部件安裝裝置的制作方法

專利名稱：部件安裝裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種部件安裝裝置，特別是在具有包括X軸與兩個Y軸的XY工作臺的部件安裝裝置中，適合在調整X軸與Y軸的垂直度時使用的部件安裝裝置。
背景技術：
圖7是將部件安裝裝置所采用的XY工作臺抽出而表示的概略立體圖，上述部件安裝裝置用于將電子部件安裝在配線基板上。
在該XY工作臺上，X軸框架10，通過與滾珠絲杠或皮帶組合的電動機、或線性電動機等(均未圖示)，在左側的YL軸框架12及右側的YR軸框架14上被驅動。此外，在X軸框架10上，用于將電子部件安裝在基板上的頭部單元(head unit)16被設置成能夠沿著該X軸框架10移動，并且設置成在YL軸框架12、YR軸框架14上，與X軸框架10一體地沿Y軸方向移動。
X軸框架10的左右兩端部分別由彼此獨立的電動機驅動，其Y軸方向的位置分別通過YL位置傳感器18及YR位置傳感器20檢測。同樣地，頭部單元16由X位置傳感器22檢測。這些位置傳感器18、20、22，可使用線性編碼器，該線性編碼器平行地設置在分別對應的軸上。
X軸框架10在Y軸方向的位置是這樣獲得的，即，通過X軸框架10在YL、YR的各軸框架12、14上移動，借助于上述位置傳感器18、20檢測變化量，因此，通過接通電源，可得知距離最初可驅動狀態下的位置的相對位置。但是，由于無法知道裝置(機械)內的絕對位置，所以，為了在固定于預定位置的基板上所確定的位置處正確地安裝電子部件，必須準確地得到頭部單元16、即X軸框架10在裝置內所處位置。
以往，作為獲得該位置的裝置，關于Y軸方向，如圖中所示，在一個YL軸框架12上設置YL軸原點傳感器24，以X軸框架10通過該傳感器24的位置作為原點，來設定絕對的基準位置。
頭部單元16在X軸方向上的位置，也同樣，以該頭部單元16通過X軸框架10上所設置的X軸原點傳感器26的位置作為原點。此外，借助于原點傳感器來檢測Y軸方向上的位置，例如在專利文獻1中已經公開。
一般，在部件安裝裝置(半導體制造裝置)中，在安裝電子部件時，有必要高精度地保持上述X軸框架10與YL軸框架12及YR軸框架14之間的垂直度、即X軸與左右Y軸正交的狀態。假如，XY軸的垂直度不正確的情況下，由于坐標系不準確而引起的在搭載(安裝)部件時的錯位，或因X軸扭曲，而對左右Y軸電動機的驅動產生影響，在將頭部單元16定位在目標位置上時，會產生調整(減振(damping))不良等影響。
專利文獻1日本特開平11-145694號公報即使通過上述原點傳感器獲得裝置內的絕對基準位置，但由于裝置會產生熱變形，或者XY工作臺的設置基座的水平度(標準(水準))不準確，將導致X軸與Y軸的垂直度錯開。在這種情況下，即使用上述原點傳感器檢測出X框架，但由于坐標系不準確，所以會產生原點傳感器不能正常發揮功能的問題。

發明內容
本發明就是為了解決上述以往的問題而提出的，其目的是提供一種部件安裝裝置，即使因裝置的熱變形等的任何原因，使X軸框架與兩個Y軸框架之間的垂直度錯開的情況下，也能正確地再現垂直度，能夠使原點傳感器正常地發揮功能。
本發明的第一方面，一種部件安裝裝置，其具有平行配設的YL軸框架以及YR軸框架；X軸框架，通過相對應的YL軸電動機以及相對應的YR軸電動機，在上述YL軸框架以及YR軸框架上分別能夠向Y軸方向移動；XY工作臺，將用于把部件安裝在基板上的頭部單元以能夠向X軸方向移動的方式搭載于上述X軸框架上，，其特征在于，具有圖像識別裝置，設置在上述頭部單元上；垂直度基準板，附有至少包括與直角三角形的頂點對應的三個標記的多個基準標記，并且安裝在上述XY工作臺的基座面上；修正單元，使上述頭部單元向XY方向移動，并通過上述圖像識別裝置依次圖像識別上述三個標記，從進行該圖像識別時的頭部單元的位置，求出各個標記在裝置上的坐標值，由所求得的三個標記的坐標值，算出上述X軸框架相對于Y軸方向的垂直度的錯位，根據所算出的錯位，驅動上述YL軸電動機和/或YR軸電動機，對上述X軸框架的垂直度進行修正。由此解決上述課題。
另外，本發明的上述修正單元也可以根據由Y軸方向的標記坐標值求出的、垂直度基準板相對于絕對坐標系的Y軸的傾斜角度，和由X軸方向的標記坐標值求出的、X軸框架相對于垂直度基準板的傾斜角度這兩個角度之間的差，來算出X軸框架相對于絕對坐標系的Y軸方向的垂直度的錯位，從而可正確地算出垂直度的錯位。
另外，本發明還可以在上述YL軸框架及YR軸框架上分別設置原點傳感器，上述修正單元也可以使上述X軸框架向上述原點傳感器方向移動，檢測各Y軸框架上的原點傳感器，并且由上述垂直度基準板的三個標記的坐標值，算出上述兩個原點傳感器的相對于Y軸方向的垂直度的錯位。因此，在拆卸了垂直度基準板的情況下，即使沒有再度設置，也能測定X軸框架的傾斜度或進行原點位置恢復動作。
另外，本發明的修正單元還可以預先保存上述X軸框架相對于Y軸方向的垂直度的錯位與調整時間之間的相關數據，并根據通過上述圖像識別算出的垂直度的錯位，來調節安裝時的調整時間。
根據本發明，通過附設在頭部單元上的圖像識別裝置，從安裝在XY工作臺的基座面上的垂直度基準板，對與直角三角形的頂點對應的三個標記分別進行圖像識別，從識別各標記時的頭部單元的位置，算出X軸框架的垂直度的錯位，因此，可正確地修正并再現該X軸框架的垂直度。


圖1是表示本發明的一個實施方式的主要部分的示意概略立體圖。
圖2是表示具有本實施方式的部件安裝裝置的控制裝置的特征的方框圖。
圖3是表示本實施方式的作用的線型圖。
圖4是表示有關左右原點傳感器的垂直度錯位的圖像的說明圖。
圖5是表示基準板與垂直度錯位的圖像的線型圖。
圖6是表示垂直度的錯位所帶來的影響的一個例子的圖表。
圖7是示意地表示現有的部件安裝裝置的主要部分的概略立體圖。
標號說明10X軸框架，12YL軸框架，14YR軸框架，16頭部單元，18YL位置傳感器，20YR位置傳感器，22X位置傳感器，24YL軸原點傳感器，26X軸原點傳感器，28YR軸原點傳感器，30圖像識別裝置，32基座部，34基座面，36腳部，40控制裝置，42控制器(CPU)，46YL軸電動機，48YR軸電動機，50X軸電動機，52存儲部，S垂直度基準板具體實施方式
下面，參照附圖，對本發明的實施例進行詳細的說明。
圖1是將XY工作臺的主要部分抽出而示意地表示的、相當于上述圖7那樣的立體圖，上述XY工作臺具有本發明的一實施方式的部件安裝裝置。
本實施方式的XY工作臺采用的結構是，在YR軸框架14上增加YR軸原點傳感器28，而且在左右Y軸框架上分別設置有原點傳感器。在頭部單元16上附設有CCD照相機等圖像識別裝置(圖像識別手段)30，能夠圖像識別后面詳述的垂直度基準板S，除此之外，實質上與上述圖7所示相同，因此在此省略了對其的詳細說明。
此外，這里，左右原點傳感器24、28預先設置在沿著Y軸方向的直線上。
在圖2中，概括地表示了具有本實施方式的部件安裝裝置的控制裝置。
該控制裝置40，除了通過由CPU等構成的控制器42，根據未圖示的ROM或RAM等所輸入的數據，來控制安裝裝置整體的以往的控制功能之外，還具有下文說明的修正單元。
該修正單元，通過上述控制器42等實現，根據從上述YL位置傳感器18、YR位置傳感器20、X位置傳感器22輸入的各位置數據，或從上述圖像識別裝置30輸入的圖像數據等，通過未圖示的電動機驅動器進行。例如，分別驅動控制由脈沖電動機構成的YL軸電動機46、YR軸電動機48及X軸電動機50，同時，可將所獲得的數據等信息保存在存儲部52中。
在本實施方式中，在上述XY工作臺的基座部32的上面(基座面)34上，安裝有垂直度基準板(夾具)S，該垂直度基準板S上標注有中心與直角三角形的各頂點對應的三個標記M。此外，基座面34在水平方向上的位置，可通過設置在各角落的回轉式腳部36調整。
垂直度基準板S安裝在基座面34上的方向等是任意的，但是，應安裝成在進行修正時不受裝置的影響(Y軸或X軸的歪曲、撓曲)的形式，上述垂直度基準板S是在不易受到熱變形等影響的玻璃等原材料上標有標記的部件。
之后，在上述修正單元中，使上述頭部單元16向XY方向移動，借助上述圖像識別裝置30，其識別部對上述三個標記M依次進行圖像識別。
隨后，在分別識別上述三個標記時，由各位置傳感器18、20、22得到的頭部單元16的檢測位置，求出各標記M在裝置上的坐標值(X、Y)。由求出的三個標記M的各坐標值，算出上述X軸框架10從Y軸方向的垂直度的錯位，根據所算出的錯位，使上述YL軸電動機46或YR軸電動機48旋轉，從而使X軸框架10朝消除錯位的方向移動，對垂直度修正。
參照圖3，更詳細地說明通過上述修正單元進行的處理。
在該例中，相對于虛線所示的假想X軸·Y軸構成的XY絕對坐標系，設X軸框架10傾斜θG角度，垂直度基準板S傾斜θS角度。
此外，對應于直角三角形頂點的三個標記M1、M2、M3的各中心、通過圖像識別而得到的檢測坐標設為(X1，Y1)、(X2，Y2)、(X3，Y3)。
在以上的前提下，Y軸方向的兩個標記M1、標記M3相對于絕對坐標系的Y軸構成的角度＝夾具的傾角(θS)……(1)此外，X軸方向的兩個標記M1與標記M2相對于X軸框架10所成的角度＝夾具的傾角(θS)+X軸框架的傾角(θG) ……(2)因此，(2)-(1)＝X軸框架的傾角。
綜上所述，垂直度基準板S的傾角θS＝tan-1((Y3-Y1)/(X3-X1))-π/2 ……(3)此外，(基準板+X軸框架)的傾角為θS+G時，θS+G＝tan-1((Y2-Y1)/(X2-X1))……(4)因此，X軸框架的傾角、即X軸與Y軸的從垂直度(90°)的錯位，就變成θG＝θS+G-θS……(5)在公式(5)的計算結果的基礎上，可以了解到左右原點傳感器位置的錯位量，所以，可通過下述公式算出調整量。
調整量＝A×tanθG………(6)如上所述，使用設置在頭部單元16上的識別裝置30來圖像識別基準板S的三個標記M1～M3，并且通過進行這樣的演算，即通過圖像識別而得到的三個標記在裝置上的位置和理論上處于正交關系的位置作比較的演算，就可以確認當前X軸與Y軸的垂直度的錯位θG。
因此，根據垂直度的測定結果再次計算X軸Y軸的坐標系，就能正確地確保由X軸框架10與兩個Y軸框架12、14構成的X軸Y軸的坐標系。
此外，如圖4所示，在Y軸框架12、14上，分別設有原點傳感器24、28。而且，根據上述垂直度的測定結果，使進行了錯位量修正的X軸框架10向上述原點傳感器的方向移動，檢測各Y軸框架上的原點傳感器之后，算出兩原點傳感器24、28(通過兩個傳感器的直線)相對于(絕對坐標系)Y軸方向的垂直度的錯位θJ。
另外，使沒有進行錯位量修正的X軸框架向上述原點傳感器的方向移動，檢測各Y軸框架上的原點傳感器之后，根據垂直度的測定結果，算出原點傳感器24、28相對于(絕對坐標系)Y軸方向的垂直度的錯位θJ。
如上所述，算出原點傳感器相對于絕對坐標系的Y軸的錯位時，在拆卸垂直度基準板的情況下，即使沒有再度設置，也能測定X軸框架的傾斜度，或相對于絕對坐標系，能夠正確地返回到原點位置。
此外，如圖5所示，為了方便，在使基準板S的三個標記與單點劃線所示的絕對坐標系一致的狀態下，把對各標記進行圖像識別時的從垂直度(90°)的錯位設為θ(相當于上述的θG)的情況下，通過預先調查該垂直度的錯位對裝置的標準(水平度)，或對X軸Y軸移動后的調整(減振)所帶來的影響(時間)，可以從垂直度錯位的測定結果預測對標準或調整的影響狀況。
在圖6中，示出了預先調查了上述影響的一個例子。在這里，省略了關于標準的圖示，該標準是用設置在上述基座面34的預定位置上的，例如設置在4個部位上的標準器測定的結果；調整時間是從使頭部單元16在與安裝時相同的條件下使其移動、停止時，到在可安裝的狀態下振動衰減所需要的時間(減振時間)。
鑒于此，在本實施方式中，預先制作并保存如圖6所示的上述X軸框架10相對于Y方向的從垂直度的錯位，和減振時間之間的相關數據，當通過上述圖像識別算出的從垂直度的錯位θ在預先設定的允許范圍內時，根據算出的錯位，調整安裝時的減振時間，并可進行控制。
如以上詳細描述的那樣，根據本實施方式，可以獲得如下的效果。
(1)即使在因裝置標準不準確而引起的歪曲或撓曲，使X軸Y軸的垂直度錯位的情況下，或者在因熱變形而使XY軸產生垂直度錯位的情況下，通過對上述M1～M3的三個標記進行圖像識別，可測定垂直度的錯位。
(2)由于從被測定的X軸Y軸的垂直度的錯位，能夠調整到正確的垂直度，因此，可對吸附或識別、安裝坐標系的不準確進行修正。
(3)由于從被測定的X軸Y軸的垂直度能夠預測對X軸Y軸移動后的調整的影響，所以，通過延長相當于預測值的調整等待時間，可以消除在吸附或識別、安裝時，XY軸移動后的調整不良對X軸Y軸的停止位置帶來的影響。
(4)由于能夠由所測定的X軸Y軸的垂直度的錯位，計算出裝置標準的不準確，所以對于正確的標準狀態，不用使用標準器等測定工具來測定，而是可以指示操作者通過上述腳部36的轉動而調整基座面高度。
此外，在上述實施方式中，雖然示出了使用帶有M1～M3標記的基準板的情況，但并不限于此。只要是不受裝置的熱變形或歪曲、撓曲等影響的場所，也可以將這些標記直接附設在基座面上。此外，標記的數目也不限于3個。
此外，在實施方式中，由于原點傳感器分別左右設置，因此具有能夠更正確地檢測垂直度的優點，但并不限于此。根據本發明，能可靠地再現垂直度，因此將原點傳感器設置于任何一方都是可行的。
另外，在上述實施方式中，示出了位置傳感器為線性編碼器的情況，但是，并不限于此。也可以是與電動機同步的旋轉式編碼器等其他傳感器。
權利要求
1.一種部件安裝裝置，具有平行配設的YL軸框架以及YR軸框架；X軸框架，通過相對應的YL軸電動機以及相對應的YR軸電動機，在上述YL軸框架以及YR軸框架上分別能夠向Y軸方向移動；XY工作臺，將用于把部件安裝在基板上的頭部單元以能夠向X軸方向移動的方式搭載于上述X軸框架上，其特征在于，具有圖像識別裝置，設置在上述頭部單元上；垂直度基準板，附有至少包括與直角三角形的頂點對應的三個標記的多個基準標記，并且安裝在上述XY工作臺的基座面上；修正單元，使上述頭部單元向XY方向移動，并通過上述圖像識別裝置依次圖像識別上述三個標記，從進行該圖像識別時的頭部單元的位置，求出各個標記在裝置上的坐標值，由所求得的三個標記的坐標值，算出上述X軸框架相對于Y軸方向的垂直度的錯位，根據所算出的錯位，驅動上述YL軸電動機和/或YR軸電動機，對上述X軸框架的垂直度進行修正。
2.根據權利要求1所述的部件安裝裝置，其特征在于，上述修正單元根據從Y軸方向的標記坐標值求出的、垂直度基準板相對于絕對坐標系的Y軸的傾斜角度，和由X軸方向的標記坐標值求出的、X軸框架相對于垂直度基準板的傾斜角度這兩個角度之間的差，算出X軸框架相對于絕對坐標系的Y軸方向的垂直度的錯位。
3.根據權利要求1所述的部件安裝裝置，其特征在于，該裝置在上述YL軸框架及YR軸框架上分別設置了原點傳感器；上述修正單元使上述X軸框架沿著上述原點傳感器方向移動，檢測各Y軸框架上的原點傳感器，并且由上述垂直度基準板的三個標記的坐標值，算出上述兩個原點傳感器相對于Y軸方向的垂直度的錯位。
4.根據權利要求1、2或3所述的部件安裝裝置，其特征在于，預先保存上述X軸框架相對于Y軸方向的從垂直度的錯位與調整時間之間的相關數據，根據通過上述圖像識別算出的從垂直度的錯位，調節安裝時的調整時間。
全文摘要
本發明即使在X軸框架與兩個Y軸之間的垂直度錯位的情況下，也能可靠地再現垂直度，并且能夠使原點傳感器正常地發揮功能。在具有XY工作臺的部件安裝裝置中，在YL軸框架(12)及YR軸框架(14)上，設有用于檢測X軸框架(10)的在Y軸方向上的原點位置的原點傳感器(24)、(28)，而且在頭部單元(16)上附設有圖像識別裝置(30)，在基座面(34)上安裝帶有與直角三角形的頂點對應的三個基準標記的垂直度基準板(S)，通過上述圖像識別裝置(30)對三個標記順次進行圖像識別，求出各標記在裝置上的坐標值，由各坐標值算出X軸框架(10)相對于Y軸方向的垂直度的錯位，根據該錯位，驅動YL軸電動機或YR軸電動機，對X軸框架的垂直度進行修正。
文檔編號H05K13/04GK1867244SQ20061008013
公開日2006年11月22日 申請日期2006年5月9日 優先權日2005年5月9日
發明者加藤禮貴, 東盛夫 申請人:重機公司