(57)【要約】【課題】ノズルの吸着面の角落ちを検出することができる電子部品実装装置およびノズルの検査方法を提供する。【解決手段】検査対象となるノズル４の吸着面４ａと鉛直方向および水平方向において傾斜角をなす方向において、一対の透過センサ間でセンサ光Ｌを照射し、受光量検出部により検出された検出受光量と異常検出部に予め設定された正常受光量と比較する。正常受光量と検出受光量との差が正常受光量許容値を超える場合には、検出対象となったノズル４が吸着部４ａに角落ち４ｂが発生した異常ノズルであると判定する。【選択図】図５
2008078295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心を鉛直方向に向けたノズルの吸着面に吸着した電子部品を基板に移載する電子部品実装装置であって、
対向する一方を他方より上方に配置した一対の透過センサと、前記ノズルをその軸心周りに回転させる回転手段と、前記ノズルと前記一対の透過センサとの相対的な鉛直位置および水平位置を変更する相対位置変更手段と、前記ノズルと前記一対の透過センサとの相対的な水平位置関係が変更する際に前記一対の透過センサ間で投受光されるセンサ光の受光量を検出する受光量検出手段と、前記ノズルが前記吸着面に形状変化のない正常であるときに前記受光量検出手段により検出された受光量を正常受光量として記憶する正常受光量記憶手段と、検査対象ノズルについて前記受光量検出手段により検出された検出受光量と前記正常受光量との比較により前記検査対象ノズルの正常または異常の判定を行うノズル状態判定手段と、を備え、
前記相対位置変更手段が、鉛直方向および水平方向において前記吸着面が前記一対の透過センサの間となる位置において、前記一対の透過センサ間で投受光されるセンサ光の照射方向と水平面において傾斜角をなす方向に前記ノズルと前記一対の透過センサとの相対的な水平位置関係を変更する電子部品実装装置。
【請求項２】
前記一対の透過センサ間で投受光されるセンサ光の照射方向の水平面に対する傾斜角が４５度であり、前記一対の透過センサ間で投受光されるセンサ光の照射方向と前記ノズルと前記一対の透過センサとの相対的な水平位置関係を変更する方向との水平面における傾斜角が４５度である請求項１に記載の電子部品実装装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電子部品実装装置におけるノズルの検査方法であって、
鉛直方向および水平方向において前記吸着面が前記一対の透過センサの間となる位置において、前記一対の透過センサ間で投受光されるセンサ光の照射方向と水平面において傾斜角をなす方向に検査対象ノズルと前記一対の透過センサとの相対的な水平位置関係を変更する第１の水平位置変更工程と、前記検査対象ノズルと前記一対の透過センサとの相対的な水平位置関係が変更する際に前記一対の透過センサ間で投受光されるセンサ光の受光量を検出する第１の受光量検出工程と、前記第１の受光量検出工程において検出された受光量に基づいて前記検査対象ノズルの正常または異常を判定する第１の判定工程と、前記検査対象ノズルをその軸心周りに１８０度回転させる工程とノズル回転工程と、鉛直方向および水平方向において前記吸着面が前記一対の透過センサの間となる位置において、前記一対の透過センサ間で投受光されるセンサ光の照射方向と水平面において傾斜角をなす方向に前記軸心周りに１８０度回転させた前記検査対象ノズルと前記一対の透過センサとの相対的な水平位置関係を変更する第２の水平位置変更工程と、前記軸心周りに１８０度回転させた前記検査対象ノズルと前記一対の透過センサとの相対的な水平位置関係が変更する際に前記一対の透過センサ間で投受光されるセンサ光の受光量を検出する第２の受光量検出工程と、前記第２の受光量検出工程において検出された受光量に基づいて前記検査対象ノズルの正常または異常を判定する第２の判定工程と、
を含むノズルの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルで吸着した電子部品を基板に移載する電子部品実装装置およびノズルの検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の実装分野では、電子部品を吸着して基板に移載するノズルが備えられた電子部品実装装置が広く用いられている。ノズルの下端部は、電子部品の上面に接触する吸着面となっており、この吸着面を負圧に維持することで、ノズルの下端部に電子部品が吸着されるようになっている。ノズルは、電子部品を吸着する吸着動作と、吸着した電子部品を基板に対して押圧する実装動作を繰り返し行うため、ノズルの吸着面には、基板側に塗布された半田やエアに混入したオイルミスト等の異物が付着したり、実装の際の押圧荷重等の外力により角落ち（吸着面の周縁部における欠落）等の変形が生じたりする等の汚損が生じることがある。このように汚損されたノズルを使用し続けると、電子部品を正常な姿勢で吸着することができず、実装精度に悪影響を与えることになる。また、電子部品の上面とノズルの吸着面の間に生じた隙間から生じるエア漏れにより吸着力が低下し。電子部品がノズルから落下してしまうことがある。このような問題を解決するため、ノズルの吸着面の輝度分布から吸着面の状態を把握することによりノズルの正常または異常の検査を行う手法が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１９０６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ノズル自体の材質と異なる材質の異物、例えば半田クリーム等の低反射性物質が吸着面に付着している場合には、輝度の変化が明確に現れやすく吸着面の状態を容易に検出することができるが、角落ちによる吸着面の変形は輝度変化が大きい外周部において生じ、また、角落ちした部分とその他の正常な部分は同材質であるので、輝度分布から吸着面の角落ちを把握することは困難であった。
【０００４】
そこで本発明は、ノズルの吸着面の角落ちを正確に検出することができる異常電子部品実装装置およびノズルの検査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】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、軸心を鉛直方向に向けたノズルの吸着面に吸着した電子部品を基板に移載する電子部品実装装置であって、対向する一方を他方より上方に配置した一対の透過センサと、前記ノズルをその軸心周りに回転させる回転手段と、前記ノズルと前記一対の透過センサとの相対的な鉛直位置および水平位置を変更する相対位置変更手段と、前記ノズルと前記一対の透過センサとの相対的な水平位置関係が変更する際に前記一対の透過センサ間で投受光されるセンサ光の受光量を検出する受光量検出手段と、前記ノズルが前記吸着面に形状変化のない正常であるときに前記受光量検出手段により検出された受光量を正常受光量として記憶する正常受光量記憶部と、検査対象ノズルについて前記受光量検出手段により検出された検出受光量と前記正常受光量との比較により前記検査対象ノズルの正常または異常の判定を行うノズル状態判定手段と、を備え、前記相対位置変更手段が、鉛直方向および水平方向において前記吸着面が前記一対の透過センサの間となる位置において、前記一対の透過センサ間で投受光されるセンサ光の照射方向と水平面において傾斜角をなす方向に前記ノズルと前記一対の透過センサとの相対的な水平位置関係を変更する。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記一対の透過センサ間で投受光されるセンサ光の照射方向の水平面に対する傾斜角が４５度であり、前記一対の透過センサ間で投受光されるセンサ光の照射方向と前記ノズルと前記一対の透過センサとの相対的な水平位置関係を変更する方向との水平面における傾斜角が４５度である。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の電子部品実装装置におけるノズルの検査方法であって、鉛直方向および水平方向において前記吸着面が前記一対の透過センサの間となる位置において、前記一対の透過センサ間で投受光されるセンサ光の照射方向と水平面において傾斜角をなす方向に検査対象ノズルと前記一対の透過センサとの相対的な水平位置関係を変更する第１の水平位置変更工程と、前記検査対象ノズルと前記一対の透過センサとの相対的な水平位置関係が変更する際に前記一対の透過センサ間で投受光されるセンサ光の受光量を検出する第１の受光量検出工程と、前記第１の受光量検出工程において検出された受光量に基づいて前記検査対象ノズルの正常または異常を判定する第１の判定工程と、前記検査対象ノズルをその軸心周りに１８０度回転させる工程とノズル回転工程と、鉛直方向および水平方向において前記吸着面が前記一対の透過センサの間となる位置において、前記一対の透過センサ間で投受光されるセンサ光の照射方向と水平面において傾斜角をなす方向に前記軸心周りに１８０度回転させた前記検査対象ノズルと前記一対の透過センサとの相対的な水平位置関係を変更する第２の水平位置変更工程と、前記軸心周りに１８０度回転させた前記検査対象ノズルと前記一対の透過センサとの相対的な水平位置関係が変更する際に前記一対の透過センサ間で投受光されるセンサ光の受光量を検出する第２の受光量検出工程と、前記第２の受光量検出工程において検出された受光量に基づいて前記検査対象ノズルの正常または異常を判定する第２の判定工程と、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ノズルの吸着面の角落ちの有無により変化する受光量に基づいて検査対象ノズルの正常または異常の判定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の電子部品実装装置の平面図、図２は本発明の実施の形態の電子部品実装装置の側面図、図３は本発明の実施の形態の電子部品実装装置の制御系の一部構成図、図４はノズルの吸着面と一対の透過センサとの位置関係を示した説明図、図５はノズルの変形とセンサ光の透過との関係を示した説明図、図６はノズルとセンサ光の照射方向との関係を示した説明図、図７は本発明の実施の形態の電子部品実装装置におけるノズルの検査方法を示すフローチャートである。
【００１０】
図１および図２において、電子部品実装装置は、電子部品の実装対象となる基板１を所定の位置に搬送する搬送レール２と、それぞれ複数の電子部品を供給可能に収納する複数のパーツフィーダ３と、パーツフィーダ３から供給される電子部品を複数のノズル４で吸着して基板１に移載するヘッド５と、ヘッド５をパーツフィーダ３と基板１の上方で水平移動させる水平移動手段であるＸＹ直交ロボット６と、ノズル４に吸着された電子部品を下方から撮像する部品撮像手段である部品カメラ７と、ヘッド５に一体的に備えられ、基板１を上方から撮像する基板撮像手段である基板カメラ８と、ノズル４の先端部に設けられた吸着部の状態を検査するためのセンサ９を備えている。
【００１１】
図３において、ヘッド駆動部１０は、ＸＹ直交ロボット６の駆動部であるＸ軸モータ１１、Ｙ軸モータ１２と、各ノズル４を鉛直方向（Ｚ方向）に移動させるＺ軸モータ１３と、各ノズル４を軸心周り（θ方向）に回転させる回転手段であるθ軸モータ１４を構成要素としている。ヘッド駆動部１０は、制御部１５からの制御指令を受けて各構成要素の動作を制御し、各ノズル４のＸＹＺ方向における位置およびθ方向における回転角を任意に
調整することができる。
【００１２】
図４において、センサ９は、対向する投光部と受光部からなる一対の透過センサである。図４（ａ）（ｂ）において、一対の透過センサ９ａ、９ｂはそれぞれＺ方向における位置に差異を設けてあり、一対の透過センサ９ａ、９ｂ間で投受光されるセンサ光Ｌの照射方向のＸＹ水平面に対する傾斜角αが４５度になるように一方の透過センサ９ａが他方の透過センサ９ｂより上方に配置されている。これにより、また、図４（ｃ）において、一対の透過センサ９ａ、９ｂはそれぞれＸＹ方向における位置に差異を設けて配置されており、一対の透過センサ９ａ、９ｂ間で投受光されるセンサ光Ｌの照射方向のＸ方向およびＹ方向に対する傾斜角β、γが４５度になっている。ヘッド駆動部１０（図３参照）の動作制御により、ノズル４の下端に設けられた吸着面４ａがＸ方向およびＹ方向、Ｚ方向において一対の透過センサ９ａ、９ｂの間となる位置、すなわちノズルの検査位置に検査対象となるノズル４を移動させ、さらに検査方向となるＸ方向（矢印Ａ参照）に移動させることで、一対の透過センサ９ａ、９ｂ間で投受光されるセンサ光Ｌの照射方向とＸＹ水平面において傾斜角βをなす方向にノズル４と一対の透過センサ９ａ、９ｂとの相対的な水平位置関係が変更され、この水平位置関係の変更に伴ってセンサ光Ｌとノズル４の交差箇所が変化する。
【００１３】
図５（ａ）において、検査対象のノズル４が吸着部４ａに欠けや変形のない正常ノズルである場合に遮光されてしまうセンサ光Ｌは、図５（ｂ）において、吸着面４ａに角落ち部４ｂがある異常ノズルである場合には、角落ち部４ｂを透過し遮光されることがない。このように、角落ち部４ｂが存在することで、正常ノズルであれば透過しないはずのセンサ光Ｌが透過してしまうので、検査対象が正常ノズルであるか異常ノズルであるかによって総受光量に差が生じることになる。
【００１４】
図３において、受光量検出部１６は、ノズル４と一対の透過センサ９ａ、９ｂとの相対的な水平位置関係が変更する際に一対の透過センサ９ａ、９ｂ間で投受光されるセンサ光Ｌの受光量（検出受光量１６ａ）を検出する受光量検出手段として機能する。ノズル状態判定部１７は、検査対象ノズルについて検出受光量１６ａと正常受光量１７ａとの比較により検査対象ノズルの正常または異常の判定を行うノズル状態判定手段として機能する。正常受光量１７ａとは、ノズル４が吸着面４ａに形状変化のない正常ノズルであるときに受光量検出部１６により検出された受光量のことであり、正常受光量記憶手段として機能するノズル状態判定部１７に予め記憶されている。ノズル状態判定部１７には、さらに正常受光量許容値１７ｂが予め設定されており、正常受光量１７ａと検出受光量１６ａとの差が正常受光量許容値１７ｂを超える場合に、検出対象ノズルが吸着面４ａに角落ち等の変形が発生した異常ノズルであると判定する。報知部１８は、ノズル状態判定部１７において検出対象ノズルが異常ノズルであると判定された場合にオペレータに報知を行う。
【００１５】
図６（ａ）において、ノズル４の軸心周りの回転角が０度の状態では、吸着面４ａと鉛直方向および水平方向において傾斜角をなす方向に照射されるセンサ光Ｌは、ノズル４の一方の側面４ｃ、４ｄのみを照射し、他方の側面４ｅ、４ｆは照射しないので、他方の側面４ｅに面する角落ち部４ｂの存在を検出することができない。この場合、図６（ｂ）においてノズル４を軸心周りに１８０度回転させると、センサ光Ｌは他方の側面４ｅ、４ｆを照射するため、角落ち部４ｂの存在を受光量に差に基づいて検出することができる。このように、検査対象のノズル４を、軸心周りの回転角が０度の状態と、１８０度の状態で２回検査を行うことで、ノズル４の全て側面４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆに面する角落ち部の有無を受光量の差に基づいて検出することができる。
【００１６】
なお、傾斜角α、β、γ（図４参照）は４５度以外の他の角度に設定することも可能である。本実施の形態におけるノズル４のように吸着面４ａが矩形である場合、角落ち部４
ｂが面する側面４ｅに対し直角に近い角度で照射すると角落ち部４ｂの存在を効果的に検出することが可能であるが、側面４ｆに対し平行に近い角度で照射することになるので、側面４ｆに面する角落ち部の存在を検出することが困難になる。この場合、ノズル４を９０度ずつ回転させることで全ての側面４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆに面する角落ち部を効果的に検出することができるが、４回の検査が必要となり検査時間が長くなるという問題がある。そのため、側面４ｃ、４ｄに対し４５度で照射し、１８０度回転させた側面４ｅ、４ｆに対し同じく４５度で照射することで、角落ち部の検出精度と検査時間の短縮化の均衡を図っている。
【００１７】
また、ヘッド駆動部１０を構成するＸ軸モータ１１、Ｙ軸モータ１２、Ｚ軸モータ１３は、ノズル４の鉛直方向および水平方向への自在な移動によりノズル４と一対の透過センサ９ａ、９ｂとの相対的な鉛直位置および水平位置を変更する相対位置変更手段として機能するが、一対の透過センサ９ａ、９ｂ側を鉛直方向および水平方向に自在に移動可能に構成することで両者の相対位置を変更するようにしてもよい。
【００１８】
次に、電子部品実装装置におけるノズルの検査方法について、図７のフローチャートを参照して説明する。電子部品実装装置においてノズルの吸着面に吸着した電子部品を基板に移載する実装動作が繰り返し行われ（ＳＴ１）、予め設定したノズルの検査時期に達すると（ＳＴ２）、実装動作を一時中断し（ＳＴ３）、検査対象ノズルを検査位置まで移動させる（ＳＴ４）。検査対象ノズルを回転角０度の状態で検査方向に移動させ、検査対象ノズルと一対の透過センサとの相対的な水平位置関係を変更させる（ＳＴ５・・・第１の水平位置変更工程）。このとき、一対の透過センサ間で投受光されるセンサ光の受光量が検出され（ＳＴ６・・・第１の受光量検出工程）、この受光量に基づいて検査対象ノズルの正常または異常を判定する（ＳＴ７・・・第１の判定工程）。検出対象ノズルが異常ノズルであると判定されると、オペレータに異常警告が報知される（ＳＴ８）。一方、正常ノズルであると反転されると、検査対象ノズルをその軸心周りに１８０度回転させる（ＳＴ９）。検査対象ノズルを回転角１８０度の状態で検査方向に移動させ、検査対象ノズルと一対の透過センサとの相対的な水平位置関係を変更させる（ＳＴ１０・・・第２の水平位置変更工程）。なお、この第２の水平位置変更工程においては、第１の水平位置変更工程における検査対象ノズルの検査方向の逆方向に移動してもよい。検査対象ノズルと一対の透過センサとの相対的な水平位置関係が変更される際に一対の透過センサ間で投受光されるセンサ光の受光量が検出され（ＳＴ１１・・・第２の受光量検出工程）、この受光量に基づいて検査対象ノズルの正常または異常を判定する（ＳＴ１２・・・第２の判定工程）。検出対象ノズルが異常ノズルであると判定されると、オペレータに異常警告が報知される（ＳＴ１３）。一方、正常ノズルであると判定されると、継続使用が可能であり実装動作を再開する（ＳＴ１４）。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明によれば、ノズルの吸着面の角落ちの有無により変化する受光量に基づいて検査対象ノズルの正常または異常の判定を行うことができるという利点を有し、ノズルで電子部品を繰り返し吸着して基板に移載する電子部品実装分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態の電子部品実装装置の平面図
【図２】本発明の実施の形態の電子部品実装装置の側面図
【図３】本発明の実施の形態の電子部品実装装置の制御系の一部構成図
【図４】ノズルの吸着面と一対の透過センサとの位置関係を示した説明図
【図５】ノズルの変形とセンサ光の透過との関係を示した説明図
【図６】ノズルとセンサ光の照射方向との関係を示した説明図
【図７】本発明の実施の形態の電子部品実装装置におけるノズルの検査方法を示すフローチャート
【符号の説明】
【００２１】
１  基板
４  ノズル
４ａ  吸着面
９、９ａ、９ｂ  透過センサ
１０  ヘッド駆動部
Ｌ  センサ光
１６  受光量検出部
１７  ノズル状態判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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