CN1867244B

CN1867244B - 部件安装装置

Info

Publication number: CN1867244B
Application number: CN2006100801363A
Authority: CN
Inventors: 加藤礼贵; 东盛夫
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2005-05-09
Filing date: 2006-05-09
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2026-05-09
Also published as: JP4616694B2; CN1867244A; JP2006313840A

Abstract

本发明即使在X轴框架与两个Y轴之间的垂直度错位的情况下，也能可靠地再现垂直度，并且能够使原点传感器正常地发挥功能。在具有XY工作台的部件安装装置中，在YL轴框架(12)及YR轴框架(14)上，设有用于检测X轴框架(10)的在Y轴方向上的原点位置的原点传感器(24)、(28)，而且在头部单元(16)上附设有图像识别装置(30)，在基座面(34)上安装带有与直角三角形的顶点对应的三个基准标记的垂直度基准板(S)，通过上述图像识别装置(30)对三个标记顺次进行图像识别，求出各标记在装置上的坐标值，由各坐标值算出X轴框架(10)相对于Y轴方向的垂直度的错位，根据该错位，驱动YL轴电动机或YR轴电动机，对X轴框架的垂直度进行修正。

Description

部件安装装置

技术领域

本发明涉及一种部件安装装置，特别是在具有包括X轴与两个Y轴的XY工作台的部件安装装置中，适合在调整X轴与Y轴的垂直度时使用的部件安装装置。

背景技术

图7是将部件安装装置所采用的XY工作台抽出而表示的概略立体图，上述部件安装装置用于将电子部件安装在配线基板上。

在该XY工作台上，X轴框架10，通过与滚珠丝杠或皮带组合的电动机、或线性电动机等(均未图示)，在左侧的YL轴框架12及右侧的YR轴框架14上被驱动。此外，在X轴框架10上，用于将电子部件安装在基板上的头部单元(head unit)16被设置成能够沿着该X轴框架10移动，并且设置成在YL轴框架12、YR轴框架14上，与X轴框架10一体地沿Y轴方向移动。

X轴框架10的左右两端部分别由彼此独立的电动机驱动，其Y轴方向的位置分别通过YL位置传感器18及YR位置传感器20检测。同样地，头部单元16由X位置传感器22检测。这些位置传感器18、20、22，可使用线性编码器，该线性编码器平行地设置在分别对应的轴上。

X轴框架10在Y轴方向的位置是这样获得的，即，通过X轴框架10在YL、YR的各轴框架12、14上移动，借助于上述位置传感器18、20检测变化量，因此，通过接通电源，可得知距离最初可驱动状态下的位置的相对位置。但是，由于无法知道装置(机械)内的绝对位置，所以，为了在固定于预定位置的基板上所确定的位置处正确地安装电子部件，必须准确地得到头部单元16、即X轴框架10在装置内所处位置。

以往，作为获得该位置的装置，关于Y轴方向，如图中所示，在一个YL轴框架12上设置YL轴原点传感器24，以X轴框架10通过该传感器24的位置作为原点，来设定绝对的基准位置。

头部单元16在X轴方向上的位置，也同样，以该头部单元16通过X轴框架10上所设置的X轴原点传感器26的位置作为原点。此外，借助于原点传感器来检测Y轴方向上的位置，例如在专利文献1中已经公开。

一般，在部件安装装置(半导体制造装置)中，在安装电子部件时，有必要高精度地保持上述X轴框架10与YL轴框架12及YR轴框架14之间的垂直度、即X轴与左右Y轴正交的状态。假如，XY轴的垂直度不正确的情况下，由于坐标系不准确而引起的在搭载(安装)部件时的错位，或因X轴扭曲，而对左右Y轴电动机的驱动产生影响，在将头部单元16定位在目标位置上时，会产生调整(减振(damping))不良等影响。

专利文献1：日本特开平11-145694号公报

即使通过上述原点传感器获得装置内的绝对基准位置，但由于装置会产生热变形，或者XY工作台的设置基座的水平度(标准(水準))不准确，将导致X轴与Y轴的垂直度错开。在这种情况下，即使用上述原点传感器检测出X框架，但由于坐标系不准确，所以会产生原点传感器不能正常发挥功能的问题。

发明内容

本发明就是为了解决上述以往的问题而提出的，其目的是提供一种部件安装装置，即使因装置的热变形等的任何原因，使X轴框架与两个Y轴框架之间的垂直度错开的情况下，也能正确地再现垂直度，能够使原点传感器正常地发挥功能。

本发明的第一方面，一种部件安装装置，其具有：平行配设的YL轴框架以及YR轴框架；X轴框架，通过相对应的YL轴电动机以及相对应的YR轴电动机，在上述YL轴框架以及YR轴框架上分别能够向Y轴方向移动；XY工作台，将用于把部件安装在基板上的头部单元以能够向X轴方向移动的方式搭载于上述X轴框架上，，其特征在于，具有：图像识别装置，设置在上述头部单元上；垂直度基准板，附有至少包括与直角三角形的顶点对应的三个标记的多个基准标记，并且安装在上述XY工作台的基座面上；修正单元，使上述头部单元向XY方向移动，并通过上述图像识别装置依次图像识别上述三个标记，从进行该图像识别时的头部单元的位置，求出各个标记在装置上的坐标值，由所求得的三个标记的坐标值，算出上述X轴框架相对于Y轴方向的垂直度的错位，根据所算出的错位，驱动上述YL轴电动机和/或YR轴电动机，对上述X轴框架的垂直度进行修正。由此解决上述课题。

另外，本发明的上述修正单元也可以根据由Y轴方向的标记坐标值求出的、垂直度基准板相对于绝对坐标系的Y轴的倾斜角度，和由X轴方向的标记坐标值求出的、X轴框架相对于垂直度基准板的倾斜角度这两个角度之间的差，来算出X轴框架相对于绝对坐标系的Y轴方向的垂直度的错位，从而可正确地算出垂直度的错位。

另外，本发明还可以在上述YL轴框架及YR轴框架上分别设置原点传感器，上述修正单元也可以使上述X轴框架向上述原点传感器方向移动，检测各Y轴框架上的原点传感器，并且由上述垂直度基准板的三个标记的坐标值，算出上述两个原点传感器的相对于Y轴方向的垂直度的错位。因此，在拆卸了垂直度基准板的情况下，即使没有再度设置，也能测定X轴框架的倾斜度或进行原点位置恢复动作。

另外，本发明的修正单元还可以预先保存上述X轴框架相对于Y轴方向的垂直度的错位与调整时间之间的相关数据，并根据通过上述图像识别算出的垂直度的错位，来调节安装时的调整时间。

根据本发明，通过附设在头部单元上的图像识别装置，从安装在XY工作台的基座面上的垂直度基准板，对与直角三角形的顶点对应的三个标记分别进行图像识别，从识别各标记时的头部单元的位置，算出X轴框架的垂直度的错位，因此，可正确地修正并再现该X轴框架的垂直度。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的主要部分的示意概略立体图。

图2是表示具有本实施方式的部件安装装置的控制装置的特征的方框图。

图3是表示本实施方式的作用的线型图。

图4是表示有关左右原点传感器的垂直度错位的图像的说明图。

图5是表示基准板与垂直度错位的图像的线型图。

图6是表示垂直度的错位所带来的影响的一个例子的图表。

图7是示意地表示现有的部件安装装置的主要部分的概略立体图。

标号说明

10：X轴框架，12：YL轴框架，14：YR轴框架，16：头部单元，18：YL位置传感器，20：YR位置传感器，22：X位置传感器，24：YL轴原点传感器，26：X轴原点传感器，28：YR轴原点传感器，30：图像识别装置，32：基座部，34：基座面，36：脚部，40：控制装置，42：控制器(CPU)，46：YL轴电动机，48：YR轴电动机，50：X轴电动机，52：存储部，S：垂直度基准板

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的实施例进行详细的说明。

图1是将XY工作台的主要部分抽出而示意地表示的、相当于上述图7那样的立体图，上述XY工作台具有本发明的一实施方式的部件安装装置。

本实施方式的XY工作台采用的结构是，在YR轴框架14上增加YR轴原点传感器28，而且在左右Y轴框架上分别设置有原点传感器。在头部单元16上附设有CCD照相机等图像识别装置(图像识别手段)30，能够图像识别后面详述的垂直度基准板S，除此之外，实质上与上述图7所示相同，因此在此省略了对其的详细说明。

此外，这里，左右原点传感器24、28预先设置在沿着Y轴方向的直线上。

在图2中，概括地表示了具有本实施方式的部件安装装置的控制装置。

该控制装置40，除了通过由CPU等构成的控制器42，根据未图示的ROM或RAM等所输入的数据，来控制安装装置整体的以往的控制功能之外，还具有下文说明的修正单元。

该修正单元，通过上述控制器42等实现，根据从上述YL位置传感器18、YR位置传感器20、X位置传感器22输入的各位置数据，或从上述图像识别装置30输入的图像数据等，通过未图示的电动机驱动器进行。例如，分别驱动控制由脉冲电动机构成的YL轴电动机46、YR轴电动机48及X轴电动机50，同时，可将所获得的数据等信息保存在存储部52中。

在本实施方式中，在上述XY工作台的基座部32的上面(基座面)34上，安装有垂直度基准板(夹具)S，该垂直度基准板S上标注有中心与直角三角形的各顶点对应的三个标记M。此外，基座面34在水平方向上的位置，可通过设置在各角落的回转式脚部36调整。

垂直度基准板S安装在基座面34上的方向等是任意的，但是，应安装成在进行修正时不受装置的影响(Y轴或X轴的歪曲、挠曲)的形式，上述垂直度基准板S是在不易受到热变形等影响的玻璃等原材料上标有标记的部件。

之后，在上述修正单元中，使上述头部单元16向XY方向移动，借助上述图像识别装置30，其识别部对上述三个标记M依次进行图像识别。

随后，在分别识别上述三个标记时，由各位置传感器18、20、22得到的头部单元16的检测位置，求出各标记M在装置上的坐标值(X、Y)。由求出的三个标记M的各坐标值，算出上述X轴框架10从Y轴方向的垂直度的错位，根据所算出的错位，使上述YL轴电动机46或YR轴电动机48旋转，从而使X轴框架10朝消除错位的方向移动，对垂直度修正。

参照图3，更详细地说明通过上述修正单元进行的处理。

在该例中，相对于虚线所示的假想X轴·Y轴构成的XY绝对坐标系，设X轴框架10倾斜θ_G角度，垂直度基准板S倾斜θ_S角度。

此外，对应于直角三角形顶点的三个标记M1、M2、M3的各中心、通过图像识别而得到的检测坐标设为(X1，Y1)、(X2，Y2)、(X3，Y3)。

在以上的前提下，Y轴方向的两个标记M1、标记M3相对于绝对坐标系的Y轴构成的角度

＝夹具的倾角(θ_S) ……(1)

此外，X轴方向的两个标记M1与标记M2相对于X轴框架10所成的角度

＝夹具的倾角(θ_S)+X轴框架的倾角(θ_G) ……(2)

因此，(2)-(1)＝X轴框架的倾角。

综上所述，垂直度基准板S的倾角：

θ_S＝tan^-1((Y3-Y1)/(X3-X1))-π/2 ……(3)

此外，(基准板+X轴框架)的倾角为θ_S+G时，

θ_S+G＝tan^-1((Y2-Y1)/(X2-X1)) ……(4)

因此，X轴框架的倾角、即X轴与Y轴的从垂直度(90°)的错位，就变成：

θ_G＝θ_S+G-θ_S ……(5)

在公式(5)的计算结果的基础上，可以了解到左右原点传感器位置的错位量，所以，可通过下述公式算出调整量。

调整量＝A×tanθ_G ………(6)

如上所述，使用设置在头部单元16上的识别装置30来图像识别基准板S的三个标记M1～M3，并且通过进行这样的演算，即通过图像识别而得到的三个标记在装置上的位置和理论上处于正交关系的位置作比较的演算，就可以确认当前X轴与Y轴的垂直度的错位θ_G。

因此，根据垂直度的测定结果再次计算X轴Y轴的坐标系，就能正确地确保由X轴框架10与两个Y轴框架12、14构成的X轴Y轴的坐标系。

此外，如图4所示，在Y轴框架12、14上，分别设有原点传感器24、28。而且，根据上述垂直度的测定结果，使进行了错位量修正的X轴框架10向上述原点传感器的方向移动，检测各Y轴框架上的原点传感器之后，算出两原点传感器24、28(通过两个传感器的直线)相对于(绝对坐标系)Y轴方向的垂直度的错位θ_J。

另外，使没有进行错位量修正的X轴框架向上述原点传感器的方向移动，检测各Y轴框架上的原点传感器之后，根据垂直度的测定结果，算出原点传感器24、28相对于(绝对坐标系)Y轴方向的垂直度的错位θ_J。

如上所述，算出原点传感器相对于绝对坐标系的Y轴的错位时，在拆卸垂直度基准板的情况下，即使没有再度设置，也能测定X轴框架的倾斜度，或相对于绝对坐标系，能够正确地返回到原点位置。

此外，如图5所示，为了方便，在使基准板S的三个标记与单点划线所示的绝对坐标系一致的状态下，把对各标记进行图像识别时的从垂直度(90°)的错位设为θ(相当于上述的θ_G)的情况下，通过预先调查该垂直度的错位对装置的标准(水平度)，或对X轴Y轴移动后的调整(减振)所带来的影响(时间)，可以从垂直度错位的测定结果预测对标准或调整的影响状况。

在图6中，示出了预先调查了上述影响的一个例子。在这里，省略了关于标准的图示，该标准是用设置在上述基座面34的预定位置上的，例如设置在4个部位上的标准器测定的结果；调整时间是从使头部单元16在与安装时相同的条件下使其移动、停止时，到在可安装的状态下振动衰减所需要的时间(减振时间)。

鉴于此，在本实施方式中，预先制作并保存如图6所示的上述X轴框架10相对于Y方向的从垂直度的错位，和减振时间之间的相关数据，当通过上述图像识别算出的从垂直度的错位θ在预先设定的允许范围内时，根据算出的错位，调整安装时的减振时间，并可进行控制。

如以上详细描述的那样，根据本实施方式，可以获得如下的效果。

(1)即使在因装置标准不准确而引起的歪曲或挠曲，使X轴Y轴的垂直度错位的情况下，或者在因热变形而使XY轴产生垂直度错位的情况下，通过对上述M1～M3的三个标记进行图像识别，可测定垂直度的错位。

(2)由于从被测定的X轴Y轴的垂直度的错位，能够调整到正确的垂直度，因此，可对吸附或识别、安装坐标系的不准确进行修正。

(3)由于从被测定的X轴Y轴的垂直度能够预测对X轴Y轴移动后的调整的影响，所以，通过延长相当于预测值的调整等待时间，可以消除在吸附或识别、安装时，XY轴移动后的调整不良对X轴Y轴的停止位置带来的影响。

(4)由于能够由所测定的X轴Y轴的垂直度的错位，计算出装置标准的不准确，所以对于正确的标准状态，不用使用标准器等测定工具来测定，而是可以指示操作者通过上述脚部36的转动而调整基座面高度。

此外，在上述实施方式中，虽然示出了使用带有M1～M3标记的基准板的情况，但并不限于此。只要是不受装置的热变形或歪曲、挠曲等影响的场所，也可以将这些标记直接附设在基座面上。此外，标记的数目也不限于3个。

此外，在实施方式中，由于原点传感器分别左右设置，因此具有能够更正确地检测垂直度的优点，但并不限于此。根据本发明，能可靠地再现垂直度，因此将原点传感器设置于任何一方都是可行的。

另外，在上述实施方式中，示出了位置传感器为线性编码器的情况，但是，并不限于此。也可以是与电动机同步的旋转式编码器等其他传感器。

Claims

1.一种部件安装装置，具有：平行配设的YL轴框架以及YR轴框架；X轴框架，通过相对应的YL轴电动机以及相对应的YR轴电动机，在上述YL轴框架以及YR轴框架上分别能够向Y轴方向移动；XY工作台，将用于把部件安装在基板上的头部单元以能够向X轴方向移动的方式搭载于上述X轴框架上，其特征在于，

具有：图像识别装置，设置在上述头部单元上；

垂直度基准板，附有至少包括与直角三角形的顶点对应的三个标记的多个基准标记，并且安装在上述XY工作台的基座面上；

修正单元，使上述头部单元向XY方向移动，并通过上述图像识别装置依次图像识别上述三个标记，从进行该图像识别时的头部单元的位置，求出各个标记在装置上的坐标值，由所求得的三个标记的坐标值，算出上述X轴框架相对于Y轴方向的垂直度的错位，根据所算出的错位，驱动上述YL轴电动机和/或YR轴电动机，对上述X轴框架的垂直度进行修正，

上述修正单元根据从Y轴方向的标记坐标值求出的、垂直度基准板相对于绝对坐标系的Y轴的倾斜角度，和由X轴方向的标记坐标值求出的、X轴框架相对于垂直度基准板的倾斜角度这两个角度之间的差，算出X轴框架相对于绝对坐标系的Y轴方向的垂直度的错位。

2.根据权利要求1所述的部件安装装置，其特征在于，

该装置在上述YL轴框架及YR轴框架上分别设置了原点传感器；

上述修正手段使上述X轴框架沿着上述原点传感器方向移动，检测各Y轴框架上的原点传感器，并且由上述垂直度基准板的三个标记的坐标值，算出上述两个原点传感器相对于Y轴方向的垂直度的错位。

3.根据权利要求1或2所述的部件安装装置，其特征在于，

预先保存上述X轴框架相对于Y轴方向的从垂直度的错位与调整时间之间的相关数据，

根据通过上述图像识别算出的从垂直度的错位，调节安装时的调整时间。