具备多关节型机器人的作业机及电子元件安装机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通过多关节型机器人使作业头移动而进行作业的作业机及电子元件安装机。
【背景技术】
[0002]关于具备多关节机器人的作业机，研宄了记载在下述专利文献中的技术，详细而言，是在该机器人的前端安装拍摄装置并基于通过该拍摄装置而得到的拍摄数据对该机器人的动作进行控制的技术。
[0003]专利文献1:日本特开2003-305676号公报
【发明内容】
[0004]在基于图像数据而进行的多关节型机器人的动作控制中，还有较多改良的余地，通过实施某种改良，能够提高具备该机器人的作业机的实用性。而且，在该作业机为电子元件安装机的情况下，尤其期待提高其实用性。本发明鉴于这样的实际情况而作出，课题在于提供一种实用性高的作业机及电子元件安装机。
[0005]为了解决上述课题，本发明的作业机具备安装有作业头并使该作业头移动的多关节型机器人，并构成为在机器人的前端安装有对作业对象物的至少一部分或该作业机的一部分进行拍摄的拍摄装置，基于通过该拍摄装置的拍摄而得到的拍摄数据、根据作业对象物的设计数据而生成的关于该作业对象物的多个特征点的位置数据或关于设定于作业机的多个特征点的位置数据，对机器人的目标动作位置进行校正。而且，本发明的电子元件安装机具备安装有电子元件保持头并使该作业头移动的多关节型机器人，并构成为在机器人的前端安装有对电路基板和安装于该电路基板的电子元件中的至少一方的至少一部分进行拍摄的拍摄装置，基于通过该拍摄装置的拍摄而得到的拍摄数据、根据电路基板和电子元件中的至少一方的设计数据而生成的数据，对机器人的动作位置进行反馈控制。
[0006]发明效果
[0007]根据本发明的作业机或电子元件安装机，基于拍摄数据而使机器人的动作适当，具体而言，作业头(在电子元件安装机的情况下，为电子元件保持头)的实际作业位置、或作业头的实际移动路径准确，因此能够执行高精度的作业。
【附图说明】
[0008]图1是作为本发明的实施例的作业机的电子元件安装机的立体图。
[0009]图2是对多关节型机器人的动作进行控制的控制装置的功能框图。
[0010]图3是表示在第一校正中由拍摄装置拍摄到的图像的示意图。
[0011]图4是表示在第二校正中由拍摄装置拍摄到的图像的示意图。
【具体实施方式】
[0012]以下，作为关于电子元件安装机的实施例，参照附图，详细说明本发明的代表性的实施方式。
[0013]实施例
[0014](a)电子元件安装机的硬件结构
[0015]如图1所示，实施例的电子元件安装机(以下，有时简称为“安装机”)是向电路基板(以下，有时简称为“基板”)s安装多个电子元件(以下，有时简称为“元件”)P的作业机。安装机包括:将基板S保持在预定作业位置的基板保持装置10 ;分别供给元件P的多个元件供给装置12 ;将从各元件供给装置12供给的元件P保持为能够脱离的作为作业头的电子元件保持头(以下，有时简称为“头”)14 ;及在前端保持头14并使该头14移动的多关节型机器人(以下，有时简称为“机器人”)16。
[0016]头14具有吸嘴(以下，有时简称为“嘴”)20，通过所供给的负压的作用，在嘴20的下端以能够脱离的方式吸附保持元件P。头14是一般的结构，除了嘴20之外，还具有嘴升降装置、嘴旋转装置等，它们收纳在壳体之中。在图中，省略了壳体、上述装置、用于向嘴20供给负压的管等。
[0017]机器人16的基座(省略图示)固定于成为该安装机的主体的一部分的梁(省略图示)上，肩部22相对于该基座绕轴线Θ I在水平面内旋转。并且，上臂24相对于肩部22绕着轴线Θ 2旋转，下臂26相对于上臂24绕着轴线Θ 3旋转，固定地保持有头14的肘杆28相对于下臂26绕着轴线Θ4旋转。即，机器人16设为具有四个控制轴的串联型机器人。另外，肩部22、上臂24、下臂26、肘杆28通过与四个控制轴对应的四个马达中的每个马达而单独地旋转。而且，为了掌握肩部22、上臂24、下臂26、肘杆28各自的旋转位置(旋转角度)，而在各马达附设有编码器。
[0018]在肘杆28安装有分别作为拍摄装置而发挥功能的下方相机30、侧方相机32。下方相机30主要拍摄作业对象物、即由基板保持装置10保持的基板P的一部分及已经安装于基板S的元件P。另一方面，侧方相机32主要拍摄描绘于该安装机的面板34的内侧面上的基准矩阵36的一部分。另外，虽然省略详细说明，但是侧方相机32对应于肩部22的旋转，绕着与肩部22的轴Θ I平行的轴线Θ 5旋转，始终以与面板34正对的姿势来拍摄基准矩阵36。
[0019](b)多关节型机器人的基本控制
[0020]由本安装机进行的元件P的安装作业利用机器人16使头14移动来进行。详细而言，首先，以使嘴20位于供给应安装的元件P的元件供给装置12的上方的方式使头20移动，使嘴20保持元件P，接着，以使嘴20位于由基板保持装置10保持的基板S中的该元件P的安装位置的上方的方式使该头14移动，在该位置处，使所保持的元件P脱离。这一连串的安装动作反复进行与应安装的元件P的个数对应的次数，由此进行对一个基板S的安装作业。另外，元件P的吸附保持/脱离的动作伴随着由嘴升降装置进行的嘴20的升降而进行。而且，虽然省略详细的说明，但是在元件P的脱离即元件P的安装动作时，为了使元件P的水平面内的姿势适当，而由嘴旋转装置进行嘴20的旋转动作。
[0021]由控制装置控制机器人16的动作，由此来控制上述安装作业中的头14的移动。该控制装置40以计算机为主体而构成，如图2所示，具有目标动作位置决定部42、动作指令发令部44这样的功能部。
[0022]头14的移动位置由作为作业空间内的以预定基准位置为基准的三维正交坐标系中的坐标值的H(x、y、z)定义，用于进行安装作业的源数据也由三维或二维正交坐标系中的值来定义。另一方面，机器人16的动作位置由作为与四个轴Θ1、Θ2、Θ3、Θ4对应的肩部22、上臂24、下臂26、肘杆28各自的旋转位置的值的集合的R( Θ 1、Θ 2、Θ 3、Θ 4)定义。目标动作位置决定部42根据源数据来决定头14的目标移动位置Η*(Χ*、/、ζ*)，基于该目标移动位置H* (Λ/、ζ*)来决定目标动作位置R*(0 I' Θ2*、Θ3*、Θ4*)。顺便提及，在本安装机中，以嘴20始终维持沿铅垂方向延伸的姿势的方式决定肘杆28的目标旋转位置Θ 4'
[0023]机器人16的动作位置R(0 1、Θ2、Θ3、Θ4)始终由之前说明的编码器46掌握，动作指令发令部44以极短的时间间距求出所掌握的动作位置R( Θ 1、Θ 2、Θ 3、Θ 4)相对于目标动作位置 R*( Θ I' Θ 2' Θ 3' Θ 4*)的偏差 Δ R( Θ I*- Θ 1、Θ 2*- Θ 2、Θ 3*- Θ 3、Θ 4*- Θ 4)，基于该偏差Δ R( Θ Θ 1、Θ 2*- Θ 2, Θ 3*- Θ 3, Θ 4*- Θ 4)，按照PID控制的方法等来决定关于应向各马达供给的电流的指令值(I1、12、13、14) ο并且，将所决定的指令值(I1、12、13,14)向作为各马达的驱动电路的驱动器48发送，从各驱动器48将与该指令值(11、12、
13、14)对应的电流向各马达M供给。
[0024](c)多关节型机器人的控制中的目标动作位置的校正
[0025]上述多关节型机器人16与所谓XY型机器人相比，刚性低，因此存在头14的位置精度低这样的问题。尤其是在串联型机器人的情况下，该问题变大。而且，作为作业对象物的基板S也有在基板保持装置10上未保持在准确位置的可能性。鉴于这些情况，为