JP6990309B2 - 表面実装機 - Google Patents

Description

本明細書で開示する技術は表面実装機に関する。

従来、基板を撮像する基板撮像カメラを用いて部品の位置ずれを補正する表面実装機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
具体的には、特許文献１に記載の部品実装装置（表面実装機に相当）は、ガラスなどの部材で構成された治具基板を本体装置内に搬入して位置決めし、作業ヘッドの基板認識用カメラ（基板撮像カメラに相当）により、先ず２つの治具基板マークを測定して治具基板の位置を確認し、次に予め判明している治具基板の基準マークの位置Ａに移動する。

基準マークの位置Ａに直行できれば作業ヘッドの軸には移動誤差はないので、当該部品実装装置は自軸の移動座標を補正しない。これに対し、移動位置が基準マークの無い位置Ａ´であったときは、当該部品実装装置は位置Ａ－Ａ´間の位置ずれ量のＸ座標値及びＹ座標値を記憶し、記憶された位置ずれ量のＸ座標値及びＹ座標値により部品の搭載位置を補正する。

特開２００６－５９９５４号公報

上述した特許文献１に記載の部品実装装置は作業ヘッドの移動誤差に起因する部品の位置ずれを補正するものであり、作業ヘッドの移動誤差以外に起因する部品の位置ずれについては検討されていなかった。

本明細書では、基板撮像カメラの光軸の傾きに起因する部品の位置ずれを補正する技術を開示する。

本明細書で開示する表面実装機は、基板に部品を実装する表面実装機であって、前記部品を保持して前記基板に実装する実装ヘッドと、前記基板を撮像する基板撮像カメラと、基台に付されている補正用マークと、前記基板撮像カメラからの光を透過させる光透過部材と、前記光透過部材を前記補正用マークに重なる位置と重ならない位置との間で移動させる移動部とを有する補正用ユニットと、前記光透過部材と重なっていない状態の前記補正用マークを前記基板撮像カメラで撮像して前記補正用マークの位置を第１位置として検出するとともに、前記光透過部材が重なっている状態の前記補正用マークを前記基板撮像カメラで撮像して前記補正用マークの位置を第２位置として検出する位置検出部と、前記第１位置と前記第２位置との差に基づいて前記部品の位置ずれを補正する補正部と、を備える。

表面実装機が動作すると発熱による歪みによって基板撮像カメラの光軸が傾くことがある。基板撮像カメラの光軸が傾くと、表面実装機が基板撮像カメラで基板を撮像して基板の位置を認識するとき、表面実装機が認識した基板の位置と実際の基板の位置とにずれが生じ、光軸の傾きに起因する部品の位置ずれが生じる。
基板撮像カメラの光軸が傾いている場合、光透過部材が重なっていない状態の補正用マークを基板撮像カメラで撮像して補正用マークの位置を第１位置として検出するとともに、光透過部材が重なっている状態の補正用マークを基板撮像カメラで撮像して補正用マークの位置を第２位置として検出すると、第１位置と第２位置とに光軸の傾きに応じた差が生じる。部品の位置ずれ量は基板撮像カメラの光軸の傾きに比例するので、第１位置と第２位置との差に基づいて部品の位置ずれを補正することにより、基板撮像カメラの光軸の傾きに起因する部品の位置ずれを補正できる。

前記基板に付されている認識マークを前記基板撮像カメラで撮像して前記基板の位置を認識する認識部を備えてもよい。

基板撮像カメラで認識マークを撮像して基板の位置を認識する場合、基板撮像カメラの光軸が傾いていると、認識部が認識する基板の位置と実際の基板の位置とにずれが生じ、部品の位置ずれが生じる。上記の表面実装機によると、基板撮像カメラで認識マークを撮像して基板の位置を認識する場合に、第１位置と第２位置との差に基づいて部品の位置ずれを補正するので、部品の位置ずれを補正できる。

前記補正用ユニットは当該表面実装機に取り付けられていてもよい。

例えば、基板を搬送する基板搬送装置によって補正用ユニットを表面実装機内に搬入し、搬入した補正用ユニットを用いて第１位置と第２位置とを検出することも考えられる。しかしながら、その場合は基板の生産を停止しなければならず、生産性が低下する。
上記の表面実装機によると、補正用ユニットが当該表面実装機に取り付けられているので、表面実装機による基板の生産中に基板の生産を停止することなく第１位置と第２位置とを検出できる。これにより、生産性の低下を抑制しつつ部品の位置ずれを補正できる。

前記補正部は、前記第１位置と前記第２位置との差に基づいて前記部品の実装座標を補正することによって前記部品の位置ずれを補正してもよい。

上記の表面実装機によると、第１位置と第２位置との差に基づいて部品の実装座標を補正することにより、部品の位置ずれを補正できる。

前記第１位置と前記第２位置との差を位置ずれ量に換算する換算用データを記憶している記憶部を備え、前記補正部は、前記換算用データを用いて前記第１位置と前記第２位置との差を前記位置ずれ量に換算し、換算した前記位置ずれ量に基づいて前記部品の位置ずれを補正してもよい。

上記の表面実装機によると、換算用データを用いることにより、二つの位置の差を位置ずれ量に換算できる。

前記位置検出部は、当該表面実装機による前記基板の生産中に前記第１位置と前記第２位置とを所定のタイミングで繰り返し検出してもよい。

表面実装機が基板を生産しているときの表面実装機の温度は必ずしも一定ではないので、基板撮像カメラの光軸の傾きも表面実装機の温度の変化に応じて変動する。このため、第１位置と第２位置とを検出しても、時間が経過するとそれら二つの位置の差が変動し、部品の位置ずれが大きくなる可能性がある。
上記の表面実装機によると、第１位置と第２位置との検出を基板の生産中に所定のタイミングで繰り返し実行するので、基板の生産中に基板撮像カメラの光軸の傾きが変動しても部品の位置ずれを補正できる。

本明細書によって開示される発明は、装置、方法、これらの装置または方法の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の種々の態様で実現できる。

実施形態１に係る表面実装機を上側から見た模式図 ヘッドユニットを前側から見た正面図 ヘッドユニットを右側から見た側面図 実装ヘッド、基板撮像カメラ及び補正用ユニットを右側から見た模式図 表面実装機の電気的構成を示すブロック図 基板の模式図 認識マークを用いた部品の実装座標及び実装角度の補正を説明するための模式図 基板撮像カメラに対する実装ヘッドの位置を示す模式図 表面実装機の動作を示す模式図（動作１及び動作２） 表面実装機の動作を示す模式図（動作３及び動作４） 表面実装機の動作を示す模式図（動作５） 基板撮像カメラの光軸の傾きを示す模式図 基板撮像カメラの光軸が傾いていない場合の部品の実装位置を示す模式図 基板撮像カメラの光軸が傾いている場合の部品の実装位置を示す模式図 補正前の実装座標及び補正後の実装座標を示す表 補正用ユニットを用いた位置ずれ量を説明するための模式図 補正用マークの第１位置及び第２位置を示す模式図 二つの位置の差と位置ずれ量との対応関係を示すグラフ 位置ずれ量検出処理のフローチャート

＜実施形態１＞
実施形態１を図１ないし図１８によって説明する。以降の説明では図１に示す左右方向をＸ方向、前後方向をＹ方向、図２に示す上下方向をＺ方向という。また、以降の説明では図１に示す右側を上流側、左側を下流側という。また、以降の説明では同一の構成部材には一部を除いて図面の符号を省略している場合がある。

（１）表面実装機の全体構成
図１を参照して、表面実装機１の全体構成について説明する。表面実装機１はプリント基板Ｐ（以下、単に基板Ｐという）に電子部品などの部品Ｅを実装するものである。図１に示すように、基板Ｐには認識マークＦ（基準マークＦａ１，Ｆａ２や部品位置決めマークＦｂ１，Ｆｂ２）が付されている。認識マークＦについての説明は後述する。

表面実装機１は基台１４、基板Ｐを搬送する基板搬送装置１５、基板Ｐに搭載する部品Ｅを供給する４つのテープ部品供給装置１１、及び、テープ部品供給装置１１によって供給された部品Ｅを基板Ｐに実装する部品実装装置１２を備えている。
基台１４は平面視長方形状をなすとともに上面が平坦とされている。図１において二点鎖線で示す矩形枠Ａは基板Ｐに部品Ｅを実装するときの作業位置（以下、作業位置Ａという）を示している。

（１－１）基板搬送装置
基板搬送装置１５は基板ＰをＸ方向の上流側から作業位置Ａに搬入し、作業位置Ａで部品Ｅが実装された基板Ｐを下流側に搬出するものである。基板搬送装置１５はＸ方向に循環駆動する一対のコンベアベルト１５Ａ及び１５Ｂ、それらのコンベアベルト１５Ａ及び１５Ｂを駆動するコンベア駆動モータ４６（図５参照）などを備えている。後側のコンベアベルト１５Ａは前後方向に移動可能であり、基板Ｐの幅に応じて２つのコンベアベルト１５Ａと１５Ｂとの間隔を調整可能である。

（１－２）テープ部品供給装置
テープ部品供給装置１１は部品実装装置１２のＹ方向の両側においてＸ方向に並んで２箇所ずつ、計４箇所に配されている。これらのテープ部品供給装置１１には複数のフィーダ１３がＸ方向に横並び状に整列して取り付けられている。各フィーダ１３は所謂テープフィーダであり、複数の部品Ｅが収容された部品テープが巻回されたリール（不図示）、及び、リールから部品テープを引き出す電動式のテープ送出装置等を備えており、部品実装装置１２側の端部に設けられた部品供給位置から部品Ｅを一つずつ供給する。

なお、ここでは部品供給装置としてテープ部品供給装置１１を例に説明するが、部品供給装置は部品Ｅが載置されているトレイを供給する所謂トレイフィーダであってもよいし、半導体ウェハを供給するものであってもよい。

（１－３）部品実装装置
部品実装装置１２は図示しないバックアップ機構、ヘッドユニット１６、ヘッド搬送部１７、２つの部品撮像カメラ１８、２つの基板撮像カメラ１９、補正用ユニット２０、図５に示す制御部３８、操作部３９などを備えている。

図示しないバックアップ機構は作業位置Ａの下方に配されている。バックアップ機構は基板搬送装置１５によって作業位置Ａに搬入された基板Ｐを作業位置Ａに固定するとともに基板Ｐを下から支えるものである。
ヘッドユニット１６はテープ部品供給装置１１によって供給される部品Ｅを吸着（保持の一例）して基板Ｐに搭載するものである。ヘッドユニット１６の構成については後述する。

ヘッド搬送部１７はヘッドユニット１６を所定の可動範囲内でＸ方向及びＹ方向に搬送するものである。ヘッド搬送部１７はヘッドユニット１６をＸ方向に往復移動可能に支持しているビーム２１、ビーム２１をＹ方向に往復移動可能に支持している一対のＹ軸ガイドレール２２、ヘッドユニット１６をＸ方向に往復移動させるＸ軸サーボモータ２３、ビーム２１をＹ方向に往復移動させるＹ軸サーボモータ２４などを備えている。

２つの部品撮像カメラ１８はそれぞれＸ方向に並んだ２つのテープ部品供給装置１１の間に設けられている。部品撮像カメラ１８はヘッドユニット１６が備える実装ヘッド２５に吸着されている部品Ｅを下から撮像して実装ヘッド２５に対する部品Ｅの相対位置や姿勢などを認識するためのものである。

２つの基板撮像カメラ１９はヘッドユニット１６に設けられている。基板撮像カメラ１９は作業位置Ａに搬入された基板Ｐに付されている認識マークＦを撮像して基板Ｐの位置や傾きを認識するためのものである。基板撮像カメラ１９の構成については後述する。
ここで、表面実装機１は基板撮像カメラ１９を２つ備えているが、理解を容易にするため、以降の説明では基板撮像カメラ１９は左側の１つだけであると仮定して説明する。

補正用ユニット２０は基板搬送装置１５の後側に取り付けられている。補正用ユニット２０は基板撮像カメラ１９の光軸１９Ａ（図１２参照）の傾きに起因する部品Ｅの位置ずれを補正するためのものである。補正用ユニット２０の構成については後述する。

（１－３－１）ヘッドユニット
図２を参照して、ヘッドユニット１６について説明する。実施形態１に係るヘッドユニット１６は所謂インライン型であり、複数の実装ヘッド２５がＸ方向に並んで設けられている。また、ヘッドユニット１６にはこれらの実装ヘッド２５を個別に昇降させるＺ軸サーボモータ２６やこれらの実装ヘッド２５を軸周りに回転させるＲ軸サーボモータ２７などが設けられている。

各実装ヘッド２５は部品Ｅを吸着及び解放するものであり、ノズルシャフト２８と、ノズルシャフト２８の下端部に着脱可能に取り付けられている吸着ノズル２９とを有している。吸着ノズル２９にはノズルシャフト２８を介して図示しない空気供給装置から負圧及び正圧が供給される。吸着ノズル２９は負圧が供給されることによって部品Ｅを吸着し、正圧が供給されることによってその部品Ｅを解放する。

なお、ここではインライン型のヘッドユニット１６を例に説明するが、ヘッドユニット１６は例えば複数の実装ヘッド２５が円周上に配列された所謂ロータリーヘッドであってもよい。

（１－３－２）基板撮像カメラ
図３及び図４を参照して、基板撮像カメラ１９について説明する。図３に示すように、ヘッドユニット１６の下面には平板状の台座３０が固定されており、基板撮像カメラ１９は台座３０の上面に固定されている。

図４に模式的に示すように、基板撮像カメラ１９はエリアセンサ３１及び光学系３２を備えている。エリアセンサ３１は撮像素子が行列状に配されているものであり、撮像面が前側を向く姿勢で配されている。光学系３２はミラー３３、被写体を照射する図示しない光源、図示しないレンズなどで構成されている。ミラー３３はエリアセンサ３１の前側において前側から後側に向かって上に４５度傾いた姿勢で配されており、基板撮像カメラ１９の下方に位置する被写体（図４では補正用ユニット２０）の反射光像をエリアセンサ３１に入射させる。基板撮像カメラ１９の光軸１９Ａのうちミラー３３から補正用ユニット２０に至る部分は補正用ユニット２０の基台３４に対して垂直になるように設計されている。

（１－３－３）補正用ユニット
図１及び図４を参照して、補正用ユニット２０について説明する。図１に示すように、補正用ユニット２０は基台３４、基台３４の上面に付されている補正用マーク３５、基台３４の上面に配されているガラス治具３６（光透過部材の一例）、及び、ガラス治具３６をＸ方向に往復移動させる移動部３７（図４参照）を備えている。

補正用マーク３５は例えば円形のマークである。
ガラス治具３６は透明な立方体状のガラスである。本実施形態に係るガラス治具３６の厚みは１０ｍｍであり、屈折率は１．５２である。
移動部３７は基台３４に固定されている。移動部３７は例えばエアシリンダであり、上側から見てガラス治具３６を補正用マーク３５に重なる位置と重ならない位置との間で移動させる。

なお、補正用マーク３５の形状、ガラス治具３６の形状、厚み、屈折率などは上述した例に限定されるものではなく、適宜に決定できる。また、移動部３７はエアシリンダに限定されるものではなく、例えば電気モータであってもよい。また、移動部３７が固定される位置は基台３４に限られない。例えば、移動部３７は表面実装機１の図示しないフレームに固定されてもよい。

（２）部品実装装置の電気的構成
図５に示すように、部品実装装置１２は制御部３８及び操作部３９を備えている。制御部３８は演算処理部４０（位置検出部、補正部及び認識部の一例）、モータ制御部４１、記憶部４２、画像処理部４３、外部入出力部４４、フィーダ通信部４５などを備えている。

演算処理部４０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えており、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムを実行することによって表面実装機１の各部を制御する。なお、演算処理部４０はＣＰＵに替えて、あるいはＣＰＵに加えてＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などを備えていてもよい。

モータ制御部４１は演算処理部４０の制御の下でＸ軸サーボモータ２３、Ｙ軸サーボモータ２４、Ｚ軸サーボモータ２６、Ｒ軸サーボモータ２７、コンベア駆動モータ４６などの各モータを回転させる。
記憶部４２には各種のデータが記憶されている。各種のデータには生産が予定されている基板Ｐの品種や生産枚数に関する情報、部品Ｅの実装座標６３（図１４参照）や部品Ｅの実装角度に関する情報、部品Ｅの実装順序に関する情報、基板Ｐに付されている認識マークＦのＸＹ座標、基板撮像カメラ１９に対する実装ヘッド２５の相対位置情報などが含まれる。認識マークＦのＸＹ座標、及び、基板撮像カメラ１９に対する実装ヘッド２５の相対位置情報についての説明は後述する。

画像処理部４３は部品撮像カメラ１８や基板撮像カメラ１９から出力される画像信号が取り込まれるように構成されており、出力された画像信号に基づいてデジタル画像を生成する。
外部入出力部４４はいわゆるインターフェースであり、部品実装装置１２の本体に設けられている各種センサ類４７から出力される検出信号が取り込まれるように構成されている。また、外部入出力部４４は演算処理部４０から出力される制御信号に基づいて各種アクチュエータ類４８（補正用ユニット２０の移動部３７を含む）に対する動作制御を行うように構成されている。

フィーダ通信部４５はフィーダ１３に接続されており、フィーダ１３を統括して制御する。
操作部３９は液晶ディスプレイなどの表示装置や、タッチパネル、キーボード、マウスなどの入力装置を備えている。作業者は操作部３９を操作して各種の設定などを行うことができる。

（３）認識マーク
図６を参照して、基板Ｐに付されている認識マークＦ（所謂フィデューシャルマーク）について説明する。基板Ｐには認識マークＦとして基準マークＦａ（Ｆａ１及びＦａ２）及び部品位置決めマークＦｂ（Ｆｂ１及びＦｂ２）が付されている。基準マークＦａは円形のマークであり、本実施形態では基板Ｐの右上及び左下に付されている。部品位置決めマークＦｂも円形のマークであり、高い実装精度が求められる部品Ｅの実装位置５０の近傍（本実施形態では右上及び左下）に付されている。

基板Ｐには４つの角のうちいずれか一つの角（本実施形態では右上の角Ｓ１）を原点とするＸＹ座標系（以下、「基板ＰのＸＹ座標系」という）が設定されている。記憶部４２には認識マークＦのＸＹ座標や部品Ｅの実装座標が基板ＰのＸＹ座標系で記憶されている。

図７に示すように、基板Ｐの搬送経路Ｇには前述した作業位置Ａが設定されている。表面実装機１にはヘッドユニット１６の位置を定義するＸＹ座標系（以下、「ヘッドユニット１６のＸＹ座標系」という）が設定されており、記憶部４２には作業位置Ａの４つの角のうちいずれか一つの角（本実施形態では右上の角）が基板原点Ｓ２としてヘッドユニット１６のＸＹ座標系で記憶されている。

作業位置Ａに固定された基板Ｐに位置誤差や角度誤差があると基板Ｐの右上の角Ｓ１の位置が基板原点Ｓ２と一致しなくなる。このため、作業位置Ａの基板原点Ｓ２を基板ＰのＸＹ座標系の原点Ｓ１と見做して部品Ｅを実装すると部品Ｅの位置ずれや角度ずれが生じる。このため、制御部３８は認識マークＦに基づいて基板Ｐの位置誤差及び角度誤差を検出し、検出した位置誤差及び角度誤差に基づいて部品Ｅの実装座標及び実装角度を補正する。補正の手順は基準マークＦａと部品位置決めマークＦｂとで実質的に同じであるのでここでは基準マークＦａを例に説明する。

先ず、制御部３８は基板撮像カメラ１９によって各基準マークＦａを撮像し、基板原点Ｓ２を原点とするＸＹ座標系において各基準マークＦａの中心点のＸＹ座標（Ｘｆ１´、Ｙｆ１´）及び（Ｘｆ２´，Ｙｆ２´）を認識する。
そして、制御部３８は、例えば右上の基準マークＦａ１を基準とする場合は、記憶部４２に記憶されている基準マークＦａ１のＸＹ座標（Ｘｆ１，Ｙｆ１）と、基板撮像カメラ１９によって認識した基準マークＦａ１のＸＹ座標（Ｘｆ１´、Ｘｙ１´）との差（ΔＸ，ΔＹ）を基板Ｐの位置誤差とする。そして、制御部３８は位置誤差（ΔＸ，ΔＹ）に応じて各部品の実装座標を仮補正する。

そして、制御部３８は、記憶部４２に記憶されている基準マークＦａ１のＸＹ座標（Ｘｆ１，Ｙｆ１）と記憶部４２に記憶されている基準マークＦａ２のＸＹ座標（Ｘｆ２，Ｙｆ２）とを通る直線の傾きと、基板撮像カメラ１９によって認識した基準マークＦａ１のＸＹ座標（Ｘｆ１´、Ｙｆ１´）と基板撮像カメラ１９によって認識した基準マークＦａ２のＸＹ座標（Ｘｆ２´、Ｙｆ２´）とを通る直線の傾きとの差から基板Ｐの角度誤差Δθを求める。
そして、制御部３８は、基準マークＦａ１を回転中心として各部品Ｅの仮補正した実装座標を角度誤差Δθの分だけ回転させることによって補正するとともに、各部品Ｅの実装角度をそれぞれ角度誤差Δθの分だけ補正する。

なお、ここでは基準マークＦａが基板Ｐの右上と左下との２個所だけに付されている場合を例に説明したが、これは一例である。基準マークＦａは例えば基板Ｐの四隅に付されていてもよい。部品位置決めマークＦｂについても同様である。また、上述した認識マークＦを用いた部品Ｅの実装座標及び実装角度の補正は一例である。認識マークＦを用いた部品Ｅの実装座標及び実装角度の補正は上述した例に限られるものではない。

（４）基板撮像カメラに対する実装ヘッドの相対位置情報
図８を参照して、基板撮像カメラ１９に対する実装ヘッド２５の相対位置情報について説明する。相対位置情報は基板撮像カメラ１９を原点とする各実装ヘッド２５のＸＹ座標である。制御部３８は基板撮像カメラ１９で認識マークＦを撮像して基板Ｐに対する基板撮像カメラ１９の位置を認識し、基板撮像カメラ１９に対する各実装ヘッド２５の相対位置から基板Ｐに対する各実装ヘッド２５の位置を判断する。

なお、前述したように、実際には表面実装機１は基板撮像カメラ１９を二つ備えている。このため、左側の４つの実装ヘッド２５は左側の基板撮像カメラ１９に対する相対位置が記憶され、右側の４つの実装ヘッド２５は右側の基板撮像カメラ１９に対する相対位置が記憶されてもよい。

（５）表面実装機の動作
図９から図１１を参照して、表面実装機１の動作について説明する。図９から図１１に示す基板Ｐの上面に付されている＋記号５０は部品Ｅの実装位置を示している。
表面実装機１は以下に説明する動作１から動作５を１シーケンスとし、このシーケンスを繰り返すことによって基板Ｐに部品Ｅを実装する。なお、前述したように基板Ｐには部品位置決めマークＦｂが付されている場合もあるが、ここでは基準マークＦａを例に説明する。

（動作１）部品吸着
図９に示すように、制御部３８はヘッドユニット１６をテープ部品供給装置１１の上方に移動させ、各実装ヘッド２５を下降させて部品Ｅを吸着させる。

（動作２）部品認識
図９に示すように、制御部３８はヘッドユニット１６をＸ方向に搬送して部品撮像カメラ１８の上方を通過させる。部品撮像カメラ１８はＹ方向に延びるラインセンサを備えており、上方を通過する実装ヘッド２５に吸着されている部品Ｅを時系列で撮像して部品Ｅの画像データを生成する。制御部３８は生成した画像データを解析して実装ヘッド２５に対する部品Ｅの相対位置や実装ヘッド２５の軸線周りの部品Ｅの回転角度などを認識する。

（動作３）左下の基準マークの撮像
図１０に示すように、制御部３８は基板撮像カメラ１９を左下の基準マークＦａ２の上方に移動させて基準マークＦａ２を撮像する。

（動作４）右下の基準マークの撮像
図１０に示すように、制御部３８は基板撮像カメラ１９を右上の基準マークＦａ１の上方に移動させて基準マークＦａ１を撮像する。そして、制御部３８は撮像した基準マークＦａ１，Ｆａ２の位置に基づいて基板Ｐの位置誤差や角度誤差を検出し、各部品Ｅの実装座標や実装角度を補正する。

（動作５）部品の搭載
図１１に示すように、制御部３８は実装ヘッド２５を部品Ｅの実装座標によって示される位置に移動させ、実装ヘッド２５を下降させて部品Ｅを搭載する。

（６）基板撮像カメラの光軸の傾きに起因する部品の位置ずれの補正
図１２から図１８を参照して、基板撮像カメラ１９の光軸１９Ａの傾きに起因する部品Ｅの位置ずれの補正について説明する。なお、基板撮像カメラ１９の光軸１９Ａはミラー３３（図４参照）に反射されることによって屈折しているが、便宜上、図１２及び図１５では基板撮像カメラ１９の光軸１９Ａを直線で示している。また、部品Ｅの位置ずれの補正はＸ方向及びＹ方向の両方について行われるが、補正の方法は実質的に同じであるのでここではＸ方向を例に説明する。

図１２は、基板撮像カメラ１９の光軸１９Ａが傾いている場合を示している。図１２に示す基板撮像カメラ１９の位置は、基板撮像カメラ１９で基準マークＦａ１を撮像して画像データを生成した場合に当該画像データによって表される画像上の基準マークＦａ１の中心点が画像の中心点と一致するように調整された位置である。

前述したように基板撮像カメラ１９の光軸１９Ａは基板Ｐに対して垂直になるように設計されているが、表面実装機１が動作するとＺ軸サーボモータ２６やＲ軸サーボモータ２７などの発熱によってヘッドユニット１６が歪み、図１２に示すように光軸１９Ａが傾くことがある。基板撮像カメラ１９の光軸１９Ａが傾いていると、制御部３８が認識する基準マークＦａ１の位置と実際の基準マークＦａ１の位置とにずれが生じる。

具体的には、制御部３８は、基板撮像カメラ１９が位置Ｐ２にあるとき、基準マークＦａ１の中心点が画像の中心点と一致することから、基準マークＦａ１の位置は位置Ｐ２であると認識する。しかしながら、実際の基準マークＦａ１の位置は位置Ｐ１であるので、制御部３８が認識する基準マークＦａ１の位置と実際の基準マークＦａ１の位置とにずれが生じる。

図１２に示すｄＸ＿ｃはその位置ずれ量を表している。詳しくは後述するが、制御部３８が認識する基準マークＦａ１の位置Ｐ２が実際の基準マークＦａ１の位置Ｐ１より右側にずれている場合は、ｄＸ＿ｃは負の値になるものとする。

上述した位置ずれ（位置ずれ量ｄＸ＿ｃ）が生じると、制御部３８が認識する基板Ｐの位置と実際の基板Ｐの位置とがずれることにより、実際に部品Ｅが実装される位置が、当該部品Ｅが実装されるべき位置から右側に｜ｄＸ＿ｃ｜だけずれる。以下、図１３Ａ及び図１３Ｂを参照して説明する。

図１３Ａは基板撮像カメラ１９の光軸１９Ａが傾いていない場合（すなわち前述した位置ずれが生じていない場合）を示している。図１３Ａにおいて位置Ｐ３は基板Ｐ上において部品Ｅが実装されるべき位置である。ここで、前述した認識マークＦを用いた補正により、部品Ｅの実装座標はＸ１に補正されているとする。前述した位置ずれが生じていなければ、制御部３８が実装ヘッド２５をＸ１に移動させると、実装ヘッド２５が位置Ｐ３の上方に位置するので、位置Ｐ３に部品Ｅを実装できる。

図１３Ｂは基板撮像カメラの光軸が傾いている場合（すなわち前述した位置ずれが生じている場合）を示している。前述した位置ずれが生じていると、位置Ｐ３はＸ１から左側に｜ｄＸ＿ｃ｜だけずれる。このため、制御部３８が実装ヘッド２５をＸ１に移動させると、実装ヘッド２５自体は下に向かってほぼ傾きなく下降するので、位置Ｐ３から右側に｜ｄＸ＿ｃ｜だけずれた位置Ｐ４に部品Ｅが実装されてしまう。

上述した位置ずれが生じている場合、部品Ｅの実装座標Ｘ１から負の値である位置ずれ量ｄＸ＿ｃを減算すると、部品Ｅの実装座標はＸ２（＝Ｘ１＋｜ｄＸ＿ｃ｜）となる。このため、制御部３８は実装ヘッド２５をＸ１から左側に｜ｄＸ＿ｃ｜だけずれた位置に移動させることになり、位置Ｐ３に部品Ｅを実装できる。

そこで、詳しくは後述するが、制御部３８は、部品Ｅの位置ずれを補正するために、補正用ユニット２０を用いて位置ずれ量（ｄＸ＿ｃ、ｄＹ＿ｃ）を検出する。ｄＹ＿ｃはＹ方向の位置ずれ量である。そして、図１４に示すように、制御部３８は各部品Ｅの実装座標からそれぞれ位置ずれ量（ｄＸ＿ｃ、ｄＹ＿ｃ）を減算することによって各部品Ｅの実装座標を補正する。

なお、ここでは補正前の実装座標から位置ずれ量ｄＸ＿ｃを減算することによって実装座標を補正するが、位置ずれ量ｄＸ＿ｃの正負の定義が逆になる場合は部品Ｅの実装座標に位置ずれ量ｄＸ＿ｃを加算することによって実装座標を補正すればよい。位置ずれ量ｄＸ＿ｃの正負の定義については後述する。位置ずれ量ｄＹ＿ｃについても同様である。

（６－１）補正用ユニットを用いた位置ずれ量の検出
図１５から図１７を参照して、補正用ユニット２０を用いた位置ずれ量（ｄＸ＿ｃ、ｄＹ＿ｃ）の検出について説明する。ここでは位置ずれ量ｄＸ＿ｃを例に説明する。

図１５に示す基板撮像カメラ１９の位置は、ガラス治具３６が補正用マーク３５に重なっていない状態で基板撮像カメラ１９によって補正用マーク３５を撮像して画像データを生成した場合に当該画像データによって表される画像上の補正用マーク３５の中心点が画像の中心点と一致するように調整された位置である。この調整は後述するＳ１０１～Ｓ１０５の処理によって行われる。点線１９Ａ＿１はそのときの基板撮像カメラ１９の光軸１９Ａを示している。

図１５において点線１９Ａ＿２は、基板撮像カメラ１９の位置を変更せず、ガラス治具３６を補正用マーク３５に重なる位置に移動させた場合の光軸１９Ａを示している。補正用マーク３５の上にガラス治具３６を重ねるとガラス治具３６の屈折率（ここでは１．５２）に応じて光軸１９Ａが屈折する。
このため、図１６に示すように、この状態で補正用マーク３５を撮像すると補正用マーク３５は画像５５の中心からずれた位置に撮像される。ここで、図１６において位置Ｍ１は画像５５の中心点である。位置Ｍ１は補正用マーク３５の第１位置の一例である。また、位置Ｍ２は画像５５上の補正用マーク３５の中心点である。位置Ｍ２は補正用マーク３５の第２位置の一例である。

制御部３８は、画像５５から補正用マーク３５の中心点（すなわち第２位置Ｍ２）を検出し、検出した位置から画像５５の中心点（すなわち第１位置Ｍ１）までの距離ｄＸ＿ｇを検出する。すなわち、制御部３８は、ガラス治具３６が重なっていない状態で検出した補正用マーク３５の位置である第１位置Ｍ１と、ガラス治具３６が重なっていない状態で検出した補正用マーク３５の位置である第２位置Ｍ２との差ｄＸ＿ｇを検出する。

ここで、本実施形態では、ガラス治具３６が重なっている状態で検出した補正用マーク３５の中心点が画像の中心点より右側に位置している場合は差ｄＸ＿ｇが負の値になり、左側に位置している場合はｄＸ＿ｇが正の値になるものとする。前述した図１２に示すように基板撮像カメラ１９の光軸１９Ａが下に向かって左側に傾いている場合は、ガラス治具３６が重なっている状態で検出した補正用マーク３５の中心点は画像の中心点より右側に位置するので、差ｄＸ＿ｇは負の値になる。

図１７は、ガラスの厚みが１０ｍｍであり、屈折率が１．５２である場合の差ｄＸ＿ｇと位置ずれ量ｄＸ＿ｃの絶対値（以下、位置ずれ量｜ｄＸ＿ｃ｜と表す）との対応関係を示すグラフである。ここで、差ｄＸ＿ｇと位置ずれ量ｄＸ＿ｃの絶対値との対応関係はガラスの厚みや屈折率によって異なる。このため、ガラスの厚みや屈折率が上述した例（厚みが１０ｍｍ、屈折率が１．５２）と異なる場合はそれに応じたグラフを用いるものとする。

図１７に示すように、差ｄＸ＿ｇと位置ずれ量｜ｄＸ＿ｃ｜とは正比例する。記憶部４２には図１７に示すグラフを表すデータ（例えば差ｄＸ＿ｇから位置ずれ量｜ｄＸ＿ｃ｜を求める一次関数）が記憶されている。当該データは換算用データの一例である。制御部３８は差ｄＸ＿ｇに対応する位置ずれ量｜ｄＸ＿ｃ｜を当該データから特定することによって位置ずれ量｜ｄＸ＿ｃ｜を検出する。例えば差ｄＸ＿ｇが１．０μｍであったとすると、検出される位置ずれ量｜ｄＸ＿ｃ｜は凡そ２８μｍとなる。

（６－２）位置ずれ量検出処理
図１８を参照して、上述した位置ずれ量を検出するために制御部３８によって実行される位置ずれ量検出処理について説明する。本処理は基板Ｐの生産を開始する前に実行されるとともに、基板Ｐの生産中に１０分間隔（所定のタイミングの一例）で実行される。なお、１０分間隔は一例であり、位置ずれ量検出処理を実行するタイミングは適宜に決定できる。

Ｓ１０１では、制御部３８は基板撮像カメラ１９を補正用ユニット２０の補正用マーク３５の上方に移動させる。
Ｓ１０２では、制御部３８は補正用ユニット２０のガラス治具３６が補正用マーク３５に重なっていない状態で基板撮像カメラ１９によって補正用マーク３５を撮像する。

Ｓ１０３では、制御部３８はＳ１０２で撮像した画像上で補正用マーク３５の中心点を検出し、画像の中心点と補正用マーク３５の中心点との差（ｄＸ、ｄＹ）を求める。
Ｓ１０４では、制御部３８はｄＸ及びｄＹがいずれも０（あるいは所定の閾値未満）であるか否か（言い換えると画像上の補正用マーク３５の中心点が画像の中心点と一致しているか否か）を判断し、少なくとも一方が０でない場合はＳ１０５に進み、いずれも０である場合はＳ１０６に進む。

Ｓ１０５では、制御部３８はヘッドユニット１６をＸ方向にｄＸ、Ｙ方向にｄＹ移動させる。制御部３８はヘッドユニット１６を移動させた後、Ｓ１０２に戻って処理を繰り返す。
Ｓ１０６では、制御部３８はガラス治具３６を補正用マーク３５に重なる位置に移動させる。

Ｓ１０７では、制御部３８はガラス治具３６が補正用マーク３５に重なっている状態で基板撮像カメラ１９によって補正用マーク３５を撮像する。
Ｓ１０８では、制御部３８はＳ１０７で撮像した画像上で補正用マーク３５の中心点を検出し、画像の中心点から補正用マーク３５の中心点までの距離（ｄＸ＿ｇ，ｄＹ＿ｇ）を検出する。言い換えると、制御部３８は第１位置Ｍ１と第２位置Ｍ２とのＸ方向及びＹ方向の差（ｄＸ＿ｇ，ｄＹ＿ｇ）を検出する。

Ｓ１０９では、制御部３８は前述した図１７に示すグラフを表すデータを用いて差ｄＸ＿ｇに対応する位置ずれ量ｄＸ＿ｃ、及び、差ｄＹ＿ｇに対応する位置ずれ量ｄＹ＿ｃを検出する。

制御部３８は、上述した位置ずれ量検出処理によって位置ずれ量を検出すると、次に位置ずれ量検出処理を実行するまでは、その位置ずれ量を用いて部品Ｅの実装座標を補正する。そして、制御部３８は次に位置ずれ量検出処理を実行すると、それ以降に実装される部品Ｅについては次に検出された位置ずれ量を用いて実装座標を補正する。

（７）実施形態の効果
実施形態１に係る表面実装機１によると、ガラス治具３６が重なっていない状態の補正用マーク３５を基板撮像カメラ１９で撮像して補正用マーク３５の位置を第１位置Ｍ１として検出するとともに、ガラス治具３６が重なっている状態の補正用マーク３５を基板撮像カメラ１９で撮像して補正用マーク３５の位置を第２位置Ｍ２として検出し、第１位置Ｍ１と第２位置Ｍ２との差（ｄＸ＿ｇ，ｄＹ＿ｇ）に基づいて部品Ｅの位置ずれを補正するので、基板撮像カメラ１９の光軸１９Ａの傾きに起因する部品Ｅの位置ずれを補正できる。

表面実装機１によると、基板撮像カメラ１９で認識マークＦを撮像して基板Ｐの位置を認識する場合に、第１位置Ｍ１と第２位置Ｍ２との差に基づいて部品Ｅの位置ずれを補正するので、部品Ｅの位置ずれを補正できる。

表面実装機１によると、補正用ユニット２０が表面実装機１に取り付けられているので、表面実装機１による基板Ｐの生産中に基板Ｐの生産を停止することなく第１位置Ｍ１と第２位置Ｍ２とを検出できる。これにより、生産性の低下を抑制しつつ部品Ｅの位置ずれを補正できる。

表面実装機１によると、第１位置Ｍ１と第２位置Ｍ２との差に基づいて部品Ｅの実装座標を補正することにより、部品Ｅの位置ずれを補正できる。

表面実装機１によると、図１７に示すグラフを表すデータを用いることにより、第１位置Ｍ１と第２位置Ｍ２との差（ｄＸ＿ｇ，ｄＹ＿ｇ）を位置ずれ量（ｄＸ＿ｃ，ｄＹ＿ｃ）に換算できる。

表面実装機１によると、基板Ｐの生産中に１０分間隔で位置ずれ量検出処理を実行するので、基板Ｐの生産中に基板撮像カメラ１９の光軸１９Ａの傾きが変動しても部品Ｅの位置ずれを補正できる。

＜他の実施形態＞
本明細書によって開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書によって開示される技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態では部品Ｅの実装座標から位置ずれ量（ｄＸ＿ｃ，ｄＹ＿ｃ）を減算することによって部品Ｅの位置ずれを補正する場合を例に説明したが、部品Ｅの位置ずれを補正する方法はこれに限られない。
例えば、基板撮像カメラ１９に対する実装ヘッド２５の相対位置情報を補正することによって部品Ｅの位置ずれを補正してもよい。具体的には例えば、前述した図１３Ｂに示す例の場合、基板撮像カメラ１９に対する実装ヘッド２５の相対位置情報から｜ｄＸ＿ｃ｜を減じると、制御部３８は実装ヘッド２５をＸ１に移動させるために、｜ｄＸ＿ｃ｜を減じる前に比べて｜ｄＸ＿ｃ｜だけ多く移動させることになる。このため実装ヘッド２５が位置Ｐ３の上方に位置し、位置Ｐ３に部品Ｅを実装できる。
また、例えば、前述した図１３Ｂに示す例の場合、基板原点Ｓ２を左側に｜ｄＸ＿ｃ｜だけ移動させてもよい。このようにすると、制御部３８は左側に｜ｄＸ＿ｃ｜だけ移動した基板原点Ｓ２から左側にＸ１だけ離間した位置に実装ヘッド２５を移動させることになるので、実装ヘッド２５が位置Ｐ３の上方に位置する。これにより位置Ｐ３に部品Ｅを実装できる。

（２）上記実施形態では補正用ユニット２０が表面実装機１に取り付けられている場合を例に説明したが、補正用ユニット２０は表面実装機１に取り付けられていなくてもよい。具体的には例えば、基板搬送装置１５によって補正用ユニット２０を表面実装機１内に搬入し、搬入した補正用ユニット２０を用いて第１位置Ｍ１と第２位置Ｍ２との差（ｄＸ＿ｇ，ｄＹ＿ｇ）を検出してもよい。このようにすると、補正用ユニット２０が取り付けられていない既存の表面実装機においても基板撮像カメラ１９の光軸の傾きに起因する部品の位置ずれを補正できる。

（３）上記実施形態では位置ずれ量検出処理を基板Ｐの生産を開始する前に実行するとともに、基板Ｐの生産中に１０分間隔で実行する場合を例に説明した。しかしながら、位置ずれ量検出処理を実行するタイミングはこれに限られるものではなく、適宜に決定できる。例えば所定枚数の基板Ｐを生産する毎に実行してもよいし、所定数の部品Ｅを実装する毎に実行してもよい。

（４）上記実施形態ではガラス治具３６が重なっていない状態の補正用マーク３５を撮像した後、基板撮像カメラ１９の位置を固定したままでガラス治具３６を補正用マーク３５に重なる位置に移動させ、ガラス治具３６が重なっている状態の補正用マーク３５を撮像して第１位置Ｍ１と第２位置Ｍ２との差を検出する場合を例に説明した。
これに対し、ガラス治具３６が重なっていない状態の補正用マーク３５を撮像した後、ガラス治具３６が補正用マーク３５に重なっている状態で基板撮像カメラ１９によって補正用マーク３５を撮像して画像を生成し、画像上の補正用マーク３５の中心点が画像の中心点と一致するように基板撮像カメラ１９の位置を調整してもよい。そして、ガラス治具３６が重なっていない状態で補正用マーク３５を撮像したときの基板撮像カメラ１９の位置と、ガラス治具３６が重なっている状態で補正用マーク３５を撮像したときの基板撮像カメラ１９の位置との差を第１位置Ｍ１と第２位置Ｍ２との差としてもよい。

（５）上記実施形態では部品Ｅを吸着することによって部品Ｅを保持する実装ヘッド２５を例に説明したが、実装ヘッド２５は部品Ｅを挟む所謂チャッキングによって保持するものであってもよい。

１…表面実装機、１９…基板撮像カメラ、２０…補正用ユニット、２５…実装ヘッド、３４…基台、３５…補正用マーク、３６…ガラス治具（光透過部材の一例）、３７…移動部、４０…演算処理部（位置検出部、補正部及び認識部の一例）、４２・・・記憶部、Ｍ１…補正用マーク３５の中心点（第１位置の一例）、Ｍ２…補正用マーク３５の中心点（第２位置の一例）、６３…実装座標、Ｅ…部品、Ｆａ１，Ｆａ２…基準マーク（認識マークの一例）、Ｆｂ１，Ｆｂ２…部品位置決めマーク（認識マークの一例）、ｄＸ＿ｇ…第１位置と第２位置との差（Ｘ方向）、ｄＹ＿ｇ…第１位置と第２位置との差（Ｙ方向）、ｄＸ＿ｃ…位置ずれ量（Ｘ方向）、ｄＹ＿ｃ…位置ずれ量（Ｙ方向）、Ｐ…基板

Claims (6)

1. 基板に部品を実装する表面実装機であって、
   前記部品を保持して前記基板に実装する実装ヘッドと、
   前記基板を撮像する基板撮像カメラと、
   基台に付されている補正用マークと、前記基板撮像カメラからの光を透過させる光透過部材と、前記光透過部材を前記補正用マークに重なる位置と重ならない位置との間で移動させる移動部とを有する補正用ユニットと、
   前記光透過部材と重なっていない状態の前記補正用マークを前記基板撮像カメラで撮像して前記補正用マークの位置を第１位置として検出するとともに、前記光透過部材が重なっている状態の前記補正用マークを前記基板撮像カメラで撮像して前記補正用マークの位置を第２位置として検出する位置検出部と、
   前記第１位置と前記第２位置との差に基づいて前記基板撮像カメラに対する前記実装ヘッドの相対位置情報を補正する補正部と、
   を備える表面実装機。
2. 請求項１に記載の表面実装機であって、
   前記基板に付されている認識マークを前記基板撮像カメラで撮像して前記基板の位置を認識する認識部を備える、表面実装機。
3. 請求項１又は請求項２に記載の表面実装機であって、
   前記補正用ユニットは当該表面実装機に取り付けられている、表面実装機。
4. （削除）
5. （削除）
6. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の表面実装機であって、
   前記位置検出部は、当該表面実装機による前記基板の生産中に前記第１位置と前記第２位置とを所定のタイミングで繰り返し検出する、表面実装機。

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