JP2008218538A - 電子部品実装システムおよび電子部品実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】標準サイズを超える基板を生産対象とする場合においても認識マークを予め追加する必要がなく、生産設備の汎用性を向上させることができる電子部品実装システムおよび電子部品実装方法を提供することを目的とする。
【解決手段】実装機の上流側装置にて搬入された基板の基板情報を確認して当該基板の基板マークＡ，Ｂを実装機のカメラ１３の撮像移動範囲１３Ｓに包含して撮像することが可能であるか否かを判定し、可能ではないと判定された基板に対し基板マークＡ，Ｂのうち、実装位置にて撮像移動範囲１３Ｓに包含することができない基板マークを代替するための代替マークＡ１，Ｂ１として基板３のスルーホールや回路配線を代用し、基板マークＡ、代替マークＢ１および基板マークＢ、代替マークＡ１をそれぞれ対にして組み合わせて位置認識マークとして用い、これらの位置認識マークをカメラにより撮像して基板３の位置認識を行う。
【選択図】図１０

Description

本発明は、複数の電子部品実装用装置を連結して構成された電子部品実装システムおよび電子部品実装方法に関するものである。

電子機器に使用される実装基板を製造する電子部品実装ラインは、スクリーン印刷装置や電子部品搭載装置などの電子部品実装用装置を複数台連結して構成される。近年実装の高密度化により電子部品実装における工程数が増大し、これに伴って１つの電子部品実装ラインを構成する装置数が増大している。このため、ライン全長が過大となって面積生産性の低下を招くことのないよう、装置設計において個々の装置の装置長をできるだけ短くすることが求められる傾向にある。

ところが、同一の電子部品実装ラインにおいて生産対象となる基板の種類・サイズは様々であり、長さが標準的なサイズを超えた基板を生産対象としなければならない場合がある。このような場合には搭載ヘッドの移動ストロークが基板の部品搭載範囲をカバー出来ないため、基板において搭載ヘッドの移動ストロークからはみ出して部品搭載ができない部分については、部品搭載範囲の一部について搭載動作を実行した後に基板自体を移動させて、残りの部分について再度搭載動作を実行することが行われる（特許文献１参照）。

また、上述のように基板を移動させて第１工程、第２工程の２段階に分けて搭載動作を行う場合において、搭載動作に先立って基板の位置認識を光学的に行う際には、第１工程、第２工程のそれぞれにおいて位置認識のために使用される位置認識マークが予め基板に設けられる（特許文献２参照）。
２００１−３１３４９４号公報 ２００４−１０３８２８号公報

上述の装置小型化の要請は今後さらに進展すると見込まれるとともに、生産形態においては多品種少量生産の割合がますます増加すると考えられている。このため、基板長が当該装置の標準サイズを超える基板を対象とする頻度はますます増加する傾向にある。しかしながら、上述の先行技術例においては、標準サイズを超える基板が生産対象となる度に認識マークを追加する必要があることから、基板設計段階で既に当該基板が生産される電子部品実装ラインの標準基板サイズを想定しなければならず、生産設備の汎用性が損なわれる結果となる。

そこで本発明は、標準サイズを超える基板を生産対象とする場合においても認識マークを予め追加する必要がなく、生産設備の汎用性を向上させることができる電子部品実装システムおよび電子部品実装方法を提供することを目的とする。

本発明の電子部品実装システムは、基板を撮像する第１の撮像手段と、この第１の撮像手段を実装対象となる前記基板の全範囲を撮像可能な第１の撮像移動範囲内で移動させる第１の撮像移動手段と、前記第１の撮像手段を第１の撮像移動範囲内で移動させて前記基板に設定された複数の位置特徴点を撮像した撮像結果を認識処理することによりこの基板の位置認識を行う第１の基板認識部とを備え、位置認識された前記基板に対して所定の作業動作を実行する電子部品実装用装置と、前記電子部品実装用装置の下流に位置し、基板
を撮像する第２の撮像手段と、この第２の撮像手段を前記第１の撮像移動範囲よりも基板搬送方向の移動ストロークが短い第２の撮像移動範囲内で移動させる第２の撮像移動手段と、前記第２の撮像手段を前記第２の撮像移動範囲内で移動させて前記基板に設定された複数の位置特徴点を撮像した撮像結果を認識処理することによりこの基板の位置認識を行う第２の基板認識部とを備え、位置認識された前記基板に対して搭載ヘッドによって電子部品を移送搭載する部品実装動作を実行する電子部品搭載装置とを連結して構成された電子部品実装システムであって、前記電子部品実装用装置は、上流側から搬入された基板について予め記憶された基板情報を確認して、当該基板の複数の位置特徴点を同時に前記第２の撮像移動範囲に包含することが可能であるか否かを判定する基板情報確認部と、前記基板情報確認部によって前記複数の位置特徴点を同時に前記第２の撮像移動範囲に包含することが可能ではないと判定された基板に対し、前記位置特徴点のうち前記第２の撮像移動範囲に包含することができない位置特徴点を代替する代替位置特徴点を、前記基板において前記第２の撮像移動範囲内に含まれる位置に追加して設定する代替位置特徴点設定部と、設定された代替位置特徴点の形状および当該基板における位置を含む代替位置特徴点情報を記憶する代替位置特徴点記憶部とを備え、前記電子部品搭載装置は、前記電子部品実装用装置から受け渡された前記代替位置特徴点情報を記憶する代替位置特徴点記憶部と、前記基板を移動させることにより前記位置特徴点と前記代替位置特徴点とを組み合わせて前記第２の撮像移動範囲内に位置させ、前記第２の撮像移動範囲内に位置する位置位置特徴点と前記代替位置特徴点とを撮像して認識することにより当該基板の位置認識を行わせる認識制御部とを備えた。

本発明の電子部品実装方法は、基板を撮像する第１の撮像手段と、この第１の撮像手段を実装対象となる前記基板の全範囲を撮像可能な第１の撮像移動範囲内で移動させる第１の撮像移動手段と、前記第１の撮像手段を第１の撮像移動範囲内で移動させて前記基板に設定された複数の位置特徴点を撮像した撮像結果を認識処理することによりこの基板の位置認識を行う第１の基板認識部とを備え、位置認識された前記基板に対して所定の作業動作を実行する電子部品実装用装置と、前記電子部品実装用装置の下流に位置し、基板を撮像する第２の撮像手段と、この第２の撮像手段を前記第１の撮像移動範囲よりも基板搬送方向の移動ストロークが短い第２の撮像移動範囲内で移動させる第２の撮像移動手段と、前記第２の撮像手段を前記第２の撮像移動範囲内で移動させて前記基板に設定された複数の位置特徴点を撮像した撮像結果を認識処理することによりこの基板の位置認識を行う第２の基板認識部とを備え、位置認識された前記基板に対して搭載ヘッドによって電子部品を移送搭載する部品実装動作を実行する電子部品搭載装置とを連結して構成された電子部品実装システムによって、基板に電子部品を実装する電子部品実装方法であって、前記電子部品実装用装置に上流側から搬入された基板について予め記憶された基板情報を確認して、当該基板の複数の位置特徴点を同時に前記第２の撮像移動範囲に包含することが可能であるか否かを判定する基板情報確認工程と、前記基板情報確認工程において前記複数の位置特徴点を同時に前記第２の撮像移動範囲に包含することが可能ではないと判定された基板に対し、前記位置特徴点のうち前記第２の撮像移動範囲に包含することができない位置特徴点を代替する代替位置特徴点を、前記基板において前記第２の撮像移動範囲内に含まれる位置に追加して設定する代替位置特徴点設定工程と、設定された前記代替位置特徴点についての代替位置特徴点データを前記電子部品搭載装置に受け渡す工程と、前記基板を移動させることにより前記位置特徴点と前記代替位置特徴点とを組み合わせて前記第２の撮像移動範囲内に位置させ、前記第２の撮像移動範囲内に位置する位置特徴点と前記代替位置特徴点とを撮像して認識することにより当該基板の位置認識を行う基板認識工程とを含む。

本発明によれば、電子部品搭載装置の上流側装置にて上流側から搬入された基板について予め記憶された基板情報を確認して、当該基板の複数の位置特徴点を同時に電子部品搭
載装置における撮像移動範囲に包含して同時に撮像することが可能であるか否かを判定し、可能ではないと判定された基板に対し位置特徴点のうち撮像移動範囲に包含することができない位置特徴点を代替する代替位置特徴点を追加して設定することにより、標準サイズを超える基板を生産対象とする場合においても認識マークを予め追加することなく基板の位置認識を行うことができ、生産設備の汎用性を向上させることができる。

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システムの構成説明図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムを構成する印刷機および実装機の構造説明図、図３は本発明の一実施の形態の実装機における搭載ヘッドの側面図、図４は本発明の一実施の形態の実装機における搭載ヘッドの背面図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの制御系の構成を示すブロック図、図６は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおける代替位置特徴点の設定処理の説明図、図７は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの印刷機における動作処理を示すフロー図、図８は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの実装機における動作処理を示すフロー図、図９は本発明の一実施の形態の実装機における基板認識カメラの移動範囲の説明図、図１０は本発明の一実施の形態の実装機における基板認識動作の説明図である。

まず図１を参照して電子部品実装システム１の構成を説明する。電子部品実装システム１は、印刷機Ｍ１（スクリーン印刷装置）、実装機Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４（電子部品搭載装置）を直列に連結し、各装置の制御系をＬＡＮシステム（図示省略）によって接続して構成されており、必要に応じて各装置間でのデータ授受が可能となっている。印刷機Ｍ１、実装機Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４は、それぞれＸ方向（基板搬送方向）に配設された搬送路２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを備えており、各搬送路２Ａ、搬送路２Ｂ、２Ｃ、２Ｄは相互に連結されて電子部品実装システム１を貫通する基板搬送路を構成する。上流側から矢印方向に印刷機Ｍ１に供給された基板３は、印刷機Ｍ１、実装機Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を順次搬送されて、各装置にて電子部品実装のための所定の作業が基板３に対して実行される。

次に図２を参照して、印刷機Ｍ１、実装機Ｍ２の構造を説明する。なお、実装機Ｍ３、Ｍ４は、実装機Ｍ２と同一構造である。印刷機Ｍ１は、基台４の上面にＸ方向に配設された搬送路２Ａを備えており、搬送路２Ａによって搬送されて所定位置に位置決めされた基板３に対して、所定の作業動作であるスクリーン印刷動作が実行される。印刷機Ｍ１は搬送路２Ａに位置決めされた基板３を撮像するための第１の撮像手段である基板認識用のカメラ５を備えており、カメラ５はＸ軸テーブル６Ｘ、Ｙ軸テーブル６Ｙによって第１の撮像移動範囲５Ｓ内でＸ方向、Ｙ方向に移動自在となっている。Ｘ軸テーブル６Ｘ、Ｙ軸テーブル６Ｙは、カメラ５を第１の撮像移動範囲５Ｓ内で移動させる第１の撮像移動手段となっている。

ここで、第１の撮像移動範囲５Ｓにおいては、Ｘ方向の第１の移動ストロークＳ１が基板３の長さ寸法Ｌよりも大きく設定されており、カメラ５によって実装対象となる基板３の全範囲を撮像することができるようになっている。カメラ５を上述の第１の撮像移動手段で移動させて基板３に設定された複数の位置特徴点である基板マークＡ，Ｂを撮像した撮像結果を、第１の基板認識部（図５（ａ）に示す認識部３６参照）によって認識処理することにより、基板３の位置認識を行うことができる。そしてこのようにして位置認識された基板３に対して、前述の作業動作が実行される。

すなわち、印刷機Ｍ１は位置認識された基板３に対して所定の作業動作を実行する電子部品実装用装置となっている。なお、ここでは電子部品実装用装置は印刷機Ｍ１である例を示したが、電子部品実装ラインの構成によっては、この電子部品実装用装置として、上
述のように実装対象となる基板３の全範囲を撮像対象とする撮像手段を備えたものであれば、印刷機能以外の機能を備えた装置（例えば、電子部品搭載装置、検査装置など）であってもよい。

次に印刷機Ｍ１の下流に位置する実装機Ｍ２について説明する。基台４に隣接して配置された基台７の上面には、搬送路２Ｂが搬送路２Ａに連結されてＸ方向に配設されている。搬送路２Ａの両側には部品供給部８が配置されており、部品供給部８には複数のテープフィーダ９が並設されている。テープフィーダ９は実装対象の電子部品を保持したキャリアテープをピッチ送りすることにより、以下に説明する部品搭載機構に供給する。

基台７のＸ方向の一端部にはリニア駆動機構を備えたＹ軸移動テーブル１０がＹ方向に水平に配設されている。Ｙ軸移動テーブル１０には、矩形状の結合ブラケットを介してリニア駆動機構（図３に示す固定子１７および可動子１８参照）を備えたＸ軸移動テーブル１１と結合されている。Ｘ軸移動テーブル１１は、図３に示すように、Ｘ方向に細長形状で設けられたビーム部材１１ａを主体としており、ビーム部材１１ａにはリニアレール１５が水平方向に配設されている。リニアレール１５にはリニアブロック１６がＸ方向にスライド自在に嵌着しており、リニアブロック１５は垂直姿勢で配設された矩形状の結合ブラケット１９を介して搭載ヘッド１２と結合されている。結合ブラケット１９にはリニア駆動機構を構成する可動子１８が結合されており、可動子１８は対向した固定子１７に対してスライド移動する。

搭載ヘッド１２は複数の単位搭載ヘッド２０を備えた多連型ヘッドであり、それぞれの単位搭載ヘッド２０の下端部には電子部品を吸着して保持する吸着ノズル２１が装着されている。吸着ノズル２１は、単位搭載ヘッド２０に内蔵されたノズル昇降機構によって昇降する。Ｙ軸移動テーブル１０、Ｘ軸移動テーブル１１を駆動することにより搭載ヘッド１２はＸ方向、Ｙ方向に移動し、これにより各単位搭載ヘッド２０は、部品供給部８のテープフィーダ９から電子部品を取り出して、搬送路２Ｂに位置決めされた基板３に移送搭載する。

部品供給部８と搬送路２Ｂとの間には部品認識装置１４が配設されており、部品供給部８から電子部品を取り出した搭載ヘッド１２が部品認識装置１４の上方を移動する際に、部品認識装置１４は搭載ヘッド１２に保持された状態の電子部品を下方から撮像して認識する。電子部品を基板３に実装する際には、この認識結果に基づいて部品搭載時の位置補正が行われる。図２に示すように搭載ヘッド１２には、一体に移動して基板３を撮像する第２の撮像手段であるカメラ１３がＸ軸テーブル１１の下方に位置して取り付けられている。図３に示すように、カメラ１３は撮像光軸ａを下向きにした姿勢で取り付けられており、搭載ヘッド１７とともに基板３の上方に移動して、基板３に設けられた位置認識用の基板マークＡ，Ｂを撮像する。

次に図４を参照して、カメラ１３の搭載ヘッド１２への取り付けについて説明する。図４は搭載ヘッド１２の背面（Ｘ軸テーブル１１側）を示している。結合ブラケット１９の下端面はカメラ１３の上下方向の位置決め基準となる基準面として用いられ、また結合ブラケット１９の背面にはカメラ１３の水平方向の位置決め基準となる２つの位置決めピン２３が設けられている。カメラ１３を結合ブラケット１９を介して搭載ヘッド１２に取り付ける際には、カメラ１３の一方側の側面を位置決めピン２３に当接させるとともに、結合ブラケット１９の下端面に設けられた位置決めピン２２をカメラ１３に当接させて、締結ボルト２１によって結合ブラケット１９の背面に締結固定する。これにより、カメラ１３は撮像光軸ａを垂直にした姿勢で上下方向、水平方向のいずれの方向にも正規の位置に位置決めされる。

カメラ１３は搭載ヘッド１７を移動させるヘッド移動手段であるＹ軸移動テーブル１０、Ｘ軸移動テーブル１１によって、第２の撮像移動範囲１３Ｓ内でＸ方向およびＹ方向に移動自在となっている。すなわち、Ｙ軸移動テーブル１０、Ｘ軸移動テーブル１１は、第２の撮像手段であるカメラ１３を第２の撮像移動範囲１３Ｓ内で移動させる第２の撮像移動手段を構成する。そして本実施の形態においては、第２の撮像移動範囲１３Ｓは、印刷機Ｍ１における第１の撮像移動範囲５Ｓよりも基板搬送方向の移動ストロークが短い構成となっている。これは、電子部品実装システムのライン全長を極力短くするために実装機の装置長が制約されることに由来するものであり、実装機Ｍ３、Ｍ４についても同様である。

したがって第２の撮像移動範囲１３ＳのＸ方向の第２の移動ストロークＳ２は、本実施の形態に示すように、実装対象とする基板３のサイズによっては基板長Ｌよりも小さい場合がある。このような場合には、基板３の端部は第２の撮像移動範囲１３Ｓからはみ出し、カメラ１３を第２の移動ストロークＳ２を最大限に利用して移動させても、基板３を同一位置に位置決めした状態で基板３の全範囲を撮像することができない。

このため、本実施の形態に示す電子部品実装方法では、第２の撮像移動範囲１３ＳにおけるＸ方向の移動ストロークＳ２から基板長Ｌがはみ出すサイズの基板３を対象とする場合には、基板３の位置認識のための撮像動作および部品実装動作を以下に説明するように２工程に分割して行うようにしている。すなわち基板搬送方向の前端側に位置する基板マークＡを撮像対象とするときには、まず前端側の基板マークが第２の撮像移動範囲Ｓ２内に包含される第１実装位置（図９（ａ）に示す基板３の位置参照）に基板３を位置決めした状態で基板３を対象とした撮像動作および部品実装動作を実行する。次いで基板３をＸ方向に移動させて、後端側の基板マークＢが第２の撮像移動範囲Ｓ２内に包含される第２実装位置（図９（ｂ）に示す基板３の位置参照）に基板３を位置決めした状態で、再度基板３を対象とした撮像動作および第１実装位置にて実装が行われなかった範囲への部品実装動作を実行するようにしている。

すなわち基板３を上述の第１実装位置および第２実装位置に順次位置決めした状態で、カメラ１３を第２の撮像移動範囲１３Ｓ内で移動させて、基板３に設定された複数の位置特徴点を撮像した撮像結果を、第２の基板認識部（図５（ｂ）に示す認識部４５参照）によって認識処理することにより、基板３の位置認識を行う。そして実装機Ｍ２は、このようにして位置認識された基板３に対して、搭載ヘッド１７によって電子部品を移送搭載する部品実装動作を実行する。

次に図５を参照して、制御系の構成を説明する。なおここでは、印刷機Ｍ１、実装機Ｍ２において、基板３の位置認識を実行するために必要とされる機能についてのみ図示して説明する。また実装機Ｍ３，Ｍ４については、実装機Ｍ２と同様である。図５（ａ）に示すように、印刷機Ｍ１は、制御部３０、基板情報確認部３１、代替マーク設定部３２、代替マーク記憶部３３、通信部３４、カメラ駆動部３５、認識部３６を備えている。

制御部３０はＣＰＵを備えた演算装置であり、以下に説明する各部を制御する。基板情報確認部３１は、上流側から搬入された基板３について予め制御系に付属した記憶装置（図示省略）に記憶された基板情報を確認して、この基板３が当該基板の複数の基板マーク（位置特徴点）を同時に第２の撮像移動範囲１３Ｓに包含することが可能であるか否かを判定する処理を行う。すなわち、搬入された基板３の基板マークＡ、Ｂが、図２に示す第２の撮像移動範囲１３Ｓ内に包含され、これらの基板マークＡ、Ｂをカメラ１３によって撮像するのに基板３を移動させることなく同一実装位置にて撮像が可能な基板であるか、あるいは前述のように、基板３を第１実装位置、第２実装位置に移動させてそれぞれの位置において基板マークＡ、Ｂを個別に撮像する必要がある基板であるかを判定する。

代替マーク設定部３２（代替位置特徴点設定部）は、基板情報確認部３１によって複数の基板マークＡ，Ｂを同時に第２の撮像移動範囲１３Ｓに包含することが可能な基板ではないと判定された基板に対し、以下に説明する代替マーク設定処理を実行する。図６を参照して、代替マーク設定処理について説明する。図６（ａ）に示すように、基板マークＡが第２の移動ストロークＳ２内に含まれるように基板３を位置決めした第１実装位置においては、基板マークＢは第２の移動ストロークＳ２の範囲から外れ、また基板マークＢが第２の移動ストロークＳ２内に含まれるように基板３を位置決めした第２実装位置においては、基板マークＢは第２の移動ストロークＳ２の範囲から外れる。

画像認識による基板３の位置認識には少なくとも２点の位置を認識することが必要であり、一般に相対向する対角に位置する１対の基板マークが基板位置認識に用いられる。しかしながら、基板３において本来対をなして用いられるべき基板マークＡ，Ｂは、上述のように実装機Ｍ２では基板３が同一の実装位置にある状態では両方を対にして撮像することができない。このため、本実施の形態では、基板３が第１実装位置に位置決めされた状態において、本来基板３において基板マークＡと対をなすべき基板マークＢを代替する代替マークを追加して設定するようにしている。すなわち、当該第１実装位置における第２の撮像移動範囲Ｓ２の範囲内であって、基板マークＡと対向する対角位置に予め設定された代替マーク設定対象領域３Ｂ内に、基板マークＢを代替することが可能な代替マークを設定する（図１０に示す代替マークＢ１参照）。

同様に、基板３が第２実装位置に位置決めされた状態において、本来基板３において基板マークＢと対をなすべき基板マークＡを代替する代替マークを追加して設定するようにしている。すなわち、当該第２実装位置における第２の撮像移動範囲Ｓ２の範囲内であって、基板マークＢと対向する対角位置に予め設定された代替マーク設定対象領域３Ａ内に、基板マークＡを代替することが可能な代替マークを設定する（図１０に示す代替マークＡ１参照）。

換言すれば、代替マーク設定部３２は、基板情報確認部３１によって同時撮像可能基板ではないと判定された基板３に対し、位置特徴点である基板マークＡ，Ｂのうち、第２の撮像移動範囲Ｓ２に包含することができない基板マークを代替する代替マークを、第２の撮像移動範囲Ｓ２の範囲内に追加して設定する処理を行う。代替マークとしては、カメラ１３によって撮像して位置を認識することが可能な特徴部であれば、各種の形態のものを用いることができる。

例えば、図６（ｂ）に示すスルーホールＲ１、ランドＲ２、配線パターンＲ３が一般に代替マークとして用いられる。（イ）に示すスルーホールＲ１および（ロ）に示すランドＲ２においては、画像認識によってそれぞれの重心位置を検出することにより、位置認識のための代替マークとして機能する。また（ハ）に示す配線パターンＲ３では、直交する輪郭線の交点としてのエッジ点を検出することにより位置を特定する。

代替マークの設定処理においては、カメラ１３によって代替マーク設定対象領域３Ａ、３Ｂ内を撮像した画面内をサーチすることにより、スルーホールＲ１、ランドＲ２、配線パターンＲ３に該当する形状を探索し、予め設定された優先順位にしたがって探索された該当形状を代替マークとして採用して設定する。なお代替マークの選択に際しては、部品実装によって上面が覆われて認識が不可能となるような部位を避けて、下流側においても撮像可能な部位を選択する。

ここで、優先順位は、使用する認識処理方式において処理効率や位置認識精度優れている順に適宜設定すればよい。もちろん、画像認識によって所望の位置精度が確保出来るも
のであれば、スルーホールＲ１、ランドＲ２、配線パターンＲ３以外の特徴部を代替位置特徴点として採用するようにしてもよい。すなわち、代替マーク設定部３２は、基板３のスルーホールなどの孔部、ランド、回路電極など、表面に設けられた認識可能な特徴部を、予め定められた優先順位にしたがって選定することにより自動的に代替マークを設定するようにしている。もちろん、代替マークの設定を自動的に行わず、カメラ１３によって基板３を撮像した画面上で、マシンオペレータが特定の特徴部を目視確認して代替マークとして設定するようにしてもよい。

なお、最上流に位置する電子部品実装用装置として、部品搭載機構を備えた電子部品搭載装置における搭載ヘッドのように、基板表面の任意の位置にアクセス可能な作業ヘッドを備えた装置が用いられている場合には、代替マークを設定する方法として、図６に示す代替マーク設定対象領域３Ａ、３Ｂ内の空いたスペースに、代替マークとして使用可能なラベルを作業ヘッドによって貼り付ける方法や、レーザマーカーなどによって直接マークを印加する方法を用いてもよい。すなわちこの場合には、代替マーク設定部３２は、基板３の表面に新たに基板マークとなるマークを印加することにより、代替マークを設定する。

代替マーク記憶部３３（代替位置特徴点記憶部）は設定された代替マークの形状および基板３における位置を含む代替位置特徴点情報を記憶する。通信部３４は、電子部品実装ラインを構成する他装置との間で必要なデータ授受を行う。カメラ駆動部３５は、カメラ５を移動させるためのＸ軸テーブル６ＸのＸ軸モータ６ＸＭ、Ｙ軸テーブル６ＹのＹ軸モータ６ＹＭを駆動する。認識部３６は第１の基板認識部であり、カメラ５を第１の撮像移動範囲５Ｓ内で移動させて基板３に設定された複数の基板マークを撮像した撮像結果を認識処理することにより、この基板３の位置認識を行う。

次に図５（ｂ）を参照して、実装機Ｍ２の制御系について説明する。実装機Ｍ２は、制御部４０、基板マーク記憶部４１、代替マーク記憶部４２、通信部４３、カメラ駆動部４４、認識部４５、基板搬送部４６を備えている。制御部４０はＣＰＵを備えた演算装置であり、以下に説明する各部を制御する。基板マーク記憶部４１は、基板３に設定された基板マーク（ここでは基板マークＡ，Ｂ）を記憶する。代替マーク記憶部４２（代替位置特徴点記憶部）は、電子部品実装用装置である印刷機Ｍ１から受け渡された代替位置特徴点情報を記憶する。

そして基板３を基板マークＡが第２の撮像移動範囲Ｓ２内に含まれる第１実装位置、基板マークＢが第２の撮像移動範囲Ｓ２内に含まれる第１実装位置にそれぞれ位置決めする際には、制御部４０はまず基板マーク記憶部４１，代替マーク記憶部４２からそれぞれ基板マークＡ，Ｂ、代替マークＡ１，Ｂ１（図１０参照）を読み出す。そして、基板マークＡと代替マークＢ１，基板マークＢと代替マークＡ１とをそれぞれ対として組み合わせて、カメラ駆動部４４および認識部４５に基板３の位置認識マークとして使用させる。

すなわち第１実装位置、第２実装位置のそれぞれにおいて、基板マークＡと代替マークＢ１、基板マークＢと代替マークＡ１をそれぞれカメラ１３によって撮像し、撮像結果を認識部４５によって認識することにより、基板３の位置を認識することができる。したがって制御部４０は、基板３を移動させることにより基板マークと代替マークとを対にして組み合わせて第２の撮像移動範囲１３Ｓ内に位置させ、基板マークと代替マークとを撮像して認識することにより、当該基板３の位置認識を行わせる認識制御部として機能する。

通信部４３は、電子部品実装ラインを構成する他装置との間で必要なデータ授受を行う。カメラ駆動部４４は、カメラ１３を移動させるための第２の撮像移動手段（Ｘ軸移動テーブル１１のＸ軸モータ１１Ｍ、Ｙ軸移動テーブル１０のＹ軸モータ１０Ｍ）を駆動する
。認識部４５は第２の基板認識部であり、カメラ１３を第２の撮像移動範囲１３Ｓ内で移動させて、基板３に設定された複数の基板マークや代替マークを撮像した撮像結果を認識処理することにより、この基板の位置認識を行う。基板搬送部４６は、搬送路２Ｂに備えられた搬送コンベアを駆動するための搬送モータ４７を駆動する。

次に、図７を参照して、本実施の形態に示す電子部品実装方法における印刷機Ｍ１の動作処理を説明する。この電子部品実装方法は、図１に示す電子部品実装システム１によって、基板３に電子部品を実装するものである。

図７においてまず印刷機Ｍ１に基板３が搬入される（ＳＴ１）。このとき、当該基板３についての基板情報、すなわち基板３の長さについてのデータや基板マークＡ，Ｂの位置情報を含む情報が通信部３４を介して読み込まれる。次いで、カメラ５による基板マークＡ，Ｂの認識が行われ（ＳＴ２）、これにより基板３は印刷機Ｍ１において位置決めされる。

次いで、前述の代替マーク設定処理を実行することが必要な基板であるか否かを判定する。すなわち、実装機Ｍ２の認識範囲（第２の撮像移動範囲１３Ｓ）内に基板マークＡ，Ｂが包含可能であるか否かを判断する（ＳＴ３）。ここでは、読み込まれた基板情報に含まれる基板マークＡ，Ｂの位置情報に基づき、実装機Ｍ２以下における第２の撮像移動範囲１３Ｓに、基板マークＡ，Ｂを同時に包含可能であるか否かが、基板情報確認部３１によって判定される。

すなわちここでは、印刷機Ｍ１に上流側から搬入された基板３について予め記憶された基板情報を確認して、当該基板の複数の基板マークＡ，Ｂを同時に第２の撮像移動範囲１３Ｓに包含することが可能であるか否かを判定する（基板情報確認工程）。そしてここで基板マークＡ，Ｂを第２の撮像移動範囲Ｓ２内に包含可能であり、代替マーク設定処理が不要であると判定されたならば、そのまま印刷動作に移行する（ＳＴ６）。

これに対し、（ＳＴ３）にて、基板マークＡ，Ｂを第２の撮像移動範囲Ｓ２内に包含することができず、代替マーク設定処理が必要とされる基板であると判定された場合には、前述の代替マーク設定処理を実行した後に、（ＳＴ６）に移行する。すなわち代替マーク設定処理部３２によって、図６（ａ）に示す代替マーク設定対象領域３Ａ，３Ｂ内に代替マークＡ１，Ｂ１（図１０参照）をそれぞれ設定し（ＳＴ４）、次いで設定された代替マークＡ１、Ｂ１の形状および基板３における位置を、代替マーク記憶部３３に記憶させる（ＳＴ５）。

すなわち基板情報確認工程において、複数の基板マークＡ，Ｂを同時に第２の撮像移動範囲１３Ｓに包含することが可能ではないと判定された基板３に対し、基板マークＡ，Ｂのうち第２の撮像移動範囲１３Ｓに包含することができない基板マークを代替する代替マークを、基板３において第２の撮像移動範囲１３Ｓ内に含まれる位置に追加して設定する（代替位置特徴点設定工程）。本実施の形態においては、代替マークＡ１、Ｂ１として、代替マーク設定対象領域３Ａ，３Ｂ内に存在する配線パターンおよびスルーホールが選択された例を示している。そして（ＳＴ６）にて基板３に対する印刷動作が完了したならば、印刷後の基板３を実装機Ｍ２へ受渡し（ＳＴ７）、次いで印刷機Ｍ１にて設定された代替マークの形状や位置に関する代替マーク情報（代替位置特徴点データ）を、通信部３４を介して実装機Ｍ２に受け渡す（ＳＴ８）。

次に本実施の形態に示す電子部品実装方法における印刷機Ｍ１の動作処理について、図８のフローに沿って図９，図１０を参照しながら説明する。図８においてまず印刷機Ｍ１へ実装対象の基板３が搬入される（ＳＴ１１）。次いで印刷機Ｍ１より代替マーク情報を
通信部４３を介して受け取る。これにより実装機Ｍ２の基板マーク記憶部４１には、受信した代替マーク情報が書き込まれる。

次いで、第１実装位置へ基板３を搬送する（ＳＴ１３）。この状態では、図９（ａ）に示すように、基板マークＡがカメラ移動範囲１３Ｓ内に含まれ、基板マークＢがカメラ移動範囲１３Ｓから外れる位置にあるが、図１０（ａ）に示すように、印刷機Ｍ１にて基板マークＢに代替して設定された代替マークＢ１は、カメラ移動範囲１３Ｓの範囲内にある。次いでカメラ１３を移動させて基板マークＡ，代替マークＢ１をカメラ１３の撮像視野１３ａ内に位置させ、基板マークＡ，代替マークＢ１をカメラ１３によって撮像して、第１実装位置における基板３の位置を認識する（ＳＴ１４）。そしてこの位置認識結果に基づき、基板３への部品実装を実行する（ＳＴ１５）。

この後、第２実装位置へ基板３を搬送する（ＳＴ１６）。この状態では、図９（ｂ）に示すように、基板マークＢがカメラ移動範囲１３Ｓ内に含まれ、基板マークＡがカメラ移動範囲１３Ｓから外れる位置にあるが、図１０（ｂ）に示すように、印刷機Ｍ１にて基板マークＡに代替して設定された代替マークＡ１は、カメラ移動範囲１３Ｓの範囲内にある。次いでカメラ１３を移動させて基板マークＢ，代替マークＡ１をカメラ１３の撮像視野１３ａ内に位置させ、基板マークＢ，代替マークＡ１をカメラ１３によって撮像して、第２実装位置における基板３の位置を認識する（ＳＴ１７）。そしてこの認識結果に基づき、部品実装を実行する（ＳＴ１８）。すなわちここでは、基板３を移動させることにより基板マークと代替マークとを対にして組み合わせて第２の撮像移動範囲１３Ｓ内に位置させ、第２の撮像移動範囲内１３Ｓに位置する基板マークと代替マークとを撮像して認識することにより、当該基板の位置認識を行う（基板認識工程）

この後、実装完了後の基板３を搬出し（ＳＴ１９）、代替マーク情報を次の実装機Ｍ３へ受け渡して、実装機Ｍ２における動作処理を完了する。この後、後続の実装機Ｍ３、Ｍ４においても同様の動作処理が実行され、全ての実装機にて所定の部品搭実装作が完了することにより、本電子部品実装システムによる基板３を対象とした電子部品実装作業が終了する。

上記説明したように、本実施の形態に示す電子部品実装方法においては、電子部品搭載装置の上流側装置にて上流側から搬入された基板３について予め記憶された基板情報を確認して、当該基板の複数の基板マークを同時に電子部品搭載装置における第２の撮像移動範囲１３Ｓに包含して同時に撮像することが可能であるか否かを判定し、可能ではないと判定された基板３に対し基板マークのうち第２の撮像移動範囲１３Ｓに包含することができない基板マークを代替する代替マークを追加して設定するようにしている。これにより、標準サイズを超える基板を生産対象とする場合においても認識マークを予め追加することなく基板の位置認識を行うことができ、生産設備の汎用性を向上させることができる。

本発明の電子部品実装システムおよび電子部品実装方法は、標準サイズを超える基板を生産対象とする場合においても認識マークを予め追加する必要がなく、生産設備の汎用性を向上させることができるという効果を有し、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する分野に有用である。

本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの構成説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムを構成する印刷機および実装機の構造説明図 本発明の一実施の形態の実装機における搭載ヘッドの側面図 本発明の一実施の形態の実装機における搭載ヘッドの背面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおける代替位置特徴点の設定処理の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの印刷機における動作処理を示すフロー図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの実装機における動作処理を示すフロー図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板認識カメラの移動範囲の説明図 本発明の一実施の形態の実装機における基板認識動作の説明図

符号の説明

１ 電子部品実装システム
３ 基板
５ カメラ
５Ｓ 第１の撮像移動範囲
６Ｘ Ｘ軸テーブル
６Ｙ Ｙ軸テーブル
１０ Ｙ軸移動テーブル
１１ Ｘ軸移動テーブル
１３ カメラ
１３Ｓ 第２の撮像移動範囲
Ｍ１ 印刷機
Ｍ２、Ｍ３，Ｍ４ 実装機
Ａ，Ｂ 基板マーク（位置特徴点）
Ａ１，Ｂ１ 代替マーク（代替位置特徴点）
Ｓ１ 第１の移動ストローク
Ｓ２ 第２の移動ストローク

Claims (4)

1. 基板を撮像する第１の撮像手段と、この第１の撮像手段を実装対象となる前記基板の全範囲を撮像可能な第１の撮像移動範囲内で移動させる第１の撮像移動手段と、前記第１の撮像手段を第１の撮像移動範囲内で移動させて前記基板に設定された複数の位置特徴点を撮像した撮像結果を認識処理することによりこの基板の位置認識を行う第１の基板認識部とを備え、位置認識された前記基板に対して所定の作業動作を実行する電子部品実装用装置と、
   前記電子部品実装用装置の下流に位置し、基板を撮像する第２の撮像手段と、この第２の撮像手段を前記第１の撮像移動範囲よりも基板搬送方向の移動ストロークが短い第２の撮像移動範囲内で移動させる第２の撮像移動手段と、前記第２の撮像手段を前記第２の撮像移動範囲内で移動させて前記基板に設定された複数の位置特徴点を撮像した撮像結果を認識処理することによりこの基板の位置認識を行う第２の基板認識部とを備え、位置認識された前記基板に対して搭載ヘッドによって電子部品を移送搭載する部品実装動作を実行する電子部品搭載装置とを連結して構成された電子部品実装システムであって、
   前記電子部品実装用装置は、上流側から搬入された基板について予め記憶された基板情報を確認して、この基板が当該基板の複数の位置特徴点を同時に前記第２の撮像移動範囲に包含することが可能であるか否かを判定する基板情報確認部と、
   前記基板情報確認部によって複数の位置特徴点を同時に前記第２の撮像移動範囲に包含することが可能ではないと判定された基板に対し、前記位置特徴点のうち前記第２の撮像移動範囲に包含することができない位置特徴点を代替する代替位置特徴点を、前記基板において前記第２の撮像移動範囲内に含まれる位置に追加して設定する代替位置特徴点設定部と、
   設定された代替位置特徴点の形状および当該基板における位置を含む代替位置特徴点情報を記憶する代替位置特徴点記憶部とを備え、
   前記電子部品搭載装置は、前記電子部品実装用装置から受け渡された前記代替位置特徴点情報を記憶する代替位置特徴点記憶部と、
   前記基板を移動させることにより前記位置特徴点と前記代替位置特徴点とを組み合わせて前記第２の撮像移動範囲内に位置させ、前記第２の撮像移動範囲内に位置する位置位置特徴点と前記代替位置特徴点とを撮像して認識することにより当該基板の位置認識を行わせる認識制御部とを備えたことを特徴とする電子部品実装システム。
2. 前記代替位置特徴点設定部は、前記基板の表面に設けられた認識可能な特徴部を選定することにより自動的に代替位置特徴点を設定することを特徴とする請求項１記載の電子部品実装システム。
3. 前記代替位置特徴点設定部は、前記基板の表面に新たに位置特徴点となるマークを印加することにより代替位置特徴点を設定することを特徴とする請求項１記載の電子部品実装システム。
4. 基板を撮像する第１の撮像手段と、この第１の撮像手段を実装対象となる前記基板の全範囲を撮像可能な第１の撮像移動範囲内で移動させる第１の撮像移動手段と、前記第１の撮像手段を第１の撮像移動範囲内で移動させて前記基板に設定された複数の位置特徴点を撮像した撮像結果を認識処理することによりこの基板の位置認識を行う第１の基板認識部とを備え、位置認識された前記基板に対して所定の作業動作を実行する電子部品実装用装置と、
   前記電子部品実装用装置の下流に位置し、基板を撮像する第２の撮像手段と、この第２の撮像手段を前記第１の撮像移動範囲よりも基板搬送方向の移動ストロークが短い第２の撮像移動範囲内で移動させる第２の撮像移動手段と、前記第２の撮像手段を前記第２の撮像移動範囲内で移動させて前記基板に設定された複数の位置特徴点を撮像した撮像結果を
   認識処理することによりこの基板の位置認識を行う第２の基板認識部とを備え、位置認識された前記基板に対して搭載ヘッドによって電子部品を移送搭載する部品実装動作を実行する電子部品搭載装置とを連結して構成された電子部品実装システムによって、基板に電子部品を実装する電子部品実装方法であって、
   前記電子部品実装用装置に上流側から搬入された基板について予め記憶された基板情報を確認して、当該基板の複数の位置特徴点を同時に前記第２の撮像移動範囲に包含することが可能であるか否かを判定する基板情報確認工程と、
   前記基板情報確認工程において複数の位置特徴点を同時に前記第２の撮像移動範囲に包含することが可能ではないと判定された基板に対し、前記位置特徴点のうち前記第２の撮像移動範囲に包含することができない位置特徴点を代替する代替位置特徴点を、前記基板において前記第２の撮像移動範囲内に含まれる位置に追加して設定する代替位置特徴点設定工程と、
   設定された前記代替位置特徴点についての代替位置特徴点データを前記電子部品搭載装置に受け渡す工程と、
   前記基板を移動させることにより前記位置特徴点と前記代替位置特徴点とを組み合わせて前記第２の撮像移動範囲内に位置させ、前記第２の撮像移動範囲内に位置する位置特徴点と前記代替位置特徴点とを撮像して認識することにより当該基板の位置認識を行う基板認識工程とを含むことを特徴とする電子部品実装方法。

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