JP5254875B2

JP5254875B2 - 実装機

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Publication number: JP5254875B2
Application number: JP2009120086A
Authority: JP
Inventors: 一亮山田
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2009-05-18
Filing date: 2009-05-18
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2029-05-18
Also published as: JP2010267916A

Description

この発明は、実装機に関し、特に、基台の上方を移動可能な第１ヘッドユニットと、基台の上方を第１ヘッドユニットとは独立して移動可能な第２ヘッドユニットとを備えた実装機に関する。

従来、基台の上方を移動可能な第１ヘッドユニットと、基台の上方を第１ヘッドユニットとは独立して移動可能な第２ヘッドユニットとを備えた実装機が知られている。

このような実装機においては、第１ヘッドユニットおよび第２ヘッドユニットを用いて単一のプリント基板に部品を装着する際に、第１ヘッドユニットによる部品の装着動作の際には、第１ヘッドユニットに設けられた撮像装置によってプリント基板のフィデューシャルマークを撮像することによりプリント基板の位置を認識し、その認識結果（プリント基板の位置）に基づいて第１ヘッドユニットを駆動して部品の装着を行っている。また、第２ヘッドユニットによる部品の装着の際には、第２ヘッドユニットに設けられた撮像装置によってプリント基板のフィデューシャルマークを改めて撮像することによりプリント基板の位置を認識し、その認識結果に基づいて第２ヘッドユニットを駆動して部品の装着を行っていた。

しかしながら、第１ヘッドユニットおよび第２ヘッドユニットの両方が別個にプリント基板のフィデューシャルマークを撮像する必要があるので、フィデューシャルマークを認識するためにヘッドユニットを移動させる時間（第２ヘッドユニットを移動させる時間）だけフィデューシャルマークの認識時間が長くなってしまい、その結果、生産性が低下してしまうという不都合があった。

そこで、従来、上記のような不都合を解消するために、プリント基板のフィデューシャルマークの撮像を第１ヘッドユニットの撮像装置のみによって行い、プリント基板のフィデューシャルマークの撮像を第２ヘッドユニットの撮像装置によっては行わずに部品の装着を行う実装機が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１では、部品のプリント基板への装着動作の前に、基準マークが複数設けられたキャリブレーション基板を用いて第１ヘッドユニットの位置較正データおよび第２ヘッドユニットの位置較正データを取得している。また、部品のプリント基板への装着を行う際には、第１ヘッドユニットによる装着動作時には、第１ヘッドユニットの撮像装置によってプリント基板のフィデューシャルマークを撮像してプリント基板の位置データを認識するとともに、プリント基板の位置データと、第１ヘッドユニットの位置較正データ（位置補正データ）とに基づいて、第１ヘッドユニットを駆動して部品をプリント基板に装着している。第２ヘッドユニットによる装着動作時には、第２ヘッドユニットの撮像装置によるプリント基板のフィデューシャルマークの撮像は行わず、第１ヘッドユニットの撮像装置によってプリント基板を撮像して取得したプリント基板の位置データと、第２ヘッドユニットの位置較正データ（位置補正データ）とに基づいて、第２ヘッドユニットを駆動して部品をプリント基板に装着している。上記特許文献１には明記されていないが、第１ヘッドユニットの撮像装置と第２ヘッドユニットの撮像装置とのそれぞれによって同じマーク（キャリブレーション基板に設けられた基準マーク）を撮像しているので、その撮像結果に基づいて第１ヘッドユニットの位置と第２ヘッドユニットの位置とを対応付けることができ、その結果、第１ヘッドユニットの撮像装置によるプリント基板のフィデューシャルマークの撮像を行うだけで、第２ヘッドユニットの撮像装置によるプリント基板のフィデューシャルマークの撮像を行うことなく第２ヘッドユニットによる部品の装着動作を行うことが可能となっていると考えられる。

特許第３７４４２５１号公報

しかしながら、上記特許文献１では、部品の装着動作前に、キャリブレーション基板を所定の位置に配置した後にキャリブレーション基板の撮像を行い、その後にキャリブレーション基板を取り外す工程を経る必要があるので、キャリブレーション基板の配置および取り外しを行う分、実装工程数が増加してしまい、その結果、位置較正データ（位置補正データ）の取得作業に起因して生産性が低下してしまうという問題点がある。また、キャリブレーション基板を撮像する際に搬送コンベアが揺れるなどの外乱が生じた場合には、正確な位置較正データを取得することができない場合も考えられる。この場合には、第１ヘッドユニットの撮像装置によって取得したプリント基板の位置データと第２ヘッドユニットの位置較正データとに基づいて第２ヘッドユニットを駆動して部品をプリント基板に装着した場合に、部品をプリント基板の正確な位置に装着することが困難となるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、第１ヘッドユニットおよび第２ヘッドユニットを備えた実装機において、位置補正データの取得作業に起因する生産性の低下を抑制し、かつ、部品を正確な位置に装着することが可能な実装機を提供することである。

課題を解決するための手段および発明の効果

この発明の一の局面による実装機は、基台と、基台上に配置されるとともにフィデューシャルマークを有する基板上に、部品を装着するために設けられ、第１撮像装置を有するとともに基台の上方を移動可能な第１ヘッドユニットと、基板上に部品を装着するために設けられ、第２撮像装置を有するとともに基台の上方を第１ヘッドユニットとは独立して移動可能な第２ヘッドユニットと、第１ヘッドユニットの第１撮像装置の移動範囲である第１移動範囲内で、かつ、第２ヘッドユニットの第２撮像装置の移動範囲である第２移動範囲内の基台上に配置された第１基台マークを含む複数の基台マークと、第１ヘッドユニット、第１撮像装置、第２ヘッドユニットおよび第２撮像装置の駆動を制御する制御装置とを備え、制御装置は、第１撮像装置および第２撮像装置のそれぞれによって少なくとも第１基台マークを撮像することによって、第１ヘッドユニットの座標系に対する第２ヘッドユニットの座標系の相対的なずれを補正する第１補正値と、第１ヘッドユニットの制御位置の実位置に対する位置ずれを補正する第２補正値と、第２ヘッドユニットの制御位置の実位置に対する位置ずれを補正する第３補正値とを取得するように構成されており、部品を基板に装着する際には、制御装置は、第１撮像装置によって基板のフィデューシャルマークを撮像するとともに、第１ヘッドユニットによる部品の基板への装着をフィデューシャルマークの撮像結果および第２補正値に基づいて行い、第２ヘッドユニットによる部品の基板への装着を第１撮像装置によるフィデューシャルマークの撮像結果、第３補正値および第１補正値に基づいて行うように構成されている。

この一の局面による実装機では、上記のように、第１撮像装置および第２撮像装置の両方により第１基台マークを撮像することによって、第１ヘッドユニットの座標系に対する第２ヘッドユニットの座標系の相対的なずれを補正する第１補正値を取得することによって、重量物である基台に固定的に設けられたマーク（基台マーク）を用いて第１補正値を取得することができるので、外乱の影響によりマーク（基台マーク）の撮像結果が変化することなどを抑制することができる。これにより、第１補正値を取得する際に外乱の影響を受けにくくすることができるので、第１補正値を正確に取得することができる。また、元々基台に配置されている基台マークを撮像して第１補正値（位置補正データ）を取得することができるので、第１補正値を取得するためにキャリブレーション基板の配置および取り外しを行う必要がない。これにより、第１補正値（位置補正データ）を取得するために実装動作前にキャリブレーション基板の配置および取り外しを行う工程を余分に経る必要がなく、その結果、位置補正データの取得作業に起因する生産性の低下を抑制することができる。また、第２ヘッドユニットによる部品の基板への装着を第１撮像装置によるフィデューシャルマークの撮像結果および第１補正値に基づいて行うことによって、正確に取得された第１補正値に基づいて第２ヘッドユニットによる部品の基板への装着を行うことができるので、第２ヘッドユニットの第２撮像装置によるフィデューシャルマークの撮像工程を省くことにより生産性を向上させた場合にも、基板の正確な位置に部品を装着することができる。また、制御装置は、第１撮像装置および第２撮像装置のそれぞれによって少なくとも第１基台マークを撮像することによって、第１補正値と、第１ヘッドユニットの制御位置の実位置に対する位置ずれを補正する第２補正値と、第２ヘッドユニットの制御位置の実位置に対する位置ずれを補正する第３補正値とを取得するように構成されており、部品を基板に装着する際には、第１ヘッドユニットによる部品の基板への装着をフィデューシャルマークの撮像結果および第２補正値に基づいて行い、第２ヘッドユニットによる部品の基板への装着を第１撮像装置によるフィデューシャルマークの撮像結果、第３補正値および第１補正値に基づいて行うように構成されている。このように構成すれば、第１ヘッドユニットおよび第２ヘッドユニットのそれぞれの制御上の位置（制御位置）に対する実際の位置（実位置）がずれるような場合にも、第２補正値および第３補正値に基づいて制御位置と実位置とが同一となるように補正することができる。これにより、キャリブレーション基板を用いることなく基台に設置された第１基台マークを用いて、基板の正確な位置に部品を装着するように第１ヘッドユニットおよび第２ヘッドユニットを制御することができる。

上記一の局面による実装機において、好ましくは、複数の基台マークは、第１移動範囲内と第２移動範囲との重なる領域内において基台上に配置された第１基台マークに加えて、第１移動範囲内のうち第１移動範囲と第２移動範囲との重なる領域外において基台上に配置された第２基台マークと、第２移動範囲内のうち第１移動範囲と第２移動範囲との重なる領域外において基台上に配置された第３基台マークとを含み、制御装置は、第１撮像装置により第１基台マークおよび第２基台マークを撮像することによって第２補正値を取得し、第２撮像装置により第１基台マークおよび第３基台マークを撮像することによって第３補正値を取得するように構成されている。このように構成すれば、複数の基台マークの撮像結果に基づいて、第１補正値を取得するのと同時に第２補正値および第３補正値を容易に取得することができる。

上記基台マークが第２基台マークおよび第３基台マークを含む構成において、好ましくは、第１基台マークおよび第２基台マークの合計のマーク数は、少なくとも３つであり、第１基台マークおよび第３基台マークの合計のマーク数は、少なくとも３つである。このように構成すれば、基台上の３点以上の点（基台マーク）を用いて第２補正値および第３補正値を取得することができる。このように３点以上の点を用いて第２補正値および第３補正値を取得することによって、２点以下の点を用いて補正値を取得する場合と比較して第１ヘッドユニットおよび第２ヘッドユニットの位置ずれをより正確に取得することができるので、より正確な第２補正値および第３補正値を取得することができる。

上記一の局面による実装機において、好ましくは、制御装置は、第１撮像装置および第２撮像装置の両方により、基板の搬送時および部品の基板への装着動作時を含む実装動作中に第１基台マークを撮像することによって、第１補正値を実装動作中に取得するように構成されている。このように構成すれば、実装動作が開始される前（座標系のずれが生じる前）にキャリブレーション基板を用いて第１補正値を取得する場合と比較して、実装動作が開始された後（座標系のずれが生じ始めた後）の実装動作中に取得した第１補正値に基づいて部品の装着動作を行うことができるので、座標系のずれをより正確に補正することができる。

上記第１補正値を実装動作中に取得する実装機において、好ましくは、制御装置は、第１撮像装置および第２撮像装置の両方により、実装動作中に複数回に渡って第１基台マークを撮像することによって、第１補正値を実装動作中に複数回取得するとともに更新するように構成されており、部品を基板に装着する際には、制御装置は、第２ヘッドユニットによる部品の基板への装着を第１撮像装置によるフィデューシャルマークの撮像結果および最新の第１補正値に基づいて行うように構成されている。このように構成すれば、実装動作中に複数回に渡って第１補正値を更新することができるので、第１ヘッドユニットの座標系と第２ヘッドユニットの座標系との位置ずれ度合いが実装動作中に変化していく場合にも、更新した最新の第１補正値を用いて第２ヘッドユニットによる部品の基板への装着を行うことができる。これにより、第１ヘッドユニットの第１撮像装置によるフィデューシャルマークの撮像結果を用いて第２ヘッドユニットによる部品の基板への装着を行う場合にも、より正確な位置に部品を装着することができる。なお、第１ヘッドユニットの座標系と第２ヘッドユニットの座標系との位置ずれ度合いが実装動作中に変化していく場合とは、たとえば、実装動作を連続して行った場合などに、機械的な摩擦により発生する熱によって第１ヘッドユニットおよび第２ヘッドユニットの駆動機構が変形することに起因して第１ヘッドユニットの座標系と第２ヘッドユニットの座標系とにずれが生じる場合などである。

この場合、好ましくは、制御装置は、第１撮像装置および第２撮像装置の両方により基板の搬送時毎に第１基台マークを撮像することによって、第１補正値を実装動作中に取得するとともに更新するように構成されている。このように構成すれば、第１ヘッドユニットおよび第２ヘッドユニットが部品の装着を行っていない間に第１ヘッドユニットおよび第２ヘッドユニットを移動させて第１基台マークを撮像し、第１補正値を取得することができるので、第１ヘッドユニットおよび第２ヘッドユニットが部品の装着を行っている間に割り込みで第１ヘッドユニットおよび第２ヘッドユニットを移動させて第１基台マークを撮像する場合と比較して、部品装着時間が増加することを抑制しながら第１補正値を取得することができる。

上記第１補正値を基板の搬送時毎に取得する構成において、好ましくは、制御装置は、部品の基板への装着に要する時間が所定の時間よりも短い場合には、第１撮像装置および第２撮像装置の両方により基板の搬送時毎に第１基台マークを撮像することによって、第１補正値を取得するように構成されており、部品の基板への装着に要する時間が所定の時間よりも長い場合には、第１補正値は基板の搬送時毎に加えて部品の基板への装着動作中にも、第１撮像装置および第２撮像装置の両方により第１基台マークを撮像することによって、第１補正値を取得するように構成されている。このように構成すれば、実装対象の基板のサイズが小さく、１枚の基板への部品の装着に要する時間が短い場合には、装着動作中に第１ヘッドユニットと第２ヘッドユニットとの座標系のずれがあまり大きくならないので、搬送時毎に取得した第１補正値に基づいて第２ヘッドユニットによる部品の基板への装着を行うことができる。また、実装対象の基板のサイズが大きく、１枚の基板への部品の装着に要する時間が長いことに起因して装着動作中に第１ヘッドユニットと第２ヘッドユニットとの座標系のずれが大きくなってしまう場合には、搬送時のみならず装着動作中にも第１補正値を取得してその第１補正値に基づいて第２ヘッドユニットによる部品の基板への装着を行うことができる。これにより、部品の基板への装着に要する時間が所定の時間よりも長い場合にも、基板の正確な位置に部品を装着することができる。

本発明の第１実施形態による表面実装機（大型基板の実装時）を示す平面図である。本発明の第１実施形態による表面実装機（小型基板の実装時）を示す平面図である。本発明の第１実施形態による表面実装機を示すブロック図である。本発明の第１実施形態による表面実装機の第１ヘッドユニットと第２ヘッドユニットとの座標系のずれの補正原理を説明するための図である。本発明の第１実施形態による表面実装機の実装動作を説明するためのフローチャートである。本発明の第２実施形態による表面実装機の実装動作を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
まず、図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態による表面実装機１の構造を説明する。

図１に示すように、第１実施形態による表面実装機１は、プリント基板１００に部品を実装する装置である。図１に示すように、表面実装機１は、Ｘ方向に延びる基板搬送コンベア２と、基板搬送コンベア２の上方をＸＹ方向に移動可能な第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４とを備えている。これらの基板搬送コンベア２と第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４とは、それぞれ基台５上に配置されている。矢印Ｙ１方向側に配置された第１ヘッドユニット３と矢印Ｙ２方向側に配置された第２ヘッドユニット４とは、互いに向かい合うようにして、それぞれ基台５上において基板搬送コンベア２の上方に配置されている。また、表面実装機１の基台５上には、矢印Ｙ１方向側の端部に配置された第１フィーダ載置部６と、基台５上の矢印Ｙ２方向側の端部に配置された第２フィーダ載置部７とが基板搬送コンベア２の両側に設けられている。第１フィーダ載置部６および第２フィーダ載置部７には、部品を供給するための複数のテープフィーダ２００がＸ方向に配列されている。第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４は、テープフィーダ２００の部品取出部２０１から部品を取得するとともに、基板搬送コンベア２上のプリント基板１００に部品を実装する機能を有する。なお、部品は、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサおよび抵抗などの小型の電子部品である。また、プリント基板１００は、本発明の「基板」の一例である。以下、表面実装機１の具体的な構造を説明する。

基板搬送コンベア２は、図示しない搬送路から搬入されるプリント基板１００をＸ方向に搬送し、所定の実装作業位置にプリント基板１００を配置するとともに、実装作業が終了したプリント基板１００を搬出する機能を有する。なお、第１実施形態では、図示しない搬送路によって基板搬送コンベア２の矢印Ｘ１方向側（上流側）からプリント基板１００が搬入され、実装作業後、矢印Ｘ２方向側（下流側）の図示しない搬送路に搬出される。基板搬送コンベア２は、矢印Ｘ１方向側（上流側）から順に配列された入口搬送装置２１と、基板搬送装置２２と、基板搬送装置２３との３つの搬送装置から構成されている。

入口搬送装置２１と、基板搬送装置２２と、基板搬送装置２３とは、それぞれ、Ｙ方向に対向する一対のコンベア部２１ａおよび２１ｂと、コンベア部２２ａおよび２２ｂと、コンベア部２３ａおよび２３ｂとを有している。これらのコンベア部（２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａおよび２３ｂ）によってプリント基板１００を支持しながらＸ方向に搬送するように構成されている。第１実施形態では、入口搬送装置２１と、基板搬送装置２２と、基板搬送装置２３とは、各一対のコンベア部（２１ａおよび２１ｂ、２２ａおよび２２ｂ、２３ａおよび２３ｂ）のＹ方向の間隔（コンベア間隔Ｄ）を変更することにより、Ｙ方向の幅の異なるプリント基板１００を搬送することが可能なように構成されている。また、基板搬送装置２２は、一対のコンベア部２２ａおよび２２ｂが、それぞれＹ方向に独立して移動可能に構成されている。これにより、図１に示すように、幅Ｗ１を有する大型のプリント基板１００ａを実装作業位置Ｐ１に搬送して実装作業を行うとともに、図２に示すように、幅Ｗ２を有する小型のプリント基板１００ｂを、実装作業位置Ｐ２およびＰ３に搬送して、２枚のプリント基板１００ｂの実装作業を並行して行うことが可能なように構成されている。なお、プリント基板１００ａおよびプリント基板１００ｂは、それぞれ、本発明の「基板」の一例である。

また、図１に示すように、矢印Ｙ２方向側のコンベア部２１ｂは、第２フィーダ載置部７の近傍に固定的に設置され、矢印Ｙ１方向側のコンベア部２１ａは、Ｙ方向に移動可能に設けられている。具体的には、矢印Ｙ２方向側のコンベア部２１ｂは、Ｙ方向に延びる一対のボールネジ軸２１ｃを回転可能に支持するとともに、矢印Ｙ１方向側のコンベア部２１ａには、ボールネジ軸２１ｃと螺合するボールナット（図示せず）が固定的に設けられている。これにより、搬送されるプリント基板１００の大きさ（Ｙ方向の幅Ｗ１またはＷ２）に応じて、矢印Ｙ１方向側のコンベア部２１ａを移動させてコンベア間隔Ｄ（コンベア部２１ａおよび２１ｂの間隔）を調整することが出来るように構成されている。なお、コンベア間隔Ｄの調整のためのボールネジ軸２１ｃの駆動は、基板搬送装置２３に設けられた駆動モータ２３ｄの駆動力が伝達されることにより行われる。

基板搬送装置２２は、図１に示すように、矢印Ｙ１方向側のコンベア部２２ａおよび矢印Ｙ２方向側のコンベア部２２ｂと、各コンベア部２２ａおよび２２ｂのＹ方向への移動のための一対のボールネジ軸２２ｃとを有している。また、基板搬送装置２２は、コンベア部２２ａおよびコンベア部２２ｂの両方を移動させるための駆動モータ２２ｄと、コンベア部２２ａを移動させるための回転モータ２２ｅとを有している。

このように、基板搬送装置２２は、駆動モータ２２ｄによりボールネジ軸２２ｃを回転させることによって、コンベア部２２ａおよび２２ｂを、間隔を保ったままＹ方向に同期させて移動させることができるとともに、回転モータ２２ｅによりコンベア部２２ａのみを独立してＹ方向に移動させることが可能である。これにより、基板搬送装置２２は、入口搬送装置２１から搬入されたプリント基板１００ｂをコンベア部２２ａおよび２２ｂにより保持したままＹ方向に移動して実装作業位置Ｐ２に配置することができる。実装作業位置Ｐ２は、第１フィーダ載置部６にプリント基板１００（コンベア部２２ａおよび２２ｂ）が最も近づく位置である。また、プリント基板１００ａまたは１００ｂを保持しない状態では、搬送するプリント基板１００の大きさ（Ｙ方向の幅）に合わせて、コンベア部２２ａと２２ｂとの間隔（コンベア間隔Ｄ）を調整することが可能である。これにより、コンベア間隔Ｄを、図１に示す大型のプリント基板１００ａの幅Ｗ１と、図２に示す小型のプリント基板１００ｂの幅Ｗ２とのいずれにも一致させるように調整することが可能である。なお、駆動モータ２２ｄおよび回転モータ２２ｅの両方を駆動させれば、矢印Ｙ２方向側のコンベア部２２ｂのみを独立して移動させることも可能である。

基板搬送装置２３は、Ｙ方向に対向する一対のコンベア部２３ａおよび２３ｂと、コンベア部２３ａおよび２３ｂの間隔（コンベア間隔Ｄ）を調整するための一対のボールネジ軸２３ｃと、ボールネジ軸２３ｃおよび入口搬送装置２１のボールネジ軸２１ｃを回転駆動させる駆動モータ２３ｄとを有している。

また、矢印Ｙ１方向側のコンベア部２３ａには、ボールネジ軸２３ｃと螺合するボールナット（図示せず）が固定的に設けられている。ボールネジ軸２３ｃを回転させることにより、矢印Ｙ１方向側のコンベア部２３ａがＹ方向に移動するように構成されている。これにより、基板搬送装置２３は、搬送されるプリント基板１００の大きさ（Ｙ方向の幅）に応じて矢印Ｙ１方向側のコンベア部２３ａを移動させることによって、コンベア部２３ａおよび２３ｂのコンベア間隔Ｄ（図１参照）を調整することが可能に構成されている。

このように、基板搬送コンベア２は、実装を行うプリント基板１００（１００ａ、１００ｂ）の大きさに応じて、基板搬送装置２２および基板搬送装置２３の両方を用いて大型のプリント基板１００ａを保持することが可能であるとともに、基板搬送装置２２および基板搬送装置２３の各々に小型のプリント基板１００ｂを保持させることが可能である。小型のプリント基板１００ｂが基板搬送装置２２および基板搬送装置２３の各々に搭載された状態では、基板搬送装置２２のコンベア部２２ａおよび２２ｂを矢印Ｙ１方向に移動させることによって、実装対象のプリント基板１００ｂを矢印Ｙ１方向側のテープフィーダ２００に近づけた実装作業位置Ｐ２に保持するとともに、基板搬送装置２３では、プリント基板１００ｂを実装作業位置Ｐ３に保持することが可能である。

図１に示すように、矢印Ｙ１方向側の第１ヘッドユニット３と、矢印Ｙ２方向側の第２ヘッドユニット４とは、それぞれ同一構成を有し、互いに対向するように配置されている。また、第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４は、それぞれＸ方向に延びるヘッドユニット支持部８１および８２に沿ってＸ方向に移動可能に構成されている。具体的には、図１に示すように、ヘッドユニット支持部８１は、Ｘ方向に延びるボールネジ軸８１ａと、ボールネジ軸８１ａを回転させるサーボモータ８１ｂと、Ｘ方向のガイドレール（図示せず）とを有している。また、第１ヘッドユニット３は、ボールネジ軸８１ａが螺合されるボールナット３ａを有している。同様に、ヘッドユニット支持部８２は、Ｘ方向に延びるボールネジ軸８２ａとボールネジ軸８２ａを回転させるサーボモータ８２ｂと、Ｘ方向のガイドレール（図示せず）とを有している。また、第２ヘッドユニット４は、ボールネジ軸８２ａが螺合されるボールナット４ａを有している。第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４は、それぞれ、サーボモータ８１ｂおよび８２ｂによりボールネジ軸８１ａおよび８２ａが回転されることにより、ヘッドユニット支持部８１および８２に対してＸ方向に移動するように構成されている。

また、これらのヘッドユニット支持部８１および８２は、基台５上に基板搬送コンベア２を跨ぐように設けられたＹ方向に延びる一対の固定レール部９に沿って、それぞれＹ方向に移動可能に構成されている。具体的には、一対の固定レール部９は、それぞれ、ヘッドユニット支持部８１および８２の両端部をＹ方向に移動可能に支持するガイドレール９ａと、固定レール部９の内部にＹ方向に沿って配列された複数の永久磁石からなる固定子（図示せず）とを有している。また、ヘッドユニット支持部８１および８２のそれぞれの両端には、界磁コイルからなる可動子（図示せず）が固定子の近傍に配置されるように設けられている。つまり、各ヘッドユニット支持部８１および８２に設けられた可動子（界磁コイル）と、一対の固定レール部９に設けられた共通の固定子（永久磁石）とにより、リニアモータが構成されている。ヘッドユニット支持部８１および８２は、可動子（界磁コイル）に供給される電流を制御することによって、ガイドレール９ａに沿ってＹ方向に移動するように構成されている。このような構成により、第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４は、それぞれ基台５上をＸＹ方向に移動することが可能なように構成されている。

また、第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４には、それぞれ、Ｘ方向に列状に配置された１０本の実装ヘッド部３ｂおよび４ｂが設けられている。各実装ヘッド部３ｂおよび４ｂには、先端（下端）に部品吸着および搭載を行うための吸着ノズル（図示せず）が下方に突出するように取り付けられている。また、実装ヘッド部３ｂおよび４ｂには、それぞれ、吸着ノズル（図示せず）の先端に負圧状態を発生させる負圧発生器（図示せず）と、吸着ノズルを上下方向（Ｚ方向）に移動させるサーボモータなどの昇降装置（図示せず）とが設けられている。各実装ヘッド部３ｂおよび４ｂの吸着ノズルは、先端に負圧状態を発生させることによって、テープフィーダ２００から供給される部品を先端に吸着および保持することが可能である。実装ヘッド部３ｂおよび４ｂは、それぞれ個別に負圧状態の発生、解除および正圧状態の発生を切り替えることが可能に構成されている。

また、各々の実装ヘッド部３ｂおよび４ｂの吸着ノズルは、昇降装置（図示せず）により第１ヘッドユニット３（第２ヘッドユニット４）に対して上下方向（Ｚ方向）に移動させることによって、吸着ノズルが上昇位置に位置した状態で部品の搬送などを行うとともに、吸着ノズルが下降位置に位置した状態で部品のテープフィーダ２００からの吸着およびプリント基板１００への実装を行うように構成されている。また、実装ヘッド部３ｂおよび４ｂは、サーボモータなどのノズル回転装置（図示せず）により、吸着ノズル自体をその軸を中心として回転可能に構成されている。これにより、表面実装機１では、部品を搬送する途中に吸着ノズルを回転させることにより、ノズルの先端に保持された部品の姿勢（水平面内の向き）を調整することが可能である。

また、第１ヘッドユニット３の矢印Ｘ１方向側の側部および第２ヘッドユニット４の矢印Ｘ２方向側の側部には、それぞれ、基板撮像装置３ｃおよび４ｃが取り付けられている。基板撮像装置３ｃおよび４ｃは、ＣＣＤエリアカメラで構成されており、撮像方向を第１ヘッドユニット３（第２ヘッドユニット４）から下方（Ｚ２方向）に向けて取り付けられている。この基板撮像装置３ｃおよび４ｃは、部品搭載時に、プリント基板１００の表面に設けられたフィデューシャルマーク１５０を撮像することによりプリント基板１００の位置を認識するように構成されている。第１ヘッドユニット３の基板撮像装置３ｃは、第１ヘッドユニット３がＸＹ方向に移動することに伴い、図１および図２の点線で示す移動範囲Ａ内を移動するように構成されている。第２ヘッドユニット４の基板撮像装置４ｃは、第２ヘッドユニット４がＸＹ方向に移動することに伴い、移動範囲Ｂ内を移動するように構成されている。なお、移動範囲Ａおよび移動範囲Ｂは、それぞれ、本発明の「第１移動範囲」および「第２移動範囲」の一例である。また、基板撮像装置３ｃおよび４ｃは、それぞれ、本発明の「第１撮像装置」および「第２撮像装置」の一例である。

図１に示すように、大型のプリント基板１００ａの部品実装時には、第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４が後述する制御装置１０１に制御されて、実装作業位置Ｐ１に配置された１つのプリント基板１００ａへの部品実装を行う。また、図２に示すように、小型のプリント基板１００ｂの部品実装時には、第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４がそれぞれ実装作業位置Ｐ２およびＰ３に配置されたプリント基板１００ｂに対して部品の搭載を行うことが可能である。ここで、基板搬送装置２２に保持されたプリント基板１００ｂは、矢印Ｙ１方向に移動されることによって第１ヘッドユニット３側（矢印Ｙ１方向側）のテープフィーダ２００の近傍の実装作業位置Ｐ２に配置される。部品実装時には、図２に示すように、第１ヘッドユニット３は、テープフィーダ２００の部品取出部２０１とプリント基板１００ｂの上方とを往復移動するため、基板搬送装置２２がプリント基板１００ｂを矢印Ｙ１方向側のテープフィーダ２００に近づけることによって、実装作業に要する時間を短縮化することが可能である。基板搬送装置２３に保持されたプリント基板１００ｂは、第２ヘッドユニット４側（矢印Ｙ２方向側）のテープフィーダ２００の近傍の実装作業位置Ｐ３に配置される。

表面実装機１の動作は、図３に示す制御装置１０１によって制御されている。制御装置１０１は、主制御部１０２、駆動制御部１０３、画像処理部１０４、バルブ制御部１０５および記憶部１０６を含んでいる。また、制御装置１０１は、液晶表示装置などの表示ユニット１０７と、キーボードなどの入力ユニット１０８とを備えている。

主制御部１０２は、論理演算を実行するＣＰＵなどから構成されている。主制御部１０２は、記憶部１０６のＲＯＭに記憶されているプログラムに従って、駆動制御部１０３を介して第１ヘッドユニット３、第２ヘッドユニット４、基板搬送コンベア２の入口搬送装置２１、基板搬送装置２２および基板搬送装置２３などの動作を制御するとともに、画像処理部１０４を介して第１ヘッドユニット３の基板撮像装置３ｃおよび第２ヘッドユニット４の基板撮像装置４ｃをそれぞれ制御するように構成されている。また、主制御部１０２は、バルブ制御部１０５を介して、第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４にそれぞれ設けられた負圧発生器を制御することにより、吸着ノズルによる部品の吸着動作を制御するように構成されている。また、主制御部１０２は、記憶部１０６に記憶された基板データ１０６ａを読み出し、実装対象のプリント基板１００（１００ａ、１００ｂ）の大きさ（幅Ｗ１、Ｗ２）やプリント基板１００のフィデューシャルマーク１５０の位置情報などを取得するように構成されている。そして、主制御部１０２は、取得したプリント基板１００（１００ａ、１００ｂ）の大きさに基づいて、入口搬送装置２１、基板搬送装置２２および基板搬送装置２３のコンベア間隔Ｄを調整させるように構成されている。このようにして、実装時には、主制御部１０２は、記憶部１０６に記憶された実装プログラムにしたがってプリント基板１００上の所定の搭載位置に部品が順次装着されるように、これらの駆動制御部１０３、画像処理部１０４、バルブ制御部１０５および記憶部１０６を制御するように構成されている。

駆動制御部１０３は、主制御部１０２から出力される制御信号に基づいて、第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４の各部のモータ（Ｘ方向に移動するためのサーボモータ８１ｂおよび８２ｂ（Ｘ軸モータ）、Ｙ方向に移動するための界磁コイル（Ｙ軸モータ）、実装ヘッド部３ｂおよび４ｂの各１０本の吸着ノズルをそれぞれ上下方向に移動させるための昇降装置のサーボモータ（Ｚ軸モータ）、１０本の吸着ノズルをそれぞれＲ軸方向（各吸着ノズルの中心軸回りの回転方向）に回転移動させるためのノズル回転装置のサーボモータ（Ｒ軸モータ））の駆動を制御するように構成されている。また、駆動制御部１０３は、主制御部１０２から出力される制御信号に基づいて、基板搬送コンベア２の各部のモータ（入口搬送装置２１および基板搬送装置２３の駆動モータ２３ｄ、基板搬送装置２２の駆動モータ２２ｄ、および、基板搬送装置２２の回転モータ２２ｅなどの駆動を制御するように構成されている。

画像処理部１０４は、主制御部１０２から出力される制御信号に基づいて、基板撮像装置３ｃおよび４ｃや図示しない部品撮像装置から所定のタイミングで撮像信号の読み出しを行うとともに、読み出した撮像信号に所定の画像処理を行うことにより、部品やプリント基板１００のフィデューシャルマーク１５０を認識するのに適した画像データを生成するように構成されている。これらの画像データは主制御部１０２に出力され、部品の画像データに基づいて各吸着ノズルに吸着された部品の良否判定（不良部品であるか否か）や、吸着ノズルによる部品の吸着位置ずれの算出と実装位置の補正とが行われるように構成されている。また、主制御部１０２により、プリント基板１００のフィデューシャルマーク１５０の画像データに基づいてプリント基板１００の位置が認識されるように構成されている。

記憶部１０６は、ＣＰＵを制御するプログラムなどを記憶するＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）および装置の動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）などから構成されている。また、記憶部１０６には、実装対象となるプリント基板１００（１００ａ、１００ｂ）の寸法、プリント基板１００のフィデューシャルマーク１５０の位置などの基板データ１０６ａや、所定のプリント基板１００（１００ａ、１００ｂ）の製造を行うための実装プログラム（図示せず））が記憶されている。実装時には、これらのデータが主制御部１０２により読み出されるとともに、読み出されたデータに基づいて実装作業が行われるように構成されている。

テープフィーダ２００は、複数の部品を所定の間隔を隔てて保持したテープが巻き回されたリール（図示せず）を保持している。このテープフィーダ２００は、リールを回転させることにより部品を保持するテープを送り出すことによって、テープフィーダ２００の先端の部品取出部２０１（図１参照）から部品を供給するように構成されている。各テープフィーダ２００は、第１フィーダ載置部６および第２フィーダ載置部７に固定されるとともに、第１フィーダ載置部６および第２フィーダ載置部７に設けられた図示しないコネクタを介して制御装置１０１に電気的に接続されるように構成されている。これにより、第１フィーダ載置部６および第２フィーダ載置部７にセットされた複数のテープフィーダ２００の各々は、制御装置１０１からの制御信号に基づいて、第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４によるプリント基板１００への部品実装動作と、リールからテープを送り出す部品供給動作とを同期させるように構成されている。

ここで、第１実施形態では、重量物である基台５上に５つの基台マーク５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄおよび５ｅが固定的に設けられている。５つの基台マーク５ａ〜５ｅのうち、３つの基台マーク５ａ、５ｂおよび５ｃは、第１ヘッドユニット３の基板撮像装置３ｃの移動範囲Ａ内、すなわち基板撮像装置３ｃが撮像可能な範囲に配置されている。また、５つの基台マーク５ａ〜５ｅのうち、３つの基台マーク５ｃ、５ｄおよび５ｅは、第２ヘッドユニット４の基板撮像装置４ｃの移動範囲Ｂ内に配置されている。したがって、５つの基台マーク５ａ〜５ｅのうち、１つの基台マーク５ｃは、第１ヘッドユニット３の基板撮像装置３ｃの移動範囲Ａ内で、かつ、第２ヘッドユニット４の基板撮像装置４ｄの移動範囲Ｂ内に配置されている。なお、基台マーク５ａおよび５ｂは、本発明の「第２基台マーク」の一例であり、基台マーク５ｃは、本発明の「第１基台マーク」の一例であり、基台マーク５ｄおよび５ｅは、本発明の「第３基台マーク」の一例である。

より詳細な配置としては、第１ヘッドユニット３のみによって撮像される２つの基台マーク５ａおよび５ｂは、第１フィーダ載置部６の近傍にＸ方向に隔てた位置に配置されている。基台マーク５ａは、第１フィーダ載置部６の矢印Ｘ１方向側の端部に配置されており、基台マーク５ｂは、第１フィーダ載置部６のＸ方向の中央部よりも矢印Ｘ２方向側に配置されている。また、第２ヘッドユニット４のみによって撮像される２つの基台マーク５ｄおよび５ｅは、第２フィーダ載置部７の近傍にＸ方向に隔てた位置に配置されている。基台マーク５ｄは、第２フィーダ載置部７の矢印Ｘ２方向側の端部に配置されており、基台マーク５ｅは、第１フィーダ載置部６のＸ方向の中央部よりも矢印Ｘ１方向側に配置されている。

また、基台マーク５ｃは、Ｙ方向においては第１フィーダ載置部６と第２フィーダ載置部７との中央部よりも第１フィーダ載置部６側で、Ｘ方向においては基台マーク５ａおよび５ｂの間でかつ基台マーク５ｄおよび５ｅの間の領域に配置されている。すなわち、各基台マーク５ａ〜５ｅの位置関係は次の通りである。第１ヘッドユニット３によって撮像される３つの基台マーク５ａ、５ｂおよび５ｃの位置関係については、基台マーク５ａ、５ｂおよび５ｃの位置がＸ軸方向において互いに異なっている。基台マーク５ａ、５ｂおよび５ｃの位置は、Ｙ軸方向においては、基台マーク５ａと基台マーク５ｂとは略等しい一方、基台マーク５ａ（５ｂ）の位置と基台マーク５ｃとの位置は互いに異なっている。また、第２ヘッドユニット４によって撮像される３つの基台マーク５ｃ、５ｄおよび５ｅの位置関係については、基台マーク５ｃ、５ｄおよび５ｅの位置がＸ軸方向において互いに異なっている。Ｙ軸方向においては、基台マーク５ｄと基台マーク５ｅとは略等しい一方、各基台マーク５ｄ（５ｅ）と基台マーク５ｃとの位置は互いに異なっている。このように、一つのヘッドユニットによって撮像される３つの基台マーク（基台マーク５ａ〜５ｃ、または、基台マーク５ｃ〜５ｅ）のうち少なくとも２つの基台マークのそれぞれの位置が、Ｘ軸方向とＹ軸方向のいずれにおいても互いに異なるようにすることにより、後述するヘッドユニットの駆動機構の熱変形による位置ずれが精度良く算出される。

第１実施形態では、複数の基台マーク５ａ〜５ｅを第１ヘッドユニット３の基板撮像装置３ｃおよび第２ヘッドユニット４の基板撮像装置４ｃによって実装対象のプリント基板１００の搬送時毎に定期的に撮像している。具体的には、第１ヘッドユニット３の基板撮像装置３ｃによって、基台マーク５ａ、５ｂおよび５ｃを撮像するとともに、第２ヘッドユニット４の基板撮像装置４ｃによって、基台マーク５ｃ、５ｄおよび５ｅを撮像している。この基台マーク５ａ〜５ｃの撮像結果に基づいて、第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４の駆動機構の熱変形による位置ずれ（ヘッドユニット支持部８１および８２をＹ方向に移動可能に構成するリニアモータの可動子（界磁コイル）の発熱や、ボールネジ軸８１ａおよびボールネジ軸８２ａが加熱されることにより膨張して伸びることに起因する位置ずれ）を補正している。すなわち、制御装置１０１の記憶部１０６には、基準状態（第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４の位置ずれがない状態）における基台マーク５ａ〜５ｅの撮像画像の画像中心位置が記憶されている。第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４の駆動機構が熱変形した場合（たとえば、実装動作によってボールネジ軸８１ａおよび８２ａが摩擦熱などにより加熱されて熱膨張した場合など）には、基台マーク５ａ〜５ｅの撮像画像の画像中心位置がずれるので、定期的に撮像した基台マーク５ａ〜５ｅの撮像画像の画像中心位置と基準状態における画像中心位置とを比較することにより、基準状態に対する画像中心位置の位置ずれに基づいて、第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４のそれぞれの基準状態に対する位置ずれを算出することが可能である。第１ヘッドユニット３の位置ずれを補正する補正値をプリント基板１００の搬送時毎に取得することによって、第１ヘッドユニット３の位置ずれが随時補正されるので、正確な位置に第１ヘッドユニット３を移動させることが可能である。これは第２ヘッドユニット４についても同様である。なお、第１ヘッドユニット３の位置ずれを補正する補正値および第２ヘッドユニット４の位置ずれを補正する補正値は、それぞれ、本発明の「第２補正値」および「第３補正値」の一例である。

また、第１実施形態では、第１ヘッドユニット３の基板撮像装置３ｃで撮像する基台マーク５ａ〜５ｃのうちの１つと、第２ヘッドユニット４の基板撮像装置４ｃで撮像する基台マーク５ｃ〜５ｅのうちの１つとを共通させている。すなわち、１つの基台マーク５ｃを第１ヘッドユニット３の基板撮像装置３ｃと第２ヘッドユニット４の基板撮像装置４ｃとの両方により撮像している。この第１ヘッドユニット３の基板撮像装置３ｃによる基台マーク５ｃの撮像画像と、第２ヘッドユニット４の基板撮像装置４ｃによる撮像画像とに基づいて、第１ヘッドユニット３の座標系と第２ヘッドユニット４の座標系とのずれを算出することが可能である。

第１ヘッドユニット３の座標系と第２ヘッドユニット４の座標系との関係は、基準状態においては既知であるので、第１ヘッドユニット３の座標系において位置が特定されれば、その位置を第２ヘッドユニット４の座標系においても特定することが可能である。しかしながら、第１ヘッドユニット３の座標系と第２ヘッドユニット４の座標系との関係は、実装動作中に第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４の駆動機構の熱変形による位置ずれに伴ってずれてくる。したがって、実装動作を継続していくにつれて、第１ヘッドユニット３の位置（制御位置）に基づいて第２ヘッドユニット４をその位置に移動させようとした場合に、正確にその位置に移動させることが困難となる。第１実施形態では、この座標系のずれを基台マーク５ｃの撮像画像に基づいて算出している。これにより、第１ヘッドユニット３の座標系と第２ヘッドユニット４の座標系とを一致させることが可能であるので、第１ヘッドユニット３において取得したプリント基板１００のフィデューシャルマーク１５０の撮像結果（第１ヘッドユニット３の座標系におけるプリント基板１００の位置情報）を第２ヘッドユニット４の座標系におけるプリント基板１００の位置情報として用いることが可能となる。前述のように基台マーク５ｃの撮像はプリント基板１００の搬送時毎に行われるので、実装動作中に第１ヘッドユニット３の座標系と第２ヘッドユニット４の座標系とが随時ずれていく場合であっても、プリント基板１００の搬送時毎に２つの座標系を一致させることが可能である。以下に、第１ヘッドユニット３の座標系と第２ヘッドユニット４の座標系とを一致させるための補正値の取得原理を図４を用いて説明する。

図４に示すように、第１ヘッドユニット３の座標系の原点Ｏ_Ａからプリント基板１００の一方のフィデューシャルマークＦ（フィデューシャルマーク１５０）までのベクトルＯ_ＡＦを用いて、第２ヘッドユニット４の座標系の原点Ｏ_Ｂからプリント基板１００の一方のフィデューシャルマークＦまでのベクトルＯ_ＢＦを求めることを考える。２つの座標系の原点Ｏ_ＡＯ_Ｂ間のベクトルをベクトルＡＢとすると、以下の式（１）が成り立つ。

ベクトルＯ_ＢＦ＝ベクトルＯ_ＡＦ−ベクトルＡＢ・・・（１）
ベクトルＡＢは、第１ヘッドユニット３の熱変形による位置ずれ度合いと第２ヘッドユニット４の熱変形による位置ずれ度合いとの差によって変化するので、実装動作中のベクトルＡＢとして基準状態の既知のベクトルＡＢを用いることはできない。そこで、実装動作中の熱変形のずれを加味したベクトルＡＢを得るために、基台マークＰ（基台マーク５ｃ）を第１ヘッドユニット３の基板撮像装置３ｃおよび第２ヘッドユニット４の基板撮像装置４ｃの両方によって撮像する。これにより、第１ヘッドユニット３の座標系における基台マーク５ｃの位置Ｐ（ベクトルＯ_ＡＰ）と、第２ヘッドユニット４の座標系における基台マーク５ｃの位置Ｐ（ベクトルＯ_ＢＰ）とベクトルＡＢは、ベクトルＯ_ＡＰおよびベクトルＯ_ＢＰを用いて、以下の式（２）によって表すことができる。

ベクトルＡＢ＝ベクトルＯ_ＡＰ−ベクトルＯ_ＢＰ・・・（２）
したがって、上記式（１）および式（２）より、第２ヘッドユニット４の座標系におけるプリント基板１００のフィデューシャルマークＦの位置を示すベクトルＯ_ＢＦは、第１ヘッドユニット３の基板撮像装置３ｃによるフィデューシャルマークＦの位置を示すベクトルＯ_ＡＦと、第１ヘッドユニット３の座標系における基台マーク５ｃの位置を示すベクトルＯ_ＡＰと、第２ヘッドユニット４の座標系における基台マーク５ｃの位置を示すベクトルＯ_ＢＰとを用いて、以下の式（３）のように表すことができる。

ベクトルＯ_ＢＦ＝ベクトルＯ_ＡＦ＋ベクトルＯ_ＢＰ−ベクトルＯ_ＡＰ・・・（３）
第１実施形態では、プリント基板１００の搬送時毎に得た第１ヘッドユニット３の基板撮像装置３ｃおよび第２ヘッドユニット４の基板撮像装置４ｃの基台マーク５ｃの撮像画像に基づいて「ベクトルＯ_ＢＰ−ベクトルＯ_ＡＰ」に相当する補正値を取得し、その補正値を用いて第２ヘッドユニット４の駆動制御を行っている。なお、「ベクトルＯ_ＢＰ−ベクトルＯ_ＡＰ」に相当する補正値は、本発明の「第１補正値」の一例である。プリント基板１００の他方のフィデューシャルマークＲ（フィデューシャルマーク１５０）のベクトルもフィデューシャルマークＦの場合と同様に表すことができる。

次に、図５を参照して、本発明の第１実施形態による表面実装機１の実装動作について説明する。なお、図５の実装動作フローは、一枚のプリント基板１００に部品を装着する場合の実装動作についてのフローである。実際には、順次搬入されてくるプリント基板１００に対してこの実装動作が行われる。また、以下の実装動作は、図１に示すように、１つのプリント基板１００に対して第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４の両方を用いて実装を行う場合の実装動作である。

まず、図５のステップＳ１において、実装対象のプリント基板１００の搬送が開始される。このプリント基板１００の搬送動作中においては第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４は待機中となる。

次に、ステップＳ２において、第１ヘッドユニット３を基台マーク５ａ〜５ｃの上方に順次移動させるとともに、基板撮像装置３ｃにより基台マーク５ａ〜５ｃの撮像を行う。そして、ステップＳ３において、撮像画像における基台マーク５ａ〜５ｃのそれぞれの基準状態に対する位置ずれを算出するとともに、その位置ずれによる第１ヘッドユニット３の部品装着位置のずれを補正する補正値（第１熱補正値）を取得する。

また、ステップＳ４において、第１ヘッドユニット３の場合と同様に、第２ヘッドユニット４を基台マーク５ｃ〜５ｅの上方に順次移動させるとともに、基板撮像装置４ｃにより基台マーク５ｃ〜５ｅの撮像を行う。そして、ステップＳ５において、撮像画像における基台マーク５ｃ〜５ｅのそれぞれの基準状態に対する位置ずれを算出するとともに、その位置ずれによる第２ヘッドユニット４の部品装着位置のずれを補正する補正値（第２熱補正値）を取得する。

次に、ステップＳ６において、第１ヘッドユニット３の基板撮像装置３ｃおよび第２ヘッドユニット４の基板撮像装置４ｃの両方による基台マーク５ｃの撮像画像に基づいて、第１ヘッドユニット３の座標系と第２ヘッドユニット４の座標系とを一致させるための補正値（座標系補正値）を取得する。このステップＳ２〜ステップＳ６までの処理は、プリント基板１００の搬送中に行われる。

次に、ステップＳ７においてプリント基板１００の搬送が完了した後、部品のプリント基板１００への装着動作が開始される。まず、ステップＳ８において、第１ヘッドユニット３の基板撮像装置３ｃによって、搬入された実装対象のプリント基板１００に設けられたフィデューシャルマーク１５０が撮像される。ここで、第２ヘッドユニット４の基板撮像装置４ｃによるフィデューシャルマーク１５０の撮像は行われない。そして、ステップＳ９において、ステップＳ３、Ｓ５およびＳ６で取得した補正値（第１熱補正値、第２熱補正値および座標系補正値）に基づいて、第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４により部品の装着動作が行われる。具体的には、第１ヘッドユニット３は、ステップＳ８のフィデューシャルマーク１５０の撮像結果と、ステップＳ３で得た第１熱補正値とに基づいて、熱変形による第１ヘッドユニット３の位置ずれに応じて部品の装着位置を補正しながら装着動作を行う。また、第２ヘッドユニット４は、ステップＳ８の第１ヘッドユニット３の基板撮像装置３ｃによるフィデューシャルマーク１５０の撮像結果と、ステップＳ５で得た第２熱補正値と、ステップＳ６で得た座標系補正値とに基づいて、熱変形による第２ヘッドユニット４の位置ずれに応じて部品の装着位置を補正しながら装着動作を行う。

また、ステップＳ１０において、プリント基板１００への部品の装着が終了したか否かが判断され、終了していない場合には、ステップＳ９およびＳ１０の処理が繰り返される。そして、プリント基板１００への部品の装着が終了すると、実装動作が終了する。なお、図５に示したように、実装作業位置Ｐ２およびＰ３に配置された２枚の小型基板に対して第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４のそれぞれによって実装動作を行う場合には、第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４のそれぞれによって、各小型基板のフィデューシャルマーク１５０が撮像され、各ヘッドユニットによって個別に実装動作が行われる。

第１実施形態では、上記のように、基板撮像装置３ｃおよび基板撮像装置４ｃの両方により基台マーク５ｃを撮像することによって、第１ヘッドユニット３の座標系に対する第２ヘッドユニット４の座標系の相対的なずれを補正する座標系補正値を取得することによって、重量物である基台５に固定的に設けられた基台マーク５ｃを用いて座標系補正値を取得することができるので、外乱の影響によりマーク（基台マーク５ｃ）の撮像結果が変化することなどを抑制することができる。これにより、座標系補正値を取得する際に外乱の影響を受けにくくすることができるので、座標系補正値を正確に取得することができる。また、元々基台５に配置されている基台マーク５ｃを用いて座標系補正値を取得することができるので、座標系補正値を取得するためにキャリブレーション基板の配置および取り外しを行う必要がない。これにより、実装動作前にキャリブレーション基板の配置および取り外しを行う工程を余分に経る必要がなく、その結果、座標系補正値の取得作業に起因する生産性の低下を抑制することができる。また、第２ヘッドユニット４による部品のプリント基板１００への装着を基板撮像装置３ｃによるフィデューシャルマーク１５０の撮像結果および座標系補正値に基づいて行うことによって、正確に取得された座標系補正値に基づいて第２ヘッドユニット４による部品のプリント基板１００への装着を行うことができるので、第２ヘッドユニット４の基板撮像装置４ｃによるフィデューシャルマーク１５０の撮像工程を省くことにより生産性を向上させた場合にも、プリント基板１００の正確な位置に部品を装着することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、部品をプリント基板１００に装着する際には、第１ヘッドユニット３による部品のプリント基板１００への装着をフィデューシャルマーク１５０の撮像結果および第１熱補正値に基づいて行い、第２ヘッドユニット４による部品のプリント基板１００への装着を基板撮像装置３ｃによるフィデューシャルマーク１５０の撮像結果、第２熱補正値および座標系補正値に基づいて行っている。このように構成することによって、第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４のそれぞれの制御上の位置（制御位置）に対する実際の位置（実位置）がずれるような場合にも、第１熱補正値および第２熱補正値に基づいて制御位置と実位置とが同一となるように補正することができる。これにより、キャリブレーション基板を用いることなく基台５に設置された基台マーク５ａ〜５ｅを用いてプリント基板１００の正確な位置に部品を装着するように第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４を制御することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、基板撮像装置３ｃによって基台マーク５ａ〜５ｃを撮像することによって第１熱補正値を取得し、基板撮像装置４ｃによって基台マーク５ｃ〜５ｅを撮像することによって第２熱補正値を取得することによって、基台マーク５ａ〜５ｅの撮像結果に基づいて、座標系補正値を取得するのと同時に第１熱補正値および第２熱補正値を容易に取得することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、３つの基台マーク５ａ〜５ｃの撮像結果に基づいて第１熱補正値を取得し、３つの基台マーク５ｃ〜５ｅの撮像結果に基づいて第２熱補正値を取得することによって、第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４の位置ずれを精度高く正確に取得することができるので、より正確な第１熱補正値および第２熱補正値を取得することができる。しかしながら、熱補正値を取得するための基台マークの個数は３つに限られず、２つ以上であれば良い。つまり、第１熱補正値は２つの基台マーク５ａ、５ｃの撮像結果に基づいて取得し、第２熱補正値は２つの基台マーク５ｃ、５ｄの撮像結果に基づいて求めても良い。２点で補正値を取得する場合、３点の場合に比べて補正精度は低下するが、高速に補正値を取得することができる。

また、第１実施形態では、基板撮像装置３ｃおよび基板撮像装置４ｃの両方により、プリント基板１００の搬送時および部品のプリント基板１００への装着動作時を含む実装動作中に基台マーク５ｃを撮像することによって、座標系補正値を実装動作中に取得している。このように構成することによって、実装動作が開始される前（座標系のずれが生じる前）にキャリブレーション基板を用いて座標系補正値を取得する場合と比較して、実装動作が開始された後（座標系のずれが生じ始めた後）の実装動作中に取得した座標系補正値に基づいて部品の装着動作を行うことができるので、座標系のずれをより正確に補正することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、基板撮像装置３ｃおよび基板撮像装置４ｃの両方により、プリント基板１００の搬送時毎に基台マーク５ｃを撮像することによって、座標系補正値をプリント基板１００の搬送時毎に随時取得し、部品をプリント基板１００に装着する際には、第２ヘッドユニット４による部品のプリント基板１００への装着を基板撮像装置３ｃによるフィデューシャルマーク１５０の撮像結果および最新の座標系補正値に基づいて行っている。このように構成することによって、プリント基板１００の搬送時毎に随時座標系補正値を更新することができるので、第１ヘッドユニット３の座標系と第２ヘッドユニット４の座標系との位置ずれ度合いが実装動作中に随時変化する場合にも、更新した最新の座標系補正値を用いて第２ヘッドユニット４による部品のプリント基板１００への装着を行うことができる。これにより、第１ヘッドユニット３の基板撮像装置３ｃによるフィデューシャルマーク１５０の撮像結果を用いて第２ヘッドユニット４による部品のプリント基板１００への装着を行う場合にも、より正確な位置に部品を装着することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、基板撮像装置３ｃおよび基板撮像装置４ｃの両方によりプリント基板１００の搬送時に基台マーク５ｃを撮像することによって、座標系補正値を取得している。このように構成することによって、第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４が部品の装着を行っていない間に第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４を移動させて第１基台マークを撮像し、座標系補正値を取得することができるので、第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４が部品の装着を行っている間に割り込みで第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４を移動させて基台マーク５ｃを撮像する場合と比較して、部品装着時間が増加することを抑制しながら座標系補正値を取得することができる。

（第２実施形態）
次に、図６を参照して、本発明の第２実施形態による実装機について説明する。この第２実施形態では、プリント基板１００の搬送時毎に基台マーク５ａ〜５ｅを撮像した上記第１実施形態と異なり、部品の装着動作時にも基台マーク５ａ〜５ｅを撮像する例について説明する。

第２実施形態では、制御装置１０１は、プリント基板１００の搬送時に基台マーク５ａ〜５ｅの撮像および補正値（第１熱補正値、第２熱補正値および座標系補正値）の取得を行うとともに、部品の装着時間が所定時間（たとえば、５分）よりも長い場合には、部品の装着動作中にも基台マーク５ａ〜５ｅの撮像および補正値の取得を割り込みで行うように構成されている。この所定時間は、実装動作を行っていく際に、熱による変形によるヘッドユニットの位置ずれに起因する部品装着位置のずれが許容範囲内に収まる程度に設定される。割り込みで基台マーク５ａ〜５ｅの撮像および補正値の取得を行った場合には、その後の部品の装着動作は、割り込みで取得した最新の補正値に基づいて行われる。なお、第２実施形態による実装機の制御装置１０１以外の構造は、上記第１実施形態と同様である。

次に、図６を参照して、第２実施形態による表面実装機の実装動作について説明する。

まず、ステップＳ１１〜ステップＳ２０においては、上記第１実施形態のステップＳ１〜ステップＳ１０と同様の処理が行われる。

そして、ステップＳ２０において部品の装着が終了していない場合には、ステップＳ２１において、プリント基板１００の搬送が完了してから所定時間（たとえば、５分）が経過したか否かが判断される。所定時間が経過しない場合には、ステップＳ１９に戻り、部品の装着動作が行われる。

所定時間が経過した場合には、ステップＳ２２〜ステップＳ２６において、部品の装着動作中に、ステップＳ１２〜ステップＳ１６と同様の処理が割り込みで行われることにより、新たに補正値（第１熱補正値、第２熱補正値および座標系補正値）が取得されて補正値が更新される。その後、ステップＳ１９に戻り、更新された補正値に基づいて、第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４により部品の装着動作が行われる。

第２実施形態では、上記のように、部品のプリント基板１００への装着に要する時間が所定の時間よりも長い場合には、座標系補正値はプリント基板１００の搬送時毎に加えて部品のプリント基板１００への装着動作中にも、基板撮像装置３ｃおよび基板撮像装置４ｃの両方により基台マーク５ｃを撮像することによって、座標系補正値を取得している。このように構成することによって、実装対象のプリント基板１００（小型のプリント基板１００ｂ）のサイズが小さく、１枚のプリント基板１００への部品の装着に要する時間が短い場合には、装着動作中に第１ヘッドユニット３と第２ヘッドユニット４との座標系のずれがあまり大きくならないので、搬送時毎に取得した座標系補正値に基づいて第２ヘッドユニット４による部品のプリント基板１００への装着を行うことができる。また、実装対象のプリント基板１００（大型のプリント基板１００ａ）のサイズが大きく、１枚のプリント基板１００への部品の装着に要する時間が長いことに起因して装着動作中に第１ヘッドユニット３と第２ヘッドユニット４との座標系のずれが大きくなってしまう場合には、装着動作中に座標系補正値を取得してその座標系補正値に基づいて第２ヘッドユニット４による部品のプリント基板１００への装着を行うことができる。これにより、部品のプリント基板１００への装着に要する時間が所定の時間よりも長い場合にも、プリント基板１００の正確な位置に部品を装着することができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１および第２実施形態では、第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４の２つのヘッドユニットを備えた実装機に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、互いに独立して移動可能な３つ以上のヘッドユニットを備えた実装機に本発明を適用してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、第１ヘッドユニット３の基板撮像装置３ｃによりプリント基板１００のフィデューシャルマーク１５０を撮像し、その撮像結果を第２ヘッドユニット４の部品装着動作に利用した例を示したが、本発明はこれに限らず、第２ヘッドユニット４の基板撮像装置４ｃによりプリント基板１００のフィデューシャルマーク１５０を撮像し、その撮像結果を第１ヘッドユニット３の部品装着動作に利用してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、補正値を得るためのマーク（基台マーク５ａ〜５ｅ）を基台５上に設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、基台５に直接設けられていなくても、基台５上に固定的に配置された装置や部材（たとえば、部品認識用の基台カメラやプリント基板１００の搬送レールなど）に設けてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、第１ヘッドユニット３および第２ヘッドユニット４をＹ軸方向にリニアモータを用いて駆動し、Ｘ軸方向にボールネジ機構を用いて駆動する実装機に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、Ｙ軸およびＸ軸の駆動の両方をリニアモータにより行う表面実装機に適用してもよいし、Ｙ軸およびＸ軸の駆動の両方をボールネジ機構により行う表面実装機に適用してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、プリント基板１００の搬送時毎に基台マーク５ａ〜５ｅの撮像を行う例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、一枚のプリント基板１００の実装時間が短い場合には、プリント基板１００を複数枚搬送する毎に基台マーク５ａ〜５ｅを撮像するように構成してもよい。

また、上記第２実施形態では、プリント基板１００の搬送が完了してから所定時間が経過したか否かを判断し、経過した場合に補正値の取得を行う例を示したが、本発明はこれに限らず、前回の補正値の取得を行った時点から所定時間の経過後に新たな補正値の取得を行ってもよい。

１表面実装機（実装機）
３第１ヘッドユニット
３ｃ基板撮像装置（第１撮像装置）
４第２ヘッドユニット
４ｃ基板撮像装置（第２撮像装置）
５基台
５ａ、５ｂ基台マーク（第２基台マーク）
５ｃ基台マーク（第１基台マーク）
５ｄ、５ｅ基台マーク（第３基台マーク）
１００、１００ａ、１００ｂプリント基板（基板）
１０１制御装置
１５０フィデューシャルマーク
Ａ第１移動範囲
Ｂ第２移動範囲

Claims

基台と、
前記基台上に配置されるとともにフィデューシャルマークを有する基板上に、部品を装着するために設けられ、第１撮像装置を有するとともに前記基台の上方を移動可能な第１ヘッドユニットと、
前記基板上に部品を装着するために設けられ、第２撮像装置を有するとともに前記基台の上方を前記第１ヘッドユニットとは独立して移動可能な第２ヘッドユニットと、
前記第１ヘッドユニットの第１撮像装置の移動範囲である第１移動範囲内で、かつ、前記第２ヘッドユニットの第２撮像装置の移動範囲である第２移動範囲内の前記基台上に配置された第１基台マークを含む複数の基台マークと、
前記第１ヘッドユニット、前記第１撮像装置、前記第２ヘッドユニットおよび前記第２撮像装置の駆動を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記第１撮像装置および前記第２撮像装置のそれぞれによって少なくとも前記第１基台マークを撮像することによって、前記第１ヘッドユニットの座標系に対する前記第２ヘッドユニットの座標系の相対的なずれを補正する第１補正値と、前記第１ヘッドユニットの制御位置の実位置に対する位置ずれを補正する第２補正値と、前記第２ヘッドユニットの制御位置の実位置に対する位置ずれを補正する第３補正値とを取得するように構成されており、
部品を前記基板に装着する際には、前記制御装置は、前記第１撮像装置によって前記基板のフィデューシャルマークを撮像するとともに、前記第１ヘッドユニットによる部品の前記基板への装着を前記フィデューシャルマークの撮像結果および前記第２補正値に基づいて行い、前記第２ヘッドユニットによる部品の前記基板への装着を前記第１撮像装置による前記フィデューシャルマークの撮像結果、前記第３補正値および前記第１補正値に基づいて行うように構成されている、実装機。
前記複数の基台マークは、前記第１移動範囲と前記第２移動範囲との重なる領域内において前記基台上に配置された前記第１基台マークに加えて、前記第１移動範囲内のうち前記第１移動範囲と前記第２移動範囲との重なる領域外において前記基台上に配置された第２基台マークと、前記第２移動範囲内のうち前記第１移動範囲と前記第２移動範囲との重なる領域外において前記基台上に配置された第３基台マークとを含み、
前記制御装置は、前記第１撮像装置により前記第１基台マークおよび前記第２基台マークを撮像することによって前記第２補正値を取得し、前記第２撮像装置により前記第１基台マークおよび前記第３基台マークを撮像することによって前記第３補正値を取得するように構成されている、請求項１に記載の実装機。
前記第１基台マークおよび前記第２基台マークの合計のマーク数は、少なくとも３つであり、
前記第１基台マークおよび前記第３基台マークの合計のマーク数は、少なくとも３つである、請求項２に記載の実装機。
前記制御装置は、前記第１撮像装置および前記第２撮像装置の両方により、前記基板の搬送時および部品の前記基板への装着動作時を含む実装動作中に前記第１基台マークを撮像することによって、前記第１補正値を前記実装動作中に取得するように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の実装機。
前記制御装置は、前記第１撮像装置および前記第２撮像装置の両方により、前記実装動作中に複数回に渡って前記第１基台マークを撮像することによって、前記第１補正値を前記実装動作中に複数回取得するとともに前記第１補正値を更新するように構成されており、
部品を前記基板に装着する際には、前記制御装置は、前記第２ヘッドユニットによる部品の前記基板への装着を前記第１撮像装置による前記フィデューシャルマークの撮像結果および最新の前記第１補正値に基づいて行うように構成されている、請求項４に記載の実装機。
前記制御装置は、前記第１撮像装置および前記第２撮像装置の両方により前記基板の搬送時毎に前記第１基台マークを撮像することによって、前記第１補正値を前記実装動作中に複数回取得するとともに更新するように構成されている、請求項５に記載の実装機。
前記制御装置は、部品の前記基板への装着に要する時間が所定の時間よりも短い場合には、前記第１撮像装置および前記第２撮像装置の両方により前記基板の搬送時毎に前記第１基台マークを撮像することによって、前記第１補正値を取得するように構成されており、
前記制御装置は、部品の前記基板への装着に要する時間が前記所定の時間よりも長い場合には、前記基板の搬送時毎に加えて部品の前記基板への装着動作中にも、前記第１撮像装置および前記第２撮像装置の両方により前記第１基台マークを撮像することによって、前記第１補正値を取得するように構成されている、請求項６に記載の実装機。