(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭載ヘッドに装着されている吸着ノズルに吸着された部品を、光電センサにより所定位置で測定し、測定された遮光量に基づいて部品の吸着状態を判定する部品吸着状態判定方法において、
吸着ノズルの上下動に伴って光電センサの前記所定位置を通過可能な、遮光幅が異なる寸法既知の複数の部位が、該吸着ノズル及び該吸着ノズルが装着されたシャフトの少なくとも前者に形成されていると共に、
該複数の部位を任意のタイミングで前記光電センサにより測定し、測定された各センサ出力電圧に基づいて、前記部品の吸着状態の判定に使用する遮光量を補正することを特徴とする部品吸着状態判定方法。
【請求項２】
前記光電センサにより、前記複数の部位を測定するタイミングが、部品を吸着する際の前記吸着ノズルの下降時又は上昇時であることを特徴とする請求項１に記載の部品吸着状態判定方法。
【請求項３】
前記遮光幅の異なる複数の部位が、前記吸着ノズルの外形が異なる段差部であることを特徴とする請求項１に記載の部品吸着状態判定方法。
【請求項４】
搭載ヘッドに装着されている吸着ノズルに吸着された部品を、光電センサにより所定位置で測定し、測定された遮光量に基づいて部品の吸着状態を判定する部品吸着状態判定装置において、
吸着ノズルの上下動に伴って光電センサの前記所定位置を通過可能な、遮光幅が異なる寸法既知の複数の部位が、該吸着ノズル及び該吸着ノズルが装着されたシャフトの少なくとも前者に形成されていると共に、
該複数の部位を任意のタイミングで前記光電センサにより測定する制御部と、
測定された各センサ出力電圧に基づいて、前記部品の吸着状態の判定に使用する遮光量を補正する補正部とを備えたことを特徴とする部品吸着状態判定装置。
【請求項５】
前記光電センサにより、前記複数の部位を測定するタイミングが、部品を吸着する際の前記吸着ノズルの下降時又は上昇時であることを特徴とする請求項４に記載の部品吸着状態判定装置。
【請求項６】
前記遮光幅の異なる複数の部位が、前記吸着ノズルの外形が異なる段差部であることを特徴とする請求項４に記載の部品吸着状態判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品吸着状態判定方法及び装置、特に使用する光電センサの個体差や周囲の温度変化によるドリフトと共に経時変化による影響を排除し、電子部品の吸着状態を正確に判定する際に適用して好適な部品吸着状態判定方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品（以下、単に部品ともいう）をプリント基板に搭載する際には、部品実装装置が用いられている。この実装装置では、搭載ヘッドに装着されている吸着ノズルにより、フィーダの所定位置から目的の部品を吸着保持した後、基板上に搭載している。
【０００３】
その場合、目的の部品を正確に基板上に搭載する必要があるため、ノズル先端に吸着保持した部品が目的のものであり、その吸着状態が正常であるか否かを搭載前に確認することが行なわれている。
【０００４】
例えば、特許文献１に開示されている従来の実装装置では、搭載ヘッドに配設されている、図１に示すような光電センサ１４を使用し、その投光器１４Ａと受光器１４Ｂとの間の検出範囲１４Ｃに、図２に示すように吸着ノズル１０の先端に吸着した部品１２を位置決めし、そのときのセンサの出力電圧を予め設定してある基準電圧（閾値）と比較し、部品の種類を含む、（Ａ）正常、（Ｂ）横立ち、（Ｃ）斜め立ち等の吸着状態を判定していた。なお、図中Ｚ１は測定時の、所定位置（高さ）であり、吸着ノズル１０の高さにより設定される。
【０００５】
又、特許文献２では、温度等の影響によりセンサ出力電圧が経時的に変動した場合を考慮し、時系列データを統計処理することにより、経時的に基準電圧（閾値）を変更Ｌ１修正する例が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−４３０７６号公報
【特許文献２】特開平２−２０５４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１によっては、図３に（Ａ）遮光量（部品幅）と（Ｂ）温度による出力電圧特性をそれぞれ２つのセンサについて示すように、センサの出力電圧には、測定する部品の大きさによる個体差がある上に、周囲温度の変化による温度ドリフトや経時的な変化もあるため、予め設定する基準値（閾値）では十分追従することはできないという問題がある。
【０００８】
又、前記特許文献２に開示されている統計的手法を用いたとしても、昼休み等でセンサを含む装置は通電されているが、非稼動状態である場合、稼動の開示前後でセンサの出力電圧が大きく変動することが起るため、正確な補正には十分に対応することができないという問題がある。
【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、光電センサの出力電圧に個体差があり、周囲温度の変化によるドリフトや経時変化がある場合でも、容易に且つ正確に部品の吸着状態を判定することができる部品吸着状態判定方法及び装置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、搭載ヘッドに装着されている吸着ノズルに吸着された部品を、光電センサにより所定位置で測定し、測定された遮光量に基づいて部品の吸着状態を判定する部品吸着状態判定方法において、吸着ノズルの上下動に伴って光電センサの前記所定位置を通過可能な、遮光幅が異なる寸法既知の複数の部位が、該吸着ノズル及び該吸着ノズルが装着されたシャフトの少なくとも前者に形成されていると共に、該複数の部位を任意のタイミングで前記光電センサにより測定し、測定された各センサ出力電圧に基づいて、前記部品の吸着状態の判定に使用する遮光量を補正することにより、前記課題を解決したものである。
【００１１】
本発明は、又、搭載ヘッドに装着されている吸着ノズルに吸着された部品を、光電センサにより所定位置で測定し、測定された遮光量に基づいて部品の吸着状態を判定する部品吸着状態判定装置において、吸着ノズルの上下動に伴って光電センサの前記所定位置を通過可能な、遮光幅が異なる寸法既知の複数の部位が、該吸着ノズル及び該吸着ノズルが装着されたシャフトの少なくとも前者に形成されていると共に、該複数の部位を任意のタイミングで前記光電センサにより測定する制御部と、測定された各センサ出力電圧に基づいて、前記部品の吸着状態の判定に使用する遮光量を補正する補正部とを備えたことにより、同様に前記課題を解決したものである。
【００１２】
本発明においては、前記光電センサにより、前記複数の部位を測定するタイミングが、部品を吸着する際の前記吸着ノズルの下降時又は上昇時であるようにしてもよく、又、前記遮光幅の異なる複数の部位が、前記吸着ノズルの外形が異なる段差部であるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、特別な部材や装置を用意することなく、任意のタイミングで判定に使用するセンサの出力電圧を実測を基に補正することができる。従って、光電センサの出力電圧に個体差があり、周囲温度の変化によるドリフトや経時変化がある場合でも、常時部品の吸着状態を容易且つ正確に判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
図４は、本発明に係る一実施形態の部品吸着状態判定装置の概要を示すブロック図である。
【００１６】
本実施形態の部品吸着状態判定装置は、図示を省略する部品実装装置の搭載ヘッドに装着された吸着ノズル１０を備えている。
【００１７】
この吸着ノズル１０は、モータ・ドライバ１６を介して駆動される搭載ヘッド（図示せず）に取付けられているＺ軸モータにより上下動され、θ軸モータにより軸回転されるシャフト下端部に着脱自在に装着されている。
【００１８】
又、上記モータ・ドライバ１６には、部品実装装置の制御部を構成するＣＰＵ１８からＡＤ変換機能を有する入出力インタフェース２０を介して出力される制御信号が入力され、これによりシャフトと一体で前記吸着ノズル１０を上下動させ、部品の吸着動作と搭載動作をそれぞれ実行可能になっている。
【００１９】
又、前記ＣＰＵ１８には、各種データが保存可能なＲＡＭ２２と実装装置を動作させる生産プログラム等が格納されているＲＯＭ２４が接続されている。
【００２０】
又、本実施形態においては、前記図１に示した従来と同様の投光器１４Ａと受光器１４Ｂからなる光電センサ１４が、図示しない搭載ヘッド上の吸着ノズル１０が上下動可能な位置に配設されている。そして、受光器１４Ｂの出力電圧はセンサアンプ部２６により増幅され、前記インタフェース２０を介してＣＰＵ１８に入力されるようになっている。
【００２１】
従って、部品の吸着時や搭載時に前記吸着ノズル１０が上下動することにより、吸着部品が光軸等の所定位置を通過又は位置決めした際の受光器１４Ｂに対する遮光量（遮光幅）から、従来と同様に部品の吸着状態が判定されるようになっている。
【００２２】
本実施形態においては、前記ＣＰＵ１８等により制御部と補正部とが実現され、任意のタイミングで前記光電センサのセンサ特性（遮光量−出力電圧特性）を特別な治具を用いることなく、容易に且つ正確に補正できるようになっている。
【００２３】
具体的には、部品の吸着時や搭載時に前記光電センサ１４の光軸を通過可能で、通過する際の遮光幅が既知の複数の部位を有する吸着ノズルを使用する。
【００２４】
即ち、図５にシャフト３０の下端部に装着された吸着ノズル１０を示すように、この吸着ノズル１０には光軸位置（受光器中心）に一致させた場合の遮光幅（量）、即ち直径が異なるｄ０、ｄ１の複数の部位（段差）が形成されている。当然のことながら、段差の直径ｄ０、ｄ１は、ノズルを製作する際の設計値であるため既知である。
【００２５】
この吸着ノズル１０に形成されている既知寸法の複数の段差を利用して補正を行なう。例えば、部品の吸着及び搭載の少なくとも一方の動作時に、部品の吸着状態を判定する時と同一条件で、直径ｄ０、ｄ１の段差部でのセンサ出力電圧Ｖ０、Ｖ１をそれぞれ測定し、その測定値を用いて図６に示すように２測定点を通過する直線で遮光量−出力電圧特性を近似する補正直線を作成する。
【００２６】
次いで、実際に測定対象（部品）を測定して得られる測定値Ｖｘに、該補正直線を適用し、測定対象の寸法ｄｘを求める。これにより、光電センサにセンサの個体差、温度ドリフト及び経時変化がある場合でも、その補正を行なうことが可能となる。
【００２７】
これを、図７を参照して更に説明すると、吸着ノズル１０を下降させて部品を吸着した後、該ノズル１０を上昇させる際に、同図（Ａ）、（Ｂ）に部品を省略して示すように、外形（直径）ｄ０、ｄ１の段差及び測定対象が、順次光軸を通過して遮光する際の検出器１４Ｂの出力電圧を測定する。
【００２８】
吸着ノズルの外形ｄ０、ｄ１は既知情報であるため、前記図６に示したグラフのように二点を結ぶ次式（１）の補正直線で、センサ特性を近似すると共に、定数Ａ、Ｂを（２）、（３）式でそれぞれ求めることができる。
【００２９】
Ｖ＝Ａ×Ｄ＋Ｂ                          …（１）
ここで、Ｖ：センサ出力電圧
Ｄ：遮光量（幅）
Ａ＝（Ｖ０−Ｖ１）／（ｄ０−ｄ１）      …（２）
Ｂ＝Ｖ１−（Ａ×ｄ１）                  …（３）
【００３０】
求めたセンサ特性を用い、測定対象（部品）を測定した際のセンサ出力電圧Ｖｘから補正された遮光量ｄｘを求める。これにより図７（Ｃ）の正常吸着、同図（Ｄ）の異常吸着を判定することができる。
【００３１】
このように直前の実測データを基に補正を行なうことにより、精度の高い遮光量（幅）を検出することが可能となるため、吸着状態を判定するための閾値をより細かく（狭く）設定することができることから、誤判定を防ぐことが可能となる。
【００３２】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
【００３３】
（１）光電センサの個体差、温度変化、経時変化等の影響を受けることなく、遮光量を高精度に測定することが可能となり、正確に部品吸着状態の判定を行なうことが可能となる。特に、部品を吸着した直後にセンサ特性を補正し、その補正結果を基に該部品を測定していることから、測定精度が極めて高い。従って、従来の手法に比べ判定用閾値の幅を狭くすることが可能となり、判定精度を向上することが可能となる。
【００３４】
（２）汎用性のあるセンサを利用可能であるため、カメラによる画像処理やレーザによる認識処理に比べ、コストダウンを図ることもできる。
【００３５】
なお、前記実施形態では、補正のためのセンサ出力電圧を、部品吸着直後のノズル上昇時に測定する例を示したが、これに限定されず、任意のタイミングで実行することができることは言うまでもなく、特に部品吸着のための下降動作時に測定する場合には、吸着直後の上昇時の場合と同様に、極めて高い精度を得ることができる。
【００３６】
又、前記実施形態では、遮光幅が既知の部位が吸着ノズル１０の段差部である場合を示したが、ノズル１０の任意の外形（直径）とシャフト３０の外形としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】従来の部品吸着状態判定の原理を示す説明図
【図２】従来の部品吸着判定に適用される光電センサの概要を示す斜視図
【図３】光電センサの出力電圧の特徴を示す線図
【図４】本発明に係る一実施形態の部品吸着状態判定装置の概要を示すブロック図
【図５】本実施形態の部品吸着状態判定に適用される吸着ノズルの特徴を示す正面図
【図６】本実施形態における補正原理を説明する線図
【図７】本実施形態の作用を示す説明図
【符号の説明】
【００３８】
１０…吸着ノズル
１２…部品
１４…光電センサ
１４Ａ…投光器
１４Ｂ…受光器
【図１】
0004975542.tif 000002
【図２】
0004975542.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004975542.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004975542.tif 000007
【図７】
0004975542.tif 000008