(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルに設けた付勢部を収縮させながら、前記ノズルに吸着された部品を基板に押し込むことで、前記部品を前記基板に搭載する実装装置であって、
制御軸上の目標の制御位置まで前記ノズルを移動させて前記部品を押し込ませ、当該目標の制御位置で前記ノズルを撮像して撮像画像を生成するノズル撮像部と、
撮像画像における前記ノズルの認識位置を実空間における前記ノズルの現在位置に変換する位置変換部と、
前記目標の制御位置と前記ノズルの現在位置との差分から求めた前記付勢部の収縮量に基づいて前記部品に対する押し込み荷重を算出する荷重算出部とを備えたことを特徴とする実装装置。
【請求項２】
前記撮像部は、前記部品の搭載動作前のキャリブレーション時に前記基板の搭載面から異なる距離で複数回に亘って前記ノズルを撮像し、
前記位置変換部は、複数の撮像画像における前記ノズルの認識位置と当該複数の撮像画像が撮像されたときの前記ノズルの制御位置との対応関係に基づいて変換することを特徴とする請求項１に記載の実装装置。
【請求項３】
部品押し込み時の前記ノズルの撮像画像と前記部品に対する押し込み荷重とをトレーサビリティ情報として関連付けて記憶する記憶部を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の実装装置。
【請求項４】
前記部品に対する押し込み荷重が閾値以上の場合に異常と判定する判定部を備え、
前記判定部に異常と判定された場合に前記部品の搭載動作を停止することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の実装装置。
【請求項５】
前記判定部に異常と判定された場合に押し込み荷重の異常を報知する報知部を備えることを特徴とする請求項４に記載の実装装置。
【請求項６】
ノズルに設けた付勢部を収縮させながら、前記ノズルに吸着された部品が基板に押し込まれたときの前記部品に対する押し込み荷重を実装装置において検出する荷重検出方法であって、
制御軸上の目標の制御位置まで前記ノズルを移動させて前記部品を押し込ませ、当該目標の制御位置で前記ノズルを撮像して撮像画像を生成するステップと、
撮像画像における前記ノズルの認識位置を実空間における前記ノズルの現在位置に変換するステップと、
前記目標の制御位置と前記ノズルの現在位置との差分から求めた前記付勢部の収縮量に基づいて前記部品に対する押し込み荷重を算出するステップとを有することを特徴とする荷重検出方法。
【請求項７】
前記部品の搭載動作前のキャリブレーション時に前記基板の搭載面から異なる距離で複数回に亘って前記ノズルを撮像するステップを有し、
前記変換するステップは、複数の撮像画像における前記ノズルの認識位置と当該複数の撮像画像が撮像されたときの前記ノズルの制御位置との対応関係に基づいて変換することを特徴とする請求項６に記載の荷重検出方法。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の荷重検出方法の各ステップを前記実装装置に実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着ヘッドによって基板に部品を実装する実装装置、荷重検出方法及びそのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
実装装置の吸着ヘッドは、コイルバネ付きのノズルを用いて、コイルバネを収縮させながらノズルで吸着した部品を基板に押し込むことで基板に部品を搭載している。この種の吸着ヘッドとして、部品に対する押し込み荷重を検出するものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１の吸着ヘッドは、ロードセルを備えており、部品押し込み時に部品からノズルが受ける反力を押し込み荷重としてロードセルで検出している。特許文献２の吸着ヘッドは、部品押し込み時にコイルバネの収縮量を検出して、コイルバネの既知のバネ定数から部品に対する押し込み荷重を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−０３２８６０号公報
【特許文献２】特開２００２−１５１８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の吸着ヘッドは、ロードセルによって部品に対する押し込み荷重を検出することができるが、部品点数の増加に伴って吸着ヘッドの重量及びコストが増大するという問題がある。また、特許文献２に記載の吸着ヘッドは、平坦な基板であればコイルバネの収縮量にバネ定数を乗算して簡易に部品に対する押し込み荷重を算出することができる。しかしながら、実際には基板の反りや搭載荷重による撓みによってコイルバネの実際の収縮量を検出することができず、部品に対する押し込み荷重を精度よく算出することができない。
【０００５】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ロードセルを用いることなく、基板に対する部品搭載時の押し込み荷重を精度よく検出することができる実装装置、荷重検出方法及びそのプログラム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】
【０００６】
本発明の実装装置は、ノズルに設けた付勢部を収縮させながら、前記ノズルに吸着された部品を基板に押し込むことで、前記部品を前記基板に搭載する実装装置であって、制御軸上の目標の制御位置まで前記ノズルを移動させて前記部品を押し込ませ、当該目標の制御位置で前記ノズルを撮像して撮像画像を生成するノズル撮像部と、撮像画像における前記ノズルの認識位置を実空間における前記ノズルの現在位置に変換する位置変換部と、前記目標の制御位置と前記ノズルの現在位置との差分から求めた前記付勢部の収縮量に基づいて前記部品に対する押し込み荷重を算出する荷重算出部とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の荷重検出方法は、ノズルに設けた付勢部を収縮させながら、前記ノズルに吸着された部品が基板に押し込まれたときの前記部品に対する押し込み荷重を実装装置において検出する荷重検出方法であって、制御軸上の目標の制御位置まで前記ノズルを移動させて前記部品を押し込ませ、当該目標の制御位置で前記ノズルを撮像して撮像画像を生成するステップと、撮像画像における前記ノズルの認識位置を実空間における前記ノズルの現在位置に変換するステップと、前記目標の制御位置と前記ノズルの現在位置との差分から求めた前記付勢部の収縮量に基づいて前記部品に対する押し込み荷重を算出するステップとを有することを特徴とする。
【０００８】
これらの構成によれば、部品押し込み時には付勢部を収縮させながら部品によってノズルが押し返されるため、部品押し込み時の制御軸上でのノズルの目標の制御位置と実空間でのノズルの現在位置とにズレが生じている。このズレが付勢部の収縮量を示しているため、部品押し込み時のノズルの撮像画像からノズルの現在位置を求めて、ノズルの目標の制御位置とノズルの現在位置との差分から付勢部の実際の収縮量を求めることができる。よって、基板に反りや撓みがある場合であっても、付勢部の実際の収縮量を求めることができるため、ロードセルを用いることなく部品に対する押し込み荷重を精度よく検出することができる。
【０００９】
上記の実装装置において、前記撮像部は、前記部品の搭載動作前のキャリブレーション時に前記基板の搭載面から異なる距離で複数回に亘って前記ノズルを撮像し、前記位置変換部は、複数の撮像画像における前記ノズルの認識位置と当該複数の撮像画像が撮像されたときの前記ノズルの制御位置との対応関係に基づいて変換する。
【００１０】
上記の荷重検出方法において、前記部品の搭載動作前のキャリブレーション時に前記基板の搭載面から異なる距離で複数回に亘って前記ノズルを撮像するステップを有し、前記変換するステップは、複数の撮像画像における前記ノズルの認識位置と当該複数の撮像画像が撮像されたときの前記ノズルの制御位置との対応関係に基づいて変換する。
【００１１】
これらの構成によれば、部品の搭載動作前のキャリブレーション時には、部品によってノズルが押し返されることがないので、制御軸上でのノズルの目標の制御位置と実空間でのノズルの現在位置とが一致している。このため、撮像画像におけるノズルの認識位置とノズルの制御位置との対応関係を求めることで、撮像画像におけるノズルの認識位置をノズルの現実位置に変換することができる。
【００１２】
上記の実装装置において、部品押し込み時の前記ノズルの撮像画像と前記部品に対する押し込み荷重とをトレーサビリティ情報として関連付けて記憶する記憶部を備える。この構成によれば、部品押し込み時に生じた不具合を後で検証するための客観的な証拠として、ノズルの撮像画像と部品に対する押し込み荷重とを関連付けて残すことができる。また、部品押し込み時に押し込み荷重に異常が生じた場合であっても、基板上の部品の撮像画像を新たに撮像し直す必要がない。
【００１３】
上記の実装装置において、前記部品に対する押し込み荷重が閾値以上の場合に異常と判定する判定部を備え、前記判定部に異常と判定された場合に前記部品の搭載動作を停止する。この構成によれば、部品に対する押し込み荷重が異常な場合には搭載動作を自動的に停止させて、後続の基板に対する部品の押し込み荷重による不具合を防止することができる。
【００１４】
上記の実装装置において、前記判定部に異常と判定された場合に押し込み荷重の異常を報知する報知部を備える。この構成によれば、押し込み荷重の異常をオペレータに報知して、オペレータに原因の特定作業を促すことができる。
【００１５】
本発明のプログラムは、上記の荷重検出方法の各ステップを前記実装装置に実行させることを特徴とする。この構成によれば、実装装置にプログラムをインストールすることで、実装装置に押し込み荷重の検出機能を追加することができる。よって、クライアントが所有している実装装置に対して押し込み荷重の検出機能を導入させ易くすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、部品押し込み時のノズルの撮像画像からノズルの現在位置を求めて、ノズルの目標の制御位置とノズルの現在位置との差分から付勢部の実際の収縮量を求めることができる。よって、基板に反りや撓みがある場合であっても、ロードセルを用いることなく部品に対する押し込み荷重を精度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態に係る実装装置の上面模式図である。
【図２】比較例に係る押し込み荷重の検出動作の説明図である。
【図３】本実施の形態に係る実装装置の制御構成の模式図である。
【図４】本実施の形態に係る押し込み荷重の検出動作の説明図である。
【図５】本実施の形態に係る押し込み荷重の検出動作の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して本実施の形態に係る実装装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る実装装置の上面模式図である。図２は、比較例に係る押し込み荷重の検出動作の説明図である。なお、本実施の形態に係る実装装置は図１に示す構成に限定されず、適宜変更が可能である。
【００１９】
図１に示すように、実装装置１は、テープフィーダ等の部品供給部１３から供給された部品Ｐ（図２参照）を、吸着ヘッド３１によって基板Ｗに押し込むことで搭載するように構成されている。実装装置１の基台１１の略中央には、Ｘ軸方向に沿って基板搬送部１２が配設されている。基板搬送部１２は、Ｘ軸方向の一端側から部品搭載前の基板Ｗを所定位置まで搬送して位置決めし、部品搭載後の基板ＷをＸ軸方向の他端側から搬出する。また、基台１１上には、基板搬送部１２を挟んだ両側に多数の部品供給部１３がＸ軸方向に横並びに配置されている。
【００２０】
部品供給部１３にはテープリール１４が着脱自在に装着され、テープリール１４には多数の部品Ｐをパッケージングしたキャリアテープが巻回されている。キャリアテープには定ピッチで孔部（不図示）が設けられている。部品供給部１３の前端部には、スプロケット（不図示）が設けられており、スプロケットの歯とキャリアテープの孔部が噛み合った状態になっている。各部品供給部１３は、スプロケットの回転によって、吸着ヘッド３１にピックアップされる受け渡し位置に向けて、順番に部品Ｐを繰り出している。吸着ヘッド３１の受け渡し位置では、キャリアテープから表面のカバーテープが剥離され、キャリアテープのポケット内の部品Ｐが外部に露出される。なお、本実施の形態では、部品供給部１３としてテープフィーダを例示したが、ボールフィーダ等で構成されていてもよい。
【００２１】
基台１１上には、吸着ヘッド３１をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させるＸＹ移動部１６が設けられている。ＸＹ移動部１６は、Ｙ軸方向に平行に延びる一対のＹ軸テーブル１７と、Ｘ軸方向に平行に延びるＸ軸テーブル１８とを有している。一対のＹ軸テーブル１７は、基台１１の四隅に立設された支持部（不図示）に支持されており、Ｘ軸テーブル１８は、一対のＹ軸テーブル１７上にＹ軸方向に移動可能に設置されている。Ｘ軸テーブル１８上には吸着ヘッド３１がＸ軸方向に移動可能に設置されており、吸着ヘッド３１はＸ軸テーブル１８、Ｙ軸テーブル１７によって基板Ｗの上面から所定の高さで水平方向に移動される。
【００２２】
吸着ヘッド３１は、後述するノズル３５を備えた複数（本実施の形態では３つ）のヘッド部３２を有している。ヘッド部３２は、Ｚ軸モータ（不図示）によってノズル３５をＺ軸方向に上下動すると共に、θモータ（不図示）によってノズル３５をＺ軸回りに回転する。また、各ノズル３５は吸引源（不図示）に接続されており、吸引源からの吸引力によって部品Ｐを吸着保持する。また、ノズル３５にはコイルバネ３９（図３参照）が設けられており、コイルバネ３９を収縮させながらノズル３５に吸着された部品Ｐを基板Ｗに押し込むことで基板Ｗに部品Ｐを搭載している。
【００２３】
また、吸着ヘッド３１には、基板Ｗ上のマークを真上から撮像する基板撮像部２１と、ノズル３５による部品Ｐの搭載動作を斜め上方から撮像するノズル撮像部２２とが設けられている。基板撮像部２１では、マークの撮像画像に基づいて基板Ｗの位置、傾き、伸縮等が認識され、これらの認識結果に基づいて基板Ｗに対する部品Ｐの搭載位置の補正情報が生成される。ノズル撮像部２２では、部品供給部１３におけるノズル３５による部品Ｐの吸着前、吸着後の各画像、基板Ｗ上におけるノズル３５による搭載前、搭載中、搭載後の各画像が撮像され、これらの各画像がトレーサビリティ情報として保存される。
【００２４】
基台１１上には、ノズル３５に吸着された部品Ｐを下方から撮像する部品撮像部２３が設けられている。部品撮像部２３では、部品Ｐの撮像画像に基づいてノズル３５の吸着中心と部品中心との位置ズレ量や部品Ｐの傾きが認識され、これらの認識結果に基づいてノズル３５の吸着位置や向きの補正情報が生成される。また、基台１１上には、多種多様の交換用のノズル３５が保持されたノズル保持部（ATC：Automatic Tool Changer）１９が設けられている。吸着ヘッド３１は、ノズル保持部１９まで移動することで、装着中のノズル３５を取り外して新たなノズル３５に着け替えることが可能になっている。
【００２５】
このように構成された実装装置１では、吸着ヘッド３１を部品供給部１３に移動させて、部品供給部１３から供給された部品Ｐをノズル３５でピックアップして、基板Ｗの所望の位置に部品Ｐを搭載している。ところで、本実施の形態に係る実装装置１は、基板Ｗに対する部品搭載時に基板Ｗに対して部品Ｐを押し込んでおり、部品Ｐに加わる押し込み荷重を検出することで部品Ｐに対する押し込み荷重の異常を報知している。
【００２６】
通常は、吸着ヘッド３１にロードセルを設けることにより、部品Ｐからノズル３５が受ける反力を押し込み荷重として検出するが、部品点数の増加に伴って吸着ヘッド３１の重量及びコストが増大する。このため、ロードセルを設ける代わりに、ノズル３５に設けられたコイルバネ３９（図３参照）の収縮量から部品搭載時の押し込み荷重を検出する方法が考えられる。しかしながら、基板Ｗに反りや撓みがある場合には、基板Ｗの反りや撓み分だけ余計にコイルバネ３９が収縮するため、コイルバネ３９の実際の収縮量を求めることが難しく、部品Ｐに対する押し込み荷重を検出できない。
【００２７】
図２の左側に示すように、基板Ｗの搭載面Ｗａが平坦な場合には、ノズル３５が制御軸上の目標の制御位置Ｈｂまで移動されると、部品Ｐに対する押し込み量分だけコイルバネ３９が収縮される。例えば、目標の制御位置Ｈｂは、部品Ｐに付与させたい押し込み荷重に応じて設定されており、ここでは０．５ｍｍだけ部品Ｐを押し込むように設定されている。ノズル３５が目標の制御位置Ｈｂまで移動されると、部品Ｐの上面Ｐａにノズル３５が押し返されて０．５ｍｍだけコイルバネ３９が収縮される。押し込みの制御量とコイルバネ３９の収縮量とが一致するため、制御量にバネ定数を乗算することで押し込み荷重を算出できる。
【００２８】
これに対し、図２の右側に示すように、基板Ｗの搭載面Ｗａが高い（例えば、０．３ｍｍ）場合には、ノズル３５が目標の制御位置Ｈｂまで移動されると、部品Ｐの押し込み量に加えて搭載面Ｗａの高さ分だけコイルバネ３９が収縮される。この場合、ノズル３５が目標の制御位置Ｈｂまで移動されることで、部品Ｐの上面Ｐａにノズル３５が押し返されて０．８ｍｍだけコイルバネ３９が収縮される。すなわち、０．５ｍｍだけ部品Ｐを押し込むように制御したにも関わらず、搭載面Ｗａの高さ分の０．３ｍｍだけコイルバネ３９が余計に収縮される。押し込みの制御量とコイルバネ３９の収縮量とが一致しないため、実際の押し込み荷重を算出できず、さらに異常を報知することもできない。
【００２９】
そこで、本実施の形態では、部品押し込み時のノズル３５の撮像画像からノズル３５の実空間における現在位置Ｈｃ（図４Ｃ参照）を求めて、ノズル３５の目標の制御位置Ｈｂとノズル３５の現在位置Ｈｃとの差分からコイルバネ３９の実際の収縮量を求めている。これにより、基板Ｗに反りや撓みがある場合であってもコイルバネ３９の実際の収縮量を求めることができ、ロードセルを用いることなく部品Ｐに対する押し込み荷重を精度よく検出することが可能になっている。
【００３０】
以下、図３を参照して、実装装置による荷重検出方法について詳細に説明する。図３は、本実施の形態に係る実装装置の制御構成の模式図である。なお、図３においては、説明の便宜上、押し込み荷重の検出に関係する構成のみ図示している。
【００３１】
図３に示すように、ヘッド部３２からノズルシャフト３３が下方に延びており、ノズルシャフト３３の先端のノズルアウタ３４にノズル３５が着脱可能に装着されている。ノズル３５は、ノズルアウタ３４に装着されたノズルインナ３６の穴に対して、ノズルスライダ３７のロッド３８をスライド可能に差し込んで構成されている。ノズルスライダ３７のロッド３８にはコイルバネ３９が取り付けられており、コイルバネ３９によってノズルスライダ３７が常時下方に付勢されている。ノズルスライダ３７の先端には、吸引源に連なる吸引口が形成されており、吸引口の負圧によって部品Ｐが吸着される。
【００３２】
ノズル３５の近傍には、ノズル３５を撮像可能なように光軸を斜め下方に向けたノズル撮像部２２が設けられている。ノズル撮像部２２は、部品押し込み時にノズル３５を撮像して撮像画像を生成する。この場合、制御軸上で部品搭載時の目標の制御位置までノズル３５を移動させて部品Ｐを基板Ｗに押し込み、この目標の制御位置でノズル３５を撮像して部品Ｐの押し込み時の撮像画像を生成する。また、ノズル撮像部２２は、部品Ｐの搭載動作前のノズル３５のキャリブレーション時に基板Ｗの搭載面Ｗａの高さを基準に上下方向に異なる距離で複数回に亘ってノズル３５を撮像して複数の撮像画像を生成する（図４Ａ参照）。また、ノズル３５が部品Ｐを保持した状態で部品Ｐを基板Ｗの搭載面Ｗａの高さまで移動して、部品Ｐの上面Ｐａの高さを基準に上下方向に異なる距離で複数回に亘ってノズル３５を撮像して複数の撮像画像を生成しても良い。なお、キャリブレーションにて使用するノズルは、コイルバネ３９付きである必要はなく、ノズル３５の長さが管理された治具ノズルであればさらに良い。
【００３３】
また、実装装置１には、押し込み荷重の検出に関係する制御構成として、駆動部４１、位置変換部４２、荷重算出部４３、記憶部４４、判定部４５、報知部４６が設けられている。これらの各部は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成されている。メモリは、用途に応じてＲＯＭ(Read  Only  Memory)、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成されており、実装装置１に荷重検出方法を実行させるプログラムが記憶されている。
【００３４】
駆動部４１は、ノズル３５の制御軸（Ｚ軸）での移動を制御しており、ノズル３５を基板Ｗに対して離間又は接近させて目的の制御位置まで移動させる。位置変換部４２は、撮像画像に画像処理を施して撮像画像からノズル３５の認識位置を求めると共に、ノズル３５の撮像画像の認識位置をノズル３５の実空間（Ｚ軸）の現在位置に変換する。この場合、位置変換部４２は、キャリブレーション時に撮像された複数の撮像画像におけるノズル３５の認識位置と当該複数の撮像画像が撮像されたときのノズル３５の制御位置との対応関係を予め取得し、この対応関係に基づいて変換処理を実施している。
【００３５】
部品Ｐの搭載動作前のキャリブレーション時には、部品Ｐによってノズル３５が押し返されることがないので、制御軸上のノズル３５の制御位置と実際のノズル３５の現在位置とが一致している。このため、撮像画像におけるノズル３５の認識位置と制御軸上のノズル３５の制御位置との対応関係を求めることで、撮像画像におけるノズル３５の認識位置をノズル３５の現実位置に変換することができる。位置変換部４２は、このキャリブレーション時に求められた対応関係を用いて部品押し込み時の撮像画像のノズル３５の認識位置を実空間のノズル３５の現在位置に変換している。
【００３６】
なお、対応関係は、ノズル３５の認識位置に対する現在位置をプロットしたグラフデータ、ノズル３５の認識位置と現在位置を１対１で対応させたテーブルデータ、ノズル３５の認識位置から現在位置を求めるための関数情報のいずれの形式でもよい。また、本実施の形態では、キャリブレーションで求められた対応関係が使用される構成にしたが、予め定められた規定の対応関係が使用されてもよい。また、キャリブレーション時の複数の撮像画像は静止画として撮像される構成に限らず、動画で連続的に撮像して動画から複数の撮像画像が抜き出される構成にしてもよい。また、対応関係は上記したメモリに格納されている。
【００３７】
荷重算出部４３は、ノズル３５による部品押し込み時に部品Ｐに対する押し込み荷重を算出する。コイルバネ３９は部品Ｐにノズル３５が押し返されることで収縮されるため、ノズル３５の目標の制御位置と実空間のノズル３５の現在位置とのズレがコイルバネ３９の収縮量を示している。このため、制御軸上のノズル３５の目標の制御位置と実空間のノズル３５の現在位置との差分からコイルバネ３９の実際の収縮量を求めて、このコイルバネ３９の収縮量に基づいて部品Ｐに対する押し込み荷重を算出する。なお、押し込み荷重は、コイルバネ３９の収縮量に既知のバネ定数を乗算することで算出される。
【００３８】
記憶部４４は、部品押し込み時のノズル３５の撮像画像と部品Ｐに対する押し込み荷重とをトレーサビリティ情報として関連付けて記憶する。このため、部品押し込み時に生じた不具合を後で検証するための客観的な証拠として、ノズル３５の撮像画像と部品Ｐに対する押し込み荷重とを関連付けて残すことができる。また、部品押し込み時に押し込み荷重に異常が生じた場合であっても、基板Ｗ上の部品Ｐの撮像画像をノズル撮像部２２によって新たに撮像し直す必要がなく、オペレータの作業を簡略化して迅速に対応させることができる。
【００３９】
判定部４５は、判定基準となる閾値と部品Ｐに対する押し込み荷重とを比較して、部品Ｐに対する押し込み荷重が閾値以上の場合に異常と判定する。また、判定部４５は、異常と判定した場合に実装装置１による部品Ｐの搭載動作を停止させる。これにより、部品Ｐに対する押し込み荷重が異常な場合には搭載動作を自動的に停止させて、後続の基板Ｗに対する部品Ｐの押し込み荷重による不具合を防止することができる。報知部４６は、判定部４５に異常と判定された場合に押し込み荷重の異常を報知する。押し込み荷重の異常をオペレータに報知して、オペレータに原因の特定作業を促すことができる。
【００４０】
図４及び図５を参照して、実装装置による押し込み荷重の検出動作について説明する。図４及び図５は、本実施の形態に係る押し込み荷重の検出動作の説明図である。なお、図４及び図５に示す押し込み荷重の検出動作は一例を示すものであるため、この構成に限定されるものではない。
【００４１】
先ず、図４Ａに示すように、制御軸上の制御位置と撮像画像上の認識位置を一致させるためにキャリブレーションが実施される。この部品Ｐの搭載動作前のキャリブレーション時には、基板Ｗの搭載面Ｗａの高さにノズル３５の先端が位置付けられ、基板Ｗの搭載面Ｗａの高さを基準に上下方向にノズル３５の先端が移動されながら連続的にノズル３５が撮像される。次に、図４Ｂに示すように、各撮像画像が画像処理されて、撮像画像内におけるノズル３５の先端の認識位置Ｈａが求められ、複数の撮像画像内のノズル３５の認識位置Ｈａと当該複数の撮像画像が撮像されたときのノズル３５の制御位置Ｈｂとの対応関係が求められる。
【００４２】
ここで、ノズル３５の認識位置Ｈａは、撮像画像内におけるノズル３５の先端の座標位置を示している。ノズル３５の制御位置Ｈｂは、駆動部４１（図３参照）によってノズル３５の先端が動かされる制御軸上の移動位置を示している。上記したようにキャリブレーション時には、ノズル３５の制御位置Ｈｂは、実空間のノズル３５の現在位置Ｈｃに一致しているため、この対応関係は撮像画像内のノズル３５の先端の認識位置Ｈａから、ノズル３５の先端の現在位置Ｈｃを求めるための補正情報として使用される。
【００４３】
次に、図４Ｃに示すように、部品搭載時には、押し込み動作の最下点となる目標の制御位置Ｈｂに向けて、部品Ｐを吸着したノズル３５が移動される。目標の制御位置Ｈｂは、部品Ｐに付与させたい押し込み荷重に応じて設定される。ノズル３５が目標の制御位置Ｈｂに移動されると、コイルバネ３９を収縮させながらノズル３５によって部品Ｐが基板Ｗに押し込まれる。このとき、部品Ｐの上面Ｐａでノズル３５の先端が押し返され、この押し返されたノズル３５の先端がノズル撮像部２２によって斜め上方から撮像される。そして、撮像画像が画像処理されて、撮像画像内におけるノズル３５の認識位置Ｈａが求められる。
【００４４】
次に、図４Ｄに示すように、上記の対応関係を使用して、撮像画像におけるノズル３５の認識位置Ｈａが実空間におけるノズル３５の現在位置Ｈｃに変換される。そして、ノズル３５の目標の制御位置Ｈｂとノズル３５の現在位置Ｈｃとの差分からコイルバネ３９の実際の収縮量が算出される。そして、コイルバネ３９の収縮量にバネ定数を乗算することで、部品Ｐに対する押し込み荷重が精度よく算出される。このような構成により、基板Ｗに反りや撓みがある場合であっても、ロードセルを用いることなく部品Ｐに対する押し込み荷重を精度よく算出することが可能になっている。
【００４５】
例えば、図５に示すように、基板Ｗの搭載面Ｗａが平坦であっても、基板Ｗの搭載面Ｗａが高く形成されていても、ノズル３５の現在位置Ｈｃと目標の制御位置Ｈｂとの差分からコイルバネ３９の実際の収縮量が算出される。図５の左側に示すように、基板Ｗの搭載面Ｗａが平坦な場合には、押し込み量に一致した０．５ｍｍがコイルバネ３９の収縮量として算出される。そして、コイルバネ３９の収縮量の０．５ｍｍにバネ定数が乗算されて部品Ｐに対する押し込み量が算出される。この場合、目的の押し込み量分だけコイルバネ３９を収縮させているため、部品Ｐには適正な押し込み荷重が付与される。
【００４６】
一方で図５の右側に示すように、基板Ｗの搭載面Ｗａが高い場合には、押し込み量に搭載面Ｗａの高さを加えた０．８ｍｍがコイルバネ３９の収縮量として算出される。そして、コイルバネ３９の収縮量の０．８ｍｍにバネ定数が乗算されて部品Ｐに対する押し込み量が算出される。この場合、目的の押し込み量よりも０．３ｍｍだけ多くコイルバネ３９を収縮させているため、部品Ｐには適正な押し込み荷重よりも大きな荷重が付与される。よって、押し込み荷重の異常と判定されて実装動作が停止されると共に、押し込み荷重の異常をオペレータに報知して原因の特定が促される。
【００４７】
以上のように、本実施の形態に係る実装装置１は、部品押し込み時にはコイルバネ３９を収縮させながら部品Ｐによってノズル３５が押し返されるため、部品押し込み時の制御軸上でのノズル３５の目標の制御位置Ｈｂと実空間のノズルの現在位置Ｈｃとにズレが生じている。このズレがコイルバネ３９の収縮量を示しているため、部品押し込み時のノズル３５の撮像画像からノズル３５の現在位置Ｈｃを求めて、ノズル３５の目標の制御位置Ｈｂとノズル３５の現在位置Ｈｃとの差分からコイルバネ３９の実際の収縮量を求めることができる。よって、基板Ｗに反りや撓みがある場合であっても、コイルバネ３９の実際の収縮量を求めることができるため、ロードセルを用いることなく部品Ｐに対する押し込み荷重を精度よく検出することができる。
【００４８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００４９】
例えば、本実施の形態では、ノズル３５の先端が撮像される構成にしたが、この構成に限定されない。撮像画像からノズル３５の現在位置が認識可能な構成であればよく、例えば、ノズル３５に付されたマークが撮像される構成にしてもよい。
【００５０】
また、本実施の形態では、付勢部としてコイルバネ３９を例示して説明したが、この構成に限定されない。付勢部は、収縮しながらノズル３５に吸着された部品Ｐを基板Ｗに押し込みを許容する構成であればよく、例えば、板バネや空気バネで構成されてもよい。
【００５１】
また、本実施の形態では、既存のノズル撮像部２２によって荷重検出用にノズル３５を撮像する構成にしたが、この構成に限定されない。荷重検出用に新たに撮像部を設けるようにしてもよい。
【００５２】
また、本実施の形態では、ノズル３５の先端を基板Ｗの搭載面Ｗａを基準に上下方向に移動させながら連続的に撮像してキャリブレーションを実施してもよいし、最下点の撮像位置から上方に移動させながら連続的に撮像してキャリブレーションを実施してもよいし、最上点の撮像位置から下方に移動させながら連続的に撮像してキャリブレーションを実施してもよい。
【００５３】
また、本実施の形態では、報知部４６は、押し込み荷重の異常を報知可能であればよく、例えば、ライトの点滅、点灯、ブザー音、音声メッセージや画面表示によって報知してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上説明したように、本発明は、ロードセルを用いることなく、基板に対する部品搭載時の押し込み荷重を精度よく検出することができるという効果を有し、特に、吸着ヘッドによって基板に対して部品を実装する実装装置、荷重検出方法及びそのプログラムに有用である。
【符号の説明】
【００５５】
１  実装装置
２２  ノズル撮像部（撮像部）
３１  吸着ヘッド
３５  ノズル
３９  コイルバネ（付勢部）
４２  位置変換部
４３  荷重算出部
４４  記憶部
４５  判定部
４６  報知部
Ｈａ  ノズルの認識位置
Ｈｂ  ノズルの制御位置
Ｈｃ  ノズルの現在位置
Ｐ  部品
Ｗ  基板
【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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