CN1834836A - 缩短基板识别时间的方法及使用该方法的部件搭载装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供缩短基板识别时间的方法及使用该方法的部件搭载装置，缩短具有多个轴的部件搭载装置中为校正基板的位置而识别基板的时间。当基板的机种改变(S1中为“是”)时，用改变后的机种的基板所装载(S2)的前轴的照相机识别基板标记，将修正值存入存储器1中(S3、S4)，再用后轴的照相机识别基板标记，将修正值存入存储器2中(S5、S6)，计算存储器1与存储器2中两轴之间的差值，将差值存入存储器3中(S7)，基板标记有多少个这一过程就反复多少次。在执行部件搭载处理时仅对一个轴进行基板标记识别，另一个轴的修正值根据存储器3的差值计算，通知给另一个轴。

Description

缩短基板识别时间的方法 及使用该方法的部件搭载装置

技术领域

本发明涉及在具有多个轴的部件搭载装置中，对基板进行部件搭载处理时缩短为校正基板的位置而识别基板的时间的方法、及使用了该方法的部件搭载装置。

背景技术

以往，有一种电子部件搭载装置(以下只称部件搭载装置)，将片状电子部件(以下简称作部件)自动地搭载到被搬运到该装置中的印制电路板(以下只称基板)上生产基板单元。在该部件搭载装置中，有在本体装置的前后配置了为了提高基板单元的生产效率可独立驱动的作业头的所谓二轴型逐一(one by one)方式的结构的被称为相对二轴型的部件搭载装置。

图6(a)为表示这样的相对二轴型部件搭载装置的主要部分的结构的示意图。图6(b)为俯视图。如图6(a)(b)所示，该相对二轴型部件搭载装置1将多个部件5搭载到用一对导轨2和传送带(图中未显示)搬入基座3(图6(b)中省略)中央部的基板4上。

进行该安装作业的2个操作头6(6a及6b，在图6(b)中省略)分别滑动自由地支持在沿X轴方向(图6(a)中为垂直于纸面向里的方向，图6(b)中为上下方向)延伸的移动轴7(图6(b)中省略，图6(a)中只显示了操作头6a的移动轴7)上。

上述2个操作头6在X轴方向上的滑动(移动)，是通过设置在移动轴7上的图中未显示的滚珠丝杠的转动来进行的。

与操作头6a对应的移动轴7沿Y轴方向(图6(a)、(b)的左右方向，装置本体的前后方向)滑动自由地跨设在设置于基座3上方的2条固定导轨8、8(图6(a)中只显示了面向读者的一条，图6(b)中则省略)之间，沿Y轴方向(前后方向)移动。

该Y轴方向的移动是通过设置在固定导轨8上的滚珠丝杠10的旋转来进行的。

与操作头6b相对应的图中未显示的移动轴7也同样沿Y轴方向滑动自由地跨设在设置于基座3上方的另外2条图中未显示的固定导轨8、8之间，可以与上述一样沿Y轴方向(前后方向)移动。

由此，操作头6可以在基座3上的操作区域前后左右自由移动。在这些操作头6的顶端分别配置有1个或多个搭载头9。

搭载头9保持在操作头6上，可以上下自由移动，并且能以360°自由转动。搭载头9在其顶端可以从吸嘴交换器12中自由更换地安装有吸附部件5的吸嘴(或夹持具)11(在图6(b)中位于搭载头9的背面所以看不到)。

搭载头9从配置在基座3的前部和后部的部件供给台13上的例如带式部件供给装置14中(该图6(a)中省略了图示)沿该图6(a)所示的箭头a的方向吸附部件5，分别沿图6(b)所示3条箭头c及d的方向移动，在通过部件识别照相机15图像识别所吸附的部件之后，在基座3上前后左右自由移动，再上下移动或沿360°转动，将部件5搭载到基板4上预定的位置。

但是，无论是图6(a)(b)所示的基板4，还是其他什么样的基板，为了确定部件5的搭载位置的精度，至少需要设置2处基板标记16用于搭载头9识别基板4的位置。(例如参照专利文献1)

并且，在图6(b)的示例中，为了更好地识别基板4的位置，基板标记16被设置在基板4的3个角部。

该基板标记16的识别是用图中未显示的控制单元的图像处理单元驱动设置在操作头6上的基板识别装置，用该照明装置和基板识别用照相机依次拍摄基板4上预定的2个或3个位置上的基板标记16。

并且，拍摄到的模拟信号被转换成数字信号，并在内置的存储器中展开为128等级点像(dot image)的图像数据，然后搬运给控制单元的CPU(central processing unit，中央处理器)。

CPU根据该图像数据正确识别基板4的位置，并求出与部件搭载程序中描述的基板4的位置之间的误差，进行与该误差对应的基板位置的校正，并将修正值保存到存储器中。

但是，上述二轴型部件搭载装置1采用如下结构：操作头6a、6b用装置本体的控制单元控制两个移动轴7、7在Y轴方向相互不发生冲突地移动，同时分别在相同的部件搭载程序的控制下相互独立地动作。

并且，在确定基板4搬入装置本体1内的进行定位时，为了将部件5正确地搭载至基板4预定的位置上，首先各个轴(操作头6a、6b)有必要如上所述对基板4的基板标记16进行图像识别，并进行基板4的位置校正。之后，需要随着时间的推移在生成基板单元之前进行各个轴的调整。

这是因为基板4和轴的关系存在如下差异：a、控制操作头6a及6b的移动的各个滚珠丝杠的平行度不同；b、各滚珠丝杠存在挠曲，其挠曲度不同；c、各个滚珠丝杠的螺距存在误差等，两轴之间存在差异。

但是，由于如上所述二轴间相对于底板的位置的精度存在差异，因此为了提高在各种基板上的位置精度，每次将基板搬入装置本体内时都需要进行各个轴上的基板标记的识别操作。

但是，对每个基板、每个基板标记进行图像识别并保存修正值需要很大的工作量。因此，成为导致整个部件搭载处理速度降低的主要原因。

[专利文献1](日本)特开2002-026595号公报(摘要、图1)

发明内容

本发明就是鉴于上述实际情况而提出的，目的是要提供一种相对二轴型部件搭载装置的缩短基板识别时间的方法，即使对二轴中的一个轴进行基板标记识别也能够同时对两根轴正确地将部件搭载到基板上，缩短基板的识别时间。

下面说明本发明的缩短基板识别时间的方法及使用了该方法的部件搭载装置的结构。

首先，本发明的缩短基板识别时间的方法为缩短具有多个轴的部件搭载装置的基板识别时间的方法，包括以下步骤：在设定生产基板单元前的条件时的设定基板标记的动作中，保存上述多个轴中每根轴的修正值之差的步骤；在实际生产时，根据一个轴上的识别基板标记的修正值和另一个轴的上述修正值之差，计算出另一个轴的修正值的步骤；用上述识别基板标记的修正值和上述计算出的修正值，执行部件搭载处理的控制步骤。

其次，本发明的部件搭载装置采用用上述缩短基板识别时间的方法执行部件搭载处理的结构。

如果采用本发明，即使是具备多个轴的部件搭载装置，只要在基板生产前在各轴上进行基板标记设定，在实际生产时只对一个轴进行基板标记识别，就可以省略另一个轴的识别动作，因此可以大幅度地缩短基板识别的时间，提高部件搭载处理的效率。

附图说明

图1(a)是表示使用本发明的缩短基板识别时间的方法的一个实施例的部件搭载装置例的外观的透视图，图1(b)是除去其上下保护盖后示意地表示内部结构的透视图。

图2是表示一个实施例中的部件搭载装置的作业头的结构的透视图。

图3是一个实施例中的部件搭载装置的系统方框图。

图4是说明CPU在设定生产基板单元前的条件中设定基板标记的动作的流程图。

图5是说明CPU根据设定生产基板单元前的条件中获得的各轴的修正值之差执行部件搭载处理的动作的流程图。

图6(a)、图6(b)是表示现有的相对二轴型部件搭载装置的主要部分的结构的示意图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的实施方式。

[实施例1]

图1(a)为表示用本发明的图像数据生成方法的一个实施例的部件搭载装置例的外观透视图，图1(b)为除去其上下保护盖示意地表示内部结构的透视图。

如图1(a)所示，部件搭载装置20在顶盖上的前后分别具备由CRT(cathode ray tube：阴极射线管)构成的监视器22、和同样在顶盖上的左右分别报知工作状况的报警灯23。并且，在上部保护盖24的前部和后部的面上，配设有液晶显示器和由触摸式输入装置构成的可以通过外部的操作输入各种指令的操作输入用显示装置25(图1中的右斜上方的后部的操作输入用显示装置25被遮挡看不见)。

在下部基座26上中央位置沿图1(b)所示的基板28的搬运方向(X轴方向，从图的右斜下方向左斜上方的方向)水平地延伸配设有一对平行的固定和可动的基板导轨27。与这些基板导轨27的下部相接设置有可以移动的、图中看不到的环状传送带(传送带)。

从基板导轨27下看基板搬运通道分别看到传送带侧边数毫米的宽度，由未图示的带驱动电机驱动，沿基板的搬运方向移动，从下面支持基板28的里面两侧同时从流水线的上游侧将部件搭载前的基板28输送到装置本体内，再依次将搭载完部件的基板28输送到流水线的下游侧。总是将2枚基板28输送到该部件搭载装置20内，进行定位，一直固定到电子部件的搭载结束。

在基座26的前后分别形成部件供给台29(图1(a)中位于图的右斜上方的后部的部件供给台29被阻挡看不到。并且图1(b)中后部的部件供给台29省略了图示。)

在部件供给台29上配置了多达50～70个带式部件供给装置31(一般仅简称为带式送料器或盒式带)。带式部件供给装置31在其后端装卸自由地安装有缠绕着收容了部件的带的卷带轴32。

并且，在基座26的上方配置有2根分开固定在本体框的左右(X轴方向)的Y轴导轨33和2个(整个装置合计4个)分别滑动自由地支持在这2个Y轴导轨33上的X轴导轨34。

X轴导轨34可以在Y轴导轨33上沿Y轴方向滑动，在这些X轴导轨34上分别悬挂设置有1台(整个装置合计4台)在X轴导轨34上沿X轴方向自由滑动的作业头35(35-1、35-1及35-3、35-4)。并且，在这些各作业头35上配设有在图1(b)所示例中为2个搭载头36。即，该部件搭载装置20中配设有共计8个搭载头36。

上述作业头35通过多个受弯曲自由并且内部为空洞的带状链体37收容、保护的图中未表示的信号软线与配置在装置本体20的基座26的内部的电装部的主板上的中央控制单元相连。作业头35通过这些信号软线从中央控制单元获得电力和控制信号，向中央控制单元发送表示基板定位用的标记或部件的搭载位置信息的图像数据。

并且，在基板导轨27与部件供给台29之间与4个作业头35相对应的4个地方，分别配置有部件识别用照相机(或摄像机)38，部件识别用照相机38用于图像识别吸附在搭载头36上的部件，判断其是否良好和被吸附的姿势，虽然在图1(b)中省略了图示，但在其附近配置有吸嘴更换装置，该吸嘴更换装置收容了多种可以与搭载头36自由更换地安装的吸嘴。

并且，在基座26的内部，除上述中央控制单元以外，还具备没有特别图出的基板的定位装置和将基板固定在2个基板导轨27之间的基板固定机构等。

图2为上述作业头35的透视图。如该图所示，作业头35具备通过上述弯曲自由的带状链体37与本体装置的中央控制单元相连、由支持结构39支持的2个搭载头36、36和基板识别用照相机41。

2个搭载头36分别可以在Z轴方向(上下方向)上升降，并且可以沿θ轴方向(360°)方向旋转。在搭载头36的顶端分别安装有扩散板照明装置42，在其更顶端安装有吸嘴44。吸嘴44用光扩散板44-1和吸嘴44-2形成。

上述作业头35通过上述Y轴导轨33和X轴导轨34前后左右自由移动。由此，吸嘴44通过作业头35和搭载头36在各作业区域前后左右自由移动，沿上下升降自由，并且沿360°方向旋转自由。

该部件搭载装置用上述那样的在X、Y、Z三维空间内移动自由的搭载头36的更换自由的吸嘴44从部件供给装置吸附部件，用部件识别用照相机图像识别吸附的部件，用基板识别用照相机图像识别该图像识别过的部件在基板上应该安装的位置，边修正上述图像识别过的部件在该图像识别过的基板上的位置，边自动进行搭载，生产基板单元。

图3为上述结构的部件搭载装置的系统方框图。如该图所示，本实施例的部件搭载装置20具备CPU45、以及由经总线46与该CPU45相连的I/O(输入/输出)控制单元47和图像处理单元48构成的控制单元。

并且，CPU45上连接有存储器49。存储器49具备没有特别图示的程序区域和数据区域。

并且，I/O控制单元47通过照明控制单元54连接着LED照明器53，LED照明器53一体地装备着用于对基板28(参照图1(b))的部件搭载位置进行照明的基板照明装置51、或用于对吸附在搭载头36的吸嘴44(参照图2)上的部件52进行照明的部件识别用照相机38。

而且，I/O控制单元47上还分别通过放大器(AMP)连接有X轴电机55、Y轴电机56、Z轴电机57和θ轴电机58。

X轴电机55沿X方向驱动作业头35，Y轴电机56沿Y轴方向驱动作业头35，Z轴电机57沿上下方向驱动搭载头36，而θ轴电机58使搭载头36即吸嘴44，360°旋转。

上述各放大器虽然图中没有特别表示，分别配设有编码器，通过该编码器，将与各电机(X轴电机55、Y轴电机56、Z轴电机57和θ轴电机58)的旋转相对应的编码值，经I/O控制单元47输入CPU45中。由此，CPU45可以识别各搭载头36目前的前后、左右、上下的位置和旋转角度。

而且，上述I/O控制单元47上还连接有真空装置59。真空装置59通过真空管61与搭载头36的吸嘴44空气相连。

该真空管61中配设有空气压力传感器62。真空装置59通过真空将部件52吸附在吸嘴44上，通过解除真空或气流和真空断裂(真空破坏)解除吸附。

此时，真空管61内的空气压力数据作为电气信号从空气压力传感器62通过I/O控制单元47输出给CPU45。由此，CPU45不仅能够知道真空管61内的空气压力状态，从而能够识别是否准备好用吸嘴44吸附部件52，而且还能够识别吸附的部件52是否为正常吸附。

而且，上述I/O控制单元47上还分别通过各自的驱动装置连接有定位装置、带驱动电机、基板传感器、异常指示灯等。定位装置配置在部件搭载装置20的基座内部基板导轨27的下方，进行引导到装置内的基板28的定位。

带驱动电机循环驱动一体地配设在基板导轨27上的传送带。基板传感器检测是搬入还是搬出基板28。异常指示灯在部件搭载装置20的动作异常或异物进入作业区域内等异常情况下点亮等或闪烁，告知现场作业者发生异常情况。

并且，CPU45上还连接有通信I/O接口63、显示操作输入装置64和记录装置65。通信I/O接口63在通过例如个人电脑等其他装置进行例如演示处理时，可以用有线或无线在这些处理装置与CPU45之间进行通信。

记录装置65可以安装例如硬盘、MO(Magneto Optical disk，磁光盘)、FD(floppy disk，软(注册商标)盘)、CD-ROM(compactdisc read only memory，光盘只读存储器)/RW(Read&Write)，闪存装置等各种记录介质，记录并保存部件搭载装置20的部件搭载处理、其事先进行的部件搭载演示处理等程序，或者部件库存数据、顺序表、CAD(computer aided design，计算机辅助设计)输出的NC(numerical control，数值控制)数据等各种数据。

上述程序通过CPU45装入存储器49的程序区域供各部分的控制处理使用。上述数据也从存储器49的数据区域读出，进行预定的处理。

处理并更新过的数据保存在预定的记录介质的预定数据区域中。并且，存储器49的数据区域具备多个细分的寄存器区域，各种计算值暂时存储在这些寄存器中。

显示操作输入装置64将执行部件搭载作业时图像处理单元48用搭载头36一侧的基板识别用照相机41拍摄的基板28的图像或同一时刻图像处理单元48用本体装置侧的部件识别用照相机38拍摄的部件52的图像，显示在显示装置中。

当生产基板28的机种改变时，详细为在后述设定生产基板单元前的条件时的设定基板标记的动作中，CPU45将相对轴之间的修正值之差保存在存储器49中，实际生产时根据一个轴上的识别基板标记的修正值与另一个轴的修正值之差算出另一个轴的修正值，用这些修正值执行部件搭载处理。

并且，在每次将部件52搭载到基板28上时，CPU45用部件识别用照相机38图像识别从带式部件供给装置31吸附到搭载头36顶端的吸嘴44上的部件52，用基板识别用照相机41图像识别要将该图像识别过的部件52安装到基板28上的搭载位置，修正上述图像识别过的部件52的位置同时将其搭载到该图像识别过的基板上的搭载位置上。

图4为说明上述CPU45在设定生产基板单元前的条件时设定基板标记的动作的流程图。

并且，在以下的说明中，说明图1所示的4个作业头35(35-1、35-2及35-3、35-4)中的相对的2个作业头35(作业头35-1和35-3或作业头35-2和35-4)。

并且，将作业头35-1或35-2称为前轴(FRONT轴)，将作业头35-3或35-4称为后轴(REAR轴)。

在图4的标记修正值处理过程中，首先CPU45判断机种是否改变(S1)。

该处理为这样的处理：当基板单元的机种改变时，部件搭载程序改变，将程序切换成该改变后的部件搭载程序，由此判断执行生产的基板单元的机种是否改变。

然后，如果机种没有改变(S1为“否”)，则结束设定处理，但如果机种改变了(S1为“是”)，则开始处理步骤S2以下的保存标记修正值的处理。即，首先装载安装基板(S2)。

该处理为这样的处理，将改变了机种的基板28搬运到装置本体20内，如图1(b)所示那样定位在一对平行的基板导轨27之间预定的位置上，读取改变后的部件搭载程序的基板数据。

接着，CPU45将前轴的照相机镜头移动到基板定位标记的位置上(S3)。

该处理是将例如作业头35-1移动到用图1(b)所示的作业头35-1的、由图2所示的基板识别用照相机41拍摄图1所示基板28的、例如图6(b)所示的基板标记16的位置的处理。

然后，CPU45进行基板标记的识别处理，将其修正值保存到存储器中(S4)。

该处理进行与现有技术的基板标记16的识别中说明过的处理相同的处理，该处理获得的修正值存储到存储器49的“存储器1”的存储区域。

接着，CPU45将后轴的照相机镜头移到基板定位标记位置(S5)。

该处理是将例如作业头35-3移动到图1(b)所示的作业头35-3的、由图2所示的基板识别用照相机41拍摄图1所示基板28的、例如图6(b)所示的基板标记16的位置的处理。

接着，CPU45进行基板标记的识别处理，将其修正值保存到存储器中(S6)。

该处理进行与上述处理S4相同的处理，该处理获得的修正值存储到存储器49的“存储器2”的存储区域。

接着，CPU45将存储器1与存储器2的差作为修正值之差，存储在存储器3中(S7)。

该处理读出处理S4和处理S6分别存储在存储器49的“存储器1”的存储区域和“存储器2”的存储区域内的修正值，计算出其差值，将该计算出的差值作为作业头35-1与作业头35-3之间的修正值之差存储到存储器49的“存储器3”的存储区域中。

由此，第一个基板标记的识别处理结束，将第一个基板标记的两轴之间的相关关系存储到“存储器3”的存储区域中。

接着，CPU45判断是否实施了基板定位标记的个数对应的量的识别(S8)。

如上所述，在第一个基板标记的识别处理结束之后，立即有第二个基板标记的识别处理(S8为“否”)。因此，此时返回处理S3，反复进行处理S3～S8。

由此，对于第二个基板标记的两轴之间的相关关系追加保存到“存储器3”中。

此后，再在处理S8中判断是否实施了基板定位标记的个数对应的量的识别，如果有第三个基板标记，则反复第三个处理S3～S8，将对于第三个基板标记的两轴之间的相关关系保存到“存储器3”的存储区域中。

这样一来，“存储器3”的存储区域中仅保存与基板定位标记个数相等的修正值的差值。

于是，当CPU45判定为实施了基板定位标记的个数对应的量的识别(S8为“是”)时，结束该设定处理。

图5为说明上述CPU45根据在设定生产基板单元前的条件的过程中获得的各轴的修正值之差，执行部件搭载处理的动作的流程图。

在图5所示的生产处理中，CPU45首先实施前轴上的基板标记识别(S001)。

该处理为与图4所示的处理S4相同的处理，这里获得的修正值存储到存储器49的“存储器4”中。

接着，CPU45将在前轴算出的修正值(存储器4)与通过设定已确认的(存储器3)的内容相加，传输给后轴作为后轴侧的标记识别(S002)。

即，将处理S001中作为由作业头35-1识别基板标记的修正值被计算出的、存储到存储器49的“存储器4”的存储区域中的修正值，与上述标记修正值保存处理过程中处理S7存储到存储器49的“存储器3”的存储区域中的修正值的差值相加，生成作业头35-3的基板标记用修正值，将该修正值传输给作业头35-3。

这样一来，根据改变基板的机种时设定基板标记识别中保存在存储器49的“存储器3”的存储区域中的针对基板标记的两轴之间的相关关系，不进行实际的基板标记识别就能获得另一轴的修正值。

然后，CPU45判断是否实施了基板定位标记个数对应的量的识别(S003)。

此时也是在第一个基板标记的识别处理刚结束之后，至少留有第二个基板标记的识别处理(S003中为“否”)。因此，此时返回到处理S001，反复进行处理S001～S003。

由此，根据对于第二个基板标记的两轴之间的相关关系，对第二个基板标记也可以不实际对基板标记进行识别就得到另一轴的修正值。

此后，再在处理S003中判断是否实施了基板定位标记的个数对应的量的识别，如果还有第三个基板标记，则反复第三个处理S001～S003，对第三个基板标记也可以根据两轴之间的相关关系，不进行实际的基板标记识别就得到另一轴的修正值。

这样一来，当CPU45判断实施了与基板定位标记的个数相应的量的识别(S003中为“是”)时，结束该设定处理。

这样一来，只要对一个轴进行基板标记识别，就可以根据两轴之间的相关关系不进行实际的基板标记识别而获得另一轴的修正值，另一轴利用该修正值执行部件搭载处理，因此可以省略另一个轴的识别动作，可以大幅度地缩短基板识别的时间，提高部件搭载处理的效率。

Claims (2)

1.一种缩短具有多个轴的部件搭载装置的基板识别时间的方法，其特征在于，包括以下步骤：

在设定生产基板单元前的条件时的设定基板标记的动作中，保存上述多个轴中每根轴的修正值之差的步骤；

在实际生产时，根据一个轴上的识别基板标记的修正值和另一个轴的上述修正值之差，计算出另一个轴的修正值的步骤；

用上述识别基板标记的修正值和上述计算出的修正值，执行部件搭载处理的控制步骤。

2.一种部件搭载装置，其特征在于，用权利要求1所述的缩短具有多个轴的部件搭载装置的基板识别时间的方法，执行部件搭载处理。

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