JP2010120123A - Orthogonal robot, component mounting device equipped with the orthogonal robot, and method of controlling the orthogonal robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の吸着ヘッドが備えられたヘッドユニットを、水平方向に移動させる直交ロボット、該直交ロボットを備えた部品実装装置および前記直交ロボットの制御方法に関する。 The present invention relates to an orthogonal robot that moves a head unit including a plurality of suction heads in a horizontal direction, a component mounting apparatus including the orthogonal robot, and a method for controlling the orthogonal robot.
従来、プリント基上の所定の位置に電子部品を実装したり、電子部品を検査したりするために、部品供給部から所定の位置まで電子部品の搬送を行う直交ロボットが用いられている。直交ロボットは、吸着ヘッドが備えられたヘッドユニットを、水平方向に移動させるように構成されている。 Conventionally, in order to mount an electronic component at a predetermined position on a print base or to inspect the electronic component, an orthogonal robot that transports the electronic component from a component supply unit to a predetermined position is used. The orthogonal robot is configured to move a head unit provided with a suction head in the horizontal direction.
たとえば、特許文献1には、2本の前後移動軸と、前後移動軸によって両端が支持された左右移動軸と、左右移動軸によって支持されたヘッドユニットとを備えたチップマウンタ用直交ロボットが開示されている。このなかで、左右移動軸は前後移動軸の長手方向に沿って移動可能に備えられ、ヘッドユニットは左右移動軸の長手方向に沿って移動可能に備えられている。
For example,
このような直交ロボットでは、2本の軸線(特許文献1においては、前後移動軸と左右移動軸)が厳密に直角をなした状態で電子部品の搬送が行われることにより、電子部品が所定の位置に精度よく配置される。そして、組み付け誤差などによって、直交ロボットの2本の軸が厳密な直角を成していない場合には、電子部品を精度よく実装位置などに配置するために、誤差角から求めた補正量をヘッドユニットの移動量に反映させて、電子部品を搬送していた。
しかしながら、2本の軸が厳密な直角をなしていない場合、上記特許文献1に示された技術を用いても、左右移動軸に支持されたヘッドユニット自体は、依然として傾いた状態のままであるという問題が残されていた。例えば、部品実装装置の場合、ヘッドユニットに備えられた吸着ヘッドが複数の場合には、通常、吸着ヘッドの配置と部品供給部の部品供給位置の配置とを対応させて、各吸着ヘッドで複数の部品を同時吸着できるように設計されているが、左右移動軸の傾きによって直交しなくなった場合、上記特許文献1に示されたような移動位置の補正を行っても、左右移動軸と前後移動軸とが直交していないことに変わりはないので、複数の吸着ヘッドの列と部品供給部の部品供給位置の列とが合致しない。そのため、部品供給位置において、複数の吸着ヘッドで同時に複数の部品を吸着することが難しい、という問題が発生する。
However, if the two axes do not form a right angle, the head unit itself supported by the left and right moving shafts still remains tilted even if the technique disclosed in
本発明は、上記のヘッドユニットが傾いた状態にあることにより発生する問題に鑑みてなされたものであり、ヘッドユニットにより搬送される部品の位置決め精度を確保しつつ、ヘッドユニットに備えられた複数のツールで同時に複数の作業をする際の精度を向上させることができる直交ロボット、該直交ロボットを備えた部品実装装置および前記直交ロボットの制御方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the problems that occur when the above-described head unit is tilted, and a plurality of units provided in the head unit while ensuring the positioning accuracy of components conveyed by the head unit. It is an object of the present invention to provide an orthogonal robot, a component mounting apparatus including the orthogonal robot, and a control method for the orthogonal robot that can improve the accuracy when performing a plurality of operations simultaneously with the tool.
本発明の直交ロボットは、所定の第1の軸線の方向に延び、かつ、互いに間隔を空けて設けられた主軸、副軸の2本の駆動軸を有する第1の駆動手段と、前記第1の軸線の方向と交差する第2の軸線の方向に延び、前記2本の第1の駆動手段に架設され、前記2本の第1の駆動手段の駆動によって前記第1の軸線に沿って移動する第2の駆動手段と、部品を保持するための複数のツールが前記第2の軸線の方向に平行な列をなすように備えられ、前記第2の駆動手段の駆動によって前記第2の軸線に沿って移動するヘッドユニットと、前記各駆動手段を制御する制御手段とを有し、該制御手段は、前記第2の軸線が前記主軸の第1の軸線と直交する方向からずれている場合にそのずれ分を検出し、前記2本の第1の駆動手段を同期させて駆動するためのパラメータを前記ずれ分に相当する量だけずらしつつ、前記2本の第1の駆動手段を駆動するように構成されていることを特徴とする。 The orthogonal robot according to the present invention includes a first driving means having two driving shafts, a main shaft and a sub shaft, extending in the direction of a predetermined first axis and spaced apart from each other. Extends in the direction of the second axis that intersects the direction of the axis of the two, is installed on the two first driving means, and moves along the first axis by the driving of the two first driving means Second driving means and a plurality of tools for holding a part are arranged in a row parallel to the direction of the second axis, and the second axis is driven by the second driving means. And a control unit that controls each of the driving units, and the control unit is configured such that the second axis is deviated from a direction orthogonal to the first axis of the main shaft. Is detected and the two first driving means are synchronized to drive. While shifting by an amount corresponding to parameters of order on the shift amount, characterized in that it is configured to drive the first driving means of the two.
この発明の直交ロボットによれば、第2の軸線が主軸の第1の軸線と直交する方向からずれている場合にそのずれ分が検出され、2本の第1の駆動手段を同期させて駆動するためのパラメータをずれ分に相当する量だけずらしつつ、2本の第1の駆動手段を駆動するように構成されている。このように、2本の第1の駆動手段を同期させて駆動するためのパラメータにずれが生じると、一方の第1の駆動手段の駆動状態と他方の第1の駆動手段の駆動状態とが互いに異なるようになり、第2の駆動手段の一方の端部の移動量と他方の端部の移動量とに違いが生じる。これにより、第2の駆動手段の第2の軸線が第1の駆動手段の主軸の第1の軸線と直交していない場合には、第2の駆動手段の一方の端部側を他方の端部側より多くまたは少なく第1の駆動手段の第1の軸線に沿って移動させることで、第2の駆動手段の第2の軸線が第1の駆動手段の主軸の第1の軸線と直交するように調整される。また、第1の駆動手段の主軸の第1の軸線と第2の駆動手段の第2の軸線とを厳密に直交させることで、ヘッドユニットに備えられた複数のツールの列と作業位置の列とを合致させることができるので、複数のツールによる同時作業を、精度よく行うことができる。しかも、2本の第1の駆動手段を同期させるためのパラメータを1種だけずらせば、2本の第1の駆動手段の駆動状態が互いに異なるように制御されるので、パラメータを複数調整する必要がない。 According to the orthogonal robot of the present invention, when the second axis is deviated from the direction orthogonal to the first axis of the main axis, the deviation is detected, and the two first drive means are driven in synchronization. The two first driving means are driven while shifting the parameters for the shift by an amount corresponding to the shift amount. In this way, when a deviation occurs in the parameters for driving the two first driving means in synchronization, the driving state of one first driving means and the driving state of the other first driving means are changed. It becomes different from each other, and there is a difference between the amount of movement of one end of the second driving means and the amount of movement of the other end. As a result, when the second axis of the second driving means is not orthogonal to the first axis of the main axis of the first driving means, one end side of the second driving means is set to the other end. The second axis of the second driving means is orthogonal to the first axis of the main axis of the first driving means by moving along the first axis of the first driving means more or less than the part side To be adjusted. In addition, the first axis of the main axis of the first driving unit and the second axis of the second driving unit are strictly orthogonal to each other so that a plurality of tool columns and work position columns provided in the head unit are arranged. Therefore, simultaneous work by a plurality of tools can be performed with high accuracy. In addition, if only one type of parameter for synchronizing the two first driving means is shifted, the driving states of the two first driving means are controlled to be different from each other, so it is necessary to adjust a plurality of parameters. There is no.
また、前記制御手段は、前記パラメータのずらし量に上限を設けていることが好ましい。 Further, it is preferable that the control means provides an upper limit for the shift amount of the parameter.
この発明によれば、パラメータのずらし量に上限を設けることによって、第2の駆動手段が傾く量を制限する。これにより、第1の駆動手段と第2の駆動手段との連絡部分において、過度な負荷が生じるのを避けることができ、異音の発生や耐久性の低下を防止することができる。 According to the present invention, by setting an upper limit to the amount of parameter shift, the amount by which the second driving means tilts is limited. As a result, it is possible to avoid an excessive load at the connecting portion between the first driving means and the second driving means, and it is possible to prevent the generation of abnormal noise and the deterioration of durability.
本発明の部品実装装置は、基台と、該基台上の所定の位置に基板を搬入する基板搬送手段と、前記基台上に設置され、所定の第1の軸線の方向に延び、かつ、互いに間隔を空けて設けられた主軸、副軸の2本の駆動軸を有する第1の駆動手段と、前記第1の軸線の方向と交差する第2の軸線の方向に延び、前記2本の第1の駆動手段に架設され、前記2本の第1の駆動手段の駆動によって前記第1の軸線に沿って移動する第2の駆動手段と、部品を保持するための複数の吸着ヘッドが前記第2の軸線の方向に平行な列をなすように備えられ、前記第2の駆動手段の駆動によって前記第2の軸線に沿って移動するヘッドユニットと、部品の供給位置が前記基板の搬送方向に平行になるように備えられた部品供給部と、前記各駆動手段を制御する制御手段とを有し、該制御手段は、前記第2の軸線が前記主軸の第1の軸線と直交する方向からずれている場合にそのずれ分を検出し、前記2本の第1の駆動手段を同期させて駆動するためのパラメータを前記ずれ分に相当する量だけずらしつつ、前記2本の第1の駆動手段を駆動するように構成されていることを特徴とする。 The component mounting apparatus according to the present invention includes a base, board transport means for carrying the board to a predetermined position on the base, the base mounted on the base, and extending in the direction of the predetermined first axis. A first drive means having two drive shafts, ie, a main shaft and a sub shaft, which are spaced apart from each other, and extending in the direction of a second axis intersecting the direction of the first axis, the two A plurality of suction heads for holding a component, and a second driving means that moves along the first axis by driving the two first driving means. A head unit which is provided so as to form a row parallel to the direction of the second axis, and which moves along the second axis by driving of the second driving means, and a component supply position is the transport of the substrate The component supply unit provided so as to be parallel to the direction, and the drive means are controlled. And the control means detects the amount of deviation when the second axis is deviated from a direction perpendicular to the first axis of the main shaft, and the two first driving The two first driving means are driven while shifting a parameter for driving the means synchronously by an amount corresponding to the deviation.
本発明の直交ロボットの制御方法は、所定の第1の軸線の方向に延び、かつ、互いに間隔を空けて設けられた主軸、副軸の2本の駆動軸を有する第1の駆動手段と、前記第1の軸線の方向と交差する第2の軸線の方向に延び、前記2本の第1の駆動手段に架設され、前記2本の第1の駆動手段の駆動によって前記第1の軸線に沿って移動する第2の駆動手段と、複数のツールが前記第2の軸線の方向に平行な列をなすように備えられ、前記第2の駆動手段の駆動によって前記第2の軸線に沿って移動するヘッドユニットとを有する直交ロボットの制御方法であって、前記第1の駆動手段の前記主軸の第1の軸線と前記第2の駆動手段の第2の軸線との直交度を測定する直交度測定ステップと、前記第2の軸線が主軸の第1の軸線と直交する方向からずれている場合にそのずれ分に相当する量を算出するずらし量算出ステップと、前記2本の第1の駆動手段を同期させて駆動するためのパラメータを前記ずれ分に相当する量だけずらしつつ、前記2本の第1の駆動手段を駆動するように制御する直交度調整ステップとを含むことを特徴とする。 The orthogonal robot control method of the present invention includes a first drive unit that has two drive shafts, a main shaft and a sub shaft, extending in the direction of a predetermined first axis and spaced apart from each other. It extends in the direction of a second axis that intersects the direction of the first axis, is installed on the two first driving means, and is driven by the two first driving means to the first axis. And a plurality of tools arranged in a row parallel to the direction of the second axis, and driven by the second driving means along the second axis. A control method for an orthogonal robot having a moving head unit, wherein the orthogonality measures an orthogonality between a first axis of the main axis of the first driving means and a second axis of the second driving means. Degree measuring step, and the second axis is perpendicular to the first axis of the main axis A shift amount calculating step for calculating an amount corresponding to the shift amount when the shift is away from, and a parameter for driving the two first driving means in synchronization with each other by an amount corresponding to the shift amount. However, it includes an orthogonality adjustment step for controlling the two first driving means to drive.
本発明によれば、直交ロボットにおいては、ヘッドユニットの位置決め精度を確保しつつ、ヘッドユニットに備えられた複数のツールで同時作業の精度を向上させることができ、部品実装装置においては、ヘッドユニットにより搬送・搭載される部品の位置決め精度を確保しつつ、複数の吸着ヘッドで複数の部品を保持する精度を向上させることができる。 According to the present invention, in the orthogonal robot, it is possible to improve the accuracy of simultaneous work with a plurality of tools provided in the head unit while ensuring the positioning accuracy of the head unit. Thus, it is possible to improve the accuracy of holding a plurality of components with a plurality of suction heads while securing the positioning accuracy of the components to be conveyed and mounted.
以下で、本実施の形態の直交ロボット、該直交ロボットを備えた部品実装装置および前記直交ロボットの制御方法について、図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, the orthogonal robot of the present embodiment, the component mounting apparatus including the orthogonal robot, and the control method of the orthogonal robot will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本実施の形態の直交ロボットが設けられた部品実装装置を説明するための概念図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a component mounting apparatus provided with an orthogonal robot according to the present embodiment.
実施の形態1の直交ロボットは、プリント基板上の所定の位置に電子部品を実装するための部品実装装置に用いられる。 The orthogonal robot according to the first embodiment is used in a component mounting apparatus for mounting an electronic component at a predetermined position on a printed circuit board.
具体的には、部品実装装置は、図1に示されるように、基台1と、基台1上にプリント基板Pを搬送するためのコンベア(基板搬送手段)2と、コンベア2の両外側の所定の位置に配置された部品供給部6と、部品供給部6とコンベア2との間に配置された部品認識装置8と、基台1上に据付けられた直交ロボットとを含む。
Specifically, as shown in FIG. 1, the component mounting apparatus includes a
コンベア2は、基台1上を横切るように設置されている。コンベア2は、プリント基板Pを基台1上に搬入し、プリント基板Pが所定の実装作業位置に到達するとコンベア2が停止する。また、プリント基板Pへの電子部品の実装作業が終わると、コンベア2は、プリント基板Pを基台1上の実装作業位置から搬出する。
The
部品供給部6は、テープを担体としてIC等のチップ部品を供給する複数のテープフィーダーや、傾斜した通路に沿って部品を自重で滑落させながら供給するバルクフィーダーなどのパーツフィーダー6aを含む。そして、各パーツフィーダー6aの部品供給位置Supが、部品供給部6全体として、プリント基板Pの搬送方向に平行な列をなすように配置されている。
The
部品認識装置8は、CCDエリアセンサ等の撮像素子を備えている。ヘッドユニット5は、部品供給位置Supからプリント基板P上に電子部品を搬送する際に、部品認識装置8の上方を経由する。そして、部品認識装置8は、ヘッドユニット5の吸着ヘッド51が上方に位置したときに、吸着ヘッド51により保持された電子部品を撮像し、得られた画像データに基づいて吸着ヘッド51に対する電子部品の位置ずれ等を測定するようになっている。
The
以下では、プリント基板Pの搬送方向に平行な方向をX方向、X方向に直交し、水平な方向をY方向として説明する。 In the following description, the direction parallel to the conveyance direction of the printed circuit board P is defined as the X direction, the direction orthogonal to the X direction, and the horizontal direction as the Y direction.
直交ロボットは、Y方向に平行な第1の軸線Ax1の方向に延びた主Y方向移動装置31(第1の駆動手段)、および、主Y方向移動装置31から所定の間隔Lを空けて設けられるとともに、Y方向に平行な第1の軸線Ax1’の方向に延びた副Y方向移動装置(第1の駆動手段)32により構成されるY方向移動装置3と、Y方向移動装置3によって、Y方向に移動可能に支持されたX方向移動装置(第2の駆動手段)4と、X方向移動装置4によって支持されるヘッドユニット5と、主Y方向移動装置31、副Y方向移動装置32、X方向移動装置4およびヘッドユニット5を統括的に制御する制御装置(制御手段)7とを含む。
The orthogonal robot is provided with a main Y direction moving device 31 (first driving means) extending in the direction of the first axis Ax1 parallel to the Y direction and a predetermined distance L from the main Y direction moving device 31. The Y-
主Y方向移動装置31は、サーボモータ31aと、サーボモータ31aの駆動力を受けて回転するY方向に延びるボールねじ軸31bと、ボールねじ軸31bに螺合し、ボールねじ軸31bの回転に伴いボールねじ軸31bの長手方向に移動するボールナット31cとを含む。ここで、第1の軸線Ax1とは、長手方向が、厳密にY方向に平行な状態になるように基台1上に据え付けられた主Y方向移動装置31のボールねじ軸31bの軸線、つまり、主軸の軸線を意味している。
The main Y-direction moving device 31 is screwed into the
副Y方向移動装置32も主Y方向移動装置31と同様に、サーボモータ32aと、サーボモータ32aの駆動力を受けて回転するY方向に延びるボールねじ軸32bと、ボールねじ軸32bに螺合し、ボールねじ軸32bの回転に伴いボールねじ軸32bの長手方向に移動するボールナット32cとを含む。ここで、第1の軸線Ax1’とは、副Y方向移動装置32のボールねじ軸32bの軸線、つまり、副軸の軸線を意味している。
Similarly to the main Y-direction moving device 31, the secondary Y-direction moving device 32 is screwed into the
X方向移動装置4は、サーボモータ4aと、サーボモータ4aの駆動力を受けて回転するX方向に延びるボールねじ軸4bと、ボールねじ軸4bに螺合し、ボールねじ軸4bの回転に伴いボールねじ軸4bの長手方向に移動するボールナット4cと、X方向に延びるヘッドユニット支持部材(図示しない)とを含む。ヘッドユニット支持部材は、両端に、ボールナット31c、32cが固定され、図略のガイド手段によって、Y方向に移動可能に支持される。すなわち、X方向移動装置4のボールねじ軸4bの軸線(以下、第2の軸線Ax2という)は、第1の軸線Ax1と交差している。
The
本実施の形態では、主Y方向移動装置31と副Y方向移動装置32とを、第1の軸線Ax1と第2の軸線Ax2との直交度に応じた駆動状態で駆動させている。これによって、X方向移動装置4の一方の端部41の移動量と他方の端部42の移動量とに違いを生じさせている。
In the present embodiment, the main Y-direction moving device 31 and the sub-Y-direction moving device 32 are driven in a driving state according to the orthogonality between the first axis Ax1 and the second axis Ax2. This makes a difference between the amount of movement of one
ヘッドユニット5には、X方向移動装置4のボールナット4cに固定されるブラケット(図示しない)が取り付けられ、ヘッドユニット5は、ブラケットによって第2の軸線Ax2の方向に移動可能に支持されている。ヘッドユニット5は、電子部品を吸着・保持・搭載の作業をする複数の吸着ヘッド(ツール)51と、プリント基板P上の所定の位置に施された各種マークなどを撮像・認識する基板認識カメラ52とを備えている。
A bracket (not shown) fixed to the
具体的には、各吸着ヘッド51は、先端で電子部品を吸着する吸着ノズル(図示しない)を有し、この吸着ノズルに供給される負圧による吸引力で電子部品を吸引し得るようになっている。また、基板認識カメラ52は、CCDエリアセンサ等の撮像素子を備えている。基板認識カメラ52は、基台1上の実装作業位置に位置するプリント基板P上に電子部品を実装する際に、プリント基板Pに施された基板マーク(フィデューシャルマーク等)を撮像して、その画像データを得る。そして、この画像データに基づいてプリント基板Pの位置を認識する。
Specifically, each
本実施の形態では、7本の吸着ヘッド51が、第2の軸線Ax2に平行な方向に列をなし、かつ、配列間隔が部品供給位置Supの配列間隔に対応するように複数設けられている。したがって、第2の軸線Ax2が、正確にX方向に平行な状態になっていれば、部品供給部6の部品供給位置Supの列とヘッドユニット5の吸着ヘッド5の列とが平面視で平行な状態になり、吸着ヘッド51が部品供給位置Supの上方に位置したときに、複数の吸着ヘッド51の列と部品供給位置Supの列とが平面視で合致し、複数の部品の吸着の作業を一括で行うことができる。
In the present embodiment, a plurality of seven suction heads 51 are provided in a row in a direction parallel to the second axis Ax2, and the arrangement interval corresponds to the arrangement interval of the component supply positions Sup. . Therefore, if the second axis Ax2 is accurately in the state parallel to the X direction, the row of the component supply positions Sup of the
図2は、直交ロボットのX方向移動装置4について説明するための概念図である。
FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the
本実施の形態では、Y方向移動装置3とX方向移動装置4とが正確に直交して設置されていないことにより、第2の軸線Ax2が主Y方向移動装置31の軸線である第1の軸線Ax1に対して正確に直交していない場合に、第2の軸線Ax2を第1の軸線Ax1に対して、構造的に直交させる。これにより、第2の軸線Ax2が、X方向に平行な状態になり、複数の吸着ヘッド51による複数の電子部品の同時吸着が可能になる。しかも、第1の軸線Ax1および第2の軸線Ax2の理想的な状態が実現されるので、第1の軸線Ax1と第2の軸線Ax2とが直交していないことに伴うヘッドユニット5の移動量の補正を行わなくてもよい。
In the present embodiment, since the Y-
また、本実施の形態では、基板認識カメラ52が、主Y方向移動装置31の軸線である第1の軸線Ax1と第2の軸線Ax2とが厳密に90度をなしているか否かを検査するために用いられる。具体的には、治具基板を基台1上の所定の位置に位置決めした状態で配置し、治具基板の上面の所定の位置に示された3つまたは4つのマークを測定対象とし、主Y方向移動装置31、副Y方向移動装置32およびX方向移動装置4の駆動により、マークに対応する位置へ基板認識カメラ52を移動させて、マークを撮像したデータに基づいてマークの位置(座標)を測定する。そして、この3つまたは4つのマークの座標に関して、予め記憶された理論値と測定値とから、誤差角(直交度)ψ(図2参照)が算出される。
In the present embodiment, the
図3は、制御装置7と制御装置7によって制御される部分を説明するための概念図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the
制御装置7は、主演算部、記憶部、IO制御部、通信制御部、サーボモータ31a、32a、4aを制御する軸制御部71、および、基板認識カメラ52で得た画像データを処理する画像処理部72などを含む。このうち、主演算部、記憶部、IO制御部および通信制御部は、本実施の形態においてとくに限定されるものではないので、ここでの詳細な説明を省略する。具体的には、制御装置7は、論理演算を実行する周知のCPU、そのCPUを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するROMおよび装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するRAMなどから構成されている。
The
制御装置7は、サーボモータ31a、32a、4aに設けられたエンコーダ(図示しない)からの信号を受けて、主Y方向移動装置31、副Y方向移動装置32およびX方向移動装置4の駆動速度や駆動量を制御する。
The
具体的には、制御装置7はエンコーダからの信号を受信すると、軸制御部71が、サーボモータ31a、32a、4aを駆動制御する。そして、サーボモータ31aが駆動すると、サーボモータ31aに取り付けられたボールねじ軸31bが回転し、ボールねじ軸31bに螺合したボールナット31cが第1の軸線Ax1、Ax1’に沿って移動する。また、サーボモータ32aが駆動すると、サーボモータ32aに取り付けられたボールねじ軸32bが回転し、ボールねじ軸32bに螺合したボールナット32cが第1の軸線Ax1、Ax1’に沿って移動する。これにより、ボールナット31cおよびボールナット32cに固定されたヘッドユニット支持部材によって支持されたX方向移動装置4は、第1の軸線Ax1、Ax1’に沿って移動する。さらに、サーボモータ4aが駆動すると、サーボモータ4aに取り付けられたボールねじ軸4bが回転し、ボールねじ軸4bに螺合したボールナット4cが第2の軸線Ax2に沿って移動する。こうして、ボールナット4cに固定されたブラケットによって支持されたヘッドユニット5は、基台1上の所定の位置まで水平移動する。
Specifically, when the
本実施の形態では、制御装置7は、基板認識カメラ52を用いた直交度測定において、第2の軸線Ax2が主Y方向移動装置31の軸線である第1の軸線Ax1と直交していない場合に、直交に対する角度ずれを検出し、それに応じたパラメータのずらし分dPをパルス数として検出する。そして、主Y方向移動装置31および副Y方向移動装置32を同期させて駆動するためのパラメータを上記ずらし分dPだけずらし、主Y方向移動装置31に対して副Y方向移動装置32を、基本的な同期状態に対して上記ずらし分dPだけずらして駆動するような制御を行っている。本実施の形態では、サーボモータ31a、32aの制御において、位置を特定するためのパルス数がパラメータとなる。
In the present embodiment, in the orthogonality measurement using the
具体的には、未知のパルス数ずらし分dPと、直交度測定により得られた誤差角ψ、既知のボールねじ間距離L、ボールねじのリードピッチLpおよびサーボモータ31a、32aを一回転させるためのパルス数Dとの間には、式1の関係が成り立つ。
Specifically, the unknown pulse number shift dP, the error angle ψ obtained by the orthogonality measurement, the known ball screw distance L, the ball screw lead pitch Lp, and the
(式1)
Ltanψ=Lp・dP/D
式1の関係から、パルス数に換算されたずらし分dPが導き出される。このずらし分dPを、主Y方向移動装置31および副Y方向移動装置32のいずれかの駆動制御に反映させる。
(Formula 1)
Ltanψ = Lp · dP / D
From the relationship of
さらに、本実施の形態の制御装置7は、導き出されたずらし分dPが所定の閾値を超えた場合に、第1の軸線Ax1と第2の軸線Ax2とを直交させるような制御を中止するように構成されている。このように、パラメータのずらし量に上限を設けることによって、ボールねじ軸31b、32bおよびボールナット31c、32cのフリクションなどが大きくなることに起因する、異音の発生や耐久性の低下を避けることができる。
Further, the
この直交ロボットの制御方法について、以下で図面を用いて詳細に説明する。 The orthogonal robot control method will be described in detail below with reference to the drawings.
図4は、直交ロボットの制御方法について説明するためのフローチャートであり、直交度測定ステップ(ステップS12)およびずらし量算出ステップ(ステップS14)を含んでいる。図5は、直交ロボットの制御方法について説明するためのフローチャートであり、直交度調整ルーチン(ステップS20〜S26)を示す。 FIG. 4 is a flowchart for explaining a control method of the orthogonal robot, and includes an orthogonality measurement step (step S12) and a shift amount calculation step (step S14). FIG. 5 is a flowchart for explaining a control method of the orthogonal robot, and shows an orthogonality adjustment routine (steps S20 to S26).
まず、基台1上の所定の位置に治具基板(ガラス基板)が位置決めされると(ステップS11)、第1の軸線Ax1と第2の軸線Ax2との直交度(すなわち、誤差角ψ)が測定される(ステップS12)。 First, when the jig substrate (glass substrate) is positioned at a predetermined position on the base 1 (step S11), the orthogonality between the first axis Ax1 and the second axis Ax2 (that is, the error angle ψ). Is measured (step S12).
つぎに、ステップS13で、第1の軸線Ax1と第2の軸線Ax2とが直交しているか否かが判定される。ステップS13で、第1の軸線Ax1と第2の軸線Ax2とが直交していると判定された場合には、ステップS18へ進み、終了する。また、ステップS13で、第1の軸線Ax1と第2の軸線Ax2とが直交していない場合(誤差角ψを検出した場合)には、ステップS14へ進む。 Next, in step S13, it is determined whether or not the first axis Ax1 and the second axis Ax2 are orthogonal. If it is determined in step S13 that the first axis Ax1 and the second axis Ax2 are orthogonal, the process proceeds to step S18 and ends. In step S13, when the first axis Ax1 and the second axis Ax2 are not orthogonal (when the error angle ψ is detected), the process proceeds to step S14.
ステップS14では、式1の関係に基いて、ずらすべきパルス数、すなわち、パルス数に換算されたずらし分dPを算出し、ステップS15へ進む。
In step S14, the number of pulses to be shifted, that is, the shift amount dP converted into the number of pulses is calculated based on the relationship of
ステップS15では、ステップS14で算出したパルス数に換算されたずらし分dPが所定許容範囲内か否かを判定する。ステップS15で、ずらし分dPが所定の許容範囲を超えていると判定された場合には、ステップS17へ進み、直交度の調整を中止する。また、ステップS15でずらし分dPが所定の許容範囲を超えていないと判定された場合には、ステップS16へ進み、ずらすべきパルス数dPが制御装置7の記憶部に保存され、直交度調整ルーチンへ進む(ステップS19)。
In step S15, it is determined whether or not the shift amount dP converted to the number of pulses calculated in step S14 is within a predetermined allowable range. If it is determined in step S15 that the shift amount dP exceeds the predetermined allowable range, the process proceeds to step S17, and the adjustment of the orthogonality is stopped. If it is determined in step S15 that the shift amount dP does not exceed the predetermined allowable range, the process proceeds to step S16, where the number of pulses dP to be shifted is stored in the storage unit of the
なお、所定の許容範囲を超えている場合、許容範囲の限界値をずらし分dPとしてもよい。 If the predetermined allowable range is exceeded, the limit value of the allowable range may be shifted to dP.
上記ステップS19で行われる直交度の調整では、図5に示されるように、まず、ステップS21で、X方向移動装置4をプリント基板Pの搬送方向に直交する方向のどの位置まで移動させるか、すなわち目標位置を制御装置7の記憶部から取得し、ステップS22へ進む。
In the adjustment of the orthogonality performed in step S19, as shown in FIG. 5, first, in step S21, to which position in the direction orthogonal to the conveyance direction of the printed circuit board P, the X
ステップS22では、記憶部に保存された、パルス数に換算されたずらし分dPを取得して、ステップS23へ進む。 In step S22, the shift amount dP converted to the number of pulses stored in the storage unit is acquired, and the process proceeds to step S23.
ステップS23では、ステップS21で取得した目標位置の情報に基づいて、主Y方向移動装置31の目標パルス数を算出し、ステップS24へ進む。 In step S23, the target pulse number of the main Y-direction moving device 31 is calculated based on the information on the target position acquired in step S21, and the process proceeds to step S24.
ステップS24では、ステップS21で取得した目標位置の情報およびステップS22で取得したパルス数に換算されたずらし分dPに基づいて副Y方向移動装置31の目標パルス数を算出し、ステップS25へ進む。 In step S24, the target pulse number of the secondary Y-direction moving device 31 is calculated based on the target position information acquired in step S21 and the shift amount dP converted into the pulse number acquired in step S22, and the process proceeds to step S25.
ステップS25では、ステップS23およびステップS24で算出されたそれぞれの目標パルス数に基いて、軸制御部71がサーボモータ31aおよびサーボモータ32aを駆動し、X方向移動装置4の一方の端部41の移動量と他方の端部42の移動量とに差を生じさせることで、第1の軸線Ax1と第2の軸線Ax2とを直交させて、調整が完了する(ステップS26)。
In step S25, the
以上の実施の形態によれば、第2の軸線Ax2が第1の軸線Ax1と直交する方向からずれている場合にそのずれ分が検出され、主Y方向移動装置31および副Y方向移動装置32を同期させて駆動するためのパラメータをずれ分に相当するずらし分dPだけずらしつつ、主Y方向移動装置31および副Y方向移動装置32を駆動するように構成されている。このように、主Y方向移動装置31および副Y方向移動装置32を同期させて駆動するためのパラメータにずれが生じると、主Y方向移動装置31の駆動状態と副Y方向移動装置32の駆動状態とが互いに異なるようになり、X方向移動装置4の一方の端部41の移動量と他方の端部42の移動量とに違いが生じる。これにより、X方向移動装置4の第2の軸線Ax2が、主Y方向移動装置31の第1の軸線Ax1と直交していない場合には、X方向移動装置4の他方の端部42側を一方の端部41側より多くまたは少なく副Y方向移動装置32に沿って移動させることで、X方向移動装置4の第2の軸線Ax2が主Y方向移動装置31および副Y方向移動装置32の第1の軸線Ax1と直交するように調整される。また、主Y方向移動装置31および副Y方向移動装置32の第1の軸線Ax1とX方向移動装置4の第2の軸線Ax2とを厳密に直交させることで、ヘッドユニット5の複数の吸着ヘッド51の列と電子部品の供給位置の列とを合致させることができるので、複数の吸着ヘッド51による複数の電子部品の同時吸着が、精度よく行われるようになり、電子部品の吸着時間を大幅に短縮することができる。したがって、ヘッドユニット5により搬送される部品の位置決め精度を確保しつつ、複数の吸着ヘッド51で同時に複数の電子部品を吸着する際の精度を向上させることができる。
According to the above embodiment, when the second axis Ax2 is deviated from the direction orthogonal to the first axis Ax1, the deviation is detected, and the main Y direction moving device 31 and the sub Y direction moving device 32 are detected. The main Y-direction moving device 31 and the sub-Y-direction moving device 32 are driven while shifting the parameter for driving in synchronization with the shift amount dP corresponding to the shift amount. As described above, when the parameters for driving the main Y-direction moving device 31 and the sub-Y-direction moving device 32 in synchronization are shifted, the driving state of the main Y-direction moving device 31 and the driving of the sub-Y-direction moving device 32 are driven. The states become different from each other, and there is a difference between the amount of movement of one
しかも、主Y方向移動装置31および副Y方向移動装置32を同期させるためのパラメータを1種だけずらせば、主Y方向移動装置31および副Y方向移動装置32の駆動状態が互いに異なるように制御されるので、パラメータを複数調整する必要がない。 In addition, if only one type of parameter for synchronizing the main Y direction moving device 31 and the sub Y direction moving device 32 is shifted, control is performed so that the driving states of the main Y direction moving device 31 and the sub Y direction moving device 32 are different from each other. Therefore, it is not necessary to adjust a plurality of parameters.
さらに、基台1上に直交ロボットを据え付けたのちに、第1の軸線Ax1、Ax1’と第2の軸線Ax2との関係を調整できるので、直交ロボットを基台1上に設置する際に、第1の軸線Ax1のみを厳密に設置すればよく、第1の軸線Ax1’と第2の軸線Ax2との関係については過度な配慮を必要としない。したがって、直交ロボットの据え付け作業が容易になる。
Furthermore, since the relationship between the first axis Ax1, Ax1 ′ and the second axis Ax2 can be adjusted after installing the orthogonal robot on the
なお、上記実施の形態では、第1の駆動手段として、サーボモータとボールねじ軸とボールナットとを備えたものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第1の駆動手段として、リニアモータを用いたものであってもよい。この場合であっても、第2の軸線Ax2の第1の軸線Ax1に対する誤差角ψを検出し、この誤差角ψを用いて、パルス数に換算されたずらし分dPを算出する。そして、このずらし分dPを、2本のリニアモータを同期させて駆動するパラメータに反映させる。 In the above-described embodiment, the first driving means has been described as including the servo motor, the ball screw shaft, and the ball nut. However, the present invention is not limited to this, and the first driving means As a means, a linear motor may be used. Even in this case, the error angle ψ of the second axis Ax2 with respect to the first axis Ax1 is detected, and the shift amount dP converted to the number of pulses is calculated using the error angle ψ. Then, the shift amount dP is reflected in a parameter for driving the two linear motors in synchronization.
また、上記実施の形態では、部品実装装置に直交ロボットが設けられた形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば、電子部品の性能等を検査する部品検査装置に直交ロボットが設けられた形態であってもよい。この場合でも、部品供給部とテストヘッドが組み込まれるテスト部との間で部品の搬送を行う直交ロボットに、部品を保持する複数のツールが、第2の軸線Ax2に平行な列をなすように備えられる。 In the above-described embodiment, the form in which the orthogonal robot is provided in the component mounting apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, a component inspection apparatus that inspects the performance and the like of electronic components. It may be a form in which an orthogonal robot is provided. Even in this case, a plurality of tools holding the components are arranged in a row parallel to the second axis Ax2 in the orthogonal robot that transports the components between the component supply unit and the test unit in which the test head is incorporated. Provided.
1 基台
2 コンベア(基板搬送手段)
31 主Y方向移動装置(第1の駆動手段)
32 副Y方向移動装置(第1の駆動手段)
4 X方向移動装置(第2の駆動手段)
5 ヘッドユニット
51 吸着ヘッド(ツール)
7 制御装置(制御手段)
dP ずらし分(ずれ分に相当する量、ずらし量)
Ax1 主軸の第1の軸線
Ax1’ 第1の軸線
Ax2 第2の軸線
1
31 Main Y-direction moving device (first driving means)
32 Sub Y-direction moving device (first driving means)
4 X-direction moving device (second driving means)
5
7 Control device (control means)
dP shift amount (amount corresponding to the shift amount, shift amount)
Ax1 first axis of the main axis Ax1 ′ first axis Ax2 second axis
Claims (4)
前記第1の軸線の方向と交差する第2の軸線の方向に延び、前記2本の第1の駆動手段に架設され、前記2本の第1の駆動手段の駆動によって前記第1の軸線に沿って移動する第2の駆動手段と、
部品を保持するための複数のツールが前記第2の軸線の方向に平行な列をなすように備えられ、前記第2の駆動手段の駆動によって前記第2の軸線に沿って移動するヘッドユニットと、
前記各駆動手段を制御する制御手段とを有し、
該制御手段は、前記第2の軸線が前記主軸の第1の軸線と直交する方向からずれている場合にそのずれ分を検出し、前記2本の第1の駆動手段を同期させて駆動するためのパラメータを前記ずれ分に相当する量だけずらしつつ、前記2本の第1の駆動手段を駆動するように構成されている直交ロボット。 First driving means having two driving shafts, a main shaft and a sub shaft, extending in the direction of a predetermined first axis and spaced apart from each other;
It extends in the direction of a second axis that intersects the direction of the first axis, is installed on the two first driving means, and is driven by the two first driving means to the first axis. Second driving means moving along,
A head unit provided with a plurality of tools for holding a part so as to form a row parallel to the direction of the second axis, and moving along the second axis by driving of the second driving means; ,
Control means for controlling each driving means,
When the second axis is deviated from a direction orthogonal to the first axis of the main shaft, the control unit detects the deviation and drives the two first driving units in synchronization. An orthogonal robot configured to drive the two first driving means while shifting a parameter for the shift by an amount corresponding to the deviation.
該基台上の所定の位置に基板を搬入する基板搬送手段と、
前記基台上に設置され、所定の第1の軸線の方向に延び、かつ、互いに間隔を空けて設けられた主軸、副軸の2本の駆動軸を有する第1の駆動手段と、
前記第1の軸線の方向と交差する第2の軸線の方向に延び、前記2本の第1の駆動手段に架設され、前記2本の第1の駆動手段の駆動によって前記第1の軸線に沿って移動する第2の駆動手段と、
部品を保持するための複数の吸着ヘッドが前記第2の軸線の方向に平行な列をなすように備えられ、前記第2の駆動手段の駆動によって前記第2の軸線に沿って移動するヘッドユニットと、
部品の供給位置が前記基板の搬送方向に平行になるように備えられた部品供給部と、
前記各駆動手段を制御する制御手段とを有し、
該制御手段は、前記第2の軸線が前記主軸の第1の軸線と直交する方向からずれている場合にそのずれ分を検出し、前記2本の第1の駆動手段を同期させて駆動するためのパラメータを前記ずれ分に相当する量だけずらしつつ、前記2本の第1の駆動手段を駆動するように構成されている部品実装装置。 The base,
Substrate transport means for transporting the substrate to a predetermined position on the base;
A first drive means installed on the base, extending in the direction of a predetermined first axis, and having two drive shafts, a main shaft and a sub shaft, spaced apart from each other;
It extends in the direction of a second axis that intersects the direction of the first axis, is installed on the two first driving means, and is driven by the two first driving means to the first axis. Second driving means moving along,
A head unit provided with a plurality of suction heads for holding components so as to form a row parallel to the direction of the second axis, and moving along the second axis by driving of the second driving means When,
A component supply unit provided so that the supply position of the component is parallel to the transport direction of the substrate;
Control means for controlling each driving means,
When the second axis is deviated from a direction orthogonal to the first axis of the main shaft, the control unit detects the deviation and drives the two first driving units in synchronization. A component mounting apparatus configured to drive the two first driving means while shifting a parameter for the shift by an amount corresponding to the shift amount.
前記第1の駆動手段の前記主軸の第1の軸線と前記第2の駆動手段の第2の軸線との直交度を測定する直交度測定ステップと、
前記第2の軸線が前記主軸の第1の軸線と直交する方向からずれている場合にそのずれ分に相当する量を算出するずらし量算出ステップと、
前記2本の第1の駆動手段を同期させて駆動するためのパラメータを前記ずれ分に相当する量だけずらしつつ、前記2本の第1の駆動手段を駆動するように制御する直交度調整ステップとを含むことを特徴とする直交ロボットの制御方法。 First drive means having two drive shafts, a main shaft and a sub shaft, extending in the direction of a predetermined first axis and spaced apart from each other, intersects the direction of the first axis. Second driving means extending in the direction of the second axis, installed on the two first driving means, and moved along the first axis by driving of the two first driving means; An orthogonal robot having a plurality of tools arranged in a row parallel to the direction of the second axis, and a head unit that moves along the second axis by driving of the second driving means. A control method,
An orthogonality measuring step for measuring an orthogonality between a first axis of the main axis of the first driving means and a second axis of the second driving means;
A shift amount calculating step of calculating an amount corresponding to the amount of shift when the second axis is shifted from a direction orthogonal to the first axis of the main shaft;
An orthogonality adjustment step for controlling the two first driving means to drive while shifting the parameter for driving the two first driving means in synchronization by an amount corresponding to the deviation. A method for controlling an orthogonal robot, comprising:
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