電子器件裝配裝置的噴嘴位置校正方法
2023-12-10 23:46:27 10
專利名稱：電子器件裝配裝置的噴嘴位置校正方法
技術領域：
本發明涉及一種使進行電子器件裝配的裝配頭沿著導軌移動的電子器件裝配裝置的噴嘴定位校正方法。
背景技術：
在現有的電子器件裝配裝置中，通過安裝有用於進行電子器件吸附的噴嘴的裝配頭，以及能夠將該裝配頭定位在X-Y平面的任意位置上的X-Y移動機構，把電子器件裝配在基板上。由於種種原因(例如，器件的加工精度、組裝精度、熱膨脹等)，有時相對於目標位置坐標，在裝配位置上會產生誤差。
為了校正這樣的誤差，已經公開有這樣的現有技術(例如，參考專利文獻1)，在測定用板的表面上分布有各位置坐標已知的基準標記，將該測定用板設置在基板保持位置上，通過安裝在裝配頭上的照相機的攝影，取得各基準標記的攝影位置誤差。並且，在裝配電子器件時，把接近裝配目標位置坐標的基準標記的攝影位置誤差，看作是近似於噴嘴定位中的誤差，亦即，把攝影位置誤差看作噴嘴定位誤差，並按照攝影位置誤差的大小進行校正。
特開平8-16787號公報但是，當安裝在裝配頭上的照相機與噴嘴在X-Y平面上分隔開的情況下，在裝配頭移動時，例如，在支承裝配頭的導軌上產生撓曲等，因此導致照相機和噴嘴的狀態(姿勢)或方向發生變化，從而會出現因所述變化增大而使噴嘴的定位誤差與攝影位置誤差不接近的情況。
發明內容
本發明的目的在於，與安裝在裝配頭上的照相機和噴嘴在X-Y平面上的距離無關，而當裝配頭移動時，可以對因狀態或方向的變化而引起的誤差進行校正。
本發明第一方面為電子器件裝配裝置的噴嘴位置校正方法，所述電子器件裝配裝置具有底座，其具有在基板上進行電子器件裝配的基板保持部；裝配頭，其具有用於吸附裝配到基板上的電子器件的噴嘴；X軸導軌，其沿著X軸方向引導裝配頭，該X軸方向與保持在基板保持部上的基板的電子器件安裝面平行；兩條Y軸導軌，它們設置在底座上，並沿著與電子器件安裝面平行的Y軸方向引導X軸導軌；標記顯示部，其設置在底座一側，顯示有在X-Y坐標系中的各位置坐標為已知的多個識別標記，這些識別標記排列成一列，並且該X-Y坐標系就以該排列方向作為X軸方向；第一和第二照相機，它們沿著X軸方向配置在裝配頭上，並對底座一側進行攝影。該校正方法具有如下工序攝影工序，其分別對第一和第二照相機，將攝影中心位置定位在X-Y坐標系的已知位置坐標上，並對各識別標記進行攝影；偏差量取得工序，其分別對第一和第二照相機，根據各識別標記的攝影圖像，求出距離攝影中心的攝影位置偏差量。並且，還具有Y軸偏差量特定工序，若將噴嘴定位在目標位置坐標上時，根據此時與第一和第二照相機的X坐標接近的兩個識別標記的Y軸方向的攝影位置偏差量，以及各照相機與噴嘴之間的相對位置關係，求出噴嘴的Y軸方向的偏差量；定位工序，其一邊根據Y軸方向的偏差量進行校正，一邊將噴嘴定位在目標位置坐標上。
在所述結構中，例如，當X軸導軌在Y軸方向產生撓曲時，若裝配頭沿X軸導軌移動，則對應X軸導軌上的各位置，就會產生Y軸方向的誤差。
從而，若按各個已知的位置坐標，依次對沿著X軸方向排列的多個識別標記進行攝影，則各識別標記的攝影位置偏差量的Y軸方向的分量，可作為X軸導軌向Y軸方向的撓曲量求出。
從而，在將噴嘴定位在目標位置坐標時，對第一和第二照相機的接近X坐標的兩個識別標記，通過求出其在Y軸方向的攝影位置偏差量，就可以近似地求出在裝配頭上的兩個點(兩個照相機位置)上的Y軸方向的偏差量。
此外，如果已知裝配頭上的各照相機與噴嘴的相對位置關係的話，通過「噴嘴與第一照相機」和「噴嘴與第二照相機」的X軸方向上的配置比例等，可以計算出在噴嘴上產生的Y軸方向的偏差量。
並且，所謂「第一和第二照相機的接近X坐標的兩個識別標記」，最好是選擇位於最近位置的識別標記，但在隔著照相機位置的兩側存在識別標記時，通常也可以選擇位於左側(或右側)的識別標記。這樣，就可以不必判斷在位於兩側的兩個識別標記中的哪一個更加接近X坐標。在這樣的情況下，也就可以選擇最接近或次接近X坐標的識別標記。
本發明第二方面具有與本發明第一方面相同的結構，同時，還具有第一X軸偏差量特定工序，當將噴嘴定位在目標位置坐標時，對第一和第二照相機中的任何一方的接近X坐標的識別標記，將X軸方向的攝影位置偏差量特定為噴嘴的X軸方向的偏差量。在定位工序中採用如下結構，即，一邊根據X軸方向的偏差量進行校正，一邊將噴嘴定位在目標位置坐標上。
在所述結構中，例如，當X軸導軌在垂直於X-Y平面的方向(以下稱為Z軸方向)產生撓曲時，若裝配頭沿著X軸導軌移動，則在裝配頭上的X軸方向的兩端部，在Z軸方向上產生高低差，就會以Y軸方向為中心傾斜。其結果，朝向底座一側的噴嘴的前端部就會產生朝向X軸方向的誤差。此外，同樣地，由於各照相機也朝向底座一側，因此該攝影中心就會產生朝向X軸方向的誤差。
從而，若根據各已知的位置坐標，依次對沿著X軸方向排列的多個識別標記進行攝影，則可求出各識別標記的攝影位置偏差量的X軸方向的分量，將其作為X軸導軌向Z軸方向撓曲而引起的X軸方向的誤差量而求出。
從而，在將噴嘴定位在目標位置坐標的情況下，對第一或第二照相機的接近X坐標的兩個識別標記，求出其在X軸方向的攝影位置偏差量，由此就可以近似地求出噴嘴端部的X軸方向的偏差量。另外，由於X軸導軌向Z軸方向撓曲而引起的、在裝配頭上產生的以Y軸方向為中心的傾斜角度的大小，不會達到可以看見X軸導軌撓曲的程度，因此如果在同一裝配頭上的話，分別在第一照相機和第二照相機以及噴嘴上產生的X軸方向的偏差量就幾乎相等。因此，可以將任何一方的照相機的誤差近似地看作是在噴嘴上產生的誤差。
並且，所謂「任何一方的照相機的接近X坐標的識別標記」，最好是選擇位於最接近位置的識別標記，但在隔著照相機位置的兩側存在識別標記時，通常也可以選擇位於左側(或右側)的識別標記。這樣就可以不必判斷位於兩側的兩個識別標記中的哪一個更加接近X坐標。在這樣的情況下，也就可以選擇最接近或次接近X坐標的識別標記。
本發明第三方面具有與本發明第一或第二方面相同的結構，同時，還具有照相機之間距離特定工序，其提取出多組兩個識別標記的組，其兩個識別標記之間的距離與裝配頭上的X軸方向的兩個照相機之間的距離基本相等，求出由各組的兩個識別標記分別在照相機上產生的X軸方向的攝影位置偏差量之差。進而，求出各組的X軸方向的攝影位置偏差量之差的平均值，通過該攝影位置偏差量之差的平均值，對X軸方向的兩個照相機之間的距離進行校正；該噴嘴的第二X軸偏差量特定工序，其根據X軸方向的兩個照相機之間的距離，和各照相機與噴嘴之間的相對位置關係，計算出噴嘴的X軸方向的偏差量。在所述定位工序中採用如下結構，即，一邊根據X軸方向的偏差量進行校正，一邊將噴嘴定位在目標位置坐標上。
在所述結構中，例如，作為一例，根據兩個照相機之間的距離，計算出溫度變化影響的原因對裝配頭的X軸方向的長度變化的影響。亦即，提取出具有與兩個照相機之間的距離基本相等間隔的兩個識別標記(最好是與兩個照相機之間的距離相等的識別標記組，如果沒有完全一致的標記組的話，可以是最接近的識別標記組或次接近的識別標記組)，並且求出各識別標記在各照相機中的攝影位置的偏差量。從而，分別求出在各照相機位置周圍產生的X軸方向偏差量，因此通過減去這些X軸方向偏差量，就可以計算出由兩個照相機之間距離在裝配頭上產生的伸縮量。
同樣，選出多個恰好隔開兩個照相機之間距離的其它的識別標記組，分別根據它們，計算出由照相機之間的距離在裝配頭上產生的伸縮量，通過求出它們的平均值，提取出降低誤差影響的值。
通過將這樣求出的照相機之間的距離，應用到定位工序中在噴嘴上產生的X軸偏差量的計算，就可以更精密地進行X軸偏差量的計算。
本發明第四方面具有與本發明第一、二或第三方面相同的結構，同時，採用如下結構在攝影工序中，在多個溫度下，用各照相機進行每個識別標記的攝影。在偏差量取得工序中，針對各照相機，按各溫度求出攝影位置偏差量。在定位工序之前，設置對裝置內的溫度進行檢測的溫度檢測工序，並參照與溫度檢測工序的檢測溫度最接近的溫度下的攝影位置偏差量。
在所述結構中，通過在各溫度下進行攝影，使在各溫度下產生的攝影位置偏差量可以反映到Y軸偏差量特定工序、第一X軸偏差量特定工序、第二X軸偏差量特定工序、或者照相機之間距離特定工序中，可以進行考慮了溫度影響的各種偏差量的校正。
本發明第一方面，通過用兩個照相機對位置坐標為已知的沿X軸方向排列的多個識別標記進行攝影，可以近似地取得沿X軸方向的任意的兩個照相機位置上產生的Y軸方向的偏差量。進而，通過從裝配頭的兩點上產生的Y軸方向的偏差量，求出噴嘴上的Y軸方向的偏差量，可以更準確地求出由裝配頭的狀態或方向變動引起的位置誤差，通過校正它們，就可以以更高精度進行電子器件的裝配。
本發明第二方面，通過用與噴嘴一起設置在裝配頭上的任何一方的照相機，對位置坐標已知的沿X軸方向排列的多個識別標記進行攝影，就可以近似地取得沿X軸方向的任意的照相機位置上產生的X軸方向的偏差量。進而，當X軸方向的偏差量是由於X軸導軌向Z軸方向的撓曲所引起時，可以將X軸方向的攝影位置偏差量近似地看作是噴嘴端部產生的X軸方向的偏差量，可以更準確地求出由裝配頭的狀態或方向變動引起的位置誤差，通過校正它們，可以以更高精度進行電子器件的裝配。
在本發明第三方面中，具有與兩個照相機之間距離相等間距的兩個識別標記中，根據各照相機中產生的攝影位置偏差量，求出在兩個照相機之間產生的裝配頭的伸縮量。同樣，由多個識別標記組求出若干個伸縮量，並求其平均值，因此，可以更精密地求出X軸方向的裝配頭的伸縮量。進而，由於將X軸方向上的裝配頭的精密的伸縮量反映到噴嘴位置的X軸方向的偏差量的計算中，因此對該X軸方向，可以更準確地定位噴嘴位置。
在本發明的第四方面中，通過在各種溫度下進行攝影，可以使在各溫度下產生的攝影位置偏差量反映到Y軸偏差量特定工序、第一X軸偏差量特定工序、第二X軸偏差量特定工序、或者照相機之間距離特定工序中，並且可以進行考慮了溫度影響的各種偏差量的校正，因此，在各溫度下可以以更高精度進行電子器件的裝配。
圖1是本發明的實施方式的電子器件裝配裝置的立體圖。
圖2是圖1中所指出的X-Y支架的俯視圖。
圖3是圖1中所指出的作為標記顯示部的樣板基板的俯視圖。
圖4是表示電子器件裝配裝置的控制系統的方框圖。
圖5是從上方(Z軸方向)看到的X-Y支架的示意圖。
圖6是從前方(Y軸方向)看到的X-Y支架的示意圖。
圖7是表示對樣板基板的各識別標記進行展開的坐標系的示意圖。
圖8是表示對攝影時的照相機中心位置，攝影后的識別標記的偏差量的示意圖。
圖9是表示使用於各種校正中的校正表T的示意圖。
圖10是表示裝配頭中的各照相機與各吸附噴嘴的配置、以及各距離關係的示意圖。
圖11是表示分別對應於兩個照相機的各識別標記、與在該識別標記產生的X軸方向的攝影位置偏差量之間的關係的圖表。
圖12是表示各照相機以及各吸附噴嘴與識別標記的對應關係的示意圖。
圖13是為求出了從兩個照相機的位置，在吸附噴嘴上產生的位置偏差量的示意圖。
圖14是表示第一照相機與各吸附噴嘴以及識別標記的對應關係的示意圖。
標號說明10…動作控制裝置11…CPU100…電子器件裝配裝置104…底座110…裝配頭112…第一照相機113…第二照相機121…X軸導軌122…Y軸導軌130…樣板基板(標記顯示部)M1～Mn…識別標記具體實施方式
(實施方式的整體結構)對本發明的實施方式，根據圖1至圖14進行說明。圖1是本實施方式的電子器件裝配裝置100的立體圖。
電子器件裝配裝置100是在基板上裝配各種電子器件的裝置。如圖1所示，具有底座104，其支承後述的各組成部件；多個電子器件送料器101(在圖1中只圖示了一個，實際上，沿著後述的X軸方向排列配置有多個)，其供給需裝配的電子器件；送料器工作檯(bank)102，其用於排列並保持多個電子器件送料器101；基板傳送裝置103，其沿著一定方向傳送基板；在該基板傳送裝置103的基板傳送路徑途中，設有用於對基板進行電子器件裝配作業的裝配作業部；裝配頭110，其作為器件保持裝置，保持有可自由拆裝的多個吸附噴嘴111，以保持電子器件；X-Y支架120，其作為裝配頭的移動裝置，用於驅動傳送裝配頭110到規定範圍內的任意位置；動作控制裝置10，其對所述各結構的動作進行控制。
並且，在以下說明中，把沿著水平面相互正交的其中一個方向作為X軸方向，把另一個方向作為Y軸方向，把垂直上下方向稱為Z軸方向。
(基板傳送裝置)基板傳送裝置103具有未圖示的傳送皮帶，通過該傳送皮帶，將基板沿著X軸方向傳送。
此外，如上所述，在基板傳送裝置103的基板傳送路徑的途中，設有將電子器件裝配到基板上的裝配作業部。基板傳送裝置103在將基板傳送到裝配作業部後立即停止，並通過未圖示的保持機構保持基板。亦即，在基板由保持機構所保持的狀態下，能夠穩定地進行電子器件的裝配作業。
並且，在本實施方式中，主要對將電子器件裝配到基板上的吸附噴嘴111的位置校正技術進行說明，因此在圖1中，圖示出在裝配作業部中，由保持機構保持該位置校正用樣板基板130的狀態。
(電子器件送料器)送料器工作檯102具有多個沿X-Y平面的平坦部，在該平坦部上，安裝配置有沿X軸方向排列的多個電子器件送料器101。
此外，送料器工作檯102具有沿X-Z平面的抵接部，該抵接部與各電子器件送料器101的前端部抵接，在該抵接部上，在沿著電子器件送料器101的排列方向設有多個定位孔(圖示略)，所述定位孔用於使設置在電子器件送料器101前端部的卡合突起插入。
進而，在各電子器件送料器101上具有利用彈力進行夾持的鎖定機構，通過使送料器工作檯102的平坦部的外側端部與鎖定機構嚙合，維持所述卡合突起插入到定位孔內的狀態，使該電子器件送料器101可以按所期望的狀態固定在送料器工作檯102上。
電子器件送料器101的後端部側保持有卷帶盤，在所述卷帶盤上卷繞著以均等間隔封入有無數電子器件的卷帶，同時，在其前端部附近形成有向裝配頭110傳遞電子器件的電子器件交接部。進而，在電子器件送料器101安裝到送料器工作檯102的狀態下，卷帶一直傳送到電子器件交接部為止，向定位在該交接部上的裝配頭110供給電子器件。
(X-Y支架)圖2是X-Y支架120的俯視圖。如圖2所示，其結構如下，具有兩條Y軸導軌122，其作為Y軸導軌，平行地放置並安裝在底座104的上面，該上表面與X-Y平面平行；X軸導軌121，其作為X軸導軌，以架設在這兩條Y軸導軌122上的狀態而被支承；沿Y軸方向引導該X軸導軌121和裝配頭110、並沿X軸方向使裝配頭110移動。另外，還具有作為驅動源的X軸電動機123；作為驅動源的Y軸電動機124，其通過X軸導軌121使裝配頭110沿Y軸方向移動。進而，通過各電動機123、124的驅動，可以在兩條Y軸導軌122之間的幾乎整個區域傳送裝配頭110。
此外，為了完成電子器件裝配作業，所述送料器工作檯102與裝配作業部都配置在X-Y支架120的可以傳送裝配頭110的區域內。
上述Y軸導軌122都沿著Y軸方向配設，分別通過直線導軌支承X軸導軌121的兩端部。從而，可使X軸導軌121沿著Y軸方向滑動。
此外，Y軸電動機124通過公知的傳動機構(皮帶機構、滾珠絲槓機構等)，可以使X軸導軌121沿著Y軸方向移動並定位。
上述X軸導軌121沿著X軸方向進行配置，通過直線導軌支承裝配頭110。從而，使裝配頭110可以沿著X軸方向滑動。
此外，X軸電動機123通過公知的傳動機構(皮帶機構、滾珠絲槓機構等)，可以使裝配頭110沿著X軸方向移動並定位。
並且，各電動機123、124的各自的轉動量，可通過未圖示的檢測裝置進行檢測，並輸出到動作控制裝置10中，通過控制它們成為期望的轉動量，就可以通過裝配頭110，對吸附噴嘴111或後述的第一及第二照相機112、113進行定位。
此外，各電動機123、124也可以不使用旋轉驅動式電機，而使用直線電機。
(裝配頭)如圖2所示，裝配頭110具有四根吸附噴嘴111，其通過空氣吸入，並用其前端部保持電子器件；Z軸電動機114(參考圖4)，其作為驅動源，沿著Z軸方向驅動這些吸附噴嘴111；旋轉電動機115(參考圖4)，其作為旋轉驅動源，以Z軸方向作為中心，驅動通過吸附噴嘴111而被保持的電子器件旋轉。
各吸附噴嘴111沿X軸方向排列並支承在裝配頭110上，且使每個吸附噴嘴的長度方向沿著Z軸方向被支承。
此外，各吸附噴嘴111被連接到負壓發生源，通過在該吸附噴嘴111的前端部進行吸氣吸引，來吸附和保持電子器件。
亦即，通過這些結構，在進行裝配作業時，用吸附噴嘴111的前端部，從規定的電子器件送料器101吸附電子器件，通過裝配頭110的移動，在規定的位置，使吸附噴嘴111朝基板下降，同時，使吸附噴嘴111旋轉，一邊調整電子器件的方向，一邊進行裝配作業。
第一和第二照相機112、113夾持著各吸附噴嘴111，分別配置在裝配頭110的在X軸方向的兩端部。進而，各照相機112、113以其光軸朝向Z軸方向的狀態，安裝在裝配頭110上，並且在通過X-Y支架120定位在規定位置的狀態下，對用於對準基板原點的定位標記進行攝影。除此之外，所述照相機112、113可以在為了定位各吸附噴嘴111而識別裝配頭110下方的狀態等的各種攝影中使用。另外，為進行後述的吸附噴嘴111的位置校正，而對樣板基板130進行的攝影中也可以使用。
(樣板基板)圖3是作為標記顯示部的樣板基板130的俯視圖。這樣的樣板基板130隻有在進行吸附噴嘴111的位置校正的準備作業(後面詳細描述)時，才安裝在基板傳送裝置103的裝配作業部，而在電子器件的裝配作業時則被取下。
樣板基板130的中央部沿著直線、按均等的間隔顯示有識別標記M1～Mn。這些各識別標記M1～Mn最好以更高的精度沿著直線排列。根據其形成精度，嚴格說來，會產生若干偏差。從而，各識別標記M1～Mn預先通過三維檢測裝置對各個位置進行精密測定，預先取得相對的位置關係。亦即，以最邊緣的識別標記M1作為原點，以連接兩端識別標記M1、Mn的直線作為三維坐標系的一條坐標軸，通過所述測定可以求出坐標數據，所述坐標數據以在動作控制裝置10的處理中能夠使用的狀態的數據，而預先進行準備。
並且，樣板基板130在使用時被安裝在基板傳送裝置103的裝配作業部上，而其各識別標記M1～Mn大致沿X軸方向排列。此外，在安裝它時，在X軸方向的各識別標記M1～Mn的排列長度，應設定為在X軸方向上可以涵蓋下述範圍的長度進行將電子器件裝配在基板上的範圍；從各電子器件送料器101接收電子器件的範圍；以及狀態檢測裝置105的範圍。亦即，由於樣板基板130用於對各吸附噴嘴111的定位位置進行校正，因此需要涵蓋沿X軸方向的、吸附噴嘴111能被定位的所有位置。
並且，樣板基板130由因溫度變化而引起的膨脹變化小的材料(例如玻璃板)形成。
(動作控制裝置)圖4表示電子器件裝配裝置100的控制系統的方框圖。如圖4所示，動作控制裝置10主要對下述部件的動作進行控制X-Y支架120的X軸電動機123；Y軸電動機124；Z軸電動機114(實際上，分別設置在各吸附噴嘴111上，但在圖4中只圖示了一個)，在裝配頭110中，使各吸附噴嘴111進行升降；旋轉電動機115(實際上，分別設置在各吸附噴嘴111上，但圖4中只圖示了一個)，使吸附噴嘴111進行旋轉；設置在裝配頭110上的第一照相機112和第二照相機113。同時，通過設置在X-Y支架120上的溫度傳感器106，進行X-Y支架120的動作環境溫度的檢測。
進而，動作控制裝置10還具有CPU11，其根據規定的控制程序，執行各種處理和控制；系統ROM12，其存儲用於執行各種處理和控制的程序；RAM13，其通過存儲各種數據，成為各種處理的作業區域I/F(接口)14，其用於連接CPU11與各種設備；操作板15，其用於進行各種設定和操作中所需數據的輸入；非易失性存儲裝置17，其由存儲有用於執行各種設定和操作的數據，例如EEPROM(可電擦除可編程只讀存儲器)等構成；顯示監視器18，其顯示各種設定的內容和後述的檢查結果等。此外，所述各電動機114、115、123、124通過未圖示的電機驅動器與I/F14連接。
在所述存儲裝置17中，存儲有表示各電子器件在基板上的裝配位置的裝配位置坐標數據、以及表示應裝配的電子器件的接收位置的位置坐標數據。
並且，CPU11通過規定的安裝程序，對下述動作進行控制如果基板保持在基板傳送裝置103的裝配作業部，則裝配頭110移動到預先設定的位置，並利用任意一個照相機112、113對基板的基準值標記進行攝影。另外，CPU11根據攝影圖像，計算出基板的原點位置，在取得電子器件裝配裝置100的坐標系中的該原點位置的位置坐標的同時，還將存儲在存儲裝置17中的裝配位置的各位置坐標數據轉換到電子器件裝配裝置100的坐標系。進而，CPU11按規定的驅動量驅動X軸電動機123和Y軸電動機124，將裝配頭110上的吸附噴嘴111定位在各裝配位置，依次進行電子器件的裝配作業。
此外，當進行電子器件的接收和裝配時，CPU11進行Z軸電動機114的動作控制，將吸附噴嘴111的前端部調整到適當的高度進行控制。
進而，雖然在圖1中沒有圖示，但是在底座104的上表面，在裝配頭110的可動範圍內的規定位置設有狀態檢測裝置105，所述狀態檢測裝置105朝向上方對保持在各吸附噴嘴111上的電子器件從下方進行攝影。該狀態檢測裝置105從下方對保持在吸附噴嘴111上的電子器件進行攝影，並輸出到動作控制裝置10。
對此，CPU11在接收電子器件之後、在裝配之前，將吸附噴嘴111定位在狀態檢測裝置105的正上方，通過狀態檢測裝置105對電子器件進行攝影，根據攝影圖像求出電子器件的朝向，進行旋轉電動機115的驅動控制，以便使電子器件具有適當的朝向。
(吸附噴嘴位置偏差的原因)此處，根據圖5和圖6，對吸附噴嘴111的定位誤差的產生原因進行說明。
首先，對X-Y支架120的問題點進行說明。圖5是從上方(Z軸方向)看到的X-Y支架120的示意圖，圖6是從前方(Y軸方向)看到的X-Y支架120的示意圖。
由於X軸導軌121能夠向Y軸方向移動，因此為了使其材質輕量化而使用鋁合金。另一方面，由於底座104和Y軸導軌122由鐵或鐵合金構成，由於電子器件裝配裝置100的周圍環境溫度的上升，各部分的膨脹率存在差異，如圖5所示，在X軸導軌121上有時會發生向Y軸方向彎曲的情況。
當裝配頭110沿著如所述那樣彎曲的X軸導軌121移動時，如圖5所示的ΔY，在X軸方向的各位置上，噴嘴位置就會產生Y軸方向上的位置偏差。
此外，由於與上述相同的理由和裝配頭110的重量，如圖6所示，在X軸導軌121上有時會發生向Z軸方向彎曲的情況。當裝配頭110沿著如所述那樣彎曲的X軸導軌121移動時，如圖6所示的θ1、θ2，在X軸方向的各位置上，噴嘴位置就會對垂直方向產生角度偏差。其結果，吸附噴嘴111的前端位置相對於X軸方向產生位置偏差。
此外，由於X軸導軌121的彎曲狀況隨電子器件裝配裝置100的使用環境溫度而變化，因此在預先求出偏差量，開始裝配的前階段，要想完成校正，就比較困難。
加之，裝配頭110隨著溫度變化向X軸方向膨脹，有時會產生位置偏差。
為了抑制這樣的各種偏差，可進行以下所述的各種方法。
(生成用於各種校正的校正表)
根據圖7至圖9，對用於各種校正的校正表T的生成步驟進行說明。圖7是表示對樣板基板130的各識別標記M1～Mn進行展開的坐標系的示意圖，圖8是表示相對於攝影時的照相機中心位置，攝影后的識別標記M1～Mn的偏差量的示意圖，圖9是表示用於各種校正的校正表T的示意圖。這樣的處理在電子器件的裝配作業之前先行進行。
、首先，當在基板傳送裝置103的裝配作業部上安裝有樣板基板130時，CPU11通過規定的校正處理程序，使裝配頭110的第一照相機112定位在大概的位置上，並對位於兩端的識別標記M1和Mn進行攝影的動作加以控制。
、CPU11根據各識別標記M1和Mn距照相機中心位置的偏差量，識別它們的正確位置，形成以識別標記M1作為原點，以連接識別標記M1和Mn的直線作為X軸的X-Y坐標系。
、CPU11將預先存儲在存儲裝置17中的表示各識別標記M1～Mn的相對位置關係的坐標數據，轉換到所述X-Y坐標系，作為校正表T中的(X1，Y1)、(X2，Y2)、(X3，Y3)、…、(Xn，Yn)，存儲到RAM13中。並且，由於以識別標記M1作為原點，且識別標記M1和Mn位於X軸上，因此就有X1＝0，Y1＝0，Yn＝0。
、其次，CPU11對根據所述各識別標記M1～Mn的位置坐標數據(X1，Y1)、(X2，Y2)、(X3，Y3)、…、(Xn，Yn)，把第一照相機112定位在各識別標記M1～Mn上並進行攝影的動作進行控制。
、CPU11根據各識別標記M1～Mn的攝影圖像，利用X分量和Y分量，分別計算出各識別標記M1～Mn距離照相機的中心位置C的偏差量(參考圖8)，作為校正表T中的(XL1，YL1)、(XL2，YL2)、(XL3，YL3)、…、(XLn，YLn)，存儲到RAM13中。
亦即，如果是在X軸導軌121中不產生撓曲的理想的狀態，則(XL1，YL1)、(XL2，YL2)、(XL3，YL3)、…、(XLn，YLn)都應為(0，0)，但由於X軸導軌121的撓曲、和裝配頭110的膨脹等原因，裝配頭110中的在第一照相機112上產生的位置偏差量可以表示成(XL1，YL1)、…(XLn，YLn)。
、其次，CPU11對根據所述各識別標記M1～Mn的位置坐標數據(X1，Y1)、(X2，Y2)、(X3，Y3)、…、(Xn，Yn)，把第二照相機113定位在各識別標記M1～Mn上並進行攝影的動作進行控制。
、進而，與第一照相機112的情況相同，在第二照相機113的情況下，CPU11也計算出各識別標記M1～Mn的X-Y的偏差量，並且將其作為校正表T中的(XR1，YR1)、(XR2，YR2)、(XR3，YR3)、…、(XRn，YRn)而存儲到RAM13中。
從而，在裝配頭110中的第二照相機113上產生的位置偏差量就可以表示為(XR1，YR1)、…、(XRn，YRn)。
、CPU11在每一個規定的溫度下(例如，每攝氏1度)進行所述[1]～[7]的處理，在每個溫度下，取得校正表T。為了在每個溫度下取得校正表T，也可以在裝置內設置溫度調節裝置，在本實施方式中，從接通主電源起，CPU11就對X-Y支架120的預熱運轉的動作進行控制，監視溫度傳感器106的檢測溫度，每當溫度上升1度，就進行[1]～[7]的處理。
(對裝配頭的伸縮的校正處理)利用在每個溫度下取得的校正表T，根據圖10，對計算出在下述每個距離D0、D1、D2、D3、D4上產生的變化量ΔD0～ΔD4的步驟進行說明。其中D0表示第一照相機112與第二照相機113之間的照相機中心間的距離，所述D0因溫度變化引起裝配頭110伸縮而會發生變化；D1表示從第一照相機112的照相機中心到第一吸附噴嘴111a的噴嘴中心間的距離；D2表示從第一照相機112的照相機中心到第二吸附噴嘴111b的噴嘴中心間的距離；D3表示從第一照相機112的照相機中心到第三吸附噴嘴111c的噴嘴中心間的距離；D4表示從第一照相機112的照相機中心到第四吸附噴嘴111d的噴嘴中心間的距離。圖10是表示裝配頭110中的各照相機112、113與各吸附噴嘴111a～111d的配置，以及各距離D0～D4的關係的示意圖。
、首先，前提是預先精密測定各距離D0～D4的初始值，並將其存儲到存儲裝置17中。此外，測定各距離D0～D4時，最好是在與測定樣板基板130中的各識別標記M1～Mn時相同的環境下，並以同樣的方法求出。
並且，在某個溫度下求出所述各距離D0～D4的變化量的情況下，CPU11通過規定的校正處理程序，選擇出與距離D0具有相等距離的(或與距離D0最接近的)二個識別標記的組{M1，M(α+1)}、{M2，M(α+2)}、{M3，M(α+3)}、…(此處，α＝D0/各識別標記的間隔)。
另外，所選出的識別標記組的個數是任意的，可根據預先設定的個數進行。最少也可以是一組。
、CPU11從目的溫度的校正表T，讀出作為標記組中的一識別標記M(α+1)中的第二照相機113的X分量的偏差量XR(α+1)，以及作為標記組中另一識別標記M1中的第一照相機112的X分量的偏差量XL1，並計算出它們的差。亦即，進行從圖11的圖表中的右分量減去左分量的運算。
並且，對已選出的所有識別標記組進行所述運算。每組所算出的差值都相當於各照相機112、113的中心間距離的變化量ΔD0。
、CPU11對算出的各照相機112、113的中心間距離的多個變化量ΔD0，進行求平均值運算。進而，將所得到的平均後的變化量ΔD0乘以間隔比值D1/D0，算出ΔD1。此外，同樣地，也可以算出其它變化量ΔD2、ΔD3、ΔD4(從各照相機112、113與各噴嘴111a～111d的相對位置關係，計算出各噴嘴111a～111d的X軸方向的偏差量)。
這樣，求出在某個溫度下的變化量ΔD0～ΔD4，進而，當需要計算出在同樣溫度下的距離D0′～D4′時，進行從D0～D4減去ΔD0～ΔD4的運算。
另外，針對變化量ΔD0～ΔD4，也可以在取得各溫度下的校正表T的時刻算出各溫度，並且將其作為表示在各溫度下的變化量ΔD0～ΔD4的變化量表，預先存儲到存儲裝置17中，根據需要，也可以只對必要的溫度，計算相應的變化量ΔD0～ΔD4。
(針對X軸導軌對Y軸方向撓曲的校正處理)
根據圖12和圖13，對由X軸導軌121向Y軸方向撓曲而引起的吸附噴嘴111的定位中的Y分量的校正處理進行說明。圖12是表示各照相機112、113與各吸附噴嘴111以及各識別標記M1～Mn的對應關係的示意圖。圖13是用於從兩個照相機112、113的位置，求出在吸附噴嘴111a上產生的位置偏差的示意圖。
在實際的電子器件的裝配作業中，在電子器件的接收位置、裝配位置、狀態檢測裝置105等定位各吸附噴嘴111時，進行所述校正處理。
、首先，當把任意一個吸附噴嘴(此處以111a為例)定位到位置坐標(Xa，Ya)時，CPU11通過規定的處理程序，檢測當前溫度。
、其次，CPU11計算出將吸附噴嘴111a定位到位置坐標(Xa，Ya)時的各照相機112、113的X坐標。
亦即，對第一照相機112，計算出Xa-D1，進而，進行當前溫度下的校正值ΔD1的校正，計算出第一照相機112的中心位置的X分量。
同樣，對第二照相機113，對Xa+D0-D1，也進行當前溫度下的校正值ΔD1、ΔD0的校正，計算出第二照相機113的中心位置的X分量。
、其次，CPU11從檢測溫度的校正表T中選擇出與所述步驟[2]中求出的第一照相機112的X分量最接近的識別標記Mi，從表T中讀出該識別標記Mi的偏差量的Y分量YLi。當把吸附噴嘴111a定位到目標位置時，這樣的YLi的值就成為將在裝配頭110中的第一照相機112的位置發生的Y軸方向的偏差量。
同樣，CPU11從檢測溫度的校正表T中選擇出與所述步驟[2]中求出的第二照相機113的X分量最接近的識別標記M(α+i)，從表T中讀出該識別標記M(α+i)的偏差量的Y分量YR(α+i)。當將吸附噴嘴111a定位到目標位置時，這樣的YR(α+i)的值就成為將在裝配頭110中的第二照相機113的位置發生的Y軸方向的偏差量。
、其次，CPU11根據所述步驟[3]中求出的、在裝配頭110中的第一照相機112和第二照相機113的各中心位置的Y軸方向上的偏差量，根據各照相機112、113與吸附噴嘴111a的相對位置關係，計算出吸附噴嘴111a上產生的Y軸方向的偏差量ΔY。
亦即，如圖13所示，根據該配置比例，可以按下面公式計算出吸附噴嘴111a的Y軸方向的偏差量ΔY。
ΔY＝{YR(α+i)-YLi}*{(D1+ΔD1)/(D0+ΔD0)}[5]、進而，CPU11將所述[4]中求出的ΔY加到作為吸附噴嘴111a的目標位置坐標的Y分量Ya上，控制Y軸電動機124的驅動量，以使目標位置坐標的Y分量成為Ya+ΔY。
並且，對其它的吸附噴嘴111b～111d，通過利用距離D2～D4與變化量ΔD2～ΔD4，同樣也可以求出偏差量ΔY。
(針對X軸導軌對Z軸方向撓曲的校正處理)根據圖14，對由X軸導軌121向Z軸方向撓曲而引起的吸附噴嘴111的定位中的X分量的校正處理進行說明。圖14是表示第一照相機112與各吸附噴嘴111以及與各識別標記M1～Mn對應關係的示意圖。
在實際的電子器件的裝配作業中，在電子器件的接收位置、裝配位置、狀態檢測裝置105等定位各吸附噴嘴111時，進行所述校正處理。亦即，在所述Y分量的校正處理的前後或者同時，並行進行。
、首先，當把任意一個吸附噴嘴(此處以111a為例)定位到位置坐標(Xa，Ya)時，CPU11通過規定的處理程序，檢測當時的溫度。
、其次，CPU11計算出在將吸附噴嘴111a定位到位置坐標(Xa，Ya)時的第一照相機112的X坐標。
亦即，針對第一照相機112，計算出Xa-D1，進而，進行當前溫度下的校正值ΔD1的校正，計算出第一照相機112的中心位置的X分量。
另外，由於到此為止的處理與所述Y分量的校正處理相同，因此謀求處理的通用化，但此後的處理也可以按與Y分量的校正處理與X分量的校正處理進行不同的處理。
、其次，CPU11從檢測溫度的校正表T中選擇出與所述步驟[2]中求出的第一照相機112的X分量最接近的識別標記Mi，從表T中讀出該識別標記Mi的偏差量的X分量XLi。當把吸附噴嘴111a定位到目標位置時，這樣的XLi的值就成為將在裝配頭110中的第一照相機112的中心位置產生的X軸方向的偏差量。
這樣的第一照相機112的X軸方向的偏差量XLi可以近似於在吸附噴嘴111a上產生的X軸方向的偏差量ΔX。
、從而，CPU11把在所述步驟[3]中求出的ΔX(＝XLi)加到作為吸附噴嘴111a的目標位置坐標的X分量的Xa上，進行加法處理，以使目標位置坐標的X分量成為Xa+ΔX。進而，CPU11控制X軸電動機123的驅動量，以便也反映出所述裝配頭的伸縮引起的吸附噴嘴111a的X軸方向上的偏差量ΔD1，而成為Xa+ΔX+ΔD1。
另外，對其它的吸附噴嘴111b～111d，也要反映出ΔX與ΔD2～ΔD4，控制X軸電動機123的驅動量。
此外，所用的照相機並不限於第一照相機112，也可以使用第二照相機113。
(電子器件裝配裝置的效果)在所述電子器件裝配裝置100中，通過兩個照相機112、113，對各位置坐標已知的沿X軸方向排列的多個識別標記M1～Mn進行攝影，就可以近似地取得沿X軸方向的任意二個在照相機112、113的各位置產生的Y軸方向偏差量。進而，由於根據裝配頭110的兩個點產生的Y軸方向偏差量，求出吸附噴嘴111中的Y軸方向偏差量，因此可以更加正確地求出因裝配頭110的狀態或方向變動而引起的位置誤差，並且通過對其進行校正，就可以用更高的精度進行電子器件的裝配。
並且，通過與噴嘴111一起設置在裝配頭110上的第一照相機112，對所述多個識別標記M1～Mn進行攝影，就可以近似地取得沿X軸方向的任意的照相機位置上所產生的X軸方向上的偏差量。進而，在X軸方向偏差量是由於X軸導軌121向Z軸方向撓曲而引起的情況下，可以把X軸方向的攝影位置偏差量近似地看作在吸附噴嘴111的前端部產生的X軸方向偏差量，可以更加正確地求出因裝配頭110的狀態或方向變動而引起的位置誤差，並且通過對其進行校正，就可以用更高的精度進行電子器件的裝配。
進而，在與兩個照相機112、113等距離隔開的二個識別標記Mi、M(α+i)中，根據在各照相機112、113上產生的攝影位置偏差量，求出在兩個照相機之間產生的裝配頭110的X軸方向的伸縮量，同時，由於同樣地從多個識別標記Mi、M(α+i)的組中求出若干個伸縮量，並將它們平均起來，因此，可以更精密地求出X軸方向的裝配頭110的伸縮量。
此外，通過在各種溫度下進行攝影，取得在各溫度下的校正表T，可以使在各溫度下產生的攝影位置偏差量，反映到Y軸偏差量的計算、X軸偏差量的計算、或者裝配頭110中的照相機之間距離的計算中，並且可以進行考慮溫度影響後的各種偏差量的校正，因此，可以在各種溫度下以更高精度進行電子器件的裝配。
權利要求
1.一種電子器件裝配裝置的噴嘴位置校正方法，其特徵在於，所述電子器件裝配裝置具有底座，其具有用於在基板上進行電子器件裝配的基板保持部；裝配頭，其具有用於吸附裝配在所述基板上的電子器件的噴嘴；X軸導軌，其沿著X軸方向引導所述裝配頭，該X軸方向與保持在所述基板保持部上的基板的電子器件安裝面平行；兩條Y軸導軌，其設置在所述底座上，並且沿著與所述電子器件安裝面平行的Y軸方向，引導所述X軸導軌；標記顯示部，其設置在所述底座一側，並且顯示有在X-Y坐標系中的各位置坐標為已知的多個識別標記，這些識別標記排列形成為一列，同時把該排列方向作為X軸方向；第一和第二照相機，它們沿著X軸方向配置在所述裝配頭上，對所述底座一側進行攝影，該噴嘴位置校正方法具有攝影工序，其分別針對所述第一和第二照相機，將攝影中心位置定位在所述X-Y坐標系的已知位置坐標上，並對所述各識別標記進行攝影；偏差量取得工序，其分別針對所述第一和第二照相機，根據所述各識別標記的攝影圖像，求出相對於攝影中心的攝影位置偏差量；Y軸偏差量特定工序，當將所述噴嘴定位在目標位置坐標上時，根據此時所述第一和第二照相機的接近X坐標的兩個識別標記的Y軸方向的所述攝影位置偏差量，以及所述各照相機與所述噴嘴的相對位置關係，計算出所述噴嘴的Y軸方向的偏差量；定位工序，一邊根據所述Y軸方向的偏差量進行校正，一邊將所述噴嘴定位在所述目標位置坐標上。
2.如權利要求1所述的電子器件裝配裝置的噴嘴位置校正方法，其特徵在於，具有第一X軸偏差量特定工序，當將所述噴嘴定位在目標位置坐標時，針對所述第一和第二照相機的任何一方的接近X坐標的識別標記，將X軸方向的所述攝影位置偏差量，特定為所述噴嘴的X軸方向的偏差量，在所述定位工序中，一邊根據所述X軸方向的偏差量進行校正，一邊將所述噴嘴定位在所述目標位置坐標上。
3.如權利要求2所述的電子器件裝配裝置的噴嘴位置校正方法，其特徵在於，具有照相機之間距離特定工序，其提取出多組兩個識別標記的組，所述兩個識別標記之間的距離與所述裝配頭上的X軸方向的所述兩個照相機之間的距離基本相等，並且求出由各組的兩個識別標記分別在照相機上產生的X軸方向的攝影位置偏差量之差，求出所述各組的X軸方向的攝影位置偏差量之差的平均值，通過該攝影位置偏差量之差的平均值，對X軸方向的所述兩個照相機之間的距離進行校正；噴嘴的第二X軸偏差量特定工序，其根據所述X軸方向上的所述兩個照相機之間的距離、及所述各照相機與所述噴嘴之間的相對位置關係，計算出所述噴嘴的X軸方向的偏差量，在所述定位工序中，一邊根據所述X軸方向的偏差量進行校正，一邊將所述噴嘴定位在所述目標位置坐標上。
4.如權利要求1所述的電子器件裝配裝置的噴嘴位置校正方法，其特徵在於，在所述攝影工序中，在多個溫度下，用所述各照相機進行所述各識別標記的攝影，在所述偏差量取得工序中，針對所述各照相機，按所述各溫度求出所述攝影位置偏差量，在所述定位工序之前，設置對裝置內的溫度進行檢測的溫度檢測工序，並參照與所述溫度檢測工序的檢測溫度最接近的溫度下的攝影位置偏差量。
全文摘要
一種電子器件裝配裝置的噴嘴位置校正方法，可以用更高的精度定位噴嘴。該電子器件裝配裝置具有底座；具有吸附噴嘴的裝配頭；沿X軸方向引導裝配頭的X軸導軌；沿Y軸方向引導X軸導軌的Y軸導軌；顯示多個識別標記M1～Mn的標記顯示部；設置在裝配頭上的第一和第二照相機。該噴嘴位置校正方法具有由兩個照相機對各識別標記進行攝影的攝影工序；對各照相機求出攝影位置偏差量的偏差量取得工序；由兩個照相機分別攝影后的兩個識別標記的Y軸方向的攝影位置偏差量、以及各照相機與噴嘴的相對位置關係，計算出Y軸方向偏差量的Y軸偏差量特定工序；用算出的偏差量進行校正以定位噴嘴的定位工序。
文檔編號G01B11/00GK1741727SQ20051008732
公開日2006年3月1日 申請日期2005年7月28日 優先權日2004年7月28日
發明者東盛夫, 橋口桃枝 申請人:重機公司