JP4485667B2 - 部品実装装置のオフセット測定用基板及び部品実装装置のオフセット測定方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品を基板に装着する部品実装装置のオフセットを測定するために使用する部品実装装置のオフセット測定用基板及び部品実装装置のオフセット測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、部品を装着する基板５１を部品装着位置に位置決めする位置決め装置５５は、一対のサポートレール部５４，５４を有し、所定の部品装着位置まで基板５１を各サポートレール部５４のベルトコンベヤの駆動により搬送し、基板ストッパ５３により基板５１の前面を当て止めしたのち、基準ピン５２，…，５２を上記基板の４つの角部近傍にそれぞれ形成された基準ピン挿入用貫通穴５１ａ，…，５１ａ内に挿入して、基板５１を上記部品装着位置に位置決めする。その後、一対のサポートレール部５４，５４で基板５１の各端縁部を上下に挟み込んで挟持することにより、上記基板５１を上記部品装着位置に位置決め保持するようにしている。
【０００３】
このように上記位置決め装置５５で上記部品装着位置に位置決め保持された基板５１に部品を装着するときの実装プログラムは、通常、プログラム基準位置から各部品の装着すべき位置座標を指定しているため、プログラム基準位置を正しく設定することが重要である。
【０００４】
従来は、上記部品装着位置に位置決め保持された基板５１の１つの基準ピン挿入用貫通穴５１ａ内に挿入された基準ピン５２を基板認識カメラにより認識させて、認識された基準ピン５２の位置の情報と、予め記憶されている基準ピン挿入用貫通穴５１ａから上記基板５４の１つの角部までの座標情報とに基き、上記基板５４の１つの角部を求めて、この角部を上記プログラム基準位置５６として使用するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構造のものでは、基準ピン５２は上記位置決め装置５５に機械的に組み込まれているため、その取付誤差などにより、基準ピン５２の位置は必ず誤差を伴うものであるが、高精度での高密度部品実装を行う場合には、このような基準ピン５２の位置の誤差も容認できなくなり、プログラム基準位置をより精度良く得る方法が望まれている。
【０００６】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、上記プログラム基準位置をより精度良く得ることができる部品実装装置のオフセット測定用基板及び部品実装装置のオフセット測定方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【０００８】
本発明の第１態様によれば、位置決め装置で部品装着位置に位置決めされた基板に対して部品を装着する部品実装装置のオフセットを測定するために使用する部品実装装置のオフセット測定用基板であって、
上記位置決め装置で上記部品装着位置に位置決め可能で、かつ、少なくとも１つの角部近傍に認識マークを有する矩形の金属板より構成されるとともに、
上記矩形の金属板は、少なくとも１つの角部近傍に形成された凹部と、上記凹部内に配置されかつ上記凹部の内径よりも小さな内径の上記認識マークとして機能する認識用貫通孔とを有し、前記オフセット測定用基板の下面に、表面に黒色層を有する当て板を固定して、前記貫通孔の底面を黒色にするようにしたことを特徴とするオフセット測定用基板を提供する。
【００１３】
本発明の第２態様によれば、位置決め装置で部品装着位置に位置決めされた基板に対して部品を装着する部品実装装置において、
少なくとも１つの角部近傍に認識マークを有する矩形の金属板より構成されているオフセット測定用基板を、上記位置決め装置で上記部品装着位置に位置決めし、
上記認識マークを認識して上記認識マークの座標情報を得、
上記得られた上記認識マークの座標情報と、上記認識マークから上記認識マークに最も近い上記オフセット測定用基板の１つの角部までの座標情報とを基に、上記オフセット測定用基板の上記１つの角部の位置座標情報を得、
上記得られたオフセット測定用基板の上記１つの角部の位置座標情報と、上記位置決め装置として予め設定されている上記オフセット測定用基板の上記１つの角部の本来の位置の座標情報とを比較して、両者のオフセット情報を求めるとともに、
上記認識マークを認識して上記認識マークの座標情報を得るとき、上記オフセット測定用基板の少なくとも１つの角部近傍に形成された凹部内に配置されかつ上記凹部の内径よりも小さな内径で、かつ、表面に黒色層を有する当て板を前記オフセット測定用基板の下面に固定されて黒色底面を有する認識用貫通孔を上記認識マークとして認識するようにしたことを特徴とする部品実装装置のオフセット測定方法を提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
本発明の第１の実施形態にかかる部品実装装置のオフセット測定方法に使用する部品実装装置のオフセット測定用基板１は、図１〜図５に示すように、部品実装装置の位置決め装置１９で上記部品装着位置に位置決め可能で、かつ、少なくとも１つの角部近傍に認識マーク３を有する矩形の金属板より構成されている。
【００１８】
上記部品実装装置としては、一例として、図５に示すように、ローダ２３により位置決め装置１９に搬送されてきた、部品を装着すべき基板（図５ではオフセット測定用基板１で図示しているが、部品を装着すべき基板もほぼ同様な外形を有している。）を、位置決め装置１９で位置決め保持し、制御装置３０の制御下でメモリ３２内の実装プログラムに基きＸＹロボット２０を駆動して、装着ヘッド２１を部品供給カセット２５に移動させ、部品供給カセット２５から供給された部品を装着ヘッド２１のノズルに吸着保持したのち、部品認識カメラ２６で部品の姿勢を認識したのち、認識結果に基いて姿勢等を補正しつつ装着ヘッド２１により吸着保持された部品を基板に装着するものである。全ての部品が基板に装着されたのち、基板は位置決め装置１９からアンローダ２４を介して搬出される。装着ヘッド２１には基板認識カメラ２２が搭載されており、基板の認識を行うとともに、本実施形態での認識マークの認識にも使用する。
【００１９】
上記オフセット測定用基板１は、詳しくは、長方形板状のメタリック色であり、その４つの角部近傍のそれぞれには、円形の凹部２と、上記凹部２の中心に上記凹部２の内径よりも小さな内径でかつ黒色底面を有して認識マークとして機能する円形の認識用貫通孔３とを有している。
【００２０】
上記オフセット測定用基板１の材質としては、鉄又は板金が好ましく、例えば鉄のような金属板の前面１ａ及び後面１ｃ及び両側面１ｂ，１ｂを、加工により、前面１ａ及び後面１ｃが平面でかつ両側面１ｂ，１ｂが互いに平行でかつ前面１ａ及び後面１ｃと両側面１ｂ，１ｂとの間で直交するように形成する。上記加工としては、プレス加工、切削加工、レーザ加工、又はワイヤカット加工などがある。また、オフセット測定用基板１の４つの角部近傍のそれぞれには、円形の凹部２をプレス加工、放電加工、エンドミルなどの切削加工などにより形成し、上記凹部２の中心に上記凹部２の内径よりも小さな内径でかつ黒色底面を有して認識マークとして機能する円形の認識用貫通孔３をエンドミルなどの切削加工、ドリル加工、レーザ加工、ワイヤ加工などにより貫通形成している。認識用貫通孔３は、凹部２の中央部に形成することが、加工上、好ましいが、これに限られるものではない。また、上記凹部２内に認識用貫通孔３を形成する理由は、もしオフセット測定用基板１の板厚が厚く１つの認識用貫通孔で認識しようとする場合には、認識用貫通孔の内壁が認識されて、認識用貫通孔の上面の輪郭と下面の輪郭とが二重に認識されて下面の輪郭を正確に精度良く認識することが困難になるからである。よって、上記凹部２内に認識用貫通孔３を形成するとともに、凹部２の部分の厚さよりも認識用貫通孔３の部分の厚さを小さくすることにより、認識用貫通孔３の内壁部分を限りなく小さくして認識しないようにして、認識用貫通孔３の下面の輪郭のみを精度良く認識できるようにしている。また、上記凹部２は円形に限らず、任意の形状でよい。
【００２１】
具体的な一例としては、幅１００ｍｍで長さ２００ｍｍで厚さ１．６ｍｍの長方形のオフセット測定用基板１の各角部近傍に、内径５ｍｍで深さ１．１ｍｍの凹部２と、凹部２内に位置する内径１ｍｍで深さ０．５ｍｍの認識用貫通孔３を形成している。
【００２２】
上記金属板を貫通形成した認識用貫通孔３の底面を黒色にするため、オフセット測定用基板１の各角部近傍の下面に、表面に黒色層５を有する長方形の当て板４をボルト８，８により固定する。すなわち、認識用貫通孔３付近でかつ長手方向中央側に２個のボルト貫通穴６，６をオフセット測定用基板１に形成し、ボルト貫通穴６，６に２本のボルト８，８を貫通させて当て板４のネジ穴４ａ，４ａ内にボルト８，８をねじ込むことにより、当て板４をボルト８，８によりオフセット測定用基板１の各角部に固定する。当て板４は表面が黒色の板金された鉄より構成されている。
【００２３】
また、オフセット測定用基板１の各角部近傍の凹部２の近傍のオフセット測定用基板外側には、オフセット測定用基板１を位置決め保持すベく、位置決め装置１９の基準ピン１８を挿入するための基準ピン挿入用貫通穴７が形成されている。
【００２４】
上記構成にかかるオフセット測定用基板１を使用するオフセット測定方法について以下に説明する。ここでは、認識マークの一例として、基板ストッパ１２に最も近いオフセット測定用基板１の認識用貫通孔３、例えば、図１の左下の認識用貫通孔３を使用する場合について説明する。
【００２５】
なお、ここで説明するオフセットとは、基板の所定箇所に部品を装着する部品実装装置において、基板の各所定箇所の座標を実装プログラムにおいて指定するときその原点座標となる位置をプログラム基準位置１６としているが、このプログラム基準位置１６としての本来の位置と、実際にオフセット測定用基板１を使用して求められた実際のプログラム基準位置１６との間の位置ズレ量のことを意味する。
【００２６】
まず、位置決め装置１９において、その幅寸法を、オフセット測定用基板１の幅寸法に合うように幅調整を行っておく。ここで、一対のサポートレール部１０，１０を有しており、一対のサポートレール部１０，１０のうち少なくとも一方のサポートレール部１０は他方のサポートレール部１０に対して幅方向に移動可能にして、オフセット測定用基板１の幅寸法に応じて一対のサポートレール部１０，１０間の幅寸法が変更できるようにしておき、上記オフセット測定用基板１を位置決め装置１９に搬入する前に、上記位置決め装置１９の幅寸法に合うように一方のサポートレール部１０を他方のサポートレール部１０に対して幅方向に移動させて幅調整を行う。
【００２７】
次いで、図５に示すように、ローダ２３により上記オフセット測定用基板１を位置決め装置１９に搬入して、各サポートレール部１０のベルトコンベヤの駆動により所定の部品装着位置まで搬送し、図４に示すように上記部品装着位置で基板ストッパ１２に上記オフセット測定用基板１の前面１ａを当て止めして上記オフセット測定用基板１を部品装着位置に停止させたのち、ベルトコンベヤの駆動を停止する。その後、一対のサポートレール部１０，１０でオフセット測定用基板１の各側面１ｂ側の端縁部を上下に挟み込んで挟持することにより、上記部品装着位置にオフセット測定用基板１が位置決め保持される。
【００２８】
次いで、オフセット測定用基板１の各角部近傍の基準ピン挿入用貫通穴７内に、下方から上向きに、位置決め装置１９の基準ピン１８をそれぞれ挿入して、オフセット測定用基板１を部品装着位置に位置決め保持する。
【００２９】
次いで、基板認識カメラ２２を有する装着ヘッド２１をＸＹロボット２０により駆動させて、基板ストッパ１２に最も近いオフセット測定用基板１の認識用貫通孔３である図１の左下の認識用貫通孔３の上方まで基板認識カメラ２２を移動させる。このとき、オフセット測定用基板１の図１の左下の認識用貫通孔３の中心の位置情報は予めメモリ３２から制御装置３０に読み込まれて、ＸＹロボット２０に伝えられているため、上記位置情報に基き移動させられた基板認識カメラ２１は、その視野内に、オフセット測定用基板１の図１の左下の認識用貫通孔３を入れることができる。
【００３０】
次いで、基板認識カメラ２２により、白色照明光で照明しつつ、オフセット測定用基板１の図１の左下の認識用貫通孔３の認識を行い、上記認識された認識用貫通孔３の中心の位置の座標を演算部３１で求め、本来の位置からのズレ量を演算部３１で演算して位置ズレ量を求める。このようにして求められた図１の左下の認識用貫通孔３の中心の位置ズレ量をメモリ３２に記憶する。
【００３１】
次いで、ＸＹロボット２０で駆動されかつ基板認識カメラ２２を有する装着ヘッド２１が動作する座標系であるＸＹ座標、上記位置ズレ量、部品実装装置への取付時に生じている基板認識カメラ２２の本来の位置からのオフセット量、オフセット測定用基板１の図１の左下の認識用貫通孔３からオフセット測定用基板１の基板ストッパ１２に最も近い端点すなわち図１の左下の角部までの距離から、プログラム基準位置１６の座標を求めて、メモリ３２に記憶する。
【００３２】
具体的には、プログラム基準位置１６のＸＹ座標は以下の式により求められる。
【００３３】
【数１】
プログラム基準位置１６のＸ座標＝（ＡＮＳ１）−（オフセット測定用基板１の端点から認識用貫通孔３までのパラメータＰＸ）．．．．．（式１）
【００３４】
【数２】
プログラム基準位置１６のＹ座標＝（ＡＮＳ２）−（オフセット測定用基板１の端点から認識用貫通孔３までのパラメータＰＹ）．．．．．（式２）
ここで、パラメータＰＸは、予めメモリ３２に記憶されている値であり、オフセット測定用基板１の端点が座標原点となるため、認識用貫通孔３の中心の位置のＸ座標のことを指す。また、パラメータＰＹは、予めメモリ３２に記憶されている値であり、オフセット測定用基板１の端点がプログラム上の座標原点となるため、認識用貫通孔３の中心の位置のＹ座標のことを指す。例えば、パラメータＰＸは＋５、パラメータＰＹは＋１５である。また、ＡＮＳ１及びＡＮＳ２は以下の式で求められる。
【００３５】
【数３】
（ＡＮＳ１）＝（現在の基板認識カメラ２２が認識用貫通穴３に位置しているときの装着ヘッド２１のＸ座標）−（基板認識カメラ２２のオフセットにかかるＸ座標）＋（認識用貫通孔３の認識結果でのＸ座標）．．．．．（式３）
【００３６】
【数４】
（ＡＮＳ２）＝（現在の基板認識カメラ２２が認識用貫通穴３に位置しているときの装着ヘッド２１のＹ座標）−（基板認識カメラ２２のオフセットにかかるＹ座標）＋（認識用貫通孔３の認識結果でのＹ座標）．．．．．（式４）
一例として、図４に示すように、オフセット測定用基板１が縦１００ｍｍ、横２００ｍｍのとき、マシン原点（０，０）に対してプログラム基準位置１６の初期設定（デフォルト）の座標を（０，３００）とする。また、図４において、左下の認識用貫通孔３を使用し、この左下の認識用貫通孔３は、プログラム基準位置１６から座標値として（５，１５）だけ離れているとする。また、装着ヘッド２１の位置決め中心（実際には、装着ヘッド２１の一端の吸着ノズルの中心）２１ａから基板認識カメラ２２の中心位置２２ａが座標値として（−２００，−１０）だけオフセットされているとする。また、認識用貫通孔３の認識結果が座標値として例えば（＋１，−１）とし、現在の基板認識カメラ２２が左下の認識用貫通孔３の真上に位置しているとする。すると、現在の基板認識カメラ２２が認識用貫通孔３に位置しているときの装着ヘッド２１のＸ座標は、基板認識カメラ２２から（−２００、−１０）の位置に装着ヘッド２１が位置しているので、オフセット量「２００」と認識用貫通孔３のＸ座標「５」から「−１９５」となり、基板認識カメラ２２のオフセットにかかるＸ座標「−２００」、認識用貫通孔３の認識結果でのＸ座標は「＋１」であるから、式３より、
【００３７】
【数５】
（ＡＮＳ１）＝（現在の基板認識カメラ２２が認識用貫通穴３に位置しているときの装着ヘッド２１のＸ座標）−（基板認識カメラ２２のオフセットにかかるＸ座標）＋（認識用貫通孔３の認識結果でのＸ座標）＝−１９５−（−２００）＋１＝６
また、現在の基板認識カメラ２２が認識用貫通穴３に位置しているときの装着ヘッド２１のＹ座標は、基板認識カメラ２２から（−２００、−１０）の位置に装着ヘッド２１が位置しているので、オフセット量「１０」とプログラム基準位置１６のデフォルトのＹ座標「３００」と認識用貫通孔３のＹ座標「１５」とから「３０５」となり、基板認識カメラ２２のオフセットにかかるＹ座標は「−１０」、認識用貫通孔３の認識結果でのＹ座標は「−１」であるから、式４より、
【００３８】
【数６】
（ＡＮＳ２）＝（現在の基板認識カメラ２２が認識用貫通穴３に位置しているときの装着ヘッド２１のＹ座標）−（基板認識カメラ２２のオフセットにかかるＹ座標）＋（認識用貫通孔３の認識結果でのＹ座標）＝３０５−（−１０）＋（−１）＝３１４
よって、式１及び式２より、
【００３９】
【数７】
プログラム基準位置１６のＸ座標＝（ＡＮＳ１）−（オフセット測定用基板１の端点から認識用貫通孔３までのパラメータＰＸ）＝６−５＝１
【００４０】
【数８】
プログラム基準位置１６のＹ座標＝（ＡＮＳ２）−（オフセット測定用基板１の端点から認識用貫通孔３までのパラメータＰＹ）＝３１４−１５＝２９９
従って、プログラム基準位置１６の実際の座標は（１，２９９）となり、プログラム基準位置１６の初期設定（デフォルト）の座標（０，３００）からのズレがわかる。
【００４１】
次いで、オフセット測定用基板１を後工程側に搬送して、次の部品実装装置の部品装着位置に位置決めしたのち、上記動作を繰り返したのち、オフセット測定用基板１を取り出す。
【００４２】
このようにして求められたプログラム基準位置１６の座標を基に、部品実装装置で部品実装動作を行う。部品実装装置の装着ヘッドの実際の動きとしては、通常、装着ヘッド２１はマシン原点１５（図４参照）に待機しておき、実装動作が開始されると、マシン原点１５と上記求められたプログラム基準位置１６との間の座標差を考慮して装着ヘッド２１を駆動することになる。なお、マシン原点１５は、基板認識カメラ２２の原点位置としてもよい。
【００４３】
上記実施形態によれば、オフセット測定用基板１を少なくとも１つの角部近傍に認識マーク３を有する金属板により構成するようにしたので、上記加工により、オフセット測定用基板１の前面１ａ、後面１ｃ、両側面１ｂ，１ｂを安価にかつ精度良く形成することができ、かつ、上記認識マーク３として例えば凹部２内に貫通孔３を安価にかつ精度良く形成することができる。この結果、オフセット測定用基板１の前面１ａ及び後面１ｃの平面度を精度良く形成することができる上に、両側面１ｂ，１ｂの平行度、及び両側面１ｂ，１ｂに対する前面１ａ及び後面１ｃの直交度も精度良く形成することができる。ここで、オフセット測定用基板１の前面１ａ及び後面１ｃの平面度は、前面１ａ及び後面１ｃを基板ストッパにより当て止めするときの位置精度に大きく影響するため、精度良く仕上げることが重要である。また、オフセット測定用基板１の両側面１ｂ，１ｂの平行度は、オフセット測定用基板１を位置決め装置１９のサポートレール部１０，１０で挟持して位置決め保持するときに大きく影響し、平行精度が悪い場合にはサポートレール部１０，１０で挟持して位置決め保持することにより、認識マークの位置精度も悪化することになる。さらに、オフセット測定用基板１の両側面１ｂ，１ｂに対する前面１ａ及び後面１ｃの直交度は、ＸＹ方向の座標の精度に大きく影響するものである。
【００４４】
これに対して、金属以外の材料例えばガラスで同様な構成のオフセット測定用基板を作成する場合には、ガラスでは上記凹部２や貫通孔３を切削などにより形成することができず、形成困難である。また、金属以外の材料例えばガラス−エポキシ樹脂の基板などでは、その材質上、前面１ａ、後面１ｃ、両側面１ｂ，１ｂを精度良く形成することが困難であり、かつ、それ自身がたわみやすいものである。このため、基板ストッパ１２で部品装着位置に当て止めしても、基板ストッパ１２に当接する前面の平面度が悪いため、当て止め後に両側のサポートレール部で挟持するとき、両側面の平行度が悪いため、又、側面と前面との直交度が悪いため、基板が精度良く位置決め保持することができないものとなる。
【００４５】
しかしながら、上記実施形態のように、オフセット測定用基板１を金属により構成し、前面１ａ、後面１ｃ、両側面１ｂ，１ｂを上記加工により形成しかつ上記凹部２や貫通孔３をエンドミルなどの切削加工などにより形成すると、基板ストッパ１２に当て止められる前面１ａの平面度、基板ストッパ１２に当て止められた後に両側のサポートレール部１０，１０で挟持される両側面１ｂ，１ｂの平行度、及び、各側面１ｂと前面１ａとの直交度の精度を、ガラス−エポキシ樹脂の基板よりも格段に向上させることができる。
【００４６】
また、オフセット測定用基板１は金属製であるため、樹脂の基板と比較して、たわみが少なく、また、上記したように、基板ストッパ１２で当て止められる面を上記加工により形成することができるため、樹脂基板よりも精度よく仕上げることができることから、オフセット測定用基板１を基板ストッパ１２にて停止させたのち、部品装着位置に位置決めするときに、精度よく位置決め保持を行うことができて、位置決め精度誤差は例えば１／１００ｍｍ程度まで精度良くすることができる。
【００４７】
さらに、４個の認識用貫通孔３，…，３のうち基板ストッパ１２に最も近い認識用貫通孔３を使用すれば、さらにオフセットの測定精度を良くすることができる。
【００４８】
また、認識用貫通孔３を形成するとき、認識用貫通孔３のみをオフセット測定用基板１に形成するのではなく、認識用貫通孔３の内径より大きな内径の凹部２を形成したのち、その内部に認識用貫通孔３を形成するようにしたので、基板認識カメラ２２の視野を凹部２内に設定し、凹部２内であってオフセット測定用基板１の全体の厚みに対してかなり薄い部分に認識用貫通孔３を形成することにより、認識用貫通孔３を形成する部分の厚みを小さくして認識用貫通孔３の内壁が認識されにくくすることができる。この結果、認識用貫通孔３の下面側の開口の輪郭を明瞭にかつ精度良く認識することができ、認識精度を向上させることができ、上記プログラム基準位置をより精度良く得ることができる。
【００４９】
また、基準ピン挿入用貫通穴の基準ピンを基板認識カメラにより認識させるものと比較して、基準ピン挿入用貫通穴を形成する必要がなくなり、加工の手間やコストを削減することができ、基準ピンを配置する必要もなくなり、基板の機種切り換え時に基準ピンの調整も不要とすることができる。
【００５０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。
【００５１】
例えば、上記実施形態においては、オフセット測定用基板１の基板ストッパ１２で位置規制される面として前面１ａ及び後面１ｃの両方を上記加工により形成して精度良くするようにしているが、基板ストッパ１２で位置決めされる面が前面１ａ又は後面１ｃのいずれか一方の場合は、その一方の面のみ上記加工により精度良く形成すればよい。また、認識マーク３も、他の認識マーク３が必要がなければ、４個も形成することなく、少なくとも１個のみ形成すればよい。
【００５２】
また、上記実施形態においては、部品実装装置が複数台連結されている場合には、各部品実装装置毎にプログラム基準位置１６を求めるようにしているが、これに限られるものではない。例えば、各部品実装装置で上記動作を繰り返す代わりに、上記１台の部品実装装置で求められたプログラム基準位置１６の座標を教示用情報として他の部品実装装置で使用するようにしてもよい。この場合には、他の部品実装装置でプログラム基準位置１６の座標を求める動作が不要となるとともに、他の部品実装装置で同一のプログラム基準位置１６の座標を使用するため、部品実装装置毎に実装動作の精度が異なることが少なくなり、部品実装基板にの品質がより安定したものとなる。
【００５３】
また、上記実施形態においては、プログラム基準位置１６は、基板ストッパ１２に最も近い端点すなわち図１の左下の角部としたが、これに限られるものではない。すなわち、基板ストッパ１２がオフセット測定用基板１の進行方向において左前ならばオフセット測定用基板１の左前の端点、基板ストッパ１２がオフセット測定用基板１の進行方向において左後ならばオフセット測定用基板１の左後の端点、基板ストッパ１２がオフセット測定用基板１の進行方向において右前ならばオフセット測定用基板１の右前の端点、基板ストッパ１２がオフセット測定用基板１の進行方向において右後ならばオフセット測定用基板１の右後の端点を、プログラム基準位置１６として使用することができる。また、端点のみならず、オフセット測定用基板１の任意の点としてもよい。
【００５４】
また、通常は、１つの認識用貫通孔３のみ認識させればよいが、これに限るものではなく、上記１つの認識用貫通孔３とこれに隣接する２つの認識用貫通孔３の合計３箇所を認識して、上記１つの認識用貫通孔３とこれに隣接する２つの認識用貫通孔３のうちの一方の認識用貫通孔３とを結ぶ直線と、上記１つの認識用貫通孔３とこれに隣接する２つの認識用貫通孔３のうちの他方の認識用貫通孔３とを結ぶ直線とを求めて、２つの直線の直交度の情報も得られるようにしてもよい。
【００５５】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、オフセット測定用基板を少なくとも１つの角部近傍に認識マークを有する金属板により構成するようにしたので、例えば、プレス加工、切削加工、レーザ加工、又はワイヤカット加工などの加工により、オフセット測定用基板の基板ストッパで位置規制される面、例えば、前面又は後面、さらに、位置決め保持される面、例えば、両側面を安価にかつ精度良く形成することができ、かつ、上記認識マークとして例えば凹部内に貫通孔を安価にかつ精度良く形成することができる。この結果、オフセット測定用基板の基板ストッパで位置規制される面、例えば、前面又は後面の平面度を精度良く形成することができる上に、位置決め保持される面、例えば、両側面の平行度、及び両側面に対する前面又は後面の直交度も精度良く形成することができる。ここで、オフセット測定用基板の基板ストッパで位置規制される面、例えば、前面又は後面の平面度は、前面又は後面を基板ストッパにより当て止めするときの位置精度に大きく影響するため、精度良く仕上げることが重要である。また、オフセット測定用基板の位置決め保持される面、例えば、両側面の平行度は、オフセット測定用基板を位置決め装置で挟持して位置決め保持するときに大きく影響し、平行精度が悪い場合には上記位置決め装置で挟持して位置決め保持することにより、認識マークの位置精度も悪化することになる。さらに、オフセット測定用基板の両側面に対する前面又は後面の直交度は、ＸＹ方向の座標の精度に大きく影響するものである。
【００５７】
これに対して、金属以外の材料例えばガラスで同様な構成のオフセット測定用基板を作成する場合には、ガラスでは上記凹部や貫通孔を切削などにより形成することができず、形成困難である。また、金属以外の材料例えばガラス−エポキシ樹脂の基板などでは、その材質上、前面又は後面、及び、両側面を精度良く形成することが困難であり、かつ、それ自身がたわみやすいものである。このため、基板ストッパで部品装着位置に当て止めしても、基板ストッパに当接する前面の平面度が悪いため、当て止め後に両側のサポートレール部で挟持するとき、両側面の平行度が悪いため、又、側面と前面との直交度が悪いため、基板が精度良く位置決め保持することができないものとなる。
【００５８】
しかしながら、本発明のように、オフセット測定用基板を金属により構成し、前面又は後面、及び、両側面を上記加工により形成しかつ上記凹部や貫通孔を例えばエンドミルなどの切削加工により形成すると、基板ストッパに当て止められる前面又は後面の平面度、基板ストッパに当て止められた後に位置決め装置で挟持される両側面の平行度、及び、各側面と前面又は後面との直交度の精度を、ガラス−エポキシ樹脂の基板よりも格段に向上させることができる。
【００５９】
また、オフセット測定用基板は金属製であるため、樹脂の基板と比較して、たわみが少なく、また、上記したように、基板ストッパで当て止められる面を切削により形成することができるため、樹脂基板よりも精度よく仕上げることができることから、オフセット測定用基板を基板ストッパにて停止させたのち、部品装着位置に位置決めするときに、精度よく位置決め保持を行うことができて、位置決め精度誤差は例えば１／１００ｍｍ程度まで精度良くすることができる。
【００６０】
さらに、上記部品装着位置において上記基板ストッパに最も近い角部の近傍に上記認識マークが配置されており、この認識マークを使用すれば、さらにオフセットの測定精度を良くすることができる。
【００６１】
また、認識マークとして認識用貫通孔を形成するとき、認識用貫通孔のみをオフセット測定用基板に形成するのではなく、認識用貫通孔の内径より大きな内径の凹部を形成したのち、その内部に認識用貫通孔を形成する場合には、上記認識用貫通孔を認識させる認識装置例えば基板認識カメラの視野を上記凹部内に設定し、上記凹部内であって上記オフセット測定用基板の全体の厚みに対してかなり薄い部分に認識用貫通孔を形成することにより、認識用貫通孔を形成する部分の厚みを小さくして認識用貫通孔の内壁が認識されにくくすることができる。この結果、認識用貫通孔の下面側の開口の輪郭を明瞭にかつ精度良く認識することができ、認識精度を向上させることができ、上記プログラム基準位置をより精度良く得ることができる。
【００６２】
また、基準ピン挿入用貫通穴の基準ピンを基板認識カメラにより認識させるものと比較して、基準ピン挿入用貫通穴を形成する必要がなくなり、加工の手間やコストを削減することができ、基準ピンを配置する必要もなくなり、基板の機種切り換え時に基準ピンの調整も不要とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施形態にかかる部品実装装置のオフセット測定方法で使用する部品実装装置のオフセット測定用基板の平面図、及び、上記オフセット測定用基板の図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】 上記オフセット測定用基板の凹部付近の拡大断面図である。
【図３】 上記オフセット測定用基板に取り付けられる当て板の拡大平面図である。
【図４】 上記オフセット測定用基板が位置決め装置で位置決め保持されている状態の平面図である。
【図５】 上記オフセット測定用基板が位置決め装置で位置決め保持されている状態の斜視図である。
【図６】 従来の基板が位置決め装置で位置決め保持されている状態の平面図である。
【符号の説明】
１…オフセット測定用基板、１ａ…前面、１ｂ…側面、１ｃ…後面、２…凹部、３…認識用貫通孔、４…当て板、４ａ…ネジ穴、５…黒色層、６…ボルト貫通穴、７…基準ピン挿入用貫通穴、８…ボルト、１０…サポートレール部、１２…基板ストッパ、１５…マシン原点、１６…プログラム基準位置、、１８…基準ピン、１９…位置決め装置、２０…ＸＹロボット、２１…装着ヘッド、２２…基板認識カメラ、２３…ローダ、２４…アンローダ、２５…部品供給カセット、２６…部品認識カメラ、３０…制御装置、３１…演算部、３２…メモリ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品を基板に装着する部品実装装置のオフセットを測定するために使用する部品実装装置のオフセット測定用基板及び部品実装装置のオフセット測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、部品を装着する基板５１を部品装着位置に位置決めする位置決め装置５５は、一対のサポートレール部５４，５４を有し、所定の部品装着位置まで基板５１を各サポートレール部５４のベルトコンベヤの駆動により搬送し、基板ストッパ５３により基板５１の前面を当て止めしたのち、基準ピン５２，…，５２を上記基板の４つの角部近傍にそれぞれ形成された基準ピン挿入用貫通穴５１ａ，…，５１ａ内に挿入して、基板５１を上記部品装着位置に位置決めする。その後、一対のサポートレール部５４，５４で基板５１の各端縁部を上下に挟み込んで挟持することにより、上記基板５１を上記部品装着位置に位置決め保持するようにしている。
【０００３】
このように上記位置決め装置５５で上記部品装着位置に位置決め保持された基板５１に部品を装着するときの実装プログラムは、通常、プログラム基準位置から各部品の装着すべき位置座標を指定しているため、プログラム基準位置を正しく設定することが重要である。
【０００４】
従来は、上記部品装着位置に位置決め保持された基板５１の１つの基準ピン挿入用貫通穴５１ａ内に挿入された基準ピン５２を基板認識カメラにより認識させて、認識された基準ピン５２の位置の情報と、予め記憶されている基準ピン挿入用貫通穴５１ａから上記基板５４の１つの角部までの座標情報とに基き、上記基板５４の１つの角部を求めて、この角部を上記プログラム基準位置５６として使用するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構造のものでは、基準ピン５２は上記位置決め装置５５に機械的に組み込まれているため、その取付誤差などにより、基準ピン５２の位置は必ず誤差を伴うものであるが、高精度での高密度部品実装を行う場合には、このような基準ピン５２の位置の誤差も容認できなくなり、プログラム基準位置をより精度良く得る方法が望まれている。
【０００６】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、上記プログラム基準位置をより精度良く得ることができる部品実装装置のオフセット測定用基板及び部品実装装置のオフセット測定方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【０００８】
本発明の第１態様によれば、位置決め装置で部品装着位置に位置決めされた基板に対して部品を装着する部品実装装置のオフセットを測定するために使用する部品実装装置のオフセット測定用基板であって、
上記位置決め装置で上記部品装着位置に位置決め可能で、かつ、少なくとも１つの角部近傍に認識マークを有する矩形の金属板より構成されるとともに、
上記矩形の金属板は、少なくとも１つの角部近傍に形成された凹部と、上記凹部内に配置されかつ上記凹部の内径よりも小さな内径の上記認識マークとして機能する認識用貫通孔とを有し、前記オフセット測定用基板の下面に、表面に黒色層を有する当て板を固定して、前記貫通孔の底面を黒色にするようにしたことを特徴とするオフセット測定用基板を提供する。
【００１３】
本発明の第２態様によれば、位置決め装置で部品装着位置に位置決めされた基板に対して部品を装着する部品実装装置において、
少なくとも１つの角部近傍に認識マークを有する矩形の金属板より構成されているオフセット測定用基板を、上記位置決め装置で上記部品装着位置に位置決めし、
上記認識マークを認識して上記認識マークの座標情報を得、
上記得られた上記認識マークの座標情報と、上記認識マークから上記認識マークに最も近い上記オフセット測定用基板の１つの角部までの座標情報とを基に、上記オフセット測定用基板の上記１つの角部の位置座標情報を得、
上記得られたオフセット測定用基板の上記１つの角部の位置座標情報と、上記位置決め装置として予め設定されている上記オフセット測定用基板の上記１つの角部の本来の位置の座標情報とを比較して、両者のオフセット情報を求めるとともに、
上記認識マークを認識して上記認識マークの座標情報を得るとき、上記オフセット測定用基板の少なくとも１つの角部近傍に形成された凹部内に配置されかつ上記凹部の内径よりも小さな内径で、かつ、表面に黒色層を有する当て板を前記オフセット測定用基板の下面に固定されて黒色底面を有する認識用貫通孔を上記認識マークとして認識するようにしたことを特徴とする部品実装装置のオフセット測定方法を提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
本発明の第１の実施形態にかかる部品実装装置のオフセット測定方法に使用する部品実装装置のオフセット測定用基板１は、図１〜図５に示すように、部品実装装置の位置決め装置１９で上記部品装着位置に位置決め可能で、かつ、少なくとも１つの角部近傍に認識マーク３を有する矩形の金属板より構成されている。
【００１８】
上記部品実装装置としては、一例として、図５に示すように、ローダ２３により位置決め装置１９に搬送されてきた、部品を装着すべき基板（図５ではオフセット測定用基板１で図示しているが、部品を装着すべき基板もほぼ同様な外形を有している。）を、位置決め装置１９で位置決め保持し、制御装置３０の制御下でメモリ３２内の実装プログラムに基きＸＹロボット２０を駆動して、装着ヘッド２１を部品供給カセット２５に移動させ、部品供給カセット２５から供給された部品を装着ヘッド２１のノズルに吸着保持したのち、部品認識カメラ２６で部品の姿勢を認識したのち、認識結果に基いて姿勢等を補正しつつ装着ヘッド２１により吸着保持された部品を基板に装着するものである。全ての部品が基板に装着されたのち、基板は位置決め装置１９からアンローダ２４を介して搬出される。装着ヘッド２１には基板認識カメラ２２が搭載されており、基板の認識を行うとともに、本実施形態での認識マークの認識にも使用する。
【００１９】
上記オフセット測定用基板１は、詳しくは、長方形板状のメタリック色であり、その４つの角部近傍のそれぞれには、円形の凹部２と、上記凹部２の中心に上記凹部２の内径よりも小さな内径でかつ黒色底面を有して認識マークとして機能する円形の認識用貫通孔３とを有している。
【００２０】
上記オフセット測定用基板１の材質としては、鉄又は板金が好ましく、例えば鉄のような金属板の前面１ａ及び後面１ｃ及び両側面１ｂ，１ｂを、加工により、前面１ａ及び後面１ｃが平面でかつ両側面１ｂ，１ｂが互いに平行でかつ前面１ａ及び後面１ｃと両側面１ｂ，１ｂとの間で直交するように形成する。上記加工としては、プレス加工、切削加工、レーザ加工、又はワイヤカット加工などがある。また、オフセット測定用基板１の４つの角部近傍のそれぞれには、円形の凹部２をプレス加工、放電加工、エンドミルなどの切削加工などにより形成し、上記凹部２の中心に上記凹部２の内径よりも小さな内径でかつ黒色底面を有して認識マークとして機能する円形の認識用貫通孔３をエンドミルなどの切削加工、ドリル加工、レーザ加工、ワイヤ加工などにより貫通形成している。認識用貫通孔３は、凹部２の中央部に形成することが、加工上、好ましいが、これに限られるものではない。また、上記凹部２内に認識用貫通孔３を形成する理由は、もしオフセット測定用基板１の板厚が厚く１つの認識用貫通孔で認識しようとする場合には、認識用貫通孔の内壁が認識されて、認識用貫通孔の上面の輪郭と下面の輪郭とが二重に認識されて下面の輪郭を正確に精度良く認識することが困難になるからである。よって、上記凹部２内に認識用貫通孔３を形成するとともに、凹部２の部分の厚さよりも認識用貫通孔３の部分の厚さを小さくすることにより、認識用貫通孔３の内壁部分を限りなく小さくして認識しないようにして、認識用貫通孔３の下面の輪郭のみを精度良く認識できるようにしている。また、上記凹部２は円形に限らず、任意の形状でよい。
【００２１】
具体的な一例としては、幅１００ｍｍで長さ２００ｍｍで厚さ１．６ｍｍの長方形のオフセット測定用基板１の各角部近傍に、内径５ｍｍで深さ１．１ｍｍの凹部２と、凹部２内に位置する内径１ｍｍで深さ０．５ｍｍの認識用貫通孔３を形成している。
【００２２】
上記金属板を貫通形成した認識用貫通孔３の底面を黒色にするため、オフセット測定用基板１の各角部近傍の下面に、表面に黒色層５を有する長方形の当て板４をボルト８，８により固定する。すなわち、認識用貫通孔３付近でかつ長手方向中央側に２個のボルト貫通穴６，６をオフセット測定用基板１に形成し、ボルト貫通穴６，６に２本のボルト８，８を貫通させて当て板４のネジ穴４ａ，４ａ内にボルト８，８をねじ込むことにより、当て板４をボルト８，８によりオフセット測定用基板１の各角部に固定する。当て板４は表面が黒色の板金された鉄より構成されている。
【００２３】
また、オフセット測定用基板１の各角部近傍の凹部２の近傍のオフセット測定用基板外側には、オフセット測定用基板１を位置決め保持すベく、位置決め装置１９の基準ピン１８を挿入するための基準ピン挿入用貫通穴７が形成されている。
【００２４】
上記構成にかかるオフセット測定用基板１を使用するオフセット測定方法について以下に説明する。ここでは、認識マークの一例として、基板ストッパ１２に最も近いオフセット測定用基板１の認識用貫通孔３、例えば、図１の左下の認識用貫通孔３を使用する場合について説明する。
【００２５】
なお、ここで説明するオフセットとは、基板の所定箇所に部品を装着する部品実装装置において、基板の各所定箇所の座標を実装プログラムにおいて指定するときその原点座標となる位置をプログラム基準位置１６としているが、このプログラム基準位置１６としての本来の位置と、実際にオフセット測定用基板１を使用して求められた実際のプログラム基準位置１６との間の位置ズレ量のことを意味する。
【００２６】
まず、位置決め装置１９において、その幅寸法を、オフセット測定用基板１の幅寸法に合うように幅調整を行っておく。ここで、一対のサポートレール部１０，１０を有しており、一対のサポートレール部１０，１０のうち少なくとも一方のサポートレール部１０は他方のサポートレール部１０に対して幅方向に移動可能にして、オフセット測定用基板１の幅寸法に応じて一対のサポートレール部１０，１０間の幅寸法が変更できるようにしておき、上記オフセット測定用基板１を位置決め装置１９に搬入する前に、上記位置決め装置１９の幅寸法に合うように一方のサポートレール部１０を他方のサポートレール部１０に対して幅方向に移動させて幅調整を行う。
【００２７】
次いで、図５に示すように、ローダ２３により上記オフセット測定用基板１を位置決め装置１９に搬入して、各サポートレール部１０のベルトコンベヤの駆動により所定の部品装着位置まで搬送し、図４に示すように上記部品装着位置で基板ストッパ１２に上記オフセット測定用基板１の前面１ａを当て止めして上記オフセット測定用基板１を部品装着位置に停止させたのち、ベルトコンベヤの駆動を停止する。その後、一対のサポートレール部１０，１０でオフセット測定用基板１の各側面１ｂ側の端縁部を上下に挟み込んで挟持することにより、上記部品装着位置にオフセット測定用基板１が位置決め保持される。
【００２８】
次いで、オフセット測定用基板１の各角部近傍の基準ピン挿入用貫通穴７内に、下方から上向きに、位置決め装置１９の基準ピン１８をそれぞれ挿入して、オフセット測定用基板１を部品装着位置に位置決め保持する。
【００２９】
次いで、基板認識カメラ２２を有する装着ヘッド２１をＸＹロボット２０により駆動させて、基板ストッパ１２に最も近いオフセット測定用基板１の認識用貫通孔３である図１の左下の認識用貫通孔３の上方まで基板認識カメラ２２を移動させる。このとき、オフセット測定用基板１の図１の左下の認識用貫通孔３の中心の位置情報は予めメモリ３２から制御装置３０に読み込まれて、ＸＹロボット２０に伝えられているため、上記位置情報に基き移動させられた基板認識カメラ２１は、その視野内に、オフセット測定用基板１の図１の左下の認識用貫通孔３を入れることができる。
【００３０】
次いで、基板認識カメラ２２により、白色照明光で照明しつつ、オフセット測定用基板１の図１の左下の認識用貫通孔３の認識を行い、上記認識された認識用貫通孔３の中心の位置の座標を演算部３１で求め、本来の位置からのズレ量を演算部３１で演算して位置ズレ量を求める。このようにして求められた図１の左下の認識用貫通孔３の中心の位置ズレ量をメモリ３２に記憶する。
【００３１】
次いで、ＸＹロボット２０で駆動されかつ基板認識カメラ２２を有する装着ヘッド２１が動作する座標系であるＸＹ座標、上記位置ズレ量、部品実装装置への取付時に生じている基板認識カメラ２２の本来の位置からのオフセット量、オフセット測定用基板１の図１の左下の認識用貫通孔３からオフセット測定用基板１の基板ストッパ１２に最も近い端点すなわち図１の左下の角部までの距離から、プログラム基準位置１６の座標を求めて、メモリ３２に記憶する。
【００３２】
具体的には、プログラム基準位置１６のＸＹ座標は以下の式により求められる。
【００３３】
【数１】
プログラム基準位置１６のＸ座標＝（ＡＮＳ１）−（オフセット測定用基板１の端点から認識用貫通孔３までのパラメータＰＸ）．．．．．（式１）
【００３４】
【数２】
プログラム基準位置１６のＹ座標＝（ＡＮＳ２）−（オフセット測定用基板１の端点から認識用貫通孔３までのパラメータＰＹ）．．．．．（式２）
ここで、パラメータＰＸは、予めメモリ３２に記憶されている値であり、オフセット測定用基板１の端点が座標原点となるため、認識用貫通孔３の中心の位置のＸ座標のことを指す。また、パラメータＰＹは、予めメモリ３２に記憶されている値であり、オフセット測定用基板１の端点がプログラム上の座標原点となるため、認識用貫通孔３の中心の位置のＹ座標のことを指す。例えば、パラメータＰＸは＋５、パラメータＰＹは＋１５である。また、ＡＮＳ１及びＡＮＳ２は以下の式で求められる。
【００３５】
【数３】
（ＡＮＳ１）＝（現在の基板認識カメラ２２が認識用貫通穴３に位置しているときの装着ヘッド２１のＸ座標）−（基板認識カメラ２２のオフセットにかかるＸ座標）＋（認識用貫通孔３の認識結果でのＸ座標）．．．．．（式３）
【００３６】
【数４】
（ＡＮＳ２）＝（現在の基板認識カメラ２２が認識用貫通穴３に位置しているときの装着ヘッド２１のＹ座標）−（基板認識カメラ２２のオフセットにかかるＹ座標）＋（認識用貫通孔３の認識結果でのＹ座標）．．．．．（式４）
一例として、図４に示すように、オフセット測定用基板１が縦１００ｍｍ、横２００ｍｍのとき、マシン原点（０，０）に対してプログラム基準位置１６の初期設定（デフォルト）の座標を（０，３００）とする。また、図４において、左下の認識用貫通孔３を使用し、この左下の認識用貫通孔３は、プログラム基準位置１６から座標値として（５，１５）だけ離れているとする。また、装着ヘッド２１の位置決め中心（実際には、装着ヘッド２１の一端の吸着ノズルの中心）２１ａから基板認識カメラ２２の中心位置２２ａが座標値として（−２００，−１０）だけオフセットされているとする。また、認識用貫通孔３の認識結果が座標値として例えば（＋１，−１）とし、現在の基板認識カメラ２２が左下の認識用貫通孔３の真上に位置しているとする。すると、現在の基板認識カメラ２２が認識用貫通孔３に位置しているときの装着ヘッド２１のＸ座標は、基板認識カメラ２２から（−２００、−１０）の位置に装着ヘッド２１が位置しているので、オフセット量「２００」と認識用貫通孔３のＸ座標「５」から「−１９５」となり、基板認識カメラ２２のオフセットにかかるＸ座標「−２００」、認識用貫通孔３の認識結果でのＸ座標は「＋１」であるから、式３より、
【００３７】
【数５】
（ＡＮＳ１）＝（現在の基板認識カメラ２２が認識用貫通穴３に位置しているときの装着ヘッド２１のＸ座標）−（基板認識カメラ２２のオフセットにかかるＸ座標）＋（認識用貫通孔３の認識結果でのＸ座標）＝−１９５−（−２００）＋１＝６
また、現在の基板認識カメラ２２が認識用貫通穴３に位置しているときの装着ヘッド２１のＹ座標は、基板認識カメラ２２から（−２００、−１０）の位置に装着ヘッド２１が位置しているので、オフセット量「１０」とプログラム基準位置１６のデフォルトのＹ座標「３００」と認識用貫通孔３のＹ座標「１５」とから「３０５」となり、基板認識カメラ２２のオフセットにかかるＹ座標は「−１０」、認識用貫通孔３の認識結果でのＹ座標は「−１」であるから、式４より、
【００３８】
【数６】
（ＡＮＳ２）＝（現在の基板認識カメラ２２が認識用貫通穴３に位置しているときの装着ヘッド２１のＹ座標）−（基板認識カメラ２２のオフセットにかかるＹ座標）＋（認識用貫通孔３の認識結果でのＹ座標）＝３０５−（−１０）＋（−１）＝３１４
よって、式１及び式２より、
【００３９】
【数７】
プログラム基準位置１６のＸ座標＝（ＡＮＳ１）−（オフセット測定用基板１の端点から認識用貫通孔３までのパラメータＰＸ）＝６−５＝１
【００４０】
【数８】
プログラム基準位置１６のＹ座標＝（ＡＮＳ２）−（オフセット測定用基板１の端点から認識用貫通孔３までのパラメータＰＹ）＝３１４−１５＝２９９
従って、プログラム基準位置１６の実際の座標は（１，２９９）となり、プログラム基準位置１６の初期設定（デフォルト）の座標（０，３００）からのズレがわかる。
【００４１】
次いで、オフセット測定用基板１を後工程側に搬送して、次の部品実装装置の部品装着位置に位置決めしたのち、上記動作を繰り返したのち、オフセット測定用基板１を取り出す。
【００４２】
このようにして求められたプログラム基準位置１６の座標を基に、部品実装装置で部品実装動作を行う。部品実装装置の装着ヘッドの実際の動きとしては、通常、装着ヘッド２１はマシン原点１５（図４参照）に待機しておき、実装動作が開始されると、マシン原点１５と上記求められたプログラム基準位置１６との間の座標差を考慮して装着ヘッド２１を駆動することになる。なお、マシン原点１５は、基板認識カメラ２２の原点位置としてもよい。
【００４３】
上記実施形態によれば、オフセット測定用基板１を少なくとも１つの角部近傍に認識マーク３を有する金属板により構成するようにしたので、上記加工により、オフセット測定用基板１の前面１ａ、後面１ｃ、両側面１ｂ，１ｂを安価にかつ精度良く形成することができ、かつ、上記認識マーク３として例えば凹部２内に貫通孔３を安価にかつ精度良く形成することができる。この結果、オフセット測定用基板１の前面１ａ及び後面１ｃの平面度を精度良く形成することができる上に、両側面１ｂ，１ｂの平行度、及び両側面１ｂ，１ｂに対する前面１ａ及び後面１ｃの直交度も精度良く形成することができる。ここで、オフセット測定用基板１の前面１ａ及び後面１ｃの平面度は、前面１ａ及び後面１ｃを基板ストッパにより当て止めするときの位置精度に大きく影響するため、精度良く仕上げることが重要である。また、オフセット測定用基板１の両側面１ｂ，１ｂの平行度は、オフセット測定用基板１を位置決め装置１９のサポートレール部１０，１０で挟持して位置決め保持するときに大きく影響し、平行精度が悪い場合にはサポートレール部１０，１０で挟持して位置決め保持することにより、認識マークの位置精度も悪化することになる。さらに、オフセット測定用基板１の両側面１ｂ，１ｂに対する前面１ａ及び後面１ｃの直交度は、ＸＹ方向の座標の精度に大きく影響するものである。
【００４４】
これに対して、金属以外の材料例えばガラスで同様な構成のオフセット測定用基板を作成する場合には、ガラスでは上記凹部２や貫通孔３を切削などにより形成することができず、形成困難である。また、金属以外の材料例えばガラス−エポキシ樹脂の基板などでは、その材質上、前面１ａ、後面１ｃ、両側面１ｂ，１ｂを精度良く形成することが困難であり、かつ、それ自身がたわみやすいものである。このため、基板ストッパ１２で部品装着位置に当て止めしても、基板ストッパ１２に当接する前面の平面度が悪いため、当て止め後に両側のサポートレール部で挟持するとき、両側面の平行度が悪いため、又、側面と前面との直交度が悪いため、基板が精度良く位置決め保持することができないものとなる。
【００４５】
しかしながら、上記実施形態のように、オフセット測定用基板１を金属により構成し、前面１ａ、後面１ｃ、両側面１ｂ，１ｂを上記加工により形成しかつ上記凹部２や貫通孔３をエンドミルなどの切削加工などにより形成すると、基板ストッパ１２に当て止められる前面１ａの平面度、基板ストッパ１２に当て止められた後に両側のサポートレール部１０，１０で挟持される両側面１ｂ，１ｂの平行度、及び、各側面１ｂと前面１ａとの直交度の精度を、ガラス−エポキシ樹脂の基板よりも格段に向上させることができる。
【００４６】
また、オフセット測定用基板１は金属製であるため、樹脂の基板と比較して、たわみが少なく、また、上記したように、基板ストッパ１２で当て止められる面を上記加工により形成することができるため、樹脂基板よりも精度よく仕上げることができることから、オフセット測定用基板１を基板ストッパ１２にて停止させたのち、部品装着位置に位置決めするときに、精度よく位置決め保持を行うことができて、位置決め精度誤差は例えば１／１００ｍｍ程度まで精度良くすることができる。
【００４７】
さらに、４個の認識用貫通孔３，…，３のうち基板ストッパ１２に最も近い認識用貫通孔３を使用すれば、さらにオフセットの測定精度を良くすることができる。
【００４８】
また、認識用貫通孔３を形成するとき、認識用貫通孔３のみをオフセット測定用基板１に形成するのではなく、認識用貫通孔３の内径より大きな内径の凹部２を形成したのち、その内部に認識用貫通孔３を形成するようにしたので、基板認識カメラ２２の視野を凹部２内に設定し、凹部２内であってオフセット測定用基板１の全体の厚みに対してかなり薄い部分に認識用貫通孔３を形成することにより、認識用貫通孔３を形成する部分の厚みを小さくして認識用貫通孔３の内壁が認識されにくくすることができる。この結果、認識用貫通孔３の下面側の開口の輪郭を明瞭にかつ精度良く認識することができ、認識精度を向上させることができ、上記プログラム基準位置をより精度良く得ることができる。
【００４９】
また、基準ピン挿入用貫通穴の基準ピンを基板認識カメラにより認識させるものと比較して、基準ピン挿入用貫通穴を形成する必要がなくなり、加工の手間やコストを削減することができ、基準ピンを配置する必要もなくなり、基板の機種切り換え時に基準ピンの調整も不要とすることができる。
【００５０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。
【００５１】
例えば、上記実施形態においては、オフセット測定用基板１の基板ストッパ１２で位置規制される面として前面１ａ及び後面１ｃの両方を上記加工により形成して精度良くするようにしているが、基板ストッパ１２で位置決めされる面が前面１ａ又は後面１ｃのいずれか一方の場合は、その一方の面のみ上記加工により精度良く形成すればよい。また、認識マーク３も、他の認識マーク３が必要がなければ、４個も形成することなく、少なくとも１個のみ形成すればよい。
【００５２】
また、上記実施形態においては、部品実装装置が複数台連結されている場合には、各部品実装装置毎にプログラム基準位置１６を求めるようにしているが、これに限られるものではない。例えば、各部品実装装置で上記動作を繰り返す代わりに、上記１台の部品実装装置で求められたプログラム基準位置１６の座標を教示用情報として他の部品実装装置で使用するようにしてもよい。この場合には、他の部品実装装置でプログラム基準位置１６の座標を求める動作が不要となるとともに、他の部品実装装置で同一のプログラム基準位置１６の座標を使用するため、部品実装装置毎に実装動作の精度が異なることが少なくなり、部品実装基板にの品質がより安定したものとなる。
【００５３】
また、上記実施形態においては、プログラム基準位置１６は、基板ストッパ１２に最も近い端点すなわち図１の左下の角部としたが、これに限られるものではない。すなわち、基板ストッパ１２がオフセット測定用基板１の進行方向において左前ならばオフセット測定用基板１の左前の端点、基板ストッパ１２がオフセット測定用基板１の進行方向において左後ならばオフセット測定用基板１の左後の端点、基板ストッパ１２がオフセット測定用基板１の進行方向において右前ならばオフセット測定用基板１の右前の端点、基板ストッパ１２がオフセット測定用基板１の進行方向において右後ならばオフセット測定用基板１の右後の端点を、プログラム基準位置１６として使用することができる。また、端点のみならず、オフセット測定用基板１の任意の点としてもよい。
【００５４】
また、通常は、１つの認識用貫通孔３のみ認識させればよいが、これに限るものではなく、上記１つの認識用貫通孔３とこれに隣接する２つの認識用貫通孔３の合計３箇所を認識して、上記１つの認識用貫通孔３とこれに隣接する２つの認識用貫通孔３のうちの一方の認識用貫通孔３とを結ぶ直線と、上記１つの認識用貫通孔３とこれに隣接する２つの認識用貫通孔３のうちの他方の認識用貫通孔３とを結ぶ直線とを求めて、２つの直線の直交度の情報も得られるようにしてもよい。
【００５５】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、オフセット測定用基板を少なくとも１つの角部近傍に認識マークを有する金属板により構成するようにしたので、例えば、プレス加工、切削加工、レーザ加工、又はワイヤカット加工などの加工により、オフセット測定用基板の基板ストッパで位置規制される面、例えば、前面又は後面、さらに、位置決め保持される面、例えば、両側面を安価にかつ精度良く形成することができ、かつ、上記認識マークとして例えば凹部内に貫通孔を安価にかつ精度良く形成することができる。この結果、オフセット測定用基板の基板ストッパで位置規制される面、例えば、前面又は後面の平面度を精度良く形成することができる上に、位置決め保持される面、例えば、両側面の平行度、及び両側面に対する前面又は後面の直交度も精度良く形成することができる。ここで、オフセット測定用基板の基板ストッパで位置規制される面、例えば、前面又は後面の平面度は、前面又は後面を基板ストッパにより当て止めするときの位置精度に大きく影響するため、精度良く仕上げることが重要である。また、オフセット測定用基板の位置決め保持される面、例えば、両側面の平行度は、オフセット測定用基板を位置決め装置で挟持して位置決め保持するときに大きく影響し、平行精度が悪い場合には上記位置決め装置で挟持して位置決め保持することにより、認識マークの位置精度も悪化することになる。さらに、オフセット測定用基板の両側面に対する前面又は後面の直交度は、ＸＹ方向の座標の精度に大きく影響するものである。
【００５７】
これに対して、金属以外の材料例えばガラスで同様な構成のオフセット測定用基板を作成する場合には、ガラスでは上記凹部や貫通孔を切削などにより形成することができず、形成困難である。また、金属以外の材料例えばガラス−エポキシ樹脂の基板などでは、その材質上、前面又は後面、及び、両側面を精度良く形成することが困難であり、かつ、それ自身がたわみやすいものである。このため、基板ストッパで部品装着位置に当て止めしても、基板ストッパに当接する前面の平面度が悪いため、当て止め後に両側のサポートレール部で挟持するとき、両側面の平行度が悪いため、又、側面と前面との直交度が悪いため、基板が精度良く位置決め保持することができないものとなる。
【００５８】
しかしながら、本発明のように、オフセット測定用基板を金属により構成し、前面又は後面、及び、両側面を上記加工により形成しかつ上記凹部や貫通孔を例えばエンドミルなどの切削加工により形成すると、基板ストッパに当て止められる前面又は後面の平面度、基板ストッパに当て止められた後に位置決め装置で挟持される両側面の平行度、及び、各側面と前面又は後面との直交度の精度を、ガラス−エポキシ樹脂の基板よりも格段に向上させることができる。
【００５９】
また、オフセット測定用基板は金属製であるため、樹脂の基板と比較して、たわみが少なく、また、上記したように、基板ストッパで当て止められる面を切削により形成することができるため、樹脂基板よりも精度よく仕上げることができることから、オフセット測定用基板を基板ストッパにて停止させたのち、部品装着位置に位置決めするときに、精度よく位置決め保持を行うことができて、位置決め精度誤差は例えば１／１００ｍｍ程度まで精度良くすることができる。
【００６０】
さらに、上記部品装着位置において上記基板ストッパに最も近い角部の近傍に上記認識マークが配置されており、この認識マークを使用すれば、さらにオフセットの測定精度を良くすることができる。
【００６１】
また、認識マークとして認識用貫通孔を形成するとき、認識用貫通孔のみをオフセット測定用基板に形成するのではなく、認識用貫通孔の内径より大きな内径の凹部を形成したのち、その内部に認識用貫通孔を形成する場合には、上記認識用貫通孔を認識させる認識装置例えば基板認識カメラの視野を上記凹部内に設定し、上記凹部内であって上記オフセット測定用基板の全体の厚みに対してかなり薄い部分に認識用貫通孔を形成することにより、認識用貫通孔を形成する部分の厚みを小さくして認識用貫通孔の内壁が認識されにくくすることができる。この結果、認識用貫通孔の下面側の開口の輪郭を明瞭にかつ精度良く認識することができ、認識精度を向上させることができ、上記プログラム基準位置をより精度良く得ることができる。
【００６２】
また、基準ピン挿入用貫通穴の基準ピンを基板認識カメラにより認識させるものと比較して、基準ピン挿入用貫通穴を形成する必要がなくなり、加工の手間やコストを削減することができ、基準ピンを配置する必要もなくなり、基板の機種切り換え時に基準ピンの調整も不要とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施形態にかかる部品実装装置のオフセット測定方法で使用する部品実装装置のオフセット測定用基板の平面図、及び、上記オフセット測定用基板の図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】 上記オフセット測定用基板の凹部付近の拡大断面図である。
【図３】 上記オフセット測定用基板に取り付けられる当て板の拡大平面図である。
【図４】 上記オフセット測定用基板が位置決め装置で位置決め保持されている状態の平面図である。
【図５】 上記オフセット測定用基板が位置決め装置で位置決め保持されている状態の斜視図である。
【図６】 従来の基板が位置決め装置で位置決め保持されている状態の平面図である。
【符号の説明】
１…オフセット測定用基板、１ａ…前面、１ｂ…側面、１ｃ…後面、２…凹部、３…認識用貫通孔、４…当て板、４ａ…ネジ穴、５…黒色層、６…ボルト貫通穴、７…基準ピン挿入用貫通穴、８…ボルト、１０…サポートレール部、１２…基板ストッパ、１５…マシン原点、１６…プログラム基準位置、、１８…基準ピン、１９…位置決め装置、２０…ＸＹロボット、２１…装着ヘッド、２２…基板認識カメラ、２３…ローダ、２４…アンローダ、２５…部品供給カセット、２６…部品認識カメラ、３０…制御装置、３１…演算部、３２…メモリ。
Claims (2)
- 位置決め装置（１９）で部品装着位置に位置決めされた基板に対して部品を装着する部品実装装置のオフセットを測定するために使用する部品実装装置のオフセット測定用基板であって、
上記位置決め装置で上記部品装着位置に位置決め可能で、かつ、少なくとも１つの角部近傍に認識マーク（３）を有する矩形の金属板より構成されるとともに、
上記矩形の金属板は、少なくとも１つの角部近傍に形成された凹部（２）と、上記凹部内に配置されかつ上記凹部の内径よりも小さな内径の上記認識マークとして機能する認識用貫通孔（３）とを有し、前記オフセット測定用基板の下面に、表面に黒色層（５）を有する当て板（４）を固定して、前記貫通孔の底面を黒色にするようにしたことを特徴とするオフセット測定用基板。 - 位置決め装置で部品装着位置に位置決めされた基板に対して部品を装着する部品実装装置において、
少なくとも１つの角部近傍に認識マーク（３）を有する矩形の金属板より構成されているオフセット測定用基板（１）を、上記位置決め装置で上記部品装着位置に位置決めし、
上記認識マークを認識して上記認識マークの座標情報を得、
上記得られた上記認識マークの座標情報と、上記認識マークから上記認識マークに最も近い上記オフセット測定用基板の１つの角部までの座標情報とを基に、上記オフセット測定用基板の上記１つの角部の位置座標情報を得、
上記得られたオフセット測定用基板の上記１つの角部の位置座標情報と、上記位置決め装置として予め設定されている上記オフセット測定用基板の上記１つの角部の本来の位置の座標情報とを比較して、両者のオフセット情報を求めるとともに、
上記認識マークを認識して上記認識マークの座標情報を得るとき、上記オフセット測定用基板（１）の少なくとも１つの角部近傍に形成された凹部（２）内に配置されかつ上記凹部の内径よりも小さな内径で、かつ、表面に黒色層（５）を有する当て板（４）を前記オフセット測定用基板の下面に固定されて黒色底面を有する認識用貫通孔（３）を上記認識マークとして認識するようにしたことを特徴とする部品実装装置のオフセット測定方法。
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