JP5289775B2 - 部品認識装置、部品実装装置及び部品試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、部品保持部材により保持された部品の保持状態を撮像して画像認識する部品認識装置、この部品認識装置を備えた部品実装装置、及び部品試験装置に関するものである。

従来から、部品吸着用の複数のノズル（部品保持部材）を装備した移動可能なヘッドユニットを有し、前記ノズルにより部品供給部から部品を吸着して取り出した後、該部品をヘッドユニットの移動により搬送して目標位置に移載する部品移載装置が知られている。このような部品移載装置の適用としては、部品実装装置や部品試験装置等が知られている。

また、この種の装置において、目標位置に対する部品の位置決め精度を高めるべく、部品認識装置を装備し、部品保持部材による部品の保持状態を画像認識してから目標位置に移載するものも提供されている。例えば、特許文献１には、ヘッドユニットに部品装着面撮像装置（スキャンユニット）を移動可能に搭載し、部品吸着後、各ノズルの下方位置をノズル配列方向に亘ってスキャンユニットを移動させることによって各ノズルの吸着部品を画像認識するものが開示されている。
特開２００４−１５８８１９号公報

従来装置では、スキャンユニットを駆動するための駆動機構として回転型のモータ（駆動源）、ガイド及び無端状ベルト等を組合せたものが採用されている。すなわち、スキャンユニットがガイドに装着されると共に、このガイドに沿って配置された無端状ベルトに連結され、モータの駆動により前記無端状ベルトを周回移動させることにより、スキャンユニットをガイドに沿って直線移動させる構成となっている。なお、他の駆動機構として、回転型のモータによりボールねじ軸を回転駆動することにより、このねじ軸を介してスキャンユニットをガイドに沿って移動させるような機構も適用されている。

しかし、このような従来装置の駆動機構では、経時劣化や熱変形に伴うベルトの延びや、ボールねじ軸の摩耗等に起因してスキャンユニットの位置精度などが低下する等の問題がある。そこで、このような問題を解決するために、スキャンユニットの駆動源としてリニアモータを用いることが考えられている。ところが、リニアモータは、可動範囲の末端部分における磁束の形成状態がそれ以外の部分とは異なるため当該末端部分では推力を得にくいという問題ある。従って、スキャンユニットを所要速度で駆動するには、移動開始時の電流値を高めて推力を確保することが必要となるが、その場合には、消費電流が大きくなって発熱による各部の熱変形を伴うことが考えられ、これはスキャンユニットの位置精度などを確保する上で不都合である。従って、この点を解決する必要がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、第１の目的は、撮像手段を有するスキャンユニットを移動させて部品を撮像する部品認識装置において、部品の画像認識を長期に渡って安定して高精度に行うことにある。そして、第２の目的は、撮像手段を有するスキャンユニットを移動させて部品を撮像する部品認識装置を装備する部品実装装置や部品試験装置において、部品の画像認識精度を高めて基板への部品の実装精度や部品検査部への部品の位置決め精度を長期に渡って維持することにある。

上記の課題を解決するために、本発明にかかる部品認識装置は、部品を保持可能な部品保持部材を搭載したヘッドユニットに設けられ、前記部品保持部材による部品の保持状態を撮像して画像認識する部品認識装置において、前記部品保持部材により保持された部品を撮像する撮像手段を有し、前記ヘッドユニットに対して所定の移動方向に移動自在に支持されるスキャンユニットと、前記ヘッドユニットに固定される固定子、及び該固定子に対向するように前記スキャンユニットに固定される可動子を有し、これら固定子と可動子との間で発生する磁束の相互作用により前記スキャンユニットを前記移動方向に駆動するリニアモータと、を備え、前記スキャンユニットは、前記ヘッドユニットに対して所定の移動範囲内において移動可能とされ、前記リニアモータは、コイル部により前記可動子が構成される一方、該可動子側の磁極が交互に異なるように複数の永久磁石が前記移動方向に配列されることにより前記固定子が構成されており、これら複数の永久磁石は、前記スキャンユニットがその移動範囲の両端それぞれに配置された状態で、前記移動方向における前記コイル部の外側にそれぞれ当該永久磁石が丸ごと１個、配置されるようにして、ヘッドユニットの前記移動範囲に対応する前記コイル部の移動範囲よりも広い範囲に亘って配列されているものである。

より具体的には、所定の規制部材によりスキャンユニットの移動が規制されることにより該スキャンユニットにおける前記移動範囲が定められており、前記規制部材によりスキャンユニットの移動が規制された状態となる前記移動範囲の一端位置に前記スキャンユニットが配置された状態で、前記移動方向における前記コイル部よりも外側の位置に永久磁石が配置されるように前記複数の永久磁石が配列されているものである。

このような部品認識装置では、所定の移動範囲内の両端にそれぞれスキャンユニットが配置された状態で、リニアモータのコイル部よりもさらに外側の位置に永久磁石が配置されている。そのため、スキャンユニットをその移動範囲両端に配置した状態についても、それ以外の位置にスキャンユニットを配置した場合と遜色なくコイル部と永久磁石との間に磁束を形成することができる。従って、移動範囲内の何れか一端側からスキャンユニットを駆動する場合も、他の位置からスキャンユニットを駆動する場合と略同等の駆動電流で所要の推進力を良好に得ることができ、その結果、駆動電流値が大きくなることに起因した各部の熱変形等を伴うことなくスキャンユニットを駆動することが可能となる。

一方、本発明に係る部品実装装置は、部品を保持可能な部品保持部材を搭載して部品供給部と基板との間で前記部品保持部材を移動させるヘッドユニットを備え、前記部品保持部材により前記部品供給部から部品を保持搬出するとともに、前記部品保持部材に保持された部品を撮像して該部品の保持状態を画像認識してから、該部品を基板上に実装する部品実装装置であって、前記部品保持部材による部品の保持状態を画像認識する手段として、上記のような部品認識装置を備えているものである。

また、本発明に係る部品試験装置は、部品を保持可能な部品保持部材を搭載して部品供給部と部品検査部との間で前記部品保持部材を移動させるヘッドユニットを備え、前記部品保持部材により前記部品供給部から部品を保持搬出するとともに、前記部品保持部材に保持された部品を撮像して該部品の保持状態を画像認識してから、該部品を前記部品検査部に移載して部品検査を行う部品試験装置であって、前記部品保持部材による部品の保持状態を画像認識する手段として、上記のような部品認識装置を備えているものである。

このような部品実装装置や部品試験装置では、部品保持部材による部品の保持状態を画像認識する手段として、上記した部品認識装置が設けられているため、各部の熱変形等を伴うことなくリニアモータによりスキャンユニットを駆動することができる。従って、部品の画像認識を長期に渡って安定して高精度に行うことが可能となり、その結果、基板上への部品の実装や部品検査部費への部品の位置決めを長期に渡って精度良く行うことができるようになる。

なお、これらの部品実装装置や部品試験装置において、前記ヘッドユニットに複数の前記部品保持部材が列状に搭載され、該部品保持部材の配列方向に前記スキャンユニットが移動することにより前記撮像手段により部品を撮像するものでは、前記スキャンユニットの駆動を制御する制御手段を有し、この制御手段は、部品保持部材による部品保持後、部品の保持状態を画像認識すべく前記移動範囲の一端位置から前記スキャンユニットを移動させる第１スキャン動作と、部品保持部材による部品保持動作中に、前記一端位置から特定の部品保持部材の近傍位置に予め前記スキャンユニットを移動、待機させ、部品保持部材による部品保持後、部品の保持状態を画像認識すべく当該近傍位置から前記スキャンユニットを移動させる第２スキャン動作と、を実行可能に構成されているのが好適である。

この構成によれば、各部品保持部材による部品の保持状況に応じて合理的に、かつ効率的に各部品保持部材による部品の保持状態を画像認識することが可能となる。

本発明によれば、スキャンユニットの駆動源としてリニアモータを用いながらも、スキャンユニット駆動時の駆動電流値が高くなることを抑えることができる。従って、駆動電流値が高くなることに起因した各部の熱変形等の発生を伴うことなくリニアモータによりスキャンユニットを駆動することができ、その結果、部品保持部材による保持部品の画像認識を長期に渡って安定して高精度に行うことが可能となる。

本発明の好ましい実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は本発明にかかる部品実装装置（本発明に係る部品認識装置７を装備した部品実装装置）の概略構成を示す平面図である。また、図２及び図３はそれぞれヘッドユニットの正面図及び側面図である。なお、これらの図面及び後で説明する図面では、各図の方向関係を明確にするために、ＸＹＺ直角座標軸が示されている。

この部品実装装置では、基台１１上に基板搬送機構２が配置されており、基板３を所定の搬送方向Ｘに搬送可能となっている。より詳しくは、基板搬送機構２は、基台１１上において基板３を図１の右側から左側へ搬送する一対のコンベア２１、２１を有している。
そして、コンベア２１、２１は基板３を搬入し、所定の作業位置（同図に示す基板３の位置）で停止させ、図略の保持装置で基板３を固定し保持する。そして、部品供給部４から供給される電子部品５（図４）がヘッドユニット６に搭載された実装用ヘッド６２のノズル６１（部品保持部材）により吸着保持されて基板３に移載される。このとき、ヘッドユニット６に取り付けられた部品認識装置７がノズル６１による電子部品５の吸着状態を画像認識し、その認識結果を、部品実装装置全体を制御する制御装置８（図６）に出力する。一方、制御装置８は画像認識結果に基づきヘッドユニット６の移載動作を制御して基板３上所定位置への電子部品５の実装を行う。そして、基板３に実装すべき部品の全部について実装処理が完了すると、基板搬送機構２は基板３を搬出する。

このように構成された基板搬送機構２の両側には、上記した部品供給部４が配置されている。これらの部品供給部４は多数のテープフィーダ４１を備えている。また、各テープフィーダ４１には、電子部品５を収納・保持したテープを巻回したリール（図示省略）が配置されており、電子部品５をヘッドユニット６に供給可能となっている。すなわち、各テープには、集積回路（ＩＣ）、トランジスタ、抵抗、コンデンサ等の小片状のチップ電子部品５が所定間隔おきに収納、保持されている。そして、テープフィーダ４１がリールからープをヘッドユニット６側に送り出すことによって該テープ内の電子部品５が間欠的に繰り出され、その結果、前記ヘッド６２による電子部品５のピックアップが可能となる。

このヘッドユニット６は電子部品５をノズル６１により吸着保持したまま基板３に搬送するとともに、ユーザより指示された位置に移載するものである。

詳しく説明すると、ヘッドユニット６は次のように構成されている。このヘッドユニット６では、鉛直方向（Ｚ軸方向）に延設された実装用ヘッド６２が８本、Ｘ軸方向（基板搬送機構２による基板３の搬送方向）に等間隔で列状に設けられている。また、各実装用ヘッド６２の先端部に部品吸着用のノズル６１が装着されており、ヘッドユニット６全体では合計８個のノズル６１がＸ軸方向に列状配置されている。各ノズル６１に対しては、図略の電動切替弁を介して負圧発生装置に連通可能とされており、負圧発生装置からの負圧吸着力をノズル６１に与えることで、該ノズル６１の下方端部（先端部）が電子部品５の上面を吸着して部品保持が可能となっている。

また、各ノズル６１はヘッドユニット６に対して図略のノズル昇降駆動機構により昇降（Ｚ軸方向の移動）可能に、かつ図略のノズル回転駆動機構によりノズル中心軸回りに回転（図２及び図３のＲ方向の回転）可能となっている。これらの駆動機構のうちノズル昇降駆動機構は電子部品５の吸着もしくは装着を行う時の下降位置と、電子部品５の搬送や撮像を行う時の上昇位置との間でノズル６１を昇降させるものである。一方、ノズル回転駆動機構はノズル６１を必要に応じて回転させるための機構であり、回転駆動により電子部品５を実装時における所定のＲ軸方向に位置させることが可能となっている。なお、これらの駆動機構については、それぞれサーボモータと所定の動力伝達機構で構成されている。

さらに、ヘッドユニット６は、これらのノズル６１に吸着された電子部品５を部品供給部４と基板３との間で搬送して実装するため、基台１１の所定範囲にわたりＸ軸方向及びＹ軸方向（Ｘ軸及びＺ軸方向と直交する方向）に移動可能となっている。すなわち、ヘッドユニット６は、Ｘ軸方向に延びる実装用ヘッド支持部材６３に対してＸ軸に沿って移動可能に支持されている。また、実装用ヘッド支持部材６３は、両端部がＹ軸方向の固定レール６４に支持され、この固定レール６４に沿ってＹ軸方向に移動可能になっている。そして、このヘッドユニット６は、Ｘ軸サーボモータ６５によりボールねじ６６を介してＸ軸方向に駆動され、実装用ヘッド支持部材６３はＹ軸サーボモータ６７によりボールねじ６８を介してＹ軸方向へ駆動される。

このようにヘッドユニット６はノズル６１（実装用ヘッド６２）に吸着された電子部品５を部品供給部４から目的位置まで搬送可能となっている。そして、本実施形態では、部品搬送中にノズル６１における電子部品５の吸着保持状態を順次撮像して画像認識するために、部品認識装置７がヘッドユニット６に取り付けられている。以下、部品認識装置７の構成について説明する。

図４は部品認識装置７を示す部分断面図であり、図５は部品認識装置７を示す正面図である。なお、図５においては、便宜上、実装用ヘッド６２等は省略している。

この部品認識装置７では、スキャンユニット７１がリニアガイド７２及びリニアモータ７３をそれぞれ介してヘッドユニット６に設けられている。そして、スキャンユニット７１が一対のリニアガイド７２、７２によりＸ軸方向に移動自在に支持されるとともに、リニアモータ７３からの駆動力を受けてＸ軸方向に移動可能となっている。

このリニアモータ７３は、ボトムフレーム７３１と永久磁石７３２とで固定子が構成される一方、コイル部７３３とベースプレート７３４とで可動子が構成されている。より詳しくは、次のように構成されている。ボトムフレーム７３１はヨークであってＸ軸方向に伸長した形状を有しており、ヘッドユニット６の下方端部に固定されている。そして、図４及び図５に示すように、複数の永久磁石７３２がＸ軸方向に一列で配置されている。つまり、ボトムフレーム７３１の下面中央部は可動子のコイル部７３３と対向しており、この下面中央部に対し、下面がＳ極、上面がＮ極となる状態の永久磁石７３２と、下面がＮ極、上面がＳ極となる状態の永久磁石７３２とがＸ軸方向に互に配列されている。

また、ボトムフレーム７３１の下面両側に対し、Ｘ軸方向に伸長した形状を有するサイドフレーム７３５がそれぞれ固定されている。これによりボトムフレーム７３１とサイドフレーム７３５とで囲まれた凹部空間が開口を下方に向けた状態で形成されている。そして、各サイドフレーム７３５にリニアガイド７２が取り付けられるとともに、該凹部空間内をリニアモータ７３の可動子が移動可能となっている。

各リニアガイド７２は、それぞれサイドフレーム７３５に固定されてＸ軸方向に延びるレール７２１と、このレール７２１に対してＸ軸方向にスライド自在に装着される一対のスライダ７２２とから構成されている。そして、これらリニアガイド７２のスライダ７２２、７２２に対してリニアモータ７３の可動子が固定されている。すなわち、ベースプレート７３４の上面両端部はそれぞれスライダ７２２、７２２に固定されている。また、該ベースプレート７３４の上面中央部にコイル部７３３がボルトなどの締結部材によって固定されている。これにより、コイル部７３３が一対のリニアガイド７２、７２により挟まれた状態で、ベースプレート７３４及びコイル部７３３が一体的にリニアガイド７２に案内されながらＸ軸方向に移動自在となっている。詳しく図示していないが、コイル部７３３は、複数のティースが一列に並ぶ櫛型のコアと、このコアの各ティースにそれぞれ装着されるコイル７３３ａとから構成されており、当例のコイル部７３３では、図５に示すように、９個のコイル７３３ａがＸ軸方向に一列に並設された構成となっている。

このように構成されたリニアモータ７３のコイル部７３３（各コイル７３３ａ）はモータ駆動用ケーブル（図示省略）を介してリニア駆動制御部８６（図６）に電気的に接続されている。そして、駆動信号がリニア駆動制御部８６からコイル部７３３に与えられることで、該駆動信号に応じた方向及び速度で可動子（ベースプレート７３４及びコイル部７３３）がＸ軸方向に移動し、これにより、スキャンユニット７１がＸ軸方向に駆動される。

なお、図５中、符号６０２は、スキャンユニット７１のＸ軸方向の移動を規制するストッパ（本発明に係る規制部材に相当する）である。ストッパ６０２は、リニアモータ７３の前記固定子の外側位置にそれぞれ配置され、固定アーム６０１を介してそれぞれ前記ヘッドユニット６に固定されている。これによって、スキャンユニット７１が両ストッパ６０２により規制される一定の範囲内で移動可能となっている。

ここで、スキャンユニット７１を駆動する前記リニアモータ７３に関しては、同図に示すように、スキャンユニット７１の移動範囲に対応する前記コイル部７３３の移動範囲よりも広い範囲に亘って永久磁石７３２が配列されている。詳しくは、スキャンユニット７１がその移動範囲の両端に配置された状態、つまり同図中の実線及び一点鎖線に示すようにスキャンユニット７１がストッパ６０２に当接した状態で、Ｘ軸方向におけるコイル部７３３の外側にそれぞれ永久磁石７３２が（図示の例では永久磁石が１個）存在するように、当該永久磁石７３２が配列されている。これによって、スキャンユニット７１がその移動範囲両端に配置された状態についても、それ以外の位置にスキャンユニット７１が配置されている場合と同様の磁束がコイル部７３３と永久磁石７３２との間（特にストッパ６０２側に位置する末端のコイル７３３ａと永久磁石７３２との間）に形成され得るように構成されている。

ヘッドユニット６の側面側には、屈曲自在なダクト部材６９が隣接されており、上記モータ駆動用ケーブルは、次に説明するセンサ用ケーブルと共にこのダクト部材６９に収容される。このセンサ用ケーブルはスキャンユニット７１の位置を検出するセンサをリニア駆動制御部８６に電気的に接続するためのケーブルである。この実施形態では、位置検出センサとして磁気センサ７５が用いられている。すなわち、図５に示すように、磁気的に目盛りを記録したプレート状の磁気スケール７５１がレール７２１に沿ってサイドフレーム７３５の側面に固定されている。一方、ベースプレート７３４の側面に固定されたセンサ支持部材７５２に対し、ＭＲセンサやホールセンサ等の磁気センサ７５が取り付けられており、この磁気センサ７５により磁気スケール７５１を読取る。これによりＸ軸方向におけるスキャンユニット７１の位置に関する電気信号が磁気センサ７５から出力され、センサ用ケーブル７５２（図６）を介してリニア駆動制御部８６に与えられてスキャンユニット７１の位置が検出される。なお、スキャンユニット７１の位置検出手段は磁気センサに限定されるものではなく、任意の位置検出方式を採用することができる。

上記のようにＸ軸方向に駆動されるスキャンユニット７１は、本発明に係る撮像手段として、電子部品５の下面を撮像する下面撮像用カメラ７１１及び電子部品５の側面を撮像する側面撮像用カメラ７１２を装備している。これらのカメラ７１１、７１２は、両方ともラインセンサから構成されており、ノズル６１に吸着された電子部品５が部品供給部４から目的位置まで搬送されている間に所定の移動速度を保持しつつ、ノズル６１における電子部品５の吸着状態を順次撮像して画像認識する。また、スキャンユニット７１はノズル６１を下方側から照明する照明部７１３を有している。なお、照明部７１３の構成や配設位置などについては任意であるが、この実施形態では、複数の発光ダイオードにより照明部７１３が構成されている。そして、スキャンユニット７１の移動に伴い照明部７１３はノズル６１の直下位置に移動し、該ノズル６１に吸着保持された電子部品５を選択的に照明する。

下面撮像用カメラ７１１はスキャンユニット７１の内部に配置されており、スキャンユニット７１に一体に設けられた画像取り込み部７１４を介して電子部品５の下面の画像を撮像し、その画像信号を制御装置８の画像処理部８５（図６）に出力する。前記画像取り込み部７１４は、上方からの平面視において、照明部７１３を構成する発光ダイオードに取り囲まれるように設けられており、縦長矩形のスリットで構成されている。なお、図４中、符号７１５はスキャンユニット７１内に設けられた反射プリズムや反射ミラーなどの光学部品により構成された光路変更部であり、画像取り込み部７１４の直下位置に配置されている。そして、光路変更部７１５は吸着ヘッド６１側から下方に向かう光をカメラ７１１に案内する。

一方、側面撮像用カメラ７１２はカメラ支持コラム７１６の上端部に固定されている。このカメラ支持コラム７１６はスキャンユニット７１の上面から鉛直方向に立設されており、その高さは上面からノズル６１の先端までの距離に対応して設定されている。このため、側面撮像用カメラ７１２により撮像可能な領域の高さ位置はノズル先端の高さ位置とほぼ一致しており、スキャンユニット７１の駆動により側面撮像用カメラ７１２が移動することで、ノズル６１の先端部、及びノズル６１により吸着された電子部品５の両側面画像を側面撮像用カメラ７１２により一体的に撮像可能となっている。そして、その側面画像に関連する画像信号が側面撮像用カメラ７１２から制御装置８の画像処理部８５に出力されるようになっている。なお、両カメラ７１１，７１２による撮像位置（撮像領域）はＸ軸方向において一致しており、従って、スキャンユニット７１の移動に伴い、カメラ７１１，７１２によって電子部品５の下面画像と側面画像とが同時に撮像可能となっている。

図６は制御装置の電気的構成を部分的に示すブロック図であり、電子部品５の画像認識に関連する構成を中心に図示している。この制御装置８は、同図に示すように、部品実装装置全体の動作を統括的にコントロールする主制御部８１と、各種処理プログラムや各種データを記憶した記憶部８２とを備え、バス８３を介して互いに信号のやり取りが可能なように接続されている。また、このバス８３には、照明制御部８４、画像処理部８５及びリニア駆動制御部８６などが接続されている。そして、主制御部８１は記憶部８２に予め記憶されている処理プログラムにしたがって照明制御部８４、画像処理部８５及びリニア駆動制御部８６などを制御して電子部品５の保持状態の検出及び吸着ずれ量の算出を行う。

また、主制御部８１は図示を省略する実装機各部を制御する制御部（サーボモータ駆動制御部、負圧制御部、正圧制御部など）を制御して上記吸着ずれを補正しながら基板３への電子部品５の実装を行う。

なお、主制御部８１は、電子部品５の保持状態の検出に際しては、必要に応じてスキャンユニット７１によるスキャン開始位置を算出し、さらにその位置に基づきリニア駆動制御部８６などを制御する。すなわち、主制御部８１は、通常は、スキャンユニット７１の移動範囲の両端（図５の実線位置又は一点鎖線位置；基準位置という）の何れかの位置から電子部品５のスキャン、つまり前記ノズル６１に吸着された電子部品５の前記カメラ７１１，７１２による所定の撮像動作を開始するが（第１スキャン動作という）、所定条件の下では、特定のノズル６１の近傍位置に予めスキャンユニット７１を移動、待機させておき、当該近傍位置から電子部品５のスキャンを開始する（第２スキャン動作という）。例えば、８つのうち一部のノズル６１により部品吸着が行われる場合であって、図７に示すように、電子部品５を吸着した末端のノズル６１とスキャンユニット７１との間に部品未吸着（未使用）のノズル６１がある場合には、同図に示すように電子部品５を吸着した末端のノズル６１の近傍、すなわち当該ノズル６１の中心から所定距離Ｐを隔てた位置に予めスキャンユニット７１を移動、待機させておき、この位置から電子部品５のスキャンを開始する。従って、主制御部８１は、上記のような部品吸着状況が発生する場合には、前記距離Ｐを算出し、この距離Ｐを隔てた位置からスキャンを開始すべくスキャンユニット７１を駆動制御する。具体的には、主制御部８１は、記憶部８２に予め記憶されているプログラム、実装部品データ（寸法やスキャンユニット７１最適スキャン速度）、及びスキャンユニット７１の特性データ（加速度等）に基づき、末端位置の電子部品５の品種を特定して下記式により上記距離Ｐを求める。

［ 式１ ］
距離Ｐ＝部品のはみ出し量ａ＋加速距離ｂ
ここで、図８に示すように、部品のはみ出し量ａは部品品種に固有の値であり、部品吸着ずれを想定したノズル中心から部品端部までの最大投影長さである。この値は、前記実装部品データに含まれている。一方、加速距離ｂは、部品品種に応じてその最適スキャン速度とスキャンユニット７１の加速度とに基づき算出される値で、吸着部品の位置にスキャンユニット７１が到達する時点で丁度前記最適スキャン速度が得られるように、下記式に基づき主制御部８１によって算出される。

［ 式２ ］
ｂ＝Ｘ２／Ｇ
ここで、Ｘはスキャン速度、Ｇは加速度である。

そして、主制御部８１は、上記距離Ｐと電子部品５が吸着保持されている末端位置のノズル６１の位置とに基づきスキャンユニット７１の待機位置を算出する。

上記のように構成された部品実装装置では、まず、ヘッドユニット６が部品供給部４に移動して各実装用ヘッド６２による部品の吸着が行われる。具体的には、所定の実装用ヘッド６２がテープフィーダ４１の上方に配置された後、ノズル６１が昇降駆動され、これによりノズル６１が下降してテープ内の部品を吸着して取出す。この際、可能な場合には、複数のノズル６１により同時に部品の取出しが行われる。部品の吸着が完了すると、ヘッドユニット６がテープフィーダ４１から基板３上に移動すると共に、この間にノズル６１に吸着された部品の認識が行われる。具体的には、上記したように、主制御部８１により記憶部８２に記憶された処理プログラムにしたがってスキャンユニット７１が駆動されることによって、各ノズル６１に吸着保持された電子部品５の画像が前記カメラ７１１，７１２により撮像される。そして、主制御部８１によって、下面撮像用カメラ７１１により撮像された下面画像に基づきノズル６１の中心に対する電子部品５の吸着ずれと、電子部品５のＲ軸方向位置の確認とが行われるとともに、側面撮像用カメラ７１２により撮像された側面画像に基づき吸着不良の有無確認が行われ、さらに当該確認結果に基づき、実装時の補正量当が演算される。この際、全てのノズル６１により電子部品５が吸着される場合には、スキャンユニット７１はその移動範囲の一端位置（基準位置）からスキャンを開始するように駆動制御される。つまり第１スキャン動作が実行される。これに対して、一部のノズル６１により部品吸着が行われる場合であって、電子部品５を吸着したノズル６１とスキャンユニット７１との間に部品未吸着のノズル６１が存在するような場合（図７参照）には、上記の通り第２スキャン動作が実行される。すなわち、主制御部８１においてスキャンユニット７１の待機位置が算出され、テープフィーダ４１からの部品吸着動作中に予めスキャンユニット７１が駆動されて当該待機位置に配置され、部品吸着後、当該待機位置からスキャンユニット７１のスキャンが開始される。

そして、ヘッドユニット６が基板３上に移動し、最初の実装位置に到達すると、ノズル６１が昇降駆動されて基板３上に部品が実装され、以降、ヘッドユニット６が順次実装位置に移動することにより基板３上に各ノズル６１の吸着部品が順次実装されることとなる。

以上のような本発明に係る部品実装装置（部品認識装置７）によれば、スキャンユニット７１を駆動するリニアモータ７３に関し、スキャンユニット７１が移動範囲の両端にそれぞれ配置された状態で、コイル部７３３のさらに外側の位置に永久磁石７３２が配置された構成となっている。そのため、スキャンユニット７１が移動範囲の両端に配置された状態でも、それ以外の位置にスキャンユニット７１が配置されている場合と遜色無くコイル部７３３と永久磁石７３２との間に磁束が形成される。そのため、移動範囲の一端位置（基準位置）からスキャンユニット７１を駆動する場合も、他の位置からスキャンユニット７１を駆動する場合と略同等の駆動電流値で所要の推進力を良好に得ることができる。従って、スキャンユニット７１の駆動時にその駆動電流値が大きくなることに起因したヘッドユニット６の熱変形等の不都合を伴うことが無く、その結果、部品の画像認識を長期に渡って安定して高精度に行うことが可能となるという利点がある。

また、この実施形態では、各ノズル６１に吸着保持された電子部品５を画像認識するためのスキャンユニット７１のスキャン動作として、上記の通りノズル６１による部品の吸着状況に応じて、スキャンユニット７１を基準位置（移動範囲の一端位置）から移動させる第１スキャン動作と、スキャンユニット７１を事前に特定のノズル６１の近傍位置に待機させておき、この待機位置から移動させる第２スキャン動作とが実行可能に構成されており、例えば一部のノズル６１により部品吸着が行われる場合であって電子部品５を吸着したノズル６１とスキャンユニット７１との間に部品未吸着のノズル６１がある場合（図７参照）には、第２スキャン動作を実行させることにより、スキャンユニット７１による部品認識所要時間を短縮できるようにしている。従って、各ノズル６１による電子部品５の保持状況に応じて合理的に、かつ効率的に電子部品５の保持状態を画像認識することができるという利点もある。特に、第２スキャン動作においては、ノズル６１に吸着された電子部品５に対応した最大吸着位置ずれ量に基づき前記待機位置（距離Ｐ）を算出するので、電子部品５の種類に応じたより最短距離からスキャンユニット７１を駆動することができ、この点でより一層、当該部品認識の効率化を図ることができるとう利点もある。

なお、以上説明した部品実装装置は、本発明に係る部品認識装置７が適用される部品実装装置（本発明に係る部品実装装置）の好ましい実施形態の一例であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、スキャンユニット７１をその移動範囲の両端に配置した状態で、リニアモータ７３のコイル部７３３の外側に永久磁石７３２が１個だけ配列されるように該リニアモータ７３が構成されているが、勿論、２つ以上の永久磁石７３２が配列される構成であってもよい。要は、スキャンユニット７１の移動範囲に対応するコイル部７３３の移動範囲より広い範囲に亘って永久磁石７３２が配列されていればよい。この構成によれば、コイル部７３３と永久磁石７３２との間に形成される磁束に関して、スキャンユニット７１の移動範囲に亘って特異な部分が生じることがなく、当該範囲内の何れの位置からスキャンユニット７１を駆動する場合も、略同等の駆動電流値で所要の推進力を得ることができる。

また、上記実施形態では、スキャンユニット７１による電子部品５の画像認識動作として第１スキャン動作と第２スキャン動作とが実行可能な構成となっているが、勿論、常に、第１スキャン動作により画像認識を行うようにしてもよい。但し、部品吸着後、部品実装位置までのヘッドユニット６の移動距離が短いような場合には、スキャンユニット７１によるスキャン所要時間を短縮することが実装待機時間の発生を回避する上で重要となる。従って、このような観点では、実施形態のようにノズル６１による電子部品５の吸着状況に応じてスキャンユニット７１によるスキャン開始位置を変更可能な第２スキャン動作を併用するのが好適である。なお、実施形態では、８本のノズル６１のうち一部のノズル６１により電子部品５を実装する場合に第２スキャン動作を実行するようにしているが、勿論、全てのノズル６１で電子部品５を吸着保持する場合に第２スキャン動作を実行するようにしてもよい。例えば、８本のノズル６１のうち末端のノズル６１により保持される電子部品５が極小部品であるような場合には、第２スキャン動作に従うことで、スキャンユニット７１によるスキャン所要時間を短縮することが可能となる。

また、上記実施形態では、下面撮像用カメラ７１１と側面撮像用カメラ７１２とが設けられているが、下面撮像用カメラ７１１のみを設け、下面画像のみに基づき電子部品５の吸着状態を画像認識するように構成してもよい。また、実施形態では、これらカメラ７１１，７１２はラインセンサであるが、勿論、エリアセンサであってもよい。

また、本発明の適用対象は部品実装装置に限定されるものではなく、部品を保持可能な部品保持部材を搭載して部品保持部材を部品供給部と部品検査部との間で搬送するヘッドユニットを備え、部品保持部材により部品供給部から部品を保持搬出するとともに、部品保持部材に保持された部品を撮像して該部品の保持状態を画像認識してから、保持状態が許容できない場合は、部品を回収箱上で吸着解除して回収箱に回収させるようにし、保持状態が許容できる場合には、Ｘ、Ｙ両方向の位置補正、及びＲ方向を調整した上で、部品を部品検査部に移載し、部品検査を行う部品試験装置にも適用可能である。

本発明に係る部品実装装置（本発明に係る部品認識装置を装備した部品実装装置）の概略構成を示す平面図である。 ヘッドユニットを示す正面図である。 ヘッドユニットを示す側面図である。 主に部品認識装置を示すヘッドユニットの部分断面図である。 主に部品認識装置を示すヘッドユニットの部分正面図である。 制御装置の電気的構成を部分的に示すブロック図である。 スキャンユニットの駆動制御の例を説明するためのヘッドユニットの模式図である。 第２スキャン動作におけるスキャンユニットの待機位置を算出する方法を説明するためのヘッドユニットの模式図である。

符号の説明

３ 基板
５ 電子部品
６ ヘッドユニット
７ 部品認識装置
８ 制御装置
６１ ノズル
７１ スキャンユニット
７２ リニアガイド
７３ リニアモータ
７３２ 永久磁石
７３３ コイル部
７３３ａ コイル

Claims (6)

1. 部品を保持可能な部品保持部材を搭載したヘッドユニットに設けられ、前記部品保持部材による部品の保持状態を撮像して画像認識する部品認識装置において、
   前記部品保持部材により保持された部品を撮像する撮像手段を有し、前記ヘッドユニットに対して所定の移動方向に移動自在に支持されるスキャンユニットと、
   前記ヘッドユニットに固定される固定子、及び該固定子に対向するように前記スキャンユニットに固定される可動子を有し、これら固定子と可動子との間で発生する磁束の相互作用により前記スキャンユニットを前記移動方向に駆動するリニアモータと、を備え、
   前記スキャンユニットは、前記ヘッドユニットに対して所定の移動範囲内において移動可能とされ、
   前記リニアモータは、コイル部により前記可動子が構成される一方、該可動子側の磁極が交互に異なるように複数の永久磁石が前記移動方向に配列されることにより前記固定子が構成されており、これら複数の永久磁石は、前記スキャンユニットがその移動範囲の両端それぞれに配置された状態で、前記移動方向における前記コイル部の外側にそれぞれ当該永久磁石が丸ごと１個、配置されるようにして、ヘッドユニットの前記移動範囲に対応する前記コイル部の移動範囲よりも広い範囲に亘って配列されていることを特徴とする部品認識装置。
2. 請求項１に記載の部品認識装置において、
   所定の規制部材によりスキャンユニットの移動が規制されることにより該スキャンユニットにおける前記移動範囲が定められており、
   前記規制部材によりスキャンユニットの移動が規制された状態となる前記移動範囲の一端位置に前記スキャンユニットが配置された状態で、前記移動方向における前記コイル部よりも外側の位置に永久磁石が配置されるように前記複数の永久磁石が配列されていることを特徴とする部品認識装置。
3. 部品を保持可能な部品保持部材を搭載して部品供給部と基板との間で前記部品保持部材を移動させるヘッドユニットを備え、前記部品保持部材により前記部品供給部から部品を保持搬出するとともに、前記部品保持部材に保持された部品を撮像して該部品の保持状態を画像認識してから、該部品を基板上に実装する部品実装装置であって、
   前記部品保持部材による部品の保持状態を画像認識する手段として、請求項１又は２に記載の部品認識装置を備えていることを特徴とする部品実装装置。
4. 請求項３に記載の部品実装装置において、
   前記ヘッドユニットに複数の前記部品保持部材が列状に搭載され、該部品保持部材の配列方向に前記スキャンユニットが移動することにより前記撮像手段により部品を撮像するものであり、
   前記スキャンユニットの駆動を制御する制御手段を有し、この制御手段は、部品保持部材による部品保持後、部品の保持状態を画像認識すべく前記移動範囲の一端位置から前記スキャンユニットを移動させる第１スキャン動作と、部品保持部材による部品保持動作中に、前記一端位置から特定の部品保持部材の近傍位置に予め前記スキャンユニットを移動、待機させ、部品保持部材による部品保持後、部品の保持状態を画像認識すべく当該近傍位置から前記スキャンユニットを移動させる第２スキャン動作と、を実行可能に構成されていることを特徴とする部品実装装置。
5. 部品を保持可能な部品保持部材を搭載して部品供給部と部品検査部との間で前記部品保持部材を移動させるヘッドユニットを備え、前記部品保持部材により前記部品供給部から部品を保持搬出するとともに、前記部品保持部材に保持された部品を撮像して該部品の保持状態を画像認識してから、該部品を前記部品検査部に移載して部品検査を行う部品試験装置であって、
   前記部品保持部材による部品の保持状態を画像認識する手段として、請求項１又は２に
   記載の部品認識装置を備えていることを特徴とする部品試験装置。
6. 請求項５に記載の部品試験装置において、
   前記ヘッドユニットに複数の前記部品保持部材が列状に搭載され、該部品保持部材の配列方向に前記スキャンユニットが移動することにより前記撮像手段により部品を撮像するものであり、
   前記スキャンユニットの駆動を制御する制御手段を有し、この制御手段は、部品保持部材による部品保持後、部品の保持状態を画像認識すべく前記移動範囲の一端位置から前記スキャンユニットを移動させる第１スキャン動作と、部品保持部材による部品保持動作中に、前記一端位置から特定の部品保持部材の近傍位置に予め前記スキャンユニットを移動、待機させ、部品保持部材による部品保持後、部品の保持状態を画像認識すべく当該近傍位置から前記スキャンユニットを移動させる第２スキャン動作と、を実行可能に構成されていることを特徴とする部品試験装置。

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