JP3845858B2

JP3845858B2 - 位置決め装置および実装装置

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Publication number: JP3845858B2
Application number: JP2001089656A
Authority: JP
Inventors: 一博五味
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-03-27
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2021-03-27
Also published as: JP2002287826A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置決め装置および実装装置に関するものであり、特に基板上に電子部品を取り付ける実装装置およびそれを構成する位置決め装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６に示す液晶表示装置における液晶パネル１は、ガラス基板３上に多数の液晶分子をマトリクス状に配置した表示部２を有し、各液晶分子に電圧を加えることにより画像を表示するものである。そのため、表示部２に隣接して液晶ドライバＩＣ８を設置する。液晶ドライバＩＣ８は、異方導電性接着剤９を塗布した上で、ガラス基板３上の液晶ドライバＩＣ接着部５に、加熱および加圧して接着（実装）する。なお液晶ドライバＩＣ接着部には多数の電極４が形成されていて、液晶ドライバＩＣ８の電極を電極４に対応した正確な位置に接着する必要がある。そのため液晶パネル１を位置決めステージ上に載置して位置決めし、その上で液晶ドライバＩＣ８を接着している。
【０００３】
従来の位置決めステージは、図７に示すようにボールねじ機構１１０のボールハウジング１１２にステージ１１８を接続し、スクリュウ軸１１４をサーボモータ１１６で駆動して、ステージ上に配置した液晶パネルの位置決めを行うものであった。そしてボールねじ機構１１０、１２０を積層することにより、ステージ１１８を異なる方向に独立して移動可能とし、水平面内での位置決めを可能としていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
液晶ドライバＩＣを加圧して液晶パネルに実装する際に、液晶パネルを搭載したステージには上下方向荷重が加わることになる。この点従来の位置決め装置では、平面移動機構を形成するボールねじおよびサーボモータによってその荷重を支持するので、局部的に塑性変形によるがたつきが発生し、位置決め精度が低下するという問題がある。
本発明は上記問題点に着目し、ワークに加わる上下方向荷重が平面移動機構に伝達されることのない位置決め装置の提供を目的とする。また、その位置決め装置を使用した実装装置の提供を目的とする。
【０００５】
一方、ボールねじおよびサーボモータを使用した従来の位置決め装置では、装置の小型化が困難であるという問題がある。また、液晶パネルを目標位置まで移動させてサーボモータを停止する際に残留振動が発生し、液晶パネルが目標位置で静止するまでの間は、液晶ドライバＩＣの実装ができないという問題がある。さらに、液晶パネルが停止している場合でも、その停止位置を保持するためサーボモータに電力を供給し続ける必要があり、電力消費量が大きいという問題がある。
本発明は上記問題点に着目し、装置の小型化が可能であり、残留振動が発生せず、または電力消費量が小さい位置決め装置の提供を目的とする。また、その位置決め装置を使用した実装装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、本発明に係る位置決め装置は、平面移動機構における平面移動体の移動によりワークの位置調整をなす位置決め装置であって、前記平面移動体と中間枠とを第１変形部材により接続し、前記第１変形部材を弾性変形させつつ前記平面移動体を第１の方向に移動させる駆動手段を設置し、前記中間枠と外側固定枠とを第２変形部材により接続し、前記第２変形部材を弾性変形させつつ前記第１の方向とは異なる第２の方向に前記中間枠を移動させる駆動手段を設置し、第１固定ガイドに摺動可能に第１スライダを搭載し、前記第１固定ガイドとは異なる方向に配置した第２ガイドを前記第１スライダに固定し、前記第２ガイドに摺動可能に第２スライダを搭載し、前記第２スライダと前記平面移動体とを連結することにより連動可能とし、前記第２スライダに搭載した前記ワークに加わる上下方向荷重を前記第１固定ガイドによって支持可能とした構成とした。これにより、従来の位置決め装置と同様に、水平面内での位置決めが可能となる。
【００１０】
なお前記駆動手段として、圧縮空気の供給手段と、前記圧縮空気の空気圧を調整する電空レギュレータと、前記電空レギュレータの動作を制御する制御部とを設置するのが好ましい。これにより、圧縮空気を供給してステージを目標位置まで移動させた後、電空レギュレータを閉じることにより停止位置を保持することができる。従って電力を供給し続ける必要がなく、電力消費量を削減することができる。
【００１１】
また前記ガイドおよび前記スライダは、ローラガイド機構により構成されているのが好ましい。前記ガイドをローラガイド機構のガイドレールで構成するとともに、前記スライダをローラガイド機構のローラ収容体で構成することにより、相互に低摩擦で摺動可能となり、高精度の位置決めが可能となる。
一方、本発明に係る実装装置は、前記ワークとして基板を搭載する請求項１ないし４のいずれかに記載の位置決め装置と、前記基板に電子部品を取り付ける圧着ヘッドを構成要素とする加圧手段とを備えた構成とした。これにより、請求項１ないし４の効果をともなった実装装置とすることができる。
【００１２】
また、前記ワークとして基板を搭載する請求項１ないし３のいずれかに記載の第１の位置決め装置と、前記基板に電子部品を取り付ける圧着ヘッドを前記ワークに代えて設置した請求項１ないし３のいずれかに記載の第２の位置決め装置を構成要素とする加圧手段とを、相互に異なる方向の位置決めが可能となるように配置した構成とした。これにより、請求項１ないし３の効果をともなった実装装置とすることができるとともに、装置を複雑にすることなく水平面内での位置決めが可能な実装装置とすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態につき、図面を参照して詳細に説明する。なお以下に記載するのは本発明の実施形態の一態様にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。
まず、第１の実施の形態について説明する。図１に第１実施形態に係る位置決め装置の斜視図を示す。図２に第１実施形態に係る位置決め装置の平面図および駆動手段のブロック図を示す。第１実施形態に係る位置決め装置は、平面移動体１２と外側固定枠１９とを変形部材１４により接続し、平面移動体１２を移動させる圧縮空気の供給手段２２と、圧縮空気の空気圧を調整する電空レギュレータ２４と、電空レギュレータ２４の動作を制御する制御部２８とを設置し、ローラガイド機構３０の固定ガイドレール（固定ガイド）３４に摺動可能に搭載されたローラ収容体（スライダ）３２とその下方に配置した平面移動体１２とを連結することにより連動可能とし、ローラ収容体３２に搭載したワークの位置決めを行うものである。
【００１４】
平面移動体１２と外側固定枠１９とを変形部材１４により接続する。平面移動体１２は厚さ１０ｍｍ程度の鋼板等により形成する。一方変形部材１４も金属材料等により形成する。変形部材１４は、その一方端部を平面移動体１２に接続し他方端部を外側固定枠１９に接続して、平面移動体１２と外側固定枠１９とを接続する。なお外側固定枠１９はその位置が固定されたものである。変形部材１４は、平面移動体の移動方向である図１のＸ方向に対応して、平面移動体１２の両端部に設置する。また変形部材１４にはひずみゲージ１７を接着する（図２参照）。
【００１５】
なお変形部材１４の長さ方向中央部分を湾曲させて、蛇腹部１５を形成する。これにより変形部材１４は比較的小さな力で弾性変形し、平面移動体１２の駆動力を小さくすることができる。変形部材１４に蛇腹部１５を形成する場合には、平面移動体１２を所定の方向に移動可能とするため、移動方向に沿った垂直面に対して面対称となるように一対の変形部材を設置する。また図２に示すように、湾曲した蛇腹部１５の先端部分には、変形部材の断面積を部分的に小さくする切り欠き１６を設けるのが好ましい。切り欠き１６の部分で剛性が小さくなるので、平面移動体１２の駆動力をより小さくすることができる。また切り欠き部分に変形が集中するので、切り欠き１６にひずみゲージ１７を貼り付ければ、平面移動体１２の移動量を精度良く検出することができる。特に蛇腹部１５の先端部分に切り欠き１６を形成すれば、平面移動体１２と変形部材１４との接続点からのいわゆる腕の長さが長くなり、小さな駆動力によって切り欠き部分を大きく変形させることができる。なお、上記の平面移動体１２、変形部材１４および外側固定枠１９は、それぞれの外縁形状に沿って鋼板に貫通溝を穿設することにより、一体的に形成することもできる。これにより平面移動機構をコンパクト化することができる。
【００１６】
一方、ローラガイド機構３０のガイドレール３４を、図１に示すように外側固定枠１９に固定する。ローラガイド機構は、複数のローラがガイドレール表面を転動することにより、ローラ収容体がガイドレールに沿って無推力で移動しうるものである。ローラガイド機構３０は市販のものを使用すればよい。さらに、固定ガイドレールに摺動可能に搭載されたローラ収容体３２と、固定ガイドレールの下方に配置した平面移動体１２とを連結する。連結は複数の連結部材３６によって行う。ローラ収容体３２の上面には、位置決め対象となるワークを搭載するステージを形成する。なお図３に示すように、平面移動体を介することなく、ローラ収容体３２と外側固定枠１９とを直接変形部材１４により接続してもよい。これにより、固定ガイドレールに摺動可能に搭載されたローラ収容体３２は、平面移動機構の平面移動体としての機能を併有し、部品点数を削減することができる。もっとも第１実施形態の構成によれば、既製のローラガイド機構に複雑な加工を施すことなく使用することができ、位置決め装置を簡単に形成することができる。
【００１７】
また、平面移動体１２を移動させる圧縮空気の供給手段２２と、圧縮空気の空気圧を調整する電空レギュレータ２４と、電空レギュレータの動作を制御する制御部２８とを設置する。図２に第１実施形態に係る位置決め装置の平面図および駆動手段のブロック図を示す。圧縮空気供給手段２２は、工場内各所に圧縮空気を供給している圧力配管を使用してもよいし、個別にコンプレッサ等を設置してもよい。圧縮空気供給手段２２から配管を２つに分岐して、それぞれ電空レギュレータ２４の入口側に接続する。電空レギュレータ２４は、入口側から供給された圧縮空気の圧力変動を吸収するとともに、入力された電圧信号に応じて出口側の空気圧を所定値に調整するものである。電空レギュレータ２４の出口側に接続した配管は、平面移動体１２の移動方向である図２のＸ方向に対応して、外側固定枠１９に接続する。外側固定枠１９の配管接続部分には予め貫通穴１９ａを穿設しておく。さらに貫通穴１９ａから平面移動体１２にかけて金属ベローズ１８を設置する。金属ベローズ１８は、内部の圧縮空気の漏出を防止するとともに、小さな力によりその長さを伸縮可能としたものである。
【００１８】
なお上記に加えて、ステージ上に載置されたワークを撮影するＣＣＤカメラ２６を設置する。さらにワークの位置決め制御を行う制御部２８を設置する。制御部２８は、ＣＣＤカメラの画像データからワークの初期位置を検出する画像処理部２８ａ、ステージの移動方向および移動量を計算する計算部２８ｂ、位置決め装置のキャリブレーション結果を保存するメモリ２８ｃ、および電空レギュレータ２４へ制御電圧を出力する出力部２８ｄにより形成する。
【００１９】
以上のように構成された第１実施形態に係る位置決め装置は、以下のようにして使用する。なお以下には、ワークとしての液晶パネルに液晶ドライバＩＣを実装する場合を例にして説明するが、その他のワークの位置決めも同様に行うことができるのであり、本発明の用途は以下に限定されるものではない。
【００２０】
液晶ドライバＩＣの実装作業に先行して、位置決め装置のキャリブレーションを行う。まず一方の電空レギュレータ２４の入力電圧値を段階的に設定し、変形部材１４に接着したひずみゲージ１７の出力値および平面移動体１２の現実の移動量を測定する。なお平面移動体１２の現実の移動量は、位置決め装置に設置されているＣＣＤカメラ２６を用いて測定すればよい。その結果から、▲１▼電空レギュレータの入力電圧値とひずみゲージの出力値との関係式、および▲２▼ひずみゲージの出力値と平面移動体の移動量との関係式を求める。上記の関係式は制御部２８内のメモリ２８ｃに保存し、計算部２８ｂから読み出し可能にしておく。
【００２１】
次に実装作業を行う。まず液晶パネルをローラ収容体３２上に形成したステージに搭載するとともに、液晶ドライバＩＣを所定位置にセットし、異方導電性接着剤を塗布する。そしてＣＣＤカメラ２６により液晶パネルを撮影する。その画像データを制御部２８に伝送し、画像処理部２８ａにおいて液晶パネルの初期位置を検出する。この位置情報により計算部２８ｂでは、平面移動体の移動方向および移動量を算出する。ここで計算部は、メモリ２８ｃから▲２▼ひずみゲージの出力値と平面移動体の移動量との関係式を読み出し、目標とする移動量に対応するひずみゲージ１７の出力値を求める。さらに計算部は、メモリから▲１▼電空レギュレータの入力電圧値とひずみゲージの出力値との関係式を読み出し、目標とする出力値に対応する電空レギュレータ２４の入力電圧値を求める。そして出力部２８ｄは、平面移動体の移動方向の上流側に対応する電空レギュレータ２４に対して、計算部２８ｂが求めた入力電圧値に対応する電圧を出力する。
【００２２】
電空レギュレータ２４は、入力電圧に従って出口側の空気圧を上昇させる。そしてその空気圧により、平面移動体１２が押されて移動する。平面移動体１２が移動すると、これに連結したローラ収容体３２も同時に移動し、ローラ収容体３２上のステージに載置した液晶パネルも同時に移動する。
【００２３】
以上の操作でも位置決めはできるが、より精緻な位置決めをするため、フィードバック制御を行う。まず平面移動体１２の移動過程でひずみゲージ１７の出力値を測定し、制御部２８に伝送する。次に計算部２８ｂが、最初に求めたひずみゲージ１７の目標出力値と現在の出力値との比較を行う。同時にメモリ２８ｃから▲１▼電空レギュレータの入力電圧値とひずみゲージの出力値との関係式を読み出し、目標とする出力値に近づけるべく入力電圧値を決定する。制御動作にはＰＩＤ制御動作（比例積分微分動作）を採用して、ひずみゲージの出力値をできるだけ早く目標出力値に一致させるのが好ましい。そして出力部２８ｄは電空レギュレータ２４に対して、計算部２８ｂが決定した入力電圧値に対応する電圧を出力する。以上の作業を繰り返して行い、平面移動体を目標位置まで移動させる。
【００２４】
平面移動体１２が目標位置に到達したら、電空レギュレータ２４を閉じて停止位置を保持する。次に圧着ヘッドを下降させ、液晶ドライバＩＣを液晶パネルに接着する。その際、予め加熱しておいた圧着ヘッドにより加熱および加圧して接着する。なお、圧着ヘッドの熱が位置決め装置に伝達されると、ひずみゲージ１７が正確なひずみ量を出力しなくなる場合がある。また、上記実施形態のように平面移動体１２を変形部材１４の変形によって移動させる構成とした場合、圧着ヘッドの熱が位置決め装置に伝達されることにより、変形部材自体が熱変形し、位置決め精度が低下する場合がある。この点ローラ収容体３２が、断熱材を介して平面移動体１２と連結されているのが好ましい。具体的には、連結手段３６の全体をセラミック等の断熱材により形成するか、またはその途中部分に断熱材を挟み込んで形成する。これにより、実装作業の熱がローラ収容体から平面移動体に伝わりにくくなり、ひずみゲージに熱影響を与えることがなく、正確なひずみ量を出力させることができる。また、変形部材の熱変形を抑えることができ、位置決め精度を向上できる。
【００２５】
なおひずみゲージに代えて、ローラ収容体の移動量を非接触により測定する移動量測定手段を設置してもよい。このような移動量測定手段として具体的には、リニアスケール等の直線位置センサまたはレーザ変位計等の変位センサを設置する。非接触式の移動量測定手段は、接触式のひずみゲージのように熱による影響を受けることが少ないので、正確な移動量を直接測定することができる。また液晶パネルを搭載したローラ収容体の移動量を測定することにより、液晶パネルの移動量を正確に推定することができる。なお移動量測定手段として前述したＣＣＤカメラを使用することもできるが、ＣＣＤカメラは画像処理に時間がかかり、移動量を逐時測定してフィードバック制御を行うのが難しい。そこでひずみゲージの出力値を逐時測定し、その測定値から平面移動体の移動量を算出していた。しかし直線位置センサを設置することにより、移動量を直接にしかも逐時測定できるので、ひずみゲージを使用する必要がなくなり、制御プロセスを単純化することができる。
【００２６】
上記のように構成した第１実施形態に係る位置決め装置を、上記のように使用することにより、高精度の位置決めが可能であり、なおかつ装置の小型化が可能である。この点、ボールねじおよびサーボモータを使用した従来の位置決め装置では、装置の小型化が困難であるという問題があった。しかし第１実施形態に係る位置決め装置は、平面移動体と外側固定枠とを変形部材により接続し、変形部材を弾性変形させつつ平面移動体を移動させる圧縮空気の供給手段と、圧縮空気の空気圧を調整する電空レギュレータと、電空レギュレータの動作を制御する制御部を設置し、ローラガイド機構の固定ガイドレールに摺動可能に搭載されたローラ収容体とその下方に配置した平面移動体とを連結することにより連動可能とした構成とした。変形部材を弾性変形させつつ平面移動体を移動させるには、ある程度大きな空気圧が必要なので、微小な圧力変動によって平面移動体の位置が左右されることがなく、高精度の位置決めが可能となる。その結果、±２００μｍ程度もの移動可能量を確保できるのに対して、位置決め誤差はサブミクロンオーダーに抑えることができる。
【００２７】
また第１実施形態に係る位置決め装置は、従来の位置決め装置のようにボールねじおよびサーボモータを使用しないので、装置の小型化が可能となる。さらにステージを目標位置で停止させる際に、ステージに残留振動を発生させることがない。この点サーボモータを使用した従来の位置決め装置では、サーボモータ停止時の残留振動によりステージにも残留振動を発生させ、その静定時間内はステージが目標位置で静止しないため、実装作業にとりかかることができなかった。しかし第１実施形態に係る位置決め装置では、平面移動体を移動させるためにある程度大きな空気圧力が必要なので、微小な圧力変動によって平面移動体の位置が左右されることがなく、圧縮空気の供給を停止する際に平面移動体に残留振動を発生させることがない。従ってステージにも残留振動を発生させることがなく、直ちに実装作業にとりかかることができる。
【００２８】
加えて第１実施形態に係る位置決め装置は、ローラガイド機構の固定ガイドレールに摺動可能に搭載されたローラ収容体とその下方に配置した平面移動体とを連結することにより連動可能とした構成としたので、高精度の位置決め性能を維持することができる。この点、液晶パネルが配置されるステージを、変形部材の変形によって移動させるように構成した平面移動機構を備えた位置決め装置においては、平面移動機構に加わる荷重は、変形部材へも加わることになるので、この荷重によって変形部材が変形し、位置決め精度が低下するという問題がある。しかし第１実施形態に係る位置決め装置では、ローラ収容体に入力された上下方向の荷重を固定ガイドレールが支持し、平面移動体には荷重が入力されないので、変形部材がこれを負担することがない。従って変形部材が塑性または弾性変形することがなく、高精度の位置決め性能を維持することができる。
【００２９】
一方第１実施形態に係る位置決め装置は、圧縮空気供給手段、電空レギュレータおよび制御部を有するので、圧縮空気を供給してステージを目標位置まで移動させた後、電空レギュレータを閉じることにより停止位置を保持することができる。この点サーボモータを使用した従来の位置決め装置では、停止位置を保持するためフィードバック制御を続ける必要があり、電力を供給し続ける必要があった。しかし第１実施形態に係る位置決め装置では、電空レギュレータを閉じるだけで停止位置が保持され、制御を継続する必要がないので、電力を供給し続ける必要がなく電力消費量を削減することができる。
【００３０】
次に、第２の実施の形態について説明する。図４に第２実施形態に係る位置決め装置の斜視図を示す。第２実施形態に係る位置決め装置は、平面移動体１２と中間枠４２とを第１変形部材１４により接続し、第１変形部材１４を弾性変形させつつ平面移動体をＸ方向に移動させる駆動手段を設置し、中間枠４２と外側固定枠１９とを第２変形部材４４により接続し、第２変形部材４４を弾性変形させつつＹ方向に中間枠４２を移動させる駆動手段を設置したものである。なお駆動手段として、圧縮空気の供給手段と、圧縮空気の空気圧を調整する電空レギュレータと、電空レギュレータの動作を制御する制御部を設置する。加えて、第１ローラガイド機構３０の第１固定ガイドレール（第１固定ガイド）３４に摺動可能に第１ローラ収容体（第１スライダ）３２を搭載し、第１固定ガイドレール３４とは異なる方向に配置した第２ガイドレール（第２ガイド）５４を第１ローラ収容体３２に固定し、第２ローラガイド機構５０の第２ガイドレール５４に摺動可能に第２ローラ収容体（第２スライダ）５２を搭載し、第２ローラ収容体５２と平面移動体１２とを連結することにより連動可能とし、第２ローラ収容体５２に搭載したワークの位置決めを行うものである。なお第１実施形態と同じ構成となる部分については、その説明を省略する。
【００３１】
まず、平面移動体１２と中間枠４２とを第１変形部材１４により接続する。第１変形部材１４は、図４のＸ方向に対応する平面移動体１２の両端部に設置する。中間枠４２は金属材料等からなり、平面移動体１２の外周に沿って形成する。さらに中間枠４２と外側固定枠１９とを第２変形部材４４により接続する。第２変形部材４４は、図４のＹ方向に対応する中間枠４２の両端部に設置する。なお、図４のＸＹ方向は相互に直交する方向である。第２変形部材４４は第１変形部材１４と同形状とするのが好ましい。これにより、キャリブレーションの結果を共用することができ、平面移動体の移動量の計算アルゴリズムを単純化することができる。なお、上記の平面移動体１２、第１変形部材１４、中間枠４２、第２変形部材４４および外側固定枠１９は、それぞれの外縁形状に沿って鋼板に貫通溝を穿設することにより一体的に形成することもできる。これにより平面移動機構をコンパクト化することができる。
【００３２】
一方、第１ローラガイド機構３０の第１ガイドレール３４を外側固定枠１９に固定し、これに摺動可能に第１ローラ収容体３２を搭載する。図４に示す積層されたローラガイド機構のうち、下側に位置するのが第１ローラガイド機構３０であり、上側に位置するのが第２ローラガイド機構５０である。また、第１固定ガイドレール３４と直交する方向に配置した第２ガイドレール５４を、第１ローラ収容体３２に固定する。なお第２ガイドレール５４は外側固定枠１９等には固定しない。さらに、第２ガイドレール５４に摺動可能に第２ローラ収容体５２を搭載する。加えて、第２ローラ収容体５２と平面移動体１２とを連結することにより連動可能とする。連結は複数の連結部材５６によって行う。なお第１ローラ収容体３２は平面移動体１２とは連結しない。
【００３３】
平面移動体１２および中間枠４２の駆動手段として、圧縮空気の供給手段と、圧縮空気の空気圧を調整する電空レギュレータと、電空レギュレータの動作を制御する制御部とを設置する。圧縮空気供給手段から配管を４つに分岐して、それぞれ電空レギュレータの入口側に接続する。電空レギュレータの出口側に接続した配管は、中間枠４２を移動させるものは、図４のＹ方向に対応して外側固定枠１９に接続する。一方平面移動体１２を直接移動させるものは、図４のＸ方向に対応して中間枠４２の両端部に接続する。中間枠４２にも外側固定枠１９と同様に予め貫通穴を穿設しておく。さらに外側固定枠１９の貫通穴から中間枠４２にかけて金属ベローズ４８を設置する。
【００３４】
以上のように構成された第２実施形態に係る位置決め装置は、以下のようにして使用する。なお第１実施形態と同じ構成となる部分については、その説明を省略する。
キャリブレーションの方法は第１実施形態と同様である。次に実装作業を行う。液晶パネルを第２ローラ収容体５２上に形成したステージに搭載するとともに、液晶ドライバＩＣを所定位置にセットする。そしてＣＣＤカメラで液晶パネルを撮影し、制御部の画像処理部でその位置を検出する。この位置情報により計算部では、ステージの移動方向および移動量を、ＸＹ方向それぞれについて算出する。さらにキャリブレーションで求めた関係式により、電空レギュレータの入力電圧値を求める。そして出力部は、ＸＹ方向それぞれにつき平面移動体の移動方向の上流側に対応する電空レギュレータに対して、計算部が求めた入力電圧値に対応する電圧を出力する。
【００３５】
電空レギュレータは、入力電圧に従って出口側圧力を上昇させる。図４のＹ方向では、空気圧によりまず中間枠４２が押されて移動する。すると変形部材１４を介して中間枠４２に接続された平面移動体１２もＹ方向に移動する。一方Ｘ方向では、空気圧により直接平面移動体１２が押されて移動する。従って平面移動体１２は、ＸＹ両方向にそれぞれ所定量だけ移動する。平面移動体１２が移動すると、これに連結した第２ローラ収容体５２も同時に移動し、第２ローラ収容体上のステージに搭載した液晶パネルも同時に移動する。
【００３６】
上記のように構成した第２実施形態に係る位置決め装置を、上記のように使用することにより、水平面内での位置決めが可能となる。この点、第１実施形態は単方向の位置決めを行うものであったが、第２実施形態に係る位置決め装置では第２ローラ収容体に配置したワークを、直交する２方向に独立して移動させることができるので、水平面内での位置決めが可能となる。これにより図７に示す従来の位置決め装置と置き換えることができる。
【００３７】
そして第２実施形態に係る位置決め装置は、第１実施形態に係る位置決め装置を複合的に用いるものであるため、第１実施形態に係る位置決め装置の効果をすべて発揮することができる。すなわち装置の小型化が可能であり、なおかつ高精度の位置決めができる。またステージに残留振動を発生させることがなく、さらに電力消費量を削減することができる。
【００３８】
加えて第２実施形態に係る位置決め装置は、第１ローラガイド機構の第１固定ガイドレールに摺動可能に第１ローラ収容体を搭載し、第１固定ガイドレールとは異なる方向に配置した第２ガイドレールを第１ローラ収容体３２に固定し、第２ローラガイド機構の第２ガイドレールに摺動可能に第２ローラ収容体を搭載し、第２ローラ収容体と平面移動体とを連結することにより連動可能とした構成としたので、高精度の位置決め性能を維持することができる。すなわち、第２ローラ収容体に入力された上下方向の荷重を、外側固定枠に固定された第１固定ガイドレールが支持し、平面移動体には荷重が入力されないので、平面移動体に接続された変形部材および中間枠に接続された変形部材がその荷重を負担することがない。従って、いずれの変形部材も荷重によって塑性または弾性変形することがなく、高精度の位置決め性能を維持することができる。
【００３９】
次に、第３の実施の形態について説明する。図５に第３実施形態に係る実装装置の説明図を示す。同図（１）は側面図であり、同図（２）は正面図である。第３実施形態に係る実装装置は、ワークとして液晶パネル６２を搭載する第１実施形態に係る第１の位置決め装置６０と、液晶パネル６２に液晶ドライバＩＣを取り付ける圧着ヘッド７２をワークに代えて設置した第１実施形態に係る第２の位置決め装置７０を構成要素とする加圧手段とを、それぞれＸ方向およびＹ方向の位置決めが可能となるように配置したものである。なお第１実施形態と同じ構成となる部分については、その説明を省略する。
【００４０】
第１位置決め装置６０の構成は、第１実施形態と同様である。第１位置決め装置６０は、図５のＸ方向に対する位置決めが可能となるように設置する。一方第２位置決め装置７０は、液晶パネル６２に液晶ドライバＩＣを取り付ける圧着ヘッド７２を、第１実施形態におけるローラ収容体３２に設置したものである。圧着ヘッド７２は先細形状であり、その先端部で接着部を加圧する。また圧着ヘッド７２の内部にはヒータが内蔵され、接着部を加熱できるようになっている。なお第２位置決め装置７０は、図５のＹ方向に対する位置決めが可能となるように設置する。
【００４１】
以上のように構成された第３実施形態に係る位置決め装置は、以下のようにして使用する。なお第１実施形態と同じ構成となる部分については、その説明を省略する。
キャリブレーションの方法は第１実施形態と同様である。次に実装作業を行う。液晶パネル６２を第１位置決め装置６０のローラ収容体３２上に形成したステージに搭載するとともに、液晶ドライバＩＣを所定位置にセットする。そして両者をＣＣＤカメラで撮像し、制御部の画像処理部で両者の位置を検出する。この位置情報により計算部では、平面移動体１２の移動方向および移動量を、ＸＹ方向それぞれについて算出する。さらにキャリブレーションで求めた関係式により、電空レギュレータの入力電圧値を決定する。そして出力部は、第１位置決め装置６０および第２位置決め装置７０につき平面移動体１２の移動方向の上流側に対応する電空レギュレータに対して、計算部が求めた入力電圧値に対応する電圧を出力する。
【００４２】
電空レギュレータは、入力電圧に従って出口側圧力を上昇させる。そしてその空気圧により、各位置決め装置６０、７０の平面移動体１２、１２が押されて移動する。第１位置決め装置６０の平面移動体１２が移動すると、これに接続したローラ収容体３２も同時に移動し、ローラ収容体３２上のステージに載置した液晶パネル６２も同時にＸ方向に移動する。一方第２位置決め装置７０の平面移動体１２が移動すると、これに接続したローラ収容体３２も同時に移動し、ローラ収容体３２に設置した圧着ヘッド７２も同時にＹ方向に移動する。このようにして、水平面内における両者の位置決めがなされる。
【００４３】
上記のように構成した第３実施形態に係る実装装置を、上記のように使用することにより、装置を複雑にすることなく水平面内での位置決めが可能な実装装置とすることができる。この点図７に示す従来の位置決め装置は、一方側のみに水平面内における位置決め機能を負担させていたので、装置が複雑になっていた。しかし第３実施形態にかかる実装装置は、上側と下側とにそれぞれ単方向の位置決め機能を分担させているので、装置が簡単である。しかもそれぞれの方向が直交するので、水平面内での位置決めが可能となる。そして位置決めの後、圧着ヘッドを下降させることにより、液晶ドライバＩＣを実装することができる。
【００４４】
そして第３実施形態に係る実装装置は、第１実施形態に係る位置決め装置を相対して設置したものであるため、第１実施形態に係る位置決め装置の効果をすべて発揮することができる。すなわち装置の小型化が可能であり、なおかつ高精度の位置決めができる。またステージに残留振動を発生させることがなく、さらに電力消費量を削減することができる。加えて、外側固定枠に固定したガイドレールが上下方向荷重を支持し、変形部材が荷重によって塑性または弾性変形することがなく、高精度の位置決め性能を維持することができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は、平面移動機構における平面移動体の移動によりワークの位置調整をなす位置決め装置であって、前記平面移動体と中間枠とを第１変形部材により接続し、前記第１変形部材を弾性変形させつつ前記平面移動体を第１の方向に移動させる駆動手段を設置し、前記中間枠と外側固定枠とを第２変形部材により接続し、前記第２変形部材を弾性変形させつつ前記第１の方向とは異なる第２の方向に前記中間枠を移動させる駆動手段を設置し、第１固定ガイドに摺動可能に第１スライダを搭載し、前記第１固定ガイドとは異なる方向に配置した第２ガイドを前記第１スライダに固定し、前記第２ガイドに摺動可能に第２スライダを搭載し、前記第２スライダと前記平面移動体とを連結することにより連動可能とし、前記第２スライダに搭載した前記ワークに加わる上下方向荷重を前記第１固定ガイドによって支持可能としたので、ワークに加わる上下方向荷重が平面移動機構に伝達されることがなく、従来の位置決め装置と同様に、水平面内での位置決めが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る位置決め装置の斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る位置決め装置の平面図および駆動手段のブロック図である。
【図３】第１実施形態に係る位置決め装置の変形例の斜視図である。
【図４】第２実施形態に係る位置決め装置の斜視図である。
【図５】第３実施形態に係る実装装置の説明図であり、（１）は側面図であり、（２）は正面図である。
【図６】液晶パネルおよび液晶ドライバＩＣの説明図であり、（１）は平面図であり、（２）は正面図である。
【図７】従来技術に係る位置決め装置の斜視図である。
【符号の説明】
１………液晶パネル、２………表示部、３………ガラス基板、
４………電極、５………液晶ドライバＩＣ接着部、
８………液晶ドライバＩＣ、９………異方導電性接着剤、
１２………平面移動体、１４………変形部材、１５………蛇腹部、
１６………切り欠き、１７………ひずみゲージ、１８………金属ベローズ、
１９………外側固定枠、１９ａ………貫通穴、
２２………圧縮空気供給手段、２４………電空レギュレータ、
２６………ＣＣＤカメラ、２８………制御部、３０………ローラガイド機構、
３２………ローラ収容体、３４………ガイドレール、３６………連結部材、
４２………中間枠、４４………第２変形部材、４８………金属ベローズ、
５０………第２ローラガイド機構、５２………第２ローラ収容体、
５４………第２ガイドレール、５６………連結部材、
６０………第１位置決め装置、６２………液晶パネル、
７０………第２位置決め装置、７２………圧着ヘッド、
１１０………ボールねじ機構、１１２………ボールハウジング、
１１４………スクリュウ軸、１１６………サーボモータ、
１１８………ステージ、１２０………ボールねじ機構

Claims

平面移動機構における平面移動体の移動によりワークの位置調整をなす位置決め装置であって、前記平面移動体と中間枠とを第１変形部材により接続し、前記第１変形部材を弾性変形させつつ前記平面移動体を第１の方向に移動させる駆動手段を設置し、前記中間枠と外側固定枠とを第２変形部材により接続し、前記第２変形部材を弾性変形させつつ前記第１の方向とは異なる第２の方向に前記中間枠を移動させる駆動手段を設置し、第１固定ガイドに摺動可能に第１スライダを搭載し、前記第１固定ガイドとは異なる方向に配置した第２ガイドを前記第１スライダに固定し、前記第２ガイドに摺動可能に第２スライダを搭載し、前記第２スライダと前記平面移動体とを連結することにより連動可能とし、前記第２スライダに搭載した前記ワークに加わる上下方向荷重を前記第１固定ガイドによって支持可能としたことを特徴とする位置決め装置。
前記駆動手段として、圧縮空気の供給手段と、前記圧縮空気の空気圧を調整する電空レギュレータと、前記電空レギュレータの動作を制御する制御部とを設置したことを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
前記ガイドおよび前記スライダは、ローラガイド機構により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
前記ワークとして基板を搭載する請求項１に記載の位置決め装置と、前記基板に電子部品を取り付ける圧着ヘッドを構成要素とする加圧手段とを備えたことを特徴とする実装装置。
前記ワークとして基板を搭載する請求項１ないし３のいずれかに記載の第１の位置決め装置と、前記基板に電子部品を取り付ける圧着ヘッドを前記ワークに代えて設置した請求項１に記載の第２の位置決め装置を構成要素とする加圧手段とを、相互に異なる方向の位置決めが可能となるように配置したことを特徴とする実装装置。