JP2015225967A - 部品実装方法および部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドユニットをより精度の高い移動目標位置に位置決めして部品を部品実装位置に高精度に実装する。【解決手段】ヘッドユニットに設けられる３個以上のマークの位置に関連するマーク基準情報を記憶する情報記憶工程と、ヘッドユニットが部品実装位置に対応した移動目標位置に向かって移動している間に撮像部によってヘッドユニットを撮像して得られる画像からマークの位置に関連するマーク最新情報を取得し、マーク最新情報とマーク基準情報とに基づいて移動目標位置を補正する位置補正工程と、位置補正工程により補正された移動目標位置にヘッドユニットを移動し、基板の部品実装位置に前記部品を実装する実装工程とを備えている。【選択図】図７

Description

この発明は、ヘッドユニットに設けられる実装ヘッドで部品を保持しながらヘッドユニットを部品実装位置に対応した移動目標位置に移動させ、実装ヘッドにより部品を基板の部品実装位置に実装する部品実装方法および部品実装装置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部品実装装置が従来から数多く提供されている。部品実装装置では、テープフィーダーやトレイフィーダーなどの部品供給ユニットが装置の部品供給部に着脱自在に装着される。そして、部品供給ユニットから供給される部品がヘッドユニットに装備される実装ヘッドの下方端部に装着された吸着ノズルで吸着される。そして、当該部品を吸着ノズルで吸着したままヘッドユニットは駆動機構によって移動目標位置に移動して、実装ヘッドにより基板の部品実装位置への部品の実装を行う。

この部品実装装置では、ヘッドユニットを駆動した際の駆動誤差や熱膨張などの要因によってヘッドユニットに移動誤差が発生し、これが実装精度の低下を及ぼす可能性がある。そこで、例えば特許文献１に記載の部品実装装置では、予めヘッドユニットに一対のマークを設けるとともに両マークの間隔を基準値として記憶している。そして、ヘッドユニットを部品実装位置に対応する移動目標位置に向けて移動させている間に上記一対のマークを撮像し、その画像上での両マークの間隔と上記基準値とからヘッドユニットの移動誤差を求めている。これに続いて、移動誤差に基づき上記部品実装装置はヘッドユニットの移動目標位置を補正し、部品を部品実装位置に位置決めできるようにしている。

特開２００６−２４９５７号公報

上記した従来技術では、一対のマークの間隔の変化に基づいて移動誤差を導出している。このため、マークの配列方向における移動誤差のみが導出され、それ以外の方向における移動誤差については正確に導出することは困難である。また、熱による影響は駆動機構のみならずヘッドユニットにも及び、マークの配列方向はもちろんのこと他の方向にもヘッドユニットは伸縮することがある。したがって、実装精度をさらに高めるためにはヘッドユニットの移動目標位置をより精度の高いものに向上させる必要がある。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ヘッドユニットをより精度の高い移動目標位置に位置決めして部品を部品実装位置に高精度に実装することができる部品実装方法および部品実装装置を提供することを目的とする。

この発明の第１態様は、ヘッドユニットに設けられる実装ヘッドで部品を保持しながらヘッドユニットを二次元平面内で基板上方の移動目標位置に移動させて実装ヘッドにより前記部品を前記基板の部品実装位置に実装する部品実装方法であって、ヘッドユニットに設けられる３個以上のマークの位置に関連するマーク基準情報を記憶する情報記憶工程と、ヘッドユニットが移動目標位置に向かって移動している間に、撮像部によってヘッドユニットを撮像して得られる画像からマークの位置に関連するマーク最新情報を取得し、マーク最新情報とマーク基準情報とに基づいて移動目標位置を補正する位置補正工程と、位置補正工程により補正された移動目標位置にヘッドユニットを移動し、基板の部品実装位置に部品を実装する実装工程とを備え、マークには、二次元平面内の第１方向において互いに離間して配置される第１マークおよび第２マークと、第１マークから二次元平面内で第１方向と異なる第２方向に離間して配置される第３マークとが含まれることを特徴としている。

また、この発明の第２態様は、ヘッドユニットに設けられる実装ヘッドで部品を保持しながらヘッドユニットを二次元平面内で基板上方の移動目標位置に移動させて実装ヘッドにより部品を基板の部品実装位置に実装する部品実装装置であって、ヘッドユニットに設けられる３つ以上のマークと、マークの位置に関するマーク基準情報を記憶する記憶部と、ヘッドユニットが移動目標位置に向かって移動している間にマークを撮像する撮像部と、撮像部により撮像された画像からマークの位置に関連するマーク最新情報を取得し、マーク最新情報とマーク基準情報とに基づいて移動目標位置を補正し、実装ヘッドにより部品を実装するときにはヘッドユニットを補正された移動目標位置に位置させる制御部とを備え、マークには、二次元平面内の第１方向において互いに離間して配置される第１マークおよび第２マークと、第１マークから二次元平面内で第１方向と異なる第２方向に離間して配置される第３マークとが含まれることを特徴としている。

以上のように、本発明によれば、移動目標位置を補正するために第１マークないし第３マークを含む３つ以上のマークがヘッドユニットに設けられている。そして、ヘッドユニットを移動させている間に各マークの位置に関連するマーク最新情報が求められる。ここで、ヘッドユニットの移動誤差や伸縮が生じると、それらの影響はマーク最新情報に反映される。したがって、マーク最新情報とマーク基準情報とに基づきヘッドユニットの移動誤差や伸縮を求めることが可能であり、本発明はこれを利用して移動目標位置を補正し、当該補正後の移動目標位置にヘッドユニットを位置決めする。よって、ヘッドユニットをより精度の高い移動目標位置に位置決めして部品を部品実装位置に高精度に実装することができる。

本発明にかかる部品実装装置の第１実施形態の概略構成を示す平面図である。 図１に示す部品実装装置を示す図である。 図１に示す部品実装装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。 座標取得処理を示すフローチャートである。 座標取得処理を模式的に示す図である。 座標取得処理および部品実装処理において取得される実装ヘッドおよびマークの位置を示す図である。 部品実装処理を示すフローチャートである。 部品実装中のマーク、実装ヘッドおよび部品の位置関係の一例を模式的に示す図である。 本発明にかかる部品実装装置の第２実施形態で実行される座標取得処理および部品実装処理において取得されるマークの位置を示す図である。

図１は本発明にかかる部品実装装置の第１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に示す部品実装装置を示す図である。また、図３は図１に示す部品実装装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。なお、図１および図２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。

この部品実装装置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ＳＢ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ＳＢ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、装置全体を制御する制御ユニット３からの制御指令にしたがって作動することで、基板ＳＢを搬入し、所定の実装作業位置（同図に示す基板ＳＢの位置）で停止させる。また、実装作業位置で停止する基板ＳＢ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ＳＢに実装される。また、基板ＳＢに搭載すべき部品の全部を基板ＳＢに実装し終えると、保持装置が基板ＳＢ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ＳＢを搬出する。

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では、部品を収納・保持したテープを巻回したリールが装着されている。テープには、集積回路（ＩＣ）、トランジスタ、コンデンサ等のチップ部品が所定間隔おきに収納、保持されている。そして、実装ヘッド６１の先端に取り付けられた吸着ノズル６１１により部品がピックアップされるにつれてテープがリールから間欠的に送り出される。

ヘッドユニット６は実装ヘッド６１の吸着ノズル６１１により部品を吸着保持したまま基板ＳＢの上方位置に搬送するとともに、ユーザより予め指定された基板ＳＢ上の位置に実装するものである。本実施形態では、５本の実装ヘッド６１がＸ軸方向に一列に配列されており、最大５個の部品を一括して基板ＳＢの上方位置に搬送可能となっている。これら５本の実装ヘッド６１はＸ軸方向（基板搬送機構２による基板ＳＢの搬送方向）に等ピッチで列状に設けられている。また、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ＳＢとの間で搬送して基板ＳＢ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に吸着された部品を部品供給部４から基台カメラ７１の上方を経由して部品実装位置まで搬送可能となっている。

また、ヘッドユニット６では、後述するようにヘッドユニット６の移動目標位置（実装ヘッド６１に吸着された部品が基板ＳＢ上の部品実装位置に位置する際のヘッドユニット６の位置）の補正を行うためのマークとして４個のマークＭＫ１〜ＭＫ４が設けられるとともに、基板認識カメラ７２が設けられている。なお、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ＳＢに付されたフィデューシャルマークを撮像すること等によって基板認識を行う。

上記した４つのマークＭＫ１〜ＭＫ４は、図２（ｂ）に示すように、ヘッドユニット６の下方からの平面視で実装ヘッド６１を四方から取り囲むように設けられている。より詳しくは、実装ヘッド６１のうち最も（＋Ｘ）軸方向側に位置する実装ヘッド６１（６１ａ）から見て、（＋Ｘ）軸方向側でしかも（＋Ｙ）軸方向側に第１マークＭＫ１が配置されている。また、第１マークＭＫ１から（−Ｘ）軸方向側に離間した位置に第２マークＭＫ２が配置されている。この実施形態では、両マークＭＫ１、ＭＫ２の離間距離は５本の実装ヘッド６１で構成されるヘッド列の長さよりも長く、第２マークＭＫ２は実装ヘッド６１のうち最も（−Ｘ）軸方向側に位置する実装ヘッド６１（６１ｅ）から見て、（−Ｘ）軸方向側でしかも（＋Ｙ）軸方向側に配置されている。また、これらのマークＭＫ１、ＭＫ２から見て（−Ｙ）軸方向側に第３マークＭＫ３および第４マークＭＫ４がそれぞれ配置されている。これらのマークＭＫ３および第４マークＭＫ４も、マークＭＫ１、ＭＫ２と同様に、ヘッド列の長さよりも長い間隔だけＸ軸方向に相互に離間している。また、実装ヘッド６１の配列ラインに対し、マークＭＫ１、ＭＫ２は（＋Ｙ）軸方向側にオフセットされるとともにマークＭＫ３、ＭＫ４は（−Ｙ）軸方向側にオフセットされている。

これらのマークＭＫ１〜ＭＫ４は、上記したようにヘッドユニット６が基台カメラ７１の上方を通過するときに基台カメラ７１により実装ヘッド６１に装着された吸着ノズル６１１で吸着保持される部品（部品を吸着していないときには吸着ノズル６１１）と一緒に撮像される。

部品実装装置１には、オペレータ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３）を備える。表示ユニット８は、制御ユニット３と接続され、部品実装装置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オペレータ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３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、記憶部３６および演算処理部３７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、Ｒ軸モーター６２Ｒの駆動を制御する。外部入出力部３２は、部品実装装置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、部品実装装置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、基台カメラ７１や基板認識カメラ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。

記憶部３６は各種プログラム、マークＭＫ１〜ＭＫ４の座標、後述する座標取得処理によって取得される各実装ヘッド６１の座標などを記憶する。

上記演算処理部３７は、ＣＰＵ等のような演算機能を有するものであり、上記記憶部３６に記憶されている座標取得プログラムに従って座標取得処理を行い、また実装プログラムに従ってヘッドユニット６の移動目標位置を補正して部品の実装を行う部品実装処理を繰り返して行う。このように演算処理部３７は、座標取得部３７１、位置補正部３７２および実装制御部３７３としての機能を有している。

上記のように構成された部品実装装置１は、通常、外部のホストコンピュータなどのサーバにより作成された実装データに従って部品実装動作を繰り返して実行するが、装置１の組立完了後やメンテナンス直後などの適当な座標取得タイミングで座標取得動作を実行して実装ヘッド６１およびマークＭＫ１〜ＭＫ４の座標を取得し、記憶部３６に記憶する。また、こうして取得された座標を用いてヘッドユニット６の移動目標位置を補正しながら部品実装装置１は部品実装動作を行う。そこで、以下においては、座標取得動作および部品実装動作の順で詳述する。

図４は座標取得処理を示すフローチャートである。また、図５は座標取得処理を模式的に示す図である。さらに、図６は座標取得処理および部品実装処理において取得される実装ヘッドおよびマークの位置を示す図である。部品実装装置１では、座標取得プログラムにしたがって演算処理部３７が装置各部を制御することで図４に示す座標取得処理を実行する。

座標取得処理では、実装ヘッド６１を示すカウント値Ｎを初期値「１」にセットした（ステップＳ１）後で（＋Ｘ）軸方向側から数えて第Ｎ番目の実装ヘッド６１（以下「第Ｎヘッド６１」と称し、必要に応じて第１ヘッドないし第５ヘッドをそれぞれヘッド６１ａ〜６１ｅと称する）で調整用のジグ部品ＪＧを保持し（ステップＳ２）、ジグ部品ＪＧを撮像するジグ撮像ループに入る。なお、ジグ部品ＪＧとは、部品本体の下面に調整用パターンを形成したものである。

ジグ撮像ループでは、ノズル回転駆動機構によりノズル中心軸回りに第Ｎヘッド６１の吸着ノズル６１１の回転角を０゜、９０゜、１８０゜、２７０゜に切り替える毎に、ヘッドユニット６を基台カメラ７１の上方に移動させて（ステップＳ３）ジグ部品ＪＧおよびマークＭＫ１〜ＭＫ４を撮像するとともに画像を記憶部３６に記憶する（ステップＳ４）。例えばＮ＝１のときには、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように第１ヘッド６１ａの吸着ノズル６１１で吸着されたジグ部品ＪＧとマークＭＫ１〜ＭＫ４が映り込んだ４つの画像ＩＭ(1,0)、ＩＭ(1,90)、ＩＭ(1,180)、ＩＭ(1,270)が取得され、記憶部３６に保存される。こうして第Ｎヘッド６１について４種類の画像ＩＭ(N,0)、ＩＭ(N,90)、ＩＭ(N,180)、ＩＭ(N,270)が得られると、ジグ撮像ループから抜ける。なお、図５中の符号ＩＫ１〜ＩＫ４はそれぞれマークＭＫ１〜ＭＫ４の像であり、ＩＪはジグ部品ＪＧの像である。

次のステップＳ５では、カウント値Ｎが最大カウント値Ｎmax、つまり実装ヘッド６１の本数である「５」であるか否かを判定する。そして、カウント値Ｎが「５」未満であり、ジグ撮像を行っていない実装ヘッド６１が残っていることを確認すると、カウント値Ｎを「１」だけインクリメントした（ステップＳ６）後、ステップＳ２に戻って一連の処理を繰り返す。一方、ステップＳ５で「ＹＥＳ」と判定すると、各実装ヘッド６１の位置に関連する位置情報としてヘッド座標を算出するヘッド座標算出ループに入る。

このヘッド座標算出ループでは、第１ヘッド、第２ヘッド、…、第Ｎmaxヘッド（つまり第５ヘッド）６１の各々について、ステップＳ７、Ｓ８を実行する。すなわち、第１ヘッド６１に関連する画像群、つまり画像ＩＭ(1,0)、ＩＭ(1,90)、ＩＭ(1,180)、ＩＭ(1,270)を記憶部３６から読み出し、さらに当該画像群に基づいてジグ部品ＪＧの回転中心座標（Ｘ１、Ｙ１）を算出し（ステップＳ７）、これを第１ヘッド６１の位置に関連するヘッド基準情報として記憶部３６に記憶する（ステップＳ８）。このような工程（ステップＳ７、Ｓ８）を残りの実装ヘッド６１についても実行して各実装ヘッド６１の座標（Ｘ２、Ｙ２）、（Ｘ３、Ｙ３）、（Ｘ４、Ｙ４）、（Ｘ５、Ｙ５）をヘッド基準情報として取得し、記憶部３６に記憶してヘッド座標算出ループを抜ける。

また、実装ヘッド６１の場合と同様にして、上記画像群に基づき基台カメラ７１の座標を算出して記憶部３６に記憶する（ステップＳ９）とともにマークＭＫ１〜ＭＫ４の座標（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）、（ｘ３、ｙ３）、（ｘ４、ｙ４）をマーク基準情報として取得し、記憶部３６に記憶する（ステップＳ１０）。

上記した座標取得処理により取得された各実装ヘッド６１の座標および各マークＭＫ１〜ＭＫ４の座標の一例を図６（ａ）に示している。このように実装ヘッド６１により保持されたジグ部品ＪＧを基台カメラ７１で撮像して得られる画像に基づいて各実装ヘッド６１の座標（ヘッド基準情報）、基台カメラ７１の座標および各マークＭＫ１〜ＭＫ４の座標（マーク基準情報）を求めているが、これは以下の理由からである。

各実装ヘッド６１、基台カメラ７１および各マークＭＫ１〜ＭＫ４の位置は設計で決まっており、座標取得処理を行うまでもなく既知である。したがって、各実装ヘッド６１、基台カメラ７１および各マークＭＫ１〜ＭＫ４の位置として、座標取得処理により求めた座標ではなく、設定で決まっている座標を用いることは可能である。しかしながら、装置１の組立誤差や部品実装を行うことによる経時変化などによって設計座標から外れることが多く、実装精度を確保するためには上記座標取得タイミングで座標取得動作を実行するのが望ましい。

次に、部品実装動作について図６ないし図８を参照しつつ説明する。図７は部品実装処理を示すフローチャートである。また、図８は部品実装中のマーク、実装ヘッドおよび部品の位置関係の一例を模式的に示す図である。部品実装装置１では、外部のホストコンピュータなどのサーバにより作成された実装データが与えられ、記憶部３６に記憶されると、制御ユニット３の演算処理部３７は記憶部３６から実装プログラムを読み出し、上記実装データに従って装置各部を制御して以下の工程を行う。

ヘッドユニット６がテープフィーダー４１の上方位置に移動した後で実装ヘッド６１が下降して吸着ノズル６１１によって部品を吸着して保持し、それに続いて所定の高さ位置まで上昇する（ステップＳ１１）。このような部品吸着動作を最大５回繰り返す。

全部品の吸着が完了すると、ヘッドユニット６は部品を保持したまま実装データの部品実装位置に対応するヘッドユニット６の移動目標位置への移動を開始する（ステップＳ１２）。なお、ヘッドユニット６は基台カメラ７１の上方位置を経由した上で移動目標位置に移動する。

演算処理部３７は、ヘッドユニット６が移動目標位置に到着するまでの間に、以下のステップＳ１３〜Ｓ１６を実行する。すなわち、ヘッドユニット６が基台カメラ７１の上方を通過する際に基台カメラ７１がヘッドユニット６の実装ヘッド６１により保持される部品および第１ないし第４マークＭＫ１〜ＭＫ４を撮像し、それらが映り込んだ画像ＩＭ（図８参照）が記憶部３６に記憶される（ステップＳ１３）。なお、図８中の符号ＩＫ１〜ＩＫ４はそれぞれマークＭＫ１〜ＭＫ４の像であり、ＩＰ１〜ＩＰ５はそれぞれ実装ヘッド６１ａ〜６１ｅに保持された部品の像である。

演算処理部３７は画像ＩＭに基づきマークＭＫ１〜ＭＫ４の座標（ｘ１′、ｙ１′）、（ｘ２′、ｙ２′）、（ｘ３′、ｙ３′）、（ｘ４′、ｙ４′）を各マークの位置に関連するマーク最新情報として取得し、これらとマーク基準情報（座標（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）、（ｘ３、ｙ３）、（ｘ４、ｙ４））とから射影変換式を導出する（ステップＳ１４）。つまり、マーク基準情報をマーク最新情報に変換するための変換式を以下のようにして導出する。

ここでは、変換前の座標を（ｘ，ｙ）とし、変換後の座標を（ｘ′、ｙ′）とすると、射影変換式は、

で表すことができる。

数１を展開して行列式にすると、

となる。

ここで、各マークＭＫ１〜ＭＫ４のマーク基準情報およびマーク最新情報をそれぞれ変換前の座標および変換後の座標として数２に与えると、

が得られる。この数３を解くことで８個の係数ａ〜ｈが求まり、射影変換式が導出される。

次のステップＳ１５では、演算処理部３７は上記射影変換式に基づいて各実装ヘッド６１ａ〜６１ｅの座標（Ｘ１′、Ｙ１′）、（Ｘ２′、Ｙ２′）、（Ｘ３′、Ｙ３′）、（Ｘ４′、Ｙ４′）、（Ｘ５′、Ｙ５′）をヘッド最新情報として取得し、記憶部３６に記憶する。

そして、演算処理部３７は画像ＩＭ中の像ＩＰ１〜ＩＰ５に基づき各部品の座標を求め、さらに各実装ヘッド６１ａ〜６１ｅの座標（Ｘ１′、Ｙ１′）、（Ｘ２′、Ｙ２′）、（Ｘ３′、Ｙ３′）、（Ｘ４′、Ｙ４′）、（Ｘ５′、Ｙ５′）に対するずれ量を吸着ずれ量として算出する（ステップＳ１６）。

次のステップＳ１７では、ヘッドユニット６の移動目標位置を上記吸着ずれ量に基づき補正した後で、この補正後の移動目標位置にヘッドユニット６を位置決めする。それに続いて、部品の実装が行われる（ステップＳ１８）。

なお、ステップＳ１７において、ヘッドユニット６の移動目標位置を上記吸着ずれ量に基づき補正した後、この補正後の移動目標位置にヘッドユニット６を移動し位置決めする少し手前から実装ヘッド６１による部品の下降を開始し、ステップＳ１８で部品の実装位置に部品の実装が行われるようにしても良い。

以上のように、本実施形態では、実装ヘッド６１を取り囲むように４つのマークＭＫ１〜ＭＫ４がヘッドユニット６に設けられ、これらのマークＭＫ１〜ＭＫ４を基台カメラ７１で撮像して得られる画像に基づいてヘッドユニット６の移動目標位置を補正している。したがって、特許文献１に記載の発明と同様にＸ軸方向の駆動誤差を補正することができるのみならず、ヘッドユニット６の伸縮によるＸ軸方向およびＹ軸方向の移動誤差をも補正することができる。また、熱によるヘッドユニット６の伸縮が不均一であるときには、ヘッドユニット６は台形状に歪むことがあるが、このような台形歪みによる移動誤差についても補正することができる。よって、よって、ヘッドユニットを精度の高い移動目標位置に位置決めして部品を部品実装位置に高精度に実装することができる。

また、上記実施形態では、図２（ｂ）に示すように、いずれのマークＭＫ１〜ＭＫ４とも実装ヘッド６１の配列ラインに対し、Ｙ軸方向にオフセットして設けられているため、実装ヘッド６１、特にＸ軸方向の両側に位置する実装ヘッド６１ａ、６１ｅにより保持可能な部品のサイズが大きくなり、高い汎用性が得られる。

このように本実施形態では、基台カメラ７１が本発明の「撮像部」の一例に相当している。また、制御ユニット３および演算処理部３７が本発明の「制御部」の一例に相当している。また、図４に示す座標取得処理のうちステップＳ８およびＳ１０が本発明の「情報記憶工程」の一例に相当し、ステップＳ７が本発明の「基準情報取得工程」の一例に相当している。また、ステップＳ１３ないしＳ１７において行われる処理が本発明の「位置補正工程」の一例に相当し、そのうちステップＳ１５およびＳ１６がそれぞれ本発明の「第１工程」および「第２工程」の一例に相当し、ステップＳ１８が本発明の「実装工程」の一例に相当している。また、射影変換式が本発明の「マーク基準情報およびマーク最新情報の位置関係」の一例に相当している。また、Ｘ軸方向が本発明の「第１方向」の一例に相当し、Ｙ軸方向が本発明の「第２方向」および「第３方向」の一例に相当し、ＸＹ平面が本発明の「二次元平面」の一例に相当している。

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。例えば上記した第１実施形態では、マークＭＫ１、ＭＫ２から見て（−Ｙ）軸方向側に第３マークＭＫ３および第４マークＭＫ４がそれぞれ配置され、上記第２方向と第３方向とが一致している。つまり、マークＭＫ１〜ＭＫ４の配置形状が長方形となっている。しかしながら、マークＭＫ１〜ＭＫ４の配置形状はこれに限定されるものではなく、例えば上記第２方向と第３方向とを相互に異ならせながらマークＭＫ１〜ＭＫ４の配置形状を台形としてもよい。また、マークＭＫ１〜ＭＫ４により全実装ヘッド６１を取り囲むように配置しているが、この点にも限定されるものではなく、例えば一部の実装ヘッド６１のみを取り囲むように配置してもよい。

また、上記第１実施形態では、４個のマークＭＫ１〜ＭＫ４をヘッドユニット６に設けているが、さらに１個以上のマークを追加してもよく、上記実施形態と同様にして部品実装位置に対応する移動目標位置を補正することができるのみならず、ヘッドユニット６の伸縮、歪みおよび撓みが発生したとしてもヘッドユニットをより精度の高い移動目標位置に位置決めして部品を部品実装位置に高精度に実装することができる。

また、マークの追加によって三次最小二乗近似を用いることができ、移動目標位置の補正精度をさらに高めることができる。例えばマークＭＫ１、ＭＫ２の間に第５マークを追加するとともにマークＭＫ３、ＭＫ４の間に第６マークを追加した場合には、次の三次最小二乗近似によるフィッティングを実施することができる。

ここでは、座標を（ｘ、ｆ（ｘ））とし、そのうちの近似式ｆ（ｘ）を

とすると、ｉ番目のマーク基準情報とマーク最新情報とのデータ残差ｒｉは、

であり、残差平方和は、

となる。

ここで、これをＳとし、

を計算すると、

となる。

また、上記式（１）〜（４）を４×４の行列で表すと、

となる。
したがって、各係数ａ〜ｄは

となり、これを解くことで近似式ｆ（ｘ）が求まり、（ｘ、ｆ（ｘ））が求める座標となる。

また、上記実施形態では４個以上のマークをヘッドユニット６に設けた場合について説明したが、３個のマークを設けた場合にも、変換式が相違する点を除き、第１実施形態と同様にしてヘッドユニットの移動目標位置を従来技術よりも高い精度で求めることができる。以下、図９を参照しつつ、本発明の第２実施形態で使用する変換式について説明する。

図９は本発明にかかる部品実装装置の第２実施形態で実行される座標取得処理および部品実装処理において取得されるマークの位置を示す図である。同図において、（Ｘ、Ｙ）および（Ｘ′、Ｙ′）はそれぞれ実装ヘッド６１の変換前の座標（ヘッド基準情報）および変換後の座標（ヘッド最新情報）を示している。ここで、Ｘ軸およびＹ軸のスケーリング値をそれぞれ「α」および「β」とし、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の基底ベクトルの角度変化量をそれぞれ「θ」および「φ」とし、平行移動に伴うオフセット値を（Ｘoff、Ｙoff）とすれば、変換式は、

となる。

このうちＫおよびオフセット値（Ｘoff、Ｙoff）は３つのマークＭＫ１〜ＭＫ３のマーク基準情報およびマーク最新情報に基づいて導出することができる。すなわち、図９中の符号ａ１（ａ１ｘ、ａｙ１）、ａ２（ａ２ｘ、ａ２ｙ）、ａ３（ａ３ｘ、ａ３ｙ）はそれぞれマークＭＫ１〜ＭＫ３のマーク基準情報に相当するベクトルを示し、Ａ１（Ａ１ｘ、Ａｙ１）、Ａ２（Ａ２ｘ、Ａ２ｙ）、Ａ３（Ａ３ｘ、Ａ３ｙ）はそれぞれマークＭＫ１〜ＭＫ３のマーク最新情報に相当するベクトルを示している。ここで、ベクトルａ１ａ２をベクトルａとし、ベクトルａ１ａ３をベクトルｂとし、ベクトルＡ１Ａ２をベクトルＡとし、ベクトルＡ１Ａ３をベクトルＢとすると、各ベクトルの成分は、

となる。

また、Ｘ軸スケーリング値α、Ｙ軸スケーリング値β、Ｘ軸方向の基底ベクトルの角度変化量θおよびＹ軸方向の基底ベクトルの角度変化量φは

で表すことができる。また、cosθおよびcosφからsinθおよびsinφをそれぞれ導出することができる。

また、オフセットに関しては、平行移動による変化を示すベクトルＳ（Ｘoff、Ｙoff）は

で表すことができるため、これに基づき導出することができる。

したがって、これらを数１１に代入することでヘッド基準情報をヘッド最新情報に変換するための変換式が導出される（図７のステップＳ１４に相当）。また、当該変換式に基づいて各実装ヘッド６１ａ〜６１ｅの座標（Ｘ１′、Ｙ１′）、（Ｘ２′、Ｙ２′）、（Ｘ３′、Ｙ３′）、（Ｘ４′、Ｙ４′）、（Ｘ５′、Ｙ５′）を取得することができる（図７のステップＳ１５に相当）。なお、それ以降の動作については第１実施形態と同一である、つまり各部品の座標を求めるとともに各実装ヘッド６１ａ〜６１ｅの座標（Ｘ１′、Ｙ１′）、（Ｘ２′、Ｙ２′）、（Ｘ３′、Ｙ３′）、（Ｘ４′、Ｙ４′）、（Ｘ５′、Ｙ５′）に対するズレ量を吸着ずれ量として算出し、その吸着ずれ量に基づき補正し、この補正後の移動目標位置にヘッドユニット６を位置決めした後で部品の実装を行う。よって、第１実施形態と同様に、ヘッドユニット６をより精度の高い移動目標位置に位置決めして部品を部品実装位置に高精度に実装することができる。

また、上記実施形態では、マークＭＫ１〜ＭＫ４、実装ヘッド６１ａ〜６１ｅおよび各実装ヘッド６１ａ〜６１ｅで保持される部品を基台カメラ７１で撮像しているが、例えばスキャンカメラを撮像部として用いてマークなどを撮像してもよい。このスキャンカメラはヘッドユニット６に対して実装ノズル６１の配列方向Ｘに移動自在に設けられ、配列方向Ｘに移動しながら吸着ノズルに吸着される部品（以下「吸着部品」という）と基準マークを撮像するものである。

また、上記実施形態では、ヘッドユニット６において５本の実装ヘッド６１がＸ軸方向で一列に配置されているが、実装ヘッド６１の本数および配列はこれに限定されるものではなく、任意である。

１…部品実装装置、
３…制御ユニット（制御部）、
６…ヘッドユニット、
７１…基台カメラ（撮像部）、
３６…記憶部、
３７…演算処理部（制御部）、
６１，６１ａ〜６１ｅ…実装ヘッド、
ＩＰ１〜ＩＰ５…（部品の）像、
ＭＫ１…第１マーク、
ＭＫ２…第２マーク、
ＭＫ３…第３マーク、
ＭＫ４…第４マーク、
ＳＢ…基板、
Ｘ…Ｘ軸方向（第１方向）、
Ｙ…Ｙ軸方向（第２方向、第３方向）

Claims (7)

1. ヘッドユニットに設けられる実装ヘッドで部品を保持しながら前記ヘッドユニットを二次元平面内で基板上方の移動目標位置に移動させて実装ヘッドにより前記部品を基板の部品実装位置に実装する部品実装方法であって、
   前記ヘッドユニットに設けられる３個以上のマークの位置に関連するマーク基準情報を記憶する情報記憶工程と、
   前記ヘッドユニットが前記移動目標位置に向かって移動している間に、撮像部によって前記ヘッドユニットを撮像して得られる画像から前記マークの位置に関連するマーク最新情報を取得し、前記マーク最新情報と前記マーク基準情報とに基づいて前記移動目標位置を補正する位置補正工程と、
   前記位置補正工程により補正された移動目標位置にヘッドユニットを移動し、前記基板の前記部品実装位置に前記部品を実装する実装工程とを備え、
   前記マークには、前記二次元平面内の第１方向において互いに離間して配置される第１マークおよび第２マークと、前記第１マークから前記二次元平面内で前記第１方向と異なる第２方向に離間して配置される第３マークとが含まれることを特徴とする部品実装方法。
2. 請求項１に記載の部品実装方法であって、
   前記情報記憶工程は、前記マーク基準情報とともに前記ヘッドユニットの位置に関連するヘッド基準情報を記憶する工程であり、
   前記位置補正工程は、
   前記マーク基準情報および前記マーク最新情報の位置関係と、前記ヘッド基準情報とに基づいて前記移動目標位置に向かって移動中の前記ヘッドユニットの位置に関連するヘッド最新情報を取得する第１工程と、
   前記画像に含まれる前記部品の像の位置と、前記ヘッド最新情報とに基づいて前記実装ヘッドに対する前記部品のずれ量を算出する第２工程と、
   前記部品のずれ量に基づき前記移動目標位置を補正する第３工程と
   を有する部品実装方法。
3. 請求項２に記載の部品実装方法であって、
   前記実装ヘッドで保持されるジグ部品を前記撮像部で撮像して得られる画像に基づき前記ヘッド基準情報を求める基準情報取得工程を備える部品実装方法。
4. 請求項２または３に記載の部品実装方法であって、
   前記マーク基準情報および前記マーク最新情報は前記マークの位置を示す座標であり、
   前記第１工程では、前記マーク基準情報を前記マーク最新情報に変換する変換式を導出し、前記ヘッド基準情報を前記変換式で変換して前記ヘッド最新情報を導出する部品実装方法。
5. 請求項４に記載の部品実装方法であって、
   前記マークとして、前記第２マークから前記第１方向と異なる第３方向に離間して配置される第４マークをさらに有し、
   前記変換式は前記マーク基準情報を前記マーク最新情報に射影変換する射影変換式である部品実装方法。
6. 請求項４に記載の部品実装方法であって、
   前記マークとして、前記第２マークから前記第１方向と異なる第３方向に離間して配置される第４マークと、前記第１マークと前記第２マークとの間に配置される第５マークとをさらに有し、
   前記変換式は、前記マーク基準情報を前記マーク最新情報に三次最小二乗近似により変換する変換式である部品実装方法。
7. ヘッドユニットに設けられる実装ヘッドで部品を保持しながら前記ヘッドユニットを二次元平面内で基板上方の移動目標位置に移動させて前記実装ヘッドにより前記部品を前記基板の部品実装位置に実装する部品実装装置であって、
   前記ヘッドユニットに設けられる３つ以上のマークと、
   前記マークの位置に関するマーク基準情報を記憶する記憶部と、
   前記ヘッドユニットが前記移動目標位置に向かって移動している間に前記マークを撮像する撮像部と、
   前記撮像部により撮像された画像から前記マークの位置に関連するマーク最新情報を取得し、前記マーク最新情報と前記マーク基準情報とに基づいて前記移動目標位置を補正し、前記実装ヘッドにより前記部品を実装するときには前記ヘッドユニットを補正された移動目標位置に位置させる制御部とを備え、
   前記マークには、前記二次元平面内の第１方向において互いに離間して配置される第１マークおよび第２マークと、前記第１マークから前記二次元平面内で前記第１方向と異なる第２方向に離間して配置される第３マークとが含まれることを特徴とする部品実装装置。

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