JP2005216974A

JP2005216974A - 電子部品実装装置における移動台の移動制御方法およびその方法に用いられるマトリックス基板

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Publication number: JP2005216974A
Application number: JP2004019083A
Authority: JP
Inventors: Yuuki Kataoka; 友希片岡; Mizuho Nozawa; 瑞穂野沢
Original assignee: Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Fuji Corp
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2004-01-27
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2024-01-27
Also published as: JP4371832B2

Abstract

【課題】移動台の送り誤差の測定時に用いられる測定カメラと、部品実装時に測定カメラに替えて取り付けられる部品移載装置の部品採取部との位置関係を校正し、部品採取部に採取された部品を基板の所定位置に正確に実装できるようにする。
【解決手段】移動台２４を所定位置（距離Ｘ２および距離Ｙ２）に移動して位置決め停止し、部品認識用カメラの上端部材上に基準ゲージＧを置いた状態で、測定カメラにより光軸Ｏ４から基準マークＧｍまでの距離Ｘａ，Ｙａを測定し、部品認識用カメラにより光軸Ｏ２から基準マークＧｍまでの距離Ｘｂ，Ｙｂを測定する。次いで、測定カメラを部品移載装置２６に替えて移動台を所定位置に停止させた状態で部品認識用カメラ１５により吸着ノズル中心Ｏ３までの距離Ｘｃ，Ｙｃを測定する。これら測定した距離に基づいて吸着ノズル中心Ｏ３と測定カメラ光軸Ｏ４の位置関係（Ｘ１，Ｙ１）を求めて移動台の送り誤差を校正するようにした。
【選択図】図８

Description

本発明は、基板に電子部品を実装するための電子部品実装装置における移動台の移動制御方法およびその方法に用いられるマトリックス基板に関する。

電子部品実装装置において、電子部品を保持して実装する部品移載装置を交換可能とし、部品実装ラインの現場で作業者が短時間で部品移載装置を交換できるようにすることにより、生産される基板の小型電子部品と大型電子部品の割合、および部品の種類に応じた最適な部品実装ラインを構築する方法が提案されている。

この種の電子部品実装装置では、例えば図１に示すように、基台１１に対しＸおよびＹの２方向に移動可能に支持された移動台２４に部品実装ヘッド２８を有する部品移載装置２６および基板認識用カメラ２５が設けられ、基台１１には部品認識用カメラ１５が固定されている。そして電子部品実装装置１０は基板搬送装置１２により搬入されて位置決め保持された基板Ｓ上に設けられた基板マークＳｍの位置を基板認識用カメラ２５により検出し、この基板マークＳｍの位置に基づいて位置補正を行ってスライド２１および移動台２４をＸ方向およびＹ方向に移動して、部品供給装置１３から部品実装ヘッド２８の吸着ノズル２９の先端に吸着した部品Ｐを基板Ｓ上の所定の座標位置に実装している。また吸着ノズル２９の先端に吸着した部品Ｐを部品供給装置１３から基板Ｓ上の所定の座標位置に移動する途中に、吸着ノズル２９を部品認識用カメラ１５で一旦停止させ、吸着ノズル２９の中心線Ｏ３（以下、吸着ノズル中心線Ｏ３ともいう。）に対する部品Ｐの芯ずれを部品認識用カメラ１５により検出し、これによってもスライド２１および移動台２４の移動量を補正して、部品Ｐが基板Ｓ上の座標位置に実装されるようにしている。

ところが、基板マークＳｍの位置に基づく位置補正および部品Pの芯ずれによる移動量の補正を行ったうえで、スライド２１および移動台２４を移動しても基板Ｓ上の実装する位置に正確に部品が位置決めできないことがあった。

これは、スライド２１および移動台２４にピッチング、ヨーイングおよび直角度ずれを要因とする送り誤差があることによるものであり、この送り誤差を解消するためには、定期的に送り精度の誤差を測定して位置補正をすることが必要であった。

このため、従来では、送り誤差を測定して位置補正するのに例えば特許文献１に記載された技術が用いられていた。この特許文献１に記載された技術では、電子部品実装装置の移動台上の部品移載装置が取り付けられた位置に、部品移載装置に替えて測定カメラを取り付け、位置決め保持された座標基準用の基板の各作業位置の座標を測定カメラおよび基板認識用カメラで検出し、これら各カメラで検出された各作業位置の座標に基づいて再び移動台に部品移載装置を取り付けたときの部品移載装置の真下の作業位置の座標を補正して求め、スライドおよび移動台を移動制御している。

この方法によれば、スライドおよび移動台の送り誤差に影響されることなく部品移載装置を移動できる利点が得られる。
特開平９−１８６４８９号公報（第３頁段落番号００１５から００１８，図２，図６）

しかしながら、この特許文献１に記載された方法では、部品移載装置に替えて取り付けた測定カメラで検出した各作業位置の座標に基づいて送り精度の誤差を補正した後、部品を実装するときに再び測定カメラと部品移載装置を交換するようにしている。このため、部品移載装置の吸着ノズルの中心と測定カメラの光軸とにズレが生じてしまい部品Ｐを正確に実装できない問題があった。

本発明は、電子部品実装装置において、測定カメラで送り誤差を求めた後、測定カメラに替えて部品移載装置を取り付けても、吸着ノズルに吸着された部品を正確に基板の実装位置に実装できるようにするものである。

上記課題を解決するための請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、基台に設けられて基板の搬入・搬出および位置決め保持を行う基板搬送装置と、前記基台に対しＸ方向およびＹ方向の２方向に移動可能に支持された移動台と、前記移動台の移動を制御する移動制御装置と、前記移動台に取り付けられて部品供給装置により供給された部品を部品採取部で採取して前記基板搬送装置上に位置決め支持された前記基板上に実装する部品移載装置と、光軸が前記部品採取部の中心線と所定間隔をおいて前記移動台に固定された基板認識用カメラと、前記基台に固定された部品認識用カメラを備えてなる電子部品実装装置において、測定カメラを部品移載装置に替えて固定し、前記所定間隔の整数分の一に細分化した間隔で互いに直交する仮想基線上の交点に割出しマークを付したマトリックス基板を前記各基線がＸ軸又はY軸と平行になるように前記基台に固定し、前記マトリックス基板の割出しマークに順次移動台を割り出し停止させ、各割出停止位置において前記基板認識用カメラおよび測定カメラでそれぞれ対応する割出しマークの各光軸からのＸ、Ｙ誤差を測定し、これら測定されたＸ、Ｙ誤差の差を前記各割出停止位置における補正値として記憶し、前記部品認識用カメラの視野内に入るように前記基台に設けられた基準マークが、前記測定カメラの視野内に入るように前記移動台を座標原点に対し所定位置に停止し、前記部品認識用カメラおよび測定カメラにより検出された各カメラの光軸と前記基準マークとの各位置関係に基づいて前記移動台が前記所定位置に位置するときの前記部品認識用カメラの光軸と前記測定カメラの光軸との位置関係を算出し、部品移載装置を前記測定カメラに替えて取り付け、前記移動台を前記所定位置に停止し、前記部品認識用カメラで前記部品認識用カメラの光軸と前記部品移載装置の部品採取部の中心線との位置関係を検出し、前記部品認識用カメラの光軸と前記測定カメラの光軸との位置関係および前記部品認識用カメラの光軸と部品採取部の中心線との位置関係から前記測定カメラの光軸と部品採取部の中心線との位置関係を算出して記憶し、前記基板搬送装置により位置決め保持された基板に対し、前記部品を前記部品採取部によって実装するとき、前記部品の実装位置を各割出停止位置における補正値および前記部品認識用カメラの光軸と部品採取部の中心線との位置関係に基づいて補正して前記移動台を移動することである。

上記課題を解決するための請求項２に記載の発明の構成上の特徴は、基台に設けられて基板の搬入・搬出および位置決め保持を行う基板搬送装置と、前記基台に対しＸ方向およびＹ方向の２方向に移動可能に支持された移動台と、前記移動台の移動を制御する移動制御装置と、前記移動台に取り付けられて部品供給装置により供給された部品を部品採取部で採取して前記基板搬送装置上に位置決め支持された前記基板上に実装する部品移載装置と、光軸が前記部品採取部の中心線と所定間隔をおいて前記移動台に固定された基板認識用カメラと、前記基台に固定された部品認識用カメラを備え、測定カメラを部品移載装置に替えて固定し、細分化した間隔で互いに直交する仮想基線上の各交点に割出しマークを付したマトリックス基板を前記各基線がＸ軸又はY軸と平行になるように前記基台に固定し、前記マトリックス基板の各割出しマークに順次移動台を割り出し停止させ、各割出停止位置において前記基板認識用カメラおよび測定カメラでそれぞれ対応する割出しマークの各光軸からのＸ、Ｙ誤差を測定し、これら各カメラで測定された各割出マークと光軸のＸ、Ｙ誤差に基づいて移動台の送り誤差を補正するようにした電子部品実装装置における移動台の移動制御方法に用いられるマトリックス基板であって、前記割出しマークの間隔を前記所定間隔の整数分の一倍にしたことにある。

上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、移動台の送り誤差の測定時に用いられる測定カメラと、部品実装時に測定カメラに替えて取り付けられる部品移載装置の部品採取部との位置関係を校正することができるので、部品採取部に採取された部品を基板の所定位置に正確に実装できる。

上記のように構成した請求項２に係る発明によるマトリックス基板を用いることにより、移動台を各割出停止位置に停止したとき、測定カメラと基板認識用カメラが視野内に同時に割出しマークを捉えることができ、各カメラがそれぞれ割出しマークを撮像し、これら撮像した割出しマークと各カメラの光軸との誤差を同時に検出できるので、送り誤差の補正動作の時間を短縮することができる。

以下に、図１〜図１０に基づいて実施の形態に係る電子部品実装装置における校正方法および装置について説明する。この実施の形態が適用される図１に概略全体構造を示す電子部品実装装置１０は、複数台並べて配置され部品実装ラインを構成する。各電子部品実装装置１０の基台１１上には、それぞれ基板Ｓ，ＳａをＹ方向に搬送する２個の基板搬送装置１２，１２ａが設けられている。図示は省略したが、各電子部品実装装置１０は、それぞれの基板搬送装置１２，１２ａがＹ方向に連続されるように互いに隣接して配置され、各電子部品実装装置１０の基板搬送装置１２，１２ａは互いに連動して作動されて、各基板Ｓ，Ｓａを隣の基板搬送装置１２，１２ａ上に順次送り込んで、所定位置に位置決め保持するようになっている。

各基板搬送装置１２，１２ａの上側には、Ｙ方向に細長いスライド２１が、Ｙ方向と直交するＸ方向に延びる固定レール２０により移動可能に案内支持されたテーブル３０の下面に固定され、スライド２１のＸ方向移動はボールねじを介してサーボモータ２２により制御されている。スライド２１の一側面には移動台２４がＹ方向に移動可能に案内支持されて、その移動はボールねじを介してサーボモータ３１により制御されている。移動台２４には、基板認識用カメラ２５および着脱可能な部品移載装置２６が取り付けられている。

また以下の説明では、スライド２１および移動台２４などの構造および作動は基板搬送装置１２側についてのみ述べる。なお本発明は、２個の基板搬送装置を備えた電子部品実装装置１０に限らず、１個の基板搬送装置を備えた電子部品実装装置１０にも適用可能である。
移動台２４に取り付けられる部品移載装置２６は、移動台２４に対して図２に示す如く測定カメラ２３と交換可能である。電子部品実装装置１０は、このように交換可能な部品移載装置２６および測定カメラ２３と、それ以外の全ての部分からなる装着装置基本部の２部分よりなるものである。

図１に示すように、部品移載装置２６は、移動台２４に着脱可能に取り付けられる支持ベース２７と、この支持ベース２７にＸ方向およびＹ方向と直角なＺ方向に昇降可能に案内支持されてボールねじを介してサーボモータ３２により昇降が制御される部品実装ヘッド２８と、この部品実装ヘッド２８から下方に突出して設けられて下端に部品Ｐを吸着保持する円筒状の吸着ノズル（部品採取部）２９よりなるものである。この部品実装ヘッド２８および吸着ノズル２９の中心線Ｏ３はＺ方向と平行であり、吸着ノズル２９は部品実装ヘッド２８に対し中心線Ｏ３回りに回転可能に支持されて、サーボモータ（図示省略）により回転角度が制御されるようになっている。基板認識用カメラ２５は移動台２４に固定されて故障などの場合を除き交換されることはなく、その光軸Ｏ１はＺ方向と平行である。また、図２に示すように部品移載装置２６に替えて移動台２４に取り付けられる測定カメラ２３は、基板認識用カメラ２５と同等の機能を備え、その光軸Ｏ４はＺ方向と平行である。

電子部品実装装置１０の一端側には、並んで設置された複数のフィーダよりなる部品供給装置１３が設けられている。基板搬送装置１２と部品供給装置１３の間となる基台１１上には、Ｚ方向と平行な光軸Ｏ２を有する部品認識用カメラ１５が設けられている。この部品認識用カメラ１５は、図３に示すように支持台１６を介して基台１１上に取り付けられ、その上方には上側が開いた底のない椀状の上端部材（支持部材）１７が連結部１６ａを介して光軸Ｏ２と同軸的に取り付けられている。上端部材１７の開いた上面は透明なカバーガラス１８により覆われ、上端部材１７の内面には多数のＬＥＤよりなる側射光源１９が設けられて、部品認識用カメラ１５により認識される部品Ｐおよび吸着ノズル２９の下端を下側から照明するようになっている。

電子部品実装装置１０は、図４に示す制御装置２００により制御される。制御装置２００は、ＣＰＵ２０２，ＲＯＭ２０４，ＲＡＭ２０６およびそれらを接続するバス２０８を有するコンピュータを主体とするものであり、バス２０８に接続された入力インタフェース２１０には基板認識用カメラ２５、部品認識用カメラ１５が接続され、また、部品移載装置２６に替えて測定カメラ２３が取り付けられた場合には、測定カメラ２３も入力インタフェース２１０に接続される。バス２０８にはまた、出力インタフェース２１６が接続され、駆動回路２１８，２２０，２２２を介してＸ軸駆動用サーボモータ２２、Ｙ軸駆動用サーボモータ３１、およびＺ軸駆動用サーボモータ３２が接続されるとともに、制御回路２２４を介して基板認識用カメラ２５、および部品認識用カメラ１５が接続され、また、部品移載装置２６に替えて測定カメラ２３が取り付けられた場合には、測定カメラ２３も制御回路２２４に接続される。また、ＲＡＭ２０６には、図５に示すように、測定値記憶エリア２３０、送り誤差記憶エリア２３２、オフセット量記憶エリア２３４および位置関係表記憶エリア２３６がワーキングエリア２３８と共に設けられている。さらに、ＲＯＭ２０４には、送り誤差検出ルーチン，校正ルーチン等、種々のプログラムが記憶されている。

以上のように構成された電子部品実装装置１０において基板Ｓに部品Ｐを実装する場合には、基板搬送装置１２により搬入されて位置決め保持された基板Ｓ上に設けられた基板マークＳｍの位置を基板認識用カメラ２５により検出し、この基板マークＳｍの位置に基づいて位置補正を行ってスライド２１および移動台２４をＸ方向およびＹ方向に移動して、部品供給装置１３から部品移載装置２６の吸着ノズル２９の先端に吸着保持した電子部品Ｐを基板Ｓ上の指令された座標位置に実装するものである。

このように基板Ｓへの部品Ｐの実装は、移動台２４がＸ方向およびＹ方向の２方向に送られることにより行われるのであるが、移動台２４の送りに誤差があれば、部品移載装置２６の吸着ノズル２９は所定の実装位置からずれた位置に移動させられ、部品Ｐを実装することができない。そのため、本部品実装装置１０には、送り誤差を補正する手段が設けられている。

移動台２４の送り誤差は、（Ｉ）部品Ｐを実装する基板Ｓ上に設けられた基板マークＳｍの位置を認識する際の基板認識用カメラ２５の基準位置への割出し時と、（II）吸着ノズル２９の実装位置への割出し時に影響を与える。
このため、送り誤差を補正するには、基板認識用カメラ２５の光軸Ｏ１および吸着ノズル２９の中心線Ｏ３の位置決め誤差をそれぞれ検出して求める必要がある。

この位置決め誤差の検出には、図２に示すように、複数の割出しマークＱ１〜Ｑｎが付されたマトリクス基板ＳＰが用いられる。この割出しマークＱ１〜Ｑｎは、図２に破線で示すように互いに直交する仮想基線Ｌの交点に付され、特にＹ方向には測定カメラ２３の光軸Ｏ４と基板認識用カメラ２５の光軸Ｏ１の間隔Ｈに対して整数分の一倍の間隔（本実施の形態ではＨ／２等分）をもって設けられている。なお、Ｘ方向の割出しマークは等間隔に配置されていればよく、その幅寸法の規定はないがここではＹ方向の割出しマークの間隔と同寸法Ｈ／２とする。マトリクス基板ＳＰは部品Ｐが実装される基板Ｓの寸法より大きい方形状を成し、割出しマークＱ１〜Ｑｎは、部品Ｐが実装される基板Ｓ上において、測定カメラ２３の光軸Ｏ４および基板認識用カメラ２５の光軸Ｏ１が移動可能な範囲の全てに渡って配置されている。

位置決め誤差の検出は、マトリクス基板ＳＰを基板搬送装置１２上に移動台２４が移動されるＸ軸線、Ｙ軸線と平行となるように固定し、移動台２４をそれぞれＸ軸方向およびＹ軸方向にＨ／２ピッチずつ移動させて割出しマークＱ１〜Ｑｎを測定カメラ２３および基板認識用カメラ２５でそれぞれ撮像することにより行われる。

ＲＡＭ２０６の位置関係表記憶エリア２３６には、移動台２４の座標位置と測定カメラ２３および基板認識用カメラ２５でそれぞれ撮像される割出しマークＱ１〜Ｑｎの位置関係表が記憶されている、この位置関係表に基づいて移動台２４が割り出され、各カメラ２３，２５に撮像された割出しマークＱ１〜Ｑｎと光軸Ｏ１および光軸Ｏ４の誤差がＲＡＭ２０６の測定値記憶エリア２３０にそれぞれ記憶される。

図６から図７を用いて誤差検出の動作を詳述する。図６に示すようにマトリックス基板に割出しマークＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４がＨ/２等分ごとに配置されていたとする。ＲＡＭ２０６には、図７に示すように測定カメラ２３および基板認識用カメラ２５でそれぞれ撮像される割出しマークの位置関係表が記憶されている。移動台２４は図７の位置関係表に基づいて図６（１）、（２）に示すようにＨ／２ピッチ毎に割出し停止され、各割出し位置において測定カメラ２３および基板認識用カメラ２５よって視野内にある割出しマークがそれぞれ撮像される。即ち、移動台２４が図６（１）に示すようにＫ１に位置決めされたとき、図７より基板認識用カメラ２５の視野内に割出しマークＱ３が入り、測定カメラ２３の視野内に割出マークＱ１が入ることがわかることから、基板認識用カメラ２５の視野内の割出しマークＱ３と光軸Ｏ１の位置関係および、測定カメラ２３の視野内の割出しマークＱ１と光軸Ｏ４の位置関係が検出され、光軸Ｏ１と割出マークＱ３の誤差（Δ１Ｘ3、Δ１Ｙ3）および、光軸Ｏ４と割出マークＱ１の誤差（Δ２Ｘ１、Δ２Ｙ１）がＲＡＭ２０６の測定値記憶エリア２３０に記憶される。次に移動台２４がＨ／２ピッチだけＹ方向に移動されＫ２に位置決めされる。移動台２４が図６（２）に示すようにＫ２に位置決めされたとき、基板認識用カメラ２５の視野内に割出しマークＱ４が入り、測定カメラ２３の視野内に割出マークＱ２が入ることがわかることから、基板認識用カメラ２５の視野内の割出しマークＱ４と光軸Ｏ１の位置関係および、測定カメラ２３の視野内の割出しマークＱ２と光軸Ｏ４の位置関係が検出され、光軸Ｏ１と割出マークＱ４の誤差（Δ１Ｘ4、Δ１Ｙ4）および、光軸Ｏ４と割出マークＱ２の誤差（Δ２Ｘ2、Δ２Ｙ2）がＲＡＭ２０６の測定値記憶エリア２３０に記憶される。以上のように図７の位置関係表に従って移動台２４を割出してマトリックス基板ＳＰ上の割出しマークＱ１〜Ｑｎについて基板認識用カメラ２５の光軸Ｏ１および測定カメラ２３の光軸Ｏ４との誤差を検出し、それぞれＲＡＭ２０６の測定値記憶エリア２３０に記憶する。

これら、ＲＡＭ２０６の測定値記憶エリア２３０に記憶された値のうち、基板認識用カメラ２５の光軸Ｏ１と割出しマークＱ１〜Ｑｎとの誤差（Δ１Ｘ１、Δ１Ｙ１）〜（Δ１Ｘｎ、Δ１Ｙｎ）は、部品Ｐを実装する基板Ｓ上に設けられた基板マークＳｍの位置を認識する際の基板認識用カメラ２５の基準位置への割出し時に用いられ、測定カメラ２３の光軸Ｏ４と割出しマークＱ１〜Ｑｎとの誤差（Δ２Ｘ１、Δ２Ｙ１）〜（Δ２Ｘｎ、Δ２Ｙｎ）は、吸着ノズル２９の実装位置への割出し時に用いられる。

また、前述のように、この実施の形態の電子部品実装装置１０は、装着装置基本部とその移動台２４に交換可能に取り付けられる部品移載装置２６および測定カメラ２３よりなるものであるので、基板マークＳｍを基準とする基板Ｓ上の所定の座標位置に部品Ｐを正確に実装するためには、測定カメラ２３の光軸Ｏ４と測定カメラ２３を部品移載装置２６に交換した後の吸着ノズル２９の中心線Ｏ３との位置関係（図８のＸ方向における距離Ｘ１およびＹ方向における距離Ｙ１）を正確に校正する必要がある。

次にこのような校正を行うための作動を、主として図８〜図１０により説明する。この作動の開始に先立ち、図９に示すように、無色透明のガラス板上に円形、十字形など色々な形状の基準マークＧｍを設けた基準ゲージＧを、上端部材１７のカバーガラス１８の上に、基準マークＧｍが部品認識用カメラ１５の視野内に入るように載置される。移動台２４は、基準マークＧｍが測定カメラ２３の視野内に入るように所定位置に位置決めして停止される。そのときの電子部品実装装置１０の座標原点に対する測定カメラ２３の光軸Ｏ４の位置関係（図８の距離Ｘ２および距離Ｙ２）は、電子部品実装装置１０のスライド２１および移動台２４の座標原点からの移動量としてインダクトシン等の位置検出装置により検出されて制御装置２００のＲＡＭ２０６のワーキングエリア２３８に記録される。

このように、測定カメラ２３の光軸Ｏ４が座標原点から図８の距離Ｘ２および距離Ｙ２移動するように移動台２４が所定位置に位置するとき、測定カメラ２３は、基準マークＧｍの画像の位置に基づいて測定カメラ２３の光軸Ｏ４と基準マークＧｍとの位置関係（距離Ｘａおよび距離Ｙａ）を測定する。部品認識用カメラ１５は、基準マークＧｍの画像の位置に基づいて部品カメラ光軸Ｏ２と基準マークＧｍとの位置関係（距離Ｘｂおよび距離Ｙｂ）を測定する。

次に図１０に示すように、測定カメラ２３を部品移載装置２６に交換し、制御装置２３のＲＡＭ２０６のワーキングエリア２３６に記録されたスライド２１および移動台２４の座標原点に対する測定カメラ２３の光軸Ｏ４の位置関係（図８の距離Ｘ２および距離Ｙ２）となる所定位置に移動台２４を移動する。この所定位置での停止状態で、吸着ノズル２９の先端が基準ゲージＧに接近して部品認識用カメラ１５の焦点深度内に入る位置（図１０の二点鎖線２９ａ参照）まで下降させる。このように、ＲＡＭ２０６のワーキングエリア２３８に記録されたスライド２１および移動台２４の座標原点に対する測定カメラ２３の光軸Ｏ４の位置関係（図８の距離Ｘ２および距離Ｙ２）となる所定位置に移動台２４が位置するとき、部品認識用カメラ１５は、吸着ノズル２９の先端の画像の位置に基づいて部品認識用カメラ１５の光軸Ｏ２と吸着ノズル中心線Ｏ３との位置関係（距離Ｘｃおよび距離Ｙｃ）を測定する。

測定カメラ２３の光軸Ｏ４が座標原点から図８の距離Ｘ２および距離Ｙ２移動するように移動台２４が所定位置に位置するとき、測定カメラ２３の光軸Ｏ４と部品認識用カメラ１５の光軸Ｏ２との位置関係（Ｘ方向における距離Ｘ３およびＹ方向における距離Ｙ３）の校正値は、図８から明らかなように、次の式

Ｘ３＝Ｘａ＋Ｘｂ・・・（１ａ）
Ｙ３＝Ｙａ＋Ｙｂ・・・（１ｂ）
により与えられる。

そして、測定カメラ２３の光軸Ｏ４が座標原点から図８の距離Ｘ２および距離Ｙ２移動するように移動台２４が所定位置に位置するとき、測定カメラ２３の光軸Ｏ４と測定カメラ２３を部品移載装置２６に交換した後の吸着ノズル２９の中心線Ｏ３との位置関係（Ｘ方向における距離Ｘ１およびＹ方向における距離Ｙ１）の校正値は、図８から明らかなように、上式により与えられるＸ３，Ｙ３と、前述のように測定された部品カメラ光軸Ｏ２と吸着ノズル中心線Ｏ３との位置関係（距離Ｘｃおよび距離Ｙｃ）に基づき、次の式

Ｘ１＝Ｘｃ−Ｘ３・・・（２ａ）
Ｙ１＝Ｙｃ−Ｙ３・・・（２ｂ）
により与えられる。

これにより、測定カメラ２３の光軸Ｏ４と部品移載装置２６の吸着ノズル２９の中心Ｏ３とのズレを求めることができ、最終的には基板認識用カメラ２５および測定カメラ２３を用いて求めた移動台２４の送り誤差に基づき吸着ノズル２９に吸着された部品Ｐを基板Ｓの所定位置に正確に実装できる。
なお上記各式における各距離Ｘａ，Ｘｂ・・・などの正負の符号は、中心線Ｏ３、光軸Ｏ２，Ｏ４の位置関係により異なったものとなる。

以下、移動台２４の送り誤差の検出について具体的に説明する。まず、基板搬送装置１２上にマトリクス基板ＳＰを移動台２４が移動されるＸ軸線、Ｙ軸線と平行となるように固定する。次に制御装置２００の指令によって、予めＲＯＭ２０４に記憶されている移動台２４と、測定カメラ２３および基板認識用カメラ２５が撮像可能な割出マークＱ１〜Ｑｎの関係基づいてに対して移動台２４が順次割り出される。そして、割出しマークが割り出される毎に測定カメラ２３および基板認識用カメラ２５によって撮像され、マトリックス基板ＳＰ上の割出しマークＱ１〜Ｑｎについて基板認識用カメラ２５の光軸Ｏ１および測定カメラ２３の光軸Ｏ４との誤差をそれぞれＲＡＭ２０６の測定値記憶エリア２３０に記憶する。

次に、移動台２４を前述した図８に示す所定位置（距離Ｘ２および距離Ｙ２）に移動して位置決め停止し、部品認識用カメラ１５の上端部材１７上に基準ゲージＧを置いた状態で、測定カメラ２３により距離Ｘａ，Ｙａを測定し、部品認識用カメラ１５により距離Ｘｂ，Ｙｂを測定する。次いで、測定カメラ２３を部品移載装置２６に替えて移動台２４を所定位置に停止させた状態で部品認識用カメラ１５により距離Ｘｃ，Ｙｃを測定する。制御装置２００は式（１ａ），（１ｂ）により距離Ｘ３，Ｙ３の校正値を演算し、式（２ａ），（２ｂ）により距離Ｘ１，Ｙ１の校正値を演算し、オフセット量記憶エリア２３４に記憶する。

そして、測定記憶エリア２３０に記憶された測定カメラ２３の光軸Ｏ４と割出しマークＱ１〜Ｑｎの誤差（Δ２Ｘ１、Δ２Ｙ１）〜（Δ２Ｘｎ、Δ２Ｙｎ）に対し、オフセット量記憶エリア２３４に記憶された距離Ｘ１，Ｙ１の校正値で補正を行い、実装時に吸着ノズル２９を位置決めするための最終的な送り誤差（ΔＸ１、ΔＹ１）〜（ΔＸｎ、ΔＹｎ）としてＲＡＭ２０６の送り誤差記憶エリア２３２に記憶される。

この後、部品移載装置２６による部品Ｐの実装時に、基板搬送装置１２により搬入されて位置決め保持された基板Ｓ上に設けられた基板マークＳｍの位置を基板認識用カメラ２５により検出する。このとき、ＲＡＭ２０６に記憶された位置関係表および、基板認識用カメラ２５の光軸Ｏ１と割出しマークＱ１〜Ｑｎとの誤差（Δ１Ｘ１、Δ１Ｙ１）〜（Δ１Ｘｎ、Δ１Ｙｎ）に基づいて基板認識用カメラ２５の位置決め誤差を次のように補正する。位置関係表から基板マークＳｍの指令位置座標の最も近傍にある移動台２４の座標が検索され、この座標に移動台２４を位置決めしたときに基板認識用カメラ２５によって認識される割出しマークＱ１〜Ｑｎが検出される。この検出された割出しマークＱ１〜Ｑｎの光軸Ｏ１と割出しマークＱ１〜Ｑｎとの誤差（Δ１Ｘ１、Δ１Ｙ１）〜（Δ１Ｘｎ、Δ１Ｙｎ）に基づいて指令位置座標を補正する。この補正された指令位置座標に移動台２４を移動することにより、基板認識用カメラ２５の光軸Ｏ１は送り誤差のない位置に位置決めされることになる。なお、基板認識用カメラ２５の送り誤差は、指令位置座標を囲むの割出しマークＱ１〜Ｑｎの送り誤差から比例配分により決定するなど、他の方法によって決定してもよい。

そして、この送り誤差のない位置に移動された基板認識用カメラ２５によって基板マークＳｍが撮像され、基板認識用カメラ２５の光軸Ｏ１と基板マークのずれが検出されて基板Ｓの位置決め誤差が求められ、ＲＡＭ２０６のワークキングエリア２３８に記憶される。

以上のような動作によって求められた実装時に吸着ノズル２９を位置決めするための最終的な送り誤差および基板Ｓの位置決め誤差に基づいて基板Ｓの実装位置に応じて送り指令値（実装位置の座標）に修正を加える等により、吸着ノズル２９を精度良く実装位置に移動させることができる。

例えば、送り誤差は割出しマークＱ１〜Ｑｎの各々の正規位置（Ｘ軸方向とＹ軸方向との移動指示データにより規定される）に対応付けて記憶されており、それら正規位置を中心とし、隣接する割出しマーク間の距離の半分の距離を１辺とする正方形の領域内においてその正規位置について算出された送り誤差が生ずるものとする。そして、部品Ｐの実装時には、実装位置を基板Ｓの位置決め誤差を補正し、この基板Ｓの位置決め誤差を補正した実装位置が上記正規位置を中心とする領域のいずれに属するかを求め、その正規位置について求められた送り誤差に基づいて移動台２４の送り量を修正する。なお、送り量の修正値は、目的とする実装位置を囲む割出しマークＱ１〜Ｑｎの正規位置の送り誤差から比例配分により決定するなど、他の方法によって決定してもよい。

なお、上記実施の形態では、マトリックス基板ＳＰに付した割出マークＱ１~Ｑｎの間隔を測定カメラ２３の光軸Ｏ４と基板認識用カメラ２５の光軸Ｏ１の間の距離Ｈの半分（Ｈ／２）としたが、測定カメラ２３の光軸Ｏ４と基板認識用カメラ２５の光軸Ｏ１に対して同時に一致させることができるように割出しマークを配置できれば、これに限られるものではない。例えば、測定カメラ２３の光軸Ｏ４と基板認識用カメラ２５の光軸Ｏ１の間の距離Ｈと同一間隔に配置する場合や測定カメラ２３の光軸Ｏ４と基板認識用カメラ２５の光軸Ｏ１の間の距離Ｈの整数分の一倍の間隔（Ｈ／３、Ｈ／４等）にすればよい。このように、測定カメラ２３の光軸Ｏ４と基板認識用カメラ２５の光軸Ｏ１の間の距離Ｈと同一間隔に配置する場合や測定カメラ２３の光軸Ｏ４と基板認識用カメラ２５の光軸Ｏ１の間の距離Ｈの整数分の一倍の間隔（Ｈ／３、Ｈ／４等）に割出しマークＱ１〜Ｑｎを配置すれば測定カメラ２３の光軸Ｏ４と基板認識用カメラ２５の光軸Ｏ１に対して同時に一致させることができるので、測定カメラ２３の光軸Ｏ４と基板認識用カメラ２５の光軸Ｏ１の割出しマークＱ１〜Ｑｎとの送り誤差による位置ずれの検出をそれぞれ別々に行わなくて済むため、送り誤差の補正動作の時間を短縮することができる。

実施の形態に係る電子部品実装装置の要部を示す斜視図。移動台の送り誤差を検出するための方法を説明する図。基準ゲージを支持する上端部材および部品認識用カメラの支持構造を示す側断面図。実施の形態に係る電子部品実装装置の制御ブロック図。ＲＡＭの構成を示す概念図。移動台の送り誤差を検出するための方法を説明する図。ＲＡＭに記憶された位置関係表を示す図。吸着ノズル中心と測定カメラ光軸の位置関係を校正する方法を説明する図。測定カメラ光軸と部品認識用カメラ光軸の位置関係を検出する方法を説明する図。吸着ノズル中心と部品認識用カメラ光軸の位置関係を検出する方法を説明する図。

符号の説明

１１…基台、１２…基板搬送装置、１３…部品供給装置、１５…部品認識用カメラ、１７…上端部材（支持部材）、２３…測定カメラ、２４…移動台、２５…基板認識用カメラ、２６…部品移載装置、２９…吸着ノズル（部品採取部）、Ｇ，…基準ゲージ、Ｇｍ…基準マーク、Ｓ…基板、Ｐ…部品、Ｏ１…基板カメラ光軸、Ｏ２…部品カメラ光軸、Ｏ３…吸着ノズル中心線、Ｏ４…測定カメラ光軸

Claims

基台に設けられて基板の搬入・搬出および位置決め保持を行う基板搬送装置と、前記基台に対しＸ方向およびＹ方向の２方向に移動可能に支持された移動台と、前記移動台の移動を制御する移動制御装置と、前記移動台に取り付けられて部品供給装置により供給された部品を部品採取部で採取して前記基板搬送装置上に位置決め支持された前記基板上に実装する部品移載装置と、光軸が前記部品採取部の中心線と所定間隔をおいて前記移動台に固定された基板認識用カメラと、前記基台に固定された部品認識用カメラを備えてなる電子部品実装装置において、
測定カメラを部品移載装置に替えて固定し、前記所定間隔の整数分の一倍に細分化した間隔で互いに直交する仮想基線上の各交点に割出しマークを付したマトリックス基板を前記各基線がＸ軸又はY軸と平行になるように前記基台に固定し、前記マトリックス基板の各割出しマークに順次移動台を割り出し停止させ、各割出停止位置において前記基板認識用カメラおよび測定カメラでそれぞれ対応する割出しマークの各光軸からのＸ、Ｙ誤差を測定し、これら各カメラで測定されたＸ、Ｙ誤差を前記各割出停止位置における補正値として記憶し、
前記部品認識用カメラの視野内に入るように前記基台に設けられた基準マークが、前記測定カメラの視野内に入るように前記移動台を座標原点に対し所定位置に停止し、前記部品認識用カメラおよび測定カメラにより検出された各カメラの光軸と前記基準マークとの各位置関係に基づいて前記移動台が前記所定位置に位置するときの前記部品認識用カメラの光軸と前記測定カメラの光軸との位置関係を算出し、
部品移載装置を前記測定カメラに替えて取り付け、前記移動台を前記所定位置に停止し、前記部品認識用カメラで前記部品認識用カメラの光軸と前記部品移載装置の部品採取部の中心線との位置関係を検出し、
前記部品認識用カメラの光軸と前記測定カメラの光軸との位置関係および前記部品認識用カメラの光軸と部品採取部の中心線との位置関係から前記測定カメラの光軸と部品採取部の中心線との位置関係を算出して記憶し、
前記基板搬送装置により位置決め保持された基板に対し、前記部品を前記部品採取部によって実装するとき、前記部品の実装位置を各割出停止位置における補正値および前記部品認識用カメラの光軸と部品採取部の中心線との位置関係に基づいて補正して前記移動台を移動するようにしたことを特徴とする移動台の移動制御方法。
基台に設けられて基板の搬入・搬出および位置決め保持を行う基板搬送装置と、前記基台に対しＸ方向およびＹ方向の２方向に移動可能に支持された移動台と、前記移動台の移動を制御する移動制御装置と、前記移動台に取り付けられて部品供給装置により供給された部品を部品採取部で採取して前記基板搬送装置上に位置決め支持された前記基板上に実装する部品移載装置と、光軸が前記部品採取部の中心線と所定間隔をおいて前記移動台に固定された基板認識用カメラと、前記基台に固定された部品認識用カメラを備え、測定カメラを部品移載装置に替えて固定し、細分化した間隔で互いに直交する仮想基線上の各交点に割出しマークを付したマトリックス基板を前記各基線がＸ軸又はY軸と平行になるように前記基台に固定し、前記マトリックス基板の各割出しマークに順次移動台を割り出し停止させ、各割出停止位置において前記基板認識用カメラおよび測定カメラでそれぞれ対応する割出しマークの各光軸からのＸ、Ｙ誤差を測定し、これら各カメラで測定された各割出マークと光軸のＸ、Ｙ誤差に基づいて移動台の送り誤差を補正するようにした電子部品実装装置の移動台の移動制御方法に用いられるマトリックス基板であって、前記割出しマークの間隔を前記所定間隔の整数分の一倍にしたことを特徴とするマトリックス基板。