JPH1133945A - 直交型３軸ロボットの制御方法とその直交型３軸ロボット - Google Patents
直交型３軸ロボットの制御方法とその直交型３軸ロボットInfo
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- JPH1133945A JPH1133945A JP9196020A JP19602097A JPH1133945A JP H1133945 A JPH1133945 A JP H1133945A JP 9196020 A JP9196020 A JP 9196020A JP 19602097 A JP19602097 A JP 19602097A JP H1133945 A JPH1133945 A JP H1133945A
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- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/402—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for positioning, e.g. centring a tool relative to a hole in the workpiece, additional detection means to correct position
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板に対する部品の実装と取り外しを行う直
交型３軸ロボットの稼働率と品質を向上する。 【解決手段】 支持体２２に配置されて部品を把持する
ハンドを、Ｘ軸ステップモータ２３とＹ軸ステップモー
タ２８と、Ｚ軸ステップモータ２７を用いて移動し、基
板３０に形成された４個の基準点Ｐａ〜ＰｄのＺ軸方向
の高さを測定しておく。ハンドを用いて個々の部品の実
装と取り外しを所定の位置に行う場合には、４個の基準
点Ｐａ〜Ｐｄの高さを参照し、各所定の位置毎にハンド
のＺ軸方向の高さが補正される。
交型３軸ロボットの稼働率と品質を向上する。 【解決手段】 支持体２２に配置されて部品を把持する
ハンドを、Ｘ軸ステップモータ２３とＹ軸ステップモー
タ２８と、Ｚ軸ステップモータ２７を用いて移動し、基
板３０に形成された４個の基準点Ｐａ〜ＰｄのＺ軸方向
の高さを測定しておく。ハンドを用いて個々の部品の実
装と取り外しを所定の位置に行う場合には、４個の基準
点Ｐａ〜Ｐｄの高さを参照し、各所定の位置毎にハンド
のＺ軸方向の高さが補正される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板等に
対して部品の実装と取り外しを行う直交型３軸ロボット
に対する高さ補正の制御方法と、該直交型３軸ロボット
の構造に関するものである。
対して部品の実装と取り外しを行う直交型３軸ロボット
に対する高さ補正の制御方法と、該直交型３軸ロボット
の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の産業用の直交型３軸ロボットは、
プリント基板に部品を実装したり取り外したりする機能
を有している。ＭＤＦ（主配線板装置）等に用いられる
直交型３軸ロボットでは、プリント基板であるマトリク
ス基板１に形成されたホール２に、部品である接続ピン
３を挿入したり、取り外したりする。図２は、マトリク
ス基板を示す平面図であり、図３（ａ），（ｂ）は、図
２のスルーホール２と接触ピン３とをそれぞれ示す斜視
図である。そして、図４は、従来の直交型３軸ロボット
の概要を示す斜視図である。マトリクス基板１には、複
数の１次側ラインＬｘ1 〜ＬｘN （Ｎは、自然数）と、
該１次側ラインＬｘ1 〜ＬｘN と絶縁された状態で直交
する複数の２次側ラインＬｙ1 〜ＬｙM とが、形成され
ている。１次側ラインＬｘ1 〜ＬｘN のうちの任意のラ
インＬｘn と２次側ラインＬｙ1 〜ＬｙM のうちの任意
のラインＬｙm とを接続するときには、ラインＬｘn と
ラインＬｙm の交差箇所を接続すればよい。そのため
に、各１次側ラインＬｘ1 〜ＬｘN と各２次側ラインＬ
ｙ1 〜ＬｙM との各交差箇所には、スルーホール２がそ
れぞれ配置形成されている。ラインＬｘn とラインＬｙ
m の交差箇所のスルーホール２に接触ピン３を挿入する
ことで、ラインＬｘn とラインＬｙm が接続されて、１
次側から２次側に繋がる１つの通信ラインが構成され
る。
プリント基板に部品を実装したり取り外したりする機能
を有している。ＭＤＦ（主配線板装置）等に用いられる
直交型３軸ロボットでは、プリント基板であるマトリク
ス基板１に形成されたホール２に、部品である接続ピン
３を挿入したり、取り外したりする。図２は、マトリク
ス基板を示す平面図であり、図３（ａ），（ｂ）は、図
２のスルーホール２と接触ピン３とをそれぞれ示す斜視
図である。そして、図４は、従来の直交型３軸ロボット
の概要を示す斜視図である。マトリクス基板１には、複
数の１次側ラインＬｘ1 〜ＬｘN （Ｎは、自然数）と、
該１次側ラインＬｘ1 〜ＬｘN と絶縁された状態で直交
する複数の２次側ラインＬｙ1 〜ＬｙM とが、形成され
ている。１次側ラインＬｘ1 〜ＬｘN のうちの任意のラ
インＬｘn と２次側ラインＬｙ1 〜ＬｙM のうちの任意
のラインＬｙm とを接続するときには、ラインＬｘn と
ラインＬｙm の交差箇所を接続すればよい。そのため
に、各１次側ラインＬｘ1 〜ＬｘN と各２次側ラインＬ
ｙ1 〜ＬｙM との各交差箇所には、スルーホール２がそ
れぞれ配置形成されている。ラインＬｘn とラインＬｙ
m の交差箇所のスルーホール２に接触ピン３を挿入する
ことで、ラインＬｘn とラインＬｙm が接続されて、１
次側から２次側に繋がる１つの通信ラインが構成され
る。
【０００３】マトリクス基板１は、図３のように多層構
造であり、そのうち一つの層にラインＬｘ1 〜ＬｘN が
形成され、他の層にラインＬｙ1 〜ＬｙM が形成されて
いる。接続ピン３は、円柱状の頭部３ａと、該頭部３ａ
から延設された棒状の首下部３ｂとを備えている。頭部
３ａと首下部３ｂは、絶縁性のプラスチック等で構成さ
れているが、該首下部３ｂの中間部の外周には金めっき
３ｃが施されている。金めっき３ｃは、各ラインＬｘ1
〜ＬｘN と各ラインＬｙ1 〜ＬｙM とを接続するもので
あり、該金めっき３ｃの長さは、基板１における各ライ
ンＬｘ1 〜ＬｘN と各ラインＬｙ1 〜ＬｙM の高さ方向
の距離に対応した長さになっている。このような接続ピ
ン３を、首下部３ｂ側からスルーホール２に挿入するこ
とで、所望のラインＬｘ1 〜ＬｘN とラインＬｙ1 〜Ｌ
ｙM を選択的に接続できる。図４の直交型３軸ロボット
は、図２のようなマトリクス基板１の所定の位置に接続
ピン３を挿入するものであり、マザーボード１０に対向
するフレーム１１を備えている。フレーム１１は、矩形
となる４辺の支持体１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄで
構成され、このうちの対向する支持体１１ｂと支持体１
１ｄとの間には、該支持体１１ｂ，１１ｄの方向、つま
り、基板１の横方向であるＸ軸方向に移動自在な支持体
１２が配置されている。支持体１１ｂにはＸ軸ステップ
モータ１３が配置され、該支持体１１ｂと支持体１１ｄ
には、そのＸ軸ステップモータ１３で駆動されて支持体
１２を移動するＸ軸送りベルト１４ａ，１４ｂがそれぞ
れ取り付けられている。
造であり、そのうち一つの層にラインＬｘ1 〜ＬｘN が
形成され、他の層にラインＬｙ1 〜ＬｙM が形成されて
いる。接続ピン３は、円柱状の頭部３ａと、該頭部３ａ
から延設された棒状の首下部３ｂとを備えている。頭部
３ａと首下部３ｂは、絶縁性のプラスチック等で構成さ
れているが、該首下部３ｂの中間部の外周には金めっき
３ｃが施されている。金めっき３ｃは、各ラインＬｘ1
〜ＬｘN と各ラインＬｙ1 〜ＬｙM とを接続するもので
あり、該金めっき３ｃの長さは、基板１における各ライ
ンＬｘ1 〜ＬｘN と各ラインＬｙ1 〜ＬｙM の高さ方向
の距離に対応した長さになっている。このような接続ピ
ン３を、首下部３ｂ側からスルーホール２に挿入するこ
とで、所望のラインＬｘ1 〜ＬｘN とラインＬｙ1 〜Ｌ
ｙM を選択的に接続できる。図４の直交型３軸ロボット
は、図２のようなマトリクス基板１の所定の位置に接続
ピン３を挿入するものであり、マザーボード１０に対向
するフレーム１１を備えている。フレーム１１は、矩形
となる４辺の支持体１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄで
構成され、このうちの対向する支持体１１ｂと支持体１
１ｄとの間には、該支持体１１ｂ，１１ｄの方向、つま
り、基板１の横方向であるＸ軸方向に移動自在な支持体
１２が配置されている。支持体１１ｂにはＸ軸ステップ
モータ１３が配置され、該支持体１１ｂと支持体１１ｄ
には、そのＸ軸ステップモータ１３で駆動されて支持体
１２を移動するＸ軸送りベルト１４ａ，１４ｂがそれぞ
れ取り付けられている。
【０００４】支持体１２には、接続ピン３を把持するハ
ンドリング手段である図示しない金属で構成されたハン
ド１５と、該ハンド１５の開閉動作を行うハンド開閉直
流（ＤＣ）モータ１６と、該ハンド１５の位置を高さ方
向のＺ軸方向に移動させるＺ軸ステップモータ１７と、
Ｙ軸ステップモータ１８と、Ｙ軸ステップモータ１８に
よって駆動されてハンド１５、ハンド開閉ＤＣモータ１
６及びＺ軸ステップモータ１７を、基板１の縦方向であ
るＹ軸方向に移動させるＹ軸送りベルト１９が、設置さ
れている。この直交型３軸ロボットにおける実装面積を
極力小さくするために、マザーボード１０には、例えば
４枚の基板１が固定されると共に、マザーボード１０が
ロボットの両側に配置されている。各マザーボード１０
には、各基板１の１次側ラインＬｘ1 〜ＬｘN と２次側
ラインＬｙ1 〜ＬｙM を収容する複数のコネクタ１０ａ
が配置されている。各モータ１３，１７，１８は、ロボ
ットのコストを低減するためにステップモータで構成さ
れている。なお、ハンド１５の開閉には、ＤＣモータ１
６でなく、シリンダが利用される場合もある。ここで、
図４の直交型３軸ロボットが接続ピン３の実装（即ち、
挿入）を行う場合の動作を説明する。
ンドリング手段である図示しない金属で構成されたハン
ド１５と、該ハンド１５の開閉動作を行うハンド開閉直
流（ＤＣ）モータ１６と、該ハンド１５の位置を高さ方
向のＺ軸方向に移動させるＺ軸ステップモータ１７と、
Ｙ軸ステップモータ１８と、Ｙ軸ステップモータ１８に
よって駆動されてハンド１５、ハンド開閉ＤＣモータ１
６及びＺ軸ステップモータ１７を、基板１の縦方向であ
るＹ軸方向に移動させるＹ軸送りベルト１９が、設置さ
れている。この直交型３軸ロボットにおける実装面積を
極力小さくするために、マザーボード１０には、例えば
４枚の基板１が固定されると共に、マザーボード１０が
ロボットの両側に配置されている。各マザーボード１０
には、各基板１の１次側ラインＬｘ1 〜ＬｘN と２次側
ラインＬｙ1 〜ＬｙM を収容する複数のコネクタ１０ａ
が配置されている。各モータ１３，１７，１８は、ロボ
ットのコストを低減するためにステップモータで構成さ
れている。なお、ハンド１５の開閉には、ＤＣモータ１
６でなく、シリンダが利用される場合もある。ここで、
図４の直交型３軸ロボットが接続ピン３の実装（即ち、
挿入）を行う場合の動作を説明する。
【０００５】ロボットは、電源立ち上げ後に各基板１に
おける原点位置を確認し、ステップモータ１３，１７，
１８を駆動してハンド１５を対象基板１の原点位置Ｐ０
に移動させる。このロボットには、接続ピン３の挿入位
置に対する指示が上位系の装置から与えられている。挿
入位置は、その原点位置Ｐ０からのＸ軸方向、Ｙ軸方
向、及びＺ軸方向のハンド１５の相対移動量として与え
られる。ハンド１５が原点位置Ｐ０に復帰した後、ロボ
ットはハンド１５を、基板１の高さを測定する測定手段
として用い、該ハンド１５の作用面の高さを決めるため
に、基板１の高さを求める。図５は、図４の基板とハン
ドの関係を示す側面図である。各基板１の表面には、高
さ測定用の基準点Ｐ１が突起して形成されている。この
基準点Ｐ１は例えば金属で構成され、基板１の裏面に配
置されたグランド層に接続されている。ロボットは、ハ
ンド１５に電圧を印加した状態で該ハンド１５を基準点
Ｐ１の上方に移動させる。そして、ロボットは、ハンド
１５をＺ軸方向に移動させて基準点Ｐ１に接触させる。
この接触によってハンド１５からグランドに電流が流
れ、ハンド１５のＺ軸方向の移動量から基準点Ｐ１の高
さが測定される。この測定された基準点Ｐ１の高さは、
基板１の高さとして記憶される。以降、ロボットは上位
系の装置から与えられ接続ピン３の挿入位置と基板１の
高さとに基づき、ハンド１５のＸ軸方向とＹ軸方向とＺ
軸方向とに関する位置を制御し、接続ピン３を基板１の
所定の位置に挿入する。
おける原点位置を確認し、ステップモータ１３，１７，
１８を駆動してハンド１５を対象基板１の原点位置Ｐ０
に移動させる。このロボットには、接続ピン３の挿入位
置に対する指示が上位系の装置から与えられている。挿
入位置は、その原点位置Ｐ０からのＸ軸方向、Ｙ軸方
向、及びＺ軸方向のハンド１５の相対移動量として与え
られる。ハンド１５が原点位置Ｐ０に復帰した後、ロボ
ットはハンド１５を、基板１の高さを測定する測定手段
として用い、該ハンド１５の作用面の高さを決めるため
に、基板１の高さを求める。図５は、図４の基板とハン
ドの関係を示す側面図である。各基板１の表面には、高
さ測定用の基準点Ｐ１が突起して形成されている。この
基準点Ｐ１は例えば金属で構成され、基板１の裏面に配
置されたグランド層に接続されている。ロボットは、ハ
ンド１５に電圧を印加した状態で該ハンド１５を基準点
Ｐ１の上方に移動させる。そして、ロボットは、ハンド
１５をＺ軸方向に移動させて基準点Ｐ１に接触させる。
この接触によってハンド１５からグランドに電流が流
れ、ハンド１５のＺ軸方向の移動量から基準点Ｐ１の高
さが測定される。この測定された基準点Ｐ１の高さは、
基板１の高さとして記憶される。以降、ロボットは上位
系の装置から与えられ接続ピン３の挿入位置と基板１の
高さとに基づき、ハンド１５のＸ軸方向とＹ軸方向とＺ
軸方向とに関する位置を制御し、接続ピン３を基板１の
所定の位置に挿入する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
直交型３軸ロボットの高さの制御方法で接続ピン３ａを
挿入する場合には、次のような課題があった。各基板１
の台となるマザーボード１０や、各基板１そのものに高
さ方向の歪みがあると、挿入場所によっては、接続ピン
３がスルーホール２に入らない場合や、基板１の接続す
べき各１次側ラインラインＬｘ1 〜ＬｘN と２次側ライ
ンＬｙ1 〜ＬｙM との間で、接続不良が発生することが
ある。このため、ロボットの稼働率が低下するばかりで
なく、接続品質が低下するという課題があった。
直交型３軸ロボットの高さの制御方法で接続ピン３ａを
挿入する場合には、次のような課題があった。各基板１
の台となるマザーボード１０や、各基板１そのものに高
さ方向の歪みがあると、挿入場所によっては、接続ピン
３がスルーホール２に入らない場合や、基板１の接続す
べき各１次側ラインラインＬｘ1 〜ＬｘN と２次側ライ
ンＬｙ1 〜ＬｙM との間で、接続不良が発生することが
ある。このため、ロボットの稼働率が低下するばかりで
なく、接続品質が低下するという課題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明のうちの第１の発明は、台上に固定された基
板に実装する部品或は該基板から取り外した部品を把持
するハンドリング手段と、前記台の上方に前記ハンドリ
ング手段を支持し、かつ該ハンドリング手段を前記基板
に対して横方向のｘ軸方向、縦方向のＹ軸方向及び高さ
方向のＺ軸方向に移動させる駆動手段と、前記基板表面
の高さを測定する測定手段とを備え、前記駆動手段で前
記ハンドリング手段を前記Ｘ軸方向と前記Ｙ軸方向に移
動させると共に前記測定された高さに基づき前記Ｚ軸方
向に移動させて該ハンドリング手段の高さを前記基板表
面の高さに適合させ、該基板の複数の所定の位置に対し
て前記部品の実装または該基板に実装された該部品の取
り外しをそれぞれ行う直交型３軸ロボットにおいて、次
のような制御方法を講じている。即ち、前記駆動手段で
前記ハンドリング手段を移動させる際の前記Ｚ軸方向の
移動量を、前記各所定の位置毎にそれぞれ補正するよう
にしている。第２の発明は、第１の発明の直交型３軸ロ
ボットの制御方法において、次のような方法を講じてい
る。即ち、前記測定手段によって前記基板表面で矩形を
なす４点の高さを測定しておく。そして、前記各所定の
位置毎に、前記矩形をなす４点のうちの３点のＸ座標、
Ｙ座標及び高さから、該３点の内側の前記所定の位置の
高さをそれぞれ推定し、前記推定した高さに基づき、前
記駆動手段で前記ハンドリング手段を移動させる際の前
記Ｚ軸方向の移動量をそれぞれ補正するようにしてい
る。
に、本発明のうちの第１の発明は、台上に固定された基
板に実装する部品或は該基板から取り外した部品を把持
するハンドリング手段と、前記台の上方に前記ハンドリ
ング手段を支持し、かつ該ハンドリング手段を前記基板
に対して横方向のｘ軸方向、縦方向のＹ軸方向及び高さ
方向のＺ軸方向に移動させる駆動手段と、前記基板表面
の高さを測定する測定手段とを備え、前記駆動手段で前
記ハンドリング手段を前記Ｘ軸方向と前記Ｙ軸方向に移
動させると共に前記測定された高さに基づき前記Ｚ軸方
向に移動させて該ハンドリング手段の高さを前記基板表
面の高さに適合させ、該基板の複数の所定の位置に対し
て前記部品の実装または該基板に実装された該部品の取
り外しをそれぞれ行う直交型３軸ロボットにおいて、次
のような制御方法を講じている。即ち、前記駆動手段で
前記ハンドリング手段を移動させる際の前記Ｚ軸方向の
移動量を、前記各所定の位置毎にそれぞれ補正するよう
にしている。第２の発明は、第１の発明の直交型３軸ロ
ボットの制御方法において、次のような方法を講じてい
る。即ち、前記測定手段によって前記基板表面で矩形を
なす４点の高さを測定しておく。そして、前記各所定の
位置毎に、前記矩形をなす４点のうちの３点のＸ座標、
Ｙ座標及び高さから、該３点の内側の前記所定の位置の
高さをそれぞれ推定し、前記推定した高さに基づき、前
記駆動手段で前記ハンドリング手段を移動させる際の前
記Ｚ軸方向の移動量をそれぞれ補正するようにしてい
る。
【０００８】第３の発明は、第１の発明の直交型３軸ロ
ボットの制御方法において、次のような方法を講じてい
る。即ち、前記測定手段によって前記基板表面で矩形を
なす４点の高さと該矩形内の１点の高さとを測定してお
く。そして、前記各所定の位置毎に、前記矩形をなす４
点のうちの２点のＸ座標、Ｙ座標及び高さと前記矩形内
の１点のＸ座標、Ｙ座標及び高さとから、これら３点で
構成される３角形の内側の前記所定の位置の高さをそれ
ぞれ推定し、前記推定した高さに基づき、前記駆動手段
で前記ハンドリング手段を移動させる際の前記Ｚ軸方向
の移動量をそれぞれ補正するようにしている。第４の発
明は、台上に固定された基板に実装する部品或は該基板
から取り外した部品を把持するハンドリング手段と、前
記台の上方に前記ハンドリング手段を支持し、かつ該ハ
ンドリング手段を前記基板に対して横方向のＸ軸方向、
縦方向のＹ軸方向及び高さ方向のＺ軸方向に移動させる
駆動手段と、前記基板表面の高さを測定する測定手段と
を備え、前記駆動手段で前記ハンドリング手段を前記Ｘ
軸方向と前記Ｙ軸方向に移動させると共に前記測定され
た高さに基づき前記Ｚ軸方向に移動させて該ハンドリン
グ手段の高さを前記基板表面の高さに適合させ、該基板
の複数の所定の位置に対して前記部品の実装または該基
板に実装された該部品の取り外しをそれぞれ行う直交型
３軸ロボットにおいて、次のように構成している。即
ち、前記駆動手段は、前記ハンドリング手段を移動させ
る際の前記Ｚ軸方向の移動量を、前記各所定の位置毎に
それぞれ補正する構成にしている。
ボットの制御方法において、次のような方法を講じてい
る。即ち、前記測定手段によって前記基板表面で矩形を
なす４点の高さと該矩形内の１点の高さとを測定してお
く。そして、前記各所定の位置毎に、前記矩形をなす４
点のうちの２点のＸ座標、Ｙ座標及び高さと前記矩形内
の１点のＸ座標、Ｙ座標及び高さとから、これら３点で
構成される３角形の内側の前記所定の位置の高さをそれ
ぞれ推定し、前記推定した高さに基づき、前記駆動手段
で前記ハンドリング手段を移動させる際の前記Ｚ軸方向
の移動量をそれぞれ補正するようにしている。第４の発
明は、台上に固定された基板に実装する部品或は該基板
から取り外した部品を把持するハンドリング手段と、前
記台の上方に前記ハンドリング手段を支持し、かつ該ハ
ンドリング手段を前記基板に対して横方向のＸ軸方向、
縦方向のＹ軸方向及び高さ方向のＺ軸方向に移動させる
駆動手段と、前記基板表面の高さを測定する測定手段と
を備え、前記駆動手段で前記ハンドリング手段を前記Ｘ
軸方向と前記Ｙ軸方向に移動させると共に前記測定され
た高さに基づき前記Ｚ軸方向に移動させて該ハンドリン
グ手段の高さを前記基板表面の高さに適合させ、該基板
の複数の所定の位置に対して前記部品の実装または該基
板に実装された該部品の取り外しをそれぞれ行う直交型
３軸ロボットにおいて、次のように構成している。即
ち、前記駆動手段は、前記ハンドリング手段を移動させ
る際の前記Ｚ軸方向の移動量を、前記各所定の位置毎に
それぞれ補正する構成にしている。
【０００９】第５の発明は、第４の発明の直交型３軸ロ
ボットにおいて、前記測定手段及び駆動手段を次のよう
に構成している。即ち、前記測定手段は、前記基板表面
で矩形をなす４点の高さを測定し、前記駆動手段は、前
記各所定の位置毎に、前記矩形をなす４点のうちの３点
のＸ座標、Ｙ座標及び高さから、該３点の内側の前記所
定の位置の高さをそれぞれ推定し、前記推定した高さに
基づき前記駆動手段で前記ハンドリング手段を移動させ
る際の前記Ｚ軸方向の移動量をそれぞれ補正する構成に
している。第６の発明は、第４の発明の直交型３軸ロボ
ットにおいて、前記測定手段及び駆動手段を次のように
構成している。即ち、前記測定手段は、前記基板表面で
矩形をなす４点の高さと該矩形内の１点の高さとを測定
し、前記駆動手段は、前記各所定の位置毎に、前記矩形
をなす４点のうちの２点のＸ座標、Ｙ座標及び高さと前
記矩形内の１点のＸ座標、Ｙ座標及び高さとからこれら
３点で構成される３角形の内側の前記所定の位置の高さ
をそれぞれ推定し、前記推定した高さに基づき前記駆動
手段で前記ハンドリング手段を移動させる際の前記Ｚ軸
方向の移動量をそれぞれ補正する構成にしている。第１
〜第６の発明によれば、以上のように直交型３軸ロボッ
トの制御方法或はは直交型３軸ロボットを構成したの
で、駆動手段により、ハンドリング手段は基板の所定の
位置に移動すると共に、その所定の位置に対して前記部
品の実装または該基板に実装された該部品の取り外しを
行うが、例えば、台の傾斜等によって基板表面に高さ方
向の歪みがある場合でも、ハンドリング手段の高さは、
部品の実装される各位置または部品が取り外される各位
置毎に補正される。従って、前記課題を解決できるので
ある。
ボットにおいて、前記測定手段及び駆動手段を次のよう
に構成している。即ち、前記測定手段は、前記基板表面
で矩形をなす４点の高さを測定し、前記駆動手段は、前
記各所定の位置毎に、前記矩形をなす４点のうちの３点
のＸ座標、Ｙ座標及び高さから、該３点の内側の前記所
定の位置の高さをそれぞれ推定し、前記推定した高さに
基づき前記駆動手段で前記ハンドリング手段を移動させ
る際の前記Ｚ軸方向の移動量をそれぞれ補正する構成に
している。第６の発明は、第４の発明の直交型３軸ロボ
ットにおいて、前記測定手段及び駆動手段を次のように
構成している。即ち、前記測定手段は、前記基板表面で
矩形をなす４点の高さと該矩形内の１点の高さとを測定
し、前記駆動手段は、前記各所定の位置毎に、前記矩形
をなす４点のうちの２点のＸ座標、Ｙ座標及び高さと前
記矩形内の１点のＸ座標、Ｙ座標及び高さとからこれら
３点で構成される３角形の内側の前記所定の位置の高さ
をそれぞれ推定し、前記推定した高さに基づき前記駆動
手段で前記ハンドリング手段を移動させる際の前記Ｚ軸
方向の移動量をそれぞれ補正する構成にしている。第１
〜第６の発明によれば、以上のように直交型３軸ロボッ
トの制御方法或はは直交型３軸ロボットを構成したの
で、駆動手段により、ハンドリング手段は基板の所定の
位置に移動すると共に、その所定の位置に対して前記部
品の実装または該基板に実装された該部品の取り外しを
行うが、例えば、台の傾斜等によって基板表面に高さ方
向の歪みがある場合でも、ハンドリング手段の高さは、
部品の実装される各位置または部品が取り外される各位
置毎に補正される。従って、前記課題を解決できるので
ある。
【００１０】
【発明の実施の形態】第１の実施形態 図１は、本発明の第１の実施形態を示す直交型３軸ロボ
ットの要部及び基板の斜視図である。この直交型３軸ロ
ボットは、台となるマザーボード２０に対向する図４と
同様のフレーム２１を備えている。フレーム２１は、矩
形となる４辺の支持体２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ
で構成され、このうちの対向する支持体２１ｂと支持体
２１ｄとの間には、該支持体２１ｂ，２１ｄの方向（つ
まり、基板のＸ軸方向）に移動自在な支持体２２が配置
されている。支持体２１ｂにはＸ軸ステップモータ２３
が配置され、該支持体２１ｂと支持体２１ｄには、その
Ｘ軸ステップモータ２３で駆動されて支持体２２を移動
するＸ軸送りベルト２４ａ，２４ｂがそれぞれ取り付け
られている。支持体２２には、接続ピン３を把持するハ
ンドリング手段である図示しない金属で構成されたハン
ド２５と、該ハンド２５の開閉動作を行うハンド開閉Ｄ
Ｃモータ２６と、該ハンド２５の位置を高さ方向のＺ軸
方向に移動させるＺ軸ステップモータ２７と、Ｙ軸ステ
ップモータ２８と、該Ｙ軸ステップモータ２８によって
駆動されてハンド２５、ハンド開閉ＤＣモータ２６及び
Ｚ軸ステップモータ２７をＹ軸方向に移動させるＹ軸送
りベルト２９とが、設置されている。この直交型３軸ロ
ボットでは、実装面積を極力小さくするためにマザーボ
ード２０に、例えば４枚の従来とは異なる基板３０が固
定される共に、そのマザーボード２０がフレーム２１の
両側に配置されている。
ットの要部及び基板の斜視図である。この直交型３軸ロ
ボットは、台となるマザーボード２０に対向する図４と
同様のフレーム２１を備えている。フレーム２１は、矩
形となる４辺の支持体２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ
で構成され、このうちの対向する支持体２１ｂと支持体
２１ｄとの間には、該支持体２１ｂ，２１ｄの方向（つ
まり、基板のＸ軸方向）に移動自在な支持体２２が配置
されている。支持体２１ｂにはＸ軸ステップモータ２３
が配置され、該支持体２１ｂと支持体２１ｄには、その
Ｘ軸ステップモータ２３で駆動されて支持体２２を移動
するＸ軸送りベルト２４ａ，２４ｂがそれぞれ取り付け
られている。支持体２２には、接続ピン３を把持するハ
ンドリング手段である図示しない金属で構成されたハン
ド２５と、該ハンド２５の開閉動作を行うハンド開閉Ｄ
Ｃモータ２６と、該ハンド２５の位置を高さ方向のＺ軸
方向に移動させるＺ軸ステップモータ２７と、Ｙ軸ステ
ップモータ２８と、該Ｙ軸ステップモータ２８によって
駆動されてハンド２５、ハンド開閉ＤＣモータ２６及び
Ｚ軸ステップモータ２７をＹ軸方向に移動させるＹ軸送
りベルト２９とが、設置されている。この直交型３軸ロ
ボットでは、実装面積を極力小さくするためにマザーボ
ード２０に、例えば４枚の従来とは異なる基板３０が固
定される共に、そのマザーボード２０がフレーム２１の
両側に配置されている。
【００１１】各基板３０には、図２及び図３の基板１と
同様に複数の１次側ラインＬｘ1 〜ＬｘN と２次側ライ
ンＬｙ1 〜ＬｙM とがそれぞれ形成されているが、基板
１とは異なり、該各基板３０の表面には、４か所の基準
点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄがそれぞれ長方形を成すよう
に配置されている。各マザーボード２０には、各基板１
の１次側ラインＬｘ1 〜ＬｘN 及び２次側ラインＬｙ1
〜ＬｙM を収容する複数のコネクタ２０ａが配置されて
いる。次に、図１の直交型３軸ロボットの動作を説明す
る。ロボットは、電源立ち上げ後に各基板１における原
点位置Ｐ０を確認し、ステップモータ２３，２７，２８
を駆動してハンド２５を対象基板３０の原点位置Ｐ０に
移動させる。このロボットには、接続ピン３の挿入位置
に対する指示が上位系の装置から与えられている。挿入
位置は、その原点位置Ｐ０からのＸ軸方向、Ｙ軸方向、
及びＺ軸方向のハンド２５の相対移動量として与えられ
る。ハンド２５が原点位置Ｐ０に復帰した後、ロボット
はハンド２５を基板３０の高さを測定する測定手段とし
て用い、図５のようにハンド２５を基準点Ｐａ，Ｐｂ，
Ｐｃ，Ｐｄに接触させて該基準点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐ
ｄの高さを求める。以降、ロボットは上位系の装置から
与えられた接続ピン３の挿入位置に基づき、ステップモ
ータ２３，２７，２８を制御してハンド２５の３次元的
位置を設定して、接続ピン３を所定の位置のスルーホー
ルに挿入する。ここで、ハンド２５の基板３０からの高
さは、測定した基準点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄの高さに
基づいて各スルーホールの位置毎に補正される。
同様に複数の１次側ラインＬｘ1 〜ＬｘN と２次側ライ
ンＬｙ1 〜ＬｙM とがそれぞれ形成されているが、基板
１とは異なり、該各基板３０の表面には、４か所の基準
点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄがそれぞれ長方形を成すよう
に配置されている。各マザーボード２０には、各基板１
の１次側ラインＬｘ1 〜ＬｘN 及び２次側ラインＬｙ1
〜ＬｙM を収容する複数のコネクタ２０ａが配置されて
いる。次に、図１の直交型３軸ロボットの動作を説明す
る。ロボットは、電源立ち上げ後に各基板１における原
点位置Ｐ０を確認し、ステップモータ２３，２７，２８
を駆動してハンド２５を対象基板３０の原点位置Ｐ０に
移動させる。このロボットには、接続ピン３の挿入位置
に対する指示が上位系の装置から与えられている。挿入
位置は、その原点位置Ｐ０からのＸ軸方向、Ｙ軸方向、
及びＺ軸方向のハンド２５の相対移動量として与えられ
る。ハンド２５が原点位置Ｐ０に復帰した後、ロボット
はハンド２５を基板３０の高さを測定する測定手段とし
て用い、図５のようにハンド２５を基準点Ｐａ，Ｐｂ，
Ｐｃ，Ｐｄに接触させて該基準点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐ
ｄの高さを求める。以降、ロボットは上位系の装置から
与えられた接続ピン３の挿入位置に基づき、ステップモ
ータ２３，２７，２８を制御してハンド２５の３次元的
位置を設定して、接続ピン３を所定の位置のスルーホー
ルに挿入する。ここで、ハンド２５の基板３０からの高
さは、測定した基準点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄの高さに
基づいて各スルーホールの位置毎に補正される。
【００１２】図６（ａ）〜（ｃ）は、図１の基板３０に
対する高さ補正を説明する図であり、同図（ａ）には基
板３０の平面図、同図（ｂ）及び（ｃ）には側面図が示
されている。この図６（ａ）〜（ｃ）を参照して、ハン
ド２５の高さの補正方法を説明する。基準点Ｐａ，Ｐ
ｂ，Ｐｃ，Ｐｄで構成される長方形を、図６（ａ）のよ
うに、３角形Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｄと３角形Ｐｂ，Ｐｄ，Ｐ
ｃの２象限に分割する。そして、基準点Ｐａを一方のＸ
Ｙ方向の距離の原点とする。基準点Ｐａの対角の位置に
ある基準点Ｐｃを他方のＸＹ方向の距離の原点とする。
なお、図６（ａ）では、基準点Ｐａと基準点Ｐｂを結ぶ
直線ＰａＰｂと点Ａから該直線ＰａＰｂに下ろした垂線
との交点をＡｘ、基準点Ｐａと基準点Ｐｄを結ぶ直線Ｐ
ａＰｄと点Ａから該直線ＰａＰｄに下ろした垂線との交
点をＡｙ、基準点Ｐｂと基準点Ｐｃを結ぶ直線ＰｂＰｃ
と点Ｂから該直線ＰｂＰｃに下ろした垂線との交点をＢ
ｙ、基準点Ｐｃと基準点Ｐｄを結ぶ直線ＰｃＰｄと点Ｂ
から該直線ＰｃＰｄに下ろした垂線との交点をＢｘとし
ている。また、図６（ｂ），（ｃ）では、各交点Ａｘ，
Ａｙにおける高さをそれぞれＡｘz ，Ａｙz とすると共
に、基準点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｄの基準点の高さをそれぞれ
ａz ，ｂz ，ｄz としている。３角形Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｄ
の内側にある点Ａを接続ピン３の挿入位置としたとき、
点Ａの高さを、３つの基準点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｄの座標と
高さとから次のように推定する。
対する高さ補正を説明する図であり、同図（ａ）には基
板３０の平面図、同図（ｂ）及び（ｃ）には側面図が示
されている。この図６（ａ）〜（ｃ）を参照して、ハン
ド２５の高さの補正方法を説明する。基準点Ｐａ，Ｐ
ｂ，Ｐｃ，Ｐｄで構成される長方形を、図６（ａ）のよ
うに、３角形Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｄと３角形Ｐｂ，Ｐｄ，Ｐ
ｃの２象限に分割する。そして、基準点Ｐａを一方のＸ
Ｙ方向の距離の原点とする。基準点Ｐａの対角の位置に
ある基準点Ｐｃを他方のＸＹ方向の距離の原点とする。
なお、図６（ａ）では、基準点Ｐａと基準点Ｐｂを結ぶ
直線ＰａＰｂと点Ａから該直線ＰａＰｂに下ろした垂線
との交点をＡｘ、基準点Ｐａと基準点Ｐｄを結ぶ直線Ｐ
ａＰｄと点Ａから該直線ＰａＰｄに下ろした垂線との交
点をＡｙ、基準点Ｐｂと基準点Ｐｃを結ぶ直線ＰｂＰｃ
と点Ｂから該直線ＰｂＰｃに下ろした垂線との交点をＢ
ｙ、基準点Ｐｃと基準点Ｐｄを結ぶ直線ＰｃＰｄと点Ｂ
から該直線ＰｃＰｄに下ろした垂線との交点をＢｘとし
ている。また、図６（ｂ），（ｃ）では、各交点Ａｘ，
Ａｙにおける高さをそれぞれＡｘz ，Ａｙz とすると共
に、基準点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｄの基準点の高さをそれぞれ
ａz ，ｂz ，ｄz としている。３角形Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｄ
の内側にある点Ａを接続ピン３の挿入位置としたとき、
点Ａの高さを、３つの基準点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｄの座標と
高さとから次のように推定する。
【００１３】３角形Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄの内側にある点Ｂ
を接続ピン３の挿入位置としたとき、点Ｂの高さを、３
つの基準点Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄの高さから推定する。点Ａ
の高さを推定する場合、初めに、基準点Ｐａの高さａz
と基準点Ｐｂの高さｂz の差に、基準点Ｐａから交点Ａ
ｘまでの距離Ａｘｂを基準点Ｐａ，Ｐｂ間の距離ＰａＰ
ｂで割った値を乗算して、次の（１）式のように高さＡ
ｘz を求める。ただし、（１）式で使用する距離は、各
点Ｐａ，Ｐｂ，Ａの座標から求める。 Ａｘz ＝（ｂz −ａz ）×（Ａｘｂ／ＰａＰｂ） ・・・（１） さらに、基準点Ｐａの高さａz と基準点Ｐｄの高さｄz
の差に、基準点Ｐａから交点Ａｙまでの距離Ａｙｄを基
準点Ｐａ，Ｐｄ間の距離ＰａＰｄで割った値を乗算し
て、次の（２）式のように高さＡｙz を求める。 Ａｙz ＝（ｄz −ａz ）×（Ａｙｄ／ＰａＰｄ） ・・・（２） そして、（１）及び（２）式で求めたＡｘz とＡｙz に
対して、（３）式を用いて点Ａの高さＡz を求める。 Ａz ＝（Ａｘz ＋Ａｙz ）／２＋ａz ・・・（３） ３角形Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄの内側にある点Ｂに接続ピン３
を挿入する場合も、同様の計算を行うことで、該点Ｂの
高さＢｚが求められる。このように求めた点Ａ，Ｂの高
さに応じてハンド２５の高さが補正され、この補正され
た高さに基づき接続ピン３の挿入が行われる。
を接続ピン３の挿入位置としたとき、点Ｂの高さを、３
つの基準点Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄの高さから推定する。点Ａ
の高さを推定する場合、初めに、基準点Ｐａの高さａz
と基準点Ｐｂの高さｂz の差に、基準点Ｐａから交点Ａ
ｘまでの距離Ａｘｂを基準点Ｐａ，Ｐｂ間の距離ＰａＰ
ｂで割った値を乗算して、次の（１）式のように高さＡ
ｘz を求める。ただし、（１）式で使用する距離は、各
点Ｐａ，Ｐｂ，Ａの座標から求める。 Ａｘz ＝（ｂz −ａz ）×（Ａｘｂ／ＰａＰｂ） ・・・（１） さらに、基準点Ｐａの高さａz と基準点Ｐｄの高さｄz
の差に、基準点Ｐａから交点Ａｙまでの距離Ａｙｄを基
準点Ｐａ，Ｐｄ間の距離ＰａＰｄで割った値を乗算し
て、次の（２）式のように高さＡｙz を求める。 Ａｙz ＝（ｄz −ａz ）×（Ａｙｄ／ＰａＰｄ） ・・・（２） そして、（１）及び（２）式で求めたＡｘz とＡｙz に
対して、（３）式を用いて点Ａの高さＡz を求める。 Ａz ＝（Ａｘz ＋Ａｙz ）／２＋ａz ・・・（３） ３角形Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄの内側にある点Ｂに接続ピン３
を挿入する場合も、同様の計算を行うことで、該点Ｂの
高さＢｚが求められる。このように求めた点Ａ，Ｂの高
さに応じてハンド２５の高さが補正され、この補正され
た高さに基づき接続ピン３の挿入が行われる。
【００１４】以上のように、この第１の実施形態では、
基板３０に４か所の基準点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄを設
けてその高さを測定しておき、接続ピン３を挿入する位
置Ａ，Ｂの高さＡz ，Ｂz を４か所の基準点Ｐａ，Ｐ
ｂ，Ｐｃ，Ｐｄのうちの３点の高さから推定して、位置
Ａ，Ｂごとにハンド２５の高さを補正するようにしたの
で、基板３０やマザーボード２０に傾きがあって、高さ
方向の歪みがある場合でも、ハンド２５の位置を最適化
できる。図７は、接続ピン３の接触不良を示す図であ
る。基板３０の厚みが１．６ｍｍ程度で例えば４層構造
であり、接続ピン３の接続部（金めっき）３ｃが０．８
ｍｍ程度であるとき、基板３０の高さに０．３ｍｍ程度
の歪みが生じると、０．８ｍｍの接触部３ｃの一方が、
間隔が０，６ｍｍの１次側ラインＬｘ1 〜ＬｘN または
２次側ラインＬｙ1 〜ＬｙM から外れて接触不良を起こ
す。ハンド２５の高さ方向の位置を補正することで、こ
の０．３ｍｍ程度の歪みを吸収できるので、接触不良等
が発生しない。
基板３０に４か所の基準点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄを設
けてその高さを測定しておき、接続ピン３を挿入する位
置Ａ，Ｂの高さＡz ，Ｂz を４か所の基準点Ｐａ，Ｐ
ｂ，Ｐｃ，Ｐｄのうちの３点の高さから推定して、位置
Ａ，Ｂごとにハンド２５の高さを補正するようにしたの
で、基板３０やマザーボード２０に傾きがあって、高さ
方向の歪みがある場合でも、ハンド２５の位置を最適化
できる。図７は、接続ピン３の接触不良を示す図であ
る。基板３０の厚みが１．６ｍｍ程度で例えば４層構造
であり、接続ピン３の接続部（金めっき）３ｃが０．８
ｍｍ程度であるとき、基板３０の高さに０．３ｍｍ程度
の歪みが生じると、０．８ｍｍの接触部３ｃの一方が、
間隔が０，６ｍｍの１次側ラインＬｘ1 〜ＬｘN または
２次側ラインＬｙ1 〜ＬｙM から外れて接触不良を起こ
す。ハンド２５の高さ方向の位置を補正することで、こ
の０．３ｍｍ程度の歪みを吸収できるので、接触不良等
が発生しない。
【００１５】第２の実施形態 図８（ａ），（ｂ）は、本発明の第２の実施形態の直交
型３軸ロボットで接続ピンを挿入する基板の説明図であ
り、同図（ａ）は平面図、及び同図（ｂ）は側面図を示
している。この第２の実施形態の直交型３軸ロボットの
構成と基本的動作は、図１の第１の実施形態と同様であ
るが、ハンド２５の高さ方向の位置の補正方法が第１の
実施形態とは異なり、基準点が５か所設けられた基板４
０を用いる。基板に対する実装を考えたとき、面積が大
きくなる方向にあり、第１の実施形態では基板３０内の
歪みを補正しきれない場合も想定される。そのため、こ
の第２の実施形態の基板４０には、長方形に配置された
４つの基準点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄと、該基準点Ｐ
ａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄの内側の基準点Ｐｅとを、図８
（ａ）のように形成しておく。そして、基準点Ｐｅを中
心として基準点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄからなる長方形
の象限を４分割し、４つの基準点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐ
ｄのうちの２つの基準点と基準点Ｐｅの高さに基づき、
これら３つの基準点の内側の点における高さを推定する
ことで、より正確な高さの補正値を得る。この高さの推
定方法を図８（ａ），（ｂ）を参照して説明する。
型３軸ロボットで接続ピンを挿入する基板の説明図であ
り、同図（ａ）は平面図、及び同図（ｂ）は側面図を示
している。この第２の実施形態の直交型３軸ロボットの
構成と基本的動作は、図１の第１の実施形態と同様であ
るが、ハンド２５の高さ方向の位置の補正方法が第１の
実施形態とは異なり、基準点が５か所設けられた基板４
０を用いる。基板に対する実装を考えたとき、面積が大
きくなる方向にあり、第１の実施形態では基板３０内の
歪みを補正しきれない場合も想定される。そのため、こ
の第２の実施形態の基板４０には、長方形に配置された
４つの基準点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄと、該基準点Ｐ
ａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄの内側の基準点Ｐｅとを、図８
（ａ）のように形成しておく。そして、基準点Ｐｅを中
心として基準点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄからなる長方形
の象限を４分割し、４つの基準点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐ
ｄのうちの２つの基準点と基準点Ｐｅの高さに基づき、
これら３つの基準点の内側の点における高さを推定する
ことで、より正確な高さの補正値を得る。この高さの推
定方法を図８（ａ），（ｂ）を参照して説明する。
【００１６】ここでは、ハンド２５で測定された基準点
Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅの高さをそれぞれａz ，
ｂz ，ｃz ，ｄz ，ｅz 、Ｘ方向の高さ基準値をｘｚ、
Ｙ方向の高さ基準値をｙｚとする。また、基準点Ｐａと
基準点Ｐｂとを結ぶ直線ＰａＰｂと点Ａから該直線Ｐａ
Ｐｂに下ろした垂線との交点をＡｘ、基準点Ｐａと基準
点Ｐｄとを結ぶ直線ＰａＰｄと点Ａから該直線ＰａＰｄ
に下ろした垂線との交点をＡｙ、基準点Ｐａと基準点Ｐ
ｂとを結ぶ直線ＰａＰｂと基準点Ｐｅから該直線ＰａＰ
ｂに下ろした垂線との交点をａｅｘ、基準点Ｐａと基準
点Ｐｄとを結ぶ直線ＰａＰｄと基準点Ｐｅから該直線Ｐ
ａＰｄに下ろした垂線との交点をａｅｙとする。図８の
第１象限内の点Ａの高さを推定する場合、まず、（４）
式により、高さ基準値ｘｚを求める。 ｘｚ＝ｂz −ａz ・・・（４） 続いて、（５）式により、高さｅz と高さ基準値ｘｚの
Ｘ方向の比率との差を求めてこれから高さａz を引き、
Ｙ方向の高さ基準値ｙｚを求める。 ｙｚ＝ｅz −ｘｚ×（ａｅｘ／ＰａＰｂ） ・・・（５） 交点Ａｘの高さＡｘz と交点Ａｙの高さＡｙz を（６）
及び（７）式で求める。 Ａｘz ＝ｘｚ×（ＰａＡｘ／ＰａＰｂ） ・・・（６） Ａｙz ＝ｙｚ×（ＰａＡｙ／ａｅｙ） ・・・（７） そして、点Ａの高さの推定値Ａz は、（８）式により、
高さＡｘz ，Ａｘz の和に、高さａz を加算して求め
る。 Ａz ＝Ａｘz ＋Ａｘz ＋ａz ・・・（８） この高さの推定値を用いて、ハンド２５の高さを補正す
る。
Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅの高さをそれぞれａz ，
ｂz ，ｃz ，ｄz ，ｅz 、Ｘ方向の高さ基準値をｘｚ、
Ｙ方向の高さ基準値をｙｚとする。また、基準点Ｐａと
基準点Ｐｂとを結ぶ直線ＰａＰｂと点Ａから該直線Ｐａ
Ｐｂに下ろした垂線との交点をＡｘ、基準点Ｐａと基準
点Ｐｄとを結ぶ直線ＰａＰｄと点Ａから該直線ＰａＰｄ
に下ろした垂線との交点をＡｙ、基準点Ｐａと基準点Ｐ
ｂとを結ぶ直線ＰａＰｂと基準点Ｐｅから該直線ＰａＰ
ｂに下ろした垂線との交点をａｅｘ、基準点Ｐａと基準
点Ｐｄとを結ぶ直線ＰａＰｄと基準点Ｐｅから該直線Ｐ
ａＰｄに下ろした垂線との交点をａｅｙとする。図８の
第１象限内の点Ａの高さを推定する場合、まず、（４）
式により、高さ基準値ｘｚを求める。 ｘｚ＝ｂz −ａz ・・・（４） 続いて、（５）式により、高さｅz と高さ基準値ｘｚの
Ｘ方向の比率との差を求めてこれから高さａz を引き、
Ｙ方向の高さ基準値ｙｚを求める。 ｙｚ＝ｅz −ｘｚ×（ａｅｘ／ＰａＰｂ） ・・・（５） 交点Ａｘの高さＡｘz と交点Ａｙの高さＡｙz を（６）
及び（７）式で求める。 Ａｘz ＝ｘｚ×（ＰａＡｘ／ＰａＰｂ） ・・・（６） Ａｙz ＝ｙｚ×（ＰａＡｙ／ａｅｙ） ・・・（７） そして、点Ａの高さの推定値Ａz は、（８）式により、
高さＡｘz ，Ａｘz の和に、高さａz を加算して求め
る。 Ａz ＝Ａｘz ＋Ａｘz ＋ａz ・・・（８） この高さの推定値を用いて、ハンド２５の高さを補正す
る。
【００１７】以上のように、この第２の実施形態では、
５つの基準点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅを基板４０
に設け、ハンド２５でその高さを測定しておき、接続ピ
ン３を挿入する位置Ａの高さＡz を４か所の基準点Ｐ
ａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄのうちの２点及び基準点Ｐｅの高
さから推定して、ハンド２５の高さを補正するようにし
たので、第１の実施形態と同様に、基板４０やマザーボ
ード２０に傾きがあって、高さ方向の歪みがある場合で
も、ハンド２５の位置を最適化できる。さらに、基板４
０そのものに、直線的な一様な歪みでなく平面的な歪み
がある場合でもハンド２５の位置を最適化できる。な
お、本発明は、上記実施形態に限定されず種々の変形が
可能である。その変形例としては、例えば次のようなも
のがある。 （ｉ） 第１，第２の実施形態では、挿入ピン３を挿入
する場合について説明したが、同様にハンド２５の高さ
を補正することで、挿入ピン３を取り外す場合にも失敗
がなくなり、直交型３軸ロボットの稼働効率を向上でき
る。 （ii） 半導体集積回路（ＩＣ）組み立て工程等である
ワイヤボンディングでも、ウエハサイズの拡大化が進ん
でいるので、ワイヤボンディングを行う直交型３軸ロボ
ットにも、高さ方向の位置の補正を行うことにより、ウ
エハチップを乗せたリードフレーム等の歪みが吸収で
き、ボンディングの信頼性が向上する。
５つの基準点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅを基板４０
に設け、ハンド２５でその高さを測定しておき、接続ピ
ン３を挿入する位置Ａの高さＡz を４か所の基準点Ｐ
ａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄのうちの２点及び基準点Ｐｅの高
さから推定して、ハンド２５の高さを補正するようにし
たので、第１の実施形態と同様に、基板４０やマザーボ
ード２０に傾きがあって、高さ方向の歪みがある場合で
も、ハンド２５の位置を最適化できる。さらに、基板４
０そのものに、直線的な一様な歪みでなく平面的な歪み
がある場合でもハンド２５の位置を最適化できる。な
お、本発明は、上記実施形態に限定されず種々の変形が
可能である。その変形例としては、例えば次のようなも
のがある。 （ｉ） 第１，第２の実施形態では、挿入ピン３を挿入
する場合について説明したが、同様にハンド２５の高さ
を補正することで、挿入ピン３を取り外す場合にも失敗
がなくなり、直交型３軸ロボットの稼働効率を向上でき
る。 （ii） 半導体集積回路（ＩＣ）組み立て工程等である
ワイヤボンディングでも、ウエハサイズの拡大化が進ん
でいるので、ワイヤボンディングを行う直交型３軸ロボ
ットにも、高さ方向の位置の補正を行うことにより、ウ
エハチップを乗せたリードフレーム等の歪みが吸収で
き、ボンディングの信頼性が向上する。
【００１８】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１〜第３
の発明によれば、ハンドリング手段と、該ハンドリング
手段を移動させる駆動手段と、測定手段とを備えた直交
型３軸ロボットにおいて、ハンドリング手段を移動させ
る際のＺ軸方向の移動量を、基板の所定の位置毎にそれ
ぞれ補正するようにしたので、例えば、台の傾斜等によ
って基板表面に高さ方向の歪みがある場合でも、ハンド
リング手段の高さは、部品の実装される各位置または部
品が取り外される各位置毎に適性化され、稼働率が向上
すると共に、品質が向上する。第４〜第６の発明によれ
ば、ハンドリング手段と、該ハンドリング手段を移動さ
せる駆動手段と、測定手段とを備えた直交型３軸ロボッ
トにおいて、ハンドリング手段を移動させる際のＺ軸方
向の移動量を、基板の所定の位置毎にそれぞれ補正する
構成にしたので、例えば、台の傾斜等によって基板表面
に高さ方向の歪みがある場合でも、ハンドリング手段の
高さは、部品の実装される各位置または部品が取り外さ
れる各位置毎に適性化され、稼働率が向上すると共に、
品質が向上する。
の発明によれば、ハンドリング手段と、該ハンドリング
手段を移動させる駆動手段と、測定手段とを備えた直交
型３軸ロボットにおいて、ハンドリング手段を移動させ
る際のＺ軸方向の移動量を、基板の所定の位置毎にそれ
ぞれ補正するようにしたので、例えば、台の傾斜等によ
って基板表面に高さ方向の歪みがある場合でも、ハンド
リング手段の高さは、部品の実装される各位置または部
品が取り外される各位置毎に適性化され、稼働率が向上
すると共に、品質が向上する。第４〜第６の発明によれ
ば、ハンドリング手段と、該ハンドリング手段を移動さ
せる駆動手段と、測定手段とを備えた直交型３軸ロボッ
トにおいて、ハンドリング手段を移動させる際のＺ軸方
向の移動量を、基板の所定の位置毎にそれぞれ補正する
構成にしたので、例えば、台の傾斜等によって基板表面
に高さ方向の歪みがある場合でも、ハンドリング手段の
高さは、部品の実装される各位置または部品が取り外さ
れる各位置毎に適性化され、稼働率が向上すると共に、
品質が向上する。
【図１】本発明の第１の実施形態を示す直交型３軸ロボ
ットの要部及び基板の斜視図である。
ットの要部及び基板の斜視図である。
【図２】マトリクス基板を示す平面図である。
【図３】図２のスルーホールと接触ピンとを示す斜視図
である。
である。
【図４】従来の直交型３軸ロボットの概要を示す斜視図
である。
である。
【図５】図４の基板とハンドの関係を示す側面図であ
る。
る。
【図６】図１の基板に対する高さ補正を説明する図で
あ。
あ。
【図７】接続ピンの接触不良を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の直交型３軸ロボット
で接続ピンを挿入する基板の説明図である。
で接続ピンを挿入する基板の説明図である。
２０ マザーボード ２１ フレーム ２３，２７，２８ ステップモータ ２５ ハンド ３０，４０ 基板 Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅ 基準点
Claims (6)
- 【請求項１】 台上に固定された基板に実装する部品或
は該基板から取り外した部品を把持するハンドリング手
段と、前記台の上方に前記ハンドリング手段を支持し、
かつ該ハンドリング手段を前記基板に対して横方向のＸ
軸方向、縦方向のＹ軸方向及び高さ方向のＺ軸方向に移
動させる駆動手段と、前記基板表面の高さを測定する測
定手段とを備え、 前記駆動手段で前記ハンドリング手段を前記Ｘ軸方向と
前記Ｙ軸方向に移動させると共に前記測定された高さに
基づき前記Ｚ軸方向に移動させて該ハンドリング手段の
高さを前記基板表面の高さに適合させ、該基板の複数の
所定の位置に対して前記部品の実装または該基板に実装
された該部品の取り外しをそれぞれ行う直交型３軸ロボ
ットにおいて、 前記駆動手段で前記ハンドリング手段を移動させる際の
前記Ｚ軸方向の移動量を、前記各所定の位置毎にそれぞ
れ補正することを特徴とする直交型３軸ロボットの制御
方法。 - 【請求項２】 前記測定手段によって前記基板表面で矩
形をなす４点の高さを測定しておき、 前記各所定の位置毎に、 前記矩形をなす４点のうちの３点のＸ座標、Ｙ座標及び
高さから、該３点の内側の前記所定の位置の高さをそれ
ぞれ推定し、 前記推定した高さに基づき、前記駆動手段で前記ハンド
リング手段を移動させる際の前記Ｚ軸方向の移動量をそ
れぞれ補正することを特徴とする請求項１記載の直交型
３軸ロボットの制御方法。 - 【請求項３】 前記測定手段によって前記基板表面で矩
形をなす４点の高さと該矩形内の１点の高さとを測定し
ておき、 前記各所定の位置毎に、 前記矩形をなす４点のうちの２点のＸ座標、Ｙ座標及び
高さと前記矩形内の１点のＸ座標、Ｙ座標及び高さとか
ら、これら３点で構成される３角形の内側の前記所定の
位置の高さをそれぞれ推定し、 前記推定した高さに基づき、前記駆動手段で前記ハンド
リング手段を移動させる際の前記Ｚ軸方向の移動量をそ
れぞれ補正することを特徴とする請求項１記載の直交型
３軸ロボットの制御方法。 - 【請求項４】 台上に固定された基板に実装する部品或
は該基板から取り外した部品を把持するハンドリング手
段と、 前記台の上方に前記ハンドリング手段を支持し、かつ該
ハンドリング手段を前記基板に対して横方向のＸ軸方
向、縦方向のＹ軸方向及び高さ方向のＺ軸方向に移動さ
せる駆動手段と、 前記基板表面の高さを測定する測定手段とを備え、 前記駆動手段で前記ハンドリング手段を前記Ｘ軸方向と
前記Ｙ軸方向に移動させると共に前記測定された高さに
基づき前記Ｚ軸方向に移動させて該ハンドリング手段の
高さを前記基板表面の高さに適合させ、該基板の複数の
所定の位置に対して前記部品の実装または該基板に実装
された該部品の取り外しをそれぞれ行う直交型３軸ロボ
ットにおいて、 前記駆動手段は、前記ハンドリング手段を移動させる際
の前記Ｚ軸方向の移動量を、前記各所定の位置毎にそれ
ぞれ補正する構成にしたことを特徴とする直交型３軸ロ
ボット。 - 【請求項５】 前記測定手段は、前記基板表面で矩形を
なす４点の高さを測定し、 前記駆動手段は、前記各所定の位置毎に、前記矩形をな
す４点のうちの３点のＸ座標、Ｙ座標及び高さから、該
３点の内側の前記所定の位置の高さをそれぞれ推定し、
前記推定した高さに基づき前記駆動手段で前記ハンドリ
ング手段を移動させる際の前記Ｚ軸方向の移動量をそれ
ぞれ補正する構成にしたことを特徴とする請求項４記載
の直交型３軸ロボット。 - 【請求項６】 前記測定手段は、前記基板表面で矩形を
なす４点の高さと該矩形内の１点の高さとを測定し、 前記駆動手段は、前記各所定の位置毎に、前記矩形をな
す４点のうちの２点のＸ座標、Ｙ座標及び高さと前記矩
形内の１点のＸ座標、Ｙ座標及び高さとからこれら３点
で構成される３角形の内側の前記所定の位置の高さをそ
れぞれ推定し、前記推定した高さに基づき前記駆動手段
で前記ハンドリング手段を移動させる際の前記Ｚ軸方向
の移動量をそれぞれ補正する構成にしたことを特徴とす
る請求項４記載の直交型３軸ロボット。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9196020A JPH1133945A (ja) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | 直交型３軸ロボットの制御方法とその直交型３軸ロボット |
| EP98111781A EP0893208A3 (en) | 1997-07-22 | 1998-06-26 | An orthogonal type three-axis robot and a control method thereof |
| US09/113,297 US6272397B1 (en) | 1997-07-22 | 1998-07-10 | Orthogonal type three-axis robot and a control method thereof |
| AU77325/98A AU742453B2 (en) | 1997-07-22 | 1998-07-20 | An orthogonal type three-axis robot and a control method thereof |
| CN98116134.0A CN1211879A (zh) | 1997-07-22 | 1998-07-21 | 正交型三轴机器人及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9196020A JPH1133945A (ja) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | 直交型３軸ロボットの制御方法とその直交型３軸ロボット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1133945A true JPH1133945A (ja) | 1999-02-09 |
Family
ID=16350894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9196020A Pending JPH1133945A (ja) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | 直交型３軸ロボットの制御方法とその直交型３軸ロボット |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6272397B1 (ja) |
| EP (1) | EP0893208A3 (ja) |
| JP (1) | JPH1133945A (ja) |
| CN (1) | CN1211879A (ja) |
| AU (1) | AU742453B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108858186A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-11-23 | 南昌大学 | 一种小车对红外物体检测、识别及跟踪方法 |
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| US6845276B2 (en) | 2001-06-29 | 2005-01-18 | Electro Scientific Industries | Multiple axis modular controller and method of operating same |
| US9569912B2 (en) | 2008-06-26 | 2017-02-14 | Shopatm Bv (Sarl) | Article storage and retrieval apparatus and vending machine |
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1997
- 1997-07-22 JP JP9196020A patent/JPH1133945A/ja active Pending
-
1998
- 1998-06-26 EP EP98111781A patent/EP0893208A3/en not_active Withdrawn
- 1998-07-10 US US09/113,297 patent/US6272397B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-07-20 AU AU77325/98A patent/AU742453B2/en not_active Ceased
- 1998-07-21 CN CN98116134.0A patent/CN1211879A/zh active Pending
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| CN108858186B (zh) * | 2018-05-30 | 2021-05-07 | 南昌大学 | 一种小车对红外物体检测、识别及跟踪方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6272397B1 (en) | 2001-08-07 |
| EP0893208A3 (en) | 2004-03-31 |
| CN1211879A (zh) | 1999-03-24 |
| EP0893208A2 (en) | 1999-01-27 |
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| AU742453B2 (en) | 2002-01-03 |
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| A02 | Decision of refusal |
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