JP4657834B2 - 部品実装方法および表面実装機 - Google Patents

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本発明は、部品実装用のヘッドを搭載した移動可能なヘッドユニットにより部品供給部から電子部品を取出して被実装用の基板上に実装するように構成された表面実装機の部品実装方法および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、この部品を所定の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搭載(実装)するようにした表面実装機は一般に知られている。
また、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、この関係に基づきヘッドを駆動制御することによって部品の実装精度を高めることも行われている(例えば特許文献1)。
特公平7−38519号公報
特許文献1のような装置では、通常、プリント基板毎にその実装作業前にマークを撮像し、これにより求まるヘッドとプリント基板との相対的な位置関係に基づいてそのプリント基板に対する全ての部品の実装作業が進められる。
ところが、プリント基板に多数の部品を実装するような場合には、ヘッドによる実装時の荷重が繰り返しプリント基板に作用することによって一枚のプリント基板の実装作業中にプリント基板に微妙なズレが生じ、最初に求めたヘッドとプリント基板との相対的な位置関係に変動(誤差)が生じることが考えられる。近年の部品の極小化に鑑みると、このような誤差が実装精度上無視できないケースが出てくる可能性は高く、この点に速やかに対処する必要がある。
また、特許文献1の装置は、装置本体に対するヘッドの相対的な位置関係についての配慮は何ら成されておらず、この点についても対処する必要がある。すなわち、ヘッドユニットの駆動機構の熱膨張等によっても装置本体とヘッドとの相対的な位置関係に変動(誤差)が生じ得るため、この点に対処する必要がある。特に、近年では、実装作業の高速化に伴い1枚のプリント基板に対する実装作業中に駆動機構の特定の部分に大きな温度変化が生じことが考えられるため、部品の極小化を考慮すると、このような温度変化に伴う熱膨張等が実装精度上、無視できないケースが多くなる。
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、表面実装機において、基板の実装精度をより良く保ち得るようにすることを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明に係る部品実装方法は、基板に対して相対的に移動可能なヘッドにより部品を保持して当該部品を基板上に実装するとともに、この実装作業に先立ち、基板上のマークを画像認識してその結果に基づき被実装位置に関する補正データを求め、この補正データに基づき前記実装作業を行う部品実装方法において、前記マークと同一のマークの画像認識の処理を、1枚の基板の実装作業中に所定のタイミングで複数回実施し、これら画像認識処理後の当該基板の前記実装作業を、それぞれ直前に行われた前記マークの画像認識結果に基づいて求めた前記補正データに従って実行するようにしたものである(請求項1)。
この方法によると、一枚のプリント基板に対する実装作業中に当該基板に位置ズレ等が生じた場合でも、その後、再度マークの画像認識が行われ、その結果に基づき補正データが求められて実装作業が進められることにより、実装精度に深刻な影響が出る前に上記のような位置ズレが事実上速やかに解消される。
この方法においては、前記ヘッドと一体的に移動可能な撮像手段により前記マークを撮像することにより当該マークを画像認識するとともに、このマークを第1マークとしたときに、この第1マークとは別に、前記ヘッドか前記基板を支持する基板支持部材かのいずれか一方に設けた複数の第2マークを所定のタイミングで、前記ヘッドか前記基板支持部材かのいずれか他方に設けた前記撮像手段により撮像して当該第2マークを画像認識し、前記第1マークの認識結果と第2マークの認識結果とに基づいて前記補正データを求めるようにするのが好ましい(請求項2)。
この方法では、ヘッドと一体的に移動可能な撮像手段により基板の第1マークを撮像して補正データを求めるが、さらに特定位置に固定的に設けた第2マークを撮像手段により撮像し、その画像認識結果を加味して上記の補正データを求めるため、補正データの信頼性が向上する。すなわち、固定的に設けた複数の第2マークを画像認識することにより、例えばヘッドの駆動機構の熱膨張等に起因するヘッドの単位移動量当たりの誤差を求めることが可能となるので、このような移動誤差を加味して補正データを求めることで補正データの信頼性が向上する。
なお、この場合には、前記第1マークの画像認識頻度よりも第2マークの画像認識頻度が高くなるように各マークの認識タイミングを設定するのが好ましい(請求項3)。
例えば、高速で実装作業を行う場合には、駆動機構の熱膨張等に起因するヘッドの移動誤差の変動が大きくなるケースが考えられ、上記のような頻度設定によると、ヘッドのそのような移動誤差の変動に速やかに対応した信頼性の高い補正データを求めることが可能となる。
一方、本発明の表面実装装置は、部品実装用のヘッドを有する移動可能なヘッドユニットの前記ヘッドにより部品を保持して当該部品を基台上に位置決めされる基板に実装するとともに、この実装作業に先立ち、基板上のマークを前記ヘッドユニットに搭載される撮像手段により撮像して被実装位置に関する補正データを求め、この補正データに基づき前記ヘッドユニットを駆動制御するように構成された表面実装機において、前記撮像手段により撮像されたマークの画像に基づいて当該マークとその基準位置との誤差に関するデータを求める第1誤差データ演算手段と、その誤差データを更新的に記憶する第1誤差データ記憶手段と、この記憶手段に記憶される誤差データに基づき前記補正データを演算し、この補正データを求めた1枚の基板に対して当該補正データに従って実装作業を行うべく前記ヘッドユニットを駆動制御する制御手段とを有し、この制御手段は、さらに前記撮像手段によ前記マークと同一のマーク撮像し、前記第1誤差データ演算手段により前記誤差データを求めてこれを前記第1誤差データ記憶手段に更新的に記憶する所定の撮像作業を前記1枚の基板の前記実装作業中に所定のタイミングで複数回実施すべく前記ヘッドユニットおよび撮像手段を駆動制御するように構成されているものである(請求項4)。
この表面実装機によると、一枚の基板の実装作業中に、制御手段の制御によりヘッドユニットに搭載される撮像手段によって基板のマークが複数回撮像され、その都度、第1誤差データ演算手段においてマークとその基準位置との誤差に関するデータが求められて第1誤差データ記憶手段に更新的に記憶される。そして、部品の実装時には、そのときに第1誤差データ記憶手段に記憶されているデータに基づいて制御手段により上記補正データが求められ、その補正データに従って実装作業が実行されることとなる。そのため、この表面実装機によると、請求項1に係る部品実装方法を好適に使用することが可能となる。
この装置においては、基板上のマークを第1マークとしたときに、これとは別の複数の第2マークを前記基板支持部材か前記ヘッドかのいずれか一方に有し、さらに、前記基板支持部材か前記ヘッドかのいずれか他方に設けた撮像手段により前記第2マークが撮像されたときにその画像に基づいて前記ヘッドユニットの移動量の誤差に関するデータを求める第2誤差データ演算手段と、その誤差データを更新的に記憶する第2誤差データ記憶手段とを備え、前記制御手段は、所定のタイミングで第2マークを撮像すべく前記ヘッドユニットおよび撮像手段を駆動制御し、さらに部品実装時には、前記記憶手段に記憶されている各誤差データに基づき前記補正データを演算し、この補正データに従って実装作業を行うべく前記ヘッドユニットを駆動制御するようにしてもよい(請求項5)。
この表面実装機によると、制御手段の制御によりヘッドユニットに搭載される撮像手段によって基台上の第2マークが撮像され、その画像に基づき、第2誤差データ演算手段においてとヘッドユニットの移動量の誤差に関するデータ(例えば単位移動量当たりの誤差)が求められて第2誤差データ記憶手段に更新的に記憶される。そして、部品の実装時には、そのときに第1および第2記憶手段に記憶されている誤差データに基づいて制御手段により上記補正データが求められ、その補正データに従って実装作業が実行されることとなる。そのため、この表面実装機によると、請求項2に係る部品実装方法を好適に使用することが可能となる。
なお、上記の各表面実装機においては、前記ヘッドユニットを駆動する駆動機構の特定部分の温度を検出する温度センサと、この温度センサによる検出温度が予め設定された値だけ変化する毎に変化後の温度を更新的に記憶する温度記憶手段と有し、前記制御手段が、前記温度センサによる検出温度が温度記憶手段に記憶されている温度に対して前記設定温度だけ変化したとき前記第1マーク、又は第2マークの少なくとも一方を撮像すべく前記ヘッドユニットおよび撮像手段を駆動制御するものであってもよい(請求項6)。
この表面実装機によると、温度記憶手段に記憶されている温度に対して駆動機構の温度が設定温度だけ変化すると、そのタイミングでマークの認識が行われる。
本発明の請求項1〜3に係る部品実装方法によると、例えば一枚のプリント基板の実装作業中に当該プリント基板に微妙な位置ズレが生じた場合でも、実装精度に深刻な影響が出る前にプリント基板の位置ズレを事実上速やかに解消することができ、従って、基板の実装精度をより良く保つことができるようになる。特に、請求項2に係る方法によると、熱膨張によるヘッドユニットの移動誤差を加味した上で補正データを求めるため、補正データの信頼性がより一層向上する。
また、本発明の請求項4〜6に係る表面実装機によると、上記のような部品実装方法に基づき部品の実装作業が進められるため、基板の実装精度をより良く保つことができる。
本発明の好ましい実施形態の一例について図面を参照して説明する。
図1及び図2は本発明に係る表面実装機(本発明に係る部品実装方法が使用される表面実装機)を概略的に示している。同図に示すように表面実装機(以下、実装機と略す)の基台1上には、プリント基板搬送用のコンベア2が配置され、基板3(以下、単に基板3という)がこのコンベア2上を搬送されて所定の実装作業位置(図示の位置)で停止されてクランプされるようになっている。なお、図1中において符号3a,3bは、基板3に記されるフィデューシャルマーク(本発明に係る第1マークに相当)であり、基板3が実装作業位置に搬入されると、後述する基板認識カメラ17による撮像に基づきこれらフィデューシャルマーク3a,3bが画像認識され、装置本体に対する基板3の相対的な位置関係が調べられるようになっている。
上記コンベア2の両側には、部品供給部4が配設されている。これら部品供給部4には、多数列のテープフィーダー4aが設けられている。各テープフィーダー4aは、それぞれ、IC、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ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ており、後述するヘッドユニット6により部品が取出されるに伴い間欠的に部品を繰り出すように構成されている。
上記基台1の上方には、部品装着用のヘッドユニット6が装備されている。このヘッドユニット6は、部品供給部4と基板3が位置する実装作業位置とにわたって移動可能とされ、X軸方向(コンベア2と平行な方向)及びY軸方向(コンベア2と直交する方向)に移動することができるようになっている。
すなわち、上記基台1上には、Y軸方向の固定レール7と、Y軸サーボモータ9により回転駆動されるボールねじ軸8とが配設され、上記固定レール7上にヘッドユニット支持部材11が配置され、この支持部材11に設けられたナット部分12が上記ボールねじ軸8に螺合している。また、上記支持部材11には、X軸方向のガイド部材13と、X軸サーボモータ15により駆動されるボールねじ軸14とが配設され、上記ガイド部材13にヘッドユニット6が移動可能に保持され、このヘッドユニット6に設けられたナット部分(図示せず)がボールねじ軸14に螺合している。そして、Y軸サーボモータ9の作動により上記支持部材11がY軸方向に移動するとともに、X軸サーボモータ15の作動によりヘッドユニット6が支持部材11に対してX軸方向に移動するようになっている。なお、ヘッドユニット6に設けられるナット部材には温度センサ18(図3に示す)が付設されており、実装作業中は、この温度センサ18による検出信号が後記制御装置30に出力されるようになっている。
前記ヘッドユニット6には部品装着用の複数の実装用ヘッド16が搭載されており、当実施形態では6本の実装用ヘッド16がX軸方向に等間隔で一列に並べて搭載されている。
実装用ヘッド16は、それぞれヘッドユニット6のフレームに対してZ軸方向(垂直方向)の移動及び自軸回りの回転(R軸方向の移動)が可能とされ、サーボモータを駆動源とする昇降駆動手段および回転駆動手段により駆動されるようになっている。また、各実装用ヘッド16には、その先端(下端)に吸着ノズル16aが装着されており、図外の負圧供給手段から吸着ノズル先端に負圧が供給されることにより、この負圧による吸引力で部品を吸着保持するようになっている。各実装用ヘッド16が実装毎にZ軸方向に昇降し、さらにR軸方向に回転するので、駆動源となる各サーボモータが昇温する。この駆動に伴う熱の一部はヘッドユニット6のナット部材に伝わり、さらに嵌合するボールねじ軸14に伝わる。
前記ヘッドユニット6には、さらに前記基板3(フィデューシャルマーク3a,3b)を認識するための基板認識カメラ17が搭載されている。基板認識カメラ17は照明を一体に備え、撮像方向を下向きした状態でヘッドユニット6に組付けられている。
一方、前記基台1上には、ヘッドユニット6による部品の吸着状態を画像認識するための部品認識カメラ20が設けられており、この実施形態では、実装作業位置と各部品供給部4との間にそれぞれ部品認識カメラ20が設けられている。これらの部品認識カメラ20も基板認識カメラ17と同様に照明を一体に備えており、撮像方向を上向きにした状態で基台1上に固定されている。
また、各撮像ユニット20の側方にはそれぞれ、基準マーク21a,21b(本発明に係る第2マークに相当)が設けられている。これらの基準マーク21a,21bは、例えば基台1上に立設された支柱端面に形成されており、基台1に対して固定的に設けられている。そして、実装作業中、所定のタイミングで前記基板認識カメラ17により撮像されるようになっている。基板3がクランプされるコンベア2や、コンベア2が取り付けられる基台1は、基板3を支持する基板支持部材となるので、基準マーク21a,21bは基板支持部材に設けられていることになる。
図3は、上記実装機の制御系をブロック図で示している。なお、このブロック図は、実装機の制御系のうち主に実装位置の補正に関与する部分を示している。
上記実装機は、論理演算を実行する周知のCPU、そのCPUを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するROMおよび装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するRAM等から構成される制御装置30を有している。この制御装置30は、その機能構成として主制御部32、軸制御部34、カメラ制御部36および画像処理部38等を含んでいる。
主制御部32は、実装機の動作を統括的に制御するもので、図外の記憶部に予め記憶されているプログラムに従ってヘッドユニット6等を作動すべく軸制御部34を介してサーボモータ9,15等を駆動制御するとともにカメラ制御部36を介して基板認識カメラ17および部品認識カメラ20を駆動制御する。
また、主制御部32は、各種情報記憶手段33a、補正データ作成手段33b、誤差演算手段33c、データ記憶手段33d、温度記憶手段33eおよびタイマ33f等を含んでおり、これらの機能をさらに負担する。
各種情報記憶手段33aは、基板3および被実装部品に関する各種情報等を記憶するものである。
補正データ作成手段33bは、データ記憶手段33dに記憶されている後記誤差データに基づき、各種情報記憶手段33aに予め記憶されている基板3の実装位置(座業)データを補正するものであり、前記主制御部32は、ここで作成される補正データに従って実装作業を進めるべく前記ヘッドユニット6等を駆動制御する。
誤差演算手段33cは、基板認識カメラ17により基板3の前記フィデューシャルマーク3a,3bが撮像されたときにその画像データに基づいて当該マーク3a,3bの基準位置に対する誤差(ずれ)を求めるものである。また、基板認識カメラ17により前記基準マーク21a,21bが撮像されたときにその画像データに基づいてヘッドユニット6の単位移動量当たりの誤差δ2(本発明に係るヘッドユニットの移動量の誤差に関するデータに相当)を求めるものである。すなわち、当実施形態では、この誤差演算手段33cにより本発明に係る第1,第2誤差データ演算手段が構成されている。
データ記憶手段33dは、誤差演算手段33cで求められた上記誤差δ1,δ2を更新的に記憶するものである。すなわち、当実施形態では、このデータ記憶手段33dにより本発明に係る第1,第2偏差データ記憶手段が構成されている。
温度記憶手段33eは、前記温度センサ18による検出温度を更新的に記憶するものである。
タイマ33fは、基板認識カメラ17によってフィデューシャルマーク3a,3bを撮像する時間ピッチを経時するものである。このタイマ33fは、基板3に搭載される部品の種類および数等の各種情報記憶手段33aに規則された基板データに基づき、一枚の基板3の実装作業中に少なくとも複数回フィデューシャルマーク3a,3bの撮像が行われるようにそのタイマ値が可変設定されるようになっている。
次に、上記制御装置30による部品の実装動作制御について説明する。
まず、実装動作が開始されて上記実装作業位置に基板3が搬入されて位置決めされると、温度センサ18のときの検出温度を温度記憶手段33eに記憶するとともにタイマ33fを初期化する(ステップS1,S2)。
次いで、基板3のフィデューシャルマーク3a,3bが未検出か否か、すなわちフィデューシャルマーク3a,3bの撮像、認識が既に行われたか否かを判断し、ここでNOと判断した場合には、さらにタイマ33fが所定の設定時間を計時したか否かを判断し、ここでNOと判断した場合にはステップS5に移行する(ステップS3,S4)。
ステップS3,S4でYESと判断した場合には、実装作業位置に位置決めされている基板3の上方にヘッドユニット6を移動させて基板認識カメラ17によりフィデューシャルマーク3a,3bを順次撮像し、それらの画像データに基づいて前記誤差演算手段33cにより前記マーク3a,3bの基準位置に対する誤差δ1、つまり実装作業位置に対する基板3の位置ずれを求めるとともに、当該誤差δ1をデータ記憶手段33dに更新的に記憶する(ステップS12〜S14)。そして、タイマ33fを初期化した後、ステップS5に移行する(ステップS15)。
ステップS5では、温度センサ18による検出温度と温度記憶手段33eとの差が予め設定された温度か、つまり現時点で温度記憶手段33eに記憶されている温度に対して予め設定された温度分だけ変動(変化)したか否かを判断する。ここでYESと判断した場合には、ヘッドユニット6を移動させて基台1上の基準マーク21a,21bを順次撮像し、それらの画像データに基づいて前記誤差演算手段33cによりヘッドユニット6の単位移動量当たりの誤差δ2を求めるとともに、当該誤差δ2をデータ記憶手段33dに更新的に記憶する(ステップS16〜S18)。そして、その時の温度センサ18の検出温度、すなわち設定温度分だけ変動したその時点の温度を更新的に温度記憶手段33eに記憶してステップS8に移行する(ステップS19)。
これに対してステップS5でNOと判断した場合には、基準マーク21a,21bが未検出か否か、すなわち基準マーク21a,21bの撮像、認識が既に行われたか否かを判断し、YESと判断した場合には、上記誤差δ2として値「0」をデータ記憶手段33dに記憶する。なお、NOと判断した場合にはステップS8に移行する。
そしてステップS14で、データ記憶手段33dに記憶されている誤差データ(誤差δ1,δ2)に基づき、補正データ作成手段33bにおいて実装位置(座業)データを補正する。正確には当該実装位置データのうち、最初にヘッドユニット6により吸着して基板3上に実装する一乃至複数の部品の実装位置データを補正し、当該補正データに従って実装動作を実行する(ステップS8,S9)。
実装動作は次のようにして行われる。まず、ヘッドユニット6が部品供給部4の上方に移動した後、部品の取出し対象となるテープフィーダー4aに対して実装用ヘッド16が昇降し、これにより吸着ノズル16aにより部品を吸着してテープフィーダー4aから取出す。この際、可能な場合には複数の実装用ヘッド16が同時に昇降し、複数のテープフィーダー4aから同時に複数の部品を取出す。
部品の吸着が完了すると、最寄りの部品認識カメラ20の上方にヘッドユニット6が移動し、各実装用ヘッド16に吸着された部品が撮像され、その画像に基づき各部品の吸着状態が画像認識される。そして、部品認識カメラ20による部品の撮像後、ヘッドユニット6が基板3上に移動するとともに、この間に、部品認識カメラ20により撮像された部品画像に基づき、誤差演算手段33cにおいて各実装用ヘッド16による部品の吸着状態(吸着誤差)を調べるとともに、吸着誤差δ3がある場合には、前記ステップS8で求めた補正データをこの吸着誤差δ3に基づき再度補正する。
そして、最終的に求めた補正データに従ってヘッドユニット6を駆動制御することにより各実装用ヘッド16に吸着された部品を順次基板3上に実装する。具体的には、基板3の上方にヘッドユニット6が移動した後、実装用ヘッド16が昇降するとともにその最下位置で吸着ノズル16aへの負圧供給が遮断され、これにより部品が基板3上に実装される。
こうしてヘッドユニット6による最初の実装動作が終了すると、未実装部品が存在するか否かを判断し(ステップS10)、ここでYESと判断した場合には、残りの部品を基板3に実装すべくステップS3に移行し、上記の処理を繰り返す。
これに対してステップS10でNOと判断した場合には、実装作業位置における基板3の位置決めを解除し、基板3を次工程へと搬出し(ステップS11)、これにより本フローチャートを終了する。
以上のような実装機(部品の実装方法)によると、基板認識カメラ17による基板3のフィデューシャルマーク3a,3bの撮像結果に基づき実装作業位置における基板3の位置ずれ(当該マーク3a,3bの基準位置に対する位置ずれ)が求められ、この位置ずれ(誤差δ1)に基づいて部品の実装位置(座業)データが補正されるが(補正データが作成されるが)、このマーク認識処理がタイマ33fの計時に基づき定期的に行われることにより、一枚の基板3に対する実装作業中にデータ記憶手段33dに記憶される誤差δ1が複数回更新されることとなる(図4のステップS4、ステップS12〜ステップS15)。
そのため、最終的に求められる補正データ(図4のステップS8で求められる実装位置(座標)の補正データ)の信頼性が向上することとなり、従来のこの種の装置(又は実装方法)に比べて基板3に対する部品の実装精度をより良く保つことができるようになるという効果がある。すなわち、例えば基板3に対して実装動作が繰り返し行われると、実装用ヘッド16の昇降荷重が基板3に繰り返し作用する結果、一枚の基板3の実装作業中に当該基板3に微妙なズレが生じ、その結果上記誤差δ1に変動が生じる場合がある。そのため、実装作業前に求めた誤差に基づいて実装位置(座標)を補正しながら全ての部品を当該基板に実装する従来のこの種の装置(又は実装方法)では、実装作業中の基板のズレに起因して実装精度が低下することが考えられる。これに対して上記実施形態の表面実装機によると、一枚の基板3に対する実装作業中にデータ記憶手段33dに記憶される誤差δ1を定期的に複数回更新するため、仮に上記のような位置ズレが基板3に生じた場合でもその影響が実装精度に反映される前に速やかに当該位置ズレを事実上解消することが可能となる。従って、実装部品数が極めて多い大型の基板3を対象とする場合であっても初期の実装精度をより良く保つことができるようになる。
しかも、この実装機(部品の実装方法)では、基台1上に設けられた基準マーク21a,21bを基板認識カメラ17により定期的に撮像し、その結果に基づきヘッドユニット6の単位移動量当たりの誤差δ2を求め、この誤差δ2を加味して上位補正データを求めるようになっているので、補正データが、ボールねじ軸8の熱膨張や、取り分けボールねじ軸14の熱膨張に伴うヘッドユニット6の移動誤差を加味したより信頼性の高いものとなる。特に、温度センサ18の検出温度に基づき当該温度が所定温度だけ変動したときに誤差δ2を求めることにより(図4のステップS5、ステップS16〜ステップS19)、その時の温度に応じて誤差δ2を更新するようにしているので誤差δ2の信頼性が高い。
従って、上記の実装機(部品の実装方法)によると、このような熱膨張による影響(誤差δ2)を更に加味した信頼性の高い補正データに従って実装作業が進められる結果、初期の実装精度をより確実に、かつ長期的に保つことができるようになる。
ところで、以上説明した実装機(部品の実装方法)は、本発明に係る表面実装機(本発明に係る部品実装方法)の一実施形態であって、その具体的な構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、実施形態では、フィデューシャルマーク3a,3bの認識処理、つまり上記誤差δ1の更新作業をタイマ33fの計時に基づき定期的に実施しているが、勿論、これ以外のタイミングで実施するようにしてもよい。例えば、実装用ヘッド16による部品の実装動作回数(実装部品数)、あるいはヘッドユニット6の移動積算距離について予め基準値を設定しておき、その基準値に達したときにフィデューシャルマーク3a,3bの認識処理を実行して誤差δ1を更新するようにしてもよい。
同様に、実施形態では、基準マーク21a,21bの認識処理、つまり上記誤差δ2の更新作業を、温度センサ18による検出温度が設定温度だけ変動したときに実施しているが、これについてもその他のタイミングで実施するようにしてもよい。例えば装動作回数(実装部品数)やヘッドユニット6の移動積算距離について予め基準値を設定しておき、その基準値に達したときに基準マーク21a,21bの認識処理を実行して誤差δ2を更新するようにしてもよい。
また、実施形態では、実装作業位置における基板3の位置ずれ(誤差δ1)とヘッドユニット6の単位移動量当たりの移動誤差δ2との双方に基づき部品の実装位置(座標)を補正する(補正データを作成する)ようにしているが(図4のステップS8の処理)、例えばボールねじ軸8,14の熱膨張に起因したヘッドユニット6の移動誤差が実装作業にさほど影響しない場合、例えば被実装部品として実装精度がさほど求められない部品のみを対象とするような場合には、上記誤差δ1のみに基づいて補正データを作成するようにしてもよい。この場合には、図4においてステップS5〜S7およびステップS16〜ステップS19を省略したフローチャートに従ってヘッドユニット6等を駆動制御するようにすればよい。なお、このように誤差δ1のみに基づいて補正データを作成する場合でも、ステップS4に代えて、あるいはステップS4に加えてステップS5の判断、すなわち温度センサ18による検出温度が温度記憶手段33eに記憶されている温度に対して予め設定された温度分だけ変動(変化)したか否かを判断し、変動した場合にステップS12〜ステップS15の処理を実施するようにしてもよい。要するに、タイマ33fにより所定の時間が計時されたとき、および検出温度が一定温度だけ変動したときにそのタイミングでフィデューシャルマーク3a,3bの認識処理を実行して誤差δ1を更新するようにしてもよい。すなわち、フィデューシャルマーク3a,3bの基準位置からのずれ量(誤差δ1)は、ボールねじ軸8等の軸膨張によるヘッドユニット6の移動誤差を含んだ量である。そのため、実施形態の如く独立してその誤差δ2を求め、これを加味した上で補正データを作成する方が信頼性を高かめる上では好ましいが、上述のように一定の温度変化毎にこまめに誤差δ1を更新するようにすれば、誤差δ2を求めない場合でもある程度信頼性の高い補正データを作成することが可能となる。この場合、図4のステップS4に加えてステップS5の判断を適用する場合には、1枚の基板3の実装作業中に誤差δ1の更新が複数回行われ得るように判断基準となる温度を設定するようにすればよい。
なお、図2に2点鎖線で示すように、複数の実装用ヘッド16の両端のそれぞれ外側において、基準マーク21a,21bの替わりに第2マークとなり得るヘッド用マーク51a,51bをヘッドユニット6に固定するようにしても良い。このヘッド用マーク51a,51bを、基板支持部材を構成する基台1に設けられている2つの部品認識カメラ20のいずれか一方で撮像することにより、ヘッドユニット6の基台1に対する位置が検定できる。さらに、このように位置検定されたヘッドユニット6に搭載される基板認識カメラ17で基板3のフィデューシャルマーク3a,3bを撮像することで、基板3の位置が基台1に対して位置検定できる。またボールねじ軸14の軸膨張によるヘッドユニット6のX方向の移動誤差を誤差δ2xとして求めることができる。
さらに、両方の部品認識カメラ20でヘッド用マーク51a,51bのいずれか一方を撮像する場合は、ボールねじ軸8の軸膨張によるヘッドユニット6のY方向の移動誤差を誤差δ2yとして求めることができる。第1マーク撮像により求められる誤差δ1と、熱膨張に起因する誤差δ2x, δ2yを第1マーク撮像により求められる誤差δ1に加味して部品の実装位置データを補正し、これに吸着誤差δ3を加味することで、より正確な実装が可能となる。
なおさらに、基台1上に基板3を保持しつつ移動可能な基板テーブルを配置するようにしても良い。この基板テーブルは基板3を支持する基板支持部材となる。この基板テーブル上2箇所に第2マークを設け、基板テーブルを基台1上所定位置に停止させた状態で、基板3上のフィデューシャルマーク3a,3b及び第2マークをヘッドユニット6に搭載される基板認識カメラ17で撮像するようにしても良い。この場合にも上記するように実装前に求めた誤差δ1、あるいはさらに誤差δ2に基づいて実装位置を補正しながら部品実装を行うようにする。これにより実装精度を向上することができる。
本発明に係る表面実装機(本発明の部品実装方法が使用される表面実装機)を示す平面図である。 表面実装機を示す正面図である。 表面実装機の制御系を示すブロック図である。 制御装置による実装動作制御を示すフローチャートである。
符号の説明
1 基台
3 プリント基板
3a,3b フィデューシャルマーク
6 ヘッドユニット
17 基板認識カメラ
18 温度センサ
21a,21b 基準マーク
30 制御装置
32 主制御部
33a 演算手段
33b データ記憶手段
33c タイマ
33d 温度記憶手段
36 カメラ制御部
38 画像処理部
34 軸制御部

Claims (6)

  1. 基板に対して相対的に移動可能なヘッドにより部品を保持して当該部品を基板上に実装するとともに、この実装作業に先立ち、基板上のマークを画像認識してその結果に基づき被実装位置に関する補正データを求め、この補正データに基づき前記実装作業を行う部品実装方法において、
    前記マークと同一のマークの画像認識の処理を、1枚の基板の実装作業中に所定のタイミングで複数回実施し、これら画像認識処理後の当該基板の前記実装作業を、それぞれ直前に行われた前記マークの画像認識結果に基づいて求めた前記補正データに従って実行す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において、
    前記ヘッドと一体的に移動可能な撮像手段により前記マークを撮像することにより当該マークを画像認識するとともに、このマークを第1マークとしたときに、この第1マークとは別に、前記ヘッドか前記基板を支持する基板支持部材かのいずれか一方に設けた複数の第2マークを所定のタイミングで、前記ヘッドか前記基板支持部材かのいずれか他方に設けた前記撮像手段により撮像して当該第2マークを画像認識し、前記第1マークの認識結果と第2マークの認識結果とに基づいて前記補正データを求めることを特徴とする部品実装方法。
  3. 請求項2に記載の部品実装方法において、
    前記第1マークの画像認識頻度よりも第2マークの画像認識頻度が高くなるように各マークの認識タイミングを設定することを特徴とする部品実装方法。
  4. 部品実装用のヘッドを有する移動可能なヘッドユニットの前記ヘッドにより部品を保持して当該部品を基台上に位置決めされる基板に実装するとともに、この実装作業に先立ち、基板上のマークを前記ヘッドユニットに搭載される撮像手段により撮像して被実装位置に関する補正データを求め、この補正データに基づき前記ヘッドユニットを駆動制御するように構成された表面実装機において、
    前記撮像手段により撮像された前記マークの画像に基づいて当該マークとその基準位置との誤差に関するデータを求める第1誤差データ演算手段と、
    その誤差データを更新的に記憶する第1誤差データ記憶手段と、
    この記憶手段に記憶される誤差データに基づき前記補正データを演算し、この補正データを求めた1枚の基板に対して当該補正データに従って実装作業を行うべく前記ヘッドユニットを駆動制御する制御手段とを有し、
    この制御手段は、さらに前記撮像手段によ前記マークと同一のマーク撮像し、前記第1誤差データ演算手段により前記誤差データを求めてこれを前記第1誤差データ記憶手段に更新的に記憶する所定の撮像作業を前記1枚の基板の前記実装作業中に所定のタイミングで複数回実施すべく前記ヘッドユニットおよび撮像手段を駆動制御することを特徴とする表面実装機。
  5. 請求項4に記載の表面実装機において、
    基板上のマークを第1マークとしたときに、これとは別の複数の第2マークを前記基板支持部材か前記ヘッドかのいずれか一方に有し、さらに、前記基板支持部材か前記ヘッドかのいずれか他方に設けた撮像手段により前記第2マークが撮像されたときにその画像に基づいて前記ヘッドユニットの移動量の誤差に関するデータを求める第2誤差データ演算手段と、
    その誤差データを更新的に記憶する第2誤差データ記憶手段とを備え、
    前記制御手段は、所定のタイミングで第2マークを撮像すべく前記ヘッドユニットおよび撮像手段を駆動制御し、さらに部品実装時には、前記記憶手段に記憶されている各誤差データに基づき前記補正データを演算し、この補正データに従って実装作業を行うべく前記ヘッドユニットを駆動制御することを特徴とする表面実装機。
  6. 請求項4又は5に記載の表面実装機において、
    前記ヘッドユニットを駆動する駆動機構の特定部分の温度を検出する温度センサと、この温度センサによる検出温度が予め設定された値だけ変化する毎に変化後の温度を更新的に記憶する温度記憶手段と有し、
    前記制御手段は、前記温度センサによる検出温度が温度記憶手段に記憶されている温度に対して前記設定温度だけ変化したとき前記第1マーク、又は第2マークの少なくとも一方を撮像すべく前記ヘッドユニットおよび撮像手段を駆動制御することを特徴とする表面実装機。

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