特許 6678503 部品実装装置、部品実装方法、部品実装装置の制御用プログラムおよび記録媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6678503

(24)【登録日】2020年3月19日

(45)【発行日】2020年4月8日

(54)【発明の名称】部品実装装置、部品実装方法、部品実装装置の制御用プログラムおよび記録媒体

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/04 20060101AFI20200330BHJP

   H05K 13/08 20060101ALI20200330BHJP

【ＦＩ】

   H05K13/04 M

   H05K13/08 Q

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-84236(P2016-84236)

(22)【出願日】2016年4月20日

(65)【公開番号】特開2017-195264(P2017-195264A)

(43)【公開日】2017年10月26日

【審査請求日】2018年11月9日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 ＤＥＮＳＯ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｎｎｅｓｓｅｅ，Ｉｎｃ．（１７２０ Ｒｏｂｅｒｔ Ｃ．Ｊａｃｋｓｏｎ Ｄｒｉｖｅ Ｍａｒｙｖｉｌｌｅ，Ｔｅｎｎｅｓｓｅｅ ３７８０１ Ｕ．Ｓ．Ａ．）に本件特許出願に係る制御方法を実装した表面実装機を納品。納品日平成２８年２月４日

(73)【特許権者】

【識別番号】000010076

【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105935

【弁理士】

【氏名又は名称】振角 正一

(74)【代理人】

【識別番号】100136836

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 一正

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 康弘

(72)【発明者】

【氏名】養老 進也

【審査官】 土田 嘉一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０３５０７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１２０７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２１１３１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ １３／００−１３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

実装ヘッドの先端部に装着された吸着ノズルにより吸着した部品を基板に実装するヘッドユニットと、
前記実装ヘッドに取り付ける吸着ノズルを切り換えられるオートノズルチェンジャと、
前記ヘッドユニットを駆動するヘッド駆動機構と、
予め設定された位置に固定された基準マークを撮像する撮像部と、
前記ヘッド駆動機構を制御して前記ヘッドユニットによる前記基板への前記部品の実装を制御する制御ユニットと、を備え、
前記制御ユニットは、
前記部品の実装を行っている間に、前記撮像部により撮像された前記基準マークの位置情報の経時変化に基づいて前記ヘッド駆動機構による前記ヘッドユニットの移動を補正する補正処理を断続的に実行する補正処理部と、
前記経時変化の変動量に応じて前記補正処理の実行間隔を調整する間隔調整部と、
を有し、
前記基準マークは、前記オートノズルチェンジャを含む互いに異なる位置に複数個設けられ、
前記制御ユニットは、前記複数の基準マークのうち最初に前記撮像部により撮像された最先基準マークに関する前記変動量が所定値よりも小さいときには、残りの基準マークの前記撮像部による撮像を省略することを特徴とする部品実装装置。

【請求項2】

請求項１に記載の部品実装装置であって、
前記間隔調整部は、前記変動量が小さくなるのに伴って前記実行間隔を広げる部品実装装置。

【請求項3】

請求項２に記載の部品実装装置であって、
前記間隔調整部は、前記変動量に応じて前記実行間隔を多段階で広げる部品実装装置。

【請求項4】

請求項２または３に記載の部品実装装置であって、
前記制御ユニットは、前記部品の実装を停止している停止時間を計測する停止時間計測部を有しており、
前記間隔調整部は、前記停止時間計測部により計測された停止時間が一定値を超えると、前記実行間隔を狭める部品実装装置。

【請求項5】

実装ヘッドの先端部に装着された吸着ノズルにより部品を吸着するヘッドユニットを移動させて前記ヘッドユニットにより基板に部品を実装する部品実装方法であって、
前記部品の実装を繰り返して行っている間に、予め設定された位置に固定された基準マークを撮像して得られる前記基準マークの画像から前記基準マークの位置情報の経時変化を求め、当該経時変化に基づいて前記ヘッドユニットの移動を補正する補正処理を断続的に実行する工程と、
前記経時変化の変動量に応じて前記補正処理の実行間隔を調整する工程と、
を有し、
前記基準マークは、前記実装ヘッドに取り付ける吸着ノズルを切り換えられるオートノズルチェンジャを含む互いに異なる位置に複数個設けられ、
前記複数の基準マークのうち最初に撮像された最先基準マークに関する前記変動量が所定値よりも小さいときには、残りの基準マークの撮像を省略することを特徴とする部品実装方法。

【請求項6】

実装ヘッドの先端部に装着された吸着ノズルにより部品を吸着するヘッドユニットを移動させて前記ヘッドユニットにより基板に部品を実装する部品実装装置の制御用プログラムであって、
前記部品の実装を繰り返して行っている間に、予め設定された位置に固定された基準マークを撮像して得られる前記基準マークの画像から前記基準マークの位置情報の経時変化を求め、当該経時変化に基づいて前記ヘッドユニットの移動を補正する補正処理を断続的に実行する補正機能と、
前記経時変化の変動量に応じて前記補正処理の実行間隔を調整する間隔調整機能と、をコンピュータに実現させ、
前記基準マークは、前記実装ヘッドに取り付ける吸着ノズルを切り換えられるオートノズルチェンジャを含む互いに異なる位置に複数個設けられ、
前記複数の基準マークのうち最初に撮像された最先基準マークに関する前記変動量が所定値よりも小さいときには、残りの基準マークの撮像を省略することを特徴とする部品実装装置の制御用プログラム。

【請求項7】

請求項６に記載の部品実装装置の制御用プログラムが記録されたことを特徴とする記録媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、ヘッドユニットにより部品を基板に実装する部品実装技術に関するものである。

【背景技術】

【0002】

部品実装装置では、実装プログラムにしたがって制御ユニットがヘッドユニットの移動を制御して当該ヘッドユニットによる基板への部品の実装を実行している。このようにヘッドユニットを移動させることによって部品実装作業を継続して実行する過程においては、部品実装装置内の温度が上昇して部品の実装精度の低下を招くことがあった。その理由は以下のとおりである。部品実装装置では、ヘッドユニットを駆動するためにヘッド駆動機構が設けられているが、ヘッドユニットの移動に伴って発生する摩擦熱などによって温度が上昇する。これにより、ヘッド駆動機構の構成部材が熱膨張することによる熱変位が生じ、その結果、ヘッドユニットの位置精度に誤差が生じ、これが実装精度の低下要因の一つとなる。これを解消するため、部品実装装置では、部品実装作業を繰り返している間に、このような熱変位による位置精度の誤差を補正する補正処理を実行している。ただし、上記温度上昇は部品実装作業を行っている間に飽和して熱変位が飽和するため、上記補正処理を常に一定の間隔で実行することは不合理である。

【0003】

そこで、例えば特許文献１に記載の装置では、運転開始初期においては第１の所定間隔毎で補正処理を行う一方、運転開始後予定の時間が経過した後に第１の所定間隔よりも長い第２の所定間隔にて補正処理を行うことが提案されている。当該特許文献１では、第１の所定間隔を１〜２回の実装操作のために要する時間に設定する一方、第２の所定間隔を１０〜２０回の実装操作のために要する時間に設定することが例示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−１７５５５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記従来装置では、時間あるいは実装操作回数に基づいて部品実装装置内で発生している誤差を推測しているに過ぎないため、補正処理の実行間隔が必ずしも適切であるとは言えず、補正処理を過剰に実行してタクトタイムの長時間化を招くことがあった。

【0006】

この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、ヘッドユニットの移動を補正する補正処理の実行間隔を高精度に調整することによって、短いタクトタイムで部品実装作業を安定して行うことができる部品実装技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明の第１態様は、部品実装装置であって、基板に部品を実装するヘッドユニットと、 ヘッドユニットを駆動するヘッド駆動機構と、予め設定された位置に固定された基準マークを撮像する撮像部と、ヘッド駆動機構を制御してヘッドユニットによる基板への部品の実装を制御する制御ユニットと、を備え、制御ユニットは、部品の実装を行っている間に、撮像部により撮像された基準マークの位置情報の経時変化に基づいてヘッド駆動機構によるヘッドユニットの移動を補正する補正処理を断続的に実行する補正処理部と、経時変化の変動量に応じて補正処理の実行間隔を調整する間隔調整部と、を有することを特徴としている。

【0008】

また、この発明の第２態様は、ヘッドユニットを移動させてヘッドユニットにより基板に部品を実装する部品実装方法であって、部品の実装を繰り返して行っている間に、予め設定された位置に固定された基準マークを撮像して得られる基準マークの画像から基準マークの位置情報の経時変化を求め、当該経時変化に基づいてヘッドユニットの移動を補正する補正処理を断続的に実行する工程と、経時変化の変動量に応じて補正処理の実行間隔を調整する工程と、を有することを特徴としている。

【0009】

また、この発明の第３態様は、ヘッドユニットを移動させてヘッドユニットにより基板に部品を実装する部品実装装置の制御用プログラムであって、部品の実装を繰り返して行っている間に、予め設定された位置に固定された基準マークを撮像して得られる基準マークの画像から基準マークの位置情報の経時変化を求め、当該経時変化に基づいてヘッドユニットの移動を補正する補正処理を断続的に実行する補正機能と、経時変化の変動量に応じて補正処理の実行間隔を調整する間隔調整機能と、をコンピュータに実現させることを特徴としている。

【0010】

また、この発明の第４態様は、上記制御用プログラムが記録されたことを特徴としている。

【0011】

このように構成された発明では、部品の実装を行っている間に、熱変位によりヘッドユニットの位置精度に誤差が生じることがあるが、補正処理を断続的に行っているため、ヘッドユニットを適正な位置に移動させることができ、部品実装作業を高精度に、しかも安定して実行することができる。

【0012】

また、上記補正処理を行うために経時変化を取得しているが、この経時変化は、熱変位が比較的大きい間、大きく変動する一方、熱変位が飽和すると、その変動量は小さくなる。このように熱変位の特性は経時変化の変動量と密接に関連している。そこで、本発明では、経時変化の変動量に基づいて補正処理の実行間隔を調整することで、熱変位の特性に応じた補正処理を行い、補正処理の実行間隔を適正化している。このため、過剰な補正処理の実行が排除されてタクトタイムが短縮される。

【0013】

ここで、上記した熱変位の特性と経時変化の変動量との関連性を考慮すると、変動量が小さくなるのに伴って実行間隔を広げるのが望ましく、これによってタクトタイムを効果的に短縮することができる。

【0014】

また、変動量に応じて実行間隔を多段階で広げる、つまり変動量が小さくなるにしたがって実行間隔を広げるため、熱変位の特性にきめ細かく対応して補正処理の実行間隔を調整することができる。その結果、タクトタイムをさらに効果的に短縮することができる。

【0015】

また、部品実装作業を停止すると、部品実装装置の内部は、時間経過に伴って温間状態（熱変位が飽和あるいはほぼ飽和している状態）から冷間状態（熱変位が不飽和となっている状態）に移行する。したがって、部品の実装を停止している停止時間を計測する停止時間計測部を設け、停止時間計測部により計測された停止時間が一定値を超えると、冷間状態に移行したと判断し、補正処理の実行間隔を狭めるように構成してもよい。これにより、部品の実装を再開した直後の補正処理を冷間状態に対応した間隔で実行することができ、再開直後であっても部品実装作業を高精度に行うことができる。

【0016】

さらに、基準マークの設置個数は任意であるが、互いに異なる位置に複数個設けることで部品実装装置内の各部での熱変位を詳細にモニターすることができ、これらの基準マークの全てに基づいて経時変化の変動量を求め、補正処理の実行間隔を調整してもよい。ただし、この場合、各基準マークを撮像部によって撮像する必要があり、タクトタイムの短縮化には不利となる。そこで、複数の基準マークのうち最初に撮像部により撮像された最先基準マークに関する変動量が所定値よりも小さいときには、残りの基準マークの撮像部による撮像を省略するように構成してもよく、これによってタクトタイムの長期化を抑制することができる。

【発明の効果】

【0017】

以上のように構成された発明では、予め設定された位置に固定された基準マークの位置情報の経時変化について変動量を求め、当該変動量に応じて補正処理の実行間隔を調整している。このため、補正処理を適正な実行間隔で実行して部品実装作業を安定して行いながら、その一方で過剰な補正処理の実行を排除してタクトタイムを短縮することが可能となっている。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明にかかる部品実装装置の第１実施形態を示す平面図である。

【図2】図１に示す部品実装装置の部分正面図である。

【図3】図１に示す部品実装装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。

【図4】部品実装作業中におけるヘッドユニットの誤差の変化例を示すグラフである。

【図5】第１実施形態における補正処理の内容を示すフローチャートである。

【図6】第１実施形態における間隔調整処理の内容を示すフローチャートである。

【図7】図１に示す部品実装装置で実行された補正処理および補正間隔の調整処理の一例を示す図である。

【図8】第１実施形態における補正間隔の一例である。

【図9】本発明にかかる部品実装装置の第２実施形態で実行される補正処理の内容を示すフローチャートである。

【図10】第２実施形態における間隔調整処理の内容を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１は本発明にかかる部品実装装置の第１実施形態を示す平面図である。また、図２は図１に示す部品実装装置の部分正面図である。また、図３は図１に示す部品実装装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。なお、図１および図２では、各図の方向関係を明確にするために、ＸＹＺ直角座標軸が示されている。

【0020】

この部品実装装置１では、基台１１上に基板搬送機構２が配置されており、基板Ｓを所定の搬送方向Ｘに搬送可能となっている。より詳しくは、基板搬送機構２は、基台１１上において基板Ｓを図１の右側から左側へ搬送する一対のコンベア２１、２１を有している。そして、コンベア２１、２１は制御ユニット８の駆動制御部８２からの動作指令に応じて作動することで、基板Ｓを搬入し、所定の実装作業位置（同図に示す基板Ｓの位置）で停止させ、図略の保持装置で基板Ｓを固定し保持する。そして、部品供給部４から供給される電子部品Ｐ（図２参照）がヘッドユニット６に具備された実装ヘッド６１により基板Ｓに移載される。また、基板Ｓに搭載すべき電子部品Ｐの全部を基板Ｓに搭載し終えると、基板搬送機構２は基板Ｓを搬出する。なお、基台１１上には、部品認識カメラ７が配設されている。この部品認識カメラ７は、照明部およびＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラなどから構成されており、ヘッドユニット６の各実装ヘッド６１の吸着ノズル６２に保持された電子部品Ｐをその下側から撮像するようになっている。

【0021】

このように構成された基板搬送機構２の前方側（＋Ｙ軸方向側）および後方側（−Ｙ軸方向側）には、部品供給部４が配置されている。これらの部品供給部４は多数のテープフィーダ４１を備えている。また、各テープフィーダ４１には、電子部品Ｐを収納・保持したテープを巻回したリール（図示省略）が配置されており、電子部品Ｐをヘッドユニット６に供給可能となっている。すなわち、各テープには、集積回路（ＩＣ）、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ電子部品Ｐが所定間隔おきに収納、保持されている。そして、テープフィーダ４１がリールからテープをヘッドユニット６側に送り出すことによって該テープ内の電子部品Ｐが間欠的に部品吸着位置に繰り出され、その結果、ヘッドユニット６の実装ヘッド６１に装着された吸着ノズル６２によって電子部品Ｐのピックアップが可能となる。

【0022】

このヘッドユニット６は電子部品Ｐを実装ヘッド６１の吸着ノズル６２により吸着保持したまま基板Ｓに搬送するとともに、ユーザより指示された部品搭載位置に移載するものである。そして、前方側でＸ軸方向に一列に配列された６個の実装ヘッド６１Ｆと、後方側でＸ軸方向に一列に配列された６個の実装ヘッド６１Ｒとの合計１２個の実装ヘッド６１を有している。すなわち、図１および図２に示すように、ヘッドユニット６では、鉛直方向Ｚに延設された実装ヘッド６１Ｆが６本、Ｘ軸方向（基板搬送機構２による基板Ｓの搬送方向）に等ピッチで列状に設けられている。また、実装ヘッド６１Ｆに対して後方側（−Ｙ軸方向側）にも、前列と同様に構成された後列が設けられている。つまり、鉛直方向Ｚに延設された実装ヘッド６１Ｒが６本、Ｘ軸方向に等ピッチで列状に設けられている。なお、本実施形態では、実装ヘッド６１Ｆと実装ヘッド６１ＲとはＸ軸方向に半ピッチずれて配置されており、図１に示すように平面視でジグザグ状に配置されている。このため、Ｙ軸方向から見ると、図２に示すように１２本の実装ヘッド６１は互いに重なり合うことなくＸ軸方向に一列に並んでいる。

【0023】

また、各実装ヘッド６１の先端部に装着された吸着ノズル６２は図略の圧力切換機構を介して負圧発生装置、正圧発生装置、及び大気のいずれかに連通可能とされており、制御ユニット８が圧力切換機構をコントロールすることで吸着ノズル６２に与える圧力を切り換え可能となっている。すなわち、圧力切換によって負圧発生装置からの負圧吸着力を吸着ノズル６２に与えることで、該吸着ノズル６２の下方端部（先端部）が電子部品Ｐの上面を吸着して部品保持が可能となっている。逆に、吸着ノズル６２へ正圧発生装置からの正圧を供給すると、実装ヘッド６１による電子部品Ｐの吸着保持が解除されるとともに、正圧により電子部品Ｐを瞬時に基板Ｓに搭載する。そして、電子部品の搭載後、吸着ノズル６２は大気開放とされる。このようにヘッドユニット６では制御ユニット８による負圧吸着力及び正圧供給の制御により電子部品Ｐの着脱が可能となっている。

【0024】

ちなみに、実装ヘッド６１は、複数種類の吸着ノズル６２のうちから部品実装に使用する使用ノズルを切り換えることが可能に構成されている。つまり、部品実装装置１において後方側の部品供給部４と実装作業位置の間には、オートノズルチェンジャ５が設けられており、このオートノズルチェンジャ５において実装ヘッド６１に取り付ける吸着ノズル６２が切り換えられる（ノズルチェンジ）。こうして、実装ヘッド６１に取り付けられた吸着ノズル６２が使用ノズルとして以後の部品実装で用いられる。

【0025】

また、各実装ヘッド６１はヘッドユニット６に対して図略のノズル昇降駆動機構により昇降（Ｚ軸方向の移動）可能に、かつ図略のノズル回転駆動機構によりノズル中心軸回りに回転（図２のＲ方向の回転）可能となっている。これらの駆動機構のうちノズル昇降駆動機構は吸着もしくは装着を行う時の下降位置（下降端）と、搬送を行う時の上昇位置（上昇端）との間で実装ヘッド６１を昇降させるものである。一方、ノズル回転駆動機構は吸着ノズル６２を必要に応じて回転させるための機構であり、回転駆動により電子部品Ｐを搭載時における所定のＲ軸方向に位置させることが可能となっている。なお、これらの駆動機構については、それぞれＺ軸サーボモータ７２、Ｒ軸サーボモータ７３および所定の動力伝達機構で構成されており、制御ユニット８の駆動制御部８２によりＺ軸サーボモータ７２およびＲ軸サーボモータ７３を駆動制御することで各実装ヘッド６１がＺ方向およびＲ方向に移動させられる。

【0026】

また、ヘッドユニット６は、これらの実装ヘッド６１で吸着された電子部品Ｐを部品供給部４と基板Ｓとの間で搬送して基板Ｓに実装するため、基台１１の所定範囲にわたりＸ軸方向及びＹ軸方向（Ｘ軸及びＺ軸方向と直交する方向）に移動可能となっている。すなわち、ヘッドユニット６は、Ｘ軸方向に延びる実装ヘッド支持部材６３に対してＸ軸に沿って移動可能に支持されている。また、実装ヘッド支持部材６３は、両端部がＹ軸方向の固定レール６４に支持され、この固定レール６４に沿ってＹ軸方向に移動可能になっている。そして、このヘッドユニット６は、Ｘ軸サーボモータ６５によりボールねじ６６を介してＸ軸方向に駆動され、実装ヘッド支持部材６３はＹ軸サーボモータ６７によりボールねじ６８を介してＹ軸方向へ駆動される。このようにヘッドユニット６は実装ヘッド６１に吸着された電子部品Ｐを部品供給部４から目的位置まで搬送可能となっている。

【0027】

さらに、ヘッドユニット６は、部品検査カメラ９１を具備する。この部品検査カメラ９１は、照明部およびＣＣＤカメラなどから構成されており、基板Ｓに搭載された各電子部品の搭載状態を検査するために用いられる。具体的には、駆動制御部８２がヘッドユニット６を適宜移動させることで、電子部品Ｐの搭載位置の上方に部品検査カメラ９１を移動させる。そして、この状態で部品検査カメラ９１の撮像した電子部品Ｐの画像が画像処理部８４に転送される。画像処理部８４は、転送されてきた電子部品Ｐの画像から、電子部品Ｐの搭載状態の良否を判定する。また、本実施形態では、部品検査カメラ９１は、部品を撮像する以外に、部品実装装置１の各部や基板Ｓに対して予め設定された位置に設けられた基準マークＭ１〜Ｍ６を撮像する機能も兼ね備えている。より具体的には、基準マークＭ１〜Ｍ３は、熱膨張により変形することのないコンベア２１、２１のフレーム（図示省略）上の３箇所に一定の間隔を隔てて設けられており、上方からの平面視で略直角三角形の頂点に位置するように配置されている。また、基準マークＭ４、Ｍ５は基板Ｓの表面上の２箇所に一定の間隔を隔てて設けられたフィデューシャルマークである。さらに、基準マークＭ６はオートノズルチェンジャ５に設けられている。

【0028】

また、部品実装装置１には、作業者とのインターフェースとして機能するディスプレイ９２を備えている。ディスプレイ９２は、部品実装装置１の動作状態を表示する機能のほか、タッチパネルで構成されて作業者からの入力を受け付ける入力端末としての機能も有する。なお、ディスプレイ９２に対する入出力の制御は、制御ユニット８の入出力制御部８８によって実行される。

【0029】

このように構成された部品実装装置１全体の動作は、制御ユニット８の主制御部８５によって統括的にコントロールされる。つまり、この主制御部８５は、記憶部８６に記憶されているプログラムやデータに基づいてバス８７を介して制御ユニット８の各部と互いに信号のやり取りを行って、装置１全体を制御する。なお、このプログラム８６１は、ＣＤ(compact disk)、ＤＶＤ(digital versatile disk)あるいはＵＳＢ(Universal Serial Bus)メモリーといった記録媒体８６２に記憶されていたものが、記憶部８６に記憶されている。

【0030】

そして、例えば、複数の実装基板を生産する際には、記憶部８６に記憶された生産用のプログラム８６１（生産プログラム）が主制御部８５によって読み出される。そして、主制御部８５がこのプログラム８６１に従って制御ユニット８の各部を制御することで、搬入されてくる複数の基板Ｓに対して順番に部品実装が実行されて、複数の実装基板が生産される。

【0031】

具体的には、実装作業位置に搬入・固定された一の基板Ｓの各搭載位置に対して所定の電子部品Ｐを搭載する部品実装が実行される。そして、一の基板Ｓにおける全ての搭載位置に電子部品Ｐが搭載されると（つまり、部品実装が完了すると）、一の基板Ｓが実装作業位置から搬出されるとともに次の基板Ｓが実装作業位置に搬入・固定され（基板搬送）、この次の基板Ｓに対して新たな部品実装が実行される。そして、このような動作が繰り返し実行されて、複数の実装基板が生産される。

【0032】

また、プログラム８６１は、搬入される基板Ｓに対して部品実装を繰り返し行う動作以外に、補正処理を断続的に実行する。これは、「背景技術」の項で説明したと同様の理由からである。すなわち、図１に示す部品実装装置１において、補正処理を行うことなく部品実装を繰り返して行うと、その経過時間に伴い部品実装装置１の内部温度の上昇に伴う装置各部の熱変位によりヘッドユニット６の移動量に誤差が生じる。例えば図４に示すように、時間経過に伴ってＸ軸方向およびＹ軸方向における誤差は変化する。したがって、部品を基板Ｓに正確に実装するためには、当該誤差を考慮してヘッドユニット６の移動を補正する必要があり、本実施形態においても、部品実装を繰り返している間に上記プログラム８６１にしたがって主制御部８５が補正処理を断続的に行う。この補正処理は、基準マークを部品検査カメラ９１により撮像して得られるマーク画像に基づいて当該基準マークの位置情報を取得して記憶する動作を基準マークＭ１〜Ｍ６の全部あるいは一部について行った後で、複数の位置情報を読み出し、それらから誤差を算出してヘッドユニット６の移動を補正するものであり、これによって熱変位に起因する移動量の誤差が補正される。なお、処理内容自体は周知であるため、本明細書においては補正処理の内容については説明を省略する。

【0033】

ここで、図４から明らかなように、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のいずれにおいても誤差は時間経過に伴って飽和する、つまり部品実装の開始直後および初期段階では熱変位は比較的大きいのに対し、部品実装の繰り返し時間が長くなるのに伴って熱変位は小さくなる。このような熱変位の特性を考慮すると、当該特性に応じて補正処理の実行間隔を調整するのが望ましく、主制御部８５が装置各部を次に説明するように制御して間隔調整を実行する。このように、本実施形態では、主制御部８５が実装処理を実行する実装処理部８５１、補正処理を実行する補正処理部８５２および補正処理の実行間隔を調整する間隔調整部８５３として機能する。

【0034】

図５は第１実施形態における補正処理の内容を示すフローチャートである。また、図６は第１実施形態における間隔調整処理の内容を示すフローチャートである。以下、図５および図６を参照しつつ図１の部品実装装置における補正処理の実行について説明した後で、補正処理の実行間隔（以下「補正間隔」という）の一例について説明する。

【0035】

部品実装装置１では、部品実装を開始すると、主制御部８５は補正処理の実行回数を示すカウント値Ｎをゼロにリセットする（ステップＳ１）とともに補正間隔を比較的短い初期間隔ΔＴ１（例えば１分）に設定する（ステップＳ２）。また、部品実装の開始直後は図４に示すようにＸ軸方向およびＹ軸方向のいずれにおいても誤差が比較的大きく変動することから、補正間隔を初期間隔ΔＴ１に維持したまま所定カウント値Ｎｘ（例えば３回）だけ実行する。すなわち、主制御部８５はカウント値Ｎを「１」だけインクリメントし（ステップＳ３）、さらに補正間隔が経過するのを待った（ステップＳ４）後で補正処理を実行する（ステップＳ５）。このような処理（ステップＳ３〜Ｓ５）を主制御部８５はカウント値Ｎが所定カウント値Ｎｘ未満の間、繰り返す（ステップＳ６）。例えば上記したように所定カウント値Ｎｘを「３」に設定した場合、最初の３回の補正処理は常に短い補正間隔ΔＴ１で断続的に実行される。なお、当該３回の補正処理を行っている間に得られる基準マークの位置情報は順次記憶部８６に記憶され、次に説明するように補正間隔の調整（ステップＳ７）に利用される。

【0036】

一方、ステップＳ６でカウント値Ｎが所定カウント値Ｎｘ以上である、つまり部品実装の開始から一定時間以上経過したと判断すると、主制御部８５は補正間隔の調整（ステップＳ７）を実行する。ここでは、上記補正処理（ステップＳ５）において少なくとも第１基準マークＭ１の位置情報が記憶され、図６に説明するように当該位置情報に基づいて補正間隔を調整するが、第１基準マークＭ１以外の基準マークＭ２〜Ｍ６の位置情報を用いる、あるいは複数の基準マークの位置情報に基づいて補正間隔の調整を行うことも可能である。

【0037】

この補正間隔の調整（ステップＳ７）では、図６に示すように、主制御部８５は記憶部８６に記憶されている第１基準マークＭ１の位置情報のうち直近Ｎｘ回の位置情報を読み出し、第１基準マークＭ１の移動平均（Ｘave、Ｙave）を求める（ステップＳ７１）。例えば、現時点でのカウント値Nが「４」であり、所定カウント値Nｘが「３」の場合、１回目の補正処理で取得した第１基準マークM１のＸ軸方向の位置情報Ｘcur1(1)およびＹ軸方向の位置情報Ｙcur1(1)と、２回目の補正処理で取得した第１基準マークM１のＸ軸方向の位置情報Ｘcur1(2)およびＹ軸方向の位置情報Ｙcur1(2)と、３回目の補正処理で取得した第１基準マークM１のＸ軸方向の位置情報Ｘcur1(3)およびＹ軸方向の位置情報Ｙcur1(3)とに基づき、次式、
Ｘave＝Ｘave(1-3)＝（Ｘcur1(1)＋Ｘcur1(2)＋Ｘcur1(3)）／３
Ｙave＝Ｙave(1-3)＝（Ｙcur1(1)＋Ｙcur1(2)＋Ｙcur1(3)）／３
にしたがって移動平均（Ｘave、Ｙave）が算出される。

【0038】

この移動平均の算出（ステップＳ７１）と同時あるいは前後して、主制御部８５はヘッドユニット６を第１基準マークＭ１に向けて移動させ、部品検査カメラ９１により第１基準マークＭ１を撮像する（ステップＳ７２）。そして、主制御部８５は撮像されたマーク画像に基づいて現時点での第１基準マークＭ１の位置情報（Ｘcur、Ｙcur）を取得した（ステップＳ７３）後、X軸方向およびＹ軸方向における第１基準マークＭ１の誤差ΔＸ、ΔＹを次式
ΔＸ＝｜Ｘcur−Ｘave｜
ΔＹ＝｜Ｙcur−Ｙave｜
で算出する（ステップＳ７４）。さらに、主制御部８５は第１基準マークＭ１の最大誤差Ｍａｘ（ΔＸ、ΔＹ）を求め、その値に応じて補正間隔を調整する（ステップＳ７５〜Ｓ７９）。より具体的には、図６に示すように、最大誤差Ｍａｘ（ΔＸ、ΔＹ）が比較的大きな値Ｄ１（例えば５μｍ）以上である（ステップＳ７５で「ＹＥＳ」）場合には、補正間隔を初期間隔ΔＴ１に設定する（ステップＳ７６）。また、最大誤差Ｍａｘ（ΔＸ、ΔＹ）が値Ｄ１よりも小さいものの、誤差許容値Ｄ２（例えば３μｍ）を超えている（ステップＳ７７で「ＹＥＳ」）場合には、補正間隔を初期間隔ΔＴ１よりも長い間隔ΔＴ２（例えば５分）に設定する（ステップＳ７８）。さらに、最大誤差Ｍａｘ（ΔＸ、ΔＹ）が誤差許容値Ｄ２以下となっている（ステップＳ７７で「ＮＯ」）場合には、補正間隔をさらに長い間隔ΔＴ３（例えば３０分）に設定する（ステップＳ７９）。

【0039】

こうして補正間隔の調整が完了すると、図５に示すように、ステップＳ３に戻って次の補正処理を実行する。

【0040】

以上のように、本実施形態では、部品の実装を行っている間に、補正処理（ステップＳ５）を断続的に行っているため、ヘッドユニット６を常に適正な位置に移動させることができ、部品実装作業を高精度に、しかも安定して実行することができる。

【0041】

また、第１基準マークＭ１の位置情報（Ｘcur、Ｙcur）を経時的に求め、さらに最大誤差（本発明の「位置情報の経時変化の変動量」に相当）を求めている。そして、最大誤差に応じて補正間隔（補正処理の実行間隔）を調整し、上述したように熱変位の特性に応じた補正処理を行っている。このように補正処理の実行間隔を適正化することができ、過剰な補正処理の実行を排除してタクトタイムを短縮することができる。

【0042】

さらに、最大誤差の大きさに応じて補正間隔の延長を２段階に設定しているため、最大誤差が小さくなる、つまり熱変位が小さくなるのに伴って補正間隔を多段階に広げている。このように熱変位の特性にきめ細かく対応して補正処理の実行間隔を調整しているため、タクトタイムをさらに効果的に短縮することができる。

【0043】

図７は図１に示す部品実装装置で実行された補正処理および補正間隔の調整処理の一例を示す図である。また、図８は第１実施形態における補正間隔の一例である。なお、図７の縦方向が時間経過を示している。また、この具体例では、所定カウント値Ｎｘは「３」に設定され、間隔ΔＴ１、ΔＴ２、ΔＴ３は
ΔＴ１＜ΔＴ２＜ΔＴ３
に設定されている。また、補正処理は基準マークＭ１〜Ｍ３に基づいて実行される。さらに、値Ｄ１、Ｄ２はそれぞれ「５μｍ」、「３μｍ」に設定されている。

【0044】

この具体例では、部品実装の開始から補正間隔として時間ΔＴ１経過すると、各基準マークＭ１〜Ｍ３の位置情報（（Ｘcur1(1)、Ｙcur1(1)）、（Ｘcur2(1)、Ｙcur2(1)）、（Ｘcur3(1)、Ｙcur3(1)））が取得され、それらに基づいて補正演算が実行され、ヘッドユニット６の移動が補正される。その後、１回目と同様に、補正間隔ΔＴ１の経過後に補正処理が実行される。

【0045】

そして、３回目の補正処理が完了すると、それ以降においては補正処理が実行される毎に補正間隔の調整が実行される。この時点でのＸ軸方向での誤差ΔＸは、図８に示すように、「０μｍ」程度であるが、Ｙ軸方向での誤差ΔＹは「１１μｍ」程度もあり、補正間隔は間隔ΔＴ１に維持されている。そして、３回目の補正処理から補正間隔として時間ΔＴ１経過すると、各基準マークＭ１〜Ｍ３の位置情報（（Ｘcur1(4)、Ｙcur1(4)）、（Ｘcur2(4)、Ｙcur2(4)）、（Ｘcur3(4)、Ｙcur3(4)））が取得され、それらに基づいて補正演算が実行され、ヘッドユニット６の移動が補正される（４回目の補正処理）。

【0046】

また、４回目の補正処理が完了すると、再び補正間隔の調整が実行される。そして、先と同様にして補正間隔の調整処理が実行されるが、ここでは、誤差ΔＸ、ΔＹはともに値Ｄ１と値Ｄ２との間に収まっているため、補正間隔は間隔ΔＴ１から間隔ΔＴ２に広げられる。したがって、次の６回目の補正処理は前回までよりも長い間隔ΔＴ２だけ待った上で実行される。なお、それ以降も補正処理が完了する毎に補正間隔の調整処理が実行され、図８に示すように部品実装の開始からの時間経過に伴って補正間隔を広げることが多くなり、補正処理の回数が削減されてタクトタイムを大幅に短縮することができる。

【0047】

図９は本発明にかかる部品実装装置の第２実施形態で実行される補正処理の内容を示すフローチャートである。また、図１０は第２実施形態における間隔調整処理の内容を示すフローチャートである。この第２実施形態が第１実施形態と大きく相違するのは次の点である。つまり、第１実施形態では、最初のＮｘ回については補正間隔の調整を行うことなく補正処理を行うものの、それ以降においては補正間隔の調整（＝基準マークＭ１の移動平均の所得＋基準マークＭ１の撮像による位置情報の取得＋補正間隔の決定）を行った後で補正処理を実行している。これに対し、第２実施形態では、図９に示すように、補正処理（ステップＳ５）後に補正処理の回数（カウント値Ｎ）が所定回数Ｎｘを超えているか否かを判定しており（ステップＳ８）、Ｎが超えていない間はステップＳ３に戻って補正処理を行うように構成している。つまり、最初の（Ｎｘ＋１）回については補正間隔の調整を行うことなく補正処理を行っている。

【0048】

また、上記ステップＳ８で「ＹＥＳ」と判定する、つまり（Ｎｘ＋１）回目以降の補正処理が完了した時点で図１０に示す補正間隔の調整を行っている（ステップＳ９）。すなわち、主制御部８５は第１実施形態と同様にして第１基準マークＭ１の移動平均を求める（ステップＳ９１）のと同時あるいは前後して、最新の補正処理（Ｎ回目の補正処理）中に得られた第１基準マークＭ１の位置情報を記憶部８６から読み出す（ステップＳ９２）。そして、それ以降、主制御部８５は、第１実施形態と同様に、誤差ΔＸ、ΔＹを算出し（ステップＳ９３）、第１基準マークＭ１の最大誤差Ｍａｘ（ΔＸ、ΔＹ）を求め（ステップＳ９４）、その値に応じて補正間隔を調整する（ステップＳ９４〜Ｓ９８）。

【0049】

以上のように、第２実施形態では、第１実施形態と同様に、部品の実装を行っている間に、補正処理（ステップＳ７５）を断続的に行うとともに、第１基準マークＭ１の最大誤差に応じて補正間隔（補正処理の実行間隔）を調整しているため、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。さらに、補正間隔の調整を行う直前に実行された補正処理で取得された第１基準マークＭ１の位置情報をそのまま用いて第１基準マークＭ１の最大誤差を求めているため、第１基準マークＭ１の撮像動作（ステップＳ７２）が不要となり、タクトタイムをさらに短縮することができる。

【0050】

上述のように、上記した実施形態では、Ｘ軸サーボモータ６５およびＹ軸サーボモータ６７が本発明の「ヘッド駆動機構」の一例に相当している。また、部品検査カメラ９１が本発明の「撮像部」の一例に相当している。また、主制御部８５が本発明の「補正処理部」、「間隔調整部」、「コンピュータ」の一例に相当し、プログラム８６１が本発明の「部品実装装置の制御用プログラム」に相当している。また、第１基準マークＭ１が本発明の「基準マーク」の一例に相当している。

【0051】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態では、部品実装作業を繰り返している間に補正間隔を調整しているが、部品実行作業を停止した際には次に説明するように適宜、補正間隔を広げるように構成するのが望ましい。というのも、部品実装作業を停止すると、部品実装装置１の内部温度は時間経過に伴って低下するからである。停止時点で部品実装装置１の内部が例えば温間状態（熱変位が飽和あるいはほぼ飽和している状態）になっていたとしても、停止時間が長くなると、冷間状態（熱変位が不飽和となっている状態）に移行する。そこで、主制御部８５が部品の実装を停止している停止時間を計測し、一定値を超えると、冷間状態に移行したと判断し、補正間隔を狭める、例えば初期間隔ΔＴ１に戻すように構成してもよい。これにより、部品の実装を再開した直後の補正処理を冷間状態に対応した間隔で実行することができ、再開直後であっても部品実装作業を高精度に行うことができる。この実施形態では、主制御部８５が本発明の「停止時間計測部」として機能する。

【0052】

また、上記実施形態では、第１基準マークＭ１に基づいて最大誤差（本発明の「変動量」に相当）を求めているが、その他の基準マークＭ２〜Ｍ６に基づいて最大誤差を求めてもよい。また、複数の基準マークの位置情報を用いて最大誤差を求めるようにしてもよく、部品実装装置１内の各部での熱変位を詳細にモニターすることができ、補正間隔の調整精度を高めることができる。ただし、その一方で各基準マークを部品検査カメラ９１によって撮像する必要があり、タクトタイムの短縮化には不利となる。そこで、複数の基準マークのうち最初に部品検査カメラ９１により撮像された最先基準マークに関する誤差（変動量）が所定値よりも小さいときには、残りの基準マークの部品検査カメラ９１による撮像を省略してもよい。

【0053】

また、上記実施形態では、部品検査カメラ９１を基準マークＭ１〜Ｍ６の撮像用して兼用しているが、基準マークＭ１〜Ｍ６を撮像する専用の撮像部を設けてもよい。

【0054】

また、上記実施形態では、最大誤差の大きさに応じた補正間隔の広がりを２段階としているが、１段階に設定したり、逆に３段階以上に設定してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0055】

この発明は、ヘッドユニットにより部品を基板に実装する部品実装技術全般に適用可能である。

【符号の説明】

【0056】

１…部品実装装置
６…ヘッドユニット
８…制御ユニット
６５…Ｘ軸サーボモータ（ヘッド駆動機構）
６７…Ｙ軸サーボモータ（ヘッド駆動機構）
８５…主制御部（補正処理部、間隔調整部、停止時間計測部、コンピュータ）
９１…部品検査カメラ（撮像部）
８５２…補正処理部
８５３…間隔調整部
８６１…プログラム
８６２…記録媒体
Ｍ１〜Ｍ６…基準マーク
Ｐ…電子部品
Ｓ…基板
Ｘcur1〜Xcur3、Ｙcur1〜Ｙcur3…位置情報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】