JPH0744080Y2 - 位置補正装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の分野】本考案は、部品を自動的に搭載装着す
るマウンター等において、基板搬送台表面に搭載される
回路基板と部品装着用加工ヘッドとの位置ずれを補正す
る位置補正装置にする。

【０００２】

【従来の技術】回路基板上に部品を自動搭載するマウン
ターにおいては、部品装着用加工ヘッドと回路基板との
位置ずれの補正に画像処理装置を用いた補正法が使用さ
れている。この従来の画像処理装置を用いた回路基板の
位置補正法の過程の一例を、図により説明する。

【０００３】図６において、表面上に少なくとも２つの
検査マーキングＡ、Ａを形成した回路基板１を用意す
る。コンベアベルト２で搬送されるこの回路基板１は、
加工ヘッド３の下方の定位置に停止され、ここでその表
面がＩＴＶカメラ等の撮像部材４で撮像され、このデー
タが２値化された後、図示されない画像処理装置に取り
込まれる。

【０００４】この画像処理装置においては、メモリ上の
基準マーキングを前記回路基板１の画像に合成し、前記
回路基板１の画像中の検査マーキングＡ、Ａの基準マー
キングに対するＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθ（回転）方向
の位置ずれを求める。そして、この得られたデータに従
い、前記加工ヘッド３をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθ方向
に移動可能な支持ステージ５で移動させ、前記回路基板
１の位置ずれが補正される。例えば、図示の加工ヘッド
は、その先端に部品を単品毎に保持するタイプであるこ
とから、回路基板をＩＴＶカメラ等の撮像部材で撮像し
ながら、部品の位置ずれが補正される。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】多数個のチップ状回路
部品を回路基板に同時に搭載する、いわゆるマルチマウ
ンターでは、個々の部品を１つずつ取り扱う図６で示す
ような加工ヘッドと異なり、例えば図７に示す様に、下
面に複数の部品を一度に保持し、複数の部品を回路基板
１上に同時に搭載する形式の加工ヘッド６が用いられ
る。この加工ヘッド６は、一般に垂直方向にのみ移動さ
れ、かつ、回路基板に対向した平面（下面）で部品を保
持する。このため、部品の正確な搭載を行うためにこの
加工ヘッド６の加工面を前記回路基板表面に正確に位置
合わせを行う必要がある。

【０００６】しかし、前記図７の加工ヘッド６を用いる
場合、加工ヘッド６そのものが邪魔になって、撮像部材
の画域に回路基板を収めることが出来ない。そこで従来
は、前記加工ヘッドの回路基板進行方向とは逆方向側の
回路基板上方に撮像部材を設け、それから得た回路基板
の画像から該回路基板の位置を求め、最初に設定した前
記撮像部材と加工ヘッドとの位置関係から補正データを
得ていた。しかし、配置された加工ヘッドと回路基板と
の位置合わせの調整は、何度も繰り返し慎重に行わなけ
ればならなず、長い時間がかかる。また、一度位置合わ
せしても、作業時の振動等で調整に誤差が出てくること
があり、高度な精度を必要とする加工に不適当であると
いう問題点があった。

【０００７】そこで、本考案は、前記の従来技術の問題
に鑑み、複数の部品を一度に保持して搭載する加工ヘッ
ドの様に、その加工表面を回路基板に対して平面的に配
置する場合にも、その位置合せが正確に行うことの可能
な位置補正装置を提供することをその目的とする。

【０００８】

【課題を解決する手段】すなわち、前記目的を達成する
ため本考案で採用された手段の要旨は、表面に位置決め
用マークと位置決めピンガイド穴とが設けられた回路基
板を上面に搭載する基板搬送台と、上記基板搬送台の上
方に設けられ、複数の回路部品を保持する部品保持面を
有し、かつ、この保持面の上記基板搬送台上に搭載され
る回路基板の位置決めピンガイド穴に対応する座標上に
位置決め用の点と線分とからなる位置決め補正用マーク
を設けた加工ヘッドと、上記基板搬送台内に設けられ、
上記基板搬送台上に搭載された回路基板の位置決めピン
ガイド穴を通して上記加工ヘッドの位置決め補正用マー
クを認識する光学的センサーと、上記基板搬送台の上方
に設けられ、上記基板搬送台上に搭載された回路基板表
面の位置決め用マークを認識する複数の光学的センサー
と、上記基板搬送台の位置を補正する位置補正装置とを
備えたことを特徴とする位置補正装置である。

【０００９】

【作用】上記の本考案による位置補正装置によれば、加
工ヘッドの加工面に設けられた位置決め用の点と線分と
からなる位置決め補正用マークを、基板搬送台内に設け
られた光学的センサーにより、搬送台上に搭載される回
路基板の位置決めピンガイド穴を通して認識することに
よって、前記加工ヘッドの加工面と基板搬送台との間の
位置のずれ（Ｘ軸、Ｙ軸、θ軸を含む）を正確に把握す
ることが出来る。一方、基板搬送台上に配置される回路
基板の位置は、基板搬送台上に搭載される回路基板表面
の位置決め用マークを複数の光学的センサーにより認識
することによって求められる。そして、これらの位置情
報により、加工ヘッドと基板搬送台上の回路基板との間
の位置のずれを自動的かつ正確に補正し、確実に位置合
せを可能にする。

【００１０】

【実施例】以下、本考案の実施例について、図面に基づ
きながら詳細に説明する。図２に本考案の一実施例によ
る位置補正装置を備えた回路部品のマウンターの要部が
示されている。後に詳細に示すが、加工ヘッド１０の下
面１１に回路基板１００の表面上に配置される回路部品
を保持するサクションヘッドを複数形成した加工面が備
えられており、これらサクションヘッドは真空とされ、
その先端に複数の部品を同時に吸着保持することが可能
である。この加工ヘッド１０の加工面１１の下方に回路
基板１００を搭載する基板搬送台３０が設けられてお
り、この基板搬送台３０は、Ｘ軸可動テーブル２０及び
Ｙ軸可動テーブル２１上に配置され、これらのＸ軸可動
テーブル２０及びＹ軸可動テーブル２１上に移動可能に
配設されている。

【００１１】この基板搬送台３０は、可動部３１と、固
定部３２と、上記可動部３１を上昇あるいは下降させる
エアシリンダー３３と、基板サポート板３４とを有して
いる。また、図中、前記基板搬送台３０の基板サポート
板３４と可動部３１との間に、上記基板サポート部３４
を回転方向（θ方向）に移動するθ方向可動テーブル３
６が設けられている。さらに、表面３４１上に搭載され
る回路基板１００の認識位置を確認する固定マーク治具
３４２が、基板搬送台３０の基板サポート板３４の側面
に設けられている。

【００１２】また、前記基板搬送台３０と前記加工ヘッ
ド１０との間にベルトコンベヤ装置４０、４０…が配置
されており、このベルトコンベヤ装置には、ストッパー
を伸長させてベルト上に移動する回路基板１００を停止
するエアシリンダー４１が設けられている。従って、ベ
ルトコンベヤ装置４０上に搬送される回路基板１００
は、前記エアシリンダー４１の働きによって停止、走行
が制御される。

【００１３】一方、前記のＸ軸可動テーブル２０は、ベ
ルトコンベヤ装置４０の進行方向（図中、矢印で示す）
の手前方向に延長されており、ベルトコンベアの進行方
向に沿ってスライドする。また、図１に示すように、前
記回路基板１００の進行方向の前記加工ヘッド１０より
も手前側の上方に第一のカメラ（ＩＴＶカメラ）Ｃ１と
第二のカメラ（ＩＴＶカメラ）Ｃ２とが配置されてい
る。これらのカメラＣ１、Ｃ２は、前記基板搬送台３０
上に搭載配置された回路基板１００の表面を撮像し、２
値化した画像信号を出力するものである。すなわち、基
板搬送台３０上に配置された回路基板１００上に付けら
れたマーク１０１、１０１（図４及び図５を参照）を認
識し、回路基板の配置情報を得る。

【００１４】前記加工ヘッド１０の下面である加工面１
１には、図１にも示すように、点状の位置決め補正用マ
ークＰと、線分状のθ軸傾き補正用マークＬとを設けら
れている。また、図中において、この線分状のθ軸傾き
補正用マークＬの両端部Ｌ１とＬ２は、それぞれ、θ軸
傾きの計測ポイントを示している。なお、これらの位置
決め補正用マークＰとθ軸傾き補正用マークＬとは、前
記基板搬送台３０上に配置される回路基板１００の端部
に形成されている位置決めピンガイド穴１０２（図４及
び図５を参照）に対応する座標位置に設けられる。

【００１５】また、前記基板搬送台３０の内部には、図
２にも示されるように、光学的センサー５０が設けられ
ている。このセンサー５０は、上方に向いて配置されて
おり、前記基板サポート板３４に形成された貫通孔３４
３及び配置された回路基板１００の位置決めピンガイド
穴１０２（図４及び図５を参照）を介して、前記加工ヘ
ッド１０の加工面１１の位置決め補正用マークＰとθ軸
傾き補正用マークＬ（図１を参照）とを検出する。

【００１６】次に、図３には、前記装置の制御回路部を
含めた構成が示されている。この図において、加工ヘッ
ド１０の上流側に配置された第一及び第二のカメラＣ
１、Ｃ２から得られる２値化された画像信号は、画像処
理装置６０に入力される。この画像処理装置６０では、
所定の画像処理を行い、その出力をモニター６１及び制
御装置６２へ出力する。一方、制御装置６２は、インタ
ーフェイス装置６３を介して、前述のＸ軸可動テーブル
２０、Ｙ軸可動テーブル２１、さらにはθ可動テーブル
３６の移動量を制御して前記基板搬送台３０の位置を補
正すると共に、このインターフェイス装置６３を介して
前記Ｘ軸可動テーブル２０及びＹ軸可動テーブル２１内
に設けられた測長器（リニアスケール）６４からの出力
信号を入力する。

【００１７】以上に述べた本考案による位置補正装置を
備えた回路部品のマウンターの位置補正の動作につい
て、以下に説明する。まず、図２の構成において、撮像
装置である第一及び第二のカメラＣ１、Ｃ２のキャリブ
レーション（すなわち、撮影される信号の一画素当たり
の長さの取得）を行う。次に、図４に示すように、基板
搬送台３０を前記加工ヘッド１０の加工面１１の下に位
置させて図中に矢印で示すＸ軸及びＹ軸の方向に走査す
る。この時、前記基板搬送台３０の内部に設けられたセ
ンサー５０により、加工ヘッド１０の基板搬送台３０に
対するＸ、Ｙ方向の位置及びθ軸の傾き量を求める。す
なわち、センサー５０は前記加工ヘッド１０の加工面１
１の走査を行うことにより、その位置決め補正用マーク
Ｐとθ軸傾き補正用マークＬ（特に、その両端部のθ軸
傾きの計測ポイントＬ１とＬ２）とを検出することによ
り、相互間の位置及びθ軸の傾き量を求めることが出来
る。

【００１８】その後、図５に示すように、基板搬送台３
０を上流側に移動させ、前記ベルトコンベヤ装置４０上
に搬送される回路基板１００をその上に配置する（すな
わち、前記基板サポート板３４を上昇させてその上に回
路基板１００を搭載させる）。この様にして回路基板１
００をその上に配置した基板搬送台３０を移動させ、前
記固定マーク治具３４２によって第一及び第二のカメラ
Ｃ１、Ｃ２の下方に固定する。この状態において、第一
及び第二のカメラＣ１、Ｃ２により基板搬送台３０上に
配置された回路基板１００上のマーク１０１、１０１を
画域に取り込んで撮像し、得られた二値化された信号を
前記画像処理装置６０により重心座標を求める。

【００１９】上記のキャリブレーションによって求めた
位置画素当たりの長さや基板搬送台の位置及びθ軸の傾
き量を基に求められた基板搬送台の位置補正量と、上記
で求められる回路基板１００の位置座標とを基準とし
て、前記基板搬送台３０、より具体的にはその基板サポ
ート部３４を、前記の各種テーブル、すなわち、Ｘ軸可
動テーブル２０によってＸ軸方向に移動すると共に、Ｙ
軸可動テーブル２１によってＹ軸方向に移動し、さらに
θ方向可動テーブル３６によってθ軸方向に移動するこ
とにより、基板搬送台３０表面上の回路基板１００に対
して前記加工ヘッド１０を適当な位置に配置する。その
後、加工ヘッド１０を下方へ移動させ、その加工面のサ
クションヘッドに吸着保持された複数の部品を同時に搭
載する。

【００２０】

【考案の効果】以上の説明からも明らかな様に、本考案
による位置補正装置及び位置補正方法によれば、回路基
板とこれに対向する加工面を有する加工ヘッドとの位置
決めを行う場合、前記加工ヘッドと回路基板との相互間
の平面的な位置ずれを正確かつ自動的に補正することが
可能であることから、作動前の微妙な調整が不要にな
り、稼働時に生じる位置ずれも補正することが出来る。
このため、この本考案による位置補正装置及び位置補正
方法を、例えばマウンターに採用した場合、製品の歩留
まりが向上し、部品の配置精度の正確なマウンターとす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例による位置補正装置の加工ヘッ
ドの加工面を示す平面図である。

【図２】前記本考案の実施例による位置補正装置の要部
構成を示す側面図である。

【図３】前記位置補正装置の制御回路部を含むブロック
図である。

【図４】前記本考案の実施例による位置補正装置の動作
を説明する斜視図である。

【図５】前記本考案の実施例による位置補正装置の動作
を説明する斜視図である。

【図６】従来技術によるマウンターの構造を説明する斜
視図である。

【図７】他の従来技術によるマウンターの構造を説明す
る斜視図である。

【符号の説明】

１０ 加工ヘッド １１ 下面 １００ 回路基板 ２０ Ｘ軸可動テーブル ２１ Ｙ軸可動テーブル ３０ 基板搬送台 ４０ ベルトコンベヤ装置 Ｃ１ 第一のカメラ Ｃ２ 第二のカメラ ６０ 画像処理装置 ６２ 制御装置 Ｐ 位置決め補正用マーク Ｌ θ軸傾き補正用マーク

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に位置決め用マークと位置決めピン
   ガイド穴とが設けられた回路基板を上面に搭載する基板
   搬送台と、上記基板搬送台の上方に設けられ、複数の回
   路部品を保持する部品保持面を有し、かつ、この保持面
   の上記基板搬送台上に搭載される回路基板の位置決めピ
   ンガイド穴に対応する座標上に位置決め用の点と線分と
   からなる位置決め補正用マークを設けた加工ヘッドと、
   上記基板搬送台内に設けられ、上記基板搬送台上に搭載
   された回路基板の位置決めピンガイド穴を通して上記加
   工ヘッドの位置決め補正用マークを認識する光学的セン
   サーと、上記基板搬送台の上方に設けられ、上記基板搬
   送台上に搭載された回路基板表面の位置決め用マークを
   認識する複数の光学的センサーと、上記基板搬送台の位
   置を補正する位置補正装置とを備えたことを特徴とする
   位置補正装置。