JP4351087B2 - 移載装置、表面実装機、ｉｃハンドラー及び部品厚さ測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、部品吸着用のノズルを有するヘッドにより電子部品を所定の位置から他の所定の位置に移載する移載装置、この移載装置を有する表面実装機、ＩＣハンドラー及びこれらの装置により移載される部品の厚さを計測する計測方法に関するものである。

従来より、部品吸着用のノズルを移動可能に支持するヘッドを有するヘッドユニットにより、ＩＣ等の電子部品を一の位置から吸着して、他の位置に移載する移載装置が知られている。また、このような移載装置により、部品をプリント基板の所定の位置に装着する表面実装機や、部品を検査エリア内の所定の経路を移載して部品の検査を行うＩＣハンドラー等も知られている。

これらの装置では、ノズルで部品を吸着したときの部品の吸着位置にある程度ばらつきがあるため、部品を移載する際には吸着位置のずれを補正する必要がある。このため、従来では、ラインセンサ等の撮像手段により部品の撮像を行って部品画像を取り込み、この取り込み画像に基づいて吸着位置のずれを補正している（例えば特許文献１参照。）。
加えて、例えば、ＱＦＰ(Quad Flat Package)やＢＧＡ(Ball Grid Array)のようなリードやボール等の本体から突出した部分を有する部品の場合には、不良品を判定するためにリードやボールの平坦度（コプラナリティ）を計測するのが一般的である。このため、従来では、上述したラインセンサに加えて、このラインセンサと光軸の角度が異なるラインセンサを設け、これらのラインセンサにより部品のリードやボールの撮像を行って画像を取り込み、これらの取り込み画像に基づいて不良品の判定を行っている（例えば、特許文献２，３参照。）。
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
特開平１２−２９９６００号公報 特開平７−１５１５２２号公報 特開２００３−１３０６１９号公報 特開２０００−１６１９１６号公報 特開２００２−１７６３００号公報

しかしながら、上述した移載装置等により部品を移載する場合、予め設定されてた部品の厚さが間違っていたり、ノズルに部品が正常に吸着されていないなどの理由により部品の厚さが設定値と異なっていると、基板に部品を装着する際にきちんと部品が装着されなかったり、部品を基板に押しつけ過ぎて部品を破損してしまう恐れがある。したがって、安定した部品の移載を行うためには、上述した吸着位置のずれやコプラナリティの他に部品の厚さも測定することが望ましい。
そこで、本発明は上述したような課題を解決するためになされたものであり、安定した部品の移載を行うことができる移載装置、表面実装機、ＩＣハンドラー及び部品厚さ測定方法を提供することを目的とする。

上述したような課題を解決するために、本発明にかかる移載装置は、部品吸着用のノズルを有するヘッドと、このヘッドを移動させる移動手段と、ノズルの吸着面と対向配設され、部品のノズルに吸着された面と対向する面を撮像する撮像手段と、この撮像手段により取り込まれた部品の平面画像に基づいてヘッドの移動を制御する制御手段とを備え、一の位置にある部品を他の位置に移載する移載装置において、撮像手段は、それぞれ前記ノズルの吸引端の端面中心が認識画面の中心に一致するよう設定され、光軸が互いに異なる第１及び第２の撮像素子とから構成され、制御手段は、第１及び第２の撮像素子により取り込まれた部品の画像と第１及び第２の撮像素子の光軸がなす角度とから部品の厚さを算出する算出手段と、この算出手段により算出された部品の厚さに基づいて部品の移載時のヘッドの高さ方向の移動を制御する移動制御手段と有し、第１の撮像素子の光軸は鉛直方向に沿っていることを特徴とする。

上記移載装置において、制御手段は、算出手段により算出された部品の厚さが所定の範囲内にない場合、部品の他の位置への移載を行わないようにしてもよい。
また、上記移載装置において、算出手段は、第１及び第２の撮像素子の各画像における光軸位置と各画像に含まれる部品の任意の特徴点とのずれを測定し、これらのずれに基づいて部品の厚さを算出するようにしてもよい。なお、任意の特徴点には、部品の中心など部品上の位置ならば適宜自由に設定することができる。

本発明にかかる表面実装機は、基板を保持する保持手段と、一の位置にある部品を他の位置に移載する移載装置とを備えた表面実装機であって、
移載装置は、上述した移載装置であり、他の位置は、保持手段により保持された基板上であることを特徴とする。

本発明にかかるＩＣハンドラーは、部品の検査を行う検査ソケットと、一の位置にある部品を他の位置に移載する移載装置とを備えたＩＣハンドラーであって、移載装置は、上述した移載装置であり、他の位置は、検査ソケットであることを特徴とする。

本発明にかかる部品厚さ測定方法は、部品吸着用のノズルを有するヘッドにより一の位置から他の位置に移載される部品の厚さを測定する部品厚さ測定方法であって、それぞれ前記ノズルの吸引端の端面中心が認識画面の中心に一致するよう設定され、光軸が鉛直方向に沿った第１の撮像素子と光軸が鉛直方向に対して所定の角度を有する第２の撮像素子により部品の平面画像が取り込まれると、第１及び第２の撮像素子の各画像における光軸位置と各画像に含まれる部品の任意の特徴点とのずれを測定し、これらのずれと第１及び第２の撮像素子の光軸がなす所定の角度とに基づいて部品の厚さを算出することを特徴とする。

本発明によれば、部品の厚さを算出することにより、部品個々の厚さの違いを考慮したヘッドの駆動制御ができるので、安定した部品の移載が可能となる。
また、本発明によれば、算出された部品の厚さが所定の範囲内にない場合にその部品の移載を行わないので、部品の破壊を未然に防ぎ、コストダウンを実現することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本実施の形態にかかる表面実装機の平面図、図２は、本実施の形態にかかる表面実装機の側面図、図３は、本実施の形態にかかる表面実装機の電気的な構成を示すブロック図である。
本実施の形態にかかる表面実装機は、平面視略矩形の基台１と、この基台１の長手方向（Ｘ軸方向）にそって基台１上に配設され、プリント基板Ｐを搬送するコンベア２と、このコンベア２の両側に設けられ、電子部品を供給する部品供給部３と、基台１の上方に設けられ、部品供給部３の電子部品をコンベア２上のプリント基板Ｐに移載するヘッド機構４と、基台１上に設けられ、ヘッド機構４が搬送する電子部品を撮像する０度ラインセンサ５と、ヘッド機構４が搬送する電子部品を撮像するθ度ラインセンサ６と、表面実装機の動作を制御する制御装置７とを有する。

コンベア２は、プリント基板ＰをＸ軸方向に移動させる。これにより、コンベア２は、プリント基板Ｐを外部又は連続して設けられた印刷装置等から表面実装機内部に搬入する搬入動作、搬入されたプリント基板Ｐを所定の装着作業位置に保持する保持動作、電子部品が装着されたプリント基板Ｐを他の表面実装機若しくはリフロー炉又は表面実装機外部に搬出する搬出動作等を行う。

部品供給部３は、コンベア２と平行に配設された取付座３１と、各取付座３１に並列かつ各々位置決めされた状態で固定された各種部品を供給するための複数のテープフィーダー３２とを有する。このテープフィーダー３２は、それぞれＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状電子部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるように構成されるとともに、テープ送り出し端には送り機構が備えられ、後述するノズル４６により部品がピックアップされるにつれてテープが間欠的に送り出される。

ヘッド機構４は、基台１上のＸ軸方向の両端部近傍において長手方向がＹ軸方向（コンベア２の移動方向と直交する方向）に沿って固定されたレール４１と、長手方向がＸ軸方向に沿い、レール４１に両端を支持されることによりＹ軸方向に移動可能に配設された支持部材４２と、この支持部材４２の長手方向に設けられたガイド４３と、このガイドに沿って移動可能に支持されたヘッドユニット４４とを少なくとも備える。このようなヘッド機構４は、部品供給部３から電子部品を取り上げ、この電子部品をプリント基板Ｐまで搬送し、搬送した電子部品をプリント基板Ｐに搭載するという一連の電子部品の移載動作を行う。

ヘッドユニット４４には、部品吸着用のヘッド４５が搭載されており、本実施の形態では、８本のヘッド４５がＸ軸方向に一列に並べて配設されている。また、ヘッド４５は、図３に示すＺ軸サーボモータ４７及びＲ軸サーボモータ４８により、それぞれヘッドユニット４４に対してＺ軸方向（Ｘ軸とＹ軸に対して垂直な方向）の移動及びノズル４６の中心軸（Ｒ軸）回りの回転が可能とされる。Ｚ軸サーボモータ４７及びＲ軸サーボモータ４８には、それぞれエンコーダ等からなる位置検出部４７ａ、４８ａが設けられている。
また、各ヘッド４５のＺ軸方向の下端にはノズル４６が設けられており、部品吸着時には図示しない負圧供給手段からノズル４６に負圧が供給され、この負圧による吸引力で部品が吸着される。
なお、ヘッド４５には、ノズル４６が複数設けられるようにしてもよい。

このようなヘッドユニット４４は、レール４１に沿って設けられたボールねじ４１ａと、このボールねじ４１ａの一端に取り付けられてボールねじ４１ａを回動させるＹ軸サーボモータ４１ｂとにより、支持部材４２がＹ軸方向に移動することで、Ｙ軸方向の移動が可能とされる。また、ヘッドユニット４４は、支持部材４２に沿って設けられたボールねじ４２ａと、このボールねじ４２ａの一端に取り付けられてボールねじ４２ａを回動させるＸ軸サーボモータ４２ｂとにより、Ｘ軸方向への移動が可能とされる。Ｙ軸サーボモータ４１ｂ及びＸ軸サーボモータ４２ｂには、それぞれエンコーダ等からなる位置検出部４１ｃ、４２ｃが設けられている。

図４は、０度ラインセンサ５及びθ度ラインセンサ６の側面図である。
０度ラインセンサ５及びθ度ラインセンサ６は、それぞれＣＣＤカメラやＣＣＤラインセンサ等の公知の撮像素子からなり、ヘッドユニット４４の移動範囲内であって基台１上の部品供給部３近傍に設けられ、上述したノズル４６により吸着された部品のノズル４６の吸着面に対向する面（下面）を撮像してその画像信号を制御装置７に出力する。
なお、０度ラインセンサ５及びθ度ラインセンサ６は、図１に示されるようにそれぞれ２つずつ設けられているが、１つずつでもよい。

０度ラインセンサ５は、図４（ａ）によく示されるように、光軸がＺ軸方向に一致するように配設されている。
一方、θ度ラインセンサ６は、図４（ｂ）によく示されるように、Ｚ軸に対して軸線が所定の角度を有するように配設され、かつ光軸上に設けられたミラー６ｃにより光軸の角度が変えられることにより、光軸がＺ軸に対して所定の角度θを有するように配設される。なお、θ度ラインセンサ６の光軸の角度θは、例えば４０度など適宜自由に設定することができる。また、θ度ラインセンサ６は、図４（ｂ）に示すようなミラー６ｃにより光軸の角度θを変えるものに限定されず、Ｚ軸に対して所定の角度θを有するように配設されるのであれば、各種ＣＣＤラインセンサを適用することができる。

制御装置７は、ＣＰＵ等の演算装置と、メモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）等の記憶装置と、キーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、タッチパネル等の外部から情報の入力を検出する入力装置と、外部との情報の送受を行うＩ/Ｆ装置と、ＣＲＴ(Cathode Ray Tube)、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)又はＦＥＤ(Field Emission Display)等の表示装置を備えたコンピュータ又はコントローラーと、このコンピュータ又はコントローラーにインストールされたプログラムとから構成される。すなわちハードウェア装置とソフトウェアとが協働することによって、上記ハードウェア資源がプログラムによって制御され、図３に示す軸制御部（ドライバ）７１、画像処理部７２、記憶部７３、表示部７４、入力部７５及び主演算部７６が実現される。

軸制御部７１は、Ｙ軸サーボモータ４１ｂ、Ｘ軸サーボモータ４２ｂ、各ヘッド４５毎に設けられるＲ軸サーボモータ４７及びＺ軸サーボモータ４８と、これらのサーボモータに設けられた位置検出部４１ｃ、４２ｃ、４７ａ、４８ａとが接続されており、これらの位置検出部の検出値に基づいて、各サーボモータ４１ｂ、４２ｂ、４７、４８の駆動制御を行う。

画像処理部７２は、０度ラインセンサ５及びθ度ラインセンサ６が接続されており、これらのラインセンサの取り込み画像に所定の画像処理を行い、部品中心位置Ｃと各ラインセンサの認識画面中心とを検出し、この検出した値を主演算部７６に送出する。
ここで、認識画面とは各ラインセンサにより撮像される画像の撮像範囲のことを意味し、その撮像範囲の中心を認識画面中心という。

記憶部７３は、本実施の形態にかかる表面実装機の動作に関するプログラム、プリント基板Ｐの形状やプリント基板Ｐに搭載する電子部品に関するデータ、プリント基板Ｐに搭載する電子部品の厚さを含む各種形状等に関するデータ等を記憶している。これらの各種データは、ＣＤ(Compact Disk)、ＤＶＤ(Digital Video Disk)等の公知の記憶媒体に記憶することも可能である。これにより、他の装置で作成した各種データを記憶媒体を介して記憶部７３に導入することもできる。

表示部７４は、０度ラインセンサ５やθ度ラインセンサ６により取り込まれた画像、画像処理部７２により画像処理が行われた画像データ、記憶部７３に記憶されている各種データなど本実施の形態にかかる表面実装機の各種動作に関する各種データを表示する。
入力部７５は、ユーザによる表面実装機の動作に関する各種操作入力を検出する。この検出した情報は、主演算部７６に送出される。

主演算部７６は、軸制御部７１を介して各サーボモータ４１ｂ、４２ｂ、４７、４８を制御することにより、部品供給部３からの部品の吸着（吸着動作）、０度ラインセンサ５及びθ度ラインセンサ６上へのヘッドユニット４４の移動（認識動作）、部品認識後のプリント基板Ｐ上へのヘッドユニット４４の移動及び部品搭載（搭載動作）を順次行わせるとともに、認識動作時に画像処理部７２による認識結果に基づいて部品吸着位置ずれ量を求め、装着動作時にそのずれ量を加味して搭載位置（Ｘ方向、Ｙ方向及びＲ方向の各位置）を調整する。
また、主演算部７６は、画像処理部７２が検出した部品中心位置と各ラインセンサの画面中心とに基づいて電子部品の厚さを測定し、装着動作時にその厚さを加味して電子部品の搭載位置（Ｚ方向）を調整する。画像処理部７２により測定された厚さが異常値の場合、主演算部７６は、その厚さが異常値である電子部品の搭載を中止する。

次に、図５を参照して、本実施の形態にかかる表面実装機の動作について説明する。図５は、本実施の形態にかかる表面実装機の動作を示すフローチャートである。
まず、ユーザは、入力部７５を介して、プリント基板Ｐに搭載する各電子部品の厚さＴ１と、これらの電子部品の厚さの許容値ΔＴとを設定する（ステップＳ５０１）。設定された電子部品厚さＴ１及び許容値ΔＴは、記憶部７３に記憶される。
ここで、許容値ΔＴとは、プリント基板Ｐに搭載する電子部品の厚さの許容値を示すものである。

次に、ノズル４６の吸引端の端面中心が０度ラインセンサ５及びθ度ラインセンサ６それぞれの認識画面の中心と一致するよう、０度ラインセンサ５及びθ度ラインセンサ６の撮像区間を調整し、認識面高さＺを設定する（ステップＳ５０２）。図６は、各ラインセンサと認識面高さＺとの関係を説明する模式図、図７は、各ラインセンサの撮像区間を説明する模式図である。
まず、図６に示すように、ノズル４６を水平に移動中、ノズル４６の吸引端の端面を各ラインセンサではっきり認識可能なように、所定の高さに設定したノズル４６の吸引端の端面のＺ軸方向高さを、認識面高さＺと設定する。
一方、それぞれのラインセンサのＺ方向位置は、高さＺの認識面上の物をはっきり認識可能なように設定されている。高さＺの認識面上を水平に移動通過するノズル４６の吸引端の端面が、０度ラインセンサ５で撮像されて取り込まれる画像の前記端面中心が０度ラインセンサ５の認識画面５０の画面中心５０ａにできる限り一致するように、０度ラインセンサ５による撮像開始から撮像終了までにノズル４６の吸引端の端面中心が移動する範囲、すなわち撮像区間を調整する。同様に、認識面高さＺを水平に移動するノズル４６の吸引端の端面の取り込み画像における中心とθ度ラインセンサ６の認識画面６０の画面中心６０ａとができる限り一致するように、θ度ラインセンサ６の撮像区間を調整する。

０度ラインセンサ５は、図７（ａ）に示すように、Ｚ軸に沿うように調整された光軸５ａと認識面高さＺとの交点を撮像中間地点Ｐ_0Xとし、この撮像中間地点Ｐ_0X上をノズル４６の吸引端の端面中心が通過するときに、端面中心が撮像中間地点Ｐ_0Xの手前のＰ_1Xの位置から撮像を開始し、撮像中間地点Ｐ_0Xを通過後のＰ_2Xの位置に到達時撮像を終了する。この間、０度ラインセンサ５は不図示のＹ軸方向のスリットにより、高さＺの認識面の内光軸（正確にはスリット長だけ奥行きのある面）５ａと交わる線状の画像を取り込み続ける。
認識画面上でのノズル４６の吸引端の端面中心位置は、認識画面の一方の端部からの距離Ｌ１で認識することができる。この場合、認識画面上における距離Ｌ１は、認識画面上における両端間の長さ（Ｌ１＋Ｌ２）が、ノズル４６の移動速度に撮像開始から撮像終了までの時間を乗じた移動距離（Ｌ１’＋Ｌ２’）に相当するので、認識画面上における両端間の距離（Ｌ１＋Ｌ２）を、ノズル４６の移動速度に撮像開始タイミングから端面中心が撮像中間地点Ｐ_0Xを通過するまでの時間を乗じて得られる移動距離Ｌ１’に基づき、比例配分して得られる。ここで、認識画面５０のＸ軸方向において、認識画面５０の負の側の端部と画面中心５０ａとの距離をＬ₁、認識画面５０の正の側の端部と画面中心５０ａとの距離をＬ₂とし、距離Ｌ₁，Ｌ₂にそれぞれ０度ラインセンサ５の光学系の拡大率を乗じた距離をＬ₁’，Ｌ₂’とすると、撮像開始地点Ｐ_1Xおよび撮像終了地点Ｐ_2Xは、下式（１），（２）でそれぞれ表される。
Ｐ_1X＝Ｐ_0X−Ｌ₁’ …（１）
Ｐ_2X＝Ｐ_0X＋Ｌ₂’ …（２）

したがって、０度ラインセンサ５の撮像開始地点Ｐ_1Xは、撮像中間地点Ｐ_0XからＸ軸方向の負の側に、すなわち撮像中間地点Ｐ_0Xからノズル４６の移動方向の負の側に、距離Ｌ₁に０度ラインセンサ５の光学系の拡大率を乗じた距離Ｌ₁’だけ離間した位置に設定される。同様に、０度ラインセンサ５の撮像終了地点Ｐ_2Xは、撮像中間地点Ｐ_0XからＸ軸方向の正の側に、すなわち撮像中間地点Ｐ_0Xからノズル４６の移動方向の正の側に、距離Ｌ₂に０度ラインセンサ５の光学系の拡大率を乗じた距離Ｌ₂’だけ離間した位置に設定される。

θ度ラインセンサ６は、図７（ｂ）に示すように、Ｚ軸に対して角度θで交わるよう調整された光軸６ａと認識面高さＺとの交点を撮像中間地点Ｐ_0Xとし、この撮像中間地点Ｐ_0X上をノズル４６の吸引端の端面中心が通過するときに、端面中心が撮像中間地点Ｐ_0Xの手前のＰ_3Xの位置から撮像を開始し、撮像中間地点Ｐ_0Xを通過後のＰ_4Xの位置に到達時撮像を終了する。認識画面上でのノズル４６の吸引端の端面中心位置は、認識画面の一方の端部からの距離Ｌ１で認識することができる。この場合、認識画面上における距離Ｌ１は、認識画面上における両端間の距離（Ｌ１＋Ｌ２）が、ノズル４６の移動速度に撮像開始から撮像終了までの時間を乗じた移動距離（Ｌ１”＋Ｌ２”）に相当するので、認識画面上における両端間の長さ（Ｌ１＋Ｌ２）を、ノズル４６の移動速度に撮像開始タイミングから端面中心が撮像中間地点Ｐ_0Xを通過するまでの時間を乗じて得られる移動距離Ｌ１”に基づき、比例配分して得られる。ここで、認識画面６０のＸ軸方向において、認識画面６０の負の側の端部と画面中心６０ａとの距離をＬ₁、認識画面６０の正の側の端部と画面中心６０ａとの距離をＬ₂とし、光軸６ａと撮像中間地点Ｐ_0Xで直交する補助線を６ｂ、この補助線６ｂ上において撮像中間地点Ｐ_0Xからノズル４６の移動方向の負および正の側それぞれに距離Ｌ₁，Ｌ₂にθ度ラインセンサ６の光学系の拡大率を乗じた距離をＬ₁’，Ｌ₂’をとると、撮像開始地点Ｐ_1Xおよび撮像終了地点Ｐ_2Xは、下式（３），（４）でそれぞれ表される。
Ｐ_3X＝Ｐ_0X−Ｌ₁’／cosθ …（３）
Ｐ_4X＝Ｐ_0X＋Ｌ₂’／cosθ …（４）

したがって、θ度ラインセンサ６の撮像開始地点Ｐ_3Xは、撮像中間地点Ｐ_0XからＸ軸方向の負の側に、すなわち撮像中間地点Ｐ_0Xからノズル４６の移動方向の負の側に、距離Ｌ₁にθ度ラインセンサ６の光学系の拡大率を乗じた距離Ｌ₁’をcosθで除した商だけ離間した位置に設定される。同様に、θ度ラインセンサ６の撮像終了地点Ｐ_4Xは、撮像中間地点Ｐ_0XからＸ軸方向の正の側に、すなわち撮像中間地点Ｐ_0Xからノズル４６の移動方向の正の側に、距離Ｌ₂に０度ラインセンサ６の光学系の拡大率を乗じた距離Ｌ₂’をcosθで除した商だけ離間した位置に設定される。

図６では、便宜上、０度ラインセンサ５およびθ度ラインセンサ６それぞれの撮像中間地点Ｐ_0Xが同一として描かれているが、上述したように撮像中間地点Ｐ_0X、撮像開始地点Ｐ_1X，Ｐ_3Xおよび撮像終了地点Ｐ_2X，Ｐ_4Xを設定するのであれば、０度ラインセンサ５およびθ度ラインセンサ６それぞれの撮像中間地点Ｐ_0Xが同一でなくてもよい。
なお、図６に示すように０度ラインセンサ５およびθ度ラインセンサ６それぞれの撮像中間地点Ｐ_0Xが同一の場合、０度ラインセンサ５の光軸５ａとθ度ラインセンサ６の光軸６ａとは、ノズル４６の吸引端の端面中心で交わる。
なお、ノズル４６がＸ軸方向正の方向に移動中撮像する場合を記載したが、移動方向はＸ軸方向負方向でも良い。これにより、左右の部品供給部３から両ラインセンサ５，６上方を経由してプリント基板Ｐに至るまでのヘッドユニット４４の移動の自由度を増し、移動距離を短くして実装効率を上げることが可能となる。
また、θ度ラインセンサ６の不図示のスリットをＹ軸方向とすることで、吸着ノズル４６をＸ軸方向に移動させて撮像するようにしているが、スリットの方向を平面上任意の方向に設定しても良い。撮像に当たっては、吸着ノズル４６をスリットの方向と交差、できれば直交するように移動させる。

また、０度ラインセンサ５およびθ度ラインセンサ６の替わりにＣＣＤエリアカメラを適用する場合、上述したように設定した各撮像中間地点Ｐ_0Xでノズル４６を停止し、撮像を行うことにより、ラインセンサの場合と同等の画像を取り込むことが可能である。但し、θ度ＣＣＤエリアカメラは被写体深度が大きく、高さＺの認識面の上下所定範囲をはっきり認識できるものにすると良い。

上述した認識面高さＺの登録動作および撮像区間の設定動作は、ユーザ又は主演算部７６により行われる。これにより主演算部７６は、登録手段として機能する。

認識面高さＺを設定すると、主演算部７６は、軸制御部７１を介して各サーボモータ４１ｂ、４２ｂ、４７、４８を制御して、部品供給部３からプリント基板Ｐに搭載する電子部品を吸着する（ステップＳ５０３）。

電子部品を吸着すると、主演算部７６は、軸制御部７１を介してＹ軸サーボモータ４１ｂ及びＸ軸サーボモータ４２ｂを制御して、ヘッドユニット４４を例えば図１中に矢印で示す経路に沿って移動させて０度ラインセンサ５及びθ度ラインセンサ６上を通過させ、電子部品の下面の画像を０度ラインセンサ５及びθ度ラインセンサ６に取り込ませる（ステップＳ５０３，Ｓ５０４）。
この認識動作の際、主演算部７６は、ノズル４６により吸着した電子部品の下面が認識面高さＺに合うように、軸制御部７１を介してＺ軸サーボモータ４８を制御する。具体的には、電子部品の本体から０度ラインセンサ５側に突出するリード又はボールのＺ軸方向の端部を含む平面のＺ軸方向の高さと認識面高さＺとが一致するように、予め記憶部７３に記憶されているその電子部品の厚さに基づいて軸制御部７１を介してＺ軸サーボモータ４８を制御する。

画像処理部７２により０度ラインセンサ５及びθ度ラインセンサ６により電子部品の下面の画像が取り込まれると、主演算部７６は、ノズル４６に吸着された電子部品の厚さを算出する（ステップＳ５０６）。この算出方法について、以下に説明する。

まず、画像処理部７２は、０度ラインセンサ５及びθ度ラインセンサ６により電子部品の下面の画像が取り込まれると、この画像に画像処理を行って電子部品の中心位置Ｃを各ラインセンサの認識画面の画面中心と共に検出する。電子部品の中心位置Ｃは、例えば取り込み画像から電子部品各辺の両端のリード又はボールを検出し、これらのリード又はボールから電子部品の輪郭を抽出して電子部品の中心位置を検出するなど、公知の方向で検出する。検出した電子部品の中心位置Ｃと各ラインセンサの認識画面の画面中心との各ラインセンサの撮像方向（Ｘ軸方向）のずれ量に基づいて、主演算部７６は電子部品の実際の厚さＴ２を算出する。

図８は、電子部品の実際の厚さが設定値通りの場合の部品厚さの測定原理を説明する模式図である。
例えば、図８に示すように、電子部品８１の厚さＴ２が予め記憶部７３に記憶されている厚さ（設定値Ｔ１）と同じ場合、０度ラインセンサ５の認識画面５１におけるノズル４６の吸引端の端面中心５１ａ（すなわち、ノズル４６の吸引端の端面の中心が光軸５ａ上にある時の端面中心の画像上における位置）と電子部品８１の中心位置ＣとのＸ軸方向のずれ量Ｘ１（すなわち、０度ラインセンサ５で認識する電子部品８１の中心位置Ｃがノズル４６の吸引端の端面中心からの吸着時のＸ軸方向のずれ量）と、θ度ラインセンサ６の認識画面６１におけるノズル４６の吸引端の端面中心に相当する端面中心相当点６１ａ（すなわち、θ度ラインセンサ６の光軸６ａが高さＺの認識面と交差する点（撮像中間地点Ｐ_0X）に鉛直線を立て、その鉛直線にノズル４６の吸引端の端面の中心が一致した時の、認識画面６１上の光軸６ａの位置）と電子部品８１の中心位置ＣとのＸ軸方向のずれ量Ｘ２（但し、θ度ラインセンサ６は鉛直面に対してθ度だけ傾いており、ここでの認識画像６１は、光軸６ａと直交する方向の撮像データを１／cosθ倍してＸ軸方向の画像データに変換したものを言う。また、Ｘ軸方向の画像データに変換した認識画像６１における端面中心相当点６１ａは、撮像開始時から、撮像中間地点Ｐ_0Xに鉛直線を立て、その鉛直線にノズル４６の吸引端の端面の中心が一致するまでの時間と、ノズル４６の移動速度と傾きθ度から求まり、この端面中心相当点６１ａは、光軸６ａ上にあるものの画像データ上の位置を示すものである。すなわち、ここで言うずれ量Ｘはθ度ラインセンサ６の光軸６ａが高さＺの認識面と交差する点（撮像中間地点Ｐ_0X）に鉛直線を立て、その鉛直線にノズル４６の吸引端の端面の中心が一致した瞬間における、電子部品８１の下面における中心位置Ｃから水平に光軸６ａまで取った距離となり、Ｘ軸方向の画像データに変換した認識画像６１において、求められる端面中心相当点６１ａから電子部品８１の下面における中心位置Ｃまでの距離となる。）とは、等しくなる。これは、電子部品８１の厚さＴ２が設定値Ｔ１と同じなので、設定値Ｔ１に基づいてノズル４６をＺ軸方向に移動させると、電子部品８１の下面と各ラインセンサのピントが合わされた認識面高さＺとが一致するためである。したがって、ずれ量Ｘ１とＸ２とが等しい場合、電子部品８１の厚さＴ２は、設定値Ｔ１となる。

一方、電子部品の厚さが設定値と異なる場合、得られた２つの認識画面の端面中心或いは端面中心相当点と電子部品の中心位置Ｃとのずれ量は、それぞれ大きさが異なって検出される。図９は、部品の厚さが設定値より薄い場合の部品厚さの測定原理を説明する模式図である。
例えば、図９（ａ）に示すように、電子部品８２の厚さＴ２が設定値Ｔ１よりも薄い場合、０度ラインセンサ５の認識画面５２の端面中心５２ａと電子部品８２の中心位置ＣとのＸ軸方向のずれ量Ｘ１と、θ度ラインセンサ６のＸ軸方向の画像データに換算した認識画面６２の端面中心相当点６２ａと電子部品の中心位置ＣとのＸ軸方向のずれ量Ｘ２とは、その大きさが異なる。これは、電子部品８２の厚さが設定値Ｔ１よりも薄いため、設定値に基づいてノズル４６をＺ軸方向に移動させると、電子部品８２の下面Ｚrealが認識面高さＺよりもＺ軸方向に正の側にあるからである。したがって、認識画面における端面中心５２ａあるいは端面中心相当点６２ａに対する電子部品８２の画像がθ度ラインセンサ６において０度ラインセンサ５よりも撮像方向の正の側に移動する。電子部品８２の実際の厚さＴ２が設定値Ｔ１よりも薄い場合、認識画面６２に表示される中心位置Ｃは、認識画面５２に表示される中心位置ＣよりもＸ軸方向の正の側に移動する。
このような場合、電子部品８２の厚さＴ２は、図９（ａ）において符号９０で示す直角三角形に基づいて算出することができる。図９（ｂ）は、その三角形の拡大図である。

電子部品８２の厚さＴ２は、図９（ａ）から分かるように、設定値Ｔ１と（Ｚreal−Ｚ）との差、すなわち下式（５）で表すことができる。
Ｔ２＝Ｔ１−（Ｚreal−Ｚ） ・・・（５）
ここで、（Ｚreal−Ｚ）は、図９（ｂ）に示す直角三角形に基づき下式（６）で表すことができる。ここで、角度θは、上述したようにθ度ラインセンサ６の光軸とＺ軸により構成される鋭角の角度を意味する。
Ｚreal−Ｚ＝（Ｘ１−Ｘ２）／tanθ ・・・（６）
したがって、電子部品８２の実際の厚さＴ２は、下式（７）で算出することができる。
Ｔ２＝Ｔ１−（Ｘ１−Ｘ２）／tanθ ・・・（７）

図９の場合と同様、図１０（ａ）に示すように電子部品８３の実際の厚さＴ２が設定値Ｔ１よりも厚い場合も、上式（５）〜（７）により電子部品８３の厚さを算出することができる。図１０は、部品の厚さが設定値より厚い場合の部品厚さの測定原理を説明する模式図である。
図１０（ａ）の場合も、０度ラインセンサ５の認識面画面５３の端面中心５３ａと電子部品８３の中心位置ＣとのＸ軸方向のずれ量Ｘ１と、θ度ラインセンサ６のＸ軸方向の画像データに変換した認識画面６３の端面中心相当点６３ａと電子部品の中心位置ＣとのＸ軸方向のずれ量Ｘ２とは、その大きさが異なる。これは、電子部品８３の厚さＴ２が設定値Ｔ１よりも厚いため、設定値Ｔ１に基づいてノズル４６をＺ軸方向に移動させると、電子部品８３の下面Ｚrealが認識面高さＺよりもＺ軸方向に負の側にあるからである。したがって、認識画面における端面中心５２ａあるいは端面中心相当点６２ａに対する電子部品８２の画像がθ度ラインセンサ６において０度ラインセンサ５よりも撮像方向の負の側に移動する。電子部品８３の厚さＴ２が設定値Ｔ１よりも厚い場合、認識画面６３に表示される中心位置Ｃは、認識画面５３に表示される中心位置ＣよりもＸ軸方向の負の側に移動する。
このような場合も、電子部品８３の実際の厚さＴ２は、図１０（ａ）において符号９１で示す直角三角形に基づき、上式（５）〜（７）で算出することができる。図１０（ｂ）は、その三角形の拡大図である。

なお、式（６）、（７）において、ずれ量Ｘ１，Ｘ２の値は、中心位置Ｃを原点とするＸ軸方向の値が適用される。
例えば、図９の場合、Ｘ１，Ｘ２ともに負の値をとるが、Ｘ２の方が絶対値が大きいので、Ｘ１−Ｘ２の差は正の値となる。したがって、電子部品８２の厚さＴ２は、式（７）により設定値Ｔ１よりも小さな値が算出される。これにより電子部品８２の厚さＴ２は、設定値Ｔ１よりも薄い値が算出される。
一方、図１０の場合、Ｘ１は負の値、Ｘ２は正の値をとる。したがって、Ｘ１−Ｘ２の差は負の値となるため、電子部品８３の厚さＴ２は、式（７）により設定値Ｔ１よりも大きな値が算出される。これにより、電子部品８３の厚さＴ２は、設定値Ｔ１よりも厚い値が算出される。
上述したように主演算部７６は、電子部品８３の厚さＴ２を算出することにより算出手段として機能する。

電子部品の厚さが算出されると、主演算部７６は、算出した電子部品の厚さＴ２が許容範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ５０７）。
算出した電子部品の厚さＴ２が（Ｔ１＋ΔＴ）よりも大きい場合、又は、（Ｔ１−ΔＴ）よりも小さい場合（ステップＳ５０７：ＹＥＳ）、主演算部７６は、その電子部品が不良品であると判定し、プリント基板Ｐへの搭載を中止する（ステップＳ５１０）。
不良品と判定された電子部品は、主演算部７６が軸制御部７１を介して各サーボモータを制御することにより、図示しない不良品回収箱等に投入されるようにしてもよい。これにより、部品の破壊等を未然に防ぐことができるため、コストダウンを実現することが可能となる。
また、不良品を判定すると、主演算部７６は、その旨を表示部７４に表示する等により、不良品が存在することをユーザに知らせるようにしてもよい。この場合、表面実装機の動作を停止するようにしてもよい。これにより、プリント基板Ｐに高価な電子部品を搭載する場合に、その電子部品を無駄にすることを防ぐことができる。

算出した電子部品の厚さＴ２が許容範囲内にある場合（ステップＳ５０７：ＮＯ）、主演算部７６は、軸制御部７１を介して各サーボモータの駆動を制御し、吸着位置のずれを補正するとともに、その電子部品のプリント基板Ｐへの装着を設定値Ｔ１ではなく算出した厚さＴ２に基づいて行う（ステップＳ５０８）。これにより、電子部品個々の厚みの違いを考慮した安定した電子部品のプリント基板Ｐへの搭載が可能となる。
このように算出した電子部品の厚さＴ２に基づいて電子部品の搭載を行うことにより、主演算部７６は駆動制御手段として機能する。

プリント基板Ｐに搭載する電子部品がまだある場合（ステップＳ５０９：ＮＯ）、ステップＳ５０３に戻り、電子部品の搭載を繰り返す。
プリント基板Ｐに全ての電子部品が搭載されると（ステップＳ５０９：ＹＥＳ）、主演算部７６は、電子部品の搭載を終了する。
なお、認識画像データ上において、端面中心５１ａ，５２ａ，５３ａ及び端面中心相当点６１ａ，６２ａ，６３ａを、画像中心とするよう、認識画像を平行移動させるには、撮像開始タイミングや撮像終了タイミングを調整することで可能であり、さらには、ハード的ではなくソフト上に容易に実施可能である。認識画像を平行移動させ、端面中心５１ａ，５２ａ，５３ａ及び端面中心相当点６１ａ，６２ａ，６３ａが、画像中心となるようにする場合には、ディスプレイに表示する時、Ｘ軸方向の吸着ずれＸ１や厚みについて、作業者に視覚的に把握させ易くすることができる。

上述した本実施の形態にかかる表面実装機のヘッド機構４及び制御装置７等により実現される移載装置は、図１１に示すようなＩＣハンドラーに適用することもできる。図１１は、ＩＣハンドラーの構成を示す平面図である。
ＩＣハンドラー１００は、平面視略矩形の基台１０１と、この基台１０１のＸ軸方向に平行な一方の側面の所定の位置に設けられたカセット設置機構１１０と、基台１０１上にＹ軸方向に延在するレール１２１によりＹ軸方向に移動可能に配設されたヘッド１２２を有する搬送機構１２０と、Ｘ軸方向に延在する一対のレール１３１，１３２によりＸ軸方向に移動可能に配設されたヘッドユニット１３３，１３４を有するヘッド機構１３０と、電子部品を回収する回収部１４０と、ヘッド機構が移載する電子部品を撮像する撮像ユニット１５１，１５２と、ＩＣハンドラー全体の動作を制御する図示しない制御装置とを少なくとも備えている。

カセット設置機構１１０は、電子部品がダイシングされたウェハＷａを上下段に収納したカセット１１１と、基台１０１のＸ軸方向に平行な一方の側面の所定の位置に設けられ、カセット１１１を装着するカセット設置部１１２とを有する。カセット１１１は、図示しない搬送機構により基台１０１のレール１２１近傍に形成された開口部１０２の下方位置に搬送される。

搬送機構１２０は、基台１０１上においてＹ軸方向に沿い、かつ、一端が開口部１０２近傍に配設されたレール１２１と、このレール１２１に沿ってＹ軸方向に駆動するとともに電子部品を吸着するヘッド１２２と、レール１２１の他端近傍でレール１３１，１３２の間に配設され電子部品を収納する部品待機部１２３とを少なくとも有する。
ヘッド１２２は、開口部１０２の下方位置に搬送されたカセット１１１から電子部品を取り上げ、部品待機部１２３に載置する。

ヘッド機構１３０は、上述した表面実装機におけるヘッド機構４に相当し、基台１０１上に所定距離離間してＹ軸方向に延在する一対のレール１３１，１３２と、レール１３１，１３２それぞれに沿って駆動する一対のヘッドユニット１３３，１３４とを少なくとも有する。レール１３１，１３２の間でかつレール１３１，１３２の一端近傍の基台１０１上には、検査ソケット１０３が配設されている。
ヘッドユニット１３３，１３４には、電子部品を吸着するノズルをそれぞれ備えた検査用ヘッド１３３ａ，１３４ａがＸ軸方向に一列に並べて設けられている。各ヘッド１３３ａ，１３４ａは、Ｚ軸サーボモータ及びＲ軸サーボモータにより、それぞれヘッドユニット１３３，１３４に対してＺ軸方向（Ｘ軸とＹ軸に対して垂直な方向）の移動及びノズルの中心軸（Ｒ軸）回りの回転が可能とされる。

このようなヘッド機構１３０は、部品待機部１２３に収容された電子部品を取り上げ、基台１０１上の検査ソケット１０３まで搬送し、検査ソケット１０３上に載置する。また、ヘッド機構１３０は、検査ソケット１０３で良品と判断された電子部品を取り上げ、回収部１４０まで搬送し、回収部１４０に載置する。さらに、ヘッド機構１３０は、検査ソケット１０３で不良品と判定された電子部品を検査ソケット１０３から取り上げ、レール１３１，１３２の間で部品待機部１２３と検査ソケット１０３との間に設けられた不良品用トレイ１０４に搬送し、この不良品用トレイ１０４に載置する。これらの動作を行うことにより、ヘッド機構１３０は、移載装置としての機能を実現する。

回収部１４０は、レール１３１，１３２の他端近傍に設けられた収容部１４１と、Ｙ軸方向に延在し一部が収容部１４１上に配設されたテープフィーダー用のベーステープ１４２とを有する。ヘッドユニット１３３，１３４により搬送された電子部品は、ベーステープ１４２内に収容され、このベーステープ１４２に図示しないカバーテープが張り付けられる。

撮像ユニット１５１，１５２は、上述した表面実装機における０度ラインセンサ５及びθ度ラインセンサ６と同等の構成を有し、上記基台１０１上の部品待機部１２３と検査ソケット１０３との間に設けられ、撮像ユニット１５１，１５２上をヘッドユニット１３３，１３４が移動することによりそのヘッドユニット１３３，１３４に吸着された電子部品を撮像する。

制御装置は、上述した表面実装機における制御装置７と同等の構成を有し、撮像ユニット１５１，１５２により取り込まれた画像に画像処理を行い、上述した表面実装機の場合と同様の方法によりヘッドユニット１３３，１３４に吸着された電子部品の厚さを算出し、この算出した厚さに基づいてヘッドユニット１３３，１３４による電子部品の各搬送動作、特にＺ軸方向の駆動を制御する。

このようなＩＣハンドラー１００においても、撮像ユニット１５１，１５２により取り込まれた画像から電子部品の厚さを測定し、この厚さに基づいてヘッドユニット１３３，１３４の駆動、特にＺ軸方向の駆動を制御することにより、電子部品個々の厚みの違いを考慮した安定した電子部品の検査ソケット１０３、回収部１４０及び不良品用トレイ１０４への移載が可能となる。
また、上述したＩＣハンドラー１００においても、測定された電子部品の厚さが所定の範囲内にない場合、その部品の検査ソケット１０３への移載を中止し、代わりに不良品用トレイ１０４に移載するようにしてもよい。これにより、厚さが異常な部品を検査せずに済むので、電子部品の検査の効率が向上する。

本実施の形態にかかる表面実装機の平面図である。 本実施の形態にかかる表面実装機の側面図である 本実施の形態にかかる表面実装機の電気的な構成を示すブロック図である。 ０度ラインセンサ５及びθ度ラインセンサ６の側面図である。 本実施の形態にかかる表面実装機の動作を示すフローチャートである。 各ラインセンサと認識面高さＺとの関係を説明する模式図である。 各ラインセンサの撮像区間を説明する模式図である。 部品の厚さが設定値が通りの場合の部品厚さの測定原理を説明する模式図である。 （ａ）部品の厚さが設定値より薄い場合の部品厚さの測定原理を説明する模式図、（ｂ）符号９０で示す三角形の拡大図である。 （ａ）部品の厚さが設定値より厚い場合の部品厚さの測定原理を説明する模式図、（ｂ）符号９１で示す三角形の拡大図である。 ＩＣハンドラーの構成を示す平面図である。

符号の説明

１…基台、２…コンベア、３…部品供給部、４…ヘッド機構、５…０度ラインセンサ、５ａ…光軸、６…θ度ラインセンサ、６ａ…光軸、６ｂ…補助線、６ｃ…ミラー、７…制御装置、４１…レール、４１ａ，４２ａ…ボールねじ、４１ｂ…Ｙ軸サーボモータ、４１ｃ，４２ｃ，４７ａ，４８ａ…位置検出部、４２…支持部材、４２ｂ…Ｘ軸サーボモータ、４３…ガイド、４４…ヘッドユニット、４５…ヘッド、４６…ノズル、４７…Ｚ軸サーボモータ、４８…Ｒ軸サーボモータ、７…制御装置、５０，５１，５２，５３，６０，６１，６２，６３…認識画面、５０ａ…認識画面５０の画面中心，６０ａ…認識画面６０の画面中心、５１ａ…ノズル４６の吸引端の端面中心，５２ａ…認識画面５２の端面中心，５３ａ…認識面画面５３の端面中心，、６１ａ…認識画面６１の端面中心相当点，６２ａ…認識画面６２の端面中心相当点、６３ａ…認識画面６３の端面中心相当点、７１…軸制御部、７２…画像処理部、７３…記憶部、７４…表示部、７５…入力部、７６…主演算部、８１，８２，８３…電子部品、１００…ＩＣハンドラー、１０１…基台、１０２…開口部、１０３…検査ソケット、１０４…不良品用トレイ、１１０…カセット設置機構、１１１…カセット、１１２…カセット設置部、１２０…搬送機構、１２１…レール、１２２…ヘッド、１２３…部品待機部、１３０…ヘッド機構、１３１，１３２…レール、１３３，１３４…ヘッドユニット、１３３ａ，１３４ａ…検査用ヘッド、１４０…回収部、１５１，１５２…撮像ユニット、Ｃ…部品中心、Ｐ…基板、Ｔ１…部品厚さ設定値、Ｘ１，Ｘ２…ずれ量、Ｚ…認識面高さ。

Claims (6)

1. 部品吸着用のノズルを有するヘッドと、
   このヘッドを移動させる移動手段と、
   前記ノズルの吸着面と対向配設され、前記部品の前記ノズルに吸着された面と対向する面を撮像する撮像手段と、
   この撮像手段により取り込まれた前記部品の平面画像に基づいて前記ヘッドの移動を制御する制御手段とを備え、
   一の位置にある部品を他の位置に移載する移載装置において、
   前記撮像手段は、それぞれ前記ノズルの吸引端の端面中心が認識画面の中心に一致するよう設定され、互いに所定の角度をなす光軸を有する第１及び第２の撮像素子とから構成され、
   前記制御手段は、
   前記第１及び第２の撮像素子により取り込まれた部品の画像と前記第１及び第２の撮像素子の光軸がなす角度とから前記部品の厚さを算出する算出手段と、
   この算出手段により算出された部品の厚さに基づいて前記部品の移載時の前記ヘッドの高さ方向の移動を制御する移動制御手段と有し、
   前記第１の撮像素子の光軸は、鉛直方向に沿っている
   ことを特徴とする移載装置。
2. 前記制御手段は、前記算出手段により算出された部品の厚さが所定の範囲内にない場合、前記部品の前記他の位置への移載を行わない
   ことを特徴とする請求項１記載の移載装置。
3. 前記算出手段は、前記第１及び第２の撮像素子の各画像における光軸位置と前記各画像に含まれる前記部品の任意の特徴点とのずれを測定し、これらのずれに基づいて前記部品の厚さを算出する
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の移載装置。
4. 基板を保持する保持手段と、
   一の位置にある部品を他の位置に移載する移載装置と
   を備えた表面実装機であって、
   前記移載装置は、請求項１乃至３の何れか１項に記載された移載装置であり、
   前記他の位置は、前記保持手段により保持された基板上である
   ことを特徴とする表面実装機。
5. 部品の検査を行う検査ソケットと、
   一の位置にある部品を他の位置に移載する移載装置と
   を備えたＩＣハンドラーであって、
   前記移載装置は、請求項１乃至３の何れか１項に記載された移載装置であり、
   前記他の位置は、前記検査ソケットである
   ことを特徴とするＩＣハンドラー。
6. 部品吸着用のノズルを有するヘッドにより一の位置から他の位置に移載される部品の厚さを測定する部品厚さ測定方法であって、
   それぞれ前記ノズルの吸引端の端面中心が認識画面の中心に一致するよう設定され、光軸が鉛直方向に沿った第１の撮像素子と光軸が鉛直方向に対して所定の角度を有する第２の撮像素子により部品の平面画像が取り込まれると、前記第１及び第２の撮像素子の各画像における光軸位置と前記各画像に含まれる前記部品の任意の特徴点とのずれを測定し、これらのずれと前記第１及び第２の撮像素子の光軸がなす前記所定の角度とに基づいて前記部品の厚さを算出する
   ことを特徴とする部品厚さ測定方法。

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