JPWO2016020975A1 - 実装装置 - Google Patents

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Abstract

CPUは、発光体77を有する発光部品75を基板70上に実装するにあたり、発光部品75のうち発光体77を含む撮像範囲35を撮像して発光部品画像を取得する。次に、CPUは、発光部品画像に基づいて発光体77の中心の座標(発光体検出中心座標)を検出する。そして、CPUは、発光部品画像に基づく発光部品75の外形に関する情報を用いずに、発光体検出中心座標に基づいて、発光部品75を保持し発光部品75を基板70上に移動して発光体77の中心が基板70上の所定座標に位置するように発光部品75の実装を行う。また、CPUは、発光体検出中心座標と、発光体設計中心座標と保持座標との位置関係とに基づいて、発光体検出中心座標に対して同じ位置関係にある実保持座標を導出し、発光部品75を実保持座標で保持し保持した部分を実装座標に配置する。

Description

本発明は、実装装置に関する。
従来、LEDなどの発光体を備えた発光部品を基板上に実装する実装装置が知られている。また、発光部品中の発光体の位置精度が悪い場合でも、発光体の発光中心を精度よく基板上に位置決めする実装装置が知られている。例えば、特許文献1に記載のボンディング装置は、まず、発光部品を発光させた状態で画像を撮像し、発光中心と発光部品の外形基準点との相対座標を画像に基づいて演算している。次に、この装置は、発光部品を保持手段で保持した状態で撮像し、撮像した画像に基づいて発光部品の外形基準点を認識している。そして、この装置は、認識した外形基準点と演算した相対座標とに基づいて発光中心の位置を演算し、その位置とボンディング位置との位置ずれ量が大きい場合には、ボンディング位置を補正して発光部品を基板上にボンディングしている。
特開2000−150970号公報
上記のように特許文献1では、発光中心を精度よく基板上に位置決めするために、撮像した画像に基づいて発光中心と発光部品の外形基準点との相対座標を演算する必要がある。しかし、例えば撮像手段の視野が狭いなどの理由により、発光体と発光部品の外形基準点とを1つの画像として撮像できない場合があった。このような場合には、画像から発光中心と外形基準点との相対座標を演算できず、特許文献1に記載の手法を用いることはできなかった。
本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、発光部品画像に基づく発光部品の外形に関する情報を用いずに、発光体を基板上に精度よく位置決めす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。
本発明の第1の実装装置は、
発光体を有する発光部品を基板上に実装する実装装置であって、
前記発光部品を保持可能な部品保持手段と、
前記部品保持手段を移動させる移動手段と、
前記発光部品のうち少なくとも前記発光体の一部を含む領域を撮像して発光部品画像を取得する撮像手段と、
前記発光部品画像に基づいて前記発光体の特定部位の座標を検出する発光体座標検出手段と、
前記発光部品画像に基づく発光部品の外形に関する情報を用いずに、前記検出された特定部位の座標に基づいて、前記発光部品を保持し該発光部品を前記基板上に移動して前記発光体の前記特定部位を前記基板上の所定座標に配置するように前記部品保持手段及び前記移動手段を制御して前記発光部品の実装を行う制御手段と、
を備えたものである。
本発明の第1の実装装置では、発光体を有する発光部品を基板上に実装するにあたり、発光部品のうち少なくとも発光体の一部を含む領域を撮像して発光部品画像を取得する。次に、発光部品画像に基づいて発光体の特定部位の座標を検出する。そして、発光部品画像に基づく発光部品の外形に関する情報を用いずに、検出された特定部位の座標に基づいて、発光部品を保持し発光部品を基板上に移動して発光体の特定部位が基板上の所定座標に位置するように部品保持手段と移動手段とを制御して発光部品の実装を行う。このように、発光部品の座標ではなく発光体の特定部位の座標を基準として実装を行う。そのため、発光部品中の発光体の位置が設計値からずれていても、発光体を基板上に精度よく位置決めすることができる。また、発光部品画像に基づく発光部品の外形に関する情報を用いずに、発光体を位置決めすることができる。なお、発光体の特定部位が結果的に基板上の所定座標に配置されるように発光部品を実装できればよく、基板上の所定座標を予め記憶しておいたり、基板上の所定座標を導出したりすることは必須ではない。
本発明の第1の実装装置において、前記発光体の前記特定部位の座標と前記部品保持手段が該発光部品を保持する保持座標との位置関係を記憶する位置関係記憶手段と、前記基板上の前記所定座標に対して前記位置関係にある前記基板上の実装座標を記憶する実装座標記憶手段と、を備え、前記制御手段は、前記検出された特定部位の座標と前記位置関係とに基づいて、該特定部位の座標に対して前記位置関係にある実保持座標を導出し、前記発光部品を該実保持座標で保持し該保持した部分を前記実装座標に配置するように前記部品保持手段及び前記移動手段を制御してもよい。この実装装置では、実装時に発光部品を保持する実保持座標を、発光部品画像から検出された発光体の特定部位の座標を基準として定める。そのため、発光部品中の発光体の位置が設計値からずれていても、発光体の特定部位と発光部品中の保持した部分との位置関係は常に一定となる。これにより、保持した部分を予め記憶された実装座標に位置決めするだけで、発光体の特定部位を基板上の所定座標に精度よく位置決めすることができる。
この場合において、前記位置関係は、前記発光部品中の前記発光体の位置が設計値通りであった場合における、前記発光体の前記特定部位と前記発光部品の中心との位置関係としてもよい。こうすれば、発光部品中の発光体の位置が設計値通りの場合は、発光部品の中心位置が実保持座標となる。また、発光体の位置が設計値からずれている場合には、その分だけ発光部品の中心位置からずれた位置が実保持座標となる。すなわち、発光部品の中心位置を基準として発光体の位置ずれに応じた位置が実保持座標となる。そのため、例えば発光部品の端部付近を基準として実保持座標が定まるような場合と比べて、実保持座標が発光部品から外れてしまい発光部品を保持できないという状態が生じにくくなる。
本発明の第1の実装装置において、前記制御手段は、前記検出された特定部位の座標と前記部品保持手段が前記発光部品を保持する所定の保持座標との位置関係を導出し、該位置関係に基づいて、前記発光体の前記特定部位が前記基板上の所定座標に位置するように前記部品保持手段及び前記移動手段を制御してもよい。こうすれば、発光部品の所定の保持座標と検出された発光体の特定部位の座標との位置関係を導出し、この位置関係に基づいて発光部品の実装を行うため、発光体の特定部位を基板上の所定座標に精度よく位置決めすることができる。
本発明の第1の実装装置において、前記撮像手段は、前記基板に付されたマークを撮像可能なマークカメラとしてもよい。こうすれば、発光部品を撮像する撮像手段をマークカメラが兼ねるため、実装装置の部品点数を少なくすることができる。また、マークカメラは視野が狭く、発光体と発光部品の外形部分とを1つの画像として撮像できない場合がある。すなわち、発光体の特定部位の座標と発光部品の外形に関する情報とを共に取得可能な画像を撮像できない場合がある。そのため、発光部品画像に基づく発光部品の外形に関する情報を用いない本発明を適用する意義が高い。
本発明の第2の実装装置は、
発光体を有する発光部品を基板上に実装する実装装置であって、
前記発光部品を保持可能な部品保持手段と、
前記部品保持手段を移動させる移動手段と、
前記発光部品のうち少なくとも前記発光体の一部を含む領域を撮像して発光部品画像を取得する撮像手段と、
前記発光体の特定部位の座標と前記部品保持手段が該発光部品を保持する保持座標との位置関係を記憶する位置関係記憶手段と、
前記発光部品画像に基づいて前記発光体の前記特定部位の座標を検出する発光体座標検出手段と、
前記発光部品画像に基づく発光部品の外形に関する情報を用いずに、前記検出された特定部位の座標に対して前記位置関係にある実保持座標を導出し、前記発光部品を該実保持座標で保持し該保持した部分を所定の実装座標に配置するように前記部品保持手段及び前記移動手段を制御して前記発光部品の実装を行う制御手段と、
を備えたものである。
本発明の第2の実装装置では、発光体を有する発光部品を基板上に実装するにあたり、発光部品のうち少なくとも発光体の一部を含む領域を撮像して発光部品画像を取得する。次に、発光部品画像に基づいて発光体の特定部位の座標を検出する。続いて、発光部品画像に基づく発光部品の外形に関する情報を用いずに、検出された特定部位の座標に対して所定の位置関係にある実保持座標を導出する。そして、発光部品を実保持座標で保持し保持した部分を所定の実装座標に配置するように部品保持手段及び移動手段を制御して発光部品の実装を行う。このように、実装時に発光部品を保持する実保持座標を、発光部品画像から検出された発光体の特定部位の座標を基準として定める。そのため、発光部品中の発光体の位置が設計値からずれていても、発光体の特定部位と発光部品中の保持した部分との位置関係は常に一定となる。これにより、保持した部分を所定の実装座標に位置決めすることで、発光体の特定部位は実装座標から所定の位置関係にある座標に常に位置決めされる。そのため、発光部品中の発光体の位置が設計値からずれていても、発光体を基板上に精度よく位置決めすることができる。また、発光部品画像に基づく発光部品の外形に関する情報を用いずに、発光体を位置決めすることができる。
本発明の第2の実装装置において、上述した本発明の第1の実装装置の種々の態様を採用してもよい。例えば、前記位置関係は、前記発光部品中の前記発光体の位置が設計値通りであった場合における、前記発光体の前記特定部位と前記発光部品の中心との位置関係としてもよい。また、前記撮像手段は、前記基板に付されたマークを撮像可能なマークカメラとしてもよい。
実装システム10の概略説明図。 実装処理ルーチンの一例を示すフローチャート。 HDD64に記憶された実装情報67の説明図。 発光部品75を基板70上に実装する際の種々の座標を示す説明図。 変形例の実装処理ルーチンの一例を示すフローチャート。 発光部品75を基板70上に実装する際の種々の座標を示す説明図。
本発明の実施の形態を図面を参照しながら以下に説明する。図1は、実装システム10の概略説明図である。本実施形態の実装システム10は、後述する発光部品75などを含む部品を基板70に実装処理する実装装置11と、実装処理に関する情報の管理、設定を行う実装管理コンピュータ80とを備えている。なお、本実施形態において、左右方向(X軸)、前後方向(Y軸)及び上下方向(Z軸)は、図1に示した通りとする。また、実装処理とは、部品を基板上に載置、配置、装着、挿入、接合、接着する処理などを含む。
実装装置11は、図1に示すように、基板を搬送する搬送部18と、部品を採取して基板70に配置する実装処理を行う採取部21と、採取部21に配設され基板70の基準マークを撮像するマークカメラ34と、リール57から部品を送り出すリールユニット56と、部品を撮像するパーツカメラ54と、採取部21やマークカメラ34など装置全体を制御する制御装置60とを備えている。
搬送部18は、図1の前後に間隔を開けて設けられ左右方向に延びる支持板20,20と、両支持板20,20の互いに対向する面に設けられたコンベアベルト22,22とを備えている。コンベアベルト22,22は、支持板20,20の左右に設けられた駆動輪及び従動輪に無端状となるように架け渡されている。基板70は、一対のコンベアベルト22,22の上面に乗せられて左から右へと搬送される。この基板70は、多数立設された支持ピン23によってその裏面側から支持されている。
採取部21は、実装ヘッド24、X軸スライダ26、Y軸スライダ30などを備えている。実装ヘッド24は、X軸スライダ26の前面に取り付けられている。X軸スライダ26は、前後方向にスライド可能なY軸スライダ30の前面に、左右方向にスライド可能となるように取り付けられている。Y軸スライダ30は、前後方向に延びる左右一対のガイドレール32,32にスライド可能に取り付けられている。なお、ガイドレール32,32は、実装装置11の内部に固定されている。Y軸スライダ30の前面には、左右方向に延びる上下一対のガイドレール28,28が設けられ、このガイドレール28,28にX軸スライダ26が左右方向にスライド可能に取り付けられている。実装ヘッド24は、X軸スライダ26が左右方向に移動するのに伴って左右方向に移動し、Y軸スライダ30が前後方向に移動するのに伴って前後方向に移動する。なお、各スライダ26,30は、それぞれ図示しない駆動モータにより駆動される。
実装ヘッド24は、部品を吸着して採取するノズル40と、ノズル40を1以上装着、取り外し可能なノズル保持体42と、を備えている。本実施形態では、ノズル保持体42は、12個のノズルホルダを備えており、12本のノズル40を装着可能である。ノズル保持体42は、回転可能な状態で実装ヘッド24に保持される。ノズル40は、圧力を利用して、ノズル先端に部品を吸着したり、ノズル先端に吸着している部品を放したりするものである。このノズル40は、Z軸モータ45を駆動源とするホルダ昇降装置によってX軸およびY軸方向と直交するZ軸方向(上下方向)に昇降される。なお、実装ヘッド24はノズル40により部品を吸着して保持するが、部品を保持可能であれば特に限定されない。例えば、実装ヘッド24は部品を挟持して保持するメカニカルチャックを備えていてもよい。
マークカメラ34は、基板70を上方から撮像する装置であり、X軸スライダ26の下面に配設されている。マークカメラ34は、下方が撮像領域であり、基板70の基準位置や部品を配置する基準位置などを示す基板70に付された基準マークを読み取るカメラである。マークカメラ34は、実装ヘッド24の移動に伴ってX−Y方向へ移動する。
リールユニット56は、部品が格納されたテープが巻き付けられているリール57を複数備え、実装装置11の前側に着脱可能に取り付けられている。このテープは、リール57から巻きほどかれ、実装ヘッド24に採取される採取位置にフィーダ部58によって送り出される。フィーダ部58は、実装装置11に着脱可能なリール57の数に対応して複数配設されている。
パーツカメラ54は、搬送部18の前側の支持板20の前方に配置されている。このパーツカメラ54の撮像範囲は、パーツカメラ54の上方である。パーツカメラ54は、部品を吸着したノズル40がパーツカメラ54の上方を通過する際、ノズル40に吸着された部品の状態を撮像し、その画像を制御装置60へ出力する。
制御装置60は、図1に示すように、CPU61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ROM62、作業領域として用いられるRAM63、各種データを記憶するHDD64、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65などを備えており、これらはバス66を介して接続されている。この制御装置60は、搬送部18、採取部21、マークカメラ34、パーツカメラ54及びリールユニット56などと双方向通信可能に接続されており、マークカメラ34やパーツカメラ54からの画像信号を入力する。なお、各スライダ26,30には図示しない位置センサが装備されており、制御装置60はそれらの位置センサからの位置情報を入力しつつ、各スライダ26,30の駆動モータを制御する。
管理コンピュータ80は、実装処理に関する情報を管理するPCであり、マウスやキーボードなどの入力デバイス87や、ディスプレイ88などを備えている。管理コンピュータ80の図示しないHDDには、後述する実装情報67を含む生産ジョブデータが図示しないHDDに記憶されている。また、生産ジョブデータには、実装情報67の他に、部品を実装した基板70を何枚作製するかの情報や、基板70の基準マークの位置などの情報も含まれている。
次に、こうして構成された本実施形態の実装システム10の動作、特に、実装装置11が各種部品を基板70に実装する実装処理について説明する。図2は、制御装置60のCPU61により実行される実装処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、実装装置11のHDD64に記憶され、作業者による開始指示により実行される。このルーチンが実行されると、制御装置60のCPU61は、実装情報67を含む生産ジョブデータを管理コンピュータ80から取得してHDD64に記憶する(ステップS100)。なお、CPU61は、生産ジョブデータを管理コンピュータ80から予め受信してHDD64に記憶しておいてもよい。
図3は、HDD64に記憶された実装情報67の説明図である。図示するように、実装情報67には、基板70に実装する部品の実装順序、部品種別、実装座標、保持座標などを対応づけた情報が含まれている。なお、実装座標は、部品を配置する基板70上の位置を表す座標(XY座標)である。保持座標は、部品を吸着して保持する位置を表す座標(XY座標)である。本実施形態では、保持座標は、部品の中心(XY方向の中心)の座標として予め定められている。
ここで、実装情報67で実装するよう定められている部品には、発光部品75が含まれている。本実施形態では、図3に示す部品Aが発光部品75であるものとした。図4は、発光部品75を基板70上に実装する際の種々の座標を示す説明図である。図4下段に示すように、発光部品75は、支持基板76と、支持基板76上に取着されたLEDなどの発光体77とを備えている。図4下段に示すように、発光部品75の中心位置すなわち支持基板76の中心位置(部品中心座標)は座標(C1,D1)である。また、発光部品75は、発光部品75中の発光体77の設計位置が予め定められている。図4下段に示すように、発光体77が設計位置に取着されているとき(発光体77が破線の位置にあるとき)の発光体77の中心位置(発光体設計中心座標)は座標(A1,B1)である。保持座標(C1,D1)は、発光体設計中心座標(A1,B1)から左方向に座標r、前方に座標sだけずれた位置にある。すなわち、保持座標(C1,D1)=座標(A1−r,B1−s)である。換言すると、発光体設計中心座標に対する保持座標の相対位置は座標(−r,−s)となっている。そして、図3に示すように、実装情報67には部品A(発光部品75)に対応する保持座標として座標(C1,D1)が含まれている。また、実装情報67には部品A(発光部品75)に対応する発光体設計中心座標として座標(A1,B1)が含まれている。このように、実装情報67には、発光体77の中心である発光体設計中心座標と実装ヘッド24が発光部品75を保持する保持座標との位置関係が含まれている。保持座標及び発光体設計中心座標は、発光部品75の種別毎に定まる値である。そのため、図3に示すように、部品Aに対応する保持座標及び発光体設計中心座標は実装順序1と実装順序2とでそれぞれ同じ値になっている。また、実装情報67では、発光部品75以外の部品(部品B〜G等)には発光体設計中心座標の値は対応づけられていない。
なお、本実施形態では、実装座標は、基板70の基準マークを原点とする座標とした。また、保持座標及び発光体設計中心座標は、複数のフィーダ部58の各々に対応して予めHDD64に記憶されている基準位置を原点とする座標とした。また、保持座標及び発光体設計中心座標は、リール57のテープに格納された複数の部品のうち、リール57から巻きほどかれて実装ヘッド24に次に採取される部品(フィーダ部58によって採取位置に送り出された部品)の座標として定められている。
このような実装情報67を含む生産ジョブデータを記憶すると、CPU61は、基板70を搬送する(ステップS110)。この処理では、CPU61は、搬送部18のコンベアベルト22により基板70を搬送させ、部品を載置する処理を行う所定の実装位置でこの基板70を固定する。次に、CPU61は、基板70の基準マークの位置を検出する処理を行う(ステップS120)。この処理では、CPU61は、各スライダ26,30によりマークカメラ34を生産ジョブデータに基づく基板マークの位置まで移動させる。次に、CPU61は、マークカメラ34により基板マークを撮像させる。そして、CPU61は、撮像された画像に基づいて基準マークの位置(XY座標)を検出してRAM63に記憶する。CPU61は、検出した基準マークの座標を原点として、以降の処理における基板70上の座標(例えば実装座標など)を把握する。
続いて、CPU61は、実装情報67の実装順序に従って未配置の部品を1つ吸着対象に決定する(ステップS140)。そして、CPU61は、吸着対象が発光部品75であるか否かを判定する(ステップS150)。CPU61は、例えば実装情報67における吸着対象の部品種別に基づいてこの判定を行う。なお、CPU61は、実装情報67における吸着対象の部品に発光体設計中心座標が対応づけられているか否かによってこの判定を行ってもよい。
ステップS150で吸着対象が発光部品75であるときには、CPU61は、マークカメラ34に発光部品75の発光体77を撮像させて発光部品画像を取得する(ステップS160)。この処理では、CPU61は、まず、実装情報67で定められた吸着対象の発光体設計中心座標をHDD64から取得する。そして、CPU61は、マークカメラ34の撮像範囲35(図4下段参照)の中心が、吸着対象を送り出すフィーダ部58に対応する発光体設計中心座標に位置するように、マークカメラ34を移動させる。そして、CPU61は、マークカメラ34により発光部品画像を取得する。なお、図4に示すように、マークカメラ34の視野すなわち撮像範囲35は、発光体77全体を撮像可能となるように予め定められている。また、撮像範囲35は、発光部品75中の発光体77の位置が設計値からずれていたとしても発光体77全体を撮像可能となるように、予め経験的に定められている。なお、本実施形態では、撮像範囲35は、発光体77の全体と発光部品75の外形部分(例えば支持基板76の前後左右いずれかの端部や角部など)とを1つの画像として撮像できるほどの広さはないものとした。
続いて、CPU61は、取得した発光部品画像に基づいて実際の発光体77の中心の座標(発光体検出中心座標)を検出する(ステップS170)。この処理では、CPU61は、まず、発光部品画像と予め発光体77を中心にして発光部品75を撮像した比較用画像とを比較する。そして、CPU61は、比較結果に基づいて発光部品画像中の発光体77の領域を検出し、検出した領域の中心位置に基づいて発光体検出中心座標を検出する。これにより、例えば、発光部品75中の発光体77の位置が設計値通りであった場合には、CPU61は発光体設計中心座標(A1,B1)と同じ座標を発光体検出座標として検出する。一方、発光部品75中の発光体77の位置が図4下段に示すように設計値から左方向に座標a、前方に座標bだけずれていた場合には、CPU61はその座標(A2,B2)=座標(A1−a,B1−b)を発光体検出座標として検出する。なお、比較用画像は、生産ジョブデータに含まれていてもよいし、HDD64に予め記憶されていてもよい。また、比較用画像を用いる場合に限らず、CPU61が発光部品画像に基づいて発光体検出中心座標を検出するための基準情報があればよい。例えば、発光部品画像中の発光体77の画素と支持基板76の画素との色の違いを識別するための閾値が、基準情報として生産ジョブデータに含まれていてもよい。
次に、CPU61は、検出した発光体検出中心座標と実装情報67に含まれる保持座標及び発光体設計中心座標とに基づいて、発光部品75を実際に吸着すべき位置である実保持座標を導出する(ステップS180)。この処理では、CPU61は、まず、発光体設計中心座標から発光体検出中心座標へのXY方向のずれ量(両座標の差)を導出する。次に、CPU61は、保持座標からずれ量だけずれた座標を実保持座標として導出する。例えば、発光部品75中の発光体77の位置が設計値通りであった場合には、発光体設計中心座標と発光体検出中心座標とは同じでありずれ量は(0,0)となる。そのため、CPU61は実装情報67に含まれる保持座標と同じ座標を実保持座標として導出する。一方、発光部品75中の発光体77の位置が図4下段に示すように設計値からずれていた場合には、発光体設計中心座標(A1,B1)から発光体検出中心座標(A2,B2)へのずれ量は(−a,−b)となる。そのため、CPU61は実装情報67に含まれる保持座標(C1,D1)からずれ量(−a,−b)だけずれた座標(C2,D2)=座標(C1−a,D1−b)を実保持座標として導出する。図4からもわかるように、この実保持座標(C2,D2)は、発光体検出中心座標(A2,B2)から左方向に座標r、前方に座標sだけずれた座標(A2−r,B2−s)である。これにより、図4からもわかるように、発光体77の位置が設計値からずれた場合の発光体検出中心座標(A2,B2)と実保持座標(C2,D2)との位置関係は、発光体77の位置が設計値通りであった場合の発光体設計中心座標(A1,B1)と保持座標(C1,D1)との位置関係と同じになる。すなわち、発光体検出中心座標(A2,B2)と実保持座標(C2,D2)との位置関係は、発光体設計中心座標(A1,B1)から発光体検出中心座標(A2,B2)へのずれ量(−a,−b)に左右されない。このように、CPU61は、発光体77の位置の設計値からのずれ量に関わらず、発光体検出中心座標と実保持座標との位置関係が常に同じになるように実保持座標を導出している。そして、CPU61は、ノズル40の先端がこの実保持座標に位置するように実装ヘッド24を移動させて、発光部品75を実保持座標で吸着して保持する(ステップS190)。このように、CPU61は、実装ヘッド24に発光部品75を保持させるにあたり、実装情報67で指定された保持座標ではなく、発光体検出中心座標に基づいて導出した実保持座標で保持させるのである。一方、ステップS150で吸着対象が発光部品75ではないときには、CPU61は、実装情報67で指定された保持座標にノズル40の先端が位置するように実装ヘッド24を移動させて、吸着対象の部品を保持座標で吸着して保持する(ステップS200)。
ステップS190又はステップS200で吸着対象を吸着すると、CPU61は、実装ヘッド24が吸着した部品数がノズル保持体42のノズル40の数(12本)未満であるか否かを判定する(ステップS210)。ステップS210で、吸着した部品数がノズル保持体42のノズル40の数未満であるときには、CPU61は、ステップS140以降の処理を行う。すなわち、CPU61は、吸着対象を順次設定し、吸着対象が発光部品75であればその部品をノズル40により実保持座標で吸着し、吸着対象が発光部品75以外の部品であればその部品をノズル40により保持座標で吸着する。そして、ステップS210で、吸着した部品数がノズル保持体42のノズル40の数未満でないとき、すなわちノズル保持体42の12本のノズル40がいずれも部品を吸着して保持したときには、CPU61は、ノズル40に保持された部品の保持状態を取得する(ステップS220)。この処理では、CPU61は、実装ヘッド24をパーツカメラ54の上部に移動させ、パーツカメラ54により撮像した画像を取得する。CPU61は、この画像を解析して、部品の異常,部品の傾きなどの姿勢,保持位置のずれなどに関する異常の有無を判定する。また、CPU61は異常があった部品を破棄する。なお、本実施形態では、CPU61は、発光部品75については異常の有無の判定を省略するものとした。また、ノズル保持体42のノズル40に保持されている部品が全て発光部品75であるときには、CPU61は、パーツカメラ54による撮像を行わず、ステップS220の処理自体を省略するものとした。ただし、CPU61がこれらの省略を行わなくてもよい。
次に、CPU61は、実装ヘッド24で保持した部品を基板70上の実装座標に配置(実装)する(ステップS230)。この処理では、CPU61は、実装ヘッド24を移動させて部品を保持しているノズル40の先端が実装座標に位置するようにし、Z軸モータ45により部品を下降させて実装座標に部品を配置する。すなわち、CPU61は、部品を保持した部分を実装座標に配置するように、部品の移動及び基板70上への配置を行う。なお、CPU61は、実装ヘッド24が保持している複数の部品を、実装情報67の実装順序に従って実装座標に順次配置していく。
ここで、発光部品75を実装座標に配置する場合について図4を用いて説明する。上述したように、発光部品75中の発光体77の位置が設計値からずれていても、発光部品75の実保持座標と発光体検出中心座標との位置関係は同じである。そのため、図4に示すように、CPU61が発光部品75を保持した部分(吸着時の実保持座標(C2,D2)に対応する部分)を実装座標(G,H)に配置すると、発光体77の中心は所定座標(E,F)=座標(G+r,H+s)に位置することになる。このように、本実施形態では、CPU61が発光部品75を実保持座標で保持して実装座標に配置することで、発光体77の設計値からの位置ずれに関わらず発光体77の中心が所定座標に配置されるようになっている。この所定座標は、発光体77の中心を配置したい基板70上の所望の位置である。すなわち、実装情報67に含まれる実装座標は、この所定座標と実装座標との位置関係が発光体設計中心座標と保持座標との位置関係と同じになるような座標として、所定座標から逆算して予め定められている。なお、発光部品75のうち支持基板76の位置は、発光部品75中の発光体77の設計値からの位置ずれに応じて変化することになる。図4上段では、発光体77の位置が設計値通りの場合の実装後の基板70上の支持基板76の位置を破線で示している。また、発光体77の発光体検出中心座標が座標(A2,B2)であった場合の実装後の基板70上の支持基板76の位置を実線で示している。
ステップS230で実装ヘッド24が保持している部品を全て基板70上に配置すると、CPU61は、現在の基板70に未配置の部品があるか否かを実装情報67に基づいて判定し(ステップS240)、未配置の部品があるときにはステップS130以降の処理を実行する。すなわち、CPU61は、必要に応じてノズル40を変更し、吸着対象が発光部品75であれば実保持座標で保持し、吸着対象が発光部品75以外であれば保持座標で保持して、保持した部品を実装座標に配置していく。一方、現在の基板70に未配置の部品がないときには、CPU61は、実装が完了した現在の基板70を排出し(ステップS250)、生産完了したか否かを実装完了した基板数に基づいて判定する(ステップS260)。生産完了していないときには、CPU61は、ステップS110以降の処理を繰り返し実行する。一方、生産完了したときには、CPU61はこのルーチンを終了する。
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24が本発明の部品保持手段に相当し、X軸スライダ26及びY軸スライダ30が移動手段に相当し、マークカメラ34が撮像手段に相当し、CPU61が発光体座標検出手段及び制御手段に相当する。また、HDD64が位置関係記憶手段及び実装座標記憶手段に相当する。
以上説明した実装システム10によれば、CPU61は、発光体77を有する発光部品75を基板70上に実装するにあたり、発光部品75のうち少なくとも発光体77の一部を含む領域を撮像して発光部品画像を取得する。次に、CPU61は、発光部品画像に基づいて発光体77の特定部位(中心)の座標(発光体検出中心座標)を検出する。そして、CPU61は、発光部品画像に基づく発光部品75の外形に関する情報を用いずに、発光体検出中心座標に基づいて、発光部品75を保持し発光部品75を基板70上に移動して発光体77の中心が基板70上の所定座標に位置するように実装ヘッド24とX軸スライダ26及びY軸スライダ30とを制御して発光部品75の実装を行う。このように、CPU61は、発光部品75の座標ではなく発光体検出中心座標を基準として実装を行う。そのため、発光部品75中の発光体77の位置が設計値からずれていても、発光体77を基板70上に精度よく位置決めすることができる。また、発光部品画像に基づく発光部品75の外形に関する情報を用いずに、発光体77を位置決めすることができる。なお、発光部品75を基板70上に実装した後、レンズ部品などを発光体77に被せる場合がある。このとき、レンズ部品と発光体77との位置関係がずれると所望の輝度が得られない場合がある。また、基板70に開けられた穴にレンズ部品の一部を挿入して固定する場合など、レンズ部品の基板70上の位置を発光体77の位置に応じて変えることができない場合がある。このような場合でも、実装装置11では、発光部品75中の発光体77の位置ずれに関わらずCPU61が発光体77の中心を所定座標に精度よく位置決めするため、所望の輝度が得やすくなる。また、図4を用いた説明では、発光部品75中の発光体77の位置が設計値からずれていた場合について例示したが、実装ヘッド24に採取される発光部品75全体の位置がずれている場合でも、CPU61が上述した処理を行うことで同様に発光体77を基板70上に精度よく位置決めすることができる。すなわち、上述した実施形態では、CPU61は、発光部品75の座標ではなく発光体検出中心座標を基準として実装を行うため、発光部品75全体の位置ずれに起因する発光体77の位置ずれと、発光部品75中の発光体77の位置ずれとのいずれが生じているかを特に区別することなく、発光体77を基板70上に精度よく位置決めすることができる。発光部品75全体の位置ずれと、発光部品75中の発光体77の位置ずれとの両方が生じている場合も、同様にCPU61は発光体77を基板70上に精度よく位置決めすることができる。なお、発光部品75全体の位置がずれている場合としては、例えばテープ中の発光部品75の位置がずれている場合や、フィーダ部58によるテープ送りにずれが生じた場合などが挙げられる。
また、HDD64には、発光体75の発光体設計中心座標と保持座標との位置関係や、、基板70上の所定座標に対して発光体設計中心座標と保持座標との位置関係と同じ位置関係にある基板70上の実装座標を含む実装情報67が記憶されている。そして、CPU61は、発光体検出中心座標と記憶された位置関係とに基づいて、発光体検出中心座標に対して同じ位置関係にある実保持座標を導出し、発光部品75を実保持座標で保持し保持した部分を実装座標に配置する。このように、CPU61は、実保持座標を、発光体検出中心座標を基準として定める。そのため、発光部品75中の発光体77の位置が設計値からずれていても、発光体77の中心と発光部品75中の保持した部分との位置関係は常に一定となる。これにより、CPU61は、発光部品75のうち実装ヘッド24が保持した部分を予め記憶された実装座標に位置決めするだけで、発光体75の中心を基板70上の所定座標に精度よく位置決めすることができる。
さらに、HDD64に記憶された位置関係は、発光体設計中心座標と保持座標との位置関係である。そのため、発光部品75中の発光体77の位置が設計値通りの場合は、発光部品75の中心位置が実保持座標となる。また、発光体77の位置が設計値からずれている場合には、その分だけ発光部品75の中心位置からずれた位置が実保持座標となる。すなわち、発光部品75の中心位置を基準として発光体77の位置ずれに応じた位置が実保持座標となる。そのため、例えば発光部品75の端部付近を基準(保持座標)として実保持座標が定まるような場合と比べて、実保持座標が発光部品75から外れてしまい発光部品75を保持できないという状態が生じにくくなる。
さらにまた、発光部品75を撮像する撮像手段をマークカメラ34が兼ねるため、実装装置11の部品点数を少なくすることができる。また、マークカメラ34は視野が狭く、発光体75と発光部品77の外形部分とを1つの画像として撮像できない場合がある。すなわち、発光体検出中心座標と発光部品75の外形に関する情報とを共に取得可能な画像を撮像できない場合がある。そのため、発光部品画像に基づく発光部品75の外形に関する情報を用いない本発明を適用する意義が高い。
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、CPU61は、発光体検出中心座標に基づいて実保持座標を導出し、発光部品75を実保持座標で保持し、保持した部分を実装座標に配置するが、これに限られない。実装装置11は、発光体画像から検出した発光体検出中心座標に基づいて発光部品75の中心が基板70上の所定座標に配置されるように実装を行えばよい。例えば、CPU61は、発光体検出中心座標に関わらず実保持座標を導出せずに保持座標で発光部品75を保持するよう実装ヘッド24を制御し、発光体検出中心座標に基づいて実装座標を導出してもよい。図5は、変形例の実装処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、上述したステップS180〜S190の代わりにステップS175a〜S190aを行う点以外は図2の実装処理ルーチンと同じである。なお、この変形例の実装処理ルーチンを行う場合、ステップS100でHDD64に記憶される実装情報67では、発光部品75に対して実装座標の代わりに上述した所定座標(発光体77の中心を配置したい基板70上の所望の座標)が対応付けてられているものとする。この変形例の実装処理ルーチンでは、CPU61は、ステップS170で発光部品画像に基づいて発光体検出中心座標を検出したあと、発光体検出中心座標と実装情報67で吸着対象の発光部品75に対応づけられている保持座標との位置関係を導出する(ステップS175a)。CPU61が導出する位置関係について図6を用いて説明する。例えば、発光部品75中の発光体77の位置が設計値通りであった場合には、CPU61は、発光体検出中心座標(=発光体設計中心座標)(A1,B1)を基準(原点)とした保持座標(C1,D1)の相対座標(−r,−s)を、発光体検出中心座標と保持座標との位置関係として導出する。一方、発光部品75中の発光体77の位置が図6下段に示すように設計値からずれた座標(A2,B2)であった場合には、CPU61は、発光体検出中心座標(A2,B2)を原点とした保持座標(C1,D1)の相対座標(−c,−d)=相対座標(−r+a,−s+b)を、発光体検出中心座標と保持座標との位置関係として導出する。このように、発光体検出中心座標に応じた位置関係を導出する。続いて、CPU61は、導出した位置関係と実装情報67に記憶された所定座標とに基づいて実装座標を導出する(ステップS180a)。CPU61は、所定座標を基準とした実装座標の位置が、発光体検出中心座標を基準とした保持座標の位置と同じになるように、実装座標を導出する。例えば、図6で発光部品75中の発光体77の位置が設計値通りであった場合には、CPU61は、所定座標(E,F)を基準として相対座標(−r,−s)の位置にある座標(G,H)=座標(E−r,F−s)を実装座標として導出する。一方、図6で発光体検出中心座標が座標(A2,B2)であった場合には、CPU61は、所定座標(E,F)を基準として相対座標(−c,−d)の位置にある座標(I,J)=座標(E−c,F−d)を実装座標として導出する。そして、CPU61は、実装ヘッド24を移動させて、発光部品75を保持座標で吸着して保持し(ステップS190a)、ステップS210以降の処理を行う。また、ステップS220のあと、CPU61は、実装ヘッド24で保持した部品を基板70上の実装座標に配置(実装)する(ステップS230)。このように、変形例の実装装置11では、CPU61は、発光体検出中心座標と保持座標との位置関係に基づいて、発光体検出中心座標を所定座標に配置できるような保持座標で保持した発光部品75の部分の移動先の座標として実装座標を導出する。これにより、発光部品75中の発光体77の位置が設計値からずれていても、発光体77の中心を基板70上の所定座標(E,F)に精度よく位置決めすることができる。なお、この変形例の実装装置11では、実装情報67に含まれる発光体設計中心座標は、ステップS160で発光部品75を撮像する際の撮像位置を示す座標に過ぎない。そのため、発光部品画像から発光体検出中心座標を検出する場合でも、発光体設計中心座標の代わりに他の座標が実装情報67に含まれていてもよい。また、上述した変形例の実装装置11では、実装情報67に所定座標が含まれているものとしたが、これに限られない。例えば、所定座標の代わりに、発光部品75中の発光体77の位置が設計値通りであった場合における実装座標及び位置関係(発光体設計中心座標と保持座標との位置関係)が実装情報67に含まれていてもよい。この場合、CPU61は、ステップS175aで導出した位置関係と、実装情報67に含まれる位置関係とのずれ量を導出して、実装情報67に含まれる実装座標を導出したずれ量分だけずらした座標としての補正後実装座標をステップS180aで導出してもよい。そして、ステップS230においてCPU61が実装ヘッド24で保持した発光部品75を基板70上の補正後実装座標に配置(実装)してもよい。こうしても、発光体77の中心を基板70上の所定座標(E,F)に精度よく位置決めすることができる。
上述した実施形態では、発光体75の発光体設計中心座標と保持座標との位置関係として、発光体設計中心座標と保持座標とが実装情報67に含まれているものとしたが、両者の位置関係を表す情報であればこれに限られない。例えば、発光体設計中心座標と保持座標との一方の座標を基準としたときの他方の座標の位置を表す相対座標が、位置関係を表す情報として実装情報67に含まれていてもよい。こうしても、発光体検出中心座標と実装情報67に含まれる位置関係とに基づいてCPU61が実保持座標を導出することはできる。
上述した実施形態では、CPU61は、発光部品画像に基づいて発光体77の中心の座標である発光体検出中心座標を検出するものとしたが、これに限らずCPU61は発光体77の特定部位の座標を検出すればよい。例えば、CPU61が発光体77の前後左右いずれかの端部や角部などの座標を検出してもよい。あるいは、CPU61が発光体77に配設された所定のマークなどの座標を検出してもよい。また、発光部品画像は、発光体77全体を含む画像としたが、これに限られない。発光体77の特定部位の座標を検出するために必要な領域が発光部品画像に含まれるように、撮像範囲35が定められていればよい。また、CPU61は、発光体77の中心の座標と角部の座標とを検出するなど、発光体77の複数の特定部位の座標を検出してもよい。
上述した実施形態では、ステップS180において、CPU61が発光体設計中心座標から発光体検出中心座標へのXY方向のずれ量分だけ保持座標からずれた座標を実保持座標として導出している。すなわち、CPU61は、発光体77のXY方向のずれを考慮して実保持座標を導出している。このとき、CPU61は、発光体77のXY平面上の傾き(回転方向のずれ)も考慮して実保持座標を導出してもよい。例えば、実装装置11は、発光体77の複数の特定部位の座標と保持座標との位置関係と、基板70上の複数の所定座標に対して複数の特定部位の座標と保持座標との位置関係と同じ位置関係にある基板70上の実装座標と、を含む実装情報67をHDD64に記憶しておいてもよい。そして、CPU61は、発光部品画像から検出された複数の特定部位の座標と記憶された位置関係とに基づいて、検出された複数の特定部位の座標に対して記憶された位置関係と同じ位置関係にある実保持座標を導出し、発光部品75を実保持座標で保持し保持した部分を実装座標に配置するように実装ヘッド24とX軸スライダ26及びY軸スライダ30とを制御してもよい。具体的には、例えば上述した実施形態のステップS100,S170,S180においてCPU61が以下の処理を行ってもよい。ステップS100では、CPU61は、発光体77の複数の特定部位の座標(例えば発光体77の位置が設計値通りであった場合の、発光体77の中心の座標と発光体77の左前方の角部の座標)と、保持座標と、実装座標と、を含む実装情報67を含む生産ジョブデータを取得してHDD64に記憶する。また、ステップS170において、CPU61は、発光部品画像に基づいて発光体77のうちの複数の特定部位(例えば中心と左前方の角部)の座標を検出する。また、CPU61は、検出した複数の特定部位の座標と、HDD64に記憶された複数の特定部位の座標とに基づいて、発光体77の位置が設計値通りであった場合と比較した発光体77の回転方向のずれ量(回転角度)を導出する。例えば、CPU61は、HDD64に記憶された複数の特定部位の座標を結んだ線分と、検出した複数の特定部位の座標を結んだ線分とのなす角を、回転方向のずれ量として導出する。次に、ステップS180において、CPU61は、検出された複数の特定部位の座標に対してHDD64に記憶された位置関係と同じ位置関係にある実保持座標を導出する。すなわち、HDD64に記憶された複数の特定部位の座標と保持座標との位置関係と、検出した複数の特定部位の座標と実保持座標の位置関係とが同じになるような座標として、実保持座標を導出する。そして、CPU61は、ステップS190において発光部品75を実保持座標で吸着して保持し、ステップS230で発光部品75を基板70上の実装座標に配置(実装)する。このとき、CPU61は、ステップS170で導出した回転方向のずれ量分を補正するように、発光部品75を回転方向のずれ量分だけ回転させてから基板70上の実装座標に配置(実装)する。このようにすることで、発光体77がXY方向にずれている場合だけでなく回転方向にずれていた場合でも、CPU91は発光体77を発光体77の傾き(位置決めの角度)も含めて基板70上に精度よく位置決めすることができる。なお、図5に示した変形例の実装処理ルーチンにおいても、発光体77の複数の特定部位の座標を用いることで、同様に発光体77の回転方向のずれも考慮して発光体75を基板70上に精度よく位置決めすることができる。具体的には、CPU61は、ステップS170で発光部品画像に基づいて発光体77の複数の特定部位の座標(例えば中心と左前方の角部の座標)を検出したあと、検出した座標と実装情報67で吸着対象の発光部品75に対応づけられている保持座標との位置関係をステップS175aで導出する。そして、ステップS180aにおいて、CPU61は、導出した位置関係と実装情報67として予め記憶された複数の所定座標(例えば発光体77の中心と左前方の角部とを配置したい基板70上の所望の座標)とに基づいて実装座標を導出する。すなわち、CPU61は、複数の所定座標を基準とした実装座標の位置が、検出した複数の特定部位の座標を基準とした保持座標の位置と同じになるように、実装座標を導出する。また、CPU61は、HDD64に記憶された複数の所定座標を結んだ線分と、検出した複数の特定部位の座標を結んだ線分とのなす角を、発光体77の回転方向のずれ量として導出する。そして、CPU61は、ステップS190aにおいて発光部品75を保持座標で吸着して保持し、ステップS230で発光部品75を基板70上の実装座標に配置(実装)する。このとき、CPU61は、ステップS180aで導出した回転方向のずれ量分を補正するように、発光部品75を回転方向のずれ量分だけ回転させてから基板70上の実装座標に配置(実装)する。
上述した実施形態では、撮像範囲35は、発光体77の全体と発光部品75の外形部分とを1つの画像として撮像できるほどの広さはないものとしたが、これに限られない。また、実装装置11では、発光部品75を撮像する撮像手段をマークカメラ34が兼ねているが、これに限らずマークカメラ34とは別の撮像手段が発光部品画像を撮像してもよい。
上述した実施形態では、実装情報67に含まれる保持座標は、発光部品75の中心の座標としたが、これに限らず発光部品75中のどの部分の座標であってもよい。ただし、実保持座標が発光部品75から外れてしまい発光部品75を保持できないという状態が生じにくくなるため、発光部品75の中心の座標を保持座標とすることが好ましい。
上述した実施形態では、実装座標は、基板70の基準マークを原点とする座標とし、保持座標及び発光体設計中心座標は、複数のフィーダ部58の各々に対応して予めHDD64に記憶されている基準位置を原点とする座標としたが、これに限らず他の原点を用いてもよい。
本発明は、基板に発光部品を実装する技術分野に利用可能である。
10 実装システム、11 実装装置、18 搬送部、21 採取部、20 支持板、22 コンベアベルト、23 支持ピン、24 実装ヘッド、26 X軸スライダ、28 ガイドレール、30 Y軸スライダ、32 ガイドレール、34 マークカメラ、35 撮像範囲、40 ノズル、42 ノズル保持体、45 Z軸モータ、54 パーツカメラ、56 リールユニット、57 リール、58 フィーダ部、60 制御装置、61 CPU、62 ROM、63 RAM、64 HDD、65 入出力インタフェース、66 バス、67 実装情報、70 基板、75 発光部品、76 支持基板、77 発光体、80 管理コンピュータ、87 入力デバイス、88 ディスプレイ。

Claims (6)

  1. 発光体を有する発光部品を基板上に実装する実装装置であって、
    前記発光部品を保持可能な部品保持手段と、
    前記部品保持手段を移動させる移動手段と、
    前記発光部品のうち少なくとも前記発光体の一部を含む領域を撮像して発光部品画像を取得する撮像手段と、
    前記発光部品画像に基づいて前記発光体の特定部位の座標を検出する発光体座標検出手段と、
    前記発光部品画像に基づく発光部品の外形に関する情報を用いずに、前記検出された特定部位の座標に基づいて、前記発光部品を保持し該発光部品を前記基板上に移動して前記発光体の前記特定部位が前記基板上の所定座標に位置するように前記部品保持手段及び前記移動手段を制御して前記発光部品の実装を行う制御手段と、
    を備えた実装装置。
  2. 請求項1に記載の実装装置であって、
    前記発光体の前記特定部位の座標と前記部品保持手段が該発光部品を保持する保持座標との位置関係を記憶する位置関係記憶手段と、
    前記基板上の前記所定座標に対して前記位置関係にある前記基板上の実装座標を記憶する実装座標記憶手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、前記検出された特定部位の座標と前記位置関係とに基づいて、該特定部位の座標に対して前記位置関係にある実保持座標を導出し、前記発光部品を該実保持座標で保持し該保持した部分を前記実装座標に配置するように前記部品保持手段及び前記移動手段を制御する、
    実装装置。
  3. 前記位置関係は、前記発光部品中の前記発光体の位置が設計値通りであった場合における、前記発光体の前記特定部位と前記発光部品の中心との位置関係である、
    請求項2に記載の実装装置。
  4. 前記制御手段は、前記検出された特定部位の座標と前記部品保持手段が前記発光部品を保持する所定の保持座標との位置関係を導出し、該位置関係に基づいて、前記発光体の前記特定部位が前記基板上の所定座標に位置するように前記部品保持手段及び前記移動手段を制御する、
    請求項1に記載の実装装置。
  5. 前記撮像手段は、前記基板に付されたマークを撮像可能なマークカメラである、
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の実装装置。
  6. 発光体を有する発光部品を基板上に実装する実装装置であって、
    前記発光部品を保持可能な部品保持手段と、
    前記部品保持手段を移動させる移動手段と、
    前記発光部品のうち少なくとも前記発光体の一部を含む領域を撮像して発光部品画像を取得する撮像手段と、
    前記発光体の特定部位の座標と前記部品保持手段が該発光部品を保持する保持座標との位置関係を記憶する位置関係記憶手段と、
    前記発光部品画像に基づいて前記発光体の前記特定部位の座標を検出する発光体座標検出手段と、
    前記発光部品画像に基づく発光部品の外形に関する情報を用いずに、前記検出された特定部位の座標に対して前記位置関係にある実保持座標を導出し、前記発光部品を該実保持座標で保持し該保持した部分を所定の実装座標に配置するように前記部品保持手段及び前記移動手段を制御して前記発光部品の実装を行う制御手段と、
    を備えた実装装置。
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