WO2013161878A1 - 部品実装装置 - Google Patents

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WO2013161878A1
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nozzle
component mounting
image
mounting
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French (fr)
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功 高平
高志 三枝
井上　智博
Original Assignee
株式会社日立ハイテクインスツルメンツ
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
    • H05K13/081—Integration of optical monitoring devices in assembly lines; Processes using optical monitoring devices specially adapted for controlling devices or machines in assembly lines
    • H05K13/0812—Integration of optical monitoring devices in assembly lines; Processes using optical monitoring devices specially adapted for controlling devices or machines in assembly lines the monitoring devices being integrated in the mounting machine, e.g. for monitoring components, leads, component placement

Definitions

  • the present invention relates to a component mounting apparatus.
  • the present invention relates to a component mounting apparatus that sucks an electronic component and mounts the electronic component on a substrate.
  • the work of mounting electronic components on various electrical products is automated, and a component mounting device is used at that time.
  • the mounting of the component in the component mounting apparatus is performed by the nozzle holding the electronic component by suction and moving it onto the substrate and mounting the electronic component held by suction on the substrate.
  • Patent Documents 1 to 3 are given as conventional techniques related to a component mounting apparatus.
  • Patent Document 1 discloses that a positioning mark formed on a substrate is imaged by the second recognition camera 41 to obtain a positional deviation.
  • JP 2005-72046 A Japanese Patent Laid-Open No. 2005-50887 JP-A-6-209193
  • Patent Document 1 discloses that a positioning mark formed on a substrate is imaged by the second recognition camera 41 to obtain a positional deviation.
  • a positioning mark formed on a substrate is imaged by the second recognition camera 41 to obtain a positional deviation.
  • no consideration has been given to the effects of mounting position deviation from the original position, errors when the head moves XY to the mounting position, and errors when the nozzle moves to the mounting position on component mounting. .
  • the present invention is characterized in that the component mounting is performed by obtaining an image including at least one of a position to be mounted on the substrate and a tip of the nozzle shaft.
  • FIG. 3 is a top view of the entire component mounting apparatus according to the first embodiment. The figure explaining the case where it observes from the direction of the arrow 130.
  • FIG. The front view of the head actuator 113.
  • FIG. The figure explaining the up-and-down operation
  • FIG. The figure explaining the up-and-down operation
  • FIG. The figure explaining the nozzle selection operation
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a component mounting operation according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining a component mounting operation according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a second embodiment. 9 is a flowchart for explaining a second embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating Example 3;
  • FIG. 7 is a diagram for explaining Example 3 (continuation).
  • 9 is a flowchart for explaining a third embodiment.
  • FIG. 1 is a top view of the entire component mounting apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 1 shows a state in which the substrate 123 is fixed at the electronic component mounting position.
  • a first Y beam 101 and a second Y beam 102 are arranged in a direction orthogonal to the arrow 1000 and above the substrate 123.
  • X beams 103, 104, 105, and 106 are disposed in the first Y beam 101 and the second Y beam 102, respectively.
  • the X beams 103, 104, 105, and 106 are orthogonal to the direction of the arrow 1000 by actuators 107 and 108 such as linear motors disposed on the first Y beam 101 and the second Y beam 102, respectively. Moving.
  • Actuators 109, 110, 111, 112 such as linear motors are arranged on the X beams 103, 104, 105, 106, respectively.
  • the actuators 109, 110, 111, and 112 are provided with head actuators 113, 114, 115, and 116 for mounting electronic components on the substrate 123, respectively.
  • the actuators 109, 110, 111, and 112 can be configured to be inexpensive and lightweight by using a mechanism such as a ball screw instead of a linear motor.
  • the head actuators 113, 114, 115, and 116 are driven in the direction orthogonal to the first Y beam 101 and the second Y beam 102 (in the direction of the arrow 1000) by the actuators 109, 110, 111, and 112, respectively.
  • Component supply devices 121 and 122 that supply electronic components to the head actuators 113, 114, 115, and 116 are disposed at both ends of the first Y beam 101 and the second Y beam 102.
  • the X beams 103, 104, 105, 106 are moved to the front (or above) the component supply devices 121, 122 by the actuators 107, 108, and the actuators 109, 110 are further moved.
  • 111, 112 causes the head actuators 113, 114, 115, 116 to move in an arbitrary direction and replenish electronic components.
  • cameras 117, 118, 119, and 120 for confirming the posture of the electronic component are disposed between the first Y beam 101 and the second Y beam 102, and the supplied electronic component Are confirmed by the cameras 117, 118, 119, and 120, respectively. If tilt is detected in the posture, the head actuators 113, 114, 115, 116 adjust the tilt of the electronic component. At this camera position, when components are mounted near the center of the substrate 123, the moving distance of the head actuators 113, 114, 115, 116 is the shortest.
  • control unit 124 performs processing and control of various operations described above, and processing and control of various operations described later.
  • FIG. 2 is an arrow view when the component mounting apparatus of FIG. 1 is observed from the arrow 130 of FIG.
  • a portion around the first Y beam 101 will be described in detail, but the same applies to the second Y beam 102.
  • the actuator 107 is disposed below the first Y beam 101, and the X beam 103 is connected to the actuator 107 so as to be movable in a direction orthogonal to the transport direction of the substrate 123 on the loading platform 201.
  • An actuator 109 is arranged in the direction perpendicular to the paper surface of the X beam 103, and a head actuator 113 is connected to the actuator 109 so as to be movable in a direction parallel to the substrate transport direction.
  • a component mounting apparatus that is faster than the conventional one is configured by adopting a configuration that can move independently in a direction orthogonal to and parallel to the substrate transport direction. be able to.
  • FIG. 1 illustrates the case where there are four X beams
  • the number of X beams is not limited.
  • the X beams 103, 104, 105, and 106 may be removable. In that case, for example, different types of head actuators can be connected, and mounting of more various parts can be realized. With the beam configuration described above, each head actuator 113, 114, 115, 116 can be freely driven independently.
  • the configuration of the head actuator 113 will be described. Although the configuration of the head actuator 113 is described here, the configuration of the other head actuators 114, 115, and 116 is the same.
  • FIG. 3 is a front view of the head actuator 113.
  • the head frame 301 is connected to the X beam 103 in FIG.
  • the nozzle up / down motor 302 is connected to the frame 301.
  • a ball screw 308 is connected to the nozzle up / down motor 302. Further, the end of the ball screw 308 is supported by a guide 318.
  • An arm 309 is connected to the ball screw 308.
  • the tip of the arm 309 has a structure (concave type) that sandwiches a convex portion 350 (convex portion) formed at least around the nozzle moving portion 310.
  • a hollow nozzle shaft 311 is connected to the nozzle moving part 310. Further, the nozzle shaft 311 is connected to the rotor 313.
  • a nozzle 317 for adsorbing an electronic component having an opening is detachably connected to the tip of the nozzle shaft 311.
  • the nozzle rotation motor 316 is connected to the frame 301 and has a function of rotating the nozzle 317 about the head center as a rotation axis.
  • the configuration of the head actuator 113 will be described in more detail with respect to the nozzle selection operation, vertical movement, and rotation operation.
  • the nozzle moving unit 310 is connected to the center spline 306.
  • the center spline 306 serves as a guide for defining the moving direction of the nozzle moving unit.
  • the nozzle moving part 310 has at least the convex part 350 (convex part) around the aforementioned part, and the convex part is held by the arm 309.
  • an L-shaped arm 351 is connected to the convex portion 350.
  • the tip of the arm 351 is disposed in a notch 352 (in other words, a recess) of the first nozzle base 320.
  • each nozzle shaft 311 is disposed on the first nozzle base 320 via the rotating body 353. 4B, when the arm 309 is moved downward by the nozzle up / down motor 302, the nozzle moving unit 310, the arm 351 connected to the nozzle moving unit 310, the rotating body 353 on the tip of the arm 351, The nozzle shaft 311 connected to the rotating body 353 also moves downward.
  • the nozzle selection operation will be described with reference to FIGS. 5A and 5B.
  • the center spline 306 when the nozzle selection belt 307 is rotated by the nozzle selection motor 303, the center spline 306 is also rotated, and the nozzle moving unit 310 connected to the center spline 306 and the first nozzle base 320 are also synchronized. Rotate by the same angle. Then, as the first nozzle pedestal 320 rotates, the notch 352 also rotates. Accordingly, the relative positional relationship between the nozzle shaft 311 and the notch 352 responsible for selection of the nozzle shaft 311 is changed, and an arbitrary nozzle on the first nozzle base 320 can be selected.
  • the rotating body 353 such as the roller is in contact with the first nozzle pedestal 320, it is possible to reduce the influence of friction when the first nozzle pedestal 320 rotates.
  • the hardness of the rotating body 353 and the hardness of the first nozzle base 320 be the same.
  • the nozzle rotation motor 316 rotates the rotor 313 to rotate the nozzle shaft 311 attached to the rotor 313 with the center of the rotor 313 as the rotation axis.
  • the rotating body 353 such as a roller attached to the nozzle shaft 311 rotates on the first nozzle base 320.
  • an arbitrary nozzle shaft 311 can be moved at an arbitrary angle, and can also be moved onto the L-shaped arm 351.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the periphery of the nozzle rotation motor 316 and the nozzle shaft 311 among the head actuators 113.
  • a head camera 701 is disposed inside the nozzle shaft 311.
  • the head camera 701 is arranged on the rotation axis 6001 of the rotor 313 of the nozzle rotation motor 316. This arrangement has an advantage that the position of the head camera 701 does not change even if the nozzle selection operation and the head rotation operation described above are performed.
  • the head camera 701 is disposed at a position higher than the height at which the nozzle shaft 311 is retracted from the substrate 123 with respect to the substrate 123 so as not to hinder the mounting of components.
  • the imaging range of the head camera 701 (which can also be expressed as a field of view 702) is desirably a mounting position 6002 where components are to be mounted (transmitted from design data in the control unit 124), the periphery of the mounting position 6002, the nozzle shaft. 311 is set to include the tip 606 and the electronic component 602.
  • the imaging range can be arbitrarily changed.
  • the depth of focus of the head camera 701 will be described. As indicated by a range 6003, the depth of focus is set to include the mounting position 6002, the periphery of the mounting position 6002, the tip 606 of the nozzle shaft 311, and the electronic component 602. By setting the depth of focus in this way, it is possible to clearly obtain both the image on the substrate 123 side and the image on the component mounting apparatus side by one imaging.
  • This configuration is the same not only for the head actuator 113 but also for the other head actuators 114, 115, and 116.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the component mounting operation of this embodiment
  • FIG. 8 is a flowchart thereof.
  • the head camera 701 obtains an image of a certain area on the substrate 123 as shown in FIG. 7 (step 901 in FIG. 8). It is assumed that the image includes a nozzle shaft 311, an electronic component 602, and a circuit pattern 802 that is a mounting position.
  • control unit 124 obtains the actual position of the circuit pattern 802 from the obtained image (step 902 in FIG. 8). More specifically, the control unit 124 differentiates the obtained image of the circuit pattern 802 to emphasize the edge, the differentiated image with the edge emphasized, and the reference pattern stored in the control unit 124.
  • the position of the circuit pattern 802 is obtained by pattern matching. As long as the position of the circuit pattern 802 can be obtained, other image processing techniques may be adopted as the method.
  • control unit 124 obtains the current position 804 of the nozzle shaft 311 (which can also be expressed as the position of the electronic component 602) from the obtained image (step 903 in FIG. 8).
  • control unit 124 obtains a desired position for component mounting from the relationship between the position of the circuit pattern 802 obtained in step 902 of FIG. 8 and the current position 804 of the nozzle shaft 311 (step 904 of FIG. 8). .
  • the actuator 107 and the actuator 109 move the head actuator 113 to move the nozzle shaft 311 to a desired position (step 905 in FIG. 8).
  • the desired position can be expressed in various ways. For example, it can be expressed as a position where the electronic component 602 can be mounted on the circuit pattern 802 simply by lowering the nozzle shaft 311.
  • the mounting of the electronic component 602 is performed after this (step 906 in FIG. 8).
  • the component mounting operation is described as follows when viewed from the viewpoint of the head camera 701.
  • the nozzle shaft 311 that was initially at the position 804 is moved by ⁇ x1 and ⁇ y1 by the actuator 107 and the actuator 109, and is changed to the position 803. Thereafter, the nozzle shaft 311 is lowered by the above-described vertical movement.
  • the head camera 701 since the head camera 701 is disposed on the rotation axis 6001 of the rotor 313, the head camera 701 moves toward the center of the visual field by ⁇ x2 and approaches the circuit pattern 802 when the nozzle shaft 311 descends. To be observed.
  • This operation is the same not only for the head actuator 113 but also for the other head actuators 114, 115, 116.
  • the head camera 701 captures the actual mounting position including the nozzle shaft 311 so that the positional relationship between the mounting position and the nozzle shaft 311 can be obtained more accurately, and more accurate component mounting is possible. Is possible. To describe the effect of this embodiment more specifically, it can be expressed as follows, for example. (1) Even if the circuit pattern printed on the substrate 123 is shifted and abnormal, the state is confirmed by the head camera 701, and the position of the nozzle shaft 311 is confirmed, so that high-precision component mounting is performed. Is possible. (2) Since the head camera 701 is arranged in a space inside the nozzle shaft 311, the head actuator 113 can be configured compactly.
  • Example 2 will be described with reference to FIG.
  • the board was imaged by the head camera 701 before the component mounting operation.
  • the timing at which the head camera 701 images the board may be after the component mounting operation. If the board is imaged after the component mounting operation, it can be confirmed whether the electronic component is correctly mounted at the mounting position.
  • the present embodiment is characterized by this point. In the following, with respect to the present embodiment, portions different from the first embodiment will be mainly described.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the present embodiment, and is an image taken by the head camera 701 after the component mounting operation in step 906 of FIG.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining the present embodiment.
  • the head camera 701 images the substrate 123 to obtain the image shown in FIG. 9 (step 1101 in FIG. 10).
  • the electronic component 1002 is mounted on the circuit pattern 1004 and the electronic component 1003 is mounted on the circuit pattern 1005 in the image obtained by the head camera 701.
  • the control unit 124 performs pattern matching with the reference image for the portions indicated by the solid lines 1006 and 1007. That is, it is determined whether or not the mounting error is within an allowable value (step 1102 in FIG. 10). If the degree of matching is within the allowable value, that is, if the mounting error is within the allowable value, it is determined that the mounting of the component is normal (step 1103 in FIG. 10), and if it is larger than the allowable value, the mounting of the component is abnormal. Determination is made (step 1104 in FIG. 10). This allowable value can be arbitrarily changed. In the image of FIG.
  • Example 3 will be described.
  • the example in which the head camera 701 obtains an image on the substrate 123 has been described.
  • the electronic component itself may be reduced in size.
  • the present embodiment takes this point into consideration, and is characterized in that the head camera 701 images an electronic component on at least one of the component supply apparatuses 121 and 122.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the present embodiment, and is a cross-sectional view for explaining the operation in which the head actuator 113 moves onto the component supply device 121 and replenishes the electronic component 1111 to the nozzle shaft 311.
  • the electronic component 1111 is stored in the transport tape 1110. Although the upper part of the electronic component 1111 may be covered with a sealing tape, the sealing tape is removed by an exposure device in the component supply device 121.
  • the nozzle shaft 311 sucks and holds the electronic component 1111 by performing the vertical movement described above.
  • the imaging range of the head camera 701 (which can also be expressed as a visual field 702) is desirably set so as to include the electronic component 1111 that should hold the component by suction and the tip 606 of the nozzle shaft 311.
  • the imaging range can be arbitrarily changed.
  • the depth of focus of the head camera 701 will be described.
  • the depth of focus is set to include the position of the electronic component 1111 and the tip 606 of the nozzle shaft 311 as indicated by a range 6003.
  • This configuration is the same not only for the head actuator 113 but also for the other head actuators 114, 115, and 116.
  • FIG. 12 is a view for explaining the transport tape 1110 from above
  • FIG. 13 is a flowchart for explaining the suction holding operation.
  • the head camera 701 obtains an image of a certain area on the transport tape 1110 as shown in FIG. 12 (step 1301 in FIG. 13). It is assumed that the image includes a nozzle shaft 311 and an electronic component 1111.
  • control unit 124 obtains the actual position of the electronic component 1111 from the obtained image (step 1302 in FIG. 13). More specifically, the control unit 124 differentiates the obtained image of the electronic component 1111 to emphasize the edge, the differentiated image with the edge enhanced, the reference pattern stored in the control unit 124, and the like.
  • the position of the electronic component 1111 is obtained by pattern matching. As long as the position of the electronic component 1111 can be obtained, other image processing techniques may be adopted as the method.
  • control unit 124 obtains the current position 804 of the nozzle shaft 311 (which can also be expressed as the position of the electronic component 602) from the obtained image (step 1303 in FIG. 8).
  • control unit 124 obtains a position desirable for suction holding from the relationship between the position of the electronic component 1111 obtained in step 1302 in FIG. 13 and the current position 804 of the nozzle shaft 311 (step 1304 in FIG. 13). .
  • the actuator 107 and the actuator 109 move the head actuator 113 to move the nozzle shaft 311 to a desired position (step 1305 in FIG. 13).
  • the desired position can be expressed in various ways.
  • the desired position can be expressed as a position where the electronic component 1111 can be sucked and held only by lowering the nozzle shaft 311.
  • the suction holding operation is described as follows when viewed from the viewpoint of the head camera 701.
  • the nozzle shaft 311 that was initially at the position 804 is moved by ⁇ x1 and ⁇ y1 by the actuator 107 and the actuator 109 to be changed to the position 803. Thereafter, the nozzle shaft 311 is lowered by the above-described vertical movement.
  • the head camera 701 since the head camera 701 is disposed on the rotation shaft 6001 of the rotor 313, the head camera 701 moves toward the center of the visual field by ⁇ x2 and approaches the electronic component 1111 when the nozzle shaft 311 descends. To be observed.
  • This operation is the same not only for the head actuator 113 but also for the other head actuators 114, 115, 116.
  • Example 1 As mentioned above, although this invention was demonstrated using Example 1 and Example 2, this invention is not limited to an Example.
  • the configuration of the head actuator may be other configurations, and it is within the scope of the disclosure of this specification to obtain an image including at least one of the position to be mounted on the substrate and the tip of the nozzle shaft and mount the component.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Supply And Installment Of Electrical Components (AREA)

Abstract

　従来、部品実装装置が有する実装誤差は要求される実装精度が許容できるものであった。しかし、本発明では、部品実装装置において、今後高密度実装が要求されることになり、要求される実装精度が格段に高くなるであろうということを見出した。つまり、要求される実装精度が、今まで許容されてきた実装誤差を許容できないところまで高くなるであろうということを見出した。本発明は、基板上で実装すべき位置、ノズルシャフト先端の少なくとも１つを含む画像を得て、部品実装を行うことにより上記課題を解決する。

Description

部品実装装置
　本発明は、部品実装装置に関する。例えば、電子部品を吸着し、基板に電子部品を搭載する部品実装装置に関する。
　現在、様々な電気製品の基板に電子部品を実装する作業は自動化されており、その際に使用されるのが部品実装装置である。部品実装装置における部品の実装は、ノズルが電子部品を吸着保持して、基板上へ移動し、吸着保持した電子部品を基板へ搭載することで行われる。
　部品実装装置に関する従来技術としては、特許文献１乃至３が挙げられる。特許文献１では第２認識カメラ４１で基板上に形成された位置決めマークを撮像し、位置ずれを得ることは開示する。
特開２００５－７２０４６号公報 特開２００５－５０８８７号公報 特開平６－２０９１９３号公報
　従来、部品実装装置が有する実装誤差は要求される実装精度が許容できるものであった。しかし、本発明では、部品実装装置では、今後高密度実装が要求されることになり、要求される実装精度が格段に高くなるであろうということを見出した。つまり、要求される実装精度が、今まで許容されてきた実装誤差を許容できないところまで高くなるであろうということを見出した。
　特許文献１では、第２認識カメラ４１で基板上に形成された位置決めマークを撮像し、位置ずれを得ることは開示する。しかし、例えば、実装位置の本来あるべき位置からのずれ、ヘッドが実装位置へＸＹ移動する際の誤差、ノズルが実装位置へ移動する際の誤差が部品実装へ与える影響については配慮がなされていない。
　本発明は、基板上で実装すべき位置、ノズルシャフト先端の少なくとも１つを含む画像を得て、部品実装を行うことを特徴とする。
　本発明によれば、従来よりも精度の高い部品の実装を行うことが可能となる。
実施例１の部品搭載装置全体の上面図。 矢印１３０の方向から観察した場合を説明する図。 ヘッドアクチュエータ１１３の正面図。 ノズルシャフト３１１の上下動作を説明する図。 ノズルシャフト３１１の上下動作を説明する図。 ノズルシャフト３１１のノズル選択動作、及び回転動作を説明する図。 ノズルシャフト３１１のノズル選択動作、及び回転動作を説明する図。 ノズル回転モータ３１６、ノズルシャフト３１１周辺を説明する図。 実施例１の部品実装動作を説明する図。 実施例１の部品実装動作を説明するフローチャート。 実施例２を説明する図。 実施例２を説明するフローチャート。 実施例３を説明する図。 実施例３を説明する図（続き）。 実施例３を説明するフローチャート。
　以下、実施例について図面を用いて説明する。
　図１～図８を用いて実施例１を説明する。説明図１は実施例１に係る部品搭載装置全体の上面図である。
　基板１２３は矢印１０００の方向からガイドによって電子部品搭載位置に搬送される。図１は基板１２３が電子部品搭載位置に固定された状態を示している。
　矢印１０００に直交する方向でかつ、基板１２３の上側には第１のＹビーム１０１、第２のＹビーム１０２が配置されている。第１のＹビーム１０１、第２のＹビーム１０２にはそれぞれ、Ｘビーム１０３、１０４、１０５、１０６が配置されている。Ｘビーム１０３、１０４、１０５、１０６は、それぞれ、第１のＹビーム１０１、第２のＹビーム１０２それぞれに配置されたリニアモータ等のアクチュエータ１０７、１０８によって矢印１０００の方向に対して直交方向に移動する。
　Ｘビーム１０３、１０４、１０５、１０６には、それぞれリニアモータ等のアクチュエータ１０９、１１０、１１１、１１２が配置されている。
　そして、アクチュエータ１０９、１１０、１１１、１１２にはそれぞれ、電子部品を基板１２３に搭載するヘッドアクチュエータ１１３、１１４、１１５、１１６がそれぞれ配置されている。ここでアクチュエータ１０９、１１０、１１１、１１２は、リニアモータではなく、ボールネジ等の機構を用いれば安価かつ軽量な構成とすることができる。
　そして、ヘッドアクチュエータ１１３、１１４、１１５、１１６は、それぞれアクチュエータ１０９、１１０、１１１、１１２によって第１のＹビーム１０１、第２のＹビーム１０２に対して直交方向（矢印１０００の方向）に駆動される。
　電子部品をヘッドアクチュエータ１１３、１１４、１１５、１１６に供給する部品供給装置１２１、１２２は第１のＹビーム１０１、第２のＹビーム１０２の両端に配置されている。そして、搭載する電子部品が無くなった場合等は、アクチュエータ１０７、１０８によってＸビーム１０３、１０４、１０５、１０６が部品供給装置１２１、１２２の手前（又は上方）に移動し、さらに、アクチュエータ１０９、１１０、１１１、１１２によって、ヘッドアクチュエータ１１３、１１４、１１５、１１６が、任意の方向に移動し電子部品を補給する。
　また部品搭載装置には、電子部品の姿勢を確認するカメラ１１７、１１８、１１９、１２０が、第１のＹビーム１０１、第２のＹビーム１０２の間に配置されており、補給された電子部品の姿勢はこのカメラ１１７、１１８、１１９、１２０によってそれぞれ確認される。もし、姿勢に傾きが検出された場合は、ヘッドアクチュエータ１１３、１１４、１１５、１１６が電子部品の傾きを調整する。このカメラ位置であれば、基板１２３の中央付近に部品を搭載する場合、ヘッドアクチュエータ１１３、１１４、１１５、１１６の移動距離が最短となる。
　また、制御部１２４は、上述した様々な動作の処理、制御、及び後述する様々な動作の処理、制御を行う。
　図２は、図１の部品搭載装置を図１の矢印１３０から観察した場合の矢視図である。ここでは、第１のＹビーム１０１周辺の部分について詳細に説明するが、第２のＹビーム１０２についても同様である。
　第１のＹビーム１０１の下方にはアクチュエータ１０７が配置され、アクチュエータ１０７にはＸビーム１０３が荷台２０１上の基板１２３の搬送方向に対して直交方向に移動自在に接続されている。Ｘビーム１０３の紙面垂直方向にはアクチュエータ１０９が配置され、このアクチュエータ１０９にヘッドアクチュエータ１１３が基板搬送方向に対して平行方向に移動自在に接続されている。
　図１、図２で示した実施例のように、基板搬送方向に対して直交方向、及び平行方向にそれぞれ独立に移動自在な構成を取ることによって、従来よりも高速な部品搭載装置を構成することができる。
　なお、図１では、Ｘビームが４つの場合を説明したが、Ｘビームの数は限定するものではない。また、Ｘビーム１０３、１０４、１０５、１０６はそれぞれ取り外し可能にしても良い。その場合は、例えば、異なる種類のヘッドアクチュエータを接続することもでき、より多彩な部品の搭載を実現することもできる。上述したビームの構成により、各ヘッドアクチュエータ１１３、１１４、１１５、１１６を独立して自在に駆動することが可能となる。
　次にヘッドアクチュエータ１１３の構成について説明する。なお、ここではヘッドアクチュエータ１１３の構成について説明するが、他のヘッドアクチュエータ１１４、１１５、１１６の構成についても同様である。
　図３はヘッドアクチュエータ１１３の正面図である。ヘッドフレーム３０１は図２のＸビーム１０３に接続されている。ノズル上下モータ３０２はフレーム３０１に接続されている。ノズル上下モータ３０２には、ボールネジ３０８が接続されている。さらにボールネジ３０８の端部はガイド３１８によって支持されている。ボールネジ３０８には、アーム３０９が接続されている。アーム３０９の先端はノズル移動部３１０の少なくとも周囲に形成された凸な部分３５０（凸部）を挟み込む構造（凹型）になっている。
　ノズル移動部３１０には、中空構造のノズルシャフト３１１が接続されている。さらに、ノズルシャフト３１１は、ロータ３１３に接続されている。
　そしてノズルシャフト３１１の先端には開口を有する電子部品を吸着するためのノズル３１７が取り外し可能に接続されている。ノズル回転モータ３１６はフレーム３０１に接続されおり、ヘッド中心を回転軸としてノズル３１７を回転させる機能を持つ。
　次にノズルの選択動作、上下動作、回転動作について、ヘッドアクチュエータ１１３の構成をさらに詳細に説明する。
　まず、図４Ａ及び図４Ｂを用いてノズルの上下動作について説明する。図４Ａに示すように、ノズル移動部３１０はセンタースプライン３０６に接続されている。センタースプライン３０６は、ノズル移動部の移動方向を規定するガイドとしての役割を果たす。ノズル移動部３１０は、前述した少なくとも周囲に凸な部分３５０（凸部）を有しており、その凸部をアーム３０９に把持されている。さらに、この凸部３５０にはＬ字型のアーム３５１が接続されている。このアーム３５１の先端は、第１のノズル台座３２０の切り欠き部３５２（別の表現としては、凹部）に配置されている。さらに、各ノズルシャフト３１１は、回転体３５３を介して、第１のノズル台座３２０に配置されている。そして、図４Ｂに示すように、アーム３０９がノズル上下モータ３０２によって、下方に移動すると、それに伴って、ノズル移動部３１０、さらにそれに接続されたアーム３５１、アーム３５１の先端上の回転体３５３、回転体３５３に接続されたノズルシャフト３１１も下方へ移動することになる。
　次に、図５Ａ及び図５Ｂを用いてノズルの選択動作について説明する。センタースプライン３０６において、ノズル選択用ベルト３０７がノズル選択モータ３０３によって回転すると、センタースプライン３０６も回転し、センタースプライン３０６に接続されたノズル移動部３１０、及び第１のノズル台座３２０も同期して、同じ角度だけ回転する。そして、第１のノズル台座３２０の回転に伴って、切り欠き部３５２も回転する。これによって、ノズルシャフト３１１とノズルシャフト３１１の選択を担う切り欠き部３５２との相対的な位置関係は変更され第１のノズル台座３２０上の任意のノズルを選択することができる。なお、第１のノズル台座３２０に接触しているのは、前述したローラ等の回転体３５３であるため、第１のノズル台座３２０が回転する際の摩擦の影響を少なくすることができる。ここで、発塵の影響を考慮するなら、回転体３５３の硬度と、第１のノズル台座３２０の硬度は同じであることが望ましい。
　このような構成によって、ヘッドアクチュエータ１１３という限られた空間の中で効率的に、ノズルの選択動作、上下動作を行うことが可能となる。
　次に、ヘッド回転動作について図５Ａ及び図５Ｂを用いて説明する。ノズル回転モータ３１６はロータ３１３を回転させることにより、ロータ３１３に取り付けられたノズルシャフト３１１をロータ３１３の中心を回転軸として回転させる。これにより、ノズルシャフト３１１に取り付けられたローラ等の回転体３５３は、第１のノズル台座３２０上を回転する。これにより任意のノズルシャフト３１１を任意の角度で移動することができ、また、Ｌ字型のアーム３５１上に移動することも可能となる。
　次に本実施例における部品実装動作について具体的に説明する。図６は、ヘッドアクチュエータ１１３の中でも特にノズル回転モータ３１６、ノズルシャフト３１１周辺を説明する図である。ノズルシャフト３１１の内側には、ヘッドカメラ７０１が配置されている。これは、他の表現としては、ノズル回転モータ３１６のロータ３１３の回転軸６００１上にヘッドカメラ７０１が配置されていると表現することもできる。このように配置することで、前述したノズルの選択動作、ヘッド回転動作が行われたとしても、ヘッドカメラ７０１の位置は変わることが無いという利点を有する。また、ヘッドカメラ７０１は部品の実装に支障が無いよう基板１２３に対してノズルシャフト３１１が基板１２３から退避している高さよりも高い位置に配置されている。
　ヘッドカメラ７０１の撮像範囲（視野７０２と表現することもできる）は、望ましくは部品を実装すべき実装位置６００２（制御部１２４内の設計データから送信される）、実装位置６００２の周辺、ノズルシャフト３１１の先端６０６、電子部品６０２を含むよう設定されている。このように撮像範囲を設定することで、実装すべき位置、及びノズルシャフト３１１の位置を得ることが可能になる。なお、撮像範囲については任意に変更可能である。
　ヘッドカメラ７０１の焦点深度について説明する。焦点深度は範囲６００３で示すように、実装位置６００２、実装位置６００２の周辺、ノズルシャフト３１１の先端６０６、電子部品６０２を含むよう設定されている。このように焦点深度を設定することで、１回の撮像で基板１２３側の像、部品実装装置側の像、双方を鮮明に得ることができる。この構成については、ヘッドアクチュエータ１１３だけでなく、他のヘッドアクチュエータ１１４、１１５、１１６の構成についても同様である。
　図７は、本実施例の部品実装動作を説明する図であり、図８はそのフローチャートである。まず、ヘッドカメラ７０１は図７に示すように基板１２３上のある領域の像を得たとする（図８のステップ９０１）。像の中には、ノズルシャフト３１１、電子部品６０２、実装位置である回路パターン８０２が含まれているとする。
　次に、制御部１２４は、得られた画像から実際の回路パターン８０２の位置を得る（図８のステップ９０２）。より具体的には、制御部１２４は、得られた回路パターン８０２の画像を微分処理してそのエッジを強調し、エッジが強調された微分処理画像と制御部１２４内に保存された参照パターンとをパターンマッチングして回路パターン８０２の位置を得る。なお、回路パターン８０２の位置さえ得ることができれば、その方法は他の画像処理技術を採用しても良い。
　次に、制御部１２４は、得られた画像から現在のノズルシャフト３１１の位置８０４（電子部品６０２の位置と表現することもできる）を得る（図８のステップ９０３）。
　次に、制御部１２４は、図８のステップ９０２で得られた回路パターン８０２の位置と現在のノズルシャフト３１１の位置８０４との関係から、部品実装に望ましい位置を得る（図８のステップ９０４）。
　そして、アクチュエータ１０７、アクチュエータ１０９はヘッドアクチュエータ１１３を移動させ、ノズルシャフト３１１を望ましい位置へ移動する（図８のステップ９０５）。ここで、望ましい位置とは、様々な表現が可能であるが、例えば、ノズルシャフト３１１を下降させるだけで回路パターン８０２に電子部品６０２を実装できる位置と表現することができる。
　そして、電子部品６０２の実装はこの後に行われることになる（図８のステップ９０６）。
　なお、部品実装動作は、ヘッドカメラ７０１の視点から見ると、以下のように説明される。図７において、最初は位置８０４の位置にあったノズルシャフト３１１は、アクチュエータ１０７、アクチュエータ１０９によってΔｘ１、Δｙ１だけ移動され、位置８０３の位置へ変更される。この後、ノズルシャフト３１１は前述した上下動作によって下降する。この際、ヘッドカメラ７０１はロータ３１３の回転軸６００１上に配置されているため、ノズルシャフト３１１が下降すると視野の中心に向かってΔｘ２だけ移動して回路パターン８０２へ接近するようにヘッドカメラ７０１では観察されるようになる。この動作については、ヘッドアクチュエータ１１３だけでなく、他のヘッドアクチュエータ１１４、１１５、１１６の構成についても同様である。
　本実施例では、ヘッドカメラ７０１が実際の実装位置をノズルシャフト３１１も含めて撮像することで、実装位置とノズルシャフト３１１の位置関係をより正確に得ることが可能となり、より高精度な部品実装が可能となる。より具体的に本実施例の効果を説明するなら、例えば、以下のように表現することもできる。
  （１）基板１２３へ印刷された回路パターンにずれ、異常が存在しても、ヘッドカメラ７０１によりその状態を確認し、ノズルシャフト３１１の位置を確認することで、高精度な部品実装を行うことが可能となる。
  （２）ノズルシャフト３１１よりも内側のスペースにヘッドカメラ７０１を配置するため、ヘッドアクチュエータ１１３をコンパクトに構成できる。
　次に図９を用いて実施例２を説明する。実施例１では、部品実装動作の前に、ヘッドカメラ７０１によって基板を撮像した。しかし、ヘッドカメラ７０１が基板を撮像するタイミングは部品実装動作の後であっても良い。部品実装動作の後に基板を撮像すれば、実装位置に正しく電子部品が装着されているかを確認することができる。本実施例はこの点を特徴とするものである。以下、本実施例について、主に実施例１と異なる部分を説明する。
　図９は本実施例を説明する図であり、図８のステップ９０６の部品実装動作後に、ヘッドカメラ７０１によって撮像された画像である。また、図１０は、本実施例を説明するフローチャートである。
　本実施例では、図８のステップ９０６の動作の後に、ヘッドカメラ７０１は基板１２３を撮像し、図９に示す画像を得る（図１０のステップ１１０１）。今、ヘッドカメラ７０１で得られた画像には、回路パターン１００４上には、電子部品１００２が搭載され、回路パターン１００５上には、電子部品１００３が搭載されているものとする。
　制御部１２４は、実線１００６、実線１００７で示した部分について、参照画像とのパターンマッチングを行う。つまり、実装誤差が許容値以内か否か判断する（図１０のステップ１１０２）。マッチングの度合いが許容値以内、つまり実装誤差が許容値以内であれば、部品の実装は正常であると判断され（図１０のステップ１１０３）、許容値より大きければ部品の実装は異常であると判断される（図１０のステップ１１０４）。なお、この許容値は任意に変更可能である。図９の画像であれば、回路パターン１００４に対する電子部品１００２の実装は正常であると判断されるし、回路パターン１００５に対する電子部品１００３の実装は異常であると判断される。なお、異常であると判断された実装部分については、作業者に対してエラーが通知される場合もある。この動作については、ヘッドアクチュエータ１１３だけでなく、他のヘッドアクチュエータ１１４、１１５、１１６についても同様である。本実施例によれば、早期に実装不良を確認することが可能となるし、実装不良の管理もより容易になる。
　次に実施例３について説明する。実施例１、及び２では、基板１２３上でヘッドカメラ７０１が像を得る例について説明した。ここで、部品実装の高密度化にあっては、電子部品自体が小型化することも考えられる。本実施例は、この点に配慮したものであり、部品供給装置１２１、１２２の少なくとも１つの上でヘッドカメラ７０１が電子部品を撮像することを特徴とする。
　より具体的に本実施例を説明する。図１１は本実施例を説明する図であり、ヘッドアクチュエータ１１３が部品供給装置１２１上に移動し、電子部品１１１１をノズルシャフト３１１に補給する動作を説明する断面図である。
　今、電子部品１１１１は搬送テープ１１１０内に格納されているものとする。電子部品１１１１はその上部を封止テープで覆われている場合もあるが、その封止テープは部品供給装置１２１内の露出装置で除去されているものとする。ノズルシャフト３１１は、電子部品１１１１を前述した上下動作を行うことで吸着保持する。
　ヘッドカメラ７０１の撮像範囲（視野７０２と表現することもできる）は、望ましくは部品を吸着保持すべき電子部品１１１１、ノズルシャフト３１１の先端６０６を含むよう設定されている。このように撮像範囲を設定することで、１回の撮像で電子部品１１１１の位置、ノズルシャフト３１１の先端６０６の位置を得ることが可能になる。なお、撮像範囲については任意に変更可能である。
　ヘッドカメラ７０１の焦点深度について説明する。焦点深度は範囲６００３で示すように、電子部品１１１１の位置、ノズルシャフト３１１の先端６０６を含むよう設定されている。このように焦点深度を設定することで、１回の撮像で電子部品１１１１、ノズルシャフト３１１の先端６０６、双方を鮮明に得ることができる。この構成については、ヘッドアクチュエータ１１３だけでなく、他のヘッドアクチュエータ１１４、１１５、１１６の構成についても同様である。
　次に、実際の吸着保持動作を図１２、図１３を用いて説明する。図１２は搬送テープ１１１０をその上方から説明する図であり、図１３は吸着保持動作を説明するフローチャートである。
　まず、ヘッドカメラ７０１は図１２に示すように搬送テープ１１１０上のある領域の画像を得たとする（図１３のステップ１３０１）。画像の中には、ノズルシャフト３１１、電子部品１１１１が含まれているとする。
　次に、制御部１２４は、得られた画像から実際の電子部品１１１１の位置を得る（図１３のステップ１３０２）。より具体的には、制御部１２４は、得られた電子部品１１１１の画像を微分処理してそのエッジを強調し、エッジが強調された微分処理画像と制御部１２４内に保存された参照パターンとをパターンマッチングして電子部品１１１１の位置を得る。なお、電子部品１１１１の位置さえ得ることができれば、その方法は他の画像処理技術を採用しても良い。
　次に、制御部１２４は、得られた画像から現在のノズルシャフト３１１の位置８０４（電子部品６０２の位置と表現することもできる）を得る（図８のステップ１３０３）。
　次に、制御部１２４は、図１３のステップ１３０２で得られた電子部品１１１１の位置と現在のノズルシャフト３１１の位置８０４との関係から、吸着保持に望ましい位置を得る（図１３のステップ１３０４）。
　そして、アクチュエータ１０７、アクチュエータ１０９はヘッドアクチュエータ１１３を移動させ、ノズルシャフト３１１を望ましい位置へ移動する（図１３のステップ１３０５）。ここで、望ましい位置とは、様々な表現が可能であるが、例えば、ノズルシャフト３１１を下降させるだけで電子部品１１１１を吸着保持できる位置と表現することができる。
　そして、ノズルシャフト３１１の下降動作、吸着保持動作は、この後に行われることになる（図１３のステップ１３０６）。
　なお、吸着保持動作は、ヘッドカメラ７０１の視点から見ると、以下のように説明される。図１２において、最初は位置８０４の位置にあったノズルシャフト３１１は、アクチュエータ１０７、アクチュエータ１０９によってΔｘ１、Δｙ１だけ移動され、位置８０３の位置へ変更される。この後、ノズルシャフト３１１は前述した上下動作によって下降する。この際、ヘッドカメラ７０１はロータ３１３の回転軸６００１上に配置されているため、ノズルシャフト３１１が下降すると視野の中心に向かってΔｘ２だけ移動して電子部品１１１１へ接近するようにヘッドカメラ７０１では観察されるようになる。この動作については、ヘッドアクチュエータ１１３だけでなく、他のヘッドアクチュエータ１１４、１１５、１１６の構成についても同様である。
　以上、本発明を実施例１、実施例２を用いて説明したが、本発明は実施例に限定されない。ヘッドアクチュエータの構成は他の構成でも良く、基板上で実装すべき位置、ノズルシャフト先端の少なくとも１つを含む画像を得て、部品実装を行うものは本明細書の開示の範囲内である。
１０１　第１のＹビーム
１０２　第２のＹビーム
１０３、１０４、１０５、１０６　Ｘビーム
１０７、１０８、１０９、１１０、１１１、１１２　アクチュエータ
１１３、１１４、１１５、１１６　ヘッドアクチュエータ
１１７、１１８、１１９、１２０　カメラ
１２１、１２２　部品供給装置
１２３　基板
１２４　制御部
３０２　ノズル上下モータ
３０３　ノズル選択モータ
３０４　センターシャフト
３０５　ロータリージョイント
３０６　センタースプライン
３０７　ノズル選択用ベルト
３０８　ボールネジ
３１０　ノズル移動部
３１１　ノズルシャフト
３１７　ノズル
３１８　ガイド
３２０　第１のノズル台座
３２１　ネジ穴
３５０　凸な部分
３５１　アーム
３５２　切り欠き部
３５３　回転体
３８０　第２のノズル台座
５０１　凸部
５０２　封止部材
７０１　ヘッドカメラ

Claims (8)

  1. 　基板へ部品を実装する部品実装部と、
    　前記部品実装部を移動させる移動部と、
    　処理部と、を有し、
    　前記部品実装部は、前記部品を保持するためのノズルと、カメラと、を有し、
    　前記カメラは前記基板上で前記部品を実装すべき位置、及び前記ノズルの先端を含む第１の画像、を得て、
    　前記処理部は、前記移動部が前記部品実装部を移動させる移動量を前記第１の画像から得ることを特徴とする部品実装装置。
  2. 　請求項１に記載の部品実装装置において、
    　前記第１の画像を得る際の前記カメラの焦点深度内には、前記部品を実装すべき位置、及び前記ノズルの先端が含まれることを特徴とする部品実装装置。
  3. 　請求項２に記載の部品実装装置において、
    　前記カメラは、前記部品が前記部品を実装すべき位置に搭載された後に、前記部品が実装された領域の画像を得て、
    　前記処理部は、前記部品が実装された領域の画像から前記部品が正しく搭載されたか否かを判断することを特徴とする部品実装装置。
  4. 　請求項３に記載の部品実装装置において、
    　前記ノズルに前記部品を供給するための部品供給部を有し、
    　前記カメラは前記部品供給部上で、前記部品、及び前記ノズルの先端を含む第２の画像を得て、
    　前記処理部は、前記第２の画像から前記移動部が前記部品実装部を移動させる移動量を得ることを特徴とする部品実装装置。
  5. 　請求項４に記載の部品実装装置において、
    　前記第２の画像を得る際の前記カメラの焦点深度内には、搬送テープに格納された前記部品、及び前記ノズルの先端が含まれることを特徴とする部品実装装置。
  6. 　請求項１に記載の部品実装装置において、
    　前記カメラは、前記部品が前記部品を実装すべき位置に搭載された後に、前記部品が実装された領域の画像を得て、
    　前記処理部は、前記部品が実装された領域の画像から前記部品が正しく搭載されたか否かを判断することを特徴とする部品実装装置。
  7. 　請求項１に記載の部品実装装置において、
    　前記ノズルに前記部品を供給するための部品供給部を有し、
    　前記カメラは前記部品供給部上で、前記部品、及び前記ノズルの先端を含む第２の画像を得て、
    　前記処理部は、前記第２の画像から前記移動部が前記部品実装部を移動させる移動量を得ることを特徴とする部品実装装置。
  8. 　請求項７に記載の部品実装装置において、
    　前記第２の画像を得る際の前記カメラの焦点深度内には、搬送テープに格納された前記部品、及び前記ノズルの先端が含まれることを特徴とする部品実装装置。
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