JP2023044461A - 部品装着装置、補正データの生成方法および部品装着システム - Google Patents
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Abstract
【課題】基板に装着される部品の位置をより高精度に補正する。【解決手段】部品装着装置は、部品を保持するノズルと、ノズルを備え、基板の部品装着領域に部品を装着可能な装着ヘッドと、装着ヘッドに備えられ、部品装着領域を撮像する撮像部と、部品装着領域に装着される複数の部品の第1の位置を記憶する記憶部と、撮像部により撮像された撮像画像に基づいて、部品装着領域に装着された部品の第2の位置を測定し、測定された部品の第2の位置と部品に対応する第1の位置との間の位置ずれ量を算出する算出部と、算出部により算出された複数の部品の位置ずれ量に基づいて、部品装着領域に装着される生産部品の装着位置の位置ずれを補正するための補正データを生成する生成部と、を備える。【選択図】図9
Description
本開示は、部品装着装置、補正データの生成方法および部品装着システムに関する。
特許文献1では、格子状の基準マークが形成されている治具プレートを基板認識カメラによりそれぞれ撮像して認識し、各基準マークのカメラ認識によるXY座標と装置上のXY座標とのずれ量から、各基準マークに対応する装置上のXY座標に対する実装ヘッドの位置ずれ量を求めると共に、位置ずれ量に基づいて実装位置を補正して実装する電子部品の実装方法が開示されている。電子部品の実装方法は、実装ヘッドに搭載されているノズルヘッドにより補正用の治具部品を保持した後、治具プレート上の各基準マーク上の位置ずれ量に基づいて、補正しながら順次位置決めして実装する。電子部品の実装方法は、実装後の治具部品を基板認識カメラによりそれぞれ撮像して認識し、各治具部品のカメラ認識によるXY座標と、対応する基準マークの装置上のXY座標とのずれ量を、基準マークに対するノズルヘッドの補正データとして求め、ノズルヘッドにより基板上に電子部品を実装する際に、補正データに基づいて各基準マークに対応する装置上のXY座標を補正する。
ここで、実装ヘッドは、複数のノズルヘッドのそれぞれ、ノズルヘッドのそれぞれをZ軸回転させる回転機構、ノズルヘッドのそれぞれをZ方向に昇降させる昇降機構、および基板認識カメラ等の様々な機構を備えて、X軸ビームまたはY軸ビーム上に搭載される。このように様々な機構を備える実装ヘッドがX軸ビーム,Y軸ビーム上を移動する場合、X軸ビーム,Y軸ビームのそれぞれは、各ビームの中心から両端側に向かって実装ヘッドの重みによるたわみが生じやすかった。また、X軸ビーム,Y軸ビームのそれぞれは、ピッチング、ヨーイング等の方向にねじれを有していることがあった。したがって、作業者は、上述したX軸ビーム,Y軸ビームのたわみ、ピッチング、ヨーイング等の方向のねじれ等に起因する部品実装位置のずれを高精度に補正したいという要望がある。しかし、特許文献1は、ノズルヘッドの傾きに起因する部品実装位置を補正することが目的であり、X軸ビーム,Y軸ビームが原因で生じる部品実装位置の位置ずれを補正することは想定されていない。
また、基板のサイズが小さい場合、部品実装装置は、X軸ビーム,Y軸ビームの中心位置付近の所定の範囲で実装ヘッドを移動させても、基板上にすべての部品を実装可能であった。しかし、例えばX方向、Y方向にそれぞれ650mm等の大きな基板の場合、部品実装装置は、すべての部品を実装するために、X軸ビーム,Y軸ビームの一端から他端まで実装ヘッドを移動させる必要があるが、各ビームの中心位置から両端位置に向かって部品実装位置のずれ量が大きくなるという課題があった。さらに、混載機のように高精度(例えば、5μm等)な実装精度が要求される場合、作業者は、上述した大きな基板の全域に亘って高精度に部品実装位置のずれを補正したいという要望がある。
本開示は、上述した従来の事情に鑑みて案出され、基板に装着される部品の位置をより高精度に補正する部品装着装置、補正データの生成方法および部品装着システムを提供することを目的とする。
本開示は、基板に複数の部品を装着する部品装着装置であって、前記部品を保持するノズルと、前記ノズルを備え、前記基板の部品装着領域に前記部品を装着可能な装着ヘッドと、前記装着ヘッドに備えられ、前記部品装着領域を撮像する撮像部と、前記部品装着領域に装着される前記複数の部品の第1の位置を記憶する記憶部と、前記撮像部により撮像された撮像画像に基づいて、前記部品装着領域に装着された前記部品の第2の位置を測定し、測定された前記部品の前記第2の位置と前記部品に対応する前記第1の位置との間の位置ずれ量を算出する算出部と、前記算出部により算出された前記複数の部品の前記位置ずれ量に基づいて、前記部品装着領域に装着される生産部品の装着位置の位置ずれを補正するための補正データを生成する生成部と、を備える、部品装着装置を提供する。
また、本開示は、基板に複数の部品を装着する部品装着装置により実行される部品装着位置の補正データの生成方法であって、前記基板の部品装着領域に装着される前記複数の部品の第1の位置を記憶し、前記部品を保持して、前記部品装着領域に前記部品を搬送可能な装着ヘッドにより、前記部品装着領域に前記複数の部品を装着し、前記装着ヘッドに備えられた撮像部で前記部品装着領域を撮像し、撮像された撮像画像に基づいて、前記部品装着領域に装着された前記複数の部品の第2の位置を測定し、測定された前記部品の前記第2の位置と前記部品に対応する前記第1の位置との間の位置ずれ量を算出し、算出された前記複数の部品の前記位置ずれ量に基づいて、前記部品装着領域で装着される生産部品の装着位置の位置ずれを補正するための補正データを生成する、補正データの生成方法を提供する。
また、本開示は、基板に複数の部品を装着する部品装着装置と、前記部品装着装置との間で通信可能に接続されたコンピュータと、を備えた部品装着システムであって、前記部品装着装置は、前記基板の部品装着領域に装着される複数の前記部品の第1の位置を記憶し、前記部品を保持して、前記部品装着領域に前記部品を搬送可能な装着ヘッドにより、前記部品装着領域に前記複数の部品を装着し、前記装着ヘッドに備えられた撮像部で前記部品装着領域を撮像した撮像画像を前記コンピュータに送信し、前記コンピュータは、前記部品装着装置から送信された前記撮像画像に基づいて、前記部品装着領域に装着された前記複数の部品の第2の位置を測定し、測定された前記部品の前記第2の位置と前記部品に対応する前記第1の位置との間の位置ずれ量を算出し、算出された前記複数の部品の前記位置ずれ量に基づいて、前記部品装着領域で装着される生産部品の装着位置の位置ずれを補正するための補正データを生成して出力する、部品装着システムを提供する。
本開示によれば、基板に装着される部品の位置をより高精度に補正できる。
以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る部品装着装置、補正データの生成方法および部品装着システムを具体的に開示した各実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。尚、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであり、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
図1は、実施の形態1に係る部品装着システム100が配置されたフロア内部を上から見た図である。実施の形態1に係る部品装着システム100は、基板3上に半田を印刷する半田印刷工程と、基板3に印刷された半田の印刷不良を検査する印刷検査工程と、半田印刷後の基板3に部品Dを装着する部品装着工程と、基板3に装着された部品Dを検査する装着検査工程と、基板3に印刷された半田をリフローするリフロー工程とを実行して、基板3に部品Dが半田付けされた装着基板を生産する。
実施の形態1に係る部品装着システム100は、少なくとも1つの部品装着ラインL1と、通信ネットワークLNと、管理コンピュータP1と、を含んで構成される。なお、図1では部品装着ラインが1本の例を示すが、複数あってよい。
通信ネットワークLNは、管理コンピュータP1と、部品装着ラインL1を構成する各種装置のそれぞれとの間をデータ通信可能に接続する。なお、図1の例において通信ネットワークLNは、有線通信可能に接続される例を示すが、無線通信可能であってもよい。ここでいう無線通信は、例えば無線LAN(Local Area NetWork)、Bluetooth(登録商標)またはWi-Fi(登録商標)などの無線通信規格に準じて提供される通信方式である。
管理コンピュータP1は、例えばPC(Personal Computer)、ノートPC、タブレット、スマートフォン等であって、通信ネットワークLNを介して部品装着ラインL1との間で通信可能に接続される。また、管理コンピュータP1は、作業者操作を受け付け可能なユーザインターフェース(例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、タッチパッド、ポインティングデバイス等)を備え、作業者操作に基づく入力を制御信号に変換する。
管理コンピュータP1は、部品装着ラインL1を構成する各種装置により実行される半田印刷工程と、印刷検査工程と、部品装着工程と、を含む実装基板の生産工程を統括して制御する。例えば、管理コンピュータP1は、作業者により予め入力あるいは設定された生産工程に関する生産情報と、生産工程を実行させる実行指令を生成して、これらの生産工程を実行する部品装着ラインL1に送信する。
なお、管理コンピュータP1は、作業者により予め入力あるいは設定された生産データに基づいて、部品装着装置M3~M6のそれぞれにより実行される部品装着工程で用いられるノズル8Aごとの補正データを生成してもよい。このような場合、管理コンピュータP1は、部品装着装置M3~M6のそれぞれから送信されたノズル8Aごとの位置データに基づいて、補正データを生成する。管理コンピュータP1は、部品装着装置M3~M6の稼働開始時(つまり、部品装着装置M3~M6の電源がONにされた時)、あるいは部品装着装置M3~M6で補正データを生成済みのノズル8Aが使用される場合、生成された補正データを対応する部品装着装置に送信する。
なお、ここでいう生産データは、部品装着装置M3~M6のそれぞれによる部品装着工程の実行に用いられる情報であり、管理コンピュータP1により生成されて管理記憶部32(図4参照)に記録される。生産データは、例えば基板のサイズ、基板認識マークの位置、部品の大きさ、ノズル8Aの吸着時間、部品Dの装着位置、ノズル8Aの情報、基板の生産枚数などを含む。なお、生産データは、上述した項目のデータに限定されなくてよい。
部品装着ラインL1は、半田印刷装置M1、印刷検査装置M2、複数の部品装着装置M3~M6のそれぞれ、部品検査装置M7、リフロー装置M8等の各種装置を含んで構成される。部品装着ラインL1を構成するこれらの各種装置は、通信ネットワークLNを介して管理コンピュータP1との間でデータ通信可能に接続され、管理コンピュータP1から送信された実行指令に基づいて、各制御を実行する。
なお、実施の形態1に係る部品装着システム100における部品装着ラインL1は、半田印刷装置M1と、印刷検査装置M2と、複数の部品装着装置M3~M6のそれぞれと、部品検査装置M7と、リフロー装置M8と、を含んで構成される例を示すが、少なくとも1つの部品装着装置を含んで構成されていればよい。
半田印刷装置M1は、管理コンピュータP1から送信された基板3の半田のデータ(例えば、半田の印刷パターン等)に基づいて、部品装着ラインL1の上流側(図2に示す半田印刷装置M1の紙面左側)から搬入された基板3にマスクを介して半田を印刷する半田印刷工程を実行する。半田印刷装置M1は、半田印刷後の基板3を印刷検査装置M2に搬出する。
印刷検査装置M2は、管理コンピュータP1から送信された基板3の半田のデータ(例えば、半田の印刷パターン等)に基づいて、半田印刷装置M1から搬入された基板3に印刷された半田の状態を検査する印刷検査工程を実行する。印刷検査装置M2は、搬入された基板3を撮像するカメラ(不図示)を備え、カメラによって撮像された撮像画像を用いて半田の状態(つまり、半田の印刷不良の有無)を検査する。印刷検査装置M2は、印刷検査装置M2におけるメモリ(不図示)に基板3の半田の印刷検査結果を記録するとともに、検査に合格した基板3を部品装着装置M3に搬出する。
複数の部品装着装置M3~M6のそれぞれは、管理コンピュータP1から送信された実行指令に基づいて、印刷検査装置M2から搬入された基板3に1以上の部品Dを装着する部品装着工程を実行する。なお、部品装着ラインL1は、部品装着装置の数が4台の構成に限定されず、例えば部品装着装置の数が1~3台であっても5台以上であってもよい。
複数の部品装着装置M3~M6のそれぞれは、管理コンピュータP1から送信された基板3の生産データに基づいて、ノズル8Aを制御し、部品装着装置に取り付けられた部品供給部が備えるテープフィーダから部品Dを吸着して取り出す。複数の部品装着装置M3~M6のそれぞれは、ノズル8Aにより吸着された部品Dを基板3上の所定の部品装着位置に搬送して、装着する。複数の部品装着装置M3~M5のそれぞれは、連結された次の部品装着装置に部品装着後の基板3を搬出する。また、部品装着装置M6は、部品装着後の基板3を部品検査装置M7に搬出する。
また、複数の部品装着装置M3~M6のそれぞれは、治具基板3A(図9参照)と複数の治具チップDAのそれぞれ(図9参照)とを用いて、Y軸ビーム6A,6B(図3参照)およびX軸ビーム7A,7B(図3参照)のそれぞれと、複数の装着ヘッド8のそれぞれとに基づく部品装着位置の位置ずれを補正するための補正データを生成する。複数の部品装着装置M3~M6のそれぞれは、例えば部品装着装置の設置時等に補正データの生成を実行する。生成された補正データは、部品装着工程において、基板3上に装着される部品Dのそれぞれの部品装着位置の位置ずれを補正するために使用される。
部品検査装置M7は、管理コンピュータP1から送信された基板3の生産データに基づいて、部品装着装置M6から搬入された基板3に装着された部品Dの状態(例えば、部品Dの装着位置不良の有無等)を検査する装着検査工程を実行する。部品検査装置M7は、搬入された基板3を撮像するカメラ(不図示)を備え、カメラによって撮像された撮像画像を用いて装着された部品Dの状態を検査する。部品検査装置M7は、部品検査装置M7におけるメモリ(不図示)に基板3の部品装着検査結果を記録するとともに、検査に合格した基板3をリフロー装置M8に搬出する。
リフロー装置M8は、管理コンピュータP1から送信された基板3のリフローデータ(例えば、基板3を搬送するコンベアの搬送速度、加熱温度等)に基づいて、装着検査装置M7から搬入された基板3の電極部分と装着された1以上の部品とを接合するリフロー工程を実行する。リフロー装置M8は、装置内に搬入された基板3をベルトコンベアで搬送しながら加熱し、基板3上の半田を硬化させ、基板3の電極部分と装着された1以上の部品とを接合する。リフロー装置M8は、部品装着ラインL1の下流側(図2に示すリフロー装置M8の右側)にリフロー後の基板3を搬出する。
図2を参照して、管理コンピュータP1の内部構成について説明する。図2は、実施の形態1に係る管理コンピュータP1の内部構成例を示すブロック図である。なお、図2に示す内部構成は一例であってこれに限定されないことは言うまでもない。
管理コンピュータP1は、部品装着ラインL1を構成する各種装置との間でデータ通信可能に接続され、これら各種装置の制御を実行する。管理コンピュータP1は、管理制御部31と、管理記憶部32と、入力部33と、表示部34と、通信部35と、を含んで構成される。
管理制御部31は、例えばCPU(Central Processing Unit)またはFPGA(Field Programmable Gate Array)を用いて構成され、管理記憶部32と協働して、各種の処理および制御を行う。具体的には、管理制御部31は管理記憶部32に保持されたプログラムおよびデータを参照し、そのプログラムを実行することにより、各部の機能を実現する。
管理コンピュータP1が各部品装着装置M3~M6で生成された補正データを管理する場合、管理制御部31は、各部品装着装置M3~M6から送信された補正データの送信を要求する制御指令に基づいて、管理記憶部32に記憶された補正データ32Bを参照し、制御指令の送信元の部品装着装置に対応する補正データを抽出する。管理制御部31は、抽出された補正データを通信部35に出力して、制御指令の送信元である部品装着装置に送信する。
また、管理コンピュータP1が補正データを生成する場合、管理制御部31は、部品装着装置M3~M6のそれぞれから送信された治具データと、治具基板3A上に装着された複数の治具チップDAのそれぞれの撮像画像あるいは位置データと、を取得する。管理制御部31は、取得された治具データと、撮像画像あるいは位置データとに基づいて、部品装着装置ごとに補正データを生成する。管理制御部31は、生成された補正データと、部品装着装置の情報とを対応付けて、管理記憶部32に記憶する。また、生成された補正データは、位置データの送信元である部品装着装置に送信され、記憶されてもよい。なお、補正データの生成手順については後述する。
また、ここでいう治具データは、補正データの生成に用いられ、治具基板3A上の各計測点の位置(座標)の情報を含む。部品装着装置M3~M6のそれぞれは、治具データに記録された各計測点の位置(座標)に治具チップDAのそれぞれを装着する。
管理記憶部32は、例えば管理制御部31の各処理を実行する際に用いられるワークメモリとしてのRAM(Random Access Memory)と、管理制御部31の動作を規定したプログラムおよびデータを格納するROM(Read Only Memory)とを有する。RAMには、管理制御部31により生成あるいは取得されたデータもしくは情報が一時的に保存される。ROMには、管理制御部31の動作を規定するプログラムが書き込まれている。管理記憶部32は、生産データ32Aを記憶する。なお、管理記憶部32は、部品装着装置ごとの補正データ32Bを記憶してもよい。
生産データ32Aは、基板3ごとに生成され、基板3を生産するためのデータである。補正データ32Bは、部品装着装置ごとに生成され、基板3に装着される部品Dの部品装着位置を補正して、生産データに記録された部品装着位置に部品を装着するためのデータである。
入力部33は、作業者による操作を受け付けるユーザインターフェースであって、例えばマウス、キーボード、タッチパネル、タッチパッド、ポインティングデバイス等を用いて構成される。入力部33は、作業者操作に基づく信号を管理制御部31に出力する。
表示部34は、例えばLCD(Liquid Crystal Display)または有機EL(Electroluminescence)等のディスプレイを用いて構成される。
通信部35は、通信ネットワークLNを介して、複数の部品装着装置M3~M6のそれぞれとの間でデータ通信可能に接続される。通信部35は、作業者により予め入力あるいは設定された生産工程に関する生産情報に基づいて、管理制御部31により生成された生産工程を実行させるための実行指令を、対応する部品装着装置に送信する。
次に、図3を参照して、部品装着装置M3~M6の構成について説明する。なお、複数の部品装着装置M3~M6のそれぞれは、同様の構成を有し、ここでは部品装着装置M3について説明する。図3は、実施の形態1に係る部品装着装置M3を上から見た図である。
なお、実施の形態1に係る部品装着装置M3~M6のそれぞれは、基板3を搬送する一対の基板搬送機構2の両側方(Y方向、-Y方向)のそれぞれに複数の部品供給部4のそれぞれを備える例を示すが、片側のみに備えてもよい。さらに、実施の形態1に係る部品装着装置M3~M6のそれぞれは、シングルレーン(つまり、1つの基板3を搬送可能な一対の基板搬送機構2)の構成を有する例を示すが、複数の基板3のそれぞれに同時に部品を実行可能なデュアルレーンの構成を有してもよい。
図3に示す部品装着装置M3は、基台1と、基板搬送機構2と、複数の部品供給部4のそれぞれと、Y軸ビーム6A,6Bと、X軸ビーム7A,7Bと、装着ヘッド8と、基板認識カメラ9と、部品認識カメラ10と、を含んで構成される。
基台1は、基台1の中央位置に基板3を搬送するための基板搬送機構2が設けられる。基板搬送機構2は、連接された印刷検査装置M2(部品装着装置M4~M6の場合は、連接された部品装着装置)から搬入された基板3を、基台1の中央位置における所定の部品装着位置まで搬送し、保持する。また、基板搬送機構2は、連接された次の部品装着装置M4(部品装着装置M6の場合は、連接された部品検査装置M7)に部品装着後の基板3を搬出する。なお、補正データの生成時において基板搬送機構2は、治具基板3Aを搬入あるいは搬出する。
複数の部品供給部4のそれぞれは、基板3に装着される部品Dを供給する複数のテープフィーダ5のそれぞれを並設して備える。また、複数の部品供給部4のそれぞれは、補正データの生成時には、治具基板3Aに装着される治具チップDAを供給する複数のテープフィーダ5のそれぞれを並設して備える。なお、実施の形態1に係る部品装着装置M3において、テープフィーダ5は、2つのキャリヤテープを装着可能なダブルフィーダである例を説明するが、1つのキャリヤテープを装着可能なシングルフィーダであってもよい。つまり、部品装着装置M3は、シングルフィーダとダブルフィーダとを任意に装着可能な部品供給部により構成されてよい。
部品供給部4は、複数のテープフィーダ5のそれぞれを備える。部品供給部4は、複数のテープフィーダ5のそれぞれに装着されたキャリヤテープ(部品)の位置を特定するためのテープフィーダアドレスが割り当てられ、設定される。
なお、図3における複数の部品供給部4のそれぞれは、テープフィーダ5に基板3への装着対象となる部品Dを収納したキャリヤテープを取り付け、装着ヘッド8による部品取り出し位置までこのキャリヤテープに収納された部品をピッチ送りする機能を有する例を示す。複数の部品供給部4のそれぞれは、所定のテープ送り方向に向かって部品を収納したキャリヤテープのそれぞれをピッチ送りすることにより、以下に説明する装着ヘッド8によって部品取り出し位置に部品のそれぞれを供給する。
基台1の上面においてX方向の一端側の端部には、リニア駆動機構を備えたY軸ビーム6A,6BのそれぞれがY方向に沿って配設されている。Y軸ビーム6A,6Bのそれぞれは、同様にリニア駆動機構を備えた2基のX軸ビーム7A,7Bのそれぞれが、Y方向,-Y方向に移動自在に結合される。2基のX軸ビーム7A,7Bのそれぞれは、X方向に沿って配設される。2基のX軸ビーム7A,7Bのそれぞれには、プレート(不図示)が備えられる。装着ヘッド8および基板認識カメラ9は、プレートを介してX軸ビーム7A,7Bに取り付けられ、X軸ビーム7A,7Bと一体的に駆動(移動)される。
装着ヘッド8は、X軸ビーム7A,7Bにより基板認識カメラ(不図示)と一体的に駆動(移動)される。装着ヘッド8は、複数のノズル8Aのそれぞれを備える。装着ヘッド8は、複数のノズル8Aのそれぞれによって、テープフィーダ5のそれぞれに取り付けられたキャリヤテープに収納された部品Dを吸着保持し、基板3の装着位置に搬送して装着する。
複数の基板認識カメラ9は、X軸ビーム7A,7Bにより装着ヘッド8と一体に駆動(移動)され、基板搬送機構2に位置決めされた治具基板3Aあるいは基板3の上方から治具基板3Aあるいは基板3上の所定の位置に設けられた基板マーク(不図示)を撮像する。複数の基板認識カメラ9のそれぞれは、撮像された撮像画像を部品装着装置M3の制御部41(図4参照)に送信する。部品装着装置M3の制御部41は、基板マークが撮像された撮像画像を画像処理して、基板搬送機構2に搬送された治具基板3Aあるいは基板3の搬送位置および姿勢を認識する。
また、複数の基板認識カメラ9は、治具基板3A上に装着された治具チップDAのそれぞれを撮像し、撮像された撮像画像を制御部41(図4参照)に出力する。部品装着装置M3の制御部41は、治具チップDAが撮像された撮像画像を画像処理し、治具データに記録された治具チップDAの位置(座標)と、治具基板3A上に装着された実際の治具チップDAの装着位置(座標)とを比較する。
複数の部品認識カメラ10のそれぞれは、基台1上の部品供給部4と基板搬送機構2との間にそれぞれ備えられる。複数の部品認識カメラ10のそれぞれは、部品供給部4におけるキャリヤテープに収納された治具チップDAあるいは部品Dを取り出した装着ヘッド8が部品認識カメラ10の上方を移動するタイミングで、装着ヘッド8に保持された治具チップDAあるいは部品Dを下方から撮像する。複数の部品認識カメラ10のそれぞれは、撮像された撮像画像を部品装着装置M3の制御部41(図4参照)に送信する。部品装着装置M3の制御部41は、治具チップDAあるいは部品Dが撮像された撮像画像を画像処理して、治具チップDAあるいは部品Dの保持姿勢を認識する。
次に、図4を参照して、部品装着装置M3~M6のそれぞれの内部構成について説明する。図4は、実施の形態1に係る部品装着装置M3~M6の内部構成例を示すブロック図である。なお、複数の部品装着装置M3~M6のそれぞれは略同様の構成を有するため、以下の説明では、部品装着装置M3の内部構成について説明する。
通信部40は、通信ネットワークLNを介して、管理コンピュータP1との間でデータ通信可能に接続される。通信部40は、管理コンピュータP1から送信された実行指令、生産データ、あるいは補正データ等を制御部41に出力する。
算出部の一例としての制御部41は、例えばCPUまたはFPGAを用いて構成され、記憶部42と協働して、各種の処理および制御を行う。具体的には、制御部41は、記憶部42に保持されたプログラムおよびデータを参照し、そのプログラムを実行することにより、各部の機能を実現する。
補正データの生成時において、制御部41は、基板搬送機構2、部品装着機構12、基板認識カメラ9、および部品認識カメラ10のそれぞれを制御して、搬入された治具基板3A上に、複数の治具チップDAのそれぞれを装着する。
具体的に、制御部41は、基板搬送機構2を駆動させて治具基板3Aを搬入し、搬入された治具基板3Aを基板認識カメラ9で撮像する。制御部41は、基板認識カメラ9により撮像された撮像画像に基づいて、治具基板3Aの搬入位置および搬入姿勢(角度)の情報を取得する。
制御部41は、部品装着機構12を駆動させて、装着ヘッド8が備えるノズル8Aに治具チップDAを吸着保持する。制御部41は、記憶部42に記録された治具データを参照し、取得された治具基板3Aの搬入位置および搬入姿勢(角度)の情報に基づいて、治具データに記録された治具基板3Aの搬入位置および搬入姿勢(角度)と、実際に基板搬送機構2により搬入された治具基板3Aの搬入位置および搬入姿勢(角度)とを比較し、治具基板3Aの搬入位置のX方向およびY方向のそれぞれ搬入ずれを算出する。
制御部41は、算出された治具基板3Aの搬入ずれと、治具データに記録された治具チップDAの各計測点の位置(座標)および装着姿勢(角度)とに基づいて、複数の治具チップDAのそれぞれを治具基板3A上の各計測点に装着するための装着ヘッド8のX方向およびY方向の移動量と、各ノズル8Aの回転量(角度)とを算出する。制御部41は、算出された装着ヘッド8のX方向およびY方向の移動量と、各ノズル8Aの回転量(角度)とに基づいて、部品装着機構12を駆動させて、ノズル8Aにより吸着保持された複数の治具チップDAのそれぞれを治具基板3A上に装着する。
制御部41は、治具基板3A上にすべての治具チップDAのそれぞれを装着した後、部品装着機構12と基板認識カメラ9とを駆動させて、治具基板3A上に装着されたすべての治具チップDAのそれぞれを撮像する。制御部41は、基板認識カメラ9により撮像された撮像画像に基づいて、各治具チップDAの装着位置を計測する。また、制御部41は、計測された各治具チップDAの装着位置と、治具データに記録された各治具チップDAの装着位置とを比較し、治具チップごとの装着位置のずれを算出する。制御部41は、算出された治具チップごとの装着位置のずれに基づいて、この部品装着装置M3の部品装着位置の補正データを生成する。なお、生成された補正データは、記憶部42に記憶されてもよいし、通信部40により管理コンピュータP1に送信されて、記録されてもよい。
また、生産(部品装着工程の実行)時において、制御部41は、基板搬送機構2、部品装着機構12、基板認識カメラ9、および部品認識カメラ10のそれぞれを制御して、搬入された基板3上に、複数の部品Dのそれぞれを装着する。
具体的に、制御部41は、基板搬送機構2を駆動させて基板3を搬入し、搬入された基板3を基板認識カメラ9で撮像する。制御部41は、基板認識カメラ9により撮像された撮像画像に基づいて、基板3の搬入位置および搬入姿勢(角度)の情報を取得する。
制御部41は、部品装着機構12を駆動させて、装着ヘッド8が備えるノズル8Aに部品Dを吸着保持する。制御部41は、記憶部42に記録された生産データを参照し、取得された基板3の搬入位置および搬入姿勢(角度)の情報に基づいて、生産データに記録された基板3の搬入位置および搬入姿勢(角度)と、実際に基板搬送機構2により搬入された基板3の搬入位置および搬入姿勢(角度)とを比較し、基板3の搬入位置のX方向およびY方向のそれぞれ搬入位置のずれを算出する。
制御部41は、算出された基板3の搬入位置のずれと、生産データに記録された部品Dの装着位置および装着姿勢(角度)と、補正データとに基づいて、複数の部品Dのそれぞれを基板3上に装着するための装着ヘッド8のX方向およびY方向の移動量と、各ノズル8Aの回転量(角度)とを算出する。制御部41は、算出された装着ヘッド8のX方向およびY方向の移動量と、各ノズル8Aの回転量(角度)とに基づいて、部品装着機構12を駆動させて、ノズル8Aにより吸着保持された複数の部品Dのそれぞれを基板3上に装着する。
制御部41は、生成された補正データに基づいて、部品認識高さH1と部品装着高さH2との昇降によるノズル8Aの先端位置の位置ずれを補正するための補正値を算出する。制御部41は、算出された補正値に基づいて、部品装着機構12を駆動して装着ヘッド8を移動させて、基板3上への部品Dの装着を行う。
記憶部42は、例えば制御部41の各処理を実行する際に用いられるワークメモリとしてのRAMと、制御部41の動作を規定したプログラムおよびデータを格納するROMとを有する。RAMには、制御部41により生成あるいは取得されたデータもしくは情報が一時的に保存される。ROMには、制御部41の動作を規定するプログラムが書き込まれている。例えば、記憶部42は、ノズル8Aの情報と、ノズル8Aごとに生成された補正データとを記憶する。
部品装着機構12は、Y軸ビーム6A,6Bと、X軸ビーム7A,7Bと、装着ヘッド8と、を含んで構成される。部品装着機構12は、制御部41により制御され、治具チップDAあるいは部品Dの装着動作を実現する。
次に、図5を参照して、装着ヘッド8について説明する。図5は、装着ヘッド8を説明する図である。なお、図5に示す装着ヘッド8は、基板搬送機構2から部品供給部4の方向を見た図であって、X軸ビーム7Aに取り付けられた装着ヘッド8について説明する。
装着ヘッド8は、X軸ビーム7AのX軸レール71Aに、X方向に移動自在に取り付けられる。また、X軸ビーム7Aは、Y軸ビーム6AのY軸レール61A(図6参照)に取り付けられて、装着ヘッド8をY方向に移動可能にする。
装着ヘッド8は、治具チップDAあるいは部品Dを吸着保持可能な複数のノズル8Aのそれぞれと、治具基板3A、基板3、治具基板3A上に装着された治具チップDA、あるいは基板3上に装着された部品Dを撮像可能な基板認識カメラ9を備える。複数のノズル8Aのそれぞれは、部品装着機構12により制御されて、治具チップDAあるいは部品Dの吸着、吸着解除を実行する。複数のノズル8Aのそれぞれは、部品装着機構12によりX方向,-X方向に回転されて、吸着保持された治具チップDAあるいは部品Dの吸着保持姿勢(角度)を調整する。
図6を参照して、治具チップDAあるいは部品Dの装着位置の位置ずれについて説明する。図6は、部品装着位置の位置ずれを説明する図である。なお、図6では、説明を分かり易くするために、装着ヘッド8を簡略化して図示している。
ここで、図6に示すピッチング軸R1は、装着ヘッド8の現在位置において、X軸レール71Aの延伸方向(X方向)を回転中心とする回転軸である。ピッチング軸R1は、X軸ビーム7AのX軸レール71Aにねじれがない場合にはX軸と一致する。
図6に示すヨーイング軸R2は、装着ヘッド8の現在位置において、装着ヘッド8により治具チップDAあるいは部品Dを昇降して治具基板3Aあるいは基板3上に装着する方向(Z方向)を回転中心とする回転軸である。ヨーイング軸R2は、X軸ビーム7AのX軸レール71Aに上下方向の歪みがない場合にはZ軸と一致する。
また、図6に示すピッチング軸R3は、X軸ビーム7Aの現在位置において、Y軸レール61Aの延伸方向(Y方向)を回転中心とする回転軸である。ピッチング軸R3は、Y軸ビーム6AのY軸レール61Aにねじれがない場合にはY軸と一致する。
図6に示すヨーイング軸R4は、X軸ビーム7Aの現在位置において、装着ヘッド8により治具チップDAあるいは部品Dを昇降して治具基板3Aあるいは基板3上に装着する方向(Z方向)を回転中心とする回転軸である。ヨーイング軸R4は、Y軸ビーム6AのY軸レール61Aに上下方向の歪みがない場合にはZ軸と一致する。
部品装着装置M3~M6は、図6に示すようにY軸レール61AおよびX軸レール71Aのそれぞれのねじれ、歪み、曲がり等により、治具チップDAあるいは部品Dの装着位置にずれが生じる。図6に示す例では、装着ヘッド8は、Z軸方向とヨーイング軸R2とがなす角度(鋭角)、およびX軸方向とピッチング軸R1とがなす角度(鋭角)だけ、ノズル8Aが傾いた状態となる。このような場合、装着ヘッド8は、治具データあるいは生産データに記録された装着位置と、治具チップDAあるいは部品Dの装着位置との間にX方向に距離Tだけずれる。なお、図6では、Y方向のずれの図示を省略している。
また、同様に、装着ヘッド8と一体的に構成された基板認識カメラ9の光軸9Bは、装着ヘッド8の傾きと同様に傾いて、画角CR内を撮像する。具体的に、基板認識カメラ9は、画角CR内に位置する治具基板3Aあるいは基板3と、治具基板3Aに装着された治具基板3A上の治具チップDA、あるいは基板3上に部品Dとを撮像する。図9に示す光軸9Bは、基板認識カメラ9が備えるレンズ(不図示)の光軸である。
以上により、複数の部品装着装置M3~M6のそれぞれは、治具チップDAあるいは部品Dの装着位置にずれが生じる。
図7を参照して、X軸ビーム7A,Y軸ビーム6Aにおけるピッチング(つまり、Z方向および-Z方向)およびヨーイング(つまり、XY平面)の変位について説明する。図7は、ピッチングおよびヨーイングのそれぞれにおける基板認識カメラ9およびノズル8Aの変位量の一例を示す図である。例えば、図7に示すX軸ビーム7A,Y軸ビーム6Aは、0(ゼロ)mm~850mmの間でX方向,-X方向に装着ヘッド8を移動自在に支持する例を示す。なお、図7では一例としてX軸ビーム7A,Y軸ビーム6Aにおけるピッチングおよびヨーイングの変位について説明する。
図7に示すグラフGR1は、基板認識カメラ9の高さの変位量(変化)を示すグラフである。グラフGR1は、X軸ビーム7A,Y軸ビーム6Aのそれぞれの一方の端部を基準高さ0(ゼロ)mmとして、一方の端部0(ゼロ)mmからX軸ビーム7Aのそれぞれの他方の端部850mmまでの移動させた時の、基準高さと基板認識カメラ9の高さとの間の変位量(つまり、Z方向のずれ)を示す。
また、グラフGR2は、ノズル8Aの先端高さの変位量(変化)を示すグラフである。グラフGR2は、X軸ビーム7A,Y軸ビーム6Aのそれぞれの一方の端部を基準高さ0(ゼロ)mmとして、一方の端部0(ゼロ)mmからX軸ビーム7Aのそれぞれの他方の端部850mmまでの移動させた時の、基準高さとノズル8Aの先端高さとの間の変位量(つまり、Z方向のずれ)を示す。
図7に示すように、基板認識カメラ9の高さおよびノズル8Aの先端高さは、一方の端部0(ゼロ)mmから他方の端部850mmに移動するにつれて、変位量が大きくなる。つまり、装着ヘッド8は、一方の端部0(ゼロ)mmから他方の端部850mmに移動する間に基板認識カメラ9の高さ(撮像高さ)とノズル8Aの先端高さとにそれぞれずれが生じる。したがって、部品装着装置M3~M6のそれぞれは、例えば、650mm等の大きな基板3へ部品Dを実装する場合には、X軸ビーム7A,Y軸ビーム6Aのそれぞれの一方の端部と他方の端部との間で部品Dの部品装着位置の誤差がより大きくなり、部品装着精度がより低下する。
図7に示すグラフGR3は、XY平面上における基板認識カメラ9の位置の変位量(変化)を示すグラフである。グラフGR3は、X軸ビーム7A,Y軸ビーム6Aのそれぞれの一方の端部を基準位置0(ゼロ)mmとして、一方の端部0(ゼロ)mmからX軸ビーム7Aのそれぞれの他方の端部850mmまでの移動させた時の、XY平面上における基板認識カメラ9の正しい位置と実測した位置との間の変位量(つまり、ずれている距離)を示す。
また、グラフGR4は、XY平面上におけるノズル8Aの先端位置の変位量(変化)を示すグラフである。グラフGR4は、X軸ビーム7A,Y軸ビーム6Aのそれぞれの一方の端部を基準位置0(ゼロ)μmとして、一方の端部0(ゼロ)mmからX軸ビーム7Aのそれぞれの他方の端部850mmまでの移動させた時に、XY平面上におけるノズル8Aの先端の正しい位置と実測した位置との間の変位量(つまり、ずれている距離)を示す。
図7に示すように、XY平面上における基板認識カメラ9の位置およびノズル8Aの先端位置は、一方の端部0(ゼロ)mmから他方の端部850mmに移動するにつれて、変位量が大きくなる。つまり、装着ヘッド8は、一方の端部0(ゼロ)mmから他方の端部850mmに移動する間に、XY平面上における基板認識カメラ9の位置(撮像位置)とノズル8Aの先端位置とにそれぞれずれが生じる。したがって、部品装着装置M3~M6のそれぞれは、例えば、650mm等の大きな基板3へ部品Dを実装する場合には、X軸ビーム7A,Y軸ビーム6Aのそれぞれの一方の端部と他方の端部との間で部品Dの部品装着位置の誤差がより大きくなり、部品の装着位置精度がより低下する。
次に、図8を参照して、部品Dの装着位置精度について説明する。図8は、部品Dの装着位置精度の一例を説明する図である。
図8に示す比較マップMPは、基板上の500μm×500μmの範囲における生産データに含まれる部品Dの装着位置と、基板認識カメラ9により撮像された撮像画像に基づいて認識(測定)された部品Dの装着位置と、他の画像測定器(不図示)により測定された部品Dの装着位置とを比較した図である。なお、他の画像測定器による部品Dの装着位置の測定方法の説明は、ここでは省略する。
部品Dの装着位置は、X座標の値が大きくなるほど、生産データが示す正しい部品Dの装着位置と、基板認識カメラ9あるいは他の画像測定器を用いて測定された実際の部品Dの装着位置との間の位置ずれが大きくなる。以下、4つの位置MP1,MP2,MP3,MP4のそれぞれに装着された部品Dの装着位置の誤差について説明する。
例えば、図8に示す位置MP1に装着された部品Dは、実際の部品Dの装着位置との間の位置ずれ(誤差)がほとんどない。つまり、部品装着装置M3~M6は、位置MP1への部品Dの装着において、部品の装着位置精度が高いことを示す。
位置MP2に装着された部品Dは、生産データが示す部品Dの装着位置と、実際の部品Dの装着位置との間の位置ずれ(誤差)が約5μmである。つまり、部品装着装置M3~M6は、位置MP2への部品Dの装着において、部品の装着位置精度が高く、例えば、混載機で要求される装着位置精度(5μm等)を満たす。
位置MP3に装着された部品Dは、生産データが示す部品Dの装着位置と、実際の部品Dの装着位置との間の位置ずれ(誤差)約10μmである。つまり、部品装着装置M3~M6は、位置MP3への部品Dの装着において、部品の装着位置精度が低く、例えば、混載機で要求される装着位置精度(5μm等)を満たさない。
位置MP4に装着された部品Dは、生産データが示す部品Dの装着位置と、実際の部品Dの装着位置との間の位置ずれ(誤差)が約15μmである。つまり、部品装着装置M3~M6は、位置MP4への部品Dの装着において、部品の装着位置精度が低く、例えば、混載機で要求される装着位置精度(5μm等)を満たさない。
以上のように、部品装着装置M3~M6は、X軸ビーム7A,7Bが端部(ここでは、500μm)に向かって移動するほど、部品Dの装着位置の位置ずれ(誤差)がより大きくなり、部品の装着位置精度がより低下する。なお、図8は、X座標(つまり、X軸ビーム7A,7B)の位置ずれ(誤差)が大きい例を示しているが、Y座標(つまり、Y軸ビーム6A,6B)も同様である。
図9を参照して、治具チップDAの装着位置の測定例について説明する。図9は、治具基板3A上に装着された治具チップDAを撮像する例を示す図である。なお、図9では、説明のためにY軸ビーム6AとX軸ビーム7Aとのそれぞれに基板認識カメラ9を備える装着ヘッド8が取り付けられた模式図を示すが、装着ヘッド8はY軸ビーム6AまたはX軸ビーム7Aのいずれか一方に備えられる。また、図9では、説明を分かり易くするために装着ヘッド8、Y軸ビーム6AおよびX軸ビーム7Aのそれぞれが治具基板3A外に配置された模式図を示している。
部品装着装置M3~M6のそれぞれは、部品装着機構12を駆動させて、略Y方向,-Y方向に沿う方向、かつ、Y軸ビーム6Aの一端部6AAと他端部6ACとの間で装着ヘッド8を移動させる。同様に、部品装着装置M3~M6のそれぞれは、部品装着機構12を駆動させて、略X方向,-X方向に沿う方向、かつ、X軸ビーム7Aの一端部7AAと他端部7ACとの間で装着ヘッド8を移動させる。
部品装着装置M3~M6のそれぞれは、部品装着機構12を駆動させて、Y軸ビーム6AまたはX軸ビーム7Aのいずれか一方に備えられた装着ヘッド8を治具基板3A上の任意の撮影位置まで移動させる。部品装着装置M3~M6のそれぞれは、基板認識カメラ9を制御し、治具基板3A上に装着された少なくとも1つの治具チップDAを撮像する。部品装着装置M3~M6のそれぞれは、装着ヘッド8の現在位置と、基板認識カメラ9の画角と、撮像された撮像画像に映る治具チップDAの装着位置とに基づいて、この治具チップDAの装着位置を測定する。部品装着装置M3~M6のそれぞれは、治具基板3A上に装着されたすべての治具チップDAのそれぞれの装着位置の測定が終わるまで上記処理を繰り返し実行する。
図8に示す例において、部品装着装置M3~M6のそれぞれは、Y軸ビーム6A上の所定位置6AB、あるいはX軸ビーム7A上の所定位置7ABに装着ヘッド8を位置させて、基板認識カメラ9の画角AR内に位置する複数の治具チップDAのそれぞれを撮像する。部品装着装置M3~M6のそれぞれは、撮像された撮像画像に基づいて、これら複数の治具チップDAのそれぞれの装着位置を測定する。
図10および図11を参照して、補正データの生成方法について説明する。図10は、治具基板3A上への治具チップDAの装着例を示す図である。図11は、補正データを説明する図である。なお、図10は、治具基板3A上に35個の治具チップDAのそれぞれを装着する例を示すが、一例であってこれに限定されない。
図10は、治具データに含まれる複数の治具チップDAのそれぞれの計測点PS0の位置と、治具基板3A上に装着された複数の治具チップDAのそれぞれの装着位置PS1とを比較した図である。治具データに含まれる複数の治具チップDAのそれぞれの計測点PS0の位置は、隣接する治具チップとの距離が略一定となるように等間隔に設定される。なお、補正データの生成において、治具基板3A上に装着される治具チップDAは、例えば650mm幅の治具基板3Aに対して少なくとも5個の治具チップDAが装着されればよい。つまり、治具チップDAは、650mm×650mmの大きさの治具基板3Aの場合、少なくとも25個装着されればよい。
部品装着装置M3~M6のそれぞれは、基板認識カメラ9により撮像された撮像画像に基づいて、複数の治具チップDAのそれぞれの装着位置を測定する。
図11は、図10に示す領域EX1を部分的に拡大した図である。以降、この領域EX1に含まれる4つの計測点PS01,PS02,PS03,PS04のそれぞれにおける補正データの生成方法について説明する。
部品装着装置M3~M6のそれぞれは、4つの治具データに含まれる複数の治具チップDAのそれぞれの計測点PS01,PS02,PS03,PS04のそれぞれの位置(座標)と、それぞれの計測点PS01,PS02,PS03,PS04に対応して治具基板3A上に装着された複数の治具チップDAのそれぞれの装着位置PS11,PS12,PS13,PS14のそれぞれとを取得する。部品装着装置M3~M6のそれぞれは、各計測点の位置(座標)と、この計測点に対応する装着位置とに基づいて、計測点ごとの差分(位置ずれ量)を算出する。部品装着装置M3~M6のそれぞれは、各計測点の位置(座標)と計測点に対応する差分(位置ずれ量)とを対応付けた補正データを生成して、記録する。
具体的に、部品装着装置M3~M6のそれぞれは、治具データ上の治具チップDAの計測点PS01の座標(X1,Y1)と、実際の治具チップDAの装着位置PS11の座標(X11,Y11)との間のX方向およびY方向のそれぞれの差分(X1-X11,Y1-Y11)=(dX1,dY1)を算出する。部品装着装置M3~M6のそれぞれは、計測点PS01の座標に対応する差分(dX1,dY1)と、計測点PS01の座標(X1,Y1)とを計測点PS01の補正データとして対応付けて記録する。
また、部品装着装置M3~M6のそれぞれは、治具データ上の治具チップDAの計測点PS02の座標(X2,Y2)と、実際の治具チップDAの装着位置PS12(X12,Y12)との間のX方向およびY方向のそれぞれの差分(X2-X12,Y2-Y12)=(dX2,dY2)を算出する。部品装着装置M3~M6のそれぞれは、計測点PS02の座標に対応する差分(dX2,dY2)と、計測点PS02の座標(X2,Y2)とを計測点PS02の補正データとして対応付けて記録する。
また、部品装着装置M3~M6のそれぞれは、治具データ上の治具チップDAの計測点PS03の座標(X3,Y3)と、実際の治具チップDAの装着位置PS13(X13,Y13)との間のX方向およびY方向のそれぞれの差分(X3-X13,Y3-Y13)=(dX3,dY3)を算出する。部品装着装置M3~M6のそれぞれは、計測点PS03の座標に対応する差分(dX3,dY3)と、計測点PS03の座標(X3,Y3)とを計測点PS03の補正データとして対応付けて記録する。
同様に、部品装着装置M3~M6のそれぞれは、治具データ上の治具チップDAの計測点PS04の座標(X4,Y4)と、実際の治具チップDAの装着位置PS14(X14,Y14)との間のX方向およびY方向のそれぞれの差分(X4-X14,Y4-Y14)=(dX4,dY4)を算出する。部品装着装置M3~M6のそれぞれは、計測点PS04の座標に対応する差分(dX4,dY4)と、計測点PS04の座標(X4,Y4)とを計測点PS04の補正データとして対応付けて記録する。
以上により、実施の形態1に係る部品装着装置M3~M6のそれぞれは、治具データ上の治具チップDAの各計測点の位置と、各計測点に対応する位置ずれ量(差分)とを対応付けた補正データを生成して、記録する。
図12および図13を参照して、装着基板の生産中(部品装着工程の実行中)における部品Dの装着位置の補正方法について説明する。図12は、生産中の部品装着位置の補正方法を説明する図である。図13は、生産中の部品装着位置の補正方法を説明する図である。
部品装着装置M3~M6のそれぞれは、装着基板の生産が開始されたタイミングで、事前に記憶部42に記録された補正データを抽出する。なお、補正データが管理コンピュータP1の管理記憶部32に記録されている場合、部品装着装置M3~M6のそれぞれは、この部品装着装置に対応する補正データを取得する。また、部品装着装置M3~M6のそれぞれは、生産対象となる基板3の生産データに基づいて、この基板3上に装着されるすべての部品Dのそれぞれの装着位置(座標)を取得する。
部品装着装置M3~M6のそれぞれは、補正データに基づいて、取得された部品Dのそれぞれの装着位置を補正する。以下、補正方法について説明する。なお、以下で説明する補正方法は、生産中に図10および図11に示す領域EX1内に装着される部品TG1部品Dのそれぞれの装着位置を補正する補正処理について説明する。
まず、部品装着装置M3~M6のそれぞれは、取得された部品TG1の装着位置PS21(dXt,dYt)のX座標=dXtと、治具データに含まれる複数の治具チップDAの計測点PS0と、を比較する。部品装着装置M3~M6のそれぞれは、X座標=dXtとの間の距離が最も近いX座標を有する装着位置の列と、2番目に近いX座標を有する装着位置の列とを抽出する。例えば、部品装着装置M3~M6のそれぞれは、図12に示すように、複数の治具チップDAの計測点PS0のうち部品TG1からX方向に距離が近い2列AR21を抽出する。
次に、部品装着装置M3~M6のそれぞれは、取得された部品TG1の装着位置PS21(dXt,dYt)のY座標=dYtと、治具データに含まれる複数の治具チップDAの計測点PS0と、を比較する。部品装着装置M3~M6のそれぞれは、Y座標=dYtとの間の距離が最も近いY座標を有する装着位置の列と、2番目に近いY座標を有する装着位置の列とを抽出する。例えば、部品装着装置M3~M6のそれぞれは、図12に示すように、複数の治具チップDAの計測点PS0のうち部品TG1からY方向に距離が近い2列AR22を抽出する。
部品装着装置M3~M6のそれぞれは、抽出された2列AR21,AR22のそれぞれが重なり合う領域AR23をさらに抽出し、この領域AR23に含まれる4つの計測点PS0(なお、図12,図13に示す例では、4つの計測点PS01,PS02,PS03,PS04のそれぞれ)を抽出する。
部品装着装置M3~M6のそれぞれは、抽出された4つの計測点PS01,PS02,PS03,PS04のそれぞれに対応付けられた補正データと、部品TG1の装着位置PS21と、以下に示す(数式1)および(数式2)と、を用いて、装着位置PS21に部品TG1を装着するための補正位置PS22を算出する。
ここで、(数式1)および(数式2)について説明する。(数式1)は、係数w1,w2,w3,w4のそれぞれを算出する式である。係数w1,w2,w3,w4のそれぞれは、部品TG1の装着位置PS21(dXt,dYt)と、抽出された4つの計測点PS01~PS04のそれぞれの位置との間の距離である。つまり、係数w1は、部品TG1の装着位置PS21(dXt,dYt)と、抽出された計測点PS01の位置(X1,Y1)との間の距離である。係数w2は、部品TG1の装着位置PS21(dXt,dYt)と、抽出された計測点PS02の位置(X2,Y2)との間の距離である。係数w3は、部品TG1の装着位置PS21(Xt,Yt)と、抽出された計測点PS03の位置(X3,Y3)との間の距離である。係数w4は、部品TG1の装着位置PS21(dXt,dYt)と、抽出された計測点PS04の位置(X4,Y4)との間の距離である。
(数式2)は、補正位置PS22(dXm,dYm)を算出するための算出式である。(数式2)は、(数式1)を用いて算出された4つの計測点PS01~PS04のそれぞれに対応する係数w1~w4のそれぞれと、4つの計測点PS01~PS04のそれぞれに対応する補正データを用いて、補正位置PS22(dXm,dYm)を算出する。
部品装着装置M3~M6のそれぞれは、算出された補正位置PS22(dXm,dYm)を部品TG1の装着位置に決定する。部品装着装置M3~M6のそれぞれは、補正後の部品TG1の装着位置(つまり、補正位置PS22(dXm,dYm))に基づいて、部品装着機構12を駆動させて装着ヘッド8を移動させて、基板3上の装着位置PS21(dXt,dYt)に部品TG1を装着する。
次に、図14および図15を参照して、実施の形態1における部品装着装置M3~M6の補正データの生成手順について説明する。図14は、実施の形態1における部品装着装置M3~M6の補正データの生成手順例を示すフローチャートである。図15は、実施の形態1における部品装着装置M3~M6の補正データの生成手順例を示すフローチャートである。
なお、ステップSt12の処理は、管理コンピュータP1により実行されてもよい。このような場合、管理コンピュータP1は、部品装着装置M3~M6のそれぞれから送信された治具チップDAが撮像された複数の撮像画像を取得し、取得された撮像画像と治具データとに基づいて、補正データの生成を実行する。
部品装着装置M3~M6のそれぞれは、部品装着装置を製造するメーカ、部品装着装置を販売する商社等から顧客への部品装着装置の納入時、定期的(例えば、1週間、1カ月等)に行われる部品装着装置のキャリブレーション時、部品装着装置の部品交換時等の所定のタイミングで補正データの生成を実行する。ここでは、部品装着装置を製造するメーカ、部品装着装置を販売する商社等から顧客への部品装着装置の納入時に、部品装着装置が初めて運転を開始したタイミングで補正データを生成する例について説明するが、補正データの生成タイミングはこれに限定されない。補正データの生成は、作業者が希望する任意のタイミングに実行されてよい。
まず、部品装着装置M3~M6のそれぞれは、作業者により運転開始操作を受け付けて、基板搬送機構2、部品供給部4、あるいは部品装着機構12等の各部の位置、高さ等の調整、および各種キャリブレーションを実行する(St11)。
部品装着装置M3~M6のそれぞれは、記憶部42に記録された治具データを参照し、補正データの生成を実行する(St12)。
部品装着装置M3~M6のそれぞれは、生成された補正データと任意の生産データとを用いて、装着基板の生産(部品装着工程の実行)を開始する。具体的に、部品装着装置M3~M6のそれぞれは、任意の生産データに基づいて、基板3上に複数の部品Dのそれぞれを装着する。なお、ここで任意の生産データは、治具データであってよい。部品装着装置M3~M6のそれぞれは、基板3上に装着された複数の部品Dのそれぞれの装着位置と、生産データに記録された複数の部品Dのそれぞれの装着位置とを比較して、複数の部品Dのそれぞれが所定の誤差(例えば、5μm)以内に装着されているか否か(つまり、要求される部品装着精度を満たすか否か)を判定する(St13)。
部品装着装置M3~M6のそれぞれは、ステップSt13の処理において、複数の部品Dのそれぞれが所定の誤差(例えば、5μm)以内に装着されていると判定した場合(St13,YES)、生成された補正データを記憶部42に記録する(St14)。
一方、部品装着装置M3~M6のそれぞれは、ステップSt13の処理において、複数の部品Dのそれぞれが所定の誤差(例えば、5μm)以内に装着されていないと判定した場合(St13,YES)、ステップSt12の処理に戻り、補正データの生成を再度実行する。
ここで、ステップSt12における補正データの生成処理について説明する。
部品装着装置M3~M6のそれぞれは、記憶部42に記録された治具データを参照し、部品装着機構12を駆動させて、所定の基板搬送位置に搬入された治具基板3A上の各計測点PS0の位置(座標)に治具チップDAをそれぞれ装着する(St21)。
部品装着装置M3~M6のそれぞれは、治具基板3A上に装着された各治具チップDAを基板認識カメラ9で撮像し、撮像された撮像画像に基づいて、治具チップDAごとの装着位置PS1を測定する(St22)。
部品装着装置M3~M6のそれぞれは、測定された治具チップDAごとの装着位置PS1と、各治具チップDAに対応し、治具データに記録された計測点PS0の位置とを比較し、差分(つまり、位置ずれ量)を算出する(St23)。
部品装着装置M3~M6のそれぞれは、各計測点PS0の位置と、算出された計測点PS0ごとの位置ずれ量とを対応付けた補正データを生成する(St24)。
次に、図16を参照して、実施の形態1における部品装着装置M3~M6の補正データの生成手順について説明する。図16は、実施の形態1における部品装着装置の部品装着手順例を説明するフローチャートである。
部品装着装置M3~M6のそれぞれは、作業者操作により指定された生産データに基づいて、装着基板の生産を開始する。部品装着装置M3~M6のそれぞれは、基板搬送機構2を駆動させて基板3を所定の基板搬送位置まで搬入する(St31)。
部品装着装置M3~M6のそれぞれは、部品装着機構12を駆動させて装着ヘッド8を基板3上に移動させる。部品装着装置M3~M6のそれぞれは、基板認識カメラ9により所定の基板搬送位置に搬送された基板3を撮像し、撮像された撮像画像に基づいて、搬入された基板3を認識して、基板3の搬入位置、搬入姿勢等を測定する(St32)。
部品装着装置M3~M6のそれぞれは、記憶部42に記録された生産データおよび補正データに基づいて、基板3上に装着される部品Dごとの装着位置(例えば、図13に示す装着位置PS21)を補正した補正位置(例えば、図13に示す補正位置PS22)を算出する(St33)。
部品装着装置M3~M6のそれぞれは、補正後の部品Dごとの装着位置(つまり、補正位置)に基づいて、各部品Dを装着位置に装着するための装着ヘッド8の移動量を決定し、部品装着機構12を駆動させる。部品装着装置M3~M6のそれぞれは、部品装着機構12を駆動させて、決定された移動量だけ装着ヘッド8を移動させて、基板3上に部品Dを装着する(St34)。
部品装着装置M3~M6のそれぞれは、基板3上にすべての部品Dのそれぞれを装着したと判定した場合、基板搬送機構2を駆動させて部品装着後の装着基板を搬出する(St35)。
以上により、実施の形態1に係る部品装着装置M3~M6のそれぞれは、事前に生成された補正データに基づいて、装着基板の生成工程をより効率的に実行できる。また、補正データは、1つの装着基板の生産を開始する前でなく、部品装着装置を製造するメーカ、部品装着装置を販売する商社等から顧客への部品装着装置の納入時、定期的(例えば、1週間、1カ月等)に行われる部品装着装置のキャリブレーション時、部品装着装置の部品交換時等の所定のタイミングで行われることで、補正データの生成に要する時間を短縮できるため、装着基板の生産効率、部品装着ラインL1または部品装着装置M3~M6のそれぞれの稼働効率等を向上させることができる。
さらに、実施の形態1に係る部品装着装置M3~M6のそれぞれは、治具基板3Aが大きい(例えば650mm×650mm等)ため、Y軸ビーム6A,6BおよびX軸ビーム7A,7Bのそれぞれの一端部から他端部まで装着ヘッド8を移動させて補正データの生成を実行する。したがって、部品装着装置M3~M6のそれぞれは、装着位置の位置ずれが生じやすいY軸ビーム6A,6BおよびX軸ビーム7A,7Bのそれぞれの端部に装着ヘッド8を移動させて部品Dを装着させる場合であっても、生成された補正データに基づいて、装着位置の位置ずれをより抑制し、部品装着位置の精度を向上させることができる。
以上により、実施の形態1に係る部品装着装置M3~M6のそれぞれは、治具基板3A(基板の一例)に複数の治具チップDA(部品の一例)を装着する。部品装着装置M3~M6のそれぞれは、治具チップDAを保持するノズル8Aと、ノズル8Aを備え、治具基板3Aの部品装着領域に治具チップDAを装着可能な装着ヘッド8と、装着ヘッド8に備えられ、部品装着領域を撮像する基板認識カメラ9(撮像部の一例)と、部品装着領域に装着される複数の治具チップDAの計測点PS0の位置(第1の位置の一例)を記憶する記憶部42と、基板認識カメラ9により撮像された撮像画像に基づいて、部品装着領域に装着された治具チップDAの装着位置PS1(第2の位置の一例)を測定し、測定された治具チップDAの装着位置PS1とこの治具チップDAに対応する計測点PS0の位置との間の位置ずれ量を算出する制御部41(算出部の一例)と、制御部41により算出された複数の治具チップDAの位置ずれ量に基づいて、部品装着領域に装着される部品D(生産部品の一例)の装着位置の位置ずれを補正するための補正データを生成する制御部41(生成部の一例)と、を備える。なお、ここでいう部品装着領域は、治具基板3A上に装着される複数の治具チップDAのそれぞれが装着された領域を示す。
これにより、実施の形態1に係る部品装着装置M3~M6のそれぞれは、Y軸ビーム6A,6BおよびX軸ビーム7A,7Bのそれぞれの一端部から他端部まで装着ヘッド8を移動させて部品Dを装着するような大きさの基板3(例えば、650mm×650mm)であっても、部品Dが装着される部品装着領域全域に亘って部品の装着位置を補正可能な補正データを生成できる。したがって、部品装着装置M3~M6のそれぞれは、部品装着位置の精度を向上させることができる。
また、以上により、実施の形態1に係る部品装着装置M3~M6のそれぞれにおける記憶部42は、部品D(生産部品の一例)が装着された装着基板を生産するための生産データを記憶する。制御部41は、生産データに含まれる部品Dの装着位置に基づいて、部品Dの装着位置を含む所定領域(例えば、図12に示す領域AR23)を選定し、補正データの所定領域に含まれる複数の治具チップDAの位置ずれ量と、部品Dの装着位置とに基づいて、部品Dの装着位置のオフセット値を算出する。これにより、実施の形態1に係る部品装着装置M3~M6のそれぞれは、装着基板の生産において、事前に生成された補正データに基づいて、基板3上に装着される複数の部品Dの装着位置のそれぞれをより高精度な位置に装着可能となるように補正できる。
また、以上により、実施の形態1に係る部品装着装置M3~M6のそれぞれにおける所定領域(例えば、図12に示す領域AR23)は、部品Dの装着位置の近傍に位置する4つの治具チップDAのそれぞれの計測点(例えば、図12に示す計測点PS01~PS04のそれぞれ)を含む。制御部41は、補正データの所定領域に含まれる4つの治具チップDAのそれぞれに対応する位置ずれ量と、部品Dの装着位置とに基づいて、オフセット値を算出する。これにより、実施の形態1に係る部品装着装置M3~M6のそれぞれは、装着対象となる部品Dの装着位置の近傍に位置する4つの治具チップDAのそれぞれの計測点に対応付けられた位置ずれ量に基づいて、部品Dの装着位置をより高精度に補正できる。
また、以上により、実施の形態1に係る部品装着装置M3~M6のそれぞれにおける制御部41は、補正データの所定領域(例えば、図12に示す領域AR23)に含まれる4つの治具チップDAのそれぞれに対応する位置ずれ量と、4つの治具チップDAの計測点の位置(例えば、図12に示す計測点PS01~PS04のそれぞれの位置)と部品Dの装着位置との間のそれぞれの距離(例えば、図13に示す係数w1~w4のそれぞれ)とに基づいて、オフセット値を算出する。これにより、実施の形態1に係る部品装着装置M3~M6のそれぞれは、部品Dとの間の距離(つまり、係数wn)に基づく重み付け処理を行って部品Dの補正位置を算出できる。これにより、部品装着装置M3~M6のそれぞれは、装着対象となる部品Dの装着位置と4つの治具チップDAのそれぞれの計測点に対応付けられた位置との距離に対応する重み付けを行うことにより、部品Dの装着位置をより高精度に補正できる。
また、以上により、実施の形態1に係る部品装着装置M3~M6のそれぞれにおける治具基板3Aの大きさは、650mm×650mmである。これにより、実施の形態1に係る部品装着装置M3~M6のそれぞれは、Y軸ビーム6A,6BおよびX軸ビーム7A,7Bのそれぞれの一端部から他端部まで装着ヘッド8を移動させる場合であっても、治具基板3Aの大きさに対応する領域における部品Dの部品装着位置の精度を向上させることができる。
以上により、実施の形態1に係る部品装着システム100は、治具基板3Aに複数の治具チップDAを装着する部品装着装置M3~M6と、部品装着装置M3~M6との間で通信可能に接続された管理コンピュータP1(コンピュータの一例)と、を備える。部品装着装置M3~M6は、治具基板3Aの部品装着領域に装着される複数の治具チップDAの計測点PS0の位置(第1の位置の一例)を記憶し、治具チップDAを保持して、部品装着領域に治具チップDAを搬送可能な装着ヘッド8により、部品装着領域に複数の治具チップDAを装着し、装着ヘッド8に備えられた基板認識カメラ9(撮像部の一例)で部品装着領域を撮像した撮像画像を管理コンピュータP1に送信する。管理コンピュータP1は、部品装着装置M3~M6から送信された撮像画像に基づいて、部品装着領域に装着された複数の治具チップDAの装着位置PS1(第2の位置の一例)を測定し、測定された治具チップDAの装着位置PS1と治具チップDAに対応する計測点PS0の位置との間の位置ずれ量を算出し、算出された複数の治具チップDAの位置ずれ量に基づいて、部品装着領域で装着される部品Dの装着位置の位置ずれを補正するための補正データを生成して出力する。なお、ここでいう部品装着領域は、治具基板3A上に装着される複数の治具チップDAのそれぞれが装着された領域を示す。
これにより、実施の形態1に係る部品装着システム100は、各部品装着装置M3~M6のそれぞれにおいて、Y軸ビーム6A,6BおよびX軸ビーム7A,7Bのそれぞれの一端部から他端部まで装着ヘッド8を移動させて部品Dを装着するような大きさの基板3(例えば、650mm×650mm)の生産が実行される場合であっても、部品Dが装着される部品装着領域全域に亘って部品の装着位置を補正可能な補正データを生成できる。したがって、部品装着システム100は、部品装着装置M3~M6のそれぞれにより実行される部品装着工程における部品装着位置の精度を向上させることができる。
以上、添付図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても本開示の技術的範囲に属すると了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各種の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
本開示は、基板に装着される部品の位置をより高精度に補正する部品装着装置、補正データの生成方法および部品装着システムとして有用である。
1 基台
2 基板搬送機構
3 基板
3A 治具基板
4 部品供給部
5 テープフィーダ
6A,6B Y軸ビーム
7A,7B X軸ビーム
8 装着ヘッド
8A ノズル
9 基板認識カメラ
10 部品認識カメラ
12 部品装着機構
31 管理制御部
32 管理記憶部
41 制御部
42 記憶部
100 部品装着システム
D 部品
DA 治具チップ
M3,M4,M5,M6 部品装着装置
P1 管理コンピュータ
2 基板搬送機構
3 基板
3A 治具基板
4 部品供給部
5 テープフィーダ
6A,6B Y軸ビーム
7A,7B X軸ビーム
8 装着ヘッド
8A ノズル
9 基板認識カメラ
10 部品認識カメラ
12 部品装着機構
31 管理制御部
32 管理記憶部
41 制御部
42 記憶部
100 部品装着システム
D 部品
DA 治具チップ
M3,M4,M5,M6 部品装着装置
P1 管理コンピュータ
Claims (7)
- 基板に複数の部品を装着する部品装着装置であって、
前記部品を保持するノズルと、
前記ノズルを備え、前記基板の部品装着領域に前記部品を装着可能な装着ヘッドと、
前記装着ヘッドに備えられ、前記部品装着領域を撮像する撮像部と、
前記部品装着領域に装着される前記複数の部品の第1の位置を記憶する記憶部と、
前記撮像部により撮像された撮像画像に基づいて、前記部品装着領域に装着された前記部品の第2の位置を測定し、測定された前記部品の前記第2の位置と前記部品に対応する前記第1の位置との間の位置ずれ量を算出する算出部と、
前記算出部により算出された前記複数の部品の前記位置ずれ量に基づいて、前記部品装着領域に装着される生産部品の装着位置の位置ずれを補正するための補正データを生成する生成部と、を備える、
部品装着装置。 - 前記記憶部は、前記生産部品が装着された装着基板を生産するための生産データを記憶し、
前記算出部は、前記生産データに含まれる前記生産部品の前記装着位置に基づいて、前記生産部品の前記装着位置を含む所定領域を選定し、前記補正データの前記所定領域に含まれる前記複数の部品の前記位置ずれ量と、前記生産部品の前記装着位置とに基づいて、前記生産部品の前記装着位置のオフセット値を算出する、
請求項1に記載の部品装着装置。 - 前記所定領域は、前記生産部品の前記装着位置の近傍に位置する4つの部品のそれぞれの前記第1の位置を含み、
前記算出部は、前記補正データの前記所定領域に含まれる前記4つの部品のそれぞれに対応する前記位置ずれ量と、前記生産部品の前記装着位置とに基づいて、前記オフセット値を算出する、
請求項2に記載の部品装着装置。 - 前記算出部は、前記補正データの前記所定領域に含まれる前記4つの部品のそれぞれに対応する前記位置ずれ量と、前記4つの部品の前記第1の位置と前記生産部品の前記装着位置との間のそれぞれの距離とに基づいて、前記オフセット値を算出する、
請求項3に記載の部品装着装置。 - 前記基板の大きさは、650mm×650mmである、
請求項1に記載の部品装着装置。 - 基板に複数の部品を装着する部品装着装置により実行される部品装着位置の補正データの生成方法であって、
前記基板の部品装着領域に装着される前記複数の部品の第1の位置を記憶し、
前記部品を保持して、前記部品装着領域に前記部品を搬送可能な装着ヘッドにより、前記部品装着領域に前記複数の部品を装着し、
前記装着ヘッドに備えられた撮像部で前記部品装着領域を撮像し、
撮像された撮像画像に基づいて、前記部品装着領域に装着された前記複数の部品の第2の位置を測定し、
測定された前記部品の前記第2の位置と前記部品に対応する前記第1の位置との間の位置ずれ量を算出し、
算出された前記複数の部品の前記位置ずれ量に基づいて、前記部品装着領域で装着される生産部品の装着位置の位置ずれを補正するための補正データを生成する、
補正データの生成方法。 - 基板に複数の部品を装着する部品装着装置と、
前記部品装着装置との間で通信可能に接続されたコンピュータと、を備えた部品装着システムであって、
前記部品装着装置は、
前記基板の部品装着領域に装着される複数の前記部品の第1の位置を記憶し、
前記部品を保持して、前記部品装着領域に前記部品を搬送可能な装着ヘッドにより、前記部品装着領域に前記複数の部品を装着し、
前記装着ヘッドに備えられた撮像部で前記部品装着領域を撮像した撮像画像を前記コンピュータに送信し、
前記コンピュータは、
前記部品装着装置から送信された前記撮像画像に基づいて、前記部品装着領域に装着された前記複数の部品の第2の位置を測定し、
測定された前記部品の前記第2の位置と前記部品に対応する前記第1の位置との間の位置ずれ量を算出し、
算出された前記複数の部品の前記位置ずれ量に基づいて、前記部品装着領域で装着される生産部品の装着位置の位置ずれを補正するための補正データを生成して出力する、
部品装着システム。
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JP2021152506A JP2023044461A (ja) | 2021-09-17 | 2021-09-17 | 部品装着装置、補正データの生成方法および部品装着システム |
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Family Applications (1)
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JP2021152506A Pending JP2023044461A (ja) | 2021-09-17 | 2021-09-17 | 部品装着装置、補正データの生成方法および部品装着システム |
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