JP2006041260A - Method for correcting nozzle position of electronic component mounting apparatus - Google Patents
Method for correcting nozzle position of electronic component mounting apparatus Download PDFInfo
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Abstract
【課題】 ノズルをより精度良く位置決めする。
【解決手段】 ベース104と、吸着ノズル111を備えたヘッド110と、X軸方向に沿ってヘッドを案内するX軸ガイド121と、Y軸方向に沿ってX軸ガイドを案内するY軸ガイド122と、複数の認識マークM1〜Mnが表示されたマーク表示部130と、ヘッド上に設けられた第一及び第二のカメラ112,113とを備える電子部品搭載装置100のノズル位置補正方法において、二つのカメラで各認識マークを撮像する撮像工程と、各カメラについて撮像位置ズレ量を求めるズレ量取得工程と、二つのカメラでそれぞれ撮像した二つの認識マークについてのY軸方向撮像位置ズレ量と、各カメラとノズルとの相対位置関係とからノズルのY軸方向のズレ量を算出するY軸ズレ量特定工程と、算出ズレ量で補正してノズルを位置決めする位置決め工程とを備えている。
【選択図】図12To position a nozzle with higher accuracy.
SOLUTION: A base 104, a head 110 provided with a suction nozzle 111, an X-axis guide 121 for guiding the head along the X-axis direction, and a Y-axis guide 122 for guiding the X-axis guide along the Y-axis direction. In the nozzle position correction method of the electronic component mounting apparatus 100, including the mark display unit 130 on which a plurality of recognition marks M1 to Mn are displayed, and the first and second cameras 112 and 113 provided on the head. An imaging process for imaging each recognition mark with two cameras, a displacement amount obtaining process for obtaining an imaging position deviation amount for each camera, and a Y-axis direction imaging position deviation amount for two recognition marks respectively captured by the two cameras A Y-axis misalignment specifying step for calculating the amount of misalignment in the Y-axis direction of the nozzle from the relative positional relationship between each camera and the nozzle; And a positioning step.
[Selection] Figure 12
Description
本発明は、電子部品の実装を行うヘッドをガイドに沿わせて移動させる電子部品搭載装置のノズル位置決め補正方法に関するものである。 The present invention relates to a nozzle positioning correction method for an electronic component mounting apparatus that moves a head for mounting an electronic component along a guide.
電子部品の吸着を行うノズルを搭載したヘッドと、当該ヘッドをX−Y平面の任意の位置に位置決め可能とするX−Y移動機構とにより、基板に対する電子部品の搭載を行う従来の電子部品搭載装置にあっては、種々の原因(例えば、部品の加工精度、組み立て精度、熱膨張等)により、目標位置座標に対して搭載位置に誤差を生じることがある。
このような誤差を補正するために、各々の位置座標が既知である基準マークが面上に点在する測定用ボードを基板保持位置に設置し、ヘッドに搭載されたカメラの撮像により、各基準マークの撮像位置誤差を取得する。そして、電子部品の搭載の際には、搭載目標の位置座標に近接する基準マークの撮像位置誤差が、ノズルの位置決めにおける誤差と近似すると見なして、撮像位置誤差分の補正を行う先行技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
In order to correct such an error, a measurement board in which reference marks with known position coordinates are scattered on the surface is installed at the substrate holding position, and each reference is obtained by imaging with a camera mounted on the head. The imaging position error of the mark is acquired. Further, when mounting electronic components, a prior art that corrects an imaging position error by regarding that an imaging position error of a reference mark close to the mounting target position coordinate is approximated to an error in nozzle positioning is disclosed. (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、上記従来例は、ヘッドに搭載されたカメラとノズルとは、X−Y平面において離間している場合、ヘッドの移動によりその姿勢や向きが変化する(例えば、ヘッドを支持するガイドの撓み等により)ことを原因とする誤差を補正することはできないという不都合があった。
本発明は、ヘッドの移動によりその姿勢や向きが変化することを原因とする誤差の補正を行うことを、その目的とする。
However, in the above conventional example, when the camera and the nozzle mounted on the head are separated from each other in the XY plane, the posture and orientation change due to the movement of the head (for example, the deflection of the guide that supports the head). Etc.) has an inconvenience that an error caused by this cannot be corrected.
An object of the present invention is to correct an error caused by a change in posture and orientation of the head due to movement.
請求項1記載の発明は、基板に電子部品の実装を行うための基板保持部を有するベースと、基板に搭載する電子部品を吸着するノズルを備えたヘッドと、基板保持部に保持された基板の電子部品載置面に平行となるX軸方向に沿ってヘッドを案内するX軸ガイドと、電子部品載置面に平行となるY軸方向に沿ってX軸ガイドを案内する、ベース上に設けられた二本のY軸ガイドと、ベース側に設けられ、一列に並んで形成されると共に当該並び方向をX軸方向とするX−Y座標系での各々の位置座標が既知である複数の認識マークが表示されたマーク表示部と、ヘッド上にX軸方向に沿って配置され、ベース側を撮像する第一及び第二のカメラとを備える電子部品搭載装置のノズル位置補正方法において、第一と第二のカメラのそれぞれについて、撮像中心位置をX−Y座標系の既知の位置座標に位置決めして、各認識マークの撮像を行う撮像工程と、第一と第二のカメラのぞれぞれについて、各認識マークの撮像画像に基づいて撮像中心からの撮像位置ズレ量を求めるズレ量取得工程と、目標位置座標にノズルを位置決めしたとする場合の第一と第二のカメラのX座標に近い二つの認識マークについてのY軸方向の撮像位置ズレ量と、各カメラとノズルとの相対位置関係とから、ノズルのY軸方向のズレ量を算出するY軸ズレ量特定工程と、Y軸方向のズレ量に基づいて補正を行いつつ目標位置座標にノズルを位置決めする位置決め工程とを備える、という構成を採っている。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a base having a substrate holding part for mounting an electronic component on a substrate, a head having a nozzle for adsorbing an electronic component mounted on the substrate, and a substrate held by the substrate holding part. An X-axis guide that guides the head along the X-axis direction parallel to the electronic component placement surface, and an X-axis guide that guides the X-axis guide along the Y-axis direction parallel to the electronic component placement surface. Two Y-axis guides provided and a plurality of Y-axis guides provided on the base side, arranged in a line, and each position coordinate in the XY coordinate system having the arrangement direction as the X-axis direction is known In a nozzle position correction method for an electronic component mounting apparatus, comprising: a mark display portion on which a recognition mark is displayed; and first and second cameras that are arranged on the head along the X-axis direction and image the base side. For each of the first and second cameras Then, the imaging center position is positioned at a known position coordinate in the XY coordinate system, and each recognition mark is imaged in each of the imaging process for imaging each recognition mark and each of the first and second cameras. A shift amount acquisition step for obtaining a shift amount of the imaging position from the center of the image based on the captured image, and two recognition marks close to the X coordinate of the first and second cameras when the nozzle is positioned at the target position coordinate Based on the Y-axis shift amount specifying step of calculating the Y-axis shift amount of the nozzle from the imaging position shift amount in the Y-axis direction and the relative positional relationship between each camera and the nozzle, and the Y-axis shift amount And a positioning step of positioning the nozzle at the target position coordinates while performing correction.
上記構成では、例えば、X軸ガイドがY軸方向に撓みを生じている場合、ヘッドがX軸ガイドに沿って移動すると、X軸ガイド上の各位置に応じて、Y軸方向への誤差を生じることとなる。
従って、X軸方向に沿って並んだ複数の認識マークを各々の既知である位置座標に従って順番に撮像すると、各認識マークの撮像位置ズレ量のY軸方向成分がX軸ガイドのY軸方向への撓み量として求められる。
これにより、目標位置座標にノズルを位置決めしたとする場合の第一と第二のカメラのX座標に近い二つの認識マークについてのY軸方向の撮像位置ズレ量を求めることにより、ヘッド上における二点(二つのカメラ位置)におけるY軸方向ズレ量を近似的に求めることができる。
また、ヘッド上の各カメラとノズルとの相対位置関係が既知であれば、「ノズルと第一のカメラ」と「ノズルと第二のカメラ」のX軸方向における配置比率等により、ノズルに生じるY軸方向のズレ量を算出することができる。
In the above configuration, for example, when the X-axis guide is bent in the Y-axis direction, if the head moves along the X-axis guide, an error in the Y-axis direction is caused according to each position on the X-axis guide. Will occur.
Accordingly, when a plurality of recognition marks arranged along the X-axis direction are sequentially imaged according to the respective known position coordinates, the Y-axis direction component of the imaging position shift amount of each recognition mark is moved in the Y-axis direction of the X-axis guide. It is calculated as the amount of bending.
As a result, when the nozzle is positioned at the target position coordinates, the amount of imaging position deviation in the Y-axis direction for the two recognition marks close to the X coordinates of the first and second cameras is obtained. The amount of deviation in the Y-axis direction at the point (two camera positions) can be approximately obtained.
In addition, if the relative positional relationship between each camera on the head and the nozzle is known, the nozzle is generated depending on the arrangement ratio of the “nozzle and the first camera” and the “nozzle and the second camera” in the X-axis direction. The amount of deviation in the Y-axis direction can be calculated.
なお、「第一と第二のカメラのX座標に近い二つの認識マーク」とは、最も近い位置にある認識マークを選択することが望ましいが、カメラ位置を挟んで両側に認識マークがある場合に、常に左側(或いは右側)に位置する認識マークを選択しても良い。このようにすることで、両側に位置する二つの認識マークのどちらの方が近接しているかの判断を不要とすることができる。この場合でも、一番目か或いは二番目に近い認識マークが選択されることになる。 In addition, it is desirable to select the closest recognition mark for "two recognition marks close to the X coordinate of the first and second cameras", but there are recognition marks on both sides across the camera position. In addition, a recognition mark that is always located on the left (or right) may be selected. This makes it unnecessary to determine which of the two recognition marks located on both sides is closer. Even in this case, the first or second closest recognition mark is selected.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明と同様の構成を備えると共に、目標位置座標にノズルを位置決めしたとする場合の第一と第二のいずれか一方のカメラのX座標に近い認識マークについてのX軸方向の撮像位置ズレ量を、ノズルのX軸方向のズレ量と特定する第一のX軸ズレ量特定工程を備え、位置決め工程では、X軸方向のズレ量に基づく補正をも行いつつ目標位置座標にノズルを位置決めする、という構成を採っている。
The invention described in claim 2 has the same configuration as that of the invention described in
上記構成では、例えば、X軸ガイドがX−Y平面に垂直な方向(以下、Z軸方向とする)に撓みを生じている場合、ヘッドがX軸ガイドに沿って移動すると、ヘッドにおけるX軸方向の両端部ではZ軸方向に高低差を生じ、Y軸方向を中心とする傾きを生じることになる。その結果、ベース側を向いたノズルの先端部はX軸方向への誤差を生じることとなる。また、同様に、各カメラもベース側に向けられていることから、その撮像中心がX軸方向への誤差を生じることとなる。
従って、X軸方向に沿って並んだ複数の認識マークを各々の既知である位置座標に従って順番に撮像すると、各認識マークの撮像位置ズレ量のX軸方向成分がX軸ガイドのZ軸方向への撓みに起因するX軸方向の誤差量として求められる。
これにより、目標位置座標にノズルを位置決めしたとする場合の第一又は第二のカメラのX座標に近い二つの認識マークについてのX軸方向の撮像位置ズレ量を求めることにより、ノズル先端部におけるX軸方向ズレ量を近似的に求めることができる。なお、X軸ガイドのZ軸方向への撓みに起因するヘッドに生じるY軸方向を中心とする傾き角度は、X軸ガイドが目に見えて撓む程度に大きくなることはないので、同一のヘッド上であれば、第一のカメラと第二のカメラとノズルとの各々に生じるX軸方向のズレ量は、ほぼ均一となるため、いずれか一方のカメラにおける誤差を、近似的にノズルに生じる誤差と見なすことができる。
In the above configuration, for example, when the X-axis guide is bent in the direction perpendicular to the XY plane (hereinafter referred to as the Z-axis direction), when the head moves along the X-axis guide, At both ends of the direction, a difference in height occurs in the Z-axis direction, and an inclination centering on the Y-axis direction occurs. As a result, the tip of the nozzle facing the base side will cause an error in the X-axis direction. Similarly, since each camera is also directed to the base side, an error in the X axis direction occurs at the imaging center.
Therefore, when a plurality of recognition marks arranged along the X-axis direction are sequentially imaged according to the respective known position coordinates, the X-axis direction component of the imaging position shift amount of each recognition mark is moved in the Z-axis direction of the X-axis guide. It is calculated | required as an error amount of the X-axis direction resulting from bending | flexion.
Thereby, by obtaining the imaging position shift amount in the X-axis direction for two recognition marks close to the X coordinate of the first or second camera when the nozzle is positioned at the target position coordinate, The amount of deviation in the X-axis direction can be obtained approximately. Note that the tilt angle around the Y-axis direction generated in the head due to the deflection of the X-axis guide in the Z-axis direction is not so large that the X-axis guide is visibly bent. Since the amount of misalignment in the X-axis direction that occurs in each of the first camera, the second camera, and the nozzle is almost uniform as long as it is on the head, the error in one of the cameras can be approximated to the nozzle. It can be regarded as an error that occurs.
なお、「いずれか一方のカメラのX座標に近い認識マーク」とは、最も近い位置にある認識マークを選択することが望ましいが、カメラ位置を挟んで両側に認識マークがある場合に、常に左側(或いは右側)に位置する認識マークを選択しても良い。このようにすることで、両側に位置する二つの認識マークのどちらの方が近接しているかの判断を不要とすることができる。この場合でも、一番目か或いは二番目に近い認識マークが選択されることになる。 It should be noted that the “recognition mark close to the X coordinate of either camera” is preferably the closest recognition mark, but if there are recognition marks on both sides of the camera position, it is always left You may select the recognition mark located in (or right side). This makes it unnecessary to determine which of the two recognition marks located on both sides is closer. Even in this case, the first or second closest recognition mark is selected.
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明と同様の構成を備えると共に、ヘッド上でのX軸方向における二つのカメラ間距離とほぼ等しい距離だけ離れた二つの認識マークの組を複数抽出し、各組の二つの認識マークでそれぞれのカメラに生じるX軸方向の撮像位置ズレ量の差を求め、各組のX軸方向の撮像位置ズレ量の差を平均化し、当該撮像位置ズレ量の差の平均値により、X軸方向についての二つのカメラ間距離に対して補正を行うカメラ間距離特定工程と、X軸方向についての二つのカメラ間距離と各カメラとノズルとの相対的位置関係とから、ノズルのX軸方向のズレ量を算出する当該ノズルの第二のX軸ズレ量特定工程とを備え、前記位置決め工程では、X軸方向のズレ量に基づく補正を行いつつ目標位置座標にノズルを位置決めする、という構成を採っている。
The invention described in claim 3 has a configuration similar to that of the invention described in
上記構成では、例えば一例として温度変化の影響を原因として、ヘッドのX軸方向長さの変化の影響を二つのカメラ間距離から算出する。つまり、二つのカメラ間距離にほぼ等しい間隔の二つの認識マーク(二つのカメラ間隔に等しい認識マークの組が望ましいが、一致しなければ最も近似する認識マークの組或いは二番目に近似する認識マークの組)を抽出し、各認識マークにおけるそれぞれのカメラでの撮像位置ズレ量を求める。これにより、各カメラ位置の周辺で生じるX軸方向ズレ量がそれぞれ求まるので、これらのX軸方向ズレ量を減算することで二つのカメラ間距離でのヘッドに生じた伸縮量が算出される。
同様にして、二つのカメラ間距離だけ離れた他の認識マークの組を複数選出し、それぞれからカメラ間距離でのヘッドに生じた伸縮量を求め、それらを平均化することで、バラツキの影響を低減した値を抽出する。
このようにして求められたカメラ間距離を、位置決め工程でノズルに生じるX軸ズレ量の算出に用いることでより精密に、X軸ズレ量の算出が行われることとなる。
In the above configuration, for example, the influence of the change in the length in the X-axis direction of the head is calculated from the distance between the two cameras based on the influence of the temperature change as an example. In other words, two recognition marks with a distance approximately equal to the distance between the two cameras (a pair of recognition marks equal to the distance between the two cameras is preferable, but if they do not match, the closest recognition mark pair or the second closest recognition mark) ) And the imaging position deviation amount of each recognition mark at each camera is obtained. As a result, the amount of X-axis direction deviation generated around each camera position is obtained, and the amount of expansion / contraction generated in the head at the distance between the two cameras is calculated by subtracting these X-axis direction deviation amounts.
Similarly, select multiple pairs of other recognition marks that are separated by the distance between the two cameras, determine the amount of expansion / contraction that occurred in the head at the distance between the cameras, and average them, thereby affecting the effects of variation. A value with reduced is extracted.
By using the inter-camera distance determined in this way for calculating the X-axis shift amount generated in the nozzle in the positioning step, the X-axis shift amount can be calculated more precisely.
請求項4記載の発明は、請求項1,2又は3記載の発明と同様の構成を備えると共に、撮像工程では、複数の温度下で、各カメラで各認識マークの撮像を行い、ズレ量取得工程では、各カメラについて、撮像位置ズレ量を各温度ごとに求め、位置決め工程の前に、装置内の温度検出を行う温度検出工程を設け、温度検出工程での検出温度にもっと近い温度下での撮像位置ズレ量を参照する、という構成を採っている。
The invention described in claim 4 has the same configuration as that of the invention described in
上記構成では、各温度下での撮像を行うことで、当該各温度で生じる撮像位置ズレ量をY軸ズレ量特定工程、第一のX軸ズレ量特定工程、第二のX軸ズレ量特定工程又はカメラ間距離特定工程に反映させることができ、温度による影響を考慮した各種のズレ量補正を行うことができる。 In the above configuration, by performing imaging at each temperature, an imaging position shift amount generated at each temperature is determined as a Y-axis shift amount specifying step, a first X-axis shift amount specifying step, and a second X-axis shift amount specifying. It can be reflected in the process or the inter-camera distance specifying process, and various misalignment corrections can be performed in consideration of the influence of temperature.
請求項1記載の発明は、位置座標が既知であるX軸方向に沿って並んだ複数の認識マークを二つのカメラで撮像することで、X軸方向に沿った任意の二つのカメラ位置において生じるY軸方向ズレ量を近似的に取得することができる。さらに、ヘッドの二点に生じるY軸方向ズレ量からノズルにおけるY軸方向ズレ量を求めることから、ヘッドの姿勢や向き変動による位置誤差をより正確に求めることができ、これを補正することで電子部品の搭載をより精度良く行うことが可能となる。
The invention according to
請求項2記載の発明は、位置座標が既知であるX軸方向に沿って並んだ複数の認識マークをノズルと同じヘッド上に設けられたいずれか一方のカメラで撮像することで、X軸方向に沿った任意のカメラ位置において生じるX軸方向ズレ量を近似的に取得することができる。さらに、X軸方向のズレ量がX軸ガイドのZ軸方向への撓みに起因するものである場合、X軸方向の撮像位置ズレ量をノズル先端部に生じるX軸方向のズレ量と近似的に見なすことができ、ヘッドの姿勢や向き変動による位置誤差をより正確に求めることができ、これを補正することで電子部品の搭載をより精度良く行うことが可能となる。 According to the second aspect of the present invention, the plurality of recognition marks arranged along the X-axis direction whose position coordinates are known are imaged by any one of the cameras provided on the same head as the nozzle, so that the X-axis direction is obtained. The amount of deviation in the X-axis direction that occurs at any camera position along can be acquired approximately. Furthermore, when the amount of deviation in the X-axis direction is caused by the deflection of the X-axis guide in the Z-axis direction, the amount of imaging position deviation in the X-axis direction is approximately equal to the amount of deviation in the X-axis direction that occurs at the nozzle tip. Therefore, the position error due to head posture and orientation variation can be obtained more accurately, and by correcting this, electronic components can be mounted with higher accuracy.
請求項3記載の発明では、二つのカメラに等しい距離離れた二つの認識マークにおいて、それぞれのカメラに生じる撮像位置ズレ量から二つのカメラ間に生じるヘッドの伸縮量を求めると共に、同様にして複数の認識マークの組から伸縮量をいくつも求めて平均化するので、X軸方向におけるヘッドの伸縮量をより精密に求めることが可能となる。さらに、X軸方向におけるヘッドの精密な伸縮量をノズル位置におけるX軸方向のズレ量の算出に反映させるので、当該X軸方向についてノズル位置をより正確に位置決めすることが可能となる。 According to the third aspect of the present invention, in the two recognition marks that are separated by the same distance from the two cameras, the amount of expansion / contraction of the head generated between the two cameras is obtained from the amount of imaging position shift generated in each camera, and a plurality of the same. Since a number of expansion / contraction amounts are obtained from the set of recognition marks and averaged, the expansion / contraction amount of the head in the X-axis direction can be determined more precisely. Furthermore, since the precise expansion / contraction amount of the head in the X-axis direction is reflected in the calculation of the deviation amount in the X-axis direction at the nozzle position, the nozzle position can be more accurately positioned in the X-axis direction.
請求項4の発明では、各温度下での撮像を行うことで、当該各温度で生じる撮像位置ズレ量をY軸ズレ量特定工程、第一のX軸ズレ量特定工程、第二のX軸ズレ量特定工程又はカメラ間距離特定工程に反映させることができ、温度による影響を考慮した各種のズレ量補正を行うことが可能となり、各温度下で電子部品の搭載をより精度良く行うことが可能となる。 In the invention of claim 4, by performing imaging at each temperature, the imaging position deviation amount generated at each temperature is determined as the Y-axis deviation amount specifying step, the first X-axis deviation amount specifying step, and the second X-axis. It can be reflected in the deviation amount identification process or the inter-camera distance identification process, and it is possible to perform various deviation amount corrections that take into account the effects of temperature, so that electronic components can be mounted more accurately at each temperature. It becomes possible.
(実施形態の全体構成)
本発明の実施形態について、図1乃至図14に基づいて説明する。図1は、本実施形態たる電子部品搭載装置100の斜視図である。
電子部品搭載装置100は、基板に各種の電子部品の搭載を行うものであって、図1に示すように、後述する各構成を支持するベース104と、搭載される電子部品を供給する複数の電子部品フィーダー101(図1では一つのみ図示しているが、実際には後述するX軸方向沿って複数並んで配置される)と、電子部品フィーダー101を複数並べて保持するフィーダーバンク102と、一定方向に基板を搬送する基板搬送手段103と、当該基板搬送手段103による基板搬送経路の途中に設けられた基板に対する電子部品搭載作業を行うための搭載作業部と、着脱自在の複数の吸着ノズル111を保持して電子部品の保持を行う部品保持手段としてのヘッド110と、ヘッド110を所定範囲内の任意の位置に駆動搬送するヘッド移動手段としてのX−Yガントリ120と、上記各構成の動作制御を行う動作制御手段10とを備えている。
なお、以下の説明において、水平面に沿って互いに直交する一の方向をX軸方向とし、他の方向をY軸方向とし、垂直上下方向をZ軸方向と称することとする。
(Overall configuration of the embodiment)
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view of an electronic
The electronic
In the following description, one direction orthogonal to each other along the horizontal plane is referred to as an X-axis direction, the other direction is referred to as a Y-axis direction, and a vertical vertical direction is referred to as a Z-axis direction.
(基板搬送手段)
基板搬送手段103は、図示しない搬送ベルトを備えており、その搬送ベルトにより基板をX軸方向に沿って搬送する。
また、前述したように、基板搬送手段103による基板搬送経路の途中には、電子部品を基板へ搭載する搭載作業部が設けられている。基板搬送手段103は、搭載作業部まで基板を搬送すると共に停止して、図示しない保持機構により基板の保持を行う。つまり、基板は保持機構により保持された状態で安定した電子部品の搭載作業が行われる。
なお、本実施形態では、基板に対して電子部品を搭載するための吸着ノズル111の位置補正に関する技術について主に説明するので、図1では、当該位置補正に使用する治具基板130を搭載作業部で保持機構により保持した状態を図示している。
(Substrate transport means)
The
Further, as described above, a mounting operation unit for mounting electronic components on the substrate is provided in the middle of the substrate transport path by the substrate transport means 103. The
In this embodiment, the technique related to the position correction of the
(電子部品フィーダー)
フィーダーバンク102は、複数のX−Y平面に沿った平坦部を備え、当該平坦部に複数の電子部品フィーダー101がX軸方向に沿って羅列して載置装備される。
また、フィーダーバンク102は、各電子部品フィーダー101の先端部を当接させるX−Z平面に沿った当接部を備え、当該当接部には、電子部品フィーダー101の先端部に設けられた係合突起が挿入される位置決め穴が電子部品フィーダー101の羅列方向に沿って複数設けられている(図示略)。
さらに、各電子部品フィーダー101には弾性力で挟持を行うラッチ機構を備えており、フィーダーバンク102の平坦部における外側端部をラッチ機構に噛ませることで、前述した係合突起が位置決め穴に挿入された状態が維持されて、当該電子部品フィーダー101をフィーダーバンク102に対して所望の姿勢で固定することを可能としている。
(Electronic parts feeder)
The
In addition, the
Further, each
電子部品フィーダー101は、後端部側に電子部品が均一間隔で無数に封入されたテープを巻回したテープリールを保持すると共に、先端部近傍にはヘッド110への電子部品の受け渡し部が形成されている。そして、フィーダーバンク102に取り付けられた状態では、電子部品の受け渡し部までテープの搬送が行われて、当該受け渡し部に位置決めされたヘッド110に対して電子部品の供給が行われるようになっている。
The
(X−Yガントリ)
図2はX−Yガントリ120の平面図である。図2に示すように、その上面がX−Y平面に平行であるベース104の当該上面に平行に載置装備されたY軸ガイドとしての二本のY軸ガイドレール122と、これら二本のY軸ガイドレール122に架け渡された状態で支持されたX軸ガイドとしてのX軸ガイドレール121と、このX軸ガイドレール121と共にヘッド110をY軸方向に案内するX軸方向に沿ってヘッド110を移動させる駆動源であるX軸モータ123と、X軸ガイドレール121を介してヘッド110をY軸方向に移動させる駆動源であるY軸モータ124とを備えている。そして、各モータ123,124の駆動により、ヘッド110を二本のY軸ガイドレール122の間となる領域のほぼ全体に搬送することを可能としている。
また、電子部品搭載作業の必要上、前記したフィーダーバンク102,搭載作業部104とはいずれもX−Yガントリ120によるヘッド110の搬送可能領域内に配置されている。
(XY gantry)
FIG. 2 is a plan view of the
Further, due to the necessity of the electronic component mounting work, both the
上記Y軸ガイドレール122は、いずれもY軸方向に沿って配設されており、X軸ガイドレール121の両端部をそれぞれリニアガイドを介して支持している。これにより、X軸ガイドレール121をY軸方向に沿って滑動可能としている。
また、Y軸モータ124は、周知の伝達機構(ベルト機構、ボールネジ機構等)を介してX軸ガイドレール121をY軸方向に沿って移動位置決めすることができる。
Each of the Y-
The Y-
上記X軸ガイドレール121は、X軸方向に沿って配設されており、リニアガイドを介してヘッド110を支持している。これにより、ヘッド110をX軸方向に沿って滑動可能としている。
また、X軸モータ123は、周知の伝達機構(ベルト機構、ボールネジ機構等)を介してX軸ガイドレール121をX軸方向に沿って移動位置決めすることができる。
なお、各モータ123,124は、ぞれぞれその回転量が図示しない検出手段により検出されて動作制御手段10に出力され、所望の回転量となるように制御されることにより、ヘッド110を介して吸着ノズル111や後述する第一及び第二のカメラ112,113の位置決めを行っている。
また、各モータ123,124は、回転駆動式ではなくリニアモータを使用しても良い。
The
The
The
Further, each of the
(ヘッド)
ヘッド110は、図2に示すように、その先端部で空気吸引により電子部品を保持する四本の吸着ノズル111と、これらの吸着ノズル111をZ軸方向に駆動する駆動源であるZ軸モータ114(図4参照)と、吸着ノズル111を介して保持された電子部品をZ軸方向を中心として回転駆動させる回転駆動源である回転モータ115(図4参照)とが設けられている。
(head)
As shown in FIG. 2, the
各吸着ノズル111は、X軸方向沿って並んでヘッド110に支持され、各々がその長手方向をZ軸方向に沿わせた状態で支持されている。
また、各吸着ノズル111は負圧発生源に接続され、当該吸着ノズル111の先端部において吸気吸引を行うことにより電子部品の吸着及び保持が行われる。
つまりこれらの構造により、搭載作業時には、吸着ノズル111の先端部で所定の電子部品フィーダー101から電子部品を吸着し、ヘッド110の移動により所定位置で基板に向かって吸着ノズル111を下降させると共に吸着ノズル111を回転させて電子部品の向きの調整を行いつつ搭載作業が行われる。
The
Further, each
That is, with these structures, at the time of mounting work, the electronic component is sucked from the predetermined
第一及び第二のカメラ112,113は、各吸着ノズル111を挟んでヘッド110におけるX軸方向両端部にそれぞれ配置されている。そして、各カメラ112,113は、その光軸をZ軸方向に向けた状態でヘッド110に搭載されており、X−Yガントリ120により所定位置に位置決めされた状態で、基板の原点合わせを行うための位置決めマークの撮像を行う。また、その他、各吸着ノズル111を位置決めするためにヘッド110の下方の状態を認識するための各種の撮像に使用される。さらに、後述する吸着ノズル111の位置補正のための治具基板130の撮像にも使用される。
The first and
(治具基板)
図3はマーク表示部としての治具基板130の平面図である。かかる治具基板130は、吸着ノズル111の位置補正の準備作業時(詳細は後述する)にのみ基板搬送手段103の搭載作業部に装着され、電子部品の搭載作業時には除去される。
治具基板130は、その中央部に直線に沿って均一間隔で認識マークM1〜Mnが表示されている。かかる各認識マークM1〜Mnは、より精度良く直線に沿っていることが望ましいが、その形成精度に応じて厳密には若干のズレを生じている。従って、各認識マークM1〜Mnは、予め三次元測定装置により精密に各位置の測定を行い、相対的な位置関係が予め取得されている。即ち、一番端の認識マークM1を原点とし、両端となる認識マークM1,Mnを結ぶ直線を直交座標系の一方の座標軸とする座標データが前記測定により求められ、動作制御手段10の処理に用いることが可能な状態のデータとして用意されている。
なお、治具基板130は、その使用時には、各認識マークM1〜Mnの列がほぼX軸方向に沿うように、基板搬送手段103の搭載作業部に装着される。また、装着の際には、X軸方向における各認識マークM1〜Mnの列の長さが、基板に対する電子部品の搭載を行う範囲と、各電子部品フィーダー101から電子部品の受け取りを行う範囲と、姿勢検出手段105とをいずれもX軸方向について網羅することが可能な長さに設定されている。つまり、治具基板130は、各吸着ノズル111の位置決め位置の補正を行うために用いられることから、吸着ノズル111が位置決めされ得る全ての位置についてX軸方向について網羅する必要があるからである。
なお、治具基板130は、温度変化による膨張変化の少ない素材(例えばガラス板)から形成されている。
(Jig substrate)
FIG. 3 is a plan view of the
The
Note that the
Note that the
(動作制御手段)
図4は電子部品搭載装置100の制御系を示すブロック図である。図4に示すように、動作制御手段10は、主に、X−Yガントリ120のX軸モータ123、Y軸モータ124、ヘッド110において各吸着ノズル111の昇降を行うZ軸モータ114(実際には各吸着ノズル111に個別に設けられているが図4では一つのみ図示する)、吸着ノズル111の回転を行う回転モータ115(実際には各吸着ノズル111に個別に設けられているが図4では一つのみ図示する)、ヘッド110に設けられた第一のカメラ112及び第二のカメラ113の動作制御を行うと共に、X−Yガントリ120に設けられた温度センサ106によりX−Yガントリ120の作動環境温度の検出を行う。
そして、動作制御手段10は、所定の制御プログラムに従って各種の処理及び制御を実行するCPU11と、各種の処理及び制御を実行するためのプログラムが格納されたシステムROM12と、各種のデータを格納することで各種の処理の作業領域となるRAM13と、CPU11と各種の機器との接続を図るI/F(インターフェース)14と、各種の設定や操作に要するデータの入力を行うための操作パネル15と、各種の処理及び制御を実行するためのデータが格納された例えばEEPROM等からなる不揮発性の記憶装置17と、各種設定の内容や後述する検査の結果等を表示する表示モニタ18とを有している。また、前述した各モータ114,115,123,124は、図示しないモータドライバを介してI/F14と接続されている。
(Operation control means)
FIG. 4 is a block diagram showing a control system of the electronic
The operation control means 10 stores a
上記記憶装置17には、基板に対する各電子部品の搭載位置を示す搭載位置座標データと、搭載すべき電子部品の受け取り位置を示す位置座標データとが記憶されている。
そして、CPU11は、所定の実装プログラムにより、基板搬送手段103の搭載作業部に基板が保持されると、ヘッド110を予め設定された位置に移動し、いずれかのカメラ112,113で基板の基準値マークを撮像する動作制御を行う。さらに、CPU11は、撮像画像から、基板の原点位置を算出し、電子部品搭載装置100の座標系における当該原点位置の位置座標を取得すると共に、記憶装置17に記憶された搭載位置の各位置座標データを電子部品搭載装置100の座標系に変換する。そして、CPU11は、X軸モータ123とY軸モータ124とを所定の駆動量で駆動してヘッド110上の吸着ノズル111を各搭載位置に位置決めして、順次、電子部品の搭載作業を実行する。
また、CPU11は、電子部品の受け取りと搭載の際には、Z軸モータ114の動作制御を行い、吸着ノズル111の先端部を適正な高さに調整する制御を行う。
The
Then, the
Further, the
さらに、図1では図示していないが、ベース104の上面であってヘッド110の可動範囲内の所定位置には、上方に向けられて各吸着ノズル111に保持された電子部品を下方から撮像する姿勢検出手段105が設けられている。この姿勢検出手段105は、下方から吸着ノズル111に保持された電子部品を撮像し、動作制御手段10に出力する。
これに対して、CPU11は、電子部品の受け取り後であって搭載前に、吸着ノズル111を姿勢検出手段105の真上に位置決めし、姿勢検出手段105により電子部品の撮像を行い、撮像画像から電子部品の向きを求めると共に、適正な向きとなるように、回転モータ115の駆動制御を実行する。
Further, although not shown in FIG. 1, the electronic components held upward and held by the
On the other hand, the
(吸着ノズルの位置ズレの原因)
ここで、吸着ノズル111の位置決め誤差の発生原因について、図5と図6に基づいて説明する。
まず、X−Yガントリ120の問題点について説明する。図5はXーYガントリ120を上方(Z軸方向)から見た説明図、図6はXーYガントリ120を前方(Y軸方向)から見た説明図である。
X軸ガイドレール121は、Y軸方向への移動が行われることから、その材質軽量化のためにアルミニウム合金が使用される。一方、ベース104やY軸ガイドレール122は、鉄やその合金が使用されることから、電子部品搭載装置100の周囲の環境温度の上昇により、各部の膨張率の差から、X軸ガイドレール121には、図5に示すようにY軸方向への曲がりを生じる場合がある。
このような曲がりを生じたX軸ガイドレール121に沿ってヘッド110が移動すると、図5に示すΔYのように、X軸方向の各位置においてノズル位置がY軸方向について位置ズレを生じてしまうこととなる。
また、上述と同じ理由やヘッド110の重量により、X軸ガイドレール121には、図6に示すようにZ軸方向への曲がりを生じる場合がある。このような曲がりを生じたX軸ガイドレール121に沿ってヘッド110が移動すると、図6に示すθ1,θ2のように、X軸方向の各位置においてノズル位置が垂直方向から角度ズレを生じ、その結果、吸着ノズル111の先端位置がX軸方向について位置ズレを生じてしまうこととなる。
また、X軸ガイドレール121の曲がり具合は電子部品搭載装置100の使用環境温度によって変化するため、予めズレ量を求めて搭載を開始する前段階で補正を完了させてしまうことは困難であった。
さらに、ヘッド110が温度変化によりX軸方向に膨張して、位置ズレを生じる場合があった。
このような各種のズレを抑制するために以下に示す各種の手法が行われる。
(Cause of misalignment of suction nozzle)
Here, the cause of the positioning error of the
First, problems of the
Since the
When the
For the same reason as described above and the weight of the
Further, since the degree of bending of the
Further, the
In order to suppress such various displacements, various methods described below are performed.
(各種の補正に用いられる補正テーブルの作成)
図7乃至図9に基づいて、各種の補正に用いられる補正テーブルTの作成処理について説明する。図7は治具基板130の各認識マークM1〜Mnに対して展開される座標系を示す説明図、図8は撮像時におけるカメラ中心位置から撮像された認識マークM1〜Mnのズレ量を示す説明図、図9は各種の補正に用いられる補正テーブルTを示す説明図である。かかる処理は、電子部品の実装作業前に先行して行われる。
(Creation of correction tables used for various corrections)
Based on FIGS. 7 to 9, a process of creating a correction table T used for various corrections will be described. FIG. 7 is an explanatory diagram showing a coordinate system developed for each of the recognition marks M1 to Mn of the
〔1〕まず、基板搬送手段103の搭載作業部に治具基板130が装着されると、CPU11は、所定の補正処理プログラムにより、おおよその位置にヘッド110の第一のカメラ112を位置決めして両端に位置する認識マークM1とMnとを撮像する動作制御を行う。
〔2〕そして、CPU11は、カメラ中心位置から各認識マークM1、Mnのズレ量によりそれらの正確な位置を認識し、認識マークM1を原点とし、認識マークM1とMnとを結ぶ直線をX軸とするX−Y座標系を形成する。
〔3〕さらに、CPU11は、予め記憶装置17に記憶された各認識マークM1〜Mnの相対位置関係を示す座標データを上記X−Y座標系に変換し、補正テーブルTにおける(X1,Y1),(X2,Y2),(X3,Y3),…(Xn,Yn)としてRAM13に記憶する。なお、認識マークM1を原点とし、認識マークM1とMnとがX軸上に位置するので、X1=0,Y1=0,Yn=0となる。
[1] First, when the
[2] Then, the
[3] Further, the
〔4〕次いで、CPU11は、上記各認識マークM1〜Mnの位置座標データ(X1,Y1),(X2,Y2),(X3,Y3),…(Xn,Yn)に基づいて第一のカメラ112を各認識マークM1〜Mnに位置決めして撮像を行う動作制御を行う。
〔5〕さらに、CPU11は、各認識マークM1〜Mnの撮像画像からカメラ中心位置Cから各認識マークM1〜Mnのズレ量をX成分とY成分とでそれぞれ算出し(図8参照)、補正テーブルTにおける(XL1,YL1),(XL2,YL2),(XL3,YL3),…(XLn,YLn)としてRAM13に記憶する。
つまり、X軸ガイドレール121に撓みが生じていない理想的な状態であれば、(XL1,YL1),(XL2,YL2),(XL3,YL3),…(XLn,YLn)はいずれも(0,0)となるが、X軸ガイドレール121の撓み、ヘッド110の膨張等を原因として、ヘッド110における第一のカメラ112に生じる位置ズレ量が(XL1,YL1),…(XLn,YLn)に表れることとなる。
[4] Next, the
[5] Further, the
That is, in an ideal state where the
〔6〕次いで、CPU11は、上記各認識マークM1〜Mnの位置座標データ(X1,Y1),(X2,Y2),(X3,Y3),…(Xn,Yn)に基づいて第二のカメラ113を各認識マークM1〜Mnに位置決めして撮像を行う動作制御を行う。
〔7〕さらに、第一のカメラ112の場合と同様にして、CPU11は、第二のカメラ113の場合にも、各認識マークM1〜MnのX−Yのズレ量を算出し、補正テーブルTにおける(XR1,YR1),(XR2,YR2),(XR3,YR3),…(XRn,YRn)としてRAM13に記憶する。
これにより、ヘッド110における第二のカメラ113に生じる位置ズレ量が(XR1,YR1),…(XRn,YRn)に表れることとなる。
〔8〕さらに、CPU11は、上記〔1〕〜〔7〕の処理を所定の温度ごと(例えば摂氏1度ごと)に行い、各温度ごとに補正テーブルTを取得する。各温度ごと補正テーブルTを取得するために、装置内に温度調節手段を設けても良いが、本実施形態では、主電源の投入開始から、CPU11が、X−Yガントリ120の暖機運転を行う動作制御を行い、温度センサ106の検出温度を見張って、温度が1度上昇するたびに、〔1〕〜〔7〕の処理を実行する。
[6] Next, the
[7] Further, similarly to the case of the
As a result, the positional deviation amount generated in the
[8] Further, the
(ヘッドの伸縮に対する補正処理)
各温度ごとに取得された補正テーブルTを用いて、温度変化によるヘッド110における伸縮を原因とする第一カメラ112と第二のカメラ113とのカメラ中心間距離D0,第一のカメラ112のカメラ中心から一つ目の吸着ノズル111aのノズル中心までの距離D1,第一のカメラ112のカメラ中心から二つ目の吸着ノズル111bのノズル中心までの距離D2,第一のカメラ112のカメラ中心から三つ目の吸着ノズル111cのノズル中心までの距離D3,第一のカメラ112のカメラ中心から四つ目の吸着ノズル111dのノズル中心までの距離D4のそれぞれに生じる変化量ΔD0〜ΔD4を算出する処理について、図10に基づいて説明する。図10はヘッド110における各カメラ112,113及び各吸着ノズル111a〜111dの配置並びに各々の距離D0〜D4の関係を示す説明図である。
(Correction processing for head expansion / contraction)
Using the correction table T acquired for each temperature, the camera center distance D0 between the
〔1〕まず、記憶装置17に各距離D0〜D4の初期値が予め精密測定されて記憶されていることを前提とする。また、各距離D0〜D4の測定は、治具基板130における各認識マークM1〜Mnの測定と同じ環境下で同様の手法で求められることが望ましい。
そして、ある温度下での上記各距離D0〜D4の変化量を求める場合において、CPU11は、所定の補正処理プログラムにより、距離D0に等しい(或いは距離D0に最も近い)距離の二つの認識マークの組{M1,M(α+1)},{M2,M(α+2)}{M3,M(α+3)}…を選出する処理を行う(但し、α=D0/各認識マークの間隔)。
なお、選出する認識マークの組の数は任意であり、予め設定された個数に従う。最少で一組でも良い。
〔2〕そして、CPU11は、目的温度の補正テーブルTから、組の一方の認識マークM(α+1)における第二のカメラ113のX成分のズレ量XR(α+1)と組のもう一方の認識マークM1における第一のカメラ112のX成分のズレ量XL1とが読み出されて、これらの差が算出される。即ち、図11の図表における右成分から左成分が減じされる演算が行われる。
なお、上記演算が選出された全ての認識マークの組について行われる。各組ごとに算出された差の値は、いずれも各カメラ112,113の中心間距離の変化量ΔD0に相当する。
〔3〕そして、CPU11は、算出された各カメラ112,113の中心間距離の複数の変化量ΔD0について、平均化する演算を行う。さらに得られた平均化された変化量ΔD0に対して間隔の比率D1/D0を乗じてΔD1を算出する。また同様にして、他の変化量ΔD2,ΔD3,ΔD4についても算出する(各カメラ112,113と各ノズル111a〜111dとの相対位置関係から各ノズル111a〜111dのX軸方向のズレ量を算出する)。
このようにしてある温度下での変化量ΔD0〜ΔD4が求められ、さらに、同じ温度下での距離D0’〜D4’を算出する必要がある場合には、D0〜D4からΔD0〜ΔD4を減ずる演算が行われる。
なお、変化量ΔD0〜ΔD4については、各温度下での補正テーブルTが取得された時点で各温度について算出し、各温度下での変化量ΔD0〜ΔD4を示す変化量テーブルとして記憶装置17に記憶されておいても良いし、必要が生じたときに、必要な温度についてのみ変化量ΔD0〜ΔD4をその都度算出する処理を行っても良い。
[1] First, it is assumed that the initial values of the distances D0 to D4 are precisely measured and stored in the
When determining the amount of change in each of the distances D0 to D4 at a certain temperature, the
Note that the number of recognition mark pairs to be selected is arbitrary and follows a preset number. A minimum of one pair is also acceptable.
[2] Then, the
It should be noted that the above calculation is performed for all selected recognition mark pairs. The difference value calculated for each group corresponds to the change amount ΔD0 of the distance between the centers of the
[3] Then, the
In this way, the amounts of change ΔD0 to ΔD4 under a certain temperature are obtained, and when it is necessary to calculate the distances D0 ′ to D4 ′ under the same temperature, ΔD0 to ΔD4 are subtracted from D0 to D4. An operation is performed.
Note that the change amounts ΔD0 to ΔD4 are calculated for each temperature when the correction table T under each temperature is acquired, and are stored in the
(X軸ガイドレールのY軸方向撓みに対する補正処理)
図12及び図13に基づいて、X軸ガイドレール121のY軸方向撓みに起因する吸着ノズル111の位置決めにおけるY成分の補正処理について説明する。図12は各カメラ112,113及び各吸着ノズル111と認識マークM1〜Mnの対応関係を示す説明図、図13は二つのカメラ112,113の位置から吸着ノズル111aに生じる位置ズレ量を求めるための説明図である。
かかる補正処理は、実際の電子部品の搭載作業時において、各吸着ノズル111を電子部品の受け取り位置、搭載位置、姿勢検出手段105等に対して位置決めする際に実行される。
(Correction process for Y axis direction deflection of X axis guide rail)
Based on FIG.12 and FIG.13, the correction | amendment process of the Y component in positioning of the
Such correction processing is executed when each
〔1〕まず、いずれかの吸着ノズル(ここでは111aを例とする)を位置座標(Xa,Ya)に位置決めする場合において、CPU11は所定の処理プログラムにより、現在温度を検出する。
〔2〕次に、CPU11は、吸着ノズル111aを位置座標(Xa,Ya)に位置決めしたとする場合の各カメラ112,113のX座標を算出する。
即ち、第一のカメラ112については、Xa−D1が算出され、さらに、現在温度における補正値ΔD1の補正が行われて、第一のカメラ112の中心位置のX成分が算出される。
同様に、第二のカメラ113についても、Xa+D0−D1に対して現在温度における補正値ΔD1,ΔD0の補正が行われて、第二のカメラ112の中心位置のX成分が算出される。
〔3〕次に、CPU11は、上記〔2〕で求めた第一のカメラ112のX成分に最も近い認識マークMiを検出温度における補正テーブルTから選出し、当該認識マークMiにおけるズレ量のY成分YLiをテーブルTから読み出す。かかるYLiの値が、吸着ノズル111aを目標位置に位置決めした場合に、ヘッド110における第一のカメラ112の位置に発生するであろうY軸方向のズレ量となる。
同様にして、CPU11は、上記〔2〕で求めた第二のカメラ113のX成分に最も近い認識マークM(α+i)を検出温度における補正テーブルTから選出し、当該認識マークM(α+i)におけるズレ量のY成分YR(α+i)をテーブルTから読み出す。かかるYR(α+i)の値が、吸着ノズル111aを目標位置に位置決めした場合に、ヘッド110における第二のカメラ113の位置に発生するであろうY軸方向のズレ量となる。
〔4〕次に、CPU11は、上記〔3〕で求めたヘッド110における第一のカメラ112と第二のカメラ113の各中心位置におけるY軸方向のズレ量から、各カメラ112,113と吸着ノズル111aの相対的位置関係に基づいて吸着ノズル111aに生じるY軸方向ズレ量ΔYを算出する。
即ち、図13に示すように、その配置比率から吸着ノズル111aのY軸方向ズレ量ΔYを次式により算出できる。
ΔY={YR(α+i)−YLi}*{(D1+ΔD1)/(D0+ΔD0)}
[1] First, when positioning any one of the suction nozzles (here 111a as an example) at the position coordinates (Xa, Ya), the
[2] Next, the
That is, for the
Similarly, for the
[3] Next, the
Similarly, the
[4] Next, the
That is, as shown in FIG. 13, the Y-axis direction deviation amount ΔY of the
ΔY = {YR (α + i) −YLi} * {(D1 + ΔD1) / (D0 + ΔD0)}
〔5〕そして、CPU11は、吸着ノズル111aの目標位置座標のY成分であるYaに、上記〔4〕で求めたΔYを加算して、目標位置座標のY成分がYa+ΔYとなるように、Y軸モータ124の駆動量を制御する。
なお、他の吸着ノズル111b〜111dについても、距離D2〜D4と変化量ΔD2〜ΔD4を用いることで同様に、ズレ量ΔYを求めることが可能である。
[5] Then, the
For the
(X軸ガイドレールのZ軸方向撓みに対する補正処理)
図14基づいて、X軸ガイドレール121のZ軸方向撓みに起因する吸着ノズル111の位置決めにおけるX成分の補正処理について説明する。図14は第一のカメラ112及び各吸着ノズル111と認識マークM1〜Mnの対応関係を示す説明図である。
かかる補正処理は、実際の電子部品の搭載作業時において、各吸着ノズル111を電子部品の受け取り位置、搭載位置、姿勢検出手段105等に対して位置決めする際に実行される。つまり、前述したY成分の補正処理に前後して或いは同時に平行して実行される。
(Correction process for Z-axis direction deflection of X-axis guide rail)
Based on FIG. 14, the X component correction process in the positioning of the
Such correction processing is executed when each
〔1〕まず、いずれかの吸着ノズル(ここでは111aを例とする)を位置座標(Xa,Ya)に位置決めする場合において、CPU11は所定の処理プログラムにより、現在温度を検出する。
〔2〕次に、CPU11は、吸着ノズル111aを位置座標(Xa,Ya)に位置決めしたとする場合の第一のカメラ112のX座標を算出する。
即ち、第一のカメラ112については、Xa−D1が算出され、さらに、現在温度における補正値ΔD1の補正が行われて、第一のカメラ112の中心位置のX成分が算出される。
なお、ここまでの処理は前述したY成分の補正処理と同じであるため、処理の共通化を図り、これ以降の処理をY成分の補正処理とX成分の補正処理とで別に行わせても良い。
〔3〕次に、CPU11は、上記〔2〕で求めた第一のカメラ112のX成分に最も近い認識マークMiを検出温度における補正テーブルTから選出し、当該認識マークMiにおけるズレ量のX成分XLiをテーブルTから読み出す。かかるXLiの値が、吸着ノズル111aを目標位置に位置決めした場合に、ヘッド110における第一のカメラ112の中心位置に発生するであろうX軸方向のズレ量となる。
かかる第一のカメラ112のX軸方向のズレ量XLiは、吸着ノズル111aに生じるX軸方向ズレ量ΔXに近似することができる。
〔4〕従って、CPU11は、吸着ノズル111aの目標位置座標のX成分であるXaに、上記〔3〕で求めたΔX(=XLi)を加算して、目標位置座標のX成分がXa+ΔXとなるように加算する処理を実行する。そして、CPU11は、前述したヘッドの伸縮による吸着ノズル111aのX軸方向のズレ量ΔD1をも反映して、Xa+ΔX+ΔD1となるように、X軸モータ123の駆動量を制御する。
なお、他の吸着ノズル111b〜111dについても、ズレ量ΔXとΔD2〜ΔD4を反映してX軸モータ123の駆動量が制御される。
また、用いるカメラは第一のカメラ112に限らず、第二のカメラ113であっても良い。
[1] First, when positioning any one of the suction nozzles (here 111a as an example) at the position coordinates (Xa, Ya), the
[2] Next, the
That is, for the
Since the processing up to this point is the same as the Y component correction processing described above, the processing can be made common and the subsequent processing can be performed separately for the Y component correction processing and the X component correction processing. good.
[3] Next, the
The X-axis direction shift amount XLi of the
[4] Accordingly, the
For the
The camera used is not limited to the
(電子部品搭載装置の効果)
上記電子部品搭載装置100では、各位置座標が既知であるX軸方向に沿って並んだ複数の認識マークM1〜Mnを二つのカメラ112,113で撮像することで、X軸方向に沿った任意の二つのカメラ112,113の各位置において生じるY軸方向ズレ量を近似的に取得することができる。さらに、ヘッド110の二点に生じるY軸方向ズレ量からノズル111におけるY軸方向ズレ量を求めることから、ヘッド110の姿勢や向き変動による位置誤差をより正確に求めることができ、これを補正することで電子部品の搭載をより精度良く行うことが可能となる。
(Effect of electronic component mounting device)
In the electronic
さらに、上記複数の認識マークM1〜Mnをノズル111と同じヘッド110上に設けられた第一のカメラ112で撮像することで、X軸方向に沿った任意のカメラ位置において生じるX軸方向ズレ量を近似的に取得することができる。さらに、X軸方向のズレ量がX軸ガイドレール121のZ軸方向への撓みに起因するものである場合、X軸方向の撮像位置ズレ量をノズル111の先端部に生じるX軸方向のズレ量と近似的に見なすことができ、ヘッド110の姿勢や向き変動による位置誤差をより正確に求めることができ、これを補正することで電子部品の搭載をより精度良く行うことが可能となる。
Further, by capturing the plurality of recognition marks M <b> 1 to Mn with the
さらに、二つのカメラ112,113に等しい距離離れた二つの認識マークMi,M(α+i)において、それぞれのカメラ112,113に生じる撮像位置ズレ量から二つのカメラ間に生じるヘッド110のX軸方向伸縮量を求めると共に、同様にして複数の認識マークMi,M(α+i)の組から伸縮量をいくつも求めて平均化するので、X軸方向におけるヘッド110の伸縮量をより精密に求めることが可能となる。
Furthermore, at two recognition marks Mi and M (α + i) that are separated by an equal distance from the two
また、各温度下での撮像を行うことで補正テーブルTを各温度ごとに取得し、当該各温度で生じる撮像位置ズレ量をY軸ズレ量の算出、X軸ズレ量の算出又はヘッド110におけるカメラ間距離の算出に反映させることができ、温度による影響を考慮した各種のズレ量補正を行うことが可能となり、各温度下で電子部品の搭載をより精度良く行うことが可能となる。
Further, the correction table T is acquired for each temperature by performing imaging at each temperature, and the imaging position deviation amount generated at each temperature is calculated as the Y-axis deviation amount, the X-axis deviation amount, or the
10 動作制御手段
11 CPU
100 電子部品搭載装置
104 ベース
110 ヘッド
112 第一のカメラ
113 第二のカメラ
121 X軸ガイドレール
122 Y軸ガイドレール
130 治具基板(マーク表示部)
M1〜Mn 認識マーク
10 Operation control means 11 CPU
100 Electronic
M1-Mn recognition mark
Claims (4)
前記基板に搭載する電子部品を吸着するノズルを備えたヘッドと、
前記基板保持部に保持された基板の電子部品載置面に平行となるX軸方向に沿って前記ヘッドを案内するX軸ガイドと、
前記電子部品載置面に平行となるY軸方向に沿って前記X軸ガイドを案内する、前記ベース上に設けられた二本のY軸ガイドと、
前記ベース側に設けられ、一列に並んで形成されると共に当該並び方向をX軸方向とするX−Y座標系での各々の位置座標が既知である複数の認識マークが表示されたマーク表示部と、
前記ヘッド上にX軸方向に沿って配置され、前記ベース側を撮像する第一及び第二のカメラとを備える電子部品搭載装置のノズル位置補正方法において、
前記第一と第二のカメラのそれぞれについて、撮像中心位置を前記X−Y座標系の既知の位置座標に位置決めして、前記各認識マークの撮像を行う撮像工程と、
前記第一と第二のカメラのぞれぞれについて、前記各認識マークの撮像画像に基づいて撮像中心からの撮像位置ズレ量を求めるズレ量取得工程と、
目標位置座標に前記ノズルを位置決めしたとする場合の前記第一と第二のカメラのX座標に近い二つの認識マークについてのY軸方向の前記撮像位置ズレ量と、前記各カメラと前記ノズルとの相対位置関係とから、前記ノズルのY軸方向のズレ量を算出するY軸ズレ量特定工程と、
前記Y軸方向のズレ量に基づいて補正を行いつつ前記目標位置座標に前記ノズルを位置決めする位置決め工程とを備えることを特徴とする電子部品搭載装置のノズル位置補正方法。 A base having a substrate holder for mounting electronic components on the substrate;
A head having a nozzle for sucking an electronic component mounted on the substrate;
An X-axis guide for guiding the head along an X-axis direction parallel to the electronic component placement surface of the substrate held by the substrate holding unit;
Two Y-axis guides provided on the base for guiding the X-axis guide along the Y-axis direction parallel to the electronic component placement surface;
A mark display unit that is provided on the base side and is formed in a row and displays a plurality of recognition marks each having a known position coordinate in the XY coordinate system in which the alignment direction is the X-axis direction When,
In the nozzle position correction method for an electronic component mounting apparatus, which is disposed along the X-axis direction on the head and includes first and second cameras that image the base side.
For each of the first and second cameras, an imaging step of positioning the imaging center position at a known position coordinate in the XY coordinate system and imaging each recognition mark;
For each of the first and second cameras, a deviation amount obtaining step for obtaining an imaging position deviation amount from the imaging center based on a captured image of each recognition mark;
The imaging position shift amount in the Y-axis direction for two recognition marks close to the X coordinate of the first and second cameras when the nozzle is positioned at a target position coordinate, each camera and the nozzle, Y-axis misalignment specifying step of calculating a misalignment amount of the nozzle in the Y-axis direction from the relative positional relationship of
And a positioning step of positioning the nozzle at the target position coordinate while performing correction based on the amount of deviation in the Y-axis direction.
前記位置決め工程では、前記X軸方向のズレ量に基づく補正をも行いつつ前記目標位置座標に前記ノズルを位置決めすることを特徴とする請求項1記載の電子部品搭載装置のノズル位置補正方法。 When the nozzle is positioned at a target position coordinate, the imaging position shift amount in the X-axis direction for the recognition mark close to the X coordinate of either the first or second camera is set as the X axis of the nozzle. A first X-axis misalignment specifying step for identifying the misalignment in the direction,
2. The nozzle position correcting method for an electronic component mounting apparatus according to claim 1, wherein in the positioning step, the nozzle is positioned at the target position coordinates while performing correction based on a shift amount in the X-axis direction.
前記X軸方向についての前記二つのカメラ間距離と前記各カメラと前記ノズルとの相対的位置関係とから、前記ノズルのX軸方向のズレ量を算出する当該ノズルの第二のX軸ズレ量特定工程とを備え、
前記位置決め工程では、前記X軸方向のズレ量に基づく補正を行いつつ前記目標位置座標に前記ノズルを位置決めすることを特徴とする請求項1又は2記載の電子部品搭載装置のノズル位置補正方法。 A plurality of sets of two recognition marks separated by a distance substantially equal to the distance between the two cameras in the X-axis direction on the head are extracted, and the X-axis direction generated in each camera by the two recognition marks of each set is extracted. The difference between the imaging position deviation amounts is obtained, the difference between the imaging position deviation amounts in the X-axis direction of each set is averaged, and the distance between the two cameras in the X-axis direction is calculated based on the average value of the imaging position deviation amounts. An inter-camera distance specifying step for correcting
A second X-axis shift amount of the nozzle that calculates a shift amount of the nozzle in the X-axis direction from the distance between the two cameras in the X-axis direction and the relative positional relationship between the cameras and the nozzle. With a specific process,
3. The nozzle position correcting method for an electronic component mounting apparatus according to claim 1, wherein in the positioning step, the nozzle is positioned at the target position coordinates while performing correction based on the amount of deviation in the X-axis direction.
前記ズレ量取得工程では、前記各カメラについて、前記撮像位置ズレ量を前記各温度ごとに求め、
前記位置決め工程の前に、装置内の温度検出を行う温度検出工程を設け、
前記温度検出工程での検出温度にもっと近い温度下での撮像位置ズレ量を参照することを特徴とする請求項1,2又は3記載の電子部品搭載装置のノズル位置補正方法。 In the imaging step, each recognition mark is imaged with each camera at a plurality of temperatures,
In the deviation amount acquisition step, for each camera, the imaging position deviation amount is obtained for each temperature,
Before the positioning step, a temperature detection step for detecting the temperature in the apparatus is provided,
4. The method for correcting the nozzle position of an electronic component mounting apparatus according to claim 1, wherein an amount of imaging position shift under a temperature closer to a detected temperature in the temperature detecting step is referred to.
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