JP2003234598A

JP2003234598A - 部品実装方法及び部品実装装置

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Publication number: JP2003234598A
Application number: JP2002031130A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Sasaki; 秀俊佐々木; Izumi Miura; 泉三浦
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2002-02-07
Publication date: 2003-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】仮に部品を移送するＸＹロボットが理想的な
直線軌跡を辿らずに、例えば蛇行軌跡を辿って動作する
場合であっても、基板上の所定の実装位置に部品を正確
に実装させることができる部品実装方法及び部品実装装
置を提供し、もって、極微小サイズの部品であっても十
分な位置精度で実装可能にする。【解決手段】移動手段の移動軸方向に沿って複数の補
正マーク６３を直線状に配設する一方、移動手段の駆動
により移載ヘッドを移動軸（ｘ）方向に移動させて画像
認識部により各補正マーク６３をそれぞれ認識し、これ
ら補正マーク位置の直線からのずれ量Δｓ_yを求め、得
られたずれ量Δｓ_yに基づいて実装プログラムに記録さ
れた部品の実装位置を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部品を基板上の所
定位置に実装する部品実装方法及び部品実装装置に関
し、特に、部品の実装位置ずれを最小限にする技術に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子部品実装分野では、電子部品
の極小化や実装間隔の高密度化と相まって、電子部品を
高精度に且つ高速に回路基板上へ実装する技術が必要と
されている。このため、部品実装装置においては、移載
ヘッドの吸着ノズルに吸着保持された電子部品を撮像し
て得た画像データを高速に処理することで、電子部品の
吸着ヘッドへの吸着姿勢を正確に検出し、また、基板搬
送用のレール上に載置される回路基板の固定位置ずれ等
についても正確に検出し、これらの検出結果に基づい
て、電子部品の実装位置を補正して実装する実装位置補
正技術が一般的に広く取り入れられている。

【０００３】具体的には、図１４に示すように一対の搬
送レール８１のそれぞれに内蔵された各ベルトコンベヤ
８３を駆動することで、ベルトコンベヤ８３の搬送面上
に両端部を支持された回路基板１を搬送し、所定の位置
で停止させる。この停止位置で回路基板１を固定する一
方、電子部品を吸着保持する吸着ノズル８５を備え、Ｘ
Ｙロボットにより移動可能に構成した移載ヘッド８７を
回路基板１上で移動させることで部品実装処理を行う。
このとき、固定された回路基板１には位置検出用の基板
マーク６７ａ，６７ｂが対角線上に設けられており、こ
れら基板マーク６７ａ，６７ｂを、部品実装処理に先だ
って、移載ヘッド８７に一体に設けられた認識カメラ８
９によって撮像して認識し、マーク位置を検出する。検
出されたマーク位置から回路基板１の正規の停止位置か
らのずれ量を求め、このずれ量を部品実装位置データに
反映させて実装処理を行っていた。

【０００４】このような実装位置の補正処理によれば、
吸着ノズル８５中心からの電子部品の吸着位置ずれ量
や、搬送レール８１側の回路基板１の固定位置ずれ量に
応じて、部品実装位置が予め設定された正規の位置にな
るように部品実装位置データを補正することで、必要と
される実装位置精度を得ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような実装位置の補正処理を行っても、部品実装位置ず
れの発生を解消できない場合がある。即ち、移載ヘッド
８７を移動させるＸＹロボットの各軸が搬送レール８１
との平行度や垂直度がずれている場合、或いは、ＸＹロ
ボットの各軸における移動経路が正確な直線動でなく蛇
行するような場合には、ＸＹロボットと搬送レール８１
との双方のずれを１点の代表点のずれ量を基にして補正
しても、他の点では異なるずれ量を有するため、双方の
位置ずれを全体に亘って補正したことにはならない。従
って、上記の場合には、搬送レール８１側の回路基板１
と移載ヘッド８７側に保持された電子部品とを連携させ
て座標管理することができず、回路基板１上の所定位置
に正確に電子部品を実装することができなくなる。

【０００６】例えば、図１５に示すように、ＸＹロボッ
トのＸ軸が本来移動するべき理想的な直線軌跡Ｌ_aに対
し、実際には蛇行軌跡Ｌ_bのようにｙ方向に揺動する蛇
行を生じる場合を考えると、直線軌跡Ｌ_aと蛇行軌跡Ｌ_b
との双方が一方の基板マーク６７ａに対応するｘ_aの位
置で一致しているようなとき、このｘ_aの位置に対して
は問題ないが、他方の基板マーク６７ｂに対応するｘ_b
の位置では、直線軌跡Ｌａから蛇行軌跡Ｌ_bがｙ方向に
δだけずれている。このため、基板マーク６７ｂを認識
した場合には、基板マーク６７ｂはδだけずれた位置に
存在するものと判定され、基板マーク６７ａと基板マー
ク６７ｂによって設定される基板固定位置の補正量が、
実際とは異なる補正量に設定されることになる。この補
正量に基づいて部品実装を行った場合には、当然ながら
実装位置ずれが発生することになる。

【０００７】上記ＸＹロボットの直線軌跡Ｌ_aからのず
れのうち、軸の平行度・垂直度のずれに起因するものに
ついては、部品実装装置へのＸＹロボットの組み付け精
度を向上させたり、適宜のキャリブレーション処理によ
って或る程度補正できるが、特に、移動経路が蛇行軌跡
Ｌ_bを描くようなずれは、その原因がＸＹロボットの各
構成部材の微少な寸法誤差、微少量の組み付け誤差等に
あり、各要因が重畳した結果として発生している。この
ずれ量は一般的には微少量であるが、最近の極微小サイ
ズのチップ部品、例えば０６０３チップ部品の高密度実
装にあっては、この微少量の変動も無視できなくなって
きている。

【０００８】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たもので、仮に部品を移送するＸＹロボットが理想的な
直線軌跡を辿らずに、例えば蛇行軌跡を辿って動作する
場合であっても、基板上の所定の実装位置に部品を正確
に実装させることができる部品実装方法及び部品実装装
置を提供し、もって、極微小サイズの部品であっても十
分な位置精度で実装可能にすることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のための本
発明に係る請求項１記載の部品実装方法は、部品を脱着
自在に保持する部品保持部と撮像カメラを有する画像認
識部とを搭載した移載ヘッドと、該移載ヘッドに対面し
て配置され前記保持された部品の実装先となる基板に対
して前記移載ヘッドを移動させる移動手段とを備え、前
記部品の実装位置の記録された実装プログラムに従っ
て、前記移載ヘッドを前記基板面に対して平行に移動さ
せ、前記部品保持部に保持された部品を基板上の所定位
置に実装する部品実装方法であって、前記移動手段の移
動軸方向に沿って複数の補正マークを直線状に配設する
一方、前記移動手段の駆動により前記移載ヘッドを前記
移動軸方向に移動させて前記画像認識部により前記各補
正マークをそれぞれ認識し、これら補正マーク位置の前
記直線からのずれ量を求め、得られたずれ量に基づいて
前記実装プログラムに記録された部品の実装位置を補正
することを特徴とする。

【００１０】この部品実装方法では、基板の位置が管理
される座標系とは異なる座標系で動作する移動手段を駆
動して実装動作を行う場合に、移動手段による軸の移動
動作に蛇行軌跡が生じる場合でも、この蛇行軌跡を予め
測定して実装プログラムの実装位置データにフィードバ
ック補正することで、蛇行動作による位置ずれを補正し
た正確な位置に部品を安定して実装することが可能とな
る。これにより、例えば０６０３チップ部品のような極
微小な部品に対しても狭ピッチでの実装動作を十分な位
置精度で安定して実施することができる。

【００１１】請求項２記載の部品実装方法は、前記移動
手段が、互いに直交する２つの移動軸を有し、各移動軸
方向に沿って配設された補正マークをそれぞれ認識し
て、前記部品の実装位置を前記各移動軸方向に対して補
正することを特徴とする。

【００１２】この部品実装方法では、移動手段が２つの
直交する移動軸を有する２次元平面を移動するものであ
っても、各軸に対して平行度、垂直度、及び蛇行動作の
補正を行うことで、平面上の任意の位置でも高精度に実
装を行うことができる。

【００１３】請求項３記載の部品実装方法は、前記認識
された離散的な補正マーク位置を補間処理によって連続
的な位置データを生成し、該連続的な位置データに基づ
いて前記部品の実装位置を補正することを特徴とする。

【００１４】この部品実装方法では、離散的な補正マー
クを認識して、移動手段の移動経路を連続的な位置デー
タとして得ることで、必要とする位置精度を維持しつつ
補正マークの配置数を低減させることができ、補正処理
の簡略化が図られる。

【００１５】請求項４記載の部品実装方法は、前記実装
位置の補正を、前記補正マークにより求めたずれ量に加
えて、前記基板を載置する正規の位置からの該基板のず
れ量、前記部品保持部の正規の部品保持位置からの該部
品のずれ量の少なくともいずれかを合わせて行うことを
特徴とする。

【００１６】この部品実装方法では、補正マークから求
める軸移動のずれ量に加えて、基板の位置ずれと部品の
保持位置からのずれとの少なくともいずれかを合わせて
補正することにより、部品実装に際する総合的なずれ量
が一括して補正され、高精度な部品実装が可能となる。

【００１７】請求項５記載の部品実装装置は、部品を脱
着自在に保持する部品保持部と撮像カメラを有する画像
認識部とを搭載した移載ヘッドと、該移載ヘッドに対面
して配置され前記保持された部品の実装先となる基板に
対して前記移載ヘッドを移動させる移動手段とを備え、
実装位置の記録された実装プログラムに従って部品を基
板上の所定位置に実装する部品実装装置であって、前記
基板を固定する基板固定部又はその近傍に前記移動手段
の移動軸方向に沿って設けた複数の補正マークと、前記
移動手段を駆動して前記移載ヘッドを前記移動軸方向に
移動させ、前記画像認識部により前記各補正マークをそ
れぞれ認識させて、これら補正マーク位置の前記直線か
らのずれ量を求めると共に、得られたずれ量に基づいて
前記実装プログラムに記録された部品の実装位置を補正
する制御部とを備えたことを特徴とする。

【００１８】この部品実装装置では、基板の位置が管理
される座標系とは異なる座標系で動作する移動手段を駆
動して実装動作を行う場合に、移動手段による軸の移動
動作に蛇行軌跡が生じる場合でも、制御部により、この
蛇行軌跡を予め測定して実装プログラムの実装位置デー
タにフィードバック補正することで、蛇行動作による位
置ずれを補正した正確な位置に部品を安定して実装する
ことが可能となる。これにより、例えば０６０３チップ
部品のような極微小な部品に対しても狭ピッチでの実装
動作を十分な位置精度で安定して実施することができ
る。

【００１９】請求項６記載の部品実装装置は、前記移動
手段が、互いに直交する２つの移動軸を有し、前記制御
部が各移動軸に対してそれぞれ前記ずれ量を求め、実装
位置を補正することを特徴とする。

【００２０】この部品実装装置では、移動手段が２つの
直交する移動軸を有する２次元平面を移動するものであ
っても、各軸に対して平行度、垂直度、及び蛇行動作の
補正を行うことで、平面上の任意の位置でも高精度に実
装を行うことができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る部品実装方法
及び部品実装装置の好適な実施の形態について図面を参
照して詳細に説明する。図１に本発明の一実施形態に係
る部品実装装置の概略的な全体斜視図、図２に部品実装
装置の装着ヘッドの構成を一部拡大した斜視図、図３に
部品実装装置の主要部を示すブロック構成図を示す。部
品実装装置１００の基台１１上面の奥行き方向中央に
は、回路基板１をｘ方向に沿って搬入するローダ部１３
を有し、ローダ部１３とは反対側の奥行き方向中央に
は、回路基板１をｘ方向に沿って搬出するアンローダ部
１５を有している。これらローダ部１３とアンローダ部
１５は、各々一対の基板搬送用のガイドレール１７を有
している。

【００２２】そして、ローダ部１３とアンローダ部１５
との間の基台１１の上面には、ローダ部１３から搬入さ
れる回路基板１を受け取ると共にアンローダ部１５へ回
路基板１を搬出する、Ｘ−Ｙ方向に移動自在な基板固定
部としてのＸＹテーブル２１が備えられている。ＸＹテ
ーブル２１は一対のサポートレール１９を有し、回路基
板１はこのサポートレール１９間で固定される。

【００２３】また、基台１１上面のｘ方向両端には、Ｙ
軸ロボット２３，２４を各々ｙ方向に沿って設けてお
り、Ｙ軸ロボット２３，２４に跨るＸ軸ロボット２５
を、それぞれｙ方向へ水平移動自在に懸架している。Ｘ
軸ロボット２５には移載ヘッド２７を設けており、実装
作業領域内においてｘ−ｙ方向へ移動して位置決めする
ようになっている。これらのＸ軸ロボット２５、Ｙ軸ロ
ボット２３，２４は、例えばボールネジとナットとの組
合せや駆動ベルト等の駆動機構によりｘ方向、ｙ方向へ
移動する移動手段としてのＸＹロボット２９を構成して
いる。移載ヘッド２７には、部品を吸着保持する吸着手
段としての吸着ノズル３１を交換可能に複数本設けてお
り、また、回路基板１上の基板マークやＮＧ基板マーク
等を撮像・認識するための画像認識部としての基板認識
カメラ３３も設けてある。

【００２４】そして、基台１１上面におけるｙ方向端部
側には、回路基板１に実装する部品を所定の部品供給位
置へ順次供給するための部品供給装置であるパーツカセ
ット３５を、複数台着脱可能に装着する部品供給部３７
が設けられている。この部品供給部３７としては、図示
は省略するが、主に大きめな部品（例えば、ＢＧＡ：Ba
ll Grid AllayやＱＦＰ：Quad Flat Package等のＩＣや
コネクタ等）を供給するためのパーツトレイ等も設けら
れる。また、部品実装作業領域における部品供給部３７
の近傍には、複数種の吸着ノズル３１を収納し、必要に
応じて交換するためのノズルステーション３９を設けて
いる。さらに、部品供給部３７の近傍には、移載ヘッド
２７の吸着ノズル３１が吸着した部品を認識カメラによ
り撮像して、その部品の吸着姿勢等を認識する部品認識
装置４１を設けている。

【００２５】吸着ノズル３１が取り付けられる装着ヘッ
ド４３は、図２に示すように、複数個（図示例では４
個）の装着ヘッド４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ：部
品保持手段）を横並びに連結した多連式ヘッドとして構
成している。各装着ヘッド４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４
３ｄは同一構造であって、吸着ノズル３１と、吸着ノズ
ル３１に上下動作を行わせるためのアクチュエータ４５
と、吸着ノズル３１にθ回転を行わせるためのモータ４
７、タイミングベルト４９、プーリ５１とを備えてい
る。各装着ヘッドの吸着ノズル３１は交換可能であり、
他の吸着ノズルは部品実装装置１００の基台１１上のノ
ズルステーション３９に予め収容されている。吸着ノズ
ル３１には、例えば１．０×０．５ｍｍ程度の微小チッ
プ部品を吸着するＳサイズノズル、１８ｍｍ角のＱＦＰ
を吸着するＭサイズノズル等があり、装着する電子部品
の種類に応じて選定されて用いられる。

【００２６】また、部品実装装置１００の内部には、各
パーツカセット３５等を識別して制御する制御部５３
（図３参照）が設けられており、液晶パネルやＣＲＴの
ようなモニタや警告ランプ等の表示手段５５及びタッチ
パネルやキーボードのような入力手段５７が部品実装装
置１００の前面に設けられている。また、入力手段５７
としてパーツカセット３５の部品情報を入力するバーコ
ード読み取り装置があってもよい。制御部５３は、上記
したＸＹテーブル２１、ＸＹロボット２９、移載ヘッド
２７、部品認識装置４１等や記憶部５９が接続されてお
り、これら各装置を制御する。

【００２７】記憶部５９には、どの部品をどの位置にど
のような順番で装着するか等の実装プログラム、どの部
品をどの位置の部品供給部３７（パーツカセット３５
等）に配列するか等の配列プログラム、配列した部品の
配列情報、どのノズルをどのノズルステーション３９内
に配置するか等のノズルプログラム、ノズルステーショ
ン３９に配置されたノズル情報、各部品の形状や高さ等
に関する部品情報の部品ライブラリ、各パーツトレイの
形状や高さ等に関するパーツトレイ情報の供給ライブラ
リ、各基板の形状等に関する基板情報、その他、吸着ノ
ズルの形状や各基板搬送用のレールの基板搬送位置の情
報等が記憶されている。

【００２８】次に、上記構成の部品実装装置１００の動
作を説明する。図１に示すガイドレール１７のあるロー
ダ部１３から搬入された回路基板１２が所定の実装動作
位置６１に搬送されると、移載ヘッド２７はＸＹロボッ
ト２９によりＸＹ平面内で移動して、パーツカセット３
５等の部品供給部３７から実装プログラムに基づいて所
望の電子部品を装着ヘッド４３の吸着ノズル３１に吸着
し、部品認識装置４１の認識カメラ上に移動する。部品
認識装置４１では、撮像画像と部品ライブラリデータに
基づいて電子部品の吸着姿勢を認識し、この吸着姿勢に
応じて補正動作を実施させる。この補正動作としては、
Ｘ方向及びＹ方向へのずれ量をＸＹロボット２９にオフ
セットとして持たせたり、回転成分のずれ量を吸着ノズ
ル３１をモータ４７により回転させることによって行
う。その後に、回路基板１の所定位置に吸着した電子部
品を装着する。

【００２９】なお、各装着ヘッド４３ａ，４３ｂ，４３
ｃ，４３ｄ，…は、パーツカセット３５等から吸着ノズ
ル３１により電子部品を吸着するとき、及び、回路基板
１の所定位置に電子部品を装着するとき、吸着ノズル３
１をＸＹ平面上から鉛直方向（Ｚ方向）に下降させる。
また、電子部品の種類に応じて、装着ヘッド４３に取り
付けられた吸着ノズル３１をノズルステーション３９か
ら適切なものと交換して装着動作が行われる。上記の電
子部品の吸着と、回路基板１への装着動作との繰り返し
により、回路基板１に対する電子部品の実装が完了す
る。実装が完了した回路基板１は実装動作位置６１から
アンローダ部１５へ搬出される一方、新たな回路基板が
ローダ部１３に搬入され、上記動作が繰り返される

【００３０】ところで、上記構成の部品実装装置１００
では、図４に装置の座標系を概念的に示すように、基台
１１上のＸＹテーブル２１の移動平面となる基準座標系
（ｘ−ｙ座標系）と、ＸＹロボット２９による移載ヘッ
ド２７の移動平面となるロボット座標系（Ｘ−Ｙ座標
系）とが存在する。実装プログラムの部品の実装位置デ
ータは、ＸＹロボット２９を制御するデータであるため
ＸＹロボット座標系であり、この実装プログラムに従っ
て実装された部品の実際の実装位置は、基準座標系で表
現されることになる。これら２つの座標系が正確な平行
度及び垂直度を有していれば、双方の間で正確な座標管
理が行えるが、双方の軸が相互にずれを生じていたり、
軸自体の動作が蛇行成分を有する場合には正確な位置制
御ができなくなる。

【００３１】そこで、本発明に係る部品実装装置１００
においては、基準座標系のＸＹテーブル２１に補正マー
クを、ＸＹロボット２９の移動軸方向で基準座標系の軸
と平行な直線上に複数設け、この補正マークを、部品の
実装動作に先だって、ロボット座標系で駆動されるＸＹ
ロボット２９により移載ヘッド２７を移動させながら撮
像してマーク位置を検出し、これにより前記直線とのず
れ、即ち、双方の座標系の軸のずれ量を検出して、検出
されたずれ量を部品実装位置データにフィードバックす
ることで座標系のずれを補正している。

【００３２】上記の基準座標系とロボット座標系との間
でフィードバック補正を行う具体例を以下に説明する。
図５は、本実施形態による補正マークの設けられたＸＹ
テーブルを示す平面図である。回路基板１はＸＹテーブ
ル２１の一対のサポートレール１９に設けた搬送ベルト
６５上に両端部を懸架させて固定している。このＸＹテ
ーブル２１のいずれか一方のサポートレール１９には、
所定の一定間隔Ｌでレール全長に亘って補正マーク６３
を設けている。補正マーク６３は、一直線上に高精度で
配置されており、撮像して得られる画像データによりマ
ークが認識され易いように、画像背景となるサポートレ
ール１９との分離が容易にできるようコントラストを持
たせたり、精度良くマーク中心位置（或いは特徴点の位
置）が検出され易いやすいように、微細な形状にする等
の適宜の手段を用いて設定されている。ここでは、一例
として白色の丸印の中央に黒色の点が描かれたマークと
し、白色の背景中の黒点の位置を求めることでマーク位
置を検出するものとする。

【００３３】補正マーク６３の配置間隔Ｌは、補正マー
クを検出するための時間と、必要とする補正精度とが折
り合う間隔に適宜設定されるが、補正マークの間隔Ｌを
狭めて配置し、マーク検出時には所定個数間引きながら
検出することで、マーク検出時間を短縮するようにして
もよい。なお、補正マーク６３を設けるサポートレール
１９は、基板サイズによりｙ方向に移動する側のサポー
トレールよりも、基板サイズに拘わらず移動されること
のない固定側のサポートレールの方が好ましい。また、
サポートレール１９近傍の既存の固定部材上に設けても
よい。

【００３４】ここで、上記補正マークを設けたＸＹテー
ブルにより基準座標系とロボット座標系とのずれを補正
して部品を実装する手順について説明する。図６は、本
実施形態による補正マークの検出によって部品実装位置
を補正しつつ実装する手順を説明するフローチャートで
ある。

【００３５】以下、このフローチャートに基づいて順次
説明する。まず、部品実装装置１００のローダ部１３か
らＸＹテーブル２１が回路基板１を受け取り、所定の実
装動作位置６１で回路基板１を固定する。この状態で、
ＸＹロボット２９を動作させて移載ヘッド２７に搭載さ
れている基板認識カメラ３３により回路基板１の基板マ
ークを認識する（ステップ１、以降Ｓ１と略記する）。
そして、認識した基板マークの認識データを制御部５３
へ送信する（Ｓ２）。

【００３６】図７は基板マークによる補正量を示す説明
図である。回路基板１が理想的な位置からずれて固定さ
れた場合、実際の回路基板１の位置はｘ，ｙ方向及び回
転方向にずれ成分を有する。このずれ成分は、基板マー
ク６７，６７を撮像して各マーク位置を検出することで
幾何学的に求まる。即ち、検出された基板マーク位置を
結ぶ線分の中点（図中黒丸）の座標と、この中点に相当
する理想的な回路基板位置での中点（図中白丸）の座標
を求めることで、双方のずれ量Δｘ_km，Δｙ_kmが求ま
り、また回転成分θ_kmも求められる。これらのずれ量Δ
ｘ_km，Δｙ_km、及び回転成分θ_kmにより、回路基板１の
全面に亘ってずれ成分が定量的に導き出せる。即ち、回
路基板１の回転成分によるｘ方向及びｙ方向へのずれ量
をＲ_x（ｘ_i，ｙ_i，θ_km），Ｒ_y（ｘ_i，ｙ_i，θ_km）とす
ると、回路基板１のずれ補正量Δｘ _ki，Δｙ_kiは、
（１）式により求められる。

【００３７】 Δｘ_ki＝Ｒ_x（ｘ_i，ｙ_i，θ_km）＋Δｘ_km Δｙ_ki＝Ｒ_y（ｘ_i，ｙ_i，θ_km）＋Δｙ_km （１）制御部５３では、座標ｘ_i，ｙ_iに対する上記（１）式に
よる回路基板１のずれ補正量Δｘ_ki，Δｙ_kiの関係が設
定される。ここで、上記ｉは実装プログラムの部品デー
タ数を表し、１〜Ｎまでの整数である。

【００３８】次に、図５に示すＸＹテーブル２１のサポ
ートレール１９上の補正マーク６３を認識するために、
ＸＹロボット２９のＸ軸ロボット２５のみ動作させて移
載ヘッド２７をｘ方向に移動させ、移載ヘッド２７に搭
載された基板認識カメラ３３により順次補正マーク６３
を撮像する。これにより各補正マークを認識してマーク
位置を求め（Ｓ３）、認識した各補正マークのｙ座標値
（必要に応じてｘ座標値も）を認識データとして制御部
５３に送信する（Ｓ４）。この認識動作を補正マーク６
３の個数ｎ個分繰り返し行う（Ｓ５）。

【００３９】ここで、補正マーク６３は離散的に設けら
れているため、図８に各補正マーク位置の補間処理の様
子を示すように、任意の実装位置に対応させるため連続
的な座標データを得ることが好ましい。補間処理にはス
プライン関数を用いた補間方法等が好適に用いることが
できる。なお、前述したように補正マーク６３を所定の
一定間隔で設けている理由は、この補間処理の計算量を
軽減するためでもある。

【００４０】この補間処理により、制御部５３では上記
各補正マークの位置ｘ_mj，ｙ_mj（ｊ＝１〜ｎ）から求め
た補間曲線ｙ＝Ｓ（ｘ）が設定される。

【００４１】次に、移載ヘッド２７が部品実装装置１０
０の部品供給部３７へ移動して、装着ヘッド４３の吸着
ノズル３１に所定の電子部品を吸着する（Ｓ６）。そし
て、電子部品を吸着保持した状態で移載ヘッド２７が部
品認識装置４１上に移動して、吸着ノズル３１に吸着さ
れた電子部品を撮像する。この撮像画像から電子部品の
吸着ミスの有無や、吸着ノズル３１に対する吸着姿勢
（吸着位置ずれ、回転成分等）を認識する（Ｓ７）。こ
のとき得られた部品認識データを制御部５３へ送信する
（Ｓ８）。

【００４２】図９に吸着ノズルに吸着された部品のずれ
量を示す説明図を示した。図９（ａ）に示すように吸着
ノズル３１に電子部品３が吸着された場合に、吸着ノズ
ル中心と部品中心とのずれ量Δｘ_sp，Δｙ_sp及び回転成
分θ_nを求め、さらに、図９（ｂ）に示すようにモータ
４７（図２参照）の駆動により回転成分補正を行ったと
きの（θ_n＝０に補正する）、電子部品に対するｘ方向
及びｙ方向のずれ量Δｘ_s，Δｙ_sを計算により求める。

【００４３】次に、以上求めた基板マーク認識データ、
補正マーク認識データ、部品認識データを用いて、実装
プログラムに指定されている電子部品の回路基板１への
実装位置を計算する（Ｓ９）。即ち、実装プログラムに
指定された合計Ｎ個の電子部品の実装位置データが、ｘ
_pi，ｙ_piであるとすると（ｉは１〜Ｎまでの整数）、補
正後のロボット座標系における実装位置は（２）式で表
せる。

【００４４】Ｘ_i＝ｘ_pi＋Δｘ_ki ＋Δｘ_si＋ｘ_ofs Ｙ_i＝ｙ_pi＋Δｙ_ki＋Ｓ（ｙ_pi）＋Δｙ_si＋ｙ_ofs （２）

【００４５】ここで、ｘ_ofs，ｙ_ofsは、機構的に設定さ
れるロボット座標系（Ｘ，Ｙ）の原点と基準座標系
（ｘ，ｙ）の原点とのオフセット値、及びＸＹテーブル
２１に固定された回路基板１の原点位置と基準座標系
（ｘ，ｙ）の原点とのオフセット値の合算値である。こ
れにより、基準座標系で表現された電子部品の実装位置
が、ロボット座標系で一義的に表現されることになる。
そして、移載ヘッド２７の吸着ノズル３１に吸着保持さ
れる電子部品を、ＸＹロボット２９の駆動により所定の
実装位置へ移動させ（Ｓ１０）、電子部品を回路基板１
上へ実装する（Ｓ１１）。以上のＳ６からの動作を実装
プログラムの最終ステップまで繰り返し行い、電子部品
の実装を行う（Ｓ１２）。これにより、電子部品を回路
基板１上に正確に位置合わせして実装することができ
る。

【００４６】図１０は、上記の補正を施して部品実装を
行う様子を概念的に示す説明図である。いま、ＸＹロボ
ット２９のＸ軸ロボット２５が、基準座標系（ｘ，ｙ）
の座標軸に対して蛇行して動作する特性を有する場合を
考える。Ｘ軸ロボット２５により移載ヘッド２７をｘ軸
上でｘ方向へ移動させると、移載ヘッド２７は図中Ｌ _rx
で示す蛇行曲線の軌跡を描くようになる。この蛇行特性
は、Ｘ軸ロボット２５により移載ヘッド２７をＸＹテー
ブル２１の補正マーク６３を設けた側のサポートレール
１９に沿って移動させ、補正マーク６３をそれぞれ撮像
して認識し、各マーク位置を補間処理により連結するこ
とでＬ_sxとして求められる。この蛇行特性は、Ｘ軸ロボ
ット２５に特有のため、Ｙ軸ロボット２３，２４を他の
ｙ座標位置に移動しても、この特性が変化することはな
い。即ち、蛇行軌跡Ｌ_rxは蛇行軌跡Ｌ_sxと同一の振幅・
位相を有する軌跡となっている。

【００４７】例えば、ｘ_cの位置における蛇行軌跡Ｌ_rx
は、ｙ方向にΔｓ_yのずれ量が発生しており、ｘ_cの位置
（図中◇印位置）に実装する電子部品は、このΔｓ_yの
ずれ量を補正した位置（図中◆印位置）を実装目標位置
に設定することで、回路基板１には結果として正しい位
置に電子部品が実装されることになる。なお、この例で
はＸ軸ロボット２５の蛇行特性による位置ずれの補正の
み言及しているが、上記の通り、この他にも、基板マー
ク認識データ、部品認識データによっても位置ずれの補
正を行うものとする。

【００４８】本実施形態によれば、回路基板１の位置が
管理される座標系（基準座標系）とは異なる座標系（ロ
ボット座標系）で部材を駆動することで実装動作を行う
場合に、双方の座標系の平行度及び垂直度が正確に一致
していなくても、これを補正して電子部品の回路基板１
への実装位置を高精度に保つことができる。そして、軸
の移動動作に蛇行軌跡が生じる場合でも、この蛇行軌跡
を予め測定して実装座標データにフィードバックするこ
とで、蛇行動作による位置ずれをも補正した正確な位置
に部品を安定して実装することが可能となる。これによ
り、例えば０６０３チップ部品のような極微小な部品に
対しても狭ピッチでの実装動作を十分な位置精度で安定
して実施することができる。

【００４９】次に、本発明に係る部品実装方法及び部品
実装装置の第２実施形態について説明する。図１１に本
実施形態による補正マークの設けられたＸＹテーブルを
示す平面図である。ここで、前述の第１実施形態の構成
と同様の機能を有する部材に対しては同一の符号を付与
することでその説明は省略するものとする。本実施形態
においては、補正マーク６３をｘ方向に沿ってＸＹテー
ブル２１のサポートレール上に設けることの他に、ｙ方
向に対しても複数の補正マークを６４を設けている。以
降は、補正マーク６３をｙ方向補正マーク、補正マーク
６４をｘ方向補正マークとして区別して説明する。

【００５０】ｙ方向補正マーク６３はＸＹテーブル２１
のサポートレール１９上に設けているが、ｘ方向補正マ
ーク６４は、回路基板１の搬送に支障のない、回路基板
１の下方或いは上方のいずれかに設けた直状部材６９の
上面に、所定の一定の間隔Ｈで等間隔に複数個を設けて
ある。この直状部材６９のｘ方向補正マーク６４は、そ
の配列方向がｙ方向補正マーク６３の配列方向に対して
高精度に直角に設定されている。

【００５１】或いは、ｘ方向補正マーク６４の設けられ
る直状部材６９は、図示位置に常設されずに、回路基板
１の搬出時には後退する等の可動式の構成としてもよ
い。また、直状部材６９は、ｘ方向補正マーク６４を、
実質的にｙ方向に沿って延設されている既存の部材上に
設けることで省略しても構わない。

【００５２】次に、本実施形態の電子部品の実装動作に
ついて、図１２に示すフローチャートを参照しながら説
明する。Ｓ２１〜Ｓ２５の基板マーク及びｙ方向補正マ
ークの認識については、前述の図６に示すフローチャー
トと同様であるので説明は省略する。ｙ方向補正マーク
６３の認識を終えると、続いてｘ方向補正マーク６４の
認識動作に移る（Ｓ２６）。ここでは、図１１に示す直
状部材６９上のｘ方向補正マーク６４を認識するため
に、ＸＹロボット２９のＹ軸ロボット２３，２４のみ動
作させて移載ヘッド２７をｙ方向に移動させ、移載ヘッ
ド２７に搭載された基板認識カメラ３３により順次ｘ方
向補正マークを撮像する。これにより各補正マークを認
識してマーク位置を求め（Ｓ２６）、認識した各補正マ
ークのｘ座標値を認識データとして制御部５３に送信す
る（Ｓ２７）。この認識動作をｘ方向補正マーク６４の
個数ｍ個分繰り返し行う（Ｓ２８）。

【００５３】ここで、ｘ方向補正マーク６４も離散的に
設けられているため、ｙ方向補正マーク６３と同様に、
任意の実装位置に対応させるため連続的な座標データを
得ることが好ましい。この補間処理により、制御部５３
では各ｘ方向補正マークの位置ｘ_mj，ｙ_mj（ｊ＝１〜
ｍ）から求めた補間曲線ｘ＝Ｓ（ｙ）が設定される。

【００５４】次に、Ｓ２９で移載ヘッド２７が部品実装
装置１００の部品供給部３７へ移動して、前述のＳ６〜
Ｓ８と同様に装着ヘッド４３の吸着ノズル３１に所定の
電子部品を吸着する。そして、以上求めた基板マーク認
識データ、補正マーク認識データ、部品認識データを用
いて、実装プログラムに指定されている電子部品の回路
基板１への実装位置を計算する（Ｓ３２）。即ち、実装
プログラムに指定された合計Ｎ個の電子部品の実装位置
データが、ｘ_pi，ｙ_piであるとすると（ｉは１〜Ｎまで
の整数）、補正後のロボット座標系における実装位置は
（３）式で表せる。

【００５５】Ｘ_i＝ｘ_pi＋Δｘ_ki＋Ｓ（ｘ_pi）＋Δｘ_si＋ｘ_ofs Ｙ_i＝ｙ_pi＋Δｙ_ki＋Ｓ（ｙ_pi）＋Δｙ_si＋ｙ_ofs （３）

【００５６】これにより、基準座標系で表現された電子
部品の実装位置が、ロボット座標系で表現されることに
なる。そして、移載ヘッド２７の吸着ノズル３１に吸着
保持される電子部品を、ＸＹロボット２９の駆動により
所定の実装位置へ移動させ（Ｓ３３）、電子部品を回路
基板１上へ実装する（Ｓ３４）。以上のＳ２９からの動
作を実装プログラムの最終ステップまで繰り返し行い、
電子部品の実装を行う（Ｓ３５）。これにより、ＸＹロ
ボット２９のＸ軸ロボット２５及びＹ軸ロボット２３，
２４の双方に対して補正が行え、即ち、ｘ方向及びｙ方
向の蛇行動作による位置ずれが補正され、電子部品を回
路基板１上に一層正確に位置合わせして実装することが
できる。

【００５７】図１３は、上記の補正を施して部品実装を
行う様子を概念的に示す説明図である。いま、ＸＹロボ
ット２９のＸ軸ロボット２５及びＹ軸ロボット２３，２
４の双方が、基準座標系の座標軸ｘ，ｙに対して蛇行し
て動作する特性を有する場合を考える。Ｘ軸ロボット２
５による移載ヘッド２７のｘ軸上での移動軌跡は、図中
Ｌ_rxで示す蛇行曲線となり、また、Ｙ軸ロボット２３，
２４による移載ヘッドのｙ軸上での移動軌跡は、図中Ｌ
_ryで示す蛇行曲線になる。この蛇行軌跡Ｌ_ryは、Ｙ軸ロ
ボット２３，２４により移載ヘッド２７をｘ方向補正マ
ーク６４を設けた直状部材６９に沿って移動させ、ｘ方
向補正マーク６４をそれぞれ撮像して認識し、各マーク
位置を補間処理により連結した蛇行軌跡Ｌ_syから求めら
れる。ここでも、蛇行軌跡Ｌ_rxとＬ_sx、蛇行軌跡Ｌ_ryと
Ｌ_syは、それぞれ同一の振幅・位相を有している。

【００５８】例えば、（ｘ_d，ｙ_d）の位置における蛇行
軌跡Ｌ_rx，Ｌ_ryは、ｘ方向にΔｓ_x，ｙ方向にΔｓ_yのず
れ量が発生しており、（ｘ_d，ｙ_d）の位置（図中◇印位
置）に実装する電子部品は、このΔｓ_x，Δｓ_yのずれ量
を補正した位置（図中◆印位置）を実装目標位置に設定
することで、回路基板１には結果として正しい位置に電
子部品が実装されることになる。なお、この例ではＸ軸
ロボット２９の蛇行特性による位置ずれの補正のみ言及
しているが、上記の通り、この他にも、基板マーク認識
データ、部品認識データによっても位置ずれの補正を行
うものとする。

【００５９】なお、以上説明した本発明に係る部品実装
方法においては、ｘ方向及びｙ方向補正マークの認識動
作を、各実装動作毎に行うことの他にも、例えば、部品
実装装置１００の立ち上げ時に１回のみ行うようにした
り、所定メンテナンス期間毎に行うようにして、補正マ
ーク認識動作による実装時間の遅延を最小限にしたり、
所定の実装回数毎、実装基板枚数毎或いは所定の実装時
間毎に定期的に行ったり、作業者の操作による任意のタ
イミングで行うようにしてもよい。

【００６０】また、ｘ方向及びｙ方向補正マークは、そ
の配置間隔を狭めることで蛇行特性を細かに計測するこ
とができ、部品実装位置の精度をより高精度にすること
ができる。さらに、各補正マークは、平面上にシール材
として設ける以外にも、部材上に形成した凹部や凸部か
らなるマークであったり、一方向に延設した細溝であっ
たり、部材縁部等の特徴点をマークと見なしたりしても
よい。また、ずれ量の検出方法としては、マーク位置の
検出以外に、移載ヘッド２７に反射ミラーを設け、部品
実装装置１００の基台１１等からスポット状のレーザ光
をこの反射ミラーに照射し、その反射光を高精度で検出
することで、移載ヘッド２７の各移動先における位置ず
れを検出する光検出方式としてもよく、他にも静電容量
の変化等からずれを検出する電気的検出方式としても、
機械ゲージ等によりずれを実測する機械的検出方法とし
てもよい。

【００６１】

【発明の効果】本発明に係る部品実装方法及び部品実装
装置によれば、移動手段の移動軸方向に沿って複数の補
正マークを直線状に配設する一方、移動手段の駆動によ
り移載ヘッドを移動軸方向に移動させて画像認識部によ
り各補正マークをそれぞれ認識し、これら補正マーク位
置の直線からのずれ量を求め、得られたずれ量に基づい
て実装プログラムに記録された部品の実装位置を補正す
ることにより、基板の位置が管理される座標系とは異な
る座標系で動作する移動手段を駆動して実装動作を行う
場合に、移動手段による軸の移動動作に蛇行軌跡が生じ
る場合でも、この蛇行軌跡を予め測定して実装プログラ
ムの実装位置データにフィードバック補正するため、蛇
行動作による位置ずれが補正された正確な位置に部品を
安定して実装することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る部品実装装置の概略
的な全体斜視図である。

【図２】部品実装装置の装着ヘッドの構成を一部拡大し
た斜視図である。

【図３】部品実装装置の主要部を示すブロック構成図で
ある。

【図４】部品実装装置の座標系を概念的に示す説明図で
ある。

【図５】第１実施形態における補正マークの設けられた
ＸＹテーブルを示す平面図である。

【図６】第１実施形態による補正マークの検出によって
部品実装位置を補正しつつ実装する手順を説明するフロ
ーチャートである。

【図７】基板マークによる補正量を示す説明図である。

【図８】各補正マーク位置の補間処理の様子を示す説明
図である。

【図９】吸着ノズルに吸着された部品のずれ量を示す説
明図である。

【図１０】第１実施形態による補正を施して部品実装を
行う様子を概念的に示す説明図である。

【図１１】第２実施形態による補正マークの設けられた
ＸＹテーブルを示す平面図である。

【図１２】第２実施形態による補正マークの検出によっ
て部品実装位置を補正しつつ実装する手順を説明するフ
ローチャートである。

【図１３】第２実施形態による補正を施して部品実装を
行う様子を概念的に示す説明図である。

【図１４】従来の回路基板の固定位置検出方法について
の説明図である。

【図１５】従来のＸＹロボットのＸ軸が本来移動するべ
き理想的な直線軌跡と、蛇行軌跡とを示す説明図であ
る。

【符号の説明】１回路基板３電子部品１１基台１２回路基板１９サポートレール２１ＸＹテーブル２３，２４Ｙ軸ロボット２５Ｘ軸ロボット２７移載ヘッド２９ＸＹロボット３１吸着ノズル３３基板認識カメラ４１部品認識装置４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ装着ヘッド４５アクチュエータ４７モータ４９タイミングベｚルト５１プーリ５３制御部５５表示手段５７入力手段５９記憶部６１実装動作位置６３補正マーク（ｙ方向補正マーク）６４補正マーク（ｘ方向補正マーク）６７，６７ａ，６７ｂ基板マーク６９直状部材１００部品実装装置Ｈ間隔Ｌ間隔Ｌ_rx，Ｌ_ry，Ｌ_sx，Ｌ_sy 蛇行軌跡

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5E313 AA02 AA23 CC03 CC04 EE02 EE03 EE24 EE33 FF24 FF28 FF31 FF32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】部品を脱着自在に保持する部品保持部と
撮像カメラを有する画像認識部とを搭載した移載ヘッド
と、該移載ヘッドに対面して配置され前記保持された部
品の実装先となる基板に対して前記移載ヘッドを移動さ
せる移動手段とを備え、前記部品の実装位置の記録され
た実装プログラムに従って、前記移載ヘッドを前記基板
面に対して平行に移動させ、前記部品保持部に保持され
た部品を基板上の所定位置に実装する部品実装方法であ
って、前記移動手段の移動軸方向に沿って複数の補正マークを
直線状に配設する一方、前記移動手段の駆動により前記
移載ヘッドを前記移動軸方向に移動させて前記画像認識
部により前記各補正マークをそれぞれ認識し、これら補
正マーク位置の前記直線からのずれ量を求め、得られた
ずれ量に基づいて前記実装プログラムに記録された部品
の実装位置を補正することを特徴とする部品実装方法。
【請求項２】前記移動手段が、互いに直交する２つの
移動軸を有し、各移動軸方向に沿って配設された補正マ
ークをそれぞれ認識して、前記部品の実装位置を前記各
移動軸方向に対して補正することを特徴とする請求項１
記載の部品実装方法。
【請求項３】前記認識された離散的な補正マーク位置
を補間処理によって連続的な位置データを生成し、該連
続的な位置データに基づいて前記部品の実装位置を補正
することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の部品
実装方法。
【請求項４】前記実装位置の補正を、前記補正マーク
により求めたずれ量に加えて、前記基板を載置する正規
の位置からの該基板のずれ量、前記部品保持部の正規の
部品保持位置からの該部品のずれ量の少なくともいずれ
かを合わせて行うことを特徴とする請求項１〜請求項３
のいずれか１項記載の部品実装方法。
【請求項５】部品を脱着自在に保持する部品保持部と
撮像カメラを有する画像認識部とを搭載した移載ヘッド
と、該移載ヘッドに対面して配置され前記保持された部
品の実装先となる基板に対して前記移載ヘッドを移動さ
せる移動手段とを備え、実装位置の記録された実装プロ
グラムに従って部品を基板上の所定位置に実装する部品
実装装置であって、前記基板を固定する基板固定部又はその近傍に前記移動
手段の移動軸方向に沿って設けた複数の補正マークと、前記移動手段を駆動して前記移載ヘッドを前記移動軸方
向に移動させ、前記画像認識部により前記各補正マーク
をそれぞれ認識させて、これら補正マーク位置の前記直
線からのずれ量を求めると共に、得られたずれ量に基づ
いて前記実装プログラムに記録された部品の実装位置を
補正する制御部とを備えたことを特徴とする部品実装装
置。
【請求項６】前記移動手段が、互いに直交する２つの
移動軸を有し、前記制御部が各移動軸に対してそれぞれ
前記ずれ量を求め、実装位置を補正することを特徴とす
る請求項５記載の部品実装装置。