JP5688564B2 - 電子部品実装用装置および電子部品実装用の作業実行方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板を対象として電子部品実装用の作業を実行する電子部品実装用装置および電子部品実装用の作業実行方法に関するものである。

基板に電子部品を実装して実装基板を生産する電子部品実装ラインは、基板に電子部品接合用のペーストや接着剤などの粘性体を塗布する塗布装置や、塗布後の基板に電子部品を搭載する部品実装装置など、異なる作業機能を備えた複数の電子部品実装用装置を連結して構成されている。このような電子部品実装用装置は、上流側から下流側に基板を搬送しながら、各装置に備えられた部品実装ヘッドや塗布ヘッドなどの作業ヘッドによって、基板に対して部品搭載作業や粘性体の塗布作業など、各装置毎に所定の電子部品実装用の作業を行うようになっている。

近年電子機器の小型化・高機能化の進展に伴い、電子機器に組み込まれる実装基板には高密度・高精度の実装形態が求められて小型化・薄化が進行しており、基板の反り変形が生じやすくなってきている。例えば、剛性の乏しい薄型の樹脂製の基板などでは基板面において局部的に変形状態が異なる複雑な反り変形を示す場合がある。このため、基板面に電子部品接合用の樹脂を塗布する塗布装置においては、基板の反り変形に起因して塗布ノズルと基板面との塗布高さが作業部位毎に異なることから、正常な塗布量、塗布形状を確保することができず、次工程での実装不良の原因となる。また電子部品を搭載する部品実装装置では、半田バンプが形成された電子部品をそのまま複雑な反り変形を生じた基板に搭載すると、半田バンプが基板の電極に正常に半田接合されず、導通不良や接合強度不足などの接合不良が生じやすい。

このような基板の反り変形に起因する不具合を極力防止する対策として、基板面に設定された複数の測定箇所の高さ測定結果から予め基板面の形状を数式近似した曲面モデルを準備しておき、作業実行に際してはこの曲面モデルを用いて作業位置における作業高さを求めて補正する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献に示す先行技術例では、基板面に通常の測定箇所以外に補助測定箇所を設定することにより、測定箇所が切欠き部に位置しているような場合など、基板面の不連続による局所的な変位量の増減が曲面モデルの想定に影響を与えることを防止するようにしている。

国際公開第２００７／０６３７６３号

しかしながら上述の特許文献に示す例を含め、基板面の反り変形を数式によって示される曲面モデルで近似する従来技術には、曲面モデルに用いる近似式の精度に起因して、実際の作業状態における基板の反り変形を必要とされる精度で近似できない場合が生じるという課題があった。すなわち実際の作業状態では、基板は相対向する２辺の側端部をクランプ機構によってクランプされ、これらの両側端部では基板は上下位置が規制されて、フリーな状態における反り変形とは異なった形状となっている。

このような両端が位置規制されて固定状態にある場合には、基板の反り変形は両端が位置規制されることによる変曲点を有する形態となり、従来技術において用いられていた２次曲面による近似では、曲面形状の近似精度を必要なレベルまで向上させることが困難であった。また近似精度を向上させるために、より高次の曲面モデルを採用しようとすれば、必要とされる高さ測定点の数が増加して高さ測定に要する時間が遅延し、生産性が低下することとなる。このように、従来の電子部品実装用装置および電子部品実装用装置における作業実行方法には、基板の反り変形を曲面モデルによって近似して作業高さを補正する方式において、作業高さの近似精度と生産性の向上とを両立させることが困難であるという課題があった。

そこで本発明は、基板の反り変形を曲面モデルによって近似して作業高さを補正する方式において、作業高さの近似精度と生産性の向上とを両立させることができる電子部品実装用装置および電子部品実装用装置における作業実行方法を提供することを目的とする。

本発明の電子部品実装用装置は、相対向する２辺の側端部をクランプ機構により上下方向に位置規制された矩形状の基板を対象として、電子部品実装用の所定の作業を実行する電子部品実装用装置であって、前記基板において前記作業が実行される作業位置に対して作業ヘッドを昇降させることにより前記作業を実行する作業動作機構と、前記クランプ機構による位置規制範囲内に設定された位置規制面の高さ位置を示す規制面高さデータを記憶する記憶部と、前記位置規制された基板の上面に設定された所定の測定点の高さ位置を測定して高さ測定データを求める高さ測定手段と、前記規制面高さデータおよび前記高さ測定データに基づいて、前記位置規制された状態における前記基板の反り形状を数式によって近似的に表す曲面モデルを求める反り形状算出部と、前記曲面モデルによって導出された前記作業位置の高さ位置に基づいて前記作業動作機構を制御することにより、前記作業ヘッドに前記作業を実行させる作業制御部とを備えた。

本発明の電子部品実装用装置における作業実行方法は、相対向する２辺の側端部をクランプ機構により上下方向に位置規制された矩形上の基板を対象として、電子部品実装用の所定の作業を実行する電子部品実装用装置における作業実行方法であって、前記電子部品実装用装置は、前記基板において前記作業が実行される作業位置に対して作業ヘッドを昇降させることにより前記作業を実行する作業動作機構を備え、前記クランプ機構による位置規制範囲内に設定された位置規制面の高さ位置を示す規制面高さデータを記憶する記憶工程と、前記位置規制された基板の上面に設定された所定の測定点の高さ位置を測定して高さ測定データを求める高さ測定工程と、前記規制面高さデータおよび前記高さ測定データに基づいて、前記位置規制された状態における前記基板の反り形状を数式によって近似的に表す曲面モデルを求める反り形状算出工程と、前記曲面モデルによって導出された前記作業位置の高さ位置に基づいて前記作業動作機構を制御することにより、前記作業ヘッドに前記作業を実行させる作業制御工程とを含む。

本発明によれば、２辺の側端部をクランプ機構により上下方向に位置規制された矩形状の基板を対象として、基板の反り変形を曲面モデルによって近似して作業高さを補正する方式において、基板の上面に設定された所定の測定点の高さを測定して求めた高さ測定データに加えて、クランプ機構による位置規制範囲内に設定された位置規制面の高さを予め求めて記憶した規制面高さデータとに基づいて曲面モデルを演算することにより、高次の曲面モデルを用いて近似精度を向上させることができるとともに、必要な測定点の数を減少させて高さ測定の所要時間を短縮することができ、作業高さの近似精度と生産性の向上とを両立させることができる。

本発明の一実施の形態の部品実装装置の構成を示す平面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置における基板搬送機構およびクランプ機構の構成説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置におけるクランプ機構の機能説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置における実装ヘッドおよび高さ測定手段の構成説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置における実装ヘッドによる部品実装動作の説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置において基板の反り変形近似に用いられる曲面モデルの説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置において基板に設定された高さ測定の測定点配置の説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の電子部品実装用装置における作業実行方法を示す処理フロー図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１〜図４を参照して、部品実装装置１の全体構成を説明する。部品実装装置１は基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装ラインに用いられる電子部品実装用装置であり、相対向する２辺の側端部をクランプ機構により上下方向に位置規制された矩形状の基板３を対象として、電子部品実装用の所定の作業である部品実装作業を実行する機能を有している。

図１において、基台１ａの中央部には、Ｘ方向（基板搬送方向）に基板搬送機構２が配設されている。基板搬送機構２は上流側から搬入された矩形状の基板３を搬送し、以下に説明する部品実装機構による実装作業位置に位置決めする機能を備えるものであり、並行に配設された２条の搬送レール２ａを有している。基板搬送機構２の中央部には、搬入された基板３を下受けするための基板下受け機構２ｃおよび基板下受け機構２ｃによって持ち上げられた基板３の相対向する２辺の側端部を上方から押さえてクランプする押さえ部材２ｂを備えている。

基板搬送機構２の両側には、実装対象の電子部品を供給する部品供給部４が配置されている。部品供給部４には複数のテープフィーダ５が並列に配置されており、テープフィーダ５はキャリアテープに保持された部品を以下に説明する部品実装機構による取出位置までピッチ送りする機能を有している。基台１ａ上面のＸ方向の１端部上にはＹ軸移動テーブル６が配設されており、Ｙ軸移動テーブル６には２台のＸ軸移動テーブル７がＹ方向にスライド自在に結合されている。Ｘ軸移動テーブル７には、それぞれレーザ変位計１０と一体的に移動する実装ヘッド８がＸ方向にスライド自在に装着されている。

実装ヘッド８は複数の単位保持ヘッド９より成る多連型ヘッドであり、単位保持ヘッド９の下端部に装着された吸着ノズル９ａ（図４参照）によってテープフィーダ５から実装対象の電子部品１４を真空吸着によって保持する。Ｙ軸移動テーブル６およびＸ軸移動テーブル７は実装ヘッド８を移動させるヘッド移動機構を構成する。ヘッド移動機構を駆動することにより、実装ヘッド８は部品供給部４と基板搬送機構２に位置決めされた基板３との間で移動し、基板３において実装ヘッド８が昇降することにより，保持した電子部品１４を基板３に実装する。

実装ヘッド８および実装ヘッド８を移動させるヘッド移動機構は、部品供給部４から部品を取り出して基板３に実装する部品実装機構を構成する。そしてこの部品実装機構および基板搬送機構２は、電子部品実装用装置において、基板３において作業が実行される作業位置に対して作業ヘッドである実装ヘッド８を昇降させることにより部品実装用の所定の作業を実行する作業動作機構となっている。

Ｘ軸移動テーブル７の下面には、それぞれ実装ヘッド８と一体的に移動する基板認識カメラ１１が装着されている。ヘッド移動機構を駆動して基板認識カメラ１１を基板搬送機構２に保持された基板３の上方へ移動させることにより、基板認識カメラ１１は基板３に形成された認識マークを撮像する。部品供給部４と基板搬送機構２との間の実装ヘッド８の移動経路には、部品認識カメラ１２，ノズル収納部１３が配設されている。部品供給部４から部品を取り出した実装ヘッド８が部品認識カメラ１２の上方を所定方向に通過する走査動作を行うことにより、部品認識カメラ１２は実装ヘッド８に保持された状態の部品を撮像する。ノズル収納部１３には単位保持ヘッド９に装着される吸着ノズル９ａが部品種に対応して複数収納保持されている。実装ヘッド８がノズル収納部１３にアクセスしてノズル交換動作を行うことにより、単位保持ヘッド９に装着される吸着ノズル９ａを部品種に応じて交換することができる。

図２，図３を参照して、基板搬送機構２の構成および機能について説明する。図２に示すように、基板搬送機構２は並行に配設された２条の搬送レール２ａより構成され、搬送レール２ａの内側にはコンベア機構２０が搬送方向に沿って設けられている。基板３の両側端部をコンベア機構２０の上面に当接させた状態でコンベア機構２０を駆動することにより、基板３は基板搬送方向に搬送される。基板搬送機構２の中央部には、部品実装機構による作業位置に対応して基板下受け機構２ｃが配設されている。

基板下受け機構２ｃは、水平な板状のベース部２１を昇降機構２３によって昇降（矢印ａ）させる構成となっており、ベース部２１の上面には、基板３を下面側から支持する下受けブロックや下受けピンなどの下受け部材（図示省略）が載置される。ベース部２１の両側端部には、クランプ部材２２が立設されており、昇降機構２３を駆動することにより、クランプ部材２２が昇降して、押さえ部材２ｂの下面の位置規制面２ｄに対して進退する。これにより、基板３の相対向する２辺の側端部を挟み込んでクランプ固定し、上下方向に位置規制することができる。したがって、昇降機構２３，ベース部２１、クランプ部材２２および押さえ部材２ｂは、基板３の相対向する２辺の側端部を上下方向に位置規制するクランプ機構を構成する。

図３（ａ）は、上流側から基板搬送機構２に受け渡された基板３が、コンベア機構２０によって相対向する２辺の側端部を支持されて、基板下受け機構２ｃまで搬送された状態を示している。この状態では、基板３は当該工程までの熱履歴や加工外力などによる反り変形状態を維持しており、ここに示す例では、上に凸の単純な上反り変形となっている。図３（ｂ）は、基板３の両側端部をクランプするために基板下受け機構２ｃを作動させた状態を示している。すなわち、昇降機構２３を駆動してベース部２１を上昇させる（矢印ｂ）ことにより、クランプ部材２２もともに上昇し（矢印ｃ）、これにより基板３の両側端部はクランプ部材２２の上端面と位置規制面２ｄとの間に挟み込まれてクランプ固定される。

そしてこのクランプ固定により、基板３の反り変形状態が変化する。すなわち基板３の両側端部は平面形状の位置規制面２ｄにクランプ部材２２によって押し付けられることから、この範囲では基板３は面変位のない平面状態となる。そしてこの平面範囲が基板３の本来の上反り変形範囲に遷移する部分には，上に凹の上曲率面Ｒ１と上に凸の下曲率面Ｒ２との境界を示す変曲線ＰＩが現れる。この変曲線ＰＩは基板３の両側端部に現れ、図３（ｂ）に示すクランプ固定状態における基板３の反り変形は、これらの２つの変曲線ＰＩに挟まれる中間範囲が上に凸となった上反り形状を呈するものとなる。

次に図４，図５を参照して、実装ヘッド８の構成および機能を説明する。図４に示すように、実装ヘッド８は複数（ここでは４個）の単位保持ヘッド９を備えており、それぞれの単位保持ヘッド９の下端部には吸着ノズル９ａが着脱自在に装着されている。実装ヘッド８が備えた真空吸引系を作動させて吸着ノズル９ａから真空吸引することにより、吸着ノズル９ａは電子部品１４を吸着保持する。吸着ノズル９ａによって電子部品１４を保持した実装ヘッド８が基板３上に移動して吸着ノズル９ａを昇降させる部品実装動作を行うことにより、基板３の部品実装点には電子部品１４が実装される。

この部品実装動作において、基板３は反り変形を生じた状態であることから、図５に示すように、上面３ａにおける部品実装点の高さ位置Ｈ１は、基板３が完全な平面状態にあると想定した場合の正規高さ位置Ｈ０とは、反り変形に起因する高さ誤差ΔＨだけ異なったものとなっている。この高さ誤差ΔＨを無視して、正規高さ位置Ｈ０を実装基準高さとして単位保持ヘッド９に部品実装動作を行わせると、電子部品１４を保持した吸着ノズル９ａを上面３ａに対して下降させる際に高さ誤差ΔＨだけ基板３を押し込んで過大な押圧荷重を負荷させて電子部品１４にダメージを与えることとなる、

また反対に高さ位置Ｈ１の方が正規高さ位置Ｈ０よりも低くて高さ誤差ΔＨが負の値の場合には、部品実装動作において電子部品１４が上面３ａに着地する前に吸着ノズル９ａの下降が停止し、この状態で吸着ノズル９ａによる吸着保持が解除されることから、電子部品１４の落下による実装位置の位置ずれが生じやすい。このような基板３の反り変形に起因する部品実装作業の不具合を防止するため、本実施の形態においては部品実装作業に先立って基板３の反り変形の状態を測定し、部品実装高さ，すなわち部品実装点の高さ位置を補正するようにしている。

この反り変形状態の測定は、実装ヘッド８と一体的に移動自在に設けられたレーザ変位計１０を用いて行われる。すなわち図４に示すように、実装ヘッド８にはレーザ変位計１０が測定方向を下面側に向けて設けられており、実装ヘッド８を移動させることにより、レーザ変位計１０を基板搬送機構２に位置決めされた基板３の任意の測定点Ｐｍの上方に位置させることができる。レーザ変位計１０によって取得した測定信号を高さ測定部３４（図８参照）が受信することにより、測定点Ｐｍについての測定高さ位置Ｈｍが求められる。そして予め設定された複数の測定点Ｐｍを対象として求めた複数の測定高さ位置Ｈｍのデータに基づいて、反り変形状態にある基板３の上面３ａの曲面形状を数式で近似する曲面モデルが生成され、実際の部品実装作業においては、対象となる部品実装点毎に曲面モデルを用いて部品実装高さを算出するようにしている。

このような目的で用いられる曲面モデルについて、図６を参照して説明する。図６は、基板３の上面の３次元形状を近似する曲面モデル３＊を示している。曲面モデル３＊は、下記および図６に示す４次式（１）で表される４次曲面モデルであり、基板３の表面における任意の作業位置３＊ａの高さ位置を示すＺ座標を、当該作業位置３＊ａの水平方向の位置を示すＸ座標およびＹ座標の４次式によって求める。すなわち、４次式（１）における１５個の係数ａ〜ｏを定めることにより、４次曲面モデルが確定する。
ｚ＝ａｘ^４＋ｂｘ^３ｙ＋ｃｘ^２ｙ^２＋ｄｘｙ^３＋ｅｙ^４＋ｆｘ^３＋ｇｘ^２ｙ＋ｈｘｙ^２＋ｉｙ^３＋ｊｘ^２＋ｋｘｙ＋ｌｙ^２＋ｍｘ＋ｎｙ＋ｏ・・・・（１）

前述のように、両側端部をクランプ固定されて位置規制された状態における基板３の反り形状は、２つの変曲線ＰＩに挟まれる中間範囲が上に凸となった上反り形状を呈するものであることから、曲面モデルとしては上述のような４次式で表される４次曲面モデルを採用することが適切である。そして部品実装高さを求める際には、各部品実装点の位置座標（ｘ、ｙ）に対応したｚ座標値を４次式（１）によって求め、当該部品実装点の部品実装高さとする。これにより、従来技術において用いられていた２次曲面モデルによる近似方法では無視されていた変曲点近傍での形状変化をも考慮して、より高い近似精度の部品実装高さを算出することができる。

次に図７を参照して、４次式（１）における１５個の係数ａ〜ｏを定めるために用いられる高さデータについて説明する。図７（ａ）に示すように、基板搬送機構２によって搬送されて、基板下受け機構２ｃに位置決め保持された基板３は、基板３が２つの押さえ部材２ｂの位置規制面２ｄ（図３参照）にクランプ部材２２によって押し付けられて位置規制された範囲を示す位置規制範囲３ｆ、および位置規制範囲３ｆに挟まれて位置し反り変形を生じている反り変形範囲３ｃに分けて考えることができる。

本実施の形態においては、両側の位置規制範囲３ｆ内にそれぞれ５つの固定高さデータ点Ｐｆ（ｉ）（ｉ＝１〜５、ｉ＝６〜１０）が設定されており、反り変形範囲３ｃ内には３行５列の格子状に配列された測定点Ｐｍ（ｉ，ｊ）（ｉ＝１〜５，ｊ＝１〜３）が設定されている。これらのうち、固定高さデータ点Ｐｆ（ｉ）については、固定された押さえ部材２ｂの位置規制面２ｄに設定されていることから、基板３自体の固有の反り変形に無関係に常に一定と見なされる固定高さデータである。従ってこの高さ位置を当初に固定データとして与えられれば以後は測定する必要がない。すなわち、図６に示す曲面モデルを確定するためには、個別の基板３において反り変形範囲３ｃに属する測定点Ｐｍ（ｉ，ｊ）のみを対象としてレーザ変位計１０による高さ測定を行えばよい。

これにより、図７（ｂ）に示すように、位置規制範囲３ｆ内の固定高さデータ点Ｐｆ（ｉ）の高さ位置を示す固定高さ位置Ｈｆ（ｉ）（ｉ＝１〜５、ｉ＝６〜１０）、反り変形範囲３ｃ内の測定点Ｐｍ（ｉ，ｊ）の高さ位置を示す測定高さ位置Ｈｍ（ｉ，ｊ）（ｉ＝１〜５，ｊ＝１〜３）が求められる。固定高さ位置Ｈｆ（ｉ）は、クランプ機構による位置規制面２ｄの高さ位置を示す高さデータであり、測定高さ位置Ｈｍ（ｉ，ｊ）は、位置規制された基板３の上面３ａに設定された所定の測定点Ｐｍの高さ位置を測定して求められた高さデータである。

ここでは、計２５点の高さデータが求められているが、このうちの１０個の固定高さ位置Ｈｆ（ｉ）については、レーザ変位計１０による実際の高さ測定を行うことなくデータ取得がなされていることから、高さ測定に要する時間を大幅に短縮することが可能となっている。なお、４次式（１）が有する１５個の未知の係数を確定するために２５点の高さデータの全てが必要とされるわけではないため、これらの高さデータを適宜取捨して用いる。

さらに、基板３において側端部に該当する位置規制範囲３ｆには切欠き部や開口部など不連続部分が存在し、実際にレーザ変位計１０によって高さ測定を行うと、上面３ａの高さ位置を正しく示す高さデータを取得できない場合が生じる。このような場合にあっても、本実施の形態のように、予め固定データとして与えられる固定高さ位置Ｈｆ（ｉ）を用いることにより、常に上面３ａの曲面形状を求めるための適正な高さデータを取得することが可能となり、不連続部分を誤って高さ測定の対象とすることによる近似誤差を排除することができる。

次に図８を参照して、制御系の構成を説明する。作業制御部３０は、記憶部３１に記憶された各種のプログラムやデータに基づいて機構駆動部３２を制御することにより、所定の作業動作を実行させる。すなわち機構駆動部３２が作業制御部３０に制御されて作業動作機構３３，すなわち前述の部品実装機構および基板搬送機構２を駆動することにより、所定の作業である部品実装作業が実行される。

記憶部３１には、作業動作プログラム３１ａ、規制面高さデータ３１ｂ、高さ測定データ３１ｃ、曲面モデルデータ３１ｄが記憶されている。作業動作プログラム３１ａは、部品実装作業を実行するための動作プログラムである。規制面高さデータ３１ｂは図７に示す固定高さ位置Ｈｆ（ｉ）であり、当初に位置規制面２ｄを対象として高さ測定を行った結果が固定高さデータとして記憶される。すなわち記憶部３１は、クランプ機構による位置規制面２ｄの高さ位置を示す規制面高さデータ３１ｂを記憶する。高さ測定データ３１ｃは図７に示す測定高さ位置Ｈｍ（ｉ，ｊ）であり、各基板３毎に個別に測定したデータが記憶される。曲面モデルデータ３１ｄは、規制面高さデータ３１ｂおよび高さ測定データ３１ｃに基づいて演算により求められた基板３の反り形状を近似的に表す曲面モデルのデータである。

高さ測定部３４は、各基板３を対象としてレーザ変位計１０によって行われた高さ測定結果に基づき、各測定点Ｐｍの高さ位置を示す高さ測定データ３１ｃを求める処理を行う。したがって高さ測定部３４およびレーザ変位計１０は、位置規制された基板３の上面に設定された所定の測定点Ｐｍの高さ位置を測定して高さ測定データを求める高さ測定手段を構成する。求められた高さ測定結果は、高さ測定データ３１ｃとして記憶部３１に記憶される。

反り変形算出部３５は、規制面高さデータ３１ｂおよび高さ測定データ３１ｃに基づいて、両側端部をクランプ固定されて位置規制された状態における基板３の反り形状を数式（ここでは４次曲面式）によって近似的に表す曲面モデルを求める演算処理を行う。求められた曲面モデルは、曲面モデルデータ３１ｄとして記憶部３１に記憶される。そして作業ヘッド（ここでは実装ヘッド８）に所定の作業（ここでは部品実装作業）を実行させる際には、作業制御部３０は、曲面モデルデータ３１ｄを用いて導出された作業位置の高さ位置に基づいて作業動作機構３３を制御する。

次に部品実装装置１において位置規制された基板３を対象として、電子部品実装用の所定の作業を実行する電子部品実装用装置における作業実行方法について、図９のフローに則して説明する。まず、クランプ機構による位置規制面の高さ位置を示す規制面高さデータ３１ｂを記憶部３１に記憶する（ＳＴ１）（記憶工程）。すなわち、押さえ部材２ｂの位置規制面２ｄにおいて、固定高さデータ点Ｐｆ（ｉ）の高さ位置を測定し、固定高さ位置Ｈｆ（ｉ）を求めて規制面高さデータ３１ｂとする。

この後、作業が開始されたならば、基板下受け機構２ｃに搬送された基板３の上方に実装ヘッド８を移動させ、クランプ機構によって位置規制された基板３の上面に設定された所定の測定点Ｐｍの高さ位置をレーザ変位計１０によって順次測定して、高さ測定データ３１ｃを求める（ＳＴ２）（高さ測定工程）。このとき、固定高さデータ点Ｐｆ（ｉ）の高さ位置に相当する固定高さ位置Ｈｆ（ｉ）は既に規制面高さデータ３１ｂとして既知であることから測定する必要がなく、高さ測定を効率よく実行することが可能となっている。

次いで記憶部３１に記憶された規制面高さデータ３１ｂおよび高さ測定データ３１ｃに基づいて反り変形算出部３５が演算処理を行うことにより、クランプ機構によって位置規制された状態における基板３の反り形状を数式によって近似的に表す曲面モデルを求める（ＳＴ３）（反り形状算出工程）。これにより、図６に示す４次曲面モデルが求められ、記憶部３１に曲面モデルデータ３１ｄとして記憶される。

次いで４次曲面モデルによって作業位置の高さ位置を導出する（ＳＴ４）。すなわち、図６に示す曲面モデル３＊の任意の作業位置３＊ａにおけるｘ座標、ｙ座標を４次曲面モデルに代入することにより当該作業位置３＊ａにおけるｚ座標が当該作業位置の高さ位置として導出される。このとき、高さ位置の導出のための曲面モデルとして４次曲面モデルを用いていることから、両側端部をクランプ機構によって位置規制された状態の基板３における変曲点近傍についても良好な曲面近似精度が確保される。

そして導出された高さ位置に基づいて作業動作機構を制御することにより、作業ヘッドに作業を実行させる（ＳＴ５）（作業制御工程）。すなわち吸着ノズル９ａによって電子部品１４を保持した実装ヘッド８を基板３の上方に移動させ、導出された高さ位置に基づいて吸着ノズル９ａを上面３ａに対して下降させて、電子部品１４を部品実装点に実装する部品実装作業を実行させる。この部品実装においては電子部品１４を実装するための高さ位置が高精度で近似補正されていることから、実装動作における高さ位置の不良に起因する不具合を防止することが可能となっている、

上記説明したように、本実施の形態に示す電子部品実装用装置および電子部品実装用装置における作業実行方法は ２辺の側端部をクランプ機構により上下方向に位置規制された矩形状の基板３を対象として、基板３の反り変形を曲面モデルによって近似して作業高さを補正する方式において、基板３の上面３ａに設定された所定の測定点Ｐｍの高さを測定して求めた高さ測定データ３１ｃに加えて、クランプ機構による位置規制面２ｄの高さを予め求めて記憶した規制面高さデータ３１ｂとに基づいて曲面モデルを演算するようにしたものである。これにより、高次の曲面モデルを用いて近似精度を向上させることができるとともに、必要な高さ測定点の数を減少させて高さ測定の所要時間を短縮することができ、作業高さの近似精度と生産性の向上とを両立させることができる。

なお上記実施の形態においては、電子部品実装用装置として基板３に電子部品１４を実装ヘッド８によって実装する部品実装装置１の例を示したが、本発明は部品実装装置１のみに限定されるものではなく、基板に対して塗布ヘッドを昇降させることにより樹脂塗布作業を行う樹脂塗布装置など、作業ヘッドを昇降させて所定の作業を実行する構成のものであれば本発明の適用対象となる。

本発明の電子部品実装用装置および電子部品実装用装置における作業実行方法は、作業高さの近似精度と生産性の向上とを両立させることができるという効果を有し、基板上で作業ヘッドを昇降させて作業を実行する電子部品実装分野において有用である。

１ 部品実装装置
２ 基板搬送機構
２ｂ 押さえ部材
２ｃ 基板下受け機構
２ｄ 位置規制面
３ 基板
３ａ 上面
３＊ 曲面モデル
３＊ａ 作業位置
８ 実装ヘッド
９ 単位保持ヘッド
９ａ 吸着ノズル
１０ レーザ変位計
１４ 電子部品
２２ クランプ部材
２３ 昇降機構
Ｈｆ 固定高さ位置
Ｈｍ 測定高さ位置
Ｐｆ 固定高さデータ点
Ｐｍ 測定点
ＰＩ 変曲線

Claims (4)

1. 相対向する２辺の側端部をクランプ機構により上下方向に位置規制された矩形状の基板を対象として、電子部品実装用の所定の作業を実行する電子部品実装用装置であって、
   前記基板において前記作業が実行される作業位置に対して作業ヘッドを昇降させることにより前記作業を実行する作業動作機構と、
   前記クランプ機構による位置規制範囲内に設定された位置規制面の高さ位置を示す規制面高さデータを記憶する記憶部と、
   前記位置規制された基板の上面に設定された所定の測定点の高さ位置を測定して高さ測定データを求める高さ測定手段と、
   前記規制面高さデータおよび前記高さ測定データに基づいて、前記位置規制された状態における前記基板の反り形状を数式によって近似的に表す曲面モデルを求める反り形状算出部と、
   前記曲面モデルによって導出された前記作業位置の高さ位置に基づいて前記作業動作機構を制御することにより、前記作業ヘッドに前記作業を実行させる作業制御部とを備えたことを特徴とする電子部品実装用装置。
2. 前記曲面モデルは、前記基板表面における任意点の高さ位置を示すＺ座標を、当該任意点の水平方向の位置を示すＸ座標およびＹ座標の４次式によって求める４次曲面モデルであることを特徴とする請求項１記載の電子部品実装用装置。
3. 相対向する２辺の側端部をクランプ機構により上下方向に位置規制された矩形上の基板を対象として、電子部品実装用の所定の作業を実行する電子部品実装用装置における作業実行方法であって、
   前記電子部品実装用装置は、前記基板において前記作業が実行される作業位置に対して作業ヘッドを昇降させることにより前記作業を実行する作業動作機構を備え、
   前記クランプ機構による位置規制範囲内に設定された位置規制面の高さ位置を示す規制面高さデータを記憶する記憶工程と、
   前記位置規制された基板の上面に設定された所定の測定点の高さ位置を測定して高さ測定データを求める高さ測定工程と、
   前記規制面高さデータおよび前記高さ測定データに基づいて、前記位置規制された状態における前記基板の反り形状を数式によって近似的に表す曲面モデルを求める反り形状算出工程と、
   前記曲面モデルによって導出された前記作業位置の高さ位置に基づいて前記作業動作機構を制御することにより、前記作業ヘッドに前記作業を実行させる作業制御工程とを含むことを特徴とする電子部品実装用装置における作業実行方法。
4. 前記曲面モデルは、前記基板表面における任意点の高さ位置を示すＺ座標を、当該任意点の水平方向の位置を示すＸ座標およびＹ座標の４次式によって求める４次曲面モデルであることを特徴とする請求項３記載の電子部品実装用装置における作業実行方法。

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