JP2006352149A - ワーク保持装置、ワーク照明装置、およびワーク検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】FPC貼り付け装置等に用いられる電子部品の保持装置に関して、当該保持装置と共に用いられる小型且つ、所定範囲を安定且つ均一に照明し得る画像認識用の照明装置を提供する。
【解決手段】ワークの保持およびこれを照明する働きを有する保持装置において、保持位置と照明位置とが異なる構成とし、且つ当該照明位置においてワークの変形等を行える構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、いわゆる真空吸着等によってチップ部品、IC等のワークを保持し、これらワークを更なる部材上に搬送、取り付けする際に用いられる保持装置に関する。より詳細には、当該保持部材に保持されたワークに光を照射し、当該光によって照らされたワークの画像に基づいて保持位置等、ワークの状態を確認するための照明方法、あるいは当該方法に用いられる照明装置が付加された保持装置に関する。また、本発明は、前述の保持装置等を用いてワークを保持した際に、その保持状態を検査する検査用システム等にも関する。

特開平０６−１２０６９９号公報 特開昭６２−０６０２９２号公報 特開平０２−２４３２３２号公報 特開２００２−２８８８１２号公報

［実用新案文献１］実開平０２−０１９４３６号公報

通常、抵抗、コンデンサ等のチップ部品は、いわゆる自動装着装置によってその待機ステーションから取り出され、回路基盤に装着される。自動装着装置は、チップ部品を保持するための保持装置を有しており、実際のチップ部品の保持および装着位置までの搬送はこの保持装置によって行われる。また、場合によっては、チップの装着操作もこの保持装置によって行われる。この保持装置によるチップの保持は、例えば、いわゆる真空吸着によって為されるが、その際にチップの保持姿勢あるいは保持状態が個々のチップによって異なるいわゆる位置ずれが生じ得る。このため、通常はチップの保持状態をカメラ等によって撮像し、その撮像結果に基づいて保持装置の駆動軌跡あるいはチップが装着される基盤板の位置等を変更し、この位置ずれに対処している。

上述の自動装着装置には、この撮像操作を行うために、チップ部品を照らすための照明装置が付加されている。当該照明装置によって、チップ部品を保持装置側から照らすことで、チップ部品の影像が得られる。この影像を、チップ部品を挟んで保持装置と対向する位置に配置されたカメラによって撮像し、前述の画像処理を行っている。照明装置は、その形式によって透過式と反射式とに大別される。

透過式による照明装置の具体例として、［特許文献５］あるいは［特許文献６］に開示されているものがある。通常、保持装置は、本体部と、チップ部品を実際に真空吸着する吸着ノズルとから構成されている。これら透過式照明装置においては、吸着ノズルと装置本体部との間に、光を拡散、透過させる板状の構成を配置し、当該構成における装置本体側の面に向けて光を照射し、当該構成を介してこの光をチップに対して導くことでチップの影像を形成している。反射式による照明装置は、実際にチップ等に対して光を照射し、その反射光によってチップの形状等を把握するものである。しかし、チップの反射率等によって得られるチップ像の状態が変化することから、均一の照明条件を得ることが難しく、また保持装置周辺に照明装置を配置せざるを得ないため、装置全体として大型化してしまうという問題を有していた。

なお、近年部品サイズの小型化が進み、吸着ノズルにおける吸着端外径がチップ外形よりも大きくなるに至っている。このため、上述の保持装置においてはチップと同時にノズル端部の外形も撮像してしまい、極小のチップ部品にも対処してその外形を撮像し得る装置構成の構築が求められている。当該要求にこたえるために、本出願人は、［特許文献１］に開示される照明装置を提案している。当該照明装置は、ノズルキャップと呼ばれる、外周部にダイオード等の発光体を配した、光拡散効果を有する半透明の略リング形状から構成されている。当該構成からなる照明装置を吸着ノズル端部近傍に配置することにより、より小型のチップに対しても撮像処理を行うことが可能となる。

上述の保持装置を用いる用途として、例えば、浮上型磁気ディスク装置におけるヘッド支持体に対して、可撓性を有するFPC（Flexible Printed Circuit）を貼り付ける場合が挙げられる。当該工法は、磁気ヘッドの小型化および高精度に重量バランスを保つ必要性等、昨今の記録装置の小型化、高密度化等の要求により実施されるに至っており、今後その需要はより拡大すると考えられる。当該工法においては、まず、待機位置に置かれたFPCを保持装置によって吸着保持し、これを所定位置に固定、保持されたヘッド支持体上まで移送する。この移送過程中にヘッド支持体およびFPCの保持状態等が画像処理によって確認される。ヘッド支持体上の所定位置には予め接着剤が塗布されており、定められた位置関係を保持して、この接着剤に対してFPCを押し付けて接着することによって、FPCとヘッド支持体との接着固定が為される。

本出願人は、［特許文献４］において、当該工程に用いられる貼り付け方法を開示している。このような方法に用いられる保持装置は、上述の吸着ノズルと同時に、FPCの所定部位を接着剤に押し付ける作用を有する部材をも有する必要がある。また、FPCはある程度の長さを有する物品であることから、保持装置として吸着ノズルを複数有することが必要となる場合も考えられる。この場合、例えば上述の［特許文献１］に開示された照明装置を用いた場合、より明瞭な影像を得るためには、ずれ量等を計測するFPC上の特定部位をより効率的に照明する必要がある。しかし、装置構成上、当該照明装置をこの特定部位に対応させて配置することが困難となる場合も考えられる。

また、吸着ノズルとは別個に、押し付け作用を有する部材を配置することがあり、上述の［特許文献１］乃至［特許文献３］あるいは［実用新案文献１］に開示される照明装置は、これを取り付けるスペースを確保すること自体が困難になる恐れもある。すなわち、保持装置が、単一のチップ等の物品に対応するために複数の吸着ノズルを有する場合、吸着ノズルと同時に保持物品に対して負荷を与える等、何らかの作用を施す部材を有する場合等に、従来の照明装置をこのまま適用したとしても、好適な効果は得られない恐れがある。

本発明は、上記状況に鑑みて為されたものであり、ヘッド支持体に対してFPCを貼り付ける磁気ヘッドの製造工程において、FPCの保持状態等を良好に確認し、更にFPCの貼り付け操作をも好適に実施し得る、FPC保持装置、あるいは当該保持装置に用いられる照明装置の提供を目的とするものである。さらに、本発明は、保持装置が単一の吸着ノズルの他に当該吸着ノズルによって吸着される物品に対して更なる作用を施す部材を有する場合に、当該被吸着物品をより好適に照明し得る照明装置を有した保持装置を提供することも目的としている。これら照明装置は、画像認識用の照明装置であって、小型且つ、所定範囲を安定且つ均一に照明し得る照明装置である。さらに、本発明は、前述の保持装置を用いてFPC等を保持した場合にその保持状態を好適に検査するために用いられる照明装置、検査システムさらにはこれらを用いたワーク固定装置の提供をも目的としている。

上記課題を解決するために、本発明に係るワーク保持装置は、ワーク保持し、所定の位置まで前記ワークを搬送し、且つワークの所定部位を特定の方向に向けて移動もしくは変形させるワーク保持装置であって、ワークを保持するワーク吸着機構を有する本体部と、ワーク吸着機構とは異なる位置に配置され、且つ本体部に対して移動可能であって移動することによってワーク上の所定部位を特定の方向に向けて移動もしくは変形させる押え部材とを有し、押え部材はワークの所定部位に対応する位置に光を透過する部材を有することを特徴としている。

なお、上述のワーク保持装置においては、光を透過する部材は、光ケーブルを介して部材における前記ワークと近接する面とは異なる面に光が導かれ、光ケーブルから照射される光の光軸は、押え部材の移動方向と一致することが好ましい。

また、上述のワーク保持装置は、ワーク固定装置に適用することが好ましく、この場合ワーク固定装置は、上述の保持装置と、ワークを挟んで押え部材と対向するカメラと、ワークを支持するテーブルと、ワークを固定する被固定体を支持するテーブルとを有し、保持装置はカメラによって得られたワークの影像情報に応じて、ワークの保持状態を調整する位置調整機構を有することが好ましい。

また、上記課題を解決するための、本発明に係るワーク照明装置は、ワークを保持し且つ搬送するワーク保持本体部と共に用いられる照明装置であって、照明装置に対して光を導く光ケーブルを所定の方向に向けて固定保持するケーブル保持部材と、ケーブル保持部材に対して光ケーブルの端部との間に所定間隔を保って固定されて光ケーブル端部から照射された光を裏面に受けると共にこれを表面に透過する光透過部を有する押え照明具とを有し、押え照明具はワーク保持部本体とは独立して駆動可能であり、駆動が為された際に、光透過部の表面によってワークに対して負荷を与えこれを特定の方向に向けて移動もしくは変形させることを特徴としている。

また、上記課題を解決するための、本発明に係るワーク照明装置は、ワークを保持し、搬送すると同時に、ワークを照明する照明装置であって、照明装置に対して光を導く光ケーブルを所定の方向に向けて固定保持するケーブル保持部材と、ケーブル保持部材に対して光ケーブルの端部との間に所定間隔を保って固定されて光ケーブル端部から照射された光を裏面に受けると共にこれを表面に透過する光透過部を有する押え照明具とを有し、押え照明具は、光透過部の表面において前記ワークを保持し、且つ光透過部の表面によってワークに対して特定方向の負荷を与えこれを移動もしくは変形させ、光ケーブル端部から照射される光の光軸は、特定方向と一致することを特徴としている。

また、上述のワーク照明装置は、ワーク固定装置に適用することが好ましく、この場合ワーク固定装置は、上述の照明装置と、ワークを挟んで照明装置と対向するカメラと、ワークを支持するテーブルと、ワークを固定する被固定体を支持するテーブルとを有し、照明装置はカメラによって得られたワークの影像情報に応じて、ワークの保持状態を調整する位置調整機構を有することが好ましい。

また、上記課題を解決するために、本発明に係るワーク検査用システムは、ワークが保持装置によって保持された際に、その保持状態を検査するための検査用システムであって、ワークをその保持位置において保持する保持部本体と、保持位置とは異なるワークの所定位置を照明する照明装置とを有する保持装置と、ワークの所定位置を挟んで照明装置と対向するカメラとを有することを特徴としている

なお、上述の検査用システムにおいては、照明装置は、光源を得るための光ケーブルと、ワークの所定位置と対応して配置された光透過部材とを有し、光ケーブルによって導かれた光は、透過部材を介してワークを照明することが好ましい。さらに、照明装置は、光拡散部材を用いて平面状の光源として前記ワークを照明することが好ましい。

また、上述のワーク検査用システムは、ワーク固定装置に適用することが好ましく、この場合ワーク固定装置は、上述の検査用システムと、ワークを支持するテーブルと、ワークを固定する被固定体を支持するテーブルとを有し、保持装置はカメラによって得られたワークの影像情報に応じて、ワークの保持状態を調整する位置調整機構を有することが好ましい。

以下、図面を参照して、本発明に係る保持装置の実施の形態について説明する。図１に、本発明に係る保持装置を斜め側方から見た状態を、また図２に、図１に示す照明部材を略下方から見た状態を各々示す。当該保持装置１０は、本体部１２と、照明部材１とから構成される。本体部１２は、吸着治具としての作用を有するためにその裏面１２ａにノズル開口１６が形成されており、これらノズル開口１６は本体部１２内部に形成された不図示の吸気路を介して吸着管１４に接続されている。ノズル開口１６によって、FPC等のワークが、保持装置によって吸着保持される。また、本体部１２には、照明部材１がその内部に嵌合される貫通孔１２ｂが形成されている。

図３に、図１および図２に示した照明装置における照明部材１を斜め側方から見た状態を示す。また、図４に図３に示す照明部材１を図３とは異なる方向から見た状態であって、部分的にその内部構造を示す図面を示す。当該照明部材１は、照明光を照明部材１に導く光ケーブル３、光ケーブル３を保持するケーブル保持部材５、およびネジ９によってケーブル保持部材５に固定される押え照明具７とから構成されている。

押え照明具７は、PMMA、AS、ABS、PC等の光透過性を有するプラスチック、あるいはガラスから構成されており、光ケーブル３によって与えられる点光源殻の光を拡散させるための拡散処理が施されている。拡散処理は、材料がプラスチックの場合には、拡散材を材料に混ぜ込む方法がある。また、押え照明具の成型品に対して拡散処理を施す場合には、金型の表面を荒らしてこれを成型品正面に転写させる方法がある。また、押え照明具の表面を、薬品、ブラスト処理等によって荒らすことも考えられる。このように、押え照明具における光透過面に光拡散機能を与えることにより、実際にFPCを照明する光源を実質的に平面状とすることが可能となる。よって、カメラにてFPCを撮像する際に、より明瞭な影像を得ることが可能となる。

光ケーブル３は、光を照射する際の光軸が、画像処理用のカメラの撮像方向と対向する所定の方向に向かうようにケーブル保持部材５によって保持されている。光源用の光ケーブル３は本実施の形態において２本用いられ、押え照明具７に対して各々間隔ｄを保持するようにケーブル保持部材５によって保持されている。また、押え照明具７は、前述の光軸方向において厚さＤを有している。これら間隔ｄおよび厚さＤの値は、押え照明具７の光透過度、拡散機能および光ケーブル３によって導かれる光の強度に応じて適宜設定される。

以上述べた本発明に係る照明装置においては、本体部１２に対して、照明部材１が光ケーブル３の端部から照射される光の光軸方向に移動可能となっている。実際のFPC貼り付け工程においては、ノズル開口１６によってFPCを吸着し、照明部材１によってFPCのヘッド支持体に対する押し付け操作(ヘッド支持体上に塗布された接着剤に対するFPCの貼り付け操作)が為されることとなる。言い換えれば、当該照明部材１は、FPCに対して負荷を与える押え部材としての効果を有していると言える。具体的には、FPCの所定部位が、照明部材１によってヘッド支持体上の所定位置に向けて移動もしくは変形されることとなる。

すなわち、当該照明装置によれば、その保持状態をもっとも正確に知る必要のある部位、FPCにおいてはヘッド支持体に対して貼り付けられる部位が照明部材１に対応する位置となるようにFPCを吸着保持することが可能である。従って、この状態にあるFPCに対する照明部材１による照明、カメラによる撮像、撮像結果の画像処理を行うことによって、より精度良く当該貼り付け操作を行うことが可能となる。

より端的にいえば、本発明においては、ワークであるFPCの保持位置と照明位置を異ならせることとし、且つ照明位置は被固定体であるヘッド支持体上の定められた貼り付け位置と略一致させる構成が採用されている。従って、本発明によれば、FPC上の、ヘッド支持体に対して実際に貼り付けられる部分の照明、撮像、保持位置の確認が行われ、この部分がヘッド支持体上の所定位置に対して正確に貼り付けられることとなる。また、本発明によれば、FPCにおける貼り付け部位を、押え照明具７の下端面７ａによって広範囲を押えつつ貼り付け操作を行える。従って、貼り付け部位において部分的な負荷がFPCに加えられることがなく、FPCの過度な変形あるいはFPC上に形成された配線の断線等が生じる可能性を低減できる。

なお、本実施の形態においては、照明部材と本体部とを異なる構成からなることとしているが、本発明は当該例に限られずこれらを一体としても良い。また、ノズル開口の数および配置、および本体部に対する照明部材の数および配置は、当該例に限られず、本装置によって吸着保持されるべき対象の形状等に応じて適宜変更されることが望ましい。また、本体部および押え照明具の下端面は平坦としているが、当該面の形状も、本装置によって吸着保持されるべき対象の形状等に応じて適宜変更されることが望ましい。

次に、本発明に係る保持装置を用いたFPC貼り付け装置について説明する。図５は、FPC貼り付け装置の概略構成を示す概観図である。当該装置は、FPC貼り付け部２０、ヘッド支持体供給テーブル部３０、ヘッド支持体供給用テーブル部３０上に配置された当該テーブル上に載置されたヘッド支持体の位置を確認するヘッド支持体用カメラ４５、FPC供給テーブル部４０、搬送中のFPCの保持状態を撮像するためのFPC用カメラ４７とから構成されている。

FPC貼り付け部２０は、本発明に係る保持装置１０を支持するヘッド部２１を含み、ヘッド部２１は、図中に示すＸ、Ｙ、Ｚ軸に沿った三方向への移動およびＸＹ平面上でのθ回転の各動作を行うことが可能となっている。なお、保持装置１０には光ケーブルおよび吸着管が接続されているが、装置構成の理解を容易なものとするために、これら構成は本図中において省略されている。

また、本実施例における保持装置１０は、前述の実施の形態と異なり、照明部材１が本体部１２の側部に配置された形態をとっている。当該保持装置１０がFPCを吸着保持する直前の状態に関して、これを斜め前方より見た状態の概略構成を図６に示す。すなわち、照明部材１は、本体部１２に対して、FPC４１が延在する方向(Ｘ方向)に並ぶように配置されている。照明部材１は、不図示の公知の駆動機構によって、本体部１２に対してＺ方向に駆動される。また、照明部材１における押え照明具７には凸部７ｂが形成されており、この凸部７ｂによってヘッド支持体中の接着剤に対するFPC４１の押し付け操作が為される。FPC４１には、位置確認用の穴４１ａが形成されており、照明部材１を介してこれらを照らす光よってこの穴位置を明瞭なものとして、後に行われる撮像処理により明瞭な画像を得ることが可能となるようにしている。

ヘッド支持体供給用テーブル部３０は、ヘッド支持体３７がその上面に載置されるヘッド支持体供給テーブル３１を有し、当該テーブル３１は公知のＸＹテーブルとして駆動される機構を有し、各々の軸方向への移動が可能となっている。FPC供給用テーブル部４０は、FPC４１がその上面に載置されるFPC供給用テーブル４２を有し、当該テーブル４２は図中Ｙ軸方向への移動が可能となっている。なお、上述した各テーブル等を駆動するために用いられるこれら駆動機構は、通常用いられるボールネジ、ステッピングモータ等から構成されても良く、その停止精度、駆動速度等に応じて種々の構成からなるものを用いることが可能である。しかしながら、これら構成は本発明との直接的な関係を有さないためここでの説明は省略する。

次に、実際のFPC貼り付け工程について簡単に述べる。まず、FPC供給テーブル４２上に並置された複数のFPC４１の内、一つのFPC４１の真上にヘッド部２１が移動する。続いて、ヘッド部２１は、対象とするFPC４１に対して降下し、保持装置１０によるFPC４１の吸着操作が為される。FPC４１を吸着した後、ヘッド部２１は元の高さまで上昇し、ヘッド支持体供給用テーブル３１の真上に位置するよう、Ｘ軸方向に移動する。この移動中に、保持装置１０によるFPC４１の照明、FPC用カメラ４７によるFPC４１の影像の撮像、画像処理によるFPC４１の保持状態の確認各操作が行われる。なお、具体的には、カメラ４７は、前述したFPC４１上の穴４１ａを撮像する。

同時に、ヘッド支持体用カメラ４５によって、ヘッド支持体供給用テーブル１上に並置された複数のヘッド支持体３７の内、当該操作においてFPCが貼り付けられるヘッド支持体３７の位置確認が行われる。位置確認終了後、得られて位置情報に基づいて、不図示の接着剤塗布装置によってヘッド支持体上の所定位置に対しての接着剤の塗布操作が行われる。また、当該位置情報とFPCの保持状態に関するデータとに基づいて、ヘッド部２１がヘッド支持体上に停止する位置等が設定される。

当該設定位置にヘッド部が停止した後、ヘッド２１は降下し、ヘッド支持体３７とFPC４１とが所定の間隔を保つ位置にて停止する。停止後、照明部材１が降下して、押え照明具７の下端平坦面７ａによるヘッド支持体３７上に塗布された接着剤に対してのFPC４１の押し付けおよび接着の操作が行われる。略同時に保持装置１０によるFPC４１の吸着状態が解除される。当該操作終了後、照明部材１は保持装置１０に対する当初の位置に戻り、ヘッド部２１はFPC供給用テーブル４２上へ再度移動する。以下、上述の工程が繰り返される。

以上の如く、本発明に係る保持装置をFPC貼り付け装置に適用することによって、最も位置合わせが重要となる貼り付け部(ヘッド支持体における接着剤塗布部に対応するFPC上の所定部位)の位置情報を得ることが可能となる。また、平坦面７ａによってFPCの接着剤塗布部への押し付け操作が為されることにより、広い範囲で接着剤とFPCを接触させることが可能となり、安定した接着強度が得られる。さらに、平坦面７ａによってFPCの接着剤塗布部への押し付け操作が為されることにより、押し付け操作の際にFPCに加えられる荷重の集中は生じず、FPCに対して悪影響を及ぼす力の付加をより低く押えることが可能となる。

なお、本実施例においては照明部材１と本体部１２が別体となった保持装置を用いることとしたが、本発明は当該実施例に限定されず、これらを一体としても良い。

また、本実施例においては、本発明に係る保持装置をFPCの貼り付け装置に用いた場合について述べた。しかしながら、本発明の用途は当該実施例に限定されず、物品を保持し、且つ物品を光によって照らしてその影像によって得られる情報からその保持状態を確認し、更なる工程を行う種々の装置に対して適用することが可能である。

［発明の効果］
本発明の実施により、ヘッド支持体に対してFPCを貼り付ける磁気ヘッドの製造工程において、FPCの保持状態等を良好に確認し、更にFPCの貼り付け操作をも好適に実施することが可能となる。さらに、本発明によれば、保持装置が単一の吸着ノズルの他に、当該吸着ノズルによって吸着される物品に対して更なる作用を施す部材を有する場合に、当該被吸着物品をより好適に照明し、当該作用を好適に実施することが可能となる。また、本発明によれば、小型且つ、所定範囲を安定且つ均一に照明し得る画像認識用の照明装置を提供することが可能となる。

本発明に係る保持装置の一実施の形態に関し、当該装置の外観を示す図である。 図１に示す保持装置をその裏面より見た状態を示す図である。 図１に示す保持装置に用いられる照明部材の外観を示す図である。 図４に示す照明部材に関し、その内部構成を部分的に示す図である。 本発明に係る保持装置を用いた実施例であって、FPCをヘッド支持体に貼り付ける装置の概略構成を示す図である。 図５に示す貼り付け装置の主要部の拡大図である。

符号の説明

１：照明部材
３：光ケーブル
５：ケーブル保持部材
７：押え照明具
９：ネジ
１０：保持装置
１２：本体部
１４：吸着管
１６：吸着ノズル開口
２０：FPC貼り付け部
２１：ヘッド部
３０：ヘッド支持体供給テーブル部
３１：ヘッド支持体供給テーブル
３７：ヘッド支持体
４０：FPC供給用テーブル部
４１：FPC
４２：FPC供給用テーブル
４５：ヘッド支持体用カメラ
４７：FPC用カメラ

Claims (4)

1. ワークが保持装置によって保持された際に、その保持状態を検査するための検査用システムであって、
   前記ワークをその保持位置において保持する保持部本体と、前記保持位置とは異なる前記ワークの所定位置を照明する照明装置とを有する保持装置と、
   前記ワークの所定位置を挟んで前記照明装置と対向するカメラとを有し、
   前記保持部本体と前記照明装置とは、前記保持部本体が前記ワークを保持する際に同一面内に配置可能な平面を各々有し、
   前記照明装置は、光を導く光ケーブルを所定の方向に向けて固定保持するケーブル保持部材と、前機器仮ケーブ費の端部と所定距離を保持して対向するように固定され且つ前記光ケーブル端部から照射される光を裏面に受けて該光を表面に透過する光透過部材をと有することを特徴とする検査用システム。
2. 前記照明装置は、前記透過部材を介して前記ワークを照明することを特徴とする請求項１記載の検査システム。
3. 前記照明装置は、光拡散部材を用いて平面状の光源として前記ワークを照明することを特徴とする請求項１乃至２何れかに記載の検査用システム。
4. 請求項１乃至３何れかに記載の検査用システムと、
   前記ワークを支持する第一のテーブルと、
   前記ワークを固定する被固定体を支持する第二のテーブルとを有し、
   前記保持装置は前記カメラによって得られた前記ワークの影像情報に応じて、前記ワークの保持状態を調整する位置調整機構を有することを特徴とするワーク固定装置。
   

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