JP6706768B2 - 部品実装システムおよび部品実装方法ならびに補正値算出装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板に実装された部品の位置ずれ量に基づいて算出されたフィードバック補正値を用いて基板に部品を実装する部品実装システムおよび部品実装方法ならびにフィードバック補正値を算出する補正値算出装置に関するものである。

部品実装装置は、Ｘ軸ビームおよびＹ軸ビームよりなるＸＹビームによって水平方向に移動する実装ヘッドが備える吸着ノズルによって、部品供給装置が供給する部品を取り出して基板に実装している。従来、基板に部品を実装する実装精度を向上させるため、基板上に実装された部品の正規位置からの実装位置ずれを検査装置等で検査し、実装位置ずれ量を基に算出されたフィードバック補正値を用いて部品実装装置の実装動作を補正することが行われている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の部品実装システムでは、部品実装装置の下流に配置された検査装置によって基板上に実装された部品毎に実装位置ずれ量を検出し、部品毎に算出されたフィードバック補正値を用いて部品実装装置における実装動作を補正している。

特開２０１６―５８６０３号公報

しかしながら、特許文献１を含む従来技術では、基板上に実装される部品毎に実装位置ずれをフィードバックしているが、部品の実装位置ずれが発生する要因は吸着ノズルの装着角度のずれや吸着ノズルの歪みなど部品実装装置の構成要素の種々の変動による部分が大きく、実装精度を向上させるためにはさらなる改善の余地があるという課題があった。

そこで本発明は、吸着ノズルに起因する変動の影響による部品の実装位置ずれを精度良く補正することができる部品実装システムおよび部品実装方法ならびに補正値算出装置を提供することを目的とする。

本発明の部品実装システムは、部品を保持可能な複数の吸着ノズルを備え、部品を保持した前記吸着ノズルを回転させて基板に前記部品を指定された回転角度で実装する部品実装装置と、前記部品実装装置によって基板に実装された部品の位置ずれ量を取得する検査装置と、前記検査装置により取得された前記位置ずれ量に基づき、前記部品実装装置の実装動作を補正するフィードバック補正値を算出する補正値算出手段と、を備え、前記補正値算出手段は、吸着ノズル毎、かつ所定の回転角度毎に、前記基板に実装された前記部品のうち選択された前記部品の前記位置ずれ量から前記フィードバック補正値を算出し、前記部品実装装置は、前記部品を実装する前記吸着ノズルの前記フィードバック補正値を用いて前記実装動作を補正する。

本発明の部品実装方法は、部品を保持した吸着ノズルを回転させて前記基板に前記部品を指定された回転角度で実装する部品実装工程と、前記部品実装工程において基板に実装された部品の位置ずれ量を取得する位置ずれ量取得工程と、前記位置ずれ量取得工程において取得された前記位置ずれ量に基づき、前記部品実装工程における実装動作を補正するフィードバック補正値を算出する補正値算出工程と、を含み、前記補正値算出工程において、吸着ノズル毎、かつ所定の回転角度毎に、前記基板に実装された前記部品のうち選択された前記部品の前記位置ずれ量から前記フィードバック補正値が算出され、前記部品実装工程において、前記部品を実装する前記吸着ノズルの前記フィードバック補正値を用いて実装動作が補正される。

本発明の補正値算出装置は、部品を保持可能な吸着ノズルを回転させて前記基板に前記部品を指定された回転角度で実装する部品実装装置により基板に実装された部品のうち選択された部品の位置ずれ量に基づき、吸着ノズル毎、かつ所定の回転角度毎に、前記部品実装手段の実装動作を補正するフィードバック補正値を算出する補正値算出部を備える。

本発明によれば、吸着ノズルに起因する変動の影響による部品の実装位置ずれを精度良く補正することができる。

本発明の一実施の形態の部品実装システムの構成説明図 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の部分断面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の実装ヘッドおよび部品供給部の構成説明図 本発明の一実施の形態の部品実装システム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検査装置において算出される部品の位置ずれ量の説明図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態の部品実装装置において基板に実装される部品の形状の例を示す説明図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態の部品実装装置において使用されるキャリヤテープのポケットと部品のギャップの例を示す説明図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態の部品実装装置における吸着ノズルの回転による部品の位置ずれへの影響の説明図 本発明の一実施の形態の検査装置により（ａ）撮像された基板上に実装された部品の例を示す説明図（ｂ）算出された位置ずれ量の例とフィードバック補正値の関係を示す説明図 本発明の一実施の形態の部品実装システムにおける部品実装方法のフロー図 本発明の一実施の形態の管理コンピュータにおけるフィードバック補正値算出方法のフロー図

以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、部品実装システム、部品実装装置、検査装置の仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図２、及び後述する一部では、水平面内で互いに直交する２軸方向として、基板搬送方向のＸ方向（図２における左右方向）、基板搬送方向に直交するＹ方向（図２における上下方向）が示される。図３、及び後述する一部では、水平面と直交する高さ方向としてＺ方向（図３における上下方向）が示される。Ｚ方向は、部品実装装置が水平面上に設置された場合の上下方向である。図４、及び後述する一部では、Ｚ方向の軸（Ｚ軸）を回転軸とする回転の方向であるθ方向が示される。

まず図１を参照して、部品実装システム１の構成を説明する。部品実装システム１は、基板に部品を実装して実装基板を製造する機能を有するものであり、半田印刷装置Ｍ１、部品実装装置Ｍ２，Ｍ３および検査装置Ｍ４を備えている。これらの装置は通信ネットワーク２を介して管理コンピュータ３に接続されている。なお、部品実装システム１が備える部品実装装置Ｍ２，Ｍ３は２台に限定されることはなく、１台でも３台以上でも良い。

半田印刷装置Ｍ１は、実装対象の基板に部品接合用のクリーム半田をスクリーン印刷する。部品実装装置Ｍ２，Ｍ３は、部品実装部１２（図２参照）によって部品接合用のクリーム半田が印刷された基板に部品供給部から取り出した部品を移送搭載する部品実装動作を行う。検査装置Ｍ４は、部品実装装置Ｍ２，Ｍ３によって部品が実装された基板における部品の実装状態を検査して、部品の正規位置からの位置ずれ状態などを検出する。管理コンピュータ３は、ライン管理機能と、検査装置Ｍ４によって取得された部品の位置ずれ量を含む検査情報に基づいて、部品実装装置Ｍ２，Ｍ３にフィードバックする実装動作を補正するフィードバック補正値Ｖｃを算出する機能を併せて有している。

次に図２、図３を参照して、部品実装装置Ｍ２，Ｍ３の構成を説明する。なお図３は、図２におけるＡ−Ａ断面を部分的に示している。部品実装装置Ｍ２，Ｍ３は、部品供給部から供給された部品を基板に実装する実装動作を実行する機能を有する。図２において、基台４の中央には、基板搬送機構５がＸ方向に配設されている。基板搬送機構５は、上流側から搬送された基板６を、実装作業位置に搬入して位置決め保持する。また、基板搬送機構５は、部品実装作業が完了した基板６を下流側に搬出する。

基板搬送機構５の両側方（フロント側、リア側）には、部品供給部７が配置されている。それぞれの部品供給部７には、複数のテープフィーダ８が並列に装着されている。テープフィーダ８は、部品を収納するポケットが形成されたキャリヤテープを部品供給部７の外側から基板搬送機構５に向かう方向（テープ送り方向）にピッチ送りすることにより、部品実装部１２の実装ヘッドが部品を吸着する部品吸着位置に部品を供給する。

基台４上面においてＸ方向の両端部には、リニア駆動機構を備えたＹ軸ビーム９がＹ方向に沿って配設されている。Ｙ軸ビーム９には、同様にリニア駆動機構を備えた２基（フロント側、リア側）のＸ軸ビーム１０が、Ｙ方向に移動自在に結合されている。Ｘ軸ビーム１０はＸ方向に沿って配設されている。２基のＸ軸ビーム１０には、それぞれ実装ヘッド１１がＸ方向に移動自在に装着されている。実装ヘッド１１は、部品を吸着保持して昇降可能な複数の吸着ユニット１１ａを備える。吸着ユニット１１ａのそれぞれの下端部には、部品を吸着保持する吸着ノズル１１ｂ（図３参照）が装着されている。

図２において、Ｙ軸ビーム９、Ｘ軸ビーム１０を駆動することにより、実装ヘッド１１はＸ方向、Ｙ方向に移動する。これにより２つの実装ヘッド１１は、それぞれ対応した部品供給部７に配置されたテープフィーダ８の部品吸着位置から部品を吸着ノズル１１ｂによって吸着して取り出して、基板搬送機構５に位置決めされた基板６の実装点に装着する。すなわち、Ｙ軸ビーム９、Ｘ軸ビーム１０および実装ヘッド１１は、部品を基板６に実装する部品実装部１２を構成する。このように、部品実装装置Ｍ２，Ｍ３は、フロント側とリア側の２基の部品実装部１２を備えている。

部品供給部７と基板搬送機構５との間には、部品認識カメラ１３が配設されている。部品供給部７から部品を取り出した実装ヘッド１１が部品認識カメラ１３の上方を移動する際に、部品認識カメラ１３は実装ヘッド１１に保持された状態の部品を撮像して部品の保持姿勢を認識する。実装ヘッド１１が取り付けられたプレート１０ａには基板認識カメラ１４が取り付けられている。基板認識カメラ１４は、実装ヘッド１１と一体的に移動する。

実装ヘッド１１が移動することにより、基板認識カメラ１４は基板搬送機構５に位置決めされた基板６の上方に移動し、基板６に設けられた基板マーク（図示せず）を撮像して基板６の位置を認識する。また、基板認識カメラ１４はテープフィーダ８の部品吸着位置の上方に移動し、部品吸着位置付近のキャリヤテープの状態を認識する。実装ヘッド１１による基板６への部品実装動作においては、部品認識カメラ１３による部品の認識結果と、基板認識カメラ１４による基板位置の認識結果とを加味して実装位置の補正が行われる。

図３に示すように、部品供給部７にはフィーダベース１５ａに予め複数のテープフィーダ８が装着された状態の台車１５がセットされる。基台４に設けられた固定ベース（図示省略）に対して、フィーダベース１５ａをクランプ機構１５ｂによってクランプすることにより、部品供給部７において台車１５の位置が固定される。台車１５には、部品Ｄを保持したキャリヤテープ１６を巻回状態で収納するテープリール１７が保持されている。テープリール１７から引き出されたキャリヤテープ１６は、テープフィーダ８によって吸着ノズル１１ｂによる部品吸着位置までピッチ送りされる。

次に図４を参照して、実装ヘッド１１の構成を説明する。実装ヘッド１１は複数の吸着ユニット１１ａを備えており、各吸着ユニット１１ａは駆動機構を備えている。駆動機構を駆動することにより、各吸着ユニット１１ａの下端部に装着された吸着ノズル１１ｂを昇降させる（矢印ｂ）とともに、ノズル軸ＡＮを回転軸として吸着ノズル１１ｂをθ方向に回転させる（矢印ｃ）ことが可能となっている。

すなわち、実装ヘッド１１は、部品Ｄを吸着し、部品Ｄを基板６の実装面と平行な回転方向（θ方向）に所定の角度で回転させて、部品Ｄを実装する部品吸着部となる。そして、部品実装部１２は、部品吸着部を含み、複数の吸着ノズル１１ｂを備え、吸着ノズル１１ｂにより部品Ｄを基板６の実装面と平行な回転方向に回転させて基板６に部品Ｄを実装する部品実装手段となる。

次に図５を参照して、部品実装システム１の制御系の構成を説明する。管理コンピュータ３、部品実装装置Ｍ２、Ｍ３および検査装置Ｍ４は、通信ネットワーク２を介して接続されている。部品実装装置Ｍ２、Ｍ３は、実装制御部２０、実装記憶部２１、部品実装部１２、表示部２２、入力部２３、認識処理部２４、通信部２５を備えている。実装記憶部２１には前述の部品実装作業を実行するための実装プログラムの他、実装データ２１ａ、補正値データ２１ｂが記憶されている。

実装データ２１ａには、部品Ｄを基板６に実装する際に参照されるデータであって、基板６における部品Ｄの実装位置（正規位置）の座標、実装する際の部品Ｄの回転角度、実装される部品Ｄの種類などの情報が含まれている。補正値データ２１ｂには、後述する管理コンピュータ３から送信されたフィードバック補正値Ｖｃが含まれる。

実装制御部２０はＣＰＵなどの演算装置であり、実装記憶部２１に記憶されたプログラムやデータに基づいて各部を制御することにより、部品実装部１２による基板６に部品Ｄを実装する実装動作を制御する。認識処理部２４は、基板認識カメラ１４による撮像結果を認識処理することにより、基板６の位置を検出する。また、認識処理部２４は、部品認識カメラ１３による撮像結果を認識処理することにより、実装ヘッド１１に保持された状態における部品Ｄの位置を検出する。

そして、実装制御部２０は、実装データ２１ａ、補正値データ２１ｂ、基板６の位置、部品実装部１２に保持された部品Ｄの位置、フィードバック補正値Ｖｃに基づいて、部品実装部１２による実装動作を補正して基板６に部品Ｄを実装する。また、実装制御部２０は、実装ヘッド１１（部品吸着部）が保持する部品Ｄを実装データ２１ａにおいて指定された回転角度だけ回転させて基板６に実装する。このように、実装制御部２０は、部品実装部１２（部品実装手段）による基板６に部品Ｄを実装する実装動作を制御する実装制御手段となる。

入力部２３は、キーボード、タッチパネル、マウスなどの入力装置であり、操作コマンドやデータ入力時などに用いられる。表示部２２は液晶パネルなどの表示装置であり、入力部２３による操作のための操作画面などの各種画面などの各種情報を表示する。通信部２５は通信インターフェースであり、通信ネットワーク２を介して他の部品実装装置Ｍ２，Ｍ３、管理コンピュータ３、検査装置Ｍ４との間で信号、データの授受を行う。

図５において、検査装置Ｍ４は、検査制御部３０、検査記憶部３１、検査用カメラ３２、表示部３３、入力部３４、通信部３５を備えている。検査制御部３０はＣＰＵなどの演算装置であり、内部処理機能として位置ずれ量算出部３０ａを備えている。検査記憶部３１は記憶装置であり、実装データ３１ａ、位置ずれ量データ３１ｂ、などを記憶する。実装データ３１ａには、部品Ｄが実装された基板６に関するデータであって、基板６における部品Ｄの実装位置（正規位置）の座標、実装する際の部品Ｄの回転角度、実装された部品Ｄの種類などの情報が含まれている。

入力部３４は、キーボード、タッチパネル、マウスなどの入力装置であり、操作コマンドやデータ入力時などに用いられる。表示部３３は液晶パネルなどの表示装置であり、入力部３４による操作のための操作画面などの各種画面などの各種情報を表示する。通信部３５は通信インターフェースであり、通信ネットワーク２を介して部品実装装置Ｍ２，Ｍ３、管理コンピュータ３との間で信号、データの授受を行う。

検査用カメラ３２は、基板６に実装された部品Ｄを上方から撮像する。位置ずれ量算出部３０ａは、検査用カメラ３２により撮像された画像から、基板６に実装された部品Ｄの正規位置Ｎからの位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ，Δθ（図６参照）を算出する位置ずれ量算出処理を実行する。算出された位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ，Δθは、位置ずれ量データ３１ｂとして検査記憶部３１に記憶されるとともに、通信部３５を介して管理コンピュータ３に送信される。

このように、検査装置Ｍ４は、部品Ｄを撮像する検査用カメラ３２（撮像部）と、検査用カメラ３２により撮像された画像から部品Ｄの正規位置Ｎからの位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ，Δθを算出する位置ずれ量算出部３０ａとを備え、部品実装部１２（部品実装手段）により基板６に実装された部品Ｄの正規位置Ｎからの位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ，Δθを取得する位置ずれ量取得手段となる。

ここで図６を参照して、位置ずれ量データ３１ｂに含まれる、基板６に実装された部品Ｄの正規位置Ｎからの位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ，Δθの一例について説明する。部品実装部１２による実装動作では、部品供給部７のテープフィーダ８から実装ヘッド１１の吸着ノズル１１ｂによって取り出された部品Ｄが、基板６に設定された実装位置である正規位置Ｎを目標として移送搭載される。このとき部品Ｄの部品中心Ｃが必ずしも正規位置Ｎに対して正しく一致するとは限らず、Ｘ方向に位置ずれ量ΔＸ，Ｙ方向に位置ずれ量ΔＹ、θ方向（実装面と平行な回転方向）に位置ずれ量Δθだけ位置ずれした状態にある。

この位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ，Δθは、基板６に実装された部品Ｄを検査用カメラ３２によって撮像した結果を位置ずれ量算出部３０ａによって位置ずれ量算出処理することにより取得される。位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ，Δθは、１つの基板６に実装される複数の部品Ｄについてそれぞれ取得されて位置ずれ量データ３１ｂとして記憶される。

図５において、管理コンピュータ３は、管理制御部４０、管理記憶部４１、表示部４２、入力部４３、通信部４４を備えている。入力部４３は、キーボード、タッチパネル、マウスなどの入力装置であり、操作コマンドやデータ入力時などに用いられる。表示部４２は液晶パネルなどの表示装置であり、入力部４３による操作のための操作画面などの各種画面などの各種情報を表示する。通信部４４は通信インターフェースであり、通信ネットワーク２を介して部品実装装置Ｍ２，Ｍ３、検査装置Ｍ４との間で信号、データの授受を行う。

管理制御部４０はＣＰＵなどの演算装置であり、内部処理機能として補正値算出部４０ａ、補正値送信部４０ｂ、部品選択部４０ｃを備えている。管理記憶部４１は記憶装置であり、実装データ４１ａ、部品情報４１ｂ、位置ずれ量データ４１ｃ、補正値データ４１ｄなどを記憶する。

実装データ４１ａには、部品Ｄを基板６に実装する際に参照されるデータであって、基板６における部品Ｄの実装位置（正規位置）の座標、実装する際の部品Ｄの回転角度、実装される部品Ｄの種類などの情報が含まれている。部品情報４１ｂには、基板６に実装される部品Ｄの形状、サイズ、部品Ｄが格納されるキャリヤテープ１６のポケット１６ｂと格納される部品ＤとのギャップＧｘ，Ｇｙ（図８参照）などの情報が、部品Ｄの種類に紐付けられて記憶されている。

ここで図７を参照して、部品情報４１ｂに含まれる部品Ｄの形状について説明する。２種類の部品Ｄ（１）、部品Ｄ（２）の平面図を図７（ａ）に、側面図を図７（ｂ）に示す。部品Ｄ（１）と部品Ｄ（２）は、本体部ＤａのＸ方向の両端に電極Ｄｂを有する抵抗、コンデンサなどの２端子素子である。部品Ｄ（１）と部品Ｄ（２）は、平面視したＸ方向、Ｙ方向のサイズは同じであるが、電極Ｄｂの間隔が部品Ｄ（１）の方が広い形状をしている。そのため、部品Ｄ（１）の方が、吸着ノズル１１ｂの下端が当接する吸着面Ｄｃ（本体部ＤａのＸＹ面）が広く、部品吸着時に吸着ノズル１１ｂと部品Ｄの位置がずれた場合でも正常に吸着可能な吸着位置ずれに対する許容範囲が広い。

また、吸着面Ｄｃと電極Ｄｂ上面の段差Ｄｈは、部品Ｄ（２）の方が大きい形状をしている。そのため、吸着ずれにより吸着ノズル１１ｂが本体部Ｄａと電極Ｄｂの境界を含んで吸着した場合の吸着姿勢の傾き（水平面に対する部品の傾き）は、部品Ｄ（２）の方が大きい。これらの理由により、部品Ｄ（２）は、部品Ｄ（１）とサイズは同じであるが、吸着ばらつきに起因する実装位置のばらつき（位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ，Δθ）が部品Ｄ（１）よりも大きくなる。

ここで図８を参照して、部品情報４１ｂに含まれるキャリヤテープ１６のポケット１６ｂと格納される部品ＤとのギャップＧｘ，Ｇｙについて説明する。図８（ａ）において、キャリヤテープ１６（１）のベーステープ１６ａには、部品Ｄ（３）を収納する凹形状のポケット１６ｂと、キャリヤテープ１６（１）をピッチ送りするテープフィーダ８のスプロケット（図示省略）が係合する送り穴１６ｃが等間隔に形成されている。部品Ｄ（３）を収納したポケット１６ｂの上面には、カバーテープ１６ｄが貼着されている。

ポケット１６ｂに収納された部品Ｄ（３）とポケット１６ｂの内壁の間には、Ｘ方向にギャップＧｘ１，Ｇｘ２、Ｙ方向にギャップＧｙ１，Ｇｙ２が発生している。これらのギャップＧによって、ピッチ送り中に部品Ｄ（３）がポケット１６ｂ内を不規則に移動して、吸着ノズル１１ｂが部品Ｄ（３）を吸着する際の吸着位置がばらつく。そのため、部品Ｄ（３）を基板６に実装する際の実装位置がばらつく。

図８（ｂ）において、キャリヤテープ１６（２）のポケット１６ｂには、部品Ｄ（３）とサイズが同じ部品Ｄ（４）が収納されている。部品Ｄ（４）とポケット１６ｂの内壁の間には、Ｘ方向にギャップＧｘ３，Ｇｘ４、Ｙ方向にギャップＧｙ３，Ｇｙ４が発生している。キャリヤテープ１６（２）のポケット１６ｂは、キャリヤテープ１６（１）のポケット１６ｂより大きく、キャリヤテープ１６（２）に発生するギャップＧ（Ｇｘ３＋Ｇｘ４，Ｇｙ３＋Ｇｙ４）は、キャリヤテープ１６（１）に発生するギャップＧ（Ｇｘ１＋Ｇｘ２，Ｇｙ１＋Ｇｙ２）よりも大きい。そのため、部品Ｄ（４）は、部品Ｄ（３）とサイズは同じであるが、基板６に実装した際の実装位置のばらつきが部品Ｄ（３）より大きくなる。

図５において、位置ずれ量データ４１ｃには、実装基板の生産中に継続して検査装置Ｍ４において取得される位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ，Δθを含む位置ずれ量データ３１ｂが、検査装置Ｍ４から逐次送信されて記憶されている。すなわち、位置ずれ量データ４１ｃを記憶する管理記憶部４１は、位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ，Δθを生産中に継続して記憶する位置ずれ量記憶部となる。

補正値算出部４０ａは、検査装置Ｍ４（位置ずれ量取得手段）により取得されて位置ずれ量データ４１ｃに記憶されている基板６に実装された部品Ｄの正規位置ＮからのＸ方向の位置ずれ量ΔＸとＹ方向の位置ずれ量ΔＹ（以下、単に「位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ」と称す）に基づき、部品実装部１２（部品実装手段）の実装動作を補正するフィードバック補正値Ｖｃを算出する。補正値算出部４０ａは、吸着ノズル１１ｂ毎、かつ所定の回転角度毎に、基板６に実装された部品Ｄの位置ずれ量ΔＸ，ΔＹからフィードバック補正値Ｖｃを算出する。フィードバック補正値Ｖｃを、吸着ノズル１１ｂ毎、かつ所定の回転角度毎に算出する意義は後述する。

また、補正値算出部４０ａは、吸着ノズル１１ｂ毎、かつ所定の回転角度毎に所定数の位置ずれ量ΔＸ，ΔＹが集まる毎にフィードバック補正値Ｖｃを統計処理により算出する。統計処理としては、例えば、外れ値を除いた所定数の位置ずれ量ΔＸ，ΔＹの平均値の算出が用いられる。その際の所定数は、統計処理によって算出されるフィードバック補正値Ｖｃの許容誤差などに基づいて決められる。これによって、適正な精度のフィードバック補正値Ｖｃを算出することができる。

吸着ノズル１１ｂ毎、かつ所定の回転角度毎に算出されたフィードバック補正値Ｖｃは、部品実装部１２によって実装される部品Ｄの実装動作の補正に使用される。補正値送信部４０ｂは、基板６に実装される部品Ｄに対応するフィードバック補正値Ｖｃを紐付して、その部品Ｄを実装する部品実装装置Ｍ２，Ｍ３に送信する。送信されたフィードバック補正値Ｖｃは、部品実装装置Ｍ２，Ｍ３の実装記憶部２１に補正値データ２１ｂとして記憶される。これによって、部品Ｄの実装位置ずれを精度良く補正することができる。

ここで図９を参照して、フィードバック補正値Ｖｃを吸着ノズル１１ｂ毎、かつ所定の回転角度毎に算出する意義について説明する。吸着ノズル１１ｂは、図９（ａ）に２点鎖線で示すように、ノズル軸ＡＮが鉛直（Ｚ方向）となる姿勢で実装ヘッド１１に装着される。しかし、吸着ノズル１１ｂの装着具合や吸着ノズル１１ｂ自体の歪みに起因して、ノズル軸ＡＮが鉛直方向から傾いて装着される場合がある。このノズル軸ＡＮの傾きは、吸着ノズル１１ｂ毎に異なる。

このように、ノズル軸ＡＮが傾いた吸着ノズル１１ｂによって実装動作が行われると、部品中心Ｃが正規位置Ｎから位置ずれして部品Ｄが基板６上に実装されてしまう。さらに、図９（ｂ）に示すように、吸着ノズル１１ｂを回転させると、回転角度に応じて部品Ｄの実装位置（部品中心Ｃ）が移動して基板６に実装される。これにより、図９（ｂ）に示す例のように、０°、９０°、１８０°、２７０°と回転角度毎に位置ずれ量ΔＸ，ΔＹが異なることになる。

このように、吸着ノズル１１ｂ毎、かつ所定の回転角度毎によって位置ずれ量ΔＸ，ΔＹが異なる状態では、基板６全体で一つのフィードバック補正値Ｖｃを算出して実装動作を補正すると、吸着ノズル１１ｂによって位置ずれが適正に補正されない場合がある。このような場合でも、吸着ノズル１１ｂ毎、かつ所定の回転角度毎にフィードバック補正値Ｖｃを算出して実装動作を補正することで、吸着ノズル１１ｂの装着具合や吸着ノズル１１ｂ自体の歪みの影響による部品Ｄの実装位置ずれを精度良く補正することができる。

図５において、部品選択部４０ｃは、実装データ４１ａ、部品情報４１ｂに含まれる部品Ｄの形状と部品Ｄのサイズとのいずれか、部品Ｄの回転角度、目標となる実装精度に基づいて、フィードバック補正値Ｖｃの算出に利用する部品Ｄを選択する。例えば、部品選択部４０ｃは、部品Ｄを選択するにあたり、基板６に実装した際の実装位置のばらつきが大きな、図７に示す部品Ｄ（２）、図８に示す部品Ｄ（４）を選択対象から除外する。これによって、部品Ｄの実装位置ずれを精度良く補正することができる。このように、部品選択部４０ｃは、フィードバック補正値Ｖｃの算出に利用する部品Ｄを選択する部品選択手段となり、補正値算出部４０ａは、部品選択手段により選択された部品Ｄの位置ずれ量ΔＸ，ΔＹからフィードバック補正値Ｖｃを算出する。

ここで図１０を参照して、補正値算出部４０ａによるフィードバック補正値Ｖｃの算出の具体例について説明する。図１０（ａ）には、基板６上に実装された１３個の部品Ｄ１＊〜Ｄ５＊，Ｄ６％〜Ｄ１０％，Ｄ１１＃，Ｄ１２〜Ｄ１３（実線で表示）とその部品中心Ｃ１〜Ｃ１３（黒丸で表示、Ｃ６〜Ｃ１３は符号省略）、実装目標である正規位置Ｎ１〜Ｎ１３（白丸で表示、Ｎ６〜Ｎ１３は符号省略）、正規位置Ｎに実装された場合の部品Ｄの位置（破線で表示）が表示されている。

１２個の部品Ｄ１＊〜Ｄ５＊，Ｄ６％〜Ｄ１０％，Ｄ１１＃，Ｄ１２は、同じ吸着ノズル１１ｂによって基板６に実装されている。部品Ｄ１＊〜Ｄ５＊は回転角度が０°で、部品Ｄ６％〜Ｄ１０％は回転角度が９０°で、部品Ｄ１１＃は回転角度が４５°で、基板６上に実装されている。このうち、回転角度が４５°の部品Ｄ１１＃、実装ばらつきが大きな傾向がある形状の部品Ｄ１２は、部品選択部４０ｃによってフィードバック補正値Ｖｃの算出対象から除外されている。なお、部品Ｄ１＊〜Ｄ５＊，Ｄ６％〜Ｄ１０％，Ｄ１１＃，Ｄ１２を実装する吸着ノズル１１ｂと異なる吸着ノズル１１ｂによって基板６に実装される部品Ｄ１３は、同じ吸着ノズル１１ｂにより同じ回転角度で実装される図示省略する他の部品Ｄと合わせてフィードバック補正値Ｖｃが算出される。

すなわち、この例で補正値算出部４０ａは、同じ吸着ノズル１１ｂによって同じ回転角度で基板６に実装される部品Ｄ１＊〜Ｄ５＊および部品Ｄ６％〜Ｄ１０％の位置ずれ量ΔＸ，ΔＹからフィードバック補正値Ｖｃをそれぞれ算出するとする。図１１（ｂ）には、検査装置Ｍ４によって取得された部品Ｄ１＊〜Ｄ５＊および部品Ｄ６％〜Ｄ１０％の位置ずれ量ΔＸ，ΔＹが、ＸＹグラフで示されている。補正値算出部４０ａは、部品Ｄ１＊〜Ｄ５＊および部品Ｄ６％〜Ｄ１０％の位置ずれ量ΔＸ，ΔＹを統計処理（ここでは平均値を算出）することにより、Ｘ方向のフィードバック補正値Ｖｃｘ（０°）およびフィードバック補正値Ｖｃｘ（９０°）、Ｙ方向のフィードバック補正値Ｖｃｙ（０°）およびフィードバック補正値Ｖｃｙ（９０°）をそれぞれ算出する。

さらに、補正値算出部４０ａは、回転角度が４５°で実装される部品Ｄ１１＃のフィードバック補正値Ｖｃ（４５°）を、回転角度が９０°の部品Ｄ６％〜Ｄ１０％のフィードバック補正値Ｖｃ（９０°）と回転角度が０°の部品Ｄ１＊〜Ｄ５＊のフィードバック補正値Ｖｃ（０°）を補完して算出する。すなわち、補正値算出部４０ａは、所定の回転角度（０°および９０°）以外の第１の回転角度（４５°）で実装される部品Ｄ１１＃を実装する際のフィードバック補正値Ｖｃ（４５°）を、第１の回転角度より大きな第２の回転角度（９０°）のフィードバック補正値Ｖｃ（９０°）と第１の回転角度より小さな第３の回転角度（０°）のフィードバック補正値Ｖｃ（０°）を補間して算出する。

なお、補間の方法は、図１０（ｂ）に示す１次関数による線形補間に限定されることはない。２次関数や３次関数、第２の回転角度（９０°）のフィードバック補正値Ｖｃ（９０°）と第３の回転角度（０°）のフィードバック補正値Ｖｃ（０°）を円周上の２点とする円で補間して算出してもよい。これによって、第１の回転角度（４５°）で実装される部品Ｄ１１＃が少ない場合でも、吸着ノズル１１ｂに起因する変動の影響による部品Ｄの実装位置ずれを精度良く補正することができる。

また、補正値算出部４０ａは、回転角度が０°または９０°のいずれか一方のみフィードバック補正値Ｖｃが算出されている場合、所定の回転角度（０°または９０°）以外の第１の回転角度（４５°）で実装される部品Ｄ１１＃を実装する際のフィードバック補正値Ｖｃ（４５°）を、第１の回転角度（４５°）に最も近い所定の回転角度（０°または９０°）のフィードバック補正値Ｖｃ（０°）またはフィードバック補正値Ｖｃ（９０°）を用いて算出する。

なお、フィードバック補正値Ｖｃ（０°）算出の方法として、第１の回転角度（４５°）に最も近い、回転角度（０°）のフィードバック補正値Ｖｃ（０°）または回転角度（９０°）のフィードバック補正値Ｖｃ（９０°）をそのまま流用しても、回転角度の差分（４５°または−４５°）だけ回転させて算出してもよい。これによって、第１の回転角度（４５°）で実装される部品Ｄ１１＃が少ない場合でも、吸着ノズル１１ｂに起因する変動の影響による部品Ｄの実装位置ずれを精度良く補正することができる。

上記説明したように、補正値算出部４０ａは、複数の吸着ノズル１１ｂにより部品Ｄを基板６の実装面と平行な回転方向（θ方向）に回転させて基板６に実装する部品実装手段（部品実装部１２）により基板６に実装された部品Ｄの正規位置Ｎからの位置ずれ量ΔＸ，ΔＹに基づき、吸着ノズル１１ｂ毎、かつ所定の回転角度毎に、部品実装手段の実装動作を補正するフィードバック補正値Ｖｃを算出する補正値算出手段となる。

また、補正値算出部４０ａを備える管理コンピュータ３は、補正値算出装置となる。なお、補正値算出装置は、部品実装装置Ｍ２，Ｍ３、検査装置Ｍ４と通信ネットワーク２に接続される管理コンピュータ３に限定されることはない。補正値算出装置は、補正値算出部４０ａを備えるコンピュータであればよく、部品実装装置Ｍ２，Ｍ３、検査装置Ｍ４と接続されていなくてもよい。

次に図１１、図１２のフローに沿って、部品Ｄの位置ずれ量ΔＸ，ΔＹから算出されるフィードバック補正値Ｖｃを用いて実装動作を補正する部品実装方法について説明する。図１１において、まず、部品選択部４０ｃ（部品選択手段）は、フィードバック補正値Ｖｃの算出に利用する部品Ｄを選択する（ＳＴ１：部品選択工程）。次いで実装制御部２０は、実装データ２１ａ、補正値データ２１ｂに基づいて、部品Ｄを実装する吸着ノズル１１ｂの所定の回転角度のフィードバック補正値Ｖｃを用いて実装動作を補正して、吸着ノズル１１ｂにより部品Ｄを基板６の実装面と平行な回転方向（θ方向）に回転させて基板６に部品Ｄを実装する（ＳＴ２：部品実装工程）。

次いで検査用カメラ３２（撮像部）は、部品実装装置Ｍ２，Ｍ３で部品Ｄが実装されて検査装置Ｍ４に搬送された基板６上の部品Ｄを撮像する（ＳＴ３：撮像工程）。次いで位置ずれ量算出部３０ａは、撮像工程（ＳＴ３）において撮像された画像から部品Ｄの正規位置Ｎからの位置ずれ量ΔＸ，ΔＹを算出する（ＳＴ４：位置ずれ量算出工程）。このように、撮像工程（ＳＴ３）と位置ずれ量算出工程（ＳＴ４）は、部品実装工程（ＳＴ２）において基板６に実装された部品Ｄの正規位置Ｎからの位置ずれ量ΔＸ，ΔＹを取得する位置ずれ量取得工程（ＳＴ１０）となる。

図１１において、次いで管理記憶部４１は、検査装置Ｍ４（位置ずれ量取得手段）より送信される位置ずれ量ΔＸ，ΔＹを生産中に継続して記憶する（ＳＴ５：位置ずれ量記憶工程）。次いで補正値算出部４０ａは、吸着ノズル１１ｂ毎、かつ所定の回転角度毎に所定数の位置ずれ量ΔＸ，ΔＹが集まった否かを判断する（ＳＴ６：算出可否判断工程）。

所定数の位置ずれ量ΔＸ，ΔＹが集まると（ＳＴ６においてＹｅｓ）、補正値算出部４０ａは、位置ずれ量取得工程（ＳＴ１０）において取得された位置ずれ量ΔＸ，ΔＹに基づき、部品実装工程（ＳＴ２）における実装動作を補正するフィードバック補正値Ｖｃを算出する（ＳＴ７：補正値算出工程）。すなわち、補正値算出工程（ＳＴ７）において、吸着ノズル１１ｂ毎、かつ所定の回転角度毎に所定数の位置ずれ量ΔＸ，ΔＹが集まる毎にフィードバック補正値Ｖｃが算出される。

ここで図１２を参照して、補正値算出工程（ＳＴ７）の詳細、すなわち、フィードバック補正値算出方法について説明する。まず、補正値算出部４０ａは、吸着ノズル１１ｂ毎、かつ所定の回転角度毎に、基板６に実装された部品Ｄの位置ずれ量ΔＸ，ΔＹからフィードバック補正値Ｖｃを算出する（ＳＴ１１）。次いで補正値算出部４０ａは、フィードバック補正値Ｖｃを算出した所定の回転角度外の回転角度で基板６に実装される部品Ｄがあるか否かを判断する（ＳＴ１２）。

所定の回転角度以外の部品Ｄがある場合（ＳＴ１２においてＹｅｓ）、補正値算出部４０ａは、所定の回転角度以外の前後の回転角度のフィードバック補正値Ｖｃがあるか否かを判断する（ＳＴ１３）。前後の回転角度のフィードバック補正値Ｖｃがある場合（ＳＴ１３においてＹｅｓ）、補正値算出部４０ａは、所定の回転角度以外の第１の回転角度で実装される部品Ｄを実装する際のフィードバック補正値Ｖｃを、第１の回転角度より大きな第２の回転角度のフィードバック補正値Ｖｃと第１の回転角度より小さな第３の回転角度のフィードバック補正値Ｖｃを補間して算出する（ＳＴ１４：第１の算出工程）。

図１２において、前後の回転角度のフィードバック補正値Ｖｃがない場合（ＳＴ１３においてＮｏ）、補正値算出部４０ａは、所定の回転角度以外の第１の回転角度で実装される部品Ｄを実装する際のフィードバック補正値Ｖｃを、第１の回転角度に最も近い所定の回転角度のフィードバック補正値Ｖｃを用いて算出する（ＳＴ１５：第２の算出工程）。第１の算出工程（ＳＴ１４）または第２の算出工程（ＳＴ１５）において所定の回転角度以外の第１の回転角度のフィードバック補正値Ｖｃが算出されると、次いで補正値算出部４０ａは、全ての回転角度でフィードバック補正値Ｖｃが算出されたか否かを判断する（ＳＴ１６）。

全ての回転角度ではフィードバック補正値Ｖｃが算出されていない場合（ＳＴ１６においてＮｏ）、（ＳＴ１３）に戻って、他の回転角度のフィードバック補正値Ｖｃが算出される。全ての回転角度でフィードバック補正値Ｖｃが算出された場合（ＳＴ１６においてＹｅｓ）、または、所定の回転角度以外の部品Ｄがない場合（ＳＴ１２においてＮｏ）、フィードバック補正値Ｖｃの算出が終了する。

図１１において、次いで補正値送信部４０ｂは、基板６に実装される部品Ｄに対応するフィードバック補正値Ｖｃを紐付して、その部品Ｄを実装する部品実装装置Ｍ２，Ｍ３に送信する（ＳＴ８：補正値送信工程）。フィードバック補正値Ｖｃが送信されると部品実装工程（ＳＴ２）に戻り、新たに送信されて記憶された補正値データ２１ｂに含まれるフィードバック補正値Ｖｃに基づいて、基板６に部品Ｄが実装される。算出可否判断工程（ＳＴ６）において、所定数の位置ずれ量ΔＸ，ΔＹが集まっていないと判断された場合（Ｎｏ）、フィードバック補正値Ｖｃは算出されずに部品実装工程（ＳＴ２）に戻り、既に記憶されている補正値データ２１ｂに基づいて、基板６に部品Ｄが実装される。

このように、部品実装システム１では、実装基板の生産中に位置ずれ量ΔＸ，ΔＹが取得され、生産中に算出されたフィードバック補正値Ｖｃに基づいて、実装動作が補正される。すなわち、生産中に、位置ずれ量取得工程（ＳＴ１０）において検査装置Ｍ４（位置ずれ量取得手段）が位置ずれ量ΔＸ，ΔＹを取得し、生産中に、補正値算出工程（ＳＴ７）において補正値算出部４０ａ（補正値算出手段）がフィードバック補正値Ｖｃを算出する。

上記説明したように、本実施の形態の部品実装システム１は、吸着ノズル１１ｂにより部品Ｄを実装面と平行な回転方向（θ方向）に回転させて基板６に部品Ｄを実装する部品実装手段（部品実装部１２）と、部品実装手段による実装動作を制御する実装制御手段（実装制御部２０）と、基板６に実装された部品Ｄの位置ずれ量ΔＸ，ΔＹを取得する位置ずれ量取得手段（検査装置Ｍ４）と、取得された位置ずれ量ΔＸ，ΔＹに基づき、実装動作を補正するフィードバック補正値Ｖｃを算出する補正値算出手段（補正値算出部４０ａ）とを備えている。

そして、補正値算出手段は、吸着ノズル１１ｂ毎、かつ所定の回転角度毎に、基板６に実装された部品Ｄの位置ずれ量ΔＸ，ΔＹからフィードバック補正値Ｖｃを算出し、実装制御手段は、部品Ｄを実装する吸着ノズル１１ｂの所定の回転角度のフィードバック補正値Ｖｃを用いて部品実装手段による実装動作を補正している。これによって、吸着ノズル１１ｂに起因する変動の影響による部品Ｄの実装位置ずれを精度良く補正することができる。

なお、部品実装システム１において、位置ずれ量取得手段は、検査装置Ｍ４に限定されることはない。例えば、位置ずれ量取得手段は、検査用カメラ３２と位置ずれ量算出部３０ａを備える部品実装装置Ｍ２，Ｍ３で構成してもよい。また、補正値算出手段は、管理コンピュータ３が備える補正値算出部４０ａに限定されることはない。例えば、補正値算出手段は、部品実装装置Ｍ２，Ｍ３に補正値算出部４０ａを備えさせる構成でもよい。

本発明の部品実装システムおよび部品実装方法ならびに補正値算出装置は、吸着ノズルに起因する変動の影響による部品の実装位置ずれを精度良く補正することができるという効果を有し、部品を基板に実装する分野において有用である。

１ 部品実装システム
３ 管理コンピュータ（補正値算出装置）
６ 基板
１１ｂ 吸着ノズル
３２ 検査用カメラ（撮像部）
Ｄ 部品
Ｍ２，Ｍ３ 部品実装装置
Ｍ４ 検査装置
Ｎ 正規位置
ΔＸ，ΔＹ 位置ずれ量

Claims (18)

1. 部品を保持可能な複数の吸着ノズルを備え、部品を保持した前記吸着ノズルを回転させて基板に前記部品を指定された回転角度で実装する部品実装装置と、
   前記部品実装装置によって基板に実装された部品の位置ずれ量を取得する検査装置と、
   前記検査装置により取得された前記位置ずれ量に基づき、前記部品実装装置の実装動作を補正するフィードバック補正値を算出する補正値算出手段と、を備え、
   前記補正値算出手段は、吸着ノズル毎、かつ所定の回転角度毎に、前記基板に実装された前記部品のうち選択された前記部品の前記位置ずれ量から前記フィードバック補正値を算出し、
   前記部品実装装置は、前記部品を実装する前記吸着ノズルの前記フィードバック補正値を用いて前記実装動作を補正する、部品実装システム。
2. 前記検査装置は、前記基板に実装された部品を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された画像から前記位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出部と、を備える、請求項１に記載の部品実装システム。
3. 前記検査装置は、生産中に前記位置ずれ量を取得し、前記補正値算出手段は、生産中に前記フィードバック補正値を算出する、請求項１または２に記載の部品実装システム。
4. 前記補正値算出手段は、前記所定の回転角度以外の第１の回転角度で実装される前記部品を実装する際の前記フィードバック補正値を、前記第１の回転角度に最も近い前記所定の回転角度の前記フィードバック補正値を用いて算出する、請求項１から３のいずれかに記載の部品実装システム。
5. 前記補正値算出手段は、前記所定の回転角度以外の第１の回転角度で実装される前記部品を実装する際の前記フィードバック補正値を、前記第１の回転角度より大きな第２の回転角度の前記フィードバック補正値と前記第１の回転角度より小さな第３の回転角度の前記フィードバック補正値を補間して算出する、請求項１から３のいずれかに記載の部品実装システム。
6. 前記位置ずれ量を生産中に継続して記憶する位置ずれ量記憶部をさらに備え、
   前記補正値算出手段は、前記吸着ノズル毎、かつ所定の回転角度毎に所定数の前記位置ずれ量が集まる毎に前記フィードバック補正値を算出する、請求項１から５のいずれかに記載の部品実装システム。
7. 前記フィードバック補正値の算出に利用する前記部品を選択する部品選択手段をさらに備える、請求項１から６のいずれかに記載の部品実装システム。
8. 部品を保持した吸着ノズルを回転させて前記基板に前記部品を指定された回転角度で実装する部品実装工程と、
   前記部品実装工程において基板に実装された部品の位置ずれ量を取得する位置ずれ量取得工程と、
   前記位置ずれ量取得工程において取得された前記位置ずれ量に基づき、前記部品実装工程における実装動作を補正するフィードバック補正値を算出する補正値算出工程と、を含み、
   前記補正値算出工程において、吸着ノズル毎、かつ所定の回転角度毎に、前記基板に実装された前記部品のうち選択された前記部品の前記位置ずれ量から前記フィードバック補正値が算出され、
   前記部品実装工程において、前記部品を実装する前記吸着ノズルの前記フィードバック補正値を用いて実装動作が補正される、部品実装方法。
9. 前記位置ずれ量取得工程は、前記部品を撮像する撮像工程と、前記撮像工程において撮像された画像から前記位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出工程と、を含む、請求項８に記載の部品実装方法。
10. 生産中に、前記位置ずれ量取得工程において前記位置ずれ量が取得され、生産中に、前記補正値算出工程において前記フィードバック補正値が算出される、請求項８または９に記載の部品実装方法。
11. 前記補正値算出工程において、前記所定の回転角度以外の第１の回転角度で実装される前記部品を実装する際のフィードバック補正値が、前記第１の回転角度に最も近い前記所定の回転角度の前記フィードバック補正値を用いて算出される、請求項８から１０のいずれかに記載の部品実装方法。
12. 前記補正値算出工程において、前記所定の回転角度以外の第１の回転角度で実装される前記部品を実装する際のフィードバック補正値が、前記第１の回転角度より大きな第２の回転角度の前記フィードバック補正値と前記第１の回転角度より小さな第３の回転角度の前記フィードバック補正値を補間して算出される、請求項８から１０のいずれかに記載の部品実装方法。
13. 前記位置ずれ量を生産中に継続して記憶する位置ずれ量記憶工程をさらに含み、
    前記補正値算出工程において、吸着ノズル毎、かつ所定の回転角度毎に所定数の前記位置ずれ量が集まる毎に前記フィードバック補正値が算出される、請求項８から１２のいずれかに記載の部品実装方法。
14. 前記フィードバック補正値の算出に利用する前記部品を選択する部品選択工程をさらに含む、請求項８から１３のいずれかに記載の部品実装方法。
15. 部品を保持可能な吸着ノズルを回転させて前記基板に前記部品を指定された回転角度で実装する部品実装装置により基板に実装された部品のうち選択された部品の位置ずれ量に基づき、吸着ノズル毎、かつ所定の回転角度毎に、前記部品実装手段の実装動作を補正するフィードバック補正値を算出する補正値算出部を備える、補正値算出装置。
16. 前記補正値算出部は、前記所定の回転角度以外の第１の回転角度で実装される前記部品を実装する際のフィードバック補正値を、前記第１の回転角度に最も近い前記所定の回転角度の前記フィードバック補正値を用いて算出する、請求項１５に記載の補正値算出装置。
17. 前記補正値算出部は、前記所定の回転角度以外の第１の回転角度で実装される前記部品を実装する際のフィードバック補正値を、前記第１の回転角度より大きな第２の回転角度の前記フィードバック補正値と前記第１の回転角度より小さな第３の回転角度の前記フィードバック補正値を補間して算出する、請求項１５に記載の補正値算出装置。
18. 前記補正値算出部は、吸着ノズル毎、かつ所定の回転角度毎に所定数の前記位置ずれ量が集まる毎に前記フィードバック補正値を算出する、請求項１５から１７のいずれかに記載の補正値算出装置。

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