JP4809094B2 - 部品移載装置、表面実装機および部品検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸着ノズルによって電子部品を吸着し移載する移載装置、表面実装機および部品検査装置に関するものである。

従来、例えば表面実装機において、電子部品を部品供給部からプリント配線板上に移載するに当たっては、電子部品を吸着ノズルに吸着させ、この吸着ノズルを移動させることによって行っている。

前記吸着ノズルは、使用を繰り返すことによって吸着面が汚れることがあり、このような場合には、電子部品を吸着するときに吸着ミスを起こし易くなる。
このような吸着ノズルを備えた従来の部品移載装置には、吸着ノズルによって電子部品を移載するときに電子部品が正しく吸着ノズルに吸着されているか否か、正しい電子部品が吸着ノズルに吸着されているか否かなどを判別するための判別装置が設けられている。

従来のこの種の判別装置を装備した部品移載装置としては、例えば特許文献１に開示されているものがある。この特許文献１に示されている部品移載装置は、単体の吸着ノズルを側方から見た画像（吸着ノズル単体の画像）と、吸着ノズルが電子部品を吸着している状態でこれら両者を側方から見た画像（吸着状態の画像）とをそれぞれカメラによって撮像し、これらの画像に基づいて良否を判定する構成が採られている。

この良否判定は、前記吸着ノズル単体の画像から吸着ノズルの下端の位置を検出し、この下端の位置から予め記録されている電子部品の厚み分だけ下方に位置する判定位置に、前記吸着状態の画像から検出した電子部品の下端の位置が一致しているか否かを判別することによって行っている。
特開平６−４５７９０号公報

しかしながら、特許文献１に示されている部品移載装置の判別装置は、良否の判定を誤るおそれがあるという問題があった。これは、吸着ノズル単体の画像を撮像するときに吸着ノズルの吸着面に付着していた異物が画像中に吸着ノズルの一部として撮り込むことがあるからである。

このように異物が付着している吸着ノズルによって電子部品を吸着すると、電子部品が正常位置に較べて上下方向に傾いて吸着されることがある。このような状態を撮像した吸着状態の画像から求められる電子部品の下端の位置は、異物を撮り込んだ前記吸着ノズル単体の画像によって検出された吸着ノズルの下端の位置に、電子部品の記録上の厚みだけ下げた位置と一致する。
すなわち、この部品移載装置においては、電子部品が傾斜しているにもかかわらず判定結果は良となり、良否の判定を誤ることになる。

本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、吸着ノズル単体の画像を良否判定の基準とするに当たり、前記画像を吸着ノズルの汚損や異物付着のない状態で撮像することができる部品移載装置、表面実装機および部品検査装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明に係る部品移載装置は、電子部品を吸着する吸着ノズルと、前記吸着ノズルおよびこれに吸着された電子部品を側方から見た画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像した吸着ノズル単体の画像を基準とし、この基準画像と、前記吸着ノズルおよびこれに吸着された電子部品を側方から見た画像との比較により吸着ノズルおよびこれに吸着された電子部品の良否判定を行う画像処理手段とを備えた部品移載装置において、
吸着ノズルの移動可能範囲の内側に設けられ、吸着ノズルが上方から挿入される清掃部を有する清掃装置と、前記清掃装置により清掃された吸着ノズルを前記撮像手段によって撮像し基準画像を取得する画像取得手段とを備え、前記清掃装置の前記清掃部は、前記吸着ノズルを上方から挿入可能に形成された穴からなる空気清掃用の清掃室と、前記清掃室の下端部と清掃室外とを連通する排気通路と、前記清掃室の壁面であって、この清掃室内に挿入された吸着ノズルの下端部に臨んで開口する清掃用空気通路と、この清掃用空気通路および前記吸着ノズルの吸引用通路とに前記清掃室内へ空気が出るように加圧空気を供給し、前記吸引用通路から下方に向けて加圧空気を噴射させるとともに、前記吸着ノズルの側方に対して前記清掃用空気通路から加圧空気を噴射させる空気供給装置とを備えているものである。

請求項２に記載した発明に係る表面実装機は、請求項１に記載した部品移載装置によって実装用部品を部品供給部からプリント配線板上に移載する表面実装機であって、前記清掃装置は複数の清掃室を備え、これらの清掃室は、吸着ノズルを有する実装用ヘッドが複数設けられたヘッドユニットの各吸着ノズルと対応する位置に設けられているものである。

請求項３に記載した発明に係る部品検査装置は、請求項１に記載した部品移載装置によって被検査用電子部品を部品供給部から検査部に移載するものである。

本発明によれば、吸着ノズル単体の画像からなる基準画像は、清掃装置によって清掃された単体の吸着ノズルを側方から見た画像となる。このため、本発明に係る部品移載装置においては、吸着ノズルの正しい形状を基準画像として撮像することができるから、この基準画像を使用して行う良否判定の精度を向上させることができる。
この結果、本発明によれば、電子部品の吸着ミスの有無や、吸着した電子部品の正誤、吸着ノズル自体の異常の有無などの良否判定を正確に行うことができる部品移載装置を提供することができる。

また、本発明によれば、吸着ノズルに部品吸着時とは逆方向へ相対的に高圧の空気を噴射させるとともに、側方から高圧の空気を吹き付けることによって吸着ノズルを清掃することができる。この清掃は清掃装置以内で行われるため、吸着ノズルに付着していた異物が吸着ノズルの周囲に飛散することはない。このため、清掃時に他の吸着ノズルに異物が付着することを防ぎながら、吸着ノズルを充分に清掃することができる。

請求項２記載の発明によれば、複数の吸着ノズルを一度に清掃することができ、効率よく清掃を行うことができる。このため、単体の吸着ノズルを撮像するときに清掃を行う構成を採っているにもかかわらず、部品を移載する効率の向上を図りながら、充分に清掃を行うことができる。

請求項２記載の発明によれば、実装用部品の吸着ミスの有無や、吸着した実装用部品の正誤、吸着ノズル自体の異常の有無などの良否判定を正確に行うことができる表面実装機を提供することができる。

請求項３記載の発明によれば、被検査用電子部品の吸着ミスの有無や、吸着した被検査用電子部品の正誤、吸着ノズル自体の異常の有無などの良否判定を正確に行うことができる部品検査装置を提供することができる。

以下、本発明に係る部品移載装置を装備した表面実装機の一実施の形態を図１ないし図１１によって詳細に説明する。
図１は本発明に係る部品移載装置を装備した表面実装機の平面図、図２は要部を示す断面図、図３は撮像ユニットを示す正面図で、同図においては下方撮像部を破断した状態で描いてある。図４はブローステーションの正面図で、同図は清掃部を破断し、吸着ノズルを挿入した状態で描いてある。

図５は表面実装機の構成を示すブロック図、図６は吸着ノズル単体の画像を取得するときの動作を示すフローチャート、図７は部品吸着状態にある画像の取得から部品を実装するまでの動作を示すフローチャートである。図８は吸着ノズル単体の画像を示す図、図９は画像処理手段が行う画像処理を模式的に表した図、図１０は吸着ノズルが不良の場合の画像処理を模式的に表した図である。図１１は吸着ノズル単体の画像を取得するときの他の動作例を示すフローチャートである。

これらの図において、符号１で示すものは、この実施の形態による表面実装機を示す。この表面実装機１は、基台２と、この基台２の上にプリント配線板３を搬送するためのコンベア４と、基台２の両側部に位置する部品供給部５に装着された多数のテープフィーダー５ａ，５ａ‥‥と、これらのテープフィーダー５ａから実装用部品６（図２参照）をプリント配線板３上に移載するための部品移載装置７と、前記コンベア４やテープフィーダー５および部品移載装置７などの動作を制御するための制御装置８とを備えている。

前記部品移載装置７は、図１および図２に示すように、基台２の上でＹ軸方向に延びる２本の固定レール１１，１１と、Ｘ方向に延びる形状に形成され前記固定レール１１に移動自在に支持された支持部材１２と、この支持部材１２にＸ軸方向に移動自在に支持されたヘッドユニット１３と、実装用部品６の吸着状態を検出するための下方撮像ユニット１４および側方撮像ユニット１５（図２参照）と、後述するブローステーション１６（図４参照）などによって構成されている。
前記支持部材１２は、一方の固定レール１１に設けられたボールねじ軸１７に螺合するナット１７ａを備えており、ボールねじ軸１７がＹ軸サーボモータ１８により回転駆動されることによってＹ軸方向に往復動する。

前記ヘッドユニット１３は、図２に示すように、前記支持部材１２に設けられたガイド部材１９に支持されかつボールねじ軸２０に螺合しており、このボールねじ軸２０がＸ軸サーボモータ２１（図１参照）により回転駆動することによってＸ軸方向に往復動する。
また、このヘッドユニット１３は、図１および図３に示すように、複数の実装用ヘッド２２がＸ軸方向に等間隔おいて並ぶ状態で設けられている。この実施の形態によるヘッドユニット１３は、６本の実装用ヘッド２２が装備されている。

これらの実装用ヘッド２２は、図２に示すように、それぞれヘッドユニット１３のフレーム１３ａに対してＺ軸方向（上下方向）に移動可能に支持されるとともにＺ軸回りに回転可能に支持されており、下端部に実装用部品６を吸着するための吸着ノズル２３が設けられている。また、この実装用ヘッド２２は、ヘッドユニット１３に設けられた昇降駆動手段２４によってＺ軸方向に駆動し、ヘッドユニット１３に設けられた回転駆動手段２５によってＺ軸回りに回転させられる。

前記昇降駆動手段２４は、前記フレーム１３ａに回動自在に支持されて上下方向に延びるボールねじ軸２６と、このボールねじ軸２６の上端部を駆動するＺ軸サーボモータ２７と、ヘッドユニット１３に設けられて前記ボールねじ軸２６に螺合するナット部材２８などによって構成されている。
前記回転駆動手段２５は、Ｒ軸サーボモータ２９（図５参照）によってヘッドユニット１３を回動させる構成が採られており、前記フレーム１３ａに支持されている。

前記下方撮像ユニト１４は、吸着ノズル２３に吸着された実装用部品６の底面を撮像するためのもので、図３および図５に示すように、底面画像撮像用カメラ３１と、この底面画像撮像用カメラ３１の撮像範囲を囲みかつ上方に向けて拡がるように設けられた複数のＬＥＤからなる底面画像撮像用照明３２とを備えている。

この下方撮像ユニット１４が設けられる位置は、図１に示すように、平面視において、コンベア４と部品供給部５との間に位置付けられている。前記底面画像撮像用カメラ３１は、前記実装用ヘッド２２に吸着された実装用部品６の底面の反射画像を撮像する。また、この底面画像撮像用カメラ３１は、撮像した画像のデータを後述する制御装置８に送出する構成が採られている。

前記側方撮像ユニット１５は、吸着ノズル２３およびこれに吸着された実装用部品６を側方から撮像するためのもので、図２〜図５に示すように、前記部品移載装置７の支持部材１２から下方に延びるカメラ支持部材３３に取付けられた側面画像撮像用カメラ３４と、前記ヘッドユニット１３の下端部から下方に延びる保持部材３５に取付けられたＬＥＤからなる側面画像撮像用照明３６とから構成されている。この側方撮像ユニット１５によって、本発明でいう撮像手段が構成されている。

前記側面画像撮像用カメラ３４は、ラインセンサやエリアセンサなどからなり、光軸が表面実装機１の前方（図１においては下方）を指向する状態になるように装備されている。この実施の形態においては、このカメラ３４は、図３に示すように、Ｘ方向（同図においては左右方向）において前記下方撮像ユニット１４のカメラ３１と同位置に１個設けられている。

前記照明３６は、実装用ヘッド２２毎に設けられており、実装用ヘッド２２が前記カメラ３４の前方に位置することによって、実装用ヘッド２２を挟んで前記カメラ３４と対向する位置に位置付けられる。前記カメラ３４は、前記照明３６が光を照射する照明条件下において、吸着ノズル２３およびこれに吸着された実装用部品６を側方から撮像し、撮像した画像のデータを後述する制御装置８に送出する。

前記ブローステーション１６は、吸着ノズル２３を清掃するためのもので、図４に示すように、支持台４１の上に清掃部４２を搭載した構造が採られ、表面実装機１における吸着ノズル２３が移動可能な範囲の内側に設置されている。このブローステーション１６によって本発明でいう清掃装置が構成されている。

前記支持台４１は、清掃部４２をエアシリンダ４３によって昇降可能に支持している。４３ａはエアシリンダ４３のピストンロッドを示し、４３ｂは清掃部４２を昇降自在に保持するガイドロッドを示す。図４はエアシリンダ４３によって清掃部４２を最も高い位置に上昇させた状態で描いてあり、清掃部４２は、清掃を行わないときには同図に示す位置から下端４２ａがエアシリンダ４３の上面４３ｃに接触する位置に下降する。このように清掃部４２を下げることによって、清掃部４２の上方を実装用ヘッド２２が通過することができるようになり、清掃部４２が実装用ヘッド２２の移動経路を遮るようなことを防ぐことができる。

前記清掃部４２は、上方へ向けて開口する複数の穴からなる複数の清掃室４４と、これらの清掃室４４の下端部に接続された排気室４５とから形成されているとともに、空気を前記排気室４５内から清掃部４２の外に排出するフィルター４６が装着されている。このフィルター４６は、排気室４５の下方において空気を横方向に排出するものである。前記排気室４５から前記フィルター４６を通って清掃部４２の外に至る空気通路によって、本発明でいう排気通路が構成されている。

前記清掃室４４を形成する穴は、吸着ノズル２３を上方から挿入することができる内径と深さに形成されている。また、これらの清掃室４４の間隔は、ヘッドユニット２２に複数設けられた吸着ノズル２３，２３‥‥の間隔と一致するように形成されている。すなわち、これらの清掃室４４は、ヘッドユニット１３の各吸着ノズル２３と対応する位置に設けられている。この実施の形態によるブローステーション１６においては、４箇所に清掃室４４が形成されており、４本の吸着ノズル２３を同時に清掃室４４内に挿入することができるように構成されている。

各清掃室４４の内壁面には、図４に示すように、空気噴射口４７が形成されている。この実施の形態においては、この空気噴射口４７は、吸着ノズル２３と対向する上部と、これより下方に所定の間隔をおいて低くなる下部との二箇所に形成されている。また、これらの空気噴射口４７は、清掃部４２内を延びる空気孔（図示せず）と、清掃部４２から導出された空気管４８などからなる清掃用空気通路４９によって空気ポンプ５０に接続されている。前記清掃用空気通路４９の途中には、制御装置８によって動作が制御される開閉弁５１が設けられている。

前記空気ポンプ５０は、空気を加圧して前記清掃用空気通路４９に供給する。この空気ポンプ５０としては、専ら清掃するための空気を供給するものとして構成する他に、表面実装機１に高圧空気を供給する既存の空気供給源を利用することもできる。この実施の形態では、前記空気ポンプ５０から高圧空気をエゼクタポンプ５２に供給し、ここで生じた負圧をヘッドユニット１３の各吸着ノズル２３に導く構成が採られている。

このエゼクタポンプ５２は、図示してはいないが、内部の空気通路を切換えることにより吸着ノズル２３に吸着時に負圧を導いたり、部品開放時に相対的に低い圧力の正圧を供給したり、吸着ノズル２３の内部を清掃するために相対的に高圧の正圧を供給することができるものが用いられている。このエゼクタポンプ５２と前記空気ポンプ５０などによって本発明でいう空気供給装置５３が構成されている。

このブローステーション１６においては、前記開閉弁５１を開くとともに、エゼクタポンプ５２の動作を吸着ノズル２３から高圧の空気が吹き出すように切換え、空気ポンプ５０から高圧の空気を供給することによって、空気噴射口４７から清掃室４４内に高圧の空気を横方向から噴射するとともに、吸着ノズル２３の吸引用空気通路から清掃室４４内に高圧の空気を噴射する。前記横方向から噴射された高圧の空気によって、吸着ノズル２３の外面が清掃され、吸引用空気通路を通る高圧の空気によって、吸着ノズル２３内が清掃されることになる。

前記清掃部４２の上端部であって両側部には、吸着ノズル２３の有無を検出するためのセンサ５４が設けられている。このセンサ５４は、光学式のもので、光路が吸着ノズル２３によって遮られる場合にこれを示す検出データを制御装置８に送る。この実施の形態によるブローステーション１６は、吸着ノズル２３が清掃中に実装用ヘッド２２から脱落し、清掃後に残されたとしても、前記センサ５４によってこれを検出することができる。

前記制御装置８は、論理演算を実行する周知のＣＰＵと、このＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭと、装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭなどによって構成されている。この実施の形態による制御装置８は、図５に示すように、軸制御手段６１と、撮像装置制御手段６２と、画像メモリ６３と、搭載情報記憶手段６４と、マシン情報記憶手段６５と、清掃装置制御手段６６と、演算手段６７とを備えている。前記演算手段６７には、各種情報を表示するための表示装置６８が接続されている。

前記軸制御手段６１は、表面実装機１に設けられているＹ軸サーボモータ１８と、Ｘ軸サーボモータ２１、Ｚ軸サーボモータ２７（第１ヘッドＺ軸サーボモータ２７〜第６ヘッドＺ軸サーボモータ２７）およびＲ軸サーボモータ２９（第１ヘッドＲ軸サーボモータ２９〜第６ヘッドＲ軸サーボモータ２９）の駆動を制御するものである。

撮像装置制御手段６２は、底面画像撮像用カメラ３１、底面画像撮像用照明３２、側面画像撮像用カメラ３４および側面画像撮像用照明３６の動作を制御するものである。この撮像装置制御手段６２は、後述する保存手段７３を有し、撮像タイミングを制御するためのプログラムに基づいて後述する第１の画像取得手段７１として機能したり、第２の画像取得手段７２として機能するように構成されている。
第１の画像取得手段７１は、側面画像撮像用カメラ３４によって単体の吸着ノズル２３の画像を撮像する。この吸着ノズル単体の画像は、例えば図８に示すように撮像される。この画像には、吸着ノズル２３の相対的に太い基部２３ａと、相対的に細い先端部２３ｂとが撮像される。前記第１の画像取得手段７１によって本発明でいう画像取得手段が構成され、前記単体の吸着ノズル２３の画像によって本発明でいう基準画像が構成されている。

第２の画像取得手段７２は、側面画像撮像用カメラ３４によって、実装用部品６を吸着した状態の吸着ノズル２３およびこれに吸着された実装用部品６の画像（部品吸着状態にある画像）を撮像する。この部品吸着状態にある画像は、正常時には例えば図９に示す三つの画像のうち最も左側に位置する画像のように撮像される。

前記保存手段７３は、第１の画像取得手段７１によって取得した吸着ノズル単体の画像から吸着ノズル２３が正常であると判定された場合に吸着ノズル単体の画像のデータを画像メモリ６３に保存する。ここで行われる判定は、吸着ノズル２３の先端部２３ｂの長さと、吸着ノズル２３の吸着面（下端面）の平坦度とを吸着ノズル単体の画像から計測し、これらの値と予め定めた正常値とを比較することによって行う。この計測と比較は、後述する演算手段６７が行う。

前記画像メモリ６３は、側面画像撮像用カメラ３４および底面画像撮像用カメラ３１の撮像により得られた画像データを格納するものである。
前記搭載情報記憶手段６４は、プリント配線板３上に実装する実装用部品６に関する情報を記憶するものであって、例えば、実装用部品６の厚み、幅、高さ等の形状に関するデータや、どのような種類の実装用部品６をどの箇所に実装するかなどの情報が格納されている。また、搭載情報記憶手段には、これらの実装用部品６を単体で下方から撮像した画像データと、側方から撮像した画像データとが格納されている。

前記マシン情報記憶手段６５は、この実施の形態による表面実装機１に関する情報が記憶されているものであって、吸着ノズル２３の先端部２３ｂの長さと吸着面の平坦度とのそれぞれの正常値が格納されている。この正常値は、ある範囲の幅を持った値であり、製造上の公差を含む値に設定されている。

前記清掃装置制御手段６６は、前記制御装置１６を制御するためのもので、エアシリンダ４３の昇降動作と、開閉弁５１の開閉動作、エゼクタポンプ５２の切換動作などを行う。
前記演算手段６７は、ＣＰＵなどのような演算機能を有するもので、後述する画像処理手段７４と判定手段７５とを備えており、画像メモリ６３に格納された画像データ、搭載情報記憶手段６４、マシン情報記憶手段６５に格納されたデータおよび軸制御手段６１からの制御データ等を使用して演算処理を行い、この演算結果に基づいて表面実装機１の各装置を制御する。

前記画像処理手段７４は、前記第２の画像取得手段７２によって取得した部品吸着状態における画像と、前記第１の画像取得手段７１によって取得した吸着ノズル単体における画像との差により差分画像データを生成するように構成されている。詳述すると、この画像処理手段７４は、図９および図１０に示すように、これらの図において最も左側に位置する部品吸着状態の画像と、中央に位置する吸着ノズル単体の画像との差により、最も右側に表示したような差分画像データを生成する。

図１０（ａ）は吸着ノズル２３の吸着部が破損し実装用部品６の吸着を失敗した場合を示し、同図（ｂ）は吸着部が破損した吸着ノズル２３によって実装用部品６が略正常に吸着された場合を示し、同図（ｃ）は吸着部が破損した吸着ノズル２３によって実装用部品６が傾いて吸着された場合を示している。

前記判定手段７５は、上述した差分画像データと、前記搭載情報記憶手段６４に記憶させてある実装用部品単体の画像データとを比較し、これら両画像データが一致する場合に吸着ノズル２３が正常であると判定し、それ以外の場合は吸着ノズル２３が異常であると判定する。

次に、この実施の形態による表面実装機１の部品実装時の動作を図６および図７に示すフローチャートによって説明する。この実施の形態による表面実装機は、単体の吸着ノズル２３の画像を工場出荷時やメンテナンス時に撮像し保存する。すなわち、先ず、図６に示すフローチャートのステップＳ１において、特定の実装用ヘッド２２とその実装用ヘッド２２に選択的に取付けられる複数種類の吸着ノズル２３のうちの特定の吸着ノズル２３とを予め基準ヘッド、基準ノズルとしておき、先ず設定対象を基準ヘッド、基準ノズルとする。

続いて、ステップＳ２において、ブローステーション１６によって吸着ノズル２３の先端部２３ｂをエアーブローにより清掃する。この清掃は、ブローステーション１６の清掃部４２を上昇させ、各清掃室４４内に吸着ノズル２３を上方から挿入した状態で、空気噴射口４７から高圧の空気を噴射するとともに、吸着ノズル２３の吸入用空気通路から下方に向けて高圧の空気を噴射させることによって行う。

この清掃は、所定の時間だけ実施する。そして、全ての吸着ノズル２３の清掃が終了した後、吸着ノズル２３を上昇させるとともに清掃部４２を下降させ、ヘッドユニット１３を側面画像撮像用カメラ３４が位置する方向へ移動させる。

次に、ステップＳ３において、実装用ヘッド２２を初期高さの状態とし、この状態で側面画像撮像用カメラ３４によって吸着ノズル２３を撮像する。この撮像は、図８に示すように、吸着ノズル２３の特徴部分（基部２３ａと先端部２３ｂとの境界部分）を判別できるように行う。

この撮像の後、ステップＳ４において、吸着ノズル単体の画像に基づいて吸着ノズル２３の先端部２３ｂの長さが正常値の公差内であるか否かを判定する。このとき、前記先端部２３ｂ長さが正常値より長かったり（異物が付着している場合）、吸着ノズル２３の長さが正常値より短かったり（ノズル先端部が欠けている）場合は、ステップＳ５に進んでエラー処理が行われる。このエラー処理としては、表示装置６８でエラー表示を行うとともに、オペレータによる復帰処置を待つようにしている。

すなわち、ヘッドユニット１３がオペレータがアクセスできる補修用位置に移動して停止状態となる。オペレータが吸着ノズル２３を交換して復帰ボタンを押すと、ステップＳ２から再びフローチャートに従ってプログラムが実施される。なお、オペレータは吸着ノズル２３を確認し、吸着ノズル２３を交換することなく、正常値修正ボタンを押してから復帰ボタンを押すようにしても良い。正常値修正ボタンが押されると、正常値の範囲が所定量広げられるので、ステップＳ５でのエラー停止の頻度を下げることができる。

吸着ノズル２３の長さが正常である場合は、ステップＳ６で吸着ノズル２３の先端面の平坦度が正常値の公差内であるか否かを判定する。ここでも異常と判定された場合はステップＳ５に進んでエラー処理を行う。前記平坦度が正常である場合、吸着ノズル単体の画像を画像メモリ６３に保存し、その後、ステップ７において、側面画像撮像用カメラ３４についてスケールが算出済みであるか否かを判定する。なお、ステップＳ５に進む場合は、吸着ノズル２３は不良であるわけで、吸着ノズル単体の画像は図６に示すフローチャートで示す処理には不要であるので、画像メモリ６３には保存されない。これによりメモリ容量を節約できる。なお、後日の検証用にステップＳ５のエラー処理の中で、吸着ノズル単体の画像を画像メモリ６３に保存するようにしても良い。

スケールが算出済みでない場合、ステップＳ８において、実装用ヘッド２２を特定量上下移動させてから再び吸着ノズル２３の単体の画像を撮像する。そして、ステップＳ９において、実装用ヘッド２２の移動量と、ステップＳ３とステップＳ８とでそれぞれ検出した吸着ノズル２３の下端および特徴部分の差に基づいてスケールを算出し、マシン情報の記憶部に記憶させる。

前記ステップＳ７でスケール算出済みであると判定された場合は、ステップ１０において、現在の設定対象が基準ヘッド、基準ノズルであるか否かを判定する。このとき、現在の設定対象が基準ヘッド、基準ノズルであればステップＳ１１に進み、そうでない場合は、ステップＳ１２において、基準ヘッド、基準ノズルの初期高さ時の下端位置と同じとなるように該当ヘッド、ノズルの修正した初期高さを計算し、これをマシン情報の記憶部に記憶させる。

ステップＳ１１では、該当ヘッドに選択的に取付けられる可能性のある種類が異なる全ての吸着ノズル２３について上記設定処理が終了したか否かを判定し、終了していなければ次のノズルに交換した上で（ステップＳ１３）、ステップＳ２に戻ってそれ以下の処理を繰り返す。

現在の設定対象である実装用ヘッド２２に対する異なる種類の全ての吸着ノズル２３について設定処理が終了すると、ステップＳ１４において、部品下端エッジの形状のチェックを行なう。そして、ステップＳ１５において、全ての実装用ヘッド２２について設定処理が終了したか否かを判定し、終了していなければ設定対象を次のヘッドに変更（ステップＳ１６）した上でステップＳ２に戻ってそれ以下の処理を繰り返す。全ての実装用ヘッド２２について上述した設定処理が終了したときにこのフローチャートの処理が完了する。

この実施の形態による表面実装機１において、単体の吸着ノズル２３の画像を保存するに当たっては、図１１に示すように行うこともできる。図１１に示すフローチャートは、図６のフローチャートによって説明した手順等を一部変更したものである。

図１１に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３において実施する処理は、図１に示すフローチャートのステップＳ１〜Ｓ３における処理と同一であるため、ここにおいて説明は省略する。
ステップＳ１０３に続くステップＳ１０４においては、側面画像撮像用カメラ３４についてスケールが算出済みであるか否かを判定する。そして、スケールが算出済みでない場合は、ステップＳ１０５、Ｓ１０６で示す処理を行う。これらステップＳ１０４〜Ｓ１０６の処理は、図６に示すフローチャートのステップＳ７〜Ｓ９における処理と同一である。

ステップＳ１０４において判定結果がＹＥＳである場合、またはステップＳ１０４の判定結果がＮＯの場合であってもステップＳ１０５，Ｓ１０６の処理を行った後は、ステップＳ１０７において、吸着ノズル単体の画像に基づき吸着ノズル２３の先端部２３ｂの長さが正常値の公差内であるか否かを判定する。このとき、側面画像撮像用カメラ３４によって撮像された吸着ノズル２３の画像と、上述したステップＳ１０５，Ｓ１０６等の処理により算出されたスケールとに基づいて、吸着ノズル２３の先端部２３ｂの長さを求め、その長さと正常値とを比較する。

ステップＳ１０７において判定結果がＮＯである場合はステップＳ１０８においてエラー処理を行う。ステップＳ１０７において判定結果がＹＥＳである場合は、ステップＳ１０９においてノズル先端面の平坦度が公差内であるか否かを判定する。この判定結果がＮＯである場合もステップＳ１０８においてエラー処理を行う。これらステップＳ１０７〜Ｓ１０９で行う処理は、図６に示すフローチャートのステップＳ４〜Ｓ６における処理と同一である。

ステップＳ１０７およびステップＳ１０９のいずれにおいても判定結果がＹＥＳであった場合は、ステップＳ１１０において、吸着ノズル単体の画像データを画像メモリ４３に保存する。
次に、ステップＳ１１１において、現在の設定対象が基準ヘッド、基準ノズルであるか否かを判定し、この判定結果がＹＥＳである場合はステップＳ１１２に進む。この判定結果がＮＯである場合は、ステップＳ１１３においてノズルの修正した初期高さを計算し、これをマシン情報の記憶部に記憶させる。

ステップＳ１１２では、吸着ノズル２３の全ての種類について上記設定処理が終了しているか否かを判定する。この判定の結果、全種類において上記設定処理が終了していない場合は、ステップＳ１１４において次の吸着ノズルに交換し、ステップＳ１０２に戻ってそれ以下の処理を繰り返す。これらステップＳ１１１〜Ｓ１１４における処理は、図６に示すフローチャートのステップＳ１０〜Ｓ１３における処理と同一である。

ステップＳ１１２の判定結果がＹＥＳである場合は、ステップＳ１１５において、全ての実装用ヘッド２２について上記設定処理が終了したか否かを判定する。この判定の結果、設定処理が終了していない場合は、ステップＳ１１６において、設定対象を次のヘッドに変更し、ステップＳ１０２に戻ってそれ以下の処理を繰り返す。全ての実装用ヘッド２２について上述した設定処理が終了することによって、図１１のフローチャートで示す処理が完了する。前記ステップＳ１１５，Ｓ１１６における処理は、図６に示すフローチャートのステップＳ１５，Ｓ１６における処理と同一である。

この実施の形態による表面実装機１において実装用部品６をプリント配線板３に実装するためには、先ず、図７に示すフローチャートのステップＰ１において、全ての吸着ノズル２３に例えばテープフィーダー５ａ上の実装用部品６を吸着させる。
次いで、ステップＰ２からステップＰ３において、ヘッドユニット１３を下方撮像ユニット１４の上方に移動させ、底面画像撮像用カメラ３１の上方を横切るように平行移動させながら前記カメラ３１によって全ての実装用部品６の下方から見た画像（底面画像）を撮像する。

その後、ステップＰ４において、前記底面画像の画像データと、搭載情報記憶手段６４に記憶させてある実装用部品６の底面画像の画像データとを比較することにより、実装用部品６のＸ方向とＹ方向の実装位置の補正量と、Ｚ軸回りの補正角度などを計算する。
このように補正量を計算した後、ステップＰ５において、前記画像メモリ６３に予め保存してある吸着ノズル単体の画像データを読み出し、ステップＰ６において、ヘッドユニット１３を側方撮像ユニット１５の側方に移動させ、側面画像撮像用カメラ３４によって部品吸着状態にある画像を撮像する。

この撮像後、ステップＰ７において、図９および図１０に示すように、部品吸着状態にある画像と吸着ノズル単体での画像との差により差分画像データを生成し、ステップＰ８で吸着ノズル２３の良否判定を行う。この良否判定は、差分画像データ｛図９および図１０（ａ）〜（ｃ）において最も右側に位置する画像データ｝と、搭載情報記憶手段６４に予め記憶させてある実装用部品単体の側方から撮像した画像データとを比較することによって行う。ステップＰ８では、図９に示すように、差分画像データと実装用部品６の単体の画像データとが一致する場合に吸着ノズル２３が正常であると判定され、図１０に示すように、差分画像データと実装用部品６の単体の画像データとが一致しない場合は吸着ノズル２３が異常であると判定される。

吸着ノズル２３が異常であると判定された場合は、ステップＰ９に進んでエラー処理を行う。この場合のエラー処理としては、表示装置６８において汚損、破損の検出を示す表示を行い、オペレータによる復帰処置を待つようにしている。吸着ノズル２３が正常である場合は、ステップＰ１０において、前記差分画像データから実装用部品６の形状を検出し、ステップＰ１１において、この形状の判定を行う。このとき、実装用部品６の下端面が傾斜している場合は、吸着不良が発生していると判定してステップＰ９に進みエラー処理を行う。

実装用部品６の下端面が吸着ノズル２３の吸着面とほぼ平行である場合には、ステップＰ１２に進み、画像処理により実装用部品６の厚みを計測する。実装用部品６の厚みを計測した後、ステップＰ１３において、前記厚みが規定値の範囲外、すなわち厚みが寸法公差の範囲を超えて大きいか小さい場合は、ステップＰ９に進みエラー処理を行った後にこのルーチンを終了する。前記厚みが規定値の範囲内にある場合は、ステップＰ１４において、実装用部品６をプリント配線板３上に実装する。なお、ヘッドユニット１３には複数の実装用ヘッド２２、複数の吸着ノズル２３が配置されており、いずれかの吸着ノズル２３においてステップＰ８，Ｐ１１及びＰ１３のいずれの判断においてＮＯが出てもステップＰ９のエラー処理を行うことなく、ＯＫの出ている吸着ノズル２３の部品の実装を行い、その後でステップＰ９のエラー処理をするようにしても良い。エラー処理としてＮＧの出た吸着ノズル２３の部品を廃棄ボックスに捨て、ステップＰ８の判断でＮＯの場合は、ヘッドユニット１３がオペレータがアクセスできる補修用位置に移動して停止状態となる。ステップＰ１１あるいはステップＰ１３での判断でＮＯの場合は、ＮＧの出た吸着ノズル２３の部品を廃棄ボックスに捨て、不良内容を表示装置に表示し且つ不良内容をメモリに記憶し、停止することなくステップＰ１へ再び戻る。

上述したように構成された表面実装機１においては、吸着ノズル２３の良否判定の基準となる画像、すなわち図６に示すフローチャートのステップＳ３で撮像した吸着ノズル単体の画像は、ブローステーション１６によって清掃された単体の吸着ノズル２３を側方から見た画像である。このため、この実施の形態においては、吸着ノズル２３の正しい形状を前記基準画像として撮像することができるから、この基準画像を使用して行う上記良否判定を高い精度で行うことができる。

また、この実施の形態によるブローステーション１６は、吸着ノズル２３に部品吸着時とは逆方向へ相対的に高圧の空気を噴射させるとともに、側方から高圧の空気を吹き付けることによって、吸着ノズル２３に付着した異物を外側と内側から吹き飛ばし、吸着ノズル２３を清掃することができる。

この清掃は、ブローステーション１６の清掃室４４内で行われるため、吸着ノズル２３に付着していた異物が吸着ノズル２３の周囲に飛散することはない。このため、この実施の形態によるブローステーション１６を使用することによって、清掃時にブローステーション１６の外に位置する他の吸着ノズル２３に異物が付着することを防ぎながら、吸着ノズル２３を充分に清掃することができる。

この実施の形態によるブローステーション１６は、複数の実装用ヘッド２２の吸着ノズル２３を一度に清掃することができ、効率よく清掃を行うことができる。このため、単体の吸着ノズル２３を撮像するときに必ず清掃を行う構成を採っているにもかかわらず、実装効率の向上を図りながら充分に吸着ノズル２３を清掃することができる。

上述した実施の形態では吸着ノズル２３を高圧の空気によって清掃する例を示したが、吸着ノズルを清掃するに当たっては洗浄液を使うことができる。この場合は、洗浄液を貯留しかつこの洗浄液中に吸着部が浸漬できるように吸着ノズルが臨む洗浄槽と、前記洗浄液を前記洗浄槽内で移動させる洗浄手段とを備えた清掃装置を用いることができる。洗浄液としては、例えばアルコールを使用する。洗浄液を洗浄槽内で移動させるに当たっては、例えば、洗浄液中に浸漬した吸着ノズルの周囲を通るように洗浄槽内に気泡を吹き出させる構成を採ることができる。

この実施の形態では本発明に係る部品移載装置を表面実装機１に適用する例について説明したが、本発明に係る部品移載装置は、電子部品を部品供給部から検査部に移載する部品検査装置にも用いることができる。すなわち、未検査部品トレイから電子部品を部品移載装置により運搬して検査ソケットに載置し、この載置中に電子部品に検査ソケットを介して検査用電流を入力するとともに出力電流を受けて電子部品の良否が部品検査装置とは別体の回路検査装置により判断される。検査が終了した後、電子部品は検査ソケットから検査済み良品トレイか、検査済み不良品トレイに回路検査結果に基づいて部品移載装置により運搬載置される。
本発明に係る部品移載装置を装備した部品検査装置は、被検査用電子部品の吸着ミスの有無や、吸着した被検査用電子部品の正誤、吸着ノズル自体の異常の有無などの良否判定を正確に行うことができる。

上述した実施の形態では単体の吸着ノズル２３を撮像するときにブローステーション１６で吸着ノズル２３を清掃する例について説明したが、吸着ノズル２３の清掃は、図７に示すフローチャートのステップＰ８において吸着ノズルが異常であると判定されたときにも行うことができる。さらに、異常が検出されていない場合であっても、例えば、予め定めた回数だけ実装動作を行った吸着ノズルを清掃したり、予め定めた枚数だけプリント配線板に実装用部品を実装した後に全ての吸着ノズルを清掃したり、実装用ヘッド２２に装着する吸着ノズル２３を交換した場合にその新しい吸着ノズルを清掃することができる。

また、実装用部品を吸着していない単体の吸着ノズル２３の撮像および画像データの保存は、全ての種類の吸着ノズルに対して行うことはせず、例えば相対的に小さい実装用部品を吸着する吸着ノズルに対してのみ行ったり、交換した吸着ノズルに対してのみ行うことができる。この場合、タクトタイムの短縮を図りながら、誤判定を完全になくすことはできなくても誤判定が生じる確率を低下させることができる。

さらに、この部品移載装置７の動作の変形例として、実装用部品を吸着する毎にノズル下方からの撮像は実施するがノズル側面からの撮像は数回に１度となるようにいわゆる間引くことができる。この場合であっても、タクトタイムの短縮を図りながら、誤判定を完全になくすことはできなくても誤判定が生じる確率を低下させることができる。

本発明に係る部品移載装置を装備した表面実装機の平面図である。 要部を示す断面図である。 撮像ユニットを示す正面図である。 ブローステーションの正面図である。 表面実装機の構成を示すブロック図である。 吸着ノズル単体の画像を取得するときの動作を示すフローチャートである。 部品吸着状態にある画像の取得から部品を実装するまでの動作を示すフローチャートである。 吸着ノズル単体の画像を示す図である。 画像処理手段が行う画像処理を模式的に表した図である。 吸着ノズルが不良の場合の画像処理を模式的に表した図である。 吸着ノズル単体の画像を取得するときの他の動作例を示すフローチャートである。

符号の説明

１…表面実装機、６…実装用部品、７…部品移載装置、８…制御装置、１３…ヘッドユニット、１４…下方撮像ユニット、１５…側方撮像ユニット、１６…ブローステーション、２２…実装用ヘッド、２３…吸着ノズル、２３ａ…基部、２３ｂ…先端部、３４…側面画像撮像用カメラ、４２…清掃部、４４…清掃室、４５…排気室、４６…フィルター、４７…空気噴射口、４９…清掃用空気通路、５３…空気供給装置、６４…搭載情報記憶手段、７１…第１の画像取得手段、７２…第２の画像取得手段、７３…保存手段、７４…画像処理手段、７５…判定手段。

Claims (3)

1. 電子部品を吸着する吸着ノズルと、
   前記吸着ノズルおよびこれに吸着された電子部品を側方から見た画像を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段によって撮像した吸着ノズル単体の画像を基準とし、この基準画像と、前記吸着ノズルおよびこれに吸着された電子部品を側方から見た画像との比較により吸着ノズルおよびこれに吸着された電子部品の良否判定を行う画像処理手段とを備えた部品移載装置において、
   吸着ノズルの移動可能範囲の内側に設けられ、吸着ノズルが上方から挿入される清掃部を有する清掃装置と、
   前記清掃装置により清掃された吸着ノズルを前記撮像手段によって撮像し基準画像を取得する画像取得手段とを備え、
   前記清掃装置の前記清掃部は、前記吸着ノズルを上方から挿入可能に形成された穴からなる空気清掃用の清掃室と、
   前記清掃室の下端部と清掃室外とを連通する排気通路と、
   前記清掃室の壁面であって、この清掃室内に挿入された吸着ノズルの下端部に臨んで開口する清掃用空気通路と、
   この清掃用空気通路および前記吸着ノズルの吸引用通路とに前記清掃室内へ空気が出るように加圧空気を供給し、前記吸引用通路から下方に向けて加圧空気を噴射させるとともに、前記吸着ノズルの側方に対して前記清掃用空気通路から加圧空気を噴射させる空気供給装置とを備えていることを特徴とする部品移載装置。
2. 請求項１記載の部品移載装置によって実装用部品を部品供給部からプリント配線板上に移載する表面実装機であって、
   前記清掃装置は複数の清掃室を備え、
   これらの清掃室は、吸着ノズルを有する実装用ヘッドが複数設けられたヘッドユニットの各吸着ノズルと対応する位置に設けられていることを特徴とする表面実装機。
3. 請求項１に記載の部品移載装置によって被検査用電子部品を部品供給部から検査部に移載することを特徴とする部品検査装置。

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