JP6432044B2 - 部品実装装置における高さセンサの測定位置補正方法及び部品実装装置 - Google Patents

Description

本発明は、部品実装装置における高さセンサの測定位置補正方法及び部品実装装置に関するものである。

実装分野においては、部品を基板に実装する際の部品の実装高さを正確に管理することが、実装品質の観点から重要となる。何故ならば、反り変形が生じた基板に対して、部品を保持した吸着ノズルを予め設定した高さ位置まで下降させると、部品が基板に押し付けられて損傷し、また、部品の実装位置がずれるおそれがあるためである。そこで、従来、基板の反り変形に基づいて部品の実装高さを補正する方法が提案されている（例えば特許文献１を参照）。

特許文献１には、実装ヘッドに高さセンサを取り付け、基板上に設定された複数の測定点に向けて高さセンサからレーザ光を投射し、その反射光を高さセンサが受光することによって各測定点の高さを測定する部品実装装置が開示されている。部品実装装置は、測定結果に基づいて基板の上面の形状を近似する近似曲面モデルを算出し、この近似曲面に合わせて実装高さをコントロールする。

国際公開第２００７／０６３７６３号

近年では、更なる実装品質の向上が要求されているため、近似曲面についても更なる精度向上が要求されている。そのため、近似曲面の精度に影響を及ぼす高さセンサの測定位置の精度向上が望まれていた。しかしながら、高さセンサから投射されるレーザ光の光軸の径が小さくなるにつれて、実装ヘッドに取り付けられた高さセンサから投射されるレーザ光が基板の測定点に精度よく入射されるよう測定位置を位置合わせする作業が困難になってきた。

そこで本発明は、高さセンサの測定位置を簡単に位置合わせすることができる部品実装装置における高さセンサの測定位置補正方法及び部品実装装置を提供することを目的とする。

本発明の部品実装装置における高さセンサの測定位置補正方法は、部品供給部から取り出した部品を所定の実装作業位置に位置決めされた基板に実装する実装ヘッドと、前記実装ヘッドを基台に対して相対的に水平方向に移動させる実装ヘッド移動機構と、前記実装ヘッドとともに移動自在に設けられ、所定の測定位置から基板に設定された測定点にレーザ光を投射してその反射光を受光することにより前記測定点の高さを測定する高さセンサと、を備えた部品実装装置において、前記高さセンサの前記測定位置を補正する部品実装装置における高さセンサの測定位置補正方法であって、前記高さセンサを基準測定位置に位置合わせする位置合わせ工程と、前記高さセンサを前記基準測定位置に位置合わせした状態において、前記基台側に設けられたターゲットに向けて前記高さセンサからレーザ光を投射し、その反射光の受光状態に応じて前記高さセンサの水平方向における位置を調整する調整工程と、前記高さセンサの位置を調整することによって前記高さセンサから投射されたレーザ光が前記ターゲットに入射したときの前記高さセンサの位置と前記基準測定位置とのずれ量に基づいて高さセンサの水平方向における補正値を算出する算出工程と、前記算出工程にて算出された補正値に基づいて前記高さセンサの水平方向における前記測定位置を補正する補正工程と、を含む。

本発明の部品実装装置は、部品供給部から取り出した部品を所定の実装作業位置に位置決めされた基板に実装する実装ヘッドと、前記実装ヘッドを基台に対して相対的に水平方向に移動させる実装ヘッド移動機構と、前記実装ヘッドとともに移動自在に設けられ、所定の測定位置から基板に設定された測定点にレーザ光を投射してその反射光を受光することにより前記測定点の高さを測定する高さセンサと、前記高さセンサを基準測定位置に位置合わせした状態において、前記基台側に設けられたターゲットに向けて前記高さセンサからレーザ光を投射し、その反射光の受光状態に応じて前記高さセンサの水平方向における位置を調整する位置調整部と、前記高さセンサの位置を調整することによって前記高さセンサから投射されたレーザ光が前記ターゲットに入射したときの前記高さセンサの位置と前記基準測定位置とのずれ量に基づいて高さセンサの水平方向における補正値を算出する算出部と、を備え、前記算出部にて算出された補正値に基づいて前記高さセンサの水平方向における前記測定位置を補正する。

本発明によれば、高さセンサの測定位置を簡単に位置合わせすることができる。

本発明の一実施の形態における部品実装装置の構成を示す平面図 （ａ）本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える実装ヘッドの構造説明図（ｂ）本発明の一実施の形態における基板の平面図 （ａ）本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える第１の認識カメラと補正用治具の部分側面図（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える第１の認識カメラの撮像画像を示す説明図 （ａ）本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える高さセンサとポール部材の部分側面図（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装装置が備えるポール部材の平面図 本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える制御系の構成を示すブロック図 （ａ）本発明の一実施の形態における基板に設定された測定点の高さを測定する動作説明図（ｂ）本発明の一実施の形態における近似曲面の説明図 本発明の一実施の形態における部品実装方法のフローチャート 本発明の一実施の形態における実装ヘッドの位置補正方法のフローチャート 本発明の一実施の形態における高さセンサの測定位置補正方法のフローチャート （ａ）本発明の一実施の形態における実装ヘッドの位置補正を行う際の動作説明図（ｂ）本発明の一実施の形態における高さセンサの測定位置の補正を行う際の動作説明図 本発明の一実施の形態における部品実装装置が備えるポール部材の平面図

まず図１を参照して、本発明の一実施の形態における部品実装装置を説明する。部品実装装置１は基板２に部品３（図２）を実装する機能を有し、通信ネットワーク４を介して接続される他装置（図示せず）やホストコンピュータ５とともに部品実装システムを構成する。以下、基板２の搬送方向をＸ方向、Ｘ方向と水平面内において直交する方向をＹ方向、ＸＹ平面に対して直交する方向をＺ方向と定義する。

基台６の略中央には、Ｘ方向に延びた１対の搬送コンベアを備えた基板搬送機構７が設けられている。基板搬送機構７は、基板２を搬送して所定の作業位置に位置決めする。作業位置は、基板２の搬送経路上に設定される。基板搬送機構７のＹ方向における両側には、部品供給部８が配置されている。部品供給部８には、複数のテープフィーダ９がＸ方向に並列して配置されている。テープフィーダ９は、キャリアテープに保持された部品３を間欠送りして、後述する実装ヘッド１２による部品取り出し位置まで供給する。

基台６のＸ方向における一端部にはＹ軸ビーム１０が設けられており、Ｙ軸ビーム１０には２基のＸ軸ビーム１１がＹ方向に移動自在に結合されている。２基のＸ軸ビーム１１には、実装ヘッド１２がＸ方向へ移動自在に装着されている。Ｙ軸ビーム１０とＸ軸ビーム１１は、実装ヘッド１２を基台６に対して相対的に水平方向に移動させる実装ヘッド移動機構となっている。

図２（ａ）において、実装ヘッド１２は複数の単位実装ヘッド１２ａを備えている。単位実装ヘッド１２ａの下端部には、部品３を吸着可能な吸着ノズル１３が装着されている。吸着ノズル１３は、その上方に設けられたノズル昇降機構１４の駆動によって昇降する。吸着ノズル１３は、テープフィーダ９から供給された部品３を吸着によって保持する。また、吸着ノズル１３は作業位置に位置決めされた基板２に対して下降することで、基板２に設定された実装点に部品３を搭載する。これにより、基板２に部品３が実装される。このように、実装ヘッド１２は、部品供給部８から取り出した部品３を作業位置に位置決めされた基板２に実装する。

図１において、Ｘ軸ビーム１１の下面には、撮像視野を基台６側に向けた第１の認識カメラ１５が設けられている。第１の認識カメラ１５は、Ｘ軸ビーム１１の駆動によって実装ヘッド１２とともにＸ方向に移動自在となっている。第１の認識カメラ１５は、テープフィーダ９により部品取り出し位置まで供給された部品３や、作業位置に位置決めされた基板２に形成された一対のマーク２ａを上方から撮像する。第１の認識カメラ１５は、実装ヘッド１２とともに移動自在に設けられ、撮像視野を基台６側に向けた撮像手段となっている。基板搬送機構７と部品供給部８の間には、撮像視野を上方に向けた第２の認識カメラ１６が配設されている。部品供給部８から部品３を取り出した実装ヘッド１２が第２の認識カメラ１６の上方に移動することで、第２の認識カメラ１６は吸着ノズル１３に吸着された部品３を下方から撮像する。

図１及び図２（ａ）において、実装ヘッド１２には高さセンサ１７が取り付けられている。高さセンサ１７は、レーザ変位系など計測軸方向の変位を非接触で測定可能な計測器であり、実装ヘッド１２と一体となって水平移動することができる。高さセンサ１７は、作業位置に位置決めされた基板２の上面に対して垂直な線（垂線Ｌ）から傾斜した方向からレーザ光を投射する投光部１７ａと、投光部１７ａから投射されて基板２の上面で反射したレーザ光（反射光）を受光する受光部１７ｂを有している。レーザ光の光径は約０．０６ｍｍである。

図２（ｂ）において、基板２には、基板２の上面の反りを算出するための複数の測定点Ｓｎ（ｎ＝１，２・・・９）が設定されている。また、図２（ａ）において、高さセンサ１７には測定点Ｓｎにレーザ光を投射させるための測定位置［Ｐｎ（ｎ＝１，２・・・９）］が基台６に対するＸＹ座標系で予め設定されている。高さセンサ１７を測定点Ｓｎに対応した測定位置［Ｐｎ］に位置合わせした状態で、投光部１７ａからレーザ光を投射し、その反射光（図２（ａ）に示す矢印ａ）を受光部１７ｂが受光することで、高さセンサ１７はレーザ光が入射した測定点Ｓｎの高さ（Ｚ方向における位置）を測定する。すなわち、高さセンサ１７は、実装ヘッド１２とともに移動自在に設けられ、所定の測定位置［Ｐｎ］から基板２に設定された測定点Ｓｎにレーザ光を投射してその反射光を受光することにより測定点Ｓｎの高さを測定する。基板２の高さの測定結果は、基板２の上面の反りを算出する際に用いられる。

図２（ａ）において、投光部１７ａから投射されるレーザ光の進行方向と垂線Ｌとのなす入射角α１と、基板２の上面で反射したレーザ光の進行方向と垂線Ｌとのなす反射角α２は等しい。すなわち、本実施の形態における高さセンサ１７は、いわゆる正反射式のものを採用している。なお、高さセンサとしては、レーザ光を鉛直方向に投射して基板２の上面で拡散した反射光の一部を受光することで、基板２の高さを測定するいわゆる拡散反射式のものもある。しかしながら、拡散反射式の高さセンサは反射光の一部しか受光しないため、受光部１７ｂが一定量以上の反射光を受光するためには、投光量を正反射式のものに比べて増やす必要がある。投光量を増やすとレーザ光の光軸の径は大きくなるため、拡散反射式の高さセンサは、測定点Ｓｎの近傍にランド等が高密度に形成された高密度実装基板の高さ測定に適さない。これに対し、正反射式の高さセンサはレーザ光の光軸の径を小さくすることができるので、高密度実装基板の高さ測定に適する。

部品実装装置１では、第１の認識カメラ１５により基板２のマーク２ａを撮像して作業位置に位置決めされた基板２の位置認識を行い、また、第２の認識カメラ１６により実装ヘッド１２が保持する部品３を撮像して当該部品３の位置認識を行うことで、実装ヘッド１２の位置制御が適切になされるように構成されている。しかしながら、実装ヘッド１２を駆動させる実装ヘッド移動機構は、実装動作を繰り返し行う過程で温度が上昇し、これにより熱変形を生じる。

実装ヘッド移動機構に熱変形が生じると、実装ヘッド１２の実際の位置と制御データ上におえる位置との間にずれが生じる。このずれを考慮せずに実装動作を行うと、部品３の実装位置がずれる不具合が生じる。また、実装ヘッド移動機構の熱変形に起因して実装ヘッドに取り付けられた高さセンサ１７についても、レーザ光の入射位置が測定点Ｓｎからずれるといった不具合が生じる。そのため、実装動作開始後の時間の経過とともに生じる実装ヘッド１２の位置ずれを排除すべく、実装ヘッド１２の位置ずれの補正（以下、「実装ヘッドの位置補正」と称する）が行われる。これに加え、高さセンサ１７の測定位置［Ｐｎ］のずれを排除すべく、高さセンサ１７の測定位置［Ｐｎ］の補正も併せて行われる。

ここで図１を参照して、実装ヘッド１２の位置補正及び高さセンサ１７の測定位置［Ｐｎ］の補正に用いられるポール部材１８について説明する。ポール部材１８は、基板搬送機構７と、２基の実装ヘッド１２のそれぞれに対応する部品供給部８との間の位置に複数設けられている。ポール部材１８の上面には、基準部としての認識マーク１９と、穴部２０が設けられている。

認識マーク１９は、実装ヘッド１２の位置補正に用いられる。実装ヘッド１２の位置補正は、第１の認識カメラ１５を用いて行われる。

図３（ａ）において、第１の認識カメラ１５には、基準撮像位置［Ｕ］が基台６に対するＸＹ座標系で予め設定されている。図３（ｂ）は、第１の認識カメラ１５の撮像画像を示している。図３（ａ），（ｂ）において、基準撮像位置［Ｕ］とは、第１の認識カメラ１５の撮像中心αと、認識マーク１９の中心βが一致するときの第１の認識カメラ１５の位置である。実装ヘッド駆動機構に熱変形が生じていないとき、第１の認識カメラ１５が基準撮像位置［Ｕ］に位置合わせされた状態では中心α，βが一致する。すなわち、第１の認識カメラ１５は基準撮像位置［Ｕ］に位置したときに基準部を撮像する。

図３（ｃ）は実装動作を開始した後、所定時間が経過した時点において、第１の認識カメラ１５が基準撮像位置［Ｕ］に位置合わせされたときの第１の認識カメラ１５の撮像画像を示している。実装動作を開始した後の時間の経過とともに、第１の認識カメラ１５と認識マーク１９との間には、実装ヘッド移動機構の熱変形に起因したずれが生じる。これに伴い、図３（ｃ）に示すように、第１の認識カメラ１５の中心αと認識マークの中心βにはΔｘ，Δｙのずれが生じる。実装ヘッド１２の位置補正は、この誤差Δｘ，Δｙに基づいてなされる。

図１及び図４において、穴部２０は高さセンサ１７の測定位置［Ｐｎ］の補正に用いられる。図４（ａ）に示すように、穴部２０はＺ方向において一定の深さＨを有しており、ポール部材１８の上面１８ａにおいて基準部としての認識マーク１９と隣接している。穴部２０の径は、高さセンサ１７から投射されるレーザ光の光径よりも若干大きめに設定されている。

高さセンサ１７には、基準測定位置［Ｑ］が基台６に対するＸＹ座標系で予め設定されている。図４（ａ），（ｂ）において、基準測定位置［Ｑ］とは、レーザ光がポール部材１８の上面１８ａの高さ位置において穴部２０の水平面内における中心Ｃに入射するときの高さセンサ１７の位置である。実装ヘッド移動機構に熱変形が生じていないとき、基準測定位置［Ｑ］に位置する高さセンサ１７から投射されたレーザ光は、穴部２０に進入して受光部１７ｂへの反射が妨げられる。つまり、レーザ光はポール部材１８の上面１８ａで反射しないので、受光部１７ｂは反射光を検出しない。ポール部材１８の上面１８ａにおいて、穴部２０が設けられた領域は、高さセンサ１７から投射されるレーザ光を入射させるターゲットＴとなっている。本明細書において、穴部２０の水平面内における中心Ｃは、ターゲットＴの中心と同義である。

図４（ｃ）は、実装動作を開始した後、ある時間が経過した時点において、高さセンサ１７が基準測定位置［Ｑ］に位置合わせされたときのポール部材１８の上面１８ａにおけるレーザ光の入射位置Ｒを示している。実装動作を開始した後の時間の経過とともに、高さセンサ１７とターゲットＴとの間には位置ずれが生じる。これに伴い、図４（ｃ）に示すように、レーザ光の入射位置ＲとターゲットＴの中心Ｃとの間にはΔｘ，Δｙの誤差が生じる。なお、ターゲットＴから外れたポール部材１８の上面１８ａに入射したレーザ光は、受光部１７ｂに向けて反射される。

次に図５を参照して制御系の構成について説明する。部品実装装置１が備える制御部２１は、記憶部２２、機構駆動部２３、認識処理部２４、反り算出部２５、位置調整部２６、算出部２７を含んで構成される。また、制御部２１は、基板搬送機構７、テープフィーダ９、Ｙ軸ビーム１０、Ｘ軸ビーム１１、実装ヘッド１２、ノズル昇降機構１４、第１の認識カメラ１５、第２の認識カメラ１６、高さセンサ１７と接続されている。

記憶部２２は実装データ２２ａ、部品データ２２ｂ、高さ測定データ２２ｃ、位置補正データ２２ｄ等を記憶する。実装データ２２ａは、基板２に部品３を実装するためのデータであり、例えば、部品３の実装点や実装角度の情報を含む。この実装データ２２ａには、実装ヘッド１２の移動を制御する制御データが含まれる。部品データ２２ｂは部品３に関するデータであり、例えば、部品３のサイズ、形状に加え、吸着ノズル１３が下降して基板２に部品３を搭載する際の下降量、すなわち部品３の実装高さに関する情報を含む。高さ測定データ２２ｃは、基板２の高さを測定するためのデータであり、測定点Ｓｎ、測定位置［Ｐｎ］のＸＹ座標の情報を含む。位置補正データ２２ｄは、実装ヘッド１２の位置補正や、高さセンサ１７の測定位置［Ｐｎ］の補正を行うためのデータであり、ポール部材１８に設けられた認識マーク１９の中心β、ターゲットＴの中心ＣのＸＹ座標に加え、基準撮像位置［Ｕ］、基準測定位置［Ｑ］のＸＹ座標、補正値の情報を含む。

機構駆動部２３は制御部２１によって制御され、基板搬送機構７、テープフィーダ９、Ｙ軸ビーム１０、Ｘ軸ビーム１１、実装ヘッド１２、ノズル昇降機構１４等を駆動する。これにより、基板搬送作業、部品実装作業等が実行される。認識処理部２４は、第１の認識カメラ１５が撮像した基板２のマーク２ａの画像や、第２の認識カメラ１６が撮像した部品３の画像を認識処理する。これにより、基板２や部品３の位置が検出される。基板２のマーク２ａと部品３の検出結果は、実装ヘッド１２を基板２に対して位置合わせする際に用いられる。

反り算出部２５は、測定点Ｓｎの高さの測定結果に基づいて基板２の上面の反りを算出する。すなわち、図６（ａ）に示すように、反り算出部２５は高さセンサ１７によって測定された測定点Ｓｎの基板２の高さを演算処理することで、個々の測定点Ｓｎにおける基準面２ｂからのＺ方向における変位量ｈを求める。基準面２ｂとは、反りや変形のない平坦な基板２が実装作業位置に位置決めされた状態における基板２の上面をさす。そして、反り算出部２５はそれぞれの測定点Ｓｎにおける変位量ｈに基づいて、基板２の上面の反り形状を近似する近似曲面２８を算出する（図６（ｂ））。

図６（ｂ）において、近似曲面２８は、測定点Ｓｎにおける基準面２ｂからの変位量ｈに基づいて、基板２の上面の全体の反りや変形の傾向を解析して算出したものである。近似曲面２８は、ＸＹＺ座標系により表される。実装点ｍを例に挙げると、制御部２１は実装点ｍに対応するＸＹ座標（ｘｍ，ｙｍ）から、近似曲面２８のＸＹ座標における変位量ｈであるＺ座標（ｚｍ）を算出する。このＺ座標（ｚｍ）が、実装点ｍに実装される部品３の実装高さの補正量となる。基板２に部品３を実装する際、制御部２１は算出した補正量に基づいてノズル昇降機構１４の駆動を制御する。なお、近似曲面２８の精度は、高さセンサ１７による測定点Ｓｎの測定精度に左右される。すなわち、レーザ光を測定点Ｓｎに正確に入射させることで、実際の基板２の上面の形状をより正確に表した近似曲面２８を算出することができる。一方、レーザ光の入射位置が測定点Ｓｎからずれると、測定点Ｓｎの近傍にランド等が形成されている場合、基板２ではなく、ランド等の高さを測定してしまうことが生じ、算出される近似曲面２８と実際の基板２の上面の形状に誤差が生じる。

位置調整部２６は、ターゲットＴにレーザ光を入射させるために高さセンサ１７の位置を調整するものであり、判定部２６ａを含んで構成される。判定部２６ａは、ポール部材１８に投射されたレーザ光（反射光）の受光部１７ｂによる受光状態、すなわち受光部１７ｂがレーザ光を受光したか否かに基づき、レーザ光がターゲットＴに入射したか否かを判定する。本実施の形態では、受光部１７ｂがレーザ光を受光しなかった場合、判定部２６ａはターゲットＴにレーザ光が入射したと判定する。また、受光部１７ｂがレーザ光を受光した場合、判定部２６ａはターゲットＴにレーザ光が入射しなかったと判定する。ターゲットＴにレーザ光が入射しなかったと判定された場合、位置調整部２６はＹ軸ビーム１０とＸ軸ビーム１１の駆動を制御して、高さセンサ１７を水平方向に所定量だけ移動させる。これにより、高さセンサ１７の位置が調整される。

算出部２７は、高さセンサ１７の位置の調整後、基準測定位置［Ｑ］と、ターゲットＴにレーザ光を入射させるために高さセンサ１７が基準測定位置［Ｑ］から移動した位置とのずれ量に基づき、高さセンサ１７の水平方向における補正値を算出する。基板２の高さを測定する際、高さセンサ１７は補正値を加味した測定位置［Ｐｎ］に位置合わせされる。

本実施の形態における部品実装装置１は以上のように構成される。次に図７のフローチャートを参照して、部品実装方法について説明する。まず、基板搬送機構７は上流側から搬入された基板２をＸ方向に搬送して所定の作業位置に位置決めする（ＳＴ１：基板位置決め工程）。次いで、基板２の位置認識が行われる（ＳＴ２：基板位置認識工程）。すなわち、第１の認識カメラ１５は基板２のマーク２ａの上方まで移動し、この位置で第１の認識カメラ１５は当該マーク２ａを撮像する。認識処理部２４はマーク２ａの画像を認識処理することにより、基板２の位置を検出する。制御部２１は、基板２の検出結果に基づいて、基板２が位置決めされるべき正規位置からのずれ量を算出する。

次いで、高さセンサ１７は基板２上の任意の測定点Ｓｎに対応する測定位置［Ｐｎ］まで移動する（ＳＴ３：高さセンサ移動工程）。次いで、高さセンサ１７は測定点Ｓｎにレーザ光を投射し、その反射光を受光することで基板２の高さを測定する（ＳＴ４：測定工程）。次いで、制御部２１は未測定の測定点Ｓｎがあるか否かを判定する（ＳＴ５：未測定箇所有無判定工程）。未測定の測定点Ｓｎがあると判定された場合（図７で示す「Ｙｅｓ」の場合）、（ＳＴ３）に戻る。

（ＳＴ５）で未測定の測定点Ｓｎがないと判定された場合（図７で示す「Ｎｏ」の場合）、反り算出部２５は全ての測定点Ｓｎにおける基板２の高さの測定結果に基づいて変位量ｈを演算する。そして、反り算出部２５は演算した変位量ｈに基づいて近似曲面２８を算出し、これにより基板２の上面の反りを算出する（ＳＴ６：反り算出工程）。

高さセンサ１７が全ての測定点Ｓｎを測定した後、実装ヘッド１２はテープフィーダ９から供給された部品３を取り出す（ＳＴ７：部品取り出し工程）。次いで、実装ヘッド１２に保持された部品３の位置認識が行われる（ＳＴ８：部品位置認識工程）。すなわち、実装ヘッド１２は第２の認識カメラ１６の上方をＸ方向に移動する。このとき、第２の認識カメラ１６は実装ヘッド１２に保持された部品３を撮像する。認識処理部２４は部品３の画像を認識処理し、部品３の位置を検出する。制御部２１は、部品３の検出結果に基づいて、実装ヘッド１２に対する部品３のずれ量を算出する。

次いで、実装ヘッド１２は基板２に部品３を実装する（ＳＴ９：実装工程）。すなわち、実装ヘッド１２は基板２の上方における所定の位置まで移動する。このとき、実装ヘッド１２は基板２と部品３のずれ量を加味したうえで位置合わせされる。実装ヘッド１２の位置合わせ後、吸着ノズル１３は下降し、基板２の実装点に部品３を搭載する。このとき、制御部２１は近似曲面２８から部品３の実装高さの補正量を算出し、その補正量に基づいてノズル昇降機構１４の駆動を制御する。以上の工程を経て、基板２に部品３が実装される。

次に図８のフローチャートを参照して、実装ヘッド１２の位置補正方法を説明する。前述の部品実装方法に従った実装動作が連続して行われる過程で、制御部２１は実装ヘッド１２の位置補正を行うタイミングに達したか否を判定する（ＳＴ１１：位置補正タイミング判定工程）。ここでの判定は、例えば、実装動作が開始されてからの経過時間を基準にして行う。すなわち、実装動作が開始されてからの経過時間が予め設定された時間を超えたとき、制御部２１は実装ヘッド１２の位置補正を行うタイミングに達したと判定する。

（ＳＴ１１）で、実装ヘッド１２の位置補正を行うタイミングに達したと判定されたとき（図８で示す「Ｙｅｓ」の場合）、制御部２１は作業位置に位置決めされた部品実装済みの基板２を搬出した後、実装動作を一時停止させる（ＳＴ１２：停止工程）。次いで図１０（ａ）に示すように、制御部２１は実装ヘッド移動機構を駆動することにより、第１の認識カメラ１５を基準撮像位置［Ｕ］に位置合わせする（ＳＴ１３：カメラ位置合わせ工程）。

次いで、第１の認識カメラ１５は認識マーク１９を撮像する（ＳＴ１４：撮像工程）。次いで、認識処理部２４は認識マーク１９の画像を認識処理する（ＳＴ１５：認識処理工程）。これにより、認識マーク１９の位置が検出される。次いで、制御部２１は認識マーク１９の検出結果に基づいて、第１の認識カメラ１５の撮像中心αと認識マーク１９の中心βのずれ量Δｘ，Δｙ（図３（ｃ））を算出する（ＳＴ１６：ずれ量算出工程）。この算出したずれ量Δｘ，Δｙが、実装ヘッド１２の位置補正を行う際の補正値となる。このように、この工程（ＳＴ１５）では、撮像手段によって撮像された基準部の画像の処理結果に基づいて、基準撮像位置［Ｕ］に位置した撮像手段と基準部との位置ずれ量を算出する。次いで、制御部２１は算出したずれ量を、実装ヘッド１２の位置補正を行う際の補正値として記憶部２２に記憶する（ＳＴ１７：記憶工程）。次いで、制御部２１は後述する高さセンサ１７の測定位置［Ｐｎ］の補正が完了した後に、実装動作を再開する（ＳＴ１８：実装動作再開工程）。再開後の実装動作においては、制御部２１は、記憶部２２に記憶された補正値に基づいて実装ヘッド移動機構の駆動を制御する。これにより、実装ヘッド移動機構に熱変形が生じている場合でも、第１の認識カメラ１５と認識マーク１９との位置ずれを補正して、熱変形による誤差を考慮した実装ヘッド１２の位置制御が可能となる。

次に図９のフローチャートを参照して、高さセンサ１７の測定位置［Ｐｎ］を補正する高さセンサ１７の測定位置補正方法について説明する。まず、実装ヘッド１２の位置補正のために第１の認識カメラ１５が認識マーク１９を撮像した後（ＳＴ１４）、制御部２１は実装ヘッド移動機構を駆動することにより、高さセンサ１７を基準測定位置［Ｑ］に位置合わせする（図１０（ｂ））（ＳＴ２１：位置合わせ工程）。なお、ターゲットＴは、基準部としての認識マーク１９と隣接する位置に設けられているため、高さセンサ１７の位置合わせを短時間で効率良く行うことができる。

次いで、高さセンサ１７は制御部２１からの指令を承け、レーザ光をターゲットＴへ投射する（ＳＴ２２：投射工程）。次いで、判定部２６ａは高さセンサ１７によるレーザ光（反射光）の受光状態に応じて、レーザ光がターゲットＴに入射したか否かを判定する（ＳＴ２３：入射有無判定工程）。（ＳＴ２０）でターゲットＴに入射しなかったと判定された場合（図９で示す「Ｎｏ」の場合）、位置調整部２６は実装ヘッド移動機構を制御して、高さセンサ１７を所望の水平方向に所定量だけ移動させる（ＳＴ２４：高さセンサ移動工程）。このとき、高さセンサ１７はレーザ光を投射した状態のまま移動される。これにより、高さセンサ１７の水平方向における位置が変更されるとともに、ポール部材１８の上面１８ａにおけるレーザ光の入射位置も変更される。その後、レーザ光がターゲットＴに入射するまで（ＳＴ２３），（ＳＴ２４）が繰り返される。

このように、（ＳＴ２３），（ＳＴ２４）は、高さセンサ１７を基準測定位置［Ｑ］に位置合わせした状態において、ターゲットＴに向けて高さセンサ１７からレーザ光を投射し、反射光の受光状態に応じて、高さセンサ１７の水平方向における位置を調整する調整工程となっている。また、Ｙ軸ビーム１０、Ｘ軸ビーム１１、位置調整部２６は、高さセンサ１７を基準測定位置［Ｑ］に位置合わせした状態において、基台６側に設けられたターゲットＴに向けて高さセンサ１７からレーザ光を投射し、反射光の受光状態に応じて、高さセンサ１７の水平方向における位置を調整する位置調整手段となっている。

（ＳＴ２４）でターゲットＴにレーザ光が入射したと判定された場合（図９で示す「Ｙｅｓ」の場合）、算出部２７は高さセンサ１７の水平方向における補正値を算出する（ＳＴ２５：算出工程）。具体的に述べると、図１１に示すように、算出部２７は、レーザ光をターゲットＴに入射させるために高さセンサ１７が基準測定位置［Ｑ］から移動した量Δｘ，Δｙを、高さセンサ１７の水平方向における補正値として算出する。このように、（ＳＴ２５）において、算出部２７は、高さセンサ１７の位置を調整することによって高さセンサ１７から投射されたレーザ光がターゲットＴに入射したときの高さセンサ１７の実際の位置と基準測定位置［Ｑ］とのずれ量に基づいて高さセンサ１７の水平方向における補正値を算出する。

次いで、制御部２１は算出工程（ＳＴ２５）で算出された補正値に基づいて、記憶部２２に記憶された高さセンサ１７の水平方向における測定位置［Ｐｎ］を補正する（ＳＴ２６：補正工程）。これより、実装ヘッド移動機構の熱変形による誤差を補正して、高さセンサ１７から投射されるレーザ光を測定点Ｓｎに精度良く入射させることができる。次いで、制御部２１は補正値を記憶部２２に記憶する（ＳＴ２７：記憶工程）。その後の実装動作においては、高さセンサ１７は、補正値を加味した測定位置［Ｐｎ］に位置合わせされたうえで、基板２上の任意の測定点Ｓｎの高さを測定する。

以上説明したように、本実施の形態における部品実装装置１によれば、基台６側に設けられたターゲットＴを用いることで、高さセンサ１７の測定位置［Ｐｎ］を簡単に補正することができる。特に、レーザ光の光軸の径が小さい正反射式の高さセンサを補正対象とする場合に顕著な効果を奏する。また、高さセンサ１７の測定位置［Ｐｎ］を補正することで、近似曲面２８の精度を向上させることができ、その結果、基板２の上面の反りに応じて部品３の実装高さを適切に補正して実装品質を向上させることができる。

さらに、基台６側において、ターゲットＴと隣接する位置には、実装ヘッド１２を駆動させる実装ヘッド移動機構の温度上昇に起因する熱変形を含む要因によって生じる実装ヘッド１２の位置ずれを補正するために撮像手段によって撮像される基準部（認識マーク１９）が設けられている。これにより、実装ヘッド１２の位置補正と高さセンサ１７の測定位置［Ｐｎ］の補正を短時間で効率良く行うことができる。なお、実装ヘッド１２の位置補正と高さセンサ１７の測定位置［Ｐｎ］の補正を行う順番は逆でもよい。すなわち、実装動作を一時停止させた後（図８に示す（ＳＴ１２））、高さセンサ１７の測定位置［Ｐｎ］の補正を行い、その後に第１の認識カメラ１５を基準撮像位置［Ｕ］に位置合わせしてもよい（図８に示す（ＳＴ１３））。このようにしても、第１の認識カメラ１５が認識マーク１９の上方に移動するまでの距離は小さいので、第１の認識カメラ１５の位置合わせを短時間で効率良く行うことができる。

本発明はこれまで説明した実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。例えば、ターゲットＴはポール部材１８の上面１８ａにおいて穴部２０が形成された領域に限定されない。すなわち、ポール部材１８の上面１８ａの反射率と、ターゲットＴとして設定した領域の反射率を異ならせ、高さセンサ１７によるレーザ光の受光状態に応じてターゲットにレーザ光が受光したか否かを判定するようにしてもよい。さらに、ターゲットは円形である必要はなく、矩形でもよい。

また、基準部とターゲットＴは同一のポール部材１８に設けなくてもよい。すなわち、認識マーク１９のみが設けられたポール部材１８と、ターゲットＴのみが設けられたポール部材１８を隣接させて配置してもよい。しかしながら、同一のポール部材１８にこれらを設けることで、装置の複雑化を防止することができる。

本発明によれば、高さセンサの測定位置を簡単に補正することができ、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
３ 部品
６ 基台
８ 部品供給部
１０ Ｙ軸ビーム
１１ Ｘ軸ビーム
１２ 実装ヘッド
１５ 第１の認識カメラ
１７ 高さセンサ
１９ 認識マーク
２６ 位置調整部
２７ 算出部
Ｓｎ（ｎ＝１〜９） 測定点
Ｔ ターゲット
［Ｑ］ 基準測定位置
［Ｕ］ 基準撮像位置

Claims (6)

1. 部品供給部から取り出した部品を所定の実装作業位置に位置決めされた基板に実装する実装ヘッドと、
   前記実装ヘッドを基台に対して相対的に水平方向に移動させる実装ヘッド移動機構と、
   前記実装ヘッドとともに移動自在に設けられ、所定の測定位置から基板に設定された測定点にレーザ光を投射してその反射光を受光することにより前記測定点の高さを測定する高さセンサと、を備えた部品実装装置において、
   前記高さセンサの前記測定位置を補正する部品実装装置における高さセンサの測定位置補正方法であって、
   前記高さセンサを基準測定位置に位置合わせする位置合わせ工程と、
   前記高さセンサを前記基準測定位置に位置合わせした状態において、前記基台側に設けられたターゲットに向けて前記高さセンサからレーザ光を投射し、その反射光の受光状態に応じて前記高さセンサの水平方向における位置を調整する調整工程と、
   前記高さセンサの位置を調整することによって前記高さセンサから投射されたレーザ光が前記ターゲットに入射したときの前記高さセンサの位置と前記基準測定位置とのずれ量に基づいて高さセンサの水平方向における補正値を算出する算出工程と、
   前記算出工程にて算出された補正値に基づいて前記高さセンサの水平方向における前記測定位置を補正する補正工程と、
   を含む部品実装装置における高さセンサの測定位置補正方法。
2. 前記高さセンサは、正反射式である、請求項１に記載の部品実装装置における高さセンサの測定位置補正方法。
3. 前記部品実装装置は、前記実装ヘッドとともに移動自在に設けられ、撮像視野を前記基台側に向けた撮像手段をさらに備え、
   前記ターゲットと隣接する位置には、前記実装ヘッド移動機構の温度上昇に起因する熱変形を含む要因によって生じる前記実装ヘッドの位置ずれを補正するために前記撮像手段によって撮像される基準部が設けられている、請求項１又は２に記載の部品実装装置における高さセンサの測定位置補正方法。
4. 部品供給部から取り出した部品を所定の実装作業位置に位置決めされた基板に実装する実装ヘッドと、
   前記実装ヘッドを基台に対して相対的に水平方向に移動させる実装ヘッド移動機構と、
   前記実装ヘッドとともに移動自在に設けられ、所定の測定位置から基板に設定された測定点にレーザ光を投射してその反射光を受光することにより前記測定点の高さを測定する高さセンサと、
   前記高さセンサを基準測定位置に位置合わせした状態において、前記基台側に設けられたターゲットに向けて前記高さセンサからレーザ光を投射し、その反射光の受光状態に応じて前記高さセンサの水平方向における位置を調整する位置調整部と、
   前記高さセンサの位置を調整することによって前記高さセンサから投射されたレーザ光が前記ターゲットに入射したときの前記高さセンサの位置と前記基準測定位置とのずれ量に基づいて高さセンサの水平方向における補正値を算出する算出部と、を備え、
   前記算出部にて算出された補正値に基づいて前記高さセンサの水平方向における前記測定位置を補正する、部品実装装置。
5. 前記高さセンサは、正反射式である、請求項４に記載の部品実装装置。
6. 前記部品実装装置は、前記実装ヘッドとともに移動自在に設けられ、撮像視野を前記基台側に向けた撮像手段をさらに備え、
   前記ターゲットと隣接する位置には、前記実装ヘッド移動機構の温度上昇に起因する熱変形を含む要因によって生じる前記実装ヘッドの位置ずれを補正するために前記撮像手段によって撮像される基準部が設けられている、請求項４又は５に記載の部品実装装置。

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