JP2015133357A - 表面実装機、部品供給体および位置ズレ検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部品供給部に装着されたテープフィーダーやトレイなどの部品供給体の位置ズレを検出する技術、当該位置ズレ検出に好適な部品供給体、ならびに部品の吸着率を向上させることができる表面実装技術を提供する。
【解決手段】部品供給体に設けられる第１マークおよび第２マークを部品供給体の上方から撮像する撮像部と、撮像部により撮像された画像から第１マークと第２マークの２点間距離を求める距離算出部と、距離算出部で求められる２点間距離から、吸着ノズルの下降方向において部品供給体が部品供給部の装着基準位置から変位している位置ズレ量を高さ補正量として算出する補正量算出部と、高さ補正量に応じて吸着ノズルの下降量を補正する補正制御部とを備える。
【選択図】図５

Description

この発明は、テープフィーダーやトレイなどの部品供給体を部品供給部に装着し、当該部品供給体に収納された部品を吸着ノズルで吸着した後で当該部品を基板に搬送して実装する表面実装機、当該表面実装機で使用する部品供給体、ならびに当該部品供給体の位置ズレを検出する技術に関するものである。

電子部品などの部品を基板に実装する表面実装機が従来から数多く提供されている。表面実装機では、テープフィーダーやトレイなどの部品供給体が装置の部品供給部に着脱自在に装着される。そして、部品供給体から供給される部品がヘッドユニットに設けられた吸着ノズルの下方端部で吸着され、その吸着ノズルで部品を吸着保持したままヘッドユニットにより基板の部品装着位置の上方位置まで移動される。その後、吸着ノズルが部品装着位置に向けて下降することによって、部品が基板上面に着地されて基板の部品装着位置に装着される。

したがって、表面実装機の稼働効率を高めるためには、吸着率（吸着数に対する吸着ミスの比率）の悪化を抑制することが重要である。このような観点から、例えば特許文献１に記載の装置では、２台のカメラを設けて部品のピックアップの可否を判定し、吸着率の向上を図っている。より詳しくは、一方のカメラで複数のノズルを撮像してノズル位置データを取得するとともに、別のカメラで複数の部品のピックアップ位置を撮像してピックアップ位置データを取得する。そして、両データの位置ズレを検出し、それが許容範囲内であるときに部品の吸着動作を実行する。

特許第３３５８４６１号

上記従来技術では、吸着ノズルの下降方向と直交する水平面内での位置ズレを検出しているが、吸着率の向上を図るためには、必ずしも十分であるとは言えない。例えば、テープフィーダーやトレイなどの部品供給体は部品供給部の予め決められた位置、つまり装着基準位置に装着されるが、実際の装着位置が装着基準位置から吸着ノズルの下降方向にずれると、吸着ミスが発生してしまい、吸着率を悪化させてしまう。このように吸着ノズルの下降方向における部品供給体の位置ズレ検出が重要である、また、上昇方向にずれる場合にも、種々の不都合が発生する。すなわち、このような場合、吸着ノズルが例えばテープフィーダー内で供給テープのポケットに収納されている部品を下方に押し込み、ポケットが変形することがある。そして、ポケット変形部分に部品が引っ掛かると、吸着ミスが発生する可能性がある。また、部品への吸着ノズルの押し付けによって部品そのものを破壊したり、変形させてしまう可能性もある。このような技術背景から、位置ズレの検出に好適な部品供給体、ならびに位置ズレが生じた場合でも部品を良好に吸着して吸着率を向上させる技術の提供が望まれている。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、部品供給部に装着されたテープフィーダーやトレイなどの部品供給体の位置ズレを検出する技術、当該位置ズレ検出に好適な部品供給体、ならびに部品の吸着率を向上させることができる表面実装技術を提供することを目的とする。

この発明の第１態様は、部品供給部に装着される部品供給体に向けて吸着ノズルを下降させて部品供給体に収納される部品を吸着ノズルによって吸着した後で部品供給部から基板に搬送して実装する表面実装機であって、部品供給体に設けられる第１マークおよび第２マークを部品供給体の上方から撮像する撮像部と、撮像部により撮像された画像から第１マークと第２マークの２点間距離を求める距離算出部と、距離算出部で求められる２点間距離から、吸着ノズルの下降方向において部品供給体が部品供給部の装着基準位置から変位している位置ズレ量を高さ補正量として算出する補正量算出部と、高さ補正量に応じて吸着ノズルの下降量を補正する補正制御部とを備えることを特徴としている。

また、この発明の第２態様は、下降してくる吸着ノズルにより凹部に収納される部品を取り出し可能な状態で部品供給部に装着される部品供給体であって、吸着ノズルが下降する下降方向における部品供給部への装着位置に関連する高さ情報を与えるための一対のマークを有することを特徴としている。

また、この発明の第３態様は、部品供給部に装着される部品供給体に向けて吸着ノズルを下降させて部品供給体に収納される部品を吸着ノズルによって吸着した後で部品供給部から基板に搬送して実装する表面実装機における位置ズレ検出方法であって、部品供給体に設けられる第１マークおよび第２マークを部品供給体の上方から撮像する工程と、撮像部により撮像された画像から第１マークと第２マークの２点間距離を求める工程と、２点間距離から、吸着ノズルの下降方向において部品供給体が部品供給部の装着基準位置から変位している位置ズレ量を算出する工程とを備えることを特徴としている。

このように構成された発明では、部品供給体が部品供給部に装着されるが、当該部品供給体の位置ズレが発生すると、部品の吸着ミスが発生する可能性がある。そこで、本発明では、部品供給体に一対のマーク（第１マークおよび第２マーク）が設けられており、これらによって吸着ノズルの下降方向における部品供給部への装着位置に関連する高さ情報が得られ、当該高さ情報に基づいて部品供給部の装着基準位置からの位置ズレを検出可能となっている。

また、位置ズレ量を高さ補正量として算出するとともに当該高さ補正量に応じて吸着ノズルの下降量を補正することで、吸着ノズルを部品吸着に適した高さ位置に移動させて部品を適正に吸着することが可能となる。その結果、吸着率を向上させることができる。

以上のように、本発明によれば、部品供給体に一対のマーク（第１マークおよび第２マーク）を設けているため、これらによって吸着ノズルの下降方向における部品供給部への装着位置に関連する高さ情報を取得することができ、部品供給体の位置ズレを検出することができる。また、検出された位置ズレ量に基づいて吸着ノズルの下降量を補正しているため、部品の吸着率の向上が可能となっている。

本発明にかかる表面実装機の一実施形態の概略構成を示す平面図である。 図１に示す表面実装機の部分正面図である。 テープフィーダーの構成を示す図である。 図１に示す表面実装機の主要な電気的構成を示すブロック図である。 図１の表面実装機における２点間距離の算出動作および高さ補正量の算出動作を示すフローチャートである。 マーク撮像動作を模式的に示す図である。 位置ズレが発生したときのマークの位置関係を示す図である。 図１の表面実装機における部品吸着動作を示すフローチャートである。

図１は、本発明にかかる表面実装機の一実施形態の概略構成を示す平面図である。また、図２は、図１に示す表面実装機の部分正面図である。また、図３は、テープフィーダーの構成を示す図である。さらに、図４は、図１に示す表面実装機の主要な電気的構成を示すブロック図である。なお、図１ないし図３では、各図の方向関係を明確にするために、ＸＹＺ直角座標軸が示されている。

この表面実装機１では、基台１１上に基板搬送機構２が配置されており、基板Ｓを所定の搬送方向Ｘに搬送可能となっている。より詳しくは、基板搬送機構２は、基台１１上において基板Ｓを図１の右側から左側へ搬送する一対のコンベア２１、２１を有しており、基板Ｓを搬入し、所定の実装作業位置（同図に示す基板Ｓの位置）で停止させる。また、実装作業位置で停止する基板Ｓを図略の保持装置が固定し保持する。その後で、部品供給部４に装着されたテープフィーダー４１から供給される電子部品がヘッドユニット６に具備された実装ヘッド６１により基板Ｓに移載される。また、基板Ｓに搭載すべき部品の全部を基板Ｓに搭載し終えると、保持装置が基板Ｓの保持を解除した後、基板搬送機構２が実装作業位置から基板Ｓを搬出する。なお、基台１１上には、部品認識カメラ７１が配設されている。各部品認識カメラ７１は、照明部およびＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラなどから構成されており、ヘッドユニット６の各実装ヘッド６１の吸着ノズル６１１に吸着保持された部品をその下側から撮像する。このため、その撮像画像に基づき吸着ノズル６１１による部品の吸着状態を検査することが可能となっている。

このように構成された基板搬送機構２の前方側（＋Ｙ軸方向側）および後方側（−Ｙ軸方向側）には、部品供給部４が配置されている。これらの部品供給部４に対し、多数のテープフィーダー４１が着脱自在に装着されている。各テープフィーダー４１は幅方向（Ｘ軸方向）に扁平なボックス型のフィーダー本体４２を有している。このフィーダー本体４２はテープガイド部４３を前後方向に備えている。そして、テープフィーダー４１の先端側（同図の右手側）、すなわちフィーダー本体４２をコンベア２１（図１）側に向けた状態で、テープフィーダー４１はＹ方向から部品供給部４に設けられるフィーダー取付台４４にセットされる。これによって、テープフィーダー４１は予め設定されている装着位置、つまり装着基準位置に装着される。その後で、テープフィーダー４１はクランプ機構４５により取付台４４に対して固定される。このように、本実施形態ではテープフィーダー４１は部品供給部４に着脱自在となっている。なお、図２ではフィーダー本体４２の側面が開放された状態（後で説明する引取り機構４６やテープ送り機構４７が露出した状態）で示しているが、通常は、この部分に側板（図示省略）が装着されることによりテープ送り機構等がフィーダー本体４２の内部に隠蔽される。

テープガイド部４３の後方（図３の左端部）には、テープ８０を巻回したリール（図示省略）が回転可能に保持されており、このリールから前方のフィーダー本体４２へテープ８０が導出されている。このテープ８０は、従来から周知のように、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状の部品（図６中の符号９）を一定間隔置きに収納、保持するものであり、キャリアテープ（図６中の符号８１）とこれに貼着されるカバーテープ（図３中の符号８２）とから構成されている。より具体的に説明すると、キャリアテープは上方に開口した凹部、つまり空洞状の部品収納部（図６中の符号８３）を一定間隔置きに有しており、各部品収納部にＩＣ等の部品が収納されている。また、キャリアテープの一辺側には、その縁部に沿ってテープ厚み方向に貫通する係合孔（図６中の符号８４）が一定間隔で設けられており、テープ送り機構４７のスプロケット４７１と係合可能となっている。一方、カバーテープ８２は、部品収納部が開口する部分を覆うようにキャリアテープの上面に接着されている。

また、図３に示すように、フィーダー本体４２の上部には、前後方向（Ｙ方向）に延びるテープガイド４８が設けられるとともに、その上部を覆うようにカバー部材（図示省略）が設けられている。そして、リールから導出されたテープ８０はテープガイド４８に沿ってカバー部材の下方に案内される。

フィーダー本体４２の前端部分には、上方が開放された部品取出空間４９が設定されている。この部品取出空間４９はヘッドユニット６により部品をピックアップさせるための空間であり、部品取出空間４９内に部品を供給する位置、つまり部品供給位置（図６中の符号Ｐ１）が設けられている。また、この部品供給位置で部品供給を可能とするため、部品供給位置の上流側でテープ８０からカバーテープ８２が引き剥がされる。そして、テープ８０から引き剥がされたカバーテープ８２については後方側に折り返され、後方側に送られる。これによって、テープ８０（キャリアテープ）の部品収納部が上方に開放されて、その状態のまま部品供給位置に送られてヘッドユニット６の吸着ノズルによる部品の取出しが可能となっている。

フィーダー本体４２の内部には、カバーテープ８２の引取り機構４６と、テープ送り機構４７とが設けられている。この引取り機構４６は、上記のようにテープ８０（キャリアテープ）からカバーテープ８２を引き剥がし、後方のカバーテープ収容部６０内に送るものである。一方、テープ送り機構４７はテープ８０をリールから引出しつつテープガイド４８に沿って送り出すものであり、部品取出空間４９の下方に配置されるスプロケット４７１を有している。このスプロケット４７１は、その外縁部分の一部がフィーダー本体４２の内側天井部分に形成される開口部を介してテープガイド４８に臨むとともに、その外周に設けられたピンの一部が係合孔に嵌合することによりテープ８０に係合している。つまり、テープ送り機構４７における駆動源たる送りモーター４７２によりスプロケット４７１が回転駆動されると、この回転に伴いリールからテープ８０が引出されつつ、テープ８０の部品収納部のピッチに対応する一定のピッチでテープ８０が間欠的に送出される。

図１および図２に戻ってヘッドユニット６の構成について説明する。ヘッドユニット６は部品（図６中の符号９）を実装ヘッド６１の吸着ノズル６１１により吸着保持したまま基板Ｓに搬送するとともに、ユーザより指示された部品装着位置に移載するものである。そして、前方側でＸ軸方向に一列に配列された６個の実装ヘッド６１Ｆと、後方側でＸ軸方向に一列に配列された６個の実装ヘッド６１Ｒとの合計１２個の実装ヘッド６１を有している。すなわち、図１および図２に示すように、ヘッドユニット６では、鉛直方向Ｚに延設された実装ヘッド６１Ｆが６本、Ｘ軸方向（基板搬送機構２による基板Ｓの搬送方向）に等ピッチで列状に設けられている。また、実装ヘッド６１Ｆに対して後方側（−Ｙ軸方向側）にも、前列と同様に構成された後列が設けられている。なお、本実施形態では、実装ヘッド６１Ｆと実装ヘッド６１ＲとはＸ軸方向に半ピッチずれて配置されており、図１に示すように平面視でジグザグ状に配置されている。このため、Ｙ軸方向から見ると、図２に示すように１２本の実装ヘッド６１は互いに重なり合うことなくＸ軸方向に一列に並んでいる。なお、各実装ヘッド６１の先端部に装着された吸着ノズル６１１は圧力切替機構（図示省略）を介して真空供給源、正圧源、および大気のいずれかに連通可能とされており、圧力切替機構により吸着ノズル６１１に与える圧力が切り替えられる。

各実装ヘッド６１はヘッドユニット６に対して図略のノズル昇降駆動機構により昇降（Ｚ軸方向の移動）可能に、かつ図略のノズル回転駆動機構によりノズル中心軸回りに回転（図２のＲ方向の回転）可能となっている。これらの駆動機構のうちノズル昇降駆動機構は吸着もしくは装着を行う時の下降位置（下降端）と、搬送を行う時の上昇位置（上昇端）との間で実装ヘッド６１を昇降させるものであり、吸着ノズル６１１を昇降可能に構成している。一方、ノズル回転駆動機構は吸着ノズル６１１を必要に応じて回転させるための機構であり、回転駆動により部品を搭載時における所定のＲ軸方向に位置させることが可能となっている。なお、これらの駆動機構については、それぞれＺ軸モーター６２Ｚ、Ｒ軸モーター６２Ｒおよび所定の動力伝達機構で構成されており、制御ユニット３のモーター制御部３１によりＺ軸モーター６２ＺおよびＲ軸モーター６２Ｒを駆動制御することで各実装ヘッド６１がＺ方向およびＲ方向に移動させられる。

また、ヘッドユニット６は、これらの実装ヘッド６１で吸着された部品を部品供給部４と基板Ｓとの間で搬送して基板Ｓに実装するため、基台１１の所定範囲にわたりＸ軸方向およびＹ軸方向（Ｘ軸およびＺ軸方向と直交する方向）に移動可能となっている。すなわち、ヘッドユニット６は、Ｘ軸方向に延びる実装ヘッド支持部材６３に対してＸ軸に沿って移動可能に支持されている。また、実装ヘッド支持部材６３は、両端部がＹ軸方向の固定レール６４に支持され、この固定レール６４に沿ってＹ軸方向に移動可能になっている。そして、このヘッドユニット６は、Ｘ軸モーター６２Ｘによりボールねじ６６を介してＸ軸方向に駆動され、実装ヘッド支持部材６３はＹ軸モーター６２Ｙによりボールねじ６８を介してＹ軸方向へ駆動される。このようにヘッドユニット６は実装ヘッド６１の吸着ノズル６１１に吸着された部品を部品供給部４から目的位置まで搬送可能となっている。

さらに、ヘッドユニット６は基板認識カメラ７２を具備する。この基板認識カメラ７２は、照明部およびＣＣＤカメラなどから構成されており、基板Ｓに付されたフィデューシャルマークやフィーダー本体４２の前方上面に付された一対のマーク（図６中の符号ＭＫ１、ＭＫ２）などを撮像すること等によって基板認識や位置ズレ検出などを行う。

表面実装機１には、ユーザーとのインターフェースとして機能する表示ユニット８（図４）を備える。表示ユニット８は、制御ユニット３と接続され、表面実装機１の動作状態を表示する機能のほか、タッチパネルで構成されてユーザーからの入力を受け付ける入力端末としての機能も有する。

次に、制御ユニット３の構成について図４を参照しつつ説明する。制御ユニット３は、装置本体の内部の適所に設けられ、論理演算を実行する周知のＣＰＵ（Central Processing Unit）、初期設定等を記憶しているＲＯＭ（Read Only Memory）、装置動作中の様々なデータを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成されている。

制御ユニット３は、機能的には、モーター制御部３１、外部入出力部３２、画像処理部３３、サーバ通信制御部３４、フィーダー通信制御部３５、各種記憶手段３６〜３８および演算処理部３９を備えている。

上記モーター制御部３１は、上記Ｘ軸モーター６２Ｘ、Ｙ軸モーター６２Ｙ、Ｚ軸モーター６２ＺおよびＲ軸モーター６２Ｒの駆動を制御する。外部入出力部３２は、表面実装機１に装備されている各種センサー類９１からの信号を入力する一方、表面実装機１に装備されている各種アクチュエータ等９２に対して信号を出力する。画像処理部３３は、部品認識カメラ７１および基板認識カメラ７２から画像データを取り込み、２値化等の画像処理を行う。サーバ通信制御部３４はサーバ（図示省略）との間で情報等の交信を行う。フィーダー通信制御部３５は各テープフィーダー４１との間で情報等の交信を行う。

記憶手段としては、部品実装処理のプログラムや実装に必要な各種データを記憶する実装プログラム等記憶手段３６、プリント基板を搬送する搬送系に関する各種データを記憶する搬送系データ記憶手段３７、および表面実装機１の設備毎に固有のデータを記憶する設備固有データ記憶手段３８が設けられる。

上記演算処理部３９は、ＣＰＵ等のような演算機能を有するものであり、上記実装プログラム等記憶手段３６に記憶されているプログラムに従って、モーター制御部３１や画像処理部３３を制御するようになっている。

特に、演算処理部３９は、後述するように基板認識カメラ７２により撮像されたフィーダー本体４２の前方上面の画像からマークの２点間距離を求める距離算出部として機能する。このように基板認識カメラ７２で撮像した画像を用いるために、本実施形態ではカメラ縮尺（カメラスケール）、つまり１画素当たりの長さが予め求められ、設備固有データ記憶手段３８に記憶されている。また、設備固有データ記憶手段３８には、２点間距離や基板認識カメラ７２によるマークの撮像条件なども記憶されている。なお、これらの情報については後で詳述する。

そして、演算処理部３９は基板認識カメラ７２により撮像された画像に含まれるマーク間の画素数に上記カメラ縮尺を適用してデータ変換を行って２点間距離を算出する距離算出部として機能する。また、演算処理部３９は、２点間距離から高さ方向Ｚにおけるテープフィーダー４１の装着基準位置からの位置ズレ量を高さ補正量として求める補正量算出部、および部品吸着を行う際に高さ補正量に応じて吸着ノズル６１１の下降量を補正する補正制御部としても機能する。以下、２点間距離の算出、高さ補正量の算出および吸着ノズル６１１の下降量の補正を行う技術的意義について説明した後、各処理内容について説明する。

表面実装機１では、自動運転中、テープフィーダー４１の部品供給位置の上方位置に吸着ノズル６１１が位置するようにヘッドユニット６を移動させる移動動作、実装ヘッド６１と一体的に吸着ノズル６１１を下降させて部品供給位置の部品を吸着する部品吸着動作、吸着した部品を基板の部品装着位置の上方位置まで搬送する搬送動作、実装ヘッド６１と一体的に吸着ノズル６１１を部品装着位置に向けて下降させて基板上に部品を実装する実装動作を繰り返して行う。このような自動運転を行う前に、基板に実装する予定の部品を収納するテープフィーダー４１が切り替わる、あるいは自動運転前に使用していたテープフィーダー４１の脱着が行われたような場合、当該テープフィーダー４１がフィーダー取付台４４に対して設計通りに装着されず、予め決められている装着基準位置からずれて配設されている可能性がある。特に、高さ方向Ｚに位置ズレが生じると、部品供給位置の部品とヘッドユニット６との距離が設計値から外れて部品吸着動作時に吸着ミスが発生する可能性がある。そこで、本実施形態では、自動運転開始時あるいは無停止挿抜テープフィーダーに対する吸着動作開始時を実施タイミング条件として設定する。ここで、「無停止挿抜テープフィーダー」とは、自動運転開始時点では着脱されていなかったものの、自動運転開始後に自動運転を停止することなく着脱されたテープフィーダーを意味しており、挿抜後最初に当該無停止挿抜テープフィーダーから部品を吸着する前に位置ズレ検出するのが望ましい。そこで、本実施形態では、自動運転開始時のみならず、無停止挿抜テープフィーダーに対する吸着動作開始前を実施タイミング条件に加えている。そして、これらの実施タイミング条件と、使用するテープフィーダー４１の切替や使用中のテープフィーダー４１の脱着という実施トリガーとがともに満足されると、以下に説明する２点間距離の算出および高さ補正量の算出を行って高さ方向Ｚにおけるテープフィーダー４１の位置ズレ量を高さ補正量として求め、その高さ補正量に基づき部品吸着時の吸着ノズル６１１の下降量を適宜補正して吸着ミスの発生を抑制する。なお、本実施形態では、上記位置ズレ検出が必要であるとユーザーが判断して表示ユニット８を介して入力することも実施タイミング条件に加えている。

図５は図１の表面実装機における２点間距離の算出動作および高さ補正量の算出動作を示すフローチャートである。また、図６はマーク撮像動作を模式的に示す図である。さらに、図７は位置ズレが発生したときのマークの位置関係を示す図である。上記した実施タイミング条件および実施トリガーがともに満足されると、演算処理部３９は実装プログラム等記憶手段３６に記憶されている補正量算出プログラムにしたがって装置各部の動作を制御して補正量算出処理（ステップＳ１〜Ｓ６）を実行する。

ステップＳ１では、図６の破線で示すように自動運転において使用するテープフィーダー４１に設けられる一対のマーク、つまり第１マークＭＫ１および第２マークＭＫ２がヘッドユニット６に装備された基板認識カメラ７２の視野７２１内に含まれるように、ヘッドユニット６がテープフィーダー４１の上方位置に移動する。本実施形態では、２つのマークＭＫ１、ＭＫ２を結ぶ仮想直線がＹ方向と傾斜する形態で、マークＭＫ１、ＭＫ２はフィーダー本体４２の前方上面に直接形成されている。なお、本明細書では、仮想直線が延びる方向、つまりマークＭＫ１、ＭＫ２の配列方向を「マーク配列方向ＭＤ」と称するとともに、マーク配列方向ＭＤにおけるマークＭＫ１の中心位置とマークＭＫ２の中心位置との距離を「２点間距離」と称する。２点間距離の設計値Ｌ０（図７）については、基準２点間距離として予め設備固有データ記憶手段３８に記憶されている。また、ヘッドユニット６は一定の高さ位置を維持したままＸＹ方向に移動するため、基板認識カメラ７２の高さ位置も一定であり、基板認識カメラ７２のレンズ（図示省略）から装着基準位置に配設されるテープフィーダー４１の上面までの距離Ｈ０がマークの撮像条件として予め設備固有データ記憶手段３８に記憶されている。また、図７に示すように、基準２点間距離Ｌ０、距離Ｈ０および仰角θとの間には、次式
θ＝ａｔａｎ（Ｌ０／２Ｈ０）
で示す関係が成立する。なお、仰角θについても予めマークの撮像条件として設備固有データ記憶手段３８に記憶しておいてもよい。

ここで、テープフィーダー４１が高さ方向Ｚに位置ズレ量（高さ差）ｄＨだけ変位してフィーダー取付台４４に装着されると、その位置ズレに伴いマーク位置ズレが発生する。そのときのマーク位置ズレ量ｄＬは次式
ｄＬ＝ｄＨ＊ｔａｎθ
で求まる。この式を変形すると、
ｄＨ＝ｄＬ／ｔａｎθ … （１）
となり、同式が示すように、マーク位置ズレ量ｄＬを求めることで、高さ方向Ｚにおけるテープフィーダー４１の位置ズレ量ｄＨを算出することができる。

そこで、次のステップＳ２では、テープフィーダー４１に形成される２つのマークＭＫ１、ＭＫ２を一括して撮像する。そして、基板認識カメラ７２により撮像された画像に含まれる第１マークＭＫ１の像から第１マークＭＫ１の中心座標を導出する（ステップＳ３）とともに、同画像に含まれる第２マークＭＫ２の像から第２マークＭＫ２の中心座標を導出する（ステップＳ４）。それに続いて、両中心座標の間に存在する画素数にカメラ縮尺を掛け合わせて２つのマークＭＫ１、ＭＫ２の２点間距離Ｌを求める（ステップＳ５）。

次のステップＳ６では、設計上の２点間距離Ｌ０と上記のようにして測定した２点間距離Ｌとの差ｄＬ（＝Ｌ０−Ｌ）を求め、さらに式（１）にしたがってテープフィーダー４１の位置ズレ量ｄＨを高さ方向Ｚにおける補正量（以下「高さ補正量」という）として設備固有データ記憶手段３８に記憶する。

こうして高さ補正量の算出が完了すると自動運転や無停止挿抜テープフィーダーからの部品吸着動作に移行するが、本実施形態では自動運転等を実行する前に高さ補正量処理を実行することがあるのに対応し、演算処理部３９は実装プログラム等記憶手段３６に記憶されている実装プログラムにしたがって装置各部の動作を制御して図８に示すように部品吸着動作を実行する。

図８は図１の表面実装機における部品吸着動作を示すフローチャートである。この部品吸着動作では、次に実装する部品が収納されたテープフィーダー４１の上方位置に部品吸着前の実装ヘッド６１の吸着ノズル６１１が位置するようにヘッドユニット６が移動する（ステップＳ１１）。そして、演算処理部３９は、当該テープフィーダー４１に対して図５で示す補正量算出処理が適切に実行されて当該テープフィーダー４１の高さ補正量が設備固有データ記憶手段３８に記憶されているか否かを判定する（ステップＳ１２）。ここで、高さ補正量が既に算出されている場合には、設備固有データ記憶手段３８から高さ補正量ｄＨを読み出し、上記距離Ｈ０に加算した値を目標高さとする（ステップＳ１３）。一方、高さ補正量が算出されていない場合には、ユーザーにより設定される既定値を目標高さとする（ステップＳ１４）。「既定値」の設定は任意であるが、例えば部品供給部４には数十カ所のフィーダーセット位置が存在するが、それらのうち数カ所について治具（ジグ）で計測し、最もヘッドユニット６に近いフィーダーセット位置の結果を既定値とすることが多い。

こうして目標高さの設定が完了すると、目標高さに応じて実装ヘッド６１がＺ軸方向に下降して吸着ノズル６１１を当該部品に当接させる（ステップＳ１５）。そして、吸着ノズル６１１による部品吸着を行う（ステップＳ１６）。その後、当該部品を吸着保持した実装ヘッド６１がＺ軸方向に上昇する（ステップＳ１７）。このような動作を最大１２回繰り返してヘッドユニット６が１ないし１２個の部品を部品供給部４からピックアップする。

以上のように、本実施形態によれば、テープフィーダー４１に一対のマークＭＫ１、ＭＫ２が形成されており、基板認識カメラ７２により撮像して得られるマークＭＫ１、ＭＫ２の画像から２点間距離Ｌを測定することができる。この２点間距離Ｌは、テープフィーダー４１の装着位置が装着基準位置から高さ方向Ｚに変位するのにしたがって変化する。このように２点間距離Ｌは高さ方向Ｚにおける部品供給部４へのテープフィーダー４１の装着位置に関連する高さ情報として機能し、設計上の２点間距離Ｌ０と比較することで部品供給部４の装着基準位置からの位置ズレを検出可能となっている。

また、高さ方向Ｚにおける位置ズレ量ｄＨを高さ補正量として算出し、高さ補正量ｄＨに基づいて実装ヘッド６１を下降させており、吸着ノズル６１１の下降量を補正している。このため、吸着ノズル６１１が部品吸着に適した高さ位置に移動して部品を適正に吸着することが可能となり、その結果、部品の吸着率の悪化を抑制することができる。

このように本実施形態では、テープフィーダー４１が本発明の「部品供給体」の一例に相当している。また、設備固有データ記憶手段３８が基準２点間距離Ｌ０を記憶しており、本発明の「記憶部」として機能している。また、基板認識カメラ７２が本発明の「撮像部」の一例に相当している。さらに、高さ方向Ｚが本発明の「吸着ノズルが下降する下降方向」および「吸着ノズルの下降方向」に相当している。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態では、高さ方向Ｚにおけるテープフィーダー４１の位置ズレを検出し、補正しているが、高さ方向Ｚのみならずテープフィーダー４１のＸＹ平面内でのシフト移動やＹ方向に対する傾きを検出し、補正するように構成してもよい。具体的には、基板認識カメラ７２により撮像された画像から求められたマークＭＫ１、ＭＫ２の中心座標に基づいて装着基準位置からのＸ方向における位置ズレ量ｄＸおよびＹ方向における位置ズレ量ｄＹをそれぞれシフト補正量として算出し、それらのシフト補正量ｄＸ、ｄＹに応じてヘッドユニット６をＸ方向およびＹ方向に移動させることで吸着ノズル６１１をシフト移動させることができる。また、Ｙ方向から装着した際にテープフィーダー４１がＹ方向に対して傾いて装着されることがあるが、マークＭＫ１、ＭＫ２の中心座標に基づいて傾き角を傾き補正量として算出し、傾き補正量に応じて実装ヘッド６１をＲ方向に回転させることができる。

また、上記実施形態では、フィーダー本体４２の前方上面にマークＭＫ１、ＭＫ２を直接形成しているが、一対のマークの形成位置はこれに限定されるものではなく、テープフィーダー４１のうち上方位置から撮像可能な部位にマークを設けることができる。また、フィーダー本体４２は主として金属材料で構成されているが、これよりも熱膨張率の低い材料、例えばガラス材料で構成されたプレート部材をテープフィーダー４１に取り付け、当該プレート部材の表面にマークを形成してもよい。このように構成することで一対のマークの２点間距離がテープフィーダー４１の周囲温度によって変動するのを抑制することができ、より高精度な位置ズレ検出および位置ズレ補正を行うことが可能となる。

さらに、上記実施形態では、テープフィーダー４１に収納された部品を基板に実装する表面実装機１に本発明を適用しているが、部品の供給態様はテープに限定されるものではなく、例えば複数の凹部を有して各凹部に部品に収納するトレイを本発明の「部品供給体」として用いてもよい。

この発明は、テープフィーダーやトレイなどの部品供給体に収納される部品を吸着ノズルで吸着した後で当該部品を基板に搬送して実装する表面実装技術全般に適用することができる。

１…表面実装機
４…部品供給部
３８…設備固有データ記憶手段（記憶部）
３９…演算処理部（距離算出部、補正量算出部、補正制御部）
４１…テープフィーダー（部品供給体）
７２…基板認識カメラ（撮像部）
６１１…吸着ノズル
ＭＫ１、ＭＫ２…マーク
Ｓ…基板
ｄＨ…位置ズレ量（高さ補正量）

Claims (9)

1. 部品供給部に装着される部品供給体に向けて吸着ノズルを下降させて前記部品供給体に収納される部品を前記吸着ノズルによって吸着した後で前記部品供給部から基板に搬送して実装する表面実装機において、
   前記部品供給体に設けられる第１マークおよび第２マークを前記部品供給体の上方から撮像する撮像部と、
   前記撮像部により撮像された画像から前記第１マークと前記第２マークの２点間距離を求める距離算出部と、
   前記距離算出部で求められる前記２点間距離から、前記吸着ノズルの下降方向において前記部品供給体が前記部品供給部の装着基準位置から変位している位置ズレ量を高さ補正量として算出する補正量算出部と、
   前記高さ補正量に応じて前記吸着ノズルの下降量を補正する補正制御部と
   を備えることを特徴とする表面実装機。
2. 請求項１に記載の表面実装機であって、
   前記装着基準位置に前記部品供給体が装着されるときの前記第１マークと前記第２マークの２点間距離を基準２点間距離として記憶する記憶部を備え、
   前記補正量算出部は前記距離算出部で求められる前記２点間距離を前記基準２点間距離と比較して前記高さ補正量を算出する表面実装機。
3. 請求項１または２に記載の表面実装機であって、
   前記部品供給体は複数の部品をテープに収納して供給するテープフィーダーである表面実装機。
4. 請求項１または２に記載の表面実装機であって、
   前記部品供給体は複数の部品を収納するトレイである表面実装機。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の表面実装機であって、
   前記補正量算出部は、前記撮像部により撮像された画像から、前記下降方向と直交する直交面内における前記部品供給体の前記装着基準位置からのシフト量をシフト補正量として算出し、
   前記補正制御部は、前記直交面内において前記吸着ノズルを前記シフト補正量に応じてシフト移動させて補正する表面実装機。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の表面実装機であって、
   前記部品供給体は前記下降方向と直交する直交方向に移動させて前記部品供給部に対して装着され、
   前記補正量算出部は、前記撮像部により撮像された画像から、前記直交面内において前記直交方向に対して前記部品供給体が傾斜する角度を傾き補正量として算出し、
   前記補正制御部は、前記下降方向と平行な回転軸回りに前記吸着ノズルを前記傾き補正量に応じて回転させて補正する表面実装機。
7. 下降してくる吸着ノズルにより凹部に収納される部品を取り出し可能な状態で部品供給部に装着される部品供給体であって、
   前記吸着ノズルが下降する下降方向における前記部品供給部への装着位置に関連する高さ情報を与えるための一対のマークを有することを特徴とする部品供給体。
8. 請求項７に記載の部品供給体であって、
   前記一対のマークは、前記部品供給部の上方に配置される撮像部の同一視野に含まれる状態で撮像されて前記高さ情報を与える部品供給体。
9. 部品供給部に装着される部品供給体に向けて吸着ノズルを下降させて前記部品供給体に収納される部品を前記吸着ノズルによって吸着した後で前記部品供給部から基板に搬送して実装する表面実装機における位置ズレ検出方法であって、
   前記部品供給体に設けられる第１マークおよび第２マークを前記部品供給体の上方から撮像する工程と、
   前記撮像部により撮像された画像から前記第１マークと前記第２マークの２点間距離を求める工程と、
   前記２点間距離から、前記吸着ノズルの下降方向において前記部品供給体が前記部品供給部の装着基準位置から変位している位置ズレ量を算出する工程と
   を備えることを特徴とする位置ズレ検出方法。

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