JP3929579B2 - 部品装着方法及び同装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣ等の電子部品のような小片状の電子部品をプリント基板上の所定位置に装着するための部品装着方法及び同装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、移動可能なヘッドユニットにノズル部材からなる吸着ヘッドを回転かつ昇降可能に搭載し、部品供給部のテープフィーダー等からＩＣ等の小片状の電子部品を吸着して位置決めされているプリント基板上に移送し、プリント基板の所定位置に装着するようにした部品装着装置は一般に知られており、最近では、ヘッドユニットに吸着部品に光を照射してその投影を検出する光学的検知手段を設け、この投影の検出に基づいて部品の吸着状態、例えばノズル部材に対する吸着位置のずれや傾きを調べて装着位置の補正等を行なうようにした装置も開発されている。
【０００３】
また、この種の実装機においては、例えば、吸着ヘッドの下端に設けられるノズルを着脱可能に構成するとともに、径の異なる複数種類のノズルを準備しておき、部品の種類に応じてノズルを選択的に吸着ヘッドに装着することも行われており、このようなノズルの交換が手作業で、あるいは自動的に行われるようになっている。
【０００４】
このような実装機では、ノズルの取付位置や取付角度の誤差、あるいはノズルの曲がり等によるノズルの組付け誤差等によって、ノズルの回転中心位置に対してノズル中心がずれることがある。つまり、ノズルの回転中心と部品の吸着位置とにずれが生じることがある。しかし、ノズルの回転中心に対してノズル中心がずれていると、上記光学式検知手段による投影の検出に基づいて行われる部品の吸着位置のずれや傾きの判定等の処理が正しく行われない場合がある。
【０００５】
そこで、本願出願人は、ノズル交換が行われた後等に、上記光学式検知手段によりノズルを回転させながら該ノズル先端の投影像を検出し、該投影像に基づいてノズル回転中心を求めるとともに、このノズル回転中心を記憶しておき、部品装着時には、検出した部品の投影像と上記ノズル回転中心とに基づいて装着位置の補正等を行なうような部品装着装置を開発して提案している（特開平８−２２８０９７号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の部品装着装置では、ノズル投影像の振幅の中心をノズル回転中心として求めるため、例えば、ノズル回転時のノズル中心の軌跡が正確な円となる場合には正しいノズル回転中心を求めることができ、該ノズル回転中心に基づいて装着位置の補正等を行なうことにより部品を正確に装着することが可能となる。
【０００７】
ところが、例えば、吸着ヘッドとこれを支持するベアリングとの間にガタがある等して、ノズル回転中心自体が変位するような場合には正しいノズル回転中心を求めることができず、装着位置の補正等を正確に行うことが難しい。そのため、部品の装着精度を高める上で改善の余地がある。
【０００８】
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、吸着ヘッドとこれを支持するベアリングとの間にガタがある等して、ノズル回転中心自体が変位するような場合でも、正確に部品装着を行うことができる部品装着方法及び同装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【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、移動可能なヘッドユニットに搭載されたノズル部材により部品を吸着してこれを所定位置に装着する部品装着方法において、部品を吸装着する本作業の前に、ノズル部材を回転させつつ、所定角度毎に、ヘッドユニットに具備されている光学的検知手段によるノズル部材の投影の検出に基づいてノズル中心位置を検出するとともに、これらのノズル中心位置を前記所定角度に対応させて記憶する準備処理を実行し、上記本作業中には、部品を吸着したノズル部材を回転させつつ上記光学的検知手段により部品の投影データを取得した後、当該投影データに基づき最小投影幅を与える第１ノズル回転角度を求め、この第１ノズル回転角度に基づき部品の回転方向の吸着ずれ量を求める処理と、前記投影データに基づき前記第１ノズル回転角度における部品の中心位置を求めるとともに、前記準備処理で記憶されたデータから前記第１ノズル回転角度に対応するノズル中心位置を求め、これら部品中心位置およびノズル中心位置に基づき前記ノズル部材に対する第１軸方向に沿った部品の第１ずれ量を求める処理と、前記投影データに基づき前記第１ノズル回転角度から所定角度だけ回転させた第２ノズル回転角度における部品中心位置を求めるとともに、前記準備処理で記憶されたデータから前記第２ノズル回転角度に対応するノズル中心位置を求め、これら部品中心位置およびノズル中心位置に基づき前記ノズル部材に対する第２軸方向に沿った部品の第２ずれ量を求める処理と、を実行し、さらに、前記回転方向のずれ量、前記第１、第２ずれ量および前記準備処理で取得した記憶データに基づいて部品装着時の補正量を求めるようにしたものである（請求項１）。
【００１０】
この方法によれば、準備処理によりノズルの回転角度に対応してノズル中心位置が記憶されているので、本作業時、ノズル回転に伴いノズル回転中心が変位するような場合でも、部品の投影像とノズル中心位置を記憶したデータとからノズル中心に対する部品のずれが求められ、さらに、このずれとノズル中心位置を記憶したデータとから部品装着時の補正量が精度よく求められる。
【００１１】
また、本発明は、部品供給側と装着側とにわたって移動可能とされ、かつノズル部材が取付けられているヘッドユニットとを備え、このヘッドユニットにより部品供給側から部品を吸着してこれを装着側の所定位置に装着する部品装着装置において、ヘッドユニットに具備された平行光線の照射部および受光部により部品の投影を検知する光学的検知手段と、部品を吸装着する本作業前に、上記ノズル部材を回転させつつ、所定角度毎に、上記光学的検知手段によりノズル部材の投影を検出する所定の準備処理により取得されるデータに基づいて、前記所定角度毎にノズル中心位置を検出するノズル中心検出手段と、ノズル回転角度と該回転角度でのノズル中心位置とを対応づけて記憶する記憶手段と、前記本作業中に、部品を吸着したノズル部材を回転させつつ上記光学的検知手段により部品の投影データを取得すべく前記ノズル部材を制御する手段と、部品装着時の補正量を演算する演算手段と、を備え、この演算手段は、部品の前記投影データを取得した後、当該投影データに基づき最小投影幅を与える第１ノズル回転角度を求め、この第１ノズル回転角度に基づき部品の回転方向の吸着ずれ量を求める処理と、前記投影データに基づき前記第１ノズル回転角度における部品の中心位置を求めるとともに、前記準備処理で記憶されたデータから前記第１ノズル回転角度に対応するノズル中心位置を求め、これら部品中心位置およびノズル中心位置に基づき前記ノズル部材に対する第１軸方向に沿った部品の第１ずれ量を求める処理と、前記投影データに基づき前記第１ノズル回転角度から所定角度だけ回転させた第２ノズル回転角度における部品中心位置を求めるとともに、前記準備処理で記憶されたデータから前記第２ノズル回転角度に対応するノズル中心位置を求め、これら部品中心位置およびノズル中心位置に基づき前記ノズル部材に対する第２軸方向に沿った部品の第２ずれ量を求める処理とを実行し、さらに上記回転方向のずれ量、前記第１、第２ずれ量および前記準備段階の処理で取得した記憶データに基づいて部品装着時の補正量を求めるものである（請求項２）。
【００１２】
この装置によれば、上記方法の実施が適切に行われる。
【００１３】
【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。
【００１４】
図１および図２は本発明に係る部品装着装置の一例を示している。同図に示すように、部品装着装置の基台１上には、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３が上記コンベア２上を搬送され、所定の装着作業用位置で停止されるようになっている。
【００１５】
上記コンベア２の前後側方には、それぞれ部品供給部４が設けられている。各部品供給部４には、それぞれ多数列のテープフィーダー４ａを有し、各テープフィーダー４ａはそれぞれ、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状の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するとともに、テープ繰り出し端にはラチェット式の送り機構を具備し、後記ヘッドユニット５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繰り出されるようになっている。
【００１６】
また、上記基台１の上方には、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（コンベア２の方向）およびＹ軸方向（水平面上でＸ軸と直交する方向）に移動することができるようになっている。
【００１７】
すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向に延びる一対の固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９により回転駆動されるボールねじ軸８とが配設され、上記固定レール７上にヘッドユニット支持部材１１が配置されて、この支持部材１１に設けられたナット部分１２が上記ボールねじ軸８に螺合している。また、上記支持部材１１には、Ｘ軸方向に延びるガイド部材１３と、Ｘ軸サーボモータ１５により駆動されるボールねじ軸１４とが配設され、上記ガイド部材１３にヘッドユニット５が移動可能に保持され、このヘッドユニット５に設けられたナット部分（図示せず）が上記ボールねじ軸１４に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ９の作動によりボールねじ軸８が回転して上記支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１５の作動によりボールねじ軸１４が回転して、ヘッドユニット５が支持部材１１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。なお、上記Ｙ軸サーボモータ９及びＸ軸サーボモータ１５には、それぞれ駆動位置を検出するエンコーダ１０，１６が設けられている。
【００１８】
上記ヘッドユニット５にはノズル部材からなる吸着用ヘッド２０が設けられている。この吸着用ヘッド２０は、ヘッドユニット５のフレームに対して昇降及び回転が可能となっており、詳しく図示していないが、Ｚ軸サーボモータ２２を駆動源とする昇降駆動手段及びＲ軸サーボモータ２４を駆動源とする回転駆動手段により駆動されるようになっている。吸着用ヘッド２０の下端には部品吸着用のノズル２１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２１に負圧が供給されて、その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。なお、上記Ｚ軸サーボモータ２２及びＲ軸サーボモータ２４には、それぞれ駆動位置を検出するエンコーダ２３，２５が設けられている。
【００１９】
ヘッドユニット５の下部には、上記各ノズル２１に吸着された部品の吸着状態を検出するための検知ユニット３０（光学的検知手段）が設けられている。検知ユニット３０は、ノズル中心位置検出等のためにノズル２１の投影像を検出する手段と、部品の投影像を検出する手段とを兼ねるものであり、ノズル２１を挟んで相対向する光の照射部３１ａ（平行光線の照射部）とＣＣＤラインセンサからなるディテクタ３１ｂ（受光部）とを有しており、照射部３１ａにおいて発光ダイオード等の光源からの光をレンズを介して平行光として照射して上記ディテクタ３１ｂで受光するように構成されている。
【００２０】
また、上記基台１におけるヘッドユニット５の可動範囲内の適当な位置には、ノズル交換ステーション３４が設けられている。このノズル交換ステーション３４は、図３に示すように、ノズルクランププレート３５と、このプレート３５に配設されて、ノズル径等の外形的特徴量が相違する複数種のノズル２１を着脱可能に保持するノズル保持部３６と、ノズルの有無を判別するノズル判別センサ３７と、昇降用シリンダ３８等を備えている。そして、ノズル交換時には、ヘッドユニット５がこのノズル交換ステーション３４に対応する位置まで移動して、これらの間でノズル２１の交換を行うことができるようになっている。
【００２１】
図４は上記部品装着装置における制御系統の概略構成をブロック図で示している。この図において、部品装着装置に装備される制御装置は、上記各サーボモータ等の各種回転軸の駆動を制御する軸制御装置４１と、検知ユニット３０からの信号を受ける検出装置４２と、これらを統括制御する上位コントローラ４３とを備えている。
【００２２】
上記軸制御装置４１は、吸着用ヘッド２０の制御のための手段として、Ｒ軸サーボモータ２４の制御によって回転の制御を行う軸回転制御手段４４と、Ｚ軸サーボモータ２２の制御によって昇降の制御を行う軸高さ制御手段４５と、ノズル２１への負圧供給の制御によって部品吸着の制御を行う吸着制御手段４６とを含み、この他にＹ軸サーボモータ９及びＸ軸サーボモータ１５の制御によってヘッドユニット５のＸ，Ｙ方向の制御を行う手段（図示せず）等を含んでいる。
【００２３】
一方、上記検出装置４２は、画素読み出し手段５０、光量補正手段５１、濃度補正部５２、エッジ検出部５３、画像メモリ５４、閾値記憶部５５、バッファメモリ５６、演算手段５７及び軸振れデータ記憶手段（記憶手段）５８を含んでおり、上記光量補正手段５１は、さらに目標値演算部５１ａ、補正係数計算部５１ｂ及び補正係数記憶部５１ｃを含んでいる。
【００２４】
検出装置４２は、部品装着装置の本作業時用の制御として部品の吸装着作業等に必要な種々の演算処理を行うとともに、本作業前には、本作業において部品の装着位置補正を行うのに必要なデータの演算処理を行う。
【００２５】
すなわち、部品の吸装着の本作業前には、ノズル２１を回転させながら検知ユニット３０によりノズル２１の先端の投影像を検出したときのデータに基づき、ディテクタ３１ｂの中心Ｃo（図５参照）を基準とするノズル中心位置を検出し、これをノズル２１の回転角に対応させて上記軸振れデータ記憶手段５８に記憶する。この際、投影像のデータは画素読み出し手段５０により各画素毎にディテクタ３１ｂから読み出され、光量補正手段５１での補正係数の演算値に基づき濃度補正手段５２において画像認識に適したデータに加工される。そして、エッジ検出部において投影像の端部が検出された後、画像メモリ５４に転送され、上記演算手段５７において投影幅の中心が求められてノズル中心位置が求められる。なお、ディテクタ３１ｂの中心Ｃo（以下、基準位置という）は、ヘッドユニット５の移動基準となる位置で、当実施形態では、上述のようにディテクタ３１ｂの理論上の中心位置を基準位置としているが、ディテクタ３１ｂの中心位置に限らず、ディテクタ３１ｂの端部を基準とすることもできる。
【００２６】
そして、本作業においては、部品吸着後にノズル２１を回転させつつ上記検知ユニット３０により部品の投影像を検出したデータと、上記軸振れデータ記憶手段５８に記憶されているノズル中心位置のデータと、上記基準位置とに基づいて部品吸着位置のずれや部品装着時の上記各サーボモータ等の各種回転軸の駆動に対する補正値を演算手段５７において演算する。すなわち、当実施形態では、部品吸着位置のずれや部品装着時の補正量を求める手段とノズル中心を検出する手段とがこの演算手段５７により兼用されている。
【００２７】
なお、図４中、符号５９は光源制御手段で、上記検知ユニット３０の照射部３１ａを制御するようになっている。
【００２８】
以上のように構成された部品装着装置では、例えば、吸着用ヘッド２０に対してノズル２１が取付けられると、部品装着の本作業の前に準備段階の処理としてノズル２１の中心を求めるための処理が行われる。
【００２９】
この処理について図６〜図８を用いつつ図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００３０】
吸着用ヘッド２０にノズル２１が取付けられると、まず、上記Ｚ軸サーボモータ２２の作動により、ノズル２１が図６（ａ）に示すような下降位置から、図６（ｂ）に示すような上昇位置、具体的には、ノズル先端で検知ユニット３０のレーザー光を遮る位置に上昇され、この時のノズル２１の回転角（Ｒ軸回りの回転角）が読み出される（ステップＳ１）。
【００３１】
次いで、ノズル２１が一回転したか否かが判定される（ステップＳ２）。ここで、判定がＮＯの場合には、検知ユニット３０によるノズル先端の投影像のデータが読み込まれ（ラインセンサ読み出し）、該投影像の端部検出（両端エッジ検出）がなされた後、これに基づいて上記基準位置に対する投影幅の中心、つまりノズル中心位置が求められる（ステップＳ３〜Ｓ５）。そして、求められたノズル中心位置と、この時のノズル２１の回転角、つまりステップＳ１で読み出された回転角が上記軸振れデータ記憶手段５８に記憶される（ステップＳ６）。
【００３２】
次いで、Ｒ軸サーボモータ２４の作動によりノズル２１が予め定められた所定微小角度だけ回転されてステップＳ１にリターンされる（ステップＳ７）。
【００３３】
こうして、ノズル２１が所定角度づつ回転されながら、各回転角毎にノズル中心位置が求められて記憶され、最終的に指定回転分のデータが検出されると（ステップＳ２でＹＥＳと判定されると）本フローチャートを終了する。
【００３４】
つまり、吸着ヘッド２０とこれを支持するベアリングとの間にガタがある等して、ノズル回転中心自体が変位するような場合には、図７に示すように、ノズル回転時のノズル中心Ｏの軌跡が歪になり、回転角に応じた基準位置Ｃoに対するノズル中心の変化は図８の実線に示すような波形となる。
【００３５】
そこで、上記図５の処理では、ノズル２１の回転角に対応したノズル中心位置を正確に把握すべく、所定回転角毎に基準位置に対するノズル中心位置を求め、これら回転角とノズル中心位置とを対応づけたテーブルを軸振れデータ記憶手段５８に記憶する。
【００３６】
上記部品装着装置において上述のような準備段階の処理が行われると、部品吸装着の本作業が開始される。本作業では、まず、上記ノズル２１に対して図外の負圧発生手段により吸着用負圧が与えられるとともに、所定のサーボモータが駆動されることによりＸ，Ｙ，θ（Ｒ軸）の各方向における移動が開始される。そして、部品供給部４に対する目標位置にノズル２１が達すると、ノズル２１が下降し、所定下降位置で部品供給部４のテープフィーダ４ａから部品が吸着され、それからノズル２１が上昇し、該部品が検知ユニット３０による所定の部品認識高さにセットされる。
【００３７】
そして、この状態において、検知ユニット３０による投影検出に基づいて部品吸着ずれ量を求める処理が行われる。
【００３８】
図９は、そのような処理をフローチャートで示している。以下、この処理について説明することにする。なお、以下の説明において吸着部品は平面視で長方形の部品とする。
【００３９】
この処理では、まず、ノズル２１の回転角が読み出され、所定の回転角だけノズル２１が回転したか否かが判定される（ステップＳ１１，Ｓ１２）。ここで、判定がＮＯの場合には、検知ユニット３０により検出される部品の投影像のデータが読み込まれ（ラインセンサ読み出し）、該投影像の端部検出がなされ（両端エッジ検出）、該端部の位置とこのときの回転角が記憶される（ステップＳ１５，Ｓ１６）。
【００４０】
次いで、Ｒ軸サーボモータ２４の作動によりノズル２１が予め定められた所定微小角度だけ回転されてステップＳ１にリターンされる（ステップＳ１７）。
【００４１】
こうしてノズル２１が所定角度づつ回転されながら、各回転角毎に投影端部の位置が求められて記憶され、最終的に所定の回転角分のデータが得られると（ステップＳ１２でＹＥＳと判定されると）、ステップＳ１３に移行される。なお、ノズル２１は、部品の少なくとも２辺の投影幅を検知できるように例えば１８０°回転させられる。
【００４２】
ステップＳ１３では、記憶されている投影端部のデータから最小投影幅が求められるとともに該最小投影幅のときのノズル回転角が求められる。そして、これらのデータと、上記準備段階の処理で求められたデータとに基づき部品位置のずれ量、すなわちノズル２１に対するＸ，Ｙ，θ（Ｒ軸）の各方向のずれ量が演算される（ステップＳ１４）。
【００４３】
以下に、ステップＳ１４での部品位置ずれ量の演算について図１０を用いて説明する。この図は、ノズル回転に伴うノズル中心位置の変化、つまり図５に示す準備段階の処理で得たデータと、部品投影による投影端部位置の変化を示した一例である。なお、以下の説明では、ノズル回転角が０°の状態で、長辺を略Ｘ軸方向とした状態の部品を吸着するものとする。
【００４４】
この図からも明らかなように、部品の投影幅が最小となるのはノズル回転角が０°からθmだけずれた位置にあり、従って、θ（Ｒ軸）方向における部品吸着ずれ量をΔθとすると、
【００４５】
【数１】
Δθ＝θｍ （第１ノズル回転角度に相当する）
【００４６】
【数２】
Ｔ１＝（Ｅ１＋Ｅ２）／２
となる。従って、Ｙ軸方向（本発明の第１軸方向に相当する）におけるノズル中心と部品中心とのずれ量ΔＹ（本発明の第１ずれ量に相当する）は、回転角θｍでのノズル中心位置をＣ１とすると、
【００４７】
【数３】
ΔＹ＝Ｃ1−（Ｅ1＋Ｅ2）／２
となる。なお、ノズル中心位置Ｃ1は準備段階の処理で求められ軸振れデータ記憶手段５８に記憶されている値を読み出したものである。
【００４８】
一方、Ｘ軸方向（本発明の第２軸方向に相当する）におけるノズル中心と部品中心とのずれ量ΔＸ（本発明の第２ずれ量に相当する）については、部品の投影幅が最小となるノズル回転角θｍに９０°加算した回転角θｎ （第２のノズル回転角度に相当する）における投影端部の位置と、この回転角θｎでのノズル中心位置Ｃ２とに基づき、上記Ｙ軸方向のずれ量ΔＹと同様にして求められる。
【００４９】
すなわち、回転角θnの時の投影幅の中心位置、つまりＸ軸方向における部品の中心位置Ｔ2は、
【００５０】
【数５】
Ｔ2＝（ｅ1＋ｅ2）／２
となる。従って、Ｘ軸方向におけるノズル中心と部品中心とのずれ量ΔＸは、
【００５１】
【数６】
ΔＸ＝Ｃ2−（ｅ1＋ｅ2）／２
となる。
【００５２】
こうしてステップＳ１４の処理においてノズル２１に対する部品の吸着位置づれ量ΔＸ、ΔＹ、Δθが求められると本フローチャートを終了する。
【００５３】
そして、図１０に示す処理で求められた上記ずれ量Δθを加味して部品装着時におけるノズル回転角が求められ、さらにＸ、Ｙ各軸方向の上記ずれ量ΔＸ，ΔＹと、求められた部品装着時のノズル回転角とから、部品装着時のノズル中心に対する部品中心のＸ、Ｙ各軸方向のずれ量が求められる。そして、こうして求められた部品装着時のノズル中心に対する部品中心のＸ、Ｙ各軸方向のずれ量と、部品装着時のノズル回転角でのノズル中心位置と、上記基準位置とに基づいて部品装着の際のＸ、Ｙ各軸方向の補正量が求められ、該補正量に基づいて上記各サーボモータ等が駆動されることにより、部品がプリント基板３の所定位置に装着される。
【００５４】
以上のような当実施形態の装置によると、部品装着の本作業の際には、ヘッドユニット５に設けられたノズル２１による部品の吸着およびプリント基板３上への装着が行われるとともに、部品吸着時に部品の方向、位置のばらつきによって誤差が生じることに対し、図９に示す処理で部品位置のずれ量が求められ、このずれ量に基づき装着位置が補正されることにより精度よく部品が装着される。そして、このような処理が部品吸着後の装着位置への移動中に行われることにより、部品の吸着から装着までの一連の作業が効率よく行われる。
【００５５】
特に、上記の装置においては、部品吸装着の本作業に先立って、図５に示す準備段階の処理によりノズル回転角毎のノズル中心位置を求めて記憶し、本作業の際には、準備段階で求められたノズル中心位置を考慮して部品位置のずれ量を求めるので、部品装着位置の補正の精度が高められる。すなわち、組み付け誤差によるノズル２１の傾きや曲がりによってノズル回転中心とノズル中心とにずれがある場合だけでなく、吸着用ヘッド２０とこれを支持するベアリングとの間にガタ等があってノズル回転中心自体が変位するような場合でも、部品吸着位置を正確に求めることができる。そのため、従来のこの種の部品装着装置と比較すると部品装着位置の補正の精度が効果的に高められる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、部品を吸装着する本作業の前に、ノズル部材を回転させつつ、ヘッドユニットに具備されている光学的検知手段によるノズル部材の投影の検出に基づいてノズル中心位置を検出するとともに、これらのノズル中心位置をノズル回転角度に対応させて記憶する準備処理を実行し、上記本作業中には、部品を吸着したノズル部材を回転させつつ上記光学的検知手段により検出した部品の投影と、記憶されている上記ノズル中心位置とに基づいて部品装着時の補正量を求めるようにしたので、吸着ヘッドとこれを支持するベアリングとの間にガタがある等して、ノズル回転に伴いノズル回転中心自体が変位するような場合であっても、部品装着位置の補正を精度よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による部品装着装置を示す平面図である。
【図２】同装置の平面図である。
【図３】ノズル交換用ステーションの拡大正面図ある。
【図４】制御系統を示すブロック図である。
【図５】本作業の前に行われる準備段階での処理を示すフローチャートである。
【図６】（ａ），（ｂ）は図５のフローチャート中の動作の説明図である。
【図７】回転に伴うノズル中心の軌跡を示す平面略図である。
【図８】回転に伴うノズル中心のＹ軸方向の変位を説明する図である。
【図９】部品吸着ずれ量を求める処理を示すフローチャートである。
【図１０】部品吸着ずれ量の求め方を説明するための図である。
【符号の説明】
３ プリント基板
４ 部品供給部
５ ヘッドユニット
２０ 吸着用ヘッド
２１ ノズル
３０ 検知ユニット
３４ ノズル交換ステーション
４１ 軸制御装置
４２ 検出装置
４３ 上位コントローラ
４４ 軸回転制御手段
４５ 軸高さ制御手段
４６ 吸着制御手段
５０ 画素読み出し手段
５１ 光量補正手段
５２ 濃度補正手段
５３ エッジ検出部
５４ 画像メモリ
５５ 閾値記憶部
５６ バッファメモリ
５７ 演算手段
５８ 軸振れデータ記憶手段
５９ 光源制御手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣ等の電子部品のような小片状の電子部品をプリント基板上の所定位置に装着するための部品装着方法及び同装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、移動可能なヘッドユニットにノズル部材からなる吸着ヘッドを回転かつ昇降可能に搭載し、部品供給部のテープフィーダー等からＩＣ等の小片状の電子部品を吸着して位置決めされているプリント基板上に移送し、プリント基板の所定位置に装着するようにした部品装着装置は一般に知られており、最近では、ヘッドユニットに吸着部品に光を照射してその投影を検出する光学的検知手段を設け、この投影の検出に基づいて部品の吸着状態、例えばノズル部材に対する吸着位置のずれや傾きを調べて装着位置の補正等を行なうようにした装置も開発されている。
【０００３】
また、この種の実装機においては、例えば、吸着ヘッドの下端に設けられるノズルを着脱可能に構成するとともに、径の異なる複数種類のノズルを準備しておき、部品の種類に応じてノズルを選択的に吸着ヘッドに装着することも行われており、このようなノズルの交換が手作業で、あるいは自動的に行われるようになっている。
【０００４】
このような実装機では、ノズルの取付位置や取付角度の誤差、あるいはノズルの曲がり等によるノズルの組付け誤差等によって、ノズルの回転中心位置に対してノズル中心がずれることがある。つまり、ノズルの回転中心と部品の吸着位置とにずれが生じることがある。しかし、ノズルの回転中心に対してノズル中心がずれていると、上記光学式検知手段による投影の検出に基づいて行われる部品の吸着位置のずれや傾きの判定等の処理が正しく行われない場合がある。
【０００５】
そこで、本願出願人は、ノズル交換が行われた後等に、上記光学式検知手段によりノズルを回転させながら該ノズル先端の投影像を検出し、該投影像に基づいてノズル回転中心を求めるとともに、このノズル回転中心を記憶しておき、部品装着時には、検出した部品の投影像と上記ノズル回転中心とに基づいて装着位置の補正等を行なうような部品装着装置を開発して提案している（特開平８−２２８０９７号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の部品装着装置では、ノズル投影像の振幅の中心をノズル回転中心として求めるため、例えば、ノズル回転時のノズル中心の軌跡が正確な円となる場合には正しいノズル回転中心を求めることができ、該ノズル回転中心に基づいて装着位置の補正等を行なうことにより部品を正確に装着することが可能となる。
【０００７】
ところが、例えば、吸着ヘッドとこれを支持するベアリングとの間にガタがある等して、ノズル回転中心自体が変位するような場合には正しいノズル回転中心を求めることができず、装着位置の補正等を正確に行うことが難しい。そのため、部品の装着精度を高める上で改善の余地がある。
【０００８】
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、吸着ヘッドとこれを支持するベアリングとの間にガタがある等して、ノズル回転中心自体が変位するような場合でも、正確に部品装着を行うことができる部品装着方法及び同装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【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、移動可能なヘッドユニットに搭載されたノズル部材により部品を吸着してこれを所定位置に装着する部品装着方法において、部品を吸装着する本作業の前に、ノズル部材を回転させつつ、所定角度毎に、ヘッドユニットに具備されている光学的検知手段によるノズル部材の投影の検出に基づいてノズル中心位置を検出するとともに、これらのノズル中心位置を前記所定角度に対応させて記憶する準備処理を実行し、上記本作業中には、部品を吸着したノズル部材を回転させつつ上記光学的検知手段により部品の投影データを取得した後、当該投影データに基づき最小投影幅を与える第１ノズル回転角度を求め、この第１ノズル回転角度に基づき部品の回転方向の吸着ずれ量を求める処理と、前記投影データに基づき前記第１ノズル回転角度における部品の中心位置を求めるとともに、前記準備処理で記憶されたデータから前記第１ノズル回転角度に対応するノズル中心位置を求め、これら部品中心位置およびノズル中心位置に基づき前記ノズル部材に対する第１軸方向に沿った部品の第１ずれ量を求める処理と、前記投影データに基づき前記第１ノズル回転角度から所定角度だけ回転させた第２ノズル回転角度における部品中心位置を求めるとともに、前記準備処理で記憶されたデータから前記第２ノズル回転角度に対応するノズル中心位置を求め、これら部品中心位置およびノズル中心位置に基づき前記ノズル部材に対する第２軸方向に沿った部品の第２ずれ量を求める処理と、を実行し、さらに、前記回転方向のずれ量、前記第１、第２ずれ量および前記準備処理で取得した記憶データに基づいて部品装着時の補正量を求めるようにしたものである（請求項１）。
【００１０】
この方法によれば、準備処理によりノズルの回転角度に対応してノズル中心位置が記憶されているので、本作業時、ノズル回転に伴いノズル回転中心が変位するような場合でも、部品の投影像とノズル中心位置を記憶したデータとからノズル中心に対する部品のずれが求められ、さらに、このずれとノズル中心位置を記憶したデータとから部品装着時の補正量が精度よく求められる。
【００１１】
また、本発明は、部品供給側と装着側とにわたって移動可能とされ、かつノズル部材が取付けられているヘッドユニットとを備え、このヘッドユニットにより部品供給側から部品を吸着してこれを装着側の所定位置に装着する部品装着装置において、ヘッドユニットに具備された平行光線の照射部および受光部により部品の投影を検知する光学的検知手段と、部品を吸装着する本作業前に、上記ノズル部材を回転させつつ、所定角度毎に、上記光学的検知手段によりノズル部材の投影を検出する所定の準備処理により取得されるデータに基づいて、前記所定角度毎にノズル中心位置を検出するノズル中心検出手段と、ノズル回転角度と該回転角度でのノズル中心位置とを対応づけて記憶する記憶手段と、前記本作業中に、部品を吸着したノズル部材を回転させつつ上記光学的検知手段により部品の投影データを取得すべく前記ノズル部材を制御する手段と、部品装着時の補正量を演算する演算手段と、を備え、この演算手段は、部品の前記投影データを取得した後、当該投影データに基づき最小投影幅を与える第１ノズル回転角度を求め、この第１ノズル回転角度に基づき部品の回転方向の吸着ずれ量を求める処理と、前記投影データに基づき前記第１ノズル回転角度における部品の中心位置を求めるとともに、前記準備処理で記憶されたデータから前記第１ノズル回転角度に対応するノズル中心位置を求め、これら部品中心位置およびノズル中心位置に基づき前記ノズル部材に対する第１軸方向に沿った部品の第１ずれ量を求める処理と、前記投影データに基づき前記第１ノズル回転角度から所定角度だけ回転させた第２ノズル回転角度における部品中心位置を求めるとともに、前記準備処理で記憶されたデータから前記第２ノズル回転角度に対応するノズル中心位置を求め、これら部品中心位置およびノズル中心位置に基づき前記ノズル部材に対する第２軸方向に沿った部品の第２ずれ量を求める処理とを実行し、さらに上記回転方向のずれ量、前記第１、第２ずれ量および前記準備段階の処理で取得した記憶データに基づいて部品装着時の補正量を求めるものである（請求項２）。
【００１２】
この装置によれば、上記方法の実施が適切に行われる。
【００１３】
【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。
【００１４】
図１および図２は本発明に係る部品装着装置の一例を示している。同図に示すように、部品装着装置の基台１上には、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３が上記コンベア２上を搬送され、所定の装着作業用位置で停止されるようになっている。
【００１５】
上記コンベア２の前後側方には、それぞれ部品供給部４が設けられている。各部品供給部４には、それぞれ多数列のテープフィーダー４ａを有し、各テープフィーダー４ａはそれぞれ、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状の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するとともに、テープ繰り出し端にはラチェット式の送り機構を具備し、後記ヘッドユニット５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繰り出されるようになっている。
【００１６】
また、上記基台１の上方には、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（コンベア２の方向）およびＹ軸方向（水平面上でＸ軸と直交する方向）に移動することができるようになっている。
【００１７】
すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向に延びる一対の固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９により回転駆動されるボールねじ軸８とが配設され、上記固定レール７上にヘッドユニット支持部材１１が配置されて、この支持部材１１に設けられたナット部分１２が上記ボールねじ軸８に螺合している。また、上記支持部材１１には、Ｘ軸方向に延びるガイド部材１３と、Ｘ軸サーボモータ１５により駆動されるボールねじ軸１４とが配設され、上記ガイド部材１３にヘッドユニット５が移動可能に保持され、このヘッドユニット５に設けられたナット部分（図示せず）が上記ボールねじ軸１４に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ９の作動によりボールねじ軸８が回転して上記支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１５の作動によりボールねじ軸１４が回転して、ヘッドユニット５が支持部材１１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。なお、上記Ｙ軸サーボモータ９及びＸ軸サーボモータ１５には、それぞれ駆動位置を検出するエンコーダ１０，１６が設けられている。
【００１８】
上記ヘッドユニット５にはノズル部材からなる吸着用ヘッド２０が設けられている。この吸着用ヘッド２０は、ヘッドユニット５のフレームに対して昇降及び回転が可能となっており、詳しく図示していないが、Ｚ軸サーボモータ２２を駆動源とする昇降駆動手段及びＲ軸サーボモータ２４を駆動源とする回転駆動手段により駆動されるようになっている。吸着用ヘッド２０の下端には部品吸着用のノズル２１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２１に負圧が供給されて、その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。なお、上記Ｚ軸サーボモータ２２及びＲ軸サーボモータ２４には、それぞれ駆動位置を検出するエンコーダ２３，２５が設けられている。
【００１９】
ヘッドユニット５の下部には、上記各ノズル２１に吸着された部品の吸着状態を検出するための検知ユニット３０（光学的検知手段）が設けられている。検知ユニット３０は、ノズル中心位置検出等のためにノズル２１の投影像を検出する手段と、部品の投影像を検出する手段とを兼ねるものであり、ノズル２１を挟んで相対向する光の照射部３１ａ（平行光線の照射部）とＣＣＤラインセンサからなるディテクタ３１ｂ（受光部）とを有しており、照射部３１ａにおいて発光ダイオード等の光源からの光をレンズを介して平行光として照射して上記ディテクタ３１ｂで受光するように構成されている。
【００２０】
また、上記基台１におけるヘッドユニット５の可動範囲内の適当な位置には、ノズル交換ステーション３４が設けられている。このノズル交換ステーション３４は、図３に示すように、ノズルクランププレート３５と、このプレート３５に配設されて、ノズル径等の外形的特徴量が相違する複数種のノズル２１を着脱可能に保持するノズル保持部３６と、ノズルの有無を判別するノズル判別センサ３７と、昇降用シリンダ３８等を備えている。そして、ノズル交換時には、ヘッドユニット５がこのノズル交換ステーション３４に対応する位置まで移動して、これらの間でノズル２１の交換を行うことができるようになっている。
【００２１】
図４は上記部品装着装置における制御系統の概略構成をブロック図で示している。この図において、部品装着装置に装備される制御装置は、上記各サーボモータ等の各種回転軸の駆動を制御する軸制御装置４１と、検知ユニット３０からの信号を受ける検出装置４２と、これらを統括制御する上位コントローラ４３とを備えている。
【００２２】
上記軸制御装置４１は、吸着用ヘッド２０の制御のための手段として、Ｒ軸サーボモータ２４の制御によって回転の制御を行う軸回転制御手段４４と、Ｚ軸サーボモータ２２の制御によって昇降の制御を行う軸高さ制御手段４５と、ノズル２１への負圧供給の制御によって部品吸着の制御を行う吸着制御手段４６とを含み、この他にＹ軸サーボモータ９及びＸ軸サーボモータ１５の制御によってヘッドユニット５のＸ，Ｙ方向の制御を行う手段（図示せず）等を含んでいる。
【００２３】
一方、上記検出装置４２は、画素読み出し手段５０、光量補正手段５１、濃度補正部５２、エッジ検出部５３、画像メモリ５４、閾値記憶部５５、バッファメモリ５６、演算手段５７及び軸振れデータ記憶手段（記憶手段）５８を含んでおり、上記光量補正手段５１は、さらに目標値演算部５１ａ、補正係数計算部５１ｂ及び補正係数記憶部５１ｃを含んでいる。
【００２４】
検出装置４２は、部品装着装置の本作業時用の制御として部品の吸装着作業等に必要な種々の演算処理を行うとともに、本作業前には、本作業において部品の装着位置補正を行うのに必要なデータの演算処理を行う。
【００２５】
すなわち、部品の吸装着の本作業前には、ノズル２１を回転させながら検知ユニット３０によりノズル２１の先端の投影像を検出したときのデータに基づき、ディテクタ３１ｂの中心Ｃo（図５参照）を基準とするノズル中心位置を検出し、これをノズル２１の回転角に対応させて上記軸振れデータ記憶手段５８に記憶する。この際、投影像のデータは画素読み出し手段５０により各画素毎にディテクタ３１ｂから読み出され、光量補正手段５１での補正係数の演算値に基づき濃度補正手段５２において画像認識に適したデータに加工される。そして、エッジ検出部において投影像の端部が検出された後、画像メモリ５４に転送され、上記演算手段５７において投影幅の中心が求められてノズル中心位置が求められる。なお、ディテクタ３１ｂの中心Ｃo（以下、基準位置という）は、ヘッドユニット５の移動基準となる位置で、当実施形態では、上述のようにディテクタ３１ｂの理論上の中心位置を基準位置としているが、ディテクタ３１ｂの中心位置に限らず、ディテクタ３１ｂの端部を基準とすることもできる。
【００２６】
そして、本作業においては、部品吸着後にノズル２１を回転させつつ上記検知ユニット３０により部品の投影像を検出したデータと、上記軸振れデータ記憶手段５８に記憶されているノズル中心位置のデータと、上記基準位置とに基づいて部品吸着位置のずれや部品装着時の上記各サーボモータ等の各種回転軸の駆動に対する補正値を演算手段５７において演算する。すなわち、当実施形態では、部品吸着位置のずれや部品装着時の補正量を求める手段とノズル中心を検出する手段とがこの演算手段５７により兼用されている。
【００２７】
なお、図４中、符号５９は光源制御手段で、上記検知ユニット３０の照射部３１ａを制御するようになっている。
【００２８】
以上のように構成された部品装着装置では、例えば、吸着用ヘッド２０に対してノズル２１が取付けられると、部品装着の本作業の前に準備段階の処理としてノズル２１の中心を求めるための処理が行われる。
【００２９】
この処理について図６〜図８を用いつつ図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００３０】
吸着用ヘッド２０にノズル２１が取付けられると、まず、上記Ｚ軸サーボモータ２２の作動により、ノズル２１が図６（ａ）に示すような下降位置から、図６（ｂ）に示すような上昇位置、具体的には、ノズル先端で検知ユニット３０のレーザー光を遮る位置に上昇され、この時のノズル２１の回転角（Ｒ軸回りの回転角）が読み出される（ステップＳ１）。
【００３１】
次いで、ノズル２１が一回転したか否かが判定される（ステップＳ２）。ここで、判定がＮＯの場合には、検知ユニット３０によるノズル先端の投影像のデータが読み込まれ（ラインセンサ読み出し）、該投影像の端部検出（両端エッジ検出）がなされた後、これに基づいて上記基準位置に対する投影幅の中心、つまりノズル中心位置が求められる（ステップＳ３〜Ｓ５）。そして、求められたノズル中心位置と、この時のノズル２１の回転角、つまりステップＳ１で読み出された回転角が上記軸振れデータ記憶手段５８に記憶される（ステップＳ６）。
【００３２】
次いで、Ｒ軸サーボモータ２４の作動によりノズル２１が予め定められた所定微小角度だけ回転されてステップＳ１にリターンされる（ステップＳ７）。
【００３３】
こうして、ノズル２１が所定角度づつ回転されながら、各回転角毎にノズル中心位置が求められて記憶され、最終的に指定回転分のデータが検出されると（ステップＳ２でＹＥＳと判定されると）本フローチャートを終了する。
【００３４】
つまり、吸着ヘッド２０とこれを支持するベアリングとの間にガタがある等して、ノズル回転中心自体が変位するような場合には、図７に示すように、ノズル回転時のノズル中心Ｏの軌跡が歪になり、回転角に応じた基準位置Ｃoに対するノズル中心の変化は図８の実線に示すような波形となる。
【００３５】
そこで、上記図５の処理では、ノズル２１の回転角に対応したノズル中心位置を正確に把握すべく、所定回転角毎に基準位置に対するノズル中心位置を求め、これら回転角とノズル中心位置とを対応づけたテーブルを軸振れデータ記憶手段５８に記憶する。
【００３６】
上記部品装着装置において上述のような準備段階の処理が行われると、部品吸装着の本作業が開始される。本作業では、まず、上記ノズル２１に対して図外の負圧発生手段により吸着用負圧が与えられるとともに、所定のサーボモータが駆動されることによりＸ，Ｙ，θ（Ｒ軸）の各方向における移動が開始される。そして、部品供給部４に対する目標位置にノズル２１が達すると、ノズル２１が下降し、所定下降位置で部品供給部４のテープフィーダ４ａから部品が吸着され、それからノズル２１が上昇し、該部品が検知ユニット３０による所定の部品認識高さにセットされる。
【００３７】
そして、この状態において、検知ユニット３０による投影検出に基づいて部品吸着ずれ量を求める処理が行われる。
【００３８】
図９は、そのような処理をフローチャートで示している。以下、この処理について説明することにする。なお、以下の説明において吸着部品は平面視で長方形の部品とする。
【００３９】
この処理では、まず、ノズル２１の回転角が読み出され、所定の回転角だけノズル２１が回転したか否かが判定される（ステップＳ１１，Ｓ１２）。ここで、判定がＮＯの場合には、検知ユニット３０により検出される部品の投影像のデータが読み込まれ（ラインセンサ読み出し）、該投影像の端部検出がなされ（両端エッジ検出）、該端部の位置とこのときの回転角が記憶される（ステップＳ１５，Ｓ１６）。
【００４０】
次いで、Ｒ軸サーボモータ２４の作動によりノズル２１が予め定められた所定微小角度だけ回転されてステップＳ１にリターンされる（ステップＳ１７）。
【００４１】
こうしてノズル２１が所定角度づつ回転されながら、各回転角毎に投影端部の位置が求められて記憶され、最終的に所定の回転角分のデータが得られると（ステップＳ１２でＹＥＳと判定されると）、ステップＳ１３に移行される。なお、ノズル２１は、部品の少なくとも２辺の投影幅を検知できるように例えば１８０°回転させられる。
【００４２】
ステップＳ１３では、記憶されている投影端部のデータから最小投影幅が求められるとともに該最小投影幅のときのノズル回転角が求められる。そして、これらのデータと、上記準備段階の処理で求められたデータとに基づき部品位置のずれ量、すなわちノズル２１に対するＸ，Ｙ，θ（Ｒ軸）の各方向のずれ量が演算される（ステップＳ１４）。
【００４３】
以下に、ステップＳ１４での部品位置ずれ量の演算について図１０を用いて説明する。この図は、ノズル回転に伴うノズル中心位置の変化、つまり図５に示す準備段階の処理で得たデータと、部品投影による投影端部位置の変化を示した一例である。なお、以下の説明では、ノズル回転角が０°の状態で、長辺を略Ｘ軸方向とした状態の部品を吸着するものとする。
【００４４】
この図からも明らかなように、部品の投影幅が最小となるのはノズル回転角が０°からθmだけずれた位置にあり、従って、θ（Ｒ軸）方向における部品吸着ずれ量をΔθとすると、
【００４５】
【数１】
Δθ＝θｍ （第１ノズル回転角度に相当する）
【００４６】
【数２】
Ｔ１＝（Ｅ１＋Ｅ２）／２
となる。従って、Ｙ軸方向（本発明の第１軸方向に相当する）におけるノズル中心と部品中心とのずれ量ΔＹ（本発明の第１ずれ量に相当する）は、回転角θｍでのノズル中心位置をＣ１とすると、
【００４７】
【数３】
ΔＹ＝Ｃ1−（Ｅ1＋Ｅ2）／２
となる。なお、ノズル中心位置Ｃ1は準備段階の処理で求められ軸振れデータ記憶手段５８に記憶されている値を読み出したものである。
【００４８】
一方、Ｘ軸方向（本発明の第２軸方向に相当する）におけるノズル中心と部品中心とのずれ量ΔＸ（本発明の第２ずれ量に相当する）については、部品の投影幅が最小となるノズル回転角θｍに９０°加算した回転角θｎ （第２のノズル回転角度に相当する）における投影端部の位置と、この回転角θｎでのノズル中心位置Ｃ２とに基づき、上記Ｙ軸方向のずれ量ΔＹと同様にして求められる。
【００４９】
すなわち、回転角θnの時の投影幅の中心位置、つまりＸ軸方向における部品の中心位置Ｔ2は、
【００５０】
【数５】
Ｔ2＝（ｅ1＋ｅ2）／２
となる。従って、Ｘ軸方向におけるノズル中心と部品中心とのずれ量ΔＸは、
【００５１】
【数６】
ΔＸ＝Ｃ2−（ｅ1＋ｅ2）／２
となる。
【００５２】
こうしてステップＳ１４の処理においてノズル２１に対する部品の吸着位置づれ量ΔＸ、ΔＹ、Δθが求められると本フローチャートを終了する。
【００５３】
そして、図１０に示す処理で求められた上記ずれ量Δθを加味して部品装着時におけるノズル回転角が求められ、さらにＸ、Ｙ各軸方向の上記ずれ量ΔＸ，ΔＹと、求められた部品装着時のノズル回転角とから、部品装着時のノズル中心に対する部品中心のＸ、Ｙ各軸方向のずれ量が求められる。そして、こうして求められた部品装着時のノズル中心に対する部品中心のＸ、Ｙ各軸方向のずれ量と、部品装着時のノズル回転角でのノズル中心位置と、上記基準位置とに基づいて部品装着の際のＸ、Ｙ各軸方向の補正量が求められ、該補正量に基づいて上記各サーボモータ等が駆動されることにより、部品がプリント基板３の所定位置に装着される。
【００５４】
以上のような当実施形態の装置によると、部品装着の本作業の際には、ヘッドユニット５に設けられたノズル２１による部品の吸着およびプリント基板３上への装着が行われるとともに、部品吸着時に部品の方向、位置のばらつきによって誤差が生じることに対し、図９に示す処理で部品位置のずれ量が求められ、このずれ量に基づき装着位置が補正されることにより精度よく部品が装着される。そして、このような処理が部品吸着後の装着位置への移動中に行われることにより、部品の吸着から装着までの一連の作業が効率よく行われる。
【００５５】
特に、上記の装置においては、部品吸装着の本作業に先立って、図５に示す準備段階の処理によりノズル回転角毎のノズル中心位置を求めて記憶し、本作業の際には、準備段階で求められたノズル中心位置を考慮して部品位置のずれ量を求めるので、部品装着位置の補正の精度が高められる。すなわち、組み付け誤差によるノズル２１の傾きや曲がりによってノズル回転中心とノズル中心とにずれがある場合だけでなく、吸着用ヘッド２０とこれを支持するベアリングとの間にガタ等があってノズル回転中心自体が変位するような場合でも、部品吸着位置を正確に求めることができる。そのため、従来のこの種の部品装着装置と比較すると部品装着位置の補正の精度が効果的に高められる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、部品を吸装着する本作業の前に、ノズル部材を回転させつつ、ヘッドユニットに具備されている光学的検知手段によるノズル部材の投影の検出に基づいてノズル中心位置を検出するとともに、これらのノズル中心位置をノズル回転角度に対応させて記憶する準備処理を実行し、上記本作業中には、部品を吸着したノズル部材を回転させつつ上記光学的検知手段により検出した部品の投影と、記憶されている上記ノズル中心位置とに基づいて部品装着時の補正量を求めるようにしたので、吸着ヘッドとこれを支持するベアリングとの間にガタがある等して、ノズル回転に伴いノズル回転中心自体が変位するような場合であっても、部品装着位置の補正を精度よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による部品装着装置を示す平面図である。
【図２】同装置の平面図である。
【図３】ノズル交換用ステーションの拡大正面図ある。
【図４】制御系統を示すブロック図である。
【図５】本作業の前に行われる準備段階での処理を示すフローチャートである。
【図６】（ａ），（ｂ）は図５のフローチャート中の動作の説明図である。
【図７】回転に伴うノズル中心の軌跡を示す平面略図である。
【図８】回転に伴うノズル中心のＹ軸方向の変位を説明する図である。
【図９】部品吸着ずれ量を求める処理を示すフローチャートである。
【図１０】部品吸着ずれ量の求め方を説明するための図である。
【符号の説明】
３ プリント基板
４ 部品供給部
５ ヘッドユニット
２０ 吸着用ヘッド
２１ ノズル
３０ 検知ユニット
３４ ノズル交換ステーション
４１ 軸制御装置
４２ 検出装置
４３ 上位コントローラ
４４ 軸回転制御手段
４５ 軸高さ制御手段
４６ 吸着制御手段
５０ 画素読み出し手段
５１ 光量補正手段
５２ 濃度補正手段
５３ エッジ検出部
５４ 画像メモリ
５５ 閾値記憶部
５６ バッファメモリ
５７ 演算手段
５８ 軸振れデータ記憶手段
５９ 光源制御手段
Claims (2)
- 移動可能なヘッドユニットに搭載されたノズル部材により部品を吸着してこれを所定位置に装着する部品装着方法において、
部品を吸装着する本作業の前に、ノズル部材を回転させつつ、所定角度毎に、ヘッドユニットに具備されている光学的検知手段によるノズル部材の投影の検出に基づいてノズル中心位置を検出するとともに、これらのノズル中心位置を前記所定角度に対応させて記憶する準備処理を実行し、
上記本作業中には、部品を吸着したノズル部材を回転させつつ上記光学的検知手段により部品の投影データを取得した後、
当該投影データに基づき最小投影幅を与える第１ノズル回転角度を求め、この第１ノズル回転角度に基づき部品の回転方向の吸着ずれ量を求める処理と、
前記投影データに基づき前記第１ノズル回転角度における部品の中心位置を求めるとともに、前記準備処理で記憶されたデータから前記第１ノズル回転角度に対応するノズル中心位置を求め、これら部品中心位置およびノズル中心位置に基づき前記ノズル部材に対する第１軸方向に沿った部品の第１ずれ量を求める処理と、
前記投影データに基づき前記第１ノズル回転角度から所定角度だけ回転させた第２ノズル回転角度における部品中心位置を求めるとともに、前記準備処理で記憶されたデータから前記第２ノズル回転角度に対応するノズル中心位置を求め、これら部品中心位置およびノズル中心位置に基づき前記ノズル部材に対する第２軸方向に沿った部品の第２ずれ量を求める処理と、を実行し、
さらに、前記回転方向のずれ量、前記第１、第２ずれ量および前記準備処理で取得した記憶データに基づいて部品装着時の補正量を求める
ことを特徴とする部品装着方法。 - 部品供給側と装着側とにわたって移動可能とされ、かつノズル部材が取付けられているヘッドユニットとを備え、このヘッドユニットにより部品供給側から部品を吸着してこれを装着側の所定位置に装着する部品装着装置において、
ヘッドユニットに具備された平行光線の照射部および受光部により部品の投影を検知する光学的検知手段と、
部品を吸装着する本作業前に、上記ノズル部材を回転させつつ、所定角度毎に、上記光学的検知手段によりノズル部材の投影を検出する所定の準備処理により取得されるデータに基づいて、前記所定角度毎にノズル中心位置を検出するノズル中心検出手段と、
ノズル回転角度と該回転角度でのノズル中心位置とを対応づけて記憶する記憶手段と、
前記本作業中に、部品を吸着したノズル部材を回転させつつ上記光学的検知手段により部品の投影データを取得すべく前記ノズル部材を制御する手段と、
部品装着時の補正量を演算する演算手段と、を備え、
この演算手段は、部品の前記投影データを取得した後、当該投影データに基づき最小投影幅を与える第１ノズル回転角度を求め、この第１ノズル回転角度に基づき部品の回転方向の吸着ずれ量を求める処理と、前記投影データに基づき前記第１ノズル回転角度における部品の中心位置を求めるとともに、前記準備処理で記憶されたデータから前記第１ノズル回転角度に対応するノズル中心位置を求め、これら部品中心位置およびノズル中心位置に基づき前記ノズル部材に対する第１軸方向に沿った部品の第１ずれ量を求める処理と、前記投影データに基づき前記第１ノズル回転角度から所定角度だけ回転させた第２ノズル回転角度における部品中心位置を求めるとともに、前記準備処理で記憶されたデータから前記第２ノズル回転角度に対応するノズル中心位置を求め、これら部品中心位置およびノズル中心位置に基づき前記ノズル部材に対する第２軸方向に沿った部品の第２ずれ量を求める処理とを実行し、さらに上記回転方向のずれ量、前記第１、第２ずれ量および前記準備段階の処理で取得した記憶データに基づいて部品装着時の補正量を求める
ことを特徴とする部品装着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00501398A JP3929579B2 (ja) | 1998-01-13 | 1998-01-13 | 部品装着方法及び同装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00501398A JP3929579B2 (ja) | 1998-01-13 | 1998-01-13 | 部品装着方法及び同装置 |
Publications (2)
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