(57)【要約】      （修正有）【課題】基板搭載テーブルの平面度の測定や、平面度が悪化した場合の再調整を容易とする平面度の測定方法を提供する。【解決手段】部品搭載時に部品や基板にかかる加圧量を検出しながら部品搭載ヘッド４にて加圧制御動作を行なう部品搭載装置において、部品を搭載する基板を載せる基板搭載テーブルの下部に、基板にかかる荷重を検出するための荷重検出器（圧力センサ）を設け、前記部品搭載ヘッド４に治具ノズル５２を装着して、前記基板搭載テーブルに、所定の３以上の平面位置で接触させ、前記荷重検出器の出力が所定値となった時の治具ノズル５２の原点から基板搭載テーブルまでの距離を、前記３以上の平面位置で検出する。【選択図】図３
2008205339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品搭載時に部品や基板にかかる加圧量を検出しながら部品搭載ヘッドにて加圧制御動作を行なう部品搭載装置において、
部品を搭載する基板を載せる基板搭載テーブルの下部に、基板にかかる荷重を検出するための荷重検出器を設け、
前記部品搭載ヘッドに治具ノズルを装着して、前記基板搭載テーブルに、所定の３以上の平面位置で接触させ、
前記荷重検出器の出力が所定値となった時の治具ノズルの原点から基板搭載テーブルまでの距離を、前記３以上の平面位置で検出することを特徴とする基板搭載テーブルの平面度測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法による平面度測定を時間をおいて再び行ない、基板搭載テーブルの平面度の経時変化を検知することを特徴とする基板搭載テーブルの平面度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品搭載装置における基板搭載テーブルの平面度測定方法に係り、特に、部品搭載時に部品や基板にかかる加圧量を検出しながら部品搭載ヘッドにて加圧制御動作を行なう部品搭載装置に用いるのに好適な、簡単な構成で、基板搭載テーブルの平面度の測定や、平面度が悪化した場合の再調整に使用可能な、基板搭載テーブルの平面度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種電子部品を、プリント基板上の所定位置に搭載するための部品搭載装置において、半導体チップのように押圧力に対して脆弱な各種電子部品を搭載する際に、部品に作用する押圧力を制御する技術として、特許文献１が提案されている。
【０００３】
この部品搭載装置においては、図１に示す如く、部品搭載装置（特許文献１では「電子部品装着装置」）の搬送ユニット（同じく「基板搬送機構」）７内の基板搭載テーブル（同じく「昇降板」）８５上にある配線基板（同じく「プリント基板」）３１を支持する、基板昇降機構８の基板支持ピン８７の内部に圧力センサ（同じく「力センサ」）６を設け、この圧力センサ６からの信号に基づいてマイクロコンピュータがヘッドの昇降機構を制御し、所定の圧力で電子部品３を配線基板３１上へ装着するようにしている。
【０００４】
図において、３２、３３はガイドレール、３２ａ、３２ｂはストッパ、４は、部品搭載ヘッドに配設された吸着ヘッド機構、４１は吸着ノズル、７１は、搬送ユニット７のローラ７２を駆動するためのモータ、８１は、基板昇降機構８の支柱、８２は、該支柱８１によって一定の高さ位置に固定された基台、８３は、該基台８２の四隅に設けられたガイド部材、８４はシャフト、８８はエアシリンダである。
【０００５】
【特許文献１】特許第３１２８３５４号公報（図９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、搭載する部品の小型化が進んでおり、小型の部品を精度良く搭載するには、配線基板３１が搭載される基板搭載テーブル８５の平面度を検出して維持する必要がある。平面度は、時間の経過と共に機械的な調整のずれによって悪化し、それによって部品の搭載精度が悪化する問題がある。従って、定期的に、この基板搭載テーブルの平面度を再調整する必要があるが、平面度の再調整には、ダイヤルゲージ等の特殊な測定器を使用しており、専門的な知識や技術を必要とする。
【０００７】
なお、特許文献１では、基板支持ピン８７の内部に圧力センサ６を設けているが、基板支持ピン８７と基板搭載テーブル８５の取付精度や直角度が得られず、このような方式でも、ダイヤルゲージ等による基板搭載テーブル８５の平面度の再調整が必要であった。
【０００８】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、従来は荷重制御のみに使用していた荷重検出器を利用して、簡単な構成で基板搭載テーブルの平面度の測定や、平面度が悪化した場合の再調整を行なえるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、部品搭載時に部品や基板にかかる加圧量を検出しながら部品搭載ヘッドにて加圧制御動作を行なう部品搭載装置において、部品を搭載する基板を載せる基板搭載テーブルの下部に、基板にかかる荷重を検出するための荷重検出器を設け、前記部品搭載ヘッドに治具ノズルを装着して、前記基板搭載テーブルに、所定の３以上の平面位置で接触させ、前記荷重検出器の出力が所定値となった時の治具ノズルの原点から基板搭載テーブルまでの距離を、前記３以上の平面位置で検出することを特徴とする基板搭載テーブルの平面度測定方法により、前記課題を解決したものである。
【００１０】
前記の方法による平面度測定を時間をおいて再び行ない、基板搭載テーブルの平面度の経時変化を検知することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、部品搭載時の加圧制御のために設置した圧力センサを利用することで、コストアップすることなく、基板搭載テーブルの平面度を測定することが可能になる。これによって、部品搭載時の搭載位置の品質を維持することができ、更に、基板搭載テーブルの平面度が設定した規定範囲を超えた場合には、使用者に再調整を促すことが可能となる。
【００１２】
又、基板搭載テーブルの平面度が悪化して再調整が必要となった場合に、ダイヤルゲージ等の特殊な測定器を必要とせずに、平面度の再調整を簡単に行なうことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１４】
図２に、本発明に係る部品搭載装置の実施形態の全体構成を示す。図２において、部品搭載ヘッド（単に搭載ヘッド又はヘッドとも称する）４は、部品を吸着保持し加圧を行なう加圧装置と、搭載ヘッド４の位置補正を行なう、図示しない認識装置を備えている。この搭載ヘッド４は、部品搭載装置のＸ軸方向への移動を行なうＸ軸ガントリ２Ｘに設けられている。搭載ヘッド４とＸ軸ガントリ２Ｘは、部品搭載装置のＹ軸方向へ移動するためのＹ軸ガントリ２Ｙに取付けられている。Ｘ軸ガントリ２Ｘの下には搬送ユニット７があり、その搬送ユニット７内には基板搭載テーブル８５が設置されている。
【００１５】
前記搭載ヘッド４の詳細構成を図３に示す。この搭載ヘッド４には、Ｘ軸ガントリ２Ｘと接続固定を行なうヘッドベース４２がある。このヘッドベース４２の上部には、部品を回転動作させるための、θ軸モータ４３と、スプライン軸受とベアリングで構成された垂直回転駆動部軸受４４と、垂直回転駆動シャフト４５がある。又、θ軸モータ４３の動力を垂直回転駆動シャフト４５に伝えるベルト４６と、垂直Ｚ駆動部４７を垂直上下動させるためのＺ軸モータ４８が取り付けられており、このＺ軸モータ４８は、ボールねじ４９のねじ部４９ａと接続されている。垂直Ｚ駆動部４７には、ボールねじ４９のナット部４９ｂが固定されており、Ｚ軸モータ４８を回転動作させることにより、ボールねじ４９のナット部４９ｂによって、垂直Ｚ駆動部４７が上下に動作可能な構造となっている。
【００１６】
前記垂直回転駆動シャフト４５の下方にはノズルシャフト５０が接続されている。このノズルシャフト５０の下端には、ノズルチャック機構５１があり、従来例と同様の吸着ノズル４１（図１参照）に替えて、治具ノズル５２を保持、交換できる構造となっている。なお、この治具ノズル５２は、通常の部品搭載装置で使用する吸着ノズルとは異なり、部品を吸着保持する機能を有しておらず、本発明で使用するためのノズルである。治具ノズル５２のサイズは吸着ノズルと互換性を持たされており、吸着ノズル用のノズル交換台に載置できると共に、ノズルチャック機構５１でチャック可能とされている。
【００１７】
次に、本発明による搬送ユニット７の構成を図４に示す。図４は、基板搭載テーブル８５の斜視図である（説明のため、基板搭載テーブル８５は透明化している）。この基板搭載テーブル８５の下部には、圧力センサ７６が四隅に配置固定されている。この４つの圧力センサ７６の出力は、加算器７７を経てアンプ７８に入力される。
【００１８】
前記部品搭載装置の制御系の構成を図５に示す。前記ヘッド４上には、Ｚ軸モータ４８、θ軸モータ４３と、各ドライバ５３、５４と、Ｚ軸エンコーダ５５、θ軸エンコーダ５６がある。本体上には、前記圧力センサ７６と、加算器７７と、圧力センサアンプ７８と、動作の制御を行なうＣＰＵ１が搭載されている。
【００１９】
各モータのドライバ５３、５４はＣＰＵ１に接続され、ＣＰＵ１からの指令に対して動作するようになっている。圧力センサアンプ７８の出力はＣＰＵ１に接続され、ＣＰＵ１は圧力センサアンプ７８の出力値を読み込む。
【００２０】
以上の構成において、基板搭載テーブル８５の平面度を検出し、更に、その平面度を調整する方法について、以下説明する。
【００２１】
まず、図２、図４での基板搭載テーブル８５の平面度を、ダイヤルゲージ等を用いて予め調整しておく。そして、図２の搭載ヘッド４をＸ軸ガントリ２Ｘ、Ｙ軸ガントリ２Ｙを動作させて、基板搭載テーブル８５の上方に移動する。
【００２２】
次に、搭載ヘッド４のＺ軸方向への動作について、図３を使用して説明する。
【００２３】
搭載ヘッド４を、基板搭載テーブル８５上の特定の位置で、Ｚ軸モータ４８を駆動させて垂直Ｚ駆動部４７、ひいては治具ノズル５２を下降させる。
【００２４】
治具ノズル５２の先端が基板搭載テーブル８５に接触すると、基板搭載テーブル８５に圧力が発生し、その力が圧力センサ７６に伝わって、治具ノズル５２の接触タイミングが検出される。そして、治具ノズル５２の接触が検知された後に、治具ノズル５２の下降を停止する。このとき、図５のＣＰＵ１は、治具ノズル５２の下降を制御しており、治具ノズル５２のＺ軸方向の移動距離、即ち、治具ノズル５２の原点から基板搭載テーブル８５までの距離を測定することができる。
【００２５】
測定終了後、再び、図２のＸ軸ガントリ２Ｘ、Ｙ軸ガントリ２Ｙを動作させ、搭載ヘッド４を先程とは異なる位置に移動して、同様に治具ノズル５２の原点から基板搭載テーブル８５までの距離を測定する。
【００２６】
このようにして、基板搭載テーブル８５上の３以上の平面位置で、治具ノズル５２の原点から基板搭載テーブル８５までの距離の測定を行ない、図５のＣＰＵ１内にある図示しない記録装置に記録しておく。
【００２７】
一定期間、この部品搭載装置を使用した後、記録装置に予め記録してある位置と同じ位置で、先程説明した方法で、再び治具ノズル５２の原点から基板搭載テーブル８５までの距離を測定する。そして、平面度の調整直後に記録した距離の値と、この一定期間使用した後に測定した距離の値を比較することで、基板搭載テーブル８５の平面度がどれぐらい悪化したかを検出することが可能となる。又、予め平面度の許容範囲を設定しておき、平面度の悪化が許容範囲を超えた場合には、使用者に表面度の再調整を促すことも可能となる。
【００２８】
更に、平面度の再調整を行なう場合に、従来はダイヤルゲージ等の特殊な測定器を使用する必要があり、専門的な知識や技術を必要としていたが、本発明の装置によれば、図５のＣＰＵ１内に平面度がどれぐらい悪化したかの値を記録している。そこで、平面度の調整者は、該ＣＰＵ１内部に記録された値を基準にして、平面度の再調整を行なうことができるため、ダイヤルゲージ等の特殊な測定器を必要としない。平面度の調整後には、再び記録装置に予め記録してある位置と同じ位置で、先程説明した方法にて、再び治具ノズル５２の原点から基板搭載テーブル８５までの距離を測定し、平面度が許容範囲内に入っていることを確認することができる。
【００２９】
本発明を、基板搭載テーブル８５の下方に圧力センサ７６が配設された部品搭載装置に適用すれば、別体の圧力センサが不要である。なお、図１に示したように、基板搭載テーブル８５の上に圧力センサ６が設けられている場合には、圧力センサ６を基板搭載テーブル８５の下方に移すことで、本発明を同様に適用できる。
【００３０】
本実施形態においては、加算器７７を圧力センサ７６の出力側に設けているので、構成が簡略である。なお、加算器７７を省略して、個々の圧力センサ７６の出力に基づいて接触を判定することも可能である。圧力センサ７６の配設位置も基板搭載テーブル８５の四隅に限定されず、配設数も４個に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】特許文献１に記載された従来技術の構成を示す断面図
【図２】本発明に係る部品搭載装置の全体構成の要部を示す斜視図
【図３】同じく部品搭載ヘッドの構成を示す断面図
【図４】同じく圧力センサの配置を示す斜視図
【図５】同じく制御系の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００３２】
４…吸着ヘッド
７…搬送ユニット
４７…垂直Ｚ駆動部
４８…Ｚ軸モータ
５０…ノズルシャフト
５１…ノズルチャック機構
５２…治具ノズル
７６…圧力センサ
８５…基板搭載テーブル
【図１】
2008205339.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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