘッドを部品供給位置と基板上の所定の位置との間で移動させる移動機構と、装着ツールに関連する異常を検出する異常検出部と、ヘッドに装着する装着ツールを選択する選択部であって、異常検出部で異常が検出されたときに、ヘッドに装着されている第１の種類の装着ツールと異なる第２の種類の装着ツールを選択可能とする、選択部と、を備える。

Description

本明細書に開示する技術は、電子部品を基板に実装する部品実装機に関する。

基板に電子部品を実装する部品実装機には、ヘッドに着脱可能に装着されたノズルによって電子部品を吸着し、その吸着した電子部品を基板上の所定の位置まで移動させて配置するものがある。このような部品実装機では、ノズルに関連する異常が検出されると、ヘッドに装着されるノズルが交換される。ノズルに関連する異常としては、例えば、部品実装機の実装処理中に、ノズルに部品が吸着されないという異常や、部品実装後の基板を検査した際に、部品の欠品又は部品の位置ずれが生じているという異常が挙げられる。この種の異常は、ノズルに欠損等の異常が生じると発生する。このため、この種の異常が検出された場合には、ヘッドに装着されるノズルを同じ種類の別のノズルに交換する。例えば、特開２０１２−２４８８１５号公報には、部品実装機の一例が開示されている。

従来の部品実装機では、部品実装機に異常が検出された場合に、ヘッドに装着されるノズルを同一種類のノズルに交換する。一方、部品実装機では、ノズルに欠損等の異常が生じていなくても、正常な実装処理が実行されていない異常が検出されることがある。このような場合、ノズル自体には異常が生じていないため、同一種類のノズルに交換しても異常が解消しないこととなる。本明細書は、部品実装機の異常を好適に解消する技術を開示する。

本明細書に開示する部品実装機は、電子部品を基板に実装する。部品実装機は、部品供給位置で電子部品を受取ると共に、その受取った電子部品を基板上の所定の位置で解放する装着ツールと、複数種類の装着ツールを収容する収容部と、収容部に収容される複数種類の装着ツールの中から選択された１つの装着ツールを着脱可能に装着するヘッドと、ヘッドを部品供給位置と基板上の所定の位置との間で移動させる移動機構と、装着ツールに関連する異常を検出する異常検出部と、ヘッドに装着する装着ツールを選択する選択部であって、異常検出部で異常が検出されたときに、ヘッドに装着されている第１の種類の装着ツールと異なる第２の種類の装着ツールを選択可能とする、選択部と、を備える。

上記の部品実装機では、異常検出部は、装着ツールに関連する異常を検出する。また、選択部は、異常検出部が異常を検出すると、ヘッドに装着されている第１の種類の装着ツールとは異なる第２の種類の装着ツールを選択可能となっている。部品実装機で生じる種々の異常のなかには、ヘッドに装着される装着ツールの種類が適していないために生じる異常がある。このため、異なる種類の装着ツールをヘッドに装着することによって、このような部品実装機の異常を適切に解消することができ得る。

実施例１、２に係る部品実装機の概略構成を示す図。図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図。制御装置の機能を示すブロック図。実施例１において装着ヘッドに装着するノズルを交換する処理の一例を示すフローチャート。実施例２において装着ヘッドに装着するノズルを交換する処理の一例を示すフローチャート。

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。

本明細書に開示する部品実装機は、電子部品を実装した後の基板を撮影する撮影装置をさらに備えていてもよい。異常は、撮影画像から検出される基板上の電子部品の位置ずれを含んでいてもよい。第２の種類の装着ツールは、第１の種類の装着ツールより大きい電子部品を保持可能であってもよい。このような構成によると、異常検出部は、撮影画像から基板上の電子部品の位置ずれを検出する。電子部品の位置ずれは、ヘッドに装着されている装着ツールに対して、保持される電子部品が大きすぎる場合に発生することがある。このため、このような場合には大きい電子部品を保持可能な種類の装着ツールをヘッドに装着することによって、電子部品の位置ずれを回避することができる。第２の種類の装着ツールは、第１の種類の装着ツールより大きい電子部品を保持可能である。すなわち、選択部は、より大きい電子部品を保持可能な種類の装着ツールを選択し、選択された第２の種類の装着ツールに交換することによって、電子部品の位置ずれの発生を抑制することができる。

本明細書に開示する部品実装機は、電子部品を部品供給位置から基板上の所定の位置に向かって移動中の装着ツール及び当該電子部品を撮影する撮影装置をさらに備えていてもよい。異常は、撮影画像から検出される移動中の当該電子部品の姿勢ずれを含んでいてもよい。第２の種類の装着ツールは、第１の種類の装着ツールより大きい電子部品を移動可能であってもよい。このような構成によると、異常検出部は、撮影画像から移動中の電子部品の姿勢ずれを検出する。このような位置ずれは、ヘッドに装着されている装着ツールに対して、移動される電子部品が大きすぎる場合に発生することがある。選択部は、ヘッドに装着されている装着ツールより大きい電子部品を移動可能な種類の装着ツールを選択し、選択された第２の種類の装着ツールに交換することによって、移動中の電子部品の姿勢ずれの発生を抑制することができる。

本明細書に開示する部品実装機は、ヘッドに装着される装着ツールの交換処理を制御する制御部をさらに備えていてもよい。制御部は、選択部が第２の種類の装着ツールを選択した場合であって、収容部に第２の種類の装着ツールを収容しているときは、ヘッドに当該第２の種類の装着ツールが装着されるように交換処理を実行してもよい。このような構成によると、制御部は、選択部が異なる種類の装着ツールを選択すると、その装着ツールをヘッドに装着させる。このため、作業者が装着ツールの交換を行わなくても、部品実装機によって装着ツールの交換を行うことで、異常を解消することができる。

本明細書に開示する部品実装機では、異常検出部は、当該部品実装機の実装処理が継続可能である第１の種類の異常と、当該部品実装機の実装処理が継続不能となる第２の種類の異常とを検出してもよい。選択部は、異常検出部で検出された異常が第１の種類の異常のときに、ヘッドに装着されている第１の種類の装着ツールと異なる第２の種類の装着ツールを選択可能としてもよい。このような構成によると、選択部は、実装処理が継続可能である第１の種類の異常が検出されたときに、ヘッドに装着されている第１の種類の装着ツールとは異なる第２の種類の装着ツールを選択可能となる。このため、実装処理が継続可能なうちに装着ツールを交換することによって、実装処理が継続可能なうちに部品実装機の異常が解消され、実装処理が継続不能となる異常事態の発生を抑制することができる。

（実施例１）
以下、実施例に係る部品実装機１０について説明する。部品実装機１０は、回路基板２に電子部品４を実装する装置である。部品実装機１０は、電子部品装着装置やチップマウンタとも称される。通常、部品実装機１０は、はんだ印刷機及び基板検査機といった他の基板作業機と共に併設され、一連の実装ラインを構成する。

図１、図２に示すように、部品実装機１０は、複数の部品フィーダ１２と、フィーダ保持部１４と、装着ヘッド１６と、上面撮影カメラ２２と、側面撮影ユニット２４と、装着ヘッド１６と上面撮影カメラ２２と側面撮影ユニット２４を移動させる移動装置１８と、基板コンベア２０と、ノズル収容部３０と、ノズルホルダ３２と、下面撮影カメラ３４と、制御装置４０と、タッチパネル４２を備える。部品実装機１０の外部には、部品実装機１０と通信可能に構成されたＰＣ８が配置されている。各々の部品フィーダ１２は、複数の電子部品４を収容している。部品フィーダ１２は、フィーダ保持部１４に着脱可能に取り付けられ、装着ヘッド１６へ電子部品４を供給する。部品フィーダ１２の具体的な構成は特に限定されない。各々の部品フィーダ１２は、例えば、巻テープ上に複数の電子部品４を収容するテープ式フィーダ、トレイ上に複数の電子部品４を収容するトレイ式フィーダ、又は、容器内に複数の電子部品４をランダムに収容するバルク式フィーダのいずれであってもよい。

フィーダ保持部１４は、複数のスロットを備えており、複数のスロットのそれぞれには部品フィーダ１２を着脱可能に設置することができる。フィーダ保持部１４は、部品実装機１０に固定されたものであってもよいし、部品実装機１０に対して着脱可能なものであってもよい。

装着ヘッド１６は、電子部品４を吸着するノズル６を有する。ノズル６は、装着ヘッド１６に着脱可能に取り付けられている。装着ヘッド１６は、ノズル６をＺ方向（ここでは鉛直方向）に移動可能であり、部品フィーダ１２や回路基板２に対して、ノズル６を接近及び離反させる。装着ヘッド１６は、部品フィーダ１２から電子部品４をノズル６によって吸着すると共に、ノズル６に吸着された電子部品４を回路基板２上に装着することができる。なお、装着ヘッド１６は、単一のノズル６を有するものに限られず、複数のノズル６を有するものであってもよい。

移動装置１８は、部品フィーダ１２と回路基板２との間で装着ヘッド１６、上面撮影カメラ２２及び側面撮影ユニット２４を移動させる。一例ではあるが、本実施例の移動装置１８は、移動ベース１８ａをＸ方向及びＹ方向に移動させるＸＹロボットであり、移動ベース１８ａに対して装着ヘッド１６、上面撮影カメラ２２及び側面撮影ユニット２４が固定されている。なお、装着ヘッド１６は、移動ベース１８ａに固定されるものに限られず、移動ベース１８ａに着脱可能に取り付けられるものであってもよい。

上面撮影カメラ２２は、移動ベース１８ａに固定されており、移動ベース１８ａと一体的に移動する。上面撮影カメラ２２は、その撮影方向が下方に向かうように配置されており、回路基板２の上面を撮像する。カメラには、例えばＣＣＤカメラが用いられる。上面撮影カメラ２２によって撮像された画像の画像データは、メモリ５０の撮影画像記憶部５２（図３参照）に記憶される。

側面撮影ユニット２４は、移動ベース１８ａに固定されており、移動ベース１８ａと一体的に移動する。側面撮影ユニット２４は、カメラ支持部２６と、側面撮影カメラ２８を備える。カメラ支持部２６は、移動ベース１８ａに固定されている。側面撮影カメラ２８は、カメラ支持部２６の下方に固定されている。側面撮影カメラ２８は、その撮影方向が側方に向かうように配置されており、ノズル６の先端部分を側方から撮影する。すなわち、側面撮影カメラ２８は、ノズル６が電子部品４を吸着した状態のとき、ノズル６に吸着された電子部品４の側面とノズル６の先端部分の側面を撮影する。カメラには、例えばＣＣＤカメラが用いられる。側面撮影カメラ２８によって撮像された画像の画像データは、メモリ５０の撮影画像記憶部５２（図３参照）に記憶される。

基板コンベア２０は、回路基板２の搬入、位置決め、及び搬出を行う装置である。一例ではあるが、本実施例の基板コンベア２０は、一対のベルトコンベアと、回路基板２を下方から支持する支持装置（図示省略）とを有する。

ノズル収容部３０は、部品フィーダ１２と基板コンベア２０（詳細には、一対の基板コンベア２０のうち部品フィーダ１２側に設置される基板コンベア２０）との間に配置されている。ノズル収容部３０は、複数のノズル６を収容可能であり、装着ヘッド１６との間でノズル６の受け渡しを行う。複数のノズル６は、ノズル収容部３０に取り付けられたノズルホルダ３２に収容されている。ノズルホルダ３２には、複数種類のノズル６が収容可能となっている。ノズルホルダ３２は、ノズル収容部３０に対して着脱可能であり、例えば作業者がノズルホルダ３２のノズル６を交換するときに、ノズル収容部３０から取り外される。

下面撮影カメラ３４は、部品フィーダ１２と基板コンベア２０（詳細には、一対の基板コンベア２０のうち部品フィーダ１２側に設置される基板コンベア２０）との間に配置されている。下面撮影カメラ３４は、その撮影方向が上方に向かうように配置されており、電子部品４を吸着した状態のノズル６を下方から撮像する。すなわち、下面撮影カメラ３４は、ノズル６が電子部品４を吸着した状態のとき、ノズル６に吸着された電子部品４の下面を撮影する。カメラには、例えばＣＣＤカメラが用いられる。下面撮影カメラ３４によって撮像された画像の画像データは、メモリ５０の撮影画像記憶部５２（図３参照）に記憶される。

図３に示すように、制御装置４０は、メモリ５０とＣＰＵ６０を含むコンピュータを用いて構成されている。メモリ５０には撮影画像記憶部５２及びずれ量記憶部５４が設けられている。

撮影画像記憶部５２は、上面撮影カメラ２２によって撮影された撮影画像、側面撮影カメラ２８によって撮影された撮影画像、下面撮影カメラ３４によって撮影された撮影画像を時系列順に記憶している。上面撮影カメラ２２によって撮影された撮影画像は、例えば、回路基板２の上面及び回路基板２上に実装された電子部品４の上面を撮影した画像である。側面撮影カメラ２８によって撮影された撮影画像は、例えば、ノズル６に吸着された状態の電子部品４の側面及びノズル６の先端部分の側面を撮影した画像である。下面撮影カメラ３４によって撮影された撮影画像は、例えば、ノズル６に吸着された状態の電子部品４の下面を撮影した画像である。

ずれ量記憶部５４は、後述の算出部６２で算出された電子部品４の実装位置のずれ量や、ノズル６に吸着された電子部品４の吸着姿勢のずれ量及び吸着位置のずれ量を記憶している。ずれ量記憶部５４は、撮影画像記憶部５２に記憶される撮影画像と対応付けてずれ量を記憶している。

メモリ５０には演算プログラムが記憶されており、ＣＰＵ６０が当該演算プログラムを実行することで、ＣＰＵ６０は算出部６２、異常検出部６４及び選択部６６として機能する。

算出部６２は、撮影画像記憶部５２に記憶される撮影画像に対して、撮影画像内の電子部品４の位置のずれ量を算出する。具体的には、算出部６２は、撮影画像内の電子部品４と、予めメモリ５０に記憶された電子部品４の実装位置（すなわち、正常に実装処理が行われたときの実装位置（以下、正常位置ともいう））を比較することによって、実際に実装された電子部品４の実装位置の正常位置からのずれ量を算出する。

異常検出部６４は、算出部６２で算出されたずれ量に基づいて、撮影画像内の電子部品４に異常な位置ずれが生じているが否かを検出する。具体的には、異常検出部６４は、予めメモリ５０に記憶された閾値を基準として異常な位置ずれが生じているか否かを検出する。本実施例では、閾値として、電子部品４の実装位置が製品として不良品とはならない範囲（以下、許容範囲ともいう）か否かを決定するために設定される第１の閾値と、電子部品４の実装位置が許容範囲内である場合において、実装位置の正常位置からのずれが異常か否かを判断するための第２の閾値（＜第１の閾値）をメモリ５０に記憶している。すなわち、電子部品４のずれ量が第１の閾値を超えると製品が不良品となる異常であり、電子部品４のずれ量が第１の閾値以内であれば製品が不良品とはならない。ただし、電子部品４のずれ量が第２の閾値を超えると、製品としては不良品とならないが、実装位置としては異常が生じていることとなる。異常検出部６４は、算出部６２で算出されたずれ量が、第１の閾値以内であるか否か、及び第２の閾値以上であるか否かを判定することによって、電子部品４の実装位置に異常なずれが生じているが否かを検出する。

選択部６６は、異常検出部６４で検出された検出結果に基づいて、ノズル収容部３０に収容される複数のノズル６から装着ヘッド１６に装着するノズル６を選択する。上述したように、ノズル収容部３０には複数種類のノズル６が収容されているため、選択部６６は装着ヘッド１６に装着するノズル６の種類を選択することとなる。具体的には、選択部６６は、装着ヘッド１６に装着されているノズル６と同一種類のノズル６を選択するか、異なる種類のノズル６を選択するかを決定する。

タッチパネル４２は、作業者に各種の情報を提供する表示装置であると共に、作業者からの指示や情報を受け付けるユーザインターフェースである。例えば、タッチパネル４２は、異常検出部６４によるノズル６の異常に関する検出結果や、選択部６６で選択されたノズル６の種類を、作業者に対して表示することができる。

図４は、装着ヘッド１６に装着するノズル６を交換する処理の一例を示すフローチャートである。部品実装機１０では、電子部品４を回路基板２上に実装した実装位置が製品として不良品となる位置であったとき、実装処理が停止される。換言すると、実装位置が許容範囲内である場合には、実装処理が継続される。しかしながら、実装処理が継続可能な場合であっても、電子部品４の実装位置が正常である場合と、許容範囲内であるものの、正常位置からずれている異常な場合（以下、このようなずれを「許容範囲内の異常な位置ずれ」ともいう）がある。許容範囲内の異常な位置ずれが生じる原因としては様々な理由が考えられるが、例えば、ノズル６に起因した原因が挙げられる。ノズル６に起因した原因としては、例えば、用いたノズル６自体に何らかの不具合があった場合や、用いたノズル６の種類がその電子部品４を吸着して実装位置まで移動させるために適切でなかった場合等を挙げることができる。以下では、電子部品４の実装位置のずれ量に基づいて、装着ヘッド１６に装着するノズル６を交換する手順について説明する。なお、以下の説明では、許容範囲内の異常な位置ずれが検出された（後述のステップＳ２０でＹＥＳと判定された）後、同一種類のノズル６に交換した回数をｉ回（ｉは０又は１）とする。すなわち、本実施例では、許容範囲内の異常な位置ずれが検出された場合、まずは同一種類のノズル６に交換する。同一種類のノズル６に交換してもさらに許容範囲内の異常な位置ずれが発生する場合に、異なる種類のノズル６に交換する。したがって、異なる種類のノズル６に交換するか否かを判断するために、同一種類のノズル６に交換した回数ｉをメモリ５０に記憶している。

図４に示すように、まず、制御装置４０は、上面撮影カメラ２２を用いて、回路基板２の上面と、回路基板２上に実装された電子部品４の上面を撮影する（Ｓ１２）。上面撮影カメラ２２による撮影処理は、以下の手順で実行される。まず、制御装置４０は、上面撮影カメラ２２の光軸が所定の座標（回路基板２の上面に設定された基準位置）と一致するように移動ベース１８ａを移動させる。所定の座標は、例えば、回路基板２上の正常位置に電子部品４が実装された場合における電子部品４の中心の座標である。次いで、制御装置４０は、上面撮影カメラ２２に回路基板２の上面及び電子部品４の上面を撮影させる。撮影された画像データは、撮影画像記憶部５２に記憶される。

次に、算出部６２は、ステップＳ１２で撮影された撮影画像に対して、電子部品４の実装位置のずれ量を算出する（Ｓ１４）。具体的には、算出部６２は、予めメモリ５０に記憶された電子部品４の正常位置と、撮影画像内の電子部品４の位置を比較して、電子部品４の実装位置の正常位置からのずれ量を算出する。電子部品４の実装位置のずれ量は、例えば、Ｘ方向のずれ量ΔＸと、Ｙ方向のずれ量ΔＹと、回転方向のずれ量Δθの３つパラメーラを用いて算出される。算出されたずれ量（ΔＸ，ΔＹ，Δθ）は、ずれ量記憶部５４に記憶される。

次に、異常検出部６４は、ステップＳ１４で算出されたずれ量が第１の閾値以内であるか否かを判定する（Ｓ１６）。第１の閾値は、例えば、電子部品４の実装位置が許容範囲内となる範囲において、Ｘ方向の値（ΔＸ１）、Ｙ方向の値（ΔＹ１）及び回転方向の値（Δθ１）を組み合わせて設定されている。そして、ステップＳ１４で算出されたずれ量（ΔＸ，ΔＹ，Δθ）のいずれかが、第１の閾値であるΔＸ１，ΔＹ１，Δθ１のいずれかを超えるか否かを判定する。ステップＳ１４で算出されたずれ量が第１の閾値以内でない場合（ステップＳ１６でＮＯの場合）、異常検出部６４は、電子部品４が製品として不良品となる位置に実装されたと判定し、部品実装機１０の実装処理を停止する（Ｓ１８）。したがって、ステップＳ１４で算出されたずれ量を表す３つのパラメータΔＸ，ΔＹ，Δθのいずれかが、対応する第１の閾値であるΔＸ１，ΔＹ１，Δθ１を超えると、実装処理が停止されることとなる。その後、ステップＳ２２に進む。なお、ステップＳ２２の処理については後述する。

一方、ステップＳ１４で算出されたずれ量が第１の閾値以内である場合（ステップＳ１６でＹＥＳの場合、すなわち、ΔＸ，ΔＹ，Δθのいずれもが第１の閾値ΔＸ１，ΔＹ１，Δθ１以内である場合）、異常検出部６４は、電子部品４が製品として不良品とならない位置に実装されたと判定する。次いで、異常検出部６４は、ステップＳ１４で算出されたずれ量が第２の閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ２０）。第２の閾値は、電子部品４の実装位置が正常か否かを判定するために設定され、Ｘ方向の閾値ΔＸ２、Ｙ方向の閾値ΔＹ２及び回転方向の閾値Δθ２を有している。したがって、ステップＳ２０では、異常検出部６４は、ステップＳ１４で算出された電子部品４のずれ量が正常であるか否かを判定する。具体的には、ステップＳ１４で算出されたＸ方向の値ΔＸ、Ｙ方向の値ΔＹ及び回転方向の値Δθの全ての値が第２の閾値未満ΔＸ２，ΔＹ２，Δθ２である場合、ずれ量は第２の閾値未満であると判定される。一方、Ｘ方向の値ΔＸ、Ｙ方向の値ΔＹ及び回転方向の値Δθのうちの１つ以上の値が第２の閾値以上である場合、ずれ量は第２の閾値以上であると判定される。

ステップＳ１４で算出されたずれ量が、第２の閾値以上でない場合（ステップＳ２０でＮＯの場合）、異常検出部６４は、電子部品４の実装位置が正常であると判定する。すなわち、現在装着ヘッド１６に装着されているノズル６を用いて行われる電子部品４の実装処理は正常であるため、別のノズル６に交換する必要がない。このため、ノズル６は交換されない。また、上記のステップＳ１８で部品実装機１０の実装処理が停止された場合には、実装処理自体が停止されるため、ノズル６は交換されない。したがって、ステップＳ１８で部品実装機１０の実装処理が停止された場合と、ずれ量が第２の閾値以上でない場合（ステップＳ２０でＮＯの場合）には、同一種類のノズル６に交換した回数を０（ｉ＝０）とする（Ｓ２２）。その後、図４に示す処理を終了する。

一方、ステップＳ１４で算出されたずれ量が、第２の閾値以上である場合（ステップＳ２０でＹＥＳの場合）、異常検出部６４は、電子部品４の実装位置に許容範囲内の異常な位置ずれが生じていると判定する。次いで、異常検出部６４は、許容範囲内の異常な位置ずれが発生した後、同一種類のノズル６に交換した回数ｉが１であるか否かを判定する（Ｓ２４）。前回の処理において、同一種類のノズル６に交換する処理を行っていた場合、同一種類のノズル６に交換した回数ｉは１となっている。したがって、ステップＳ２４では、異常検出部６４は、連続して同一種類のノズル６を用いて実装処理を行ったか否かを判定している。

ｉ＝１でない場合（ステップＳ２４でＮＯの場合）、すなわち、同一種類のノズル６を用いて許容範囲内の異常な位置ずれが連続して発生していない場合、選択部６６は、ノズル収容部３０に収容される複数のノズル６から、現在装着ヘッド１６に装着されているノズル６と同一種類のノズル６を選択する（Ｓ２６）。位置ずれが生じている原因として、現在装着ヘッド１６に装着されているノズル６自体に不具合が生じている可能性がある。この場合、現在装着ヘッド１６に装着されているノズル６と同一種類の別のノズル６を用いて実装処理を実行すれば、位置ずれは解消される。そこで、選択部６６は、まずは同一種類の別のノズル６を選択する。

次に、制御装置４０は、ステップＳ２６で選択されたノズル６（すなわち、同一種類の別のノズル６）が装着ヘッド１６に装着されるように、装着ヘッド１６に装着するノズル６を交換する（Ｓ２８）。その後、制御装置４０はｉ＝１とカウントし、メモリ５０に記憶させる（Ｓ３０）。

一方、ｉ＝１である場合（ステップＳ２４でＹＥＳの場合）、すなわち、連続して同一種類のノズル６を用いて実装処理を実行した場合、選択部６６は、ノズル収容部３０に収容される複数のノズル６から、現在装着ヘッド１６に装着されているノズル６とは異なる種類のノズル６を選択する（Ｓ３２）。具体的には、選択部６６は、現在装着ヘッド１６に装着されているノズル６の径寸法とは異なる径寸法を有するノズル６を選択する。さらに詳細には、選択部６６は、現在装着ヘッド１６に装着されているノズル６の径寸法より大きい径寸法を有するノズル６を選択する。ここではｉ＝１であるため、連続して同一種類のノズル６を用いて実装処理を行った結果、電子部品４の実装位置の許容範囲内の異常な位置ずれが連続して生じている。このため、ノズル６自体に問題は無く、ノズル６の種類が電子部品４の実装処理に適していないために異常な位置ずれが生じている可能性が高い。特に、現在装着されているノズル６に対して、電子部品４が大きすぎる可能性が高い。したがって、選択部６６は、現在装着ヘッド１６に装着されているノズル６の径寸法より大きい径寸法を有するノズル６（すなわち、より大きな吸着力を発生させるノズル６）を選択する。

次に、制御装置４０は、ステップＳ３２で選択されたノズル６（すなわち、異なる種類のノズル６）が装着ヘッド１６に装着されるように、装着ヘッド１６に装着するノズル６を交換する（Ｓ３４）。その後、制御装置４０はｉ＝０とし、メモリ５０に記憶させる（Ｓ３６）。

本実施例では、電子部品４の実装位置に許容範囲内の異常なずれが連続して生じている場合に、現在装着ヘッド１６に装着されているノズル６の径寸法より大きい径寸法を有するノズル６に交換する。上述したように、電子部品４の実装位置のずれは、現在装着されているノズル６に対して、電子部品４が大きすぎる場合に発生しやすい。この場合、ノズル６の移動加速度を小さくすることによって電子部品４の実装位置の位置ずれを解消することもできるが、ノズル６の移動加速度を小さくすると、実装処理の時間が長くなるという問題が生じる。本実施例では、ノズル６の移動速度を遅くすることなく径寸法の大きなノズル６に交換することで、電子部品４の実装位置の許容範囲内の異常な位置ずれを解消することができる。また、電子部品４の実装位置が許容範囲内のうちに適切な種類のノズル６に交換されるため、許容範囲を超える位置ずれが生じて実装処理が停止することを未然に防止することができる。

なお、本実施例では、ステップＳ３２において、選択部６６は、現在装着ヘッド１６に装着されているノズル６の径寸法より大きい径寸法を有するノズル６を選択しているが、このような構成に限定されない。ノズル収容部３０に収容される複数のノズル６から、実装する電子部品４を移動可能な種類のノズル６であって、かつ、現在装着ヘッド１６に装着されているノズル６とは異なる種類のノズル６を選択すればよく、選択部６６が選択するノズル６の径寸法を大きくする必要な必ずしもない。ノズル収容部３０には、所望の種類のノズル６が収容されていない場合がある。ノズル収容部３０に収容される複数のノズル６から適宜選択することによって、制御装置４０は、実装処理を停止することなく、現在装着ヘッド１６に装着されているノズル６と異なる種類のノズル６に交換することができる。

また、本実施例では、ステップＳ２４においてｉ＝１である場合に、選択部６６は異なる種類のノズル６を選択していたが、このような構成に限定されない。例えば、ｉを２以上に設定してもよい。すなわち、最初に許容範囲内の異常な位置ずれが検出された後、連続して所定の回数（すなわち、３回以上の所定の回数）に亘り同一種類の別のノズル６に交換しても実装位置に許容範囲内の異常な位置ずれが生じた場合に、選択部６６は異なる種類のノズル６を選択してもよい。また、選択部６６が異なる種類のノズル６を選択する条件としては、同一種類の別のノズル６に交換したときに連続して実装位置に許容範囲内の異常な位置ずれが生じた場合に限られない。例えば、複数回に亘り同一種類の別のノズル６に交換したときに、所定の頻度以上で実装位置に許容範囲内の異常な位置ずれが生じた場合に、選択部６６が異なる種類のノズル６を選択してもよい。

また、本実施例では、ノズル６に吸着させて電子部品４を移動しているが、このような構成に限定されない。電子部品４を部品フィーダ１２から回路基板２上の所定の位置まで移動できればよく、例えば、電子部品４を把持する把持装置（把持ツール）によって電子部品４を移動してもよい。この場合、部品実装機は、複数種類の把持ツール（すなわち、把持力の異なる複数種類の把持ツール）を収容するツール収容部を備え、電子部品４の実装位置に異常が生じたときに、装着ヘッドに装着されている把持ツールをツール収容部に収容されている把持ツールと交換すればよい。

また、本実施例では、ステップＳ２８及びステップＳ３４において、制御装置４０が、装着ヘッド１６に装着されているノズル６を選択部６６で選択されたノズル６に交換しているが、このような構成に限定されない。例えば、選択されたノズル６に交換する処理を制御装置４０が行うことなく、選択部６６の選択結果をタッチパネル４２に表示してもよい。これによって、作業者は、選択部６６の選択結果を知ることができ、すなわち、ノズル６を交換したほうがよい状態であることを知ることができる。上述したように、許容範囲内の異常な位置ずれが生じても、実装処理が継続不能になるわけではない。このため、すぐにノズル６を交換するか否かを作業者が決定し、適宜のタイミングでノズル交換を行うようにしてもよい。

（実施例２）
上記の実施例１では、回路基板２上に実装された電子部品４の位置ずれを検出し、装着ヘッド１６に装着するノズル６の種類を選択していたが、このような構成に限定されない。例えば、ノズル６によって電子部品４を移動している状態を撮影した撮影画像から、ノズル６による電子部品４の吸着姿勢のずれを検出し、装着ヘッド１６に装着するノズル６の種類を選択してもよい。なお、本実施例では、算出部６２及び異常検出部６４で実行される処理が実施例１と相違しており、その他の処理は実施例１と同一である。このため、実施例１と同一の処理については、その説明を省略する。

図５は、本実施例における装着ヘッド１６に装着するノズル６を交換する処理の一例を示すフローチャートである。本実施例では、ノズル６に電子部品４を吸着したときの電子部品４の吸着姿勢に基づいて異常が生じているか否かを判定している。より詳細には、電子部品４の吸着姿勢が正常な姿勢より大きくずれている場合に実装処理を停止し、電子部品４の吸着姿勢が許容範囲ではあるがそのばらつきが大きいときに異なる種類のノズル６に交換している。

図５に示すように、まず、制御装置４０は、側面撮影カメラ２８を用いて、ノズル６に吸着された状態の電子部品４を側方から撮影する（Ｓ４２）。側面撮影カメラ２８による撮影処理は、以下の手順で実行される。まず、制御装置４０は、ノズル６が部品フィーダ１２から供給される電子部品４の上方に位置するように、移動ベース１８ａを移動する。次いで、制御装置４０は、装着ヘッド１６を下方に移動させ、ノズル６によって電子部品４を吸着させる。次いで、制御装置４０は、電子部品４を吸着した状態のまま、側面撮影カメラ２８の撮影領域内に電子部品４の側面とノズル６の先端部分の側面が位置するように、装着ヘッド１６を上方に移動させる。そして、制御装置４０は、側面撮影カメラ２８にノズル６に吸着された状態の電子部品４の側面及びノズル６の先端部分の側面を撮影させる。撮影された画像データは、メモリ５０に記憶される。

次に、算出部６２は、ステップＳ４２で撮影された撮影画像に対して、電子部品４の吸着姿勢のずれ量を算出する（Ｓ４４）。具体的には、算出部６２は、予めメモリ５０に記憶された電子部品４の正常な吸着姿勢と、撮影画像内の電子部品４の吸着姿勢を比較して、電子部品４の吸着姿勢のずれ量を算出する。電子部品４の吸着姿勢のずれ量は、例えば、Ｘ方向のずれ量ΔＸと、Ｚ方向のずれ量ΔＺと、ＸＺ平面における回転方向のずれ量Δθの３つパラメーラを用いて算出される。算出されたずれ量は、ずれ量記憶部５４に記憶される。

次に、異常検出部６４は、ステップＳ４４で算出されたずれ量が第３の閾値以内であるか否かを判定する（Ｓ４６）。電子部品４の吸着姿勢が大きくずれていると、電子部品４の移動中に電子部品４を吸着した状態を維持できなかったり、電子部品４が許容範囲を超えた位置に実装されたりする。第３の閾値は、移動中に電子部品４を吸着した状態を維持することができ、かつ、電子部品４の実装位置が許容範囲内となるように、Ｘ方向の値ΔＸ３、Ｚ方向の値ΔＺ３及び回転方向の値Δθ３を設定する。

ステップＳ４４で算出されたずれ量が第３の閾値以内でない場合（ステップＳ４６でＮＯの場合）、異常検出部６４は、実装処理を継続不能であると判定し、部品実装機１０の実装処理を停止する（Ｓ４８）。そして、図５に示す処理を終了する。

一方、ステップＳ４４で算出されたずれ量が第３の閾値以内である場合（ステップＳ４６でＹＥＳの場合）、異常検出部６４は、実装処理を継続可能であると判定する。次いで、算出部６２は、ステップＳ４４で算出されたずれ量を含む直近のｎ回分（ｎは１以上の自然数）のずれ量について分散σを算出する（Ｓ５０）。直近のｎ−１回分のずれ量は、ずれ量記憶部５４に記憶されている。算出部６２は、ずれ量記憶部５４から直近のｎ−１回分のずれ量を取得し、ステップＳ４４で算出されたずれ量と直近のｎ−１回分のずれ量について分散σを算出する。

次に、異常検出部６４は、ステップＳ４６で算出された分散σが第４の閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ５２）。第４の閾値は、電子部品４の吸着姿勢に異常なばらつきが生じているか否かを判定するために設定される。したがって、ステップＳ５２では、異常検出部６４は、電子部品４の吸着姿勢に異常なばらつきが生じているか否かを判定する。

ステップＳ５０で算出された分散σが第４の閾値以上でない場合（ステップＳ５２でＮＯの場合）、異常検出部６４は、直近のｎ回分の電子部品４の吸着姿勢のずれ量に異常なばらつきが生じておらず、電子部品４がノズル６に安定して吸着されていると判定する。このため、ノズル６を交換することなく、図５に示す処理を終了する。

一方、ステップＳ５０で算出された分散σが第４の閾値以上である場合（ステップＳ５２でＹＥＳの場合）、異常検出部６４は、直近のｎ回分の電子部品４の吸着姿勢のずれ量にばらつきあり、電子部品４がノズル６に安定して吸着されていないと判定する。そこで、選択部６６は、ノズル収容部３０に収容される複数のノズル６から、現在装着ヘッド１６に装着されているノズル６と異なる種類のノズル６を選択する（Ｓ５４）。具体的には、選択部６６は、現在装着ヘッド１６に装着されているノズル６の径寸法とは異なる径寸法を有するノズル６を選択する。さらに詳細には、選択部６６は、現在装着ヘッド１６に装着されているノズル６の径寸法より大きい径寸法を有するノズル６を選択する。そして、制御装置４０は、ステップＳ５４で選択されたノズル６（すなわち、異なる種類のノズル６）が装着ヘッド１６に装着されるように、装着ヘッド１６に装着するノズル６を交換する（Ｓ５６）。

なお、本実施例では、電子部品４の吸着姿勢のずれ量の直近のｎ回分の分散σを算出し、分散σの大きさ（すなわち、吸着姿勢のずれ量のばらつき）に基づいて異なる種類のノズル６を選択するか否かを判定しているが、このような構成に限定されない。例えば、実施例２において、ステップＳ４４で算出した電子部品４の吸着姿勢のずれ量に対して、実施例１の処理方法と同様に判定してもよい。すなわち、電子部品４の吸着姿勢のずれ量が所定の値（実施例１の第２の閾値に相当）以上であったときに同一種類の別のノズル６にまず交換し、同一種類のノズル６を用いて連続して電子部品４の吸着姿勢に所定の値以上のずれが生じたときに、異なる種類のノズル６に交換してもよい。同様に、実施例１の電子部品４の実装位置の位置ずれに対しても、実施例２の処理方法（すなわち、分散（実装位置の安定性）を用いて判定する方法）を適用してもよい。

また、上述の実施例１では、回路基板２上に実装された電子部品４のずれを検出し、上述の実施例２では、ノズル６による電子部品４の吸着姿勢のずれを検出して、装着ヘッド１６に装着するノズル６の種類を選択していたが、このような構成に限定されない。例えば、下面撮影カメラ３４によって撮影された撮影画像からノズル６に吸着された状態の電子部品４のずれを検出して、装着ヘッド１６に装着するノズル６の種類を選択してもよい。この場合には、算出部６２は、下面撮影カメラ３４によって撮影された撮影画像に基づいて、ノズル６に吸着された状態の電子部品４のＸ方向のずれと、Ｙ方向のずれと、回転方向のずれを算出できる。そして、算出部６２で算出された電子部品４のずれ量（すなわち、ノズル６に吸着された状態の電子部品４の吸着位置のずれ量）に基づいて、装着ヘッド１６に装着するノズル６の種類を選択してもよい。また、下面撮影カメラ３４の撮影画像から検出される電子部品４の吸着位置のずれと、上面撮影カメラ２２の撮影画像から検出される電子部品４の実装位置のずれを組み合わせて、装着ヘッド１６に装着するノズル６の種類を選択してもよい。例えば、下面撮影カメラ３４の撮影画像から電子部品４の吸着位置のずれが検出されると、検出されたずれ量分を補正して、電子部品４が回路基板２上に実装される。このように実装位置を補正した場合であっても、上面撮影カメラ２２の撮影画像から、電子部品４の実装位置のずれが検出されることがある。このような場合に、電子部品４に対してノズル６の種類が適していないと判定し、異なる種類のノズル６を選択してもよい。

また、本実施例では、制御装置４０のずれ量記憶部５４に記憶される直近のｎ−１回分の電子部品４の吸着姿勢のずれ量を用いて分散を算出しているが、このような構成に限定されない。例えば、電子部品４の吸着姿勢を撮影した画像をデータベースに蓄積し、これまでに生じた全ての電子部品４の吸着姿勢のずれを解析してエラーの発生確率を算出してもよい。解析の際には、当該部品実装機１０から取得した全てのデータを用いてもよいし、他の部品実装機１０から取得したデータを含んでいてもよい。これらのデータを解析するために、部品実装機１０は、ＡＩ等を用いた機械学習でエラーの発生確率を算出するように構築されていてもよい。そして、解析によってエラーの発生確率が高いと判断された場合に、異なる種類のノズル６に交換してもよい。また、データベースに蓄積されたデータを用いてエラーの発生確率を算出する際に用いるデータは、電子部品４の吸着姿勢を撮影した画像データに限定されない。実装処理に関連するものであれば利用することができ、例えば、回路基板２に実装された電子部品４の実装位置を撮影した画像データでもよいし、ノズル６に関する情報や部品フィーダ１２に関する情報であってもよい。

以上、本明細書に開示の技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

Claims

電子部品を基板に実装する部品実装機であって、
部品供給位置で前記電子部品を受取ると共に、その受取った前記電子部品を基板上の所定の位置で解放する装着ツールと、
複数種類の装着ツールを収容する収容部と、
前記収容部に収容される複数種類の前記装着ツールの中から選択された１つの装着ツールを着脱可能に装着するヘッドと、
前記ヘッドを前記部品供給位置と前記基板上の所定の位置との間で移動させる移動機構と、
前記装着ツールに関連する異常を検出する異常検出部と、
前記ヘッドに装着する前記装着ツールを選択する選択部であって、前記異常検出部で前記異常が検出されたときに、前記ヘッドに装着されている第１の種類の装着ツールと異なる第２の種類の装着ツールを選択可能とする、選択部と、を備える、部品実装機。
前記電子部品を実装した後の前記基板を撮影する撮影装置をさらに備えており、
前記異常は、撮影画像から検出される前記基板上の電子部品の位置ずれを含んでおり、
前記第２の種類の装着ツールは、前記第１の種類の装着ツールより大きい電子部品を保持可能である、請求項１に記載の部品実装機。
前記電子部品を前記部品供給位置から前記基板上の所定の位置に向かって移動中の前記装着ツール及び当該電子部品を撮影する撮影装置をさらに備えており、
前記異常は、撮影画像から検出される移動中の当該電子部品の姿勢ずれを含んでおり、
前記第２の種類の装着ツールは、前記第１の種類の装着ツールより大きい電子部品を移動可能である、請求項１に記載の部品実装機。
前記ヘッドに装着される前記装着ツールの交換処理を制御する制御部をさらに備えており、
前記制御部は、前記選択部が前記第２の種類の装着ツールを選択した場合であって、前記収容部に前記第２の種類の装着ツールを収容しているときは、前記ヘッドに当該第２の種類の装着ツールが装着されるように交換処理を実行する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の部品実装機。
前記異常検出部は、当該部品実装機の実装処理が継続可能である第１の種類の異常と、当該部品実装機の実装処理が継続不能となる第２の種類の異常とを検出し、
前記選択部は、前記異常検出部で検出された異常が第１の種類の異常のときに、前記ヘッドに装着されている第１の種類の装着ツールと異なる第２の種類の装着ツールを選択可能とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の部品実装機。