专利名称：电子器件装配装置的喷嘴位置校正方法
技术领域：
本发明涉及一种使进行电子器件装配的装配头沿着导轨移动的电子器件装配装置的喷嘴定位校正方法。
背景技术：
在现有的电子器件装配装置中，通过安装有用于进行电子器件吸附的喷嘴的装配头，以及能够将该装配头定位在X-Y平面的任意位置上的X-Y移动机构，把电子器件装配在基板上。由于种种原因(例如，器件的加工精度、组装精度、热膨胀等)，有时相对于目标位置坐标，在装配位置上会产生误差。
为了校正这样的误差，已经公开有这样的现有技术(例如，参考专利文献1)，在测定用板的表面上分布有各位置坐标已知的基准标记，将该测定用板设置在基板保持位置上，通过安装在装配头上的照相机的摄影，取得各基准标记的摄影位置误差。并且，在装配电子器件时，把接近装配目标位置坐标的基准标记的摄影位置误差，看作是近似于喷嘴定位中的误差，亦即，把摄影位置误差看作喷嘴定位误差，并按照摄影位置误差的大小进行校正。
特开平8-16787号公报但是，当安装在装配头上的照相机与喷嘴在X-Y平面上分隔开的情况下，在装配头移动时，例如，在支承装配头的导轨上产生挠曲等，因此导致照相机和喷嘴的状态(姿势)或方向发生变化，从而会出现因所述变化增大而使喷嘴的定位误差与摄影位置误差不接近的情况。
发明内容
本发明的目的在于，与安装在装配头上的照相机和喷嘴在X-Y平面上的距离无关，而当装配头移动时，可以对因状态或方向的变化而引起的误差进行校正。
本发明第一方面为电子器件装配装置的喷嘴位置校正方法，所述电子器件装配装置具有底座，其具有在基板上进行电子器件装配的基板保持部；装配头，其具有用于吸附装配到基板上的电子器件的喷嘴；X轴导轨，其沿着X轴方向引导装配头，该X轴方向与保持在基板保持部上的基板的电子器件安装面平行；两条Y轴导轨，它们设置在底座上，并沿着与电子器件安装面平行的Y轴方向引导X轴导轨；标记显示部，其设置在底座一侧，显示有在X-Y坐标系中的各位置坐标为已知的多个识别标记，这些识别标记排列成一列，并且该X-Y坐标系就以该排列方向作为X轴方向；第一和第二照相机，它们沿着X轴方向配置在装配头上，并对底座一侧进行摄影。该校正方法具有如下工序摄影工序，其分别对第一和第二照相机，将摄影中心位置定位在X-Y坐标系的已知位置坐标上，并对各识别标记进行摄影；偏差量取得工序，其分别对第一和第二照相机，根据各识别标记的摄影图像，求出距离摄影中心的摄影位置偏差量。并且，还具有Y轴偏差量特定工序，若将喷嘴定位在目标位置坐标上时，根据此时与第一和第二照相机的X坐标接近的两个识别标记的Y轴方向的摄影位置偏差量，以及各照相机与喷嘴之间的相对位置关系，求出喷嘴的Y轴方向的偏差量；定位工序，其一边根据Y轴方向的偏差量进行校正，一边将喷嘴定位在目标位置坐标上。
在所述结构中，例如，当X轴导轨在Y轴方向产生挠曲时，若装配头沿X轴导轨移动，则对应X轴导轨上的各位置，就会产生Y轴方向的误差。
从而，若按各个已知的位置坐标，依次对沿着X轴方向排列的多个识别标记进行摄影，则各识别标记的摄影位置偏差量的Y轴方向的分量，可作为X轴导轨向Y轴方向的挠曲量求出。
从而，在将喷嘴定位在目标位置坐标时，对第一和第二照相机的接近X坐标的两个识别标记，通过求出其在Y轴方向的摄影位置偏差量，就可以近似地求出在装配头上的两个点(两个照相机位置)上的Y轴方向的偏差量。
此外，如果已知装配头上的各照相机与喷嘴的相对位置关系的话，通过“喷嘴与第一照相机”和“喷嘴与第二照相机”的X轴方向上的配置比例等，可以计算出在喷嘴上产生的Y轴方向的偏差量。
并且，所谓“第一和第二照相机的接近X坐标的两个识别标记”，最好是选择位于最近位置的识别标记，但在隔着照相机位置的两侧存在识别标记时，通常也可以选择位于左侧(或右侧)的识别标记。这样，就可以不必判断在位于两侧的两个识别标记中的哪一个更加接近X坐标。在这样的情况下，也就可以选择最接近或次接近X坐标的识别标记。
本发明第二方面具有与本发明第一方面相同的结构，同时，还具有第一X轴偏差量特定工序，当将喷嘴定位在目标位置坐标时，对第一和第二照相机中的任何一方的接近X坐标的识别标记，将X轴方向的摄影位置偏差量特定为喷嘴的X轴方向的偏差量。在定位工序中采用如下结构，即，一边根据X轴方向的偏差量进行校正，一边将喷嘴定位在目标位置坐标上。
在所述结构中，例如，当X轴导轨在垂直于X-Y平面的方向(以下称为Z轴方向)产生挠曲时，若装配头沿着X轴导轨移动，则在装配头上的X轴方向的两端部，在Z轴方向上产生高低差，就会以Y轴方向为中心倾斜。其结果，朝向底座一侧的喷嘴的前端部就会产生朝向X轴方向的误差。此外，同样地，由于各照相机也朝向底座一侧，因此该摄影中心就会产生朝向X轴方向的误差。
从而，若根据各已知的位置坐标，依次对沿着X轴方向排列的多个识别标记进行摄影，则可求出各识别标记的摄影位置偏差量的X轴方向的分量，将其作为X轴导轨向Z轴方向挠曲而引起的X轴方向的误差量而求出。
从而，在将喷嘴定位在目标位置坐标的情况下，对第一或第二照相机的接近X坐标的两个识别标记，求出其在X轴方向的摄影位置偏差量，由此就可以近似地求出喷嘴端部的X轴方向的偏差量。另外，由于X轴导轨向Z轴方向挠曲而引起的、在装配头上产生的以Y轴方向为中心的倾斜角度的大小，不会达到可以看见X轴导轨挠曲的程度，因此如果在同一装配头上的话，分别在第一照相机和第二照相机以及喷嘴上产生的X轴方向的偏差量就几乎相等。因此，可以将任何一方的照相机的误差近似地看作是在喷嘴上产生的误差。
并且，所谓“任何一方的照相机的接近X坐标的识别标记”，最好是选择位于最接近位置的识别标记，但在隔着照相机位置的两侧存在识别标记时，通常也可以选择位于左侧(或右侧)的识别标记。这样就可以不必判断位于两侧的两个识别标记中的哪一个更加接近X坐标。在这样的情况下，也就可以选择最接近或次接近X坐标的识别标记。
本发明第三方面具有与本发明第一或第二方面相同的结构，同时，还具有照相机之间距离特定工序，其提取出多组两个识别标记的组，其两个识别标记之间的距离与装配头上的X轴方向的两个照相机之间的距离基本相等，求出由各组的两个识别标记分别在照相机上产生的X轴方向的摄影位置偏差量之差。进而，求出各组的X轴方向的摄影位置偏差量之差的平均值，通过该摄影位置偏差量之差的平均值，对X轴方向的两个照相机之间的距离进行校正；该喷嘴的第二X轴偏差量特定工序，其根据X轴方向的两个照相机之间的距离，和各照相机与喷嘴之间的相对位置关系，计算出喷嘴的X轴方向的偏差量。在所述定位工序中采用如下结构，即，一边根据X轴方向的偏差量进行校正，一边将喷嘴定位在目标位置坐标上。
在所述结构中，例如，作为一例，根据两个照相机之间的距离，计算出温度变化影响的原因对装配头的X轴方向的长度变化的影响。亦即，提取出具有与两个照相机之间的距离基本相等间隔的两个识别标记(最好是与两个照相机之间的距离相等的识别标记组，如果没有完全一致的标记组的话，可以是最接近的识别标记组或次接近的识别标记组)，并且求出各识别标记在各照相机中的摄影位置的偏差量。从而，分别求出在各照相机位置周围产生的X轴方向偏差量，因此通过减去这些X轴方向偏差量，就可以计算出由两个照相机之间距离在装配头上产生的伸缩量。
同样，选出多个恰好隔开两个照相机之间距离的其它的识别标记组，分别根据它们，计算出由照相机之间的距离在装配头上产生的伸缩量，通过求出它们的平均值，提取出降低误差影响的值。
通过将这样求出的照相机之间的距离，应用到定位工序中在喷嘴上产生的X轴偏差量的计算，就可以更精密地进行X轴偏差量的计算。
本发明第四方面具有与本发明第一、二或第三方面相同的结构，同时，采用如下结构在摄影工序中，在多个温度下，用各照相机进行每个识别标记的摄影。在偏差量取得工序中，针对各照相机，按各温度求出摄影位置偏差量。在定位工序之前，设置对装置内的温度进行检测的温度检测工序，并参照与温度检测工序的检测温度最接近的温度下的摄影位置偏差量。
在所述结构中，通过在各温度下进行摄影，使在各温度下产生的摄影位置偏差量可以反映到Y轴偏差量特定工序、第一X轴偏差量特定工序、第二X轴偏差量特定工序、或者照相机之间距离特定工序中，可以进行考虑了温度影响的各种偏差量的校正。
本发明第一方面，通过用两个照相机对位置坐标为已知的沿X轴方向排列的多个识别标记进行摄影，可以近似地取得沿X轴方向的任意的两个照相机位置上产生的Y轴方向的偏差量。进而，通过从装配头的两点上产生的Y轴方向的偏差量，求出喷嘴上的Y轴方向的偏差量，可以更准确地求出由装配头的状态或方向变动引起的位置误差，通过校正它们，就可以以更高精度进行电子器件的装配。
本发明第二方面，通过用与喷嘴一起设置在装配头上的任何一方的照相机，对位置坐标已知的沿X轴方向排列的多个识别标记进行摄影，就可以近似地取得沿X轴方向的任意的照相机位置上产生的X轴方向的偏差量。进而，当X轴方向的偏差量是由于X轴导轨向Z轴方向的挠曲所引起时，可以将X轴方向的摄影位置偏差量近似地看作是喷嘴端部产生的X轴方向的偏差量，可以更准确地求出由装配头的状态或方向变动引起的位置误差，通过校正它们，可以以更高精度进行电子器件的装配。
在本发明第三方面中，具有与两个照相机之间距离相等间距的两个识别标记中，根据各照相机中产生的摄影位置偏差量，求出在两个照相机之间产生的装配头的伸缩量。同样，由多个识别标记组求出若干个伸缩量，并求其平均值，因此，可以更精密地求出X轴方向的装配头的伸缩量。进而，由于将X轴方向上的装配头的精密的伸缩量反映到喷嘴位置的X轴方向的偏差量的计算中，因此对该X轴方向，可以更准确地定位喷嘴位置。
在本发明的第四方面中，通过在各种温度下进行摄影，可以使在各温度下产生的摄影位置偏差量反映到Y轴偏差量特定工序、第一X轴偏差量特定工序、第二X轴偏差量特定工序、或者照相机之间距离特定工序中，并且可以进行考虑了温度影响的各种偏差量的校正，因此，在各温度下可以以更高精度进行电子器件的装配。
图1是本发明的实施方式的电子器件装配装置的立体图。
图2是图1中所指出的X-Y支架的俯视图。
图3是图1中所指出的作为标记显示部的样板基板的俯视图。
图4是表示电子器件装配装置的控制系统的方框图。
图5是从上方(Z轴方向)看到的X-Y支架的示意图。
图6是从前方(Y轴方向)看到的X-Y支架的示意图。
图7是表示对样板基板的各识别标记进行展开的坐标系的示意图。
图8是表示对摄影时的照相机中心位置，摄影后的识别标记的偏差量的示意图。
图9是表示使用于各种校正中的校正表T的示意图。
图10是表示装配头中的各照相机与各吸附喷嘴的配置、以及各距离关系的示意图。
图11是表示分别对应于两个照相机的各识别标记、与在该识别标记产生的X轴方向的摄影位置偏差量之间的关系的图表。
图12是表示各照相机以及各吸附喷嘴与识别标记的对应关系的示意图。
图13是为求出了从两个照相机的位置，在吸附喷嘴上产生的位置偏差量的示意图。
图14是表示第一照相机与各吸附喷嘴以及识别标记的对应关系的示意图。
标号说明10…动作控制装置11…CPU100…电子器件装配装置104…底座110…装配头112…第一照相机113…第二照相机121…X轴导轨122…Y轴导轨130…样板基板(标记显示部)M1～Mn…识别标记具体实施方式
(实施方式的整体结构)对本发明的实施方式，根据图1至图14进行说明。图1是本实施方式的电子器件装配装置100的立体图。
电子器件装配装置100是在基板上装配各种电子器件的装置。如图1所示，具有底座104，其支承后述的各组成部件；多个电子器件送料器101(在图1中只图示了一个，实际上，沿着后述的X轴方向排列配置有多个)，其供给需装配的电子器件；送料器工作台(bank)102，其用于排列并保持多个电子器件送料器101；基板传送装置103，其沿着一定方向传送基板；在该基板传送装置103的基板传送路径途中，设有用于对基板进行电子器件装配作业的装配作业部；装配头110，其作为器件保持装置，保持有可自由拆装的多个吸附喷嘴111，以保持电子器件；X-Y支架120，其作为装配头的移动装置，用于驱动传送装配头110到规定范围内的任意位置；动作控制装置10，其对所述各结构的动作进行控制。
并且，在以下说明中，把沿着水平面相互正交的其中一个方向作为X轴方向，把另一个方向作为Y轴方向，把垂直上下方向称为Z轴方向。
(基板传送装置)基板传送装置103具有未图示的传送皮带，通过该传送皮带，将基板沿着X轴方向传送。
此外，如上所述，在基板传送装置103的基板传送路径的途中，设有将电子器件装配到基板上的装配作业部。基板传送装置103在将基板传送到装配作业部后立即停止，并通过未图示的保持机构保持基板。亦即，在基板由保持机构所保持的状态下，能够稳定地进行电子器件的装配作业。
并且，在本实施方式中，主要对将电子器件装配到基板上的吸附喷嘴111的位置校正技术进行说明，因此在图1中，图示出在装配作业部中，由保持机构保持该位置校正用样板基板130的状态。
(电子器件送料器)送料器工作台102具有多个沿X-Y平面的平坦部，在该平坦部上，安装配置有沿X轴方向排列的多个电子器件送料器101。
此外，送料器工作台102具有沿X-Z平面的抵接部，该抵接部与各电子器件送料器101的前端部抵接，在该抵接部上，在沿着电子器件送料器101的排列方向设有多个定位孔(图示略)，所述定位孔用于使设置在电子器件送料器101前端部的卡合突起插入。
进而，在各电子器件送料器101上具有利用弹力进行夹持的锁定机构，通过使送料器工作台102的平坦部的外侧端部与锁定机构啮合，维持所述卡合突起插入到定位孔内的状态，使该电子器件送料器101可以按所期望的状态固定在送料器工作台102上。
电子器件送料器101的后端部侧保持有卷带盘，在所述卷带盘上卷绕着以均等间隔封入有无数电子器件的卷带，同时，在其前端部附近形成有向装配头110传递电子器件的电子器件交接部。进而，在电子器件送料器101安装到送料器工作台102的状态下，卷带一直传送到电子器件交接部为止，向定位在该交接部上的装配头110供给电子器件。
(X-Y支架)图2是X-Y支架120的俯视图。如图2所示，其结构如下，具有两条Y轴导轨122，其作为Y轴导轨，平行地放置并安装在底座104的上面，该上表面与X-Y平面平行；X轴导轨121，其作为X轴导轨，以架设在这两条Y轴导轨122上的状态而被支承；沿Y轴方向引导该X轴导轨121和装配头110、并沿X轴方向使装配头110移动。另外，还具有作为驱动源的X轴电动机123；作为驱动源的Y轴电动机124，其通过X轴导轨121使装配头110沿Y轴方向移动。进而，通过各电动机123、124的驱动，可以在两条Y轴导轨122之间的几乎整个区域传送装配头110。
此外，为了完成电子器件装配作业，所述送料器工作台102与装配作业部都配置在X-Y支架120的可以传送装配头110的区域内。
上述Y轴导轨122都沿着Y轴方向配设，分别通过直线导轨支承X轴导轨121的两端部。从而，可使X轴导轨121沿着Y轴方向滑动。
此外，Y轴电动机124通过公知的传动机构(皮带机构、滚珠丝杠机构等)，可以使X轴导轨121沿着Y轴方向移动并定位。
上述X轴导轨121沿着X轴方向进行配置，通过直线导轨支承装配头110。从而，使装配头110可以沿着X轴方向滑动。
此外，X轴电动机123通过公知的传动机构(皮带机构、滚珠丝杠机构等)，可以使装配头110沿着X轴方向移动并定位。
并且，各电动机123、124的各自的转动量，可通过未图示的检测装置进行检测，并输出到动作控制装置10中，通过控制它们成为期望的转动量，就可以通过装配头110，对吸附喷嘴111或后述的第一及第二照相机112、113进行定位。
此外，各电动机123、124也可以不使用旋转驱动式电机，而使用直线电机。
(装配头)如图2所示，装配头110具有四根吸附喷嘴111，其通过空气吸入，并用其前端部保持电子器件；Z轴电动机114(参考图4)，其作为驱动源，沿着Z轴方向驱动这些吸附喷嘴111；旋转电动机115(参考图4)，其作为旋转驱动源，以Z轴方向作为中心，驱动通过吸附喷嘴111而被保持的电子器件旋转。
各吸附喷嘴111沿X轴方向排列并支承在装配头110上，且使每个吸附喷嘴的长度方向沿着Z轴方向被支承。
此外，各吸附喷嘴111被连接到负压发生源，通过在该吸附喷嘴111的前端部进行吸气吸引，来吸附和保持电子器件。
亦即，通过这些结构，在进行装配作业时，用吸附喷嘴111的前端部，从规定的电子器件送料器101吸附电子器件，通过装配头110的移动，在规定的位置，使吸附喷嘴111朝基板下降，同时，使吸附喷嘴111旋转，一边调整电子器件的方向，一边进行装配作业。
第一和第二照相机112、113夹持着各吸附喷嘴111，分别配置在装配头110的在X轴方向的两端部。进而，各照相机112、113以其光轴朝向Z轴方向的状态，安装在装配头110上，并且在通过X-Y支架120定位在规定位置的状态下，对用于对准基板原点的定位标记进行摄影。除此之外，所述照相机112、113可以在为了定位各吸附喷嘴111而识别装配头110下方的状态等的各种摄影中使用。另外，为进行后述的吸附喷嘴111的位置校正，而对样板基板130进行的摄影中也可以使用。
(样板基板)图3是作为标记显示部的样板基板130的俯视图。这样的样板基板130只有在进行吸附喷嘴111的位置校正的准备作业(后面详细描述)时，才安装在基板传送装置103的装配作业部，而在电子器件的装配作业时则被取下。
样板基板130的中央部沿着直线、按均等的间隔显示有识别标记M1～Mn。这些各识别标记M1～Mn最好以更高的精度沿着直线排列。根据其形成精度，严格说来，会产生若干偏差。从而，各识别标记M1～Mn预先通过三维检测装置对各个位置进行精密测定，预先取得相对的位置关系。亦即，以最边缘的识别标记M1作为原点，以连接两端识别标记M1、Mn的直线作为三维坐标系的一条坐标轴，通过所述测定可以求出坐标数据，所述坐标数据以在动作控制装置10的处理中能够使用的状态的数据，而预先进行准备。
并且，样板基板130在使用时被安装在基板传送装置103的装配作业部上，而其各识别标记M1～Mn大致沿X轴方向排列。此外，在安装它时，在X轴方向的各识别标记M1～Mn的排列长度，应设定为在X轴方向上可以涵盖下述范围的长度进行将电子器件装配在基板上的范围；从各电子器件送料器101接收电子器件的范围；以及状态检测装置105的范围。亦即，由于样板基板130用于对各吸附喷嘴111的定位位置进行校正，因此需要涵盖沿X轴方向的、吸附喷嘴111能被定位的所有位置。
并且，样板基板130由因温度变化而引起的膨胀变化小的材料(例如玻璃板)形成。
(动作控制装置)图4表示电子器件装配装置100的控制系统的方框图。如图4所示，动作控制装置10主要对下述部件的动作进行控制X-Y支架120的X轴电动机123；Y轴电动机124；Z轴电动机114(实际上，分别设置在各吸附喷嘴111上，但在图4中只图示了一个)，在装配头110中，使各吸附喷嘴111进行升降；旋转电动机115(实际上，分别设置在各吸附喷嘴111上，但图4中只图示了一个)，使吸附喷嘴111进行旋转；设置在装配头110上的第一照相机112和第二照相机113。同时，通过设置在X-Y支架120上的温度传感器106，进行X-Y支架120的动作环境温度的检测。
进而，动作控制装置10还具有CPU11，其根据规定的控制程序，执行各种处理和控制；系统ROM12，其存储用于执行各种处理和控制的程序；RAM13，其通过存储各种数据，成为各种处理的作业区域I/F(接口)14，其用于连接CPU11与各种设备；操作板15，其用于进行各种设定和操作中所需数据的输入；非易失性存储装置17，其由存储有用于执行各种设定和操作的数据，例如EEPROM(可电擦除可编程只读存储器)等构成；显示监视器18，其显示各种设定的内容和后述的检查结果等。此外，所述各电动机114、115、123、124通过未图示的电机驱动器与I/F14连接。
在所述存储装置17中，存储有表示各电子器件在基板上的装配位置的装配位置坐标数据、以及表示应装配的电子器件的接收位置的位置坐标数据。
并且，CPU11通过规定的安装程序，对下述动作进行控制如果基板保持在基板传送装置103的装配作业部，则装配头110移动到预先设定的位置，并利用任意一个照相机112、113对基板的基准值标记进行摄影。另外，CPU11根据摄影图像，计算出基板的原点位置，在取得电子器件装配装置100的坐标系中的该原点位置的位置坐标的同时，还将存储在存储装置17中的装配位置的各位置坐标数据转换到电子器件装配装置100的坐标系。进而，CPU11按规定的驱动量驱动X轴电动机123和Y轴电动机124，将装配头110上的吸附喷嘴111定位在各装配位置，依次进行电子器件的装配作业。
此外，当进行电子器件的接收和装配时，CPU11进行Z轴电动机114的动作控制，将吸附喷嘴111的前端部调整到适当的高度进行控制。
进而，虽然在图1中没有图示，但是在底座104的上表面，在装配头110的可动范围内的规定位置设有状态检测装置105，所述状态检测装置105朝向上方对保持在各吸附喷嘴111上的电子器件从下方进行摄影。该状态检测装置105从下方对保持在吸附喷嘴111上的电子器件进行摄影，并输出到动作控制装置10。
对此，CPU11在接收电子器件之后、在装配之前，将吸附喷嘴111定位在状态检测装置105的正上方，通过状态检测装置105对电子器件进行摄影，根据摄影图像求出电子器件的朝向，进行旋转电动机115的驱动控制，以便使电子器件具有适当的朝向。
(吸附喷嘴位置偏差的原因)此处，根据图5和图6，对吸附喷嘴111的定位误差的产生原因进行说明。
首先，对X-Y支架120的问题点进行说明。图5是从上方(Z轴方向)看到的X-Y支架120的示意图，图6是从前方(Y轴方向)看到的X-Y支架120的示意图。
由于X轴导轨121能够向Y轴方向移动，因此为了使其材质轻量化而使用铝合金。另一方面，由于底座104和Y轴导轨122由铁或铁合金构成，由于电子器件装配装置100的周围环境温度的上升，各部分的膨胀率存在差异，如图5所示，在X轴导轨121上有时会发生向Y轴方向弯曲的情况。
当装配头110沿着如所述那样弯曲的X轴导轨121移动时，如图5所示的ΔY，在X轴方向的各位置上，喷嘴位置就会产生Y轴方向上的位置偏差。
此外，由于与上述相同的理由和装配头110的重量，如图6所示，在X轴导轨121上有时会发生向Z轴方向弯曲的情况。当装配头110沿着如所述那样弯曲的X轴导轨121移动时，如图6所示的θ1、θ2，在X轴方向的各位置上，喷嘴位置就会对垂直方向产生角度偏差。其结果，吸附喷嘴111的前端位置相对于X轴方向产生位置偏差。
此外，由于X轴导轨121的弯曲状况随电子器件装配装置100的使用环境温度而变化，因此在预先求出偏差量，开始装配的前阶段，要想完成校正，就比较困难。
加之，装配头110随着温度变化向X轴方向膨胀，有时会产生位置偏差。
为了抑制这样的各种偏差，可进行以下所述的各种方法。
(生成用于各种校正的校正表)
根据图7至图9，对用于各种校正的校正表T的生成步骤进行说明。图7是表示对样板基板130的各识别标记M1～Mn进行展开的坐标系的示意图，图8是表示相对于摄影时的照相机中心位置，摄影后的识别标记M1～Mn的偏差量的示意图，图9是表示用于各种校正的校正表T的示意图。这样的处理在电子器件的装配作业之前先行进行。
、首先，当在基板传送装置103的装配作业部上安装有样板基板130时，CPU11通过规定的校正处理程序，使装配头110的第一照相机112定位在大概的位置上，并对位于两端的识别标记M1和Mn进行摄影的动作加以控制。
、CPU11根据各识别标记M1和Mn距照相机中心位置的偏差量，识别它们的正确位置，形成以识别标记M1作为原点，以连接识别标记M1和Mn的直线作为X轴的X-Y坐标系。
、CPU11将预先存储在存储装置17中的表示各识别标记M1～Mn的相对位置关系的坐标数据，转换到所述X-Y坐标系，作为校正表T中的(X1，Y1)、(X2，Y2)、(X3，Y3)、…、(Xn，Yn)，存储到RAM13中。并且，由于以识别标记M1作为原点，且识别标记M1和Mn位于X轴上，因此就有X1＝0，Y1＝0，Yn＝0。
、其次，CPU11对根据所述各识别标记M1～Mn的位置坐标数据(X1，Y1)、(X2，Y2)、(X3，Y3)、…、(Xn，Yn)，把第一照相机112定位在各识别标记M1～Mn上并进行摄影的动作进行控制。
、CPU11根据各识别标记M1～Mn的摄影图像，利用X分量和Y分量，分别计算出各识别标记M1～Mn距离照相机的中心位置C的偏差量(参考图8)，作为校正表T中的(XL1，YL1)、(XL2，YL2)、(XL3，YL3)、…、(XLn，YLn)，存储到RAM13中。
亦即，如果是在X轴导轨121中不产生挠曲的理想的状态，则(XL1，YL1)、(XL2，YL2)、(XL3，YL3)、…、(XLn，YLn)都应为(0，0)，但由于X轴导轨121的挠曲、和装配头110的膨胀等原因，装配头110中的在第一照相机112上产生的位置偏差量可以表示成(XL1，YL1)、…(XLn，YLn)。
、其次，CPU11对根据所述各识别标记M1～Mn的位置坐标数据(X1，Y1)、(X2，Y2)、(X3，Y3)、…、(Xn，Yn)，把第二照相机113定位在各识别标记M1～Mn上并进行摄影的动作进行控制。
、进而，与第一照相机112的情况相同，在第二照相机113的情况下，CPU11也计算出各识别标记M1～Mn的X-Y的偏差量，并且将其作为校正表T中的(XR1，YR1)、(XR2，YR2)、(XR3，YR3)、…、(XRn，YRn)而存储到RAM13中。
从而，在装配头110中的第二照相机113上产生的位置偏差量就可以表示为(XR1，YR1)、…、(XRn，YRn)。
、CPU11在每一个规定的温度下(例如，每摄氏1度)进行所述[1]～[7]的处理，在每个温度下，取得校正表T。为了在每个温度下取得校正表T，也可以在装置内设置温度调节装置，在本实施方式中，从接通主电源起，CPU11就对X-Y支架120的预热运转的动作进行控制，监视温度传感器106的检测温度，每当温度上升1度，就进行[1]～[7]的处理。
(对装配头的伸缩的校正处理)利用在每个温度下取得的校正表T，根据图10，对计算出在下述每个距离D0、D1、D2、D3、D4上产生的变化量ΔD0～ΔD4的步骤进行说明。其中D0表示第一照相机112与第二照相机113之间的照相机中心间的距离，所述D0因温度变化引起装配头110伸缩而会发生变化；D1表示从第一照相机112的照相机中心到第一吸附喷嘴111a的喷嘴中心间的距离；D2表示从第一照相机112的照相机中心到第二吸附喷嘴111b的喷嘴中心间的距离；D3表示从第一照相机112的照相机中心到第三吸附喷嘴111c的喷嘴中心间的距离；D4表示从第一照相机112的照相机中心到第四吸附喷嘴111d的喷嘴中心间的距离。图10是表示装配头110中的各照相机112、113与各吸附喷嘴111a～111d的配置，以及各距离D0～D4的关系的示意图。
、首先，前提是预先精密测定各距离D0～D4的初始值，并将其存储到存储装置17中。此外，测定各距离D0～D4时，最好是在与测定样板基板130中的各识别标记M1～Mn时相同的环境下，并以同样的方法求出。
并且，在某个温度下求出所述各距离D0～D4的变化量的情况下，CPU11通过规定的校正处理程序，选择出与距离D0具有相等距离的(或与距离D0最接近的)二个识别标记的组{M1，M(α+1)}、{M2，M(α+2)}、{M3，M(α+3)}、…(此处，α＝D0/各识别标记的间隔)。
另外，所选出的识别标记组的个数是任意的，可根据预先设定的个数进行。最少也可以是一组。
、CPU11从目的温度的校正表T，读出作为标记组中的一识别标记M(α+1)中的第二照相机113的X分量的偏差量XR(α+1)，以及作为标记组中另一识别标记M1中的第一照相机112的X分量的偏差量XL1，并计算出它们的差。亦即，进行从图11的图表中的右分量减去左分量的运算。
并且，对已选出的所有识别标记组进行所述运算。每组所算出的差值都相当于各照相机112、113的中心间距离的变化量ΔD0。
、CPU11对算出的各照相机112、113的中心间距离的多个变化量ΔD0，进行求平均值运算。进而，将所得到的平均后的变化量ΔD0乘以间隔比值D1/D0，算出ΔD1。此外，同样地，也可以算出其它变化量ΔD2、ΔD3、ΔD4(从各照相机112、113与各喷嘴111a～111d的相对位置关系，计算出各喷嘴111a～111d的X轴方向的偏差量)。
这样，求出在某个温度下的变化量ΔD0～ΔD4，进而，当需要计算出在同样温度下的距离D0′～D4′时，进行从D0～D4减去ΔD0～ΔD4的运算。
另外，针对变化量ΔD0～ΔD4，也可以在取得各温度下的校正表T的时刻算出各温度，并且将其作为表示在各温度下的变化量ΔD0～ΔD4的变化量表，预先存储到存储装置17中，根据需要，也可以只对必要的温度，计算相应的变化量ΔD0～ΔD4。
(针对X轴导轨对Y轴方向挠曲的校正处理)
根据图12和图13，对由X轴导轨121向Y轴方向挠曲而引起的吸附喷嘴111的定位中的Y分量的校正处理进行说明。图12是表示各照相机112、113与各吸附喷嘴111以及各识别标记M1～Mn的对应关系的示意图。图13是用于从两个照相机112、113的位置，求出在吸附喷嘴111a上产生的位置偏差的示意图。
在实际的电子器件的装配作业中，在电子器件的接收位置、装配位置、状态检测装置105等定位各吸附喷嘴111时，进行所述校正处理。
、首先，当把任意一个吸附喷嘴(此处以111a为例)定位到位置坐标(Xa，Ya)时，CPU11通过规定的处理程序，检测当前温度。
、其次，CPU11计算出将吸附喷嘴111a定位到位置坐标(Xa，Ya)时的各照相机112、113的X坐标。
亦即，对第一照相机112，计算出Xa-D1，进而，进行当前温度下的校正值ΔD1的校正，计算出第一照相机112的中心位置的X分量。
同样，对第二照相机113，对Xa+D0-D1，也进行当前温度下的校正值ΔD1、ΔD0的校正，计算出第二照相机113的中心位置的X分量。
、其次，CPU11从检测温度的校正表T中选择出与所述步骤[2]中求出的第一照相机112的X分量最接近的识别标记Mi，从表T中读出该识别标记Mi的偏差量的Y分量YLi。当把吸附喷嘴111a定位到目标位置时，这样的YLi的值就成为将在装配头110中的第一照相机112的位置发生的Y轴方向的偏差量。
同样，CPU11从检测温度的校正表T中选择出与所述步骤[2]中求出的第二照相机113的X分量最接近的识别标记M(α+i)，从表T中读出该识别标记M(α+i)的偏差量的Y分量YR(α+i)。当将吸附喷嘴111a定位到目标位置时，这样的YR(α+i)的值就成为将在装配头110中的第二照相机113的位置发生的Y轴方向的偏差量。
、其次，CPU11根据所述步骤[3]中求出的、在装配头110中的第一照相机112和第二照相机113的各中心位置的Y轴方向上的偏差量，根据各照相机112、113与吸附喷嘴111a的相对位置关系，计算出吸附喷嘴111a上产生的Y轴方向的偏差量ΔY。
亦即，如图13所示，根据该配置比例，可以按下面公式计算出吸附喷嘴111a的Y轴方向的偏差量ΔY。
ΔY＝{YR(α+i)-YLi}*{(D1+ΔD1)/(D0+ΔD0)}[5]、进而，CPU11将所述[4]中求出的ΔY加到作为吸附喷嘴111a的目标位置坐标的Y分量Ya上，控制Y轴电动机124的驱动量，以使目标位置坐标的Y分量成为Ya+ΔY。
并且，对其它的吸附喷嘴111b～111d，通过利用距离D2～D4与变化量ΔD2～ΔD4，同样也可以求出偏差量ΔY。
(针对X轴导轨对Z轴方向挠曲的校正处理)根据图14，对由X轴导轨121向Z轴方向挠曲而引起的吸附喷嘴111的定位中的X分量的校正处理进行说明。图14是表示第一照相机112与各吸附喷嘴111以及与各识别标记M1～Mn对应关系的示意图。
在实际的电子器件的装配作业中，在电子器件的接收位置、装配位置、状态检测装置105等定位各吸附喷嘴111时，进行所述校正处理。亦即，在所述Y分量的校正处理的前后或者同时，并行进行。
、首先，当把任意一个吸附喷嘴(此处以111a为例)定位到位置坐标(Xa，Ya)时，CPU11通过规定的处理程序，检测当时的温度。
、其次，CPU11计算出在将吸附喷嘴111a定位到位置坐标(Xa，Ya)时的第一照相机112的X坐标。
亦即，针对第一照相机112，计算出Xa-D1，进而，进行当前温度下的校正值ΔD1的校正，计算出第一照相机112的中心位置的X分量。
另外，由于到此为止的处理与所述Y分量的校正处理相同，因此谋求处理的通用化，但此后的处理也可以按与Y分量的校正处理与X分量的校正处理进行不同的处理。
、其次，CPU11从检测温度的校正表T中选择出与所述步骤[2]中求出的第一照相机112的X分量最接近的识别标记Mi，从表T中读出该识别标记Mi的偏差量的X分量XLi。当把吸附喷嘴111a定位到目标位置时，这样的XLi的值就成为将在装配头110中的第一照相机112的中心位置产生的X轴方向的偏差量。
这样的第一照相机112的X轴方向的偏差量XLi可以近似于在吸附喷嘴111a上产生的X轴方向的偏差量ΔX。
、从而，CPU11把在所述步骤[3]中求出的ΔX(＝XLi)加到作为吸附喷嘴111a的目标位置坐标的X分量的Xa上，进行加法处理，以使目标位置坐标的X分量成为Xa+ΔX。进而，CPU11控制X轴电动机123的驱动量，以便也反映出所述装配头的伸缩引起的吸附喷嘴111a的X轴方向上的偏差量ΔD1，而成为Xa+ΔX+ΔD1。
另外，对其它的吸附喷嘴111b～111d，也要反映出ΔX与ΔD2～ΔD4，控制X轴电动机123的驱动量。
此外，所用的照相机并不限于第一照相机112，也可以使用第二照相机113。
(电子器件装配装置的效果)在所述电子器件装配装置100中，通过两个照相机112、113，对各位置坐标已知的沿X轴方向排列的多个识别标记M1～Mn进行摄影，就可以近似地取得沿X轴方向的任意二个在照相机112、113的各位置产生的Y轴方向偏差量。进而，由于根据装配头110的两个点产生的Y轴方向偏差量，求出吸附喷嘴111中的Y轴方向偏差量，因此可以更加正确地求出因装配头110的状态或方向变动而引起的位置误差，并且通过对其进行校正，就可以用更高的精度进行电子器件的装配。
并且，通过与喷嘴111一起设置在装配头110上的第一照相机112，对所述多个识别标记M1～Mn进行摄影，就可以近似地取得沿X轴方向的任意的照相机位置上所产生的X轴方向上的偏差量。进而，在X轴方向偏差量是由于X轴导轨121向Z轴方向挠曲而引起的情况下，可以把X轴方向的摄影位置偏差量近似地看作在吸附喷嘴111的前端部产生的X轴方向偏差量，可以更加正确地求出因装配头110的状态或方向变动而引起的位置误差，并且通过对其进行校正，就可以用更高的精度进行电子器件的装配。
进而，在与两个照相机112、113等距离隔开的二个识别标记Mi、M(α+i)中，根据在各照相机112、113上产生的摄影位置偏差量，求出在两个照相机之间产生的装配头110的X轴方向的伸缩量，同时，由于同样地从多个识别标记Mi、M(α+i)的组中求出若干个伸缩量，并将它们平均起来，因此，可以更精密地求出X轴方向的装配头110的伸缩量。
此外，通过在各种温度下进行摄影，取得在各温度下的校正表T，可以使在各温度下产生的摄影位置偏差量，反映到Y轴偏差量的计算、X轴偏差量的计算、或者装配头110中的照相机之间距离的计算中，并且可以进行考虑温度影响后的各种偏差量的校正，因此，可以在各种温度下以更高精度进行电子器件的装配。
权利要求
1.一种电子器件装配装置的喷嘴位置校正方法，其特征在于，所述电子器件装配装置具有底座，其具有用于在基板上进行电子器件装配的基板保持部；装配头，其具有用于吸附装配在所述基板上的电子器件的喷嘴；X轴导轨，其沿着X轴方向引导所述装配头，该X轴方向与保持在所述基板保持部上的基板的电子器件安装面平行；两条Y轴导轨，其设置在所述底座上，并且沿着与所述电子器件安装面平行的Y轴方向，引导所述X轴导轨；标记显示部，其设置在所述底座一侧，并且显示有在X-Y坐标系中的各位置坐标为已知的多个识别标记，这些识别标记排列形成为一列，同时把该排列方向作为X轴方向；第一和第二照相机，它们沿着X轴方向配置在所述装配头上，对所述底座一侧进行摄影，该喷嘴位置校正方法具有摄影工序，其分别针对所述第一和第二照相机，将摄影中心位置定位在所述X-Y坐标系的已知位置坐标上，并对所述各识别标记进行摄影；偏差量取得工序，其分别针对所述第一和第二照相机，根据所述各识别标记的摄影图像，求出相对于摄影中心的摄影位置偏差量；Y轴偏差量特定工序，当将所述喷嘴定位在目标位置坐标上时，根据此时所述第一和第二照相机的接近X坐标的两个识别标记的Y轴方向的所述摄影位置偏差量，以及所述各照相机与所述喷嘴的相对位置关系，计算出所述喷嘴的Y轴方向的偏差量；定位工序，一边根据所述Y轴方向的偏差量进行校正，一边将所述喷嘴定位在所述目标位置坐标上。
2.如权利要求1所述的电子器件装配装置的喷嘴位置校正方法，其特征在于，具有第一X轴偏差量特定工序，当将所述喷嘴定位在目标位置坐标时，针对所述第一和第二照相机的任何一方的接近X坐标的识别标记，将X轴方向的所述摄影位置偏差量，特定为所述喷嘴的X轴方向的偏差量，在所述定位工序中，一边根据所述X轴方向的偏差量进行校正，一边将所述喷嘴定位在所述目标位置坐标上。
3.如权利要求2所述的电子器件装配装置的喷嘴位置校正方法，其特征在于，具有照相机之间距离特定工序，其提取出多组两个识别标记的组，所述两个识别标记之间的距离与所述装配头上的X轴方向的所述两个照相机之间的距离基本相等，并且求出由各组的两个识别标记分别在照相机上产生的X轴方向的摄影位置偏差量之差，求出所述各组的X轴方向的摄影位置偏差量之差的平均值，通过该摄影位置偏差量之差的平均值，对X轴方向的所述两个照相机之间的距离进行校正；喷嘴的第二X轴偏差量特定工序，其根据所述X轴方向上的所述两个照相机之间的距离、及所述各照相机与所述喷嘴之间的相对位置关系，计算出所述喷嘴的X轴方向的偏差量，在所述定位工序中，一边根据所述X轴方向的偏差量进行校正，一边将所述喷嘴定位在所述目标位置坐标上。
4.如权利要求1所述的电子器件装配装置的喷嘴位置校正方法，其特征在于，在所述摄影工序中，在多个温度下，用所述各照相机进行所述各识别标记的摄影，在所述偏差量取得工序中，针对所述各照相机，按所述各温度求出所述摄影位置偏差量，在所述定位工序之前，设置对装置内的温度进行检测的温度检测工序，并参照与所述温度检测工序的检测温度最接近的温度下的摄影位置偏差量。
全文摘要
一种电子器件装配装置的喷嘴位置校正方法，可以用更高的精度定位喷嘴。该电子器件装配装置具有底座；具有吸附喷嘴的装配头；沿X轴方向引导装配头的X轴导轨；沿Y轴方向引导X轴导轨的Y轴导轨；显示多个识别标记M1～Mn的标记显示部；设置在装配头上的第一和第二照相机。该喷嘴位置校正方法具有由两个照相机对各识别标记进行摄影的摄影工序；对各照相机求出摄影位置偏差量的偏差量取得工序；由两个照相机分别摄影后的两个识别标记的Y轴方向的摄影位置偏差量、以及各照相机与喷嘴的相对位置关系，计算出Y轴方向偏差量的Y轴偏差量特定工序；用算出的偏差量进行校正以定位喷嘴的定位工序。
文档编号G01B11/00GK1741727SQ20051008732
公开日2006年3月1日 申请日期2005年7月28日 优先权日2004年7月28日
发明者东盛夫, 桥口桃枝 申请人:重机公司