JP2009164530A - 表面実装機 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドユニットに取り付けられたスキャンユニットによる部品認識動作をより簡単な構成で適切に制御することにより、基板の生産効率を簡単かつ効果的に向上させる。
【解決手段】本発明にかかる表面実装機１は、ヘッドユニット６に備わる複数の吸着ヘッド２０に吸着された部品Ｃを撮像するための手段として、上記ヘッドユニット６に対し相対移動可能なスキャンユニット８を備える。このスキャンユニット８の動作を制御する制御ユニット５０は、上記部品供給部４内の所定の供給場所から部品Ｃが吸着された後、次の供給場所へと移動する上記ヘッドユニット６の移動所要時間Ｔｐが、上記スキャンユニット８が全ての吸着ヘッド２０の設置部に亘って移動するのに要する時間Ｔｓ以上という条件が成立した場合に、上記スキャンユニット８による部品認識動作を上記ヘッドユニット６の移動中に実行させる。
【選択図】図８

Description

本発明は、部品を吸着可能な吸着ヘッドを複数個備えた移動可能なヘッドユニットにより部品供給部から部品を取り出して基板上に実装する表面実装機に関する。

従来、下記特許文献１に示されるように、供給部から供給されたチップ部品やＩＣ部品等の電子部品を、部品保持用の装着ヘッドにより取り出して搬送し、所定距離離れたプリント基板上に装着（実装）する電子部品装着装置（表面実装機）において、上記装着ヘッドに保持された部品を当該ヘッドに対し移動しながら撮像することでその保持状態をチェックするスキャンユニット（検出手段）を設け、上記装着ヘッドが所定数の部品をその供給部から吸着保持した後、これをプリント基板上に実装するまでの間に、上記スキャンユニットを装着ヘッドに対し移動させて当該ヘッドに保持された部品を一度に撮像するとともに、その撮像画像に基づき認識された部品の吸着ずれ等に応じて部品実装時の上記装着ヘッドの動きを補正することが行われている。

また、下記特許文献２では、上記と同様のスキャンユニットを備えた電子部品装着装置（表面実装機）において、複数の装着ヘッドのうち一部のヘッドが部品を吸着している間に、他の装着ヘッドにより先に吸着された部品の下方を通過するように上記スキャンユニットを移動させて当該部品を撮像することが行われている。
特開平０９−３０７２９７号公報 特開２００５−２３６３１１号公報

ところで、例えば球状の突起電極（バンプ）を下面に有したＢＧＡ（Ball Grid Array）と呼ばれるパッケージ部品のように、画像認識が難しい部品を上記スキャンユニットにより撮像する場合や、より高い実装精度が求められる部品を撮像する場合には、より高精度な画像処理が必要になるため、その処理に要する時間がある程度長くなることが避けられない。このため、上記特許文献１のように、装着ヘッドが部品を吸着してからこれを基板上の実装ポイントに搬送し終えるまでの間の短い期間に一度に上記スキャンユニットによる部品認識動作を行おうとすると、上記期間中に撮像や画像処理等の一連の動作が終了せず、余計な待ち時間が発生するおそれがあった。

また、上記特許文献２のように、一部の装着ヘッドが部品を吸着している間に、先に部品が吸着された他の装着ヘッドの下方をスキャンユニットが移動して吸着部品を撮像するように構成された表面実装機では、スキャンユニットと吸着ヘッド（またはこれに吸着された部品）との干渉を防止するために、スキャンユニットをより高い精度で動かさなければならず、非常に高度で複雑なスキャンユニットの動作制御が要求されるという問題が生じる。特に、実装作業の効率化等を目的として装着ヘッドの数が増やされる傾向にあり、また、部品の高密度実装化が進みにつれて上記装着ヘッドどうしの間隔が狭くなる傾向にある近年の状況では、上記のような問題はより顕著となる。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、ヘッドユニットに取り付けられたスキャンユニットによる部品認識動作をより簡単な構成で適切に制御することにより、基板の生産効率を簡単かつ効果的に向上させることが可能な表面実装機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためのものとして、本発明は、部品を吸着可能な吸着ヘッドを複数個備えた移動可能なヘッドユニットにより部品供給部から部品を取り出して基板上に実装する表面実装機であって、上記ヘッドユニットに取り付けられ、上記複数の吸着ヘッドに吸着された部品を当該ヘッドの列に沿って移動しながら撮像するスキャンユニットと、このスキャンユニットの動作を制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、上記部品供給部内の所定の供給場所からある吸着ヘッドにより部品が吸着された後、他の吸着ヘッドによる吸着動作のために次の供給場所へと移動する上記ヘッドユニットの移動所要時間が、上記スキャンユニットが全ての吸着ヘッドの設置部に亘って移動するのに要する時間と同じかもしくは長いという条件が成立した場合に、上記スキャンユニットによる部品認識動作を上記ヘッドユニットの移動中に実行させることを特徴とするものである（請求項１）。

本発明によれば、部品吸着用の複数の吸着ヘッドを備えたヘッドユニットが部品供給部内の次の供給場所へと移動する間に、上記ヘッドユニットに対し移動可能なスキャンユニットによる部品の撮像が可能であると判断されると、上記ヘッドユニットの移動中に、上記スキャンユニットが必要距離移動して上記吸着ヘッドに吸着された部品を撮像するように構成されているため、上記ヘッドユニット全体で一度に吸着すべき所定数の部品が吸着された時点で、既にある程度の数の部品を上記スキャンユニットにより画像認識してその吸着状態を調べておくことができる。したがって、吸着された部品を基板へ搬送する際には、その時点で撮像が未実施である部品に対してのみ上記スキャンユニットによる撮像およびその画像処理に基づく吸着状態の判断等を行えばよいため、部品を基板まで搬送するまでの間に上記一連の処理が終了せず余計な待ち時間が発生するのを効果的に抑制することができ、基板の生産効率を効果的に向上させることができる。

また、所定の条件が成立したときにヘッドユニットの全吸着ヘッドの設置部に亘ってスキャンユニットを移動させて吸着部品を撮像する一方、条件が成立しなければこのような撮像動作を行わないようにした上記構成によれば、複雑な演算処理等が必要のない簡単な制御内容で、スキャンユニットと吸着ヘッド（またはこれに吸着された部品）との干渉を防止しながら適正に吸着部品の撮像を行うことができ、その画像から調べられた部品の吸着状態等に基づいて適正に部品の実装を行えるという利点がある。

上記制御手段は、上記スキャンユニットによる撮像画像に基づいてある吸着ヘッドに吸着された部品の吸着不良が発見されると、他の吸着ヘッドで吸着すべき部品が残っている場合でも、直ちに上記不良部品を廃棄する制御を実行することが好ましい（請求項２）。

この構成によれば、吸着状態が不安定な部品を吸着したままヘッドユニットが装置内を移動するといったことがなく、吸着ヘッドに吸着された部品が装置内に脱落してしまうこと等を効果的に防止できるという利点がある。

上記制御手段は、上記スキャンユニットによる撮像画像に基づき部品の吸着不良が発見された場合に、その後のスキャンユニットの作動時に上記不良部品を再度撮像してその吸着状態を調べることも、また好ましい（請求項３）。

このように、吸着不良とされた部品に対しスキャンユニットによる撮像等を再度行うようにした場合には、部品認識を行う側のエラーにより部品の吸着不良が誤って判断されてその部品が無用に廃棄されること等を効果的に抑制できるという利点がある。

また、上記制御手段は、上記条件が成立した場合でも、撮像の対象となる吸着部品の数が所定数以下であるときは上記スキャンユニットによる撮像動作の実行を停止することが好ましい（請求項４）。

この構成によれば、少ないスキャンユニットの作動回数でより効率よく部品の撮像を行えるという利点がある。

以上説明したように、本発明の表面実装機によれば、ヘッドユニットに取り付けられたスキャンユニットによる部品認識動作をより簡単な構成で適切に制御することができ、基板の生産効率を簡単かつ効果的に向上させることができる。

図１および図２は、本発明の一実施形態にかかる表面実装機１を概略的に示す図である。これら図１および図２に示すように、上記表面実装機１の基台１０上にはコンベア２が配置されており、このコンベア２によりプリント基板３（以下、単に基板３と略す）が搬送されて所定の実装作業位置（図１の２点鎖線で示される位置）で停止するとともに、当該位置で停止した基板３が図外のクランプ機構により位置決め・保持されるようになっている。なお、以下の説明では、コンベア２による基板３の搬送方向をＸ軸方向、このＸ軸と水平面上で直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸およびＹ軸に直交する方向（つまり上下方向）をＺ軸方向として説明を進めることにする。

上記基台１０のＹ方向両側部には、部品を供給するための部品供給部４がそれぞれ設けられており、これら各部品供給部４は、Ｘ軸方向に横並びに配置された多数列のテープフィーダー５により構成されている。各テープフィーダー５は、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ、抵抗等の小片状の部品が所定間隔（供給ピッチ）おきに収納されたテープと、これを導出するためのリール等を有しており、後述するヘッドユニット６により上記テープ内の部品がピックアップされるにつれて上記リールがテープを間欠的に繰り出すように構成されている。

上記基台１０の上方には、部品搬送用のヘッドユニット６が設けられている。このヘッドユニット６は、基台１０上においてＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能に支持されており、上記実装作業位置に位置決めされた基板３と上記部品供給部４とにわたって自在に移動し得るように構成されている。

すなわち、上記基台１０上には、Ｙ軸方向に延びる一対の固定レール９と、Ｙ軸サーボモータ１５により回転駆動されるボールねじ軸１４とが配設され、上記ヘッドユニット６を支持するための支持部材７が上記固定レール９に沿ってＹ軸方向に移動可能に支持されるとともに、上記支持部材７に備わるナット部分１６が上記ボールねじ軸１４と螺合している。また、上記支持部材７には、Ｘ軸方向に延びるガイド部材１３と、Ｘ軸サーボモータ１１により回転駆動されるボールねじ軸１２とが配設され、このボールねじ軸１２と螺合するナット部分（図示省略）を備えた上記ヘッドユニット６が上記ガイド部材１３に沿ってＸ軸方向に移動可能に支持されている。そして、Ｙ軸サーボモータ１５が作動してボールねじ軸１４が回転駆動されることにより、上記支持部材７がねじ送りされてヘッドユニット６と一体にＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１１が作動してボールねじ軸１２が回転駆動されることにより、上記ヘッドユニット６が支持部材７に対しＸ軸方向に移動するように構成されている。

上記ヘッドユニット６には、部品を吸着して保持するための複数の吸着ヘッド２０が搭載されており、当実施形態では、６本の吸着ヘッド２０がＸ軸方向に一列に並べられた状態で搭載されている。

これら吸着ヘッド２０は、それぞれ、ヘッドユニット６の本体部に対しＺ軸方向の移動およびＲ軸（ヘッド中心軸）回りの回転が可能なように支持され、図外のサーボモータを駆動源とする昇降駆動機構および回転駆動機構によりそれぞれ上記各方向に駆動されるようになっている。

上記各吸着ヘッド２０の先端部には、部品吸着用のノズル２０ａがそれぞれ設けられている。各ノズル２０ａは図外の負圧供給手段にそれぞれ接続されており、上記部品供給部４からの部品取出し時には、上記ノズル２０ａの先端に上記負圧供給手段から負圧が供給されることにより部品の吸着が行われるようになっている。

また、上記ヘッドユニット６には、その吸着ヘッド２０の配列方向（Ｘ軸方向）に沿って移動可能なスキャン式の撮像手段としてのスキャンユニット８が取り付けられており、このスキャンユニット８により、上記各吸着ヘッド２０に吸着された部品がその搬送途中に撮像されるようになっている。図３および図４は、このスキャンユニット８の具体的構成を示す図である。これらの図に示すように、スキャンユニット８は、その主な構成要素として、カメラ本体２５と、このカメラ本体２５に吸着部品Ｃの像を導くためのプリズム群３０と、上記吸着部品Ｃに照明光を当てるための第１および第２の照明体４１，４３と、これらカメラ本体２５、プリズム群３０、および照明体４１，４３を支持するための支持部材４０とを有している。

上記カメラ本体２５は、１次元のＣＣＤイメージセンサ等からなるラインセンサを備えたカメラ（１次元カメラ）によって構成されている。そして、このようなカメラ本体２５を、後述するサーボモータ４７の駆動に応じて上記支持部材４０とともにヘッドユニット６に対しＸ軸方向に移動させることにより、上記各吸着ヘッド２０に吸着された複数の部品をノンストップで順次撮像できるようになっている。なお、上記カメラ本体２５による吸着部品の撮像は、スキャンユニット８をヘッドユニット６に対し＋Ｘ方向および−Ｘ方向のどちらに移動させた場合でも行うことが可能である。また、図３および図４において、符号２７はカメラ本体２５の集光レンズ、符号２９はラインセンサ等からなる受光部である。

上記支持部材４０は、図３に示される取付ブラケット４０ａを介してヘッドユニット６に取り付けられている。上記ヘッドユニット６の背面側（＋Ｙ側）にはＸ軸方向に延びるボールねじ軸４５が配設されており、上記取付ブラケット４０ａの上端部に設けられた図示しないナット部分が上記ボールねじ軸４５と螺合している。そして、このボールねじ軸４５がスキャン動作用のサーボモータ４７（図７参照）により回転駆動されるのに応じて、上記支持部材４０を含むスキャンユニット８全体が、上記ヘッドユニット６に対しＸ軸方向に移動するようになっている。なお、図２において実線および２点鎖線で示されるスキャンユニット８は、その可動範囲Ｓの一方側および他方側の端部にあるスキャンユニット８をそれぞれ示しており、上記サーボモータ４７の作動に応じて上記可動範囲Ｓの両端の間を上記スキャンユニット８が駆動されることにより、全ての吸着ヘッド２０の設置部に亘って上記スキャンユニット８が移動できるようになっている。

上記プリズム群３０は、第１プリズム３１、第２プリズム３３、および第３プリズム３５からなる３枚のプリズムによって構成されており、これら各プリズムは、上記吸着ヘッド２０の下方側に位置する支持部材４０の−Ｙ側の端部においてＸ軸方向に並ぶように配置されている。

上記第１プリズム３１は、上記カメラ本体２５の集光レンズ２７と対向するように配置され、他の第２および第３のプリズム３３，３５からの反射像を反射して上記カメラ本体２５へと導光する。

上記第２プリズム３３は、上記第１プリズム３１に対し−Ｘ方向に所定距離オフセットした位置に配置され、図５に示すように、吸着ヘッド２０に吸着された部品Ｃの下面の像を反射して上記第１プリズム３１へと導光する。すなわち、上記吸着ヘッド２０の下方側に上記第２プリズム３３が配置された状態で上記第１照明体４１が点灯されることにより、上記吸着ヘッド２０の下端部（ノズル２０ａ）に吸着された部品Ｃの下面の像がその下方側に位置する上記第２プリズム３３へと出射され、この第２プリズム３３で反射された上記部品Ｃの像が第１プリズム３１を介してカメラ本体２５に取り込まれるようになっている（図中の１点鎖線で示す光路Ｖ１参照）。

上記第３プリズム３５は、上記第１プリズム３１および第２プリズム３３の間に配置され、図６に示すように、吸着ヘッド２０に吸着された部品Ｃの側面の像を反射して上記第１プリズム３１へと導光する。すなわち、上記吸着ヘッド２０の−Ｙ側の側方に上記第３プリズム３５が配置された状態で上記第２照明体４３が点灯されることにより、上記吸着ヘッド２０の下端部（ノズル２０ａ）に吸着された部品Ｃの側面の投影像がその側方に位置する上記第３プリズム３５へと出射され、この第３プリズム３５で２度反射された上記部品Ｃの像が第１プリズム３１を介してカメラ本体２５に取り込まれるようになっている（図中の１点鎖線で示す光路Ｖ２参照）。

そして、上記スキャンユニット８がサーボモータ４７により駆動されてヘッドユニット６に対し移動する際に、上記のように第１照明体４１または第２照明体４３を点灯させて部品Ｃの下面または側面の像を上記カメラ本体２５に取り込む動作が、上記ヘッドユニット６における各吸着ヘッド２０の位置に対応して順次実行されることにより、上記各吸着ヘッド２０に吸着された部品Ｃが全て撮像されるようになっている。

次に、以上のように構成された表面実装機１の制御系について図７のブロック図を用いて説明する。この図７に示すように、表面実装機１には、その各部の動作を統括的に制御するための制御ユニット５０（本発明にかかる制御手段に相当）が内蔵されている。この制御ユニット５０は、周知のＣＰＵや各種メモリ（ＲＡＭやＲＯＭ）等から構成されており、その主な機能要素として、主制御部５１、画像処理部５２、カメラ制御部５３、照明制御部５４、および軸制御部５５等を有している。

上記軸制御部５５は、上記ヘッドユニット６を駆動するためのＸ軸サーボモータ１１やＹ軸サーボモータ１５、および、上記スキャンユニット８を駆動するためのサーボモータ４７の作動を制御するものである。

上記照明制御部５４は、上記スキャンユニット８に備わる照明体４１，４３の点灯や消灯等の動作を制御するものである。

上記カメラ制御部５３は、上記スキャンユニット８におけるカメラ本体２５の撮像動作を制御するものであり、また、上記画像処理部５２は、上記カメラ本体２５で撮像された画像を取り込んでその画像に対し所定の画像処理を施すものである。

上記主制御部５１は、上記制御ユニット５０の中枢機能を担うものであり、他の機能要素（５２，５３，５４，５５）との間で種々のデータの授受等を行いつつ各種演算を実行することにより、上記ヘッドユニット６やスキャンユニット８等の動作を統括的に制御するものである。

以上のように構成された制御ユニット５０による制御の下、上記表面実装機１は、例えば以下のようにして部品の実装動作を行う。

実装動作が開始されると、まず、コンベア２により基板３が図１に示す実装作業位置まで搬入されて位置決めされる。次いで、ヘッドユニット６が部品供給部４の上方に移動し、当該部品供給部４内の所定のテープフィーダー５から上記ヘッドユニット６の各吸着ヘッド２０により部品Ｃが吸着されて取り出される。このとき、ヘッドユニット６は、例えば図８に示すように、部品供給部４内の離れたテープフィーダー５の間を適宜移動しながら各吸着ヘッド２０により必要な部品Ｃの取り出しを行う。具体的に、図８では、符号Ａ１，Ａ２，Ａ３で示される互いに離れた場所にあるテープフィーダー５から部品Ｃが吸着されて取り出される様子が示されている。なお、部品供給場所Ａ１またはＡ３から部品を取り出すときのように、可能な場合には、複数の吸着ヘッド２０が複数のテープフィーダー５から同時に部品Ｃを取り出す。

また、上記のように部品供給部４内の離れたテープフィーダー５の間をヘッドユニット６が移動する間、所定の条件下で、スキャンユニット８による吸着部品Ｃの撮像が適宜実行される。具体的には、上記部品供給部４内の所定の供給場所（例えば図８に示した供給場所Ａ１に位置するテープフィーダー５）からある吸着ヘッド２０により部品が取り出された後、他の吸着ヘッド２０による吸着動作のために次の供給場所（例えば供給場所Ａ２のテープフィーダー５）へと移動する上記ヘッドユニット６の移動所要時間が、上記スキャンユニット８がその可動範囲Ｓ（図２）に亘って移動するのに要する時間（スキャン認識所要時間）と同じかもしくは長いという条件が成立した場合に、上記スキャンユニット８による部品認識動作が上記ヘッドユニット６の移動中に実行されて部品Ｃが撮像されるようになっている。

一方、図８に示した部品供給場所Ａ２からＡ３に向かってヘッドユニット６が移動するときのように、このヘッドユニット６の移動所要時間が、上記スキャン認識所要時間よりも短く、上記条件が成立しない場合には、上記スキャンユニット８による部品Ｃの撮像は行われない。また、図８の例では示されていないが、ヘッドユニット６の複数の吸着ヘッド２０が同じテープフィーダー５から続けて部品Ｃを取り出すときがあり、このような場合には、当然に上記条件が成立しないため、同様に、上記スキャンユニット８による部品Ｃの撮像は行われない。

なお、上記において「ヘッドユニット６の移動所要時間」とは、部品供給部４内の２箇所の供給場所の間をヘッドユニット６が水平方向に移動しているときの時間であり、ヘッドユニット６の吸着ヘッド２０が部品Ｃを吸着するために昇降移動しているときの時間は含まれない。すなわち、吸着ヘッド２０が昇降移動しているときにスキャンユニット８を作動させると、このスキャンユニット８が上記吸着ヘッド２０（またはこれに吸着された部品Ｃ）と干渉するおそれがあるため、上記のような吸着ヘッド２０の昇降移動の時間が含まれないヘッドユニット６の移動所要時間をスキャン認識所要時間と比較して上記スキャンユニット８を作動させるか否かを決定することにより、上記のようなスキャンユニット８と吸着ヘッド２０との干渉を防止するようにしている。

以上のような動作を経て部品供給部４からの部品Ｃの取り出しおよびその一部の部品の撮像が完了すると、ヘッドユニット６が基板３に向けて移動する。そして、この基板３の各実装ポイントの上方で上記ヘッドユニット６の各吸着ヘッド２０が昇降移動する等により、その下端のノズル２０ａに吸着された部品Ｃが上記基板３上に実装される。なお、上記ヘッドユニット６が基板３に向けて移動する間は、上記と同様にスキャンユニット８が作動して、撮像が未実施である部品Ｃに対する撮像が行われる。

また、基板３上への各部品Ｃの実装は、上記スキャンユニット８により撮像された画像を解析することで得られる各部品Ｃの吸着ずれ等を反映して行われる。すなわち、ヘッドユニット６が基板３上の各実装ポイントに向けて移動する際に、上記スキャンユニット８の撮像画像に基づきあらかじめ調べられた各部品Ｃの吸着ずれ（つまり各吸着ヘッド２０に吸着された部品Ｃの正規位置からの位置ずれ）等に応じて上記ヘッドユニット６の移動量が適宜補正されることにより、上記基板３への各部品Ｃの実装が適正に行われるようになっている。

次に、上記制御ユニット５０による制御動作の具体的内容について、図９のフローチャートを用いて説明する。このフローチャートがスタートすると、制御ユニット５０は、まず、コンベア２を作動させて基板３を図１に示す実装作業位置まで搬入して位置決めする制御を実行する（ステップＳ１）。

次いで、制御ユニット５０は、ヘッドユニット６の所定の吸着ヘッド２０により部品供給部４内の所定箇所から部品Ｃを吸着して取り出す制御を実行する（ステップＳ３）。具体的には、部品供給部４における多数列のテープフィーダー５のうち、例えば図８に示される供給場所Ａ１等に位置する所定のテープフィーダー５の上方にヘッドユニット６が移動し、このヘッドユニット６に備わる６本の吸着ヘッド２０のうち１つまたは複数の吸着ヘッド２０が上記テープフィーダー５の上方に位置決めされた状態で昇降移動する等により、上記部品供給部４から１つまたは複数の部品Ｃが吸着されて取り出される。

次いで、制御ユニット５０は、６本の吸着ヘッド２０を備えた上記ヘッドユニット６全体で１度に吸着すべき部品（１吸着グループ分の部品）が全て吸着されたか否かを判定し（ステップＳ５）、ここでＮＯと判定されて吸着すべき部品Ｃが未だ残っていることが確認された場合に、その部品Ｃの吸着のために上記部品供給部４内の次の供給場所（例えば図８に示される部品供給場所Ａ２等）までヘッドユニット６が移動するのに要する時間（以下、このような時間をＴｐと称する）を算出する制御を実行する。

具体的に、制御ユニット５０は、上記ステップＳ３で所定の吸着ヘッド２０が部品Ｃを吸着したときのヘッドユニット６の位置と、他の吸着ヘッド２０が次の供給場所から部品Ｃを吸着する際のヘッドユニット６の位置とに基づいて、これら２つの位置の間の区間距離（例えば図８に示す区間Ｚ１やＺ２の距離）を算出し、当該区間距離と上記ヘッドユニット６の移動速度とに基づいて、上記ヘッドユニット６の移動所要時間Ｔｐを算出する。

さらに、制御ユニット５０は、その内部の記憶部等から、スキャンユニット８がその可動範囲Ｓ内を移動して吸着部品Ｃを認識するのに要する時間（以下、このような時間をＴｓと称する）を読み出すとともに（ステップＳ９）、上記ステップＳ７で算出したヘッドユニット６の移動所要時間Ｔｐがこの認識所要時間Ｔｓと同じかもしくは長いという条件が成立するか（Ｔｐ≧Ｔｓであるか）否かを判定する制御を実行する（ステップＳ１１）。

そして、ここでＹＥＳと判定されてヘッドユニット６の移動所要時間Ｔｐがスキャン認識所要時間Ｔｓ以上であることが確認された場合、制御ユニット５０は、直ちに上記スキャンユニット８をその可動範囲Ｓに亘って移動させることにより、上記吸着ヘッド２０に吸着された部品Ｃを上記スキャンユニット８に撮像させる制御を実行する（ステップＳ１３）。これにより、上記ヘッドユニット６が部品供給部４内の２つの供給場所の間を移動している間に（つまり移動所要時間Ｔｐ中に）、上記スキャンユニット８による吸着部品Ｃの撮像が行われる。一方、上記ステップＳ１１でＮＯと判定されてヘッドユニット６の移動所要時間Ｔｐがスキャン認識所要時間Ｔｓよりも小さいことが確認された場合、制御ユニット５０は、上記スキャンユニット８に部品認識動作を実行させることなく上記ステップＳ３の処理に戻り、上記部品供給部４内の次の供給場所にヘッドユニット６を移動させてそこから新たな部品Ｃを吸着する制御を実行する。

また、上記ステップＳ１３での処理、つまり、所定の吸着ヘッド２０に吸着された部品Ｃをスキャンユニット８により撮像する処理が完了すると、制御ユニット５０は、その撮像データを画像処理部５２に取り込んでそこで所定の画像処理を施すことにより、上記部品Ｃの吸着状態（吸着ずれ等）を調べ、その解析結果に基づいて、吸着状態が不良とされるべき部品Ｃが存在するか否かを判定する制御を実行する（ステップＳ１５）。そして、ここでＮＯと判定されて吸着不良が存在しないことが確認された場合、制御ユニット５０は、再び上記ステップＳ３に戻って、ヘッドユニット６の他の吸着ヘッド２０により部品供給部４から新たな部品Ｃを吸着する制御を実行する。

一方、上記ステップＳ１５でＹＥＳと判定されて吸着不良が存在することが確認された場合、制御ユニット５０は、その吸着不良とされた部品Ｃを廃棄する制御を実行する（ステップＳ１７）。具体的には、ヘッドユニット６を表面実装機１内に設けられた図外の廃棄ステーション等に向けて移動させ、そこで特定の吸着ヘッド２０（吸着不良が起きた吸着ヘッド２０）に対する負圧の供給を解除する等により、上記吸着不良とされた部品Ｃを落下させて上記廃棄ステーションに廃棄する。そして、ここで廃棄された部品Ｃと同じ種類の部品を再び吸着すべく、上記ステップＳ３に戻って部品の吸着動作を再度実行する。

以上説明してきたステップＳ１７までの処理の中で部品Ｃの吸着動作（ステップＳ３）が何度か繰り返された結果、その次のステップＳ５でＹＥＳと判定され、１吸着グループ分の部品Ｃの吸着が完了したことが確認されると、上記制御ユニット５０は、ヘッドユニット６を基板３に向けて移動させる制御を開始し（ステップＳ１９）、その移動途中に、上記スキャンユニット８を作動させて未認識部品を撮像する制御を実行する（ステップＳ２１）。すなわち、上記ヘッドユニット６の各吸着ヘッド２０に吸着された部品Ｃの中には、これまでの制御動作の中でスキャンユニット８による撮像が未だ実施されていない部品Ｃが存在するため、このような未認識部品（例えば、部品供給部４内の最後の供給場所から取り出された部品Ｃは少なくともこの未認識部品に該当する）を撮像すべく、上記スキャンユニット８を作動させる。

上記ステップＳ２１での未認識部品の撮像が完了すると、制御ユニット５０は、スキャンユニット８から取り込まれた画像に基づいて当該部品における吸着不良の有無を判定し（ステップＳ２３）、ここでＮＯと判定されて吸着不良が存在しないことが確認された場合に、上記ヘッドユニット６を基板３の上方まで移動させ、このヘッドユニット６に吸着された１吸着グループ分の部品Ｃを順次基板３上に実装する制御を実行する（ステップＳ２５）。すなわち、部品Ｃが吸着された各吸着ヘッド２０を、基板３の対応する各実装ポイントの上方で適宜昇降移動させる等により、１吸着グループ分の部品Ｃを上記各実装ポイントに順次実装する。一方、上記ステップＳ２３でＹＥＳと判定されて吸着不良が存在することが確認された場合には、上記ステップＳ１７に戻ってその吸着不良とされた部品Ｃを廃棄し、さらに上記ステップＳ３に戻って当該部品Ｃと同種の部品を再吸着する。

上記ステップＳ２５の処理が終わって１吸着グループ分の部品Ｃを基板３上に実装し終えると、制御ユニット５０は、基板３全体に実装されるべき全ての部品が実装されたか否かを判定し（ステップＳ２７）、ここでＹＥＳと判定されて全部品が実装されたことが確認された場合に、コンベア２を作動させて基板３を装置外に搬出する制御を実行する（ステップＳ２９）。一方、上記ステップＳ２７でＮＯと判定されて実装すべき部品Ｃが未だに残っていることが確認された場合には、上記ステップＳ３以降の処理に戻り、新たな部品Ｃを部品供給部４から取り出して基板３上に実装し、全部品が基板３上に実装されるまで同様の処理を繰り返す。

また、上記ステップＳ２９での基板３の搬出処理が終了した後、制御ユニット５０は、今回生産した基板３までの累積生産枚数が、予め定められた生産予定枚数に達したか否かを判定し（ステップＳ３１）、ここでＹＥＳと判定されて生産予定枚数に達したことが確認された場合に、一連の制御フローを終了する。一方、上記ステップＳ３１でＮＯと判定されて生産すべき基板３が未だに残っていることが確認された場合には、上記ステップＳ１以降の処理に戻り、新たな基板３に対し上記と同様の実装処理を繰り返す。

上記のように部品Ｃを吸着可能な吸着ヘッド２０を複数個備えた移動可能なヘッドユニット６により部品供給部４から部品Ｃを取り出して基板３上に実装する表面実装機１において、上記ヘッドユニット６に取り付けられ、上記複数の吸着ヘッド２０に吸着された部品Ｃを当該ヘッド２０の列に沿って移動しながら撮像するスキャンユニット８と、このスキャンユニット８の動作を制御する制御手段としての制御ユニット５０とを設け、この制御ユニット５０による制御の下、上記部品供給部４内の所定の供給場所からある吸着ヘッド２０により部品Ｃが吸着された後、他の吸着ヘッド２０による吸着動作のために次の供給場所へと移動する上記ヘッドユニット６の移動所要時間Ｔｐが、上記スキャンユニット８が全ての吸着ヘッド２０の設置部に亘って移動するのに要する時間Ｔｓと同じかもしくは長いという条件が成立した場合（図９のステップＳ１１でＹＥＳの場合）に、上記スキャンユニット８による部品認識動作を上記ヘッドユニット６の移動中に実行させるようにした上記実施形態の構成によれば、スキャンユニット８による部品認識動作を簡単かつ適切に制御して基板３の生産効率を効果的に向上させることができるという利点がある。

すなわち、上記実施形態によれば、部品吸着用の複数の吸着ヘッド２０を備えたヘッドユニット６が部品供給部４内の次の供給場所へと移動する間に、上記ヘッドユニット６に対し移動可能なスキャンユニット８による部品Ｃの撮像が可能であると判断されると、上記ヘッドユニット６の移動中に、上記スキャンユニット８が必要距離移動して上記吸着ヘッド２０に吸着された部品Ｃを撮像するように構成されているため、上記ヘッドユニット６全体で一度に吸着すべき所定数の部品Ｃ（１吸着グループ分の部品Ｃ）が吸着された時点で、既にある程度の数の部品Ｃを上記スキャンユニット８により画像認識してその吸着状態を調べておくことができる。したがって、吸着された部品Ｃを基板３へ搬送する際には、その時点で撮像が未実施である部品に対してのみ上記スキャンユニット８による撮像およびその画像処理に基づく吸着状態の判断等を行えばよいため、部品Ｃを基板３まで搬送するまでの間に上記一連の処理が終了せず余計な待ち時間が発生するのを効果的に抑制することができ、基板３の生産効率を効果的に向上させることができる。

また、所定の条件が成立したときにヘッドユニット６の全吸着ヘッド２０の設置部に亘ってスキャンユニット８を移動させて吸着部品Ｃを撮像する一方、条件が成立しなければこのような撮像動作を行わないようにした上記構成によれば、複雑な演算処理等が必要のない簡単な制御内容で、スキャンユニット８と吸着ヘッド２０（またはこれに吸着された部品Ｃ）との干渉を防止しながら適正に吸着部品Ｃの撮像を行うことができ、その画像から調べられた部品Ｃの吸着状態等に基づいて適正に部品Ｃの実装を行えるという利点がある。

また、上記実施形態では、上記スキャンユニット８による撮像画像に基づいてある吸着ヘッド２０に吸着された部品Ｃの吸着不良が発見されると（図９のステップＳ１５でＹＥＳ）、他の吸着ヘッド２０で吸着すべき部品が残っている場合でも、直ちに上記不良部品Ｃ（上記ステップＳ１９で吸着不良とされた部品Ｃ）を廃棄する制御（ステップＳ１７）が実行されるようになっているため、吸着状態が不安定な部品Ｃを吸着したままヘッドユニット６が装置内（実装機１内）を移動するといったことがなく、吸着ヘッド２０に吸着された部品Ｃが装置内に脱落してしまうこと等を効果的に防止できるという利点がある。

なお、図９のステップＳ１５でＹＥＳと判定されて部品Ｃの吸着不良が確認された場合に、直ちにその不良部品Ｃを廃棄する上記構成に代えて、例えば部品Ｃの吸着を終えたヘッドユニット６が基板３へと移動する途中に行われるスキャン動作時（ステップＳ１９）等に、上記不良部品Ｃを再度撮像してその吸着状態を調べる（再確認する）ようにしてもよい。これにより、部品Ｃを認識する側の誤判断により部品Ｃが無用に廃棄されること等を効果的に抑制できるという利点がある。すなわち、スキャンユニット８や画像処理部５２等の、部品認識を行う側のエラーにより部品Ｃの吸着不良が誤って判断される可能性があるため、吸着不良とされた部品Ｃに対しスキャンユニット８による撮像およびその画像処理に基づく吸着状態の判断を２度行うことにより、上記のような認識処理側のエラーによる誤判断の発生を低減することができ、誤って吸着不良とされた上記部品Ｃが無用に廃棄されること等を効果的に抑制することができる。

また、上記実施形態では、部品供給部４内の次の供給場所へと移動する上記ヘッドユニット６の移動所要時間Ｔｐが、スキャンユニット８が可動範囲Ｓに亘って移動し終えるのに要する時間Ｔｓ以上であるいう条件が成立した場合（図９のステップＳ１１でＹＥＳの場合）に、上記スキャンユニット８を一律に作動させて吸着部品Ｃの撮像を行うようにしたが、上記条件が成立した場合でも、例えば吸着ヘッド２０に吸着された部品Ｃの中で撮像が未実施のものの数が１個以下のときなど、撮像の対象となる部品Ｃの数が所定数以下であるときには、上記スキャンユニット８による撮像を実行しないように構成してもよい。このようにすれば、少ないスキャンユニット８の作動回数でより効率よく部品Ｃの撮像を行えるという利点がある。

また、上記実施形態では、ラインセンサ等を備えた１次元カメラによって上記スキャンユニット８のカメラ本体２５を構成したが、このカメラ本体２５は、ＣＣＤエリアセンサ等を備えた２次元カメラであってもよく、この場合には、部品Ｃを瞬間的に照らすストロボ照明を採用することにより、上記実施形態と同様に、各吸着ヘッド２０に吸着された部品Ｃをノンストップで撮像することが可能である。

また、上記実施形態では、吸着部品Ｃの下面および側面の両方を撮像できるようにスキャンユニット８を構成したが、このスキャンユニット８は、このうちの一方のみを撮像できるものであってもよい。

本発明の一実施形態にかかる表面実装機を概略的に示す平面図である。 上記表面実装機の正面図である。 スキャンカメラユニットの概略構成を示す側面図である。 上記スキャンカメラユニットの斜視図である。 上記スキャンカメラユニットにより吸着部品の下面を撮像するときの光路の進行状態を説明するための図である。 上記スキャンカメラユニットにより吸着部品の側面を撮像するときの光路の進行状態を説明するための図である。 上記表面実装機の制御系を示すブロック図である。 上記スキャンカメラユニットが作動するタイミングを説明するための説明図である。 上記表面実装機の制御動作を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ 表面実装機
３ 基板
４ 部品供給部
６ ヘッドユニット
８ スキャンユニット
２０ 吸着ヘッド
５０ 制御ユニット（制御手段）
Ａ１，Ａ２，Ａ３ （部品の）供給場所
Ｃ 部品
Ｔｐ ヘッドユニットの移動所要時間
Ｔｓ スキャン認識所要時間

Claims (4)

1. 部品を吸着可能な吸着ヘッドを複数個備えた移動可能なヘッドユニットにより部品供給部から部品を取り出して基板上に実装する表面実装機であって、
   上記ヘッドユニットに取り付けられ、上記複数の吸着ヘッドに吸着された部品を当該ヘッドの列に沿って移動しながら撮像するスキャンユニットと、
   このスキャンユニットの動作を制御する制御手段とを備え、
   上記制御手段は、上記部品供給部内の所定の供給場所からある吸着ヘッドにより部品が吸着された後、他の吸着ヘッドによる吸着動作のために次の供給場所へと移動する上記ヘッドユニットの移動所要時間が、上記スキャンユニットが全ての吸着ヘッドの設置部に亘って移動するのに要する時間と同じかもしくは長いという条件が成立した場合に、上記スキャンユニットによる部品認識動作を上記ヘッドユニットの移動中に実行させることを特徴とする表面実装機。
2. 請求項１記載の表面実装機において、
   上記制御手段は、上記スキャンユニットによる撮像画像に基づいてある吸着ヘッドに吸着された部品の吸着不良が発見されると、他の吸着ヘッドで吸着すべき部品が残っている場合でも、直ちに上記不良部品を廃棄する制御を実行することを特徴とする表面実装機。
3. 請求項１記載の表面実装機において、
   上記制御手段は、上記スキャンユニットによる撮像画像に基づき部品の吸着不良が発見された場合に、その後のスキャンユニットの作動時に上記不良部品を再度撮像してその吸着状態を調べることを特徴とする表面実装機。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面実装機において、
   上記制御手段は、上記条件が成立した場合でも、撮像の対象となる吸着部品の数が所定数以下であるときは上記スキャンユニットによる撮像動作の実行を停止することを特徴とする表面実装機。

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