電子部品実装装置
【課題】ノズルヘッドの回転中心を容易に算出できると共に、カメラの光学倍率も算出できる電子部品実装装置を提供する。
【解決手段】基板搬送装置の基板上にＸテーブル、Ｙテーブルを介して位置決め可能に設けられたジョイントブロックに交換可能に取り付けられるノズルユニット１２を備え、このノズルユニット１２がロータリー式のノズルヘッド２０と、これを回転駆動する駆動装置３３と、ノズルヘッド２０を撮影するカメラと、基板搬送装置とＸテーブル、Ｙテーブルと駆動装置３３とカメラとを制御すると共にカメラによって撮影された画像情報に基づいて、ノズルヘッド２０の基準位置からのズレを算出し、ノズルヘッド２０の位置を校正可能なコントローラーを備えた電子部品実装装置であって、ノズルヘッド２０の軸方向に面する面にカメラで撮影可能な２つのマーカーＭを設けた。
【解決手段】基板搬送装置の基板上にＸテーブル、Ｙテーブルを介して位置決め可能に設けられたジョイントブロックに交換可能に取り付けられるノズルユニット１２を備え、このノズルユニット１２がロータリー式のノズルヘッド２０と、これを回転駆動する駆動装置３３と、ノズルヘッド２０を撮影するカメラと、基板搬送装置とＸテーブル、Ｙテーブルと駆動装置３３とカメラとを制御すると共にカメラによって撮影された画像情報に基づいて、ノズルヘッド２０の基準位置からのズレを算出し、ノズルヘッド２０の位置を校正可能なコントローラーを備えた電子部品実装装置であって、ノズルヘッド２０の軸方向に面する面にカメラで撮影可能な２つのマーカーＭを設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子部品を基板に連続的に実装するロータリー式のノズルヘッドを備えた電子部品実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ロータリー式のノズルヘッドを備えた電子部品実装装置は、経時的使用によって、あるいは部品に応じて行われるノズルヘッド交換の際に、装置基準に対してノズルヘッドの位置がズレる場合がある。このように装置基準に対してノズルヘッドの位置がズレると実装基板の製品品質が低下するため、このズレを校正して基準位置に対するノズルヘッドの位置を正確に合わせなければならない。
【０００３】
とりわけ、小型部品のように実装頻度が高く生産性が求められる「高速タイプ」のノズルヘッドや、ＩＣ部品のように高い実装精度が求められる「高精度タイプ」や「汎用タイプ」のノズルヘッドを共通のプラットホームで交換しながら使用する場合に、ノズルヘッドを交換する際に生ずる位置ズレに加えて、高速で稼動するノズルヘッドの熱による構成部品の変形の影響も加わるため、電子部品実装装置を様々な方法で校正する技術が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
図８はロータリー式のノズルヘッドを備えたノズルユニットの正断面図、図９は図８を下方から見た図である。図８、図９において、ノズルユニット１２は図示しない移送装置に交換可能に取り付けられるジョイントプレート２９を備えている。ジョイントプレート２９にはアーム部３０を介して鉛直下方にシャフト３１が取り付けられている。このシャフト３１にベアリング３４を介してノズルヘッド２０が回転可能に取り付けられている。ノズルヘッド２０は円環状のノズルケーシング３５と、複数（８個）のノズル１８とで構成され、ノズル１８は図示しない駆動部を介して各々が回転可能かつ昇降可能に支持されている。各ノズル１８は、ノズル先端部に順次部品を吸着して、実装すべき基板に部品を装着する。ノズルケーシング３５には駆動ギヤ４１がシャフト３１を中心にして固定され、この駆動ギヤ４１に噛合するピニオン４２をモーター４０で駆動してノズルヘッド２０をシャフト３１を中心に回転させる。
【０００５】
ここで、このノズルユニット１２を使用した後に、異なるノズルユニット１２に交換した場合に、新しいノズルユニット１２の位置が、それまで装着していたノズルユニット１２の位置に対してズレを生ずることがある。そのため、ジョイントプレート２９にノズル１８の先端まで延びるマーカー部材３８を設け、マーカー部材３８の下面に、基準となる２つのマーカーＭ，Ｍを付している。このマーカーＭ，Ｍを下方から図示しないカメラで撮影して、撮影された２つのマーカーＭ，Ｍ間の距離Ｌから光学倍率を算出すると共に、撮影されたマーカーＭ，Ｍの位置を基準にして、ノズル１８に保持された部品の相対位置を計測することにより、交換後のノズルヘッド２０とそれまで取り付けられていたノズルヘッド２０とのズレを把握して、最終的にノズル１８に保持された部品の位置を校正している。
【０００６】
また、図１０、図１１に示す従来技術のように、図８、図９に示したノズルヘッド２０のシャフト３１の下端部にノズル１８と同じ長さのマーカー部材３８０を設けたものもある。この従来技術ではマーカー部材３８０の下面であって、熱による影響が少ないノズルヘッド２０の回転中心に基準マーカーＭを設け、この基準マーカーＭを下方から図示しないカメラで撮影して基準位置とし、ノズル１８に保持された部品の相対位置を計測することにより、交換後のノズルユニット１２とそれまで取り付けられていたノズルユニット１２とのズレを把握して、最終的にノズル１８に保持された部品の位置を校正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１９９６３０号公報
【特許文献２】特開平０８−３２７３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図８、図９に示す従来の電子部品実装装置にあっては、２つのマーカーＭ，Ｍにより撮影するカメラの光学倍率を算出できることができるが、ノズルヘッド２０の回転中心を計測するために、複数のノズル１８を取り付けるノズルヘッド２０のノズル１８の挿通孔３６の一つにジグノズルＧを取り付ける必要があり、また、熱変形による誤差を補正するために経時変化によるソフトウエア処理が必要となる。
また、図１０、図１１に示す従来の電子部品実装装置にあっては、上述したようにヘッドの回転中心にマーカーＭを設けているため、マーカーＭが熱変形による影響を受けにくいメリットがあるが、ノズルヘッド２０の回転中心を計測するため、及び、カメラの光学倍率を算出するためにジグノズルＧを設ける必要がある。
【０００９】
そこで、この発明は、ノズルヘッドの回転中心を容易に算出できると共に、カメラの光学倍率も算出できる電子部品実装装置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】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１に記載した発明は、電子部品が実装される基板（例えば、実施形態における基板１６）の基板搬送装置（例えば、実施形態における基板搬送装置１４）と、この基板搬送装置の基板上に移送装置（例えば、実施形態におけるＸテーブル７、Ｙテーブル３）を介して位置決め可能に設けられたジョイントブロック（例えば、実施形態におけるジョイントブロック１１）と、このジョイントブロックに交換可能に取り付けられるノズルユニット（例えば、実施形態におけるノズルユニット１２）とを備え、このノズルユニットが円周上に配置された複数のノズル（例えば、実施形態におけるノズル１８）を有するロータリー式のノズルヘッド（例えば、実施形態におけるノズルヘッド２０）と、このノズルヘッドを回転駆動する駆動装置（例えば、実施形態における駆動装置３３）と、前記ノズルヘッドを軸（例えば、実施形態におけるＲ軸）方向から撮影するカメラ（例えば、実施形態におけるカメラ２１）と、前記基板搬送装置と前記移送装置と前記駆動装置と前記カメラとを制御すると共に前記カメラによって撮影された画像情報に基づいて、前記ノズルヘッドの基準位置（例えば、実施形態における回転中心Ｏ、基準角度α）からのズレを算出し、前記ノズルヘッドの位置を校正可能な制御装置（例えば、実施形態におけるコントローラー２４）を備えた電子部品実装装置であって、前記ノズルヘッドの軸方向に面する面に前記カメラで撮影可能な２つのマーカー（例えば、実施形態におけるマーカーＭ）を設けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載した発明は、前記マーカーは前記ノズルの先端部と同一焦点距離内に位置するマーカー部材（例えば、実施形態におけるマーカー部材３８）に付されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載した発明は、前記マーカー部材はノズルヘッドの直径方向に回転中心から振り分けて２つ設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載した発明は、前記制御装置は、前記ノズルヘッドの一回転中に前記カメラにより少なくとも３回撮影された前記マーカーに関する画像から、前記ノズルヘッドの実際の回転中心（例えば、実施形態における回転中心Ｏ）を求め、この実際の回転中心と前記ノズルヘッドの機械的な回転中心（例えば、実施形態におけるＲ軸）とのズレを求め、このズレから前記ノズルヘッドの実際の回転中心への校正量を算出することを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載した発明は、前記制御装置は、前記２つのマーカーから前記カメラの光学倍率を算出することを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載した発明は、前記制御装置は、前記ノズルヘッドが回転の初期位置にあるときの前記２つマーカーを結ぶ線分から、前記ノズルヘッドの回転方向での基準角度（例えば、実施形態における基準角度α）を求め、この基準角度と前回使用したノズルヘッドの基準角度との角度ズレから校正量を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載した発明によれば、交換可能にされた各ノズルユニットの回転駆動部分であるノズルヘッドに２つのマーカーを設けたことにより、ジョイントブロックに対して取り付けられる毎に、そのノズルユニットのノズルヘッド固有のズレを算出して、交換されるユニット毎に校正を行うことができる。よって、カメラの光学倍率、ノズルヘッドの実際の回転中心、角度基準、ノズルの位置情報を算出できる。また、ジグノズルを用いる必要がないため、ジグノズルの精度によるバラツキがなくなる。
請求項２に記載した発明によれば、カメラによって撮影されたノズルの位置とマーカーの位置とが光軸上で軸方向にズレなく撮影することができる。
請求項３に記載した発明によれば、何れのマーカーも回転するノズルヘッドに対して同程度に回転方向での移動量を確保できる。
請求項４に記載した発明によれば、ノズルヘッド、つまり各ノズルの実際の回転中心をマーカーに関する画像から求めることでノズルの回転方向での軌跡を特定でき、正確にズレのない位置で電子部品を基板に実装できる。
請求項５に記載した発明によれば、カメラの光学倍率を各ノズルユニット毎にノズルに近い位置で把握して、交換されたノズルユニット毎に正確に距離情報を算出できる。
請求項６に記載した発明によれば、初期位置において各ノズルユニット毎の回転方向の角度ズレを正確に把握して、交換されたノズルユニット毎に正確に回転方向の角度情報を算出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施形態の電子部品実装装置の斜視図である。
【図２】図１の要部を示す正断面図である。
【図３】図１の要部を示す下面図である。
【図４】実際の回転中心を求める説明図である。
【図５】基準角度を示す図である。
【図６】この発明の第２実施形態の図２に相当する正断面図である。
【図７】この発明の第２実施形態の図３に相当する下面図である。
【図８】従来技術の電子部品実装装置の要部を示す正断面図である。
【図９】図８の下面図である。
【図１０】他の従来技術の図８に相当する正断面図である。
【図１１】図１０の下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の実施形態の電子部品実装装置を図１〜図５に基づいて従来技術と同一部分に同一符号を付して説明する。
図１に示すように電子部品実装装置１は基台２の幅方向（Ｘ方向）の両側部に奥行き方向（Ｙ方向）に延びるＹテーブル３，３を備えている。各Ｙテーブル３には、上部に設けたテーブル台４にサーボモーター５によって回転するボールネジ６が設けられている。
一対のＹテーブル３，３のうち図１の左側のＹテーブル３のサーボモーター５は手前側に、右側のＹテーブル３のサーボモーター５は奥側に設けられている。Ｙテーブル３のボールネジ６，６にはＸ方向に延びるＸテーブル７の両端部が設けられている。
【００１９】
Ｘテーブル７は、Ｘ方向に延びる部材であり、テーブル本体８がＹテーブル３，３のボールネジ６，６に螺合し、Ｙテーブル３，３のボールネジ６，６の回転によりＹ方向に沿って移動する。Ｘテーブル７にはサーボモーター９によって駆動するボールネジ１０が設けられ、このボールネジ１０にジョイントブロック１１が螺合している。ジョイントブロック１１に、負圧により電子部品を吸着し正圧で解放する８本のノズル１８を備えたノズルユニット１２が着脱可能に設けられている。
【００２０】
各Ｙテーブル３にはＹ方向に沿って開口部１３が形成され、各開口部１３に掛け渡すようにして、基台２の前側にＸ方向に延びる基板搬送装置１４が設けられている。基板搬送装置１４は一対のレール１５，１５を備え、このレール１５，１５上をＸ方向に沿って、電子部品が実装される基板１６が搬送される。したがって、ジョイントブロック１１はＸテーブル７及びＹテーブル３を介して基板搬送装置１４の基板上に位置決め可能に設けられる。
【００２１】
基台２の上部の前側には左から順に廃棄部品を収納する電子部品廃棄箱１７と複数のノズル１８を収容するノズルステーション１９とノズルユニット１２のノズルヘッド２０を、後述する回転軸であるＲ軸方向の下方から照明した状態で撮影するカメラ２１が配置されている。
電子部品廃棄箱１７はノズル１８に吸着された電子部品が基板１６実装されないで残った場合、ノズル１８に吸着された電子部品が不良である場合等に、これらの電子部品を、該当するノズル１８から受け取り収容する。
【００２２】
また、カメラ２１の右側には、電子部品が配置されたテープを巻き出す復数のテープフィーダー２２からなる部品供給装置２３が設けられている。部品供給装置２３の各テープフィーダー２２から巻き出されるテープ上の各電子部品が、ノズルユニット１２のノズルヘッド２０のノズル１８により吸着されて基板１６の所定位置に実装される。
【００２３】
基台２の前面左下部にはコントローラー２４が配置されている。コントローラー２４はＹテーブル３のサーボモーター５及びＸテーブル７のサーボモーター９の動作を制御すると共に、ノズル１８の負圧、正圧供給動作及びノズル１８の軸であるＴ軸を中心とした駆動部による回転動作、昇降動作に加えて、ノズルユニット１２のモーター４０を介して回転方向の動きを制御する。また、コントローラー２４は部品供給装置２３のテープフィーダー２２の巻き出し制御を行い、基板搬送装置１４の基板１６の搬送タイミング、搬送速度を制御する。
【００２４】
更に、カメラ２１の操作もコントローラー２４によって行われ、カメラ２１で撮影された映像がカメラ２１から送られるとこの画像情報に基づいて、ノズルユニット１２の交換や、熱変形から生ずる基準位置からのズレを算出し校正に必要な演算を行う。
基台２の前面には左右のＹテーブル３間に凹部２５が設けられ、この凹部２５が部品供給装置２３を載置した図示しない台車の受け入れ空間として形成されている。
【００２５】
図２に示すように、ジョイントブロック１１に交換可能に取り付けられるノズルユニット１２は、ジョイントブロック１１に取り付けられるジョイントプレート２９と、ジョイントプレート２９に固定されたアーム部３０と、このアーム部３０に取り付けられ鉛直下方に延びるシャフト３１を回転軸（Ｒ軸）としたロータリー式のノズルヘッド２０と、このノズルヘッド２０をシャフト３１を中心にして回転させる駆動装置３３を備えている。
【００２６】
ノズルヘッド２０は、シャフト３１とシャフト３１に外装されたベアリング３４と、このベアリング３４を介して回転可能に支持されるノズルケーシング３５とで構成されている。ノズルケーシング３５にはシャフト３１を中心にして円周方向に８箇所の装着孔３６が設けられ、各装着孔３６にノズル１８が図示しない駆動部を介して昇降可能かつノズル１８の軸線（Ｔ軸）を中心に回転可能に支持されている。尚、ノズル１８の先端部は先細りに形成されている。
【００２７】
ノズルケーシング３５には駆動ギヤ４１がシャフト３１を中心にしてシャフト３１を取り囲むように固定され、この駆動ギヤ４１にモーター４０の軸に取り付けたピニオン４２が噛合している。よって、モーター４０を駆動するとピニオン４２、駆動ギヤ４１を介してノズルケーシング３５がシャフト３１のＲ軸を中心に回転し、各ノズル１８は図示しない駆動部を介してノズルケーシング３５の装着孔３６の内部で昇降可能かつＴ軸中心で回転可能となる。
【００２８】
図３に示すように、ノズルケーシング３５の下端にはエンドプレート３７が取り付けられている。エンドプレート３７は各ノズル１８の突出を許容している。エンドプレート３７の下面には直径方向に配列された四対のノズル１８，１８のうちの一対のノズル１８，１８の配置位置を結ぶ線分（エンドプレート３７の直径）上に、ノズル１８の先端まで延びる円柱状のマーカー部材３８が一対設けられている。
【００２９】
各マーカー部材３８の下面は、ノズル１８の下端面と一致する位置にあり、マーカー部材３８とノズル１８先端部とをカメラ２１の光軸上で軸方向にズレがなく同一焦点距離に置くようにしている。
【００３０】
各マーカー部材３８の端面の中心位置にカメラ２１で下方から撮影可能なマーカーＭが付されている。よって、２つのマーカーＭは距離Ｌだけ離れた状態となっている。各マーカーＭはシャフト３１のＲ軸に対して振り分けて等間隔に設けられ、何れのマーカーＭも回転するノズルヘッド２０に対して同程度に回転方向での移動量を確保できるようなっている。ここで、各マーカーＭはカメラ２１で撮影した際に認識できる色彩や刻印で形成されている。尚、図２では、マーカーＭを太線として示す。
【００３１】
次に、ノズル１８に吸着された基板認識用のカメラ２１によりマーカーＭ，Ｍを撮影して、ノズルヘッド２０の実際の回転中心、つまりノズル１８の公転の中心の位置関係と初期位置での回転ズレを校正する方法について説明する。
【００３２】
以下に示す校正方法では、先ずノズルヘッド２０の実際の回転中心が基準位置からどの程度ズレているか検出し、更に、ノズルヘッド２０の回転初期の原点である回転角度がゼロ（ｄｅｇ）の位置が、前回使用したノズルヘッド２０（あるいは基準の位置）の回転初期の原点である回転角度がゼロ（ｄｅｇ）の位置と、回転方向でどのくらいズレているのかを算出する。
ここで、マーカーＭは２つ設けられており、各マーカーＭを結ぶ線分の中点は本来ならばノズルヘッド２０の回転中心、つまりシャフト３１のＲ軸であるが、実際には回転中心が図１の鎖線のようにズレている場合があるからである。
【００３３】
図４はノズルヘッド２０の実際の回転中心Ｏを求める手法を示している。マーカーＭは２つ設けられているが、これらマーカーＭ，Ｍは異なる形状、異なる大きさとした方がよい。これら両方のマーカーＭ，Ｍを用いて回転中心Ｏを求める。
ノズルヘッド２０が一回転する間にマーカーＭ，Ｍをカメラ２１により３回撮影する。撮影された３つの画像の各々から、各マーカーＭ，Ｍの中点を求め、各マーカーＭ，Ｍ間の各中点の位置を３つの点Ａ，Ｂ，Ｃとして認識する。
【００３４】
このとき、点Ａ，Ｂ，Ｃを結んだ三角形を作成し、三角形の各辺ＡＢ，ＢＣ，ＣＡの中点から内側に向かう垂線を引いた場合にこれらが交わる点Ｏが三角形の外心、つまり三角形に外接する円の中心となる。この点Ｏが実際のノズルヘッド２０の回転中心Ｏとなる。 これにより幾何学的にノズルヘッド２０の実際の回転中心Ｏを求めることができる。
【００３５】
したがって、コントローラー２４はノズルヘッド２０の実際の回転中心Ｏとノズルヘッド２０の見かけ上の回転中心であるＲ軸とのズレを求め、このズレからノズルヘッド２０の実際の回転中心Ｏへの校正量を算出することができる。このようにしてソフトウエア処置を施さなくても幾何学的に回転中心Ｏを算出できる。
そして、２つのマーカーＭの距離Ｌが既値であるため、カメラ２１で撮影された画像から求めたマーカーＭ，Ｍ間の距離Ｌ’を算出すれば、これら距離Ｌと距離Ｌ’の比からカメラ２１の光学倍率が算出される。
【００３６】
また、図５に示すように、任意のノズルヘッド２０（シャフト３１）の回転初期の原点である回転角度がゼロ（ｄｅｇ）の位置において、２つのマーカーＭ，Ｍを撮影して２つのマーカーＭ，Ｍを結ぶ直線の基準角度αを算出する。この例では、ジョイントプレート２９の中心を通る水平方向の線分に対する傾きとしている。
この基準角度αと、交換前のノズルユニット２１のノズルヘッド２０の基準角度αとの角度ズレを算出して、今回のノズルヘッド２０の回転方向での校正量を算出することができる。尚、前回使用されたノズルユニット１２のノズルヘッド２０の基準角度αとの角度ズレから校正量を算出したが、設定された基準の角度と各ノズルヘッド２０の基準角度αとの角度ズレを算出して校正量としてもよい。
よって、マーカーＭから各ノズル１８までの距離を正確に計測し、ノズル１８に吸着された電子部品の回転方向での正確な位置情報を算出することができる。
また、今回使用されるノズルヘッド２０の基準角度αの角度ズレ分を加味してノズル１８に保持された電子部品のＴ軸に対する保持角度を校正することができる。
【００３７】
したがって、この実施形態によれば、電子部品実装装置１のノズルユニット１２をジョイントブロック１１から外して新しいノズルユニット１２を取り付けた場合や、経時的使用によってノズルヘッド２０の温度が上昇して熱によりノズル１８の位置寸法にズレが生じるような場合であっても、２つのマーカーＭ，Ｍを設けたことにより、新しいノズルユニット１２が取り付けられる毎に、また熱などによりズレが生ずる毎に、ズレを算出して、交換されるノズルユニット１２毎、あるはズレが生じた際に校正を行うことができる。
【００３８】
具体的には、ノズルヘッド２０の回転初期の原点である回転角度がゼロ（ｄｅｇ）においてカメラ２１によりマーカーＭ，Ｍの撮影を行うだけで、撮影された画像はコントローラー２４に取り込まれて基準角度αが求められ、コントローラー２４によりノズルヘッド２０の前回使用したノズルユニット１２のノズルヘッド２０に対する（あるいは設定された基準の角度に対する）角度ズレが算出されこのズレ量を校正できる。
【００３９】
また、取り込まれた２つのマーカーＭ，Ｍの画像のマーカー間距離Ｌ’と実際のマーカーＭ間の距離Ｌからカメラの光学倍率が算出できるので、カメラ２１の光学倍率を各ノズルユニット１２毎にノズル１８に近い位置で把握して、交換されたノズルユニット１２毎に正確に位置情報を算出できる。
【００４０】
つまり、ジョイントブロック１１に対して新しいノズルユニット１２が取り付けられる毎に、そのノズルユニット１２のノズルヘッド２０固有のズレを算出して、交換されるノズルユニット１２毎に校正を行うことができる。また、ジグノズルを用いる必要がないため、ジグノズルの精度によるバラツキがなくなる。
【００４１】
次に、ノズル１８がＲ軸周りに一周するまでの間に２つのマーカーＭ，Ｍを３回撮影することで得られた各画像のマーカーＭ，Ｍ間の３つの中点の位置から、図４に示すように、実質的なノズルヘッド２０の実際の回転中心Ｏ（各ノズル１８の公転中心）を求め、その実際の回転中心Ｏとのズレ量を校正分として、ノズル１８に保持された電子部品の正確な位置を割り出すことができる。よって、ノズル１８の回転方向での軌跡を特定でき、正確にズレのない位置で電子部品を基板１６に実装できる。このようにして、回転部分に設けた２つのマーカーＭによってジグノズルを特別に設けなくても、電子部品の位置を正確に校正することができる。
【００４２】
図６、図７はこの発明の第２実施形態を示している。
この電子部品実装装置１’は図６、図７に示すノズルユニット１２’の構成が異なっている。図６に示すように、この電子部品実装装置１’のノズルユニット１２’は、ジョイントブロック１１に取り付けられたジョイントプレート２９’と、ジョイントプレート２９’に固定されたアーム部３０’と、このアーム部３０’に支持され鉛直下方に延びるシャフト３１’（Ｒ軸）を回転軸としたノズルヘッド２０’と、このノズルヘッド２０’をシャフト３１を中心にして回転させる駆動装置３３’を備えている。駆動装置３３’はモーター４０’と駆動ギヤ４１’とピニオン４２’とで構成されている。
【００４３】
ノズルヘッド２０’は、シャフト３１’とシャフト３１’に一体固定されるノズルケーシング３５’とで構成されている。シャフト３１’を回転可能に支持するベアリング３４’はアーム部３０’に内装されている。シャフト３１’の上端部はアーム部３０’から上方に突出し、この突出部に駆動ギヤ４１’が取り付けられ、駆動ギヤ４１’にモーター４０’のピニオン４２’が噛合している。
【００４４】
ノズルケーシング３５’にはＲ軸を中心にして周方向に８箇所の装着孔３６’が設けられ、各装着孔３６’にノズル１８’が図示しない駆動部を介して昇降可能かつノズル１８の軸線（Ｔ軸）を中心に回転可能に支持されている。よって、モーター４０’を駆動するとピニオン４２’、駆動ギヤ４１’、ベアリング３４’を介してシャフト３１’がアーム部３０’内で回転すると、ノズルケーシング３５’がＲ軸を中心に回転し、各ノズル１８’は図示しない駆動部を介してノズルケーシング３５’の装着孔３６’の内部で昇降可能かつ回転可能となる。
【００４５】
図７に示すように、ノズルケーシング３５’の下面には直径方向に配列された四対のノズル１８’，１８’のうちの一対のノズル１８’，１８’の配置位置を結ぶ線分（ノズルケーシング３５’の直径）上に、ノズル１８’の先端まで延びる円柱状のマーカー部材３８’が一対設けられている。
【００４６】
各マーカー部材３８’の下面は、ノズル１８’の下端面と一致する位置にあり、この下面の中心位置にマーカーＭ’が付されている。よって、２つのマーカーＭ’は距離Ｌだけ離れた状態となっている。各マーカーＭ’はノズルケーシング３５’のＲ軸に対して振り分けて等間隔に設けられている。ここで、各マーカーＭ’はカメラ２１で撮影した際に認識できる色彩や刻印で形成されている。尚、図６では、マーカーＭ’を太線として示す。
【００４７】
この実施形態においても、２つのマーカーＭ，Ｍを回転駆動するノズルヘッド２０’に設けることで、２つのノズルユニット１２’においても、２つのマーカーＭ’，Ｍ’の距離Ｌと画像での距離からカメラ２１の光学倍率を簡単に算出できる。また、２つのマーカーＭ’，Ｍ’により基準角度αを求め、前回用いたノズルユニット１２’の基準角度α（あるいは設定された基準の角度に対する）に対するズレ量を算出して校正量を求め、ノズル１８’に吸着された電子部品の相対角度を校正することができる。また、ノズルヘッド２０’の実際の回転中心Ｏを求め、これを基準として、ノズル１８’に保持された電子部品の位置情報を校正することができる。
【００４８】
よって、電子部品実装装置１’のノズルユニット１２’をジョイントブロック１１から外して新しいノズルユニット１２’を取り付けた場合や、経時的使用によってノズルヘッド２０’の温度が上昇して熱により寸法のズレが生じるような場合であっても簡単に正確な迅速な校正を行うことができる。
とりわけ、この実施形態においては、ベアリング３４’がアーム部３０’内に設けられているため、ノズルヘッド２０’が小型化できるメリットがある。
【００４９】
尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、ノズルの数は８個に限られない。また、マーカーＭ，Ｍは同様の形、大きさとしたが、２つのマーカーＭ，Ｍの形や大きさを異なるものとすることで、撮影した画像からノズルヘッド２０の回転中心Ｏを求める場合の各マーカーＭの認識精度を高めることができる。
マーカーＭ，Ｍの画像を３回撮影した場合を例にしたが、撮影回数は４回以上であってもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１６ 基板
１４ 基板搬送装置
３ Ｙテーブル（移送装置）
７ Ｘテーブル（移送装置）
１１ ジョイントブロック
１２，１２’ ノズルユニット
１８，１８’ ノズル
２０，２０’ ノズルヘッド
３３，３３’ 駆動装置
Ｒ 軸
２１ カメラ
Ｏ 実際の回転中心
α 基準角度
２４ コントローラー（制御装置）
Ｍ，Ｍ’ マーカー
３８、３８’ マーカー部材
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子部品を基板に連続的に実装するロータリー式のノズルヘッドを備えた電子部品実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ロータリー式のノズルヘッドを備えた電子部品実装装置は、経時的使用によって、あるいは部品に応じて行われるノズルヘッド交換の際に、装置基準に対してノズルヘッドの位置がズレる場合がある。このように装置基準に対してノズルヘッドの位置がズレると実装基板の製品品質が低下するため、このズレを校正して基準位置に対するノズルヘッドの位置を正確に合わせなければならない。
【０００３】
とりわけ、小型部品のように実装頻度が高く生産性が求められる「高速タイプ」のノズルヘッドや、ＩＣ部品のように高い実装精度が求められる「高精度タイプ」や「汎用タイプ」のノズルヘッドを共通のプラットホームで交換しながら使用する場合に、ノズルヘッドを交換する際に生ずる位置ズレに加えて、高速で稼動するノズルヘッドの熱による構成部品の変形の影響も加わるため、電子部品実装装置を様々な方法で校正する技術が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
図８はロータリー式のノズルヘッドを備えたノズルユニットの正断面図、図９は図８を下方から見た図である。図８、図９において、ノズルユニット１２は図示しない移送装置に交換可能に取り付けられるジョイントプレート２９を備えている。ジョイントプレート２９にはアーム部３０を介して鉛直下方にシャフト３１が取り付けられている。このシャフト３１にベアリング３４を介してノズルヘッド２０が回転可能に取り付けられている。ノズルヘッド２０は円環状のノズルケーシング３５と、複数（８個）のノズル１８とで構成され、ノズル１８は図示しない駆動部を介して各々が回転可能かつ昇降可能に支持されている。各ノズル１８は、ノズル先端部に順次部品を吸着して、実装すべき基板に部品を装着する。ノズルケーシング３５には駆動ギヤ４１がシャフト３１を中心にして固定され、この駆動ギヤ４１に噛合するピニオン４２をモーター４０で駆動してノズルヘッド２０をシャフト３１を中心に回転させる。
【０００５】
ここで、このノズルユニット１２を使用した後に、異なるノズルユニット１２に交換した場合に、新しいノズルユニット１２の位置が、それまで装着していたノズルユニット１２の位置に対してズレを生ずることがある。そのため、ジョイントプレート２９にノズル１８の先端まで延びるマーカー部材３８を設け、マーカー部材３８の下面に、基準となる２つのマーカーＭ，Ｍを付している。このマーカーＭ，Ｍを下方から図示しないカメラで撮影して、撮影された２つのマーカーＭ，Ｍ間の距離Ｌから光学倍率を算出すると共に、撮影されたマーカーＭ，Ｍの位置を基準にして、ノズル１８に保持された部品の相対位置を計測することにより、交換後のノズルヘッド２０とそれまで取り付けられていたノズルヘッド２０とのズレを把握して、最終的にノズル１８に保持された部品の位置を校正している。
【０００６】
また、図１０、図１１に示す従来技術のように、図８、図９に示したノズルヘッド２０のシャフト３１の下端部にノズル１８と同じ長さのマーカー部材３８０を設けたものもある。この従来技術ではマーカー部材３８０の下面であって、熱による影響が少ないノズルヘッド２０の回転中心に基準マーカーＭを設け、この基準マーカーＭを下方から図示しないカメラで撮影して基準位置とし、ノズル１８に保持された部品の相対位置を計測することにより、交換後のノズルユニット１２とそれまで取り付けられていたノズルユニット１２とのズレを把握して、最終的にノズル１８に保持された部品の位置を校正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１９９６３０号公報
【特許文献２】特開平０８−３２７３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図８、図９に示す従来の電子部品実装装置にあっては、２つのマーカーＭ，Ｍにより撮影するカメラの光学倍率を算出できることができるが、ノズルヘッド２０の回転中心を計測するために、複数のノズル１８を取り付けるノズルヘッド２０のノズル１８の挿通孔３６の一つにジグノズルＧを取り付ける必要があり、また、熱変形による誤差を補正するために経時変化によるソフトウエア処理が必要となる。
また、図１０、図１１に示す従来の電子部品実装装置にあっては、上述したようにヘッドの回転中心にマーカーＭを設けているため、マーカーＭが熱変形による影響を受けにくいメリットがあるが、ノズルヘッド２０の回転中心を計測するため、及び、カメラの光学倍率を算出するためにジグノズルＧを設ける必要がある。
【０００９】
そこで、この発明は、ノズルヘッドの回転中心を容易に算出できると共に、カメラの光学倍率も算出できる電子部品実装装置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】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１に記載した発明は、電子部品が実装される基板（例えば、実施形態における基板１６）の基板搬送装置（例えば、実施形態における基板搬送装置１４）と、この基板搬送装置の基板上に移送装置（例えば、実施形態におけるＸテーブル７、Ｙテーブル３）を介して位置決め可能に設けられたジョイントブロック（例えば、実施形態におけるジョイントブロック１１）と、このジョイントブロックに交換可能に取り付けられるノズルユニット（例えば、実施形態におけるノズルユニット１２）とを備え、このノズルユニットが円周上に配置された複数のノズル（例えば、実施形態におけるノズル１８）を有するロータリー式のノズルヘッド（例えば、実施形態におけるノズルヘッド２０）と、このノズルヘッドを回転駆動する駆動装置（例えば、実施形態における駆動装置３３）と、前記ノズルヘッドを軸（例えば、実施形態におけるＲ軸）方向から撮影するカメラ（例えば、実施形態におけるカメラ２１）と、前記基板搬送装置と前記移送装置と前記駆動装置と前記カメラとを制御すると共に前記カメラによって撮影された画像情報に基づいて、前記ノズルヘッドの基準位置（例えば、実施形態における回転中心Ｏ、基準角度α）からのズレを算出し、前記ノズルヘッドの位置を校正可能な制御装置（例えば、実施形態におけるコントローラー２４）を備えた電子部品実装装置であって、前記ノズルヘッドの軸方向に面する面に前記カメラで撮影可能な２つのマーカー（例えば、実施形態におけるマーカーＭ）を設けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載した発明は、前記マーカーは前記ノズルの先端部と同一焦点距離内に位置するマーカー部材（例えば、実施形態におけるマーカー部材３８）に付されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載した発明は、前記マーカー部材はノズルヘッドの直径方向に回転中心から振り分けて２つ設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載した発明は、前記制御装置は、前記ノズルヘッドの一回転中に前記カメラにより少なくとも３回撮影された前記マーカーに関する画像から、前記ノズルヘッドの実際の回転中心（例えば、実施形態における回転中心Ｏ）を求め、この実際の回転中心と前記ノズルヘッドの機械的な回転中心（例えば、実施形態におけるＲ軸）とのズレを求め、このズレから前記ノズルヘッドの実際の回転中心への校正量を算出することを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載した発明は、前記制御装置は、前記２つのマーカーから前記カメラの光学倍率を算出することを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載した発明は、前記制御装置は、前記ノズルヘッドが回転の初期位置にあるときの前記２つマーカーを結ぶ線分から、前記ノズルヘッドの回転方向での基準角度（例えば、実施形態における基準角度α）を求め、この基準角度と前回使用したノズルヘッドの基準角度との角度ズレから校正量を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載した発明によれば、交換可能にされた各ノズルユニットの回転駆動部分であるノズルヘッドに２つのマーカーを設けたことにより、ジョイントブロックに対して取り付けられる毎に、そのノズルユニットのノズルヘッド固有のズレを算出して、交換されるユニット毎に校正を行うことができる。よって、カメラの光学倍率、ノズルヘッドの実際の回転中心、角度基準、ノズルの位置情報を算出できる。また、ジグノズルを用いる必要がないため、ジグノズルの精度によるバラツキがなくなる。
請求項２に記載した発明によれば、カメラによって撮影されたノズルの位置とマーカーの位置とが光軸上で軸方向にズレなく撮影することができる。
請求項３に記載した発明によれば、何れのマーカーも回転するノズルヘッドに対して同程度に回転方向での移動量を確保できる。
請求項４に記載した発明によれば、ノズルヘッド、つまり各ノズルの実際の回転中心をマーカーに関する画像から求めることでノズルの回転方向での軌跡を特定でき、正確にズレのない位置で電子部品を基板に実装できる。
請求項５に記載した発明によれば、カメラの光学倍率を各ノズルユニット毎にノズルに近い位置で把握して、交換されたノズルユニット毎に正確に距離情報を算出できる。
請求項６に記載した発明によれば、初期位置において各ノズルユニット毎の回転方向の角度ズレを正確に把握して、交換されたノズルユニット毎に正確に回転方向の角度情報を算出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施形態の電子部品実装装置の斜視図である。
【図２】図１の要部を示す正断面図である。
【図３】図１の要部を示す下面図である。
【図４】実際の回転中心を求める説明図である。
【図５】基準角度を示す図である。
【図６】この発明の第２実施形態の図２に相当する正断面図である。
【図７】この発明の第２実施形態の図３に相当する下面図である。
【図８】従来技術の電子部品実装装置の要部を示す正断面図である。
【図９】図８の下面図である。
【図１０】他の従来技術の図８に相当する正断面図である。
【図１１】図１０の下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の実施形態の電子部品実装装置を図１〜図５に基づいて従来技術と同一部分に同一符号を付して説明する。
図１に示すように電子部品実装装置１は基台２の幅方向（Ｘ方向）の両側部に奥行き方向（Ｙ方向）に延びるＹテーブル３，３を備えている。各Ｙテーブル３には、上部に設けたテーブル台４にサーボモーター５によって回転するボールネジ６が設けられている。
一対のＹテーブル３，３のうち図１の左側のＹテーブル３のサーボモーター５は手前側に、右側のＹテーブル３のサーボモーター５は奥側に設けられている。Ｙテーブル３のボールネジ６，６にはＸ方向に延びるＸテーブル７の両端部が設けられている。
【００１９】
Ｘテーブル７は、Ｘ方向に延びる部材であり、テーブル本体８がＹテーブル３，３のボールネジ６，６に螺合し、Ｙテーブル３，３のボールネジ６，６の回転によりＹ方向に沿って移動する。Ｘテーブル７にはサーボモーター９によって駆動するボールネジ１０が設けられ、このボールネジ１０にジョイントブロック１１が螺合している。ジョイントブロック１１に、負圧により電子部品を吸着し正圧で解放する８本のノズル１８を備えたノズルユニット１２が着脱可能に設けられている。
【００２０】
各Ｙテーブル３にはＹ方向に沿って開口部１３が形成され、各開口部１３に掛け渡すようにして、基台２の前側にＸ方向に延びる基板搬送装置１４が設けられている。基板搬送装置１４は一対のレール１５，１５を備え、このレール１５，１５上をＸ方向に沿って、電子部品が実装される基板１６が搬送される。したがって、ジョイントブロック１１はＸテーブル７及びＹテーブル３を介して基板搬送装置１４の基板上に位置決め可能に設けられる。
【００２１】
基台２の上部の前側には左から順に廃棄部品を収納する電子部品廃棄箱１７と複数のノズル１８を収容するノズルステーション１９とノズルユニット１２のノズルヘッド２０を、後述する回転軸であるＲ軸方向の下方から照明した状態で撮影するカメラ２１が配置されている。
電子部品廃棄箱１７はノズル１８に吸着された電子部品が基板１６実装されないで残った場合、ノズル１８に吸着された電子部品が不良である場合等に、これらの電子部品を、該当するノズル１８から受け取り収容する。
【００２２】
また、カメラ２１の右側には、電子部品が配置されたテープを巻き出す復数のテープフィーダー２２からなる部品供給装置２３が設けられている。部品供給装置２３の各テープフィーダー２２から巻き出されるテープ上の各電子部品が、ノズルユニット１２のノズルヘッド２０のノズル１８により吸着されて基板１６の所定位置に実装される。
【００２３】
基台２の前面左下部にはコントローラー２４が配置されている。コントローラー２４はＹテーブル３のサーボモーター５及びＸテーブル７のサーボモーター９の動作を制御すると共に、ノズル１８の負圧、正圧供給動作及びノズル１８の軸であるＴ軸を中心とした駆動部による回転動作、昇降動作に加えて、ノズルユニット１２のモーター４０を介して回転方向の動きを制御する。また、コントローラー２４は部品供給装置２３のテープフィーダー２２の巻き出し制御を行い、基板搬送装置１４の基板１６の搬送タイミング、搬送速度を制御する。
【００２４】
更に、カメラ２１の操作もコントローラー２４によって行われ、カメラ２１で撮影された映像がカメラ２１から送られるとこの画像情報に基づいて、ノズルユニット１２の交換や、熱変形から生ずる基準位置からのズレを算出し校正に必要な演算を行う。
基台２の前面には左右のＹテーブル３間に凹部２５が設けられ、この凹部２５が部品供給装置２３を載置した図示しない台車の受け入れ空間として形成されている。
【００２５】
図２に示すように、ジョイントブロック１１に交換可能に取り付けられるノズルユニット１２は、ジョイントブロック１１に取り付けられるジョイントプレート２９と、ジョイントプレート２９に固定されたアーム部３０と、このアーム部３０に取り付けられ鉛直下方に延びるシャフト３１を回転軸（Ｒ軸）としたロータリー式のノズルヘッド２０と、このノズルヘッド２０をシャフト３１を中心にして回転させる駆動装置３３を備えている。
【００２６】
ノズルヘッド２０は、シャフト３１とシャフト３１に外装されたベアリング３４と、このベアリング３４を介して回転可能に支持されるノズルケーシング３５とで構成されている。ノズルケーシング３５にはシャフト３１を中心にして円周方向に８箇所の装着孔３６が設けられ、各装着孔３６にノズル１８が図示しない駆動部を介して昇降可能かつノズル１８の軸線（Ｔ軸）を中心に回転可能に支持されている。尚、ノズル１８の先端部は先細りに形成されている。
【００２７】
ノズルケーシング３５には駆動ギヤ４１がシャフト３１を中心にしてシャフト３１を取り囲むように固定され、この駆動ギヤ４１にモーター４０の軸に取り付けたピニオン４２が噛合している。よって、モーター４０を駆動するとピニオン４２、駆動ギヤ４１を介してノズルケーシング３５がシャフト３１のＲ軸を中心に回転し、各ノズル１８は図示しない駆動部を介してノズルケーシング３５の装着孔３６の内部で昇降可能かつＴ軸中心で回転可能となる。
【００２８】
図３に示すように、ノズルケーシング３５の下端にはエンドプレート３７が取り付けられている。エンドプレート３７は各ノズル１８の突出を許容している。エンドプレート３７の下面には直径方向に配列された四対のノズル１８，１８のうちの一対のノズル１８，１８の配置位置を結ぶ線分（エンドプレート３７の直径）上に、ノズル１８の先端まで延びる円柱状のマーカー部材３８が一対設けられている。
【００２９】
各マーカー部材３８の下面は、ノズル１８の下端面と一致する位置にあり、マーカー部材３８とノズル１８先端部とをカメラ２１の光軸上で軸方向にズレがなく同一焦点距離に置くようにしている。
【００３０】
各マーカー部材３８の端面の中心位置にカメラ２１で下方から撮影可能なマーカーＭが付されている。よって、２つのマーカーＭは距離Ｌだけ離れた状態となっている。各マーカーＭはシャフト３１のＲ軸に対して振り分けて等間隔に設けられ、何れのマーカーＭも回転するノズルヘッド２０に対して同程度に回転方向での移動量を確保できるようなっている。ここで、各マーカーＭはカメラ２１で撮影した際に認識できる色彩や刻印で形成されている。尚、図２では、マーカーＭを太線として示す。
【００３１】
次に、ノズル１８に吸着された基板認識用のカメラ２１によりマーカーＭ，Ｍを撮影して、ノズルヘッド２０の実際の回転中心、つまりノズル１８の公転の中心の位置関係と初期位置での回転ズレを校正する方法について説明する。
【００３２】
以下に示す校正方法では、先ずノズルヘッド２０の実際の回転中心が基準位置からどの程度ズレているか検出し、更に、ノズルヘッド２０の回転初期の原点である回転角度がゼロ（ｄｅｇ）の位置が、前回使用したノズルヘッド２０（あるいは基準の位置）の回転初期の原点である回転角度がゼロ（ｄｅｇ）の位置と、回転方向でどのくらいズレているのかを算出する。
ここで、マーカーＭは２つ設けられており、各マーカーＭを結ぶ線分の中点は本来ならばノズルヘッド２０の回転中心、つまりシャフト３１のＲ軸であるが、実際には回転中心が図１の鎖線のようにズレている場合があるからである。
【００３３】
図４はノズルヘッド２０の実際の回転中心Ｏを求める手法を示している。マーカーＭは２つ設けられているが、これらマーカーＭ，Ｍは異なる形状、異なる大きさとした方がよい。これら両方のマーカーＭ，Ｍを用いて回転中心Ｏを求める。
ノズルヘッド２０が一回転する間にマーカーＭ，Ｍをカメラ２１により３回撮影する。撮影された３つの画像の各々から、各マーカーＭ，Ｍの中点を求め、各マーカーＭ，Ｍ間の各中点の位置を３つの点Ａ，Ｂ，Ｃとして認識する。
【００３４】
このとき、点Ａ，Ｂ，Ｃを結んだ三角形を作成し、三角形の各辺ＡＢ，ＢＣ，ＣＡの中点から内側に向かう垂線を引いた場合にこれらが交わる点Ｏが三角形の外心、つまり三角形に外接する円の中心となる。この点Ｏが実際のノズルヘッド２０の回転中心Ｏとなる。 これにより幾何学的にノズルヘッド２０の実際の回転中心Ｏを求めることができる。
【００３５】
したがって、コントローラー２４はノズルヘッド２０の実際の回転中心Ｏとノズルヘッド２０の見かけ上の回転中心であるＲ軸とのズレを求め、このズレからノズルヘッド２０の実際の回転中心Ｏへの校正量を算出することができる。このようにしてソフトウエア処置を施さなくても幾何学的に回転中心Ｏを算出できる。
そして、２つのマーカーＭの距離Ｌが既値であるため、カメラ２１で撮影された画像から求めたマーカーＭ，Ｍ間の距離Ｌ’を算出すれば、これら距離Ｌと距離Ｌ’の比からカメラ２１の光学倍率が算出される。
【００３６】
また、図５に示すように、任意のノズルヘッド２０（シャフト３１）の回転初期の原点である回転角度がゼロ（ｄｅｇ）の位置において、２つのマーカーＭ，Ｍを撮影して２つのマーカーＭ，Ｍを結ぶ直線の基準角度αを算出する。この例では、ジョイントプレート２９の中心を通る水平方向の線分に対する傾きとしている。
この基準角度αと、交換前のノズルユニット２１のノズルヘッド２０の基準角度αとの角度ズレを算出して、今回のノズルヘッド２０の回転方向での校正量を算出することができる。尚、前回使用されたノズルユニット１２のノズルヘッド２０の基準角度αとの角度ズレから校正量を算出したが、設定された基準の角度と各ノズルヘッド２０の基準角度αとの角度ズレを算出して校正量としてもよい。
よって、マーカーＭから各ノズル１８までの距離を正確に計測し、ノズル１８に吸着された電子部品の回転方向での正確な位置情報を算出することができる。
また、今回使用されるノズルヘッド２０の基準角度αの角度ズレ分を加味してノズル１８に保持された電子部品のＴ軸に対する保持角度を校正することができる。
【００３７】
したがって、この実施形態によれば、電子部品実装装置１のノズルユニット１２をジョイントブロック１１から外して新しいノズルユニット１２を取り付けた場合や、経時的使用によってノズルヘッド２０の温度が上昇して熱によりノズル１８の位置寸法にズレが生じるような場合であっても、２つのマーカーＭ，Ｍを設けたことにより、新しいノズルユニット１２が取り付けられる毎に、また熱などによりズレが生ずる毎に、ズレを算出して、交換されるノズルユニット１２毎、あるはズレが生じた際に校正を行うことができる。
【００３８】
具体的には、ノズルヘッド２０の回転初期の原点である回転角度がゼロ（ｄｅｇ）においてカメラ２１によりマーカーＭ，Ｍの撮影を行うだけで、撮影された画像はコントローラー２４に取り込まれて基準角度αが求められ、コントローラー２４によりノズルヘッド２０の前回使用したノズルユニット１２のノズルヘッド２０に対する（あるいは設定された基準の角度に対する）角度ズレが算出されこのズレ量を校正できる。
【００３９】
また、取り込まれた２つのマーカーＭ，Ｍの画像のマーカー間距離Ｌ’と実際のマーカーＭ間の距離Ｌからカメラの光学倍率が算出できるので、カメラ２１の光学倍率を各ノズルユニット１２毎にノズル１８に近い位置で把握して、交換されたノズルユニット１２毎に正確に位置情報を算出できる。
【００４０】
つまり、ジョイントブロック１１に対して新しいノズルユニット１２が取り付けられる毎に、そのノズルユニット１２のノズルヘッド２０固有のズレを算出して、交換されるノズルユニット１２毎に校正を行うことができる。また、ジグノズルを用いる必要がないため、ジグノズルの精度によるバラツキがなくなる。
【００４１】
次に、ノズル１８がＲ軸周りに一周するまでの間に２つのマーカーＭ，Ｍを３回撮影することで得られた各画像のマーカーＭ，Ｍ間の３つの中点の位置から、図４に示すように、実質的なノズルヘッド２０の実際の回転中心Ｏ（各ノズル１８の公転中心）を求め、その実際の回転中心Ｏとのズレ量を校正分として、ノズル１８に保持された電子部品の正確な位置を割り出すことができる。よって、ノズル１８の回転方向での軌跡を特定でき、正確にズレのない位置で電子部品を基板１６に実装できる。このようにして、回転部分に設けた２つのマーカーＭによってジグノズルを特別に設けなくても、電子部品の位置を正確に校正することができる。
【００４２】
図６、図７はこの発明の第２実施形態を示している。
この電子部品実装装置１’は図６、図７に示すノズルユニット１２’の構成が異なっている。図６に示すように、この電子部品実装装置１’のノズルユニット１２’は、ジョイントブロック１１に取り付けられたジョイントプレート２９’と、ジョイントプレート２９’に固定されたアーム部３０’と、このアーム部３０’に支持され鉛直下方に延びるシャフト３１’（Ｒ軸）を回転軸としたノズルヘッド２０’と、このノズルヘッド２０’をシャフト３１を中心にして回転させる駆動装置３３’を備えている。駆動装置３３’はモーター４０’と駆動ギヤ４１’とピニオン４２’とで構成されている。
【００４３】
ノズルヘッド２０’は、シャフト３１’とシャフト３１’に一体固定されるノズルケーシング３５’とで構成されている。シャフト３１’を回転可能に支持するベアリング３４’はアーム部３０’に内装されている。シャフト３１’の上端部はアーム部３０’から上方に突出し、この突出部に駆動ギヤ４１’が取り付けられ、駆動ギヤ４１’にモーター４０’のピニオン４２’が噛合している。
【００４４】
ノズルケーシング３５’にはＲ軸を中心にして周方向に８箇所の装着孔３６’が設けられ、各装着孔３６’にノズル１８’が図示しない駆動部を介して昇降可能かつノズル１８の軸線（Ｔ軸）を中心に回転可能に支持されている。よって、モーター４０’を駆動するとピニオン４２’、駆動ギヤ４１’、ベアリング３４’を介してシャフト３１’がアーム部３０’内で回転すると、ノズルケーシング３５’がＲ軸を中心に回転し、各ノズル１８’は図示しない駆動部を介してノズルケーシング３５’の装着孔３６’の内部で昇降可能かつ回転可能となる。
【００４５】
図７に示すように、ノズルケーシング３５’の下面には直径方向に配列された四対のノズル１８’，１８’のうちの一対のノズル１８’，１８’の配置位置を結ぶ線分（ノズルケーシング３５’の直径）上に、ノズル１８’の先端まで延びる円柱状のマーカー部材３８’が一対設けられている。
【００４６】
各マーカー部材３８’の下面は、ノズル１８’の下端面と一致する位置にあり、この下面の中心位置にマーカーＭ’が付されている。よって、２つのマーカーＭ’は距離Ｌだけ離れた状態となっている。各マーカーＭ’はノズルケーシング３５’のＲ軸に対して振り分けて等間隔に設けられている。ここで、各マーカーＭ’はカメラ２１で撮影した際に認識できる色彩や刻印で形成されている。尚、図６では、マーカーＭ’を太線として示す。
【００４７】
この実施形態においても、２つのマーカーＭ，Ｍを回転駆動するノズルヘッド２０’に設けることで、２つのノズルユニット１２’においても、２つのマーカーＭ’，Ｍ’の距離Ｌと画像での距離からカメラ２１の光学倍率を簡単に算出できる。また、２つのマーカーＭ’，Ｍ’により基準角度αを求め、前回用いたノズルユニット１２’の基準角度α（あるいは設定された基準の角度に対する）に対するズレ量を算出して校正量を求め、ノズル１８’に吸着された電子部品の相対角度を校正することができる。また、ノズルヘッド２０’の実際の回転中心Ｏを求め、これを基準として、ノズル１８’に保持された電子部品の位置情報を校正することができる。
【００４８】
よって、電子部品実装装置１’のノズルユニット１２’をジョイントブロック１１から外して新しいノズルユニット１２’を取り付けた場合や、経時的使用によってノズルヘッド２０’の温度が上昇して熱により寸法のズレが生じるような場合であっても簡単に正確な迅速な校正を行うことができる。
とりわけ、この実施形態においては、ベアリング３４’がアーム部３０’内に設けられているため、ノズルヘッド２０’が小型化できるメリットがある。
【００４９】
尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、ノズルの数は８個に限られない。また、マーカーＭ，Ｍは同様の形、大きさとしたが、２つのマーカーＭ，Ｍの形や大きさを異なるものとすることで、撮影した画像からノズルヘッド２０の回転中心Ｏを求める場合の各マーカーＭの認識精度を高めることができる。
マーカーＭ，Ｍの画像を３回撮影した場合を例にしたが、撮影回数は４回以上であってもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１６ 基板
１４ 基板搬送装置
３ Ｙテーブル（移送装置）
７ Ｘテーブル（移送装置）
１１ ジョイントブロック
１２，１２’ ノズルユニット
１８，１８’ ノズル
２０，２０’ ノズルヘッド
３３，３３’ 駆動装置
Ｒ 軸
２１ カメラ
Ｏ 実際の回転中心
α 基準角度
２４ コントローラー（制御装置）
Ｍ，Ｍ’ マーカー
３８、３８’ マーカー部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品が実装される基板の基板搬送装置と、この基板搬送装置の基板上に移送装置を介して位置決め可能に設けられたジョイントブロックと、このジョイントブロックに交換可能に取り付けられるノズルユニットとを備え、このノズルユニットが円周上に配置された複数のノズルを有するロータリー式のノズルヘッドと、このノズルヘッドを回転駆動する駆動装置と、前記ノズルヘッドを軸方向から撮影するカメラと、前記基板搬送装置と前記移送装置と前記駆動装置と前記カメラとを制御すると共に前記カメラによって撮影された画像情報に基づいて、前記ノズルヘッドの基準位置からのズレを算出し、前記ノズルヘッドの位置を校正可能な制御装置を備えた電子部品実装装置であって、前記ノズルヘッドの軸方向に面する面に前記カメラで撮影可能な２つのマーカーを設けたことを特徴とする電子部品実装装置。
【請求項２】
前記マーカーは前記ノズルの先端部と同一焦点距離内に位置するマーカー部材に付されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装装置。
【請求項３】
前記マーカー部材はノズルヘッドの直径方向に回転中心から振り分けて２つ設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電子部品実装装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記ノズルヘッドの一回転中に前記カメラにより少なくとも３回撮影された前記マーカーに関する画像から、前記ノズルヘッドの実際の回転中心を求め、この実際の回転中心と前記ノズルヘッドの見かけ上の回転中心とのズレを求め、このズレから前記ノズルヘッドの実際の回転中心への校正量を算出することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の電子部品実装装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記２つのマーカーから前記カメラの光学倍率を算出することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の電子部品実装装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記ノズルヘッドが回転の初期位置にあるときの前記２つマーカーを結ぶ線分から、前記ノズルヘッドの回転方向での基準角度を求め、この基準角度と前回使用したノズルヘッドの基準角度との角度ズレから校正量を算出することを特徴とする請求項項１〜請求項４の何れかに一項に記載の電子部品実装装置。
【請求項１】
電子部品が実装される基板の基板搬送装置と、この基板搬送装置の基板上に移送装置を介して位置決め可能に設けられたジョイントブロックと、このジョイントブロックに交換可能に取り付けられるノズルユニットとを備え、このノズルユニットが円周上に配置された複数のノズルを有するロータリー式のノズルヘッドと、このノズルヘッドを回転駆動する駆動装置と、前記ノズルヘッドを軸方向から撮影するカメラと、前記基板搬送装置と前記移送装置と前記駆動装置と前記カメラとを制御すると共に前記カメラによって撮影された画像情報に基づいて、前記ノズルヘッドの基準位置からのズレを算出し、前記ノズルヘッドの位置を校正可能な制御装置を備えた電子部品実装装置であって、前記ノズルヘッドの軸方向に面する面に前記カメラで撮影可能な２つのマーカーを設けたことを特徴とする電子部品実装装置。
【請求項２】
前記マーカーは前記ノズルの先端部と同一焦点距離内に位置するマーカー部材に付されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装装置。
【請求項３】
前記マーカー部材はノズルヘッドの直径方向に回転中心から振り分けて２つ設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電子部品実装装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記ノズルヘッドの一回転中に前記カメラにより少なくとも３回撮影された前記マーカーに関する画像から、前記ノズルヘッドの実際の回転中心を求め、この実際の回転中心と前記ノズルヘッドの見かけ上の回転中心とのズレを求め、このズレから前記ノズルヘッドの実際の回転中心への校正量を算出することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の電子部品実装装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記２つのマーカーから前記カメラの光学倍率を算出することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の電子部品実装装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記ノズルヘッドが回転の初期位置にあるときの前記２つマーカーを結ぶ線分から、前記ノズルヘッドの回転方向での基準角度を求め、この基準角度と前回使用したノズルヘッドの基準角度との角度ズレから校正量を算出することを特徴とする請求項項１〜請求項４の何れかに一項に記載の電子部品実装装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１３４２５８（Ｐ２０１２−１３４２５８Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８３７８４（Ｐ２０１０−２８３７８４）
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（５００５４８８８４）三星テクウィン株式会社 (156)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｔｅｃｈｗｉｎ Ｃｏ．， Ｌｔｄ
【住所又は居所原語表記】２８ Ｓｕｎｇｊｕ−ｄｏｎｇ，Ｃｈａｎｇｗｏｎ−ｃｉｔｙ，Ｋｙｏｎｇｓａｎｇｎａｍ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（５００５４８８８４）三星テクウィン株式会社 (156)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｔｅｃｈｗｉｎ Ｃｏ．， Ｌｔｄ
【住所又は居所原語表記】２８ Ｓｕｎｇｊｕ−ｄｏｎｇ，Ｃｈａｎｇｗｏｎ−ｃｉｔｙ，Ｋｙｏｎｇｓａｎｇｎａｍ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]