JP6752272B2

JP6752272B2 - 対基板作業機

Info

Publication number: JP6752272B2
Application number: JP2018513996A
Authority: JP
Inventors: 岳史櫻山; 満三治; 秀徳後藤; 恒太丹羽
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-04-26
Filing date: 2016-04-26
Publication date: 2020-09-09
Anticipated expiration: 2036-04-26
Also published as: EP3451812B1; EP3451812A1; US20190133010A1; CN109076728A; US10966361B2; JPWO2017187527A1; WO2017187527A1; EP3451812A4; CN109076728B

Description

本発明は、対基板作業機に関する。

従来より、基板への部品の実装などの各種作業を行う対基板作業機において、予め実装精度を検出して、部品の実装に反映させるものが提案されている。例えば、特許文献１の対基板作業機は、検出用マークが設けられた基板上の予め定められた実装位置に検査用チップ部品を実装し、その検査用チップ部品と検出用マークとを撮像する。そして、撮像された画像から検出用マークの位置を基準として検査用チップ部品の外形に対する中心位置を求め、求めた中心位置と予め定められた実装位置との誤差を実装精度として検出し、検出した実装精度に基づき部品を実装する際のデータを補正している。

特開２００１−１３６０００号公報

ところで、基板に実装される部品には、部品の機能を発揮するなどの特徴部が上面に形成された部品やそのような特徴部が上面に形成されていない部品など種々の部品がある。上面に特徴部が形成された部品は、部品の外形に対する中心位置から特徴部がずれた位置に形成される場合がある。その場合、上述した対基板作業機のように、検査用チップ部品の外形に対する中心位置から検出した実装精度に基づいて実装位置を補正しても、特徴部の実装位置がずれた位置となって、実装精度を向上させることができないことがある。

本発明は、特徴部が上面に形成された部品の実装精度をより向上させることを主目的とする。

本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の対基板作業機は、
基板に所定の作業を行う対基板作業機であって、
部品を採取して前記基板上の実装位置へ移動させる実装ヘッドと、
前記部品の実装位置に関する補正値を記憶可能であって、少なくとも、所定の特徴部を上面に有する特定部品の実装位置に関する特定補正値を記憶する記憶部と、
前記部品を上方から撮像可能な上方撮像装置と、
前記基板に前記特定部品の実装作業を行う場合には、前記上方撮像装置により前記特定部品の上面を撮像した上面画像に基づいて前記特徴部の位置ずれ量を取得し、該取得した位置ずれ量と前記特定補正値とに基づいて補正した実装位置に前記特定部品を実装するよう前記実装ヘッドを制御する制御装置と、
を備えることを要旨とする。

本発明の対基板作業機では、所定の特徴部を上面に有する特定部品の実装位置に関する特定補正値を記憶部に記憶しておき、基板に特定部品の実装作業を行う場合には、上方撮像装置により特定部品の上面を撮像した上面画像に基づいて特徴部の位置ずれ量を取得し、取得した位置ずれ量と特定補正値とに基づいて補正した実装位置に特定部品を実装するよう実装ヘッドを制御する。これにより、特徴部の位置が適切な位置となるよう補正した実装位置に特定部品を実装することができるから、特徴部が上面に形成された特定部品の実装精度を向上させることができる。

実装システム１０の一例を示す説明図。実装機１１の構成の概略を示す構成図。実装機１１の電気的な接続関係を示すブロック図。補正値設定処理の一例を示すフローチャート。実装位置ずれ量取得処理の一例を示すフローチャート。実装位置ずれ量を取得する様子を示す説明図。光軸ずれ量取得処理の一例を示すフローチャート。光軸ずれ量を取得する様子を示す説明図。実装処理の一例を示すフローチャート。部品情報ＰＤと専用補正値の一例を示す説明図。専用補正値の有無と位置ずれ量との関係を示す説明図。

図１は実装システム１０の一例を示す説明図であり、図２は実装機１１の構成の概略を示す構成図であり、図３は実装機１１の電気的な接続関係を示すブロック図である。実装システム１０は、例えば、部品を基板Ｓに実装する処理に関する実装処理を実行するシステムである。この実装システム１０は、実装機１１と、管理コンピュータ５０とを備えている。実装システム１０は、部品を基板Ｓに実装する実装処理を実施する複数の実装機１１が上流から下流に配置されている。図１では、実装機１１を１台のみ示す。なお、図１の左右方向がＸ軸方向であり、前後方向がＹ軸方向であり、上下方向がＺ軸方向である。

実装機１１は、図１〜３に示すように、基板搬送ユニット１２と、実装ユニット１３と、部品供給ユニット１４と、パーツカメラ１５と、載置台１８と、制御装置４０とを備えている。基板搬送ユニット１２は、基板Ｓの搬入、搬送、実装位置での固定、搬出を行うユニットである。基板搬送ユニット１２は、図１の前後に間隔を開けて設けられ左右方向に架け渡された１対のコンベアベルトを有している。基板Ｓはこのコンベアベルトにより搬送される。

この実装機１１は、下面側からの撮像により部品の形状などが把握可能な汎用部品（下面認識部品，非特定部品，通常部品とも称する）のほか、図１に示すように、上面側に特徴部６１を有する特定部品（上面認識部品とも称する）６０を実装処理する。特定部品６０は、上面側からその位置や形状などを認識（上面認識とも称する）することを要する特徴部６１と、採取時に当接する上面である当接面６２とを有する。特徴部６１は、例えば、発光する発光体であるものとしてもよい。即ち、この特定部品６０は、光透過性を有する透明な樹脂により上部が形成されたＬＥＤ部品であるものとしてもよい。

実装ユニット１３は、部品を部品供給ユニット１４から採取し、基板搬送ユニット１２に固定された基板Ｓへ配置するものである。実装ユニット１３は、ヘッド移動部２０と、実装ヘッド２２と、吸着ノズル２４とを備えている。ヘッド移動部２０は、ガイドレールに導かれてＸＹ方向へ移動するスライダと、スライダを駆動するモータとを備えている。実装ヘッド２２は、スライダに取り外し可能に装着されており、ヘッド移動部２０によりＸＹ方向へ移動する。実装ヘッド２２の下面には、１以上の吸着ノズル２４が取り外し可能に装着されている。吸着ノズル２４は、圧力を利用して部品を採取する採取部材である。実装ヘッド２２は、Ｚ軸モータ２３を内蔵しており、このＺ軸モータ２３によってＺ軸に沿って吸着ノズル２４の高さを調整する。また、実装ヘッド２２は、図示しない駆動モータによって吸着ノズル２４を回転（自転）させる回転装置を備え、吸着ノズル２４に吸着された部品の角度を調整可能となっている。この実装ヘッド２２は、複数（例えば８個や１２個など）の吸着ノズル２４を保持する円柱状の保持体が回転し、所定位置（ここでは装置の最前方）の吸着ノズル２４が下方に移動可能な構造になっている。

この実装ヘッド２２には、マークカメラ２５が配設されている。マークカメラ２５は、例えば、基板Ｓや部品を上方から撮像可能な装置である。マークカメラ２５は、実装ヘッド２２（又はスライダ）の下面側に配設されており、実装ヘッド２２と共に移動する。このマークカメラ２５は、下方が撮像領域２６（図２参照）であり、基板Ｓに付され基板Ｓの位置把握に用いられる基準マークを撮像し、その画像を制御装置４０へ出力する。また、マークカメラ２５は、特定部品６０の上面を撮像し、その画像を制御装置４０へ出力する。このマークカメラ２５は、実装ヘッド２２の移動に伴ってＸＹ方向へ移動する。

部品供給ユニット１４は、リール３３を備えた複数のフィーダ３２が実装機１１の前側に配設された装着部３１に着脱可能に取り付けられている。各リール３３には、テープ３４が巻き付けられ、テープ３４には、複数の部品がテープ３４の長手方向に沿って等間隔で保持されている。このテープ３４は、リール３３から後方に向かって巻きほどかれ、部品が露出した状態で、吸着ノズル２４で吸着される採取位置３６（図２参照）に送り出される。また、部品供給ユニット１４は、部品を複数配列して載置するトレイを有するトレイユニット３５を備えている。

パーツカメラ１５は、基板搬送ユニット１２と部品供給ユニット１４との間に配設されている。このパーツカメラ１５の撮像範囲は、パーツカメラ１５の上方である。パーツカメラ１５は、部品を吸着した吸着ノズル２４がパーツカメラ１５の上方を通過する際、吸着ノズル２４に吸着された部品を下方から撮像し、その画像を制御装置４０へ出力する。

載置台１８は、基板搬送ユニット１２と部品供給ユニット１４との間で且つパーツカメラ１５の横に配設されている。この載置台１８は、部品が載置される上面が水平になるよう支持されており、特定部品６０の仮置き台として用いられる。特定部品６０は、載置台１８に載置されると、テープ３４の収容部に収容されている場合に比して、その姿勢が安定しやすい。載置台１８は、実装ヘッド２２に１度に吸着する特定部品６０の最大数の特定部品６０を載置可能な大きさで形成されているものとしてもよい。

制御装置４０は、図３に示すように、ＣＰＵ４１を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶するＲＯＭ４２、各種データを記憶するＨＤＤ４３、作業領域として用いられるＲＡＭ４４、外部装置と電気信号のやり取りを行うための入出力インタフェース４５などを備えており、これらはバス４６を介して接続されている。この制御装置４０は、基板搬送ユニット１２、実装ユニット１３、部品供給ユニット１４、パーツカメラ１５へ制御信号を出力し、実装ユニット１３や部品供給ユニット１４、パーツカメラ１５からの信号を入力する。

管理コンピュータ（ＰＣ）５０は、実装システム１０の各装置の情報を管理するコンピュータである。管理ＰＣ５０は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成された制御装置を備えており、この制御装置は、処理プログラムを記憶するＲＯＭ、各種データを記憶するＨＤＤ、作業領域として用いられるＲＡＭ、外部装置と電気信号のやり取りを行うための入出力インタフェースなどを備えている。この管理ＰＣ５０は、作業者が各種指令を入力するキーボード及びマウス等の入力装置５２と、各種情報を表示するディスプレイ５４とを備えている。

以下は、こうして構成された部品システム１０の動作の説明である。ここで、実施例の部品システム１０は、治具基板Ｓ０を用いて予め設定された補正値を用いて、基板Ｓに部品を実装する際の部品の位置ずれを補正することができる。以下では、補正値の設定処理について説明した後、実装処理について説明する。図４は補正値設定処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、基板搬送ユニット１２により治具基板Ｓ０が搬入されて実装位置で固定された状態で、制御装置４０により実行される。

図４の補正値設定処理では、制御装置４０のＣＰＵ４１は、実装位置ずれ量取得処理と（Ｓ１００）、光軸ずれ量取得処理と（Ｓ１１０）、を実行する。実装位置ずれ量取得処理は、上面認識部品（特定部品）の種類に応じた専用補正値（特定補正値）を設定するために、実装状態から位置ずれ量を取得する処理である。光軸ずれ量取得処理は、マークカメラ２５の光軸の傾きによる位置ずれの補正値を設定するために、光軸の傾きによる位置ずれ量を取得する処理である。図５は実装位置ずれ量取得処理の一例を示すフローチャートであり、図６は実装位置ずれ量を取得する様子を示す説明図であり、図７は光軸ずれ量取得処理の一例を示すフローチャートであり、図８は光軸ずれ量を取得する様子を示す説明図である。

図５の実装位置ずれ量取得処理では、制御装置４０のＣＰＵ４１は、まず、実装ヘッド２２の各吸着ノズル２４にそれぞれ部品（上面認識部品）を吸着させることで部品を採取し（Ｓ２００）、実装ヘッド２２を治具基板Ｓ０上に移動させる（Ｓ２１０）。そして、ＣＰＵ４１は、治具基板Ｓ０上の所定の目標実装位置に各吸着ノズル２４に吸着されている部品をそれぞれ実装させる（Ｓ２２０）。このとき、ＣＰＵ４１は、図示しない駆動モータによって吸着ノズル２４の回転角度を所定角度ｄとして実装を行う。この所定角度ｄとしては、例えば、０°、９０°、１８０°、２７０°の４つの角度を順次選択することができる。実装位置ずれ量取得処理は、これらの角度毎に実装位置ずれ量を取得するものとなる。なお、図６では、図示の便宜上、１枚の治具基板Ｓ０に、所定角度ｄ毎に部品（上面認識部品）が実装されたものを示すが、所定角度ｄ毎に１枚の治具基板Ｓ０を用いて部品を実装してもよい。また、治具基板Ｓ０ではなく、実際に実装処理が行われる基板Ｓを用いてもよい。また、実装位置ずれ量取得処理において、上面認識部品を治具基板Ｓ０上に実装する際に、パーツカメラ１５により部品を下方から撮像した画像に基づいて部品の位置ずれ量を取得し、取得した位置ずれ量と、下面認識部品用の汎用補正値である下面汎用補正値とに基づいて補正した実装位置に実装してもよい。あるいは、上面認識部品をマークカメラ２５により上方から撮像した画像に基づいて部品の位置ずれ量を取得し、取得した位置ずれ量と、上面認識部品の汎用補正値である上面汎用補正値とに基づいて補正した実装位置に実装してもよい。マークカメラ２５により上面認識部品を撮像する場合、部品供給ユニット１４のフィーダ３２のテープ３４内に収容されている部品やトレイユニット３５のトレイ内に収容されている部品を撮像するものとしてもよいし、一旦載置台１８に仮置きした部品を撮像するものとしてもよい。

ＣＰＵ４１は、各吸着ノズル２４に吸着されている部品（上面認識部品）を実装すると、所定数の部品を実装したか否かを判定し（Ｓ２３０）、所定数の部品を実装してないと判定すると、Ｓ２００に戻り処理を繰り返す。この所定数としては、位置ずれのバラツキを抑えて補正値を精度よく算出することができるよう、各吸着ノズル２４の所定角度ｄ毎に、例えば数十個程度の値などに定められている。なお、図６では、所定角度ｄが０°において各吸着ノズル２４で２個（ｉ＝１，ｉ＝２）ずつの部品を明示するが、実際にはより多くの部品が実装される。ＣＰＵ４１は、Ｓ２３０で所定数の部品を実装したと判定すると、部品の実装状態をマークカメラ２５で撮像し（Ｓ２４０）、撮像した画像に基づいて各部品についてＸＹ方向の位置ずれ量ΔＸｓｉ，ΔＹｓｉを取得する（Ｓ２５０）。ＣＰＵ４１は、図６の拡大図に示すように、各吸着ノズル２４別に、所定数ずつの部品について、特徴部６１の中心６１ｃと、例えば治具基板Ｓ０の所定のマークＭに基づいて定まる目標実装中心Ｃとの差分（位置ずれ量）をＸ方向、Ｙ方向でそれぞれ取得することになる。なお、治具基板Ｓ０は、各目標実装中心Ｃのそれぞれに対応する複数のマークＭが形成されていてもよい。ここで、上面側に特徴部６１を有する上面認識部品６０では、製造のばらつきなどにより、部品の外形中心に対して特徴部６１の中心６１ｃがずれた位置にある場合がある。このため、ＣＰＵ４１は、Ｓ２５０で特徴部６１の中心６１ｃと目標実装中心Ｃとの位置ずれ量を取得することで、専用補正値に特徴部６１のずれの傾向を反映させることができる。

次に、ＣＰＵ４１は、所定角度ｄ毎の位置ずれ量を取得したか否かを判定し（Ｓ２６０）、取得していないと判定すると、Ｓ２００に戻り処理を繰り返す。ＣＰＵ４１は、こうした処理を繰り返すことで、所定角度ｄ毎に所定数ずつの部品を治具基板Ｓ０に実装し、各部品についてＸＹ方向の位置ずれ量ΔＸｓｉ，ΔＹｓｉを取得する。また、ＣＰＵ４１は、所定角度ｄ毎の位置ずれ量を取得したと判定すると、吸着ノズル２４別に所定角度ｄ毎の平均の実装位置ずれ量ΔＸｓ，ΔＹｓを算出して（Ｓ２７０）、実装位置ずれ量取得処理を終了する。Ｓ２７０では、ＣＰＵ４１は、各吸着ノズル２４により実装された部品（図６のノズル１〜Ｎ）のそれぞれについて、所定角度ｄ（０°、９０°、１８０°、２７０°）毎の位置ずれ量ΔＸｓｉの平均値を実装位置ずれ量ΔＸｓとして取得し、所定角度ｄ毎の位置ずれ量ΔＹｓｉの平均値を実装位置ずれ量ΔＹｓとして取得する。このため、ＣＰＵ４１は、実装ヘッド２２が例えば８個の吸着ノズル２４を保持可能な場合、８個の吸着ノズル２４別（ノズル位置別）に４つの所定角度ｄ毎の計３２個の実装位置ずれ量ΔＸｓ，ΔＹｓを算出することになる。

図７の光軸ずれ量取得処理では、制御装置４０のＣＰＵ４１は、まず、ある基準角度の実装状態にある部品をマークカメラ２５で撮像する（Ｓ３００）。ここで、ある基準角度は、例えば、図６に示す治具基板Ｓ０の向きで所定角度ｄが０°などとする。このため、ＣＰＵ４１は、Ｓ３００でマークカメラ２５で画像を撮像するのに代えて、実装位置ずれ量取得処理のＳ２４０で撮像した所定角度が０°の画像を取得してもよい。次に、ＣＰＵ４１は、Ｓ３００で撮像した画像から部品中心と画像中心の差分ΔＰ１（ΔＸｐ１，ΔＹｐ１）を取得する（Ｓ３１０）。

ここで、図８（ａ）に示すように、光軸の傾き（例えば傾き角度θ）が生じている場合には、マークカメラ２５で撮像した画像上（図中点線参照）における中心（画像中心）が本来の目標実装中心Ｃに対してずれることになる。また、実際は、目標実装中心Ｃに対し部品中心が図８（ａ）中の右方向にΔＰ０（Ｘ方向であればΔＸｐ０）ずれているのに対し、マークカメラ２５で撮像した画像上では、画像中心に対し部品中心が左方向にΔＰ１（Ｘ方向であればΔＸｐ１）ずれているようにみえることになる。このため、ＣＰＵ４１は、マークカメラ２５に光軸の傾きが生じていると、部品の位置ずれを誤検出する場合がある。光軸ずれ量取得処理は、そのような光軸の傾きに基づく位置ずれの誤検出を防止する補正値を設定するために、ずれ量を取得するものである。

次に、ＣＰＵ４１は、基準角度から水平面内で１８０°回転（反転）した回転後の治具基板Ｓ０の実装状態をマークカメラ２５で撮像する（Ｓ３２０）。なお、治具基板Ｓ０の回転は、基板搬送ユニット１２内に図示しない基板回転装置を設け、その基板回転装置が行ってもよいし、作業者が行ってもよい。続いて、ＣＰＵ４１は、Ｓ３２０で撮像した画像から部品中心と画像中心の差分ΔＰ２（ΔＸｐ２，ΔＹｐ２）を取得する（Ｓ３３０）。目標実装中心Ｃに対して部品中心がずれた治具基板Ｓ０が水平面内で１８０°回転（反転）すると、図８（ｂ）に示すように、部品中心は目標実装中心Ｃを中心とした対称位置に移動する。なお、マークカメラ２５の位置が変わらなければ画像中心は変わらない。このため、回転後は、目標実装中心Ｃに対し部品中心が図８（ｂ）の左方向にΔＰ０（Ｘ方向であればΔＸｐ０）ずれることになる。また、回転後にマークカメラ２５で撮像した画像上では、画像中心に対し部品中心が左方向にΔＰ２（Ｘ方向であればΔＸｐ２）ずれているようにみえることになる。即ち、回転前後において、画像中心から部品中心までの見かけ上の差分（ずれ量）が拡大することになる。ただし、回転前後において、画像中心と目標実装中心Ｃとに変化はないため、図８（ａ），（ｂ）から以下の式（１）が成立する。なお、図示及び説明は省略するが、回転前後において、画像中心から部品中心までの差分（ずれ量）が縮小するようにみえる場合も、同様に、式（１）が成立する。そして、式（１）からΔＰ０が式（２）のように求められる。

ΔP2=ΔP1+2・ΔP0 ・・・ (1)
ΔP0=(ΔP2-ΔP1)/2 ・・・ (2)

続いて、ＣＰＵ４１は、Ｓ３１０，Ｓ３３０で取得した差分ΔＰ１，ΔＰ２に基づいて光軸ずれ量ΔＰ（ΔＸｐ，ΔＹｐ）を取得して（Ｓ３４０）、光軸ずれ量取得処理を終了する。ここで、光軸ずれ量ΔＰは、画像中心から目標実装中心Ｃまでの距離となる。このため、例えば図８（ａ）では（ΔＰ１＋ΔＰ０）となり、図８（ｂ）では（ΔＰ２−ΔＰ０）となるから、上述した式（２）のΔＰ０を用いると、光軸ずれ量ΔＰは次式（３）で表すことができる。ＣＰＵ４１は、差分ΔＰ１，ΔＰ２を次式（３）に代入して、光軸ずれ量ΔＰを求める。なお、ＣＰＵ４１は、ＸＹ方向でそれぞれ光軸ずれ量ΔＸｐ，ΔＹｐを算出する。なお、これらの各式（１），（２），（３）は、図８における一例を示したものであり、各式中の正負の符号などがこれらに限定されるものではない。また、ΔＰ０，ΔＰ１，ΔＰ２をずれ量（差分の大きさ）として導出するものを説明したが、これに限られず、ずれ量とずれの向きとを示すベクトルとして導出するものとしてもよい。

ΔP=(ΔP1+ΔP2）/2 ・・・ (3)

図４の補正値設定処理の説明に戻る。ＣＰＵ４１は、こうして取得した実装位置ずれ量ΔＸｓ，ΔＹｓと光軸ずれ量ΔＸｐ，ΔＹｐとに基づいて、上面認識部品の専用補正値を設定する（Ｓ１２０）。Ｓ１２０の処理は、吸着ノズル２４別に所定角度ｄ毎に取得した実装位置ずれ量ΔＸｓ，ΔＹｓのそれぞれに対して、光軸ずれ量ΔＸｐ，ΔＹｐを付加することにより行われる。即ち、専用補正値は、Ｘ，Ｙ方向のそれぞれで設定される。また、ＣＰＵ４１は、上面認識部品の種類毎にＳ１００〜Ｓ１２０の処理を行うことで、上面認識部品の種類毎に専用補正値を設定することができる。ＣＰＵ４１は、専用補正値を設定すると、その専用補正値に上面認識部品の部品情報ＰＤ＊に対応付けた名称の専用補正値＊をＨＤＤ４３の所定の補正値フォルダに登録して（Ｓ１３０）、補正値設定処理を終了する。なお、部品情報ＰＤ＊は、実装順に対応付けて、部品名や部品のサイズ、実装位置、実装角度、認識面（上面認識の要否）などの実装に必要な情報が含まれたものである。ＣＰＵ４１は、例えば、管理ＰＣ５０から受信した生産プログラムなどから部品情報ＰＤ＊を取得して、ＨＤＤ４３に記憶することができる。

以下は、実装機１１で実行される実装処理の説明である。図９は実装処理の一例を示すフローチャートである。図９の実装処理では、制御装置４０のＣＰＵ４１は、まず、実装処理の対象となる部品の部品情報ＰＤを取得し（Ｓ４００）、ＨＤＤ４３の補正値フォルダ内に部品情報ＰＤに対応する専用補正値があればその専用補正値を取得する（Ｓ４１０，Ｓ４２０）。図１０は部品情報ＰＤと専用補正値の一例を示す説明図である。なお、図１０では、部品情報ＰＤＡを取得する際に専用補正値Ａが自動取得される様子を示す。上述したように、専用補正値は、部品情報ＰＤに対応付けられた名称で補正値フォルダ４３ａ内に記憶されている。このため、部品情報ＰＤ＊を取得する際に、補正値フォルダ４３ａから対応する専用補正値＊を容易に紐付けて取得することができる。なお、補正値フォルダ４３ａは、複数種類の上面認識部品の部品情報ＰＤ＊にそれぞれ対応する複数の専用補正値＊を記憶している他、下面認識部品用の汎用補正値である下面汎用補正値と、上面認識部品の汎用補正値である上面汎用補正値とを記憶している。なお、上面汎用補正値は、マークカメラ２５の光軸ずれ量ΔＸｐ，ΔＹｐに基づく補正値を含むものとなっている。

次に、ＣＰＵ４１は、実装ヘッド２２の吸着ノズル２４に部品を吸着させることで部品を採取して（Ｓ４３０）、実装対象の部品が上面認識部品であるか否かを判定する（Ｓ４４０）。ＣＰＵ４１は、実装対象の部品が上面認識部品でなく下面認識部品であると判定すると、パーツカメラ１５上に実装ヘッド２２を移動させて吸着ノズル２４に吸着している部品をパーツカメラ１５で下方から撮像し（Ｓ４５０）、撮像した画像に基づいて部品の外形中心の位置ずれ量を取得する（Ｓ４６０）。そして、ＣＰＵ４１は、位置ずれ量と補正値フォルダ４３ａ内の下面汎用補正値とに基づいて位置ずれが小さくなるように部品の実装位置を補正し（Ｓ４７０）、補正した実装位置に部品を実装するようヘッド移動部２０と実装ヘッド２２を制御して（Ｓ４８０）、実装処理を終了する。

一方、ＣＰＵ４１は、Ｓ４４０で実装対象の部品が上面認識部品であると判定すると、吸着ノズル２４に吸着している上面認識部品を載置台１８に仮置きしてマークカメラ２５で上方から撮像し（Ｓ４９０）、撮像した画像に基づいて部品の特徴部６１の位置ずれ量を取得する（Ｓ５００）。そして、ＣＰＵ４１は、上述したＳ４２０で今回の上面認識部品の専用補正値を取得済みか否かを判定し（Ｓ５１０）、取得済みと判定すると、位置ずれ量と専用補正値とに基づいて部品の実装位置を補正し（Ｓ５２０）、補正した実装位置に部品を実装するようヘッド移動部２０と実装ヘッド２２を制御して（Ｓ４８０）、実装処理を終了する。ＣＰＵ４１は、Ｓ５２０では、各吸着ノズル２４別に、特徴部６１のＸ方向の位置ずれ量とＹ方向の位置ずれ量とを、今回の上面認識部品の実装角度に対応する専用補正値のＸ方向の値とＹ方向の値とでオフセットした値を補正値として用いて、部品の実装位置を補正する。なお、ＣＰＵ４１は、部品の実装角度が専用補正値に登録されていない角度であれば、近似する角度の専用補正値を補間した値を用いる。一方、ＣＰＵ４１は、Ｓ５１０で専用補正値を取得済みでないと判定すると、補正値フォルダ４３ａに専用補正値が記憶されていないから、位置ずれ量と補正値フォルダ４３ａの上面汎用補正値とに基づいて部品の実装位置を補正し（Ｓ５３０）、補正した実装位置に部品を実装するようヘッド移動部２０と実装ヘッド２２を制御して（Ｓ４８０）、実装処理を終了する。

ここで、図１１は、専用補正値の有無と特徴部の位置ずれ量との関係を示す説明図である。図１１（ａ）は専用補正値を用いずに下面認識部品と共通の補正値（下面汎用補正値）を用いて上面認識部品を実装した場合の位置ずれ量を示す。図示するように、専用補正値を用いない場合には、５０μｍを超える位置ずれが生じるなど、特徴部６１の位置ずれが大きなものとなった。また、角度毎に位置ずれの傾向が大きく異なるものとなった（図１１（ａ）中の丸囲み参照）。また、図１１（ｂ）はマークカメラ２５の光軸ずれに対する補正を含まない専用補正値を用いて上面認識部品を実装した場合の位置ずれ量を示し、図１１（ｃ）はマークカメラ２５の光軸ずれに対する補正を含む専用補正値を用いて上面認識部品を実装した場合の位置ずれ量を示す。なお、本実施例では、専用補正値に光軸ずれに対する補正を含むものとしているが、光軸ずれに対する補正を含まないものとしてもよく、そのようにした場合の例が図１１（ｂ）に示されている。図１１（ｂ）に示すように、上面認識部品の専用補正値を用いることにより特徴部６１の位置ずれ量を大幅に低減することができた。また、角度毎の位置ずれの傾向が大きく異なるのを抑制し位置ずれをある範囲に収束させることができた。そして、さらに光軸ずれの補正を含む実施例の専用補正値を用いることで、図１１（ｃ）に示すように、特徴部６１の位置ずれを一層低減することができ、実装精度を大きく向上させることができた。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の実装ヘッド２２が本発明の実装ヘッドに相当し、ＨＤＤ４３が記憶部に相当し、マークカメラ２５が上方撮像装置に相当し、図９の実装処理を行う制御装置４０が制御部に相当する。また、パーツカメラ１５が下方撮像装置に相当し、図４の補正値設定処理のＳ１００の処理（図５の実装位置ずれ量取得処理）を行う制御装置４０が位置ずれ量取得部に相当し、図４の補正値設定処理のＳ１２０，Ｓ１３０の処理を行う制御装置４０が補正値設定部に相当する。また、図４の補正値設定処理のＳ１１０の処理（図７の光軸ずれ量取得処理）を行う制御装置４０が光軸ずれ量取得部に相当する。

以上説明した実装機１１は、特徴部６１を上面に有する特定部品（上面認識部品）６０の実装位置に関する専用補正値（特定補正値）をＨＤＤ４３の補正値フォルダ４３ａに記憶しておき、基板Ｓに特定部品６０の実装作業を行う場合には、マークカメラ２５により特定部品６０の上面を撮像した画像に基づいて特徴部６１の位置ずれ量を取得し、取得した位置ずれ量と専用補正値とに基づいて補正した実装位置に特定部品６０を実装する。これにより、特徴部６１の位置が適切な位置となるよう補正した実装位置に特定部品６０を実装することができるから、特定部品６０の実装精度を向上させることができる。

また、実装機１１は、部品を下方から撮像可能なパーツカメラ１５を備え、ＨＤＤ４３の補正値フォルダ４３ａに汎用部品（下面認識部品，非特定部品）の実装位置に関する下面汎用補正値を記憶し、基板Ｓに汎用部品の実装作業を行う場合には、パーツカメラ１５により汎用部品の下面を撮像した画像に基づいて汎用部品の位置ずれ量を取得し、取得した位置ずれ量と汎用補正値とを用いて補正した実装位置に汎用部品を実装する。このため、特徴部６１を上面に有する特定部品６０と、特徴部を上面に有さない汎用部品とを分けて実装位置を補正することができる。したがって、専用補正値を、特定部品６０に特化させることができ、特定部品６０の実装精度をより向上させることができる。

また、実装機１１は、所定の目標位置に特定部品６０が実装された治具基板Ｓ０をマークカメラ２５により撮像した画像に基づいて目標位置に対する特定部品６０の位置ずれ量を取得し、取得した位置ずれ量に基づいて専用補正値を予め設定して、ＨＤＤ４３の補正値フォルダ４３ａに記憶する。このため、特定部品の実装状態に基づく精度の高い専用補正値を記憶させておくことができる。

また、特定部品６０には種類の異なる複数種の部品があり、ＨＤＤ４３の補正値フォルダ４３ａは、特定部品６０の種類毎に予め定められた複数の専用補正値を記憶している。ここで、特定部品６０の種類が異なると、特徴部６１の位置やサイズ，機能，特性，製造方法などが異なるため、特定部品６０の種類によって特徴部６１の位置ずれが異なる傾向となる。このため、特定部品６０の種類毎に定められた専用補正値を用いることで、特定部品６０の実装精度をさらに向上させることができる。

また、実装機１１は、実装に必要な部品毎の部品情報ＰＤに基づいて実装作業を行うものであり、ＨＤＤ４３の補正値フォルダ４３ａは、専用補正値を特定部品６０の種類に応じた部品情報ＰＤと対応する名称で記憶するから、特定部品６０の種類に応じた専用補正値を容易に読み出して補正することができる。

また、専用補正値は、マークカメラ２５の光軸の傾きに基づく位置ずれ量の補正値を含むものが記憶されているから、マークカメラ２５の光軸の傾きにより特定部品６０の実装精度が低下するのを抑制することができる。

また、実装機１１は、所定の目標位置に特定部品６０が実装された治具基板Ｓ０をマークカメラ２５により撮像した第１の画像に基づいて、目標位置に対する特定部品６０の位置ずれ量である第１の位置ずれ量ΔＰ１を取得し、第１の画像の撮像時から水平面内で所定角度（例えば１８０°）回転させた治具基板Ｓ０をマークカメラ２５により撮像した第２の画像に基づいて、目標位置に対する特定部品６０の位置ずれ量である第２の位置ずれ量ΔＰ２を取得し、第１の位置ずれ量ΔＰ１と第２の位置ずれ量ΔＰ２とに基づいて、マークカメラ２５の光軸の傾きに基づく位置ずれ量を取得する。このため、専用の治具などを用意することなく、マークカメラ２５の光軸の傾きに基づく位置ずれ量を簡易な処理により精度よく取得することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、上面認識部品の専用補正値を部品情報ＰＤと対応付けた名称で補正値フォルダ４３ａに記憶したが、これに限られず、上面認識部品の部品種を識別可能な名称で補正値フォルダ４３ａに記憶するものであればよく、部品情報ＰＤと対応付けられていないものであってもよい。

上述した実施形態では、上面認識部品６０の専用補正値を吸着ノズル２４別に角度毎に記憶するものとしたが、これに限られず、吸着ノズル２４別（ノズル位置別）に角度に拘わらず一の専用補正値を記憶するものとしてもよいし、吸着ノズル２４（ノズル位置）に拘わらず角度毎に一の専用補正値を記憶するものとしてもよい。あるいは、上面認識部品６０の専用補正値として部品毎に一の補正値を用いるものとしてもよい。

上述した実施形態では、上面認識部品の専用補正値を部品種毎に記憶しているものとしたが、これに限られず、複数の上面認識部品で共通の補正値を用いるものとしてもよいし、全ての上面認識部品が共通の一の補正値を用いるものなどとしてもよい。

上述した実施形態では、補正値設定処理において上面認識部品の位置ずれ量とマークカメラ２５の光軸ずれに基づく位置ずれ量とを取得して専用補正値を設定するものとしたが、これに限られるものではない。例えば、マークカメラ２５の光軸ずれに基づく補正値を基準部品などを用いて予め取得しておくものなどとしてもよい。ただし、光軸ずれの影響は部品の高さによって変化することがあるため、実際の部品を用いて光軸ずれの補正値を取得するものが好ましい。

上述した実施形態では、部品を治具基板Ｓ０に実装した結果をマークカメラ２５で撮像して上面認識部品の位置ずれ量を取得するものとしたが、これに限られず、部品を治具基板Ｓ０に実装した結果を上方から撮像して位置ずれ量を取得するものであればよい。このため、実装ヘッド２２にマークカメラ２５が取り付けられた実装機１１で上面認識部品の位置ずれ量を取得するものに限られない。例えば、実装ヘッド２２を備えず、上方から基板Ｓを撮像可能なカメラを備えて、基板Ｓの検査作業を行う検査機などで位置ずれ量を取得するものとしてもよい。即ち、基板に検査作業などの所定の作業を行う対基板作業機であって、前記基板を上方から撮像可能な上方撮像装置と、所定の目標位置に前記特定部品が実装された基板を前記上方撮像装置により撮像した画像に基づいて、前記目標位置に対する前記特定部品の位置ずれ量を取得する位置ずれ量取得部と、前記位置ずれ量に基づいて前記特定部品の実装位置に関する特定補正値を設定する補正値設定部と、を備える構成であってもよい。このような対基板作業機であっても、所定の目標位置に特定部品が実装された基板を上方撮像装置により撮像した画像に基づいて、目標位置に対する特定部品の位置ずれ量を取得し、その位置ずれ量に基づいて特定部品の実装位置に関する特定補正値を設定するから、特定補正値を簡易な処理で設定することができる。これにより、特定補正値を用いた実装作業を部品実装機で可能として、特定部品の実装精度を向上させることができる。また、このようにする場合、図５の実装位置ずれ量取得処理のＳ２４０，Ｓ２５０，Ｓ２７０の処理および図４の補正値設定処理のＳ１２０の処理を検査機が行うものなどとすればよい。

上述した実施形態では、図７の光軸ずれ量取得処理のＳ３２０において治具基板Ｓ０を１８０°回転させてΔＰ２を取得するものとしたが、これに限られるものではなく、基準角度（例えば０°）から所定角度回転させるものであればよい。例えば、Ｓ３２０において治具基板Ｓ０を９０°回転させてΔＰ２を取得するものなどとしてもよい。

上述した実施形態では、専用補正値にマークカメラ２５の光軸ずれを補正するための補正値を含むものとしたが、これに限られず、専用補正値に光軸ずれの補正値を含まないものとしてもよい。

本発明は、基板に部品の実装作業などの所定の作業を行う対基板作業機に利用可能である。

１０実装システム、１１実装機、１２基板搬送ユニット、１３実装ユニット、１４部品供給ユニット、１５パーツカメラ、１８載置台、２０ヘッド移動部、２２実装ヘッド、２３Ｚ軸モータ、２４吸着ノズル、２５マークカメラ、２６撮像領域、３１装着部、３２フィーダ、３３リール、３４テープ、３５トレイユニット、３６採取位置、４０制御装置、４１ＣＰＵ、４２ＲＯＭ、４３ＨＤＤ、４３ａ補正値フォルダ、４４ＲＡＭ、４５入出力インタフェース、４６バス、５０管理コンピュータ、５２入力装置、５４ディスプレイ、６０特定部品、６１特徴部、６１ｃ中心、６２当接面、Ｓ基板。

Claims

基板に所定の作業を行う対基板作業機であって、
部品を採取して前記基板上の実装位置へ移動させる実装ヘッドと、
前記部品を上方から撮像可能な上方撮像装置と、
前記部品を下方から撮像可能な下方撮像装置と、
所定の特徴部を上面に有する特定部品の実装位置に関する特定補正値と所定の特徴部を上面に有さない非特定部品の実装位置に関する非特定部品用の補正値とを記憶する記憶部と、
前記上方撮像装置により取得される前記特徴部の位置ずれ量と前記特定補正値とに基づいて前記特定部品を実装し、前記下方撮像装置により取得される前記非特定部品の位置ずれ量と前記非特定部品用の補正値とに基づいて前記非特定部品を実装するよう前記実装ヘッドを制御する制御装置と、
を備える対基板作業機。
基板に所定の作業を行う対基板作業機であって、
部品を採取して前記基板上の実装位置へ移動させる実装ヘッドと、
前記部品の実装位置に関する補正値を記憶可能であって、少なくとも、所定の特徴部を上面に有する特定部品の実装位置に関する特定補正値を記憶する記憶部と、
前記部品を上方から撮像可能な上方撮像装置と、
前記部品を下方から撮像可能な下方撮像装置と、
前記基板に前記特定部品の実装作業を行う場合には、前記上方撮像装置により前記特定部品の上面を撮像した上面画像に基づいて前記特徴部の位置ずれ量を取得し、該取得した位置ずれ量と前記特定補正値とに基づいて補正した実装位置に前記特定部品を実装するよう前記実装ヘッドを制御する制御装置と、
を備え、
前記記憶部は、所定の特徴部を上面に有さない非特定部品の実装位置に関する非特定部品用の補正値を記憶し、
前記制御装置は、前記基板に前記非特定部品の実装作業を行う場合には、前記下方撮像装置により前記非特定部品の下面を撮像した下面画像に基づいて前記非特定部品の位置ずれ量を取得し、該取得した位置ずれ量と前記非特定部品用の補正値とを用いて補正した実装位置に前記非特定部品を実装するよう前記実装ヘッドを制御する
対基板作業機。
請求項１または２に記載の対基板作業機であって、
所定の目標位置に前記特定部品が実装された基板を前記上方撮像装置により撮像した画像に基づいて前記目標位置に対する前記特定部品の位置ずれ量を取得する位置ずれ量取得部と、
前記位置ずれ量に基づいて前記特定補正値を設定する補正値設定部と、
を備え、
前記記憶部は、前記補正値設定部により設定された前記特定補正値を記憶する
対基板作業機。
請求項１から３のいずれか１項に記載の対基板作業機であって、
前記特定部品として、種類の異なる複数種の部品があり、
前記記憶部は、前記特定補正値として、前記特定部品の種類毎に予め定められた複数の専用の特定補正値を記憶し、
前記制御装置は、前記特定部品を実装する場合には、該特定部品の種類に応じた専用の特定補正値を前記記憶部から読み出して用いる
対基板作業機。
請求項４に記載の対基板作業機であって、
前記制御装置は、実装に必要な部品毎の部品情報に基づいて前記実装作業を行うよう前記実装ヘッドを制御し、
前記記憶部は、前記専用の特定補正値を、前記特定部品の種類毎に設けられた部品情報と対応する名称で記憶する
対基板作業機。
請求項１から５のいずれか１項に記載の対基板作業機であって、
前記記憶部は、前記特定補正値として、前記上方撮像装置の光軸の傾きに基づく位置ずれ量の補正値を含むものが記憶されている
対基板作業機。
請求項６に記載の対基板作業機であって、
前記上方撮像装置の光軸の傾きに基づく位置ずれ量を取得する光軸ずれ量取得部を備え、
前記光軸ずれ量取得部は、
所定の目標位置に前記特定部品が実装された基板を前記上方撮像装置により撮像した第１の画像に基づいて、前記目標位置に対する前記特定部品の位置ずれ量である第１の位置ずれ量を取得し、
前記第１の画像の撮像時から水平面内で所定角度に亘って回転させた前記基板を前記上方撮像装置により撮像した第２の画像に基づいて、前記目標位置に対する前記特定部品の位置ずれ量である第２の位置ずれ量を取得し、
前記第１の位置ずれ量と前記第２の位置ずれ量とに基づいて、前記上方撮像装置の光軸の傾きに基づく位置ずれ量を取得する
対基板作業機。