JP6012742B2 - 作業装置 - Google Patents

Description

本発明は、本体に対してＸ方向及びＹ方向に移動可能な第一ロボット及び第二ロボットを有する作業装置
に関する。

従来から特許文献１に示されるように、本体に対してＸ方向及びＹ方向に移動可能なロボットを有し、ロボットに取り付けられた作業装置によって、プリント基板への接着剤の塗布、プリント基板への電子部品の装着、プリント基板の検査等を行うプリント基板作業装置が提案されている。このようなプリント基板作業装置においては、その構成部材の製作誤差、組み付け誤差、経時変化による誤差、種々の誤差が生じるのが普通であり、これによりロボットの本体に対する送り精度が低下し、作業精度が低下する。この問題を解決するために、特許文献１には、ロボットに取り付けられた撮像装置により、本体上に固定される基準板の基準マークを撮像し、ロボットの送り誤差を検出して自動的に修正する技術が開示されている。

特許第３２４７７０３号公報

近年、ロボット（以下、第一ロボットと称する）に対してＺ方向に異なる位置の本体に設けられ、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能な第二ロボットを有するプリント基板作業装置が提案されている。上述した特許文献１に示される技術では、第一ロボットの送り誤差を検出することができるが、第二ロボットの送り誤差を検出することはできない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、第一ロボットとＺ方向に異なる位置に設けられた第二ロボットの送り誤差を検出することができる作業装置を提供する。

上記課題を解決する請求項１に係る発明は、本体と、互いに直交するＸ方向及びＹ方向に移動可能に前記本体に設けられた第一ロボットと、前記第一ロボットに対して前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向に直交するＺ方向に異なる位置において、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向に移動可能に前記本体に設けられた第二ロボットと、前記第二ロボット又は当該第二ロボットに取り付けられる装置に設けられた検査マークと、前記第一ロボットに設けられ、前記第二ロボット側を撮像する撮像装置と、前記撮像装置によって撮像され且つ前記本体に固定された複数の基準マークに基づいて、前記第一ロボットの前記本体に対する前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向の送り誤差である第一ロボット送り誤差を検出する第一ロボット送り誤差検出手段と、前記第一ロボット及び前記第二ロボットを、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向に関して検査位置に移動させ、当該検査位置において前記撮像装置によって撮像された前記検査マークに基づいて、前記第一ロボットと前記第二ロボットの前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向の相対位置誤差を検出する相対位置検出手段と、前記第一ロボット送り誤差及び前記相対位置誤差に基づいて、前記第二ロボットの前記本体に対する前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向の送り誤差である第二ロボット送り誤差を検出する第二ロボット送り誤差検出手段と、を有する。

このように、相対位置検出手段は、第一ロボット及び第二ロボットを、Ｘ方向及びＹ方向に関して検査位置に移動させ、当該検査位置において撮像され検査マークに基づいて、第一ロボットと第二ロボットの相対位置誤差を検出し、第二ロボット送り誤差検出手段は、既に検出されている第一ロボット送り誤差及び相対位置誤差に基づいて、本体に対する第二ロボット送り誤差を検出する。このため、第一ロボットとＺ方向に異なる位置に設けられた第二ロボットの送り誤差を検出することができる作業装置を提供することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１において、前記検査位置は、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向に平行な面上の格子交点であり、前記相対位置検出手段は、前記全ての格子交点のうち複数の格子交点において、それぞれ前記相対位置誤差を検出し、前記第二ロボット送り誤差検出手段は、前記複数の格子交点において検出された複数の前記相対位置誤差に基づいて、前記第二ロボット送り誤差を検出する。

このように、複数の格子交点において検出された相対位置誤差に基づいて、第二ロボット送り誤差が検出される。つまり、第二ロボットに取り付けられる作業装置が実際に作業する作業位置の近傍の複数の格子交点において検出された相対位置誤差に基づいて、作業位置における第二ロボット送り誤差を演算することにより、作業位置においてより精度高い第二ロボット送り誤差を取得することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１において、前記相対位置検出手段は、前記第二ロボットに取り付けられる作業装置の作業位置において、前記相対位置誤差を検出し、前記第二ロボット送り誤差検出手段は、前記作業位置において検出された前記相対位置誤差に基づいて、前記第二ロボット送り誤差を検出する。

このように、第二ロボットに取り付けられる作業装置が実際に作業する作業位置において相対位置誤差が検出され、当該相対位置誤差に基づいて第二ロボット送り誤差が演算されるので、作業位置においてより精度高い第二ロボット送り誤差を取得することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、前記基準マークは、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向と平行に前記本体に配置された基準板の表面に格子交点状に形成されたマークであり、第一ロボット送り誤差検出手段は、前記全ての基準マークのうち複数の前記基準マークの位置情報に基づいて、第一ロボット送り誤差を検出する作業装置。

このように、複数の格子交点において撮像された基準マークに基づいて第一ロボット送り誤差が検出されるので、より精度高い第一ロボット送り誤差を取得することができ、この結果、より精度高い第二ロボット送り誤差を取得することができる。

本実施形態のプリント基板作業装置を示す上面図である。 図１のＡ矢視図であり、本実施形態のプリント基板作業装置の正面図である。 プリント基板作業装置のブロック図である。 プリント基板作業装置の制御部が実行するフローチャートである。 マトリックス補正に用いられる基準板の説明図である。 （Ａ）基準板が検査位置において固定された際の位置誤差の演算方法を示す説明図である。（Ｂ）基準板に設けられた基準マークに生ずる位置誤差と送り誤差と撮像装置の測定値との関係を示す図である。 ノーマルキャリブレーション実行時の検査位置を示した説明図である。 下側ロボット送り誤差の演算手法を示した説明図である。

（プリント基板作業装置の構造の説明）
以下に図１〜図２を用いて本実施形態のプリント基板作業装置１００の構造について説明する。なお、プリント基板作業装置１００の長手方向を、Ｘ方向とする。また、プリント基板作業装置１００の幅方向、つまり、Ｘ方向と直交する方向を、Ｙ方向とする。更に、プリント基板作業装置１００の上下方向、つまり、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向とする。

プリント基板作業装置１００は、本実施形態では、プリント基板に電子部品を実装するものである。図１及び図２に示すように、プリント基板作業装置１００は、ベース１、一対の支持壁２、コンベアユニット１０、上側ロボット２０、上側作業装置３０、撮像装置４０、下側ロボット５０、下側作業装置６０、制御部７０とから構成されている。

ベース１は、台状である。支持壁２は、ベース１上の両側縁（Ｘ方向）に沿って、一対設けられている。なお、それぞれの支持壁２には、窓２ａが形成されている。図１に示すように、ベース１上には、本体原点１ａが設けられている。本体原点１ａは、例えば、円形状のマークである。

コンベアユニット１０は、ベース１上に、一対の支持壁２の窓２ａを貫通するように設けられている。コンベアユニット１０は、プリント基板作業装置１００の前工程の装置からプリント基板をプリント基板作業装置１００に搬入するとともに、プリント基板作業装置１００で作業が完了したプリント基板をプリント基板作業装置１００の後工程に搬出するものである。コンベアユニット１０は、本体１１、コンベア装置１２、クランプ装置（不図示）を有している。

本体１１は、板状又はブロック状である。本体１１は、一対の側壁の窓２ａを貫通して、ベース１上に位置決めされて取り付けられている。

コンベア装置１２は、本体１１の両側端に、本体１１の長手方向（Ｙ方向）に沿って設けられている。それぞれのコンベア装置１２は、コンベアサーボモータ１２ｂ（図３示）によって、回転駆動される無端のベルト１２ａを有している。回転駆動される一対のベルト１２ａ上にプリント基板が載置されて、プリント基板が、これらベルト１２ａによって、Ｙ方向に移動し、前工程、プリント基板作業装置１００内の「固定位置」、後工程に順次移動される。クランプ装置は、「固定位置」に搬入されたプリント基板を上方から下方に押圧して、ベルト１２ａとともに挟持して、プリント基板を「固定位置」において固定するものである。プリント基板は、「固定位置」において、上側作業装置３０及び下側作業装置６０によって、電子部品が装着される。

上側ロボット２０は、Ｘ移動体２１、一対のＸガイド２２、Ｘ移動装置２３、Ｙ移動体２４、一対のＹガイド２５、Ｙ移動装置２６、Ｚ移動装置２７を有している。

一対のＸガイド２２は、支持壁２の上端に、Ｘ方向に設けられている。Ｘ移動体２１は、一対のＸガイド２２に摺動可能に取り付けられている。このため、Ｘ移動体２１は、Ｘ方向に移動可能となっている。Ｘ移動装置２３は、Ｘ移動体２１を、Ｘ方向に移動させるものであり、ボールネジ２３ａ、上Ｘサーボモータ２３ｂとから構成されている。ボールネジ２３ａは、Ｘ移動体２１と螺合している。上Ｘサーボモータ２３ｂは、ボールネジ２３ａを回転させるものである。上Ｘサーボモータ２３ｂによってボールネジ２３ａが回転すると、Ｘ移動体２１がＸ方向に移動する。

一対のＹガイド２５は、Ｘ移動体２１上に、Ｙ方向に設けられている。Ｙ移動体２４は、一対のＹガイド２５に摺動可能に取り付けられている。このため、Ｙ移動体２４は、Ｙ方向に移動可能となっている。Ｙ移動装置２６は、Ｙ移動体２４を、Ｙ方向に移動させるものであり、ボールネジ２６ａ、上Ｙサーボモータ２６ｂとから構成されている。ボールネジ２６ａは、Ｙ移動体２４と螺合している。上Ｙサーボモータ２６ｂは、ボールネジ２６ａを回転させるものである。上Ｙサーボモータ２６ｂによってボールネジ２６ａが回転すると、Ｙ移動体２４がＹ方向に移動する。

上側作業装置３０は、Ｙ移動体２４に、Ｚ方向に移動可能に取り付けられている。
移動装置２７は、上側作業装置３０をＺ方向に移動させるものであり、上側作業装置３０と螺合するボールネジ（不図示）、当該ボールネジを回転させる上Ｚサーボモータ２７ａ（図３示）を有している。

上側作業装置３０は、本実施形態では、電子部品を吸着する吸着ヘッドであり、Ｙ移動体２４に、Ｚ方向移動可能に取り付けられたノズルホルダ３１と、ノズルホルダ３１の下端に着脱可能に取り付けられた吸着ノズル３２を有している。

撮像装置４０は、Ｙ移動体２４に取り付けられている。撮像装置４０は、下方、つまり、後述する下側ロボット５０や下側作業装置６０側を撮像するものである。撮像装置４０は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子、当該撮像素子に被写像を結像する単数又は複数のレンズを有している。この撮像装置４０は、本来、「固定位置」において位置決めされたプリント基板上に設けられた基板マークの位置を検出するものである。なお、基板マークの位置に基づいて、吸着ノズル３２で吸着された電子部品をプリント基板に実装する際の、プリント基板に対する上側ロボット２０の位置補正が行われる。

下側ロボット５０は、Ｙ移動体５１、一対のＹガイド５２、Ｙ移動装置５３、Ｘ移動体５４、一対のＸガイド５５、Ｘ移動装置５６、Ｚ移動装置５７を有している。

一対のＹガイド５２は、コンベアユニット１０の本体１１上に、Ｙ方向に設けられている。Ｙ移動体５１は、一対のＹガイド５２に摺動可能に取り付けられている。このため、Ｙ移動体５１は、Ｙ方向に移動可能となっている。Ｙ移動装置５３は、Ｙ移動体５１を、Ｙ方向に移動させるものであり、ボールネジ５３ａ、下Ｙサーボモータ５３ｂとから構成されている。ボールネジ５３ａは、Ｙ移動体５１と螺合している。下Ｙサーボモータ５３ｂは、ボールネジ５３ａを回転させるものである。下Ｙサーボモータ５３ｂによってボールネジ５３ａが回転すると、Ｙ移動体５１がＹ方向に移動する。

一対のＸガイド５５は、Ｙ移動体５１上に、Ｘ方向に設けられている。Ｘ移動体５４は、一対のＸガイド５５に摺動可能に取り付けられている。このため、Ｘ移動体５４は、Ｘ方向に移動可能となっている。Ｘ移動装置５６は、Ｘ移動体５４を、Ｘ方向に移動させるものであり、ボールネジ５６ａ、下Ｘサーボモータ５６ｂとから構成されている。ボールネジ５６ａは、Ｘ移動体５４と螺合している。下Ｘサーボモータ５６ｂは、ボールネジ５６ａを回転させるものである。下Ｘサーボモータ５６ｂによってボールネジ５６ａが回転すると、Ｘ移動体５４がＸ方向に移動する。

下側作業装置６０は、Ｘ移動体５４に、Ｚ方向に移動可能に取り付けられている。
移動装置５７は、下側作業装置６０をＺ方向に移動させるものであり、下側作業装置６０と螺合するボールネジ（不図示）、当該ボールネジを回転させる下Ｚサーボモータ５７ａ（図３示）を有している。

下側作業装置６０は、本実施形態では、プリント基板に装着された電子部品のリードを、プリント基板の下方において、曲げつつ所望の長さに切断するカット・アンド・クリンチ装置である。下側作業装置６０には、検査マーク６１が設けられている。検査マーク６１は、例えば、円形状のマークである。本実施形態では、下側作業装置６０が作業を行う下側作業装置６０上における位置と検査マーク６１は一致している。

（プリント基板作業装置のブロック図の説明）
以下に、図３を用いて、プリント基板作業装置１００のブロック図について説明する。
プリント基板作業装置１００は、制御部７０によって制御される。制御部７０は、ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３、及びこれらを接続するバス７６を有する。ＣＰＵ７１は、図４に示すフローチャートに対応したプログラムを実行する。ＲＡＭ７２は同プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものである。記憶部７３は、不揮発性メモリー等で構成され、前記プログラムを記憶し、後述の各種誤差を記憶するものである。

制御部７０は、バス７６に接続された入力インターフェース７４及び出力インターフェース７５を有している。入力インターフェース７４には、撮像装置４０が接続されている。出力インターフェース７５には、コンベア駆動回路８１、上Ｘ駆動回路８２、上Ｙ駆動回路８３、上Ｚ駆動回路８４、下Ｘ駆動回路８５、下Ｙ駆動回路８６、下Ｚ駆動回路８７、及び撮像装置制御回路８８が接続されている。コンベア駆動回路８１、上Ｘ駆動回路８２、上Ｙ駆動回路８３、上Ｚ駆動回路８４、下Ｘ駆動回路８５には、それぞれ、コンベアサーボモータ１２ｂ、上Ｘサーボモータ２３ｂ、上Ｙサーボモータ２６ｂ、上Ｚサーボモータ２７ａ、下Ｘサーボモータ５６ｂ、下Ｙサーボモータ５３ｂ、下Ｚサーボモータ５７ａが接続されている。

各駆動回路８１〜８７は、制御部７０からの指令値に基づいて、各サーボモータ１２ｂ、２３ｂ、２６ｂ、２７ａ、５６ｂ、５３ｂ、５７ａに駆動電流を供給して、各サーボモータ１２ｂ、２３ｂ、２６ｂ、２７ａ、５６ｂ、５３ｂ、５７ａを指令値に回転させる。なお、コンベア駆動回路８１は、コンベア装置１２のクランプ装置を駆動するサーボモータに駆動電流を供給して、当該サーボモータを駆動して、クランプ装置を稼働させる。

撮像装置制御回路８８は、撮像装置４０と接続している。撮像装置制御回路８８は、制御部７０から出力される「撮像指令」に基づいて、撮像装置４０を制御して、撮像装置４０にて撮像を実行するものである。撮像装置４０で撮像された「撮像データ」は、入力インターフェース７４を介して、ＲＡＭ７２に記憶される。

（送り誤差検出処理）
以下に、図４に示すフローチャートを用いて、「送り誤差検出処理」について説明する。「送り誤差検出処理」のフローが開始すると、Ｓ１１において、制御部７０は、「本体原点」を取得する。具体的には、制御部７０は、上Ｘサーボモータ２３ｂ及び上Ｙサーボモータ２６ｂを駆動させて、撮像装置４０を本体原点１ａの上側に移動させる。次に、制御部７０は、撮像装置４０で本体原点１ａを撮像させ、本体原点１ａを含む「撮像データ」を取得する。次に、制御部７０は、本体原点１ａを含む「撮像データ」に基づいて、本体原点１ａのＸ座標及びＹ座標を演算により取得する。このＳ１１の処理によって、制御部７０は、上側ロボット２０及び下側ロボット５０を移動させるためのプログラム原点を認識する。Ｓ１１が終了すると、プログラムは、Ｓ１２に進む。

Ｓ１２において、制御部７０は、図５に示す基準板９０をコンベア装置１２によって、プリント基板作業装置１００のＹ方向ほぼ中央の「検査位置」に搬送し、クランプ装置によって基準板９０を「検査位置」にて位置決め固定する。図５に示すように、基準板９０は、格子交点上に円形の基準マーク９１が設けられた板である。言い換えると、基準板９０の表面には、Ｘ方向に複数列、Ｙ方向に複数行の基準マーク９１が設けられている。Ｓ１２が終了すると、プログラムは、Ｓ１３に進む。

Ｓ１３において、制御部７０は、「マトリックス補正」を実行する。具体的には、制御部７０は、上Ｘサーボモータ２３ｂ及び上Ｙサーボモータ２６ｂを作動させて、撮像装置４０を基準板９０の各基準マーク９１上に移動させて、各基準マーク９１を順次撮像して、各基準マーク９１を含む「撮像データ」を順次取得する。なお、以下の説明では行の番号をｉで表し、列の番号をｊで表すこととする。例えば、ｉ行ｊ列の基準マーク９１の座標は（ｘi，j 、ｙi，j ）と表す。

基準マーク９１を取得すべく基準板９０をコンベア装置１２上の「検査位置」に固定する場合、基準板９０にはコンベア１２に対して「位置誤差」が生ずるのが普通である。この「位置誤差」はＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向軸線まわりに生ずる。図６の（Ａ）に示すように、基準板９０の中心にＸ方向にｅx 、Ｙ方向にｅy 、軸線まわりに角度θのズレが生じたとすれば、中心からＸ方向にＬx 、Ｙ方向にＬy 離れた点に回転によって生ずるＸ方向及びＹ方向のズレ量はθＬy 及びθＬx となり、基準板９０上の任意の点の座標は、「位置誤差」がない場合の座標を（ｘ、ｙ）とすれば、（ｘ＋ｅx ＋θＬy 、ｙ＋ｅy ＋θＬx ）となる。

従って、ｉ行ｊ列の基準マーク９１を撮像装置４０のＸ方向の移動により撮像する場合、図６の（Ｂ）に示すように、その基準マーク９１は、「位置誤差」がない場合の位置ｘi、j （「移動指示データ」はこの値を表す）からＸ方向に（ｅx ＋θＬyi）だけズレることとなる。このズレ量は、この基準マーク９１を撮像する際の撮像装置４０の送り誤差Δｘi、j と、撮像装置４０の撮像により得られた実測値Δｘi、j′との和となる。一方、ｉ行ｊ列の基準マーク９１を基準板９０のＹ方向の移動により撮像する場合には、基準マーク９１は、「位置誤差」がない場合の位置からＹ方向に（ｅy ＋θＬxj）だけズレ、このズレ量は、基準板９０の送り誤差Δｙi、j と撮像装置４０の撮像により得られた実測値Δｙi、j ′との和に等しい。

次に、上Ｘサーボモータ２３ｂ及び上Ｙサーボモータ２６ｂの「送り誤差」の検出について具体的に説明する。まず、制御部７０は、各基準マーク９１を含む「撮像データ」に基づいて、撮像装置４０の撮像中心と基準マーク９１の中心とのズレΔｘi，j ′、Δｙi，j ′を演算する。次に、制御部７０は、基準板９０の位置誤差ｅx 、ｅy 及びθを演算する。この演算は次のように行われる。ｉ行ｊ列の基準マーク９１を撮像装置４０のＸ方向の移動により撮像する場合を例に取れば、この基準マーク９１について（１）式が成り立つ。

Δｘi，j + Δｘi，j ′=ｅｘ＋θＬｙｉ…（１）

また、ｉ行（ｊ＋１）列の基準マーク９１について（２）式が得られる。
Δｘi，(ｊ＋１）＋Δｘｉ，(ｊ＋１）′=ｅｘ＋θＬｙｉ…（２）

更に、ｉ行ｊ列とｉ行（ｊ＋１）列との基準マーク９１間の距離について（３）式が得られる。
ｘi，(ｊ＋１）＋Δｘｉ，（ｊ＋１）＋Δｘｉ，（ｊ＋１）′−（ｘｉ，ｊ＋Δｘｉ，ｊ＋Δｘｉ，ｊ′）＝Ｐ…（３）

ＰはＸ方向において隣接する基準マーク９１間の距離であり、Ｙ方向において隣接する基準マーク９１間の距離でもある。また、ｉ行（ｊ＋２）列の基準マーク９１の撮像結果から（４）、（５）式が得られる。

Δｘi，(ｊ＋２）＋Δｘｉ，（ｊ＋２）′＝ｅｘ＋θＬｙｉ…（４）
ｘi，(ｊ＋２）＋Δｘｉ，（ｊ＋２）＋Δｘｉ，（ｊ＋２）′−（ｘi，(ｊ＋１）＋Δｘｉ，（ｊ＋１）＋Δｘｉ，（ｊ＋１））′＝Ｐ…（５）

上記５個の式のうち、未知数であるのは、Δｘi，j 、Δｘi，(ｊ＋１) 、Δｘi，(ｊ＋２) 、ｅx 及びθの５個であり、５つの式からこれら未知数を演算することができる。これら５つの式はＸ方向において隣接する３個の基準マーク９１を撮像することにより得られ、３個ずつに分けて未知数を演算するとすれば、１行についてｅｘ 及びθの値がそれぞれ２つずつ演算されることとなる。また、Ｙ方向に並ぶ基準マーク９１についても同様に式を立てることができ、１列毎に２つずつのｅｙ 及びθの値が演算されることとなる。これら位置誤差ｅx 、ｅy 、θの演算は、正方向移動時のデータと逆方向移動時のデータとの両方についても、いずれか一方についてのみ行ってもよい。

次に、制御部７０は、複数個ずつ求められたｅx 、ｅy 及びθの平均値を演算し、平均位置誤差ｅxm、ｅym及びθm として、ＲＡＭ７２に記憶する。次に、制御部７０は、「位置誤差」と「送り誤差」及び実測値との間に成立する前記式Δｘi，j ＋Δｘi，j ′＝ｅx ＋θＬyi、Δｙi，j ＋Δｙi，j ′＝ｅy ＋θＬxjのｅx 、ｅy 及びθに平均位置誤差ｅxm、ｅym及びθm を代入し、Δｘi，j 及びΔｙi，j を演算する。

「送り誤差」は基準マーク９１の各々について正方向移動時のものと逆方向移動時のものとの２つが求められ、各基準マーク９１を撮像したときの「移動指示データ」及び撮像装置４０、基準板９０の送り方向と対応付けてＲＡＭ７２に記憶される。基準マーク９１はいずれも、Ｘ軸に平行な行とＹ軸に平行な列とに属し、１個の基準マーク９１について、その基準マークがＸ軸に平行な行に属する基準マークとして撮像装置４０の正逆両方向の移動により撮像され、求められる２種類の送り誤差と、Ｙ軸に平行な列に属する基準マークとしてＹ軸テーブル３４の正逆両方向に移動により撮像され、求められる２種類の送り誤差との合計４個の「送り誤差」が記憶されることとなる。次に、制御部７０は、演算された全ての「送り誤差」の平均することにより、上側ロボット２０のベース１に対するＸ方向及びＹ方向の「送り誤差」である「上側ロボット送り誤差」を演算する。

Ｓ１４において、制御部７０が、「マトリックス補正」が完了したと判断した場合には（Ｓ１４：ＹＥＳ）、プログラムをＳ１５に進め、「マトリックス補正」が完了していないと判断した場合には（Ｓ１４：ＮＯ）、プログラムをＳ１３に戻す。

Ｓ１５において、制御部７０は、「ノーマルキャリブレーション」を実行する。具体的には、制御部７０は、上側ロボット２０及び下側ロボット５０を稼働させて、撮像装置４０の撮像中心及び検査マーク６１を、Ｘ方向及びＹ方向に関して共通の「検査位置」に移動させる。そして、制御部７０は、撮像装置４０で検査マーク６１を撮像して、検査マーク６１を含む「撮像データ」を取得する。次に、制御部７０は、検査マーク６１を含む「撮像データ」に基づいて、上側ロボット２０と下側ロボット５０のＸ方向及びＹ方向の「相対位置誤差」を演算する。具体的には、制御部７０は、検査マーク６１を含む「撮像データ」に基づいて、撮像装置４０の撮像中心と検査マーク６１の中心とのＸ方向及びＹ方向のズレを演算し、当該ズレを「相対位置誤差」として演算する。

なお、上側ロボット２０は、既にＳ１３の「マトリックス補正」で「送り誤差」が補正されているので、制御部７０が出力する「検査位置」に移動させる「指令値」と上側ロボット２０の実際の送り位置とに誤差が無く、撮像装置４０の撮像中心は「検査位置」に正確に位置される。一方で、「ノーマルキャリブレーション」を実行する前では、制御部７０が出力する「検査位置」に移動させる「指令値」と下側ロボット５０の実際の送り位置との間には誤差がある。

なお、図７に示すように、「ノーマルキャリブレーション」では、上述の「検査位置」は、Ｘ方向及びＹ方向に平行な面上の格子交点２０１であり、Ｘ方向に複数列、Ｙ方向に複数行設定されている。格子交点２０１は、プリント基板９９９が「固定位置」に固定された場合において、プリント基板９９９の領域内に位置している。つまり、「検査位置」である格子交点２０１は、プリント基板が、「固定位置」において、上側作業装置３０及び下側作業装置６０によって電子部品が装着される際における、上側作業装置３０及び下側作業装置６０の可動範囲内に位置している。なお、ｉ行ｊ列の格子交点２０１の座標は（Ｘi，j 、Ｙi，j ）と表す。勿論、「ノーマルキャリブレーション」の実行時には、プリント基板９９９は、「固定位置」には無い。

制御部７０は、「検査位置」である全ての格子交点２０１において、「相対位置誤差」を演算し、ＲＡＭ７２及び記憶部７３の少なくとも一方に記憶する。

次に、制御部７０は、「上側ロボット送り誤差」及び「相対位置誤差」に基づいて、下側ロボット５０のベース１に対するＸ方向及びＹ方向の「送り誤差」である「下側ロボット送り誤差」を演算する。図８の（Ｂ）や（Ｄ）に示すように、「上側ロボット送り誤差」と「相対位置誤差」を加算することにより、「下側ロボット送り誤差」を算出する。図８の（Ｃ）に示すように、「上側ロボット送り誤差」と「相対位置誤差」の方向が異なる場合には、「上側ロボット送り誤差」に、「上側ロボット送り誤差」と逆方向（−方向）の「相対位置誤差」を加算することにより、つまり、「上側ロボット送り誤差」に「相対位置誤差」の絶対値を減算することにより「下側ロボット送り誤差」を演算する。

図８においては、Ｘ方向についての「下側ロボット送り誤差」の演算手法について示しているが、制御部７０は、Ｙ方向についての「下側ロボット送り誤差」も同様の手法によって演算する。制御部７０は、全ての格子交点２０１について、「下側ロボット送り誤差」演算してＲＡＭ７２及び記憶部７３の少なくとも一方に記憶する。

Ｓ１６において、制御部７０が、「ノーマルキャリブレーション」が完了したと判断した場合には（Ｓ１６：ＹＥＳ）、プログラムをＳ１７に進め、「ノーマルキャリブレーション」が完了していないと判断した場合には（Ｓ１６：ＮＯ）、プログラムをＳ１５に戻す。

Ｓ１７において、制御部７０が、高精度位置決めが必要であると判断した場合には（Ｓ１７：ＹＥＳ）、プログラムをＳ１８に進め、高精度位置決めが必要でないと判断した場合には（Ｓ１７：ＮＯ）、「送り誤差検出処理」が終了する。なお、例えば、プリント基板の電子部品の装着ミスが発生した場合や、プリント基板作業装置１００の設定が変更された場合に、高精度位置決めが必要であると判断される。

Ｓ１８において、制御部７０は「ファインキャリブレーション」を実行する。具体的には、制御部７０は、上側ロボット２０及び下側ロボット５０を稼働させて、下側作業装置６０が実際に作業する「作業位置」に、撮像装置４０の撮像中心及び検査マーク６１を移動させる。そして、制御部７０は、撮像装置４０で検査マーク６１を撮像して、検査マーク６１を含む「撮像データ」を取得する。次に、制御部７０は、検査マーク６１を含む「撮像データ」に基づいて、上側ロボット２０と下側ロボット５０のＸ方向及びＹ方向の相対位置誤差である「相対位置誤差」を演算する。

次に、制御部７０は、「上側ロボット送り誤差」及び「相対位置誤差」に基づいて、下側ロボット５０のベース１に対するＸ方向及びＹ方向の「送り誤差」である「下側ロボット送り誤差」を演算する。なお、「下側ロボット送り誤差」の演算方法は、上述の「ノーマルキャリブレーション」と同一である。演算された「下側ロボット送り誤差」は、ＲＡＭ７２及び記憶部７３の少なくとも一方に記憶される。

Ｓ１９において、制御部７０が、「ファインキャリブレーション」が完了したと判断した場合には（Ｓ１９：ＹＥＳ）、「送り誤差検出処理」が終了し、「ファインキャリブレーション」が完了していないと判断した場合には（Ｓ１９：ＮＯ）、プログラムをＳ１８に戻す。

（下側ロボットの稼働方法）
図４に示す「送り誤差検出処理」において、「ノーマルキャリブレーション」のみしか実行されていない場合には、制御部７０は、下側作業装置６０の作業位置３０１（図７示）の近傍の複数の「検査位置」において検出された「下側ロボット送り誤差」に基づいて、「作業位置」における「下側ロボット送り誤差」を演算する。当該演算方法は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれについて、作業位置３０１の両側の「検査位置」（図７の破線で示される領域内の格子交点２０１）のそれぞれにおいて演算された「下側ロボット送り誤差」から、作業位置３０１における「下側ロボット送り誤差」を補完することにより演算される。つまり、作業位置３０１の両側の格子交点２０１の「下側ロボット送り誤差」を、作業位置３０１の両側の格子交点２０１と作業位置３０１との距離に反比例配分することにより、作業位置３０１の「下側ロボット送り誤差」が演算される。

そして、制御部７０は、「下側ロボット送り誤差」を加味して、下Ｘ駆動回路８５及び下Ｙ駆動回路８６に制御信号を出力して、下Ｘサーボモータ５６ｂ及び下Ｙサーボモータ５３ｂを作動させて、下側ロボット５０を稼働させて、下側作業装置６０を作業位置３０１に移動させる。

一方で、図４に示す「送り誤差検出処理」において、「ファインキャリブレーション」が実行されている場合には、制御部７０は、下側作業装置６０の「作業位置」における「下側ロボット送り誤差」を加味して、下Ｘ駆動回路８５及び下Ｙ駆動回路８６に制御信号を出力して、下Ｘサーボモータ５６ｂ及び下Ｙサーボモータ５３ｂを作動させて、下側ロボット５０を稼働させて、下側作業装置６０を「作業位置」に移動させる。

（本実施形態の効果）
上述した説明から明らかなように、図４のＳ１５において、制御部７０（相対位置検出手段）は、上側ロボット２０（第一ロボット）に取り付けられている撮像装置４０の撮像中心及び下側ロボット５０（第二ロボット）に取り付けられている下側作業装置６０の検査マーク６１を、Ｘ方向及びＹ方向に関して「検査位置」に移動させる。そして、制御部７０は、「検査位置」において撮像され検査マーク６１に基づいて、上側ロボット２０と下側ロボット５０の「相対位置誤差」を検出する。次に、制御部７０（第二ロボット送り誤差検出手段）は、既に検出されている「上側ロボット送り誤差」（第一ロボット送り誤差）及び「相対位置誤差」に基づいて、ベース１（本体）に対する「下側ロボット送り誤差」（第二ロボット送り誤差）を検出する。このため、上側ロボット２０とＺ方向に異なる位置に設けられた下側ロボット５０の「送り誤差」を検出することができる。

本実施形態では、プリント基板上に設けられた基板マークの位置を検出する既存の撮像装置４０を用いて、下側作業装置６０の検査マーク６１を撮像して、「相対位置誤差」を検出している。このため、下側作業装置６０に検査マーク６１を設けるとともに、図４に示す「送り誤差検出処理」のプログラムを追加するだけで、「下側ロボット送り誤差」を検出することができる。このため、容易且つ低コストに、「下側ロボット送り誤差」を検出することができるプリント基板作業装置１００を提供することができる。

また、図４のＳ１５において、制御部７０は、下側作業装置６０の「作業位置」の近傍の「検査位置」において検出された複数の「下側ロボット送り誤差」に基づいて、「作業位置」における「下側ロボット送り誤差」を演算する。言い換えると、「作業位置」の近傍の複数の格子交点２０１において検出された「相対位置誤差」に基づいて、「作業位置」における「下側ロボット送り誤差」を演算する。このように、単一の「相対位置誤差」に基づいて、「下側ロボット送り誤差」を演算するのでは無く、下側作業装置６０が実際に作業する「作業位置」の近傍の複数の格子交点２０１に検出された「相対位置誤差」に基づいて、「下側ロボット送り誤差」を演算するので、「作業位置」においてより精度高い「下側ロボット送り誤差」を取得することができる。

また、図４のＳ１８において、下側作業装置６０が実際に作業する「作業位置」において「相対位置誤差」が検出され、当該「相対位置誤差」に基づいて「下側ロボット送り誤差」が検出されるので、「作業位置」においてより精度高い「下側ロボット送り誤差」を取得することができる。

また、図４のＳ１３の「マトリックス補正」において、複数の格子交点において撮像された基準マーク９１（図５示）に基づいて、「上側ロボット送り誤差」（第一ロボット送り誤差）が検出される。このため、上述したように、基準板９０のコンベア装置１２に対するＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向軸線まわりの「位置誤差」を正確に検出することができ、正確な「位置誤差」に基づいて「上側ロボット送り誤差」が演算されるので、より精度高い「上側ロボット送り誤差」を取得することができる。この結果、より精度高い「下側ロボット送り誤差」を取得することができる。

（別の実施形態）
以上説明した実施形態では、検査マーク６１は、下側作業装置６０に設けられている。しかし、下側ロボット５０のＸ移動体５４に検査マーク６１設けられている実施形態であっても差し支え無い。

なお、下側作業装置６０が作業を行う位置と検査マーク６１を一致させることが困難な場合には、１対の検査マーク６１を下側作業装置６０に設け、１対の検査マーク６１の中間位置が、下側作業装置６０が作業を行う位置と一致するようにする。この実施形態では、図４のＳ１５及びＳ１８において、撮像装置４０によって１対の検査マーク６１の中間位置が検出され、当該「中間位置」と撮像装置４０の撮像中心のズレから、「相対位置誤差」が演算される。

以上説明した実施形態では、図４のＳ１８において、制御部７０は、上側ロボット２０及び下側ロボット５０を稼働させて、下側作業装置６０が実際に作業する「作業位置」に、撮像装置４０の撮像中心及び検査マーク６１を移動させている。しかし、Ｘ方向及びＹ方向関して、下側作業装置６０が作業を行う下側作業装置６０上における位置と検査マーク６１の位置がズレている場合には、下側作業装置６０が作業を行う位置を「作業位置」に移動させた状態における検査マーク６１の位置に、撮像装置４０の撮像中心を移動させて、「ファインキャリブレーション」を実行する。

以上説明した実施形態では、「マトリックス補正」が実行される「第一ロボット」が上側ロボット２０であり、「ノーマルキャリブレーション」及び「ファインキャリブレーション」が実行される「第二ロボット」が下側ロボット５０である実施形態について本発明を説明した。しかし、「第一ロボット」が下側ロボット５０であり、「第二ロボット」が上側ロボット２０であっても差し支え無い。この実施形態の場合には、下側ロボット５０のＸ移動体５４に、上側ロボット２０側を撮像する撮像装置４０が取り付けられている。また、基準板９０は、プリント基板作業装置１００の撮像装置４０と対向する位置に位置決めされて固定されるようになっている。そして、検査マーク６１は、上側作業装置３０又は上側ロボット２０のＹ移動体２４に設けられている。

以上説明した実施形態では、Ｘ移動装置２３、５６、Ｙ移動装置２６、５３は、ボールネジ及びサーボモータから構成されている。しかし、Ｘ移動装置２３、５６、Ｙ移動装置２６、５３としてリニアモータを用いた実施形態であっても差し支え無い。

以上説明した実施形態では、上側作業装置３０は、吸着ヘッドである。しかし、上側作業装置３０はこれに限定されず、他の形式の部品搬送装置やクリームハンダ塗布装置、接着材塗布装置、部品装置着検査装置等であっても差し支え無い。また、以上説明した実施形態では、下側作業装置６０は、カット・アンド・クリンチ装置である。しかし、下側作業装置６０はこれに限定されず、例えば、ネジ締め装置や部品装置着検査装置等であっても差し支え無い。以上説明した実施形態では、上側ロボット２０及び下側ロボット５０を有する「作業装置」は、プリント基板に電子部品を実装するプリント基板作業装置１００である。しかし、「作業装置」は、これに限定されず、例えば、太陽電池パネル製造装置等の製造装置等であっても差し支え無い。

１…ベース（本体）、上側ロボット２０（第一ロボット）、撮像装置４０、下側ロボット５０（第二ロボット）、６１…検査マーク、７０…制御部（第一ロボット送り誤差検出手段、相対位置検出手段、第二ロボット送り誤差検出手段）、９１…基準マーク、１００…プリント基板作業装置（作業装置）、２０１…格子交点、３０１…作業位置

Claims (4)

1. 本体と、
   互いに直交するＸ方向及びＹ方向に移動可能に前記本体に設けられた第一ロボットと、
   前記第一ロボットに対して前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向に直交するＺ方向に異なる位置において、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向に移動可能に前記本体に設けられた第二ロボットと、
   前記第二ロボット又は当該第二ロボットに取り付けられる装置に設けられた検査マークと、
   前記第一ロボットに設けられ、前記第二ロボット側を撮像する撮像装置と、
   前記撮像装置によって撮像され且つ前記本体に固定された複数の基準マークに基づいて、前記第一ロボットの前記本体に対する前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向の送り誤差である第一ロボット送り誤差を検出する第一ロボット送り誤差検出手段と、
   前記第一ロボット及び前記第二ロボットを、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向に関して検査位置に移動させ、当該検査位置において前記撮像装置によって撮像された前記検査マークに基づいて、前記第一ロボットと前記第二ロボットの前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向の相対位置誤差を検出する相対位置検出手段と、
   前記第一ロボット送り誤差及び前記相対位置誤差に基づいて、前記第二ロボットの前記本体に対する前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向の送り誤差である第二ロボット送り誤差を検出する第二ロボット送り誤差検出手段と、を有する作業装置。
2. 請求項１において、
   前記検査位置は、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向に平行な面上の格子交点であり、
   前記相対位置検出手段は、前記全ての格子交点のうち複数の格子交点において、それぞれ前記相対位置誤差を検出し、
   前記第二ロボット送り誤差検出手段は、前記複数の格子交点において検出された複数の前記相対位置誤差に基づいて、前記第二ロボット送り誤差を検出する作業装置。
3. 請求項１において、
   前記相対位置検出手段は、前記第二ロボットに取り付けられる作業装置の作業位置において、前記相対位置誤差を検出し、
   前記第二ロボット送り誤差検出手段は、前記作業位置において検出された前記相対位置誤差に基づいて、前記第二ロボット送り誤差を検出する作業装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、
   前記基準マークは、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向と平行に前記本体に配置される基準板の表面に格子交点状に形成されたマークであり、
   第一ロボット送り誤差検出手段は、前記全ての基準マークのうち複数の前記基準マークの位置情報に基づいて、第一ロボット送り誤差を検出する作業装置。

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