(57)【要約】【課題】微小な部品を吸着する場合であっても、吸着ミスの発生を従来よりも低減させることができるとともに、従来よりも高精度な部品搭載をすることができる部品実装装置を提供する。【解決手段】部品認識手段２２、７０で吸着ノズル１６Ａに吸着された部品Ｐを撮像する際の、吸着ノズル１６Ａの高さ位置よりも下降した高さ位置にある吸着ノズル１６Ａの先端を撮像して、吸着ノズル１６Ａの下降に伴う吸着ノズル１６Ａ先端の中心位置の水平方向のずれ量を認識するノズル認識手段２４、７４と、ノズル認識手段２４、７４に備えられた撮像手段の上方に配置され、前記ずれ量を認識する際の基準となる補正基準マーク５２Ａが上面に印された透明な補正治具５２と、を備えさせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を吸着する吸着ノズルを備え、該吸着ノズルをほぼ鉛直方向に昇降させるとともに、該吸着ノズルをそのノズル軸とほぼ一致する鉛直軸回りに回転させる吸着ヘッド部と、吸着ノズルに吸着された部品を撮像して、該部品の姿勢を認識する部品認識手段と、該部品を搭載する基板を撮像して、該基板の配置状態を認識する基板認識手段と、を有する部品実装装置において、
前記部品認識手段で前記部品を撮像する際の吸着ノズルの高さ位置よりも下降した高さ位置にある吸着ノズルの先端を撮像して、吸着ノズルの下降に伴う吸着ノズル先端の中心位置の水平方向のずれ量を認識するノズル認識手段と、
該ノズル認識手段に備えられた撮像手段の上方に配置され、前記ずれ量を認識する際の基準となる補正基準マークが上面に印された透明な補正治具と、
を備え、吸着ノズルの下降に伴う吸着ノズル先端の水平方向のずれ量を補正して、部品の吸着および搭載を行うことを特徴とする部品実装装置。
【請求項２】
前記ノズル認識手段は、さらに、前記吸着ノズルが単位長さだけ下降したときの水平方向のずれ量を演算できることを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置。
【請求項３】
前記補正治具は、その上面の高さ位置が、部品実装面の高さ位置と同一となるように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の部品実装装置。
【請求項４】
前記ノズル認識手段は、さらに、前記吸着ノズルをそのノズル軸とほぼ一致する前記鉛直軸回りに回転させた際の複数の異なる回転角度ごとに、前記吸着ノズル先端の中心位置を認識することにより、前記鉛直軸の位置を認識することができることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の部品実装装置。
【請求項５】
吸着ノズルが下降して、部品供給部から供給された部品を吸着する部品吸着方法であって、
上方から撮像して基板の配置状態を認識する基板認識手段で所定の基準マークを認識して、吸着ノズル先端の中心位置が該所定の基準マークの中心位置の真上に位置するように吸着ノズルを配置した後、該吸着ノズルの先端が前記所定の基準マークと同じ高さ位置になるまで該吸着ノズルを下降させ、下方から撮像するノズル認識手段で下降後の該吸着ノズルの先端を前記所定の基準マークとともに撮像して、下降に伴う該吸着ノズルの水平方向のずれ量を予め計測しておき、該ずれ量に基づき、部品を吸着する際の吸着ノズルの位置を補正することを特徴とする部品吸着方法。
【請求項６】
部品を吸着した吸着ノズルが下降して、該部品を基板に搭載する部品搭載方法であって、
上方から撮像して基板の配置状態を認識する基板認識手段で所定の基準マークを認識して、吸着ノズル先端の中心位置が該所定の基準マークの中心位置の真上に位置するように吸着ノズルを配置した後、該吸着ノズルの先端が前記所定の基準マークと同じ高さ位置になるまで該吸着ノズルを下降させ、下方から撮像するノズル認識手段で下降後の該吸着ノズルの先端を前記所定の基準マークとともに撮像して、下降に伴う該吸着ノズルの水平方向のずれ量を予め計測しておき、該ずれ量に基づき、部品を搭載する際の吸着ノズルの位置を補正することを特徴とする部品搭載方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板、液晶基板、ディスプレイパネル基板などに電子部品等を実装する部品実装装置ならびに部品吸着方法および部品搭載方法に関し、特に部品の吸着位置および搭載位置の補正を正確に行うことができる部品実装装置ならびに部品吸着方法および部品搭載方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板等の電子部品基板に電子部品を実装する一般的な方法では、吸着ノズルが装着された吸着ヘッド部をＸＹ方向に移動させて、吸着ヘッド部の吸着ノズルにより部品供給装置から電子部品を吸着した後、吸着した電子部品を部品認識カメラで撮像して、認識処理を行い、その認識結果に基づき、吸着ヘッド部のＸＹ方向の移動量および吸着ノズルの鉛直軸回りのθ方向の回転量を修正して、電子部品を基板の所定位置に実装する。
【０００３】
ここで、この吸着ヘッド部のθ軸回転の中心となる鉛直軸と吸着ノズル先端の中心とは、本来、完全に一致していなければならない。しかし、吸着ヘッド部に吸着ノズルを装着する際の取り付け誤差や吸着ノズルの変形などにより、特許文献１の図２に示される如く、吸着ノズル先端の中心が吸着ヘッド部のθ軸回転の中心となる鉛直軸から位置ずれ（偏心）を生じていることがある。また、吸着ノズルを鉛直軸回りのθ方向に回転させる吸着ヘッド部の軸体の真直度も機械的精度の限界があり厳密には湾曲しており、これによっても、θ軸回転の中心となる鉛直軸とノズル先端の中心との位置ずれ（偏心）が生じていることがある。
【０００４】
このような位置ずれ（偏心）が生じていても、従来、吸着される電子部品のサイズは比較的大きなものであったため、ある程度以上の大きな位置ずれ（偏心）でなければ、吸着ノズルは電子部品のいずれかの部分を吸着することができ、部品吸着時に問題が生じることは少なかった。
【０００５】
しかし、部品搭載時においては、このような位置ずれ（偏心）が生じていると、高精度の部品搭載ができないため問題となっていた。そのため、現状では、治具基板にまず部品を搭載して、搭載された部品の位置誤差を２次元測定器で測定し、そのデータを補正パラメータとして保存し、実基板への部品搭載の際には該補正パラメータを用いて搭載位置の補正を行い、部品搭載作業を行っている。
【０００６】
また、近年、電子部品は小型化してきており、０．５ｍｍ平方以下のものも出現している。このように小さなサイズの部品を吸着ノズルで吸着する場合、吸着ノズル先端の中心が吸着位置の座標から僅かにずれているだけで、吸着ミスが発生しやすく、部品を吸着できなかったり、部品を縦や斜めに吸着してしまったりして、部品吸着エラーが発生するという問題点があった。
【０００７】
これに対し、特許文献１では、吸着ノズルを吸着ヘッド部に装着した後、部品認識を行う部品認識カメラにより、特許文献１の図３に示される如く、吸着ヘッド部の回転中心からの吸着ノズル先端の中心の位置ずれ量ΔＸおよびΔＹを検出している。そして、電子部品を吸着ノズルで吸着する際には、検出した位置ずれ量ΔＸおよびΔＹを用いて吸着位置の座標の補正を行いながら、ＸＹθ軸を駆動し、電子部品の吸着を行い、また、電子部品を基板に搭載する際には、検出した位置ずれ量ΔＸおよびΔＹを用いて搭載位置の座標の補正を行いながら、ＸＹθ軸を駆動し、電子部品の搭載を行う。
【０００８】
【特許文献１】特許第３４２９７８５号公報（図２、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の技術を用いても、微小な部品ではある程度の吸着ミスが発生する。また、部品搭載の位置精度も十分ではなく、治具基板にまず部品を搭載して、搭載された部品の位置誤差を２次元測定器で測定し、そのデータを補正パラメータとして保存してから、実基板への搭載作業を行う必要は依然としてあった。
【００１０】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、微小な部品を吸着する場合であっても、吸着ミスの発生を従来よりも低減させることができるとともに、従来よりも高精度な部品搭載をすることができる部品実装装置、ならびに吸着ミスの発生を従来よりも低減させることができる部品吸着方法、および従来よりも高精度な部品搭載をすることができる部品搭載方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
図１（部品吸着のために吸着ノズルが下降する前の状況を模式的に示す側面図）に例示する如く、部品Ｐを吸着する際には、部品認識カメラの焦点位置の高さ（部品認識カメラで吸着ノズル先端の中心の位置ずれ量ΔＸおよびΔＹを検出する高さ）よりも低い位置に吸着ノズル１６Ａの先端が下降する。吸着ノズル１６ＡのＺ軸移動機構が鉛直軸に対してわずかでも傾斜していると、吸着ノズル１６Ａの下降方向は鉛直方向下向きからずれるので、部品の吸着および搭載の際の吸着ノズル１６Ａの下降に伴って、吸着ノズルの先端は水平方向にずれが生じる。しかし、Ｚ軸移動機構を鉛直軸に対して全く傾斜なく配置することは現実的には困難である。
【００１２】
例えば、図１に示すように、吸着ノズルの下降方向が鉛直方向に対して角度α（ｔａｎθ＝Ｔ／Ｎ）だけ傾いていると、吸着ノズルが鉛直方向に距離Ｎｍｍだけ下方に移動すると、吸着ノズルの先端は水平方向に距離Ｔｍｍだけずれることになる。このため、図１および図２（部品供給テープの平面図）に示す、部品Ｐの部品供給テープ１００のキャビティ１００Ａ内の位置によっては、吸着ミスにつながることとなる。
【００１３】
一方、特許文献１に記載の技術では、部品認識カメラを用いて、吸着ヘッド部の回転中心からの吸着ノズル先端の中心の位置ずれ量ΔＸおよびΔＹを検出しているが、下方から撮像する撮像手段は部品認識カメラのみであり、吸着ノズル１６Ａの下降に伴う吸着ノズル先端の中心の水平方向の位置ずれは検出できない。このため、吸着する部品の大きさが例えば０．５ｍｍ以下のように小さくなると、吸着ノズル１６Ａの下降に伴う吸着ノズル先端の中心の水平方向の位置ずれにより、吸着ミスにつながることがある。また、吸着ノズル１６Ａの下降に伴う吸着ノズル先端の中心の水平方向の位置ずれにより、部品搭載の位置精度も十分ではなくなる。
【００１４】
そこで、本発明では、部品吸着の際の吸着ノズルの下降に伴う、吸着ノズル先端の水平方向のずれ量も考慮して、部品吸着および部品搭載を行うことができるようにされている。
【００１５】
即ち、本発明に係る部品供給装置は、部品を吸着する吸着ノズルを備え、該吸着ノズルをほぼ鉛直方向に昇降させるとともに、該吸着ノズルをそのノズル軸とほぼ一致する鉛直軸回りに回転させる吸着ヘッド部と、吸着ノズルに吸着された部品を撮像して、該部品の姿勢を認識する部品認識手段と、該部品を搭載する基板を撮像して、該基板の配置状態を認識する基板認識手段と、を有する部品実装装置において、前記部品認識手段で前記部品を撮像する際の吸着ノズルの高さ位置よりも下降した高さ位置にある吸着ノズルの先端を撮像して、吸着ノズルの下降に伴う吸着ノズル先端の中心位置の水平方向のずれ量を認識するノズル認識手段と、該ノズル認識手段に備えられた撮像手段の上方に配置され、前記ずれ量を認識する際の基準となる補正基準マークが上面に印された透明な補正治具と、を備え、吸着ノズルの下降に伴う吸着ノズル先端の水平方向のずれ量を測定することができるようになっている。
【００１６】
前記ノズル認識手段は、さらに、前記吸着ノズルが単位長さだけ下降したときの水平方向のずれ量を演算できることが好ましい。
【００１７】
前記補正治具は、例えば、その上面の高さ位置が、部品実装面の高さ位置と同一となるように配置することができる。ここで、部品実装面とは、部品を搭載する基板の上面のことである。
【００１８】
また、前記ノズル認識手段は、さらに、前記吸着ノズルをそのノズル軸とほぼ一致する前記鉛直軸回りに回転させた際の複数の異なる回転角度ごとに、前記吸着ノズル先端の中心位置を認識することにより、前記鉛直軸の位置を認識することができることが好ましい。
【００１９】
本発明に係る部品吸着方法は、吸着ノズルが下降して、部品供給部から供給された部品を吸着する部品吸着方法であって、上方から撮像して基板の配置状態を認識する基板認識手段で所定の基準マークを認識して、吸着ノズル先端の中心位置が該所定の基準マークの中心位置の真上に位置するように吸着ノズルを配置した後、該吸着ノズルの先端が前記所定の基準マークと同じ高さ位置になるまで該吸着ノズルを下降させ、下方から撮像するノズル認識手段で下降後の該吸着ノズルの先端を前記所定の基準マークとともに撮像して、下降に伴う該吸着ノズルの水平方向のずれ量を予め計測しておき、該ずれ量に基づき、部品を吸着する際の吸着ノズルの位置を補正することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る部品搭載方法は、部品を吸着した吸着ノズルが下降して、該部品を基板に搭載する部品搭載方法であって、上方から撮像して基板の配置状態を認識する基板認識手段で所定の基準マークを認識して、吸着ノズル先端の中心位置が該所定の基準マークの中心位置の真上に位置するように吸着ノズルを配置した後、該吸着ノズルの先端が前記所定の基準マークと同じ高さ位置になるまで該吸着ノズルを下降させ、下方から撮像するノズル認識手段で下降後の該吸着ノズルの先端を前記所定の基準マークとともに撮像して、下降に伴う該吸着ノズルの水平方向のずれ量を予め計測しておき、該ずれ量に基づき、部品を搭載する際の吸着ノズルの位置を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、吸着ノズルの下降に伴う吸着ノズル先端の水平方向のずれ量を補正して、部品の吸着および搭載を行うので、吸着ヘッド部に吸着ノズルを装着する際の取り付け誤差や吸着ノズルの変形などがある場合だけでなく、さらに吸着ノズルを昇降移動させるＺ軸移動機構が鉛直軸に対して傾斜している場合であっても、正確な部品の吸着および搭載をすることができる。そして、その結果、治具基板に部品を搭載して、搭載された部品の位置誤差を測定して、予め補正パラメータを求めておく必要がなくなり、作業効率が向上する。
【００２２】
また、ノズル認識手段が、吸着ノズルが単位長さだけ下降したときの水平方向のずれ量を認識できる場合、吸着する部品の高さが変わっても、正確な吸着が可能となるとともに、搭載する部品の高さが一定でない場合や、搭載した部品の上にさらに部品を搭載するようなチップオンチップ構造にする場合においても、正確な部品搭載が可能となる。
【００２３】
さらに、ノズル認識手段が、吸着ノズルをそのノズル軸とほぼ一致する鉛直軸回りに回転させた際の複数の異なる回転角度ごとに、吸着ノズル先端の中心位置を認識することにより、前記鉛直軸の位置を認識することができる場合、より正確な部品吸着および部品搭載が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態について詳細に説明する。
【００２５】
図３は、本発明の実施形態に係る部品実装装置１０を示す斜視図であり、同図に示すように、この部品実装装置１０は、回路基板搬送路１２と、部品供給部１４と、吸着ヘッド部１６と、Ｘ軸移動機構１８と、Ｙ軸移動機構２０と、部品認識カメラ２２と、ノズル認識カメラ２４と、を備えてなる。さらに、図３には示されていないが、ノズル認識カメラ２４の上方には、図５に示すガラス補正治具５２が配置されている。
【００２６】
回路基板搬送路１２は、回路基板１を搬送するための経路であり、図３において、部品実装装置１０の中央部から部品供給部１４とは反対方向に若干ずれた位置で、Ｙ軸方向に延在している。
【００２７】
部品供給部１４は、例えば複数のテープフィーダ１４Ａを有し、部品Ｐを供給する。
【００２８】
吸着ヘッド部１６は、例えば図４に示す如く、吸着ノズル１６Ａと、基板認識カメラ１６Ｂとを備えるとともに、吸着ノズル１６Ａを鉛直方向とほぼ一致するＺ軸方向に昇降移動させるＺ軸移動機構１６Ｃと、吸着ノズル１６Ａをノズル軸（吸着軸）とほぼ一致する鉛直軸を中心に回転させるθ軸回転機構１６Ｄとを備える。Ｚ軸移動機構１６Ｃは、Ｚ軸モータ６６とボールねじ６７とを有してなる。Ｚ軸モータ６６からの駆動力を受けてボールねじ６７が回転し、吸着ノズル１６ＡはＺ軸方向に昇降する。θ軸回転機構１６Ｄは、θ軸モータ６８とベルト６９とを有してなる。θ軸モータ６８からの駆動力がベルト６９を介して吸着ノズル１６Ａに伝達され、吸着ノズル１６Ａはノズル軸（吸着軸）とほぼ一致する鉛直軸を中心に回転する。
【００２９】
θ軸回転機構１６Ｄにより吸着ノズル１６Ａを回転させると、ノズル軸（吸着軸）を中心とした回転ではなく、ノズル軸（吸着軸）とほぼ一致する鉛直軸を中心とした回転となる理由は、厳密には、吸着ノズル１６Ａを鉛直方向に対して傾きを有さずに吸着ヘッド部１６に取り付けることはできないので、θ軸移動機構により吸着ノズル１６Ａをθ軸方向に回転させると、ノズル軸（吸着軸）とはわずかに向きの異なる鉛直軸を中心として吸着ノズル１６Ａは回転することとなるからである。
【００３０】
吸着ノズル１６Ａは、テープフィーダ１４Ａから部品Ｐを吸着するとともに、回路基板１上の所定の位置で吸着を解放して、部品Ｐを回路基板１上の所定の位置に搭載する。
【００３１】
基板認識カメラ１６Ｂは、回路基板１の位置を認識するために、回路基板１上に印された基板マーク（図示せず）を上方から撮像するとともに、後述するように、ノズル認識カメラ２４上に配置されたガラス補正治具５２（図５参照）に印された補正基準マーク５２Ａ（図５参照）を上方から撮像する。
【００３２】
Ｘ軸移動機構１８は、吸着ヘッド部１６をＸ軸方向に移動させる。
【００３３】
Ｙ軸移動機構２０は、Ｘ軸移動機構１８をＹ軸方向に移動させることで、吸着ヘッド部１６をＹ軸方向に移動させる。
【００３４】
部品認識カメラ２２は、吸着ノズル１６Ａに吸着された部品Ｐを下方から撮像して、吸着ノズル１６Ａに吸着された部品Ｐの状態を認識するためのカメラであり、部品供給部１４の側部に配置されている。
【００３５】
ノズル認識カメラ２４は、吸着ノズル１６Ａが所定の高さ位置（例えば、部品認識カメラ２２で部品Ｐを撮像するときの吸着ノズル１６Ａの高さ位置）よりも下降した位置（ノズル認識カメラ２４の焦点位置）における吸着ノズル１６Ａの先端を、ガラス補正治具５２（図５参照）に印された補正基準マーク５２Ａ（図５参照）とともに撮像して、当該高さ位置における吸着ノズル１６Ａ先端の中心の位置を認識するためのカメラであり、部品認識カメラ２２と並んで配置され、部品供給部１４の側部に配置されている。
【００３６】
ガラス補正治具５２は、ノズル認識カメラ２４の上方に、ノズル認識カメラ２４の焦点位置に配置されており、図５（Ａ）（斜視図）および図５（Ｂ）（上面図）に示すように、上面に補正基準マーク５２Ａが印されている。ノズル認識カメラ２４の焦点位置は、例えば、吸着する部品Ｐの上面と同じ高さ位置となるようにするか、吸着する部品Ｐを搭載する基板の上面と同じ高さ位置となるようにすることが好ましい。このようにすることで、ガラス補正治具５２の上面をノズル認識カメラ２４の焦点位置に配置したとき、ガラス補正治具５２の上面の高さ位置は、吸着する部品Ｐの上面と同じ高さ位置または基板の上面と同じ高さ位置となる。
【００３７】
補正基準マーク５２Ａは、吸着ノズル１６Ａの下降に伴う水平方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）のずれ量、および吸着ノズル１６Ａが単位長さだけ下降した時の水平方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）のずれ量を計測する際に用いられ、吸着ノズル１６Ａが下降してガラス補正治具５２に軽く接触した状態で、吸着ノズル１６Ａとともにノズル認識カメラ２４で撮像される。補正基準マーク５２Ａの径は、使用する吸着ノズル１６Ａの径の１／２以下にされている。
【００３８】
ガラス補正治具５２をノズル認識カメラ２４の焦点位置に配置する手段は特に限定されず、例えば、図６に示す位置調整治具５４を用いることができる。この位置調整治具５４の中央部には、ガラス補正治具５２をはめ込むことができる貫通開口部５４Ａが設けられており、貫通開口部５４Ａにはめ込まれたガラス補正治具５２は、つまみ５４Ｂにより水平方向（ＸＹ方向）に位置を調整できるようになっている。
【００３９】
図７は、部品実装装置１０の制御系の構成を示す制御ブロック図である。図７に示すように、部品実装装置１０の制御系は、装置全体を制御するマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）、並びにＲＡＭ、ＲＯＭ等を有してなるコントローラ（制御手段）６０に、図７に示す各装置が接続されて構成されている。
【００４０】
Ｘ軸モータ６２は、Ｘ軸移動機構１８の駆動源であり、吸着ヘッド部１６をＸ軸方向に駆動し、また、Ｙ軸モータ６４は、Ｙ軸移動機構２０の駆動源であり、Ｘ軸移動機構１８をＹ軸方向に駆動する。これにより、吸着ヘッド部１６は水平方向（ＸＹ方向）に移動可能となる。
【００４１】
Ｚ軸モータ６６は、前述のように、吸着ノズル１６ＡをＺ軸方向に昇降移動させるＺ軸移動機構１６Ｃの駆動源であり、吸着ノズル１６ＡをＺ軸方向に昇降させる。また、θ軸モータ６８は、前述のように、吸着ノズル１６Ａをそのノズル中心軸（吸着軸）とほぼ一致する鉛直軸を中心にして回転させるθ軸回転機構１６Ｄの駆動源であり、吸着ノズル１６Ａをそのノズル中心軸（吸着軸）とほぼ一致する鉛直軸を中心にして回転させる。
【００４２】
画像認識装置７０は、吸着ノズル１６Ａに吸着された部品Ｐの画像認識を行なう装置であり、Ａ／Ｄ変換器７０Ａ、メモリ７０Ｂ及びＣＰＵ７０Ｃを有して構成されている。吸着された部品Ｐを部品認識カメラ２２が撮像して出力したアナログの画像信号は、画像認識装置７０に送られ、Ａ／Ｄ変換器７０Ａによりデジタル信号に変換されて、メモリ７０Ｂに画像データとして保存される。そして、ＣＰＵ７０Ｃがその画像データに基づいて、吸着された部品の中心と、吸着された部品の向きを演算により求め、吸着された部品の姿勢の認識を行なう。
【００４３】
同様に、画像認識装置７２は、基板認識カメラ１６Ｂで撮像された回路基板１の基板マークの画像を処理して基板マーク位置を演算により求め、回路基板１の配置状態を認識する。また、画像認識装置７４は、ノズル認識カメラ２４で撮像された、補正基準マーク５２Ａおよび下降位置（ノズル認識カメラ２４の焦点位置）における吸着ノズル１６Ａの画像を処理して、下降位置における吸着ノズル１６Ａ先端の中心位置を演算により求め、下降前のノズル先端の中心位置とのＸ軸方向およびＹ軸方向のずれ量を演算により求める。さらに、求めたＸ軸方向およびＹ軸方向のずれ量と、吸着ノズル１６Ａの下降量とから、吸着ノズル１６Ａが単位長さだけ下降したときのＸ軸方向およびＹ軸方向のずれ量を求める。
【００４４】
画像認識装置７２が回路基板１の配置状態を認識することにより得られた基板補正データ（Δｘ、Δｙ、Δθ）は、コントローラ（制御手段）６０に送られ、記憶装置７６に保存される。また、画像認識装置７４が演算することにより得られた、吸着ノズル１６Ａの下降に伴うＸ軸方向およびＹ軸方向のずれ量、および吸着ノズル１６Ａが単位長さだけ下降したときのＸ軸方向およびＹ軸方向のずれ量も、ノズル差分データとしてコントローラ（制御手段）６０に送られ、記憶装置７６に保存される。
【００４５】
なお、部品認識カメラ２２と、画像認識装置７０とにより、部品認識手段が構成され、基板認識カメラ１６Ｂと、画像認識装置７２とにより、基板認識手段が構成され、ノズル認識カメラ２４と、画像認識装置７４とにより、ノズル認識手段が構成される。
【００４６】
記憶装置７６は、フラッシュメモリ等を有して構成されており、前記基板補正データおよびノズル差分データの他に、キーボード７８やマウス８０により入力された部品データ、およびホストコンピュータから供給される各種データ等を保存するために用いられる。
【００４７】
表示装置（モニタ）８２は、部品データ、演算に用いたデータおよび演算結果のデータ、及び部品認識カメラ２２で撮像した部品Ｐの画像、基板認識カメラ１６Ｂで撮像した基板マークの画像、ノズル認識カメラ２４で撮像した吸着ノズル１６Ａの画像などを、その表示面８２Ａに表示する。
【００４８】
次に、実際に、部品Ｐを回路基板１に搭載する工程について説明する。この工程の段階では、前記基板補正データおよびノズル差分データは記憶装置７６に予め保存されている。そして、部品供給部１４から供給される部品Ｐを吸着ノズル１６Ａで吸着した後、吸着ヘッド部１６を部品認識カメラ２２の上方に移動させて、吸着された部品Ｐを部品認識カメラ２２で下方から撮像する。
【００４９】
撮像された部品Ｐの画像は、画像認識装置７０で画像処理され、部品補正データとしてコントローラ（制御手段）６０へ転送される。部品補正データには、部品中心位置と吸着位置（吸着ノズル１６Ａ先端の中心の位置）とのずれデータ、および吸着された部品の向きについてのデータが含まれている。
【００５０】
コントローラ（制御手段）６０は、予め記憶装置７６に保存されていた、基板補正データおよびノズル差分データを読み出し、それらのデータと部品補正データを用いて、部品Ｐが所定の回路基板の搭載位置に正しい姿勢（基準角度）で搭載されるように目標とする搭載座標位置および吸着ノズルの回転角度を演算で算出する。続いて、算出された搭載座標位置および吸着ノズルの回転角度に基づいて、Ｘ軸モータ６２、Ｙ軸モータ６４、θ軸モータ６８を駆動し、部品Ｐを、所定の回路基板の搭載位置に正しい姿勢（基準角度）で搭載する。このように本実施形態では、従来から用いられてきた基板補正データおよび部品補正データに加えて、ノズル差分データも用いて部品Ｐの搭載を行うので、従来よりも正確な部品搭載を実現することができる。
【００５１】
なお、部品Ｐを吸着する工程では、部品Ｐを正確に吸着できればよいので、部品補正データおよび基板補正データは不要であり、コントローラ（制御手段）６０は、ノズル差分データのみを記憶装置７６から読み出し、目標とする吸着座標位置を補正して、吸着ノズル１６Ａで部品Ｐを吸着する。
【００５２】
次に、ノズル差分データの取得方法を、図８に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。
【００５３】
（１）図４に示すガラス補正治具５２を、ノズル認識カメラ２４の焦点位置に位置調整治具５４により配置する（ステップＳ１）。その際、補正基準マーク５２Ａが、ほぼノズル認識カメラ２４の視野中心と一致するように配置する。
【００５４】
（２）続いて、ノズル認識カメラ２４でガラス補正冶具５２の補正基準マーク５２Ａを下方から撮像する（ステップＳ２）（照明は図示しない）。そして、補正基準マーク５２Ａの中心位置がノズル認識カメラ２４の視野中心と一致するように、ガラス補正冶具５２の位置を位置調整冶具５４のつまみ５４Ｂにより微少移動させて調整する（ステップＳ３）。この調整を、ノズル認識カメラ２４の視野中心の座標（Ｘ０ｄ、Ｙ０ｄ）に対する補正基準マーク５２Ａの中心位置の座標のずれ量（ΔＸｄ、ΔＹｄ）が許容範囲内になるまで繰り返す（ステップＳ４）。
【００５５】
ただし、この調整をいくら繰り返しても、補正基準マーク５２Ａの中心位置とノズル認識カメラ２４の視野中心との間には誤差が残る。そのため、ガラス補正冶具５２の位置を調整しても、ノズル認識カメラ２４の視野中心（Ｘ０ｄ、Ｙ０ｄ）に対する補正基準マーク５２Ａの中心位置のずれ量（ΔＸｄ、ΔＹｄ）は計測する必要がある。このずれ量（ΔＸｄ、ΔＹｄ）の一例を図９に示す。しかし、収差の影響で、ノズル認識カメラ２４の視野中心（Ｘ０ｄ、Ｙ０ｄ）から補正基準マーク５２Ａの位置が離れることにより、ノズル認識カメラ２４で撮像した際の補正基準マーク５２Ａの位置精度が悪くなるので、補正基準マーク５２Ａの中心位置とノズル認識カメラ２４の視野中心とのずれ量が許容範囲内となるように、補正基準マーク５２Ａの位置を調整することは必要である。
【００５６】
ノズル認識カメラ２４の視野中心の座標（Ｘ０ｄ、Ｙ０ｄ）に対する補正基準マーク５２Ａの中心位置の座標のずれ量（ΔＸｄ、ΔＹｄ）についての測定結果は、記憶装置７６に保存する（ステップＳ５）。ノズル認識カメラ２４の視野中心の座標（Ｘ０ｄ、Ｙ０ｄ）に対する補正基準マーク５２Ａの中心位置の座標のずれ量が（ΔＸｄ、ΔＹｄ）のとき、補正基準マーク５２Ａの中心位置の座標は、（Ｘ０ｄ＋ΔＸｄ、Ｙ０ｄ＋ΔＹｄ）となる。
【００５７】
（３）吸着ヘッド部１６に設置した基板認識カメラ１６Ｂを、Ｘ軸移動機構１８、Ｙ軸移動機構２０により、前記（２）で決められた位置にあるガラス補正冶具５２の上方に移動させる。そして、基板認識カメラ１６Ｂでガラス補正冶具５２の補正基準マーク５２Ａを上方から撮像して補正基準マーク５２Ａの位置を認識し（ステップＳ６）、補正基準マーク５２Ａの中心位置を演算で算出する（ステップＳ７）。そして、算出した補正基準マーク５２Ａの中心位置と、予め測定され求められている、基板認識カメラ１６Ｂと吸着ノズル１６Ａ先端の中心位置との位置関係と、に基づき、吸着ノズル１６Ａ先端の中心位置が補正基準マーク５２Ａの中心位置の真上に位置するように、Ｘ軸移動機構１８およびＹ軸移動機構２０により、吸着ヘッド部１６の位置を補正する（ステップＳ８）。
【００５８】
（４）次に、吸着ノズル１６Ａを下降させ、吸着ノズル１６Ａ先端をガラス補正治具５２の上面に軽く接触させる（ステップＳ９）。ここで、図１０は、吸着ノズル１６Ａが下降している状況を示す斜視図である。図１０では、吸着ノズル１６Ａの進行方向は、鉛直方向下向きになっているように描かれているが、吸着ノズル１６Ａの進行方向は、実際には、Ｚ軸移動機構１６Ｃによる移動方向であるＺ軸方向であり、鉛直方向に対してわずかに傾いている。このため、吸着ノズル１６Ａ先端がガラス補正治具５２の上面に軽く接触した際には、吸着ノズル１６Ａ先端の中心位置は、補正基準マーク５２Ａの中心位置からわずかにずれることとなる。
【００５９】
吸着ノズル１６Ａ先端がガラス補正治具５２の上面に軽く接触した状況を、ノズル認識カメラ２４で下方から撮像し、吸着ノズル１６Ａと、ガラス補正冶具５２の補正基準マーク５２Ａとを撮像する（ステップＳ１０）。撮像結果は、例えば、図１１およびその拡大図である図１２のようになる。
【００６０】
このときの吸着ノズル１６Ａ先端の中心位置の、ノズル認識カメラ２４の視野中心からの位置ずれ（ΔＸｕ、ΔＹｕ）は、周知の画像処理技術で算出することができ、このときの吸着ノズル１６Ａ先端の中心位置の座標は、（Ｘ０ｄ＋ΔＸｕ、Ｙ０ｄ＋ΔＹｕ）と算出される（ステップＳ１１）。
【００６１】
そして、ガラス補正冶具５２の補正基準マーク５２Ａの中心位置（Ｘ０ｄ＋ΔＸｄ、Ｙ０ｄ＋ΔＹｄ）に対する、吸着ノズル１６Ａ先端の中心位置（Ｘ０ｄ＋ΔＸｕ、Ｙ０ｄ＋ΔＹｕ）のずれ量は、（ΔＸｕ−ΔＸｄ、ΔＹｕ−ΔＹｄ）となり、このずれ量が吸着ノズル１６Ａの下降に伴って生じるずれ量となる。このずれ量は、ノズル差分データとして記憶装置７６に保存する（ステップＳ１２）。
【００６２】
また、吸着ノズル１６Ａの下降前の高さ位置と吸着ノズル１６Ａの下降後の高さ位置との差から、吸着ノズル１６Ａの下降量Ｌを算出すれば、算出した下降量Ｌと前記ずれ量（ΔＸｕ−ΔＸｄ、ΔＹｕ−ΔＹｄ）とから、吸着ノズル１６Ａが単位長さだけ下降したときの水平方向のずれ量を（（ΔＸｕ−ΔＸｄ）／Ｌ、（ΔＹｕ−ΔＹｄ）／Ｌ）として求めることができる。吸着ノズル１６Ａが単位長さだけ下降したときの水平方向のずれ量を用いることにより、部品吸着時の吸着ノズル１６Ａの高さ位置に応じて、吸着ノズル１６Ａの水平方向の位置を補正することができるので、吸着する部品の高さが変わっても、正確な吸着が可能となる。そのため、吸着ノズル１６Ａが単位長さだけ下降したときの水平方向のずれ量は、ノズル差分データとして記憶装置７６に保存する（ステップＳ１２）。
【００６３】
吸着ノズル１６Ａが単位長さだけ下降したときの水平方向のずれ量を用いることにより、部品搭載時においても、部品搭載時の吸着ノズル１６Ａの高さ位置に応じて、吸着ノズル１６Ａの水平方向の位置を補正することができる。このため、搭載する部品の高さが一定でない場合や、図１３に示す如く、搭載した部品Ｐ１の上にさらに部品Ｐ２を搭載するようなチップオンチップ構造にする場合においても、吸着ノズル１６Ａの水平方向の位置を補正することができ、正確な部品搭載が可能となる。
【００６４】
以上説明したノズル差分データは、吸着ノズルごとに取得しておき、吸着および搭載の際の水平方向の位置調整に用いてもよいが、より正確な吸着および搭載を期すためには、同一の吸着ノズルであっても、吸着ノズルを交換するごとに取得しておき、吸着および搭載の際の水平方向の位置調整に用いることが好ましい。
【００６５】
なお、吸着ノズル１６Ａを吸着ヘッド部１６に慎重に取り付けても、厳密には吸着ノズル１６Ａを鉛直に取り付けることはできず、吸着ノズル１６Ａには鉛直方向に対してわずかな傾きが生じてしまう。このため、部品吸着時および／または部品搭載時に、吸着ノズル１６Ａをθ軸方向に回転させると、吸着ノズル１６Ａは、そのノズル軸回りではなく、そのノズル軸とほぼ一致する鉛直軸回りに回転し、吸着ノズル１６Ａの先端は水平方向（ＸＹ方向）にも振られて、水平方向（ＸＹ方向）にずれが生じる。より正確な吸着及び搭載を期すためには、吸着ノズル１６Ａの回転に伴うずれについても補正することが好ましいので、吸着ノズル１６Ａの回転に伴うずれに対する回転補正データを取得する方法を、図１４を用いて説明する。
【００６６】
まず、吸着ノズル１６Ａ先端の中心が、ノズル認識カメラ２４の視野中心付近に位置するように、吸着ヘッド部１６をノズル認識カメラ２４の上方に位置決めする。そして、吸着ノズル１６Ａを下降させて、ノズル認識カメラ２４の焦点位置に配置されているガラス補正治具５２の上面に吸着ノズル１６Ａが軽く接触した状態にし、その状態を下方からノズル認識カメラ２４で撮像する。
【００６７】
この撮像データに基づき演算処理を行い、吸着ノズル１６Ａ先端の中心位置の座標Ｑ１（Ｘ０ｄ＋ΔＸ１ｕ、Ｙ０ｄ＋ΔＹ１ｕ）を算出する。
【００６８】
次に、吸着ノズル１６Ａをわずかに上昇させ、ガラス補正治具５２の上面から吸着ノズル１６Ａ先端を離して、吸着ノズル１６Ａをそのノズル軸とほぼ一致する鉛直軸回りに６０°回転させる。そして、再度吸着ノズル１６Ａを下降させて、撮像を行い、演算処理を行って、吸着ノズル１６Ａ先端の中心位置の座標Ｑ２（Ｘ０ｄ＋ΔＸ２ｕ、Ｙ０ｄ＋ΔＹ２ｕ）を算出する。
【００６９】
以下、吸着ノズル１６Ａがそのノズル軸とほぼ一致する鉛直軸回りに１回転するまで、同様の操作および演算を行い、吸着ノズル１６Ａ先端の中心位置の座標（Ｑ３（Ｘ０ｄ＋ΔＸ３ｕ、Ｙ０ｄ＋ΔＹ３ｕ）、Ｑ４（Ｘ０ｄ＋ΔＸ４ｕ、Ｙ０ｄ＋ΔＹ４ｕ）、Ｑ５（Ｘ０ｄ＋ΔＸ５ｕ、Ｙ０ｄ＋ΔＹ５ｕ）、Ｑ６（Ｘ０ｄ＋ΔＸ６ｕ、Ｙ０ｄ＋ΔＹ６ｕ））を算出する。
【００７０】
以上求めた６つの座標Ｑ１〜Ｑ６から、吸着ノズル１６Ａがそのノズル軸とほぼ一致する鉛直軸回りに回転するときの回転中心（ＸＬｄ、ＹＬｄ）を求めることができ、吸着ノズル１６Ａを回転させたときの吸着ノズル１６Ａの振れによる水平方向（ＸＹ方向）のずれ量を算出することができる。したがって、求めた６つの座標Ｑ１〜Ｑ６および吸着ノズル１６Ａがそのノズル軸とほぼ一致する鉛直軸回りに回転するときの回転中心（ＸＬｄ、ＹＬｄ）は、回転補正データとして記憶装置７６に保存する。
【００７１】
なお、回転補正データを求める際の回転量は６０°刻みでなくてもよく、例えば４５°刻みや３０°刻みとしてもよい。さらに、該回転量の刻みは同じ角度でなくてもよい。回転中心（ＸＬｄ、ＹＬｄ）と回転の際の振れの腕の長さ（図１４において、Ｑ１〜Ｑ６を含む円の半径）が求められていれば、それらのデータから、吸着ノズル１６Ａの回転前の角度における吸着ノズル１６Ａ先端の中心の座標位置と、回転後の角度における吸着ノズル１６Ａ先端の中心の座標位置との差を求めることができる。これら２点の座標位置の差が、吸着ノズル１６Ａの回転による水平方向のずれ量となるので、これに基づいて、部品吸着または部品搭載の際に吸着ノズル１６Ａを回転させる場合の水平方向のずれ量を補正することができる。
【００７２】
また、ある基準位置からの回転角度量ごと（例えば、４５°刻みや６０°刻み）の水平方向のずれ量がデータテーブルとして求められていれば、データテーブルに記載された回転角度量以外の回転角度量で前記基準位置から吸着ノズル１６Ａを回転させる場合の水平方向のずれ量は、その回転角度量を挟む２点の回転角度量における水平方向のずれ量を用いて、比例配分計算で求めることができる。
【００７３】
以上説明した本発明に係る部品実装装置１０の特徴的な構成要素の１つはガラス補正治具５２であるが、このガラス補正治具５２に替えて、ある程度以上の硬さを有する透明な材質からなる補正治具、例えば透明なプラスチックからなる補正治具を用いてもよい。また、ガラス補正治具５２とともに部品実装装置１０の特徴的な構成要素であるノズル認識カメラ２４は、ズーム機能を有するカメラであってもよいが、ズーム操作に伴う誤差を排除するため、可動部を有さない固定焦点タイプのカメラの方が好ましい。また、吸着ノズル１６Ａの下降に伴う吸着ノズル１６Ａ先端の水平方向のずれ量測定を行うためのノズル認識カメラ２４を備えた装置は、部品実装装置本体から取り外し可能な装置としてもよく、ノズル差分データまたは回転補正データの取得時のみに部品実装装置本体に設置するようにしてもよい。また、ノズル認識カメラ２４を備えた装置の設置場所は、吸着ヘッド部１６が移動可能な範囲であればどこでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】部品吸着のために吸着ノズルが下降する前の状況を模式的に示す側面図
【図２】部品供給テープの平面図
【図３】本発明の実施形態に係る部品実装装置を示す斜視図
【図４】前記部品実装装置の吸着ヘッド部の一例を示す斜視図
【図５】前記部品実装装置のガラス補正治具を示す、（Ａ）斜視図、（Ｂ）上面図
【図６】前記ガラス補正治具の位置調整に用いる位置調整治具の一例を示す斜視図
【図７】前記部品実装装置の制御系の構成を示す制御ブロック図
【図８】ノズル差分データの取得方法を示すフローチャート
【図９】前記部品実装装置において、ノズル認識カメラの視野中心に対する補正基準マーク５２Ａの中心位置のずれ量（ΔＸｄ、ΔＹｄ）の一例を模式的に示す図
【図１０】前記部品実装装置において、吸着ノズルが下降している状況を示す斜視図
【図１１】前記部品実装装置において、ノズル認識カメラによる撮像結果の一例を模式的に示す図
【図１２】図９の吸着ノズル部分の拡大図
【図１３】チップオンチップ構造にする部品搭載の状況を模式的に示す図
【図１４】前記部品実装装置において、吸着ノズルの回転に伴うずれに対する補正データの一例を模式的に示す図
【符号の説明】
【００７５】
１…回路基板
１０…部品実装装置
１２…回路基板搬送路
１４…部品供給部
１４Ａ…テープフィーダ
１６…吸着ヘッド部
１６Ａ…吸着ノズル
１６Ｂ…基板認識カメラ
１６Ｃ…Ｚ軸移動機構
１６Ｄ…θ軸回転機構
１８…Ｘ軸移動機構
２０…Ｙ軸移動機構
２２…部品認識カメラ
２４…ノズル認識カメラ
５２…ガラス補正治具
５２Ａ…補正基準マーク
６０…コントローラ（制御手段）
６２…Ｘ軸モータ
６４…Ｙ軸モータ
６６…Ｚ軸モータ
６７…ボールねじ
６８…θ軸モータ
６９…ベルト
７０、７２、７４…画像認識装置
７０Ａ、７４Ａ…Ａ／Ｄ変換器
７０Ｂ、７４Ｂ…メモリ
７０Ｃ、７４Ｃ…ＣＰＵ
７６…記憶装置
７８…キーボード
８０…マウス
８２…表示装置（モニタ）
８２Ａ…表示面
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２…部品
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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