JP2016092019A - 部品実装用装置におけるキャリブレーション方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カメラおよび基板保持部を移動させて複数位置において基板認識を行う構成において、認識誤差を簡便な方法で高精度に補正することができる部品実装用装置におけるキャリブレーション方法を提供することを目的とする。
【解決手段】第１の位置と第２の位置との間で基板保持部を移動可能な構成において、撮像部移動機構に起因する認識誤差を求める撮像部移動機構キャリブレーション工程にて第１の位置と第２の位置に個別に位置する治具基板を撮像した撮像結果と、第１の位置と第２の位置に位置する治具基板の重複範囲における位置ずれ検出結果とに基づいて認識補正データを求め、基板保持部移動機構に起因する認識誤差を求める基板保持部移動機構キャリブレーション工程にて、治具基板を基板保持部移動機構により複数回移動させる都度治具基板を撮像した撮像結果に基づいて、基板保持部移動機構４に起因する認識誤差を求める。
【選択図】図５

Description

本発明は、部品実装ラインに用いられる部品実装用装置において、認識エリア内における固有の認識誤差を認識補正用に予め求めるキャリブレーション方法に関するものである。

基板に部品を実装して実装基板を製造する部品実装ラインは、基板に半田を印刷するスクリーン印刷装置や、半田が印刷された基板に電子部品を搭載する部品搭載装置などの部品実装用装置が用いられる。これらの部品実装用装置においては、印刷位置精度や搭載位置精度を確保することを目的として、カメラによる撮像結果を認識処理することによって基板などの位置を検出する光学的な位置認識が多用される。

この位置認識においては基板の複数位置を認識対象とすることから、カメラ移動機構によってカメラを基板に対して移動させるようになっており、カメラ移動機構に機構誤差が存在する場合には、カメラが移動する位置によって認識結果に誤差が生じる。このような誤差を抑制して認識精度を向上させるため、従来より、カメラの移動に起因する認識誤差を補正するキャリブレーションが行われている（特許文献１参照）。この特許文献例に示す先行技術においては、所定の位置精度の基準マークが格子状に形成された治具基板を用い、カメラの認識画面における基準マークの位置ずれを計測することにより、認識補正データを取得するようにしている。

特開２０００−３５３８９９号公報

ところで部品実装用装置の構成によっては、上述の先行技術例のように固定位置に保持された基板に対してカメラを移動させるのみならず、可動に構成された基板保持部によって保持した基板を移動させる場合がある。このような構成においては、基板保持部を移動させることに起因する認識誤差をも併せて補正する必要がある。しかしながら、上述の先行技術においてはカメラおよび基板保持部の両者の移動に起因する複合的な認識誤差を簡便な方法で高精度に補正する手法は開示されていなかった。

そこで本発明は、カメラおよび基板保持部を移動させて複数位置において基板認識を行う構成において、認識誤差を簡便な方法で高精度に補正することができる部品実装用装置におけるキャリブレーション方法を提供することを目的とする。

本発明の部品実装用装置におけるキャリブレーション方法は、基板搬入方向に搬入された基板を保持する基板保持部と、前記基板搬入方向と直交する方向に設定された第１の位置と第２の位置との間で、前記基板保持部を移動可能とする基板保持部移動機構と、前記基板保持部に保持された前記基板を撮像する撮像部と、前記撮像部で取得された画像を認識処理することにより前記基板の位置認識を行う認識処理部と、前記位置認識の対象となる認識エリアを含む範囲内で、前記撮像部を移動可能とする撮像部移動機構と、前記基板に対して所定の部品実装用の作業動作を実行する作業機構と、を備えた部品実装用装置において、前記認識エリア内における前記位置認識の固有の認識誤差を認識補正データとして予め求める部品実装用装置におけるキャリブレーション方法であって、前記撮像部移動機構に起因する前記認識誤差を求める撮像部移動機構キャリブレーション工程と、前記基板保持部移動機構に起因する前記認識誤差を求める基板保持部移動機構キャリブレーション工程と、を含み、前記撮像部移動機構キャリブレーション工程は、前記第１の位置にて前記基板保持部に保持された治具基板に形成された格子状のマークを撮像する第１の撮像工程と、前記第２の位置にて前記基板保持部に保持された前記治具基板に形成された格子状のマークを撮像する第２の撮像工程と、前記第１の撮像工程と前記第２の撮像工程において重複する撮像範囲における撮像結果のずれ量を取得するずれ取得工程とを含み、前記第１の撮像工程における撮像結果、前記第２の撮像工程における撮像結果及び前記ずれ取得工程におけるずれ量に基づいて、前記撮像部移動機構に起因する前記認識誤差を求め、前記基板保持部移動機構キャリブレーション工程は、前記基板保持部に保持された前記治具基板を前記基板保持部移動機構により複数回移動させる治具基板移動工程と、治具基板移動工程において、前記誤差を補正した撮像部移動機構により移動して所定位置に固定された前記撮像部により、前記治具基板に形成された格子状のマークを前記移動の度に撮像する第３の撮像工程とを含み、前記第３の撮像工程における撮像結果に基づいて、前記基板保持部移動機構に起因する前記認識誤差を求める。

本発明によれば、カメラおよび基板保持部を移動させて複数位置において基板認識を行う構成において、認識誤差を簡便な方法で高精度に補正することができる。

本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側断面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の機能説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置におけるキャリブレーション処理のフロー図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置におけるキャリブレーション処理の工程説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置におけるキャリブレーション処理の工程説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置におけるキャリブレーション処理の工程説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の動作説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の動作説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の動作説明図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の動作説明図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず、図１、図２、図３を参照して、部品実装用装置としてのスクリーン印刷装置１の構造および機能を説明する。スクリーン印刷装置１は、基板に電子部品を実装して実装基板を生産する部品実装ラインにおいて、基板に対して所定の部品実装用の作業動作であるスクリーン印刷動作を実行する機能を有している。

図１において、スクリーン印刷装置１は基板搬入方向であるＸ方向（図１において紙面垂直方向）に搬入された基板２を保持する基板保持部３を備えており、基板保持部３は基板保持部移動機構４によって移動可能となっている。基板保持部移動機構４は、基台１ａ上に配設されたＹ軸テーブル１１ａに、Ｘ軸テーブル１１ｂ、θ軸テーブル１１ｃを積層し、θ軸テーブル１１ｃの上面に移動ベース部１１ｄを結合した構成となっている。基板保持部移動機構４を駆動することにより、基板保持部３はＸ方向、Ｙ方向に水平移動するとともに、θ方向の回転移動が可能となっている。

ここで基板保持部移動機構４による移動ストロークのうち、Ｘ方向と直交するＹ方向のストロークが最も大きく設定されており、基板保持部移動機構４は、図２，図３に示すように、基板保持部３を第１の位置[Ｐ１]、第２の位置[Ｐ２]との間で移動可能となっている（矢印ａ、ｂ参照）。第１の位置[Ｐ１]は、図３に示すように、マスクユニット６のスクリーンマスク２０の下方において平面視して当該スクリーンマスク２０と重なる位置に設定され、第２の位置[Ｐ２]は、第１の位置[Ｐ１]からＹ方向に隔てられて、平面視してスクリーンマスク２０と重ならない位置に設定される。

基板保持部３の構成を説明する。移動ベース部１１ｄの上面側には、第１の昇降モータ１３を駆動源とする直動機構によって昇降可能な第１の昇降プレート１２が配設されており、さらに第１の昇降プレート１２の上面側には、第２の昇降モータ１４を駆動源とする直動機構によって昇降可能な第２の昇降プレート１５が配設されている。第１の昇降プレート１２の上面には１対のフレーム部材１６がＸ方向に配設されており、フレーム部材１６は基板保持部３において基板２を搬送する基板搬送機構１７を保持している。

フレーム部材１６の上端部には、搬入された基板２をクランプ固定するためのクランプ部材１８が配設されており、一方側のフレーム部材１６に設けられたクランプ開閉機構１８ａを駆動することにより、搬入された基板２を１対のクランプ部材１８によって両側から挟み込んで固定することが可能となっている。印刷対象の基板２は、上流側（図２において左側）から基板搬入コンベア２７に搬入され、第１の位置[Ｐ１]に位置する基板搬送機構１７に受け渡される。そして印刷後の基板２は基板搬送機構１７から基板搬出コンベア２８に受け渡されて、下流側（図２において右側）に搬出される。

第２の昇降プレート１５の上面には基板下受け部１９が配置されており、基板搬送機構１７によって基板２が搬入された状態で第２の昇降プレート１５を上昇させることにより、基板２は基板下受け部１９によって下面側から下受けされる。そしてこの状態でクランプ部材１８を作動させることにより、基板２は基板保持部３において固定保持される。図２に示すように、基板２には印刷対象の電極部２ａおよび基板２の位置認識のための認識マーク２ｍが形成されている。

基板保持部３の上方にはスクリーン印刷動作を実行するためのスクリーン印刷機構５が配設されている。スクリーン印刷機構５は、スキージ駆動モータ８ａ、送りねじ８ｂより成る直動機構を備えたスキージ駆動機構８によって、スキージヘッド７をマスクユニット６のスクリーンマスク２０の上面でスキージング方向であるＹ方向に水平往復動させる構成となっている。図２に示すように、スクリーンマスク２０には基板２に形成された電極部２ａのパターンに対応してパターン孔２０ａが形成されている。さらに認識マーク２ｍに対応した位置には、認識マーク２０ｍが形成されている。基板２をスクリーンマスク２０に対して位置合わせする際には、認識マーク２ｍ、認識マーク２０ｍをそれぞれ撮像して位置認識した結果に基づき、基板保持部移動機構４を駆動する。

スクリーン印刷装置１は基板保持部３に保持された基板２を撮像する撮像部９を備えている。撮像部９は撮像方向をそれぞれ下向き・上向きにした姿勢で配設された基板認識カメラ９ａ、マスク認識カメラ９ｂを一体にした構成となっている。認識マーク２ｍ、認識マーク２０ｍの撮像は、撮像部９を撮像部移動機構２５によってＸ方向、Ｙ方向に移動させることにより行われる。図２に示すように撮像部移動機構２５は、撮像部９がＸ方向に移動自在に装着されたＸ軸ビーム２５Ｘを、Ｙ軸ビーム２５ＹによってＹ方向に移動させる構成となっている。本実施の形態では撮像部移動機構２５による撮像部９の移動範囲は、第１の位置[Ｐ１]、第２の位置[Ｐ２]を包含するように設定されている。

これにより、基板２を対象とする撮像を、第１の位置[Ｐ１]、第２の位置[Ｐ２]のいずれの位置においても行えるようになっている。すなわち図３に示すように、基板２を保持した基板保持部３をマスクユニット６の下方の第１の位置[Ｐ１]に位置させた状態で、撮像部９を基板２とスクリーンマスク２０との間の進出させることにより、基板認識カメラ９ａ、マスク認識カメラ９ｂによってそれぞれ基板２とスクリーンマスク２０とを対象とする位置認識を並行して行うことができる。

また基板２を保持した基板保持部３を第２の位置[Ｐ２]に位置させた状態で、撮像部９を基板２の上方へ進出させることにより、基板認識カメラ９ａによって基板２を対象とする位置認識を行うことが可能となっている。すなわち撮像部移動機構２５は、基板２を対象とする位置認識の対象となる認識エリアを含む範囲内で撮像部９を移動可能に構成されている。

スキージヘッド７は、送りねじ８ｂに沿って水平移動する移動ブロック２１の下面から突出する１対のスキージ２２を備えており、移動ブロック２１の上面に設けられたスキージ昇降機構２３を駆動することにより、スキージ２２は個別に昇降する。スクリーン印刷機構５によるスクリーン印刷動作においては、ペースト２４が供給されたスクリーンマスク２０の上面に一方のスキージ２２を摺接させる。

そしてこの状態でスキージヘッド７をスキージング方向に移動させることにより、スクリーンマスク２０に形成されたパターン孔２０ａを介して、基板２にペースト２４がスクリーン印刷される。したがって、マスクユニット６、スキージヘッド７、スキージ駆動機構８を含むスクリーン印刷機構５は、基板２に対して所定の部品実装用の作業動作であるスクリーン印刷動作を実行する作業機構となっている。

スクリーン印刷後のスクリーンマスク２０の下面は、印刷時のにじみなどの汚損を除去するために、クリーニングユニット１０によるクリーニングが行われる。図１，図２に示すように、スクリーンマスク２０の下面に摺接する高さ位置には、クリーニングユニット１０がユニット移動機構２６によってＹ方向に水平移動自在に配設されている。

クリーニングユニット１０はクリーニングシートによってスクリーンマスク２０の下面のペーストを拭き取る構成のクリーニングヘッドを備えており、Ｘ方向に延出した保持部２６Ｘに沿って配設されている。保持部２６ＸはＹ方向に配設されたＹ軸ビーム２６ＹにＹ方向に移動自在に結合されており、Ｙ軸ビーム２６Ｙを駆動することにより、クリーニングユニット１０はスクリーンマスク２０の下面をクリーニングする（図１０（ａ）参照）。

本実施の形態においては、前述のように第１の位置[Ｐ１]のみならず第２の位置[Ｐ２]においても撮像部９による基板２の撮像が可能となっている。これにより、第２の位置[Ｐ２]における撮像部９による基板２の基板認識と、第１の位置[Ｐ１]におけるクリーニングユニット１０によるスクリーンマスク２０のマスククリーニングとを、並行的に行うことが可能となっている。

次に図４を参照して、制御系の構成を説明する。図４において、スクリーン印刷装置１は、制御部３０、記憶部３１、機構駆動部３２、認識処理部３３を備えており、さらに制御部３０は印刷制御部３０ａ、キャリブレーション処理部３０ｂを備えている。印刷制御部３０ａは以下に説明する各部によるスクリーン印刷動作を制御する。このスクリーン印刷動作に際しては、記憶部３１に記憶された各種の印刷データ（図示省略）が参照される。キャリブレーション処理部３０ｂは、撮像部９の基板認識カメラ９ａによって基板２の認識マーク２ｍを認識する際に、基板保持部移動機構４による基板保持部３の移動や撮像部移動機構２５による撮像部９の移動に起因して生じる位置認識の誤差を較正するキャリブレーションのための処理を行う。

記憶部３１は、スクリーン印刷装置１によってスクリーン印刷作業を実行するために必要なデータのほか、キャリブレーション実行データ３１ａ、キャリブレーションデータ３１ｂを記憶する。キャリブレーション実行データ３１ａは、キャリブレーション処理部３０ｂによってキャリブレーションを実行するのに必要なデータであり、キャリブレーションデータ３１ｂはキャリブレーションの結果として取得された位置補正データである。

機構駆動部３２は印刷制御部３０ａに制御されて、基板搬送機構１７、基板保持部３、基板保持部移動機構４、撮像部移動機構２５、スキージヘッド７、スキージ駆動機構８、クリーニングユニット１０、ユニット移動機構２６を駆動する。これにより、スクリーン印刷装置１によるスクリーン印刷作業のための各種動作が実行される。認識処理部３３は、撮像部９の基板認識カメラ９ａ、マスク認識カメラ９ｂで取得された画像を認識処理する。これにより、基板２、スクリーンマスク２０における認識マーク２ｍ、認識マーク２０ｍの位置認識が行われる。

次に図５を参照して、スクリーン印刷装置１におけるキャリブレーション処理フローについて説明する。このキャリブレーションは、スクリーン印刷装置１の組み立て完了の立ち上げ時などにおいて、基板認識カメラ９ａによる認識エリアである第１の位置[Ｐ１]第２の位置[Ｐ２]内の複数位置における位置認識の固有の認識誤差を認識補正データとして予め求めるものである。

図５において、治具基板４０を基板保持部３に保持させる（ＳＴ１）。治具基板４０は、ガラスなど伸縮が少ない材質の矩形基板に、マーク４１を所定ピッチの高い位置精度で格子状に形成したものである。キャリブレーション処理に際しては、まず撮像部移動機構２５に起因する認識誤差を求める撮像部移動機構キャリブレーションを実行する（ＳＴ２）（撮像部移動機構キャリブレーション工程）。

すなわち図６（ａ）に示すように、第１の位置[Ｐ１]にて治具基板４０に形成された格子状のマーク４１を撮像する（ＳＴ２ａ）（第１の撮像工程）。このとき、治具基板４０に形成された複数のマーク４１の全てを所定の撮像順序に従って順次撮像する。これにより、図６（ｃ）に示す認識画像Ｗが取得される。この撮像では、基板認識カメラ９ａの移動は制御データ上では光学座標系の光学中心９ｃがｎ番目のマーク４１ｎ（機械座標系での位置座標（Ｘｎ，Ｙｎ））の中心に一致するように制御されるが、実際には撮像部移動機構２５の機構誤差に起因する移動誤差のため、光学中心９ｃはかならずしもマーク４１ｎの中心とは一致せず、Δｘｎ、Δｙｎの位置ずれが検出されている。

すなわち機械座標系での位置座標（Ｘｎ，Ｙｎ）の近傍が位置認識対象となっている場合には、基板認識カメラ９ａによる認識位置に対してさらにΔｘｎ、Δｙｎの補正を加える必要がある。したがって、位置ずれ（Δｘｎ、Δｙｎ）を全てのマーク４１ｎについて求めておくことにより、撮像部移動機構２５の機械座標系に固有の位置ずれを補正するためのキャリブレーションデータを求めることができる。図６（ａ）に示す第１の撮像工程においては、第１の位置[Ｐ１]に位置する基板２を対象としたキャリブレーションデータが求められる。

本実施の形態においては、基板２の位置認識は、基板２を保持した基板保持部３が第２の位置[Ｐ２]に位置している状態においても行われる。このため、第２の位置[Ｐ２]に位置する基板２を対象としたキャリブレーションデータを併せて求める必要がある。すなわち、治具基板４０を保持した基板保持部３を第２の位置[Ｐ２]に移動させ、図６（ｂ）に示すように、第２の位置[Ｐ２]にて治具基板４０に形成された格子状のマーク４１を、第１の撮像工程と同様に撮像する（ＳＴ２ｂ）（第２の撮像工程）。

このとき、第１の位置[Ｐ１]に位置した治具基板４０の先端部（移動方向における前端部）と、第２の位置[Ｐ２]に位置した治具基板４０の末尾部（移動方向における後端部）のそれぞれにおける撮像範囲が部分的に重複した重複範囲Ｚが形成されるように、治具基板４０のＹ方向への移動量を設定する。すなわち重複範囲Ｚについては、第１の位置[Ｐ１]における撮像時と第２の位置[Ｐ２]における撮像時の２回撮像される。ここでは、治具基板４０の先端部と後端部におけるＸ方向のマーク４１が列状に並んだマーク列がそれぞれ１列ずつ含まれるように、重複範囲Ｚが設定される例を示している。

次いで重複する撮像範囲（重複範囲Ｚ）における撮像結果のずれ量を取得する（ＳＴ２ｃ）（ずれ取得工程）。すなわち図７（ａ）に示すように、重複範囲Ｚには第１の位置[Ｐ１]に位置する治具基板４０（Ｐ１）の最先端のマーク列Ｌ１と、第２の位置[Ｐ２]に位置する治具基板４０（Ｐ２）の最末尾のマーク列Ｌ２が含まれている。第１の位置[Ｐ１]から第２の位置[Ｐ２]への治具基板４０の移動においては、基板保持部移動機構４のＹ軸テーブル１１ａの機構誤差により、マーク列Ｌ１とマーク列Ｌ２を構成する各マークに対応する位置ずれデータ点４１＊群は一致せず、マーク列Ｌ１とマーク列Ｌ２とは位置ずれした状態にある。

ここで目的とするキャリブレーションは、第１の位置[Ｐ１]、第２の位置[Ｐ２]を包含する認識エリアの全体を対象とするものであることから、上述のマーク列Ｌ１とマーク列Ｌ２を構成する各マークの位置ずれデータ点４１＊群は一致している必要がある。このため、ここではマーク列Ｌ１とマーク列Ｌ２を構成する各マーク４１の位置ずれを検出し、この位置ずれ分だけ第２の位置[Ｐ２]に位置した治具基板４０を対象とする撮像結果を修正するデータ変換を行うようにしている。

この位置ずれの検出およびデータ変換例について説明する。図７（ｂ）は、このデータ変換処理を図式的に表したものである。図７（ｂ）において、マーク列Ｌ１，Ｌ２上の各点はそれぞれ各位置における位置ずれを示すデータ点であり、各データ点には当該位置のマーク４１ｎの位置を検出することにより求められた位置ずれ量（Δｘｎ，Δｙｎ） が対応している。データ変換に際して、まず図７（ｂ）に示すように、マーク列Ｌ１に属する最左端のマークの位置ずれを示すデータ点４１＊（１）と、マーク列Ｌ２に属する最左端のマークの位置ずれを示すデータ点４１＊（２） との差異を示す誤差データｄｘ，ｄｙ を求める。

次いで、第２の位置[Ｐ２]に位置する治具基板４０（２）において求められたすべての位置ずれ量（Δｘｎ，Δ ｙｎ）のデータについて、前記誤差データｄｘ，ｄｙ だけ補正する。すなわち、図７（ｃ）に示すように、データ点４１＊（２）がデータ点４１＊（１）に重なるように数値データの平行移動を行う。これにより、図７（ｂ）に示すように、データ点４１＊（１）、４１＊（２）は重ね合わされる。次いで、マーク列Ｌ１とマーク列Ｌ２に属するすべてのデータ点を重ね合わせるためのデータ変換処理を行う。ここでは、図７（ｃ）に示すように、マーク列Ｌ１，Ｌ２ の交角θを求め、第２の位置[Ｐ２]に位置する治具基板４０（Ｐ２）において求められたすべての位置ずれ量（Δｘｎ，Δｙｎ ）のデータについて、データ点４１＊（１）（データ点４１＊（２））を中心にしてθだけ回転させるデータ変換を行う。

なお、ここでは、それぞれのマーク列Ｌ１、Ｌ２の最左端のデータ点４１＊（１）、４１＊（２）との差異およびマーク列Ｌ１，Ｌ２ の交角θを誤差データとして用いているが、マーク列Ｌ１，Ｌ２のすべての対応するデータ点についてそれぞれ差異を求め、その平均値を誤差データとして用いるようにしてもよい。

このデータ変換処理により、図７（ｄ）に示すように、第１の位置[Ｐ１]に位置する治具基板４０（Ｐ１）の先端部のマーク列Ｌ１に属する認識マークについて求められた位置ずれデータと、第２の位置[Ｐ２]に位置する治具基板４０（Ｐ２）の最末尾のマーク列Ｌ２について求められた位置ずれデータが、数値データ上で同一値となるように重ね合わせられる。これにより、第１の位置[Ｐ１]、第２の位置[Ｐ２]のそれぞれに位置する治具基板４０について、別個に求められた２つの位置ずれデータを、第１の位置[Ｐ１]、第２の位置[Ｐ２]を包含する認識エリアを対象として、１つの連続した治具基板を用いて求めた場合と同様の位置ずれデータに合成することが出来る。すなわち上述のデータ変換では、（ＳＴ２ａ）、（ＳＴ２ｂ）における撮像結果、（ＳＴ２ｃ）において取得されたずれ量に基づいて撮像部移動機構２５に起因する認識誤差を求めるようにしている（ＳＴ２ｄ）。

なお本実施の形態では、重複範囲Ｚにマーク列が１列のみ含まれている例について説明したが、重複範囲Ｚに複数のマーク列が含まれるように範囲設定を行ってもよい。この場合には、対応する各マーク列間の差異の平均値を求め、この平均値によって上述のデータ変換を行う。また、データ変換例としては、ここに示す例には限定されず、所望の位置認識精度に応じてさらに簡略化されたデータ変換方式を用いてもよい。

次いで、基板保持部移動機構に起因する認識誤差を求める基板保持部移動機構キャリブレーションを実行する（ＳＴ３）（基板保持部移動機構キャリブレーション工程）。ここでは図６（ｂ）に示す状態から、図８（ａ）に示すように、基板保持部３を再度第１の位置[Ｐ１]に移動させるとともに、撮像部９を図６（ｂ）における重複範囲Ｚの上方に移動させ、位置を固定する。この撮像部９の移動においては、上述の撮像部移動機構キャリブレーションによって誤差を補正した状態の撮像部移動機構２５によって撮像部９を移動させる。

次いで図８（ｂ）に示すように、基板保持部３に保持された治具基板４０を、基板保持部移動機構４により所定ピッチ刻みで（矢印ｃ参照）複数回移動させる（ＳＴ３ａ）（治具基板移動工程）。この治具基板４０の複数回の移動において、所定位置に固定された撮像部９の基板認識カメラ９ａにより、治具基板４０に形成された格子状のマーク４１を移動の度に撮像する（ＳＴ３ｂ）（第３の撮像工程）。ここでは、治具基板４０のＹ方向の中心線近傍を撮像対象とし、治具基板４０の移動によってこの撮像範囲に配列された複数のマーク４１を順次撮像する。そしてこの撮像結果に基づいて、基板保持部移動機構４に起因する認識誤差を求める（ＳＴ３ｃ）。この第３の撮像工程において、撮像部９を図６（ｂ）における重複範囲Ｚの上方に位置させることにより、以下に説明するデータ変換におけるデータ点数を極力多くすることができ、キャリブレーションの精度を向上させることができる。

図８（ｃ）を参照して、この認識誤差を求めるためのデータ変換を説明する。マーク列Ｌ３は、上述の（ＳＴ２ａ）にて第１の位置[Ｐ１]に位置した治具基板４０を撮像して得られたデータ点４１＊のうち、上述の撮像範囲に対応するデータ点４１＊に対応するマーク列を示している。そしてマーク列Ｌ４は、第３の撮像工程において治具基板４０の移動の度に撮像範囲を撮像して得られたデータ点４１＊に対応するマーク列を示している。

ここでマーク列Ｌ３の再下端のデータ点４１＊（３）と、マーク列Ｌ４の再下端の４１＊（４）とは一致しており、治具基板４０のＹ方向への移動に伴って基板保持部移動機構４の機構誤差によりマーク列Ｌ３のデータ点４１＊とマーク列Ｌ４のデータ点４１＊とは一致しなくなる。すなわち、マーク列Ｌ３とマーク列Ｌ４との不一致の度合いは、基板保持部移動機構４の機構誤差に起因する認識誤差の程度を示している。ここでは撮像部移動機構キャリブレーション工程にて図７（ｃ）にて説明したデータ変換と同様に、マーク列Ｌ３とマーク列Ｌ４が一致するようなデータ変換を行い、このデータ変換結果を（ＳＴ２ｄ）にて求めた撮像部移動機構２５に起因する認識誤差に適用する。これにより、基板保持部移動機構４の機構誤差に起因して治具基板４０のＹ方向への移動に伴って生じる認識誤差を近似的に補正する基板保持部移動機構キャリブレーションが行われる。

次いで、撮像部移動機構２５および基板保持部移動機構４のそれぞれに起因する認識誤差を包括したキャリブレーションデータを作成して記憶させる（ＳＴ４）。すなわち、撮像部移動機構キャリブレーション工程、基板保持部移動機構キャリブレーション工程のそれぞれにおいて取得された位置認識補正データを合成してキャリブレーションデータを作成し、記憶部３１にキャリブレーションデータ３１ｂとして記憶させ、キャリブレーション処理を終了する（ＳＴ５）。

次に、スクリーン印刷装置１によるスクリーン印刷作業について、図９〜図１２を参照して説明する。まず図９（ａ）に示すように、基板保持部３を第１の位置[Ｐ１]に位置させた状態で、上流側装置から基板搬送機構１７に基板２を搬入する。次いで図９（ｂ）に示すように、基板保持部移動機構４を駆動して基板保持部３を第２の位置[Ｐ２]に移動させる（矢印ｄ）。このとき、第２の昇降モータ１４を駆動して第２の昇降プレート１５を基板下受け部１９とともに上昇させて基板２を下面側から下受けし（矢印ｅ）、クランプ部材１８によって基板２を挟み込んでクランプ固定する（矢印ｆ）。

次いで、図１０（ａ）に示すように、撮像部９による基板認識動作とクリーニングユニット１０によるマスククリーニングが並行して行われる。すなわち第２の位置[Ｐ２]に位置する基板保持部３に保持された基板２の上方で撮像部９を移動させ、基板２に形成された認識マーク２ｍ（図２参照）を撮像する。これとともに、マスクユニット６の下面側にはユニット移動機構２６によってクリーニングユニット１０が進出し、スクリーンマスク２０の下面にクリーニングユニット１０のクリーニングヘッドを摺接させて、マスククリーニングを実行する（矢印ｇ）。

基板認識動作とマスククリーニング動作が終了したならば、図１０（ｂ）に示すように、基板保持部３をマスクユニット６の下面側の第１の位置[Ｐ１]へ移動させる（矢印ｈ）。そして前述の基板認識結果と予め撮像部９のマスク認識カメラ９ｂによってスクリーンマスク２０の下面を撮像して取得した認識マーク２０ｍの認識結果とに基づいて、基板２をスクリーンマスク２０に対して位置合わせする。

次に図１１（ａ）に示すように、第１の昇降モータ１３を駆動して第１の昇降プレート１２とともにフレーム部材１６を上昇させる（矢印ｉ）。これにより、基板下受け部１９によって下受けされクランプ部材１８によってクランプされた状態の基板２は、スクリーンマスク２０の下面に当接する。次いで、図１１（ｂ）に示すように、一方側のスキージ２２を下降させてペースト２４が供給されたスクリーンマスク２０の上面に当接させた状態で、スキージヘッド７をスキージング方向へ移動させる（矢印ｊ）。これにより、ペースト２４はスクリーンマスク２０のパターン孔２０ａを介して基板２の電極部２ａに印刷される（図２参照）。

次いで印刷後の基板２をスクリーンマスク２０から離脱させる版離れが行われる。図１２（ａ）に示すように、第１の昇降モータ１３を駆動して第１の昇降プレート１２とともにフレーム部材１６を下降させる（矢印ｋ）。これにより、上面にペースト２４が印刷されてクランプ部材１８によってクランプ固定された状態の基板２は、スクリーンマスク２０の下面から離隔する。

次に基板２のクランプ解除が行われる。すなわち図１２（ｂ）に示すように、クランプ部材１８によるクランプを解除（矢印ｌ）した後に、第２の昇降モータ１４を駆動して第２の昇降プレート１５とともに基板下受け部１９を下降させる（矢印ｍ）。これにより、基板２の基板下受け部１９による下受け状態は解除され、基板２は基板搬送機構１７によって支持された状態となる。そしてこの状態で基板搬送機構１７を駆動することにより、印刷後の基板２は基板搬出コンベア２８（図２）に乗り移って下流側へ搬出される。これにより、１枚の基板２を対処としたスクリーン印刷作業が終了する。

上記説明したように、本実施の形態に示す部品実装用装置におけるキャリブレーション方法では、第１の位置と第２の位置との間で基板保持部を移動可能な構成において、撮像部移動機構２５に起因する認識誤差を求める撮像部移動機構キャリブレーション工程にて第１の位置[Ｐ１]、第２の位置[Ｐ２]に個別に位置する治具基板４０を撮像した撮像結果と、第１の位置[Ｐ１]、第２の位置[Ｐ２]に位置する治具基板４０の重複範囲における位置ずれ検出結果とに基づいて認識補正データを求め、基板保持部移動機構に起因する認識誤差を求める基板保持部移動機構キャリブレーション工程にて、治具基板４０を基板保持部移動機構により複数回移動させる都度治具基板４０を撮像した撮像結果に基づいて、基板保持部移動機構４に起因する認識誤差を求めるようにしている。これにより、撮像部９および基板保持部３を移動させて複数位置において基板認識を行う構成において、認識誤差を簡便な方法で高精度に補正することができる。

なお上記実施の形態においては、部品実装用装置として基板２にペースト２４をスクリーン印刷するスクリーン印刷装置１が示されているが、本発明の適用はスクリーン印刷装置１に限定されるものではなく、部品実装ラインに用いられる設備であって基板搬入方向と直交する方向に設定された第１の位置と第２の位置との間で基板保持部を移動可能とする構成であれば、本発明の適用対象となる。

本発明の部品実装用装置におけるキャリブレーション方法は、カメラおよび基板保持部を移動させて複数位置において基板認識を行う構成において、認識誤差を簡便な方法で高精度に補正することができるという効果を有し、基板を対象としてスクリーン印刷などの部品実装用の作業動作を実行する分野において有用である。

１ スクリーン印刷装置
２ 基板
３ 基板保持部
４ 基板保持部移動機構
５ スクリーン印刷機構
７ スキージヘッド
８ スキージ駆動機構
９ 撮像部
１０ クリーニングユニット
２０ スクリーンマスク
２５ 撮像部移動機構
４０ 治具基板
４１ マーク
[Ｐ１] 第１の位置
[Ｐ２] 第２の位置
Ｚ 重複範囲

Claims (4)

1. 基板搬入方向に搬入された基板を保持する基板保持部と、
   前記基板搬入方向と直交する方向に設定された第１の位置と第２の位置との間で、前記基板保持部を移動可能とする基板保持部移動機構と、
   前記基板保持部に保持された前記基板を撮像する撮像部と、
   前記撮像部で取得された画像を認識処理することにより前記基板の位置認識を行う認識処理部と、
   前記位置認識の対象となる認識エリアを含む範囲内で、前記撮像部を移動可能とする撮像部移動機構と、
   前記基板に対して所定の部品実装用の作業動作を実行する作業機構と、を備えた部品実装用装置において、
   前記認識エリア内における前記位置認識の固有の認識誤差を認識補正データとして予め求める部品実装用装置におけるキャリブレーション方法であって、
   前記撮像部移動機構に起因する前記認識誤差を求める撮像部移動機構キャリブレーション工程と、
   前記基板保持部移動機構に起因する前記認識誤差を求める基板保持部移動機構キャリブレーション工程と、を含み、
   前記撮像部移動機構キャリブレーション工程は、
   前記第１の位置にて前記基板保持部に保持された治具基板に形成された格子状のマークを撮像する第１の撮像工程と、
   前記第２の位置にて前記基板保持部に保持された前記治具基板に形成された格子状のマークを撮像する第２の撮像工程と、
   前記第１の撮像工程と前記第２の撮像工程において重複する撮像範囲における撮像結果のずれ量を取得するずれ取得工程とを含み、
   前記第１の撮像工程における撮像結果、前記第２の撮像工程における撮像結果及び前記ずれ取得工程におけるずれ量に基づいて、前記撮像部移動機構に起因する前記認識誤差を求め、
   前記基板保持部移動機構キャリブレーション工程は、
   前記基板保持部に保持された前記治具基板を前記基板保持部移動機構により複数回移動させる治具基板移動工程と、
   治具基板移動工程において、前記誤差を補正した撮像部移動機構により移動して所定位置に固定された前記撮像部により、前記治具基板に形成された格子状のマークを前記移動の度に撮像する第３の撮像工程とを含み、
   前記第３の撮像工程における撮像結果に基づいて、前記基板保持部移動機構に起因する前記認識誤差を求めることを特徴とする部品実装用装置におけるキャリブレーション方法。
2. 前記第３の撮像工程において、前記撮像部を前記重複する撮像範囲に位置させることを特徴とする請求項１記載の部品実装用装置におけるキャリブレーション方法。
3. 前記部品実装用装置は前記基板保持部に保持された前記基板をスクリーンマスクに当接させてペーストを印刷するスクリーン印刷装置であり、
   前記第１の位置は、前記スクリーンマスクの下方において平面視して当該スクリーンマスクと重なる位置に設定されることを特徴とする請求項１または２記載の部品実装用装置におけるキャリブレーション方法。
4. 前記第２の位置は、前記第１の位置から前記スクリーン印刷装置における基板搬送方向と直交する方向に隔てられて、平面視して前記スクリーンマスクと重ならない位置に設定されることを特徴とする請求項３記載の部品実装用装置におけるキャリブレーション方法。

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