JP2005201736A

JP2005201736A - 偏心誤差測定方法、部品搬送方法、部品搬送装置、表面実装機および部品試験装置

Info

Publication number: JP2005201736A
Application number: JP2004007186A
Authority: JP
Inventors: Yasuyoshi Hongashi; 保佳本樫
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2004-01-14
Filing date: 2004-01-14
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2024-01-14
Also published as: JP4397696B2

Abstract

【課題】部品をより確実、かつ正確に部品供給部から吸着して搬送する。
【解決手段】表面実装機において、先端に吸着ノズル２２を具備した昇降可能な実装用ヘッド２０により部品供給部４から部品を吸着してプリント基板３上に搬送、実装する場合に、予め偏心誤差測定を行い、この測定で求めた偏心誤差データに基づき、部品供給部４における部品吸着時の目標位置を補正（偏心補正）するようにした。偏心誤差測定は、実装用ヘッド２０を下降させて予め部品吸着高さ位置に配置したプレートＰ（圧接媒体）にノズル先端を圧接させ、その位置Ｏ_２を画像認識するとともにこの位置Ｏ_２に対する理論上の位置Ｏ_１との誤差（偏心誤差）を求めることにより行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＩＣ等の電子部品を吸着ノズルにより負圧吸着して搬送するように構成された表面実装機や部品試験装置等に適用される偏心誤差測定方法、部品搬送方法、部品搬送装置に関するもの、また、これらの方法および装置が適用される表面実装機および部品試験装置に関するものである。

従来から、先端に吸着ノズルを設けたシャフト部材からなる実装用ヘッドを昇降可能に備え、かつ移動可能に設けられたヘッドユニットによりＩＣ等のチップ部品を負圧吸着し、プリント基板上の所定位置に搬送して実装するように構成された表面実装機が一般に知られている。

この種の表面実装機では、実装用ヘッドの先端に吸着ノズルが装着され、前記実装用ヘッドがヘッドユニットに対して昇降および軸心回りの回転が可能に構成されている。そして、部品吸着時には、実装用ヘッドが上昇端の待機位置から部品吸着高さ位置まで下降するとともに実装用ヘッドが回転し、これにより予め定められた向きおよび高さ位置で吸着ノズルにより部品を吸着するように構成されている。また、部品装着時（実装時）にも同様に、実装用ヘッドがヘッドユニットに対して下降および回転することにより、定められた方向で基板上に吸着部品が装着されることとなる。

上記のような表面実装機では、近年、より高速化の要請が高まっており、その一方で、高密度実装の要請から実装部品はさらに極小化が進んでいる。そのため、供給される部品をより一層確実、かつ正確に吸着して基板上へ搬送して実装することが要求され、係る要求を満足する上で以下の点が問題となっている。

すなわち、ヘッドユニットに対して実装用ヘッドが昇降する表面実装機の場合、実装用ヘッドの有する精度やヘッド支持部分の経時変化等の要因により、実装用ヘッドの下降動作に伴いノズル中心が部品の吸着高さ位置、あるいは装着高さ位置（作業高さ位置）において理論上の中心位置からずれる（偏心誤差が生じる）ことが考えられる。このような実装用ヘッドの偏心誤差は、パッケージ部品等の大型部品では問題となることは少ないが、極小のチップ部品等では直ちに吸着ミスや搬送中の脱落等の搬送トラブルにつながる。そのため、このような偏心誤差に起因するトラブルの発生を未然に防止する必要がある。

なお、このような問題は表面実装機に限らず、例えば、電子部品を吸着ノズルにより負圧吸着した状態で試験装置に搬送して各種試験を実施するいわゆる部品試験装置においても同様に発生している。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであって、昇降可能な実装用ヘッドの先端に装着された吸着ノズルにより部品を吸着してこれを目標位置まで搬送する表面実装機等の装置において、部品をより確実、かつ正確に吸着して目標位置まで搬送できるようにすることを目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明の偏心誤差測定方法（請求項１）は、先端に吸着ノズルを設けたシャフト部材からなるヘッドを昇降可能に備え、かつ移動可能に設けられたヘッドユニットの前記ヘッドにより部品供給位置から部品を吸着して目的位置まで搬送するように構成された部品搬送装置の前記ヘッドの偏心誤差測定方法であって、前記ヘッドの下降動作に伴い吸着ノズルを特定高さまで下降させ、予めこの高さに設けた圧接媒体にノズル先端を圧接させてその圧接位置を検出し、この検出位置とこの検出位置に対する理論上の位置との誤差を前記ヘッドの下降動作に伴う前記特定高さ位置における偏心誤差として求めるようにしたものである。

この方法において、特に、前記ヘッドユニットに対してヘッドがその軸心回りに回転可能に支持される場合には、複数の回転角度位置を予め定めておき、その回転角度位置毎に前記偏心誤差を求めるようにするのが好ましい（請求項２）。

また、前記シャフト部材に対して吸着ノズルを脱着可能に設けておき、前記シャフト部材に予めダミーノズルを装着した状態でノズル先端を圧接媒体に圧接させるようにするのがより好ましい（請求項３）。

一方、本発明に係る部品搬送方法（請求項４）は、先端に吸着ノズルを設けたシャフト部材からなるヘッドを昇降可能に備え、かつ移動可能に設けられたヘッドユニットの前記ヘッドにより部品供給位置から部品を吸着して目的位置まで搬送する部品搬送方法において、前記ヘッドの下降動作に伴い吸着ノズルを特定高さまで下降させたときのノズル中心とその理論上の位置との誤差である偏心誤差を請求項１乃至３のいずれかに記載の偏心誤差測定方法に基づいて測定する誤差データ取得工程と、この誤差データ取得工程で求めた誤差データを用いて前記吸着ノズルによる作業の目標位置を補正した上で、前記部品供給位置から部品を吸着する作業、又は吸着部品を目的位置に載置する作業を実行する作業工程とを含むことを特徴とするものである。

また、本発明に係る部品搬送装置（請求項５）は、先端に吸着ノズルを設けたシャフト部材からなるヘッドを昇降可能に備え、かつ移動可能に設けられたヘッドユニットの前記ヘッドにより部品供給位置から部品を吸着して目的位置まで搬送する部品搬送装置において、前記ヘッドの下降動作に伴い吸着ノズルを特定高さまで下降させることにより該吸着ノズルの先端が圧接し、かつその圧接痕が形成されるように配設される圧接媒体と、この圧接媒体に形成される前記圧接痕を撮像することにより当該圧接痕の位置を画像認識する認識手段と、この認識手段により認識された前記圧接痕の位置とその理論上の位置との誤差を求める誤差演算手段と、前記吸着ノズルを特定高さまで下降させることにより前記圧接媒体に圧接痕を形成させるととも、この圧接痕に基づいて前記誤差演算手段により求められる誤差データを用いて前記吸着ノズルによる作業の目標位置を補正した上で、前記部品供給位置から部品を吸着する作業、又は吸着部品を目的位置に載置する作業を実行すべく前記ヘッドユニットの動作を制御する制御手段とを備えているものである。

この装置において、前記圧接媒体はプレート状の部材であってもよく、この場合には、複数の前記圧接媒体を収納するとともにこの収納位置から前記圧接痕を形成するためのノズル圧接位置に圧接媒体を順次繰り出す繰り出し手段と、圧接痕が形成された使用済みの圧接媒体を廃棄する廃棄部と、使用済みの圧接媒体を前記ノズル圧接位置から廃棄部に移載する移載手段とを備えているのが好ましい（請求項６）。

また、請求項５に記載の部品搬送装置において、前記圧接媒体は帯状の部材からなるものであってもよく、この場合には、前記圧接痕を形成するためのノズル圧接位置に前記圧接媒体をその長手方向に繰り出す繰り出し手段を有し、この繰り出し手段は、前記圧接痕の形成に伴い圧接媒体を間欠的に一定ずつ繰り出すように構成されているのが好ましい（請求項７）。

一方、本発明に係る表面実装機は、部品供給部において供給される部品を実装作業位置に位置決めされた基板上に搬送して基板上の所定位置に装着する表面実装機において、前記部品供給部から基板上に部品を搬送する手段として、請求項５乃至７の何れかに記載の部品搬送装置を備えていることを特徴とするものである（請求項８）。

また、本発明に係る部品試験装置は、部品供給部において供給される部品を試験手段に搬送して各種試験を行う部品試験装置において、前記部品供給部から試験手段に部品を搬送する手段として、請求項５乃至７の何れかに記載の部品搬送装置を備えていることを特徴とするものである（請求項９）。

本発明に係る偏心誤差測定方法（請求項１）によれば、ヘッドの下降動作により生じるノズル中心のずれ（偏心誤差）を簡単に検出することができる。そして、部品供給位置から目的位置まで部品を吸着して搬送する場合に、この測定方法に基づいて求めた偏心誤差により偏心補正を行う本発明の部品搬送方法（請求項４）によれば、仮にヘッド（シャフト部材）のもつ精度や当該ヘッドを支持する部分の経時変化等によりヘッドに偏心誤差が生じている場合であっても、その誤差を是正して部品の吸着作業や載置作業を適切に行うことができる。そのため、前記誤差に起因する部品の吸着ミス等のトラブルを未然に防止できるようになる。

特に偏心誤差の測定に関し、予め複数の回転角度位置を定め、これら角度位置毎の偏心誤差を求めておけば（請求項２）、部品吸着時又は載置時に吸着ノズルの回転角度位置が特定されるような場合でも、回転角度位置毎の誤差データを使って部品吸着時等の偏心誤差を求めることによって偏心補正を精度良く行うことが可能となる。

なお、偏心誤差の測定に関してダミーノズルを使用するようにすれば（請求項３）、圧接媒体へ吸着ノズルそのものを圧接させることによるノズル（吸着ノズル）の損傷を有効に防止することができる。

本発明に係る部品搬送装置（請求項５）によれば、制御手段による制御の下、ノズル部材と圧接媒体とが互いに対向するように配置された後、ヘッドの下降動作に伴い圧接媒体に吸着ノズルの圧接痕が形成されるとともに認識手段による圧接痕の画像認識に基づいてヘッド下降時のノズル中心のずれ（偏心誤差）が誤差演算手段において求められる。そして、ここで求められた誤差データを加味した上で、つまり偏心補正が行われた上で部品の吸着作業や載置作業が行われることとなる。従って、上記のような部品搬送方法に基づく部品の搬送を自動的に実施することが可能となる。

この装置において、特に請求項６および７の構成によれば、圧接媒体に対する圧接痕の形成作業を連続的に、かつ自動的に行うことが可能となるため、部品の搬送作業を繰り返し行いながら、その作業中に効率的に上記誤差データを取得すること可能となる。

一方、本発明に係る表面実装機（請求項８）によれば、上記のような部品搬送装置を備えている結果、部品供給部における部品の吸着作業や、基板上への吸着部品の実装（載置）作業をより確実、かつ正確に行うことが可能となる。

また、本発明に係る部品試験装置（請求項９）によれば、上記のような部品搬送装置を備えている結果、部品供給部における部品の吸着作業や、検査手段への部品の載置作業をより確実、かつ正確に行うことが可能となる。

本発明の好ましい実施の形態について図面を参照して説明する。

図１及び図２は本発明に係る表面実装機（本発明に係る偏心誤差測定方法、部品搬送方法、部品搬送装置が適用される表面実装機）を概略的に示している。これらの図に示すように表面実装機（以下、実装機と略す）の基台１上には、プリント基板搬送用のコンベア２が配置され、プリント基板３がこのコンベア２上を搬送されて所定の実装作業位置で停止されるようになっている。

上記コンベア２の両側には、部品供給部４が配置されている。これら部品供給部４には、多数列のテープフィーダー４ａが設けられている。各テープフィーダー４ａは、それぞれ、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるように構成されており、後述するヘッドユニット６により部品が取り出されるに伴い間欠的に部品を繰り出すように構成されている。

上記基台１の上方には、部品搬送用のヘッドユニット６が装備されている。このヘッドユニット６は、部品供給部４と実装作業位置に位置決めされているプリント基板３とにわたって移動可能とされ、Ｘ軸方向（コンベア２と平行な方向）及びＹ軸方向（コンベア２と直交する方向）に移動することができるようになっている。

すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向の固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９により回転駆動されるボールねじ軸８とが配設され、上記固定レール７上にヘッドユニット支持部材１１が配置され、この支持部材１１に設けられたナット部分１２が上記ボールねじ軸８に螺合している。また、上記支持部材１１には、Ｘ軸方向のガイド部材１３と、Ｘ軸サーボモータ１５により駆動されるボールねじ軸１４とが配設され、上記ガイド部材１３にヘッドユニット６が移動可能に保持され、このヘッドユニット６に設けられたナット部分（図示せず）がボールねじ軸１４に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ９の作動により上記支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１５の作動によりヘッドユニット６が支持部材１１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。

ヘッドユニット６には複数の実装用ヘッド２０が搭載されており、当実施形態では８本の実装用ヘッド２０がＸ軸方向に等間隔で一列に並べられた状態で搭載されている。

各実装用ヘッド２０は、それぞれヘッドユニット６のフレームに対してＺ軸方向の移動（昇降）及びＲ軸（中心軸）回りの回転が可能に支持され、かつサーボモータを駆動源とする昇降駆動手段および回転駆動手段により駆動されるノズルシャフト２１（シャフト部材；図３に示す）と、その先端（下端）に装着される吸着ノズル２２とを備えた構成となっており、図外の負圧供給手段から吸着ノズル２２先端に負圧が供給されることにより、この負圧による吸引力で部品を吸着するように構成されている。

吸着ノズル２２は、ノズルシャフト２１に対して着脱可能に構成されており、後述する実装用ヘッド２０の偏心誤差測定の際にはこの吸着ノズル２２に代えて後記ダミーノズル２２′が装着されるようになっている。具体的に説明すると、図３に示すように、ノズルシャフト２１はその内部に負圧供給管（内側シャフト２１ａという）を備えた二重筒構造を有しており、内側シャフト２１ａの周りには圧縮バネ２４の弾発力により内側シャフト２１ａと直交する方向に弾性的に変位可能に保持される複数の位置決め用剛球２３が設けられている。そして、同図に示すように吸着ノズル２２を内側シャフト２１ａに対してその先端側から挿着すると剛球２３が内側シャフト２１ａの周面に形成された凹部２２ｂに嵌合、圧接し、その結果、吸着ノズル２２がノズルシャフト２１の下端部に保持される。そして、これと逆に、ノズルシャフト２１に装着された吸着ノズル２２に下向きに外力を与えると、前記圧縮バネ２４の弾発力に抗して圧縮バネ２４が押し戻されつつ吸着ノズル２２が内側シャフト２１ａ（ノズルシャフト２１）から引き抜かれるように構成されている。

なお、同図中、符号２２ａは吸着ノズル２２の途中部分に設けられる鍔状の係止板で、後述する治具ノズルステーション４０との間でノズル交換を行う際には、この係止板２２ａを使って吸着ノズル２２の取外しが行われるようになっている。

ヘッドユニット６において、吸着ノズル２２の並び方向端部にはさらに実装作業位置に位置決めされたプリント基板３を認識するための基板認識カメラ２６が搭載されている。このカメラ２６は、例えばＣＣＤエリアセンサあるいはＣＭＯＳセンサ等を備えたカメラであって下向きに固定されおり、プリント基板３に記されるフィデューシャルマークを撮像して、その画像信号を後記コントローラ５０に出力するように構成されている。なお、この基板認識カメラ２６は、後述する偏心誤差測定処理において、誤差測定ユニット３０のプレートＰに形成されるダミーノズル２２′の圧接痕を撮像する手段として共用されている。

図１に戻って、基台１上には、さらに部品の実装に先立ちヘッドユニット６に吸着された部品の吸着状態を画像認識するための撮像ユニット２８と、実装用ヘッド２０の偏心誤差を測定するための誤差測定ユニット３０と、この誤差測定ユニット３０での誤差測定に使用するダミーノズルを保持する治具ノズルステーション４０とが配置されている。

撮像ユニット２８は、コンベア２とその両側の各部品供給部４との間にそれぞれ設けられている。各撮像ユニット２８は、Ｙ軸方向に撮像素子が並ぶＣＣＤラインセンサを備え、かつ基台１上に上向きに固定されるカメラと、多数のＬＥＤを備えた照明装置とを備えており、ヘッドユニット６が撮像ユニット上をＸ軸方向に移動する間に、各実装用ヘッド２０に吸着されている部品をその下側から撮像して、その画像信号を後記コントローラ５０に出力するように構成されている。なお、撮像ユニット２８に適用されるカメラとしては、ＣＣＤラインセンサ以外にＣＣＤエリアセンサ、あるいはＣＭＯＳセンサ等を備えたカメラを採用することも可能である。

誤差測定ユニット３０は、一方側（図１では下側）の部品供給部４の側方部分に配置されている。この誤差測定ユニット３０は、実装用ヘッド２０の昇降に伴うノズル中心のずれ（偏心誤差）を測定するための圧接媒体としての樹脂プレートＰを保持するもので、測定時には、実装用ヘッド２０の下降に伴い同ヘッド２０に装着される後記ダミーノズル２２′がプレートＰに圧接され、プレートＰ上にダミーノズル２２′の圧接痕が形成されるように構成されている。

誤差測定ユニット３０は、複数のプレートＰを積層状態に保持しつつこのプレートＰを順次測定位置に繰り出す繰り出し機構を備えている。

図４を用いて具体的に説明すると、誤差測定ユニット３０は、上部開口３１ａを有した収納部３１を有しており、複数のプレートＰが支持台３２上に積み上げられた状態でこの収納部３１内に収納されている。支持台３２は、アーム３５を介して可動部材３６に連結されている。この可動部材３６は、上下方向に延びる固定レール３７に移動可能に装着されるとともに、モータ駆動のプーリ（図示省略）および従動プーリ３９に掛け渡された無端状の駆動ベルト３８に継手３６ａを介して連結されている。この構成により、駆動プーリが正逆回転駆動されると、これに伴い駆動ベルト３８が上下方向に正逆回転移動し、この駆動ベルト３８の移動に連動して可動部材３６が固定レール３７に沿って移動し、その結果、収納部３１内において支持台３２が上下方向に移動するようになっている。

また、収納部３１の上端部分には一対のシャッタ３３が設けられている。これらシャッタ３３は、図外のアクチュエーターの作動により開口３１ａ内に前進する閉止状態と（図４に示す状態）、開口３１ａ外に後退（同図中白抜き矢印で示す）して同開口３１ａを開放する状態とに変位可能に構成されている。

つまり、収納部３１内に複数のプレートＰを収納するとともにシャッタ３３を閉止し、収納プレートＰのうち最上位のものをシャッタ３３に対してその下側から押し付けることにより、最上位のプレートＰを所定の測定高さ位置、具体的にはテープフィーダー４ａにおける部品取出し高さと同じ高さ位置に位置決めし、この状態でダミーノズル２２′をプレートＰに圧接させる上記の偏心誤差測定を行い、測定後は、シャッタ３３を開放して支持台３２を上昇させることにより、最上位のプレートＰ（圧接痕が形成された使用済みプレート）を収納部３１の上部に押出して廃棄させ、以後、順次プレートＰを前記測定高さ位置に繰り上げる（繰り出す）ように構成されている。なお、使用済みのプレートＰは、吸着ノズル２２により吸着され、コンベア２を挟んで誤差測定ユニット３０の反対側に設けられたプレート廃棄箱４２（廃棄部）に搬送されて廃棄されるようになっている。

治具ノズルステーション４０（図１参照）は、実装用ヘッド２０の偏心誤差測定に使う吸着ノズル２２と略同一形状のダミーノズル２２′を実装用ヘッド２０に対して交換可能に保持するものである。

詳しく図示していないが、治具ノズルステーション４０には複数の収納孔がＸ軸方向に一列に並べて設けられており、これら収納孔の１つにダミーノズル２２′がその先端側から挿入された状態で収納（保持）されている。治具ノズルステーション４０の収納孔の上方には、アクチュエーターの作動により開閉する一対のシャッタが設けられており、このシャッタの開閉に応じて吸着ノズル２２およびダミーノズル２２′が実装用ヘッド１８に対して脱着（交換）されるようになっている。具体的に説明すると、実装用ヘッド２０に装着された吸着ノズル２２をダミーノズル２２′に交換する際には、まずシャッタが開放された状態で実装用ヘッド２０の下降に伴い吸着ノズル２２が収納孔の空きスペースに挿入され、その後、シャッタが閉止されてこの状態で実装用ヘッド２０が上昇する。このようにすると吸着ノズル２２の前記係止板２２ａにシャッタが係合し、その結果、実装用ヘッド２０から吸着ノズル２２が引き抜かれて収納孔内に保持されることとなる。そして、ダミーノズル２２′上に実装用ヘッド２０が移され、実装用ヘッド２０が下降することによりダミーノズル２２′が実装用ヘッド２０（ノズルシャフト２１）に装着される。そしてその後、シャッタが開放されて実装用ヘッド２０が上昇することにより、実装用ヘッド２０にダミーノズル２２′が装着された状態で収納孔から引き出されることとなる。なお、ダミーノズル２２′を吸着ノズル２２に交換も上記と同様の手順で行われる。

図５は、上記実装機の制御系をブロック図で示している。

この実装機は、論理演算を実行する周知のＣＰＵ、そのＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭおよび装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ等から構成されるコントローラ５０を有している。

このコントローラ５０は、その機能構成として主制御手段５１、軸制御手段５２、誤差測定ユニット駆動制御手段５３、画像処理手段５４、偏心誤差演算手段５５および偏心誤差データ記憶手段５６等を含んでいる。

主制御手段５１は、この実装機の動作を統括的に制御するもので、予め記憶されているプログラムに従ってヘッドユニット６等を作動させるべく軸制御手段５２を介してサーボモータ９，１５等の駆動を制御するとともに、実装動作中に前記撮像ユニット２０により撮像される吸着部品の画像に基づいて吸着ズレ量（吸着誤差）の演算等を行う。

また、所定のタイミングで各実装用ヘッド２０の偏心誤差を測定する偏心誤差測定処理を実行すべく軸制御手段５２を介してサーボモータ９，１５等の駆動を制御するとともに誤差測定ユニット駆動制御手段５３を介して誤差測定ユニット３０の駆動を制御する。この偏心誤差測定処理については後に詳述することにする。

そして、部品供給部４からの部品吸着時には、偏心誤差測定処理により求められた偏心誤差に基づいて偏心補正、つまりテープフィーダー４ａからの部品の取出し位置（目標位置）を補正する一方、プリント基板３への部品装着時には、部品の前記吸着誤差に基づいて部品の実装位置（目標位置）を補正し、それぞれ補正後の目標位置に従ってヘッドユニット６等を移動させるべく軸制御手段５２に制御信号を出力するように構成されている。

画像処理手段５４は、基板認識カメラ２６および撮像ユニット２８から出力される画像信号に所定の処理を施すことにより認識対象に適した画像データを生成して主制御手段５１又は偏心誤差演算手段５５に出力するものである。なお、当実施形態では、基板認識カメラ２６、画像処理手段５４および主制御手段５１等により圧接痕の位置を画像認識する本発明の認識手段が構成されている。

偏心誤差演算手段５５は、偏心誤差測定処理においてプレートＰ上に形成される圧接痕の画像データに基づき圧接痕の中心位置を求めるとともにその測定位置と理論上の位置との誤差を演算し、その演算値を偏心誤差データ記憶手段５６に出力するものである。

偏心誤差データ記憶手段５６は、偏心誤差演算手段５５において求められる偏心誤差データを更新的に記憶するもので、後述するように、予め特定されたノズル回転角度毎の偏心誤差データを各実装用ヘッド２０に対応させて記憶する。

次に、コントローラ５０による偏心誤差測定処理の制御について図６のフローチャートに基づいて説明する。

偏心誤差測定処理は、上述したように、ヘッドユニット６に搭載される各実装用ヘッド２０の下降動作に伴うノズル中心位置のずれ（偏心誤差）を測定し、その測定値を誤差データとして記憶するための処理である。まず、ステップＳ１で、偏心誤差を測定するタイミングか否かを判断する。ここでの判断は、設定時間、生産ロットの切換え等の予め定められたタイミングに達しているか否か、あるいはオペレータによる入力操作の有無に基づいて判断する。

ステップＳ１で測定タイミングであると判断した場合には、ヘッドユニット６を治具ノズルステーション４０上に移動させて、最初の測定ヘッド、すなわち測定対象となる最初の実装用ヘッド２０にダミーノズル２２′を装着した後、実装用ヘッド２０のカウンタ値ｎに初期値「１」をセットするとともに、必要に応じて実装用ヘッド２０を駆動してノズル回転角θ（実装用ヘッド２０のＲ軸回りの回転角度位置）を「０°（基準角度）」にセットする（ステップＳ２〜Ｓ４）。

次いで、ヘッドユニット６を誤差測定ユニット３０上の所定の測定位置に移動させた後、ダミーノズル２２′を装着した実装用ヘッド２０を部品吸着高さ位置まで下降させ、これによってプレートＰにダミーノズル２２′による圧接痕を形成する（ステップＳ５）。

圧接痕の形成後、ヘッドユニット６を移動させることにより基板認識カメラ２６を誤差測定ユニット３０上にセットし、プレートＰに形成された前記圧接痕を撮像し、この画像に所定の画像処理を施して圧接痕を画像認識するとともにその中心（検出位置Ｏ_２という；図４参照）、つまり部品吸着高さ位置におけるノズル先端の中心位置を求める（ステップＳ６）。そして、偏心誤差演算手段５５においてこの検出位置Ｏ_２とその理論上の位置Ｏ_１（図４参照）との誤差Δを求め、その値を偏心誤差データとして偏心誤差データ記憶手段５６に記憶する（ステップＳ７，Ｓ８）。

測定終了後、実装用ヘッド２０のノズル回転角θが「２７０°」か否かを判断し（ステップＳ９）、ここでＮＯと判断した場合には、実装用ヘッド２０を駆動してノズル回転角θを「９０°」にセットしてステップＳ５に移行し、上記と同様の処理を繰り返す。

これに対してステップＳ９でＹＥＳと判断した場合には、ステップＳ１０に移行し、ここで実装用ヘッド２０のカウンタ値ｎが「８」か否か、要するに全ての実装用ヘッド２０について誤差測定が行われたか否かを判断し、ここでＮＯと判断した場合には、ステップＳ１２に移行して実装用ヘッド２０のカウンタ値を１インクリメントした後、ステップＳ２に移行し、ここで最初の実装用ヘッド２０に装着されていたダミーノズル２２′を次ぎに測定を行う実装用ヘッド２０に付け替えて、ステップＳ３〜ステップＳ８の処理を実行する。つまり、ステップＳ２〜Ｓ９，Ｓ１１，Ｓ１２の処理を繰り返すことにより、実装用ヘッド２０毎に、ノズル回転角毎（「０°」「９０°」「１８０°」「２７０°」）の偏心誤差Δ_１〜Δ_４を求めて偏心誤差データ記憶手段５６に記憶する。

最終的にステップＳ１０でＹＥＳと判断した場合には、最後に測定を行った実装用ヘッド２０に装着されているダミーノズル２２′を治具ノズルステーション４０に戻し、同ステーション４０に保持されている吸着ノズル２２と付け替えるとともに、誤差測定ユニット３０の使用済みのプレートＰをプレート廃棄箱４２に移載して新たなプレートＰを測定高さ位置に位置決めし、これにより偏心誤差測定処理が終了する。

なお、ステップＳ５での処理では、実装用ヘッド２０毎に、またノズル回転角度θ毎にプレートＰに対するダミーノズル２２′の圧接位置を変えることにより、一回の偏心誤差測定処理において一枚のプレートＰを使用する。また、プレート廃棄箱４２への使用済みプレートＰの廃棄は、ヘッドユニット６に搭載される実装用ヘッド２０のうち何れか１つ、あるいは複数の実装用ヘッド２０によりプレートＰを吸着してヘッドユニット６をプレート廃棄箱４２上に移動させることにより行う。

以上のような実装機によると、実装動作時には、ヘッドユニット６が部品供給部４と実装作業位置に位置決めされているプリント基板３との間を移動しながら、ヘッドユニット６に搭載された実装用ヘッド２０（吸着ノズル２２）によりテープフィーダー４ａから部品を吸着して取出し、プリント基板３上の所定位置に実装することとなる。

このような実装動作において、テープフィーダー４ａからの部品の取出しは、実装用ヘッド２０が対象となるテープフィーダー４ａの上方に配置された後、実装用ヘッド２０が下降してテープ内の部品を吸着ノズル２２により吸着することにより行われるが、この場合、偏心誤差データ記憶手段５６に記憶されている誤差データに基づいて偏心補正（吸着ノズル２２による部品の取出し位置（目標位置）の補正）が行われることにより、吸着ノズル２２による部品の吸着が確実、かつ正確に行われる。つまり、ノズルシャフト２１のもつ精度や当該ノズルシャフト２１を支持する部分の経時変化等により実装用ヘッド２０にはノズル昇降時に偏心誤差が生じる場合があり、このような場合にテープフィーダー４ａに対して吸着ノズル２２を理論上の位置（すなわち設計上の目標位置）に移動させるだけでは、実装用ヘッド２０の下降に伴いノズル中心が理論上の位置からずれて部品の吸着ミス等を誘発する虞れがある。これに対して、上記の実装機では、部品吸着時には、上述のように予め実装用ヘッド２０毎に実測した偏心誤差に基づいて偏心補正を行うため、実装用ヘッド２０に偏心誤差が生じているような場合でも、テープフィーダー４ａの部品取出し位置に対して吸着ノズル２２を正確に配置して部品吸着を行うことができる。

特に、偏心補正を行う場合には、部品吸着時のノズル回転角度θに応じてそのノズル回転角度θに最も近い偏心誤差データが読出され、そのデータに基づいて偏心補正がおこなわれる。そのため、部品吸着時のノズル回転角度に拘わらず部品取出し位置に対して吸着ノズル２２を正確に配置することが可能であり、これにより、部品の吸着が確実に、かつ正確に行われることとなる。

従って、上記の実装機によると、従来のこの種の実装機に比べてテープフィーダー４ａ（部品供給部４）からの部品の取出しをより確実、かつ正確に行うことができ、とりわけ極小のチップ部品については吸着ミスを大幅に低減することができるという効果がある。そして、このように極小部品の吸着ミスを低減できる結果、超小型部品を使った高密度実装を高速、かつ正確に行うことができるようになる。

ところで、以上説明した実装機は、本発明に係る表面実装機（本発明に係る偏心誤差測定方法、部品搬送方法、部品搬送装置が適用される表面実装機）の好ましい実施の形態であって、偏心誤差測定等の具体的な方法や具体的な装置構成は、この実施形態に限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、以下のような方法や構成を採用することもできる。
（１）誤差測定ユニット３０として、例えば図７および図８に示すような構成ものを採用することもできる。同図の誤差測定ユニット３０は、ダミーノズル２２′を圧接するための圧接媒体として前記プレートＰに代えて無端状のテープＴ（帯状、ベルト状の圧接媒体）を用いたものである。テープＴは基台１上に回転下降に支持された一対のドラム６２に亘って装着されおり、ドラム６２が回転駆動されることによりテープＴを周回移動させるように構成されている。なお、図中、符号６３は測定位置においてテープＴをその裏側から支持する支持板である。つまり、この測定位置ではテープＴにダミーノズル２２′を押し付けることによりテープＴに圧接痕を形成させ、測定後は、ドラム６２の駆動によりテープＴを一定量だけ移動させることによって、テープＴのうち圧接痕が未形成の部分を測定位置に間欠的に繰り出すように構成されている。このような誤差測定ユニット３０についてもテープＴの繰り出しにより、上記のような偏心誤差測定を連続して行うことが可能となる。

また、上記のように無端状のテープＴを周回移動させる構成に代え、テープＴを予めリールに巻回しておき、このリールからテープＴを引き出して測定位置に繰り出す一方、使用後のテープＴを別のリールに巻き取るように構成してもよい。
（２）実施形態では、誤差測定ユニット３０で使用された使用済みのプレートＰをプレート廃棄箱４２に廃棄するための移載手段としてヘッドユニット６を共用しているが、勿論専用の移載手段を設けるようにしてもよい。

また、実施形態では、プレートＰを積層状態に待機させ、最上位のプレートＰを測定高さ位置に繰り出すように誤差測定ユニット３０が構成されているが、例えばベルトコンベア上にプレートＰを一列に並べた状態で同コンベアの駆動によりプレートＰを測定位置に繰り出すように構成してもよい。この場合、プレート廃棄箱をコンベア先端に設けておき測定位置へのプレートＰの繰り出し動作に伴い、使用後のプレートＰがコンベア先端からプレート廃棄箱内に自重で案内されるように構成しておけば、実施形態のようなヘッドユニット６によるプレート廃棄作業が不要になるという利点がある。すなわち、プレートＰの繰り出し手段とプレート廃棄箱４２への移載手段とを共通化した合理的な構成となる。
（３）実施形態では、実際の部品吸着時と同じ条件で実装用ヘッド２０の偏心誤差を測定するために誤差測定ユニット３０の測定高さ位置をテープフィーダー４ａの部品取出し位置の高さ位置に等しく設定しているが、異なる高さ位置で誤差測定を行うようにしてもよい。この場合には、偏心誤差データと、測定高さ位置と、部品吸着時の高さ位置とに基づいて部品吸着高さ位置での実装用ヘッド２０の偏心誤差を推定（演算）し、その値に基づいて偏心補正を行うようにすればよい。

同様に、実施形態では、ノズル回転角θとして「０°」「９０°」「１８０°」「２７０°」の４角度で偏心誤差を測定しておき、部品吸着時のノズル回転角θが上記４角度に該当しない場合には最も近いノズル回転角θでの偏心誤差データを使って偏心補正を行うようにしているが、例えば、上記４角度のうち部品吸着時のノズル回転角θに近い２角度、例えば部品吸着時のノズル回転角θが「４５°」の場合には「０°」と「９０°」の偏心誤差データを用いて部品吸着時の偏心誤差データを補間演算し、その演算値に基づいて偏心補正を行うようにしてもよい。
（４）実施形態では、テープフィーダー４ａから部品を吸着する際にのみ実装用ヘッド２０の偏心誤差データを用いて偏心補正を行うようにしているが、勿論、プリント基板３への部品実装時についてもこの偏心誤差データを用いて偏心補正を行うようにしてもよい。これによれば、部品をより正確にプリント基板３上に実装することが可能となる。
（５）誤差測定ユニット３０に専用の撮像手段を設け、プレートＰに形成された圧接痕をこの撮像手段により撮像して偏心誤差を求めるようにしてもよい。但し、実施形態のようにダミーノズル２２′の圧接痕を画像認識する手段として基板認識カメラ２６を共用する構成によれば、装置構成の簡略化および低廉化を図る上で有利となる。
（６）偏心誤差を求める手法として、実施形態のようにプレートＰにダミーノズル２２′の圧接痕を形成してこれを画像認識する以外に、例えば、圧電素子を埋め込んだパネル部材等、圧接位置を直接検出し得るパネル部材を設け、このパネル部材にダミーノズル２２′を圧接させることによりこのパネル部材からの出力に基づいて直接圧接位置を検出するようにしてもよい。なお、ダミーノズル２２′は必ずしも使用する必要はなく、例えばプレートＰ等に対する圧接圧力との関係において強度的に問題がない場合には、直接吸着ノズル２２をプレートＰ等に圧接させるようにしてもよい。
（７）実施形態では、本発明を表面実装機に適用した例について説明したが、本発明は、例えば、ＩＣチップ等の部品に対して各種試験を施す部品試験装置に適用することも可能である。

図９は、本発明に係る部品試験装置（本発明に係る偏心誤差測定方法、部品搬送方法、部品搬送装置が適用される部品試験装置）を示す平面図である。なお、図中には、方向性を明確にするためにＸ軸、Ｙ軸を示している。

図９に示すように、部品試験装置７０の基台７１には、ベアチップがダイシングされた状態のウェハＷａを上下多段に収納したカセット７２を装着可能なカセット設置部７３が設けられている。このカセット設置部７３に装着されたカセット７２は、図略の搬送機構により基台７１に形成された開口部７４の下方位置に搬送され、この位置でベアチップがヘッド７５によって取上げられる。ヘッド７５は、基台７１上でＹ軸方向に延びるレール７６に沿って移動可能に構成されており、前記吸着ノズルにより上記開口部７４から部品待機部７７までベアチップを搬送するようになっている。

部品待機部７７は、基台７１上でＸ軸方向に延びる一対のレール７８の間に配置されており、この部品待機部７７に搬送されたベアチップが、各レール７８に沿って駆動する一対のヘッドユニット７９、８０により基台７１上の検査ソケット８１まで搬送され、所定の検査が実行されることとなる。なお、ヘッドユニット７９（８０）には、ベアチップを吸着可能な吸着ノズルを先端に備え、かつヘッドユニット７９（８０）のフレームに対して昇降、および軸心回りに回転可能なシャフト部材からなる２つの検査用ヘッド７９ａ（８１ａ）が並べて設けられている。

そして、検査ソケット８１における検査の結果、不良品であると判定されたベアチップは、各ヘッドユニット７９、８０により不良品回収部８８の不良品用トレイ８９に搬送される一方、良品であると判定されたベアチップは、各ヘッドユニット７９、８０により基台７１上の部品収納部９０まで搬送されるとともに、この部品収納部９０において、テープフィーダー用のベーステープ９１内に収容され、このベーステープ９１に図略のカバーテープが張付けられることとなる。

なお、不良品回収部８８の不良品用トレイ８９が満載状態になると、そのトレイ８９が図外のトレイ移動機構によりトレイ排出部９２に移送されるとともに、不良品回収部８８に隣接したトレイ待機部９３にあるトレイ９４がヘッドユニット７９、８０により不良品回収部８８に移送され、かつ、図外のトレイ移動機構によりトレイ待機部８３に空トレイ載置部８５から空トレイが移送されるようになっている。

このような部品試験装置において、検査ソケット８１の側方には、昇降に伴う検査用ヘッド７９ａ，８１ａの偏心誤差を測定するための誤差測定ユニット８４と、プレート廃棄箱８５と、治具ノズルステーション８６とが設けられている。これらの誤差測定ユニット８４、プレート廃棄箱８５および治具ノズルステーション８６は、上述した表面実装機のものと略同一の構成となっており、各検査用ヘッド７９ａ，８１ａの吸着ノズルをダミーノズル２２′に交換し、誤差測定ユニット８４において所定の測定位置にセットされるプレートに圧接痕を形成した後、その圧接痕をヘッドユニット７９、８０に搭載される検査ソケット認識用のカメラ７０ｂ，８０ｂで撮像し、その画像データに基づいて検査用ヘッド７９ａ，８１ａの偏心誤差を求めるように構成されている。なお、治具ノズルステーション８６は、検査用ヘッド７９ａ，８１ａに対応して誤差測定ユニット８４の両側にそれぞれ設けられている。

このような部品試験装置によると、部品待機部７７のベアチップを検査用ヘッド７９ａ，８１ａによって、より確実、かつ正確に吸着することが可能となる。そのため、ベアチップの吸着ミスを低減でき、これによりベアチップの試験を効率的に、かつ正確に行うことができるようになる。

本発明に係る表面実装機を示す平面図である。表面実装機を示す正面図である。実装用ヘッド（ノズルシャフト）に対する吸着ノズルの脱着構造を説明するための実装用ヘッド先端部分の断面図である。誤差測定ユニットの構成を説明する断面図である。表面実装機の制御系（主に実装用ヘッドの偏心誤差測定および偏心補正処理の制御に関連する部分）を示すブロック図である。コントローラによる偏心誤差測定処理の制御を示すフローチャートである。本発明に係る表面実装機の変形例を示す平面図である。誤差測定ユニットの構成を説明する断面図である。本発明に係る部品試験装置を示す平面図である。

符号の説明

４部品供給部
４ａテープフィーダー
６ヘッドユニット
２０実装用ヘッド
２１ノズルシャフト
２２吸着ノズル
２６基板認識カメラ
３０誤差測定ユニット
４０治具ノズルステーション
４２プレート廃棄箱
Ｐプレート（圧接媒体）

Claims

先端に吸着ノズルを設けたシャフト部材からなるヘッドを昇降可能に備え、かつ移動可能に設けられたヘッドユニットの前記ヘッドにより部品供給位置から部品を吸着して目的位置まで搬送するように構成された部品搬送装置の前記ヘッドの偏心誤差測定方法であって、
前記ヘッドの下降動作に伴い吸着ノズルを特定高さまで下降させ、予めこの高さに設けた圧接媒体にノズル先端を圧接させてその圧接位置を検出し、この検出位置とこの検出位置に対する理論上の位置との誤差を前記ヘッドの下降動作に伴う前記特定高さ位置における偏心誤差として求めることを特徴とする偏心誤差測定方法。
請求項１に記載の偏心誤差測定方法において、
前記ヘッドユニットに対してヘッドがその軸心回りに回転可能に支持される場合には、複数の回転角度位置を予め定めておき、その回転角度位置毎に前記偏心誤差を求めることを特徴とする偏心誤差測定方法。
請求項１又は２に記載の偏心誤差測定方法において、
前記シャフト部材に対して吸着ノズルを脱着可能に設けておき、前記シャフト部材に予めダミーノズルを装着した状態でノズル先端を圧接媒体に圧接させることを特徴とする偏心誤差測定方法。
先端に吸着ノズルを設けたシャフト部材からなるヘッドを昇降可能に備え、かつ移動可能に設けられたヘッドユニットの前記ヘッドにより部品供給位置から部品を吸着して目的位置まで搬送する部品搬送方法において、
前記ヘッドの下降動作に伴い吸着ノズルを特定高さまで下降させたときのノズル中心とその理論上の位置との誤差である偏心誤差を請求項１乃至３のいずれかに記載の偏心誤差測定方法に基づいて測定する誤差データ取得工程と、
この誤差データ取得工程で求めた誤差データを用いて前記吸着ノズルによる作業の目標位置を補正した上で、前記部品供給位置から部品を吸着する作業、又は吸着部品を目的位置に載置する作業を実行する作業工程とを含むことを特徴とする部品搬送方法。
先端に吸着ノズルを設けたシャフト部材からなるヘッドを昇降可能に備え、かつ移動可能に設けられたヘッドユニットの前記ヘッドにより部品供給位置から部品を吸着して目的位置まで搬送する部品搬送装置において、
前記ヘッドの下降動作に伴い吸着ノズルを特定高さまで下降させることにより該吸着ノズルの先端が圧接し、かつその圧接痕が形成されるように配設される圧接媒体と、
この圧接媒体に形成される前記圧接痕を撮像することにより当該圧接痕の位置を画像認識する認識手段と、
この認識手段により認識された前記圧接痕の位置とその理論上の位置との誤差を求める誤差演算手段と、
前記吸着ノズルを特定高さまで下降させることにより前記圧接媒体に圧接痕を形成させるととも、この圧接痕に基づいて前記誤差演算手段により求められる誤差データを用いて前記吸着ノズルによる作業の目標位置を補正した上で、前記部品供給位置から部品を吸着する作業、又は吸着部品を目的位置に載置する作業を実行すべく前記ヘッドユニットの動作を制御する制御手段と
を備えていることを特徴とする部品搬送装置。
請求項５に記載の部品搬送装置において、
前記圧接媒体はプレート状の部材であって、
複数の前記圧接媒体を収納するとともにこの収納位置から前記圧接痕を形成するためのノズル圧接位置に圧接媒体を順次繰り出す繰り出し手段と、圧接痕が形成された使用済みの圧接媒体を廃棄する廃棄部と、使用済みの圧接媒体を前記ノズル圧接位置から廃棄部に移載する移載手段とを備えていることを特徴とする部品搬送装置。
請求項５に記載の部品搬送装置において、
前記圧接媒体は帯状の部材からなるものであって、
前記圧接痕を形成するためのノズル圧接位置に前記圧接媒体をその長手方向に繰り出す繰り出し手段を有し、この繰り出し手段は、前記圧接痕の形成に伴い圧接媒体を間欠的に一定量ずつ繰り出すように構成されていることを特徴とする部品搬送装置。
部品供給部において供給される部品を実装作業位置に位置決めされた基板上に搬送して基板上の所定位置に装着する表面実装機において、
前記部品供給部から基板上に部品を搬送する手段として、請求項５乃至７の何れかに記載の部品搬送装置を備えていることを特徴とする表面実装機。
部品供給部において供給される部品を試験手段に搬送して各種試験を行う部品試験装置において、
前記部品供給部から試験手段に部品を搬送する手段として、請求項５乃至７の何れかに記載の部品搬送装置を備えていることを特徴とする部品試験装置。