(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面の一方である第１面に既に電気部品が装着されており、その第１面において基板支持装置に支持されたプリント基板の、反対側の面である第２面に、電気部品保持装置に保持させた電気部品を装着する際に、前記基板支持装置によるプリント基板の支持状態を検査する方法であって、
前記基板支持装置として、前記プリント基板を、前記第１面の、プリント基板の種類に応じて予め設定された被支持位置においてスポット状に支持する支持部材を含むものを使用し、前記プリント基板に設けた基準マークを撮像装置によって撮像し、その撮像によって取得した画像内における前記基準マークの像の実際の位置である実マーク位置が、前記支持部材と前記第１面に既に装着されている電気部品とが互いに干渉しない大きさの許容範囲で設定した設定マーク位置の前記許容範囲内にあるか否かに基づいて、前記基板支持装置によるプリント基板の支持状態が正常であるか異常であるかを判定することを特徴とする基板支持状態検査方法。
【請求項２】
プリント基板を、プリント基板の種類に応じて予め設定された被支持位置において下方からスポット状に支持する支持部材を含む基板支持装置と、
電気部品を保持して前記プリント基板に装着する電気部品保持装置と、
前記プリント基板に設けられた基準マークを撮像する撮像装置と、
それら基板支持装置と電気部品保持装置と撮像装置とを制御して電気部品をプリント基板に装着させる制御装置と
を含む電気部品装着装置であって、前記制御装置が、
前記支持部材と、前記プリント基板の両面の一方である第１面に既に装着されている電気部品とが、互いに干渉しない大きさの許容範囲で設定された設定マーク位置を記憶する手段と、
前記撮像装置による撮像によって取得された画像内における前記基準マークの像の実際の位置である実マーク位置が、前記設定マーク位置の前記許容範囲内にあるか否かに基づいて、前記基板支持装置によるプリント基板の支持状態が正常であるか異常であるかを判定する手段と
を含むことを特徴とする電気部品装着装置。
【請求項３】
両面の一方である第１面に既に電気部品が装着されているプリント基板を、プリント基板の種類に応じて予め設定された被支持位置において下方からスポット状に支持する支持部材を含む基板支持装置に支持させ、そのプリント基板の反対側の面である第２面に電気部品保持装置に保持させた電気部品を装着する際に、そのプリント基板の前記基板支持装置による支持状態を、撮像装置とコンピュータとにより検査するために、
前記プリント基板に設けられた基準マークを前記撮像装置により撮像する撮像ステップと、
その撮像ステップにおいて取得された画像内における前記基準マークの像の実際の位置である実マーク位置が、前記支持部材と前記第１面に既に装着されている電気部品とが互いに干渉しない大きさの許容範囲で設定された設定マーク位置の前記許容範囲内にあるか否かに基づいて、前記基板支持装置によるプリント基板の支持状態が正常であるか異常であるかを判定するステップと
を含む支持状態検査プログラムが、コンピュータにより読み取り可能な状態で記憶された記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気部品装着装置におけるプリント基板の支持状態を検査する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気部品装着装置において、プリント基板（プリント配線板）に設けられた基準マークを撮像することにより、プリント基板の支持位置を検出し、その支持位置に基づいて、電気部品の装着位置を補正する装着方法が既に知られている。この方法においては、基板支持装置がプリント基板を良好に支持していることを前提としてプリント基板の位置ずれ量を検出し、その位置ずれ量に基づいて電気部品の装着位置を補正し、装着する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および発明の効果】
そのため、位置ずれ量の大きさが基板支持装置や撮像装置等の誤差として許容できる許容誤差範囲を越えていても、電気部品が装着される場合がある。また、修正すべき位置ずれ量が大きい場合は、位置ずれ量の算出時および補正時の誤差も大きくなる傾向がある。具体的には、プリント基板の位置が大きくずれていれば、本来撮像装置の視野の中央付近において撮像されるべき基準マークを、視野の縁辺部において撮像することとなるが、一般に撮像装置においては、視野の中央から離れるほどレンズの歪みの影響が大きくなる傾向があるので、位置ずれ量算出時の誤差が大きくなるのである。さらに、位置ずれ量に基づく補正量が大きくなれば、その補正量に含まれる誤差も大きくなるので、補正された装着位置に電気部品が装着されても、製造されたプリント基板（プリント回路板）の精度が低下する。
【０００４】
さらに、プリント基板の位置ずれ量が前述の許容誤差範囲を越える場合は、装着装置に異常が生じていたり、今回装着されるべきプリント基板とは種類の異なる間違ったプリント基板が基板支持装置に支持されている等の異常が発生している場合が多い。上記装着装置の異常には、例えばプリント基板の形状に対応して調節された搬送装置の幅が不適切であるためにプリント基板の姿勢が不安定な状態で搬送された場合や、支持装置とプリント基板との垂直方向の位置が適当でないためにプリント基板の形状が歪む場合等がある。
【０００５】
特に、図６に示すようにプリント基板２００の両面２０２，２０４に電気部品２０６を装着する場合に、それら両面の一方である第１面２０２に電気部品２０６が装着されている状態において、その第１面２０２側からプリント基板２００を支持して電気部品２０６を装着する場合に、問題が発生し易い。この図は、（ａ），（ｂ），（ｃ）の順にプリント基板支持装置２０７が上昇してプリント基板２００を第２面２０４から支持する様子を示している。プリント基板２００の支持位置がずれれば、電気部品２０６とプリント基板支持装置２０７の構成要素としての基板支持ピン２０８とが互いに干渉する可能性が高いのである。図６（ｂ）に示すように、電気部品２０６と基板支持ピン２０８とが互いに干渉すれば、第１面２０２に装着された電気部品２０６はクリーム半田や接着剤等により仮止めされているにすぎないので、図６（ｃ）に示すように、電気部品２０６がプリント基板２００から容易に脱落し、あるいは位置ずれ，姿勢ずれ等が生じる。このような第１面２０２に異常が生じたプリント基板２００の第２面２０４に電気部品２０６を装着しても、その後でそのプリント基板２００は不良品として排除されるので、第２面２０４に装着される電気部品２０６と装着のための作業時間とが無駄となる。
【０００６】
また、たとえ基板支持ピン２０８との干渉により電気部品２０６の脱落やずれが生じないとしても、プリント基板２００と基板支持ピン２０８との間に電気部品２０６が挟まれた状態でプリント基板２００が支持されれば、プリント基板２００が電気部品２０６に押されて反り、形状が歪むこととなる。この状態で第２面２０４に電気部品２０６を良好に装着することは困難であり、結局はプリント基板２００が不良品となる可能性が高い。以上の問題は、近年、電気部品装着密度の上昇により一層発生し易くなってきている。
【０００７】
本発明は、以上の事情を背景とし、装着装置の異常を早期に発見して電気部品の無駄および無駄な装着作業を回避するために、プリント基板の支持状態を検査する検査方法を提供することを課題として為されたものであり、本発明によって、下記各態様の支持状態検査方法，電気部品装着装置および支持状態検査プログラムが得られる。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴やそれらの組合せが以下の態様に限定されると解釈されるべきではない。また、１つの項に複数の事項が記載されている場合、常にそれら事項をすべて一緒に採用しなければならないわけではなく、一部の事項のみを取り出して採用することも可能である。
なお、下記の項のうち(8)項が請求項１に相当し、(9)項に(7)項および(8)項に記載の事項を加入したものが請求項２に相当し、(10)項に(7)項および(8)項に記載の事項を加入したものが請求項３に相当する。
【０００８】
（１）基板支持装置に支持させたプリント基板に、電気部品保持装置に保持させた電気部品を装着する際に、基板支持装置によるプリント基板の支持状態を検査する方法であって、
前記プリント基板に設けた基準マークを撮像装置によって撮像し、取得した画像データに基づいてプリント基板の実際の支持位置である実支持位置を検出し、その実支持位置に基づいてプリント基板の支持状態が正常であるか異常であるかを判定する基板支持状態検査方法。
従来の電気部品装着方法においては、基準マークと撮像装置との相対位置に基づいて、電気部品保持装置に対するプリント基板の相対位置を検出し、電気部品保持装置と基板支持装置との相対移動量を補正して、電気部品を装着することが行われていた。これに対して、本項に記載の検査方法においては、基準マークの像に基づいて、基板支持装置によるプリント基板の支持状態が正常であるか異常であるかが判定される。
電気部品の装着前にプリント基板の基準マークを撮像することは、一般的に行われていることであり、本項に記載の検査方法においては、その基準マークの撮像により取得された情報に基づいて支持状態を検査し得るので、既存の電気部品装着装置にこの方法を容易に適用することができる。さらに、支持状態を検査するために特別な動作が必要となるわけではないので、装着作業の能率低下を回避することができる。
この検査方法においては、電気部品の装着前にプリント基板の支持状態が検査されるので、検査の結果に基づいて電気部品の装着を実行するか否かが決定されるようにすれば、電気部品の無駄を防ぎ作業効率を向上させることができる。上記決定は、例えば、検査の結果に基づいて、支持状態が正常であれば電気部品の装着作業が続行されることを許容し、支持状態が異常であれば、次項以下に記載するように、作業者に報知してその判断を求めるようにしてもよいし、異常の原因を検査する検査作業が装着装置により実行されるようにしてもよい。
（２）前記判定した結果を示す情報を人間が認識可能な表示装置によって表示する (1)項に記載の基板支持状態検査方法。
判定結果の表示は、判定結果が正常である場合と異常である場合との両方において行われるようにしてもよいし、次項に記載するように異常である場合にのみ行われるようにしてもよい。両方の結果が表示されるようにする場合であっても、異常である場合には特に作業者の注意を喚起するように表示されるようにすることが望ましい。さらに、今回の判定の結果だけでなく、判定結果を累積的に表示されたり、連続運転中において支持状態が異常であると判定された頻度が表示されるようにしてもよい。
本項に記載の検査方法においては、作業者に判定結果を逐次伝達することができるので、異常が発生すれば作業者が素早く対応することができる。
（３）前記支持状態が異常であると判定した場合に、その判定結果を前記表示装置によって表示する (2)項に記載の基板支持状態検査方法。
本項に記載の検査方法においては、判定結果が正常である場合には、電気部品の装着作業の続行が許容され、支持状態が異常である場合には、その旨が表示されて作業者の判断が求められる。
（４）前記支持状態が異常であると判定した場合に、その支持状態が異常であるプリント基板への電気部品の装着作業を停止させる (1)項ないし (3)項のいずれかに記載の基板支持状態検査方法。
本項に記載の検査方法においては、支持状態が異常であると判定された場合に、装着作業が停止させられ、その支持状態が異常であるプリント基板への電気部品の装着が行われないので、電気部品や装着作業の無駄が回避される。その後、例えば、作業者によりプリント基板および装着装置の検査が行われ、そのプリント基板に電気部品を装着すべきか、払い出すべきかが判断されるようにしてもよいし、以下に記載するように、装着装置により自動的に各構成要素の再調節が行われるようにしてもよい。
例えば、支持状態が異常であると判定された際に、前述のような搬送装置の幅調節不良や、支持高さ不良であれば、再び調節を行えば支持状態が正常に戻る可能性があるので、自動的に再調節されて支持状態が再検査されるようにすることは有効である。支持状態の再検査において、正常であると判定されれば装着作業が続行され、異常であると判定されれば、その旨が表示されて作業者の判断が要求されるようにすることができる。ただし、自動的な再調節により支持状態が正常となっても、その自動再調節が頻繁に行われるとすれば、装着装置に異常が生じている可能性が高いので、その旨が表示されて作業者に原因の調査が求められるようにすることが望ましい。
（５）前記支持状態を検査する工程が、前記撮像装置により撮像した画像内における前記基準マークの像の実際の位置である実マーク位置と、基準マークの像の正規の位置である設定マーク位置とに基づいて前記支持状態を判定する工程を含む (1)項ないし (4)項のいずれかに記載の基板支持状態検査方法。
設定マーク位置は、画像内のいずれの位置であってもよいが、例えば、画像の中心とすることができる。
（６）前記設定マーク位置を広がりを有する許容範囲で設定し、前記支持状態を判定する工程において、前記実マーク位置が前記許容範囲内にあるか否かに基づいて前記支持状態を判定する (5)項に記載の基板支持状態検査方法。
許容範囲は、例えば、設定マーク座標を中心として、円形や正方形に設定されてもよいし、方向によって距離が異なる形状に設定されてもよい。
（７）前記プリント基板が、そのプリント基板の両面の一方である第１面に既に電気部品が装着されており、その第１面において前記基板支持装置に支持され、反対側の面である第２面に電気部品が装着されるものである (1)項ないし (6)項のいずれかに記載の基板支持状態検査方法。
本項に記載の検査方法においては、プリント基板の第１面に電気部品が装着されている状態においてその第１面側からプリント基板が支持される状態が検査される。このことにより、第１面の電気部品と支持装置とが互いに干渉することを監視することができる。
前述のように、第１面に装着された電気部品は、クリーム半田等により仮止めされているに過ぎないので、はじめに支持位置がずれれば電気部品と支持装置とが干渉して電気部品が脱落する可能性が高い。このため、第２面に電気部品を装着する場合に支持状態が異常であると判定されれば、各装置の再調節が行われるようにするより、装着作業が停止させられて作業者が判断が求められるようにすることが望ましい。例えば、作業者は、プリント基板の第１面を検査して装着作業を続行させるべきか、そのプリント基板を払い出させるべきかを判断することができる。
（８）前記基板支持装置として、前記プリント基板を、前記第１面の、プリント基板の種類に応じて予め設定された被支持位置においてスポット状に支持する支持部材を含むものを使用し、前記許容範囲の大きさを、その支持部材と、第１面に予め装着された電気部品とが互いに干渉しない大きさに設定する (7)項に記載の基板支持状態検査方法。
本項に記載の検査方法においては、許容範囲を電気部品と支持部材とが干渉しない大きさに設定することにより、電気部品と支持部材との干渉を監視することができる。なお、複数の支持部材によりプリント基板を支持する場合には、許容範囲は、それら全ての支持部材と電気部品とが干渉しない大きさとする。
（９）プリント基板を下方から支持する基板支持装置と、
電気部品を保持して前記プリント基板に装着する電気部品保持装置と、
前記プリント基板に設けられた基準マークを撮像する撮像装置と、
それら基板支持装置と電気部品保持装置と撮像装置とを制御して電気部品をプリント基板に装着させる制御装置と
を含む電気部品装着装置であって、前記制御装置が、
前記撮像装置により撮像された前記基準マークの像に基づいて、プリント基板の実際に支持されている位置である実支持位置を検出する実支持位置検出手段と、
その検出した実支持位置に基づいてプリント基板の支持状態が正常であるか異常であるかを判定する支持状態判定手段と
を含むことを特徴とする電気部品装着装置。
本項に記載の電気部品装着装置においては、前記 (1)項に記載の基板支持状態検査方法を実施することができる。また、本項に記載の電気部品装着装置に (2)項ないし (8)項のいずれかに記載の特徴を適用することができる。
（１０）基板支持装置により移動可能に支持したプリント基板に、電気部品保持装置により保持した電気部品を装着する電気部品装着装置において、前記基板支持装置によるプリント基板の支持状態を撮像装置とコンピュータとにより検査するために、
前記プリント基板に設けられた基準マークを前記撮像装置により撮像する撮像ステップと、
撮像した基準マークの像に基づいて、前記基板支持装置によるプリント基板の実際の支持位置である実支持位置を検出する実支持位置検出ステップと、
検出した実支持位置に基づいてプリント基板の支持状態が正常であるか異常であるかを判定する支持状態判定ステップと
を含む支持状態検査プログラムが、コンピュータにより読み取り可能な状態で記憶された記憶媒体。
本項の記憶媒体を電気部品装着装置のコンピュータに読み込ませれば、 (1)項に記載の基板支持状態検査方法を実施することができる。また、 (2)項ないし (8)項のいずれかに記載の特徴を本項の記憶媒体に適用することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の一実施形態である電気部品装着システム１０を示す。同図において、１２は電気部品装着装置、１４は電気部品供給装置である。電気部品装着装置１２は、垂直軸線まわりに間欠回転するインデックステーブル１６を備えている。インデックステーブル１６は、負圧により電気部品１７（図２参照）を吸着して保持する複数の吸着ヘッド１８を等角度間隔に保持し、図示しないインデックス用サーボモータ，カム，カムフォロワおよび回転軸等により構成される間欠回転装置により間欠回転させられ、吸着ヘッド１８が順次部品供給位置（部品取出し位置），部品姿勢検出位置，部品姿勢修正位置，部品装着位置等の作動位置へ移動させられる。複数の吸着ヘッド１８は、順次作動位置に位置決めされて、電気部品１７のプリント基板２０への装着等を行う。吸着ヘッド１８は装着ヘッドの一種なのである。
【００１０】
電気部品供給装置１４は、フィーダ支持台３０と、その上に搭載された複数個の電気部品フィーダ３２とを有する。複数個の電気部品フィーダ３２は、各部品供給部が水平面内の１本の直線（この直線の方向をＸ方向とする）に沿って並ぶ状態でフィーダ支持台３０に支持されている。フィーダ支持台３０は、ボールねじ３４がＸ軸サーボモータ３６によって回転させられることにより、一対のガイドレール３８に沿ってＸ軸方向に移動させられ、それによって電気部品フィーダ３２の部品供給部が部品供給位置へ選択的に移動させられる。これらボールねじ３４およびＸ軸サーボモータ３６等が支持台移動装置４０を構成しているのである。電気部品フィーダ３２は、本実施形態では、フィーダ本体部に設けられた部品送り部の一種であるテープ送り部および部品収容部の一種であるリール保持部を有し、電気部品１７をテープ化電気部品として供給するものとされている。
【００１１】
プリント基板２０は、ＸＹテーブル５０を備えたプリント基板位置決め支持装置５２（以下、位置決め支持装置５２と称する）により支持され、ＸＹ平面内の任意の位置へ移動させられる。位置決め支持装置５２は、前記電気部品装着装置１２および電気部品供給装置１４と共に基台５４上に設けられており、図示しない搬入装置からプリント基板２０を受け取り、電気部品の装着後、同じく図示しない搬出装置に引き渡す。これら搬入装置および搬出装置はそれぞれベルトコンベアを備えており、プリント基板２０をＸ方向に搬送する。ＸＹテーブル５０は、基台５４に設けられたボールねじ５６がＸ軸サーボモータ５８によって回転させられることにより、一対のガイドレール６０に沿ってＸ方向へ直線移動させられるＸテーブル６２と、そのＸテーブル６２上に設けられ、ボールねじ６４がＹ軸サーボモータ６６によって回転させられることにより、一対のガイドレール６８に沿ってＹ軸方向へ直線移動させられるＹテーブル７０とを備えている。駆動源たるサーボモータは回転角度を高精度で制御可能な電動回転モータであり、サーボモータに代えてステップモータを用いてもよい。また、電動回転モータに代えてリニアモータを用いてもよい。
【００１２】
Ｙテーブル７０上には、図２に示すように、第１昇降台７２がＸ方向およびＹ方向の相対移動不能かつ上下方向、すなわちＸ方向とＹ方向とに直角なＺ方向に相対移動可能に取り付けられている。Ｙテーブル７０には、上下方向に貫通する一対の貫通孔７４が形成されるとともに、それぞれロッド７６，７８が軸方向への相対移動可能に挿通させられており、それらロッド７６，７８のＹテーブル７０から上方に突出した上端に第１昇降台７２が固定されている。
【００１３】
ロッド７６，７８の下端はＹテーブル７０から下方に突き出し、連結バー８０によって連結されているとともに、その連結バー８０には、ロッド７６，７８のＹテーブル７０から下方への突出部に嵌装された付勢手段の一種である弾性部材たる圧縮コイルスプリング８２（以下、スプリング８２と略称する）の一端が当接させられている。このスプリング８２の付勢力により、第１昇降台７２は常にはＹテーブル７０上に設けられたストッパ８４に当接する下降位置に保持されている。また、前記基台５４には駆動源たる流体圧シリンダの一種であるエアシリンダ８６が設けられており、そのエアシリンダ８６のピストンロッドに固定されたアジャストボルト８８により連結バー８０が上方に押し上げられ、第１昇降台７２がＹテーブル７０から一定距離だけ上方に離れた上昇位置へ移動させられる。
【００１４】
第１昇降台７２上には、固定ガイド９０および可動ガイド９２が設けられている。固定ガイド９０および可動ガイド９２はそれぞれ、断面形状が矩形の長手形状を成し、各上部にはそれぞれ、押さえ部９４，９６が突設されている。固定ガイド９０は、第１昇降台７２のＸ方向に平行な２辺のうちの一方にＸ方向に平行に固定された板状の支持部材９８にＸ方向に平行に固定されている。可動ガイド９２は、別の支持部材１００に固定されている。第１昇降台７２のＸ軸方向に隔たった２箇所にはそれぞれ、スライド（図示省略）がＹ方向に移動可能に嵌合されており、支持部材１００の長手方向の両端部はそれぞれ、一対のスライドの各上端部に固定されてＸ方向に延び、可動ガイド９２もＸ方向に配設されている。これらスライドの移動により、可動ガイド９２は固定ガイド９０に接近，離間させられ、プリント基板２０の案内幅が調節される。
【００１５】
上記支持部材９８，１００の互いに対向する内側面の上部であって、固定ガイド９０および可動ガイド９２の下側にはそれぞれ、ベルトガイド１０４が固定されるとともに、無端のコンベアベルト１０６が巻き掛けられており、これらコンベアベルト１０６はベルト駆動モータを駆動源とする図示しないベルト駆動装置により、同期して駆動される。支持部材９８，１００にはまた、それぞれ突上部材１１０がそれぞれ昇降可能に嵌合されている。突上部材１１０は板状を成し、Ｘ方向に長く、コンベアベルト１０６の内側（他方のコンベアベルト１０６側）に配設され、図示しない付勢手段によって下方へ付勢されている。２つの突上部材１１０にはそれぞれ、Ｘ方向に隔たった両端に係合ピン１１４が下方に延び出す向きに固定されている。
【００１６】
第１昇降台７２が下降位置に保持された状態においては、第１昇降台７２およびそれに載置されたプリント基板２０は、搬入装置，搬出装置より下方に位置し、それらと干渉することなく、Ｙテーブル７０と共にＸ方向およびＹ方向に移動させられる。なお、Ｘテーブル６２には、Ｙ方向に切欠１１６が形成されて、Ｙテーブル７０の下方に突き出すロッド７６，７８や連結バー８０等がＹテーブル７０と共にＹ軸方向へ移動することを許容している。
【００１７】
第１昇降台７２上には、第２昇降台１２０が昇降可能に設けられている。第２昇降台１２０は板状を成し、下面に固定の一対の案内部材たるガイドロッド１２２は、第１昇降台７２の下面に固定のガイドブッシュ１２４に軸方向に相対移動可能に嵌合されている。ガイドブッシュ１２４は、Ｙテーブル７０内に昇降可能に嵌合されている。第２昇降台１２０の下面にはまた、駆動源たる流体圧アクチュエータの一種であって、流体圧シリンダの一種であるエアシリンダ１２６のピストンロッド１２８が固定されている。エアシリンダ１２６は、第１昇降台７２に上下方向に固定されるとともに、Ｙテーブル７０に昇降可能に嵌合されている。
【００１８】
第２昇降台１２０上には、図２に示すように、基板位置決めピン１３０が設けられ、プリント基板２０を水平面内において位置決めするようにされている。
【００１９】
第２昇降台１２０上には、プリント基板支持装置１３２が固定されている。これらプリント基板支持装置１３２は、プリント基板２０を下側から支持する。このプリント基板２０のプリント基板支持装置１３２により支持される下面となるべき第１面１３４には、電気部品１７が既に装着されている。プリント基板２０の第１面１３４とは反対側の面を第２面１３６とする。第２面１３６は、電気部品１７が装着される上面である。
【００２０】
プリント基板支持装置１３２は、複数の基板支持ピン１３８を備えている。基板支持ピン１３８は、円筒上を成す基端部１４０と、先端に向かうに連れて小径となる先端部１４２とを備え、先端部１４２の先端面は水平な基板支持面１４４とされている。したがって、プリント基板２０は、基板支持ピン１３８により比較的小さい面で支持されることとなる。本実施形態においては、基板支持面１４４の直径は約３mmである。
【００２１】
プリント基板２０の両面１３４，１３６に、黒色で円形のフィデューシャルマーク（以下、Ｆマークと称する）が、予め定められた距離だけ水平方向に互いに隔たった複数の位置に設けられている。これらＦマークは、少なくとも、プリント基板２０の四隅のうちの二隅に設けられることが望ましい。なお、Ｆマークの色彩は、背景であるプリント基板２０と異なるコントラストを有する色彩であればよく、形状は、円形以外の例えば十字型や三角形等の形状であってもよい。
【００２２】
本実施形態においては、第１面１３４のＦマークと第２面１３６のＦマークとが、表裏同じ位置ではないが、一定の相対位置関係で設けられているので、第２面１３６のＦマークの位置に基づいて第１面１３４の電気部品１７の位置を取得することができる。第１面１３４のＦマークと第２面１３６のＦマークとが表裏異なる位置に設けられているのは、Ｆマークの位置に基づいて第１面１３４と第２面１３６とのいずれであるかを識別し得るようにするためであり、その必要がない場合には、第１面１３４と第２面１３６との互いに同じ位置にＦマークを設けてもよい。
【００２３】
さらに、電気部品装着システム１０には、プリント基板２０に設けられたＦマークを撮像するＦマークカメラ１５０が垂直方向下向きに移動不能に設けられている。Ｆマークカメラ１５０は、プリント基板２０が、位置決め支持装置５２により支持された状態で移動させられ、第２面１３６のＦマークが撮像されるべき撮像位置に位置決めされた状態で、そのＦマークを撮像する。
【００２４】
本電気部品装着システム１０は、図３に示す制御装置１５２により制御される。制御装置１５２は、ＣＰＵ１５４，ＲＯＭ１５６，ＲＡＭ１５８およびそれらを接続するバス１６０を有するコンピュータ１６２を主体とするものであり、バス１６０に接続された入力インタフェース１６４には、前記プリント基板２０のＦマークを撮像するＦマークカメラ１５０および入力装置１６６等が接続されている。入力装置１６６は、作業者が操作可能な操作パネル，キーボード等を備えている。バス１６０にはまた、出力インタフェース１６８が接続され、駆動回路１７０等を介してＸ軸サーボモータ５８，Ｙ軸サーボモータ６６，インデックステーブル１６の回転装置，吸着ヘッド１８の昇降装置，可動ガイド９６の移動装置，表示装置１７２等が接続されるとともに、制御回路１７４を介してＦマークカメラ１５０が接続されている。表示装置１７２は、作業者が認識可能なディスプレイ等を含んでいる。
【００２５】
コンピュータ１６２のＲＯＭ１５６には、プリント基板２０に電気部品１７を装着するための電気部品装着プログラム等、種々のプログラムが記憶されている。また、ＲＡＭ１５８には、プリント基板２０の種類にそれぞれ対応するＦマークの位置および電気部品１７の装着位置等の情報を含む複数の情報群とともに、Ｆマークの位置ずれ量の許容値等が記憶されている。
【００２６】
以上のように構成された電気部品装着システム１０の作動について説明する。図４に、電気部品装着プログラムがフローチャートで示されている。
【００２７】
まず、全体の流れについて概略的に説明する。
プリント基板２０のプリント基板位置決め支持装置５２への搬入時には、搬入装置およびプリント基板位置決め支持装置５２の各ベルトコンベアが駆動される。このとき、第１昇降台７２は上昇位置に位置させられ、第２昇降台１２０は下降位置に位置させられており、ベルトコンベアの駆動により搬入装置からプリント基板位置決め支持装置５２へプリント基板２０が搬入される。プリント基板２０の移動は、作用位置に位置する図示しないストッパにより止められ、コンベアベルト１０６の停止後、第２昇降台１２０が第１昇降台７２に対して上昇させられる。第２昇降台１２０は上昇の途中で係合ピン１１４に係合し、突上部材１１０をスプリングの付勢力に抗して上昇させ、プリント基板２０をコンベアベルト１０６から突き上げさせる。第２昇降台１２０の上昇に伴って基板位置決めピン１３０およびプリント基板支持装置１３２も上昇し、位置決めピン１３０はプリント基板２０に形成された基板位置決め穴に嵌入してプリント基板２０を位置決めし、プリント基板支持装置１３２は基板支持ピン１３８がプリント基板２０の第１面１３４の電気部品１７が装着されていない部分に接触し、プリント基板２０を第１面１３４側から支持する。プリント基板２０が突上部材１１０により突き上げられてちょうど押さえ部９４，９６に当接したとき、基板支持ピン１３８がプリント基板２０に接触するとともに、基板位置決めピン１３０が基板位置決め穴に嵌入してプリント基板２０を位置決めする。プリント基板２０は、基板位置決めピン１３０によって位置決めされるとともに、押さえ部９４，９６と突上部材１１０とに挟まれて支持され、さらに、基板支持ピン１３８により下側から支持されるのである。
【００２８】
次いで、第１昇降台７２が下降位置へ下降させられ、電気部品の装着時には、Ｘテーブル６２，Ｙテーブル７０の移動により、プリント基板２０が水平面内の任意の位置へ移動させられる。
【００２９】
まず、プリント基板２０のＦマークを撮像する撮像位置へ移動させられて、Ｆマークが撮像される。本電気部品装着システム１０においては、撮像されたＦマークの像に基づいて、プリント基板２０上の電気部品１７を装着すべき装着位置を補正する補正データが作成されるとともに、プリント基板支持装置１３２によるプリント基板２０の支持状態が検査される。この支持状態検査については後で詳細に説明するが、プリント基板２０の支持状態が良好であると判定されれば、補正データに基づいて電気部品１７の装着位置が補正され、以下に記載するように電気部品が装着される。これに対して、支持状態が異常であると判定されれば、装着作業が停止させられて判定結果が表示装置に表示される。
【００３０】
電気部品装着装置１２において複数の吸着ヘッド１８は、インデックステーブル１６の間欠回転により、順次部品吸着位置へ移動させられ、部品供給部が部品供給位置に位置決めされた電気部品フィーダ３２から電気部品１７を取り出し、その後、部品姿勢検出位置等を経て部品装着位置へ移動させられて電気部品１７をプリント基板２０の第２面１３６に装着する。吸着ヘッド１８はインデックステーブル１６に昇降可能に設けられており、電気部品１７の吸着，装着時には、インデックステーブル１６に対して昇降させられる。
【００３１】
プリント基板２０について予定された全部の電気部品１７が装着された後、Ｘテーブル６２およびＹテーブル７０がそれぞれ原位置、すなわち位置決め支持装置５２と搬入，搬出装置との間でプリント基板２０の受渡しが行われる位置へ戻された後、プリント基板２０の位置決めおよび支持が解除される。そして、搬出装置のベルトコンベアおよび位置決め支持装置５２のベルトコンベアが駆動され、プリント基板２０が搬出装置へ搬出される。この搬出の後、あるいは搬出と平行して、次に電気部品１７が装着されるべきプリント基板２０が搬入装置と位置決め支持装置５２のコンベアベルトとにより位置決め支持装置５２へ搬入される。以上で１回の装着作業が終了する。
【００３２】
次に、プリント基板２０が基板支持装置８４に支持されている状態の検査について説明する。
この支持状態検査は、基板支持装置８４に支持されたプリント基板２０のＦマークをＦマークカメラ１５０により撮像し、取得された画像データに基づいてプリント基板２０の基板支持装置８４に対する相対位置である実支持位置を検出し、その実支持位置が適正範囲内にあるか否かを判定することによって行われる。本実施形態においては、プリント基板２０が基板支持装置８４に対して予め設定された設定支持位置で支持されている場合に、Ｆマークの像が撮像範囲の中心に位置するようにされている。したがって、図５に示すように、Ｆマークの像が撮像範囲の中心からずれている場合は、そのずれ量が、プリント基板２０の実際に支持されている実支持位置の前述の設定支持位置に対する位置ずれ量として取得される。本実施形態においては、Ｆマークカメラ１５０と基板支持装置８４との相対位置ずれがないと見なし、前述の位置ずれ量がプリント基板２０の基板支持装置８４に対する位置ずれ量であるとして取得されるのである。なお、撮像により取得された画像データに基づいて、Ｆマークの像の位置を取得する画像処理方法は、例えば、特開平８−１８０１９１号公報に詳細に記載されている方法を利用することができるので、ここでは説明を省略する。
【００３３】
各Ｆマークについて、予め設定された設定位置と実際に撮像された実マーク位置との位置ずれ量が算出されれば、その位置ずれ量に基づいてプリント基板２０の支持状態が良好であるか否かが判定される。本実施形態においては、プリント基板２０の第１面１３４と第２面１３６とに設けられたＦマークが互に一定の相対位置関係で設けられているので、第２面１３６のＦマークに基づいて第１面１３４の電気部品１７の位置を取得することができる。このことを利用して第１面１３４の電気部品１７と基板支持ピン１３８とが干渉しているか否かが判定される。
【００３４】
具体的には、各Ｆマークの位置ずれ量と予め設定された許容値とがそれぞれ比較され、全ての位置ずれ量が許容値以下である場合にプリント基板２０の支持状態が良好であるとして電気部品１７の装着作業の続行が指示される。許容値は、第１面１３４の電気部品１７と基板支持ピン１３８とのうち最も近接しているもの同士の間隔より小さい値に設定されている。具体的には、例えば、約３mm以下とされており、１．５mm以下，０．５mm以下とされることがさらに望ましい。
さらに、許容値をほぼ０mmとし、位置ずれを許容しないことと設定することも可能である。
【００３５】
これに対して、少なくとも１つのＦマークの位置ずれ量が許容値を越えている場合は、支持状態が異常であるとして今回の電気部品装着作業が停止させられ、作業者に異常発生が報知される。表示装置１７２に異常が発生した旨の表示が行われ、それに応じて作業者によりプリント基板２０の状態が検査される。作業者による検査の結果、プリント基板２０に異常がなければ装着作業が再開させられ、プリント基板２０に異常が生じている場合は、そのプリント基板２０の払出しが指示されて１回の装着作業が終了する。
【００３６】
次に、電気部品装着プログラムを図４に示すフローチャートに基づいて説明する。ステップＳ１（以下、単にＳ１と称する。他のステップについても同じ）において搬入装置にプリント基板２０が配置されたか否かが判定される。このＳ１は、搬入装置にプリント基板２０が配置されるまで繰り返し実行される。搬入装置にプリント基板２０が配置されるとＳ１の判定がＹＥＳとなり、Ｓ２においてプリント基板２０の位置決め支持装置５２への搬入が指示される。プリント基板２０の搬入が完了するまでＳ３が繰り返し実行され、次にＳ４においてプリント基板２０にＦマークがあるか否かが判定される。ここで、コンピュータ１６２のＲＯＭ１５６に予め記憶された複数の情報群のうち、今回搬入されたプリント基板２０の種類に対応する情報群にＦマークについての情報が含まれているか否かが確かめられ、Ｆマークの情報がなければＳ４の判定はＮＯとなりＳ１１にスキップされる。これに対して、Ｆマークの情報があるならばＳ４の判定がＹＥＳとなり、Ｆマークの数Ｎとそれぞれの設定位置と、それらＦマークを撮像する順を示す撮像番号ｎとを含む情報が読み出される。Ｆマークが複数である場合は、上記情報が、設定位置と撮像すべき順を示す撮像番号ｎとが互に関連付けられた情報を含む。
【００３７】
次にＳ５において、今回撮像すべき撮像番号がｎであるＦマークが撮像され、そのＦマークの像の実際の位置と、予め設定された設定位置との位置ずれ量が算出される。Ｓ６において、プリント基板２０の位置ずれ量について許容値が予め設定されているか否かが判定される。設定がなければ、Ｓ６の判定がＮＯとなりＳ９にスキップされるが、設定がある場合はＳ６の判定がＹＥＳとなる。Ｓ７において、先に算出された実際の位置ずれ量が許容値を越えているか否かが判定され、実際の位置ずれ量が許容値より大きい場合は判定がＹＥＳとなり、Ｓ８において電気部品１７の装着作業を停止させる停止信号が出力されるとともに、表示装置１７２のディスプレイに「マークチェックエラー」，「基板の状態を確認してください」または「マーク補正量が許容値を越えました。基板位置を調整して再起動するか、基板を払い出して下さい」等のメッセージが表示される。ここで作業者により、プリント基板２０の状態が検査されて、プリント基板２０に異常が生じていなければ、支持位置が修正された上、装着作業を再開するように指示が入力される。プリント基板２０の異常は、例えば、第１面１３４の電気部品１７が失陥していることや、プリント基板２０の種類が間違っていることなどが考えられるが、そのような異常が生じている場合は、そのプリント基板２０を払い出す指示が入力されて、１回の装着作業が終了する。
【００３８】
これに対して、位置ずれ量が許容値以下であれば、Ｓ７の判定がＮＯとなりプログラムの実行がＳ９に進む。すべてのＦマークについて、撮像と画像処理とが終了し、位置ずれ量が許容値以下であると判定されれば、Ｓ１０に進み、プリント基板２０の装着位置が補正される。Ｓ１１において補正された装着位置に基づいて電気部品１７が装着される。以上で１つのプリント基板２０への電気部品１７の装着が終了し、装着し終わったプリント基板２０が搬出装置により搬出される。
【００３９】
本実施形態の電気部品装着システム１０においては、撮像装置としてのＦマークカメラ１５０と移動装置としての位置決め支持装置５２との相対位置ずれはなく、Ｆマークの像の位置ずれは全て支持位置ずれに起因するもの見なして、プリント基板２０の支持状態が検査されるとともに、その位置ずれに基づいてＸＹテーブル５０の移動量が補正される。このことにより、第１面１３４の電気部品１７と基板支持ピン１３８とが干渉する等、異常が生じたプリント基板２０について、第２面１３６に電気部品１７を装着する前に装着作業を停止させ得るので、電気部品１７の無駄を低減することができる。
【００４０】
なお、撮像装置としてのＦマークカメラ１５０と移動装置としての位置決め支持装置５２との相対位置ずれが予め判っている場合には、両者の相対位置ずれをも考慮して、位置決め支持装置５２に対するプリント基板２０の相対位置ずれ量が許容値以下であるか否かの判定や、ＸＹテーブル５０の移動量補正が行われるようにすることも可能である。
【００４１】
さらに、Ｓ５において、Ｆマークが撮像されず、Ｆマークカメラ１５０の視野よりプリント基板２０の位置ずれ量が大きい場合は、Ｆマーク認識エラーとしてＳ８にスキップされ、装着作業を停止することとしてもよい。
【００４２】
また、前記実施形態においては、Ｆマークの像の撮像範囲の中心に対するずれ量（距離）が許容値以下であるか否かにより、プリント基板２０の支持状態が検査されていたが、図５に一点鎖線で示すように、撮像範囲内に位置ずれを許容する許容範囲１８０が予め設定され、Ｆマークの像が許容範囲内にあれば支持状態が良好であるとし、Ｆマークの像が許容範囲の外に位置する場合に、支持状態が異常であると判定することとしてもよい。なお、許容範囲は、撮像範囲の中心を中心とする円形や正方形であってもよいし、撮像範囲の中心に対して偏った形状とされてもよい。
【００４３】
前記実施形態においては、Ｆマーク毎にそれの設定位置に対する実支持位置の位置ずれ量に基づいてプリント基板２０の支持状態が検査されるようになっていたが、さらに、Ｆマーク同士の相対位置にも基づいてプリント基板２０の支持状態が検査されるようにしてもよい。この態様においては、各Ｆマークを撮像する際のＸＹテーブル５０の移動量とＦマークの像とに基づいてＦマーク間の間隔を取得し、その間隔と予め設定された設定間隔とに基づいてプリント基板２０の支持状態を検査するのである。各Ｆマークについては、位置ずれ量が許容値以下で水平方向の支持位置が良好であると判定されても、形状が異常である場合がある。例えば、支持部材とプリント基板２０の支持された高さとが対応していないためにプリント基板２０が自重により撓み、あるいは支持部材に押し上げられて反り返る場合があり、また、前述のように、支持部材とプリント基板２０との間に先に装着された電気部品が挟まれることによりプリント基板が反り返る場合があり、これらの場合にＦマーク間の間隔が設定間隔に対して異なることを利用して、その異常を検出することができる。
【００４４】
上記のように、プリント基板２０が上方あるいは下方へ凸に湾曲していることを検出するために、プリント基板２０の中央部にＦマークを設け、このＦマークをＦマークカメラ１５０で撮像し、取得された像がシャープなエッジを有しているか否かを利用することもできる。プリント基板２０が湾曲すればＦマークの位置がＦマークカメラ１５０の焦点位置からずれ、Ｆマークの像がシャープなエッジを有しないものとなることを利用するのであり、Ｆマークの像がシャープなエッジを有しているか否かは、例えば、Ｆマークの像の輪郭線と交差する直線上における光学的特性値（輝度や色相）の変化勾配が設定勾配を越えるか否かで判定することができる。
【００４５】
以上、本発明のいくつかの実施形態を詳細に説明したが、これは例示であり、本発明は、前記〔発明が解決しようとする課題，課題解決手段および発明の効果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を施した形態で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である基板支持状態検査方法を実施可能な電気部品装着システムを概略的に示す平面図である。
【図２】上記電気部品装着システムのうちの一部を抜き出して示す側面図である。
【図３】上記システムの制御装置を示すブロック図である。
【図４】上記システムにより実行される電気部品装着プログラムを示すフローチャートである。
【図５】フィデューシャルカメラにより撮像される画像の一例を示す図である。
【図６】本発明の従来の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
１０：電気部品装着システム    １６：インデックステーブル    １８：吸着ヘッド    ２０：プリント基板    １３４：第１面    １３６：第２面    １３８：基板支持ピン    １５０：Ｆマークカメラ    １８０：許容範囲
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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