JP2005072318A - 基板マーク認識方法と部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 部品実装の生産性向上と連続稼働の実現を図れる基板マーク認識方法を提供する。
【解決手段】 互いに直交するＸ方向及びＹ方向にそれぞれ等間隔に整列された複数の同一の回路パターンを有する回路基板の各回路パターンに設けられた基板マークを認識カメラによって認識する基板マーク認識方法であって、第ｎ番目の回路パターンに設けられた基板マークを認識することによって求められた基板ずれ量分に基づいて、第ｎ＋１番目の回路パターンに設けられた基板マークを認識する時の認識カメラの位置を補正し、回路基板が回転位置ずれしていても各基板マークの認識時に基板認識カメラの視野から外れてエラー停止することが無いようにした。
【選択図】 図３

Description

本発明は、部品を基板に実装する部品実装装置において、基板に設けられている基板マークを認識する基板マーク認識方法とその部品実装装置に関するものである。

従来から、複数の同一の回路パターンがＸ方向及びＹ方向にそれぞれ等間隔に整列された回路基板に電子部品を実装する際に、各回路パターン毎に設けられている基板マークを認識し、実装位置を補正して実装するようにした電子部品実装装置は知られている（例えば、特許文献１参照。）。

そのような電子部品実装装置の一例を、図１を参照して説明する。１は電子部品を実装する回路基板、２は回路基板１の搬入、搬出を行う一対のレールから成るレール部である。３はレール部２により搬入された回路基板１を所定位置で位置規制し、保持する回路基板保持ユニットである。４は電子部品を供給する供給手段を並列して固定配置した部品供給部であり、レール部２の両側部に配置されている。

５は電子部品を吸着する吸着ノズル６を備え上下方向に移動する装着ヘッドである。７は電子部品の実装位置からある一定の位置に設けられた回路基板１上の複数の基板マーク８を認識する基板認識カメラである。９は実装ヘッド５と基板認識カメラ７を備え、水平方向の互いに直交する２方向（Ｘ方向とＹ方向）に駆動及び位置決めするＸＹロボットである。１０は吸着ノズル６にて吸着された電子部品の位置ずれ量を認識する部品認識カメラ１０、１１は装置全体の制御部である。

次に、動作について説明する。まず、回路基板１がレール部２によって搬入される。次に、レール部２より搬入された回路基板１が回路基板保持ユニット３により所定の電子部品実装位置で保持される。

次に、回路基板１上にＸ方向及びＹ方向にそれぞれ等間隔に整列された複数の同一の回路パターン毎に、予め求められている基板認識カメラ７の中心と基板マーク８の中心が一致しなければいけない教示位置に基板認識カメラ７をＸＹロボット９にて位置決めする。次に、基板認識カメラ７にて回路パターン毎に基板マーク８を認識し、基板認識カメラ７のカメラ中心と認識した基板マーク８のマーク中心との距離を回路基板１の位置ずれ量として計測し、その位置ずれ量を回路基板１に回路パターン毎に電子部品を実装するときの実装位置補正量とする。

次に、実装ヘッド５がＸＹロボット９にて部品供給部４に移動し、吸着ノズル６が下降して電子部品を吸着する。次に、電子部品を吸着した装着ヘッド５が、部品認識カメラ１０の直上に位置決めされて吸着ノズル６に吸着された電子部品の画像を取り込み、電子部品の吸着位置を認識し、部品位置補正量とする。次に、上記実装位置補正量と部品位置補正量を実装位置に反映させて実装位置の補正を行った後、電子部品を装着ヘッド５によって回路基板１の回路パターン上に実装する。

回路基板１の保持後の以上の動作を、回路基板１上の回路パターンの数だけ順次繰り返した後、全回路パターンの電子部品の実装が終了した回路基板１がレール部２によって搬出される。以上のシーケンスが制御部１１によって制御されている。

また、回路基板に電子部品を実装する際の実装位置の補正のために、回路基板に形成された基板マークを認識カメラによって検出するに際し、回路基板に形成された複数の基板マークの内、認識カメラを教示位置に移動させた状態で検出可能な基板マークを検出し、その検出位置と教示位置とのずれ量を求め、そのずれ量を用いて他の基板マークを認識する際の教示位置を補正し、認識カメラを補正後の教示位置に移動させて他の基板マークを検出するようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平５−２１０７１２号公報 特開平１０−２８４８８７号公報

しかしながら、上記のようにレール部２によって搬入された回路基板１を回路基板保持ユニット３でメカニカルな機構で保持する構成では、回路基板１の保持位置がＸＹ方向に位置ずれするだけでなく、回転ずれも発生する。そのため、基板認識カメラ７によって回路パターン毎に設けられている基板マーク８を順次認識して行くと、回路パターン毎に基板マーク８を認識して行くに従って、基板認識カメラ７に写る基板マーク８の位置が基板認識カメラ７の中心から徐々に位置ずれし、遂には基板認識カメラ７の視野内に基板マーク８が写らなくなり、基板マーク認識エラーで電子部品実装装置がエラー停止してしまうことがあるという問題があった。

このような問題が発生することで、電子部品実装装置の生産性が低下するとともに２４時間３６５日連続稼働の実現に対する大きな阻害要因となっている。また、ますます高精度実装が求められる中で、認識カメラの中心付近以外で基板マーク８の認識が実行されることが多くなると、誤差が蓄積されて実装精度を低下させる原因ともなっている。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、部品実装の生産性向上と連続稼働の実現を図れる基板マーク認識方法と部品実装装置を提供することを目的とする。

本発明の基板マーク認識方法は、互いに直交するＸ方向及びＹ方向にそれぞれ等間隔に整列された複数の同一の回路パターンを有する回路基板の各回路パターンに設けられた基板マークを認識カメラによって認識する基板マーク認識方法であって、第ｎ（ｎ＝１、２・・・Ｎ−１）番目の回路パターンに設けられた基板マークを認識することによって求められた基板ずれ量分に基づいて、第ｎ＋１番目の回路パターンに設けられた基板マークを認識する時の認識カメラの位置を補正するものである。

この構成によると、回路基板が回転ずれを生じた状態で保持された場合でも、基板マークが基板認識カメラの視野から外れることがなく、基板マーク認識エラーによる停止を無くすことができるので、部品実装の生産性を向上できるとともに連続稼働の実現を図ることができ、また基板認識カメラのカメラ中心近傍で基板マークを認識するので基板マーク位置を高精度に認識して高精度に実装することができる。

また、Ｘ方向の第１行目の複数の回路パターン又はＹ方向の第１列目の複数の回路パターンに設けられた各回路パターン毎の基板マークを認識することによって求められた各々の基板マークの位置ずれ量から、基板全体のＸ方向及びＹ方向及び回転方向の位置ずれ量を算出し、その基板全体の位置ずれ量に基づいて、認識の実行されていない回路パターンに設けられた基板マークを認識する時の認識カメラの位置を補正しても、同じ作用効果を得ることができる。

また、本発明の部品実装装置は、互いに直交するＸ方向及びＹ方向にそれぞれ等間隔に整列された複数の同一の回路パターンと各回路パターン毎に設けられた基板マークとを有する回路基板と、回路基板を所定位置に保持する基板保持ユニットと、部品供給部と保持された回路基板との間を移動するＸＹロボットと、ＸＹロボットに設けられて部品供給部から取り出した部品を回路基板の各回路パータンに実装する実装ヘッドと、ＸＹロボットに設けられて回路基板の各回路パターン毎に設けられた基板マークを認識する基板認識カメラと、これらの動作を制御する制御部とを備え、制御部は基板認識カメラによる各基板マークの認識動作時に、第ｎ（ｎ＝１、２・・・Ｎ−１）番目の回路パターンに設けられた基板マークを認識することによって求められた基板ずれ量分に基づいて、第ｎ＋１番目の回路パターンに設けられた基板マークを認識する時の基板認識カメラの位置を補正するものである。

この構成によると、上記基板マーク認識方法を実施して、部品実装の生産性を向上できるとともに連続稼働の実現を図ることができ、また高精度実装を実現することができる。

また、制御部がＸ方向の第１行目の複数の回路パターン又はＹ方向の第１列目の複数の回路パターンに設けられた各回路パターン毎の基板マークを認識することによって求められた各々の基板マークの位置ずれ量から、基板全体のＸ方向及びＹ方向及び回転方向の位置ずれ量を算出し、その基板全体の位置ずれ量に基づいて、認識の実行されていない回路パターンに設けられた基板マークを認識する時の認識カメラの位置を補正しても同様の効果を奏することできる。

本発明によれば、回路基板が回転ずれを生じた状態で保持された場合でも、基板マークが基板認識カメラの視野から外れることがなく、基板マーク認識エラーによる停止を無くすことができるので、部品実装の生産性を向上できるとともに連続稼働の実現を図ることができ、また基板認識カメラのカメラ中心近傍で基板マークを認識するので基板マーク位置を高精度に認識して高精度に実装することができる。

以下、本発明の一実施形態の電子部品実装装置について、図１〜図３を参照して説明する。

図１において、１は電子部品を実装する回路基板で、図２に示すように、Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれ等間隔に整列された複数（Ｎ個）の同一の回路パターン１-1、１-2、・・１-n、・・１-Nを有している。２は回路基板１の搬入、搬出を行う一対のレールから成るレール部である。３はレール部２により搬入された回路基板１を所定位置で位置規制し、保持する回路基板保持ユニットである。４は電子部品を供給する供給手段を並列して固定配置した部品供給部であり、レール部２の両側部に配置されている。

５は電子部品を吸着する吸着ノズル６を備え上下方向に移動する実装ヘッドである。７は回路基板１上の各回路パターン１-1〜１-Nに電子部品の実装位置Ｍからある一定の位置関係で設けられている基板マーク８を認識する基板認識カメラである。

９は装着ヘッド５と基板認識カメラ７を備えたＸＹロボットであり、水平方向の互いに直交する２方向（Ｘ方向とＹ方向）に駆動及び位置決めする。１０は吸着ノズル６にて吸着された電子部品の位置ずれ量を認識する部品認識カメラであり、１１は装置全体の動作制御を行う制御部である。

次に、動作について説明する。まず、回路基板１がレール部２によって搬入される。次に、レール部２より搬入された回路基板１が回路基板保持ユニット３により所定の電子部品実装位置で保持される。

次に、回路基板１上にＸ方向及びＹ方向にそれぞれ等間隔に整列された複数の同一の回路パターン１-1〜１-Nの内の１番目の回路パターン１-1について、予め求められている基板認識カメラ７のカメラ中心と基板マーク８の中心位置が一致しなければいけない教示位置に、ＸＹロボット９にて基板認識カメラ７を位置決めする。次に、基板認識カメラ７にてその回路パターン１-1の基板マーク８を認識し、基板認識カメラ７のカメラ中心と認識した基板マーク８のマーク中心との距離を、回路基板１の位置ずれ量として計測し、その位置ずれ量をこの回路パターン１-1に電子部品を実装するときの実装位置補正量とする。次に、実装ヘッド５がＸＹロボット９にて部品供給部４に移動し、吸着ノズル６が下降して電子部品を吸着する。次に、電子部品を吸着した実装ヘッド５が、部品認識カメラ１０の直上に位置決めされて吸着ノズル６に吸着された電子部品の画像を取り込み、電子部品の吸着位置を認識し、部品位置補正量を計測する。次に、上記実装位置補正量と部品位置補正量を実装位置に反映させて実装位置の補正を行った後、電子部品を実装ヘッド５によって回路パターン１-1上に実装する。

次に、２番目以降の各回路パターン１-2〜１-Nについて、順次ｎ＝１、２、・・・Ｎ−１として、ｎ＋１番目の回路パターン１-n+1の基板マーク８の認識位置にＸＹロボット９にて基板認識カメラ７を位置決めする。その際に基板認識カメラ７を位置決めする位置は、予め求められている基板認識カメラ７のカメラ中心と基板マーク８の中心位置が一致しなければいけない教示位置に、ｎ番目の回路パターン１-nにおける回路基板１の位置ずれ量を加算した位置に設定する。次に、基板認識カメラ７にてその回路パターン１-n+1の基板マーク８を認識し、基板認識カメラ７のカメラ中心と認識した基板マーク８のマーク中心との距離を計測し、それに基づいて回路基板１の回路パターン１-n+1における位置ずれ量を算出し、その位置ずれ量をこの回路パターン１-n+1に電子部品を実装するときの実装位置補正量とする。次に、上記と同様に上記実装位置補正量と部品位置補正量を実装位置に反映させて実装位置の補正を行った後、電子部品を実装ヘッド５によって回路パターン１-n+1上に実装するという動作を繰り返す。

その後、全回路パターン１-1〜１-Nの電子部品の実装が終了すると、回路基板１がレール部２によって搬出される。

以上の実施形態によれば、回路基板１が回転ずれを生じた状態で保持された場合でも、相互に隣接する回路パターン間の位置ずれ量は極めて小さいので、基板マーク８の認識時に基板認識カメラ７の視野から基板マーク８が外れることがなく、基板マーク認識エラーにより電子部品実装装置が停止するというような事態の発生を無くすことができ、したがって部品実装の生産性を向上できるとともに２４時間３６５日連続稼働の実現を図ることができる。また、基板認識カメラ７のカメラ中心近傍で基板マーク８を認識するので、基板マーク８の位置を高精度に認識して高精度に実装することができる。

なお、以上の実施形態の説明では、第ｎ番目の回路パターンに設けられた基板マークを認識することによって求められた基板ずれ量分に基づいて、第ｎ＋１番目の回路パターンに設けられた基板マークを認識する時の基板認識カメラの位置を補正したが、Ｘ方向の第１行目の複数の回路パターン又はＹ方向の第１列目の複数の回路パターンに設けられた各回路パターン毎の基板マークを認識することによって求められた各々の基板マークの位置ずれ量から、基板全体のＸ方向及びＹ方向及び回転方向の位置ずれ量を算出し、その基板全体の位置ずれ量に基づいて、認識の実行されていない回路パターンに設けられた基板マークを認識する時の認識カメラの位置を補正しても、同様の効果を得ることができる。

本発明の一実施形態及び従来例の電子部品実装装置の概略構成を示す斜視図である。 同実施形態における回路基板の構成を示す模式図である。 同実施形態における電子部品実装動作を示す動作フロー図である。

符号の説明

１ 回路基板
１-1〜１-N 回路パターン
３ 基板保持ユニット
４ 部品供給部
５ 実装ヘッド
７ 基板認識カメラ
８ 基板マーク
９ ＸＹロボット
１１ 制御部

Claims (4)

1. 互いに直交するＸ方向及びＹ方向にそれぞれ等間隔に整列された複数の同一の回路パターンを有する回路基板の各回路パターンに設けられた基板マークを認識カメラによって認識する基板マーク認識方法であって、第ｎ（ｎ＝１、２・・・Ｎ−１）番目の回路パターンに設けられた基板マークを認識することによって求められた基板ずれ量分に基づいて、第ｎ＋１番目の回路パターンに設けられた基板マークを認識する時の認識カメラの位置を補正することを特徴とする基板マーク認識方法。
2. 互いに直交するＸ方向及びＹ方向にそれぞれ等間隔に整列された複数の同一の回路パターンを有する回路基板の各回路パターンに設けられた基板マークを認識カメラによって認識する基板マーク認識方法であって、Ｘ方向の第１行目の複数の回路パターン又はＹ方向の第１列目の複数の回路パターンに設けられた各回路パターン毎の基板マークを認識することによって求められた各々の基板マークの位置ずれ量から、基板全体のＸ方向及びＹ方向及び回転方向の位置ずれ量を算出し、その基板全体の位置ずれ量に基づいて、認識の実行されていない回路パターンに設けられた基板マークを認識する時の認識カメラの位置を補正することを特徴とする基板マーク認識方法。
3. 互いに直交するＸ方向及びＹ方向にそれぞれ等間隔に整列された複数の同一の回路パターンと各回路パターン毎に設けられた基板マークとを有する回路基板と、回路基板を所定位置に保持する基板保持ユニットと、部品供給部と保持された回路基板との間を移動するＸＹロボットと、ＸＹロボットに設けられて部品供給部から取り出した部品を回路基板の各回路パータンに実装する実装ヘッドと、ＸＹロボットに設けられて回路基板の各回路パターン毎に設けられた基板マークを認識する基板認識カメラと、これらの動作を制御する制御部とを備え、制御部は基板認識カメラによる各基板マークの認識動作時に、第ｎ（ｎ＝１、２・・・Ｎ−１）番目の回路パターンに設けられた基板マークを認識することによって求められた基板ずれ量分に基づいて、第ｎ＋１番目の回路パターンに設けられた基板マークを認識する時の基板認識カメラの位置を補正することを特徴とする部品実装装置。
4. 互いに直交するＸ方向及びＹ方向にそれぞれ等間隔に整列された複数の同一の回路パターンと各回路パターン毎に設けられた基板マークとを有する回路基板と、回路基板を所定位置に保持する基板保持ユニットと、部品供給部と保持された回路基板との間を移動するＸＹロボットと、ＸＹロボットに設けられて部品供給部から取り出した部品を回路基板の各回路パータンに実装する実装ヘッドと、ＸＹロボットに設けられて回路基板の各回路パターン毎に設けられた基板マークを認識する基板認識カメラと、これらの動作を制御する制御部とを備え、制御部はＸ方向の第１行目の複数の回路パターン又はＹ方向の第１列目の複数の回路パターンに設けられた各回路パターン毎の基板マークを認識することによって求められた各々の基板マークの位置ずれ量から、基板全体のＸ方向及びＹ方向及び回転方向の位置ずれ量を算出し、その基板全体の位置ずれ量に基づいて、認識の実行されていない回路パターンに設けられた基板マークを認識する時の認識カメラの位置を補正することを特徴とする部品実装装置。

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