(57)【要約】      （修正有）【課題】電子回路基板に搭載する部品の搭載位置を、高精度に制御できるヘッド位置調整方法を提供する。【解決手段】所定の高さ位置に設置された所定部品１３０の所定部位Ａを前記カメラ部で認識して、該所定部品１３０の重心位置を取得し、その重心位置を吸着するように前記部品搭載部を動作させて前記所定部品１３０を吸着し、吸着後に前記所定部品１３０を所定の角度だけ回転させ、その後、前記所定部品１３０を前記所定の高さ位置に再度設置して前記所定部品１３０の所定部位Ａを前記カメラ部で認識して、前記所定部品１３０の重心位置を再度取得する。【選択図】図８
2008198950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を認識できるカメラ部および部品を基板上に搭載する部品搭載部を有するヘッドが備えられた部品実装装置のヘッド位置調整方法であって、
所定の高さ位置に設置された所定部品の所定部位を前記カメラ部で認識して、該所定部品の重心位置を取得し、その重心位置を吸着するように前記部品搭載部を動作させて前記所定部品を吸着し、吸着後に前記所定部品を所定の角度だけ回転させ、その後、前記所定部品を前記所定の高さ位置に再度設置して前記所定部品の所定部位を前記カメラ部で認識して、前記所定部品の重心位置を再度取得することを特徴とするヘッド位置調整方法。
【請求項２】
前記所定の角度の回転を複数回行い、その回転の都度、前記所定部品を前記所定の高さ位置に再度設置し、前記所定部品の所定部位を前記カメラ部で認識して前記所定部品の重心位置を複数回取得することを特徴とする請求項１に記載のヘッド位置調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品等を電子回路基板に搭載する部品実装装置のヘッド位置調整方法に関し、さらに詳しくは、部品実装装置の基準マーク及び電子回路基板等を認識する基板撮像カメラの座標系と、電子部品等を搭載するヘッドを含む部品搭載部の座標系とを簡易に高精度に一致させることができるヘッド位置調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、現状の部品実装装置の一例の概略構成を示す平面図である。
【０００３】
この部品実装装置１００は、部品を吸着するノズルが装着可能なヘッド部１０２と、該ヘッド部１０２を平面方向（ＸＹ方向）に移動可能なＸＹ駆動部１０４と、部品１０５（図４参照）を供給する部品供給部１０６と、電子回路基板１０８Ａを搬入、搬出する基板搬送部１０８と、ノズル交換部１１０とを有してなり、それらの位置、軸動作は、基準マーク１１２を基準点とする座標系で定められている。
【０００４】
図２は、ヘッド部１０２を示す斜視図である。ヘッド部１０２は、カメラ部１１４と部品搭載部１１６とからなる。ヘッド部１０２は、ＸＹ駆動部１０４に連結固定されており、ＸＹ駆動部１０４により平面方向（ＸＹ方向）に移動することができる。
【０００５】
カメラ部１１４は、基準マーク１１２を撮像して座標系の設定を行うとともに、電子回路基板１０８Ａ、部品供給部１０６を撮像して搭載位置、吸着位置を確認してティーチングを行い、搭載及び吸着のための位置決めを行う。
【０００６】
図３は、部品搭載部１１６の概要を示す図である。
【０００７】
この部品搭載部１１６は、上下方向に移動可能なノズル１１８を有する。ノズル１１８はその軸回りに回転可能である。部品搭載部１１６は、このノズル１１８により部品を吸着し、電子回路基板１０８Ａ上に部品１０５を搭載する。
【０００８】
シャフト１２０は、一端が真空発生装置（図示せず）に接続され、他端にノズル１１８が装着される。Ｚ軸モータ１２２によりシャフト１２０を上下方向に移動させることができ、θ軸回転モータ１２４によりシャフト１２０をその軸回りに回転させることができる。また、部品搭載部１１６には、水平方向にレーザ光を発してノズル１１８に吸着された部品１０５の位置を検出する部品認識装置１２６が備えられている。
【０００９】
図４は、部品認識装置１２６を拡大して示す斜視図である。発光部１２６Ａが水平方向に発するレーザ光Ｒの中に部品１０５を位置させてノズル１１８をその軸回りに回転させ、投影されたレーザ光Ｒを受光部１２６Ｂが受光する。これにより、ノズル１１８に吸着された部品１０５の平面方向（ＸＹ方向）と回転方向の位置決めを行う。
【００１０】
部品実装装置１００の動作について説明する。まず、ヘッド部１０２に含まれるカメラ部１１４で基準マーク１１２を認識することで、座標系を設定する。設定された座標系を用い、ＸＹ駆動部１０４によりヘッド部１０２は部品供給部１０６上に位置決めされる。その後、部品搭載部１１６のシャフト１２０を下降させ、ノズル１１８の下端が所定位置まで下降した後、真空発生装置を作動させ、ノズル１１８で部品１０５を吸着する。
【００１１】
ノズル１１８に吸着された部品は、部品認識装置１２６により位置計測がなされ、その結果に基づき、制御部１２８（図６参照）がθ軸回転モータ１２４を駆動し、ノズル１１８に吸着された部品１０５の姿勢の補正を行う。
【００１２】
その後、ＸＹ駆動部１０４によりヘッド部１０２を電子回路基板１０８Ａ上に位置決めする。そして、部品搭載部１１６のシャフト１２０をＺ軸モータ１２２により下降させ、ノズル１１８の下端が所定位置まで下降した後、真空発生装置を停止させ、吸着を解除することでノズル１１８から部品１０５を解放し、電子回路基板１０８Ａ上に部品１０５を装着する。
【００１３】
ここで、部品１０５の搭載精度は、カメラ部１１４で基準マーク１１２を認識することで設定された座標系（以下、基準座標系と記す）と、部品搭載部１１６の座標系（以下、部品搭載部座標系と記す）がどの程度一致しているかによって大きく影響を受ける。
【００１４】
基準座標系と部品搭載部座標系とを如何に一致させるかは、カメラ部１１４と部品搭載部１１６との組付け誤差の値（以下、ヘッドオフセットと記す）を、どれだけ正確に取得できるかにかかっている。
【００１５】
従来の調整方法は、以下のようにして行われる。
【００１６】
電子回路基板１０８Ａの高さ位置に設置された治具部品１３０（図５参照）の重心位置をカメラ部１１４で認識し、カメラ画像の中心位置と治具部品１３０の重心位置との差に基づき、部品搭載部１１６が治具部品１３０の重心位置まで移動し、ノズル１１８により治具部品１３０を吸着する。しかし、ノズル１１８はカメラ部１１４との組付け誤差を持っているため、ノズル１１８は正確には治具部品１３０の重心位置を吸着していない。
【００１７】
次に、シャフト１２０を上昇させ、ノズル１１８に吸着された治具部品１３０を部品認識装置１２６に認識させ、この認識結果に基づき治具部品１３０の重心位置を検出させる。検出された治具部品１３０の重心位置と、予め取得されているノズル１１８の中心位置との差から、ヘッドオフセットを取得することができ、このヘッドオフセットに基づき、基準座標系と部品搭載部座標系との調整を行う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上記のような従来の方法で求めたヘッドオフセットに基づき、基準座標系と部品搭載部座標系との調整を行って、部品を電子回路基板に搭載しても、搭載位置にずれが生じることがあった。
【００１９】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、電子回路基板に搭載する部品の搭載位置を、高精度に制御できるヘッド位置調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明者は、前記課題を解決するため鋭意研究した結果、カメラ部１１４で検出した治具部品１３０の重心位置と、部品認識装置１２６で検出した治具部品１３０の重心位置とが異なる場合があることを見出した。
【００２１】
この原因は、治具部品１３０を認識する装置が２つあり、かつ、この２つの装置による認識方法が、１つは治具部品１３０を上方から撮像して得た画像データに基づいて治具部品１３０を認識する方法であり、もう１つはレーザを治具部品１３０の側方から照射して得た投影形状（明暗のデータ）に基づいて治具部品１３０を認識する方法であるというように異なっていることにあると本発明者は考えた。
【００２２】
ここで、治具部品の一例として、図５に示すような、矩形状であり、かつ、１つの対角線上に２つの貫通孔１３０Ａが開いた冶具部品１３０を用いた場合について、前記原因を、治具部品１３０の形状に基づきさらに説明する。
【００２３】
カメラ部１１４で治具部品１３０を上方から撮像して得た画像データに基づき治具部品１３０の重心位置を検出する際には、この２つの貫通孔の位置に基づき治具部品１３０の重心位置を検出する。
【００２４】
これに対し、部品認識装置１２６でレーザを治具部品１３０の側方に照射して得た投影形状（明暗のデータ）に基づいて治具部品１３０の重心位置を検出する際には、治具部品１３０の外形の形状に基づき治具部品１３０の重心位置を検出することになる。
【００２５】
このように、カメラ部１１４で治具部品１３０の重心位置を検出する際に用いる治具部品１３０の部位（１つの対角線上に開けられた２つの貫通孔）と、部品認識装置１２６で治具部品１３０の重心位置を検出する際に用いる治具部品１３０の部位（外形の形状）とが異なっているため、治具部品１３０の加工精度により、カメラ部１１４で検出した治具部品１３０の重心位置と、部品認識装置１２６で検出した治具部品１３０の重心位置とが異なってくると考えられる。
【００２６】
そこで、本発明者は、治具部品１３０の重心位置を検出する方法を１つにすることで前記課題を解決できると考え、研究開発を進め、本発明をするに至った。
【００２７】
即ち、本発明に係るヘッド位置調整方法は、対象物を認識できるカメラ部および部品を基板上に搭載する部品搭載部を有するヘッドが備えられた部品実装装置のヘッド位置調整方法であって、所定の高さ位置に設置された所定部品の所定部位を前記カメラ部で認識して、該所定部品の重心位置を取得し、その重心位置を吸着するように前記部品搭載部を動作させて前記所定部品を吸着し、吸着後に前記所定部品を所定の角度だけ回転させ、その後、前記所定部品を前記所定の高さ位置に再度設置して前記所定部品の所定部位を前記カメラ部で認識して、前記所定部品の重心位置を再度取得することを特徴とする。
【００２８】
前記所定の角度の回転を複数回行い、その回転の都度、前記所定部品を前記所定の高さ位置に再度設置し、前記所定部品の所定部位を前記カメラ部で認識して前記所定部品の重心位置を複数回取得することも好ましく、これにより、ヘッド位置をより高精度に調整することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明のヘッド位置調整方法によれば、治具部品の重心位置の検出に用いる装置が１つ（ヘッド部に搭載されたカメラ部）であり、かつ、その検出方法も同一であるので、ヘッドオフセットを高精度に取得することができる。
【００３０】
また、本発明のヘッド位置調整方法によれば、回転前の治具部品と回転後の治具部品をヘッド部に搭載されたカメラ部で撮像するのみでヘッドオフセットを算出できるので、ヘッドオフセットを短時間に簡便に取得することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
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。
【００３２】
図６は、本発明に係るヘッド位置調整方法の実施形態の一例を実施する際のブロック図である。
【００３３】
制御部１２８は、ＣＰＵ１２８Ａとメモリ１２８Ｂを内蔵している。データ入力手段１３２により部品１０５や電子回路基板１０８Ａに関するデータを制御部１２８に入力でき、また、制御部１２８は、記憶装置１３４とデータのやり取りをすることができるようになっている。
【００３４】
また、制御部１２８は、エンコーダ１３６Ａを内蔵したＸ軸モータ１３６及びエンコーダ１３８Ａを内蔵したＹ軸モータ１３８によりＸＹ駆動部１０４を制御し、ヘッド部１０２（カメラ部１１４及び部品搭載部１１６）を平面方向（ＸＹ方向）に移動させる。さらに、エンコーダ１２２Ａを内蔵したＺ軸モータ１２２により、ノズル１１８の上下方向（Ｚ方向）の位置を制御し、エンコーダ１２４Ａを内蔵したθ軸モータ１２４により、ノズル１１８の軸回りの回転方向の位置を制御する。
【００３５】
カメラ部１１４により撮像された画像データは、画像処理装置１４０に送られ、データ処理がなされる。画像処理装置１４０には、Ａ／Ｄコンバータ１４０Ａ、ＣＰＵ１４０Ｂ、メモリ１４０Ｃが内蔵されている。画像データは、表示装置１４２に表示させることができる。
【００３６】
次に、ヘッドオフセットを取得するまでの流れを図７のフローチャートで説明する。
【００３７】
（１）治具部品１３０を基準高さ位置（治具部品１３０の表面の高さ位置が電子回路基板１０８Ａの表面と同じ高さとなる位置）に設置し（ステップＳ１）、カメラ部１１４を治具部品１３０の上方に移動させ（ステップＳ２）、カメラ部１１４で治具部品１３０を認識させ（ステップＳ３）、得られた画像から治具部品１３０の重心位置を求める（ステップＳ４）。そして、カメラ画像の中心位置と治具部品１３０の重心位置との差を求める（ステップＳ５）。
【００３８】
（２）カメラ画像の中心位置と治具部品１３０の重心位置との差に基づき、部品搭載部１１６の平面方向（ＸＹ方向）の位置を調整し、ノズル１１８の中心が治具部品１３０の重心の直上にくるようにする（ステップＳ６）。ただし、ノズル１１８はカメラ部１１４との組付け誤差を持っているため、ノズル１１８の中心位置は、正確には治具部品１３０の重心位置の直上には位置していない。
【００３９】
次に、ノズル１１８で治具部品１３０を吸着し、治具部品１３０を引き上げる（ステップＳ７）。そして、ノズル１１８を１８０度回転させた後（ステップＳ８）、ノズル１１８を下降させ、治具部品１３０を基準高さ位置に載置させる（ステップＳ９）。
【００４０】
（３）治具部品１３０を最初に認識した位置（ステップＳ２における位置）に、カメラ部１１４を移動させ（ステップＳ１０）、再度、治具部品１３０を認識させ（ステップＳ１１）、得られた画像から治具部品１３０の重心を求める（ステップＳ１２）。
【００４１】
図８は、治具部品１３０を基準高さ位置に最初に設置した状態（ステップＳ１の状態）と、ノズル１１８による吸引後にノズル１１８を１８０度回転させてから治具部品１３０を基準高さ位置に載置させた状態（ステップＳ９の状態）を示す図である。Ｏ0（Ｘ0，Ｙ0）は、ステップＳ１の状態の治具部品１３０の重心位置であり、Ａ（ＸA，ＹA）は、ノズル１１８が実際に治具部品１３０を吸着したときのノズル１１８の中心位置であり、Ｏ1（Ｘ1，Ｙ1）は、点Ａ（ＸA，ＹA）を中心として治具部品１３０を１８０度回転させて、治具部品１３０を基準高さ位置に載置させた状態（ステップＳ９の状態）の治具部品１３０の重心位置である。
【００４２】
ベクトルＯ0Ａがヘッドオフセットに相当する。ベクトルＯ0Ｏ1はヘッドオフセット（ベクトルＯ0Ａ）の２倍に相当するため、ベクトルＯ0Ｏ1を２分の１にすることで（ステップＳ１３）、ヘッドオフセットを取得することができる（ステップＳ１４）。
【００４３】
以上の説明においては、治具部品１３０の回転角度を１８０度としたが、治具部品１３０の回転角度は１８０度に限定されず、他の角度で複数回回転させ、回転させる都度、治具部品１３０の重心位置を取得して、さらに精度を向上させることも可能であり、例えば９０度で４回回転させてもよい。ただし、回転角度を１８０度にすると計算処理が容易となる。
【００４４】
ここで、回転角度は部品搭載部１１６を介して制御部１２８により制御されている。画像データは画像処理装置１４０でデータ処理がなされ、ヘッドオフセットは画像処理装置１４０により計算により算出され、その計算結果は制御部１２８に送られ、基準座標系と部品搭載部座標系との調整がなされる。
【００４５】
以上説明したように、本発明のヘッド位置調整方法においては、治具部品の重心位置の検出に用いる装置が１つ（ヘッド部に搭載されたカメラ部）であり、かつ、その検出方法も同一であるので、ヘッドオフセットを高精度に取得することができる。また、回転前の治具部品と回転後の治具部品をヘッド部に搭載されたカメラ部で撮像するのみでヘッドオフセットを算出できるので、ヘッドオフセットを短時間に簡便に取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】現状の部品実装装置の一例の概略構成を示す平面図
【図２】前記部品実装装置のヘッド部を示す斜視図
【図３】前記ヘッド部の部品搭載部の概要を示す図
【図４】前記部品搭載部の部品認識装置を拡大して示す斜視図
【図５】治具部品を示す斜視図
【図６】本発明に係るヘッド位置調整方法の実施形態の一例を実施する際のブロック図
【図７】ヘッドオフセットを取得するまでの流れを示すフローチャート
【図８】治具部品の回転前後の状態を示す模式図
【符号の説明】
【００４７】
１００…部品実装装置
１０２…ヘッド部
１０４…ＸＹ駆動部
１０５…部品
１０６…部品供給部
１０８…基板搬送部
１１０…ノズル交換部
１１２…基準マーク
１１４…カメラ部
１１６…部品搭載部
１１８…ノズル
１２０…シャフト
１２２…Ｚ軸モータ
１２４…θ軸モータ
１２６…部品認識装置
１２８…制御部
１２８Ａ…ＣＰＵ
１２８Ｂ…メモリ
１３０…治具部品
１３０Ａ…貫通孔
１３２…データ入力手段
１３４…記憶装置
１３６…Ｘ軸モータ
１３８…Ｙ軸モータ
１２２Ａ、１２４Ａ、１３６Ａ、１３８Ａ…エンコーダ
１４０…画像処理装置
１４０Ａ…Ａ／Ｄコンバータ
１４０Ｂ…ＣＰＵ
１４０Ｃ…メモリ
１４２…表示装置
【図１】
2008198950.tif 000003
【図２】
2008198950.tif 000004
【図３】
2008198950.tif 000005
【図４】
2008198950.tif 000006
【図５】
2008198950.tif 000007
【図６】
2008198950.tif 000008
【図７】
2008198950.tif 000009
【図８】
2008198950.tif 000010