JP4689457B2

JP4689457B2 - 部品搭載装置

Info

Publication number: JP4689457B2
Application number: JP2005359524A
Authority: JP
Inventors: 良一越川
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2005-12-13
Filing date: 2005-12-13
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2025-12-13
Also published as: JP2007165564A

Description

本発明は、部品搭載装置、特に電子部品を基板表面に搭載する搭載ヘッドをＸ方向に移動するＸ軸駆動部における誤差を低減することができる自己座標補正機能を有する部品搭載装置に関する。

従来の部品搭載装置では、図４にＸＹ駆動部を模式的に示すように、電子部品を吸着するノズル（図示せず）が装着されている搭載ヘッド１０がＸ軸１２とＹ軸１４により移動され、図示しない基板上のＸＹ座標系で規定される目標位置にノズルを位置決めし、電子部品を搭載することが行なわれている。

このＸＹ駆動部は、上記Ｘ軸１２とＹ軸１４と共に、図示しないモータ等により構成され、Ｘ軸１２を対向配置されている２本のＹ軸１４に橋渡しした構造を有し、搭載ヘッド１０がＸ軸１２上を案内され移動すると共に、Ｘ軸１２と一体でＹ軸１４上を案内され移動することにより、任意のＸＹ方向（平面方向）に移動可能になっている。

Ｘ軸１２はＸフレーム１６を主体に構成されているが、このＸ軸１２は、Ｘフレーム１６以外に、通常材質の異なる長尺状の部材を組み合わせて形成されているため、温度が変化すると線膨張が異なる部材間のバイメタル効果により反りを発生することになり、Ｙ軸方向の搭載精度を悪くしていた。そこで、この温度による反りの傾向を予め捉え、部品搭載時には温度センサにより検出される環境温度に基づいて反りの補正を行ない、搭載精度の向上を図っていた。なお、駆動軸の長さに関しても、従来より熱膨張に対する補正が行なわれている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３２５３２１８号明細書

しかしながら、前記のような温度変化による反りの傾向を予め捉え、温度センサにより検出される環境温度により反りの補正を行なうことで対応しようとする場合、Ｘフレーム１６が、構成部材や構造が同一の同種類であっても、フレーム毎に反りの傾向が異なるため、Ｘ軸１２に対して共通の補正パラメータを予め求めて座標補正を実施することはできないという問題があった。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、Ｘ軸の主体を成すＸフレームが、温度変化による反りの傾向が異なる場合でも、環境温度に合わせて正確に座標補正を行なうことができる部品搭載装置を提供することを課題とする。

本発明は、Ｘフレームを主体とするＸ軸に移動可能に固定されていると共に、該Ｘ軸と一体でＹ軸上を移動可能な搭載ヘッドを備え、該搭載ヘッドをＸＹ方向に移動させ、位置決め部に位置決めされた基板上に部品を搭載する部品搭載装置において、前記位置決め部を構成するＸ方向に沿った固定レール上の複数の所定位置にそれぞれ設定された基準マークを、前記搭載ヘッドと一体でＸ軸上を移動して撮像する撮像手段と、撮像された各基準マークの重心座標を算出する重心座標演算手段と、算出された各基準マークの実重心座標と、装置組付時に予め撮像して保存されているＸ座標軸に対応する基準重心座標との誤差を算出する誤差演算手段と、算出された誤差が補正範囲以内か否かを判定する判定手段と、誤差が補正範囲以内の場合に、該誤差に基づいて補正信号を制御装置に出力する補正演算手段と、誤差が補正範囲外の場合に、警告を発する警告手段と、を備えたことにより、前記課題を解決したものである。

本発明によれば、Ｘフレームを主体とするＸ軸上を搭載ヘッドを移動させ、該ヘッドに付設されている撮像手段により基準マークを撮像し、各基準マークについて求まる実重心座標と、予め求めてあるＸ座標軸に対応する基準重心座標との誤差に基づいて、使用環境におけるＸフレーム、即ちＸ軸の反りを補正するようにしたので、環境温度が変化した場合でも、座標補正を正確に行うことが可能となり、部品搭載精度を向上することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る一実施形態の部品搭載装置が備えている補正装置の概要を示すブロック図、図２は、本実施形態の部品搭載装置が適用される基板位置決め部のを模式的に示す平面図である。なお、本実施形態の部品搭載装置のＸＹ駆動部は、前記図４に示したものと実質的に同一である。

上記基板位置決め部２０は、前記図４に示したＸＹ駆動部の下方に位置するコンベア等で構成される基板搬送ユニットの中央部に位置する、いわゆるセンタリングバッファに相当する。

この基板位置決め部２０は、二点鎖線で示す範囲に位置決めされる基板Ｓの一方の側端部を支持する基準固定レール２２と、これに対向配置され、位置決めする基板の幅に応じて移動して他端部を支持する従動レール２４とが配置されている。

そして、上記固定レール２２には、Ｘフレーム１６（Ｘ軸１２）の反りを補正する際に使用する、丸形状の基準マークがＸＹ座標系のＸ座標軸に沿った複数の所定位置に設定されている。この例では、図２に示した両端部近傍と中央部の３箇所にＭ１〜Ｍ３の３つのマークが設定されている。

本実施形態の部品搭載装置は、前記図４に示したように、Ｘフレーム１６を主体とするＸ軸１２に移動可能に固定されていると共に、該Ｘ軸１２と一体でＹ軸１４上を移動可能な搭載ヘッド１０を備えており、この搭載ヘッド１０をＸＹ方向に移動させ、基板位置決め部２０に位置決めされた基板Ｓ上に部品（図示せず）を搭載するようになっている。

又、この基板位置決め部２０を構成する、Ｘ座標軸に沿った前記基準固定レール２２上に設定された前記基準マークＭ１〜Ｍ３を、前記搭載ヘッド１０と一体でＸ軸１２上を移動して撮像するＣＣＤカメラ（撮像手段）２６とを備えている。

本実施形態の部品搭載装置が備えている補正装置３０は、上記ＣＣＤカメラ２６により撮像された各基準マークＭ１〜Ｍ３の重心座標を算出する重心座標演算部（手段）３２と、算出された各基準マークＭ１〜Ｍ３の実重心座標と、装置組付時（後述する）に予め撮像して、基準データメモリ３４に保存されているＸ座標軸に対応する基準重心座標との誤差を算出する誤差演算部（手段）３６と、算出された誤差が補正範囲以内か否かを判定する判定部（手段）３８と、誤差が補正範囲以内の場合に、該誤差に基づいて補正信号を作製して制御装置４４に出力する補正演算部（手段）４０と、誤差が補正範囲外の場合に、警告を発する警告部（手段）４２とを備えている。この補正装置３０を構成する各手段は、ソフトウェアにより実現されている。

以上の構成からなる本実施形態においては、部品搭載装置の製造組付時に、ＸＹ軸の組付け精度出し、基板搬送ユニットの組付け精度出しが終わって、完成機としてのマシンセットパラメータを入力する時に、Ｘ軸１２上を移動する搭載ヘッド１０に付設されているＣＣＤカメラ２６により、基準マークＭ１〜Ｍ３を順次撮像すると共に、各基準マークの重心座標を前記重心座標演算部３２により求め、基準データメモリ３４にＸ座標軸に対応するＸ軸１２のマシンセットパラメータ（基準重心座標）として予め入力しておく。

その後、部品実装装置（マシン）が出荷され、生産現場に設置された時点で、その環境温度下で再度搭載ヘッド１０をＸ軸１２上を移動させ、該ヘッド１０に付設されているＣＣＤカメラ２６により各基準マークＭ１〜Ｍ３の重心座標を前記重心座標演算部３２により取り直し、次いで基準データメモリ３４により出荷時のマシンセットパラメータとして保存されている基準重心座標と求められた実重心座標とを比較し、ずれが生じていれば、判定部３８でそのずれ量（誤差）が補正範囲以内か否か判定し、範囲以内であれば、そのずれ量をＸ軸の反り補正量として補正する。

図３には、基準マークＭ１〜Ｍ３のＸ座標をＸ１、Ｘ２、Ｘ３とした場合の各ずれ量ΔＹ１、ΔＹ２、ΔＹ３の各イメージを示す。

このようにして、環境温度でリアルタイムに反り量を補正することによって、Ｘフレーム毎に存在する温度による反り傾向のばらつきに影響されることなく補正をかけ、搭載精度を向上することができるようになる。

判定部３８で判定した結果、補正量（ずれ量）が、Ｘ軸の品質及び信頼性を維持することができる規格値（補正範囲）以内であれば、補正演算部４０で補正演算を実施し、装置全体を制御する制御装置４４に補正信号を出力する。

一方、何らかのトラブルにより、Ｘ軸がずれ、規格値以上のパラメータとのずれが発生している場合は、判定部３８でエラーと判定し、警告部４２によりアラームを発生する。このように、Ｘ軸１２の品質及び信頼性が維持されなくなったことも判断する自己診断機能をも有している。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

（１）温度変化によるＸ軸１２の反りに対する座標補正が、基板製品の生産現場でリアルタイムに行なうことができるため、電子部品の基板への搭載精度を向上することができる。

（２）予め設定してある基準パラメータ（重心座標）と実重心座標とを比較することにより、何らかのトラブルによりＸ軸に規格値以上のずれが発生した場合には、エラーを発生することでＸ軸の品質及び信頼性が維持できなくなったことを判断する自己診断機能を併せ持つことにより、品質、信頼性を向上することができる。

（３）リアルタイムの補正をかけることにより、環境温度の変化に伴うＸフレーム毎の反り傾向のばらつきに影響されること無く、精度の高い補正を行なうことができ、搭載精度を向上することができる。

本発明に係る一実施形態の部品搭載装置が備えている補正装置の概要を示すブロック図本実施形態の部品搭載装置が適用される基板位置決め部の要部を模式的に示す平面図Ｘ軸の反りに対する補正量のイメージを示す線図部品搭載装置が備えているＸＹ駆動部を模式的に示す平面図

符号の説明

１０…搭載ヘッド
１２…Ｘ軸
１４…Ｙ軸
１６…Ｘフレーム
２０…基板位置決め部
２２…基準固定レール
２４…従動レール
２６…ＣＣＤカメラ（撮像手段）
３０…補正装置
３２…重心座標演算部
３４…基準データメモリ
３６…誤差演算部
３８…判定部
４０…補正演算部
４２…警告部
４４…制御装置

Claims

Ｘフレームを主体とするＸ軸に移動可能に固定されていると共に、該Ｘ軸と一体でＹ軸上を移動可能な搭載ヘッドを備え、該搭載ヘッドをＸＹ方向に移動させ、位置決め部に位置決めされた基板上に部品を搭載する部品搭載装置において、
前記位置決め部を構成するＸ方向に沿った固定レール上の複数の所定位置にそれぞれ設定された基準マークを、前記搭載ヘッドと一体でＸ軸上を移動して撮像する撮像手段と、
撮像された各基準マークの重心座標を算出する重心座標演算手段と、
算出された各基準マークの実重心座標と、装置組付時に予め撮像して保存されているＸ座標軸に対応する基準重心座標との誤差を算出する誤差演算手段と、
算出された誤差が補正範囲以内か否かを判定する判定手段と、
誤差が補正範囲以内の場合に、該誤差に基づいて補正信号を制御装置に出力する補正演算手段と、
誤差が補正範囲外の場合に、警告を発する警告手段と、を備えたことを特徴とする部品搭載装置。