(57)【要約】【課題】位置補正のためのパラメータを簡便な方法で取得することができる電子部品実装装置における吸着ノズルの位置補正方法を提供すること。【解決手段】吸着ノズルがノズル軸廻りにθ方向に回転する実装動作を行う電子部品実装装置において、吸着ノズルのθ方向回転にともなって生じる位置ずれを補正するための位置補正パラメータ取得において、移載ヘッドに正規搭載動作を行わせて標体を特定角度毎に基板に搭載し、搭載された標体の位置を認識して求められた特定回転角度毎の位置ずれ量Δｘ、Δｙを当該回転角度における位置補正パラメータとして用いる。これにより、位置補正のためのパラメータを簡便な方法で取得することができる。【選択図】　図９
2004103893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着ノズルによって部品供給部から電子部品をピックアップし、この吸着ノズルがＸＹＺ方向に移動するとともにノズル軸廻りにθ方向に回転する実装動作を行うことにより保持した電子部品を基板に移送搭載する電子部品実装装置において、前記吸着ノズルを部品供給部に対して上下動させて電子部品を取り出すピックアップ動作および吸着ノズルを基板に対して上下動させて電子部品を搭載する搭載動作における吸着ノズルのＸＹ方向の位置補正を行う電子部品実装装置における吸着ノズルの位置補正方法であって、前記移載ヘッドの吸着ノズルによって計測用の標体をピックアップし、移載ヘッドに正規搭載動作を行わせて前記標体を基板に搭載し、搭載された標体を前記移載ヘッドと一体的に移動するカメラによって撮像して位置を認識することにより正規搭載位置と実搭載位置とのＸＹ方向の位置ずれ量を求めて位置補正パラメータとして記憶するパラメータ取得工程と、前記ピックアップ動作およびまたは搭載動作において、吸着ノズルのＸＹ方向の移動量を前記位置補正パラメータによって補正する移動位置補正工程とを含み、前記パラメータ取得工程において、吸着ノズルのθ方向の複数の特定回転位置においてそれぞれ個別に角度別位置補正パラメータを取得し、前記移動位置補正工程において、当該ピックアップ動作もしくは搭載動作時の吸着ノズルのθ方向の回転位置に対応した角度別位置補正パラメータを用いることを特徴とする電子部品実装装置における吸着ノズルの位置補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に電子部品を実装する電子部品実装装置において、電子部品を保持する吸着ノズルの位置補正を行う電子部品実装装置における吸着ノズルの位置補正方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品実装装置では、部品供給部から電子部品を移載ヘッドに装着された吸着ノズルによってピックアップし、基板へ移送搭載する。この吸着ノズルによる実装動作においては、電子部品のＸＹ方向の位置合わせに加えて、θ方向の位置合わせが行われる。このθ方向の位置合わせは、部品供給部からピックアップした電子部品のθ方向位置を、当該電子部品の基板におけるθ方向位置（実装角度）に合わせるものであり、吸着ノズルをθ方向に回転させることにより行われる（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１８６７９６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この吸着ノズルを回転させることに伴って、以下に説明するような位置ずれが発生し、実装精度を低下させるという問題点が生じている。すなわち、吸着ノズルのθ回転動作においては、電子部品が保持される吸着ノズルの下端部の位置と吸着ノズルを回転させる回転機構の回転軸との相対位置は必ずしも一定ではなく、回転角度によってばらつきを示す。
【０００５】
このため、高い実装位置精度が必要とされる場合には、この吸着ノズルの回転に伴って生じる位置ずれを補正するための回転位置補正が行われる。この回転位置補正は、従来より各吸着ノズルの回転中心を個別に検出するなどの複雑な操作を必要とし、複数の吸着ノズルを有する移載ヘッドを複数備えたマルチヘッドの電子部品実装装置などでは位置補正のためのパラメータを取得するのに多大な手間と時間を要していた。
【０００６】
そこで本発明は、位置補正のためのパラメータを簡便な方法で取得することができる電子部品実装装置における吸着ノズルの位置補正方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品実装装置における吸着ノズルの位置補正方法は、吸着ノズルによって部品供給部から電子部品をピックアップし、この吸着ノズルがＸＹＺ方向に移動するとともにノズル軸廻りにθ方向に回転する実装動作を行うことにより保持した電子部品を基板に移送搭載する電子部品実装装置において、前記吸着ノズルを部品供給部に対して上下動させて電子部品を取り出すピックアップ動作および吸着ノズルを基板に対して上下動させて電子部品を搭載する搭載動作における吸着ノズルのＸＹ方向の位置補正を行う電子部品実装装置における吸着ノズルの位置補正方法であって、前記移載ヘッドの吸着ノズルによって計測用の標体をピックアップし、移載ヘッドに正規搭載動作を行わせて前記標体を基板に搭載し、搭載された標体を前記移載ヘッドと一体的に移動するカメラによって撮像して位置を認識することにより正規搭載位置と実搭載位置とのＸＹ方向の位置ずれ量を求めて位置補正パラメータとして記憶するパラメータ取得工程と、前記ピックアップ動作およびまたは搭載動作において、吸着ノズルのＸＹ方向の移動量を前記位置補正パラメータによって補正する移動位置補正工程とを含み、前記パラメータ取得工程において、吸着ノズルのθ方向の複数の特定回転位置においてそれぞれ個別に角度別位置補正パラメータを取得し、前記移動位置補正工程において、当該ピックアップ動作もしくは搭載動作時の吸着ノズルのθ方向の回転位置に対応した角度別位置補正パラメータを用いる。
【０００８】
本発明によれば、吸着ノズルのＸＹ方向の位置補正パラメータを取得するパラメータ取得工程において、移載ヘッドに正規搭載動作を行わせて標体を基板に搭載し、搭載された標体の位置を認識することにより吸着ノズルのθ方向の複数の特定回転位置においてそれぞれ個別に角度別位置補正パラメータを取得し、移動位置補正工程において、当該ピックアップ動作もしくは搭載動作時の吸着ノズルのθ方向の回転位置に対応した角度別位置補正パラメータを用いることにより、位置補正のためのパラメータを簡便な方法で取得することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の移載ヘッドの構成を示す図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図、図４、図５，図６は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における吸着ノズルの回転位置合わせの説明図、図７，図８，図９は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における位置補正パラメータ取得処理の工程説明図である。
【００１０】
まず図１を参照して電子部品実装装置の構造を説明する。図１において基台１の中央にはＸ方向に搬送路２が配設されている。搬送路２は基板３を搬送し電子部品の実装位置に位置決めする。搬送路２の両側方には、部品供給部４が配置されており、それぞれの部品供給部４には多数のテープフィーダ５が並設されている。テープフィーダ５はテープに保持された電子部品を収納し、このテープをピッチ送りすることにより電子部品を供給する。
【００１１】
基台１上面の両端部上にはＹ軸テーブル６Ａ，６Ｂが配設されており、Ｙ軸テーブル６Ａ、６Ｂ上には２台のＸ軸テーブル７Ａ，７Ｂが架設されている。Ｙ軸テーブル６Ａを駆動することにより、Ｘ軸テーブル７ＡがＹ方向に水平移動し、Ｙ軸テーブル６Ｂを駆動することにより、Ｘ軸テーブル７ＢがＹ方向に水平移動する。Ｘ軸テーブル７Ａ，７Ｂには、それぞれ移載ヘッド８および移載ヘッド８と一体的に移動する基板認識カメラ９が装着されている。
【００１２】
Ｙ軸テーブル６Ａ，Ｘ軸テーブル７Ａ，Ｙ軸テーブル６Ｂ，Ｘ軸テーブル７Ｂをそれぞれ組み合わせて駆動することにより移載ヘッド８は水平移動し、それぞれの部品供給部４から電子部品を吸着ノズル１０（図２参照）によってピックアップし、搬送路２に位置決めされた基板３上に実装する。基板３上に移動した基板認識カメラ９は、基板３を撮像して認識する。また部品供給部４から搬送路２に至る経路には、部品認識カメラ１１が配設されている。部品認識カメラ１１は、それぞれの移載ヘッド８に保持された状態の電子部品を下方から撮像する。
【００１３】
次に図２を参照して移載ヘッド８について説明する。図２に示すように、移載ヘッド８はマルチタイプであり、部品保持手段としての単位移載ヘッド８ａを８個備えた構成となっている。これらの単位移載ヘッド８ａはそれぞれ下端部に電子部品を吸着して保持する吸着ノズル１０を備え、各単位移載ヘッド８ａに備えられたＺ軸モータ１２によって個別に昇降動作が可能となっている。
【００１４】
移載ヘッド８は各単位移載ヘッド共通のθ軸モータ１３を備えており、θ軸モータ１３は各吸着ノズル１０をθ方向に回転させるθ回転機構を回転駆動する。移載ヘッド８によって電子部品を搭載する実装動作において、各吸着ノズル１０をノズル軸廻りにθ方向に回転させることにより、吸着ノズル１０に保持された電子部品のθ方向の位置合わせを行うようになっている。
【００１５】
次に図３を参照して電子部品実装装置の制御系の構成を説明する。図３において、制御部２０はＣＰＵであり、以下に説明する各部全体を統括して制御する。位置補正パラメータ演算部２１は、後述する吸着ノズルのθ方向の回転によって生じる位置ずれ量を補正する位置補正パラメータを求めるための演算を行う。この演算は、移載ヘッド８によって基板３にテスト実装された計測用の治具を基板認識カメラ９によって撮像し、認識部２５によって認識した認識結果に基づいて行われる。演算結果は、位置補正パラメータ記憶部２２に記憶される。
【００１６】
認識部２５は基板認識カメラ９の撮像データを画像認識することにより、基板３の位置を認識するとともに、後述するパラメータ取得工程において、基板３に実装された計測用の治具の位置を認識する。また認識部２５は部品認識カメラ１１の撮像データを画像認識することにより、移載ヘッド８に保持された電子部品の識別、位置検出を行う。モータ駆動部２４は、移載ヘッド８の水平移動を行うＸ軸テーブル７Ａ、７Ｂ、Ｙ軸テーブル６Ａ、６Ｂに備えられたＸ軸モータ２６、Ｙ軸モータ２７、各単位移載ヘッド８ａの昇降、回転動作を行うＺ軸モータ１２、θ軸モータ１３の駆動を制御する。
【００１７】
ここで吸着ノズル１０のθ回転について図４を参照して説明する。図４は電子部品Ｐのθ方向位置を示している。すなわち図４（ａ）は、部品供給部４のテープフィーダ５に収納された状態の電子部品Ｐを示しており、この状態では電子部品Ｐは長手方向をＸ軸方向に一致させた位置（θ方向位置０°）にある。
【００１８】
図４（ｂ）は、テープフィーダ５からピックアップされた後に吸着ノズル１０によって保持された状態の電子部品Ｐを示しており、この状態では、電子部品Ｐは長手方向がＸ軸方向に対して角度αだけ傾いた位置（θ方向位置α°）にある。部品認識カメラ１１による撮像はこの状態で行われる。そして図４（ｃ）は、この電子部品Ｐが吸着ノズル１０によって基板３に所定の実装角度で搭載された状態を示している。ここでは、実装角度が９０°である例を示している。
【００１９】
実装動作においては、部品認識カメラ１１による撮像後に移載ヘッド８が基板３に電子部品Ｐを搭載するまでの間に、吸着ノズル１０のθ方向位置をα°から９０°に変更することにより、電子部品Ｐのθ方向の位置合わせが行われる。この吸着ノズル１０のθ方向回転は、各単位移載ヘッド８ａに備えられたθ回転機構によって、吸着ノズル１０を垂直なノズル軸廻りに回転させることによって行われ、このときの位置合わせ量は、前述のように部品認識カメラ１１による撮像データに基づき認識部２５が検出したθ方向位置α゜と実装角度（ここでは９０゜）の差となる（図９（ｂ）参照）。
【００２０】
次に、図５，図６を参照して、上述のθ方向回転における吸着ノズル１０の回転中心について説明する。図５は、吸着ノズル１０のノズル軸心Ｃ２とθ回転機構の回転軸心Ｃ１が厳密に一致した理想状態を示している。このような理想状態では、θ回転機構を駆動すると、吸着ノズル１０はノズル軸の振れを生じることなくθ回転する。したがって、吸着ノズル１０に保持された電子部品Ｐは、図５（ｂ）に示すように、ＸＹ方向の位置ずれを生じることなく回転軸心Ｃ１（ノズル軸心Ｃ２）廻りのθ回転のみを行う。
【００２１】
これに対し図６は、θ回転機構の回転軸心Ｃ１と吸着ノズル１０のノズル軸心Ｃ２が一致していない状態を示している。図６（ａ）の（イ）は、回転軸心Ｃ１とノズル軸心Ｃ２との平行は確保されているものの、２つの軸心が相互にずれている状態を示しており、（ロ）は、垂直な回転軸心Ｃ１に対してノズル軸心Ｃ２がわずかな角度振れで装着された状態を示している。
【００２２】
いずれの場合においても、吸着ノズル１０の先端部の中心点Ｎは、回転軸心Ｃ１から外れた位置にある。このような状態において、電子部品の回転位置合わせのためにθ回転機構を駆動すると、吸着ノズル１０に保持された電子部品Ｐは、（イ）（ロ）のいずれの状態においても、図６（ｂ）に示すようにθ回転とともにＸＹ方向の位置ずれを生じる。
【００２３】
実際の移載ヘッドにおいては、吸着ノズル１０は対象となる電子部品に応じて交換・着脱されることから、上述のようなノズル軸心の回転軸心に対する位置ずれが生じやすい。またこれ以外にも、装置稼動時の温度変化に起因する移載ヘッドの装着姿勢の誤差など経時変化する機構誤差によっても、電子部品Ｐのθ方向回転時の位置ずれが生じる。
【００２４】
このように、ノズル軸廻りのθ方向回転を伴う位置合わせにおいては、部品認識カメラ１１による撮像によって検出された電子部品のＸＹ方向の位置ずれのみならず、θ方向の回転によって生じるＸＹ方向の位置ずれを加味した位置合わせが必要となる。このため、本実施の形態に示す電子部品実装方法では、吸着ノズル１０を部品供給部４に対して上下動させて電子部品を取り出すピックアップ動作および吸着ノズル１０を基板３に対して上下動させて電子部品を搭載する搭載動作において、吸着ノズル１０のθ方向回転に起因するＸＹ方向の位置ずれを、位置補正パラメータを用いて補正するようにしている。
【００２５】
この位置補正パラメータは、実際の電子部品実装作業開始前の準備作業として、実際に電子部品実装装置を動作させることによって取得されるものであり、このデータ取得作業は、電子部品実装装置において部品認識カメラ１１や基板認識カメラ９の光学座標を実装装置の機械座標に合わせるティーチングなど、装置各部を実稼動状態における正規搭載動作が可能な状態に調整した後に行われる。
【００２６】
以下、この位置補正パラメータ取得作業について、図７，図８、図９を参照して説明する。まず図７（ａ）に示すように、移載ヘッド８の吸着ノズル１０によって計測用の標体である計測用の治具３０（または実物の電子部品）をピックアップする。このとき、治具３０は、長手方向をＸ軸方向に一致させた位置（θ方向位置０°）になるようにセットし、この状態の治具３０をθ方向回転位置が原位置に会わされた吸着ノズル１０によってピックアップする（図４（ａ）参照）。これにより、吸着ノズル１０のθ方向回転位置の原位置と、治具３０の長手方向とが一致する。
【００２７】
そして、移載ヘッド８に正規搭載動作を行わせ、すなわち部品認識カメラ１１によって治具３０を認識した結果および基板認識カメラ９によって基板３を認識した結果に基づいて、図７（ｂ）（ｃ）に示すように、治具３０を基板３上の正規搭載位置である搭載目標点Ｐに対して位置合わせして搭載する。このとき図８（ａ）に示すように、一般に前述の回転位置ずれにより実際の搭載位置と搭載目標点Ｐとは一致せず、位置ずれが生じる。
【００２８】
この位置ずれを求めるため、図７（ｄ）に示すように、基板認識カメラ９を移動させて光学座標系の原点Ｏと実装目標点Ｐを一致させる。これにより、図８（ｂ）に示す画像が取得され、この画像上において、治具３０の搭載位置と搭載目標点Ｐとの位置ずれ量Δｘ（０）、Δｙ（０）を求める。ここで（０）は、搭載時のθ方向位置を０゜に合わせたときの位置ずれ量であることを示しており、従って吸着ノズル１０のθ方向回転位置が０゜である状態における位置ずれ量となっている。
【００２９】
次いで同様に手順で、図９（ａ）の（イ）に示すように、搭載時のθ方向位置を９０゜に設定しして、治具３０を基板３の搭載目標点に搭載する。そして図８（ｂ）の（イ）に示すように、搭載時のθ方向位置を９０゜に合わせた場合における位置ずれ量Δｘ（９０）、Δｙ（９０）を求める。この後、図９（ａ）（ｂ）の（ロ）（ハ）にそれぞれ示すように、搭載時のθ方向位置を１８０゜および−９０゜に合わせた場合における位置ずれ量、Δｘ（１８０）、Δｙ（１８０）、Δｘ（−９０）、Δｙ（−９０）を同様の手順を反復して順次求める。
【００３０】
すなわち、このパラメータ取得工程においては、吸着ノズルのθ方向の複数の特定回転位置においてそれぞれ個別に角度別位置補正パラメータを取得する。なお、ここでは、吸着ノズル１０のθ方向の特定回転位置が９０゜毎の角度である例を示しているが、特定回転位置を更に細かく設定（例えば４５゜毎）してもよい。
【００３１】
次いで、同様の位置補正パラメータ作成処理が、全ての単位移載ヘッド８ａを対象として実行される。そして求められたこれらの位置ずれ量は、位置補正パラメータ演算部２１に送られ、ここで単位移載ヘッド８ａの吸着ノズル１０毎に、固有の位置補正パラメータを作成する演算が行われる。演算結果は、位置補正パラメータ記憶部２２に記憶される（パラメータ取得工程）。
【００３２】
そして電子部品実装作業開始後の、ピックアップ動作、搭載動作においては、位置補正パラメータ記憶部２２から各単位移載ヘッド８ａ毎に位置補正パラメータが読み出され、電子部品の実装角度毎に異なった位置補正量を用いて吸着ノズル１０のＸＹ方向の移動量を補正する（移動位置補正工程）。この移動位置補正工程においては、当該ピックアップ動作もしくは搭載動作時の吸着ノズルのθ方向の回転位置に対応した角度別位置補正パラメータが用いられる。
【００３３】
上記説明したように、本実施の形態に示す電子部品実装装置における吸着ノズルの位置補正方法においては、吸着ノズルのθ方向回転に伴って生じる位置ずれ誤差補正用の位置補正パラメータを、移載ヘッドに正規搭載動作を行わせることによって、各吸着ノズル単位で特定回転位置毎の固有の位置ずれ量として求めるものである。このパラメータ取得作業は、テスト実装を反復しつつ実装位置を認識するという単純作業であることから、従来必要とされた位置補正パラメータ取得方法、例えば各吸着ノズルの回転中心を個別に検出するなどの複雑な操作を必要とする方法と比較して、位置補正のためのパラメータを簡便な方法で取得することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、吸着ノズルのＸＹ方向の位置補正パラメータを取得するパラメータ取得工程において、移載ヘッドに正規搭載動作を行わせて標体を基板に搭載し、搭載された標体の位置を認識することにより吸着ノズルのθ方向の複数の特定回転位置においてそれぞれ個別に角度別位置補正パラメータを取得し、移動位置補正工程において、当該ピックアップ動作もしくは搭載動作時の吸着ノズルのθ方向の回転位置に対応した角度別位置補正パラメータを用いることにより、位置補正のためのパラメータを簡便な方法で取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の移載ヘッドの構成を示す図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における吸着ノズルの回転位置合わせの説明図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における吸着ノズルの回転位置合わせの説明図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における吸着ノズルの回転位置合わせの説明図
【図７】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における位置補正パラメータ取得処理の工程説明図
【図８】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における位置補正パラメータ取得処理の工程説明図
【図９】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における位置補正パラメータ取得処理の工程説明図
【符号の説明】
３　基板
４　部品供給部
８　移載ヘッド
１０　吸着ノズル
１１　部品認識カメラ
２０　制御部
２１　位置補正パラメータ演算部
２２　位置補正パラメータ記憶部
２５　認識部
【図１】
2004103893.tif 000003
【図２】
2004103893.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004103893.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004103893.tif 000008
【図７】
2004103893.tif 000009
【図８】
2004103893.tif 000010
【図９】
2004103893.tif 000011