JP3929583B2

JP3929583B2 - 部品装着方法及び同装置

Info

Publication number: JP3929583B2
Application number: JP01944598A
Authority: JP
Inventors: 正信宮本
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1998-01-30
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2018-01-30
Also published as: JPH11220293A

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部品吸着用のノズル部材を備えた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いる。特に最近では、ヘッドユニットに吸着部品の側方から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、部品吸着後に部品をノズル軸回りに回転させながら部品の投影像を検出することにより、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が開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような光学式検知手段を備えた部品装着装置では、通常、部品の投影像が最小となるときのノズル回転角を調べ、これと部品の投影幅とに基づいて吸着位置のずれ等を検出するようになっている。
【０００４】
ところが、従来の装置では、上述のように部品の最小投影幅、つまり単一の投影データのみに基づいて吸着位置のずれ等を検出するため、検出結果の信頼性が必ずしも高いものとはいえない。すなわち、外乱光の影響等により、最小投影幅の検出自体に誤差が含まれる場合があり、このような場合には正確な吸着位置のずれ等を検知することができない。特に、極小のチップ部品等では高い部品装着精度が要求される一方、部品寸法に対する誤差の割合が大きくなる。
【０００５】
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、吸着位置のずれや傾きをより正確に検知できるようにして、部品装着精度を高める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。
【０００６】
【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回転対称形の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、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り部品の投影を検出し、所定角度毎の複数の投影についてそれらの中心を求めるとともに、これら投影の中心に基づいて、ノズル回転角に対する該投影の中心の軌跡を示す正弦曲線式を求め、さらに、前記投影が極小値となるノズル部材の回転角度を求め、この回転角度と前記正弦曲線式とに基づいて部品吸着位置のずれを求めるようにしたものである（請求項１）。
【０００７】
ノズル回転に伴う部品中心位置の軌跡は一定の規則性を有しており、回転中心と部品中心とがずれている場合には、ノズル回転に伴う部品中心の軌跡を座標平面上に示すと規則的な波形の曲線となる。すなわち、部品が回転対称形の場合には、ノズル回転角に拘らず投影中心が部品の中心となって部品中心を容易に求めることができるため、上記のようにして、ノズル部材を回転させつつ部品の投影を検出して部品中心を求めることにより、その結果から部品中心の軌跡を式として求めることが可能となる。そして、このようにして求めた式は複数の部品中心位置に基づいているため信頼性が高く、従って、この式に基づいて部品中心位置を求めることで、部品吸着位置のずれを正確に検知することが可能となる。
【０００８】
また、上記の方法においては、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、上記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を検出するとともに、このノズル中心をノズル回転角に対応させて記憶し、本作業中には、部品の投影中心と、記憶されている上記ノズル中心とに基づいて上記式を求めるようにするのが好ましい（請求項２）。
【０００９】
すなわち、組立て誤差等により、部品の回転中心とノズル中心とがずれているような場合も有り得るので、上記のようにノズル回転に伴うノズル中心の変位を加味して上記式を求めるようにすることで、部品吸着位置のずれをより正確に検知することが可能となる。
【００１０】
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を備え、このヘッドユニットにより部品供給側から回転対称形の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、上記ノズル部材による部品の吸着後に、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を行わせたときの所定角度毎の複数の投影についてそれらの中心を求める部品投影中心検出手段と、前記複数の投影の中心に基づいて、ノズル回転角に対する該投影の中心の軌跡を示す正弦曲線式を求める式算出手段と、前記投影が極小値となるノズル部材の回転角度と前記正弦曲線式とに基づき部品吸着位置のずれ量を求める演算手段とを備えているものである（請求項３）。
【００１１】
この装置によれば、請求項１の方法の実施が適切に行われる。
【００１２】
また、請求項３記載の部品装着装置において、ノズル部材を回転させつつ上記光学的検知手段によりノズル部材の投影を行わせたときの該投影の中心を求めるノズル投影中心検出手段と、ノズル回転角度とノズル投影中心とを対応づけて記憶する記憶手段とをさらに備え、上記式算出手段は、ノズル回転角と部品の投影中心と上記記憶手段に記憶されているノズル投影中心のデータとに基づいて上記式を算出するようにすれば（請求項４）、上記請求項２の方法の実施が適切に行われる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１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、エッジ検出手段５１、投影中心計算手段（部品投影中心検出手段）５２、サインカーブあてはめ手段（式算出手段）５３および位置ずれ計算部（演算手段）５４を含んでいる。
【００２４】
上記検出装置４２は、部品の吸装着作業等に必要な種々の演算処理を行うもので、特に、検知ユニット３０による部品の認識時には、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により検出した部品の投影像から該投影像の中心を求め、得られたデータからノズル回転に伴う部品中心位置の軌跡を示す式を求める。そして、上記式に基づいて部品吸着位置のずれを求め、さらに部品装着時の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する。この際、投影像のデータが画素読み出し手段５０により読み出され、エッジ検出手段５１において投影像の端部が検出され、投影中心計算手段５２において投影中心が求められる。そして、得られた投影中心のデータに基づきサインカーブあてはめ手段５３において上記式が求められ、位置ずれ計算部５４において上記補正値等の演算が行われる。
【００２５】
なお、図４中、符号５５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。
【００２６】
ここで、上記検出装置４２における補正値等の算出方法について説明する。
【００２７】
部品の吸着位置がずれている場合、すなわちノズル２１の回転中心Ｏと部品中心Ｏ′とがずれている場合には、ノズル回転に伴う部品中心Ｏ′の軌跡は、図５の実線に示すように回転中心Ｏを中心とする円となり、このような部品中心Ｏ′の軌跡を、縦軸をＹ軸方向の位置、横軸を回転角θとする座標平面上に示すと、図６の実線に示すような波形、具体的には、下記一般式で示されるような正弦曲線（サインカーブ）となる。
【００２８】
【数１】
Ｙ＝Ｉsin（θ＋α）Ｉ；振幅 α；位相差
この式において振幅Ｉは図５に示した円（部品中心Ｏ′の軌跡）の直径、すなわち回転中心Ｏに対する部品中心Ｏ′のずれに相当する。
【００２９】
従って、投影の極小値までのノズル回転角をβとすると、部品のＸ，Ｙ，θ（Ｒ軸）の各方向のずれ量ΔＸ，ΔＹ，Δθは、
【００３０】
【数２】
Δθ＝β
ΔＸ＝Ｉcos（α＋β）
ΔＹ＝Ｉsin（α＋β）
とすることができる。
【００３１】
従って、装着部品が回転対称形の部品の場合には、ノズル回転角に拘らず投影の中心が部品の中心位置となるため、検知ユニット３０による部品の認識により得られる投影像から部品中心位置を求め（図６中、二点鎖線は投影端部の軌跡を示す）、その値から上記数１の式を求めることにより、上記数２の各式から部品のずれ量ΔＸ，ΔＹ，Δθを求めることができる。
【００３２】
この場合、数１の式における未知数は２つ（Ｉ，α）であるため、回転角の異なる２つの部品中心位置のデータが得られれば数１の式を求めることが可能であるが、回転角の異なるより多くの部品中心位置のデータに基づいて上記式を求めることにより、部品中心Ｏ′の軌跡を表す式として正確な式を求めることができる。例えば、回転角の異なる２つの部品中心位置のデータを一組として複数組みのデータに基づいてそれぞれ未知数（Ｉ，α）を求め、各値のそれぞれ平均値を採用して上記数１の式を求めるようにすることが考えられる。この際、未知数（Ｉ，α）の値に対して一定の閾値を設け、閾値外のデータを除いて平均値を求めるのが好ましい。
【００３３】
以上のように構成された部品装着装置において部品の吸装着作業が開始されると、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。
【００３４】
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を求める処理が行われる。
【００３５】
図７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（回転対称型の部品）とする。
【００３６】
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Ｓ１，Ｓ２）。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るとともに（ラインセンサ読み出し）、該投影像の端部検出がなされて（両端エッジ検出）投影の中心位置、すなわち部品の中心位置が求められる（ステップＳ５〜Ｓ７）。
【００３７】
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Ｓ８）。
【００３８】
こうしてノズル２１が所定角度づつ回転されながら、各回転角毎に投影中心が求められ、最終的に所定回転角分のデータが得られると（ステップＳ２でＹＥＳと判定されると）ステップＳ３に移行される。
【００３９】
ステップＳ３では、上述のようにして得られた投影中心のデータから、上記数１の式が求められる（サインカーブあてはめ）。そして、ステップＳ４において、上記数１の式と投影が極小となるときのノズル回転角とから上記数２の各式が求められ、これらの式に基づいて部品位置のずれ量、すなわち回転中心Ｏに対する部品中心Ｏ′のＸ，Ｙ，θの各方向のずれ量ΔＸ，ΔＹ，Δθが演算されるとともに、部品装着の際のＸ、Ｙ、θの各方向の補正量が求められ（ステップＳ４）、これにより本フローチャートが終了する。
【００４０】
そして、このようにして求められた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。
【００４１】
以上のような当実施形態の装置によると、部品装着作業の際には、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７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。
【００４２】
特に、上記の装置においては、部品中心Ｏ′が回転中心Ｏからずれている場合のノズル回転に伴う部品中心Ｏ′の軌跡が上記数１の式ような正弦曲線となることに着眼し、検知ユニット３０による部品の投影像から部品中心位置を求めて上記数１の式を求め、この式に基づいて部品のずれ量を求めるようにしているため、得られるずれ量の信頼性が高い。すなわち、回転角の異なる多数の部品中心位置のデータに基づいて数１の式を求めるため、ノズル回転に伴う部品中心Ｏ′の軌跡を示す式としての精度が高く、そのためこの式に基づいて得られる部品のずれ量も信頼性が高い。従って、投影角度によって外乱光の影響等を受け易い状況があったり、あるいは、最小投影幅の検出が難しい極小のチップ部品等であっても正確に部品中心を求めてそのずれを求めることができる。そのため、従来のこの種の装置と比較すると部品の吸着位置のずれや傾きを正確に検知することができ、これにより部品装着の精度が効果的に高められる。
【００４３】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第２の実施の形態に係る装置の基本的な構成は上記第１の実施の形態に係る装置と共通するため、共通の部分については同一の符号を付して説明を省略し、以下に相違点について詳しく説明することとする。
【００４４】
図８は、第２の実施の形態に係る部品装着装置の制御系統の構成をブロック図で示している。この図に示す制御系統は、上記第１の実施の形態の制御系統の検出装置４２にさらに軸振れデータ記憶手段５６が含まれた構成となっている。
【００４５】
すなわち、第２の実施の形態に係る部品装着装置では、部品の吸装着の本作業前に、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いて、ディテクタ３１ｂの中心Ｃo（図１２参照）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５６に記憶する。この際、投影像のデータは画素読み出し装置５０により各画素毎にディテクタ３１ｂから読み出され、エッジ検出手段５１により投影像の端部が検出された後、投影中心計算手段５２において投影幅の中心が求められることによりノズル中心位置が求められる。すなわち、投影中心計算手段５２が本願のノズル投影中心検出手段として兼用されている。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。
【００４６】
そして、部品吸装着の本作業においては、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により検出した部品の投影像から該投影像の中心を求め、これにより得られたデータと、軸振れデータ記憶手段５６に記憶されているノズル中心位置のデータとに基づき、サインカーブあてはめ手段５３においてノズル回転に伴うノズル中心に対する部品中心位置の軌跡を示す式を求める。そして、位置ずれ計算部５４において、上記式からノズル中心に対する部品中心位置を求めるとともに、この部品中心位置と軸振れデータ記憶手段５６に記憶されているノズル中心位置のデータとに基づいて基準位置に対する部品中心位置のずれを求めて各種回転軸の駆動に対する補正値を演算するようになっている。
【００４７】
上記のような第２の実施の形態に係る部品装着装置では、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の中心位置を求めるための処理が行われる。
【００４８】
この処理について図９のフローチャートに基づいて説明する。
【００４９】
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１０（ａ）に示すような下降位置から、図１０（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Ｓ１１）。
【００５０】
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Ｓ１２）。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Ｓ１３〜Ｓ１５）。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Ｓ１１で読み出された回転角が上記軸振れデータ記憶手段５６に記憶される（ステップＳ１６）。
【００５１】
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Ｓ１１にリターンされる（ステップＳ１７）。
【００５２】
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。
【００５３】
つまり、この装置では、上記のようにノズル交換ステーション３４が設けられてノズル２１の交換が可能となっているが、この場合、例えばノズル２１がＲ軸に対して傾いて取付けられていたり、ノズル２１が曲がっていたりすると、図１１のようにノズル中心Ｓと回転中心Ｏとが一致せず、この状態でノズル２１を回転させるとノズル中心Ｓが回転中心Ｏに対して振れることになる。そして、さらに、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いると、ノズル回転時のノズル中心Ｓの軌跡は、図１２の二点鎖線に示すように歪になる。
【００５４】
そこで、上記図９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５６に記憶するようにしている。
【００５５】
そして、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、本作業では、検知ユニット３０による部品認識に基づいて部品位置のずれ量および補正値が求められる。この処理は、基本的には第１の実施の形態の処理（図７のスローチャート）に基づいて行われる。
【００５６】
すなわち、ノズル２１が所定角度づつ回転されながら、各回転角毎に投影中心、すなわち上記基準位置に対する部品の中心位置が求められ（ステップＳ１，Ｓ２、Ｓ５〜Ｓ８）、所定回転角分のデータが得られると（ステップＳ２でＹＥＳ）、ステップＳ３に移行される。
【００５７】
そして、ステップＳ３では、上述のようにして得られた部品の投影中心のデータと、軸振れデータ記憶手段５６に記憶されているノズル中心位置のデータとに基づいて、ノズル回転に伴うノズル中心Ｓに対する部品中心Ｏ′の軌跡を示す式が求められる。
【００５８】
ここで、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、回転に伴いノズル中心Ｓが振れるような場合であって、かつノズル中心Ｓと部品中心Ｏ′とがずれいるような場合には、ノズル２１の回転に伴い、図１２の実線に示すように部品中心Ｏ′は移動し、回転角に応じたノズル中心Ｓおよび部品中心Ｏ′の変化は、縦軸をＹ軸方向の位置、横軸を回転角θとする座標平面上に示すと、例えば図１３に示すような不規則な波形となる。しかし、ノズル中心Ｓに対する部品中心Ｏ′のずれは常に一定であるため、回転角に応じたノズル中心Ｓに対する部品中心Ｏ′の位置、すなわちノズル中心Ｓの振れ分（図１３中斜線で示す部分）を除いた部品中心Ｏ′の位置は正弦曲線となる。
【００５９】
従って、ステップＳ３では、回転角に応じた部品中心Ｏ′の位置がこのような正弦曲線の一般式（上記数１）として求められる。この場合も、第１の実施の形態同様に、回転角の異なるより多くの部品中心位置のデータに基づいて上記式が求められることにより該式の精度が高められる。
【００６０】
そして、ステップＳ４では、上記正弦曲線の一般式と投影が極小となるときのノズル回転角とから導かれるずれ量の演算式（上記数２）に基づいてノズル中心Ｓに対する部品中心Ｏ′のずれが求められ、さらにその結果と軸振れデータ記憶手段５６に記憶されているノズル中心位置のデータとから上記基準位置に対する部品中心Ｏ′のずれ量ΔＸ，ΔＹ，Δθが演算される。そして、θ方向の上記ずれ量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、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て本フローチャートが終了する。
【００６１】
そして、上記のようにして求められた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。
【００６２】
以上のような第２の実施の形態の装置によれば、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、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や、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、第１の実施の形態の部品装着装置にも増して部品の装着を精度よく行うことができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、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り部品の投影を検出して該投影の中心を求め、このようにして求めた複数の部品中心位置からノズル回転角に対する投影中心の軌跡を示す正弦曲線式を求め、この正弦曲線式と前記投影が極小値となるノズル部材の回転角度とに基づいて部品吸着位置のずれを求めるようにしたので、従来のこの種の装置と比較すると部品吸着位置のずれを正確に検知することができる。従って、部品装着位置の補正を精度よく行うことができ、これにより部品装着精度が高められる。
【００６４】
特に、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、上記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を検出するとともに、このノズル中心をノズル回転角に対応させて記憶し、本作業中には、部品の投影中心と、記憶されている上記ノズル中心とに基づいて上記式を求めるようにすれば、組立て誤差等により、部品の回転中心とノズル中心とがずれているような場合でも部品吸着位置のずれを正確に検知することができる。従って、より部品の装着精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係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】第１の実施の形態に係る部品装着装置の制御系統を示すブロック図である。
【図５】回転に伴うノズル中心の軌跡を示す平面略図である。
【図６】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７】部品吸着ずれ量および補正量を求める処理を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施の形態に係る部品装着装置の制御系統を示すブロック図である。
【図９】部品吸装着の本作業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１０】（ａ），（ｂ）は図９のフローチャート中の動作の説明図である。
【図１１】回転中心とノズル中心とのずれを示す図である。
【図１２】回転に伴うノズル中心および部品中心の軌跡を示す平面略図である。
【図１３】回転に伴うノズル中心および部品中心のＹ軸方向の変位を説明する図である。
【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画素読み出し装置
５１エッジ検出手段
５２投影中心計算手段
５３サインカーブあてはめ手段
５４位置ずれ計算部
５５光源制御手段

Claims

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回転対称形の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、
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り部品の投影を検出し、所定角度毎の複数の投影についてそれらの中心を求めるとともに、これら投影の中心に基づいて、ノズル回転角に対する該投影の中心の軌跡を示す正弦曲線式を求め、さらに、前記投影が極小値となるノズル部材の回転角度を求め、この回転角度と前記正弦曲線式とに基づいて部品吸着位置のずれを求める
ことを特徴とする部品装着方法。
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、上記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を検出するとともに、このノズル中心をノズル回転角に対応させて記憶し、本作業中には、部品の投影中心と、記憶されている上記ノズル中心とに基づいて上記式を求める
ことを特徴とする請求項１記載の部品装着方法。
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を備え、このヘッドユニットにより部品供給側から回転対称形の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、
上記ノズル部材による部品の吸着後に、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を行わせたときの所定角度毎の複数の投影についてそれらの中心を求める部品投影中心検出手段と、
前記複数の投影の中心に基づいて、ノズル回転角に対する該投影の中心の軌跡を示す正弦曲線式を求める式算出手段と、
前記投影が極小値となるノズル部材の回転角度と前記正弦曲線式とに基づき部品吸着位置のずれ量を求める演算手段とを備えていることを特徴とする部品装着装置。
上記ノズル部材を回転させつつ上記光学的検知手段によりノズル部材の投影を行わせたときの該投影の中心を求めるノズル投影中心検出手段と、ノズル回転角度とノズル投影中心とを対応づけて記憶する記憶手段とをさらに備え、上記式算出手段は、ノズル回転角と部品の投影中心と上記記憶手段に記憶されているノズル投影中心のデータとに基づいて上記式を算出することを特徴とする請求項３記載の部品装着装置。