(57)【要約】【課題】吸着した電子部品の吸着ずれを把握するための位置認識に際して、諸制御に係る時間遅れによる誤差を抑えることができる。【解決手段】エンコーダは、外部から入力される現位置出力コマンドに応じて、現位置データを取得し、出力する機能を有する。又、コントローラは、前記現位置出力コマンドを該エンコーダへ出力し、又前記現位置データを該エンコーダから入力すると共に、前記位置認識の現位置データに従って該位置認識及び前記基板実装の制御を行うべく、時間Ｔ１の後に撮像する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンコーダによって現位置を制御しつつ位置決め動作する移載ヘッドに取り付けられた吸着ノズルで吸着した電子部品を、撮像して吸着のずれを把握するための位置認識を行い、該ずれを補正しつつ基板に実装する電子部品実装機において、
外部から入力される現位置出力コマンドに応じて、現位置データを取得し、出力する機能を有するエンコーダと、
前記現位置出力コマンドを該エンコーダへ出力し、又前記現位置データを該エンコーダから入力すると共に、該現位置データに従って、前記位置認識及び前記基板実装の制御を行うコントローラと、を有することを特徴とする電子部品実装機。
【請求項２】
請求項１に記載の電子部品実装機において、前記コントローラが、
前記位置認識における電子部品撮像のタイミングを、前記現位置データに応じて制御するようにしたものであることを特徴とする電子部品実装機。
【請求項３】
請求項１に記載の電子部品実装機において、前記コントローラが、
前記位置認識により認識された吸着ずれを、前記現位置データに応じて補正するようにしたものであることを特徴とする電子部品実装機。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電子部品実装機において、
撮像する電子部品を照明する発光手段、及びメカニカル・シャッターを有する撮像装置を備えると共に、
前記コートローラが、まず前記メカニカル・シャッターを開いてから、位置認識対象の電子部品の撮像タイミングにおいて、前記発光手段を発光させるようにしたことを特徴とする電子部品実装機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着した電子部品の吸着ずれを把握するための位置認識に際して、諸制御に係る時間遅れによる誤差を抑えることができる電子部品実装機に関する。
【背景技術】
【０００２】
移載ヘッドに取り付けられた吸着ノズルで吸着した電子部品を、基板に実装する電子部品実装機においては、該吸着した電子部品に位置ずれが生じる。このため、吸着した電子部品を撮像して吸着ずれを把握する。単純には、撮像位置で、吸着しているヘッドを停止させて撮影する。
【０００３】
あるいは、吸着しているヘッドを停止させないで、移動中に撮像するということも行われている。例えば、撮像位置にヘッド通過検出用センサを設けて、通過検出をトリガとして撮像する。あるいは、リニア・エンコーダなどの、位置検出の遅れのないエンコーダ出力によって、撮像位置の通過検出を行って、これをトリガとして撮像する。又、位置決めモータに直接取り付けられるロータリーエンコーダによって、撮像位置通過を検出することは、位置情報の出力に、時間的な遅延が少ない場合に限られていた。
【０００４】
なお、特許文献１では、複数の吸着部材により吸着された複数の電子部品の撮像の認識処理において、電子部品の装着に要する時間短縮に関する技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１６３４９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、近年では位置決め精度向上などを目的とし、ロータリーエンコーダ内部において、電子回路での処理を施して１６ビット幅以上の絶対位置情報を生成し、これをシリアル転送で出力するようにしたアブソリュートエンコーダが多く使われている。こうしたエンコーダでは、位置情報の転送に時間がかかるなど時間遅れが発生する。このため、高速で移動するヘッドに吸着されている電子部品の撮像位置通過を検出することは不向きである。
【０００７】
このシリアル転送は、転送する情報を１ビットずつ順に転送するものである。従って、転送する情報のビット数が多くなると、転送に要する時間は長くなる。
【０００８】
なお、電子部品の撮像に際して、カメラのメカニカル・シャッターも、信号が入力されてから実際に動作するまでに時間遅れがある。このため、高速で移動するヘッドに吸着されている電子部品の撮像をする場合は、該時間遅れを無視することができない。
【０００９】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、吸着した電子部品の吸着ずれを把握するための位置認識に際して、諸制御に係る時間遅れによる誤差を抑えることができる電子部品実装機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、エンコーダによって現位置を制御しつつ位置決め動作する移載ヘッドに取り付けられた吸着ノズルで吸着した電子部品を、撮像して吸着のずれを把握するための位置認識を行い、該ずれを補正しつつ基板に実装する電子部品実装機において、外部から入力される現位置出力コマンドに応じて、現位置データを取得し、出力する機能を有するエンコーダと、前記現位置出力コマンドを該エンコーダへ出力し、又前記現位置データを該エンコーダから入力すると共に、該現位置データに従って、前記位置認識及び前記基板実装の制御を行うコントローラと、を有することにより、前記課題を解決したものである。
【００１１】
又、前記電子部品実装機において、前記コントローラが、前記位置認識における電子部品撮像のタイミングを、前記現位置データに応じて制御するようにしたものであることにより、前記課題を解決したものである。
【００１２】
更に、前記電子部品実装機において、前記コントローラが、前記位置認識により認識された吸着ずれを、前記現位置データに応じて補正するようにしたものであることにより、前記課題を解決したものである。
【００１３】
又、前記電子部品実装機において、撮像する電子部品を照明する発光手段、及びメカニカル・シャッターを有する撮像装置を備えると共に、前記コートローラが、まず前記メカニカル・シャッターを開いてから、位置認識対象の電子部品の撮像タイミングにおいて、前記発光手段を発光させるようにしたことにより、前記課題を解決したものである。
【００１４】
以下、本発明の作用について、簡単に説明する。
【００１５】
本願発明では、エンコーダは、外部から入力される現位置出力コマンドに応じて、現位置を把握して該現位置を示すデータ（現位置データ）を取得し、出力する機能を有するようにする。同時に、コントローラ側は、該現位置出力コマンドを出力し、又前記現位置データを入力すると共に、該現位置データに従って、吸着ノズルで吸着した電子部品の吸着のずれを把握するための位置認識の補正や、基板実装の制御を行う。例えば、前記現位置データに従って、該位置認識の撮像のタイミングを加減したり、前記位置認識又は前記実装における位置補正を行ったりする。
【００１６】
従って、絶対位置情報をシリアル転送で出力するアブソリュートエンコーダなど、位置情報の転送などに時間がかかり、位置情報を得るまでに時間遅れが多いエンコーダでも、該時間遅れに対処することができる。位置情報を得るまでに時間遅れが多いと、この位置認識に誤差が生じ、又バラつきが生じるものであるが、上述のような現位置データに従った制御により、このような誤差やバラつきを解消することができる。
【発明の効果】
【００１７】
従って、吸着した電子部品の吸着ずれを把握するための位置認識に際して、諸制御に係る時間遅れによる誤差を抑えることができる電子部品実装機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
まず、図１を用いて、本願発明の一実施形態である、電子部品実装機の主要な構成について説明する。
【００２０】
図１は、本願発明が適用された実施形態の電子部品実装機の主要構成を示す斜視図である。
【００２１】
図１において、基台１の中央部には、Ｘ軸方向に搬送路２が配設されている。該搬送路２は、電子基板３を搬送すると共に、搬送路２上で電子基板３を保持し位置決めする。従って、搬送路２は、基板保持部を兼ねている。搬送路２の両側には、電子部品の供給部４が配置され、それぞれの供給部４には、多数台のパーツフィーダ５が並設されている。該パーツフィーダ５は、テープに保持された電子部品を収納し、このテープをテープ長方向に送ることにより、電子部品を順次供給する。
【００２２】
Ｘ軸フレーム６には、電子部品の移載ヘッド７がＸ軸方向に移動自在に装着されている。Ｘ軸フレーム６は、その両端がＹ軸フレーム８ａ及びＹ軸フレーム８ｂに、両端部をＹ軸方向移動自在に支持されて架設されている。又、移載ヘッド７及びＸ軸フレーム６は、それぞれ図４に示されるようなＸ軸モータ４２及びＹ軸モータ４０Ａ及び４０Ｂにより駆動され、それぞれＸ軸あるいはＹ軸方向に移動自在となっている。これによって、移載ヘッド７はＸＹ方向に任意に移動可能であり、下端部に装着された吸着ノズル１２（図２参照）によりパーツフィーダ５のピックアップ位置から電子部品をピックアップし、電子基板３上に移載する。
【００２３】
又、Ｘ軸フレーム６には部品認識ユニット９ａ及び９ｂが、Ｘ軸方向に移動自在に配されており、部品認識ユニット９ａ及び９ｂは、移載ヘッド７ひいては吸着ヘッド１２及びこれが吸着保持する電子部品を下方から撮像することが可能である。移載ヘッド７が電子部品を保持した状態で部品認識ユニット９ａ又は９ｂの上方にＸ軸の駆動で移動し撮像することにより、電子部品の識別、位置ずれ検出が行われる。
【００２４】
なお、前述の図４において、電子部品実装機は、平行に配置された一対のＹ軸フレーム３４Ａ、３４Ｂ及びＸ軸フレーム３６を備える。Ｘ軸フレーム３６は、その両端部３６Ａ、３６ＢがＹ軸フレーム３４Ａ、３４Ｂ上に跨った状態で架設されている。Ｘ軸フレーム３６には、移動対象である移載ヘッド７がスライド自在に組み込まれている。Ｘ軸フレーム３６のＹ軸フレーム３４Ａ、３４Ｂ上の位置、及び移載ヘッド３８のＸ軸フレーム３６上の位置を制御することにより、該移載ヘッド３８をＸ−Ｙ平面内で移動・位置決めできるようになっている。
【００２５】
又、電子部品実装機は、一対のＹ軸モータ４０Ａ、４０Ｂを備え、このＹ軸モータ４０Ａ、４０Ｂを介して、又タイミングベルト４６Ａ〜４６Ｅを介在させて、Ｘ軸フレーム３６のＹ軸フレーム３４Ａ、３４Ｂ上の位置を制御している。更に、Ｘ軸フレーム３６の端部にＸ軸モータ４２を備え、このＸ軸モータ４２を介して移載ヘッド（移動対象）７のＸ軸フレーム３６上の位置を制御している。
【００２６】
次に、図２を用いて、移載ヘッド７周辺について説明する。
【００２７】
図２は、本実施形態の移載ヘッド７及びこの周辺の主要構成を示す斜視図である。
【００２８】
図２において、移載ヘッド７には、Ｚ軸モータ１０及びボールネジ１１、更にθ軸モータ１２が設けられ、これらにより、ノズルシャフト１３はＺ軸及びθ軸方向に自在に駆動される。又、特に図示しない真空発生装置が接続されることで、ノズルシャフト１３の先端に着脱自在に係合される吸着ノズル１４には電子部品が吸着保持される。
【００２９】
あわせて、電子基板３に設けられる位置基準マークを認識するための基板認識カメラ１５及び基板照明ユニット１６が、移載ヘッド７と一体的に設けられている。
【００３０】
続いて、図３を用いて、部品認識ユニット９ａ及び９ｂについて説明する。
【００３１】
図３は、本実施形態の部品認識ユニット９ａ及び９ｂの内部構成を示す側面図である。
【００３２】
図３において、符号１７は移載ヘッド７が吸着保持した電子部品を撮像する部品撮像カメラ、符号１８は該部品撮像カメラ１７に取り付けられたレンズ、符号１９は該部品撮像カメラ１７の撮像光軸を上方へと折り返すハーフミラー、符号２０は該ハーフミラー１９下方に設けられて該ハーフミラー１９を透過する光で移載ヘッド７が吸着保持した電子部品を下方から照明する同軸照明装置、符号２１は移載ヘッド７が吸着保持した電子部品に対して比較的浅い角度の下方から照明する斜光照明装置、符号２２は部品認識ユニット９ａ及び９ｂ内部に塵埃が侵入するのを防止するカバーガラス２２を示す。
【００３３】
又、図５は、本実施形態の撮像装置コントローラを含む全体の制御構成を示すブロック図である。図６は、撮像装置コントローラ６０及びアブソリュートエンコーダ４２Ａの接続関係を示すブロック図である。
【００３４】
まず、図５に図示されるように、本体制御部３０には、ＸＹ駆動部５０と、ヘッド部５１と、撮像装置コントローラ６０との、これらが有する制御関係機器が接続されている。
【００３５】
本体制御部３０は、制御プログラムや諸データテーブルが記憶されるＲＯＭ（Read  Only  Memory）３２と、諸データテーブルが記憶されるＲＡＭ（Random  Access  Memory）３３と、制御プログラムを実行するＣＰＵ（Central  Processing  Unit）３１とを有している。ＸＹ駆動部４０は、アブソリュートエンコーダ４２Ａを備えるＸ軸モータ４２と、２つのＹ軸モータ４０Ａ及び４０Ｂとを有している。ヘッド部４２は、Ｚ軸モータ１０、θ軸モータ１２、真空発生器５２、又吸着ノズル１４を有している。撮像装置コントローラ６０は、部品認識装置６３と、撮像タイミング発生回路６４と、シャッターコントロール回路６５と、照明コントロール回路６６とを有している。
【００３６】
なお、アブソリュートエンコーダ４２Ａは、図５や図６に示すように、撮像装置コントローラ６０に接続されている。該アブソリュートエンコーダ４２Ａは、ロータリーエンコーダであり、その内部において、電子回路での処理を施して１６ビット幅の絶対位置情報を生成し、該絶対位置情報をシリアル転送で、撮像装置コントローラ６０へと出力するものである。本実施形態では、この絶対位置情報の転送にかかる時間による時間遅れを、本願発明を適用して解決するようにしている。
【００３７】
図７は、本実施形態における現位置出力コマンド及び現位置データに係るタイムチャートである。又、図８は、吸着されている電子部品の撮像のタイムチャートである。
【００３８】
これらの図において、「コマンドｎ」、「コマンドｎ＋１」、「コマンド」は、いずれも、撮像装置コントローラ６０がアブソリュートエンコーダ４２Ａへ出力する現位置出力コマンドである。又、「位置データｎ」、「位置データｎ＋１」、「位置データ」は、いずれも、アブソリュートエンコーダ４２Ａが撮像装置コントローラ６０へ出力する現位置データであり、絶対位置情報である。
【００３９】
図７に示すように、現位置出力コマンドを受けると、アブソリュートエンコーダ４２Ａは、これを受けた時点におけるＸ軸位置を指し示す現位置データを、撮像装置コントローラ６０へと出力する。
【００４０】
このとき、現位置出力コマンドがアブソリュートエンコーダ４２Ａに転送されまでに要する遅れ時間、該コマンドを受けてからアブソリュートエンコーダ４２Ａが現位置データを確定するまでの遅れ時間、出力される該現位置データが撮像装置コントローラ６０に全て転送されるまでの遅れ時間がかかる。これら遅れ時間の内の他のものに比べ、現位置データの、アブソリュートエンコーダ４２Ａから撮像装置コントローラ６０への転送に要する遅れ時間は、該転送がシリアル転送であれば特に長くなる。
【００４１】
又、このような遅れ時間が存在するため、高速で移動するヘッドに吸着されている電子部品の撮像位置通過を検出すると、検出結果にバラつきが生じる。更に、撮像位置通過の検出にバラつきが生じると、該検出のタイミングの撮像に基づいた位置認識による、吸着ノズル１４に吸着した電子部品の位置ずれ検出の誤差も拡大してしまう。
【００４２】
ここで、該撮像位置通過の検出、及び電子部品の撮像の制御について説明する。
【００４３】
まず、比較例として、本願発明を適用しない場合について説明する。
【００４４】
撮像装置コントローラ６０は、図７に示すように、Ｘ軸の高速移動中に定周期で、アブソリュートエンコーダ４２Ａに対して現位置出力コマンドを出力し、又、該現位置出力コマンドを受けたアブソリュートエンコーダ４２Ａが出力する現位置データを受信する。なお、アブソリュートエンコーダ４２Ａは、内蔵する光学式エンコーダから位置情報を読み取り、内部処理によって送信データを作成し、現位置出力コマンドの受信に応じて作成されたものをシリアルデータ転送によって、撮像装置コントローラ６０へ送信する。
【００４５】
このような現位置出力コマンド及び現位置データの受け渡しを繰り返しつつ、撮像装置コントローラ６０は、現位置データが撮像位置に一致乃至は所定範囲に接近したと判定する。該判定がなされると、撮像装置コントローラ６０は、そのシャッターコントロール回路６５によって撮像装置のシャッターを開き、又照明コントロール回路６６によって撮像のための照明を発光させる。
【００４６】
以上のような比較例の場合は、前述のような時間遅れの影響がある。該比較例に対して、本願発明を適用した本実施形態の場合は、以下のような制御になる。
【００４７】
まず、上記の比較例と同様、撮像装置コントローラ６０は、Ｘ軸の高速移動中に定周期で、アブソリュートエンコーダ４２Ａに対して現位置出力コマンドを出力し、又、該現位置出力コマンドを受けたアブソリュートエンコーダ４２Ａが出力する現位置データを受信する。このような現位置出力コマンド及び現位置データの受け渡しを繰り返しつつ、撮像装置コントローラ６０は、現位置データが撮像位置に一致乃至は所定範囲に接近したと判定する。
【００４８】
該判定の後の制御は、上記の比較例とは異なるものとなる。
【００４９】
撮像装置コントローラ６０は、アブソリュートエンコーダ４２Ａに対して、現位置出力コマンドの一種ともいえる現位置ラッチ出力コマンドを送信する。該現位置ラッチ出力コマンドを受信すると、アブソリュートエンコーダ４２Ａは、あらかじめ定められた時間Ｔ１の後において、Ｘ軸位置を取得し、一旦ラッチ（記憶）してから、現位置データとして撮像装置コントローラ６０に転送する。
【００５０】
なお、撮像装置コントローラ６０の処理に余裕があれば、あらかじめ定められた時間Ｔ１の後において、アブソリュートエンコーダ４２Ａは、ラッチすることなく直ちに、現位置データを撮像装置コントローラ６０に転送するようにしてもよい。この場合、撮像装置コントローラ６０において、転送されてきた現位置データをラッチするようにしてもよい。
【００５１】
アブソリュートエンコーダ４２Ａにおいて、時間Ｔ１の後の、Ｘ軸位置の取得のタイミングは、非常に正確に行われ、プラスマイナス０．５μ秒程度のばらつき範囲内に管理されている。
【００５２】
又、撮像装置コントローラ６０は、上記の現位置ラッチ出力コマンドを送信してから上記時間Ｔ１の後、そのシャッターコントロール回路６５によって撮像装置のシャッターを開き、又照明コントロール回路６６によって撮像のための照明を発光させる。
【００５３】
そうして、部品認識装置６３は、該撮像の画像認識によって、移載ヘッド７に吸着されている電子部品の、吸着の位置ずれを検出する。該位置ずれ検出の際には、上記の、現位置データとして受け取る、アブソリュートエンコーダ４２Ａにおける時間Ｔ１の後のＸ軸位置による補正を行う。
【００５４】
例えば、時間Ｔ１の後のＸ軸位置（現位置）の目標位置（基準位置）は、画像認識のための撮像に好適な位置として、撮像装置コントローラ６０において把握されている。これに対して、撮像装置コントローラ６０では、アブソリュートエンコーダ４２Ａから受ける現位置データが示すＸ軸位置（現位置）が把握され、このＸ軸位置を、実際の撮像位置とすることができる。そして、このような目標位置のＸ軸位置、及び現位置データが示すＸ軸位置（実際の撮像位置）の差が、誤差量となる。従って、撮像装置コントローラ６０では、現位置データが示すＸ軸位置に応じて、吸着のずれを把握するための位置認識を補正するようにしている。
【００５５】
なお、変形例として、本実施形態において、種々の制御形態が考えられるが、このようなものも本願発明に含まれる。例えば、上述では一律としていたＴ１後のシャッターの開放と照明の発光のタイミングを、過去に得られている、アブソリュートエンコーダ４２Ａにおける時間Ｔ１の後のＸ軸位置のデータに基づいて、補正するようにしてもよい。
【００５６】
なお、メカニカル・シャッターが開いて、かつ同軸照明装置２０や斜光照明装置２１が発光することで、撮像がなされる。ここで、メカニカル・シャッターの開放の遅れ時間は、同軸照明装置２０や斜光照明装置２１の発光の遅れ時間より長くなるので、予めメカニカル・シャッターを開放しておいてから、実際の撮像タイミングにおいて、同軸照明装置２０や斜光照明装置２１を発光させることで、撮像タイミングの精度を向上することができる。例えば、メカニカル・シャッターの遅れ時間程度、乃至はその数倍程度、早めに、該メカニカル・シャッターを予め開放しておく。
【００５７】
なお、以上に説明した実施形態では、Ｘ軸という１つの制御軸において、本願発明を適用している。しかしながら、本願発明は、このようなものに限定されるものではない。例えば、Ｙ軸やＺ軸などの他の１つの制御軸、あるいは複数の制御軸において、例えばＸ軸及びＹ軸の２つの制御軸において、本願発明を適用するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上説明したとおり、吸着した電子部品の吸着ずれを把握するための位置認識に際して、諸制御に係る時間遅れによる誤差を抑えることができる電子部品実装機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本願発明が適用された実施形態の電子部品実装機の主要構成を示す斜視図。
【図２】上記実施形態の移載ヘッド及びこの周辺の主要構成を示す斜視図。
【図３】前記実施形態の部品認識ユニットの内部構成を示す側面図。
【図４】前記電子部品実装機の駆動機構の主要構成を示す斜視図。
【図５】前記実施形態の撮像装置コントローラを含む全体の制御構成を示すブロック図。
【図６】前記実施形態の撮像装置コントローラ及びアブソリュートエンコーダの接続関係を示すブロック図。
【図７】前記実施形態における現位置出力コマンド及び現位置データに係るタイムチャート。
【図８】前記実施形態において吸着されている電子部品の撮像のタイムチャート。
【符号の説明】
【００６０】
１…基台
２…搬送路
３…電子基板
４…供給部
５…パーツフィーダ
６…Ｘ軸フレーム
７…移載ヘッド
８ａ、８ｂ…Ｙ軸フレーム
９ａ、９ｂ…部品認識ユニット
１０…Ｚ軸モータ
１１…ボールネジ
１２…θ軸モータ
１３…ノズルシャフト
１４…吸着ノズル
１６…基板照明ユニット
１７…部品撮像カメラ
１８…レンズ
１９…ハーフミラー
２０…同軸照明装置
２１…斜光照明装置
２２…カバーガラス
３０…本体制御部
３１…ＣＰＵ
３２…ＲＯＭ
３３…ＲＡＭ
３４Ａ、３４Ｂ…Ｙ軸フレーム
３６…Ｘ軸フレーム
４０Ａ、４０Ｂ…Ｙ軸モータ
４２…Ｘ軸モータ
４２Ａ…アブソリュートエンコーダ（エンコーダ）
４６Ａ〜４６Ｅ…タイミングベルト
５０…ＸＹ駆動部
５１…ヘッド部
５２…真空発生器
６０…撮像装置コントローラ
６３…部品認識装置
６４…撮像タイミング発生回路
６５…シャッターコントロール回路
６６…照明コントロール回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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