特許 7561375 部品実装装置およびノズル位置検出方法

(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】2024-09-26

(45)【発行日】2024-10-04

(54)【発明の名称】部品実装装置およびノズル位置検出方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/04 20060101AFI20240927BHJP

   H05K 13/08 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

H05K13/04 M

H05K13/08 Q

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021040909

(22)【出願日】2021-03-15

(65)【公開番号】P2022140873

(43)【公開日】2022-09-29

【審査請求日】2024-01-09

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡田 康一

(72)【発明者】

【氏名】森 秀雄

(72)【発明者】

【氏名】松田 鷹則

(72)【発明者】

【氏名】坪田 一総

【審査官】福島 和幸

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－１３５２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１００８９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／０３１０５７（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】

部品を保持するノズル軸と、ノズル軸に設けられた反射板と、を有するノズルが装着された実装ヘッドと、
前記ノズルが保持する部品を下方から撮像するカメラと、
前記カメラが撮像する前記部品を下方から照らす光を照射する第２照明部と、
前記反射板で反射されて前記部品を上方から照らす光を前記反射板の斜め下方から照射する第１照明部と、
部品を保持していない前記ノズルを前記第１照明部と前記第２照明部で照明して前記カメラで撮像した画像からノズルの位置を検出する画像処理部と、
前記実装ヘッドを水平方向に移動させるヘッド移動機構と、
検出された前記ノズルの位置に基づいて前記ヘッド移動機構を制御し、前記実装ヘッドを移動させて基板に部品を実装させる制御部と、を備える、部品実装装置。

【請求項2】

前記画像処理部は、
前記画像の中の前記反射板の画像から第１のノズル位置を検出し、
前記画像の中の前記ノズル軸の先端の画像から第２のノズル位置を検出し、
前記制御部は、前記第１のノズル位置と前記第２のノズル位置に基づいて、前記実装ヘッドを移動させる、請求項１に記載の部品実装装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記第１のノズル位置と前記第２のノズル位置の差が所定の範囲内の場合、前記第２のノズル位置に基づいて、前記実装ヘッドを移動させる、請求項２に記載の部品実装装置。

【請求項4】

前記制御部は、新たに撮像された前記ノズルの画像から検出された前記第１のノズル位置と前記第２のノズル位置の差が、予め取得されている前記第１のノズル位置と前記第２のノズル位置の差から所定範囲以上変動している場合、新たに検出された第１のノズル位置に基づいて、前記実装ヘッドを移動させる、請求項２または３に記載の部品実装装置。

【請求項5】

前記所定範囲以上変動している場合、前記制御部は、新たに検出された第１のノズル位置と、前記予め取得されている前記第１のノズル位置と前記第２のノズル位置の差に基づいて、前記実装ヘッドを移動させる、請求項４に記載の部品実装装置。

【請求項6】

前記所定範囲以上変動している場合、前記ノズルの先端に異常がある旨を警告する報知部を、さらに備える、請求項４に記載の部品実装装置。

【請求項7】

部品を保持するノズル軸とノズル軸に設けられた反射板とを有し、実装ヘッドに装着されたノズルの位置を検出するノズル位置検出方法であって、
前記ノズルが保持する部品を下方から照らす光を照射する第２照明部と、前記反射板で反射されて前記部品を上方から照らす光を前記反射板の斜め下方から照射する第１照明部で、部品を保持していない前記ノズルを照明する照明工程と、
照明された前記ノズルをカメラで下方から撮像する撮像工程と、
前記撮像工程において撮像された画像から、ノズルの位置を検出する画像処理工程と、を含む、ノズル位置検出方法。

【請求項8】

前記画像処理工程において、前記画像の中の前記反射板の画像から第１のノズル位置が検出され、前記画像の中の前記ノズル軸の先端の画像から第２のノズル位置が検出され、
前記第１のノズル位置と前記第２のノズル位置に基づいて、前記ノズルの位置を決定するノズル位置決定工程をさらに含む、請求項７に記載のノズル位置検出方法。

【請求項9】

前記ノズル位置決定工程において、前記第１のノズル位置と前記第２のノズル位置の差が所定の範囲内の場合、前記第２のノズル位置が前記ノズルの位置に決定される、請求項８に記載のノズル位置検出方法。

【請求項10】

前記ノズル位置決定工程において、検出された前記第１のノズル位置と前記第２のノズル位置の差が、予め取得されている前記第１のノズル位置と前記第２のノズル位置の差から所定範囲以上変動している場合、前記検出された前記第１のノズル位置が前記ノズルの位置に決定される、請求項８または９に記載のノズル位置検出方法。

【請求項11】

前記ノズル位置決定工程において、検出された前記第１のノズル位置と前記第２のノズル位置の差が、予め取得されている前記第１のノズル位置と前記第２のノズル位置の差から所定範囲以上変動している場合、前記検出された前記第１のノズル位置と、前記予め取得されている前記第１のノズル位置と前記第２のノズル位置の差に基づいて、前記ノズルの位置が決定される、請求項８または９に記載のノズル位置検出方法。

【請求項12】

前記ノズルの先端に異常がある旨を報知する報知工程を、さらに含む、請求項１０または１１に記載のノズル位置検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板に部品を実装するノズルの位置を検出する部品実装装置およびノズル位置検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

部品実装装置は、実装ヘッドに装着されたノズルで部品供給装置（テープフィーダ）が供給する部品を取り出して基板に実装する。ところで、ノズルの実装ヘッドへの装着具合やノズルの変形によってノズルの先端の位置が正規の位置からずれることがある。そこで、部品の実装精度を向上させるために、実装基板の生産開始前などにノズルの先端の位置を検出して、ノズルの先端の位置ずれを補正することが行われている。特許文献１に記載の部品実装装置（電子部品装着装置）は、ノズルが保持する部品を撮像するカメラを使用して、カメラの光軸と同じ方向に光を照射する照明装置から強い光を照射して部品を保持していないノズルの先端の位置を撮像し、画像処理によりノズルの先端の位置を検出している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－８７３０４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を含む従来技術では、ノズルの先端をカメラで撮像してノズルの位置を認識することはできるものの、ノズルの先端にゴミや半田などの異物が付着している場合に、撮像画像ではノズルの先端と異物を区別することができずにノズルの先端の位置を認識できない場合があるという問題点があり、さらなる改善の余地があった。

【0005】

そこで本発明は、基板に部品を実装するノズルの位置を適切に検出することができる部品実装装置およびノズル位置検出方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の部品実装装置は、部品を保持するノズル軸と、ノズル軸に設けられた反射板と、を有するノズルが装着された実装ヘッドと、前記ノズルが保持する部品を下方から撮像するカメラと、前記カメラが撮像する前記部品を下方から照らす光を照射する第２照明部と、前記反射板で反射されて前記部品を上方から照らす光を前記反射板の斜め下方から照射する第１照明部と、部品を保持していない前記ノズルを前記第１照明部と前記第２照明部で照明して前記カメラで撮像した画像からノズルの位置を検出する画像処理部と、前記実装ヘッドを水平方向に移動させるヘッド移動機構と、検出された前記ノズルの位置に基づいて前記ヘッド移動機構を制御し、前記実装ヘッドを移動させて基板に部品を実装させる制御部と、を備える。

【0007】

本発明のノズル位置検出方法は、部品を保持するノズル軸とノズル軸に設けられた反射板とを有し、実装ヘッドに装着されたノズルの位置を検出するノズル位置検出方法であって、前記ノズルが保持する部品を下方から照らす光を照射する第２照明部と、前記反射板で反射されて前記部品を上方から照らす光を前記反射板の斜め下方から照射する第１照明部で、部品を保持していない前記ノズルを照明する照明工程と、照明された前記ノズルをカメラで下方から撮像する撮像工程と、前記撮像工程において撮像された画像から、ノズルの位置を検出する画像処理工程と、を含む。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、基板に部品を実装するノズルの位置を適切に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施の形態の部品実装装置の平面図

【図2】本発明の一実施の形態の部品実装装置の構成説明図

【図3】本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える部品認識カメラの構成説明図

【図4】本発明の一実施の形態の部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図

【図5】本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える部品認識カメラによって撮像された（ａ）透過照明部により照明されたノズルの撮像画面の説明図（ｂ）同軸照明部により照明されたノズルの撮像画面の説明図（ｃ）透過照明部と同軸照明部により照明されたノズルの撮像画面の説明図

【図6】本発明の一実施の形態の部品実装装置が備える部品認識カメラによって撮像された（ａ）先端の位置がずれているノズルの撮像画像の説明図（ｂ）先端に異物が付着しているノズルの撮像画像の説明図

【図7】本発明の一実施の形態の実装基板の製造方法のフロー図

【図8】本発明の一実施の形態のノズル位置検出方法のフロー図

【図9】本発明の一実施の形態のノズル位置検出方法における第１のノズル位置決定方法のフロー図

【図10】本発明の一実施の形態のノズル位置検出方法における第２のノズル位置決定方法のフロー図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、部品実装装置、部品認識カメラの仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図１、及び後述する一部では、水平面内で互いに直交する２軸として、基板搬送方向のＸ軸（図１における左右方向）、基板搬送方向に直交するＹ軸（図１における上下方向）が示される。図２、及び後述する一部では、水平面と直交する高さ方向としてＺ軸（図２における上下方向）が示される。

【0011】

まず図１、図２を参照して、部品実装装置１の構成を説明する。なお図２は、図１における部品実装装置１の一部を模式的に示している。部品実装装置１は、部品供給部から供給された部品を基板に装着する部品実装作業を実行する機能を有する。基台１ａの中央には、基板搬送機構２がＸ軸に沿って配置されている。基板搬送機構２は、上流側から搬送された基板３を、実装作業位置に搬入して位置決めして保持する。また、基板搬送機構２は、部品実装作業が完了した基板３を下流側に搬出する。

【0012】

基板搬送機構２の両側（Ｙ軸の前後方向）には、部品供給部４が配置されている。それぞれの部品供給部４には、複数のテープフィーダ５（部品供給装置）がＸ軸に沿って並列に装着されている。テープフィーダ５は、部品Ｄを格納するポケットが形成された部品テープを部品供給部４の外側から基板搬送機構２に向かう方向（テープ送り方向）にピッチ送りすることにより、以下に説明する実装ヘッドによって部品Ｄが取り出される部品供給位置５ａに部品Ｄを供給する。

【0013】

図１、図２において、基台１ａ上面においてＸ軸における両端部には、リニア駆動機構を備えたＹ軸テーブル６がＹ軸に沿って配置されている。Ｙ軸テーブル６には、同様にリニア駆動機構を備えたビーム７が、Ｙ軸に沿って移動自在に結合されている。ビーム７はＸ軸に沿って配置されている。ビーム７には、実装ヘッド８がＸ軸に沿って移動自在に装着されている。実装ヘッド８は、部品Ｄを吸着保持して昇降可能な吸着ユニット８ａを備えている。吸着ユニット８ａのそれぞれの下端部には、部品Ｄを吸着保持するノズル９が装着されている。ノズル９は、部品Ｄを保持するノズル軸９ａと、ノズル軸９ａの上部（ノズル軸９ａの先端面とは反対側）に設けられた反射板９ｂと、を有している（図３参照）。

【0014】

図１において、Ｙ軸テーブル６およびビーム７は、実装ヘッド８をＸ軸およびＹ軸に沿って水平方向に移動させるヘッド移動機構１０を構成する。ヘッド移動機構１０および実装ヘッド８は、部品供給部４に配置されたテープフィーダ５の部品供給位置５ａから部品Ｄをノズル９のノズル軸９ａの先端面に吸着して取り出して、基板搬送機構２に位置決めされた基板３の実装位置に装着する実装ターンを実行する。すなわち、Ｙ軸テーブル６、ビーム７および実装ヘッド８は、テープフィーダ５の部品供給位置５ａに供給される部品Ｄをノズル９で保持して基板３に装着する部品実装手段を構成する。

【0015】

図１、図２において、部品供給部４と基板搬送機構２との間には、部品認識カメラ２０が配置されている。部品供給部４から部品Ｄを取り出した実装ヘッド８のノズル９が部品認識カメラ２０の上方を移動する際に（図３の矢印ａ）、部品認識カメラ２０は実装ヘッド８に保持された状態の部品Ｄを撮像して部品Ｄの保持姿勢を認識する。

【0016】

実装ヘッド８が取り付けられたプレート７ａには基板認識カメラ１１が取り付けられている。基板認識カメラ１１は、実装ヘッド８と一体的に移動する。実装ヘッド８が移動することにより、基板認識カメラ１１は基板搬送機構２に位置決めされた基板３の上方に移動し、基板３に設けられた基板マーク３ａを撮像して基板３の位置を認識する。実装ヘッド８による基板３への部品実装動作においては、部品認識カメラ２０による部品Ｄの認識結果と、基板認識カメラ１１による基板位置の認識結果とを加味して実装位置の補正が行われる。

【0017】

図２において、部品供給部４にはフィーダベース１２ａに予め複数のテープフィーダ５が装着された状態の台車１２がセットされる。台車１２には、部品Ｄを保持した部品テープ１３を巻回状態で収納するテープリール１４が保持されている。テープリール１４から引き出された部品テープ１３は、テープフィーダ５によって部品供給位置５ａまでピッチ送りされる。

【0018】

図１において、部品実装装置１の前面で作業者が作業する位置には、作業者が操作するタッチパネル１５が設置されている。タッチパネル１５は、その表示部に各種情報を表示し、また表示部に表示される操作ボタンなどを使って作業者がデータ入力や部品実装装置１の操作を行う。

【0019】

次に図３を参照して、部品認識カメラ２０の構成について説明する。部品認識カメラ２０は、筐体２１の内部に１次元ＣＣＤや２次元ＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を有する撮像部２２を備えている。筐体２１の上面には、透明な板ガラスなどで形成された天井板２１ａが設置されている。撮像部２２の上方には、レンズ２３が配置されている。撮像部２２は、光軸２２ａを上方に向けて設置されており、レンズ２３と天井板２１ａを通して、ノズル９が保持する部品Ｄを撮像する。すなわち、撮像部２２とレンズ２３は、ノズル９が保持する部品Ｄを下方から撮像するカメラＣを構成する。

【0020】

筐体２１の内部であってカメラＣの上方には、同軸照明部２４と透過照明部２５が設置されている。同軸照明部２４は、複数のＬＥＤチップなどを備えて構成された照明手段２４ａとハーフミラー２４ｂを備えて構成されている。ハーフミラー２４ｂは、撮像部２２の光軸２２ａの途中に配置されており、照明手段２４ａから照射された光をハーフミラー２４ｂの上方に反射させる。すなわち、同軸照明部２４（照明手段２４ａ、ハーフミラー２４ｂ）は、カメラＣが撮像する部品Ｄを下方から照らす光を照射する第２照明部である。

【0021】

図３において、透過照明部２５は複数のＬＥＤチップなどを備えて構成されており、カメラＣの上方に位置するノズル９の反射板９ｂを下斜め方向から照明する。透過照明部２５から照射された光は、主にノズル９の反射板９ｂで反射されてノズル９が保持する部品Ｄを上方から照明する。すなわち、透過照明部２５は、ノズル９の反射板９ｂで反射されて部品Ｄを上方から照らす光を反射板９ｂの斜め下方から照射する第１照明部である。部品認識カメラ２０は、撮像する対象に応じて、同軸照明部２４による同軸照明と透過照明部２５による透過照明を切り替えて、もしくは組み合わせて照明する。

【0022】

次に図４を参照して、部品実装装置１の制御系の構成について説明する。部品実装装置１は、制御装置３０、基板搬送機構２、テープフィーダ５、実装ヘッド８、ヘッド移動機構１０、基板認識カメラ１１、部品認識カメラ２０、タッチパネル１５を備えている。制御装置３０は、画像処理部３１、ノズル位置決定部３２、実装動作処理部３３、実装記憶部３４を備えている。実装記憶部３４は記憶装置であり、実装データ３５、判定データ３６、ノズル位置データ３７などが記憶されている。

【0023】

実装データ３５には、基板３の種類（基板種）毎に、基板３のサイズ、実装される部品Ｄの種類と実装位置（ＸＹ座標）など、部品実装作業に必要な情報が記憶されている。画像処理部３１は、ヘッド移動機構１０、基板認識カメラ１１を制御して、基板搬送機構２に位置決めされた基板３の基板マーク３ａを撮像させ、撮像画像を画像処理して基板３の位置を検出する。

【0024】

図４において、画像処理部３１は、実装ヘッド８、ヘッド移動機構１０、部品認識カメラ２０を制御して、ノズル９が保持する部品Ｄを同軸照明部２４または透過照明部２５で照明しながらカメラＣに撮像させ、撮像画像を画像処理してノズル９に保持された部品Ｄの位置を検出する。また、画像処理部３１は、実装ヘッド８、ヘッド移動機構１０、部品認識カメラ２０を制御して、部品Ｄを保持していないノズル９を同軸照明部２４（第２照明部）と透過照明部２５（第１照明部）で照明しながらカメラＣに撮像させ、撮像画像を画像処理して後述するノズル位置を検出する。

【0025】

ここで、図５（ａ）～図５（ｃ）を参照して、画像処理部３１によって撮像された部品Ｄを保持していないノズル９の撮像画像４１～４３の例について説明する。図５（ａ）～図５（ｃ）は、ノズル９やノズル９が装着された吸着ユニット８ａに歪みがなく、理想状態で部品認識カメラ２０のカメラＣがノズル９を撮像した撮像画像４１～４３である。すなわち、撮像画像４１～４３の画像中心４１ｃ～４３ｃは、ノズル９のノズル軸９ａの中心および反射板９ｂの中心と一致している。

【0026】

図５（ａ）は、部品Ｄを保持していないノズル９を透過照明部２５（第１照明部）で照明しながらカメラＣで撮像した撮像画像４１を示している。撮像画像４１では、透過照明部２５による透過照明が照射された反射板９ｂが明るく写り、透過照明が照射されないノズル軸９ａが暗く写っている。画像処理部３１は、撮像画像４１の中の反射板９ｂの画像から第１のノズル位置Ｐ１を検出する。この例では、撮像画像４１の画像中心４１ｃを原点とし、略円形の反射板９ｂの外形から認識される反射板９ｂの中心の位置が第１のノズル位置Ｐ１として検出されている。

【0027】

図５（ｂ）は、部品Ｄを保持していないノズル９を同軸照明部２４（第２照明部）で照明しながらカメラＣで撮像した撮像画像４２を示している。撮像画像４２では、同軸照明部２４による同軸照明が照射されたノズル軸９ａの先端面が明るく写り、同軸照明が照射されない反射板９ｂは写っていない。画像処理部３１は、撮像画像４２の中のノズル軸９ａの先端の画像から第２のノズル位置Ｐ２を検出する。この例では、撮像画像４２の画像中心４２ｃを原点とし、略円のドーナツ形のノズル軸９ａの先端面の外形から認識されるノズル軸９ａの中心の位置が第２のノズル位置Ｐ２として検出されている。

【0028】

図５（ｃ）は、部品Ｄを保持していないノズル９を透過照明部２５と同軸照明部２４で照明しながらカメラＣで撮像した撮像画像４３を示している。撮像画像４３では、反射板９ｂとノズル軸９ａの先端面が明るく写っている。画像処理部３１は、撮像画像４３の中の反射板９ｂの画像から第１のノズル位置Ｐ１を、撮像画像４３の中のノズル軸９ａの先端の画像から第２のノズル位置Ｐ２をそれぞれ検出する。

【0029】

このように、画像処理部３１は、部品Ｄを保持していないノズル９を第１照明部（透過照明部２５）と第２照明部（同軸照明部２４）で照明してカメラＣで撮像した撮像画像４１～４３からノズルの位置（第１のノズル位置Ｐ１、第２のノズル位置Ｐ２）を検出する。検出された第１のノズル位置Ｐ１と第２のノズル位置Ｐ２は、ノズル位置データ３７として実装記憶部３４に記憶される。

【0030】

図４において、ノズル位置決定部３２は、画像処理部３１により検出された第１のノズル位置Ｐ１と第２のノズル位置Ｐ２に基づいて、部品実装作業における実装ヘッド８の位置補正に使用するノズル位置（以下、単に「位置補正ノズル位置」と称する。）を決定する。判定データ３６には、ノズル位置決定部３２がノズル位置を決定する際に使用される判定範囲などが記憶されている。

【0031】

実装動作処理部３３は、実装データ３５、画像処理部３１によって検出された基板搬送機構２に位置決めされた基板３の位置、ノズル９に保持された部品Ｄの位置、位置補正ノズル位置に基づいて、部品実装作業を実行させる。すなわち、実装動作処理部３３は、検出されたノズル９の位置（位置補正ノズル位置）に基づいてヘッド移動機構１０を制御し、実装ヘッド８を移動させて基板３に部品Ｄを実装させる制御部である。

【0032】

ここで、図６（ａ）、図６（ｂ）を参照しながら、ノズル位置決定部３２によるノズル位置の決定の例について説明する。図６（ａ）は、同軸照明部２４と透過照明部２５で照明しながら、ノズル９またはノズル９が装着された吸着ユニット８ａに歪みが有る状態のノズル９をカメラＣで撮像した撮像画像４４である。画像処理部３１は、撮像画像４４から、第１のノズル位置Ｐ１と第２のノズル位置Ｐ２を検出する。

【0033】

そして、ノズル位置決定部３２は、画像処理部３１による検出結果から、第１のノズル位置Ｐ１と第２のノズル位置Ｐ２のＸ軸方向のオフセット量ΔＸとＹ軸方向のオフセット量ΔＹ（以下、単に「オフセット量（ΔＸ，ΔＹ）」と称する。）を算出する。なお、ノズル９またはノズル９が装着された吸着ユニット８ａに歪みが無い場合は、オフセット量（ΔＸ，ΔＹ）はＸ軸方向もＹ軸方向も「ゼロ」である。すなわち、歪みが無い場合は、第１のノズル位置Ｐ１と第２のノズル位置Ｐ２は一致する。

【0034】

図６（ａ）において、ノズル位置決定部３２は、オフセット量（ΔＸ，ΔＹ）（第１のノズル位置Ｐ１と第２のノズル位置Ｐ２の差）が判定データ３６に含まれる判定範囲以内にある場合は、第２のノズル位置Ｐ２を位置補正ノズル位置に決定する。すなわち、検出されたノズル軸９ａの先端面の中心を位置補正ノズル位置と決定する。この場合、実装動作処理部３３（制御部）は、第２のノズル位置Ｐ２（位置補正ノズル位置）に基づいて、実装ヘッド８を移動させる。

【0035】

また、ノズル位置決定部３２は、オフセット量（ΔＸ，ΔＹ）が判定データ３６に含まれる判定範囲より大きい場合は、タッチパネル１５にノズル９に異常がある旨を表示させる。すなわち、タッチパネル１５は、算出されたオフセット量（ΔＸ，ΔＹ）が所定範囲以上である場合に、ノズル９に異常がある旨を警告する報知部である。これにより、ノズル９に異常がある場合は部品実装作業を停止することができ、ノズル９の歪みなどの状態に応じて適切に実装ヘッド８の位置を補正して基板３に部品Ｄを実装することができる。

【0036】

なお、ノズル位置決定部３２は、新たに撮像されたノズル９の撮像画像４４から算出されたオフセット量（ΔＸ，ΔＹ）が、ノズル位置データ３７に記憶されている以前に算出された同じノズル９のオフセット量（ΔＸ，ΔＹ）から所定範囲以上変動している場合にも、タッチパネル１５にノズル９に異常がある旨を表示させるようにしてもよい。

【0037】

図６（ｂ）は、同軸照明部２４と透過照明部２５で照明しながら、ノズル軸９ａの先端面に異物が付着しているノズル９をカメラＣで撮像した撮像画像４５である。この例では、画像処理部３１は、撮像画像４５の反射板９ｂの画像から第１のノズル位置Ｐ１を検出する。しかし、画像処理部３１は、異物が付着しているノズル軸９ａの先端面の画像からは第２のノズル位置Ｐ２を検出することができないか、第２のノズル位置Ｐ２を誤認識する。ノズル位置決定部３２は、第２のノズル位置Ｐ２が検出できない場合は、新たに検出された第１のノズル位置Ｐ１を位置補正ノズル位置に決定する。この場合、実装動作処理部３３は、第１のノズル位置Ｐ１（位置補正ノズル位置）に基づいて、実装ヘッド８を移動させる。

【0038】

または、ノズル位置決定部３２は、第２のノズル位置Ｐ２が検出できない場合は、新たに検出された第１のノズル位置Ｐ１と、ノズル位置データ３７に記憶されている以前に算出された同じノズル９のオフセット量（ΔＸ，ΔＹ）から第２のノズル位置Ｐ２を予測して算出し、位置補正ノズル位置とする。すなわち、ノズル位置決定部３２は、新たに検出された第１のノズル位置Ｐ１から予め取得されているオフセット量（ΔＸ，ΔＹ）だけシフトさせた位置を位置補正ノズル位置と決定する。

【0039】

この場合、実装動作処理部３３は、新たに検出された第１のノズル位置Ｐ１と、予め取得されている第１のノズル位置Ｐ１と第２のノズル位置Ｐ２の差（オフセット量（ΔＸ，ΔＹ））に基づいて、実装ヘッド８を移動させる。これにより、基板３に部品Ｄを実装するノズル９の位置を適切に検出し、ノズル９の歪みなどの状態に応じて適切に実装ヘッド８の位置を補正して基板３に部品Ｄを実装することができる。

【0040】

図６（ｂ）において、ノズル軸９ａの先端面に異物が付着している場合、画像処理部３１は、第２のノズル位置Ｐ２を実際の位置から大きく外れた位置に誤認識する場合がある。そこで、ノズル位置決定部３２は、新たに撮像されたノズル９の撮像画像４５から検出された第１のノズル位置Ｐ１と第２のノズル位置Ｐ２の差（オフセット量（ΔＸ，ΔＹ））が、予め取得されているオフセット量（ΔＸ，ΔＹ）から所定範囲以上変動している場合は、検出された第２のノズル位置Ｐ２は誤りと判断して、新たに検出された第１のノズル位置Ｐ１を位置補正ノズル位置に決定するようにしてもよい。

【0041】

すなわち、実装動作処理部３３（制御部）は、新たに撮像されたノズル９の撮像画像４５から検出された第１のノズル位置Ｐ１と第２のノズル位置Ｐ２の差（オフセット量（ΔＸ，ΔＹ））が、予め取得されている第１のノズル位置Ｐ１と第２のノズル位置Ｐ２の差から所定範囲以上変動している場合、新たに検出された第１のノズル位置Ｐ１に基づいて、実装ヘッド８を移動させる。

【0042】

または、ノズル位置決定部３２は、オフセット量（ΔＸ，ΔＹ）が想定範囲以上変動している場合は、新たに検出された第１のノズル位置Ｐ１と、以前に算出された同じノズル９のオフセット量（ΔＸ，ΔＹ）から第２のノズル位置Ｐ２を予測して算出し、位置補正ノズル位置とするようにしてもよい。すなわち、実装動作処理部３３は、オフセット量（ΔＸ，ΔＹ）が所定範囲以上変動している場合、新たに検出された第１のノズル位置Ｐ１と、予め取得されている第１のノズル位置Ｐ１と第２のノズル位置Ｐ２の差（オフセット量（ΔＸ，ΔＹ））に基づいて、実装ヘッド８を移動させる。

【0043】

図６（ｂ）において、ノズル位置決定部３２は、第２のノズル位置Ｐ２が検出できない場合、あるいは、オフセット量（ΔＸ，ΔＹ）が所定範囲以上変動している場合、タッチパネル１５にノズル９の先端に異常がある旨を表示させるようにしてもよい。すなわち、タッチパネル１５は、第２のノズル位置Ｐ２が検出できない場合、または、オフセット量（ΔＸ，ΔＹ）が所定範囲以上変動している場合に、ノズル９の先端に異常がある旨を警告する報知部である。

【0044】

次に図７のフローに沿って、部品実装装置１による実装基板の製造方法について説明する。以下に説明するフローでは、位置補正ノズル位置を決定する工程と基板３に部品Ｄを装着する工程を主に説明し、基板搬送機構２による基板３の搬入、位置決め、搬出の各工程は省略する。まず、画像処理部３１は、ノズル位置の補正のタイミングか否かを判断する（ＳＴ１：タイミング判断工程）。

【0045】

補正のタイミングの場合（ＳＴ１においてＹｅｓ）、後述するノズル位置補正工程（ＳＴ２）が実行される。例えば、製造する実装基板を変更した段取り替え後、部品実装装置１の電源投入後、ノズル９の交換後などに、ノズル位置検出工程（ＳＴ２）が実行される。または、部品実装作業中に、所定の間隔（例えば、部品Ｄを１００回装着する毎）にノズル位置検出工程（ＳＴ２）を実行するようにしてもよい。

【0046】

図７において、補正のタイミングでない場合（ＳＴ１においてＮｏ）は、ノズル位置補正工程（ＳＴ２）はスキップされて、ノズル位置データ３７に記憶されている位置補正ノズル位置に基づいて、部品実装作業が実行される。すなわち、実装動作処理部３３は、実装ヘッド８のノズル９にテープフィーダ５の部品供給位置５ａに供給される部品Ｄを吸着させて取り出させる（ＳＴ３：部品吸着工程）。次いで画像処理部３１は、部品認識カメラ２０によりノズル９が保持した部品Ｄを撮像させる（ＳＴ４：部品撮像工程）。次いで画像処理部３１は、撮像画像を画像処理してノズル９が保持する部品Ｄの位置を検出する（ＳＴ５：部品位置検出工程）。

【0047】

次いで実装動作処理部３３は、部品位置検出工程（ＳＴ５）で検出された部品Ｄの位置とノズル位置データ３７に記憶されている位置補正ノズル位置に基づいて、ノズル９が保持する部品Ｄを基板３の実装位置に装着させる（ＳＴ６：部品装着工程）。次に基板３に装着する部品Ｄが有る場合は（ＳＴ７においてＹｅｓ）、タイミング判断工程（ＳＴ１）に戻って、部品実装作業が継続される。基板３に装着する部品Ｄが無い場合は（ＳＴ７においてＮｏ）、実装基板の製造が完了する。このように、部品吸着工程（ＳＴ３）から部品装着工程（ＳＴ６）では、位置補正ノズル位置に基づいて、実装ヘッド８の移動が制御される。

【0048】

次に図８のフローに沿って、ノズル位置検出工程（ＳＴ２）（ノズル位置検出方法）の詳細について説明する。ノズル位置検出工程（ＳＴ２）では、まず、画像処理部３１は、部品Ｄを保持していないノズル９を部品認識カメラ２０の上方に移動させて、透過照明部２５（第１照明部）と同軸照明部２４（第２照明部）で、部品Ｄを保持していないノズル９を照明する（ＳＴ１１：照明工程）。次いで画像処理部３１は、照明されたノズル９をカメラＣで下方から撮像させる（ＳＴ１２：撮像工程）。

【0049】

なお、透過照明部２５と同軸照明部２４で同時にノズルを照明しながら（ＳＴ１１）カメラＣで撮像しても（ＳＴ１２）、透過照明部２５でノズルを照明しながら（ＳＴ１１）カメラＣで撮像し（ＳＴ１２）、その後、同軸照明部２４でノズルを照明しながら（ＳＴ１１）カメラＣで撮像しても（ＳＴ１２）よい。

【0050】

次いで画像処理部３１は、撮像工程（ＳＴ１２）において撮像された撮像画像から、ノズル９の位置を検出する（ＳＴ１３：画像処理工程）。画像処理工程（ＳＴ１３）では、撮像画像の中の反射板９ｂの画像から第１のノズル位置Ｐ１が検出され、画像の中のノズル軸９ａの先端の画像から第２のノズル位置Ｐ２が検出される（例えば、図６（ａ）参照）。次いでノズル位置決定部３２は、第１のノズル位置Ｐ１と第２のノズル位置Ｐ２に基づいて、位置補正ノズル位置（ノズルの位置）を決定する（ＳＴ１４：ノズル位置決定工程）。

【0051】

次に図９のフローに沿って、ノズル位置決定工程（ＳＴ１４）の第１の実施例（第１のノズル位置決定方法）について説明する。まず、ノズル位置決定部３２は、第１のノズル位置と第２のノズル位置の差（オフセット量（ΔＸ，ΔＹ））が所定の範囲内であるか否かを判断する（ＳＴ２１）。差が所定範囲内の場合（ＳＴ２１においてＹｅｓ）、ノズル位置決定部３２は、第２のノズル位置Ｐ２を位置補正ノズル位置に決定して、ノズル位置データ３７を更新する（ＳＴ２２）。

【0052】

すなわち、ノズル位置決定工程（ＳＴ１４）において、第１のノズル位置Ｐ１と第２のノズル位置Ｐ２の差が所定の範囲内の場合（ＳＴ２１においてＹｅｓ）、第２のノズル位置Ｐ２がノズルの位置に決定される。差が所定範囲より大きい場合（ＳＴ２１においてＮｏ）、ノズル位置決定部３２は、タッチパネル１５（報知部）にノズル９の先端に汚れ、欠け、歪みなどの異常がある旨を報知させる（ＳＴ２３：警告報知工程）。これにより、異常があるノズル９を使用する部品実装作業が中断される。

【0053】

次に図１０のフローに沿って、ノズル位置決定工程（ＳＴ１４）の第２の実施例（第２のノズル位置決定方法）について説明する。第２の実施例では、オフセット量（ΔＸ，ΔＹ）の変動に基づいて位置補正ノズル位置が決定されるところが第１の実施例とは異なっている。まず、ノズル位置決定部３２は、第１のノズル位置と第２のノズル位置の差（オフセット量（ΔＸ，ΔＹ））の変動が所定の範囲内であるか否かを判断する（ＳＴ３１）。変動が所定範囲内の場合（ＳＴ３１においてＹｅｓ）、ノズル位置決定部３２は、第２のノズル位置Ｐ２を位置補正ノズル位置に決定して、ノズル位置データ３７を更新する（ＳＴ３２）。

【0054】

変動が所定範囲より大きい場合（ＳＴ３１においてＮｏ）、ノズル位置決定部３２は、第１のノズル位置Ｐ１を位置補正ノズル位置に決定して、ノズル位置データ３７を更新する（ＳＴ３３）。すなわち、ノズル位置決定工程（ＳＴ１４）において、画像処理工程（ＳＴ１３）で検出された第１のノズル位置Ｐ１と第２のノズル位置Ｐ２の差が、予め取得されている第１のノズル位置Ｐ１と第２のノズル位置Ｐ２の差から所定範囲以上変動している場合（ＳＴ３１においてＮｏ）、検出された第１のノズル位置Ｐ１がノズルの位置に決定される。なお、ノズル位置決定部３２は、検出された第１のノズル位置Ｐ１と、予め取得されている第１のノズル位置Ｐ１と第２のノズル位置Ｐ２の差に基づいて、ノズルの位置を決定するようにしてもよい。

【0055】

図１０において、次いでノズル位置決定部３２は、タッチパネル１５（報知部）にノズル９の先端に汚れ、欠け、歪みなどの異常がある旨を報知させる（ＳＴ３４：異常報知工程）。これにより、部品実装作業は継続しつつ、作業者は、該当するノズル９の清掃、交換などの準備を実行することができる。

【0056】

上記説明したように、本実施の形態の部品実装装置１は、ノズル軸９ａと反射板９ｂを有するノズル９が装着された実装ヘッド８と、ノズル９が保持する部品Ｄを下方から撮像するカメラＣと、部品Ｄを下方から照らす光を照射する第２照明部（同軸照明部２４）と、反射板９ｂで反射される光を反射板９ｂの斜め下方から照射する第１照明部（透過照明部２５）と、部品Ｄを保持していないノズル９を第１照明部と第２照明部で照明してカメラＣで撮像した撮像画像４１～４５からノズル９の位置を検出する画像処理部３１と、検出されたノズルの位置（第１のノズル位置Ｐ１，第２のノズル位置Ｐ２）に基づいて実装ヘッド８を移動させて基板３に部品Ｄを実装させる制御部（実装動作処理部３３）と、を備えている。これによって、基板３に部品Ｄを実装するノズル９の位置を適切に検出することができる。

【産業上の利用可能性】

【0057】

本発明の部品実装装置およびノズル位置検出方法は、基板に部品を実装するノズルの位置を適切に検出することができるという効果を有し、部品を基板に実装する分野において有用である。

【符号の説明】

【0058】

１ 部品実装装置
８ 実装ヘッド
９ ノズル
９ａ ノズル軸
９ｂ 反射板
１０ ヘッド移動機構
１５ タッチパネル（報知部）
２４ 同軸照明部（第２照明部）
２５ 透過照明部（第１照明部）
Ｃ カメラ
Ｄ 部品
Ｐ１ 第１のノズル位置
Ｐ２ 第２のノズル位置
ΔＸ Ｘ軸方向のオフセット量
ΔＹ Ｙ軸方向のオフセット量

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】