WO2013150703A1

WO2013150703A1 - 吸着ノズルの向き判定方法及び部品実装装置

Info

Publication number: WO2013150703A1
Application number: PCT/JP2013/000985
Authority: WO
Inventors: 大輔溝上; 富雄田中; 川瀬　健之
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2012-04-06
Filing date: 2013-02-21
Publication date: 2013-10-10
Also published as: JP5861036B2; JP2013219130A

Abstract

　吸着ノズルがノズルストッカに起立した姿勢で保持されている状態で吸着ノズルに設けられたマークの撮像を行い、その撮像結果に基づいて、ノズルストッカに保持された状態の吸着ノズルの向きがノズルストッカに対する正規の向きであるか否かの判定を行う。したがって、吸着ノズルを装着ヘッドのシャフト部材に正しい向きで取り付けて部品装着作業を行うことができる。

Description

吸着ノズルの向き判定方法及び部品実装装置

　本発明は、装着ヘッドのシャフト部材の下端に取り付ける吸着ノズルのノズルストッカ上での向きを判定する吸着ノズルの向き判定方法及び部品実装装置に関する。

　部品実装装置は、装着ヘッドのシャフト部材に吸着ノズルを取り付け、その吸着ノズルを介して部品を吸着して基板に装着する。このような部品実装装置では、シャフト部材に取り付ける前の吸着ノズルはノズルストッカに起立した姿勢で保持されており、そのノズルストッカに保持された状態の吸着ノズルの上方からシャフト部材を下降させることでシャフト部材の下端に吸着ノズルを取り付けることができるようになっている（特許文献１を参照）。

日本国特開２００９－１１７７３２号公報

　しかしながら、上記部品実装装置の中には、シャフト部材に対する吸着ノズルの向きが定められているものがある。このような部品実装装置において、吸着ノズルがノズルストッカに対する正規の向きで保持されていなかった場合には、吸着ノズルの上方からシャフト部材を下降させてもシャフト部材に吸着ノズルを取り付けることができなかったり、取り付けることができたとしてもその取り付け状態が不完全であるためにその後の部品装着作業時に部品の吸着ミスが発生する場合があるという問題点があった。

　本発明の目的は、吸着ノズルを装着ヘッドのシャフト部材に正しい向きで取り付けて部品装着作業を行うことができる、吸着ノズルの向き判定方法及び部品実装装置を提供することである。

　本発明に係る吸着ノズルの向き判定方法は、ノズルストッカに起立した姿勢で保持された吸着ノズルを装着ヘッドのシャフト部材の下端に取り付けた後、その吸着ノズルにより部品を吸着して基板に装着する部品実装装置において、前記ノズルストッカに起立した姿勢で保持された状態の前記吸着ノズルの向きが前記ノズルストッカに対する正規の向きであるか否かの判定を行う吸着ノズルの向き判定方法であって、前記吸着ノズルが前記ノズルストッカに起立した姿勢で保持されている状態で、前記吸着ノズルに設けられたマークの撮像を行う撮像工程と、前記撮像工程における前記マークの撮像結果に基づいて、前記ノズルストッカに保持された状態の前記吸着ノズルの向きが前記ノズルストッカに対する正規の向きであるか否かの判定を行う判定工程と、を含む。

　上記吸着ノズルの向き判定方法では、前記判定工程では、前記吸着ノズルが前記ノズルストッカに前記正規の向きで保持されていれば、前記マークがあるべき第１の位置の撮像結果に基づいて前記マークの有無の判断を行い、前記マークがないと判断したとき、更に、前記吸着ノズルが前記ノズルストッカに前記正規の向きではない向きで保持されていれば、前記マークがあるべき第２の位置の撮像結果に基づいて前記マークの有無の判断を行う。

　上記吸着ノズルの向き判定方法では、前記マークは、前記吸着ノズルの種類を識別するための情報を含むノズル識別用マークである。

　本発明に係る部品実装装置は、ノズルストッカに起立した姿勢で保持された吸着ノズルを装着ヘッドのシャフト部材の下端に取り付けた後、その吸着ノズルにより部品を吸着して基板に装着する部品実装装置であって、前記吸着ノズルが前記ノズルストッカに起立した姿勢で保持されている状態で、前記吸着ノズルに設けられたマークの撮像を行う撮像手段と、前記撮像手段による前記マークの撮像結果に基づいて、前記ノズルストッカに保持された状態の前記吸着ノズルの向きが前記ノズルストッカに対する正規の向きであるか否かの判定を行う判定手段と、を備えた。

　上記部品実装装置では、前記判定手段は、前記吸着ノズルが前記ノズルストッカに前記正規の向きで保持されていれば、前記マークがあるべき第１の位置の撮像結果に基づいて前記マークの有無の判断を行い、前記マークがないと判断したとき、更に、前記吸着ノズルが前記ノズルストッカに前記正規の向きではない向きで保持されていれば、前記マークがあるべき第２の位置の撮像結果に基づいて前記マークの有無の判断を行う。

　上記部品実装装置では、前記マークは、前記吸着ノズルの種類を識別するための情報を含むノズル識別用マークである。

　本発明では、ノズルストッカに起立した姿勢で保持された状態の吸着ノズルに設けられたマークの撮像結果に基づいて、吸着ノズルの向きがノズルストッカに対する正規の向きであるか否かの判定が行われる。このため、ノズルストッカに保持された吸着ノズルの向きが正規の向きでなかった場合には適切な対応を取ることができ、吸着ノズルを装着ヘッドのシャフト部材に正しい向きで取り付けて部品装着作業を行うことができる。

本発明の一実施の形態における部品実装装置の要部斜視図本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える装着ヘッドの正面図本発明の一実施の形態における部品実装装置が備えるノズルストッカを吸着ノズルとともに示す斜視図本発明の一実施の形態におけるノズルストッカの分解斜視図（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施の形態におけるノズルストッカの平面図本発明の一実施の形態におけるノズルストッカを吸着ノズルとともに示す平面図（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施の形態におけるノズルストッカを吸着ノズルとともに示す部分拡大平面図本発明の一実施の形態における部品実装装置の制御系統を示すブロック図本発明の一実施の形態における部品実装装置が実行する吸着ノズルの取り付け作業の手順を示すフローチャート本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える装着ヘッドをノズルストッカとともに示す正面図（ａ）～（ｃ）は本発明の一実施の形態における部品実装装置による装着ヘッドの吸着ノズルの取り付け手順を説明する図（ａ）～（ｅ）は本発明の一実施の形態における部品実装装置による装着ヘッドの吸着ノズルの取り付け手順を説明する図（ａ）～（ｃ）は本発明の一実施の形態における部品実装装置による装着ヘッドの吸着ノズルの取り外し手順を説明する図本発明の一実施の形態における部品実装装置が実行する部品装着作業のフローチャート本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える装着ヘッドの正面図

　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示す部品実装装置１は、図示しない上流工程側の装置（例えば半田印刷機又は他の部品実装装置）から送られてきた基板２の搬入及び位置決め、位置決めした基板２の電極部３への電子部品（以下、単に「部品」という）４の装着、及び部品４を装着した基板２の下流工程側の装置（例えば他の部品実装装置や検査機、リフロー炉等）への搬出から成る一連の動作を繰り返し実行する。以下、説明の便宜上、基板２の搬送方向をＸ軸方向（オペレータＯＰから見た左右方向）とし、Ｘ軸方向と直交する水平面内方向をＹ軸方向（オペレータＯＰから見た前後方向）とする。また、上下方向をＺ軸方向とする。

　図１に示すように、部品実装装置１は、基台１１の中央部にＸ軸方向に延びて設けられた基板搬送コンベア１２を有する。基板搬送コンベア１２は、上流工程側の装置から送られてきた基板２を受け取ってＸ軸方向に搬送し（図１中に示す矢印Ａ）、所定の作業位置に位置決めする。

　基台１１のＹ軸方向の端部には、複数のパーツフィーダ１３がＸ軸方向に並んで取り付けられている。各パーツフィーダ１３は、部品供給口１３ａに部品４を連続的に供給する。

　基台１１上には、ヘッド移動機構１４が設けられている。ヘッド移動機構１４は、Ｙ軸方向に延びたＹ軸テーブル１４ａと、Ｘ軸方向に延びた状態でＹ軸テーブル１４ａに沿って（すなわちＹ軸方向に）移動自在なＸ軸テーブル１４ｂと、Ｘ軸テーブル１４ｂ上に沿って（すなわちＸ軸方向に）移動自在な移動ステージ１４ｃとを有する。移動ステージ１４ｃには装着ヘッド１５が取り付けられている。ヘッド移動機構１４は、Ｙ軸テーブル１４ａに対するＸ軸テーブル１４ｂのＹ軸方向への移動動作と、Ｘ軸テーブル１４ｂに対する移動ステージ１４ｃのＸ軸方向への移動動作とを組み合わせた動作を行うことで、装着ヘッド１５を水平面内で移動させる。

　図２にも示すように、装着ヘッド１５には、複数のシャフト部材１６が下方に延びて設けられている。また、各シャフト部材１６の下端には、部品４を吸着するための吸着ノズル１７が着脱自在に取り付けられている。本実施の形態では、装着ヘッド１５には、４本のシャフト部材１６がＸ軸方向に並んで設けられている。各シャフト部材１６は、装着ヘッド１５に設けられたシャフト駆動機構１８によって駆動されて、装着ヘッド１５に対する上下動と上下中心軸１６Ｊ（Ｚ軸）回りの回転動作を行う。

　図１に示すように、装着ヘッド１５には、撮像視野を下方に向けた基板カメラ２０が取り付けられている（図２も参照）。また、基台１１上の基板搬送コンベア１２とパーツフィーダ１３との間の領域には、撮像視野を上方に向けた部品カメラ２１と、吸着ノズル１７が起立した姿勢で吸着ノズル１７を保持するノズルストッカ３０とが設けられている。

　吸着ノズル１７は、図３に示すように、装着ヘッド１５が備えるシャフト部材１６の下端のノズル嵌入部１６ａ（図２）が上方から嵌入する円筒状のノズル基部１７ａと、ノズル基部１７ａから下方に延びたノズル先端部１７ｂと、ノズル基部１７ａとノズル先端部１７ｂの境の部分から平板状に広がって延びた鍔状部１７ｃとを有する。

　図２に示すように、各シャフト部材１６の下端には、下方に延びて下端に鍵状部が形成された一対の係止部材から成るノズルホルダ１６ｈが設けられている。一方、各吸着ノズル１７のノズル基部１７ａの外面には、周回溝１７ｄが設けられている。ノズル基部１７ａの内部空間１７ｖ内にシャフト部材１６のノズル嵌入部１６ａが嵌入すると、そのシャフト部材１６に設けられたノズルホルダ１６ｈの下端の鍵状部がノズル基部１７ａの周回溝１７ｄに係合して、吸着ノズル１７がシャフト部材１６に取り付けられる。

　本実施の形態では、シャフト部材１６に対する吸着ノズル１７の取り付け向き、すなわち吸着ノズル１７の上下中心軸１７Ｊ（図２及び図３）での回り方向の向きが定められている。このため、シャフト部材１６に対する吸着ノズル１７の向きをノズルストッカ３０に対する正規の向きに整えたうえで、吸着ノズル１７をシャフト部材１６に取り付けることが必要になっている。

　ここで、上記「ノズルストッカ３０に対する正規の向き」とは、上下中心軸１６Ｊでの回り方向の向き（回転角度）が基準の向き（回転角度＝０度）になっている状態のシャフト部材１６をノズルストッカ３０に保持された吸着ノズル１７の直上からそのまま下降させた場合に、シャフト部材１６に吸着ノズル１７を正しく取り付けることができる向きのことである。

　ノズルストッカ３０は、図３及び図４に示すように、平板部材３１ａの四隅が４本の脚部３１ｂによって支持されて成るテーブル部３１と、テーブル部３１の上面の中央部にＸ軸方向に延びて設けられたノズル向き規制部材３２と、ノズル向き規制部材３２の上面にＸ軸方向に移動自在に設けられたシャッター部材３３とを有する。平板部材３１ａには、厚さ方向（Ｚ軸方向）に貫通する複数のノズル取り付け孔３１ｃが設けられている。本実施の形態では、Ｘ軸方向（すなわち装着ヘッド１５におけるシャフト部材１６の並ぶ方向）に８個並んだノズル取り付け孔３１ｃの列が、ノズル向き規制部材３２を間に挟んでＹ軸方向に２列（ノズル取り付け孔３１ｃは計１６個）設けられている。各列につき、８個のノズル取り付け孔３１ｃの隣接するもの同士の間隔ｄ（図６）は、装着ヘッド１５が備える４本のシャフト部材１６の隣接するもの同士の間隔ｄ０（図２）と等しい。

　図３及び図４に示すように、シャッター部材３３の中央部には、Ｘ軸方向に延びた長穴３３ａがＸ軸方向に２つ並んで設けられている。これら２つの長穴３３ａには、ノズル向き規制部材３２に設けられた螺子孔３２ａに上方から螺入された２つの螺子Ｓｃが挿通されている。このため、シャッター部材３３は、２つの長穴３３ａを２つの螺子Ｓｃに対して相対移動させるようにしてＸ軸方向に移動自在である。

　図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、シャッター部材３３には、テーブル部３１（平板部材３１ａ）に設けられた１６個のノズル取り付け孔３１ｃの配置と同じ配置で、１６個のノズル取り出し孔３３ｂが設けられている。各ノズル取り出し孔３３ｂは、吸着ノズル１７の鍔状部１７ｃを包含する大きさを有する。Ｘ軸方向に隣接するノズル取り出し孔３３ｂ同士は、Ｘ軸方向に延びた溝部３３ｃによって繋がっている。溝部３３ｃのＹ軸方向の幅寸法は、吸着ノズル１７のノズル基部１７ａの外径より大きく、鍔状部１７ｃのＹ軸方向の寸法よりは小さい。

　シャッター部材３３は、前述のように、テーブル部３１に対してＸ軸方向に移動させることができる。これにより、シャッター部材３３を、各ノズル取り出し孔３３ｂの中心位置がノズル取り付け孔３１ｃの中心位置と上下に一致する「ノズル取り出し可能位置」（図５（ａ））と、各ノズル取り出し孔３３ｂの中心位置が隣接するノズル取り付け孔３１ｃの間に位置する「ノズル取り出し禁止位置」（図５（ｂ））とのいずれかに位置させることができる。

　吸着ノズル１７は、ノズル先端部１７ｂがテーブル部３１（平板部材３１ａ）のノズル取り付け孔３１ｃに上方から挿入されて取り付けられる。これにより、吸着ノズル１７がノズルストッカ３０に起立した姿勢で保持される（図３）。

　図３及び図６に示すように、各吸着ノズル１７の鍔状部１７ｃには、その吸着ノズル１７がノズルストッカ３０に対する正規の向きでノズルストッカ３０に取り付けられた状態でＸ軸方向に延びる平行な２つの側面部１７Ｌが設けられている。各吸着ノズル１７は、鍔状部１７ｃの２つの側面部１７Ｌの一方を、ノズルストッカ３０の平板部材３１ａの上面に設けられたノズル向き規制部材３２の一対の側面部３２Ｌの一方に当接させることで、ノズルストッカ３０に対する正規の向きに向けた状態でノズルストッカ３０に取り付けられる。

　但し、この場合、吸着ノズル１７は、正規の向きから１８０度回転した向きに向けた状態でもノズルストッカ３０に取り付けられ得る。このため、吸着ノズル１７の鍔状部１７ｃの上面には、向き判定用のマーク１７ｍ（図３）が設けられている。吸着ノズル１７を正規の向きでノズルストッカ３０に取り付けた場合、吸着ノズル１７の平面視において吸着ノズル１７の上下中心軸１７Ｊの左側にマーク１７ｍが位置する（図７（ａ））。一方、吸着ノズル１７を正規の向きから１８０度回転した向きでノズルストッカ３０に取り付けた場合、吸着ノズル１７の平面視において吸着ノズル１７の上下中心軸１７Ｊの右側にマーク１７ｍが位置する（図７（ｂ））。

　吸着ノズル１７のテーブル部３１のノズル取り付け孔３１ｃへの挿入、及び、ノズル取り付け孔３１ｃに挿入されている吸着ノズル１７の上方への引き抜きは、シャッター部材３３を「ノズル取り出し可能位置」に位置させた状態で行うことができる（図５（ａ））。一方、シャッター部材３３を「ノズル取り出し禁止位置」に位置させておけば、ノズル取り付け孔３１ｃに挿入されている吸着ノズル１７を上方に引き抜くことができない（図５（ｂ））。なお、ノズルストッカ３０に取り付けられた状態の各吸着ノズル１７に設けられたマーク１７ｍは、シャッター部材３３が「ノズル取り出し可能位置」にある場合であっても、「ノズル取り出し禁止位置」にある場合であっても、目視確認することが可能である（図５（ａ），図５（ｂ））。

　上記のように、部品実装装置１では、マーク１７ｍの吸着ノズル１７の上下中心軸１７Ｊに対する位置に基づいて、吸着ノズル１７の上下中心軸１７Ｊでの回り方向の向きがノズルストッカ３０に対する正規の向きであるか否かの判定を行うことができる。すなわち、本実施の形態のように、ノズルストッカ３０に保持された吸着ノズル１７がとり得る上下中心軸１７Ｊでの回り方向の向きがノズルストッカ３０に対する正規の向き及びこの正規の向きから１８０度回転した向きの２つに限られている状況では、吸着ノズル１７がノズルストッカ３０に正規の向きで保持されており、マーク１７ｍがあるべき第１の位置（吸着ノズル１７の上下中心軸１７Ｊの左側の位置）の撮像画像にマーク１７ｍが認められる（認識される）場合には、吸着ノズル１７の向きが正規の向きであると判断することができる（図７（ａ））。一方、吸着ノズル１７がノズルストッカ３０に正規の向きではない向きで保持されており（ここでは吸着ノズル１７がノズルストッカ３０に正規の向きから１８０度回転した向きで保持されており）、マーク１７ｍがあるべき第２の位置（吸着ノズル１７の上下中心軸１７Ｊの右側の位置）の撮像画像にマーク１７ｍが認められる（認識される）場合には、吸着ノズル１７の向きが正規の向きではない向き（正規の向きから１８０度回転した向き）であると判断することができる（図７（ｂ））。

　なお、吸着ノズル１７の鍔状部１７ｃの上面に吸着ノズル１７の種類を識別するための情報を含むノズル識別用マークが設けられるのであれば、これをマーク１７ｍとして利用してもよい。

　図８に示すように、基板搬送コンベア１２による基板２の搬送及び位置決め動作、各パーツフィーダ１３による部品４の供給動作、ヘッド移動機構１４による装着ヘッド１５の移動動作、シャフト駆動機構１８による各シャフト部材１６の上下動及び上下中心軸１６Ｊ（Ｚ軸）回りの回転動の各動作の制御は、部品実装装置１が備える制御装置４０の装着実行部４０ａによってなされる。また、各シャフト部材１６による吸着ノズル１７を介した吸着動作は、制御装置４０の装着実行部４０ａが装着ヘッド１５内に設けられた図示しないアクチュエータ等から成る吸着機構４１の作動制御を行うことによってなされる。また、シャッター部材３３の「ノズル取り出し可能位置」と「ノズル取り出し禁止位置」との切り替え動作は、制御装置４０の装着実行部４０ａがノズルストッカ３０内に設けられた図示しないアクチュエータから成るシャッター駆動機構４２の作動制御を行うことによってなされる。

　基板カメラ２０による撮像動作制御及び部品カメラ２１による撮像動作制御は、部品実装装置１が備える制御装置４０の装着実行部４０ａによってなされる。また、基板カメラ２０による撮像動作によって得られた画像データ及び部品カメラ２１の撮像動作によって得られた画像データは、制御装置４０に送信されて、制御装置４０の画像認識部４０ｂ（図８）において画像認識がなされる。

　制御装置４０の装着実行部４０ａは、基板２上の電極部３に部品４を装着する部品装着作業を実行する前に、図９のフローチャートに示す手順により、装着ヘッド１５が備える各シャフト部材１６の下端にノズルストッカ３０に保持された吸着ノズル１７を取り付ける吸着ノズル１７の取り付け作業を実行する。

　この吸着ノズル１７の取り付け作業では、制御装置４０の判定部４０ｃ（図８）は、先ずヘッド移動機構１４の作動制御を行って、装着ヘッド１５をノズルストッカ３０の上方に移動させる（図１０）。そして、これから装着ヘッド１５の４本のシャフト部材１６に取り付けようとしている吸着ノズル１７のひとつについて、吸着ノズル１７がノズルストッカ３０に対する正規の向きで保持されていればマーク１７ｍがあるべき「第１の位置（吸着ノズル１７の上下中心軸１７Ｊの左側の位置）」の撮像を基板カメラ２０が行って第１の画像Ｓ１（図７（ａ），図７（ｂ））を取得する（図９に示すステップＳＴ１）。次に、判定部４０ｃは、第１の画像Ｓ１の中にマーク１７ｍが認識されるか否かの判断を行う（ステップＳＴ２）。当該判断の結果、第１の画像Ｓ１の中にマーク１７ｍが認識されたとき、判定部４０ｃは、吸着ノズル１７がノズルストッカ３０に正規の向きで保持されていると判定する（ステップＳＴ３）。

　一方、制御装置４０の判定部４０ｃは、ステップＳＴ２において第１の画像Ｓ１の中にマーク１７ｍが認識されなかったとき、吸着ノズル１７がノズルストッカ３０に正規の向きではない向き（正規の向きから１８０度回転した向き）で保持されていればマーク１７ｍがあるべき「第２の位置（吸着ノズル１７の上下中心軸１７Ｊの右側の位置）」の撮像を基板カメラ２０が行って第２の画像Ｓ２（図７（ｂ））を取得する（ステップＳＴ４）。次に、判定部４０ｃは、第２の画像Ｓ２の中にマーク１７ｍが認識されるか否かの判断を行う（ステップＳＴ５）。当該判断の結果、第２の画像Ｓ２の中にマーク１７ｍが認識されたとき、判定部４０ｃは、吸着ノズル１７がノズルストッカ３０に正規の向きではない向き（正規の向きから１８０度回転した向き）で保持されていると判定する（ステップＳＴ６）。

　なお、制御装置４０の判定部４０ｃは、ステップＳＴ５においてマーク１７ｍが認識されなかったときには、そこに吸着ノズル１７は存在していなかった（ノズルストッカ３０の吸着ノズル１７が保持されているべき箇所に吸着ノズル１７が保持されていなかった）と判断し（ステップＳＴ７）、作業を停止する（ステップＳＴ８）。

　制御装置４０の判定部４０ｃは、ステップＳＴ３で吸着ノズル１７が正規の向きで保持されていると判定したとき、又はステップＳＴ６で吸着ノズル１７が正規の向きではない向き（正規の向きから１８０度回転した向き）で保持されていると判定したときには、これからシャフト部材１６に取り付けようとしている吸着ノズル１７の全てについて向きの判定を行ったかどうかの判断を行い（ステップＳＴ９）、まだマーク１７ｍの向きの判定を行っていない吸着ノズル１７があるときにはステップＳＴ１～ステップＳＴ９の工程を繰り返し実行する。

　本実施の形態において、基板カメラ２０は、吸着ノズル１７がノズルストッカ３０に起立した姿勢で保持されている状態で、吸着ノズル１７に設けられたマーク１７ｍの撮像を行う撮像手段である。また、制御装置４０の判定部４０ｃは、撮像手段である基板カメラ２０によるマーク１７ｍの撮像結果に基づいて、ノズルストッカ３０に保持された状態の吸着ノズル１７の向き（上下中心軸１７Ｊでの回り方向の向き）がノズルストッカ３０に対する正規の向きであるか否かの判定を行う判定手段である。

　また、本実施の形態において、ステップＳＴ１とステップＳＴ４は、吸着ノズル１７がノズルストッカ３０に起立した姿勢で保持されている状態で吸着ノズル１７に設けられたマーク１７ｍの撮像を行う撮像工程である。また、ステップＳＴ３とステップＳＴ６は、当該撮像工程におけるマーク１７ｍの撮像結果に基づいて、ノズルストッカ３０に保持された状態の吸着ノズル１７の向き（上下中心軸１７Ｊでの回り方向の向き）がノズルストッカ３０に対する正規の向きであるか否かの判定を行う判定工程である。

　ノズルストッカ３０に保持された吸着ノズル１７がとり得る上下中心軸１７Ｊでの回り方向の向きは、ノズルストッカ３０に対する正規の向きと、この正規の向きから１８０度回転した向きの２つに限られている。このため、上記判定工程では、吸着ノズル１７がノズルストッカ３０に正規の向きで保持されていれば、マーク１７ｍがあるべき第１の位置の撮像結果に基づいてマーク１７ｍの有無の判断を行う。ここでマーク１７ｍがないと判断したとき、更に、吸着ノズル１７がノズルストッカ３０に正規の向きではない向きで保持されていれば、マーク１７ｍがあるべき第２の位置の撮像結果に基づいてマーク１７ｍの有無の判断を行う。

　なお、上記判定工程において、第１の画像Ｓ１の中にマーク１７ｍが認められなかった場合には、吸着ノズル１７の向きが正規の向きから１８０度回転した向きであると判定しても良い。しかし、本実施の形態のように、第１の画像Ｓ１の中にマーク１７ｍが認められなかった場合には更に第２の位置の撮像を行い、当該撮像により得られた第２の画像Ｓ２の中にマーク１７ｍが認められる場合にはじめて吸着ノズル１７の向きが正規の向きから１８０度回転した向きであると判定すれば、ノズルストッカ３０に吸着ノズル１７が保持されていない状態をも判定することができるので、より好ましい。すなわち、ノズルストッカ３０に吸着ノズル１７が保持されていない状態では、第１の画像Ｓ１はもとより第２の画像Ｓ２においてもマーク１７ｍは認識されない。

　各吸着ノズル１７の向きの判定（吸着ノズル１７の向きの判定）が終了したら、制御装置４０の装着実行部４０ａは、ヘッド移動機構１４の作動制御を行って、装着ヘッド１５が備える４本のシャフト部材１６を、その４本のシャフト部材１６に装着させようとしている４つの吸着ノズル１７の直上に位置させる（図１１（ａ）及び図１２（ａ））。そして、装着実行部４０ａは、ステップＳＴ３及びステップＳＴ６で判定した結果に基づいて、シャフト部材１６の上下中心軸１６Ｊでの回り方向の向きの調整を行う。具体的には、ステップＳＴ３で正規の向きで保持されていると判定した吸着ノズル１７に対応するシャフト部材１６はそのままにし、ステップＳＴ６で正規の向きではない向き（正規の向きから１８０度回転した向き）で保持されていると判定した吸着ノズル１７に対応するシャフト部材１６については、図１２（ｂ）中の矢印Ｒ１に示すように１８０度回転させる（ステップＳＴ１０）。このステップＳＴ１０は、ステップＳＴ３又はステップＳＴ６の判定工程で判定した結果に基づいて、シャフト部材１６の軸回り方向（上下中心軸１６Ｊでの回り方向）の向きの調整を行うシャフト向き調整工程である。

　制御装置４０の装着実行部４０ａは、シャフト向き調整工程を行った後、ノズルストッカ３０のシャッター部材３３を「ノズル取り出し可能位置」に位置させた状態で、４本のシャフト部材１６を対応する吸着ノズル１７の上方から下降させて各シャフト部材１６に吸着ノズル１７を取り付け（ステップＳＴ１１。図１１（ｂ）及び図１２（ｃ）。これらの図中に示す矢印Ｂ１）、４本のシャフト部材１６を引き上げる（図１１（ｃ）及び図１２（ｄ）。これらの図中に示す矢印Ｃ１）。そして最後に、ステップＳＴ６で正規の向きではない向き（正規の向きから１８０度回転した向き）で保持されていると判定した吸着ノズル１７に対応するシャフト部材１６を、図１２（ｅ）中の矢印Ｒ２に示すように、－１８０度回転させて元の位置（回転角度＝０度の位置）に復帰させる（ステップＳＴ１２）。

　ここで、上記ステップＳＴ１１は、ステップＳＴ１０のシャフト向き調整工程の後、シャフト部材１６をノズルストッカ３０に保持された吸着ノズル１７の上方から下降させてシャフト部材１６に吸着ノズル１７を取り付けるノズル取り付け工程である。当該工程により、装着ヘッド１５が備える４本のシャフト部材１６の全てに、吸着ノズル１７が正しい向きで取り付けられた状態となる。また、上記ステップＳＴ１２は、ステップＳＴ１１のノズル取り付け工程でシャフト部材１６に取り付けた吸着ノズル１７がノズルストッカ３０に対する正規の向きになるように、シャフト部材１６の軸回り方向（上下中心軸１６Ｊでの回り方向）の向きを再調整するシャフト向き再調整工程である。

　また、制御装置４０の装着実行部４０ａは、判定手段である判定部４０ｃにより判定された結果に基づいてシャフト部材１６の上下中心軸１６Ｊでの回り方向の向きの調整を行った後、シャフト部材１６をノズルストッカ３０に保持された状態の吸着ノズル１７の上方から下降させて、シャフト部材１６に吸着ノズル１７を取り付けた後、吸着ノズル１７がノズルストッカ３０に対する正規の向きになるようにシャフト部材１６の軸回り方向（上下中心軸１６Ｊでの回り方向）の向きを再調整するノズル取り付け手段である。

　このように、部品実装装置１による吸着ノズル１７の取り付け作業は、吸着ノズル１７がノズルストッカ３０に起立した姿勢で保持されている状態で吸着ノズル１７に設けられたマーク１７ｍの撮像を行う撮像工程（ステップＳＴ１及びステップＳＴ４）、撮像工程におけるマーク１７ｍの撮像結果に基づいて、ノズルストッカ３０に保持された状態の吸着ノズル１７の向き（上下中心軸１７Ｊでの回り方向の向き）がノズルストッカ３０に対する正規の向きであるか否かの判定を行う判定工程（ステップＳＴ３及びステップＳＴ６）、判定工程で判定した結果に基づいてシャフト部材１６の軸回り方向（上下中心軸１６Ｊでの回り方向）の向きの調整を行うシャフト向き調整工程（ステップＳＴ１０）、シャフト向き調整工程の後、シャフト部材１６をノズルストッカ３０に保持された吸着ノズル１７の上方から下降させてシャフト部材１６に吸着ノズル１７を取り付けるノズル取り付け工程（ステップＳＴ１１）、及びノズル取り付け工程でシャフト部材１６に取り付けた吸着ノズル１７がノズルストッカ３０に対する正規の向きになるようにシャフト部材１６の軸回り方向（上下中心軸１６Ｊでの回り方向）の向きを再調整するシャフト向き再調整工程（ステップＳＴ１２）を含む。そして、このうち撮像工程及び判定工程は、部品実装装置１において、吸着ノズル１７のノズルストッカ３０上での向き（上下中心軸１７Ｊでの回り方向の向き）を判定する吸着ノズル１７の向き判定方法を構成する具体的な工程である。

　なお、既にシャフト部材１６に取り付けられている吸着ノズル１７を取り外すときには、制御装置４０の装着実行部４０ａは、ヘッド移動機構１４の作動制御を行って、装着ヘッド１５が備える４本のシャフト部材１６を、ノズルストッカ３０において吸着ノズル１７が挿入されていない４つのノズル取り付け孔３１ｃの直上に位置させる（図１３（ａ））。そして、ノズルストッカ３０のシャッター部材３３を「ノズル取り出し可能位置」に位置させた状態で、各シャフト部材１６の上下中心軸１６Ｊでの回り方向の回転角が０度になるように調節し、４本のシャフト部材１６を対応する吸着ノズル１７の上方から下降させて、各シャフト部材１６に取り付けられている吸着ノズル１７をノズルストッカ３０の４つのノズル取り付け孔３１ｃに上方から挿入する（図１３（ｂ）に示す矢印Ｂ２）。そして、ノズルストッカ３０のシャッター部材３３を「ノズル取り出し禁止位置」に位置させてから（図１３（ｂ）に示す矢印Ｄ）、４本のシャフト部材１６を引き上げる（図１３（ｃ）に示す矢印Ｃ２）。このシャフト部材１６の引き上げ時には、吸着ノズル１７はノズルストッカ３０のシャッター部材３３によってその上動が阻止されるので、各シャフト部材１６から吸着ノズル１７が取り外される。

　上記のようにして吸着ノズル１７の取り付け作業が終了したら、制御装置４０の装着実行部４０ａは、次いで、図１４のフローチャートに示す手順（部品実装方法）で、部品装着作業を実行する。

　制御装置４０の装着実行部４０ａは、部品装着作業では、先ず、基板搬送コンベア１２を作動させ、部品実装装置１の上流工程側の装置から送られてきた基板２を受け取って部品実装装置１の内部に搬入し、基板２を所定の作業位置に位置決めする（図１４に示すステップＳＴ２１）。

　制御装置４０の装着実行部４０ａは、基板２の位置決めを行ったら、装着ヘッド１５を移動させて基板カメラ２０を基板２の上方に移動させ、基板カメラ２０に基板２上の一対の基板マーク２ｍ（図１）の撮像を行わせて、画像認識部４０ｂに画像認識を行わせる。そして、装着実行部４０ａは、得られた一対の基板マーク２ｍの位置を予め設定された基準の位置と比較することによって、基板２の基準の位置からの位置ずれを算出する（ステップＳＴ２２）。

　制御装置４０の装着実行部４０ａは、基板２の基準の位置からの位置ずれを算出したら、パーツフィーダ１３の作動制御を行い、そのパーツフィーダ１３の部品供給口１３ａに部品４が供給される（ステップＳＴ２３）。そして、装着実行部４０ａは、装着ヘッド１５をパーツフィーダ１３の上方に位置させたうえで、パーツフィーダ１３の部品供給口１３ａに供給された部品４を吸着ノズル１７に吸着（ピックアップ）させる（ステップＳＴ２４）。

　制御装置４０の装着実行部４０ａは、各吸着ノズル１７に部品４を吸着させたら、これら全ての部品４が部品カメラ２１の上方を通過するように装着ヘッド１５を移動させ、部品カメラ２１に各部品４の撮像を行わせる。そして、装着実行部４０ａは、各部品４の撮像結果に基づいて画像認識部４０ｂに画像認識を行わせ（ステップＳＴ２５）、各部品４の吸着ノズル１７に対する位置ずれ（吸着ずれ）を算出する（ステップＳＴ２６）。

　制御装置４０の装着実行部４０ａは、各部品４の吸着ノズル１７に対する位置ずれを算出したら、装着ヘッド１５を基板２の上方に位置させ、吸着ノズル１７に吸着させた各部品４を基板２上の電極部３に接触させたうえで各吸着ノズル１７への真空圧の供給を解除して、吸着した部品４を順次基板２の電極部３上に装着する（ステップＳＴ２７。図１５）。このステップＳＴ２７では、制御装置４０の装着実行部４０ａは、ステップＳＴ２２で求めた基板２の位置ずれと、ステップＳＴ２６で求めた部品４の吸着ずれが修正されるように、基板２に対する各吸着ノズル１７の位置補正を行う。

　このように、本実施の形態において、制御装置４０の装着実行部４０ａは、シャフト部材１６に吸着ノズル１７を取り付けた装着ヘッド１５を用いて基板２への部品４の装着を行う部品装着実行手段である。

　制御装置４０の装着実行部４０ａは、基板２に対する部品４の装着を行ったら、基板２に装着すべき全ての部品４の装着が終了したか否かの判断を行う（ステップＳＴ２８）。そして、基板２に装着すべき全ての部品４の装着が終了していなかったときにはステップＳＴ２３に戻り、基板２に装着すべき全ての部品４の装着が終了していたときには、装着実行部４０ａは、基板搬送コンベア１２を作動させて、基板２を部品実装装置１から搬出する（ステップＳＴ２９）。

　以上説明したように、本実施の形態における部品実装装置１及び部品実装装置１における吸着ノズル１７の向き判定方法では、ノズルストッカ３０に起立した姿勢で保持された状態の吸着ノズル１７に設けられたマーク１７ｍの撮像結果に基づいて、吸着ノズル１７の向きがノズルストッカ３０に対する正規の向きであるか否かの判定が行われる。このため、ノズルストッカ３０に保持された吸着ノズル１７の向きが正規の向きでなかった場合には適切な対応を取ることができ、吸着ノズル１７を装着ヘッド１５のシャフト部材１６に正しい向きで取り付けて部品装着作業を行うことができる。

　なお、上記「適切な対応」とは、上述の説明では、正規の向きでなかった吸着ノズル１７に対応するシャフト部材１６を１８０度回転させてシャフト部材１６に吸着ノズル１７を取り付けることである。しかし、正規の向きでなかった吸着ノズル１７が図示しない報知器によって報知される場合、「適切な対応」は、正規の向きではないとの報知を受けた吸着ノズル１７をオペレータＯＰが手作業により上下中心軸１７Ｊの回りに１８０度回転させることであってもよい。

　なお、上述のステップＳＴ１～ステップＳＴ９の吸着ノズル１７の向きを判定する手順は、本実施の形態のように、ノズルストッカ３０に保持された吸着ノズル１７がとり得る上下中心軸１７Ｊでの回り方向の向きが、ノズルストッカ３０に対する正規の向きと、この正規の向きではない向き（ここでは正規の向きから１８０度回転した向き）の２つに限られている状況下に限定される。このような、ノズルストッカ３０に保持された吸着ノズル１７がとり得る上下中心軸１７Ｊでの回り方向の向きが、ノズルストッカ３０に対する正規の向きと、この正規の向きではない向きの２つに限られない状況下では、吸着ノズル１７をノズルストッカ３０に保持させた場合にマーク１７ｍが位置し得る複数の位置（上述の実施の形態では第１の位置及び第２の位置がこれに相当する）の撮像及び画像認識を順に行うか、マーク１７ｍが位置し得る領域全体を一括撮像してその画像の中からマーク１７ｍを認識してそのマーク１７ｍの吸着ノズル１７の上下中心軸１７Ｊに対する位置から吸着ノズル１７の向きを判定する。

　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

　本出願は、2012年4月6日出願の日本特許出願（特願2012-087094）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

　吸着ノズルを装着ヘッドのシャフト部材に正しい向きで取り付けて部品装着作業を行うことができるようにした吸着ノズルの向き判定方法及び部品実装装置を提供する。

１　部品実装装置
２　基板
４　部品
１５　装着ヘッド
１６　シャフト部材
１７　吸着ノズル
１７ｍ　マーク
２０　基板カメラ（撮像手段）
３０　ノズルストッカ
４０ｃ　判定部（判定手段）

Claims

　ノズルストッカに起立した姿勢で保持された吸着ノズルを装着ヘッドのシャフト部材の下端に取り付けた後、その吸着ノズルにより部品を吸着して基板に装着する部品実装装置において、前記ノズルストッカに起立した姿勢で保持された状態の前記吸着ノズルの向きが前記ノズルストッカに対する正規の向きであるか否かの判定を行う吸着ノズルの向き判定方法であって、
　前記吸着ノズルが前記ノズルストッカに起立した姿勢で保持されている状態で、前記吸着ノズルに設けられたマークの撮像を行う撮像工程と、
　前記撮像工程における前記マークの撮像結果に基づいて、前記ノズルストッカに保持された状態の前記吸着ノズルの向きが前記ノズルストッカに対する正規の向きであるか否かの判定を行う判定工程と、を含むことを特徴とする吸着ノズルの向き判定方法。
　前記判定工程では、前記吸着ノズルが前記ノズルストッカに前記正規の向きで保持されていれば、前記マークがあるべき第１の位置の撮像結果に基づいて前記マークの有無の判断を行い、前記マークがないと判断したとき、更に、前記吸着ノズルが前記ノズルストッカに前記正規の向きではない向きで保持されていれば、前記マークがあるべき第２の位置の撮像結果に基づいて前記マークの有無の判断を行うことを特徴とする請求項１に記載の吸着ノズルの向き判定方法。
　前記マークは、前記吸着ノズルの種類を識別するための情報を含むノズル識別用マークであることを特徴とする請求項１又は２に記載の吸着ノズルの向き判定方法。
　ノズルストッカに起立した姿勢で保持された吸着ノズルを装着ヘッドのシャフト部材の下端に取り付けた後、その吸着ノズルにより部品を吸着して基板に装着する部品実装装置であって、
　前記吸着ノズルが前記ノズルストッカに起立した姿勢で保持されている状態で、前記吸着ノズルに設けられたマークの撮像を行う撮像手段と、
　前記撮像手段による前記マークの撮像結果に基づいて、前記ノズルストッカに保持された状態の前記吸着ノズルの向きが前記ノズルストッカに対する正規の向きであるか否かの判定を行う判定手段と、を備えたことを特徴とする部品実装装置。
　前記判定手段は、前記吸着ノズルが前記ノズルストッカに前記正規の向きで保持されていれば、前記マークがあるべき第１の位置の撮像結果に基づいて前記マークの有無の判断を行い、前記マークがないと判断したとき、更に、前記吸着ノズルが前記ノズルストッカに前記正規の向きではない向きで保持されていれば、前記マークがあるべき第２の位置の撮像結果に基づいて前記マークの有無の判断を行うことを特徴とする請求項４に記載の部品実装装置。
　前記マークは、前記吸着ノズルの種類を識別するための情報を含むノズル識別用マークであることを特徴とする請求項４又は５に記載の部品実装装置。