JPH01215100A - 電子部品装着ヘッドの位置較正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子部品装着装置に係り、特に部品装着精度の
同上に有効な電子部品装着ヘッドの位置較正方法に関す
る。

−〔従来の技術〕 従来、電子部品装着装置において、電子部品装着ヘッド
（以下ヘッドと祢す）に吸着された電子部品の異常検査
または吸着（または把持）位置姿勢の測定のために光学
的手段（以下カメラと称す）を用いる方法が幾つか提某
されている。

例えば、特公昭６２−１３１５２号記載の方法（以下、
第１の方法と称す）のように、単一のヘッドの外周のさ
らに外−１の部分を透明部材により構成して、電子部品
の位置を、透過光をカメラで受光することによって検出
し、電子部品の（吸着）位置偏差を補正する方式が考え
られており、その際カメラの光軸方向が、ヘッドの中心
軸と平行（上方から見る）、または逆平行（下方から見
る）となるように配置する２つの形式が考えられている
。

また、特開昭６１−４８７０２号記載の方法（以下、第
２の方法と称す）のようにやはり単一のヘッドに対して
カメラを機械的に固定させて検出する方式もある。

さらに、特開昭６１−６３０９９号記載のように、ヘッ
ドに吸着された電子部品と装着用基板とを交互にカメラ
で撮像・検出して異常検量及び装着のための位置フィー
ドバックを施している例もある。（以下、これを第３の
方法と称す）。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術のうち、第１の方法は、単一のヘッドを備
えた電子部品装着装置に適用可能であるが、複数のヘッ
ド金間本回転させるロータリー・インデックス・テーブ
ル方式に通用させようとするときは、ヘッドの上方から
カメラで見るためにはヘッドと同数のカメラを用意する
必要があり、装置が複雑化・大形化し、それに伴い製品
価格の上昇を招くおそれがあった。また、逆にヘッドの
下方から見る場合は、ヘッドに吸着された電子部品の陰
となって、カメラからヘッド自体を見ることができず、
動作中にヘッドの偏心による振れ回りなどによりヘッド
の水平位置の変動を起こしても、これに起因する電子部
品の位置誤差の補正は不可能であった。

上記第２の方法は、第１の方法のヘッド上方から見る場
合と同様に、ロータリー・インデックス・テーブル方式
への適用時には、複数台のカメラを設置してヘッドとと
もにカメラの高速旋回を要すことになる。

一方、上記従来技術のうち第３の方法は、上記部品装着
ステージ璽ンにおいて電子部品及び被装着基板の双方の
位置を測定して高精度な装着を図るものであるが、やは
り螺子部品位置測定時のヘッド位置は彼′Ａ４基板の上
方であり、ヘッドの上下方向移動による偏心の影響は避
けられない。

（さらに上記方法では、位置測定から装着までの時間間
隔を特に短縮させるための困難が生じていた。） 〔課題を解決するための手段〕 上記従来例と異なり、ヘッドと分離した固定部材に取付
けられたカメラにより、ロータリー・インデックス・テ
ーブル方式の複数のヘッドに吸着（または把持）された
電子部品の位置・姿勢を測定する場合には、各々のヘッ
ドがその上下軸方向への移動に伴って水平面内に変位を
生ずる。

そこで、動作開始前に予め、検査ステージ璽ンと部品装
着ステージ璽ンとの両位置における各位置決め基準点か
らの各々のヘッドの位置ベクトルの差ベクトルを求めて
、各ヘッド固有の位置補正値を設定する。

上記各々のヘッド位置ベクトルは、カメラで撮像するこ
と又は、非接触距離計により水平方向から測距すること
により得る。

〔作用〕

なお、上記差ベクトルは、各ヘッドごとに上記両ステー
ジ１ン位置において複数回測定した値を平均して求める
。これにより、各ヘッドの（位置繰返し精度でなく）位
置決め精度に相当する機構誤差成分をキャンセルするこ
とができる。

なお、本発明の方式は、ロータリー・インデックス・テ
ーブルが水平である場合に限定されずに使用可能なこと
は明らかである。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図から第３図までを参照
しつつ説明する。

まず、本発明を適用する電子部品装着装置の構成及び動
作１概説する。

第２図は、本発明を適用する電子部品装着装置の模式図
（平面図）である。第２図に示すようなロータリー・イ
ンデックス・テーブル方式の電子部品装着装置が、検査
ステーションを有し、異常検査又は部品の一位置姿勢測
定を行うためのカメラが、静止部材に固定されていると
する。第２図において、ロータリー・インデックス・テ
ーブル１に鉛直に吊り下げられた複数のヘッド（第２図
には明示せず）が、ロータリー・インデックス・テーブ
ル１の間　回転動作により、部品吸着ステーション２か
ら粗位置決めステージ冨ン３、検査ステーション４、部
品装着ステーション５へと移動する。

検査ステーション４における異常検査及び部品位置姿勢
測定の結果により、電子部品８の被装着基板１３への装
着が不適と判定された場合は、電子部品８が部品排出ス
テーション６までヘッドにより吸着（把持］され、上記
部品排出ステーション６で廃棄される。いずれの場合も
、ヘッドは再び部品吸着ステーション２へ戻り、上記動
作を繰り返す。この間、他の複数のヘッドも異なるタイ
ミング全′（同一の一連の動作を行う。

上記動作の１サイクルについて、特定のヘッドに着目し
て検出位置と装着精度との関係を考え、本発明の較正方
法の電子部品装着位置精度への寄与を分析する。第１図
に示すように、部品吸着ステーション２においてヘッド
７の先端部に電子部品８が吸着される。このときの電子
部品８の中心位置と位置決め基準線２〜２との間に誤差
Ｐ２が生じているとする。ヘプト７が粗位置決めステー
ション３に達すると、粗位置決め装置が電子部品８の位
置を修正して、上記位置誤差がＰ３に減じる。（粗位置
決めステーション３は省略も可能であり、その場合以下
の記述でＰ３をＰ２と読み替える。） 次に、ヘッドが上下動金することなしに検査ステーショ
ン４へ達する。ここで、ヘッド７及び電子部品８のほぼ
真下の位置決め基準線上に配置され、又は上記基準線上
に光軸が達するように配置されて設けられたカメラ９に
より上記電子部品８ｆｃ撮像する。カメ２９に入光した
電子部品８の画像は撮像デバイス１０の上に結像し、電
気的逃理と数式的演算により電子部品８の位置の検査ス
テーシロン４０基準鉛直線（光軸）からの変位ｆ、観測
する。カメラ９の検出誤差＝Ｏと仮定して、観測された
変位量ｔ−Ｐ４とする。

最後に、部品装着ステージ１ン５ではヘッド７が下方に
移動し、被装着基板１１上に誤差Ｐ５ｔ−伴って装着さ
れる。ここでは被装着基板１１の位置決め精度Ｂ５も問
題となる。

さて、以上の動作過程で、発生又は検出される各種の誤
差のうち、最終的な電子部品装着位置精度に寄与するも
のと、それらの関係を第３図に示す。

まず、ステーション２におけるヘッド位置誤差Ｈｉ（ｉ
＝’ｌ、・・・、５）は、いわゆる位置決め精度Ｈｏ＆
と位置繰返し精度ΔＨｉとのベクトル和で表現できる。

すなわち、 一一→　　−ｍ−→　　−ｍ−→ Ｈｌ＝ａＨＯｔ＋ΔＨｉ　　・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・（１）である。以下、
全ての変位量をベクトル的に表現する。

ステーション２．３．５のみを設置し、検査ステーショ
ン４を設けない場合（ａ）の最終的な合成誤差の最大値
ｍａｘ　Ｅ　（ａ）は、 ｍａｘ　Ｅ（ａ）　＝　１丁ｔ　＋　＋　＋　ｙｒ　＋
＝ｌπＴ−πＴ１＋１下？＋＋＋Ｔｆ＋・・・・・・・
・・・・・・・・（２）と表わされる。これを第３図（
ａ）に示した。

次に検査ステーション４ｔ−追加し、電子部品８の吸着
（把持）状態の検査機能を持たせた場合（ｂ）は、第１
図かられかるように、粗位置決めステーション３と検査
ステーション４とにおけるヘッドの上下方向位置が等し
いので、各精度値は、１ＨＯ３１ｊｌＨ丁７１．・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）１区π”
”ｒ＋＝＋ｘπτ１．・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・（４）したがって １百丁１＝１１丁Ｉ　・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・（５）と見積る
ことができる。検査機能圧電子部品８の水平面上Ｘ、Ｙ
の２方向の位置誤差が予め定めた値ｆｔ超えがいるか否
かをチエツクする機能を含む場合には、正しく設置され
たカメラ９の検出誤差ＩＰ４）もｍａｘ　ｇに含めて考
え、全体としてＥが　値以下であるかをチエツクする必
要がある。したがって、Φ）の場合の最大誤差ｍａｘ　
Ｅの）は、ｍａｘＥ＞）＝＋　ＴＴＦ口＋＋＋　１丁＋
＋＋　１苫＋＝Ｉｅ　（Ｐ４）Ｉ＋１Ｈ５−πｆ＋＋＋
ｐ７１＋１１Ｔ１　　　　　　　　・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・（６）と表わされる。これを
第３図Φ）に示した。

次にカメラ９により検出された変位量を被装着基板１１
の位置決め制−系に＊湯速させる場合（Ｃ）には、上記
誤差の最大値ｍａｘＥ（ｃ）は、ｍａｘ　Ｅ　（ｃ）　
＝　ｌ　”−丁ｒｎ　＋＋＋７””；’　＋　＋　ｔ　
−８１＝１丁丁１１１−４−Ｉ　１１！■Ｔｌ　＋　ｌ
　ＩＴｌ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
（７）と減少する。これを第３図（Ｃ）に示した。

さらに、本発明の各ヘッド位置較正方法を実施した場合
（ｄ）には、■を及びπ苫のうち各々πτマ、π７官の
成分をキャンセルできるので、最大誤差ｍａｘ　Ｅ（ｄ
）は、図３（ｄ）に示すように、ｍａｘＥ（ｄ）＝　ｌ
　ｅ　（Ｐ　４　）　ｌ＋　ｌ　Ｐ５１＋　ｌＢ５１＝
１１ア肩１＋１面−面１＋１１１１ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（８）と
さらに減少させることができる。

本発明の各ヘッドの位置較正は、具体的には下記要領に
より行９゜ 検査ステーション４及び部品装着ステーション５の両方
にヘッドの水平位置測定器を設ける。検査ステーション
４においては、電子部品位置検出用のカメラを流用する
ことができる。部品装着ステーション５においては、本
較正用にカメラ９′ヲ特設する方法や、ミラー・レンズ
等の光学系ケ介して上記検査ステージ嘗ン４用のカメラ
９に装着ステージ璽／でのヘッド画像を入力する方法が
考えられる。

さらには、ヘッド位置測定用に非接触距離計を用いて、
各ステージ璽／４及び５において水平方向から測距する
方法等も考えられる。

なお、上記検査ステーションで績出した電子部品の姿勢
誤差（以下Δθと記す）を補正するために、ヘッドを支
持するシャフトの中心軸まわりのヘッド自転を行う機構
を設ける場合には、本発明の方法は以下のように追加、
修正して実施する。

任意に選択した特定のヘッドｊについての前記ベクトル
Ｈｏ５ｊをΔθの関係Ｈｏ５ｊ（Δ０）の形で記憶して
おき、これを用いてヘッドの位置個体差の補正量の計算
を行う。

既に詳述したように、本実施例によれば、ヘプト７の加
工・組立て時の寸法公差や、ヘッド７のシャフトの曲が
りの影響による、各ヘッド固有の誤差、即ち個体差を測
定して補正値を設定できるので、検査ステーション４と
装着ステーション５との閾でのヘッドの上下運動に起因
する電子部品８の水平位置決め誤差金キャンセルできる
。これにより、水平ロータリー・インデックス・テーブ
ル方式の電子部品装着装置で、電子部品８の被装着基板
１３への装着位置精度を大幅に向上することができる。

〔発明の効果〕

上述のように、本発明によれば、複数の部品装着ヘッド
を有する電子部品装着装置に対して、各々のヘッドの位
置決めの個体差を補正することが可能なため、複数ヘッ
ドによる高速動作等の利点を保ちつつ、単一ヘッドによ
るものと同等の電子部品装着精度を保証することができ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

ｓ１図は本発明の一実施例の原理を模式的に表わした側
面図、第２図は本発明を適用するロータリー・インデッ
クス・テーブル方式の電子部品装着装置の模式図、第３
図は、本装置の電子部品装着位置精度に寄与する各種誤
差成分を示した棒グラフである。 １・・・ロータリー・インデックス・テーブル２・・・
部品吸着ステー７１ン　　３・・・粗位置決めステーシ
璽ン　　４・・・倹丘ステージ茸ン　　５・・・部品装
着ステーション　　６・・・部品排出ステーション　　
７・・・ヘッド　　８・・・電子部品　　９・・・カメ
ラ　　１０・・・撮像デバイス　　１１・・・被装着基
板６、・−＼ 代理人弁理士　小　川　勝　男゛１、 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．複数の電子部品装着ヘッドを水平な円周上に配置し
   て、少なくとも部品吸着、部品異常検査又は位置姿勢測
   定、部品装着の各ステーションの機能を有する電子部品
   装着装置であって、部品異常検査又は位置姿勢測定ステ
   ーション（以下検査ステーションと称す）と部品装着ス
   テーションとで上記ヘッドの動作位置に上下差を有する
   ものにおいて、上記検査ステーションと上記部品装着ス
   テーションとにおける、各位置決め基準鉛直線からの電
   子部品装着ヘッドの水平面上２次元位置偏差ベクトルの
   差ベクトルを、各ヘッドごとに予め複数回測定してその
   平均値を求め、上記差ベクトルの平均値を各ヘッド固有
   の位置補正値と成して、装着動作のための被装着基板位
   置指令値に上記位置補正値を付加することを特徴とする
   電子部品装着ヘッドの位置較正方法。
2. ２．複数の電子部品装着ヘッドを鉛直な円周上に配置し
   て、少なくとも部品吸着、部品異常検査又は位置姿勢測
   定、部品装着の各ステーションの機能を有する電子部品
   装着装置であって、部品異常検査又は位置姿勢測定ステ
   ーション（以下検査ステーションと称す）と部品装着ス
   テーションとで上記ヘッドの動作位置にヘッド回転軸方
   向の差を有するものにおいて、上記検査ステーションと
   上記部品装着ステーションとにおける、各位置決め基準
   水平線からの電子部品装着ヘッドの上記回転軸方向と直
   角を成す鉛直平面上２次元位置偏差ベクトルの差ベクト
   ルを、谷ヘッドごとに予め複数回測定してその平均値を
   求め、上記差ベクトルの平均値を各ヘッド固有の位置補
   正値と成して、装着動作のための被装着基板の位置指令
   値に上記位置補正値を付加することを特徴とする電子部
   品装着ヘッドの位置較正方法。