JP5715744B2

JP5715744B2 - 部品搭載方法

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Publication number: JP5715744B2
Application number: JP2008049552A
Authority: JP
Inventors: 小沢　正人; 正人小沢
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2028-02-29
Also published as: JP2009206405A

Description

本発明は、部品搭載方法に係り、特に、回転可能な部品吸着用の吸着ノズルを有する搭載ヘッドにより、部品供給部に供給される部品を吸着ノズルで吸着し、該吸着された部品を部品認識カメラで認識し、該認識した結果を用いて該部品を回路基板に搭載する部品搭載方法に用いるのに好適な、吸着ノズルの回転がたなどによる部品搭載精度の低下を防止可能な部品搭載方法に関する。

従来、部品吸着用の吸着ノズルを有する搭載ヘッドにより、ＩＣ等の部品を部品供給部から吸着した後、部品搭載部の所定の位置に位置決めされている回路基板上に搭載ヘッドを移動させて、回路基板上の所定の位置に部品を搭載する特許文献１に示す部品搭載装置が、一般的に知られている。このような部品搭載装置は、搭載ヘッドがＸ軸方向およびＹ軸方向（平面的）に移動可能とされると共に、吸着ノズルがＺ軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸に対して垂直方向）に移動可能かつＺ軸周りに回転可能とされている。即ち、部品搭載装置には、各方向への移動と回転のための駆動手段が設けられている。これらの駆動手段と吸着ノズルに対する負圧供給手段とが部品搭載装置の制御手段によって制御されることにより、部品搭載装置は部品の吸着と搭載とを自動的に行うことができる。

部品搭載装置では、回路基板上の所定の位置に正確に部品を搭載する必要がある。このため、例えば吸着ノズルによる部品吸着位置のずれについては、部品吸着後に部品認識カメラによる撮像等に基づいて部品認識がなされることで、部品吸着位置のずれが算出され、それに応じて部品搭載位置の補正が行われている。又、部品搭載装置の使用開始前や、吸着ノズルを交換したとき等の修理・交換後に、最初に部品搭載位置の誤差を調べ、それに応じた校正データを用いて、部品搭載位置の補正を行うといったことも従来から行われている。

特開昭６０−１９００号公報

しかしながら、一般に、部品供給部における部品は一定の位置と向きで配置されているが、回路基板上の部品レイアウトによっては、部品の搭載される向きは様々である。つまり、吸着ノズルにより吸着された部品は、必ずしもその吸着された角度のまま、回路基板に搭載されるとはかぎらず、４５度や、９０度、あるいは１８０度等に回転される。そして、部品の搭載がなされる角度（搭載角度と称する）に回転された部品は、部品認識カメラで撮像されて搭載位置の誤差を補正すべく、再度回転させられる。このため、その回転方向が、撮像される前に行われた回転方向と変わるおそれがあり、その際には回転がたによる回転誤差も部品搭載位置の位置ずれを生じさせるうることとなる。

更に、この搭載角度の変化に伴って吸着ノズルの回転角や回転方向が変わることで、吸着ノズルの曲がり（ノズルの下降時の垂線からのずれ）や偏心等に起因した部品搭載位置の位置ずれの可能性がある。例えば、部品の搭載に際して、部品認識によって搭載角度が変更される。このとき、搭載角度が０度の場合には吸着ノズルの曲がり（ノズルの下降時の垂線からのずれ）や偏心によって吸着ノズル先端がずれる傾向があるとすると、搭載角度が９０度、１８０度、２７０度等の場合でも、部品搭載の際に吸着ノズル先端のずれが生じて、部品搭載位置の位置ずれが生じる問題を有していた。

又、搭載角度が９０度や１８０度でない場合は、部品認識カメラの撮像面を形成する個々のセンサ素子の並ぶ方向に対して、認識される部品の形状像の向きと斜めとなってしまい、部品搭載位置の補正をする上で十分な部品認識精度を得ることができないという問題を有していた。

このような問題に対し、部品の搭載角度に応じてソフトウェア的処理で、上述の校正データで部品搭載位置の位置ずれを調整することが考えられる。しかし、校正データには種々の要因による誤差分が含まれ、全ての搭載角度に対して校正データを持つとなると膨大なデータ量となるため、搭載角度に応じてソフトウェア的処理で吸着ノズルの曲がり（ノズルの下降時の垂線からのずれ）等による所定の誤差分だけを調整して、精度良く部品搭載を行うことは極めて困難であった。

本発明は、上記の事情に鑑み、部品の搭載時の角度と部品吸着時の角度とが異なる場合でも、部品認識状態の制御や、吸着ノズルの回転方向・位置条件を部品搭載時に一定に保つことなどにより、回転がた、吸着ノズルの曲がり（ノズルの下降時の垂線からのずれ）、撮像条件等による影響を低減し、部品搭載を精度良く行うことのできる部品搭載方法を提供することを課題とする。

本願の請求項１に係る発明は、部品供給部に供給される部品を吸着ノズルで吸着し、該吸着された部品を部品認識カメラで認識し、該認識した結果を用いて該部品を回路基板に搭載する部品搭載方法において、前記部品供給部における前記部品の供給される角度と前記回路基板における該部品の搭載される角度との差である差分搭載角度が求められる工程と、基準角度にある前記吸着ノズルの角度を所定の回転方向に該差分搭載角度で回転させてから該部品が吸着ノズルに吸着される工程と、該吸着された部品が、該所定の回転方向で前記吸着ノズルと共に、前記部品認識カメラの撮像面を形成する複数のセンサ素子の並ぶ方向と該部品を撮像した際の形状像の向きとが略平行となるように該部品認識カメラの撮像位置に所定角度分だけ回転される工程と、該回転された部品を該撮像位置で認識して、前記回路基板へ搭載する角度である搭載補正角度を求める工程と、該認識された部品を前記吸着ノズルと共に該搭載補正角度まで該撮像位置への回転方向と同じ方向に回転させる工程と、該回転された部品を前記回路基板に搭載する工程と、を備え、前記基準角度にある前記吸着ノズルの方向と、前記部品認識カメラの撮像面を形成する複数のセンサ素子の並ぶ方向と、前記部品供給部に供給される前記部品の方向と、を平行とし、前記搭載補正角度を、前記吸着ノズルの角度が前記基準角度に略同一に戻る角度とし、更に、前記所定角度分を、９０＊ｎ度（前記差分搭載角度＝０のときには、ｎは１乃至３のいずれかの整数で、該差分搭載角度≠０のときには、ｎは０乃至３のいずれかの整数）としたものである。

この方法によると、部品の認識前後の吸着ノズルの回転方向が同一なので、回転方向が異なることによる回転がたで生じる誤差に起因する部品搭載位置の位置ずれを防止することができ、精度良く部品を搭載することができる。又、吸着ノズルは、差分搭載角度を回転してから部品を吸着するため、部品搭載時の吸着ノズルの角度位置を、差分搭載角度の回転前の吸着ノズルの角度位置とほぼ同じ角度位置（基準角度と称する）に保つことができる。このため、基準角度での吸着ノズルの曲がりを含めた部品搭載特性は一定なので部品搭載位置は安定している。つまり、部品搭載位置の位置ずれの補正が容易であり、必要に応じて校正データで部品搭載位置の位置ずれを調整することで、より精度良く部品を搭載することができる。

そして、吸着された部品が、前記部品認識カメラの撮像面を形成する複数のセンサ素子の並ぶ方向と部品を撮像した際の形状像の向きとが略平行となるまで所定の回転方向で吸着ノズルと共に回転されるので、撮像面におけるセンサ素子の並び方向により生じる部品の撮像誤差（単に撮像誤差と称する）を低減することができる。このため、部品搭載角度に影響されないで部品認識カメラの認識能力を損なうことなく、部品認識が可能となり認識精度が向上する。認識精度が向上することで、より精度の高い部品搭載が可能となる。

本発明によれば、部品が、部品認識前に回転された方向と同じ方向に部品認識後においても回転されて部品搭載を行うので、回転がたの影響を低減できるため、精度良く部品を搭載することができる。

又、吸着された部品が、前記部品認識カメラの撮像面を形成する複数のセンサ素子の並ぶ方向と該部品を撮像した際の形状像の向きとが略平行となる撮像位置まで所定の回転方向で吸着ノズルと共に回転された場合には、撮像面におけるセンサ素子の並び方向により生じる撮像誤差を低減することができる。このため、部品搭載角度に影響されないで部品認識カメラの認識能力を損なうことなく、部品認識が可能となり認識精度が向上する。認識精度が向上することで、より精度の高い部品搭載が可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は本実施形態に係る部品搭載装置の概略図、図２は部品認識カメラの撮像面の模式図、図３は全体の制御系の構成を表すブロック図、図４は部品吸着動作から部品搭載動作までの全体フロー図の一例を示す図、図５は図４のステップ４以降の主要な部分の詳細フロー図を示す図、図６は差分搭載角度に基づく図５のモードの分担を表す図、図７は図５に示したモード（Ａ）〜（Ｄ）で処理した場合の部品と吸着ノズルの角度関係を表した図、図８は図５に示したモード（Ａ）〜（Ｄ）で処理した場合の部品と吸着ノズルの別の角度関係を表した図、図９は図５に示した比較例のモード（Ｅ）で処理した場合の部品と吸着ノズルの角度関係を表した図である。

最初に、本実施形態の部品搭載装置の構成について説明する。図１に示すように、部品搭載装置１００は、部品１０２が供給される部品供給部１０６と、部品１０２（図３参照）を吸着して回路基板１０４上に搭載する吸着ノズル１０８を有する搭載ヘッド１１０と、吸着ノズル１０８に吸着された部品１０２の認識を行う部品認識カメラ１２０と、を備える。更に、図１に示すように、部品搭載装置１００は、搭載ヘッド１１０をＸＹ軸方向に移動させるＸ軸移動機構１１２、Ｙ軸移動機構１１４と、中央部から少し後方で左右方向に延在する基板搬送路１１８と、本体部１３０と、を備えている。このような構成により、部品搭載装置１００は、部品供給部１０６に供給される部品１０２を吸着ノズル１０８で吸着し、吸着された部品１０２を部品認識カメラ１２０で認識し、認識した結果を用いて、吸着ノズル１０８を制御することで、部品１０２を回路基板１０４上の所定の位置に搭載することができる。

前記Ｘ軸移動機構１１２は、図１に示すように、吸着ノズル１０８を有する搭載ヘッド１１０をＸ軸方向に移動させ、またＹ軸移動機構１１４は、Ｘ軸移動機構１１２並びに搭載ヘッド１１０をＹ軸方向に移動させる。

前記搭載ヘッド１１０は、吸着ノズル１０８を垂直方向（Ｚ軸方向）に昇降可能に移動させるＺ軸移動機構（図示せず）を備える。そして、吸着ノズル１０８をそのノズル軸（吸着軸）を中心に回転させるθ軸移動機構（図示せず）を備えている。又、搭載ヘッド１１０には、回路基板１０４上に形成された基板マーク（図示せず）を撮像する基板認識カメラ１２２が搭載されている。

前記部品認識カメラ１２０は、搭載ヘッド１１０の可動範囲内の適宜個所、例えば部品供給部１０６の側部に配置され、吸着ノズル１０８に吸着された部品１０２を下方から撮像することができる。部品認識カメラ１２０において、撮像対象物、例えば部品１０２であれば、図２（Ａ）に示す如く、部品認識カメラ１２０の撮像面１２０Ａが複数のセンサ素子１２０Ｂで形成されている。当該センサ素子１２０Ｂは、平面的に規則正しく並べられているので、撮像面１２０Ａは長方形の形状である。なお、部品供給部１０６における部品１０２を撮像した際の形状像の向きは、本実施形態において、部品認識カメラ１２０の撮像面１２０Ａを形成する複数のセンサ素子１２０Ｂの並ぶ方向に対して斜めの角度とはなっておらず、略平行状態である。このため、センサ素子１２０Ｂと斜めでない略平行の形状像の傾き誤差θ１は、図２（Ｂ）に示す如く、センサ素子１２０Ｂに斜めの角度（例えば４５度）を有するθ２に比べて小さいので（θ２＞θ１）、吸着後に部品１０２を回転させても回転角度が９０度あるいはその倍数（１８０度、２７０度、３６０度等）であれば、部品認識カメラ１２０はその認識能力を損なうことなく、高精度に部品１０２の画像を撮影することができる。このような傾き誤差θ１、θ２に係る誤差を、撮像誤差と称する。

部品搭載装置１００全体の制御系の構成を図３に示し、関連する構成要素について以下説明する。本体部１３０に設けられたコントローラ１３２は、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）、並びにＲＡＭ、ＲＯＭを有して、Ｘ軸モータ１１３、Ｙ軸モータ１１５、Ｚ軸モータ１１６、θ軸モータ１１７、表示装置１３４、記憶装置１３６、キーボード１３８、マウス１４０、画像認識装置１４２等に接続されて、部品搭載装置１００全体を制御する。

ここで、θ軸モータ１１７は、後述するように吸着ノズル１０８のθ軸回転機構の駆動源である。即ち、θ軸モータ１１７とコントローラ１３２とは、吸着ノズル１０８を部品１０２の吸着前に回転させ、且つ、部品１０２を吸着後に吸着ノズル１０８と共に所定の回転方向で回転させる回転手段を構成している。又、後述するように、画像認識装置１４２は、部品認識カメラ１２０で部品１０２を撮像して部品認識データをコントローラ１３２へ伝送する。即ち、θ軸モータ１１７とコントローラ１３２と画像認識装置１４２とは、部品認識カメラ１２０で部品１０２を撮像して回路基板１０４へ搭載する角度（搭載補正角度と称する）βを求めると共に、当該搭載補正角度βまで前述の所定の回転方向と同じ方向に部品１０２を回転させるように吸着ノズル１０８を制御する制御手段を構成している。

前記Ｘ軸モータ１１３は、Ｘ軸移動機構１１２の駆動源で、搭載ヘッド１１０をＸ軸方向に移動させる。又、前記Ｙ軸モータ１１５は、Ｙ軸移動機構１１４の駆動源で、Ｘ軸移動機構１１２をＹ軸方向に駆動する。

前記Ｚ軸モータ１１６は、搭載ヘッド１１０に設けられており、吸着ノズル１０８をＺ軸方向（高さ方向）に昇降させるＺ軸駆動機構（図示せず）の駆動源である。又、前記θ軸モータ１１７は、吸着ノズル１０８のθ軸回転機構（図示せず）の駆動源である。Ｚ軸モータ１１６、θ軸モータ１１７には、それぞれロータリエンコーダからなる位置検出手段１１６Ａ、１１７Ａ（図示せず）が設けられており、これらにより吸着ノズル１０８の上下位置および回転角が検出されるようになっている。なお、搭載ヘッド１１０には、吸着ノズル１０８で部品１０２を吸着するための負圧を供給する配管（図示せず）等が具備されている。

前記表示装置（モニタ）１３４は、部品データ、演算データ、および部品認識カメラ１２０で撮像した部品１０２の画像などをその表示面に表示する。

前記記憶装置１３６は、フラッシュメモリなどで構成され、キーボード１３８とマウス１４０により入力された部品１０２の端子数、端子配置、大きさ、形などの情報（部品データと称する）や部品供給部１０６に供給される部品１０２の位置や向きなどの情報（部品供給データと称する）や回路基板１０４上の各部品の搭載される位置や角度などの部品レイアウト情報（基板データと称する）、および不図示のホストコンピュータから伝送される部品データ、部品供給データ、基板データなどを格納するのに用いられる。また、基板認識カメラ１２２で撮像した基板マークによる回路基板１０４の基板補正データ等も格納される。

前記キーボード１３８と前記マウス１４０は、部品データなどのデータを入力するために用いられる。

前記画像認識装置１４２は、図３に示す如く、吸着ノズル１０８に吸着された部品１０２の画像認識を行うもので、メモリ１４４、ＣＰＵ１４６およびＡ／Ｄ変換器１４８から構成される。ここでは、吸着された部品１０２を撮像した部品認識カメラ１２０から出力されるアナログの画像信号をＡ／Ｄ変換器１４８によりデジタル信号に変換してメモリ１４４に格納し、ＣＰＵ１４６がその画像データに基づいて吸着された部品１０２の認識を行う。すなわち、画像認識装置１４２は、部品１０２中心と傾き（部品認識データと称する）を演算し、部品１０２の吸着姿勢を認識する。又、画像認識装置１４２は、基板認識カメラ１２２に接続されて、基板認識カメラ１２２で撮像された基板マークの画像を処理して基板マーク位置を認識し、回路基板１０４の基板補正データを演算することができる。画像認識装置１４２は、上述した部品認識データと基板補正データとをコントローラ１３２へ伝送することができる。

次に、本実施形態における部品吸着動作から部品搭載動作までの全体フロー図の一例である図４を用いて、特に角度に注目して説明する。

最初に、部品搭載のための部品吸着動作がスタートすると、回路基板１０４に部品１０２を搭載するための生産プログラムの部品搭載リストから回路基板１０４上の部品搭載位置等に対応する基板データがコントローラ１３２に読み出される。同時に、部品供給部１０６の部品１０２の部品供給データも、予め基板認識カメラ１２０で基板マークを撮像することで得られた回路基板１０４の基板補正データ（Δｘ、Δｙ、Δθ）もコントローラ１３２に読み出される（ステップＳ２）。

次に、上記データより、部品供給部１０６における部品１０２の供給される角度（部品供給角度と称する）と回路基板１０４における部品１０２の搭載される角度（部品搭載角度と称する）を求め、更にそれらの差である差分搭載角度α（＝部品搭載角度―部品供給角度）を求める。ここで、部品１０２の上面から見て時計回り（ＣＷ）を＋側、反時計回り（ＣＣＷ）をマイナス側と定義することで、差分搭載角度α（−φ≦α＜３６０−φ）が算出される（ステップＳ４）。このときの算出処理は、コントローラ１３２で行われるため、コントローラ１３２が演算手段として機能する。

次に、搭載ヘッド１１０を部品供給部１０６の上方へ移動させる（ステップＳ６）。

次に、コントローラ１３２とθ軸モータ１１７とで構成される回転手段により、差分搭載角度α（あるいは３６０−α）で吸着ノズル１０８を所定の回転方向（後述）に回転させる（ステップＳ１０）。

次に、吸着ノズル１０８が下降し、吸着ノズル１０８で部品供給部１０６に供給された部品１０２を吸着する。部品吸着後は、吸着ノズル１０８が部品１０２を吸着したまま、上昇する（ステップＳ１２）。

次に、吸着ノズル１０８で吸着された部品１０２を部品認識カメラ１２０の上部に移動させて、吸着された部品１０２が、部品認識カメラ１２０の撮像面１２０Ａを形成する複数のセンサ素子１２０Ｂの並ぶ方向と部品１０２を撮像した際の形状像の向きとを略平行となる撮像位置まで（所定角度分と称する）、前記所定の回転方向で吸着ノズル１０８と共に回転される（ステップＳ１４）。

次に、前述の撮像位置・角度（認識位置）において部品認識カメラ１２０で部品１０２を撮像する。撮像された部品１０２の画像は、画像認識装置１４２で画像処理されて、部品１０２の認識がなされ、部品１０２の中心位置・傾きのデータ（部品認識データ）が抽出される（ステップＳ１６）。そして、部品認識データは、コントローラ１３２へ伝送される。なお、部品認識データはコントローラ１３２で部品１０２の上面からの後述する基準角度（０度）を基準とする認識誤差データ（プラス値、マイナス値のいずれをも取りうる値）に変換される。

次に、コントローラ１３２は、記憶装置１３６から基板補正データと基板データを読み出して、変換された認識誤差データと、ステップＳ１４で用いた所定角度分を用いて回路基板１０４へ搭載する角度である搭載補正角度βを求める（ステップＳ１８）。

次に、部品１０２は、部品１０２の前述した撮像位置（認識位置）への回転方向（所定の回転方向）と同じ方向に、θ軸モータ１１７により搭載補正角度βまで回転させられ、角度補正がなされる（ステップＳ２０）。

最後に、角度補正された状態で、吸着ノズル１０８が回路基板１０４上に降下して、所定の位置に部品１０２が搭載される（ステップＳ２２）。

上述した所定の回転方向と所定角度分を説明するために、図５を用いて、図４のステップＳ４以降を詳細に説明する。なお、便宜的に、吸着ノズル１０８の部品１０２が部品供給部１０６に供給された際の、いわば、部品吸着動作を始める前の角度である基準角度（０度）を、図７〜図９に示すように下方向（実線直線矢印の向き）として、角度はＣＷをプラス側、ＣＣＷをマイナス側として、回転方向を適時ＣＷあるいはＣＣＷで表す。更に、部品供給部１０６における部品１０２を撮像した際の形状像の向きは、上述の如く、部品認識カメラ１２０の撮像面１２０Ａを形成する複数のセンサ素子１２０Ｂの並ぶ方向に対して斜めの角度とはなっておらず、略平行の状態である。

差分搭載角度αが算出された後（ステップＳ４）に、基本的に差分搭載角度αはその角度により４つのモード（Ａ）〜（Ｄ）に場合分けがなされる。ただし、モード（Ａ）の特別な場合（０度から−φ度まで）をモード（Ｅ）として設けて、図６に差分搭載角度αとモード（Ａ）〜（Ｅ）の関係を示す。なお、角度φは、認識誤差データを付加しても、部品搭載まで必ず同一回転方向（所定の回転方向）を確保できるように、モード（Ａ）〜（Ｅ）を切り換えるために設けた角度である。角度φは、０より大きく、４５度以下とすることができ、部品搭載装置１００の仕様や使用環境などの条件で決定することができる。ここで、角度φが４５度のとき、モード（Ａ）とモード（Ｅ）が同じ角度範囲となるので（図６参照）、角度φは４５度以下としたものである。

差分搭載角度αが０≦α＜（９０−φ）度のとき（ステップＳ８０、Ｓ８６でＹＥＳ）、図６に示す如く、モード（Ａ）の動作を行うこととなる。即ち、図５に示す如く、所定の回転方向としてＣＣＷ方向に、吸着ノズル１０８が差分搭載角度α度回転される（ステップＳ１００）。そして、吸着ノズル１０８で、部品１０２を吸着する（ステップＳ１２０）。次に、部品１０２を、前述した所定の回転方向と同じ方向であるＣＣＷ方向に、所定角度分として９０度回転させる（ステップＳ１４０）。

次に、部品１０２は、部品認識カメラ１２０で撮像され認識誤差データを求め演算処理にて、搭載補正角度βが算出される（ステップＳ１８０）。ここで、部品供給部１０６における部品１０２を撮像した際の形状像の向きは、上述の所定角度分の定義から、部品認識カメラ１２０の撮像面１２０Ａを形成する複数のセンサ素子１２０Ｂの並ぶ方向に対して斜めの角度とはなっていない。このため、部品吸着後に所定角度分である９０度で部品１０２を回転させても部品１０２の形状像の向きは、撮像位置において部品認識カメラ１２０の撮像面１２０Ａを形成する複数のセンサ素子１２０Ｂの並ぶ方向に対して斜めの角度とはならず、略並行となる。このため、部品１０２に微細な多数の端子が設けられた場合であっても、部品認識カメラ１２０の認識能力を損なうことなく、部品１０２の傾きを敏感に認識することができる。

又、吸着ノズル１０８は、部品１０２の吸着前に差分搭載角度αを回転方向であるＣＣＷ方向に、基準角度から回転されて、部品１０２を吸着している。このため、吸着ノズル１０８の角度をほぼ基準角度に戻すことで、差分搭載角度αによる部品１０２の搭載が実現できることとなる。

なお、吸着ノズル１０８は、部品１０２を吸着してから部品認識までにＣＣＷ方向に９０度回転しており、部品１０２の吸着前に既にＣＣＷ方向にα度回転しているから、部品認識によって求められる認識誤差データを付加し、搭載補正角度βは、ＣＣＷ方向に（２７０−α＋認識誤差データ）度となる。差分搭載角度αは０≦α＜（９０−φ）で、角度φが０＜φ≦４５で、搭載補正角度βは、０よりも大きい値となる。

次に、吸着ノズル１０８が移動されて、前述した所定の回転方向と同一方向であるＣＣＷ方向に搭載補正角度β度まで回転される（ステップＳ２００）。

差分搭載角度αが（９０−φ）度以上で、（１８０−φ）度よりも小さいとき（ステップＳ８２でＹＥＳ）、図６に示す如く、モード（Ｂ）の動作を行うこととなる。

即ち、図５に示す如く、所定の回転方向としてＣＣＷ方向に、吸着ノズル１０８が差分搭載角度α度回転される（ステップＳ１０２）。そして、吸着ノズル１０８で、部品１０２を吸着する（ステップＳ１２２）。

次に、部品１０２は、部品認識カメラ１２０で撮像され認識誤差データを求め演算処理にて、搭載補正角度βが算出される（ステップＳ１８２）。なお、ここでの撮像位置（認識位置）までの所定角度分は０（回転移動しない）である。ここで、部品供給部１０６における部品１０２を撮像した際の形状像の向きは、上述のように、部品認識カメラ１２０の撮像面１２０Ａを形成する複数のセンサ素子１２０Ｂの並ぶ方向に対して斜めの角度とはなっていない。このため、部品吸着後に部品１０２は、撮像位置において部品認識カメラ１２０の撮像面１２０Ａを形成する複数のセンサ素子１２０Ｂの並ぶ方向に対して斜めの角度とはならず、略平行となる。このため、部品１０２に微細な多数の端子が設けられた場合であっても、部品認識カメラ１２０の認識能力を損なうことなく、部品１０２の傾きを敏感に認識することができる。

なお、吸着ノズル１０８は、部品１０２を吸着してから部品認識まで回転されていないが、部品１０２の吸着前に既にＣＣＷ方向にα度回転しているから、部品認識によって求められる認識誤差データを付加し、搭載補正角度βは、ＣＣＷ方向に（２７０−（α−９０）＋認識誤差データ）度となる。差分搭載角度αは（９０−φ）≦α＜（１８０−φ）で、角度φが０＜φ≦４５で、搭載補正角度βは、０よりも大きい値となる。

次に、吸着ノズル１０８が移動されて、前述した所定の回転方向と同一方向であるＣＣＷ方向に搭載補正角度β度まで回転される（ステップＳ２０２）。

差分搭載角度αが（１８０−φ）度以上で、（２７０−φ）度よりも小さいとき（ステップＳ８４でＹＥＳ）、図６に示す如く、モード（Ｃ）の動作を行うこととなる。

即ち、図５に示す如く、所定の回転方向としてＣＷ方向に、吸着ノズル１０８が差分搭載角度（３６０−α）度回転される（ステップＳ１０４）。そして、吸着ノズル１０８で、部品１０２を吸着する（ステップＳ１２４）。次に、部品１０２を、前述した所定の回転方向と同じ方向であるＣＷ方向に、所定角度分として９０度回転させる（ステップＳ１４４）。

次に、部品１０２は、部品認識カメラ１２０で撮像され認識誤差データを求め演算処理にて、搭載補正角度βが算出される（ステップＳ１８４）。ここで、部品供給部１０６における部品１０２を撮像した際の形状像の向きは、上述のように、部品認識カメラ１２０の撮像面１２０Ａを形成する複数のセンサ素子１２０Ｂの並ぶ方向に対して斜めの角度とはなっていない。このため、部品吸着後に所定角度分である９０度で部品１０２を回転させても部品１０２の形状像の向きは、撮像位置において部品認識カメラ１２０の撮像面１２０Ａを形成する複数のセンサ素子１２０Ｂの並ぶ方向に対して斜めの角度とはならず、略平行である。このため、部品１０２に微細な多数の端子が設けられた場合であっても、部品認識カメラ１２０の認識能力を損なうことなく、部品１０２の傾きを敏感に認識することができる。

又、吸着ノズル１０８は、部品１０２の吸着前に差分搭載角度（３６０−α）を回転方向であるＣＷ方向に、基準角度から回転されて、部品１０２を吸着している。このため、吸着ノズル１０８の角度をほぼ基準角度に戻すことで、差分搭載角度αによる部品１０２の搭載が実現できることとなる。

なお、吸着ノズル１０８は、部品１０２を吸着してから部品認識までにＣＷ方向に９０度回転しており、部品１０２の吸着前に既にＣＷ方向に（３６０−α）度回転しているから、部品認識によって求められる認識誤差データを付加し、搭載補正角度βは、ＣＷ方向に（α−９０）−認識誤差データ）度となる。差分搭載角度αは（１８０−φ）≦α＜（２７０−φ）で、角度φが０＜φ≦４５で、搭載補正角度βは、０よりも大きい値となる。

なお、モードＡ（、Ｂ、Ｅ）と、モードＣ（、Ｄ）とは吸着ノズル１０８の回転方向が異なる。そのため、モードＣ（、Ｄ）は、上述の如く、モードＡ（、Ｂ、Ｅ）の搭載補正角度βを求める際の認識誤差データの加減算が逆となっている。

次に、吸着ノズル１０８が移動されて、前述した所定の回転方向と同一方向であるＣＷ方向に搭載補正角度β度まで回転される（ステップＳ２０４）。

差分搭載角度αが（２７０−φ）度以上で、（３６０−φ）度よりも小さいとき（ステップＳ８４でＮＯ）、図６に示す如く、モード（Ｄ）の動作を行うこととなる。

即ち、図５に示す如く、所定の回転方向としてＣＷ方向に、吸着ノズル１０８が差分搭載角度（３６０−α）度回転される（ステップＳ１０６）。そして、吸着ノズル１０８で、部品１０２を吸着する（ステップＳ１２６）。次に、部品１０２を、前述した所定の回転方向と同じ方向であるＣＷ方向に、撮像位置（認識位置）へ所定角度分として１８０度回転させる（ステップＳ１４６）。

次に、部品１０２は、部品認識カメラ１２０で撮像され認識誤差データを求め演算処理にて、搭載補正角度βが算出される（ステップＳ１８６）。ここで、部品供給部１０６における部品１０２を撮像した際の形状像の向きは、上述のように、部品認識カメラ１２０の撮像面１２０Ａを形成する複数のセンサ素子１２０Ｂの並ぶ方向に対して斜めの角度とはなっていない。このため、部品吸着後に所定角度分である１８０度で部品１０２を回転させても部品１０２の形状像の向きは、撮像位置において部品認識カメラ１２０の撮像面１２０Ａを形成する複数のセンサ素子１２０Ｂの並ぶ方向に対して斜めの角度とはならず、略平行である。このため、部品１０２に微細な多数の端子が設けられた場合であっても、部品認識カメラ１２０の認識能力を損なうことなく、部品１０２の傾きを敏感に認識することができる。

なお、吸着ノズル１０８は、部品１０２を吸着してから部品認識までにＣＷ方向に１８０度回転しており、部品１０２の吸着前に既にＣＷ方向に（３６０−α）度回転しているから、部品認識によって求められる搭載補正角度βは、ＣＷ方向に（（α−１８０）−認識誤差データ）度となる。差分搭載角度αは（２７０−φ）≦α＜（３６０−φ）で、角度φが０＜φ≦４５で、認識誤差データは角度φに比べて小さいので、搭載補正角度βは、０よりも大きい値となる。

次に、吸着ノズル１０８が移動されて、前述した所定の回転方向と同一方向であるＣＷ方向に搭載補正角度β度まで回転される（ステップＳ２０６）。

差分搭載角度αが（−φ）度と０度の間のとき（ステップＳ８０でＹＥＳ、ステップＳ８６でＮＯ）、図６に示す如く、比較例のモード（Ｅ）の動作を行うことができる。

即ち、ＣＷ方向に、吸着ノズル１０８が差分搭載角度α度回転される（ステップＳ１０８）。そして、吸着ノズル１０８で、部品１０２を吸着する（ステップＳ１２８）。次に、部品１０２を、前述の回転方向と逆方向であるＣＣＷ方向（所定の回転方向）に、所定角度分として９０度回転させる（ステップＳ１４８）。その後、部品認識カメラ１２０で、吸着された部品１０２が撮像され認識誤差データを求め演算処理にて、搭載補正角度βが算出される（ステップＳ１８８）。

ここで、モード（Ａ）で説明したように、部品１０２は部品認識カメラ１２０の撮像面１２０Ａを形成する複数のセンサ素子１２０Ｂの並ぶ方向に対して斜めの角度とはならない。このため、部品認識カメラ１２０の認識能力を損なうことなく、部品１０２の傾きを敏感に認識することができる。

次に、吸着ノズル１０８は移動されて、前述した撮像位置（認識位置）への回転方向と同一方向であるＣＣＷ方向に搭載補正角度β度まで回転される（ステップＳ２０８）。

上述した動作を具体的に適用した例を図７〜９に示す。

図７には、差分搭載角度αが、０度、９０度、１８０度、２７０度のときのそれぞれ（それぞれはモード（Ａ）〜（Ｄ）に対応）において、図の左から、吸着ノズル１０８が基準角度にあるとき（図４のステップＳ１０より前の状態、若しくは図５のステップＳ１００〜Ｓ１０８より前の状態）、吸着ノズル１０８で部品１０２を吸着したとき（図４のステップＳ１２の状態、若しくは図５のステップＳ１２０〜Ｓ１２８の状態）、部品１０２を部品認識カメラ１２０で認識しているとき（図４のステップＳ１６の状態、若しくは図５のステップＳ１４０〜Ｓ１４８とＳ１８０〜Ｓ１８８との間の状態）、部品１０２を搭載補正角度βで回転したとき（図４のステップＳ２０の状態、若しくは図５のステップＳ２００〜Ｓ２０８の状態）を示している。なお、図７中の点線の円周方向矢印は、吸着ノズル１０８の回転方向と回転角を示している。同じく、実線の円周方向矢印は、部品供給部１０６における部品供給角度から、回路基板１０４における部品搭載角度までの回転角度を示している。部品１０２には、その上面に部品の回転角度を示すために便宜的に部品マーク１０２Ａを設けている。

又、図８には、差分搭載角度αが、４５度、１３５度、２２５度、３１５度のときのそれぞれ（それぞれはモード（Ａ）〜（Ｄ）に対応）を示しており、図９には、差分搭載角度αが、３５０度のとき（モード（Ｅ）に対応）を示している。なお、図９において、角度φは、例えば、１５度としている。

このようにして、部品搭載角度が図７の条件（０度、９０度、１８０度、２７０度）、図８の条件（４５度、１３５度、２２５度、３１５度）と変わっても、吸着ノズル１０８が基本的に４つのモードにより定められた処理内容に沿って、部品吸着前に差分搭載角度だけ予め回転されて、部品１０２が吸着された後に所定の回転方向に回転され、部品認識後には当該所定の回転方向と同一の方向に回転されるので、吸着ノズル１０８はその部品吸着動作前から最大で（３６０＋φ）度程度回転されることで部品搭載位置に移動し、部品１０２が搭載されることとなる。これにより、吸着ノズル１０８の曲がりや偏心等がある場合において部品搭載角度が変わっても、精度の高い安定した部品搭載精度が確保される。詳細に説明すると以下のように示すことができる。

部品１０２の認識前後の吸着ノズル１０８の回転方向が同一なので、回転方向が異なることによる回転がたにより生じる誤差に起因する部品搭載位置の位置ずれを防止することができ、精度良く部品１０２を搭載することができる。

又、吸着ノズル１０８は、差分搭載角度αを回転してから部品１０２を吸着するため、部品搭載時の吸着ノズル１０８の角度位置を、差分搭載角度の回転前の吸着ノズル１０８の角度位置とほぼ同じ位置（基準角度）に保つことができる。つまり、吸着ノズル１０８の同一の角度位置（基準角度）で部品搭載を行うことができる。このため、基準角度での吸着ノズル１０８の曲がりを含めた部品搭載特性は一定なので部品搭載位置は安定している。つまり、部品搭載位置の位置ずれの補正が容易であり、必要に応じて校正データで部品搭載位置の位置ずれを調整することで、より精度良く部品を搭載することができる。

更に、吸着された部品１０２が、前記部品認識カメラ１２０の撮像面１２０Ａを形成する複数のセンサ素子１２０Ｂの並ぶ方向と部品１０２を撮像した際の形状像の向きとが略平行となるまで所定の回転方向で吸着ノズル１０８と共に回転されるので、撮像面１２０Ａにおけるセンサ素子１２０Ｂの並び方向により生じる部品１０２の撮像誤差を低減することができる。このため、部品搭載角度に影響されないで、部品認識カメラ１２０の認識能力を損なうことなく、部品認識が可能となり認識精度が向上する。認識精度が向上することで、より精度の高い部品搭載が可能となる。

本発明について本実施形態を挙げて説明したが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の要旨を逸脱しない範囲においての改良並びに設計の変更が可能なことは言うまでもない。

又、例えば、本実施形態においては、図５〜図９の説明において部品供給部１０６における部品１０２の向き、吸着ノズル１０８の基準角度、モード（Ａ）〜（Ｅ）の決め方、吸着ノズル１０８の回転方向・角度と規則、などを定めて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

又、図１０に示す如く、より認識精度を向上させるために部品認識時の部品１０２の角度を同一にすることも可能である。例えば、モード（Ａ）の角度を基準にし、モード（Ｂ）では認識時にさらにＣＣＷ方向に９０度、モード（Ｃ）ではさらにＣＷ方向に１８０度、モード（Ｄ）ではさらにＣＷ方向に９０度回転させて部品１０２を認識し、部品搭載時はその撮像位置（認識位置）からの回転分を補正して部品搭載することができる。

本実施形態に係る部品搭載装置の概略図同じく部品認識カメラの撮像面の模式図同じく全体の制御系の構成を表すブロック図同じく部品吸着動作から部品搭載動作までの全体フロー図の一例を示す図同じく図４のステップＳ４以降の主要な部分の詳細フロー図を示す図同じく差分搭載角度に基づく図５のモードの分担を表す図同じく図５に示したモード（Ａ）〜（Ｄ）で処理した場合の部品と吸着ノズルの角度関係を表した図同じく図５に示したモード（Ａ）〜（Ｄ）で処理した場合の部品と吸着ノズルの別の角度関係を表した図図５に示した比較例のモード（Ｅ）で処理した場合の部品と吸着ノズルの角度関係を表した図別の実施形態におけるモード（Ａ）〜（Ｄ）で処理した場合の部品と吸着ノズルの角度関係を表した図

符号の説明

１００…部品搭載装置
１０２…部品
１０４…回路基板
１０６…部品供給部
１０８…吸着ノズル
１１０…搭載ヘッド
１１２…Ｘ軸移動機構
１１３…Ｘ軸モータ
１１４…Ｙ軸移動機構
１１５…Ｙ軸モータ
１１６…Ｚ軸モータ
１１７…θ軸モータ
１２０…部品認識カメラ
１２０Ａ…撮像面
１２０Ｂ…センサ素子
１２２…基板認識カメラ
１３２…コントローラ
１３６…記憶装置
１４２…画像認識装置

Claims

部品供給部に供給される部品を吸着ノズルで吸着し、該吸着された部品を部品認識カメラで認識し、該認識した結果を用いて該部品を回路基板に搭載する部品搭載方法において、
前記部品供給部における前記部品の供給される角度と前記回路基板における該部品の搭載される角度との差である差分搭載角度が求められる工程と、
基準角度にある前記吸着ノズルの角度を所定の回転方向に該差分搭載角度で回転させてから該部品が吸着ノズルに吸着される工程と、
該吸着された部品が、該所定の回転方向で前記吸着ノズルと共に、前記部品認識カメラの撮像面を形成する複数のセンサ素子の並ぶ方向と該部品を撮像した際の形状像の向きとが略平行となるように該部品認識カメラの撮像位置に所定角度分だけ回転される工程と、
該回転された部品を該撮像位置で認識して、前記回路基板へ搭載する角度である搭載補正角度を求める工程と、
該認識された部品を前記吸着ノズルと共に該搭載補正角度まで該撮像位置への回転方向と同じ方向に回転させる工程と、
該回転された部品を前記回路基板に搭載する工程と、
を備え、
前記基準角度にある前記吸着ノズルの方向と、前記部品認識カメラの撮像面を形成する複数のセンサ素子の並ぶ方向と、前記部品供給部に供給される前記部品の方向と、を平行とし、
前記搭載補正角度を、前記吸着ノズルの角度が前記基準角度に略同一に戻る角度とし、
更に、前記所定角度分を、９０＊ｎ度（前記差分搭載角度＝０のときには、ｎは１乃至３のいずれかの整数で、該差分搭載角度≠０のときには、ｎは０乃至３のいずれかの整数）としていることを特徴とする部品搭載方法。