部品実装システム及び部品実装システムにおける状態診断方法
【課題】検査部内における損傷等部位の発生を早期に発見することができ、損傷等部位の特定も容易な部品実装システム及び部品実装システムにおける状態診断方法を提供することを目的とする。
【解決手段】撮像により得られた検査用画像に基づいて部品４の基板２への装着状態の検査を行う検査部Ｒ２における制御装置５０の診断部５０ｅは、光電変換素子４０ａが光を受光していない状態で撮像ヘッド４０を移動させて信号伝送ケーブル４１から伝送されるディジタル信号を検査用信号として一定時間採取し、得られた結果に基づいて、撮像ヘッド４０が特定の位置を通過するときに検査用信号の出力レベルが予め定められた基準範囲Ｄから一時的に外れた状態を検知した場合に、信号伝送ケーブル４１に異常があると判断する。
【解決手段】撮像により得られた検査用画像に基づいて部品４の基板２への装着状態の検査を行う検査部Ｒ２における制御装置５０の診断部５０ｅは、光電変換素子４０ａが光を受光していない状態で撮像ヘッド４０を移動させて信号伝送ケーブル４１から伝送されるディジタル信号を検査用信号として一定時間採取し、得られた結果に基づいて、撮像ヘッド４０が特定の位置を通過するときに検査用信号の出力レベルが予め定められた基準範囲Ｄから一時的に外れた状態を検知した場合に、信号伝送ケーブル４１に異常があると判断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品を基板に装着する部品装着部と部品装着部により基板に装着された部品の基板への装着状態の検査を行う検査部とを備えた部品実装システム及びこの部品実装システムにおける状態診断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板に部品（電子部品）を実装して実装基板を生産する部品実装システムは、部品の基板への装着作業を行う部品装着部のほか、部品装着部により基板に装着された部品を撮像ヘッドにより撮像して検査用画像を生成し、その生成した検査用画像に基づいて部品の基板への装着状態の検査を行う検査部を備えている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
このような部品実装システムにおいて、検査部の撮像ヘッドには光電変換素子のほか光電変換素子が出力するアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器が備えられており、Ａ／Ｄ変換器によってＡ／Ｄ変換された信号は撮像ヘッドに繋がる信号伝送ケーブルによって制御装置の画像生成部に伝送される。ここで、信号伝送ケーブルは、撮像ヘッドの移動動作に追従して変形するケーブル保護案内部材内に収容されており、撮像ヘッドが移動すると信号伝送ケーブルはケーブル保護案内部材内で屈伸する。このため検査部では撮像ヘッド内の部品（例えば光電変換素子）だけでなくケーブル保護案内部材内の信号伝送ケーブルにも損傷や劣化（以下、損傷等と称する）が生じるおそれがあり、これにより画像データの信頼性が損なわれるケースが出てくる。このため従来、部品実装システムのオペレータは、撮像ヘッド内の部品や信号伝送ケーブルに生じた損傷等箇所をいち早く発見し、当該箇所の修理を行う必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−８７４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来、検査部のどこかの部位に損傷等が生じた場合であってこれにオペレータが気付くのは、得られた検査用画像が明らかに実際と異なるものとなっているときであり、このときには損傷等が生じている部位の損傷等の程度がかなり大きくなっている場合が多いことから、それまでに得られた検査用画像のデータの信頼性は極めて低く、既に行った検査が無駄になるおそれがあった。また、オペレータが得られた検査用画像に基づいて検査部のどこかの部位に損傷等が生じていると気付いたとしても、その損傷等部位が撮像ヘッド内の部品に生じているのか信号伝送ケーブルに生じているのかを迅速に特定することは困難であるという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、検査部内における損傷等部位の発生を早期に発見することができ、損傷等部位の特定も容易な部品実装システム及び部品実装システムにおける状態診断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】
【０００７】
請求項１に記載の部品実装システムは、部品を基板に装着する部品装着部と、部品装着部により基板に装着された部品を撮像ヘッドにより撮像して検査用画像を生成し、その生成した検査用画像に基づいて部品の基板への装着状態の検査を行う検査部とを備え、前記検査部は、撮像ヘッドに設けられた光電変換素子及び前記光電変換素子が出力するアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記撮像ヘッドの移動動作に追従して変形するケーブル保護案内部材内に収容されてＡ／Ｄ変換器から出力されるディジタル信号を伝送する信号伝送ケーブルとを有して成る部品実装システムであって、前記光電変換素子が光を受光していない状態で前記撮像ヘッドを移動させて前記信号伝送ケーブルから伝送されるディジタル信号を検査用信号として一定時間採取し、得られた結果に基づいて、前記撮像ヘッドが特定の位置を通過するときに前記検査用信号の出力レベルが予め定められた基準範囲から一時的に外れた状態を検知した場合に前記信号伝送ケーブルに異常があると判断する診断部を備えた。
【０００８】
請求項２に記載の部品実装システムは、請求項１に記載の部品実装システムであって、前記光電変換素子が光を受光していない状態で出力するアナログ信号は前記検査部が撮像ヘッドによる撮像を行っていない待機状態で出力する信号である。
【０００９】
請求項３に記載の部品実装システムにおける状態診断方法は、部品を基板に装着する部品装着部と、部品装着部により基板に装着された部品を撮像ヘッドにより撮像して検査用画像を生成し、その生成した検査用画像に基づいて部品の基板への装着状態の検査を行う検査部とを備え、前記検査部は、撮像ヘッドに設けられた光電変換素子及び前記光電変換素子が出力するアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記撮像ヘッドの移動動作に追従して変形するケーブル保護案内部材内に収容されてＡ／Ｄ変換器から出力されるディジタル信号を伝送する信号伝送ケーブルとを有して成る部品実装システムにおける状態診断方法であって、前記光電変換素子が光を受光していない状態で前記撮像ヘッドを移動させて前記信号伝送ケーブルから伝送されるディジタル信号を検査用信号として一定時間採取する工程と、前記検査用信号を一定時間採取して得られた結果に基づいて、前記撮像ヘッドが特定の位置を通過するときに前記検査用信号の出力レベルが予め定められた基準範囲から一時的に外れた状態を検知した場合に前記信号伝送ケーブルに異常があると判断する工程とを含む。
【００１０】
請求項４に記載の部品実装システムにおける状態診断方法は、請求項３に記載の部品実装システムにおける状態診断方法であって、前記光電変換素子が光を受光していない状態で出力するアナログ信号は前記検査部が撮像ヘッドによる撮像を行っていない待機状態で出力する信号である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、撮像ヘッドの光電変換素子が光を受光していない状態で撮像ヘッドを移動させて信号伝送ケーブルから伝送されるディジタル信号を検査用信号として一定時間採取し、得られた結果に基づいて、撮像ヘッドが特定の位置を通過するときに検査用信号の出力レベルが予め定められた基準範囲から一時的に外れた状態を検知した場合に信号伝送ケーブルに異常があると判断するようになっており、検査用画像の取得とは無関係に任意の時間に状態診断を行うことができるので、検査部内における損傷等部位の発生を早期に発見することができ、損傷等部位の特定も容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態における部品実装システムの平面図
【図２】本発明の一実施の形態における部品実装システムが備える第１の部品装着機の側面図
【図３】本発明の一実施の形態における部品実装システムが備える第２の部品装着機の側面図
【図４】本発明の一実施の形態における部品実装システムが備える検査部の構成を示すブロック図
【図５】本発明の一実施の形態における検査部が備えるケーブル保護案内部材を示す斜視図
【図６】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）本発明の一実施の形態における検査部が備えるケーブル保護案内部材の動きを示す図
【図７】本発明の一実施の形態における部品実装システムが備えるリフロー後検査機の側面図
【図８】本発明の一実施の形態における検査部の状態診断で得られた検査用信号の例を示す図
【図９】（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態における検査部の状態診断で得られた検査用信号の例を示す図
【図１０】本発明の一実施の形態における検査部の状態診断で得られた検査用信号の例を示す図
【図１１】本発明の一実施の形態における検査部の状態診断の実行手順を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１に示す本発明の一実施の形態における部品実装システム１は、基板２の搬送順に並んだスクリーン印刷機１１、第１の部品装着機１２、第２の部品装着機１３、リフロー装置１４及びリフロー後検査機１５を有して成る。
【００１４】
スクリーン印刷機１１は基板２の電極部３に半田を印刷し、第１の部品装着機１２はスクリーン印刷機１１から送られてきた基板２の電極部３上に部品（電子部品）４を装着する。第２の部品装着機１３は、第１の部品装着機１２から送られてきた基板２に部品４の装着を行うとともに、各部品４の基板２上での装着状態の検査を行う。リフロー装置１４は部品４の装着がなされた基板２を加熱して半田を溶かす半田リフローを行い、部品４を基板２の電極部３上に固定させる。リフロー後検査機１５は半田リフローが終了した基板２上での各部品４の装着状態の検査を行う。以下の説明では、スクリーン印刷機１１、第１の部品装着機１２、第２の部品装着機１３、リフロー装置１４及びリフロー後検査機１５について、基板２の搬送方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向と直交する水平面内方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とする。
【００１５】
図１において、スクリーン印刷機１１は基台２１上にＸ軸方向に延びた基板搬送コンベア２２を備え、基板搬送コンベア２２の上方には平板状のマスク２３とＸ軸方向に延びた箆上のスキージ２４を備える。マスク２３には基板２の電極部３の配置に応じた配置の開口部２３ａが設けられており、スキージ２４は図示しないスキージ移動機構によってＹ軸方向に移動される。
【００１６】
スクリーン印刷機１１によるスクリーン印刷作業では、先ず上流工程側（部品実装システム１の外部）から送られてきた基板２を基板搬送コンベア２２によって搬入してマスク２３の下方に位置決めした後、基板２を図示しないリフト装置によって上昇させてマスク２３に下方から接触させる。これにより基板２の電極部３とマスク２３の開口部２３ａとが合致した状態となったらマスク２３上に半田を供給し、マスク２３上でスキージ２４をＹ軸方向に摺動させる。このスキージ２４の摺動によって半田はマスク２３上で掻き寄せられ、マスク２３の開口部２３ａに押し込まれて基板２（電極部３）に転写される。半田が基板２に転写されたらリフト装置によって基板２を下降させてマスク２３から離間させ、基板搬送コンベア２２を作動させて基板２を下流工程側に搬出する。
【００１７】
図１及び図２において、第１の部品装着機１２は基台３１上にＸ軸方向に延びた基板搬送コンベア３２と、ＸＹロボットから成るヘッド移動機構３３を備えている。ヘッド移動機構３３は基台３１に固定されてＹ軸方向に延びたＹ軸テーブル３３ａと、Ｘ軸方向に延びるとともにＹ軸テーブル３３ａ上をＹ軸方向に移動自在な２つのＸ軸テーブル３３ｂと、各Ｘ軸テーブル３３ｂ上をＸ軸方向に移動自在な２つの移動ステージ３３ｃを備える。各移動ステージ３３ｃには下方に吸着口を向けた複数の吸着ノズル３４を備えた装着ヘッド３５が取り付けられており、ヘッド移動機構３３の作動（Ｙ軸テーブル３３ａに対するＸ軸テーブル３３ｂの移動とＸ軸テーブル３３ｂに対する移動ステージ３３ｃの移動の組み合わせ）により、２つの装着ヘッド３５をそれぞれＸＹ面内で移動させることができる。
【００１８】
基台３１のＹ軸方向に対向する２箇所にはテープフィーダ等の複数の部品供給装置３６が設けられており、各部品供給装置３６はそれぞれ所定の部品供給位置３６ａ（図２）に部品４を供給する。各装着ヘッド３５には撮像視野を下方に向けた基板カメラ３７が設けられており、基台３１上の基板搬送コンベア３２を挟む２箇所には撮像視野を上方に向けた部品カメラ３８が設けられている。
【００１９】
第１の部品装着機１２による基板２への部品４の装着作業では、先ず、上流工程側のスクリーン印刷機１１から送られてきた基板２を基板搬送コンベア３２によって搬入して位置決めする。基板２を位置決めしたらヘッド移動機構３３を作動させて一方の装着ヘッド３５を移動させ、その装着ヘッド３５に備えられた基板カメラ３７によって基板２上の対角位置に設けられ一対の基板マーク（図示せず）の撮像を行う。そして、基板カメラ３７の撮像によって得られた基板マークの位置から基板２の正規の位置からの位置ずれを算出する。
【００２０】
基板２の位置ずれを算出したら、ヘッド移動機構３３を作動させて２つの装着ヘッド３５をそれぞれ部品供給装置３６と基板２との間で行き来させ、吸着ノズル３４の吸着動作と吸着解除動作とによって各部品供給装置３６が供給する部品４を基板２の電極部３上に移載して装着させる。
【００２１】
吸着ノズル３４に吸着させた部品４を基板２に装着させるまでの間には部品４が部品カメラ３８の上方を通過するようにし、部品カメラ３８による部品４の撮像を行って吸着ノズル３４に対する部品４の位置ずれ（吸着ずれ）を検出する。そして、部品４の基板２への装着時には、検出した基板２の位置ずれと吸着ずれがキャンセルされるように吸着ノズル３４の位置補正を行う。基板２に対する部品４の装着が終了したら、基板搬送コンベア３２を作動させて基板２を下流工程側に搬出する。
【００２２】
図１及び図３において、第２の部品装着機１３は、上述した第１の部品装着機１２が備えるヘッド移動機構３３の一方の移動ステージ３３ｃから装着ヘッド３５を取り外してそこに撮像視野を下方に向けた撮像ヘッド４０を取り付けるとともに、その撮像ヘッド４０を取り付けた側の部品供給装置３６と部品カメラ３８を取り外した構成を有する。装着ヘッド３５による基板２への部品４の装着作業に関する構成と作業の内容については第１の部品装着機１２の場合と同様である。
【００２３】
撮像ヘッド４０はレーザーと受光素子とを用いた一種のセンサーとしての構造を有した撮像手段であり、図４に示すように、ＰＳＤ（ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｄｅｖｉｃｅ）やＰＤ（ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）等から成る複数の光電変換素子４０ａと、各光電変換素子４０ａが出力するアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４０ｂを備えている。撮像ヘッド４０は光電変換素子４０ａの数に応じた複数の信号伝送ケーブル４１を介して制御装置５０（図３も参照）に繋がっている。制御装置５０には画像生成部５０ａ、画像認識部５０ｂ、判定部５０ｃ及び結果出力部５０ｄが設けられており、結果出力部５０ｄにはディスプレイ装置６０が接続されている。
【００２４】
図５及び図６において、Ｘ軸テーブル３３ｂと移動ステージ３３ｃとの間には、Ｘ軸テーブル３３ｂに対する移動ステージ３３ｃの移動動作に追従して変形するケーブル保護案内部材４２が設けられており、複数の信号伝送ケーブル４１はこのケーブル保護案内部材４２内に収容されて保護及び案内がされるようになっている。撮像ヘッド４０がＸ軸テーブル３３ｂに対して移動すると、複数の信号伝送ケーブル４１はケーブル保護案内部材４２内で屈伸する。
【００２５】
撮像ヘッド４０が備える光電変換素子４０ａは、受光した光の強さに応じたアナログ信号（電圧信号）を出力する。撮像ヘッド４０のＸ軸テーブル３３ｂに沿ったＸ軸方向への移動と、Ｘ軸テーブル３３ｂのＹ軸テーブル３３ａに沿ったＹ軸方向移動との組み合わせによって撮像ヘッド４０は基板２に対するＸＹ面内方向への走査を行うことができ、これにより基板２全体の撮像を行うことができる。
【００２６】
Ａ／Ｄ変換器４０ｂは、光電変換素子４０ａが出力したアナログ信号をＡ／Ｄ変換して輝度値を表すディジタル信号を生成する。
【００２７】
制御装置５０の画像生成部５０ａは、撮像ヘッド４０から信号伝送ケーブル４１を介して送られてきたディジタル信号に基づいて検査用画像を生成し、制御装置５０の画像認識部５０ｂは、画像生成部５０ａが生成した検査用画像に基づいて画像認識を行う。これにより制御装置５０は、撮像ヘッド４０によって撮像した部品４の位置や形状等を把握することができる。
【００２８】
制御装置５０の判定部５０ｃは、画像認識部５０ｂにおいて認識した部品４の位置や形状等に基づいて、撮像ヘッド４０により撮像した部品４の基板２上での装着状態の検査（良否判定）を行う。
【００２９】
制御装置５０の結果出力部５０ｄは、判定部５０ｃにおいて基板２への装着状態が不良であると判定された部品４があった場合に、その部品４の基板２上での位置を特定してディスプレイ装置６０に表示する。これにより部品実装システム１のオペレータは、基板２への装着状態が不良となっている部品４を認識することができ、その基板２を生産ラインから取り外すなどの適切な処置をとることができる。
【００３０】
上記構成の第２の部品装着機１３は、第１の部品装着機１２による基板２の部品４の装着手順と同様の手順によって基板２への部品４の装着を行った後、撮像ヘッド４０を移動させて基板２上に装着されている部品４の撮像を行い、得られた検査用画像に基づいて部品４の基板２への装着状態の検査を行う。
【００３１】
図１において、リフロー装置１４は、基台７１上にＸ軸方向に延びた基板搬送コンベア７２とリフロー炉７３を備えている。基板搬送コンベア７２は上流工程側の第２の部品装着機１３から搬出された基板２を受け取って下流工程側のリフロー後検査機１５に搬送し、リフロー炉７３はその間に基板２を加熱して基板２上の半田を溶融させる。これにより基板２に装着された各部品４は基板２の電極部３上に固定される。
【００３２】
図１及び図７において、リフロー後検査機１５は、前述した第２の部品装着機１３が備えるヘッド移動機構３３から装着ヘッド３５を取り外すとともに、基台３１上から部品供給装置３６と部品カメラ３８を取り外した構成を有している。このためリフロー後検査機１５は第２の部品装着機１３と同様に基板２上での部品４の装着状態の検査を行う機能を備えており、リフロー装置１４によって半田リフローがなされた基板２を基板搬送コンベア３２によって搬入して基板２上での部品４の装着状態の検査を行う。
【００３３】
このように本実施の形態における部品実装システム１は、部品４を基板２に装着する部品装着部Ｒ１（図１）と、部品装着部により基板２に装着された部品４を撮像ヘッド４０により撮像して検査用画像を生成し、その生成した検査用画像に基づいて部品４の基板２への装着状態の検査を行う検査部Ｒ２（図１）を備えたものとなっている。部品装着部Ｒ１は第１の部品装着機１２と第２の部品装着機１３の一部（装着ヘッド３５を含む部分）がそれぞれ該当し、検査部Ｒ２は第２の部品装着機１３の一部（撮像ヘッド４０を含む部分）とリフロー後検査機１５がそれぞれ該当する。そして、各検査部Ｒ２には、撮像ヘッド４０又は信号伝送ケーブル４１に損傷や劣化等（損傷等）が発生した場合にこれを発見することができる状態診断機能が備えられており、以下にその説明を行う。
【００３４】
図４に示すように、各検査部Ｒ２の制御装置５０（第２の部品装着機１３が備える制御装置５０或いはリフロー後検査機１５が備える制御装置５０）には、信号伝送ケーブル４１を介して撮像ヘッド４０からの信号が入力される診断部５０ｅが備えられている。この制御装置５０の診断部５０ｅは、光電変換素子４０ａが光を受光していない状態（検査部Ｒ２が撮像ヘッド４０による撮像動作を行っていない待機状態）において、オペレータによる診断開始スイッチ５１の操作がなされたことを検知した場合には、ヘッド移動機構３３の作動制御を行って、撮像ヘッド４０を（撮像ヘッド４０が取り付けられた移動ステージ３３ｃを）Ｘ軸テーブル３３ｂに沿って最大ストロークＭＳ（図６）で数回往復移動させつつ、各光電変換素子４０ａが光を受光していない状態で出力する信号を検査用信号として一定時間採取する。
【００３５】
ここで、各光電変換素子４０ａが光を受光していない状態で出力する信号はアナログ信号（電圧値）であるが、このアナログ信号はＡ／Ｄ変換器４０ｂによってディジタル信号に変換されるので、制御装置５０の診断部５０ｅが信号伝送ケーブル４１を介して受け取る信号はディジタル信号となる。
【００３６】
撮像ヘッド４０の最大ストロークＭＳとは、図６に示すように、Ｘ軸テーブル３３ｂ上での撮像ヘッド４０の移動可能領域の一端側の端部がＡ、他端側がＢである場合に、撮像ヘッド４０を端部Ａから端部Ｂまで移動させるとき（図６（ａ）→図６（ｂ）→図６（ｃ）→図６（ｄ））、或いは撮像ヘッド４０を端部Ｂから端部Ａまで移動させるとき（図６（ｄ）→図６（ｃ）→図６（ｂ）→図６（ａ））の撮像ヘッド４０の移動ストロークをいい、撮像ヘッド４０を最大ストロークＭＳで往復移動させるとは、撮像ヘッド４０を端部Ａ→端部Ｂ→端部Ａ或いは端部Ｂ→端部Ａ→端部Ｂと移動させることをいう。
【００３７】
図８、図９（ａ），（ｂ），（ｃ）及び図１０は、撮像ヘッド４０を最大ストロークＭＳで４回往復移動させながらひとつの信号伝送ケーブル４１から取得した検査用信号の出力レベルの時間変化を示す例である。これらの図中に示す符号「Ａ」，「Ｂ」は撮像ヘッド４０の移動可能領域上の撮像ヘッド４０の位置を示しており、各図中、最大ストロークＭＳを１往復した分の採取データの範囲を符号Ｇで示している。
【００３８】
図８は検査用信号の出力レベルが基準範囲Ｄ内に継続的に収まっている場合の例である。ここで「基準範囲Ｄ」とは、撮像ヘッド４０と信号伝送ケーブル４１の双方に異常がない場合に出力されると予想されるディジタル信号の値を、ノイズの影響によるばらつきを考慮して予め定めたものであり、制御装置５０の記憶部５０ｆ（図４）に記憶されている。このように検査用信号の出力レベルが基準範囲Ｄ内に継続的に収まっている場合には、制御装置５０の診断部５０ｅは、撮像ヘッド４０及び全ての信号伝送ケーブル４１は正常であると判断する。
【００３９】
図９（ａ），（ｂ），（ｃ）は信号伝送ケーブル４１から伝送されてきた検査用信号の出力レベルが基準範囲Ｄから継続的に外れた状態となっている場合の例である。より詳細には、図９（ａ）は基準範囲Ｄに対して極端に大きな出力レベルの検査用信号が継続的に出力されていた場合の例、図９（ｂ）は基準範囲Ｄに対して極端に小さな出力レベルの検査用信号が継続的に出力されていた場合の例、図９（ｃ）は基準範囲Ｄに対して極端に大きな出力レベルの検査用信号と極端に小さな出力レベルの検査用信号が交互かつ継続的に出力されていた場合の例である。これらの場合には、明らかに光電変換素子４０ａの性能に問題があると考えられるので（稀にＡ／Ｄ変換器４０ｂに不具合が生じた場合もあり得る）、制御装置５０の診断部５０ｅは撮像ヘッド４０に異常があると判断する。
【００４０】
図１０は信号伝送ケーブル４１から伝送されてきた検査用信号の出力レベルが基準範囲Ｄから継続的に外れた状態とはなっていないが、撮像ヘッド４０が特定の位置を通過するときに検査用信号の出力レベルが基準範囲Ｄから一時的に外れることがある場合の例であり、この場合には、検査用信号の出力レベルが、撮像ヘッド４０のＸ軸テーブル３３ｂに沿った往復移動に対応して周期的かつ瞬間的に極端に大きく上昇する状態が認められる。
【００４１】
これは、ケーブル保護案内部材４２に収容された信号伝送ケーブル４１が、撮像ヘッド４０の移動動作に伴って所定の屈曲状態になったときに信号伝送が非正常になるケースであり、信号伝送ケーブル４１が一定の変形を繰り返すことによって信号伝送ケーブル４１の一部の箇所（例えば図６中に示す箇所Ｐ）が繰り返し屈伸して断線等を起こしているものと考えられる。このため制御装置５０の診断部５０ｅは、得られた検査用信号の出力レベルが、撮像ヘッド４０が特定の位置を通過するときに基準範囲Ｄから一時的に外れる状態となっているときには、その検査用信号を伝送した信号伝送ケーブル４１に異常があると判断する。
【００４２】
部品実装システム１の各検査部Ｒ２における状態診断（状態診断方法）では、検査部Ｒ２の制御装置５０の診断部５０ｅは先ず、オペレータによる診断開始スイッチ５１の操作がなされたことの検知を行う。オペレータは診断開始スイッチ５１の操作を基板生産作業の開始時や終了時のほか、検査用画像の取得とは無関係に任意のときに行うことができることから、診断部５０ｅは診断開始スイッチ５１の操作がなされたか否かの判断を常時行っており（図１１に示すステップＳＴ１）、オペレータによる診断開始スイッチ５１の操作がなされたことを検知した場合には、ヘッド移動機構３３の作動制御を行って撮像ヘッド４０をＸ軸テーブル３３ｂに沿って最大ストロークＭＳで数回往復移動させつつ、光電変換素子４０ａが光を受光していない状態で複数の信号伝送ケーブル４１それぞれから伝送されてくる各ディジタル信号を検査用信号として一定時間採取する（図１１に示すステップＳＴ２に示す検査用信号採取工程）。
【００４３】
制御装置５０の診断部５０ｅは、複数の信号伝送ケーブル４１それぞれから伝送されてくる各ディジタル信号を検査用信号として一定時間採取したら、その結果に基づいて検査部Ｒ２の状態診断を行う診断実行工程を行う（以下のステップＳＴ３〜ステップＳＴ７）。
【００４４】
この診断実行工程では、先ず、採取した複数の検査用信号のうち、少なくともひとつの検査用信号の出力レベルが継続的に基準範囲Ｄから外れた状態となっているかどうかを調べる（図１１に示すステップＳＴ３）。その結果、少なくともひとつの検査用信号の出力レベルが継続的に基準範囲Ｄから外れた状態となっていた場合には、撮像ヘッド４０に異常があると判断してその旨を結果出力部５０ｄ経由でディスプレイ装置６０に表示する（図１１に示すステップＳＴ４）。
【００４５】
一方、診断部５０ｅは、ステップＳＴ３において、全ての検査用信号の出力レベルが継続的に基準範囲Ｄから外れた状態となっていなかった場合には、次いで、少なくともひとつの検査用信号の出力レベルが基準範囲Ｄから一時的に外れた状態となっているかどうかを調べる（図１１に示すステップＳＴ５）。その結果、少なくともひとつの検査用信号の出力レベルが基準範囲Ｄから一時的に外れた状態となっていた場合には、その出力レベルが基準範囲Ｄから一時的に外れた状態となっているディジタル信号を出力した信号伝送ケーブル４１に異常があると判断して、その旨を結果出力部５０ｄ経由でディスプレイ装置６０に表示する（図１１に示すステップＳＴ６）。
【００４６】
一方、診断部５０ｅは、ステップＳＴ５において、いずれの検査用信号も出力レベルが基準範囲Ｄから一時的に外れた状態となっていなかった場合、すなわち、すべての検査用信号の出力レベルが継続的に基準範囲Ｄ内に収まっていた場合には、撮像ヘッド４０及び全ての信号伝送ケーブル４１は正常である（異常なし）と判断して、その旨を結果出力部５０ｄ経由でディスプレイ装置６０に表示する（図１１に示すステップＳＴ７）。
【００４７】
このようなディスプレイ装置６０を介して示される検査部Ｒ２の状態診断の結果に対し、部品実装システム１のオペレータは、ディスプレイ装置６０に撮像ヘッド４０に異常がある旨の表示がなされたときには、撮像ヘッド４０を正常なものと交換する作業を行い、ディスプレイ装置６０に信号伝送ケーブル４１に異常がある旨の表示がなされたときには、信号伝送ケーブル４１の全体を、若しくは異常が認められた信号伝送ケーブル４１を正常なものと交換する作業を行う。
【００４８】
このように本実施の形態における部品実装システム１及び部品実装システム１における状態診断方法では、撮像ヘッド４０の光電変換素子４０ａが光を受光していない状態で撮像ヘッド４０を移動させて信号伝送ケーブル４１から伝送されるディジタル信号を検査用信号として一定時間採取し、得られた結果に基づいて、撮像ヘッド４０が特定の位置を通過するときに検査用信号の出力レベルが予め定められた基準範囲Ｄから一時的に外れた状態を検知した場合に信号伝送ケーブル４１に異常があると判断するようになっており、検査用画像の取得とは無関係に任意の時間に状態診断を行うことができるので、検査部Ｒ２内における損傷等部位の発生を早期に発見することができ、損傷等部位の特定も容易である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
検査部内における損傷等部位の発生を早期に発見することができ、損傷等部位の特定も容易な部品実装システム及び部品実装システムにおける状態診断方法を提供する。
【符号の説明】
【００５０】
１ 部品実装システム
２ 基板
４ 部品
４０ 撮像ヘッド
４０ａ 光電変換素子
４０ｂ Ａ／Ｄ変換器
４１ 信号伝送ケーブル
４２ ケーブル保護案内部材
５０ｅ 診断部
Ｒ１ 部品装着部
Ｒ２ 検査部
Ｄ 基準範囲
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品を基板に装着する部品装着部と部品装着部により基板に装着された部品の基板への装着状態の検査を行う検査部とを備えた部品実装システム及びこの部品実装システムにおける状態診断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板に部品（電子部品）を実装して実装基板を生産する部品実装システムは、部品の基板への装着作業を行う部品装着部のほか、部品装着部により基板に装着された部品を撮像ヘッドにより撮像して検査用画像を生成し、その生成した検査用画像に基づいて部品の基板への装着状態の検査を行う検査部を備えている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
このような部品実装システムにおいて、検査部の撮像ヘッドには光電変換素子のほか光電変換素子が出力するアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器が備えられており、Ａ／Ｄ変換器によってＡ／Ｄ変換された信号は撮像ヘッドに繋がる信号伝送ケーブルによって制御装置の画像生成部に伝送される。ここで、信号伝送ケーブルは、撮像ヘッドの移動動作に追従して変形するケーブル保護案内部材内に収容されており、撮像ヘッドが移動すると信号伝送ケーブルはケーブル保護案内部材内で屈伸する。このため検査部では撮像ヘッド内の部品（例えば光電変換素子）だけでなくケーブル保護案内部材内の信号伝送ケーブルにも損傷や劣化（以下、損傷等と称する）が生じるおそれがあり、これにより画像データの信頼性が損なわれるケースが出てくる。このため従来、部品実装システムのオペレータは、撮像ヘッド内の部品や信号伝送ケーブルに生じた損傷等箇所をいち早く発見し、当該箇所の修理を行う必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−８７４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来、検査部のどこかの部位に損傷等が生じた場合であってこれにオペレータが気付くのは、得られた検査用画像が明らかに実際と異なるものとなっているときであり、このときには損傷等が生じている部位の損傷等の程度がかなり大きくなっている場合が多いことから、それまでに得られた検査用画像のデータの信頼性は極めて低く、既に行った検査が無駄になるおそれがあった。また、オペレータが得られた検査用画像に基づいて検査部のどこかの部位に損傷等が生じていると気付いたとしても、その損傷等部位が撮像ヘッド内の部品に生じているのか信号伝送ケーブルに生じているのかを迅速に特定することは困難であるという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、検査部内における損傷等部位の発生を早期に発見することができ、損傷等部位の特定も容易な部品実装システム及び部品実装システムにおける状態診断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】
【０００７】
請求項１に記載の部品実装システムは、部品を基板に装着する部品装着部と、部品装着部により基板に装着された部品を撮像ヘッドにより撮像して検査用画像を生成し、その生成した検査用画像に基づいて部品の基板への装着状態の検査を行う検査部とを備え、前記検査部は、撮像ヘッドに設けられた光電変換素子及び前記光電変換素子が出力するアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記撮像ヘッドの移動動作に追従して変形するケーブル保護案内部材内に収容されてＡ／Ｄ変換器から出力されるディジタル信号を伝送する信号伝送ケーブルとを有して成る部品実装システムであって、前記光電変換素子が光を受光していない状態で前記撮像ヘッドを移動させて前記信号伝送ケーブルから伝送されるディジタル信号を検査用信号として一定時間採取し、得られた結果に基づいて、前記撮像ヘッドが特定の位置を通過するときに前記検査用信号の出力レベルが予め定められた基準範囲から一時的に外れた状態を検知した場合に前記信号伝送ケーブルに異常があると判断する診断部を備えた。
【０００８】
請求項２に記載の部品実装システムは、請求項１に記載の部品実装システムであって、前記光電変換素子が光を受光していない状態で出力するアナログ信号は前記検査部が撮像ヘッドによる撮像を行っていない待機状態で出力する信号である。
【０００９】
請求項３に記載の部品実装システムにおける状態診断方法は、部品を基板に装着する部品装着部と、部品装着部により基板に装着された部品を撮像ヘッドにより撮像して検査用画像を生成し、その生成した検査用画像に基づいて部品の基板への装着状態の検査を行う検査部とを備え、前記検査部は、撮像ヘッドに設けられた光電変換素子及び前記光電変換素子が出力するアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記撮像ヘッドの移動動作に追従して変形するケーブル保護案内部材内に収容されてＡ／Ｄ変換器から出力されるディジタル信号を伝送する信号伝送ケーブルとを有して成る部品実装システムにおける状態診断方法であって、前記光電変換素子が光を受光していない状態で前記撮像ヘッドを移動させて前記信号伝送ケーブルから伝送されるディジタル信号を検査用信号として一定時間採取する工程と、前記検査用信号を一定時間採取して得られた結果に基づいて、前記撮像ヘッドが特定の位置を通過するときに前記検査用信号の出力レベルが予め定められた基準範囲から一時的に外れた状態を検知した場合に前記信号伝送ケーブルに異常があると判断する工程とを含む。
【００１０】
請求項４に記載の部品実装システムにおける状態診断方法は、請求項３に記載の部品実装システムにおける状態診断方法であって、前記光電変換素子が光を受光していない状態で出力するアナログ信号は前記検査部が撮像ヘッドによる撮像を行っていない待機状態で出力する信号である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、撮像ヘッドの光電変換素子が光を受光していない状態で撮像ヘッドを移動させて信号伝送ケーブルから伝送されるディジタル信号を検査用信号として一定時間採取し、得られた結果に基づいて、撮像ヘッドが特定の位置を通過するときに検査用信号の出力レベルが予め定められた基準範囲から一時的に外れた状態を検知した場合に信号伝送ケーブルに異常があると判断するようになっており、検査用画像の取得とは無関係に任意の時間に状態診断を行うことができるので、検査部内における損傷等部位の発生を早期に発見することができ、損傷等部位の特定も容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態における部品実装システムの平面図
【図２】本発明の一実施の形態における部品実装システムが備える第１の部品装着機の側面図
【図３】本発明の一実施の形態における部品実装システムが備える第２の部品装着機の側面図
【図４】本発明の一実施の形態における部品実装システムが備える検査部の構成を示すブロック図
【図５】本発明の一実施の形態における検査部が備えるケーブル保護案内部材を示す斜視図
【図６】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）本発明の一実施の形態における検査部が備えるケーブル保護案内部材の動きを示す図
【図７】本発明の一実施の形態における部品実装システムが備えるリフロー後検査機の側面図
【図８】本発明の一実施の形態における検査部の状態診断で得られた検査用信号の例を示す図
【図９】（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態における検査部の状態診断で得られた検査用信号の例を示す図
【図１０】本発明の一実施の形態における検査部の状態診断で得られた検査用信号の例を示す図
【図１１】本発明の一実施の形態における検査部の状態診断の実行手順を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１に示す本発明の一実施の形態における部品実装システム１は、基板２の搬送順に並んだスクリーン印刷機１１、第１の部品装着機１２、第２の部品装着機１３、リフロー装置１４及びリフロー後検査機１５を有して成る。
【００１４】
スクリーン印刷機１１は基板２の電極部３に半田を印刷し、第１の部品装着機１２はスクリーン印刷機１１から送られてきた基板２の電極部３上に部品（電子部品）４を装着する。第２の部品装着機１３は、第１の部品装着機１２から送られてきた基板２に部品４の装着を行うとともに、各部品４の基板２上での装着状態の検査を行う。リフロー装置１４は部品４の装着がなされた基板２を加熱して半田を溶かす半田リフローを行い、部品４を基板２の電極部３上に固定させる。リフロー後検査機１５は半田リフローが終了した基板２上での各部品４の装着状態の検査を行う。以下の説明では、スクリーン印刷機１１、第１の部品装着機１２、第２の部品装着機１３、リフロー装置１４及びリフロー後検査機１５について、基板２の搬送方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向と直交する水平面内方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とする。
【００１５】
図１において、スクリーン印刷機１１は基台２１上にＸ軸方向に延びた基板搬送コンベア２２を備え、基板搬送コンベア２２の上方には平板状のマスク２３とＸ軸方向に延びた箆上のスキージ２４を備える。マスク２３には基板２の電極部３の配置に応じた配置の開口部２３ａが設けられており、スキージ２４は図示しないスキージ移動機構によってＹ軸方向に移動される。
【００１６】
スクリーン印刷機１１によるスクリーン印刷作業では、先ず上流工程側（部品実装システム１の外部）から送られてきた基板２を基板搬送コンベア２２によって搬入してマスク２３の下方に位置決めした後、基板２を図示しないリフト装置によって上昇させてマスク２３に下方から接触させる。これにより基板２の電極部３とマスク２３の開口部２３ａとが合致した状態となったらマスク２３上に半田を供給し、マスク２３上でスキージ２４をＹ軸方向に摺動させる。このスキージ２４の摺動によって半田はマスク２３上で掻き寄せられ、マスク２３の開口部２３ａに押し込まれて基板２（電極部３）に転写される。半田が基板２に転写されたらリフト装置によって基板２を下降させてマスク２３から離間させ、基板搬送コンベア２２を作動させて基板２を下流工程側に搬出する。
【００１７】
図１及び図２において、第１の部品装着機１２は基台３１上にＸ軸方向に延びた基板搬送コンベア３２と、ＸＹロボットから成るヘッド移動機構３３を備えている。ヘッド移動機構３３は基台３１に固定されてＹ軸方向に延びたＹ軸テーブル３３ａと、Ｘ軸方向に延びるとともにＹ軸テーブル３３ａ上をＹ軸方向に移動自在な２つのＸ軸テーブル３３ｂと、各Ｘ軸テーブル３３ｂ上をＸ軸方向に移動自在な２つの移動ステージ３３ｃを備える。各移動ステージ３３ｃには下方に吸着口を向けた複数の吸着ノズル３４を備えた装着ヘッド３５が取り付けられており、ヘッド移動機構３３の作動（Ｙ軸テーブル３３ａに対するＸ軸テーブル３３ｂの移動とＸ軸テーブル３３ｂに対する移動ステージ３３ｃの移動の組み合わせ）により、２つの装着ヘッド３５をそれぞれＸＹ面内で移動させることができる。
【００１８】
基台３１のＹ軸方向に対向する２箇所にはテープフィーダ等の複数の部品供給装置３６が設けられており、各部品供給装置３６はそれぞれ所定の部品供給位置３６ａ（図２）に部品４を供給する。各装着ヘッド３５には撮像視野を下方に向けた基板カメラ３７が設けられており、基台３１上の基板搬送コンベア３２を挟む２箇所には撮像視野を上方に向けた部品カメラ３８が設けられている。
【００１９】
第１の部品装着機１２による基板２への部品４の装着作業では、先ず、上流工程側のスクリーン印刷機１１から送られてきた基板２を基板搬送コンベア３２によって搬入して位置決めする。基板２を位置決めしたらヘッド移動機構３３を作動させて一方の装着ヘッド３５を移動させ、その装着ヘッド３５に備えられた基板カメラ３７によって基板２上の対角位置に設けられ一対の基板マーク（図示せず）の撮像を行う。そして、基板カメラ３７の撮像によって得られた基板マークの位置から基板２の正規の位置からの位置ずれを算出する。
【００２０】
基板２の位置ずれを算出したら、ヘッド移動機構３３を作動させて２つの装着ヘッド３５をそれぞれ部品供給装置３６と基板２との間で行き来させ、吸着ノズル３４の吸着動作と吸着解除動作とによって各部品供給装置３６が供給する部品４を基板２の電極部３上に移載して装着させる。
【００２１】
吸着ノズル３４に吸着させた部品４を基板２に装着させるまでの間には部品４が部品カメラ３８の上方を通過するようにし、部品カメラ３８による部品４の撮像を行って吸着ノズル３４に対する部品４の位置ずれ（吸着ずれ）を検出する。そして、部品４の基板２への装着時には、検出した基板２の位置ずれと吸着ずれがキャンセルされるように吸着ノズル３４の位置補正を行う。基板２に対する部品４の装着が終了したら、基板搬送コンベア３２を作動させて基板２を下流工程側に搬出する。
【００２２】
図１及び図３において、第２の部品装着機１３は、上述した第１の部品装着機１２が備えるヘッド移動機構３３の一方の移動ステージ３３ｃから装着ヘッド３５を取り外してそこに撮像視野を下方に向けた撮像ヘッド４０を取り付けるとともに、その撮像ヘッド４０を取り付けた側の部品供給装置３６と部品カメラ３８を取り外した構成を有する。装着ヘッド３５による基板２への部品４の装着作業に関する構成と作業の内容については第１の部品装着機１２の場合と同様である。
【００２３】
撮像ヘッド４０はレーザーと受光素子とを用いた一種のセンサーとしての構造を有した撮像手段であり、図４に示すように、ＰＳＤ（ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｄｅｖｉｃｅ）やＰＤ（ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）等から成る複数の光電変換素子４０ａと、各光電変換素子４０ａが出力するアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４０ｂを備えている。撮像ヘッド４０は光電変換素子４０ａの数に応じた複数の信号伝送ケーブル４１を介して制御装置５０（図３も参照）に繋がっている。制御装置５０には画像生成部５０ａ、画像認識部５０ｂ、判定部５０ｃ及び結果出力部５０ｄが設けられており、結果出力部５０ｄにはディスプレイ装置６０が接続されている。
【００２４】
図５及び図６において、Ｘ軸テーブル３３ｂと移動ステージ３３ｃとの間には、Ｘ軸テーブル３３ｂに対する移動ステージ３３ｃの移動動作に追従して変形するケーブル保護案内部材４２が設けられており、複数の信号伝送ケーブル４１はこのケーブル保護案内部材４２内に収容されて保護及び案内がされるようになっている。撮像ヘッド４０がＸ軸テーブル３３ｂに対して移動すると、複数の信号伝送ケーブル４１はケーブル保護案内部材４２内で屈伸する。
【００２５】
撮像ヘッド４０が備える光電変換素子４０ａは、受光した光の強さに応じたアナログ信号（電圧信号）を出力する。撮像ヘッド４０のＸ軸テーブル３３ｂに沿ったＸ軸方向への移動と、Ｘ軸テーブル３３ｂのＹ軸テーブル３３ａに沿ったＹ軸方向移動との組み合わせによって撮像ヘッド４０は基板２に対するＸＹ面内方向への走査を行うことができ、これにより基板２全体の撮像を行うことができる。
【００２６】
Ａ／Ｄ変換器４０ｂは、光電変換素子４０ａが出力したアナログ信号をＡ／Ｄ変換して輝度値を表すディジタル信号を生成する。
【００２７】
制御装置５０の画像生成部５０ａは、撮像ヘッド４０から信号伝送ケーブル４１を介して送られてきたディジタル信号に基づいて検査用画像を生成し、制御装置５０の画像認識部５０ｂは、画像生成部５０ａが生成した検査用画像に基づいて画像認識を行う。これにより制御装置５０は、撮像ヘッド４０によって撮像した部品４の位置や形状等を把握することができる。
【００２８】
制御装置５０の判定部５０ｃは、画像認識部５０ｂにおいて認識した部品４の位置や形状等に基づいて、撮像ヘッド４０により撮像した部品４の基板２上での装着状態の検査（良否判定）を行う。
【００２９】
制御装置５０の結果出力部５０ｄは、判定部５０ｃにおいて基板２への装着状態が不良であると判定された部品４があった場合に、その部品４の基板２上での位置を特定してディスプレイ装置６０に表示する。これにより部品実装システム１のオペレータは、基板２への装着状態が不良となっている部品４を認識することができ、その基板２を生産ラインから取り外すなどの適切な処置をとることができる。
【００３０】
上記構成の第２の部品装着機１３は、第１の部品装着機１２による基板２の部品４の装着手順と同様の手順によって基板２への部品４の装着を行った後、撮像ヘッド４０を移動させて基板２上に装着されている部品４の撮像を行い、得られた検査用画像に基づいて部品４の基板２への装着状態の検査を行う。
【００３１】
図１において、リフロー装置１４は、基台７１上にＸ軸方向に延びた基板搬送コンベア７２とリフロー炉７３を備えている。基板搬送コンベア７２は上流工程側の第２の部品装着機１３から搬出された基板２を受け取って下流工程側のリフロー後検査機１５に搬送し、リフロー炉７３はその間に基板２を加熱して基板２上の半田を溶融させる。これにより基板２に装着された各部品４は基板２の電極部３上に固定される。
【００３２】
図１及び図７において、リフロー後検査機１５は、前述した第２の部品装着機１３が備えるヘッド移動機構３３から装着ヘッド３５を取り外すとともに、基台３１上から部品供給装置３６と部品カメラ３８を取り外した構成を有している。このためリフロー後検査機１５は第２の部品装着機１３と同様に基板２上での部品４の装着状態の検査を行う機能を備えており、リフロー装置１４によって半田リフローがなされた基板２を基板搬送コンベア３２によって搬入して基板２上での部品４の装着状態の検査を行う。
【００３３】
このように本実施の形態における部品実装システム１は、部品４を基板２に装着する部品装着部Ｒ１（図１）と、部品装着部により基板２に装着された部品４を撮像ヘッド４０により撮像して検査用画像を生成し、その生成した検査用画像に基づいて部品４の基板２への装着状態の検査を行う検査部Ｒ２（図１）を備えたものとなっている。部品装着部Ｒ１は第１の部品装着機１２と第２の部品装着機１３の一部（装着ヘッド３５を含む部分）がそれぞれ該当し、検査部Ｒ２は第２の部品装着機１３の一部（撮像ヘッド４０を含む部分）とリフロー後検査機１５がそれぞれ該当する。そして、各検査部Ｒ２には、撮像ヘッド４０又は信号伝送ケーブル４１に損傷や劣化等（損傷等）が発生した場合にこれを発見することができる状態診断機能が備えられており、以下にその説明を行う。
【００３４】
図４に示すように、各検査部Ｒ２の制御装置５０（第２の部品装着機１３が備える制御装置５０或いはリフロー後検査機１５が備える制御装置５０）には、信号伝送ケーブル４１を介して撮像ヘッド４０からの信号が入力される診断部５０ｅが備えられている。この制御装置５０の診断部５０ｅは、光電変換素子４０ａが光を受光していない状態（検査部Ｒ２が撮像ヘッド４０による撮像動作を行っていない待機状態）において、オペレータによる診断開始スイッチ５１の操作がなされたことを検知した場合には、ヘッド移動機構３３の作動制御を行って、撮像ヘッド４０を（撮像ヘッド４０が取り付けられた移動ステージ３３ｃを）Ｘ軸テーブル３３ｂに沿って最大ストロークＭＳ（図６）で数回往復移動させつつ、各光電変換素子４０ａが光を受光していない状態で出力する信号を検査用信号として一定時間採取する。
【００３５】
ここで、各光電変換素子４０ａが光を受光していない状態で出力する信号はアナログ信号（電圧値）であるが、このアナログ信号はＡ／Ｄ変換器４０ｂによってディジタル信号に変換されるので、制御装置５０の診断部５０ｅが信号伝送ケーブル４１を介して受け取る信号はディジタル信号となる。
【００３６】
撮像ヘッド４０の最大ストロークＭＳとは、図６に示すように、Ｘ軸テーブル３３ｂ上での撮像ヘッド４０の移動可能領域の一端側の端部がＡ、他端側がＢである場合に、撮像ヘッド４０を端部Ａから端部Ｂまで移動させるとき（図６（ａ）→図６（ｂ）→図６（ｃ）→図６（ｄ））、或いは撮像ヘッド４０を端部Ｂから端部Ａまで移動させるとき（図６（ｄ）→図６（ｃ）→図６（ｂ）→図６（ａ））の撮像ヘッド４０の移動ストロークをいい、撮像ヘッド４０を最大ストロークＭＳで往復移動させるとは、撮像ヘッド４０を端部Ａ→端部Ｂ→端部Ａ或いは端部Ｂ→端部Ａ→端部Ｂと移動させることをいう。
【００３７】
図８、図９（ａ），（ｂ），（ｃ）及び図１０は、撮像ヘッド４０を最大ストロークＭＳで４回往復移動させながらひとつの信号伝送ケーブル４１から取得した検査用信号の出力レベルの時間変化を示す例である。これらの図中に示す符号「Ａ」，「Ｂ」は撮像ヘッド４０の移動可能領域上の撮像ヘッド４０の位置を示しており、各図中、最大ストロークＭＳを１往復した分の採取データの範囲を符号Ｇで示している。
【００３８】
図８は検査用信号の出力レベルが基準範囲Ｄ内に継続的に収まっている場合の例である。ここで「基準範囲Ｄ」とは、撮像ヘッド４０と信号伝送ケーブル４１の双方に異常がない場合に出力されると予想されるディジタル信号の値を、ノイズの影響によるばらつきを考慮して予め定めたものであり、制御装置５０の記憶部５０ｆ（図４）に記憶されている。このように検査用信号の出力レベルが基準範囲Ｄ内に継続的に収まっている場合には、制御装置５０の診断部５０ｅは、撮像ヘッド４０及び全ての信号伝送ケーブル４１は正常であると判断する。
【００３９】
図９（ａ），（ｂ），（ｃ）は信号伝送ケーブル４１から伝送されてきた検査用信号の出力レベルが基準範囲Ｄから継続的に外れた状態となっている場合の例である。より詳細には、図９（ａ）は基準範囲Ｄに対して極端に大きな出力レベルの検査用信号が継続的に出力されていた場合の例、図９（ｂ）は基準範囲Ｄに対して極端に小さな出力レベルの検査用信号が継続的に出力されていた場合の例、図９（ｃ）は基準範囲Ｄに対して極端に大きな出力レベルの検査用信号と極端に小さな出力レベルの検査用信号が交互かつ継続的に出力されていた場合の例である。これらの場合には、明らかに光電変換素子４０ａの性能に問題があると考えられるので（稀にＡ／Ｄ変換器４０ｂに不具合が生じた場合もあり得る）、制御装置５０の診断部５０ｅは撮像ヘッド４０に異常があると判断する。
【００４０】
図１０は信号伝送ケーブル４１から伝送されてきた検査用信号の出力レベルが基準範囲Ｄから継続的に外れた状態とはなっていないが、撮像ヘッド４０が特定の位置を通過するときに検査用信号の出力レベルが基準範囲Ｄから一時的に外れることがある場合の例であり、この場合には、検査用信号の出力レベルが、撮像ヘッド４０のＸ軸テーブル３３ｂに沿った往復移動に対応して周期的かつ瞬間的に極端に大きく上昇する状態が認められる。
【００４１】
これは、ケーブル保護案内部材４２に収容された信号伝送ケーブル４１が、撮像ヘッド４０の移動動作に伴って所定の屈曲状態になったときに信号伝送が非正常になるケースであり、信号伝送ケーブル４１が一定の変形を繰り返すことによって信号伝送ケーブル４１の一部の箇所（例えば図６中に示す箇所Ｐ）が繰り返し屈伸して断線等を起こしているものと考えられる。このため制御装置５０の診断部５０ｅは、得られた検査用信号の出力レベルが、撮像ヘッド４０が特定の位置を通過するときに基準範囲Ｄから一時的に外れる状態となっているときには、その検査用信号を伝送した信号伝送ケーブル４１に異常があると判断する。
【００４２】
部品実装システム１の各検査部Ｒ２における状態診断（状態診断方法）では、検査部Ｒ２の制御装置５０の診断部５０ｅは先ず、オペレータによる診断開始スイッチ５１の操作がなされたことの検知を行う。オペレータは診断開始スイッチ５１の操作を基板生産作業の開始時や終了時のほか、検査用画像の取得とは無関係に任意のときに行うことができることから、診断部５０ｅは診断開始スイッチ５１の操作がなされたか否かの判断を常時行っており（図１１に示すステップＳＴ１）、オペレータによる診断開始スイッチ５１の操作がなされたことを検知した場合には、ヘッド移動機構３３の作動制御を行って撮像ヘッド４０をＸ軸テーブル３３ｂに沿って最大ストロークＭＳで数回往復移動させつつ、光電変換素子４０ａが光を受光していない状態で複数の信号伝送ケーブル４１それぞれから伝送されてくる各ディジタル信号を検査用信号として一定時間採取する（図１１に示すステップＳＴ２に示す検査用信号採取工程）。
【００４３】
制御装置５０の診断部５０ｅは、複数の信号伝送ケーブル４１それぞれから伝送されてくる各ディジタル信号を検査用信号として一定時間採取したら、その結果に基づいて検査部Ｒ２の状態診断を行う診断実行工程を行う（以下のステップＳＴ３〜ステップＳＴ７）。
【００４４】
この診断実行工程では、先ず、採取した複数の検査用信号のうち、少なくともひとつの検査用信号の出力レベルが継続的に基準範囲Ｄから外れた状態となっているかどうかを調べる（図１１に示すステップＳＴ３）。その結果、少なくともひとつの検査用信号の出力レベルが継続的に基準範囲Ｄから外れた状態となっていた場合には、撮像ヘッド４０に異常があると判断してその旨を結果出力部５０ｄ経由でディスプレイ装置６０に表示する（図１１に示すステップＳＴ４）。
【００４５】
一方、診断部５０ｅは、ステップＳＴ３において、全ての検査用信号の出力レベルが継続的に基準範囲Ｄから外れた状態となっていなかった場合には、次いで、少なくともひとつの検査用信号の出力レベルが基準範囲Ｄから一時的に外れた状態となっているかどうかを調べる（図１１に示すステップＳＴ５）。その結果、少なくともひとつの検査用信号の出力レベルが基準範囲Ｄから一時的に外れた状態となっていた場合には、その出力レベルが基準範囲Ｄから一時的に外れた状態となっているディジタル信号を出力した信号伝送ケーブル４１に異常があると判断して、その旨を結果出力部５０ｄ経由でディスプレイ装置６０に表示する（図１１に示すステップＳＴ６）。
【００４６】
一方、診断部５０ｅは、ステップＳＴ５において、いずれの検査用信号も出力レベルが基準範囲Ｄから一時的に外れた状態となっていなかった場合、すなわち、すべての検査用信号の出力レベルが継続的に基準範囲Ｄ内に収まっていた場合には、撮像ヘッド４０及び全ての信号伝送ケーブル４１は正常である（異常なし）と判断して、その旨を結果出力部５０ｄ経由でディスプレイ装置６０に表示する（図１１に示すステップＳＴ７）。
【００４７】
このようなディスプレイ装置６０を介して示される検査部Ｒ２の状態診断の結果に対し、部品実装システム１のオペレータは、ディスプレイ装置６０に撮像ヘッド４０に異常がある旨の表示がなされたときには、撮像ヘッド４０を正常なものと交換する作業を行い、ディスプレイ装置６０に信号伝送ケーブル４１に異常がある旨の表示がなされたときには、信号伝送ケーブル４１の全体を、若しくは異常が認められた信号伝送ケーブル４１を正常なものと交換する作業を行う。
【００４８】
このように本実施の形態における部品実装システム１及び部品実装システム１における状態診断方法では、撮像ヘッド４０の光電変換素子４０ａが光を受光していない状態で撮像ヘッド４０を移動させて信号伝送ケーブル４１から伝送されるディジタル信号を検査用信号として一定時間採取し、得られた結果に基づいて、撮像ヘッド４０が特定の位置を通過するときに検査用信号の出力レベルが予め定められた基準範囲Ｄから一時的に外れた状態を検知した場合に信号伝送ケーブル４１に異常があると判断するようになっており、検査用画像の取得とは無関係に任意の時間に状態診断を行うことができるので、検査部Ｒ２内における損傷等部位の発生を早期に発見することができ、損傷等部位の特定も容易である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
検査部内における損傷等部位の発生を早期に発見することができ、損傷等部位の特定も容易な部品実装システム及び部品実装システムにおける状態診断方法を提供する。
【符号の説明】
【００５０】
１ 部品実装システム
２ 基板
４ 部品
４０ 撮像ヘッド
４０ａ 光電変換素子
４０ｂ Ａ／Ｄ変換器
４１ 信号伝送ケーブル
４２ ケーブル保護案内部材
５０ｅ 診断部
Ｒ１ 部品装着部
Ｒ２ 検査部
Ｄ 基準範囲
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を基板に装着する部品装着部と、部品装着部により基板に装着された部品を撮像ヘッドにより撮像して検査用画像を生成し、その生成した検査用画像に基づいて部品の基板への装着状態の検査を行う検査部とを備え、前記検査部は、撮像ヘッドに設けられた光電変換素子及び前記光電変換素子が出力するアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記撮像ヘッドの移動動作に追従して変形するケーブル保護案内部材内に収容されてＡ／Ｄ変換器から出力されるディジタル信号を伝送する信号伝送ケーブルとを有して成る部品実装システムであって、
前記光電変換素子が光を受光していない状態で前記撮像ヘッドを移動させて前記信号伝送ケーブルから伝送されるディジタル信号を検査用信号として一定時間採取し、得られた結果に基づいて、前記撮像ヘッドが特定の位置を通過するときに前記検査用信号の出力レベルが予め定められた基準範囲から一時的に外れた状態を検知した場合に前記信号伝送ケーブルに異常があると判断する診断部を備えたことを特徴とする部品実装システム。
【請求項２】
前記光電変換素子が光を受光していない状態で出力するアナログ信号は前記検査部が撮像ヘッドによる撮像を行っていない待機状態で出力する信号であることを特徴とする請求項１に記載の部品実装システム。
【請求項３】
部品を基板に装着する部品装着部と、部品装着部により基板に装着された部品を撮像ヘッドにより撮像して検査用画像を生成し、その生成した検査用画像に基づいて部品の基板への装着状態の検査を行う検査部とを備え、前記検査部は、撮像ヘッドに設けられた光電変換素子及び前記光電変換素子が出力するアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記撮像ヘッドの移動動作に追従して変形するケーブル保護案内部材内に収容されてＡ／Ｄ変換器から出力されるディジタル信号を伝送する信号伝送ケーブルとを有して成る部品実装システムにおける状態診断方法であって、
前記光電変換素子が光を受光していない状態で前記撮像ヘッドを移動させて前記信号伝送ケーブルから伝送されるディジタル信号を検査用信号として一定時間採取する工程と、
前記検査用信号を一定時間採取して得られた結果に基づいて、前記撮像ヘッドが特定の位置を通過するときに前記検査用信号の出力レベルが予め定められた基準範囲から一時的に外れた状態を検知した場合に前記信号伝送ケーブルに異常があると判断する工程とを含むことを特徴とする部品実装システムにおける状態診断方法。
【請求項４】
前記光電変換素子が光を受光していない状態で出力するアナログ信号は前記検査部が撮像ヘッドによる撮像を行っていない待機状態で出力する信号であることを特徴とする請求項３に記載の部品実装システムにおける状態診断方法。
【請求項１】
部品を基板に装着する部品装着部と、部品装着部により基板に装着された部品を撮像ヘッドにより撮像して検査用画像を生成し、その生成した検査用画像に基づいて部品の基板への装着状態の検査を行う検査部とを備え、前記検査部は、撮像ヘッドに設けられた光電変換素子及び前記光電変換素子が出力するアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記撮像ヘッドの移動動作に追従して変形するケーブル保護案内部材内に収容されてＡ／Ｄ変換器から出力されるディジタル信号を伝送する信号伝送ケーブルとを有して成る部品実装システムであって、
前記光電変換素子が光を受光していない状態で前記撮像ヘッドを移動させて前記信号伝送ケーブルから伝送されるディジタル信号を検査用信号として一定時間採取し、得られた結果に基づいて、前記撮像ヘッドが特定の位置を通過するときに前記検査用信号の出力レベルが予め定められた基準範囲から一時的に外れた状態を検知した場合に前記信号伝送ケーブルに異常があると判断する診断部を備えたことを特徴とする部品実装システム。
【請求項２】
前記光電変換素子が光を受光していない状態で出力するアナログ信号は前記検査部が撮像ヘッドによる撮像を行っていない待機状態で出力する信号であることを特徴とする請求項１に記載の部品実装システム。
【請求項３】
部品を基板に装着する部品装着部と、部品装着部により基板に装着された部品を撮像ヘッドにより撮像して検査用画像を生成し、その生成した検査用画像に基づいて部品の基板への装着状態の検査を行う検査部とを備え、前記検査部は、撮像ヘッドに設けられた光電変換素子及び前記光電変換素子が出力するアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記撮像ヘッドの移動動作に追従して変形するケーブル保護案内部材内に収容されてＡ／Ｄ変換器から出力されるディジタル信号を伝送する信号伝送ケーブルとを有して成る部品実装システムにおける状態診断方法であって、
前記光電変換素子が光を受光していない状態で前記撮像ヘッドを移動させて前記信号伝送ケーブルから伝送されるディジタル信号を検査用信号として一定時間採取する工程と、
前記検査用信号を一定時間採取して得られた結果に基づいて、前記撮像ヘッドが特定の位置を通過するときに前記検査用信号の出力レベルが予め定められた基準範囲から一時的に外れた状態を検知した場合に前記信号伝送ケーブルに異常があると判断する工程とを含むことを特徴とする部品実装システムにおける状態診断方法。
【請求項４】
前記光電変換素子が光を受光していない状態で出力するアナログ信号は前記検査部が撮像ヘッドによる撮像を行っていない待機状態で出力する信号であることを特徴とする請求項３に記載の部品実装システムにおける状態診断方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−６２４０４（Ｐ２０１３−６２４０４Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２００４８４（Ｐ２０１１−２００４８４）
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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