JP2006108331A - 移載装置、表面実装機、誤差テーブルの作成方法、プログラムおよび記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度の位置決めを可能とする移載装置、表面実装機、誤差テーブルの作成方法、プログラムおよび記憶媒体を提供する。
【解決手段】電子部品をプリント基板Ｐ上に搭載する前に、動作制御部７７ａは、部品認識カメラ６の取り込み画像に基づいて画像処理部７３が算出した電子部品の吸着位置ずれ量を加味して搭載位置を調整するとともに、誤差テーブル７４ｃに基づいて、各ヘッドのＺ軸回りの回転誤差を補正する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、電子部品を吸着するヘッドの回動誤差を補正してヘッドに吸着された電子部品を一の位置から他の位置へ移載する移載装置およびこの移載装置を有する表面実装機、ヘッドの回動誤差を記憶する誤差テーブルの作成方法およびプログラム、このプログラムを記憶した記録媒体に関するものである。

従来、例えば電子部品をプリント基板板に実装する表面実装機や、電子部品を検査する部品検査装置には、吸着ノズルによって部品を吸着して移載させる部品移載装置が装備されている。この種の部品移載装置は、水平面内において移動可能なヘッドユニットと、このヘッドユニットに取り付けられ、上記水平面に垂直な軸線上で回動自在かつ上下方向に移動自在に支持された吸着ヘッドと、この吸着ヘッドを上記水平面に垂直な軸線上で回動させる回動方向の駆動装置（以下、Ｒ軸駆動装置という）と、吸着ヘッドを上下方向に移動させる上下方向の駆動装置（以下、Ｚ軸駆動装置という）と、吸着ヘッドの下端部に取り付けられた吸着ノズルなどによって構成されている。

この種の装置では、吸着ノズルで電子部品を吸着したときの電子部品の吸着位置にある程度ばらつきがあるため、電子部品を移載する際には吸着位置のずれを補正する必要がある。このため、従来より、ＣＣＤカメラやラインセンサ等の撮像手段により部品の撮像を行って部品画像を取り込み、この取り込み画像に基づいて電子部品の吸着位置ずれ量を求め、搭載動作時にそのずれ量を加味して搭載位置（Ｘ方向、Ｙ方向およびＲ方向の各位置）を調整している。特に大型のＱＦＰ（Quad Flat Package）やＢＧＡ（Ball Grid Array）などの半導体装置を移載する場合、垂直な軸周りの回動方向のずれ量が大きいと半導体装置のリードがプリント基板のコンタクトパッド上に適切に載置されないので、吸着ヘッドの回動方向の位置決めに高い精度が要求される。このため、従来より吸着ヘッドの回動位置を高精度に位置決めする方法が各種提案されている。

例えば、特許文献１には、バックラッシを含む分だけ過回動させることにより、最終的に同一方向から回動させて、バックラッシ誤差を無くして高精度に位置決めを行う方法が開示されている。
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
特開平５−１１１８２７号公報

しかしながら、吸着ヘッドの回動位置を精度よ位置決めするためには、バックラッシなどに代表される繰り返し精度とともに、送り精度を向上させる必要がある。すなわち、エンコーダ等の回動位置検出器により検出したヘッドの回動位置と、撮像手段により取り込まれた画像に基づいて測定したヘッドの回動位置との回動誤差を小さくする必要がある。通常、回動軸の送り精度はエンコーダによって測定されてフィードバックされるが、モータと目標物間の動力伝達機構にラックアンドピニオンをはじめとするギア機構が使用されている場合は、その加工精度やかみ合わせ歯数により、エンコーダの出力と実際の回動角とに差異が生じてしまい、高精度の位置決めに影響を与えてしまう。また、動力電動装置としてベルトおよびプーリー、ボールねじおよびナット、さらにはカムおよびカムフロワーにおいてもスプライン結合が用いられる等によっても、同様にエンコーダの出力と実際の回動角とに差異が生じてしまい、高精度の位置決めに影響を与えてしまう。
そこで、本発明は上述したような課題を解決するためになされたものであり、高精度の位置決めを可能とする移載装置、表面実装機、誤差テーブルの作成方法、プログラムおよび記憶媒体を提供することを目的とする。

上述したような課題を解決するために、本発明にかかる移載装置は、一の位置にある電子部品を他の位置に移載する移載装置であって、電子部品吸着用のノズルを有し、基台上を移動可能にかつ回動自在に支持されたヘッドと、このヘッドを動力伝達機構を介して回動させる駆動手段と、この駆動手段の変位を検出する検出手段と、この検出手段によって検出された駆動装置の変位に基づいてヘッドおよび駆動手段の少なくとも一方の回動位置を演算する演算手段と、ノズルに吸着された電子部品を撮像する撮像手段と、この撮像手段によって撮像された画像に基づいてノズルに吸着された電子部品の姿勢の修正に必要なヘッドおよび駆動手段の少なくとも一方の回動位置を求める画像処理手段と、演算手段によって演算される回動位置と画像処理手段によって求められる回動位置との回動誤差を算出する算出手段と、回動誤差をヘッドの回動位置と関連づけて記憶する第１の記憶手段と、電子部品の移載位置に関する移載情報を記憶する第２の記憶手段と、画像処理手段によって求められた回動位置と、第１の記憶手段に記憶された回動誤差と、第２の記憶手段に記憶された移載情報と、演算手段によって演算された回動位置とに基づいて駆動手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

上記移載装置において、動力伝達機構は、ヘッドに設けられたピニオンと、このピニオンと噛合するラックとから構成されるようにしてもよい。

上記移載装置において、ヘッドは、複数設けられ、記憶手段は、ヘッド毎に回動誤差を記憶するようにしてもよい。

また、本発明にかかる表面実装機は、基板を保持する保持手段と、一の位置にある部品を他の位置に移載する移載装置とを備えた表面実装機であって、移載装置は、上記移載装置の何れかであり、他の位置は、保持手段により保持された基板上であることを特徴とする。

また、本発明にかかる誤差テーブルの作成方法は、電子部品吸着用のノズルを有し、基台上を移動可能にかつ回動自在に支持されたヘッドと、このヘッドを動力伝達機構を介して回動させる駆動手段と、この駆動手段の変位を検出する検出手段と、この検出手段によって検出された駆動手段の変位に基づいてヘッドおよび駆動手段の少なくとも一方の回動位置を演算する演算手段と、ノズルに吸着された電子部品を撮像する撮像手段と、この撮像手段によって撮像された画像に基づいてヘッドおよび駆動手段の少なくとも一方の回動位置を求める画像処理手段と、この画像処理手段によって検出された回動位置と演算手段によって演算された回動位置とに基づいて駆動手段を制御する制御手段とを備えた電子部品の移載装置において、演算手段によって演算される回動位置と画像処理手段によって求められる回動位置との回動誤差をヘッドおよび駆動手段の少なくとも一方の回動位置と関連付けて記憶した誤差テーブルを生成する方法であって、ノズルによって試験片を吸着したヘッドを駆動手段によって回動させ、演算手段によって演算されたヘッドおよび駆動手段の少なくとも一方の回動位置を所定の回動位置とする第１のステップと、撮像手段によって撮像された試験片の画像に基づいて画像処理手段によってヘッドおよび駆動手段の少なくとも一方の回動位置を求める第２のステップと、演算手段によって演算される回動位置と画像処理手段によって求められる回動位置との回動誤差を算出する第３のステップと、算出された回動誤差を所定の回動位置と関連付けて記憶手段の誤差テーブルに記憶する第４のステップとを有することを特徴とする。

上記誤差テーブルの作成方法において、ヘッドは、複数設けられ、第４のステップは、ヘッド毎に回動誤差を誤差テーブルに記憶するようにしてもよい。

また、本発明にかかるプログラムは、電子部品吸着用のノズルを有し、基台上を移動可能にかつ回動自在に支持されたヘッドと、このヘッドを動力伝達機構を介して回動させる駆動手段と、この駆動手段の変位を検出する検出手段と、この検出手段によって検出された駆動手段の変位に基づいてヘッドおよび駆動手段の少なくとも一方の回動位置を演算する演算手段と、ノズルに吸着された電子部品を撮像する撮像手段と、この撮像手段によって撮像された画像に基づいてヘッドおよび駆動手段の少なくとも一方の回動位置を求める画像処理手段と、この画像処理手段によって検出された回動位置と、演算手段によって演算された回動位置とに基づいて駆動手段を制御する制御手段とを備えた電子部品の移載装置において、演算手段によって演算される回動位置と画像処理手段によって求められる回動位置との回動誤差をヘッドおよび駆動手段の少なくとも一方の回動位置と関連付けて記憶した誤差テーブルを生成するプログラムであって、コンピュータに、ノズルによって試験片を吸着したヘッドを駆動手段によって回動させ、演算手段によって演算されたヘッドおよび駆動手段の少なくとも一方の回動位置を所定の回動位置とする第１のステップと、撮像手段によって撮像された試験片の画像に基づいて画像処理手段によってヘッドおよび駆動手段の少なくとも一方の回動位置を求める第２のステップと、演算手段によって演算される回動位置と画像処理手段によって求められる回動位置との回動誤差を算出する第３のステップと、算出された回動誤差を所定の回動位置と関連付けて記憶手段の誤差テーブルに記憶する第４のステップとを実行させることを特徴とする。

上記プログラムにおいて、ヘッドは、複数設けられ、第４のステップは、ヘッド毎に回動誤差を誤差テーブルに記憶するようにしてもよい。

また、本発明にかかる記憶媒体は、上記プログラムの何れかを記憶したことを特徴とする。

本発明によれば、ヘッドの回動誤差を記憶した誤差テーブルを設け、この誤差テーブルに基づいてヘッドの回動誤差を補正することにより、ヘッドＺ軸回りの回動位置を高精度に位置決めすることが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本実施の形態にかかる表面実装機の平面図、図２は、本実施の形態にかかる表面実装機の側面図、図３は、本実施の形態にかかる表面実装機のヘッドユニットの正面図、図４は、本実施の形態にかかる表面実装機の制御系の構成を示すブロック図である。
本実施の形態にかかる表面実装機は、平面視略矩形の基台１と、この基台１の長手方向（Ｘ軸方向）にそって基台１上に配設され、プリント基板Ｐを搬送するコンベア２と、このコンベア２の両側の基台１上に設けられ、電子部品を供給する部品供給部３と、基台１の上方に設けられ、部品供給部３の電子部品をコンベア２上のプリント基板Ｐに移載するヘッド機構４と、ヘッド機構４に設けられ、プリント基板Ｐを撮像する基板認識カメラ５と、基台１に設けられ、ヘッド機構４が搬送する電子部品を撮像する部品認識カメラ６と、表面実装機の動作を制御する制御装置７とを有する。

コンベア２は、Ｘ軸方向に移動することができる。これにより、コンベア２は、プリント基板Ｐを外部または連続して設けられた印刷装置等から表面実装機内部に搬入する搬入動作、搬入されたプリント基板Ｐを所定の装着作業位置に保持する保持動作、電子部品が装着されたプリント基板Ｐを他の表面実装機若しくはリフロー炉または表面実装機外部に搬出する搬出動作等を行う。

部品供給部３は、コンベア２と平行に配設された取付座３１と、各取付座３１に各々位置決めされた状態で並列に配設された複数のパーツフィーダ３２とを有する。これらのパーツフィーダ３２は、それぞれＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状電子部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるように構成されるとともに、テープ送り出し端には送り機構が備えられ、後述するノズル４６により部品がピックアップされるにつれてテープを間欠的に送り出す。

ヘッド機構４は、基台１上のＸ軸方向の両端部近傍において長手方向がＹ軸方向（Ｘ軸と直交する方向）に沿って基台１に固定されたレール４１と、長手方向がＸ軸方向に沿い、レール４１に両端を支持されることによりＹ軸方向に移動可能に配設された支持部材４２と、この支持部材４２の長手方向に設けられたガイド４３と、このガイドに沿って移動可能に支持されたヘッドユニット４４とを少なくとも備える。

ヘッドユニット４４には、Ｚ軸（Ｘ軸とＹ軸に対して垂直な方向）方向に延在する部品吸着用の第１〜第８のヘッド４５ａ〜４５ｈと、各ヘッド４５ａ〜４５ｈのＺ軸方向の下端に装着されたノズル４６と、各ヘッド４５ａ〜４５ｈをヘッドユニット４４に対してＺ軸方向の移動を可能とするＺ軸駆動装置４７と、各ヘッド４５ａ〜４５ｈをＺ軸回りの回動を可能とするＲ軸駆動装置４８と、各ヘッド４５ａ〜４５ｈ毎の真空発生器５１とが設けられている。ヘッド４５ａ〜４５ｈは、８本のヘッドがＸ軸方向に一列に並べて配設されている。

Ｚ軸駆動装置４７には、各ヘッド４５ａ〜４５ｈ毎に設けられこれらのヘッド４５ａ〜４５ｈのＺ方向の移動を可能とするＺ軸サーボモータ４７ａと、このＺ軸サーボモータ４７ａの変位等を検出するエンコーダ等からなる位置検出部４７ｂとが設けられている。 Ｒ軸駆動装置４８は、Ｘ方向に延在し、ヘッド４５ａ〜４５ｄ毎の従動ピニオン４９ｇに噛合する第１のラック４９ａを有する第１Ｒ軸用駆動装置４９と、第１のラックの上方に位置し、ヘッド４５ｅ〜４５ｈ毎の従動ピニオン５０ｇに噛合する第２のラック５０ａを有する第２Ｒ軸用駆動装置５０とから構成されている。
真空発生器５１は、ノズル４６に負圧および正圧の空気を選択的に供給するもので、各ヘッド４５ａ〜４５ｈ毎に設けられている。このような真空発生器５１には、その負圧および正圧を計測する圧力センサ５１ａが設けられている。
なお、ヘッド４５ａ〜４５ｈには、ノズル４６が複数設けられるようにしてもよい。

第１Ｒ軸用駆動装置４９は、Ｘ方向に移動自在に支持された第１のラック４９ａと、この第１のラック４９ａの一端部に噛合する第１のラック駆動用ピニオン４９ｂと、この第１のラック駆動用ピニオン４９ｂに一体的に設けられた第１の減速用歯車４９ｃと、この第１の減速用歯車４９ｃに噛合する出力歯車４９ｄを有する第１のサーボモータ４９ｅと、この第１のサーボモータ４９ｅの変位等を検出するエンコーダ等からなる第１の位置検出部４９ｆと、第１のラック４９ａに噛合する第１〜第４のヘッド４５ａ〜４５ｄ毎の従動ピニオン４９ｇとから構成される。

第２Ｒ軸用駆動装置５０は、Ｘ方向に移動自在に支持された第２のラック５０ａと、この第２のラック５０ａの一端部に噛合する第２のラック駆動用ピニオン５０ｂと、この第２のラック駆動用ピニオン５０ｂに一体的に設けられた第２の減速用歯車５０ｃと、この第２の減速用歯車５０ｃに噛合する出力歯車５０ｄを有する第２のサーボモータ５０ｅと、この第２のサーボモータ５０ｅの変位等を検出するエンコーダ等からなる第２の位置検出部５０ｆと、第２のラック５０ａに噛合する第５〜第８のヘッド４５ｅ〜４５ｈ毎の従動ピニオン５０ｇとから構成される。

このようなヘッドユニット４４は、レール４１に沿って設けられたボールねじ４１ａと、このボールねじ４１ａの一端に取り付けられてボールねじ４１ａを回動させるＹ軸サーボモータ４１ｂとにより、支持部材４２がＹ軸方向に移動することで、Ｙ軸方向の移動が可能とされる。また、ヘッドユニット４４は、支持部材４２に沿って設けられたボールねじ４２ａと、このボールねじ４２ａの一端に取り付けられてボールねじ４２ａを回動させるＸ軸サーボモータ４２ｂとにより、Ｘ軸方向への移動が可能とされる。Ｙ軸サーボモータ４１ｂおよびＸ軸サーボモータ４２ｂには、それぞれエンコーダ等からなる位置検出部４１ｃ、４２ｃが設けられている。

このようなヘッド機構４は、部品供給部３から電子部品を取り上げ、この電子部品をプリント基板Ｐまで搬送し、搬送した電子部品をプリント基板Ｐの所定の位置（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｒ軸方向）に搭載するという一連の電子部品の実装動作を行う。

基板認識カメラ５は、ＣＣＤカメラやＣＣＤラインセンサ等の公知の撮像素子からなり、ヘッドユニット４４に設けられ、上述したコンベア２により保持されたプリント基板Ｐ上の位置決めマーク（図示せず）を撮像してこの画像信号を制御装置７に出力する。

部品認識カメラ６は、ＣＣＤカメラやＣＣＤラインセンサ等の公知の撮像素子からなり、ヘッドユニット４４の移動範囲内であって基台１上の部品供給部３近傍に設けられ、上述したノズル４６により吸着された部品のノズル４６の吸着面とは反対側の面（下面）を撮像してその画像信号を制御装置７に出力する。
なお、本実施の形態において、部品認識カメラ６は、図１に示すように２つ設けているが、１つにしてもよい。

制御装置７は、ＣＰＵ等の演算装置と、メモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）等の記憶装置と、キーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、タッチパネル等の外部から情報の入力を検出する入力装置と、外部との情報の送受を行うＩ/Ｆ装置と、ＣＲＴ(Cathode Ray Tube)、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)またはＦＥＤ(Field Emission Display)等の表示装置を備えたコンピュータまたはコントローラーと、このコンピュータまたはコントローラーにインストールされたプログラムとから構成される。すなわちハードウェア装置とソフトウェアとが協働することによって、上記ハードウェア資源がプログラムによって制御され、図３に示す軸制御部（ドライバ）７１、圧力制御部７２、画像処理部７３、記憶部７４、表示部７５、入力部７６および主演算部７７が実現される。

軸制御部７１は、Ｙ軸サーボモータ４１ｂ、Ｘ軸サーボモータ４２ｂ、Ｚ軸サーボモータ４７ａ、第１のサーボモータ４９ｅ、第２のサーボモータ５０ｅと、これらのサーボモータに設けられた位置検出部４１ｃ、４２ｃ、４７ｂ、４９ｆ、５０ｆとが接続されており、これらの位置検出部により検出された各サーボモータの検出変位に基づいて、各サーボモータが目標の変位をするように各サーボモータ４１ｂ、４２ｂ、４７ａ、４９ｅ、５０ｅの駆動制御を行う。

圧力制御部７２は、真空発生器５１と圧力センサ５１ａとが接続されており、圧力センサ５１ａの測定値に基づいて真空発生器５１の駆動制御を行う。

画像処理部７３は、基板認識カメラ５と接続されており、この基板認識カメラ５によって取り込んだ位置決めマークを含むプリント基板Ｐの画像に所定の画像処理を行い、プリント基板Ｐの基台１に対する位置やＸおよびＹ方向に対する角度を検出し、この検出した値を主演算部７７に送出する。
また、画像処理部７３は、部品認識カメラ６と接続されており、この部品認識カメラ６によって取り込まれた画像に所定の画像処理を行い、各ヘッド４５ａ〜４５ｈによるパーツフィーダ３２からの電子部品の吸着の有無に関する情報、電子部品の吸着位置、電子部品のＸおよびＹ方向に対する角度、電子部品のＺ軸回りのずれ量等の電子部品の姿勢の修正に必要な情報を検出し、この検出した値を主演算部７７に送出する。

記憶部７４は、プリント基板Ｐにパーツフィーダ３２の電子部品を実装する動作を制御する動作プログラム７４ａと、各ヘッド４５ａ〜４５ｈのＺ軸回りの誤差を測定する測定プログラム７４ｂと、この測定プログラム７４ｂにより測定された各ヘッド４５ａ〜４５ｈのＺ軸回りの誤差を記憶する誤差テーブル７４ｃと、プリント基板Ｐの形状やプリント基板Ｐに搭載する電子部品の種類および各電子部品の搭載位置等に関する基板データ７４ｄと、パーツフィーダ３２から供給される電子部品に関する部品データ７４ｅとを少なくとも記憶している。
このような記憶部７４に記憶されている各種データは、ＣＤ(Compact Disk)、ＤＶＤ(Digital Video Disk)等の公知の記憶媒体に記憶することも可能である。これにより、他の装置で作成した各種データを記憶媒体を介して記憶部７４に導入することもできる。

表示部７５は、基板認識カメラ５や部品認識カメラ６により取り込まれた画像、画像処理部７３により画像処理が行われた画像データ、記憶部７４に記憶に記憶されている各種データなど本実施の形態にかかる表面実装機の各種動作に関する各種データを表示する。
入力部７６は、オペレータによる表面実装機の動作に関する各種操作入力を検出する。この検出した情報は、主演算部７７に送出される。

主演算部７７は、プリント基板Ｐへの電子部品の実装動作を制御する動作制御部７７ａと、各ヘッド４５ａ〜４５ｈのＲ軸方向の回動誤差の測定動作を制御する測定制御部７７ｂとを有する。

動作制御部７７ａは、記憶部７４に記憶されている動作プログラム７４ａによる制御のもと、基板データ７４ｄおよび部品データ７４ｅとに基づいて、軸制御部７１および圧力制御部７２を介して各サーボモータ４１ｂ、４２ｂ、４７ａ、４９ｅ、５０ｅおよび真空発生器５１を制御することにより、部品供給部３からの電子部品の吸着（吸着動作）、部品認識カメラ６上へのヘッドユニット４４の移動（認識動作）、電子部品認識後のプリント基板Ｐ上へのヘッドユニット４４の移動および部品搭載（搭載動作）を順次行わせるとともに、認識動作時に画像処理部７３による認識結果に基づいて電子部品の吸着位置ずれ量を求め、搭載動作時にそのずれ量を加味して搭載位置（Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ軸回りの方向、すなわちＲ軸方向の各位置）を調整する。この搭載動作の際、動作制御部７７ａは、誤差テーブル７４ｃに基づいて、各ヘッド４５ａ〜４５ｈのＲ軸方向の回動誤差を補正する。

具体的には、基板データ７４ｄに基づく各ヘッド４５ａ〜４５ｈがそれぞれ吸着する電子部品に対する装着位置（Ｒ軸方向の回動位置）に、各ヘッド４５ａ〜４５ｈにおけるＲ軸方向の吸着位置ずれを解消するために回動値を加えたものをそれぞれの目標回動位置とする。例えば、装着位置をＲ軸方向の右９０度（Ｒ軸方向の基準となる任意の位置を０度した場合、この０度からＲ軸方向において右回りに９０度移動した位置）に設定する際に、電子部品をヘッドに装着した際にＲ軸方向の左に３０度吸着ずれが生じている場合、右１２０度を目標回動位置とする。
このような目標回動位置になるように各ヘッド４５ａ〜４５ｈを回動すべく、第１のサーボモータ４９ｅ、第２のサーボモータ５０ｅを回動するに際し、各目標回動位置に対応する各回動誤差を誤差テーブル７４ｃから求めて、実際にサーボモータを回動制御するための各ヘッド４５ａ〜４５ｈに対する各実目標回動位置は、各目標回動位置に各回動誤差を解消する分の補正回動位置を加えたものとする。第１のサーボモータ４９ｅ、第２のサーボモータ５０ｅに対する各実目標回動位置は、各ヘッド４５ａ〜４５ｈに対する各実目標回動位置に動力伝達装置の変速比の逆数を乗じたものとなる。例えば変速比が０．５の場合（すなわちサーボモータの回動速度を１／２にしてヘッドに伝達する場合）、ヘッドの実目標回動位置に対して２倍の値がサーボモータ上の実目標回動位置となる。動作制御部７７ａは、サーボモータの回動位置が実目標回動位置（サーボモータ上）となるように、エンコーダによる検出回動値を用いてフィードバック制御する。

なお、本実施の形態において動作制御部７７ａは、上述した繰り返し精度が得られている状況下において回動誤差を補正する。

測定制御部７７ｂは、記憶部７４に記憶されている測定プログラム７４ｂによる制御のもと、軸制御部７１および圧力制御部７２を介して各サーボモータ４１ｂ、４２ｂ、４７ａ、４９ｅ、５０ｅおよび真空発生器５１を制御して、各ヘッド４５ａ〜４５ｈのＺ軸回りの回動誤差を測定し、この測定結果を誤差テーブル７４ｃに記録する。これにより測定制御部７７ｂは、設定手段、測定手段、検出手段および算出手段として機能する。
上述したヘッド機構４、基板認識カメラ５、部品認識カメラ６および主演算部７７により、移載装置は構成される。

ここで、誤差テーブル７４ｃの作成動作について、図５を参照して説明する。
まず、主演算部７７の測定制御部７７ｂは、回動誤差を測定するヘッド（以下、測定ヘッドという）を決定する（ステップＳ５０１）。
本実施の形態では、第１〜第８のヘッド４５ｅ〜４５ｈのうち何れか１つのヘッドについて回動誤差を検出する。回動誤差を測定するヘッドには、回動誤差測定用の試験片を吸着させる。この試験片は、理想寸法に対する実際の寸法の差、すなわち形状誤差の小さい電子部品を模した形状を有する。
なお、試験片をヘッドに吸着させると、測定制御部７７ｂは、軸制御部７１を介してＹ軸サーボモータ４１ｂおよびＸ軸サーボモータ４２ｂを制御して、ヘッドユニット４４を例えば図１中に矢印で示す経路に沿って移動させて部品認識カメラ６上を通過させ、測定ヘッドに吸着された試験片の下面の画像を部品認識カメラ６に取り込ませ、試験片吸着時の試験片のＺ軸回りの角度を測定する。この測定した角度（以下、基準角度という）を試験片のＺ軸回りの角度の基準とする。また、このときヘッドのＺ軸回りの角度は、例えば０度など基準となる角度に設定されている。

測定ヘッドを決定すると、測定制御部７７ｂは、任意の認識角度を決定し（ステップＳ５０２）、軸制御部７１を介して第１のサーボモータ４９ｅまたは第２のサーボモータ５０ｅを駆動させることにより、決定された認識角度だけ測定ヘッドを回動させる（ステップＳ５０３）。
回動誤差の測定は、各ヘッドのＺ軸回りの角度についてＲ軸駆動領域全体、例えば−３６０度から＋３６０度まで１度刻みで行う。したがって、例えば、認識角度として最初に回動誤差を測定する場合はその−３６０度から＋３６０度のうちの何れかの角度、２回目以降は前回の認識角度から１度だけプラスまたはマイナス方向にずらした角度が設定するようにしてもよい。
なお、本実施の形態では、ヘッド４５ｅ〜４５ｈをＺ軸回りに回動させるモータとして第１のサーボモータ４９ｅと第２のサーボモータ５０ｅの２つのサーボモータを有するが、測定ヘッドを回動させることができる何れか一方のサーボモータを駆動させる。
また、上記プラスまたはマイナス方向は、それぞれ右または左回り方向の何れかに対応する。

測定ヘッドを認識角度に回動させると、測定制御部７７ｂは、軸制御部７１を介してＹ軸サーボモータ４１ｂおよびＸ軸サーボモータ４２ｂを制御して、ヘッドユニット４４を例えば図１中に矢印で示す経路に沿って移動させて部品認識カメラ６上を通過させ、測定ヘッドに吸着された試験片の下面の画像を部品認識カメラ６に取り込ませる（ステップＳ５０４）。
なお、２回目以降の撮像は、測定ヘッドを部品認識カメラ６上に配置した状態で連続的に行うようにしてもよい。

試験片の画像を部品認識カメラ６に取り込ませると、測定制御部７７ｂは、画像処理部７３により、試験片のＺ軸回りの角度を測定するとともに（ステップＳ５０５）、軸制御部７１を介して第１の位置検出部４９ｆまたは第２の位置検出部５０ｆにより、測定ヘッドのＺ軸回りの角度を検出する（ステップＳ５０６）。
画像処理部７３は、取り込み画像と、試験片吸着時に設定した基準角度とを比較することにより、試験片のＺ軸回りの角度を測定する。この測定した角度を、測定角度Ｒｍとする。
軸制御部７１は、第１の位置検出部４９ｆまたは第２の位置検出部５０ｆにより検出された第１のサーボモータ４９ｅまたは第２のサーボモータ５０ｅの変位に基づいて、測定ヘッドのＺ軸回りの角度を検出する。この検出した角度を検出角度Ｒｒとする。

測定角度Ｒｍと検出角度Ｒｒを取得すると、測定制御部７７ｂは、任意の認識角度における誤差量ｄθを算出し、この算出した誤差量ｄθと、この誤差量ｄθを算出したときの認識角度とを対応付けて誤差テーブル７４ｃに記録する（ステップＳ５０７）。誤差量ｄθは、検出角度Ｒｒから測定角度Ｒｍを引いた差で表される。

全ての認識角度について誤差量ｄθの測定を終了すると（ステップＳ５０８：ＹＥＳ）、測定制御部７７ｂは、測定ヘッドの誤差テーブル７４ｃを作成する（ステップＳ５０９）。
全ての認識角度について誤差量ｄθの測定が終了していない場合（ステップＳ５０８：ＮＯ）、測定制御部７７ｂは、ステップＳ５０２の処理に戻り、次の認識角度についての誤差量ｄθを測定する。

全てのヘッド４５ｅ〜４５ｈについて誤差テーブル７４ｃの作成が終了すると（ステップＳ５１０：ＹＥＳ）、測定制御部７７ｂは、動作を終了する。
全てのヘッド４５ｅ〜４５ｈについて誤差テーブル７４ｃの作成が終了していない場合（ステップＳ５１０：ＮＯ）、測定制御部７７ｂは、ステップＳ５０１の処理に戻り、次のヘッドの誤差テーブルを作成する。

このようにして作成された誤差テーブル７４ｃの一例を図６に示す。
誤差テーブル７４ｃは、ヘッドの識別番号、認識角度および誤差量ｄθの項目を有し、認識角度毎にレコードが設けられている。本実施の形態では、上述したように１度刻みで認識角度が設定されるので、認識角度のフィールドには、上下のフィールドと１度異なる値が記述される。
なお、図６において、１番の識別番号のヘッドは、第１のヘッド４５ａを示すものとする。

本実施の形態にかかる表面実装機では、このような誤差テーブル７４ｃを用いて各ヘッド４５ａ〜４５ｈのＺ軸回りの回動誤差を補正して、電子部品の実装動作を行う。この実装動作について、図７を参照して説明する。図７は、本実施の形態にかかる表面実装機による電子部品の実装動作を示すフローチャートである。
まず、主演算部７７の動作制御部７７ａは、軸制御部７１および圧力制御部７２を介して各サーボモータ４１ｂ、４２ｂ、４７ａ、４９ｅ、５０ｅおよび真空発生器５１を制御し、ヘッド４５ａ〜４５ｈにより部品供給部３のパーツフィーダ３２からプリント基板Ｐに搭載する電子部品を必要数吸着する（ステップＳ７０１）。

ヘッド４５ａ〜４５ｈにより電子部品が吸着されると、動作制御部７７ａは、軸制御部７１を介してＹ軸サーボモータ４１ｂおよびＸ軸サーボモータ４２ｂを制御して、ヘッドユニット４４を例えば図１中に矢印で示す経路に沿って移動させて部品認識カメラ６上を通過させ、電子部品の下面の画像を部品認識カメラ６に取り込ませる（ステップＳ７０２）。

電子部品の下面の画像を部品認識カメラ６に取り込ませると、動作制御部７７ａは、ヘッド４５ａ〜４５ｈが吸着した電子部品のうち次にプリント基板Ｐに搭載する電子部品を、プリント基板Ｐ近傍の所定の位置まで搬送（ステップＳ７０３）し、電子部品の吸着位置ずれ量および電子部品を搭載するヘッドの誤差を補正して（ステップＳ７０４）、プリント基板上に搭載する（ステップＳ７０５）。
電子部品をプリント基板Ｐ上に搭載する前に、動作制御部７７ａは、部品認識カメラ６の取り込み画像に基づいて画像処理部７３が算出した電子部品の吸着位置ずれ量を加味して搭載位置を調整する。このとき、動作制御部７７ａは、画像処理手段７７ａによって算出された各ヘッド４５ａ〜４５ｈのＺ軸回りのずれ量と、第１の位置検出部４９ｆまたは第２の位置検出部５０ｆにより検出された各ヘッド４５ａ〜４５ｈのＺ軸回りの現在の角度と、誤差テーブル７４ｃとに基づいて、各ヘッド４５ａ〜４５ｈのＺ軸回りの回動誤差を補正する。

ヘッド４５ａ〜４５ｈが吸着した全ての電子部品をプリント基板Ｐに搭載していない場合（ステップＳ７０６：ＮＯ）、動作制御部７７ａは、ステップＳ７０３の処理に戻る。
ヘッド４５ａ〜４５ｈが吸着した全ての電子部品をプリント基板Ｐに搭載した場合（ステップＳ７０６：ＮＯ）、動作制御部７７ａは、プリント基板Ｐに搭載すべき全ての電子部品を搭載したか否かを確認する（ステップＳ７０７）。プリント基板Ｐに搭載すべき全ての電子部品を搭載していない場合（ステップＳ７０７：ＮＯ）、動作制御部７７ａは、ステップＳ７０１の処理に戻る。プリント基板Ｐに搭載すべき全ての電子部品を搭載した場合（ステップＳ７０７：ＹＥＳ）、動作制御部７７ａは、プリント基板Ｐへの電子部品の実装動作を終了する。

図８は、任意のヘッドのＺ軸回りの回動誤差と回動角度の補正前後の関係を示すグラフである。
本実施の形態によれば、図８中の黒菱形印で示すような回動誤差を有する場合であっても、上述したように誤差テーブル７４ｃを用いて回動誤差を補正することにより、図８中の三角印で示すように回動誤差を少なくすることができる。これにより、ヘッドのＺ軸回りの角度を高精度に位置決めすることが可能となる。

従来では、ヘッドのＺ軸回りの角度において高精度の位置決めを行う場合、ヘッド毎にエンコーダ等の位置検出部を設けるのが一般的であるが、ヘッドを多数有するヘッドユニットの場合は、ヘッド毎に位置検出部を設けるスペースを確保することが困難である。しかしながら、本実施の形態によれば、誤差テーブル７４ｃを設けることにより、ヘッド毎に位置検出部を設けることなく高精度の位置決めができる。このため、ヘッドを多数有するヘッドユニットにおいても、高精度の位置決めが可能となる。また、位置検出部を多数設ける必要がないので、コストダウンも実現できる。

また、本実施の形態によれば、測定ヘッドに吸着した試験片を部品認識カメラ６で認識することにより誤差テーブル７４ｃを作成するので、従来の表面実装機に試験片以外の新たな構成要素を付加することなく容易に高精度の位置決めを実現することが可能となる。

なお、本実施の形態では、部品認識カメラ６の取り込み画像に基づいて誤差テーブル７４ｃを作成したが、例えば基板認識カメラ５を用いて実装後の電子部品を撮像し、この撮像画像に基づいて誤差テーブル７４ｃを作成するようにしてもよい。

また、本実施の形態では、１つのヘッド毎に回動誤差を測定して誤差テーブル７４ｃを作成するようにしたが、複数のヘッドの回動誤差を同時に測定して誤差テーブル７４ｃを作成するようにしてもよい。この場合、誤差テーブル７４ｃを作成する全てのヘッドに試験片を吸着させ、基板認識カメラ５または部品認識カメラ６にその試験片の画像を取り込ませることにより行うことができる。

さらに、本実施の形態では、Ｒ軸駆動装置として２つの駆動装置を設けたが、Ｒ軸駆動装置の数量は１つまたは３つ以上にしてもよい。

なお、本実施の形態では、Ｒ軸駆動装置としてラックアンドピニオンを用いたが、ベルトおよびプーリーを用いてるようにしてもよい。この場合においても、Ｒ軸とモータ軸それぞれにプーリーを取り付けるに当たりスプライン結合を用いたり、プーリーにおける張力に対する伸び特性による回動誤差を生じるが、この回動誤差を打ち消して正確な実装が可能となる。同様に、Ｒ軸駆動装置として、ボールねじおよびナット、さらにはカムおよびカムフロワー等を用いる場合においても、回動誤差を打ち消して正確な実装が可能となる。

また、本実施の形態では、誤差テーブルとしてヘッドにおけるＲ軸方向の回動誤差（ヘッド上）を、ヘッドにおける回動位置（ヘッド上）との対応で求めたり（ケース１）、ヘッドにおけるＲ軸方向の回動誤差をサーボモータにおける回動誤差（サーボモータ上）に換算する、またはヘッドの回動位置（ヘッド上）をサーボモータにおける回動位置（サーボモータ上）に換算し、回動位置（ヘッド上）に対する回動誤差（サーボモータ上）の関係を誤差テーブルとして記憶部７４に記憶させるようにしてもよい（ケース２）。または、回動位置（サーボモータ上）に対する回動誤差（サーボモータ上）の関係を誤差テーブルとして記憶部７４に記憶させるようにしてもよい（ケース３）。または、回動位置（サーボモータ上）に対する回動誤差（ヘッド上）の関係を誤差テーブルとして記憶部７４に記憶させるようにしてもよい（ケース４）。

本実施の形態では、回動誤差を求めるに当たり、試験片のヘッドにおけるＲ軸方向の回動位置、すなわち測定回動位置（ヘッド上）を部品認識カメラ６で直接求める一方、ヘッドの回動位置はサーボモータのエンコーダで与えている。このため、回動誤差（ヘッド上）または回動誤差（サーボモータ上）の何れを求める場合にも、データの換算を行う必要があるが、誤差テーブルの作成上、上記ケース１〜ケース４の何れのデータ換算を採用しても、効率上の差はほとんどない。一方、実装に当たっては、吸着ずれは部品認識カメラ６で求め、ヘッドのＲ軸方向の回動位置はサーボモータにより与えている。これにより、最終的に実目標回動位置（サーボ上）を求めるためには、位置ずれ（ヘッド上）を換算する必要があり、ケース１〜４に大きな効率上の差異はない。

すなわち、上記ケース１では上述したように、装着位置（ヘッド上）と吸着ずれ（ヘッド上）から吸着ずれを解消すべく目標回動位置（ヘッド上）が算出され、これに誤差テーブルから求めた回動誤差（ヘッド上）を解消すべく実目標回動位置（ヘッド上）が算出され、さらに換算されて実目標回動位置（サーボモータ上）が求められる。

上記ケース２では、上記ケース１と同様に目標回動位置（ヘッド上）が算出され、これから目標回動位置（サーボモータ上）が算出され、誤差テーブルから求めた回動誤差（サーボモータ上）を使って実目標回動位置（サーボモータ上）が求められる。装着位置がＲ軸方向の値として与えられているので誤差テーブルの利用上の効率がよい。

上記ケース３では、装着位置がサーボモータにおける回動位置として予め与えられていると、誤差テーブルの利用上の効率がよい。この場合、吸着ずれ（ヘッド上）から吸着ずれ（サーボモータ上）を換算により求め、目標回動位置（サーボモータ上）は装着位置（サーボモータ上）と吸着ずれ（サーボモータ上）から求め、実目標回動位置（サーボモータ上）もその目標回動位置（サーボモータ上）と、誤差テーブルから求める回動誤差（サーボモータ上）とから簡単に求めることができる。

上記ケース４では、装着位置がサーボモータにおける回動位置（装着位置（サーボモータ上））として予め与えられていると誤差テーブルの利用上の効率がよい。この場合、吸着ずれ（ヘッド上）から吸着ずれ（サーボモータ上）を換算により求め、この吸着ずれ（サーボモータ上）と装着位置（サーボモータ上）から目標回動位置（サーボモータ上）を求める。この目標回動位置（サーボモータ上）を用いて誤差テーブルから回動誤差（ヘッド上）を求め、この回動誤差（ヘッド上）から回動誤差（サーボモータ上）を求め、この回動誤差（サーボモータ上）を打ち消すように、目標回動位置（サーボモータ上）から実目標回動位置（サーボモータ上）が求められる。

本発明にかかる表面実装機の平面図である。 本発明にかかる表面実装機の側面図である 本発明にかかる表面実装機のヘッドユニットの正面図である。 本発明にかかる表面実装機の制御系の構成を示すブロック図である。 誤差テーブルの作成動作を示すフローチャートである。 誤差テーブルの一例を示す図である。 本発明にかかる表面実装機による電子部品の実装動作を示すフローチャートである。 回動誤差と回動角度の補正前後の関係を示すグラフである。

符号の説明

１…基台、２…コンベア、３…部品供給部、４…ヘッド機構、５…基板認識カメラ、６…部品認識カメラ、７…制御装置、３１…取付座、３２…パーツフィーダ、４１…レール、４１ａ，４２ａ…ボールねじ、４１ｂ…Ｙ軸サーボモータ、４１ｃ，４２ｃ，４７ｂ…位置検出部、４２…支持部材、４２ｂ…Ｘ軸サーボモータ、４３…ガイド、４４…ヘッドユニット、４５、４５ａ〜４５ｈ…ヘッド、４６…ノズル、４７…Ｚ軸駆動装置、４７ａ…Ｚ軸サーボモータ、４８…Ｒ軸駆動装置、４９…第１Ｒ軸用駆動装置、４９ａ…第１のラック、４９ｂ…第１のラック駆動用ピニオン、４９ｃ…第１の減速用歯車、４９ｄ，５０ｄ…出力歯車、４９ｅ…第１のサーボモータ、４９ｆ…第１の位置検出部、４９ｇ，５０ｇ…従動ピニオン、５０…第２Ｒ軸用駆動装置、５０ａ…第２のラック、５０ｂ…第２のラック駆動用ピニオン、５０ｃ…第２の減速用歯車、５０ｅ…第２のサーボモータ、５０ｆ…第２の位置検出部、５１…真空発生器、５１ａ…圧力センサ、７…制御装置、７１…軸制御部、７２…圧力制御部、７３…画像処理部、７４…記憶部、７４ａ…動作プログラム、７４ｂ…測定プログラム、７４ｃ…誤差テーブル、７４ｄ…基板データ、７４ｅ…部品データ、７５…表示部、７６…入力部、７７…主演算部、７７ａ…動作制御部、７７ｂ…測定制御部。

Claims (9)

1. 一の位置にある電子部品を他の位置に移載する移載装置であって、
   電子部品吸着用のノズルを有し、基台上を移動可能にかつ回動自在に支持されたヘッドと、
   このヘッドを動力伝達機構を介して回動させる駆動手段と、
   この駆動手段の変位を検出する検出手段と、
   この検出手段によって検出された前記駆動装置の変位に基づいて前記ヘッドおよび前記駆動手段の少なくとも一方の回動位置を演算する演算手段と、
   前記ノズルに吸着された電子部品を撮像する撮像手段と、
   この撮像手段によって撮像された画像に基づいて前記ノズルに吸着された電子部品の姿勢の修正に必要な前記ヘッドおよび前記駆動手段の少なくとも一方の回動位置を求める画像処理手段と、
   前記演算手段によって演算される回動位置と前記画像処理手段によって求められる回動位置との回動誤差を算出する算出手段と、
   前記回動誤差を前記ヘッドの回動位置と関連づけて記憶する第１の記憶手段と、
   前記電子部品の移載位置に関する移載情報を記憶する第２の記憶手段と、
   前記画像処理手段によって求められた回動位置と、前記第１の記憶手段に記憶された回動誤差と、前記第２の記憶手段に記憶された移載情報とに基づいて前記駆動手段を制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする電子部品の移載装置。
2. 前記ヘッドは、複数設けられ、
   前記記憶手段は、前記ヘッド毎に前記回動誤差を記憶する
   ことを特徴とする請求項１記載の移載装置。
3. 前記動力伝達機構は、複数の前記ヘッドに設けられたピニオンと、このピニオンと噛合するラックとから構成される
   ことを特徴とする請求項２記載の移載装置。
4. 基板を保持する保持手段と、
   一の位置にある電子部品を他の位置に移載する移載装置と
   を備えた表面実装機であって、
   前記移載装置は、請求項１乃至３の何れか１項に記載された移載装置であり、
   前記他の位置は、前記保持手段により保持された基板上である
   ことを特徴とする表面実装機。
5. 電子部品吸着用のノズルを有し、基台上を移動可能にかつ回動自在に支持されたヘッドと、
   このヘッドを動力伝達機構を介して回動させる駆動手段と、
   この駆動手段の変位を検出する検出手段と、
   この検出手段によって検出された前記駆動手段の変位に基づいて前記ヘッドおよび前記駆動手段の少なくとも一方の回動位置を演算する演算手段と、
   前記ノズルに吸着された電子部品を撮像する撮像手段と、
   この撮像手段によって撮像された画像に基づいて前記ヘッドおよび前記駆動手段の少なくとも一方の回動位置を求める画像処理手段と、
   この画像処理手段によって検出された回動位置に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段と
   を備えた電子部品の移載装置において、前記演算手段によって演算される回動位置と前記画像処理手段によって求められる回動位置との回動誤差を前記ヘッドおよび前記駆動手段の少なくとも一方の回動位置と関連付けて記憶した誤差テーブルを生成する方法であって、
   前記ノズルによって試験片を吸着した前記ヘッドを前記駆動手段によって回動させ、前記演算手段によって演算された前記ヘッドおよび前記駆動手段の少なくとも一方の回動位置を所定の回動位置とする第１のステップと、
   前記撮像手段によって撮像された前記試験片の画像に基づいて前記画像処理手段によって前記ヘッドおよび前記駆動手段の少なくとも一方の回動位置を求める第２のステップと、
   前記演算手段によって演算される回動位置と前記画像処理手段によって求められる回動位置との回動誤差を算出する第３のステップと、
   算出された前記回動誤差を前記所定の回動位置と関連付けて記憶手段の誤差テーブルに記憶する第４のステップと
   を有することを特徴とする誤差テーブルの生成方法。
6. 前記ヘッドは、複数設けられ、
   前記第４のステップは、前記ヘッド毎に前記回動誤差を前記誤差テーブルに記憶する
   ことを特徴とする請求項５記載の移載装置。
7. 電子部品吸着用のノズルを有し、基台上を移動可能にかつ回動自在に支持されたヘッドと、
   このヘッドを動力伝達機構を介して回動させる駆動手段と、
   この駆動手段の変位を検出する検出手段と、
   この検出手段によって検出された前記駆動手段の変位に基づいて前記ヘッドおよび前記駆動手段の少なくとも一方の回動位置を演算する演算手段と、
   前記ノズルに吸着された電子部品を撮像する撮像手段と、
   この撮像手段によって撮像された画像に基づいて前記ヘッドおよび前記駆動手段の少なくとも一方の回動位置を求める画像処理手段と、
   この画像処理手段によって検出された回動位置に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段と
   を備えた電子部品の移載装置において、前記演算手段によって演算される回動位置と前記画像処理手段によって求められる回動位置との回動誤差を前記ヘッドおよび前記駆動手段の少なくとも一方の回動位置と関連付けて記憶した誤差テーブルを生成するプログラムであって、
   コンピュータに、
   前記ノズルによって試験片を吸着した前記ヘッドを前記駆動手段によって回動させ、前記演算手段によって演算された前記ヘッドおよび前記駆動手段の少なくとも一方の回動位置を所定の回動位置とする第１のステップと、
   前記撮像手段によって撮像された前記試験片の画像に基づいて前記画像処理手段によって前記ヘッドおよび前記駆動手段の少なくとも一方の回動位置を求める第２のステップと、
   前記演算手段によって演算される回動位置と前記画像処理手段によって求められる回動位置との回動誤差を算出する第３のステップと、
   算出された前記回動誤差を前記所定の回動位置と関連付けて記憶手段の誤差テーブルに記憶する第４のステップと
   を実行させることを特徴とする誤差テーブルの生成プログラム。
8. 前記ヘッドは、複数設けられ、
   前記第４のステップは、前記ヘッド毎に前記回動誤差を前記誤差テーブルに記憶する
   ことを特徴とする請求項７記載のプログラム。
9. 請求項７または８記載のプログラムを記憶した記憶媒体。
   

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