JP3836714B2 - 部品吸着方法および表面実装機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品供給部において供給されるＩＣ等の電子部品をプリント基板上に搬送して実装する表面実装機の部品吸着方法および表面実装機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、部品吸着用の吸着ヘッドを有するヘッドユニットを直角座標ロボットにより移動させながらＩＣ等の電子部品を部品供給部から吸着し、この部品を所定の作業位置に位置決めされているプリント基板上に搬送して実装するようにした表面実装機（以下、実装機と略す）は一般に知られている。
【０００３】
この種の実装機には、例えば部品を供給する多数のフィーダーが並列に配置されており、吸着ヘッドにより各フィーダーから部品が吸着された状態で取出されるように構成されている。この際、ヘッドユニットの移動誤差等に起因して、各フィーダーの部品取出し位置に対して吸着ヘッド（ヘッドユニット）が相対的にずれていると、吸着ずれや吸着不能といった事態を招き、後の実装動作に支障をきたすことになる。
【０００４】
そこで、従来では各フィーダー毎にその部品取出し位置近傍にマークを記しておき、このマークをヘッドユニットに搭載したＣＣＤエリアセンサ等からなるカメラにより撮影することによってヘッドユニットと部品取出し位置との相対的なずれを画像認識し、ずれがある場合にはヘッドユニット等の位置補正を行ってから部品を吸着させることにより吸着ずれに起因する搬送中の部品の脱落や吸着不能等の発生を防止するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の実装機によれば、部品の吸着ずれを効果的に解消して実装不能とならないようにすることができるという利点がある一方で、次のような欠点がある。
【０００６】
すなわち、各フィーダーから部品を吸着する度に上記のようなマーク認識および補正の処理が必要となるため一部品の吸着動作に時間がかり、タクトタイム短縮化の妨げになるという欠点がある。従って、この点を解決する必要がある。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、部品の吸着ずれを解消する一方で、タクトタイムへの影響を軽減して効率良く部品の実装を行うことができる表面実装機の部品吸着方法および表面実装機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、吸着ヘッドを有した移動可能なヘッドユニットにより部品供給部に配置された複数のフィーダーから電子部品を吸着し、この部品を所定の作業位置にある基板上に実装する際の前記吸着ヘッドによる部品吸着方法であって、特定位置から前記フィーダーの配設位置近傍に設定された補正データ取得位置まで前記ヘッドユニットを移動させるとともに、そのときの現実の移動量とその適正移動量との誤差を求める補正データ取得処理を行い、この補正データ取得処理以降、この処理で求めた前記誤差に基づいて前記吸着ヘッドによる部品吸着位置を補正する一方、複数回の部品吸着動作後となる所定の実行条件が満たされたときに前記補正データ取得処理を実行するようにしたものである（請求項１）。
【０００９】
つまり、通常、フィーダーは部品供給部に位置決めされた状態で組付けられるのでフィーダー自体の位置ずれは少なく、上記のようにヘッドユニットを特定位置からフィーダー近傍まで移動させたときの現実の移動量とその適正値とのずれを調べれば、そのずれは各フィーダーの部品吸着位置と吸着ヘッドとのずれに近似していると考えられる。従って、各フィーダーの配置等を考慮してこのずれに基づいてヘッドユニットの目標移動位置を補正することで、フィーダー毎にマークを設けている従来構成と遜色ないレベルで全フィーダーの部品吸着位置に対して吸着ヘッドを正確に移動させることが可能となる。また、フィーダーが突然移動したり、ヘッドユニットの移動誤差が短時間で大幅に増大することは希であり、従って、上記のように複数の部品吸着後となる所定の実行条件が満たされた場合にのみ補正データ取得処理を実行することで、該処理に多くの時間を費やすことなく正確に部品の吸着を行うことが可能となる。
【００１０】
なお、前記実行条件としては、具体的には、被実装基板一枚毎、設定時間の経過毎又は予め定められた部品数毎などの条件が考えられる（請求項２）。
【００１１】
また、ヘッドユニットの機構部分の温度変化を調べ、その変化量が特定の値を超えたときに実行条件が成立したとして前記補正データ取得処理を実行するようにしてもよい（請求項３）。
【００１２】
このようにすれば、機構部分の熱膨張によるヘッドユニットの移動誤差に起因する吸着ずれの発生を有効に防止することが可能となる。
【００１３】
一方、本発明の表面実装機は、モータを駆動源とする駆動機構の作動により移動するヘッドユニットを有し、前記ヘッドユニットに搭載される部品吸着用の吸着ヘッドにより部品供給部に配置された複数のフィーダーから電子部品を吸着してこの部品を所定の作業位置にある基板上に実装する表面実装機において、前記フィーダーの配設位置近傍に設定される所定の補正データ取得位置に前記ヘッドユニットが配置されたときに該ヘッドユニットを検知する検知手段と、前記モータの軸回転に基づいてヘッドユニットの移動量を検出する移動量検出手段と、所定の実装動作を実行するとともに、この実装動作における部品吸着前に前記ヘッドユニットを特定位置から前記補正データ取得位置に移動させながらその移動量を前記移動量検出手段により検出する補正データ取得動作を実行すべく前記駆動機構を制御する制御手段と、前記補正データ取得動作におけるヘッドユニットの適正移動量を記憶する適正移動量記憶手段と、前記補正データ取得動作において前記ヘッドユニットが前記検知手段により検知された時点の前記移動量検出手段による検出移動量および前記適正移動量に基づいて吸着ヘッドによる部品吸着位置の補正量を演算する演算手段とを備え、前記制御手段は、複数回の部品吸着動作後となる所定の実行条件が満たされたときに前記補正データ取得動作を実行するとともに、上記演算手段により求められる補正量に基づいて前記吸着ヘッドによる部品吸着位置を補正すべく前記各駆動機構の駆動を制御するように構成されているものである（請求項４）。
【００１４】
このような表面実装機によれば、請求項１記載の部品吸着方法を具体的に実施することが可能となる。すなわち、この表面実装機によると、所定の実行条件が成立すると実装動作中にヘッドユニットが特定位置から補正データ取得位置に移動し、そのときの移動量が検出されるとともに、この検出移動量（現実の移動量）と予め記憶されている適正移動量とに基づいて吸着ヘッドによる部品吸着位置の補正量が演算され、この補正量に基づいてヘッドユニットによる部品の吸着動作が制御される。そして、一連の実装動作において所定の実行条件が満たされると上記のような補正データ取得動作が実行されて新たな補正量が求められる。
【００１５】
なお、上記のような構成において、前記検知手段は、例えば前記駆動機構の可動部分および該可動部分を支持する部分のうち一方側に検出部を設け、他方側にこの検出部を検出可能なセンサを設けるようにすればよい（請求項５）。
【００１６】
また、この表面実装機においては、前記補正データ取得動作を実行する所定の実行条件として複数種類の実行条件を記憶する実行条件記憶手段と、この実行条件記憶手段に記憶された実行条件から所望の条件を読み出して設定する設定手段とをさらに備え、前記設定手段により設定された実行条件に基づいて補正データ取得動作を実行するように前記制御手段が構成されているのが好ましい（請求項６）。
【００１７】
この構成によると、被実装基板一枚毎、設定時間の経過毎、あるいは予め定められた部品数毎など、オペレーターのマニュアル操作により、または自動的に実行条件を切り替えることが可能となり、基板の種類等に応じた最適な実装動作が可能となる。
【００１８】
また、上記のような表面実装機においては、前記駆動機構の構成部分の温度を検出する温度センサと、起動時の温度を初期値として前記温度センサによる検出温度を記憶する温度記憶手段とをさらに設け、所定タイミングで前記温度センサにより検出される温度と前記温度記憶手段に記憶されている温度との差が特定値以上となったときに補正データ取得動作を実行するように前記制御手段を構成するとともに、このときの検出温度を更新的に記憶するように前記温度記憶手段を構成するのがより好ましい（請求項７）。
【００１９】
この構成によれば、機構部分の熱膨張に起因して発生する吸着位置ずれをより効果的に補正することが可能となり、より一層、部品の吸着を精度良く行うことができるようになる。
【００２０】
なお、前記補正データ取得位置は、特定のフィーダーの部品吸着位置に吸着ヘッドが配置される位置に設定されているのが好ましい（請求項８）。
【００２１】
このように実際の部品吸着位置を補正データ取得位置とすれば、求められる補正量の信頼性が高まる。そのため、より一層、部品の吸着を精度良く行うことができるようになる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２３】
図１および図２は本発明に係る実装機の一例を概略的に示している。なお、図中には方向を明確にするためにＸ軸、Ｙ軸で方向を示している。
【００２４】
これらの図において、実装機本体の基台１上には、Ｘ軸方向に延びるプリント基板搬送用のコンベア２が配置され、プリント基板Ｐが上記コンベア２上を搬送されて所定の装着作業位置で停止されるようになっている。
【００２５】
上記コンベア２の前後両側（図１では上下両側）にはそれぞれ部品供給部（第１部品供給部３ａ，第２部品供給部３ｂという）が配置されている。これらの部品供給部３ａ，３ｂには、各種部品を供給するための多数のフィーダーが配設され、図示の例では複数のテープフィーダー４が各部品吸着位置をＸ軸と平行な直線Ｌ１，Ｌ２（図１，図３に示す）上に一列に揃えた状態で配列され、夫々位置決めされた状態で固定されている。各テープフィーダー４は、それぞれＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状の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具備され、後記吸着ヘッド１３により部品がピックアップされるにつれてテープが間欠的に送り出されるようになっている。
【００２６】
図３を用いてテープフィーダー４について若干詳しく説明すると、テープフィーダー４は、その先端（コンベア側の端部）に部品取出し部２１を有しており、フィーダー後端部に回転自在に支持されたリールからテープ２０を導出しながらこの部品取出し部２１に案内するように構成されている。
【００２７】
テープ２０は、同図に示すようにテープ本体２０ａとカバーテープ２０ｂとで構成されている。テープ本体２０ａは、上方に開口した空洞状の部品収納部２０ｃを所定間隔おきに有しており各部品収納部２０ｃに部品が収納されている。一方、カバーテープ２０ｂはビニールテープからなり、上記部品収納部２０ｃが開口する部分を覆った状態でテープ本体２０ａの上面に接着されている。
【００２８】
テープフィーダー４の前記部品取出し部２１には、テープ保護部材２３により上部が覆われた通路２２が形成されており、リールから導出されたテープ２０がこのテープ保護部材２３の下側を通路２２に沿って案内されるようになっている。そして、前記送り機構の作動に応じてテープ２０が繰り出されつつ、テープ保護部材２３に形成された係合部２４の位置でカバーテープ２０ｂが剥がされてから前記部品収納部２０ｃが同テープ保護部材２３に形成された開放部２５の位置まで達すると、部品収納部２０ｃが上方に開放されて部品の取出しが可能となるように構成されている。
【００２９】
なお、前記開放部２５のうち後記吸着ヘッド１３による部品取出し位置（部品吸着位置）はスライド可能なシャッター部材２６により開閉されるように構成されており、前記送り機構に連動してこのシャッター部材２６がスライドすることにより部品収納部２０ｃからの部品の取出しが可能となるように構成されている（同図は、部品取出し位置を開放する位置にシャッター部材２６がスライドした状態を示している）。
【００３０】
上記基台１の上方には、図１及び図２に示すように、部品装着用のヘッドユニット５が装備され、このヘッドユニット５はＸ軸方向およびＹ軸方向に移動することができるようになっている。
【００３１】
すなわち、上記基台１上には、ヘッドユニット支持部材６がＹ軸方向の固定レール７に移動可能に配置され、支持部材６上にヘッドユニット５がＸ軸方向のガイド部材８に沿って移動可能に支持されている。そして、Ｙ軸サーボモータ９によりボールねじ１０を介して支持部材６のＹ軸方向の移動が行われるとともに、Ｘ軸サーボモータ１１によりボールねじ１２を介してヘッドユニット５のＸ軸方向の移動が行われるようになっている。
【００３２】
なお、各サーボモータ９，１１にはそれぞれヘッドユニット５の移動量検出手段としてのエンコーダ９ａ，１１ａが一体に組み込まれている。
【００３３】
上記ヘッドユニット５には部品装着用の複数の吸着ヘッド１３が搭載されており、当実施形態では８本の吸着ヘッド１３がＸ軸方向に一列に並べて配設されている。各吸着ヘッド１３は、それぞれヘッドユニット５のフレームに対してＺ軸方向（上下方向）の移動及びＲ軸（ノズル中心軸）回りの回転が可能とされ、サーボモータを駆動源とする昇降駆動手段及び回転駆動手段により駆動されるようになっている。また、各吸着ヘッド１３の下端にはノズル１４が設けられており、部品吸着時には図外の負圧供給手段からノズル１４に負圧による吸引力で部品が吸着されるようになっている。
【００３４】
ヘッドユニット５には、さらにＣＣＤエリアセンサからなる移動カメラ１６が搭載されている。この移動カメラ１６は上記装着作業位置に位置決めされたプリント基板Ｐの基板マーク（フィデューシャルマーク）を撮像するもので、実装動作時には、その画像位置に基づいてプリント基板Ｐの位置が認識され、プリント基板Ｐが正規の位置からずれている場合には、それに応じて部品装着位置（実装位置）の補正値δ１が求められるようになっている。
【００３５】
一方、ヘッドユニット５の可動エリア内であって基台１上の所定位置には、さらにＣＣＤエリアセンサからなる部品認識用の固定カメラ１５が設けられている。このカメラ１５は吸着ヘッド１３に吸着された部品を撮像するもので、実装動作時には、その画像に基づいて部品認識が行われ、つまり正常に部品が吸着されているかどうかが調べられるとともに、正常に吸着されている場合の吸着ヘッド１３のノズル中心に対する部品中心のずれが調べられ、それに応じて部品装着位置の補正値δ２が求められるようになっている。
【００３６】
なお、上記ヘッドユニット５及びその駆動機構には、さらにヘッドユニット５等の駆動量誤差による部品装着位置の補正値δ３および吸着ヘッド１３による部品吸着位置の補正値δ４を求めるための構成として以下のような構成が設けられている。すなわち、支持部材６の一端部位にドグ３０（第１ドグ３０という）が設けられるとともに、各部品供給部３ａ，３ｂに対応してそれぞれ前記第１ドグ３０を検出可能な第１検出センサ３１ａ，３１ｂが前記固定レール７の支持台に設けられている。また、ヘッドユニット５にドグ３２（第２ドグ３２という）が設けられるとともに、この第２ドグ３２を検出可能な第２検出センサ３３が支持部材６に設けられている。
【００３７】
前記第１検出センサ３１ａ，３１ｂおよび第２検出センサ３３は例えばフォトインタラプタ等からなり、所定の補正データ取得位置、当実施形態では、各部品供給部３ａ，３ｂにおいて一番端（図示の例では一番右端）に配設されたテープフィーダー４の部品吸着位置に特定の吸着ヘッド１３が配置されるようにヘッドユニット５を移動させたときに第１ドグ３０、第２ドグ３２をそれぞれ検出するように配置されている。すなわち、実装動作前又は実装動作中には、後に詳述するようにヘッドユニット５が特定位置から補正データ取得位置に移動し、この移動開始時点、および該補正データ取得位置に到達した時点、つまりセンサ３１ａ（又は３１ｂ），３３によりドグ３０，３２が検出された時点の前記エンコーダ９ａ，１１ａの出力に基づいて該ユニット５の移動量が調べられ、この検出移動量とその適正値とのずれに応じて部品装着位置の補正値δ３および各吸着ヘッド１３による部品吸着位置の補正値δ４が求められるようになっている。
【００３８】
図４は上記実装機の制御系統をブロック図で示している。
【００３９】
上記実装機は、論理演算を実行する周知のＣＰＵ、そのＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭおよび装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ等から構成される制御ユニット４０を有している。
【００４０】
この制御ユニット４０には、Y軸サーボモータ９、X軸サーボモータ１１、エンコーダ９ａ，１１ａ、ヘッドユニット５の各吸着ヘッド１３に対する駆動手段（昇降駆動手段、回転駆動手段等）および前記検出センサ３１ａ，３１ｂ，３３が接続されるとともに、上記カメラ１５，１６が画像処理装置１８を介して接続されている。
【００４１】
制御ユニット４０は、データリスト記憶手段４１、未搭載部品データ記憶手段４２、実行条件データ記憶手段４３、演算手段４４、作業手順記憶手段４５及び制御手段４６を有している。
【００４２】
データリスト記憶手段４１は、基板上に搭載すべき部品のデータリストを記憶し、未搭載部品データ記憶手段４２は、上記データリストの中から実搭載部品のデータを抽出して記憶するものである。
【００４３】
上記演算手段４４は、未搭載部品について実装効率を高めるように実装作業における実装順序等の作業手順を決定するとともに、上記カメラ１５，１６により撮像された画像に基づいて部品装着位置の補正値δ１，δ２を演算する。また、上記エンコーダ９ａ，１１ａの出力に基づいて部品装着位置の補正値δ３および部品吸着位置の補正値δ４を演算し、作業手順記憶手段３５はその作業手順および補正値δ１〜δ４を記憶する。
【００４４】
演算手段４４による前記補正値δ３，δ４の演算について説明すると、演算手段４４は、後記補正データ取得動作においてヘッドユニット５が特定位置（例えば実装作業位置の中心）から移動し始めると、この移動開始時点でエンコーダ９ａ，１１ａの出力値をサンプリングし始め、ヘッドユニット５が補正データ取得位置に到達すると、すなわちドグ３０，３２の検出信号が第１，第２検出センサ３１ａ（又は３１ｂ），３３からそれぞれ出力されると、その時点で各エンコーダ９ａ，１１ａからの出力値のサンプリングを終了する。そして、このサンプリングデータからヘッドユニット５のＸ軸，Ｙ軸方向の移動量をそれぞれ求め、このようにして求めたヘッドユニット５の移動量（現実の移動量）と図外の記憶部（適正移動量記憶手段）に記憶されている当該移動量の適正値（適正移動量；理論上の移動量）とのずれ（誤差）を求めるとともに、このずれと前記適正値とらから補正用の係数（前記移動量に対応する箇所のボールねじ１０，１２の伸縮率）を求める。そして、この係数と各部品実装位置（前記特定位置から各部品実装位置までの距離）等に基づいて部品装着位置の補正値δ３が求められるとともに、同係数と各テープフィーダー４ａの配置（前記特定位置から各テープフィーダー４ａの部品吸着位置までの距離）等に基づいて部品吸着位置の補正値δ４が求められる。なお、当実施形態では、上述したように各部品供給部３ａ，３ｂについてそれぞれ補正データ取得位置が設定されているので、前記演算手段４４においては、これに対応して各部品供給部毎に補正値δ４が求められる。
【００４５】
上記実行条件データ記憶手段４３は、ヘッドユニット５を上記特定位置から補正データ取得位置に移動させて前記補正値δ３，４を求める処理（補正データ取得動作という）を実行する複数の実行条件データ（実行条件）を記憶するもので、図外の操作部（設定手段）を操作することにより選択的に設定され、前記演算手段４４はこの実行条件を加味した上で前記作業手順を決定する。例えば当実施形態では、プリント基板一枚毎、設定時間の経過毎および予め定められた部品数毎の３種類の実行条件を選択可能となっており、オペレーターによる前記操作部の操作により設定される。
【００４６】
上記制御手段４６は、作業手順記憶手段４５に記憶された作業手順に従って実装作業を実行すべく上記各サーボモータ９，１１及びヘッドユニット５の各吸着ヘッド１３等に対する駆動手段を制御するとともに、実装動作中に前記の実行条件が成立したときには前記補正データ取得動作を実行すべく駆動手段を制御する。なお、当実施形態では、上述したように各部品供給部３ａ，３ｂについてそれぞれ補正データ取得位置が設定されているので、補正データ取得動作時には、まず一方側（例えば第１部品供給部３ａ側）の補正データ取得位置にヘッドユニット５が移動した後に、他方側（第１部品供給部３ｂ側）の補正データ取得位置にヘッドユニット５が移動するように駆動制御される。
【００４７】
次に、上記制御ユニット４０の演算手段４４等により行われる処理を図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００４８】
このフローチャートがスタートすると、まずステップＳ１で部品搭載済みのプリント基板Ｐが搬出されるとともに部品未搭載のプリント基板Ｐ（処理対象基板）が搬入され、ステップＳ２で搭載済みリストが初期化される。
【００４９】
次に、ステップＳ３でヘッドユニット５がプリント基板Ｐ上および部品供給部３上に移動して移動カメラ１６による基板マーク（フィデューシャルマーク）の撮影が行われるとともに、ヘッドユニット５が特定位置から補正データ取得位置に移動して吸着ヘッド１３による部品吸着位置補正用のデータ（すなわちエンコーダ９ａ，１１ａからの出力値）がサンプリングされる。
【００５０】
そして、所定の画像処理等に基づき基板マークの位置が求められ、その位置と該マークの適正位置とのずれが求められ、このずれから部品装着位置の補正値δ１が求められるとともに、補正データ取得動作におけるヘッドユニット５の現実の移動量とその適正値とのずれが求められ、このずれ等から部品装着位置の補正値δ３および部品吸着位置の補正値δ４が求められて記憶される（ステップＳ４）。
【００５１】
ステップＳ５では未搭載データの有無が判別され、未搭載データがある場合には、その全ての未搭載部品のデータが検索されて実装順序等の作業手順が決定、記憶され（ステップＳ６）、その後ステップＳ７に移行される。
【００５２】
ステップＳ７では、設定された実行条件データが読み出され、この実行条件が成立するか否かがステップＳ８で判断される。ここで、実行条件が成立しないと判断された場合には直ちにステップＳ１１に移行され、補正値δ４が読み出された後、吸着ヘッド１３によるテープフィーダー４からの部品の取出しが行われる。
【００５３】
一方、ステップＳ８で実行条件が成立していると判断された場合には、ステップＳ９に移行され、ここで駆動量誤差に基づく部品装着位置の補正値δ３および部品吸着位置の補正値δ４を再度求めるべく補正データ取得動作が実行される。つまり、ヘッドユニット５が前記特定位置から各部品供給部３ａ，３ｂに対応する補正データ取得位置に移動し、このときのエンコーダ９ａ，１１ａからの出力に基づいて補正値δ３，δ４が求められるとともに、この補正値δ３，δ４が更新的に記憶される（ステップＳ８〜Ｓ１０）。
【００５４】
そして、ステップＳ１１で補正値δ４が読み出された後、部品供給部３上にヘッドユニット５が移動し、補正値δ４に基づいて吸着ヘッド１３による部品の吸着位置が補正されてから、吸着ヘッド１３の昇降動作に伴いテープフィーダー４から部品が吸着された状態で取出される（ステップＳ１２）。
【００５５】
吸着ヘッド１３による部品の吸着が完了すると、ヘッドユニット５が固定カメラ１５上に移動し、各吸着ヘッド１３に吸着された部品の認識が行われる（ステップＳ１３，Ｓ１４）。そして、各部品画像から所定の画像処理等によって部品の中心位置が求められ、ノズル中心に対する位置ずれが調べられるとともに、この位置ずれに基づき部品装着位置の補正値δ２が求められ、さらにこの補正値δ２と先にプリント基板Ｐのマーク画像認識により求められている補正値δ１およびヘッドユニット５の駆動量誤差に基づく部品装着位置の補正値δ３とから最終的な部品装着位置の補正値δ（ΔＸ，ΔＹ，Δθ）が求められる（ステップＳ１５）。
【００５６】
そして、最終的な部品装着位置の補正値δが求められると、この補正値δに基づいてヘッドユニット５の駆動が制御されることにより、各吸着ヘッド１３の部位装着位置が補正されてから吸着部品がそれぞれプリント基板Ｐ上に実装され（ステップＳ１６）、その後ステップＳ５にリターンされる。
【００５７】
そして、ステップＳ５〜ステップＳ１６の処理が繰り返し行われることにより、各吸着ヘッド１３に吸着されている全ての部品が実装されると（ステップＳ５でＮＯ）、本フローチャートが終了する。
【００５８】
以上のような当実施形態の実装機では、特定位置からテープフィーダー４の近傍に設定した補正データ取得位置にヘッドユニット５を移動させ、そのときの移動量とその適正値とのずれ（誤差）に基づいて部品吸着位置の補正値δ４を求めるデータ取得動作を実行することにより各テープフィーダー４に対する部品吸着位置を補正するとともに、このような補正データ取得動作を所定の実行条件が成立したときにのみ実効するようにしたので、部品の吸着ずれを従来同様に効果的に解消しながらも、タクトタイムへの影響を軽減することができる。
【００５９】
つまり、各テープフィーダー４は部品供給部３ａ，３ｂに位置決めされた状態で組付けられるのでテープフィーダー４自体の位置ずれは少なく、上記実施形態のようにヘッドユニット５を特定位置からテープフィーダー近傍まで移動させたときの現実の移動量とその適正値とのずれを調べれば、そのずれは各テープフィーダー４の部品吸着位置と吸着ヘッド１３とのずれに近似しているものと考えられる。そのため、上記のような補正データ取得動作におけるヘッドユニット５の移動量のずれに基づいて各テープフィーダー４に対する部品吸着位置を補正することでも、従来構成、すなわちフィーダー毎に設けたマークを画像認識する構成と遜色ないレベル（精度）で部品の吸着位置を補正することができる。
【００６０】
また、各テープフィーダー４の位置やヘッドユニット５の移動量が短時間で大きく変動することは殆どなく、従って、部品吸着時に常に補正値δ４を新たに求めて部品吸着位置を補正する必要は必ずしもない。そのため上記実施形態のように所定の実行条件が満たされた場合にのみ補正データ取得動作を実行して補正値δ４を更新するだけで、部品吸着を適正に行うことができる。
【００６１】
従って、この実施形態の実装機によれば、従来のこの種の実装機と同様に部品の吸着ずれを良好に解消する一方で、タクトタイムへの影響を軽減して効率良く部品を実装することができるという効果がある。
【００６２】
さらに、部品吸着位置の補正値δ４を求めるステップＳ１０において、ボールねじ１０，１２の伸縮等に起因する駆動誤差によるプリント基板Pへの部品装着位置の補正値δ３を併せて求め、これを加味して最終的な部位装着位置の補正値δを求めるようにしているので、プリント基板Ｐ上の所定位置に対してより精度良く部品を実装することができるという効果もある。
【００６３】
ところで、以上説明した実装機は本発明にかかる表面実装機の一の実施形態であって、その具体的な構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００６４】
例えば、この実施形態では、補正データ取得動作の実行条件としてプリント基板一枚毎、設定時間の経過毎、あるいは予め定められた部品数毎の合計３種類の条件から実行条件を選定できるようにしているが、勿論、これ以外の実行条件を設定できるように構成してもよい。例えば、特定種類の部品毎、特定位置のテープフィーダー毎等の実行条件を設定できるように構成してもよい。
【００６５】
また、この実施形態では、例えばオペレーターが操作部をマニュアル操作することにより実行条件を選定するように構成されているが、例えば、搭載部品リスト等に応じて最適な実行条件を自動的に選定するように構成してもよい。
【００６６】
また、ヘッドユニット５を駆動する機構部分、例えば支持部材６の温度を検出する温度センサを設け、その検出温度に基づいて補正データ取得動作を実行するように構成してもよい。例えば、温度センサによる検出温度を記憶可能な温度記憶手段をさらに制御ユニット４０に設け、実装機の起動時点の温度を温度記憶手段に記憶しておくとともに、一定のタイミングで前記温度センサにより検出される温度（実温度）と温度記憶手段に記憶されている温度とを比較し、その差が一定値以上になったときに補正データ取得動作を実行するとともに、その時の検出温度（実温度）を温度記憶手段に更新的に記憶するように構成してもよい。すなわち、ヘッドユニット５の機構部分の温度変化が一定値以上の場合には、機構部分の熱膨張等によりヘッドユニット５に移動誤差が生じる可能性が高くなる。従って、そのような温度変化が生じた場合に補正データ取得動作を実行して補正値δ３，４を更新するようにすれば、機構部分の熱膨張等に起因した吸着ずれ等の発生を未然に防止することが可能になる。なお、この場合、温度検出位置は支持部材６に限られずそれ以外の場所であってもよいが、ヘッドユニット５の移動誤差に影響を与える部分の温度を直接検出できるようにしておくのが望ましい。
【００６７】
また、当実施形態では、特定のテープフィーダー４の部品吸着位置に特定の吸着ヘッド１３が配置されるようにヘッドユニット５を移動させたときの位置（座標）を補正データ取得位置として設定しているが、補正データ取得位置は必ずしもこの位置である必要はなくテープフィーダー４の近傍であればよい。但し、上記実施形態のように実際の部品吸着位置を補正データ取得位置としておけば補正値δ４の信頼性が高まるので、より一層、部品吸着位置の補正を精度よく行うことができるようになる。
【００６８】
また、各吸着ヘッド１３と第１ドグ３０とのＹ軸方向の位置を一致させておけば、補正データ取得位置にヘッドユニット５を移動させたときのずれがそのまま部品吸着時のＹ軸方向の補正値となるので演算処理を簡略化することが可能となる。従って、例えば部品吸着位置の補正値δ４としてＹ軸方向の補正値のみを求めれば足りるような場合、この構成を採用すれば、上記のように直線Ｌ１上に第１センサ３１ａが、直線Ｌ２上に第２センサ３１ｂがそれぞれ配置されているので、部品吸着時に補正値δ４を求めることが可能となり、図５のステップＳ９の処理を省略することが可能となるというメリットがある。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、フィーダー自体の位置ずれが少ないこと、また、フィーダーの位置やヘッドユニットの移動量が短時間で大きく変動することは殆どないことに鑑み、特定位置から部品供給部の近傍に設定した補正データ取得位置にヘッドユニットを移動させ、そのときの現実の移動量と適正移動量とのずれを求める補正データ取得動作を行い、この補正データ取得動作以降、この処理で求めた移動量のずれに基づいて吸着ヘッドによる部品吸着位置を補正する一方、複数回の部品吸着動作後となる所定の実行条件が満たされたときに前記補正データ取得動作を実行するようにしたので、従来のこの種の実装機と同様に部品の吸着ずれを適切に解消しながらも、タクトタイムへの影響を軽減して効率良く部品を実装できるようになる。
【００７０】
特に、ヘッドユニットの機構部分の温度変化を調べ、その変化量が特定の値を超えたときに補正データ取得動作を実行することで、前記機構部分の熱膨張によるヘッドユニットの移動誤差に起因する吸着ずれの発生を未然に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される表面実装機の全体構造の一例を示す平面図である。
【図２】上記表面実装機のヘッドユニットが支持されている部分の正面図である。
【図３】テープフィーダーの部品取出し位置近傍を示す斜視概略図である。
【図４】表面実装機の制御系統を示すブロック図である。
【図５】制御ユニットの演算手段等により行われる処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２ コンベア
３ 部品供給部
４ テープフィーダー
５ ヘッドユニット
９ Ｙ軸サーボモータ
９ａ エンコーダ（移動量検出手段）
１１ Ｘ軸サーボモータ
１１ａ エンコーダ（移動量検出手段）
３０ 第１ドグ（検知手段；検出部）
３１ａ，３１ｂ 第１検出センサ（検知手段）
３２ 第２ドグ（検知手段；検出部）
３３ 第２検出センサ（検知手段）
４０ 制御ユニット
４１ データリスト記憶部
４２ 未搭載データ記憶手段
４３ 実行条件データ記憶手段（実行条件記憶手段）
４４ 演算手段
４５ 作業手順記憶手段
４６ 制御手段
Ｐ プリント基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品供給部において供給されるＩＣ等の電子部品をプリント基板上に搬送して実装する表面実装機の部品吸着方法および表面実装機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、部品吸着用の吸着ヘッドを有するヘッドユニットを直角座標ロボットにより移動させながらＩＣ等の電子部品を部品供給部から吸着し、この部品を所定の作業位置に位置決めされているプリント基板上に搬送して実装するようにした表面実装機（以下、実装機と略す）は一般に知られている。
【０００３】
この種の実装機には、例えば部品を供給する多数のフィーダーが並列に配置されており、吸着ヘッドにより各フィーダーから部品が吸着された状態で取出されるように構成されている。この際、ヘッドユニットの移動誤差等に起因して、各フィーダーの部品取出し位置に対して吸着ヘッド（ヘッドユニット）が相対的にずれていると、吸着ずれや吸着不能といった事態を招き、後の実装動作に支障をきたすことになる。
【０００４】
そこで、従来では各フィーダー毎にその部品取出し位置近傍にマークを記しておき、このマークをヘッドユニットに搭載したＣＣＤエリアセンサ等からなるカメラにより撮影することによってヘッドユニットと部品取出し位置との相対的なずれを画像認識し、ずれがある場合にはヘッドユニット等の位置補正を行ってから部品を吸着させることにより吸着ずれに起因する搬送中の部品の脱落や吸着不能等の発生を防止するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の実装機によれば、部品の吸着ずれを効果的に解消して実装不能とならないようにすることができるという利点がある一方で、次のような欠点がある。
【０００６】
すなわち、各フィーダーから部品を吸着する度に上記のようなマーク認識および補正の処理が必要となるため一部品の吸着動作に時間がかり、タクトタイム短縮化の妨げになるという欠点がある。従って、この点を解決する必要がある。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、部品の吸着ずれを解消する一方で、タクトタイムへの影響を軽減して効率良く部品の実装を行うことができる表面実装機の部品吸着方法および表面実装機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、吸着ヘッドを有した移動可能なヘッドユニットにより部品供給部に配置された複数のフィーダーから電子部品を吸着し、この部品を所定の作業位置にある基板上に実装する際の前記吸着ヘッドによる部品吸着方法であって、特定位置から前記フィーダーの配設位置近傍に設定された補正データ取得位置まで前記ヘッドユニットを移動させるとともに、そのときの現実の移動量とその適正移動量との誤差を求める補正データ取得処理を行い、この補正データ取得処理以降、この処理で求めた前記誤差に基づいて前記吸着ヘッドによる部品吸着位置を補正する一方、複数回の部品吸着動作後となる所定の実行条件が満たされたときに前記補正データ取得処理を実行するようにしたものである（請求項１）。
【０００９】
つまり、通常、フィーダーは部品供給部に位置決めされた状態で組付けられるのでフィーダー自体の位置ずれは少なく、上記のようにヘッドユニットを特定位置からフィーダー近傍まで移動させたときの現実の移動量とその適正値とのずれを調べれば、そのずれは各フィーダーの部品吸着位置と吸着ヘッドとのずれに近似していると考えられる。従って、各フィーダーの配置等を考慮してこのずれに基づいてヘッドユニットの目標移動位置を補正することで、フィーダー毎にマークを設けている従来構成と遜色ないレベルで全フィーダーの部品吸着位置に対して吸着ヘッドを正確に移動させることが可能となる。また、フィーダーが突然移動したり、ヘッドユニットの移動誤差が短時間で大幅に増大することは希であり、従って、上記のように複数の部品吸着後となる所定の実行条件が満たされた場合にのみ補正データ取得処理を実行することで、該処理に多くの時間を費やすことなく正確に部品の吸着を行うことが可能となる。
【００１０】
なお、前記実行条件としては、具体的には、被実装基板一枚毎、設定時間の経過毎又は予め定められた部品数毎などの条件が考えられる（請求項２）。
【００１１】
また、ヘッドユニットの機構部分の温度変化を調べ、その変化量が特定の値を超えたときに実行条件が成立したとして前記補正データ取得処理を実行するようにしてもよい（請求項３）。
【００１２】
このようにすれば、機構部分の熱膨張によるヘッドユニットの移動誤差に起因する吸着ずれの発生を有効に防止することが可能となる。
【００１３】
一方、本発明の表面実装機は、モータを駆動源とする駆動機構の作動により移動するヘッドユニットを有し、前記ヘッドユニットに搭載される部品吸着用の吸着ヘッドにより部品供給部に配置された複数のフィーダーから電子部品を吸着してこの部品を所定の作業位置にある基板上に実装する表面実装機において、前記フィーダーの配設位置近傍に設定される所定の補正データ取得位置に前記ヘッドユニットが配置されたときに該ヘッドユニットを検知する検知手段と、前記モータの軸回転に基づいてヘッドユニットの移動量を検出する移動量検出手段と、所定の実装動作を実行するとともに、この実装動作における部品吸着前に前記ヘッドユニットを特定位置から前記補正データ取得位置に移動させながらその移動量を前記移動量検出手段により検出する補正データ取得動作を実行すべく前記駆動機構を制御する制御手段と、前記補正データ取得動作におけるヘッドユニットの適正移動量を記憶する適正移動量記憶手段と、前記補正データ取得動作において前記ヘッドユニットが前記検知手段により検知された時点の前記移動量検出手段による検出移動量および前記適正移動量に基づいて吸着ヘッドによる部品吸着位置の補正量を演算する演算手段とを備え、前記制御手段は、複数回の部品吸着動作後となる所定の実行条件が満たされたときに前記補正データ取得動作を実行するとともに、上記演算手段により求められる補正量に基づいて前記吸着ヘッドによる部品吸着位置を補正すべく前記各駆動機構の駆動を制御するように構成されているものである（請求項４）。
【００１４】
このような表面実装機によれば、請求項１記載の部品吸着方法を具体的に実施することが可能となる。すなわち、この表面実装機によると、所定の実行条件が成立すると実装動作中にヘッドユニットが特定位置から補正データ取得位置に移動し、そのときの移動量が検出されるとともに、この検出移動量（現実の移動量）と予め記憶されている適正移動量とに基づいて吸着ヘッドによる部品吸着位置の補正量が演算され、この補正量に基づいてヘッドユニットによる部品の吸着動作が制御される。そして、一連の実装動作において所定の実行条件が満たされると上記のような補正データ取得動作が実行されて新たな補正量が求められる。
【００１５】
なお、上記のような構成において、前記検知手段は、例えば前記駆動機構の可動部分および該可動部分を支持する部分のうち一方側に検出部を設け、他方側にこの検出部を検出可能なセンサを設けるようにすればよい（請求項５）。
【００１６】
また、この表面実装機においては、前記補正データ取得動作を実行する所定の実行条件として複数種類の実行条件を記憶する実行条件記憶手段と、この実行条件記憶手段に記憶された実行条件から所望の条件を読み出して設定する設定手段とをさらに備え、前記設定手段により設定された実行条件に基づいて補正データ取得動作を実行するように前記制御手段が構成されているのが好ましい（請求項６）。
【００１７】
この構成によると、被実装基板一枚毎、設定時間の経過毎、あるいは予め定められた部品数毎など、オペレーターのマニュアル操作により、または自動的に実行条件を切り替えることが可能となり、基板の種類等に応じた最適な実装動作が可能となる。
【００１８】
また、上記のような表面実装機においては、前記駆動機構の構成部分の温度を検出する温度センサと、起動時の温度を初期値として前記温度センサによる検出温度を記憶する温度記憶手段とをさらに設け、所定タイミングで前記温度センサにより検出される温度と前記温度記憶手段に記憶されている温度との差が特定値以上となったときに補正データ取得動作を実行するように前記制御手段を構成するとともに、このときの検出温度を更新的に記憶するように前記温度記憶手段を構成するのがより好ましい（請求項７）。
【００１９】
この構成によれば、機構部分の熱膨張に起因して発生する吸着位置ずれをより効果的に補正することが可能となり、より一層、部品の吸着を精度良く行うことができるようになる。
【００２０】
なお、前記補正データ取得位置は、特定のフィーダーの部品吸着位置に吸着ヘッドが配置される位置に設定されているのが好ましい（請求項８）。
【００２１】
このように実際の部品吸着位置を補正データ取得位置とすれば、求められる補正量の信頼性が高まる。そのため、より一層、部品の吸着を精度良く行うことができるようになる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２３】
図１および図２は本発明に係る実装機の一例を概略的に示している。なお、図中には方向を明確にするためにＸ軸、Ｙ軸で方向を示している。
【００２４】
これらの図において、実装機本体の基台１上には、Ｘ軸方向に延びるプリント基板搬送用のコンベア２が配置され、プリント基板Ｐが上記コンベア２上を搬送されて所定の装着作業位置で停止されるようになっている。
【００２５】
上記コンベア２の前後両側（図１では上下両側）にはそれぞれ部品供給部（第１部品供給部３ａ，第２部品供給部３ｂという）が配置されている。これらの部品供給部３ａ，３ｂには、各種部品を供給するための多数のフィーダーが配設され、図示の例では複数のテープフィーダー４が各部品吸着位置をＸ軸と平行な直線Ｌ１，Ｌ２（図１，図３に示す）上に一列に揃えた状態で配列され、夫々位置決めされた状態で固定されている。各テープフィーダー４は、それぞれＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状の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具備され、後記吸着ヘッド１３により部品がピックアップされるにつれてテープが間欠的に送り出されるようになっている。
【００２６】
図３を用いてテープフィーダー４について若干詳しく説明すると、テープフィーダー４は、その先端（コンベア側の端部）に部品取出し部２１を有しており、フィーダー後端部に回転自在に支持されたリールからテープ２０を導出しながらこの部品取出し部２１に案内するように構成されている。
【００２７】
テープ２０は、同図に示すようにテープ本体２０ａとカバーテープ２０ｂとで構成されている。テープ本体２０ａは、上方に開口した空洞状の部品収納部２０ｃを所定間隔おきに有しており各部品収納部２０ｃに部品が収納されている。一方、カバーテープ２０ｂはビニールテープからなり、上記部品収納部２０ｃが開口する部分を覆った状態でテープ本体２０ａの上面に接着されている。
【００２８】
テープフィーダー４の前記部品取出し部２１には、テープ保護部材２３により上部が覆われた通路２２が形成されており、リールから導出されたテープ２０がこのテープ保護部材２３の下側を通路２２に沿って案内されるようになっている。そして、前記送り機構の作動に応じてテープ２０が繰り出されつつ、テープ保護部材２３に形成された係合部２４の位置でカバーテープ２０ｂが剥がされてから前記部品収納部２０ｃが同テープ保護部材２３に形成された開放部２５の位置まで達すると、部品収納部２０ｃが上方に開放されて部品の取出しが可能となるように構成されている。
【００２９】
なお、前記開放部２５のうち後記吸着ヘッド１３による部品取出し位置（部品吸着位置）はスライド可能なシャッター部材２６により開閉されるように構成されており、前記送り機構に連動してこのシャッター部材２６がスライドすることにより部品収納部２０ｃからの部品の取出しが可能となるように構成されている（同図は、部品取出し位置を開放する位置にシャッター部材２６がスライドした状態を示している）。
【００３０】
上記基台１の上方には、図１及び図２に示すように、部品装着用のヘッドユニット５が装備され、このヘッドユニット５はＸ軸方向およびＹ軸方向に移動することができるようになっている。
【００３１】
すなわち、上記基台１上には、ヘッドユニット支持部材６がＹ軸方向の固定レール７に移動可能に配置され、支持部材６上にヘッドユニット５がＸ軸方向のガイド部材８に沿って移動可能に支持されている。そして、Ｙ軸サーボモータ９によりボールねじ１０を介して支持部材６のＹ軸方向の移動が行われるとともに、Ｘ軸サーボモータ１１によりボールねじ１２を介してヘッドユニット５のＸ軸方向の移動が行われるようになっている。
【００３２】
なお、各サーボモータ９，１１にはそれぞれヘッドユニット５の移動量検出手段としてのエンコーダ９ａ，１１ａが一体に組み込まれている。
【００３３】
上記ヘッドユニット５には部品装着用の複数の吸着ヘッド１３が搭載されており、当実施形態では８本の吸着ヘッド１３がＸ軸方向に一列に並べて配設されている。各吸着ヘッド１３は、それぞれヘッドユニット５のフレームに対してＺ軸方向（上下方向）の移動及びＲ軸（ノズル中心軸）回りの回転が可能とされ、サーボモータを駆動源とする昇降駆動手段及び回転駆動手段により駆動されるようになっている。また、各吸着ヘッド１３の下端にはノズル１４が設けられており、部品吸着時には図外の負圧供給手段からノズル１４に負圧による吸引力で部品が吸着されるようになっている。
【００３４】
ヘッドユニット５には、さらにＣＣＤエリアセンサからなる移動カメラ１６が搭載されている。この移動カメラ１６は上記装着作業位置に位置決めされたプリント基板Ｐの基板マーク（フィデューシャルマーク）を撮像するもので、実装動作時には、その画像位置に基づいてプリント基板Ｐの位置が認識され、プリント基板Ｐが正規の位置からずれている場合には、それに応じて部品装着位置（実装位置）の補正値δ１が求められるようになっている。
【００３５】
一方、ヘッドユニット５の可動エリア内であって基台１上の所定位置には、さらにＣＣＤエリアセンサからなる部品認識用の固定カメラ１５が設けられている。このカメラ１５は吸着ヘッド１３に吸着された部品を撮像するもので、実装動作時には、その画像に基づいて部品認識が行われ、つまり正常に部品が吸着されているかどうかが調べられるとともに、正常に吸着されている場合の吸着ヘッド１３のノズル中心に対する部品中心のずれが調べられ、それに応じて部品装着位置の補正値δ２が求められるようになっている。
【００３６】
なお、上記ヘッドユニット５及びその駆動機構には、さらにヘッドユニット５等の駆動量誤差による部品装着位置の補正値δ３および吸着ヘッド１３による部品吸着位置の補正値δ４を求めるための構成として以下のような構成が設けられている。すなわち、支持部材６の一端部位にドグ３０（第１ドグ３０という）が設けられるとともに、各部品供給部３ａ，３ｂに対応してそれぞれ前記第１ドグ３０を検出可能な第１検出センサ３１ａ，３１ｂが前記固定レール７の支持台に設けられている。また、ヘッドユニット５にドグ３２（第２ドグ３２という）が設けられるとともに、この第２ドグ３２を検出可能な第２検出センサ３３が支持部材６に設けられている。
【００３７】
前記第１検出センサ３１ａ，３１ｂおよび第２検出センサ３３は例えばフォトインタラプタ等からなり、所定の補正データ取得位置、当実施形態では、各部品供給部３ａ，３ｂにおいて一番端（図示の例では一番右端）に配設されたテープフィーダー４の部品吸着位置に特定の吸着ヘッド１３が配置されるようにヘッドユニット５を移動させたときに第１ドグ３０、第２ドグ３２をそれぞれ検出するように配置されている。すなわち、実装動作前又は実装動作中には、後に詳述するようにヘッドユニット５が特定位置から補正データ取得位置に移動し、この移動開始時点、および該補正データ取得位置に到達した時点、つまりセンサ３１ａ（又は３１ｂ），３３によりドグ３０，３２が検出された時点の前記エンコーダ９ａ，１１ａの出力に基づいて該ユニット５の移動量が調べられ、この検出移動量とその適正値とのずれに応じて部品装着位置の補正値δ３および各吸着ヘッド１３による部品吸着位置の補正値δ４が求められるようになっている。
【００３８】
図４は上記実装機の制御系統をブロック図で示している。
【００３９】
上記実装機は、論理演算を実行する周知のＣＰＵ、そのＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭおよび装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ等から構成される制御ユニット４０を有している。
【００４０】
この制御ユニット４０には、Y軸サーボモータ９、X軸サーボモータ１１、エンコーダ９ａ，１１ａ、ヘッドユニット５の各吸着ヘッド１３に対する駆動手段（昇降駆動手段、回転駆動手段等）および前記検出センサ３１ａ，３１ｂ，３３が接続されるとともに、上記カメラ１５，１６が画像処理装置１８を介して接続されている。
【００４１】
制御ユニット４０は、データリスト記憶手段４１、未搭載部品データ記憶手段４２、実行条件データ記憶手段４３、演算手段４４、作業手順記憶手段４５及び制御手段４６を有している。
【００４２】
データリスト記憶手段４１は、基板上に搭載すべき部品のデータリストを記憶し、未搭載部品データ記憶手段４２は、上記データリストの中から実搭載部品のデータを抽出して記憶するものである。
【００４３】
上記演算手段４４は、未搭載部品について実装効率を高めるように実装作業における実装順序等の作業手順を決定するとともに、上記カメラ１５，１６により撮像された画像に基づいて部品装着位置の補正値δ１，δ２を演算する。また、上記エンコーダ９ａ，１１ａの出力に基づいて部品装着位置の補正値δ３および部品吸着位置の補正値δ４を演算し、作業手順記憶手段３５はその作業手順および補正値δ１〜δ４を記憶する。
【００４４】
演算手段４４による前記補正値δ３，δ４の演算について説明すると、演算手段４４は、後記補正データ取得動作においてヘッドユニット５が特定位置（例えば実装作業位置の中心）から移動し始めると、この移動開始時点でエンコーダ９ａ，１１ａの出力値をサンプリングし始め、ヘッドユニット５が補正データ取得位置に到達すると、すなわちドグ３０，３２の検出信号が第１，第２検出センサ３１ａ（又は３１ｂ），３３からそれぞれ出力されると、その時点で各エンコーダ９ａ，１１ａからの出力値のサンプリングを終了する。そして、このサンプリングデータからヘッドユニット５のＸ軸，Ｙ軸方向の移動量をそれぞれ求め、このようにして求めたヘッドユニット５の移動量（現実の移動量）と図外の記憶部（適正移動量記憶手段）に記憶されている当該移動量の適正値（適正移動量；理論上の移動量）とのずれ（誤差）を求めるとともに、このずれと前記適正値とらから補正用の係数（前記移動量に対応する箇所のボールねじ１０，１２の伸縮率）を求める。そして、この係数と各部品実装位置（前記特定位置から各部品実装位置までの距離）等に基づいて部品装着位置の補正値δ３が求められるとともに、同係数と各テープフィーダー４ａの配置（前記特定位置から各テープフィーダー４ａの部品吸着位置までの距離）等に基づいて部品吸着位置の補正値δ４が求められる。なお、当実施形態では、上述したように各部品供給部３ａ，３ｂについてそれぞれ補正データ取得位置が設定されているので、前記演算手段４４においては、これに対応して各部品供給部毎に補正値δ４が求められる。
【００４５】
上記実行条件データ記憶手段４３は、ヘッドユニット５を上記特定位置から補正データ取得位置に移動させて前記補正値δ３，４を求める処理（補正データ取得動作という）を実行する複数の実行条件データ（実行条件）を記憶するもので、図外の操作部（設定手段）を操作することにより選択的に設定され、前記演算手段４４はこの実行条件を加味した上で前記作業手順を決定する。例えば当実施形態では、プリント基板一枚毎、設定時間の経過毎および予め定められた部品数毎の３種類の実行条件を選択可能となっており、オペレーターによる前記操作部の操作により設定される。
【００４６】
上記制御手段４６は、作業手順記憶手段４５に記憶された作業手順に従って実装作業を実行すべく上記各サーボモータ９，１１及びヘッドユニット５の各吸着ヘッド１３等に対する駆動手段を制御するとともに、実装動作中に前記の実行条件が成立したときには前記補正データ取得動作を実行すべく駆動手段を制御する。なお、当実施形態では、上述したように各部品供給部３ａ，３ｂについてそれぞれ補正データ取得位置が設定されているので、補正データ取得動作時には、まず一方側（例えば第１部品供給部３ａ側）の補正データ取得位置にヘッドユニット５が移動した後に、他方側（第１部品供給部３ｂ側）の補正データ取得位置にヘッドユニット５が移動するように駆動制御される。
【００４７】
次に、上記制御ユニット４０の演算手段４４等により行われる処理を図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００４８】
このフローチャートがスタートすると、まずステップＳ１で部品搭載済みのプリント基板Ｐが搬出されるとともに部品未搭載のプリント基板Ｐ（処理対象基板）が搬入され、ステップＳ２で搭載済みリストが初期化される。
【００４９】
次に、ステップＳ３でヘッドユニット５がプリント基板Ｐ上および部品供給部３上に移動して移動カメラ１６による基板マーク（フィデューシャルマーク）の撮影が行われるとともに、ヘッドユニット５が特定位置から補正データ取得位置に移動して吸着ヘッド１３による部品吸着位置補正用のデータ（すなわちエンコーダ９ａ，１１ａからの出力値）がサンプリングされる。
【００５０】
そして、所定の画像処理等に基づき基板マークの位置が求められ、その位置と該マークの適正位置とのずれが求められ、このずれから部品装着位置の補正値δ１が求められるとともに、補正データ取得動作におけるヘッドユニット５の現実の移動量とその適正値とのずれが求められ、このずれ等から部品装着位置の補正値δ３および部品吸着位置の補正値δ４が求められて記憶される（ステップＳ４）。
【００５１】
ステップＳ５では未搭載データの有無が判別され、未搭載データがある場合には、その全ての未搭載部品のデータが検索されて実装順序等の作業手順が決定、記憶され（ステップＳ６）、その後ステップＳ７に移行される。
【００５２】
ステップＳ７では、設定された実行条件データが読み出され、この実行条件が成立するか否かがステップＳ８で判断される。ここで、実行条件が成立しないと判断された場合には直ちにステップＳ１１に移行され、補正値δ４が読み出された後、吸着ヘッド１３によるテープフィーダー４からの部品の取出しが行われる。
【００５３】
一方、ステップＳ８で実行条件が成立していると判断された場合には、ステップＳ９に移行され、ここで駆動量誤差に基づく部品装着位置の補正値δ３および部品吸着位置の補正値δ４を再度求めるべく補正データ取得動作が実行される。つまり、ヘッドユニット５が前記特定位置から各部品供給部３ａ，３ｂに対応する補正データ取得位置に移動し、このときのエンコーダ９ａ，１１ａからの出力に基づいて補正値δ３，δ４が求められるとともに、この補正値δ３，δ４が更新的に記憶される（ステップＳ８〜Ｓ１０）。
【００５４】
そして、ステップＳ１１で補正値δ４が読み出された後、部品供給部３上にヘッドユニット５が移動し、補正値δ４に基づいて吸着ヘッド１３による部品の吸着位置が補正されてから、吸着ヘッド１３の昇降動作に伴いテープフィーダー４から部品が吸着された状態で取出される（ステップＳ１２）。
【００５５】
吸着ヘッド１３による部品の吸着が完了すると、ヘッドユニット５が固定カメラ１５上に移動し、各吸着ヘッド１３に吸着された部品の認識が行われる（ステップＳ１３，Ｓ１４）。そして、各部品画像から所定の画像処理等によって部品の中心位置が求められ、ノズル中心に対する位置ずれが調べられるとともに、この位置ずれに基づき部品装着位置の補正値δ２が求められ、さらにこの補正値δ２と先にプリント基板Ｐのマーク画像認識により求められている補正値δ１およびヘッドユニット５の駆動量誤差に基づく部品装着位置の補正値δ３とから最終的な部品装着位置の補正値δ（ΔＸ，ΔＹ，Δθ）が求められる（ステップＳ１５）。
【００５６】
そして、最終的な部品装着位置の補正値δが求められると、この補正値δに基づいてヘッドユニット５の駆動が制御されることにより、各吸着ヘッド１３の部位装着位置が補正されてから吸着部品がそれぞれプリント基板Ｐ上に実装され（ステップＳ１６）、その後ステップＳ５にリターンされる。
【００５７】
そして、ステップＳ５〜ステップＳ１６の処理が繰り返し行われることにより、各吸着ヘッド１３に吸着されている全ての部品が実装されると（ステップＳ５でＮＯ）、本フローチャートが終了する。
【００５８】
以上のような当実施形態の実装機では、特定位置からテープフィーダー４の近傍に設定した補正データ取得位置にヘッドユニット５を移動させ、そのときの移動量とその適正値とのずれ（誤差）に基づいて部品吸着位置の補正値δ４を求めるデータ取得動作を実行することにより各テープフィーダー４に対する部品吸着位置を補正するとともに、このような補正データ取得動作を所定の実行条件が成立したときにのみ実効するようにしたので、部品の吸着ずれを従来同様に効果的に解消しながらも、タクトタイムへの影響を軽減することができる。
【００５９】
つまり、各テープフィーダー４は部品供給部３ａ，３ｂに位置決めされた状態で組付けられるのでテープフィーダー４自体の位置ずれは少なく、上記実施形態のようにヘッドユニット５を特定位置からテープフィーダー近傍まで移動させたときの現実の移動量とその適正値とのずれを調べれば、そのずれは各テープフィーダー４の部品吸着位置と吸着ヘッド１３とのずれに近似しているものと考えられる。そのため、上記のような補正データ取得動作におけるヘッドユニット５の移動量のずれに基づいて各テープフィーダー４に対する部品吸着位置を補正することでも、従来構成、すなわちフィーダー毎に設けたマークを画像認識する構成と遜色ないレベル（精度）で部品の吸着位置を補正することができる。
【００６０】
また、各テープフィーダー４の位置やヘッドユニット５の移動量が短時間で大きく変動することは殆どなく、従って、部品吸着時に常に補正値δ４を新たに求めて部品吸着位置を補正する必要は必ずしもない。そのため上記実施形態のように所定の実行条件が満たされた場合にのみ補正データ取得動作を実行して補正値δ４を更新するだけで、部品吸着を適正に行うことができる。
【００６１】
従って、この実施形態の実装機によれば、従来のこの種の実装機と同様に部品の吸着ずれを良好に解消する一方で、タクトタイムへの影響を軽減して効率良く部品を実装することができるという効果がある。
【００６２】
さらに、部品吸着位置の補正値δ４を求めるステップＳ１０において、ボールねじ１０，１２の伸縮等に起因する駆動誤差によるプリント基板Pへの部品装着位置の補正値δ３を併せて求め、これを加味して最終的な部位装着位置の補正値δを求めるようにしているので、プリント基板Ｐ上の所定位置に対してより精度良く部品を実装することができるという効果もある。
【００６３】
ところで、以上説明した実装機は本発明にかかる表面実装機の一の実施形態であって、その具体的な構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００６４】
例えば、この実施形態では、補正データ取得動作の実行条件としてプリント基板一枚毎、設定時間の経過毎、あるいは予め定められた部品数毎の合計３種類の条件から実行条件を選定できるようにしているが、勿論、これ以外の実行条件を設定できるように構成してもよい。例えば、特定種類の部品毎、特定位置のテープフィーダー毎等の実行条件を設定できるように構成してもよい。
【００６５】
また、この実施形態では、例えばオペレーターが操作部をマニュアル操作することにより実行条件を選定するように構成されているが、例えば、搭載部品リスト等に応じて最適な実行条件を自動的に選定するように構成してもよい。
【００６６】
また、ヘッドユニット５を駆動する機構部分、例えば支持部材６の温度を検出する温度センサを設け、その検出温度に基づいて補正データ取得動作を実行するように構成してもよい。例えば、温度センサによる検出温度を記憶可能な温度記憶手段をさらに制御ユニット４０に設け、実装機の起動時点の温度を温度記憶手段に記憶しておくとともに、一定のタイミングで前記温度センサにより検出される温度（実温度）と温度記憶手段に記憶されている温度とを比較し、その差が一定値以上になったときに補正データ取得動作を実行するとともに、その時の検出温度（実温度）を温度記憶手段に更新的に記憶するように構成してもよい。すなわち、ヘッドユニット５の機構部分の温度変化が一定値以上の場合には、機構部分の熱膨張等によりヘッドユニット５に移動誤差が生じる可能性が高くなる。従って、そのような温度変化が生じた場合に補正データ取得動作を実行して補正値δ３，４を更新するようにすれば、機構部分の熱膨張等に起因した吸着ずれ等の発生を未然に防止することが可能になる。なお、この場合、温度検出位置は支持部材６に限られずそれ以外の場所であってもよいが、ヘッドユニット５の移動誤差に影響を与える部分の温度を直接検出できるようにしておくのが望ましい。
【００６７】
また、当実施形態では、特定のテープフィーダー４の部品吸着位置に特定の吸着ヘッド１３が配置されるようにヘッドユニット５を移動させたときの位置（座標）を補正データ取得位置として設定しているが、補正データ取得位置は必ずしもこの位置である必要はなくテープフィーダー４の近傍であればよい。但し、上記実施形態のように実際の部品吸着位置を補正データ取得位置としておけば補正値δ４の信頼性が高まるので、より一層、部品吸着位置の補正を精度よく行うことができるようになる。
【００６８】
また、各吸着ヘッド１３と第１ドグ３０とのＹ軸方向の位置を一致させておけば、補正データ取得位置にヘッドユニット５を移動させたときのずれがそのまま部品吸着時のＹ軸方向の補正値となるので演算処理を簡略化することが可能となる。従って、例えば部品吸着位置の補正値δ４としてＹ軸方向の補正値のみを求めれば足りるような場合、この構成を採用すれば、上記のように直線Ｌ１上に第１センサ３１ａが、直線Ｌ２上に第２センサ３１ｂがそれぞれ配置されているので、部品吸着時に補正値δ４を求めることが可能となり、図５のステップＳ９の処理を省略することが可能となるというメリットがある。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、フィーダー自体の位置ずれが少ないこと、また、フィーダーの位置やヘッドユニットの移動量が短時間で大きく変動することは殆どないことに鑑み、特定位置から部品供給部の近傍に設定した補正データ取得位置にヘッドユニットを移動させ、そのときの現実の移動量と適正移動量とのずれを求める補正データ取得動作を行い、この補正データ取得動作以降、この処理で求めた移動量のずれに基づいて吸着ヘッドによる部品吸着位置を補正する一方、複数回の部品吸着動作後となる所定の実行条件が満たされたときに前記補正データ取得動作を実行するようにしたので、従来のこの種の実装機と同様に部品の吸着ずれを適切に解消しながらも、タクトタイムへの影響を軽減して効率良く部品を実装できるようになる。
【００７０】
特に、ヘッドユニットの機構部分の温度変化を調べ、その変化量が特定の値を超えたときに補正データ取得動作を実行することで、前記機構部分の熱膨張によるヘッドユニットの移動誤差に起因する吸着ずれの発生を未然に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される表面実装機の全体構造の一例を示す平面図である。
【図２】上記表面実装機のヘッドユニットが支持されている部分の正面図である。
【図３】テープフィーダーの部品取出し位置近傍を示す斜視概略図である。
【図４】表面実装機の制御系統を示すブロック図である。
【図５】制御ユニットの演算手段等により行われる処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２ コンベア
３ 部品供給部
４ テープフィーダー
５ ヘッドユニット
９ Ｙ軸サーボモータ
９ａ エンコーダ（移動量検出手段）
１１ Ｘ軸サーボモータ
１１ａ エンコーダ（移動量検出手段）
３０ 第１ドグ（検知手段；検出部）
３１ａ，３１ｂ 第１検出センサ（検知手段）
３２ 第２ドグ（検知手段；検出部）
３３ 第２検出センサ（検知手段）
４０ 制御ユニット
４１ データリスト記憶部
４２ 未搭載データ記憶手段
４３ 実行条件データ記憶手段（実行条件記憶手段）
４４ 演算手段
４５ 作業手順記憶手段
４６ 制御手段
Ｐ プリント基板
Claims (8)
- 吸着ヘッドを有した移動可能なヘッドユニットにより部品供給部に配置された複数のフィーダーから電子部品を吸着し、この部品を所定の作業位置にある基板上に実装する際の前記吸着ヘッドによる部品吸着方法であって、
特定位置から前記フィーダーの配設位置近傍に設定された補正データ取得位置まで前記ヘッドユニットを移動させるとともに、そのときの現実の移動量とその適正移動量との誤差を求める補正データ取得処理を行い、この補正データ取得処理以降、この処理で求めた前記誤差に基づいて前記吸着ヘッドによる部品吸着位置を補正する一方、複数回の部品吸着動作後となる所定の実行条件が満たされたときに前記補正データ取得処理を実行するようにしたことを特徴とする部品吸着方法。 - 請求項１記載の部品吸着方法において、
前記実行条件は、被実装基板一枚毎、設定時間の経過毎又は予め定められた部品数毎のいずれかであることを特徴とする部品吸着方法。 - 請求項１記載の部品吸着方法において、
前記ヘッドユニットの機構部分の温度変化を調べるとともに、その変化量が特定の値を超えたときに前記補正データ取得処理を実行することを特徴とする部品吸着方法。 - モータを駆動源とする駆動機構の作動により移動するヘッドユニットを有し、前記ヘッドユニットに搭載される部品吸着用の吸着ヘッドにより部品供給部に配置された複数のフィーダーから電子部品を吸着してこの部品を所定の作業位置にある基板上に実装する表面実装機において、
前記フィーダーの配設位置近傍に設定される所定の補正データ取得位置に前記ヘッドユニットが配置されたときに該ヘッドユニットを検知する検知手段と、前記モータの軸回転に基づいてヘッドユニットの移動量を検出する移動量検出手段と、所定の実装動作を実行するとともに、この実装動作における部品吸着前に前記ヘッドユニットを特定位置から前記補正データ取得位置に移動させながらその移動量を前記移動量検出手段により検出する補正データ取得動作を実行すべく前記駆動機構を制御する制御手段と、前記補正データ取得動作におけるヘッドユニットの適正移動量を記憶する適正移動量記憶手段と、前記補正データ取得動作において前記ヘッドユニットが前記検知手段により検知された時点の前記移動量検出手段による検出移動量および前記適正移動量に基づいて吸着ヘッドによる部品吸着位置の補正量を演算する演算手段とを備え、前記制御手段は、複数回の部品吸着動作後となる所定の実行条件が満たされたときに前記補正データ取得動作を実行するとともに、上記演算手段により求められる補正量に基づいて前記吸着ヘッドによる部品吸着位置を補正すべく前記各駆動機構の駆動を制御するように構成されていることを特徴とする表面実装機。 - 請求項４記載の表面実装機において、
前記検知手段は、前記駆動機構の可動部分および該可動部分を支持する部分の一方側に設けられる検出部と、他方側に設けられて前記検出部を検出可能なセンサからなることを特徴とする表面実装機。 - 請求項４又は５記載の表面実装機において、
前記補正データ取得動作を実行する所定の実行条件として複数種類の実行条件を記憶する実行条件記憶手段と、この実行条件記憶手段に記憶された実行条件から所望の条件を読み出して設定する設定手段とをさらに備え、前記制御手段は、前記設定手段により設定された実行条件に基づいて前記補正データ取得動作を実行することを特徴とする表面実装機。 - 請求項４又は５記載の表面実装機において、
前記駆動機構の構成部分の温度を検出する温度センサと、起動時の温度を初期値として前記温度センサによる検出温度を記憶する温度記憶手段とを有し、前記制御手段は、所定タイミングで前記温度センサにより検出される温度と前記温度記憶手段に記憶されている温度との差が特定値以上となったときに補正データ取得動作を実行し、前記温度記憶手段はこのときの検出温度を更新的に記憶することを特徴とする表面実装機。 - 請求項４乃至７の何れかに記載の表面実装機において、
前記補正データ取得位置は、特定のフィーダーの部品吸着位置に吸着ヘッドが配置される位置であることを特徴とする表面実装機。
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