JPH07162200A

JPH07162200A - 電子部品の装着方法及び装置

Info

Publication number: JPH07162200A
Application number: JP5339511A
Authority: JP
Inventors: Hideki Hoshikawa; 英樹星川
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1993-12-04
Filing date: 1993-12-04
Publication date: 1995-06-23

Abstract

(57)【要約】【目的】位置合わせマーク撮像用カメラと装着ヘッド
との実際の位置関係を規定するオフセット値を正確に求
め、部品の基板への装着を高精度で実行可能にする。【構成】装着ヘッド側に取り付けられた位置合わせマ
ーク撮像用カメラ４０でプリント基板の位置合わせマー
クを、部品撮像用カメラ７によって装着ヘッドで保持さ
れた電子部品をそれぞれ撮像可能とした構成を備える場
合に、カメラ７，４０の視野が重なるようにして両カメ
ラ間に位置する校正マーク６４を撮像し、カメラ７の部
品認識基準位置Ｑに基づいて求めた校正マーク６４の位
置とカメラ４０の位置合わせマーク認識基準位置Ｐに基
づいて求めた校正マーク６４の位置との間の相対位置関
係から、装着ヘッドの部品保持基準位置に対する位置合
わせマーク認識基準位置Ｐの実際のオフセット値を算出
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、チップ部品、面装着Ｉ
Ｃ等の電子部品をプリント基板上に正確に装着するため
の電子部品の装着方法及び装置に係り、とくに基板上の
位置合わせマークを撮像する位置合わせマーク撮像用カ
メラの装着ヘッドに対する取り付け又は連結状態のばら
つき、変動に伴う装着精度の低下を防止可能な電子部品
の装着方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】チップ部品、面装着ＩＣ等の電子部品を
プリント基板上に装着するための電子部品の装着装置と
しては、プリント基板を機台上に受け入れて位置決め保
持し、部品供給部から供給された電子部品を装着ヘッド
の吸着ノズルで吸着保持し、装着ヘッドを装着プログラ
ムで予め設定されている部品装着位置まで移動し、その
位置に電子部品を装着するものが知られている。そし
て、吸着ノズルに保持されている電子部品の吸着姿勢の
ずれを補正したり、プリント基板の位置決めのずれ、プ
リント基板上の配線パターンのずれを補正するために、
ＴＶカメラ等を用いた画像認識が利用されている。

【０００３】従来、本出願人が提案している特開平５−
１５２７９８号の電子部品装着機は、吸着ノズルに保持
されている電子部品の吸着姿勢を部品撮像用カメラ（Ｔ
Ｖカメラ等）で撮像し、その画像信号を画像処理して吸
着ノズルと電子部品とのずれを算出して電子部品のプリ
ント基板に対する装着位置を補正すると共に、プリント
基板にその配線パターンと位置関係が正確に規定された
位置合わせマーク（フィデューシャルマーク）を設け、
該位置合わせマークを装着ヘッドと一体に移動する位置
合わせマーク撮像用カメラ（ＴＶカメラ等）で撮像し、
その画像信号を画像処理してプリント基板上の配線パタ
ーンのずれを算出し、電子部品のプリント基板に対する
装着位置を補正するようにしている。

【０００４】この場合、基板上の位置合わせマークを撮
像する位置合わせマーク撮像用カメラは、装着ヘッドと
一定量離れた位置関係で一体に移動するものであり、前
記装着ヘッドの部品保持基準位置（例えば装着ヘッドが
有する吸着ノズルの中心等）と前記位置合わせマーク撮
像用カメラの位置合わせマーク認識基準位置（例えば視
野中心等）との相対位置関係を設計時に予めオフセット
設定値として定めている。しかしながら、装着ヘッドや
位置合わせマーク撮像用カメラ等の各部の大きさは設計
値に対して微小な誤差を有しており、装着ヘッドと位置
合わせマーク撮像用カメラが一体化されているときの位
置関係も、各部の大きさの誤差に加えて、一体化に伴う
誤差が生じ、当初設計されたオフセット設定値と比較し
て無視できない誤差が生じる。

【０００５】そこで、従来は、この位置合わせマーク撮
像用カメラと装着ヘッドとの位置関係を規定する実際の
オフセット値を求めるために、設計時のオフセット設定
値を用いてプリント基板と装着ヘッドとの位置関係を補
正した状態で、プリント基板上にオフセット設定用治具
又は電子部品を試験的に装着し、そのプリント基板上に
装着したオフセット設定用治具又は電子部品を位置合わ
せマーク撮像用カメラで撮像し、その画像データを画像
処理してオフセット設定値と実際のオフセット値との誤
差を算出している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の如き
従来のオフセット値を求める方法では以下の問題があ
る。すなわち、位置合わせマーク撮像用カメラと装着ヘ
ッドとの位置関係を規定する実際のオフセット値を、プ
リント基板上に装着したオフセット設定用治具又は電子
部品を位置合わせマーク撮像用カメラで撮像して求めて
いるため、オフセット設定用治具又は電子部品の装着精
度等に影響され、あまり正確な値が得られない。従っ
て、近年求められている電子部品のリード線配置の高密
度化に伴うリード線の位置決めの正確さといったプリン
ト基板に対する電子部品の装着精度の高精度化に十分対
応できない。

【０００７】なお、電子部品の装着精度の向上に関する
先行技術としては、特開昭６３−２６３３号、特開平２
−５０５００号及び特開平２−２７５７００号がある。

【０００８】特開昭６３−２６３３号は、機体固定部側
に配した基準位置補正用標識を、装着ヘッドに固定した
基準位置認識装置（カメラ）で検出することにより、あ
るいは装着ヘッドもしくはその近傍に配された基準検出
標識を、機体固定部側に固定した保持位置認識装置（カ
メラ）で検出することにより、装着ヘッドと前記保持位
置認識装置との間の関係位置データを得て、このデータ
に基づいて装着ヘッドの位置を補正するものである。

【０００９】特開平２−５０５００号は、認識カメラに
より装着ヘッドの電子部品を吸着保持する吸着ノズルの
回転センター位置を認識した位置データと、記憶手段に
格納された基準位置データとを比較して、そのずれ量を
計算手段により算出し、得られたずれ量をもとに装着ヘ
ッドを駆動し吸着ノズルの位置を補正するものである。

【００１０】また、特開平２−２７５７００号は、電子
部品を移送搭載するための移載ヘッドに、基準ポイント
部を観察するカメラを一体に設け、電子部品を保持する
ノズルの位置ずれを自動的に検出して補正するものであ
る。

【００１１】但し、これらの先行技術のいずれも、装着
ヘッドと基板上の位置合わせマークを撮像する位置合わ
せマーク撮像用カメラとの間の実際のオフセット値を正
確に求める手段は開示していない。

【００１２】本発明は、上記の点に鑑み、位置合わせマ
ーク撮像用カメラと装着ヘッドとの実際の位置関係を規
定するオフセット値を正確に求めることが可能で、ひい
ては電子部品のプリント基板への装着を高精度で実行可
能にした電子部品の装着方法及び装置を提供することを
目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電子部品の装着方法は、装着ヘッドに固定
又は該装着ヘッドと一体に動くように連結された位置合
わせマーク撮像用カメラでプリント基板の位置合わせマ
ークを撮像するとともに、部品撮像用カメラによって前
記装着ヘッドで保持された電子部品を撮像し、それらの
撮像結果を用いて前記プリント基板及び前記電子部品の
位置ずれ量を認識し、該位置ずれ量を補正して前記プリ
ント基板に前記電子部品を装着する場合において、前記
部品撮像用カメラと位置合わせマーク撮像用カメラの視
野が重なるようにして両カメラ間に位置する校正マーク
を撮像し、前記部品撮像用カメラの部品認識基準位置に
基づいて求めた前記校正マークの位置と前記位置合わせ
マーク撮像用カメラの位置合わせマーク認識基準位置に
基づいて求めた前記校正マークの位置との間の相対位置
関係から、前記装着ヘッドの部品保持基準位置に対する
前記位置合わせマーク認識基準位置の実際のオフセット
値を算出することを特徴としている。

【００１４】また、本発明の電子部品の装着装置は、電
子部品を供給する部品供給部と、位置合わせマークを設
けたプリント基板を位置決めする位置決め部と、前記部
品供給部で供給された電子部品を保持する装着ヘッド
と、該装着ヘッドに保持されている電子部品を撮像する
ために所定位置に配置された部品撮像用カメラと、前記
装着ヘッドに固定又は該装着ヘッドと一体に動くように
連結されていて前記位置合わせマークを撮像する位置合
わせマーク撮像用カメラとを備えた構成において、校正
マークを有していて、前記部品撮像用カメラの視野内に
該校正マークが位置するように配設される校正部材を備
え、かつ前記校正マークを前記位置合わせマーク撮像カ
メラで撮像可能に構成したものである。

【００１５】前記校正部材は、透明板に前記校正マーク
を設けたものや、板材（透明でも不透明でもよい）の両
面に露出するように両面発光体を当該板材に設けたもの
であってもよい。

【００１６】また、前記校正部材は、前記部品撮像用カ
メラの上方位置に着脱自在又は当該上方位置から退避可
能に設けられていることが好ましい。

【００１７】

【作用】本発明の電子部品の装着方法及び装置では、装
着ヘッドの部品保持基準位置に対する位置合わせマーク
撮像用カメラの位置合わせマーク認識基準位置の実際の
オフセット値を求めるに当たって、まず装着ヘッドの部
品保持基準位置に対する位置合わせマーク撮像用カメラ
の位置合わせマーク認識基準位置のオフセット設定値
（設計時の値）を用い、前記部品撮像用カメラの部品認
識基準位置に対して前記部品保持基準位置を前記オフセ
ット設定値だけずらせて前記部品撮像用カメラと位置合
わせマーク撮像用カメラの視野が重なるようにして両カ
メラ間に位置する校正マークを撮像する。

【００１８】仮に、オフセット設定値と実際のオフセッ
ト値にずれがなく一致している場合には、前記部品撮像
用カメラ及び位置合わせマーク撮像用カメラの視野基準
位置は完全に一致する。すなわち、部品撮像用カメラの
視野基準位置である部品認識基準位置と、位置合わせマ
ーク撮像用カメラの視野基準位置である位置合わせマー
ク認識基準位置とが一致し、両カメラで同じ校正マーク
を見た場合に、前記部品撮像用カメラの前記部品認識基
準位置に基づいて求めた前記校正マークの位置と、前記
位置合わせマーク撮像用カメラの前記位置合わせマーク
認識基準位置に基づいて求めた前記校正マークの位置と
が一致する筈である。

【００１９】また、オフセット設定値と実際のオフセッ
ト値に差があれば、部品撮像用カメラの視野基準位置で
ある部品認識基準位置と、位置合わせマーク撮像用カメ
ラの視野基準位置である位置合わせマーク認識基準位置
との位置にずれが生じ、これが前記オフセット設定値と
オフセット値との差に対応する。したがって、両カメラ
で同じ校正マークを見た場合でも、前記部品撮像用カメ
ラの前記部品認識基準位置と前記位置合わせマーク撮像
用カメラの前記位置合わせマーク認識基準位置との間に
位置ずれが発生しているため、前記部品撮像用カメラの
部品認識基準位置に基づいて求めた前記校正マークの位
置と、前記位置合わせマーク撮像用カメラの前記位置合
わせマーク認識基準位置に基づいて求めた前記校正マー
クの位置と間に位置ずれが存在することになり、この位
置ずれ量と当初設定したオフセット設定値とから実際の
オフセット値が得られる。

【００２０】以後、実際のオフセット値を利用してプリ
ント基板上の位置合わせマークを位置合わせマーク撮像
用カメラで撮像することでプリント基板上の配線パター
ン（位置合わせマークとの位置関係が定まっている）と
装着ヘッドの部品保持基準位置との位置関係を正確に認
識して電子部品のプリント基板への装着を実行でき、ひ
いては高精度の電子部品の装着が可能となり、面装着Ｉ
Ｃ等の電子部品のリード線配置の高密度化に伴うリード
線の位置決めの正確さといったプリント基板に対する電
子部品の装着精度の高精度化に十分対応できる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明に係る電子部品の装着方法及び
装置の実施例を図面に従って説明する。

【００２２】図１乃至図７において、１は装着ヘッド、
２は位置合わせマーク撮像用カメラ（ＴＶカメラ等）を
具備する撮像部、３は機台（基台）４上に多数配列され
た部品供給部、５はプリント基板１０の搬送及び位置決
め保持を行う搬送位置決め部である。また、７は部品撮
像用カメラ（ＴＶカメラ等）であり、部品供給部３と搬
送位置決め部５との間に位置する如く機台４に位置決め
固定されている。また、図４のように、プリント基板１
０上には、配線パターンと共に該配線パターンと同時に
形成されて該パターンとの位置関係が正確に規定された
位置合わせマーク（フィデューシャルマーク）４５が複
数箇所（例えば２箇所）形成されている。

【００２３】前記装着ヘッド１は、チップ部品、面装着
ＩＣ等の電子部品を吸着保持するための吸着ノズル１３
を備えている。通常、この吸着ノズル１３の中心が電子
部品保持の中心でかつ電子部品の回転中心であって、部
品保持基準位置となる。この装着ヘッド１は、機台４上
に設けられたＹ軸駆動系６Ａと、Ｙ軸駆動系６Ａにより
Ｙ方向に駆動されるＹ方向ヘッド６Ｂに設けられたＸ軸
駆動系６ＣとからなるＸ−Ｙ駆動機構６でＸ−Ｙ方向に
駆動されるようになっている。ここで、Ｘ軸駆動系６Ｃ
は、装着ヘッド１をＸ方向に摺動自在に支持するガイド
軸１１及び装着ヘッド１をＸ方向に駆動するボール螺子
軸１２を備えており、さらに装着ヘッド１が有する吸着
ノズル１３を昇降させるためのスプライン軸１４が前記
Ｘ軸駆動系６Ｃに付加されている。また、図５に示す如
く、前記装着ヘッド１の側部には撮像部２を連結するた
めの連結用Ｌ金具１５が固着されている。

【００２４】位置合わせマーク撮像用カメラを有する撮
像部２は、前記機台４上に立設された本機フレーム側に
て枢支された第１アーム部２０Ａ及びこれに枢着された
第２アーム部２０Ｂとからなる支持アーム２０の先端部
に取り付けられている。すなわち、図５に示す如く、第
１アーム部２０Ａの後端部は本機フレーム２１に固定の
支点軸２２に対し回動自在に取り付けられ、該第１アー
ム部２０Ａの先端部に連結された第２アーム部２０Ｂの
先端部に取付金具２３を介し前記撮像部２の円筒状支持
体３０がビス止めされている。

【００２５】前記撮像部２において、円筒状支持体３０
の内側には、軸受を介して円筒状カメラホルダー３２が
回転自在に支持され、該カメラホルダー３２の下部に水
平取付板３３が一体に固定されている。前記カメラホル
ダー３２及びこれに固定の水平取付板３３側に位置合わ
せマーク撮像用カメラ（ＴＶカメラ等）４０が固定さ
れ、さらに前記水平取付板３３にはリング照明具３４及
び円筒状照明カバー３５が取り付けられている。このよ
うに、第２アーム部２０Ｂの動きに伴う回転力が、位置
合わせマーク撮像用カメラ４０の取り付けられたカメラ
ホルダー３２及び水平取付板３３に及ばないようにして
おり、位置合わせマーク撮像用カメラ４０及び水平取付
板３３は後述するように装着ヘッド１に連結されたとき
は装着ヘッド１と一体となって移動する。前記水平取付
板３３の端部は装着ヘッド１への連結部３６となってお
り、該連結部３６の下方に平行にシリンダ取付板３７が
固定され、該取付板３７に連結用エアーシリンダ３８が
取り付け固定されている。該連結用エアーシリンダ３８
のピストンロッド３９の先端には複数個の円錐状の位置
合わせ部材４１が連結固定されている（位置合わせ部材
４１は図５の紙面に垂直な方向に複数配列されかつ回転
方向等に位置ずれしないで昇降可能になっている。）。

【００２６】なお、装着ヘッド１側の前記連結用Ｌ金具
１５には、前記複数個の円錐状位置合わせ部材４１に対
応した透孔（但し、内径は位置合わせ部材４１の最大径
よりも小さいもの）がそれぞれ形成され、連結部３６に
も前記位置合わせ部材４１の先端部を回避する透孔がそ
れぞれ形成されている。

【００２７】そして、図５に示すように撮像部２の連結
部３６に装着ヘッド１の連結用Ｌ金具１５を重ね合わせ
た状態で連結用エアーシリンダ３８を伸動させ、円錐状
位置合わせ部材４１を連結用Ｌ金具１５の透孔に差し込
むことで、連結部３６と連結用Ｌ金具１５とを正確に位
置合わせして連結一体化することができる（連結部３６
は連結用Ｌ金具１５に対してがたついたり、回転したり
しない。）。この連結状態では、位置合わせマーク撮像
用カメラ４０は、装着ヘッド１がＸ−Ｙ駆動機構６でＸ
−Ｙ方向に駆動されるのに伴い一体にＸ−Ｙ方向に移動
する。

【００２８】なお、撮像部２を連結しないときは、当該
撮像部２は、装着ヘッド１の装着動作の妨げとならない
ように、図２に示すように原点位置Ｓに退避している。

【００２９】前記部品撮像用カメラ７は、機台４に固定
（水平方向には移動しないが焦点合わせのために昇降自
在）であり、図７のように部品認識基準位置Ｑとなる視
野基準位置（この位置は既知である）を持ち、装着ヘッ
ド１の部品保持基準位置Ｒと部品認識基準位置Ｑとが一
致した状態で吸着ノズル１３で吸着保持された電子部品
を撮像した画像信号を図６の画像処理装置５０に出力す
るものである。ここで、装着ヘッド１の部品保持基準位
置Ｒは、例えば吸着ノズル１３中心であるが、これに限
定されない。装着ヘッド１の部品保持基準位置Ｒの定義
を、装着ヘッド１で吸着された電子部品を部品撮像用カ
メラ７で撮像する場合に、部品撮像用カメラ７の部品認
識基準位置（視野基準位置）Ｑに一致した装着ヘッド１
上の基準位置と考えることができる。

【００３０】前記位置合わせマーク撮像用カメラ４０
は、位置合わせマーク認識基準位置Ｐとなる視野基準位
置を持ち、装着ヘッド１に連結一体化された状態でプリ
ント基板１０に形成されている位置合わせマーク４５を
撮像した画像信号を図６の画像処理装置５０に出力する
ものである。

【００３１】ここで、基板上の位置合わせマーク４５を
位置合わせマーク撮像用カメラ４０で撮像するにあたっ
て、図７に示すように、装着ヘッド１の部品保持基準位
置Ｒと位置合わせマーク撮像用カメラ４０の位置合わせ
マーク認識基準位置Ｐとの実際の相対位置関係であるオ
フセット値が問題となる。部品撮像用カメラ７の部品認
識基準位置Ｑを装着ヘッド１が移動するＸ−Ｙ平面の位
置を表すＸＹ座標の原点（０，０）としたとき、図７の
ように装着ヘッド１の部品保持基準位置Ｒが部品認識基
準位置Ｑに一致した状態では、位置合わせマーク認識基
準位置Ｐはオフセット値だけ離間した位置（Ａ，Ｂ）と
なる。但し、Ａ＝Ａ₀＋ΔＸ₀，Ｂ＝Ｂ₀＋ΔＹ₀であり、
Ａ₀，Ｂ₀はそれぞれ設計時に設定したＸ方向及びＹ方向
の間隔でオフセット設定値であり、ΔＸ₀，ΔＹ₀はそれ
ぞれＸ方向及びＹ方向の誤差（設計時のオフセット設定
値と実際のオフセット値との間のずれ量）である。オフ
セット設定値は既知量であるが、実際のオフセット値
は、装着ヘッド１や位置合わせマーク撮像用カメラ４０
等の各部の寸法のばらつきや、装着ヘッド１と位置合わ
せマーク撮像用カメラ４０との連結に伴う誤差等を含
み、未知量である。

【００３２】上記のような実際のオフセット値を算出す
る目的で、図１のように校正部材としての校正板６０が
支柱６１に固定の支持枠６２で部品撮像用カメラ７の上
方（前方）に略水平に保持されている。校正板６０は透
明板６３の中心部に微小な校正マーク（黒色等の基準標
識）６４が形成されたものであり、両面から認識できる
ようになっている。そして、校正板６０は、使用時に部
品撮像用カメラ７の上方に配され、使用しない時には前
記支柱６１を回転又は横方向に移動することによって部
品撮像用カメラ７の上方から退避可能となっている。な
お、図１に示すように、校正マーク６４を部品撮像用カ
メラ７で撮像する際にその校正マーク６４を照らすため
に照明具６５が配設されている。

【００３３】上記実施例の全体的な動作説明を図９のフ
ローチャートに従って行う。

【００３４】まず、搬送位置決め部５で新規のプリント
基板１０を受け入れて、ステップ＃１の如くプリント基
板１０を所定の装着位置で位置決め、停止させる。位置
決めされたプリント基板１０上の配線パターンとの位置
関係が正確に規定されている位置合わせマーク（フィデ
ューシャルマーク）４５を撮像する為に、ステップ＃２
を実行し、装着ヘッド１が原点位置Ｓに退避されている
位置合わせマーク撮像用カメラ４０を持つ撮像部２方向
に移動し、その後ステップ＃３を実行する。すなわち、
連結手段により撮像部２を装着ヘッド１に連結一体化す
る。具体的に言えば、図５のように、撮像部２の連結部
３６に装着ヘッド１の連結用Ｌ金具１５を重ね合わせて
連結用エアーシリンダ３８を伸動させ、円錐状位置合わ
せ部材４１をＬ金具１５側の透孔に差し込んで連結一体
化する。

【００３５】一方、ステップ＃２及び＃３と並行して、
ステップ＃４では、装着ヘッド１の部品保持基準位置Ｒ
（例えば、吸着ノズル１３の中心）に対する位置合わせ
マーク撮像用カメラ４０の位置合わせマーク認識基準位
置Ｐの位置を示すオフセット値（Ａ，Ｂ）を正確に算出
するために、部品撮像用カメラ７の上方に校正板６０を
配置する。このとき、位置合わせマーク撮像用カメラ４
０で、基板上の位置合わせマーク（フィデューシャルマ
ーク）４５を撮像する時と、校正マーク６４を撮像する
時の焦点距離が同じになるように、校正マーク６４の高
さはプリント基板１０上の位置合わせマーク４５と同一
高さとする。また、校正マーク６４の位置は部品撮像用
カメラ７の持つ部品認識基準位置Ｑと一致している必要
はなく、部品撮像用カメラ７の視野内に存在すればよ
い。

【００３６】図７では、装着ヘッド１の部品保持基準位
置Ｒと部品撮像用カメラ７の部品認識基準位置Ｑとが一
致している状態であるが、ステップ＃５では、Ｘ−Ｙ駆
動機構６により装着ヘッド１を動かし、その部品保持基
準位置Ｒを部品認識基準位置Ｑから設計時に設定したオ
フセット設定値（Ａ₀，Ｂ₀）分移動させる。この移動に
より、図７のＱ′に部品撮像用カメラ７の部品認識基準
位置が位置するのと同じことになり、図１に示す如く部
品撮像用カメラ７の上に校正板６０を挟んで位置合わせ
マーク撮像用カメラ４０が来て、部品撮像用カメラ７の
視野と位置合わせマーク撮像用カメラ４０の視野は重な
った状態となる。なお、部品認識基準位置Ｑは部品撮像
用カメラ７が機台４に位置決め固定されているため既知
であり、ＸＹ座標の原点（０，０）とする。

【００３７】ステップ＃６において、図１の状態で、部
品撮像用カメラ７と位置合わせマーク撮像用カメラ４０
で同一の校正マーク６４を校正板６０の上下から撮像
し、それぞれのカメラ７，４０で撮像した校正マーク６
４の画像信号を画像処理装置５０に送る。このとき、部
品撮像用カメラ７は全体を下げておき、校正マーク６４
に焦点を合わせ撮像する。校正マーク６４を撮像後は、
自動的に電子部品撮像時の焦点に合わせた位置に部品撮
像用カメラ７を上昇させる（カメラ７は水平方向の移動
は行わない）。画像処理装置５０では、図８に示すよう
に、位置合わせマーク撮像用カメラ４０の位置合わせマ
ーク認識基準位置Ｐと部品撮像用カメラ７の部品認識基
準位置Ｑとを画面上で一致させた時のそれぞれのカメラ
７，４０で撮像した校正マーク６４（位置Ｍ１，Ｍ２）
の画像をもとに、実際のオフセット値（Ａ，Ｂ）に含ま
れるオフセット設定値（Ａ₀，Ｂ₀）からの誤差ΔＸ₀，
ΔＹ₀を求めることができる。なお、円ａはカメラ７の
視野、円ｂはカメラ４０の視野である。

【００３８】すなわち、各カメラ７，４０は独立した視
野基準（座標系）を持っているが、ステップ＃５を実行
した際、仮に、オフセット設定値と実際のオフセット値
にずれがなく一致している場合には、前記部品撮像用カ
メラ７及び位置合わせマーク撮像用カメラ４０の視野基
準位置は完全に一致する。すなわち、部品撮像用カメラ
７の視野基準位置である部品認識基準位置Ｑと、位置合
わせマーク撮像用カメラ４０の視野基準位置である位置
合わせマーク認識基準位置Ｐとが一致し、両カメラ７，
４０で同じ校正マーク６４を見た場合に、前記部品撮像
用カメラ７の前記部品認識基準位置Ｑに基づいて求めた
前記校正マーク６４の位置と、前記位置合わせマーク撮
像用カメラ４０の前記位置合わせマーク認識基準位置Ｐ
に基づいて求めた前記校正マーク６４の位置とが一致す
る筈である。

【００３９】逆に、オフセット設定値と実際のオフセッ
ト値に差があれば、部品撮像用カメラ７の視野基準位置
である部品認識基準位置Ｑと、位置合わせマーク撮像用
カメラ４０の視野基準位置である位置合わせマーク認識
基準位置Ｐとの位置にずれが生じ、これが前記オフセッ
ト設定値とオフセット値との差に対応する。具体的に
は、図８のように、位置合わせマーク撮像用カメラ４０
の位置合わせマーク認識基準位置Ｐと部品認識用カメラ
７の部品認識基準位置Ｑとを画面上で一致させた場合
（同じ点に重ねて表示した場合）は、前記部品撮像用カ
メラ７の部品認識基準位置Ｑに基づいて求めた前記校正
マーク６４の位置Ｍ１と、前記位置合わせマーク撮像用
カメラ４０の前記位置合わせマーク認識基準位置Ｐに基
づいて求めた前記校正マーク６４の位置Ｍ２と間に位置
ずれ（ΔＸ₀，ΔＹ₀）が生じることになり、この位置ず
れ量と当初設定したオフセット設定値（Ａ₀，Ｂ₀）とか
ら実際のオフセット値（Ａ＝Ａ₀＋ΔＸ₀，Ｂ＝Ｂ₀＋Δ
Ｙ₀）が得られる。

【００４０】なお、オフセット値の算出にあたって、装
着ヘッド１はＸ−Ｙ駆動機構６により極めて正確に移動
されものとし、装着ヘッド１の移動に伴う誤差は無視し
ている。

【００４１】その後、装着ヘッド１のＸ−Ｙ駆動機構６
を利用してステップ＃７を実行し、図４のように位置決
めされたプリント基板１０上の位置合わせマーク４５を
位置合わせマーク撮像用カメラ４０で撮像し、位置合わ
せマーク４５の画像を取り込む。この際、前述したステ
ップ＃６で正確に求めた実際のオフセット値を用いてい
るため、当初の設定値であるオフセット設定値と実際の
オフセット値との間の誤差（ΔＸ₀，ΔＹ₀）に起因する
位置合わせマーク認識時の位置ずれ、ひいてはプリント
基板上の配線パータンの位置ずれは発生しない。この結
果、位置合わせマーク撮像用カメラ４０からの画像を受
ける画像処理装置５０では、本来のプリント基板位置決
め位置に対する実際に受け入れたプリント基板１０のＸ
方向の位置ずれ量ΔＸ₁、Ｙ方向の位置ずれ量ΔＹ₁、水
平面内での回転方向のずれ量Δθ₁及び配線パターンの
伸縮率ｍを算出する。その後、ステップ＃８のように装
着ヘッド１のＸ−Ｙ駆動機構６で位置合わせマーク撮像
用カメラ４０を含む撮像部２を再び原点位置Ｓに戻し、
ステップ＃９で装着ヘッド１から撮像部２を切り離す。
すなわち、図５において、連結用エアーシリンダ３８を
縮動させ、装着ヘッド１側の連結用Ｌ金具１５と撮像部
２側の連結部３６との連結を解除する。

【００４２】一方、ステップ＃７，＃８，＃９に並行し
て、ステップ＃１０では、装着ヘッド１で吸着した電子
部品７０を部品撮像用カメラ７で撮像する際に邪魔にな
らないように、校正板６０を支柱６１の回転若しくは移
動により部品撮像用カメラ７の上から退避させる。

【００４３】以後、装着ヘッド１は位置合わせマーク撮
像用カメラ４０を電子部品の装着の妨げとならない原点
位置Ｓに放置して電子部品のプリント基板１０への装着
動作に移る。すなわち、ステップ＃１１のように、部品
供給部３の部品供給位置に装着ヘッド１を移動し、図３
のようにその吸着ノズル１３にて指定された電子部品７
０を吸着保持する。その後、装着ヘッド１は、吸着した
電子部品７０を部品供給部３と搬送位置決め部５との間
に配設された部品撮像用カメラ７上に移動させ、ステッ
プ＃１２のように部品撮像用カメラ７で電子部品７０の
吸着姿勢を撮像する。このとき、部品撮像用カメラ７の
部品認識基準位置Ｑと装着ヘッド１の部品保持基準位置
Ｒ（例えば吸着ノズル１３の中心）とは一致している。
部品撮像用カメラ７からの画像も受ける画像処理装置５
０では、部品保持基準位置Ｒに対する電子部品の本来の
位置に対する実際の吸着電子部品７０のＸ方向の位置ず
れ量ΔＸ₂、Ｙ方向の位置ずれ量ΔＹ₂及び水平面内での
回転方向のずれ量Δθ₂を算出する。

【００４４】その後、装着ヘッド１はステップ＃１３を
実行する。すなわち、装着プログラムを実行するＮＣコ
ントローラで指定されたプリント基板１０上の部品装着
位置に電子部品７０を装着する。その際、位置合わせマ
ーク撮像用カメラ４０及び部品撮像用カメラ７にて撮像
された画像をもとに画像処理装置５０で算出されたＸ方
向の位置ずれ量ΔＸ₁，ΔＸ₂、Ｙ方向の位置ずれ量ΔＹ
₁，ΔＹ₂、水平面内での回転方向のずれ量Δθ₁，Δθ₂
及び配線パターンの伸縮率ｍによる誤差を相殺するよう
に本来の部品装着位置に対して装着ヘッド１の位置補正
を行って電子部品７０を高精度で装着する。なお、図６
のように、装着ヘッド１のＸ，Ｙ方向の位置補正はＸ−
Ｙ駆動機構６で行うことができ、回転方向の補正は装着
ヘッド１内のθ軸駆動機構（吸着ノズル１３を回転させ
る機構）５１で実行することができる。

【００４５】その後、ステップ＃１４を実行する。すな
わち、受け入れたプリント基板１０に対する電子部品の
装着が全て終了するまで、ステップ＃１１乃至＃１３を
繰り返し実行する。プリント基板１０に対する電子部品
の装着が全て終了したら、ステップ＃１５に移り、今ま
でのプリント基板１０を排出して次のプリント基板を搬
送位置決め部５で受け入れる。

【００４６】上記実施例の構成によれば、部品撮像用カ
メラ７の部品認識基準位置Ｑに対して部品保持基準位置
Ｒをオフセット設定値（Ａ₀，Ｂ₀）だけずらせて前記部
品撮像用カメラ７と位置合わせマーク撮像用カメラ４０
の視野が重なるようにして両カメラ間に位置する校正マ
ーク６４を撮像することにより、前記部品撮像用カメラ
７の部品認識基準位置Ｑに基づいて求めた前記校正マー
ク６４の位置と、前記位置合わせマーク撮像用カメラ４
０の前記位置合わせマーク認識基準位置Ｐに基づいて求
めた前記校正マーク６４の位置との位置ずれ量を検出で
き、この位置ずれ量がオフセット設定値（Ａ₀，Ｂ₀）と
実際のオフセット値（Ａ，Ｂ）との偏差であることか
ら、該偏差と既知のオフセット設定値とから実際のオフ
セット値を正確に算出することができる。従って、設計
時のオフセット設定値に対する実際のオフセット値のば
らつき、変動に起因する位置合わせマーク認識時の誤
差、ひいては電子部品装着時の誤差を除去できる。

【００４７】従って、上記実施例のように装着ヘッド１
に位置合わせマーク撮像用カメラ４０を含む撮像部２を
着脱する機構の場合、連結時に装着ヘッド１に対する位
置合わせマーク撮像用カメラ４０の保持位置が変化して
も、位置合わせマーク４５を撮像する前に、毎回実際の
オフセット値を算出することによって、安定して高い装
着精度が得られ、位置合わせマーク撮像用カメラ４０の
着脱時の位置ずれが装着精度に影響しなくなる。プリン
ト基板上の位置合わせマーク撮像後は、位置合わせマー
ク撮像用カメラ４０を有する撮像部２を切り離すこと
で、装着ヘッド１に付随する重量を軽量化し、電子部品
装着動作の高速化を図ることができる。

【００４８】また、校正部材として、透明板６３の片面
に校正マーク６４を設けた校正板６０を用いたことで、
カメラ７，４０の双方から同一の校正マーク６４を撮像
できる。この場合、校正板６０の製作が容易である。

【００４９】図１０は校正部材として用いることのでき
る校正板の他の構成例である。この場合、校正板６０Ａ
は透明又は不透明板材６３Ａの中心部に微小な両面発光
体からなる校正マーク６４Ａを両面から認識できるよう
に（例えば両面発光体を板材６３Ａの両面に露出させ
て）埋設したものである。

【００５０】なお、前記実施例では、連結手段により装
着ヘッド１に位置合わせマーク撮像用カメラ４０を着脱
する構成としたが、装着ヘッド１に位置合わせマーク撮
像用カメラ４０を常に固定、一体化する構成としてもよ
い。この場合も、上述の実施例と同様にして実際のオフ
セット値（Ａ，Ｂ）を正確かつ迅速に求めることができ
るが、装着ヘッド１と位置合わせマーク撮像用カメラ４
０の位置関係は不変であるため、一度オフセット値を求
めた後は、定期的に該オフセット値の確認をするだけで
よい。

【００５１】なお、前記校正板６０の部品撮像用カメラ
７に対する出し入れは、校正板６０を支える支柱６１を
回転又は移動させることで行われているが、治具等を用
いて手動で着脱する構成としてもよい。

【００５２】また、基板上の位置合わせマーク４５は、
基板上の配線パターンとの位置関係が正確に規定されて
いればその配置は任意であり、さらに、配線パターン自
体の一部を位置合わせマークとして用いる構成としても
よい。

【００５３】以上本発明の実施例について説明してきた
が、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の
範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者
には自明であろう。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
部品撮像用カメラと位置合わせマーク撮像用カメラの視
野が重なるようにして両カメラ間に位置する校正マーク
を撮像し、前記部品撮像用カメラの部品認識基準位置に
基づいて求めた前記校正マークの位置と前記位置合わせ
マーク撮像用カメラの位置合わせマーク認識基準位置に
基づいて求めた前記校正マークの位置との間の相対位置
関係から、装着ヘッドの部品保持基準位置に対する前記
位置合わせマーク認識基準位置の実際のオフセット値を
算出することができる。従って、実際のオフセット値を
正確かつ迅速に算出でき、以後このオフセット値を用い
て位置合わせマーク撮像用カメラ及び画像処理装置によ
る基板上の位置合わせマークの認識を行うことで、当初
設定されたオフセット設定値と実際のオフセット値との
偏差に起因する電子部品の装着誤差を除去でき、電子部
品装着動作において安定した高精度実装が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子部品の装着方法及び装置の実
施例の要部構成を示す側断面図である。

【図２】実施例の全体構成を示す平面図である。

【図３】同正面図である。

【図４】実施例において装着ヘッドと撮像部を連結した
状態でプリント基板上の位置合わせマークを撮像する工
程を示す平面図である。

【図５】実施例における撮像部の支持構造部分を示す側
面図である。

【図６】実施例における画像処理系統を示すブロック図
である。

【図７】実施例における位置合わせマーク撮像用カメラ
と装着ヘッドとの連結状態であって、オフセット設定値
及び実際のオフセット値を示す拡大した平面図である。

【図８】部品撮像用カメラ及び位置合わせマーク撮像用
カメラで撮像した校正マークの位置を示す説明図であ
る。

【図９】実施例の全体的な動作を説明するフローチャー
トである。

【図１０】実施例で用いた校正板の他の構成例を示す側
断面図である。

【符号の説明】

１装着ヘッド２撮像部３部品供給部５搬送位置決め部６Ｘ−Ｙ駆動機構７部品撮像用カメラ１０プリント基板２０支持アーム４０位置合わせマーク撮像用カメラ５０画像処理装置６０Ａ，６０Ｂ校正板６４，６４Ａ校正マーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】装着ヘッドに固定又は該装着ヘッドと一
体に動くように連結された位置合わせマーク撮像用カメ
ラでプリント基板の位置合わせマークを撮像するととも
に、部品撮像用カメラによって前記装着ヘッドで保持さ
れた電子部品を撮像し、それらの撮像結果を用いて前記
プリント基板及び前記電子部品の位置ずれ量を認識し、
該位置ずれ量を補正して前記プリント基板に前記電子部
品を装着する電子部品の装着方法において、前記部品撮像用カメラと位置合わせマーク撮像用カメラ
の視野が重なるようにして両カメラ間に位置する校正マ
ークを撮像し、前記部品撮像用カメラの部品認識基準位
置に基づいて求めた前記校正マークの位置と前記位置合
わせマーク撮像用カメラの位置合わせマーク認識基準位
置に基づいて求めた前記校正マークの位置との間の相対
位置関係から、前記装着ヘッドの部品保持基準位置に対
する前記位置合わせマーク認識基準位置の実際のオフセ
ット値を算出することを特徴とする電子部品の装着方
法。
【請求項２】電子部品を供給する部品供給部と、位置
合わせマークを設けたプリント基板を位置決めする位置
決め部と、前記部品供給部で供給された電子部品を保持
する装着ヘッドと、該装着ヘッドに保持されている電子
部品を撮像するために所定位置に配置された部品撮像用
カメラと、前記装着ヘッドに固定又は該装着ヘッドと一
体に動くように連結されていて前記位置合わせマークを
撮像する位置合わせマーク撮像用カメラとを備えた電子
部品の装着装置において、校正マークを有していて、前記部品撮像用カメラの視野
内に該校正マークが位置するように配設される校正部材
を備え、かつ前記校正マークを前記位置合わせマーク撮
像カメラで撮像可能に構成したことを特徴とする電子部
品の装着装置。
【請求項３】前記校正部材が透明板に前記校正マーク
を設けたものである請求項２記載の電子部品の装着装
置。
【請求項４】前記校正部材が板材の両面に露出するよ
うに両面発光体を当該板材に設けたものである請求項２
記載の電子部品の装着装置。
【請求項５】前記校正部材が前記部品撮像用カメラの
上方位置に着脱自在又は当該上方位置から退避可能に設
けられている請求項２、３又は４記載の電子部品の装着
装置。