(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を搭載ヘッドの吸着ノズルによってピックアップして基板に搭載する電子部品の実装方法であって、制御データ上の搭載位置と前記搭載ヘッドによる実際の搭載点との位置ずれ量を電子部品実装装置が備えた画像認識手段によって検出する位置ずれ検出工程と、前記位置ずれ量を補正して電子部品を基板に実装する工程とを含み、前記位置ずれ検出工程において、前記吸着ノズルの下端部に吸着面を吸着させた位置認識用の標体を測定平面上に搭載し、この標体を前記画像認識手段によって認識することにより前記位置ずれを検出するものであり、前記吸着面は回転対称形状の曲面を有することを特徴とする電子部品の実装方法。
【請求項２】
前記位置ずれ検出工程において、前記吸着ノズルに吸着された状態の前記標体を下方から認識する工程を含む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】
電子部品実装装置において制御データ上の搭載位置と前記搭載ヘッドによる実際の搭載点との位置ずれ量を電子部品実装装置が備えた画像認識手段によって検出する位置ずれ検出に使用される位置認識用の標体であって、測定平面に当接する平らな底面と、搭載ヘッドの吸着ノズルの下端部に当接して吸着される吸着面とを備え、前記搭載ヘッドによって測定平面上に搭載された状態の標体の中心位置は前記画像認識手段で認識することにより検出可能であり、前記吸着面は、回転対称形状の曲面を有することを特徴とする位置認識用の標体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を基板に実装する電子部品の実装方法および位置認識用の標体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品の実装装置では、電子部品供給部から電子部品をピックアップした搭載ヘッドを実装対象の基板上まで移動させて搭載を行う。電子部品の実装装置は一般に基板認識用のカメラを備えており、このカメラによって基板を撮像することにより基板の位置を検出し、位置検出結果に基づいて電子部品実装時の位置合わせが行われる。すなわち、実装時の位置合わせはカメラの光学座標系を基準として行われる。
【０００３】
ところが、この基板認識用のカメラの光学系座標と搭載ヘッドによる実際の搭載点とは必ずしも制御データ上で示される相対的位置関係にあるとは限らず、種々の要因により位置ずれを生じる。例えば搭載ヘッドが基板認識用のカメラと同一移動手段によって一体的に移動するような場合にあっても、機械的取り付け誤差や、搭載ヘッドの上下動に起因する誤差などによって制御データ上での搭載位置と実際の搭載点とは一致しない。このため、実装装置の立ち上げ時、搭載ヘッドやカメラ取り付け部分の分解・再装着時などには、この位置ずれ量を実際に測定して位置ずれ補正値を求めるキャリブレーション作業を行う必要がある。
【０００４】
このキャリブレーションでは、搭載ヘッドによって実際に搭載動作を行わせ、この搭載点をカメラで認識することにより、制御データ上の位置と実際の搭載点との位置ずれを検出することが行われる。従来この搭載点を検出する方法として、搭載ヘッドのノズルによって基板などの測定平面上に打痕を印加し、この打痕をカメラで検出する方法などが用いられていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記方法ではカメラによって打痕を明瞭に認識することが難しく、作業者が撮像画面上で打痕の位置を観察しながらその位置をティーチしなければならなかった。このため、位置検出精度が確保されないとともに作業効率が非常に低いという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、高精度で搭載点の位置を検出でき、高能率のキャリブレーション作業が行える電子部品の実装方法および位置認識用の標体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記載の電子部品の実装方法は、電子部品を搭載ヘッドの吸着ノズルによってピックアップして基板に搭載する電子部品の実装方法であって、制御データ上の搭載位置と前記搭載ヘッドによる実際の搭載点との位置ずれ量を電子部品実装装置が備えた画像認識手段によって検出する位置ずれ検出工程と、前記位置ずれ量を補正して電子部品を基板に実装する工程とを含み、前記位置ずれ検出工程において、前記吸着ノズルの下端部に吸着面を吸着させた位置認識用の標体を測定平面上に搭載し、この標体を前記画像認識手段によって認識することにより前記位置ずれを検出するものであり、前記吸着面は回転対称形状の曲面を有する。
【０００９】
請求項２記載の電子部品の実装方法は、請求項１記載の電子部品の実装方法であって、前記位置ずれ検出工程において、前記吸着ノズルに吸着された状態の前記標体を下方から認識する工程を含むようにした。
【００１０】
請求項３記載の位置認識用の標体は、電子部品実装装置において制御データ上の搭載位置と前記搭載ヘッドによる実際の搭載点との位置ずれ量を電子部品実装装置が備えた画像認識手段によって検出する位置ずれ検出に使用される位置認識用の標体であって、測定平面に当接する平らな底面と、搭載ヘッドの吸着ノズルの下端部に当接して吸着される吸着面とを備え、前記搭載ヘッドによって測定平面上に搭載された状態の標体の中心位置は前記画像認識手段で認識することにより検出可能であり、前記吸着面は、回転対称形状の曲面を有する。
【００１２】
各請求項記載の発明によれば、制御データ上の搭載位置と搭載ヘッドによる実際の搭載点との位置ずれ量を電子部品実装装置が備えた画像認識手段によって検出する位置ずれ検出工程において、搭載ヘッドの吸着ノズルに吸着させた位置認識用の標体を測定平面上に搭載し、この標体を前記画像認識手段によって認識することにより、高精度で効率よく位置ずれを検出することができる。
【００１３】
【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は同電子部品実装装置の搭載ヘッドの正面図、図３（ａ）は同電子部品実装装置の吸着ノズルの部分拡大図、図３（ｂ）は同位置認識用ターゲット部品の画像図、図４は同電子部品実装方法における位置ずれ検出のフロー図、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は同位置認識用のターゲット部品の装着動作の説明図、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）は同電子部品実装方法における位置ずれ検出の説明図である。
【００１４】
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上には搬送路２が設けられており、搬送路２は前工程より搬入される基板３を搬送し電子部品実装位置に位置決めする。搬送路２の側方には移動テーブル４が配設されている。移動テーブル４はＹテーブル５とＸテーブル６とを組合せて構成されており、Ｘテーブル６には移動プレート６ａを介して搭載ヘッド７が装着されている。移動テーブル４を駆動することにより、搭載ヘッド７は水平移動し、図外の電子部品供給部から電子部品をピックアップし基板３上に搭載して実装する。
【００１５】
移動プレート６ａには第１のカメラ８が装着されており、第１のカメラ８は搭載ヘッド７と一体的に移動する。移動テーブル４を駆動して第１のカメラ８を基板３上に移動させ、基板３の各対角位置に設けられた認識マーク３ａを第１のカメラ８によって撮像することにより、基板３の位置が認識される。そしてこの位置認識結果に基づいて基板３の位置ずれが検出され、電子部品の搭載時にはこの位置ずれを補正して移動テーブル４を駆動する。
【００１６】
搭載ヘッド７の移動経路の下方には第２のカメラ９が配設されている。図２に示すように、第２のカメラ９は電子部品認識用のカメラであり、搭載ヘッド７の吸着ノズル７ａに保持された状態の電子部品Ｐを撮像し位置を検出する。これにより、電子部品Ｐが吸着ノズル７ａに吸着された状態での位置ずれを検出することができる。この電子部品の位置ずれは基板の位置ずれとともに電子部品の搭載時に補正される。
【００１７】
次に電子部品実装装置のキャリブレーション作業について説明する。このキャリブレーション作業は、電子部品実装装置の立ち上げ時や、第１のカメラ８や搭載ヘッド７の再装着を伴う段取り替え作業後など、第１のカメラ８の光学座標系と搭載ヘッド７による搭載点との相対的位置関係を検出する必要がある場合に行われるものである。
【００１８】
このキャリブレーション作業は、搭載ヘッド７に実際の搭載動作を行わせ、この搭載点を第１のカメラ８によって撮像して搭載点の位置を認識するものである。本実施の形態では、この搭載点の位置認識用に図３に示すようなターゲット部品を用い、測定平面としての基板３上にこのターゲット部品１０を搭載する。図３（ａ）に示すように、吸着ノズル７ａの下端部には位置認識用の標体であるターゲット部品１０が吸着により保持されている。
【００１９】
ここで、ターゲット部品１０は半球状の小型部品であり、吸着ノズル７ａの下端部に当接して吸着される吸着面としての曲面１０ａを備えている。また、ターゲット部材１０の底面１０ｂは平面状となっており、後述するように吸着ノズル７ａによって平面上に載置されることにより、ターゲット部品１０の中心線ＣＬが吸着ノズル７ａの軸線と一致するセルフアライメント作用が得られるようになっている。
【００２０】
ターゲット部品１０はアルミなど光沢を有する材質で製作されている。図３（ｂ）の画像図に示すように、ターゲット部品１０を上方から撮像したときのターゲット部品の画像１０’には中心位置周辺に光沢部１０’ｃが現れる。この光沢部１０’ｃを認識することにより、ターゲット部品１０の中心位置を検出することができる。これにより、制御データ上での搭載位置と実際の搭載点との相対的位置関係を画像認識手段である第１のカメラ８によって認識して検出することができる。ターゲット部品１０の設計に際しては、この位置認識が正しく行えるよう、材質・形状が設定される。
【００２１】
なお、ターゲット部品１０の形状としては、吸着ノズル７ａの下端部に沿ってならう曲面形状の吸着面を有するものであれば、半球形状以外にも円錐形状や、紡錘体などの回転対称形状のものを用いることができる。さらに本実施の形態では、ターゲット部品１０として光沢を有する材質を用いているが、光沢のない材質を用いることもできる。例えば、基板側を明るく照明した条件で光沢のないターゲット部品を撮像し、ターゲット部品の外形を認識したり、あるいは基板側から光を照射し（バックライト等）、ターゲット部品をシルエットとして認識するようにしてもよい。
【００２２】
以下、各図を参照しながら図４のフローに沿って位置ずれ検出について説明する。まず、図５（ａ）に示すように、ターゲット部品１０を手指やツールなどを用いて把持し、吸着面を搭載ヘッド７の吸着ノズル７ａの下端部に吸着させる（ＳＴ１）。このとき、ターゲット部品１０の姿勢が傾いていても構わない。次に搭載ヘッド７を下降させ、基板３上にターゲット部品１０を一旦置く（ＳＴ２）。この下降動作時においてターゲット部品１０の底面が基板３に着地する際に吸着面がノズル７ａの下端部に沿ってならうため、着地完了時にはターゲット部品１０は基板３上に正しい姿勢で置かれる。
【００２３】
この後吸着ノズル７ａによりターゲット部品１０を再び吸着して吸着ノズル７ａを上昇させる（ＳＴ３）。これにより、図５（ｃ）に示すようにターゲット部品１０は吸着ノズル７ａの下端部に正しい姿勢で保持される。この状態では、ターゲット部品１０の中心線ＣＬは吸着ノズル７ａの軸線と一致している。
【００２４】
次いで搭載ヘッド７を電子部品認識用の第２のカメラ９の上方に移動させ、図６（ａ）で示すように、吸着された状態のターゲット部品１０を第２のカメラ９により下方から撮像して位置を認識する（ＳＴ４）。これによりターゲット部品１０の位置が認識され、位置ずれ量Ｄ１が検出される。この第２のカメラ９によるターゲット部品の認識は、第１のカメラ８の光学座標系と搭載ヘッド７の実際の搭載点との相対的位置関係を求めるために必須の計測要件ではないが、この第２のカメラ９によるターゲット部品１０の位置認識を行うことにより、以下の効果を得ることができる。
【００２５】
すなわち、第２のカメラ９による位置検出結果から、搭載ヘッド７の吸着ノズル７ａが上昇位置にあるときのターゲット部品１０の位置を求めることができるため、後述の第１のカメラ８による吸着ノズル下降時の位置ずれ量検出結果とこの上昇時の位置ずれ検出結果とをつき合わせることにより、搭載ヘッド７の昇降動作に起因する位置ずれ量を特定することができ、位置ずれの発生状況をより明確に把握できるという利点がある。
【００２６】
次いで、搭載ヘッド７を位置ずれ計測点まで移動させ、図６（ｂ）で示すように吸着ノズル７ａを下降させてターゲット部品１０を基板３上に置く（ＳＴ５）。そしてこの状態で基板認識用の第１のカメラ８によりターゲット部品１０を上方から撮像し、ターゲット部品１０の位置を認識する（ＳＴ６）。これにより、第１のカメラ８の光学座標系における搭載ヘッド７の実際の搭載点の位置が検出され、制御データ上の搭載位置と搭載ヘッド７の実際の搭載点との位置ずれ量Ｄ２が求められる（ＳＴ７）。
【００２７】
この実際の搭載位置の検出において、ターゲット部品１０はカメラによる位置認識が正しく行えるような材質、形状となっているため、搭載位置の検出を高精度、高効率で行うことができる。求められた位置ずれ量は、実装時の補正量として記憶される（ＳＴ８）。そして、実際の電子部品の搭載時にはこの補正量を加味して搭載ヘッド７を移動させる移動テーブル４の駆動軸が制御され、電子部品は搭載ヘッド７により基板３上の正しい位置に実装される。
【００２８】
なお、本実施の形態では、第１のカメラ８が搭載ヘッド７と一体的に移動する例について説明しているが、第１のカメラ８を搭載ヘッド７の移動テーブルとは別個に設けられた移動手段で移動する場合であってもよい。この場合には搭載エリアの各位置にて、第１のカメラの光学座標系おける搭載ヘッド８の実際の搭載点を求める必要があるが、このような場合においても、本実施の形態に示すターゲット部品を用いることにより、高精度で効率のよいキャリブレーション作業を行うことができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、制御データ上の搭載位置と搭載ヘッドによる搭載点との位置ずれ量を電子部品実装装置が備えた画像認識手段によって検出する位置ずれ検出工程において、搭載ヘッドの吸着ノズルに吸着させた位置認識用の標体を測定平面上に搭載し、この標体を画像認識手段によって認識するようにしたので、搭載点の位置を確実に認識することができ、高精度で効率よく位置ずれを検出することができる。
【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搭載ヘッドの正面図
【図３】（ａ）本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の吸着ノズルの部分拡大図
（ｂ）本発明の一実施の形態の位置認識用ターゲット部品の画像図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における位置ずれ検出のフロー図
【図５】本発明の一実施の形態の位置認識用のターゲット部品の装着動作の説明図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における位置ずれ検出の説明図
【符号の説明】
３  基板
４  移動テーブル
７  搭載ヘッド
７ａ  吸着ノズル
８  第１のカメラ
９  第２のカメラ
１０  ターゲット部品
【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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