(57)【要約】  移動誤差検出装置は、第１、第２の基板搬送装置（４Ａ、４Ｂ）の可動コンベア（１１）の可動域内に配置される第５マーク（Ｍ５）（可動域内マーク）と、可動コンベア（１１）の可動域外に配置される第１〜第４マーク（Ｍ１〜Ｍ４）（可動域外マーク）とを含む複数のマークと、実装ヘッド（２０）と共に移動して前記第１〜第５のマーク（Ｍ１〜Ｍ５）を撮像する基板認識カメラ（２６）（撮像装置）と、前記撮像を補助する投影装置（３２）（補助装置）とを含む。第１〜第４マーク（Ｍ１〜Ｍ４）は、作業位置（Ｗｐ）に配置された基板（Ｐ）の上面を含む水平な基準面（ＩＰ）に配置され、第５マーク（Ｍ５）は、基準面（ＩＰ）より低い位置であってかつ可動コンベア（１１）と非干渉な位置に配置される。投影装置（３２）は、第５マーク（Ｍ５）と基準面（ＩＰ）との高さの差（ｈ）を吸収して基板認識カメラ（２６）が第５マーク（Ｍ５）の合焦画像を撮像することを補助する。
2017119141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に延在する固定コンベアとこの固定コンベアに対して前記第１方向と直交する第２方向に移動可能な可動コンベアとを含む基板搬送装置と、この基板搬送装置により所定の作業位置に搬送された基板に部品を搭載する実装ヘッドと、を備えた部品実装装置に適用される前記実装ヘッドの移動誤差検出装置であって、  可動コンベアの可動域内に配置される可動域内マークと、可動コンベアの可動域外に配置される可動域外マークとを含む複数のマークと、  前記実装ヘッドと共に移動して前記複数のマークを撮像する撮像装置と、  前記撮像を補助する補助装置と、を含み、  前記可動域外マークは、前記作業位置に配置された基板の上面を含む水平な基準面に配置され、  前記可動域内マークは、前記基準面より低い位置であってかつ可動コンベアと干渉しない位置に配置され、  前記補助装置は、可動域内マークと前記基準面との高さの差を吸収して前記撮像装置が可動域内マークの合焦画像を撮像することを補助する、ことを特徴とする実装ヘッドの移動誤差検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の実装ヘッドの移動誤差検出装置において、  前記補助装置は、前記可動域内マークに照明光を与える照明部と、前記可動域内マークからの光を前記基準面に導いて当該基準面に可動域内マークの像を形成する光学系と、を備え、  前記撮像装置は、前記基準面に形成される可動域内マークの像を撮像する、ことを特徴とする実装ヘッドの移動誤差検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の実装ヘッドの移動誤差検出装置において、  前記補助装置は、前記基準面に前記可動域内マークの投影像を形成する、ことを特徴とする実装ヘッドの移動誤差検出装置。
【請求項４】
請求項１に記載の実装ヘッドの移動誤差検出装置において、  前記補助装置は、前記可動域外マークに焦点があった状態と前記可動域内マークに焦点が合った状態とに前記撮像装置の焦点距離を切り替える焦点距離切換機構を備える、ことを特徴とする実装ヘッドの移動誤差検出装置。
【請求項５】
請求項１に記載の実装ヘッドの移動誤差検出装置において、  前記撮像装置は、前記可動域外マークに焦点が合った第１撮像装置と、前記可動域内マークに焦点が合った、前記補助装置である第２撮像装置とを備えている、ことを特徴とする実装ヘッドの移動誤差検出装置。
【請求項６】
第１方向に延在する固定コンベアとこの固定コンベアに対して前記第１方向と直交する第２方向に移動可能な可動コンベアとを含む基板搬送装置と、  前記基板搬送装置により所定の作業位置に搬送された基板に部品を搭載する実装ヘッドと、  前記実装ヘッドの移動誤差を検出するための移動誤差検出装置であって請求項１〜５の何れか一項に記載の移動誤差検出装置と、を含むことを特徴とする部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、駆動系の熱変形により生じる実装ヘッドの移動誤差を補正するために部品実装装置に組み込まれる、実装ヘッドの移動誤差検出装置、および当該移動誤差検出装置を備えた部品実装装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、部品実装装置は、実装ヘッドを水平移動させる駆動系を備えており、実装動作を連続して行うことで当該駆動系に発熱による熱変形が生じる。このような熱変形は、実装ヘッドと、部品供給部の部品や基板との間にずれを生じさせて、実装精度の低下をもたらす要因の一つとなる。そこで、この問題を解決すべく、実装ヘッドと共に移動する基板認識用のカメラによって、実装ヘッドの可動域内に設けられた複数のマークを撮像、認識し、そのマークの位置の変化を駆動系の熱変形による実装ヘッドの移動誤差として検出し、当該移動誤差に基づき部品の目標搭載位置を補正することが行われている。【０００３】  例えば、特許文献１には、固定コンベアと可動コンベアとからなる基板搬送用の一対のコンベアの近傍に、固定コンベアに沿うＸ方向に並ぶ一対のマークと、Ｙ方向にそれぞれ並ぶ一対のマークとを設け、各マーク位置を撮像し、その撮像結果に基づき部品の目標搭載位置を補正する技術が開示されている。この技術では、Ｙ方向の一対のマークは、可動コンベアとの干渉を回避するために、当該可動コンベアの可動領域の外側に設けられている。そのため、基板のサイズが小さい場合、マークの位置と実際の基板の位置とが大きく離れる（基板のサイズよりも補正エリアが広くなる）こととなり、補正精度を確保することが難しくなると考えられる。【０００４】  一方、特許文献２には、固定コンベアと可動コンベアとからなる基板搬送用の一対のコンベアに、互いに当該コンベアに沿った方向（Ｘ方向）にずらして一対のマークを設け、これらマークを撮像し、その撮像結果に基づき部品の目標搭載位置を補正する技術が開示されている。この技術によれば、可動コンベアと共にマークが移動するため、特許文献１のような問題は解消される。しかし、マークの位置そのものが移動誤差を伴うため、補正精度を確保することが難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３２５３２１８号公報
【特許文献２】特許第５４９５２６０号公報
【発明の概要】
【０００６】  本発明は、駆動系の熱変形により生じる実装ヘッドの移動誤差を、基板のサイズによる影響を軽減しながら精度良く検出できるようにすることを目的としている。
【０００７】  そして、本発明は、第１方向に延在する固定コンベアとこの固定コンベアに対して前記第１方向と直交する第２方向に移動可能な可動コンベアとを含む基板搬送装置と、この基板搬送装置により所定の作業位置に搬送された基板に部品を搭載する実装ヘッドと、を備えた部品実装装置に適用される前記実装ヘッドの移動誤差検出装置であって、可動コンベアの可動域内に配置される可動域内マークと、可動コンベアの可動域外に配置される可動域外マークとを含む複数のマークと、前記実装ヘッドと共に移動して前記複数のマークを撮像する撮像装置と、前記撮像を補助する補助装置と、を含み、前記可動域外マークは、前記作業位置に配置された基板の上面を含む水平な基準面に配置され、前記可動域内マークは、前記基準面より低い位置であってかつ可動コンベアと干渉しない位置に配置され、前記補助装置は、可動域内マークと前記基準面との高さの差を吸収して前記撮像装置が可動域内マークの合焦画像を撮像することを補助するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る部品実装装置（本発明の実装ヘッドの移動誤差検出装置が適用された部品実装装置）の平面概略図である。
【図２】前記部品実装装置の側面図（図１のＩＩ方向からの矢視図）である。
【図３】前記部品実装装置の制御系を示すブロック図である。
【図４Ａ】可動コンベアの可動領域を示す第１、第２基板搬送装置の平面模式図である。
【図４Ｂ】シングルモード時の第１、第２基板搬送装置の平面模式図である。
【図５】マークの平面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る部品実装装置の側面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る部品実装装置の側面図である。
【図８Ａ】部品実装装置の変形例を示す平面模式図である。
【図８Ｂ】図８Ａに示す部品実装装置のシングルモード時の第１、第２基板搬送装置の平面模式図である。
【図９Ａ】コンベアとマークとの位置関係を示すシングルレーン方式の部品実装装置の平面模式図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示す部品実装装置において小型基板を搬送する際のコンベアの状態を示す平面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】  以下、添付図面を参照しながら本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１０】  ［部品実装装置の構成］  図１に示す部品実装装置１は、第１、第２実装ユニットＵＡ、ＵＢを備えたデュアルレーン方式のものである。第１、第２実装ユニットＵＡ、ＵＢは、矩形の構造体かならなる基台２（図２参照）の上に、後述する基板搬送装置４Ａ、４Ｂにより各々具現化される、２本のレーンＬ１、Ｌ２（第１レーンＬ１、第２レーンＬ２）毎に設けられている。以下の説明では、レーンＬ１、Ｌ２と平行な水平方向をＸ方向、このＸ方向と直交する水平方向をＹ方向、垂直方向をＺ方向とする。また、Ｙ方向の一端側（図１の下側）を前側とする。また、単に上流側、下流側というときには、後記基板Ｐの搬送方向を基準とする。当例では、Ｘ方向が本発明の第１方向に相当し、Ｙ方向が本発明の第２方向に相当する。
【００１１】  図１に示すように、部品実装装置１は、前側に第１実装ユニットＵＡを備え、後側に第２実装ユニットＵＢを備えている。第１、第２実装ユニットＵＡ、ＵＢは、概略的には、前後対称であるだけで、基本的な構成は共通している。
【００１２】  第１実装ユニットＵＡは、プリント配線板等の基板Ｐの搬送路である第１レーンＬ１を構成する第１基板搬送装置４Ａと、第１部品供給部５Ａと、部品実装用の第１ヘッドユニット６Ａと、第１ヘッドユニット６Ａを駆動するヘッドユニット駆動機構と、第１部品認識カメラ７Ａとを備える。
【００１３】  基板搬送装置４Ａは、互いに平行にＸ方向（第１方向）に延在するベルト式の一対のコンベア１０、１１と、サーボモータを駆動源としてこれらコンベア１０、１１を同期して駆動するコンベア駆動機構とを備えている。基板搬送装置４Ａは、同図の右側から基板Ｐを受け入れて所定の作業位置Ｗｐ（同図に示す基板Ｐの位置）に搬送し、プッシュアップピン等を有する図略の基板保持装置により当該基板Ｐを保持する。そして、実装作業後、これら基板Ｐを同図の左側に搬出する。
【００１４】  前記一対のコンベア１０、１１のうち、前側のコンベア１０は、基台２に固定された固定コンベア（以下、適宜、固定コンベア１０と称す）であり、後側のコンベア１１は、固定コンベア１０に対してＹ方向（第２方向）に移動可能な可動コンベア（以下、適宜、可動コンベア１１と称す）である。基板搬送装置４Ａは、基台２に固定されてＹ方向に延在するレールと、サーボモータを駆動源として可動コンベア１１を前記レールに沿って移動させるコンベア幅可変機構とをさらに備えている。この構成により、基板搬送装置４Ａは、基板Ｐのサイズに応じて、コンベア１０、１１の間隔を変更することが可能となっている。
【００１５】  なお、各コンベア１０、１１は、Ｘ方向に延在するコンベア本体１０ａ、１１ａと、コンベア本体１０ａ、１１ａの長手方向の異なる位置でそれぞれ下方に延びる一対の脚部（図示省略）とを有している。固定コンベア１０の脚部は基台２に固定され、可動コンベア１１の脚部は前記レール上に移動可能に支持されている。
【００１６】  前記部品供給部５Ａは、基板搬送装置４Ａの前方に配置されている。部品供給部５Ａには、テープを担体として部品を供給する複数のテープフィーダ１２が基板搬送装置４Ａに沿って並列に配置されている。これらテープフィーダ１２は、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を収納、保持したテープが巻回されたリールを備え、このリールから間欠的にテープを繰り出しながら所定の取出し位置に部品を供給する。
【００１７】  前記第１ヘッドユニット６Ａは、部品供給部５Ａから部品を取り出して基板Ｐ上に搬送し、当該基板Ｐ上に搭載（実装）するものである。
【００１８】  第１ヘッドユニット６Ａは、ヘッドユニット駆動機構により一定の領域内でＸ方向およびＹ方向に移動可能とされている。ヘッドユニット駆動機構は、基台２上のＸ方向両端に設けられた一対の高架フレーム１４にそれぞれ固定されて、Ｙ方向に互いに平行に延びる一対の固定レール１５と、これら固定レール１５に支持されてＸ方向に延びる支持部材１６と、Ｙ軸サーボモータ１７（図３参照）を駆動源として支持部材１６をＹ方向に移動させるねじ送り機構とを含む。また、ヘッドユニット駆動機構は、支持部材１６に固定されて、第１ヘッドユニット６ＡをＸ方向に移動可能に支持する固定レールと、Ｘ軸サーボモータ１８（図３参照）を駆動源として第１ヘッドユニット６Ａを移動させるねじ送り機構とを含む。つまり、ヘッドユニット駆動機構は、Ｘ軸サーボモータ１８の駆動により第１ヘッドユニット６ＡをＸ方向に移動させ、Ｙ軸サーボモータ１７の駆動により支持部材１６をＹ方向に移動させる。その結果、第１ヘッドユニット６Ａが一定の領域内でＸ、Ｙ方向に移動する。
【００１９】  前記第１ヘッドユニット６Ａは、部品吸着用のノズルを備える複数本の実装ヘッド２０と、Ｚ軸サーボモータ２２（図３参照）を駆動源として実装ヘッド２０を昇降（Ｚ方向に移動）させるヘッド昇降機構と、Ｒ軸サーボモータ２４（図３参照）を駆動源として実装ヘッド２０をその中心軸回りに回転させるヘッド回転機構とを備える。各実装ヘッド２０のノズルは、負圧発生装置に繋がっており、負圧発生装置から供給される負圧によって部品を吸着する。
【００２０】  前記第１ヘッドユニット６Ａには、基板認識カメラ２６（本発明の撮像装置に相当する）が搭載されている。基板認識カメラ２６は、第１ヘッドユニット６Ａと共に移動して、基板Ｐに付されている図外のフィデューシャルマーク（基板認識用のマーク）を撮像するとともに、ヘッドユニット６Ａ、６Ｂの移動誤差検出用の後記マークＭ１〜Ｍ５を撮像するものである。基板認識カメラ２６は、ＣＣＤ等のエリアセンサおよび光学系を含みかつ下向きに配置されるカメラ本体と、照明装置とを備えている。部品実装装置１は、基板認識カメラ２６が撮像したフィデューシャルマークの画像に基づき基板Ｐの位置を認識するとともに、後に詳述する通り、マークＭ１〜Ｍ５の画像に基づき第１ヘッドユニット６Ａによる部品の実装位置を補正する。
【００２１】  一方、第１部品認識カメラ７Ａは、実装ヘッド２０が吸着した部品を実装前に撮像するものであり、基台２上に固定されている。第１部品認識カメラ７Ａは、ＣＣＤ等のラインセンサおよび光学系を含みかつ基台２上に上向きに配置されるカメラ本体と、照明装置とを含む。部品実装装置１は、この第１部品認識カメラ７Ａが撮像した部品の画像に基づいて、実装ヘッド２０による部品の吸着状態を認識する。
【００２２】  以上が第１実装ユニットＵＡの構成である。第２実装ユニットＵＢは、基板Ｐの搬送路である第２レーンＬ２を構成する第２基板搬送装置４Ｂと、第２部品供給部５Ｂと、部品実装用の第２ヘッドユニット６Ｂと、この第２ヘッドユニット６Ｂを駆動するヘッドユニット駆動機構と、第２部品認識カメラ７Ｂとを備える。
【００２３】  第２実装ユニットＵＢの第２基板搬送装置４Ｂ等は、第１実装ユニットＵＡの第１基板搬送装置４Ａ等に対して、概略、前後対称な構造を有している。
【００２４】  具体的には、第２基板搬送装置４Ｂは、第１基板搬送装置４Ａと同様に、固定コンベア１０と可動コンベア１１とを有するが、固定コンベア１０が後側に位置し、可動コンベア１１が前側に位置している。各基板搬送装置４Ａ、４Ｂの可動コンベア１１は、Ｙ方向に延在する共通の上記レールに支持されており、図４Ａ中に斜線で示す領域、つまり、両固定コンベア１０の間を可動域として移動可能となっている。これにより、例えば図４Ｂに示すように、第２基板搬送装置４Ｂの可動コンベア１１が固定コンベア１０に最接近する位置に配置されて、第１基板搬送装置４Ａの可動コンベア１１が、第２基板搬送装置４Ｂの可動コンベア１１に最接近するような状態から、第１基板搬送装置４Ａの可動コンベア１１が固定コンベア１０に最接近する位置に配置されて、第２基板搬送装置４Ｂの可動コンベア１１が、第１基板搬送装置４Ａの可動コンベア１１に最接近するような状態まで、各基板搬送装置４Ａ、４Ｂの可動コンベア１１が移動可能となっている。
【００２５】  第２ヘッドユニット６Ｂは、支持部材１６に支持されている点で第１ヘッドユニット６Ａと共通する。しかし、第１ヘッドユニット６Ａが支持部材１６の後側に配置されているのに対して、第２ヘッドユニット６Ｂは、支持部材１６の前側に配置されている。これにより、第１ヘッドユニット６Ａと第２ヘッドユニット６Ｂとは前後方向に向かい合わせに設けられている。第２ヘッドユニット６Ｂを駆動するヘッドユニット駆動機構の構成は、基本的には、第１ヘッドユニット６Ａを駆動するヘッドユニット駆動機構の構成と共通している。なお、各ヘッドユニット６Ａ、６Ｂを支持する各支持部材１６は、図１に示すように、共通する固定レール１５に支持されている。これにより、第１ヘッドユニット６Ａが第２レーンＬ２の基板Ｐ上に移動することや、逆に、第２ヘッドユニット６Ｂが第１レーンＬ１の基板Ｐ上に移動することが可能となっている。
【００２６】  また、第１部品認識カメラ７Ａが第１基板搬送装置４Ａと第１部品供給部５Ａとの間に配置されているのに対して、第２部品認識カメラ７Ｂは、第２基板搬送装置４Ｂと第２部品供給部５Ｂとの間に配置されている。
【００２７】  なお、第１基板搬送装置４Ａおよび第２基板搬送装置４Ｂの周囲には、ヘッドユニット駆動機構の熱変形に起因する各ヘッドユニット６Ａ、６Ｂの移動誤差を補正するための第１〜第５のマークＭ１〜Ｍ５が設けられている。すなわち、ヘッドユニット６Ａ、６Ｂが長期的に駆動されると、上記ねじ送り機構のねじ軸や上記高架フレーム１４が長手方向に熱変形（熱膨張）する等してヘッドユニット６Ａ、６Ｂ（実装ヘッド２０）の移動量に誤差が生じる。そのため、部品実装装置１には、例えば図５に示すような、中抜きの矩形のマークＭ１〜Ｍ５が設けられており、これらマークＭ１〜Ｍ５をヘッドユニット６Ａ、６Ｂの上記基板認識カメラ２６により撮像し、その画像に基づき各ヘッドユニット６Ａ、６Ｂの移動誤差を検出するようになっている。
【００２８】  各マークＭ１〜Ｍ５の具体的な配置は次の通りである。先ず、第１基板搬送装置４Ａの固定コンベア１０に沿って上流側から順に第１、第２のマークＭ１、Ｍ２が設けられ、第２基板搬送装置４Ｂの固定コンベア１０に沿って上流側から順に第３、第４のマークＭ３、Ｍ４が設けられている。図１及び図２に示すように、第１、第２のマークＭ１、Ｍ２は、固定コンベア１０の前面に沿って基台２上に固定された支柱３０の上端面に設けられており、第３、第４のマークＭ３、Ｍ４は、固定コンベア１０の後面に沿って基台２上に固定された支柱３０の上端面に設けられている。第１、第３のマークＭ１、Ｍ３は、作業位置Ｗｐの上流側の位置で互いにＹ方向に並び、第２、第４のマークＭ２、Ｍ４は、作業位置Ｗｐの下流側の位置で互いにＹ方向に並んでいる。
【００２９】  第１〜第４のマークＭ１〜Ｍ４は、例えば支柱３０に固定された刻印プレートやシール等からなり、互いに同一高さ位置に設けられている。具体的には、図２に示すように、基板保持装置により作業位置Ｗｐに保持された基板Ｐと同一高さ位置、すなわち、当該基板Ｐの上面を含む水平仮想平面である基準面ＩＰ内に位置するように設けられている。なお、これらの第１〜第４のマークＭ１〜Ｍ４は、各レーンＬ１、Ｌ２の固定コンベア１０の外側（つまり、可動コンベア１１の可動域の外側）に位置しており、従って、当該第１〜第４のマークＭ１〜Ｍ４は、本発明の可動域外マークに相当する。
【００３０】  Ｙ方向において、第１マークＭ１と第３マークＭ３との中間位置には、第５マークＭ５が設けられている。第５マークＭ５（本発明の可動域内マークに相当する）は、基台２上に固定された投影装置３２（本発明の補助装置に相当する）内に設けられている。第５マークＭ５は、例えば樹脂フィルム等からなり、投影装置３２は、照明部３４ａおよび光学系３４ｂを含み、照明部３４ａにより第５マークＭ５に対してその背後（下側）から照明光を照射し、光学系３４ｂによってその投影像Ｍ５′（合焦画像）を上記基準面ＩＰ上に形成するように構成されている。つまり、各ヘッドユニット６Ａ、６Ｂの基板認識カメラ２６は、作業位置に配置された基板Ｐ上のフィデューシャルマークを撮像し得るようにその焦点距離が設定されており、図２に示すように、基板認識カメラ２６が投影装置３２の上方に配置されることで、第５マークＭ５の投影像Ｍ５′が撮像されるようになっている。
【００３１】  なお、投影装置３２は、可動コンベア１１のコンベア本体１１ａよりも低い位置であって、可動コンベア１１の脚部の移動経路（上記レールの位置）からＸ方向に外れた位置に配置されている。このように、第５マークＭ５は上記基準面ＩＰより低い位置であってかつ可動コンベア１１と干渉しない位置に配置されており、投影装置３２は、第５マークＭ５と基準面ＩＰとの高さの差ｈを吸収して基板認識カメラ２６が第５マークＭ５の合焦画像を撮像することを可能とするものである。これにより、この部品実装装置１では、可動コンベア１１との干渉を回避しながら、当該可動コンベア１１の可動領域内に、第５マークＭ５が設けられた構成となっている。なお、第１実施形態の以下の説明では、特に必要な場合を除き、基準面ＩＰに形成される第５マークＭ５の投影像Ｍ５′（基板認識カメラ２６が撮像する像）を、便宜上、第５マークＭ５と呼ぶことにする。
【００３２】  次に、第１、第２実装ユニットＵＡ、ＵＢを制御する、部品実装装置１の制御系について説明する。この部品実装装置１は、第１、第２実装ユニットＵＡ、ＵＢの動作を統括的に制御する制御ユニット４０を有している。
【００３３】  図３に示すように、制御ユニット４０は、部品実装装置１の動作を統括的に制御する主制御部４２と、プログラム及び各種データが格納された記憶部４４と、Ｘ、Ｙ、Ｚ及びＲ軸の各サーボモータ１７、１８、２２、２４の駆動を制御するモータ制御部４６と、基板認識カメラ２６および第１、第２の部品認識カメラ７Ａ、７Ｂが撮像した画像データに所定の処理を施す画像処理部４８と、外部入出力部５０とを含む。主制御部４２は、ＣＰＵやメモリで構成されたコンピュータであり、バス４１を介して記憶部４４、モータ制御部４６、画像処理部４８および外部入出力部５０と接続されている。
【００３４】  主制御部４２は、部品を基板Ｐに実装するために必要な実装プログラムを実行するとともにそのための各種演算処理を実行するものである。特に、ヘッドユニット６Ａ、６Ｂによる部品の実装動作中には、予め定められたタイミングで、基板認識カメラ２６によりマークＭ１〜Ｍ５の撮像動作を実行し、その画像データに基づき各ヘッドユニット６Ａ、Ｂの移動誤差を演算するとともに、部品の目標搭載位置を補正する処理を実行する。
【００３５】  記憶部４４は、主制御部４２が実行する実装プログラムや、実装プログラムを実行するために必要な各種データを記憶するものである。
【００３６】  モータ制御部４６は、各モータ１７、１８、２２、２４に内蔵されたエンコーダからの信号と主制御部４２から与えられる情報とに基づいて、各モータ１７、１８、２２、２４を制御するものである。
【００３７】  画像処理部４８は、第１部品認識カメラ７Ａ、第２部品認識カメラ７Ｂ、および基板認識カメラ２６と接続され、これらのカメラ７Ａ、７Ｂ、２６からの画像を示す信号を取込んで、所定の画像処理を施し、その画像データを主制御部４２に送るものである。
【００３８】  外部入出力部５０には、入力要素として各実装ユニットＵＡ、ＵＢに備えらえている各種センサ類が接続される一方、出力要素として投影装置３２等が接続されている。
【００３９】  なお、当例では、上述した第１〜第５のマークＭ１〜Ｍ５、基板認識カメラ２６および投影装置３２が、本発明の実装ヘッドの移動誤差検出装置に相当する。
【００４０】  ［部品実装装置の動作］  この部品実装装置１では、概略的には、第１実装ユニットＵＡと第２実装ユニットＵＢとが個別に基板Ｐに部品を実装するデュアルモードと、第１実装ユニットＵＡと第２実装ユニットＵＢとが協働して基板Ｐに部品を実装するシングルモードとが選択的に実行される。
【００４１】  デュアルモードでは、例えば図１に示すように、第１レーンＬ１の作業位置Ｗｐに配置された基板Ｐに対して第１ヘッドユニット６Ａにより部品の実装が行われ、第２レーンＬ２の作業位置Ｗｐに配置された基板Ｐに対して第２ヘッドユニット６Ｂにより部品が実装される。つまり、第１ヘッドユニット６Ａが第１部品供給部５Ａのテープフィーダ１２から部品を吸着して第１レーンＬ１の基板Ｐに搭載する一方で、第２ヘッドユニット６Ｂが第２部品供給部５Ｂのテープフィーダ１２から部品を吸着して第２レーンＬ２の基板Ｐに搭載する。この場合、部品の吸着後、第１ヘッドユニット６Ａが第１部品認識カメラ７Ａの上方を、第２ヘッドユニット６Ｂが第２部品認識カメラ７Ｂの上方をそれぞれ経由することにより、吸着部品が撮像され、実装ヘッド２０による部品の吸着状態が認識される。そして、実装ヘッド２０による部品の吸着状態と、ヘッドユニット駆動機構の熱変形に起因する各ヘッドユニット６Ａ、６Ｂの移動誤差を補正するための補正値とに基づいて部品の目標搭載位置が補正され、当該目標搭載位置に基づきヘッドユニット６Ａ、６Ｂが制御される。
【００４２】  上記補正値は、上記マークＭ１〜Ｍ５のうち、直線で結んだときに直角に並ぶ３つのマークを基板認識カメラ２６で撮像することにより、それらのマーク画像に基づいてヘッドユニット６Ａ、６Ｂごとに求められる。具体的には、第１ヘッドユニット６Ａについての補正値は、第１、第２、第５のマークＭ１、Ｍ２、Ｍ５に基づいて求められ、第２ヘッドユニット６Ｂについての補正値は、第３、第４、第５のマークＭ３、Ｍ４、Ｍ５について求められる。つまり、第１、第２、第５のマークＭ１、Ｍ２、Ｍ５の画像の位置に基づき、第１ヘッドユニット６ＡのＸ、Ｙ方向の補正値がそれぞれ求められ、第３、第４、第５のマークＭ３、Ｍ４、Ｍ５の画像の位置に基づき、第２ヘッドユニット６ＢのＸ、Ｙ方向の補正値がそれぞれ求められる。目標搭載位置を補正するためのこの種の補正値の演算方法は従来周知（例えば背景技術の特許第３２５３２１８号公報等）の技術であり、ここでは詳細な説明を省略する。
【００４３】  なお、基板Ｐの実装作業中には、予め設定されたタイミングで、第１ヘッドユニット６Ａの基板認識カメラ２６により第１、第２、第５の各マークＭ１、Ｍ２、Ｍ５が撮像されるとともに、第２ヘッドユニット６Ｂの基板認識カメラ２６により第３、第４、第５の各マークＭ３、Ｍ４、Ｍ５が撮像されることにより、各ヘッドユニット６Ａ、６Ｂの上記補正値が更新される。
【００４４】  一方、シングルモードでは、２つのレーンＬ１、Ｌ２の何れか一方のレーンに沿って基板Ｐが搬送され、作業位置Ｗｐに配置された基板Ｐに対して部品の実装が行われる。例えば図４Ｂに示すように、最大に拡張された第１レーンＬ１の作業位置Ｗｐに配置された基板Ｐに対して両方のヘッドユニット６Ａ、６Ｂにより部品の実装が行われる。つまり、第１ヘッドユニット６Ａが第１部品供給部５Ａのテープフィーダ１２から部品を吸着して基板Ｐに搭載し、第２ヘッドユニット６Ｂが第２部品供給部５Ｂのテープフィーダ１２から部品を吸着して基板Ｐに搭載する。この場合、ヘッドユニット同士の衝突を回避するために、例えば各ヘッドユニット６Ａ、６Ｂによる部品の搭載が交互にタイミングをずらして実行される。
【００４５】  シングルモードの場合も、実装ヘッド２０による部品の吸着状態と、各ヘッドユニット６Ａ、６Ｂの移動誤差を補正するための上記補正値とに基づいて部品の目標搭載位置が補正され、当該目標搭載位置に基づきヘッドユニット６Ａ、６Ｂが制御される。
【００４６】  なお、シングルモードの場合、第１ヘッドユニット６Ａについては、第１〜第３のマークＭ１〜Ｍ３に基づいて補正値が求められ、第２ヘッドユニット６Ｂについては、第１、第３、第４のマークＭ１、Ｍ３、Ｍ４に基づいて補正値が求められる。つまり、ヘッドユニット駆動機構の熱変形に伴う各ヘッドユニット６Ａ、６Ｂの移動誤差は、その移動距離に比例して大きくなるため、上記補正値もその移動距離、すなわち基板Ｐのサイズに応じた値であるのが好適である。そのため、図４Ｂに示すように、シングルモードにおいて、Ｙ方向の寸法が第１マークＭ１〜第５マークＭ５間の距離よりも大きい基板Ｐに部品を実装する場合には、第５マークＭ５を用いることなく、第１〜第３のマークＭ１〜Ｍ３に基づき第１ヘッドユニット６Ａについての補正値が求められ、第１、第３、第４のマークＭ１、Ｍ３、Ｍ４に基づき第２ヘッドユニット６Ｂについての補正値が求められる。
【００４７】  ［部品実装装置の作用効果等］  上記のような部品実装装置１によれば、各基板搬送装置４Ａ、４Ｂの可動コンベア１１の可動領域内に第５マークＭ５が設けられており、上記の通り、デュアルモードで比較的小サイズの基板Ｐを生産する場合（図１参照）には、第１、第２、第５のマークＭ１、Ｍ２、Ｍ５（第３、第４、第５のマークＭ３、Ｍ４、Ｍ５）が使用されて第１ヘッドユニット６Ａ（第２ヘッドユニット６Ｂ）のＸ、Ｙ方向の補正値が求められる一方、シングルモードで比較的大サイズの基板Ｐを生産する場合（図４Ｂ参照）には、第１、第２、第３のマークＭ１、Ｍ２、Ｍ３（第１、第３、第４のマークＭ１、Ｍ３、Ｍ４）が使用されて第１ヘッドユニット６Ａ（第２ヘッドユニット６Ｂ）のＸ、Ｙ方向の補正値が求められる。そのため、基板Ｐのサイズが小さい場合に、マークの位置と実際の基板Ｐの位置とが大きく離れる（つまり、基板のサイズよりも補正エリアが広くなる）ことを抑制できる。また、可動コンベア自体にマークを固定する場合のように、マークの移動誤差を伴うことも無い。従って、この部品実装装置１によれば、ヘッドユニット駆動機構（駆動系）の熱変形により生じるヘッドユニット６Ａ、６Ｂの移動誤差を、基板Ｐのサイズによる影響を軽減しながら精度良く検出できるようになる。よってその分、目標搭載位置の補正の信頼性が向上し、各ヘッドユニット６Ａ、６Ｂによる部品の搭載精度が向上するという利点がある。
【００４８】  特に、この部品実装装置１によれば、可動コンベア１１と干渉しない位置に投影装置３２が固定され、この投影装置３２によって基準面ＩＰに投影される第５マークＭ５の投影像Ｍ５′（合焦画像）を基板認識カメラ２６が撮像するように構成されているので、可動コンベア１１の可動域内に第５マークＭ５を設けながらも、可動コンベア１１の移動が阻害されることが一切無いという利点がある。
【００４９】  また、第５マークＭ５を撮像するための基板認識カメラ２６は、作業位置Ｗｐに配置された基板Ｐのフィデューシャルマークを撮像するものをそのまま使用できるので、上記第１〜第５のマークＭ１〜Ｍ５を含む、全てのマークを共通の基板認識カメラ２６で撮像し、認識することができるという利点もある。
【００５０】  なお、この実施形態では、本発明の補助装置として、第５マークＭ５の投影像Ｍ５′を基準面ＩＰに投影する投影装置３２が設けられているが、補助装置は、第５マークＭ５の反射像を基準面ＩＰに形成するものであってもよい。
【００５１】  ［第２の実施形態］  図６は、本発明の第２実施形態にかかる部品実装装置１を示す側面図である。第２実施形態にかかる部品実装装置１は、以下の点で第１実際形態と構成が相違する。
【００５２】  まず、部品実装装置１は、上記投影装置３２は備えておらず、代わりに、第１マークＭ１と第３マークＭ３との中間位置に、第５マークＭ５を備えた支柱３１が設けられている。この支柱３１は、可動コンベア１１のコンベア本体１１ａよりも高さが低くいものであり、第５マークＭ５は、この支柱３１の上端面に設けられている。従って、第５マークＭ５は、他のマークＭ１〜Ｍ４よりも低い位置に設けられている。支柱３１は、可動コンベア１１の脚部の移動経路（上記レールの位置）からＸ方向に外れた位置に配置されており、これによって、可動コンベア１１との干渉が回避されている。
【００５３】  また、各ヘッドユニット６Ａ、６Ｂの基板認識カメラ２６は、ステッピングモータを駆動源とする焦点切換機構２７（本発明の補助装置に相当する）を有している。この焦点切換機構２７は、基板認識カメラ２６の焦点距離を、基板Ｐのフュデューシャルマークや第１〜第４のマークＭ１〜Ｍ４に焦点が合う第１焦点距離と、第５マークＭ５に焦点が合う第２焦点距離とに切り換えるものである。つまり、当該焦点切換機構２７は、第５マークＭ５と上記基準面ＩＰとの高さの差ｈを吸収して基板認識カメラ２６が第５マークＭ５の合焦画像を撮像することを可能とするものである。焦点切換機構２７は、制御ユニット４０の外部入出力部５０に接続されており、主制御部４２により制御されるようになっている。具体的には、基板認識カメラ２６による第５マークＭ５の撮像時にのみ、基板認識カメラ２６の焦点距離が第２焦点距離に制御され、それ以外のときは基板認識カメラ２６の焦点距離が第１焦点距離に制御されるようになっている。
【００５４】  第２実施形態の部品実装装置１の基本的な動作は、上記の通り、撮像対称となるマークに応じて基板認識カメラ２６の焦点切替えが行われる点を除き、第１実施形態の部品実装装置１と共通である。
【００５５】  以上のような第２の実施形態の部品実装装置１も、第１の実施形態と同様、各基板搬送装置４Ａ、４Ｂの可動コンベア１１の可動領域内に第５マークＭ５が設けられたものであり、よって、第１の実施形態と同様の作用効果を享受することが可能となる。
【００５６】  ［第３の実施形態］  図７は、本発明の第３実施形態にかかる部品実装装置１の一部を示す側面図である。
【００５７】  第３実施形態の部品実装装置１は、第２実施形態の変形例である。すなわち、第３実施形態では、基板認識カメラ２６に焦点切換機構２７が設けられる代わりに、各ヘッドユニット６Ａ、６Ｂに、基板Ｐ上のフュデューシャルマークや第１〜第４のマークＭ１〜Ｍ４を撮像対象として焦点距離が設定された第１基板認識カメラ２６ａと、第５マークＭ５を撮像対象として焦点距離が設定された第２基板認識カメラ２６ｂ（本発明の補助装置に相当する）とが搭載されている。つまり、第２基板認識カメラ２６ｂは、第５マークＭ５と上記基準面ＩＰとの高さの差ｈを吸収して、第５マークＭ５の合焦画像を撮像することを可能とするものである。
【００５８】  第３実施形態の部品実装装置１では、基板Ｐ上のフュデューシャルマークや第１〜第４のマークＭ１〜Ｍ４の撮像時には、第１基板認識カメラ２６ａが使用され、第５マークＭ５を撮像時には、第２基板認識カメラ２６ｂが使用されるように、主制御部４２によってヘッドユニット６Ａ、６Ｂや各基板認識カメラ２６ａ、２６ｂが制御される。これ以外の部品実装装置１の基本的な動作は、第１、第２実施形態の部品実装装置１と共通である。
【００５９】  このような第３の実施形態の部品実装装置１も、第１、第２の実施形態と同様、各基板搬送装置４Ａ、４Ｂの可動コンベア１１の可動領域内に第５マークＭ５が設けられたものであり、よって、第１、第２の実施形態と同様の作用効果を享受することが可能となる。
【００６０】  ［その他の変形例］  なお、上述した第１〜第３実施形態の部品実装装置１は、本発明に係る部品実装装置１（本発明の実装ヘッドの移動誤差検出装置が適用された部品実装装置１）の好ましい実施形態の例示であって、部品実装装置１や移動誤差検出装置の具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００６１】  例えば、各実施形態の部品実装装置１では、第１マークＭ１と第３マークＭ３との間に第５マークＭ５が設けられているが、より多くのマークを設けてもよい。例えば、図８Ａに示すように、第１マークＭ１と第５マークＭ５との間に、第５マークＭ５と同様の態様で第６マークＭ６を、第３マークＭ３と第５マークＭ５との間に、第５マークＭ５と同様の態様で第７マークＭ７をそれぞれ設けてもよい。この構成によれば、デュアルモードにおいて、例えば図８Ｂに示すように、サイズが異なる大小の基板Ｐを生産する場合、第１ヘッドユニット６Ａについては、第１、第２、第７のマークＭ１、Ｍ２、Ｍ７に基づきＸ、Ｙ方向の補正値を求め、第２ヘッドユニット６Ｂについては、第３、第４、第７のマークＭ３、Ｍ４、Ｍ７に基づきＸ、Ｙ方向の補正値を求めることができ、各レーンＬ１、Ｌ２で生産される基板Ｐのサイズにより対応した間隔のマークを用いて補正値を求めることが可能となる。そのため、各ヘッドユニット６Ａ、６Ｂによる部品の搭載精度をより高めることが可能となる。
【００６２】  また、各実施形態の部品実装装置１は、デュアルレーン方式の部品実装装置であるが、部品実装装置１は、シングルレーン方式の部品実装装置であってもよい。
【００６３】  この場合には、例えば図９Ａに示すように、基板搬送装置４のコンベア１０、１１を最大間隔に設定した状態で、固定コンベア１０に沿ってその前側に第１、第２の第１マークＭ１、Ｍ２を配置し、可動コンベア１１に沿ってその後側に第３、第４のマークＭ３、Ｍ４を配置し、Ｙ方向において、第１マークＭ１と第３マークＭ４と中間位置に第５マークＭ５を配置するようにすればよい。この構成によれば、図９Ａに示すように、大型の基板Ｐの生産時には、第１、第２、第３のＭ１、Ｍ２、Ｍ３に基づきＸ、Ｙ方向の補正値を求め、小型の基板Ｐの生産時には、図９Ｂに示すように、第１、第２、第５のマークＭ１、Ｍ２、Ｍ５に基づきＸ、Ｙ方向の補正値を求めることができる。そのため、シングルレーン方式の部品実装装置１において、基板Ｐのサイズにより対応した間隔のマークを用いて補正値を求めることが可能となる。
【００６４】  以上説明した本発明をまとめると以下の通りである。
【００６５】  すなわち、本発明は、第１方向に延在する固定コンベアとこの固定コンベアに対して前記第１方向と直交する第２方向に移動可能な可動コンベアとを含む基板搬送装置と、この基板搬送装置により所定の作業位置に搬送された基板に部品を搭載する実装ヘッドと、を備えた部品実装装置に適用される前記実装ヘッドの移動誤差検出装置であって、可動コンベアの可動域内に配置される可動域内マークと、可動コンベアの可動域外に配置される可動域外マークとを含む複数のマークと、前記実装ヘッドと共に移動して前記複数のマークを撮像する撮像装置と、前記撮像を補助する補助装置と、を含み、前記可動域外マークは、前記作業位置に配置された基板の上面を含む水平な基準面に配置され、前記可動域内マークは、前記基準面より低い位置であってかつ可動コンベアと干渉しない位置に配置され、前記補助装置は、可動域内マークと前記基準面との高さの差を吸収して前記撮像装置が可動域内マークの合焦画像を撮像することを補助するものである。
【００６６】  この移動誤差検出装置の構成によれば、可動コンベアの可動域内に、可動コンベアとの干渉を回避しつつマーク（可動域内マーク）を固定的に設けることができる。そのため、基板のサイズが小さい場合に、マークの位置と実際の基板の位置とが大きく離れる（基板のサイズよりも補正エリアが広くなる）ことを抑制でき、また、可動コンベア自体にマークを固定する場合のように、マークの移動誤差を伴うことも無くなる。従って、駆動系の熱変形により生じる実装ヘッドの移動誤差を、基板のサイズによる影響を軽減しながら検出することが可能となる。
【００６７】  この移動誤差検出装置において、前記補助装置は、前記可動域内マークに照明光を与える照明部と、前記可動域内マークからの光を前記基準面に導いて当該基準面に可動域内マークの像を形成する光学系と、を備え、前記撮像装置は、前記基準面に形成される可動域内マークの像を撮像するのが好適である。
【００６８】  この構成によれば、可動コンベアとの干渉を回避しつつ、当該可動コンベアの可動域内において実質的に基準面内にマーク（可動域内マーク）を設けることが可能となる。
【００６９】  この場合、前記補助装置は、前記基準面に可動内マークの反射像を形成するものであってもよいが、前記基準面に可動域内マークの投影像を形成するものであってもよい。
【００７０】  また、上記の移動誤差検出装置において、前記補助装置は、前記可動域外マークに焦点があった状態と前記可動域内マークに焦点が合った状態とに前記撮像装置の焦点距離を切り替える焦点距離切換機構を備えるものであってもよい。
【００７１】  この移動誤差検出装置の構成の場合も、可動コンベアの可動域内にマーク（可動域内マーク）を配置しながら、当該可動域内マークと可動域外マークとを共通の撮像装置で撮像することが可能となる。
【００７２】  なお、上記の移動誤差検出装置において、前記撮像装置は、前記可動域外マークに焦点が合った第１撮像装置と、前記可動域内マークに焦点が合った、前記補助装置である第２撮像装置とを備えているものであってもよい。
【００７３】  この移動誤差検出装置の構成では、第１撮像装置と第２撮像装置とを使い分けることで、可動域内マークと可動域外マークとを撮像することが可能となる。
【００７４】  一方、本発明の部品実装装置は、第１方向に延在する固定コンベアとこの固定コンベアに対して前記第１方向と直交する第２方向に移動可能な可動コンベアとを含む基板搬送装置と、前記基板搬送装置により所定の作業位置に搬送された基板に部品を搭載する実装ヘッドと、前記実装ヘッドの移動誤差を検出するための移動誤差検出装置であって上述した何れか一つの移動誤差検出装置とを含むものである。
【００７５】  この部品実装装置によれば、上記の通り、駆動系の熱変形により生じる、実装ヘッドの移動誤差を、基板のサイズによる影響を軽減しながら精度良く補正できるようになるので、その分、部品の実装精度が向上する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【国際調査報告】
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