JP4216374B2

JP4216374B2 - 部品搭載装置

Info

Publication number: JP4216374B2
Application number: JP23965498A
Authority: JP
Inventors: 裕二武川; 龍一平野
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 1998-08-26
Filing date: 1998-08-26
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2018-08-26
Also published as: JP2000068695A

Description

【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、温度変化に対するＹ方向の変位量を近似曲線で近似してＸ位置に対して誤差として求め、補正マップとして格納した第１の補正テーブルと、温度変化に対するＸ方向の変位量を近似直線により近似しＸ方向移動距離に対して誤差として求め、補正マップとして格納した第２の補正テーブルと、第１及び第２の補正テーブルの補正マップにアクセスして温度変化による誤差量を求め、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、１０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、２２’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２４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（ＣＰＵ）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ＸＹ移動量は制御装置２０から各Ｘ軸Ｙ軸モータ２１、２２、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−０．００３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、２２’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＝０．９９９９０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】
１Ｘ軸フレーム
３吸着ノズル
４吸着ヘッド
９、１０Ｙ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

Claims

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、
温度変化に対するＹ方向の変位量を近似曲線で近似してＸ位置に対して誤差として求め、補正マップとして格納した第１の補正テーブルと、
温度変化に対するＸ方向の変位量を近似直線により近似しＸ方向移動距離に対して誤差として求め、補正マップとして格納した第２の補正テーブルと、
第１及び第２の補正テーブルの補正マップにアクセスして温度変化による誤差量を求め、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。
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前記第１及び第２の補正テーブルの補正マップにアクセスして求められる誤差量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。
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。
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。