JP7256269B2

JP7256269B2 - 部品実装機及び対基板作業システム

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Publication number: JP7256269B2
Application number: JP2021528787A
Authority: JP
Inventors: 勇太横井; 一也小谷; 幹也鈴木
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Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2019-06-27
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Description

本明細書では、部品実装機及び対基板作業システムを開示する。

従来、部品を基板上に実装する部品実装機が知られている。例えば、特許文献１の部品実装機は、基板へ実装される部品を供給する部品供給装置と、部品を保持可能なノズルを有するヘッドと、ヘッドをＸＹ方向に移動させる移動装置と、部品を撮像可能な複数のカメラと、各種装置を制御する制御装置とを備えたものが開示されている。複数のカメラとしては、ノズルに吸着されている部品の下面を撮像可能なパーツカメラや、ノズルに吸着されている部品の側面を撮像可能な側面カメラが例示されている。制御装置は、ノズルに吸着されている部品の下面を撮像した画像に基づいてノズルに対する部品の位置ずれ量を検出する。また、制御装置は、部品を基板の所定位置に装着する前後の撮像タイミングで部品の画像を撮像し、位置ズレ（実装エラー）が生じているか否かを判定する。

国際公開第２０１６／０９２６５１号パンフレット

ところで、こうした部品実装機において、カメラで撮像した画像を正常画像と異常画像とに分類することが考えられる。例えば、ノズルに吸着されている部品の下面を撮像した画像に基づいてノズルに対する部品の位置ずれ量を検出したときに、その位置ずれ量が許容範囲を超えていなければそのときの画像を正常画像に分類し、許容範囲を超えたならば異常画像に分類することが考えられる。また、部品を基板の所定位置に装着する前後の撮像タイミングで部品の画像を撮像し、実装エラーが生じていなければそのときの画像を正常画像に分類し、実装エラーが生じていればそのときの画像を異常画像に分類することが考えられる。ここで、部品を基板の所定位置に装着する際に実装エラーが生じた場合において、ノズルに吸着されたその部品の下面を撮像した画像に基づく位置ずれ量が許容範囲を超えていなかったならば、その部品の下面を撮像した画像は正常画像として分類されたままとなる。

しかしながら、結果的に実装エラーが発生したということは、その部品の下面を撮像した画像に基づく位置ずれ量の算出が正しくなかったというおそれがある。例えば、ノズルに吸着された部品の下面を撮像した画像から部品を抽出する際に、ゴミやホコリなどによって正しく部品を抽出することができず、その結果、位置ずれ量を正しく算出できなかったおそれがある。そのようなおそれのある部品の下面を撮像した画像を正常画像のまま分類しておいた場合、その部品のシェイプデータなどをブラッシュアップする際にその画像を利用すると、逆効果になることがある。

本明細書で開示する発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、異常画像のおそれのあるものを正常画像として保存しないようにすることを主目的とする。

本明細書で開示する部品実装機は、
部品を基板上に実装する部品実装機であって、
前記基板へ実装される部品を供給する部品供給装置と、
前記部品を保持可能なノズルを有するヘッドと、
前記ヘッドをＸＹ方向に移動させる移動装置と、
前記部品供給装置から供給される部品を前記ヘッドの前記ノズルに吸着する吸着動作、前記ヘッドを前記基板の所定位置に移動させる移動動作及び前記ノズルに吸着された前記部品を前記所定位置に装着する装着動作を含む一連の作業が実行されるよう前記部品供給装置、前記ヘッド及び前記移動装置を制御する制御装置と、
前記一連の作業の実行中の少なくとも２回の撮像タイミングで前記部品を撮像可能な１又は複数のカメラと、
を備え、
前記制御装置は、前記撮像タイミングが到来したときに前記部品を撮像するよう前記１又は複数のカメラのうちの１つを制御し、今回の撮像タイミングで撮像された画像に基づいて今回の撮像タイミングの直前に実行された動作の正否を判定し、前記正否の判定結果が正常だったならば今回の撮像タイミングで撮像された画像を正常画像に分類し、異常だったならば今回の撮像タイミングで撮像された画像と今回よりも前の撮像タイミングで撮像された画像の一部又は全部を異常画像に分類する、
ものである。

この部品実装機では、撮像タイミングが到来したときに部品を撮像し、今回の撮像タイミングで撮像された画像に基づいて今回の撮像タイミングの直前に実行された動作の正否を判定し、正否の判定結果が正常だったならば、今回の撮像タイミングで撮像された画像を正常画像に分類する。一方、異常だったならば、今回の撮像タイミングで撮像された画像と今回よりも前の撮像タイミングで撮像された画像の一部又は全部を異常画像に分類する。つまり、今回の撮像タイミングで撮像された画像に基づいて今回の撮像タイミングの直前に実行された動作が異常と判定されたならば、今回よりも前の撮像タイミングで撮像された画像に基づく判定も本来異常と判定されるべきであったおそれがあるため、今回の撮像タイミングで撮像された画像と今回よりも前の撮像タイミングで撮像された画像の一部又は全部を異常画像に分類する。こうすることにより、異常画像のおそれのあるものを正常画像として保存しないようにすることができる。

なお、制御装置は、１つの制御部で構成されていてもよいし、２つ以上の制御部で構成されていてもよい。後者の場合、例えば、部品供給装置、ヘッド、移動装置及びカメラを制御すると共に動作の正否を判定する制御部と、画像を正常画像又は異常画像に分類する制御部（管理部）とに分かれていてもよい。

対基板作業システム１の構成の概略を示す説明図。部品実装モジュール１０の構成の概略を示す説明図。ヘッドユニット４０の構成の概略を示す説明図。部品実装モジュール１０及び管理サーバ９０の電気的な接続関係を示すブロック図。部品実装処理の一例を示すフローチャート。画像保存処理の一例を示すフローチャート。部品Ｐａ～Ｐｄが装着された基板Ｓの平面図。

次に、本発明の実施の形態を説明する。図１は、対基板作業システム１の構成の概略を示す説明図であり、図２は、部品実装モジュール１０の構成の概略を示す説明図、図３は、ヘッドユニット４０の構成の概略を示す説明図、図４は部品実装モジュール１０及び管理サーバ９０の電気的な接続関係を示すブロック図である。

対基板作業システム１は、図１に示すように、はんだペースト印刷機３と、はんだペースト検査機４と、実装ライン５と、リフロー炉６と、基板外観検査機７とを備えている。実装ライン５は、一列に配置された複数の部品実装モジュール１０で構成されている。各機３，４，５，６，７は、通信ネットワーク（例えばＬＡＮ）２を介して管理サーバ９０に双方向通信可能なように接続されている。

対基板作業システム１を構成する各機の動作概要について説明する。各機は、管理サーバ９０から送信される生産ジョブにしたがって処理を実行する。生産ジョブは、各部品実装モジュール１０においてどの部品種の部品をどういう順序で基板のどの位置に実装するか、また、何枚の基板に部品の実装を行うかなどを定めた情報である。はんだペースト印刷機３は、上流側から搬入される基板の表面のうち各部品を実装する位置に所定のパターンではんだペーストを印刷し、下流側のはんだペースト検査機４へ搬出する。はんだペースト検査機４は、搬入された基板にはんだペーストが正しく印刷されているか否かの検査を行う。はんだペーストが正しく印刷された基板は、中間コンベア８ａを介して実装ライン５の部品実装モジュール１０に供給される。実装ライン５に配置された複数の部品実装モジュール１０は、上流側から順に基板への部品実装を行う。全部品の実装が完了した基板は、部品実装モジュール１０から中間コンベア８ｂを介してリフロー炉６に供給される。リフロー炉６では、基板のはんだペーストが溶融したあと固化するため各部品が基板上に固定される。リフロー炉６から搬出された基板は、中間コンベア８ｃを介して基板外観検査機７に搬入される。基板外観検査機７では、全部品が実装された基板を撮像して得られた外観検査用画像に基づいて外観検査の正否を判定する。

部品実装モジュール１０は、図２に示すように、部品供給装置１４と、基板搬送装置１８と、ＸＹロボット（移動装置）２４と、ヘッドユニット４０と、パーツカメラ７０、マークカメラ７２と、コントローラ８０（図４参照）とを備える。なお、本実施形態において、図２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。

部品供給装置１４は、筐体１２の前側に着脱可能に取り付けられたテープフィーダ１６を備える。テープフィーダ１６は、部品Ｐが所定間隔で収容されているテープが巻回されたリール１６ａを備えており、図示しない駆動モータを駆動してリール１６ａからテープを引き出すことにより部品Ｐを部品供給位置まで送り出す。

基板搬送装置１８は、ベルトコンベア装置２０を備えており、ベルトコンベア装置２０の駆動により基板Ｓを図２の左から右（基板搬送方向）へと搬送する。基板搬送装置１８の基板搬送方向（Ｘ軸方向）中央部には、搬送された基板Ｓを裏面側から支持ピンによって支持する基板支持装置２２が設けられている。

ＸＹロボット２４は、図２に示すように、Ｙ軸ガイドレール２６と、Ｙ軸スライダ２８と、Ｘ軸ガイドレール３０と、Ｘ軸スライダ３２とを備える。Ｙ軸ガイドレール２６は、装置上部にＹ軸方向に沿って設けられている。Ｙ軸スライダ２８は、Ｙ軸ガイドレール２６に沿って移動可能である。Ｘ軸ガイドレール３０は、Ｙ軸スライダ２８の前面にＸ軸方向に沿って設けられている。Ｘ軸スライダ３２は、ヘッドユニット４０が取り付けられており、Ｘ軸ガイドレール３０に沿って移動可能となっている。そのため、ＸＹロボット２４は、ヘッドユニット４０をＸＹ方向に移動させることができる。

ヘッドユニット４０は、図３に示すように、ロータリヘッド４４と、Ｒ軸アクチュエータ４６と、Ｚ軸アクチュエータ５０と、側面カメラ６０とを備える。

ロータリヘッド４４は、吸着ノズル４１を保持する複数（ここでは１２本）のノズルホルダ４２が回転軸と同軸の円周上に所定角度間隔（例えば３０度）で配置されている。ノズルホルダ４２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。ノズルホルダ４２の上端部４２ａは、ノズルホルダ４２の軸部よりも大きな径の円柱状に形成されている。また、ノズルホルダ４２は、上端部４２ａ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４２ｂが形成されている。このフランジ部４２ｂの下方の円環面と、ロータリヘッド４４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）４５が配置されている。このため、スプリング４５は、ロータリヘッド４４の上面の窪みをスプリング受けとして、ノズルホルダ４２（フランジ部４２ｂ）を上方に付勢する。ロータリヘッド４４の下面中央には、光を反射可能な円筒状の反射体４４ａが取り付けられている。ロータリヘッド４４は、その内部に、各ノズルホルダ４２を個別に回転させるＱ軸アクチュエータ４９（図４参照）を備えている。このＱ軸アクチュエータ４９は、図示は省略するが、ノズルホルダ４２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る。このため、複数のノズルホルダ４２が、軸回り（Ｑ方向）にそれぞれ個別に回転可能となり、これに伴って各吸着ノズル４１もそれぞれ個別に回転可能となる。

Ｒ軸アクチュエータ４６は、ロータリヘッド４４に接続される回転軸４７と、回転軸４７に接続された駆動モータ４８を備えている。このＲ軸アクチュエータ４６は、駆動モータ４８を所定角度（例えば３０度）ずつ間欠的に駆動させることにより、ロータリヘッド４４を所定角度ずつ間欠回転させる。これにより、ロータリヘッド４４に配置された各ノズルホルダ４２は周方向に所定角度ずつ旋回移動する。ここで、ノズルホルダ４２は、移動可能な複数の位置のうち所定の作業位置ＷＰ（図３位置）にあるときに、部品供給装置１４から部品供給位置に供給される部品Ｐを吸着ノズル４１で吸着したり吸着ノズル４１に吸着された部品Ｐを基板Ｓの所定の配置位置へ載せたりする。

Ｚ軸アクチュエータ５０は、Ｚ軸方向に延伸されボールネジナット５２を移動させるネジ軸５４と、ボールネジナット５２に取り付けられたＺ軸スライダ５６と、回転軸がネジ軸５４に接続された駆動モータ５８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５０は、駆動モータ５８を回転駆動することにより、Ｚ軸スライダ５６をＺ軸方向に移動させる。Ｚ軸スライダ５６には、ロータリヘッド４４側に張り出した略Ｌ字状のレバー部５７が形成されている。レバー部５７は、作業位置ＷＰを含む所定範囲に位置するノズルホルダ４２の上端部４２ａに当接可能となっている。このため、Ｚ軸スライダ５６のＺ軸方向の移動に伴ってレバー部５７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４２（吸着ノズル４１）をＺ軸方向に移動させることができる。

側面カメラ６０は、ヘッドユニット４０の下部に設けられＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子６２ａを内蔵するカメラ本体６２と、撮像素子６２ａに画像を結像させる光学系６４とを備える。光学系６４は、ロータリヘッド４４の反射体４４ａ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６４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６２ａに導くミラーを備える。側面カメラ６０は、作業位置ＷＰに停止している吸着ノズル４１及びその吸着ノズル４１に吸着された部品Ｐの側面を撮像する。

パーツカメラ７０は、図２に示すように、部品供給装置１４と基板搬送装置１８との間に配置されている。パーツカメラ７０は、パーツカメラ７０の上方が撮像範囲であり、吸着ノズル４１に保持された部品Ｐを下方から撮像して撮像画像を生成する。

マークカメラ７２は、図２に示すように、Ｘ軸スライダ３２の下面に設けられている。マークカメラ７２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７２の撮像対象物としては、部品供給装置１４のテープフィーダ１６から送り出されるテープに保持されている部品Ｐ、基板Ｓに付されたマーク、基板Ｓに装着されたあとの部品Ｐ、基板Ｓに印刷されたはんだなどが挙げられる。

コントローラ８０は、図４に示すように、ＣＰＵ８１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、ＣＰＵ８１の他に、ＲＯＭ８２、ＨＤＤ８３、ＲＡＭ８４、入出力インタフェース８５などを備える。これらは、バス８６を介して接続されている。コントローラ８０は、側面カメラ６０やパーツカメラ７０、マークカメラ７２からの画像信号などを入出力インタフェース８５を介して入力する。なお、Ｘ軸スライダ３２，Ｙ軸スライダ２８，Ｚ軸アクチュエータ５０，Ｑ軸アクチュエータ４９及びＲ軸アクチュエータ４６には、それぞれ図示しない位置センサが装備されており、コントローラ８０はそれらの位置センサからの位置情報も入力する。また、コントローラ８０は、部品供給装置１４や基板搬送装置１８、Ｘ軸スライダ３２を移動させるＸ軸アクチュエータ３３、Ｙ軸スライダ２８を移動させるＹ軸アクチュエータ２９、Ｚ軸アクチュエータ５０（駆動モータ５８）、Ｑ軸アクチュエータ４９（駆動モータ）、Ｒ軸アクチュエータ４６（駆動モータ４８）、図示しない真空ポンプと吸着ノズル４１との連通と遮断とを行う電磁弁６８への駆動信号などを入出力インタフェース８５を介して出力する。

管理サーバ９０は、図４に示すように、ＣＰＵ９１やＲＯＭ９２、基板Ｓの生産ジョブなどを記憶するＨＤＤ９３、ＲＡＭ９４、入出力インタフェース９５などを備える。これらは、バス９６を介して接続されている。管理サーバ９０は、マウスやキーボード等の入力デバイス９７から入力信号が入出力インタフェース９５を介して入力される。また、管理サーバ９０は、ディスプレイ９８への画像信号を入出力インタフェース９５を介して出力する。ここで、基板Ｓの生産ジョブは、部品実装モジュール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サーバ９０から部品実装モジュール１０へ送信される。管理サーバ９０は、各カメラ６０，７０，７２で撮像された画像を部品実装モジュール１０のコントローラ８０から受信し、それらの画像を正常画像か異常画像に分類分けしてＨＤＤ９３に保存する。

次に、部品実装モジュール１０の動作について説明する。図５は、コントローラ８０のＣＰＵ８１により実行される部品実装処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、管理サーバ９０から生産ジョブを受信し、生産開始が指示されたときに開始される。なお、この部品実装処理では、部品供給装置１４から供給される部品Ｐをロータリヘッド４４の各吸着ノズル４１に吸着し（吸着動作）、ロータリヘッド４４を基板Ｓ上に移動させ（移動動作）、各吸着ノズル４１に吸着された部品Ｐを基板Ｓ上の所定の配置位置に装着する（装着動作）、という一連の作業を行う。この部品実装処理は、基板支持装置２２によって支持されている基板Ｓに、部品実装モジュール１０に割り当てられた部品Ｐをすべて実装するまで、繰り返し実行される。

部品実装処理では、ＣＰＵ８１は、まず、ロータリヘッド４４の吸着ノズル４１に部品Ｐを吸着させる（Ｓ１００）。ここでは、ＣＰＵ８１は、ロータリヘッド４４の作業位置ＷＰが部品供給装置１４の部品供給位置に移動するようＸ軸アクチュエータ３３、Ｙ軸アクチュエータ２９及びＲ軸アクチュエータ４６を制御し、その作業位置ＷＰにある吸着ノズル４１を下降するようＺ軸アクチュエータ５０を制御し、吸着ノズル４１に負圧を作用させて吸着ノズル４１に部品Ｐを吸着するよう電磁弁６８を制御する（吸着動作）。続いて、ＣＰＵ８１は、作業位置ＷＰにある吸着ノズル４１の先端を側面カメラ６０で撮像する（Ｓ１１０）。続いて、ＣＰＵ８１は、撮像した画像に基づいて吸着ノズル４１の先端に部品Ｐが正しく吸着されているか否かの吸着判定を行い、側面カメラ６０で撮像した画像と吸着判定の結果をその部品Ｐの識別情報と共に管理サーバ９０へ送信する（Ｓ１２０）。吸着判定は、吸着ノズル４１の先端に部品Ｐが写っており且つ写っている部品Ｐの上下方向の長さが許容範囲内だったならば正常、そうでなければ異常と判定する。例えば部品Ｐが直方体形状の場合、部品Ｐの長手方向が水平になるように吸着すべきところを部品Ｐの長手方向が斜めになっていたとすると、写っている部品Ｐの上下方向の長さが許容範囲を超える。そのため、斜めに吸着された部品Ｐは異常と判定される。こうしたＳ１００～Ｓ１２０の処理は、ロータリヘッド４４に保持されている複数の吸着ノズル４１のそれぞれを順次作業位置ＷＰに位置決めしながら、すべての吸着ノズル４１に対して実行される。

次に、ＣＰＵ８１は、Ｘ軸アクチュエータ３３及びＹ軸アクチュエータ２９を制御して、ロータリヘッド４４を部品供給装置１４上から基板Ｓ上に移動させる（Ｓ１３０）。ロータリヘッド４４の移動はパーツカメラ７０の上方を経由して行われる。ロータリヘッド４４がパーツカメラ７０の上方を通過する際には、ＣＰＵ８１は、吸着ノズル４１に吸着されている部品Ｐをパーツカメラ７０で撮像する（Ｓ１４０）。続いて、ＣＰＵ８１は、撮像した画像に基づいて吸着ノズル４１の先端に部品Ｐが正しく吸着されているか否かの判定を行い、パーツカメラ７０で撮像した画像と吸着判定の結果をその部品Ｐの識別情報と共に管理サーバ９０へ送信する（Ｓ１５０）。ここでの吸着判定は、吸着ノズル４１の先端に部品Ｐが写っており且つ写っている部品Ｐの位置ずれ量が許容範囲内だったならば正常、そうでなければ異常と判定する。位置ずれ量はその部品Ｐを基板Ｓ上の所定の配置位置に載せるときに部品Ｐの位置を補正するのに用いられる。位置ずれ量が許容範囲を超えている場合には、部品Ｐの位置を補正しきれないため異常と判定される。こうしたＳ１３０～Ｓ１５０の処理は、ロータリヘッド４４に保持されているすべての吸着ノズル４１に対して実行される。

次に、ＣＰＵ８１は、部品Ｐを基板Ｓ上の所定の配置位置に装着させる（Ｓ１６０）。ここでは、ＣＰＵ８１は、装着対象の部品Ｐを吸着している吸着ノズル４１がロータリヘッド４４の作業位置ＷＰに来るようＲ軸アクチュエータ４６を制御すると共に、その作業位置ＷＰが所定の配置位置に移動するようＸ軸アクチュエータ３３及びＹ軸アクチュエータ２９を制御する。また、ＣＰＵ８１は、その作業位置ＷＰにある吸着ノズル４１を下降するようＺ軸アクチュエータ５０を制御し、吸着ノズル４１に正圧を作用させて部品Ｐが吸着ノズル４１から外れて所定の配置位置に載るよう電磁弁６８を制御する（装着動作）。続いて、ＣＰＵ８１は、作業位置ＷＰにある吸着ノズル４１の先端を側面カメラ６０で撮像する（Ｓ１７０）。続いて、ＣＰＵ８１は、撮像した画像に基づいて部品Ｐが基板Ｓへ装着されたか否かの装着判定を行い、側面カメラ６０で撮像した画像と装着判定の結果をその部品Ｐの識別情報と共に管理サーバ９０へ送信する（Ｓ１８０）。装着判定は、吸着ノズル４１の先端に部品Ｐが写っていなければ正常、そうでなければ異常と判定する。こうしたＳ１６０～Ｓ１８０の処理は、ロータリヘッド４４に保持されている複数の吸着ノズル４１のそれぞれを順次作業位置ＷＰに位置決めしながら、すべての吸着ノズル４１に対して実行される。

次に、ＣＰＵ８１は、基板Ｓのうち部品Ｐが装着された部分をマークカメラ７２で撮像する（Ｓ１９０）。ここでは、ＣＰＵ８１は、基板Ｓのうち部品Ｐが装着された部分の直上にマークカメラ７２が配置されるようＸ軸アクチュエータ３３及びＹ軸アクチュエータ２９を制御し、その部分をマークカメラ７２で撮像する。続いて、ＣＰＵ８１は、撮像した画像に基づいて部品Ｐが基板Ｓの所定の配置位置に正しく装着されたか否かの外観検査を行い、マークカメラ７２で撮像した画像と外観検査の結果をその部品Ｐの識別情報と共に管理サーバ９０へ送信し（Ｓ２００）、この部品実装処理を終了する。外観検査では、基板Ｓの所定の配置位置から許容範囲内に部品Ｐが収まっていれば正常、そうでなければ異常と判定する。こうしたＳ１９０～Ｓ２００の処理は、この部品実装モジュール１０が基板Ｓに対して実装することになっているすべての部品Ｐに対して実行される。なお、部品実装処理のフローチャートにおいて、異常と判定された部品Ｐについてはその後の一連の作業を中止してもよい。

次に、管理サーバ９０の動作について説明する。図６は、管理サーバ９０のＣＰＵ９１により実行される画像保存処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、管理サーバ９０が部品実装モジュール１０から画像を受信するたびに実行される。

画像保存処理では、ＣＰＵ９１は、まず、部品実装モジュール１０から送信されてきた画像を、部品Ｐの識別情報や判定の結果と共に受信する（Ｓ３００）。続いて、ＣＰＵ９１は、画像に付されていた判定の結果が正常か異常かを判定し（Ｓ３１０）、正常だったならば今回受信した画像を正常画像としてその画像に写っている今回の部品Ｐの識別情報に対応づけてＨＤＤ９３に保存し（Ｓ３２０）、この画像保存処理を終了する。一方、Ｓ３１０で異常だったならば、ＣＰＵ９１は、今回受信した画像を異常画像としてその画像に写っている今回の部品Ｐの識別情報に対応づけてＨＤＤ９３に保存し（Ｓ３３０）、更に、今回の部品Ｐの識別情報に対応づけてＨＤＤ９３に保存されている正常画像を異常画像に再分類し（Ｓ３４０）、この画像保存処理を終了する。最終的に正常画像として分類された画像は、部品関連データ（例えば部品のシェイプデータなど）を編集する際に用いられる。

次に、画像保存処理について図７を例に挙げて説明する。図７は、部品Ｐａ～Ｐｄが装着された基板Ｓの平面図である。基板Ｓは、部品Ｐａ～Ｐｄが部品実装モジュール１０よってこの順（アルファベット順）に装着されたこととする。なお、部品実装モジュール１０から管理サーバ９０へ送信される画像には、その画像に写っている部品Ｐの識別情報のほか、撮像条件（カメラ種別及び撮像タイミング）も添付されているものとする。

部品Ｐａ～Ｐｄについて、いずれの撮像タイミングで撮像した画像もすべて正常だった場合、管理サーバ９０のＨＤＤ９３には表１に示すような画像分類データが保存される。一方、部品Ｐａ～Ｐｃについてはいずれの撮像タイミングで撮像した画像もすべて正常だったが、部品Ｐｄについては部品吸着後の画像とヘッド移動中の画像は正常、その後の部品装着後の画像が異常だった場合、管理サーバ９０のＨＤＤ９３には、一旦、表２に示すような画像分類データが保存される（図６のＳ３３０）。その後、今回の部品Ｐｄに対応づけて保存されている画像が異常画像に再分類されて保存される（図６のＳ３４０）。その結果、ＨＤＤ９３には、表３に示すような画像分類データが保存される。すなわち、部品Ｐｄの部品吸着後の画像とヘッド移動中の画像は、正常画像から異常画像に再分類される。なお、部品実装モジュール１０は、部品Ｐｄについては異常と判定されたあと一連の作業（ここでは部品装着後のマークカメラ７２による撮像）を中止する。

ここで、本実施形態の構成要素と本明細書に開示の部品実装機の構成要素との対応関係について説明する。本実施形態の部品実装モジュール１０と管理サーバ９０とが本明細書に開示の部品実装機に相当し、部品供給装置１４が部品供給装置に相当し、ＸＹロボット２４が移動装置に相当し、側面カメラ６０、パーツカメラ７０及びマークカメラ７２がカメラに相当し、コントローラ８０及び管理サーバ９０が制御装置に相当する。

以上説明した本実施形態では、撮像タイミングが到来したときに部品Ｐを撮像し、今回の撮像タイミングで撮像された画像に基づいて今回の撮像タイミングの直前に実行された動作の正否を判定し、正否の判定結果が正常だったならば、今回の撮像タイミングで撮像された画像を正常画像に分類する。一方、異常だったならば、今回の撮像タイミングで撮像された画像と今回よりも前の撮像タイミングで撮像された画像の一部又は全部を異常画像に分類する。つまり、今回の撮像タイミングで撮像された画像に基づいて今回の撮像タイミングの直前に実行された動作が異常と判定されたならば、今回よりも前の撮像タイミングで撮像された画像に基づく判定も本来異常と判定されるべきであったおそれがあるため、今回の撮像タイミングで撮像された画像と今回よりも前の撮像タイミングで撮像された画像の一部又は全部を異常画像に分類する。こうすることにより、異常画像のおそれのあるものを正常画像として保存しないようにすることができる。

また、コントローラ８０は、今回の撮像タイミングの直前に実行された動作の正否の判定結果が正常だったならば一連の作業を続行し、異常だったならば一連の作業を中止する。すなわち、コントローラ８０は、異常と判定されたあと一連の作業を中止するため、無駄に時間を浪費したり無駄に撮像したりすることがなくなる。

更に、撮像タイミングは、吸着動作の直後のタイミング、移動動作の途中のタイミング、装着動作の直後のタイミング及び外観検査のタイミングを含む。部品供給装置１４から部品Ｐを吸着する際のエラーは、吸着動作の直後のタイミングで撮像された画像に基づいて判定できる。吸着ノズル４１に吸着された部品Ｐの姿勢（位置ズレ）は、移動動作の途中のタイミングで撮像された画像に基づいて判定できる。基板Ｓに部品Ｐを装着する際のエラーは、装着動作の直後のタイミングで撮像された画像に基づいて判定できる。基板Ｓに装着された部品Ｐに関するエラーは、外観検査のタイミングで撮像された画像に基づいて判定できる。

更にまた、コントローラ８０は、今回の撮像タイミングの直前に実行された動作の正否の判定結果が異常だったならば、今回の撮像タイミングで撮像された画像と今回よりも前の撮像タイミングで撮像されたすべての画像を異常画像に分類する。そのため、確実に、異常画像のおそれのあるものを正常画像として保存しないようにすることができる。

そしてまた、最終的に正常画像として分類された画像は、信頼性が高いため、それを用いて部品関連データをブラッシュアップすることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明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、管理サーバ９０が画像保存処理（図６）を実行するものとしたが、部品実装モジュール１０のコントローラ８０が画像保存処理を実行するものとしてもよい。

上述した実施形態の画像保存処理（図６）では、受信した画像が異常画像だと判定されていた場合には、今回受信した画像に加えてその画像に写っている部品Ｐに対応付けて保存されている画像のすべてを異常画像として保存するようにした（Ｓ３３０，Ｓ３４０）が、今回受信した画像に加えてその画像に写っている部品に対応付けて保存されている画像の一部だけ（例えば予め同じグループであると定められた画像）を異常画像として保存するようにしてもよい。同じグループであると定められた画像としては、例えば同じカメラで撮像された画像などが挙げられる。こうすれば、今回よりも前の撮像タイミングで撮像された画像のうち、例えば、信頼性の低いもの（今回撮像された画像と同じカメラで撮像された画像など）は異常画像として保存し、信頼性の高いものは正常画像のまま残すことができる。

上述した実施形態において、管理サーバ９０は、画像保存処理（図６）のＳ３００において、部品実装モジュール１０から部品Ｐの画像を受信するほか、基板外観検査機７から外観検査用画像を受信してもよい。その場合、管理サーバ９０は、図６のＳ３１０において、外観検査用画像に付されていた判定の結果が正常か異常かを判定し、正常だったならば外観検査用画像を正常画像としてその画像に写っている今回の部品Ｐの識別情報に対応づけてＨＤＤ９３に保存する（Ｓ３２０）。一方、Ｓ３１０で異常だったならば、管理サーバ９０は、外観検査用画像を異常画像としてその画像に写っている今回の部品Ｐの識別情報に対応づけてＨＤＤ９３に保存し（Ｓ３３０）、更に、今回の部品Ｐの識別情報に対応づけてＨＤＤ９３に保存されている正常画像を異常画像に再分類して保存する（Ｓ３４０）。すなわち、外観検査で異常と判定されたならば、外観検査よりも前の撮像タイミングで撮像された画像に基づく判定も本来異常と判定されるべきであったおそれがあるため、外観検査画像と外観検査よりも前の撮像タイミングで部品実装モジュール１０で撮像された画像とを異常画像に分類する。こうすることにより、異常画像のおそれのあるものを正常画像として保存しないようにすることができる。なお、この場合、部品実装モジュール１０における撮像タイミングは少なくとも１回あればよく、例えば図５の部品実装処理のＳ１１０，Ｓ１２０，Ｓ１７０～Ｓ２００を省略し、部品Ｐを保持した吸着ノズル４１がパーツカメラ７０の上方を通過するときの撮像タイミング（部品Ｐを下方から撮像）だけとしてもよい。

上述した実施形態では、側面カメラ６０で撮像した画像と、パーツカメラ７０で撮像した画像と、マークカメラ７２で撮像した画像を用いる場合について例示したが、特にカメラの台数は限定されるものではない。例えば、これらのカメラのうちの１台であってもよい。カメラが１台の場合には、そのカメラで少なくとも２回の撮像タイミングで部品Ｐを撮像すればよい。

上述した実施形態において、側面カメラ６０で撮像した画像には、作業位置ＷＰにあるノズル４１のほか、その作業位置ＷＰの両側にあるノズル４１も写るようにしてもよい。

本明細書で開示する部品実装機及びこれを含む対基板作業システムは、以下のように構成してもよい。

本明細書に開示の部品実装機において、前記制御装置は、前記正否の判定結果が正常だったならば今回の撮像タイミングで撮像された画像を正常画像に分類すると共に前記一連の作業を続行し、異常だったならば今回の撮像タイミングで撮像された画像と今回よりも前の撮像タイミングで撮像された画像の一部又は全部を異常画像に分類すると共に前記一連の作業を中止してもよい。こうすれば、異常と判定されたあと一連の作業を中止するため、無駄に時間を浪費したり無駄に撮像したりすることがなくなる。

本明細書に開示の部品実装機において、前記撮像タイミングは、前記吸着動作の直後のタイミング、前記移動動作の途中のタイミング及び前記装着動作の直後のタイミングのうちの少なくとも２回であってもよい。部品供給装置から部品を吸着する際のエラーは、吸着動作の直後のタイミングで撮像された画像に基づいて判定できる。ノズルに吸着された部品の姿勢（位置ズレ）は、移動動作の途中のタイミングで撮像された画像に基づいて判定できる。基板に部品を装着する際のエラーは、装着動作の直後のタイミングで撮像された画像に基づいて判定できる。

本明細書に開示の部品実装機において、前記一連の作業には、前記装着動作のあとに行われる前記基板の外観検査が含まれ、前記撮像タイミングには、前記吸着動作の直後のタイミング、前記移動動作の途中のタイミング、前記装着動作の直後のタイミング及び前記外観検査のタイミングのうちの少なくとも２回であってもよい。基板に装着された部品に関するエラーは、外観検査のタイミングで撮像された画像に基づいて判定できる。

本明細書の開示の部品実装機において、前記制御装置は、前記正否の判定結果が異常だったならば、今回の撮像タイミングで撮像された画像と今回よりも前の撮像タイミングで撮像されたすべての画像を異常画像に分類してもよい。こうすれば、確実に、異常画像のおそれのあるものを正常画像として保存しないようにすることができる。

本明細書の開示の部品実装機において、前記制御装置は、前記正否の判定結果が異常だったならば、今回の撮像タイミングで撮像された画像と今回よりも前の撮像タイミングで撮像され且つ予め決められた画像を異常画像に分類してもよい。こうすれば、今回よりも前の撮像タイミングで撮像された画像のうち、例えば、信頼性の低いもの（今回撮像された画像と同じカメラで撮像された画像など）は異常画像として保存し、信頼性の高いものは正常画像のまま残すことができる。

本明細書の開示の部品実装機において、正常画像として分類された画像は、部品関連データを編集する際に用いられるとしてもよい。正常画像として分類された画像は、信頼性が高いため、それを用いて部品関連データをブラッシュアップすることができる。

本明細書の開示の対基板作業システムは、
上述したいずれかの部品実装機と、
前記部品実装機の下流に配置され、前記部品が実装された前記基板を撮像して得られた外観検査用画像に基づいて外観検査の正否を判定する基板検査機と、
を備えた対基板作業システムであって、
前記制御装置は、前記外観検査の正否の判定結果が正常だったならば前記外観検査用画像を正常画像に分類し、前記判定結果が異常だったならば前記外観検査用画像と前記外観検査よりも前の撮像タイミングで前記部品実装機で撮像された画像の一部又は全部を異常画像に分類するものである。

この対基板作業システムでは、外観検査で異常と判定されたならば、外観検査よりも前の撮像タイミングで撮像された画像に基づく判定も本来異常と判定されるべきであったおそれがあるため、外観検査画像と外観検査よりも前の撮像タイミングで部品実装機で撮像された画像の一部又は全部を異常画像に分類する。こうすることにより、異常画像のおそれのあるものを正常画像として保存しないようにすることができる。

本明細書の開示の対基板作業システムは、
部品を基板上に実装する部品実装機であって、
前記基板へ実装される部品を供給する部品供給装置と、
前記部品を保持可能なノズルを有するヘッドと、
前記ヘッドをＸＹ方向に移動させる移動装置と、
前記部品供給装置から供給される部品を前記ヘッドの前記ノズルに吸着する吸着動作、前記ヘッドを前記基板の所定位置に移動させる移動動作及び前記ノズルに吸着された前記部品を前記所定位置に装着する装着動作を含む一連の作業が実行されるよう前記部品供給装置、前記ヘッド及び前記移動装置を制御する制御装置と、
前記一連の作業の実行中の少なくとも１回の撮像タイミングで前記部品を撮像可能な１又は複数のカメラと、
を備えた部品実装機と、
前記部品実装機の下流に配置され、前記部品が実装された前記基板を撮像して得られた外観検査用画像に基づいて外観検査の正否を判定する基板検査機と、
を備えた対基板作業システムであって、
前記制御装置は、前記外観検査の正否の判定結果が正常だったならば前記外観検査用画像を正常画像に分類し、前記判定結果が異常だったならば前記外観検査用画像と前記外観検査よりも前の撮像タイミングで前記部品実装機で撮像された画像の一部又は全部を異常画像に分類する、
ものであってもよい。

本発明は、基板に部品を実装する作業を伴う産業に利用可能である。

１対基板作業システム、２通信ネットワーク、３ペースト印刷機、４ペースト検査機、５実装ライン、６リフロー炉、７基板外観検査機、８ａ，８ｂ，８ｃ中間コンベア、１０部品実装モジュール、１２筐体、１４部品供給装置、１６テープフィーダ、１６ａリール、１８基板搬送装置、２０ベルトコンベア装置、２２基板支持装置、２４ＸＹロボット、２６Ｙ軸ガイドレール、２８Ｙ軸スライダ、２９Ｙ軸アクチュエータ、３０Ｘ軸ガイドレール、３２Ｘ軸スライダ、３３Ｘ軸アクチュエータ、４０ヘッドユニット、４１吸着ノズル、４２ノズルホルダ、４２ａ上端部、４２ｂフランジ部、４４ロータリヘッド、４４ａ反射体、４５スプリング、４６Ｒ軸アクチュエータ、４７回転軸、４８駆動モータ、４９Ｑ軸アクチュエータ、５０Ｚ軸アクチュエータ、５２ボールネジナット、５４ネジ軸、５６Ｚ軸スライダ、５７レバー部、５８駆動モータ、６０側面カメラ、６２カメラ本体、６２ａ撮像素子、６４光学系、６８電磁弁、７０パーツカメラ、７２マークカメラ、８０コントローラ、８１ＣＰＵ、８２ＲＯＭ、８３ＨＤＤ、８４ＲＡＭ、８５入出力インタフェース、８６バス、９０管理サーバ、９１ＣＰＵ、９２ＲＯＭ、９３ＨＤＤ、９４ＲＡＭ、９５入出力インタフェース、９６バス、９７入力デバイス、９８ディスプレイ、ＷＰ作業位置、Ｐ，Ｐａ～Ｐｄ１部品。

Claims

部品を基板上に実装する部品実装機であって、
前記基板へ実装される部品を供給する部品供給装置と、
前記部品を保持可能なノズルを有するヘッドと、
前記ヘッドをＸＹ方向に移動させる移動装置と、
前記部品供給装置から供給される部品を前記ヘッドの前記ノズルに吸着する吸着動作、前記ヘッドを前記基板の所定位置に移動させる移動動作及び前記ノズルに吸着された前記部品を前記所定位置に装着する装着動作を含む一連の作業が実行されるよう前記部品供給装置、前記ヘッド及び前記移動装置を制御する制御装置と、
前記一連の作業の実行中の少なくとも２回の撮像タイミングで前記部品を撮像可能な１又は複数のカメラと、
を備え、
前記制御装置は、前記撮像タイミングが到来したときに前記部品を撮像するよう前記１又は複数のカメラのうちの１つを制御し、今回の撮像タイミングが前記吸着動作がなされてから前記移動動作がなされる前である場合は今回の撮像タイミングで撮像された画像に基づいて今回の撮像タイミングの直前に実行された動作としての前記吸着動作の正否を判定し、今回の撮像タイミングが前記装着動作がなされた後である場合は今回の撮像タイミングで撮像された画像に基づいて今回の撮像タイミングの直前に実行された動作としての前記装着動作の正否を判定し、前記正否の判定結果が正常だったならば今回の撮像タイミングで撮像された画像を正常画像に分類し、異常だったならば今回の撮像タイミングで撮像された画像と今回よりも前の撮像タイミングで撮像された画像の総数の全部、又は今回の撮像タイミングで撮像された画像と今回よりも前の撮像タイミングで撮像され且つ今回撮像された画像と同じカメラで撮像された画像を異常画像に分類する、
部品実装機。
前記制御装置は、前記正否の判定結果が正常だったならば今回の撮像タイミングで撮像された画像を正常画像に分類すると共に前記一連の作業を続行し、異常だったならば今回の撮像タイミングで撮像された画像と今回よりも前の撮像タイミングで撮像された画像の一部又は全部を異常画像に分類すると共に前記一連の作業を中止する、
請求項１に記載の部品実装機。
前記撮像タイミングは、前記吸着動作の直後のタイミング、前記移動動作の途中のタイミング及び前記装着動作の直後のタイミングのうちの少なくとも２回である、
請求項１又は２記載の部品実装機。
前記一連の作業には、前記装着動作のあとに行われる前記基板の外観検査が含まれ、
前記撮像タイミングには、前記吸着動作の直後のタイミング、前記移動動作の途中のタイミング、前記装着動作の直後のタイミング及び前記外観検査のタイミングのうちの少なくとも２回である、
請求項１～３のいずれか１項に記載の部品実装機。
前記制御装置は、前記正否の判定結果が異常だったならば、今回の撮像タイミングで撮像された画像と今回よりも前の撮像タイミングで撮像されたすべての画像を異常画像に分類する、
請求項１～４のいずれか１項に記載の部品実装機。
正常画像として分類された画像は、部品関連データを編集する際に用いられる、
請求項１～５のいずれか１項に記載の部品実装機。
請求項１～６のいずれか１項に記載の部品実装機と、
前記部品実装機の下流に配置され、前記部品が実装された前記基板を撮像して得られた外観検査用画像に基づいて外観検査の正否を判定する基板検査機と、
を備えた対基板作業システムであって、
前記制御装置は、前記外観検査の正否の判定結果が正常だったならば前記外観検査用画像を正常画像に分類し、前記判定結果が異常だったならば前記外観検査用画像と前記外観検査よりも前の撮像タイミングで前記部品実装機で撮像された画像の一部又は全部を異常画像に分類する、
対基板作業システム。
部品を基板上に実装する部品実装機であって、
前記基板へ実装される部品を供給する部品供給装置と、
前記部品を保持可能なノズルを有するヘッドと、
前記ヘッドをＸＹ方向に移動させる移動装置と、
前記部品供給装置から供給される部品を前記ヘッドの前記ノズルに吸着する吸着動作、前記ヘッドを前記基板の所定位置に移動させる移動動作及び前記ノズルに吸着された前記部品を前記所定位置に装着する装着動作を含む一連の作業が実行されるよう前記部品供給装置、前記ヘッド及び前記移動装置を制御する制御装置と、
前記一連の作業の実行中の少なくとも１回の撮像タイミングで前記部品を撮像可能な１又は複数のカメラと、
を備えた部品実装機と、
前記部品実装機の下流に配置され、前記部品が実装された前記基板を撮像して得られた外観検査用画像に基づいて外観検査の正否を判定する基板検査機と、
を備えた対基板作業システムであって、
前記制御装置は、前記外観検査の正否の判定結果が正常だったならば前記外観検査用画像を正常画像に分類し、前記判定結果が異常だったならば前記外観検査用画像と前記外観検査よりも前の撮像タイミングで前記部品実装機で撮像された画像の総数の全部を異常画像に分類する、
対基板作業システム。