(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇降可能な実装用ヘッドにより電子部品を吸着して所定の作業位置に位置決めされた矩形状の基板上に搬送し、前記実装用ヘッドの下降に伴い該部品を基板上に実装する電子部品の実装方法において、水平面をＸ−Ｙ座標系で表すＸＹＺ座標系を設定し、基板表面を含む平面を水平面と仮定して部品の実装位置をＸ−Ｙ座標で特定するとともに、前記作業位置に配置される基板の四隅の位置であって部品実装位置以外の任意の４点を予め特定位置としてＸ−Ｙ座標で特定しておき、所定の基準位置から前記各特定位置までの高さを予備高さとして調べる工程と、
これら予備高さに基づいて、前記基準位置から基板上の部品実装位置までの現実の高さである実装位置高さを調べる工程と、
この実装位置高さに基づいて、前記部品実装位置に対する部品実装時の前記実装用ヘッドの高さを調整する工程とを含み、
前記実装位置高さを調べる工程では、前記予備高さに基づき前記各特定位置のＺ軸上の現実の座標位置を調べ、前記特定位置のうち２点同士を結ぶ直線であってかつ基板の相対向する二辺に対応する２直線のＸ−Ｚ座標系及びＹ−Ｚ座標系上での直線式をそれぞれ求め、さらに部品実装位置のＺ軸上の座標位置を未知数として該部品実装位置を通るＸ−Ｚ座標系又はＹ−Ｚ座標系上の直線式であって前記２直線と交わる直線式を求め、この直線式とＸ−Ｙ座標上の部品実装位置とに基づいて該部品実装位置におけるＺ軸上の座標位置を求めるとともに該座標位置から前記実装位置高さを調べることを特徴とする電子部品の実装方法。
【請求項２】
前記基準位置からの高さであって前記作業位置において基板を直接支持する支持部材の高さを前記予備高さとして調べることを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装方法。
【請求項３】
コンベヤにより所定の作業位置に基板を搬送して位置決めし、昇降可能な実装用ヘッドを搭載した移動可能なヘッドユニットにより部品供給部から電子部品を基板上に搬送して実装する表面実装機において、
水平面をＸ−Ｙ座標系で表すＸＹＺ座標系を設定し、前記作業位置に配置される基板表面を含む平面を水平面と仮定して部品の実装位置をＸ−Ｙ座標で特定するとともに、前記作業位置に配置される基板の四隅の位置であって部品実装位置以外の任意の４点を予め特定位置としてＸ−Ｙ座標で特定したときに、
所定の基準位置から前記各特定位置までの高さである予備高さの検知に基づき前記基準位置から基板上の部品実装位置までの高さである実装位置高さを検出する検出手段と、
この検出手段により検出された前記実装位置高さに基づいて前記部品実装位置に対する部品実装時の前記実装用ヘッドの昇降動作を制御する制御手段とを備えており、
前記検出手段は、前記予備高さに基づき各特定位置のＺ軸上の現実の座標位置を調べ、前記特定位置のうち２点同士を結ぶ直線であってかつ基板の相対向する二辺に対応する２直線のＸ−Ｚ座標系及びＹ−Ｚ座標系上での直線式をそれぞれ求め、さらに部品実装位置のＺ軸上の座標位置を未知数として該部品実装位置を通るＸ−Ｚ座標系又はＹ−Ｚ座標系上の直線式であって前記２直線と交わる直線式を求め、この直線式とＸ−Ｙ座標上の部品実装位置とに基づいて該部品実装位置におけるＺ軸上の座標位置を求めるとともに該座標位置から前記実装位置高さを求めるように構成されていることを特徴とする表面実装機。
【請求項４】
前記検出手段は、前記作業位置に配置される基板との高さ方向の間隔又はコンベアとの高さ方向の間隔を検出するセンサと、当該センサによる検出値に基づき前記予備高さを求めるとともに当該予備高さに基づき前記実装位置高さを演算する演算手段とを含み、前記制御手段は、この演算手段による演算結果に基づいて前記実装用ヘッドの部品実装時の昇降動作を制御することを特徴とする請求項３記載の表面実装機。
【請求項５】
前記作業位置に、基板をその下側から持ち上げてコンベヤに組付けられた当り板にその下側から押し当てることにより基板を上下方向に位置決めするプッシュアップ機構を備えるものであって、前記検出手段は、前記コンベヤの前記当り板のうち基板の前記四隅に対応する位置の高さ検知に基づき前記実装位置高さを検出することを特徴とする請求項３記載の表面実装機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の作業位置に搬入、位置決めしたプリント基板等の基板に対してＩＣチップ等の電子部品を実装用ヘッドにより部品供給部から取り出して実装する電子部品の実装方法及び表面実装機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、コンベヤにより所定の作業位置にプリント基板（以下、基板と略す）を搬入、位置決めし、この状態で昇降及び回転可能な実装用ヘッドを搭載した移動可能なヘッドユニットによりＩＣチップ等の電子部品を部品供給部から吸着して基板上に装着する表面実装機（以下、実装機と略す）は一般に知られている。
【０００３】
このような実装機において、基板は、幅方向両端縁を一対のコンベヤに支持された状態で搬送され、作業位置での基板の位置決めは、該作業位置に設けられたプッシュアップ機構により基板をその下側から持ち上げ、基板（幅方向両端縁）をコンベヤに組付けられた当り板にその下側から押し当てるとともに、このときプッシュアップ機構に設けられた位置決め用のピンを基板の位置決め用の穿孔部に差込むことにより行われるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような実装機では、通常、作業位置において基板が水平に支持されていると仮定して実装用ヘッドを駆動制御するように構成されており、そのため部品の装着時に次のような問題がある。
【０００５】
すなわち、作業位置に位置決めされる基板は、コンベヤやプッシュアップ機構の組付け誤差等の物理的な要因によって実際には水平に支持されていない場合が多く、部品の実装面である基板表面（上面）の高さ位置が場所によって異なる場合がある。例えば、両コンベヤの間に高さ方向の誤差があると、基板は幅方向に傾斜した状態で支持されることとなり、幅方向両端部位で基板の高さが異なることになる。従って、このような場合に、基板表面が水平なものと仮定して一律に実装用ヘッドを昇降させると、部品と基板とが接近し過ぎて衝突する場所や、逆に本来の高さよりも高い位置で部品の吸着状態が解除される場所が発生し、その結果、部品や基板が損傷を受けたり、あるいは実装位置に大きな誤差が生じる等することが考えられる。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、基板の現実の支持状態を考慮して実装用ヘッドの昇降動作を制御することにより、部品をより正確、かつ適切に実装することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の電子部品の実装方法は、昇降可能な実装用ヘッドにより電子部品を吸着して所定の作業位置に位置決めされた矩形状の基板上に搬送し、前記実装用ヘッドの下降に伴い該部品を基板上に実装する電子部品の実装方法において、水平面をＸ−Ｙ座標系で表すＸＹＺ座標系を設定し、基板表面を含む平面を水平面と仮定して部品の実装位置をＸ−Ｙ座標で特定するとともに、前記作業位置に配置される基板の四隅の位置であって部品実装位置以外の任意の４点を予め特定位置としてＸ−Ｙ座標で特定しておき、所定の基準位置から前記各特定位置までの高さを予備高さとして調べる工程と、これら予備高さに基づいて、前記基準位置から基板上の部品実装位置までの現実の高さである実装位置高さを調べる工程と、この実装位置高さに基づいて、前記部品実装位置に対する部品実装時の前記実装用ヘッドの高さを調整する工程とを含み、前記実装位置高さを調べる工程では、前記予備高さに基づき前記各特定位置のＺ軸上の現実の座標位置を調べ、前記特定位置のうち２点同士を結ぶ直線であってかつ基板の相対向する二辺に対応する２直線のＸ−Ｚ座標系及びＹ−Ｚ座標系上での直線式をそれぞれ求め、さらに部品実装位置のＺ軸上の座標位置を未知数として該部品実装位置を通るＸ−Ｚ座標系又はＹ−Ｚ座標系上の直線式であって前記２直線と交わる直線式を求め、この直線式とＸ−Ｙ座標上の部品実装位置とに基づいて該部品実装位置におけるＺ軸上の座標位置を求めるとともに該座標位置から前記実装位置高さを調べるようにしたものである（請求項１）。
【０００８】
このように部品実装位置の現実の高さを調べて部品実装時の実装用ヘッドの高さを調整すれば、吸着部品を基板に対して過不足なく接近させて実装することができるため、基板と部品の衝突による損傷等を未然に防ぐことが可能となる。特に、この方法では、部品実装位置以外の位置の高さを予め予備高さとして調べておき、この予備高さに基づいて部品実装位置の高さを求めるので、全ての部品実装位置の高さを直接調べる場合に比べて各部品実装位置の高さを求める作業が容易になる。なお、請求項１の記載において「現実の高さ」とは、予備高さに基づいて実装位置の高さを演算で求めた高さである。
【０００９】
なお、基板の高さ方向（上下方向）の誤差は、作業位置において基板を直接支持する支持部材の高さ方向の組付け誤差等に起因するため、前記予備高さを求める場合には、この支持部材の高さを調べるようにしてもよい（請求項２）。
【００１０】
一方、本発明に係る表面実装機は、コンベヤにより所定の作業位置に基板を搬送して位置決めし、昇降可能な実装用ヘッドを搭載した移動可能なヘッドユニットにより部品供給部から電子部品を基板上に搬送して実装する表面実装機において、水平面をＸ−Ｙ座標系で表すＸＹＺ座標系を設定し、前記作業位置に配置される基板表面を含む平面を水平面と仮定して部品の実装位置をＸ−Ｙ座標で特定するとともに、前記作業位置に配置される基板の四隅の位置であって部品実装位置以外の任意の４点を予め特定位置としてＸ−Ｙ座標で特定したときに、所定の基準位置から前記各特定位置までの高さである予備高さの検知に基づき前記基準位置から基板上の部品実装位置までの高さである実装位置高さを検出する検出手段と、この検出手段により検出された前記実装位置高さに基づいて前記部品実装位置に対する部品実装時の前記実装用ヘッドの昇降動作を制御する制御手段とを備えており、前記検出手段は、前記予備高さに基づき各特定位置のＺ軸上の現実の座標位置を調べ、前記特定位置のうち２点同士を結ぶ直線であってかつ基板の相対向する二辺に対応する２直線のＸ−Ｚ座標系及びＹ−Ｚ座標系上での直線式をそれぞれ求め、さらに部品実装位置のＺ軸上の座標位置を未知数として該部品実装位置を通るＸ−Ｚ座標系又はＹ−Ｚ座標系上の直線式であって前記２直線と交わる直線式を求め、この直線式とＸ−Ｙ座標上の部品実装位置とに基づいて該部品実装位置におけるＺ軸上の座標位置を求めるとともに該座標位置から前記実装位置高さを求めるように構成されているものである（請求項３）。
【００１１】
より具体的には、前記検出手段は、前記作業位置に配置される基板上の位置であって部品実装位置以外の位置との高さ方向の間隔、又はコンベアとの高さ方向の間隔を検出するセンサと、当該センサによる検出値に基づき前記部品実装位置高さを演算する演算手段とを含み、前記制御手段は、この演算手段による演算結果に基づいて前記実装用ヘッドの部品実装時の昇降動作を制御する（請求項４）。
【００１２】
この装置によると、部品の実装時には、基板上の現実の部品実装位置の高さに基づいて実装用ヘッドが昇降駆動制御されることにより、部品が基板に対して過不足なく接近させられた状態で実装されることとなる。
【００１３】
なお、基板をその下側から持ち上げて、コンベヤに組付けられた当り板にその下側から押し当てることにより上下方向に基板を位置決めするプッシュアップ機構が作業位置に設けられる場合には、前記当り板のうち基板の前記四隅に対応する位置の高さ検知に基づき前記実装位置高さを検出するように前記検出手段を設けるのが好ましい（請求項５）。
【００１４】
このように基板を位置決めする部材（当り板）の高さを検出して実装位置の高さを求めるようにすれば、基板以外の位置（実装位置以外の位置）の高さを検出しながらも、求められる実装位置の高さとして信頼性の高い値を得ることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１６】
図１及び図２は本発明に係る実装機を概略的に示している。なお、同図には、方向関係を明確にするために、ＸＹＺ座標軸を示している。
【００１７】
この図に示すように、実装機の基台１上には、搬送ラインを構成する一対のベルトコンベヤ２ａ，２ｂ（以下、コンベヤ２ａ，２ｂと略す）が配設されており、プリント基板３がこのコンベヤ２ａ，２ｂ上を搬送されてバックアップ機構４０等により所定の作業位置に位置決めされるようになっている。なお、コンベヤ２ａ，２ｂ、プッシュアップ機構４０等の構成については後述することにする。
【００１８】
コンベヤ２ａ，２ｂの両側にはそれぞれ部品供給部４が配置されている。これらの部品供給部４には多数列のテープフィーダー４ａが備えられており、各テープフィーダー４ａは、それぞれＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるように構成されるとともに、テープ送り出し端には送り機構が具備され、後述のヘッドユニット５により部品がピックアップされるにつれてテープが間欠的に送り出されるようになっている。
【００１９】
一方、基台１の上方には、部品装着用のヘッドユニット５が装備され、このヘッドユニット５がＸ軸方向（コンベヤ２ａ，２ｂの方向）およびＹ軸方向（水平面上でＸ軸と直交する方向）に移動するようになっている。
【００２０】
すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向に延びる一対の固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９により回転駆動されるボールねじ軸８とが配設され、上記固定レール７上にヘッドユニット支持部材１１が配置されて、この支持部材１１に設けられたナット部分１２が上記ボールねじ軸８に螺合している。また、上記支持部材１１には、Ｘ軸方向に延びるガイド部材１４と、Ｘ軸サーボモータ１５により駆動されるボールねじ軸１３とが配設され、上記ガイド部材１４にヘッドユニット５が移動可能に保持され、このヘッドユニット５に設けられたナット部分（図示せず）が上記ボールねじ軸１３に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ９の作動によりボールねじ軸８が回転して上記支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１５の作動によりボールねじ軸１３が回転してヘッドユニット５が支持部材１１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。
【００２１】
上記ヘッドユニット５には、複数の実装用ヘッド２０が搭載されており、当実施形態においては、６本の実装用ヘッド２０がヘッドユニット５に搭載されている。
【００２２】
各実装用ヘッド２０は、それぞれヘッドユニット５のフレームに対して昇降及び回転が可能な状態で搭載されており、Ｚ軸サーボモータ２２（図５参照）及びＲ軸サーボモータをそれぞれ駆動源とする図外の駆動機構により駆動されるようになっている。また、各実装用ヘッド２０の下端には部品吸着用の吸着ノズル２１が設けられており、部品吸着時には、図外の負圧供給手段から負圧が供給されることにより、その負圧による吸引力で吸着ノズル先端に部品が吸着、保持されるように構成されている。
【００２３】
なお、図１中、符号１７は、基台１上に設置された例えばＣＣＤカメラからなる部品認識用のカメラで、各ヘッドによる部品吸着後、ヘッドユニット５の移動に応じて各吸着部品がこのカメラ１７上にセットされることにより吸着部品を撮影するようになっている。
【００２４】
図３及び図４は、上記コンベヤ２ａ，２ｂ等の構成を概略的に示している。
【００２５】
これらの図に示すように、各コンベヤ２ａ，２ｂは、フレーム３０を有しており、このフレーム３０の上端部にＸ軸方向に延びる基板案内用のレール３１を備えている。両フレーム３０の内側部分には、それぞれレール３１に沿って無端状にベルト３２が掛け渡されて周回移動可能な状態で支持されるとともに、これらベルト３２が図外のサーボモータにより同期して駆動されるようになっており、プリント基板３の両端縁を各ベルト３２により支持した状態で両ベルト３２を駆動することにより、その周回移動に伴いプリント基板３を上記レール３１に沿ってＸ軸方向に搬送するように構成されている。なお、コンベヤ２ａ，２ｂのうち一方側（実装機後側）のコンベヤ２ｂのフレーム３０はＹ軸方向に移動可能な状態で基台１上に支持されており、基板サイズに応じてこのコンベヤ２ｂを移動させることにより各コンベヤ２ａ，２ｂの間隔を調整できるように構成されている。
【００２６】
また、コンベヤ２ａ，２ｂにおいて、上記作業位置には、プリント基板３を位置決めするための複数の当り板３３が組付けられている。これらの当り板３３は、各レール３１から内側、すなわちプリント基板３の搬送経路内に迫出すように各レール３１の上部にボルト等により一体的に組付けられている。
【００２７】
一方、コンベヤ２ａ，２ｂの下方には、上記当り板３３と共にプリント基板３を位置決めするためのプッシュアップ機構４０が配設されている。
【００２８】
詳しく図示していないが、プッシュアップ機構４０は、上面に複数のピン４２を備えたプレート４１をエアシリンダ等の駆動手段により上下動させるように構成されている。そして、プリント基板３が作業位置に搬入されると、前記プレート４１の上昇に伴いプリント基板３をピン４２により押し上げて前記当り板３３に押し当てるとともに、上記ピン４２のうち位置決め用に準備されたピン（図示省略）をプリント基板３に形成された穿孔部に挿入し、これによって図４に示すようにプリント基板３をベルト３２からリフトアップした状態で位置決めするように構成されている。
【００２９】
なお、上記コンベヤ２ａ，２ｂの当り板３３のうち、作業位置に位置決めされたプリント基板３の四隅に対応する箇所の当り板３３の上方には、光センサからなる距離センサ２５ａ〜２５ｄが配設されている。これら距離センサ２５ａ〜２５ｄは、実装機のカバーフレーム（図示省略）等に位置決めされた状態で組付けられており、当り板３３の上面と距離センサ２５ａ〜２５ｄとの距離（間隔）を検出し、その検出信号を後記制御部５０に出力するように構成されている。
【００３０】
図５は、上記実装機の制御系をブロック図で示している。この図に示すように、実装機は、論理演算を実行する周知のＣＰＵと、そのＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭと、装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ等から構成される制御部５０を備えており、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各サーボモータ１５，９，２２のコントローラ５４，５５，５６、距離センサ２５ａ〜２５ｄ、あるいは制御部５０に対して各種情報を入出力するための操作部５７及びＣＲＴ５８等がこの制御部５０に対して電気的に接続されている。
【００３１】
上記制御部５０には、その機能構成として、同図に示すように主制御手段５１（制御手段）、演算手段５２および記憶手段５３が含まれている。
【００３２】
主制御手段５１は、実装機を統括的に制御するもので、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従って所定の実装動作を実行するとともに、プリント基板３への部品装着時には、演算手段５２において求められる補正量等を加味してヘッドユニット５の駆動を制御するように構成されている。
【００３３】
演算手段５２は、上記距離センサ２５ａ〜２５ｄによる検出結果に基づいて、所定の基準位置、例えば作業位置に位置決めされたプリント基板３の理論上の表面（上面）位置からコンベヤ２ａ，２ｂ（各当り板３３の上面）までの高さ（Ｚ軸方向の位置；予備高さという）を求めるとともに、この予備高さに基づいてプリント基板３上における部品実装位置の高さ（基準位置から基板上面までの高さ）を求め、さらにこの実装位置の高さに基づいて部品実装時の実装用ヘッド２０の下降目標位置データに関する補正量を演算するものである。すなわち、当実施形態においては、距離センサ２５ａ〜２５ｄ及び演算手段５２が本発明の検出手段として機能するように構成されている。
【００３４】
なお、演算手段５２は、プリント基板搬入時、あるいはロット変更時等の一定のタイミングで上記予備高さを求めるように構成されており、上記記憶手段５３は、求められた予備高さを更新的に記憶するように構成されている。
【００３５】
ここで、上記演算手段５２における演算処理の原理、つまりプリント基板３上における部品実装位置の高さを求める方法について図６を参照しながら説明する。なお、以下の説明において「高さ」というときには、いずれも上記基準位置からの高さを意味するものとする。また、距離センサ２５ａ〜２５ｄによる測定位置は上述の通り実際は当り板３３であるが、この説明では便宜上プリント基板３上を測定するものとして説明する。
【００３６】
まず、前提として図６に示すように、水平面をＸ−Ｙ座標系で表すＸＹＺ座標系を考え、プリント基板３上の部品の実装位置を点Ｔ（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）、距離センサ２５ａ〜２５ｄによる測定位置（同図ではプリント基板３のコーナー；特定位置）を点Ａ（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）、点Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）、点Ｃ（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ），点Ｄ（Ｘｄ，Ｙｄ，Ｚｄ）とする。ここで、点Ｔ及び点Ａ〜点Ｄの各Ｘ座標、Ｙ座標は理論上の座標を示している。
【００３７】
以上の前提の下、まず、直線ＤＡをＸ−Ｚ座標上に示したときの該直線ＤＡの式を求めると、
【００３８】
【数１】
0004467776.tif 000002
【００３９】
で与えられる。ここでＡｄａ、Ｂｄａは次式で与えられる。
【００４０】
【数２】
0004467776.tif 000003
【００４１】
また、直線ＤＡをＹ−Ｚ座標上に示したときの該直線ＤＡの式を求めると、
【００４２】
【数３】
0004467776.tif 000004
【００４３】
で与えられる。ここでＣｄａ、Ｄｄａは次式で与えられる。
【００４４】
【数４】
0004467776.tif 000005
【００４５】
同様に、直線ＣＢをＸ−Ｚ座標上に示したときの該直線ＣＢの式を求めると、
【００４６】
【数５】
0004467776.tif 000006
【００４７】
【数６】
0004467776.tif 000007
【００４８】
で与えられ、また、直線ＣＢをＹ−Ｚ座標上に示したときの該直線ＣＢの式は、
【００４９】
【数７】
0004467776.tif 000008
【００５０】
【数８】
0004467776.tif 000009
【００５１】
で与えられる。
【００５２】
一方、直線ＤＣをＸ−Ｚ座標上に示したときの該直線ＤＣの式は、
【００５３】
【数９】
0004467776.tif 000010
【００５４】
【数１０】
0004467776.tif 000011
【００５５】
で与えられ、また、直線ＤＣをＹ−Ｚ座標上に示したときの該直線ＤＣの式は、
【００５６】
【数１１】
0004467776.tif 000012
【００５７】
【数１２】
0004467776.tif 000013
【００５８】
で与えられる。
【００５９】
同様に、直線ＡＢをＸ−Ｚ座標上に示したときの該直線ＡＢの式は、
【００６０】
【数１３】
0004467776.tif 000014
【００６１】
【数１４】
0004467776.tif 000015
【００６２】
で与えられ、また、直線ＡＢをＹ−Ｚ座標上に示したときの直線ＡＢの式は、
【００６３】
【数１５】
0004467776.tif 000016
【００６４】
【数１６】
0004467776.tif 000017
【００６５】
で与えられる。
【００６６】
次に、点Ｔを通って直線ＤＡ及びＣＢと交わるＹ−Ｚ座標上の直線ＤＡ−ＣＢの式を求めると、
【００６７】
【数１７】
0004467776.tif 000018
【００６８】
で与えられる。ここで、Ｃｄａ−ｃｂ、Ｄｄａ−ｃｂは次式で与えられる。
【００６９】
【数１８】
0004467776.tif 000019
【００７０】
また、この式においてＺｄａ、Ｚｃｂ、Ｙｄａ、Ｙｃｂはそれぞれ上記数１，数３，数５，数７から次式で与えられる。
【００７１】
【数１９】
0004467776.tif 000020
【００７２】
同様に、点Ｔを通って直線ＤＣ及びＡＢと交わるＸ−Ｚ座標上の直線ＤＣ−ＡＢの式を求めると、
【００７３】
【数２０】
0004467776.tif 000021
【００７４】
で与えられる。ここで、Ａｄｃ−ａｂ、Ｂｄｃ−ａｂは次式で与えられる。
【００７５】
【数２１】
0004467776.tif 000022
【００７６】
また、この式においてＺｄｃ、Ｚａｂ、Ｘｄｃ、Ｘａｂはそれぞれ上記数９，数１１，数１３，数１５から次式で与えられる。
【００７７】
【数２２】
0004467776.tif 000023
【００７８】
そして、数１７に基づいてＹ−Ｚ座標上における点ＴのＺ座標を求めると、
【００７９】
【数２３】
0004467776.tif 000024
【００８０】
となり、また数２０に基づいてＸ−Ｚ座標上における点ＴのＺ座標を求めると、
【００８１】
【数２４】
0004467776.tif 000025
【００８２】
となる。ここで、Ｚｄａ−ｃｂ、Ｚｄｃ−ａｂは共通の値であるため、求める点ＴのＺ座標（Ｚｔ）は、
【００８３】
【数２５】
0004467776.tif 000026
【００８４】
で与えられることとなる。
【００８５】
すなわち、点Ｔ、点Ａ〜点Ｄの各Ｘ座標およびＹ座標は既知の値であるため、距離センサ２５ａ〜２５ｄの検出に基づき各点Ａ〜点ＤのＺ座標を求めれば、上記の数１〜数２５に基づいて実装位置のＺ座標（Ｚｔ）、つまり実装位置の高さを求めることができる。
【００８６】
従って、求めた実装位置の高さに部品の大きさ（厚み）等を考慮し、その高さ位置と、予めプログラムされている実装用ヘッド２０の下降目標位置データとを比較することにより当該データの補正量を求めることができる。
【００８７】
なお、この実装機では、距離センサ２５ａ〜２５ｄは上述の通り実際には各距離センサ２５ａ〜２５ｄと当り板３３の距離を検出しているが、プリント基板３は当り板３３に押し付けられた状態で位置決めされているので、各点Ａ〜点ＤのＺ座標を求める段階でこの当り板３３の厚みを考慮することにより、プリント基板３上に測定点を設定したのと同様にして実装位置の高さを求めることができる。
【００８８】
次に、上記制御部５０の制御に基づく部品の実装動作（主に部品の装着動作）について図７のフローチャートに従って説明する。
【００８９】
まず、プリント基板３がコンベヤ２によって上記作業位置に搬送され、前記バックアップ機構４０等によって位置決めされる。このようにプリント基板３が位置決めされると、ヘッドユニット５が部品供給部４上に移動し、実装用ヘッド２０の昇降動作に伴い部品供給部４から部品が吸着された状態でピックアップされる。なお、複数の部品を実装する場合には、各実装用ヘッド２０毎に部品が吸着される。
【００９０】
次いで、ヘッドユニット５が部品認識用カメラ１７の上方に移動して吸着部品の撮影が行われ、実装用ヘッド２０に対する部品の吸着ずれが調べられるとともに、この吸着ずれから部品装着時のヘッドユニット５の目標位置データに対する補正量（ＸＹ軸補正量）が求められる。
【００９１】
こうして部品の吸着が完了すると、部品装着時における実装用ヘッド２０の下降目標位置データの補正に必要なデータが取得されているか、すなわち上記予備高さが求められているかが判断される（ステップＳ１）。
【００９２】
ここで、予備高さデータが求められていない場合には、距離センサ２５ａ〜２５ｄからの出力信号に基づいて予備高さが求められ、そのデータが前記記憶手段５３に記憶されてステップＳ２に移行される（ステップＳ９，Ｓ１０）。
【００９３】
一方、ステップＳ１において、予備高さデータが取得されていると判断された場合には、距離センサ２５ａ〜２５ｄの測定位置及び部品の実装位置に関するデータ（Ｘ−Ｙ座標系上での位置データ）が読み出されるとともに、記憶手段５３に記憶されている予備高さデータが読み出され、これらのデータに基づいて実装用ヘッド２０の下降目標位置データに対する補正量（Ｚ軸補正量）が求められる（ステップＳ２）。
【００９４】
次いで、ヘッドユニット５が部品の実装位置に移動する（ステップＳ３，Ｓ４）。この際、プログラムされている目標位置データが上記ＸＹ軸補正量に基づいて補正され、この補正後のデータに基づいてヘッドユニット５の移動が制御されることにより、プリント基板３上の実装位置上方に部品が正確に位置決めされることとなる。
【００９５】
こうしてヘッドユニット５が実装位置上方に到達すると実装用ヘッド２０が下降し始め、下降目標位置に達すると、直ちに上昇して所定の上昇端位置にリセットされる（ステップＳ５〜Ｓ７）。そして、この昇降動作中、実装用ヘッド２０が下降目標位置に達するタイミングで前記吸着ノズル２１による部品の吸着状態が解除され、これにより部品がプリント基板３上に実装される。この際、プログラムされている下降目標位置データがステップＳ２で求められたＺ軸補正量に基づいて補正され、この補正後のデータに基づいて実装用ヘッド２０の昇降が制御されることにより、プリント基板３に対して過不足なく接近した位置で部品の吸着状態が解除されることとなる。
【００９６】
次いで、ステップＳ８において、各実装用ヘッド２０に吸着されている全ての部品の実装が完了したか否かが判断され、完了していないと判断された場合にはステップＳ１に移行されて次の部品の実装（装着）動作に移る。一方、全ての部品の実装が完了したと判断された場合には、本フローチャートを終了する。
【００９７】
以上説明したように、この実装機では、距離センサ２５ａ〜２５ｄの検出結果に基づいてプリント基板３上の実装位置における実際の高さを求め、この高さに基づいて実装用ヘッド２０の下降目標位置データを補正するようにしているので、コンベヤ２ａ，２ｂの組付け誤差等により、例えば、プリント基板３が作業位置において傾斜した状態で位置決めされている場合でも、全ての実装位置において吸着部品をプリント基板３に対して過不足なく接近させることができる。従って、基板表面を水平なものとみなして実装用ヘッドの昇降動作を一律に制御する（すなわち、予めプログラムされた実装用ヘッドの下降目標位置データに補正を加えないで実装を行う）従来装置のように、実装位置によって部品と基板とが衝突したり、あるいは本来の高さよりも高い位置で部品の吸着状態が解除されるといったことがなく、全ての実装位置に対して部品を正確、かつ適切に実装することができるようになる。
【００９８】
なお、上記実施形態では、コンベヤ２ａ，２ｂに組付けられた位置決め用の当り板３３との距離を距離センサ２５ａ〜２５ｄにより検出し、その検出結果に基づいて予備高さを求めるようにしているが、例えば、コンベヤ２ａ，２ｂのうち上記当り板３３以外の構成部分を検出するようにしてもよい。
【００９９】
また、コンベヤ２ａ，２ｂを検出する以外に、距離センサ２５ａ〜２５ｄによりプリント基板３との距離を検出し、その結果に基づいて予備高さを求めるようにしてもよい。この場合には、例えばプリント基板３の四隅部分において距離を検出するのが好ましい。
【０１００】
なお、距離センサによりプリント基板上の実装位置そのものを直接検出できるように構成してもよい。例えば、ヘッドユニット５に距離センサを搭載し、該ヘッドユニット５の移動に伴い基板上の各実装位置までの距離を検出できるようにし、この検出結果に基づいて各実装位置の高さを求めるようにしてもよい。このようにすれば、直接的に実装位置の高さを求めることができるため、求められるＺ軸補正量の信頼性が向上することとなる。
【０１０１】
また、上記実施形態では実装機に距離センサ２５ａ〜２５ｄを搭載（常設）し、プリント基板３の搬入時等に逐次センサ出力に基づいて予備高さを求めるようにしているが、例えば、工場等に実装機を設置したときに前記当り板３３までの高さや、作業位置にセットしたプリント基板３までの高さを予め治具等を用いて測定し、その測定値を既知のデータとして記憶させておき、実装動作中は、予め記憶した前記既知データと部品の実装位置データとに基づいて実装位置の高さを求めさせるようにしてもよい。例えば、距離センサを備えた検出用治具を三脚等を介して実装機上に設置するとともに、基板又は基板相当板（ダミー基板）を搬入して実装作業位置にセットした状態で、基板又は基板相当板の複数の所定位置における高さを搬出し、データとして記憶すればよい。この場合、実装位置以外の位置の高さを既知データとして記憶する以外に、例えば、可能な場合には、実装位置そのもの高さ、あるいは簡易的に基板又は基板相当板上の一点の高さを測定して既知データとして記憶しておくようにしてもよい。
【０１０２】
また、基板はプッシュアップ機構により当り板に下側から押し付けられるので、予めデータを取る際にも、上記距離センサ２５ａ〜２５ｄの代わりに、三脚等を介して実装機上に設置した検出用治具により当り板の複数箇所を測定するようにしてもよい。
【０１０３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、所定の作業位置に位置決めされた基板上の部品実装位置の現実の高さを調べ、その高さに基づいて部品実装時の基板に対する実装用ヘッドの高さを調整するようにしたので、基板が傾斜した状態で位置決めされているような場合でも、基板に対して部品を過不足なく接近させてから装着することができる。従って、部品と基板との衝突による損傷等を有効に防止することができ、これにより全ての実装位置に対して部品を正確、かつ適切に実装することができるようになるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る表面実装機を示す平面図である。
【図２】  本発明に係る表面実装機を示す正面図である。
【図３】  コンベヤ（作業位置の部分）及びプッシュアップ機構等の構成を示す平面図である。
【図４】  コンベヤ（作業位置の部分）及びプッシュアップ機構等の構成を示す図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】  表面実装機の制御系を示すブロック図である。
【図６】  実装位置の高さを求める方法を説明するための模式図である。
【図７】  実装動作（部品の装着動作）の制御例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２ａ，２ｂ  コンベヤ
３  プリント基板
５  ヘッドユニット
９  Ｙ軸サーボモータ
１５  Ｘ軸サーボモータ
２２  Ｚ軸サーボモータ
２０  実装用ヘッド
２１  吸着ノズル
２５ａ〜２５ｄ  距離センサ
５０  制御部
５１  主制御手段
５２  演算手段
５３  記憶手段
５４  Ｘ軸コントローラ
５５  Ｙ軸コントローラ
５６  Ｚ軸コントローラ
【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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【図７】
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