JP6174677B2 - 部品実装装置および部品実装装置における校正方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板に部品を実装する部品実装装置および部品実装装置における校正方法、特に１つの認識用カメラによって部品認識と基板認識を共用できるようにした部品実装装置および校正方法に関するものである。

部品実装装置においては、基台に対しＸ軸およびＹ軸方向に移動可能な移動台に、実装ヘッドおよび基板認識用カメラが取付けられ、基台に、部品認識用カメラが固定されている。そして、基板搬送装置によって実装位置に位置決めされた基板に設けられた基板マークを基板認識用カメラにより認識し、この基板マークの位置に基づいて移動台の移動量を位置補正するようになっている。また、吸着ノズルに吸着した部品を部品供給装置から基板上の所定の座標位置に移動する途中で、吸着ノズルの中心に対する部品の芯ずれおよび角度ずれを部品認識用カメラにより認識し、これに基づいて吸着ノズルの位置および角度を補正するようになっている。これにより、部品供給装置より実装ヘッドの吸着ノズルに吸着した部品を、基板上の所定の座標位置に正確に実装できるようにしている。

一般に、実装ヘッドは移動台上に着脱可能に取付けられ、実装する部品の種類に応じて実装ヘッドが交換されるようになっている。そして、実装ヘッドが交換された際には、基準位置に対する吸着ノズルの座標位置を校正する作業を行うようになっている。この種の部品実装装置として、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。

特許文献１に記載のものにおいては、部品認識用および基板認識用にそれぞれカメラが備えられているため、２台のカメラを設けることで部品実装装置がコスト高となるとともに、２台のカメラ同士のキャリブレーションが必要となり、カメラ毎の経年変化等の影響による画像認識差を生じやすくなる。これを解決するものとして、１台のカメラによって部品認識と基板認識を行うものが、特許文献２に記載されている。

特許第４３２２０９２号 特許第３１８７９７６号

しかしながら、特許文献２に記載のものにおいては、吸着ノズル３２の上下移動の空間中に、吸着ノズル３２に吸着された部品Ａの像を水平方向に反射させる４５°ミラー３４を配設した構成であるため、吸着ノズル３２に吸着した部品Ａを基板Ｐに装着する際には、４５°ミラー３４を移動手段３５によって、吸着ノズル３２の上下移動の空間外に退避させる必要がある。しかも、特許文献２に記載のものでは、移動台（Ｘ−Ｙステージ）２に対して装着ヘッド３１が交換された場合の認識用カメラ（撮像装置）３８の中心に対する吸着ノズル３２の中心位置を校正することが難しい問題があった。

本発明は、上記した実情に鑑みてなされたもので、１つの認識用カメラによって部品認識と基板認識を行うとともに、この認識用カメラで実装ヘッド側に設けた基準マークと基台側に設けた基準マークを撮像できるようにすることにより、実装ヘッドの交換等に伴う校正を容易に行える部品実装装置および部品実装装置における校正方法を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、基板を実装位置に位置決め保持する基台と、該基台に対しＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能に支持された移動台と、該移動台に着脱可能に取付けられ部品供給装置により供給された部品を吸着する吸着ノズルを有し前記吸着ノズルに吸着された部品を前記実装位置に位置決め保持された前記基板上に実装する実装ヘッドと、前記移動台と一体的に設けられた認識用カメラを備えた部品実装装置であって、前記認識用カメラの光軸に対して、前記基板に設けられた基板マークを上方から認識する基板認識用光路と前記吸着ノズルに吸着された部品を下方から認識する部品認識用光路を分割して設け、前記基板認識用光路を介して撮像される第１基準マークを前記基台側の第１所定位置に設け、前記部品認識用光路を介して撮像される第２基準マークを前記実装ヘッド側の第２所定位置に設け、前記認識用カメラによって前記第１基準マークおよび前記第２基準マークを撮像することによって、前記認識用カメラの光軸に対する前記第１および第２基準マークの位置関係より校正値を算出する算出手段を備えた部品実装装置である。
請求項１に記載の発明によれば、１つの認識用カメラによって、基板認識用光路および部品認識用光路を介して第１基準マークおよび第２基準マークを撮像することにより、実装ヘッドが交換された場合の基準位置に対する吸着ノズルの座標位置の校正を容易に行うことができる。しかも、１つの認識用カメラによって基板認識と部品認識を行うことができるので、カメラの個数を削減でき、部品実装装置のコストを低減できるとともに、実装ヘッドの小型化を可能にすることができる。

請求項２に係る発明の特徴は、前記基板認識用光路の長さと前記部品認識用光路の長さを同じにした請求項１に記載の部品実装装置である。
請求項２に記載の発明によれば、同じ長さの基板認識用光路および部品認識用光路を介して第１基準マークおよび第２基準マークを正確に認識することができる。

請求項３に係る発明の特徴は、前記基板認識用光路の長さと前記部品認識用光路の長さを異ならせ、リレーレンズによって焦点距離を調整するようにした請求項１に記載の部品実装装置である。
請求項３に記載の発明によれば、リレーレンズによって、基板認識用光路および部品認識用光路の焦点距離を一致させることができる。

請求項４に係る発明の特徴は、前記基板認識用光路を有する第１ミラーユニットに対して、前記部品認識用光路を有する第２ミラーユニットを分離可能に設け、該第２ミラーユニットを前記実装ヘッドの交換に合せて交換できるようにした請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の部品実装装置である。
請求項４に記載の発明によれば、実装ヘッドの交換時に、ミラーユニットのうち第２ミラーユニットのみを分離して、実装ヘッドに合ったものに交換等することができる。

請求項５に係る発明の特徴は、前記第１基準マークを、前記実装位置の固定レールに設けた請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の部品実装装置である。
請求項５に記載の発明によれば、基板搬送部等によって実装位置に位置決め保持される基板に近似した位置を基準にして、吸着ノズルの座標位置を校正することができる。

請求項６に係る発明の特徴は、前記実装ヘッドは、前記吸着ノズルを円周上に複数備え、これら吸着ノズルを部品装着位置と部品撮像位置にインデックス可能なロータリヘッドと、前記部品装着位置にインデックスされた前記吸着ノズルを昇降する昇降装置を備えた請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の部品実装装置である。
請求項６に記載の発明によれば、部品装着位置上に位置する吸着ノズルによって部品を順次吸着しながら、同時に部品撮像位置に割出される吸着ノズルに吸着した部品を認識用カメラによって撮像することができ、部品の実装作業を効率的に行うことができる。

請求項７に係る発明の特徴は、基板を実装位置に位置決め保持する基台と、該基台に対しＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能に支持された移動台と、該移動台に着脱可能に取付けられ部品供給装置により供給された部品を吸着する吸着ノズルを有し前記吸着ノズルに吸着された部品を前記実装位置に位置決め保持された前記基板上に実装する実装ヘッドと、前記移動台と一体的に設けられた認識用カメラを備えた部品実装装置における校正方法であって、前記認識用カメラの光軸に対して、前記基板に設けられた基板マークを認識する基板認識用光路と前記吸着ノズルに吸着された部品を認識する部品認識用光路を分割し、前記認識用カメラによって、前記基台側に設けた第１基準マークおよび前記実装ヘッド側に設けた第２基準マークを、前記基板認識用光路および前記部品認識用光路を介して撮像することによって、前記認識用カメラの光軸に対する前記第１および第２基準マークの位置関係を求め、前記第１および第２基準マークの位置関係に基づいて、前記第１基準マークの座標位置に対する前記吸着ノズルの座標位置の校正値を算出し、部品実装時に前記吸着ノズルの座標位置を校正する部品実装装置における校正方法である。
請求項７に記載の発明によれば、１つの認識用カメラによって、基板認識用光路および部品認識用光路を介して第１基準マークおよび第２基準マークを撮像することにより、実装ヘッドが交換された場合の基準位置に対する吸着ノズルの座標位置の校正を容易に行うことができる。

本発明の実施の形態に係る部品実装装置の全体を示す斜視図である。 実装ヘッドを示す斜視図である。 実装ヘッドの構成を示す図である。 認識用カメラを示す図である。 基台側の第１基準マークを示す図である。 図４の矢印６方向から見た実装ヘッド側の第２基準マークを示す図である。 部品実装装置を制御する制御装置のブロック図である。 吸着ノズルの校正方法を示す図である。 本発明の変形例を示す図である。

以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、部品実装装置１０は、部品供給部２０、基板搬送部３０および部品移載部４０を備えている。

部品供給部２０は、一例として、基台１１上に複数のテープフィーダ２１をＸ軸方向に並設して構成したものからなる。テープフィーダ２１は、基台１１に離脱可能に取付けた本体フレーム２２に着脱可能に装着され、多数の電子部品を間隔を有して一列に収容したテープを巻回した供給リール２３を有している。テープフィーダ２１の内部には、図示してないが、テープをピッチ送りする駆動源となるモータが内蔵され、このモータによってテープが１ピッチずつ送り出され、テープに収容された電子部品が各テープフィーダ２１の先端部に設けられた部品供給位置２１ａに順次供給される。

基板搬送部３０は、回路基板ＢをＸ軸方向に搬送するとともに、所定の実装位置Ｐ３に位置決め保持するもので、一例として、搬送レーン３１、３２をＸ軸方向と直交するＹ方向に２列並設したデュアルレーンタイプのもので構成されている。一方の搬送レーン３１には、一対の固定のガイドレール３３が平行に対向されて水平に設けられ、他方の搬送レーン３２には、一対の可動のガイドレール３４が平行に対向されて水平に設けられている。搬送レーン３１、３２には、ガイドレール３３、３４によって案内される回路基板Ｂを支持して搬送する一対のコンベアベルト（図示せず）が並設されている。

部品移載部４０はＸＹロボットからなり、ＸＹロボットは、基台１１上に装架されて部品供給部２０および基板搬送部３０の上方に配設され、ガイドレール４１に沿ってＹ軸方向に移動可能なＹ軸スライド４３を備えている。Ｙ軸スライド４３のＹ軸方向移動は、ボールねじを介してサーボモータ４４により制御される。Ｙ軸スライド４３には、Ｘ軸スライド４５がＸ軸方向に移動可能に案内支持され、Ｘ軸スライド４５のＸ軸方向移動は、ボールねじを介してサーボモータ４６により制御される。なお、ボールねじとサーボモータ４６に代えて、リニアモータにしてもよい。上記したＸ軸スライド４５がＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能な移動台を構成している。

図２および図３に示すように、移動台（Ｘ軸スライダ）４５上には、電子部品ＥＰを吸着して回路基板Ｂに実装する実装ヘッド４７のヘッド本体４８が着脱可能に取付けられている。また、移動台４５には、ＣＣＤカメラからなる認識用カメラ５０がレンズを下向きに固定されている。認識用カメラ５０は、後述する吸着ノズルに吸着された電子部品、および回路基板Ｂに形成された基板マークＢＭ（図６等参照）の認識を共用するものである。

実装ヘッド４７は、図３に示すように、Ｒ軸モータ５１、インデックス軸５２、ロータリヘッド５３、ノズルホルダ５４、吸着ノズル５５、θ軸モータ５６、Ｚ軸モータ５７等によって構成されている。ヘッド本体４８には、水平方向に延びる第１および第２フレーム６１、６２が上下方向に離間して一体的に設けられ、第１フレーム６１にＲ軸モータ５１が固定されている。なお、図３においては、認識用カメラ５０の図示を省略している。

Ｒ軸モータ５１の出力軸には、第１フレーム６１に鉛直軸線ＡＬの回り（Ｒ軸方向）に回転可能に支持されたインデックス軸５２が接続されている。インデックス軸５２上には、被動ギヤ６３とθ軸ギヤ６４を形成した回転体６５が回転のみ可能に支持されている。インデックス軸５２の下端部には、ロータリヘッド５３が固定されている。

ロータリヘッド５３には、鉛直軸線ＡＬと同心の円周上において複数（Ｎ個）のノズルホルダ５４が上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に保持されている。各ノズルホルダ５４の下端には電子部品ＥＰを吸着する吸着ノズル５５がそれぞれ保持されている。ノズルホルダ５４の上端部には、θ軸ギヤ６４に噛合うノズルギヤ６７がそれぞれ固定され、これらノズルギヤ６７とロータリヘッド５３の上端との間に圧縮スプリング６８が設けられている。圧縮スプリング６８によってノズルホルダ５４および吸着ノズル５５が上方に付勢され、通常はＮ個のノズルホルダ５４および吸着ノズル５５を上昇端位置に保持している。

これにより、Ｒ軸モータ５１を回転させると、インデックス軸５２を介してＮ個の吸着ノズル５５を保持したロータリヘッド５３が鉛直軸線ＡＬの回り（Ｒ軸方向）に回動され、各吸着ノズル５５はＮ個の停止位置に順次停止される。

実施の形態においては、Ｎ個の停止位置のうちの１つが、回路基板Ｂに電子部品ＥＰを装着する部品装着位置Ｐ１とされ、この部品装着位置Ｐ１は、テープフィーダ２１より電子部品ＥＰを受け取る受取位置を兼用している。部品装着位置Ｐ１に対して１８０度隔たった位置が部品撮像位置Ｐ２とされ、この部品撮像位置Ｐ２にインデックスされた吸着ノズル５５に吸着された電子部品ＥＰが認識用カメラ５０によって下方より撮像される。

第１フレーム６１にはθ軸モータ５６が固定され、θ軸モータ５６の出力軸には駆動ギヤ６９が固定されている。駆動ギヤ６９は、インデックス軸５２に回転可能に支持された回転体６５上の被動ギヤ６３に噛合されている。また、回転体６５上には軸方向の所定長さに亘ってθ軸ギヤ６４が形成され、このθ軸ギヤ６４は、ノズルホルダ５４に固定された各ノズルギヤ６７にそれぞれ相対摺動可能に噛合されている。これにより、θ軸モータ５６が回転されると、駆動ギヤ６９、被動ギヤ６３、θ軸ギヤ６４およびノズルギヤ６７を介して、全ての吸着ノズル５５がロータリヘッド５３に対して一斉に回転（自転）される。

また、ヘッド本体４８には、部品装着位置Ｐ１に割出されたノズルホルダ５４を昇降する昇降装置７０が設けられている。昇降装置７０は、ヘッド本体４８の第１フレーム６１に固定されたＺ軸モータ５７を駆動源とし、このＺ軸モータ５７の出力軸は、フレーム６１、６２間に鉛直軸線ＡＬと平行な軸線の回りに回動可能に支持されたボールねじ軸７１に連結されている。ボールねじ軸７１には、Ｚ軸モータ５７の回転運動を直線運動に変換するボールナット７４が螺合されている。ボールナット７４は、昇降部材７６に固定されている。昇降部材７６は、ボールナット７４、ガイドバー７５に案内される。

昇降部材７６には、部品装着位置Ｐ１にインデックスされたノズルホルダ５４の上端に当接して、ノズルホルダ５４をＺ軸方向の下方に押圧する押圧部７６ａが突設されている。これにより、Ｚ軸モータ５７を回転させると、ボールねじ軸７１が回転され、昇降部材７６はボールナット７４を介してガイドバー７５に案内されて昇降する。昇降部材７６が昇降すると、押圧部７６ａを介して部品装着位置Ｐ１にインデックスされたノズルホルダ５４および吸着ノズル５５が昇降される。

図４に示すように、認識用カメラ５０の下方には、認識用カメラ５０の光軸Ｏ１に対して、回路基板Ｂに設けられた基板マークＢＭを上方から認識する基板認識用光路８１と、吸着ノズル５５に吸着された電子部品ＥＰを下方から認識する部品認識用光路８２を分割して形成したミラーユニット８０が設けられている。ミラーユニット８０は、基板認識用光路８１を形成したボックス状の第１ミラーユニット８０ａと、部品認識用光路８２を形成したボックス状の第２ミラーユニット８０ｂから構成されている。第１ミラーユニット８０ａは認識用カメラ５０の下方に配置され、第２ミラーユニット８０ｂは第１ミラーユニット８０ａの下方に、分離可能に固定されている。

第１ミラーユニット８０ａはＬ字形をなし、Ｌ字形の一端が認識用カメラ５０の下方に位置され、Ｌ字形の他端がロータリヘッド５３から離間するＹ軸方向に伸長され、その先端部は回路基板Ｂへ向かって下向きに開口されている。同様に、第２ミラーユニット８０ｂもＬ字形をなし、Ｌ字形の一端が認識用カメラ５０の下方に位置され、Ｌ字形の他端がロータリヘッド５３に接近するＹ軸方向に伸長され、その先端部は部品撮像位置Ｐ２に位置する吸着ノズル５５の真下まで延在され、上向きに開口されている。

第１ミラーユニット８０ａには、認識用カメラ５０の下方位置に、認識用カメラ５０の光軸Ｏ１に対して４５度傾斜した第１ハーフミラー８３と、この第１ハーフミラー８３に対してＹ軸方向に一定量離間した位置に４５度傾斜した第２ハーフミラー８４が内蔵されている。第１ミラーユニット８０ａには、第２ハーフミラー８４の上方位置に落射光源８５が設けられ、第２ハーフミラー８４の下方位置に回路基板Ｂに向けて光を照射する側射光源８６が設けられている。

従って、落射光源８５が発光されると、下方から進入する回路基板Ｂの基板マークＢＭの像が第２ハーフミラー８４によって水平方向に反射され、反射された像はさらに第１ハーフミラー８３によって上方に反射され、認識用カメラ５０に入射される。これにより、回路基板Ｂの基板マークＢＭを認識用カメラ５０によって撮像することができる。

一方、第２ミラーユニット８０ｂには、第１ハーフミラー８３の下方に認識用カメラ５０の光軸に対して４５度傾斜した第３ハーフミラー８７と、この第３ハーフミラー８７に対してＹ軸方向に一定量離間した部品撮像位置Ｐ２に、４５度傾斜した第４ハーフミラー８８が内蔵されている。第２ミラーユニット８０ｂには、第３ハーフミラー８７の側方位置に落射光源８９が設けられ、第４ハーフミラー８８の上方位置に、吸着ノズル５５に吸着された電子部品ＥＰに向けて光を照射する側射光源９０が設けられている。

従って、落射光源８９が発光されると、上方から進入する電子部品ＥＰの像が第４ハーフミラー８８によって水平方向に反射され、反射された部品像はさらに第３ハーフミラー８７によって上方に反射され、認識用カメラ５０に入射される。これにより、吸着ノズル５５に吸着された電子部品ＥＰを認識用カメラ５０によって撮像することができる。

このように１つの認識用カメラ５０によって、基板認識用光路８１を介して回路基板Ｂに形成された基板マークＢＭを上方から認識でき、かつ部品認識用光路８２を介して吸着ノズル５５によって吸着された電子部品ＥＰを下方から認識できるように構成されている。

基板認識用光路８１と部品認識用光路８２は、回路基板Ｂおよび電子部品ＥＰを撮像する焦点距離を合せるために、各光路長さが同一に設定されている。しかしながら、光路長さに差が生ずる場合には、基板認識用光路８１あるいは部品認識用光路８２の途中に、図９に示すように、リレーレンズ１２０を設けることにより、焦点距離を調整することができる。なお、リレーレンズ１２０に代えて、光学ガラス、液体レンズを使用してもよい。

基台１１側の所定位置、例えば、基板搬送部３０の固定のガイドレール３３には、２つの基準マーク９１が回路基板Ｂの搬送方向（Ｘ軸方向）に所定量離間した位置に形成されている。基準マーク９１は、部品実装装置１０の運転を開始するに先立って、移動台（Ｘ軸スライド）４５に装着された実装ヘッド４７の吸着ノズル５５の基準位置に対する座標位置を測定するために、認識用カメラ５０によって撮像されるもので、撮像された画像を処理することで、認識用カメラ５０の光軸Ｏ１に対する基準マーク９１の位置関係を算出できるようになっている。

一方、ヘッド本体４８の所定位置には、マーク形成部材９２が固定され、このマーク形成部材９２に２つの基準マーク９３がＸ軸方向に所定量離間して形成されている。基準マーク９３は、認識用カメラ５０によって電子部品ＥＰが撮像されるのと同一の視野Ｚ２内で同時に撮像されるようになっており、撮像された２つの基準マーク９３を画像処理することで、認識用カメラ５０の光軸Ｏ１に対する基準マーク９３の位置関係、すなわち、ＸＹ平面内における実装ヘッド４７の位置ずれおよび角度ずれを算出できるようになっている。

このように、認識用カメラ５０の光軸に対する基台１１側の基準マーク（以下、この基準マークを第１基準マークという）９１と、実装ヘッド４７側の基準マーク（以下、この基準マークを第２基準マークという）９３との位置関係を算出することにより、固定の基準位置（固定レール３３）を基準にして、第２基準マーク９３の座標位置および傾き（実装ヘッド４７の位置ずれおよび角度ずれ）を算出することが可能となる。

なお、ヘッド本体４８の所定位置に固定されたマーク形成部材９２に形成された第２基準マーク９３の座標位置に対する、ロータリヘッド５３の中心座標および部品装着位置Ｐ１に割出された吸着ノズル５５の座標位置は、設計値より求めることができるので、第２基準マーク９３の座標位置を認識することにより、部品装着位置Ｐ１に割出された吸着ノズル５５の中心座標を認識できる。

図７は、部品実装装置１０を制御する制御装置１００を示し、制御装置１００は、ＣＰＵ１０１と、ＲＯＭ１０２およびＲＡＭ１０３からなる記憶装置と、それらを接続するバス１０４を備えている。バス１０４には、入出力インタフェース１０５が接続され、入出力インタフェース１０５に、キーボードおよびマウス等を備えた入力装置１０６と、作業者に必要な案内（表示）を行う表示器等を備えた出力装置１０７が接続されている。

また、入出力インタフェース１０５には、部品供給部２０、基板搬送部３０および部品移載部４０を制御する実装制御ユニット１０８が接続されているとともに、認識用カメラ５０によって撮像された画像データを画像処理する画像処理ユニット１０９等が接続されている。なお、制御装置１００のＲＡＭ１０３には、後述する校正プログラム等が格納されている。

部品実装装置１０を制御する制御装置１００は、実装ヘッド４７が交換された場合に、移動台４５に取付けた認識用カメラ５０によって、基台１１側の第１基準マーク９１および実装ヘッド４７側の第２基準マーク９３を撮像することにより、認識用カメラ５０の光軸Ｏ１に対する第１基準マーク９１の座標位置と第２基準マーク９３の座標位置との位置関係を算出することができ、この位置関係に基づいて、固定の基準位置に対する吸着ノズル５５の中心座標を認識できるようになる。

以下、図８に基づいて、吸着ノズル５５の座標位置を校正する校正処理について説明するが、図８においては、説明を簡単にするために、２つずつの第１および第２基準マーク９１、９３を１つずつにした例で示している。

まず始めに、移動台４５がＸ軸およびＹ軸方向に移動され、認識用カメラ５０によって、基板搬送部３０の固定レール３３に形成された第１基準マーク９１を撮像できる位置に位置決めする。このときの部品実装装置１０の座標原点に対する移動台４５の移動量Ｘ０、Ｙ０は、適宜の位置検出装置によって検出され、制御装置１００のＲＡＭ１０３に記憶される。

認識用カメラ５０が第１基準マーク９１を撮像できる位置に移動台４５が位置決めされると、基板認識用光路８１側の落射光源８５と側射光源８６を一時的に発光させることにより、ハーフミラー８４、８３を介して、認識用カメラ５０に第１基準マーク９１の画像が取り込まれ、画像処理ユニット１０９により画像処理される。かかる画像処理により、図８に示すように、画像範囲Ｚ１の座標中心Ｏ２に対する第１基準マーク９１の座標位置の位置ずれΔＸ１、ΔＹ１等が測定される。このとき、部品認識用光路８２側の落射光源８９は消灯されているので、第２基準マーク９３の画像が認識用カメラ５０に取り込まれることはない。

次いで、部品認識用光路８２側の落射光源８９と側射光源９０を一時的に発光させることにより、ハーフミラー８８、８７を介して、認識用カメラ５０に第２基準マーク９３の画像が取り込まれ、画像処理ユニット１０９により画像処理される。かかる画像処理により、図８に示すように、画像範囲Ｚ２の座標中心Ｏ３に対する第２基準マーク９３の座標位置の位置ずれΔＸ２、ΔＹ２等が測定される。この場合も、基板認識用光路８１側の落射光源８５は消灯されているので、第１基準マーク９１の画像が認識用カメラ５０に取り込まれることはない。

従って、移動台４５を座標原点からＸ０、Ｙ０だけ移動させた状態における固定の基準位置（第１基準マーク９１の座標位置）に対する第２基準マーク９３の座標位置Ｘ３、Ｙ３、延いては、設計値を基に、部品装着位置Ｐ１に位置する吸着ノズル５５の中心の座標位置を認識できるので、吸着ノズル５５の座標位置の位置ずれ量を制御装置１００のＣＰＵ１０１によって算出することができる。

これにより、算出された位置ずれ量を校正値として、部品実装時の移動台４５の移動量を補正することにより、実装ヘッド４７を交換した場合の、機械系のずれ量を補正することができる。なお、実装ヘッド４７の交換とは別に、一定時間毎に校正処理を実行することにより、機械の運転中における熱変位等の影響による機械系のズレ量も把握でき、補正することが可能となる。上記したＣＰＵ１０１によって、認識用カメラ５０の光軸に対する第１および第２基準マーク９１、９３の位置関係より校正値を算出する算出手段を構成している。

次に、校正された部品実装装置１０によって、基板搬送部３０の実装位置Ｐ３に位置決め保持された回路基板Ｂに電子部品ＥＰを実装する動作について説明する。

制御装置１００は、基板搬送部３０によって回路基板Ｂが実装位置Ｐ３に位置決めされると、移動台４５がＸ軸方向およびＹ軸方向に所定量移動され、部品装着位置Ｐ１上の吸着ノズル５５が部品供給部２０の指定されたテープフィーダ２１の部品供給位置２１ａに対応する位置に位置決めされる。その状態で、Ｒ軸モータ５１によるロータリヘッド５３の間欠回転と、昇降装置７０によるノズルホルダ５４の昇降を交互に繰り返すことにより、複数の吸着ノズル５５に電子部品ＥＰが順次吸着される。

一方、ロータリヘッド５３の間欠回転によって部品撮像位置Ｐ２に割出された吸着ノズル５５に吸着された電子部品ＥＰは、認識用カメラ５０によって順次撮像され、吸着ノズル５５の中心に対する電子部品ＥＰの芯ずれおよび角度ずれ等が検出される。かかる角度ずれに基づいて吸着ノズル５５が回転されて電子部品ＥＰの角度ずれが補正され、また、芯ずれに基づいて移動台４５のＸ軸およびＹ軸方向の移動量が補正される。

しかる後、移動台４５を、認識用カメラ５０によって回路基板Ｂに形成された基板マークＢＭを撮像できる位置まで移動させる。そして、認識用カメラ５０によって基板マークＢＭを撮像し、認識用カメラ５０により撮像された基板マークＢＭのズレに基づいて回路基板Ｂの位置決め誤差を補正する。この際、同時に、上記した校正処理において算出された校正値だけ移動台４５が位置補正される。

次いで、ロータリヘッド５３の間欠回転とノズルホルダ５４の昇降を交互に繰り返すことにより、部品装着位置Ｐ１に割出された吸着ノズル５５に吸着した電子部品ＥＰを順次回路基板Ｂ上の指定された位置に実装する。これにより、実装ヘッド４７の交換に伴う基準位置に対する吸着ノズル５５の位置ずれ等に拘らず、電子部品ＥＰが回路基板Ｂ上の定められた座標位置に正確に装着される。

上記した実施の形態に係る部品実装装置１０および校正方法によれば、１つの認識用カメラ５０によって、基板認識用光路８１および部品認識用光路８２を介して第１基準マーク９１および第２基準マーク９３を撮像するようになっているので、実装ヘッド４７が交換された場合の基準位置に対する吸着ノズル５５の座標位置の校正を容易に行うことができる。しかも、１つの認識用カメラ５０によって基板認識と部品認識を行うことができるので、カメラの個数を削減でき、部品実装装置１０のコストを低減できるとともに、実装ヘッド４７の小型化を可能にすることができる。併せて、認識用カメラ５０を吸着ノズル５５の位置に接近して設けることができるので、部品実装装置１０のサイズを縮小することが可能となる。

上記した実施の形態によれば、基板認識用光路８１を有する第１ミラーユニット８０ａに対して、部品認識用光路８２を有する第２ミラーユニット８０ｂを分離可能に設け、第２ミラーユニット８０ｂを実装ヘッド４７の交換に合せて交換できるようにしたので、実装ヘッド４７の交換時に、ミラーユニット８０のうち第２ミラーユニット８０ｂのみを分離して、実装ヘッド４７に合ったものに交換し、あるいは不要にすることができる。

上記した実施の形態によれば、第１基準マーク９１を、実装位置Ｐ３の固定レール３３に設けたので、基板搬送部３０等によって実装位置Ｐ３に位置決め保持される回路基板Ｂに近似した位置を基準にして、吸着ノズル５５の座標位置を校正することができる。

上記した実施の形態によれば、実装ヘッド４７は、吸着ノズル５５を円周上に複数備え、これら吸着ノズル５５を部品装着位置Ｐ１と部品撮像位置Ｐ２にインデックス可能なロータリヘッド５３と、部品装着位置Ｐ１にインデックスされた吸着ノズル５５を昇降する昇降装置７０を備えたので、部品装着位置Ｐ１上に位置する吸着ノズル５５によって電子部品ＥＰを順次吸着しながら、同時に部品撮像位置Ｐ２に割出される吸着ノズル５５に吸着した電子部品ＥＰを認識用カメラ５０によって撮像することができ、電子部品ＥＰの実装作業を効率的に行うことができる。

上記した実施の形態においては、実装ヘッド４７を、複数の吸着ノズル５５を保持したロータリヘッド５３にて構成した例について述べたが、実装ヘッド４７に少なくとも１個の吸着ノズルを備えたものにも適用可能である。

また、上記した実施の形態においては、第１基準マーク９１を基板搬送部３０の固定レール３３に設けた例について述べたが、固定レール３３に限らず、基台１１の所定位置に設けてもよい。

また、上記した実施の形態においては、認識用カメラ５０によって第１基準マーク９１（第２基準マーク９３）を撮像する場合は、第２基準マーク９３（第１基準マーク９１）の画像が認識用カメラ５０に取り込まれないように、基板認識用光路８１および部品認識用光路８２を構成することにより、光路の途中にシャッターを設けることを不要にしたが、光路の途中にシャッターを設けた光路構成であってもよい。

また、上記した実施の形態においては、第２基準マーク９３を形成したマーク形成部材９２を実装ヘッド４７のヘッド本体４８に取付け、校正時に、認識用カメラ５０によって第２基準マーク９３を撮像する例について述べたが、実装ヘッド４７（ロータリヘッド５３）のノズルホルダ５４に基準ノズルを取付け、この基準ノズルを認識用カメラ５０によって撮像して、基準位置に対する吸着ノズルの位置関係を算出するようにしてもよい。

また、上記した実施の形態においては、部品実装時に、実装ヘッド４７側に設けた認識用カメラ５０によって、電子部品ＥＰと基板マークＢＭを撮像する例について述べたが、認識用カメラ５０とは別に、基台１１に部品認識専用のカメラを設置し、電子部品ＥＰに応じ、部品認識専用カメラによって電子部品ＥＰを認識することも可能である。なお、部品認識専用カメラを使用する場合には、従来と同様に、吸着ノズル５５によって吸着した電子部品ＥＰを、部品供給部２０の部品供給位置２１ａから回路基板Ｂに移動する移動途中で撮像すればよい。

斯様に、本発明は、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で、種々の形態を採り得るものである。

本発明に係る部品実装装置は、１つの認識用カメラによって、基板に設けた基板マークを認識するとともに、吸着ノズルに吸着された部品を認識するものに用いるのに適している。

１０…部品実装装置、１１…基台、２０…部品供給部、３０…基板搬送部、３３…固定レール、４０…部品移載部、４５…移動台、４７…実装ヘッド、４８…ヘッド本体、５０…認識用カメラ、５３…ロータリヘッド、５４…ノズルホルダ、５５…吸着ノズル、７０…昇降装置、８０（８０ａ、８０ｂ）…ミラーユニット、８１…基板認識用光路、８２…部品認識用光路、８３、８４、８７、８８…ミラー、８５、８９…落射光源、８６、９０…側射光源、９１…第１基準マーク、９３…第２基準マーク、１２０…リレーレンズ、Ｂ…基板、ＢＭ…基板マーク、ＥＰ…部品。

Claims (7)

1. 基板を実装位置に位置決め保持する基台と、該基台に対しＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能に支持された移動台と、該移動台に着脱可能に取付けられ部品供給装置により供給された部品を吸着する吸着ノズルを有し前記吸着ノズルに吸着された部品を前記実装位置に位置決め保持された前記基板上に実装する実装ヘッドと、前記移動台と一体的に設けられた認識用カメラを備えた部品実装装置であって、
   前記認識用カメラの光軸に対して、前記基板に設けられた基板マークを上方から認識する基板認識用光路と前記吸着ノズルに吸着された部品を下方から認識する部品認識用光路を分割して設け、
   前記基板認識用光路を介して撮像される第１基準マークを前記基台側の固定位置に設け、
   前記部品認識用光路を介して撮像される第２基準マークを前記実装ヘッド側の所定位置に設け、
   前記認識用カメラによって前記第１基準マークおよび前記第２基準マークを撮像することによって、前記認識用カメラの光軸に対する前記第１および第２基準マークの位置関係より校正値を算出する算出手段を備えた、
   ことを特徴とする部品実装装置。
2. 前記基板認識用光路の長さと前記部品認識用光路の長さを同じにした請求項１に記載の部品実装装置。
3. 前記基板認識用光路の長さと前記部品認識用光路の長さを異ならせ、リレーレンズによって焦点距離を調整するようにした請求項１に記載の部品実装装置。
4. 前記基板認識用光路を有する第１ミラーユニットに対して、前記部品認識用光路を有する第２ミラーユニットを分離可能に設け、該第２ミラーユニットを前記実装ヘッドの交換に合せて交換できるようにした請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の部品実装装置。
5. 前記第１基準マークを、前記実装位置の固定レールに設けた請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の部品実装装置。
6. 前記実装ヘッドは、前記吸着ノズルを円周上に複数備え、これら吸着ノズルを部品装着位置と部品撮像位置にインデックス可能なロータリヘッドと、前記部品装着位置にインデックスされた前記吸着ノズルを昇降する昇降装置を備えた請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の部品実装装置。
7. 基板を実装位置に位置決め保持する基台と、該基台に対しＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能に支持された移動台と、該移動台に着脱可能に取付けられ部品供給装置により供給された部品を吸着する吸着ノズルを有し前記吸着ノズルに吸着された部品を前記実装位置に位置決め保持された前記基板上に実装する実装ヘッドと、前記移動台と一体的に設けられた認識用カメラを備えた部品実装装置における校正方法であって、
   前記認識用カメラの光軸に対して、前記基板に設けられた基板マークを認識する基板認識用光路と前記吸着ノズルに吸着された部品を認識する部品認識用光路を分割し、
   前記認識用カメラによって、前記基台側に設けた第１基準マークおよび前記実装ヘッド側に設けた第２基準マークを、前記基板認識用光路および前記部品認識用光路を介して撮像することによって、前記認識用カメラの光軸に対する前記第１および第２基準マークの位置関係を求め、前記第１および第２基準マークの位置関係に基づいて、前記第１基準マークの座標位置に対する前記吸着ノズルの座標位置の校正値を算出し、部品実装時に前記吸着ノズルの座標位置を校正する
   ことを特徴とする部品実装装置における校正方法。

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