JP2009170516A - 表面実装機、及び電子部品実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基準マークを必要数、撮影しつつも、タクトタイムを短縮する表面実装機、及び電子部品実装方法を提供する。
【解決手段】表面実装機を用いた電子部品実装方法であって、（１）前記各基準マークＦの位置と、前記複数の基板認識カメラ間のカメラ間距離と、各基板認識カメラのカメラ視野の広さと基づいて、前記複数個の基板認識カメラ７１、７５のカメラ視野の範囲内に前記複数個の基準マークＦが同時に収まるか否かを判定し、（２）前記複数個の基板認識カメラ７１、７５のカメラ視野の範囲内に前記複数個の基準マークＦが同時に収まる場合には、前記複数個の基板認識カメラ７１、７５により前記複数個の基準マークＦを同時に撮影し、（３）得られた各画像データに基づいて各基準マークＦを認識し、認識した情報に従って前記基台上の基板に対し吸着ヘッドにより電子部品を実装する。
【選択図】図８

Description

本発明は、ＩＣチップ等の電子部品をプリント基板等に搭載するための表面実装機に関するものである。

従来から、部品吸着用のヘッドを有するヘッドユニットによりＩＣ等の電子部品を部品供給部から吸着し、この電子部品を所定の実装作業位置に位置決めされているプリント基板上に搬送して実装するようにした表面実装機は一般に知られている。この種の表面実装機において、実装作業に先立ちプリント基板上に予め設けられている複数個の基準マークをヘッドユニットに搭載されたカメラで撮像することにより、プリント基板とヘッドとの相対的な位置関係、すなわち装置本体の基台に対するプリント基板の位置ずれを調べ、この関係に基づいてプリント基板上に電子部品を実装することで実装精度を高めることが行われている（例えば特許文献１、２）。

なお、近年では、プリント基板上に複数の基準マークが付されたものがある。例えば、基板内に多数の実装ブロックが設けられている多面取り基板の場合は、各実装ブロックごとにブロックフィデューシャルマークや、不良品識別のためのバッドマークが付されている。
特公平７−３８５１９号公報 特開２００７−１２９１４公報

上述のようにプリント基板に多数の基準マークが付されたものでは、基本的には基準マークの個数だけマーク認識のための撮影を行う必要がある。言い換えれば、撮影のためにヘッドユニットをその回数だけ軸移動させる必要がある。一方、表面実装機のタクトタイムを短縮するには、基準マークの撮影回数（ヘッドユニットの軸移動の回数）を出来る限り、少なくすることが好ましく、この点において改良の余地があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基準マークを必要数、撮影しつつも、表面実装機のタクトタイムを短縮することを目的とする。

本発明は、基台と、複数個の基準マークが予め付された基板を前記基台上に搬入する搬送装置と、吸着ヘッドを昇降可能に支持するヘッドユニットと、前記ヘッドユニットに設けられた複数個の基板認識カメラと、駆動軸を有し前記ヘッドユニットを前記基台上にて水平方向に移動させるヘッド駆動手段とを備えた表面実装機を用いた電子部品実装方法であって、（１）前記各基準マークの位置と、前記複数の基板認識カメラ間のカメラ間距離と、各基板認識カメラのカメラ視野の広さとに基づいて、前記複数個の基板認識カメラの各カメラ視野の範囲内に前記基準マークが同時に収まるか否かを判定し、（２）前記複数個の基板認識カメラの各カメラ視野の範囲内に前記基準マークが同時に収まる場合には、前記複数個の基板認識カメラにより前記複数個の基準マークを同時に撮影し、（３）前記撮影により得られた各画像データに基づいて各基準マークを認識し、認識した情報に従って前記基台上の基板に対し前記吸着ヘッドにより電子部品を実装するところに特徴を有する。

この発明の実施態様として、以下の構成とすることが好ましい。
・前記判定を行うにあたり、基準マークに対する基板認識カメラのカメラ視野の相対的な位置関係を調整する。このようにすれば、複数個の基板認識カメラのカメラ視野に複数個の基準マークが同時に収まる確率が高くなり、より多くの組、基準マークを同時撮影できる。

本発明は、基台と、複数個の基準マークが予め付された基板を前記基台上に搬入する搬送装置と、吸着ヘッドを昇降可能に支持するヘッドユニットと、駆動軸を有し前記ヘッドユニットを前記基台上にて水平方向に移動させるヘッド駆動手段と、前記ヘッドユニットに設けられた複数個の基板認識カメラと、前記各基準マークの位置、前記複数の基板認識カメラ間のカメラ間距離、各基板認識カメラのカメラ視野の広さに基づいて、前記複数個の基板認識カメラの各カメラ視野の範囲内に前記基準マークが同時に収まるか否かを判定する判定手段と、前記ヘッド駆動手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は前記判定手段により前記複数個の基板認識カメラの各カメラ視野の範囲内に前記基準マークが同時に収まると判定された場合には、前記ヘッド駆動手段を介して前記ヘッドユニットを前記基台上にて水平移動させることにより、前記複数個の基板認識カメラの各カメラ視野の範囲内に前記基準マークが同時に収まる位置に前記複数個の基板認識カメラを移動させ、前記複数個の基板認識カメラにより前記複数個の基準マークを同時に撮影させるところに特徴を有する。

・この発明の実施態様として、以下の構成とすることが好ましい。
前記判定を行うにあたり、基準マークに対する基板認識カメラのカメラ視野の相対的な位置関係を調整する調整手段を設ける。このようにすれば、複数個の基板認識カメラのカメラ視野に複数個の基準マークが同時に収まる確率が高くなり、より多くの組、基準マークを同時撮影できる。

本発明によれば、複数個の基板認識カメラにより基板上に付された複数個の基準マークを同時に撮影するようにしたから、基板上に付された複数個の基準マークを一つ一つ順に撮影する場合に比べてトータル撮影回数が少なくなる。よって、表面実装機のタクトタイムを短縮できる。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図８によって説明する。
１．表面実装機の全体構成
図１は表面実装機の平面図、図２はヘッドユニットの支持構造を示す部分拡大図である。図１に示すように、表面実装機１は上面が平らな基台１０上に各種装置を配置している。尚、以下の説明において、基台１０の長手方向（図１、図２の左右方向）をＸ方向と呼ぶものとし、Ｙ方向、Ｚ方向をそれぞれ図１〜図２の向きに定めるものとする。

基台１０の中央には、プリント配線基板搬送用の搬送コンベア（以下、単にコンベアと呼ぶ）２０が配置されている。搬送コンベア２０はＸ方向に循環駆動する一対の搬送ベルト２１を備えており、隣接する装置との間にてプリント配線基板（以下、単に基板）ＰＫを受け渡す機能を担っている。

本基板ＰＫはいわゆる割り基板であって、図３にて示すようにＸ軸方向に並ぶ４つの実装ブロック１〜４から構成されている。各実装ブロックには、電子部品５を実装する実装位置が予め設けられている。例えば、実装ブロック１であれば、５つの電子部品５を実装するべく５つの実装位置Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ１３、Ｍ１４、Ｍ１５が予め設定され、また実装ブロック２も同様、５つの電子部品５を実装するべく５つの実装位置Ｍ２１、Ｍ２２、Ｍ２３、Ｍ２４、Ｍ２５が予め設定されている。

そして、各実装ブロックにはブロック隅の対角位置に１つずつブロックフィデューシャルマークＦが設けられており、基板全体、すなわち全４ブロックでは、合計８つのブロックフィデューシャルマークＦ１１、１２〜Ｆ４１、４２が設けられている。

また、基台中央には、搬送コンベア２０上に位置して実装作業位置（図１中の二点鎖線で示す位置）Ｇが設定されている。係る実装作業位置Ｇの周囲４箇所には部品供給部２５が設けられ、そこには部品供給装置としてのフィーダ２８がＸ軸方向に整列状に設置されている。各フィーダ２８は、部品供給テープが巻回されたリール（不図示）、リールから部品供給テープを引き出す電動式の送出装置（不図示）などから構成されている。

部品供給テープには電子部品５が一定間隔にて保持されており、送出装置を駆動させると、部品供給テープの引き出しに伴い、電子部品５が一つずつ供給される。そして、供給された電子部品５は、部品搭載装置３０の吸着ヘッド６５により吸引保持されて、実装作業位置Ｇ上にて停止する基板ＰＫ上に実装される構成となっている。

また、基台１０上であって搬送コンべア２０のＹ軸方向の両側には、部品認識カメラ１５が一対設置されている。この部品認識カメラ１５は、吸着ヘッド６５により吸着保持された電子部品５を撮影するためのものである。

部品搭載装置３０は大まかにはＸ軸サーボ機構、Ｙ軸サーボ機構、Ｚ軸サーボ機構及び、これら各サーボ機構の駆動によりＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動操作される吸着ヘッド６５などから構成される。

具体的に説明してゆくと、図１、図２に示すように基台１０上には一対の支持脚４１が設置されている。両支持脚４１は実装作業位置Ｇの両側（Ｘ軸方向両側）に位置しており、共にＹ方向（図１では上下方向）にまっすぐに延びている。

両支持脚４１にはＹ方向に延びるガイドレール４２が支持脚上面に設置されると共に、これら左右のガイドレール４２に長手方向の両端部を嵌合わさせつつヘット支持体５１が取り付けられている。

また、図１において右側の支持脚４１にはＹ方向に延びるＹ軸ボールねじ軸４５が装着され、更にＹ軸ボールねじ軸４５にはボールナット（不図示）が螺合されている。そして、Ｙ軸ボールねじ軸４５の軸端部にはＹ軸モータ４７が設けられている。

同Ｙ軸モータ４７を通電操作すると、Ｙ軸ボールねじ軸４５に沿ってボールナットが進退する結果、ボールナットに固定されたヘッド支持体５１、ひいては次述するヘッドユニット６０がガイドレール４２に沿ってＹ方向に水平移動する（Ｙ軸サーボ機構）。

図２に示すように、ヘッド支持体５１にはＸ方向に延びるガイド部材５３が設置され、更に、ガイド部材５３に対してヘッドユニット６０が、移動自在に取り付けられている。このヘッド支持体５１には、Ｘ方向に延びるＸ軸ボールねじ軸５５が装着されており、更にＸ軸ボールねじ軸５５にはボールナットが螺合されている。

そして、Ｘ軸ボールねじ軸５５の軸端部にはＸ軸モータ５７が設けられており、同Ｘ軸モータ５７を通電操作すると、Ｘ軸ボールねじ軸５５に沿ってボールナットが進退する結果、ボールナットに固定されたヘッドユニット６０がガイド部材５３に沿ってＸ方向に移動する（Ｘ軸サーボ機構）。

従って、Ｘ軸サーボ機構、Ｙ軸サーボ機構を複合的に制御することで、基台１０上においてヘッドユニット６０を水平方向（ＸＹ方向）に軸移動操作出来る構成となっている。尚、Ｘ軸サーボ機構、Ｙ軸サーボ機構が、本発明のヘッド駆動手段に相当するものである。

係るヘッドユニット６０には、ユニットケーシング６１の下面から下向きに突出するようにして吸着ヘッド６５が装着されている。吸着ヘッド６５はユニットケーシング６１に対して昇降動作自在とされ、先端には吸着ノズル６６が設けられている。これら各吸着ノズル６６には図外の負圧手段から負圧が供給されるように構成されており、ヘッド先端に吸引力を生じさせるようになっている。

そして、ヘッドユニット６０にはＺ軸モータ（不図示）、Ｚ軸ボールねじ軸（不図示）を主体とするＺ軸サーボ機構が設けられ、Ｚ軸モータの駆動により吸着ヘッド６５をヘッドユニット６０に対して昇降操作出来る構成となっている。

これにより、上記Ｘ軸サーボ機構、Ｙ軸サーボ機構を複合的に制御して、ヘッドユニット６０を部品供給部２５上に移動させた後、部品供給部２５より供給される電子部品５の高さ位置に、吸着ヘッド６５を下降させてやることで、供給される電子部品５を吸着ヘッド６５により吸着保持出来る。

本実施形態のものは、上記吸着ヘッド６５がユニットケーシング６１にＸ軸方向に列をなして複数本設けられており、部品供給部２５から複数個の電子部品５を取り出すことが出来る構成となっている。また、各吸着ヘッド６５はヘッドユニット６０に付設されるＲ軸モータ（不図示）の駆動により、各吸着ヘッド６５ごとに軸周りの回転動作が可能な構成となっている。

また、上記ユニットケーシング６１であってＸ軸方向両側の各側面には、撮像面を下に向けた状態で基板認識カメラ７１、７５が固定されている。これら基板認識カメラ７１、７５は、実装作業位置Ｇにて位置決めされた基板ＰＫの任意位置を撮影して、基板ＰＫを画像認識するものである。

２．装置の電気的構成
表面実装機１はコントローラ１１０により装置全体が制御統括されている。コントローラ１１０は図４にて示すように、ＣＰＵ等により構成される演算処理部１１１、記憶装置１１２、モータ制御部１１３、インターフェース１１４、及び画像処理部１１５を備えてなる。

モータ制御部１１３にはＸ軸モータ５７、Ｙ軸モータ４７、Ｚ軸モータ、Ｒ軸モータなど各軸モータが電気的に連なっている。そして、各軸モータにはモータの回転状況に応じたパルス信号を出力するエンコーダ５９がそれぞれ付設されている。

エンコーダ５９から出力されるパルス信号は、インターフェース１１４を通じてコントローラ１１０に取り込まれる構成となっている。これにより、演算処理部１１１にて、各軸モータの回転量に関する情報を取得することが可能となり、演算処理部１１１はモータ制御部１１３と共に各軸モータを制御して、ヘッドユニット６０、引いては吸着ヘッド６５を基台１０上の任意の位置に移動操作できる構成となっている。

画像処理部１１５には部品認識カメラ１５、基板認識カメラ７１、７５が電気的に連なっており、これら各カメラ１５、７１、７５から出力される撮像信号がそれぞれ取り込まれるようになっている。そして、画像処理部１１５では、取り込まれた撮像信号に基づいて、部品画像の解析並びに基板画像の解析がそれぞれ行われるようになっている。

また、記憶装置１１２には、以下のデータが予め記憶されている。
（ａ）基板認識カメラ７１、７５のカメラ視野Ｄ１、Ｄ２の広さ、両カメラ７１、７５のカメラ間距離Ｌｃなど基板認識カメラ７１、７５に関するカメラデータ（図５参照）
（ｂ）基板ＰＫの基板サイズ、実装ブロック数、基板ＰＫに実装される電子部品の実装位置（ＸＹ座標）、基板ＰＫ上に付された各フィデューシャルマークＦの形状、各フィデューシャルマークＦの大きさ、基板ＰＫにおける各フィデューシャルマークＦの位置（ＸＹ座標）など基板ＰＫに関するデータ

そして、演算処理部１１１は表面実装機１の稼動に先立って、記憶装置１１２に記憶された各データに基づいて次に説明する実装シーケンスの最適化処理を行う。

３．実装シーケンスの最適化処理
演算処理部１１１は実装シーケンスの最適化処理を行うにあたり、まず、記憶装置１１２から上記基板ＰＫに関するデータを読み出し、基本実装シーケンス、すなわち、各ブロックフィデューシャルマークＦの撮影、各電子部品５の実装処理を如何様の順序で実行するか決定する。

この基本実装シーケンスの生成段階では、図６の（ａ）にて示すように、各実装ブロック単位で、各ブロックフィデューシャルマークＦの撮影、電子部品５の実装処理が行われるように仮決定される。

尚、図６において、各ブロックフィデューシャルマークＦの撮影はハッチングで示され、電子部品５の実装処理は白抜きで示されており、図に示されるように、基本実装シーケンスの生成段階において、各ブロックフィデューシャルマークＦの撮影は各マークＦについてそれぞれ個別に撮影される設定になっている。よって、Ｆ１１〜Ｆ４２の全８個のブロックフィデューシャルマークＦを全て撮影するのにトータルで８回の撮影を要し、撮影のために行うヘッドユニット６０の移動回数が８回となる。

演算処理部１１１は上記のように基本実装シーケンスを生成すると、次に、２つの基板認識カメラ７１、７５の各カメラ視野Ｄ１、Ｄ２の範囲内のぞれぞれに、同一基板ＰＫ上に付された複数のブロックフィデューシャルマークＦを同時に収めることが可能であるか、否かのシミュレーションを行う。尚、演算処理部１１１により実行されるシミュレーションにより、本発明の「判定手段」の果たす処理機能が実現されている。

シミュレーションでは、記憶装置１１２から基板ＰＫの基板サイズ、実装ブロック数、基板ＰＫに実装される電子部品の実装位置（ＸＹ座標）、基板ＰＫ上に付された各フィデューシャルマークＦの形状、各フィデューシャルマークＦの大きさ、各フィデューシャルマークＦの位置（ＸＹ座標）などのデータをまず、読み出して基板ＰＫを仮想的に作成する。

そして、作成した基板ＰＫ上の各ブロックフィデューシャルマークＦに対して、撮影を予定する側の基板認識カメラのカメラ視野Ｄのデータを基本実装シーケンスの順に重ね（より具体的にはマーク中心に対して視野中心が一致するように重ねられる）、これと同時に撮影を予定しない側の基板認識カメラのカメラ視野Ｄのデータをカメラ間距離Ｌｃを保った状態で基板ＰＫ上に重ねることにより行われる。

従って、初回のシミュレーションでは、ブロックフィデューシャルマークＦ１１上に撮影が予定される基板認識カメラ７１のカメラ視野Ｄ１のデータが重ねられ、これと同時に撮影を予定しない側の基板認識カメラ７５のカメラ視野Ｄ２のデータがカメラ間距離Ｌｃを保った状態で基板ＰＫ上に重ねられる（図７の（ａ）参照）。

その後、演算処理部１１１は、撮影を予定しない側の基板認識カメラ、すなわち基板認識カメラ７５のカメラ視野Ｄ２の近傍に位置するブロックフィデューシャルマークＦを、全ブロックフィデューシャルマークＦを対象にサーチして、最も近くに位置するブロックフィデューシャルマークＦを抽出する。

このとき、抽出されたブロックフィデューシャルマークＦの形状、大きさ、基板認識カメラ７５のカメラ視野Ｄ２の広さなどに基づいて、抽出されたブロックフィデューシャルマークＦの全体が、基板認識カメラ７５のカメラ視野Ｄ２の範囲内に収まっているか否かが確認され、収まっていれば、この時点で、２つの基板認識カメラ７１、７５の各カメラ視野Ｄ１、Ｄ２にブロックフィデューシャルマークＦを同時に収めることが可能であると、演算処理部１１１により判定される。

本実施形態では、上記抽出により、図７の（ａ）にて示すように、ブロックフィデューシャルマークＦ２１が抽出されることとなる。同図に示すように、抽出されたブロックフィデューシャルマークＦ２１は基板認識カメラ７５のカメラ視野Ｄ２に収まっていないから、この場合、演算処理部１１１は、以下に説明する調整処理を行う。

係る調整処理では、カメラ視野Ｄ１からブロックフィデューシャルマークＦ１１が外れない範囲内において、双方のカメラ視野Ｄ１、Ｄ２を相互の位置関係を保ったまま、ブロックフィデューシャルマークＦ１１、Ｆ２１に対して相対移動させることが行われる（図７参照）。尚、演算処理部１１１により実行される上記調整処理により、本発明の「調整手段」の果たす処理機能が実現されている。

そして、調整後に、ブロックフィデューシャルマークＦ２１が基板認識カメラ７５のカメラ視野Ｄ２の範囲内に収まっているか否かが演算処理部１１１により再判定される。図７の（ｂ）にて示すように、ブロックフィデューシャルマークＦ２１が基板認識カメラ７５のカメラ視野Ｄ２の範囲内に完全に収まっていれば、演算処理部１１１により、２つの基板認識カメラ７１、７５の各カメラ視野Ｄ１、Ｄ２の範囲内にブロックフィデューシャルマークＦを同時に収めることが可能であると、判定される。

この場合、そのときの調整量（図７の例であれば、Ｘ軸方向に距離Δ）が撮影位置の変更量として記憶装置１１２に記憶される。かくして、変更後の撮影位置にて両基板認識カメラ７１、７５により撮影を行うことで、図８の（ａ）にて示すように、両ブロックフィデューシャルマークＦ１１、２１の同時撮影が可能となる。尚、上記調整処理を行っても、２つの基板認識カメラ７１、７５の各カメラ視野Ｄ１、Ｄ２の範囲内にブロックフィデューシャルマークＦを同時に収めることが出来ない、と判定された場合には撮影位置を変更する処理は行われない。

かくして、最初のブロックフィデューシャルマークＦ１１の撮影についてのシミュレーションが完了すると、基本実装シーケンスに従って、次のブロックフィデューシャルマークＦ１２の撮影についてのシミュレーションが行われる。

これにより、基板認識カメラ７１のカメラ視野Ｄ１のデータがブロックフィデューシャルマークＦ１２上に重ねられ、これと同時に撮影を予定しない側の基板認識カメラ７５のカメラ視野Ｄ２のデータがカメラ間距離Ｌｃを保った状態で基板ＰＫ上に重ねられる。

あとは、最初に行ったシミュレーションと同様に、演算処理部１１１は、撮影を予定しない側の基板認識カメラ７５のカメラ視野Ｄ２の近傍に位置するブロックフィデューシャルマークＦを、全ブロックフィデューシャルマークＦを対象にサーチして、最も近くに位置するブロックフィデューシャルマークＦを抽出する。ここでは、ブロックフィデューシャルマークＦ２２が抽出される。

その後、演算処理部１１１は２つの基板認識カメラ７１、７５の各カメラ視野Ｄ１、Ｄ２の範囲内にブロックフィデューシャルマークＦを同時に収めることが可能であるか、否か初回の判定を行う。その後、必要に応じて上記した調整処理が行われ、再度判定処理が行われる。ここでは、最初に行ったシミュレーションと同様に、調整処理を経て、２つの基板認識カメラ７１、７５の各カメラ視野Ｄ１、Ｄ２の範囲内にブロックフィデューシャルマークＦを同時に収めることが可能であると、判定される。

そして、そのときの調整量が撮影位置の変更量として記憶装置１１２に記憶される。かくして、変更後の撮影位置にて両基板認識カメラ７１、７５により撮影を行うことで、図８の（ｂ）にて示すように、両ブロックフィデューシャルマークＦ１２、２２の同時撮影が可能となる。

このようなシミュレーションが、基本実装シーケンスの順（同時撮影済みのブロックフィデューシャルマークＦを除く）に進められる。そして、全シミュレーションが完了すると、演算処理部１１１はシミュレーションの結果を実装シーケンスに反映させ、実装シーケンスを図６の（ａ）から図６の（ｂ）の実装シーケンスに書き換える（最適化）。

書き換え後の実装シーケンスでは、ブロックフィデューシャルマークＦ１１、Ｆ２１の組、ブロックフィデューシャルマークＦ１２、Ｆ２２の組、ブロックフィデューシャルマークＦ３１、Ｆ４１の組、ブロックフィデューシャルマークＦ３２、Ｆ４２の各組が両基板認識カメラ７１、７５により同時撮影されるシーケンスとなる。

その結果、元は全８回であったブロックフィデューシャルマークＦの撮影回数（すなわち、ヘッドユニット６０の軸移動回数）が全４回となるのでブロックフィデューシャルマークＦの撮影を効率よく行うことができ、タクトタイムを短縮できる。

４．一連の部品実装処理
次に、上記表面実装機１にて行われる一連の部品実装処理について簡単に説明する。本実施形態のものは、図１に示す右側が入り口となっており、部品未実装の新規基板ＰＫは図１に示す右側より搬送コンベア２０を通じて機内へと搬入される。搬入された基板ＰＫは、搬送コンベア２０により基台中央の実装作業位置Ｇに搬送され、その位置で停止、位置決めされる。

そして、基板ＰＫが位置決めされると、続いて、最適化後の実装シーケンスに従って、各ブロックフィデューシャルマークＦの撮影、及び電子部品５の実装処理が進められることとなる。

具体的には、演算処理部１１１がサーボ機構を介して所定待機位置にあるヘッドユニット６０を基台１０上にてＸＹ方向に水平移動させることにより、両基板認識カメラ７１、７５が最初の撮影位置（最適化による位置変更後の撮影位置）に移動する。

この撮影位置では、図８の（ａ）にて示すように、基板認識カメラ７１のカメラ視野Ｄ１にブロックフィデューシャルマークＦ１１が収まった状態にあり、また基板認識カメラ７５のカメラ視野Ｄ２にブロックフィデューシャルマークＦ２１が収まった状態にあり、両基板認識カメラ７１、７５により、両ブロックフィデューシャルマークＦ１１、Ｆ２１が同時撮影される。

そして、両フィデューシャルマークＦ１１、Ｆ２１の同時撮影に続いて、ヘッドユニット６０が再び駆動し、両基板認識カメラ７１、７５を次の撮影位置（最適化による位置変更後の撮影位置）に移動させる。

次の撮影位置では、図８の（ｂ）にて示すように、基板認識カメラ７１のカメラ視野Ｄ１にブロックフィデューシャルマークＦ１２が収まった状態にあり、また基板認識カメラ７５のカメラ視野Ｄ２にブロックフィデューシャルマークＦ２２が収まった状態にあり、両基板認識カメラ７１、７５により、両ブロックフィデューシャルマークＦ１２、Ｆ２２が同時撮影される。

上記撮影により得られた画像データは画像処理部１１５に取り込まれ、演算処理部１１１により画像解析がなされる。この画像解析により、実装ブロック１の両ブロックフィデューシャルマークＦ１１、Ｆ１２と基台１０との相対的な位置関係が取得され、また実装ブロック２の両ブロックフィデューシャルマークＦ２１、Ｆ２２と基台１０との相対的な位置関係が取得される。

そして、取得された相対的な位置関係に基づいて、基台１０上における実装ブロック１の停止位置、停止姿勢（角度ずれ）が検出され、その後、検出された実装ブロック１の状態（停止位置、停止姿勢）に適合するように、実装ブロック１に対する電子部品５の実装位置をデータ修正する処理が演算処理部１１１によりなされる。

また、取得された相対的な位置関係に基づいて、基台１０上における実装ブロック２の停止位置、停止姿勢（角度ずれ）が検出され、その後、検出された実装ブロック２の状態（停止位置、停止姿勢）に適合するように、実装ブロック２に対する電子部品５の実装位置をデータ修正する処理が演算処理部１１１によりなされる。その後、以下の要領に従って、実装ブロック１、実装ブロック２に対する電子部品５の実装処理が行われる。

上記により、本発明の「前記撮影により得られた各画像データに基づいて各基準マーク（ここではブロックフィデューシャルマークＦ１１〜Ｆ２２）を認識し、認識した情報（ここではブロックフィデューシャルマークＦ１１〜Ｆ２２の位置に関する情報）に従って前記基台上の基板に対し前記吸着ヘッドにより電子部品を実装する」が実現されている。

では、実装処理について具体的に説明を行うと、まず、フィーダ２８によって供給される電子部品５を、吸着ヘッド６５により吸着保持してフィーダ２８から取り出す処理が行われる。そして、取り出された電子部品５は、吸着ヘッド６５により、実装作業位置Ｇに停止した基板ＰＫ上に移送される。

この移送途中、部品認識カメラ１５の上方の撮影領域を電子部品５が横切り、その通過タイミングに合わせて部品認識カメラ１５により各電子部品５の撮影が行われる。そして、部品認識カメラ１５より出力される各画像データは画像処理部１１５へ送られ、そこで、吸着ヘッド６５による各電子部品５の吸着位置ずれが調べられる。

そして、吸着位置ずれがある場合には、上記移送の途中にて、各吸着ヘッド６５ごとに電子部品５の吸着位置ずれを矯正する処理（Ｒ軸モータを駆動させ吸着ノズル６６を回転させるなど）が行なわれる。

その後、電子部品５が目標となる実装位置（実装作業位置Ｇにて位置決めされた基板ＰＫ上の位置）に達したころで、吸着ヘッド６５が下降操作され、この下降に伴い姿勢矯正後の各電子部品５が、基板ＰＫ上の実装位置に実装される。

このような処理が繰り返し行われることで、実装ブロック１に対する電子部品５の実装処理が進められ、その後実装ブロック２に対する電子部品５の実装処理が進められる。そして、実装ブロック２について電子部品５を実装処理が完了すると、次いで、実装ブッロク３、実装ブロック４のブロックフィデューシャルマークＦ３１〜Ｆ４２を撮影する処理が行われる。その後の処理は実装ブロック１、２における処理と同様であるので説明を割愛する。

そして、全実装ブロック１〜４について全ての電子部品５について実装処理が完了すると、基板ＰＫの位置決めが解かれ、その後、搬送コンベア２０が再駆動する。これにより、実装処理済み基板ＰＫは図１における左方向に送られ、機外に搬出される。また、これと並行して部品未実装の新規基板ＰＫが基台１０上に搬入されることとなる。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図９によって説明する。実施形態１では、２つの基板認識カメラ７１、７５の各カメラ視野Ｄ１、Ｄ２の範囲内にブロックフィデューシャルマークＦを同時に収めることが可能であるか判定する処理、及びそれに付随して撮影位置を変更する処理を、実装シーケンスの生成段階において実行するもの（実装シーケンスの最適化）を例示した。

これに対して、実施形態２のものは、上記判定する処理、及びそれに付随して撮影位置を変更する処理を実装シーケンスの実行段階において行うようにしたものである。

具体的に説明すると、実施形態２のものは、実施形態１にて説明した図６の（ａ）に示す基本実装シーケンスに従って処理が進められ、各ブロックフィデューシャルマークＦの撮影が行われるときには、それに先立って、図９に示す同時撮影判定サブルーチンがその都度、読み出され、演算処理部１１１により実行される。

本基本実装シーケンスによれば、初回の撮影対象はブロックフィデューシャルマークＦ１１であるから、ブロックフィデューシャルマークＦ１１の撮影にあたり、まず、同時撮影判定サブルーチンが読み出される。

同時撮影判定サブルーチンが読み出されると、まず、Ｓ１０にて撮影対象となるブロックフィデューシャルマークＦ１１の基板ＰＫ上における位置が読み出される。そして位置の読み出しに続いて、Ｓ２０にて、撮影対象となるブロックフィデューシャルマークＦ１１について事前に撮影済みかどうか、演算処理部１１１により判定される。

ここでは、ＮＯ判定され、処理はステップ３０に移行される。ステップ３０では、実施形態１と同様のシミュレーションがなされ、２つの基板認識カメラ７１、７５の各カメラ視野Ｄ１、Ｄ２の範囲内にブロックフィデューシャルマークＦを同時に収めることが可能であるか、否かが演算処理部１１１により判定される。尚、このとき、必要に応じて調整処理が行われる。シミュレーション、調整処理、判定の内容は実施形態１にて説明してあるので説明は割愛する。

ここでは、実施形態１にて説明したように、調整処理を行うことで、基板認識カメラ７１のカメラ視野Ｄ１にブロックフィデューシャルマークＦ１１を、基板認識カメラ７５のカメラ視野Ｄ２にブロックフィデューシャルマークＦ２１をそれぞれ含めることが出来るので、演算処理部１１１によりＹｅｓ判定され、処理はＳ４０に移行される。

Ｓ４０では、同時撮影に撮影位置の変更を要する場合には、撮影位置が変更され、その後、両基板認識カメラ７１、７５によりブロックフィデューシャルマークＦ１１、Ｆ２１が同時撮影される。尚、Ｓ３０にてＮＯ判定された場合には、Ｓ５０に移行し、通常通り撮影が行われる。

かくして、ブロックフィデューシャルマークＦ１１の撮影に関する同時撮影判定サブルーチンは終了し、処理は基本実装シーケンスに戻ることとなる。

図６の（ａ）の基本実装シーケンスによれば、次に行われる処理は、ブロックフィデューシャルマークＦ１２の撮影であるから、再び、同時撮影判定サブルーチンが読み出され、演算処理部１１１により実行される。これにより、Ｓ１０〜Ｓ４０の処理が順に実行されることで、２つの基板認識カメラ７１、７５により２つのブロックフィデューシャルマークＦ１２、Ｆ２２が同時撮影されることとなる。

その後、処理は基本実装シーケンスに戻り、今度は実装ブロック１についての実装処理が進められることとなる。実装ブロック１についての実装処理が一通り完了すると、次に、ブロックフィデューシャルマークＦ２１、Ｆ２２の撮影となり、再び同時撮影判定サブルーチンが読み出され、演算処理部１１１により実行される。

ここで、ブロックフィデューシャルマークＦ２１、Ｆ２２は既に撮影済みであるので、ブロックフィデューシャルマークＦ２１についての同時撮影判定サブルーチンの実行時、ブロックフィデューシャルマークＦ２２についての同時撮影判定サブルーチンの実行時の双方とも、Ｓ１０の処理の後、Ｓ２０でＹＥＳ判定される。

そのため、両ブロックフィデューシャルマークＦ２１、Ｆ２２について、二度目の撮影が行われることなく、サブルーチンは終了する。その後、処理は基本実装シーケンスに戻り、次の処理、すなわち実装ブロック２についての実装処理が開始され、実装ブロック２について実装処理が進められる。

以上説明したように、実施形態２のものも実施形態１と同様に、基板実装シーケンスの過程にてブロックフィデューシャルマークＦ１１、Ｆ２１の組、ブロックフィデューシャルマークＦ１２、Ｆ２２の組の各組（ブロックフィデューシャルマークＦ３１、Ｆ４１の組、ブロックフィデューシャルマークＦ３２、Ｆ４２も同様）が両基板認識カメラ７１、７５により同時撮影され、しかも一旦撮影されたブロックフィデューシャルマークＦは、その後撮影されない。

よって、実施形態１の場合と同様に、元は全８回であったブロックフィデューシャルマークＦの撮影回数が全４回となり、実施形態１と同様の効果、すなわちブロックフィデューシャルマークＦの撮影を効率よく行うことが出来、タクトタイムを短縮出来る。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）実施形態１、２では、基板ＰＫ上に付された基準マークの一例として、ブロックフィデューシャルマークを示したが、本発明の適用範囲は、一例として挙げたフィデューシャルマークの認識に限定されるものではなく、例えば、基板フィデューシャルマークの認識、ポイントフィデューシャルマーク、バットマークの認識への応用が可能である。尚、基板フィデューシャルマークというのは、基板の位置と角度ずれを検出するものであり、また、ポイントフィデューシャルマークというのは、特定の部品グループ、特定部品の位置と角度ずれを検出ものである。

また、バッドマークというのは、不良品識別のためのマークである。そして、本発明の認識した情報には「マッドマークＦの有無が含まれ」、認識した情報に従って電子部品を実装するには、「バッドマークＦの有無に従って当該実装ブロックに対する実装処理の適否を決めるもの」が含まれるものとする。

（２）実施形態１、２では、同時撮影が可能なように撮影位置を調整する一例として、撮影位置をＸ軸方向に調整するものを例示したが、調整方向はＹ軸方向であってもよく、またＸ軸方向、Ｙ軸方向を複合的に調整してもよい。

（３）実施形態１では、撮影を予定する側の基板認識カメラが、いずれも認識カメラ７１である例（具体的には、ブロックフィデューシャルマークＦ１１、Ｆ１２もいずれも、認識カメラ７１にて撮影を予定した）を示したが、撮影を予定する側の基板認識カメラは任意に設定可能であり、例えば、撮影に伴うヘッドユニットの移動量が最短となるように撮影を予定する側の基板認識カメラを設定することも可能である。

（４）実施形態１では、基板認識カメラ７１、７５の各カメラ視野Ｄ１、Ｄ２の範囲内のそれぞれに、同一基板ＰＫに付された複数のブロックフィデューシャルマークＦが同時に収まるか否を判定するデータを、記憶装置１１２に記憶させておき、判定を行うにあたり、これらのデータを記憶装置１１２から読み出す構成をとった。しかし、これらのデータは、判定を行うまでに表面実装機１にて取得出来ればよく、例えば、ネットワークを通じて外部装置からデータを受け取るか、或いはメディアを介して受け取るなどしてもよい。

尚、判定するためのデータとは「基板認識カメラ７１、７５のカメラ視野Ｄ１、Ｄ２の広さ、両カメラのカメラ間距離Ｌｃなど基板認識カメラ７１、７５に関するカメラデータ、基板ＰＫの基板サイズ、実装ブロック数、基板ＰＫに実装される電子部品の実装位置（ＸＹ座標）、基板ＰＫ上に付された各フィデューシャルマークＦの形状、各フィデューシャルマークＦの大きさ、各フィデューシャルマークＦの位置（ＸＹ座標）など基板ＰＫに関するデータ」などである。

実施形態１に適用された表面実装機の平面図 ヘッドユニットの支持構造を示す図 プリント基板の平面図 表面実装機の電気的構成を示すブロック図 両基板認識カメラのカメラ視野、及びカメラ間距離を示す図 （ａ）基本実装シーケンスを示す図 （ｂ）最適化後の実装シーケンスを示す図 調整動作を示す図 両基板認識カメラのカメラ視野の範囲内に、ブロックフィデューシャルマークがそれぞれ収まった状態を示す平面図 実施形態２に適用の、同時撮影判定サブルーチンの具体的な処理の内容を示すフローチャート図

符号の説明

１…表面実装機
１０…基台
２０…搬送コンベア（本発明の「搬送装置」に相当）
２８…フィーダ
３０…部品搭載装置
４５…Ｙ軸ボールねじ軸（本発明の「駆動軸」に相当）
５５…Ｘ軸ボールねじ軸（本発明の「駆動軸」に相当）
５７…Ｘ軸モータ
５９…エンコーダ
６０…ヘッドユニット
６５…吸着ヘッド
７１…基板認識カメラ
７５…基板認識カメラ
１１１…演算処理部（本発明の「判定手段」、「調整手段」、「制御手段」に相当）
１１２…記憶装置
Ｄ１、Ｄ２…カメラ視野
Ｌｃ…カメラ間距離
ＰＫ…基板
Ｆ１１〜Ｆ４２…ブロックフィデューシャルマーク（本発明の「基準マーク」に相当）
Ｂ…電子部品

Claims (4)

1. 基台と、複数個の基準マークが予め付された基板を前記基台上に搬入する搬送装置と、吸着ヘッドを昇降可能に支持するヘッドユニットと、前記ヘッドユニットに設けられた複数個の基板認識カメラと、駆動軸を有し前記ヘッドユニットを前記基台上にて水平方向に移動させるヘッド駆動手段とを備えた表面実装機を用いた電子部品実装方法であって、
   （１）前記各基準マークの位置と、前記複数の基板認識カメラ間のカメラ間距離と、各基板認識カメラのカメラ視野の広さとに基づいて、前記複数個の基板認識カメラの各カメラ視野の範囲内に前記基準マークが同時に収まるか否かを判定し、
   （２）前記複数個の基板認識カメラの各カメラ視野の範囲内に前記基準マークが同時に収まる場合には、前記複数個の基板認識カメラにより前記複数個の基準マークを同時に撮影し、
   （３）前記撮影により得られた各画像データに基づいて各基準マークを認識し、認識した情報に従って前記基台上の基板に対し前記吸着ヘッドにより電子部品を実装することを特徴とする電子部品実装方法。
2. 前記判定を行うにあたり、前記基準マークに対する前記基板認識カメラのカメラ視野の相対的な位置関係を調整する調整処理を行うようにしたことを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装方法。
3. 基台と、
   複数個の基準マークが予め付された基板を前記基台上に搬入する搬送装置と、
   吸着ヘッドを昇降可能に支持するヘッドユニットと、
   駆動軸を有し前記ヘッドユニットを前記基台上にて水平方向に移動させるヘッド駆動手段と、
   前記ヘッドユニットに設けられた複数個の基板認識カメラと、
   前記各基準マークの位置、前記複数の基板認識カメラ間のカメラ間距離、各基板認識カメラのカメラ視野の広さに基づいて、前記複数個の基板認識カメラの各カメラ視野の範囲内に前記基準マークが同時に収まるか否かを判定する判定手段と、
   前記ヘッド駆動手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は前記判定手段により前記複数個の基板認識カメラの各カメラ視野の範囲内に前記基準マークが同時に収まると判定された場合には、
   前記ヘッド駆動手段を介して前記ヘッドユニットを前記基台上にて水平移動させることにより、前記複数個の基板認識カメラの各カメラ視野の範囲内に前記基準マークが同時に収まる位置に前記複数個の基板認識カメラを移動させ、前記複数個の基板認識カメラにより前記複数個の基準マークを同時に撮影させることを特徴とする表面実装機。
4. 前記判定を行うにあたり、前記基準マークに対する前記基板認識カメラのカメラ視野の相対的な位置関係を調整する調整手段を設けたことを特徴とする請求項３に記載の表面実装機。

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