JP2006059953A - 電子部品搭載装置及び電子部品搭載方法 - Google Patents

Abstract

【課題】三次元測定機を用いることなく自装置で容易に調整ができ且つ高精度で部品を搭載する部品搭載装置及び電子部品搭載方法を提供する。
【解決手段】(a) 認識高さ位置で部品認識用カメラ３８の中心７１から搭載ヘッド３７の回転中心７２がずれており、吸着ノズル４８の先端７４も搭載ヘッドの回転中心７２からずれている。画像認識結果では認識基準位置７１に対する部品７５のズレ量に基づいて搭載ヘッド３７の回転角０度の場合の補正を行ない搭載を実行する。搭載部品位置を基板認識用カメラ４９で搭載位置ズレを画像認識し補正すべきＸ及びＹの補正データを算出する。この補正データを用いて搭載回転角０度の場合の部品認識高さ位置における部品認識データを補正する。(c) 及び(g) に示す搭載回転角１８０度の場合、(d) 及び(h) に示す搭載回転角９０度の場合、並びに(e) 及び(i) に示す搭載回転角−９０度の場合も同様である。これらの補正データは記憶装置に記憶され、その後の部品搭載作業に用いられる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、通常基板でも３σ値６５ミクロン以内の搭載精度で電子部品を搭載する電子部品搭載装置及び電子部品搭載方法に関する。

従来、ライン上流側の基板供給装置やディスペンサ、ライン下流側のリフロー炉などと共に生産ラインを構成し、自装置内に搬入されるプリント回路基板（以下、単に基板という）にチップ状電子部品（以下、単に部品という）を自動搭載して基板ユニットを生産する電子部品搭載装置（以下、単に部品搭載装置という）がある。

図７(a) は、そのような部品搭載装置の例を示す外観斜視図であり、同図(b) は、その上下の保護カバーを取り除いて内部の構成を模式的に示す斜視図である。
同図(a) に示すように、部品搭載装置１は、天井カバー上の前後に、それぞれＣＲＴディスプレイからなるモニタ装置２と、同じく天井カバー上の左右に、それぞれ稼動状態を報知する警報ランプ３を備えている。また、上部保護カバー４の前部と後部の面には、液晶ディスプレイとタッチ式入力装置からなり外部からの操作により各種の指示を入力することができる操作入力用表示装置５が配設されている（図の右斜め上方向になる後部の操作入力用表示装置５は陰になって見えない）。

下部の基台６の上には、中央に、固定と可動の１対の平行する基板案内レール７が同図(b) に示す基板８の搬送方向（Ｘ軸方向、図の斜め右下から斜め左上方向）に水平に延在して配設される。これらの基板案内レール７の下部に接して、図には見えないループ状の搬送ベルト（コンベアベルト）が走行可能に配設される。

搬送ベルトは、それぞれ数ミリ幅のベルト脇部を基板案内レール７の下から基板搬送路に覗かせて、不図示のベルト駆動モータにより駆動され、基板搬送方向に走行し、基板８の裏面両側を下から支持しながら装置本体内に部品搭載前の基板８をライン上流側から搬入し、部品搭載済みの基板８を順次ライン下流側に搬出する。この部品搭載装置１内には、常時２枚の基板８が搬入され、位置決めされて、電子部品の搭載が終了するまで固定されている。

基台６の前後には、それぞれ部品供給ステージ９が形成されている（同図(a) では図の右斜め上方向になる後部の部品供給ステージ９は陰になって見えない。また、同図(b) では、後部の部品供給ステージ９は図示を省略している）。部品供給ステージ９には、テープリール式部品供給装置１１（一般には単に、テープフィーダ、テープカセットなどと簡略に呼ばれている）が、５０個〜７０個と多数配置される。テープリール式部品供給装置１１には、その後端部に、部品を収容したテープを捲着したテープリール１２が着脱自在に装着されている。

また、基台６の上方には本体フレームの左右（Ｘ軸方向）に分かれて固定された二本のＹ軸レール１３と、これら二本のＹ軸レール１３にそれぞれ摺動自在に支持される二本（装置全体で合計四本）のＸ軸レール１４が配置されている。

Ｘ軸レール１４は、Ｙ軸レール１３に沿ってＹ軸方向に摺動でき、これらのＸ軸レール１４には、それぞれ１台（装置全体で合計４台）の作業ヘッド１５（１５−１、１５−２及び１５−３、１５−４）がＸ軸レール１４に沿ってＸ軸方向に摺動自在に懸架されている。そして、これらの各作業ヘッド１５には、同図(b) に示す例では２個の搭載ヘッド１６が配設されている。つまりこの部品搭載装置１には合計８個の搭載ヘッド１６が配設されている。

上記の作業ヘッド１５は、屈曲自在で内部が空洞な帯状のチェーン体１７に保護・収容された複数本の不図示の信号コードを介して装置本体１の基台６内部の電装部マザーボード上に配設されている中央制御部と連結されている。作業ヘッド１５は、これらの信号コードを介して中央制御部からは電力及び制御信号を供給され、中央制御部へは基板の位置決め用マークや部品の搭載位置の情報を示す画像データを送信する。

また、基板案内レール７と部品供給ステージ９との間には、搭載ヘッド１６に吸着された部品を画像認識して、その良否と被吸着姿勢を判断するための部品認識用カメラ１８が、４個の作業ヘッド１５に対応して４箇所にそれぞれ配置されており、その近傍には同図では図示を省略しているが、搭載ヘッド１６に対して交換自在に装着するための複数種類の吸着ノズルを収容したノズルチェンジャーが配置されている。

また、基台６の内部には、上述した中央制御部のほかに、特には図示しないが、基板の位置決め装置、基板を２本の基板案内レール７間に固定する基板固定機構等が備えられている。

図８は、上記作業ヘッド１５の斜視図である。同図に示すように、作業ヘッド１５は、上述したように屈曲自在な帯状のチェーン体１７によって本体装置の中央制御部と連結されており、支持部１９により支持された２個の搭載ヘッド１６及び１６と、基板認識用カメラ２１を備えている。

２個の搭載ヘッド１６は、それぞれＺ軸方向（上下方向）に昇降可能であり且つθ軸方向（３６０°方向）に回転可能である。搭載ヘッド１６の先端には、それぞれ拡散板照明装置２２と更にその先端に吸着ノズル２４を装着している。吸着ノズル２４は、光拡散板２４−１とノズル２４−２とで形成されている。

上記の作業ヘッド１５は、上述したＹ軸レール１３とＸ軸レール１４とにより前後左右に自在に移動する。これにより、吸着ノズル２４は、作業ヘッド１５と搭載ヘッド１６を介して、各作業領域において、前後と左右に移動自在であり、上下に昇降自在であり、且つ３６０°方向に回転自在である。

このような部品搭載装置は、上記のようにＸ、Ｙ、Ｚの三次元の作業空間を移動自在な搭載ヘッド１６先端の交換自在な吸着ノズル２４により、部品供給装置から部品を吸着し、この吸着した部品を部品認識用カメラで画像認識し、その画像認識した部品を搭載すべき基板の位置を基板認識用カメラで画像認識し、その画像認識した基板上の位置に、上記画像認識した部品を位置補正しながら自動搭載して基板ユニットを生産する。

ところで、従来、部品を基板に搭載する搭載ヘッドの先端は、認識高さ（部品を部品カメラで認識する高さ）での各搭載ヘッドの位置関係は、搭載ヘッドを降下させたときの搭載高さ（部品を基板に搭載する高さ）でも同じ位置関係が保たれていることが前提となっている。そのため、搭載ヘッドの位置関係は認識高さで自動測定され、この自動測定で搭載ヘッドに位置ずれが生じていれば、その位置ずれ量を算出し、その算出された位置ずれ量に基づいて部品搭載時の位置補正が行われていた。（例えば、特許文献１又は２参照。）
ところが、実際には各搭載ヘッドの位置関係は、認識高さと搭載高さでは若干の違いが有る。また、同じ認識高さでも回転角度によって若干の違いが発生する。

図９は、搭載ヘッド位置関係が認識高さと搭載高さで異なる例を示す図である。同図に示すように、２台の搭載ヘッド１６−１及び１６−２の位置関係は、認識高さ２５の位置において、線分Ａ−Ｂとして測定されているが、搭載点（搭載高さ２６）へ搭載ヘッド１６−１及び１６−２が移動すると、搭載ヘッド１６−１及び１６−２の位置関係が、線分Ａ´−Ｃ´となって、線分Ｂ´−Ｃ´の位置ずれが生じている例を示している。これでは認識高さで自動測定して得られた補正量で搭載位置の補正をおこなっても、基板の正しい位置に部品が搭載されないことになる。

また、従来、部品を基板に搭載する搭載ヘッド１６の先端は回転によっても位置ずれしない、換言すれば、搭載ヘッド１６の先端の吸着ノズル２４に吸着された部品に位置ずれがあった場合、搭載ヘッドが回転すると部品のずれ位置は搭載ヘッドの先端を中心にして真円を描く、ということを前提として搭載部品の位置補正の論理が構築されている（以下部品のずれ位置の回転軌跡を搭載ヘッドの回転軌跡という）。

ところが、上記のように搭載ヘッドの回転軌跡の測定値を元に位置の補正を行って実際に搭載した部品の搭載位置の絶対精度が必ずしも論理通りの結果とならない場合がある。
図１０(a),(b) は、搭載ヘッドの回転軌跡が真円でないために搭載ヘッドが同じ認識高さで回転角度が異なるとき搭載ヘッドの位置関係が異なってくる例を示す図である。同図(a) では回転前の位置関係を示す線分Ａ−Ｂが、回転後の位置関係では線分ａ−ｃとなって、線分ｃ−ｂの位置ずれが発生している例を示している。これは、例えば搭載ヘッド１６−１の回転軌跡が真円で、搭載ヘッド１６−２の回転軌跡が真円でない場合である。

また同図(b) は、搭載ヘッドの回転軌跡が真円でないために、９０度及び−９０度の回転補正において、それぞれ正しくあるべき補正位置Ｃ´及びＤ´から、それぞれ線分Ｃ−Ｃ´、線分Ｄ−Ｄ´の位置ズレが発生する状態を示している。

ところで、部品搭載プログラムのティーチングにおいては、位置補正して搭載した部品を基板認識用カメラ２１で認識した場合は、位置ズレはなく再補正の補正値は０でなくてはならない。また、そうなるように位置補正しながら搭載している。ところが絶対精度でみると、必ずしも正しい位置に搭載されていないことがある。

このように、認識高さ位置と搭載高さ位置で搭載ヘッドの位置が異なったり、回転角度によって搭載ヘッド間のピッチが変動したり、搭載ヘッドの回転軌道が真円でなかったり、基板認識用カメラの取り付けに誤差があるときは、従来は、実際の搭載結果を基に各部品の搭載座標を調整するか、現在保持している搭載ヘッドのピッチ補正値や、認織カメラの位置補正値などを手入力によって調整していた。
特開平０６−３１４８９７号公報（［要約］、図４） 特開２００３−１９８２００号公報（［要約］、図３）

しかしながら、実際の搭載結果を基に各部品の搭載座標を調整した場合は、異なる部品搭載装置または同じ部品搭載装置であっても後で機構的に再調整された装置では、調整された同一の搭載座標データを用いて搭載作業を行っても調整時と同じ搭載精度を出せないという問題があった。

また搭載ヘッドのピッチ補正値や、認識カメラの位置補正値などを、手入力で調整する場合、誤入力が発生し易いという問題がある。またそればかりでなく、調整後の搭載結果を測定するためには、搭載後の基板を三次元測定機のある専用室まで持っていき、そこで搭載結果を検査して検査結果を解析するという時間と手数の掛かる方法をとらなくてはならない。また、三次元測定機のないところでは、調整が出来ないという問題もある。

本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、高価で使用に不便な三次元測定機を用いることなく自装置で容易に調整ができ且つ高精度で部品を搭載する部品搭載装置及び電子部品搭載方法を提供することである。

先ず、第１の発明の部品搭載装置は、搭載ヘッドの回転角度を９０度ごとに変えて基板に部品を搭載する部品搭載手段と、該部品搭載手段により上記基板に搭載された上記部品を画像認識する基板部品認識手段と、上記部品の上記基板への搭載時における上記搭載ヘッドの回転角度と上記基板部品認識手段により認識された上記部品の搭載位置から得られる補正値から、上記部品の搭載前認識点での上記搭載ヘッドの回転中心の補正値を算出する回転中心補正値算出手段と、該回転中心補正値算出手段により算出された補正値により上記部品を上記搭載前認識点で画像認識する際に認識結果を補正する搭載前認識結果補正手段と、上記搭載前認識点での上記搭載ヘッドの回転角度と上記部品の上記搭載位置から得られる上記補正値とから上記部品の上記基板への搭載時の補正値を算出する搭載位置補正値算出手段と、該搭載位置補正値算出手段により算出された補正値に基づいて上記部品を搭載する際にその搭載位置を補正する搭載位置補正手段と、を有して構成される。

次に、第２の発明の部品搭載方法は、搭載ヘッドの回転角度を９０度ごとに変えて基板に部品を搭載する部品搭載工程と、上記基板に搭載された上記部品を画像認識する基板部品認識工程と、上記部品の上記基板への搭載時における上記搭載ヘッドの回転角度と上記基板部品認識工程により認識された上記部品の搭載位置から得られる補正値から、上記部品の搭載前認識点での上記搭載ヘッドの回転中心の補正値を算出する回転中心補正値算出工程と、該回転中心補正値算出工程により算出された補正値により上記部品を上記搭載前認識点で画像認識する際に認識結果を補正する搭載前認識結果補正工程と、上記搭載前認識点での上記搭載ヘッドの回転角度と上記部品の上記搭載位置から得られる上記補正値とから上記部品の上記基板への搭載時の補正値を算出する搭載位置補正値算出工程と、該搭載位置補正値算出手段により算出された補正値に基づいて上記部品を搭載する際にその搭載位置を補正する搭載位置補正工程と、を含んで構成される。

本発明によれば、所定の部品搭載プログラムにより部品を試験搭載し、その搭載された部品を搭載を実行した装置の基板認識用力メラで認識し、認識点での補正値や搭載点での補正値を自動測定し、その補正値を用いて実際に部品を搭載する場合に補正を行うので、搭載プログラムでパラメータとして予め設定されている搭載座標を変更をすることなく、試験搭載結果を高価で特別な装置で測定して再補正値を求めることなく、各部の調整のための補正データを手作業で入力することなく、自装置で容易に補正のための調整ができ且つ部品搭載の絶対精度を向上させることができるようになる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の高精度な部品搭載処理を行う部品搭載装置の主要部の内部構成を模式的に示す図である。なお、本例の部品搭載装置の概ねの外観は図７(a) に示した部品搭載装置１と同様である。

なお、図１には、２本の基板案内レール３１、搬入された基板３２、供給ステージ３３、その供給ステージ３３に配設されたテープリール式部品供給装置３４、及びトレー式部品供給装置３５、基板３２上を前後左右（ＸＹ方向）に移動して部品搭載作業を行う作業ヘッド３６、この作業ヘッド３６に保持されて上下（Ｚ方向）に昇降し且つ３６０度に回転自在な６個のロータリー型の搭載ヘッド３７、この搭載ヘッド３７の先端に吸着された部品を画像認識する部品認識用カメラ３８を示している。

搭載ヘッド３７は、トレー式部品供給装置３５の部品ステージ３９に装置内部のパレット収容棚から引き出されているパレット４１上のトレー４２から部品４３を吸着し、あるいはテープリール式部品供給装置３４のテープリール４４から部品供給口４５まで引き出される部品テープ４６の部品４７を図の矢印ｅで示すように吸着して引き上げ、矢印ｆで示すように基板３２上に移動する途上で部品認識用カメラ３８で部品４３又は４７を画像認識し、位置の補正を行って、その部品４３又は４７を基板３２上に搭載する。

図２は、上記部品搭載装置の搭載ヘッドの構成を示す拡大斜視図である。同図には、図１に示した構成と同一の構成部分には図１と同一の番号を付与して示している。また、図２には、搭載ヘッド３７（ロータリー型の６個のうち３個の搭載ヘッド３７が図の手前がわに見えている）とその先端に取り付けられている吸着ノズル４８、搭載ヘッド３７と共に作業ヘッド３６に支持されている基盤認識用カメラ４９を示している。

図３は、上記のように構成される部品搭載装置のシステムブロック図である。同図に示すように、本例の部品搭載装置５０は、ＣＰＵ５１と、このＣＰＵ５１にバス５２で接続されたｉ／ｏ（入出力）制御ユニット５３及び画像処理ユニット５４からなる制御部を備えている。また、ＣＰＵ５１にはメモリ５５が接続されている。メモリ５５は特には図示しないがプログラム領域とデータ領域を備えている。

また、ｉ／ｏ制御ユニット５３には、基板３２（図１及び図２参照）の部品搭載位置を照明するための基板照明装置５６や、搭載ヘッド３７の吸着ノズル４８（図２参照）に吸着されている部品４３又は４７を照明するための部品認識用カメラ３８と一体に装備されているＬＥＤ照明器５７が照明制御ユニット５８を介して接続されている。

更に、ｉ／ｏ制御ユニット５３には、それぞれのアンプ（ＡＭＰ）を介してＸ軸モータ６１、Ｙ軸モータ６２、Ｚ軸モータ６３、及びθ軸モータ６４が接続されている。Ｘ軸モータ６１は、作業ヘッド３６をＸ方向に駆動し、Ｙ軸モータ６２は、作業ヘッド３６をＹ方向に駆動し、Ｚ軸モータ６３は搭載ヘッド３７を上下に駆動し、そしてθ軸モータ６４は搭載ヘッド３７つまり吸着ノズル４８を３６０度回転させる。

上記の各アンプには、特には図示しないが、それぞれエンコーダが配設されており、これらのエンコーダにより各モータ（Ｘ軸モータ６１、Ｙ軸モータ６２、Ｚ軸モータ６３、及びθ軸モータ６４）の回転に応じたエンコーダ値がｉ／ｏ制御ユニット５３を介してＣＰＵ５１に入力する。これにより、ＣＰＵ５１は、各搭載ヘッド３７の前後、左右、上下の現在位置、及び回転角を認識することができる。

更に、上記のｉ／ｏ制御ユニット５３には、バキュームユニット６５が接続されている。バキュームユニット６５はバキュームチューブ６６を介して搭載ヘッド３７の吸着ノズル４８に空気的に接続されている。このバキュームチューブ６６には空圧センサ６７が配設されている。バキュームユニット６５は、吸着ノズル４８に対しバキュームによって部品４３又は４７を吸着させ、又はバキューム解除とエアブローとバキュームブレイク（真空破壊）によって吸着を解除させる。

このとき、空圧センサ６７からバキュームチューブ６６内の空気圧データが電気信号としてｉ／ｏ制御ユニット５３を介しＣＰＵ５１に出力される。これにより、ＣＰＵ５１は、バキュームチューブ６６内の空気圧の状態を知って、吸着ノズル４８によって部品４３又は４７を吸着する準備が出来ているか否かを認識することができると共に、吸着された部品４３又は４７が正常に吸着されているか否かを認識することができる。

更に、上記のｉ／ｏ制御ユニット５３には、位置決め装置、ベルト駆動モータ、基板センサ、異常表示ランプ等がそれぞれのドライバを介して接続されている。位置決め装置は、部品搭載装置５０の基台内部において基板案内レール３１の下方に配置され、装置内に案内されてくる基板３２の位置決めを行う。ベルト駆動モータは案内レール３１に一体的に配設されている搬送ベルトを循環駆動する。基板センサは基板３２の搬入と搬出を検知する。異常表示ランプは部品搭載装置５０の動作異常や作業領域内の異物進入等の異常時に点灯又は点滅して異常発生を現場作業者に報知する。

また、ＣＰＵ５１には、通信ｉ／ｏインターフェース６８、表示操作入力装置６９、記録装置７０が接続されている。通信ｉ／ｏインターフェース６８は、例えばティーチング処理などを例えばパーソナルコンピュータ等の他の処理装置で行う場合などに、これらの処理装置と有線又は無線で接続してＣＰＵ５１との通信が可能であるようにする。

記録装置７０は、例えばハードデスク、ＭＯ、ＦＤ、ＣＤ−ＲＯＭ／ＲＷ、フラッシュメモリ装置等の各種の記録媒体を装着可能であり、部品搭載装置５０の部品搭載処理、その事前に行なわれる部品搭載ティーチング処理等のプログラムや、部品ライブラリのデータ、ＣＡＤからのＮＣデータ等の各種のデータを記録して保持しており、これらのプログラムはＣＰＵ５１によりメモリ５５のプログラム領域にロードされて各部の制御の処理に使用され、データもメモリ５５のデータ領域に読み出されて、所定の処理がなされる。処理されて更新されたデータは、所定の記録媒体の所定のデータ領域に格納されて保存される。また、メモリ５５のデータ領域は、細分化された多数のレジスタ領域を備えており、このレジスタ領域には各種の計数値が一時的に保存される。

表示操作入力装置６９は、部品搭載作業の実行時には、画像処理ユニット５４が作業ヘッド３６側の基板認識用カメラ４９で撮像した基板３２の画像や、同じく画像処理ユニット５４が本体装置側の部品認識用カメラ３８で撮像した部品４３又は４７の画像を表示装置に表示する。またティーチング処理の実行時には、ティーチング画面を表示する。

図４(a) 〜(g) は、部品認識高さ位置における部品認識から、基板上の部品搭載高さ位置にける搭載までの補正論理を説明する図である。同図(a) は上に認識基準位置（部品認識用カメラ３８（図２参照）の中心位置）７１を細い十字の交点で示し、下に搭載ヘッド３７（図２参照）の回転中心７２を太い十字の交点で示している。

また、同図(b) は、上に基板の目的搭載位置７３を破線の十字の交点で示し、下に吸着ノズル４８（図２参照）の先端７４を丸で示し、その吸着ノズル先端７４に吸着されている部品（試験搭載用の部品）７５をやや横長の長方形で、吸着ノズル先端７４と重ねて示している。なお、以下の説明では、部品７５はすべて吸着ノズル先端７４の中心で吸着されているものとして図示している。また、この部品吸着図は、図１及び図２において、作業ヘッド３６の上方から搭載ヘッド、吸着ノズル、部品及び基板を見下ろす状態で示している。

図４(c) は、カメラ認識点での各位置関係を示しており、認識基準位置７１と搭載ヘッドの回転中心７２が一致しており、吸着ノズル先端７４が搭載ヘッドの回転中心７２からずれている場合を示している。

本体装置側では、この部品認識高さ位置における部品認識では、認識基準位置７１と搭載ヘッドの回転中心７２が一致しているか否かの認識は行わず（というよりも行うことができない）、もっぱら認識基準位置７１からの部品７５のズレ量を測定する。同図(c) におけるズレ量をＸ＝１、Ｙ＝１とする。

本体装置は、搭載プログラムが回転角０度で搭載を指示しているときは、同図(d) に示すように、本来の搭載座標にＸ＝−１、Ｙ＝−１の補正を行って部品７５の搭載を実行する。その結果、搭載ヘッドの回転中心７２が本来の搭載座標（目的搭載位置７３）に対してＸ＝−１、Ｙ＝−１の位置に補正されて移動するので、部品が基板の正しい目的搭載位置７３に搭載される。

また、搭載プログラムが回転角１８０度での搭載を指示しているときは、回転角０度のときとで補正データが反転するので、同図(e) に示すように、本来の搭載座標にＸ＝＋１、Ｙ＝＋１の補正を行って部品７５の搭載を実行する。その結果、搭載ヘッドの回転中心７２が本来の搭載座標（目的搭載位置７３）に対してＸ＝＋１、Ｙ＝＋１の位置に補正されて移動するので、この場合も部品が基板の正しい目的搭載位置７３に搭載される。

また、＋９０度での搭載であれば（なお、本例では、＋９０度方向は反時計回りに直角方向に回転する場合、−９０度は時計回りに直角方向に回転する場合を表している）、Ｘ＝１、Ｙ＝−１の補正が行われて、搭載ヘッドの回転中心７２が本来の搭載座標（目的搭載位置７３）に対して同図(f) に示すように補正されて移動し、部品７５が基板の正しい目的搭載位置７３に搭載される。

更に、−９０度での搭載であれば、補正すべき座標データは、＋９０度の場合と正反対となるので、Ｘ＝−１、Ｙ＝１となって、搭載ヘッドの回転中心７２が本来の搭載座標（目的搭載位置７３）に対して同図(g) に示すように補正されて移動し、部品が基板の正しい目的搭載位置７３に搭載される。

この搭載実行後の部品７５を基板認識用カメラ４９（図２参照）で画像認識して、基盤３２の正しい目的搭載位置７３に搭載されていることが画像認識できれば、これ以上の補正の必要はなく、この搭載ヘッドとこの吸着ノズルの組あわせによる吸着部品の認識高さ位置での画像認識による補正値のみの補正で、部品が基板の正しい位置に搭載されることが判明する。

なお、上記の試験搭載では、吸着ノズルが必ずしも正しく部品の中心を吸着しているとは限らないので、複数回の認識高さ位置での画像認識と補正値算出、及び搭載実行とその後の基板部品位置の画像認識を行って、それらの平均値を得るようにする。

なお、上記のように部品認識力メラ３８の中心と搭載ヘッドの回転中心が一致している場合でも、認識高さ位置での搭載ヘッドの回転中心を正しいものとして、そのまま搭載高さ位置で補正しても必ずしも正しく部品を搭載できないことは、図９で説明した通りである。

次に、認識高さ位置での搭載ヘッドの回転中心のずれ、認識高さ位置と搭載高さ位置での搭載ヘッドの回転中心のずれ、搭載ヘッドの回転軌跡が真円を描かない、吸着ノズルが曲がっている等の全ての不具合条件を含んでいても、認識高さ位置での部品認識結果に基づいて基板の正しい絶対精度位置に部品を正しく搭載するための、本発明の補正論理を以下に説明する。

図５(a) 〜(i) は、部品認識高さ位置における部品認識から基板上の部品搭載高さ位置における搭載までの他の補正論理を説明する図である。これは同図(a) に示すように、認識高さ位置で、部品認識用カメラ３８の中心７１から搭載ヘッド３７の回転中心７２がＸ＝１、Ｙ＝１だけずれており、更に、吸着ノズル４８の先端７４が搭載ヘッドの回転中心７２からＸ＝１、Ｙ＝１だけずれている例を示している。

ただし、本体装置側では、この場合もこの部品認識高さ位置における部品認識では、認識基準位置７１と搭載ヘッドの回転中心７２がずれている（Ｘ＝１、Ｙ＝１だけずれている）ことなどは不明であり、単に認識基準位置７１からの部品７５のズレ量を測定できるだけである。したがって、画像認識の結果では、同図(a) に示す認識基準位置７１に対する部品７５のズレ量はＸ＝２、Ｙ＝２である。

この認識結果に基づいて、搭載時の搭載ヘッド３７の回転角０度の場合は、Ｘ＝−２、Ｙ＝−２の補正が行われて、この補正値に基づいて搭載ヘッド３７の回転中心７２が移動する。もともと同図(a) に示したように、部品認識高さ位置における認識基準位置７１と搭載ヘッド３７の回転中心７２がずれているので、回転角０度に対応する補正を行っても同図(b) に示すように、部品７５は基板３２の正しい目的搭載位置７３には搭載されない。

そこで、この実行された搭載部品位置を基板認識用カメラで画像認識し、その補正すべきＸ及びＹの補正データを算出する。そして、この補正データを用いて、搭載回転角０度の場合の部品認識高さ位置における部品認識データを補正する。そして、この補正された部品認識データに基づいて、その後の基板３２への部品搭載を実行する。これにより、同図(f) に示すように、搭載回転角０度の場合の基板３２への部品搭載が正しく行われるようになる。

これは、同図(c) 及び(g) に示す搭載回転角１８０度の場合、同図(d) 及び(h) に示す搭載回転角９０度の場合、並びに同図(e) 及び(i) に示す搭載回転角−９０度の場合も同様である。

図６は、上記のようにして得られる補正データを、搭載ヘッドごと吸着ノズルごとの組み合わせごとに、回転角度ごとに記録したデータ構成を示す図である。このデータ構成は図３に示したメモリ５５の所定の記憶領域に格納される。

同図に示すように、この補正データの構成は、先ず、搭載ヘッド１〜６まで、それぞれに、同一の吸着ノズル１、２、３、・・・が組み合わせられ、これらの組み合わせごとに回転角度０、１８０、９０、−９０のＸ補正データ及びＹ補正データが格納されている。これらのＸ、Ｙ補正データは、図４及び図５のようにして試験部品搭載時における認識基準位置においける部品認識、その補正値による搭載実行、搭載後の基板認識用カメラによる搭載部品位置の認識、その補正値によって補正された（図４の場合はこの補正は０）認識基準位置においける部品認識に補正値である。

以後の部品搭載実行作業においては、この補正値によって部品認識結果が補正され、この補正結果に基づいて部品の搭載が実行される。
これにより、如何なる搭載ヘッドと吸着ノズルとの組み合わせにおいても、いずれの搭載角度においても、すべてのズレ量の不具合が補正値によって吸収され、基板の正しい目的搭載位置に部品が正しく搭載される。

また、この補正値は、部品搭載装置毎に試験搭載実行によって得られる補正値であり、プログラムに記述されている座標を手直しする必要が一切ないので、同一機種の基板ユニットの生産では、同一の搭載プログラムをそのまま異なる部品搭載装置でも、機構的修理の行われた後の部品搭載装置でも使用することができ、データミス入力の心配もなく、高価で煩雑な手順を要する三次元測定器を使用する必要もなく、いずれの設置工場内においても容易に補正値の算出が可能であり、この補正値を用いて、限りなく絶対精度に近い搭載位置に部品を搭載することができる。

一実施の形態における本発明の高精度な部品搭載処理を行う部品搭載装置の主要部の内部構成を模式的に示す図である。 一実施の形態における部品搭載装置の搭載ヘッドの構成を示す拡大斜視図である。 一実施の形態における部品搭載装置のシステムブロック図である。 (a) 〜(g) は部品認識高さ位置における部品認識から基板上の部品搭載高さ位置における搭載までの補正論理を説明する図（その１）である。 (a) 〜(i) は部品認識高さ位置における部品認識から基板上の部品搭載高さ位置における搭載までの補正論理を説明する図（その２）である。 本発明の補正論理によって得られる補正データを搭載ヘッドごと吸着ノズルごとの組み合わせごとに回転角度ごとに記録したデータ構成を示す図である。 (a) は従来の部品搭載装置の例を示す外観斜視図、(b) はその上下の保護カバーを取り除いて内部の構成を模式的に示す斜視図である。 従来の部品搭載装置の作業ヘッドの構成を示す斜視図である。 従来の部品搭載装置の搭載ヘッド位置関係が認識高さと搭載高さで異なる例を示す図である。 (a),(b) は従来の搭載ヘッドの回転軌跡が真円でないために搭載ヘッドが同じ認識高さで回転角度が異なるとき搭載ヘッドの位置関係が異なってくる例を示す図である。

符号の説明

１ 部品搭載装置
２ モニタ装置
３ 警報ランプ
４ 上部保護カバー
５ 操作入力用表示装置
６ 基台
７ 基板案内レール
８ 基板
９ 供給ステージ
１１ テープリール式部品供給装置
１２ テープリール
１３ Ｙ軸レール
１４ Ｘ軸レール
１５（１５−１、１５−２、１５−３、１５−４） 作業ヘッド
１６（１６−１、１６−２） 搭載ヘッド
１７ チェーン体
１８ 部品認識用カメラ
１９ 支持部
２１ 基板認識用カメラ
２２ 拡散板照明装置
２４ 吸着ノズル
２４−１ 光拡散板
２４−２ ノズル
２５ 認識高さ
２６ 搭載高さ
３１ 基板案内レール
３２ 基板
３３ 供給ステージ
３４ テープリール式部品供給装置
３５ トレー式部品供給装置
３６ 作業ヘッド
３７ 搭載ヘッド
３８ 部品認識用カメラ
３９ 部品ステージ
４１ パレット
４２ トレー
４３ 部品
４４ テープリール
４５ 部品供給口
４６ 部品テープ
４７ 部品
４８ 吸着ノズル
４９ 基盤認識用カメラ
５１ ＣＰＵ
５２ バス
５３ ｉ／ｏ（入出力）制御ユニット
５４ 画像処理ユニット
５５ メモリ
５６ 基板照明装置
５７ ＬＥＤ照明器
５８ 照明制御ユニット
６１ Ｘ軸モータ
６２ Ｙ軸モータ
６３ Ｚモータ
６４ θ軸モータ
６５ バキュームユニット
６６ バキュームチューブ
６７ 空圧センサ
６８ 通信ｉ／ｏインターフェース
６９ 表示操作入力装置
７０ 記録装置
７１ 認識基準位置（部品認識用カメラの中心位置）
７２ 搭載ヘッドの回転中心
７３ 目的搭載位置
７４ 吸着ノズル先端
７５ 部品（試験搭載用の部品）

Claims (2)

1. 搭載ヘッドの回転角度を９０度ごとに変えて基板に部品を搭載する部品搭載手段と、
   該部品搭載手段により前記基板に搭載された前記部品を画像認識する基板部品認識手段と、
   前記部品の前記基板への搭載時における前記搭載ヘッドの回転角度と前記基板部品認識手段により認識された前記部品の搭載位置から得られる補正値から、前記部品の搭載前認識点での前記搭載ヘッドの回転中心の補正値を算出する回転中心補正値算出手段と、
   該回転中心補正値算出手段により算出された補正値により前記部品を前記搭載前認識点で画像認識する際に認識結果を補正する搭載前認識結果補正手段と、
   前記搭載前認識点での前記搭載ヘッドの回転角度と前記部品の前記搭載位置から得られる前記補正値とから前記部品の前記基板への搭載時の補正値を算出する搭載位置補正値算出手段と、
   該搭載位置補正値算出手段により算出された補正値に基づいて前記部品を搭載する際にその搭載位置を補正する搭載位置補正手段と、
   を有することを特徴とする部品搭載装置
2. 搭載ヘッドの回転角度を９０度ごとに変えて基板に部品を搭載する部品搭載工程と、
   前記基板に搭載された前記部品を画像認識する基板部品認識工程と、
   前記部品の前記基板への搭載時における前記搭載ヘッドの回転角度と前記基板部品認識工程により認識された前記部品の搭載位置から得られる補正値から、前記部品の搭載前認識点での前記搭載ヘッドの回転中心の補正値を算出する回転中心補正値算出工程と、
   該回転中心補正値算出工程により算出された補正値により前記部品を前記搭載前認識点で画像認識する際に認識結果を補正する搭載前認識結果補正工程と、
   前記搭載前認識点での前記搭載ヘッドの回転角度と前記部品の前記搭載位置から得られる前記補正値とから前記部品の前記基板への搭載時の補正値を算出する搭載位置補正値算出工程と、
   該搭載位置補正値算出手段により算出された補正値に基づいて前記部品を搭載する際にその搭載位置を補正する搭載位置補正工程と、
   を有することを特徴とする部品搭載方法。

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