特許 7177915 部品装着機および部品装着方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-15

(45)【発行日】2022-11-24

(54)【発明の名称】部品装着機および部品装着方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/04 20060101AFI20221116BHJP

【ＦＩ】

H05K13/04 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021513128

(86)(22)【出願日】2019-04-11

(86)【国際出願番号】 JP2019015872

(87)【国際公開番号】W WO2020208798

(87)【国際公開日】2020-10-15

【審査請求日】2021-08-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000237271

【氏名又は名称】株式会社ＦＵＪＩ

(74)【代理人】

【識別番号】110000604

【氏名又は名称】弁理士法人 共立特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】河口 浩二

【審査官】中田 誠二郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１３４５６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１５１２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０７６５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０２９７０４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／１４２４６８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ １３／００－１３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ヘッド本体と、
前記ヘッド本体に昇降可能に設けられているシャフトと、
前記シャフトに対して鉛直方向に相対移動可能に設けられている部品保持部材と、
前記シャフトの下端に位置する前記部品保持部材を前記鉛直方向の下方に向けて付勢する弾性部材と、
前記部品保持部材と一体的に移動可能な第一部材、前記部品保持部材および前記シャフトのうちの少なくとも一つに設けられる特徴部と、
前記ヘッド本体に固定され且つ前記特徴部を撮像可能な撮像装置と、
前記撮像装置によって撮像された前記特徴部の撮像画像に基づいて、前記部品保持部材に保持されている部品を前記シャフトの昇降により基板に装着するときの前記シャフトに対する前記部品保持部材の相対変位を検出する検出部と、
を備え、
前記検出部は、前記部品を前記基板に装着させる装着動作において前記部品が前記基板に到達する設計上の位置から前記シャフトがさらに所定量下降しても、前記シャフトに対する前記部品保持部材の前記相対変位を検出できなかったときに、前記装着動作の失敗、または、前記シャフトと前記部品保持部材との間の移動抵抗が所定値を超える異常状態であると判断する部品装着機。

【請求項2】

ヘッド本体と、
前記ヘッド本体に昇降可能に設けられているシャフトと、
前記シャフトに対して鉛直方向に相対移動可能に設けられている部品保持部材と、
前記シャフトの下端に位置する前記部品保持部材を前記鉛直方向の下方に向けて付勢する弾性部材と、
前記部品保持部材と一体的に移動可能な第一部材、前記部品保持部材および前記シャフトのうちの少なくとも一つに設けられる特徴部と、
前記ヘッド本体に固定され且つ前記特徴部を撮像可能な撮像装置と、
前記撮像装置によって撮像された前記特徴部の撮像画像に基づいて、前記部品保持部材に保持されている部品を前記シャフトの昇降により基板に装着するときの前記シャフトに対する前記部品保持部材の相対変位を検出する検出部と、
を備え、
前記シャフトの内側に設けられる前記部品保持部材は、前記シャフトを貫通して外側に突出する突出部を備え、
前記シャフトの外側に設けられる前記第一部材は、前記突出部を押さえる押さえ部材であり、
前記特徴部は、前記第一部材に設けられており、
前記弾性部材は、前記第一部材を介して前記部品保持部材を前記下方に向けて付勢する部品装着機。

【請求項3】

前記弾性部材の付勢力は、前記部品を前記基板に装着させる装着動作において前記部品が前記基板に到達してから前記シャフトがさらに下降するときに、前記弾性部材が弾性変形するように設定されている請求項１または請求項２に記載の部品装着機。

【請求項4】

前記部品を前記基板に装着させる装着動作において前記部品が前記基板に到達してから前記シャフトがさらに下降するときに、前記部品保持部材が静止し、
前記検出部は、前記弾性部材の付勢力に抗して前記部品保持部材が前記シャフトに対して相対移動したときの前記シャフトに対する前記部品保持部材の前記相対変位を検出する請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の部品装着機。

【請求項5】

前記撮像装置は、前記部品保持部材に保持されている前記部品を側方から撮像するヘッドカメラユニットである請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の部品装着機。

【請求項6】

ヘッド本体と、
前記ヘッド本体に昇降可能に設けられているシャフトと、
前記シャフトに対して鉛直方向に相対移動可能に設けられている部品保持部材と、
前記シャフトの下端に位置する前記部品保持部材を前記鉛直方向の下方に向けて付勢する弾性部材と、
前記部品保持部材と一体的に移動可能な第一部材、前記部品保持部材および前記シャフトのうちの少なくとも一つに設けられる特徴部と、
前記ヘッド本体に固定され且つ前記特徴部を撮像可能な撮像装置と、
を備える部品装着機を用いた部品装着方法であって、
前記撮像装置によって撮像された前記特徴部の撮像画像に基づいて、前記部品保持部材に保持されている部品を前記シャフトの昇降により基板に装着するときの前記シャフトに対する前記部品保持部材の相対変位を検出する検出工程を備え、
前記検出工程は、前記部品を前記基板に装着させる装着動作において前記部品が前記基板に到達する設計上の位置から前記シャフトがさらに所定量下降しても、前記シャフトに対する前記部品保持部材の前記相対変位を検出できなかったときに、前記装着動作の失敗、または、前記シャフトと前記部品保持部材との間の移動抵抗が所定値を超える異常状態であると判断する部品装着方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、部品装着機および部品装着方法に関する技術を開示する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載の部品保持ヘッドは、押圧具と一体的に設けられる非接触センサを備えている。非接触センサは、スピンドルの下降により下端の保持具が着地し弾性体が圧縮されて当該保持具の当該スピンドルに対する上下方向の位置が変化したことを非接触で検知する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－０７６５２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の非接触センサは、押圧具と一体的に設けられる。具体的には、非接触センサは、スピンドルを昇降させる昇降機構に設けられている。そのため、昇降機構が大型化する可能性がある。

【0005】

このような事情に鑑みて、本明細書は、従来技術と異なる手法によって、部品保持部材を昇降させるシャフトに対する部品保持部材の相対変位を検出することが可能な部品装着機および部品装着方法を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書は、ヘッド本体と、シャフトと、部品保持部材と、弾性部材と、特徴部と、撮像装置と、検出部とを備える部品装着機を開示する。前記シャフトは、前記ヘッド本体に昇降可能に設けられている。前記部品保持部材は、前記シャフトに対して鉛直方向に相対移動可能に設けられている。前記弾性部材は、前記シャフトの下端に位置する前記部品保持部材を前記鉛直方向の下方に向けて付勢する。前記特徴部は、前記部品保持部材と一体的に移動可能な第一部材、前記部品保持部材および前記シャフトのうちの少なくとも一つに設けられる。前記撮像装置は、前記ヘッド本体に固定され且つ前記特徴部を撮像可能である。前記検出部は、前記撮像装置によって撮像された前記特徴部の撮像画像に基づいて、前記部品保持部材に保持されている部品を前記シャフトの昇降により基板に装着するときの前記シャフトに対する前記部品保持部材の相対変位を検出する。

【0007】

また、本明細書は、ヘッド本体と、シャフトと、部品保持部材と、弾性部材と、特徴部と、撮像装置とを備える部品装着機を用いた部品装着方法であって、検出工程を備える部品装着方法を開示する。前記シャフトは、前記ヘッド本体に昇降可能に設けられている。前記部品保持部材は、前記シャフトに対して鉛直方向に相対移動可能に設けられている。前記弾性部材は、前記シャフトの下端に位置する前記部品保持部材を前記鉛直方向の下方に向けて付勢する。前記特徴部は、前記部品保持部材と一体的に移動可能な第一部材、前記部品保持部材および前記シャフトのうちの少なくとも一つに設けられる。前記撮像装置は、前記ヘッド本体に固定され且つ前記特徴部を撮像可能である。前記検出工程は、前記撮像装置によって撮像された前記特徴部の撮像画像に基づいて、前記部品保持部材に保持されている部品を前記シャフトの昇降により基板に装着するときの前記シャフトに対する前記部品保持部材の相対変位を検出する。

【発明の効果】

【0008】

上記の部品装着機によれば、ヘッド本体と、シャフトと、部品保持部材と、弾性部材と、特徴部と、撮像装置とを備える部品装着機において、検出部を備える。また、撮像装置は、ヘッド本体に固定されている。これにより、部品装着機は、ヘッド本体に固定される撮像装置を用いて、部品保持部材を昇降させるシャフトに対する部品保持部材の相対変位を検出することができる。よって、シャフトを昇降させる昇降機構の大型化が抑制される。部品装着機について上述したことは、部品装着方法についても同様に言える。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】部品装着機１０の構成例を示す平面図である。

【図2】装着ヘッド２０およびヘッドカメラユニット４０ａの構成例を示す側面図である。

【図3】ツール軸２４の構成例を示す拡大図である。

【図4】部品保持部材３０がシャフト２４ａに取り付けられているときの取り付け状態の一例を示す模式図である。

【図5】部品保持部材３０とシャフト２４ａの位置関係の一例を示す断面図である。

【図6】部品保持部材３０およびシャフト２４ａの鉛直方向（Ｚ軸方向）の位置の経時変化の一例を示す図である。

【図7】部品カメラ１４の撮像により取得された下方視画像データの一例を示す図である。

【図8】ヘッドカメラユニット４０ａの撮像により取得された側方視画像データＰＤ１の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

１．実施形態
１－１．部品装着機１０の構成例
部品装着機１０は、基板９０に複数の部品９１を装着する。図１に示すように、部品装着機１０は、基板搬送装置１１、部品供給装置１２、部品移載装置１３、部品カメラ１４、基板カメラ１５および制御装置１６を備えている。

【0011】

基板搬送装置１１は、例えば、ベルトコンベアなどによって構成され、基板９０を搬送方向（Ｘ軸方向）に搬送する。基板９０は、回路基板であり、電子回路および電気回路のうちの少なくとも一方が形成される。基板搬送装置１１は、部品装着機１０の機内に基板９０を搬入し、機内の所定位置に基板９０を位置決めする。基板搬送装置１１は、部品装着機１０による複数の部品９１の装着処理が終了した後に、基板９０を部品装着機１０の機外に搬出する。

【0012】

部品供給装置１２は、基板９０に装着される複数の部品９１を供給する。部品供給装置１２は、基板９０の搬送方向（Ｘ軸方向）に沿って設けられる複数のフィーダ１２１を備えている。複数のフィーダ１２１の各々は、複数の部品９１が収納されるキャリアテープ（図示略）をピッチ送りさせて、フィーダ１２１の先端側に位置する供給位置において部品９１を採取可能に供給する。また、部品供給装置１２は、チップ部品などと比べて比較的大型の電子部品（例えば、リード部品など）を、トレイ上に配置した状態で供給することもできる。

【0013】

部品移載装置１３は、ヘッド駆動装置１３１および移動台１３２を備えている。ヘッド駆動装置１３１は、直動機構によって移動台１３２を、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能に構成されている。移動台１３２には、クランプ部材（図示略）によって装着ヘッド２０が着脱可能（交換可能）に設けられている。装着ヘッド２０は、少なくとも一つの部品保持部材３０を用いて、部品供給装置１２によって供給される部品９１を採取し保持して、基板搬送装置１１によって位置決めされた基板９０に部品９１を装着する。部品保持部材３０は、例えば、吸着ノズル、チャックなどを用いることができる。

【0014】

部品カメラ１４および基板カメラ１５は、公知の撮像装置を用いることができる。部品カメラ１４は、光軸が鉛直方向（Ｚ軸方向）の上向きになるように、部品装着機１０の基台に固定されている。部品カメラ１４は、部品保持部材３０によって保持されている部品９１を下方から撮像することができる。基板カメラ１５は、光軸が鉛直方向（Ｚ軸方向）の下向きになるように、部品移載装置１３の移動台１３２に設けられている。基板カメラ１５は、基板９０を上方から撮像することができる。部品カメラ１４および基板カメラ１５は、制御装置１６から送出される制御信号に基づいて撮像を行う。部品カメラ１４および基板カメラ１５によって撮像された画像データは、制御装置１６に送信される。

【0015】

制御装置１６は、公知の演算装置および記憶装置を備えており、制御回路が構成されている（いずれも図示略）。制御装置１６には、部品装着機１０に設けられる各種センサから出力される情報、画像データなどが入力される。制御装置１６は、制御プログラムおよび予め設定されている所定の装着条件などに基づいて、各装置に対して制御信号を送出する。

【0016】

例えば、制御装置１６は、基板搬送装置１１によって位置決めされた基板９０を基板カメラ１５に撮像させる。制御装置１６は、基板カメラ１５によって撮像された画像を画像処理して、基板９０の位置決め状態を認識する。また、制御装置１６は、部品供給装置１２によって供給された部品９１を部品保持部材３０に採取させ保持させて、部品保持部材３０に保持されている部品９１を部品カメラ１４に撮像させる。制御装置１６は、部品カメラ１４によって撮像された画像を画像処理して、部品９１の保持姿勢を認識する。

【0017】

制御装置１６は、制御プログラムなどによって予め設定される装着予定位置の上方に向かって、部品保持部材３０を移動させる。また、制御装置１６は、基板９０の位置決め状態、部品９１の保持姿勢などに基づいて、装着予定位置を補正して、実際に部品９１を装着する装着位置を設定する。装着予定位置および装着位置は、位置（Ｘ軸座標およびＹ軸座標）の他に回転角度を含む。

【0018】

制御装置１６は、装着位置に合わせて、部品保持部材３０の目標位置（Ｘ軸座標およびＹ軸座標）および回転角度を補正する。制御装置１６は、補正された目標位置において補正された回転角度で部品保持部材３０を下降させて、基板９０に部品９１を装着する。制御装置１６は、上記のピックアンドプレースサイクルを繰り返すことによって、基板９０に複数の部品９１を装着する装着処理を実行する。

【0019】

１－２．装着ヘッド２０の構成例
図２に示すように、装着ヘッド２０は、移動台１３２にクランプされるヘッド本体２１を備えている。ヘッド本体２１には、Ｒ軸モータ２２によって所定の角度ごとに回転角度を割り出し可能に、ロータリヘッド２３が設けられている。ロータリヘッド２３は、Ｒ軸と同心の円周上において周方向に等間隔に複数（例えば、１２本）のツール軸２４を備えている。ロータリヘッド２３は、Ｚ軸およびＲ軸に平行なθ軸方向（図２の上下方向）に摺動可能に且つθ軸周りに回転可能にツール軸２４を保持している。

【0020】

ツール軸２４は、スプリング（図示略）の弾性力によってロータリヘッド２３に対して上方に付勢されている。これにより、ツール軸２４は、外力が付与されていない通常状態では、上昇端に位置している。ツール軸２４の下端部には、部品保持部材３０が着脱可能に取り付けられる。部品保持部材３０には、少なくとも正圧エアまたは負圧エアが供給され、部品９１を採取する。また、ツール軸２４は、部品保持部材３０が取り付けられると、後述する弾性部材の弾性力によって、部品保持部材３０を下方に付勢する。

【0021】

複数の部品保持部材３０の各々は、部品保持部材３０のエア通路にエアが供給されて部品９１を保持する。複数の部品保持部材３０は、Ｒ軸モータ２２の駆動に伴ってロータリヘッド２３が回転することによって、Ｒ軸周りの所定の角度位置（例えば、ツール軸２４の昇降位置）に順次割り出される。

【0022】

図２に示すように、装着ヘッド２０は、ヘッド本体２１に固定されているθ軸モータ２５を備えている。θ軸モータ２５の出力軸には、複数のギヤを介して回転力を伝達可能に全てのツール軸２４が連結されている。ツール軸２４および部品保持部材３０は、θ軸モータ２５の動作によってθ軸周りに一体的に回転（自転）し、回転角度や回転速度が制御される。

【0023】

また、ヘッド本体２１には、鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動可能に作動部材２６が設けられている。作動部材２６は、Ｚ軸モータ２７の駆動によって動作するボールねじ機構２８によって鉛直方向（Ｚ軸方向）に昇降する。作動部材２６は、複数のツール軸２４のうちの昇降位置に割り出されたツール軸２４の上端部に接触可能なレバー２９を備えている。

【0024】

レバー２９は、作動部材２６の鉛直方向（Ｚ軸方向）の下方への移動に伴って下降する。レバー２９は、接触するツール軸２４のスプリングの弾性力に抗してツール軸２４を鉛直方向（Ｚ軸方向）の下方へと押圧し、ツール軸２４を下降させる。ツール軸２４および部品保持部材３０は、Ｚ軸モータ２７の駆動によって鉛直方向（Ｚ軸方向）に一体的に昇降し、鉛直方向（Ｚ軸方向）の位置、移動速度などが制御される。

【0025】

１－３．ツール軸２４の構成例
図３～図５に示すように、本実施形態のツール軸２４は、シャフト２４ａと、弾性部材２４ｂと、第一部材２４ｄとを備えている。

【0026】

既述したように、シャフト２４ａは、ヘッド本体２１に昇降可能に設けられている。また、部品保持部材３０は、シャフト２４ａに対して鉛直方向（Ｚ軸方向）に相対移動可能に設けられている。さらに、弾性部材２４ｂは、シャフト２４ａの下端に位置する部品保持部材３０を鉛直方向（Ｚ軸方向）の下方に向けて付勢する。

【0027】

具体的には、図３および図５に示すように、シャフト２４ａの内側に設けられる部品保持部材３０は、シャフト２４ａを貫通して外側に突出する突出部３０ａ１を備えている。図４に示すように、シャフト２４ａには、部品保持部材３０をシャフト２４ａに取り付けるときに突出部３０ａ１を誘導可能な誘導部２４ａ１が形成されている。

【0028】

誘導部２４ａ１は、溝状に形成されており、第一溝部２４ａ１１と、第二溝部２４ａ１２と、第三溝部２４ａ１３とを備えている。第一溝部２４ａ１１は、シャフト２４ａの下端から鉛直方向（Ｚ軸方向）の上方に向けて延びるように形成されている。第二溝部２４ａ１２は、シャフト２４ａの下端と反対側の第一溝部２４ａ１１の端部から水平方向に向けて延びるように形成されている。第三溝部２４ａ１３は、第一溝部２４ａ１１と反対側の第二溝部２４ａ１２の端部から鉛直方向（Ｚ軸方向）の下方に向けて延びるように形成されている。

【0029】

突出部３０ａ１の誘導方向に垂直な平面で誘導部２４ａ１を切断した誘導部２４ａ１の断面積は、突出部３０ａ１の断面積より若干大きく形成されている。よって、部品保持部材３０がシャフト２４ａに取り付けられるときに、図４の破線で示す突出部３０ａ１は、シャフト２４ａの下端から誘導部２４ａ１に進入して、誘導部２４ａ１の終点（第三溝部２４ａ１３の末端）まで移動することができる。

【0030】

シャフト２４ａの外側に設けられる第一部材２４ｄは、突出部３０ａ１を押さえる押さえ部材である。また、本実施形態の弾性部材２４ｂは、第一部材２４ｄを介して部品保持部材３０を下方に向けて付勢する。よって、第一部材２４ｄは、部品保持部材３０と一体的に移動可能である。また、部品保持部材３０は、シャフト２４ａに対して鉛直方向（Ｚ軸方向）に相対移動可能である。

【0031】

１－４．特徴部ＦＰ１および撮像装置４０の構成例
部品装着機１０は、特徴部ＦＰ１と、撮像装置４０と、検出部１６ａとを備えている。検出部１６ａは、撮像装置４０によって撮像された特徴部ＦＰ１の撮像画像に基づいて、部品保持部材３０に保持されている部品９１をシャフト２４ａの昇降により基板９０に装着するときのシャフト２４ａに対する部品保持部材３０の相対変位を検出する。

【0032】

特徴部ＦＰ１は、部品保持部材３０と一体的に移動可能な第一部材２４ｄ、部品保持部材３０およびシャフト２４ａのうちの少なくとも一つに設けられる。特徴部ＦＰ１は、シャフト２４ａに対する部品保持部材３０の相対変位を検出部１６ａが検出することができれば良く、種々の形態をとり得る。特徴部ＦＰ１は、図形、文字、記号、立体的形状若しくは色彩またはこれらの結合であると好適である。

【0033】

例えば、第一部材２４ｄの外周部に図形（例えば、直線など）が付されている場合、特徴部ＦＰ１は、当該図形を含むことができる。また、例えば、第一部材２４ｄの外周部に製造者の名称、製品の型式、ロット番号、基準適合マークなどの図形、文字、記号などが付されている場合、特徴部ＦＰ１は、これらを含むことができる。さらに、例えば、第一部材２４ｄの外周部に凹部、凸部などの立体的形状が形成されている場合、特徴部ＦＰ１は、これらを含むことができる。また、例えば、第一部材２４ｄの外周部の一部の色彩が他の部位と異なる場合、特徴部ＦＰ１は、当該一部の色彩を含むことができる。

【0034】

さらに、特徴部ＦＰ１は、図形、文字、記号、立体的形状および色彩のうちの二つ以上が結合されたもの（本明細書では、結合特徴部という。）を含むことができる。結合特徴部は、図形、文字、記号、立体的形状および色彩のうちの二つ以上を単に組み合わせたものでも良く、これらが複合したものであっても良い。例えば、第一部材２４ｄの外周部に製造者の名称等が刻印されている場合、当該刻印は、図形、文字または記号と、立体的形状とが結合した結合特徴部と言える。

【0035】

１－５．ヘッドカメラユニット４０ａの構成例
撮像装置４０は、ヘッド本体２１に固定され且つ特徴部ＦＰ１を撮像する。撮像装置４０は、部品保持部材３０に保持されている部品９１を側方から撮像するヘッドカメラユニット４０ａであると好適である。

【0036】

図２は、ヘッドカメラユニット４０ａの構成例を示しており、ヘッドカメラユニット４０ａの内部が模式的に示されている。同図に示すように、ヘッドカメラユニット４０ａは、装着ヘッド２０に設けられ、移動台１３２の移動に伴って装着ヘッド２０と一体的に移動する。ヘッドカメラユニット４０ａは、ツール軸２４に取り付けられている部品保持部材３０、部品保持部材３０に保持されている部品９１、および、特徴部ＦＰ１を被写体とする。ヘッドカメラユニット４０ａは、部品装着機１０の制御装置１６による撮像指令に基づいて被写体に光を照射して、被写体を側方から撮像する。

【0037】

ここで、図７に示すように、装着ヘッド２０により昇降される昇降位置Ｈ０に位置決めされた部品保持部材３０に隣り合う二つの部品保持部材３０の位置を、前待機位置Ｈ－１および後待機位置Ｈ＋１とする。前待機位置Ｈ－１は、ロータリヘッド２３の回転により昇降位置Ｈ０に次回割り出さる予定の部品保持部材３０を待機させる位置である。後待機位置Ｈ＋１は、ロータリヘッド２３の回転により昇降位置Ｈ０に前回割り出された部品保持部材３０を待機させる位置である。

【0038】

図２に示すように、ヘッドカメラユニット４０ａは、ケース４１と、カメラ装置４２と、光源４３と、反射部材４４と、光学部材４５とを備えている。ケース４１は、ロータリヘッド２３に円周上に配置されている複数の部品保持部材３０の一部を外周側から囲うように設けられる。カメラ装置４２は、装着ヘッド２０を介して移動台１３２に設けられている。カメラ装置４２は、前待機位置Ｈ－１および後待機位置Ｈ＋１に位置決めされた二つの部品保持部材３０、および、前待機位置Ｈ－１に位置決めされた部品保持部材３０に保持されている部品９１を撮像する。また、カメラ装置４２は、昇降位置Ｈ０に割り出された部品保持部材３０を備えるツール軸２４の特徴部ＦＰ１を撮像する。

【0039】

光源４３は、ケース４１のうち、部品保持部材３０および特徴部ＦＰ１に面する円筒状の内周面に配置される。光源４３は、ロータリヘッド２３の中心方向（Ｒ軸に向かう方向）に紫外光を照射する。反射部材４４は、円柱状に形成されており、ロータリヘッド２３の下端においてＲ軸と同軸に配置されている。反射部材４４は、円筒状の外周面において光源４３から照射された紫外光を反射して可視光にする。また、光源４３は、反射部材４４を介さずに特徴部ＦＰ１に直接、可視光を照射する。

【0040】

光学部材４５は、ケース４１の内側に配置され、被写体からカメラ装置４２に至るまでの光路を形成する。具体的には、光学部材４５は、反射部材４４によって反射された反射光が照射された二つの部品保持部材３０が、カメラ装置４２のカメラ視野に収まるように光路を形成する。また、光学部材４５は、昇降位置Ｈ０に割り出された部品保持部材３０を備えるツール軸２４の特徴部ＦＰ１が、上述したカメラ視野に収まるように光路を形成する。

【0041】

このように、光学部材４５は、ロータリヘッド２３において、前待機位置Ｈ－１および後待機位置Ｈ＋１に割り出された二つの部品保持部材３０の先端部と、昇降位置Ｈ０に割り出された部品保持部材３０を備えるツール軸２４の特徴部ＦＰ１とが、同一のカメラ視野に収まるように光路を形成する。これにより、ヘッドカメラユニット４０ａは、部品保持部材３０、部品９１および特徴部ＦＰ１を同一のカメラ視野で撮像することができる。カメラ装置４２によって撮像された側方視画像データＰＤ１は、制御装置１６に送出される。

【0042】

なお、図８に示す側方視画像データＰＤ１は、第一領域ＰＤ１１と、第二領域ＰＤ１２と、第三領域ＰＤ１３とに区画される。第一領域ＰＤ１１は、前待機位置Ｈ－１に割り出された部品保持部材３０の先端部が撮像される領域である。第二領域ＰＤ１２は、後待機位置Ｈ＋１に割り出された部品保持部材３０の先端部が撮像される領域である。第三領域ＰＤ１３は、昇降位置Ｈ０に割り出された部品保持部材３０が装着処理において下降したときのツール軸２４の特徴部ＦＰ１が撮像される領域である。

【0043】

また、部品保持部材３０および部品９１は、同時に撮像される。このときの側方視画像データＰＤ１は、反射部材４４を背景として、部品保持部材３０および部品９１が存在する領域が影となるように撮像される。側方視画像データＰＤ１は、カメラ装置４２または制御装置１６において、例えば、二値化などの画像処理が実行されて、背景とのコントラストが強調される。

【0044】

１－６．検出部１６ａによる相対変位の検出例
図１に示すように、部品装着機１０の制御装置１６は、制御ブロックとして捉えると、検出部１６ａを備えている。検出部１６ａは、撮像装置４０によって撮像された特徴部ＦＰ１の撮像画像に基づいて、部品保持部材３０に保持されている部品９１をシャフト２４ａの昇降により基板９０に装着するときのシャフト２４ａに対する部品保持部材３０の相対変位を検出する。

【0045】

図５は、部品保持部材３０とシャフト２４ａの位置関係の一例を示している。同図は、ツール軸２４を軸線方向に沿って切断した断面図である。同図の左側のツール軸２４は、装着動作において部品９１が基板９０に到達した状態を示している。同図の右側のツール軸２４は、左側のツール軸２４の状態から、シャフト２４ａがさらに下降したときの状態を示している。

【0046】

本実施形態の弾性部材２４ｂの付勢力は、部品９１を基板９０に装着させる装着動作において部品９１が基板９０に到達してからシャフト２４ａがさらに下降するときに、弾性部材２４ｂが弾性変形するように設定されている。よって、図５の左側のツール軸２４の状態から、シャフト２４ａがさらに下降して、同図の右側のツール軸２４の状態になると、弾性部材２４ｂが弾性変形する。

【0047】

また、弾性部材２４ｂの付勢力に抗して部品保持部材３０がシャフト２４ａに対して相対移動する。具体的には、図４に示す誘導部２４ａ１は、突出部３０ａ１が相対移動可能に第三溝部２４ａ１３の長さが設定されており、部品保持部材３０の突出部３０ａ１と、突出部３０ａ１を押さえている第一部材２４ｄとが、シャフト２４ａに対して、鉛直方向（Ｚ軸方向）の上方に相対移動する。その結果、装着動作において部品９１が基板９０に到達してからシャフト２４ａがさらに下降するときに、部品保持部材３０が静止する。

【0048】

このとき、検出部１６ａは、弾性部材２４ｂの付勢力に抗して部品保持部材３０がシャフト２４ａに対して相対移動したときのシャフト２４ａに対する部品保持部材３０の相対変位を検出する。図５の右側のツール軸２４の突出部３０ａ１の位置は、左側のツール軸２４と同じであるが、同図の右側のツール軸２４のシャフト２４ａの下端の位置は、左側のツール軸２４と比べて、鉛直方向（Ｚ軸方向）に偏差ΔＺ１分、下降している。偏差ΔＺ１は、上述した相対変位に相当する。

【0049】

図６は、部品保持部材３０およびシャフト２４ａの鉛直方向（Ｚ軸方向）の位置の経時変化の一例を示している。同図の横軸は、時刻を示しており、縦軸は、鉛直方向（Ｚ軸方向）の位置（高さ）を示している。折れ線Ｌ１１は、突出部３０ａ１の鉛直方向（Ｚ軸方向）の位置（高さ）を示している。直線Ｌ１２は、シャフト２４ａの下端の鉛直方向（Ｚ軸方向）の位置（高さ）を示している。折れ線Ｌ１１および直線Ｌ１２に示すように、部品保持部材３０（突出部３０ａ１）およびシャフト２４ａの鉛直方向（Ｚ軸方向）の位置（高さ）の差は、途中から漸増する。つまり、同図は、部品保持部材３０がシャフト２４ａに対して相対移動したことを示している。

【0050】

図３に示すように、本実施形態の特徴部ＦＰ１は、第一部材２４ｄに設けられている。具体的には、特徴部ＦＰ１は、第一部材２４ｄの外周部に付されている直線である。既述したように、シャフト２４ａの内側に設けられる部品保持部材３０は、シャフト２４ａを貫通して外側に突出する突出部３０ａ１を備えている。また、シャフト２４ａの外側に設けられる第一部材２４ｄは、突出部３０ａ１を押さえる押さえ部材である。さらに、弾性部材２４ｂは、第一部材２４ｄを介して部品保持部材３０を下方に向けて付勢している。

【0051】

検出部１６ａは、ヘッドカメラユニット４０ａによって撮像された特徴部ＦＰ１の撮像画像に基づいて、シャフト２４ａの基準位置ＲＰ１に対する特徴部ＦＰ１の鉛直方向（Ｚ軸方向）の位置（高さ）の変位を知得することができる。シャフト２４ａの基準位置ＲＰ１は、特徴部ＦＰ１の撮像画像（図８に示す第三領域ＰＤ１３）におけるシャフト２４ａの仮想位置であり、装着動作に連動して下降する。本実施形態のシャフト２４ａの基準位置ＲＰ１は、特徴部ＦＰ１の鉛直方向（Ｚ軸方向）の位置（高さ）と同じ位置（高さ）で、装着動作に連動して下降する部位である。

【0052】

ヘッドカメラユニット４０ａは、装着動作において特徴部ＦＰ１を連続して撮像する。装着動作において部品９１が基板９０に到達してからシャフト２４ａがさらに下降すると、部品保持部材３０は、静止する。よって、特徴部ＦＰ１である第一部材２４ｄの外周部に付されている直線は、下降しなくなり、所定の位置（高さ）を維持する。図５に示すように、検出部１６ａは、シャフト２４ａの基準位置ＲＰ１と、特徴部ＦＰ１の鉛直方向（Ｚ軸方向）の位置（高さ）との偏差から、シャフト２４ａに対する部品保持部材３０の相対変位を検出することができる。

【0053】

なお、シャフト２４ａは、図２に示すＺ軸モータ２７の駆動によって鉛直方向（Ｚ軸方向）に昇降する。よって、検出部１６ａは、Ｚ軸モータ２７に設けられる位置検出器（例えば、エンコーダなど）の検出結果に基づいて、シャフト２４ａの基準位置ＲＰ１を知得することができる。また、シャフト２４ａの基準位置ＲＰ１は、特徴部ＦＰ１から鉛直方向（Ｚ軸方向）に所定量離間する位置（高さ）で、装着動作に連動して下降する部位であっても良い。この場合、検出部１６ａは、シャフト２４ａの基準位置ＲＰ１と、特徴部ＦＰ１の鉛直方向（Ｚ軸方向）の位置（高さ）との偏差から上記所定量を控除して、シャフト２４ａに対する部品保持部材３０の相対変位を検出する。

【0054】

さらに、特徴部ＦＰ１が第一部材２４ｄおよびシャフト２４ａの両方に設けられている場合、シャフト２４ａの基準位置ＲＰ１は、ヘッドカメラユニット４０ａによって撮像されたシャフト２４ａに設けられている特徴部ＦＰ１の位置であっても良い。この場合、検出部１６ａは、シャフト２４ａの基準位置ＲＰ１を示すシャフト２４ａに設けられている特徴部ＦＰ１と、第一部材２４ｄに設けられている特徴部ＦＰ１との鉛直方向（Ｚ軸方向）の位置（高さ）を取得する。検出部１６ａは、これらの偏差から、シャフト２４ａに対する部品保持部材３０の相対変位を検出することができる。

【0055】

検出部１６ａは、部品９１を基板９０に装着させる装着動作において部品９１が基板９０に到達する設計上の位置からシャフト２４ａがさらに所定量下降しても、シャフト２４ａに対する部品保持部材３０の相対変位を検出できなかったときに、装着動作の失敗または移動抵抗の異常状態であると判断することができる。

【0056】

例えば、基板９０の反りなどによって、装着動作において部品９１が基板９０に到達しなかったときに、装着動作の失敗が生じる可能性がある。上記所定量は、想定される基板９０の反りなどを考慮して設定することができる。また、移動抵抗の異常状態は、シャフト２４ａと部品保持部材３０との間の移動抵抗が所定値を超える状態をいう。シャフト２４ａと部品保持部材３０との間に、異物（例えば、埃など）が混入する可能性がある。異物が混入すると、シャフト２４ａと部品保持部材３０との間の移動抵抗が増加し、シャフト２４ａと部品保持部材３０との間の相対移動が困難になる。よって、シャフト２４ａに対する部品保持部材３０の相対変位が生じ難くなる。

【0057】

これらの場合も、ヘッドカメラユニット４０ａは、装着動作において特徴部ＦＰ１を連続して撮像する。装着動作において部品９１が基板９０に到達する設計上の位置からシャフト２４ａがさらに所定量下降しても、特徴部ＦＰ１である第一部材２４ｄの外周部に付されている直線が、シャフト２４ａに合わせて下降する場合、検出部１６ａは、上述した装着動作の失敗または移動抵抗の異常状態であると判断することができる。

【0058】

なお、部品装着機１０は、検出部１６ａによってシャフト２４ａに対する部品保持部材３０の相対変位が検出されたときに、部品保持部材３０に正圧エアを供給して、真空破壊を行っても良い。また、部品装着機１０は、検出部１６ａによってシャフト２４ａに対する部品保持部材３０の相対変位が検出されなかったときに、部品保持部材３０に対する正圧エアの供給を行わないで、例えば、所定の回収ボックスまで部品９１を持ち帰っても良い。

【0059】

特徴部ＦＰ１は、部品保持部材３０に設けることもできる。この場合、シャフト２４ａは、光を透過する透過部を備えると好適である。シャフト２４ａの内側に設けられる部品保持部材３０は、透過部まで延びていると良い。また、部品保持部材３０は、部品保持部材３０の本体部から透過部まで延びている延長部材を備えていても良い。いずれの場合も、撮像装置４０は、透過部を介して特徴部ＦＰ１を撮像することができる。

【0060】

特徴部ＦＰ１は、シャフト２４ａに設けることもできる。この場合、部品保持部材３０がシャフト２４ａに対して相対移動したときに、特徴部ＦＰ１は、第一部材２４ｄから現れるように設けられると好適である。検出部１６ａは、撮像装置４０によって撮像された撮像画像において特徴部ＦＰ１が撮像されているときに、弾性部材２４ｂの付勢力に抗して部品保持部材３０がシャフト２４ａに対して相対移動したときのシャフト２４ａに対する部品保持部材３０の相対変位を検出することができる。また、検出部１６ａは、撮像装置４０によって撮像された撮像画像において特徴部ＦＰ１が撮像されていないときに、シャフト２４ａに対する部品保持部材３０の相対変位を検出できなかったことを知得することができる。

【0061】

なお、ヘッドカメラユニット４０ａの光源４３は、特徴部ＦＰ１に直接、紫外光を照射することもできる。この場合、例えば、第一部材２４ｄに設けられる特徴部ＦＰ１は、反射部材４４と同じ素材で形成すると良い。これにより、光源４３から照射された紫外光は、特徴部ＦＰ１で反射して可視光になり、カメラ装置４２は、特徴部ＦＰ１を撮像することができる。この場合、第一部材２４ｄが存在する影の領域に、特徴部ＦＰ１が撮像される。

【0062】

また、部品保持部材３０は、スリーブと、部品保持部とを備えることもできる。スリーブは、シャフト２４ａに対して鉛直方向（Ｚ軸方向）に相対移動可能に設けられる。部品保持部は、スリーブに対して鉛直方向（Ｚ軸方向）に相対移動可能に設けられる。この場合、ツール軸２４は、スリーブの下端に位置する部品保持部を鉛直方向（Ｚ軸方向）の下方に向けて付勢する第二の弾性部材を備える。

【0063】

装着動作において部品９１が基板９０に到達してからシャフト２４ａがさらに下降するときに、弾性部材２４ｂが弾性変形しない場合、シャフト２４ａとスリーブは、一体的に移動することができる。この場合、特徴部ＦＰ１は、例えば、透過部まで延びている部品保持部、または、部品保持部の本体部から透過部まで延びている延長部材に設けることができる。既述したように、透過部は、シャフト２４ａに設けられる。いずれの場合も、撮像装置４０は、透過部を介して特徴部ＦＰ１を撮像することができる。

【0064】

２．部品装着方法
部品装着機１０について既述したことは、部品装着方法についても同様に言える。具体的には、部品装着方法は、ヘッド本体２１と、シャフト２４ａと、部品保持部材３０と、弾性部材２４ｂと、特徴部ＦＰ１と、撮像装置４０とを備える部品装着機１０を用いた部品装着方法であって、検出工程を備える。検出工程は、検出部１６ａが行う制御に相当する。また、部品装着方法は、検出工程によって検出された検出結果を、部品装着機１０の使用者に通知する通知工程を備えることもできる。

【0065】

３．実施形態の効果の一例
部品装着機１０によれば、ヘッド本体２１と、シャフト２４ａと、部品保持部材３０と、弾性部材２４ｂと、特徴部ＦＰ１と、撮像装置４０とを備える部品装着機１０において、検出部１６ａを備える。また、撮像装置４０は、ヘッド本体２１に固定されている。これにより、部品装着機１０は、ヘッド本体２１に固定される撮像装置４０を用いて、部品保持部材３０を昇降させるシャフト２４ａに対する部品保持部材３０の相対変位を検出することができる。よって、シャフト２４ａを昇降させる昇降機構の大型化が抑制される。部品装着機１０について上述したことは、部品装着方法についても同様に言える。

【符号の説明】

【0066】

１０：部品装着機、１６ａ：検出部、２１：ヘッド本体、
２４ａ：シャフト、２４ｂ：弾性部材、２４ｄ：第一部材、
３０：部品保持部材、３０ａ１：突出部、
４０：撮像装置、４０ａ：ヘッドカメラユニット、
９０：基板、９１：部品、ＦＰ１：特徴部、Ｚ軸方向：鉛直方向。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】