JP2003162308A

JP2003162308A - 作業装置の位置決め方法および装置

Info

Publication number: JP2003162308A
Application number: JP2001361814A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Futamura; 高広二村; Satoru Kimura; 悟木村; Izuru Nakai; 出中井; Kenji Kasai; 研二河西; Takayuki Furukawa; 貴之古川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-11-28
Filing date: 2001-11-28
Publication date: 2003-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】ＸＹステージの位置再現性に着目して、低コス
トで高精度に位置決めを行える位置決め方法および装置
を提供する。【解決手段】ＮＣコントローラから出力されるＮＣデー
タの指令値により、直交する二軸に沿ってＸＹステージ
１を駆動してＸＹステージ１を目的点に位置決めするに
際し、予めＸＹステージ１に設置されたリファレンスマ
スタ３のすべての格子点３ａを顕微鏡により検出して位
置認識装置１３により認識させ、この実測格子点座標
と、この実測格子点座標に対応するＮＣデータ上の基本
格子点座標とを格子点テーブル１４に記憶させ、ＸＹス
テージを目的点に移動する時に、格子点テーブル１４か
ら取り出された４つの実測格子点座標上の目的点と、４
つの基本格子点座標上の目的点とのずれ量から補正量を
演算して、ＮＣデータの指令値を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】高密度化されるプリント基板
などのレーザー穴開け加工や部品実装などの作業装置に
使用されるＸＹステージの位置決め方法および装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】年々高性能・多機能化される携帯電話の
プリント基板はますます高密度化しており、次世代プリ
ント基板は今後ますます加工精度が厳しくなることが予
測される。

【０００３】次世代のプリント基板の加工精度は従来の
３０μｍから７μｍになり、従来のＸＹステージによる
位置決めでは、ストローク中のヨーイングや局所的な特
異点、ＸＹ軸の直行度の微小な傾きがあるため、これを
無くすことが重要となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の作業装
置では、ストローク中のヨーイングや局所的な特異点、
ＸＹ軸の直行度の微小な傾きこれをキャンセルするため
に、Ｌ字型の高精度なミラーとレーザー測長機を用いて
誤差を測定するものが提案されているが、これは高価な
システムとなるという問題があった。

【０００５】本発明は、ＸＹステージやＸＹロボットを
使用する限り、どんなに精度よく組み立ててもヨーイン
グや局所的変位、ＸＹ軸の微小な傾きは存在するが、位
置再現性が高精度で行えることに着目して上記問題点を
解決し、低コストで高精度に位置決めを行える作業装置
の位置決め方法および装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の作業装置の位置決め方法は、ＮＣデー
タの指令値により直交する二軸に沿ってＸＹステージを
駆動してＸＹステージを目的点に位置決めするに際し、
予め測定されたＸＹステージの実測格子点座標と、該実
測格子点座標に対応するＮＣデータ上の基本格子点座標
を記憶させておき、ＮＣデータの指令値によりＸＹステ
ージを目的点に移動するときに、前記実測格子点座標と
基本格子点座標とに基づいて補正値を演算しＮＣデータ
の指令値を補正するものである。

【０００７】上記構成によれば、高精度なＸＹステージ
の位置再現性を利用して、予めＸＹステージの実測格子
点座標を測定しておき、ＮＣデータ上の基本格子点座標
と実測格子点座標に基づいて、位置決めしようとする目
的点のＮＣデータ指令値の補正値を求め補正するので、
ヨーイングや局所的変位、ＸＹ軸の微小な傾きは存在し
ても、ＸＹステージを低コストで高精度に位置決めを行
え、高精度で作業することができる。

【０００８】請求項２記載の作業装置の位置決め方法
は、請求項１記載において、実測格子点座標は、格子状
パターンを有する基準座標検出部材をＸＹステージ上に
固定し、ＸＹステージを移動して拡大検出手段により前
記格子状パターンのすべての格子点を検出して取得し、
ＮＣデータの指令値の補正は、指令された目的点を内包
する４点の基本格子点座標を取り出し、この４点の基本
格子点座標内で前記目的点を通るＸ方向およびＹ方向の
線分比を計算し、前記４点の基本格子点座標に対応する
４点の実測格子点座標を取り出し、前記線分比から該実
測格子座標内での目的点の座標の位置を計算し、４点の
基本格子点座標上の目的点と実測格子座標上の目的点と
のずれ量を演算して補正値とし、この補正値により補正
するものである。

【０００９】上記構成によれば、ＮＣデータの指令値の
補正を、目的点を含む４点の基本格子点座標上での目的
点の線分比から実測格子点座標上の目的点の座標を求
め、両座標上のずれ量を補正値とするので、ＸＹステー
ジの変形やヨーイングや局所的変位、ＸＹ軸の傾きによ
り、選択された４点の実測格子点座標が矩形頂点位置で
なくても、正確に目的点を計算することができ、ＸＹス
テージを高精度で位置決めすることができる。

【００１０】請求項３記載の作業装置の位置決め方法
は、ＮＣデータの指令値により直交する二軸に沿ってＸ
Ｙロボットを駆動してＸＹロボットを目的点に位置決め
するに際し、予め測定されたＸＹロボットの実測格子点
座標と、該実測格子点座標に対応するＮＣデータ上の基
本格子点座標を記憶させておき、ＮＣデータ指令値によ
りＸＹロボットを目的点に移動するときに、前記実測格
子点座標と基本格子点座標とに基づいて補正値を演算し
ＮＣデータ指令値を補正するものである。

【００１１】上記構成によれば、高精度なＸＹロボット
の位置再現性を利用して、予めＸＹロボットの実測格子
点座標を測定しておき、基本格子点座標と実測格子点座
標とに基づいて補正値を求め、位置決めしようとするＮ
Ｃデータの指令値を補正するので、ヨーイングや局所的
変位、ＸＹ軸の微小な傾きが存在しても、ＸＹステージ
を低コストで高精度に位置決めを行え、高精度で作業す
ることができる。

【００１２】請求項４記載の作業装置の位置決め方法
は、請求項３記載の実測格子点座標は、格子状パターン
を有する基準座標検出部材をＸＹステージ上に固定し、
ＸＹロボットを移動してＸＹロボットに設けられた拡大
検出器により前記格子状パターンのすべての格子点を検
出して取得し、ＮＣデータの指令値の補正は、指令され
た目的点を内包する４点の基本格子点座標を取り出し、
この４点の基本格子点座標内で前記目的点を通るＸ方向
およびＹ方向の線分比を計算し、前記４点の基本格子点
座標に対応する４点の実測格子点座標を取り出し、前記
線分比から該実測格子座標内での目的点の座標の位置を
計算し、４点の基本格子点座標上の目的点と実測格子座
標上の目的点とのずれ量を演算して補正値とし、この補
正値により補正するものである。

【００１３】上記構成によれば、ＮＣデータの指令値の
補正を、目的点を含む４点の基本格子点座標上での目的
点の線分比から実測格子点座標上の目的点の座標を求
め、両座標上のずれ量を補正値とするので、ＸＹステー
ジの変形やヨーイングや局所的変位、ＸＹ軸の傾きによ
り、選択された４点の実測格子点座標が矩形頂点位置で
なくても、正確に目的点を計算することができ、ＸＹス
テージを高精度で位置決めすることができる。

【００１４】請求項５記載の作業装置における位置決め
装置は、２軸アクチュエータにより直交する２軸方向に
沿って駆動されるＸＹステージと、ＮＣデータに基づい
て前記２軸アクチュエータを制御するＮＣコントローラ
と、前記ＮＣコントローラを制御する中央コントローラ
とを具備し、ＸＹテーブル上に着脱自在に取り付けられ
た基準座標検出部材の格子状パターンのすべての格子点
を拡大検出器を介して検出し各格子点の実測格子点座標
を読み取る位置認識装置を設け、前記中央コントローラ
に、前記格子状パターンのすべての格子点に対応するＮ
Ｃデータの基本格子点座標と、前記実測格子点座標とを
記憶する位置特性記憶部を設けるとともに、該位置特性
記憶部の基本格子点座標と実測格子点座標とに基づい
て、補正値を計算してＮＣデータの目的点の指令値を補
正するＮＣデータ補正部とを設けたものである。

【００１５】上記構成によれば、高精度なＸＹステージ
の位置再現性を利用して、予め拡大検出器によりＸＹス
テージに設置した基準座標検出部材の格子状パターンの
すべての格子点を検出して、位置認識装置を介して位置
特性記憶部に実測格子点座標として記憶させ、ＮＣデー
タ補正部で、位置特性記憶部の基本格子点座標座標と前
記実測格子点座標とに基づいて、位置決めしようとする
目的点のＮＣデータ上の座標データの補正値を求め、Ｎ
Ｃデータ上の指令値を補正するので、ヨーイングや局所
的変位、ＸＹ軸の微小な傾きは存在しても、ＸＹステー
ジを低コストで高精度に位置決めを行え、高精度で作業
することができる。

【００１６】請求項６記載の作業装置における位置決め
装置は、テーブル上で２軸アクチュエータにより直交す
る２軸方向に沿って駆動されるＸＹロボットと、ＮＣデ
ータに基づいて前記２軸アクチュエータを制御するＮＣ
コントローラと、前記ＮＣコントローラを制御する中央
コントローラとを具備し、前記テーブル上に着脱自在に
取り付けられた基準座標検出部材の格子状パターンのす
べての格子点を、ＸＹロボットに設けられた拡大検出器
を介して検出し各格子点の実測格子点座標を読み取る位
置認識装置を設け、前記中央コントローラに、ＮＣデー
タのすべての格子点に対応する基本格子点座標と、前記
実測格子点座標とを記憶する位置特性記憶部を設けると
ともに、該位置特性記憶部の基本格子点座標と前記実測
格子点座標とに基づいて、補正値を計算して目的点のＮ
Ｃデータ指令値を補正するＮＣデータ補正部を設けたも
のである。

【００１７】上記構成によれば、高精度なＸＹロボット
の位置再現性を利用して、予め拡大検出器によりテーブ
ルに設置した基準座標検出部材の格子状パターンのすべ
ての格子点を検出して、位置認識装置を介して位置特性
記憶部に実測格子点座標として記憶させ、ＮＣデータ補
正部で、位置特性記憶部の基本格子点座標座標と前記実
測格子点座標とに基づいて、位置決めしようとする目的
点のＮＣデータ上の座標データの補正値を求め、ＮＣデ
ータ上の指令値を補正するので、ヨーイングや局所的変
位、ＸＹ軸の微小な傾きは存在しても、ＸＹステージを
低コストで高精度に位置決めを行え、高精度で作業する
ことができる。

【００１８】請求項７記載の作業装置における位置決め
装置は請求項５または６記載の構成において、ＮＣデー
タ補正部は、目的点を内包する４点の基本格子点座標内
で、前記目的点を通るＸ方向およびＹ方向の線分比を計
算し、前記４点の基本格子点座標に対応する４点の実測
格子点座標内で、前記線分比に基づいて目的点の座標の
位置を計算し、４点の基本格子点座標上の目的点と４点
の実測格子座標上の目的点とのずれ量から演算された補
正値により、ＮＣデータの目的点の指令値を補正するよ
うに構成されたものである。

【００１９】上記構成によれば、ＮＣデータの指令値の
補正を、目的点を含む４点の基本格子点座標上での目的
点の線分比から実測格子点座標上の目的点の座標を求
め、両座標上のずれ量を補正値とするので、ＸＹステー
ジの変形やヨーイングや局所的変位、ＸＹ軸の傾きによ
り、選択された４点の実測格子点座標が矩形頂点位置で
なくても、正確に目的点を計算することができ、ＸＹス
テージを高精度で位置決めすることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】ここで、本発明に係る作業装置で
あるレーザ穴加工装置における位置決め装置の実施の形
態を図１〜図１３に基づいて説明する。

【００２１】図１に示すように、ＸＹステージ１は、た
とえば送りねじ機構からなりＸＹステージ１をＸ軸方向
に駆動するＸ軸方向駆動装置２ａと、送りねじ機構から
なりＸＹステージ１をＹ軸方向に駆動するＹ軸方向駆動
装置２ｂからなる２軸アクチュエータ２を具備し、中央
コントローラ１１によりＮＣコントローラ１２を介して
駆動制御される。

【００２２】このＸＹステージ１上には、少なくとも作
業開始前にＸＹステージ１の位置特性を取得するための
リファレンスマスタ（基準座標検出部材）３が一定位置
に取り付けられ、そのガラス板上には格子状パターン３
ａが等間隔ごとに形成され、またＸＹステージ１の一定
位置に固定・着脱が可能に形成されている。

【００２３】ＸＹステージ１上には、プリント基板（図
示せず）の所定位置を穿孔するレーザ加工機４が配置さ
れており、レーザ加工機４の加工位置またはその近傍に
対応して、リファレンスマスタ３のパターン３ａの格子
点を検出する拡大検出器である顕微鏡５が配置されてい
る。そして、この顕微鏡５の画像は、位置認識装置１３
により格子点を検出して実測格子点座標として中央コン
トローラ１１に入力される。

【００２４】また中央コントローラ１１には、前記実測
格子点座標をＮＣデータ上の基準格子点座標ととも記憶
する格子点テーブル（位置特性記憶部）１４と、操作部
１６から入力されたＮＣコントローラ１２から出力され
たＮＣデータについて、前記実測格子点位置に基づいて
補正値を計算して補正されたＮＣデータを出力するＮＣ
データ補正部１５とが設けられている。

【００２５】このＮＣデータ補正部１５は、図２に示す
ように、格子点テーブル１４から取り出されて目的点Ｐ
を内包する４点の基本格子点座標（Ａ〜Ｄ）を取り出
し、この基本格子点座標上で、目的点Ｐを通るＸ方向の
線分比（ｍ：１−ｍ）とＹ方向の線分比（ｎ：１−ｎ）
を計算し、ついで図３に示すように、格子点テーブル１
４から４点の基本格子点座標（Ａ〜Ｄ）に対応する４点
の実測格子点座標（Ａ’〜Ｄ’）を取り出し、実測格子
点座標上で、前記線分比（ｍ：１−ｍ，ｎ：１−ｎ）か
ら実測格子座標上での目的点Ｐ’の座標を求め、これを
補正ＮＣデータとしてＸＹアクチュエータ２に出力する
ように構成されている。

【００２６】上記位置決め装置による位置決め方法は、
ＸＹステージ１の位置特性をあらかじめ測定・記憶して
おき、位置決め時にステージ位置特性から補正位置を計
算して、理想の補正位置に位置決めするもので、図２〜
図９を参照して説明する。

【００２７】この位置決め方法は１．ステージ位置特性
をあらかじめ測定し記憶する。２．ステージ位置特性か
ら補正位置を計算してＮＣデータを補正する。上記２つ
の工程により位置決めされる。

【００２８】すなわち、１．「ステージ位置特性をあら
かじめ測定し記憶する」工程は、図４に示す手順で実施
される。ａ．リファレンスマスタ３をＸＹステージ１上に設置・
固定する(STEP1)。

【００２９】ｂ．２軸アクチュエータ２によりＸＹステ
ージ１をリファレンスマスタ３の全ての格子点につい
て、格子点が顕微鏡５の画像(視野)内に来るよう位置決
めし、位置認識装置１３により格子位置を読み取る。
（STEP2）ここで、２軸アクチュエータ２によりＮＣデータに基づ
いてＸＹステージ１を駆動し、リファレンスマスタ３上
の格子パターン３ａの格子点Ｐｋを顕微鏡５の視野に位
置決めする。ＸＹステージ１が変位していない理想的な
状態であれば、図６に示すように、顕微鏡５の視野の中
心Ｏ_Rと格子点Ｐｋが重なって表れる。しかし、実際に
はＸＹステージ１に誤差があるため、図７のように見え
る。

【００３０】ｃ．顕微鏡５上の視野中心Ｏ_Rと、読み取
った実際の格子点Ｐｋの位置Ｔ（T.x，T.y）とのずれ量
をＸＹ座標から実測値を計算する。（STEP3）ＮＣデータによる基準位置（顕微鏡５の視野の中心）を
Ｏ_R（O_R.x，O_R.y）、実際の格子点の位置Ｔ（T.x，T.
y）とすると、格子点の実測値Ｐ’ｋは次のように表現
できる。

【００３１】

【数１】上記式から計算されたP’kとの組み合わせを１レコード
として、図８に示す格子点テーブル１４に順次保存す
る。（STEP4）なお、この時の認識精度は、実現したい位置決め精度よ
りも小さくなければならない。またこの時、この顕微鏡
による格子点の実測を何回か繰り返して測定し、その平
均を求めて位置認識誤差を小さくするとよい。

【００３２】ｄ．順次、ＮＣデータ上の格子点の基準位
置Ｐ（Px，Py）と実測位置Ｐ’（P'x，P'y）の組を１レ
コード（ステージ位置特性）として、格子点テーブル１
４に追加していく。

【００３３】ｅ．全ての格子点において測定が終了（ST
EP5）したら、リファレンスマスタ３をＸＹステージ１
から取り外す（STEP6）。２．「ステージ位置特性に基
づいて、位置決めしたい基準位置Ｐ（Px，Py）から補正
後のＮＣ指令位置Ｐ’（P'x，P'y）を計算する」工程
は、図５に示す手順で実施される。

【００３４】ｆ．図２に示すように、格子点テーブル１
４から、基準格子点座標上で目的点Ｐを内包する４つの
格子点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを検索して取り出す（STEP11）。ｇ．目的点Ｐを通り直線ＡＣと直線ＣＤにそれぞれ垂直
に交差する直線との交点をＭ、Ｎとしたとき、点Ｃを基
準とする交点Ｍの直線ＡＣ上の線分比（１−ｍ）：ｍ
と、交点Ｎの直線ＣＤ上の線分比ｎ：（１−ｎ）（０≦
ｍ，ｎ≦１）を計算する（STEP12）。

【００３５】ｈ．図３に示すように、格子点テーブル１
４から、基準格子点座標上の４つの格子点Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄに対応する実測格子点座標上の格子点Ａ’，Ｂ’，
Ｃ’，Ｄ’を取得する（STEP13）。

【００３６】ｉ．実測格子点座標上で、直線Ａ’，Ｂ’
上と直線Ｃ’，Ｄ’上でそれぞれｎ：（１-ｎ）に内分
する点Ｕ，Ｖと、直線Ａ’Ｂ’上と直線Ｃ’Ｄ’上でそ
れぞれ（１−ｍ）：ｍに内分する点Ｓ，Ｔを計算し、Ｓ
Ｔ，ＵＶの交点Ｐ’を求める（STEP14）。

【００３７】たとえば、基準格子点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと実
測格子点Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’とが図９に示す関係に
ある場合、点Ａに位置決めしたい時には、点Ａ’となる
補正指令を出せばよく、Ａ’-Ａが補正量となる。同様
にこれは点Ｂ，Ｃ，Ｄについてもいえる。またＡＢＣＤ
内の点Ｐに位置決めしたいとき、Ａ’Ｂ’Ｃ’Ｄ’内の
点Ｐ’となる補正指令を出せばよく、図３に示すよう
に、Ｐ’がＡＢＣＤ内のＰと同じ比率でＡ’Ｂ’Ｃ’
Ｄ’内に位置すると考えれば、Ａ’Ｂ’Ｃ’Ｄ’が矩形
でない四角形でも同様に計算して求めることができる。

【００３８】また、一度格子点テーブル１４が作成され
たら、以降は作業装置の機械的な構成が変わらない限
り、リファレンスマスタ３を使用して実測格子点座標を
再測定する必要はない。

【００３９】（実施例）リファレンスマスタ３の格子点
間隔５ｍｍを２０×１５ｍｍの大きさで、ＮＣデータの
座標系を図１０に示す。全格子点を測定すると、図１１
のような格子点テーブル１４が作成される。

【００４０】たとえば目的点Ｐ(17，11)に位置決めする
場合、格子点テーブル１４から取得された目的点Ｐを内
包する４点の基準格子点座標Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、図１２
に示すように、Ａ(15，15)、Ｂ(20，15)、Ｃ(15，10)、
Ｄ(20，10)となる。

【００４１】次に比率ｍ，ｎを求めると、ｍ＝直線ＭＣ／直線ＡＣ＝(11−10)／(15−10)＝0.2 ｎ＝直線ＮＣ／ＮＤ＝(17-15）／(20-15)＝0.4 次に、格子点テーブル１４から取得された基準格子点座
標Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに装それぞれ対応する実測格子点座標
Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’を格子点テーブル１４から取得
すると、図１３に示すように、Ａ’(14.7，15)、Ｂ’(2
0.1，15)、Ｃ’(14.8，9.7)、Ｄ’(20，10.2)となる。

【００４２】次に直線Ａ’Ｃ’，直線Ｂ’Ｄ’を（１-
ｍ）：ｍに内分する点Ｓ，Ｔ、直線Ａ’Ｂ’，直線Ｃ’
Ｄ’をｎ：（１-ｎ）に内分する点Ｕ，Ｖを求める。

【００４３】

【数２】次にＳＴ，ＵＶの交点Ｐ’を求める。ＳＴ上の点Ｋ、Ｕ
Ｖ上の点Ｌはそれぞれ次のように表現できる。

【００４４】Ｋ＝ｓＳ＋（１−ｓ）ＴＬ＝ｔＵ＋（１−ｔ）Ｖ交点Ｐ’はＫ＝Ｌのときなので、このときのｓ，ｔを求
める。

【００４５】

【数３】よってＰ（１７，１１）に位置決めする時に補正した目
的位置の座標Ｐ’は（16.886，10.921）となる。

【００４６】上記実施の形態によれば、高精度なＸＹス
テージ１の位置再現性を利用して、予めＸＹステージ１
にリファレンスマスタ３を設置し、その格子状パターン
３ａのすべての格子点を顕微鏡５により検出して、位置
認識装置１３により格子点テーブル１４に実測格子点座
標と、実測格子点座標なそれぞれ対応するＮＣデータ上
の基本格子点座標の組を１レコードとして格子点テーブ
ル１４に記憶させる。そして、ＮＣデータ補正部１５
で、格子点テーブル１４から位置決めする目的点（座
標）を含む４つの基本格子点座標座標と前記実測格子点
座標とを取得し、目的点の基本格子点座標データから、
実測格子点座標上の目的点を求めて、ＮＣデータの指令
値を計算するので、ヨーイングや局所的変位、ＸＹ軸の
微小な傾きは存在しても、ＸＹステージを高精度に位置
決めを行うことができ、高精度で作業することができ
る。

【００４７】またＮＣデータ補正部１５で、目的点を含
む４点の基本格子点座標上で、目的点のＸＹ方向の線分
比を求め、さらに４点の基本格子点座標に対応する実測
格子点座標上で、前記目的点のＸＹ方向の線分比から目
的点の座標を求め、両座標上のずれ量を補正値とするの
で、ＸＹステージ１の変形やヨーイングや局所的変位、
ＸＹ軸の傾きにより、選択された４点の実測格子点座標
が矩形頂点位置でなくても、正確に目的点の座標を計算
することができ、ＸＹステージ１を高精度で位置決めす
ることができる。

【００４８】次に第２の実施の形態を図１４を参照して
説明する。第１の実施の形態と同一部材には同一符号を
付して説明を省略する。上記第１の実施の形態では、Ｎ
Ｃデータにより位置決めされる対象物をＸＹステージ１
としたのに対して、第２実施の形態では、ＮＣデータに
より駆動される対称物をＸＹロボット３２としたもの
で、たとえばテーブル３１上に配置されたたとえばプリ
ント基板などのワーク（図示せず）に対して位置決めさ
れるたとえば実装用装着ノズルなどの作業部３４を対象
としたものである。

【００４９】ワークを所定位置保持可能なテーブル３１
と、の上部には、たとえば送りねじ機構からなりＹ方向
フレーム３２ｂをＹ軸方向に駆動するＹ軸方向駆動装置
３３ｂと、送りねじ機構からなりＸ方向フレーム３２ａ
をＸ軸方向に駆動するＸ軸方向駆動装置３３ａからなる
２軸アクチュエータ３３により駆動されるＸＹロボット
３２と具備し、ＸＹロボット３２は中央コントローラ１
１によりＮＣコントローラ１２を介して駆動制御され
る。

【００５０】このテーブル３１上には、少なくとも作業
開始前にＸＹロボット３２の位置特性を取得するための
リファレンスマスタ（基準座標検出部材）３が一定位置
に取り付けられ、そのガラス板上には格子状パターン３
ａが等間隔ごとに形成されるとともに、ＸＹステージ１
の一定位置に固定・着脱が可能に構成されている。

【００５１】ＸＹロボット３２には、たとえばテーブル
３１に配置されたワークに対して所定位置に部品を実装
する作業部３４が配設されており、作業部３４またはそ
の近傍に、リファレンスマスタ３のパターン３ａの格子
点を検出する拡大検出器である顕微鏡５が配置されてい
る。そして、この顕微鏡５の画像は、位置認識装置１３
により各格子点を検出して実測格子点座標として中央コ
ントローラ１１に入力される。

【００５２】また中央コントローラ１１には、前記実測
格子点座標をＮＣデータ上の基準格子点座標ととも記憶
する格子点テーブル（位置特性記憶部）１４と、操作部
１６から入力されたＮＣコントローラ１２から出力され
たＮＣデータについて、前記実測格子点位置に基づいて
補正値を計算して補正されたＮＣデータを出力するＮＣ
データ補正部１５とが設けられている。

【００５３】このＮＣデータ補正部１５は、図に示す
ように、格子点テーブル１４から取り出されて目的点Ｐ
を内包する４点（Ａ〜Ｄ）の基本格子点座標を取り出
し、この基本格子点座標上で、目的点Ｐを通るＸ方向お
よびＹ方向の線分比（ｍ：１−ｍ，ｎ：１−ｍ）を計算
し、ついで格子点テーブル１４から４点（Ａ〜Ｄ）の基
本格子点座標に対応する４点（Ａ’〜Ｄ’）の実測格子
点座標を取り出し、実測格子点座標上で、前記線分比
（ｍ：１−ｍ，ｎ：１−ｍ）から実測格子座標上での目
的点Ｐ’の座標を求め、これを補正ＮＣデータとしてＸ
Ｙアクチュエータ２に出力するように構成されている。

【００５４】上記構成における位置決め方法は、第１の
実施の形態と同様であるため、説明を省略する。上記実
施の形態によれば、高精度なＸＹロボット３２の位置再
現性を利用して、予めテーブル３１にリファレンスマス
タ３を設置し、その格子状パターン３ａのすべての格子
点を顕微鏡５により検出して、位置認識装置１３により
格子点テーブル１４に実測格子点座標と、実測格子点座
標なそれぞれ対応するＮＣデータ上の基本格子点座標の
組を１レコードとして格子点テーブル１４に記憶させ
る。そして、ＮＣデータ補正部１５で、格子点テーブル
１４から位置決めする目的点（座標）を含む４つの基本
格子点座標座標と前記実測格子点座標とを取得し、目的
点の基本格子点座標データから、実測格子点座標上の目
的点を求めて、ＮＣデータの指令値を計算するので、ヨ
ーイングや局所的変位、ＸＹ軸の微小な傾きは存在して
も、ＸＹロボット３２をステージ３１上で高精度に位置
決めを行うことができ、高精度で作業することができ
る。

【００５５】またＮＣデータ補正部１５で、目的点を含
む４点の基本格子点座標上で、目的点のＸＹ方向の線分
比を求め、さらに４点の基本格子点座標に対応する実測
格子点座標上で、前記目的点のＸＹ方向の線分比から目
的点の座標を求め、両座標上のずれ量を補正値とするの
で、ＸＹステージ１の変形やヨーイングや局所的変位、
ＸＹ軸の傾きにより、選択された４点の実測格子点座標
が矩形頂点位置でなくても、正確に目的点の座標を計算
することができ、ＸＹロボット３２を高精度で位置決め
することができる。

【００５６】

【発明の効果】以上に述べたごとく請求項１記載の作業
装置の位置決め方法によれば、高精度なＸＹステージの
位置再現性を利用して、予めＸＹステージの実測格子点
座標を測定しておき、ＮＣデータ上の基本格子点座標と
実測格子点座標に基づいて、位置決めしようとする目的
点のＮＣデータ指令値の補正値を求め補正するので、ヨ
ーイングや局所的変位、ＸＹ軸の微小な傾きは存在して
も、ＸＹステージを低コストで高精度に位置決めを行
え、高精度で作業することができる。

【００５７】請求項２記載の作業装置の位置決め方法に
よれば、ＮＣデータの指令値の補正を、目的点を含む４
点の基本格子点座標上での目的点の線分比から実測格子
点座標上の目的点の座標を求め、両座標上のずれ量を補
正値とするので、ＸＹステージの変形やヨーイングや局
所的変位、ＸＹ軸の傾きにより、選択された４点の実測
格子点座標が矩形頂点位置でなくても、正確に目的点を
計算することができ、ＸＹステージを高精度で位置決め
することができる。

【００５８】請求項３記載の作業装置の位置決め方法に
よれば、高精度なＸＹロボットの位置再現性を利用し
て、予めＸＹロボットの実測格子点座標を測定してお
き、基本格子点座標と実測格子点座標とに基づいて補正
値を求め、位置決めしようとするＮＣデータの指令値を
補正するので、ヨーイングや局所的変位、ＸＹ軸の微小
な傾きが存在しても、ＸＹステージを低コストで高精度
に位置決めを行え、高精度で作業することができる。

【００５９】請求項４記載の作業装置の位置決め方法に
よれば、ＮＣデータの指令値の補正を、目的点を含む４
点の基本格子点座標上での目的点の線分比から実測格子
点座標上の目的点の座標を求め、両座標上のずれ量を補
正値とするので、ＸＹステージの変形やヨーイングや局
所的変位、ＸＹ軸の傾きにより、選択された４点の実測
格子点座標が矩形頂点位置でなくても、正確に目的点を
計算することができ、ＸＹステージを高精度で位置決め
することができる。

【００６０】請求項５記載の作業装置における位置決め
装置によれば、高精度なＸＹステージの位置再現性を利
用して、予め拡大検出器によりＸＹステージに設置した
基準座標検出部材の格子状パターンのすべての格子点を
検出して、位置認識装置を介して位置特性記憶部に実測
格子点座標として記憶させ、ＮＣデータ補正部で、位置
特性記憶部の基本格子点座標座標と前記実測格子点座標
とに基づいて、位置決めしようとする目的点のＮＣデー
タ上の座標データの補正値を求め、ＮＣデータ上の指令
値を補正するので、ヨーイングや局所的変位、ＸＹ軸の
微小な傾きは存在しても、ＸＹステージを低コストで高
精度に位置決めを行え、高精度で作業することができ
る。

【００６１】請求項６記載の作業装置における位置決め
装置によれば、高精度なＸＹロボットの位置再現性を利
用して、予め拡大検出器によりテーブルに設置した基準
座標検出部材の格子状パターンのすべての格子点を検出
して、位置認識装置を介して位置特性記憶部に実測格子
点座標として記憶させ、ＮＣデータ補正部で、位置特性
記憶部の基本格子点座標座標と前記実測格子点座標とに
基づいて、位置決めしようとする目的点のＮＣデータ上
の座標データの補正値を求め、ＮＣデータ上の指令値を
補正するので、ヨーイングや局所的変位、ＸＹ軸の微小
な傾きは存在しても、ＸＹステージを低コストで高精度
に位置決めを行え、高精度で作業することができる。

【００６２】請求項７記載の作業装置における位置決め
装置によれば、ＮＣデータの指令値の補正を、目的点を
含む４点の基本格子点座標上での目的点の線分比から実
測格子点座標上の目的点の座標を求め、両座標上のずれ
量を補正値とするので、ＸＹステージの変形やヨーイン
グや局所的変位、ＸＹ軸の傾きにより、選択された４点
の実測格子点座標が矩形頂点位置でなくても、正確に目
的点を計算することができ、ＸＹステージを高精度で位
置決めすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る作業装置の位置決め装置の第１の
実施の形態を示す構成図である。

【図２】同位置決め装置における基本格子点座標上での
目的点の計算を示す説明図である。

【図３】同位置決め装置における実測格子点座標上での
目的点の計算を示す説明図である。

【図４】同位置決め装置によるステージ位置特性を測
定、記憶する工程を示すフロー図である。

【図５】同位置決め装置によるステージ位置特性から補
正後のNC指令位置を計算する工程を示すフロー図であ
る。

【図６】同位置決め装置の顕微鏡による格子点の基本画
像を示す説明図である。

【図７】同位置決め装置の顕微鏡による格子点の通常画
像を示す説明図である。

【図８】同位置決め装置における格子点テーブルを示す
説明図である。

【図９】同位置決め装置による基本格子点座標と実測格
子点座標とを示す説明図である。

【図１０】同位置決め装置の実施例を示し、格子状パタ
ーンの具体例を示す説明図である。

【図１１】同実施例における格子点テーブルの具体例を
示す説明図である。

【図１２】同実施例における基本格子点座標での目的点
の計算の具体例を示す説明図である。

【図１３】同実施例における実測格子点座標での目的点
の計算の具体例を示す説明図である。

【図１４】本発明に係る作業装置の位置決め装置の第２
の実施の形態を示す構成図である。

【符号の説明】

１ＸＹステージ２２軸アクチュエータ３リファレンスマスタ３ａ格子パターン４レーザ加工機５顕微鏡１１中央コントローラ１２ＮＣコントローラ１３位置認識装置１４格子点テーブル１５ＮＣデータ補正部１６操作部３１テーブル３２ＸＹロボット３３２軸アクチュエータ３４作業部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中井出大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者河西研二大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者古川貴之大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5E313 AA02 AA11 CC04 EE02 EE03 EE24 EE50 FF24 FF28 FF29 FF31 5H269 AB11 AB22 AB33 BB03 CC01 DD01 EE05 EE11 FF06 JJ19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＮＣデータの指令値により直交する二軸に
沿ってＸＹステージを駆動してＸＹステージを目的点に
位置決めするに際し、予め測定されたＸＹステージの実測格子点座標と、該実
測格子点座標に対応するＮＣデータ上の基本格子点座標
を記憶させておき、ＮＣデータの指令値によりＸＹステージを目的点に移動
するときに、前記実測格子点座標と基本格子点座標とに
基づいて補正値を演算しＮＣデータの指令値を補正する
ことを特徴とする作業装置の位置決め方法。
【請求項２】実測格子点座標は、格子状パターンを有する基準座標検出部材をＸＹステー
ジ上に固定し、ＸＹステージを移動して拡大検出手段に
より前記格子状パターンのすべての格子点を検出して取
得し、ＮＣデータの指令値の補正は、指令された目的点を内包する４点の基本格子点座標を取
り出し、この４点の基本格子点座標内で前記目的点を通
るＸ方向およびＹ方向の線分比を計算し、前記４点の基
本格子点座標に対応する４点の実測格子点座標を取り出
し、前記線分比から該実測格子座標内での目的点の座標
の位置を計算し、４点の基本格子点座標上の目的点と実
測格子座標上の目的点とのずれ量を演算して補正値と
し、この補正値により補正することを特徴とする請求項
１記載の作業装置の位置決め方法。
【請求項３】ＮＣデータの指令値により直交する二軸に
沿ってＸＹロボットを駆動してＸＹロボットを目的点に
位置決めするに際し、予め測定されたＸＹロボットの実測格子点座標と、該実
測格子点座標に対応するＮＣデータ上の基本格子点座標
を記憶させておき、ＮＣデータ指令値によりＸＹロボットを目的点に移動す
るときに、前記実測格子点座標と基本格子点座標とに基
づいて補正値を演算しＮＣデータ指令値を補正すること
を特徴とする作業装置の位置決め方法。
【請求項４】実測格子点座標は、格子状パターンを有する基準座標検出部材をＸＹステー
ジ上に固定し、ＸＹロボットを移動してＸＹロボットに
設けられた拡大検出器により前記格子状パターンのすべ
ての格子点を検出して取得し、ＮＣデータの指令値の補正は、指令された目的点を内包する４点の基本格子点座標を取
り出し、この４点の基本格子点座標内で前記目的点を通
るＸ方向およびＹ方向の線分比を計算し、前記４点の基
本格子点座標に対応する４点の実測格子点座標を取り出
し、前記線分比から該実測格子座標内での目的点の座標
の位置を計算し、４点の基本格子点座標上の目的点と実
測格子座標上の目的点とのずれ量を演算して補正値と
し、この補正値により補正することを特徴とする請求項
３記載の作業装置の位置決め方法。
【請求項５】２軸アクチュエータにより直交する２軸方
向に沿って駆動されるＸＹステージと、ＮＣデータに基
づいて前記２軸アクチュエータを制御するＮＣコントロ
ーラと、前記ＮＣコントローラを制御する中央コントロ
ーラとを具備し、ＸＹテーブル上に着脱自在に取り付けられた基準座標検
出部材の格子状パターンのすべての格子点を拡大検出器
を介して検出し各格子点の実測格子点座標を読み取る位
置認識装置を設け、前記中央コントローラに、前記格子状パターンのすべての格子点に対応するＮＣデ
ータの基本格子点座標と、前記実測格子点座標とを記憶
する位置特性記憶部を設けるとともに、該位置特性記憶部の基本格子点座標と実測格子点座標と
に基づいて、補正値を計算してＮＣデータの目的点の指
令値を補正するＮＣデータ補正部とを設けたことを特徴
とする作業装置における位置決め装置。
【請求項６】テーブル上で２軸アクチュエータにより直
交する２軸方向に沿って駆動されるＸＹロボットと、Ｎ
Ｃデータに基づいて前記２軸アクチュエータを制御する
ＮＣコントローラと、前記ＮＣコントローラを制御する
中央コントローラとを具備し、前記テーブル上に着脱自在に取り付けられた基準座標検
出部材の格子状パターンのすべての格子点を、ＸＹロボ
ットに設けられた拡大検出器を介して検出し各格子点の
実測格子点座標を読み取る位置認識装置を設け、前記中央コントローラに、ＮＣデータのすべての格子点に対応する基本格子点座標
と、前記実測格子点座標とを記憶する位置特性記憶部を
設けるとともに、該位置特性記憶部の基本格子点座標と前記実測格子点座
標とに基づいて、補正値を計算して目的点のＮＣデータ
指令値を補正するＮＣデータ補正部を設けたことを特徴
とする作業装置における位置決め装置。
【請求項７】ＮＣデータ補正部は、目的点を内包する４点の基本格子点座標内で、前記目的
点を通るＸ方向およびＹ方向の線分比を計算し、前記４
点の基本格子点座標に対応する４点の実測格子点座標内
で、前記線分比に基づいて目的点の座標の位置を計算
し、４点の基本格子点座標上の目的点と４点の実測格子
座標上の目的点とのずれ量から演算された補正値によ
り、ＮＣデータの目的点の指令値を補正するように構成
されたことを特徴とする請求項５または６記載の作業装
置における位置決め装置。