JP2000353900A - 電子部品の実装方法および位置認識用の標体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度で搭載点の位置を検出でき、高能率の
キャリブレーション作業が行える電子部品の実装方法お
よび位置認識用の標体を提供することを目的とする。 【解決手段】 電子部品を吸着ノズルによってピックア
ップして基板に搭載する電子部品の実装方法において、
制御データ上の搭載位置と搭載ヘッドによる実際の搭載
点との位置ずれ量を電子部品実装装置が備えた画像認識
手段によって検出するためのキャリブレーション作業に
ターゲット部品１０を用いる。吸着ノズル７ａに吸着さ
せたターゲット部品１０を基板上に搭載し、このターゲ
ット部品１０を画像認識手段によって認識することによ
り位置ずれを検出する。これにより、搭載点を高精度で
確実に認識することができ、位置ずれ検出を効率よく行
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品を基板に
実装する電子部品の実装方法および位置認識用の標体に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子部品の実装装置では、電子部品供給
部から電子部品をピックアップした搭載ヘッドを実装対
象の基板上まで移動させて搭載を行う。電子部品の実装
装置は一般に基板認識用のカメラを備えており、このカ
メラによって基板を撮像することにより基板の位置を検
出し、位置検出結果に基づいて電子部品実装時の位置合
わせが行われる。すなわち、実装時の位置合わせはカメ
ラの光学座標系を基準として行われる。

【０００３】ところが、この基板認識用のカメラの光学
系座標と搭載ヘッドによる実際の搭載点とは必ずしも制
御データ上で示される相対的位置関係にあるとは限ら
ず、種々の要因により位置ずれを生じる。例えば搭載ヘ
ッドが基板認識用のカメラと同一移動手段によって一体
的に移動するような場合にあっても、機械的取り付け誤
差や、搭載ヘッドの上下動に起因する誤差などによって
制御データ上での搭載位置と実際の搭載点とは一致しな
い。このため、実装装置の立ち上げ時、搭載ヘッドやカ
メラ取り付け部分の分解・再装着時などには、この位置
ずれ量を実際に測定して位置ずれ補正値を求めるキャリ
ブレーション作業を行う必要がある。

【０００４】このキャリブレーションでは、搭載ヘッド
によって実際に搭載動作を行わせ、この搭載点をカメラ
で認識することにより、制御データ上の位置と実際の搭
載点との位置ずれを検出することが行われる。従来この
搭載点を検出する方法として、搭載ヘッドのノズルによ
って基板などの測定平面上に打痕を印加し、この打痕を
カメラで検出する方法などが用いられていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法ではカメラによって打痕を明瞭に認識することが難し
く、作業者が撮像画面上で打痕の位置を観察しながらそ
の位置をティーチしなければならなかった。このため、
位置検出精度が確保されないとともに作業効率が非常に
低いという問題点があった。

【０００６】そこで本発明は、高精度で搭載点の位置を
検出でき、高能率のキャリブレーション作業が行える電
子部品の実装方法および位置認識用の標体を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の電子部品
の実装方法は、電子部品を搭載ヘッドの吸着ノズルによ
ってピックアップして基板に搭載する電子部品の実装方
法であって、制御データ上の搭載位置と前記搭載ヘッド
による実際の搭載点との位置ずれ量を電子部品実装装置
が備えた画像認識手段によって検出する位置ずれ検出工
程と、前記位置ずれ量を補正して電子部品を基板に実装
する工程とを含み、前記位置ずれ検出工程において、前
記吸着ノズルに吸着させた位置認識用の標体を測定平面
上に搭載し、この標体を前記画像認識手段によって認識
することにより前記位置ずれを検出するようにした。

【０００８】請求項２記載の電子部品の実装方法は、請
求項１記載の電子部品の実装方法であって、前記標体と
して、回転対称の形状を有する標体を用いるようにし
た。

【０００９】請求項３記載の電子部品の実装方法は、請
求項１記載の電子部品の実装方法であって、前記位置ず
れ検出工程において、前記吸着ノズルに吸着された状態
の前記標体を下方から認識する工程を含むようにした。

【００１０】請求項４記載の位置認識用の標体は、電子
部品実装装置において制御データ上の搭載位置と前記搭
載ヘッドによる実際の搭載点との位置ずれ量を電子部品
実装装置が備えた画像認識手段によって検出する位置ず
れ検出に使用される位置認識用の標体であって、測定平
面に当接する平らな底面と、搭載ヘッドの吸着ノズルの
下端部に当接して吸着される吸着面とを備え、前記搭載
ヘッドによって測定平面上に搭載された状態の標体の中
心位置は前記画像認識手段で認識することにより検出可
能である。

【００１１】請求項５記載の位置認識用の標体は、請求
項４記載の位置認識用の標体であって、前記吸着面は、
回転対称形状の曲面を有する。

【００１２】各請求項記載の発明によれば、制御データ
上の搭載位置と搭載ヘッドによる実際の搭載点との位置
ずれ量を電子部品実装装置が備えた画像認識手段によっ
て検出する位置ずれ検出工程において、搭載ヘッドの吸
着ノズルに吸着させた位置認識用の標体を測定平面上に
搭載し、この標体を前記画像認識手段によって認識する
ことにより、高精度で効率よく位置ずれを検出すること
ができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子
部品実装装置の平面図、図２は同電子部品実装装置の搭
載ヘッドの正面図、図３（ａ）は同電子部品実装装置の
吸着ノズルの部分拡大図、図３（ｂ）は同位置認識用タ
ーゲット部品の画像図、図４は同電子部品実装方法にお
ける位置ずれ検出のフロー図、図５（ａ），（ｂ），
（ｃ）は同位置認識用のターゲット部品の装着動作の説
明図、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）は同電子部品実装方
法における位置ずれ検出の説明図である。

【００１４】まず図１を参照して電子部品実装装置の構
造を説明する。図１において、基台１上には搬送路２が
設けられており、搬送路２は前工程より搬入される基板
３を搬送し電子部品実装位置に位置決めする。搬送路２
の側方には移動テーブル４が配設されている。移動テー
ブル４はＹテーブル５とＸテーブル６とを組合せて構成
されており、Ｘテーブル６には移動プレート６ａを介し
て搭載ヘッド７が装着されている。移動テーブル４を駆
動することにより、搭載ヘッド７は水平移動し、図外の
電子部品供給部から電子部品をピックアップし基板３上
に搭載して実装する。

【００１５】移動プレート６ａには第１のカメラ８が装
着されており、第１のカメラ８は搭載ヘッド７と一体的
に移動する。移動テーブル４を駆動して第１のカメラ８
を基板３上に移動させ、基板３の各対角位置に設けられ
た認識マーク３ａを第１のカメラ８によって撮像するこ
とにより、基板３の位置が認識される。そしてこの位置
認識結果に基づいて基板３の位置ずれが検出され、電子
部品の搭載時にはこの位置ずれを補正して移動テーブル
４を駆動する。

【００１６】搭載ヘッド７の移動経路の下方には第２の
カメラ９が配設されている。図２に示すように、第２の
カメラ９は電子部品認識用のカメラであり、搭載ヘッド
７の吸着ノズル７ａに保持された状態の電子部品Ｐを撮
像し位置を検出する。これにより、電子部品Ｐが吸着ノ
ズル７ａに吸着された状態での位置ずれを検出すること
ができる。この電子部品の位置ずれは基板の位置ずれと
ともに電子部品の搭載時に補正される。

【００１７】次に電子部品実装装置のキャリブレーショ
ン作業について説明する。このキャリブレーション作業
は、電子部品実装装置の立ち上げ時や、第１のカメラ８
や搭載ヘッド７の再装着を伴う段取り替え作業後など、
第１のカメラ８の光学座標系と搭載ヘッド７による搭載
点との相対的位置関係を検出する必要がある場合に行わ
れるものである。

【００１８】このキャリブレーション作業は、搭載ヘッ
ド７に実際の搭載動作を行わせ、この搭載点を第１のカ
メラ８によって撮像して搭載点の位置を認識するもので
ある。本実施の形態では、この搭載点の位置認識用に図
３に示すようなターゲット部品を用い、測定平面として
の基板３上にこのターゲット部品１０を搭載する。図３
（ａ）に示すように、吸着ノズル７ａの下端部には位置
認識用の標体であるターゲット部品１０が吸着により保
持されている。

【００１９】ここで、ターゲット部品１０は半球状の小
型部品であり、吸着ノズル７ａの下端部に当接して吸着
される吸着面としての曲面１０ａを備えている。また、
ターゲット部材１０の底面１０ｂは平面状となってお
り、後述するように吸着ノズル７ａによって平面上に載
置されることにより、ターゲット部品１０の中心線ＣＬ
が吸着ノズル７ａの軸線と一致するセルフアライメント
作用が得られるようになっている。

【００２０】ターゲット部品１０はアルミなど光沢を有
する材質で製作されている。図３（ｂ）の画像図に示す
ように、ターゲット部品１０を上方から撮像したときの
ターゲット部品の画像１０’には中心位置周辺に光沢部
１０’ｃが現れる。この光沢部１０’ｃを認識すること
により、ターゲット部品１０の中心位置を検出すること
ができる。これにより、制御データ上での搭載位置と実
際の搭載点との相対的位置関係を画像認識手段である第
１のカメラ８によって認識して検出することができる。
ターゲット部品１０の設計に際しては、この位置認識が
正しく行えるよう、材質・形状が設定される。

【００２１】なお、ターゲット部品１０の形状として
は、吸着ノズル７ａの下端部に沿ってならう曲面形状の
吸着面を有するものであれば、半球形状以外にも円錐形
状や、紡錘体などの回転対称形状のものを用いることが
できる。さらに本実施の形態では、ターゲット部品１０
として光沢を有する材質を用いているが、光沢のない材
質を用いることもできる。例えば、基板側を明るく照明
した条件で光沢のないターゲット部品を撮像し、ターゲ
ット部品の外形を認識したり、あるいは基板側から光を
照射し（バックライト等）、ターゲット部品をシルエッ
トとして認識するようにしてもよい。

【００２２】以下、各図を参照しながら図４のフローに
沿って位置ずれ検出について説明する。まず、図５
（ａ）に示すように、ターゲット部品１０を手指やツー
ルなどを用いて把持し、吸着面を搭載ヘッド７の吸着ノ
ズル７ａの下端部に吸着させる（ＳＴ１）。このとき、
ターゲット部品１０の姿勢が傾いていても構わない。次
に搭載ヘッド７を下降させ、基板３上にターゲット部品
１０を一旦置く（ＳＴ２）。この下降動作時においてタ
ーゲット部品１０の底面が基板３に着地する際に吸着面
がノズル７ａの下端部に沿ってならうため、着地完了時
にはターゲット部品１０は基板３上に正しい姿勢で置か
れる。

【００２３】この後吸着ノズル７ａによりターゲット部
品１０を再び吸着して吸着ノズル７ａを上昇させる（Ｓ
Ｔ３）。これにより、図５（ｃ）に示すようにターゲッ
ト部品１０は吸着ノズル７ａの下端部に正しい姿勢で保
持される。この状態では、ターゲット部品１０の中心線
ＣＬは吸着ノズル７ａの軸線と一致している。

【００２４】次いで搭載ヘッド７を電子部品認識用の第
２のカメラ９の上方に移動させ、図６（ａ）で示すよう
に、吸着された状態のターゲット部品１０を第２のカメ
ラ９により下方から撮像して位置を認識する（ＳＴ
４）。これによりターゲット部品１０の位置が認識さ
れ、位置ずれ量Ｄ１が検出される。この第２のカメラ９
によるターゲット部品の認識は、第１のカメラ８の光学
座標系と搭載ヘッド７の実際の搭載点との相対的位置関
係を求めるために必須の計測要件ではないが、この第２
のカメラ９によるターゲット部品１０の位置認識を行う
ことにより、以下の効果を得ることができる。

【００２５】すなわち、第２のカメラ９による位置検出
結果から、搭載ヘッド７の吸着ノズル７ａが上昇位置に
あるときのターゲット部品１０の位置を求めることがで
きるため、後述の第１のカメラ８による吸着ノズル下降
時の位置ずれ量検出結果とこの上昇時の位置ずれ検出結
果とをつき合わせることにより、搭載ヘッド７の昇降動
作に起因する位置ずれ量を特定することができ、位置ず
れの発生状況をより明確に把握できるという利点があ
る。

【００２６】次いで、搭載ヘッド７を位置ずれ計測点ま
で移動させ、図６（ｂ）で示すように吸着ノズル７ａを
下降させてターゲット部品１０を基板３上に置く（ＳＴ
５）。そしてこの状態で基板認識用の第１のカメラ８に
よりターゲット部品１０を上方から撮像し、ターゲット
部品１０の位置を認識する（ＳＴ６）。これにより、第
１のカメラ８の光学座標系における搭載ヘッド７の実際
の搭載点の位置が検出され、制御データ上の搭載位置と
搭載ヘッド７の実際の搭載点との位置ずれ量Ｄ２が求め
られる（ＳＴ７）。

【００２７】この実際の搭載位置の検出において、ター
ゲット部品１０はカメラによる位置認識が正しく行える
ような材質、形状となっているため、搭載位置の検出を
高精度、高効率で行うことができる。求められた位置ず
れ量は、実装時の補正量として記憶される（ＳＴ８）。
そして、実際の電子部品の搭載時にはこの補正量を加味
して搭載ヘッド７を移動させる移動テーブル４の駆動軸
が制御され、電子部品は搭載ヘッド７により基板３上の
正しい位置に実装される。

【００２８】なお、本実施の形態では、第１のカメラ８
が搭載ヘッド７と一体的に移動する例について説明して
いるが、第１のカメラ８を搭載ヘッド７の移動テーブル
とは別個に設けられた移動手段で移動する場合であって
もよい。この場合には搭載エリアの各位置にて、第１の
カメラの光学座標系おける搭載ヘッド８の実際の搭載点
を求める必要があるが、このような場合においても、本
実施の形態に示すターゲット部品を用いることにより、
高精度で効率のよいキャリブレーション作業を行うこと
ができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、制御データ上の搭載位
置と搭載ヘッドによる搭載点との位置ずれ量を電子部品
実装装置が備えた画像認識手段によって検出する位置ず
れ検出工程において、搭載ヘッドの吸着ノズルに吸着さ
せた位置認識用の標体を測定平面上に搭載し、この標体
を画像認識手段によって認識するようにしたので、搭載
点の位置を確実に認識することができ、高精度で効率よ
く位置ずれを検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平
面図

【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の搭
載ヘッドの正面図

【図３】（ａ）本発明の一実施の形態の電子部品実装装
置の吸着ノズルの部分拡大図 （ｂ）本発明の一実施の形態の位置認識用ターゲット部
品の画像図

【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法にお
ける位置ずれ検出のフロー図

【図５】本発明の一実施の形態の位置認識用のターゲッ
ト部品の装着動作の説明図

【図６】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法にお
ける位置ずれ検出の説明図

【符号の説明】

３ 基板 ４ 移動テーブル ７ 搭載ヘッド ７ａ 吸着ノズル ８ 第１のカメラ ９ 第２のカメラ １０ ターゲット部品

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子部品を搭載ヘッドの吸着ノズルによっ
   てピックアップして基板に搭載する電子部品の実装方法
   であって、制御データ上の搭載位置と前記搭載ヘッドに
   よる実際の搭載点との位置ずれ量を電子部品実装装置が
   備えた画像認識手段によって検出する位置ずれ検出工程
   と、前記位置ずれ量を補正して電子部品を基板に実装す
   る工程とを含み、前記位置ずれ検出工程において、前記
   吸着ノズルに吸着させた位置認識用の標体を測定平面上
   に搭載し、この標体を前記画像認識手段によって認識す
   ることにより前記位置ずれを検出することを特徴とする
   電子部品の実装方法。
2. 【請求項２】前記標体として、回転対称の形状を有する
   標体を用いることを特徴とする請求項１記載の電子部品
   の実装方法。
3. 【請求項３】前記位置ずれ検出工程において、前記吸着
   ノズルに吸着された状態の前記標体を下方から認識する
   工程を含むことを特徴とする請求項１記載の電子部品の
   実装方法。
4. 【請求項４】電子部品実装装置において制御データ上の
   搭載位置と前記搭載ヘッドによる実際の搭載点との位置
   ずれ量を電子部品実装装置が備えた画像認識手段によっ
   て検出する位置ずれ検出に使用される位置認識用の標体
   であって、測定平面に当接する平らな底面と、搭載ヘッ
   ドの吸着ノズルの下端部に当接して吸着される吸着面と
   を備え、前記搭載ヘッドによって測定平面上に搭載され
   た状態の標体の中心位置は前記画像認識手段で認識する
   ことにより検出可能であることを特徴とする位置認識用
   の標体。
5. 【請求項５】前記吸着面は、回転対称形状の曲面を有す
   ることを特徴とする請求項４記際の位置認識用の標体。