JP2000068695A - 部品搭載装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周囲温度が変化しても、正確に部品を所定位
置に搭載することが可能な部品搭載装置を提供する。 【解決手段】 吸着ヘッド４がＸ軸フレーム１及びＹ軸
フレーム９、１０に沿ってＸＹ方向に移動され、部品が
基板１４上に搭載される。Ｘ軸フレーム１はアルミ材で
形成されているため、周囲温度が変化すると、Ｘ軸方向
に伸縮して搭載精度が低下する。そこで、温度センサ２
４により周囲温度を検出し、検出された周囲温度に基づ
き吸着ヘッドの移動量を補正テーブルにより補正する。
この構成では、周囲温度が変化しても、温度変化による
吸着ヘッドの位置ずれが検出温度に基づいて補正される
ので、正確な部品搭載が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部品搭載装置、更
に詳細には、吸着された部品を基板上に搭載する部品搭
載装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、部品搭載装置（チップマウン
タ）では、例えばＩＣチップ部品等の電子部品（以下単
に部品という）を吸着する吸着ノズルを備えた吸着ヘッ
ドが設けられている。この吸着ヘッドは、ＸＹテーブル
に搭載され、ＸＹ駆動機構を介してフィーダあるいは回
路基板上に移動できるように構成されている。

【０００３】このようなＸＹテーブルを有する部品搭載
装置では、Ｘ軸の軽量化を目的としてＸ軸フレームの材
質にアルミニウムを使用される場合がある。アルミニウ
ムは鋼材と比較して線膨張係数が大きく、周囲温度の変
化でＸ軸のアルミフレームは伸縮し吸着ヘッドのＸＹ方
向の停止位置にずれを発生させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように吸着ヘッド
の停止位置の精度が悪くなると、フィーダから供給され
る部品を吸着するとき、あるいは吸着された部品を回路
基板上の所定のＸＹ位置に搭載するときの吸着精度、あ
るいは搭載精度が劣化することになる。

【０００５】従って、本発明の課題は、周囲温度が変化
しても、正確に部品を所定位置に搭載することが可能な
部品搭載装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、部品を吸着した吸着ヘッドをＸＹ方向に
移動させ部品を基板上に搭載する部品搭載装置におい
て、吸着ヘッドをＸ軸フレームに沿ってＸ方向に移動さ
せる機構と、前記Ｘ軸フレームをＹ軸フレームに沿って
Ｙ方向に移動させる機構と、周囲温度を検出する検出手
段と、温度変化によるＸ軸フレームの伸縮に起因する吸
着ヘッドの位置ずれを前記検出された温度に基づいて補
正する手段とを有する構成を採用している。

【０００７】このような構成では、周囲温度が変化して
も、温度変化による吸着ヘッドの位置ずれが検出温度に
基づいて補正されるので、正確な部品搭載が保証され
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施の形態に基
づき本発明を詳細に説明する。

【０００９】図１には、部品搭載装置のＸＹテーブルが
図示されており、同図において、符号１で示すものは、
Ｘ軸フレームでアルミニウムの材質から構成されてい
る。このＸ軸フレーム１には、吸着ノズル３を備えた吸
着ヘッド４の移動をＸ軸フレーム１に沿って案内するガ
イド２が取り付けられている。吸着ヘッド４は、ステッ
ピングモータとして構成されたＸ軸モータ２１によりベ
ルト等の駆動力伝達手段（不図示）を介して吸着ヘッド
４をＸ軸フレーム１に沿ってＸ方向に往復動させる。Ｘ
軸フレーム１のガイド２と反対側には、温度変化による
Ｘ軸フレームの曲がりを吸収するために鉄材のバックプ
レート５が取り付けられている。

【００１０】また、Ｘ軸フレームの両端は固定台６、７
に固定されており、固定台６、７はＹ軸フレーム９、１
０に固定されたガイド１１、１２に沿ってそれぞれステ
ッピングモータとして構成されたＹ軸モータ２２、２
２’により、ベルト等の駆動力伝達手段（不図示）を介
してＹ軸フレーム９、１０に沿ってＹ方向に往復動させ
る。なお、Ｙ軸フレーム９、１０は鋼材で形成されてお
り、Ｘ軸フレームよりその温度変化による位置変化は少
なくされている。

【００１１】また、符号１３は、部品を供給するフィー
ダ部で、吸着ヘッド４は、Ｘ軸モータ２１及びＹ軸モー
タ２２、２２’を駆動することによりフィーダ部１３に
移動して供給される部品を吸着ノズル３で吸着し、搬送
されてくる基板１４上にその部品を搭載する。部品は吸
着ノズル３によって必ずしも正しい姿勢で吸着されない
ので、吸着ヘッド４に取り付けられた認識カメラ１５に
より吸着姿勢が検出され、吸着姿勢が補正されてから基
板上に搭載される。

【００１２】また、Ｘ軸フレームは軽量化を目的として
アルミニウムの材質で構成されていて、アルミニウムが
線膨張係数が比較的大きいことから周囲温度の変化によ
り伸縮を受けるので、その伸縮に伴う吸着ヘッドの位置
ずれを補正するために周囲温度を検出する温度センサ２
４が、例えばＸ軸フレーム１の裏側に取り付けられる。

【００１３】図２には、部品搭載装置の構成がブロック
図として図示されており、吸着ヘッド４は、Ｘ軸モータ
２１及びＹ軸モータ２２、２２’を介して制御装置（Ｃ
ＰＵ）２０の制御の下にＸ軸フレーム及びＹ軸フレーム
に沿ってパルス移動される。また、吸着ヘッド４は、Ｚ
軸駆動機構２３を介してＺ軸方向（上下方向）に昇降さ
れ、フィーダから供給される部品を吸着した後、吸着し
た部品を基板上に搭載する。また、認識カメラ１５の画
像が画像処理装置２５で画像処理され、部品の吸着姿勢
が認識され、制御装置２０によりその吸着姿勢に応じて
ＸＹ移動量が補正される。

【００１４】制御装置２０には、メモリ２６が接続され
ており、このメモリには、全体の搭載シーケンスを制御
するプログラム、取得あるいは処理したデータ、制御に
必要な種々の設定値ないし固有値等が格納されている。

【００１５】Ｘ軸フレーム１は、温度が基準温度から変
化すると、図３（Ａ）及び図４（Ａ）の実線で示したよ
うな傾向で、Ｙ方向に変位し、またＸ方向への伸縮が発
生する。そこで、この温度変化に対するＹ方向の変位量
を図３（Ａ）の点線で示したように近似曲線で近似し、
Ｘ位置に対して誤差として求める。そして、この誤差量
ＥyをＸ座標Ｓに従い、基準温度（例えば２０℃）に対
してそれぞれ±５℃、±１０℃、＋１５℃の温度変化ご
とに予め求め、それを補正テーブル２８に補正マップと
して格納する。

【００１６】また、この温度変化に対するＸ方向への伸
縮による変位量を図４（Ａ）の点線で示したように近似
直線により近似し、図４（Ｂ）に示したようにＸ方向移
動距離に対して誤差量Ｅxとして求める。そして、この
誤差量ＥxをＸ方向移動距離に従い基準温度（例えば２
０℃）に対してそれぞれ±５℃、±１０℃、＋１５℃の
温度変化ごとに予め求め、それを補正テーブル２９に補
正マップとして格納する。

【００１７】このような構成において、吸着ヘッド４
は、Ｘ軸モータ２１並びにＹ軸モータ２２、２２’を介
してＸ軸、Ｙ軸方向に移動してフィーダ部１３から部品
を吸着し、また認識カメラの位置に移動して部品の吸着
姿勢が認識され、更に、吸着姿勢に応じてＸＹ移動量が
補正されて、基板１４上の所定の搭載位置に移動する。
部品吸着時ないし部品搭載時には、Ｚ軸駆動機構２３を
介して吸着ヘッドが上下される。

【００１８】このシーケンスにおいて、吸着ヘッドのＸ
Ｙ移動量は制御装置２０から各Ｘ軸Ｙ軸モータ２１、２
２、２２’に供給される論理パルス数によって決定され
る。この場合、基準温度に対して周囲温度が変化する
と、Ｘ軸フレームのＹ方向への変位及びＸ方向への伸縮
が発生して変位する。そこで、Ｘ軸フレームのＹ方向変
位に対しては、制御装置２０で求められる吸着ヘッドの
Ｘ座標Ｓ（目的とする吸着ヘッドのＸ座標）と温度セン
サ２４で測定された周囲温度と基準温度の差（四捨五入
する）に応じて、補正テーブル２８のいずれかの補正マ
ップにアクセスしてＸ座標Ｓの温度変化に応じた誤差量
Ｅyを求める。そして制御装置は、補正量＝−Ｅyを算出
し、出力パルス数に応じた移動量が求められる。例え
ば、Ｘ座標が４００ｍｍで、補正テーブルから読み出さ
れた誤差量が０．００３の場合には、補正量は−０．０
０３となり、Ｙ軸モータに出力される論理パルス数にこ
の補正量が加算されたパルス数がＹ軸モータ２２、２
２’に印加される。

【００１９】このようにして、Ｙ軸方向の移動目標値に
対応する論理パルス数に、それぞれ上記のようにして求
められた補正量を加算したパルス数でＹ軸モータを駆動
することによりＸ軸フレームのＹ方向への変位が補正さ
れ、温度変化によるＸ軸フレームの曲がりによる吸着ヘ
ッドの位置ずれが補償される。このようにＹ方向変位が
補正されたときの誤差量が図３（Ｂ）に図示されてい
る。

【００２０】同様に、Ｘ方向の伸縮に対しては、制御装
置２０で求められる吸着ヘッドのＸ方向移動距離と温度
センサ２４で測定された周囲温度と基準温度の差（四捨
五入する）に応じて、補正テーブル２９のいずれかの補
正マップにアクセスしてＸ方向移動距離の温度変化に応
じた誤差量Ｅxを求める。そして制御装置は、補正係数
Ｋ＝１−Ｅx／Ｓを算出し、出力パルス数に乗じた移動
量が求められる。例えば、Ｘ方向移動量が７００ｍｍ
で、補正テーブルから読み出された誤差量が０．０７の
場合には、補正係数Ｋ＝１−０．０７／７００＝０．９
９９９０となり、Ｘ軸モータに出力される論理パルス数
にこの補正係数が乗算されたパルス数がＸ軸モータ２１
に印加される。

【００２１】このようにして、Ｘ軸方向の移動目標値に
対応する論理パルス数に、それぞれ上記のようにして求
められた補正係数を乗算したパルス数でＸ軸モータを駆
動することによりＸ軸フレームのＸ方向への伸縮が補正
され、温度変化によるＸ軸フレームの伸縮による吸着ヘ
ッドの位置ずれが補償される。

【００２２】なお、温度変化があると、認識カメラ１５
の吸着ヘッドに対する取り付け座標位置も変化するの
で、これを補償するために、画像処理装置２５に周囲温
度の情報を入力し、画像認識時のＸＹオフセットを検出
された温度に従って補正するようにする。

【００２３】また、上記のように、温度変化による吸着
ヘッドの位置ずれ補正が行なわれるときには、音響ある
いは光学的に警告し、作業者にその旨を報知するように
する。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、周囲
温度が変化しても、温度変化による吸着ヘッドの位置ず
れが検出温度に基づいて補正されるので、正確な部品搭
載が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】部品搭載装置の概略構成を示す上面図である。

【図２】部品搭載装置の概略構成を示すブロック図であ
る。

【図３】Ｘ軸フレームが伸縮したときのＹ方向の誤差量
を示した線図である。

【図４】Ｘ軸フレームが伸縮したときのＸ方向の誤差量
を示した線図である。

【符号の説明】

１ Ｘ軸フレーム ３ 吸着ノズル ４ 吸着ヘッド ９、１０ Ｙ軸フレーム １３ フィーダ １４ 基板 １５ 認識カメラ ２４ 温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C030 AA10 AA15 AA23 BC03 BC14 5E313 AA03 AA11 CC03 CC04 EE02 EE03 EE24 EE50 FF05 FF24 FF26 FF28 FF31

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部品を吸着した吸着ヘッドをＸＹ方向に
   移動させ部品を基板上に搭載する部品搭載装置におい
   て、 吸着ヘッドをＸ軸フレームに沿ってＸ方向に移動させる
   機構と、 前記Ｘ軸フレームをＹ軸フレームに沿ってＹ方向に移動
   させる機構と、 周囲温度を検出する検出手段と、 温度変化によるＸ軸フレームの伸縮に起因する吸着ヘッ
   ドの位置ずれを前記検出された温度に基づいて補正する
   手段と、 を有することを特徴とする部品搭載装置。
2. 【請求項２】 前記位置ずれは、検出された周囲温度と
   基準温度の差に基づいて得られる補正係数に応じて補正
   されることを特徴とする請求項１に記載の部品搭載装
   置。
3. 【請求項３】 前記吸着ヘッドに吸着部品の姿勢を認識
   する手段が搭載され、検出された周囲温度に基づき部品
   認識時の座標位置を補正することを特徴とする請求項１
   又は２に記載の部品搭載装置。
4. 【請求項４】 前記位置ずれの補正が行なわれるとき、
   警告が発生されることを特徴とする請求項１から３のい
   ずれか１項に記載の部品搭載装置。