JP7478993B2

JP7478993B2 - 部品実装装置および部品実装システム

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Publication number: JP7478993B2
Application number: JP2020024817A
Authority: JP
Inventors: 敬太森田; 憲一郎石本
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2020-02-18
Filing date: 2020-02-18
Publication date: 2024-05-08
Anticipated expiration: 2040-02-18
Also published as: JP2021132053A

Description

本発明は、基板に部品を装着する部品実装装置および部品実装システムに関する。

部品実装システムにおいて部品を装着する部品実装装置は、作業位置に位置した基板に対し、部品を吸着したノズルを下降させることによって基板に部品を装着する。ノズルが部品を基板に装着する高さは装着高さとして予め定められているが、基板に反りが生じている場合には装着高さを補正したうえで部品を装着する必要がある。このため部品の装着作業の開始前には、作業位置に位置した基板の反りを検出し、その検出した基板の反りに応じて装着高さを補正する工程が必要となる（例えば、下記の特許文献１）。この場合、基板の反りの検出は通常、基板上に定められた多数の計測点の高さを計測し、基板の全体の湾曲形状を求めることによって行われる。

一方、部品実装装置は、基板がフレキシブル基板である場合のように極めて剛性が小さく、基板単体では搬送その他を行うことができない場合には、キャリアと呼ばれる剛性が高い板状の部材に取り付けられた状態で取り扱われる。キャリア自体は剛性が高く反りを生じないため、作業位置に位置したキャリアの反りの検出は不要となる。

特開２０１３－４５７８５号公報

しかしながら、キャリア自体は反りを生じなくても、キャリアを床に落としたり他の物にぶつけたりした場合にキャリアの角等に隆起状の変形部が形成されてしまうと、キャリアの全体が作業位置で傾いた姿勢となる。このため、予め定められた装着高さをそのまま用いて部品の装着を行うと、基板上の位置によっては不適切な高さで部品を装着することとなり、部品の装着不良が発生するおそれがあるという問題点があった。

そこで本発明は、作業位置に位置したキャリアが傾いた姿勢となっていても部品の装着不良の発生を低減できる部品実装装置および部品実装システムを提供することを目的とする。

本発明の部品実装装置は、作業位置に位置した反りを生じないキャリアに取り付けられた基板に部品を装着する部品実装装置であって、前記キャリア上に設定された一直線上にはない３つの計測点それぞれの高さを前記キャリアが前記作業位置に位置した状態で計測する高さ計測部と、前記高さ計測部によって計測された前記３つの計測点それぞれの高さに基づいて、前記作業位置に位置した前記キャリアの全体が傾いていない場合における前記基板に対する部品の装着高さを補正する装着高さ補正部と、前記装着高さ補正部で補正された装着高さで前記基板に部品を装着する装着手段とを備え、前記装着高さ補正部は、前記高さ計測部によって計測された前記３つの計測点それぞれの高さに基づいて前記キャリアの全体の傾きを算出し、その算出した前記キャリアの全体の傾きに基づいて得られる装着高さの補正値を用いて装着高さを補正する。

本発明の部品実装システムは、第１の作業位置に位置した反りを生じないキャリアに取り付けられた基板に部品を装着する第１の部品実装装置と、第１の部品実装装置から前記キャリアを受け取り、第２の作業位置に位置した前記キャリアに取り付けられた前記基板に部品を装着する第２の部品実装装置とを備えた部品実装システムであって、前記第１の部品実装装置は、前記キャリア上に設定された一直線上にはない３つの計測点それぞれの高さを前記キャリアが前記第１の作業位置に位置した状態で計測する高さ計測部と、前記高さ計測部によって計測された前記３つの計測点それぞれの高さに基づいて、前記第１の作業位置に位置した前記キャリアの全体が傾いていない場合における前記基板に対する部品の装着高さを補正する第１の装着高さ補正部と、前記第１の装着高さ補正部で補正された装着高さで前記基板に部品を装着する第１の装着手段と、前記第１の装着高さ補正部が装着高さを補正するために用いた補正用情報を前記第２の部品実装装置に送信する送信部とを備え、前記第２の部品実装装置は、前記送信部から送信された前記補正用情報を受信する受信部と、前記受信部が受信した前記補正用情報に基づいて、前記第２の作業位置に位置した前記キャリアの全体が傾いていない場合における前記基板に対する部品の装着高さを補正する第２の装着高さ補正部と、前記第２の装着高さ補正部で補正された装着高さで前記基板に部品を装着する第２の装着手段とを備え、前記第１の装着高さ補正部は、前記高さ計測部によって計測された前記３つの計測点それぞれの高さに基づいて前記キャリアの全体の傾きを算出し、その算出した前記キャリアの全体の傾きに基づいて得られる装着高さ補正値を用いて装着高さを補正し、前記第２の装着高さ補正部は、前記受信部が受信した前記補正用情報に基づいて前記キャリアの全体の傾きを算出し、その算出した前記キャリアの全体の傾きに基づいて得られる装着高さ補正値を用いて装着高さを補正する。

本発明によれば、作業位置に位置したキャリアが傾いた姿勢となっていても部品の装着不良の発生を低減できる。

本発明の一実施の形態における部品実装システムの概略構成図本発明の一実施の形態における部品実装システムが備える第１の部品実装装置の要部側面図本発明の一実施の形態における第１の部品実装装置の要部平面図本発明の一実施の形態における第１の部品実装装置の一部の側面図本発明の一実施の形態における第１の部品実装装置の制御系統を示すブロック図本発明の一実施の形態における第２の部品実装装置の制御系統を示すブロック図本発明の一実施の形態における第１の部品実装装置が高さを計測するキャリア上の３つの計測点の位置を示す図本発明の一実施の形態における部品実装システムが備える第１の部品実装装置においてキャリアが作業位置で傾いた姿勢となっている状態を示す図本発明の一実施の形態における部品実装システムが備える第１の部品実装装置が算出する基準キャリア面に対する傾斜キャリア面の傾きを説明する図装着高さ補正値を説明する図（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装システムが備える第１の部品実装装置が算出する傾斜キャリア面の傾き角度の算出過程を説明する図本発明の一実施の形態における部品実装システムが備える第１の部品実装装置が算出する装着高さ補正値を説明する図（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装システムが備える第１の部品実装装置が算出する装着高さ補正値の算出過程を説明する図本発明の一実施の形態における部品実装システムが備える第１の部品実装装置が高さセンサによりキャリア上に設定された計測点の高さを計測している状態を示す図本発明の一実施の形態における部品実装システムが備える第１の部品実装装置が実行する部品装着作業の流れを示すフローチャート本発明の一実施の形態における部品実装システムが備える第２の部品実装装置が実行する部品装着作業の流れを示すフローチャート

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施の形態における部品実装システム１を示している。部品実装システム１は基板ＫＢに部品ＢＨを装着するものであり、上流側から半田印刷装置２、第１の部品実装装置３Ａ、第２の部品実装装置３Ｂ、検査装置４およびリフロー装置５を備えている。

本実施の形態では、基板ＫＢはフレキシブル基板のように剛性に小さい基板から成り、剛性の高い板状の部材であるキャリアＣＲの上面に取り付けられている。部品実装システム１を構成する半田印刷装置２、第１の部品実装装置３Ａ、第２の部品実装装置３Ｂ、検査装置４、リフロー装置５はそれぞれ、キャリアＣＲを順次受け渡し、それぞれの作業位置に位置させたうえで、所要の作業を基板ＫＢに対して施す。

半田印刷装置２は例えばスクリーン印刷装置から成る。半田印刷装置２は、搬入したキャリアＣＲを作業位置に位置させたうえで、基板ＫＢに半田を印刷する。そして基板ＫＢへの半田の印刷作業が終了したら、キャリアＣＲを下流側に搬出する。

第１の部品実装装置３Ａは、半田印刷装置２から搬出されたキャリアＣＲを搬入し、その搬入した基板ＫＢに部品ＢＨを装着する。そして、基板ＫＢへの部品ＢＨの装着が終了したら、キャリアＣＲを下流側に搬出する。

第２の部品実装装置３Ｂは、第１の部品実装装置３Ａから搬出されたキャリアＣＲを搬入し、その搬入した基板ＫＢに部品ＢＨを装着する。そして、基板ＫＢへの部品ＢＨの装着が終了したら、キャリアＣＲを下流側に搬出する。

検査装置４は、第２の部品実装装置３Ｂから搬出されたキャリアＣＲを搬入して作業位置に位置させたうえで、第１の部品実装装置３Ａと第２の部品実装装置３Ｂとによって基板ＫＢに装着された各部品ＢＨを検査する。部品ＢＨの検査では、例えば、図示しないカメラによって各部品ＢＨを上方から撮像し、基板ＫＢ上の所定の位置に正常に装着されているかどうかを判断する。そして、各部品ＢＨの検査を終了したら、キャリアＣＲを下流側に搬出する。なお、検査装置４で不具合箇所が発見された基板ＫＢは、下流側へ搬出されずに分別されて、作業者ＯＰによってリペア作業が施される。

リフロー装置５は、検査装置４から搬出されたキャリアＣＲを搬入し、下流側に搬送しながら半田リフロー処理を行う。半田リフロー処理では、基板ＫＢ上の半田を溶融させた後で固化させる。これにより各部品ＢＨは基板ＫＢ上に固定され、リフロー装置５から搬出される。

ここで、第１の部品実装装置３Ａおよび第２の部品実装装置３Ｂについて説明する。先ず、第１の部品実装装置３Ａについて説明する。ここでは説明の便宜上、基板ＫＢの搬送方向（作業者ＯＰから見た左右方向）をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向と直交する水平方向（作業者ＯＰから見た前後方向）をＹ軸方向とする。また、上下方向をＺ軸方向とする。

図２および図３において、第１の部品実装装置３Ａは、基台１１、搬送保持部１２、テープフィーダ１３、装着ヘッド１４、ヘッド移動機構１５、部品カメラ１６、高さセンサ１７および第１の制御装置１８Ａを備えている。基台１１は床面ＦＬ上に設置されており、搬送保持部１２は基台１１上に設けられている。

図３および図４において、搬送保持部１２は一対の搬送コンベア２１および下受け部としての下受けユニット２２を備えている。一対の搬送コンベア２１は基板ＫＢの両端部を下方から支持してＸ軸方向に搬送し、その基板ＫＢを作業位置（第１の作業位置）に位置させる。

図３および図４において、一対の搬送コンベア２１はＹ軸方向に対向して配置された一対のフレーム２１Ｆに支持されている。一対のフレーム２１Ｆの上端それぞれには、互いに対向する方向（Ｙ軸方向）に張り出した一対のキャリア押え部２１Ｐが設けられている。搬送保持部１２は、上流工程側から送られてきた基板ＫＢを一対の搬送コンベア２１によって受け取って搬入し、第１の作業位置の上方に基板ＫＢを移動させて保持する。

図４において、下受けユニット２２は、平板状の下受けベース３１と、下受けベース３１の上面に立設された複数の下受けピン３２を有して構成されている。下受けベース３１は作業位置に位置した基板ＫＢの下方に位置しており、昇降シリンダ３３によって作業位置に位置した基板ＫＢの下方を昇降されるようになっている（図４中に示す矢印Ａ）。

下受けユニット２２は、搬送コンベア２１によって基板ＫＢが作業位置に位置された状態で、昇降シリンダ３３に駆動されて上昇すると、複数の下受けピン３２の上端を基板ＫＢの下面に当接させて、基板ＫＢを押し上げる。これにより基板ＫＢの両端部はそれぞれ２つのキャリア押さえ部２１Ｐに下方から押し付けられ、基板ＫＢは搬送保持部１２に保持（詳細にはフレーム２１Ｆに固定）された状態となる（図４）。

図２において、基台１１の手前側（作業者ＯＰ側）の端部にはフィーダ台車ＤＳが連結されている。フィーダ台車ＤＳの上部にはフィーダベースＦＢが設けられており、テープフィーダ１３はフィーダベースＦＢに着脱自在に取り付けられている。図３に示すように、フィーダベースＦＢには、複数のテープフィーダ１３をＸ軸方向に並べて取り付けることができる。フィーダ台車ＤＳを基台１１に連結させると、フィーダベースＦＢに取り付けられている複数のテープフィーダ１３が一括して基台１１に接続される。

図２において、フィーダ台車ＤＳにはキャリアテープＣＴが巻き付けられたリールＲＬが保持されている。リールＲＬはテープフィーダ１３ごとに用意されており、リールＲＬから引き出されたキャリアテープＣＴは対応するテープフィーダ１３に取り付けられる。キャリアテープＣＴには部品ＢＨが一定間隔おきに収納されている。テープフィーダ１３は取り付けられたキャリアテープＣＴを前方（搬送保持部１２に向かう側）に搬送し、所定の部品供給位置１３Ｋ（図３も参照）に部品ＢＨを供給する。

図２および図４において、装着ヘッド１４は下方に延びた複数のノズル１４Ｎを備えている。各ノズル１４Ｎは装着ヘッド１４に対する昇降動作とＺ軸まわりの回転動作が可能である。装着ヘッド１４は、テープフィーダ１３が部品供給位置１３Ｋに供給する部品ＢＨを各ノズル１４Ｎの下端に吸着させてピックアップする。ヘッド移動機構１５は例えばＸＹ移動機構から成り、装着ヘッド１４を水平面内方向に移動させる。

図２および図３において、部品カメラ１６は基台１１上の搬送保持部１２とテープフィーダ１３の間の領域に設けられている。部品カメラ１６は撮像光軸を上方に向けており、複数のノズル１４Ｎそれぞれに部品ＢＨを吸着させた装着ヘッド１４が部品カメラ１６の上方領域をＸ軸方向に通過するように移動したとき、各部品ＢＨを下方から撮像する。

図２および図４において、高さセンサ１７は装着ヘッド１４に取り付けられている。高さセンサ１７は下方に位置する計測点に向けて投光した検査光の反射光を受光することで、計測点の高さを計測する。

図２において、第１の制御装置１８Ａは基台１１内に設けられている。第１の制御装置１８Ａは、図５に示すように、記憶部４１と装着動作制御部４２を備えている。記憶部４１には部品装着プログラムのほか種々のデータが記憶されている。装着動作制御部４２は、記憶部４１に記憶された部品装着プログラムに従って第１の部品実装装置３Ａの各部を動作させることにより、基板ＫＢに部品ＢＨを装着する部品装着作業を実行する。

具体的には、装着動作制御部４２は、搬送保持部１２が備える一対の搬送コンベア２１による基板ＫＢの搬送動作と昇降シリンダ３３による下受けベース３１の昇降動作を制御する。また装着動作制御部４２は、各テープフィーダ１３による部品ＢＨの供給動作を制御し、ヘッド移動機構１５による装着ヘッド１４の移動の動作と、装着ヘッド１４のノズル１４Ｎによる部品ＢＨの吸着の動作を制御する。

また、装着動作制御部４２は、部品カメラ１６による部品ＢＨの撮像動作を制御する。部品カメラ１６の撮像によって得られた画像データはそれぞれ装着動作制御部４２に送信され、装着動作制御部４２は得られた画像データに基づいて画像認識処理を行う。また第１の制御装置１８Ａは、高さセンサ１７を制御する。

第１の部品実装装置３Ａが行う部品装着作業では、先ず搬送保持部１２の搬送コンベア２１が作動し、上流工程側から送られてきた基板ＫＢを受け取って作業位置に位置させる。基板ＫＢが作業位置に位置させたら、下受けユニット２２が上昇して基板ＫＢを下受けし、基板ＫＢの両端部を２つのキャリア押さえ部２１Ｐに下方から押し付けて基板ＫＢを保持する。

基板ＫＢが下受けユニット２２によって下受けされ、搬送保持部１２に保持されたら、装着ヘッド１４は装着ターンを繰り返し実行する。装着ヘッド１４はひとつの装着ターンにおいて、テープフィーダ１３が供給する部品ＢＨをピックアップする動作、部品カメラ１６の上方をＸ軸方向に通過するように移動して部品カメラ１６に部品ＢＨを撮像させる動作、基板ＫＢ上に定められた部品装着位置に部品ＢＨを装着する動作をこの順で行う。

装着ヘッド１４が基板ＫＢに部品ＢＨを装着する際の各部品ＢＨの装着高さＳＨ（図４）は記憶部４１に予め記憶されており、装着動作制御部４２は、部品ＢＨを装着するごとに、その部品ＢＨの装着高さＳＨを記憶部４１から読み出すようになっている。第１の制御装置１８Ａは、部品カメラ１６が部品ＢＨを撮像して得られた画像に基づいて部品認識を行い、装着ヘッド１４が部品ＢＨを基板ＫＢに装着するとき、部品の認識結果を利用して、部品ＢＨの基板ＫＢに対する位置補正等を行う。

上記の装着ターンが繰り返し実行されることによって、基板ＫＢに装着すべき部品ＢＨが全て装着されたら、搬送保持部１２の搬送コンベア２１は、基板ＫＢを下流工程側の第２の部品実装装置３Ｂに搬出する。これにより第１の部品実装装置３Ａによる、基板ＫＢの１枚当たりの部品装着作業が終了する。

次に、第２の部品実装装置３Ｂについて説明する。第２の部品実装装置３Ｂは、第１の部品実装装置３Ａと同様に、基台１１、搬送保持部１２、テープフィーダ１３、装着ヘッド１４、ヘッド移動機構１５、部品カメラ１６を備えるほか、第２の制御装置１８Ｂ（図６）を備えている。

第２の部品実装装置３Ｂが備える第２の制御装置１８Ｂは、図６に示すように、第１の部品実装装置３Ａと同様に、記憶部４１と装着動作制御部４２を備えている。これら記憶部４１と装着動作制御部４２の機能は、第１の部品実装装置３Ａの場合と同様であるが、第２の部品実装装置３Ｂが備える記憶部４１には、第２の部品実装装置３Ｂが装着ヘッド１４によって基板ＫＢに各部品ＢＨを装着する際の装着高さＳＨが記憶されている。

第２の部品実装装置３Ｂは、搬送保持部１２によって、第１の部品実装装置３Ａから送られてきた基板ＫＢを一対の搬送コンベア２１によって受け取って搬入し、その基板ＫＢを作業位置（第２の作業位置）に位置させる。そして、下受けユニット２２を上昇させて、基板ＫＢを第２の作業位置の上方に移動させて保持する。基板ＫＢが保持されたら、第２の部品実装装置３Ｂは、装着ヘッド１４を移動させ、第１の部品実装装置３Ａの場合と同様の装着ターンを繰り返し実行することによって、基板ＫＢに部品ＢＨを装着する。

これら第１の部品実装装置３Ａおよび第２の部品実装装置３Ｂにおいて、キャリアＣＲが搬送コンベア２１に搬入され、作業位置において下受けユニット２２によって下受けされる（押し上げられる）と、キャリアＣＲの両端部の上面は２つのキャリア押さえ部２１Ｐに下方から押し付けられて、搬送保持部１２に保持される。このときキャリアＣＲの上面は通常、水平面となる。各部品ＢＨの装着高さＳＨは、このように下受けユニット２２によって下受けされた状態で水平面となっている（傾いていない）状態でのキャリアＣＲの上面（「基準キャリア面ＪＰ」と称する）の高さを基準に設定されている。

ここで、図７および図８に示すように、キャリアＣＲの角部等に隆起状の変形部ＲＨが形成されているような場合には、キャリアＣＲが下受け部によって下受けされた（押し上げられた）ときに、変形部ＲＨがキャリアＣＲとキャリア押さえ部２１Ｐとの間に挟み込まれてしまって、キャリアＣＲの上面は水平面から傾いてしまう（図８）。このようにキャリアＣＲを下受けユニット２２によって下受けした結果、キャリアＣＲの上面が基準キャリア面ＪＰから傾いたときのキャリアＣＲの傾斜した上面を以下、「傾斜キャリア面ＣＰ」と称する。

図８に示すように、下受けユニット２２によって下受けされた状態でキャリアＣＲが傾いている状態では、各部品ＢＨについて設定されている装着高さＳＨをそのまま用いて部品ＢＨを基板ＫＢに装着すると、適切でない高さで部品ＢＨの吸着状態を解除することとなるため、部品ＢＨの装着不良が発生するおそれがある。このため、キャリアＣＲ上の位置（すなわち基板ＫＢ上の位置）ごとに、その位置に応じた装着高さＳＨの補正値（装着高さ補正値Ｚｒ）を求め、その求めた装着高さ補正値Ｚｒで装着高さＳＨを補正して得られる補正後装着高さ（＝ＳＨ＋Ｚｒ）で部品ＢＨを装着する必要がある。

このため本実施の形態では、部品実装装置（第１の部品実装装置３Ａおよび第２の部品実装装置３Ｂ）は装着高さＳＨを補正する機能を備えており、以下にその説明を行う。

始めに、装着高さ補正値Ｚｒの求め方について説明する。これには先ず、キャリアＣＲ上に、一直線上にはない３つの計測点Ｋを設定する（図７）。ここでは、図７に示すように、基準キャリア面ＪＰ上にキャリアＣＲの上面が位置している場合のキャリアＣＲの４隅のうちの３隅に、３つの計測点Ｋとして、第１計測点Ｋ１（０，０，０）、第２計測点Ｋ２（Ｘ１，０，０）および第３計測点Ｋ３（０，Ｙ１，０）を設定する。ここでは便宜上、基準キャリア面ＪＰの高さをＺ＝０としている。

図９は、基準キャリア面ＪＰ上の３つの計測点ＫであるＫ１（０，０，０），Ｋ２（Ｘ１，０，０），Ｋ３（０，Ｙ１，０）がそれぞれ、傾斜キャリア面ＣＰ上では、Ｋ１ｃ（０，０，Ｚ１），Ｋ２ｃ（Ｘ１，０，Ｚ２），Ｋ３ｃ（０，Ｙ１、Ｚ３）となっている状態を示している。この状態において、傾斜キャリア面ＣＰの基準キャリア面ＪＰからのＸ軸まわりの傾き角度Θｘの正接は、図１０（ａ）に示すように、Ｋ２ｃとＫ１ｃの間のＸ軸方向の距離がＸ１であり（Θｘは微小であるのでＫ２とＫ１の間のＸ軸方向の距離で近似）、Ｚ軸方向の距離がＺ２－Ｚ１であることから、式
ｔａｎΘｘ＝（Ｚ２－Ｚ１）／Ｘ１
であらわすことができる。また、この式から、傾き角度Θｘは、
Θｘ＝ａｒｃｔａｎ｛（Ｚ２－Ｚ１）／Ｘ１}
と表すことができる。

また、傾斜キャリア面ＣＰの基準キャリア面ＪＰからのＹ軸まわりの傾き角度Θｙの正接は、図１０（ｂ）に示すように、Ｋ３ｃとＫ１ｃの間のＹ軸方向の距離がＹ１であり（Θｙは微小であるのでＫ３とＫ１との間のＹ軸方向の距離で近似）、Ｚ軸方向の距離がＺ３－Ｚ１であることから、式
ｔａｎΘｙ＝（Ｚ３－Ｚ１）／Ｙ１
で表すことができる。また、この式から、傾き角度Θｙは、
Θｙ＝ａｒｃｔａｎ｛（Ｚ３－Ｚ１）／Ｙ１}
と表すことができる。

図１１において、基準キャリア面ＪＰ上の任意の点Ｒが傾斜キャリア面ＣＰ上では点Ｒｃとなったとする。そして、点Ｒの座標（Ｘｒ，Ｙｒ，０）から、点Ｒｃの座標（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）になったとすると、点ＲｃのＺ座標である「Ｚｒ」は、点Ｒを部品装着位置とする部品ＢＨの装着高さの補正値（装着高さ補正値）に相当する。

図１１に示すように、基準キャリア面ＪＰ上の線分（Ｋ１－Ｋ２）上に、点Ｒ（Ｘｒ，Ｙｒ，０）をＹ軸に沿って投影した点Ｒ１を設定すると、点Ｒ１の座標はＲ１（Ｘｒ，０，０）となる。そして、傾斜キャリア面ＣＰ上に、点Ｒ１（Ｘｒ，０，０）をＺ軸に沿って投影した点Ｒ２を設定すると、点Ｒ２の座標は、Ｒ１とＲ２の間のＺ軸方向の距離がＺ１＋ＸｒｔａｎΘｘになることから（図１２（ａ））、Ｒ２（Ｘｒ，０，Ｚ１＋ＸｒｔａｎΘｘ）となる。

また、図１０（ｂ）に示すように、点Ｒを通るＺ軸上に、点Ｒ２（Ｘｒ，０，Ｚ１＋ＸｒｔａｎΘｘ）をＹ軸に沿って投影した点Ｒ３を設定すると、点Ｒ３の座標は、Ｒ３（Ｘｒ，Ｙｒ，ＸｒｔａｎΘｘ）となる。この点Ｒ３と点Ｒｃとの間のＺ軸方向距離は、図１２（ｂ）よりＹｒｔａｎΘｙとなる。よって、点Ｒｃの座標はＲｃ（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚ１＋ＸｒｔａｎΘｘ＋ＹｒｔａｎΘｙ）となる。このことから、基準キャリア面ＪＰ上の任意の点Ｒ（Ｘｒ，Ｙｒ，０）の装着高さ補正値Ｚｒは、数式
Ｚｒ＝Ｚ１＋ＸｒｔａｎΘｘ＋ＹｒｔａｎΘｙ
（但しｔａｎΘｘ＝（Ｚ２－Ｚ１）／Ｘ１，ｔａｎΘｙ＝（Ｚ３－Ｚ１）／Ｙ１）
から求められる。

次に、第１の部品実装装置３Ａにおける、装着高さＳＨを補正する機能について説明する。図５に示すように、第１の制御装置１８Ａは、前述の記憶部４１と装着動作制御部４２のほか、高さ計測制御部４３、第１の傾き算出部４４Ａ、第１の数式算出部４５Ａ、第１の補正値算出部４６Ａ、第１の補正後装着高さ算出部４７Ａおよび送信部４８を備えている。

高さ計測制御部４３は、作業位置（第１の作業位置）に位置し、下受けユニット２２によって下受けされて搬送保持部１２に保持されたキャリアＣＲに設定された前述の３つの計測点Ｋ（図７）それぞれの高さＨＣを、高さセンサ１７を作動させて計測する（図１３）。高さ計測制御部４３は、計測点Ｋの高さを計測するときには、基板ＫＢの上方に装着ヘッド１４を移動させて、高さを計測しようとしている計測点Ｋの上方に高さセンサ１７を位置させる。そして、高さセンサ１７から下方に検査光を投光させて、計測点Ｋの高さＨＣを計測する。

ここで、高さセンサ１７によって計測される計測点Ｋの高さＨＣは、高さセンサ１７からの下方距離である（図１３）。従って、高さセンサ１７によって検出される計測点Ｋは、検出される高さＨＣの値が大きい程低い位置に位置していることになる。本実施の形態では、第１計測点Ｋ１の高さがＺ１（点Ｋ１ｃのＺ座標）、第２計測点Ｋ２の高さがＺ２（点Ｋ２ｃのＺ座標）、第３計測点Ｋ３の高さがＺ３（点Ｋ３ｃのＺ座標）として計測される。

このように本実施の形態において、第１の制御装置１８Ａの高さ計測制御部４３と高さセンサ１７は、キャリアＣＲ上に設定された一直線上にはない３つの計測点Ｋそれぞれの高さＨＣをキャリアＣＲが作業位置に位置した状態で計測する高さ計測部５１となっている（図５）。

第１の傾き算出部４４Ａは、高さ計測部５１によって計測された３つの計測点Ｋそれぞれの高さＨＣに基づいて、キャリアＣＲの傾きを算出する。具体的には、傾斜キャリア面ＣＰの基準キャリア面ＪＰからのＸ軸まわりの傾きを傾き角度Θｘとして算出し、傾斜キャリア面ＣＰの基準キャリア面ＪＰからのＹ軸まわりの傾きを傾き角度Θｙとして算出する。傾き角度ΘｘとΘｙは前述の正接の形
ｔａｎΘｘ＝（Ｚ２－Ｚ１）／Ｘ１
ｔａｎΘｙ＝（Ｚ３－Ｚ１）／Ｙ１
で表されていてもよい。

第１の数式算出部４５Ａは、第１の傾き算出部４４Ａで算出された傾き角度Θｘ，Θｙ（或いはｔａｎΘｘ，ｔａｎΘｙ）に基づいて、装着高さ補正値Ｚｒを算出するための前述の数式（装着高さ補正値算出用数式）
Ｚｒ＝Ｚ１＋ＸｒｔａｎΘｘ＋ＹｒｔａｎΘｙ
（但しｔａｎΘｘ＝（Ｚ２－Ｚ１）／Ｘ１，ｔａｎΘｙ＝（Ｚ３－Ｚ１）／Ｙ１）
を求める。

第１の補正値算出部４６Ａは、第１の数式算出部４５Ａで求められた装着高さ補正値算出用数式に、各部品ＢＨについての部品装着位置（前述の任意の点Ｒの位置に相当）の座標（Ｘｒ，Ｙｒ）を代入することによって、各部品装着位置における装着高さ補正値Ｚｒを算出する。

第１の補正後装着高さ算出部４７Ａは、記憶部４１に記憶されている各部品ＢＨについての装着高さを、第１の補正値算出部４６Ａにおいて算出された装着高さ補正値Ｚｒで補正することによって、補正後装着高さＨＳＨを求める。補正後装着高さＨＳＨは、式ＨＳＨ＝ＳＨ＋Ｚｒによって求めることができる（図８）。

このように、本実施の形態において、第１の傾き算出部４４Ａ、第１の数式算出部４５Ａ、第１の補正値算出部４６Ａおよび第１の補正後装着高さ算出部４７Ａは、高さ計測部５１によって計測された３つの計測点Ｋそれぞれの高さＨＣに基づいて、作業位置（第１の作業位置）に位置したキャリアＣＲが傾いていない場合における基板ＫＢに対する部品ＢＨの装着高さＳＨを補正する第１の装着高さ補正部５２Ａとなっている（図５）。ここで、第１の装着高さ補正部５２Ａは、詳細には、高さ計測部５１によって計測された３つの計測点Ｋそれぞれの高さＨＣに基づいてキャリアＣＲの傾きを算出し、その算出したキャリアＣＲの傾きに基づいて得られる装着高さ補正値Ｚｒを用いて装着高さＳＨを補正するようになっている。

送信部４８は補正用情報を第２の部品実装装置３Ｂに送信する。ここで「補正用情報」とは、第１の装着高さ補正部５２Ａが装着高さ補正値Ｚｒを算出するために用いた情報である。ここでは、高さ計測部５１によって計測された３つの計測点ＫのキャリアＣＲにおける位置（ＸＹ座標）のデータとこれら３つの計測点Ｋの高さＨＣのデータを補正用情報として、これを第２の部品実装装置３Ｂに送信する。

次に、第２の部品実装装置３Ｂにおける、装着高さＳＨを補正する機能について説明する。図６に示すように、第２の制御装置１８Ｂは、前述の記憶部４１と装着動作制御部４２のほか、受信部６１、第２の傾き算出部４４Ｂ、第２の数式算出部４５Ｂ、第２の補正値算出部４６Ｂおよび第２の補正後装着高さ算出部４７Ｂを備えている。

受信部６１は、第１の部品実装装置３Ａの送信部４８から送信された補正用情報を受信する。第２の傾き算出部４４Ｂは、受信部６１が受信した補正用情報に基づいて、キャリアＣＲの傾きを算出する。具体的には、傾斜キャリア面ＣＰの基準キャリア面ＪＰからのＸ軸まわりの傾きを傾き角度Θｘとして算出し、傾斜キャリア面ＣＰの基準キャリア面ＪＰからのＹ軸まわりの傾きを傾き角度Θｙとして算出する。ここでも第１の部品実装装置３Ａの場合と同様に、傾き角度Θｘ，Θｙは正接の形
ｔａｎΘｘ＝（Ｚ２－Ｚ１）／Ｘ１
ｔａｎΘｙ＝（Ｚ３－Ｚ１）／Ｙ１
で表されていてもよい。

第２の数式算出部４５Ｂは、第２の傾き算出部４４Ｂで算出された傾き角度Θｘ，Θｙ（或いはｔａｎΘｘ，ｔａｎΘｙ）に基づいて、第１の部品実装装置３Ａの場合と同様に、装着高さ補正値Ｚｒを算出するための数式（装着高さ補正値算出用数式）
Ｚｒ＝Ｚ１＋ＸｒｔａｎΘｘ＋ＹｒｔａｎΘｙ
（但しｔａｎΘｘ＝（Ｚ２－Ｚ１）／Ｘ１，ｔａｎΘｙ＝（Ｚ３－Ｚ１）／Ｙ１）
を求める。

第２の補正値算出部４６Ｂは、第２の数式算出部４５Ｂで求められた装着高さ補正値算出用数式に、各部品ＢＨについての部品装着位置の座標（前述の任意の点Ｒの位置に相当）の座標（Ｘｒ，Ｙｒ）を代入することによって、各部品装着位置における装着高さ補正値Ｚｒを算出する。

第２の補正後装着高さ算出部４７Ｂは、記憶部４１に記憶されている各部品ＢＨについての装着高さを、第２の補正値算出部４６Ｂにおいて算出された装着高さ補正値Ｚｒで補正することによって、補正後装着高さＨＳＨを求める。補正後装着高さＨＳＨは、第１の補正後装着高さ算出部４７Ａと同様、式ＨＳＨ＝ＳＨ＋Ｚｒによって求めることができる（図８）。

このように、本実施の形態において、第２の傾き算出部４４Ｂ、第２の数式算出部４５Ｂ、第２の補正値算出部４６Ｂおよび第２の補正後装着高さ算出部４７Ｂは、受信部６１が受信した補正用情報に基づいて、第２の作業位置に位置したキャリアＣＲが傾いていない場合における基板ＫＢに対する部品ＢＨの装着高さＳＨを補正する第２の装着高さ補正部５２Ｂとなっている（図６）。ここで、第２の装着高さ補正部５２Ｂは、詳細には、受信部６１が受信した補正用情報に基づいてキャリアＣＲの傾きを算出し、その算出したキャリアＣＲの傾きに基づいて得られる装着高さ補正値Ｚｒを用いて装着高さを補正するようになっている。

次に、第１の部品実装装置３Ａにより基板ＫＢに部品ＢＨを装着する部品装着作業を行う手順を説明する。図１４は第１の部品実装装置３Ａが実行する部品装着作業の流れを示すフローチャートである。

第１の部品実装装置３Ａは先ず、上流工程側から送られてきたキャリアＣＲを搬送コンベア２１によって搬入し、作業位置（第１の作業位置）に位置させる（ステップＳＴ１）。そして、昇降シリンダ３３を作動させて下受けベース３１を上昇させ、搬送保持部１２によってキャリアＣＲを保持する（ステップＳＴ２）。

第１の部品実装装置３Ａは、キャリアＣＲを保持したら、高さ計測部５１が、キャリアＣＲ上に設定された３つの計測点Ｋ（Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３）それぞれの高さＨＣを計測する（ステップＳＴ３）。そして、第１の傾き算出部４４Ａによって、３つの計測点Ｋそれぞれの高さＨＣに基づいて、キャリアＣＲの傾き（傾き角度Θｘ，Θｙ或いはｔａｎΘｘ，ｔａｎΘｙ）を算出する（ステップＳＴ４）。

第１の部品実装装置３Ａは、第１の傾き算出部４４ＡによってキャリアＣＲの傾きを算出したら、その算出したキャリアＣＲの傾きに基づいて、前述の装着高さ補正値算出用数式を求める（ステップＳＴ５）。そして、求めた装着高さ補正値算出用数式に各部品装着位置の座標（Ｘｒ，Ｙｒ）を代入することによって、各部品ＢＨの部品装着位置における装着高さ補正値Ｚｒを算出する（ステップＳＴ６）。

第１の部品実装装置３Ａは、各部品ＢＨの部品装着位置における装着高さ補正値Ｚｒを算出したら、第１の補正後装着高さ算出部４７Ａにおいて、各部品ＢＨについての補正後装着高さＨＳＨを算出する（ステップＳＴ７）。そして、その算出した補正後装着高さＨＳＨを用いて装着ヘッド１４に装着ターンを繰り返し行わせることによって、キャリアＣＲに取り付けられた各基板ＫＢに部品ＢＨを装着する（ステップＳＴ８）。

このように本実施の形態において、第１の部品実装装置３Ａが備える装着ヘッド１４は、装着高さ補正部（第１の装着高さ補正部５２Ａ）で補正された装着高さＳＨで基板ＫＢに部品ＢＨを装着する装着手段（第１の装着手段）となっている。

第１の部品実装装置３Ａは、基板ＫＢに装着すべき部品ＢＨを全て装着したら、昇降シリンダ３３を作動させて下受けユニット２２を下降させ、搬送保持部１２によるキャリアＣＲの保持を解除する（ステップＳＴ９）。そして、キャリアＣＲの保持が解除されたら、搬送コンベア２１を作動させて、キャリアＣＲを下流工程側の部品実装装置である第２の部品実装装置３Ｂに搬出する（ステップＳＴ１０）。

第１の部品実装装置３Ａは、キャリアＣＲを搬出したら（搬出する前であってもよい）、第１の装着高さ補正部５２Ａが装着高さ補正値Ｚｒを算出するために用いた補正用情報（前述したように、高さ計測部５１によって計測された３つの計測点ＫのキャリアＣＲにおける位置（ＸＹ座標）のデータとこれら３つの計測点Ｋの高さＨＣのデータ）を下流工程側の部品実装装置である第２の部品実装装置３Ｂに送信する（ステップＳＴ１１）。これにより、第１の部品実装装置３Ａが行うキャリアＣＲの１枚当たりの部品装着作業が終了する。

次に、第２の部品実装装置３Ｂにより基板ＫＢに部品ＢＨを装着する部品装着作業を行う手順を説明する。図１５は第２の部品実装装置３Ｂが実行する部品装着作業の流れを示すフローチャートである。

第２の部品実装装置３Ｂは先ず、上流側の部品実装装置である第１の部品実装装置３Ａから送信された補正用情報を受信する（ステップＳＴ２１）。そして、第１の部品実装装置３Ａから送られてきたキャリアＣＲを搬送コンベア２１によって搬入し、第２の作業位置に位置させる（ステップＳＴ２２）。

第２の部品実装装置３Ｂは、キャリアＣＲを第２の作業位置に位置させたら、昇降シリンダ３３を作動させて下受けベース３１を上昇させ、搬送保持部１２よってキャリアＣＲを保持する（ステップＳＴ２３）。そして、受信部６１が受信した補正用情報に基づいて、第２の傾き算出部４４Ｂにより、補正用情報に基づいて、キャリアＣＲの傾き（傾き角度Θｘ，Θｙ或いはｔａｎΘｘ，ｔａｎΘｙ）を算出する（ステップＳＴ２４）。

第２の部品実装装置３Ｂは、第２の傾き算出部４４ＢによってキャリアＣＲの傾きを算出したら、その算出したキャリアＣＲの傾きに基づいて、装着高さ補正値算出用数式を求める（ステップＳＴ２５）。そして、求めた装着高さ補正値算出用数式に各部品装着位置の座標（Ｘｒ，Ｙｒ）を代入することによって、各部品ＢＨの部品装着位置における装着高さ補正値Ｚｒを算出する（ステップＳＴ２６）。

第２の部品実装装置３Ｂは、各部品ＢＨの部品装着位置における装着高さ補正値Ｚｒを算出したら、第２の補正後装着高さ算出部４７Ｂにおいて、各部品ＢＨについての補正後装着高さＨＳＨを算出する（ステップＳＴ２７）。そして、その算出した補正後装着高さＨＳＨを用いて装着ヘッド１４に装着ターンを繰り返し行わせることによって、キャリアＣＲに取り付けられた各基板ＫＢに部品ＢＨを装着する（ステップＳＴ２８）。

このように本実施の形態において、第２の部品実装装置３Ｂが備える装着ヘッド１４は、第２の装着高さ補正部５２Ｂで補正された装着高さＳＨで基板ＫＢに部品ＢＨを装着する第２の装着手段となっている。

第２の部品実装装置３Ｂは、基板ＫＢに装着すべき部品ＢＨを全て装着したら、昇降シリンダ３３を作動させて下受けユニット２２を下降させ、搬送保持部１２によるキャリアＣＲの保持を解除する（ステップＳＴ２９）。そして、キャリアＣＲの保持が解除されたら、搬送コンベア２１を作動させて、キャリアＣＲを下流工程側に搬出する（ステップＳＴ３０）。これにより、第２の部品実装装置３Ｂが行うキャリアＣＲの１枚当たりの部品装着作業が終了する。

以上説明したように、本実施の形態における部品実装システム１において、第１の部品実装装置３Ａは、作業位置（第１の作業位置）に位置したキャリアＣＲに設定された一直線上にはない３つの計測点Ｋそれぞれの高さＨＣを計測し、その計測した３つの計測点Ｋそれぞれの高さＨＣに基づいて部品ＢＨの装着高さＳＨを補正し、その補正した装着高さで部品ＢＨを基板ＫＢに装着するようになっている。このため作業位置（第１の作業位置）に位置したキャリアＣＲが傾いた姿勢となっていても部品ＢＨを適切な高さで基板ＫＢに装着することができ、部品ＢＨの装着不良の発生を低減することができる。

また、下流側に位置する第２の部品実装装置３Ｂも同様に、キャリアＣＲ上の３つの計測点Ｋそれぞれの高さＨＣに基づいて部品ＢＨの装着高さＳＨを補正し、その補正した装着高さで部品ＢＨを基板ＫＢに装着するようになっている。このため第１の部品実装装置３Ａと同様に、キャリアＣＲが傾いた姿勢となっていても部品ＢＨを適切な高さで基板ＫＢに装着することができ、部品ＢＨの装着不良の発生を低減することができる。

ここで、第１の部品実装装置３Ａは、キャリアＣＲの上面（傾斜キャリア面ＣＰ）の姿勢を求めるために、従来の基板の反り形状を計測する要領で、多数の計測点の高さ計測を行うようにしてもよいが、本実施の形態では、キャリアＣＲ自体は剛性が高くて反りを生じないことを利用して、キャリアＣＲ上の３つの計測点Ｋの高さ計測のみを行うようになっている。このため、装着高さ補正値Ｚｒの算出を迅速に行うことが可能である。また、第２の部品実装装置３Ｂでは、上流側に位置する第１の部品実装装置３Ａが装着高さＳＨを補正するために用いた補正用情報を受け取り、その受け取った補正用情報を利用して装着高さ補正値Ｚｒを求めるようになっているので、装着高さ補正値を効率よく算出することができる。

これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述したものに限定されず、種々の変形等が可能である。例えば、上述の実施の形態において示したキャリアＣＲ上に設定される３つの計測点Ｋの配置は一例に過ぎず、他の配置であってもよい。すなわち、一直線上にないのであれば、３つの計測点ＫをキャリアＣＲ上の任意の位置に配置することができる。

また、上述の実施の形態では、第１の部品実装装置３Ａから第２の部品実装装置３Ｂへ送信する補正用情報は、高さ計測部５１によって計測された３つの計測点ＫのキャリアＣＲにおける位置のデータ（座標）とこれら３つの計測点Ｋの高さＨＣのデータとしていたが、これは他の情報であってもよい。例えば、高さ計測部５１によって計測された３つの計測点ＫのキャリアＣＲにおける位置のデータ（ＸＹ座標）とキャリアＣＲの傾き（傾き角度Θｘ，Θｙ）のデータであってもよいし、求めた装着高さ補正値算出用数式をそのまま送信するのであってもよい。補正用情報が、３つの計測点ＫのキャリアＣＲにおける位置のデータとキャリアＣＲの傾きである場合には、第２の制御装置１８Ｂが第２の傾き算出部４４Ｂを備えることが不要となり、補正用情報が、装着高さ補正値算出用数式である場合には、第２の傾き算出部４４Ｂと第２の数式算出部４５Ｂを備えることが不要となる。

また、上述の実施の形態において、第１の装着高さ補正部５２Ａおよび第２の装着高さ補正部５２Ｂはそれぞれ、高さ計測部５１によって計測された３つの計測点Ｋそれぞれの高さＨＣに基づいてキャリアＣＲの傾きを算出し、その算出したキャリアＣＲの傾きに基づいて得られる装着高さ補正値Ｚｒを用いて装着高さＳＨを補正するようになっていたが、これとは別の方法で補正するようになっていてもよい。例えば、高さ計測部５１によって計測された３つの計測点Ｋそれぞれの高さＨＣに基づいてキャリアＣＲの上面を含む平面の方程式を求め、その平面の方程式に各部品ＢＨの座標（前述の点Ｒの座標（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）を代入し、これをＺｒについて解くことで装着高さ補正値Ｚｒを求め、その求めた装着高さ補正値Ｚｒを用いて補正するようになっていてもよい。

作業位置に位置したキャリアが傾いた姿勢となっていても部品の装着不良の発生を低減できる部品実装装置および部品実装システムを提供する。

１部品実装システム
３Ａ第１の部品実装装置（部品実装装置）
３Ｂ第２の部品実装装置
１４装着ヘッド（装着手段）（第１の装着手段）（第２の装着手段）
４８送信部
５１高さ計測部
５２Ａ第１の装着高さ補正部（装着高さ補正部）
５２Ｂ第２の装着高さ補正部
６１受信部
Ｋ計測点
Ｋ１第１計測点
Ｋ２第２計測点
Ｋ３第３計測点
ＨＣ高さ
ＳＨ装着高さ
Ｚｒ装着高さ補正値（装着高さの補正値）
ＢＨ部品
ＣＲキャリア
ＫＢ基板

Claims

作業位置に位置した反りを生じないキャリアに取り付けられた基板に部品を装着する部品実装装置であって、
前記キャリア上に設定された一直線上にはない３つの計測点それぞれの高さを前記キャリアが前記作業位置に位置した状態で計測する高さ計測部と、
前記高さ計測部によって計測された前記３つの計測点それぞれの高さに基づいて、前記作業位置に位置した前記キャリアの全体が傾いていない場合における前記基板に対する部品の装着高さを補正する装着高さ補正部と、
前記装着高さ補正部で補正された装着高さで前記基板に部品を装着する装着手段とを備え、
前記装着高さ補正部は、前記高さ計測部によって計測された前記３つの計測点それぞれの高さに基づいて前記キャリアの全体の傾きを算出し、その算出した前記キャリアの全体の傾きに基づいて得られる装着高さの補正値を用いて装着高さを補正する部品実装装置。
第１の作業位置に位置した反りを生じないキャリアに取り付けられた基板に部品を装着する第１の部品実装装置と、第１の部品実装装置から前記キャリアを受け取り、第２の作業位置に位置した前記キャリアに取り付けられた前記基板に部品を装着する第２の部品実装装置とを備えた部品実装システムであって、
前記第１の部品実装装置は、
前記キャリア上に設定された一直線上にはない３つの計測点それぞれの高さを前記キャリアが前記第１の作業位置に位置した状態で計測する高さ計測部と、
前記高さ計測部によって計測された前記３つの計測点それぞれの高さに基づいて、前記第１の作業位置に位置した前記キャリアの全体が傾いていない場合における前記基板に対する部品の装着高さを補正する第１の装着高さ補正部と、
前記第１の装着高さ補正部で補正された装着高さで前記基板に部品を装着する第１の装着手段と、
前記第１の装着高さ補正部が装着高さを補正するために用いた補正用情報を前記第２の部品実装装置に送信する送信部とを備え、
前記第２の部品実装装置は、
前記送信部から送信された前記補正用情報を受信する受信部と、
前記受信部が受信した前記補正用情報に基づいて、前記第２の作業位置に位置した前記キャリアの全体が傾いていない場合における前記基板に対する部品の装着高さを補正する第２の装着高さ補正部と、
前記第２の装着高さ補正部で補正された装着高さで前記基板に部品を装着する第２の装着手段とを備え、
前記第１の装着高さ補正部は、前記高さ計測部によって計測された前記３つの計測点それぞれの高さに基づいて前記キャリアの全体の傾きを算出し、その算出した前記キャリアの全体の傾きに基づいて得られる装着高さ補正値を用いて装着高さを補正し、
前記第２の装着高さ補正部は、前記受信部が受信した前記補正用情報に基づいて前記キャリアの全体の傾きを算出し、その算出した前記キャリアの全体の傾きに基づいて得られる装着高さ補正値を用いて装着高さを補正する部品実装システム。