JP2003031995A

JP2003031995A - 部品実装装置のキャリブレーション方法およびキヤリブレーション治具

Info

Publication number: JP2003031995A
Application number: JP2001218782A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Ono; 勝彦大野; Fumiyoshi Nishikatsu; 文芳西勝
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-07-18
Filing date: 2001-07-18
Publication date: 2003-01-31
Anticipated expiration: 2021-07-18
Also published as: JP4665354B2

Abstract

(57)【要約】【課題】キャリブレーション用ワークを用いることなく
しかも高精度なキャリブレーションが可能な方法を提供
する。【解決手段】ＱＦＰ形状のパターン７１を有するキャリ
ブレーション治具６５を回路基板１５上に置き、このキ
ャリブレーション治具６５の回路基板１５の位置をマウ
ントヘッド１９に取付けられているワーク認識カメラ４
２によって検出した後に、上記キャリブレーション治具
６５を吸着ノズル２０によって吸着し、吸着位置検出用
の別の部品認識カメラ６２によって吸着位置の検出を行
なうようにしたキャリブレーション方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は部品実装装置のキャ
リブレーション方法およびキャリブレーション治具に係
り、とくに電子部品を回路基板上に実装する電子部品実
装装置に適用して好適なキャリブレーション方法および
キャリブレーション治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子回路は絶縁材料から成る回路基板上
に形成される。すなわち回路基板上に接合された銅箔を
エッチングして所定の配線パターンを形成するととも
に、その上に部品を実装し、部品の電極を配線パターン
の接続ランドに半田付けし、これによって電子部品が互
いに接続されて所定の電子回路が形成される。

【０００３】このような回路基板上における部品の実装
のために、電子部品実装装置が用いられる。実装装置は
マウントヘッドを備え、このマウントヘッドの先端部に
取付けられている吸着ノズルによって部品をパーツカセ
ットから取出し、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向
の運動の組合わせによって回路基板上の所定の位置にマ
ウントするものである。

【０００４】上記マウントヘッドの吸着ノズルによって
部品が吸着保持されるときに、吸着ノズルの中心に対し
て部品の中心が常に一致するように吸着されるとは限ら
ず、このために部品認識カメラによって部品の認識を行
ない、吸着ノズルによる部品の吸着位置のずれを検出
し、この検出に応じてＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびθ軸
方向にそれぞれ補正を加えて回路基板上にマウントして
いる。従って上記のような補正のために、部品認識カメ
ラを予め正しくキャリブレーションしておく必要があ
る。部品認識カメラのキャリブレーションが正しく行な
われない場合には、部品認識カメラによる画像認識それ
自体が狂った状態で行なわれるために、回路基板上に実
装する部品の実装位置に誤差を生ずる。

【０００５】特開平５−１０７４６号公報には、回路基
板上に装着すべき部品を所定の取出し位置に送込む部品
供給装置と、取出し位置にある部品を吸着する部品吸着
装置と、該部品吸着装置に吸着された部品を計測する計
測装置と、部品吸着位置を回路基板上に移動させ、吸着
部品を回路基板上の搭載位置に搭載する部品位置決め装
置とを備えた表面実装機において、基準となる基板およ
び部品を用いてキャリブレーションを行なう。ここで基
板座標のキャリブレーションでは、部品吸着位置を基準
基板上で位置のわかっている基準部品の上に移動させて
基準部品を吸着し、その位置を計測する。この結果から
部品位置決め装置の座標系における基準部品の位置を計
算する。これを適宜の個数の基準部品について行なうこ
とにより、部品位置決め装置の座標系と基板の座標系と
の関係を求める。

【０００６】また特開平１１−２７４７９４号公報に
は、部品搭載位置表示用の模様が付されたダミー基板
と、ガラス板等で部品の形状に対応する形状に形成され
たダミー基板とを用いる。そしてダミー基板を実装機本
体の基板設置位置に配置した状態で、ヘッドユニットに
より吸着したダミー部品をダミー基板に搭載し、この搭
載状態でダミー基板の模様に対するダミー部品の位置ず
れを調べることにより、部品搭載状態を検査する。上記
ダミー基板の模様の周辺部とダミー部品の周辺とには目
盛を付しておき、上記の検査のときにダミー部品の位置
ずれ量を計測する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】特開平５−１０７４６
号公報に開示されているキャリブレーション方法は、特
定の治具基板を製作し、既知の位置に堀込みを入れて治
具チップを置き、そこからノズルで吸上げることにより
キャリブレーションを行なうものである。この場合に堀
込みと治具チップのクリアランス以上にはキャリブレー
ション精度が望めないという欠点がある。また特定の治
具基板を製作する必要があり、煩雑である。

【０００８】特開平１１−２７４７９４号公報に開示さ
れている治具部品は、ガラス板等の透明な板に印刷によ
って画像認識用のパターンを作ったものである。この場
合にガラス等の材料で鏡面反射が画像認識の妨げにな
り、キャリブレーション精度の低下を招いたり、専用の
治具基板が必要になる問題があった。

【０００９】また従来の部品実装装置のキャリブレーシ
ョンによれば、治具部品をそのままノズルで吸着してキ
ャリブレーションを行なうだけであって、この場合には
上記の配置誤差のみでなく、治具部品の精度誤差がその
ままキャリブレーションに反映されて精度低下を招く問
題があった。

【００１０】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、キャリブレーション用のワークが不要
であるとともに、高精度のキャリブレーション精度を確
保することが可能な部品実装装置のキャリブレーション
方法およびキャリブレーション治具を提供することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】キャリブレーション方法
に関する主要な発明は、保持手段によって部品を保持す
るとともに、保持された部品の保持位置を部品認識カメ
ラによって認識し、基準位置に対する部品の保持位置の
ずれ量を計算し、計算によって求められたずれ量だけ部
品を保持する前記保持手段の移動目標位置に補正を加え
ることによって部品をワーク上の所定の位置に実装する
ようにした部品実装装置において、ワーク上の任意の位
置に置かれたキャリブレーション治具の位置を前記保持
手段と一緒に移動するワーク認識カメラによって認識
し、次いで前記保持手段を前記キャリブレーション治具
上に移動して該キャリブレーション治具を保持し、前記
キャリブレーション治具の保持位置を前記部品認識カメ
ラによって認識し、前記部品認識カメラによる画像の基
準位置と前記ワーク上の位置との合わせ込みを行なうこ
とを特徴とする部品実装装置のキャリブレーション方法
に関するものである。

【００１２】ここで部品が電子部品であるとともに、ワ
ークが回路基板であって、電子部品を回路基板上の所定
の位置に実装するものであってよい。また保持手段が吸
着ノズルであって、部品が吸着によって保持されること
が好ましい。またキャリブレーションの動作を複数回行
なうとともに、平均化することが好適である。また保持
手段に対するキャリブレーション治具の向きを変えなが
ら複数回行なって平均化することがより好ましい。

【００１３】キャリブレーション治具に関する主要な発
明は、板状体から成り、開口によって所定のパターンが
形成され、該パターンが部品認識カメラによって画像認
識されることを特徴とするキャリブレーション治具に関
するものである。

【００１４】ここでパターンが半導体素子のリードの形
状とほぼ同一であってよい。また中心に対してほぼ対称
に一対の基準マークが形成され、該基準マークがワーク
認識カメラによって認識されることが好ましい。また表
面が少なくとも一部の光を反射する第１の板状体と、黒
色に表面処理された第２の板状体とを具備し、前記第１
の板状体と前記第２の板状体とにそれぞれ開口が形成さ
れ、前記第１の板状体と前記第２の板状体とを重合わせ
たときに開口の重合う部分によって所定のパターンが形
成され、前記第１の板状体側がワーク認識カメラで認識
されるとともに、前記第２の板状体側が部品認識カメラ
で認識されるようにすることが好ましい。また第１の板
状体に貫通孔から成る一対の基準マークが形成されると
ともに、該基準マークを構成する貫通孔が第２の板状体
によって閉塞されて部品認識カメラで認識されないよう
にすることが好ましい。

【００１５】本願に含まれる発明の好ましい態様は、電
子回路を形成するための電子部品をマウントヘッドのノ
ズルで吸着し、吸着された電子部品を部品認識カメラで
撮像し、画像処理よりその部品の吸着位置を認識し、画
像上の基準位置に対する吸着ずれ量を計算し、そのずれ
量分だけノズルの移動目標位置に補正を加えることによ
り電子部品をプリント基板の所定の位置に装着する電子
部品装着装置において、プリント基板上の任意の位置に
置かれた治具部品の位置をノズルと一緒に移動するヘッ
ド部に取付けられたカメラを用いて位置検出し、その後
ノズルを治具部品の上に移動して吸着し、治具部品の吸
着位置を吸着位置検出用カメラを用いて検出することに
より、部品カメラ上の基準位置とプリント基板上の位置
との合わせ込みを行なうようにしたキャリブレーション
方法に関するものである。ここで上記のキャリブレーシ
ョンを治具部品の向きを変えながら複数回行ない、平均
化することにより部品治具の加工精度の誤差をキャンセ
ルすることができる。従ってこのようなキャリブレーシ
ョン方法がより好適である。

【００１６】上記キャリブレーションで用いられる治具
部品は、薄板にエッチングもしくはレーザ加工で、カメ
ラに映ったときに電子部品の電極と同じ形状になるパタ
ーンが加工され、またプリント基板上に置かれたときに
基板カメラでその位置が検出できるような特徴を持つ治
具部品である。

【００１７】上記の態様によれば、キャリブレーション
専用の治具基板が不要になる。またプリント基板上に置
かれた治具チップの位置をカメラを用いて認識しながら
ノズルで吸上げることにより、メカ的な吸上げ位置の誤
差が排除され、キャリブレーション精度が向上する。ま
たキャリブレーション用治具部品を回転させながらキャ
リブレーション動作を行なうことによって、治具部品の
加工精度誤差を排除できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下本発明を図示の形態によって
説明する。まずキャリブレーション方法が実施される部
品実装装置の全体の構成を図１〜図３によって説明す
る。

【００１９】図１に示すように部品実装装置はベース１
０を備えるとともに、このベース１０上にはフレーム１
１が架装されている。そしてその一方の側面にはパーツ
カセット装着台１２が設けられており、この装着台１２
上にパーツカセット１３を配列して搭載するようにして
いる。図１においては単一のパーツカセット１３のみし
か図示されていないが、実際にはそれぞれ異なる種類の
部品を保持したテープをリールによって保持した多数の
パーツカセット１３が一列に配されるようになる。そし
て上記パーツカセット１３の配置位置の前方には横方向
に延びる搬送コンベア１４が設けられており、この搬送
コンベア１４によって回路基板１５が供給される。

【００２０】これに対してフレーム１１の下部にはＸ軸
ユニット１７が取付けられるとともに、このＸ軸ユニッ
ト１７によってＸ軸方向に移動可能なＹ軸ユニット１８
が設けられており、Ｙ軸ユニット１８によってＹ軸方向
に移動自在にマウントヘッド１９が取付けられている。
マウントヘッド１９はその先端側に図２に示すように吸
着ノズル２０を備えており、この吸着ノズル２０によっ
て部品を吸着保持し、上記回路基板１５上の所定の位置
にマウントする。

【００２１】次にマウントヘッド１９の構成について図
２および図３により説明する。マウントヘッド１９はフ
レーム２３を備えるとともに、このフレーム２３にボー
ルナット２４が回転自在に支持されている。そしてボー
ルナット２４は垂直に配されるボールねじ２５と螺合さ
れている。しかもボールナット２４にはプーリ２６が取
付けられている。そしてフレーム２３上のモータ２８の
出力軸２９にプーリ３０が取付けられている。ボールナ
ット２４のプーリ２６とモータ２８の出力軸２９のプー
リ３０との間にはタイミングベルト３１が掛渡されてい
る。

【００２２】先端部に吸着ノズル２０を備えるボールね
じ２５はさらにスプラインナット３４と係合されてい
る。スプラインナット３４は上記ボールナット２４の下
側に位置し、しかもその外周部にプーリ３５を備えてい
る。これに対して図３に示すモータ３６にはその出力軸
にプーリ３７が固着されている。そしてスプラインナッ
ト３４のプーリ３５とモータ３６のプーリ３７との間に
タイミングベルト３８が掛渡されている。

【００２３】またフレーム２３にはブラケット４１を介
してワーク認識カメラ４２が支持されている。ワーク認
識カメラ４２は搬送コンベア１４によって送られてきた
回路基板１５（図１参照）を上方から認識するためのも
のである。

【００２４】また上記フレーム２３にはブラケット４５
が固着されるとともに、このブラケット４５の先端側に
横方向に延びるようにリニアガイド４６が取付けられて
いる。そしてリニアガイド４６と平行にボールねじ４７
もブラケットに支持されている。そしてアーム４８が上
記ボールねじ４７と螺合するボールナット４９に固着さ
れている。そしてアーム４８の先端側の部分にはミラー
５０が取付けられている。またボールねじ４７にはプー
リ５２が固着されている。また水平方向に配されたモー
タ５４の出力軸５５にはプーリ５６が固着されている。
そしてボールナット４９のプーリ５２とモータ５４のプ
ーリ５６との間にタイミングベルト５７が掛渡されてい
る。またブラケット４５の側部にはさらに別のブラケッ
ト６０を介してミラー６１が支持されるとともに、この
ミラー６１の上部に部品認識カメラ６２が取付けられて
いる。部品認識カメラ６２は吸着ノズル２０によって吸
着された部品の下面の画像をミラー５０、６１によって
反射させて取込み、画像認識を行なうためのものであ
る。

【００２５】上記ワーク認識カメラ４２および部品認識
カメラ６２は図８に示すようにコントローラ６３に接続
されている。コントローラ６３は上記のカメラ４２、６
２によって取込まれた画像処理を行なうとともに、演算
をするためのコンピュータを備えている。またコントロ
ーラ６３はＸ軸ユニット１７、Ｙ軸ユニット１８、モー
タ２８、３６、５４、および搬送コンベア１４をそれぞ
れ制御する。

【００２６】このように本実施の形態の電子部品実装装
置は、図１に示すように電子部品をテープによって巻装
した状態で供給するパーツカセット１３と、回路基板１
５を搬送する搬送コンベア１４と、電子部品をパーツカ
セット１３から取出して回路基板１５上の所定の位置に
実装するためのマウントヘッド１９と、マウントヘッド
１９を回路基板１５の所定の位置へ移動するためのＸ軸
ユニット１７およびＹ軸ユニット１８とから構成されて
いる。

【００２７】そして上記マウントヘッド１９は図２およ
び図３に示すように、電子部品を吸着するための吸着ノ
ズル２０と、この吸着ノズル２０を上下方向に移動およ
び回転させるためのスプライン付きボールねじ２５と、
スプライン付きボールねじ２５のボールナット２４をタ
イミングベルト３１を介して回転させるためのモータ２
８と、スプライン付きボールねじ２５のスプラインナッ
ト３４をタイミングベルト３８を介して回転させるため
のモータ３６と、吸着ノズル２０に吸着された電子部品
の位置を検出する第１のミラー５０、第２のミラー６
１、および部品認識カメラ６２と、吸着ノズル２０が上
下動するときにミラー５０を退避させるためのリニアガ
イド４６、ボールねじ４７、タイミングベルト５７を介
してボールねじ４７を回転させるためのモータ５４、お
よび電子部品を装着する回路基板１５の位置を検出する
基板認識カメラ４２から構成される。

【００２８】ここでモータ３６を駆動することなくスプ
ラインナット３４を停止させた状態でモータ２８によっ
てボールナット２４を回転させると、ボールねじ２５は
回転することなく上下動する。従って吸着ノズル２０の
Ｚ軸方向の運動が可能になる。これに対してモータ３６
によってスプラインナット３４を回転させるとともに、
モータ２８によって同じ角度でボールナット２４を回転
させると、ボールねじ２５は上下動することなく回転運
動のみを行なう。従ってこれにより吸着ノズル２０のθ
軸の動作が行なわれる。

【００２９】次にこのような実装装置による電子部品の
実装動作の概要を説明する。回路基板１５は搬送コンベ
ア１４によって搬送され、所定の位置で位置決めされ
る。するとこの実装装置はマウントヘッド１９をＸ軸ユ
ニット１７およびＹ軸ユニット１８によってＸ軸方向お
よびＹ軸方向に移動させ、回路基板１５上のフィデュー
シャルマークをマウントヘッド１９に設けられているワ
ーク認識カメラ４２によって撮像してその位置を検出
し、これによって回路基板１５の正確な位置を促らえ
る。このような動作によってワーク認識カメラ４２を何
処に移動させれば電子部品を実装すべき位置の上に来る
かが分る。ここでその座標を（Ｘ_p、Ｙ_p）とする。

【００３０】その後にマウントヘッド１９は電子部品を
供給するパーツカセット１３の部品取出し位置まで移動
し、吸着ノズル２０を下降させて電子部品を真空吸着す
る。このときにミラー５０の位置は図４および図５に示
すように吸着ノズル２０の上下動作エリアから退避した
位置にある。そして吸着ノズル２０が電子部品を吸着し
た後にボールナット２４の回転によって所定の高さまで
上昇し、その後にミラー５０が図３に示すように吸着ノ
ズル２０の下まで移動する。すると吸着ノズル２０に吸
着された電子部品の下面の映像がミラー５０、６１によ
って反射され、部品認識カメラ６２によって撮像され
る。

【００３１】部品認識カメラ６２によって撮像された電
子部品の位置に関する情報を用いて吸着時の電子部品の
カメラ画像基準位置（通常は吸着ノズル２０の回転中心
位置）からの位置ずれ量を検出する。この位置ずれ量を
（△Ｘ_ｒ、△Ｙ_ｒ）とする。部品認識カメラ６２の画像
基準位置に写った部品を装着したときの回路基板１５の
位置とワーク認識カメラ４２の回路基板１５上の位置の
オフセット分を（△Ｘ _ｔ、△Ｙ_ｔ）とすると、マウント
ヘッド１９は予めプログラムされた回路基板１５上の所
定の位置に吸着時の位置ずれ量を補正した位置、すなわ
ち（Ｘ_ｐ＋△Ｘ _ｔ−△Ｘ_ｒ、Ｙ_ｐ＋△Ｙ_ｔ−△Ｙ_ｒ）に
移動する。

【００３２】この後にミラー５０を図４に示すように退
避させて図５に示すように吸着ノズル２０を下降させ、
電子部品を回路基板１５上の所定の位置に装着する。従
って部品認識カメラ６２の基準位置に対するワーク認識
カメラ４２のオフセット分（△Ｘ_ｔ、△Ｙ_ｔ）をキャリ
ブレーション作業によって取得しておく必要がある。

【００３３】以下に実装装置の組立て誤差をも含めた方
法であって、現実のオフセット量（△Ｘ_ｔ、△Ｙ_ｔ）を
求めるキャリブレーションの治具および方法について説
明する。図６Ａに示すような開口パターン６７をエッチ
ングもしくはレーザ加工等によって形成した薄いステン
レス板を用意する。ここでステレンス板６６のパターン
６７の中心に対して対称に一対の基準孔６８を形成す
る。対角上に位置する丸穴から成る基準孔６８は回路基
板１５上にこのキャリブレーション治具６５を置いたと
きに、ワーク認識カメラ４２によってキャリブレーショ
ン治具６５の位置を検出するための穴である。

【００３４】キャリブレーション治具６５の位置のみを
検出するのであれば、原理的にはこの基準孔６８はキャ
リブレーション治具６５のパターン６７の中心に１個所
設ければよい。しかしながら基準孔６８を２個以上設
け、複数の基準孔６８の位置から演算によってキャリブ
レーション治具６５の位置を求めることによって、１つ
ずつの基準孔６８の加工誤差に影響されない高い精度の
位置を検出することが可能になる。さらに基準孔６８を
２個以上設けることによって、これら複数の基準孔６８
の位置からキャリブレーション治具６５の面上の所定の
位置を算出することが可能になり、例えばパターン６７
の中心に対して対称に配置された一対の２個の基準孔６
８を用いると、パターン６７の中心の位置をこれら２個
の基準孔６８の中点として算出できる。従って吸着ノズ
ル２０の吸着位置として、基準孔６８が加工されていな
い位置を指定することも可能になる。

【００３５】図６Ａでは対角位置に加工したが、必ずし
も基準孔６８の位置はこの場所に限定されない。またス
テンレス板６５に形成された角穴から成る開口６７の集
まりは、吸着ノズル２０によって吸着した後に部品認識
カメラ６２によって認識するための穴である。

【００３６】図６Ａに示すステンレス板６６に図６Ｂに
示すように黒く表面処理されしかも４つの矩形の開口パ
ターン７０が四角形の４辺をなすように形成された黒色
板６９を貼合わせることによって、図６Ｃおよび図６Ｄ
に示すようなキャリブレーション治具６５が得られる。
ここでステンレス板６６側からキャリブレーション治具
６５を見ると図６Ｃに示すようになり、これに対して黒
色板６９側から部品照明用の照明装置によって光を当て
て部品認識カメラ６２によって画像を取込むと、黒く表
面処理された部分と穴が開口した部分とが黒くなり、こ
れによって図６Ｅに示すようなＩＣのリードと同様な画
像の合成パターン７１が得られる。この画像はＱＦＰ
（ＱｕａｒｄＦｌａｔＰａｃｋａｇｅ）の形状と同
一の画像である。

【００３７】このようにして得られたキャリブレーショ
ン治具６５を、電子部品を装着する位置に予め位置決め
された回路基板１５上に図６Ｃに示すようにステンレス
板６６の面が上になるように置く。このときにキャリブ
レーション治具６５を置く位置は、回路基板１５上の任
意の位置であってよい。

【００３８】次にワーク認識カメラ４２をキャリブレー
ション治具６５の一方の基準孔６８上に移動し、画像認
識によって基準孔６８の検出を行なう。このときに基準
孔６８の開いているステンレス板６６は光を良く反射す
るために、明るく映り、基準孔６８は背景の黒色板６９
のために黒く映る。このように基準孔６８の背景に黒色
板６９を配置したことによって、回路基板１５上のどこ
にキャリブレーション治具６５を置いても、回路基板の
パターンが基準孔６８を通して映り込むことがなく、安
定して基準孔６８の画像認識が可能になる。

【００３９】以上の動作を他方の基準孔６８についても
繰返し、２個所の基準孔６８の位置を順次検出する。ワ
ーク認識カメラ４２はその視野が狭いために、キャリブ
レーション治具６５の一対の基準孔６８を同時に認識す
ることができない。よって一方の基準孔６８を認識した
後にマウントヘッド１９を移動させてもう一方の基準孔
６８の認識を行なう。そして合成パターン７１の中心７
１１の位置に対応する２個の基準孔６８の中点６８１を
演算によって算出する。図７に、ワーク認識カメラ４２
側から見たキャリブレーション治具６５および演算によ
って算出された中点６８１を模式的に示す。

【００４０】この後にマウントヘッド１９の吸着ノズル
２０をＸ軸ユニット１７およびＹ軸ユニット１８によっ
て算出した中点６８１の位置に移動し、これによってキ
ャリブレーション治具６５を吸着ノズル２０で吸着す
る。このときに吸着ノズル２０を移動する量は、設計上
のオフセット量（△Ｘ_ｄ，△Ｙ_ｄ）を用いる。何故なら
ばまだキャリブレーションが終了していないために、現
実のオフセット量（△Ｘ _ｔ，△Ｙ_ｔ）の正確な値が分ら
ないからである。すなわちここでは、図８の左図に示し
たワーク認識カメラ４２側から見たキャリブレーション
治具６５の模式図に示されるように、中点６８１の実際
の位置からずれた便宜上のノズル吸着位置６８５へ吸着
ノズル２０を移動し、キャリブレーション治具６５を吸
着する。

【００４１】吸着ノズル２０によって吸着されたキャリ
ブレーション治具６５は図示されていない照明によって
下側、すなわちキャリブレーション治具６５の黒色板６
９の方から光が照射され、ミラー５０、６１を介して部
品認識カメラ６２によって撮像される。そして撮像され
た画像が図６Ｅに示すようにＩＣのＱＦＰ形状のように
見え、通常のＩＣの位置認識と同じアルゴリズムを利用
してその吸着位置６８５を認識する。

【００４２】またこのときに中点６８１に対応する合成
パターン７１の中心７１１が認識される。従ってこれら
２つの位置により、図８の右図に示した部品認識カメラ
６２によるキャリブレーション治具６５の模式的な画像
に示されるように、合成パターンの中心７１１、すなわ
ち中点６８１と吸着位置６８５との間の位置ずれ量（△
Ｘ_ｃ，△Ｙ_ｃ）６７５が求まる。現実のオフセット量
（△Ｘ_ｔ，△Ｙ_ｔ）は、位置ずれ量（△Ｘ_ｃ，△Ｙ_ｃ）
から次式によって算出される。

【００４３】（△Ｘ_ｔ，△Ｙ_ｔ）＝（△Ｘ_ｄ−△Ｘ_ｃ，
△Ｙ_ｄ−△Ｙ_ｃ）以上に示したキャリブレーションの方法においては、ワ
ーク認識カメラ４２によって検出した２個の基準孔６８
の中点６８１の位置と、部品認識カメラ６２によって検
出した合成パターン７１の中心７１１の位置とが一致し
ていると仮定した。しかしながら現実には基準孔６８の
加工誤差等のために、中点６８１と合成パターンの中心
７１１の位置とは完全に一致せず、図９に示すように通
常誤差（△Ｘ_ｅｒｒ，△Ｙ_ｅｒｒ）６７７を持つ。以下
にこの誤差を持つ場合のキャリブレーションの方法につ
いて説明する。

【００４４】２個の基準孔６８の中点６８１と合成パタ
ーン７１の中心７１１との間に誤差（△Ｘ_ｅｒｒ，△Ｙ
_ｅｒｒ）６７７がある場合のキャリブレーションでは、
図１０Ａ〜Ｄに示すように、キャリブレーション治具６
５を回転させながら、それぞれの回転角において上述の
誤差（△Ｘ_ｅｒｒ，△Ｙ_ｅｒｒ）６７７がない場合と同
じ動作によって、合成パターン７１の中心７１１と吸着
位置６８５との間の位置ずれ量（△Ｘ_ｃｉ，△Ｙ_ｃｉ）
６７８を求める。

【００４５】すなわちまずキャリブレーション治具６５
の回転角度が０度であるときにおいて、ワーク認識カメ
ラ４２によりキャリブレーション治具６５の一対の基準
孔６８を認識し、その中点６８１を算出する。次いでマ
ウントヘッド１９の吸着ノズル２０を、設計上のオフセ
ット量（△Ｘ_ｄ，△Ｙ_ｄ）を用いて便宜上の位置６８５
へ吸着ノズル２０を移動し、キャリブレーション治具６
５を吸着ノズル２０によって吸着する。そして吸着した
後に部品認識カメラ６２によって上記キャリブレーショ
ン治具６５を画像認識し、図１０Ａに示すように０度に
おける位置ずれ量（△Ｘ_ｃｏ，△Ｙ_ｃｏ）６７８を求め
る。

【００４６】以下同様にキャリブレーション治具６５の
回転角度を９０度、１８０度、および２７０度に変更し
ながら、それぞれの位置ずれ量（△Ｘ_ｃ９０，△Ｙ
_ｃ９０）、（△Ｘ_ｃ１８０，△Ｙ_ｃ１８０）および
（△Ｘ_ｃ２７０，△Ｙ_ｃ２７０）を求める（図１０Ｂ
〜Ｄ参照）。

【００４７】図１０に示すようにキャリブレーション治
具６５の合成パターン７１の中点７１１（位置ずれ量）
は、このような動作によって、部品認識カメラ６２によ
る画像上においては部品認識カメラ６２からは見えない
基準孔６８の中点６８１に対応する位置を中心として９
０度ずつ円弧を描きながら移動する。従ってこの円弧を
合成して成る円形の軌跡の中心６８１と部品認識カメラ
６２の基準位置（吸着ノズル２０の吸着位置６８５）と
の間のずれ量（Ｘ_ｃ，Ｙ_ｃ）から、現実のオフセット量
（△Ｘ_ｔ，△Ｙ_ｔ）は次式によって求められる。

【００４８】（△Ｘ_ｔ，△Ｙ_ｔ）＝（△Ｘ_ｄ−Ｘ_ｃ，△
Ｙ_ｄ−Ｙ_ｃ）ここで、Ｘ_ｃ＝（△Ｘ_ｃ０＋△Ｘ_ｃ９０＋△Ｘ_ｃ１８０＋△
Ｘ_ｃ２７０）／４Ｙ_ｃ＝（△Ｙ_ｃ０＋△Ｙ_ｃ９０＋△Ｙ_ｃ１８０＋△
Ｙ_ｃ２７０）／４である。

【００４９】以上の例においては、キャリブレーション
治具６５の回転角を０度、９０度、１８０度、および２
７０度としたが、回転角度の組合わせはこれに限られる
ものではない。３個以上の回転角度で円形の軌跡の中心
（Ｘ_ｃ，Ｙ_ｃ）を求める回転角度の組合わせであれば、
その内から好適な組合わせを選択すればよい。

【００５０】なおキャリブレーション治具６５の一対の
基準孔６８の中点は何処であってもよい。回転させたと
きにＱＦＰ形状、すなわち合成パターン７１は必ず上記
中点を中心とする円軌跡を描く。よって円軌跡の中心を
求め、この中心上に上記２点の中点を一致させる。従っ
てキャリブレーション治具６５の２つの基準孔６８の位
置が何処であってもよい。

【００５１】ステンレス板６６にＩＣ形状に映る合成パ
ターン７１を作るには、黒く表面処理された黒色板６９
によって余分な部分を隠す以外に、直接必要な部分にマ
スキングして表面処理によって余分な部分を黒くする方
法がある。ところがマスキング精度を良くすることは非
常に困難であって、図６に示すようにステンレス板６６
と黒色板６９とを組合わせる方が優れている。

【００５２】またガラス板にエッチング等によってＩＣ
のＱＦＰ形状のパターンを作り込むむことも可能だが、
ガラス板の特性上、表面が鏡面反射を起して照明の映り
込みが発生し、好ましくない。またワーク認識カメラ４
２によって一対の基準孔６８を見るときには背景が透け
て見えるために、専用の治具基板を使用する必要が生ず
る。本実施の形態のような薄板を用いたキャリブレーシ
ョン治具６５は、基準孔６８の後側の部分を黒く表面処
理されたもう一方の黒色板６９が塞いでいるために、こ
のキャリブレーション治具６５を置く場所を選ばず、専
用の治具基板を必要としなくなる。

【００５３】従って本実施の形態のキャリブレーション
方法によれば、キャリブレーションに専用のワーク基板
が不要になる。また回路基板１５上に置かれたキャリブ
レーション治具６５をワーク認識カメラ４２によって認
識してから吸着ノズル２０で吸上げることによって、メ
カ的な吸上げ位置の誤差が排除され、キャリブレーショ
ン精度が向上する。またキャリブレーション治具６５を
回転させながら複数回キャリブレーション動作を行なう
ことによって、キャリブレーション治具６５の加工精度
誤差を排除できる。

【００５４】

【発明の効果】キャリブレーション方法に関する主要な
発明は、保持手段によって部品を保持するとともに、保
持された部品の保持位置を部品認識カメラによって認識
し、基準位置に対する部品の保持位置のずれ量を計算
し、計算によって求められたずれ量だけ部品を保持する
保持手段の移動目標位置に補正を加えることによって部
品をワーク上の所定の位置に実装するようにした部品実
装装置において、ワーク上の任意の位置に置かれたキャ
リブレーション治具の位置を保持手段と一緒に移動する
ワーク認識カメラによって認識し、次いで保持手段をキ
ャリブレーション治具上に移動して該キャリブレーショ
ン治具を保持し、キャリブレーション治具の保持位置を
部品認識カメラによって認識し、部品認識カメラによる
画像の基準位置とワーク上の位置との合わせ込みを行な
うようにしたものである。

【００５５】従ってこのようなキャリブレーション方法
によれば、キャリブレーション用ワークを用いることな
く保持手段によって保持されるキャリブレーション治具
のみによってキャリブレーションが行なわれる。これに
よって高精度のキャリブレーションが可能になる。

【００５６】キャリブレーション治具に関する主要な発
明は、板状体から成り、開口によって所定のパターンが
形成され、該パターンが部品認識カメラによって画像認
識されるようにしたものである。

【００５７】従ってこのようなキャリブレーション治具
を用いることによって、キャリブレーション用ワークを
用いることなくしかも高精度のキャリブレーションを行
なうことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】部品実装装置の全体の構成を示す斜視図であ
る。

【図２】マウントヘッドを示す一部を破断した正面図で
ある。

【図３】同マウントヘッドの側面図である。

【図４】ミラーを退避したときのマウントヘッドの側面
図である。

【図５】吸着ノズルを下降させたときのマウントヘッド
の側面図である。

【図６】キャリブレーション治具を示す平面図である。

【図７】キャリブレーション治具の中点を示す平面図で
ある。

【図８】キャリブレーション治具によるキャリブレーシ
ョンの動作を示す平面図である。

【図９】キャリブレーション治具の中点のずれを示す平
面図である。

【図１０】キャリブレーション治具を回転させてキャリ
ブレーションを行なう動作を示す平面図である。

【図１１】制御部のシステム構成を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１０‥‥ベース、１１‥‥フレーム、１２‥‥パーツカ
セット装着台、１３‥‥パーツカセット、１４‥‥搬送
コンベア、１５‥‥回路基板、１７‥‥Ｘ軸ユニット、
１８‥‥Ｙ軸ユニット、１９‥‥マウントヘッド、２０
‥‥吸着ノズル、２３‥‥フレーム、２４‥‥ボールナ
ット、２５‥‥ボールねじ、２６‥‥プーリ、２８‥‥
モータ、２９‥‥出力軸、３０‥‥プーリ、３１‥‥タ
イミングベルト、３４‥‥スプラインナット、３５‥‥
プーリ、３６‥‥モータ、３７‥‥プーリ、３８‥‥タ
イミングベルト、４１‥‥ブラケット、４２‥‥ワーク
認識カメラ、４５‥‥ブラケット、４６‥‥リニアガイ
ド、４７‥‥ボールねじ、４８‥‥アーム、４９‥‥ボ
ールナット、５０‥‥ミラー、５２‥‥プーリ、５４‥
‥モータ、５５‥‥出力軸、５６‥‥プーリ、５７‥‥
タイミングベルト、６０‥‥ブラケット、６１‥‥ミラ
ー、６２‥‥部品認識カメラ、６３‥‥コントローラ、
６５‥‥キャリブレーション治具、６６‥‥ステンレス
板、６７‥‥開口（パターン）、６８‥‥基準孔、６９
‥‥黒色板、７０‥‥開口（パターン）、７１‥‥合成
パターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F065 AA03 AA07 AA14 AA17 BB01 BB18 BB27 CC01 CC27 CC28 DD00 FF04 FF61 LL12 MM03 MM04 PP11 PP24 QQ24 QQ38 RR07 UU04 UU05 5E313 AA01 AA11 CC04 EE03 EE24 FF33 FF40 FG10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】保持手段によって部品を保持するととも
に、保持された部品の保持位置を部品認識カメラによっ
て認識し、基準位置に対する部品の保持位置のずれ量を
計算し、計算によって求められたずれ量だけ部品を保持
する前記保持手段の移動目標位置に補正を加えることに
よって部品をワーク上の所定の位置に実装するようにし
た部品実装装置において、ワーク上の任意の位置に置かれたキャリブレーション治
具の位置を前記保持手段と一緒に移動するワーク認識カ
メラによって認識し、次いで前記保持手段を前記キャリブレーション治具上に
移動して該キャリブレーション治具を保持し、前記キャ
リブレーション治具の保持位置を前記部品認識カメラに
よって認識し、前記部品認識カメラによる画像の基準位置と前記ワーク
上の位置との合わせ込みを行なうことを特徴とする部品
実装装置のキャリブレーション方法。
【請求項２】部品が電子部品であるとともに、ワークが
回路基板であって、電子部品を回路基板上の所定の位置
に実装することを特徴とする請求項１に記載の部品実装
装置のキャリブレーション方法。
【請求項３】保持手段が吸着ノズルであって、部品が吸
着によって保持されることを特徴とする請求項１に記載
の部品実装装置のキャリブレーション方法。
【請求項４】キャリブレーションの動作を複数回行なう
とともに、平均化することを特徴とする請求項１に記載
の部品実装装置のキャリブレーション方法。
【請求項５】保持手段に対するキャリブレーション治具
の向きを変えながら複数回行なうことを特徴とする請求
項４に記載の部品実装装置のキャリブレーション方法。
【請求項６】板状体から成り、開口によって所定のパタ
ーンが形成され、該パターンが部品認識カメラによって
画像認識されることを特徴とするキャリブレーション治
具。
【請求項７】パターンが半導体素子のリードの形状とほ
ぼ同一であることを特徴とする請求項７に記載のキャリ
ブレーション治具。
【請求項８】中心に対してほぼ対称に一対の基準マーク
が形成され、該基準マークがワーク認識カメラによって
認識されることを特徴とする請求項６に記載のキャリブ
レーション治具。
【請求項９】表面が少なくとも一部の光を反射する第１
の板状体と、黒色に表面処理された第２の板状体とを具
備し、前記第１の板状体と前記第２の板状体とにそれぞ
れ開口が形成され、前記第１の板状体と前記第２の板状
体とを重合わせたときに開口の重合う部分によって所定
のパターンが形成され、前記第１の板状体側がワーク認
識カメラで認識されるとともに、前記第２の板状体側が
部品認識カメラで認識されることを特徴とする請求項６
に記載のキャリブレーション治具。
【請求項１０】第１の板状体に貫通孔から成る一対の基
準マークが形成されるとともに、該基準マークを構成す
る貫通孔が第２の板状体によって閉塞されて部品認識カ
メラで認識されないようにしたことを特徴とする請求項
９に記載のキャリブレーション治具。