(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一の駆動部（２）によって選択的に昇降される複数の部品保持部材（２４〜３３）により保持されかつ認識対象面の高さが異なる複数の部品（５６，５７，５８，５９）の上記認識対象面を１つの認識部（６１）により認識するとき、上記複数の各々の部品の上記認識対象面が上記認識部の焦点が合う認識可能範囲（Ｌ）に入るように上記単一の駆動部により上記各部品保持部材の高さを制御して連続的に上記複数の部品の上記認識対象面の認識を行う、部品認識方法であって、
上記複数の部品保持部材（２４〜３３）により保持されかつ上記認識対象面の高さが異なる上記複数の部品は、上記複数の部品保持部材の下端面が同一高さに位置したときに上記複数の部品の上記認識対象面のすべてが上記認識部の焦点が合う認識可能範囲に入らないような上記複数の部品間の高さのバラツキを有する、部品認識方法。
【請求項２】
上記複数の部品保持部材（２４〜３３）により保持されかつ上記認識対象面の高さの異なる上記複数の部品は、上記複数の部品保持部材の下端面が同一高さに位置したときに上記複数の部品の上記認識対象面のすべてが上記認識部の焦点が合う認識可能範囲に入らないような上記複数の部品間の高さのバラツキを有するものであるとき、上記複数の部品のうち上記認識対象面が上記認識部の焦点が合う認識可能範囲に入る部品を認識するときには上記単一の駆動部を駆動して選択的にその部品を保持する部品保持部材を昇降させることなくそのままの高さで認識させるとともに、上記複数の部品のうち上記認識対象面が上記認識部の焦点が合う認識可能範囲に入らない部品を認識するときにはその部品を保持する部品保持部材を昇降させてその上記認識対象面が上記認識部の焦点が合う認識可能範囲に入るように位置決め動作制御したのち上記認識対象面を認識させる請求項１に記載の部品認識方法。
【請求項３】
上記複数の部品保持部材により上記複数の部品を部品供給部から保持したのち、請求項１又は２に記載の部品認識方法により部品を認識し、その後、認識結果に基き、上記複数の部品保持部材により保持された上記複数の部品の姿勢を補正したのち被装着体に装着するようにした部品実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品や光学部品等の部品を実装する部品実装設備において、特に、基板や部品などの被装着体に部品を装着前に当該部品を認識する部品認識方法、並びに、認識された部品を基板や部品などの被装着体に装着する部品実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような部品実装装置において部品を吸着保持する吸着ノズルを有するヘッド部としては、例えば、図３に示すようなヘッド部７００が知られている。このヘッド部７００は、例えば、図７に示すような部品実装装置５００に、ヘッド部７００をＸＹ方向に移動させるＸＹロボット５００Ｘに搭載されており、ＸＹロボット５００Ｘの駆動により、ヘッド部７００の吸着ノズルは、実装基板５００Ｊを生産するために部品供給部５００Ｈ、５００Ｉより供給された部品を吸着・保持し、部品形状認識を行ない姿勢を補正した後、基板５００Ｊ上に実装するものである。
【０００３】
また、図５に示すようなヘッド部７７０も知られており、図３のヘッド部７００と同様の構成・働きをするものである。
【０００４】
以下、これらのヘッド部７００，７７０の構成について説明する。
【０００５】
図３において、７０１はヘッド部７００の土台となるフレームであり、ヘッド部７００を部品実装装置のＸＹ方向に駆動するロボット部と一体となり部品実装装置上を移動する。７０２は駆動源であるモータで、フレームと一体となっており、これによりテーブル７０３は上下方向であるＥ，Ｆ方向に移動される。７２４〜７３３は部品を吸着・保持するノズルであり、７１４〜７２３のバネにより通常状態ではノズル７２４〜７３３をＥ方向に押し付けて静止させる。７０４〜７１３はシリンダであり、テーブル７０３からノズル７２４〜７３３へのＥ，Ｆ方向の駆動の伝達を選択する。シリンダ７０４〜７１３のうち、テーブル７０３からノズルへの動作を伝達するノズルに対応するシリンダのみを駆動させ、ノズル７２４〜７３３のうちの当該ノズルにのみ接触することによりＥ方向に力が働くようにして、テーブル７０３の上下動が、上記駆動されたシリンダを介して上記選択されたノズルのＥ，Ｆ方向動作につながるようにしている。逆に、Ｅ，Ｆ方向動作を伝達しないものはシリンダ７０４〜７１３が駆動せず、ノズル７０４〜７１３と接触しないためＥ，Ｆ方向動作を行わないようにしている。
【０００６】
以上のように構成されたヘッド部７００について、以下その動作について説明する。なお、図４では、簡略化のため、上記１０本のノズルのうちの４本のノズル７２４，７２５，７２６，７２７についてのみ示す。
【０００７】
図４の（ａ）において認識開始時に、例えば上記１０本のノズルのうちの４本のノズル７２４，７２５，７２６，７２７は、部品６９５，６９６，６９７，６９８を保持したまま一定高さに同時に下降し、その後、部品形状認識部である認識カメラ６００によって、ヘッド部７００の移動するＲ方向に部品６９５→部品６９６→部品６９７→部品６９８の順で認識する。この時、認識カメラ６００は図４（ａ）に斜線で示されたＰの範囲で焦点が合い、この範囲Ｐ内でのみ認識可能であるため、ノズル７２４，７２５，７２６の上下運動により部品６９５，６９６，６９７はそれらの部品下面が認識可能範囲Ｐに位置させることができて、認識カメラ６００によって認識することができるが、部品６９８はその部品下面が認識可能範囲Ｐから外れているため、認識カメラ６００によって認識することができない。よって、部品６９５，６９６，６９７と部品６９８のように高さが違う部品は部品６９５→部品６９６→部品６９７→部品６９８と連続的に形状認識することができない。
【０００８】
そこで、実際には、図４の（ｂ）のように、ノズル７２４，７２５，７２６に保持され同時に形状認識できる部品６９５，６９６，６９７を連続的に形状認識し、その後、ノズル７２７に部品６９８を保持したのち認識カメラ６００に対するノズル７２７の高さを切り替えて部品６９８を認識させる。
【０００９】
次に、図５に示すヘッド部７７０の構成について説明する。
【００１０】
７７１はヘッド部７７０の土台となるフレームであり、７７２，７７３，７７４の駆動源であるモータと一体になっている。７７５，７７６，７７７はそれぞれ、モータ７７２、７７３、７７４によって個々に回転するボールネジであり、７７８，７７９，７８０は部品を保持するノズルである。モータ７７２、７７３、７７４によって発生する回転駆動がボールネジ７７５、７７６、７７７を介して７７８、７７９、７８０のノズルに上下動として伝達される。よって、ノズル７７８、７７９、７８０の上下動はモータ７７２、７７３、７７４により個別に動作を設定できるようになっている。
【００１１】
以上のように構成されたヘッド部７７０について、以下その動作について説明する。
【００１２】
図６において、ノズル７７８、７７９、７８０はモータ７７２，７７３，７７４により個別に図５の上下方向であるＵ，Ｖ方向に駆動を制御されているため、部品７８７、７８８、７８９をそれぞれ保持した後、各部品下面が部品形状認識部６００の焦点が合う認識可能範囲Ｐに入るように位置を個別に調整する。これにより、高さの異なる部品７８７、７８８、７８９を部品７８７→部品７８８→部品７８９の順に連続的に形状認識して実装を行なうようにしている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような図３のヘッド部７００の構成では、実装する部品の高さが多様であるほど部品形状認識回数が増加することになり、同時にそれぞれの部品供給のためにヘッド部７００が移動する時間もかかることから、基板実装タクト増加による実装基板の生産性に影響を及ぼす。
【００１４】
それに対して、近年、多種多様な部品実装の必要性が高く、高効率の基板実装を行なうためには、多様な部品を連続的に認識できる部品実装装置が必須のものとなっている。
【００１５】
また、上記のような図５のヘッド部７７０の構成では、部品高さの違いによらず連続的に部品形状を認識できるが、複数の駆動源が必要となり、ヘッド部自体の価格上昇だけでなく、ヘッド部の重量増加によるヘッド部駆動用ロボットの動特性への影響などが考えられる。よって、ノズル数が制限されることにより、部品実装効率の向上が困難になる。
【００１６】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、複数の部品保持部材で保持するさまざまな高さの部品を連続的に認識できる部品認識方法及び部品実装方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１９】
本発明の第１態様によれば、単一の駆動部によって選択的に昇降される複数の部品保持部材により保持されかつ認識対象面の高さが異なる複数の部品の上記認識対象面を１つの認識部により認識するとき、上記複数の各々の部品の上記認識対象面が上記認識部の焦点が合う認識可能範囲に入るように上記単一の駆動部により上記各部品保持部材の高さを制御して連続的に上記複数の部品の上記認識対象面の認識を行う、部品認識方法であって、上記複数の部品保持部材により保持されかつ上記認識対象面の高さが異なる上記複数の部品は、上記複数の部品保持部材の下端面が同一高さに位置したときに上記複数の部品の上記認識対象面のすべてが上記認識部の焦点が合う認識可能範囲に入らないような上記複数の部品間の高さのバラツキを有する、部品認識方法を提供する。
【００２０】
本発明の第２態様によれば、上記複数の部品保持部材により保持されかつ上記認識対象面の高さの異なる上記複数の部品は、上記複数の部品保持部材の下端面が同一高さに位置したときに上記複数の部品の上記認識対象面のすべてが上記認識部の焦点が合う認識可能範囲に入らないような上記複数の部品間の高さのバラツキを有するものであるとき、上記複数の部品のうち上記認識対象面が上記認識部の焦点が合う認識可能範囲に入る部品を認識するときには上記単一の駆動部を駆動して選択的にその部品を保持する部品保持部材を昇降させることなくそのままの高さで認識させるとともに、上記複数の部品のうち上記認識対象面が上記認識部の焦点が合う認識可能範囲に入らない部品を認識するときにはその部品を保持する部品保持部材を昇降させてその上記認識対象面が上記認識部の焦点が合う認識可能範囲に入るように位置決め動作制御したのち上記認識対象面を認識させる第１態様に記載の部品認識方法を提供する。
【００３９】
本発明の第３態様によれば、上記複数の部品保持部材により上記複数の部品を部品供給部から保持したのち、第１又は２態様に記載の部品認識方法により部品を認識し、その後、認識結果に基き、上記複数の部品保持部材により保持された上記複数の部品の姿勢を補正したのち被装着体に装着するようにした部品実装方法を提供する。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００４２】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態にかかる部品認識方法及び装置並びに部品実装方法及び装置について、図面を参照しながら説明する。
【００４３】
図１は本発明の第１実施形態の部品実装装置を示すものである。
【００４４】
図１において、１はヘッド部６０の土台となるフレームであり、ヘッド部駆動用ロボット部に付属して移動する。２はフレーム１に付属した駆動源となるモータ、３はモータ２のボールネジから構成される回転軸と螺合されかつモータ２の回転軸の正逆回転により上下方向すなわちＡ又はＢ方向にフレーム１に対して移動するテーブルであり、テーブル３をその可動範囲内の任意の位置に停止するように制御できる。４〜１３はテーブル３に固定されかつテーブル３の上下動作の伝達を選択する駆動伝達部として機能する第１〜第１０シリンダ、２４〜３３はフレーム１に支持されかつ第１〜第１０シリンダ４〜１３のピストンが下端位置まで移動したときに接触可能な上端を有しかつ装着すべき部品を吸着保持する第１〜第１０ノズル、１４〜２３は第１〜第１０ノズル２４〜３３を常に下方向すなわちＡ方向に第１〜第１０ノズル２４〜３３を押し付けて静止させる第１〜第１０バネである。
【００４５】
なお、ヘッド部６０を除く部品実装装置の構成は図７に示すような従来の部品実装装置とほぼ同様であるため、説明を省略する。
【００４６】
以下、この第１実施形態にかかる部品実装装置のヘッド部６０の動作を図２に基き説明する。なお、図２では、簡略化するため、１０本の第１〜第１０ノズル２４〜３３のうちの４本の第１〜第４ノズル２４，２５，２６，２７についてのみ図示する。
【００４７】
上記ヘッド部６０は、固定されたフレーム１に設置されたモータ２の回転軸の正逆回転駆動によりテーブル３が上下方向に移動し、その上下方向移動の動力が、第１〜第１０シリンダ４〜１３のうちの選択されたシリンダの駆動力により第１〜第１０バネ１４〜２３のうちの上記選択されたシリンダに対応するバネの上方向すなわちＢ方向の反力に打ち勝って、第１〜第１０ノズル２４〜３３のうちの上記選択されたシリンダに対応するノズルに伝達されて、テーブル３の動作に対応して上下動する。具体的には、例えば、図１に示すように、第８ノズル３１をテーブル３の上下動作とともに昇降させるときには、第８シリンダ１１を駆動してそのピストンの下端面を第８ノズル３１の上端に当接させたのち、テーブル３の上下動作により、第８シリンダ１１のビストンと第８ノズル３１とが一体的に第８バネ２１の反力に抗して上下動作することになる。上記選択されていないシリンダに対応する駆動伝達されないノズルは、テーブル３の上下動作を伝達されることなく、同じ位置に静止している。
【００４８】
図２（ａ）において、高さの異なる部品５６，５７，５８，５９を、部品供給カセットなどの部品供給部から保持した第１〜第４ノズル２４，２５，２６，２７は、ヘッド部駆動用ロボット部によりヘッド部６０を連続的にヘッド部移動方向である矢印Ｎ方向（横方向）に移動させながら、認識部の一例である認識カメラ６１により部品５６→部品５７→部品５８→部品５９の順番で部品形状や部品位置などを認識させる。この時、最初に形状認識する部品５６の認識対象面例えば部品下面が、認識開始時に認識可能範囲Ｌに入るようにヘッド部６０のテーブル３をモータ２の駆動により上下動させ、さらに、図１に示す第１ノズル２４のシリンダ駆動によりビストンを下端位置まで下降させてテーブル側の上下動作を第１ノズル２４に伝達し、第１ノズル２４を図２の（ａ）のＡ又はＢ方向に位置調整して、その位置調整された位置のまま、第１ノズル２４に吸着保持された部品５６の形状認識を行なう。
【００４９】
次に、図２の（ｂ）において、第２ノズル２５に吸着保持された部品５７を認識する場合、部品５６の形状認識が終わると同時に、部品５６に比べて部品５７は部品下面が低いため、部品下面を認識可能範囲Ｌに入れるようにヘッド部６０のテーブル３をモータ２の駆動によりＢ方向に上昇させることにより第２ノズル２５がＢ方向に上昇する。この上昇動作は、部品５７の形状認識前に行なわれ、部品５７の形状認識開始時にはその部品下面は認識カメラ６１の認識可能範囲Ｌにあり、部品５７の形状認識を適切に行なうことができる。
【００５０】
次に、図２の（ｃ）において、第３ノズル２６に吸着保持された部品５８を認識する場合、部品５７の形状認識が終わると同時に、部品５７に比べて部品５８は部品下面が高いため、部品下面を認識可能範囲Ｌに入れるようにヘッド部６０のテーブル３をモータ２の駆動によりＡ方向に下降させることにより第３ノズル２６がＡ方向に下降する。この下降動作は、部品５８の形状認識前に行なわれ、部品５８の形状認識開始時にはその部品下面は認識カメラ６１の認識可能範囲Ｌにあり、部品５８の形状認識を適切に行なうことができる。
【００５１】
次に、図２の（ｄ）において、第４ノズル２７に吸着保持された部品５９を認識する場合、部品５８の形状認識が終わると同時に、部品５８に比べて部品５９は部品下面が低いため、部品下面を認識可能範囲Ｌに入れるようにヘッド部６０のテーブル３をモータ２の駆動によりＢ方向に上昇させることにより第４ノズル２７がＢ方向に上昇する。この上昇動作は、部品５９の形状認識前に行なわれ、部品５９の形状認識開始時にはその部品下面は認識カメラ６１の認識可能範囲Ｌにあり、部品５９の形状認識を適切に行なうことができる。
【００５２】
以下同様に、図２に図示しない他のノズルが吸着保持した部品についても、当該部品の直前の部品の形状認識終了後から当該部品の形状認識開始までの間に、部品高さに応じてヘッド部６０のテーブル３をＡ又はＢ方向に上下移動させることにより、部品認識時に常に部品下面を部品認識可能範囲Ｌに調整し、連続的に部品形状を認識することができる。
【００５３】
その後、上記認識された認識結果に基き、ノズルに吸着保持された部品の姿勢を補正したのち、基板など被装着体の所定位置に装着する。
【００５４】
なお、部品の姿勢を補正を行うとき、ノズル軸回りの回転方向すなわちθ方向の補正を行うため、θ方向駆動用モータ２１５をフレーム１に備え、θ方向駆動用モータ２１５の回転軸の歯車２１５ａを正逆回転させることにより、歯車２１５ａと噛み合ったラック２１６が横方向に進退移動して、各ノズルに固定された歯車２１７を正逆回転させることにより、全てのノズルを一斉にθ方向に正逆回転できるようにしている。
【００５５】
上記第１実施形態の実施例としては、図１に示すような電子部品実装装置において、１０本のノズルを上下して最大１０個の異なる高さの電子部品を連続的に形状認識し、認識された最大１０個の異なる高さの電子部品を基板に実装する部品実装装置がある。形状認識を行なう部品は、例えば、高さが１ｍｍ前後のものから最大２５ｍｍのものがあり、これを一つのモータ２と１０個の選択シリンダ４〜１３により１０本のノズル２４〜３３のそれぞれを上下方向に位置制御する。この時、認識可能範囲Ｌは例えば高さ方向に０．５ｍｍであるため、０．０１ｍｍ以上の分解能で位置制御が行なえる機構を実現することができる。
【００５６】
上記第１実施形態によれば、部品実装装置における部品形状認識時に認識対象となる部品５６〜５９の認識対象面の高さ毎にヘッド部６０のノズル２４〜３３を大略上下方向に移動することにより、認識対象面の高さの異なる部品５６〜５９の形状や高さなどの認識を連続的に行なうことができる。これにより、認識対象面の高さ毎に部品を保持して部品認識を行うといった部品認識を複数回繰り返す必要がなくなり、認識対象面の高さによらず異なる認識対象面の高さの部品を同時に保持して連続的に部品認識動作を行なうことができ、部品実装タクトの向上が実現できる。すなわち、複数のノズル２４〜３３において保持された部品５６〜５９の認識対象面が認識カメラ６１の認識可能範囲Ｌ内に全て一度に入らなくとも、部品５６〜５９のそれぞれの認識対象面を認識可能範囲Ｌ内に入るようにそれぞれのノズル２４〜３３を上下方向に移動させることにより、異なる認識対象面の高さの部品を同時に保持して連続的に部品認識動作を行なうことができる。
【００５７】
また、部品高さ調整のために、従来、ノズル数に対応した駆動部が必要であったものを単一の駆動部のモータ２で実現するため、装置のコストが削減、及び、装置の軽量化ができる。
【００５８】
上記認識カメラ６１で認識する部品の認識対象面は部品下面に限られるものではない。例えば、以下のようなものがある。図８（Ａ），（Ｂ）に示すようなＢＧＡ（Ball  Grid  Array）やＣＳＰ（Chip  Size  Package）などのように部品下面にボールのような突起電極がある部品では、認識対象面は部品本体の下面ではなく、ボール自体であり、ボールの高さ（三次元認識カメラの場合）や形状（二次元認識カメラの場合）を検出する必要がある。これに対して、図８（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）に示すようなＱＦＰ（Quad  Flat  Package）のように部品本体からリード部が張り出している部品では、認識対象面は部品本体の下面ではなく、リード部の先端付近であり、リード部の高さ（三次元認識カメラの場合）や形状（二次元認識カメラの場合）を検出する必要がある。一方、図８（Ｆ），（Ｇ）に示すようなチッブ部品では、認識対象面は部品本体の下面であり、部品本体下面の高さ（三次元認識カメラの場合）や形状（二次元認識カメラの場合）を検出する必要がある。このように認識対象となる部品は、ノズルにより吸着される面すなわち上面の高さが同一でも、その認識対称面である、ボール部分、リード部、部品下面が全く異なる位置に位置することになる。このように認識対象面の高さがバラツク場合でも、上記第１実施形態では１回の認識動作で全て認識させることができる。
【００５９】
（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態について図面を用いて説明する。
【００６０】
本発明の第２実施形態にかかる位置決め制御装置及び方法は、上記第１実施形態において、部品の認識対象面の高さ認識をする際に、吸着部品の認識対象面の高さが異なる毎に上下方向に昇降移動しながら部品の認識対象面の高さを変更する必要があり、昇降移動の駆動開始タイミング言い換えれば位置決めタイミングを精度よく検出することができるものである。すなわち、上記駆動部のモータ２に相当するサーボモータ等のアクチュエータを駆動し、モータ２の回転軸であるボールネジ等により負荷の位置を制御するものであって、例えば部品の認識対象面を昇降させて位置決めすべき高さ位置である目標位置と、目標位置までの最高速度と、目標位置までの最高加速度のパラメータにより速度曲線を作成し、位置決め制御を行う位置決め制御装置及び方法であり、上記第１実施形態にかかる部品認識装置及び方法並びに部品実装装置及び方法に好適なものである。
【００６１】
すなわち、第２実施形態にかかる位置決め制御装置及び方法は、位置決め動作開始位置と位置決め対象となる軸指定のパラメータを設け、与えられた軸指定の軸が位置決め動作開始位置に到達すれば、自動的に位置決め動作を開始することにより、位置決め動作開始タイミングの検出遅れを削減し、安価で、任意のタイミングで上下動作を開始することができるものである。
【００６２】
ここで、上記動作開始位置とは、図２のＮ方向である横方向へ移動しているとき、認識対象面を認識可能範囲内に入れるために上下方向の位置決め動作を開始するタイミングを作る位置、言い換えれば、昇降駆動開始位置のことである。つまり、例えば、Ｎ方向である横方向へ移動しているとき、最初の第１ノズル２４の部品５６について認識完了するＮ方向の位置になれば、第２ノズル２５のための上下方向の位置決め動作を開始し、上下方向の第２ノズル２５の部品５７を認識する位置へ移動する。また、上記軸指定とは、Ｎ方向のアクチュエータを指定することを意味する。また、上記パラメータを設ける、とは、軸指定をメインコントローラ１０１から位置決めコントローラ１０２に通知する手段を意味する。
【００６３】
本発明の第２実施形態の位置決め制御装置は、上記部品の認識対象面を上記認識部の認識可能範囲に入る位置まで上記駆動部を介して上記選択された部品保持部材を昇降制御させるときの高さ方向の目標位置と、上記目標位置までの上記選択された部品保持部材の昇降移動時の最高速度と、上記目標位置までの上記選択された部品保持部材の昇降移動時の最高加速度とのパラメータにより、上下方向の動作中に、上記選択された部品保持部材の昇降移動時の速度曲線を作成し、上記選択された部品保持部材が上記認識部に向けて横方向に移動していて位置決め動作開始位置に到達すると、位置決め動作開始指令により、上記速度曲線に基く上記駆動部の駆動による上記選択された部品保持部材の位置決め動作を自動的に開始するようにしたことで、任意のタイミングで、検出遅れなく上下動作を開始することができる。ここで、目標位置とは、昇降移動をさせる最終位置のことであり、例えば、第１ノズル２４から第２ノズル２５へ上昇させるときであれば、第２ノズル２５の部品５７を認識できる高さ方向の位置のことである。  本発明の１番目の態様にかかる位置決め制御装置は、位置決め動作開始位置と軸指定のパラメータを備え、位置決め動作開始指令と共に、与えられた軸指定の軸が位置決め動作開始位置に到達すれば、自動的に位置決め動作を開始するものである。
【００６４】
これにより、任意の位置決め動作開始タイミングを正確にかつ安価に構成した位置決めを行うことができる。
【００６５】
本発明の２番目の態様にかかる位置決め制御装置は、上記１番目の態様の目標位置と位置決め動作開始位置のパラメータを複数備え、位置決め動作開始指令と共に、与えられた軸指定の軸が位置決め動作開始位置に到達すれば、自動的に位置決め動作を開始し、複数回実施するものである。
【００６６】
これにより、複数の任意の位置決め動作開始タイミングを正確にかつ安価に構成した位置決めを行うことができ、連続した位置決めを行うことができる。
【００６７】
本発明の３番目の態様にかかる位置決め制御装置は、上記２番目の態様に、複数の位置決め動作終了位置のパラメータを備え、連続動作における個々の位置決め動作が正常に行われたことを検出するものである。
【００６８】
これにより、連続した位置決め動作の個々の位置決め動作が正常に行われたことを検出し、異常時には、瞬時に停止することができる。
【００６９】
本発明の４番目の態様にかかる位置決め制御装置は、上記１番目の態様の位置決め制御装置が電子部品実装装置に設けられてなるものである。
【００７０】
本発明の５番目の態様にかかる位置決め制御装置は、上記２番目の態様の位置決め制御装置が電子部品実装装置に設けられてなるものである。
【００７１】
本発明の６番目の態様にかかる位置決め制御装置は、上記３番目の態様の位置決め制御装置が電子部品実装装置に設けられてなるものである。
【００７２】
図９は本発明の第２実施形態にかかる部品実装装置に適用可能な位置決め制御構成を示すブロック図である。図９に示すように、この位置決め制御構成は、負荷の目標位置（Ｐt）、目標位置までの移動時の最高速度（Ｖmax）、目標位置までの移動時の最高加速度（αmax）、位置決め動作開始位置（Ｐa）、軸指定（Ａ）、位置決め動作開始指令（Ｃ）のそれぞれの指令を出力するメインコントローラ１０１と、与えられた指令に基づき速度曲線を演算し、指令速度を出力する、第１制御部の一例としての機能する位置決めコントローラ１０２と、与えられた指令に基づきサーボモータを駆動・制御する、第２制御部の一例としての機能するサーボドライバ１０３及び１０６｛例えば、複数の部品保持部材の例としての複数の吸着ノズル（後述する図１７では吸着ノズル２１１、図１８では吸着ノズル２４〜３３）の（横方向移動時に位置決め制御される）横方向移動用サーボドライバ１０３と上下駆動用サーボドライバ１０６｝と、メカ機構すなわち機械的機構に取り付けられたサーボモータ１０４及び１０７｛例えば、複数の吸着ノズルの横方向移動用サーボモータ１０４と上下駆動用サーボモータ１０７（後述する図１７では横方向移動用サーボモータと上下駆動用アクチュエータ２１２、図１８では横方向移動用サーボモータと上下駆動用モータ２）｝と、最終の位置決め対象であるメカ機構すなわち機械的機構１０５及び１０８とを備えている。
【００７３】
この構成を具体的に第１実施形態に対応して説明すると、メインコントローラ１０１において、負荷の目標位置（Ｐt）は、上記ノズルの上下機構（上記モータ２と上記テーブル３と上記第１〜第１０シリンダ４〜１３などで構成される機構）においては、上記部品の認識対象面を上記認識部の認識可能範囲に入る位置まで上記駆動部を介して上記選択された部品保持部材を昇降制御させるときの目標位置であり、ノズルの横方向移動機構すなわちヘッドの横方向移動機構（上記横方向移動用モータなどで構成される機構）においては、上記部品の認識対象面を上記認識部の認識可能範囲で認識させるときの昇降駆動開始位置すなわち上記選択された部品保持部材の昇降駆動開始位置である。上記目標位置までの移動時の最高速度（Ｖmax）は、上記各目標位置までの上記選択された部品保持部材の昇降移動時又は横方向移動時の最高速度である。上記目標位置までの移動時の最高加速度（αmax）は、上記各目標位置までの上記選択された部品保持部材の昇降移動時又は横方向移動時の最高加速度である。上記位置決め動作開始位置（Ｐa）は、上記モータ２及び横方向移動用モータの各駆動による上記選択された部品保持部材の高さ及び横方向での位置決め動作開始位置である。上記軸指定（Ａ）は、上記選択された部品保持部材の選択のことである。上記位置決め動作開始指令（Ｃ）は、上記モータ２及び横方向移動用モータの各駆動による上記選択された部品保持部材の高さ及び横方向での位置決め動作開始指令である。
【００７４】
ここで、上記負荷とは、テーブル３のベースであるフレーム１を負荷として横方向すなわち左右方向（Ｎ方向）に移動させるアクチュエータやそのメカ機構を意味している。すなわち、横方向すなわち左右方向に移動させる機構では、負荷とはベース１であり、上下方向に移動させる機構では負荷とはテーブル３である。また、上記位置決めコントローラ１０２は、上記メインコントローラ１０１から与えられた指令に基づき、上記選択された部品保持部材の昇降移動時及び横方向移動時の両方の速度曲線をそれぞれ演算し、上記演算されたそれぞれの速度曲線に基く速度指令を出力する。上記サーボドライバ１０３及び１０６は、上記位置決めコントローラ１０２から与えられた速度指令に基づき、サーボモータを駆動・制御するものであり、複数の部品保持部材の例としての複数の吸着ノズル２４〜３３の横方向移動用サーボドライバ１０３と、上下駆動用サーボドライバ１０６である。また、上記機械的機構に取り付けられたサーボモータ１０４及び１０７は、複数の吸着ノズルの横方向移動用サーボモータと上下駆動用モータ２である。また、上記最終の位置決め対象であるメカ機構すなわち機械的機構１０５及び１０８は、横方向移動用の上記横方向移動機構と吸着ノズルの上記上下機構である。
【００７５】
この位置決めコントローラ１０２により行われる上記速度曲線の演算、指令速度の出力の動作を図１０、図１１を参照しながら説明する。
【００７６】
まず、メインコントローラ１０１が、横方向移動用ドライバ１０３には、位置決め動作開始位置と軸指定（ノズル選択）の指令を行わずに、横方向移動用目標位置と最高速度(Ｖ103max）と最高加速度(α103max）の指令を出力し、上下駆動用ドライバ１０６には、位置決め動作開始位置と軸指定の指令、及び、上下駆動用目標位置と最高速度（Ｖ106max）と最高加速度（α106max）の指令を出力し、位置決め動作開始指令を出力すると、位置決めコントローラ１０２は、位置決め動作開始指令を待っている状態（図１１のステップ＃１）から次のステップ＃２に移行し、軸指定があるかどうかを判別する（図１１のステップ＃２）。
【００７７】
次に、横方向移動用ドライバ１０３には、軸指定がないので、図１１のステップ＃２から図１１のステップ＃３に進み、最高速度（Ｖ103max）と最高加速度（α103max）となる速度指令を横方向移動用ドライバ１０３に出力する（図１１のステップ＃３）。これにより、横方向移動用ドライバ１０３は、最高速度（Ｖ103max）と最高加速度（α103max）となる速度指令に基き、横方向移動用サーボモータを駆動制御して、各ノズルを所定の昇降駆動開始位置である目標位置まで横方向移動制御され、認識カメラ６１に対して認識可能な姿勢を保持する。
【００７８】
次に、上下駆動用ドライバ１０６には、複数のノズルのうちから上下駆動すべきノズルを選択するための選択すべきノズルを指定する軸指定があるので、図１１のステップ＃２から図１１のステップ＃４に進み、指定された軸すなわち選択されたノズルが位置決め動作開始位置に到達するのを待つ（図１１のステップ＃４）。ここで、ノズルが位置決め動作開始位置に到達するか否かは、位置決めコントローラ１０２でもって検出できる。すなわち、位置決めコントローラ１０２はＮ方向への横移動時にサーボドライバ１０３を位置決め制御しているので、位置決めコントローラ１０２でもってＮ方向の位置を検出でき、位置決め動作開始位置も検出できる。
【００７９】
次に、上記選択されたノズルが位置決め動作開始位置に到達すると、最高速度（Ｖ106max）と最高加速度（α106max）となる速度指令を上下駆動用ドライバ１０６へ出力する（図１１のステップ＃５）。これにより、上下駆動用ドライバ１０６は、最高速度（Ｖ106max）と最高加速度（α106max）となる速度指令に基き、上下駆動用サーボモータ２を駆動制御して、各ノズルを目標位置である所定高さまで昇降制御されて、当該ノズルで吸着された部品の認識対象面が認識カメラ６１の認識可能範囲Ｌ内に入る。
【００８０】
その後は、位置決めコントローラ１０２は、次の位置決め動作開始指令を待っている状態（図１１のステップ＃１）となる。すなわち、次に選択されたノズルの昇降移動又は横方向移動の指令を待つ状態となる。
【００８１】
このように構成することにより、任意のタイミングで、正確にかつ安価に、選択された各ノズルの位置決め動作を開始することができる。
【００８２】
上記第２実施形態によれば、上記選択された部品保持部材が上記認識部に向けて横方向に移動していて位置決め動作開始位置に到達すると、位置決め動作開始指令により、上記速度曲線に基く上記駆動部の駆動による上記選択された部品保持部材の位置決め動作を自動的に開始するようにしたので、任意のタイミングで、正確にかつ安価に位置決め動作を開始することができる。
【００８３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。
【００８４】
例えば、目標位置と位置決め動作開始位置のパラメータを複数設け、図１２に示す処理を行うようにしてもよい。すなわち、ステップ＃６において、１つの位置決め動作開始位置から位置決め動作を開始したのち、位置決め動作終了したか否かを検出し、位置決め動作終了したときのみステップ＃７に進み、次の目標位置があれば、ステップ＃４に戻り、次の位置決め動作開始位置から位置決め動作を開始する一方、ステップ＃７において次の目標位置がなければステップ＃１に戻るようにしてもよい。このようにすれば、図１４に示すように、任意のタイミングで正確にかつ安価に連続位置決め動作を行うことができる。
【００８５】
また、複数の位置決め動作終了位置を追加し、図１３に示す処理を行うようにしてもよい。すなわち、ステップ＃６において、位置決め動作開始位置から位置決め動作を開始したのち、位置決め動作終了したか否かを検出する。位置決め動作終了していないときには、ステップ＃８において、位置決め動作終了位置に位置したか否かを検出し、位置決め動作終了位置に位置していないときにはステップ＃６に戻る。ステップ＃８において、位置決め動作終了せずに位置決め動作終了位置に位置したときには異常検出としてステップ＃９において通知する。また、ステップ＃６において位置決め動作終了位置に位置したときのみステップ＃７に進み、次の目標位置があれば、ステップ＃４に戻り、次の目標位置がなければステップ＃１に戻るようにしてもよい。このようにすれば、連続位置決め動作における個々の位置決め動作が正常に行われたことを検出することができる。ここで、上記位置決め動作が終了したか否かは、指令速度の出力終了、若しくは、サーボモータ１０４に取付けられているエンコーダ（位置検出器）により判断（検出）する。また、上記位置決め動作終了位置に位置したか否かは、Ｎ方向の位置により上下移動のサーボドライバ１０６を制御することにより行う。つまり、Ｎ方向のある位置（例えば第１ノズル２４の認識終了位置）にあれば、第２ノズル２５を認識する為の位置まで上昇し、別の位置（例えば第２ノズル２５を認識開始する位置）までにその上昇が完了するかどうかを判断し、その上昇が完了しないときには（認識不可能として）異常検出する。
【００８６】
また、このような位置決め制御装置を高速・高精度な位置決めを必要とする第１実施形態のような電子部品実装装置に設けたり、適用すると、任意のタイミングで、正確にかつ安価に位置決め動作を開始することが可能となるが、これに限るものではないことはいうまでもない。
【００８７】
また、上記第２実施形態は、部品実装装置や方法に限定されることなく、複数のサーボモータ等のアクチュエータを駆動し、ボールねじ等により負荷の位置を制御する位置決め制御装置や方法に適用することもでき、任意のタイミングで、正確にかつ安価に位置決め動作を開始することができる。すなわち、複数のサーボモータ等のアクチュエータを駆動し、ボールねじ等により負荷の位置を制御する装置において、目標位置と、上記目標位置までの移動時の最高速度と、上記目標位置までの移動時の最高加速度との部品認識装置パラメータにより速度曲線を作成し、位置決め動作開始指令により位置決め動作を開始する機能を有し、位置決め動作開始位置と軸指定のパラメータを設け、位置決め動作開始指令を与えると、与えられた軸指定の軸が位置決め動作開始位置に到達すれば、自動的に位置決め動作を開始することにより、任意のタイミングで位置決めを行うように構成することもできる。
【００８８】
すなわち、サーボモータ等のアクチュエータを駆動し、ボールネジ等により負荷の位置を制御する位置決め制御において、１つの負荷の位置により、他方の負荷の位置決めを開始するタイミングをとる必要がある場合で、位置決めを開始するタイミングを変化させる必要がある場合において、１つの負荷の位置が位置決め動作開始位置に到達すれば、他方の負荷の位置決め動作を自動的に開始することにより、検出遅れを削減し、安価で、任意のタイミングで位置決め動作を開始することができる。ここで、１つの負荷の位置により、他方の負荷の位置決めを開始するタイミングをとる必要がある場合とは、例えば、サーボドライバ１０３，１０６とモータ１０４，１０７、メカ機構１０５と１０８とにより上下動作と横方向すなわち左右方向移動動作を行うとき、部品高さと認識装置の上へ移動する方向においては、部品の大きさにより左右方向の位置が変化する。従って、上下動作を開始するタイミングが変化するため、１つの負荷例えば左右方向の位置により、他方の負荷例えば上下方向の位置決めを開始するタイミングをとる必要がある場合がある。
【００８９】
よって、位置決め動作開始位置と軸指定のパラメータを設け、与えられた軸指定の軸が位置決め動作開始位置に到達すれば、自動的に位置決め動作を開始することにより、検出遅れを削減し、安価で、任意のタイミングで位置決め動作を開始する位置決め制御を行うことができる。
【００９０】
このような構成において、目標位置と位置決め動作開始位置のパラメータを複数設けることにより、任意のタイミングで正確にかつ安価に連続位置決め動作を行うこともできる。
【００９１】
さらに、このような構成において、複数の位置決め動作終了位置を追加することにより、連続位置決め動作における個々の位置決め動作が正常に行われたことを検出することもできる。
【００９２】
このような上記第２実施形態によれば、以下のような課題を解決することもできる。
【００９３】
すなわち、従来、このような負荷の位置決め制御構成は、図１５に示すように、負荷の目標位置(Ｐt)・目標位置までの最高速度(Ｖmax)・目標位置までの最高加速度(αmax)・位置決め動作開始指令(Ｃ)を出力するメインコントローラ２０１と、与えられた上記指令に基づき指令速度を出力する位置決めコントローラ２０２と、与えられた指令速度に基づきサーボモータを駆動・制御するサーボドライバ２０３と、メカ機構すなわち機械的機構に取り付けられたサーボモータ２０４と、最終の位置決め対象であるメカ機構すなわち機械的機構２０５とが備えられており、位置決めコントローラ２０２は、図１６に示すように、与えられた指令に基づき指令速度を出力するようにしている。
【００９４】
このような負荷の位置決め装置を搭載した電子部品実装装置は、図１７に示すように、電子部品を部品供給カセットなどの部品供給部にて吸着保持し、基板上の装着位置で基板に装着する複数の部品吸着ノズル２１１，…，２１１を備えており、これらの複数の部品吸着ノズル２１１，…，２１１の個々のノズル２１１には、上下機構としてサーボモータ等のアクチュエータ２１２，…，２１２と横方向移動用サーボモータＡを有する横方向移動機構を有している。
【００９５】
また、近年、特に、高速・高精度な実装が求められており、図１９に示すように、矢印方向にノズルなどを移動しながらノズルに吸着保持した部品２２０の形状や吸着姿勢を認識部２１１で認識することにより、複数の部品を認識し、高速に装着する機構を有するようになっている。
【００９６】
しかしながら、部品の認識対象面の高さ認識をする際に、吸着部品の認識対象面の高さが異なる毎に移動しながら上下機構により部品の認識対象面の高さを変更するとき、上下機構の位置決めタイミングを検出する手段が必要であり、部品毎にタイミングが変化する為、複雑で、高価なものとなり、検出遅れによる高速化の妨げとなる。
【００９７】
これに対して、上記第２実施形態では、上下機構の位置決めタイミングを検出する手段が不要であり、目標位置と、上記目標位置までの移動時の最高速度と、上記目標位置までの移動時の最高加速度との部品認識装置パラメータにより速度曲線を作成し、位置決め動作開始指令により位置決め動作を開始する機能を有し、位置決め動作開始位置と軸指定のパラメータを設け、位置決め動作開始指令を与えると、与えられた軸指定の軸が位置決め動作開始位置に到達すれば、自動的に位置決め動作を開始することにより、任意のタイミングで位置決めを行うことができるため、任意のタイミングで、正確にかつ安価に位置決め動作を開始することが可能となる。
【００９８】
特にも、高速化を実現していくため、上記第１実施形態において説明したように、図１８に示すように、ノズル本数を増やし、一括で上下動作を行うアクチュエータ１４〜３３や横方向移動動作を行うアクチュエータ例えばヘッド部駆動用ＸＹロボット部に横方向移動用サーボモータを搭載する部品実装装置において、部品の認識対象面の高さ認識をする際に、吸着部品の認識対象面の高さが異なる毎に移動しながら上下機構により部品の認識対象面の高さを変更するとき、上下機構の位置決めタイミングを検出する手段が不要となり、任意のタイミングで、正確にかつ安価に位置決め動作を開始することが可能となるため、好適なものとすることができる。
【００９９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、認識部における部品認識時に部品の認識対象面の高さ毎に部品保持部材を上下移動させることにより、認識対象面の高さの異なる部品の認識を連続的に行なうことができる。これにより、認識対象面の高さ毎に複数回部品認識を繰り返していたものを、認識対象面の高さによらず同時に部品保持し、連続的に部品認識動作を行なうことができ、部品実装タクトの向上が実現できる。
【０１００】
また、認識対象面の高さ調整のために従来ノズル数に対応した駆動部が必要であったものを単一の駆動部で実現できるため、装置のコストが削減、及び、装置の軽量化ができる。
【０１０１】
また、上記部品の認識対象面を上記認識部の認識可能範囲に入る位置まで上記駆動部を介して上記選択された部品保持部材を昇降制御させるときの高さ方向の目標位置と、上記目標位置までの上記選択された部品保持部材の昇降移動時の最高速度と、上記目標位置までの上記選択された部品保持部材の昇降移動時の最高加速度とのパラメータにより、上記選択された部品保持部材の昇降移動時の速度曲線を作成し、上記選択された部品保持部材が上記認識部に向けて横方向に移動していて位置決め動作開始位置に到達すると、位置決め動作開始指令により、上記速度曲線に基く上記駆動部の駆動による上記選択された部品保持部材の位置決め動作を自動的に開始するようにすれば、任意のタイミングで、正確にかつ安価に位置決め動作を開始することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態を示す部品実装装置の斜視図である。
【図２】  図１の部品実装装置の位置決め動作形態を説明するための説明図である。
【図３】  従来例１を示し、部品実装装置の斜視図である。
【図４】  同部品実装装置の位置決め動作形態を説明するための説明図である。
【図５】  従来例２を示し、部品実装装置の斜視図である。
【図６】  同部品実装装置の位置決め動作形態を説明するための説明図である。
【図７】  従来例及び本発明の実施の形態を示す部品実装設備の全体斜視図である。
【図８】  認識対象となる部品の一例を示す図である。
【図９】  本発明の第２実施形態にかかる部品実装装置の位置決め制御構成を示すブロック図である。
【図１０】  本発明の第２実施形態にかかる部品実装装置の指令速度出力を示す図である。
【図１１】  本発明の第２実施形態にかかる部品実装装置の位置決め動作のフローチャートである。
【図１２】  本発明の請求項２における位置決め動作のフローチャートである。
【図１３】  本発明の請求項３における位置決め動作のフローチャートである。
【図１４】  本発明の請求項２及び３における指令速度出力を示す図である。
【図１５】  従来のシステムの構成図である。
【図１６】  従来のシステムにおける指令速度出力を示す図である。
【図１７】   メカ機構すなわち機械的機構の一例を示す図である。
【図１８】   メカ機構すなわち機械的機構の一例を示す図である。
【図１９】   移動しながら部品認識するシステムの一例を示す図である。
【符号の説明】
１…フレーム、２…モータ、３…テーブル、４〜１３…第１〜第１０シリンダ、１４〜２３…第１〜第１０バネ、２４〜３３…第１〜第１０ノズル、６０…ヘッド部、６１…認識カメラ、７６，７７，７８，７９…部品、１０１…メインコントローラ、１０２…位置決めコントローラ、１０３、１０６…サーボドライバ、１０４、１０７…サーボモータ、１０５、１０８…メカ機構すなわち機械的機構、ａ…目標位置（Ｐt）、ｂ…最高速度（Ｖmax）、ｃ…最高加速度（αmax）、ｄ…位置決め動作開始位置（Ｐa）、ｅ…軸指定（Ａ）、ｆ…位置決め動作開始指令（Ｃ）。
【図１】
0004405012.tif 000002
【図２】
0004405012.tif 000003
【図３】
0004405012.tif 000004
【図４】
0004405012.tif 000005
【図５】
0004405012.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004405012.tif 000008
【図８】
0004405012.tif 000009
【図９】
0004405012.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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