JP2013251398A - 部品実装装置および部品実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部品の実装効率を低下させることなく、ノズルの回転軸に対するノズル先端部の位置ずれ量を定期的に測定する。
【解決手段】部品実装装置１０は、部品供給部２０の部品吸着位置Ｌｓから部品Ｐを上方から吸着するノズル３０と、ノズル３０を回転させるノズル回転機構とを備え、基板Ｗの部品実装位置Ｌｍと部品供給部２０の部品吸着位置Ｌｓとの間を移動する実装ヘッド１２、部品実装位置Ｌｍから部品吸着位置Ｌｓに向かって最短距離で移動する実装ヘッド１２が上方を通過する位置に配置された撮影部２２、およびノズル先端部の位置ずれ量を測定する位置ずれ量測定部を有する。該位置ずれ量測定部は、回転されたノズル３０の回転角度が異なるときに撮影部２２によって撮影された複数の撮影画像を取得し、各撮影画像に写るノズル先端部の位置関係に基づいて、ノズル３０の回転軸ＣＬに対するノズル先端部の位置ずれ量Δｄを測定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、部品実装装置および部品実装方法に関する。

従来より、部品実装装置を用いて部品（電子部品）を基板に実装することが行われている。部品実装装置は、部品を上方から吸着して保持する複数のノズルを搭載した水平方向に移動可能な実装ヘッドを有する。ノズルは、鉛直方向に昇降可能に、また鉛直方向に延びる回転軸を中心として回転可能に実装ヘッドに搭載されている。

このような部品実装装置において、ノズルの製作誤差や取り付け誤差等により、ノズルの先端部がノズルの回転軸上からずれていることがある。そのために、ノズルの先端部が部品の中心を吸着できないことがある。

この対処として、特許文献１に記載された部品実装装置の場合、新たなノズルが実装ヘッドに取り付けられると、まずノズルの回転軸に対するノズルの先端部の位置ずれ量を計測する。ノズルの回転軸に対するノズルの先端部の位置ずれ量は、所定の位置に配置されたカメラの上方に実装ヘッドを移動させ、カメラによって実装ヘッドのノズルを下方から撮影し、そのカメラの撮影画像を画像処理することによって計測（算出）される。この計測した位置ずれ量に基づいて、部品を吸着するときのノズルの位置（座標）を補正することにより、実装ヘッドのノズルは部品の中心を吸着することができる。

特開２００２−５７４９６号公報

ところで、部品の実装中に、ノズルの回転軸に対するノズルの先端部の位置ずれ量が経時的に変化することがある。このような場合、ノズルの回転軸に対するノズルの先端部の位置ずれ量を定期的に測定することが好ましい。しかし、そのために、部品を実装した後の実装ヘッドが新たな部品をとりに行く前に、部品を吸着していないノズルをカメラによって撮影するために、実装ヘッドが所定の位置に配置されたカメラの上方に移動する必要がある。したがって、ノズルの回転軸に対するノズルの先端部の位置ずれ量を定期的に測定すると、部品実装装置の部品の実装効率が低下する。

そこで、本発明は、部品の実装効率を低下させることなく、ノズルの回転軸に対するノズルの先端部の位置ずれ量を定期的に測定することを課題とする。

上述の課題を解決するために、本発明の第１の態様によれば、
部品吸着位置に供給された部品を基板に実装する部品実装装置であって、
部品を上方から吸着して保持するノズルと、回転軸周りにノズルを回転させるノズル回転機構とを備え、部品が実装される基板上の部品実装位置と部品吸着位置との間を移動する実装ヘッドと、
部品実装位置から部品吸着位置に向かって最短距離で移動する実装ヘッドが上方を通過する位置に配置された撮影部と、
ノズルの回転軸に対するノズルの先端部の位置ずれ量を測定する位置ずれ量測定部とを有し、
ノズル回転機構が、実装ヘッドが部品実装位置から部品吸着位置に移動するときにノズルを回転させ、
撮影部が、部品実装位置から部品吸着位置に向かって最短距離で移動する実装ヘッドが上方を通過するときに、実装ヘッドのノズルを下方から撮影し、
位置ずれ量測定部が、ノズル回転機構によって回転されたノズルの回転角度が異なるときに撮影部によって撮影された複数の撮影画像を取得し、取得した複数の撮影画像それぞれに写るノズルの先端部の位置関係に基づいて、ノズルの回転軸に対するノズルの先端部の位置ずれ量を測定する、部品実装装置が提供される。

本発明の第２の態様によれば、
複数の部品吸着位置と、
基板上に複数の部品実装位置とがあって、
撮影部が、複数の部品実装位置と対応する部品吸着位置とを結ぶ直線それぞれと鉛直方向視で交差する撮像領域を備える、第１の態様に記載の部品実装装置が提供される。

本発明の第３の態様によれば、
撮影部が複数のラインカメラモジュールから構成され、
複数のラインカメラモジュールそれぞれが、ライン状の撮像領域を備えるイメージセンサを含むカメラを有し、
カメラのライン状の撮像領域が複数の部品実装位置と対応する部品吸着位置とを結ぶ直線それぞれと鉛直方向視で交差するように、且つ、隣接し合う２つのラインカメラモジュールのカメラのライン状の撮像領域が、ライン状の撮像領域の幅方向に部分的に重なり合うように、複数のラインカメラモジュールが配置されている、第２の態様に記載の部品実装装置が提供される。

本発明の第４の態様によれば、
複数のラインカメラモジュールそれぞれが、千鳥状に配置されている、第３の態様に記載の部品実装装置が提供される。

本発明の第５の態様によれば、
複数の部品吸着位置と、
基板上に複数の部品実装位置とがあって、
複数の部品実装位置と対応する部品吸着位置とを結ぶ直線それぞれと鉛直方向視で交差する軌道に沿って撮影部を移動させる撮影部移動機構をさらに有し、
撮影部移動機構は、実装ヘッドが部品実装位置から部品吸着位置に移動するときに、当該部品実装位置と対応する部品吸着位置とを結ぶ直線と鉛直方向視で交差する軌道上の位置に撮影部を配置するように構成されている、第１の態様に記載の部品実装装置が提供される。

本発明の第６の態様によれば、
ノズルの先端部が第１の高さ位置にあって且つノズルの回転角度が異なるときに撮影部によって撮影された複数の第１の撮影画像を取得し、複数の第１の撮影画像それぞれに写るノズルの先端部の位置関係に基づいて第１の高さ位置にある第１の水平面上におけるノズルの回転軸の位置を算出し、
ノズルの先端部が第１の高さ位置と異なる第２の高さ位置にあって且つノズルの回転角度が異なるときに撮影部によって撮影された複数の第２の撮影画像を取得し、複数の第２の撮影画像それぞれに写るノズルの先端部の位置関係に基づいて第２の高さ位置にある第２の水平面上におけるノズルの回転軸の位置を算出し、
第１および第２の水平面上におけるノズルの回転軸の位置に基づいて、鉛直方向に対するノズルの回転軸の傾きを算出するノズル回転軸傾き測定部をさらに有する、第１から第５の態様のいずれか一に記載の部品実装装置が提供される。

本発明の第７の態様によれば、
ノズル回転傾き測定部によって測定されたノズルの回転軸の傾き角度が所定の角度を超えると警告を報知する報知部をさらに有する、第６の態様に記載の部品実装装置が提供される。

本発明の第８の態様によれば、
部品実装装置により、部品吸着位置に供給された部品を基板に実装する部品実装方法であって、
部品実装装置が、
部品を上方から吸着して保持するノズルと、回転軸回りにノズルを回転させるノズル回転機構とを備え、部品が実装される基板上の部品実装位置と部品吸着位置との間を移動する実装ヘッドと、
部品実装位置から部品吸着位置に向かって最短距離で移動する実装ヘッドが上方を通過する位置に配置された撮影部とを有し、
実装ヘッドが部品実装位置から部品吸着位置に移動するときにノズル回転機構によってノズルを回転させ、
部品実装位置から部品吸着位置に向かって最短距離で移動する実装ヘッドが撮影部の上方を通過するときに、撮影部によって実装ヘッドのノズルを下方から撮影し、
ノズル回転機構によって回転されたノズルの回転角度が異なるときに撮影部によって撮影された複数の撮影画像を取得し、
取得した複数の撮影画像それぞれに写るノズルの先端部の位置関係に基づいて、ノズルの回転軸に対するノズルの先端部の位置ずれ量を測定する、部品実装方法が提供される。

本発明によれば、部品実装装置の部品の実装効率を低下させることなく、経時的に変化するノズルの回転軸に対するノズルの先端部の位置ずれ量を定期的に測定することができる。

本発明の実施の形態１に係る部品実装装置の上方視の概略図 図１に示す部品実装装置の実装ヘッドの概略図 部品実装装置の制御系を示すブロック図 撮影装置を構成する複数のラインカメラモジュールの配置を説明するための図 ノズルの回転軸に対するノズルの先端中心の位置ずれを示す図 ノズルの回転軸に対するノズルの先端中心の位置ずれ量の測定方法を説明するための図 本発明の実施の形態２に係る部品実装装置の上方視の概略図 ノズルの回転軸の傾きの測定方法を説明するための図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る部品実装装置の構成を概略的に示しており、部品実装装置を上方から見た図である。

図１に示すように、部品実装装置１０は、基板Ｗに部品Ｐを実装する装置であって、部品Ｐを基板Ｗに実装する実装ヘッド１２と、実装ヘッド１２を水平方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）移動させるＸ軸ビーム１４およびＹ軸ビーム１６と、基板Ｗを保持して搬送する基板搬送部１８と、部品Ｐを供給する部品供給部２０と、実装ヘッド１２を下方から撮影するための撮影部２２とを有する。

図２は、実装ヘッド１２の構成を概略的に示しており、実装ヘッド１２をＹ軸方向に見た図である。また、図３は、部品実装装置１０の制御系を示すブロック図である。

図２に示すように、実装ヘッド１２は、部品Ｐをその上方から吸着して保持するための複数のノズル３０を備える。ノズル３０は、鉛直方向（Ｚ軸方向）に延在するノズルシャフト３２の下端に、ノズルホルダ３４を介して交換可能に取り付けられている。ノズルシャフト３２は、鉛直方向に昇降するとともに、鉛直方向に延びるノズルシャフト３２の中心軸ＣＬを中心として回転する。具体的には、ノズルシャフト３２は、実装ヘッド１２の本体１２ａに搭載された、例えばボールねじスライド機構やリニアモータスライド機構などから構成されるノズル昇降機構３６（図３参照）によって鉛直方向に昇降される。ノズルシャフト３２はまた、ノズルシャフト３２の中心軸ＣＬを中心として、例えばモータなどから構成されるノズル回転機構３８によって回転される。このようなノズルシャフト３２により、ノズルシャフト３２の下端側に取り付けられたノズル３０は、鉛直方向に昇降するとともに、ノズルシャフト３２の中心軸ＣＬを回転軸として回転する。なお、ノズル昇降機構３６およびノズル回転機構３８は、図３に示す部品実装装置１０の制御部５０によって制御される。

Ｘ軸ビーム１４およびＹ軸ビーム１６は、制御部５０に制御されることにより、実装ヘッド１２をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる。

基板搬送部１８は、部品Ｐが実装される前の基板Ｗを部品実装装置１０の中央にＸ軸方向に搬送するおよび部品Ｐが実装された基板Ｐを部品実装装置１０の外部に搬出する装置であって、また、部品Ｐの実装中に基板Ｗを位置決め保持するように構成されている。

部品供給部２０は、例えばパーツカセットフィーダであって、実装ヘッド１２のノズル３０に部品Ｐを供給するように構成されている。部品供給部２０は、実装ヘッド１２のノズル３０が上方から吸着して保持できる所定の部品吸着位置Ｌｓに部品Ｐを供給するように構成されている。

部品実装装置１０の撮影部２２は、実装ヘッド１２のノズル３０を下方から撮影する装置であって、複数のラインカメラモジュール２２ａから構成されている。ラインカメラモジュール２２ａそれぞれは、ライン状の撮像領域Ａｉを備えるイメージセンサを含むカメラを有する。

図４は、撮影部２２の複数のラインカメラモジュール２２ａの配置を説明するための図である。なお、図４では、実装ヘッド１２とＸ軸ビーム１４とが省略されている。

図４に示すように、部品実装装置１０には、部品供給部２０から供給された部品Ｐを実装ヘッド１２のノズル３０が吸着する位置である複数の部品吸着位置Ｌｓと、ノズル３０が保持する部品Ｐが実装される基板Ｗ上の位置である複数の部品実装位置Ｌｍとが存在する。図４において、複数の部品実装位置Ｌｍと対応する部品吸着位置Ｌｓとが直線（破線）によって結ばれている。

ここで言う「部品実装位置Ｌｍと対応する部品吸着位置Ｌｓ」は、基板Ｗの部品実装位置Ｌｍに部品Ｐを実装した直後の実装ヘッド１２が、次の実装動作を行うために、部品Ｐを取りにいくために向かう部品供給部２０の部品吸着位置Ｌｓを言う。すなわち、部品実装位置Ｌｍと対応する部品吸着位置Ｌｓとを結ぶ直線（破線）は、実装ヘッド１２が最短距離で移動するときの軌跡を示している。なお、基板Ｗへの部品Ｐの実装動作を具体的に説明すると、実装ヘッド１２の複数のノズル３０それぞれが対応する部品供給部２０の部品吸着位置Ｌｓで部品Ｐを順次吸着保持した後、実装ヘッド１２は基板Ｗに向かって移動する。そして、複数のノズル３０が保持する部品Ｐそれぞれが対応する基板Ｗ上の部品実装位置Ｌｍに実装された後、次の実装動作を行うために、実装ヘッド１２は、部品供給部２０の部品吸着位置Ｌｓに向かって移動する。

複数のラインカメラモジュール２２ａのカメラのライン状の撮像領域Ａｉと複数の部品実装位置Ｌｍと対応する部品吸着位置Ｌｓとを結ぶ直線とが鉛直方向視（Ｚ軸方向視）で交差するように、複数のラインカメラモジュール２２ａが、複数の部品吸着位置Ｌｓ（部品供給部２０）と複数の部品実装位置Ｌｍ（基板Ｗ）との間に配置されている。

本実施の形態１の部品実装装置１０の場合、複数の部品実装位置Ｌｍと複数の部品吸着位置ＬｓとがＹ軸方向に並んでいるため、カメラのライン状の撮像領域ＡｉがＸ軸方向に延在するように複数のラインカメラモジュール２２ａは配置されている。

具体的には、隣接し合うラインカメラモジュール２２ａのカメラのライン状の撮像領域Ａｉが、ライン状の撮像領域Ａｉの幅方向（本実施の形態１の場合はＹ軸方向）に部分的に重なり合うように、複数のラインカメラモジュール２２ａは配置されている。例えば、図４に示すように、複数のラインカメラモジュール２２ａは、千鳥状に配置するのが好ましい。千鳥状に複数のラインカメラモジュール２２ａを配置することにより、撮影部２２（複数のラインカメラモジュール２２ａ）の設置スペースのＹ軸方向の寸法を小さくすることができる。このような複数のラインカメラモジュール２２ａの配置により、部品実装位置Ｌｍから対応する部品吸着位置Ｌｓに部品Ｐを実装ヘッド１２が取りに行くとき、その実装ヘッド１２のノズル３０が、複数のラインカメラモジュール２２ａのいずれか１つの撮像領域Ａｉを確実に通過し、そのカメラモジュール２２ａによって撮影される。

なお、実装ヘッド１２のノズル３０を下方から撮影する撮影部２２を複数のラインカメラモジュール２２ａによって構成する理由は、撮影部２２を１つのラインカメラモジュール２２ａによって構成すると、そのラインカメラモジュール２２ａは、ライン状の撮像領域Ａｉの長さが長いイメージセンサを含む高価なカメラを有する必要になるからである。すなわち、ライン状の撮像領域Ａｉの長さが短いイメージセンサを含む安価なカメラをそれぞれ有する複数のカメラモジュール２２ａによって安価な撮影装置２２を構成している。ただし、部品実装装置１０が小型であって、１つのラインカメラモジュール２２ａから構成することによって撮影部２２が安価になる場合は、この限りではない。

このような撮影部２２によれば、部品Ｐを基板Ｗに実装した後の実装ヘッド１２が最短距離で新たな部品Ｐを部品供給部２０に取りに行く途中に、部品Ｐを保持していないノズル３０を下方から確実に撮影することができる。すなわち、部品実装装置１０の部品Ｐの実装効率を低下させることなく、撮影部２２によって実装ヘッド１２のノズル３０を下方から撮影することができる。

このような撮影部２２によって下方から撮影された実装ヘッド１２のノズル３０の撮影画像に基づいて、本実施の形態１の部品実装装置１０は、ノズル３０の回転軸ＣＬに対するノズル３０の先端部の位置ずれ量を定期的に測定するように構成されている。

具体的に説明すると、図２に示すように、ノズル３０の先端部は、具体的には先端中心（部品Ｐを吸着するための吸引口の中心）Ｃは、理想的には（設計上は）、ノズル３０の回転軸ＣＬ（ノズルシャフト３２の中心軸ＣＬ）上に位置する。しかしながら、実際には、図５に示すように、ノズル３０の作製誤差やノズル３０のノズルホルダ３４への取り付け誤差等により、ノズル３０の先端中心Ｃが、ノズルシャフト３２（ノズル３０）の回転軸ＣＬ上から、例えばΔｄずれている。

また、このノズル３０の回転軸ＣＬに対する部品Ｐを保持したノズル３０の先端部の位置ずれ量Δｄが、部品Ｐの実装動作中に、経時的に変化する場合がある。したがって、ノズル３０が部品Ｐの中心を高精度に吸着するためには、また、ノズル３０が部品Ｐを高精度に基板Ｗに実装するためには、経時的に変化する実装ヘッド１２のノズル３０の位置ずれ量Δｄを定期的に測定し、その測定された位置ずれ量Δｄに基づいて、部品Ｐを吸着するときの、また、部品Ｐを基板Ｗへ実装するときのノズル３０の位置（座標）を補正する必要がある。

ここからは、ノズル３０の回転軸ＣＬに対するノズル３０の先端部の位置ずれ量Δｄに基づくノズル３０の位置の補正について具体的に説明する。

まず、ノズル３０の回転軸ＣＬに対するノズル３０の先端部の位置ずれ量Δｄを測定するために、撮影部２２は、基板Ｗの部品実装位置Ｐｍから対応する部品供給部２０の部品吸着位置Ｐｓに最短距離で向かう実装ヘッド１２のノズル３０を下方から撮影するように構成されている。そして、撮影部２２は、図３に示すように、ノズル３０の下方視の像が写る撮影画像（データ）を、部品実装装置１０の制御部５０に送信するように構成されている。

また、部品Ｐを基板Ｗに実装した後の実装ヘッド１２が部品吸着位置Ｌｓに向かって最短距離で移動する毎に、また実装ヘッド１２が撮影部２２の撮像領域Ａｉを通過する前に、ノズル３０は、予め規定された異なる複数の回転角度θｉ（ｉ＝１、２、３，４）の一つの回転角度になるように、ノズル回転機構３８によって回転される。これは、回転角度θ１（例えば０°）のノズル３０、回転角度θ２（例えば９０°）のノズル３０、回転角度θ３（例えば１８０°）のノズル３０、そして回転角度θ４（例えば２７０°）のノズル３０それぞれの下方視の像、すなわち回転角度がそれぞれ異なるノズル３０の下方視の像が写る４つの撮影画像を取得するためである。このように、回転角度がそれぞれ異なるノズル３０の下方視の像が写る４つの撮影画像を取得する理由については後述する。

さらに、部品吸着位置Ｐｓに向かって最短距離で移動中の実装ヘッド１２のノズル３０を撮影部２２によって撮影するとき、ノズル３０の先端部（先端中心Ｃ）は、撮影の焦点距離に対応する所定の高さ（Ｚ軸方向位置）Ｚｐにノズル昇降機構３６によって調節される。具体的には、この所定の高さＺｐでノズル３０の先端中心Ｃが撮影部２２の撮像領域Ａｉを通過する。なお、この所定の高さＺｐは、部品実装高さ（部品実装位置Ｌｍで部品Ｐの実装を開始するときの高さ）、または部品吸着高さ（部品吸着位置Ｌｓで部品Ｐの吸着を開始するときの高さ）であるのが好ましい。これにより、ノズル３０の高さの変更を最小限に抑えることができ、ノズル３０の高さ変更による部品実装装置１０の部品Ｐの実装効率の低下を抑制することができる。

回転角度θ１〜θ４のノズル３０の下方視の像が写る４つの撮影画像に基づいてノズル３０の回転軸ＣＬに対するノズル３０の先端部の位置ずれ量Δｄを測定するために、部品実装装置１０の制御部５０は、位置ずれ量測定部５２を有する。

部品実装装置１０の制御部５０の位置ずれ量測定部５２は、回転角度θ１のノズル３０の下方視の像が写る撮影画像を取得し、取得した撮影画像を画像処理し、回転角度θ１のノズル３０の先端部（先端中心Ｃ）の位置を特定するように構成されている。例えば、ノズル３０の先端に形成された部品Ｐを吸着するための吸引口の輪郭形状を検出し、その輪郭形状の中心Ｃの位置をノズル３０の先端中心Ｃとして特定するように位置ずれ量測定部５２は構成されている。なお、吸引口の輪郭形状に代わって、ノズル３０の外周形状を検出し、外周形状の中心をノズル３０の先端中心Ｃとして特定するようにしてもよい。

同様に、位置ずれ量測定部５２は、回転角度θ２〜θ４のノズル３０の下方視の像が写る３つの撮影画像を画像処理し、回転角度θ２〜θ４のノズル３０の先端部（先端中心Ｃ）の位置を特定する。

図６は、位置ずれ量測定部５２によって特定された各回転角度でのノズル３０の先端の中心位置を示し、具体的には、回転角度θ１時のノズル３０の先端中心Ｃ（θ１）、回転角度θ２時のノズル３０の先端中心Ｃ（θ２）、回転角度θ３時のノズル３０の先端中心Ｃ（θ３）、および回転角度θ４時のノズル３０の先端中心Ｃ（θ４）の位置関係を示している。具体的には、図６は、Ｚ軸方向位置がＺｐのＸ−Ｙ平面を示している。

４つの先端中心Ｃ（θ１）、Ｃ（θ２）、Ｃ（θ３）、およびＣ（θ４）は、ノズル３０の回転角度が異なるときのノズル３０の位置である先端中心Ｃであるため、先端中心Ｃが理想上のノズル３０の先端中心位置である回転軸ＣＬ上からずれている場合、図６に示すように、例えば同一円Ｒ上に位置する。同一円上の４つの異なる点の位置がわかればその同一円の中心位置および半径は幾何学的に決まることから、４つの先端中心Ｃ（θ１）、Ｃ（θ２）、Ｃ（θ３）、およびＣ（θ４）の位置に基づいて、ノズル３０の回転軸ＣＬの位置（Ｚ＝ＺｐのＸ−Ｙ平面上における位置）と、位置ずれ量Δｄとを算出することができる。このような幾何学的な概念に基づき、位置ずれ量測定部５２は、４つの先端中心Ｃ（θ１）、Ｃ（θ２）、Ｃ（θ３）、およびＣ（θ４）の位置関係に基づいて、ノズル３０の回転軸ＣＬに対するノズル３０の先端中心Ｃの位置ずれ量Δｄを測定（算出）する。

また、４つの先端中心Ｃ（θ１）、Ｃ（θ２）、Ｃ（θ３）、およびＣ（θ４）の位置と位置ずれ量Δｄとに基づいて、ノズル３０が任意の回転角度θであるときの、ノズル３０の回転軸ＣＬに対するノズル３０の先端中心ＣのＸ軸方向のずれ成分ΔｘとＹ軸方向のずれ成分Δｙとを求めることができる。すなわち、ノズル３０の回転角度θと、ノズル３０の回転軸ＣＬに対するノズル３０の先端中心Ｃのずれ成分Δｘ、ずれ成分Δｙとの対応関係を求めることができる。

位置ずれ量測定部５２によって測定された、ノズル３０の回転軸ＣＬに対するノズル３０の先端部の位置ずれ量Δｄに基づいて、図３に示す部品実装装置１０の制御部５０のノズル位置補正部５４は、ノズル３０の位置を補正する。例えば、ノズル位置補正部５４は、制御部５０の記憶部（図示せず）にデータとして記憶されている、ノズル３０が部品Ｐを吸着するときのノズル３０の位置（座標）と、ノズル３０が部品Ｐを基板Ｗに実装するときのノズル３０の位置（座標）とを補正する。

以上のような、ノズル３０の回転軸ＣＬに対するノズル３０の先端部の位置ずれ量Δｄに基づくノズル３０の位置補正を定期的に行えば、実装ヘッド１２のノズル３０の位置ずれ量Δｄが経時的に変化しても、部品実装装置１０（実装ヘッド１２のノズル３０）は、継続的に、高精度に部品Ｐを吸着することができるとともに、高精度に部品Ｐを基板Ｗに実装することができる。

本実施の形態１によれば、部品実装装置１０の部品Ｐの実装効率を低下させることなく、経時的に変化するノズル３０の回転軸ＣＬに対するノズル３０の先端部の位置ずれ量Δｄを定期的に測定することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態２の部品実装装置の構成は、実装ヘッドのノズルを下方から撮影する撮影装置を除いて、上述の実施の形態１の部品実装装置１０の構成と同一である。したがって、本実施の形態２の撮影装置について説明する。

図７は、本実施の形態２の部品実装装置の構成を概略的に示しており、部品実装装置を上方から見た図である。なお、図７では、実装ヘッドとＸ軸ビームとが省略されている。また、実施の形態１の部品実装装置１０の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号が付されている。

本実施の形態２の部品実装装置１１０の撮影部１２２は、移動可能な１つのラインカメラモジュール１２２ａから構成されている。ラインカメラモジュール１２２ａは、ライン状の撮像領域Ａｉを備えるイメージセンサを含むカメラを有する。

ラインカメラモジュール１２２ａは、基板Ｗの複数の部品実装位置Ｌｍと対応する部品供給部２０の部品吸着位置Ｌｓとを結ぶ直線（破線）と鉛直方向視（Ｚ軸方向視）で交差する軌道Ｔ（一点鎖線）に沿って移動するように構成されている。

例えば、本実施の形態２の部品実装装置１１０の場合、基板Ｗの複数の部品実装位置Ｌｍと部品供給部２０の複数の部品吸着位置ＬｓとがＹ軸方向に並んでいるため、ラインカメラモジュール１２２ａはＸ軸方向に延びる軌道Ｔ（一点鎖線）に沿って移動するように構成されている。

ラインカメラモジュール１２２ａをＸ軸方向に延びる軌道Ｔに沿って移動させる移動機構は、例えば、ラインカメラモジュール１２２ａを支持してＸ軸方向に延在するボールねじ１２４と、ボールねじ１２４を回転させるモータ１２６から構成されている。ラインカメラモジュール１２２ａは、モータ１２６がボールねじ１２４を回転させることにより、軌道Ｔ上の位置（Ｘ軸方向位置）を調節される。

ボールねじ１２４とモータ１２６とから構成され、ラインカメラモジュール１２２ａを移動させる移動機構は、実装ヘッド１２が基板Ｗの部品実装位置Ｌｍから部品供給部２０の部品吸着位置Ｌｓに最短距離で移動するときに、当該部品実装位置Ｌｍと部品吸着位置Ｌｓとを結ぶ直線（破線）と鉛直方向視（Ｚ軸方向視）で交差する軌道Ｔ（一点鎖線）上の位置に、ラインカメラモジュール１２２ａを配置するように構成されている。これにより、ラインカメラモジュール１２２ａは、部品Ｐを基板Ｗに実装した後の実装ヘッド１２が最短距離で新たな部品Ｐを部品供給部２０に取りに行く途中に、部品Ｐを保持していないノズル３０を下方から確実に撮影することができる。すなわち、部品実装装置１１０の部品Ｐの実装効率を低下させることなく、撮影部１２２によって実装ヘッド１２のノズル３０を下方から撮影することができる。

なお、ラインカメラモジュール１２２ａが配置される軌道Ｔ上の位置およびその位置にラインカメラモジュール１２２ａが配置されるタイミングは、部品Ｐの実装中における実装ヘッド１２の移動経路に基づいて算出することができる。

このような撮影部１２２によって実装ヘッド１２のノズル３０を下方から撮影し、実装の形態１と同様に、ノズル３０の回転軸ＣＬに対するノズル３０の先端部の位置ずれ量Δｄに基づくノズル３０の位置補正を定期的に行えば、位置ずれ量Δｄが経時的に変化しても、部品実装装置１１０（実装ヘッド１２のノズル３０）は、継続的に、高精度に部品Ｐを吸着することができるとともに、高精度に部品Ｐを基板Ｗに実装することができる。

本実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、部品実装装置１１０の部品Ｐの実装効率を低下させることなく、経時的に変化するノズル３０の回転軸ＣＬに対するノズル３０の先端部の位置ずれ量Δｄを定期的に測定することができる。また、ライン状の撮像領域Ａｉが短い（実施の形態１に比べて）イメージセンサを含むカメラを有するラインカメラモジュール１２２ａから構成される撮影部１２２によってノズル３０を撮影することができる。

上述の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されない。

例えば、上述の実施の形態の場合、ノズル３０の回転軸ＣＬに対するノズル３０の先端部の位置ずれ量Δｄを測定するために、回転角度がそれぞれθ１、θ２、θ３、θ４であるノズル３０の下方視の像が写る４つの撮影画像を取得している。しかしながら、本発明は、これに限らない。少なくとも、回転角度がそれぞれ異なるノズル３０が写る少なくとも２つの撮影画像があれば、ノズル３０の回転軸ＣＬに対するノズル３０の先端部の位置ずれ量Δｄを測定（算出）することができる。ただし、２つの撮影画像を用いて位置ずれ量Δｄを測定する場合、回転角度が１８０度異なるノズル３０が写る２つの撮影画像を用いる必要がある。この場合、２つの撮影画像それぞれに写るノズル３０の先端部の先端中心Ｃの位置を結ぶ直線の中点をノズル３０の回転軸ＣＬが通過する構成（位置関係）となる。また、その中点からノズル３０のそれぞれの回転角度における先端中心Ｃの位置までの距離が、ノズル３０の回転軸ＣＬに対するノズル３０の先端部の位置ずれ量Δｄに相当する。

また、上述の実施の形態の場合、撮影部２２（１２２）は、ノズル３０の回転軸ＣＬに対するノズル３０の先端部の位置ずれ量Δｄを測定するために使用されるが、本発明はこれに限らない。ノズル３０が保持する部品Ｐ自体の検査やノズル３０に保持されている部品Ｐの姿勢の検査にも、撮影部２２（１２２）は使用可能である。この場合、部品吸着位置Ｌｓから対応する部品実装位置Ｌｍに最短距離で移動する実装ヘッド１２のノズル３０が保持する部品Ｐを撮影部２２（１２２）によって撮影する。これにより、部品Ｐの実装効率を低下させることなく、ノズル３０が保持する部品３０自体の検査または部品Ｐの姿勢の検査を実行することができる。

さらに、本発明に係る部品実装装置１０（１１０）は、ノズル３０の回転軸ＣＬの鉛直方向に対する傾き、すなわちノズルシャフト３２の鉛直方向に対する傾き（鉛直方向とノズルシャフト３２の昇降方向との間の角度）を測定するノズル回転軸傾き測定部（図示せず）を有してもよい。

ノズル３０の回転軸ＣＬの鉛直方向に対する傾きは測定（算出）することが可能である。上述の実施の形態の場合、図６に示すように、ノズル３０の回転軸ＣＬの位置は、ノズル３０の先端部が撮像される高さであるＺ軸方向位置が第１の高さ位置ＺｐであるＸ−Ｙ平面上の位置で算出される。したがって、図８に示すように、第１の高さ位置Ｚｐとは異なるＺ軸方向位置の第２の高さ位置Ｚｐ’（例えば部品Ｐが基板Ｗに実装される実装高さに対応するノズル３０の先端部の高さ位置）のＸ−Ｙ平面上のノズル３０の回転軸ＣＬの位置を同様に算出し、その結果として、第１の高さ位置Ｚｐおよび第２の高さ位置Ｚｐ’それぞれでのＸ−Ｙ平面において、ノズル３０の回転軸ＣＬの水平方向位置（Ｘ軸方向位置とＹ軸方向位置）が異なる場合、ノズル３０の回転軸ＣＬ、すなわちノズルシャフト３２が鉛直方向（Ｚ軸方向）に対して傾いていることがわかる。また、２つのＸ−Ｙ平面上のノズル３０の回転軸ＣＬの位置に基づいて、ノズル３０の回転軸ＣＬ、すなわちノズルシャフト３２の鉛直方向に対する角度および傾き方向を算出することができる。なお、第２の高さ位置Ｚｐ’は、第１の高さ位置Ｚｐに対してＺ軸方向に異なる一定の高さであってもよい。

このような考えに基づき、ノズル回転軸傾き測定部は、また、ノズル３０の先端部が第１の高さ位置Ｚｐにあって且つノズル３０の回転角度が異なるときに撮影部２２（１２２）によって撮影された複数の第１の撮影画像を取得し、複数の第１の撮影画像それぞれに写るノズル３０の先端部の位置関係（先端中心Ｃ（θ１）、Ｃ（θ２）、Ｃ（θ３）、（θ４）の位置関係）に基づいて第１の高さ位置Ｚｐに位置する第１の水平面（Ｚ＝Ｚｐ）上におけるノズル３０の回転軸ＣＬの位置を算出する。

次に、ノズル回転軸傾き測定部は、ノズル３０の先端部が第２の高さ位置Ｚｐ’にあって且つノズル３０の回転角度が異なるときに撮影部２２（１２２）によって撮影された複数の第２の撮影画像を取得し、複数の第２の撮影画像それぞれに写るノズル３０の先端部の位置関係（先端中心Ｃ（θ１）’、Ｃ（θ２）’、Ｃ（θ３）’、（θ４）’の位置関係）に基づいて第２の高さ位置Ｚｐ’に位置する第２の水平面（Ｚ＝Ｚｐ’）上におけるノズル３０の回転軸ＣＬの位置を算出する。

そして、ノズル回転軸傾き測定部は、第１の水平面（Ｚ＝Ｚｐ）および第２の水平面（Ｚ＝Ｚｐ’）上におけるノズル３０の回転軸ＣＬの位置に基づいて、ノズル３０の回転軸ＣＬの傾きを算出する。

これに関連して、部品実装装置１０（１１０）は、例えば、ノズル回転軸傾き測定部によって測定されたノズル３０の回転軸ＣＬの傾き角度が所定の角度を超えると、使用者に警告を報知する報知部（図示せず）を有してもよい。

本発明は、部品を上方から吸着して保持するノズルを回転可能に備える実装ヘッドを有する部品実装装置であれば、適用可能である。

１０ 部品実装装置
１２ 実装ヘッド
２２ 撮影部（撮影装置）
３０ ノズル
３８ ノズル回転機構
５２ 位置ずれ量測定部
Ｐ 部品
Ｌｍ 部品実装位置
Ｌｓ 部品吸着位置
ＣＬ 回転軸
Δｄ 位置ずれ量

Claims (8)

1. 部品吸着位置に供給された部品を基板に実装する部品実装装置であって、
   部品を上方から吸着して保持するノズルと、回転軸周りにノズルを回転させるノズル回転機構とを備え、部品が実装される基板上の部品実装位置と部品吸着位置との間を移動する実装ヘッドと、
   部品実装位置から部品吸着位置に向かって最短距離で移動する実装ヘッドが上方を通過する位置に配置された撮影部と、
   ノズルの回転軸に対するノズルの先端部の位置ずれ量を測定する位置ずれ量測定部とを有し、
   ノズル回転機構が、実装ヘッドが部品実装位置から部品吸着位置に移動するときにノズルを回転させ、
   撮影部が、部品実装位置から部品吸着位置に向かって最短距離で移動する実装ヘッドが上方を通過するときに、実装ヘッドのノズルを下方から撮影し、
   位置ずれ量測定部が、ノズル回転機構によって回転されたノズルの回転角度が異なるときに撮影部によって撮影された複数の撮影画像を取得し、取得した複数の撮影画像それぞれに写るノズルの先端部の位置関係に基づいて、ノズルの回転軸に対するノズルの先端部の位置ずれ量を測定する、部品実装装置。
2. 複数の部品吸着位置と、
   基板上に複数の部品実装位置とがあって、
   撮影部が、複数の部品実装位置と対応する部品吸着位置とを結ぶ直線それぞれと鉛直方向視で交差する撮像領域を備える、請求項１に記載の部品実装装置。
3. 撮影部が複数のラインカメラモジュールから構成され、
   複数のラインカメラモジュールそれぞれが、ライン状の撮像領域を備えるイメージセンサを含むカメラを有し、
   カメラのライン状の撮像領域が複数の部品実装位置と対応する部品吸着位置とを結ぶ直線それぞれと鉛直方向視で交差するように、且つ、隣接し合う２つのラインカメラモジュールのカメラのライン状の撮像領域が、ライン状の撮像領域の幅方向に部分的に重なり合うように、複数のラインカメラモジュールが配置されている、請求項２に記載の部品実装装置。
4. 複数のラインカメラモジュールそれぞれが、千鳥状に配置されている、請求項３に記載の部品実装装置。
5. 複数の部品吸着位置と、
   基板上に複数の部品実装位置とがあって、
   複数の部品実装位置と対応する部品吸着位置とを結ぶ直線それぞれと鉛直方向視で交差する軌道に沿って撮影部を移動させる撮影部移動機構をさらに有し、
   撮影部移動機構は、実装ヘッドが部品実装位置から部品吸着位置に移動するときに、当該部品実装位置と対応する部品吸着位置とを結ぶ直線と鉛直方向視で交差する軌道上の位置に撮影部を配置するように構成されている、請求項１に記載の部品実装装置。
6. ノズルの先端部が第１の高さ位置にあって且つノズルの回転角度が異なるときに撮影部によって撮影された複数の第１の撮影画像を取得し、複数の第１の撮影画像それぞれに写るノズルの先端部の位置関係に基づいて第１の高さ位置にある第１の水平面上におけるノズルの回転軸の位置を算出し、
   ノズルの先端部が第１の高さ位置と異なる第２の高さ位置にあって且つノズルの回転角度が異なるときに撮影部によって撮影された複数の第２の撮影画像を取得し、複数の第２の撮影画像それぞれに写るノズルの先端部の位置関係に基づいて第２の高さ位置にある第２の水平面上におけるノズルの回転軸の位置を算出し、
   第１および第２の水平面上におけるノズルの回転軸の位置に基づいて、鉛直方向に対するノズルの回転軸の傾きを算出するノズル回転軸傾き測定部をさらに有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の部品実装装置。
7. ノズル回転傾き測定部によって測定されたノズルの回転軸の傾き角度が所定の角度を超えると警告を報知する報知部をさらに有する、請求項６に記載の部品実装装置。
8. 部品実装装置により、部品吸着位置に供給された部品を基板に実装する部品実装方法であって、
   部品実装装置が、
   部品を上方から吸着して保持するノズルと、回転軸回りにノズルを回転させるノズル回転機構とを備え、部品が実装される基板上の部品実装位置と部品吸着位置との間を移動する実装ヘッドと、
   部品実装位置から部品吸着位置に向かって最短距離で移動する実装ヘッドが上方を通過する位置に配置された撮影部とを有し、
   実装ヘッドが部品実装位置から部品吸着位置に移動するときにノズル回転機構によってノズルを回転させ、
   部品実装位置から部品吸着位置に向かって最短距離で移動する実装ヘッドが撮影部の上方を通過するときに、撮影部によって実装ヘッドのノズルを下方から撮影し、
   ノズル回転機構によって回転されたノズルの回転角度が異なるときに撮影部によって撮影された複数の撮影画像を取得し、
   取得した複数の撮影画像それぞれに写るノズルの先端部の位置関係に基づいて、ノズルの回転軸に対するノズルの先端部の位置ずれ量を測定する、部品実装方法。

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